KR102119071B1 - 마모 발생을 방지하는 진공펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입구, 유입구와 연결된 압축공간 및 압축공간과 연결된 이송공간을 갖는 하우징; 압축공간에 배치된 로터부; 및 이송공간에 배치되고, 이송방향을 따라 차례로 배열된 제1 내지 제3 리드를 갖는 스크류부; 를 포함하고, 로터부와 인접한 제1 리드는, 회전 시 유입구와 이송공간의 경계영역의 적어도 일부를 밀봉하도록 마련되고, 제1 리드와 인접한 제2 리드 사이 간격은 제2 리드와 제3 리드 사이 간격보다 큰, 진공 펌프를 제공하고자 한다.

Description

마모 발생을 방지하는 진공펌프{Vacuum pump for preventing abrasion}

본 발명은 공정부산물에 의한 물리적 마모를 방지하는 복합진공펌프에 관한 것이다.

반도체 공정은 공정 챔버에서 사용한 공정 가스와 공정 가스에 의해 발생하는 공정 부산물을 배출하기 위해 진공펌프를 사용한다.

특히, 루츠 로터와 스크류 로터가 복합된 진공펌프에서, 루츠 로터는 공정 챔버에 연결되어 공정 챔버에서 발생된 기체 상태의 물질을 포함한 공정 부산물을 흡입 및 압축시키는데 이용되고, 스크류 로터는 루츠 로터에 의해 흡입된 기체 및 공정 부산물을 상기한 공정 챔버의 외부로 배출시키는 데 이용된다.

이러한 로터들은, 공정 챔버에서 진공을 유지시키기 위해 밀폐된 상태로 작동된다.

특히, 루츠 로터와 스크류 로터를 조합하여 형성한 진공펌프는 압축비를 늘려 용량을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 경우 과도한 압축비에 의해 공정 챔버로부터 흡입된 공정 가스와 공정 부산물이 진공 펌프 내로 순간적으로 다량 유입 시 체적 압축에 의한 밀도 증가로 공정 부산물의 마찰에 의한 스크류 또는 하우징에 물리적 마모가 발생하게 되어 진공 펌프의 성능 저하 및 고장을 야기 시키는 원인이 된다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 공정 부산물에 의해 발생되는 진공 펌프의 스크류 로터 또는 하우징의 물리적 마모를 방지함으로써, 진공 펌프의 수명을 증가시킴과 동시에, 펌프의 고장을 방지할 수 있는 진공펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유입구, 유입구와 연결된 압축공간 및 압축공간과 연결된 이송공간을 갖는 하우징; 압축공간에 배치된 로터부; 및 이송공간에 배치되고, 이송방향을 따라 차례로 배열된 제1 내지 제3 리드를 갖는 스크류부; 를 포함하고, 로터부와 인접한 제1 리드는, 회전 시 유입구와 이송공간의 경계영역의 적어도 일부를 밀봉하도록 마련되고, 제1 리드와 인접한 제2 리드 사이 간격은 제2 리드와 제3 리드 사이 간격보다 큰, 진공 펌프를 제공한다.

또한, 제1 리드와 인접한 제2 리드 사이 간격은, 제2 리드와 제3 리드 사이 간격에 비해 1.5 내지 3.0배 큰 간격을 갖는 것을 포함한다.

또한, 제1 리드와 제2 리드 사이 간격에 형성된 공간으로 정의되는 제1 완충부를 포함하며, 제1 완충부는, 이송공간으로 이송된 유체에 의한 스크류부의 마모를 방지하도록 마련되는 것을 포함한다.

또한, 제1 완충부의 체적은, 로터부의 1회 회전 시, 이송되는 유체의 체적의 1 내지 2배를 갖는, 것을 포함한다.

또한, 제1 완충부는, 압축공간에서 이송공간으로 이송된 유체의 밀도를 감소시키는 것을 포함한다.

또한, 하우징은, 제1 완충부에 대응하는 위치에 하우징의 내주면에서 내측으로 함몰된 소정의 공간을 갖도록 마련된 제3 완충부를 포함하며, 제3 완충부는, 압축공간에서 이송공간으로 이송된 유체의 밀도를 감소시키는 것을 포함한다.

또한, 제1 완충부 및 제3 완충부 각각의 체적의 합은, 로터부의 1회 회전 시, 이송되는 유체의 체적의 1 내지 3배를 갖는 것을 포함한다.

또한, 제1 리드의 회전에 의해, 제1 리드와 하우징의 사이 공간으로 정의되는 제1 공간으로 유체의 유입이 방지되는 것을 포함한다.

또한, 제1 리드는, 유입구로 유체의 역류를 방지하며, 제1 리드의 회전에 의해 유체를 이송하는 것을 포함한다.

또한, 로터부의 로터는 루츠 로터 이고, 스크류부의 로터는 스크류 로터인 것을 포함한다.

또한, 루츠 로터와 스크류 로터는 직렬로 연결된 것을 포함한다.

