日本岩田實驗室空壓機 Lab Air

一、能源轉換的「熱挑戰」：空壓機物理特性的限制

在生醫製藥與化學分析實驗室中，長期穩定性是首要考量。根據熱力學規律，空壓機輸入電能的 80% 會轉換為熱能。

散熱需求： 如此巨大的熱量若無法即時排放，將導致馬達熱當機甚至燒毀。對於精密實驗室環境而言，多餘的熱負荷也會干擾環境恆溫控制。

高溫風險： 傳統商用型活塞式空壓機在壓縮時，內部腔體溫度可高達 200°C。

二、海島型氣候下的壓縮空氣品質與壽命危機

台灣屬於高溫高濕的海島型氣候，這對內置式氮氣產生器（Internal Air Station）構成了嚴峻挑戰：

• 氣候失配： 許多歐美設計的內置系統針對溫帶氣候開發，其微型 PSA 或膜管乾燥器在台灣高濕環境下負荷過重，易導致後端氮氣模組受潮，縮短分子篩壽命。
• 硬體衝突： 在標準實驗桌下空間（約 65 x 90 x 75 cm）內，必須擠入 PSA 槽體、膜管、過濾器、儲氣桶及空壓機體。在極度狹窄的空間內，冷熱氣流設計往往存在矛盾，導致零件在高溫下加速老化。

內置空壓站氣體產生器使用商用型活塞式空壓機體

三、商用活塞式 vs. 工業級渦卷式：耐久性的分水嶺

多數內置空壓站為了節省空間與成本，採用「商用級」無油活塞機體：

• 商用活塞機侷限： 運轉負荷建議不超過 70%（即運轉 2 分鐘需休息 1 分鐘）。在 LC-MS 等需要 24 小時供氣的應用中，這類機體通常 2-3 年即需大修或更換。
• 工業級設計優勢： 相較之下，工業級設計（如日本岩田）具備加深散熱鰭片、精密主軸加工與強制冷卻系統，能應對更長時間的連續運轉。

四、應用場域建議：如何選擇最合適的氮氣方案？

針對不同的科研需求，我們建議採取以下配置策略：

應用場景	推薦方案	核心理由
高流量/長時供氣 (LC-MS, Mini Spray Dryer)	獨立外置空壓系統	徹底隔離熱源與噪音，空壓機散熱空間充足，系統最穩定。
空間受限/需內置空壓	日本岩田 NP 系列渦卷機型	採用專利無油渦卷技術 (Oil-Free Scroll)，低振動、低噪音且具備工業級散熱設計，是內置式系統中的最高標。
斷續/小流量供氣	可考慮標準內置式產生器	供氣需求有間歇性，可給予內置空壓機充足的冷卻休息時間。

未來服務工業 (GoOneAir Solution) 總結：

對於追求卓越研究數據穩定性的實驗室，氮氣供應不應成為最弱的環節。選擇日本岩田 ANEST IWATA 工業級無油渦卷系統，是確保您精密儀器 24/7 穩定運作的最優投資。

未來服務工業 GoOneAir Solution 解決方案

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安心 = 穩定可靠產品載具 + 專業技術快優服務

實驗室的壓縮空氣用氣需求非常多樣化，我們一直強調｢除了穩定可靠的品質不可妥協外，空壓機沒有好或不好，只有適不適合的問題｣。空壓機種類非常多，機體壓縮腔體需不需要使用潤滑油，可以區分為有油式、無油式 (又區分為機體曲軸箱需要潤滑油的Oil-less型式與機體本身都不需要潤滑油的Oil-Free型式)；從空壓機機體壓縮空氣種類，可以區分為家用型DIY的隔膜式 (膜片式)、商用型的活塞式、工業級的渦卷式與往復式…。

適合有油式空壓機的實驗室

適合有油式空壓機的實驗室主要有 (下圖為機械潔淨裝配室，多數要求沒有這麼高)：

1. 機械行業。
2. 機電行業。
3. 金屬加工行業。
4. 交通運輸產品與設備行業。
5. 其他研發不受油份汙染影響的產品或部品零件。

對於壓縮空氣品質的要求通常是要求一般過濾精度只要不超過1µm、空氣乾燥程度壓力露點不超過攝氏15℃、涉及機電或電氣線圈…則油份要求以不超過1mg/m³即可。

無油式空壓機種類與實驗室適合的應用

家用型無油隔膜式/膜片式空壓機 (DIY)

