WO2024019504A1 - 가스 포집 장치 - Google Patents

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housing
punching
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강혜옥
윤희순
최낙희
이종근
박광연
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LG Energy Solution Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a gas collection device, and may relate to a gas collection device capable of collecting gas at an appropriate level for batteries having cases made of rigid materials of various specifications, especially cylindrical batteries.
  • secondary batteries are batteries that can be used repeatedly through a discharge and reverse charging process that converts chemical energy into electrical energy.
  • Types include nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries and nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries.
  • Ni-Cd nickel-cadmium
  • Ni-MH nickel-hydrogen
  • ) batteries lithium-metal batteries, lithium-ion (Li-ion) batteries, and lithium-ion polymer batteries (Li-ion Polymer Battery).
  • lithium secondary batteries with high energy density and voltage, long cycle life, and low self-discharge rate have been commercialized and are widely used.
  • lithium secondary batteries deteriorate with repeated charging and discharging, generating a large amount of gas due to electrolyte decomposition, and this pattern varies depending on the design and type of use of the battery. Therefore, inferring the battery's deterioration mechanism by analyzing the gas generated inside the battery must be performed in the battery development process.
  • the battery As a method for collecting gas generated inside a secondary battery, the battery is accommodated in a diffusion chamber with a closed space formed inside, an opening for gas discharge is formed in the battery case, and then the gas discharged through the opening is discharged into the diffusion chamber.
  • a method of collecting the diffused gas in a separate gas collection container is used. For high concentration gas collection, it may be most desirable to have no gap between the internal space of the cell and the diffusion chamber.
  • batteries are used in a wide range of industrial fields, and depending on various battery application environments and conditions, the performance required for the battery also varies, and the battery can be designed to various specifications.
  • diffusion chambers for gas collection were used individually depending on the battery size, making it difficult to manufacture or install a new battery every time the battery model changed. Additionally, if there was no gap between the battery and the space inside the diffusion chamber, it was difficult to remove the battery from the diffusion chamber.
  • the concentration of the gas delivered to the analysis device or stored in the gas collection container varies greatly depending on the volume of the diffusion chamber, the size of the cell (analyte target material), and the amount of gas generated, etc., which affected the analysis results.
  • a means is needed to adjust the concentration of the gas delivered to the analysis device or stored in the gas collection container to a concentration optimized for analysis.
  • the present invention relates to a gas collection device, and is intended to provide a gas collection device capable of collecting gas at an appropriate concentration for batteries having cases made of rigid materials of various specifications, especially cylindrical batteries.
  • an external housing accommodating the inner jig therein so that the outer circumferential surface of the inner jig is in close contact with the inner circumferential surface;
  • a gas discharge pipe connected to the external housing and delivering gas generated from the battery to a gas collection pipe or gas analysis device provided outside the external housing;
  • a punching portion located at the upper end of the external housing and forming a perforated hole for gas discharge on the upper surface of the battery;
  • the punching unit may include a punching driving unit that provides driving force for driving in the vertical direction.
  • the gas collection device of the present invention may improve gas collection accuracy and analyst convenience by automating gas collection and high-concentration gas dilution.
  • the gas collection device of the present invention may be one in which batteries can be easily installed, removed, or replaced when collecting gas.
  • the gas collection device of the present invention detects whether punching is completed based on the depth or pressure change of the punching needle to prevent short circuit inside the battery, thereby improving stability during gas collection.
  • the gas collection device of the present invention can easily adjust the concentration of the gas to be collected depending on the gas analysis target, situation, and conditions during gas collection. Specifically, the gas collection device of the present invention can selectively collect gas from high to low concentration and measure the degree of dilution or concentration.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a gas collection device of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 1.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing the operation of the punching unit.
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing the separation of the internal jig.
  • Figure 6 is a perspective view showing the internal jig.
  • Figure 7 is a block diagram showing the gas collection device of the present invention.
  • Figure 8 is a block diagram showing the gas collection method of the present invention.
  • an external housing accommodating the inner jig therein so that the outer circumferential surface of the inner jig is in close contact with the inner circumferential surface;
  • a gas discharge pipe connected to the external housing and delivering gas generated from the battery to a gas collection pipe or gas analysis device provided outside the external housing;
  • a punching portion located at the upper end of the external housing and forming a perforated hole for gas discharge on the upper surface of the battery;
  • the punching unit may include a punching driving unit that provides driving force for driving in the vertical direction.
  • the punching part is inserted into the outer housing through a needle insertion hole provided at the upper end of the external housing, and the lower end perforates the upper surface of the battery to form a perforated hole in the upper surface of the battery.
  • It includes a punching needle, a punching rod in which the upper end of the punching needle is coupled to the lower end and moves up and down by the punching drive unit, and a sealing cover surrounding the outer peripheral surface of the punching rod and the lower end of which is coupled to the upper end of the external housing. It may be.
  • the sealing cover is provided with a bellows extending or contracting in the vertical direction, the upper end of the sealing cover is coupled to the moving member of the punching drive unit together with the upper end of the punching rod, and the sealing cover The lower end covers the needle insertion hole and may be coupled to the upper end of the external housing.
  • the punching drive unit includes a moving member to which the upper end of the sealing cover and the upper end of the punching rod are fixed, a support member fixed to the outer peripheral surface of the external housing, and a support member fixed to the support member to move the moving member. It may include a driving means that moves the member in the vertical direction.
  • the driving means includes a shaft extending in the vertical direction and having a screw thread on an outer peripheral surface, and a motor that rotates the shaft while supported on the support member, and the moving member includes the shaft.
  • a shaft insertion hole is formed into which the shaft is inserted, and a thread engaging with the thread of the shaft may be formed on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole.
  • the outer housing includes an upper housing in which the upper end of the inner jig is accommodated therein, and a lower housing in which the lower end of the inner jig is accommodated therein, and the needle is located on the upper surface of the upper housing.
  • An insertion hole is formed, and the punching part covers the needle insertion hole on the outside of the upper housing and may be coupled to the upper surface of the upper housing.
  • the internal jig includes an upper jig provided with a battery insertion hole into which the upper end of the battery is inserted, and a lower jig provided with a battery insertion groove on the upper surface into which the lower end of the battery is inserted,
  • the battery insertion hole is formed to penetrate the upper jig in a vertical direction, the upper opening of the battery insertion hole faces the needle insertion hole on the inside of the upper housing, and the lower opening of the battery insertion hole is of the battery insertion groove. It may be facing the entrance.
  • the gas discharge pipe is coupled to the side of the lower housing, and the upper jig is equipped with a gas discharged from the inside of the battery through the perforated hole and diffused into the inside of the upper housing.
  • a first flow path may be formed to transmit the gas received through the first flow path to the gas discharge pipe, and a second flow path may be formed in the lower jig.
  • the upper surface of the upper jig is spaced apart from the ceiling surface at a certain distance inside the upper housing, the upper jig and the lower jig are provided in a pillar shape extending in the vertical direction, and the first flow path is formed as a groove extending from the upper end of the upper jig to the lower end on the outer surface of the upper jig, and the second flow path is on the outer surface of the lower jig, where the gas discharge pipe is connected to the lower housing at the upper end of the lower jig. It may be formed as a groove that extends to the height.
  • the upper jig and the lower jig are provided in a cylindrical shape extending in the vertical direction, and a ring-shaped groove is provided along the outer peripheral surface at the lower end of the side of the upper jig or the upper end of the lower jig.
  • a first connection flow path may be formed, and the lower end of the first flow path and the upper end of the second flow path may be connected to the first connection flow path.
  • a second connection passage is formed in a ring-shaped groove along the outer peripheral surface of the lower jig, a lower end of the second passage is connected to the second connection passage, and the second connection passage is connected to the second connection passage.
  • the height of may be the same as the height at which the gas discharge pipe is connected to the lower housing.
  • the gas collection device of the present invention may further include a pressure sensor that measures the pressure inside the external housing, and the punching drive unit may be operated based on the measured value of the pressure sensor.
  • a manifold unit connected to the gas discharge pipe to receive gas generated from the battery from the external housing;
  • a dilution tank unit connected to the manifold unit to dilute the gas delivered to the manifold unit;
  • a vacuum pump unit connected to the manifold unit to create a vacuum in the dilution tank unit;
  • the pressure sensor may be connected to the manifold unit.
  • a first valve provided in the gas discharge pipe to block or open the flow of gas flowing through the gas discharge pipe to the manifold unit;
  • a second valve that blocks or opens a flow path between the dilution tank portion and the manifold portion
  • a third valve that blocks or opens a flow path between the vacuum pump unit and the manifold unit;
  • a fourth valve provided in the gas transmission pipe to block or open the flow of gas flowing through the gas transmission pipe to the gas collection pipe or the gas collection device;
  • It may include a fifth valve provided in the gas exhaust pipe to block or open the flow of gas exhausted to the outside through the gas exhaust pipe.
  • It may include a gas collection step of opening the fourth valve and delivering gas to the gas collection pipe or the gas analysis device.
  • the terms “center”, “top”, “bottom”, “left”, “right”, “vertical”, “horizontal”, “inside”, “outside”, “one side” The orientation or positional relationship indicated by “, “other side”, etc. is based on the orientation or positional relationship shown in the drawings or the orientation or positional relationship normally placed when using the product of the present invention, and is for the purpose of explanation and brief explanation of the present invention. However, it does not suggest or imply that the displayed device or element must necessarily be constructed or operated in a specific orientation and should not be construed as limiting the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a gas collection device of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 1.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing the operation of the punching unit 300.
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing the separation of the internal jig 100.
  • Figure 6 is a perspective view showing the internal jig 100.
  • Figure 7 is a block diagram showing the gas collection device of the present invention.
  • Figure 8 is a block diagram showing the gas collection method of the present invention.
  • the battery 11 that is the target of gas collection may be a cylindrical battery. More specifically, it may be a battery in which gas is generated inside the battery case as a result of charging or discharging or specific conditions (temperature, shock, vibration, etc.).
  • the gas collection device of the present invention may form a perforated hole by perforating one end of the battery 11 where gas is generated inside the battery case, and collect the gas inside the battery case discharged through the perforated hole.
  • the gas collection device of the present invention As shown in Figures 1 to 3, the gas collection device of the present invention,
  • an external housing 200 that accommodates the inner jig 100 so that the outer circumferential surface of the inner jig 100 is in close contact with the inner circumferential surface;
  • a gas discharge pipe 221 is connected to the external housing 200 and transmits the gas generated from the battery 11 to the gas collection pipe 12 or the gas analysis device 13 provided outside the external housing 200. );
  • a punching portion 300 located at the upper end of the external housing 200 and forming a perforated hole for gas discharge on the upper surface of the battery 11;
  • the punching unit 300 may include a punching driving unit 400 that provides driving force for driving in the vertical direction.
  • the gas collection device of the present invention provides a plurality of internal jigs 100 with different inner diameters for each type of battery for batteries 11 of various specifications, so that even if the specifications of the battery 11 are different, the external housing ( 200), the volume of space in which the gas diffuses may be the same.
  • the punching unit 300 which forms the perforated hole in the battery 11, operates automatically through the punching drive unit 400, so that it is possible to form the perforated hole precisely and stably.
  • the gas collection device of the present invention may form a perforated hole at one end of the cylindrical battery 11 as a punching portion 300 and collect gas discharged from the battery 11 through the perforated hole.
  • the gas collection target may be a cylindrical battery 11, and the internal jig 100 and external housing 200 may also be provided in a cylindrical shape.
  • the punching part 300 is inserted into the interior of the external housing 200 through the needle insertion hole 211 provided at the upper end of the external housing 200 and is inserted into the lower end.
