工業級無油渦卷式空壓機與商用型無油往復式空壓機運轉電費比較

依據工研院的研究報告 (請參考下面圖片ITRI研究內容) 25馬力 (含) 以下能效最佳的是渦卷式以及能源局出版的"能源查核以及節約能源案例手冊" 指出 單段往復式空壓機的耗能比值約為56L~85L/HP (換算每kW產出風量約75L~114L/kW)，而渦卷式空壓機的耗能比值則約77L~105L/HP (換算每kW產出風量約101L~141L/kW)。

我們比較前先設定幾項比較基準，然後再依據相同的基準，我們再來比較工業級無油渦卷式空壓機與商用型單段無油往復式空壓機 (請參考下圖在科研實驗室常見的商用型無油往復式空壓機機體) 來比較。

無油渦卷式與單段無油往復式空壓機能效差異比較

機體種類能效差異

如上資料所述，能源局官方研究報告指出的耗能比值差異 (請參考下載下列國家分享的資料 : 能源查核以及節約能源案例手冊第6頁關於單段往復式空壓機以及第7頁關於渦卷式空壓機的數據)，無油渦卷式空壓機機體種類的能源效率比商用型單段無油往復式空壓機高出36%~86%。

能源查核與節約能源案例手冊-壓縮空氣系統2018下載
馬達效率等級不同的能效差異

以三馬力的空壓機做比較，岩田採用IE3等級效率89.5 (含) 以上馬達，而科研實驗室常見的商用型單段無油往復式空壓機通常採用低於IE1等級效率79%的1.5馬力馬達兩組；能效差異約13%。

比較假設基礎

為了有相同的假設基礎已進行合理的比較，我們假設某個高等研究中心的某個實驗室需求一台三馬力空壓機，使用岩田三馬力無油渦卷式空壓機 (255L/min. @ 8 bar) 情況下，該實驗室空壓機啟動運轉時數需求是每年2,000小時，需求產出供應實驗儀器設備的風量每年是255L/min. X 60分鐘 X 2,000小時 = 30,600,000L (公升) 壓縮空氣 @ 7 bar ~8 bar。最後，我們假設台電的每度電電費費率是新台幣3.5元/度(kWh)

岩田無油渦卷式空壓機每年電費計算

30,600,000L / (255L/分鐘) = 120,000分鐘 = 2,000小時 (啟動運轉時數)

耗電 = 2,000小時 X 2.2kW = 4,400kWh (度)

電費 = 4,400度 X 3.5元/度 = 15,400元 / 年

商用型單段無油往復式空壓機每年電費計算

單段無油往復式空壓機機體效率低無油渦卷式機體效率36%~86%左右，差異36%通常指工業級渦卷式空壓機與工業級單段往復式空壓機的比較差異，而工業級無油渦卷式空壓機與商用型單段無油往復式空壓機的差異通常是86%這端。我們為了避免引起爭議，採取差異36%來比較。

也就是說如果工業級渦卷式空壓機的風量是255L/min. @ 8 bar，則商用型單段無油往復式空壓機的產出風量約為188L/min. @ 8 bar；因此，商用型單段無油往復式空壓機未取得相同壓縮空氣量而需要啟動運轉時數產生的電費為：

30,600,000L / (188L/分鐘) = 162,766分鐘 = 2,713小時

單段往復式兩組1.5馬力IE1馬達與渦卷式一組3馬力IE3馬達效率差13%

耗電 = 2,713小時 X 1.13倍馬達效率差 X 1.1kW X2 = 6,744.5kWh (度)

電費 = 6,744.5度電 X 3.5元/kWh = 23,606元 / 年

電費差異

工業級無油渦卷式空壓機每年電費 = 15,400元 / 年

商用型單段無油往復式空壓機 (效率差異36%時) 每年電費 = 23,606元 / 年

商用型單段無油往復式空壓機 (效率差異86%時) 每年電費 = 32,394元 / 年

所以研究中心科研實驗室採用一台三馬力無油式空壓機，工業級岩田無油渦卷式空壓機與商用型單段無油往復式空壓機產生的電費差異每年高達約8,206元~16,994元。如果 您所在任職的研究中心有十個實驗室，那麼合計每年電費產生的差異可是一筆不小的數字呢! 對於節能減排或許還有很多可以做的空間!

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醫療器材公司應用 (場域 : 實驗室與產線旁的辦公室內提供兩個場域共同使用)

岩田無油式空壓機為何能夠為科研實驗室持續節能省電?

