實驗室空壓機

現在的生技製藥, 化妝品生產線與實驗室通常座落於立體化的廠辦大樓或者是位於商辦大樓之中, 一則是為了吸引人才, 另一方面也是由於工業區立體化的趨勢越來越明顯. 實驗室尤其是與科學家們的辦公室緊鄰, 或者說辦公位置就在實驗室內–超靜音變成十分必要的選型條件.

要件1. 超靜音

都會區或立體化工業區廠辦空間寸土寸金, 能夠節省空間則是另一個重要的選型因素; 能夠內置乾燥機與空氣桶的All-in-One機型, 在大台北, 大新竹, 大台中或大高雄都會地區能夠省下不少建築空間與配管配線工作.

要件2. 佔地面積小

要件3. 百分之百無油壓縮空氣

生技製藥或食品實驗室通常必須將各種實驗的影響變數與外在干擾變數降到最低, 壓縮空氣的乾燥潔淨程度, 在在有利於實驗的結果判斷; 因此乾燥潔淨的空氣是必要的, 尤其是從源頭就避免污染而採用無油式空壓機, 如果能夠採用獲得ISO 8573-1 Classs 0 百分之百無油的無油式空壓機更能確保實驗過程無汙染.

要件4. 耐久可靠持續穩定供氣

實驗驗證過程有時候必須長時間持續耗氣, 能夠耐久持續穩定供氣也成為不讓實驗室中斷作業或者影響實驗結果的條件. 工業級精密加工與設計, 確保穩定供氣!

日本岩田無油渦卷式空壓機適合實驗室機型

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保健食品, 化妝品或非藥廠等級的生物科技產品在適用的壓縮空氣品質方面經常有許多困擾, 因為台灣的主管機關或國際上適用的要求, 壓縮空氣品質在通常在製造生產公司安全生產過程"自訂標準"經常被忽略.

保健食品 (Health Foods / Supplements) … 等生物科技產品或有機食品 (Organic Foods) 因為介於高壓縮空氣品質要求的PIC/S認證藥廠與食品GMP廠之間, 到底應該遵循較高遵從成本的藥廠, 或是等同或高於食品GMP廠, 令許多業者感到疑惑.

保健食品有包括 :

1. 具原型的有機食品 (農產品), 包括 : 乾燥過後的食品.
2. 壓榨充填裝瓶或壓榨後充填裝罐並超高壓殺菌的加工飲品.
3. 加工製錠或膠囊內含多成分營養元素的加工或萃取.
4. 經過發酵槽菌種培養加工的液態飲或濃縮飲.
5. 其他.

相同於食品飲料行業採用有油式空氣壓縮機產生的風險情況一樣, 保健食品採用有油式空氣壓縮機同樣具有下列幾種對於保健食品安全的風險.

有油式空壓機存在的風險

保健食品行業應用的壓縮空氣品質規範

由於國際或台灣對於保健食品行業製程安全方面以自訂標準然後要求落實於CCP管制點之中, 因此也往往令人無所適從; 因此英國BCAS機構於2013年制定規範指南, 針對食品行業提供建議指南 :

英國BCAS規範指南

依據是否會與產品直接接觸 (含間接接觸高風險) 或 間接接觸 (低風險) 者, 提供相對於ISO8573-1 壓縮空氣品質規範的標準 Class 2.2.1 以及 Class 2.4.2. 而德國VDMA與美國FDA則提出更嚴謹的指南, 依據會直接接觸的非乾燥產品 (飲料, 冰淇淋, 生鮮食品…), 乾燥產品 (咖啡, 保健食品, 有機加工品…) 採用Class 1.2.1 以及 包裝機械 採用Class 2.4.2. 我們依據各種國際相關規範與建議指南 (BCAS無微生物檢出量的指南), 彙總種國際規範指南如下 :

(保健)食品行業壓縮空氣品質規範指南

依據上述國際規範, 未來服務工業 將符合ISO 8573-1 接觸產品 (含間接接觸高風險) 與不接觸產品 (或間接接觸低風險) 的空壓機系統配置示意圖顯示如下, 提供給保健食品業界的前輩們參考應用.

