KR101555464B1 - 스크류형 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 스크류날개의 피치가 길이방향을 따라 동일하게 형성될 수 있도록 함으로써 스크류날개의 정밀도를 높이고 제작을 비교적 용이하게 하는 스크류형 진공펌프를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명에 따른 진공펌프는, 흡입구와 배출구가 형성되고 흡입구에 흡입된 기체를 구동스크류부재 및 종동스크류부재에 의해 배출구로 이송시키는 진공펌프에 있어서, 상기 구동스크류부재는, 상기 흡입구에서 상기 배출구로 갈수록, 상기 구동샤프트의 직경은 점차 증가하는 테이퍼(taper)형상이고 상기 구동스크류날개의 외주면은 직경이 점차 감소하는 테이퍼(taper)형상을 이루며, 상기 종동스크류부재도, 상기 흡입구에서 상기 배출구로 갈수록, 상기 종동샤프트의 직경은 점차 증가하는 테이퍼(taper)형상이고 상기 종동스크류날개의 외주면은 직경이 점차 감소하는 테이퍼(taper)형상을 이루며, 케이싱의 내부공간은 구동스크류부재가 수용되어 밀착하여 회전하는 구동스크류부재수용공간과, 상기 종동스크류부재가 수용되어 밀착하여 회전하는 종동스크류부재수용공간이 모두, 흡입구에서 상기 배출구로 갈수록 단면적이 감소하도록 테이퍼형상의 내면을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

스크류형 진공펌프{SCREW-TYPE VACUUM PUMP}

본 발명은 스크류형 진공펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크류부재 및 케이싱의 내부공간을 테이퍼(taper)형으로 가공함으로써 흡입하여 이송하는 기체의 압축이 가능하도록 구성한 스크류형 진공펌프에 관한 것이다.

반도체 및 디스플레이 공정과 같이 높은 청결도의 진공이 필수적으로 요구되어지는 산업분야가 확대됨에 따라 건식진공펌프의 중요성은 급격히 증대되고 있다. 건식진공펌프 중 스크류형 진공펌프는 공정부산물 발생이 많은 고난이도 응용분야에서 그 장점을 발휘하여 왔다.

도 1은 한국등록특허공보 제10-1269753호에 기재된 것으로서 그와 같은 스크류형 진공펌프의 구성을 도시하는 단면도이고, 도 2는 그러한 진공펌프에 설치되는 구동스크류부재를 도시하고 있다.

스크류형 진공펌프는 흡입구를 통해 흡입되는 기체를 구동스크류부재(1) 및 종동스크류부재(2)의 물림회전에 의해 이송하여 배출함으로써, 클린룸 등 작업대상공간의 진공도를 확보할 수 있도록 한다.

그러한 과정에서 흡입하여 이송하는 기체를 압축하여 배출하는 경우, 다량의 기체를 흡입할 수 있으므로 진공펌프의 효율을 높일 수 있다.

이에 따라, 도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이, 구동스크류부재(1) 및 종동스크류부재(2)는 그 스크류날개(1a,2a)의 피치(P1,P2)가 후방으로 가면서 점차 작아지도록 설계되어 있고, 스크류날개(1a,2a) 사이의 공간(3)에서 이송되어지는 기체는 스크류날개(1a,2a)의 피치(P1,P2)가 점차 작아짐에 따라 그것을 수용하는 공간체적이 줄어들어 기체의 압축이 이루어진다.

그러나, 그와 같이 피치(P1,P2)가 점차 감소하는 스크류날개(1a,2a)의 가공시 그 스크류날개의 측면(5a,5b)이 곡면으로 이루어지는 것으로, 구동스크류날개(1a)와 종동스크류날개(2a)가 서로 밀착하여 기체를 수용한 공간(3)을 밀폐시키기 위하여 그 측면(5a,5b)의 곡면형상은 매우 높은 정밀도를 가지고 정확한 가공이 이루어질 필요가 있다.

그러나, 피치(P1,P2)가 길이방향으로 변화되는 스크류날개(1a,2a)에서는 그 측면(5a,5b)을 이루는 곡면이 피치(P1,P2)의 변화에 따라 점차 변화되는 것이므로 정밀한 가공에 어려움이 따르게 되고, 구동스크류날개(1a)와 종동스크류날개(2a)의 밀착시 공간을 밀폐시키는 밀폐성능이 저하되기 쉽다.

