日本岩田實驗室空壓機 Lab Air

日本福原在1986年推出業界首款上市的除菌過濾器，在食品、醫療、生物、精密工業、測量、化學、工業機械和工業電氣設備等各個領域都有廣泛應用。未來服務工業 (股) 公司為服務台灣的科研實驗室客戶而總代理 Fukuhara 除菌過濾器，目前主要推進的型號 (FUKUHARA有超過15個型號除菌過濾器) 包括：

1. GM500B-M2-4：主要應用安裝空壓機系統出口 (至作業現場入口之間)，出入口徑大小為Rc 1/2″ ，處理流量500L/min. @ 7 bar。(請參考上圖)
2. ILF100-N20：主要應用安裝於空壓機系統管路末端 (進入作業現場主要設備之前)，出入口徑大小為Rc 1/4″ ，處理流量100L/min. @ 7 bar，是屬於In Line Filter的種類。(請參考下圖右；下圖左為實驗流程中會直接或間接接觸需要確保無菌的器具或實驗主體時的除菌氣槍)

FUKUHARA除菌過濾器特點

一、除菌效率LRV ≧ 8 (JIS K 3835)

「LRV≧8」的意思是，即使向一次側 (入口) 釋放1億 ( 10⁸ ) 個微生物，二次側 (出口) 檢出微生物數量只有最多1個或0個。表1和表2是壓縮空氣中細菌含量調查結果的範例，結果顯示，在壓縮空氣中檢測到了普通細菌、黴菌和酵母菌。然而，由於大腸桿菌在空氣中幾乎不存在，因此調查結果為陰性。由此可見，細菌數量會根據空氣壓縮機的安裝環境條件而改變。

根據 ASTM F838-05 標準，無菌級過濾器（sterilizing-grade filter）需在標準挑戰測試中，對 Brevundimonas diminuta（粒徑約 0.3 微米）實現至少 LRV = 7（10^7 CFU/cm² 的去除率）。LRV > 8 表示 Fukuhara 除菌過濾器的微生物攔阻能力高於標準無菌級要求，顯示其高效性能。

FUKUHARA除菌過濾器濾芯採用長期自主研發的聚丙烯（PP），是一種密度低、耐熱性佳、化學穩定性高的熱塑性塑膠，常應用於醫療、食品包裝及過濾材料中。PP材質的除菌薄膜通常會經過特殊加工（如熔噴或電紡技術），形成微孔結構，用以攔阻微生物或微粒。一般PP除菌薄膜（如用於醫療滅菌包材或口罩）通常能有效攔阻0.3至0.5微米以上的微生物（如細菌）。

對於更小的病毒（如0.02至0.3微米），其攔阻效率取決於薄膜的孔徑分佈、靜電吸附能力或多層結構設計 (FUKUHARA濾芯過濾能力0.2微米)。PP薄膜經過奈米級加工（如電紡技術），理論上可攔阻或擄獲低至0.1微米甚至更小的粒徑，但這需要具體產品的規格說明來確認。

表1 抽測空氣壓縮機出口含菌量

表2 空氣壓縮機冷凝水排放口含菌量

二、抗菌活性值2.1~5.2

主體內部採用抗菌處理；M系列濾芯外部也採用抗菌處理。

抗菌活性值：2.1～5.2 ( JIS將抗菌活性值設為2.0以上即為具有抗菌效果)。

三、專利減少汙染設計(G系列)

日本福原Fukuhara過濾器專利設計

日本福原Fukuhara過濾器壓縮空氣 (或氮氣) 流道設計由一次側入口進入之後先經過過濾器濾芯內側，然後經過結構與PP材質濾材之後，將異物或微生物攔阻在濾芯內側，避免異物與微生物沾附於過濾器外殼或排水器，排放於環境之中或者在更換的時候造成汙染，能夠有效降低汙染與微生物洩漏。(請參考下圖一般過濾器設計)

四、額定除菌粒徑0.2µm

Fukuhara除菌過濾器濾材材質為PP (聚丙烯) 且額定除菌粒徑0.2µm，除了部分病毒與粒徑0.1µm的Mycoplasma (黴漿菌)之外，大多數都能夠有效攔阻擄獲達到除菌效果，而且除菌效率高達99.999999%。以下是一般微生物的粒徑大小範圍：

細菌（如金黃色葡萄球菌、假單胞菌，0.5-5 微米）。

真菌（如黑麴菌、白色念珠菌，2-10 微米）。

支原體（如 Mycoplasma spp.，0.1-0.8 微米）。

病毒（如環境病毒，0.02-0.3 微米）。

主要細菌粒徑大小

五、長效除菌效果

Fukuhara除菌過濾器實際流量經過使用的時數達到6,000小時 或 安裝時間達到一年 時可以更換過濾器 (ILF100-N20) 或 過濾器濾芯 (GM500B-M2-4)，具有極長時間的除菌過濾效果，節省營運費用。

FUKUHARA除菌過濾器行業應用

確認GM500B-M2-4以及ILF100-N20的濾芯孔徑為 0.2微米 (含) 以上、材質為 PP (聚丙烯)、微生物攔阻驗證（如 ASTM F838 或支原體測試）對於部分粒徑小於0.2微米病毒與之原體無法確保攔阻擄獲、我們也建議可以採用0.5微米預過濾預滅菌設計。

Fukuhara 除菌過濾器適用的主要行業：

(1) 製藥與生物製藥行業

• 應用場景：
  • 無菌液體過濾：用於過濾抗生素、疫苗、蛋白質溶液、注射用水（WFI）等熱敏性液體，確保無菌並符合 FDA 和 EMA 標準（如 ASTM F838-05）。LRV ≧ 8 滿足無菌級要求，適合最終灌裝前的無菌過濾。
  • 細胞培養基過濾：在生物製藥中，過濾細胞培養基以去除細菌和真菌，保護細胞培養（如單克隆抗體、基因療法）。PP 材質低吸附性可避免影響培養基成分。
  • 醫療氣體過濾：過濾壓縮空氣、CO₂ 或氧氣，確保氣體無菌，用於發酵罐通氣或無菌操作環境。
• 優勢：
  • LRV ≧ 8 確保高效去除細菌和真菌，符合製藥行業嚴格的無菌要求。
  • PP 材質耐化學腐蝕，適合過濾多種藥物溶液。
  • 若孔徑為 0.1 微米，對支原體提供一定防護，適用於高風險細胞培養 (FUKUHARA為0.2微米孔徑無法對全部支原體提供防護)。
• 局限：對部分病毒與部分支原體的攔阻能力有限（除菌活性 2.1 ~ 5.2），需搭配奈米過濾器或紫外線滅菌。