保健食品行業空壓機系統提案

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中型無油空氣壓縮機馬力通常介於30hp~300hp之間 (日本神鋼最大到535hp), 經常應用在生技製藥, 食品飲料以及半導體科技廠辦…. 無油空氣壓縮機的機體壽命因為機構型式, 技術能力, 空壓機的機體壽命有極大的差異 :

1. 往復式機體與大陸/國產渦卷式機體號稱運轉壽命的15,000~20,000小時。
2. 大陸/國產無油水潤滑螺旋式機體運轉壽命的20,000~25,000小時。
3. 日本岩田無油渦卷式空壓機機體 (乾式) 實際運轉壽命的30,000小時。
4. 日本三井無油水潤滑螺旋式機體的壽命40,000~48,000小時。
5. 歐美日乾式無油雙段螺旋式機體一般壽命40,000~48,000小時是必須更換機體最普遍設計的運轉時數。

也就是說每年無油空氣壓縮機實際啟動運轉8,000小時條件下，大陸/國產無油水潤滑螺旋式機體大約3年就必須更換機體（通常會說服大保養）。歐美日品牌乾式無油雙段螺旋式機體第二段約4～5年必須更換新機體、雙段機型第一段約6年必須更換新的機體。

這當中比較值得深入分析的是 :

1. 日本神鋼乾式無油雙段空壓機機體第二段至少48,000運轉小時約6年、第一段至少72,000小時約9年才需要更換新機體。
2. 日本岩田無油渦卷式空壓機因為採用多模組均等磨潤設計, 雖然單一機體實際運轉壽命30,000小時, 但是因為一台空壓機內有多個機體馬達模組可以交替運轉, 每個模組運轉時數差異在一個小時內, 全部達到該時數整機才算運轉到達該運轉小時. 按照IPLV的經驗分析, 多模組越多, 整機需要剛換機體的實際跨距時間就會越長.

日本神鋼機體耐久的主要原因在於材料、轉子、機體與整機的個別技術與高度整合設計技術。二段轉子採用神鋼自家特殊不銹鋼材質及鍍層技術確保最適間隙與最小運轉應力變形；並可以確保鍍層不剝落及轉子不生鏽(下圖)。

轉子、機殼部品與高強力耐久軸承…等的匹配達成低振動與低噪音及耐久長期驗證；以日本神鋼鋼鐵廠及電廠嚴苛工況實際驗證。搭配整機系統的保護設計，造就了無油螺旋式空壓機機體運轉壽命至少第二段6年、第一段9年的業界最耐久壽命。

乾式無油雙段螺旋式機體

業界通路服務商也會針對無油螺旋式空壓機進行所謂的機體大保養;實際上，無油機體所謂的Overhaul即是整個機體更換。針對舊機體大保養更換軸承, 軸封….以替代更換新機體，但是存在大保養機體效率衰減30%以上是十分常見。再則大保養的費用通常也會是更換新機體的50%～60%以上。效率保證與合理費用是使用者必須考慮的。

附註：
1.所有空壓機機體壽命長短均受環境溫度或冷卻器冷卻水水質與溫度、正常保養與否有關係。
2.水潤滑空壓機須注意依據原廠條件控制潤滑機體內腔的潤滑水水質(RO逆滲透)品質，確保機體壽命。

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近年許多空壓機廠紛紛進入大陸設廠, 同時大陸生產的空壓機也紛紛進入台灣; 甚至台灣的空壓機與大陸的空壓機品質差異到底在哪裡已經讓人傻傻分不清楚! 由於兩者多採用公版的零件部品與耗材, 主要原因是這樣的做法可以取得大量生產的部品零件, 大幅地降低整機材料成本. 當空壓機商品化的做法來臨的時候, 業務或技術人員往往省略了向客戶耐心專業地說明客戶能夠獲得的好處, 往往就直接用價格處理客戶訂單的需求.