또한, 제1 리드와 인접하는 로터부의 종단면을 따르는 가상의 기준선을 기준으로, 가상의 기준선과 제1 리드의 사이 각은 3.0 내지 20.0도(°) 범위를 갖는 것을 포함한다.

또한, 제2 리드는, 제1 리드와 동일하거나 서로 다른 각도를 갖는 것을 포함한다.

또한, 제1 리드와 제2 리드 각각의 폭은 동일하거나 서로 다르게 형성되는 것을 포함한다.

이에 더하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 유입구, 유입구와 연결된 압축공간 및 압축공간과 연결된 이송공간을 갖는 하우징부; 압축공간에 배치된 로터부; 및 이송공간에 배치되고, 이송방향을 따라 차례로 배열된 제1 내지 제3 리드를 갖는 스크류부; 를 포함하고, 하우징부는, 유입구 및 압축공간과 이송공간의 경계영역의 적어도 일부를 밀봉하도록 마련된 격벽을 갖고, 제1 리드는, 격벽과 소정 간격 떨어져 배치된, 진공 펌프를 제공한다.

또한, 하우징부는, 유입구 및 압축공간이 마련되고, 격벽을 매개로 압축공간과 이송공간을 연결하는 제1 하우징; 및 격벽 측에 장착되어, 유체를 이송하도록 마련된 이송공간을 갖는 제2 하우징; 을 포함하며, 제2 하우징은, 격벽과 제1 리드 사이 간격에 형성된 공간으로 정의되는 제2 완충부를 갖는 것을 포함한다.

또한, 제1 하우징은, 압축공간에서 이송공간으로 유체가 유동하도록 격벽의 적어도 일부 영역을 관통하는 제1 유동홀을 갖고, 제2 하우징은, 제1 유동홀과 유체이동 가능하게 연결되는 유동유로를 포함하며, 유입구로 유입된 유체는 로터부에 의해 압축된 후, 제1 유동홀과 유동유로를 차례로 통과하여 제2 완충부로 이송되는, 것을 포함한다.

또한, 유동유로는, 제1 유동홀과 제2 완충부 사이를 연결하도록 제1 리드의 둘레방향을 따라 연장 형성된 유로부재를 포함하며, 유로부재는, 유동유로를 따라 유동된 유체가 제2 완충부로 유동되도록 유로부재의 적어도 일부 영역을 관통하는 제2 유동홀이 마련된 것을 포함한다.

또한, 제2 완충부의 체적은, 로터부의 1회 회전시, 이송되는 유체의 체적의 1 내지 2 배를 갖는 것을 포함한다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 스크류부의 제1 리드와 인접한 제2 리드 사이 간격은 제2 리드와 제3 리드 사이 간격보다 크게 형성하여 제1 리드와 인접한 제2 리드 사이 간격에 형성된 공간으로 정의되는 제1 완충부를 구비함으로써, 다량 유입된 공정 부산물이 제1 완충부에서 정체 후 순차적으로 배출하도록 하여 스크류 로터 및 하우징의 물리적 마모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제1 완충부와 대응하는 위치에 제3 완충부를 형성하여 제1 및 제3 완충부에서 공정 부산물이 정체 후 순차적으로 배출하도록 하여 스크류 로터 및 하우징의 물리적 마모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 하우징부에 격벽을 마련하고, 격벽과 스크류부의 제1 리드와 소정 간격을 갖도록 배치하여, 격벽과 제1 리드 사이 간격에 형성된 공간으로 정의되는 제2 완충부를 구비함으로써, 다량 유입된 공정 부산물이 제2 완충부에서 정체 후 순차적으로 배출하도록 하여 스크류로터 및 하우징의 물리적 마모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히, 제2 실시예에 따르면, 압축공간에서 이송공간으로 유체가 이송될 때, 하우징부의 둘레방향을 따라 마련된 유동유로를 통해 유동함으로써, 유체와 함께 유입되는 공정 부산물이 이송공간에 한꺼번에 축적되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 진공 펌프 성능 저하를 방지할 수 있으며, 진공 펌프 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1 및 도 2(도 2a, 도 2b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 펌프의 부분 구성도 이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 펌프의 부분 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 펌프의 유체 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 하우징의 정면 측 사시도이다.
도 8은도 7에 나타낸 배면측 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 하우징의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하우징부의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 마모 발생을 방지하는 진공펌프(10, 20)에 관한 것으로, 공정 부산물에 의한 스크류 로터 또는 하우징의 물리적 마모를 방지함으로써, 진공 펌프의 수명을 증가시킴과 동시에, 펌프의 고장을 방지할 수 있는 진공펌프에 관한 것이다.

먼저, 본 문서에서는, 진공 펌프에서 일반적으로 사용되는 베어링, 베어링 플레이트, 구동 모터 등은 설명의 편의를 위해 생략하였다.

