KR100717294B1 - 마이크로 압축기 및 이를 구비하는 마이크로 냉동시스템 - Google Patents

마이크로 압축기 및 이를 구비하는 마이크로 냉동시스템 Download PDF

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김민수
최종원
윤재성
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Abstract

본 발명은 마이크로 압축기 및 이를 구비하는 마이크로 냉동시스템에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 자석의 자기력을 구동력으로 하여 유체를 펌핑할 수 있는 마이크로 펌프 및 이를 이용하여 회전자석의 회전에 의해서 유체를 압축하는 마이크로 압축기와 상기 압축기를 구비한 마이크로 냉동시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 마이크로 압축기에 있어서, 중앙에 회전자석(120)을 구비하고, 상부의 일측에 유체를 흡입하는 흡입구(115)와 흡입밸브(114)를 구비하고, 타측에 유체를 배출하는 배출구(118)와 배출밸브(116)를 구비하며, 흡입된 유체를 배출시까지 수용하는 펌프내부체임버(117); 펌프 내부체임버(117)의 하부에 위치하며 펌프 내부체임버(117)와 밀폐되어 연결되는 박막(112); 및 박막(112)의 하부면에 구비되는 막자석(111)을 포함하는 펌핑부(110)를 회전자석(120)의 주위로 상하 또는 다각형 형상으로 복수개를 배치하되, 외부 유체가 최초 유입되는 흡입구(115)와 유체가 외부로 최종적으로 배출되는 배출구(118)을 제외하고 서로 인접하는 펌핑부(110)의 흡입구(115)와 배출구(118)를 연결관(220)으로 연결하는 것을 특징으로 하는 마이크로 압축기를 제공한다.
자석, 마이크로 펌프, 다단압축, 마이크로 압축기, 마이크로 냉동시스템

Description

마이크로 압축기 및 이를 구비하는 마이크로 냉동시스템 {Microcompressor, and Micro Refrigerating System With Microcompressor}
도 1은 바람직한 실시예에 따른 마이크로 펌프에 대한 단면도,
도 2는 바람직한 실시예에 따른 마이크로 펌프의 흡입상태를 도시한 도면,
도 3은 바람직한 실시예에 따른 마이크로 펌프의 배출상태를 도시한 도면,
도 4는 바람직한 실시예에 따른 마이크로 압축기의 단면도,
도 5는 바람직한 실시예에 따른 마이크로 압축기에 있어서 외부유체를 흡입 및 배출하는 상태의 유체흐름도,
도 6은 바람직한 실시예에 따른 마이크로 압축기에 있어서 흡입된 유체공기의 이동 및 압축하는 상태의 유체흐름도,
도 7은 바람직한 실시예에 따른 다단압축하는 경우의 마이크로 압축기에 대한 개략도,
도 8은 바람직한 실시예에 따른 다수의 마이크로 압축기를 병렬로 연결한 상태를 도시한 사시도,
도 9는 바람직한 실시예에 따른 마이크로 압축기를 구비한 마이크로 냉동시스템에 대한 개략도이다.
<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>
100 : 마이크로펌프 110 : 펌핑부
111 : 펌프 막자석 112 : 펌프 박막
113 : 펌프 상부평판 114 : 펌프 흡입밸브
115 : 펌프 흡입구 116 : 펌프 배출밸브
117 : 펌프 내부체임버 118 : 펌프 배출구
119 : 펌프 하부평판 120 : 회전자석
110a : 제 1 펌핑부 110b : 제 2 펌핑부
111a : 제 1 펌핑부 막자석 111b : 제 2 펌핑부 막자석
112a : 제 1 펌핑부 박막 112b : 제 2 펌핑부 박막
113a : 제 1 펌핑부 상부평판 113b : 제 2 펌핑부 상부평판
114a : 제 1 펌핑부 흡입밸브 114b : 제 2 펌핑부 흡입밸브
115a : 압축기 전체 흡입구 115b : 제 2 펌핑부 흡입구
116a : 제 1 펌핑부 배출밸브 116b : 제 2 펌핑부 배출밸브
117a : 제 1 펌핑부 내부체임버 117b : 제 2 펌핑부 내부체임버
118a : 제 1 펌핑부 배출구 118b : 압축기 전체 배출구
119a : 제 1 펌핑부 하부평판 119b : 제 2 펌핑부 하부평판
200 : 마이크로 압축기 220 : 연결관
300 : 냉동용 압축기 302 : 응축기
304 : 팽창밸브 306 : 증발기
본 발명은 마이크로 압축기 및 이를 구비하는 마이크로 냉동시스템에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 자석의 자기력을 구동력으로 하여 유체를 펌핑할 수 있는 마이크로 펌프와 이를 이용하여 회전자석의 회전에 의해서 유체를 압축하는 마이크로 압축기 및 상기 마이크로 압축기를 구비한 마이크로 냉동시스템에 관한 것이다.