또한, 종래 진공펌프에서는 구동스크류날개(1a)와 종동스크류날개(2a) 사이에서 이송되는 기체를 압축시, 설계오차 또는 작업조건에 따른 과압축이 발생하는 경우, 그 과압축을 위한 에너지를 추가 소모하게 되므로 펌프효율을 저하시키는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스크류날개의 피치가 길이방향을 따라 동일하게 형성될 수 있도록 함으로써 스크류날개의 정밀도를 높이고 제작을 비교적 용이하게 하는 스크류형 진공펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스크류날개 사이의 공간에서 과압축이 발생하는 경우, 그 과압축 상태를 해소하여 진공펌프의 효율저하를 방지할 수 있는 스크류형 진공펌프를 제공하는 것이다.

이에 따라 본 발명에 따른 진공펌프는, 구동축선을 중심으로 하는 구동샤프트와 그 구동샤프트의 둘레를 따라 형성되는 구동스크류날개를 구비하는 구동스크류부재와, 상기 구동축선과 나란한 종동축선을 중심으로 하는 종동샤프트와, 그 종동샤프트의 둘레를 따라 형성되는 종동스크류날개를 구비하되 상기 구동스크류부재의 측방에 설치된 상태에서 상기 구동스크류부재와 물려 회전하는 종동스크류부재와, 상기 구동스크류부재와 상기 종동스크류부재를 수용하는 내부공간을 가지는 케이싱과, 상기 케이싱의 전단부에 형성되고 기체가 흡입되어 상기 구동스크류부재 및 상기 종동스크류부재에 공급되는 흡입구와, 상기 구동스크류날개와 상기 종동스크류날개의 물림회전에 의해 상기 흡입구에서 흡입된 기체가 이동하여 배출되는 부분으로서, 상기 케이싱의 후단부에 설치되는 배출구를 포함하는 진공펌프에 있어서, 상기 구동스크류부재는, 상기 흡입구에서 상기 배출구로 갈수록, 상기 구동샤프트의 직경은 점차 증가하는 테이퍼(taper)형상이고 상기 구동스크류날개의 외주면은 직경이 점차 감소하는 테이퍼(taper)형상을 이루며, 상기 종동스크류부재도, 상기 흡입구에서 상기 배출구로 갈수록, 상기 종동샤프트의 직경은 점차 증가하는 테이퍼(taper)형상이고 상기 종동스크류날개의 외주면은 직경이 점차 감소하는 테이퍼(taper)형상을 이루며, 상기 내부공간은 상기 구동스크류부재가 수용되어 밀착하여 회전하는 구동스크류부재수용공간과, 상기 종동스크류부재가 수용되어 밀착하여 회전하는 종동스크류부재수용공간이 모두, 상기 흡입구에서 상기 배출구로 갈수록 단면적이 감소하도록 테이퍼형상의 내면을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 구동스크류날개에, 상기 구동스크류날개의 양측에 형성되는 공간을 서로 연통시키는 연통로가 설치되고, 그 연통로에는 상기 흡입구측에서 상기 배출구를 향하는 방향으로 기체의 유동을 허용하는 체크밸브가 설치되고, 상기 종동스크류날개에도 상기 종동스크류날개의 양측에 형성되는 공간을 서로 연통시키는 연통로가 설치되고, 그 연통로에는 상기 흡입구측에서 상기 배출구를 향하는 방향으로 기체의 유동을 허용하는 체크밸브가 설치되는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 구동스크류날개 및 상기 종동스크류날개에서 상기 내부공간의 내면에 밀착하는 외주면에 체크밸브장착홈이 다수 형성되어 체크밸브가 각각 설치되고, 상기 체크밸브장착홈에서 상기 흡입구측으로 수평으로 관통되는 전방관통공과, 상기 체크밸브장착홈에서 상기 배출구측으로 수평으로 관통되는 후방관통공이 형성됨으로써, 상기 체크밸브의 통로와 상기 전방관통공과 상기 후방관통공이 상기 연통로를 이루게 되며, 상기 구동스크류날개 및 상기 종동스크류날개에서 최후단에 설치되는 상기 연통로에서는 그 통과하는 기체가 상기 배출구로 유입되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 구동스크류날개 및 상기 종동스크류날개에 각각 설치되는 체크밸브장착홈은, 상기 구동스크류날개 및 상기 종동스크류날개의 외주면의 중간에 형성됨으로써 상기 체크밸브장착홈의 전후에서 상기 내부공간의 내면과 각각 밀착하는 전방밀착면과 후방밀착면이 존재하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 진공펌프는 구동스크류날개와 종동스크류날개의 외주면이 전체적으로 테이퍼형상으로 형성되어 그 높이가 점차 낮아지도록 형성되고, 구동샤프트와 종동샤프트는 테이퍼형상으로 그 직경이 점차 증가하도록 구성됨에 따라, 종래 스크류날개의 피치가 점차 작아지도록 구성하는 방식과는 제작방식을 달리함으로써 정밀도를 높이고 제작을 용이하게 하면서도 기체를 압축하는 작용이 동일하게 발생하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 진공펌프는 구동스크류날개와 종동스크류날개에 설치되는 체크밸브와 연통로를 통해, 구동스크류날개와 종동스크류날개 사이에서 이송되는 기체에 과압축이 발생하는 경우, 후방으로 과압축된 기체를 배출하여 해소시키고 있는 바, 과압축에 따른 진공펌프의 효율저하를 방지할 수 있다.