(2) 醫療與手術室

• 應用場景：
  • 醫療氣體供應：過濾手術室使用的氧氣、壓縮空氣或麻醉氣體，確保氣體無菌，防止術後感染。LRV ≧ 8 適合此類對於壓縮空氣與氮氣的過濾應用，符合手術室無菌要求（如 ISO 5 或 ISO 7）。
• 優勢：
  • LRV ≧ 8 提供高效率細菌/真菌攔阻，滿足手術室的高潔淨標準。
  • PP 材質耐潮濕，適合手術室高濕環境（50-60% 相對濕度）。
• 局限：對病毒防護不足，需搭配紫外線（UV-C，254 nm 或 405 nm）或 HEPA 過濾器（0.3 微米，99.97% 效率）。

(3) 食品與飲料行業

• 應用場景：
  • 氣體過濾：過濾發酵罐或灌裝線的壓縮空氣或 氮氣，防止微生物污染。
• 優勢：
  • 無菌過濾避免熱處理對風味的影響，符合清潔標籤（無添加劑）趨勢。
  • PP 材質符合食品安全標準（如 FDA 21 CFR），耐多種液體。
• 局限：高顆粒負荷可能導致堵塞，需搭配預過濾器（如 0.5 微米 PP 膜）。

(4) 生物技術與實驗室研究

• 應用場景：
  • 細胞培養與發酵：過濾培養基、緩衝液或發酵用氣體，去除細菌和真菌，保護細胞或微生物培養。LRV ≧ 8 確保無菌環境，適合小規模實驗室或大規模生物反應器。
  • 樣品前處理：用於 HPLC、UPLC 等分析儀器的樣品過濾，確保無菌和無顆粒污染。
  • 注射器過濾器：若 GM500B 為小型濾芯，可用於實驗室注射器過濾，去除 0.2 微米以上的微生物。
• 優勢：
  • LRV ≧ 8 滿足生物技術對高無菌標準的需求。
  • 孔徑為 0.2 微米，可部分攔阻支原體，需考慮是否適合特定細胞培養實驗（如支原體陰性要求）。
• 局限：對部分病毒與部分支原體無效，需搭配奈米過濾器或紫外線滅菌。

(5) 其他

• 應用場景：
  • 生醫製藥產線或實驗室壓縮空氣管路末端：LRV ≧ 8 以及孔徑0.2微米設計適合此應用。
  • 食品飲料產線或實驗室壓縮空氣管路末端：LRV ≧ 8 以及孔徑0.2微米設計適合此應用。
  • 牙醫診所診療設備壓縮空氣管路末端過濾器：LRV ≧ 8 以及孔徑0.2微米設計適合此應用。
• 局限：高懸浮物負荷需預過濾器，病毒去除需奈米過濾器。

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手術室應用的補充分析

您之前提到手術室應用，以下是 GM500B 在手術室中的具體適用性：

• 醫療氣體過濾：最適合過濾氧氣、壓縮空氣或麻醉氣體，安裝在氣體管線末端（如氣瓶或中央供氣出口）。LRV ≧ 8 確保氣體無菌，防止術後感染。
• 局限：對病毒防護有限，需搭配 HEPA（0.3 微米，99.97% 效率）和紫外線（254 nm 或 405 nm）消毒系統，確保手術室 ISO 5/7 標準。

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優勢與局限

• 優勢：
  • 高效微生物攔阻：LRV ≧ 8 對細菌和真菌的去除率超過 99.999999%，滿足製藥、醫療、食品等行業的無菌要求。
  • PP 材質穩定性：耐化學腐蝕和潮濕，適合多種流體和氣體過濾。
  • 廣泛應用性：適用於氣體、液體過濾，覆蓋多個高潔淨行業。
• 局限：
  • 支原體防護有限：除菌活性 2.1 ~ 5.2（若為支原體 LRV）表示去除率 99.2% 至 99.99937%，無法完全攔阻支原體，需 0.1 微米孔徑或專用濾膜驗證。
  • 病毒防護不足：對病毒（0.19微米以下）無效，需奈米過濾器或紫外線滅菌。
  • 高顆粒負荷：可能導致堵塞，需搭配預過濾器（如 0.5 微米 PP 膜）。

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為什麼科研實驗室必須關注「扭矩 (Torque)」？

在生醫製藥、食安檢測與精密化工研究中，氣源的穩定性直接影響實驗設備（如 LC-MS、NMR、自動化分注系統）的準確度。空壓機的「瞬間啟動扭矩」與「正常運轉扭矩」是決定系統能耗與設備壽命的核心物理指標。

一、核心概念定義：扭矩與空壓機性能

機械扭矩 (Mechanical Torque) 是指力使物體繞軸心旋轉的能力，定義公式為：

T = F X r

• T：扭矩（單位：N ● m）
• F：施加之作用力（單位：N）
• r：旋轉中心至施力點之距離（力臂，單位：m）

對於空壓機而言，啟動扭矩越高，代表馬達需消耗更多電能來克服初始慣性與背壓，這會引發連鎖的系統性風險。

二、高扭矩對科研環境的負面影響

當實驗室採用高扭矩設計（如傳統活塞式）的空壓機時，會面臨以下挑戰：

1. 系統妥善率與實驗精密度受損

• 壓力震盪與不穩： 高扭矩切換導致壓力脈動（Pressure Pulsation），影響精密醫療儀器與氣動工具的重複性表現。
• 震動與機械應力： 巨大的瞬間轉動慣量衝擊底座與接頭，長期導致微量洩漏，對於需高純度氮氣產生的系統而言，洩漏會直接降低氮氣純度。
• 過熱風險： 高負載導致馬達繞組絕緣老化，對於無油式系統，過熱會進一步影響壓縮腔的自潤滑零件壽命。

