KR20220065648A - The ceramic foaming sponge filter in which the optical catalyst is coated with deposition and the manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광촉매가 증착도포된 원통형 파이프 형상의 발포세라믹 필터의 내부에 사각기둥 형상의 금속프레임 외측 4면에 UV-A, UV-B, UV-C LED를 부착하여 세라믹 발포 스펀지에 빛을 조사하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발포스펀지에 세라믹 분말 또는 액상을 증착 도포하고 열처리하여 발포스펀지 형태로 파이프 형상의 필터를 만든 후 발포세라믹에 광촉매물질을 증착한 후, 내부의 금속프레임의 사각 모서리 부분은 상기 필터의 내부에 소정의 간격을 유지하여 설치되도록 간격형성부를 구비하고, 상기 UV-A ,B,C LED의 빔은 각각4개가 일정 각도로 형성되는 구조로 형성하여 빛이 필터의 전 부분에 조사되는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터에 관한 것이다.In the present invention, UV-A, UV-B, UV-C LEDs are attached to the outer four sides of a rectangular column-shaped metal frame inside a cylindrical pipe-shaped foamed ceramic filter coated with a photocatalyst and irradiated with light to a ceramic foam sponge. It relates to a ceramic foamed sponge filter coated with a photocatalyst, and more specifically, ceramic powder or liquid is deposited on the foamed sponge and heat treated to make a pipe-shaped filter in the form of a foamed sponge, and then a photocatalyst material is deposited on the foamed ceramic. After that, the rectangular corner portion of the inner metal frame is provided with a gap forming part to be installed by maintaining a predetermined distance inside the filter, and four beams of the UV-A, B, and C LEDs are each formed at a certain angle. It relates to a ceramic foam sponge filter formed into a structure and coated with a photocatalyst to which light is irradiated to the entire part of the filter.
광촉매의 활용은 고유한 특성을 이용한 기능별 적용 분야와 산업별 응용분야로 구분할 수 있다. The use of photocatalysts can be divided into application fields by function and application fields by industry using unique characteristics.
적용 분야는 대부분 환경에 관련되어 있으며, 우리 일상생활에 밀접한 영역도 많다. Most of the application fields are related to the environment, and there are many areas closely related to our daily life.
지구의 대기 및 수질 오염에 대해 특별한 에너지를 가하지 않고 빛 만으로 오염물질을 분해시킬 수 있기 때문에, 유해 유기물의 광분해와 대기 오염물질의 광산화, 환원, 각종 병원균의 내성 증가로부터 위협받고 있는 위생 문제에서도 광촉매의 살균 및 항균 작용이 문제를 간단히 해결해 줄 수 있어서 여러 분야에서 응용될 수 있다.Because pollutants can be decomposed only with light without applying special energy to the earth's air and water pollution, photocatalysts can be used in sanitary problems that are threatened by photodegradation of harmful organic substances, photooxidation and reduction of air pollutants, and increased resistance to various pathogens. Sterilization and antibacterial action can solve the problem simply, so it can be applied in many fields.
구체적으로 광촉매(photocatalyst) 화학 반응 중 전자기파(electromagnetic wave) 또는 빛에 의해 반응이 개시, 진행되는 것을 광화학 반응(photochemical reaction)라 한다. 이러한 광화학 반응은 종류에 따라 다양하고 복잡한 반응 메커니즘을 갖지만, 반응의 종류와 무관하게 모든 광화학 반응이 갖는 공통적인 과정이며 가장 중요한 단계가 바로 태양을 비롯한 광원(light source)로부터 복사 에너지(radiation energy) 흡수하는 것이다.Specifically, in a photocatalyst chemical reaction, a reaction initiating and proceeding by an electromagnetic wave or light is referred to as a photochemical reaction. Although these photochemical reactions have various and complex reaction mechanisms depending on the type, it is a common process of all photochemical reactions regardless of the type of reaction, and the most important step is radiation energy from light sources including the sun. is to absorb
광촉매(photocatalyst) 빛에너지를 흡수하여 광화학 반응을 개시하고, 촉매로서 광화학 반응을 촉진하는 화합물을 일컫는다. 대표적인 광촉매로 물을 광분해하여 수소 및 산소 기체를 얻기 위해 사용되는 이산화 타이타늄(TiO2) 있다. Photocatalyst refers to a compound that absorbs light energy to initiate a photochemical reaction and promotes a photochemical reaction as a catalyst. A typical photocatalyst is titanium dioxide (TiO 2 ), which is used for photolysis of water to obtain hydrogen and oxygen gas.
물의 광분해 과정과 광촉매 석탄과 석유, 그리고 천연 가스 등 화석 연료의 사용은 온실 효과에 기반한 다양한 환경 문제를 야기하고 있으며, 지속된 사용에 따른 화석 연료 자원의 고갈은 현재 인류에게 지속 가능한 대체 에너지 개발이란 화두를 던지고 있다. 그 해결책의 하나로 소위 '수소 경제(hydrogen economy)라 불릴 정도로 시장에서 잠재 가능성이 큰 수소 기체(H2) 주목을 받고 있다. 수소 기체의 연소를 통해 많은 열에너지가 발생되면서 동시에 생성되는 물질은 물로서 그 과정에서 환경 규제에 벗어나는 어떠한 물질도 생성되지 않는 청정 물질(또는 연료)기 때문이다.The photocatalytic process of water photolysis and the use of fossil fuels such as coal, oil, and natural gas cause various environmental problems based on the greenhouse effect. throwing up a topic As one of the solutions, hydrogen gas (H2), which has a high potential in the market to the extent that it is called the so-called 'hydrogen economy', is attracting attention. This is because, as a lot of heat energy is generated through the combustion of hydrogen gas, the material produced at the same time is water, which is a clean material (or fuel) that does not generate any material that does not deviate from environmental regulations in the process.