不論是高等教育大學或研究所的科研實驗室、國家級研究機構的高科技實驗室、育成中心新藥實驗室或者是公司產業的品質驗證中心實驗室，採用的CDA無油式空壓機系統多採用中小型的空壓機；一般馬力數落於1/2馬力至5馬力區間的數量最多，且分散於機構研究室或實驗室的各種方便的角落。

與公司廠辦或工廠空壓機系統配置最大的不同是公司廠辦多採用集中式配置 (Central Distribution) 然後透過空壓管路分配給各個使用單位，這樣的方式雖然可以選用較大型單機能效較佳的空壓機供氣，但是管路經過許多不需要的單位造成的壓降損失、管路洩漏以及即使多數單位下班後仍需啟動大型空壓機服務少量用氣部門；而且不同部門使用的壓縮空氣品質與壓力需求並不一樣，隱含許多潛在損失。

不論是分散式配置的空壓機系統或者是個別科研實驗室採用的中小型空壓機，往往會以為功率kW馬力數小所以不必在意選用較節能省電的新機，是否能夠持續省電更容易受到忽略；這些四處分散的中小型空壓機集合起來之後，產生的電費差異會令人相當吃驚!

我們以一台三馬力無油式空壓機來做比較，不同空壓機的種類會產生效率差異，而選用的馬達或電氣部品效率等級不同也會產生差異，尤其馬達越小效率越低也是一種差異。國際針對馬達額定效率有一份參考表格 (這指馬達最少必須達到特定標準效率以上被驗證才能宣稱該效率等級馬達) (下表請參考)。

日本岩田無油式空壓機採用全球中小功率馬達品質最佳的日本東芝Toshiba Top Runner馬達 (高於一般IE3等級效率)，三馬力馬達效率89.5%以上；一般實驗室常見的三馬力商用型無油式空壓機則可能單模組IE1等級 3馬力 (效率83%) 或 IE1等級1.5馬力兩組 (效率79%)。兩者馬達的效率差異約6.5%~10.5%。

再從不同型式種類空壓機來看，依據能源局出版的"壓縮空氣系統_能源查核及節約能源案例手冊第6頁單段往復式空壓機耗能比值約為56.5~85.0 L/HP，雙段往復式則優於單段往復式；第7頁渦卷式空壓機耗能比值77.0~105L / HP；不同種類空壓機的能源效率差異約為36%~86%。

以上都是新機狀態的分析，能夠在使用的生命週期期間持續節能才是關鍵，而日本岩田無油式空壓機如何做到持續節能? 讓我們具體來看看日本岩田無油式空壓機的技術開發驗證!

專利密封材料與機構開發驗證

我們以往復式空壓機機體的活塞與氣缸來說明，為避免因為活塞環與壓縮環 (下圖綠黃色示意的活塞上方有兩條C扣設計的環) 快速磨損造成間隙變大以及導程卡損到氣缸壁造成卡死，工業級往復式空壓機為確保可靠度與確保能效風量，在機構設計上活塞與連桿機構

連結處也設計保護減少磨損氣缸、活塞與環的軸承 (請參考下圖工業級活塞連桿組)。

商用型往復式空壓機的活塞連桿組 (請參考下圖) 因為設計上本來就並非提供較長時間運轉，而成本的重點放在產品本身 (新機購置成本是一台空壓機整體成本的15%左右) 而非使用成本 (能效電費成本佔70%左右)，所以採用類似橡膠的環、銅板形狀的活塞並且連桿與活塞連結處直接鎖固；這樣的設計容易造成卡死以及快速與氣缸產生間隙而風量在使用一小段時間後會快速衰減。

接下來我們來看看無油渦卷式空壓機的機構設計與材料驗證。

無油渦卷式空壓機乾式壓縮時，機體內腔溫度最高會高達攝氏220℃至250℃，因此材料科學的長期研究驗證是耐久穩定與持續節能的關鍵；也就是說，密封芯條與本體材料、以及加工組裝技術是重要技術能力才能夠確保持續節能。

材料科學是相當重要的技術，外型往往可以設計得很像，渦卷線型可以透過逆向工程模仿與規避專利盜用；但是材料、加工製造技術與組裝匹配整合技術才是重點，這也是中國與國產渦卷式空壓機經常變形卡死或壽命縮短很多，卻將矛頭指向客戶的環境或使用不當…等問題，索賠台數過多時甚至先乾脆下市。

岩田獨家專利磨損間隙補償技術

岩田雙段無油往復式空壓機

日本岩田發現往復式空壓機要避免風量衰減與維持可靠度，除了必須增強活塞的加工精度與活塞柱體的深度，如何克服活塞環、壓縮環與氣缸壁之間因為往復衝程磨損產生的間隙，高分子密合合成樹脂活塞經過耐磨耐熱驗證開發因而產生。

取得專利的高分子密合合成樹脂活塞能夠在活塞環與壓縮環因為磨損與氣缸壁產生的間隙間，能夠自然伸展但是又因為能夠在間隙補償後受到阻力時維持原狀，而讓機器更可靠且風量維持與新機時一樣的能效!