2. 能耗效率（Energy Efficiency）惡化

• 啟動電流衝擊： 高啟動扭矩伴隨 5~8 倍的啟動電流，造成實驗室電力系統的瞬間壓降與無謂的熱能損耗。
• 低功率因數： 頻繁的啟動/停止會惡化電網的功率因數，增加不必要的電力支出。

三、技術實測對比：3馬力 (3HP) 實驗室機種分析

針對科研機構常用的 220V/60Hz 環境，我們對比了傳統單馬達雙氣缸活塞式與日本岩田 (ANEST IWATA) 渦卷式空壓機的扭矩數據：

比較項目	無油單馬達雙氣缸 活塞式空壓機	無油渦卷式空壓機 (日本岩田技術)	關鍵重點與影響
額定計算扭矩	14.85 N･m	5.94 N･m	渦卷式先天結構負載較低
瞬間啟動扭矩	24 ~ 27 N･m	3 ~ 6 N･m	渦卷多模組啟動可減少 80% 扭矩衝擊
正常運轉扭矩	17 ~ 18 N･m	6.6 N･m	運轉能耗顯著優於活塞式
瞬間啟動電流	55 ~ 65 A	13 ~ 20 A	對精密實驗室電網更友善
運轉電流	9.3 ~ 11.4 A	7.5 ~ 10.4 A	長期節電效率高達 15-20%

渦卷式空壓機

活塞式空壓機

四、結論：為何「低扭矩」是科研實驗室的首選？

高穩定氣源： 日本岩田無油渦卷式空壓機憑藉低扭矩特性，提供極低震動與恆定的壓力輸出，是氮氣產生機 (N₂ Generator) 最理想的配套前端。

節能省電： 透過多模組階梯式運轉控制，大幅降低啟動電流與機械損耗，符合 ESG 與綠色實驗室（Green Lab）趨勢。

長效耐用： 低機械衝擊代表軸承與密封件壽命更長，確保科研計畫不因設備維修而中斷。

補充資訊

扭矩對於機器設備「妥善率與穩定性」的影響

1. 壓力穩定性差

• 高扭矩空壓機本身啟動與停機切換會帶來壓力震盪。
• 在小儲氣桶或控制壓差太小的情況下更明顯。
• 導致終端設備（如氣動工具、醫療儀器）壓力不穩、性能變差。

2. 震動與噪音大

• 高啟動扭矩造成瞬時轉動慣量衝擊，對底座、管線與皮帶張力都造成影響。
• 長期造成機體鬆動、接頭漏氣、軸承磨損，降低整機穩定性。

3.馬達與壓縮機過熱風險上升

• 長期高扭矩運轉 → 溫升大 → 散熱不良。
• 溫升會造成：
  • 馬達繞組絕緣老化。
  • 若為有油式空壓機則空壓機潤滑油變質。
  • 壓縮效率下降、反覆循環失控。

4. 啟動保護動作頻繁

• 因瞬間電流大、熱量高，容易造成：
  • 過載保護器頻繁跳脫。
  • 馬達啟動失敗或延遲。
  • 電箱發熱、斷路器誤動作。

扭矩對於啟動與運轉「能耗」的影響

1. 啟動能耗浪費大

• 啟動扭矩高 → 馬達每次啟動需輸出大量能量克服初期慣性與壓力負載
• 伴隨的**啟動電流極高（5~8倍以上）**會造成：
  • 短時間的功率暴衝。
  • 產生熱能而非有效機械功。
  • 電力浪費、電費尖峰計價（尤其商用三相電）。

2. 正常運轉耗能也偏高

• 高扭矩代表機械負載大，馬達需長期處於高功率輸出狀態：
  • 轉換效率降低（如馬達效率從 90% 降到 75%）。
  • 轉速與負載不匹配時會出現「能耗高但產氣效率低」的現象。
• 若冷卻與有油式空壓機潤滑不足，更會造成潛在過熱→效率進一步下降。

3. 無功功率與功率因數惡化

• 高啟動/運轉扭矩造成電網負擔加重，導致功因下降。
• 尤其在無變頻控制下，馬達無法調整輸出功率→浪費明顯。

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1.前言：水是生命之源，卻是精密儀器的「毒藥」

在生物科技與化學分析領域，H₂O（水）是不可或缺的元素；但在壓縮空氣系統（CDA, Clean Dry Air）中，水分則是必須徹底排除的污染物。對於配置精密儀器（如：LC-MS、GC、自動化液體處理系統）的實驗室而言，壓縮空氣中的冷凝水不僅會導致設備鏽蝕，更會直接干擾實驗數據的精準度。

2.物理機制解析：為什麼壓縮空氣會產生水？

台澎金馬地區屬於高濕度海島型氣候，夏季相對濕度常達 70%~85%。

• 不可壓縮性： 空氣可以被壓縮，但其中的水氣（隱形）與液態水（顯形）無法被壓縮。
• 過飽和現象： 當大氣被壓縮至 8 bar 時，體積縮小為原來的 1/9，原本氣態的水分會因超過飽和點而凝結成「冷凝水」。

3.冷凝水對科研實驗室的四大禍害

A. 設備壽命縮短與鏽蝕

水氣進入空壓機內部、儲氣桶及配管，會導致氣動元件（如電磁閥、氣壓缸）內部鏽蝕。對於動輒數百萬、數千萬元的精密儀器，微小的鏽蝕屑（Rust particles）可能導致氣路堵塞或漏氣。

B. 潤滑油乳化（針對有油式空壓機）

若機構採用有油式設備，冷凝水會與潤滑油混合產生**「油乳化」**現象。乳化的油泥會失去潤滑功能，並隨著管路進入終端設備，造成線圈短路、軸承卡死，甚至污染實驗樣品。

C. 微生物孳生：FAT TOM 效應

在生醫領域，管路內的積水是細菌與病毒的溫床。遵循 FAT TOM 原則：

• Food（食物：有油空壓機的油份）
• Acidity（酸鹼度）
• Temperature（溫度）
• Time（時間）
• Oxygen（氧氣）
• Moisture（濕度：冷凝水） 有油系統提供的「油」與「水」，讓微生物在管路中快速生長。日本岩田（ANEST IWATA）無油渦卷式空壓機能從源頭切斷食物來源，減少生物污染風險。