常見應用場域

1. 學校輕負荷使用工藝教室或研究室場域。
2. 木工DIY家用工作室。
3. 水族箱氣泵。
4. 手提式汽車輪胎打氣用 (放置於車上)。

適合的實驗室運轉工況需求

1. 操作壓力需求：2~5 bar ( < 5 bar )。
2. 壓縮空氣流量：0.5 ~ 30 L/min. ( 通常馬力數介於 1/8 hp ~ 1/2 hp )。
3. 即使是雙機體模組也不適合持續運轉超過10分鐘，以及使用接近10分鐘但是中間停機休息降溫少於5分鐘 (這樣的頻率經常超過會導致機體馬達過熱導致馬達或隔膜機體燒毀)。

優點與缺點內容

1. 優點：購買成本便宜、佔地空間小、運轉噪音新機時可以接受。
2. 缺點：無法持續耐久供氣、排氣量衰減速度快、壽命短、維修服務通常以整台換掉為主。

傳統商用型無油活塞式空壓機

商用型空壓機機體結構

商用型空壓機活塞

商用型馬達 (上上圖機體馬達 (中間部分) 採用鋁線繞組或純度銅線繞組)

常見應用場域

1. 學校輕負荷使用實驗室或研究室。
2. 小型牙醫診所。
3. 活動假牙製作的牙體技術所。
4. 其他如鹽霧實驗…。

適合的實驗室運轉工況需求

1. 操作壓力需求：2~7 bar ( < 7 bar；通常是以 4 bar 或是 5 bar為設計基礎，但是經常勉強應用到 6 ~ 7 bar )。
2. 壓縮空氣流量：20 ~ 200 L/min. ( 通常馬力數介於 1/4 hp ~ 2 hp；整機有時會設計雙機體模組，相當於 2~4 個活塞頭 )。
3. 即使是雙機體模組也不適合持續運轉超過20分鐘，通常運轉30~40分鐘需要停機休息降溫10~20分鐘 (避免機體馬達過熱導致馬達或隔膜機體燒毀)。

優點與缺點內容

1. 優點：購買成本便宜、佔地空間小、運轉噪音新機時可接受但是運轉半年後噪音開始出現。
2. 缺點：無法持續耐久供氣、排氣量衰減速度快、壽命短、機體維修服務通常以整個馬達機體模組換掉為主。

工業級單段無油往復式空壓機 (氣冷式、一般多數為單段)

常見應用場域

1. 品保檢驗室與三次元量床。
2. 研究機構或高等教育實驗室/研究室。
3. 獨棟或有隔絕噪音地下室的牙醫診所或牙體技術所 (即使是靜音型的噪音仍舊很大)。
4. 儀錶控制用氣。
5. 其他間歇性用氣且需要潔淨無油壓縮空氣的應用。

適合的實驗室運轉工況需求

1. 操作壓力需求：7 ~ 12 bar ( < 12 bar；通常是以 8 bar 或是 10 bar為設計基礎)。
2. 壓縮空氣流量：50 ~ 1,500 L/min. ( 通常馬力數介於 1/2 hp ~ 15 hp )。
3. 適合間歇性用氣，可搭配較大空氣桶增加停機待機時間 ( 長期持續運轉容易使活塞壓縮環或活塞環磨損間隙快速變大，排氣量衰減)。

優點與缺點內容

1. 優點：購買成本中等、壽命中等、使用壽命較長、通常帶桶佔地空間較小、壓力下降風量可以增加。
2. 缺點：運轉噪音大、維修保養項目繁多、壓縮比較高而能源效率較低。

工業級雙段無油往復式空壓機 (以岩田為例)

工業級空壓機機體結構 (岩田雙段式空壓機機體)

工業級與商用型空壓機活塞比較

常見應用場域

1. 品保檢驗室與三次元量床。
2. 國家實驗室、高等教育實驗室/研究室以及高科技實驗室。
3. 位於廠辦的牙體技術所或離鄰居超過20米以上距離的牙醫診所。
4. 儀錶控制用氣。
5. 其他需要潔淨無油壓縮空氣的應用。

