KR102184694B1 - Air Cleaning Filter Using Visible Light Excitation Photocatalyst and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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Abstract

유해가스분해 및 유해세균을 살균하고, 미세먼지를 제거 가능한 이중층 구조의 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터가 개시된다. 이는, 이중층으로 형성된 본체 내측 및 외측에 각각 광촉매 물질을 형성함으로써 본체 내로 유입되는 유해 공기에 의한 유해가스분해 및 유해세균을 살균하고, 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 가시광에 여기 가능한 광촉매를 본체 내측 및 외측에 형성하고, 형성된 광촉매 물질에 가시광을 조사함으로써 종래 인체 유해성 논란이 있는 오존 방식이나 자외선 방식에 비해 안정성을 확보할 수 있으며, 종래의 플라즈마 또는 고온 열처리 방식에 비해 초기 투자 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다. Disclosed is an air cleaning filter using a double-layered visible light-excited photocatalyst capable of sterilizing harmful gas decomposition and harmful bacteria and removing fine dust. This can sterilize harmful gas decomposition and harmful bacteria by harmful air introduced into the body by forming a photocatalytic material inside and outside the body formed of a double layer, and effectively remove fine dust. In addition, by forming a photocatalyst capable of excitation with visible light inside and outside the main body, and irradiating the formed photocatalyst with visible light, it is possible to secure stability compared to the conventional ozone method or ultraviolet method, which is controversial as harmful to the human body. Compared to the method, initial investment and maintenance cost can be reduced.

Description

가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터 및 이의 제조방법{Air Cleaning Filter Using Visible Light Excitation Photocatalyst and Manufacturing Method Thereof}Air Cleaning Filter Using Visible Light Excitation Photocatalyst and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유해가스분해 및 유해세균을 살균할 수 있고, 미세먼지를 제거 가능한 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터에 관한 것이다.The present invention relates to an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an air using a visible light-excited photocatalyst capable of decomposing harmful gases and sterilizing harmful bacteria and removing fine dust. It relates to a clean filter.

최근 환경오염이 증대됨에 따라 대기오염으로 인한 인체의 유해성도 날로 증가하고 있고 환경오염의 대부분을 차지하는 대기오염이 실외의 공기뿐 만 아니라 사람들이 장시간 활동하는 실내의 공기를 더욱 심각하게 오염시키고 있다. 특히, 주로 자동차 배기가스 등에서 발생되는 PM 2.5M 이하 수준의 극초미세먼지는 인체의 호흡기 깊숙이 침투해 폐 조직에 붙어 호흡기 질환을 일으키며, 혈관으로 흡수돼 뇌졸중이나 심장질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있다.With the recent increase in environmental pollution, the harmfulness of the human body due to air pollution is also increasing day by day, and air pollution, which accounts for most of the environmental pollution, pollutes not only the outdoor air but also the indoor air where people are active for a long time. In particular, it is known that ultra-fine dust with a level of PM 2.5M or less, mainly generated from automobile exhaust gas, penetrates deep into the respiratory tract of the human body, attaches to the lung tissue, causes respiratory disease, and is absorbed into the blood vessels, causing stroke or heart disease.

이러한 오염된 공기를 청정공기로 정화시키기 위하여 공기청정기가 많이 사용되고 있으며, 공기청정기는 오염된 공기를 송풍기로 흡입하여 분진제거장치 즉, 필터수단에 의해 미세한 먼지나 세균류를 포집하거나 분진제거 기능과 함께 악취 및 유해가스, 탈취기능을 수행한다.In order to purify such contaminated air with clean air, air purifiers are widely used, and the air purifier inhales contaminated air with a blower to collect fine dust or bacteria by means of a filter means, or with a dust removal function. It performs the function of odor, harmful gas, and deodorization.

공기청정 방식으로는 오존 방식, 자외선을 이용한 광촉매 방식, 플라즈마를 이용한 방식, 고온 열처리 방식 등 다양한 방식이 있다.As the air cleaning method, there are various methods such as an ozone method, a photocatalytic method using ultraviolet rays, a method using plasma, and a high temperature heat treatment method.

허나, 오존 방식과 자외선을 이용한 방식은 인체 유해성 논란이 대두되고 있으며, 플라즈마를 이용한 방식이나 고온 열처리 방식은 초기 투자 및 유지보수비용이 높은 단점을 갖는다.However, the ozone method and the method using ultraviolet rays have been controversial about harm to the human body, and the method using plasma or the high temperature heat treatment method has a disadvantage of high initial investment and maintenance cost.

한국등록특허 10-0750993Korean Patent Registration 10-0750993

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이중층으로 형성된 광촉매층에 가시광을 조사함으로써 유해가스분해 및 유해세균을 살균하고, 미세먼지를 제거할 수 있는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide an air cleaning filter and a manufacturing method thereof using a visible light-excited photocatalyst capable of sterilizing harmful gas decomposition and harmful bacteria by irradiating visible light on a photocatalyst layer formed of a double layer, and removing fine dust. It is in providing.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터는 외부 공기가 유입되도록 내부가 비어있는 본체, 상기 본체 내부에 광을 조사하는 광원부, 상기 본체 외측에 형성되고, 상기 광원부에 의해 입사되는 광에 의해 반응 또는 활성화 되어 미세먼지를 제거하는 제1 필터부, 상기 제1 필터부와 접하도록 상기 본체 내측에 형성되고, 상기 광원부에 의해 입사되는 광에 의해 반응 또는 활성화 되어 유해가스를 분해 및 유해세균을 살균하는 제2 필터부를 포함한다.The air cleaning filter using the visible light-excited photocatalyst of the present invention for solving the above problem includes a body having an empty inside so that outside air is introduced, a light source unit for irradiating light into the body, and formed outside the body, and the light source unit A first filter unit that is reacted or activated by light incident by the light to remove fine dust, is formed inside the body so as to contact the first filter unit, and is reacted or activated by light incident on the light source unit to be harmful. It includes a second filter for decomposing gas and sterilizing harmful bacteria.

상기 본체는 내부가 비어있는 원통 형태를 갖을 수 있다.The body may have a cylindrical shape with an empty inside.

상기 본체는 HEPA필터, 카본필터 및 프리필터 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The body may be formed of any one of a HEPA filter, a carbon filter, and a pre-filter.

상기 본체는 섬유의 직경이 서로 다른 이중층 구조로 형성될 수 있다.The body may be formed in a double-layer structure having different fiber diameters.

상기 제1 필터부는 섬유의 직경이 30μ내지 50μ을 갖는 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 형성되고, 상기 제2 필터부는 섬유의 직경이 3μ내지 5μ을 갖는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)으로 형성될 수 있다.The first filter part is made of polyethylene terephthalate (PET) having a fiber diameter of 30 μ to 50 μm, and the second filter part is made of polypropylene (PP) having a fiber diameter of 3 μ to 5 μm. Can be formed.

상기 광원부는, 광을 출사하는 광원, 상기 광원에서 출사된 광을 상기 본체 내부로 조사하는 렌즈 및 상기 광원 및 상기 렌즈를 지지하고, 상기 광원에서 발생되는 열을 방열하는 방열판을 포함할 수 있다.The light source unit may include a light source for emitting light, a lens for irradiating the light emitted from the light source into the body, and a heat sink for supporting the light source and the lens and radiating heat generated from the light source.

상기 렌즈는 반구 형태를 갖을 수 있다.The lens may have a hemispherical shape.

상기 렌즈는, 상기 렌즈의 하부 중심에 형성된 제1 홈 및 상기 렌즈의 상부 중심에 형성된 제2 홈을 포함할 수 있다.The lens may include a first groove formed at a lower center of the lens and a second groove formed at an upper center of the lens.

상기 제1 홈 및 상기 제2 홈은 반구 형태로 형성될 수 있다.The first groove and the second groove may be formed in a hemispherical shape.

상기 광원부는 상기 렌즈가 상기 본체 내부를 향하도록 상기 본체 내부에 배치되고, 상기 방열판의 하부면이 상기 본체의 일측면과 동일 면이 되도록 배치될 수 있다.The light source unit may be disposed inside the body so that the lens faces the inside of the body, and the lower surface of the heat sink may be disposed to be the same surface as one side surface of the body.

상기 광원부에서 발광되는 광은 가시광일 수 있다.The light emitted from the light source unit may be visible light.

상기 가시광은 살균 작용을 갖는 400nm 내지 410nm의 파장 범위를 갖을 수 있다.The visible light may have a wavelength range of 400 nm to 410 nm having a sterilizing effect.

상기 제1 필터부 및 상기 제2 필터부는 각각 표면에 코팅된 광촉매 물질을 더 포함할 수 있다.Each of the first filter unit and the second filter unit may further include a photocatalytic material coated on a surface.

상기 광촉매 물질은 TiO2, ZnO, SnO2, WO3, ZnS, NiO 및 Fe2O3 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The photocatalytic material may include any one of TiO 2 , ZnO, SnO 2 , WO 3 , ZnS, NiO and Fe 2 O 3 materials.

상기 광촉매 물질은 칼코게나이드(chalcogenide)에 금속이온을 도핑한 물질로 형성될 수 있다.The photocatalytic material may be formed of a material doped with a metal ion in a chalcogenide.

상기 광촉매 물질은 TiO2 물질로 형성되고, 상기 TiO2는 TiO2 내에 V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn의 전이금속 또는 B, C, N, F의 비금속이온을 도핑하여 밴드갭 제어를 통해 형성될 수 있다.The photocatalytic material is TiO 2 Formed of a material, and the TiO 2 is TiO 2 Transition metals of V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn or non-metal ions of B, C, N, and F may be doped in the inside to form through band gap control.

