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공기 여과 장치의 작동 방식

ULS 공기 여과 시스템군은 레이저 시스템에서 오염된 공기를 제거하고 레이저로 재료를 가공할 때 생성된 부산물(미립자와 연기)을 여과시킵니다.

UAC 4000 공기 여과 시스템 정면

UAC 2000과 UAC 4000은 모두 4단계 여과 시스템(사전 필터, HEPA 필터, 이중 탄소 필터)을 사용하여 배기 공기에서 나오는 이러한 부산물을 효과적으로 제거합니다. 센서가 각 단계를 모니터링하고 필터 매체를 교체해야 할 때 사용자에게 알립니다. 고유한 이중 탄소 필터 단계는 활성 탄소가 완전히 다 소비될 수 있도록 탄소 필터의 수명을 증가시킵니다. 미립자 필터가 사용될 때 가변 속도의 배기 송풍기가 일정한 공기 유속을 유지시킵니다. UAC 2000과 UAC 4000은 ULS 레이저 시스템과 통신하여 레이저 재료 가공 시 여과 기능을 켜고 끄고, 필터 상태를 보고합니다. 통합 CO 모니터는 사용자에게 주변 환경에서의 위험한 CO 수준을 알립니다.

필터 경로 구성도

안전성 향상

전체 센서 세트는 모든 여과 과정의 단계뿐만 아니라 공기 흐름과 주변 환경을 모니터링합니다. 이러한 작업을 통해 여과 시스템이 적절하게 수행되어 레이저 재료 가공을 위한 안전한 작동 환경을 유지합니다.

미립자 여과 및 공기 흐름 센서

압력 센서는 각 미립자 필터에서 압력 차동을 모니터링하고 각 필터가 소비될 때 역압 증가를 측정하여 성능을 효과적으로 모니터링합니다. 공기 흐름 센서는 이러한 역압 센서와 함께 작동하여 안전한 최소 공기 흐름 수준을 유지하도록 역압이 쌓일 때 공기 흐름을 증가시킵니다. 어떠 이유로 해서 공기 필터 단계가 막히게 되면 공기 흐름 센서가 공기 흐름이 최소 제한 아래로 떨어짐을 감지하고 레이저 가공을 중지할 수 있습니다. 이러한 센서는 함께 충분한 배기 흐름을 유지 보수하여 안전한 작동 환경을 보장합니다.

연기 여과 센서

VOC(연기)를 억류시키는 흡착 과정으로 역압이 증가하지 않으므로 탄소 필터 단계는 압력 센서로 모니터링할 수 없습니다. 이 때문에 탄소 필터 단계의 상태를 모니터링해야 하는 문제가 생깁니다. 일부 여과 시스템 제조업체는 탄소 필터 단계 모니터링을 시도하지 않고 탄소 필터의 소비 시기를 판별하는 일을 사용자에게 맡겨버립니다. 작업 환경에서 냄새가 나면 탄소 필터를 변경해야 합니다. 이러한 접근방식은 매우 주관적이므로, 안전하지 않은 방법입니다.

VOC 센서를 사용할 수 있고 다른 제조업체는 이러한 센서 중에서 탄소 필터 단계 뒤에 모니터 역할을 하기 위한 센서를 배치하지만, 이 솔루션은 심각한 결함이 있습니다. 이러한 센서는 광범위한 VOC의 존재에 반응하고, 다양한 성분을 구분하여 서로 다른 성분에 다르게 반응할 수 없습니다. 따라서 레이저 재료 가공 중 생성된 다양한 VOC의 실제 양을 측정하도록 센서를 보정할 수 없습니다.

