KR102399085B1 - 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저 - Google Patents

개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 매니폴드의 복수개의 진공홀에 결합되는 진공노즐의 상부 중공이 개폐되도록 하는 개폐구를 개별적으로 제어할 수 있도록 하여 진공노즐의 중공에 투입되는 진공 및 해제가 보다 정확하고, 신속하여 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 효율적으로 외부로 배출할 수 있고, 전해액의 기포 발생을 방지할 수 있도록 하는 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저를 제공한다. 본 발명은 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지 뿐만 아니라 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급함으로써 이차 전지의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

Description

개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저{Vacuum hopper precharger with gas removal section for individual vacuum control}
본 발명은 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 진공 매니폴드의 복수개의 진공홀에 결합되는 진공노즐의 상부 중공이 개폐되도록 하는 개폐구를 개별적으로 제어할 수 있도록 하여 진공노즐의 중공에 투입되는 진공 및 해제가 보다 정확하고, 신속하여 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 효율적으로 외부로 배출할 수 있고, 전해액의 기포 발생을 방지할 수 있도록 하는 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 25V ~ 45V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 배터리 셀은 최근 들어 리튬 폴리머 전지로서, 파우치형 이차 전지를 많이 사용하고 있는 추세이다. 파우치형 이차 전지는 단위 중량 및 체적 당 높은 에너지 밀도를 가지며, 배터리 셀의 박형화 및 경량화가 용이하기에, 최근 들어 많이 이용되고 있다.
종래 이러한 파우치형 이차 전지로서의 배터리 셀의 제조 방법을 살펴 보면 하기와 같다.
먼저, 양극판 및 음극판을 제조하고, 이들 사이에 세퍼레이터를 개재한 후 적층하여 전극 조립체를 제작한다. 이후, 상기와 같이 제작된 전극 조립체에서 가소제(DBP)를 추출하고, 상기 전극 조립체의 전극 리드에 전극 탭을 용접하여 파우치 케이스 내부에 내장하게 된다. 이렇게 파우치 케이스에 전극 조립체를 내장한 후에는 파우치 케이스의 내부로 전해액을 주입시켜 전극 조립체에 전해액이 함침되도록 한다. 상기와 같이 전해액이 주입되면, 파우치 케이스의 가장자리를 열융착에 의해 접합시켜 파우치 케이스를 밀봉하게 된다. 이후, 상기와 같이 조립이 완료된 배터리 셀을 안정화시키기 위해 에이징(Aging) 공정을 거친 후, 배터리 셀을 활성화하기 위한 충방전 공정을 실시하게 된다. 그러나 충방전 공정 시, SEI 레이어(layer) 형성에 따른 전해액 및 첨가제의 비가역 반응이 발생하고, 이때 가스가 발생한다. 파우치 케이스 내부에 있는 가스는 제거가 필요하며, 가스를 제거하지 않을 경우 배터리 셀의 불량을 유발하게 된다. 따라서, 파우치 케이스 내부의 가스를 제거하기 위해 배터리 셀의 가스제거 장치를 이용하여 가스제거 공정이 행해진다.