상기 칼코게나이드는 CuInGaSe2, Cu2ZnSnS4 물질 중 어느 하나를 포함하고, 상기 금속이온은 Ag, Pt, Au 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The chalcogenide is CuInGaSe 2 , Cu 2 ZnSnS 4 It includes any one of materials, and the metal ion may include any one of Ag, Pt, and Au materials.

상기 본체의 하부에 배치되고, 외부의 공기를 상기 본체 내부로 유입시키는 팬을 더 포함할 수 있다.It may further include a fan disposed below the main body and introducing external air into the main body.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법은 액상 광촉매 물질을 제조하는 단계, 상기 액상 광촉매 물질을 이중층으로 형성된 필터 직물에 코팅하는 단계, 상기 액상 광촉매 물질이 코팅된 필터 직물을 화학환원법을 이용하여 화학 환원 처리하는 단계 및 상기 환원 처리된 필터 직물을 일정간격으로 접어 원통형 구조로 형성하고, 상기 원통형 구조의 필터 직물 내에 광원부를 배치하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst of the present invention for solving the above problems includes preparing a liquid photocatalyst material, coating the liquid photocatalyst material on a filter fabric formed of a double layer, and the liquid photocatalyst material And chemically reducing the coated filter fabric using a chemical reduction method, and folding the reduced filter fabric at regular intervals to form a cylindrical structure, and disposing a light source in the cylindrical filter fabric.

상기 액상 광촉매 물질을 제조하는 단계는, 티타늄 테트라이소프로폭사이드(TTIP)와 용매를 혼합하는 단계, 상기 혼합물을 초순수 물(DI)과 혼합하여 졸겔용액을 형성하는 단계, 상기 졸겔용액을 수열합성 과정을 이용하여 액상 광촉매 물질을 형성하는 단계를 포함한다.The preparing of the liquid photocatalyst material includes mixing titanium tetraisopropoxide (TTIP) and a solvent, forming a sol-gel solution by mixing the mixture with ultrapure water (DI), and hydrothermal synthesis of the sol-gel solution. And forming a liquid photocatalytic material using a process.

상기 용매는 이소프로필알코올(IPA) 및 빙초산(AA)을 포함할 수 있다.The solvent may include isopropyl alcohol (IPA) and glacial acetic acid (AA).

상기 액상 광촉매 물질을 형성하기 위한 상기 티타늄 테트라이소프로폭사이드(TTIP) 1몰 대비 배합 몰비는, TTIP : IPA : AA : DI = 1 : 1~5 : 3~12 : 100으로 형성될 수 있다.The mixing molar ratio to 1 mole of the titanium tetraisopropoxide (TTIP) for forming the liquid photocatalytic material may be TTIP: IPA: AA: DI = 1: 1-5: 3-12: 100.

상기 이중층은, 상기 필터 직물의 외측에 형성되고, 섬유의 직경이 30μ내지 50μ을 갖는 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 형성된 제1 필터부 및 상기 필터 직물의 내측에 형성되고, 섬유의 직경이 3μ내지 5μ을 갖는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)으로 형성된 제2 필터부를 포함할 수 있다.The double layer is formed on the outside of the filter fabric, the first filter part formed of polyethylene terephthalate (PET) having a fiber diameter of 30 μ to 50 μ and is formed on the inside of the filter fabric, It may include a second filter unit formed of polypropylene (PP) having a diameter of 3 μ to 5 μ.

상기 화학 환원 처리단계는, 초순수 물에 염산을 용해하여 환원용액을 형성하는 단계, 상기 환원용액을 소듐 보로하이드라이드(NaBH4)와 혼합하는 단계 및 상기 혼합물에 상기 광촉매 물질이 코팅된 필터 직물을 침지하는 단계를 포함할 수 있다.The chemical reduction treatment step includes dissolving hydrochloric acid in ultrapure water to form a reducing solution, mixing the reducing solution with sodium borohydride (NaBH 4 ), and a filter fabric coated with the photocatalytic material in the mixture. It may include a step of immersion.

상기 화학 환원 처리를 위한 상기 소듐 보로하이드라이드(NaBH4) 1몰 대비 배합 몰비는, NaBH4 : H2O : HCl = 1 : 3~10 : 0.8~2로 형성될 수 있다.The sodium borohydride (NaBH 4 ) for the chemical reduction treatment may be a molar ratio of 1 mole to the compounding molar ratio of NaBH 4 : H 2 O: HCl = 1: 3-10: 0.8-2.

상기 광원부는, 광을 출사하는 광원, 상기 광원에서 출사된 광을 상기 본체 내부로 조사하고, 반구 형태로 형성된 렌즈 및 상기 광원 및 상기 렌즈를 지지하고, 상기 광원에서 발생되는 열을 방열하는 방열판을 포함할 수 있다.The light source unit includes a light source that emits light, a lens formed in a hemispherical shape, and a heat sink configured to radiate heat generated from the light source and radiate heat generated from the light source. Can include.

본 발명에 따르면, 이중층으로 형성된 본체 내측 및 외측에 각각 광촉매 물질을 형성함으로써 본체 내로 유입되는 유해 공기에 의한 유해가스분해 및 유해세균을 살균하고, 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있다.According to the present invention, by forming a photocatalytic material inside and outside a body formed of a double layer, it is possible to sterilize harmful gas decomposition and harmful bacteria by harmful air flowing into the body, and effectively remove fine dust.

또한, 가시광에 여기 가능한 광촉매를 본체 내측 및 외측에 형성하고, 형성된 광촉매 물질에 가시광을 조사함으로써 종래 인체 유해성 논란이 있는 오존 방식이나 자외선 방식에 비해 안정성을 확보할 수 있다.In addition, by forming a photocatalyst capable of excitation with visible light inside and outside the body, and irradiating visible light to the formed photocatalyst material, it is possible to secure stability compared to the conventional ozone method or ultraviolet method, which is controversial as harmful to the human body.

또한, 살균효과가 있는 405nm 내외의 가시광을 이용하여 유해가스분해 및 유해세균을 살균하고, 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 종래의 플라즈마 또는 고온 열처리 방식에 비해 초기 투자 및 유지보수 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.In addition, since it is possible to sterilize harmful gas decomposition and harmful bacteria by using visible light of around 405nm, which has a sterilizing effect, and effectively removes fine dust, the initial investment and maintenance cost can be reduced compared to the conventional plasma or high temperature heat treatment method. There is an advantage to be able to.

또한, 광촉매 물질이 코팅된 본체를 화학 환원 처리를 수행함으로써 가시광에 의한 여기 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the excitation performance by visible light by performing a chemical reduction treatment on the body coated with the photocatalytic material.

더 나아가, 광원부의 렌즈를 반구 형태로 형성함으로써, 광원에 의해 출사되는 광이 본체 내부 벽면에 균일하게 조사되도록 할 수 있다.Furthermore, by forming the lens of the light source unit in a hemispherical shape, light emitted by the light source can be uniformly irradiated onto the inner wall surface of the main body.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 본체의 이중층 구조를 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명에 따른 광원부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 렌즈에 따른 광의 진행 방향을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 렌즈에 따른 광측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 가시광 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 공기청정필터에 광촉매 물질이 코팅되기 전후를 나타낸 이미지이다.
도 8은 본 발명의 제조예에 의한 공기청정 필터를 나타낸 이미지이다.
도 9는 본 발명의 비교예에 따른 실험결과를 나타낸 이미지이다.
1 is a view showing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst of the present invention.
2 is an image showing a double layer structure of a main body according to the present invention.
3 is a view showing a light source unit according to the present invention.
4 is a view showing the direction of light travel according to the lens of the present invention.
5 is a graph showing the optical measurement result according to the lens of the present invention.
6 is a flow chart showing a method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst of the present invention.
7 is an image showing before and after a photocatalytic material is coated on the air cleaning filter of the present invention.
8 is an image showing an air cleaning filter according to a manufacturing example of the present invention.
9 is an image showing an experiment result according to a comparative example of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, identical or corresponding components are assigned the same reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted. To

도 1은 본 발명의 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터는 본체(100), 광원부(200), 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst according to the present invention includes a body 100, a light source unit 200, a first filter unit 110 and a second filter unit 120.

본체(100)는 내부가 비어있는 원통 형태, 사각 기둥 형태, 삼각 기둥 형태 등 다양한 기둥 형태로 형성될 수 있으나, 본체(100) 내부에서 조사되는 광이 본체(100) 내부를 일정하게 조사되도록 실린더 형태인 내부가 비어있는 원통 형태로 형성되는 것이 바람직하다.The body 100 may be formed in various pillar shapes such as a cylindrical shape, a square pillar shape, a triangular pillar shape, etc., but the cylinder It is preferable that the inside of the shape is formed in an empty cylindrical shape.

상기 본체(100)는 HEPA필터, 카본필터 및 프리필터 중 어느 하나로 형성되되, 이중층 구조로 형성될 수 있다. 좀 더 상세하게는 상기 본체(100)는 원통 형태의 HEPA필터로 형성될 수 있으며, 상기 원통 형태는 직경이 서로 다른 층이 결합되어 형성된 이중층 구조로 형성될 수 있다. 즉, 원통의 내측과 외측을 이루는 층은 각각 다른 크기의 직경을 갖는 섬유로 형성될 수 있다.The body 100 may be formed of any one of a HEPA filter, a carbon filter, and a pre-filter, and may have a double layer structure. In more detail, the main body 100 may be formed of a HEPA filter in a cylindrical shape, and the cylindrical shape may be formed in a double-layer structure formed by combining layers having different diameters. That is, the layers forming the inner and outer sides of the cylinder may be formed of fibers having different diameters.

