KR20110009849A - 진공 펌프, 그 동작 방법, 및 가스 이동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공 펌프, 그 동작 방법, 및 가스 이동 장치를 제공한다. 이 진공 펌프는 주 용기에 연결된 메인 밸브, 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브, 및 메인 밸브 및 배기 밸브 사이에 배치되는 펌핑 용기 및 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 온도 조절부를 포함하는 열 펌핑부을 포함한다. 주 용기의 기체는 배기 밸브를 통하여 배출된다.
가열 냉각, 진공 펌프, 열전 소자, 열 교환

Description

진공 펌프, 그 동작 방법, 및 가스 이동 장치{VACUUME PUMP AND THE OPERATING METHOD OF THE SAME, AND GAS MOVING DEVICE}
본 발명은 진공 펌프에 관한 것이다. 더 구체적으로, 열 교환 방식의 진공 펌프에 관한 것이다.
일반적으로 저진공펌프는 기계식 로타리 진공펌프, 다이아프레임 진공펌프, 스크롤 진공펌프 등이 있다. 진공상태로 밀봉된 용기는 그 진공 상태를 그대로 유지하지 못하므로, 간헐적으로 다시 진공펌프를 이용하여 진공상태를 만들어 줘야 하는 번거로움이 있다.
본 발명의 해결하고자 일 기술적 과제는 저소음의 열교환 방식의 진공 펌프를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 일 기술적 과제는 저소음의 열교환 방식의 진공 펌프의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 일 기술적 과제는 저소음의 열교환 방식의 가스 이동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프는 주 용기에 연결된 메인 밸브, 상기 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브, 및 상기 메인 밸브 및 상기 배기 밸브 사이에 배치되는 펌핑 용기 및 상기 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 온도 조절부를 포함하는 열 펌핑부을 포함한다. 상기 주 용기의 기체는 상기 배기 밸브를 통하여 배출된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열 펌핑부는 제1 펌핑 용기 및 상기 제1 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 제1 온도 조절부를 포함하는 제1 열 펌핑부, 상기 제1 펌핑 용기에 연결된 제2 펌핑 용기 및 상기 제2 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 제2 온도 조절부를 포함하는 제2 열 펌핑부, 및 상기 제1 펌핑 용기와 상기 제2 펌핑 용기 사이에 배치된 중간 밸브를 포함한다. 상기 제1 핌핑 용기 및 상기 제2 펌핑 용기는 고온 상태 및 저온 상태를 포함하고, 상기 제1 펌핑 용기와 상기 제2 펑핑 용기는 서로 다른 상태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 온도 조절부는 열전소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열 펌핑부는 상기 펌핑 용기의 열 용량보다 큰 열용량을 가진 실온부 및 상기 실온부에 접촉하여 대기와 열적 평형을 제공하는 방열부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프는 주 용기에 연결된 메인 밸브, 상기 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브, 및 상기 메인 밸브 및 상기 배기 밸브 사이에 배치되는 열 펌핑부를 포함한다. 상기 열 펌핑부는 상기 메인 밸브에 연결된 예비 펌핑 용기, 상기 예비 펌핑 용기에 연결된 메인 펌핑 용기, 상기 예비 펌핑 용기와 상기 메인 펌핑 용기 사이에 배치된 중간 밸브, 및 상기 예비 펌핑 용기 및 상기 메인 펌핑 용기의 사이에 개재되어 상기 예비펌핑 용기 및 상기 메인 펌핑용기를 가열 냉각하는 온도 조절부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열 펌핑부는 서로 직렬 연결된 복수 개의 열 펌핑부들을 포함하고, 상기 열 펌핑부들 사이에 배치된 보조 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프는 주 용기에 연결된 상부 메인 밸브, 상기 주 용기의 기체를 배기하는 상부 배기 밸브, 상기 상부 메인 밸브 및 상기 상부 배기 밸브 사이에 배치되는 상부 펌핑부, 상기 주 용기에 연결된 하부 메인 밸브, 상기 주 용기의 기체를 배기하는 하부 배기 밸브, 상기 하부 메인 밸브 및 상 기 하부 배기 밸브 사이에 배치되는 하부 펌핑부, 및 상기 상부 펌핑부와 상기 하부 펌핑부 사이에 배치되어 상기 상부 펌핑부 및 상기 하부 펌핑부의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프는 주 용기에 연결된 메인 밸브, 상기 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브, 및 상기 메인 밸브 및 상기 배기 밸브 사이에 배치되는 펌핑 용기 및 상기 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 온도 조절부를 포함하는 열 펌핑부을 포함하고, 상기 주 용기의 기체를 상기 배기 밸브를 통하여 배출한다. 상기 진공 펌프의 동작 방법은 상기 펌핑 용기는 상기 온도 조절부에 의하여 고온 상태로 제공되는 단계, 상기 펌핑 용기는 상기 고온 상태이고, 상기 배기 밸브는 개방되어 상기 펌핑 용기의 기체를 외부로 배기되는 단계, 상기 펌핑 용기는 상기 고온 상태이고, 상기 배기 밸브는 폐쇄되는 단계, 상기 펌핑 용기는 상기 온도 조절부에 의하여 저온 상태로 제공되는 단계, 상기 펌핑 용기는 상기 저온 상태이고 상기 메인 밸브를 개방하여 상기 주 용기의 기체를 상기 펌핑 용기에 제공하는 단계, 및 상기 펌핑 용기는 상기 저온 상태에서 상기 메인 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 펌핑 용기는 상기 저온 상태에서 상기 메인 밸브를 폐쇄하는 단계, 상기 펌핑 용기는 상기 온도 조절부에 의하여 고온 상태로 제공되는 단계, 및 상기 펌핑 용기는 상기 고온 상태이고, 상기 배기 밸브는 개방되어 상기 펌핑 용기의 기체를 외부로 배기되는 단계는 순차적으로 또는 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 펌핑 용기는 상기 고온 상태이고, 상기 배기 밸브는 폐쇄되는 단계, 상기 펌핑 용기는 상기 온도 조절부에 의하여 저온 상태로 제공되는 단계, 및 상기 펌핑 용기는 상기 저온 상태이고 상기 메인 밸브를 개방하여 상기 주 용기의 기체를 상기 펌핑 용기에 제공하는 단계는 순차적 또는 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따는 가스 이동 장치는 주 용기에 연결된 메인 밸브, 및 상기 메인 밸브에 연결된 펌핑 용기 및 상기 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 온도 조절부를 포함하는 열 펌핑부을 포함한다. 