최근 국제적으로 초소형 연료전지와 마이크로 유체 시스템에 대해서 많은 관심과 개발이 증가하고 있다. 마이크로 유체시스템은 임상진단, 신약개발을 위한 화학분석, 소형 냉각 시스템, 소형 연료전지 등에 사용되고 있고 이들을 구현시키는 없어서는 안 될 필수부품이다.
마이크로 펌프는 적층형 pzt(티탄산지르콘아연)소자와 벨로스(Bellows)를 조합시킨 공진구동 마이크로 펌프, 형상기억합금과 다이아프램(Diaphragm)을 조합시킨 마이크로 펌프, 열공압 엑츄에이터(Actuator)와 폴리이마이드(Polyimide)막을 조합한 마이크로 펌프 등이 있다.
또한, 최근에 대두되고 있는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS)에서 마이크로 압축기는 마이크로 냉동시스템, 마이크로 유체공급시스템 등 여러 분야에서 이용되고 있다.
특히 마이크로 냉동시스템의 경우에는 컴퓨터의 마이크로프로세서장치(Micro Processer Unit:MPU)나 이동통신기기의 집적회로와 같이 발열량이 많은 곳에서 효과적으로 이용될 수 있어 많은 연구가 수행되고 있는 실정이다. 마이크로 냉동시스템의 경우에 원하는 냉동효율을 얻기 위해서는 압축비가 높은 압축기가 뒷받침되어야 하는데 그동안의 마이크로 압축기는 원하는 냉동효율을 얻기 위한 압축비를 제공하지 못하였다.
종래의 마이크로 펌프는 구동력을 형상기억합금, 압전소자, 열공압방식 등에서 얻어 유체를 펌핑하였다. 형상기억합금과 압전소자는 재료의 가격이 비싸며 반복적인 동작에 대한 내구성이 작아서 자주 교체해야하는 문제점이 있었다. 또한 열공압방식은 유체를 반복적으로 가열하기 위해 별도의 가열과 냉각의 시스템을 구비해야 해서 설계가 어려운 단점이 있었다.
또한, 종래 대한민국 공개특허공보 제2004-0036173호에 개시된 발명은 압전소자를 압축기의 구동소자로 채택한 마이크로 압축기에 대한 것이다. 그러나 상기 공개된 발명은 반복적인 동작에 취약한 소자인 압전소자를 사용하여 내구성이 작고, 압전소자의 구동변위가 정해져 있어 압축비 변화 요구에 쉽게 대처할 수 없다는 단점이 있다. 또한 많은 양의 압축 유체를 요구하여 다수의 압축기를 사용하는 경우 압축기마다 각각 구동부인 압전소자를 구비해야 하여 제작이 어렵고 많은 비용이 든다는 단점이 있었다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2005-0074106호에 개시된 발명은 일 방향 밸브를 이용하여 유체를 흡입과 배출케 하며, 구동소자로 압전소자를 이용한 공기조화용 초소형 압축기에 대한 것이다. 그러나 상기 공개된 발명은 압전소자를 재료로 선택 하여 반복적인 동작에 취약하며 내구성 작다는 문제점이 있고, 요구하는 압축유체량의 변하는 경우 쉽게 대처할 수 없고, 높은 압축비를 위한 다단압축을 하는 경우에 각각의 압축기마다 구동부를 별도로 두어야 하여 부피가 커지고 제품의 제작도 어렵다는 단점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은, 구동소자로서 자석의 자기력을 이용하여 내구성이 좋으며 요구 유체량의 변화에도 구동소자를 교체하지 않고도 자기력의 변화 또는 회전자석의 회전속도의 변화에 의해서 유체펌핑양을 조절할 수 있는 마이크로 펌프를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 내구성이 우수하고 다량의 압축유체를 요구하는 경우에도 하나의 회전자석을 중앙에 배치시킴으로써 다수의 압축기를 구동할 수 있으며 제작이 용이한 마이크로 압축기를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 