ULS는 위에서 탄소 필터 단계를 모니터링하여 논의된 모든 문제를 해결하기 위한 새롭고 독보적인 방법을 개발했습니다. 특허된 이중 탄수 필터 단계는 탄소 필터 2개와 함께 3가지 VOC 센서를 사용합니다. 세 가지 VOC 센서에서 하나는 첫 번째 탄소 필터의 업스트림에 배치되고, 하나는 첫 번째 탄소 필터와 두 번째 탄소 필터 사이에 배치되고, 하나는 두 번째 탄소 필터 뒤에 배치됩니다. 가운데 센서가 첫 번째 탄소 단계에서 연기의 누출을 감지할 수 있습니다. 가운데 센서를 맨 위 센서와 비교하여 첫 번째 탄소 단계의 효과성을 측정할 수 있습니다. 맨 위 센서와 가운데 센서가 같은 수준의 연기를 감지할 때 첫 번째 단계가 완전히 소비됩니다. 마지막 탄소 센서는 첫 번째 탄소 단계에서 누출이 일어난 후에도 두 번째 단계 탄소 필터가 연기가 주변 환경으로 나가지 않도록 계속 방지하도록 합니다.

다른 솔루션과 달리, 탄소의 이중 단계 주위에 배열된 이 세 개의 센서가 탄소 필터링의 효과성을 확실하게 모니터링하면서, 주변 환경을 연기로부터 보호할 수 있으므로, 더 나아가서 레이저 재료 가공의 안정성을 증가시킬 수 있습니다.

환경 모니터링

UAC 공기 여과 솔루션에는 일산화탄소 센서가 내장되어 주변 환경을 모니터링합니다. 이 센서는 가청 알람을 실행하여 주변 환경의 일산화탄소 수준이 안전하지 않은 수준에 도달하면 사용자에게 경고하고, 레이저 시스템과의 통신 링크를 통해 레이저 재료 가공을 중지합니다. 이것은 일산화탄소 수준이 위험 한계 아래로 떨어질 때까지 더 이상 생성되지 않도록 하여, 작업자의 안전을 보장합니다.

투자수익률 향상

ULS 공기 필터 시스템은 많은 레이저 재료 가공을 위한 고용량 필터 단계로 설계되었습니다. 고용량 필터 매체는 교체하기에 비싸기 때문에 가능하 효과적이고 효율적으로 필터 매체를 사용하는 것이 중요한 설계 고려사항입니다. ULS 공기 여과 시스템은 시간 경과와 더불어 향상된 투자수익률을 제공하는 두 가지 주요 해법에서 이러한 문제를 해결합니다.

미립자 여과

미립자 여과는 구멍 크기보다 큰 미립자는 통과하지 못하도록 작은 크기의 구멍이 있는 장벽 매체를 오염된 공기가 통과하도록 하여 미립자를 억류시키는 기계적 장벽 공정입니다. 대다수 구멍이 미립자로 막히고 오염된 공기가 더 이상 매체를 통과할 수 없을 때 미립자 필터는 소용을 다한 것입니다.

일반적으로 HEPA 필터 매체는 0.3µm까지 초미세 미립자를 억류시키기 위한 미립자 여과 과정의 두 번째 단계에서 사용됩니다. 이러한 유형이 매체는 큰 미립자로는 쉽게 오염될 수 있는 매우 미세한 구조로 되어 있습니다. 일반적으로 사전 필터를 사용하여 큰 미립자를 억류시켜 가능한 HEPA 필터의 수명을 연장시킵니다. UAC 여과 시스템에서 사용된 고용량 사전 필터는 비교적 덜 비싸고 큰 미립자를 효과적으로 억류시키도록 표면 영역이 넉넉한 주름백 구조를 사용합니다. 이러한 사전 필터의 사용은 HEPA 필터의 수명을 연장시켜 미립자 여과 하위 시스템의 경제성을 향상시킵니다.

