為什麼科研實驗室空壓機系統建議選用不銹鋼工檢合格空氣桶?

空壓機採用的空氣桶除了必須符合國家勞動部第二壓力容器的工業檢查證明 (容量≧40L 且 操作壓力 ≧ 2kg/cm2G 以上者須依據法規設計製造並通過驗證取得工檢證明) 之外,空壓機系統可以區分為無油式空壓機與有油式空壓機兩大類,通常無油式空氣壓縮機(Oil-Free Air Compressor)是科研實驗室最常使用的空壓機種類,而無油式空壓機系統通常搭配不銹鋼(Stainless Steel)空氣儲氣桶,主要是為了確保壓縮空氣的純淨度、耐用性與安全性。以下是選用不銹鋼空氣桶的幾大關鍵原因:

✅ 不銹鋼材質具有耐腐蝕性,可防止桶內壁生鏽,避免鐵鏽進入壓縮空氣,污染設備與產品。
✅ 科研實驗室、牙體技術所、醫療設備、食品加工、電子產業等對壓縮空氣的潔淨度要求極高,不銹鋼材質可確保無污染的乾淨空氣。

🚫 碳鋼桶 (SS400材質) 的問題:一般碳鋼(Carbon Steel)空氣桶容易因為水氣凝結而生鏽,長期使用可能導致管路堵塞、設備損壞或產品污染。

✅ 不銹鋼抗氧化、不受水氣影響,適合用於壓縮空氣系統,尤其是無油空壓機的應用環境。
✅ 內壁光滑,不易積累水垢與雜質,減少維護需求並提升整體耐用性。


🚫 碳鋼桶的問題:壓縮空氣內含的水氣會導致桶內壁鏽蝕,甚至影響壓縮空氣乾燥機的效率。

✅ 科研實驗室、牙體技術所、牙科診所、手術室、半導體、生醫製藥、食品等行業,對壓縮空氣的純淨度要求極高,不銹鋼材質能確保符合ISO 8573-1 Class 0 無油潔淨標準。
✅ 不銹鋼不會釋放有害物質,確保空氣品質達到醫療級別要求。


🚫 碳鋼桶的問題:即使表面做防鏽處理,內壁仍可能因磨損或時間久了而出現鏽蝕,影響壓縮空氣的潔淨度。

✅ 不銹鋼材質不需要頻繁的內部防鏽處理,相比碳鋼桶降低維護成本。
✅ 壓力容器安全性更高,不易因鏽蝕造成結構強度下降,減少爆裂或洩漏風險。


🚫 碳鋼桶的問題:需要定期防鏽處理,長期使用可能會產生鏽水,影響系統穩定性。

下圖實際照片是自客戶端取下同樣是黑鐵材質 (與空氣桶同樣不是不銹鋼材質) 的空壓機系統管路另件,內壁生鏽腐蝕嚴重讓厚度變薄的情況。

✅ 不銹鋼桶與冷凍式乾燥機、吸附式乾燥機、高效過濾器搭配使用時,效果更佳,能夠確保壓縮空氣的高純度。


🚫 碳鋼桶的問題:容易殘留水氣與鐵鏽,影響乾燥機與過濾器的效率,導致過濾耗材更換頻繁、維護成本上升。

不銹鋼空氣桶是採用無油式空壓機的科研實驗室最佳選擇
🔹 高潔淨度:確保壓縮空氣無污染,適用於牙體技術所、醫療、食品、電子等高要求場域。
🔹 耐腐蝕:不受水氣影響,不會產生鏽蝕或雜質沉積。
🔹 長壽命 & 低維護:減少內部防鏽處理與保養需求,降低維護成本。
🔹 提升安全性:不易因鏽蝕導致結構強度下降,確保壓力容器安全性。

因此,無油式空壓機通常選用不銹鋼空氣桶,以確保潔淨、高效、耐用與安全。同時我們也有幾點建議:

✅ 選用符合勞動部第二壓力容器設計製造並取得工檢證明與工檢銘牌 (詳下面照片) 的不銹鋼空氣桶。

✅ 不銹鋼空氣桶的材質常見的又可以區分為 SUS304 與 SUS316 兩種,通常較高品質要求的場域會要求SUS316材質的不銹鋼空氣桶。

✅ 不銹鋼空氣桶的表面處理也分為酸洗或拋光,拋光的要求程度也有不同的要求規範;同時也有一些場域會要求桶內腔做表面處理就好還是整個內腔與外面也需要做表面處理。

✅ 最後,關於不銹鋼空氣桶檢查與驗收也有一些不同額外的規範要求;例如:水壓測試廠驗驗證、表面處理廠驗、焊接處內視鏡檢查或浸油處理… 等,這些也必須在規劃時做好要求確認,以確保要求的品質以及避免雙方產生糾紛。

生技醫學展 RentAir Program (達文西遠端手術系統醫療機器手臂應用)

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日本岩田 ANEST IWATA 無油式空壓機適用的實驗室應用(3)_開放帶桶型雙段式無油往復式空壓機

日本岩田無油式空壓機最初的開發是為了對應其噴塗系統所要求的高品質壓縮空氣,因為找不到合適解決方案而自行在將近百年前所發展出來的,無油式空壓機包含三個系列:

  1. 開放式帶桶型無油往復式空壓機 (兩級壓縮 以及 雙段強制冷卻)。
  2. 靜音型無油往復式空壓機 (兩級壓縮 以及 雙段強制冷卻;內置空氣桶,又可區分為標準型與內置乾燥機型)。
  3. 超靜音型無油渦卷式空壓機 (區分為標準型與內置乾燥機型)。

