KR20080044470A - 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프 - Google Patents

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Abstract

반도체 및 디스플레이 제조장치의 공정 쳄버를 진공화시키기 위한 또는 공정 쳄버에서 발생한 기체 상태의 물질 및/또는 공정부산물을 외부로 배출시키기 위한 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프를 개시한다. 본 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식 진공펌프는 내부 수용공간을 갖으며, 일측에는 흡입구가 구비되고, 타측에는 배출구가 구비된 하우징과 상기 하우징의 내부 수용공간에 수용되고, 상호 맞물리게 설치되는 제 1 및 제 2 루츠 로터와 상기 하우징의 내부 수용공간에 수용되고, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터에 근접하여 상호 맞물리게 설치되는 1 및 제 2 스크루 로터와 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터와 상기 제 1 및 제 2 스크루 로터의 중앙을 관통하여 설치되는 제 1 및 제 2 전동축과 상기 제 1 및 제 2 전동축에 상호 맞물리어 결합되는 제 1, 2 기어 및 코일이 권선되고 케이스의 내부에 구비된 고정자와 상기 고정자의 내부에서 회전가능하도록 상기 제 1 전동축에 연결되는 회전자를 구비한 모터를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터는 세 개의 로브로 각각 이루어지고, 상기 고정자에는 상기 하우징의 내부에서 유입되는 각종 부산물로부터 상기 코일을 보호하기 위한 충진물이 충진 성형되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구조로 인하여 반도체 및 디스플레이 제조 장치의 공정 쳄버를 진공화시키기 위한 또는 공정 쳄버에서 생성된 기체상태의 물질 및/또는 공정부산물을 외부로 배출시 높은 기체 압축 이송효율을 유지하고, 진공펌프에서 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있고, 진공펌프에서 유입되는 각종 부산물로부터 고정자의 코일을 보 호함과 동시에 모터의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
루츠 로터, 스크루 로터, 모터, 고정자, 회전자, 에폭시수지, 기밀단자, 건식진공펌프

Description

루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프{COMPOSITE DRY VACUUM PUMP HAVING ROOTS AND SCREW ROTOR}
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 개략적인 횡단면도;
도 2는 도 1에 도시된 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 개략적인 종단면도;
도 3은 도 1에 도시된 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프 중 루츠 로터와 스크루 로터를 도시한 사시도;
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 작동상태를 도시한 대략적인 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 개략적인 횡단면도;
도 6는 도 5에 도시된 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 개략적인 종단면도;
도 7은 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 사시도;
도 8은 도 7에 도시된 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 개략적 인 횡단면도;
도 9는 종래의 드라이 진공 펌프의 개략적인 횡단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 하우징 11 : 흡입구
12 : 배출구 21, 22 : 제 1, 2 전동축 31, 32 : 제 1, 2 루츠 로터 41, 42 : 제 1, 2 스크루 로터
50 : 모터 58 : 에폭시수지
본 발명은 건식 진공펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 루츠 로터와 스크루 로터가 복합된 건식진공펌프에 관한 것이다.
최근, 이러한 건식진공펌프는 공정 챔버에서의 완벽한 진공 상태 유지 및 요구되는 동력 비용의 절감을 목적으로 하나 이상의 로브(lobe)가 구비된 루츠형 로터(roots rotor)와 하나 이상의 스크루형 로터(screw rotor)를 포함한다. 루츠형 로터는 상기한 공정 챔버에 연결되어 공정 챔버에서 발생된 기체 상태의 물질을 포함한 공정 부산물을 흡입 및 압축시키는 데 이용되고, 스크루형 로터는 루츠형 로터에 의해 흡입된 기체 및 공정 부산물을 상기한 공정 챔버의 외부로 배출시키는 데 이용된다. 어떠한 경우든, 이들 로터는 공정 챔버에서 진공을 유지시키기 위해 밀폐된 상태로 작동된다.
통상적으로, 이들 루츠형 로터단과 스크루형 로터단 사이에는 공정 부산물이 로터의 회전을 방해하지 않고 루츠형 로터단에서 스크루형 로터단으로 원활하게 이동시키기 위해 격벽이 제공된다. 이러한 구성의 대표적인 예는 가시야마 인더스트리 컴퍼니 리미티드(Kashiyama Industry Co., Ltd.)의 미국특허 제 5,549,463호에 개시되어 있다(이하 도 9 참조).