D. 影響實驗與產品品質

在藥錠生產、光學鏡頭封裝或半導體製程中，水分會導致：

• 藥粉結塊、變質、包裝後結露。
• 光學鏡片封裝後內部起霧（Dew point 控制失效）。
• 化學反應分析中的氫、氧元素干擾，影響試驗重複性。

4.解決方案：從源頭實現「上善若水」的環境管理

要達到科研等級的空氣品質，應優先採用**「無油渦卷技術」搭配「高效除菌過濾」**。

日本福原 (Fukuhara) 除菌過濾器：生醫等級的最後一道防線

針對生醫製藥實驗室對「無菌空氣」的嚴苛要求，未來服務工業 (GoUseAir Service) 引進全球領先技術：

• 除菌效果： 日本政府驗證 LRV > 8（除菌活性 2.1～5.2）。
• 環境防護： 搭配油水分離裝置，符合先進國家環保法規，杜絕冷凝油水隨意排放。

5.有油式空壓機系統的冷凝油水污染環境

在許多先進國家對於有油式空壓機系統冷凝水排放的油水是有嚴格規範，不得隨意排放，否則會受到國家環保部門的罰款與查驗是否有安裝油水處裡裝置；尤其是有油式空壓機在歐美日…等國必須在排放前做環保處理。例如：日本福原Fukuhara設計開發提供的油水分離器裝置 ( 請參考下圖 )。

6.未來服務工業：科研實驗室長期租用套裝服務

我們提供內置冷凍式乾燥機、吸附式乾燥機、認證過濾器與SUS-304/316不鏽鋼儲氣桶的完整解決方案，確保您的實驗室空氣品質符合相關規範。

型號	規格功率	配置內容	適用環境
SLP07EED	1 HP	單相110V / 50L 不鏽鋼桶 / 精密過濾器	小型分析實驗室、單台儀器配套
SLP22EFD	3 HP	三相 或 單相220V / 80L 不鏽鋼桶 / 精密過濾器	中小型分析實驗室、氮氣產生機
SLP37EFD	5 HP	三相 220V / 155L 不鏽鋼桶 / 精密過濾器	中型生技中心、小型製藥廠、多台精密設備共用、高產量研發單位

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安心 = 耐久可靠產品 + 專業快優服務

一般標準型式的空壓機系統是由 ｢空壓機 + 空氣桶 + 乾燥機 + 過濾器…等組合｣ 所構成 (請參考下面示意圖) 。

考量空壓機系統若採用分散式供氣系統 ( 關於 中央集中式供氣系統 與 分散式供氣系統 的優缺點與考量重點可以參考本網站早期文獻 ) 或者是空間極為有限的情境，日本岩田無油渦卷式空壓機與靜音型往復式空壓機則推出 ｢ 無油式空壓站 Air Hub ｣ 系列產品：空壓機內置乾燥機、內置空氣桶以及過濾排水裝置，大大節省佔地空間；五馬力 (含) 以下並可選配安裝腳輪，方便彈性移動使用。

一馬力內置乾燥機與內置空氣桶無油渦卷式空壓機 (噪音值45dB(A))

三馬力與五馬力機型運轉噪音最低41 dB(A)

五馬力內置乾燥機與內置空氣桶無油渦卷式空壓機

工業級無油式 “實驗室空壓站" 租用套裝服務

科研實驗室採用的高精密儀器設備越來越普遍，對於潔淨乾燥壓縮空氣的需求負荷越來越重。關鍵的四項選擇重點在於「空間節省」、「潔淨乾燥」、「工業級耐久運轉供氣」以及「靜音運轉」。未來服務工業 GoUseAir Service 長期租用服務新增內置乾燥機機型。

一馬力內置乾燥機套裝組合（單相110V)
SLP07EED + 50L不鏽鋼工檢桶 + 精密過濾器。

三馬力內置乾燥機套裝組合（三相220V)
SLP22EFD + 88L不鏽鋼工檢桶 + 精密過濾器。

五馬力內置乾燥機套裝組合（三相220V)
SLP37EFD + 155L不鏽鋼工檢桶 + 精密過濾器。

生醫製藥實驗室 GoUseAir Service 服務套裝組合為滿足符合「無菌壓縮空氣」的規範要求，未來服務工業則會增加提供一組全球業界第一家上市推出的「日本福原 Fukuhara 除菌過濾器」（除菌效果日本政府驗證LRV>8；除菌活性2.1～5.2）。

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安心 = 穩定耐久產品載具 + 專業技術快優服務

在製藥生產體系中，壓縮空氣作為關鍵Utility Engineering Media，其品質標準直接關聯藥品安全性和製程合規性，當然下列的空壓機系統無菌策略同樣適用於半導體實驗室或光電研發實驗室。經系統評估，現就相關技術要求說明如下。

壓縮空氣品質要求

根據生醫製藥行業通用規範，直接接觸藥品的生產環節（如：配液、分裝、灌封等）所需壓縮空氣須滿足：

• 固態顆粒 ≤ 0.1μm（ISO 8573-1 Class 1級 潔淨度）。
• 壓力露點 P.D.P ≤ -40℃ (ISO 8573-1 Class 2級 或 1級 標準）。
• 含油量 ≤ 0.01mg/m³（ISO 8573-1 Class 1級 標準）。
• 微生物菌落數 < 5 cfu/m³。

有油空氣壓縮機因採用潤滑油進行機械部件潤滑，存在油分 (特別是油氣 ) 會被帶至管路與現場的風險，難以穩定達到上述潔淨度要求，原則上不適用於直接接觸藥品的生產場景。

上述提到直接接觸是依據BRC & BCAS : 2013 年提出的食品飲料等級壓縮空氣實務指南將壓縮空氣在使用的場合是否會直接接觸以及是否具有的風險高低區分為：

1. 直接接觸（ISO 8573-1 Class 2.2.1. 級標準）。
2. 間接接觸但是具有高風險汙染（ISO 8573-1 Class 2.2.1. 級標準）。
3. 間接接觸但是風險程度低（ISO 8573-1 Class 2.4.2. 級標準）。