凹eji4適合的實驗室運轉工況需求

1. 操作壓力需求：8.5 ~ 10 bar ( < 10 bar；通常是以 8.5 bar 或是 10 bar為設計基礎)。
2. 壓縮空氣流量：235 ~ 1,200 L/min. ( 雙段馬力數通常介於 3 hp ~ 15 hp )。
3. 適合長期持續供氣運轉，建議搭配外置空氣桶 ( 岩田雙段無油往復式空壓機專利樹脂活塞可自動補償磨損間隙，排氣量持續維持)。

優點與缺點內容

1. 優點：使用壽命長、噪音相對較低( 雙段靜音型56~63dB )、可內置乾燥機與內置空氣桶佔地空間小、壓力下降風量可以增加、雙段壓縮比低而使得能源效率 (請參考上圖單段與雙段往復式壓縮效率) 僅次於無油渦卷式空壓機、可以設計成中壓型空壓機 ( 12 bar ~ 16 bar 輸出壓力)。
2. 缺點：維修保養項目較多、購買成本較高。

工業級無油渦卷式空壓機

常見應用場域

1. 國家實驗室、中科院與工研院、生醫製藥育成中心、IC育成中心、大專院校高等教育實驗室/研究室以及高科技實驗室。
2. 牙醫診所與牙體技術所。
3. 高科技廠辦儀錶控制用氣。
4. 生醫製藥工廠與疫苗工廠。
5. 半導體工廠實驗室與光電科技實驗室。
6. 其他需要潔淨無油壓縮空氣的應用。

適合的實驗室運轉工況需求

1. 操作壓力需求：5 ~ 10 bar ( < 10 bar；通常是以 8 bar 或 10 bar為設計基礎)。
2. 壓縮空氣流量：64 ~ 2,680 L/min. ( 雙段馬力數通常介於 1 hp ~ 30 hp )。
3. 適合長期持續供氣運轉，建議搭配外置空氣桶 ( 岩田無油渦卷式空壓機密封芯條具備耐高溫耐磨自動補償磨損間隙特質，持續節能)。
4. 岩田取得ISO8573-1 Class 0 百分之百無油國際認證以及日本PM賞最佳節能泛用機械。

優點與缺點內容

1. 優點：使用壽命長 ( 全球壽命最長的渦卷機體 )、噪音最低 ( 全球最靜音 41~59dB )、可內置乾燥機與內置空氣桶佔地空間小、能源效率最高 ( 請參考下圖 )、維護保養項目最少。
2. 缺點：購買成本最高。

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無油渦卷式空壓機（Oil-Free Scroll Air Compressor）因其低噪音 (全球最低運轉噪音41dB)、低震動 (<45dB)、潔淨無油 (0級無油國際認證)、節能 (日本泛用機械節能PM賞)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：

分析儀器實驗室（Analytical Instrument Labs）

適用設備與應用

✅ 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。

生物與醫學研究實驗室(Biomedical & Life Science Labs)

主要應用： 細胞培養、組織培養、無菌操作、氣體供應（如CO₂培養箱）、生物3D列印、微流體設備等。

適用設備與應用

✅ 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。

電子與半導體實驗室(Electronics & Semiconductor Labs)

主要設備： 半導體製程設備（光刻、濺鍍、CVD、PVD）、電子顯微鏡（SEM、TEM）、X射線檢測儀（XRD）、雷射光譜分析儀等。

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）

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。
✅ 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。

光學與雷射實驗室（Optics & Laser Labs）

主要設備： 光學干涉儀、雷射切割機、光譜儀、光學雷達（LIDAR）、奈米光學實驗設備。

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。
✅ 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。

食品與製藥實驗室（Food & Pharmaceutical Labs）

主要應用： 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。

適用設備與應用

✅ 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、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。

環境與能源技術實驗室（Environmental & Energy Labs）

主要應用： 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。

適用設備與應用

✅ 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。

為什麼選擇日本岩田無油渦卷式空壓機？

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。為什麼上述這些實驗室特別適合選用岩田無油渦卷式空壓機系統? 我們分析採用客戶的原因歸納如下 :
✔ 潔淨無油，確保分析數據準確性：避免油霧影響離子化過程或污染樣品。
✔ 氣壓穩定，減少儀器基線漂移：穩定供氣可提高檢測靈敏度。
✔ 低噪音低震動，適合放置在實驗室內。

