日本岩田實驗室空壓機 Lab Air

日本岩田為滿足科研實驗室客戶空間與運轉靜音的需求，推出相對於標準帶桶型無油往復式更加靜音節能的SLH無油渦卷式空壓機系列 ( 請參考下列 SLH系列規格表)。運轉噪音值分別為 58 dB(A)、59 dB(A) 以及 68 dB(A)。

通常科研實驗室因為座落於寸土寸金的育成中心 或者 科技園區內，空間利用率相當重要；日本岩田無油式空壓機採用兩類解決方案對應：

1. SLP-D系列與CFP-D系列：岩田無油渦卷式與無油往復式空壓機採用靜音型，並於隔音罩內部內置空氣桶與內置乾燥機的空壓站概念設計，頂多是依據用氣工況多一個外置空氣桶及過濾裝置即可，是最節省空間的方案 (請參考上圖)。
2. SLH系列與TFP系列：岩田無油渦卷式與無油往復式空壓機也有採用標準開放型，但是將機體馬達模組安放在相對較大容量的空氣桶 (無油渦卷式空壓機全系列採用70L容量空氣桶) 上，再依據需要配置水滴過濾器、乾燥機及過濾裝置即可，這是次佳的節省空間方案 (請參考下圖)。

岩田帶桶型SLH無油渦卷式與TFP無油往復式空壓機比較

我們採取同樣都是日本岩田品牌、同樣都是無油式空壓機而且同樣馬力數 (三馬力與五馬力兩個機型) 來做比較：

以下的說明我們將不重複上面比較圖表的內容，而是以兩者的特性差異再來進行說明，讓大家獲取更多的資訊情報，然後可以有更深一層的認識：

1. 岩田TFP無油往復式空壓機機體為雙段壓縮設計 (請參考上面雙段壓縮與單段壓縮的示意圖)，拉近了與岩田SLH無油渦卷式空壓機單段壓縮的能效差距；也就是說兩者的能效差距不大。
2. 兩者均具備機體壓縮腔體內密封耗材磨耗自動補償間隙，以確保持續節能的岩田獨有專利設計 (請參考下方兩圖 : 第一張為無油往復式，第二張為無油渦卷式)。
3. 無油往復式空壓機壓力調降的時候風量會增加變大；而無油渦卷式空壓機壓力調降的時候風量只有微幅增大，但是能源消耗 (耗電) 會降低變少。

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一、為什麼科研實驗室必須拒絕「有油式」空壓機？

在生醫製藥、食安檢測及農業生技領域，壓縮空氣的純淨度直接決定實驗結果的精確性與精密儀器（如：LC-MS, GC, 細胞培養箱）的壽命。

環保與趨勢： 未來服務工業 (NextUT Service Industrial) 堅持「環保愛地球」理念，拒絕提供有油系統，全面推廣無油式技術，從源頭杜絕污染來源。

傳統有油機的隱形成本： 市場上 80% 的有油式空壓機依賴化學潤滑油，產生的冷凝油水排放不僅造成大氣與環境污染，更面臨「精密過濾器失效」的巨大機會成本。一旦過濾失效，油霧進入製程將導致研發數據偏差或精密裝置損毀。

確效的挑戰： 即便加裝多道過濾器宣稱「模擬無油」，但監控確效與濾材更換的高額維護費用，往往超過設備本身價值。

二、創新商業模式：GoUseAir 產品服務化 (PaaS)

針對科研機構對於設備穩定性與資產輕量化的需求，我們提供多樣化供應方案：

Utility Buy Out (租購方案) 與 直接買斷： 最高支援至 40HP 設備規格，滿足大型研究中心之需求。

GoUseAir 長期租用 / Easy Rent Air 易租服務： 專注於 1,000 L/min 以下的氣體供應（含正壓、負壓、氮氣、零空氣）。

三、ANEST IWATA 產品矩陣與規格參數

以下為未來服務工業的系統產品供應範圍：

1.無油渦卷式與往復式空壓機 (正壓系統)