또한, 본 문서에서 「유체」 는 반도체 장비 등에서 배출되는 공정 가스 및 공정 부산물을 의미할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프의 부분 구성도, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프의 부분 단면도, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 펌프의 유체 흐름을 나타낸 도면이다.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공펌프 (10)에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 진공 펌프(10)는, 하우징(100), 하우징 내에 배치되는 로터부(200) 및 스크류부(300)를 포함한다.

여기서, 상기 로터부(200)의 로터는 루츠 로터이고, 스크류부(300)의 로터는 스크류 로터일 수 있다.

또한, 상기 로터부(200)는 한 쌍의 루츠 로터 예를 들어, 제1 및 제2 루츠 로터(201, 202)가 상호 맞물리게 설치되어 서로 맞물려 회전할 수 있다.

또한, 상기 스크류부(300)는 한 쌍의 스크류 로터 예를 들어, 제1 및 제2 스크류 로터(301,302)가 상호 맞물리게 설치되어 서로 맞물려 회전할 수 있다.

이 때, 로터부(200)와 스크류부(300)의 중앙을 차례로 관통하여 회전축이 마련될 수 있다.

다시 말해, 상기 로터부(200)와 스크류부(300)는, 제1 루츠로터(201)와 제1 스크류 로터(301) 및 제2 루츠로터(202)와 제2 스크류 로터(302)의 중앙을 관통하는 각각의 제1 및 제2 회전축(401, 402)을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 회전축(401, 402) 중 적어도 어느 하나에는 로터부(200) 및 스크류부(300)에 회전력을 전달할 수 있도록 회전력을 제공하는 모터 등이 연결될 수 있다.

여기서, 상기 루츠 로터와 스크류 로터는 직렬로 연결될 수 있다.

한편, 상기 하우징(100)은 유입구(101), 유입구(101)와 연결된 압축공간(102) 및 압축공간(102)과 연결된 이송공간(103)을 갖는다.

상기 하우징(100)은 상부 하우징(100a) 및 하부 하우징(100b)을 포함한다. 여기서, 상기 하우징(100)은 상부 하우징(100a) 및 하부 하우징(100b)으로 분리하여 제작될 수도 있지만, 상부 및 하부 하우징을 일체형으로 제작할 수 있다.

즉, 상부와 하부가 분리되지 않은 일체형 하우징으로 제작할 수 있다.

이하에서는, 하우징이 상부 및 하부 하우징으로 분리된 경우를 일 실시예로써, 설명한다.

상기 유입구(101)는 상부 하우징(100a)에 형성될 수 있다.

상기 압축공간(102)에는 로터부(200)가 배치되고, 이송공간(103)에는 스크류부(300)가 배치된다.

또한, 상기 스크류부(300)는 복수의 리드(310)를 포함할 수 있다.

특히, 상기 스크류부(300)는 제1 내지 제3 리드(311,312,313)을 갖는다.

또한, 상기 스크류부(300)는 제1 내지 제3 리드(311 내지 313) 외에 추가적인 리드 예를 들어, 제4 내지 제6 리드(314 내지 316)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 리드의 개수는 변경될 수 있다.

이에 더하여, 상기 스크류부(300)가 이송공간(103) 내에 배치될 때, 복수의 리드(310)는 이송방향을 따라 차례로 배열될 수 있다.

즉, 상기 스크류부(300)가 이송공간(103) 내에 배치될 때, 이송방향을 따라 제1 내지 제3 리드(311,312,313)가 차례로 배열될 수 있다.

또한, 상기 스크류부(300)가 이송공간(103) 내에 배치될 때, 이송방향을 따라 제1 내지 제6리드(311 내지 316)가 차례로 배열될 수 있다.

이에 더하여, 상기 로터부(200)와 인접한 제1 리드(311)는, 회전 시 유입구(101)와 이송공간(103)의 경계영역의 적어도 일부를 밀봉하도록 마련될 수 있다.

즉, 상기 로터부(200)와 인접한 제1 리드(311)는, 회전시 유입구(101)와 이송공간(103)의 경계영역의 적어도 일부를 차폐할 수 있다.

또한, 상기 제1 리드(311)와 인접한 제2 리드(312) 사이 간격(d1)은, 제2 리드(312)와 제3 리드(313) 사이 간격(d2)보다 크게 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 리드(311)와 인접한 제2 리드(312) 사이 간격(d1, 이하 제1 간격이라 함)은, 제2 리드(312)와 제3 리드(313) 사이 간격(d2, 이하 제2 간격이라 함)에 비해 1.5 내지 3.0 배 큰 간격을 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 리드(312)와 제3 리드(313) 사이 간격(d2)은, 상기 제3 리드(313)와 제4 리드(314) 사이 간격(d3, 이하 제3 간격이라 함), 제4 리드(314)와 제5 리드(315) 사이 간격(d4, 이하 제4 간격이라 함) 및 제5 리드(315)와 제6 리드(316) 사이 간격(d5, 이하 제5 간격이라 함)과 동일하게 형성될 수 있다.

즉, 제2 간격(d2)은, 제3 간격(d3), 제4 간격(d4) 및 제5 간격(d5)과 동일하게 형성될 수 있다.