活塞上緣的高分子密合合成樹脂活塞與下段連桿軸承接合段複合技術，加上鑽研材料而開發的耐高溫耐磨活塞環與壓縮環，造就了岩田無油往復式空壓機持續節能的獨特性能。

確保風量維持與新機一樣的技術之後，為減少因為壓縮負荷加速活塞環以及壓縮環的磨耗，並且取得更好的馬達耗功耗電以及降低震動噪音；日本岩田無油往復式空壓機1.5kW (2馬力) 以上機型採用機體雙段壓縮 (請參考上圖與上上圖 活塞有LP第一段低壓活塞氣缸組以及HP第二段高壓活塞氣缸組) 設計，大大增加了空壓機的能效 (請參考下圖單段壓縮與雙段壓縮的能耗情況)。雙段壓縮過程因為每一組活塞壓縮比相對小很多，高壓氣體回漏的機會相對減少很多，因此電能轉換成動能並間接變成無法產生風量的熱能情況將會大幅降低。

岩田無油渦卷式空壓機

由於定渦卷與動渦卷的線型嚙合採用橢圓運轉模式，在設計上兩組渦盤嚙合的地方既要不磨損到且兩渦盤間的間隙又不能太大，而岩田無油渦卷式空壓機機體定渦卷與動渦卷嚙合的間隙僅容許一根毛髮的間隙值程度以減少回漏的洩漏量。

同時，因為嚙合處的高壓與低壓側壓差雖然兩側隨著圓周運動壓力都在上昇，但是因為壓力是同時上升而讓壓差小，自然會回漏的洩漏量也會大幅減少而提高能效。

定渦卷與動渦卷的盤面為增加氣封程度與避免嚙合時相互磨損到，岩田也開發出耐高溫與耐磨的專利密封芯條，同時為了降低兩組密封芯條嚙合過程的相互磨損產生的間隙，岩田的密封芯條材質與機構設計同樣是能夠自動舒展補償間隙，而且碰到一定阻力能夠維持一定形狀的材質與伸展設計 (請參考下圖)。

無油渦卷式空壓機是一種乾式壓縮的壓縮模式，腔體並無任何潤滑油降溫，因此壓縮腔體內側溫度會高達220℃~250℃；除了密封芯條必須耐高溫耐磨，空壓機機體本身的金屬材質也必須確保在高溫運轉過程不會讓一根頭髮精密的間隙產生互相磨損卡死的情況。這也就是許多大陸或國產無油渦卷式空壓機雖然能夠模仿出渦卷的渦盤線型，但是往往機體壽命還沒有到達其所宣稱的最高15,000小時或20,000小時就機體線型金屬變形卡死的緣故，而岩田無油渦卷式空壓機機體能夠通過40,000小時驗證而商轉宣稱至少30,000小時壽命的原因。

精密加工與組裝匹配技術

高度標準化與高度自動化，締造了日本岩田高品質的無油渦卷式空壓機與無油往復式空壓機，這也是日本岩田在全球中小型無油式空壓機居於領導地位的原因 (岩田無油渦卷是空壓機是全球第一品牌) 。

日本岩田無油式空壓機選用的部品是全球質量最高的日本東芝Toshiba馬達以及日本三菱Mitsuibishi電磁開關，變壓器也是選用日本可靠度最高的變壓器部品，減少變異以及強化各個部品與空壓機整體確保在同一個高品質水準。

系統使用的合理規劃設計

多模組無油渦卷式空壓機成為高能效小空壓站系統

岩田全球首先開發出多模組無油渦卷式空壓機的設計，每一個模組由智能微電腦控制，使用現場需要多少風量再開啟多少模組應對，能夠隨時依據現場用氣變化啟停不同模組應對需求；而且每一個模組採用均等磨潤控制設計，啟動運轉時間較少的在下一次優先啟動使用，控制每一個模組運轉時數差異在一個小時內，可以有效延長服務保養時間跨距。

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日本岩田科研實驗室空壓機的CDA平台

空壓機的種類非常多，從一般的家用型DIY空壓機 (車庫型驅動電動工具) 、木工釘槍用空壓機、機車行空壓機…到海底油田應用的大型空壓機，需要仔細評估考慮自己實驗室需要的種類與機型才能夠確保實驗室的需求。

由於空壓機又區分為有油式空壓機與無油式空壓機，依據型式又有區分為膈膜式、往復式、渦卷式、螺旋式與離心式…等 (例如 : 光以日本岩田無油式空壓機種類就可以被區分成無油往復式、無油渦卷式、無油旋齒式以及無油螺旋式幾種，以下是增加其他品牌種類的商用型無油往復式以及家用型膈膜式來做說明特徵與機能)。

日本岩田無油式空壓機_科研實驗室應用

日本岩田無油式空壓機適合科研實驗室應用的種類有：TFP標準型無油往復式空壓機、CFP靜音型無油往復式空壓機以及SLP無油渦卷式空壓機 (請見下圖 日本岩田科研實驗室空壓機平台)。