이 특허문헌에 따르면, 건식진공펌프(100)는 한 쌍의 루츠형 로터(102)(103)와 한 쌍의 스크루형 로터(105)(106)를 포함한다. 한 쌍의 루츠형 로터(102)(103)와 한 쌍의 스크루형 로터(105)(106)는 하나의 구동모터(104)에 의해 구동된다. 즉, 이러한 구동모터(104)에 의해 발생된 동력은 3개의 기어(124)(125)(127)에 의해 한 쌍의 루츠형 로터(102)(103) 및 한 쌍의 스크루형 로터(105)(106) 모두에 전달된다. 루츠형 로터(102)(103)와 스크루형 로터(105)(106) 사이에는 상기한 바와 같은 공정 챔버(도시되어 있지 않음)로부터의 공정 부산물이 스크루형 로터(105)(106)에 직접 이송되지 못하게 격벽(108)이 제공된다. 이 특허문헌은 본 발명의 참고문헌으로 본원에 포함된다.
그러나, 상기한 미국특허 제 5,549,463호에 개시된 건식진공펌프(100)에서 요구되는 격벽(108)은 루츠형 로터(102)(103)와 스크루형 로터(105)(106) 사이에 구비되므로, 즉, 이들을 포함한 하우징(107)을 여러 개로 나누어야 하므로, 이러한 건식진공펌프(100)를 제작하는데 그만큼의 노력과 부품 수를 증가시키는 요인이었다.
또한, 격벽을 사용하는 방식 이외에도, 스크루형 로터를 이용하는 건식진공 펌프에서 소비 전력을 낮추고 압축 배출되는 공정 부산물의 양을 늘리기 위해 가변 피치의 스크루를 사용하는 방식도 시도되었으나, 기존의 방식을 사용하였을 때보다 더 큰 로터와 펌프 하우징을 필요로 하므로 실효성은 떨어지는 것으로 평가되고 있다.
또한, 단순히 루츠형 로터와 스크루형 로터 사이에 구비되었던 격벽 없이 이들을 직접 연결하는 방식도 시도되었으나, 이 경우에는 루츠형 로터와 스크루형 로터의 단면이 기체 압축 이송효율을 높이기 위하여 유사한 형상으로 설계되어야 했다.
그러나 루츠형 로터와 스크루형 로터를 유사하게 형성하였을 경우, 루츠형 로터와 스크루형 로터의 밸런스에 악영향을 미치게 되어 진공펌프에 심한 진동 및 소음이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 진공펌프에 사용되는 구동모터(200)는 도 9에 도시된 바와 같이, 고정자(220)와 회전자(230)와 샤프트(240) 및 모터케이스(210)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래의 진공펌프를 동작시키면, 모터(200)의 구동으로 인해 진공펌프 내부의 한 쌍의 루츠형 로터(102)(103)와 한 쌍의 스크루형 로터(105)(106)가 회전하여 진공펌프의 흡입구(310)를 통하여 공정 부산물이 흡입되고 진공펌프의 내부를 거쳐 배출구(320)를 통하여 배출되어 반도체 및 디스플레이 제조 장치의 공정쳄버가 진공상태가 된다. 이때 한 쌍의 루츠형 로터(102)(103)와 한 쌍의 스크루형 로터(105)(106)의 회전으로 인해 흡입되는 공정 부산물이 진공펌프의 내부를 거쳐 배출구(320)로 배출 시 공정 부산물의 일부가 구동모터(200) 내부 로 유입된다. 이와 같이 유입되는 공정 부산물은 고온의 공정 가스로 고정자 코일(220a)을 손상시켜 구동모터(200)의 수명을 단축하는 일이 발생하게 된다.
따라서, 종래에는 진공펌프에서 유입되는 공정 부산물에 의해 고정자 코일(220a)의 손상을 방지하기 위하여 고정자(220)와 회전자(230) 사이에 캔(400)을 설치하였다. 이러한 캔(400)은 스테인리스 등의 재질의 박판으로 둥글게 용접하여 고정자(220)와 회전자(230) 사이에 설치되어 진공펌프에서 유입되는 공정 부산물이나 윤활유 등이 고정자 코일(220a)을 손상시키지 않도록 하였다.
그러나, 고정자(220)와 회전자(230) 사이에 설치되는 캔(400)은 고정자(220)와 회전자(230) 사이의 미세한 간극 사이에 설치되어야하므로 그 가공 및 조립이 어려운 문제점이 있었다.