다시 말해, 제2 간격(d2), 제3 간격(d3) 제4 간격(d4) 및 제5 간격(d5)은 서로 동일하게 형성될 수 있다.

상기와 같이 각각의 리드 사이 간격은, 동일한 간격으로 형성될 수 있으나, 서로 다른 간격을 갖도록 형성될 수 도 있다.

이에 더하여, 제1 리드(311)의 회전에 의해, 제1 리드(311)와 하우징(100)의 사이 공간으로 정의되는 제1 공간(S1)으로 유체의 유입이 방지될 수 있다.

상기 제1 공간(S1)은, 제1 리드(311)의 상단부 측과 상부 하우징(100a)의 사이 공간으로 정의될 수 있다.

따라서, 제1 리드(311)의 회전에 의해 제1 공간(S1)으로 유체가 유입되지 않게 되어 압축 공간(102)과 이송 공간(103)의 경계영역(S3)의 적어도 일부가 밀봉될 수 있게 된다.

즉, 상기 제1 리드(311)는, 압축 공간(102)으로 유체의 역류를 방지할 수 있다.

다시 말하면, 로터부(200)와 인접한 제1 리드(311)는, 회전 시 유입구(101)와 이송공간(103)의 경계영역(S3)의 적어도 일부를 밀봉하도록 마련되어, 제1 리드(311)에 의해, 유입구(101) 측으로 유체의 역류를 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 진공펌프(10)는, 제1 리드(311)와 제2 리드(312) 사이 간격(d1)에 형성된 공간으로 정의되는 제1 완충부(S2)를 포함한다.

상기 제1 완충부(S2)는 이송공간(103)으로 이송된 유체에 의한 스크류부(300)의 마모를 방지하도록 마련될 수 있다.

상기 제1 완충부(S2)는 압축공간(102)에서 이송공간(103)으로 이송된 유체의 밀도를 감소시킬 수 있다.

특히, 상기 제1 완충부(S2)의 체적은, 로터부의 1회 회전 시, 이송되는 유체의 체적의 1 내지 2배를 갖도록 마련될 수 있다.

즉, 유입구로 유입된 유체가 압축공간에서 로터부에 의해 압축되어 이송공간으로 이송되는 유체의 체적과 적어도 동일한 크기의 공간을 갖도록 제1 완충부(S2)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1 완충부(S2)의 체적은, 로터 및 스크류의 비율에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상기 제1 리드(311)와 인접한 제2 리드(312) 사이 간격 또한, 상기의 비율에 맞게 변경될 수 있다.

여기서, 제1 완충부(S2)의 체적을 로터부의 1회 회전시, 이송되는 유체의 체적 보다 작게 형성하는 경우(제1 리드와 제2 리드 사이 간격을 보다 좁게 형성하는 경우), 다량 유입된 유체(공정 부산물)가 제1 완충부(S2)에서 충분히 정체하기 어렵고, 이에 따라 진공펌프의 성능이 저하될 수 있다.

보다 구체적으로, 유입구(101)로 유입된 유체가 상부 하우징(100a) 측 유입공간(유입구, 101)에서 로터부(200)의 회전에 의해 압축되어 하부 하우징(100b) 측 압축공간(102)으로 이송되고, 제1 리드(311)의 회전에 의해 하부 하우징(100b) 측 제1 완충부(S2)로 유동된다.

이 때, 유체는 제1 완충부(S2)에서 밀도가 감소되게 되며, 유체는 정체되게 된다.

상기와 같이 제1 완충부(S2)에서 유체가 정체한 후 순차적으로 스크류부(300)의 회전 방향을 따라 이동하여 배출되므로, 스크류부(300)의 마모가 방지될 수 있으며, 이로 인해 펌프의 성능이 저하되는 문제점을 방지할 수 있게 된다.

예를 들어, 제1 완충부(S2)가 구비되지 않은 스크류부(300)인 경우, 로터부(200)로부터 압축 이송된 유체는 과도한 압축비에 의해 스크류부(300)의 로터 및 하우징과 충돌을 생성함에 따라 마찰에 의한 스크류부(300) 또는 하우징의 물리적 마모가 발생된다. 이에 따라 진공펌프의 성능이 저하됨과 동시에 진공 펌프의 수명이 감소하는 문제점이 있다.

또한, 로터부(200)와 스크류부(300)가 직렬로 연결된 상태에서, 제1 리드(311)가 구비되지 않은 상태에서 제1 완충부가 형성된 경우, 유체의 역류가 발생하게 되어 펌프의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 스크류부(300)의 제1 리드(311)와 인접한 제2 리드(312) 사이 간격(d1)은 제2 리드(312)와 제3 리드(313) 사이 간격(d2)보다 크게 형성하여 제1 리드(311)와 인접한 제2 리드(312) 사이 간격(d1)에 형성된 공간으로 정의되는 제1 완충부(S2)를 구비함으로써, 다량 유입된 유체(공정 부산물)가 제1 완충부(S2)에서 정체 후 순차적으로 스크류부(300)의 리드들을 따라 배출하도록 하여 스크류 로터 및 하우징의 물리적 마모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 진공 펌프 성능 저하를 방지할 수 있으며, 진공 펌프 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

이에 더하여, 상기 하우징은, 제1 완충부(S2)에 대응하는 위치에 마련된 제3 완충부(S4)를 포함한다.