TFP標準型無油往復式空壓機

TFP標準型無油往復式空壓機2馬力 (含) 以上機型機體採用兩段式壓縮設計，3馬力 (含) 以上並且採用第二段強制冷卻設計；開放型標準無油往復式空壓機的優點包括：1. 產品單機預算較為經濟、2.下方具有較大容量空氣桶、3.當操作壓力設定較低時，實際排風量會增加。

日本岩田標準型無油式空壓機的馬力數範圍從1/4馬力至15馬力，實際風量範圍為25L/min @ 10 bar 至 1,200L/min @ 10 bar (噪音值範圍從58dB至75dB)。

開放型標準無油往復式空壓機也有其最大的缺點 (任何品牌內標準型與靜音型比較) ：1.噪音相對大很多 (例如 : 同樣以日本岩田的3馬力無油式空壓機來做比較，開放型標準無油往復式空壓機噪音值為71dB、靜音型無油往復式空壓機為53dB、無油渦卷式空壓機為49dB (最新型為44dB))。

日本岩田是國際市場同業各種型式運轉噪音最低的品牌，我們將實際以一馬力的實驗室使用的岩田標準型無油式空壓機運轉噪音與無油渦卷式空壓機做比較。

CFP靜音型無油往復式空壓機

CFP靜音型無油往復式空壓機2馬力 (含) 以上機型機體採用兩段式壓縮設計，3馬力 (含) 以上並且採用第二段強制冷卻設計；靜音型無油往復式空壓機的優點包括：1. 產品單機預算相對於無油渦卷式較為經濟、2.標配內置空氣桶並可選配冷凍式乾燥機，大大節省空間、3.當操作壓力設定較低時，實際排風量會增加、相對噪音值較標準型無油往復式空壓機降低不少。

日本岩田靜音型無油式空壓機的馬力數範圍從1/2馬力至15馬力，實際風量範圍為40L/min @ 8 bar 至 1,140L/min @ 8.5 bar (噪音值範圍從43dB至59dB)。

日本岩田針對科研實驗室也提供超靜音型無油往復式空壓機機型CWP 1/2馬力機型，實際排風量40L/min且運轉噪音業界最低43dB。

日本岩田小型無油空壓機 (實驗室應用)_20231019下載

SLP無油渦卷式空壓機

日本岩田SLP系列無油渦卷式空壓機是全世界第一台上是商轉的無油渦卷式空壓機品牌，7.5馬力 (含) 以上並設計多模組均等磨潤設計減少備機的需求；無油渦卷式空壓機的優點包括：1. 能效最高、2.運轉噪音最低可以達到41dB (SLP Prime系列)、3.標配內置空氣桶並可選配冷凍式乾燥機，大大節省空間、4.立式設計佔地空間小以及5.機體使用壽命全球最長，正常環境使用下至少可以達到30,000小時以上。

日本岩田無油渦卷式空壓機的馬力數範圍從1馬力至40馬力，實際風量範圍為64L/min @ 8 bar 至 3,600L/min @ 8 bar (噪音值範圍從41dB至59dB)。

依據工研院的研究報告，25hp (含) 以下空壓機在能源費用高漲的年代是最具有效能的機型，多模組設計甚至需要多少氣量才開啟多少模組，更能夠進一步節省更多能源電費!

同樣採用一馬力的做比較，可以聽聽看同樣是日本岩田工業級設計但是運轉噪音與上面的標準型無油往復式空壓機運轉噪音差異!

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高純度On-Site氮氣產生機對3D列印應用的重要性

3D列印技術越來越蓬勃發展，不論在3D列印加工機或者是後處理的光固化機，甚至是各種滿足成品應用的列印材料，都可以說是越來越多樣化。

許多材料加工過程或者是進行UV光固化處理的時候，為了符合材料特性避免氧化變色、變形或者表面粗糙度的影響、較在意品質的3D列印整體解決方案都會建議使用惰性氣體已排擠掉氧氣形成低含氧的環境，以提高成品的品質並提高原材料的回收率。我們稍作會總高純度氮氣在3D列印領域的優勢如下：

高純度氮氣在3D列印應用

1.積層製造加工過程應用(Addictive Manufacturing)

各種不同的材料加工對於高純度氮氣有不同的需求，例如：金屬材質列印需要提供高純度氮氣給雷射激光裝置，利用雷射進行燒結 (SLS)；而許多非金屬材料則是因為考慮到避免與氧氣產生氧化而變色，例如：生醫應用的白色醫療樹脂。另外，工程材料應用經常會加入長纖的碳纖維複合材料以增加強韌性，也需要採用惰性氣體隔離氧氣的作用，同時也讓列印出來的半成品表面更加細緻。