  • a punching needle 310 perforates the upper surface of the battery 11 to form a perforated hole in the upper surface of the battery 11, and the upper end of the punching needle 310 is coupled to the lower end, and the punching drive unit 400 It may include a punching rod 320 that moves in the vertical direction, and a sealing cover 330 that surrounds the outer peripheral surface of the punching rod 320 and whose lower end is coupled to the upper end of the external housing 200.
  • the punching needle 310 may be a rigid member with a sharp lower end.
  • the punching needle 310 may be linearly movable in the vertical direction. When the punching needle 310 moves downward, the sharp lower end of the punching needle 310 may be inserted into the upper end of the battery 11 to form a perforated hole in the battery case.
  • the punching rod 320 may have a lower end coupled to the upper end of the punching needle 310 and move in the vertical direction together with the punching needle 310.
  • the punching rod 320 may be provided in a bar shape extending in the vertical direction.
  • the punching rod 320 can be made of a rigid, highly chemical-resistant material.
  • the sealing cover 330 is provided with a bellows that extends or contracts in the vertical direction, and the upper end of the sealing cover 330 is connected to the moving member 410 of the punching drive unit 400 along with the upper end of the punching rod 320. , and the lower end of the sealing cover 330 covers the needle insertion hole 211 and may be coupled to the upper end of the external housing 200.
  • the punching needle 310 may be provided in a cylindrical shape with a sharp lower end
  • the punching rod 320 may be provided in a cylindrical shape with a larger diameter than the punching needle 310.
  • a needle insertion hole 211 is formed on the upper surface of the external housing 200 and penetrates the ceiling of the external housing 200, and the punching needle 310 can be inserted into the needle insertion hole 211.
  • the punching needle 310 may approach the upper end of the battery 11 located inside the external housing 200 through the needle insertion hole 211 to form a perforated hole.
  • a guide member 212 may be provided on the upper surface of the external housing 200 to guide the vertical movement of the punching rod 320.
  • a rod guide hole 212a is provided in the guide member 212 in the vertical direction of the guide member 212, and a punching rod 320 can be inserted into the rod guide hole 212a.
  • the lower opening of the rod guide hole 212a may face the upper opening of the needle insertion hole 211.
  • the outer diameter of the punching rod 320 and the inner diameter of the rod guide hole 212a may be identical.
  • the lower end of the sealing cover 330 is coupled to the upper end of the guide member 212, and more specifically, the lower end of the sealing cover 330 covers the upper opening of the rod guide hole 212a and is attached to the upper end of the guide member 212. can be combined
  • the sealing cover 330 can prevent gases inside and outside the external housing 200 from being ventilated through the rod guide hole 212a.
  • the punching drive unit 400 includes a moving member 410 to which the upper end of the sealing cover 330 and the upper end of the punching rod 320 are fixed, and the external housing 200 ) may include a support member 420 fixed to the outer peripheral surface of the support member 420 and a driving means 430 that is fixed to the support member 420 and moves the moving member 410 in the vertical direction.
  • the moving member 410 moves in the vertical direction through the driving force of the club member, and more specifically, may transmit the driving force of the driving means 430 to the punching needle 310.
  • the punching needle 310 is fixed to the moving member 410 through the punching rod 320, and as the moving member 410 moves up and down, the punching needle 310 moves up and down together with the moving member 410. You can move in any direction.
  • the moving member 410 is provided in the shape of a bar extending in a direction perpendicular to the vertical direction, and the punching rod 320 and the upper end of the silicon cover are coupled to one end, and the driving means 430 is coupled to the other end. You can.
  • the moving member 410 may be provided with a guide means (not shown) that is supported by the external housing 200 and guides the upward and downward movement of the moving member 410. The moving member 410 may move while sliding in the up and down direction while in contact with the guide means.
  • the support member 420 may be fixed to the external housing 200.
  • the support member 420 supports the driving means 430 and can prevent the driving means 430 from changing its position relative to the external housing 200 .
  • the punning needle can approach or move away from the battery 11.
  • the driving means 430 includes a shaft 431 extending in the vertical direction and having a screw thread on the outer peripheral surface, and a motor 432 that rotates the shaft 431 while supported on the support member, A shaft insertion hole 411 into which the shaft 431 is inserted is formed in the moving member 410, and a thread engaging with the thread of the shaft 431 may be formed on the inner peripheral surface of the shaft insertion hole 411. there is.
  • the shaft 431 may extend in the vertical direction and rotate with the vertical direction, which is the longitudinal direction, as the rotation axis.
  • the shaft 431 may have a constant relative position with the support member 420. Since the screw thread of the shaft insertion hole 411 provided in the moving member 410 is structured to engage with the thread of the shaft 431, when the shaft 431 rotates, the moving member 410 can move in the vertical direction. . When the shaft 431 rotates, the moving member 410 may be prevented from rotating with the shaft 431 by the guide means.
  • the motor 432 may provide driving force to rotate the shaft 431.
  • the gas collection device of the present invention can be used with precision because it converts rotational motion into linear motion when the punching needle 310 moves. A decrease in control over the insertion depth of the punching needle 310 may cause a short circuit in the electrode and cause an accident.
  • the gas collection device of the present invention may be capable of stable operation by preventing accidents through precise manipulation of the punching needle 310.
  • the gas collection device of the present invention can measure the vertical height of the punching needle 310 by detecting the rotation amount of the shaft 431.
  • an encoder, a control unit, etc. may be connected to the motor 432 to measure and record the rotation amount of the shaft 431.
  • the outer housing 200 includes an upper housing 210 in which the upper end of the inner jig 100 is accommodated therein, and a lower end of the inner jig 100 therein. It includes a lower housing 220 to be accommodated, and the needle insertion hole 211 is formed on the upper surface of the upper housing 210, and the punching part 300 is formed on the outside of the upper housing 210 to insert the needle. It may cover the hole 211 and be coupled to the upper surface of the upper housing 210.
  • the upper housing 210 Inside the upper housing 210, a space is provided where the lower end is open, and a space is provided where the upper end of the lower housing 220 is open, and the lower end of the upper housing 210 and the upper end of the lower housing 220 contact each other.
  • the two spaces can be formed into one sealed space, and the internal jig 100 can be accommodated in the sealed space.
  • the upper housing 210 and the lower housing 220 may be provided in a cylindrical shape extending vertically. At this time, a ring-shaped first protrusion 215 protruding in the radial direction is formed at the lower end of the outer peripheral surface of the upper housing 210, and a ring-shaped second protrusion 215 protruding in the radial direction is formed at the upper end of the outer peripheral surface of the lower housing 220. A protrusion 225 may be formed.
  • the lower side of the first protrusion 215 and the upper side of the second protrusion 225 are in close contact with each other, thereby improving the airtightness of the closed space formed by combining the upper housing 210 and the lower housing 220.
  • a sealing member such as an O-ring or a gasket may be inserted between the first protrusion 215 and the second protrusion 225 to further improve airtightness.
  • a plurality of first fixing holes 215a are provided in the first protrusion 215, and a plurality of second fixing holes 215a are provided in the second protrusion 225.
  • a hole 225a is provided, and a fixing member (not shown) is simultaneously inserted into the first fixing hole 215a and the second fixing hole 225a to fix the coupling between the upper housing 210 and the lower housing 220.
  • the fixing member may be a bolt provided with a thread, and the inner peripheral surface of the first fixing hole 215a or the second fixing hole 225a may be provided with a screw thread for screwing with the fixing member.
  • the position of one of the upper housing 210 and the lower housing 220 is fixed, and the other, which is not fixed, is connected to the fixed one.
  • a coupling means (not shown) that presses to the side
  • the coupling between the upper housing 210 and the lower housing 220 can be fixed.
  • the lower housing 220 may be fixed to a supporter (not shown), and a pneumatic actuator may be connected to the upper end of the upper housing 210 as the coupling means.
  • the pneumatic actuator applies a downward force to the upper housing 210, and the lower end of the upper housing 210 may be fixed in close contact with the upper end of the lower housing 220 by the force applied by the actuator.
  • the upper housing 210 and the lower housing 220 may be made of SUS material.
  • the inner jig 100 includes an upper jig 110 provided with a battery insertion hole 111 into which the upper end of the battery 11 is inserted, and a battery insertion groove on the upper surface into which the lower end of the battery 11 is inserted. 121) is provided, and the battery insertion hole 111 is formed to penetrate the upper jig 110 in the vertical direction, and the upper opening of the battery insertion hole 111 is provided at the upper jig 111.
  • the inside of the housing 210 faces the needle insertion hole 211, and the lower opening of the battery insertion hole 111 may face the entrance of the battery insertion groove 121.
  • the upper jig 110 and lower jig 120 may be provided in a cylindrical shape extending in the vertical direction.
  • the outer diameters of the upper jig 110 and the lower jig 120 match the inner diameters of the upper housing 210 and the lower housing 220, so that the outer peripheral surface of the upper jig 110 and the inner peripheral surface of the upper housing 210 are in close contact with each other.
  • the outer peripheral surface of the lower jig 120 and the inner peripheral surface of the lower housing 220 may be in close contact with each other.
  • the vertical length of the upper jig 110 is longer than the vertical length of the inner space of the upper housing 210, and the vertical length of the lower jig 120 is It may be shorter than the vertical length of the inner space of the lower housing 220. Accordingly, the coupling portion between the upper jig 110 and the lower jig 120 may be located lower than the coupling portion between the upper housing 210 and the lower housing 220. Therefore, in the process of coupling the inner jig 100 to the outer housing 200, the upper jig 110 and the lower jig 120 are simultaneously fixed to the lower housing 220, and then the upper housing 210 is connected to the lower housing 220. It can be stably connected to the upper part.
  • a battery insertion hole 111 may be provided as a space in which the battery 11 is accommodated. Accordingly, the internal space in the upper jig 110 may be a space in which both the upper and lower ends are open.
  • the upper opening of the battery insertion hole 111 allows the punching needle 310 to access the upper end of the battery 11, and the lower opening of the battery insertion hole 111 is the space formed by the battery insertion hole 111. This may be so that the space formed by the battery insertion groove 121 can be combined into one space.
  • a battery insertion groove 121 may be provided as a space in which the battery 11 is accommodated.
  • the opening of the battery insertion groove 121 may be provided on the upper surface of the lower jig 120. Therefore, when the upper jig 110 and the lower jig 120 are coupled so that the lower end of the upper jig 110 and the upper end of the lower jig 120 face each other, the battery insertion hole 111 is divided into a space and a battery insertion groove ( The spaces 121) may be combined to form one space for accommodating one battery 11.
  • the upper jig 110 and lower jig 120 may be made of Teflon material.
  • a jig separation portion 230 may be provided at the lower end of the lower housing 220 to separate the lower jig 120 from the lower housing 220.
  • the jig separator 230 has a disk-shaped support plate 231 whose upper surface is in contact with the lower surface of the lower jig 120, and an upper end coupled to the lower surface of the support plate 231.
  • a support bar 232 whose lower end protrudes out of the lower housing 220 through a through hole 223 provided on the bottom of the lower housing 220, and a support plate 231 coupled to the lower end of the support bar 232.
  • a pneumatic cylinder 233 that moves the support rod 232 in the vertical direction.
  • the support plate 231 may be provided in a disk shape with a plane perpendicular to the vertical direction, and the support bar 232 may be provided in a rod shape extending in the vertical direction.
  • the diameter of the support plate 231 is larger than the outer diameter of the support bar 232, and supports the bottom surface of the lower jig 120 over a larger area than the support bar 232 directly contacting the lower jig 120.
  • the lower jig 120 can be raised upward.