系列名稱	馬力範圍	流量範圍	噪音值	應用特點
SLP 無油渦卷系列	1HP ~ 30HP	64 ~ 2,520 L/min	41 ~ 59 dB(A)	超靜音、極低振動，適合置於實驗室內部，具內置乾燥機選配。
CWP 無油往復靜音型	0.5HP ~ 15HP	70 ~ 1,140 L/min	52 ~ 62 dB(A)	靜音型雙段壓縮無油式空壓機，結構簡單穩定，適合間歇性氣體需求。
TFP 無油往復型	0.25HP ~ 15HP	25 ~ 1,200 L/min	58 ~ 82 dB(A)	經濟型帶桶雙段壓縮無油式空壓機。

2.無油式增壓與真空泵浦系統

無油式增壓機 (Booster)：

• EFBS 標準型： 0.5HP ~ 2.0HP (最大壓力 10 bar)。
• CFBS 靜音型： 5.0HP ~ 15HP (最大壓力達 20 bar)，流量最高 4,260 L/min。

無油式真空泵浦：

• FIT 往復式： 低真空 (-87kpa ~ -92kPa)，靜音設計 58dB(A)。
• ISP/DVSL/GVS 渦卷式： 中度至低度真空 (1Pa ~ 750Pa)，乾式運轉，無油氣回流污染。

3.氮氣產生機與特種氣體系統

• PSA 高純度氮氣產生機： 純度 99.0% ~ 99.999%，流量 5.5 ~ 550 L/min。
• 膜分離技術氮氣機： 純度 97.0% ~ 99.9%，流量 4 ~ 70 L/min。

科研實驗室One Air解決方案

未來服務工業Rental Air Service類型

EasyRentAir易租服務方案

GoUseAir長期租用服務方案

UtilityBuyOut租購服務方案

應用實績

EasyRentAir易租服務

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UtilityBuyOut租購服務方案

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前言：為何日本頂尖實驗室選擇日本岩田？

在生醫製藥、食品安全及化學分析等嚴苛環境中，壓縮空氣的「純淨度」與「穩定性」是實驗成敗的關鍵。傳統空壓機因油氣污染、高噪音與震動，往往需隔離於遠端機房。未來服務工業 (NextUT) 代理的日本岩田（ANEST IWATA）SLP 系列，以世界領先的 41dB(A) 極靜音技術與 ISO 8573-1 Class 0 100% 無油認證，重新定義了實驗室氣源標準。

核心優勢：對應科研需求的四大核心技術

1. 領先全球的極靜音與低震動 (41dB)

• 實驗環境友好： SLP 系列運轉音量最低僅 41dB(A)，猶如圖書館般安靜。
• 動物福利維護： 根據研究，環境噪音超過 53dB 會導致實驗動物煩躁並產生賀爾蒙波動。岩田技術能有效確保實驗數據的客觀性與動物福祉。
• 空間彈性： 緊湊型設計可直接安放於實驗檯下，支援單相 110V 電源與腳輪移動，隨插即用。

2. ISO 8573-1 Class 0 頂級無油認證

• 零污染保證： 榮獲德國 TÜV 認證的 100% 無油技術，根除油氣對精密分析儀器（如 LC-MS/MS, GC-MS）的干擾。
• 高階過濾配置： 可外置精密過濾器與活性碳系統，實現 0.01µm 過濾精度及 0.003mg/m³ 極低含油量，對應生技、半導體級別需求。

3. 專利材料科學與長效壽命

• 自動補償磨損專利： 採用高分子複合密封芯條技術，能隨磨損自動伸展填補間隙，維持穩定的排氣效率。
• 超長機體壽命： 通過 40,000 小時 壽命驗證，確保商業運轉 30,000 小時 無需大修，為全球中小型空壓機的長效標竿。

4. 多模組交替運轉與節能效率

• 智慧節能： 搭載多段式啟停控制，依實際需求量啟動模組，避免不必要的電力損耗，榮獲日本能源局「省能源機器大賞」。

科研實驗室的多元應用場域

應用類別	具體用途與儀器
精密分析儀器	LC-MS/MS 質譜儀、GC-MS 氣相層析、流變儀、分光鏡、細微性分析儀。
生醫與製藥	生物晶片冷卻 (CDA)、自動進樣器、血液測試、CO2/COT 分析。
氣體發生器配套	On-Site 氮氣產生機 (Nitrogen Generator)、零空氣產生器 (Zero Air)。
潔淨室與自動化	無塵室氣動閥驅動、氣壓缸控制、精密儀器清潔與乾燥。
光學與物理實驗	光學防震桌 (Vibration Isolation Tables) 的恆壓氣源供應。
牙技與材料科學	高精度三次元量測、真空爐配套、醫用假體製造乾燥。

