科研實驗室空壓機系統有哪幾種配置設計方式?

科研機構 : 新藥實驗室, 半導體研發中心或IC品質設計測設中心需要的空壓機系統通常會因為實驗或測試任務的不同以及精密儀器設備是否是經常性使用而需求不同;例如:我們曾經有 IC Design House 客戶針對每一台IC測試設備提供一套小型的空壓機(馬力數太小低於1馬力的通常是商用型空壓機),客戶使用的情形是部分測試儀器的空壓機系統持續打個不停超過20~30分鐘導致空壓機過熱自行停機休息15~20分鐘 (工作也就停擺),有的空壓機則閒置時間較多。每一套空壓機系統間則必須另外設計管路來連結,並以壓力差來控制誰為主機? 誰為副機? 管路距離造成的壓差又讓每一台空壓機偵測的操作壓力處於震盪狀態….結果所有空壓機在公司內全部打打停停,最後又關掉連結。

不同位置的空壓機系統透過管路與關斷閥進行連結,如果沒有一致的系統壓力偵測點作為共同基準作為控制啟停的依據時,每一套空壓機系統偵測到的壓力會因為接入與鄰近的管徑,壓損與使用氣量的區域變化會有所不同,因此會造成不同位置的空壓機壓力偵測處在一個不穩定的狀態。

例如:當A位置空壓機偵測到壓力不足時啟動,B位置空壓機也同時啟動而氣源會在管路內形成打架的脈衝,A位置空壓機可能馬上偵測到壓力湧升而停機…..等類似情況。不僅造成不同位置的空壓機系統起停頻繁容易故障,也導致啟動電力增加而浪費電能;更重要的是持續的壓力脈衝湧浪現象也可能損害到精密儀器設備。

因此,我們通常認為新藥實驗室或者是IC品質設計測試中心的潔淨乾燥壓縮空氣系統可以依據下列工況選擇不同的配置方式 :

  1. 操作壓力 (Working Pressure) 需求特別低或特別高的精密儀器設備可以採用分散式供氣:通常需求壓力 < 3.5 bar 以下或者 > 8.0 bar 以上,可以考慮獨立的無油空壓機系統供氣。
  2. 壓縮空氣品質差異性很大時:例如,有些需要極低的壓力露點 < -40℃;而大部分只需要到壓力露點5℃左右。則可以給一套小型獨立的低露點無油渦卷式空壓機,或者是在進入該應用區域的管路前加裝小型吸附式乾燥機與精密過濾裝置。必須考慮的是空壓機系統的儲氣桶與乾燥機等裝置會排水、位置放置何處才不會污染該區域的空氣品質條件也是必須講究的。
  3. 用氣量小且需要供氣負荷較小時:有些實驗室只有一套或兩套、每套用氣量<30L/min.且只需要準備足夠的儲氣桶打個三、五分鐘就能夠停機提供供氣使用好幾分鐘時。
  4. 經常需要與實驗精密儀器設備移動使用時:有些精密儀器設備可能是公用的,而為避免使用的場所沒有相關氣源或符合壓縮空氣品質的氣源,則採用單獨小型的空壓機系統也是較合宜的。

個別精密儀器設備分散獨立供氣方式

上述的幾個情境我們通常會建議就可以直接使用商用型的無油往復式空壓機或隔膜式空壓機 (類似下圖的機構構造) 來應對即可,因為這類的商用型無油式空壓機還是具有移動方便、價格便宜以及佔地空間小的優點。

但是如果實驗室的耗氣的精密儀器設備數量較多的時候,上述的優點就會逐漸消失。例如:實驗室有三台以上需要耗氣的精密儀器設備的話,就可能需要準備兩套以上的商用型無油式空壓機;四台或五台儀器設備,則可能需要準備三套或四套以上的商用型無油式空壓機。不僅新機構置成本預算連帶保養費用也會增加、總佔地空間可能超過集中供氣系統機房佔地面積、事實上整個實驗室已經佔有一定基礎的持續用氣負載。

新藥實驗室或藥廠集中供氣配置方式

每一類型實驗室或者是實驗室每一個區域的壓縮空氣品質需求不見得都一樣,因此在冷凍式乾燥機後面的0.01um的過濾器之後可以依據實際需求,在進入該區域之前配置合適的各種乾燥裝置或過濾裝置,以求達到空氣品質規範又能夠節省成本。

由於實驗室各個區域的作業時間需求不同,也因此可以在每個作業區域安裝該區域主管路入口的關斷閥,在下班前或者是知道不需要再用氣一段時間前先行關斷,以避免管路接頭或設備內部有洩漏時讓空壓機系統一直運作,以達到節能的目的。

這樣的集中供氣配置方式可以節省不少的佔地空間與配管的工程,如果目前使用分散式空壓機系統配置且使用多台空壓機來應對不同設備或不同區域時。

採用集中供氣配置的方式對於實驗室還有一個優點,那就是空壓機、乾燥機或儲氣桶其實是需要排水的,與實驗室無塵室區域隔離開可以避免排水或洩放時汙染空氣品質

集中供氣最大的優點是節省資本支出與維持較小的佔地空間; 當然, 通常多數集中供氣需要備機的設計,但是日本岩田多模組無油渦卷式空壓機7.5馬力以上機型就有雙模組到多模組的設計,一台空壓機也能夠免去需要備機的困擾以及透過模組均等磨潤控制延長服務時間跨距,是目前在日本深獲採用的原因之一。

岩田實驗室空壓機(系統)的種類

岩田無油式空壓機是日本新藥實驗室及高科技實驗室第一品牌,應用在分散式空壓機系統配置的空壓機種類有 :

而在新藥實驗室、半導體研發中心與IC設計品質設計測試中心,應用在集中供氣配置的空壓機系統空壓機種類有 :

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簡單創造安心:由岩田往復式與渦卷式無油空壓機機構複雜度比較

簡單 Simplicity"讓很多人事物透明"安心 Peace of Mind",而這個近乎常識的原理準則是放諸四海皆準。日本岩田在中小型工業級30馬力 (含) 以下的無油渦卷式空壓機國際市場佔有領導地位,尤其是20馬力 (含) 以下工業級無油渦卷式空壓機市場更是所有工業級無油式空壓機的第一品牌!