實務上，生醫製藥廠或新藥研發實驗室會依據生產或開發的環境製程、區域是否有獨立分開以及人員在各區域之間流動的頻率，會去制訂不同製程區域或作業區域採用不同等級的壓縮空氣品質。例如：健康食品生產廠區或研發實驗室可能會依據 Class 2.4.2. 甚至採用有油式空壓機系統再加裝過濾裝置；而藥品工廠又區分為外用藥膏、食用膠能/藥錠或侵入注射的針劑/疫苗依據藥典或行業規範或技術經驗設定不同等級的壓縮空氣品質規範。

因此，有些像針劑或疫苗工廠或新藥實驗室就會直接在空壓機系統機房全機構採用最高等級要求的壓縮空氣品質，並且在需要更嚴謹的作業區域末端進入區域前安裝確保乾燥的小型低露點吸附式乾燥機或者安裝除菌過濾器。

而空壓機系統機房驗收時會以空壓機系統出口的取樣口為基準點，由第三方公正檢驗機構進行現場檢測，並取樣回其實驗室培養微生物確定動態取樣微生物含量的報告。

生醫製藥廠與研發實驗室除菌系統化

許多公司工廠或實驗室認為只要在空壓機系統機房出口安裝除菌過濾器或作業區域末端就可以確保無菌而避免生產過程或研發過程被汙染，而疏忽了其他環節；實際上，除菌是有系統化策略的，做好這幾個層次的除菌環節，也能夠更確保最終得到無菌的成果 ( 請參考下圖空壓機系統除菌策略 )。

1. 機房環境、環境溫度與通風

｢FAT TOM 胖湯姆原理｣指的是在下列這六種條件俱足的環境下，細菌與病毒會快速貲生，尤其是環境溫度、濕度與通風是否良好，在空壓機系統機房尤其重要，這六個條件是指 F ( Food )：有油式空壓機的潤滑油可以適切地提供細菌與病毒需要的能量、A (Acid)：環境或細菌病毒所處物質PH值、T (Time) 經過的時間長短、T (Temperature)：環境溫度介於5℃ ~ 60℃是細菌與病毒最容易孳生的溫度、O (Oxygen)：含氧量高低、M (Moisture)：活水性或稱相對濕度在85%~100%是細菌與病毒最容易孳生的。我們針對避免受FAT TOM原理中要素影響空壓機系統吸入空氣中含菌量的措施簡要說明：

1. 環境通風：環境溫度越高則空氣中的相對濕度越高，通常我們會依據空壓機與發熱設備的發熱量焦耳多寡，設計新鮮空氣入口與熱空氣排出，可以適切地降低環境相對濕度與空壓機排放的熱氣提高機房環境溫度。須留意一個迷思：就算讓空壓機吹空調但是沒有通風，空壓機系統設備使用壽命與穩定性仍舊會受到不利影響。
2. 環境溫度：環境溫度最好控制在35℃以下，環境溫度越高則空氣中的相對濕度越高，除了影響機器使用壽命與耗材壽命，更重要的是會影響環境相對濕度。
3. 環境濕度：這項是細菌與病毒滋生最重要的影響因素，應盡量將空壓機系統設備放置在相對乾燥且通風的環境。

環境中大氣的細菌或病毒含量經過空壓機壓縮之後，單位壓縮空氣中細菌與病毒的含量會因為操作壓力被壓縮升壓程度上升6~8倍數量，也是一項需要特別留意的現象。

乾式壓縮或水潤滑壓縮空壓機?

由於有油式空壓機不論是往復式、渦卷式或螺旋式空壓機都不是我們認為適合應用在生醫製藥廠或新藥研發實驗室的方案，因此我們僅針對無油式空壓機來探討。

乾式壓縮機區分為往復式、渦卷式以及螺旋式空壓機，壓縮過程壓縮熱會高達150℃ ~ 250℃，其中無油渦卷式空壓機壓縮腔溫度約220℃~250℃ (請參考下列無油渦卷式使用手冊)，基本上是空壓機系統中的第一次最有效的高溫殺菌歷程。

水潤滑螺旋式空壓機十分強調等溫壓縮，大氣在機體腔體內被壓縮過程的溫度約攝氏45℃，整個過程正式處在FAT TOM原理中適合細菌滋生的溫度5℃ ~ 60℃中最容易滋生細菌病毒的中間帶溫度。

表面越光滑的空氣桶與管路越好

空氣桶與管路材質通常會採用不銹鋼材質，不銹鋼空氣桶內部也會進行需要的內拋光規格 (有些會要求內拋光) ，主要原因是表面越光滑越能避免細菌或病毒附著或產生生物膜，因此有些疫苗廠也會要求針對管路銲接的工法與銲接部位內視鏡檢查銲道，當然不銹鋼管進行禁油處理也是常見的規範要求。另外，如前面FAT TOM原理提到的相對濕度與水氣達到一定程度會產生讓微生物容易滋生的環境，因此空壓機、空氣桶、乾燥機與管路的冷凝水排放設計也十分重要!

攔阻固態顆粒與油份的過濾系統潔淨處理

環境中的除了相對濕度所隱含的水氣，因為工廠或汽機車排放的各種物質的粉塵顆粒與油氣都會存在空壓機吸入的大氣中，即使是無油式空壓機沒有潤滑油 (氣) 份，還是需要攔阻大氣中的粉塵顆粒與油份。

因此有必要依據生醫製藥廠製程或新藥研發實驗室需求，設計需要的管路過濾器、精密過濾器或活性碳過濾器，當然有必要時末端也會依據認證或者是實際需要安裝末端過濾器。

過濾器的品牌與種類相當多，我們會考慮的是處理效率能力、壓力損失、耐久程度以及是否具有國際確效認證；如果沒有國際確效認證則會依據工廠或實驗室品質需要一定期間進行確效檢測。