這部分由於是持續的使用高純度氮氣，因此如果3D列印設備的加工製造數量達到一定利用率，則比較採用氮氣鋼瓶頻率與數量的成本 (包含等待的產能損失)，則採用On-Site供應高純度的氮氣源會比較經濟。

2.後處理的光固化(Curing)

追求更高成品品質與環境品質的3D列印光固化機，回於光固化機放置列印完成的工件的腔體內於UV光源照射前，利用高純度氮氣充填於腔體內，以提高成品品質並避免不必要的變色或尺寸變形。

為了提高生產力，部分光固化機品牌會設計兩個腔體進行交替固化處理；但是單純只是光固化機的應用的話，使用的氮氣流量並不會很多，多數會以氮氣鋼瓶 (N2 Cylinder) 來對應需求。

3.後處理噴砂與拋光採用高潔淨乾燥壓縮空氣

3D列印製程完成後，表面處理會採用噴砂或者接續採用拋光處理表面粗度，這時候會需要使用操作壓力相對較低，但是無油且經過乾燥過濾的壓縮空氣提供氣源進行噴砂或拋光；如果壓縮空氣的水氣含量較高，或者含有油氣，則可能會造成噴嘴堵塞或者其他對產品品質不良影響的結果，因此尤其是需要確保使用的氣源不汙染醫療用的工件品質。

為何選擇On-Site供應高純度氮氣?

高純度氮氣用量的多寡關乎營運成本

如果使用的光固化機台數量較少，單純是使用於需要少量氮氣的光固化機腔體內隔絕氧氣的作用，一般只要使用氮氣鋼瓶就足夠應對。除此之外，即使是應用在光固化機台數量較多且使用較頻繁的時候，氮氣鋼瓶就會面臨經常需要更換的狀況。使用氮氣鋼瓶 (Cylinder) 的各種成本就會包括：

有形成本–

  1. 鋼瓶更換頻率使用數量所累積的單位採購成本 (氮氣鋼瓶容量*使用鋼瓶數量*每支鋼瓶單價)。
  2. 每支鋼瓶殘餘的容量有多少 (也就是說實際可以使用的容量%)必須去回推實際使用成本；例如：殘餘量5%，則實際單支成本=單位採購成本 / 實際可使用比率95%。

無形成本–

  1. 純度變化：隨著鋼瓶氮氣存量越來越少，純度可能產生變化降低；也經常發生每一批的氮氣鋼瓶純度不盡相同的情況。
  2. 等待時間損失：當鋼瓶使用告罄時，廠商接獲補充鋼瓶不會馬上就到，因此需要等待或者需要另外準備備用鋼瓶。
  3. 安全性：鋼瓶的壓縮氣體壓力往往高達上百公斤的程度，鋼瓶本身的安全性強度或者因為地震或者撞擊的安全風險也是需要考量的因素。

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珍愛我們的故鄉_從落實ESG與SDGs開始!

空壓機Duty Cycle運轉負荷能力應對科研實驗室用氣趨勢的重要性

新藥實驗室與半導體光電科研實驗室投入研發以及品質驗證動則投入數百萬元甚至數千萬元新台幣的高強度資本支出投入，應用上除了壓縮空氣品質必須滿足要求的規範之外，不論是有工廠產線或者是位於科技廠辦／商辦的獨立實驗室則受限於空間與應對整個實驗系統，逐漸較難以採取一台實驗室精密儀器設備由一套空壓機系統對應的方式。

因為台灣的土地房屋成本每坪動不動就超過數十萬元，甚至將近百萬元 (六都核心蛋黃區的商辦或住商租金動不動就超過每個月每坪1,000元或甚至2,000元以上)。經營主管應該不想購買科岩實驗室場所房產給空壓機系統設備用，或者說是租用空間給很多套空壓機系統用，而是想多爭取放置應對實驗用精密儀器設備的空間。

另外一個關於空壓機的問題與上面的議題有關，也就是如何減少空壓機的台數但是還是能夠對應數位化的需求或者是擴充營業規模的需求 ? 這個問題涉及到空壓機設計基礎中的Duty Cycle負荷能力!

空壓機Duty Cycle運轉負荷能力

下面是目前科研實驗室經常採用的商用型空壓機關於Duty Cycle運轉負荷能力的資料，包括：運轉負荷能力與機體壽命相關資料。

實際範例 1. (Duty Cycle)
實際範例 ２. (Duty Cycle)
實際範例 ３. (機體壽命)

目前科研實驗室常見的無油式空壓機多屬於商用型空壓機，通常無法持續不停地運轉 (因此會在一台空壓機設計兩個商用型機體馬達模組)，如果沒設計保護裝置則經常會過載運轉燒毀。以上面第二個與第三個實際範例的Duty Cycle與機體壽命資料來看，為避免機體高溫燒毀每運轉30~40分鐘的時候就需要停下來15~20分鐘讓機體降溫，如果持續運轉也可以，只是機體壽命會快速縮短或者非預期燒毀。如果打開空壓機的隔音罩，機體通常就是下列的型式。

