Deodorizer for Laser Cutter

Motive for creation
作成の動機

I purchased a laser cutter (Two Trees TS3) with a built-in air filter, but when cutting MDF, smoke leaked from the device within a few minutes of starting operation, and I could smell a pungent, irritating odor in my nose. MDF is pulp fiber glued together, and I suspect it is this glue that is causing the odor.
Deodorization is necessary because simply venting this awful smell out of the room would likely result in complaints from neighbors. When I looked into countermeasures, it seems that it is necessary to pass the exhaust through a large amount of activated carbon anyway. No wonder expensive deodorization equipment is sold with laser cutters. Since commercially available ones are expensive, I decided to make my own.
エアフィルターを内蔵するレーザーカッター(Two Trees TS3)を購入したのですが、MDFをカットすると運転開始後数分で煙が装置から漏れ出し、鼻にツンとくる刺激臭を感じました。カットするのに一時間以上かかる場合もあるのに、これでは役に立ちません。MDFはパルプ繊維を接着剤で固めたものですが、臭いの原因はこの接着剤ではないかと思います。
このひどい臭いを単に部屋の外に排出したのでは近隣住民から苦情が来てしまいそうなので脱臭が必要です。対策を調べると、排気をとにかく大量の活性炭に通過させることが必要のようです。道理で高価な脱臭装置がレーザーカッターと一緒に売られているわけです。市販のものは高価なので、自作することにしました。

Trial and Error
試行錯誤

Axial fan

At first, I made a deodorizer of the type to which a 120 mm square axial fan was attached, but since 1 kg of activated carbon was packed in the tube, the pressure loss was so high that no air flowed at all.
最初は120mm角の軸流ファンを取り付けるタイプの脱臭器を作ったのですが、筒に1kgの活性炭を詰め込んだので圧力損失が高くて全く風が流れませんでした。

Blower

Next, I thought that I could use a blower used to blow away fallen leaves and water in the opposite direction for the deodorizer, but I found that this idea was not a good idea because the blower's continuous operation time is only 30 minutes.
次に落ち葉や水気を吹き飛ばすために使われるブロワーを逆向きにすれば脱臭器に使えるのではないかと思ったのですが、ブロワーの連続運転時間が30分と短いのでこの案はダメだとわかりました。

Dry and wet vacuum cleaner

After much research, I finally found the following dual-use dry and wet vacuum cleaner. It was not at all necessary that it be able to suck in water, but it was the type that met the requirement of having a hose that could be connected to the exhaust as well as the intake section. Such vacuum cleaners typically have a power consumption of about 1,000W, but I did not want to trip the breaker, so I purchased a vacuum cleaner with a power consumption of about 600W. It is still able to exhaust air.
色々調べて、最終的に以下の乾湿両用掃除機にたどり着きました。水を吸い込めるようになっている必要は全くないのですが、吸気部だけではなく排気部にもホースを繋げるようになっているという条件を満たすのは、このタイプのものでした。このような掃除機は消費電力が1,000W程度のものが一般的ですが、ブレーカーが落ちるのが嫌なので約600Wの掃除機を購入しました。これでも排気はできています。

• https://www.amazon.co.jp/dp/B00421DGBS

Structure that allows you to see the activated charcoal
活性炭を見ることができる構造

I heard that the activated charcoal discolors as it is used, so I made it so that you can see it. The tube is double-layered with hexagonal holes. In between, I inserted Tamiya's "Fun Craft Series No.126 Transparent Plastic Sheets 0.2mm B4". The size of the tube is determined from this B4 size.
使っていくうちに活性炭が変色していくそうなので、それがわかるようにしました。筒を二重構造にして六角形の穴を空けています。間にはタミヤの「楽しい工作シリーズ No.126 透明プラバン0.2mm B4」を挟み込みました。筒の大きさは、このB4サイズから決まっています。

I opened a gap of 0.5mm for the thickness of 0.2mm, but it did not fit easily and I had a hard time assembling it. The attached gcode file has a gap of 0.5mm, but the step file has 1mm. Please use whichever you prefer.
0.2mmの厚さに対して0.5mmの隙間を開けたのですが、なかなか入らず組み立てに苦労しました。添付のgcodeファイルは隙間が0.5mmですが、stepファイルは1mmにしてあります。好きな方を使ってください。

