KR100424795B1 - 자체순환 냉각시스템 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공펌프에 관한 것이며, 보다 상세하게는 구동스크류와 종동스크류가 구비되어 공기를 흡입 압축하여 배출시키는 스크류식 진공펌프에 관계되는 것으로 진공펌프의 사이즈를 콤팩트화시키고 이와 동시에 부품수를 줄이며 냉각수가 자체적으로 순환되도록 한 것이며, 이를 위해 본 발명은 상기 구동스크류(110)를 회전시키는 모터(200)의 구동과 연동되어 압축공기를 배출시키도록 하며 또한 상기 모터(200)에 의해 냉각수펌프(400)가 구동되도록 하고 쿨러(300)의 냉각은 상기 모터에 장착되는 냉각팬(210)에 의한 흡입공기에 의해 쿨러(300)와의 열교환이 발생되도록 함으로서 냉각수의 냉각이 일어날 수 있는 구조를 가지는 자체순환 냉각시스템 진공펌프를 제공하고자 하며, 이로 인해 전력의 낭비를 막을 수 있게되고 진공펌프의 크기를 소형이면서 일체화시키고자 한다.

Description

자체순환 냉각시스템 진공펌프{the self circulation cooling system vacuum pump}

본 발명은 스크류형식의 진공펌프에 관한 것이며, 특히 진공펌프의 전체적인 사이즈를 콤팩트화 시키고 일체화를 이루도록 하며 냉각수의 지속적인 순환이 이루어지도록 한 것이다. 그리고 본 발명은 냉각수를 냉각시키는 쿨러 및 이를 순환시키는 냉각수펌프의 작동이 구동스크류를 회전시키는 모터에 의해 동시에 이루어지도록 한 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 관한 것이다.

기술의 발달에 의해 진공을 이용하는 분야는 반도체공업, 전자공업, 금속, 화학등의 영역에서 다양하게 이용되고 있으며, 진공을 형성시키는 진공펌프로는 건식로타리 베인펌프, 피스톤 펌프, 다이아후렘펌프, 루츠펌프, 수봉식펌프등 여러종류가 개발되어 있다. 이와 같이 진공펌프의 종류가 여러가지로 구분되는 것은, 각 펌프의 작동원리가 다르고 이에 따라 펌프의 최대 진공도 및 쓰이는 용도가 각기 다르기 때문이다. 특히, 스크류식 진공펌프의 경우에 있어서는 고진공을 요구하는 분야에서 사용되고 있다.

이하에서는, 종래기술로서 첨부되는 도면을 참조하여 일반적인 스크류형 진공펌프에 대해 설명토록 한다. 도 1은 종래기술에 따른 스크류형 진공펌프에 대한 개략적인 평면도를 도시하고 있다.

도시된 것처럼, 일반적인 스크류형 진공펌프에 있어서는 모터의 회전에 의해 구동되는 진공펌프가 구비되며, 상기 진공펌프의 작동시에는 압축열이 발생되며 적절하게 진공펌프의 열을 냉각시켜줄 필요가 있게된다. 진공펌프의 내부에 발생되는 열을 적절하게 냉각시켜주지 않게되면 스크류와 케이싱 및 스크류간의 소착이 발생하게되고 이로 인해 진공펌프가 파손되는 문제점이 있다.

상술한 바와 같이 진공펌프에는 다수의 종류가 있으며, 이에 따라 냉각방식에 있어서도 여러가지 방식이 적용되고 있다. 대표적인 냉각방식을 설명하면 다음과 같다. 크게 표면냉각식, 이중벽 냉각식, 오일쿨러식, 순환 수냉식 및 배출 수냉식으로 구분할 수 있고, 상기 표면냉각식은 기본적으로 공냉식이며 실린더 표면의 냉각핀을 통해 발열시키는 방식으로 주로 소형진공펌프에서 많이 적용되는 방식이다.

그리고, 이중벽 냉각식은 공냉식으로서 주로 중형 진공펌프에 적용되며 오일쿨러식의 경우는 별도의 오일쿨러를 설치하여 냉각 효율을 높이도록 한 것이다. 한편, 배출 수냉식은 자연수를 급수 배관을 통해 지속적으로 공급하여 펌프를 냉각시키는 방식으로 이것은 전적으로 공급되는 물의 온도에 따라 냉각효율이 좌우되는 특징을 가지게 된다.