또한 고정자(220)와 회전자(230) 사이에 설치된 캔이 자력손실을 유발함으로써 모터의 동력이 많이 소모되어 운영비용이 증가하는 등의 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 반도체 및 디스플레이 제조 장치의 공정 쳄버를 진공화시키기 위한 또는 공정 쳄버에서 생성된 기체상태의 물질 및/또는 공정 부산물을 외부로 배출시 높은 기체 압축 이송효율을 유지하고, 루츠 로터와 스크루 로터의 밸런스를 유지하여 진공펌프에서 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있는 루츠 로터와 스크루 로터를 지닌 복합건식진공펌프를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 진공펌프로부터 유입되는 각종 부산 물로부터 고정자 코일을 보호하여 고효율 진공펌프용 모터를 제공하는 데 있다.
내부 수용공간을 갖으며, 일측에는 흡입구가 구비되고, 타측에는 배출구가 구비된 하우징;
상기 하우징의 내부 수용공간에 수용되고, 상호 맞물리게 설치되는 제 1 및 제 2 루츠 로터;
상기 하우징의 내부 수용공간에 수용되고, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터에 근접하여 상호 맞물리게 설치되는 1 및 제 2 스크루 로터;
상기 제 1 및 제 2 루츠 로터와 상기 제 1 및 제 2 스크루 로터의 중앙을 관통하여 설치되는 제 1 및 제 2 전동축;
상기 제 1 및 제 2 전동축에 상호 맞물리어 결합되는 제 1, 2 기어; 및
코일이 권선된 고정자와 상기 고정자의 내부에서 회전가능하도록 상기 제 1 전동축에 연결되는 회전자를 구비한 모터;를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 루츠 로터는 세 개의 로브로 각각 이루어지고, 상기 고정자에는 상기 하우징의 내부에서 유입되는 각종 부산물로부터 상기 코일을 보호하기 위한 충진물이 충진 성형되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프를 제공한다.
이와 같은 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프에 의하면, 반도체 및 디스플레이 제조 장치의 공정 쳄버를 진공화시키기 위한 또는 공정 쳄버에서 생성된 기체상태의 물질 및/또는 공정 부산물을 외부로 배출시 높은 기체 압축 이송효 율을 유지하고, 진공펌프에서 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있고, 진공펌프에서 유입되는 공정 부산물로부터 고정자 코일을 보호하여 모터의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.
이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식 진공펌프를 도시한 횡단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식 진공펌프를 도시한 종단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프 중 루츠 로터와 스크루 로터를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프는 일측에는 흡입구(11)가 구비되고, 타측에는 배출구(12)가 구비되고, 내부 수용공간을 갖는 하우징(10)과 하우징(10)의 내부 수용공간에 수용되고, 상호 맞물리게 설치되는 제 1, 2 루츠 로터(31,32)와 하우징(10)의 내부 수용공간에 수용되고, 제 1, 2 루츠 로터(31,32)에 근접하여 상호 맞물리게 설치되는 제 1, 2 스크루 로터(41,42)와 제 1, 2 루츠 로터(31,32)와 제 1, 2 스크루 로터(41,42)의 중앙을 관통하여 설치되는 제 1, 2 전동축(21,22)과 제 1, 2 전동축(21,22)에 상호 맞물리어 결합되는 제 1, 2 기어(24,26) 및 코일(54a)이 권선되고 케이스(52)의 내부에 구비된 고정자(54)와 고정자(54)의 내부에서 회전가능하도록 제 1 전동축(21)에 연결되는 회전자(56)를 구비한 구동모터(50)로 구성된다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
하우징(10)은 진공을 만들기 위해 내부에 밀폐된 공간을 가지며, 하우징(10)의 일측에는 흡입구(11)가, 타측에는 배출구(12)가 형성된다. 흡입구(11)를 통해 진공을 만들고자 하는 환경의 공기를 흡입하여, 배출구(12)를 이용해 이러한 공기를 외부로 배출한다. 또한, 제 1 루츠 로터(31)와 제 2 루츠 로터(32)의 하부 하우징(10)에는 흡입대상물질이 잔류할 수 있는 소정의 공간(13)이 형성된다.