여기서, 제3 완충부(S4)는 제1 완충부(S2)와 대응하게 마주하도록(대략 대칭적으로) 형성될 수 있다.

상기 제3 완충부(S4)는, 하우징의 내주면에서 내측으로 함몰된 소정의 공간을 갖도록 형성될 수 있다.

상기 제3 완충부(S4)는, 하우징의 내주면의 둘레 방향을 따라 적어도 일부 영역에 형성된 소정의 홈일 수 있다.

예를 들어, 제3 완충부(S4)는, 하우징의 내주면의 둘레 방향을 따라 형성된 소정의 홈으로서, 제3 완충부(S4)는 하우징의 내주면의 둘레 방향을 따라 소정의 띠 형태의 폐곡선 형태로 마련될 수 있다.

이에 더하여, 상기 상부 하우징(100a) 및 하부 하우징(100b)에는 각각 내측으로 소정 깊이만큼 함몰된 소정의 공간을 갖는 제3 완충부(S4)가 마련될 수 있다.

상기 상부 하우징(100a)의 제3 완충부(S4)는, 상부 하우징 측에 형성된 제1 완충부(S2)에 대응하는 위치에 마련될 수 있다.

또한, 상기 하부 하우징(100b)의 제3 완충부(S4)는, 하부 하우징 측에 형성된 제1 완충부(S2)에 대응하는 위치에 마련될 수 있다.

상기 제3 완충부(S4)는, 하우징(상부 및 하부 하우징)의 내주면에서 내측으로 함몰된 소정의 홈을 형성하여 마련될 수 있다.

상기 제3 완충부(S4)는, 제1 완충부(S2)에 대응하는 위치에 하우징의 내주면을 따라 적어도 일부 영역에 형성된 소정의 공간일 수 있다.

여기서, 상부 및 하부 하우징(100a, 100b)에 형성되는 제3 완충부(S4)는 대략 동일한 위치에 형성될 수 있다.

즉, 상부 및 하부 하우징에 형성된 제3 완충부의 양단부의 위치가 서로 일치되어 일체되도록 마련될 수 있다.(도 2a 참조)

또한, 상기 이송공간(103)에 제1 및 제2 스크류 로터(301,302)가 평행하게 서로 맞물려 수용될 때, 제1 및 제2 스크류로터가 서로 맞물리는 소정 영역에는 이송공간(103)의 내주면의 원주방향을 따라 소정 영역이 중첩되어 형성된 한 쌍의 커스프(cusp)(미도시)가 형성될 수 있다. 즉, 한 쌍의 커스프는 상부 하우징 및 하부 하우징에 각각 형성될 수 있다.

여기서, 상기 한 쌍의 커스프(cusp)는 제1 및 제2 스크류 로터가 각각 수용되는 공간에서의 둘레방향을 따르는 곡선이 중첩되어 형성되는 뾰족한 부분일 수 있다.

일 예로, 상기 제3 완충부(S4)는 제1 완충부(S2)와 대응하는 위치에 형성되되, 한 쌍의 커프스가 형성되는 적어도 일부 영역에 마련될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 제3 완충부(S4)는, 제1 완충부(S2)와 대략적으로 동일 축선 상에 위치할 수 있으며, 대략적으로 대응하는 위치에 서로 마주하도록 형성되어 확장된 공간을 형성할 수 있다.

즉, 제1 완충부(S2)와 제3 완충부(S4)는 서로를 향하여 개구되어 있어, 공정 부산물이 제1 완충부(S2)를 통과하여 제3 완충부(S4)로 확산(분산)될 수 있어, 공정 부산물이 보다 큰 체적에서 정체 된 후 배출될 수 있게 된다.

상기와 같이 제1 완충부(S2)에 대응하는 위치에 제3 완충부(S4)를 형성함으로써, 다량 유입된 공정 부산물이 제1 완충부(S2) 및 제3 완충부(S4)에서 충분히 정체 후 순차적으로 스크류부(300)의 리드들을 따라 배출하도록 하여 스크류 로터 및 하우징의 물리적 마모를 보다 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 유입구(101)로 유입된 유체가 상부 하우징(100a) 측 유입공간(유입구, 101)에서 로터부(200)의 회전에 의해 압축되어 하부 하우징(100b) 측 압축공간(102)으로 이송되고, 제1 리드(311)의 회전에 의해 하부 하우징(100b) 측 제1 완충부(S2) 및 제3 완충부(S4)로 유동된다.

이어서, 제1 리드(311)의 회전에 의해 상부 하우징(100a) 측 제1 완충부(S2) 및 제3 완충부(S4)로 유동된다.