상기 주 용기의 기체는 상기 펌핑 용기를 통하여 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프는 저소음이고, 작은 부피를 가지고 있어 진공으로 감압시키려는 용기 가까이에 두어 필요시 손쉽게 진공환경을 제공할 수 있다. 상기 진공 펌프는 진공 환경에서 동작되는 센서 등의 소형 장치에 적용이 유리하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펌핑 용기는 가열 및 냉각을 통해 주 용기를 진공으로 만들 수 있다. 상기 펌핑 용기의 냉각과 가열의 교차적 적용 및 이에 연동되는 밸브의 연동 작용은 주 용기 내의 기체를 배기할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프는 일반 기계식 저진공 펌프에 비해 냉열을 이용하므로 소음 이 없으며, 소형으로 제작이 가능하여 센서 산업 등에 응용성이 매우 큰 기술이라 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 기본 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 펌핑 용기(10)는 온도 조절부(12)와 접촉할 수 있다. 상기 온도 조절부(12)는 상기 펌핑 용기(10)를 가열 및 냉각시킬 수 있다. 상기 펌핑 용기(10)는 메인 밸브(16) 및 배기 밸브(18)를 포함할 수 있다. 상기 메인 밸브(16)를 개방하고, 상기 펌핑 용기(10)를 대기압(Patm)에서 가열하여 고온 상태(온도:TH)로 한 다음, 상기 펌핑 용기(10)를 상기 메인 밸브(16)를 폐쇄한다. 이어서, 상기 펌핑 용기(10)를 냉각하여 저온 상태(온도:TL)로 한다. 상기 펌핑 용기(10)의 압력은 대기압의 TL/TH 의 비율로 감소할 수 있다. 이러한 가열 동작과 냉각 동작을 하는 펌핑 용기(10) 및 온도 조절부(12)를 n 개 연속적으로 배치하면, 최종단의 펌 핑 용기는 (TL/TH)n 배 만큼 진공을 얻을 수 있다. 상기 온도 조절부(12)의 가열 동작 및 냉각 동작은 열전소자를 사용할 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프 및 진공 펌프의 동작을 설명하는 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 상기 진공 펌프(100)는 주 용기(110)에 연결된 메인 밸브(120), 상기 주 용기(110)의 기체를 배기하는 배기 밸브(130), 및 열 펌핑부(140)를 포함한다. 상기 열 펌핑부(140)는 상기 메인 밸브(120) 및 상기 배기 밸브(130) 사이에 배치되는 펌핑 용기(142) 및 상기 펌핑 용기(142)를 가열 및 냉각하는 온도 조절부(144)를 포함한다. 상기 진공 펌프(100)는 상기 주 용기(110)의 기체를 상기 배기 밸브(130)를 통하여 배출한다.
상기 주 용기(110)는 진공 용기일 수 있다. 상기 주 용기(110)는 유전체 또는 금속일 수 있다. 상기 메인 밸브(120)는 상기 주 용기(110)에 연결될 수 있다. 상기 메인 밸브(120)는 개방 상태 및 폐쇄 상태를 가질 수 있다. 상기 주 용기(110)와 상기 펌핑 용기(142)는 상기 메인 밸브(120)를 통하여 연결될 수 있다. 상기 주 용기(110)는 진공 용기에 한정되는 것은 아니다.
상기 펌핑 용기(142)는 진공 용기일 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)는 유전체 또는 금속일 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)는 상기 주 용기(110)보다 열 용량이 적은 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 펌핑 용기(142)는 알루미늄으로 제작될 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)는 단열 처리될 수 있다.
상기 펌핑 용기(142)의 온도는 상기 온도 조절부(144)에 의하여 조절될 수 있다. 상기 열 펌핑부(140)는 상기 펌핑 용기(142)의 열 용량보다 큰 열용량을 가진 실온부(146), 및 상기 실온부(146)에 접촉하여 대기와 열적 평형을 제공하는 방열부(149)를 포함할 수 있다.
상기 온도 조절부(144)는 열전 소자를 포함할 수 있다. 상기 온도 조절부(144)는 가열 수단 및 냉각 수단을 포함할 수 있다. 상기 온도 조절부(144)가 펠티어 소자(Peltier) 소자인 경우, 상기 펠티어 소자에 흐르는 전류의 방향에 따라 가열 수단 또는 냉각 수단이 될 수 있다. 상기 온도 조절부(144)의 열용량(heat capacity)은 가열 동작 및 냉각 동작의 주기에 영향을 미칠 수 있다. 상기 가열 동작 및 냉각 동작의 주기는 상기 진공 펌프의 배기 속도(pumping speed)에 영향을 미칠 수 있다. 상기 진공 펌프가 소형일 경우, 상기 진공 펌프의 열용량은 작을 수 있다. 따라서, 상기 진공 펌프의 배기 속도는 증가할 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 온도 조절부(144)는 독립적인 가열부 및 냉각부를 포함할 수 있다.
상기 메인 밸브(120) 및 상기 배기 밸브(130)는 탄성을 이용하거나 밸브 자체의 중력을 이용할 수 있다. 상기 메인 밸브(120) 및 상기 배기 밸브(130)는 강제 제어에 의한 휘드스로우, 또는 자석과 유도코일의 성질을 이용하여 동작할 수 있다. 제어부(148)는 상기 메인 밸브(120), 상기 배기 밸브(130), 및 상기 온도 조절부(144)를 제어할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진공 펌프의 동작 방법을 설명 한다.
도 2a를 참조하면, 상기 펌핑 용기(142)는 상기 온도 조절부(144)에 의하여 고온 상태(H)로 제공될 수 있다. 상기 메인 밸브(120), 상기 배기 밸브(130)는 폐쇄 상태일 수 있다. 상기 주 용기(110)의 부피, 압력, 및 온도는 각각 Vm, Pm1, 및 Tm1일 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)의 부피, 압력, 및 온도는 각각 Vp, Pp1, 및 TH일 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)의 압력(Pp1)은 상기 주 용기(110)의 압력(Pm1)보다 높을 수 있다. 상기 진공 펌프(100)의 외부의 압력(Pext)은 상기 펌핑 용기(142)의 압력(Pp1)보다 낮을 수 있다.
도 2b를 참조하면, 상기 펌핑 용기(142)는 상기 고온 상태(H)를 유지하고, 상기 배기 밸브(130)는 개방되어 상기 펌핑 용기(142)의 기체는 외부로 배기될 수 있다. 이에 따라, 상기 펌핑 용기(142)의 압력(Pp2)은 Pp1보다 감소할 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)의 외부의 압력(Pext)은 일정할 수 있다. 즉, 상기 펌핑 용기(142)가 고온 상태(H)에서 상기 배기 밸브(130)가 개방되어, 상기 펌핑 용기(142)의 기체는 배기시킬 수 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 펌핑 용기(142)는 상기 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 배기 밸브(130)는 폐쇄될 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)의 압력(Pp2)은 변하지 않을 수 있다.