科學器皿乾燥與清潔

無塵室實驗機器設備氣動閥或氣壓缸驅動

冷卻實驗設備生物晶片 (CDA接觸晶片)

高科技試量產實驗產線

整合生醫製藥實驗室氮氣系統On-Site供氣

流變儀、分光鏡或細微性測量儀等分析儀器用壓縮空氣

無油壓縮空氣也用於光譜分析法。採用日本岩田的無油式空氣壓縮機 (站) ，可以為分析儀器傳動電機的空氣軸承提供了極高品質的潔淨乾燥壓縮空氣。

實驗室氣相色譜GC分析用壓縮空氣

實驗室氮氣產生機用壓縮空氣CDA

科研實驗室中有許多氣體的需求，一般會採用氣體鋼瓶來應對，但是如果用氣量需求較大且擔心人員進出頻率汙染實驗室場所，則會規畫設計On-Site氮氣產生系統 或者是 零空氣產生器…等來支持作業。包括 : LC-MS/MS 或是 GC-MS…等精密分析儀器都需要高純度的氮氣或者是零空氣提供給相關儀器使用，潔淨乾燥的壓縮空氣源變成是必要的Utility!

生技製藥實驗室中壓縮空氣的其他應用領域

其他應用包括：自動進樣器、血液測試、CO2、DSC、COT分析、劑量、ELSD檢測器、LCMS、食品分析、細微性測量、流變儀、光譜分析：AA、NMR、FT-IR…等等。

真空爐用壓縮空氣

科研實驗室使用特殊加熱爐來製造假體。真空爐用於快速而溫和地乾燥對溫度敏感的材料。對於這種嚴苛要求的應用，日本岩田無油渦卷式真空泵浦可提供最適宜的空氣源。

光學防震桌

小馬力的TWP與CWP微型無油式空壓機可以提供靜音且可靠的壓縮空氣源，讓各種放置精密儀器確保平衡穩定的光學防震桌正常運作。

大學研究室或實驗室應用

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在生醫製藥、食品安全檢測及農業生技等高精密科研環境中，壓縮空氣 (CDA) 與 氮氣 (N₂) 的供應穩定性直接影響實驗結果的重現性。本文將從技術規範、維護成本與空間效率維度，分析「On-Site 自給系統」取代「高壓鋼瓶」的轉型趨勢。

一、現狀痛點：氣體鋼瓶為何不適合現代實驗室？

許多科研單位在初始階段因流量需求小（如：僅需 100~200 L/hr 維持氣壓缸靜止壓力），常選用 40L 壓縮空氣鋼瓶。然而，隨著實驗規模擴大，鋼瓶方案將面臨以下挑戰：

1. 潔淨度風險： 頻繁更換鋼瓶會導致外部人員與設備進入高標準無塵室，增加環境污染風險。
2. 供應中斷隱患： 鋼瓶補充受物流影響，若壓力不足導致停工，研發機會成本極高。
3. 隱性成本激增： 鋼瓶租金、人力搬運、殘壓浪費及 URS (使用者需求規範) 管理，長期累計成本遠超自動化系統。

二、專業評估流程：從 URS 到系統配置

建置或更換方案前，遵循國際標準評估相關技術參數：

1. 建立 URS (使用者需求規範) 矩陣

評估核心指標應包含：流量 (Flow Rate)、操作壓力 (Operating Pressure)、壓力露點 (P.D.P.) 及 含油量 (Oil Content)。

2. 供氣架構選擇

• 集中供氣 (Centralized)： 適用於整層實驗大樓。
• 分散/局部供氣 (Point-of-Use)： 針對單一精密儀器（如：LC-MS, GC-MS）。
• 混合型配置： 結合低壓集中供氣與局部區域增壓系統。