마이크로 압축기를 이용하여 냉동효율이 우수하고 내구성이 좋으며 발열량이 많은 마이크로 소자를 효율적으로 냉각시킬 수 있는 마이크로 냉동시스템을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 마이크로 압축기에 있어서, 중앙에 회전자석(120)을 구비하고, 상부의 일측에 유체를 흡입하는 흡입구(115)와 흡입밸브(114)를 구비하고, 타측에 유체를 배출하는 배출구(118)와 배출밸브(116)를 구비하며, 흡입된 유체를 배출시까지 수용하는 펌프내부체임버(117); 상기 펌프 내부체임버(117)의 하부에 위치하며 상기 펌프 내부체임버(117)와 밀폐되어 연결되는 박막(112); 및 상기 박막(112)의 하부면에 구비되는 막자석(111)을 포함하는 펌핑부(110)를 상기 회전자석(120)의 주위로 상하 또는 다각형 형상으로 복수개를 배치하되, 외부 유체가 최초 유입되는 상기 흡입구(115)와 유체가 외부로 최종적으로 배출되는 상기 배출구(118)을 제외하고 서로 인접하는 상기 펌핑부(110)의 상기 흡입구(115)와 상기 배출구(118)를 연결관(220)으로 연결하는 것을 특징으로 하는 마이크로 압축기를 제공한다.
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또한, 상기의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 상기 마이크로 압축기(200); 상기 압축기 전체 배출구(118b)와 연결되어 유체를 응축시키는 응축기(302); 상기 응축기(302)와 연결되어 응축된 유체를 팽창시키는 팽창밸브(314); 일측에는 상기 팽창밸브(314)와 연결되고 타측에는 상기 마이크로 압축기(200)의 흡 입구와 연결되는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 냉동시스템을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 펌프의 단면도이다.
마이크로 펌프(100)는 펌핑부(110)와 회전자석(120)으로 구성되는데, 펌핑부(110)는 막자석(111), 박막(112), 흡입밸브(114), 흡입구(115), 배출밸브(116), 배출구(118), 펌프 내부체임버(117)를 포함하여 이루어진다.
회전자석(120)은 중심축이 마이크로 모터(미도시)에 연결되어 있어서 회전하면서 마이크로 펌프가 작동할 수 있는 구동력을 제공한다. 회전자석(120)은 영구자석을 사용할 수 있다. 경우에 따라서는 자기력의 세기를 조절할 수 있는 전자석을 사용하는 것이 가능한데, 자기력의 세기를 조절하여 인력과 척력을 변화시킴으로써 회전자석(120)이 1회전당 펌핑할 수 있는 유체의 양을 조절할 수 있다. 또한 회전자석(120)의 회전속도를 조절하여 펌핑되는 유체의 양을 조절할 수 있다.
이하 펌핑부(110)에 대해서 상세하게 설명하면 다음과 같다.
막자석(111)은 영구자석을 이용하여 얇고 넓은 면적을 갖도록 구비함이 바람직하다. 막자석(111)은 회전자석(120)과 작용하여 펌프 내부체임버(117) 내외로 움직여서 마이크로 펌프(100)에 유체를 펌핑할 수 있는 구동력을 제공한다. 막자석(111)은 접착이 쉽고 얇게 성형할 수 있는 고무자석을 사용함이 바람직하다.
박막(115)은 펌프의 내부를 밀폐하고 자기력에 의해 상하로 이동하는 막자석(111)에 의해 펌프 내부체임버(117)의 내부용적을 변화시킨다. 이에 따라 펌프 내부체임버(117)로 유체가 유입 또는 유출된다. 박막(115)은 유연성 있는 재질로 이루어지며, 그 소재로서 폴리머 막을 사용할 수 있으나 이 재료에 한정하는 것은 아니다.
