KR101356579B1 - 컴팩트형 감압장치 - Google Patents

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KR101356579B1
KR101356579B1 KR1020130012618A KR20130012618A KR101356579B1 KR 101356579 B1 KR101356579 B1 KR 101356579B1 KR 1020130012618 A KR1020130012618 A KR 1020130012618A KR 20130012618 A KR20130012618 A KR 20130012618A KR 101356579 B1 KR101356579 B1 KR 101356579B1
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조영만
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주식회사 비에스에이
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Abstract

본 발명은 컴팩트형 감압장치에 관한 것으로, 이송가스 흐름에 의한 이젝터 효과를 이용하여 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기측 압력을 감소시킴으로써 진공펌프의 아이들 운전시 부하 및 소비전력을 대폭 절감할 수 있으며, 배기배관을 절단할 필요 없이 진공펌프와 배기배관 사이에 단지 10mm 정도의 좁은 틈새를 확보하기만 하면 간단히 끼워 설치할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 납작한 링 형태로 형성되며 내주면에는 둘레방향을 따라 돌출된 링 형태의 돌출부를 구비하되 돌출부의 전면에는 진공펌프의 아이들 운전시 배기가스가 유출되는 유출구와 돌출부의 후면에는 유출구로부터 유출되어 우회하는 배기가스와 외부에서 공급받은 이송가스를 함께 분사하는 분사구가 형성된 배관연결링과; 돌출부의 후측에서 진퇴 가능하도록 설치되는 체크캡과; 배관연결링의 후측으로 결합되어 배관연결링과 배기배관의 연결시 배기배관의 내부로 삽입되며, 체크캡을 진퇴 가능하도록 수용하는 접속관과; 배관연결링 중 진공펌프와 배기배관이 결합되는 전면과 후면을 회피하여 측면에 구비되며, 배관연결링의 유출구와 분사구를 연결하여 배기가스를 우회시켜주는 연결홀과, 연결홀과 분사구 측으로 합류되어 외부로부터 공급되는 이송가스를 분사구 측으로 공급하여 분사될 수 있도록 해주는 이송가스 공급단이 형성된 유로형성체를 포함하여 구성된다.

Description

컴팩트형 감압장치{COMPACT TYPE DECOMPRESSION APPARATUS}
본 발명은 반도체, LCD 등의 제조설비와 같이 챔버와 진공펌프가 설치되는 환경에 적용될 수 있는 부속장치에 관한 것으로, 특히 이송가스 흐름에 의한 이젝터 효과를 이용하여 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기측 압력을 감소시킴으로써 진공펌프의 아이들 운전시 부하 및 소비전력을 대폭 절감할 수 있으며, 배기배관을 절단할 필요 없이 진공펌프와 배기배관 사이에 단지 10mm 정도의 좁은 틈새를 확보하기만 하면 간단히 끼워 설치할 수 있도록 한 컴팩트형 감압장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정은 크게 전 공정(Fabrication 공정)과 후 공정(Assembly 공정)으로 이루어지며, 전 공정이라 함은 각종 프로세스 챔버(Chamber)내에서 웨이퍼(Wafer)상에 박막을 증착하고, 증착된 박막을 선택적으로 식각하는 과정을 반복적으로 수행하여 특정의 패턴을 가공하는 것에 의해 이른바, 반도체 칩(Chip)을 제조하는 공정을 말하고, 후 공정이라 함은 상기 전 공정에서 제조된 칩을 개별적으로 분리한 후, 리드프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정을 말한다.
상기 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나, 웨이퍼 상에 증착된 박막을 식각하는 웨이퍼 공정시, 대기압 상태의 웨이퍼를 프로세스 챔버 내로 이송하기 위해서는 챔버(Chamber)를 통하여 이송하게 되는데 이때 챔버는 진공펌프의 펌핑에 의해 대기압에서 진공압 상태로 만들어진다.
이후, 공정이 마쳐지면 대기압 상태에서 웨이퍼를 이송하기 위해 챔버를 질소나 아르곤 가스에 의해 대기압 상태로 환원하는 과정을 거치게 된다. 이때 챔버와 진공펌프 사이에 설치된 개폐밸브가 진공펌프와 챔버를 차단하여 격리하고, 진공펌프는 아이들(idle) 운전하게 한다.
