KR20240035070A - 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치 및 이를 이용한 폐배터리 재활용 시스템 - Google Patents

소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치 및 이를 이용한 폐배터리 재활용 시스템 Download PDF

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Abstract

폐배터리를 안전하게 분해할 수 있는 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치와 이를 이용한 폐배터리 재활용 시스템을 제공한다.
실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치는, 상면이 개구된 함체 형상의 케이스; 케이스 바닥에 구비되고 내부에 물이 저장되는 침수조; 케이스 내부에 구비되는 화재감지센서; 화재감지센서에서 화재가 감지되면 케이스의 상면을 덮는 커버; 케이스 내부에 구비되고 침수조의 상방에 위치하며, 화재감지센서에서 화재가 감지되면 하강되어 침수조에 침수되는 폐배터리작업대; 및 폐배터리작업대에 안착된 폐배터리를 분해하며, 화재감지센서에서 화재가 감지되면 분해 작업을 중단하고 케이스 외부로 이동하는 로봇암;을 포함한다.

Description

소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치 및 이를 이용한 폐배터리 재활용 시스템{WASTE-BATTERY DISASSEMBLY DEVICE WITH FIREFIGHTING FUNCTION AND WASTE-BATTERY RECYCLING SYSTEM USING THE SAME}
본 개시(The Disclosure)는 폐배터리 분해 장치와 이를 이용한 폐배터리 재활용 시스템과 관련된다.
화석연료를 사용하지 않기 때문에 환경 오염 물질을 배출하지 않으며, 유지비가 저렴하다는 장점으로 인해 전기차의 사용이 증가함에 따라, 사용되고 폐기되는 배터리의 양이 증가하고 있다.
전기차의 배터리에는 코발트, 니켈, 리튬 등 경제적 가치를 가지는 자원이 많이 포함되어 있으므로, 폐배터리를 재활용하면 친환경적일 뿐만 아니라 배터리 제조 비용의 절감 효과도 얻을 수 있는 장점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-2409527호는 폐배터리 분해시스템을 개시한다.
전술한 폐배터리 분해시스템은, 폐배터리가 투입되는 투입구, 폐배터리를 영상으로 촬영하는 이미징장치, 폐배터리를 방전하는 방전기, 폐배터리의 구성품을 분해하는 분해라인, 분해가 끝난 폐배터리의 구성품을 배출하는 배출구, 폐배터리를 투입구로부터 배출구까지 이송시키는 이송장치를 포함하고, 전술한 분해라인은, 커버케이스분리장치, 전선분리장치, PCB기판 및 냉각팬분리장치, 모듈분리장치, 모듈케이스분리장치, 셀분리 장치를 포함한다.
하지만, 전술한 폐배터리 분해시스템 및 분해장치는 폐배터리를 분해하는 과정에서 발생하는 화재를 진압할 수 있는 구성이나 수단이 없는 문제점이 있다.
KR 10-2409527 B1 (2022. 06. 13. 등록)
본 개시가 해결하고자 하는 과제는 폐배터리를 안전하게 분해할 수 있는 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치와 이를 이용한 폐배터리 재활용 시스템을 제공하는 것이다.
실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치는, 상면이 개구된 함체 형상의 케이스; 케이스 바닥에 구비되고 내부에 물이 저장되는 침수조; 케이스 내부에 구비되는 화재감지센서; 화재감지센서에서 화재가 감지되면 케이스의 상면을 덮는 커버; 케이스 내부에 구비되고 침수조의 상방에 위치하며, 화재감지센서에서 화재가 감지되면 하강되어 침수조에 침수되는 폐배터리작업대; 및 폐배터리작업대에 안착된 폐배터리를 분해하며, 화재감지센서에서 화재가 감지되면 분해 작업을 중단하고 케이스 외부로 이동하는 로봇암;을 포함한다.
또한, 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치는, 화재감지센서에서 화재가 감지되면 케이스 내부에 질소를 공급하는 질소공급기;를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치는, 침수조에 저장된 물을 순환시키는 물순환기;를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치는, 침수조와 폐배터리작업대를 둘러싸는 내화벽돌;을 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치를 이용한 폐배터리 재활용 시스템은, 폐배터리 보관랙으로부터 폐배터리를 출고하는 운반차; 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치; 분해된 폐배터리를 방전시키는 방전테이블; 및 분해된 폐배터리를 운반하는 갠트리;를 포함한다.
실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치는, 폐배터리 분해 작업 도중 발생하는 화재를 신속하게 진압할 수 있는 효과가 있다.