岩田無油往復式空壓機不論是靜音型或者是開放式帶桶型,具有下列幾項獨特的優勢特點:

  1. 專利高分子密合材料樹脂活塞:當活塞與汽缸往復作動磨損產生間隙的時候,會自動膨脹補償間隙,確保新機或者是非新機都能夠持續節能
  2. 機體採用兩級壓縮設計:多數往復活塞式空壓機均採用單段壓縮,日本岩田無油往復式空壓機雙級壓縮能夠降低壓縮比設計讓機器運轉效能高出單級壓縮15%以上,且可以提高可靠度以及使用壽命 (三馬力 (含) 以上機型)。
  3. 機體採用雙段強制冷卻設計:多數往復活塞式空壓機均採用單段壓縮,日本岩田無油往復式空壓機採用第二段他力強制冷卻設計,空壓機馬達停止運轉後仍會強制風扇運轉10秒有效降低機體溫度,延長機體壽命與增加能效 (三馬力 (含) 以上機型)。

日本岩田開放式無油往復式空壓機(Oil-Free Open Type Reciprocating Air Compressor)具備無油潔淨空氣、高壓輸出、大流量供氣、結構耐用、維護簡單等特點,特別適合對空氣品質要求高、但需穩定高壓供氣的科研實驗室,以及需要長時間運行的應用場景。

🔹 適用設備與應用
✅ X射線繞射儀(XRD)
✅ 掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)
✅ 超導與低溫物理實驗
✅ 奈米材料與粉體研究
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 無油潔淨空氣,確保電子顯微鏡等高精密儀器不受污染。
✔ 高壓穩定輸出,適合驅動XRD、SEM等設備,確保測試數據的準確性。
✔ 耐用性強,適合長時間連續運行的實驗環境。

🔹 適用設備與應用
✅ 光刻(Lithography)
✅ 薄膜沉積(PVD、CVD、ALD)
✅ 離子蝕刻與電漿清洗
✅ 無塵室空氣控制
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 提供穩定、無油的潔淨壓縮空氣,確保半導體製程的高精度需求。
✔ 高壓供氣,適合光刻與蝕刻設備,確保氣流均勻,提高製程穩定性。
✔ 大流量輸出,滿足無塵室多台設備同時運作的需求。

🔹 適用設備與應用
✅ GMP製藥檢測與生產
✅ 無菌環境氣體供應(Class 100~1000 無塵室)
✅ 食品包裝與滅菌處理
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 符合GMP與FDA標準,確保製藥與食品研究符合潔淨要求。
✔ 無油氣體供應,避免污染藥品、食品樣品。
✔ 適合長時間運行的無菌環境需求,降低生產風險。

🔹 適用設備與應用
✅ 燃料電池技術(氫能研究)
✅ 碳捕集與儲存(CCS)
✅ 空氣污染監測(VOC、PM2.5分析)
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 穩定高壓輸出,適合燃料電池與碳捕集技術研究。
✔ 無油潔淨空氣,確保環境監測儀器數據準確。
✔ 適合全天候運行,確保能源技術實驗的穩定性。

🔹 適用設備與應用
✅ 氣動工具與機械測試
✅ 3D列印(金屬粉末燒結、SLS、SLM)
✅ 機械疲勞測試與壓力試驗
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 高壓供應,適合驅動氣動工具、機械測試設備。
✔ 大流量輸出,滿足3D列印等高能耗設備需求。
✔ 開放式設計,散熱效果良好,適合長時間運行的工程測試環境。

🔹 適用設備與應用
✅ 飛機零件測試(材料疲勞、壓力測試)
✅ 風洞實驗與空氣動力測試
✅ 汽車引擎與燃燒測試
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 高壓供應確保氣體動力測試精確穩定。
✔ 無油壓縮空氣,確保燃燒測試與引擎測試數據準確。
✔ 適合極端環境測試(高溫、高壓),確保航太與汽車研發的可靠性。

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日本岩田 ANEST IWATA 無油式空壓機適用的實驗室應用(2)_雙段靜音型無油往復式空壓機

日本岩田無油式空壓機最初的開發是為了對應其噴塗系統所要求的高品質壓縮空氣,因為找不到合適解決方案而自行在將近百年前所發展出來的,無油式空壓機包含三個系列:

  1. 開放式帶桶型無油往復式空壓機 (兩級壓縮 以及 雙段強制冷卻)。
  2. 靜音型無油往復式空壓機 (兩級壓縮 以及 雙段強制冷卻;內置空氣桶,又可區分為標準型與內置乾燥機型)。
  3. 超靜音無油渦卷式空壓機 (區分為標準型與內置乾燥機型)。

岩田無油往復式空壓機不論是靜音型或者是開放式帶桶型,具有下列幾項獨特的優勢特點:

  1. 專利高分子密合材料樹脂活塞:當活塞與汽缸往復作動磨損產生間隙的時候,會自動膨脹補償間隙,確保新機或者是非新機都能夠持續節能。(請參考上圖)
  2. 機體採用兩級壓縮設計:多數往復活塞式空壓機均採用單段壓縮,日本岩田無油往復式空壓機雙級壓縮 (請參考上圖LP與HP兩級設計) 能夠降低壓縮比設計讓機器運轉效能高出單級壓縮15%以上 (請參考下圖一 P-V曲線圖),且可以提高可靠度以及使用壽命 (三馬力 (含) 以上機型)。
  3. 機體採用雙段強制冷卻設計:多數往復活塞式空壓機均採用單段壓縮,日本岩田無油往復式空壓機採用第二段他力強制冷卻設計 (請參考下下圖實際照片) ,空壓機馬達停止運轉後仍會強制風扇運轉10秒有效降低機體溫度,延長機體壽命與增加能效 (三馬力 (含) 以上機型)。

