特表 2024-546966 ガス捕集装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-26

(54)【発明の名称】ガス捕集装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/42 20060101AFI20241219BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241219BHJP

   H01M 50/267 20210101ALI20241219BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20241219BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20241219BHJP

   H01M 50/202 20210101ALI20241219BHJP

   G01N 1/22 20060101ALI20241219BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H01M10/42 A

H01M10/48 P

H01M50/267

H01M50/213

H01M50/291

H01M50/202 501C

G01N1/22 V

G01N1/00 101R

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024536010

(86)(22)【出願日】2023-07-19

(85)【翻訳文提出日】2024-06-14

(86)【国際出願番号】 KR2023010383

(87)【国際公開番号】W WO2024071614

(87)【国際公開日】2024-04-04

(31)【優先権主張番号】10-2022-0121422

(32)【優先日】2022-09-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】クァンヨン・パク

(72)【発明者】

【氏名】ナク・ヒ・チェ

(72)【発明者】

【氏名】ドングク・ファン

(72)【発明者】

【氏名】キョン・ミン・キム

【テーマコード（参考）】

2G052

5H030

5H040

【Ｆターム（参考）】

2G052AB12

2G052AC21

2G052AD02

2G052AD22

2G052AD42

2G052BA13

2G052GA27

2G052JA06

2G052JA23

5H030AA10

5H030AS05

5H030AS18

5H030FF31

5H030FF51

5H040AA03

5H040AS25

5H040AT01

5H040AY05

5H040CC23

5H040CC38

5H040DD08

5H040DD26

5H040GG02

5H040JJ01

5H040JJ09

5H040NN01

5H040NN03

(57)【要約】

本発明は、ガス捕集装置に関するものであって、電池のローディング、アンローディング及びパンチングなどが自動化されて、精密かつ安定して捕集されたガスをガス分析装置に伝達可能なガス捕集装置を提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に円筒状電池が装着されるジグ部と、
前記円筒状電池が装着された前記ジグ部が据え置かれるボート部と、
内部に前記ボート部が収容される電池収容空間が設けられ、一端部に開口部が形成されるチャンバ胴体部と、
一側面が前記開口部を覆うように、前記チャンバ胴体部の前記一端部に結合されるチャンバキャップ部と、
前記開口部を通して前記ボート部を前記電池収容空間に移動させる第１駆動部と、
前記チャンバ胴体部の前記一端部と前記チャンバキャップ部の前記一側面とを互いに密着または離隔させる第２駆動部と、
前記チャンバ胴体部に連結されて、前記電池収容空間に拡散された分析対象ガスをガス分析ユニットに伝達するガス伝達流路と、
を含む、ガス捕集装置。

【請求項2】

前記円筒状電池の長手方向を第１方向とし、
前記チャンバ胴体部は、前記第１方向に延び、
前記開口部は、前記第１方向における前記チャンバ胴体部の前記一端部に形成され、
前記ボート部は、前記第１駆動部によって前記第１方向に線形移動し、
前記チャンバキャップ部の前記一側面には、前記円筒状電池と対面する位置にパンチングニードルが設けられ、
前記第１駆動部は、前記ボート部を前記チャンバキャップ部側に移動させて、前記パンチングニードルによって前記円筒状電池に穿孔ホールを形成する、請求項１に記載のガス捕集装置。

【請求項3】

前記ジグ部は、前記第１方向に延びる円筒状からなり、
前記円筒状電池は、前記ジグ部の内周面に前記円筒状電池の外周面が密着されるように、前記ジグ部に装着され、
前記ジグ部の前記第１方向における一端部には、ニードル挿入ホールが形成される、請求項２に記載のガス捕集装置。

【請求項4】

前記ジグ部の内周面には、電解液貯蔵溝が形成され、
前記電解液貯蔵溝は、前記ジグ部の内部空間で前記ニードル挿入ホールが位置する側壁に隣接するように位置する、請求項３に記載のガス捕集装置。

【請求項5】

前記ジグ部は、複数設けられ、
前記複数のジグ部には、それぞれ円筒状電池が１つずつ装着され、
前記複数のジグ部が収容される電池貯蔵部と、
前記電池貯蔵部から前記複数のジグ部を１つずつ順次に前記ボート部に伝達する電池伝達部と、
をさらに含む、請求項３に記載のガス捕集装置。

【請求項6】

前記複数のジグ部の一部には、第１円筒状電池が装着され、
前記複数のジグ部の他の一部には、第２円筒状電池が装着され、
前記第１円筒状電池と前記第２円筒状電池は、互いに異なる外径からなり、
前記複数のジグ部は、いずれも同じ外径からなる、請求項５に記載のガス捕集装置。