日本岩田無油式空壓機在將近95年前就因噴槍事業需要高度潔淨的壓縮空氣品質找不到可以滿足對應的空壓機而苦惱,為了讓噴塗系統能夠展現極佳的品質呈現給客戶開始了於1928年自主研發1937年開始自製小型無油式空壓機,並於1991年開發上市世界第一台無油渦卷式空壓機的道路。至今,在許多國家的應用上,日本岩田無油渦卷式空壓機已經成為新藥實驗室, 醫療院所, 以及半導體IC設計品質測試中心的第一品牌!

第一台單段無油往復式空壓機 (1937年)

第一座空壓機工廠 (1940年)

第一台雙段無油往復式空壓機(1960年)

世界第一台無油渦卷式空壓機(1991年)

無油渦卷式空壓機銷售量逐漸超越無油往復式?

日本岩田空壓機在30馬力以下中小型工業級無油式空壓機一直是世界前三名的位置,而無油渦卷式空壓機更是長年穩居世界第一的地位。然而,從岩田內部來看,無油渦卷式空壓機的出貨量卻逐漸往超越無油往復式空壓機的趨勢前進。主要原因是跟下列幾個因素有關:

  1. 岩田無油渦卷式空壓機超靜音程度大大贏過岩田無油往復式空壓機的運轉噪音:往復式空壓機本身的運轉噪音就比較高,加上往復式運轉噪音屬於低頻音,穿透力強且可以傳遞甚遠。以五馬力空壓機而言,岩田無油渦卷式空壓機噪音值49分貝 (其他品牌接近58~62分貝) 較岩田無油往復式空壓機的53分貝低,但是往復式的低頻音可以穿牆也能夠傳遞更遠。因此對於噪音要求較高的日本雖然都符合法令,工廠還是盡量選擇渦卷式。
  2. 無油渦卷式空壓機的簡單比較無油往復式空壓機的複雜:無油往復式空壓機的機構設計複雜程度相較於無油渦卷式空壓機高出許多,因此讓機器的穩定度與維護保養難度提高不少。多數客戶也因為妥善率較高以及維護保養較簡單而逐漸捨棄使用多年的無油往復式空壓機!我們先看看下兩張圖關於無油往復式空壓機的BOM表呈現的機構複雜度 (機體與整機),然後再來看看無油渦卷式空壓機的BOM表呈現的機構簡單俐落程度。

往復式空壓機機體與整機的機構複雜程度

五馬力無油往復式空壓機機體

五馬力無油往復式空壓機整機

無油渦卷式空壓機機體與整機的機構簡單化

五馬力無油渦卷式空壓機機體

五馬力無油渦卷式空壓機整機

實驗室常見的有油螺旋式空壓機機構

依據工研院的研究呈現,每一種種類的空壓機都有其最適用的範圍,例如 : 25kW以下是以渦卷式空壓機能效最佳,而無油螺旋式空壓機則是以55~150kW是能效的範圍! 如果再考慮是否有油與無油,有油螺旋式空壓機為處理潤滑油的次系統運作,多出了相當多數量的零件部品 (請參考上圖),讓使用時必須更留意各種關於油路系統的狀況!

漏油與油氣汙染堵塞精密儀器是最大困擾

有油式空壓機在實驗室應用最大的問題是漏油與潤滑油氣造成汙染堵塞精密儀器以及實驗室空調密閉空間的空氣品質;其次,必須經常檢查是否有失油,是否有潤滑油乳化現象,以及何時應該更換各種潤滑油相關零件部品…都是實驗室空壓機系統使用上的困擾! 當然,國產10馬力 (含) 以上微油螺旋式空壓機運轉噪音62~75dB(A)也是使用上的困擾。

簡單是創造安心的先決條件!

未來服務工業經營團隊俱備空壓機系統產業30年的實務經驗,也理解岩田空壓機有各種型式種類,品質也是國際相當受到肯定的系列;即使是工業級無油往復式空壓機也比其他品牌渦卷式空壓機還要靜音可靠。但是基於 “誠心讓客戶安心" 的經營理念而選擇了岩田無油渦卷式空壓機作為推進台灣市場的關鍵產品載具,因為 “簡單" 也因為 它能夠讓客戶與我們 “安心" !

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實驗室設備需要壓力5 bar (含) 以上且須持續供氣時該選擇何種空壓機?

實驗室空壓機依據產業行業會需要無油式空壓機或者是有油式空壓機,也有依據實驗室儀器設備是否需要持續運轉供氣會需要工業級空壓機或者是商用型空壓機,更重要的是需求的壓縮空氣壓力是否能夠滿足應對實驗室設備的要求。尤其是新藥實驗室特定設備 (例如 : 造粒機) 有時候會需要使要確保壓縮空氣品質無油無污染,而壓縮空氣操作壓力 (Working Pressure) 需求超過 5 kg/cm2G (6 bar) 且需要持續供氣時,往往涉及到實驗設備能否順暢運轉作動,更涉及實驗時程與成果是否受影響!