商用型空壓機的機體型式

許多實驗室精密儀器運轉起來需要數個小時，而部分實驗室甚至會持續使用至隔天；假設如果加工30~40分鐘空壓機就要休息15~20分鐘不供氣那是絕對不行的，但是即使設計雙馬達模組一備一用在供氣不及的時候也是得兩個模組同時啟動運轉，….對應上就可能出問題…。

選擇需要的空壓機然後嘗試整合空壓機系統

目前台灣獨立型的科研驗室場所常見的空壓機種類區分如下：

空壓機不論是有油式或者是無油式都有重工業等級、工業級、輕工業型以及商用型依據Duty Cycle以及每年多少運轉小時設計的這四類空壓機；當然，每年馬達啟動運轉時數可以耐久持續的越長，精密程度以及各種設計選用都必須投入越高成本。以目前科研實驗室場所所使用的發展狀況來看，除極少數工業機械或電機實驗室之外，尚不需要採用到重工業等級 (可耐受每年持續運轉5,000小時以上) 的空壓機；依據我們的經驗，單純從需要啟動運轉時數來看，目前每年平均啟動運轉使用時數約落在500小時~2,500小時之間，是介於商用型、輕工業型到工業級空壓機的使用負荷左右。工業機械或者是機電機構行業實驗室多採用有油式空壓機系統，而新藥實驗室與半導體光電科技實驗室則偏向採用無油式空壓機系統。

渦卷式空壓機區分為工業級與輕工業型

如果仔細研究無油渦卷式空壓機可以發現有兩類型式的系列：工業級 與 輕工業型；我們先來看看工業級的日本岩田無油渦卷式空壓機的技術資料 (如下)。

  1. 二馬力SLP15EF空壓機：實際風量170L/分鐘 @ 8.0 bar (噪音值45dB)；機體壽命 ≧ 30,000小時。(全系列採用日本Top Runner認證的東芝Toshiba高效率全密馬達)
  2. 三馬力SLP22EF空壓機：實際風量255L/分鐘 @ 8.0 bar (噪音值45dB)；機體壽命 ≧ 30,000小時。(全系列採用日本Top Runner認證的東芝Toshiba高效率全密馬達)
  3. 五馬力SLP37EF空壓機：實際風量425L/分鐘 @ 8.0 bar (噪音值45dB)；機體壽命 ≧ 30,000小時。(全系列採用日本Top Runner認證的東芝Toshiba高效率全密馬達)

至於輕工業型無油渦卷式空壓機的主要特徵包括：過載使用馬達、實際風量相對工業級少20~30%、機體壽命 < 20,000小時 甚至 < 15,000小時；我們下面舉ㄧ個從大陸進口無油渦卷式空壓機機體組裝的品牌來分析（中國通常模仿能力很強，技術與品質部分則須要看產品類別而有所不同)：

  1. 三馬力無油渦卷式空壓機：實際風量180L/分鐘 @ 8.0 bar (實際風量相當於岩田二馬力，噪音值57dB；較岩田三馬力高出8分貝)，風量較岩田約少30%。其IE3高效率馬達並非標配而是選配。
  2. 五馬力無油渦卷式空壓機：實際風量310L/分鐘 @ 8.0 bar (噪音值58dB；較岩田高出9分貝)，風量較岩田約少25%。其IE3高效率馬達為選配，事實上IE3等級馬達效率（省電）比IE1+高出22%，電費高漲的今天更是重要。

每一個品牌渦卷式空壓機的基礎設計的耐久程度、節能程度、運轉噪音以及機體壽命都不一樣；無油渦卷式空壓機因此也區分成工業級與輕工業型兩類，而每一類（例如：同樣都是工業級）也因為技術開發驗證與品質管理能力不同，在穩定耐久與持續節能方面的表現造成極大的差異，尤其是穩定耐久是最困難的。

如果實際風量能效比無油往復式空壓機差或相當，而可靠度不佳的話，那選用商用型無油往復式空壓機反而比較划算。

30馬力以下能效最高機型_無油渦卷式空壓機

依據工研院的研究指出18kW (含) 以下能效最高的就屬於渦卷式空壓機，而日本岩田則是全球第一家上市的無油渦卷式空壓機的先行者，同時也是全球壽命最長的無油渦卷式空壓機機體壽命品牌!