이 때, 유체는 제1 완충부(S2) 및 제3 완충부(S4)에서 밀도가 감소되게 되며, 유체는 정체되게 된다.

상기와 같이 제1 완충부(S2) 및 제3 완충부(S4)에서 유체가 정체한 후 순차적으로 스크류부(300)의 회전 방향을 따라 이동하여 배출되므로, 스크류부(300)의 마모가 방지될 수 있으며, 이로 인해 펌프의 성능이 저하되는 문제점을 방지할 수 있게 된다.

특히, 상기와 같이 제3 완충부(S4)를 추가적으로 형성함으로써, 제1 완충부(S2)만 형성 했을 때 보다 공정 부산물이 충분히 정체할 수 있는 공간을 확보할 수 있게 됨에 따라 보다 효과적으로 마모를 방지할 수 있게 된다.

즉, 공정 부산물이 정체할 수 있는 공간이 확장되므로, 펌프의 성능 저하를 방지할 수 있다.

한편, 제1 리드(311)와 인접하는 로터부(200)의 종단면을 따르는 가상의 기준선(K)을 기준으로, 가상의 기준선(K)과 제1 리드(311)의 사이 각(θ)은 3도 내지 20도(°) 범위를 갖을 수 있다.

상기의 범위를 갖도록 제1 리드(311)를 마련함으로써, 유체가 유입구 측으로 역류하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

반면, 상기의 범위를 벗어난 각도를 갖도록 제1 리드(311)를 마련하는 경우, 제1 공간(S1)의 폭이 커지게 되어 유체가 압축공간 및 유입구로 역류하는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 상기 제2 리드(312)는 제1 리드(311)와 동일한 각도를 갖거나, 서로 다른 각도를 갖도록 마련될 수 있다.

보다 구체적으로, 제2 리드(312)는 제1 리드(311)와 동일하거나 서로 다른 각도를 갖도록 마련될 수 있으며, 제2 리드 내지 제6 리드(312 내지 316) 또한, 제1 리드와 동일하거나 서로 다른 각도를 갖도록 각각 마련될 수 있다.

상기 제1 리드(311)를 제외한 나머지 리드들(312 내지 316)의 각도(피치 값)는, 진공펌프의 성능을 향상시키도록, 진공펌프의 용량 및 성능에 따라 적절하게 선택하여 마련될 수 있다.

이에 더하여, 제1 리드(311)와 제2 리드(312)의 각각의 폭(W1,W2)은 동일하거나 서로 다르게 형성될 수 있다.

상기 제2 리드(312)는 제1 리드(311)와 동일하거나 서로 다른 폭을 갖도록 마련될 수 있으며, 제2 리드 내지 제6 리드(312 내지 316) 또한, 제1 리드와 동일하거나 서로 다른 폭을 갖도록 각각 마련될 수 있다.

상기 각각의 리드들(311 내지 316)의 폭은, 진공펌프의 성능을 향상시키도록, 진공펌프의 용량 및 성능에 따라 적절하게 선택하여 마련될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공펌프(20)의 제1 하우징의 정면 측 사시도, 도 5는 도 4에 나타낸 배면측 사시도, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공펌프(20)의 제2 하우징의 사시도, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하우징부의 단면도이다.

이하에서는 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공펌프(20)에 대해 상세히 설명하며, 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 진공펌프(10)에서 설명한 내용과 동일한 내용은 생략하기로 한다.

먼저, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공펌프(20)는, 유입구(101), 유입구(101)와 연결된 압축공간(102) 및 압축공간(102)과 연결된 이송공간(103)을 갖는 하우징부(100')를 포함한다.

또한, 상기 압축공간(102)에 배치된 로터부(200) 및 이송공간(103)에 배치되고, 이송방향을 따라 차례로 배열된 제1 내지 제3 리드(311', 312', 313')를 갖는 스크류부(300')를 포함한다.

상기 하우징부(100')는, 유입구(101) 및 압축공간(102)과 이송공간(103)의 경계영역의 적어도 일부를 밀봉하도록 마련된 격벽(110)을 포함하며, 상기 제1 리드(311')는, 격벽(110)과 소정의 간격을 갖도록 배치될 수 있다.

상기 하우징부(100')는, 제1 하우징(1001) 및 제2 하우징(1002)을 포함한다.

보다 구체적으로, 상기 제1 하우징(1001)은, 유입구(101) 및 압축공간(102)이 마련되고, 격벽(110)을 매개로 압축공간과 이송공간을 연결하도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 격벽(110)은, 압축공간 측과 마주하는 제1면(111) 및 제1면의 반대방향의 제2 면(112)을 갖는다.

또한, 상기 제1 하우징(1001)은, 압축공간(102)에서 이송공간(103)으로 유체가 유동하도록 격벽(110)의 적어도 일부 영역을 관통하는 제1 유동홀(130)을 갖는다.