상술한 배터리 셀의 가스제거 장치 즉, 진공호퍼 프리챠져와 관련된 선행특허로는 특허문헌 1의 이차 전지의 가스 제거 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 베이스(100)의 상부에 설치된 챔버(200)로 구비되며, 이 챔버(200)는 상하로 승강운동을 하는 상부 챔버(210)와 상기 베이스(100)의 상면에 고정 다리(110)에 의해 설치된 하부 챔버(220)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 특허문헌 2의 배터리 셀 디가싱 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 가스 포켓부(59(가 구비되는 배터리 셀을 디가싱하기 위한 배터리 셀 디가싱 장치에 있어서, 상기 배터리 셀이 분리 가능하게 안착되는 챔버 커버(100); 상기 챔버 커버(100)의 수평 방향에 따른 슬라이딩에 따라 상기 챔버 커버(100)와 결합되며, 상기 배터리 셀을 진공 분위기 하에서 수용 가능한 진공 챔버(200); 상기 진공 챔버(200)에 구비되며, 상기 가스 포켓부(59)의 일부를 피어싱하는 피어싱 유닛(300); 및 상기 피어싱 유닛(300)과 이격되게 상기 진공 챔버(200)에 구비되며, 상기 배터리 셀의 상측면 및 하측면을 평탄화시키면서 상기 배터리 셀 내부의 가스를 상기 배터리 셀 외부로 배출시키는 가압 유닛(400);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기의 종래기술들은 이차 전지, 배터리 셀 내부의 가스를 제거하기 위해 챔버를 진공상태로 하여 이차 전지, 배터리 셀 내부의 가스를 제거하기 때문에 챔버를 진공상태로 만들기 위한 시간과 가스를 제거 후 공기를 주입하여 챔버 내부의 진공상태를 해제하는 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 특허문헌 3의 진공호퍼 프리챠져를 선출원하여 등록받았는 바, 특허문헌 3의 진공호퍼 프리챠져는 도 3에 도시된 바와 같이 지면에 안치되고, 내부공간(21)을 갖는 베이스 프레임(20)과; 상기 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 설치되고, 이차 전지(100) 내부의 가스를 제거하기 위한 가스제거부(30)와; 상기 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)에서 상기 가스제거부(30)와 대응되는 위치의 하부에 설치되고, 상부에 상기 이차 전지(100)가 안치되며, 상기 이차 전지(100)를 상하로 이동시키기 위한 승강부(40)와; 상기 가스제거부(30)와 승강부(40)를 제어하기 위한 제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기의 진공호퍼 프리챠져는 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급하도록 한 것으로, 본 출원인은 이를 배경으로 하여 진공 매니폴드의 복수개의 진공홀에 결합되는 진공노즐의 상부 중공이 개폐되도록 하는 개폐구를 개별적으로 제어하여 진공의 투입 및 해제를 보다 정확하고, 신속하게 할 수 있도록 하는 장치를 개발하게 되었다.
특허문헌 1 : 국내등록특허공보 제10-0433836호(2004년 05월 20일 등록) 이차 전지의 가스 제거 장치 특허문헌 2 : 국내공개특허공보 제10-2018-0062835호(2018년 06월 11일 공개) 배터리 셀 디가싱 장치 특허문헌 3 : 국내등록특허공보 제10-1957503호(2019년 03월 06일 등록) 진공호퍼 프리챠져
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 진공 매니폴드의 복수개의 진공홀에 결합되는 진공노즐의 상부 중공이 개폐되도록 하는 개폐구를 개별적으로 제어할 수 있도록 하여 진공노즐의 중공에 투입되는 진공 및 해제가 보다 정확하고, 신속하여 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 효율적으로 외부로 배출할 수 있고, 전해액의 기포 발생을 방지할 수 있도록 하는 새로운 형태의 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
그리고, 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지 뿐만 아니라 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급함으로써 이차 전지의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 새로운 형태의 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 지면에 안치되고, 내부공간(21)을 갖는 베이스 프레임(20)과; 상기 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)에 설치되고, 상부에 상기 이차 전지(100)가 안치되며, 상기 이차 전지(100)를 상하로 이동시키기 위한 트레이부(30)와; 상기 트레이부(30)의 상부에 상하로 이동가능하게 설치되고, 상기 이차 전지(100) 내부의 가스를 제거하기 위한 가스제거부(40)와; 상기 트레이부(30)의 하부에 상하로 이동가능하게 설치되고, 상기 이차 전지(100)의 하부를 가압하기 위한 하부가압부(50)와; 상기 베이스 프레임(20)의 상부와 하부에 설치되고, 상기 가스제거부(40)와 하부가압부(50)를 상하로 이동시키기 위한 승강부(70)와; 상기 트레이부(30), 가스제거부(40), 하부가압부(50) 및 승강부(70)를 제어하기 위한 제어부(80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 상기 가스제거부(40)는 상기 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 위치되는 이동판(41)과; 상기 이동판(41)의 하부에 결합되고, 상기 이차 전지(100) 내부의 가스를 제거하기 위한 진공호퍼(60)와; 상기 이동판(41)의 하부에 결합되고, 상기 진공호퍼(60)와 인접되어 상기 이차 전지(100)의 상부를 가압하기 위한 상부가압부(42)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 