상기 순환 수냉식은 라디에터를 장착하고 그 안으로 냉각수를 순환시킴으로써 폄프를 냉각시키는 방식으로 매우 효율적인 냉각효과를 얻을 수 있고 펌프의 작동온도를 일정하게 유지시킬 필요가 있는 경우에 적용된다.

상기 도 1의 종래기술에 따른 스크류식 진공펌프에 있어서는 순환 수냉식의냉각방식을 채택하고 있으며, 냉각수의 순환과 냉각을 위해서는 라디에터(2)와 냉각수펌프(water pump)(3)가 별도로 구비되고 상기 진공펌프(1)와 상호간에 배관으로 연결되어 진공펌프를 냉각시키도록 구성된다. 그리고 도시된 것처럼 상기 진공펌프(1)에 의해 압축되어 배출되는 공기의 소음을 방지하기 위해 흡음기 (silence)(4)가 구비되고 순환되는 냉각수의 감량에 대비토록 저장용기(reserver tank)(5)를 설치토록 한다.

상술한 바와 같은 종래방식의 스크류식 진공펌프에 있어서는 실제적인 진공을 형성시키는 진공펌프(1)외에 별도의 공간을 차지하면서 각각의 구동원에 의해 작동되는 냉각수펌프(3) 및 라디에터(2)가 설치되어야 함에 따라 전체적인 장치의 사이즈는 크지게 되고 전력소모 및 생산가격이 높아지는 문제점을 가지게 된다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 진공펌프가 일체로 형성될 수 있도록 하여 소형화시키며 하나의 모터에 의해 냉각수펌프 및 쿨러가 동시에 작동될 수 있는 자체순환 냉각시스템 진공펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 - 종래기술에 따른 스크류형 진공펌프에 대한 개략적인 평면도.

도 2 - 본 발명에 따른 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 대한 개략적인 사시도.

도 3 - 도 2에 있어서의 에이에이(A-A)선에 대한 단면도.

도 4 - 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 있어서의 냉각수의 흐름을 나타내는 흐름도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 진공펌프 105 : 케이싱

110 : 구동스크류 117 : 스플라인샤프트

120 : 워터쟈켓 130 : 그리스커버

140 : 유입구 150 : 배출구

200 : 모터 210 : 냉각팬

300 : 쿨러 310 : 제2유입구

320 : 제2배출구 400 : 냉각수펌프

410 : 임펠러 420 : 제1유입구

430 : 제1배출구 500 : 흡음기

600 : 저장용기

상기한 목적달성을 위한 본 발명은, 구동 스크류와 종동 스크류의 치합으로 이루어지는 스크류식 진공펌프에 있어서, 상기 구동스크류를 회전시키는 모터의 냉각팬측에 형성되어 진공펌프를 냉각시키는 냉각수의 열교환이 상기 냉각팬에 의해 흡입되는 공기에 의해 이루어지도록 하는 쿨러(cooler)와; 상기 모터가 결합되는구동스크류축의 반대측 단부에 설치되고 상기 구동스크류축과 연동되어 냉각수를 순환시키는 냉각수펌프(water pump);를 포함하여 구성되어 상기 모터의 구동에 의해 공기를 압축하여 배출시킴과 동시에 냉각수의 순환이 이루어지도록 함을 기술적 요지로 하는 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 진공펌프와 냉각수펌프 및 쿨러를 일체화시킴으로서 전체적인 사이즈를 줄일 수 있게되고 상기 냉각수펌프와 쿨러를 가동하기 위한 별도의 모터를 설치하지 않아도 되는 특징을 가지게 된다.

이하에서는, 첨부되는 도면을 참조하면서 상기 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 대해 보다 상세하게 설명하고자 하며 도 2는 상기 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 대한 개략적인 사시도를 보여주고 있다.