【請求項7】

前記電池貯蔵部は、
前記複数のジグ部が整列された状態で貯蔵される電池貯蔵トラックと、
前記電池貯蔵トラックの一端部に形成されて、前記複数のジグ部を１つずつ排出する電池排出ホールと、
前記電池排出ホールの入口の縁部に装着されて、復元力で前記複数のジグ部が前記電池貯蔵部からの離脱を防止する弾性ドアと、を含み、
前記ボート部は、前記第１駆動部によって前記チャンバ胴体部の外部空間と前記電池収容空間との間を移動し、
前記電池排出ホールの入口は、前記チャンバ胴体部の外部空間に位置した状態での前記ボート部と対面するように、前記ボート部と一定距離離隔した位置に設けられる、請求項５に記載のガス捕集装置。

【請求項8】

前記電池伝達部は、
前記複数のジグ部のうち、前記電池排出ホールに露出された１つのジグ部をグリップするグリッパーと、
前記グリッパーが一端部に装着され、前記第１方向に垂直な第２方向に延びる回転部材と、
前記チャンバ胴体部の外部空間に位置した状態での前記ボート部と前記電池排出ホールとの間に位置し、前記第１方向に延びる軸部材と、を含み、
前記軸部材は、前記回転部材と結合され、
前記回転部材は、前記軸部材を回転軸で回転する、請求項７に記載のガス捕集装置。

【請求項9】

前記第１駆動部は、
前記第１方向に延び、前記第１方向における前記チャンバ胴体部の他端部を貫通して、一端部が前記チャンバ胴体部の内部に挿入される動力伝達バーと、
一側面に前記ボート部が結合され、他側面に前記動力伝達バーの前記一端部が結合される移動部材と、
前記チャンバ胴体部が固定される第１固定フレームと、
前記動力伝達バーが固定され、前記第１固定フレームを基準に前記第１方向に線形移動を行う第１移動フレームと、
前記第１移動フレームと螺合し、前記第１固定フレームに空転可能に結合されるシャフトと、
前記シャフトを回転させる電動モータと、を含む、請求項２から８のいずれか一項に記載のガス捕集装置。

【請求項10】

前記チャンバ胴体部の内部には、前記動力伝達バーを取り囲むシーリングカバーが備えられ、
前記シーリングカバーの一端部は、前記移動部材の前記他側面に融着され、
前記シーリングカバーの他端部は、前記チャンバ胴体部の前記他端部側の内壁に融着される、請求項９に記載のガス捕集装置。

【請求項11】

前記シーリングカバーは、ベローズ状からなる、請求項１０に記載のガス捕集装置。

【請求項12】

前記第２駆動部は、
前記第１固定フレームが固定される第２移動フレームと、
前記チャンバキャップ部が固定される第２固定フレームと、
前記第２移動フレームを前記第２固定フレームを基準に前記第１方向に移動させる空圧アクチュエータと、を含む、請求項９に記載のス捕集装置。

【請求項13】

前記ガス伝達流路に連結される圧力センサー部をさらに含み、
前記圧力センサー部は、前記電池収容空間の圧力を測定する、請求項２から８のいずれか一項に記載のガス捕集装置。

【請求項14】

前記第１駆動部を制御する制御部をさらに含み、
前記制御部は、前記圧力センサー部から出力される圧力測定値に基づいて制御される、請求項１３に記載のガス捕集装置。

【請求項15】

前記ガス伝達流路に備えられるマニホールドと、
前記マニホールドに流路で連結される希釈タンクと、
前記マニホールドに流路で連結される真空ポンプと、
前記マニホールドと前記チャンバ胴体部とを連結する流路を開放または遮断する第１弁と、
前記マニホールドと前記ガス分析ユニットとを連結する流路を開放または遮断する第２弁と、
前記マニホールドと前記希釈タンクとを連結する流路を開放または遮断する第３弁と、
前記マニホールドと前記真空ポンプとを連結する流路を開放または遮断する第４弁と、をさらに含み、
前記制御部は、前記ガス分析ユニットに伝達された信号に基づいて、前記第１弁、前記第２弁、前記第３弁及び前記第４弁を制御する、請求項１４に記載のガス捕集装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２２年９月２６日付の大韓民国特許出願１０－２０２２－０１２１４２２号に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示されたあらゆる内容は、本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本発明は、ガス捕集装置に係り、電池のローディング、アンローディング及びパンチングなどが自動化されて、精密かつ安定して捕集されたガスをガス分析装置に伝達可能なガス捕集装置に関する。

【背景技術】

【0003】

一般的に、二次電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する放電と、逆方向である充電過程と、を通じて繰り返し使用が可能な電池であり、その種類としては、ニッケルカドミウム（Ｎｉ－Ｃｄ）電池、ニッケル水素（Ｎｉ－ＭＨ）電池、リチウム金属電池、リチウムイオン（Ｌｉ－ｉｏｎ）電池及びリチウムイオンポリマー電池（Ｌｉ－ｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂａｔｔｅｒｙ）などがある。このような二次電池のうち、高いエネルギー密度と電圧とを有し、サイクル寿命が長く、自己放電率が低いリチウム二次電池が商用化されて広く使われている。