✔ 高效節能 – 變頻控制可根據需求調整氣量，降低能耗。

✔ 維護簡單 – 無需更換有油式空壓機的潤滑油品, 油過濾器濾芯與油細分離器…，降低維護成本。

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實驗室樣品製備是指在進行化學、生物、物理或其他科學分析前，將樣品處理至適合檢測或實驗的狀態的過程。其目的是確保樣品具有一致性、代表性，並去除可能干擾分析的雜質或基質。主要步驟可能包括：

1. 採集與儲存：從來源取得樣品並妥善保存，避免污染或降解。
2. 均質化：將樣品均勻化（如研磨、攪拌），確保分析結果具代表性。
3. 分離與提取：使用溶劑提取、過濾、離心等方式分離目標成分。
4. 濃縮或稀釋：根據分析需求調整樣品濃度。
5. 化學處理：如添加試劑、改變pH值或衍生化，以提高檢測靈敏度。
6. 清理：去除干擾物，如通過固相萃取或液液萃取。
7. 格式化：將樣品轉換成適合儀器分析的形式（如液體、固體或氣體）。

樣品製備的具體方法取決於樣品類型（如土壤、水、生物組織）、分析目標（如痕量金屬、蛋白質）以及使用的儀器（如質譜、色譜）。良好的樣品製備能提高分析的準確性、重現性和靈敏度，是實驗成功的關鍵步驟。

在實驗室樣品製備中，潔淨乾燥壓縮空氣和氮氣是常用的氣體，廣泛應用於各種分析技術（如FTIR、HPLC、GC、TGA等）的樣品處理流程。它們在樣品乾燥、清潔、惰性環境保護和設備操作等方面發揮重要作用。但因其性質與用途不同，應用場景與要求規範也有所區別。以下是它們的應用與規範概述：

潔淨乾燥壓縮空氣CDA在樣品製備的應用與規範

應用

1. 樣品乾燥與清潔：
   1. 壓縮空氣用於吹掃樣品表面，去除灰塵或水分，常用於材料科學或顯微鏡樣品製備。
2. 氣動設備驅動：
   1. 實驗室中氣動泵、閥門或機械臂常使用壓縮空氣作為動力源。
3. 氣流輔助：
   1. 在某些樣品分離或過濾過程中，壓縮空氣用於提供正壓，加速液體通過濾膜。
4. 分析儀器氣源：
   1. 某些原子吸收光譜（AAS）或火焰光度計使用壓縮空氣作為燃燒輔助氣體。

規範要求

1. 潔淨度要求：
   1. 壓縮空氣需無油、無水、無塵，特別是在樣品清潔或精密儀器應用中。
   1. 通常需配備過濾系統（包括油水分離器、微粒過濾器）以達到ISO 8573-1標準（例如：油霧含油 (氣) 量 Class 1潔淨度）。
2. 壓力與流量：
   1. 壓縮空氣壓力一般為0.4-0.8 MPa，具體根據設備需求調節。
   1. 流量需穩定，避免脈衝式氣流影響樣品處理精度。
3. 乾燥度：
   1. 壓縮空氣需經冷凍乾燥或吸附乾燥處理，露點通常要求低於露點-40°C，以防止水分影響樣品或設備。
4. 安全規範：
   1. 壓縮空氣系統需定期檢查壓力容器、管路及安全閥，防止超壓或洩漏。
   1. 操作時避免高壓氣流直接對人，防止氣壓傷害。
   1. 壓縮機應放置在通風良好、遠離易燃物的區域。
5. 設備維護：
   1. 定期更換過濾器，清理壓縮機內部積塵。
   1. 檢查空氣壓縮機的各項定期維護保養，確保無油壓縮機的正常運行。