3. 品質提升方案

若局部儀器需要極高純度（ISO 8573-1 Class 0 無油等級），可採局部淨化方案。

分析出上述的資料後可以發現壓縮空氣需求的操作壓力類別與壓縮空氣品質類別，接下來就可以再依據區域決定：

1. 採用集中供氣配置、分散供氣配置或者混合型配置 (請參考上圖)。
2. 不同需求壓力差異是否超過總需求%很多 (例如 : > 25%)，是否採用低壓化的集中供氣配置再區域局部增壓，或者建置高低壓系統 (請參考上圖下半部)。
3. 壓縮空氣品質需求差異如果很大，可以採取局部提升壓縮空氣品質的解決方案(請參考下圖; 資料來源 Parker 公司)。

三、日本岩田 (ANEST IWATA) 無油式技術優勢

針對實驗室空間緊湊、安靜、高潔淨的需求，日本岩田提供的無油渦卷式 (Oil-Free Scroll) 與無油往復式 (Oil-Free Reciprocating) 系統是市場首選。

核心機型規格表

機型系列	技術類型	功率 (HP)	特色壓力露點 (P.D.P.)
SLP-07EED	無油渦卷式	1 HP	極致靜音、低振動、內置乾燥機< 15°C
SLP-22EFD		3 HP	無油渦卷式高穩定連續運轉、長壽命、內置乾燥機< 15°C
CFP-07C-8.5D	無油往復式	1 HP	構造簡單、維護容易、內置乾燥機< 15°C
CFP-22CF-8.5D		3 HP	經濟高效、適合間歇性運轉、內置乾燥機< 15°C

四、On-Site 氮氣產生機方案：實驗室的最後一塊拼圖

對於需要高純度氮氣的生醫製藥與分析實驗室（如質譜儀、細胞培養箱），日本岩田氮氣產生機提供一體化解決方案：

日本技術核心： 穩定產出穩定純度的氮氣，消除鋼瓶更換帶來的壓力波動。

內置空壓機設計： 無需額外配置 CDA 氣源，隨插即用。

氮氣鋼瓶替代評估： 需考慮氮氣產生器入口的氣體品質規範，確保膜片或 PSA 吸附劑壽命。

五、財務與服務模式：GoUseAir 以租代購方案

為了降低科研單位的 CAPEX (資本支出) 壓力，「未來服務工業」推出 GoUseAir 長期租用服務，將設備轉為 OPEX (營運支出)：

1. 月租化管理： 租金含巡檢、保養及耗材費用。
2. 降低維護門檻： 專業團隊定期維修，使用者無需管理技術細節。
3. 回收年限分析： 買斷模式通常在 3~5 年內可透過節省鋼瓶成本達成回收，但 GoUseAir Service 方案從第一天起即優化現金流。

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1.實驗室空壓機之「微型」定義與規格區分

在工業規範中，「微型」空壓機的定義依技術類型而有所不同：

• 螺旋式 (Screw)： 通常指 15HP (馬力) 以下之螺旋式空壓機機型。
• 渦卷式 (Scroll) 或 往復式 (Reciprocating)： 通常指 1HP (含) 以下之機型。

科研實驗室的馬力需求取決於應用規模。教學型實驗室（如台大、清大、陽明交大等）多以 1~3HP 以下為主；而國家級研究機構（如工研院、中研院）或大型育成中心，則常因自動化設備或多點供氣需求，需配置 3~15HP 的系統。

各種空壓機種類有個別的優缺點，是否合適端視科研實驗室的要求而對應；例如：無油往復式空壓機雖然運轉噪音相對大 (請參考下列相同品牌岩田且馬力數相同的不同種類空壓機噪音比較圖)，但是當需求的操作壓力調降的時候，風量則會增加 (請參考下下圖)。

2.科研環境的技術選型：往復式 vs. 渦卷式

實驗室對於「壓縮空氣品質」與「噪音環境」有嚴苛要求，不同技術各有其適用場景：

技術類型	優點	缺點	建議應用
無油往復式	體積小、預算較低、低壓時風量增加	運轉噪音較大、振動明顯	小型理化實驗、基礎氣動教學
無油渦卷式	極致靜音、連續運轉穩定、長壽命	初始投資成本較高	生醫製藥、精密檢測、LC-MS 供氣

3.日本 ANEST IWATA 岩田：無油往復式系列 (1HP 以下)