여기서, 본체(100)의 외측은 광원부(200)에 의해 입사되는 광에 의해 반응 또는 활성화 되어 본체(100) 내부로 유입되는 미세먼지를 제거하는 제1 필터부(110)로 형성되고, 본체(100)의 내측은 상기 제1 필터부(110)와 접하도록 상기 본체(100) 내측에 형성되되, 입사되는 광에 의해 반응 또는 활성화 되어 본체(100) 내부로 유입되는 유해가스를 분해 및 유해세균을 살균하는 제2 필터부(120)로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 본체(100)는 제1 필터부(110)와 제2 필터부(120)가 이중층으로 형성된 원통 형태의 공기청정필터일 수 있다.Here, the outside of the main body 100 is formed of a first filter unit 110 that is reacted or activated by light incident by the light source unit 200 to remove fine dust flowing into the main body 100, and the main body ( The inside of 100) is formed on the inside of the main body 100 so as to come into contact with the first filter unit 110, and is reacted or activated by incident light to decompose harmful gases flowing into the main body 100 and decompose harmful bacteria. It may be formed of a second filter unit 120 to sterilize. That is, the main body 100 according to the present invention may be a cylindrical air cleaning filter in which the first filter unit 110 and the second filter unit 120 are formed as a double layer.

도 2는 본 발명에 따른 본체의 이중층 구조를 나타낸 이미지이다.2 is an image showing a double layer structure of a main body according to the present invention.

여기서, 도 2(a)는 본체(100)의 외측에 형성된 제1 필터부(110)를 나타낸 이미지이고, 도 2(b)는 본체(100)의 내측에 형성된 제2 필터부(120)를 나타낸 이미지이다.Here, FIG. 2(a) is an image showing the first filter unit 110 formed on the outside of the main body 100, and FIG. 2(b) shows the second filter unit 120 formed on the inside of the main body 100. This is the image shown.

도 2를 참조하면, 실시예로써 상기 본체(100)의 제1 필터부(110)는 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 형성되고, 제2 필터부(120)는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)로 형성된 이중층 구조일 수 있다. 바람직하게는, 제1 필터부(110)는 직경이 30μm내지 50μm의 직경을 갖는 PET로 형성될 수 있으며, 제2 필터부(120)는 직경이 3μm내지 5μm의 직경을 갖는 PP로 형성될 수 있다. 즉, 외부에서 본체(100)로 유입되는 외부의 공기는 이중층 구조중 외측에 PET로 형성된 제1 필터부(110)를 거쳐 내측에 PP로 형성된 제2 필터부(120)를 통과하여 본체(100) 내부로 유입될 수 있다.Referring to FIG. 2, as an embodiment, the first filter unit 110 of the main body 100 is formed of polyethylene terephthalate (PET), and the second filter unit 120 is polypropylene. It may have a double layer structure formed of PP). Preferably, the first filter unit 110 may be formed of PET having a diameter of 30 μm to 50 μm, and the second filter unit 120 may be formed of PP having a diameter of 3 μm to 5 μm. have. That is, external air flowing into the main body 100 from the outside passes through the first filter unit 110 formed of PET on the outside of the double-layer structure, and passes through the second filter unit 120 formed of PP on the inside, and the main body 100 ) It can flow inside.

또한, 본 발명에 따른 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)는 필터부 표면에 코팅된 광촉매 물질을 포함할 수 있다. 즉, 광원부(200)에서 조사되는 광이 상기 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 각각 코팅된 광촉매 물질로 조사됨으로써 광촉매 물질은 반응 또는 활성화 될 수 있다.In addition, the first filter unit 110 and the second filter unit 120 according to the present invention may include a photocatalytic material coated on the surface of the filter unit. That is, light irradiated from the light source unit 200 is irradiated with the photocatalytic material coated on the first filter unit 110 and the second filter unit 120, respectively, so that the photocatalytic material may be reacted or activated.

따라서, 이중층 구조중 외측에 형성된 제1 필터부(110)는 미세먼지를 제거하는 여과층으로 기능할 수 있고, 내측에 형성된 제2 필터부(120)는 유해가스분해 및 유해세균을 살균하는 기능층으로 기능할 수 있다.Accordingly, the first filter unit 110 formed on the outside of the double layer structure can function as a filtration layer for removing fine dust, and the second filter unit 120 formed on the inside functions to decompose harmful gases and sterilize harmful bacteria. It can function as a layer.

즉, 본 발명에 따른 공기청정필터는 이중층 구조로 형성된 두 개의 필터(110,120)에 의해 미세먼지 뿐만 아니라, 유해가스 및 유해세균을 동시에 제거 가능한 효과를 갖는다. 상기 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 형성된 광촉매 물질은 아래에 상세히 설명하기로 한다.That is, the air cleaning filter according to the present invention has an effect of simultaneously removing not only fine dust but also harmful gases and harmful bacteria by the two filters 110 and 120 formed in a double layer structure. The photocatalytic material formed in the first filter unit 110 and the second filter unit 120 will be described in detail below.

계속해서, 광원부(200)는 광원부(200)에서 출사되는 광을 상기 본체(100) 내부로 조사한다. 즉, 광원부(200)는 본체(100)의 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 코팅된 광촉매 물질의 활성화에 필요한 광을 제공하여 유해가스 분해 및 유해세균의 살균 작용이 이루어지도록 한다.Subsequently, the light source unit 200 irradiates the light emitted from the light source unit 200 into the body 100. That is, the light source unit 200 provides light required for activation of the photocatalytic material coated on the first filter unit 110 and the second filter unit 120 of the main body 100, thereby decomposing harmful gases and sterilizing harmful bacteria. Let it happen.

도 3은 본 발명에 따른 광원부를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a light source unit according to the present invention.

도 4는 본 발명의 렌즈에 따른 광의 진행 방향을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the direction of light travel according to the lens of the present invention.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광원부(200)는 광을 출사하는 광원(210), 출사된 광을 본체(100) 내부에 균일하게 조사하도록 배치된 렌즈(220) 및 상기 광원(210)에서 발생된 열을 방열하는 방열판(230)을 포함할 수 있다.1, 3, and 4, the light source unit 200 according to the present invention includes a light source 210 that emits light, and a lens 220 disposed to uniformly irradiate the emitted light into the body 100. And a heat sink 230 for dissipating heat generated by the light source 210.

상기 광원(210)은 일예로, 광을 출사하는 254nm 살균 램프, UV-A UV 램프, UV-C,-A 대역 LED와 같은 광원(210)으로 형성되되, 살균효과가 있는 가시광을 포함할 수 있다. 좀 더 상세하게는 본원발명의 가시광은 400nm 내지 410nm의 파장 범위의 가시광일 수 있으며, 바람직하게는 본체(100)에 코팅된 광촉매 물질을 활성화 하여 유해가스 분해 및 유해세균의 살균 작용이 이루어지도록 405nm의 파장을 갖는 가시광일 수 있다.The light source 210 is formed of, for example, a light source 210 such as a 254 nm sterilizing lamp that emits light, a UV-A UV lamp, and a UV-C, -A band LED, and may include visible light having a sterilizing effect. have. In more detail, the visible light of the present invention may be visible light in a wavelength range of 400 nm to 410 nm, and preferably 405 nm to activate the photocatalytic material coated on the body 100 to decompose harmful gases and sterilize harmful bacteria. It may be visible light having a wavelength of.

상기와 같이 광을 조사함으로써 광촉매 물질을 활성화하기 위한 광원(210)으로 종래에는 오존 방식, 자외선을 이용한 광촉매 방식, 플라즈마를 이용한 방식, 고온 열처리 방식 등 다양한 방식이 이용되었으나, 오존 방식과 자외선을 이용한 방식은 인체 유해성 논란이 대두되고 있으며, 플라즈마를 이용한 방식이나 고온 열처리 방식은 초기 투자 및 유지보수비용이 높은 단점을 갖는다.As the light source 210 for activating the photocatalytic material by irradiating light as described above, various methods such as an ozone method, a photocatalytic method using ultraviolet rays, a method using plasma, and a high-temperature heat treatment method have been used, but the ozone method and the ultraviolet ray are used. As for the method, controversy about harm to the human body has been raised, and the method using plasma or the high temperature heat treatment method has a disadvantage of high initial investment and maintenance cost.

허나, 본원발명의 공기청정필터는 400nm 내지 410nm의 가시광을 이용함으로써 종래 인체 유해성 논란이 있는 오존 방식이나 자외선 방식에 비해 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 살균효과가 있는 405nm 내외의 가시광을 이용하여 유해가스분해 및 유해세균을 살균하고, 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 종래의 플라즈마 또는 고온 열처리 방식에 비해 초기 투자 및 유지보수 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.However, the air cleaning filter of the present invention can secure stability compared to the conventional ozone method or ultraviolet method, which is controversial to human health by using visible light of 400 nm to 410 nm. In addition, since it is possible to sterilize harmful gas decomposition and harmful bacteria by using visible light of around 405nm, which has a sterilizing effect, and effectively removes fine dust, the initial investment and maintenance cost can be reduced compared to the conventional plasma or high temperature heat treatment method. There is an advantage to be able to.

광원부(200)의 렌즈(220)는 상기 광원(210)을 하우징하도록 배치될 수 있다. 즉, 광원(210)에서 출사되는 광이 상기 렌즈(220)를 통해 외부로 조사되도록 광원(210)은 렌즈(220)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 좀 더 상세하게는, 광원(210)에서 발생된 열을 방열하는 방열판(230) 상에 광원(210)이 연결되고, 렌즈(220)는 광원(210)이 렌즈(220)의 중심 하부에 배치되도록 방열판(230) 상에 배치될 수 있다.The lens 220 of the light source unit 200 may be disposed to house the light source 210. That is, the light source 210 may be surrounded by the lens 220 so that the light emitted from the light source 210 is irradiated to the outside through the lens 220. In more detail, the light source 210 is connected to the heat sink 230 for dissipating heat generated from the light source 210, and the lens 220 has the light source 210 disposed below the center of the lens 220 It may be disposed on the heat sink 230 as possible.