  • the through hole 223 includes a first through hole 223a whose upper opening is located inside the lower housing 220, and a second through hole 223b whose lower opening is located outside the lower housing 220. And, the lower opening of the first through hole 223a may be connected to the upper opening of the second through hole 223b.
  • the inner diameter of the first through hole 223a may be larger than or equal to the diameter of the support plate 231 so that the support plate 231 can be completely embedded in the bottom of the lower housing 220.
  • the length of the first through hole 223a in the vertical direction may be greater than or equal to the thickness of the support plate 231.
  • the inner diameter of the second through hole 223b is formed to be the same as the outer diameter of the support bar 232, so that the outer circumferential surface of the support bar 232 is completely adhered to the inner circumferential surface of the second through hole 223b and is formed inside the external housing 200.
  • the confidentiality of space can be improved.
  • the gas discharge pipe 221 is coupled to the side of the lower housing 220, and is discharged from the inside of the battery 11 through the perforated hole in the upper jig 110 to the upper housing.
  • a first flow path 115 is formed to transfer the gas diffused inside the lower housing 220 to the inside of the lower jig 120, and the gas received through the first flow path 115 is formed in the lower jig 120.
  • a second flow path 125 may be formed that delivers gas to the gas discharge pipe 221.
  • the upper surface of the upper jig 110 is spaced apart from the ceiling surface at a certain distance inside the upper housing 210, and the upper jig 110 and lower jig 120 are provided in the shape of a pillar extending in the vertical direction,
  • the first passage 115 is formed as a groove extending from the upper end to the lower end of the upper jig 110 on the outer surface of the upper jig 110, and the second passage 125 is of the lower jig 120.
  • a groove extending from the upper end of the lower jig 120 to a height where the gas discharge pipe 221 is connected to the lower housing 220 may be formed.
  • the upper jig 110 and the lower jig 120 are provided in a cylindrical shape extending in the vertical direction, and the lower end of the side of the upper jig 110 or the upper end of the lower jig 120 has a ring shape along the outer peripheral surface.
  • a first connection passage 117 provided as a groove is formed, and the lower end of the first passage 115 and the upper end of the second passage 125 may be connected to the first connection passage 117.
  • a second connection passage 127 is formed as a ring-shaped groove along the outer peripheral surface of the lower jig 120, and the lower end of the second passage 125 is connected to the second connection passage 127.
  • the height of the second connection passage 127 may be the same as the height at which the gas discharge pipe 221 is connected to the lower housing 220.
  • the gas discharge pipe 221 is provided with a tube, hose, or piping, and may be used to deliver gas generated from the battery 11 to the gas collection pipe 12 or the gas analysis device 13.
  • the gas collection pipe 12 may be a container in which an airtight sealed space is formed to store gas.
  • the gas analysis device 13 may be a device that receives gas and analyzes gas components, amount, etc. That is, the gas collection device of the present invention may be used to directly transfer the gas to the gas analysis device 13 or store it in the gas collection tube 12 in order to qualitatively or quantitatively analyze the gas generated in the battery 11. there is.
  • It may further include a pressure sensor 570 that measures the pressure inside the external housing 200, and the punching driver 400 may be operated based on the measured value of the pressure sensor 570.
  • the battery 11 that is the target of gas collection may be a battery 11 with gas generated therein. Therefore, when a perforated hole is formed in the battery 11 by the punching needle 310, the gas inside the battery 11 diffuses into the external housing 200 through the perforated hole, and the internal space of the external housing 200 Pressure can be increased.
  • the gas collection device of the present invention can detect the formation of a perforated hole and raise the punching needle 310 to separate it from the battery 11.
  • a manifold unit 500 connected to the gas discharge pipe 221 and receiving gas generated from the battery 11 from the external housing 200;
  • a dilution tank unit 520 connected to the manifold unit 500 to dilute the gas delivered to the manifold unit 500;
  • a vacuum pump unit 530 connected to the manifold unit 500 to create a vacuum in the dilution tank unit 520;
  • the manifold unit 500 may connect connected flow paths.
  • the dilution tank unit 520 may be a container in which a sealed space is formed.
  • the gas collection device of the present invention makes the internal pressure of the gas collection pipe 12 or the gas collection device lower than that inside the external housing 200 through the vacuum pump unit 530, thereby causing gas diffusion through the pressure difference. It may be moving .
  • the dilution tank unit 520 is connected to the flow path connecting the external housing 200 and the gas collection pipe 12 or the gas analysis device 13 through the manifold unit 500, and when the gas moves, the gas The diffusion space can be expanded through the dilution tank unit 520 to dilute high-concentration gas to a level suitable for gas analysis.
  • the gas collection device of the present invention is basically capable of collecting high concentration gas by filling the internal space of the external housing 200 through the internal jig 100, and can be adjusted to a gas concentration suitable for analysis through the dilution tank unit 520. It could be. That is, the gas collection device of the present invention has a high degree of freedom in controlling gas concentration.
  • a vacuum may be formed inside the dilution tank unit 520 through a vacuum pump.
  • the vacuum pump unit 530 may be used to generate negative pressure in the gas collection pipe 12, the gas analysis device 13, the dilution tank, etc.
  • the gas transmission pipe 540 is a pipe for forming a flow path and may be used for gas transmission between the manifold unit and the gas collection pipe 12 or the gas analysis device 13.
  • a first valve 501 provided in the gas discharge pipe 221 to block or open the flow of gas flowing to the manifold unit 500 through the gas discharge pipe 221;
  • a second valve 502 that blocks or opens a flow path between the dilution tank unit 520 and the manifold unit 500;
  • a third valve 503 that blocks or opens a flow path between the vacuum pump unit 530 and the manifold unit 500;
  • a fourth valve 504 provided in the gas transmission pipe 540 to block or open the flow of gas flowing through the gas transmission pipe 540 to the gas collection pipe 12 or the gas collection device;
  • a gas exhaust pipe 550 connected to the manifold unit 500 to exhaust the gas delivered to the manifold unit 500 to the outside;
  • It may include a fifth valve 505 provided in the gas exhaust pipe 550 to block or open the flow of gas exhausted to the outside through the gas exhaust pipe 550.
  • the first valve 501, the second valve 502, the third valve 503, the fourth valve 504, and the fifth valve 505 may be electromagnetic valves.
  • the electromagnetic valve is connected to a control unit and can be controlled via the control unit.
  • the control unit may be a computing device.
  • a pressure sensor 570, a motor 432, an encoder, etc. are connected to the control unit, and the first valve 501, the second valve 502, and the first valve 501, the second valve 502, and the like are connected based on the pressure value or the operating value of the punching unit 300.
  • the third valve 503, the fourth valve 504, and the fifth valve 505 can be operated.
  • the gas exhaust pipe 550 has one end connected to the manifold unit 500 and the other end open to the atmosphere or connected to a scrubber, etc., and may be used to temporarily relieve high pressure or in a purge mode.
  • the fifth valve 505 may be a relief valve.
  • It may include a gas collection step of opening the fourth valve 504 and delivering gas to the gas collection pipe 12 or the gas analysis device 13.
  • the gas collection method of the present invention may further include a step of mounting the cell 11 before the vacuum forming step.
  • the upper end of the battery 11 may be inserted into the upper jig 110 and the lower end may be inserted into the lower jig 120 to be coupled to the inner jig 100.
  • the battery 11 may be combined with the inner jig 100 so that the lower end of the upper jig 110 and the upper end of the lower jig 120 are in close contact.
  • the upper and lower housings 210 and 220 are respectively covered with the upper and lower parts of the internal jig 100 coupled with the battery 11, and the lower portion of the upper housing 210 and The upper housing 210 and the lower housing 220 are coupled to each other so that the upper ends of the upper housing 210 are in close contact with each other, so that the inner jig 100 can be accommodated inside the outer housing 200.
  • a vacuum may be formed by operating the vacuum pump unit 530 while the first valve 501, the second valve 502, and the third valve 503 are open.
  • the fourth valve 504 is also opened in the vacuum forming step, so that a vacuum can also be formed in the gas collection space provided in the gas collection pipe 12 or the gas analysis device 13.
  • the fifth valve 505 may be in a closed state.
  • the punching driver 400 may lower the punching needle 310 to form a hole in the battery 11.
  • the second valve 502 and the third valve 503 may be in a closed state.
  • control unit may receive the pressure measurement value from the pressure sensor 570 and calculate the pressure change value over time.
  • the fourth valve 504 is opened, and if necessary, the second valve 502 can be opened to dilute the collected gas.
  • the dilution tank unit 520 and the second valve 502 are provided in plural pairs, and each of the plurality of dilution tank units 520 is connected to the manifold unit.
  • the gas flow with 500 is independently opened or closed by the plurality of second valves 502, and the gas collecting step is,
  • the measured value of the pressure sensor 570 is less than the set pressure value, it is judged as normal concentration and collection is completed. If it is more than the set pressure value, it is judged as high concentration and some of the plurality of second valves 502 or a first dilution step to open the whole;
  • the measured value of the pressure sensor 570 is less than the set pressure value, it is judged as normal concentration and collection is completed. If it is more than the set pressure value, it is judged as high concentration, and the plurality of agents opened in the first dilution step are determined to be high concentration.
  • It may include a secondary collection step of closing the third valve 503 and opening some or all of the fourth valve and the plurality of second valves 502 that were closed in the secondary dilution step.
  • the first set time and the second set time are determined in consideration of the speed at which gas diffuses, and the set pressure may be determined by specifications of a gas analysis device that analyzes the collected gas.
  • control of selective opening or closing of the plurality of second valves 502 is controlled by the capacity of the dilution tank 520, the measured value of the pressure sensor, etc. It can be decided by taking into account .
  • a purge step and a separation step may be further included.
  • the inside of the external housing 200 can be purged by injecting purge gas into the manifold unit 500 with the first valve 501 and the fifth valve 505 opened.
  • the separation step the upper housing 210 and the upper jig 110 are separated from the battery 11, and then the jig separation unit 230 is operated to discharge the lower jig 120 from the lower housing 220. .
  • 11...cell, 12...gas collection tube, 13...gas analysis device 100...inner jig, 110...upper jig, 111...cell insertion hole, 115...first Flow path, 117... first connection flow path, 120... lower jig, 121... battery insertion groove, 125... second flow path, 127... second connection flow path, 200... external housing, 210... upper housing, 211... needle insertion hole, 212... guide member, 212a... rod guide hole, 215... first protrusion, 215a... first fixing hole, 220...
  • the gas collection device of the present invention may improve gas collection accuracy and analyst convenience by automating gas collection and high-concentration gas dilution.
  • the gas collection device of the present invention may be one in which batteries can be easily installed, removed, or replaced when collecting gas.
  • the gas collection device of the present invention detects whether punching is completed based on the depth or pressure change of the punching needle to prevent short circuit inside the battery, thereby improving stability during gas collection.
  • the gas collection device of the present invention can easily adjust the concentration of the gas to be collected depending on the gas analysis target, situation, and conditions during gas collection. Specifically, the gas collection device of the present invention can selectively collect gas from high to low concentration and measure the degree of dilution or concentration.

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Abstract

본 발명은 가스 포집 장치에 관한 것으로, 다양한 규격의 강성 재질의 케이스를 가지는 전지, 특히, 원통형 전지에 대해서 적정 수준 농도의 가스 포집이 가능한 가스 포집 장치를 제공하기 위한 것이다. [대표도] 도 1.

Description

가스 포집 장치
본 출원은 2022.07.22. 출원된 한국특허출원 10-2022-0090849호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 가스 포집 장치에 관한 것으로, 다양한 규격의 강성 재질의 케이스를 가지는 전지, 특히, 원통형 전지에 대해서 적정 수준 농도의 가스 포집이 가능한 가스 포집 장치에 관한 것일 수 있다.