壓縮空氣除水分乾燥潔淨處理

一般針對壓縮空氣乾燥除水處裡會採用四類裝置與機器：

1. 氣水分離器 (或稱 水滴過濾器)：通常安裝在空壓機出口或者進入乾燥機之前，主要是透過旋風分離的方式怯除顯形的冷凝水，多數宣稱的除水效率99% (CKD或SMC宣稱)，部分會宣稱99.999% 甚至說可以替代冷凍式乾燥機而號稱是不耗電乾燥機 (這種說法是很有問題的)。
2. 冷凍式乾燥機：這是利用空調冷媒壓縮機系統的壓縮、冷凝、膨脹以及蒸發過程進行熱交換循環讓壓縮空氣中的水 (氣) 份因為溫度下降被凝結下來排出系統外部 (從自動排水器排出)；通常受環境溫度與入氣溫度影響效率，當然不同品牌的效率能力也有很大的差異 (部分中國或台灣品牌會偷多數客戶空壓機運轉負載多落在 50~75% 而以標稱的 80% 基礎設計乾燥機) 以及乾燥機選型影響出口壓縮空氣的壓力露點 (P.D.P)，正常而言P.D.P會落在 3℃ ~ 15℃之間。
3. 膜管式乾燥器 (中空絲膜乾燥器) ：這是利用膜管分離不同分子的原理將水 (氣) 分子攔阻下來的方式 ，正常而言P.D.P會落在 5℃ ~ -20℃之間。曾經看過部分客戶利用膜管式乾燥器想要達到P.D.P. -40℃ (或者是大氣露點-65℃，雖然放大數倍處理量的規格或許可以達成，但是Purge掉的壓縮空氣極高甚至達到60~70%，並且造成露點與供氣流量壓力不穩定)。
4. 吸附式乾燥機：此類乾燥機通常採用PSA技術，利用化學分子篩或氧化鋁… 材料等吸附水氣，透過再生程序將吸飽水氣的桶槽內化學分子篩或氧化鋁乾燥；有無熱式、外加熱式、熱回收式的機型，大型機型如果加裝露點節能對於降低不必要的再生吹洩風量節省有很大的效益，正常而言壓力露點P.D.P常見的落在 -25℃ ~ -70℃之間。

最後防線：除菌過濾器

除菌過濾器通常安裝位置會是在空壓機系統機房出口的位置，其後則會設計壓縮空氣動態取樣檢測口；而許多場域也會在進入要求嚴苛無菌壓縮空氣的製程機器設備或科學儀器前安裝末端除菌過濾器。

除菌過濾器除了耐受操作壓力與處理流量的規格外，最重要的參數式除菌能力，重要指標包括：

1. LRV (Log Reduction Value)：也就是從一次側進入的微生物數量經過除菌過濾器處理攔阻之後有多少微生物會在二次側被偵測到；例如：開發出世界第一款除菌過濾器的福原 (FUKUHARA) 除菌過濾器 LRV ≧ 8 表示一次側有 10⁸的微生物數量進入後只有1個或0個的微生物會被偵測到，除菌能力達99.999999%。
2. 抗菌活性值：依據日本JIS標準抗菌活性值必須大於2.0，福原FUKUHARA除菌過濾器經取樣檢測抗菌活性值落在2.1~5.2之間。

未來服務工業GoOneAir Solution

未來服務工業(股)公司正式取得｢日本福原株式會社｣ 除菌過濾產品系列台灣代理權，Fukuhara是全球抗菌空氣過濾器是業界首款上市的產品，該公司於1986年推出了業界首款抗菌過濾器，未來服務工業因此完善了GoOneAir Solution的拼圖。

我們針對想要專注的目標行業應用，一直存在著｢ Oil Free, Germ Free, Trouble Free ｣ 這樣空壓機系統的深層概念；因為：

1. Oil Free (無油)：系統少了潤滑油系統，可以減少機器與系統的複雜保養、影響機器考靠度以及油水排放的環保問題；所以 Oil Free 可以更接近 Trouble Free。
2. Germ Free (無菌)：空壓機系統中的壓縮空氣作好各層次的無菌策略 (請參考下圖)，最重點是可以避免藥廠製程汙染或實驗室操作過程實驗數據扭曲，並且增強科學家與研發工程師的健康防護；所以 Germ Free 可以更接近 Trouble Free。
3. Trouble Free (無困擾)：Oil Free 以及 Germ Free 無油無菌能夠減少昂貴精密診療儀器與裝置的故障維修費用、提高儀器設備裝置妥善率、並且避免因為可能的汙染影響品質；所以 Oil Free, Germ Free 以達成 Trouble Free。

獲取更多關於日本岩田 ANEST IWATA 無油式空壓機與日本福原 FUKUHARA 除菌過濾器在生醫製藥實驗室空壓機系統各種應用? 歡迎至 總代理未來服務工業 科研實驗室空壓機系統專業網站 http://www.lab-air.com.tw 搜尋!

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安心 = 耐久可靠產品 + 專業快優服務

在生醫製藥、食品安全、半導體與精密科研領域，壓縮空氣的純淨度是實驗精準度與製程穩定性的核心。本文將深入探討空壓機系統冷凝水的產生機制、潛在危害，以及如何透過日本岩田（ANEST IWATA）無油渦卷式空壓機與氮氣產生機系統實現高效管理。

一、壓縮空氣冷凝水的物理成因

壓縮空氣過程遵循物理定律：當大氣被吸入系統並壓縮時，空氣體積縮小，但其中的水分（氣態水分子）無法被壓縮。

1. 過飽和效應：隨著壓力增加，空氣容納水蒸氣的能力下降，導致水氣達到過飽和狀態。
2. 相變凝結：飽和水氣從氣態轉化為液態，形成顯形冷凝水。
3. 環境影響：在高溫高濕環境（如台灣夏季）中，大氣含水量更高，產生的冷凝水量將顯著增加。

二、空壓機系統冷凝水的產生原因

空壓機系統中的冷凝水主要來自於壓縮空氣中的水分凝結，其產生的主要原因包括：

1.空氣中的水蒸氣含量

• 環境空氣中含有水蒸氣，當空氣被壓縮時，相對濕度上升，超過飽和點時，多餘的水蒸氣會凝結成液態水。
• 濕度高的環境（如台灣夏季）會導致冷凝水產生量增加。

2.壓縮過程中的溫度變化

空壓機壓縮空氣時會產生高溫，壓縮後的空氣冷卻時，水蒸氣因溫度下降而凝結成水。

3.冷卻系統的影響

若使用**後冷卻器（Aftercooler）**降低空氣溫度，會促使更多水氣凝結成冷凝水。

4.儲氣桶的冷卻作用

儲氣桶（儲氣罐）在壓縮空氣儲存時，因與環境溫差產生冷卻效應，也會使水氣凝結成液態水。

三、冷凝水對科研與工業製程的四大危害

空壓機系統管路中如果存在冷凝水可能會產生下列危害：

1. 生醫與食品：微生物與製程污染

• 細菌滋生：管路中的冷凝水是細菌與病毒的溫床，直接威脅食品安全檢測與藥物製造。
• 產品水解：藥錠或生物製劑若接觸含水空氣，可能導致水解崩塊或變質，影響保存品質。
• 臨床風險：醫療手術中若空氣品質不佳，將大幅增加病患感染風險。