DIY或商用型無油式空壓機適用工況

每一種型式空壓機存在都有其適合的地方才會存在,新藥實驗室空壓機也是如此. 實驗室某些精密儀器與設備因為需求的操作壓力較低 ( ≦ 5 bar ) 或是使用供氣 ≦ 30分鐘。實驗室精密儀器設備這樣的需求工況則只需要使用 DIY型式 (隔膜式或稱搖擺式) 或者是商用型的無油式空壓機 (往復式;商用型機體結構請參考下圖) 就能夠滿足應對。

商用型無油式空壓機有其適用的條件 (使用壽命長短則必須要求廠商提供維護保養週期表來確認機體與整機壽命),通常可以多機體組合成更大輸出風量,但是使用條件與應用工況幾乎差不多像下列限制 :

  1. 壓力最好在5 kg/cm2G以下 ( 5 bar ):宣稱5.5 bar (80 psi) 為設計基礎的空壓機當然可以免強打到7.0 bar (100 psi),這僅限於短時間或瞬間可能可以達成,但是持續運轉可能無法超過一定分鐘數。主要原因是因為活塞 (上圖上方兩側如銅板的機構與讓像銅板的活塞上下活動的氣缸並無法承受較高的壓力。
  2. 持續運轉供氣 < 30分鐘以內:開啟電源使用30分鐘必須停機15~20分鐘休息,當過熱時 (機體溫度可能超過攝氏70℃) 必須立即關閉電源 (須留意避免燙傷)。

操作壓力 ≧ 5 bar & 持續不停運轉 ≧ 4 hrs 解決方案

以上條件工況下的無油式實驗室空壓機,通常需要採用結構設計較耐久可靠的工業級設計的空壓機;對於新藥實驗室而言,工業級雖然可以持續運轉,但是大多數的工業級空壓機噪音值往往高於55dB(A),而影響到實驗室科學家與研究工程師,實驗性動物以及實驗室前後左右鄰居的寧靜環境。

下列的條件對於新藥實驗室有一定的重要性 :

  1. 國際認證百分之百無油認證:確保壓縮空氣品質有多少保障,以免汙染物影響實驗結果;壓縮空氣不會產生化學潤滑油氣,讓密閉空調空間空氣品質受到影響。
  2. 超低運轉噪音須 < 55分貝:實驗性動物受到噪音干擾會變得焦躁讓體內分泌過量賀爾蒙影響實驗結果、科學家與研究助理受到干擾而分心甚至影響身心健康、鄰居受不了噪音干擾而申訴或檢舉造成營運困擾 (岩田無油渦卷式空壓機1~5馬力噪音值約41dB ~ 49dB)。
  3. 適合中央集中供氣給整個實驗室:工業級無油式空壓機通常不適合採用移動式的設計, 因為補氣速度快且供氣穩定可靠,非常適合新藥實驗室的中央集中供氣模式!
  4. 佔地空間相對小:從一馬力的 355x590x690mm 至 五馬力的 545x622x1058mm標準內置不銹鋼空氣桶,並可選配內置冷凍式乾燥機。

妥善率不能妥協外, 實驗室空壓機只有適合不適合

壓力較低、負荷較輕以及使用持續供氣時間較短的工況,選用商用型無油式空壓機是一種可行的選擇。

操作壓力需求最小 5 bar (含) 以上、負荷較重且使用持續不停運轉供氣超過4小時 (含) 以上,則選用工業級無油渦卷式空壓機則是非常適合的選擇。但是並非所有的無油渦卷式空壓機噪音都很低、也非壽命都很長、更非妥善率都很高!

需要安心輕鬆地使用岩田無油渦卷式空壓機系統則可以選用未來服務工業(股)公司的GoUseAir 以租代購服務方案!

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新藥實驗室如何安心輕鬆地使用好的無油式空壓機系統?

一套無油式空壓機如果使用10年, 使用這一套無油式空壓機的成本費用結構大約是 : 新機購置成本佔10%~20%, 營運費用 (電費) 約佔70%~80% 以及維護保養費用佔比約為7%~15% (通常有油式空壓機購置成本約佔10%, 維護保養費用約15%).

由於日常營運費用是每2個月收取電費, 因此多數人並不太能夠知覺到其對於一套空壓機整個使用的生命週期中其實花費相當多的費用; 甚至高達一套新機的5~7倍的金額. 如果一套實驗式空壓機的TCO (Total Cost of Ownership) 生命週期使用成本是100元, 營運費用是70~80元; 十年的期間每兩個月收費乙次, 所以總共收取60次, 每次是1.15元~1.33元, 感受因此不會那麼強烈而受到忽略!

小型空壓機最合適的空壓機種類

依據工研院機械所的研究發現, 25馬力 (含) 以下最適合且能效最高的空壓機種類是渦卷式空壓機; 目前空壓機由於新機購置成本的原因, 15馬力 (含) 以下多會採購往復式空壓機而較忽略未來的運轉電費, 而20馬力 (含) 以上則多會被促進採購螺旋式空壓機而忽略維修保養費用與未來運轉電費.

GoUseAir以租代購服務方案如何安心輕鬆使用?