【0004】

リチウム二次電池は、電池内部での化学反応によって水素、酸素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、Ｃ_ｎＨ_２ｎ－２（ｎ＝２～５）、Ｃ_ｎＨ_２ｎ（ｎ＝２～５）、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎ＝１～５）である炭化水素及びその他の有機ガス種などの多種のガスが発生する。

【0005】

また、リチウム二次電池は、繰り返された充電・放電の進行によって電解質分解による多量のガスが発生しながら退化し、この態様は、電池の設計及び使用形態によって異なって表われる。したがって、電池内部の発生ガスを分析して電池の退化メカニズムを類推することが、電池の開発過程で必須的に行わなければならない。

【0006】

したがって、二次電池内で発生するガスを捕集して正確に分析することが非常に重要である。リチウムイオン電池の作動時に多様なガスが発生し、発生ガスの組成及び含量についての情報は、電池素材の開発、電池製造工程の最適化、電池不良原因の把握などにおいて有用に用いられる。そのためには、二次電池内部の発生ガスを捕集する技術開発が重要である。

【0007】

二次電池内部から発生したガスを捕集するための方法として、内部に密閉空間が形成された拡散チャンバに電池を収容させ、電池ケースにガス排出のための開口部を形成した後、開口部を通って排出されるガスが拡散チャンバ内部に拡散されれば、拡散されたガスを別途のガス捕集容器に捕集する方法が使われている。高濃度のガス捕集のためには、電池と拡散チャンバ内部空間との間の遊隙がないことが最も望ましい。

【0008】

最近、幅広い産業分野で電池は使われ、多様な電池適用環境及び条件によって、電池に要求される性能も変わり、電池は、多様な規格で設計される。

【0009】

従来、多様な電池設計のために、電池サイズによってガス捕集のための拡散チャンバを個別使用して、電池モデルが変わる度に新たに製作または設置しなければならない難点があった。

【0010】

さらに、拡散チャンバのボリューム、電池（分析対象物質）のサイズ及び発生するガス量などによって分析装置に伝達されるガスまたはガス捕集容器に貯蔵されるガスの濃度は大きく変わり、これは、分析結果に影響を与えた。

【0011】

さらに、手動で電池のローディング及びアンローディング、そして、パンチングが行われるために、ガス捕集のための作業時間が長くなり、ヒューマンエラーが存在し、特に、パンチング時には、内部段落及び危険事故が発生することができた。

【0012】

前記のような問題を解決し、精密かつ安定して自動化されたガス捕集技術が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、ガス捕集装置に関するものであって、電池のローディング、アンローディング及びパンチングなどが自動化されて、精密かつ安定して捕集されたガスをガス分析装置に伝達可能なガス捕集装置を提供することである。

【0014】

本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した技術的課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明のガス捕集装置は、内部に円筒状電池が装着されるジグ部、前記円筒状電池が装着された前記ジグ部が据え置かれるボート部、内部に前記ボート部が収容される電池収容空間が設けられ、一端部に開口部が形成されるチャンバ胴体部、一側面が前記開口部を覆うように、前記チャンバ胴体部の前記一端部に結合されるチャンバキャップ部、前記開口部を通して前記ボート部を前記電池収容空間に移動させる第１駆動部、前記チャンバ胴体部の前記一端部と前記チャンバキャップ部の前記一側面とを互いに密着または離隔させる第２駆動部、及び前記チャンバ胴体部に連結されて、前記電池収容空間に拡散された分析対象ガスをガス分析ユニットに伝達するガス伝達流路、を含むものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明のガス捕集装置は、ジグ部の取り替え、電池のローディング及びアンローディング、パンチングが自動化されて、精密かつ迅速なガス捕集が可能なものである。

【0017】

本発明のガス捕集装置は、パンチングニードルの移動及び圧力変化量の測定によってパンチング完了有無を判断して、電池の内部段落のような事故を防止して、ガス捕集時に安全を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明のガス捕集装置を示す断面図である。

【図2】図１の局部領域を拡大した断面図である。

【図3A】ジグ部を示す断面図である。

【図3B】ジグ部を示す断面図である。

【図4】電池貯蔵部を示す斜視図である。

【図5】電池貯蔵部を示す断面図である。

【図6】ジグ部の移動を示す概念図である。

【図7】第１駆動部を示す断面図である。

【図8】第２駆動部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明のガス捕集装置は、内部に円筒状電池が装着されるジグ部、前記円筒状電池が装着された前記ジグ部が据え置かれるボート部、内部に前記ボート部が収容される電池収容空間が設けられ、一端部に開口部が形成されるチャンバ胴体部、一側面が前記開口部を覆うように、前記チャンバ胴体部の前記一端部に結合されるチャンバキャップ部、前記開口部を通して前記ボート部を前記電池収容空間に移動させる第１駆動部、前記チャンバ胴体部の前記一端部と前記チャンバキャップ部の前記一側面とを互いに密着または離隔させる第２駆動部、及び前記チャンバ胴体部に連結されて、前記電池収容空間に拡散された分析対象ガスをガス分析ユニットに伝達するガス伝達流路、を含むものである。