上圖上方為工業級的日本岩田無油往復式機體,內側為機體皮帶輪帶動的第一段冷卻風扇,正面則是風扇馬達他力帶動的第二段強制冷卻風扇,整機再依據冷熱風流道設計第三道的排風風扇;照片下方是商用型往復式空壓機機體設計,除了氣缸相對工業級設計小很多之外,單純只有靠整機設計的小型工業風扇抽風設計,連第一段冷卻風扇都沒有設計。

日本岩田無油靜音型往復式空壓機(Oil-Free Silent Reciprocating Air Compressor)因其潔淨無油、低噪音、穩定供氣、高壓輸出、結構簡單維護方便的特性,適合中小型實驗室或間歇性運作的科研應用,特別是在對空氣品質要求高、但氣量需求不大的場合。

🔹 適用設備與應用
✅ 氣相層析儀(GC)
✅ 質譜儀(GC-MS、LC-MS)
✅ 原子吸收光譜儀(AAS)
✅ 紅外光譜儀(FTIR)
✅ 熱重分析儀(TGA)
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 無油壓縮空氣,確保分析數據精確性,避免油霧污染氣體樣品。
✔ 靜音運行,適合安裝於小型實驗室內部,不影響研究人員工作環境。
✔ 間歇性運行適合儀器需求,不像螺旋式或渦卷式空壓機需要長時間運轉,節能效果更佳。

🔹 適用設備與應用
✅ CO₂培養箱(細胞培養)
✅ PCR、基因擴增與DNA分析
✅ 生物反應器(發酵罐)
✅ 微生物檢測與無菌操作
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 無油設計,確保細胞培養與微生物培養環境的純淨。
✔ 適合間歇性使用,不產生過量氣體,減少不必要的能源浪費。
✔ 靜音特性,適合與CO₂培養箱或微生物檢測設備一起使用,不干擾生物研究環境。

🔹 適用設備與應用
✅ 牙科診療設備(氣動工具、噴砂機、無菌供氣)
✅ 醫療氣體供應(人工呼吸機測試)
✅ 血液分析儀、透析設備
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 無油壓縮空氣符合醫療標準,確保供應的氣體不含污染物。
✔ 靜音設計,適合牙科診所或醫療實驗室使用,避免患者或研究人員受到噪音干擾。
✔ 高壓輸出能力適合驅動氣動牙科與醫療設備。

🔹 適用設備與應用
✅ PCB噴射焊接、氣動工具驅動
✅ 電子顯微鏡(SEM、TEM)
✅ 晶圓清洗與塗布設備
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 穩定供氣,確保電子設備與檢測儀器正常運行。
✔ 低震動,適合精密電子與半導體製程需求,不影響顯微成像與測試精度。
✔ 體積小巧,適合安裝在無塵室或精密測試設備旁。

🔹 適用設備與應用
✅ 食品安全檢測(農藥殘留、食品成分分析)
✅ 藥品檢測與品質控制
✅ 無菌包裝測試
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 符合GMP/ISO標準,適用於製藥與食品檢測環境。
✔ 確保氣體無污染,避免影響藥品或食品分析結果。
✔ 靜音且易維護,適合在潔淨實驗室內長時間使用。

🔹 適用設備與應用
✅ 空氣品質監測(PM2.5、氣體分析)
✅ 燃料電池技術(氫氣研究)
✅ 碳捕集與儲存(CCS)研究
🔹 岩田空壓機優勢
✔ 無油空氣確保環境監測儀器的數據準確性。
✔ 小型設計適合流動實驗或現場監測應用。
✔ 間歇性運行模式符合能源技術測試的需求,降低能耗。

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日本岩田 ANEST IWATA 無油式空壓機適用的實驗室應用(1)_超靜音型無油渦卷式空壓機

日本岩田無油式空壓機最初的開發是為了對應其噴塗系統所要求的高品質壓縮空氣,因為找不到合適解決方案而自行在將近百年前所發展出來的,無油式空壓機包含三個系列:

  1. 開放式帶桶型無油往復式空壓機 (兩級壓縮 以及 雙段強制冷卻)。
  2. 靜音型無油往復式空壓機 (兩級壓縮 以及 雙段強制冷卻;內置空氣桶,又可區分為標準型與內置乾燥機型)。
  3. 超靜音無油渦卷式空壓機 (區分為標準型與內置乾燥機型)。

日本岩田無油渦卷式空壓機(Oil-Free Scroll Air Compressor)因其低噪音、低震動、潔淨無油、節能等特點,非常適合對壓縮空氣品質要求高的科研實驗室。以下是幾種特別適合採用無油渦卷式空壓機的科研實驗室類型:

主要適用設備
✅ 質譜儀(LC-MS、GC-MS、ICP-MS)
✅ 氣相層析儀(GC)、液相層析儀(HPLC)
✅ X射線光電子能譜儀(XPS)、拉曼光譜儀(Raman)
✅ 原子吸收光譜儀(AAS)、紅外光譜儀(FTIR)

需求特點
✅ 高純度空氣 – 這類設備對空氣品質要求極高,任何油霧或水分都可能影響分析數據準確性。
✅ 穩定低震動 – 質譜儀和光學儀器對震動敏感,渦卷式壓縮機運行平穩,不影響測試結果。
✅ 低噪音 – 適合放置於實驗室內,不干擾研究人員工作。