도 2d를 참조하면, 상기 펌핑 용기(142)는 상기 온도 조절부(144)에 의하여 저온 상태(L)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 펌핑 용기(142)의 압력, 및 온도 는 각각 Pp3, 및 TL일 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)의 압력(Pp3)는 Pp2보다 감소할 수 있다.
도 2e를 참조하면, 상기 펌핑 용기(142)는 상기 저온 상태(L)로 유지되고 상기 메인 밸브(120)는 개방되어 상기 주 용기(110)의 기체는 상기 펌핑 용기(142)에 제공할 수 있다. 상기 주 용기(110)의 압력은 Pm1에서 Pm2로 감소할 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)의 압력은 Pp3에서 Pp4로 증가할 수 있다. 상기 주 용기(110)의 압력(Pm2)와 상기 펌핑 용기(142)의 압력(Pp4)는 같을 수 있다. 즉, 상기 주 용기(110)는 진공 상태를 유지할 수 있다.
상기 주 용기(110)의 압력(Pm2)은 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112009045004545-PAT00001
상기 펌핑 용기(142)의 압력(Pp4)은 상기 펌핑 용기(142)가 가질 수 있는 최저 압력(Pmin)보다 클 수 있다. 상기 펌핑 용기(142)의 압력은 상기 펌핑 용기(142)가 가질 수 있는 최저 압력보다 더 크므로, 다시 가열 후 냉각과정을 거쳐 상기 펌핑 용기(142)의 압력을 상기 최저 압력까지 낮출 수 있다. 이와 같은 작용의 반복으로 주 용기의 압력은 점점 줄일 수 있으며 그 한계 압력은 최저 압력(Pmin)이다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 가열 및 냉각에 의한 방법으로 상기 펌 핑 용기(142)의 압력을 낮추는 한계는 바로 그 이전 단계의 압력과 가열온도와 냉각온도의 비율에 의존한다. 예를 들어, 상기 주 용기(110)의 압력을 낮출 수 있는 한계는 전 단계인 상기 펌핑 용기(142)의 최저 압력이다. 또한, 상기 펌핑 용기(142)의 한계는 바로 전 단계인 대기압에 직접적 영향을 받는다. 따라서, 상기 펌핑 용기(142)는 단계적으로 직렬로 연결시켜 배치하여, 상기 주 용기(110)의 다음 단에 배치된 상기 펌핑 용기(142)의 최저 압력을 감소시킬 수 있다.
도 2f를 참조하면, 상기 펌핑 용기(142)는 상기 저온 상태에서 상기 메인 밸브(120)는 폐쇄될 수 있다. 이어서, 상기 도 2a 내지 도 2f에서 설명한 동작을 순차적으로 다시 수행할 수 있다.
도 2d 내지 도 2f에서 설명한 동작부터 상기 도 2a 내지 도 2c에서 설명한 동작을 1회 수행한 경우, 상기 주 용기(110)의 압력은 상기 펌핑 용기(142)의 저온 상태의 온도(TL)/고온 상태의 온도(TH)의 비율로 감소한다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 온도 조절부(144)는 상기 펌핑 용기(142)를 가열하고, 상기 메인 밸브(120)는 개방되고, 상기 배기 밸브(130)는 폐쇄되는 것은 동시에 수행될 수 있다. 이어서, 상기 온도 조절부(144)는 상기 펌핑 용기(142)를 냉각하고, 상기 메인 밸브(120)는 폐쇄되고, 상기 배기 밸브(130)는 개방되는 것은 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 가스 이동 장치는 주 용기(110)에 연결된 메인 밸브(120), 상기 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브(130), 및 상기 메인 밸브(120)에 연결된 펌핑 용기(142) 및 상기 펌핑 용기(142)를 가열 및 냉각하 는 온도 조절부(144)를 포함하는 열 펌핑부(140)을 포함한다. 상기 주 용기(110)의 기체를 상기 펌핑 용기(142)를 통하여 이동시킨다. 상기 배기 밸브(130)는 상기 펌핑 용기(142)와 보조 용기(미도시) 사이에 배치될 수 있다. 상기 주 용기(110)의 기체는 상기 열 펌핑부(140)에 의하여 상기 보조 용기에 이송될 수 있다. 또는 역으로, 상기 보조 용기의 기체는 상기 주 용기(110)에 이송될 수 있다. 상기 가스 이동 장치의 동작원리는 상술한 진공 펌프의 동작원리와 실질적으로 동일하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절부를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 온도 조절부(20)는 펠티어 소자를 포함할 수 있다. 상기 온도 조절부(20)는 알루미나(Al2O3) 등과 같은 세라믹(ceramics) 재질의 절연기판(22, 23) 사이에 n형과 p형의 열전소자(25,26)들을 배열시켜 형성된다. p형 열전 소자(25)의 일단과 n형 열전소자(26)의 일단를 상부 금속 전극(27)에 접합시킨다. 상기 p 형 열전 소자(25)의 타단에 연결된 제1 하부 전극(23)과 상기 n형 열전 소자(26)의 타단에 연결된 제2 하부전극(24) 사이에 직류 전류를 흘리면, 펠티어 효과에 따라 p형 열전 소자(25) 내의 정공은 -극으로, n형 열전 소자(26) 내의 전자는 +극으로 이끌리게 된다. 이때, 정공과 전자 모두 상부 금속 전극(27)으로부터 열을 갖고 제1 및 제2 하부 전극(23,24)으로 이동하기 때문에 상부 금속 전극(27)에서는 냉각되어 주위로부터 열을 흡수하고,상기 제1 및 제2하부 전극(23,24)에서는 열을 방출하게 된다. 전류의 흐름을 반대로 하면, 이와 반대의 효과가 일어난다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 펌프 및 진공 펌프 의 동작 방법을 설명하는 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 상기 진공 펌프(200)는 주 용기(210)에 연결된 메인 밸브(220), 상기 주 용기(210)의 기체를 배기하는 배기 밸브(230), 및 열 펌핑부(240)를 포함한다. 상기 열 펌핑부(240)는 상기 메인 밸브(220) 및 상기 배기 밸브(230) 사이에 배치되는 펌핑 용기(242a,242b) 및 상기 펌핑 용기(242a,242b)를 가열 및 냉각하는 온도 조절부(244a,244b)를 포함한다. 상기 주 용기(210)의 기체는 상기 배기 밸브(230)를 통하여 배출된다.
상기 열 펌핑부(240)는 서로 직렬 연결된 제1 열 펌핑부(241a), 제2 열 펌핑부(241b), 및 상기 제1 열 펌핑부(241a)와 상기 제2 열 펌핑부(241b) 사이에 배치된 중간 밸브(245)를 포함한다.