하지만 이상적(ideal) 연료로 생각되는 수소 기체를 에너지원으로 사용하기에는 아직 해결되지 못한 문제들이 몇 가지 있는데, 그중 하나가 지구 대기 중 수소 기체의 양이 인류가 연료로 활용하기에 풍족하지 않다는 점이다. 이는 곧 자연에서 수소 기체를 포집하는 것보다 수소 기체를 화학 공정을 통해 생성할 필요성이 있음을 의미하며, 따라서 현재 이 분야에서 연구는 이상적인 연료인 수소 기체를 청정 에너지를 활용해 생산하는 것에 큰 줄기를 갖고 있다.However, there are still several unresolved problems in using hydrogen gas, which is considered an ideal fuel, as an energy source, one of which is that the amount of hydrogen gas in the Earth's atmosphere is not sufficient for human use as fuel. . This means that it is necessary to generate hydrogen gas through a chemical process rather than capturing hydrogen gas in nature. has a
한편 광촉매를 대신하여 반도체성 광전극을 통해 물을 분해하여 수소 기체를 생성할 수 있는데, 이때 사용하는 광전극의 대표적인 예가 넓은 띠간격 반도체(wide band-gap semiconductor) TiO2 전극이다. 빛이 광전극에 흡수되면 전자와 정공이 발생하고, 이때 생성된 정공에 의해 물이 산화되어 산소 기체가 발생한다. 빛의 광전극 흡수를 통해 생성된 전자는 백금 전극으로 이동하여 수소 이온(H+, proton) 수소 기체로 환원시켜 수소 기체가 발생하게끔 한다.Meanwhile, hydrogen gas can be generated by decomposing water through a semiconducting photoelectrode instead of a photocatalyst. A representative example of a photoelectrode used in this case is a wide band-gap semiconductor TiO2 electrode. When light is absorbed by the photoelectrode, electrons and holes are generated, and water is oxidized by the generated holes to generate oxygen gas. Electrons generated through photoelectrode absorption of light move to the platinum electrode and reduce hydrogen ions (H+, proton) to hydrogen gas to generate hydrogen gas.
그러나, 이러한 광촉매를 용이하게 이용할 수 있도록 하는 외관 구성 및 형상이 개발되지 못하였고, 광촉매의 위치에 균일하게 자외선을 전달하지 못해 충분한 오염물질 제거가 이루어지지 못하는 문제가 발생하였다.However, the external configuration and shape for easy use of such a photocatalyst have not been developed, and ultraviolet rays cannot be uniformly transmitted to the position of the photocatalyst, so that sufficient contaminant removal cannot be achieved.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명은 광촉매가 증착 도포된 파이프 형상의 발포세라믹 필터의 내부에 사각기둥 형상의 금속프레임 외측 4면에 LED를 부착하여 발포세라믹 필터의 광촉매가 담지된 요철 표면층으로 빛을 전방향으로 균일하게 조사하는 발포세라믹 광촉매 필터를 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and the present invention is a photocatalyst of a foamed ceramic filter by attaching LEDs to the outer four sides of a metal frame of a square column shape inside a pipe-shaped foamed ceramic filter on which a photocatalyst is deposited. An object of the present invention is to provide a foamed ceramic photocatalyst filter that uniformly irradiates light in all directions with an uneven surface layer on which is supported.
또한 본 발명은 발포스펀지에 세라믹 분말 또는 액상을 증착 도포하고 열처리하여 발포스펀지 형태로 파이프 형상의 필터를 만들고, 내부의 금속프레임의 사각 모서리 부분은 상기 필터의 내부에 소정의 간격을 유지하여 설치되도록 간격형성부를 구비하고, 상기 LED의 빔은 일정 각도로 형성되는 구조로 형성하여 빛이 필터의 전 부분에 조사되도록 하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, the present invention makes a pipe-shaped filter in the form of a foamed sponge by depositing and applying ceramic powder or liquid to a foamed sponge and heat-treating it, and the square corner of the metal frame inside is installed by maintaining a predetermined interval inside the filter. An object of the present invention is to provide a ceramic foamed sponge filter having a gap forming part, the beam of the LED is formed in a structure formed at a predetermined angle, and a photocatalyst is deposited so that light is irradiated to the entire part of the filter.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 광촉매가 증착도포된 내부에 공간부를 갖고, 원통형 파이프 형상으로 일정두께로 이루어진 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부; 상기 공간부에 삽입되고 기둥 형상의 금속프레임과 상기 금속프레임의 길이방향에서 일정 형상이 외향으로 돌출되어 상기 외부 세라믹 발포 스펀지 내면에 밀착 고정되고 일체성형되는 간격형성부, 상기 간격형성부이에 형성되는 LED 포함하는 LED 결합부를 포함한다.In order to solve the above problems, the present invention provides an external ceramic foam sponge filter part having a space inside which a photocatalyst is deposited and having a predetermined thickness in a cylindrical pipe shape; A gap forming part inserted into the space, a column-shaped metal frame and a predetermined shape protruding outward in the longitudinal direction of the metal frame to be closely fixed to the inner surface of the external ceramic foam sponge and integrally formed, formed between the gap forming part It includes an LED coupling unit including an LED.