이러한, 광원부(200)는 도 1에 도시한 바와 같이, 원통 형태를 갖는 본체(100) 내부에 배치될 수 있다. 즉, 광원부(200)는 방열판(230)에 배치된 렌즈(220)가 본체(100) 내부를 향하도록 본체(100) 내부에 배치되되, 광원부(200)의 방열판(230)이 본체(100)의 하부 일면과 동일 면이 되도록 배치될 수 있다. 따라서, 광원부(200)에서 조사되는 광은 원통의 내부 방향으로만 조사될 수 있다.As shown in FIG. 1, the light source unit 200 may be disposed inside the body 100 having a cylindrical shape. That is, the light source unit 200 is disposed inside the body 100 so that the lens 220 disposed on the heat sink 230 faces the inside of the body 100, and the heat sink 230 of the light source unit 200 is the body 100 It may be arranged to be the same side as the lower side of the. Therefore, the light irradiated from the light source unit 200 may be irradiated only in the inner direction of the cylinder.

이때, 광원(210)에서 출사되는 광이 렌즈(220)를 통해 본체(100) 내부 벽면에만 조사되도록 렌즈(220)는 도 3에 도시한 바와 같이 반구 형태를 가질 수 있다.In this case, the lens 220 may have a hemispherical shape as shown in FIG. 3 so that light emitted from the light source 210 is irradiated only to the inner wall of the main body 100 through the lens 220.

즉, 본 발명에 따른 렌즈(220)는 반구 형태를 갖기 때문에 광원(210)에서 본체(100) 내벽으로 조사되는 광은 반구 형태의 렌즈(220)를 통과하면서 본체(100) 내벽 방향으로 광을 집중시킬 수 있으며, 본체(100) 내벽으로 조사되는 광을 균일하게 분포시킬 수 있다.That is, since the lens 220 according to the present invention has a hemispherical shape, light irradiated from the light source 210 to the inner wall of the main body 100 passes through the hemispherical lens 220 and transmits light toward the inner wall of the main body 100. It can be concentrated, and the light irradiated to the inner wall of the main body 100 can be uniformly distributed.

또한, 상기 반구 형태의 렌즈(220)는 하부 중심에 상부 방향으로 형성된 제1 홈(221) 및 상부 중심에 하부 방향으로 형성된 제2 홈(222)을 포함할 수 있다. 여기서 제1 홈(221)과 제2 홈(222)은 반구 형태를 가지며, 제1 홈(221)의 크기보다 제2 홈(222)의 크기가 더 크도록 형성될 수 있다.In addition, the hemispherical lens 220 may include a first groove 221 formed in an upper direction at a lower center and a second groove 222 formed in a lower direction at an upper center. Here, the first groove 221 and the second groove 222 have a hemispherical shape, and may be formed to have a size of the second groove 222 larger than the size of the first groove 221.

제1 홈(221)은 렌즈(220) 하부 중심에 광원(210)이 배치되도록 광원(210)이 배치되는 공간을 제공할 수 있으며, 광원(210)에서 조사되는 광은 제1 홈(221)을 통해 렌즈(220) 외벽 방향으로 조사될 수 있다.The first groove 221 may provide a space in which the light source 210 is disposed so that the light source 210 is disposed at the lower center of the lens 220, and the light irradiated from the light source 210 is the first groove 221 Through the lens 220 may be irradiated toward the outer wall.

제2 홈(222)은 상기 광원(210)에서 렌즈(220)를 통해 본체(100)의 길이 방향으로 조사되는 광이 본체(100)의 내벽 방향으로 굴절되도록 기능할 수 있다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 반구 형태의 중심을 제외한 방향으로 조사되는 광은 본체(100)의 내벽 방향으로 조사되고, 반구 형태의 중심 방향으로 조사되어 본체(100) 외부 방향으로 조사되는 광은 제2 홈(222)에 의해 굴절되어 본체(100) 내벽 방향으로 광의 방향을 변경시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 렌즈(220)는 반구 형태의 형상과, 반구 형태의 상부 중심에 형성된 제2 홈(222)에 의해 원통 형태의 본체(100) 내벽으로 광이 집중되도록 할 수 있다.The second groove 222 may function such that light irradiated from the light source 210 in the longitudinal direction of the main body 100 through the lens 220 is refracted toward the inner wall of the main body 100. That is, as shown in FIG. 4, light irradiated in a direction other than the center of the hemispherical shape is irradiated in the direction of the inner wall of the main body 100, and irradiated in the direction of the center of the hemispherical shape, The light is refracted by the second groove 222 to change the direction of the light toward the inner wall of the body 100. Accordingly, the lens 220 according to the present invention may have a hemispherical shape and a second groove 222 formed in the upper center of the hemispherical shape to focus light on the inner wall of the cylindrical body 100.

도 5는 본 발명의 렌즈에 따른 광측정 결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the optical measurement result according to the lens of the present invention.

도 5를 참조하면, 반구 형태의 상부로 갈수록 광의 세기가 증가하고, 홈(221)이 형성된 상부 중심에는 광의 세기가 가장 낮은 것을 확인할 수 있다. 즉, 렌즈(220)를 원통으로 형성된 본체(100)의 하부 중심에 배치하여 광을 조사하면, 렌즈(220)와 가까운 본체(100) 내벽보다 렌즈(220)와 멀리 떨어진 본체(100) 내벽으로 향하는 광의 세기가 크기 때문에 본체(100) 내벽은 렌즈(220)에 의해 균일하게 조사될 수 있다. 또한, 렌즈(220) 상부 중심에 형성된 제2 홈(222)에 의해 원통의 중심으로 향하는 광을 차단하여, 광이 본체(100)의 내벽으로 집중되도록 함으로써 본체(100) 내벽으로 조사되는 광을 균일하게 분포시킬 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the intensity of light increases toward the top of the hemispherical shape, and the intensity of light is lowest at the center of the upper portion where the groove 221 is formed. That is, when the lens 220 is disposed at the center of the lower portion of the body 100 formed in a cylindrical shape and irradiated with light, the inner wall of the main body 100 farther from the lens 220 than the inner wall of the main body 100 close to the lens 220 Since the intensity of light directed to it is large, the inner wall of the main body 100 can be uniformly irradiated by the lens 220. In addition, light directed to the center of the cylinder is blocked by the second groove 222 formed in the upper center of the lens 220, so that the light is concentrated on the inner wall of the main body 100 so that the light irradiated to the inner wall of the main body 100 is prevented. It can be distributed evenly.

또한, 본체(100) 상부 또는 하부에는 외부의 공기가 본체(100) 내부로 유입되도록 음압을 가하는 팬(300)이 더 포함될 수 있다. 따라서, 유해가스 또는 유해세균을 포함하는 외부의 공기는 상기 팬(300)에 의해 본체(100) 내부로 유입될 수 있고, 유입된 외부의 공기는 광원부(200)에서 조사되는 광이 본체(100)에 코팅된 광촉매 물질을 반응 또는 활성화시킴으로써 분해 또는 살균처리 될 수 있다.In addition, a fan 300 that applies a negative pressure so that external air is introduced into the body 100 may be further included in the upper or lower part of the main body 100. Accordingly, external air containing harmful gases or harmful bacteria may be introduced into the body 100 by the fan 300, and the introduced external air is irradiated from the light source unit 200. ) Can be decomposed or sterilized by reacting or activating the coated photocatalytic material.

계속해서, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공기청정필터는 이중층으로 구성된 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 각각 광촉매 물질이 코팅될 수 있다. Subsequently, referring to FIG. 1, in the air cleaning filter according to the present invention, a photocatalytic material may be coated on each of the first filter unit 110 and the second filter unit 120 formed of a double layer.

실시예로써, 원통으로 형성된 본체(100)의 이중층 구조에서 직경이 3μm내지 5μm을 갖는 PET로 형성된 제1 필터부(110)와 직경이 30μm내지 50μm을 갖는 PP로 형성된 제2 필터부(120) 표면에 각각 광촉매 물질이 코팅될 수 있다. 코팅시에는 광촉매 물질을 필터부(110, 120) 표면에 고르게 코팅하되, 반응 비표면적을 늘리기 위해 나노로드(nanorod)가 추가로 성장될 수도 있다. As an embodiment, in the double layer structure of the main body 100 formed of a cylinder, a first filter unit 110 formed of PET having a diameter of 3 μm to 5 μm and a second filter unit 120 formed of PP having a diameter of 30 μm to 50 μm Each photocatalytic material may be coated on the surface. During coating, the photocatalytic material is evenly coated on the surfaces of the filter units 110 and 120, but nanorods may be additionally grown to increase the reaction specific surface area.

여기서, 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 형성된 광촉매 물질은 상기 광원부(200)에서 조사되는 가시광에 의해 반응 또는 활성화되는 광촉매 물질로 형성될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 유해가스 및 유해세균에 대해 살균효과가 있는 400nm 내지 410nm의 파장 범위의 가시광에 반응 또는 활성화되는 물질로 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 405nm의 대역의 가시광에 반응 또는 활성화되는 물질로 형성될 수 있다.Here, the photocatalytic material formed in the first filter unit 110 and the second filter unit 120 may be formed of a photocatalytic material that is reacted or activated by visible light irradiated from the light source unit 200. More specifically, it may be formed of a material that reacts or is activated to visible light in the wavelength range of 400 nm to 410 nm, which has a sterilizing effect against harmful gases and harmful bacteria, and more preferably reacts or activates to visible light in the 405 nm band. It can be formed of a material.