도 1은 종래 스크류형 진공펌프의 구성을 도시하는 평단면도
도 2는 도 1의 구동스크류부재의 구성을 도시하는 측면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진공펌프의 구성을 도시하는 평단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진공펌프의 구성을 도시하는 측단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 다른 진공펌프에서 구동스크류부재의 구성을 도시하는 측면도
도 6은 본 발명의 실시예에 다른 진공펌프에서 구동스크류부재 및 종동스크류부재를 수용하는 내부공간을 도시하는 사시도
도 7은 본 발명의 실시예에 다른 진공펌프에서 구동스크류부재에 연통로 및 체크밸브가 설치된 구성을 도시하는 종단면도
도 8은 본 발명의 실시예에 다른 진공펌프의 작용을 설명하는 작용설명도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 진공펌프는, 구동축선(11)을 중심으로 하는 구동샤프트(12)와 그 구동샤프트(12)의 둘레를 따라 형성되는 구동스크류날개(13)를 구비하는 구동스크류부재(10)와, 상기 구동축선(11)과 나란한 종동축선(21)을 중심으로 하는 종동샤프트(22)와, 그 종동샤프트(22)의 둘레를 따라 형성되는 종동스크류날개(23)를 구비하되 구동스크류부재(10)의 측방에 설치된 상태에서 구동스크류부재(10)와 물려 회전하는 종동스크류부재(20)와, 상기 구동스크류부재(10)와 종동스크류부재(20)를 수용하는 내부공간(35)을 가지는 케이싱(30)과, 상기 케이싱(30)의 전단부에 형성되고 기체가 흡입되어 구동스크류부재(10) 및 종동스크류부재(20)에 공급되는 흡입구(41)와, 상기 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)의 물림회전에 의해 흡입구(41)에서 흡입된 기체가 이동하여 배출되는 부분으로서, 케이싱(30)의 후단부에 설치되는 배출구(43)를 포함한다.

상기 구동스크류부재(10)는 구동모터에 의해 회전함으로써 진공펌프의 구동력이 발생한다. 구동스크류부재(10)는 구동축선(11)을 중심으로 하는 구동샤프트(12)와, 그 구동샤프트(12)의 둘레를 따라 형성되는 구동스크류날개(13)를 구비하고 있으며, 구동스크류날개(13) 사이의 공간(Va~Vf)에서 종동스크류날개(23)와 물려 회전함에 의해 흡입된 기체가 이송된다.

상기 구동스크류부재(10)에서 구동스크류날개(13)의 피치(P)는 전체가 동일하게 형성하여 제작을 용이하게 한다.

상기 종동스크류부재(20)는 구동스크류부재(10)의 구동력에 의해 구동스크류부재(10)에 물려 회전한다. 즉, 구동스크류부재(10)와 종동스크류부재(20)가 기어(17,27)에 의해 서로 물려 회전하므로, 종동스크류부재(20)와 구동스크류부재(10)는 동일속도로 회전할 수 있다.