【0020】

本発明のガス捕集装置で、前記円筒状電池の長手方向を第１方向とする時、前記チャンバ胴体部は、前記第１方向に延び、前記開口部は、前記第１方向における前記チャンバ胴体部の前記一端部に形成され、前記ボート部は、前記第１駆動部によって前記第１方向に線形移動し、前記チャンバキャップ部の前記一側面には、前記円筒状電池と対面する位置にパンチングニードルが設けられ、前記第１駆動部は、前記ボート部を前記チャンバキャップ部側に移動させて、前記パンチングニードルによって前記円筒状電池に穿孔ホールを形成するものである。

【0021】

本発明のガス捕集装置で、前記ジグ部は、第１方向に延びる円筒状からなり、前記円筒状電池は、前記ジグ部の内周面に前記円筒状電池の外周面が密着されるように、前記ジグ部に装着され、前記ジグ部の前記第１方向における一端部には、ニードル挿入ホールが形成されるものである。

【0022】

本発明のガス捕集装置で、前記ジグ部の内周面には、電解液貯蔵溝が形成され、前記電解液貯蔵溝は、前記ジグ部の内部空間でニードル挿入ホールが位置する側壁に隣接するように位置するものである。

【0023】

本発明のガス捕集装置は、前記ジグ部は、複数設けられ、前記複数のジグ部には、それぞれ１つずつ円筒状電池が装着され、前記複数のジグ部が収容される電池貯蔵部、及び前記電池貯蔵部から前記複数のジグ部を１つずつ順次に前記ボート部に伝達する電池伝達部、をさらに含むものである。

【0024】

本発明のガス捕集装置で、前記複数のジグ部の一部には、第１円筒状電池が装着され、前記複数のジグ部の他の一部には、第２円筒状電池が装着され、前記第１円筒状電池と前記第２円筒状電池は、互いに異なる外径からなり、前記複数のジグ部は、いずれも同じ外径からなるものである。

【0025】

本発明のガス捕集装置で、前記電池貯蔵部は、前記複数のジグ部が整列された状態で貯蔵される電池貯蔵トラックと、前記電池貯蔵トラックの一端部に形成されて、前記複数のジグ部を１つずつ排出する電池排出ホールと、前記電池排出ホールの入口の縁部に装着されて、復元力で前記複数のジグ部が前記電池貯蔵部からの離脱を防止する弾性ドアと、を含み、前記ボート部は、前記第１駆動部によって前記チャンバ胴体部の外部空間と前記電池収容空間との間を移動し、前記電池排出ホールの入口は、前記チャンバ胴体部の外部空間に位置した状態での前記ボート部と対面するように、前記ボート部と一定距離離隔した位置に設けられるものである。

【0026】

本発明のガス捕集装置で、前記電池伝達部は、前記複数のジグ部のうち、前記電池排出ホールに露出された１つのジグ部をグリップするグリッパーと、前記グリッパーが一端部に装着され、前記第１方向に垂直な第２方向に延びる回転部材と、前記チャンバ胴体部の外部空間に位置した状態での前記ボート部と前記電池排出ホールとの間に位置し、前記第１方向に延びる軸部材と、を含み、前記軸部材は、前記回転部材と結合され、前記回転部材は、前記軸部材を回転軸で回転するものである。

【0027】

本発明のガス捕集装置で、前記第１駆動部は、前記第１方向に延び、前記第１方向における前記チャンバ胴体部の他端部を貫通して、一端部が前記チャンバ胴体部の内部に挿入される動力伝達バーと、一側面に前記ボート部が結合され、他側面に前記動力伝達バーの前記一端部が結合される移動部材と、前記チャンバ胴体部が固定される第１固定フレームと、前記動力伝達バーが固定され、前記第１固定フレームを基準に前記第１方向に線形移動を行う第１移動フレームと、前記第１移動フレームと螺合し、前記第１固定フレームに空転可能に結合されるシャフトと、前記シャフトを回転させる電動モータと、を含むものである。

【0028】

本発明のガス捕集装置で、前記チャンバ胴体部の内部には、前記動力伝達バーを取り囲むシーリングカバーが備えられ、前記シーリングカバーの一端部は、前記移動部材の前記他側面に融着され、前記シーリングカバーの他端部は、前記チャンバ胴体部の前記他端部側の内壁に融着されるものである。

【0029】

本発明のガス捕集装置で、前記シーリングカバーは、ベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）状からなるものである。

【0030】

本発明のガス捕集装置で、前記第２駆動部は、前記第１固定フレームが固定される第２移動フレームと、前記チャンバキャップ部が固定される第２固定フレームと、前記第２移動フレームを前記第２固定フレームを基準に前記第１方向に移動させる空圧アクチュエータと、を含むものである。