이처럼 반도체 생산라인에는 챔버 및 진공펌프가 반드시 포함되어 있으며, 실제 진공펌프가 챔버를 진공압 상태로 만들기 위해 정상적으로 운전하여 펌핑하는 시간은 통상 50% 이하에 지나지 않는다. 나머지 대부분의 시간은 진공펌프가 아이들(idle) 운전을 하는 것이다.
따라서 최근에는 이같이 진공펌프의 아이들 운전 시간이 거의 50% 이상에 달한다는 점에 착안하여 진공펌프의 아이들 운전시 배기측 부하를 줄임으로써 소비전력을 낮추기 위한 기술이 개발되기도 하였다.
이에, 도 1은 종래기술의 반도체 제조용 진공장치를 설명하기 위한 참조 구성도이다.
도시된 바와 같이, 반도체 제조용 진공장치(10)는 프로세스 챔버 및 챔버와 연결되고 몸체(21) 내에 모터(22)에 의해 회전 구동하는 복수의 로터(R1,R2,R3,R4,R5)가 내장된 진공펌프(20)와, 상기 진공펌프(20)의 배기측에 직렬 연결되어 대기측 방향으로만 가스의 흐름을 허용하는 체크밸브(28)와, 상기 체크밸브(28)와는 병렬로 연결되어 상기 진공펌프(20)의 배기측 압력을 감소시켜주기 위한 보다 작은 용량의 보조펌프(30)를 포함하여 이루어졌다.
이같은 구성에 따르면, 챔버와 진공펌프(20) 사이가 개폐밸브(미도시 됨)에 의해 개방된 후 진공펌프(20)가 챔버를 진공압 상태로 만들기 위해 펌핑할 때 상기 보조펌프(30)는 작동되지 않는다.
하지만, 챔버와 진공펌프(20) 사이가 개폐밸브에 의해 차단되어 격리된 후 진공펌프(20)가 아이들 운전을 할 때에는 상기 보조펌프(30)가 작동하여 진공펌프(20)의 배기측 압력을 감소시켜준다. 이는 진공펌프(20)의 부하를 줄여주는 역할을 하게 되는데, 특히 다단식 진공펌프(20)에서 흡기구(23) 반대편 배기측에 위치하여 가장 큰 압축비를 책임져야 하기 때문에 소비전력의 가장 큰 비중을 차지하는 배기측 로터(R5)에 걸리는 부하를 줄여주게 되어 진공펌프(20)가 소비하는 전체 전력량은 대폭 줄어들게 된다.
하지만 이처럼 보조펌프(30)를 채용한 종래기술의 경우, 진공펌프(20)의 배기측 압력을 감소시키기 위해 보조펌프(30)를 사용하는 관계로 다양한 문제들이 불가피하였다.
즉, 별도의 보조펌프(30)를 설치하기 위해 추가적인 비용이 지출되어야 하는 문제가 있었다. 또한, 보조펌프(30)를 기존 배기배관(25)에 간단히 연결하지 못하고 별도의 배관(26)을 마련하여 비교적 복잡한 과정에 의해 설치해야 하는 설치상의 어려움이 있었다. 또한, 진공펌프(20)에 비해 작은 용량이긴 하지만 별도의 보조펌프(30)를 운전하기 때문에 이로 인해 소비되는 추가적인 전력량이 부담으로 작용하였으며, 이를 감안한다면 전체적으로는 만족할만한 수준으로 소비전력을 줄이는데 한계가 있었다.
따라서 이같은 고질적인 문제를 해소하기 위하여 본 출원인은 '가스 흐름을 이용한 감압모듈 및 반도체 제조용 진공장치(등록번호:10-1066634)'를 연구 개발하여 출원 및 등록받은 적이 있다. 이 장치는 이젝터 효과를 이용한 가스 흐름에 의해 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기측 압력을 감소시킴으로써 진공펌프의 아이들 운전시 소비전력을 50% 이상 줄일 수 있고, 진공펌프의 부하를 줄여 수명을 연장시키는 등 탁월한 효과가 현장에서 입증된 바 있다.