펌프 내부체임버(117)는 하부평판에 식각되어 유체가 흡입되어 배출되는 동안 유체를 수용하는 곳이다. 펌프 내부체임버(117)는 박막(115)의 상부에 위치하며 박막의 상·하작동에 의해서 부피가 변한다. 내부체임버(117)의 부피가 늘어나면 펌프 내부체임버내(117)의 압력이 낮아지고 그 반대의 경우에는 높아진다. 펌프 내부체임버(117)의 내부의 압력이 마이크로 펌프(100)의 외부보다 낮은 경우에는 마이크로 펌프의 외부에 있는 유체가 펌프 내부체임버(117)으로 유입되고, 펌프 내부체임버(117)의 압력이 마이크로 펌프(100)의 외부 유체보다 높은 경우에는 유체는 펌프 내부체임버(117) 내에서 마이크로 펌프(100)의 외부로 배출되게 된다.
흡입밸브(114)의 일 측은 하부평판(119)에 접착시키고 그 반대 방향은 자유단으로 둠으로써 한쪽 끝단이 움직일 수 있게 구비한다. 흡입밸브(114)는 유체의 흡입시에는 열렸다가 유체가 배출될 때에는 닫히는 일 방향성 밸브를 사용한다. 이를 위해서 도 1에서 도시한 바와 같이 흡입밸브(114)에 펌프 내부체임버(117)에서 펌핑부(110)의 외부로의 힘이 발생한 경우에는 흡입밸브(114)가 상부평판(113)에 걸려서 유체가 흡입밸브(114)를 통해서 외부로 누설되지 않게 구비한다. 이와 반대로 펌핑부(110)의 외부에서 펌프 내부체임버(117)의 방향으로 힘이 발생하는 경우에는 흡입밸브(114)가 펌프 내부체임버(117)의 방향으로 휘어져 유체가 흡입된다.
흡입구(115)는 흡입밸브(114)의 상부에 위치하여 유체를 흡입하는 곳이다. 흡입구(115)는 실리콘 칩을 반도체 가공기술을 이용하게 가공하여 성형한다.
배출구(118)는 흡입된 유체가 마이크로 펌프(100)의 외부로 배출되는 곳이다. 배출구(118)는 흡입구(115)와 같이 실리콘 칩에 식각하므로써 성형한다.
배출밸브(116)는 일 측이 상부평판(113)에 접착되어있고 타 측은 자유단으로 구비한다. 자유단으로 구비된 부분은 유체의 압력에 의해서 상부나 하부로 휠 수 있다. 배출밸브(116)는 흡입밸브(114)를 통해서 유체가 흡입되는 경우에는 닫혀있어 배출된 유체가 역류되지 않게 구비하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 배출밸브(116)가 펌프 내부체임버(117) 쪽으로 휘는 경우 그 아래에 위치한 하부평판(119) 걸려서 더이상 휠 수 없게 구비한다.
상부평판(113)에는 흡입구(115)와 배출구(118)를 식각형성하고, 배출구(118) 아래 하부평판(119)에 배출밸브(116)를 구비한다. 상부평판(113)의 흡입구(115)를 식각할 때 흡입밸브(114)보다 조금 작게 식각하므로써 흡입밸브(114)가 펌프 내부체임버(117)에서 흡입구(115)쪽으로 휘는 경우 상부평판(113)에 걸려 더 이 상 휠 수 없게 한다.
하부평판(119)에는 펌프 내부체임버(117)를 식각하고 배출구(118)의 아래에는 펌프 내부체임버(117)의 내부로 유입된 유체가 상부평판(113)쪽으로 유출될 수 있게 통로를 식각한다. 이때 통로는 배출밸브(116)보다 조금 작게 식각한다. 따라서 배출밸브(116)가 펌프 내부체임버(117) 쪽으로 휘는 경우 하부평판(119)에 걸려서 더이상 휠 수 없게 된다.
막자석(111)과 박막(115), 박막(115)과 하부평판(119), 하부평판(119)과 상부평판(113), 하부평판(119)과 흡입밸브(114), 상부평판(113)과 배출밸브(116)의 결합방법으로는 UV 경화제, 에폭시, 저온용 폴리머 접착제 등을 포함하는 접착 부재를 사용할 수 있고 수소 결합을 이용하는 등 다양한 방법을 사용할 수 있다.