상기 진공호퍼(60)는 상기 이동판(41)의 하부에 결합되는 결합바(61)와; 상기 결합바(61)의 하부에 이격되어 상면에서 하면으로 관통되는 복수개의 진공홀(621)이 형성된 진공 매니폴드(62)와; 내부에 중공(631)이 형성된 원통형상으로 이루어져 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 하부를 통해 결합되며, 상기 이차 전지(100)로부터 흡입한 전해액이 저장되는 진공노즐(63)과; 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 상부를 통해 삽입되며, 하부가 상기 진공노즐(63)의 중공(631)과 대응되는 크기로 형성되어 상기 진공노즐(63)의 상부에 위치되고, 상기 진공노즐(63)의 상하 이동에 의해 상기 진공노즐(63)의 상부 중공(631)이 개폐되도록 하는 개폐구(64)와; 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)과 연통되는 연통홀(651)이 형성되고, 상기 진공 매니폴드(62)의 상부를 덮도록 형성되는 덮개(65)와; 상기 덮개(65)의 상부에 결합되고, 상기 개폐구(64)의 상부가 결합되며, 진공 투입 및 해제를 위한 복수개의 노즐(681)이 연결되는 복수개의 결합구(661)가 형성되고, 상기 결합구(661)와 상기 덮개(65)의 연통홀(651)과 연통되는 연통홀(662)이 형성되는 진공챔버블럭(66)과; 상부가 상기 진공 매니폴드(62)의 양측단에 결합되고, 하부가 상기 진공노즐(63)의 하부를 지지하기 위한 지지홀더(67)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 상기 개폐구(64)는 상부가 상기 덮개(65)의 연통홀(651)과 연통되어 내부에 중공(641)이 형성되고, 상기 중공(641)으로부터 외측으로 관통하는 관통홀(642)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 상기 진공챔버블럭(66)의 복수개의 결합구(661)에 연결되는 복수개의 노즐(681)은 통합노즐구(68)에 결합되되, 상기 통합노즐구(68)에 결합되는 복수개의 노즐(681)을 통해 투입 및 해제되는 진공은 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 상기 진공노즐(63)은 내부에 중공(631)이 형성된 원통형상으로 이루어지고, 외주면의 상부에 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 하부를 통해 삽입되도록 걸림단(632)을 가지며, 상기 이차 전지(100)로부터 흡입한 전해액이 저장되는 몸체(633)와; 상기 몸체(633)의 걸림단(632) 상에 형성되고, 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)과 밀폐를 위한 패킹(634)과; 상기 몸체(633)의 걸림단(632)의 하부에 형성되는 탄성부재(635)와; 상기 탄성부재(635)의 하부에 형성되어 상기 탄성부재(635)의 이탈을 방지하기 위한 고정구(636)와; 상기 몸체(633)의 끝단에 결합되고, 상기 이차 전지(100)의 상부와 밀착되는 패드(637)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에 의하면, 진공 매니폴드의 복수개의 진공홀에 결합되는 진공노즐의 상부 중공이 개폐되도록 하는 개폐구를 개별적으로 제어할 수 있도록 하여 진공노즐의 중공에 투입되는 진공 및 해제가 보다 정확하고, 신속하여 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 효율적으로 외부로 배출할 수 있고, 전해액의 기포 발생을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
그리고, 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지 뿐만 아니라 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급함으로써 이차 전지의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저의 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저의 정면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저의 측면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 가스제거부의 진공호퍼를 보여주는 도면,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 가스제거부의 진공호퍼의 진공노즐을 보여주는 도면,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 가스제거부의 진공호퍼의 진공노즐의 동작을 보여주는 도면,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 이차 전지의 종류에 따라 동작하는 상태를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 도 4 내지 도 10에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
도 4 내지 도 10을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저(10)는 지면에 안치되고, 내부공간(21)을 갖는 베이스 프레임(20)과, 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)에 설치되고, 상부에 이차 전지(100)가 안치되며, 이차 전지(100)를 상하로 이동시키기 위한 트레이부(30)와, 트레이부(30)의 상부에 상하로 이동가능하게 설치되고, 이차 전지(100) 내부의 가스를 제거하기 위한 가스제거부(40)와, 트레이부(30)의 하부에 상하로 이동가능하게 설치되고, 이차 전지(100)의 하부를 가압하기 위한 하부가압부(50)와, 베이스 프레임(20)의 상부와 하부에 설치되고, 가스제거부(40)와 하부가압부(50)를 상하로 이동시키기 위한 승강부(70)와, 트레이부(30), 가스제거부(40), 하부가압부(50) 및 승강부(70)를 제어하기 위한 제어부(80)를 포함하여 이루어진다.