하지만, 상기 감압모듈 및 진공장치는 그와 같은 장점에도 불구하고 도 2에서 볼 수 있는 것처럼 내부에 설치된 배관들로 인해 그 부피가 비대하게 형성되어 진공펌프와 배기배관 사이에 설치되는 전후폭이 150mm에 달하기 때문에 설치를 위해서는 배기배관을 150mm 정도 절단하고 그 절단된 배기배관에 플랜지를 다시 설치하는 등의 번거로운 작업이 선행되어야 하는 문제점이 있었다. 만일, 상기 배기배관을 절단하지 않고 진공펌프를 150mm 밀어 위치를 변경한 후 벌어진 진공펌프와 배기배관 사이에 상기 감압모듈을 강제로 설치하게 되면 진공펌프와 복잡하게 연결되어 있는 주변의 다른 배관 및 장치들의 배열까지 붕괴시키는 치명적인 결과를 초래하기 때문에 가능하지 않은 일이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 이송가스 흐름에 의한 이젝터 효과를 이용하여 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기측 압력을 감소시킴으로써 진공펌프의 아이들 운전시 부하 및 소비전력을 대폭 절감할 수 있으면서도 진공펌프와 배기배관 사이에서 배기배관을 절단하지 않고서도 좁은 틈새를 확보하여 간단히 설치하는 것이 가능하도록 한 컴팩트형 감압장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 컴팩트형 감압장치는, 챔버에 연결된 진공펌프와 상기 진공펌프의 배기측에 연결되는 배기배관 사이에 직렬로 설치되되 상기 배기배관의 절단 없이 상기 진공펌프와 배기배관 사이에 틈새를 벌려 끼워질 수 있도록 전후폭이 상하폭 및 좌우폭보다 좁은 납작한 링 형태로 형성되며, 내주면에는 둘레방향을 따라 돌출된 링 형태의 돌출부를 구비하되 상기 돌출부의 전면에는 상기 진공펌프의 아이들 운전시 상기 진공펌프로부터 배기되는 배기가스가 유출되는 유출구가 형성되고 상기 돌출부의 후면에는 상기 유출구로부터 유출되어 우회하는 배기가스와 외부에서 공급받은 이송가스를 함께 분사하는 분사구가 형성된 배관연결링과; 상기 돌출부의 후측에서 진퇴 가능하도록 설치되어 상기 돌출부를 중심으로 하여 상기 진공펌프로부터 배기되는 배기가스의 순방향 흐름은 후퇴하여 허용하고 그 반대의 역방향 흐름은 진출하여 차단하는 체크캡과; 상기 배관연결링의 후측으로 결합되어 상기 배관연결링과 상기 배기배관의 연결시 상기 배기배관의 내부로 삽입되며, 상기 체크캡을 진퇴 가능하도록 수용하는 접속관과; 상기 배관연결링 중 상기 진공펌프와 배기배관이 결합되는 전면과 후면을 회피하여 측면에 구비되며, 상기 배관연결링의 유출구와 분사구를 연결하여 배기가스를 우회시켜주는 연결홀과, 상기 연결홀과 분사구 측으로 합류되어 외부로부터 공급되는 이송가스를 상기 분사구 측으로 공급하여 분사될 수 있도록 해주는 이송가스 공급단이 형성된 유로형성체를 포함하여 구성되어, 상기 진공펌프의 정상 운전시에는 상기 진공펌프에서 배기되는 배기가스가 상기 배관연결링을 관통하여 흐르지만 상기 진공펌프의 아이들 운전시에는 상기 이송가스 공급단을 통해 외부의 이송가스가 공급되어 상기 분사구를 통해 분사되면서 상기 진공펌프에서 배기되는 배기가스를 상기 유출구를 통해 흡입하게 되어 상기 진공펌프의 배기측 압력이 감소되도록 하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 연결홀은 상기 유출구와 연결되는 제1연결홀과, 상기 분사구와 연결되는 제2연결홀과, 상기 제1연결홀 및 제2연결홀 간을 연결하는 중간 연결홀로 이루어지고, 상기 이송가스 공급단은 상기 제2연결홀에 합류되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유로형성체의 전후폭을 최소화할 수 있도록 상기 제1연결홀과 제2연결홀은 상기 배관연결링의 원주방향 상에 나란히 배치된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유출구 및 분사구는 상기 돌출부를 따라 원호의 형태로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 배관연결링과 상기 유로형성체는 일체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 체크캡은 진출시 상기 돌출부의 후면에 접하면서 상기 배기가스의 흐름을 차단하는 헤드부와, 상기 헤드부의 후측으로 형성된 원통형의 몸통부로 이루어지고, 상기 접속관은 후측부 중앙에는 상기 헤드부의 몸통부를 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이드관을 구비하고, 상기 슬라이드관을 중심으로 그 둘레에 배기가스가 통과하는 개구부를 구비한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 컴팩트형 감압장치는, 반도체, LCD 등의 제조설비와 같이 챔버와 진공펌프가 설치되는 다양한 분야에 적용될 수 있는 부속장치로서, 별도의 동력 없이도 진공펌프의 배기측 압력을 감소시킴으로써 진공펌프의 아이들 운전시 부하 및 소비전력을 대폭 절감할 수 있으면서도 배기배관을 절단할 필요 없이 진공펌프와 배기배관 사이에 단지 10mm 정도의 좁은 틈새를 확보하기만 하면 간단히 끼워 설치할 수 있다.