실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치를 이용한 폐배터리 재활용 시스템을 이용하면, 폐배터리를 안전하게 분해하여 재활용할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치의 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치의 분해도이다.
도 3은 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치의 작동 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치의 작동 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치의 작동 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치를 이용한 폐배터리 재활용 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치를 이용한 폐배터리 재활용 시스템이 폐배터리를 분해하는 과정을 나타내는 블록도이다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
실시예에 따른 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치[이하 '분해장치(100)'라 함]의 사시도인 도 1과 분해장치(100)의 분해도인 도 2를 참조하면, 분해장치(100)는 케이스(110), 침수조(120), 화재감지센서(130), 커버(140), 폐배터리작업대(150) 및 로봇암(160)을 포함한다.
케이스(110)는 상면이 개구된 함체 형상이며, 화재에 강한 재질로 구성될 수 있다.
침수조(120)는 케이스(110) 내부 바닥에 구비되고 내부에 물이 저장된다. 침수조(120)는 스테인레스 재질로 구성될 수 있으며, 수위레벨센서(121)가 구비될 수 있다.
화재감지센서(130)는 케이스(110) 내부에 구비되며, 케이스(110)의 내부에서 발생되는 화재를 감지하는 기능을 한다. 하나의 예로, 화재감지센서(130)는 열감지센서나 연기감지센서로 구성될 수 있다.
커버(140)는 케이스(110)의 개구된 상면을 덮는 기능을 하며, 화재에 강한 재질로 구성될 수 있다. 구체적으로, 커버(140)는 케이스(110)의 양측에 한 개씩 구비된 뒤, 실린더(141)를 이용하여 케이스(110)의 상면을 완전히 덮을 수 있게 구성될 수 있다. 또는, 커버(140)는 슬라이드 방식으로 케이스(110)의 상면을 개폐할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 커버(140)는 평소에는 케이스(110)의 상면이 개방되어 있는 열린 상태를 유지하다가, 화재감지센서(130)에 화재가 감지되면 케이스(110)의 상면을 덮을 수 있게 구성된다.
폐배터리작업대(150)는 케이스(110) 내부에 구비되며, 침수조(120)의 상방에 위치한다. 폐배터리작업대(150)는 케이스(110) 내부에서 침수조(120)를 향해 하강할 수 있도록 구성되며, 하강하면 침수조(120)에 침수되도록 구성된다.
구체적으로, 폐배터리작업대(150)는 실린더(151)를 이용하여 침수조(120)의 상방에서 침수조(120)를 향해 하강할 수 있도록 구성된다. 실린더(151)는 작동의 안전성을 위해 후술할 내화벽돌(190)의 외측면에 결합될 수 있다.
폐배터리작업대(150)의 상면에는 폐배터리(B)를 고정하기 위한 지그(152)가 구비된다. 지그(152)는 분해되는 폐배터리(B)의 모양에 따라 다양하게 위치할 수 있다. 지그(152)로 인해 폐배터리작업대(150)가 하강되면, 지그(152)에 고정된 폐배터리(B)가 침수조(120)에 침수된다.
로봇암(160)은 폐배터리작업대(150)에 안착된 폐배터리(B)를 분해하는 기능을 한다. 구체적으로, 로봇암(160)은 지그(152)에 의해 폐배터리작업대(150)에 안착된 폐배터리(B)를 분해하며, 이를 위해 로봇암(160)에는 케이블 절단용 툴, 볼트 해제용 툴, 절단용 레이저, 그리퍼 등 다양한 툴이 장착 및 교체될 수 있다. 로봇암(160)은 한 쌍이 구비되어 분해 작업의 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 로봇암(160)은 분해 작업 도중에 화재감지센서(130)에서 화재가 감지되면, 분해 작업을 멈추고 케이스(110) 외부로 이동하도록 구성된다.
또한, 분해장치(100)는 질소공급기(170)와 물순환기(180)를 더 포함할 수 있다.
질소공급기(170)는 케이스(110) 내부에 질소를 공급하는 기능을 한다. 화재감지센서(130)에서 화재가 감지되면 케이스(110) 내부에 질소가스를 공급하여 화재를 진압한다.
물순환기(180)는 침수조(120)에 저장된 물을 순환시키는 기능을 한다. 물순환기(180)는 침수조(120)의 일측면에 연결된 급수관(181)을 통해 침수조(120)에 물을 공급하고 침수조(120)의 타측면에 연결된 배수관(182)을 통해 침수조(120)에 저장된 물을 배출하여 물을 순환시킬 수 있다.
화재가 발생한 폐배터리(B)가 침수조(120)에 침수되고, 폐배터리(B)의 열에 의해 침수조(120)에 저장된 물의 온도가 올라가면, 물순환기(180)는 침수조(120)에 저장된 물을 순환시켜 온도를 내리는 기능을 한다.
또한, 분해장치(100)는 내화벽돌(190)을 더 포함할 수 있다.