제 1, 2 루츠 로터(31)는 각각 세 개의 로브(31a, 31b, 31c, 32a, 32b, 32c)로 이루어져 하우징(10)의 내부 수용공간에 수용된다. 각각의 세 개의 로브(31a, 31b, 31c, 32a, 32b, 32c)는 상호 맞물려 회전하면서 공기를 함입하여 제 1, 2 스크루 로터(41, 42)로 이송시킨다. 세 개의 로브(31a, 31b, 31c, 32a, 32b, 32c) 중 한 개의 로브(31a, 32a)는 회전중심으로부터 로브(31a, 32a)의 끝단까지의 길이가 다른 두 개의 로브(31b, 31c, 32b, 32c) 길이보다 짧게 형성된다. 짧게 형성된 로브(31a, 32a)와 대향 되는 위치에는 회전시 접하여 밀폐되도록 짧게 형성된 로브(31a, 32a)와 대응되는 형상으로 형성된다.
즉, 제 1 루츠 로터(31)의 짧게 형성된 로브(31a)의 대향되는 위치는 회전시 제 2 루츠 로터(32)의 짧게 형성된 로브(32a)와 접하게 되고, 반대로 제 2 루츠 로터(32)의 짧게 형성된 로브(32a)의 대향되는 위치는 회전시 제 1 루츠 로터(31)의 짧게 형성된 로브(31a)와 접하여 회전하게 된다.
제 1, 2 스크루 로터(41,42)는 제 1 스크루 로터(41)와 제 2 스크루 로터(42)가 한 쌍의 형태를 가지며, 두 스크루 로터(41, 42)가 맞물려 회전하면서 제 1, 2 스크루 로터(41, 42)의 홈과 하우징(10) 사이에서 형성되는 용적 변화에 의해 가스를 연속적으로 흡입, 압축 및 토출할 수 있다. 또한 제 1 및 제 2 스크루 로터(41, 42)의 지름은 하우징(10) 내부의 열에 의해 제 1 및 제 2 스크루 로터(41, 42)가 열 팽창되어 하우징(10) 내부와 마찰에 의해 회전이 방해되는 것을 고려하여 흡입구(11) 측에서 배출구(12) 측으로 갈수록 그 지름이 짧아지게 형성된다.
전동축(21,22)은 제 1 루츠 로터(31)와 제 1 스크루 로터(42)의 중앙을 관통하여 연장형성되는 제 1 전동축(21)과 제 2 루츠 로터(32)와 제 2 스크루 로터(42)의 중앙을 관통하여 연장형성되는 제 2 전동축(22)으로 구성되며, 제 1 전동축(21)과 제 2 전동축(22)에는 상호 맞물려 회전될 수 있도록 제 1 기어(24)와 제 2 기어(26)가 형성된다. 제 1 전동축(21)의 일단에는 구동모터(50)가 설치된다. 그리고 제 1 및 제 2 전동축(21,22)의 양 단에는 다수의 베어링(70)이 결합된다.
한편, 펌프 운전시 진공상태와 대기압 상태의 압력이 반복될 수 있는 흡입구(11) 측에 제 1, 2 루츠 로터(31,32)와 제 1, 2 스크루 로터(41,42)를 지지하는 베어링(70)에서 윤활용 그리스가 압력차로 인해 베어링(70)에서 빠져나올 수 있기 때문에 진공펌프의 고장의 원인이 되었다. 따라서, 제 1 및 제 2 전동축(21,22)의 양 단 중 일측 즉, 배출구(12) 측의 제 1 및 제 2 전동축(21,22)의 끝단에만 베어링(70)이 결합될 수 있다.
구동모터(50)는 코일(54a)이 권선되어 케이스(52)의 내부에 구비된 고정자 (54) 및 고정자(54)의 내부에서 회전가능하도록 제 1 전동축(21)에 연결되어 구비되는 회전자(56)를 포함하고, 고정자(54)에는 진공펌프에서 유입되는 각종 부산물로부터 코일(54a)을 보호하기 위한 충진물이 충진 성형된다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
케이스(52)의 내부수용공간에는 코일(54a)이 권선된 고정자(54)와 고정자(54)의 내부에서 회전가능하도록 제 1 전동축(21)에 연결된 회전자(56)가 설치된다. 고정자 코일(54a)주변영역은 코일(54a)이 외부로 노출되지 않도록 충진물이 충진 성형된다. 이러한 충진물은 회전자(56)의 회전에 간섭되지 않도록 소정의 간결을 두고 충진 성형된다. 코일(54a) 주변영역을 감싸는 충진물로는 내화학성 및 열전도성이 좋은 에폭시수지(58)가 사용된다.