상부평판(113)에 구비된 흡입구(115), 배출밸브(116), 및 배출구(118)와 하부평판에 구비된 펌프 내부체임버(117), 흡입밸브(114)는 판 면에 포토 및 식각 공정을 거쳐서 형성시킬 수 있다. 식각 공정은 RIE(Reactive Ion Etching)나 플라즈마 식각 등의 건식식각법을 사용할 수 있고 습식 식각법을 사용할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 펌프의 흡입상태를 도시한 도면이다.
도 2에서 볼 수 있듯이 박막(115)의 아래에 접착된 막자석(111)이 회전자석(120)과 반대되는 극이 되어 인력이 발생한다. 발생한 인력에 의해서 막자석(111)과 연결되어 있는 박막(115)은 회전자석(120) 쪽으로 이동하게 되고 펌프 내부체임버(117)의 부피는 커진다. 따라서 펌프 내부체임버(117)의 압력이 저하되고 상대적 으로 압력이 높은 마이크로 펌프(100)의 외부의 공기는 흡입밸브(114)를 통해서 펌프 내부체임버(117) 내로 유입된다. 이때 흡입밸브(114)는 마이크로 펌프(100)의 외부에서 내부로 가해지는 힘에 의해 열리게 되고, 배출밸브(116)는 닫히게 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 펌프의 배출상태를 도시한 도면이다.
도 3에서 볼 수 있듯이 박막(115)의 아래에 접착된 막자석(111)이 회전자석(120)과 같은 극이 되어 척력이 발생한다. 발생한 척력에 의해서 막자석(111)과 연결되어 있는 박막(115)은 펌프 내부체임버(117) 쪽으로 이동하게 되고 펌프 내부체임버(117)의 부피는 작아진다. 따라서 펌프 내부체임버(117)의 압력이 상승하게 되고 상대적으로 압력이 높은 마이크로 펌프(100)의 내부의 공기는 마이크로 펌프(100)의 외부로 배출밸브(116)을 거쳐서 배출된다. 이때 흡입밸브(114)는 마이크로 펌프(100)의 내부에서 외부로 가해지는 힘에 의해 닫히게 되고, 배출밸브(116)는 개방되어 유체가 배출된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 압축기의 단면도이다.
마이크로 압축기(200)는 회전자석(120)을 중심에 두고 제 1 펌핑부(110a)와 제 2 펌핑부(110b)를 상·하부에 구비하고, 제 1 펌핑부(110a)의 배출구(118a)와 제 2 펌핑부의 흡입구(115b)를 연결하는 연결관(220)을 구비한다.
제 1 펌핑부(110a)는 제 1 펌핑부 막자석(111a), 제 1 펌핑부 박막(112a), 제 1 펌핑부 상부평판(113a), 제 1 펌핑부 흡입밸브(114a), 압축기 전체 흡입구(115a), 제 1 펌핑부 배출밸브(116a), 제 1 펌핑부 내부체임버(117a), 제 1 펌핑 부 배출구(118a), 및 제 1 펌핑부 하부평판(119a)을 포함하여 이루어진다.
제 2 펌핑부(110b)는 제 2 펌핑부 막자석(111b), 제 2 펌핑부 박막(112b), 제 2 펌핑부 상부평판(113b), 제 2 펌핑부 흡입밸브(114b), 제 2 펌핑부 흡입구(115b), 제 2 펌핑부 배출밸브(116b), 제 2 펌핑부 내부체임버(117b), 압축기 전체 배출구(118b), 제 2 펌핑부 하부평판(119b)를 포함하여 이루어진다.
제 1 펌핑부(110a)와 제 2 펌핑부(110b)는 전술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 펌프의 펌핑부(110)와 실질적으로 동일하다.
다만, 제 2 펌핑부내의 제 2 펌핑부 내부체임버(117b)는 제 1 펌핑부 내부체임버(117a)보다 내부용적을 다소 작게 구비하는 것이 바람직하다. 이는 펌핑과정을 통해서 유체가 효과적으로 압축되도록 하기위함이다.