내화벽돌(190)은 침수조(120)와 폐배터리작업대(150)를 둘러싸도록 구성된다. 즉, 내화벽돌은 케이스(110)와 침수조(120) 사이에 구비되어, 폐배터리(B)로부터 발생된 화재로부터 케이스(110)를 보호하는 기능을 한다.
분해장치(100)의 작동 과정을 나타내는 도 3 내지 5를 참조하여, 분해장치(100)가 작동되는 과정을 설명한다.
도 3은 폐배터리(B) 분해 작업 도중 케이스(110) 내부에 화재가 감지되어 로봇암(160)이 케이스(110) 외부로 이동되고, 실린더(141)에 의해 커버(140)가 닫히는 과정을 나타낸다.
이어서, 도 4는 커버(140)가 완전히 닫힌 뒤, 질소공급기(170)에 의해 케이스(110) 내부에 질소가 공급되고 화재가 진압되는 과정을 나타낸다.
만약, 케이스(110) 내부로 공급되는 질소에 의해 화재가 진압되지 않으면, 도 5와 같이 분해장치(100)는 실린더(151)를 이용하여 폐배터리작업대(150)를 하강시킨다. 하강된 폐배터리작업대(150)는 침수조(120)에 침수된다. 이어서, 물순환기(180)는 폐배터리(B)의 화재가 진압될 때까지 침수조(120)에 저장된 물을 계속 순환시킴으로써, 물의 온도가 올라가는 것을 방지하면서 화재를 진압할 수 있다.
분해장치(100)를 이용한 폐배터리 재활용 시스템[이하 '재활용시스템(10)'이라 함]을 나타내는 도 6을 참조하면, 재활용시스템(10)은 분해장치(100), 운반차(200), 방전테이블(300) 및 갠트리(400)를 포함한다.
운반차(200)는 폐배터리 보관랙으로부터 폐배터리(B)를 출고한다.
분해장치(100)는 운반차(200)가 출고한 폐배터리(B)를 분해한다.
갠트리(400)는 분해된 폐배터리(B)를 운반한다.
방전테이블(300)은 분해된 폐배터리(B)를 방전시킨다.
재활용시스템(10)이 폐배터리(B)를 분해하는 과정을 나타내는 블록도인 도 7을 참조하여, 재활용시스템(10)이 폐배터리(B)를 재활용하는 방법에 대해 자세히 설명한다.
먼저, S100 단계에서는 폐배터리 보관랙으로부터 운반차(200)가 폐배터리(B)를 출고한다. 운반차(200)는 지게차나 AGV를 이용할 수 있다. 이어서, 갠트리(400)가 출고된 폐배터리(B)를 분해장치(100)의 폐배터리작업대(150)에 안착시킨다.
S200 단계에서는 로봇암(160)이 폐배터리작업대(150)에 안착된 폐배터리(B)의 상부 커버를 고정하는 볼트를 해체하고 상부 커버를 제거한다. 상부 커버를 제거하는 과정에서 상부 커버를 고정하는 볼트가 잘 풀리지 않을 경우, 로봇암(160)은 레이저를 이용해 볼트가 결합되는 영역의 주변 영역을 절단하여 볼트를 제거할 수 있다.
S300 단계에서는 갠트리(400)가 상부 커버가 제거된 폐배터리(B)를 방전테이블(300)로 운반한다.
S400 단계에서는 방전테이블(300)이 갠트리(400)에 의해 방전테이블(300)로 운반된 폐배터리(B)를 완전히 방전시킨다.
S500 단계에서는 방전이 완료된 폐배터리(B)를 갠트리(400)가 분해장치(100)의 폐배터리작업대(150)로 운반한다.
S600 단계에서는 로봇암(160)이 폐배터리작업대(150)에 안착된 폐배터리(B)를 마저 분해한다. 이 단계에서는 폐배터리(B)의 배터리모듈, 전자회로, 전선 등이 제거되어 폐배터리(B)가 완전히 분해된다.
S700 단계에서는 폐배터리(B)의 분해가 완료되면, 갠트리(400)가 분해된 폐배터리(B)를 운반하여 배출한다.
전술한 분해장치(100)는, 폐배터리(B) 분해 작업 도중 화재가 발생되면, 커버(140)를 닫은 후, 질소 가스를 케이스(110) 내부에 분사하여 화재를 신속하게 진압할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전술한 분해장치(100)는, 폐배터리(B) 분해 작업 도중 발생한 화재가 질소 가스로 제압되지 않으면, 폐배터리(B)를 침수조(120)에 침수시킨 뒤, 물을 순환시킴으로써 화재를 신속하게 진압할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전술한 분해장치(100)는, 소방 기능이 포함되어 있어 폐배터리(B)를 사전에 완전히 방전하지 않아도 폐배터리(B) 분해 작업을 할 수 있다. 이에 따라, 전술한 분해장치(100)를 이용하면 폐배터리(B)를 분해 및 재활용하는 시간이 감소된다.
전술한 재활용시스템(10)을 이용하면, 폐배터리(B)를 안전하게 분해하여 재활용할 수 있다.
본 개시의 실시예를 설명할 때 사용된 표현(용어, 시각화된 이미지 등)들은 기술에 대한 이해를 높이기 위한 도구적인 목적에 의해 선택된 것에 불과하다.
또한, 여건상 본 개시는 제한된 수의 실시예에 의하여 설명되었고, 통상의 기술자는 설명된 실시예를 바탕으로 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 새로운 실시예들을 창안해 낼 수 있을 것이다.
따라서, 본 개시의 청구범위는 '발명의 설명' 및 '도면'에 나타난 일부 표현에 의하여 제한되어선 안되고, 명세서의 전반에 내재된 본원적인 기술적 사상을 바탕으로 폭넓게 해석되어야 함이 마땅하다.
100... 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치
110... 케이스
120... 침수조
130... 화재감지센서
140... 커버
150... 폐배터리작업대
160... 로봇암
170... 질소공급기
180... 물순환기
200... 운반차
300... 방전테이블
400... 갠트리