另外一種常見應對空壓機商品化價格競爭的做法是想辦法拿掉讓空壓機更具備穩定可靠性能的關鍵部品; 我們比對日本神鋼或三井系列的空壓機與其他品牌空壓機, 發現設計上有許多不同的差異, 這些差異都能夠顯現出空壓機品牌是技術製造品牌還是組裝拼裝品牌 :

空壓機電抗器 : 請參考下圖右下角日本神鋼30馬力油冷永磁變頻螺旋式空壓機就標配電抗器, 即使是20馬力也是標配電抗器. 這個關鍵部品零件成本不低, 但是卻具有許多功能讓空壓機運轉穩定且能夠避免許多運轉時環境與電力的工況 (例如干擾), 讓空壓機避免許多不必要的毛病或其他部品損毀. 多數商品化空壓機甚至大品牌都為了所謂Cost Down拿掉.

變頻風扇設計 : 他力強制冷卻在日本岩田小型空壓機也會設計空壓機停機時, 第二段強制冷卻風扇會持續運轉冷卻機體溫度10秒; 在日本神鋼螺旋式空壓機冷卻系統的輔助冷卻風扇也是採用變頻設計, 採用日本東芝變頻馬達與變頻器 (請參考下圖). 其他品牌則多數採用定頻風扇, 以節省成本.

抗突波與抗雷擊設計 : 許多工廠空壓機房設計在頂樓蓋鐵皮屋或在邊邊角角的廠房末端, 金屬材質披覆外觀的工廠或者是另外蓋鐵皮屋給空壓機系統設備的機房, 承受的環境與供電品質較製程設備更加嚴苛. 加上近年各個台電變電站供電飽和, 申請電力的專業人員就可以感受到, 電力供應的穩定性也是備受考驗. 由於日系空壓機外銷國際多年, 尤其是東南亞與南亞地區供電不穩定性以及熱帶雷雨氣候, 因此日本神鋼就設計也十分適合台灣的抗突波與抗雷擊設計, 吸收各種意外狀況, 確保設備穩定.

油霧捕捉消音器 : 打開空壓機內部, 經常會發現許多品牌空壓機隔音泡棉附著了相當程度的油霧並形成油垢, 共用台也是油膩膩; 加上電器防護不是十分講究, 火災事件也頻傳 (詳見下圖). 日本神鋼在每次停機時需要將油氣筒備壓排放的過程設計油霧捕捉消音器, 日本三井則是設計將油氣透過ejector釋放至進氣閥, 避免油霧在空壓機內部溢散造成後續維護與工安風險. 當然管線與緊固件的品質, 對於空壓機本身系統的洩漏也是十分關鍵之所在, 一點也不能馬虎!

該有的不能少, 不該有的不能多, 自主設計的空壓機才有技術選擇與自行開發關鍵部品, 確保空壓機長期運轉的穩定可靠程度, 這是目前具有自主技術品牌空壓機與選用公版零件部品商品化空壓機的最大差異 — “安心" !

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下圖是一張微油螺旋式空壓機的系統流程圖, 有別於無油空壓機系統, 有油式空壓機除了壓縮空氣氣路系統及冷卻散熱系統, 硬是多了油路系統.

微油螺旋式空壓機系統流程圖

我們來看看多了油路系統, 到底多了哪些? 首先, 從油路系統出發來看多了哪些零件部品與耗材. 請參考下圖關於無油渦卷式空壓機與微油螺旋式空壓機關於耗材與零件部品的比較.

多了油路系統多了哪些耗材與零件部品?

多了油路系統, 到底現場廠務專業人員多了哪些工作必須增加負荷?