일반적으로, 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전 과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(Li-ion) 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-ion Polymer Battery) 등이 있다. 이러한 이차전지 중 높은 에너지밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지 내에서 반응에 따라 수소, 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, CnH2n-2 (n=2~5), CnH2n (n=2~5), CnH2n+2(n=1~5)인 탄화수소 및 기타 유기가스종 등의 다양한 종류의 가스가 발생할 수 있다.
또한, 리튬 이차전지는 거듭된 충방전 진행에 따라 전해질 분해에 의한 다량의 가스가 발생하면서 퇴화되며, 이 양상은 전지의 설계 및 사용 형태에 따라 다르게 나타난다. 따라서 전지 내부 발생 가스를 분석하여 전지의 퇴화 메커니즘을 유추하는 것이 전지의 개발과정에서 필수적으로 수행되어야 한다.
따라서, 이차전지 내에서 발생하는 가스를 포집하여 정확하게 분석하는 것이 매우 중요하다. 리튬이온전지의 작동 시에 다양한 가스가 발생하며 발생가스의 조성 및 함량에 대한 정보는 전지소재의 개발, 전지제조공정 최적화, 전지 불량 원인의 파악 등에 있어 유용하게 이용된다. 이를 위해서는 이차전지 내부 발생 가스를 포집하는 기술 개발이 중요하다.
이차전지 내부에서 발생된 가스를 포집하기 위한 방법으로서, 내부에 밀폐 공간이 형성된 확산 챔버에 전지를 수용시키고, 전지 케이스에 가스 배출을 위한 개구부가 형성한 다음, 개구부를 통해 배출되는 가스가 확산 챔버 내부에 확산이 되면, 확산된 가스를 별도의 가스 포집 용기에 포집하는 방법이 사용되고 있다. 고농도의 가스 포집을 위해서는 전지와 확산 챔버 내부 공간 간의 유격이 없는 것이 가장 바람직할 수 있다.
최근 광범위한 산업 분야에서 전지는 사용되고, 다양한 전지 적용 환경 및 조건에 따라, 전지에 요구되는 성능 또한 달라지며, 전지는 다양한 규격으로 설계될 수 있다.
종래에는, 다양한 전지 설계를 위해, 전지 사이즈에 따라 가스 포집을 위한 확산 챔버를 개별 사용하여, 전지 모델이 바뀔 때마다 새로 제작 또는 설치해야 되는 어려움이 있었다. 또한, 전지와 확산 챔버 내부 공간과의 유격이 없는 경우 확산 챔버에서 전지를 제거할 때 어려움이 있었다.
더하여, 확산 챔버의 볼륨, 전지(분석 대상 물질)의 크기 및 발생되는 가스량 등에 의해서 분석 장치로 전달되는 가스 또는 가스 포집 용기에 저장되는 가스의 농도는 크게 달라지고, 이는 분석 결과에 영향을 주었다. 이를 해결하기 위해서, 분석 장치로 전달되는 가스 또는 가스 포집 용기에 저장되는 가스의 농도를 분석에 최적화된 농도로 조절하기 위한 수단이 필요하다.
본 발명은 가스 포집 장치에 관한 것으로, 다양한 규격의 강성 재질의 케이스를 가지는 전지, 특히, 원통형 전지에 대해서 적정 수준 농도의 가스 포집이 가능한 가스 포집 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 가스 포집 장치는,
상면에 전지가 삽입되는 전지 안착 홈이 형성되는 내부 지그;
내주면에 상기 내부 지그의 외주면이 밀착되도록 상기 내부 지그를 내부에 수용하는 외부 하우징;
상기 외부 하우징에 연결되며 상기 전지에서 발생한 가스를 상기 외부 하우징 외부에 마련되는 가스 포집관 또는 가스 분석 장치로 전달하는 것인 가스 배출관;
상기 외부 하우징의 상단부에 위치하며 상기 전지의 상기 상면에 가스 배출을 위한 타공홀을 형성하는 펀칭부; 및
상기 펀칭부가 상하방향으로 구동하기 위한 구동력을 제공하는 펀칭 구동부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 가스 포집 및 고농도 가스 희석 자동화 등으로 가스 포집 정확성 및 분석자의 편의성이 향상된 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 가스 포집 시 전지 장착, 제거 또는 교체가 용이한 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 펀칭 니들의 깊이 또는 압력 변화량으로 펀칭 완료 여부를 감지하여 전지 내부 단락을 방지하고, 이로 인해 가스 포집 시에 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 가스 포집 시에 가스 분석 대상, 상황, 조건에 따라 포집 대상이 되는 가스의 농도 조절이 용이한 것일 수 있다. 구체적으로 본 발명의 가스 포집 장치는 고농도에서 저농도까지 선택적으로 가스를 포집할 수 있고, 희석 또는 농축 정도를 계량할 수 있다.
도 1은 본 발명의 가스 포집 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 펀칭부의 작동을 나타내는 단면도이다.
도 5는 내부 지그의 분리를 나타내는 단면도이다.
도 6은 내부 지그를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 가스 포집 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 가스 포집 방법을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 가스 포집 장치는,
상면에 전지가 삽입되는 전지 안착 홈이 형성되는 내부 지그;
내주면에 상기 내부 지그의 외주면이 밀착되도록 상기 내부 지그를 내부에 수용하는 외부 하우징;
상기 외부 하우징에 연결되며 상기 전지에서 발생한 가스를 상기 외부 하우징 외부에 마련되는 가스 포집관 또는 가스 분석 장치로 전달하는 것인 가스 배출관;
상기 외부 하우징의 상단부에 위치하며 상기 전지의 상기 상면에 가스 배출을 위한 타공홀을 형성하는 펀칭부; 및
상기 펀칭부가 상하방향으로 구동하기 위한 구동력을 제공하는 펀칭 구동부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서 상기 펀칭부는, 상기 외부 하우징의 상단부에 마련되는 니들 삽입홀을 통해 상기 외부 하우징의 내부로 삽입되며 하단부가 상기 전지의 상면을 타공하여 상기 전지의 상면에 타공홀을 형성하는 펀칭 니들과, 하단부에 상기 펀칭 니들의 상단부가 결합되며 상기 펀칭 구동부에 의해서 상하방향으로 이동하는 펀칭 로드와, 상기 펀칭 로드의 외주면을 둘러싸고 하단부가 상기 외부 하우징의 상단부에 결합되는 실링 커버를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서, 상기 실링 커버는 상하방향으로 연장 또는 수축되는 벨로우즈로 마련되고, 상기 실링 커버의 상단부는 상기 펀칭 로드의 상단부와 함께 상기 펀칭 구동부의 이동 부재에 결합되고, 상기 실링 커버의 하단부는 상기 니들 삽입홀을 덮으며 상기 외부 하우징의 상단부에 결합되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서 상기 펀칭 구동부는, 상기 실링 커버의 상단부 및 상기 펀칭 로드의 상단부가 고정되는 이동 부재와, 상기 외부 하우징의 외주면에 고정되는 지지 부재와, 상기 지지 부재에 고정되어 상기 이동 부재를 상하 방향으로 이동시키는 구동 수단을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서 상기 구동 수단은, 상하방향으로 연장되고 외주면에 나사산이 마련되는 샤프트와, 상기 지지부재에 지지된 상태로 상기 샤프트를 회전시키는 모터를 포함하고, 상기 이동 부재에는 상기 샤프트가 삽입되는 축 삽입홀이 형성되며, 상기 축 삽입홀의 내주면에는 상기 샤프트의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서 상기 외부 하우징은, 상기 내부 지그의 상단부가 내부에 수용되는 상부 하우징과, 상기 내부 지그의 하단부가 내부에 수용되는 하부 하우징을 포함하고, 상기 상부 하우징의 상면에서는 상기 니들 삽입홀이 형성되며, 상기 펀칭부는 상기 상부 하우징의 외측에서 상기 니들 삽입홀을 덮으며 상기 상부 하우징의 상면에 결합되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서 상기 내부 지그는, 상기 전지의 상단부가 삽입되는 전지 삽입홀이 마련되는 상부 지그와, 상면에 상기 전지의 하단부가 삽입되는 전지 삽입홈이 마련되는 하부 지그를 포함하고, 상기 전지 삽입홀은 상기 상부 지그를 상하방향으로 관통하도록 형성되며, 상기 전지 삽입홀의 상측 개구는 상기 상부 하우징의 내측에서 상기 니들 삽입홀과 대면하고, 상기 전지 삽입홀의 하측 개구는 상기 전지 삽입홈의 입구와 대면하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서, 상기 가스 배출관은 하부 하우징의 측면에 결합되고, 상기 상부 지그에는 상기 타공홀을 통해 상기 전지 내부에서 배출되어 상기 상부 하우징의 내부에 확산된 가스를 상기 하부 하우징의 내부로 전달하는 제1 유로가 형성되고, 상기 하부 지그에는 상기 제1 유로를 통해 전달받은 가스를 상기 가스 배출관으로 전달하는 제2 유로가 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서, 상기 상부 지그의 상면은 상기 상부 하우징의 내부에서 천정면과 일정 간격 이격되고, 상기 상부 지그 및 하부 지그는 상하 방향으로 연장되는 기둥 형상으로 마련되며, 상기 제1 유로는 상기 상부 지그의 외측면 상에서 상기 상부 지그의 상단부에서 하단부까지 이어지는 홈으로 형성되고, 상기 제2 유로는 상기 하부 지그의 외측면에서 상기 하부 지그의 상단부에서 상기 가스 배출관이 상기 하부 하우징에 연결되는 높이까지 이어지는 홈으로 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서, 상기 상부 지그 및 상기 하부 지그는 상하방향으로 연장되는 원통 형상으로 마련되고, 상기 상부 지그의 측면의 하단부 또는 상기 하부 지그의 상단부에는 외주면을 따라 링 형상 홈으로 마련되는 제1 연결 유로가 형성되며, 상기 제1 연결 유로에는 상기 제1 유로의 하단부 및 상기 제2 유로의 상단부가 연결되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서, 상기 하부 지그에는 외주면을 따라 링 형상 홈으로 마련되는 제2 연결 유로가 형성되고, 상기 제2 연결 유로에는 상기 제2 유로의 하단부가 연결되며, 상기 제2 연결 유로의 높이는 상기 가스 배출관이 상기 하부 하우징에 연결되는 높이와 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는, 상기 외부 하우징 내부의 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하고, 상기 펀칭 구동부는 상기 압력 센서의 측정 값을 근거로 작동되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는,
상기 가스 배출관과 연결되어 상기 전지에서 발생한 가스를 상기 외부 하우징으로부터 전달받는 매니폴드부;
상기 매니폴드부로 전달된 가스를 희석시키기 위해 상기 매니폴드부에 연결되는 희석 탱크부;
상기 희석 탱크부에 진공을 형성하기 상기 매니폴드부에 연결되는 진공 펌프부; 및
상기 매니폴드부에 연결되어 가스를 상기 가스 포집관 또는 상기 가스 포집 장치로 전달하는 가스 전달관을 더 포함하고,
상기 압력 센서는 상기 매니폴드부에 연결되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는,
상기 가스 배출관에 마련되어 상기 가스 배출관을 통해 상기 매니폴드부로 흐르는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제1 밸브;
상기 희석 탱크부와 상기 매니폴드부 사이의 유로를 차단 또는 개방하는 제2 밸브;
상기 진공 펌프부와 상기 매니폴드부 사이의 유로를 차단 또는 개방하는 제3 밸브;