상기 제1 열 펌핑부(241a)는 제1 펌핑 용기(242a) 및 상기 제1 펌핑 용기(242a)를 가열 및 냉각하는 제1 온도 조절부(244a)를 포함한다.
상기 제2 열 펌핑부(241b)는 상기 제1 펌핑 용기(242a)에 연결된 제2 펌핑 용기(242b) 및 상기 제2 펌핑 용기(242b)를 가열 및 냉각하는 제2 온도 조절부(244b)를 포함한다.
상기 중간 밸브(245)는 상기 제1 펌핑 용기(242a)와 상기 제2 펌핑 용기(242b) 사이에 배치된다. 상기 제1 핌핑 용기(242a) 및 상기 제2 펌핑 용기(242b)는 고온 상태 및 저온 상태를 포함하고, 상기 제1 펌핑 용기(242a)와 상기 제2 펑핑 용기(242b)는 서로 다른 상태를 가진다. 상기 제1 온도 조절부(244a) 및 상기 제2 온도 조절부(244b)는 실온부(246)에 접촉할 수 있다. 상기 실온부(246)는 상기 제1 펌핑 용기(242a) 및 상기 제2 펌핑 용기(242b)의 열 용량보다 큰 열용량을 가질 수 있다. 상기 열 펌핑부(240)는 제어부(248)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(248)는 상기 제1 온도 조절부(244a), 상기 제2 온도 조절부(244b), 상기 메인 밸브(220), 상기 배기 밸브(230), 및 상기 중간 밸브(245)를 제어할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 열 펌핑부(240)는 복수의 서로 직렬 연결된 펌핑 용기들 및 펌핑 용기들 사이에 배치된 중간 밸브들을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 진공 펌프의 동작 방법을 설명한다.
도 4a를 참조하면, 상기 제1 펌핑 용기(242a)는 상기 제1 온도 조절부(244a)에 의하여 고온 상태(H)로 제공되고, 상기 제2 펌핑 용기(242b)는 상기 제2 온도 조절부(244b)에 의하여 저온 상태(L)로 제공될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 제1 펌핑 용기(242a)는 상기 고온 상태(H)이고, 상기 제2 펌핑 용기(242b)는 상기 저온 상태일 수 있다. 상기 중간 밸브(245)는 개방되어 상기 제1 펌핑 용기(242a)의 기체를 상기 제2 펌핑 용기(242b)로 이동시킬 수 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 제1 펌핑 용기(242a)는 상기 고온 상태(H)이고, 상기 제2 펌핑 용기(242b)는 상기 저온 상태(L)일 수 있다. 상기 중간 밸브(245)는 폐쇄될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 상기 제1 펌핑 용기(242a)는 상기 제1 온도 조절부(244a)에 의하여 저온 상태(L)로 제공되고, 상기 제2 펌핑 용기(242b)는 상기 제2 온도 조절부(244b)에 의하여 고온 상태(H)로 제공될 수 있다.
도 4e를 참조하면, 상기 제1 펌핑 용기(242a)는 상기 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제2 펌핑 용기(242b)는 상기 고온 상태(H)로 유지될 수 있다. 상기 메인 밸브(220)는 개방되어 상기 주 용기(210)의 기체를 상기 제1 펌핑 용기(242a)에 제공할 수 있다. 상기 배기 밸브(230)는 개방되어 상기 제2 펌프 용기(242b)의 기체를 외부에 배기할 수 있다.
도 4f를 참조하면, 상기 제1 펌핑 용기(242a)는 상기 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제2 펌핑 용기(242b)는 상기 고온 상태(H)로 유지될 수 있다. 상기 메인 밸브(220) 및 상기 배기 밸브(230)는 폐쇄될 수 있다.
이어서, 상기 도 4a 내지 도 4f에서 설명한 동작을 순차적으로 다시 수행할 수 있다.
도 4d 내지 도 4f에서 설명한 동작부터 상기 도 4a 내지 도 4c에서 설명한 동작을 1회 수행한 경우, 상기 제1 펌핑 용기(242a)의 압력은 상기 제2 펌핑 용기(242b)의 저온 상태의 온도(TL)/저온 상태의 온도(TH)의 비율로 감소할 수 있다.
상기 제2 펌핑 용기(242b)의 압력을 낮출 수 있는 한계는 대기압의 TL/TH 배이며, 상기 제1 펌핑 용기(242a)의 압력을 낮출 수 있는 한계는 상기 제2 펌핑 용기(242b)의 TL/TH 배이다. 펌핑용기를 n 단계 연결할 경우 대기압의 (TL/TH)n 배로 낮출 수 있다. 예를 들어, 가열시의 고온 상태(H)의 온도가 340 K(켈빈)이고, 냉각시의 저온 상태(L)의 온도가 260 K(켈빈)인 경우, 냉열의 온도 비율은 TL/TH = 0.76 정도이며 이를 10 단계 정도 적용하면 압력을 대기압의 1/10 이하로 낮출 수 있다. 여기서, 각 직렬 연결된 펌핑 용기의 냉온을 교대로 적용시킬 수 있다. 상기 진공 펌프는 마치 창자의 연동운동과 비슷한 동작을 함으로서 상기 주 용기의 압력을 낮추는 것이다.
본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 메인 밸브(220) 및 상기 배기 밸브(230)를 폐쇄하고, 상기 제1 온도 조절부(244a)는 상기 제1 펌핑 용기(242a)를 가열하고, 상기 제2 온도 조절부(244b)는 상기 제2 펌핑 용기(242b)를 냉각하고, 상기 중간 밸브(245)는 개방되는 것을 동시에 수행할 수 있다.
이어서, 상기 중간 밸브(245)를 폐쇄하고, 상기 제1 온도 조절부(244a)는 상기 제1 펌핑 용기(242a)를 냉각하고, 상기 제2 온도 조절부(244b)는 상기 제2 펌핑 용기(242b)를 가열하고, 상기 메인 밸브(220) 및 상기 배기 밸브(230)는 개방되는 것을 동시에 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 펌프 및 진공 펌프의 동작 방법을 설명하는 도면들이다.
도 5를 참조하면, 상기 진공 펌프(300)는 상기 주 용기(310)에 연결된 메인 밸브(320), 상기 주 용기(310)의 기체를 배기하는 배기 밸브(330), 및 열 펌핑부(340)을 포함한다. 상기 열 펌핑부(340)는 상기 메인 밸브(320) 및 상기 배기 밸브(330) 사이에 배치되는 펌핑 용기(342a,342b,342c,342d), 및 상기 펌핑 용기(342a,342b,342c,342d)를 가열 및 냉각하는 온도 조절부(344a,344b,344c,344d)를 포함한다. 상기 주 용기(310)의 기체를 상기 배기 밸브(330)를 통하여 배출한다.
