KR20130063069A - 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프에 관한 것으로, 밀폐된 챔버 일측으로 내부에 진공 상태를 유지하도록 회전시키는 회전 장치에 연결되어 회전력에 의해 상기 챔버 내부 물질을 외부로 배출하도록 설치된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 장치의 일측에 배치되어 있으며, 상기 회전 장치에 회전 가능하게 연결되어 배출 방향인 타측에 동일한 피치 간격으로 복수의 나선형 스크류 형태의 제1 배출 스크류홈이 구비되고, 흡입 방향인 일측에 상기 제1 배출 스크류홈보다 큰 피치로 상기 제1 배출 스크류홈에 일체형으로 연결된 제1 흡입 스크류홈이 구비된 제1 로터, 상기 제1 로터와 상호 맞물리는 측면에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터가 회전되는 동력을 동력 전달체로 전달받아 함께 회전되고, 타측에 상기 제1 배출 스크류홈과 맞물려 회전되도록 동일한 피치 간격의 복수의 나선형 스크류 형태의 제2 배출 스크류홈을 구비되고, 일측에 상기 제2 배출 스크류홈보다 큰 피치로 상기 제2 배출 스크류홈에 일체형으로 연결되어 상기 제1 흡입 스크류홈과 맞물려 회전되는 제2 흡입 스크류홈이 구비된 제2 로터, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터의 외부를 감싸고 있으며, 서로 맞물려 회전되는 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 내부에 위치하여 회전에 의해 압축력이 발생되도록 압축 공간을 가지고, 일측으로 상기 챔버와 연결되어 상기 압축 공간에 관통된 흡입공을 가지며, 타측으로 외부와 상기 압축 공간이 관통되어 압축된 물질이 배출되는 배출공을 가지는 케이싱체, 상기 케이싱체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 제1로터와 상기 제2 로터의 회전가능하게 지지된 상태로 상기 케이싱체의 타측 방향을 밀폐시키도록 설치된 종동 지지부, 상기 케이싱체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 일측방향으로 돌출되도록 삽입된 상태에서 회전 가능하게 지지하고, 상기 케이싱의 일측 방향을 밀폐시키도록 설치된 구동 지지부, 및 상기 구동 지지부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 안쪽으로 삽입되어 상기 동력 전달체가 설치되고, 상기 제1 로터는 일측 방향으로 돌출되어 상기 회전 장치와 연결되도록 설치된 하우징부를 포함한다.

Description

스크류 로터를 구비하는 진공 펌프 {vacuum pump pitch with screw rotor}

본 발명은 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 펌프에서 압축되는 스크류 형태의 로터의 흡입 부분의 피치를 개선하여 배기 온도를 저하시키고, 전력을 절감하며, 스크류 자중과 사이즈가 작아지며, 진공도가 개선되는 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 진공 펌프(vacuum pump)는 대기압 이하의 압력에서 기체를 흡입하여 대기압에서 배출하는 데 사용되는 압축기이다. 진공 펌프로 흡입하는 기체의 압력은 대기압에서 절대 진공에 가까운 정도까지 이른다.

즉, 밀폐된 공간을 가지는 챔버의 내부 기체를 외부로 배출하여 진공 상태를 유지하도록 진공 펌프가 설치된다. 특히, 반도체 및 디스 플레이 제조 장치의 공정 중에는 공정 챔버 내부를 진공 상태로 형성한 후에 제조 공정을 수행하게 된다.

이런, 제조 공정 수행 시에 공정에 사용되는 각종 액상 및 기체 상태의 공정액과, 공정 중에 발생된 기체 상태의 물질 및 공정에서 발생되는 부산물이 외부로 지속적으로 배출하면서 공정 챔버의 내부의 압력을 절대 진공에 가까운 상태로 유지하도록 진공 펌프가 설치된다. 이에 따라, 공정 챔버에 설치된 진공 펌프는 공정 챔버의 내부의 공기뿐만 아니라, 기체 상태와 액체 상태의 공정액, 공정 중에 발생되는 기체 및 공정 부산물이 내부를 거쳐서 외부로 배출된다. 따라서, 진공 펌프는 내부에 진공 압력을 높이기 위해서 유체를 이용하는 펌프보다 건식의 로터를 회전 시키는 건식 진공 펌프가 주로 사용되고 있다.