상기 간격형성부사이에 형성되는 LED 지향각을 넓힐 수 있도록 상기 LED 부착된 LED 확산 렌즈 포함하는 내부 LED 결합부를 포함한다.It includes an internal LED coupling unit including an LED diffusion lens attached to the LED so as to widen the directional angle of the LED formed between the gap forming units.
상기 LED 확산 렌즈는 폴리카보네이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트, 싸이클로올레핀코폴리머 중에서 선택된 어느 1종으로 이루어진다.The LED diffusion lens is made of any one selected from polycarbonate, polymethyl methacrylate, and cycloolefin copolymer.
상기 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부 발포스펀지에 세라믹 분말 또는 액상을 증착 도포하고, 상기 세라믹 분말 또는 액상을 열처리하여 형태를 만들어, 상기 세라믹 분말 또는 액상형태에 광촉매를 증착 도포하여 제조된다.It is manufactured by depositing and applying a ceramic powder or liquid to the foam sponge of the external ceramic foam sponge filter unit, heat-treating the ceramic powder or liquid to form a shape, and depositing and applying a photocatalyst to the ceramic powder or liquid form.
본 발명은 광촉매가 증착도포된 내부에 공간부를 갖고, 원통형 파이프 형상으로 일정두께로 이루어진 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부 발포스펀지에 세라믹 분말 또는 액상을 증착 도포하는 단계; 상기 세라믹 분말 또는 액상을 열처리하여 형태를 만들고, 상기 세라믹 분말 또는 액상 형태에 광촉매를 증착 도포하는 단계; 금속프레임을 준비하여 모서리 부분에 길이 방향에서 일정 형상이 외향으로 돌출되는 간격형성부 제조하는 단계; 상기 간격형성부하측부에 형성된 "ㄷ"자 홈 양측 사이에 상기 LED 모듈 실장된 LED모듈 끼워 부착하는 단계; 상기 간격형성부사이에 형성되는 LED 결합하여 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부 내면에 상기 금속프레임을 삽입하여 밀착고정하는 단계;를 포함한다.The present invention includes the steps of depositing and applying ceramic powder or liquid to an external ceramic foam sponge filter foam sponge having a predetermined thickness in the shape of a cylindrical pipe and having a space inside the photocatalyst is deposited; forming a shape by heat-treating the ceramic powder or liquid phase, and depositing and applying a photocatalyst to the ceramic powder or liquid phase; Preparing a metal frame to prepare a gap forming part protruding outward in a predetermined shape in the longitudinal direction at the edge portion; The step of inserting and attaching the LED module mounted between the both sides of the "C"-shaped groove formed in the gap forming load side; and inserting and fixing the metal frame to the inner surface of the external ceramic foam sponge filter unit by combining the LEDs formed between the gap forming units.
상기 세라믹 분말 또는 액상을 열처리하여 형태를 만드는 단계는 광촉매가 증착 도포된 내부에 공간부를 갖고, 원통형 파이프 형상으로 만드는 단계이다.The step of forming a shape by heat treatment of the ceramic powder or liquid phase is a step of forming a cylindrical pipe shape having a space inside the photocatalyst deposited and coated.
상기 간격형성부사이에 형성되는 LED 지향각을 넓힐 수 있도록, 상기 LED LED 확산 렌즈를 부착하는 단계;를 포함한다.and attaching the LED LED diffusion lens to widen the LED beam angle formed between the gap forming units.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 대기정화, 수질정화, 욕실(향균 및 탈취), 실내공기 정화, 흡연실, 공기정화기, 에어콘, 냉장고, 정수기 물탱크 등에 사용될 수 있다.The present invention made as described above It can be used for air purification, water purification, bathroom (antibacterial and deodorization), indoor air purification, smoking room, air purifier, air conditioner, refrigerator, water purifier water tank, etc.
또한 본 발명은 자외선 영역에서 광 활성을 갖는 탄소-이산화타이타늄 광촉매필터와 광촉매활성의 향상을 유도하는 파이프 형태로 인하여 오염공기의 접촉 면적이 확장되게 함으로써 오염물질 제거 성능이 향상될 수 있다.In addition, according to the present invention, the pollutant removal performance can be improved by extending the contact area of the polluted air due to the carbon-titanium dioxide photocatalytic filter having photoactivity in the ultraviolet region and the pipe shape inducing the improvement of the photocatalytic activity.
또한 본 발명은 광촉매 활성이 우수하여, 셀프클리닝, 탈취, 공기정화, 항균작용 및 오염방지의 효과가 현저하다.In addition, the present invention is excellent in photocatalytic activity, and the effects of self-cleaning, deodorization, air purification, antibacterial action and pollution prevention are remarkable.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부의 형상을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내부 LED 결합부를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부와 내부 LED 결합부가 결합된 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 내부 구조를 일부 절단하여 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 절단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED의 앵글빔 각도를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the shape of an external ceramic foam sponge filter unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an internal LED coupling unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state in which the external ceramic foam sponge filter unit and the internal LED coupling unit are combined according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partially cutaway view of the internal structure of FIG. 3 .
FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 3 .
6 is a view showing an angle beam angle of an LED according to another embodiment of the present invention.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This example is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that in each drawing, the same member is shown with the same reference numerals in some cases. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations determined to unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
본 발명은 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)와 내부 LED 결합부(20)로 크게 나누어 구성된다.The present invention is largely divided into an external ceramic foam
도 1에 도시된 바와 같이 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)는 광촉매가 증착도포된 내부에 공간부를 갖고, 일정 두께로 이루어진 세라믹 발포 스펀지 재질의 원통형상으로 만들어진다.As shown in FIG. 1 , the external ceramic foam
상기 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)는 발포스펀지에 세라믹 분말 또는 액상을 증착 도포하고, 상기 세라믹 분말 또는 액상을 열처리하여 형태를 만들고, 상기 세라믹 분말 또는 액상 형태에 광촉매를 증착 도포하여 제조된다.The external ceramic foam
상기 내부 LED 결합부(20)는 공간부에 삽입되고 기둥 형상의 금속프레임과 상기 금속프레임의 길이 방향에서 외향으로 돌출되게 일체성형되는 간격형성부(21)로 이루어지고, 상기 간격형성부(21) 사이에 형성되는 LED(25)를 포함한다.The internal
상기 LED(25)는 UV-A, UV-B, UV-C 모듈을 사용할 수 있는 데, 오염 물질 제거 또는 살균 등의 용도로 선택되어 사용될 수 있다.The
일실시예로서 UV-A 또는 UV-B LED(25)인 경우 확산판이 보로실리케이트(Borosilicate), 파이렉스 유리(Pyrex glass), 소다라임 유리(Soda-lime glass) 등의 견고한 재질로 형성될 수 있고, 확산판 상에 하이드로카본(Hydrocarbon) 계열의 물질인 폴리올레핀(Polyolepin), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene) 등의 유연한 재질로 형성되는 코팅층이 형성될 수 있다.As an embodiment, in the case of the UV-A or UV-
일실시예로서 살균용으로 사용하는 UV-C 엘이디 모듈은 파장이 200~280나노미터(㎚)로 짧은 자외선을 방출하도록 설계되어, 물체 표면이나 세균 DNA를 파괴하고 특수 물질에 화학 반응을 일으켜 살균이나 경화 장치 등에 사용된다.As an example, the UV-C LED module used for sterilization is designed to emit ultraviolet light with a wavelength of 200 to 280 nanometers (nm), destroying the surface of an object or bacterial DNA, and causing a chemical reaction with a special substance to sterilize It is used for curing equipment, etc.
본 발명의 다른 예로서, UV-C 엘이디 모듈은 Wavelength 278nm, Forward Current 350 mA, Optical Power 100mW, Forward Voltage 7.0V, Beam Angle 120 Degree이거나, Wavelength 278nm, Forward Current 200 mA, Optical Power 200mW, Forward Voltage 30V, Beam Angle 120 Degree이거나, Wavelength 278nm, Forward Current 350 mA, Optical Power 300mW, Forward Voltage 32V, Beam Angle 120 Degree 일 수 있다.As another example of the present invention, the UV-C LED module is Wavelength 278nm, Forward Current 350 mA, Optical Power 100mW, Forward Voltage 7.0V, Beam Angle 120 Degree, or Wavelength 278nm, Forward Current 200 mA, Optical Power 200mW, Forward Voltage 30V, Beam Angle 120 Degree, Wavelength 278nm, Forward Current 350 mA, Optical Power 300mW, Forward Voltage 32V, Beam Angle 120 Degree.
일실시예로서 상기 내부 LED 결합부(20)는 원형, 타원형기둥 및 또는 사각기둥 형상 등 중에 하나의 구조로 형성될 수 있다.As an embodiment, the internal
상기 내부 LED 결합부(20)는 광촉매가 증착 도포된 파이프 형상의 발포세라믹 필터의 내부에 사각기둥 형상의 상기 LED 결합부(20)의 금속프레임 외측면에 UV-A ,B,C LED를 부착한다.The internal
도 2에 도시된 바와 같이 상기 내부 LED 결합부(20)는 사각기둥 형상의 모서리 부분이 "" 형상으로 돌출되어 상기 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10) 내면에 밀착되어 고정된다.As shown in FIG. 2, the inner
또한 상기 "" 형상은 상측부가 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)의 내면부에 접촉되어 내부 LED 결합부(20)를 지지하여 움직이지 않게 하고, 하측부에 "ㄷ"형상의 결합부가 형성되어, 상기 결합부들 사이에 상기 LED(25)가 실장된 LED모듈(25-1)을 부착한다.Also said " " The upper part is in contact with the inner surface of the external ceramic foam
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 상기 내부 LED 결합부(20)의 모서리 부분이 돌출되어 상기 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10) 내면에 밀착되어 고정되면 상기 LED(25)에서 확산되는 빛이 상기 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)의 세라믹재질을 포함하는 스펀지 형상의 홀을 빠져 나가면서 접촉 면적이 확장되어 오염물질을 손쉽게 제거할 수 있다.3 and 4, when the edge of the inner
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내부 LED 결합부(20)의 중심부는 방열 통로가 형성되며, 상기 방열 통로를 통해 상기 LED(25)에서 발생되는 열을 외부로 전달시켜 발열 문제를 해결할 수 있고 제조 원가도 낮출 수 있다.As shown in FIG. 5, a heat dissipation passage is formed in the center of the internal
예를 들어 상기 방열 통로의 원통형 형상 내부에는 복수개의 방열핀이 돌기되어 형성될 수도 있다.For example, a plurality of heat dissipation fins may protrude inside the cylindrical shape of the heat dissipation passage.