2. 有油系統的油乳化災難

• 劣質化反應：冷凝水與有油空壓機的潤滑油混合，會產生「油乳化」現象。
• 設備損壞：乳化油水會堵塞電磁閥、腐蝕氣動閥、導致氣壓缸失效，甚至損毀 CNC 主軸氣封。

3. 半導體與光電材料：電路短路與精密瑕疵

• 元件短路：微量水分可能導致半導體晶片短路。
• 光學影響：監控鏡頭或精密光學儀器內部產生霧氣，影響影像解析與精準度。

4. 科研分析：數據失真與 3D 列印失敗

• 儀表失效：水分會干擾精密儀表的控制精準度，導致實驗數據偏差。
• 列印品質：在 3D 生物列印或精密列印中，水分會造成結構缺陷與品質不良。

四、冷凝水排放與系統優化措施

為確保科研實驗室空氣品質符合 ISO 8573-1 Class 0 標準，建議採取以下多層次排放與預防對策：

1. 高效冷凝水排放裝置

• 無損失排水器 (Zero Loss Drain)：透過感測器偵測水位自動排放，防止壓縮空氣損失，提升節能效率。
• 電子定時排水器：精準設定排放週期，適用於空壓機主機與儲氣桶。
• 浮球式自動排水器：利用物理浮力機制，適合安裝於過濾器末端。

2. 乾燥與除水系統配置

• 冷凍式乾燥機 (Refrigerated Dryer)：將壓縮空氣冷卻至 $3^{\circ}\text{C}$ ~ $5^{\circ}\text{C}$，強制水氣凝結排放。推薦選用日本 ORION 乾燥機，以其高效除水與靜音設計著稱。
• 吸附式乾燥機 (Desiccant Dryer)：針對生技與精密產業需求，可將壓力露點透過乾燥技術下降至 -40℃ 以下。

3. 關鍵分離設備

• 旋風分離器 (Cyclone Separator)：利用離心力在前端去除 90% 以上的大顆粒液態水。
• 油水分離器 (Oil-Water Separator)：若仍使用有油系統，必須配置此設備以符合環保排放法規。

電子式自動排水器實際照片範例

五、從源頭管理的「無油優勢」：日本岩田 ANEST IWATA 技術

針對科研與實驗室環境，NextUT 未來服務工業 推薦採用「源頭減污」的系統方案：

1. 無油渦卷式技術 (Oil-free Scroll)：
   • 純淨無污染：完全無潤滑油設計，徹底杜絕「油乳化」問題。
   • 極致安靜：適合放置於實驗室內部，提供安靜的研究環境。
2. 氮氣產生機系統整合：
   • 結合無油空壓機，為質譜儀 (LC-MS)、生化反應器提供高純度、無油、無水的氮氣供應。
3. 智慧監控：
   • 建議配置露點監測儀或簡易水蒸氣檢知器（如日本 Fukuhara 方案），即時監控空氣含水量。

五、專業諮詢與維護建置

優質的空壓系統不僅是設備的採購，更是長期的「空氣服務 (AaaS)」。

• 定期維護：確保自動排水閥通暢，避免管路低點積水。
• 環境優化：空壓機房應保持通風降溫，降低環境溼度。

專業合作洽詢： NextUT 未來服務工業股份有限公司 (NextUT Service Industrial Co., Ltd.)

專業代理：日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機、ORION 乾燥機、Fukuhara 水蒸氣檢知器。

聯絡電話：02-29002797

服務範疇：科研實驗室、生技製藥中心、半導體廠區品質設計驗證中心。

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核心應用：為什麼科研實驗室需要高品質的氮氣與零空氣？

在生醫製藥、食品安全檢測及半導體材料研究中，氣體純度直接決定了實驗數據的重現性（Reproducibility）與精確度。

1.氮氣產生器（Nitrogen Generator）的關鍵應用

氮氣在實驗室中主要作為載氣、保護氣或吹掃氣，防止樣品氧化並協助離子化。

關鍵儀器	氮氣具體用途	關鍵應用領域
LC-MS (液相層析質譜儀)	作為霧化氣（Nebulizer）與乾燥氣，移除溶劑並幫助離子化。	生醫蛋白質組學、藥物代謝、食品農藥殘留檢測。
GC (氣相層析儀)	作為載氣（Carrier Gas），將樣品帶入層析管柱。	環境 VOCs 監測、石油化學成分分析。
TGA / DSC (熱分析儀)	提供惰性氛圍，防止材料在高溫下發生非預期的氧化反應。	高分子材料研究、半導體封裝材料開發。
FTIR / NMR	吹掃光學路徑中的水氣與 CO2，或作為低溫冷卻保護。	分子結構鑑定、化學建合分析。
樣品濃縮儀	透過氮氣吹掃加速溶劑蒸發，同時保護熱敏感樣品。	農業生技萃取、臨床毒物檢驗。

2.零空氣產生器（Zero Air Generator）的關鍵應用

「零空氣」是指去除了碳氫化合物（THC < 0.1 ppm）、水份及微粒的超純空氣，主要用於燃燒或作為參考基準。

關鍵儀器	零空氣具體用途	關鍵應用領域
GC-FID (火焰離子化偵測器)	作為助燃氣。零空氣的純度直接決定了儀器的基線噪音（Baseline Noise）。	食品添加物檢測、微量有機物定量。
TOC (總有機碳分析儀)	作為載氣，將氧化後的 CO2 傳輸至檢測器。	超純水水質監測、製藥工廠清潔驗證。
大氣環境監測儀	用於校正 O3、 NOX 儀器的零點（Zero Point）。	空氣品質預報、石化廠排放監控。