예컨대, 살아있는 세균에 405nm 대역의 가시광을 조사하면, 세균 내에 존재하는 포르피린(porphyrin) 분자를 자극하여 세포를 불활성화 시키고, 결국 파괴시킬 수 있는 세포 내 활성산소(ROS: Reactive Oxygen Species)를 생성하게 된다. 이러게 생성된 활성산소는 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 코팅된 광촉매 물질에 405nm 대역의 가시광을 조사함으로써 처리될 수 있다.For example, when a living bacteria is irradiated with visible light in the 405nm band, it stimulates the porphyrin molecules present in the bacteria to inactivate the cells, and eventually creates intracellular reactive oxygen species (ROS) that can destroy them. do. The active oxygen thus generated may be processed by irradiating visible light of a 405 nm band to the photocatalytic material coated on the first filter unit 110 and the second filter unit 120.

따라서, 본 발명의 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 코팅되는 광촉매 물질은 광원부(200)에서 조사되는 405nm 대역의 가시광에 반응 또는 활성화되는 물질로 코팅될 수 있다. Accordingly, the photocatalytic material coated on the first filter unit 110 and the second filter unit 120 of the present invention may be coated with a material that reacts or activates the visible light of the 405 nm band irradiated from the light source unit 200.

일예로써, 상기 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 형성된 광촉매 물질은 405nm 대역의 가시광에서 여기 가능한 TiO2, ZnO, SnO2, WO3, ZnS, NiO 및 Fe2O3 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 광촉매 물질은 광촉매제로서 본체(100)의 내벽 및 외벽 전체에 코팅되어 광원부(200)에서 조사되는 광에 의해 금속 표면에 전자-정공을 생성하며 이들은 공기중의 수산기(H2O)와 반응을 일으켜 수산화물 라디칼(OH)을 생성하게 된다. 이러한 수산화물 라디칼(OH)은 매우 강력한 산화제로써 살균 및 다양한 종류의 유기화합물의 분해를 담당할 수 있다.As an example, the photocatalytic material formed in the first filter unit 110 and the second filter unit 120 is TiO 2 , ZnO, SnO 2 , WO 3 , ZnS, NiO and Fe 2 O 3 excitable in visible light of a 405 nm band. It may contain any one of the substances. The photocatalytic material is a photocatalyst that is coated on the entire inner and outer walls of the main body 100 to generate electron-holes on the metal surface by the light irradiated from the light source unit 200, and they react with hydroxyl groups (H 2 O) in the air. To generate a hydroxide radical (OH). This hydroxide radical (OH) is a very strong oxidizing agent and can be responsible for sterilization and decomposition of various kinds of organic compounds.

일예로써, 본 발명에 따른 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 코팅된 광촉매 물질은 TiO2로 형성됨이 바람직하다. 상기 TiO2 물질은 TiO2 내에 V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn의 전이금속 또는 B, C, N, F의 비금속이온을 도핑하여 밴드갭 제어를 통해 형성될 수 있다.As an example, the photocatalytic material coated on the first filter unit 110 and the second filter unit 120 according to the present invention is preferably formed of TiO 2 . The TiO 2 The substance is TiO 2 Transition metals of V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn or non-metal ions of B, C, N, and F may be doped in the inside to form through band gap control.

또한, 상기와 같이 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 코팅된 광촉매 물질 상에 광촉매 물질의 화학 환원법 처리를 통하여 본체(100)에 조사되는 가시광의 여기 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the excitation performance of visible light irradiated to the main body 100 by chemical reduction of the photocatalytic material on the photocatalytic material coated on the first filter unit 110 and the second filter unit 120 as described above. have.

일예로, 광촉매 물질로써 상기와 같이 제조된 TiO2를 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 코팅처리 하고, 화학 환원제를 이용하여 TiO2 광촉매층을 수소화시켜 TiO2 - xHx 광촉매층을 형성시킴으로써 가시광선 대역의 흡광도를 향상시킬 수 있다. 여기서, 화학 환원법 처리를 위해 사용되는 화학 환원제로는 소듐 보로하이드라이드(NaBH4)가 사용될 수 있다.As an example, hydrogenation of the TiO 2 photocatalyst layer coating process the manufacturing of TiO 2 to the first filter unit 110 and the second filter 120, by using a chemical reducing agent as described above, as a photocatalyst TiO 2 - x By forming the H x photocatalyst layer, it is possible to improve the absorbance in the visible light band. Here, sodium borohydride (NaBH 4 ) may be used as the chemical reducing agent used for the chemical reduction treatment.

다른 실시예로써, 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)에 형성된 광촉매 물질은 칼코게나이드(chalcogenide)에 금속이온을 도핑한 물질로 형성될 수 있다. 여기서 칼코게나이드 물질은 CuInGaSe2(CIGS), Cu2ZnSnS4(CZTS) 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있으며, 금속이온은 Ag, Pt, Au 물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는 CuInGaSe2(CIGS), Cu2ZnSnS4(CZTS) 물질 중 어느 하나에 Ag를 도핑하여 형성될 수 있다.As another embodiment, the photocatalytic material formed in the first filter unit 110 and the second filter unit 120 may be formed of a material doped with metal ions in chalcogenide. Here, the chalcogenide material is CuInGaSe 2 (CIGS), Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) It may include any one of the materials, and the metal ion may include any one of Ag, Pt, and Au materials. Preferably CuInGaSe 2 (CIGS), Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS) It can be formed by doping Ag on any one of the materials.

예컨대, 전이금속이나 비금속이온의 도핑에 의한 밴드갭 감축으로 가시광 대역 광촉매 효율을 높이는 것은 살균 및 다양한 종류의 유기화합물의 분해를 담당할 수 있으나, 이는 전자-정공 재결합을 촉진시키게 된다. 이러한 전자-정공의 재결합이 촉진되면 광촉매 효율이 저하되는 단점을 갖는다. 따라서, 이러한 전자-정공의 재결합에 의해 광촉매 효율이 저하되는 단점을 방지하기 위해 상기와 같이 귀금속 이온을 같이 도핑함으로써 전자-정공의 재결합을 억제시킬 수 있다.For example, increasing the photocatalytic efficiency in the visible light band by reducing the band gap by doping with transition metals or non-metal ions can be responsible for sterilization and decomposition of various types of organic compounds, but this promotes electron-hole recombination. When the recombination of electrons and holes is promoted, the photocatalyst efficiency decreases. Accordingly, in order to prevent the disadvantage of deteriorating photocatalytic efficiency due to the recombination of electrons and holes, recombination of electrons and holes may be suppressed by doping with noble metal ions as described above.

광촉매 물질은 가시광 뿐만 아니라 400nm 미만의 자외선 대역에서도 여기가 가능하나, 자외선 방식은 오존 방식과 더불어 상기한 바와 같이 인체 유해성 논란이 대두되고 있기 때문에, 살균효과가 있고 종래의 자외선 방식과 오존 방식에 비해 안정성을 확보할 수 있는 405nm 대역의 가시광을 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 제1 필터부(110) 및 제2 필터부(120)는 광원부(200)에서 출사되는 405nm 대역의 가시광에 의해 반응 또는 활성화되어 외부에서 본체(100) 내부로 유입되는 미세먼지를 제거하고, 유해가스를 분해 및 유해세균을 살균하는 기능을 수행할 수 있다.The photocatalyst material can be excited not only in visible light but also in the ultraviolet band of less than 400 nm, but the ultraviolet method has a sterilizing effect and has a sterilizing effect as compared to the conventional ultraviolet method and ozone method, since controversy about harmfulness to the human body arises as described above along with the ozone method. It is more preferable to use visible light in the 405 nm band that can ensure stability. Therefore, the first filter unit 110 and the second filter unit 120 according to the present invention are reacted or activated by the visible light of the 405 nm band emitted from the light source unit 200 to enter the main body 100 from the outside. It can remove dust, decompose harmful gases and sterilize harmful bacteria.

도 6은 본 발명의 가시광 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flow chart showing a method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법은 액상 광촉매 물질을 제조하는 단계(S310), 액상 광촉매 물질을 이중층으로 형성된 필터 직물에 코팅하는 단계(S320), 액상 광촉매 물질이 코팅된 필터 직물을 화학환원법을 이용하여 화학 환원 처리하는 단계(S330) 및 환원 처리된 필터 직물을 일정간격으로 접어 원통형 구조로 형성하고, 상기 원통형 구조의 필터 직물 내에 광원부를 배치하는 단계(S340)를 포함한다.6, the method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst according to the present invention includes preparing a liquid photocatalyst material (S310), and coating the liquid photocatalyst material on a filter fabric formed as a double layer (S320). ), chemical reduction treatment of the filter fabric coated with the liquid photocatalytic material using a chemical reduction method (S330), and the filter fabric having the reduction treatment is folded at regular intervals to form a cylindrical structure, and a light source unit in the filter fabric having the cylindrical structure It includes the step of arranging (S340).

상기 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법에 대해서는 아래의 제조예를 통해 상세히 설명한다.The manufacturing method of the air cleaning filter using the visible light-excited photocatalyst will be described in detail through the following manufacturing example.

제조예 1 (가시광 여기형 액상 광촉매 물질 제조) Preparation Example 1 ( Preparation of visible light-excited liquid photocatalyst material)

첫 번째 단계에서는 3mL의 이소프로필알콜(IPA)에 11.5mL의 티타늄 테트라 이소프로폭사이드(TTIP) 및 20mL의 빙초산(AA)을 차례대로 넣고 혼합한다. 혼합이 완료되면, 두 번째 단계로 70mL 초순수 물(DI)에 혼합액을 한방울씩 첨가하여 졸겔용액을 형성한다. 세 번째 단계로, 형성된 졸겔용액을 100mL의 테프론 재질 용기에 넣고, 스테인리스스틸 재질 수열합성기 내에 졸겔용액이 포함된 용기를 넣은 후 상온에서 3℃/분 승온속도로 150℃까지 올리고, 150℃에서 1.5시간을 유지한다. 그 후, 상온으로 자연 냉각시키는 수열합성 과정을 진행하여 액상 광촉매 물질을 제조한다.In the first step, 11.5 mL of titanium tetraisopropoxide (TTIP) and 20 mL of glacial acetic acid (AA) are sequentially added to 3 mL of isopropyl alcohol (IPA) and mixed. When the mixing is complete, as a second step, the mixed solution is added dropwise to 70 mL of ultrapure water (DI) to form a sol-gel solution. In the third step, put the formed sol-gel solution in a 100 mL Teflon container, put the container containing the sol-gel solution in a stainless steel hydrothermal synthesizer, and raise it to 150°C at a rate of 3°C/min at room temperature, and 1.5 at 150°C. Keep time. After that, a liquid photocatalyst material is prepared by performing a hydrothermal synthesis process of naturally cooling to room temperature.