한편 도 6에 도시된 바와 같이 LED(25)에서 나오는 빛은 일정 각도로 확산되어 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)의 전 부분에 균일하게 조사될 수 있도록 한다.Meanwhile, as shown in FIG. 6 , the light emitted from the
이 때 LED(25)의 성능 또는 확산 각도에 따라 전 부분에 균일하게 조사되지 못하는 경우도 발생하게 된다.At this time, depending on the performance or the diffusion angle of the
일실시예로서 LED(25)에 렌즈를 부착해 지향각(Beam Angle)을 넓힐 수 있는 데, 지향각을 넓힐 뿐만 아니라 빛이 필터의 전 부분에 균일하게 조사되는 것이 중요하다.As an embodiment, the beam angle can be widened by attaching a lens to the
상기 LED(25)에 부착되는 렌즈는 유리나 폴리카보네이트(Poly Carbonate; PC) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl Methacrylate; PMMA), 싸이클로올레핀코폴리머(Cyclo Olenfin Copolymer; COC) 중에서 선택된 어느 1종으로 구비될 수 있다.The lens attached to the
일실시예로서 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 LED(25)에 부착되는 LED 확산 렌즈(25-2)는 광학적으로 투명한 성질과 사출 성형에 적합한 성질을 지니도록 하기 위하여 비결정성 열가소성 수지를 채택하여 사용한다.As an embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the LED diffusion lens 25-2 attached to the
더욱 바람직하게는 폴리카보네이트(Poly Carbonate, PC), 폴리비닐클로라이드(Poly Vinyl Chloride, PVC) 및 아크릴로니트릴부타디엔스타이렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene, ABS)으로 이루어지는 군 중에서 선택되는 단일 수지 또는 2종 이상이 혼합된 복합 수지일 수 있다.More preferably, a single resin or two or more selected from the group consisting of polycarbonate (Poly Carbonate, PC), polyvinyl chloride (PVC) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) It may be a mixed composite resin.
또 다른 실시예로서 상기 LLED 확산 렌즈(25-2)는 아크릴 수지에 반사체를 투입하되, 반사체가 등분포 되도록 교반과정을 시행한 후 성형틀(금형)에 반사체가 혼합된 아크릴 수지를 투입하여 성형하여 제조된다.As another embodiment, the LLED diffusion lens 25-2 is molded by injecting a reflector into an acrylic resin, performing a stirring process so that the reflector is evenly distributed, and then injecting the acrylic resin mixed with the reflector into a molding die (mold). is manufactured by
따라서 도 7에 도시된 바와 같이 LED(25)만 내부 LED 결합부(20)에 부착된 경우 α각도로 자외선이 퍼져 나가 도 6에서와 같이 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)에서 자외선이 닿지 않는 부분이 생겨 충분한 광촉매 효과를 볼 수 없다.Therefore, as shown in FIG. 7, when only the
그러나 LED 확산 렌즈(25-2)를 사용하여 β 각도로 자외선이 퍼져 나가도록 하면 도 8에서와 같이 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10) 전부에 광촉매 효과를 볼 수 있다.However, if the UV light is spread out at a β angle using the LED diffusion lens 25-2, a photocatalytic effect can be seen in all of the external ceramic foam
한편 광촉매는 나노미립자 형태로 분산되는 TiO2 100 중량부에 대하여, 무기산 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 안정화제 50 ~ 300 중량부, 알코올 100 ~ 500 중량부, 아크릴수지 100 ~ 200 중량부, 물 100 ~ 800 중량부를 포함하여 이루어지는 이산화티탄계 광촉매 조성물에, 추가로 나노미립자 형태의 규소 산화물, 알루미늄 산화물 중 어느 하나의 산화물이 300 ~ 500 중량부, 백금, 팔라듐, 은, 루테늄, 니켈, 코발트 중의 어느 하나는 0.01 ~ 20 중량부를 포함하는 조성물이다.On the other hand, the photocatalyst is 50 to 300 parts by weight of a stabilizer selected from inorganic acids or mixtures thereof, 100 to 500 parts by weight of alcohol, 100 to 200 parts by weight of acrylic resin, 100 parts by weight of water, based on 100 parts by weight of TiO 2 dispersed in the form of nanoparticles. In the titanium dioxide-based photocatalyst composition comprising ~ 800 parts by weight, any one of 300 to 500 parts by weight of an oxide of silicon oxide and aluminum oxide in the form of nano-particulates, platinum, palladium, silver, ruthenium, nickel, or cobalt One is a composition comprising 0.01 to 20 parts by weight.