여기에서 주목할 점은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구동모터(50)에는 종래의 구동모터(104)와 달리 고정자(54)와 회전자(56) 사이에 설치되는 캔(200)이 없다는 점이다. 종래의 구동모터(104)에는, 상기한 바와 같이 진공펌프에서 유입되는 각종 부산물로부터 고정자 코일(120a)을 보호하기 위하여 캔(200)을 이용하여 완전히 격리 밀봉되었다. 그러나 이러한 캔(200)은 고정자(120)와 회전자(130) 사이에 설치되어 자력손실에 따른 구동모터(100)의 동력이 많이 소모되었고, 고정자 코일(120a)이 진공펌프(300)에서 유입되는 각종 부산물에 노출되어 손상되기 쉬웠다. 또한 고정자(120)와 회전자(130) 사이의 미세한 간극 사이의 정확한 위치에 캔(200)이 존재하여야 하므로 제조상의 어려움이 있었다. 이러한 요건은 본 발명에 의해 해소되었다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 이러한 캔(200)을 사 용하는 대신에 고정자 코일(54a)이 노출되지 않도록 내화학성 및 열전도성이 우수한 에폭시수지(58)를 고정자 코일(54a) 주변영역에 충진 성형하여 진공펌프에서 유입되는 각종 부산물로부터 격리하여 보호할 수 있고, 고정자(54)와 회전자(56) 사이에서 발생하는 자력의 손실이 없고, 고정자 코일(54a)에서 발생하는 열이 열전도성이 우수한 에폭시수지(58)에 의해 전도되어 신속히 외부로 배출될 수 있는 모터(50)를 제공한다.
또한, 이러한 구동모터(50)는 원하는 동력에 맞도록 다양한 종류를 사용할 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프에는 수냉식 모터가 사용된다.
또한 케이스(52)는 외부공기가 케이스(52)의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 케이스(52)의 이음매부분을 용접하여 제작하거나 케이스(52)의 이음매부분에 오링을 설치하거나 케이스(52)를 일체로 주물 제작할 수도 있다.
이와 같은 구조에 의해 외부공기가 케이스(52)의 내부로 유입이 방지되어 케이스(52) 내부의 기밀을 보장할 수 있다.
또한 케이스(52)의 일측에는 외부공기가 케이스(52)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 기밀단자(90)가 설치된다.이러한 기밀단자(90)는 종래에는 외부공기가 케이스(210)의 일측면에 설치된 전기단자(500)의 틈새로 유입되어도 케이스(210) 내부에 구비된 캔(400)에 의해 기밀이 유지되었으나, 본 발명에서는 케이스(52)가 그 역할을 담당하게 되므로 외부공기가 케이스(52)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 기밀단자(90)가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 케이스(52)의 일측에는 모터(50)의 주파수를 제어하기 위한 제어부재(95)가 더 구비된다. 이러한 제어부재(95)가 케이스(52)의 일측에 구비되는 것은 제어부재(95)에서 발생하는 열을 모터(50)의 냉각수를 이용하여 제어부재(95)를 냉각하여 과열되는 것을 방지하기 위함이다.
이와 같이 모터(50)의 고정자 코일(54a) 주변영역을 에폭시수지(58)로 충진 성형함으로써, 진공펌프에서 유입되는 각종 부산물로부터 고정자 코일(54a)을 보호하여 고효율의 모터(50)를 제공할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 구조를 가지는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 흡입, 압축 및 토출 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 구동모터(50)를 구동시키게 되면, 구동모터(50)에 결합된 제 1 전동축(21)이 회전하게 되고, 이와 함께 제 1 전동축(21)의 제 1 기어(24)와 맞물린 제 2 기어(26)가 회전하여 제 1, 2 루츠 로터(31,32) 및 제 1, 2 스크루 로터(41,42)가 회전하게 된다. 제 1, 2 루츠 로터(31,32)가 회전하게 되면, 제 1, 2 루츠 로터(31,32)가 상호 맞물려 회전하면서 흡입구(11)를 통하여 공기를 흡입, 압축하게 되고, 이어서 제 1, 2 스크루 로터(41,42)를 통하여 배출구(12)로 토출된다.