압축기 전체 흡입구(115a)는 압축기의 내부로 외부에 있던 유체를 유입시키는 곳이다. 압축기 전체 흡입구(115a)는 제 1 펌핑부의 상부평판(113a)의 일측에 식각을 통해서 구비한다.
압축기 전체 배출구(118b)는 압축기에서 압축된 유체를 외부로 배출시킨다.
연결관(220)은 제 1 펌핑부 배출밸브(116a)를 통해서 배출된 유체가 제 2 펌핑부 내부체임버(117b)로 유입될 수 있도록, 제 1 펌핑부의 배출구(118a)와 제 2 펌핑부 흡입구(115b)를 관을 통해서 연결시킨다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 압축기에 있어서 외부유체를 흡입 및 배출하는 상태의 유체흐름도이고, 도 6은 마이크로 압축기에 있어서 흡입된 유체의 이동 및 압축하는 상태의 공기흐름도이다.
도 5에서 볼 수 있듯이, 회전자석(120)이 회전하여 제 1 펌핑부 막자석(111a)과 반대의 극이 되면 그와 동시에 제 1 펌핑부 막자석(111a)측의 정반대측의 회전자석(120)은 제 2 펌핑부 막자석(111b)과 같은 극이 된다. 따라서 제 1 펌핑부(110a)는 유체를 흡입하게 되고 제 2 펌핑부(110b)는 유체를 배출하게된다.
도 6을 참조하면, 회전자석(120)이 180°회전하여 제 1 펌핑부 막자석(111a)과 같은 극이 되는 경우 이와 동시에 제 1 펌핑부 막자석(111a)측의 정반대편 회전자석(120)은 제 2 펌핑부 막자석(111b)과 반대의 극이 된다. 따라서 제 1 펌핑부 내부체임버(117a)에서 유체가 배출되어서 제 2 펌핑부 내부체임버(117b)로 유입되고, 이때 내부용적이 작아지므로 유체는 압축된다.
따라서, 회전자석이 360°회전하는 동안 제 1 펌핑부(110a)와 제 2 펌핑부(110b)는 각각 유체의 흡입과 배출과정을 1회씩 수행하게 되고, 제 1 펌핑부(110a)에서 1차 압축된 유체는 제 2 펌핑부를 통과 하면서 압축된다. 180°회전시에는 제 1 펌핑부(110a)는 유체를 흡입하고 제 2 펌핑부(110b)는 유체를 배출하며 다시 180°회전시에는 유체는 제 1 펌핑부에서 제 2 펌핑부로 압축되면서 이동하게 된다.
도 7은 다단압축을 하는 마이크로 압축기의 개략도이다.
도 7에서 보이는 것과 같이, 상 마이크로 압축기(200)는 회전자석(120)을 기준으로 상·하부에 두개의 펌핑부(110a, 110b)를 배치시키는 것에 한하지 않고, 회전자석(120)의 축방향의 주위에 정방형으로 상·하·좌·우측에 제 1 펌핑부(110a), 제 3펌핑부(110c), 제 2 펌핑부(110b), 제 4 펌핑부(110c)를 회전자석(120)의 회전방향으로 부피가 점점 작아지는 내부체임버를 가지게 배치하여 다단 압축을 할 수도 있다. 이때 각 펌핑부의 배출구와 이웃하는 펌핑부의 흡입구는 연결관(220)에 의해서 연결된다. 다만 제 1 펌핑부(110a)의 흡입구는 외부에서 유체를 흡입하는 압축기 전체 흡입구(115a)이고, 제 4 펌핑부(110d)의 배출구는 압축기 내에 있던 유체를 외부로 배출하는 압축기 전체 배출구(118d)가 되어 연결관에 의해서 연결이 되지 않는다. 이로써 다단압축을 하는 압축비가 높은 마이크로 압축기(200)의 구현이 가능하게 된다. 한편 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 압축기(200)는 전술한 바와 같이 상·하 또는 상·하·좌·우에 펌핑부(110)를 구비하도록 하는 외에, 삼각형 또는 오각형 등 다각형의 각 변 위치에 펌핑부(110)를 구비하도록 하여 압축 능력을 향상시키는 것이 가능하다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다수의 마이크로 압축기를 병렬로 연결한 상태를 도시한 사시도이다.