氮氣在樣品製備中的應用與規範

應用

1. 惰性氣氛保護：
   1. 氮氣作為惰性氣體，常用於防止樣品氧化或降解。例如，在有機物提取、液相色譜（HPLC）或氣相色譜（GC）樣品製備中，氮氣可吹掃樣品以去除溶劑或保護敏感化合物。
2. 溶劑蒸發與濃縮：
   1. 氮吹儀使用氮氣流快速蒸發溶劑，濃縮樣品，廣泛應用於環境、食品、藥物分析。
3. 質譜與色譜載氣：
   1. 高純氮氣作為載氣或輔助氣體，用於液質聯用（LC-MS）或氣質聯用（GC-MS）。
4. 樣品乾燥：
   1. 氮氣可用於乾燥樣品，特別是對水分敏感的物質，避免空氣中氧氣或水汽的影響。

規範要求

1. 純度要求：
   1. 根據應用，氮氣純度要求不同：
      1. 一般惰性保護：≥99.9%；
      1. 色譜或質譜載氣：≥99.999%（超高純氮，需去除氧氣、水分、烴類等雜質）。
   1. 應使用氣體純化裝置（如分子篩、活性炭過濾器）確保氣體質量。
2. 壓力控制：
   1. 氮氣通常以高壓鋼瓶供應，壓力需通過減壓閥控制在實驗所需範圍（例如0.1-0.5 MPa）。
   1. 氮吹儀應用中，氣流速度需精確調節，避免樣品飛濺。
3. 安全規範：
   1. 氮氣鋼瓶需固定存放，避免傾倒；儲存環境應通風良好，避免高溫。
   1. 氮氣高濃度可能導致窒息，實驗室需配備氧氣濃度監測設備。
   1. 操作時避免氮氣直接接觸皮膚，防止低溫凍傷。
4. 設備維護：
   1. 定期檢查氣體管路、閥門和接頭，防止洩漏。
   1. 使用專用氮氣管路，避免與其他氣體混用。

壓縮空氣CDA與氮氣N₂的比較與選擇

特性/要求	氮氣	壓縮空氣
主要性質	惰性、無氧	含氧、活性
典型應用	保護、濃縮、載氣	清潔、驅動、燃燒
純度要求	高（98.0%-99.999%）	潔淨（無油無水）
成本	較高（需鋼瓶或製氮機）	較低（空壓機產生）
安全風險	窒息、低溫	氣壓傷害、噪音

應用功能比較

氣體	應用功能	適用場景	優勢
氮氣	樣品乾燥、惰性環境、氣態樣品製備、吹掃清潔、噴霧乾燥	敏感樣品（有機物、金屬、生物樣品）、高精度分析（FTIR、GC）、手套箱操作	惰性，保護樣品免受氧化或吸濕，適合高靈敏度應用
壓縮空氣	樣品清潔、有限乾燥、氣動設備操作、氣流輔助製備	非敏感樣品（無機材料、穩定聚合物）、常規清潔、氣動設備	成本低，易獲取，適合常規應用

規範要求比較

氣體	純度	乾燥度	壓力	流量	潔淨度	氣源
氮氣	98.0~99.999%（5N）	露點≦-40°C	2-7 bar	0.5-10 L/min	無油無塵，<0.01 mg/m3	氮氣產生器/高純度氣瓶
壓縮空氣	ISO8573-1 Class 1.2.1 Class 1.4.1	露點≦-40°C	4-7 bar	1-20 L/min	無油無塵，<0.01 mg/m3	無油壓縮機/乾燥空氣瓶

選擇原則：

• 需要惰性環境或高純氣體時，優先選擇氮氣（如色譜、質譜、敏感樣品處理）。
• 需要清潔、乾燥氣流或動力源時，使用壓縮空氣（如樣品清潔、氣動設備）。
• 根據實驗室預算與設備條件，選擇現場製氣（氮氣發生器/空壓機）或外購氣瓶。

相關標準與建議

1. 國際標準：
   1. ISO 8573-1：壓縮空氣純度等級標準。
   1. ISO 14644-1：潔淨室環境中氣體潔淨度要求。
   1. ASTM D5453：氮氣在樣品製備中的應用規範。
2. 實驗室規範：
   1. 遵循GLP（良好實驗室規範）要求，確保氣體質量可追溯。
   1. 記錄氣體使用量、純度與壓力，確保實驗可重複性。
3. 建議：1) 配備氣體監控系統（純度、壓力、流量）。2) 與氣體供應商合作，確保氣體質量穩定。3) 定期培訓實驗室人員，確保安全操作。