資料來源 : 2020年, 工研院

圓的 最可靠 最節能 _ 前提 : 技術與品質

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岩田無油渦卷式空壓機：穩定耐久與持續節能雙重特性

每一種空壓機設計的時候都有其設計基礎，選用空壓機的時候必須考慮客戶應用工況是否符合這樣的設計基礎，才能夠讓客戶獲得穩定可靠且持續節能的安心前提。例如：日本岩田無油渦卷式空壓機的啟動運轉時數設計基礎是每年2,500小時 (也就是說空壓機啟動運轉的累計時數可以應對每年2,500小時、平均每天啟動運轉約8~10小時左右的負荷)，如果客戶是化纖行業，那麼基於馬力數與每年可以持續運轉的啟動轉動小時的考量下，我們就會選擇日本神鋼雙段乾式無油螺旋式空壓機 (每年持續啟動運轉時數可以達到8,000小時、平均 每天啟動運轉約20~24小時的設計基礎) 。

日系無油式空壓機：日本岩田無油渦卷式空氣壓縮機與日本神鋼雙段無油螺旋式空氣壓縮機 在設計上，穩定耐久是首要考慮，接下來才是持續節能這個要素；穩定耐久與持續節能是讓客戶安心的最重要的兩個要素，也是主要空壓機品牌窮其一生需要持續努力的核心目標。這兩個要素就是日系無油式空壓機的主要設計理念，應該說是核心設計理念。

穩定耐久

機體壽命基礎設計

我們以日本岩田無油渦卷式空壓機的設計來看如何達到 穩定耐久。無油渦卷式機體壽命與負荷承擔的基礎設計馬達啟動運轉至少 ≧ 2,500小時/年 且 壽命至少 ≧ 30,000小時：一般空壓機的要求環境條件為 環境溫度35℃(含)以下、遠離粉塵與酸鹼環境、避免日曬雨淋…；為應對可能環境條件無法滿足設計條件而造成機體壽命加速縮短太多，因此機體壽命設計上仍舊高出國際其他品牌高出10,000小時 (含) 以上的使用壽命 (國際其他品牌壽命均強調 Max.可達20,000小時，詳見下圖)。

機體設計壽命長期驗證

日本領導品牌對於零件部品的驗證十分嚴謹，往往會比商轉宣稱的壽命高，因此宣稱的30,000小時指至少可以達到的壽命，而其他品牌多數宣稱的是 “最長" 壽命可能可以達到20,000小時。

馬達與電氣部品使用安全裕度

通常空壓機馬達選型會考慮到空壓機機體啟動扭矩與轉速…等要素，而按照穩定耐久原則應該不能過載使用馬達 (也就是說不能夠馬達銘牌宣稱3馬力，實際吃到服務係數SF，為掩飾過載運轉使用馬達而要求馬達廠商將SF修改為1.15~1.25)；要知道是否過載使用馬達，可以觀察馬達銘牌與實際量測滿載電流就知道買到的是空壓機實際宣稱的三馬力或其實是過載使用的四馬力空壓機!

日本岩田空壓機馬達選型多會讓馬達使用在SF1.0的80%~90%，表示馬達正常不吃到安全服務係數下，仍然能夠有離100%使用的額外裕度確保耐久穩定! 電氣部品也是如此設計!

溫度與過載保護機制

日本岩田空壓機均設計溫度保護開關與過電流保護開關，確保空壓機運行過程能夠在發生異常狀況第一時間保護空壓機本身，讓使用者可以繼續追查後續保護機制啟動原因進行矯正或改善

持續節能

原始設計節能

依據工業研究院的報告，25馬力 (含) 以下空壓機能效最高的是渦卷式空壓機 (請見下圖; 資料來源 : 工業研究院)，而日本岩田科研實驗室無油渦卷式空壓機搭配日本中小型最佳馬達東芝Toshiba馬達與日本三菱電氣部品，讓原始設計就是在最佳節能的體質!

持續節能設計

動渦卷與靜渦卷渦盤的密封採用耐高溫且自動伸展補償磨耗的專利密封芯條，如此可以防止類似往復式空壓機活塞與汽缸壁磨損後產生間隙的壓縮空氣回漏，造yj欸是成容積效率的大幅衰減，避免使用越久風量感覺越少的狀況!

加上馬達與電氣部品不過載使用，讓線圈娆組維持較佳狀態，除了穩定耐久且能夠達到持續節能的目的!

科技廠辦無油式空氣壓縮機下載

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日本岩田無油式空壓機與無油式真空泵行業應用

岩田中小型無油式空壓機與無油式真空泵在醫療生醫、高科技與新藥開發實驗室領域廣泛應用，深獲日本、亞洲以及美加地區廣泛採用；日本岩田正壓與負壓提供完整的GoOneAir Solution，而未來服務工業則針對服務部分提供GoUseAir Service，讓客戶安心輕鬆地使用好的工業級產品與系統服務方案!

先讓我們 來看看日本岩田有著傑出表現的應用領域：

未來服務工業的科研實驗室整體解決方案內容是甚麼?