도 8에서 보이는 것과 같이 마이크로 모터(250)에 연결된 하나의 회전자석(120)을 중심에 두고 축방향으로 여러 개의 압축기를 다수를 연결하므로써 압축 유량이 많이 필요한 곳에 사용할 수 있다. 마이크로 모터(250)의 구동에 의해 회전자석(120)이 1회전 할 때마다 전체 흡입구(115a)를 통해 유체가 흡입되어 전체 배출구(118b)를 통해서 유체가 압축되어 배출되게 된다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 압축기를 구비한 마이크로 냉동시스템에 대한 개략도이다.
마이크로 냉동시스템은 증발기(306), 마이크로 압축기(300), 응축기(302), 팽창밸브(304)를 포함하여 이루어진다.
마이크로 압축기(300)의 전체 흡입구(115a)를 통해서 흡입된 유체는 압축된 다음 압축기 전체 배출구(118b)로 배출되고 배출된 유체는 응축기(302)로 보내어져 응축되면서 열을 외기로 발산한다. 응축된 유체는 팽창밸브(304)를 거치면서 팽창되고 증발기(306)로 보내어진다. 증발기에서 유체는 외부의 열을 흡수하고 압축기(300)로 보내어진다. 이로써 증발기에서 외부의 열을 흡수하는 마이크로 냉동시스템이 구현된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특징에서 벗어 나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 시시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하가 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 마이크로 펌프는 구동소자로서 자석을 사용하여 반영구적으로 사용이 가능하고, 모터의 축에 연결된 자석의 회전속도를 조절하여 토출유량을 자유롭게 조절할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 이상의 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 마이크로 압축기는 회전 자석의 회전에 의해서 압축이 일어나고, 다단압축이 용이하여 높은 압축비를 얻을 수 있으며, 구조적으로 여러 개의 압축기를 병렬로 배열하기 쉬워서 제작이 쉽고 압축공기의 양의 조절이 쉬운 장점이 있다.
또한, 이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 마이크로 냉동시스템은 회전자석의 회전속도의 조절을 통해서 쉽게 냉각온도를 조절할 수 있고, 다단압축을 하는 마이크로 압축기를 구비하므로써 냉동효율이 증가되는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 마이크로 압축기에 있어서,
    중앙에 회전자석(120)을 구비하고,
    상부의 일측에 유체를 흡입하는 흡입구(115)와 흡입밸브(114)를 구비하고, 타측에 유체를 배출하는 배출구(118)와 배출밸브(116)를 구비하며, 흡입된 유체를 배출시까지 수용하는 펌프내부체임버(117);
    상기 펌프 내부체임버(117)의 하부에 위치하며 상기 펌프 내부체임버(117)와 밀폐되어 연결되는 박막(112); 및
    상기 박막(112)의 하부면에 구비되는 막자석(111)을 포함하는 펌핑부(110)를 상기 회전자석(120)의 주위로 상하 또는 다각형 형상으로 복수개를 배치하되,
    외부 유체가 최초 유입되는 상기 흡입구(115)와 유체가 외부로 최종적으로 배출되는 상기 배출구(118)을 제외하고 서로 인접하는 상기 펌핑부(110)의 상기 흡입구(115)와 상기 배출구(118)를 연결관(220)으로 연결하는 것을 특징으로 하는 마이크로 압축기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 펌핑부(110)의 상기 펌프 내부체임버(117)는 외부 유체가 최초 유입되는 상기 펌핑부(110)로부터 유체가 외부로 최종적으로 배출되는 상기 펌핑부(110)로 갈수록 그 부피가 축소되는 것을 특징으로 하는 마이크로 압축기.
  5. 제 3항 또는 4항에 따른 마이크로 압축기를 상기 회전자석(120)의 축방향으로 연속하여 배치하여 다량의 유체를 압축하는 것을 특징으로 하는 마이크로 압축기.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 따른 상기 마이크로 압축기(200);
    상기 압축기 전체 배출구(118b)와 연결되어 유체를 응축시키는 응축기(302);
    상기 응축기(302)와 연결되어 응축된 유체를 팽창시키는 팽창밸브(314);
    일측에는 상기 팽창밸브(314)와 연결되고 타측에는 상기 마이크로 압축기(200)의 흡입구와 연결되는 증발기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 냉동시스템.
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