結論與建議

• 氮氣在實驗室樣品製備中用於乾燥、惰性環境保護、氣態樣品製備、吹掃清潔和噴霧乾燥，適用於敏感樣品和高精度分析，要求高純度（98%~99.999%）、低露點（≦-40°C）和潔淨無塵（<0.01 µm）。
• 壓縮空氣用於樣品清潔、有限乾燥、氣動設備操作和氣流輔助製備，適用於非敏感樣品和常規應用，要求無油（≦0.01 mg/m³）、乾燥（露點≦-40°C）和潔淨無塵（<0.01 µm）。
• 氮氣因其惰性更適合保護敏感樣品，壓縮空氣則因成本低而適用於簡單操作。選擇氣體時需根據樣品性質、分析要求和設備規格參考實驗室標準。

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市面上氮氣產生器 (機) 非常多，而且每一個都是氮氣產生器 (機) 業界知名的品牌；對於科研實驗室而言，究竟應該選擇哪一種才能夠達成期望的實驗結果的目的? 我們嘗試來以自己在行業數十年的經驗來分析究竟為甚麼會有各式各樣的氮氣產生器 (機) ?

如果科研實驗室的科學家們深入各家品牌氮氣產生器 (Nitrogen Generators) 去瞭解，就會發現市面上氮氣產生器 (機) 很多，但是卻各自在市場上有不同的區隔應用領域發光發熱；而在科研實驗室領域則有不同的品牌以 “實驗室專用氮氣產生器" 來優化其應用，我們可以用實際的產品解決方案來分析有何差異？

通常科研實驗室對氮氣來源的要求有其一定的規範與需求，包括：

1. 穩定性：包含氮氣純度的穩定性、流量的穩定性以及輸出操作壓力的穩定性。
2. 針對特定科學儀器優化：例如 Chromalytic HF系列的氮氣產生器特別針對LC-MS質譜分析儀的噴霧氣（Nebulizer Gas）和簾幕氣（Curtain Gas）需求優化。
3. 氮氣露點溫度：許多實驗科學儀器必須控制外在干擾因素，包括–露點溫度 (水氣含量)、去除油氣 (汽機車排放或工廠排放…等在空氣中的含油(氣)量) 以及固態顆粒，生醫製藥甚至要求微生物菌落數的高低。
4. 耐久穩定提供高品氮氣純度氣體：例如Chromalytic HF系列採用三級空氣過濾和高品質分離膜技術，專為LC-MS提供穩定的高純度氮氣。
5. 預算經濟因素：包括新機成本、建置成本以及維修保養費用…等有形成本，也應考慮空間與維運…等無形的機會成本。

On-Line氮氣產生器 (Industrial Application)

有許多國際大品牌提供此類氮氣產生器，而且也是廣泛應用於許多應用領域的；主要安裝於管路末端進入需要氮氣的製程或設備之前提供需求的氮氣。

1. 主要應用：廣泛應用於需要氮氣的工業領域，例如：雷射加工、食品包裝、防氧化、防爆等。
2. 特點：

    * 透過壓縮空氣提取氮氣，體積小巧，易於安裝和使用。

    * 可選擇氮氣濃度在90%至99.5%的範圍內的產品方案 ( 多數產品落在95%以內的氮氣純度 )。

    * 安裝設計具有高度的自由度。

    * 可以選擇提高設置自由度的「水平設置」(也就是說可以垂直安裝或水平安裝)。

 3. 技術原理：利用中空纖維分離膜，從壓縮空氣中分離提取氮氣。

4. 優勢：

    * 無需氣瓶，減少了氣瓶管理和更換的麻煩。

    * 安裝靈活，可根據需求選擇最佳安裝方案。

    * 維護簡便，只需負擔空壓機電費。

    * 可簡易監控氮氣流量。

5. 弱勢：

* 氮氣供應的穩定性隨著前端空壓機系統脈衝與末端用氣會產生浮動。

* 氮氣純度也同樣無法確保維持一定的穩定性 (可安裝氧氣濃度計監控以確保安全性)。

* 通常氮氣露點也是無法確保，因此規格表中比較不會呈現露點溫度的數據。

* 氮氣流量與流動中的氮氣均質化並無法確保以優化滿足特定設備方式輸出。

實驗室泛用型氮氣產生器

這是屬於氮氣純度極高的一種氮氣解決方案市場定位，提供超過99.99% (含) 以上氮氣純度、同時提供30L/min. (含) 以上氮氣流量、並且採用On-Site製氮的模式滿足不同規模的現場提供氮氣。也就是說將所有輸出的規範要素都拉到最高層級，然後滿足所有科研實驗室氮氣需求的各種情境，甚至期望對應食品或藥品包裝產線的需求而設計。