【0031】

本発明のガス捕集装置は、前記ガス伝達流路に連結される前記圧力センサー部をさらに含み、前記圧力センサー部は、前記電池収容空間の圧力を測定するものである。

【0032】

本発明のガス捕集装置は、前記第１駆動部を制御する制御部をさらに含み、前記制御部は、前記圧力センサー部から出力される圧力測定値に基づいて制御されるものである。

【0033】

本発明のガス捕集装置は、前記ガス伝達流路に備えられるマニホールド、前記マニホールドに流路で連結される希釈タンク、前記マニホールドに流路で連結される真空ポンプ、前記マニホールドと前記チャンバ胴体部とを連結する流路を開放または遮断する第１弁、前記マニホールドと前記ガス分析ユニットとを連結する流路を開放または遮断する第２弁、前記マニホールドと前記希釈タンクとを連結する流路を開放または遮断する第３弁、及び前記マニホールドと前記真空ポンプとを連結する流路を開放または遮断する第４弁、をさらに含み、前記制御部は、前記ガス分析ユニットに伝達された信号に基づいて、前記第１弁、前記第２弁、前記第３弁及び前記第４弁を制御するものである。

【0034】

以下、添付図面を参照して、本発明による実施例を詳しく説明する。この過程で図面に示された構成要素の大きさや形状などは、説明の明瞭性と便宜上、誇張して示されうる。また、本発明の構成及び作用を考慮して特別に定義された用語は、ユーザ、運用者の意図または慣例によって変わりうる。このような用語に対する定義は、本明細書の全般に亘った内容に基づいて下されなければならない。

【0035】

本発明の説明において、留意しなければならない点は、用語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「内側」、「外側」、「一面」、「他面」などが指示する方位または位置関係は、図面で示す方位または位置関係、あるいは、通常、本発明の製品使用時に配置する方位または位置関係に基づいたものであり、単に本発明の説明と簡略な説明のためのものであり、表示された装置または素子が、必ずしも特定の方位をもって、特定の方位で構成されるか、操作されなければならないということを提示または暗示するものではないので、本発明を制限すると理解してはならない。

【0036】

図１は、本発明のガス捕集装置を示す断面図である。図２は、図１の局部領域を拡大した断面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、ジグ部１００を示す断面図である。図４は、電池貯蔵部７１０を示す斜視図である。図５は、電池貯蔵部７１０を示す断面図である。図６は、ジグ部１００の移動を示す概念図である。図７は、第１駆動部を示す断面図である。図８は、第２駆動部５００を示す断面図である。

【0037】

本発明のガス捕集装置は、円筒状電池１１の内部で発生するガスの捕集に特化されたものであって、電池のローディング、電池の穿孔、ガス捕集、ガス伝達及び電池のアンローディングなどのガス捕集のためのほとんどの過程を自動化したものである。

【0038】

本発明のガス捕集装置は、電池から発生したガスを別途の捕集容器に貯蔵する過程を省略して、直ちにガス分析ユニットに伝達するために、ガスの変質、漏れ、相変異のような現象を防止するだけではなく、リアルタイム分析が可能なものである。

【0039】

本発明のガス捕集装置は、多様な規格の円筒状電池１１に対してほとんど同じガス拡散空間を提供するために、定量分析に有利である。

【0040】

本発明のガス捕集装置のガス捕集対象となる円筒状電池１１は、剛性素材の円筒状ハウジングの内部に電極組立体を収容するものである。

【0041】

本発明のガス捕集装置は、自動化されたシステムで円筒状電池１１からガスを抽出してガス分析ユニットを伝達するものである。ガス伝達対象になるガス分析ユニットは、例えば、ＧＣ－ＭＳ装置である。

【0042】

図１に示したように、本発明のガス捕集装置は、内部に円筒状電池１１が装着されるジグ部１００、前記円筒状電池１１が装着された前記ジグ部１００が据え置かれるボート部２００、内部に前記ボート部２００が収容される電池収容空間３１２が設けられ、一端部に開口部３１１が形成されるチャンバ胴体部３１０、一側面が前記開口部３１１を覆うように、前記チャンバ胴体部３１０の前記一端部に結合されるチャンバキャップ部３２０、前記開口部３１１を通して前記ボート部２００を前記電池収容空間３１２に移動させる第１駆動部、前記チャンバ胴体部３１０の前記一端部と前記チャンバキャップ部３２０の前記一側面とを互いに密着または離隔させる第２駆動部５００、及び前記チャンバ胴体部３１０に連結されて、前記電池収容空間３１２に拡散された分析対象ガスをガス分析ユニットに伝達するガス伝達流路６００、を含むものである。

【0043】

図２に示したように、本発明のガス捕集装置で、前記円筒状電池１１の長手方向を第１方向とする時、前記チャンバ胴体部３１０は、前記第１方向に延び、前記開口部３１１は、前記第１方向における前記チャンバ胴体部３１０の前記一端部に形成され、前記ボート部２００は、前記第１駆動部によって前記第１方向に線形移動するものである。例えば、チャンバ胴体部３１０は、前記第１方向を中心軸とする円筒状からなるものである。第１方向は、重力方向と垂直であるか、重力方向と鋭角を成す方向である。第１方向が重力方向と鋭角を成す場合、開口部３１１が形成されたチャンバ胴体部３１０の一端部は、他端部よりも重力方向を基準にさらに高い位置に位置するものである。すなわち、円筒状電池１１は、穿孔される端部がそうではない端部よりもさらに高く形成されることにより、チャンバキャップ部３２０及びチャンバキャップ部３２０に位置するパンチングニードル３２１が電解液で汚染されることを防止することができる。さらに、前述したように、第１方向が重力方向に対して傾くように形成される（重力方向に垂直な方向ではない）ことにより、円筒状電池１１から電解液が漏れても、漏れた電解液は、後述するジグ部１００の電解液貯蔵溝１１２に貯蔵されて、漏れた電解液は、ジグ部１００がアンローディングされる時、共に装置から除去される。