상기 가스 전달관에 마련되어 상기 가스 전달관을 통해 상기 가스 포집관 또는 상기 가스 포집 장치로 흐르는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제4 밸브;
상기 매니폴드부에 연결되어 상기 매니폴드부로 전달된 가스를 외부로 배기시키는 가스 배기관; 및
상기 가스 배기관에 마련되어 상기 가스 배기관을 통해 외부로 배기되는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제5 밸브를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치를 이용한 가스 포집 방법은,
상기 진공 펌프를 통해 상기 외부 하우징 및 상기 희석 탱크 내부에 진공을 형성하는 진공 형성 단계;
상기 펀칭부로 상기 전지에 상기 타공홀을 형성하는 타공홀 형성 단계;
상기 압력 센서의 측정 값을 통해 압력 변화량 값을 산출하는 압력 변화량 값 산출 단계;
상기 압력 변화량 값이 설정 값 이상이 되면 상기 니들을 후퇴시키는 니들 후퇴 단계; 및
상기 제4 밸브를 개방하고 상기 가스 포집관 또는 상기 가스 분석 장치에 가스를 전달하는 가스 포집 단계를 포함하는 것일 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 설명에 있어서, 유의하여야 할 점은 용어 "중심", "상", "하" "좌", "우", "수직", "수평", "내측", "외측", “일면”, “타면” 등이 지시한 방위 또는 위치 관계는 도면에서 나타낸 방위 또는 위치 관계, 또는 평소에 본 발명 제품을 사용할 시 배치하는 방위 또는 위치관계에 기초한 것이고, 본 발명의 설명과 간략한 설명을 위한 것일 뿐, 표시된 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가지고 특정된 방위로 구성되거나 조작되어야 하는 것을 제시 또는 암시하는 것이 아니므로 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 가스 포집 장치를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 A-A 단면을 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 1의 B-B 단면을 나타내는 단면도이다. 도 4는 펀칭부(300)의 작동을 나타내는 단면도이다. 도 5는 내부 지그(100)의 분리를 나타내는 단면도이다. 도 6은 내부 지그(100)를 나타내는 사시도이다. 도 7은 본 발명의 가스 포집 장치를 나타내는 블록도이다. 도 8은 본 발명의 가스 포집 방법을 나타내는 블록도이다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 가스 포집 장치에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 가스 포집 장치는 전지(11) 내부에서, 전해액, 전극 등에서 발생된 가스를 포집하는 것일 수 있다. 구체적으로, 전지(11)가 충방전 되거나 전지(11)에 특정 조건(온도 등)이 부여되면, 전지(11) 내에서 반응에 따라 수소, 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, CnH2n-2 (n=2~5), CnH2n (n=2~5), CnH2n+2(n=1~5)인 탄화수소 및 기타 유기가스종 등의 다양한 종류의 가스가 발생할 수 있다. 이와 같은 가스를 정량 및 정성 분석하기 위해서 본 발명의 가스 포집 장치는 포집할 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서 가스 포집 대상이 되는 전지(11)는 원통형 전지일 수 있다. 더 구체적으로, 충방전 또는 특정 조건(온도, 충격, 진동 등)이 부여되어 전지 케이스 내부에서 가스가 발생된 전지일 수 있다. 본 발명의 가스 포집 장치는 전지 케이스 내부에서 가스가 발생된 전지(11)의 일단부를 타공하여 타공홀을 형성하고, 타공홀을 통해 배출되는 전지 케이스 내부의 가스를 포집하는 것일 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스 포집 장치는,
상면에 전지(11)가 삽입되는 전지(11) 안착 홈이 형성되는 내부 지그(100);
내주면에 상기 내부 지그(100)의 외주면이 밀착되도록 상기 내부 지그(100)를 내부에 수용하는 외부 하우징(200);
상기 외부 하우징(200)에 연결되며 상기 전지(11)에서 발생한 가스를 상기 외부 하우징(200) 외부에 마련되는 가스 포집관(12) 또는 가스 분석 장치(13)로 전달하는 것인 가스 배출관(221);
상기 외부 하우징(200)의 상단부에 위치하며 상기 전지(11)의 상기 상면에 가스 배출을 위한 타공홀을 형성하는 펀칭부(300); 및
상기 펀칭부(300)가 상하방향으로 구동하기 위한 구동력을 제공하는 펀칭 구동부(400)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 다양한 규격의 전지(11)에 대해서 내경이 전지의 종류별로 다르게 형성되는 복수의 내부 지그(100)를 마련하여, 전지(11)의 규격이 달라지더라도, 외부 하우징(200) 내에서 가스가 확산되는 공간의 부피는 동일할 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 전지(11)에 타공홀을 형성하는 펀칭부(300)가 펀칭 구동부(400)를 통해 자동화되어 작동함으로, 정밀하고 안정적인 타공홀 형성이 가능한 것일 수 있다. 본 발명의 가스 포집 장치는 원통형 전지(11)의 일단부에 타공홀을 펀칭부(300)로 형성하고, 타공홀을 통해 전지(11)로부터 배출되는 가스를 포집하는 것일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 가스 포집 장치에서 가스 포집 대상이 되는 원통형 전지(11)일 수 있고, 내부 지그(100) 및 외부 하우징(200) 또한 원통형 형상으로 마련될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 펀칭부(300)는, 상기 외부 하우징(200)의 상단부에 마련되는 니들 삽입홀(211)을 통해 상기 외부 하우징(200)의 내부로 삽입되며 하단부가 상기 전지(11)의 상면을 타공하여 상기 전지(11)의 상면에 타공홀을 형성하는 펀칭 니들(310)과, 하단부에 상기 펀칭 니들(310)의 상단부가 결합되며 상기 펀칭 구동부(400)에 의해서 상하방향으로 이동하는 펀칭 로드(320)와, 상기 펀칭 로드(320)의 외주면을 둘러싸고 하단부가 상기 외부 하우징(200)의 상단부에 결합되는 실링 커버(330)를 포함하는 것일 수 있다.
펀칭 니들(310)은 하단부가 뾰족하게 형성된 강성 부재일 수 있다. 펀칭 니들(310)은 상하방향으로 선형이동 가능한 것일 수 있다. 펀칭 니들(310)이 하방으로 이동할 때, 펀칭 니들(310)의 뾰족한 하단부는 전지(11)의 상단부에 삽입되어 전지 케이스에 타공홀을 형성할 수 있다.
펀칭 로드(320)는 하단부가 펀칭 니들(310)에 상단부에 결합되고, 펀칭 니들(310)과 함께 상하방향으로 이동하는 것일 수 있다. 펀칭 로드(320)는 상하방향으로 연장되는 막대 형상으로 마련될 수 있다. 펀칭 로드(320)는 강성의 이 높은 내화학성 소재마련될 수 있다.
상기 실링 커버(330)는 상하방향으로 연장 또는 수축되는 벨로우즈로 마련되고, 상기 실링 커버(330)의 상단부는 상기 펀칭 로드(320)의 상단부와 함께 상기 펀칭 구동부(400)의 이동 부재(410)에 결합되고, 상기 실링 커버(330)의 하단부는 상기 니들 삽입홀(211)을 덮으며 상기 외부 하우징(200)의 상단부에 결합되는 것일 수 있다. 예를 들어, 펀칭 니들(310)은 하단부가 뾰족한 원통 형상으로 마련되고, 펀칭 로드(320)는 펀칭 니들(310)보다 더 큰 직경의 원통 형상으로 마련될 수 있다.
외부 하우징(200)의 상면에는 외부 하우징(200)의 천장면을 관통하는 니들 삽입홀(211)이 형성되고, 펀칭 니들(310)은 니들 삽입홀(211)에 삽입될 수 있다. 펀칭 니들(310)은 니들 삽입홀(211)을 통해 외부 하우징(200)의 내부에 위치하는 전지(11)의 상단부에 접근하여 타공홀을 형성할 수 있다.
외부 하우징(200)의 상면에는 펀칭 로드(320)의 상하 이동을 가이드하는 가이드 부재(212)가 마련될 수 있다. 가이드 부재(212)에는 가이드 부재(212)를 상하방향으로 로드 가이드홀(212a)이 마련되고, 로드 가이드홀(212a)에는 펀칭 로드(320)가 삽입될 수 있다. 로드 가이드홀(212a)의 하측 개구는 니들 삽입홀(211)의 상측 개구와 대면할 수 있다. 펀칭 로드(320)의 외경과 로드 가이드홀(212a)의 내경은 일치할 수 있다.
실링 커버(330)의 하단부는 가이드 부재(212)의 상단부에 결합되고, 더 구체적으로 실링 커버(330)의 하단부는 로드 가이드홀(212a)의 상측 개구를 덮으며 가이드 부재(212)의 상단부에 결합될 수 있다. 실링 커버(330)는 로드 가이드홀(212a)을 통해 외부 하우징(200) 내외부의 가스가 서로 통기되는 것을 방지할 수 있다.
도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 상기 펀칭 구동부(400)는, 상기 실링 커버(330)의 상단부 및 상기 펀칭 로드(320)의 상단부가 고정되는 이동 부재(410)와, 상기 외부 하우징(200)의 외주면에 고정되는 지지 부재(420)와, 상기 지지 부재(420)에 고정되어 상기 이동 부재(410)를 상하 방향으로 이동시키는 구동 수단(430)을 포함하는 것일 수 있다.
이동 부재(410)는 구단 수단의 구동력을 통해 상하방향으로 이동하는 것으로서, 더 구체적으로, 구동 수단(430)의 구동력을 펀칭 니들(310)에 전달하는 것일 수 있다. 펀칭 니들(310)은 펀칭 로드(320)를 통해 이동 부재(410)에 고정되고, 이동 부재(410)가 상하방향으로 이동하는 것에 의해서, 펀칭 니들(310)은 이동 부재(410)와 함께 상하방향으로 이동할 수 있다. 이동 부재(410)는 상하방향에 대해서 수직한 방향으로 연장되는 막대 형상으로 마련되고, 일단부에는 펀칭 로드(320) 및 실리 커버의 상단부가 결합되고, 타단부에는 구동 수단(430)이 결합될 수 있다. 이동 부재(410)에는 외부 하우징(200)에 지지되어 이동 부재(410)의 상하방향 이동을 가이드하는 가이드 수단(미도시)이 마련될 수 있다. 이동 부재(410)는 가이드 수단에 접촉한 상태에서 상하방향으로 슬라이딩되면서 이동할 수 있다.
지지 부재(420)는 외부 하우징(200)에 고정되는 것일 수 있다. 지지 부재(420)는 구동 수단(430)을 지지하며, 구동 수단(430)이 외부 하우징(200)에 대한 상대적이 위치가 변동되지 않도록 할 수 있다.
이동 부재(410)가 구동 수단(430)에 의해서 지지 부재(420)에 대한 상하방향으로의 이격거리가 변동됨으로써, 펀닝 니들은 전지(11)에 접근 또는 이격될 수 있다.
상기 구동 수단(430)은, 상하방향으로 연장되고 외주면에 나사산이 마련되는 샤프트(431)와, 상기 지지부재에 지지된 상태로 상기 샤프트(431)를 회전시키는 모터(432)를 포함하고, 상기 이동 부재(410)에는 상기 샤프트(431)가 삽입되는 축 삽입홀(411)이 형성되며, 상기 축 삽입홀(411)의 내주면에는 상기 샤프트(431)축의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성되는 것일 수 있다.
상기 샤프트(431)는 상하방향으로 연장되고, 길이방향인 상하방향을 회전 축 방향으로 하여 회전하는 것일 수 있다. 샤프트(431)는 지지 부재(420)와 상대적인 위치가 일정할 수 있다. 이동 부재(410)에 마련되는 축 삽입홀(411)의 나사산을 샤프트(431)의 나사산과 맞물리는 구조이기 때문에, 샤프트(431)가 회전하게 되면 이동 부재(410)는 상하방향으로 이동할 수 있다. 샤프트(431)가 회전할 때, 이동 부재(410)는 가이드 수단에 의해서 샤프트(431)와 함께 회전하는 것이 방지될 수 있다.