針對預算靈活度與不同電力環境，岩田提供多樣化選擇：

• 高性能靜音型： * CWP-04C (1/2HP)：極佳的噪音控制，適合近距離操作。
  • CFP07B 系列 (1HP)：可選擇內置乾燥器 (Built-in Dryer) 版本，確保壓縮空氣露點符合實驗要求。
• 經濟普及型： * TWP 系列 (1/4HP, 1/2HP) 與 TFP07 (1HP)：支援單相 110V 電源，即插即用，適合一般小型實驗室。
  • 註：亦可根據實驗室電力配置，專門訂製三相 220V 電壓版本。

其中CFP可以內置乾燥器達到較低的壓縮空氣壓力露點，或者是外置冷凍式乾燥機或者只需要水滴過濾器 (氣水分離器) 也可以依據需要配置。

4.全球領先：ANEST IWATA 無油渦卷式技術 (SLP 系列)

日本岩田作為全球首家開發無油渦卷式空壓機的品牌，擁有超過 35 年的商轉經驗，累積銷售破百萬台：

Class 0 認證： 提供 100% 無油、無污染的壓縮空氣，避免油分干擾化學分析或損壞精密儀器。

靜音標竿： Prime SLP 系列 (2HP 僅 41dB / 3HP 僅 44dB)，其噪音水準低於一般辦公室交談聲，是高精密實驗室（如食品安全檢測、生物培育）的首選。

5.氮氣產生機整合應用

針對 LC-MS (液相層析質譜儀) 或 厭氧培養，岩田無油渦卷式空壓機可搭配氮氣產生機使用。由於其輸出的壓縮空氣穩定且純淨，能有效延長氮氣機分離膜的壽命，提供實驗室高純度的氮氣源。

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前陣子參加了 SEMI 高科技廠房設施論壇，席間一位半導體廠務處長分享，他曾詢問 ChatGPT 關於 AI 賦能高科技廠務系統的具體應用。這引發了我的好奇，身為科研實驗室與生醫產業的服務夥伴，我也向 AI 提出了這個問題：「AI 能為我們的實驗室壓縮空氣及氮氣系統帶來哪些變革？」

以下是 AI 給出的專業回覆，從能源管控到精準醫療等級的空氣品質，其方向極具參考價值：

AI 在高科技與科研實驗室壓縮空氣系統的關鍵應用

對於精密、可靠度及節能效率要求極高的生醫、化學與食安實驗室，AI 扮演著系統優化的核心角色。以下是 AI 如何提升空壓與氮氣系統效能的關鍵領域：

1. 能源效率管理 (Energy Efficiency)

• 需求預測 (Demand Forecasting)： AI 能分析歷史實驗數據與即時用氣規律，精準預測壓縮空氣與氮氣的需求高峰，在尖離峰時段自動優化能耗。
• 動態壓力控制 (Pressure Control)： AI 驅動的控制系統可即時調整空壓機運作，維持恆定的精密操作壓力，減少能源浪費並降低設備磨耗。
• 變頻驅動最適化 (VSD Optimization)： AI 可針對變頻空壓機進行微秒級的轉速優化，以匹配實驗室變動的負載需求，達到最大節能。
• 智慧洩漏偵測 (Leak Detection)： 透過 AI 感測器持續監測流量異常，精確鎖定微小洩漏點，避免高價值的乾燥空氣或高純度氮氣白白流失。

2. 預知保養與故障診斷 (Predictive Maintenance)

• 異常偵測 (Anomaly Detection)： AI 能在故障發生前識別出細微的震動或溫度異常，協助維護團隊在停機風險出現前先行介入。
• 核心組件壽命預測 (Component Wear Prediction)： 利用機器學習預測渦卷盤、濾芯等耗材的失效時機，實現「主動更換」而非「故障維修」，確保科研實驗不中斷。

3. 智慧監控與遠端管理 (Remote Operations)

• 全時遠端監控： AI 整合雲端平台，讓研究員或廠務人員能隨時掌握氮氣純度與壓力狀態，並進行即時調整。
• 行動預警通知 (Mobile Alerts)： 當系統出現關鍵參數偏差時，AI 會立即發送通知，將實驗環境受影響的風險降至最低。