【0044】

ボート部２００は、耐化学性絶縁素材からなるものである。

【0045】

チャンバ胴体部３１０の内部空間も、第１方向を中心軸とする円筒状からなるものである。開口部３１１は、円状に形成され、開口部３１１の中心とチャンバ胴体部３１０の内部空間の中心軸は、一致するものである。

【0046】

チャンバ胴体部３１０の一端部側でチャンバ胴体部３１０の外周面は、チャンバ胴体部３１０の一端部と近くなるほど外径が減るテーパー状からなるものである。チャンバ胴体部３１０の外周面のうち、テーパー状からなる領域には、Ｏリング（Ｏ－ｒｉｎｇ）のようなシーリングカバー３１７が挿入されるリング状の溝３１８が形成されうる。

【0047】

前記チャンバキャップ部３２０の前記一側面には、前記円筒状電池１１と対面する位置にパンチングニードル３２１が設けられ、前記第１駆動部は、前記ボート部２００を前記チャンバキャップ部３２０側に移動させて、前記パンチングニードル３２１によって前記円筒状電池１１に穿孔ホールを形成するものである。

【0048】

チャンバキャップ部３２０は、円板状からなるものである。チャンバキャップ部３２０の中心にパンチングニードル３２１が位置し、チャンバキャップ部３２０の中心と開口部３１１の中心は、チャンバ胴体部３１０の内部に形成される円筒状の空間の中心軸と一致する直線上に位置するものである。

【0049】

チャンバキャップ部３２０の一側面には、チャンバ胴体部３１０の一端部が挿入される円筒状のシーリングフレーム３２２が形成されうる。シーリングフレーム３２２の内周面は、内径がチャンバ胴体部３１０と隣接するほど大きくなるテーパー状からなるものである。シーリングフレーム３２２は、チャンバキャップ部３２０とチャンバ胴体部３１０とが結合する時にチャンバ胴体部３１０の外周面のうち、テーパー状からなる領域を覆う。

【0050】

図２に示したように、前記ジグ部１００は、第１方向に延びる円筒状からなり、前記円筒状電池１１は、前記ジグ部１００の内周面に前記円筒状電池１１の外周面が密着されるように、前記ジグ部１００に装着され、前記ジグ部１００の前記第１方向における一端部には、ニードル挿入ホール１１１が形成されるものである。

【0051】

ニードル挿入ホール１１１も、チャンバキャップ部３２０の中心と開口部３１１の中心とが位置する直線上に位置するものである。

【0052】

ジグ部１００は、円筒状電池１１の一端部を覆う第１ジグ１１０と円筒状電池１１の他端部を覆う第２ジグ１２０とを含むものである。すなわち、ジグ部１００は、円筒状電池１１の両端部にそれぞれ差し込まれる２つのジグからなるものである。

【0053】

前記ジグ部１００の内周面には、電解液貯蔵溝１１２が形成され、前記電解液貯蔵溝１１２は、前記ジグ部１００の内部空間でニードル挿入ホール１１１が位置する側壁に隣接するように位置するものである。電解液貯蔵溝１１２は、ジグ部１００の内周面に沿ってリング状からなるものである。

【0054】

図３Ａ及び図３Ｂに示したように、電解液貯蔵溝１１２の幅と深さは、ジグ部１００に装着される円筒状電池１１に注入されている電解液を考慮して決定されるものである。電解液貯蔵溝１１２の深さは、円筒状電池１１の外径の１０～３０％に形成されるものである。さらに望ましくは、電解液貯蔵溝１１２の深さは、円筒状電池１１の外径の１５～２５％に形成されるものである。例えば、電解液貯蔵溝１１２の深さは、円筒状電池１１の外径の２０％に形成されるものである。

【0055】

本発明のガス捕集装置で、前記ジグ部１００は、複数設けられ、前記複数のジグ部１００には、それぞれ１つずつ円筒状電池１１が装着されるものである。具体的に、本発明のガス捕集装置は、複数の円筒状電池１１に対して自動化されたシステムで順次にガス捕集が可能であり、この際、それぞれの円筒状電池１１には、個別的にジグ部１００がそれぞれ割り当てられるものである。

【0056】

図４ないし図６に示したように、自動化された電池の投入のために、本発明のガス捕集装置は、前記複数のジグ部１００が収容される電池貯蔵部７１０、及び前記電池貯蔵部７１０から前記複数のジグ部１００を１つずつ順次に前記ボート部２００に伝達する電池伝達部７２０、をさらに含むものである。