도 1은 종래기술의 반도체 제조용 진공장치를 설명하기 위한 참조 구성도.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 사용상태도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 후면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 부분단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 배관연결링과 유로형성체의 구성을 설명하기 위한 후면참조도.
도 8은 진공펌프가 정상 운전을 하는 경우에 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 동작을 설명하기 위한 부분단면도.
도 9는 진공펌프가 아이들 운전을 하는 경우에 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 동작을 설명하기 위한 부분단면도.
도 10은 진공펌프가 아이들 운전을 하는 경우에 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 동작을 설명하기 위한 후면참조도.
이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 컴팩트형 감압장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 사용상태도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치(100)는 프로세스 챔버(210) 및 챔버(220)에 연결되어 챔버(220)를 감압하기 위한 다단식 진공펌프(230)의 배기측에 설치되며, 도 3에서 볼 수 있는 것처럼 전후폭(L)이 10mm 이하로 형성되기 때문에 배기배관(P)을 절단할 필요 없이 진공펌프(230)와 배기배관(P) 사이에 단지 10mm 정도의 좁은 틈새를 확보하는 방법으로 간단히 끼워 설치할 수 있도록 구성된다.
이로써 배기배관(P)을 절단하는 일 없이 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치(100)를 간단히 설치하여 이송가스의 흐름을 이용한 이젝터 효과에 의해 별도의 동력 없이도 진공펌프(230)의 배기측에 걸리는 압력을 감소시킬 수 있다. 이로써 진공펌프(230)의 아이들 운전시 소비전력을 대폭 절감할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치(100)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 후면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 부분단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 배관연결링과 유로형성체의 구성을 설명하기 위한 후면참조도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치(100)는 진공펌프(230)의 배기측과 배기배관(P) 사이에 끼워져 설치될 수 있도록 납작한 링의 형태로 형성된 배관연결링(110)과, 이송가스 공급배관(NP)과 연결되어 외부에서 이송가스를 공급받아 상기 배관연결링(110)의 내부로 분사하기 위한 유로형성체(120)와, 배기배관(P) 내부로 삽입되는 접속관(140)과, 배기가스의 순방향 흐름은 허용하고 역방향 흐름은 차단하기 위한 체크캡(130)으로 이루어진다.
상기 배관연결링(110)은 진공펌프(230)의 배기측과 배기배관(P)의 사이에서 양자 간을 직렬로 연결하면서 배기가스가 흐르는 유로에 순방향으로 이송가스가 분사되도록 함으로써 이젝터 효과를 유도하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 배관연결링(110)은 메인유로(111)가 내부에 형성되고 전후폭(L)이 상하폭 및 좌우폭보다 좁은 납작한 링 형태로 형성되며, 내주면에는 둘레방향을 따라 돌출된 링 형태의 돌출부(110a)를 구비한다. 여기서 상기 돌출부(110a)의 전면에는 상기 진공펌프(230)의 아이들 운전시 체크캡(130)에 의해 상기 메인유로(111)가 차단되면 상기 진공펌프(230)로부터 배기되는 배기가스가 우회할 수 잇도록 유출되는 유출구(112)가 형성되고 상기 돌출부(110a)의 후면에는 상기 유출구(112)로부터 유출되어 우회하는 배기가스와 외부에서 공급받은 이송가스가 합류하여 혼합된 혼합가스를 함께 분사하는 분사구(113)가 형성된다. 또한 상기 유출구(112)는 상기 돌출부(110a)를 따라 원호의 형태로 형성된다. 이로써 배기가스를 받아들일 수 있는 충분히 면적을 확보할 수 있게 된다. 마찬가지로 상기 분사구(113)의 경우에도 상기 돌출부(110a)를 따라 원호의 형태로 충분한 면적을 확보할 수 있도록 형성되어 우회하는 배기가스 및 이송가스의 혼합가스를 원활하게 분사할 수 있도록 한다. 단, 상기 유출구(112)와 분사구(113)는 상기 돌출부(110a)의 전면과 후면에 각각 형성되지만 그 형성된 깊이로 인해 서로 간에 간섭되는 것을 방지하기 위하여 좌편과 우편의 구분된 영역에 각각 형성된다.