主要適用設備與應用: 細胞培養、組織培養、無菌操作、氣體供應(如CO₂培養箱)…等。

✅ 細胞培養(CO₂培養箱)
✅ 微生物培養、PCR、DNA測序
✅ 生物3D列印、微流體研究
✅ 實驗動物供氣(IVC系統)

需求特點
✅ 無污染 – 無油設計避免污染細胞培養環境,確保試驗純淨度。
✅ 穩定供氣 – 避免壓力波動影響微流體實驗或培養箱內環境。
✅ 低維護成本 – 無油系統減少過濾器更換頻率,降低實驗室運行成本。

主要適用設備與應用

✅ 半導體製程(光刻、濺鍍、CVD、PVD)。
✅ 電子顯微鏡(SEM、TEM)。
✅ X射線檢測儀(XRD)、電漿蝕刻(RIE)、雷射光譜分析儀…等。

需求特點
✅ 無微粒污染 – 渦卷式壓縮機不會產生油霧或微粒,確保無塵室等級環境。
✅ 高穩定性 – 半導體製程要求穩定的氣體流量與壓力,無波動影響製程,確保製程精度,避免壓力波動影響光刻或電漿蝕刻。
✅ 低噪音低震動 – 避免影響電子顯微鏡或精密測量設備的結果,不影響電子顯微鏡成像與高精密檢測。

主要適用設備與應用

✅ 雷射切割、雷射光譜分析
✅ 光學干涉儀、光學雷達(LIDAR)
✅ 精密雷射測距、奈米級光學研究

需求特點
✅ 低震動 – 光學實驗對震動極為敏感,渦卷式壓縮機比活塞式或螺旋式更穩定,避免干擾光學對準與雷射測試。
✅ 高純度空氣 – 避免油霧或水氣影響光學透鏡與雷射設備。
✅ 靜音運作 – 適合安裝於精密光學實驗室內,降低環境噪音干擾。

主要適用設備與應用: 無菌包裝測試、氣相層析檢測、發酵技術、生物製劑開發、藥品檢測等。

✅ GMP藥品檢測、生物製藥
✅ 食品檢測(農藥殘留、重金屬分析)
✅ 無菌製程、無菌真空包裝測試

需求特點
✅ 符合GMP/ISO標準 – 無油空壓機符合製藥與食品產業的嚴格標準。
✅ 無污染風險 – 避免壓縮空氣中的油污影響藥品或食品的安全性。
✅ 持續穩定供氣 – 適合無菌環境,確保長時間運行不受污染影響。

主要適用設備與應用: 氣體分析、碳捕集與儲存(CCS)、燃料電池研究、再生能源技術、空氣品質監測等。

✅ 空氣品質監測、碳捕集與儲存(CCS)
✅ 燃料電池研究(氫能技術)
✅ 再生能源技術(太陽能、風能儲能系統)

需求特點
✅ 無油潔淨空氣 – 保障環境監測與能源測試數據的準確性。
✅ 低維護需求 – 渦卷式空壓機運行穩定,減少維護工作量。
✅ 節能高效 – 相較於螺旋式或活塞式空壓機,能耗更低,適合長期研究專案。

無油渦卷式空壓機特別適合精密科學研究、無菌實驗、高純度氣體需求的實驗室。

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科研實驗室壓縮空氣系統的挑戰與解決方案:為什麼 ANEST IWATA 無油渦卷技術是首選?

在生醫製藥、食品安全檢測、化學研究及農業生技等高精密領域,壓縮空氣與氮氣的品質直接影響實驗的重複性 (Repeatability)準確性 (Accuracy)。以下詳述科研實驗室面臨的關鍵困擾,以及日本岩田 (ANEST IWATA) 如何透過尖端技術解決這些問題。

科研儀器(如 GC-MS, LC-MS, ICP-MS, 掃描電子顯微鏡)對氣體純度近乎苛求。

解決方案: 整合高效能冷凍式/吸附式乾燥機與 0.01 µm 級精密過濾器,確保氣體乾燥且無塵。

困擾:油氣污染與油乳化現象

風險: 傳統油式空壓機即便加裝過濾器,仍有油氣洩漏風險。油霧與冷凝水結合產生的油乳化現象,會導致精密電磁閥 Coil 短路、自潤零件結垢,甚至毀損分析管柱。

ANEST IWATA 解決方案: 採用無油渦卷式 (Oil-free Scroll) 技術,源頭即不含潤滑油,保證產出符合 ISO 8573-1 Class 0 等級的 100% 無油空氣,徹底杜絕交叉污染。

困擾:水分與微塵影響流量

風險: 露點溫度過高產生的水氣會干擾質譜分析數據。

上圖橘色PU管內因為壓縮空氣中含有 油氣或含油 (Oil Carryover) 與 冷凝水 兩者結合後容易產生油乳化現象,容易損壞科學儀器的電磁閥Coil造成短路或精密轉動部品自潤或結垢影響運轉順暢產生損害。

精密量測實驗(如奈米級測試、光學干涉儀)需要在極度穩定且安靜的環境下進行。

減震設計: 機械運轉平衡度高,無須大型減震基座即可在實驗室內或儀器旁就近安裝。

困擾:傳統機械產生的噪音干擾

痛點: 活塞式空壓機的高分貝噪音(通常 > 80dB)會干擾研究人員專注力,且強烈震動可能導致精密儀器位移或量測漂移。

ANEST IWATA 解決方案:

渦卷式技術: 渦卷壓縮過程連續且平滑,噪音值極低(通常在 45-60 dB 之間),猶如一般辦公室交談聲。

傳統 往復式空壓機 (活塞式空壓機) 運轉噪音與震動實際紀錄

分析儀器運行中若壓力波動,會導致層析圖譜的峰形不良或數據漂移。

節能負載控制: 根據實際用氣量自動啟閉模組數量,避免頻繁卸載損耗,同時達到極佳的能源效率。

困擾:單點故障與壓力不穩

風險: 傳統單機系統一旦故障,整條研發線或製程必須停擺。

ANEST IWATA 解決方案(Think-Air 智慧控制):

多模組設計 (Multi-Module Design): 採多顆機頭併聯運行。若其中一顆需保養,其餘模組自動備援,確保不斷氣

生醫與分析化學實驗室常需氮氣(N2)進行樣品吹掃或質譜儀供氣。

關鍵角度: 若進氣含油,會導致氮氣機的碳分子篩 (CMS) 或分離膜永久性中毒損壞。使用 ANEST IWATA 無油系統,能大幅延長氮氣產生機的壽命,降低昂貴的耗材更換成本。

核心連結: 氮氣產生機(PSA 或 膜分離式)對進氣品質極其敏感。

低維護需求: 無油設計省去了更換油濾、油分器及處理廢油水的成本與環保風險。

空間利用: 日本岩田空壓機採垂直整合設計,佔地面積小,且排熱效率高,適合空間有限的都會型研究中心。

需求指標傳統油式/活塞式ANEST IWATA 無油渦卷式
空氣純度存在油氣污染風險100% 無油 (ISO Class 0)
噪音等級高 (影響實驗環境)極低 (適合室內放置)
可靠性故障即停機多模組備援 (不斷氣)
維護成本需處理油污/廢水簡單、環保、低耗材氮氣機
相容性容易損壞分子篩最佳匹配動力源

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科研實驗室對需要長時間供應精密科學儀器所需的 On-Site 氮氣產生機對空壓機系統CDA規格要求為何?

生醫製藥實驗室在研究開發過程需要各種配合分析用的科學儀器使用的氣體,而提供各種氣體的方式除了極少數如 氦氣或氬氣多還是採用Cylinder鋼瓶之外, On-Site的氣體產生器也是常被考慮的方式之一。On-Site的氣體產生器 (機) 在科研實驗室主要支援科學分析儀器分為以下幾種類型:

  1. 氮氣產生機(Nitrogen Generator)
    🔹 技術原理:
    • PSA(Pressure Swing Adsorption)變壓吸附式 (純度需求較高 > 99.9% 以上時)
    • 膜分離技術(Membrane Separation)膜管式 (純度需求 < 99.9% 以下時)
    🔹 應用場景:
    • HPLC(高效液相層析)、LC-MS(液相層析質譜)
    • 無菌製程、灌裝、包裝充氮
    • 純化與反應氣體供應
  2. 氧氣產生機(Oxygen Generator)
    🔹 技術原理:產氣純度:93%~99%(依醫療或工業需求)
    • PSA(變壓吸附)技術 或 Membrane 膜式分離技術
    🔹 應用場景:
    • 細胞培養、生物反應器
    • 製藥與無菌製程
    • 醫療供氧
  3. 氫氣產生機(Hydrogen Generator)
    🔹 技術原理:
    • 電解水技術(PEM 或鹼性電解)
    🔹 應用場景:
    • GC-FID(氣相層析火焰離子化偵測器)
    • ICP-MS(電感耦合電漿質譜)
    • 環保與製藥化學分析
  4. 離子化空氣產生機(Zero Air Generator)
    🔹 技術原理:
    • 觸媒氧化有機污染物,去除 HC(碳氫化合物)
    🔹 應用場景:
    • GC(氣相層析)載氣
    • 環境監測、質譜分析

為何採用 On-Site 氣體產生機取代 Cylinder 鋼瓶?主要採用的考慮因素包括:
✅ 氣體純度穩定,不受運輸與存儲影響 或者 不因為使用後期純度不足造成實驗非預期中斷需要重新執行一遍的時間浪費與成本浪費。
✅ 降低營運成本,避免頻繁更換鋼瓶。
✅ 提升安全性,減少高壓鋼瓶爆炸與洩漏風險。
✅ 符合 GMP / ISO 需求,提供即時供應。
✅ 可根據需求調整流量與純度。

On-Site 氣體產生機 (器) 所需的潔淨乾燥空壓機規格要求必須符合氣體產生器 (機) 對高潔淨、無油、低露點的要求,常見的壓縮空氣系統配置如下:
🔹 空壓機(Compressor)
👉 推薦規格: 日本岩田 無油渦卷式空壓機(1HP~30HP)
👉 壓力需求: 7~10 bar
👉 噪音需求: (41dB~59 dB(實驗室環境)
👉 壓縮空氣品質: 無油、無水、低顆粒雜質
🔹 過濾乾燥系統
💡 標準空氣純度需求(ISO 8573-1)
類別 顆粒雜質 含水量(露點) 含油量
Class 1.2.1 < 0.1 µm -40°C PDP(壓力露點) 0.01 mg/m³

👉 過濾系統建議配置:

✔ 高效精密濾芯(0.01 µm,去除雜質與油霧)
✔ 冷凍式乾燥機以及吸附式乾燥機(露點≤ -40°C)
✔ 活性碳過濾器或活性碳槽 (油氣吸附系統;去除殘餘油氣)

1️⃣ On-Site 氣體產生器 (機) 適合需要長時間供應實驗室氣體時,以提供精密科學儀器分析使用,需要更穩定、安全、經濟的實驗室全天候供應的CDA提供給氣體產生器。
2️⃣ 建議選擇取得國際認證的無油式空壓機(例如 : 日本岩田無油渦卷式空壓機)以確保壓縮空氣純淨度。
3️⃣ 建議搭配國際確效認證的精密過濾與乾燥系統,以確保空氣品質達到 ISO 8573-1 Class 1.5.1~1.2.1 標準。


這樣的系統才能確保氣體產生機的穩定運行,符合生醫製藥領域的高標準需求!