즉, 상기 제1 유동홀(130)은, 격벽(110)의 적어도 일부 영역을 관통하도록 마련될 수 있다.

특히, 상기 제1 유동홀(130)은, 유입구(101)의 반대방향 측 격벽에 마련될 수 있다.

예를 들어, 상기 유입구(101)는 제1 하우징(1001)의 상부 측에 마련되고, 제1 유동홀(130)은 하부 측에 마련될 수 있으며, 따라서, 유입구(101)를 통해 유입된 유체가 로터부에 의해 압축된 후 제1 유동홀(130)을 통과하여 이송공간(103)으로 유동될 수 있다.

이에 더하여, 상기 격벽(110)에는 직렬로 연결된 로터부(200)와 스크류부(300')를 연결하는 각각의 제1 및 제2 회전축(401,402)이 관통하는 한 쌍의 관통홀(113)이 마련될 수 있다.

상기 로터부(200)와 스크류부(300)는, 제1 루츠로터(201)와 제1 스크류 로터(311') 및 제2 루츠로터(202)와 제2 스크류 로터(312')의 중앙을 관통하는 각각의 제1 및 제2 회전축(401, 402)을 포함하며, 각각의 제1 및 제2 회전축이 상기 격벽(110)을 관통하여 회전할 수 있도록 격벽(110)에는 한 쌍의 관통홀(113)이 각각 마련될 수 있다.

한편, 상기 제2 하우징(1002)은 격벽(110) 측에 장착되어, 유체를 이송하도록 마련된 이송공간을 갖을 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제2 하우징(1002)은, 이송공간이 마련되며, 일측이 개구된 개구부를 갖는다.

상기 개구부 측은 소정 공간을 갖도록, 개구부에서 소정 간격 떨어져 제1 내지 제3 리드(311',312',313')가 차례로 배치될 수 있다.

상기 제2 하우징(1002)의 개구부는, 격벽(110)의 제2면(112)과 접촉하여 결합될 수 있다.

여기서, 상기 제2 하우징(1002)은, 격벽(110)과 제1 리드(311') 사이 간격에 형성된 공간으로 정의되는 제2 완충부(S2')를 갖는다. 즉, 개구부 측에 소정 공간을 갖도록 마련하여, 제2 완충부(S2')를 형성할 수 있다.

따라서, 제2 완충부(S2')를 형성하는 일부면은, 격벽의 제2면일 수 있다.

이에 더하여, 상기 제2 하우징(1002)은, 제1 유동홀(130)과 유체이동 가능하게 연결되는 유동유로(150)를 포함한다.

상기 유동유로(150)는, 제1 유동홀(130)과 제2 완충부(S2') 사이를 연결하도록 제1 리드(311')의 둘레방향을 따라 연장 형성된 유로부재(151)를 포함한다.

상기 유로부재(151)는, 제1 리드(311')의 둘레방향을 따라 개구부 측으로 돌출되도록 연장 형성될 수 있으며, 유로부재(151)에 의해 유동유로(150)는 제1 리드(311')의 둘레방향을 따라 마련될 수 있다.

즉, 상기 유동유로(150)는, 제1 리드(311')의 둘레방향을 따라 연장 형성될 수 있다.

여기서, 제1 리드(311')는 서로 맞물려 회전하도록 마련된 한 쌍의 리드를 의미한다.

또한, 상기 유로부재(151)에는, 제2 완충부(S2')와 유체이동 가능하게 연결되도록 유로부재(151)의 적어도 일부 영역을 관통하는 제2 유동홀(153)이 마련될 수 있다.

따라서, 유입구(101)로 유입된 유체는 로터부에 의해 압축된 후, 제1 유동홀(130)과 유동유로(150)를 차례로 통과하여 제2 완충부(S2')로 이송될 수 있다. 이 때, 유동유로(150)를 따라 유동된 유체는 제2 유동홀(153)을 통과하여 제2 완충부(S2')로 유동될 수 있다.

즉, 유입구(101)로 유입된 유체는 로터부에 의해 압축된 후, 제1 유동홀(130)과 유동유로(150) 및 제2 유동홀(153)을 차례로 통과하여 제2 완충부(S2')로 이송된다.

여기서, 상기 제2 유동홀(153)은 제2 하우징(1002)의 상부 측에 마련될 수 있다.

즉, 제1 하우징(1001)의 하부 측에 마련된 제1 유동홀(130)을 통해 유입된 유체는, 제2 하우징(1002)의 상부 측에 마련된 제2 유동홀(153)을 통과하여 제2 완충부(S2')로 유입되기 위해, 하우징부의 둘레방향(제1 리드의 둘레방향)을 따라 마련된 유동유로(150)를 따라 유동함으로써, 이송공간으로 유입되기 전 보다 긴 유동이 이루어진다.