베이스 프레임(20)은 지면에 안치되는 하부판(22)을 갖고, 하부판(22)의 상부에서 상측으로 형성되는 가이드봉(23)의 끝단에 형성되는 상부판(24)을 가지며, 하부판(22)의 상부에 이격되어 형성되는 하부보조판(25)을 갖고, 상부판(24)의 하부에 이격되어 형성되는 상부이동판(26) 및 상부보조판(27)을 갖는다. 여기서, 하부판(22)의 하부에는 지면으로부터 이격되도록 수직봉(28)이 형성되어 진다.
한편, 하부보조판(25)과 상부보조판(27) 사이에 트레이부(30) 및 가스제거부(40)가 위치되는 내부공간(21)을 형성하고, 승강부(70)는 하부판(22)과 하부보조판(25) 사이, 상부판(24)과 상부보조판(27) 사이에 위치되어 진다.
베이스 프레임(20)의 하부보조판(25), 상부보조판(27), 상부이동판(26)은 가이드봉(23) 상에서 상하로 이동되는 것으로, 하부보조판(25)의 상부에는 가스제거부(40)의 하부가스제거부(40b)가 설치되고, 상부보조판(27)의 하부에는 가스제거부(40)의 상부가스제거부(40a)가 설치되어 승강부(70)에 의해 상하로 이동되도록 한다.
트레이부(30)는 이차 전지(100)가 안치되는 것으로, 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)에 위치되고, 이차 전지(100)가 안치되는 트레이(31)를 갖고, 하부가 베이스 프레임(20)의 하부판(22)의 상부에 결합되고, 상부가 트레이(31)의 하부에 결합되어 트레이(31)를 상하로 이동시키기 위한 이동부(32)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 트레이부(30)에 안치되는 이차 전지(100)는 상부에 충전을 위한 터미널 단자가 형성되는 이차 전지와, 측면에 터미널 단자가 형성되는 이차 전지 중 어느 하나인 것이다.
이동부(32)는 베이스 프레임(20)의 하부판(22)의 상부에 결합되는 실린더(321)와, 트레이(31)의 하부에 결합되는 실린더 로드(322)와, 실린더 로드(322)의 상부에 결합되고, 트레이(31)가 고정되는 고정구(323)로 구성되어 트레이(31)를 상하로 이동시키게 된다.
한편, 트레이(31)는 이차 전지(100)가 안치된 상태로 외부로부터 공급되어 이동부(32)의 고정구(323)로 고정되는 것으로, 트레이(31)에 안치되는 이차 전지는 가스제거부(40)와 대응되는 위치에서 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)에 위치되어 진다. 이때, 트레이(31)에 안치되는 이차 전지(100)는 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지(100) 또는 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지(100)이고, 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지(100)가 공급시에는 터미널 단자가 상하로 위치된 상태에서 트레이(31)에 안치되어 공급되도록 한다.
가스제거부(40)는 트레이부(30)의 상부와 하부에 상하로 이동가능하게 설치되고, 이차 전지(100) 내부의 가스를 제거하기 위한 것으로, 베이스 프레임(20)의 상부보조판(27)의 하부에 결합되는 이동판(41)과, 이동판(41)의 하부에 결합되고, 이차 전지(100) 내부의 가스를 제거하기 위한 진공호퍼(60)와, 이동판(41)의 하부에 결합되고, 진공호퍼(60)와 인접되어 이차 전지(100)의 상부를 가압하기 위한 상부가압부(42)를 포함하여 이루어진다.