상기 열 펌핑부(340)는 제1 내지 제4 펌핑 용기(342a,342b,342c,342d) 및 제1 내지 제4 온도 조절부(344a,344b,344c,344d)를 포함한다. 상기 제1 내지 제4 펌핑 용기(342a,342b,342c,342d)는 서로 직렬 연결된다. 제1 내지 제4 온도 조절부(344a,344b,344c,344d)는 상기 제1 내지 제4 펌핑 용기(342a,342b,342c,342d)를 각각 가열 및 냉각한다. 제1 중간 밸브(345a)는 상기 제1 펌핑 용기(342a)와 상기 제2 펌핑 용기(342b) 사이에 배치된다. 제2 중간 밸브(345b)는 상기 제2 펌핑 용기(342b)와 상기 제3 펌핑 용기(342c) 사이에 배치된다. 제3 중간 밸브(345c)는 상기 제3 펌핑 용기(342c)와 상기 제4 펌핑 용기(342d) 사이에 배치된다. 이웃한 펌핑 용기들의 온도 상태는 서로 다르다.
상기 제1 내지 제4 온도 조절부(344a,344b,344c,344d)는 실온부(346)에 접촉할 수 있다. 상기 실온부(346)는 상기 제1 내지 제4 펌핑 용기(342a,342b,342c,342d)의 열 용량보다 큰 열용량을 가질 수 있다. 상기 실온부(346)는 방열부(349)에 접촉하여 상기 실온부(346)의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 진공 펌프의 동작 방법을 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 펌핑 용기(342a) 및 상기 제3 펌핑 용기(342c)는 각각 상기 제1 온도 조절부(344a) 및 상기 제3 온도 조절부(344c)에 의하여 고온 상태(H)로 제공될 수 있다. 상기 제2 펌핑 용기(342b) 및 상기 제4 펌핑 용기(342d)는 각각 상기 제2 온도 조절부(344b) 및 상기 제4 온도 조절부(344d)에 의하여 저온 상태(L)로 제공될 수 있다.
이어서, 상기 제1 펌핑 용기(342a) 및 상기 제3 펌핑 용기(342c)는 상기 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 제2 펌핑 용기(342b) 및 상기 제4 펌핑 용기(342d)는 상기 저온 상태로 유지될 수 있다. 상기 제1 중간 밸브(345a)는 개방되어 상기 제1 펌핑 용기(342a)의 기체를 상기 제2 펌핑 용기(342b)로 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 제3 중간 밸브(345c)는 개방되어 상기 제 3 펌핑 용기(342c)의 기체를 상기 제4 펌핑 용기(342d)로 이동시킬 수 있다.
이어서, 상기 제1 펌핑 용기(342a) 및 상기 제3 펌핑 용기(342c)는 상기 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 제2 펌핑 용기(342b) 및 상기 제4 펌핑 용기(342d)는 상기 저온 상태(L)로 유지될 수 있다. 상기 제1 중간 밸브(342a) 및 상기 제3 중간 밸브(342c)는 폐쇄될 수 있다.
이어서, 상기 제1 펌핑 용기(342a) 및 상기 제3 펌핑 용기(342c)는 각각 상기 제1 온도 조절부(344a) 및 상기 제3 온도 조절부(344c)에 의하여 저온 상태(L)로 제공될 수 있다. 상기 제2 펌핑 용기(342b) 및 상기 제4 펌핑 용기(342d)는 각각 상기 제2 온도 조절부(344b) 및 상기 제4 온도 조절부(344d)에 의하여 고온 상태(H)로 제공될 수 있다.
이어서, 상기 제1 펌핑 용기(342a) 및 상기 제3 펌핑 용기(342c)는 상기 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제2 펌핑 용기(342b) 및 상기 제4 펌핑 용기(342d)는 상기 고온 상태(H)로 유지될 수 있다. 상기 메인 밸브(320)는 개방되어 상기 주 용기(310)의 기체를 상기 제1 펌핑 용기(342a)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 중간 밸브(345b)는 개방되어 상기 제2 펌프 용기(342b)의 기체를 상기 제3 펌핑 용기(342c)로 이동시킬 수 있다.
이어서, 상기 제1 펌핑 용기(342a) 및 상기 제3 펌핑 용기(342c)는 상기 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제2 펌핑 용기(342b) 및 상기 제4 펌핑 용기(342d)는 상기 고온 상태(H)로 유지될 수 있다. 상기 메인 밸브(320) 및 상기 제2 중간 밸브(345b)는 폐쇄될 수 있다.
이어서, 도 5에서 설명한 동작을 순차적으로 다시 수행할 수 있다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 펌프 및 상기 진공 펌프의 동작 방법을 설명하는 도면들이다.
도 6을 참조하면, 상기 진공 펌프(400)는 주 용기(410)에 연결된 메인 밸브(420), 상기 주 용기(420)의 기체를 배기하는 배기 밸브(430), 및 상기 메인 밸브(420) 및 상기 배기 밸브(430) 사이에 배치되는 열 펌핑부(440)를 포함한다.
상기 열 펌핑부(440)는 서로 직렬 연결된 제1 내지 제 4 열 펌핑부들(441a,441b,441c,441d)을 포함할 수 있다. 상기 제1 열 펌핑부(441a)는 상기 제1 메인 밸브(420)에 연결된 제1 예비 펌핑 용기(442a), 상기 제1 예비 펌핑 용기(442a)에 연결된 제1 메인 펌핑 용기(443a), 상기 제1 예비 펌핑 용기(442a)와 상기 제1 메인 펌핑 용기(443a) 사이에 배치된 제1 중간 밸브(445a), 및 제1 온도 조절부(444a)를 포함한다. 상기 제1 온도 조절부(44a)는 상기 제1 예비 펌핑 용기(442a) 및 상기 제1 메인 펌핑 용기(443a)의 사이에 개재되어 상기 제1 예비 펌핑 용기(442a) 및 상기 제1 메인 펌핑 용기(443a)를 가열 및 냉각할 수 있다. 상기 제1 예비 펑핑 용기(442a)와 상기 제1 메인 펌핑 용기(443a)의 온도 상태는 서로 다르다.