1. 定期必須關注油氣桶內的潤滑油是否低於下限必須補油? 稍有疏忽可能造成失油機器損毀.
2. 油氣桶是否因為油溫過低產生冷凝水造成油乳化? 軸承潤滑出問題, 機體就可能損傷故障.
3. 油氣筒出口的止回閥是否正常? 是否需要清潔或更換? 疏忽就會造成失油.
4. 7油冷卻器該清洗了嗎? 機器高溫可能會發生跳機.
5. 潤滑油u/ˋㄊㄢˋ是否是正廠零件? 會不會買到副牌潤滑油造成機體損傷與部品耗材壽命縮短?
6. 機器漏油造成現場容易發生人員滑倒的工安事故問題.
7. 油細分離器攔油效果差, 跑到現場管路造成產品品質問題?
8. 是否需要頻仍更換活性碳過濾器濾心? 或更換活性碳槽活性碳耗材?
9. 觀油鏡與高壓油管是否開始劣化需要更換? 是否已經開始造成漏油?

事情很繁雜很多, 包括與廠商辯論是他的問題還是我們工廠的問題? 需要處理維護保養的報價? 需要處理油路系統故障的問題? 需要處理失油與現場空氣含油量過高問題….令人煩不勝煩!

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空壓機系統規劃建置之前已經決定70%左右的基礎, 包括 : 壓縮空氣品質, 穩定可靠供氣以及環保節能省電; 後續才是由正常的保養維護以及正確的使用取得後續30%的優劣!

空壓機系統規劃四大考量重點

空壓機系統規劃的時候通常我們會依據下列八大步驟進行評估與設備選型, 包括 :

1. 壓縮空氣品質 : 依製程機器或產品製程品質(療程法規)需要的壓縮空氣品質決定空壓機種類。
2. 操作壓力範圍的確認 : 確認製程機械設備之壓力使用範圍（MPa, bar 或 kg/cm2G）。
3. 使用空氣量的範圍確認 : 經常性用氣, 尖峰用氣, 離峰用氣….等訊息蒐集與評估。
4. 選擇必要的設備功率。
5. 選擇空壓機設備種類 : 相同的出力功率範圍，空壓機壓縮的形式種類有許多種、選用合適機型。
6. 選擇驅動空壓機體的動力源：柴油引擎, 市電 (Hz, Phase, Voltage…)。
7. 使用場所噪音要求與法規規範確認。
8. 選定乾燥過濾系統設備裝置。請參考以下範例, 主要仍舊是參考ISO 8573-1的行業壓縮空氣品質規範以, 上述壓力風量以及環境條件來規劃選型

下面參考指南文件由 未來服務空壓機械部門 整理的 空壓機系統規劃與設備選型指南 歡迎下載參考應用!

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在台灣或日本, 食品加工業的工廠多屬於中小型的業態; 而最常使用的空壓機馬力數多落在10馬力 ~ 30馬力之間, 尤其是 7.5hp ~ 20hp 更是常見. 2021年開始, 日本政府開始強制執行食品飲料行業導入HACCP食品安全風險管理制度, 因此空壓機系統的需求變得重要起來, 需求包括 :

1. ISO 8573.1 Class 0 百分之百無油國際認證.
2. 靜音的需求 (住宅區逐漸入侵工業區或廠辦).
3. 空間的節省及整體系統觀點的建置成本節省.

多模組無油渦卷式空氣壓縮機系統變成食品加工工廠受歡迎的方案; 主要原因包括 :

1. 國際無油認證證書取得.
2. 多模組節省機房空間.
3. 避免停機停線的風險.
4. 超越變頻的節能效果.
5. 均等磨潤設計延長空壓機使用壽命.

多模組無油渦卷式空壓機的最新發展請 您參考下列影片, 明確可以知道岩田從使用者的角度極力提供各種問題的解決方案, 並滿足食品飲料工廠的用氣需求.

SLP EG多模組無油渦卷空壓機系列

HACCP全方位解決方案

日本岩田更進一步整合其噴塗技術的專業, 連同空壓機系統, 真空系統, 又加上食液系統的推出, 讓整個日本食品業獲得極大的助益. 從源頭的壓縮空氣源, 處理過程的真空系統, 到末端使用的食液製程, 岩田呼應HACCP的食品安全管理, 推出完整解決方案提供業界應用!