모터(432)는 샤프트(431)를 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것일 수 있다. 본 발명의 가스 포집 장치는 펀칭 니들(310) 이동 시에 회전 운동을 선형 운동으로 전환하여 사용하기 때문에 정밀한 조작이 가능할 수 있다. 펀칭 니들(310)의 삽입 깊이에 대한 제어력 저하는 전극의 쇼트를 유발시켜 사고를 발생시킬 수 있다. 본 발명의 가스 포집 장치는 펀칭 니들(310)의 정밀 조작으로 사고를 예방하여 안정적인 작동이 가능한 것일 수 있다. 본 발명의 가스 포집 장치는 샤프트(431)의 회전량을 감지함으로써 펀칭 니들(310)의 상하방향 높이를 계측할 수 있다. 예를 들어, 모터(432)에는 엔코더, 제어 유닛 등이 연결되어 샤프트(431)의 회전량을 측정 및 기록할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 외부 하우징(200)은, 상기 내부 지그(100)의 상단부가 내부에 수용되는 상부 하우징(210)과, 상기 내부 지그(100)의 하단부가 내부에 수용되는 하부 하우징(220)을 포함하고, 상기 상부 하우징(210)의 상면에서는 상기 니들 삽입홀(211)이 형성되며, 상기 펀칭부(300)는 상기 상부 하우징(210)의 외측에서 상기 니들 삽입홀(211)을 덮으며 상기 상부 하우징(210)의 상면에 결합되는 것일 수 있다.
상부 하우징(210)의 내부에는 하단부가 개방되는 공간이 마련되고, 하부 하우징(220)의 상단부가 개방되는 공간이 마련되며, 상부 하우징(210)의 하단부와 하부 하우징(220)의 상단부가 서로 접촉하도록 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220)이 결합함으로써, 두 공간은 하나의 밀폐 공간으로 형성될 수 있고, 밀폐 공간에 내부 지그(100)가 수용될 수 있다.
상부 하우징(210)과 하부 하우징(220)은 상하 방항으로 연장되는 원통 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 상부 하우징(210)의 외주면의 하단부에는 지름 방향으로 돌출되는 링 형상의 제1 돌출부(215)가 형성되고, 하부 하우징(220)의 외주면의 상단부에는 지름 방향으로 돌출되는 링 형상의 제2 돌출부(225)가 형성될 수 있다.
제1 돌출부(215)의 하측면과 제2 돌출부(225)의 상측면은 서로 밀착하여 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220)이 결합함으로써 형성되는 밀폐 공간의 기밀성을 향상시킬 수 있다. 제1 돌출부(215)와 제2 돌출부(225)의 사이에는 오-링 또는 가스켓과 같은 실링 부재가 삽입되어 기밀성을 더 향상시킬 수 있다.
상부 하우징(210)과 하부 하우징(220) 간의 결합을 고정하기 위해서, 제1 돌출부(215)에는 복수의 제1 고정홀(215a)이 마련되고, 제2 돌출부(225)에는 복수의 제2 고정홀(225a)이 마련되며, 고정 부재(미도시)가 제1 고정홀(215a)과 제2 고정홀(225a)에 동시에 삽입되어 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220) 간의 결합을 고정시킬 수 있다. 고정 부재는 나사산이 마련되는 볼트일 수 있고, 제1 고정홀(215a) 또는 제2 고정홀(225a)의 내주면에는 고정 부재와 나사결합하기 위한 나사산이 마련되는 것일 수 있다.
상부 하우징(210)과 하부 하우징(220) 간의 결합을 고정하기 위한 다른 실시 양태로서, 상부 하우징(210) 및 하부 하우징(220) 중 하나의 위치를 고정하고, 고정되지 않은 다른 하나를 고정된 하나 측으로 가압하는 결합 수단(미도시)을 마련함으로써, 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220) 간의 결합은 고정될 수 있다. 예를 들어, 하부 하우징(220)을 지지체(미도시)에 고정시키고, 상부 하우징(210)의 상단부에 상기 결합 수단으로서 공압 액추에이터가 연결될 수 있다. 공압 액추에이터는 상부 하우징(210)에 하방으로 향하는 힘을 인가하고, 상부 하우징(210)의 하단부는 액추에이터가 인가하는 힘에 의해서 하부 하우징(220)의 상단부에 밀착된 상태로 고정될 수 있다.
상부 하우징(210) 및 하부 하우징(220)은 SUS 소재로 마련되는 것일 수 있다.
상기 내부 지그(100)는, 상기 전지(11)의 상단부가 삽입되는 전지 삽입홀(111)이 마련되는 상부 지그(110)와, 상면에 상기 전지(11)의 하단부가 삽입되는 전지 삽입홈(121)이 마련되는 하부 지그(120)를 포함하고, 상기 전지 삽입홀(111)은 상기 상부 지그(110)를 상하방향으로 관통하도록 형성되며, 상기 전지 삽입홀(111)의 상측 개구는 상기 상부 하우징(210)의 내측에서 상기 니들 삽입홀(211)과 대면하고, 상기 전지 삽입홀(111)의 하측 개구는 상기 전지 삽입홈(121)의 입구와 대면하는 것일 수 있다.
상부 지그(110) 및 하부 지그(120)는 상하방향으로 연장되는 원통 형상으로 마련될 수 있다. 상부 지그(110) 및 하부 지그(120)의 외경은 상부 하우징(210) 및 하부 하우징(220)의 내경과 일치하여, 상부 지그(110)의 외주면과 상부 하우징(210)의 내주면이 서로 밀착되고, 하부 지그(120)의 외주면과 하부 하우징(220)의 내주면이 서로 밀착될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부 지그(110)의 상하방향 길이는 상기 상부 하우징(210)의 내부 공간의 상하방향 길이보다 길고, 상기 하부 지그(120)의 상하방향 길이는 상기 하부 하우징(220)의 내부 공간의 상하방향 길이보다 짧을 수 있다. 따라서, 상기 상부 지그(110)와 상기 하부 지그(120) 간의 결합 부위는 상기 상부 하우징(210)과 상기 하부 하우징(220) 간의 결합 부위보다 하부에 위치할 수 있다. 따라서, 내부 지그(100)를 외부 하우징(200)에 결합하는 과정에서 상부 지그(110)와 하부 지그(120)를 하부 하우징(220)에 동시에 고정한 뒤에 상부 하우징(210)을 하부 하우징(220) 상단부에 안정적으로 결합할 수 있다.
상부 지그(110)의 내부에는 전지(11)가 수용되는 공간으로서 전지 삽입홀(111)이 마련되는 것일 수 있다. 따라서, 상부 지그(110)에서 내부 공간은 상단부와 하단부가 모두 개구된 공간일 수 있다. 전지 삽입홀(111)의 상측 개구는 펀칭 니들(310)이 전지(11)의 상단부에 접근 가능하게 하는 것이고, 전지 삽입홀(111)의 하측 개구는 전지 삽입홀(111)이 형성하는 공간이 전지 삽입홈(121)이 형성하는 공간이 하나의 공간으로 합쳐질 수 있게 하기 위한 것일 수 있다.
하부 지그(120)의 내부에는 전지(11)가 수용되는 공간으로서 전지 삽입홈(121)이 마련되는 것일 수 있다. 전지 삽입홈(121)의 개구는 하부 지그(120)의 상면에 마련되는 것일 수 있다. 따라서, 상부 지그(110)의 하단부와 하부 지그(120)의 상단부가 서로 대면하도록 상부 지그(110)와 하부 지그(120)가 결합할 때, 전지 삽입홀(111)이 공간과 전지 삽입홈(121)의 공간이 합체되어 하나의 전지(11)를 수용하기 위한 하나의 공간으로 형성될 수 있다.
상부 지그(110) 및 하부 지그(120)는 테프론 소재로 마련되는 것일 수 있다.
하부 하우징(220)의 하단부에는 하부 지그(120)를 하부 하우징(220)으로부터 이탈시키기 위한 지그 분리부(230)가 마련될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 지그 분리부(230)는, 상면이 하부 지그(120)의 하면에 접촉하는 디스크 형상의 지지 플레이트(231)와, 지지 플레이트(231)의 하면에 상단부가 결합되고 하단부가 하부 하우징(220)의 저면에 마련되는 관통홀(223)을 통해 하부 하우징(220)의 외부로 돌출되는 지지 막대(232)와, 지지 막대(232)의 하단부와 결합하여 지지 플레이트(231) 및 지지 막대(232)를 상하방향으로 이동시키는 공압 실린더(233)를 포함하는 것일 수 있다.
지지 플레이트(231)는 상하방향에 수직한 평면을 가지는 디스크 형상으로 마련되고, 지지 막대(232)는 상하방향으로 연장되는 막대형상으로 마련될 수 있다.
지지 플레이트(231)의 직경은 지지 막대(232)의 외경보다 크게 형성되어, 지지 막대(232)가 하부 지그(120)에 직접 접촉하는 것보다 더 넓은 면적으로 하부 지그(120)의 저면을 지지하여 하부 지그(120)를 위로 상승시킬 수 있다.
관통홀(223)은 상측 개구가 하부 하우징(220)의 내측에 위치하는 제1 관통홀(223a)과, 하측 개구가 하부 하우징(220)의 외측에 위치하는 제2 관통홀(223b)을 포함하고, 제1 관통홀(223a)의 하측 개구는 제2 관통홀(223b)의 상측 개구와 연결될 수 있다. 제1 관통홀(223a)의 내경은 지지 플레이트(231)의 직경보다 크거나 같게 형성되어 지지 플레이트(231)가 하부 하우징(220)의 저면에 완전히 매립될 수 있도록 할 수 있다. 제1 관통홀(223a)의 상하방향의 길이는 지지 플레이트(231)의 두께보다 크거나 같게 형성될 수 있다. 제2 관통홀(223b)의 내경은 지지 막대(232)의 외경과 동일하게 형성되어, 지지 막대(232)의 외주면은 제2 관통홀(223b)의 내주면에 완전히 밀착되어 외부 하우징(200) 내부 공간의 기밀성을 향상시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가스 배출관(221)은 하부 하우징(220)의 측면에 결합되고, 상기 상부 지그(110)에는 상기 타공홀을 통해 상기 전지(11) 내부에서 배출되어 상기 상부 하우징(210)의 내부에 확산된 가스를 상기 하부 하우징(220)의 내부로 전달하는 제1 유로(115)가 형성되고, 상기 하부 지그(120)에는 상기 제1 유로(115)를 통해 전달받은 가스를 상기 가스 배출관(221)으로 전달하는 제2 유로(125)가 형성되는 것일 수 있다.
상기 상부 지그(110)의 상면은 상기 상부 하우징(210)의 내부에서 천정면과 일정 간격 이격되고, 상기 상부 지그(110) 및 하부 지그(120)는 상하 방향으로 연장되는 기둥 형상으로 마련되며, 상기 제1 유로(115)는 상기 상부 지그(110)의 외측면 상에서 상기 상부 지그(110)의 상단부에서 하단부까지 이어지는 홈으로 형성되고, 상기 제2 유로(125)는 상기 하부 지그(120)의 외측면에서 상기 하부 지그(120)의 상단부에서 상기 가스 배출관(221)이 상기 하부 하우징(220)에 연결되는 높이까지 이어지는 홈으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 상부 지그(110) 및 상기 하부 지그(120)는 상하방향으로 연장되는 원통 형상으로 마련되고, 상기 상부 지그(110)의 측면의 하단부 또는 상기 하부 지그(120)의 상단부에는 외주면을 따라 링 형상 홈으로 마련되는 제1 연결 유로(117)가 형성되며, 상기 제1 연결 유로(117)에는 상기 제1 유로(115)의 하단부 및 상기 제2 유로(125)의 상단부가 연결되는 것일 수 있다. 제1 연결 유로(117)가 마련됨으로써, 제1 유로(115)의 하단부의 위치가 제2 유로(125)의 상단부의 위치에 완전히 일치하도록 상부 지그(110)와 하부 지그(120)가 조립되지 않더라도 제1 유로(115)의 가스는 제1 연결 유로(117)를 통해 제2 유로(125)로 흐를 수 있다.