연기 여과

연기 여과 단계에서 사용된 탄소 필터 매체는 이 시장 부문에 나와 있는 일반적인 여과 솔루션에서 가장 비싼 필터 매체입니다. 탄소 필터 매체는 장벽 공정을 사용하여 연기를 억류시키지 않지만, 대신 VOC를 탄소에 흡착시키기 위해서는 장기간 VOC를 탄소 매체에 노출시켜야 하는 흡착(adsorption)이라고 하는 용적 여과(volume filtration) 공정을 사용합니다. 일반적으로 표면 영역이 크고 두께가 한정된 탄소 베드를 사용하여 오염된 공기를 느리게 유통시키고 VOC가 효과적으로 흡착되도록 일정 시간, 탄소 매체에 머무르게 할 수 있습니다. 흡착은 탄소 베드의 선행 가장자리에서 시작해서 베드의 선행 가장자리에 있는 탄소 매체가 VOC를 억류시킴에 따라, 이 탄소는 포화되고 더 많은 VOC를 억류시킬 수 없습니다. 공정을 계속함에 따라, 베드에 더 깊이 포화된 탄소가 VOC를 흡착하기 시작합니다. 탄소 소비는 베드의 선행 가장자리에서 베드의 후행 가장자리로 진행됩니다. 안타깝게도, 탄소 베드를 통과하는 공기 흐름의 변화와 탄소 매체 자체의 효과성 변화로 인해, 탄소는 베드의 위에서 아래까지 고르게 소비되지 않습니다. 일반적으로 탄소 매체를 완전히 다 쓰기 전에 베드의 일부분에서 연기가 누출됩니다. ULS 과학자들이 실시하 테스트에서, 아래 그림과 같이 누출이 일어날 때 일반 탄소 필터 베드에서는 탄소의 1/3 정도도 다 소비되지 않은 사실이 발견되었습니다.

맨 위 탄소 베드에서 연기 누출 시 소비되지 않은 탄소를 보여주는 그림

일반적으로 다른 제조업체의 제품에 있는 단일 단계 탄소 필터 솔루션에서 누출이 일어날 때, 연기는 주변 환경으로 새기 시작합니다. 일반적으로 사용자에게 사당한 양의 탄소가 아직 다 소비되지 않았더라도, 당장 탄소 필터를 교체하라고 안내합니다. ULS 공기 여과 시스템에 있는 특허된 이중 탄소 필터 단계는 첫 번째 베드 뒤에 두 번째 탄소 베드를 배치하여, 첫 번째 베드의 탄소 필터 매체가 다 소비될 때까지 두 번째 베드가 주변 환경으로 연기가 들어가지 않도록 함으로써 이 문제를 해결합니다. 뿐만 아니라, 앞선 섹션에서 설명한 고유한 센서 구성을 통해 시스템이 첫 번째 단계의 소비를 측정하여 이것이 다 소비되는 시기를 확실히 알 수 있습니다.

이러한 이중 탄소 단계 설계는 두 탄소 필터 단계 모두에 동일한 폼팩터를 사용하여 또 다른 이점을 실현합니다. 이러한 이점을 사용하여 사용자는 부분적으로 소비된 두 번째 필터 단계를 첫 번째 단계 위치로 이동하고 두 번째 단계 위치에 새 필터 단계를 배치하여 이전에 두 번째 단계에 있었던 탄소를 완전히 소비할 수 있습니다. 이 독보적인 기술을 사용하여, 사용자는 ULS 여과 장치에서 매체를 완전히 소비한 탄소 필터를 언제 교체할 지를 확실하게 알 수 있고, 시간이 지나면서 사용자의 탄소 매체에 대한 투자수익률이 최대화될 것으로 자신할 수 있습니다.

다채로운 사용자 경험

ULS가 레이저 재료 가공을 위한 맞춤 솔루션을 제공할 수 있는 모듈식 구성요소 생태계의 부분으로, ULS 공기 여과 장치는 ULS 레이저 시스템과 통신하도록 설계되었습니다. 이러한 설계를 통해 레이저 시스템은 레이저 가공 시 여과 기능을 켜고 끌 수 있으므로, 시간 경과와 함께 동반되는 여과 장치의 마모와 찢김 및 부하를 줄일 수 있습니다. 또한 통신 링크를 통해 여과 시스템의 모든 양상을 레이저 시스템에 전달함으로써 사용자가 더욱 다채로운 경험을 할 수 있습니다. 그런 다음 이 정보를 레이저 시스템을 작동시키는 소프트웨어 사용자 인터페이스 내에 직접 표시할 수 있습니다. 필터의 수명이 다해 가면 경고 메시지를 표시하여 사용자가 교체 필터를 주문할 수 있는 여유를 줍니다. 또한 필터 시스템의 막힘으로 인해 공기 흐름이 저조하거나, 필터의 수명이 다 되었거나, 주변 환경에서 일산화탄소 수준이 급상승한 이유 등의 이유로 해서 안전한 작동 환경을 유지 보수할 수 없는 경우에도 경고가 표시되고 레이저 재료 가공이 방지됩니다.