도시된 바와 같이 상기 자체순환 냉각시스템 진공펌프는 그 좌우측에 각각 쿨러(cooler)(300)와 냉각수펌프(water pump)(400)가 일체를 이루면서 설치가 되고 그외 흡음기(500) 및 저장용기(600)가 구비된다. 상기 쿨러(300), 냉각수펌프(400), 저장용기(600) 및 진공펌프(100)는 냉각수가 순환될 수 있도록 다수의 배관으로 연계되어 상기 냉각수가 상기 진공펌프(100)의 내부에 형성되는 워터쟈켓(120)을 순환하게 된다.

본 발명에서는 상기 냉각수펌프(water pump)(400) 및 쿨러(cooler)(300)의 작동이 진공펌프(100)를 구동시키는 모터(200)의 회전에 의해 냉각수의 열교환 및 순환이 이루어지게 되는 특징을 가지게 되는 것이다.

상기 자체순환 냉각시스템 진공펌프의 전체적인 구성은 상술한 바와 같으며,이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 대해서 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

첨부되는 도 3은 상기 도 2에 있어서의 에이에이(A-A)선 단면도를 나타내며, 도 4는 본 발명에 의한 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 있어서의 냉각수의 흐름을 나타내는 것으로서, 케이싱(105)의 내부에 구동스크류(110)와 종동스크류(미도시)가 맞물려 설치되며 양단은 베어링부재로 지지된다. 상기 구동스크류(110)는 모터(200)의 회전축과 연결되어 회전하게 되고 상기 구동스크류(110)의 일측단부 근처에 구동기어(115)가 설치된다. 그리고 상기 종동스크류(미도시)의 단부에는 종동기어(미도시)가 결합된다. 또한 상기 구동기어(115)와 종동기어는 상호간에 맞물리게 형성된다. 따라서 모터(200)가 회전되면 구동스크류(110)가 회전됨과 동시에 구동기어(115)와 맞물린 종동기어가 회전됨에 의해 종동스크류 또한 회전하게 되는 구조를 이루게 된다.

한편, 상기 케이싱(105)의 일 단부, 즉 모터(200)가 장착되는 부에는 상기 모터(200)와 결합시킬 수 있도록 하는 플랜지부가 형성되어져 모터와 견고히 결합이 이루어지게 되고 상기 모터의 회전축은 상기 구동스크류(110)의 단부와 커플링등에 의해 체결되도록 한다.

그리고, 상기 모터(200)의 후방측에는 일반적인 모터에서와 같이 모터의 냉각이 이루어지도록 공기를 흡입하는 냉각팬(210)이 설치되고 상기 냉각팬(210)에 연이어 쿨러(cooler)(300)가 형성된다. 상기 쿨러(300)에는 냉각수의 유출입이 이루어지는 제2유입구(310)와 제2배출구(320)가 형성되어 배관에 연결되며 상기 제2유입구(310)를 통하여는 상기 진공펌프(100)에 형성되는 워터쟈켓(120)을 순환한 후 데워진 냉각수가 유입이 되며 이 냉각수는 상기 쿨러(cooler)(300)를 거치면서 냉각되어져 상기 제2배출구로 나가게 된다. 냉각수의 흐름에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 모터(200)에 부착되는 냉각팬(210)에 의해 외부의 공기가 쿨러(300)를 거치면서 모터(200)로 공급이 이루어지게 됨에 의해 상기 쿨러(cooler)(300)에는 송풍을 위한 별도의 동력원은 필요없게 된다.

상기 쿨러(cooler)(300)는 바람직하게는 구리나 알루미늄과 같은 전열이 좋은 재질로 구성함이 좋으며 특히, 전열면적을 넓히도록 다수의 발열핀을 부착시키도록 하나 상기 쿨러(cooler)는 일반적인 것인바, 본 발명에 적용되는 것으로는 상기 냉각팬의 크기에 따라 조절하도록 한다.