또는 상기 광촉매는 무기산화물; 및 상기 무기산화물 상에 형성된 페로센 유래 철 산화물층을 포함하는 무기산화물 기반 광촉매인 것을 특징으로 하되, 상기 광촉매는 합성수지에 0.5~2중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 광촉매를 함유하는 것을 특징으로 하고, 상기 페로센 유래 철 산화물층에서 철의 함량이 상기 무기산화물 대비 0.001 중량% 이상 6.91 중량% 이하 또는, 6.93 중량% 이상 10중량% 이하인 것을 특징으로 하고, 상기 무기산화물은, Ti, Zn, Al 및 Sn 중 적어도 하나를 포함하는 산화물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인 것을 특징으로 하며, 상기 무기산화물 기반 광촉매는, 400 nm 이상의 가시광선 영역에서 광활성을 갖는다.Or the photocatalyst is an inorganic oxide; And characterized in that it is an inorganic oxide-based photocatalyst comprising a ferrocene-derived iron oxide layer formed on the inorganic oxide, wherein the photocatalyst contains a photocatalyst characterized in that 0.5 to 2 wt% is contained in the synthetic resin, It is characterized in that the iron content in the ferrocene-derived iron oxide layer is 0.001 wt% or more and 6.91 wt% or less, or 6.93 wt% or more and 10 wt% or less, compared to the inorganic oxide, wherein the inorganic oxide is Ti, Zn, Al and Sn It is characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of oxides comprising at least one, and the inorganic oxide-based photocatalyst has photoactivity in a visible ray region of 400 nm or more.
따라서 상술한 광촉매 물질로 전술한 LED 결합부(20)로부터 자외선(UV)이 전달되는 경우, 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)에 전자(Election)와 전공대(Electren Hole)가 형성된다.Therefore, when ultraviolet (UV) is transmitted from the above-described
이때, 전자(Election)와 전공대(Electren Hole)는 표면으로 이동하여 각각 산소 및 수산기와 결합하여, 강력한 산화력을 가진 하이드록시라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드음이온(O2-)을 생성한다.At this time, electrons and electron holes move to the surface and combine with oxygen and hydroxyl groups, respectively, to generate hydroxy radicals (-OH) and superoxide anions (O 2 -) with strong oxidizing power.
이후, 생성된 하이드록시라디칼(-OH)과 슈퍼옥사이드음이온(O2-)은 공기(A)에 포함된 각종 오염물질에 붙어 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)로 분해한다.Thereafter, the generated hydroxy radical (-OH) and superoxide anion (O 2 -) are attached to various contaminants contained in the air (A) and decomposed into water (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ).
이와 같이, 대부분의 오염물질은 유기물질이므로 슈퍼옥사이드 음이온이나 수산화라디칼에 닿으면 더 이상 유해 물질로 남을 수 없게 된다.As such, since most of the contaminants are organic substances, when they come in contact with superoxide anions or hydroxyl radicals, they can no longer remain as harmful substances.
이하 본 발명의 실시를 위한 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터 제조 방법에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a ceramic foamed sponge filter coated with a photocatalyst for carrying out the present invention will be described in detail.
먼저 발포 스펀지를 준비하고 발포 스펀지에 세라믹 분말 또는 액상을 증착 도포한다.First, a foamed sponge is prepared, and ceramic powder or liquid is deposited and applied to the foamed sponge.
그리고 상기 세라믹 분말 또는 액상을 일정 온도로 열처리하여 일정 형태를 만드는 데, 바람직하게는 원통형 파이프 형상으로 만들 수 있다.In addition, the ceramic powder or liquid phase is heat-treated at a predetermined temperature to form a predetermined shape, preferably in a cylindrical pipe shape.
또한 상기 세라믹 분말 또는 액상 형태에 광촉매를 증착하여 도포한다.In addition, a photocatalyst is deposited and applied to the ceramic powder or liquid form.
이 때 상기 광촉매는 FeTiO3, Fe2Ti3O9, Fe2Ti4O11, Fe2TiO4, Fe2TiO5, Fe3Ti3O10, FeTi2.603O0.35 및 FeTi5O10 으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 티탄철석과 산화티탄이 접합되어 있는 구조를 갖는 산화티탄(TiO2)-티탄철석 광촉매제를 사용할 수도 있다.In this case, the photocatalyst is FeTiO 3 , Fe 2 Ti 3 O9, Fe 2 Ti 4 O 11 , Fe 2 TiO 4 , Fe 2 TiO 5 , Fe 3 Ti 3 O10, FeTi2.603O0.35 and FeTi5O10 selected from the group consisting of A titanium oxide (TiO 2 )-titanite photocatalyst having a structure in which ferrite and titanium oxide, which are any one or a mixture thereof, are bonded may be used.
또는 상기 광촉매 물질로 담지된 비드(bead), 펠릿(pellet) 중 어느 하나 또는 하나 이상을 사용하고, 상기 광촉매 물질은 이산화티타늄(TiO2)과, 삼산화스트론튬티타늄(SrTiO3)와, 산화아연(ZnO)과, 황화카드늄(CdS)과, 이산화지르코늄(ZrO2)와, 삼산화바나듐(V2O3) 및, 삼산화텅스텐(WO3) 중 어느 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.Or any one or more of beads and pellets supported with the photocatalytic material are used, and the photocatalytic material is titanium dioxide (TiO 2 ), strontium titanium trioxide (SrTiO 3 ) and zinc oxide ( ZnO), cadmium sulfide (CdS), zirconium dioxide (ZrO 2 ), vanadium trioxide (V 2 O 3 ), and tungsten trioxide (WO 3 ) Any one or a mixture of one or more may be used.