상기 종동스크류부재(20)도 종동축선(21)을 중심으로 하는 종동샤프트(22)와, 그 종동샤프트(22)의 둘레를 따라 형성되는 종동스크류날개(23)를 구비하고 있고, 종동스크류날개(23)의 사이사이의 공간(Va~Vf)에서 기체가 이송되는 바, 상기 구동스크류날개(13)와, 종동스크류날개(23)의 물림회전에 의해 상기 흡입구(41)에서 흡입된 기체가 이동하여 배출구(43)로 배출된다.

상기 케이싱(30)에는 구동스크류부재(10)와 종동스크류부재(20)를 수용하는 내부공간(35)이 형성되어 있고, 내부공간(35)은 도 6에서 도시하는 바와 같이, 구동스크류부재(10)가 수용되어 밀착하여 회전하는 구동스크류부재수용공간(31)과, 종동스크류부재(20)가 수용되어 밀착하여 회전하는 종동스크류부재수용공간(32)이 포함된다.

상기 케이싱(30)의 둘레에는 통상 냉각재킷으로 불리는 구조의 냉각수유동로가 형성되어 케이싱(30)을 냉각시키고 있다.

본 실시예의 전술한 구성에서 상기 구동스크류부재(10) 및 종동스크류부재(20)와 상기 내부공간(35)은 테이퍼(taper) 형상을 가지도록 형성된다.

보다 구체적으로 도 5와 같이, 상기 구동스크류부재(10)는, 흡입구(41)에서 배출구(43)로 갈수록, 구동샤프트(12)의 직경은 점차 증가하는 테이퍼(taper)형상이고 구동스크류날개(13)의 외주면(15)은 직경이 점차 감소하는 테이퍼(taper)형상을 이룬다. 구동축선(11)과 구동스크류날개(13)의 전체 외주면(15)이 이루는 각이 α이고, 구동축선(11)과 구동샤프트(12)의 외면이 이루는 각이 β이다. 구동스크류날개(13)의 피치(P)는 일정하게 유지시킨다. 상기 테이퍼형상들은 선형적으로 변화되는 외면형상이므로 비교적 정밀제작이 용이하다.

또한, 상기 종동스크류부재(20)도, 흡입구(41)에서 배출구(43)로 갈수록, 종동샤프트(22)의 직경은 점차 증가하는 테이퍼(taper)형상이고 종동스크류날개(23)의 외주면(25)은 직경이 점차 감소하는 테이퍼(taper)형상을 이룬다. 종동스크류날개(23)의 피치(P)는 구동스크류날개(13)의 피치(P)와 동일하고 길이방향을 따라 일정하다.

상기와 같이, 구동샤프트(12)와 종동샤프트(22)의 직경이 점차 증가함에 따라, 도 3 및 도 4에서 도시하는 바와 같이, 흡입구(41)에서 배출구(43)로 향하면서 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이의 공간(Va~Vf)이 점차 좁아지게 된다.

이러한 구성은 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)의 피치가 전체적으로 동일하게 가공되어 있더라도 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)가 스크류날개 사이에 수용된 기체를 점차적으로 압축하도록 한 구조이다.

구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)의 피치를 길이방향을 따라 변화시키는 가공보다 구동샤프트(12) 및 종동샤프트(22)와 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)를 테이퍼형상으로 가공하는 것이 보다 정밀도를 높일 수 있고 비교적 가공도 용이하다.

또한, 상기 내부공간(35)은 구동스크류부재(10)가 수용되어 밀착하여 회전하는 구동스크류부재수용공간(31)과, 종동스크류부재(20)가 수용되어 밀착하여 회전하는 종동스크류부재수용공간(32)이 형성되되 그 각각은 모두, 흡입구(41)에서 배출구(43)로 갈수록 도 3 및 도 4의 단면형상에서 나타나는 바와 같이, 단면적이 감소하도록 구동축선(11) 및 종동축선(21)과 이루는 각이 α인 테이퍼형상의 내면을 가진다. 그 각은 구동축선(11)과 구동스크류날개(13)의 외주면(15)이 이루는 각 α와 동일하다.

구동스크류부재수용공간(31)과 종동스크류부재수용공간(32)이 단면적이 점차 감소하는 테이퍼형상이 됨으로써, 외주면(15)의 직경이 점차 감소하는 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)의 테이퍼형상에 대응함으로써, 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)의 외주면(25)이 밀착한 상태로 회전할 수 있다.