【0057】

図５に示したように、前記複数のジグ部１００の一部には、第１円筒状電池１１ａが装着され、前記複数のジグ部１００の他の一部には、第２円筒状電池１１ｂが装着され、前記第１円筒状電池１１ａと前記第２円筒状電池１１ｂは、互いに異なる外径からなり、前記複数のジグ部１００は、いずれも同じ外径からなるものである。すなわち、本発明のガス捕集装置は、多様な規格の円筒状電池１１に対応する内部空間を有する多種のジグ部１００を備え、内部空間の形状及びサイズがそれぞれ異なる複数のジグ部１００が同じ外形を有させることにより、ガス捕集のための全過程を多様な規格の円筒状電池１１に対して同様に適用することができる。

【0058】

図４及び図５に示したように、前記電池貯蔵部７１０は、前記複数のジグ部１００が整列された状態で貯蔵される電池貯蔵トラック７１１と、前記電池貯蔵トラック７１１の一端部に形成されて、前記複数のジグ部１００を１つずつ排出する電池排出ホール７１２と、前記電池排出ホール７１２の入口の縁部に装着されて、復元力で前記複数のジグ部１００が前記電池貯蔵部７１０からの離脱を防止する弾性ドア７１３と、を含むものである。

【0059】

本発明のガス捕集装置で、前記ボート部２００は、前記第１駆動部によって前記チャンバ胴体部３１０の外部空間と前記電池収容空間３１２との間を移動するが、この際、前記電池排出ホール７１２の入口は、前記チャンバ胴体部３１０の外部空間に位置した状態での前記ボート部２００と対面するように、前記ボート部２００と一定距離離隔した位置に設けられるものである。すなわち、チャンバ胴体部３１０からボート部２００が取り出された状態で、第１方向に垂直な第２方向に互いに一定距離離隔した位置にボート部２００と電池排出ホール７１２とが配置される。

【0060】

図６に示したように、前記電池伝達部７２０は、前記複数のジグ部１００のうち、前記電池排出ホール７１２に露出された１つのジグ部１００をグリップするグリッパー７２１と、前記グリッパー７２１が一端部に装着され、前記第１方向に垂直な第２方向に延びる回転部材７２２と、前記チャンバ胴体部３１０の外部空間に位置した状態での前記ボート部２００と前記電池排出ホール７１２との間に位置し、前記第１方向に延びる軸部材７２３と、を含み、前記軸部材７２３は、前記回転部材７２２と結合され、前記回転部材７２２は、前記軸部材７２３を回転軸で回転するものである。

【0061】

軸部材７２３が回転しながら、グリッパー７２１は、弾性ドア７１３がジグ部１００を固定する復元力よりも大きな力をジグ部１００に加えてジグ部１００を電池貯蔵トラック７１１から取り出し、引き続き軸部材７２３が回転しながら、ジグ部１００をボート部２００に載置させることができる。

【0062】

図７に示したように、前記第１駆動部は、前記第１方向に延び、前記第１方向における前記チャンバ胴体部３１０の他端部を貫通して、一端部が前記チャンバ胴体部３１０の内部に挿入される動力伝達バー４１０と、一側面に前記ボート部２００が結合され、他側面に前記動力伝達バー４１０の前記一端部が結合される移動部材４２０と、前記チャンバ胴体部３１０が固定される第１固定フレーム４３０と、前記動力伝達バー４１０が固定され、前記第１固定フレーム４３０を基準に前記第１方向に線形移動を行う第１移動フレーム４４０と、前記第１移動フレーム４４０と螺合し、前記第１固定フレーム４３０に空転可能に結合されるシャフト４５０と、前記シャフト４５０を回転させる電動モータ４６０と、を含むものである。

【0063】

前述したように、第１駆動部は、電動モータ４６０の回転力を線形運動に転換する構造からなることにより、円筒状電池１１とパンチングニードル３２１との距離を精密に制御することができる。さらに、電動モータ４６０には、エンコーダが装着されて、円筒状電池１１とパンチングニードル３２１との測定距離がエンコーダの信号として、第１駆動部を制御する制御部に入力される。

【0064】

前記チャンバ胴体部３１０の内部には、前記動力伝達バー４１０を取り囲むシーリングカバー３１７が備えられ、前記シーリングカバー３１７の一端部は、前記移動部材４２０の前記他側面に融着され、前記シーリングカバー３１７の他端部は、前記チャンバ胴体部３１０の前記他端部側の内壁に融着されるものである。