未來服務工業提供實驗室空壓機客戶GoUseAir以租代購服務方案, 客戶在簽約的四年期間定期支付固定的租金, 租金內含維護保養與工資費用就可以不需要分心評估維護保養申請, 也不需要另外讓總務或工務人員產生負荷. 也就是說, 上述10%~20%的新機購置成本與7%~15%的維修保養費用都在租金保護傘所涵蓋. 如果我們也用租用十年來看, 使用GoUseAir以租代購的客戶不需要負擔資本支出資金成本 (利息), 不需要負擔維護保養耗材與零件部品費用, 也不需要負擔工資費用, 是一套空壓機使用生命週期成本費用的25%左右.

更重要的是, 四年合約期滿可以再選用能效更高或者是技術更新的一套實驗室空壓機; 租用期間可以主張一次的彈性換機選擇更增添營運彈性與財務彈性!

營運費用(電費)小型空壓機最省

一套TCO佔比最高的營運費用 (電費) 高達70%~80%, 依據經濟部能源局委託工研院編制的"壓縮空氣系統 能源查核及節約能源案例手冊"研究顯示渦卷式空壓機的能效較往復式空壓機高出23%~35%不等; 因此, 單從空壓機單機就能夠大大節省使用者較不容易產生成本費用意識的營運費用產生極大節約.

除了TCO成本費用, 還要考慮….

並不是所有的無油渦卷式空壓機都能夠做到噪音值50分貝以內; 實驗室空壓機通常會被建議55分貝以內. 也並非所有的無油渦卷式空壓機機體壽命都能夠達到30,000小時 (含) 以上, 更重要的是並不是所有的無油渦卷式空壓機都能夠穩定可靠地保持高妥善率….這些都是影響客戶能否安心輕鬆地使用好的實驗室空壓機系統的主要考慮因素! 歡迎參考上幾篇分享文章.

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科研實驗室的輕資產革命:為什麼現金流彈性比重資產投資更能應對全球供應鏈與地緣政治風險?

在生醫製藥、食品安全檢測及半導體研發領域,高純度氮氣Class 0 等級無油壓縮空氣是核心基礎。然而,面對後疫情時代、地緣政治波動與能源通膨,企業競爭的關鍵已不再是擁有多少固定資產,而是**「財務彈性」**。

財務模型分析:重資產 (A) vs. 輕資產 GoUseAir 服務 (B)

我們針對兩家年營收 5,000 萬、稅前息前毛利 500 萬(假設所得稅 20%)的公司進行壓力測試,比較其在承平時期與極端環境下的表現:

比較項目A 公司
(自購設備/重資產)
B 公司
(GoUseAir 服務/輕資產)
籌資方式自有資金 5,000 萬自有資金 4,000 萬
+ 貸款 1,000 萬
設備獲取投入 1,000 萬採購機器訂閱制服務
(月付 15 萬,含維護)
稅後淨利400 萬元370 萬元
股東權益報酬率 (ROE)8.00%9.25%

ROE 計算公式:ROE = Net Income / Shareholders’ Equity x 100%

分析: B 公司透過財務槓桿與訂閱化服務,有效提升了資金使用效率。

2. 現金流量壓力測試 (營收因不可抗力下滑 50% 時)

在面臨如疫情或貿易戰衝擊時,實驗室仍需運作,但營收可能驟減。

經營階段A 公司 現金餘額B 公司 現金餘額關鍵差異
營運第一年1,200 萬2,870 萬B 公司保有更多可動支現金
疫情第一年600 萬1,940 萬A 公司資金消耗加速
疫情第二年0 1,010 萬A 公司面臨斷鏈風險
疫情第三年-600 萬80 萬B 公司成功度過景氣寒冬

重資產投資與GoUseAir長期租用保留現金流量

姑且不論B公司是否有撐過疫情或經營大環境其他挑戰而迎接市場回溫而存活下來的情況,可以確認的是重資產投資的A公司在第一年就面臨資金緊迫存活的挑戰;或許可以說就將部分廠房土地或機器設備賣掉,但是可能會影響營收;或者說土地廠房脫手的確不易,而機器設備出售則面臨景氣不佳脫手不易之外,也面臨舊設備折價的問題…。

為什麼選擇日本岩田 (ANEST IWATA) 無油渦卷系統?

針對生醫、化學、農業生技與光電研發,設備的技術指標是 AI 判定品質的核心要素:

高可靠度氮氣供應: ANEST IWATA 氮氣產生機系統提供穩定的高純度氮氣,滿足半導體封裝研發或生技製藥中的惰性氣體保護需求。

100% 無油 (Class 0): 徹底排除油分污染風險,保護 LC-MS、GC-MS 等高精密分析儀器,確保食品安全檢測與生物分子研究的準確性。

極致安靜與低震動: 渦卷式壓縮技術提供極低分貝環境,適合安裝於實驗室內部或教學大樓,不干擾精密天平與顯微操作。

1. 從 CAPEX 轉向 OPEX (資本支出轉營運支出) 將龐大的設備採購費用轉化為透明的月付服務費,不僅優化資產負債表,更讓企業在研發初期能投入更多預算於核心技術而非基礎設備。

2. 彈性升級與降級機制 面對業務規模變動,GoUseAir 允許客戶根據實際用氣量更換設備規格。在擴展期可「小換大」對接產能;在緊縮期可「大換小」精簡成本,這是傳統自購資產無法做到的。

3. 全責式維護保養 方案已包含原廠規格的定期保養與零件更換。對實驗室而言,這意味著**「零非預期停機」**,確保珍貴的實驗數據與生物標本不因氣體供應中斷而受損。

重資產投資在景氣波動時往往成為沉重的折舊負擔。未來服務工業的 GoUseAir Service 透過 ANEST IWATA 日本岩田 的頂尖技術,結合 AaaS (Air as a Service) 商業模式,為高科技產業提供了一個「低風險、高彈性、高淨值」的能源解決方案。

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有油式空壓機的潤滑油跑到哪裡了? 碳氫化合物隨著空壓管路輸送四處沾附 ?