전술한 구성에 따라, 모터가 구동스크류부재(10)를 회전시키면, 구동스크류부재(10)와 그에 물려 있는 종동스크류부재(20)가 함께 회전하면서 흡입구(41)로부터 기체를 흡입하여 이송시킨다.

흡입구(41)에서 흡입된 기체는 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이의 공간에서 서로간의 물림 및 내부공간의 내벽에 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)가 밀착함에 의해 밀폐된 상태로 후방으로 이송이 이루어지게 된다.

그 이송되는 과정에서 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)의 외주면(25)이 전체적으로 테이퍼형상으로 형성되어 있으므로 그 높이가 점차 낮아지게 되고, 구동샤프트(12)와 종동샤프트(22)는 그 직경이 점차 증가함에 따라, 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이사이의 공간(Va~Vf)은 흡입구(41)에서 배출구(43)로 가면서 공간체적이 점차 줄어들게 된다.

이에 따라, 이송되는 일정량의 기체에 대하여 그것을 수용하는 공간체적이 줄어들게 됨으로써, 기체는 점차적으로 압축되고 압축된 기체가 배출구(43)를 통해 배출될 수 있다.

전술한 실시예의 구성을 통해, 스크류날개의 피치가 변경되는 난이도가 높은 가공을 하지 않더라도, 종래 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)의 피치를 달리하여 기체를 압축시킴으로써 펌프효율을 높이는 작용과 동일한 작용이 이루어질 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이에서 기체가 과압축되는 상황이 발생하는 경우, 그 과압축상태를 해소하기 위한 연통로(80)와 체크밸브(60)가 설치된다.

구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이에 과압축이 발생하면, 필요이상의 압축을 위해 구동력을 소모시키는 것이므로 펌프의 효율이 낮아지게 된다.

이에 따라, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 상기 구동스크류날개(13)에는 상기 구동스크류날개(13)의 양측에 형성되는 공간을 서로 연통시키는 연통로(80)가 다수의 위치에 설치되고, 그 연통로(80)에는 상기 흡입구(41)측에서 상기 배출구(43)를 향하는 방향으로 기체의 유동을 허용하는 체크밸브(60)가 설치된다.

또한, 상기 종동스크류날개(23)에도 상기 종동스크류날개(23)의 양측에 형성되는 공간을 서로 연통시키는 연통로(80)가 다수의 위치에 설치되고, 그 연통로(80)에는 흡입구(41)측에서 배출구(43)를 향하는 방향으로 기체의 유동을 허용하는 체크밸브(60)가 설치된다.

상기 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)에 각각 설치되는 체크밸브장착홈(85)은 스크류날개를 따라 180도 간격으로 설치하는 것이 바람직하다. 180도 간격으로 체크밸브(60) 및 연통로(80)가 설치됨으로써, 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)가 서로 접촉하는 부분에 체크밸브(60) 및 연통로(80)가 위치하는 시점에서도, 180도 간격을 유지하는 다른 체크밸브(60) 및 연통로(80)는 방해받지 않는 위치인 바, 그 체크밸브(60) 및 연통로(80)가 과압력을 해소하는 작용을 하도록 하기 위함이다.

상기 내부공간(35)의 내면에 밀착하는 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)의 각 외주면(15)에 체크밸브장착홈(85)이 형성되어 체크밸브(60)가 각각 설치된다.

상기 체크밸브(60)는 전방이 좁아지는 통로(61)와 그 통로(61)의 전방의 좁아지는 부분을 막는 볼(62)과, 그 볼(62)을 후방에서 탄성지지하는 스프링(63)과 그 스프링(63)을 후방에서 지지하는 무드볼트(64)를 포함한다. 상기 무드볼트(64)는 그 중심부에 관통공(64a)이 형성되어 체크밸브(60)의 통로가 전후로 관통되도록 한다.

체크밸브장착홈(85)은 체크밸브(60)가 삽입되어 매입되는 형태로 각각 오목하게 위치마다 형성하고, 체크밸브장착홈(85)에서 흡입구(41)측으로 수평으로 관통되는 전방관통공(71)과, 배출구(43)측으로 수평으로 관통되는 후방관통공(72)이 형성된다.