상기 제2 열 펌핑부(441b)는 상기 제1 메인 펌프 용기(443a)에 연결된 제2 예비 펌핑 용기(442b), 상기 제2 예비 펌핑 용기(442b)에 연결된 제2 메인 펌핑 용기(443b), 상기 제2 예비 펌핑 용기(442b)와 상기 제2 메인 펌핑 용기(443b) 사이에 배치된 제2 중간 밸브(445b), 및 제2 온도 조절부(444b)를 포함한다. 상기 제2 온도 조절부(444b)는 상기 제2 예비 펌핑 용기 (442b) 및 상기 제2 메인 펌핑 용기(443b)의 사이에 개재되어 상기 제2 예비 펌핑 용기(442b) 및 상기 제2 메인 펌핑 용기(443b)를 가열 및 냉각한다.
상기 제3 열 펌핑부(441c)는 상기 제2 메인 펌프 용기(443b)에 연결된 제3 예비 펌핑 용기(442c), 상기 제3 예비 펌핑 용기(442c)에 연결된 제3 메인 펌핑 용기(443c), 상기 제3 예비 펌핑 용기(442c)와 상기 제3 메인 펌핑 용기(443c) 사이에 배치된 제3 중간 밸브(445c), 및 제3 온도 조절부(444c)를 포함한다. 상기 제3 온도 조절부(444c)는 상기 제3 예비 펌핑 용기(442c) 및 상기 제3 메인 펌핑 용기(443c)의 사이에 개재되어 상기 제3 예비 펌핑 용기 (442c) 및 상기 제3 메인 펌핑 용기(443c)를 가열 및 냉각할 수 있다.
상기 제4 열 펌핑부(441d)는 상기 제3 메인 펌프 용기(443c)에 연결된 제4 예비 펌핑 용기(442d), 상기 제4 예비 펌핑 용기(442d)에 연결된 제4 메인 펌핑 용기(443d), 상기 제4 예비 펌핑 용기(442d)와 상기 제4 메인 펌핑 용기(443d) 사이에 배치된 제4 중간 밸브(445d), 및 제4 온도 조절부(444d)를 포함한다. 상기 제4 온도 조절부(444d)는 상기 제4 예비 펌핑 용기(442d) 및 상기 제4 메인 펌핑 용기(443d)의 사이에 개재되어 상기 제4 예비 펌핑 용기 (442d) 및 상기 제4 메인 펌핑 용기(443d)를 가열 및 냉각할 수 있다.
제1 보조 밸브(447a)는 상기 제1 열 펌핑부(441a)와 상기 제2 열 펌핑부(441b) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 보조 밸브(447a)는 상기 제1 메인 펌핑 용기(443a)와 상기 제2 예비 펌핑 용기(442b) 사이에 배치될 수 있다. 제2 보조 밸브(447b)는 상기 제2 열 펌핑부(441b)와 상기 제3 열 펌핑부(441c) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 보조 밸브(447b)는 상기 제2 메인 펌핑 용기(443b)와 상기 제3 예비 펌핑 용기(442c) 사이에 배치될 수 있다. 제3 보조 밸브(447c)는 상기 제3 열 펌핑부(441c)와 상기 제4 열 펌핑부(441d) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 보조 밸브(447c)는 상기 제3 메인 펌핑 용기(443c)와 상기 제4 예비 펌핑 용기(442d) 사이에 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 진공 펌프의 동작 방법을 설명한다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 내지 제4 예비 펌핑 용기(442a,442b,442c,442d)는 각각 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 고온 상태(H)로 제공되고, 상기 제1 내지 제4 메인 펌핑 용기(443a,443b,443c,444d)는 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 저온 상태(L)로 제공될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 중간 밸브(445a,445b,445c,445d)는 폐쇄된 상태일 수 있다. 상기 제1 내지 제3 보조 밸브(447a,447b,447c)는 폐쇄된 상태일 수 있다.
이어서, 상기 제1 내지 제4 예비 펌핑 용기(442a,442b,442c,442d)는 각각 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 제1 내지 제4 메인 펌핑 용기(443a,443b,443c,444d)는 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 저온 상태(L)로 유지될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 중간 밸브(445a,445b,445c,445d)는 개방될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제4 예비 펌핑 용기(442a,442b,442c,442d)의 기체는 각각 제1 내지 제4 메인 펌핑 용기(443a,443b,443c,444d)로 이동할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 보조 밸브(447a,447b,447c)는 폐쇄 상태일 수 있다.
이어서, 상기 제1 내지 제4 예비 펌핑 용기(442a,442b,442c,442d)는 각각 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 제1 내지 제4 메인 펌핑 용기(443a,443b,443c,444d)는 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 저온 상태(L)로 유지될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 중간 밸브(445a,445b,445c,445d)는 폐쇄될 수 있다.
이어서, 상기 제1 내지 제4 예비 펌핑 용기()는 각각 상기 제1 내지 제4 온도 조절부()에 의하여 저온 상태(L)로 제공되고, 상기 제1 내지 제4 메인 펌핑 용기()는 상기 제1 내지 제4 온도 조절부()에 의하여 고온 상태(H)로 제공될 수 있다.
이어서, 상기 제1 내지 제4 예비 펌핑 용기(442a,442b,442c,442d)는 각각 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제1 내지 제4 메인 펌핑 용기(443a,443b,443c,444d)는 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 고온 상태(H)로 유지될 수 있다. 상기 메인 밸브(420) 및 상기 배기 밸브(430)는 개방될 수 있다. 이에 따라, 상기 주 용기(410)의 기체는 상기 제1 예비 펌핑 용기(422a)로 이동할 수 있다. 또한, 상기 제4 메인 펌핑 용기(443d)의 기체는 외부로 배기될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 보조 밸브(447a,447b,447c)는 개방될 수 있다. 상기 제1 메인 펌핑 용기(443a)의 기체는 상기 제2 예비 펌핑 용기(442b)로 이동할 수 있다. 상기 제2 메인 펌핑 용기(443b)의 기체는 상기 제3 예비 펌핑 용기(442c)로 이동할 수 있다. 상기 제3 메인 펌핑 용기(443c)의 기체는 상기 제4 예비 펌핑 용기(442d)로 이동할 수 있다.
이어서, 상기 제1 내지 제4 예비 펌핑 용기(442a,442b,442c,442d)는 각각 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 저온 상태(L)로 유지고, 상기 제1 내지 제4 메인 펌핑 용기(443a,443b,443c,444d)는 상기 제1 내지 제4 온도 조절부(444a,444b,444c,444d)에 의하여 고온 상태(H)로 유지될 수 있다. 상기 메인 밸브(420) 및 상기 배기 밸브(430)는 폐쇄될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 보조 밸브(447a,447b,447c)는 폐쇄될 수 있다.