이어서, 상기 쿨러(300)가 설치되는 측의 반대측 단부에는 냉각수펌프(water pump)(400)를 설치토록 한다. 상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 냉각수펌프(400)의 설치를 위해서 상기 구동스크류(110)의 단부 센터축에 스플라인 샤프트(117)의 일단부를 결합시키고 타 단부에 상기 냉각수펌프(400)의 임펠러(410)를 결합시키도록 한다. 상기 스플라인 샤프트(117)를 구동스크류(110)의 단부 센터축에 설치함에 있어서는 상기 구동스크류(110)의 윤활을 위해 그리스가 충진되도록 하는 그리스커버(130)에 상기 스플라인 샤프트(117)가 관통되도록 관통홀이 구비되도록 함과 동시에 상기 스플라인 샤프트(117)와 그리스커버(130)의 접합부에는 실링재(미도시)를 끼워 상기 스플라인 샤프트(117)를 통해서 수분이 구동스크류(110)측으로 이동되지 않도록 함이 바람직하다.

상기 냉각수펌프(400)는 일반적인 공지의 것인 바 이에 대해서는 더 이상의상세한 설명은 생략하기로 하며, 상기 냉각수펌프(400)의 구동은 상기 구동스크류(110)의 회전에 의해 이루어짐으로 별도의 모터가 필요없게 되는 것이다.

다음으로는 첨부되는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자체순환 냉각시스템 진공펌프에 있어서의 냉각수의 흐름에 대해 설명하고자 한다.

도시된 바와 같이, 일직선상으로 냉각수펌프(400), 진공펌프(100) 및 쿨러(cooler)(300)가 설치되며 냉각수는 다수의 배관을 따라 상기 진공펌프(100)의 내부에 형성되는 와터쟈켓(120)을 순환하여 진공펌프를 냉각시키고 배출되어 재차 냉각수는 냉각되면서 계속적인 순환이 이루어지게 된다.

먼저, 냉각수펌프(400)의 제1배출구(430)를 통해 나가게 되는 냉각수는 진공펌프(100)의 유입구(140)로 들어가게 되며 상기 진공펌프(100)의 케이싱(105)에 형성되는 워터쟈켓(120)을 돌면서 진공펌프(100)에 발생되는 열을 흡수한 후 배출구(150)로 나오게 되며, 가열된 냉각수는 쿨러(cooler)(300)의 제2유입구(310)로 유입되며 냉각되어 제2배출구(320)로 나가게 된다. 상기 제2배출구(320)를 나온 냉각수는 저장용기(600)로 유입되며, 이어서는 상기 저장용기(600)로 부터 상기 냉각수펌프(400)의 제1유입구(420)로 들어가게 된다. 상기 냉각수펌프(400)에서는 재차 제1배출구(430)를 통해 냉각수를 내보내게 되고 이러한 과정의 연속적인 반복이 이루어지면서 진공펌프를 냉각시키게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은, 진공펌프에 냉각수펌프 및 쿨러를일체로 형성시키고 상기 진공펌프의 구동력에 의해 냉각수의 순환과 냉각작용이 이루어지도록 함으로서 전체적인 사이즈를 줄일 수 있게되고 용수의 부족으로 자연순환방식으로 냉각을 시킬 수 없는 지역에서 사용될 수 있으며 부품수 및 전력소비량도 줄일 수 있게되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 케이싱 내부에 설치된 구동 스크류와 종동 스크류의 치합으로 이루어지는 스크류식 진공펌프에 있어서,

   상기 구동스크류의 일측단부측과 축연결되어 구동스크류를 회전시키는 모터의 후면에 형성된 냉각팬과 연통 형성되고, 진공펌프를 냉각시키는 냉각수의 열교환이 상기 냉각팬에 의해 흡입되는 공기에 의해 이루어지도록 하는 쿨러(cooler)와;

   상기 구동스크류의 타측단부측에 설치되고, 상기 구동스크류축과 축연결되어 연동됨에 의해 냉각수를 순환시키는 냉각수펌프(water pump);를 포함하여 구성되어 상기 모터의 구동에 의해 공기를 압축하여 배출시킴과 동시에 냉각수의 순환이 이루어지도록 함을 특징으로 하는 자체순환 냉각시스템 진공펌프.
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각수펌프는,

   상기 구동스크류축의 단부에 형성되는 스플라인 샤프트와 결합되어짐을 특징으로 하는 자체순환 냉각시스템 진공펌프.