진공호퍼(60)는 이동판(41)의 하부에 결합되는 결합바(61)와, 결합바(61)의 하부에 이격되어 상면에서 하면으로 관통되는 복수개의 진공홀(621)이 형성된 진공 매니폴드(62)와, 내부에 중공(631)이 형성된 원통형상으로 이루어져 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 하부를 통해 결합되며, 이차 전지(100)로부터 흡입한 전해액이 저장되는 진공노즐(63)과, 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 상부를 통해 삽입되며, 하부가 진공노즐(63)의 중공(631)과 대응되는 크기로 형성되어 진공노즐(63)의 상부에 위치되고, 진공노즐(63)의 상하 이동에 의해 진공노즐(63)의 상부 중공(631)이 개폐되도록 하는 개폐구(64)와, 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)과 연통되는 연통홀(651)이 형성되고, 진공 매니폴드(62)의 상부를 덮도록 형성되는 덮개(65)와, 덮개(65)의 상부에 결합되고, 개폐구(64)의 상부가 결합되며, 진공 투입 및 해제를 위한 복수개의 노즐(681)이 연결되는 복수개의 결합구(661)가 형성되고, 결합구(661)와 덮개(65)의 연통홀(651)과 연통되는 연통홀(662)이 형성되는 진공챔버블럭(66)과, 상부가 진공 매니폴드(62)의 양측단에 결합되고, 하부가 진공노즐(63)의 하부를 지지하기 위한 지지홀더(67)를 포함하여 이루어진다.
진공노즐(63)은 내부에 중공(631)이 형성된 원통형상으로 이루어지고, 외주면의 상부에 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 하부를 통해 삽입되도록 걸림단(632)을 가지며, 이차 전지(100)로부터 흡입한 전해액이 저장되는 몸체(633)와, 몸체(633)의 걸림단(632) 상에 형성되고, 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)과 밀폐를 위한 패킹(634)과, 몸체(633)의 걸림단(632)의 하부에 형성되는 탄성부재(635)와, 탄성부재(635)의 하부에 형성되어 탄성부재(635)의 이탈을 방지하기 위한 고정구(636)와, 몸체(633)의 끝단에 결합되고, 이차 전지(100)의 상부와 밀착되는 패드(637)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 탄성부재(635)는 탄성 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.
개폐구(64)는 상부가 덮개(65)의 연통홀(651)과 연통되어 내부에 중공(641)이 형성되고, 중공(641)으로부터 외측으로 관통하는 관통홀(642)이 형성되며, 하부에는 오링(643)이 형성되어 진공노즐(63)의 중공(631)의 상부와 밀착시 밀폐되도록 한다.
진공챔버블럭(66)의 복수개의 결합구(661)에 연결되는 복수개의 노즐(681)은 통합노즐구(68)에 결합되되, 통합노즐구(68)에 결합되는 복수개의 노즐(681)을 통해 투입 및 해제되는 진공은 개별적으로 제어되어 진다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 진공호퍼(60)의 동작을 설명하면, 진공노즐(63)이 이차 전지(100)의 상부와 밀착되면 진공노즐(63)은 상측으로 이동하여 개폐구(64)와 이격되어 공간이 발생한다. 이후, 진공펌프(미도시)를 동작시키면 통합노즐구(68)와 연결된 노즐(681)을 통해 진공은 투입되어 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621) 및 진공노즐(63)의 중공(631)은 진공상태가 되고, 이차 전지(100)의 전해액은 진공노즐(63)의 중공(631)에 위치하게 된다. 이때, 전해액에 포함된 가스는 진공펌프의 유배기장치로 배출된다. 전해액에 포함된 가스가 배출되면 진공펌프를 동작시켜 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621) 및 진공노즐(63)의 중공(631)의 진공상태를 파기시킨다. 이로 인해 진공노즐(63)의 중공(631)에 위치된 전해액은 이차 전지(100)로 주입된다.
이와 같이 이차 전지(100)의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼(60)를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼(60)의 진공노즐(63)에 저장 후 이차 전지(100) 내부로 주입함으로써 이차 전지(100)의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
하부가압부(50)는 하부가 베이스 프레임(20)의 하부보조판(25)의 상부에 결합되고, 이차 전지(100)의 하부를 가압하기 위한 것으로, 사각틀 형상으로 이루어져 베이스 프레임(20)의 하부보조판(25)의 상부에 결합되는 고정구(51)와, 고정구(51)의 하부에 결합되고, 이차 전지(100)의 하부와 밀착되어 탄성력을 부여하는 탄성부재(52)를 포함하여 이루어진다.
승강부(70)는 베이스 프레임(20)의 상부와 하부에 설치되고, 가스제거부(40)를 상하로 이동시키기 위한 것으로, 가스제거부(40)를 상하이동시키기 위한 상부승강부(70a)와, 하부가압부(50)를 상하이동시키기 위한 하부승강부(70b)로 이루어진다.