• https://www.amazon.co.jp/dp/B001Q11DPI

Padding
詰め物

I thought that purchasing 1 kg of activated carbon would be enough, but when I put it in the tube, it was not enough and there was a gap. It would be meaningless if the exhaust air could not pass through the activated carbon and escape through the gap, so I printed the padding and put it in. The model is just a cylinder, but I set the top and bottom layers to zero in the PrusaSlicer settings and the infill to gyroid so that the air can pass through while keeping the activated carbon from spilling out. I don't have the project file left so I can't attach it, but I believe I set the density to 5%. Use a matching height if needed.
活性炭を1kgも購入すれば充分だろうと思ったのですが、筒に入れてみたら足りなくて隙間が空いてしまいました。排気が活性炭を通らずに隙間から抜けてしまっては意味がないので、詰め物を3Dプリントして入れています。モデルは単なる円筒ですが、PrusaSlicerの設定でトップとボトムのレイヤーをゼロにして、インフィルをジャイロイドにすることで、活性炭がこぼれ落ちないようにしつつ空気が通過するようにしています。プロジェクトファイルが残っていないので添付できませんが、密度は確か5%にしたと思います。必要であれば高さを合わせて使ってください。

The white part in the photo is the padding.
写真の白い部分が詰め物です。

Activated carbon used
使っている活性炭

I am using the following
以下のものを使っています。

• https://www.amazon.co.jp/dp/B006U88206

I found a website that sells “activated carbon exclusively for laser machine exhaust”. I did not purchase it this time because of the large quantity, but I am interested in it.
「レーザー加工機排気専用活性炭」というものを売っているサイトを見つけました。量が多いので今回は購入しませんでしたが、気にはなっています。

• https://nioitori.co.jp/SHOP/RKOH01.html

Preventing activated carbon from spilling
活性炭がこぼれるのを防ぐ

In order to prevent activated carbon from spilling out while allowing air to pass through, a piece of non-woven fabric cut into a round shape is placed at the edge. One piece is not strong enough, so several pieces are needed. I use agricultural nonwovens. It is cheap and large area. I bought a circle cutter for this purpose.
風を通しつつ活性炭がこぼれてこないようにするために、端には不織布を丸くカットしたものを入れています。一枚では強度が不足するので何枚か必要です。私は農業用不織布を使っています。安くて大面積だからです。このためにサークルカッターを購入しました。

• https://www.amazon.co.jp/dp/B00DGMVOR2
• https://www.amazon.co.jp/dp/B000TGO0S8

Mounting
取り付け

The "large corner angle" and "small corner angle" are screwed and fixed to the 70x40cm sized LACK from IKEA where the laser cutter is placed. The blue board in the following image is not a printed part but 300mmx200mm MDF. One "mid mount" and two “end mount”s are screwed to this MDF and the tube is placed there.
レーザーカッターを置いているIKEAの70x40cmの大きさのLACKに「large corner angle」と「small corner angle」をねじ止めして固定しています。以下の画像の青い板はプリント部品ではなく300mmx200mmのMDFです。このMDFに「mid mount」を一つ、「end mount」を二つねじ止めしてそこに筒を置いています。

The following are pictures of what I actually made. One end is attached to the laser cutter body using the hose that came with the laser cutter, and the other end is attached to a vacuum cleaner by cutting the hose that came with the vacuum cleaner into two pieces and using a hose band.
実際に作ったものの写真を以下に示します。一端はレーザーカッター付属のホースを使ってレーザーカッター本体と、他端は掃除機に付属しているホースを二つに切ってホースバンドを使って固定しています。

• https://www.amazon.co.jp/dp/B00TQKYLPK
• https://www.amazon.co.jp/dp/B0929F9GLB

The connection of the hose on the exhaust side of the vacuum cleaner is explained separately.
掃除機の排気側ホースの接続については別途説明します。

Conclusion
結論

It was difficult to make the deodorizer, but the effect was great. The odor is so low that it is almost undetectable. The problem is that the vacuum cleaner is very loud in operation.
脱臭器を作るのは大変でしたが、効果は大きなものでした。臭いはほとんどわからないぐらいのレベルです。問題は掃除機の作動音が大きいことですね。