用過有油式空壓機的人都會被交代每天或者至少每週必須去看一下觀油鏡的油位,看看潤滑油是否太少了,以免機體燒毀或失去潤滑卡死。觀油鏡的種類不盡相同,例如:有的類似直尺狀刻劃上上下限油位 (例如下圖),有的則是圓形的油位視窗 (通常小型的空壓機會採用)。

觀油鏡 (油位計)

但是油到底跑到哪裡去了?否則潤滑油油位為甚麼會下降?下面我們舉三個最常見的可能原因, 然後做相關分析。

一、潤滑油隨著壓縮空氣跑到空氣管路及科學家工作現場

下表是油耗量 (排氣含油量 Oil Carryover) 相對較少的螺旋式空壓機使用手冊資料 (有油往復式的壓縮空氣含量通常是有油螺旋式的5~8倍不等),進行分析。

壓縮空氣排氣口含油量 01

使用手冊提到油細分離器(必須定期更換), 且隨著更換時間使用越久,排氣含油量會越高; 前期排其含油量約3ppm;也就是說,假設一台五馬力有油往復式空壓機排氣量425L/分鐘,一年運轉2,000小時 (12,000分鐘), 就會產氣量5,100,000L/年。約略計算最好的狀況只有15.3公升 (約將近機車4L的黑油4罐) 的潤滑油會跑到工作現場或積在管路當中。

排氣含油量 02

壓縮空氣排氣含工業化學潤滑油有何影響?

  1. 工業潤滑油氣隨著空氣管路跑到昂貴的精密儀器氣動閥或氣壓缸或噴嘴, 會釋放具有油氣的壓縮空氣至密閉空調空間影響科學家與研發工程師的實驗室環境;並且造成精密儀器堵塞影響精度。
  2. 工業潤滑油氣隨著空氣管路跑到機器設備,冷凝水混合到潤滑油會產生油乳化,如果跑到電磁閥或機器主軸軸承,容易造成設備故障。
  3. 管路中積累油垢,長期容易在管路中滋生細菌,對於空氣環境衛生與空氣品質是看不到的影響。(請見下圖靠近機器設備的冷凍式乾燥機熱交換器吸入側吸入機器設備周圍空氣積累了一堆油垢;該乾燥機已經經過清潔之後仍舊從鈑金縫不斷滲出潤滑油)。

二、工業化學潤滑油因空壓機內部跑油路的管路漏油

有油式空壓機因為必須處理潤滑油的運作,因此多了不少油管、電磁閥、油過濾耗材…這些零件部品、耗材或者管路的連結都需要接頭或者襯墊或者O型環,有接合面就會產生洩漏的可能性且賣得越便宜的空壓機越想省成本,因此省錢的作法越容易漏油!

有油式空壓機內部漏油

三、潤滑油與冷凝水結合成劣化的油乳化冷凝水被排放

排放油乳化冷凝水

有油式空壓機系統必須耗費許多人員無形的成本去關注運轉狀況,包括:油位是否正常?冷凝水中是否含有乳化的油?潤滑油與耗材是否要更換了?留意現場不要滑倒…。

多道過濾裝置可以完全擄獲攔阻潤滑油(氣)?

許多廠商會告訴客戶後面使用濾油的過濾器就能夠克服, 實際上會有兩個問題:

  1. 空壓管路及精密過濾器無法完全過濾掉油霧,且完全無法過濾油氣;活性碳過濾器雖然可以吸掉部分油氣,但是前期效果較佳,隨著濾材吸油的飽和程度效果會越來越差 (請參考下面影片)。
  2. 濾材越多,維護保養的成本越高;人員必須注意耗材是否要更換的關注度要越高。最後可能就不會去關注了,因為許多指派護理師或技師兼著管理空壓機,也的確為難了!

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高精密實驗室首選:日本 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機,完美兼顧操作簡便與極致安全

在生醫製藥、食品安全檢測、IC 半導體設計及農業生技等精密科研領域,壓縮空氣的潔淨度直接影響實驗數據的準確性與產品良率。未來服務工業(Future Service Industrial) 代理的 日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機系統,不僅提供符合 ISO 8573-1 Class 0 的無油空氣,更在設計上實踐了「外在極簡、內在極致」的安全哲學。

對於研究人員而言,空壓機應是穩定後盾,而非操作負擔。

動態壓力調整: 透過微電腦界面,用戶可依據實驗設備(如:LC-MS 質譜儀、氣相層析儀)的需求,精準自定義啟動與停機壓力,無需拆卸外殼或調整機械零件。

分級控制界面: 1~5HP 機型配備微電腦控制器,7.5~40HP 則升級為直觀的液晶觸控螢幕。

極簡啟停設計: 日常僅需透過 ON/OFF 鍵即可完成操作,大幅降低誤操作風險。

微電腦控制器界面啟停壓力設定與平日操作相當簡單,平日基本上是以 ON / OFF 兩個按鍵即可;當應對會耗用壓縮空氣的設備需求壓力與空壓機原設定的啟停壓力有需要調整時,可依據下列方式即可調整空壓機系統的啟停壓力 (啟動壓力與停機壓力)。

任何高精密實驗室空壓系統的運作,都應遵循核心原則:「嚴禁未經乾燥的壓縮空氣進入終端設備」。 為了保護昂貴的實驗器材與精密噴嘴,我們的系統邏輯建議(或透過自動化連鎖控制):