4. 最適化系統設計 (System Optimization)

• 數位孿生與模擬 (System Simulation)： 在實驗室擴建或更新設備時，AI 能模擬最佳的管路配置與設備冗餘（Redundancy）規劃，確保在最低能耗下達成 100% 的供氣連續性。

5. 數據分析與永續發展 (Data Analytics & ESG)

• 永續性與碳足跡 (Sustainability)： AI 自動計算碳排放數據，協助科研機構達成節能目標（如綠色實驗室認證），並透過精準用能降低碳足跡。
• 法規規範符合 (Compliance)： 針對生醫與食安實驗室，AI 能提供完整的運作紀錄報表，確保供氣品質符合 ISO 8573-1 Class 0 無油標準及相關法規要求。

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結語：當「AI 智慧」遇上「日本岩田無油渦卷」

看完 AI 的回覆，您是否也感受到數位轉型的迫切性？在生物醫學、化學研發與食安檢測的環境中，**「純淨空氣」**是所有精準數據的基石。

日本岩田（Anest Iwata）無油渦卷式空壓機憑藉其安靜、低震動且 100% 無油的技術特性，早已是全球尖端實驗室的首選。若能結合上述 AI 監控與預測保養技術，不僅能延長設備壽命，更能為科研機構創造一個「智慧化、零停機、綠色永續」的研發環境。

各位前輩與專家，您認為 AI 在 您的實驗室管理中，最能發揮價值的環節在哪裡呢？

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應用背景：為高精密研究環境量身打造

日本岩田 (ANEST IWATA) 提供 1HP 單模組至 40HP 多模組之無油渦卷式空壓機，專為對空氣品質要求極致嚴苛的環境設計。其卓越的穩定性廣泛應用於：

• 生醫製藥與新藥研發： 確保無菌環境與反應過程不受油氣汙染。
• 食品安全檢測： 符合國際食品級氣體接觸標準，杜絕食安風險。
• 化學化工研究： 提供精準穩定的載氣壓力，支持精密儀器分析。
• 農業生技中心： 用於植物組織培養與微生物發酵的潔淨氣源。
• 配套氮氣產生機： 為 LC-MS (液相層析質譜儀) 等實驗室設備提供高純度氮氣。

新近開發之產品為因應日本噪音防制法以及密閉空調空間的運轉噪音控制，噪音值最低到達41dB (A) 的水準，深獲科研實驗室與小型生產線的喜愛。

技術核心：穩定耐久與持續節能的四大關鍵

日本岩田身為全球無油渦卷技術領導品牌，其核心競爭力源於對細節與材料的極致追求：

1. 高分子密封技術 (Self-Lubricated Polymer Technology)： 獨家研發的高分子密合材料，具備自動舒展特性。當密封芯條隨運行磨耗產生間隙時，該材料能自動補償，縮小定渦盤與動渦盤間的磨合間隙，確保長效密封不洩漏，維持高效能與節能效率。
2. 機體極簡技術與金屬材料優化： 採用特製鋁合金搭配抗磨塗層，確保在不同溫升環境下具有穩定可靠的變形量。極簡化設計大幅減少活動零件，降低故障風險，實現機體長效耐用。
3. 智慧多模組節能控制 (Multi-Module Control)： 打破傳統「單機備機」模式，採用多模組並聯設計。AI 邏輯控制系統會根據實際需求風量，動態啟動對應數量的模組。「用多少啟動多少」，不僅實現精確節能（對比變頻器更省電），且模組間互為備援，確保實驗不中斷。
4. 極致超靜音設計： 針對實驗室等密閉空調空間設計，噪音值最低僅 41dB (A)，提供優質的科研工作環境。