여기서, 주목할 점은 상기 배관연결링(110)의 경우 상기 돌출부(110a)의 전면과 후면에 각각 유출구(112)와 분사구(113)를 형성시킨 구성에 의하여 진공펌프(230)의 배기측으로부터 배기되는 배기가스를 우회시키기 위한 유출구(112)와 외부의 이송가스를 내부에서 배기가스의 흐름방향으로 분사하기 위한 분사구(113)를 구비하면서도 10mm 이하의 전후폭(L)으로 형성된다는 점이다. 이로써, 배기배관(P)을 절단할 필요 없이 진공펌프(230)와 배기배관(P) 사이를 벌려 10mm 정도의 좁은 틈새만을 확보하기만 하면 본 발명에 의한 컴팩트형 감압장치(100)를 간단히 끼워 설치하는 것이 가능해진다.
상기 유로형성체(120)는 상기 배관연결링(110)의 배기가스를 체크캡(130)의 반대편으로 우회시키는 우회로를 확보해주는 한편, 상기 우회로에 외부의 이송가스를 받아들여 이젝터 효과를 발휘할 수 있도록 유도하는 역할을 한다. 이를 위해 도 7에 도시된 것처럼 상기 유로형성체(120)의 내부에는 상기 배관연결링(110)의 유출구(112)로부터 유출된 배기가스를 상기 분사구(113)로 우회시켜주는 연결홀이 형성되는데, 상기 연결홀은 상기 유출구(112)와 연결되는 제1연결홀(121)과 상기 분사구(113)와 연결되되 상기 제1연결홀(121)과 배관연결링(110)의 원주방향 상에 나란히 배치된 제2연결홀(122)과 상기 제1연결홀(121) 및 제2연결홀(122) 간을 연결하는 중간 연결홀(123)로 이루어진다. 또한 상기 유로형성체(120)의 내부에는 제2연결홀(122)에 합류되어 외부로부터 공급되는 이송가스를 상기 분사구(113) 측으로 공급하여 분사될 수 있도록 해주는 이송가스 공급단(124)이 형성된다. 상기 이송가스 공급단(124)은 이송가스 공급배관(NP)과 연결되어 외부의 이송가스를 최초로 공급받는 통로가 된다. 여기서 이송가스 공급단(124)과 제2연결홀(122)은 동일 직선상에 형성되는 것이 유속을 유지하는데 바람직하다.
이같은 유로형성체(120)의 구성에 의하면 진공펌프(230)의 아이들 운전시 이송가스 공급단(124)을 통해 이송가스(이송가스로는 통상 질소가스가 사용됨)를 공급하여 주면 상기 이송가스가 상기 이송가스 공급단(124)과 제2연결홀(122)을 경유할 때 빠른 속도로 흐르면서 압력감소 분위기가 조성되며 이같은 압력감소 분위기가 중간 연결홀(123), 제2연결홀(121)을 거쳐 진공펌프(230)의 배기측까지 영향을 미치면서 배기가스를 흡입하는 이젝터 효과를 발휘하게 된다. 이로써 상기 진공펌프(230)의 배기측 압력이 대기압(1013mbar) 수준으로부터 100mbar 이하의 낮은 수준으로 감소되며, 이에 따라 진공펌프(230)의 배기측에 위치하여 가장 큰 압축비를 담당하는 최후단 로터를 비롯하여 다른 로터들의 부하까지 줄어들게 되며, 진공펌프(230)의 소비전력이 대폭 낮아지게 되는 것이다. 참고로 다단식 진공펌프(230)에서 로터에 작용하는 부하는 흡입구에서 배기측으로 갈수록 점진적으로 증가하여 최후단에 위치한 로터가 소비전력에 가장 큰 영향을 미친다. 따라서 본 발명의 컴팩트형 감압장치(100)를 진공펌프(230)의 배기측에 설치하는 경우 아이들 운전시 소요되던 전력소비량을 50% 이상 줄일 수 있게 된다. 또한 주목할 수 있는 것은 상기 제1연결홀(121)과 제2연결홀(122)이 배관연결링(110)의 원주방향 상에 나란히 배치된 구성에 있다. 이같은 구성에 의하면 상기 유로형성체(120)의 경우에도 배관연결링(110)과 마찬가지로 전후폭이 최소화되어 상기 배관연결링(110)의 전후폭(L)을 줄이는 기여하게 된다.