상기 하부 지그(120)에는 외주면을 따라 링 형상 홈으로 마련되는 제2 연결 유로(127)가 형성되고, 상기 제2 연결 유로(127)에는 상기 제2 유로(125)의 하단부가 연결되며, 상기 제2 연결 유로(127)의 높이는 상기 가스 배출관(221)이 상기 하부 하우징(220)에 연결되는 높이와 동일한 것일 수 있다. 제2 연결 유로(127)를 마련함으로써, 가스 배출관(221)이 하부 하우징(220)에 연결되는 위치가 제2 유로(125)에 대면하지 않더라도 제2 유로(125)의 가스는 제2 연결 유로(127)를 통해 가스 배출관(221)으로 전달될 수 있다.
가스 배출관(221)은 튜브, 호스, 배관으로 마련되는 것으로 전지(11)에서 발생하는 가스를 가스 포집관(12)이나 가스 분석 장치(13)에 전달하기 위한 것일 수 있다. 가스 포집관(12)은 가스가 저장되기 위해 내부에 기밀성이 확보된 밀폐 공간이 형성된 용기일 수 있다. 가스 분석 장치(13)는 가스를 전달받아 가스 성분, 량 등을 분석하는 장치일 수 있다. 즉, 본 발명의 가스 포집 장치는 전지(11)에서 발생한 가스를 정성적 또는 정량적으로 분석하기 위해, 가스를 가스 분석 장치(13)에 직접 전달하거나 가스 포집관(12)에 저장시키기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는,
상기 외부 하우징(200) 내부의 압력을 측정하는 압력 센서(570)를 더 포함하고, 상기 펀칭 구동부(400)는 상기 압력 센서(570)의 측정 값을 근거로 작동되는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치에서 가스 포집 대상이 되는 전지(11)는 내부에 가스가 발생된 상태의 전지(11)일 수 있다. 따라서, 펀칭 니들(310)에 의해서 전지(11)에 타공홀이 형성되면, 타공홀을 통해 전지(11) 내부의 가스가 외부 하우징(200) 내부로 확산되고, 외부 하우징(200) 내부 공간의 압력을 높일 수 있다. 본 발명의 가스 포집 장치는 이를 감지하여 타공홀의 형성을 인식하고, 펀칭 니들(310)을 상승시켜 펀칭 니들(310)을 전지(11)로부터 이격시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스 포집 장치는,
상기 가스 배출관(221)과 연결되어 상기 전지(11)에서 발생한 가스를 상기 외부 하우징(200)으로부터 전달받는 매니폴드부(500);
상기 매니폴드부(500)로 전달된 가스를 희석시키기 위해 상기 매니폴드부(500)에 연결되는 희석 탱크부(520);
상기 희석 탱크부(520)에 진공을 형성하기 상기 매니폴드부(500)에 연결되는 진공 펌프부(530); 및
상기 매니폴드부(500)에 연결되어 가스를 상기 가스 포집관(12) 또는 상기 가스 포집 장치로 전달하는 가스 전달관(540)을 더 포함하고, 상기 압력 센서(570)는 상기 매니폴드부(500)에 연결되는 것일 수 있다.
매니폴드부(500)는 연결되는 유로 간을 연결시키는 것일 수 있다.
희석 탱크부(520)는 내부에 밀폐 공간이 형성되는 용기일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 가스 포집 장치는 외부 하우징(200) 내부보다 가스 포집관(12) 또는 가스 포집 장치의 내부 압력을 진공 펌프부(530)를 통해 낮게 만들어 압력차를 통해 가스 확산을 통해 가스를 이동시키는 것일 수 있다. 이때, 외부 하우징(200)과 가스 포집관(12) 또는 가스 분석 장치(13)를 연결하는 유로에 매니폴드부(500)를 통해 희석 탱크부(520)를 연결하고, 가스 이동 시에 가스가 확산되는 공간을 희석 탱크부(520)를 통해 확장시켜 고농도 가스를 가스 분석에 적합한 수준까지 희석시킬 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 내부 지그(100)를 통해 외부 하우징(200) 내부 공간을 채움으로써, 기본적으로 고농도 가스 포집이 가능하고, 희석 탱크부(520)를 통해 분석에 적합한 가스 농도로 조절 가능한 것일 수 있다. 즉, 본 발명의 가스 포집 장치는 가스 농도 조절에 높은 자유도를 가지고 있다.
가스가 외부 하우징(200)으로부터 배출되기 전에 희석 탱크부(520)의 내부는 진공 펌프를 통해 미리 진공이 형성될 수 있다.
진공 펌프부(530)는 가스 포집관(12), 가스 분석 장치(13), 희석 탱크 등에 음압 형성을 위한 것일 수 있다.
가스 전달관(540)은 유로 형성을 위한 배관으로, 매니폴브부와 가스 포집관(12) 또는 가스 분석 장치(13) 간의 가스 전달을 위한 것일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스 포집 장치는,
상기 가스 배출관(221)에 마련되어 상기 가스 배출관(221)을 통해 상기 매니폴드부(500)로 흐르는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제1 밸브(501);
상기 희석 탱크부(520)와 상기 매니폴드부(500) 사이의 유로를 차단 또는 개방하는 제2 밸브(502);
상기 진공 펌프부(530)와 상기 매니폴드부(500) 사이의 유로를 차단 또는 개방하는 제3 밸브(503);
상기 가스 전달관(540)에 마련되어 상기 가스 전달관(540)을 통해 상기 가스 포집관(12) 또는 상기 가스 포집 장치로 흐르는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제4 밸브(504);
상기 매니폴드부(500)에 연결되어 상기 매니폴드부(500)로 전달된 가스를 외부로 배기시키는 가스 배기관(550); 및
상기 가스 배기관(550)에 마련되어 상기 가스 배기관(550)을 통해 외부로 배기되는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제5 밸브(505)를 포함하는 것일 수 있다.
제1 밸브(501), 제2 밸브(502), 제3 밸브(503), 제4 밸브(504) 및 제5 밸브(505)는 전자 밸브일 수 있다. 전자 밸브는 제어 유닛에 연결되며, 제어 유닛을 통해 제어될 수 있다. 제어 유닛은 연산 장치일 수 있다. 제어 유닛에는 압력 센서(570), 모터(432), 엔코더 등이 연결되며, 압력 값 또는 펀칭부(300)의 작동 값 등을 근거로 제1 밸브(501), 제2 밸브(502), 제3 밸브(503), 제4 밸브(504) 및 제5 밸브(505)는 작동될 수 있다.
가스 배기관(550)은 일단부가 매니폴드부(500)에 연결되고 타단부가 대기에 개방 또는 스크러버 등에 연결되는 것으로서, 일시적인 고압 해소나 퍼지 모드에서 사용되는 것일 수 있다. 이때, 제5 밸브(505)는 릴리프 밸브일 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스 포집 방법은,
상기 진공 펌프를 통해 상기 외부 하우징(200) 및 상기 희석 탱크 내부에 진공을 형성하는 진공 형성 단계;
상기 펀칭부(300)로 상기 전지(11)에 상기 타공홀을 형성하는 타공홀 형성 단계;
상기 압력 센서(570)의 측정 값을 통해 압력 변화량 값을 산출하는 압력 변화량 값 산출 단계;
상기 압력 변화량 값이 설정 값 이상이 되면 상기 니들을 후퇴시키는 니들 후퇴 단계; 및
상기 제4 밸브(504)를 개방하고 상기 가스 포집관(12) 또는 상기 가스 분석 장치(13)에 가스를 전달하는 가스 포집 단계를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 방법은 진공 형성 단계 전에 전지(11) 장착 단계를 더 포함할 수 있다.
전지(11) 장착 단계에서, 전지(11)는 상단부가 상부 지그(110)에 삽입되고, 하단부가 하부 지그(120)에 삽입되어 내부 지그(100)와 결합될 수 있다. 이때, 상부 지그(110)의 하단부와 하부 지그(120)의 상단부가 밀착되도록 전지(11)는 내부 지그(100)와 결합될 수 있다.
전지(11) 장착 단계에서, 전지(11)와 결합된 내부 지그(100)의 상부 및 하부 각각에 상부 하우징(210) 및 하부 하우징(220)이 각각 덮어지고, 상부 하우징(210)의 하단부와 상부 하우징(210)의 상단부가 서로 밀착되도록 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220)이 서로 결합하여 내부 지그(100)는 외부 하우징(200) 내부에 수용될 수 있다.
진공 형성 단계에서, 제1 밸브(501), 제2 밸브(502), 제3 밸브(503)가 개방된 상태에서 진공 펌프부(530)를 작동시켜 진공을 형성할 수 있다. 제4 밸브(504) 또한 진공 형성 단계에서 개방되어, 상기 가스 포집관(12) 또는 상기 가스 분석 장치(13)에 마련되는 가스 포집 공간 역시 함께 진공이 형성될 수 있다. 제5 밸브(505)는 폐쇄 상태일 수 있다.
타공홀 형성 단계에서, 펀칭 구동부(400)는 펀칭 니들(310)을 하강시켜 전지(11)에 타공홀을 형성할 수 있다. 이때, 제2 밸브(502) 및 제3 밸브(503)는 폐쇄 상태일 수 있다.
압력 변화량 값 산출 단계에서 압력 센서(570)로부터 제어 유닛은 압력 측정 값을 입력받아 시간에 따른 압력 변화량 값을 산출할 수 있다.
가스 포집 단계에서, 제4 밸브(504)는 개방되며, 필요에 따라 제2 밸브(502)를 개방시켜 포집되는 가스를 희석시킬 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 가스 포집 장치에서 상기 희석 탱크부(520) 및 상기 제2 밸브(502)는 쌍을 이루어 복수로 마련되고, 상기 복수의 희석 탱크부(520) 각각은 상기 매니폴드부(500)와의 가스의 흐름이 상기 복수의 제2 밸브(502)에 의해서 독립적으로 개방 또는 패쇄되는 것이며, 상기 가스 포집 단계는,
상기 복수의 제2 밸브(502) 전체가 폐쇄된 상태에서 제4 밸브(504)를 개방하는 1차 포집 단계와,
제1 설정 시간 후에 상기 압력 센서(570)의 측정 값이 설정 압력 값 이하라면 정상 농도로 판단하고 포집을 완료하고 상기 설정 압력 값 이상이라면 고농도로 판단하여 상기 복수의 제2 밸브(502) 중 일부 또는 전체를 개방하는 1차 희석 단계와,
제2 설정 시간 후에 상기 압력 센서(570)의 측정 값이 상기 설정 압력 값 이하라면 정상 농도로 판단하고 포집을 완료하고 상기 설정 압력 값 이상이라면 고농도 판단하여 상기 1차 희석 단계에서 개방되었던 복수의 제2 밸브(502) 중 일부와 함께 상기 제4 밸브(504)를 폐쇄한 상태에서 상기 제3 밸브(503)를 개방하여 진공을 형성하는 2차 희석 단계와,
상기 제3 밸브(503)을 폐쇄하고 상기 제4 밸브와 상기 2차 희석 단계에서 폐쇄되었던 복수의 제2 밸브(502) 중 일부 또는 전체를 개방하는 2차 포집 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 설정 시간 및 상기 제2 설정 시간은 가스가 확산되는 속도를 고려하여 결정되고, 상기 설정 압력은 포집된 가스를 분석하는 가스 분석 장치의 사양에 의해서 결정될 수 있다.