GoOneAir Solution

GoUseAir Service

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科研實驗室GoOneAir Solution_CDA系統低壓化搭配局部增壓節能方案

為了滿足對應80%~90%以上的作業端壓縮空氣操作壓力需求，全球的空壓機品牌幾乎都是以操作壓力7 bar ~ 9 bar 為標準規範；也就是說，即使多數使用的製程設備氣壓缸或氣動閥或者甚至是其他裝置只需要4 bar ~ 6 bar 的操作壓力需求，也會為了適應空壓機標準規格相對較高的操作壓力，在製程設備入氣口前端安裝調壓閥，將過高的操作壓力 bypass 調整成需要的操作壓力 。作業單位的能源成本浪費就會高達 7%~40%，因為過高的CDA壓縮空氣操作壓力每增加 1 bar 則浪費的能源將增加 7%~8%。

如果整體作業的需求壓力80%只需要5bar ，而空壓機系統操作壓力設定為7 bar或9 bar，則無端的能源浪費正常就會浪費14% ~ 28%左右；造成這樣的情況，最常見的狀況是為了應對20%不到的相對較高壓的作業需求操作壓力!

要解決這樣的情況 ，一般的作法是將整個空壓機系統操作壓力提升到最高操作壓力需求的製程壓力水準；又或者是該製程局部採用傳統的增壓缸方案。前者的耗能遠遠高於後者，但是後者浪費能源電費的比重也不容忽略!

克服局部較高壓需求的可能解決方案

  1. 建立不同的高低壓空壓機系統：由於建立不同壓力的空壓機系統也需要兩套空壓機系統的資本支出，通常會被接受的情境是壓力需求差異極大 (通常超過一定%壓差評估後ROI可回收) 且 較高壓力需求的風量佔比相對高出一定比例以上 (同樣需要ROI評估)。
  2. 局部採用增壓缸提高該區域操作壓力。
  3. 局部採用增壓機提高該區域操作壓力。

方案一有其特殊性因此比較難與方案2或方案3一起比較；但是以方案2或方案3則可以評估方案3是否有相對較佳的ROI作為採用的基礎。

採用增壓機或增壓缸的比較分析

究竟採用日本岩田增壓機與傳統增壓缸進行局部CDA增壓哪一個比較合適？我們提供相對完整的文件向各位業界前輩報告，歡迎各位下載應用! 謝謝!

CDA系統壓力低壓化搭配局部增壓節能策略下載

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未來服務工業科研實驗室GoOneAir Solution_從CDA, 無油真空到氣體

未來服務工業(股)公司 從 創業開始就是戰略性專注於兩大主軸：GoUseAir產品服務化 以及 GoOneAir整體解決方案，因此我們聚焦服務牙科空壓機系統、科研實驗室壓縮空氣與真空系統以及科技廠辦中小型無油式壓縮空氣與真空系統!

這次我們針對未來服務工業(股)公司的科研實驗室 GoOneAir Solution 並沒有想要闡述太多的文字或圖片，而是希望透過讓各位前輩可以下載我們準備的檔案資料，除了提供各位參考並且希望能夠留住更多時間思索內容，歡迎隨時下載審閱!

科研實驗室 GoOneAir Solution_壓縮空氣與氣體(未來服務)下載

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未來服務科研實驗室GoOneAir Solution_氮氣產生機應用場域

未來服務工業是台灣第一家推出 GoUseAir以租代購服務 的空壓機系統產品服務化企業，我們從2018年開始推廣中小型無油式空壓機系統GoUseAir方案至今，已經成為台灣產品服務化專案數量最多的第一品牌。

創業第六年2023年開始，我們再度創新推出科研實驗室GoOneAir解決方案，提供客戶中小型正壓的Clean Dry Air系統、氣體產生機系統以及無油式真空系統。當然買斷模式我們最大的無油式空壓機系統還是依據過去專業服務經驗提高到500馬力的機型系統，但是仍舊是以無油式空壓機系統為主，而且我們選擇的日本神鋼雙段乾式無油螺旋式空壓機必須符合降低系統壓力時能夠增加風量或減少耗能，再搭配日本岩田無油式增壓機做局部增壓，讓整體系統節能最大化!

本次我們針對科研實驗室經常應用的氮氣產生機系統產品方案，以能夠滿足實驗室應用的純度為前提，但是又不過度無衡量地使用5N或者更高的純度的氮氣鋼瓶，無端提高浪費研發預算。通常實驗室氮氣純度98%或99%就能夠滿足實驗科學儀器設備的要求，到99.5%已經幾乎可以滿足大多數的需求，因此我們以英國 克洛瑪麗緹 Chromalytic 氮氣產生機為例子，說明常用的應用場域。為節省頁面並提供各位下載存檔，我們將氮氣產生機應用場域做成檔案，歡迎隨時下載參考!

未來服務的Go One Air整體解決方案_氮氣產生器的應用下載

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