상기 체크캡(130)은 배기가스의 순방향 흐름은 허용하고 역방향 흐름은 차단하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 체크캡(130)은 상기 돌출부(110a)의 후면에 접하면서 상기 배기가스의 흐름을 차단하는 헤드부(131)와, 상기 헤드부(131)의 후측으로 형성된 원통형의 몸통부(132)로 이루어진다. 이로써, 상기 체크캡(130)은 상기 배관연결링(110)의 돌출부(110a) 후측에서 진퇴동작을 하며 상기 진공펌프(230)로부터 배기되는 배기가스의 순방향 흐름에 대해서는 후퇴한 상태에서 그 순방향 흐름을 허용하지만 그 반대의 역방향 흐름에 대해서는 진출한 상태에서 헤드부(131)가 상기 배관연결링(110)의 돌출부(110a) 후면에 접하면서 배관연결링(110)의 메인유로(111)를 가로막으면서 그 역방향 흐름을 차단하게 된다.
상기 접속관(140)은 배기배관(P)과의 연결 및 상기 체크캡(130)의 수용을 담당하는 것으로, 상기 배관연결링(110)의 후측으로 결합되되 외경이 상기 배기배관(P)의 내경보다 작게 형성되도록 하여 상기 배관연결링(110)과 상기 배기배관(P)의 연결시 상기 배기배관(P)의 내부로 삽입되면서 상기 체크캡(130)을 내부에 수용할 수 있도록 한다. 또한 상기 접속관(140)은 후측부 중앙에 상기 체크캡(130)의 몸통부(132)를 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이드관(142)을 구비하고 상기 슬라이드관(142)을 중심으로 그 둘레에는 배기가스 및 이송가스가 통과하는 복수의 개구부(141)가 구비된다. 그리고 상기 접속관은(140)은 도 5에서 볼 수 있는 것처럼 상기 배관연결링(110)의 돌출부(110a) 후면에 형성된 분사구(113)를 완전히 가리지 않도록 일부가 절단된 형태로 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 컴팩트형 감압장치(100)의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 8은 챔버를 진공압으로 만들기 위한 진공펌프(230)가 정상 운전을 하는 경우를 도시한 것이다. 이때 챔버와 진공펌프(230) 사이에 설치된 개폐밸브(240)를 개방한 상태에서 진공펌프(230)를 작동시킨다. 그러나 이송가스는 공급하지 않는다.
그러면, 모터 및 로터의 회전에 의한 진공펌프(230)의 펌핑으로 챔버로부터 배출된 배기가스가 진공펌프(230)의 흡입구를 통해 몸체 내부로 흡입된 후 배기측으로 배기된다. 이후 배기된 가스는 도 8에서 화살표로 표기된 것처럼 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치(100)의 배관연결링(110)과 접속관(140)을 경유한 후 배기배관(P)을 통해 대기측으로 최종 배출된다. 이때 체크캡(130)은 자연스럽게 후퇴하여 배기가스의 흐름을 허용하게 된다.
이같이 챔버(220)를 진공압으로 만들어 유지하기 위한 진공펌프(230)의 정상 운전시에는 챔버(220) 내의 압력을 일정 수준으로 정밀하게 유지해주는 것이 필수적이다. 따라서 진공펌프(230)의 배기측 압력을 낮추는 경우 자칫 챔버(220) 내부에서 압력이 교란되어 공정 중 피해가 야기될 수 있기 때문에 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치(100)에 이송가스를 주입하지 않도록 주의해야 한다.
한편, 도 9와 도 10은 챔버(220)의 진공압을 해제한 상태에서 진공펌프(230)를 아이들 운전시키는 경우 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치의 동작을 보여준다. 이 경우 챔버(220)와 진공펌프(230)는 그 사이에 설치된 개폐밸브(240)에 의해 차단되어 격리되어 있으며 진공펌프(230)는 아이들 운전을 계속 하게 된다.