체크밸브장착홈(85)에 장착되는 체크밸브(60)의 통로(61)와 상기 전방관통공(71) 및 후방관통공(72)이 연통로(80)를 형성하게 되는 바, 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)를 경계로 하는 양측 스크류날개 사이의 공간을 연통로(80)가 연결하여 과압력을 가진 기체의 이동이 가능하도록 한다.

다만, 체크밸브(60)에 의해 허용되는 기체의 흐름은 흡입구(41)측에서 배출구(43)를 향하는 방향이 되도록 한다.

이는 일시적으로 과압력을 가진 기체가 배출구(43) 측에 위치하는 다른 공간으로 압력을 분산시키도록 함과 동시에 배출구(43)로 과압축된 기체를 배출하기 위함이다.

최후단의 위치에 설치되는 체크밸브(60z)는 배출구(43)와 접하는 공간(V6)으로 압축기체를 배출함으로써, 과압축된 기체가 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)의 회전에 따른 이송이 이루어지기 전이라도 연통로(80z)를 통해 신속히 배출되도록 한다.

이는 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23) 사이의 공간에서 압축되는 기체의 압력을 항상 설정치 이하로 유지시킴으로써 과압축에 따른 불필요한 에너지소모를 방지하고 펌프효율의 저하를 방지할 수 있다.

도 7의 확대된 그림을 참고하면, 상기와 같은 체크밸브(60)를 장착하는 체크밸브장착홈(85)은 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)에 각각 설치되되, 상기 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)의 외주면(15,25)의 중간에 각각 형성됨으로써 체크밸브장착홈(85)의 전후에서 내부공간(35)의 내면과 각각 밀착하는 전방밀착면(15a)과 후방밀착면(15b)이 존재하게 된다.

이는 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)의 외주면(15,25)에 체크밸브장착홈(85)이 형성되더라도 구동스크류날개(13) 및 종동스크류날개(23)의 외주면(15,25)이 내부공간(35)의 내면에 밀착하여 기체를 이송시키는 작용은 방해하지 않도록 하기 위한 것이다.

즉, 체크밸브장착홈(85)이 내부공간(35)의 내벽을 향해 개방되어 있더라도 전방밀착면(15a)과 후방밀착면(15b)이 내부공간(35)의 내벽에 밀착하여 회전함으로써, 스크류날개 사이의 공간에서 이송되는 기체를 밀폐하는 상태는 체크밸브장착홈(85)의 유무에 영향받지 않고 양호한 상태를 유지할 수 있다.

이하, 도면을 참고하여 본 실시예의 진공펌프의 작용을 보다 상세히 설명한다.

도 3 및 도 8을 참조하면, 먼저 모터가 구동스크류부재(10)를 회전시키면, 구동샤프트(12) 및 종동샤프트(22)의 단부측에 설치된 기어(17,27)가 물려 회전하면서 구동스크류부재(10)와 종동스크류부재(20)가 동시에 회전한다.

이에 따라, 흡입구(41)를 통해 흡입되는 기체는 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이의 공간에 포집되고 구동스크류부재(10)와 종동스크류부재(20)가 회전하면서 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이의 공간에 포집된 기체는 후방으로 밀려 이동하게 된다.

구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이의 공간에서 후방으로 밀려 이동하는 기체는 배출구(43)로 배출됨으로써 진공펌프가 설치된 클린룸 등에 진공상태를 형성할 수 있다.

도 8을 참고하면, 흡입구(41)에서 흡입된 기체는 구동스크류부재(10)와 종동스크류부재(20)가 물려 회전하는 동안 후방으로 이송되는 바, V1~V5로 공간의 형태가 변경되게 된다.

이에 따라, 이송되는 기체량은 동일한 상태에서 그것이 수용된 체적이 점차 작아지게 되는 바, 기체가 이송되면서 압축될 수 있다. 참고로, 진공펌프가 기체를 압축하여 배출하는 것은 동일 용량의 펌프로 많은 기체를 흡입하여 배출함으로써 펌프효율을 높이기 위함이다.

따라서, 본 실시예에서는 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23)의 외주면(25)이 전체적으로 테이퍼(taper)형상으로 형성되어 그 높이가 점차 낮아지도록 형성하고, 구동샤프트(12)와 종동샤프트(22)는 테이퍼형상으로 그 직경이 점차 증가하도록 구성함에 따라, 종래 스크류날개의 피치가 점차 작아지도록 구성하여 기체를 압축하는 작용과 동일한 작용을 발생시킬 수 있다.