상기 1차 희석 단계, 상기 2차 희석 단계 및 상기 2차 포집 단계에서, 복수의 제2 밸브(502) 중 선택적인 개방 또는 폐쇄의 제어는 희석 탱크(520)의 용량, 압력 센서의 측정 값 등을 고려하여 결정될 수 있다.
가스 포집 단계이 이후에, 퍼지 단계, 분리 단계를 더 포함할 수 있다.
퍼지 단계에서 제1 밸브(501) 및 제5 밸브(505)를 개방시킨 상태에서 매니폴드부(500)에 퍼지 가스를 주입시켜 외부 하우징(200) 내부를 퍼지시킬 수 있다.
분리 단계에서, 상부 하우징(210) 및 상부 지그(110)를 전지(11)로부터 분리시킨 후, 지그 분리부(230)를 작동시켜 하부 지그(120)를 하부 하우징(220)으로부터 토출시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
[부호의 설명]
11...전지, 12...가스 포집관, 13...가스 분석 장치, 100...내부 지그, 110...상부 지그, 111...전지 삽입홀, 115...제1 유로, 117...제1 연결 유로, 120...하부 지그, 121...전지 삽입홈, 125...제2 유로, 127...제2 연결 유로, 200...외부 하우징, 210...상부 하우징, 211...니들 삽입홀, 212...가이드 부재, 212a...로드 가이드홀, 215...제1 돌출부, 215a...제1 고정홀, 220...하부 하우징, 221...가스 배출관, 223...관통홀, 223a...제1 관통홀, 223b...제2 관통홀, 225...제2 돌출부, 225a..제2 고정홀, 230...지그 분리부, 231...지지 플레이트, 232...지지 막대, 233...공압 실린더, 300...펀칭부, 310...펀칭 니들, 320...펀칭 로드, 330...실링 커버, 400...펀칭 구동부, 410...이동 부재, 411...축 삽입홀, 420...지지 부재, 430...구동 수단, 431...샤프트, 432...모터, 500...매니폴드부, 501...제1 밸브, 502...제2 밸브, 503...제3 밸브, 504...제4 밸브, 505...제5 밸브, 520...희석 탱크부, 530...진공 펌프부, 540...가스 전달관, 550...가스 배기관, 570...압력 센서
본 발명의 가스 포집 장치는 가스 포집 및 고농도 가스 희석 자동화 등으로 가스 포집 정확성 및 분석자의 편의성이 향상된 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 가스 포집 시 전지 장착, 제거 또는 교체가 용이한 것일 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 펀칭 니들의 깊이 또는 압력 변화량으로 펀칭 완료 여부를 감지하여 전지 내부 단락을 방지하고, 이로 인해 가스 포집 시에 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 가스 포집 장치는 가스 포집 시에 가스 분석 대상, 상황, 조건에 따라 포집 대상이 되는 가스의 농도 조절이 용이한 것일 수 있다. 구체적으로 본 발명의 가스 포집 장치는 고농도에서 저농도까지 선택적으로 가스를 포집할 수 있고, 희석 또는 농축 정도를 계량할 수 있다.

Claims (15)

  1. 상면에 전지가 삽입되는 전지 안착 홈이 형성되는 내부 지그;
    내주면에 상기 내부 지그의 외주면이 밀착되도록 상기 내부 지그를 내부에 수용하는 외부 하우징;
    상기 외부 하우징에 연결되며 상기 전지에서 발생한 가스를 상기 외부 하우징 외부에 마련되는 가스 포집관 또는 가스 분석 장치로 전달하는 것인 가스 배출관;
    상기 외부 하우징의 상단부에 위치하며 상기 전지의 상기 상면에 가스 배출을 위한 타공홀을 형성하는 펀칭부; 및
    상기 펀칭부가 상하방향으로 구동하기 위한 구동력을 제공하는 펀칭 구동부를 포함하는 것인 가스 포집 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펀칭부는,
    상기 외부 하우징의 상단부에 마련되는 니들 삽입홀을 통해 상기 외부 하우징의 내부로 삽입되며 하단부가 상기 전지의 상면을 타공하여 상기 전지의 상면에 타공홀을 형성하는 펀칭 니들과,
    하단부에 상기 펀칭 니들의 상단부가 결합되며 상기 펀칭 구동부에 의해서 상하방향으로 이동하는 펀칭 로드와,
    상기 펀칭 로드의 외주면을 둘러싸고 하단부가 상기 외부 하우징의 상단부에 결합되는 실링 커버를 포함하는 것인 가스 포집 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실링 커버는 상하방향으로 연장 또는 수축되는 벨로우즈로 마련되고,
    상기 실링 커버의 상단부는 상기 펀칭 로드의 상단부와 함께 상기 펀칭 구동부의 이동 부재에 결합되고,
    상기 실링 커버의 하단부는 상기 니들 삽입홀을 덮으며 상기 외부 하우징의 상단부에 결합되는 것인 가스 포집 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 펀칭 구동부는,
    상기 실링 커버의 상단부 및 상기 펀칭 로드의 상단부가 고정되는 이동 부재와,
    상기 외부 하우징의 외주면에 고정되는 지지 부재와,
    상기 지지 부재에 고정되어 상기 이동 부재를 상하 방향으로 이동시키는 구동 수단을 포함하는 것인 가스 포집 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동 수단은,
    상하방향으로 연장되고 외주면에 나사산이 마련되는 샤프트와,
    상기 지지부재에 지지된 상태로 상기 샤프트를 회전시키는 모터를 포함하고,
    상기 이동 부재에는 상기 샤프트가 삽입되는 축 삽입홀이 형성되며,
    상기 축 삽입홀의 내주면에는 상기 샤프트의 나사산과 맞물리는 나사산이 형성되는 것인 가스 포집 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 외부 하우징은,
    상기 내부 지그의 상단부가 내부에 수용되는 상부 하우징과,
    상기 내부 지그의 하단부가 내부에 수용되는 하부 하우징을 포함하고,
    상기 상부 하우징의 상면에서는 상기 니들 삽입홀이 형성되며,
    상기 펀칭부는 상기 상부 하우징의 외측에서 상기 니들 삽입홀을 덮으며 상기 상부 하우징의 상면에 결합되는 것인 가스 포집 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 내부 지그는,
    상기 전지의 상단부가 삽입되는 전지 삽입홀이 마련되는 상부 지그와,
    상면에 상기 전지의 하단부가 삽입되는 전지 삽입홈이 마련되는 하부 지그를 포함하고,
    상기 전지 삽입홀은 상기 상부 지그를 상하방향으로 관통하도록 형성되며,
    상기 전지 삽입홀의 상측 개구는 상기 상부 하우징의 내측에서 상기 니들 삽입홀과 대면하고,
    상기 전지 삽입홀의 하측 개구는 상기 전지 삽입홈의 입구와 대면하는 것인 가스 포집 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스 배출관은 하부 하우징의 측면에 결합되고,
    상기 상부 지그에는 상기 타공홀을 통해 상기 전지 내부에서 배출되어 상기 상부 하우징의 내부에 확산된 가스를 상기 하부 하우징의 내부로 전달하는 제1 유로가 형성되고,
    상기 하부 지그에는 상기 제1 유로를 통해 전달받은 가스를 상기 가스 배출관으로 전달하는 제2 유로가 형성되는 것인 가스 포집 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 지그의 상면은 상기 상부 하우징의 내부에서 천정면과 일정 간격 이격되고,
    상기 상부 지그 및 하부 지그는 상하 방향으로 연장되는 기둥 형상으로 마련되며,
    상기 제1 유로는 상기 상부 지그의 외측면 상에서 상기 상부 지그의 상단부에서 하단부까지 이어지는 홈으로 형성되고,
    상기 제2 유로는 상기 하부 지그의 외측면에서 상기 하부 지그의 상단부에서 상기 가스 배출관이 상기 하부 하우징에 연결되는 높이까지 이어지는 홈으로 형성되는 것인 가스 포집 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상부 지그 및 상기 하부 지그는 상하방향으로 연장되는 원통 형상으로 마련되고,
    상기 상부 지그의 측면의 하단부 또는 상기 하부 지그의 상단부에는 외주면을 따라 링 형상 홈으로 마련되는 제1 연결 유로가 형성되며,
    상기 제1 연결 유로에는 상기 제1 유로의 하단부 및 상기 제2 유로의 상단부가 연결되는 것인 가스 포집 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하부 지그에는 외주면을 따라 링 형상 홈으로 마련되는 제2 연결 유로가 형성되고,
    상기 제2 연결 유로에는 상기 제2 유로의 하단부가 연결되며,
    상기 제2 연결 유로의 높이는 상기 가스 배출관이 상기 하부 하우징에 연결되는 높이와 동일한 것인 가스 포집 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 외부 하우징 내부의 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하고,
    상기 펀칭 구동부는 상기 압력 센서의 측정 값을 근거로 작동되는 것인 가스 포집 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가스 배출관과 연결되어 상기 전지에서 발생한 가스를 상기 외부 하우징으로부터 전달받는 매니폴드부;
    상기 매니폴드부로 전달된 가스를 희석시키기 위해 상기 매니폴드부에 연결되는 희석 탱크부;
    상기 희석 탱크부에 진공을 형성하기 상기 매니폴드부에 연결되는 진공 펌프부; 및
    상기 매니폴드부에 연결되어 가스를 상기 가스 포집관 또는 상기 가스 포집 장치로 전달하는 가스 전달관을 더 포함하고,
    상기 압력 센서는 상기 매니폴드부에 연결되는 것인 가스 포집 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가스 배출관에 마련되어 상기 가스 배출관을 통해 상기 매니폴드부로 흐르는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제1 밸브;
    상기 희석 탱크부와 상기 매니폴드부 사이의 유로를 차단 또는 개방하는 제2 밸브;
    상기 진공 펌프부와 상기 매니폴드부 사이의 유로를 차단 또는 개방하는 제3 밸브;
    상기 가스 전달관에 마련되어 상기 가스 전달관을 통해 상기 가스 포집관 또는 상기 가스 포집 장치로 흐르는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제4 밸브;
    상기 매니폴드부에 연결되어 상기 매니폴드부로 전달된 가스를 외부로 배기시키는 가스 배기관; 및
    상기 가스 배기관에 마련되어 상기 가스 배기관을 통해 외부로 배기되는 가스의 흐름을 차단 또는 개방하는 제5 밸브를 포함하는 것인 가스 포집 장치.
  15. 제14항에 따른 가스 포집 장치를 이용한 가스 포집 방법에 있어서,
    상기 진공 펌프를 통해 상기 외부 하우징 및 상기 희석 탱크 내부에 진공을 형성하는 진공 형성 단계;
    상기 펀칭부로 상기 전지에 상기 타공홀을 형성하는 타공홀 형성 단계;
    상기 압력 센서의 측정 값을 통해 압력 변화량 값을 산출하는 압력 변화량 값 산출 단계;
    상기 압력 변화량 값이 설정 값 이상이 되면 상기 니들을 후퇴시키는 니들 후퇴 단계; 및
    상기 제4 밸브를 개방하고 상기 가스 포집관 또는 상기 가스 분석 장치에 가스를 전달하는 가스 포집 단계를 포함하는 것인 가스 포집 방법.
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