이때 진공펌프(230)의 배기측 압력을 감소시키기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 컴팩트형 감압장치(100)의 동작이 진행된다. 이를 위해 먼저 이송가스 공급배관(NP)을 개방하여 외부의 이송가스(통상 질소가스가 사용됨)를 공급하여 준다. 그러면 이송가스는 유로형성체(120)의 이송가스 공급단(124)을 통해 최초 유입된 후 일직선상에 형성도니 제2연결홀(122)을 경유하여 분사구(113)를 통해 배기배관(P) 쪽으로 빠른 속도로 분사된다. 이처럼 이송가스가 외부에서 공급되어 제2연결홀(122)을 빠른 속도로 흐르게 되면 압력감소 분위기가 형성되며 그 영향이 중간 연결홀(123)과 제1연결홀(121), 유출구(112)를 통해 상기 진공펌프(230)의 배기측에까지 미치게 되어 상기 진공펌프(230)로부터 배기되는 배기가스가 흡입되어 유출구(112)와 제1연결홀(121) 및 중간 연결홀(123)을 따라 흐른 후 상기 제2연결홀(122)에서 이송가스와 합류하게 된다. 이후, 상기 이송가스에 합류한 배기가스는 이송가스와 함께 상기 분사구(113)를 통해 분사된 후 배기배관(P)을 경유하여 최종 배출된다. 이때 체크캡(130)은 전진하여 배기가스의 흐름을 차단한 상태가 된다.
이 과정에서 압력감소 분위기를 전달받은 진공펌프(230)의 배기측 압력이 대기압(1013mbar) 수준으로부터 100mbar 이하의 낮은 수준으로까지 감소되며, 진공펌프(230)의 배기측에 위치하여 가장 큰 압축비를 담당하는 최후단 로터를 비롯하여 다른 로터들의 부하까지 줄어들게 된다. 이에 따라 진공펌프(230)의 소비전력이 대폭 낮아지게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110 : 배관연결링 110a : 돌출부
111 : 메인유로 112 : 유출구
113 : 분사구 120 : 유로형성체
121 : 제1연결홀 122 : 중간 연결홀
123 : 제2연결홀 124 : 이송가스 공급단
130 : 체크캡 131 : 헤드부
132 : 몸통부 140 : 접속관 141 : 개구부 142 : 슬라이드관

Claims (7)

  1. 챔버에 연결된 진공펌프와 상기 진공펌프의 배기측에 연결되는 배기배관 사이에 직렬로 설치되되 상기 배기배관의 절단 없이 상기 진공펌프와 배기배관 사이에 틈새를 벌려 끼워질 수 있도록 전후폭이 상하폭 및 좌우폭보다 좁은 납작한 링 형태로 형성되며, 내주면에는 둘레방향을 따라 돌출된 링 형태의 돌출부를 구비하되 상기 돌출부의 전면에는 상기 진공펌프의 아이들 운전시 상기 진공펌프로부터 배기되는 배기가스가 유출되는 유출구가 형성되고 상기 돌출부의 후면에는 상기 유출구로부터 유출되어 우회하는 배기가스와 외부에서 공급받은 이송가스를 함께 분사하는 분사구가 형성된 배관연결링과;
    상기 돌출부의 후측에서 진퇴 가능하도록 설치되어 상기 돌출부를 중심으로 하여 상기 진공펌프로부터 배기되는 배기가스의 순방향 흐름은 후퇴하여 허용하고 그 반대의 역방향 흐름은 진출하여 차단하는 체크캡과;
    상기 배관연결링의 후측으로 결합되어 상기 배관연결링과 상기 배기배관의 연결시 상기 배기배관의 내부로 삽입되며, 상기 체크캡을 진퇴 가능하도록 수용하는 접속관과;
    상기 배관연결링 중 상기 진공펌프와 배기배관이 결합되는 전면과 후면을 회피하여 측면에 구비되며, 상기 배관연결링의 유출구와 분사구를 연결하여 배기가스를 우회시켜주는 연결홀과, 상기 연결홀과 분사구 측으로 합류되어 외부로부터 공급되는 이송가스를 상기 분사구 측으로 공급하여 분사될 수 있도록 해주는 이송가스 공급단이 형성된 유로형성체를 포함하여 구성되어,
    상기 진공펌프의 정상 운전시에는 상기 진공펌프에서 배기되는 배기가스가 상기 배관연결링을 관통하여 흐르지만 상기 진공펌프의 아이들 운전시에는 상기 이송가스 공급단을 통해 외부의 이송가스가 공급되어 상기 분사구를 통해 분사되면서 상기 진공펌프에서 배기되는 배기가스를 상기 유출구를 통해 흡입하게 되어 상기 진공펌프의 배기측 압력이 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 감압장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결홀은 상기 유출구와 연결되는 제1연결홀과, 상기 분사구와 연결되는 제2연결홀과, 상기 제1연결홀 