여기서, 액상 광촉매 물질 제조에 대한 반응식은 하기 <반응식 1> 및 <반응식 2>로 나타낼 수 있다.Here, the reaction scheme for preparing the liquid photocatalyst material can be represented by the following <Reaction Scheme 1> and <Reaction Scheme 2>.

<반응식 1><Reaction Scheme 1>

Figure 112018125915477-pat00001
Figure 112018125915477-pat00001

<반응식 2><Reaction Scheme 2>

Figure 112018125915477-pat00002
Figure 112018125915477-pat00002

또한, 액상 광촉매 물질 제조시 적정 배합 비율(mol.)로는 티타늄 테트라 이소프로폭사이드(TTIP) : 이소프로필알콜(IPA) : 빙초산(AA) : 초순수 물(DI) = 1 : 1~5 : 3~12 : 100가 되도록 형성함이 바람직하다. 이는, 이소프로폭사이드(TTIP) 1몰 대비 이소프로필알콜(IPA) 몰비가 1보다 낮으면 코팅 용액 농도가 낮기 때문에 코팅시 작업성이 좋지 않고, 5보다 높게 되면 코팅 용액 농도가 높아 코팅이 제대로 이루어지지 않기 때문이다. 또한, 이소프로폭사이드(TTIP) 1몰 대비 빙초산(AA)의 몰비가 3보다 낮으면 코팅 용액의 pH가 높아서 섬유 표면 코팅시 코팅 두께가 균일하지 않게 두껍게 코팅되어 박리되는 문제점이 발생될 수 있고, 12보다 높으면 코팅 용액의 pH가 너무 낮아 코팅량이 균일 코팅 수준이하로 불충분하게 되는 문제가 발생될 수 있다.In addition, titanium tetra isopropoxide (TTIP): isopropyl alcohol (IPA): glacial acetic acid (AA): ultrapure water (DI) = 1: 1-5: 3 when preparing a liquid photocatalyst material ~12: It is preferable to form so as to be 100. If the molar ratio of isopropyl alcohol (IPA) to 1 mole of isopropoxide (TTIP) is lower than 1, the coating solution concentration is low, so the workability is not good. Because it doesn't work. In addition, if the molar ratio of glacial acetic acid (AA) to 1 mole of isopropoxide (TTIP) is lower than 3, the pH of the coating solution is high, so that the coating thickness is not uniformly thick when coating the fiber surface, resulting in a problem of peeling. If it is higher than 12, the pH of the coating solution is too low, and the coating amount may be insufficient to be less than the uniform coating level.

제조예 2 (액상 광촉매 물질을 이용한 공기청정필터 코팅) Preparation Example 2 (Air cleaning filter coating using liquid photocatalytic material)

직경 4μm내외의 폴리프로필렌(PP) 섬유가 방사된 내측과 직경 40μm내외의 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET) 섬유가 방사된 외측이 이중층으로 형성된 HEPA 필터 직물을 제조한다. 제조된 필터 직물을 초순수 물(DI)과 세척제로 세척하고 자연건조 후, 액상 광촉매 물질에 10분간 침지한 후 상온 건조한다. 건조가 완료되면 70℃에서 3시간 동안 진공 건조한 후, DI 세정하고 진공 건조를 수행함으로써 액상 광촉매 물질을 이용한 공기청정필터의 코팅이 완료된다.A HEPA filter fabric having a double-layered inner side spun with polypropylene (PP) fibers having a diameter of about 4 μm and an outer spun with a diameter of 40 μm polyethylene terephthalate (PET) fibers is prepared. The prepared filter fabric is washed with ultrapure water (DI) and a detergent, dried naturally, immersed in a liquid photocatalyst material for 10 minutes, and then dried at room temperature. When drying is complete, vacuum drying at 70° C. for 3 hours, DI washing and vacuum drying are performed to complete the coating of the air cleaning filter using the liquid photocatalyst material.

도 7은 본 발명의 공기청정필터에 광촉매 물질이 코팅되기 전후를 나타낸 이미지이다. 여기서, 도 7(a)는 코팅되기 전 직물의 섬유 상태를 나타내고, 도 7(b)는 코팅 후 직물의 섬유 상태를 나타낸다. 즉, 도 7(b)에서와 같이 섬유 표면에 나노 수준으로 광촉매 물질이 코팅되었음을 확인할 수 있다.7 is an image showing before and after a photocatalytic material is coated on the air cleaning filter of the present invention. Here, Fig. 7(a) shows the fiber state of the fabric before coating, and Fig. 7(b) shows the fiber state of the fabric after coating. That is, as shown in FIG. 7(b), it can be seen that the photocatalytic material is coated on the fiber surface at a nano level.

제조예 3 (광촉매 물질의 화학 환원법 처리) Preparation Example 3 (Chemical Reduction Treatment of Photocatalytic Substance)

첫 번째 단계로, 500mL 초순수 물에 50mL 37v.% 염산을 용해한 환원용액을 형성한다. 두 번째 단계로, 1L의 테프론 용기에 100g의 소듐 보로하이드라이드(NaBH4)를 넣고, 여기에 상기 환원용액을 첨가한다. 세 번째 단계로, 상기 환원용액과 소듐 보로하이드라이드(NaBH4)가 첨가된 테프론 용기에 일정량의 TiO2 광촉매 물질이 코팅된 공기청정 필터 직물을 넣은 후 테프론 용기를 가압하여 밀봉한다. 밀봉된 용기는 1시간 뒤에 개봉하여 직물을 꺼낸 뒤 초순수 물에 세정하고 진공 건조한다. 이러한 광촉매 물질의 화학 환원법 처리에 의해 가시광선 여기 성능이 향상된 공기청정 필터 직물을 구현할 수 있다.In the first step, 50 mL of 37v.% hydrochloric acid is dissolved in 500 mL of ultrapure water to form a reducing solution. In the second step, 100 g of sodium borohydride (NaBH 4 ) is added to a 1 L Teflon container, and the reduction solution is added thereto. In the third step, the Teflon container to which the reducing solution and sodium borohydride (NaBH 4 ) are added is put in an air cleaning filter fabric coated with a certain amount of TiO 2 photocatalytic material, and then the Teflon container is pressurized and sealed. The sealed container is opened after 1 hour, the fabric is removed, washed in ultrapure water, and vacuum dried. By the chemical reduction treatment of such a photocatalytic material, an air cleaning filter fabric with improved visible light excitation performance can be implemented.

이러한 광촉매 물질의 화학 환원법 처리의 제조에 대한 반응식은 하기 <반응식 3> 내지 <반응식 5>로 나타낼 수 있다.The reaction formula for the preparation of the chemical reduction treatment of such a photocatalytic material can be represented by the following <Scheme 3> to <Scheme 5>.

<반응식 3><Reaction Scheme 3>

Figure 112018125915477-pat00003
Figure 112018125915477-pat00003

<반응식 4><Reaction Scheme 4>

Figure 112018125915477-pat00004
Figure 112018125915477-pat00004

<반응식 5><Reaction Scheme 5>

Figure 112018125915477-pat00005
Figure 112018125915477-pat00005

또한, 화학 환원 용액 제조시 적정 배합 비율(mol.)로는 소듐 보로하이드라이드(NaBH4) : 초순수 물(H2O) : 염산(HCl) = 1 : 3~10 : 0.8~2가 되도록 형성함이 바람직하다. 이는, 소듐 보로하이드라이드(NaBH4) 1몰 대비 초순수 물(H2O)의 몰비가 3보다 낮으면 침지해야 할 환원제의 용액량이 침지하지 못할 정도로 부족할 뿐 만 아니라 상대적으로 HCl량이 과다해서 NaBH4와의 반응(NaBH4(s) + HCl(aq) + 3H2O(aq) → NaCl(aq) + H3BO3(aq) + 4H2(g))이 빨라져 H2 발생이 급속히 이루어지기 때문에 섬유 코팅된 TiO2와의 반응을 미쳐 수행할 수 없는 문제가 발생될 수 있으며, 10보다 높으면 NaBH4와의 반응(NaBH4(s) + 2H2O(l) → NaBO2(aq) + 4H2(g) )이 상대적으로 너무 느려서 섬유 코팅된 TiO2와의 반응해야 할 수소 발생량이 공정 시간 내에 부족할 수 있는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 소듐 보로하이드라이드(NaBH4) 1몰 대비 염산(HCl)의 몰비가 0.8보다 낮으면 NaBH4와의 반응에서 절대적인 수소 발생량이 줄어들거나 수소 발생 반응 지연 문제가 발생될 수 있으며, 2보다 높으면 수소 발생 반응이 너무 빨라지는 문제가 발생될 수 있다.In addition, when preparing a chemical reduction solution, it is preferable that sodium borohydride (NaBH4): ultrapure water (H2O): hydrochloric acid (HCl) = 1: 3-10: 0.8-2 is formed as an appropriate mixing ratio (mol.) . This means that if the molar ratio of ultrapure water (H 2 O) to 1 mole of sodium borohydride (NaBH 4 ) is lower than 3, the amount of the reducing agent to be immersed is not enough to be immersed, but also the amount of HCl is relatively excessive, so NaBH 4 Because the reaction with (NaBH 4 (s) + HCl(aq) + 3H 2 O(aq) → NaCl(aq) + H 3 BO 3 (aq) + 4H 2 (g)) is accelerated, the generation of H 2 occurs rapidly. textile coated is a problem that can not be performed had a reaction of TiO 2 can be generated, and higher than 10, reaction with NaBH 4 (NaBH 4 (s) + 2H 2 O (l) → NaBO 2 (aq) + 4H 2 ( g)) is relatively too slow, so that the amount of hydrogen generated to react with the fiber-coated TiO 2 may be insufficient within the process time. In addition, if the molar ratio of hydrochloric acid (HCl) to 1 mole of sodium borohydride (NaBH 4 ) is lower than 0.8, the absolute amount of hydrogen generated in the reaction with NaBH 4 may decrease or a problem of delaying the hydrogen generation reaction may occur.If it is higher than 2, hydrogen There may be a problem that the reaction to occur is too rapid.