또한 광촉매는 금속 산화물 및 금속 입자를 포함하고, 상기 금속 산화물은 산화텅스텐, 산화니오븀 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 금속 입자는 텅스텐, 크롬, 바나듐, 몰리브데넘, 구리, 철, 코발트, 망간, 니켈, 백금, 금, 은, 세륨, 카드늄, 아연, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 제2 바인더는 TEOS, Trimethoxy(methyl)silane, triethoxy(methyl)silane 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 졸의 열경화물을 포함하고, 상기 흡착제는 활성탄, 제올라이트, 아파타이트, 알루미나, 실리카 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.In addition, the photocatalyst includes a metal oxide and metal particles, the metal oxide includes one selected from the group consisting of tungsten oxide, niobium oxide, and combinations thereof, and the metal particles include tungsten, chromium, vanadium, molybdenum, copper , iron, cobalt, manganese, nickel, platinum, gold, silver, cerium, cadmium, zinc, magnesium, calcium, strontium, barium, and combinations thereof, and the second binder is TEOS, Trimethoxy (methyl)silane, triethoxy(methyl)silane, and a thermosetting product of one sol selected from the group consisting of combinations thereof, wherein the adsorbent is selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, apatite, alumina, silica, and combinations thereof may contain one.
또는 본 발명은 광촉매층, 흡착제층을 순차적으로 포함하고, 상기 광촉매층은 친수성을 갖는 제1 바인더; 및 광촉매를 포함하며, 상기 흡착제층은 제2 바인더; 및 흡착제의 혼합물을 포함하고, 상기 제1 바인더는 이산화티탄(TiO2) 바인더, 콜로이드 규산(colloidal silica), 이산화규소(SiO2)계 바인더, 알루미나 졸, 지르코니아 졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수도 있다.Alternatively, the present invention sequentially includes a photocatalyst layer and an adsorbent layer, wherein the photocatalyst layer includes a first binder having hydrophilicity; and a photocatalyst, wherein the adsorbent layer comprises: a second binder; and a mixture of adsorbents, wherein the first binder is one selected from the group consisting of titanium dioxide (TiO2) binder, colloidal silica, silicon dioxide (SiO2)-based binder, alumina sol, zirconia sol, and combinations thereof. may include.
한편 상기 원통형 파이프 형상은 세라믹 분말 또는 액상을 열처리하여 광촉매가 증착도포된 내부에 공간부를 갖도록 하여 LED 등을 부착할 수 있도록 한다.On the other hand, the cylindrical pipe shape is heat-treated with ceramic powder or liquid to have a space inside the photocatalyst deposited and coated, so that LEDs, etc. can be attached.
계속하여 상기 금속프레임의 길이 방향에서 외향으로 돌출되게 간격형성부(21)를 일체성형시킨다.Subsequently, the
그리고 상기 간격형성부(21) 사이에 형성되는 LED(25)을 부착시킨다.And the
이 때 상기 내부 LED 결합부(20)는 사각기둥 형상의 모서리 부분이 "" 형상으로 돌출되도록 제조하고, 상기 "" 형상 하측부에 "ㄷ"형상의 결합부를 형성하고, 상기 결합부들 사이에 상기 LED(25)가 실장된 LED모듈(25-1)을 부착한다.At this time, the inner
구체적으로 본 발명에 따른 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)는 3차원 그물눈 구조를 가지는 유기 다공체로, 세라믹 미분말 또는 액상과 바인더를 함침 부착시켜, 건조한 후, 이들을 가열해 상기 유기 다공체를 소실시키면 동시에 상기 세라믹 미분말 또는 액상 입자가 소결되어, 삼차원 그물눈 구조를 가지는 세라믹 입자로 이루어지는 요철 표면층을 형성한다.Specifically, the external ceramic foam
이어서, 상기 세라믹 다공체의 상기 요철 표면층으로 광촉매를 담지시킴으로써, 광촉매필터를 제조할 수 있다.Then, by supporting a photocatalyst on the uneven surface layer of the ceramic porous body, a photocatalytic filter may be manufactured.
이 때 상기 광촉매는 나노미립자 형태로 분산되는 TiO2 100 중량부에 대하여, 무기산 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 안정화제 50 ~ 300 중량부를 포함하여 이루어지는 광촉매 조성물에, 추가로 나노미립자 형태의 규소 산화물, 알루미늄 산화물 중 어느 하나의 산화물을 포함하는 조성물이다.At this time, the photocatalyst is a photocatalyst composition comprising 50 to 300 parts by weight of a stabilizer selected from inorganic acids or mixtures thereof, based on 100 parts by weight of TiO 2 dispersed in the form of nanoparticles, in addition to silicon oxide in the form of nanoparticles, A composition comprising any one of aluminum oxides.
또한, 상기 표층용 세라믹 미분말 입자는 평균 입경 1~100μm인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the ceramic fine powder particles for the surface layer have an average particle diameter of 1 to 100 μm.