다시 말해, 상기와 같이 형성된 유동유로(150)는, 유체가 유동하는 경로의 길이를 길게하고, 경로의 체적을 보다 크게 함으로써, 압축공간에서 이송되는 유체 즉, 공정 부산물이 이송공간(스크류부)로 이송되는 것을 최소화 할 수 있으며, 이에 따라 진공펌프의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 유동유로(150)를 체류하는 시간이 길어짐에 따라, 유입된 공정부산물이 유동유로(150) 내에 분산되어, 이송공간으로 한꺼번에 많은 양이 이송되는 것을 방지함으로써, 이송공간 내 유입되는 공정부산물의 양을 감소시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 제2 완충부(S2')의 체적은, 로터부의 1회 회전시, 이송되는 유체의 체적의 1 내지 2배를 갖도록 마련될 수 있다.

즉, 압축공간에서 이송되는 유체의 체적에 따라, 제1 리드(311')의 위치를 변경하여 제2 완충부(S2')의 체적을 변경할 수 있다.

상기 제2 완충부(S2')의 체적을 로터부의 1회 회전시, 이송되는 유체의 체적 보다 작게 형성하는 경우, 다량 유입된 유체(공정 부산물)가 제2 완충부(S2')에서 충분히 정체하기 어렵고, 이에 따라 진공펌프의 성능이 저하될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진공펌프(20)는, 상기 격벽(110)과 제1 리드(311') 사이 간격에 형성된 공간으로 정의되는 제2 완충부(S2')에 의해 이송공간(103)으로 이송된 유체에 의한 스크류부(300')의 마모를 방지하도록 마련될 수 있다.

즉, 상기와 같이 진공펌프(20)에 격벽(110)을 마련하여, 격벽(110)과 제1 리드(311')사이 간격에 형성된 공간으로 정의되는 제2 완충부(S2')를 형성함으로써, 이송공간(103)으로 이송되는 유체의 밀도를 감소시킬 수 있게 되며, 이에 따라, 스크류부의 마모를 방지할 수 있게 된다.

즉, 다량 유입된 유체(공정 부산물)가 제2 완충부(S2')에서 정체 후 순차적으로 스크류부(300')의 리드들을 따라 배출하도록 하여 스크류 로터 및 하우징의 물리적 마모를 방지할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 진공 펌프 성능 저하를 방지할 수 있으며, 진공 펌프 수명을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

10, 20: 진공펌프
100: 하우징
200: 로터부
300, 300': 스크류부
311, 311': 제1 리드
312, 312': 제2 리드
313, 313': 제3 리드

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15. 유입구, 유입구와 연결된 압축공간 및 압축공간과 연결된 이송공간을 갖는 하우징부;
    압축공간에 배치된 로터부; 및
    이송공간에 배치되고, 이송방향을 따라 차례로 배열된 제1 내지 제3 리드를 갖는 스크류부; 를 포함하고,
    하우징부는, 유입구 및 압축공간과 이송공간의 경계영역의 적어도 일부를 밀봉하도록 마련된 격벽을 갖고, 제1 리드는, 격벽과 소정 간격 떨어져 배치되어, 격벽과 제1 리드 사이 간격에 형성된 공간으로 정의되며, 압축공간에서 이송공간으로 이송된 유체가 정체하여 밀도를 감소시키도록 마련된 제2 완충부를 가지며,
    격벽은, 압축공간에서 이송공간으로 유체가 유동하도록 격벽의 적어도 일부 영역을 관통하는 제1 유동홀을 가지고,
    제1 유동홀을 통해 유입된 유체가 분산되기 위해 유동 경로의 길이가 길도록, 제1 유동홀과 제2 완충부 사이를 연결하기 위한 제1 리드의 둘레방향을 따라 연장 형성된 유동유로를 포함하는, 진공펌프.
16. 제 15항에 있어서,
    하우징부는, 유입구 및 압축공간이 마련되고, 격벽을 매개로 압축공간과 이송공간을 연결하는 제1 하우징; 및
    격벽 측에 장착되어, 유체를 이송하도록 마련된 이송공간을 갖는 제2 하우징; 을 포함하며,
    제2 하우징은, 격벽과 제1 리드 사이 간격에 형성된 공간으로 정의되는 제2 완충부를 갖는, 진공펌프.
17. 제 16항에 있어서,
    제1 유동홀은 제1 하우징에 마련되고,
    유동유로는, 제2 하우징에 마련되며,
    유입구로 유입된 유체는 로터부에 의해 압축된 후, 제1 유동홀과 유동유로를 차례로 통과하여 제2 완충부로 이송되는, 진공펌프.
18. 제 15항에 있어서,
    유동유로는, 제1 유동홀과 제2 완충부 사이를 연결하도록 제1 리드의 둘레방향을 따라 연장 형성된 유로부재를 포함하며,
    유로부재는, 유동유로를 따라 유동된 유체가 제2 완충부로 유동되도록 유로부재의 적어도 일부 영역을 관통하는 제2 유동홀이 마련된 진공펌프.
19. 제 16항에 있어서,
    제2 완충부의 체적은, 로터부의 1회 회전시, 이송되는 유체의 체적의 1 내지 2배를 갖는, 진공펌프.

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