도 8은 본 발명의 제조예에 의한 공기청정 필터를 나타낸 이미지이다.8 is an image showing an air cleaning filter according to a manufacturing example of the present invention.

여기서, 도 8(a)는 제조예 2에 의해 제조된 공기청정필터 직물을 나타내고, 도 8(b)는 제조예 3에 의해 제조된 공기청정필터 직물을 나타낸다.Here, FIG. 8 (a) shows the air cleaning filter fabric manufactured by Preparation Example 2, and FIG. 8 (b) shows the air cleaning filter fabric manufactured by Preparation Example 3.

제조예 4 (공기청정필터 내 광원부 구현) Manufacturing Example 4 (Implementation of the light source in the air cleaning filter)

공기청정 필터 직물을 일정간격으로 접고 원통형 구조물에 넣어 상부, 하부가 뚫린 원통형 공기청정 필터를 구현하고, 공기청정 필터 하단부 중앙에 렌즈와 배치된 피크 발광 파장 405nm 고출력 LED 모듈을 배치한다. 여기서 렌즈는 방열판에 부착된 LED 패키지에서 원통형 공기청정 필터의 내부 벽면에만 광이 조사되도록 하는 기능을 수행한다.The air cleaning filter fabric is folded at regular intervals and placed in a cylindrical structure to implement a cylindrical air cleaning filter with open upper and lower parts, and a high-power LED module with a peak emission wavelength of 405 nm arranged with a lens in the center of the lower part of the air cleaning filter is placed. Here, the lens performs a function of irradiating light only on the inner wall of the cylindrical air cleaning filter in the LED package attached to the heat sink.

비교예Comparative example

상용 TiO2 광촉매(Aeroxide P25)를 코팅한 직물을 비교예 1, 본 발명의 제조예 2에 의해 제조된 광촉매 코팅 직물을 비교예 2 및 본 발명의 제조예 3의 광촉매 물질의 화학 환원법 처리에 의해 제조된 가시광선 여기 강화 광촉매 코팅 직물을 비교예 3으로 하여 광촉매 분해 실험을 실시하였다. 실험조건은 일정량의 메틸렌블루(MB) 용액에 동일 크기의 비교예 1, 2, 3을 각각 넣고, 405nm 대역의 가시광을 조사하는 LED 광원을 이용하여 비교예 1, 2, 3에 24시간 조사하였다.The fabric coated with a commercial TiO 2 photocatalyst (Aeroxide P25) was used in Comparative Example 1 and the photocatalyst-coated fabric prepared according to Preparation Example 2 of the present invention was treated by chemical reduction of the photocatalytic material of Comparative Example 2 and Preparation Example 3 of the present invention. A photocatalytic decomposition experiment was performed using the prepared visible light-excitation enhanced photocatalytic coated fabric as Comparative Example 3. Experimental conditions were placed in a certain amount of methylene blue (MB) solution of Comparative Examples 1, 2, and 3 of the same size, respectively, and irradiated to Comparative Examples 1, 2, and 3 for 24 hours using an LED light source irradiating visible light in the 405 nm band. .

도 9는 본 발명의 비교예에 따른 실험결과를 나타낸 이미지이다.9 is an image showing an experiment result according to a comparative example of the present invention.

도 9(a)는 비교예 1, 9(b)는 비교예 2 및 도 9(c)는 비교예 3에 대한 결과를 나타낸다. 여기서, 메틸렌블루 용액은 LED 광원에 의해 광촉매 분해가 많을수록 투명도가 증가한다.9(a) shows the results for Comparative Example 1, 9(b) shows Comparative Example 2, and FIG. 9(c) shows Comparative Example 3. Here, the methylene blue solution increases in transparency as the photocatalytic decomposition increases by the LED light source.

도 9에 도시한 결과에서와 같이, 상용 TiO2 광촉매를 코팅한 직물인 비교예 1보다 본 발명의 제조예 2에 의해 제조된 광촉매 코팅 직물인 비교예 2에서 더 많은 광촉매 분해가 발생됨을 확인할 수 있고, 비교예 2보다 본 발명의 제조예 3의 광촉매 물질의 화학 환원법 처리에 의해 제조된 가시광선 여기 강화 광촉매 코팅 직물인 비교예 3에서 더 많은 광촉매 분해가 발생됨을 확인할 수 있다.As shown in the results shown in Fig. 9, it can be seen that more photocatalytic decomposition occurs in Comparative Example 2, which is a photocatalyst coated fabric manufactured by Preparation Example 2 of the present invention, than in Comparative Example 1, which is a fabric coated with a commercial TiO 2 photocatalyst. In addition, it can be seen that more photocatalytic decomposition occurs in Comparative Example 3, which is a visible light-excited photocatalytic coated fabric manufactured by chemical reduction treatment of the photocatalytic material of Preparation Example 3 of the present invention than Comparative Example 2.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기청정필터는 이중층으로 형성된 본체(100) 내측 및 외측에 각각 광촉매 물질을 코팅함으로써 본체(100) 내로 유입되는 유해 공기에 의한 유해가스분해 및 유해세균을 살균하고, 미세먼지를 효과적으로 제거할 수 있다. As described above, the air cleaning filter according to the present invention sterilizes harmful gas decomposition and harmful bacteria by harmful air introduced into the body 100 by coating a photocatalytic material on the inside and outside of the body 100 formed of a double layer, respectively. , It can effectively remove fine dust.

또한, 가시광에 여기 가능한 광촉매를 본체(100) 내측 및 외측에 코팅하고, 형성된 광촉매 물질에 가시광을 조사함으로써 종래 인체 유해성 논란이 있는 오존 방식이나 자외선 방식에 비해 안정성을 확보할 수 있으며, 종래의 플라즈마 또는 고온 열처리 방식에 비해 초기 투자 및 유지보수 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.In addition, by coating a photocatalyst capable of excitation with visible light on the inside and outside of the main body 100, and irradiating the formed photocatalyst with visible light, stability can be secured compared to the conventional ozone method or ultraviolet method, which is controversial to human health Or, compared to the high-temperature heat treatment method, there is an advantage of reducing initial investment and maintenance cost.

또한, 광촉매 물질이 코팅된 본체(100)를 화학 환원 처리를 수행함으로써 가시광에 의한 여기 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the excitation performance by visible light by performing a chemical reduction treatment on the body 100 coated with the photocatalytic material.

더 나아가, 광원부(200)의 렌즈(220)를 반구 형태로 형성함으로써, 광원(210)에 의해 출사되는 광이 본체(100) 내부 벽면에 균일하게 조사되도록 할 수 있다.Furthermore, by forming the lens 220 of the light source unit 200 in a hemispherical shape, light emitted by the light source 210 may be uniformly irradiated to the inner wall of the main body 100.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are only presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those of ordinary skill in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention may be implemented.

100 : 본체 110 : 제1 필터부
120 : 제2 필터부 200 : 광원부
210 : 광원 220 : 렌즈
221 : 제1 홈 222 : 제2 홈
230 : 방열판
100: main body 110: first filter unit
120: second filter unit 200: light source unit
210: light source 220: lens
221: first groove 222: second groove
230: heat sink

Claims (26)