또한 업계 선두적인 소음 감소 기술을 통해 사용자 경험이 향상되었습니다. 레이저 재료 가공의 부산물을 효과적으로 제거하고 여과시키기 위해서는 고성능 송풍기를 사용하여 공기 흐름을 적절하게 유지해야 합니다. 높은 소음 수준은 시중의 다른 필터 시스템에서 흔히 제기되는 문제입니다. ULS 엔지니어들은 ULS 공기 여과 제품을 설계할 때 소음 통제에 각별히 주의를 기울여, 레이저 시스템 옆에 주변 소음 수준에 미치는 영향이 미미한 아주 조용한 솔루션을 배치할 수 있습니다.

시설 요건 감소

사용자가 레이저 재료 가공 기술 채택을 고려할 때, 일반적으로 현장 조사를 실시하여 레이저 재료 가공을 지원하기 위한 설비가 갖추어져 있는지 확인해야 합니다. 비용이 더 많이 드는 영향 중 한 가지는 적절하게 구성된 배기 장치를 설치하는 것입니다. 시설 외부에 적절한 크기의 배기 송풍기를 설치하고 내부의 적절한 도관 조직을 레이저 시스템으로 배치하기 위한 협력업체를 고용해야 합니다. ULS 공기 여과 시스템은 적절하게 환기가 되는 작업 영역에서 외부 배기 장치의 필요성을 대체하므로, 시설에 미치는 영향을 줄이고 총 소유비용을 줄일 수 있습니다.

높은 신뢰성과 정비성

ULS 필터 시스템은 우수한 정비성과 신뢰성을 위한 여러 가지 설계 이점을 가지고 있습니다.

필터 교체

ULS 공기 여과 시스템 앞에서 편리한 도어를 열고 필터를 교체합니다. 모든 필터 단계는 손으로 푸는 방식의 씰로 고정되어 도구가 필요 없습니다. 각 필터 단계는 작업자 한 사람이 최대 25lbs 미만의 탄소 필터로 교체하도록 설계된 반면, 다른 제조업체의 필터 단계는 최대 60lbs까지 가중될 수 있습니다. 이것은 두 베드 사이에 탄소를 분할하여, 두 단계의 효과적인 여과 성능을 함께 제공하면서 각 필터의 무게를 줄이는 이중 탄소 단계 설계의 또 다른 이점을 보여줍니다.

청소

큰 미립자는 많은 레이저 재료 가공 응용 분야에서 부산물 덩어리를 만들고, 여과 시스템을 관리하고 유지 보수하기 위해 대부분의 일상적인 청소 작업을 수행해야 하는 부산물들의 성분이기도 합니다. 이 큰 미립자의 대다수는 사전 필터 단계에서 억류됩니다. 이 때문에, ULS 공기 여과 시스템의 사전 필터 단계를 설계할 때 가능한 사용자가 청소하기 편리하도록 많은 주의를 기울였습니다. 사전 필터는 교체 사전 필터 매체를 설치하는 동안 청소하기 편하게 시스템에서 쉽게 분리할 수 있는 분리형 상자에 연결되었습니다. 모든 무거운 미립자는 이 분리형 상자에 억류되므로 공기 필터 시스템의 나머지 부분은 비교적 깨끗하게 유지됩니다. 이 때문에 전체 시스템을 유지 보수하는 데 필요한 작업이 줄었습니다.

송풍기

시중의 일부 필터 솔루션에서 발견되는 한 가지 흔한 비용 절감 방법은 브러시형 송풍기를 사용하는 것인데, 이런 송풍기는 수 시간에 걸쳐 정비한 후에도 전기 전류 브러시를 교체해야 합니다. 일반적으로 이것은 복잡한 분해 과정이 필요합니다. 이와 대조적으로, ULS 공기 여과 시스템은 오랫동안 유지 보수 없이도 작동할 수 있는 높은 신뢰성의 브러시리스 송풍기를 활용합니다.