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日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機於科研實驗室之應用指南:生醫、分析化學與生技研究的核心氣源方案

壓縮空氣在科研實驗室中的應用非常廣泛,涵蓋生物醫學、化學、物理、電子工程、材料科學等領域。根據不同研究需求,空壓機系統可提供潔淨、穩定、無油、無菌的壓縮空氣,以確保實驗結果的準確性和可靠性。

細胞與組織工程: 提供無菌、無油氣體至細胞培養箱(CO₂ Incubator)與 3D 生物列印機,確保幹細胞與生物墨水不受油滴污染。

生物反應器與發酵: 精準控制 O₂、CO₂ 供氣流速,支撐疫苗開發與農業生技中的微生物發酵程序。

GMP 無菌生產: 支撐藥廠顆粒灌裝、封口及氣動輸送,符合藥典對壓縮空氣純淨度的規範。

氮氣產生機(N2 Generator)前端氣源: 為 LC-MS(液相層析質譜儀)配套的氮氣機提供穩定的壓縮空氣。無油特性可延長氮氣機碳分子篩(CMS)或膜分離器之壽命。

氣相層析(GC): 作為載氣或助燃氣體,確保基線平穩,避免油分干擾精密偵測器。

超臨界流體萃取(SFE): 用於食品中農藥殘留或天然物成分萃取之高壓驅動。

薄膜沉積(CVD/PVD): 精準氣壓控制,確保奈米材料塗層的均勻度與真空環境的完整性。

流動化學與微流控: 透過微氣動閥門精確調控微反應器內的液體流動,適用於精細化學品合成。

氣流粉碎(Jet Milling): 用於藥物微粒化研究,確保粉體不含任何油性雜質。

MEMS 與半導體研發: 驅動微機電系統與光學清潔程序,防止顆粒與油霧損壞精密晶片。

燃料電池測試: 提供模擬反應所需的高純度氧化劑(空氣)供給。

氣溶膠(Aerosol)研究: 用於法醫學與防疫研究中的病毒傳播模擬,需極高穩定性的載氣。

(1) 呼氣分析
• 酒精測試儀:壓縮空氣作為校準氣體。
• 代謝氣體檢測:如呼氣中的揮發性有機化合物(VOCs)分析。
(2) 生物武器與防禦研究
• 氣溶膠傳播模擬:研究病毒與細菌氣溶膠行為。
• 防護過濾測試:測試 N95 口罩、HEPA 過濾器對氣體污染物的阻隔效果。

日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式系統不僅是提供空氣,更是科研數據準確性的守護者。透過「Air as a Service (GoUseAir)」模式,研究機構能以更靈活的配置,獲得符合國際標準的潔淨氣源,加速科研成果轉化。

應用類別關鍵技術需求ANEST IWATA 解決方案優點
質譜分析 (MS)持續穩定壓力、高純度渦卷式長效運行、Class 0 無油
細胞培養無菌、無烴類(Hydrocarbon)物理性無油構造,避免細胞毒性
精密氣動低震動、潔淨乾燥獨家渦卷壓縮技術,輸出平順
氮氣產生機保護膜組、降低維護率杜絕油霧堵塞,提升氮氣產純度

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科研實驗室空壓機與氮氣系統規劃指南:生醫、食安、化學與材料科研專用

在生醫製藥、食品安全檢測及化學研發等精密領域,壓縮空氣不僅是動力源,更是實驗反應的直接參與者。一個優質的系統需滿足:

穩定壓力輸出: 避免壓力脈動導致氣動控制元件誤差或分析儀器基線漂移。

ISO 8573-1 Class 0 認證: 確保 100% 無油,防止精密儀器(如 GC/MS、LC/MS)受到油氣污染。

極致靜音環境: 科研室多位於育成中心或緊鄰辦公區,低於 50-60 dB(A) 的運轉音量是維護研究人員專注度與實驗動物心理健康的必要條件。

針對不同科研場景,規劃時應考慮量化以下指標,以便後續進行能效比對:

評估維度核心指標與要求典型應用場景
潔淨度 (Purity)ISO 8573-1 Class 0 (Oil-Free)細胞培養、基因定序、精密潔淨室
乾燥度 (Dryness)壓力露點 (PDP) -40°C ~ -70°C質譜儀 (MS)、低溫物理研究、化學合成
氮氣需求 (N2)純度 99% ~ 99.999%厭氧培養、溶劑蒸發、包裝充氮保鮮
噪音控制 (Noise)< 41-55 dB(A)醫院附設實驗室、學校研發中心

對於 22kW (30HP) 以下的科研需求,無油渦卷式 (Oil-Free Scroll) 是目前公認的技術首選:

氮氣產生機整合應用: * 透過岩田無油空壓機驅動 PSA (變壓吸附) 或膜分離技術 產生高純度氮氣,取代頻繁更換的高壓鋼瓶,大幅提升安全性與連續運行能力。

技術優勢:

無油結構: 壓縮腔內完全無油潤滑,從源頭杜絕油污染風險。

極致安靜: 渦卷式壓縮機構平穩,無活塞撞擊聲,極適合分散式配置於實驗室內部。

節能與壽命: 日本岩田 SLP 系列具備多機頭控制系統(Multi-Stage Control),可根據實際用氣量自動切換運轉機頭,達成優異的省電效果。

  1. 活塞式空壓機(適用於間歇使用;運轉機構如上動畫):
    o 優勢:價格低、維修簡單。
    o 缺點:噪音大、震動大、含油量較高。
  2. 螺旋式空壓機(適用於長時間運行;半導體研發機構的大型實驗室可以考慮):
    o 優勢:噪音較往復式低很多但是教渦卷式高出不少、壓力穩定、壽命長。
    o 缺點:價格較高,需定期保養且維護保養耗材成本較高。
  3. 無油渦旋式空壓機(適用於中小型精密設備;運轉機構如下動畫):
    o 優勢:體積小、無油、噪音低;在22kW以下為能效最高機種。
    o 缺點:氣量相較於螺旋式較小,1~5小馬力非常適用於分散式配置應用,7.5~30馬力則適合應用於中央供氣應用。

高品質的氣體需依賴完善的後處理系統:

  1. 多級過濾: 5μm (初濾) → 0.01μm (精濾) → 活性碳過濾 (除味)。
  2. 乾燥系統: 冷凍式 (3°C) 與 吸附式 (-40°C~-70°C) 串聯,滿足高精密分析儀器需求。
  3. 材質選擇: * 不鏽鋼 316L / 鋁合金快插管: 防止二次鏽蝕污染氣體。
    • 儲氣桶: 內部需經過防鏽處理 (如環氧樹脂塗層) 或直接選用不鏽鋼材質。
  4. 智慧能耗管理: 採用增壓機 (Booster) 針對局部高壓需求加壓,避免全系統維持高壓運轉,達成節能目標。

增壓缸與增壓機運轉能源消耗(節能)比較

增壓缸與增壓機運轉噪音比較

針對預算規劃較嚴謹的科研機構,推薦採用 「以使用代購買」的 PaaS (Product as a Service) & AaaS (Air as a Service) 模式:

  • 低門檻、高品質: 無需負擔高額首購預算即可使用日本岩田頂級設備。
  • 專業維護:未來服務工業 (NextUT) 提供原廠級定期維護,確保實驗室氣源 365 天不間斷。

環境溫度管理: 建議機房維持於 30°C 以下,良好的通風能延長機體軸承黃油與密封件壽命。

監控預警: AI 驅動的壓力與露點監測系統,能預防因濾芯堵塞導致的氣體品質劣化。

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岩田無油式空壓機在支援LC-MS的氮氣產生器之應用

液相層析分析儀由於能夠進行偵測各種有機/無機化合物,液相層析法已經成為生醫、化學與研究實驗室常用的方法。液相層析法經常聽見的精密儀器種類包括:HPLC高效能液相層析法、IC離子層析法、CE毛細管電泳法….;這些儀器種類繁多且有些廠牌可以依據不同功能進行一定程序範圍內的組合各種後段偵測的質譜儀而成LC-MS、LC-MS/MS、三段四極柱質譜儀以及QToF….,如此能夠應對實驗室或檢測中心客戶的實驗或檢測需求。

Data Source : researchgate網站

液相層析質譜分析儀執行過程中通常需要惰性氣體擔當載氣 (Carrier Gas),擔當載氣的氣體最佳的選擇是 Ar氬氣 或 He氦氣,但是兩者取得的難度、成本與儲運保存 (氦氣) 高,通常會選擇N2氮氣;透過相對較高純度的N2惰性氣體當作帶測物傳輸的載氣能夠避免存有其他非待檢測物質或本身有其他物質反應影響結果。

氮氣產生器純化產生氮氣的種類包含 : Membrane Separation 膜管式 (中空絲膜) 與 Pressure Swing Adsorption (PSA) 變壓吸附式 兩類,通常依據需要的氮氣氣體規格來選擇,由於內置空壓機系統的氮氣產生器結構較為複雜且涉及小型商用型空壓機系統設備的機構,且通常許多實驗室有設計空壓機系統,因此請容許我們以無內置空壓機系統的膜管式氮氣產生器的規格 (如下)作為研討的內容。

取得氮氣產生器的規範時需要特別留意的是 Purity 純度、Flow Rate 流量與 Working Pressure 操作壓力三者的要求;通常 純度 與 流量 需要參考擬選擇的氮氣產生器 (機) 的Performance Curve 來選定,以免單純參考單張規格表之後選擇到不適用的機型。例如 : 以上表日本岩田 ANEST IWATA 氮氣產生器提供的規格表來看,會因為不同流量調節而讓純度不同提供給相關科學儀器使用。

規格表中提到兩個不同機型在純度97%時流量最高可以調整到 21L/min 或 70L/min;提供給客戶明確的資訊應該是下列情報:

  1. 氮氣純度要達到99.0% (含) 以上,氮氣流量則NM-07與NM-15兩個氮氣產生器機型個別約為10L/min. 及 35L/min.。
  2. 氮氣純度99.9% (含) 以上,氮氣流量則HF30N與HF60N兩個氮氣產生器機型個別約為4L/min. 及 12L/min.。
  3. 氮氣純度落在97%~99.9% 之間者,氮氣流量則HF30N與HF60N兩個氮氣產生器機型個別約為4~21L/min. 及 12~70L/min.。