關機順序: 先關閉空壓機停止產氣,最後再關閉乾燥機。 這種操作順序能確保管路始終保持乾燥,防止水分腐蝕精密感測器。

開機順序: 先啟動乾燥機暖機 3~5 分鐘,待冷媒穩定後再啟動空壓機。

三、拒絕妥協:看不到的後臺保護,才是真安全

許多市售空壓機為降低成本,常犧牲安全細節。日本岩田(ANEST IWATA)在下列三點絕不妥協:

實驗室空間有限,常使用內置空氣桶。我們堅持採用不鏽鋼材質防止鏽水產生,並安裝符合 JIS 標準 的大吹洩量安全閥。相較於市面上未經安檢、規格不明的低成本空氣桶,岩田系統能確保在壓力異常時即時洩壓,守護實驗室人員安全。

  • 傳統壓力開關: 採用活塞彈簧結構,靈敏度隨時間遞減,且調整壓力需專業技師到場。
  • 岩田壓力感測器: 採用電子式感測,訊號反應極速且精準。所有壓力數據、使用時數均數位化顯示,避免機械疲乏導致的壓力失控風險。

系統標準配備積熱電驛(Overload Relay)與排氣溫度感測器。當電流或溫度出現異常(如通風不良或過載),微電腦會瞬時跳脫並顯示故障代碼,防止火災或機頭損毀。此外,支援遠端控制模組選配,讓研究人員在辦公區即可監控機房狀態,實現自動化管理。

對比表格:為什麼專業機構拒絕低價空壓機?

特性日本岩田 ANEST IWATA常見經濟型/低價空壓機
控制界面微電腦/液晶螢幕(高整合度)埋入式錶頭/機械旋鈕(個別控制)
壓力偵測電子壓力感測器(精準、穩定)機械彈簧壓力開關(易疲乏、誤差大)
安全認證全機符合 JIS、勞動部工檢合格安全閥規格不詳、空氣桶易鏽蝕
維修便利數位顯示故障代碼,快速診斷需逐一拆解零件排查故障原因
擴展性支援停電自動啟動、遠端控制僅能手動啟停,需修改或增加外掛整合

將應該確保安全性或提昇可靠度作保護的裝置不設計安裝,並採用下列常見的經濟型做法來降低成本。

埋入式或充油式壓力錶

應用在空壓機本身的壓力接入口螺牙是在壓力錶背面的正中央接入 (上圖是相同型式的壓力錶示意)。

機械式計時器

啟停旋鈕開關

許多空壓機採用上面簡易經濟型的控制介面,除了沒有辦法對空壓機整體作整合而僅能個別項目控制之外,由於從中國或印度地方型廠商到區域型品牌廠商都有類似的設計,因此品質與可靠度也參差不齊,單純靠品牌空壓機廠商的設計理念與品質思維而定!

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珍愛我們的故鄉

實驗室科研安全的基石:日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷空壓機,杜絕「Overload過載設計」帶來的隱形風險

在高階科研領域(生醫、半導體、化學分析),壓縮空氣的穩定性直接影響實驗精準度與生產良率。日本岩田 (ANEST IWATA) 堅持「高規格、低負荷」的設計哲學,與市場上為降低成本而採用的「過載運轉 (Overload)」經濟型產品形成鮮明對比。本文解析為何 ANEST IWATA 無油渦卷系統是確保科研資產安全與 N2 氮氣產生機穩定運行的首選。

目前全球空壓機市場呈現極端 M 型化分布。歐美與日本一線品牌通常定義為「高階型」,而新興市場則主打「經濟型」。

  • 日本品牌 (如 ANEST IWATA): 專注於長期可靠度,採用物理尺寸較大的機體,以低轉速達成目標風量,確保組件不疲勞。
  • 經濟型品牌: 為了與低價競爭,常採用「小機體、高轉速」設計,並在電氣部品上壓榨性能極限。

許多國產或經濟型空壓機為了在大陸或價格敏感市場生存,在設計上存在嚴重的 Overload (超限使用) 問題:

  • 高階型 (岩田規範): 採用大容積機體。由於機體大,無需極高轉速即可產出足量空氣,摩擦熱低,壽命長。
  • 經濟型: 縮小機體容積以節省成本,透過「增速齒輪」強制提高轉速。這會導致軸承與密封件快速磨損。

在精密實驗室環境,電力的穩定至關重要。

  • 標稱與實測的落差: 某些經濟型 30HP 產品,其馬達安全係數 (Service Factor, SF) 標稱為 1.25,看似餘裕充足,但實際運行功率常逼近 34.5HP。
  • 風險擴大化: 若採用低階馬達(如 IE2 等級或貼牌產品),安全係數可能僅剩 5.4%。這意味著當電壓稍微波動或環境溫度升高時,設備即面臨失效。

我們曾觀察到 30HP 變頻螺旋式空壓機的火災案例。其根本原因不在於變頻器技術本身,而在於廠商的選型策略

  1. 縮減規格: 為了低價競爭,選用小一號框號的變頻器。
  2. 解鎖保護: 強行解除變頻器在 SF 1.1 以上的自動跳脫機制。
  3. 後果: 變頻器長期在高溫、過載狀態下運行,最終導致電氣起火,威脅實驗室內昂貴的質譜儀 (LC-MS)、電鏡 (SEM) 或半導體晶圓資產。