상부승강부(70a)는 베이스 프레임(20)의 상부보조판(27)과 상부이동판(26) 사이에 위치되는 제1상부승강부(71)와, 상부이동판(26)과 상부판(24) 사이에 위치되는 제2상부승강부(72)로 이루어진다. 이때, 제1상부승강부(71)와 제2상부승강부(72)는 벨로우즈(73)로 이루어져 외부의 실린더(미도시)의 동작에 의해 내부가 팽창 및 수축하여 상부보조판(27) 및 상부이동판(26)을 상하로 이동시켜 가스제거부(40)를 상하로 이동시키도록 한다.
하부승강부(70b)는 베이스 프레임(20)의 하부판(22)의 상부에 위치되는 벨로우즈 실린더(74)를 갖고, 벨로우즈 실린더(74)의 동작으로 하부보조판(25)을 상하로 이동시키기 위한 벨로우즈(73)를 포함하여 이루어진다.
이상과 같이 본 발명에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에 의하면, 진공 매니폴드의 복수개의 진공홀에 결합되는 진공노즐의 상부 중공이 개폐되도록 하는 개폐구를 개별적으로 제어할 수 있도록 하여 진공노즐의 중공에 투입되는 진공 및 해제가 보다 정확하고, 신속하여 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 효율적으로 외부로 배출할 수 있고, 전해액의 기포 발생을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
그리고, 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지 뿐만 아니라 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급함으로써 이차 전지의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저에서 이차 전지의 종류에 따라 동작하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 도 10의 (a)는 트레이(31)가 베이스 프레임(20)의 중심측에 위치된 상태를 보여주는 것으로, 이는 기본적인 위치인 것이다.
도 10의 (b)는 이차 전지(100) 중 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지(100)의 가스제거 및 전해액을 충전하기 위한 것으로, 트레이(31)에 이차 전지(100)가 안치되어 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)으로 공급되어 트레이부(30)의 고정구(323)에 고정되면, 승강부(70) 즉, 상부승강부(70a)와 하부승강부(70b)가 동시에 동작하여 가스제거부(40)는 하부로 이동하고, 하부가압부(50)는 상부로 이동하여 트레이(31)에 안치된 이차 전지(100)의 상부와 하부를 상부가압부(42)와 하부가압부(50)가 가압한 후 진공호퍼(60)에 의해 이차 전지(100)의 전해액에 포함된 가스는 제거되고 전해액은 충전되도록 한다. 이때, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 제1상부승강부(71)를 동작하여 가스제거부(40)를 하부로 이동시켰지만, 이는 일실시예일 뿐 제2상부승강부(72)를 동작시켜 가스제거부(40)를 하부로 이동시킬 수 있을 것이다.
도 10의 (c)는 이차 전지(100) 중 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지(100)의 가스 제거 및 전해액을 충전하기 위한 것으로, 트레이(31)에 이차 전지(100)가 안치되어 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)으로 공급되어 트레이부(30)의 고정구(323)에 고정되면, 트레이부(30)의 이동부(32)의 실린더(321)를 동작시켜 트레이(31)를 상부로 이동시키게 된다. 트레이(31)의 상부 이동으로 트레이(31)에 안치된 이차 전지(100)는 상부가압부(42)에 의해 가압되고, 진공호퍼(60)에 의해 이차 전지(100)의 전해액에 포함된 가스는 제거되고 전해액은 충전되도록 한다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저
20 : 베이스 프레임 21 : 내부공간
30 : 트레이부 40 : 가스제거부
41 : 이동판 42 : 상부가압부
50 : 하부가압부 60 : 진공호퍼
61 : 결합바 62 : 진공 매니폴드
621 : 진공홀 63 : 진공노즐
631 : 진공홀 632 : 걸림단
633 : 몸체 634 : 패킹
635 : 탄성부재 636 : 고정구
637 : 패드 64 : 개폐구
641 : 중공 642 : 관통홀
65 : 덮개 66 : 진공챔버블럭
661 : 결합구 662 : 연통홀
67 : 지지홀더 68 : 통합노즐구
681 : 노즐 70 : 승강부
80 : 제어부
100 : 이차 전지

Claims (6)