穩定耐久_(1)材料技術與極簡機體設計

穩定耐久_(2)極簡整機設計

穩定耐久_(3)多模組設計

穩定耐久_(4)自動化生產技術

持續節能

持續節能_(1)複合材料密封技術

持續節能_(2)高分子樹脂密合技術延伸

持續節能_(3)多模組多段啟停節能控制

品質承諾：頂級日系部品，拒絕過載設計

不同於市場上常見的「降低成本導向」產品（使用過載設計的馬達或三線加工零件），日本岩田堅持：

安全餘裕設計： 所有零部件均在額定負荷內運行，不採取過載超標使用，從根本上杜絕因過熱或過負荷導致的突發性停機。

關鍵部品自研自產： 渦卷機體由日本岩田原廠研發製造。

長期驗證協同設計： 採用 Toshiba (東芝)、Mitsubishi (三菱電機) 等一線品牌的馬達、變頻器與電氣元件。

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空壓機系統壓力的現況分析

事實上科研實驗室需求的壓縮空氣通常是用來清潔或乾燥實驗室玻璃器皿 (壓力需求約2.5~3.5 bar)、驅動設備的氣壓缸或氣動閥 (壓力需求約4.5~5.5 bar)、藥丸或小分子藥物混合需求的造粒機…等潔淨空氣 (壓力需求約6.0~6.5 bar)、LC-MS/MS或GC…等質譜分析儀器前端製造氮氣或零空氣的氣體產生氣 (壓力需求約7.0~8.0 bar)…等。其實70%壓力的需求多會落在 3.0~6.0 bar 之間，而許多科研實驗室規劃空壓機系統壓力的設定多依據需求的操作壓力最高的儀器設備來選型，也因此科研實驗室許多空壓機的標準操作壓力設定在7.0~10.0 bar之間。

空壓機每提高操作壓力1 bar，能效會降低7~9%不等；往復式空壓機會以減少風量方式呈現，而迴轉式空壓機則會以提高耗電或減少風量兩種方式呈現。以上面的不同壓力的用氣需求來看，日本岩田的研究發現多數機構呈現下列壓力用氣需求的情況：

需要使用到6.0 bar以上操作壓力的比重僅約佔15%，而如果科研實驗室空壓機採用集中供氣配置，則空壓機系統壓力多設定在7.0~9.0 bar，較需求壓力高所產生的能源浪費假設以8.0 bar核算，系統高壓產生的電費浪費約 (8.0-3.0) * 40% * 7% + (8.0-5.0) * 45% * 8% + (8.0-7.0) * 15% * 9% = 14% + 10.8% + 1.4% = 26%左右；以上姑且不論空氣管路或接頭洩漏會因為壓力越高洩漏量越大的效應。

實踐空壓機系統低壓化的解決方案

集中供氣配置則採局部增壓方式

也就是將中央供氣配置的整體系統壓力設定5.5~6.0 bar左右，針對需要高於6.0 bar操作壓力的儀器設備，利用無油式增壓機來提供科研試驗室較高壓的氣源；我們提供的局部增壓解決方案可以下載下列資料參考。

如此方案約可節能25% (含) 以上因為低壓化提高能源效率的效果。

分散式配置供氣

如果目前整棟科研中心是採用集中供氣的系統配置，實際上也能夠利用上圖提到的方式逐步採用分散式配置系統；但是空壓機kW (馬力數) 本身太小也有效率過低的問題，也能夠採用高低壓分系統方式，將鄰近的區域壓力需求差不多的整合成一個群組提供氣源。

結論

由於台灣的空壓機系統導入多數是模仿或依循美軍或美國系統，因此多採用集中供氣配置模式，因為美國地大物博且當時認為空壓機是耗能的設備，空壓機kW功率越大效能越好，而空壓管路不耗電，所以採用大功率集中供氣系統模式。

但是隨著實務研究與空壓機系統相關技術的進步，並發現系統壓力與管路洩漏 (平均佔空壓機耗能的25%) 成為不必要的浪費；而且集中供氣的空壓管路經過許多不需要壓縮氣源的地方，除了增加管線工程費用，也增加了洩漏與壓降損失的機會。

小區域集中供氣或者系統低壓化搭配局部增壓成為日本節能的領先手法，也因此日本神鋼推出的螺旋式空壓機能夠在壓力低減之後增加風量，日本岩田無油往復式空壓機也具有這樣的特質。小區域化集中供氣與分散式配置則附帶結合部門自主管理及時減量、成本中心與彈性快速復原或專案改善快速修改…等優勢，正在逐步發酵中! 空壓機系統低壓化是節能減碳的利器，歡迎各位前輩下載應用!

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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%。

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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安心 = 好的產品方案 + 快優服務

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。

未來服務工業使用系統合理規劃以及快優服務

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