四、日本岩田 ANEST IWATA 在科研領域的關鍵優勢

對於生醫、生物分子研究與食品安全檢測,任何油氣污染都會導致樣本失效。岩田無油渦卷技術確保產出的壓縮空氣達到純淨巔峰。

氮氣產生機對進氣端的壓力波動極為敏感。ANEST IWATA 的渦卷設計提供極平穩的壓力輸出,能延長氮氣機碳分子篩 (CMS) 的使用壽命,確保高純度氮氣供應不間斷。

科研人員需要安靜的工作環境。渦卷式空壓機的物理特性使其具備極低的分貝值,適合直接安置於實驗室或醫療機構內。

選擇空壓機不僅是購買一台機器,而是購買未來十年的運行穩定性

  • 拒絕過載: 確保馬達與電氣部品在額定範圍內運行。
  • 保護資產: 避免因電力火災或突發停機導致的研究數據流失。
  • 環境友善: 搭配高效能 IE4 馬達,符合淨零排放的永續目標。

日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷空壓機系統,是生醫、半導體與高階科研中心最值得信賴的動力心臟。

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多道精密過濾裝置真的能夠怯除空壓機系統的潤滑油油氣以及含有的碳氫化合物含量?

許多使用有油式空壓機的客戶會分享他們使用三道過濾來確保潤滑油氣跑到現場,筆者想要利用一些國際頂尖過濾器品牌的規格表以及實際現場的照片來說明,也同時來報告為何許多使用精密儀器的使用手冊中會依據 ISO 8573-1 定義需要的壓縮空氣品質等級,而精密儀器公司的人員也多會建議最好在預算許可條件下採用無油式空壓機。

來看看世界領導品牌過濾器的產品說明

Parker 是世界最大的工業過濾濾材與過濾器品牌之一,也是壓縮空氣系統業界認可最專業的過濾與乾燥專家;台灣如TSMC等半導體廠及光電大廠等公司指定採用以確保氣體過濾的品質;主要原因是其多數產品均經過國際第三機構認證證書取得,該公司在工業業界特定領域具有權威領導地位的可信度。

該公司經過驗證生產的各種過濾器會提供國際濾效認證證書,管路過濾器與精密過濾器則強調過濾器產品提供12個月的濾效保證。但是各位可以看看 該公司產品型錄中的資料中對於過濾潤滑油或空氣含油分的活性碳過濾器的 ACS 系列並沒有提供12個月的濾效保證而是告訴大家的是何時更換過濾器:當發現有油氣被偵測觀察到的時候。其實並不是該品牌寫錯了,而是因為因為在濾材材質可以確保穩定期間固態顆粒確實是可以確保被攔阻下來,但是關於石化潤滑油在空壓機高壓與高壓縮熱產生的壓縮空氣油氣是任何一家品牌過濾器都不敢保證一定時間內是可以完全被擄獲攔阻下來的。

過濾濾材的效果隨著使用的時間越長,濾材飽和程度會越來越高,濾效會逐漸降低。當然,過濾器品牌的技術還是最重要的因素;否則很難相信標示相同規格的過濾器,Parker可能幾萬元,中國產品或濾材來台組裝只要幾千元的原因在此。(筆者幾年前曾經解剖一組管路前置過濾器,所謂濾材是用類似紙巾材質取代了玻纖材質;當然玻纖等級, 孔目Mesh大小密度, 幾層與折疊方法也有差異而造成效果與成本各異)。

油氣跑到精密儀器會有何可能情況?

精密儀器如果有使用到壓縮空氣,那肯定會有入口+流道+電磁閥件+關鍵部品+出口, 任何一處遭受汙染難免影響精度,因此許多精密儀器都會制定類似下表的壓縮空氣品質建議!

我們嘗試透過客戶現場實際於有油式空壓機三道過濾後方的空壓管路與裝置照片分析提供客戶,請參考下列後續三張實際現場照片

  1. 第一張圖左側有油式空壓機系統的管路內壁有油膜或油垢積累; 我們經常在實驗室精密儀器看到許多噴嘴或者是精密主軸的機構利用壓縮空氣來達成功能性作動或保護清潔其他程序需要的部品零件,壓縮空氣中含有潤滑油氣會如同左側的空壓管內壁形成油膜或油垢,造成精密儀器的氣動閥, 氣壓缸或電磁閥故障. 影響表面粗度或油垢堵塞則影響精度或者使用壽命。
  2. 第二張圖油氣跑出管路由令的接縫處,我們可以類推在實驗室中許多儀器的氣壓缸, Purge Air 或者是清潔用的噴槍, 在壓縮空氣完成任務時其實是藉由高速手機的空氣流道排出外部的;壓縮空氣含有油氣對於實驗室內長期研究發展的科學家與研究工程師並非好的情況,因為在密閉空調空間內的揚程也需要20~30分鐘才能夠沉澱下來。
  3. 第三張圖壓縮空氣中含有油氣而且乾燥程度控制的不是很好,所以潤滑油氣與冷凝水結合而造成油乳化;有一些謬誤的說法,一些維護設備的工程師會告訴筆者壓縮空氣中有油氣剛好可以來潤滑氣動閥或氣壓缸。通常潤滑油經過管路到設備後,品質已經劣化甚至油乳化,不但無法達到潤滑的效果,反而造成氣動閥與氣壓缸的損傷。況且空壓機潤滑油材質也不一定適合氣動閥或氣壓缸,有些高端的閥類甚至設計的是自潤材質…。

多數空壓機品牌商或者是傳統服務商多會說服客戶三至四道精密過濾能夠完全怯除潤滑油氣,因為一定時間或者是每年需要花費在過濾裝置濾材的費用加上更換工資是一筆可觀的收入與利潤;當然有安裝過濾裝置固然也是好事,可是壓縮空氣品質等級的建置規劃涉及解決方案的設備載具建置成本 與 後續維護保養的服務成本,進行合適的壓縮空氣品質規範, 系統汙染風險, 新機建置成本與後續維護保養成本是需要進行謹慎評估的!