  1. 지면에 안치되고, 내부공간(21)을 갖는 베이스 프레임(20)과;
    상기 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)에 설치되고, 상부에 이차 전지(100)가 안치되며, 상기 이차 전지(100)를 상하로 이동시키기 위한 트레이부(30)와;
    상기 트레이부(30)의 상부에 상하로 이동가능하게 설치되고, 상기 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 위치되는 이동판(41)을 갖고, 상기 이동판(41)의 하부에 결합되고, 상기 이차 전지(100) 내부의 가스를 제거하기 위한 진공호퍼(60)를 가지며, 상기 이동판(41)의 하부에 결합되고, 상기 진공호퍼(60)와 인접되어 상기 이차 전지(100)의 상부를 가압하기 위한 상부가압부(42)를 갖는 가스제거부(40)와;
    상기 트레이부(30)의 하부에 상하로 이동가능하게 설치되고, 상기 이차 전지(100)의 하부를 가압하기 위한 하부가압부(50)와;
    상기 베이스 프레임(20)의 상부와 하부에 설치되고, 상기 가스제거부(40)와 하부가압부(50)를 상하로 이동시키기 위한 승강부(70)와;
    상기 트레이부(30), 가스제거부(40), 하부가압부(50) 및 승강부(70)를 제어하기 위한 제어부(80)를 포함하되;
    상기 진공호퍼(60)는 상기 이동판(41)의 하부에 결합되는 결합바(61)와; 상기 결합바(61)의 하부에 이격되어 상면에서 하면으로 관통되는 복수개의 진공홀(621)이 형성된 진공 매니폴드(62)와; 내부에 중공(631)이 형성된 원통형상으로 이루어져 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 하부를 통해 결합되며, 상기 이차 전지(100)로부터 흡입한 전해액이 저장되는 진공노즐(63)과; 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 상부를 통해 삽입되며, 하부가 상기 진공노즐(63)의 중공(631)과 대응되는 크기로 형성되어 상기 진공노즐(63)의 상부에 위치되고, 상기 진공노즐(63)의 상하 이동에 의해 상기 진공노즐(63)의 상부 중공(631)이 개폐되도록 하는 개폐구(64)와; 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)과 연통되는 연통홀(651)이 형성되고, 상기 진공 매니폴드(62)의 상부를 덮도록 형성되는 덮개(65)와; 상기 덮개(65)의 상부에 결합되고, 상기 개폐구(64)의 상부가 결합되며, 진공 투입 및 해제를 위한 복수개의 노즐(681)이 연결되는 복수개의 결합구(661)가 형성되고, 상기 결합구(661)와 상기 덮개(65)의 연통홀(651)과 연통되는 연통홀(662)이 형성되는 진공챔버블럭(66)과; 상부가 상기 진공 매니폴드(62)의 양측단에 결합되고, 하부가 상기 진공노즐(63)의 하부를 지지하기 위한 지지홀더(67)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐구(64)는 상부가 상기 덮개(65)의 연통홀(651)과 연통되어 내부에 중공(641)이 형성되고, 상기 중공(641)으로부터 외측으로 관통하는 관통홀(642)이 형성되는 것을 특징으로 하는 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공챔버블럭(66)의 복수개의 결합구(661)에 연결되는 복수개의 노즐(681)은 통합노즐구(68)에 결합되되, 상기 통합노즐구(68)에 결합되는 복수개의 노즐(681)을 통해 투입 및 해제되는 진공은 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공노즐(63)은 내부에 중공(631)이 형성된 원통형상으로 이루어지고, 외주면의 상부에 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)의 하부를 통해 삽입되도록 걸림단(632)을 가지며, 상기 이차 전지(100)로부터 흡입한 전해액이 저장되는 몸체(633)와;
    상기 몸체(633)의 걸림단(632) 상에 형성되고, 상기 진공 매니폴드(62)의 진공홀(621)과 밀폐를 위한 패킹(634)과;
    상기 몸체(633)의 걸림단(632)의 하부에 형성되는 탄성부재(635)와;
    상기 탄성부재(635)의 하부에 형성되어 상기 탄성부재(635)의 이탈을 방지하기 위한 고정구(636)와;
    상기 몸체(633)의 끝단에 결합되고, 상기 이차 전지(100)의 상부와 밀착되는 패드(637)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개별 진공 제어를 위한 가스제거부를 갖는 진공 호퍼 프레챠저.
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