한편, 진공펌프는 설계시 그 압축비를 고려함으로써 펌프의 효율을 설계하게 되나, 사용현장에서는 작업하는 클린룸 등의 압력이 높거나 유입구로 유입되는 기체의 압력이 일시적으로 높은 경우가 발생하고, 온도의 상승 등의 이유로 압력에 변화가 발생할 수 있다.

그 경우에 본 실시예의 진공펌프는 흡입구(41)를 통해 흡입하는 기체를 설계된 압축비에 따라 압축하면 과압축이 발생함으로써 펌프의 효율을 저하시키는 원인이 된다.

이에 따라, 본 실시예에서는 일시적으로 발생할 수 있는 과잉압력을 해소하는 연통로(80)와 체크밸브(60)가 스크류날개에 설치되어 있다.

도 8을 참조하면, 유입구를 통해 유입된 기체의 압력이 일시적으로 예상치보다 높고 V1공간에서의 압력이 높은 경우, 기체가 후방으로 이송되어감에 따라 예컨대 V4공간에서 설계된 압력보다 높은 과잉압력이 발생할 수 있다.

그러한 과잉압력이 발생하면, 체크밸브(60)의 개방압력을 초과한 경우가 되어 체크밸브(60d)를 개방시키고 연통로(80d)를 통해 과잉압력의 기체가 V5공간으로 신속히 배출됨으로써 압력을 낮출 수 있다.

V5공간에서의 압력도 함께 높아져 체크밸브(60)를 개방시키는 압력이 되면, 후단에 위치하는 체크밸브(60z)를 개방하게 되므로, V5공간의 과잉압력은 구동스크류부재(10)와 종동스크류부재(20)에 의한 이송을 기다리지 않고 연통로(80z)를 통해 배출구(43)측 공간(V6)으로 신속히 배출되어 배출구(43)로 배출될 수 있도록 한다.

이러한 작용은 모든 체크밸브(60)와 연통로(80)를 통해 이루어질 수 있는 것으로서, 체크밸브(60)와 연통로(80)는 어느 하나의 공간의 기체가 과압축된 경우, 후방에 있는 공간으로 과압축된 기체를 신속히 배출시키고, 그 후방의 공간도 과압력된 기체를 전달받아 과압력이 발생하는 경우, 과압축된 기체가 체크밸브(60a~60z)를 열고 후방으로 연속적으로 배출될 수 있다. 구동스크류날개(13) 및 상기 종동스크류날개(23)에서 최후단에 설치되는 연통로(80z)를 통해서는 배출구(43)로 과압축된 기체를 신속히 배출시킬 수 있다.

전술한 작용에 따라, 본 실시예의 진공펌프에서는 구동스크류날개(13)와 종동스크류날개(23) 사이에서 이송되는 기체가 설정압 이하인 상태에서 압축이 이루어지면서 이송될 수 있고, 과압축이 발생하는 경우에는 체크밸브(60)와 연통로(80)를 통해 해소시키고 있는 바, 과압축에 따른 진공펌프의 효율저하를 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

10 ; 구동스크류부재 11 ; 구동축선
12 ; 구동샤프트 13 ; 구동스크류날개
15,25 ; 외주면 15a ; 전방밀착면
15b ; 후방밀착면 17,27 ; 기어
20 ; 종동스크류부재 21 ; 종동축선
22 ; 종동샤프트 23 ; 종동스크류날개
30 ; 케이싱 31 ; 구동스크류부재수용공간
32 ; 종동스크류부재수용공간 35 ; 내부공간
41 ; 흡입구 43 ; 배출구
60(a~z) ; 체크밸브 61 ; 통로
62 ; 볼 63 ; 스프링
64 ; 무드볼트 64a ; 관통공
71 ; 전방관통공 72 ; 후방관통공
80(a~z) ; 연통로 85 ; 체크밸브장착홈
P ; 피치 Va~Vf ; 스크류날개 사이의 공간

Claims (4)