이어서, 앞에서 설명한 동작은 순차적으로 다시 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 펌프 및 진공 펌프의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 진공 펌프(500)는 주 용기(510)에 연결된 상부 메인 밸브(520a), 상기 주 용기(510)의 기체를 배기하는 상부 배기 밸브(530a), 상기 상부 메인 밸브(520a) 및 상기 상부 배기 밸브(530a) 사이에 배치되는 상부 펌핑부(541a), 상기 주 용기(510)에 연결된 하부 메인 밸브(520b), 상기 주 용기(510)의 기체를 배기하는 하부 배기 밸브(530b), 상기 하부 메인 밸브(520b) 및 상기 하부 배기 밸브(530b) 사이에 배치되는 하부 펌핑부(541b), 및 상기 상부 펌핑부(541a)와 상기 하부 펌핑부(541b) 사이에 배치되어 상기 상부 펌핑부(541a) 및 상기 하부 펌핑부(541b)의 온도를 제어하는 온도 조절부(544)를 포함한다.
상기 상부 펌핑부(541a)는 서로 직렬 연결된 제1 내지 제4 상부 펌핑 용기(542a,542b,542c,542d)를 포함할 수 있다. 제1 상부 중간 밸브(545a)는 상기 제1 상부 펌핑 용기(542a)와 상기 제2 상부 펌핑 용기(542b) 사이에 배치될 수 있다. 제2 상부 중간 밸브(545b)는 상기 제2 상부 펌핑 용기(542b)와 상기 제3 상부 펌핑 용기(542c) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3 상부 중간 밸브(545c)는 상기 제3 상부 펌핑 용기(542c)와 상기 제4 상부 펌핑 용기(542d) 사이에 배치될 수 있다.
상기 하부 펌핑부(541b)는 서로 직렬 연결된 제1 내지 제4 하부 펌핑 용기(543a,543b,543c,543d)를 포함할 수 있다. 제1 하부 중간 밸브(547a)는 상기 제1 하부 펌핑 용기(543a)와 상기 제2 하부 펌핑 용기(543b) 사이에 배치될 수 있다. 제2 하부 중간 밸브(547b)는 상기 제2 하부 펌핑 용기(543b)와 상기 제3 하부 펌핑 용기(543c) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3 하부 중간 밸브(547c)는 상기 제3 하부 펌핑 용기(543c)와 상기 제4 하부 펌핑 용기(543d) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 온도 제어부(544a,544b,544c,544d)는 각각 상기 제1 내지 제4 상부 펌핑 용기(542a,542b,542c,542d)와 상기 제1 내지 제4 하부 펌핑 용기(543a,543b,543c,543d) 사이에 배치될 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 진공 펌프의 동작 방법을 설명한다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 및 제3 상부 펌핑 용기(542a,542c)는 각각 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 고온 상태(H)로 제공되고, 상기 제2 및 제4 상부 펌핑 용기(542b,542d)는 각각 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 저온 상태(L)로 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제3 하부 펌핑 용기(543a,543c)는 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 저온 상태(L)로 제공될 수 있고, 상기 제2 및 제4 하부 펌핑 용기(543b,543d)는 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 고온 상태(H)로 제공될 수 있다.
이어서, 상기 제1 및 제3 상부 펌핑 용기(542a,542c)는 각각 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 제2 및 제4 상부 펌핑 용기(542b,542d)는 각각 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 저온 상태(L)로 유지될 수 있다.
상기 제1 및 제3 하부 펌핑 용기(543a,543c)는 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제2 및 제4 하부 펌핑 용기(543b,543d)는 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 고온 상태(H)로 유지될 수 있다.
상기 제1 및 제3 상부 중간 밸브(545a,545c)는 개방될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 상부 펌핑 용기(542a)의 기체는 상기 제2 상부 펌핑 용기(542b) 이동할 수 있다. 상기 제3 상부 펌핑 용기(542c)의 기체는 상기 제4 상부 펌핑 용기(542d) 이동할 수 있다.
상기 하부 메인 밸브(520b), 상기 제2 하부 중간 밸브(547b), 및 상기 하부 배기 밸브(530b)는 개방될 수 있다. 이에 따라, 상기 주 용기(510)의 기체는 상기 제1 하부 펌핑 용기(543a)로 이동할 수 있다. 상기 제2 하부 펌핑 용기(543b)의 기체는 상기 제3 하부 펌핑 용기(543c)로 이동할 수 있다. 상기 제 4 하부 펌핑 용기(543d)의 기체는 외부로 배기될 수 있다.
이어서, 상기 제1 및 제3 상부 펌핑 용기(542a,542c)는 각각 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 제2 및 제4 상부 펌핑 용기(542b,542d)는 각각 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 저온 상태(L)로 유지될 수 있다. 상기 제1 및 제3 하부 펌핑 용기(543a,543c) 는 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제2 및 제4 하부 펌핑 용기(543b,543d)는 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 고온 상태(H)로 유지될 수 있다.
상기 제1 및 제3 상부 중간 밸브(545a,545c)는 폐쇄될 수 있다. 상기 하부 메인 밸브(520b), 상기 제2 하부 중간 밸브(547b), 및 상기 하부 배기 밸브(530b)는 폐쇄될 수 있다.
이어서, 상기 제1 및 제3 상부 펌핑 용기(542a,542c)는 각각 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 저온 상태(L)로 제공되고, 상기 제2 및 제4 상부 펌핑 용기(542b,542d)는 각각 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 고온 상태(H)로 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제3 하부 펌핑 용기(543a,543c)는 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 고온 상태(H)로 제공되고, 상기 제2 및 제4 하부 펌핑 용기(543b,543d)는 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 저온 상태(L)로 제공될 수 있다.
이어서, 상기 제1 및 제3 상부 펌핑 용기(542a,542c)는 각각 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제2 및 제4 상부 펌핑 용기(542b,542d)는 각각 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 고온 상태(H)로 유지될 수 있다. 상기 제1 및 제3 하부 펌핑 용기(543a,543c)는 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 제2 및 제4 하부 펌핑 용기(543b,543d)는 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 저온 상태(L)로 유지될 수 있다.
상기 상부 메인 밸브(520a), 상기 제2 상부 중간 밸브(525b), 및 상기 상부 배기 밸브(530a)는 개방될 수 있다. 이에 따라, 상기 주 용기(510)의 기체는 상기 제1 상부 펌핑 용기(542a)로 이동할 수 있다. 상기 제2 상부 펌핑 용기(542b)의 기체는 상기 제3 상부 펌핑 용기(542c)로 이동할 수 있다. 상기 제 4 상부 펌핑 용기(542d)의 기체는 외부로 배기될 수 있다.
상기 제1 및 제3 하부 중간 밸브(547a,547c)는 개방될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 하부 펌핑 용기(543a)의 기체는 상기 제2 하부 펌핑 용기(543b)로 이동할 수 있다. 상기 제3 하부 펌핑 용기(543c)의 기체는 상기 제4 하부 펌핑 용기(543d)로 이동할 수 있다.