및 제2연결홀 간을 연결하는 중간 연결홀로 이루어지고, 상기 이송가스 공급단은 상기 제2연결홀에 합류되는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 감압장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유로형성체의 전후폭을 최소화할 수 있도록 상기 제1연결홀과 제2연결홀은 상기 배관연결링의 원주방향 상에 나란히 배치된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 감압장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유출구 및 분사구는 상기 돌출부를 따라 원호의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 감압장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 배관연결링과 상기 유로형성체는 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 컴팩트형 감압장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 체크캡은 진출시 상기 돌출부의 후면에 접하면서 상기 배기가스의 흐름을 차단하는 헤드부와, 상기 헤드부의 후측으로 형성된 원통형의 몸통부로 이루어지고,
    상기 접속관은 후측부 중앙에는 상기 헤드부의 몸통부를 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이드관을 구비하고, 상기 슬라이드관을 중심으로 그 둘레에 배기가스가 통과하는 개구부를 구비한 것을 특징으로 하는 컴팩트형 감압장치.
  7. 챔버에 연결된 진공펌프와 상기 진공펌프의 배기측에 연결되는 배기배관 사이에 직렬로 설치되되 상기 배기배관의 절단 없이 상기 진공펌프와 배기배관 사이에 틈새를 벌려 끼워질 수 있도록 전후폭이 상하폭 및 좌우폭보다 좁은 납작한 링 형태로 형성되며, 내주면에는 둘레방향을 따라 돌출된 링 형태의 돌출부를 구비하되 상기 돌출부의 전면에는 상기 진공펌프의 아이들 운전시 상기 진공펌프로부터 배기되는 배기가스가 유출되는 유출구가 형성되고 상기 돌출부의 후면에는 상기 유출구로부터 유출되어 우회하는 배기가스와 외부에서 공급받은 이송가스를 함께 분사하는 분사구가 형성된 배관연결링과;
    상기 돌출부의 후측에서 진퇴 가능하도록 설치되어 상기 돌출부를 중심으로 하여 상기 진공펌프로부터 배기되는 배기가스의 순방향 흐름은 후퇴하여 허용하고 그 반대의 역방향 흐름은 진출하여 차단하되, 진출시 상기 돌출부의 후면에 접하면서 상기 배기가스의 흐름을 차단하는 헤드부와, 상기 헤드부의 후측으로 형성된 원통형의 몸통부로 이루는 체크캡과;
    상기 배관연결링의 후측으로 결합되어 상기 배관연결링과 상기 배기배관의 연결시 상기 배기배관의 내부로 삽입되며, 상기 체크캡을 진퇴 가능하도록 수용하되, 후측부 중앙에는 상기 몸통부를 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이드관을 구비하고 상기 슬라이드관을 중심으로 그 둘레에 배기가스가 통과하는 개구부를 구비하는 접속관과;
    상기 배관연결링 중 상기 진공펌프와 배기배관이 결합되는 전면과 후면을 회피하여 측면에 구비되며, 내부에는 상기 유출구와 연결되는 제1연결홀과 상기 분사구와 연결되되 상기 제1연결홀과 배관연결링의 원주방향 상에 나란히 배치된 제2연결홀과 상기 제1연결홀 및 제2연결홀 간을 연결하는 중간 연결홀이 형성되고, 상기 제2연결홀에 합류되어 외부로부터 공급되는 이송가스를 상기 분사구 측으로 공급하여 분사될 수 있도록 해주는 이송가스 공급단이 형성된 유로형성체를 포함하여 구성되어,
    상기 진공펌프의 정상 운전시에는 상기 진공펌프에서 배기되는 배기가스가 상기 배관연결링을 관통하여 흐르지만 상기 진공펌프의 아이들 운전시에는 상기 이송가스 공급단을 통해 외부의 이송가스가 공급되어 상기 분사구를 통해 분사되면서 상기 진공펌프에서 배기되는 배기가스를 상기 유출구를 통해 흡입하게 되어 상기 진공펌프의 배기측 압력이 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 컴팩트형 감압장치.
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