즉, 제 1, 2 루츠 로터(31,32) 및 제 1, 2 스크루 로터(41,42)가 1 회전하게 되면, 세 개의 로브(31a,31b,31c,32a,32b,32c) 중 한 개의 로브(31a,32a)가 짧게 형성되어 제 1, 2 루츠 로터(31,32)는 흡입되는 공기를 2번 압축하여 제 1, 2 스크루 로터(41,42) 측으로 이송하게 되고 제 1, 2 스크루 로터(41,42) 측으로 이송된 공기는 제 1, 2 스크루 로터(41,42)를 통하여 각각 분배되어 배출구(12)로 토출되는 것이다.
따라서, 제 1, 2 루츠 로터(31,32) 및 제 1, 2 스크루 로터(41,42)가 1 회전시 흡입, 압축, 토출 행정이 1번에 이루어짐으로써 흡입가스가 연속적으로 이송되며, 제 1, 2 루츠 로터(31,32) 및 제 1, 2 스크루 로터(41,42)의 밸런스가 유지되어 진공펌프에 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있게 되는 것이다.
즉, 제 1, 2 루츠 로터(31,32)의 형상을 제 1, 2 스크루 로터(41,42)와 높은 기체 압축 이송효율을 유지할 수 있는 유사한 형상을 유지하면서 밸런스를 맞출 수 있도록 제 1, 2 루츠 로터(31,32)를 각각 세 개의 로브(31a, 31b, 31c, 32a, 32b, 32c)로 설계하여 진공펌프에서 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있다. 그리고 제 1, 2 루츠 로터(31,32)의 세 개의 로브(31a, 31b, 31c, 32a, 32b, 32c) 중 하나의 로브(31a,32a) 길이를 조절함으로써 제 1, 2 루츠 로터(31,32)에서 제 1, 2 스크루 로터(41,42)로 흡입과 토출이 연속적으로 진행되도록 하여 길이를 조절하기 전의 루츠 로터(31,32)에서 스크루 로터(41,42)로 기체 이송 시 발생하였던 내부 유체 흐름의 단속을 제거하여 이에 기인하는 진동 및 소음을 최소화하였다. 또한, 제 1, 2 루츠 로터(31,32)의 외경과 하우징(10)의 내경과의 접촉 면적을 줄임으로써, 마찰에 따른 마모되는 것을 줄임으로써 진공펌프의 수명이 연장된다.
도 5에는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프를 도시한 횡단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5에 도시된 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 개략적인 종단면도가 도시되어 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프는 제 1, 2 루츠 로터(31,32)의 일측에는 제 1, 2 루츠 로터(31,32)보다 그 길이가 길게 형성되고, 다수개의 로브가 짝을 이루도록 형성된 제 3, 4 루츠 로터(61,62)가 결합되고, 제 1, 2 루츠 로터(31,32)와 제 3, 4 루츠 로터(61,62) 사이에는 유입공(82)이 형성된 격벽(80)이 형성되는 것을 제외하고는 제 1 실시 예와 같다.
이와 같은 구조로 이루어진 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프는 제 3, 4 루츠 로터(61,62)의 길이가 제 1, 2 루츠 로터(31,32)의 길이보다 길게 형성되어 제 3, 4 루츠 로터(61,62)가 수용된 하우징(10) 내부의 체적이 늘어남으로써 흡입되는 공기의 양이 증가하게 되고 이에 따른 이송 및 토출량이 증가되어 진공상태를 요하는 환경을 신속히 만들 수 있게 된다.
도 7에는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프를 도시한 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 7에 도시된 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프의 횡단면도가 도시되어 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프는 제 1, 2 루츠 로터(31,32)의 일측에는 제 3, 4 스크루 로터(43,44)가 더 구비되고, 제 3, 4 스크루 로터(43,44)의 하우징(10)의 하부에는 배출구(16)가 더 구비되는 것을 제외하고는 제 1 실시 예와 같다.