이어서, 상기 제1 및 제3 상부 펌핑 용기(542a,542c)는 각각 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 저온 상태(L)로 유지되고, 상기 제2 및 제4 상부 펌핑 용기(542b,542d)는 각각 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 고온 상태(H)로 유지될 수 있다. 상기 제1 및 제3 하부 펌핑 용기(543a,543c)는 상기 제1 및 제3 온도 조절부(544a,544c)에 의하여 고온 상태(H)로 유지되고, 상기 제2 및 제4 하부 펌핑 용기(543b,543d)는 상기 제2 및 제4 온도 조절부(544b,544d)에 의하여 저온 상태(L)로 유지될 수 있다.
상기 상부 메인 밸브(520a), 상기 제2 상부 중간 밸브(545b), 및 상기 상부 배기 밸브(530a)는 폐쇄될 수 있다. 상기 제1 및 제3 하부 중간 밸브(547a,547c)는 폐쇄될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 기본 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 펌프 및 진공 펌프의 동작을 설명하는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절부를 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 펌프 및 진공 펌프의 동작 방법을 설명하는 도면들이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 진공 펌프 및 진공 펌프의 동작 방법을 설명하는 도면들이다.

Claims (11)

  1. 주 용기에 연결된 메인 밸브;
    상기 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브; 및
    상기 메인 밸브 및 상기 배기 밸브 사이에 배치되는 펌핑 용기 및 상기 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 온도 조절부를 포함하는 열 펌핑부을 포함하고,
    상기 주 용기의 기체를 상기 배기 밸브를 통하여 배출하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 펌핑부는:
    제1 펌핑 용기 및 상기 제1 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 제1 온도 조절부를 포함하는 제1 열 펌핑부;
    상기 제1 펌핑 용기에 연결된 제2 펌핑 용기 및 상기 제2 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 제2 온도 조절부를 포함하는 제2 열 펌핑부; 및
    상기 제1 펌핑 용기와 상기 제2 펌핑 용기 사이에 배치된 중간 밸브를 포함하고,
    상기 제1 핌핑 용기 및 상기 제2 펌핑 용기는 고온 상태 및 저온 상태를 포함하고, 상기 제1 펌핑 용기와 상기 제2 펑핑 용기는 서로 다른 상태를 가지는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 조절부는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 진공 펌프.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 펌핑부는 상기 펌핑 용기의 열 용량보다 큰 열용량을 가진 실온부 및 상기 실온부에 접촉하여 대기와 열적 평형을 제공하는 방열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 진공 펌프.
  5. 주 용기에 연결된 메인 밸브;
    상기 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브; 및
    상기 메인 밸브 및 상기 배기 밸브 사이에 배치되는 열 펌핑부를 포함하고,
    상기 열 펌핑부는:
    상기 메인 밸브에 연결된 예비 펌핑 용기;
    상기 예비 펌핑 용기에 연결된 메인 펌핑 용기;
    상기 예비 펌핑 용기와 상기 메인 펌핑 용기 사이에 배치된 중간 밸브;및
    상기 예비 펌핑 용기 및 상기 메인 펌핑 용기의 사이에 개재되어 상기 예비펌핑 용기 및 상기 메인 펌핑용기를 가열 냉각하는 온도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열 펌핑부는 서로 직렬 연결된 복수 개의 열 펌핑부들을 포함하고,
    상기 열 펌핑부들 사이에 배치된 보조 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 특징으로 하는 진공 펌프.
  7. 주 용기에 연결된 상부 메인 밸브;
    상기 주 용기의 기체를 배기하는 상부 배기 밸브;
    상기 상부 메인 밸브 및 상기 상부 배기 밸브 사이에 배치되는 상부 펌핑부;
    상기 주 용기에 연결된 하부 메인 밸브;
    상기 주 용기의 기체를 배기하는 하부 배기 밸브;
    상기 하부 메인 밸브 및 상기 하부 배기 밸브 사이에 배치되는 하부 펌핑부; 및
    상기 상부 펌핑부와 상기 하부 펌핑부 사이에 배치되어 상기 상부 펌핑부 및 상기 하부 펌핑부의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 진공 펌프.
  8. 주 용기에 연결된 메인 밸브, 상기 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브, 및 상기 메인 밸브 및 상기 배기 밸브 사이에 배치되는 펌핑 용기 및 상기 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 온도 조절부를 포함하는 열 펌핑부을 포함하고, 상기 주 용기의 기체를 상기 배기 밸브를 통하여 배출하는 진공 펌프의 동작 방법에 있어서,
    상기 펌핑 용기는 상기 온도 조절부에 의하여 고온 상태로 제공되는 단계;
    상기 펌핑 용기는 상기 고온 상태이고, 상기 배기 밸브는 개방되어 상기 펌핑 용기의 기체를 외부로 배기되는 단계;
    상기 펌핑 용기는 상기 고온 상태이고, 상기 배기 밸브는 폐쇄되는 단계;
    상기 펌핑 용기는 상기 온도 조절부에 의하여 저온 상태로 제공되는 단계;
    상기 펌핑 용기는 상기 저온 상태이고 상기 메인 밸브를 개방하여 상기 주 용기의 기체를 상기 펌핑 용기에 제공하는 단계; 및
    상기 펌핑 용기는 상기 저온 상태에서 상기 메인 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 진공 펌프의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌핑 용기는 상기 저온 상태에서 상기 메인 밸브를 폐쇄하는 단계;
    상기 펌핑 용기는 상기 온도 조절부에 의하여 고온 상태로 제공되는 단계; 및
    상기 펌핑 용기는 상기 고온 상태이고, 상기 배기 밸브는 개방되어 상기 펌핑 용기의 기체를 외부로 배기되는 단계는 순차적으로 또는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프의 동작 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌핑 용기는 상기 고온 상태이고, 상기 배기 밸브는 폐쇄되는 단계;
    상기 펌핑 용기는 상기 온도 조절부에 의하여 저온 상태로 제공되는 단계;및
    상기 펌핑 용기는 상기 저온 상태이고 상기 메인 밸브를 개방하여 상기 주 용기의 기체를 상기 펌핑 용기에 제공하는 단계는 순차적 또는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 진공 펌프의 동작 방법.
  11. 주 용기에 연결된 메인 밸브;
    상기 주 용기의 기체를 배기하는 배기 밸브; 및
    상기 메인 밸브에 연결된 펌핑 용기 및 상기 펌핑 용기를 가열 및 냉각하는 온도 조절부를 포함하는 열 펌핑부을 포함하고,
    상기 주 용기의 기체를 상기 펌핑 용기를 통하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 가스 이동 장치.
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