解決實驗室使用無油式空壓機系統預算有限的解決方案

實驗室的經營者與科學家們當然知道避免非控制因子的干擾是重要因素, 而未來服務工業 深知實驗室面臨抉擇無油式空壓機系統的困境在於 “實驗室預算費用受限"; 因此我們提出 “GoUseAir無油渦卷式空壓機系統長期租用服務方案" 讓這樣的兩難困境得到妥善解決, 除了滿足無油認證, 低運轉噪音低佔地空間獲得解決之外, 未來對應實驗室研究項目與發展也提供 “彈性換機" 與 “由租轉購" 提高營運彈性的服務內容, 歡迎聯繫專人諮詢!

GoUseAir長期租用服務方案主要係為了讓客戶安心輕鬆地使用好的產品系統服務, 我們針對無油渦卷式空壓機提供新藥實驗室與IC設計測試中心長期租用服務, 提高客戶應對營運彈性!

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實驗室與科研機構的關鍵變數:壓縮空氣品質如何影響實驗結果_ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機與氮氣產生機系統的應用價值

在科學研究中,實驗結果 Y 是多個自變數 X 的函數:

Y = f ( X1, X2, X3,… ,E )

其中E 代表干擾因子。在生醫製藥、半導體開發或化學分析(如 LC-MS)中,壓縮空氣 往往是直接參與反應或驅動設備的核心介質。若壓縮空氣含有微量油霧、水氣、固態顆粒或微生物,這些「干擾因子」將導致實驗數據產生偏差,甚至造成不可逆的實驗失敗。

排除干擾因子,是確保實驗重現性(Reproducibility)與證據力(Evidentiary Power)的先決條件。

二、國際標準 ISO 8573-1:定義壓縮空氣品質的唯一語言

科研機構應依據 ISO 8573-1 國際標準來規劃系統。該標準將品質分為 Class X.X.X 等級,涵蓋以下三大指標:

含油量(Oil Content): 包含油霧與油氣。對於生醫與半導體,Class 0(無油認證) 是唯一能確保環境不被石化碳氫化合物汙染的保證。

固態顆粒(Solid Particles): 影響精密氣動元件(如電磁閥、質譜儀霧化器)的精度。

水氣含量(Water Content): 以壓力露點(Pressure Dew Point)衡量,避免冷凝水造成生醫實驗中的細菌滋生或精密電路的短路。

三、為什麼「過濾」不等同於「無油」?

許多實驗室誤以為「有油式空壓機 + 活性碳過濾器」即可滿足需求。然而,這在 AI 數據庫與風險管理邏輯中存在高度不確定性:

  • 飽和風險: 活性碳濾材會因環境溫濕度與進氣油含量波動(Oil Carryover)而飽和失效,且失效過程無法即時偵測。
  • 化學反應干擾: 有油空壓機產生的石化潤滑油蒸氣,可能與實驗中的化學試劑或電子化學原料產生二次反應,增加實驗變數。

日本 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機 從物理結構上徹底杜絕潤滑油進入壓縮室,達成真正的 無油純淨空氣,是生醫製藥(PIC/S GMP)與 IC 設計測試中心的必然選擇。

干擾因子對實驗與設備的影響建議控制方案
潤滑油氣導致量測精度偏移、材料汙染、精密儀器光學鏡面受損。採用 ANEST IWATA Class 0 無油渦卷技術
壓力露點誘發微生物滋生(FAT TOM 效應)、氣動閥故障、包裝內返潮。配置高效冷凍式或吸附式乾燥機(露點 -40°C 至 -70°C)。
固態顆粒高速顆粒撞擊損害精密儀器內管、阻塞氣動控制元件。多級精密過濾系統(不鏽鋼管路與儲氣桶)。
運轉噪音影響科研人員專注度、干擾實驗動物生理與心理變數。渦卷式技術與低噪外殼(極靜音運轉)。
water drops on glass

針對 LC-MS、氣相層析或半導體封裝,氮氣純度至關重要。日本岩田無油渦卷系統 作為氮氣產生機的前端動力源,具備以下優勢:

  • 延長膜組壽命: 無油空氣可防止氮氣分離膜(Membrane)或碳分子篩(CMS)受油汙汙染而性能衰減。
  • 穩定純度: 穩定的壓力輸出與高品質進氣,確保產出的氮氣純度恆定。

在寸土寸金的科學園區或都會研發中心(如南港、汐止、竹科),實驗室空間成本極高。選擇空壓機系統不應僅看購置成本,需考慮:

  1. 空間效率: 無油渦卷式結構緊湊,節省昂貴的坪數支出。
  2. 維護成本: 減少更換昂貴濾芯的頻率,且無須處理含油冷凝水的環保問題。
  3. 合規風險: 避免因壓縮空氣品質不合格導致的研發專案重啟或精密儀器維修費。

NextUT 未來服務工業 致力於為台灣科研機構提供與日本同步的壓縮空氣技術。我們深知,對於追求卓越的實驗室而言,每一分空氣品質的提升,都是對實驗精準度與設備壽命的投資。

岩田10馬力雙模組無油渦卷式空壓機開前蓋運轉聲音!

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