PSA氮氣產生器利用碳分子篩或氧化鋁…等材料,從壓縮空氣中剝離出氧氣。碳分子篩吸附材料由多孔碳組成,孔徑可以精細控制。當壓縮空氣通過碳分子篩時,氧分子被吸附到孔隙中,而較大的氮分子可以進入排放氣。最終,碳分子篩材料將會被氧分子飽和,而氣體分離作用將不再發生。PSA氮氣產生器始終設計有兩個或多個吸附塔。一個塔正在主動分離產生氮氣體。而另一個塔則在再生過程,高純度氮氣通過它來將氧氣作為廢氣排出。

日本岩田有內置無油式空壓站以及無內置空壓站兩個系列純度可以達到99.999%的氮氣產生器 (如下)。

代理的Chromalytic氮氣產生機中帶U的機型則是確保 THC 碳氫化合物含量 < 0.05ppm 的氮氣品質。

提供特定氮氣產生器的壓縮空氣通常有一定的品質要求,一般會依據ISO 8573-1 Class X.X.X.的規格來規範壓縮空氣品質中的固態顆粒數量、水氣含量以及油氣含量;不論是膜管式氮氣產生器或者是變壓吸附式氮氣產生器,對於水氣與油氣的要求尤其特別需要注重,以免影響中空絲膜或者是碳分子篩的功效與壽命。

外置空壓機系統要求的壓縮空氣各種規範要求如下,搭配上面的NM-07與NM-15氮氣產生器的壓縮空氣輸入要求:

壓縮空氣品質要求至少達到ISO 8573-1 Class 1.6.1,能夠達到Class 1.5.1則是最佳的狀態 ;也就是說,固態顆粒大小 < 0.01µm、水氣含量壓力露點 10℃~3℃、油氣含量要求 < 0.01mg/m3 以上。專業的空壓機系統廠商必須規劃能夠符合並滿足上述需求產出的壓縮空氣規範,以確保氮氣產生器系統能夠滿足高能效與壽命要求。

由於氮氣產生器產出的氮氣操作壓力有時候會有上限的限制,例如 上述 Chromalytic克洛瑪麗緹氮氣產生器的最高操作壓力輸出為 0.7MPa,這個時候就會有無法滿足科學儀器輸入氮氣壓力的問題;我們通常會在氮氣產生器系統後方規劃岩田氮氣增壓機EFBS系列來將氮氣在不消耗氣源情況下,將氮氣壓力提升至最高0.95MPa的狀態。如果需要更高的氮氣壓力則需要規畫其他機型的氮氣增壓機。

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科研實驗室高純度氣源方案:日本岩田 (ANEST IWATA) 無油渦卷式空壓機在零空氣產生器 (Zero Air Generator) 之應用與技術標準

在生醫製藥與食品安全檢測(如 GC-FID、FPD、AES 與 NPD)中,零空氣 (Zero Air) 的純度直接影響偵測極限與基線穩定性。

關鍵用途: 不同於氫氣作為燃料氣 (Fuel Gas),零空氣在 GC 系統中主要擔任助燃氣 (Auxiliary Gas),支持 FID(火焰離子化偵測器)將有機樣品電離,形成可偵測的離子流。FID系統結構請參考下圖圖示 (資料來源 : ScienceGate)。

主要定義: 零空氣是通過催化裂解壓縮空氣中的總碳氫化合物 (THC),使其含量低於特定極限的氣體。

規範來源 / 設備等級碳氫化合物 (HC) 含量標準適用場景
我國環保署公報標準< 1 ppmC5~C10 非極性氣態有機物採樣
市售主流零空氣產生器< 0.1 ppm常規生醫、化學研究分析
高精密等級
(部分零空氣產生器品牌)
< 0.05 ppm高靈敏度痕量分析、極限純度科研

針對科研機構的穩定性需求,我們建議依據「移動性」與「維護難度」進行評估:

  1. 內置式空壓機: 適合具備頻繁移動需求、單機作業的實驗室。
  2. 外部潔淨乾燥空氣 (CDA) 供應系統: (強烈建議) 若分析設備位置固定,採用外部空壓機系統能提供更穩定的壓力與流量,且能將噪音與振動源隔離在實驗室外,降低維護複雜度。

選用評估清單:

  • 環境與散熱: 空壓機是否能在恆溫環境下穩定運行?
  • 空氣品質等級: 是否符合 ISO 8573-1 Class 1.5.1(如下所述)。
  • 流量與壓力: 考慮分析儀台數與分離管類型(實心管柱耗氣量遠高於毛細管)。

為了確保零空氣產生器的催化劑壽命,輸入的壓縮空氣 (CDA) 必須達到極高潔淨度:

  • Class 1 (固態顆粒): 必須配置過濾精度達 0.01µm 的精密過濾器。
  • Class 5 (含水量): 壓力露點 (P.D.P.) 需穩定於 7°C 以下(建議配置高效率冷凍式乾燥機)。
  • Class 1 (含油量): 必須採用日本岩田 ANEST IWATA 國際無油認證 (ISO 8573-1 Class 0) 的無油式空壓機,或加裝高效活性碳槽吸附油氣,確保完全無油。

Zero Air 零空氣產生器在GC的應用可以參考下列解決方案示意圖。

我們深耕 22kW 以下的空氣與氣體整合系統,針對生醫與科研實驗室,提供 GoOneAirGoUseAir 創新服務:

  • 日本岩田無油渦卷式技術: 極低噪音、極低振動、100% 無油,最適合對震動敏感的精密實驗室環境。
  • GoUseAir Service (PaaS): 提供「以使用代替擁有」的服務模式,讓研究機構無需擔心設備折舊與繁雜維修,專注於核心研發工作。

未來服務工業以22kW (含) 以下的空氣與氣體整體解決方案為主要服務範疇,產品供應範疇如下所列示。

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