10 : 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부
20 : 내부 LED 결합부
21 : 간격형성부
25 : LED
25-1 : LED모듈10: external ceramic foam sponge filter unit
20: internal LED coupling part
21: gap forming part
25 : LED
25-1: LED module
Claims (7)
상기 공간부에 삽입되고 기둥 형상의 금속프레임과 상기 금속프레임의 길이방향에서 일정 형상이 외향으로 돌출되어 상기 외부 세라믹 발포 스펀지(10) 내면에 밀착 고정되고 일체성형되는 간격형성부(21), 상기 간격형성부(21)에 형성되는 LED(25)를 포함하는 LED 결합부(20);를 포함하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터. An external ceramic foam sponge filter unit 10 having a space inside the photocatalyst deposited and coated, and having a predetermined thickness in the shape of a cylindrical pipe;
A gap forming part 21 that is inserted into the space and protrudes outward in a column-shaped metal frame and a longitudinal direction of the metal frame, is closely fixed to the inner surface of the external ceramic foam sponge 10, and is integrally formed; A ceramic foam sponge filter coated with a photocatalyst including; an LED coupling unit 20 including an LED 25 formed in the gap forming unit 21 .
상기 간격형성부(21) 사이에 형성되는 LED(25)의 지향각을 넓힐 수 있도록 상기 LED(25)가 부착된 LED 확산 렌즈(25-2)로 이루어진 내부 LED 결합부(20)를 포함하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터.According to claim 1,
Including an internal LED coupling part 20 made of an LED diffusion lens 25-2 to which the LED 25 is attached so as to widen the directional angle of the LED 25 formed between the gap forming part 21 Ceramic foam sponge filter coated with photocatalyst.
상기 LED 확산 렌즈(25-2)는 폴리카보네이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트, 싸이클로올레핀코폴리머 중에서 선택된 어느 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터.3. The method of claim 2,
The LED diffusion lens (25-2) is a ceramic foam sponge filter coated with a photocatalyst, characterized in that it is made of any one selected from polycarbonate, polymethyl methacrylate, and cycloolefin copolymer.
상기 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10)는 발포스펀지에 세라믹 분말 또는 액상을 증착 도포하고, 상기 세라믹 분말 또는 액상을 열처리하여 형태를 만들어, 상기 세라믹 분말 또는 액상형태에 광촉매를 증착 도포하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터.According to claim 1,
The external ceramic foam sponge filter unit 10 is manufactured by depositing and applying a ceramic powder or liquid to a foamed sponge, heat-treating the ceramic powder or liquid to form a shape, and depositing and applying a photocatalyst to the ceramic powder or liquid form. A ceramic foam sponge filter coated with a photocatalyst characterized by deposition.
상기 세라믹 분말 또는 액상을 열처리하여 형태를 만들고, 상기 세라믹 분말 또는 액상 형태에 광촉매를 증착 도포하는 단계;
금속프레임을 준비하여 모서리 부분에 길이 방향에서 일정 형상이 외향으로 돌출되는 간격형성부(21)를 제조하는 단계;
상기 간격형성부(21)하측부에 형성된 "ㄷ"자 홈 양측 사이에 상기 LED 모듈(25)이 실장된 LED모듈(25-1) 끼워 부착하는 단계;
상기 간격형성부(21)사이에 형성되는 LED(25) 결합하여 외부 세라믹 발포 스펀지 필터부(10) 내면에 상기 금속프레임을 삽입하여 밀착고정하는 단계;를 포함하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터 제조 방법.depositing and applying ceramic powder or liquid to the foam sponge of the external ceramic foam sponge filter unit 10 having a predetermined thickness in the shape of a cylindrical pipe and having a space inside the photocatalyst is deposited;
forming a shape by heat-treating the ceramic powder or liquid phase, and depositing and applying a photocatalyst to the ceramic powder or liquid phase;
preparing a metal frame to prepare a gap forming part 21 having a predetermined shape protruding outward in the longitudinal direction at the edge;
the step of inserting and attaching the LED module 25-1 on which the LED module 25 is mounted between both sides of the "C"-shaped groove formed in the lower part of the gap forming part 21;
A ceramic foam sponge coated with a photocatalyst comprising; inserting and fixing the metal frame on the inner surface of the external ceramic foam sponge filter unit 10 by combining the LEDs 25 formed between the gap forming units 21 . How to make a filter.
상기 세라믹 분말 또는 액상을 열처리하여 형태를 만드는 단계는 광촉매가 증착 도포된 내부에 공간부를 갖고, 원통형 파이프 형상으로 만드는 단계인 것을 특징으로 하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터 제조 방법.6. The method of claim 5,
Forming the shape by heat-treating the ceramic powder or liquid phase is a method of manufacturing a ceramic foam sponge filter coated with a photocatalyst, characterized in that it is a step of forming a cylindrical pipe shape having a space inside the photocatalyst deposited and coated.
상기 간격형성부(21) 사이에 형성되는 LED(25) 지향각을 넓힐 수 있도록, 상기 LED(25)에 LED 확산 렌즈(25-2)를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매가 증착 도포된 세라믹 발포 스펀지 필터 제조 방법.6. The method of claim 5,
A photocatalyst comprising a; Method for manufacturing a ceramic foam sponge filter coated with vapor deposition.
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2021
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