이와 같은 구조로 이루어진 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프는 공 정 쳄버에서 발생한 기체 상태의 물질 및/또는 공정부산물이 제 1, 2 루츠 로터(31,32) 측으로 흡입되고, 흡입된 기체 상태의 물질 및/또는 공정부산물은 제 1, 2루츠 로터(31,32)의 양측에 구비된 제 1, 2, 3, 4 스크루 로터(41,42,43,44)를 통하여 이송되어 각각의 배출구(12, 16)로 토출됨으로써, 이송 및 토출량이 증가되어 진공상태를 요하는 환경을 신속히 만들 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변화 및 변형시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프는 반도체 및 디스플레이 제조 장치의 공정 쳄버를 진공화시키기 위한 또는 공정 쳄버에서 생성된 기체상태의 물질 및/또는 공정 부산물을 외부로 배출시 높은 기체 압축 이송효율을 유지하고, 루츠 로터와 스크루 로터의 밸런스를 유지하여 진공펌프에서 발생하는 진동 및 소음을 방지할 수 있고, 진공펌프에서 유입되는 각종 부산물로부터 고정자 코일을 격리 보호할 수 있도록 충진물이 충진 성형됨으로써, 가공의 난점으로 인한 제조상의 어려움이 없고, 모터의 동력 손실을 방지하여 고효율의 모터를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (17)

  1. 내부 수용공간을 갖으며, 일측에는 흡입구가 구비되고, 타측에는 배출구가 구비된 하우징;
    상기 하우징의 내부 수용공간에 수용되고, 상호 맞물리게 설치되는 제 1 및 제 2 루츠 로터;
    상기 하우징의 내부 수용공간에 수용되고, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터에 근접하여 상호 맞물리게 설치되는 1 및 제 2 스크루 로터;
    상기 제 1 및 제 2 루츠 로터와 상기 제 1 및 제 2 스크루 로터의 중앙을 관통하여 설치되는 제 1 및 제 2 전동축;
    상기 제 1 및 제 2 전동축에 상호 맞물리어 결합되는 제 1, 2 기어; 및
    코일이 권선되고 케이스의 내부에 구비된 고정자와 상기 고정자의 내부에서 회전가능하도록 상기 제 1 전동축에 연결되는 회전자를 구비한 모터;를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 루츠 로터는 세 개의 로브로 각각 이루어지고, 상기 고정자에는 상기 하우징의 내부에서 유입되는 각종 부산물로부터 상기 코일을 보호하기 위한 충진물이 충진 성형되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 세 개의 로브 중 어느 한 개의 로브는 회전 중심으로부터 로브의 끝단까지의 길이가 다른 두 개의 로브 길이보다 짧게 형성되고, 상기 짧게 형성된 로브와 대향 되는 위치에는 길이가 짧게 형성된 다른 로브와 회전시 접하도록 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터의 일측에는 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터 보다 그 길이가 길게 형성되고, 다수개의 로브가 짝을 이루도록 형성된 제 3 및 제 4 루츠 로터가 결합되고, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터와 상기 제 3 및 제 4 루츠 로터 사이에는 유입공이 형성된 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터의 일측에는 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터 보다 그 길이가 길게 형성되고, 다수개의 로브가 짝을 이루도록 형성된 제 3 및 제 4 루츠 로터가 결합되고, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터와 상기 제 3 및 제 4 루츠 로터 사이에는 유입공이 형성된 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터의 일측에는 제 3 및 제 4 스크루 로터가 더 구비되고, 상기 제 3 및 제 4 스크루 로터의 하부측 상기 하우징에는 배출구가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 루츠 로터의 일측에는 제 3 및 제 4 스크루 로터가 더 구비되고, 상기 제 3 및 제 4 스크루 로터의 하부측 상기 하우징에는 배출구가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 스크루 로터는 상기 흡입구 측에서 배출구 측으로 갈수록 그 지름이 짧아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 루츠 로터의 하부에는 흡입 대상 물질이 잔류할 수 있는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루츠 로터의 하부에는 흡입 대상 물질이 잔류할 수 있는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전동축의 일측 끝단에는 상기 제 1 및 제 2 전동축의 회전을 원활히 하기 위한 다수의 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 충진물은 에폭시수지인 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 케이스의 일측에는 외부공기가 상기 케이스 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 기밀단자가 설치되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 케이스에는 상기 케이스의 내부로 외부공기가 유입되는 것을 방지할 수 있도록 기밀수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 기밀수단은 상기 케이스가 주물로 형성되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 기밀수단은 상기 케이스의 이음매부분이 용접되는 것을 특징으로 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 기밀수단은 상기 케이스의 이음매부분에 오링이 구 비되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
  17. 제 13항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이스의 일측에는 모터의 주파수를 제어하기 위한 제어부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 루츠 로터와 스크루 로터 복합건식진공펌프.
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