1. 구동축선(11)을 중심으로 하는 구동샤프트(12)와 그 구동샤프트(12)의 둘레를 따라 형성되는 구동스크류날개(13)를 구비하는 구동스크류부재(10);
   상기 구동축선(11)과 나란한 종동축선(21)을 중심으로 하는 종동샤프트(22)와, 그 종동샤프트(22)의 둘레를 따라 형성되는 종동스크류날개(23)를 구비하되 상기 구동스크류부재(10)의 측방에 설치된 상태에서 상기 구동스크류부재(10)와 물려 회전하는 종동스크류부재(20);
   상기 구동스크류부재(10)와 상기 종동스크류부재(20)를 수용하는 내부공간(35)을 가지는 케이싱(30);
   상기 케이싱(30)의 전단부에 형성되고 기체가 흡입되어 상기 구동스크류부재(10) 및 상기 종동스크류부재(20)에 공급되는 흡입구(41);
   상기 구동스크류날개(13)와 상기 종동스크류날개(23)의 물림회전에 의해 상기 흡입구(41)에서 흡입된 기체가 이동하여 배출되는 부분으로서, 상기 케이싱(30)의 후단부에 설치되는 배출구(43)를 포함하는 진공펌프에 있어서,
   상기 구동스크류부재(10)는, 상기 흡입구(41)에서 상기 배출구(43)로 갈수록, 상기 구동샤프트(12)의 직경은 점차 증가하는 테이퍼(taper)형상이고 상기 구동스크류날개(13)의 외주면(15)은 직경이 점차 감소하는 테이퍼(taper)형상을 이루며,
   상기 종동스크류부재(20)도, 상기 흡입구(41)에서 상기 배출구(43)로 갈수록, 상기 종동샤프트(22)의 직경은 점차 증가하는 테이퍼(taper)형상이고 상기 종동스크류날개(23)의 외주면은 직경이 점차 감소하는 테이퍼(taper)형상을 이루며,
   상기 내부공간(35)은 상기 구동스크류부재(10)가 수용되어 밀착하여 회전하는 구동스크류부재수용공간(31)과, 상기 종동스크류부재(20)가 수용되어 밀착하여 회전하는 종동스크류부재수용공간(32)이 모두, 상기 흡입구(41)에서 상기 배출구(43)로 갈수록 단면적이 감소하도록 테이퍼형상의 내면을 가지는 것이고,
   상기 구동스크류날개(13)에는
   상기 구동스크류날개(13)의 양측에 형성되는 공간을 서로 연통시키는 연통로(80)가 다수의 위치에 설치되고, 그 연통로(80)에는 상기 흡입구(41)측에서 상기 배출구(43)를 향하는 방향으로 기체의 유동을 허용하는 체크밸브(60)가 설치되며,
   상기 종동스크류날개(23)에도
   상기 종동스크류날개(23)의 양측에 형성되는 공간을 서로 연통시키는 연통로(80)가 다수의 위치에 설치되고, 그 연통로(80)에는 상기 흡입구(41)측에서 상기 배출구(43)를 향하는 방향으로 기체의 유동을 허용하는 체크밸브(60)가 설치되는 것을 특징으로 하는 진공펌프
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동스크류날개(13) 및 상기 종동스크류날개(23)는
   상기 내부공간(35)의 내면에 밀착하는 외주면(15)에 체크밸브장착홈(85)이 다수 형성되어 체크밸브(60)가 각각 설치되고,
   상기 체크밸브장착홈(85)에서 상기 흡입구(41)측으로 수평으로 관통되는 전방관통공(71)과,
   상기 체크밸브장착홈(85)에서 상기 배출구(43)측으로 수평으로 관통되는 후방관통공(72)이 형성됨으로써, 상기 체크밸브(60)의 통로와 상기 전방관통공(71) 및 상기 후방관통공(72)이, 상기 연통로(80)를 이루게 되며,
   상기 구동스크류날개(13) 및 상기 종동스크류날개(23)에서 최후단에 설치되는 상기 연통로(80)에서는 그 통과하는 기체가 상기 배출구(43)로 유입되는 것을 특징으로 하는 진공펌프
3. 제2항에 있어서,
   상기 구동스크류날개(13) 및 상기 종동스크류날개(23)에 각각 설치되는 체크밸브장착홈(85)은,
   상기 구동스크류날개(13) 및 상기 종동스크류날개(23)의 외주면(15,25)의 중간에 형성됨으로써 상기 체크밸브장착홈(85)의 전후에서 상기 내부공간(35)의 내면과 각각 밀착하는 전방밀착면(15a)과 후방밀착면(15b)이 존재하는 것을 특징으로 하는 진공펌프
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