Claims (5)

  1. 상면이 개구된 함체 형상의 케이스;
    상기 케이스 바닥에 구비되고 내부에 물이 저장되는 침수조;
    상기 케이스 내부에 구비되는 화재감지센서;
    상기 화재감지센서에서 화재가 감지되면 상기 케이스의 상면을 덮는 커버;
    상기 케이스 내부에 구비되고 상기 침수조의 상방에 위치하며, 상기 화재감지센서에서 화재가 감지되면 하강되어 상기 침수조에 침수되는 폐배터리작업대; 및
    상기 폐배터리작업대에 안착된 상기 폐배터리를 분해하며, 상기 화재감지센서에서 화재가 감지되면 분해 작업을 중단하고 상기 케이스 외부로 이동하는 로봇암;을 포함하는 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화재감지센서에서 화재가 감지되면 상기 케이스 내부에 질소를 공급하는 질소공급기;를 더 포함하는 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 침수조에 저장된 물을 순환시키는 물순환기;를 더 포함하는 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 침수조와 상기 폐배터리작업대를 둘러싸는 내화벽돌;을 더 포함하는 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치.
  5. 폐배터리 보관랙으로부터 폐배터리를 출고하는 운반차;
    출고된 폐배터리를 분해하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 소방 기능을 갖는 폐배터리 분해 장치;
    분해된 폐배터리를 방전시키는 방전테이블; 및
    분해된 폐배터리를 운반하는 갠트리;를 포함하는 폐배터리 재활용 시스템.
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