외부 공기가 유입되도록 내부가 비어있는 기둥 형태의 본체;
상기 본체 내부에 배치되고, 상기 본체 내부에 광을 조사하는 광원부;
상기 본체 외측면에 형성되고, 상기 광원부에 의해 입사되는 광에 의해 반응 또는 활성화 되어 미세먼지를 제거하는 제1 필터부; 및
상기 제1 필터부와 접하도록 상기 본체 내측면에 형성되고, 상기 광원부에 의해 입사되는 광에 의해 반응 또는 활성화 되어 유해가스를 분해 및 유해세균을 살균하는 제2 필터부를 포함하고,
상기 광원부는,
광을 출사하는 광원; 상기 광원에서 출사된 광을 상기 본체 내측면 및 상기 본체 내측면을 통해 상기 본체 외측면으로 조사하고, 반구 형태로 형성된 렌즈; 및 상기 광원 및 상기 렌즈를 지지하고, 상기 광원에서 발생되는 열을 방열하는 방열판을 포함하되,
상기 렌즈는,
상기 렌즈의 하부 중심에 반구 형태로 형성되고, 상기 광원이 배치된 제1 홈; 및 상기 렌즈의 상부 중심에 반구 형태로 형성된 제2 홈을 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
A main body in the form of a column whose inside is empty so that external air is introduced;
A light source unit disposed inside the body and irradiating light into the body;
A first filter formed on an outer surface of the main body and reacted or activated by light incident by the light source to remove fine dust; And
And a second filter formed on the inner surface of the body so as to be in contact with the first filter unit and reacted or activated by light incident by the light source unit to decompose harmful gases and sterilize harmful bacteria,
The light source unit,
A light source that emits light; A lens formed in a hemispherical shape by irradiating the light emitted from the light source to the outer surface of the main body through the inner side of the main body and the inner side of the main body; And a heat sink supporting the light source and the lens and radiating heat generated from the light source,
The lens,
A first groove formed in a hemispherical shape in a lower center of the lens and in which the light source is disposed; And a second groove formed in a hemispherical shape in an upper center of the lens. An air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst.
제1항에 있어서,
상기 본체는 내부가 비어있는 원통 형태를 갖는 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 1,
The main body is an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst having a cylindrical shape with an empty inside.
제1항에 있어서,
상기 제1 필터부 및 상기 제2 필터부는 HEPA필터, 카본필터 및 프리필터 중 어느 하나로 형성된 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 1,
An air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst, wherein the first filter unit and the second filter unit are formed of any one of a HEPA filter, a carbon filter, and a prefilter.
제1항에 있어서,
상기 제1 필터부 및 상기 제2 필터부는 섬유의 직경이 서로 다른 이중층 구조로 형성된 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 1,
The air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst, wherein the first filter unit and the second filter unit are formed in a double-layer structure having different fiber diameters.
제1항에 있어서,
상기 제1 필터부는 섬유의 직경이 30μm내지 50μm을 갖는 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 형성되고,
상기 제2 필터부는 섬유의 직경이 3μm내지 5μm을 갖는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)으로 형성된 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 1,
The first filter unit is formed of polyethylene terephthalate (PET) having a fiber diameter of 30 μm to 50 μm,
The second filter unit is an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst formed of polypropylene (PP) having a fiber diameter of 3 μm to 5 μm.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광원부는 상기 렌즈가 상기 본체 내부를 향하도록 상기 본체 내부에 배치되고, 상기 방열판의 하부면이 상기 본체의 일측면과 동일 면이 되도록 배치되는 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 1,
The light source unit is disposed inside the body so that the lens faces the inside of the body, and the lower surface of the heat sink is disposed to be the same surface as one side of the body. An air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst.
제1항에 있어서,
상기 광원부에서 발광되는 광은 가시광인 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 1,
An air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst, wherein the light emitted from the light source unit is visible light.
제11항에 있어서,
상기 가시광은 살균 작용을 갖는 400nm 내지 410nm의 파장 범위를 갖는 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 11,
The visible light is an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst having a wavelength range of 400nm to 410nm having a sterilizing effect.
제1항에 있어서,
상기 제1 필터부 및 상기 제2 필터부는 각각 표면에 코팅된 광촉매 물질을 더 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 1,
An air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst further comprising a photocatalyst material coated on a surface of each of the first filter unit and the second filter unit.
제13항에 있어서,
상기 광촉매 물질은 TiO2, ZnO, SnO2, WO3, ZnS, NiO 및 Fe2O3 물질 중 어느 하나를 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 13,
The photocatalytic material is TiO 2 , ZnO, SnO 2 , WO 3 , ZnS, NiO and Fe 2 O 3 Air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst comprising any one of the material.
제13항에 있어서,
상기 광촉매 물질은 칼코게나이드(chalcogenide)에 금속이온을 도핑한 물질로 형성되는 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 13,
The photocatalyst material is an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst, which is formed of a material doped with metal ions in chalcogenide.
제13항에 있어서,
상기 광촉매 물질은 TiO2 물질로 형성되고, 상기 TiO2는 TiO2 내에 V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn의 전이금속 또는 B, C, N, F의 비금속이온을 도핑하여 밴드갭 제어를 통해 형성되는 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 13,
The photocatalytic material is TiO 2 Formed of a material, and the TiO 2 is TiO 2 Air using visible light-excited photocatalyst is formed through band gap control by doping transition metals of V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn or non-metal ions of B, C, N, and F inside Clean filter.
제15항에 있어서,
상기 칼코게나이드는 CuInGaSe2, Cu2ZnSnS4 물질 중 어느 하나를 포함하고,
상기 금속이온은 Ag, Pt, Au 물질 중 어느 하나를 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 15,
The chalcogenide includes any one of CuInGaSe 2 , Cu 2 ZnSnS 4 material,
The metal ion is an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst containing any one of Ag, Pt, and Au materials.
제1항에 있어서,
상기 본체의 하부에 배치되고, 외부의 공기를 상기 본체 내부로 유입시키는 팬을 더 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터.
The method of claim 1,
An air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst disposed under the main body and further comprising a fan for introducing external air into the main body.
액상 광촉매 물질을 제조하는 단계;
상기 액상 광촉매 물질을 이중층으로 형성된 필터 직물에 코팅하는 단계;
상기 액상 광촉매 물질이 코팅된 필터 직물을 화학환원법을 이용하여 화학 환원 처리하는 단계; 및
상기 환원 처리된 필터 직물을 일정간격으로 접어 원통형 구조로 형성하고, 상기 원통형 구조의 필터 직물 내에 광원부를 배치하는 단계를 포함하고,
상기 광원부는,
광을 출사하는 광원; 상기 광원에서 출사된 광을 상기 이중층으로 형성된 필터 직물로 조사하고, 반구 형태로 형성된 렌즈; 및 상기 광원 및 상기 렌즈를 지지하고, 상기 광원에서 발생되는 열을 방열하는 방열판을 포함하되,
상기 렌즈는,
상기 렌즈의 하부 중심에 반구 형태로 형성되고, 상기 광원이 배치된 제1 홈; 및 상기 렌즈의 상부 중심에 반구 형태로 형성된 제2 홈을 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법.
Preparing a liquid photocatalytic material;
Coating the liquid photocatalytic material on a filter fabric formed as a double layer;
Chemical reduction treatment of the filter fabric coated with the liquid photocatalytic material using a chemical reduction method; And
Folding the reduced-treated filter fabric at regular intervals to form a cylindrical structure, and including the step of arranging a light source in the cylindrical filter fabric,
The light source unit,
A light source that emits light; A lens formed in a hemispherical shape by irradiating the light emitted from the light source with the filter fabric formed of the double layer; And a heat sink supporting the light source and the lens and radiating heat generated from the light source,
The lens,
A first groove formed in a hemispherical shape in a lower center of the lens and in which the light source is disposed; And a second groove formed in a hemispherical shape in an upper center of the lens. A method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst.
제19항에 있어서, 상기 액상 광촉매 물질을 제조하는 단계는,
티타늄 테트라이소프로폭사이드(TTIP)와 용매를 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 초순수 물(DI)과 혼합하여 졸겔용액을 형성하는 단계;
상기 졸겔용액을 수열합성 과정을 이용하여 액상 광촉매 물질을 형성하는 단계를 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법.
The method of claim 19, wherein the preparing of the liquid photocatalytic material comprises:
Mixing titanium tetraisopropoxide (TTIP) and a solvent;
Mixing the mixture with ultrapure water (DI) to form a sol-gel solution;
A method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst comprising the step of forming a liquid photocatalyst material using the sol-gel solution using a hydrothermal synthesis process.
제20항에 있어서,
상기 용매는 이소프로필알코올(IPA) 및 빙초산(AA)을 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법.
The method of claim 20,
The solvent is a method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst comprising isopropyl alcohol (IPA) and glacial acetic acid (AA).
제21항에 있어서,
상기 액상 광촉매 물질을 형성하기 위한 상기 티타늄 테트라이소프로폭사이드(TTIP) 1몰 대비 배합 몰비는, TTIP : IPA : AA : DI = 1 : 1~5 : 3~12 : 100인 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법.
The method of claim 21,
The blending molar ratio to 1 mole of the titanium tetraisopropoxide (TTIP) for forming the liquid photocatalytic material is, TTIP: IPA: AA: DI = 1: 1 to 5: 3 to 12: 100. A method of manufacturing an air cleaning filter using a type photocatalyst.
제19항에 있어서, 상기 이중층은,
상기 필터 직물의 외측에 형성되고, 섬유의 직경이 30μ내지 50μ을 갖는 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 형성된 제1 필터부; 및
상기 필터 직물의 내측에 형성되고, 섬유의 직경이 3μ내지 5μ을 갖는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)으로 형성된 제2 필터부를 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법.
The method of claim 19, wherein the double layer,
A first filter formed on the outside of the filter fabric and formed of polyethylene terephthalate (PET) having a fiber diameter of 30 μ to 50 μm; And
A method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst comprising a second filter formed on the inside of the filter fabric and made of polypropylene (PP) having a fiber diameter of 3 μ to 5 μm.
제19항에 있어서, 상기 화학 환원 처리단계는,
초순수 물에 염산을 용해하여 환원용액을 형성하는 단계;
상기 환원용액을 소듐 보로하이드라이드(NaBH4)와 혼합하는 단계; 및
상기 혼합물에 상기 광촉매 물질이 코팅된 필터 직물을 침지하는 단계를 포함하는 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법.
The method of claim 19, wherein the chemical reduction treatment step,
Dissolving hydrochloric acid in ultrapure water to form a reducing solution;
Mixing the reducing solution with sodium borohydride (NaBH 4 ); And
A method of manufacturing an air cleaning filter using a visible light-excited photocatalyst comprising the step of immersing the filter fabric coated with the photocatalytic material in the mixture.
제24항에 있어서,
상기 화학 환원 처리를 위한 상기 소듐 보로하이드라이드(NaBH4) 1몰 대비 배합 몰비는, NaBH4 : H2O : HCl = 1 : 3~10 : 0.8~2인 것인 가시광선 여기형 광촉매를 이용한 공기청정필터의 제조방법.
The method of claim 24,
The sodium borohydride (NaBH 4 ) 1 mole ratio for the chemical reduction treatment was mixed with a molar ratio of NaBH 4 : H 2 O: HCl = 1: 3 to 10: 0.8 to 2 using a visible light-excited photocatalyst Method of manufacturing an air cleaning filter.
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