【0065】

移動部材４２０は、耐化学性金属素材として金属素材のシーリングカバー３１７が溶接されて結合されうる。

【0066】

チャンバ胴体部３１０の内部空間は、移動部材４２０を中心に２つの空間に分離され、移動部材４２０の一側面と対面する空間が電池収容空間３１２である。

【0067】

前記シーリングカバー３１７は、ベローズ状からなるものである。さらに具体的には、シーリングカバー３１７は、金属素材のベローズ状である。

【0068】

図８に示したように、前記第２駆動部５００は、前記第１固定フレーム４３０が固定される第２移動フレーム５１０と、前記チャンバキャップ部３２０が固定される第２固定フレーム５２０と、前記第２移動フレーム５１０を前記第２固定フレーム５２０を基準に前記第１方向に移動させる空圧アクチュエータ５３０と、を含むものである。すなわち、第２駆動部５００は、チャンバ胴体部３１０を丸ごと移動させるものである。第２駆動部５００は、空圧アクチュエータ５３０の動力でチャンバ胴体部３１０とチャンバキャップ部３２０とを結合させることにより、ガス捕集中で持続的な加圧を保持して気密性を強化することができる。

【0069】

本発明のガス捕集装置は、前記チャンバキャップ部３２０に備えられるパンチングニードル３２１と対面する位置に位置し、前記パンチングニードル３２１に高圧ガスを噴射するエア噴射ユニット（図示せず）をさらに含むものである。第２駆動部５００によってチャンバ胴体部３１０は、パンチングニードル３２１とエア噴射ユニットのノズルとを連結する仮想の直線上に位置しないように完全に後退することができる。第２駆動部５００によってチャンバ胴体部３１０がチャンバキャップ部３２０から完全に分離されれば、エア噴射ユニットのノズルでは、パンチングニードル３２１に向けて高圧ガスを噴射してパンチングニードル３２１を洗浄することができる。エア噴射ユニットが噴射する高圧ガスは、パージのためのガスであって、高圧空気、不活性ガスなどである。エア噴射ユニットは、数秒間高圧ガスをチャンバキャップ部３２０に噴射して電解液で汚染されたチャンバキャップ部３２０を洗浄することができる。

【0070】

本発明のガス捕集装置は、前記ガス伝達流路６００に連結される前記圧力センサー部をさらに含み、前記圧力センサー部は、前記電池収容空間３１２の圧力を測定するものである。

【0071】

本発明のガス捕集装置は、前記第１駆動部を制御する制御部をさらに含み、前記制御部は、前記圧力センサー部から出力される圧力測定値に基づいて制御されるものである。具体的に、圧力センサー部から測定される圧力が設定圧力値以上になれば、制御部は、第１駆動部を駆動させてパンチングニードル３２１を円筒状電池１１から後退させることができる。設定圧力値は、円筒状電池１１の種類、充電・放電の状態、サイクル数、温度などを考慮して決定される。

【0072】

本発明のガス捕集装置は、前記ガス伝達流路６００に備えられるマニホールド、前記マニホールドに流路で連結される希釈タンク、前記マニホールドに流路で連結される真空ポンプ、前記マニホールドと前記胴体部とを連結する流路を開放または遮断する第１弁、前記マニホールドと前記ガス分析ユニットとを連結する流路を開放または遮断する第２弁、前記マニホールドと前記希釈タンクとを連結する流路を開放または遮断する第３弁、及び前記マニホールドと前記真空ポンプとを連結する流路を開放または遮断する第４弁、をさらに含むものである。

【0073】

前記制御部は、前記ガス分析ユニットに伝達された信号に基づいて、前記第１弁、前記第２弁、前記第３弁及び前記第４弁を制御するものである。具体的に、ガス分析プロセスについての情報を受けて、工程順序に合わせて各弁を制御することができる。

【0074】

以上、本発明による実施例が説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これにより多様な変形及び均等な範囲の実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明のガス捕集装置は、ジグ部の取り替え、電池のローディング及びアンローディング、パンチングが自動化されて、精密かつ迅速なガス捕集が可能なものである。

【0076】

本発明のガス捕集装置は、パンチングニードルの移動及び圧力変化量の測定によってパンチング完了有無を判断して、電池の内部段落のような事故を防止して、ガス捕集時に安全を確保することができる。

【符号の説明】

【0077】

１１：円筒状電池
１１ａ：第１円筒状電池
１１ｂ：第２円筒状電池
１００：ジグ部
１１０：第１ジグ
１１１：ニードル挿入ホール
１１２：電解液貯蔵溝
１２０：第２ジグ
２００：ボート部
３１０：チャンバ胴体部
３１１：開口部
３１２：電池収容空間
３１７：シーリングカバー
３２０：チャンバキャップ部
３２１：パンチングニードル
３２２：シーリングフレーム
４００：第１駆動部
４１０：動力伝達バー
４２０：移動部材
４３０：第１固定フレーム
４４０：第１移動フレーム
４５０：シャフト
４６０：電動モータ
５００：第２駆動部
５１０：第２移動フレーム
５２０：第２固定フレーム
５３０：空圧アクチュエータ
６００：ガス伝達流路
７１０：電池貯蔵部
７１１：電池貯蔵トラック
７１２：電池排出ホール
７１３：弾性ドア
７２０：電池伝達部
７２１：グリッパー
７２２：回転部材
７２３：軸部材

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】