食品業從源頭到使用製程解決方案

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醫院醫療用氣擔當稀釋氧氣並輸送至病床、手術房氣動工具驅動 (例如：骨刀)、高壓氧艙治療、牙科診間、藥物霧化治療…等功用。醫院使用的壓縮空氣必須潔淨無污染、運轉聲音必須低噪音，更重要的是不容許壓縮空氣供氣不穩定或中斷供氣。

壓縮空氣品質也是醫療院所十分在乎要求的要點；確保必須符合ISO8573-1 Class 0 國際標準百分之百無油、空氣乾燥程度、固態顆粒與微生物單位菌落數都是受到關切的。當然，醫院也需要維持寧靜的環境讓病患休養、醫護人員以及行政支持人員好的環境。

解決方案1 : 無油渦卷式空壓機系統 (80hp(含)以下系統)

在日本與泰國醫院醫療體系應用的壓縮空氣，日本岩田無油渦卷模組式空壓機系統, 醫療用無油渦卷模組式真空系統與醫療工程提供完整的 One Air Solution 並取得市佔率第一; 當然非模組化而採用個別系統解決方案，近十年在台灣也有許多知名醫療院所經過嚴謹評選後採用，本次我們則是極力推薦模組化解決方案（請參考下圖）。

MEGASY醫療ONE AIR SOLUTION

因為除了滿足上述需求之外，加上日本岩田渦卷式空壓機較無油往復式空壓機節能至少高過20%以上的優勢；在日本、泰國及美國醫療院所市佔率第一，受到醫療院所體系極大的肯定與採用。高市佔率讓 客戶更安心，因為 貴院所不會變成白老鼠。

主要應用領域 : 醫療院所, 質子中心, 醫科大學…..。

模組化空壓機系統Skid

模組式無油渦卷式空壓機系統規範

模組化真空系統Skid

解決方案2 : 無油螺旋式空壓機系統 (50hp(含)以上系統)

日本神鋼乾式無油雙螺旋空壓機ALE系列在國內前三大醫療體系之一有著卓越的實績, 主要原因是支援該醫療體系重負荷的運轉需求, 能夠有效耐久且省電地達成支持醫院運作的目標。

未來服務工業也在乾燥過濾系統部分, 採用產品取得國際認證 派克漢尼汾 Parker Hannifin 的解決方案, 加上未來服務工業的專業經驗, 我們透過考量醫療院所用氣系統的使用安全, 針對空壓機系統建立完善的備援機制 Tandem, 讓整個運作能夠確保接受診療與住院的民眾獲得極大的保障。

無油空壓機解決方案服務範疇

誠の心 讓客戶 安心！

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經常聽到許多客戶提到他們採用無油式壓縮空氣系統, 再深入詢問客戶工廠使用的空壓機需不需要添加空壓機潤滑油 (空壓機油) ? 答案是需要添加或更換空壓機機體使用的潤滑油. 因為客戶通常會認為只要採用過濾裝置, 就可以得到無油壓縮空氣; 這是普遍在食品業工廠認為的概念. 更進而許多客戶認為製程中壓縮空氣只用於氣動閥與氣壓缸, 不會接觸到食品 ; 這樣的概念其實也是十分普遍的.

採用有油式空壓機為基礎所建立的空壓機系統, 其實存在著五大潛在風險. 包括 :

有油式空壓機對食品安全五大風險

一, 食品回收的風險

二, 作業停線的風險

三, 食品安全規範申請的風險

四, 配管汙染的風險

五, 油水處理的風險

關於食品級潤滑油

H1等級食品級潤滑油是可以允許被使用的, 但是其規範是在食品接觸時的含量不得超過10ppm; 目前法規並沒有規定, 而且食品安全制度認證單位也沒有強制規定使用食品級潤滑油必須有標準作業程序定期檢測食品含量是否有超過10ppm的規定. 因此, 許多認證機構也認可只要有油式空壓機有採用H1等級食品級潤滑油就不給予任何缺失的紀錄. 但是, 許多參加國際市場的食品品牌或工廠, 為避免不同國家的法規或規範標準不同, 又或者是避免國際型通路的實地查核有出現缺失, 多直接採用無油式空壓機從源頭根絕汙染源!

有油式與無油式空壓機耗材比較

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