1. 應用市場：涵蓋實驗室所有應用與部分食品包裝或惰性化處理…等工業應用。
2. 製氮技術：主要採用 PSA（變壓吸附法） 技術，利用活性碳分子篩（CMS）從壓縮空氣中分離出高純度氮氣（純度可達 99.9% 或更高）。
3. 特點包括：以高純度（最高可達 99.999%）為主要訴求，並在技術上注重低氧殘留和高效分離，適合精密分析或工業應用。
4. 應對規模：對應各種情境且對應應用場域的規模較廣。
5. 相對弱勢：由於設計上想要應對各種情境與使用場合，因此在新機建置成本以及售後維護保養費用較高，但是如果能夠仔細選擇對應合理的機型選擇，則在營運穩定性可以獲得不錯的供氣系統。

實驗室專用型On-Site氮氣產生器

Chromalytic 的氮氣產生器主要採用壓力變換吸附（PSA）技術，(U)HP 系列提供小流量氮是高純度 (最高可達 99.9995%) 氮氣 以及膜管式技術，HF 系列提供中型流量中高純度 (95~99.5%) 氮氣源。特別針對實驗室應用（如 LC-MS、GC-MS）設計，強調穩定的高純度輸出和低維護需求。Chromalytic 也提供內建壓縮機的型號（如 HF30A），適合無外部壓縮空氣源的場所， Chromalytic 更專注於實驗室的特定需求。

1. 應用領域：Chromalytic 的產品主要針對實驗室分析應用，例如液相層析質譜法（LC-MS）、氣相層析（GC）、樣品蒸發和熱重分析。它們的氮氣產生器（如 HF30A、HF60N）特別針對科學儀器優化，提供精確的流量和純度控制。 Chromalytic HF系列的氮氣產生器特別針對LC-MS質譜分析儀的噴霧氣（Nebulizer Gas）和簾幕氣（Curtain Gas）需求優化。
2. 採用技術：小流量對應機型採用PSA（變壓吸附法） 技術，利用活性碳分子篩（CMS）從壓縮空氣中分離出高純度氮氣（純度高達 99.9995%）；中小流量則採用Membrane Separation (膜管氣體分離) 技術 (純度95%~99.5%或更高一點的純度)。
3. 便利簡易：Chromalytic 的氮氣產生器強調緊湊設計（如可在工作檯下安裝）和低噪音操作（特別是在內建壓縮機的型號中）。它們提供 “Plug-and-Play" 的安裝體驗，並搭配高品質油-free 壓縮機，減少維護成本和環境影響。
4. 投資回報：Chromalytic 的氮氣產生器相較於氣瓶的長期成本優勢。它們的設備以低運行成本和快速回本為賣點，特別是在 LC-MS 等高耗氣應用中。
5. 在地服務：Chromalytic氣體產生器在台灣由未來服務工業(股)公司提供在地快速的專業服務，該公司係壓縮空氣與壓縮氣體經驗長達30年以上專業。
6. 相對弱勢：Chromalytic的氮氣產生器無法應用在中小流量以上的場域，針對純度超過99.9%以上場域僅能提供1~2L/min.的氮氣流量；95%~99.9%純度的氮氣則可以提供15~64L/min.的流量供應。

選擇 Chromalytic 的理由：

1. Chromalytic 的服務更聚焦於實驗室用戶的專業需求，如果您需要專為實驗室應用（如 LC-MS 或 GC）設計的氮氣產生器，重視緊湊設計、低噪音和簡單安裝，Chromalytic 是更合適的選擇。
2. Chromalytic氣體產生器以高實用性和高性價比為主要特點，在歐洲生醫製藥行業與理化分析領域裡的中小型企業或教育機構深獲信賴採用。

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