日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式技術：CDA 供應的核心優勢

對於氮氣產生機與零空氣產生器而言，「輸入空氣品質」是系統壽命與產氣純度的關鍵。日本岩田（ANEST IWATA）無油渦卷式空壓機透過以下技術特點，完美對接科研需求：

1. 絕對無油（ISO 8573-1 Class 0 認證）

傳統噴油空壓機即使加裝過濾器，仍有油氣洩漏風險，會導致氮氣產生器的碳分子篩（CMS）中毒損壞。岩田無油渦卷技術從源頭 100% 杜絕潤滑油，確保分析儀器免受油汙干擾，保護昂貴的質譜儀離子源與層析管柱。

2. 極靜音與低震動

科研實驗室常有精密儀器（如顯微鏡、精密天平）或實驗動物。岩田渦卷式空壓機運轉噪音極低（通常低於 45-60 dB），可直接放置於實驗室內部，無需興建遙遠的空壓機房。

3. 持續穩定的壓力輸出

渦卷式壓縮過程為連續運動，氣壓脈動極小，這對於需要穩定壓力輸入的氣膜式氮氣產生器（Membrane Type）尤為重要，能有效延長膜組壽命並穩定產氣純度。

4. 高可靠度與低維護

針對需要 24/7 運作的實驗室（如長期環境監測或細胞培養房），岩田空壓機提供極高的運轉可靠度，減少因停機造成的實驗中斷風險。

總結：邁向自動化與智慧化的科研氣源解決方案

「高品質壓縮空氣（CDA）是精密實驗室的血液」。透過日本 ANEST IWATA 無油渦卷式空壓機，結合氮氣/零空氣產生機，研發單位不僅能獲得穩定、純淨的氣源，更能大幅降低維護成本與實驗變數。

專業建議： 在規劃實驗室時，應優先考量符合 ISO 8573-1:2010 [1:4:1] 或更高標準的空壓系統，這不僅是技術趨勢，更是 AI 實驗室大數據分析中確保數據品質的前置指標。

未來服務工業GoOneAir Solution提供解決方案

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一、科研實驗室空壓機技術分類與選型建議

在科學研究領域，無油空氣品質是實驗準確性的基石。依據壓縮原理與耐用等級，常見無油式空壓機可歸納如下表：

類型	驅動型式	適用場合	運轉限制 (Duty Cycle)
家用/DIY型	搖擺隔膜式 / 活塞式	短時間、低流量、非連續	使用低於 30%，需頻繁停機
商用型	活塞式 (一體式馬達)	牙科診所、輕量化維修	建議低於 70%，連續運轉易過熱
工業級/科研級	日本岩田無油渦卷式	精密儀器、氮氣產生機、連續生產可 100% 全載	連續運轉 (2,500hr+/年)

關鍵技術差異分析

1. 商用型活塞設計： 採用簡易型活塞與汽缸，加工精度要求較低，運動件摩擦產生的壓縮熱極易導致零件膨脹偏斜，不適合超過 30 分鐘的連續供氣需求 (上圖)。
2. 日本岩田 TFP/CFP 工業級設計： 採馬達與機體分離設計，具備二段他力強制冷卻風扇，並搭配高密度分子材料活塞。日本岩田無油渦卷式設計標準為每日可穩定運轉 10 小時以上，年運轉時數達 2,500 至 5,000 小時。

二、科研實驗室對壓縮空氣 (CDA) 的嚴苛規範

日本岩田 ANEST IWATA 無油渦卷式系統能完美對接實驗室的四大核心需求：

• 極致純淨： 100% 無油潤滑，符合 ISO 8573-1 Class 0 零級無油認證，避免油霧污染精密光學元件或生化樣本。
• 超低音量： 運轉噪音控制在 45~55 dB(A) 之間，優於一般辦公室對談聲，可直接置於實驗室內而不干擾研究員作業。
• 長時穩定： 滿足質譜儀 (MS) 或氮氣產生機 (N2 Generator) 需要 24 小時不間斷供氣的特性。
• 模組化空間： 垂直結構設計佔地面積小，且具備優異的散熱風路，適合空間密集的無塵室與實驗室環境。

三、跨領域科研實驗室之應用場景

1. 半導體與材料科學 (Semiconductor & Material Science)

• 核心儀器： 光刻機、CVD/PVD 系統、乾式蝕刻機。
• 應用價值： 提供潔淨乾燥空氣 (CDA) 作為氣動元件驅動源，防止水分與微粒損害奈米級晶圓表面；在 原子力顯微鏡 (AFM) 與 掃描電子顯微鏡 (SEM) 中，用於維持精密隔震台穩定。

2. 生醫製藥與生命科學 (Biomedical & Life Sciences)

• 核心儀器： 高效液相層析儀 (HPLC)、質譜儀 (LC-MS)、生物反應器 (Bioreactor)。
• 應用價值： 氮氣產生機的前端輸入氣源，確保氣體純度不受油霧干擾，提升定性定量分析的穩定性；用於藥物封裝與自動化移液系統的精確控制。

3. 食品安全檢測與化學分析 (Food Safety & Chemical Analysis)

• 核心儀器： 氣相層析儀 (GC)、噴霧乾燥機 (Spray Dryer)、造粒機。
• 應用價值： 防止氣源中的有機揮發物 (VOCs) 干擾檢測基線；在高壓滅菌與實驗後處理程序中提供無菌氣體。

4. 光電材料與環境監測 (Optoelectronics & Environmental Monitoring)

• 核心儀器： 雷射干涉儀、FTIR 紅外線光譜儀、VOC 監測系統。
• 應用價值： 提供穩定的吹掃氣體 (Purge Air)，消除大氣中水汽與 CO2 對光譜分析的干擾，延長高價光學鏡頭的使用壽命。

四、 結論：為什麼推薦「無油渦卷式」？

在 AI 驅動的自動化實驗室（Self-driving Labs）趨勢下，氣源系統的穩定性與低維護頻率至關重要。日本岩田無油渦卷式空壓機憑藉其低震動、低噪音與高耐久性，成為 GoUseAir Service (空壓機訂閱服務) 的核心設備，協助實驗室實現「以租代買 (PaaS)」，將資源集中於科研核心項目。

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