이런, 통상의 건식 진공 펌프는 공정 챔버와 연결된 케이싱의 내부에 설치되어 있는 로터의 회전에 의해 발생되는 압축력으로 공정 챔버 내부를 진공 상태로 만들기 위해서 외부로 배출하도록 설치된다. 로터는 회전에 의해 압축력이 발생되는 것으로 내부에 기체 이외에 액상 및 고상의 물체를 외부로 배출하기 위해서 주로 스크류형 로터가 사용된다.

통상의 스크류형 로터는 케이싱의 내부에 서로 마주보는 두개의 축 형태로 상호 맞닿는 부분에 스크류가 형성되어 스크류가 맞물려 상호 회전되면서 내부에 압축력이 발생된다.

종래 기술의 스크류형 로터는 서로 맞물려 회전되는 스크류 형상이 단일 피치로 구비되어 회전에 의해 압축력이 발생되도록 구비된다. 이렇게, 단일 피치로 스크류 형상을 구비하면 일체형으로 제작이 가능하고, 가공이 용이하여 많이 사용되고 있다.

그러나, 종래 기술의 단일 피치 형태의 스크류형 모터는 스크류의 홈이 동일한 간격으로 배치되어 있어 회전에 의해 발생되는 압축력이 흡입과 배출 측에 동일하게 작용함에 따라 압축력이 배출 측으로 이동되는 효율이 저하되어 배출 방향에서 온도가 이상 상승하는 문제점이 있었다. 즉, 공정 챔버의 내부에 기체 및 액체 상태의 공정액, 공정 중에 발생되는 기체 및 공정 부산물이 폭발성을 가지고 있는 경우에는 배출 측에 온도가 이상 상승하게 되면 폭발 위험성이 증대되고, 부식성을 가지고 있는 경우에 배출 측 온도가 이상 상승되면 스크류형 로터로 고착화 되면서 부식이 발생되어 스크류형 로터의 수명이 축소되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술의 단일 피치 형태의 스크류형 로터는 단일 피치로 형성된 스크류 형태가 상호 맞물려 회전됨에 따라 맞물린 위치에서 균등하게 부하가 작용하게 됨에 따라 구동력이 발생되는 위치와 이격된 위치에서 부하가 크게 작용됨으로써, 구동하는 모터의 용량이 증대되어 장비가 대형화되고, 전력 소요가 증대되어 제작 비용과 유지 비용이 증대되는 문제점이 있었다.

그리고, 종래 기술의 단일 피치 형태의 스크류형 로터는 단일 피치로 스크류 홈의 각도가 동일하게 구비되어 있어 흡입 압축력과 배출 압축력이 상호 동일함에 따라 공정 챔버의 내부를 진공 상태로 구비하도록 액상, 기체상의 물질을 흡입 측에서 배출측 이동 시 압축력의 상호 중첩에 의해 손실이 발생됨에 따라 손실을 감안하여 사용 용량보다 큰 용량의 스크류형 로터를 구비하여야 함으로써, 중량과 크기가 증대되어 설치가 어려운 문제점이 있었다.

아울러, 종래 기술의 단일 피치 형태의 스크류형 로터는 손실를 감안하여 대용량으로 사용되고, 동일 피치로 구비되어 압축력이 흡입 부분과 배출 부분에 동일하게 구비되어 과도하게 압축됨에 따라 흡입에서 배기 측으로 이동되는 배기 속도가 저하되어 배출 측의 내부 온도가 상승되고, 진공 펌프의 압축 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 최근에는, 스크류형 로터의 스크류 형태를 편심된 형상으로 가변적인 피치가 구비된 편심 가변형 피치 스크류형 로터가 개발되었다. 그러나, 종래 기술의 편심 가변형 피치 스크류형 로터는 스크류 형태를 편심되면서 피치가 가변적으로 형성되어야 함에 따라 가공이 어려워 제작 비용이 증대되고, 가변되는 위치와 편심되는 형태의 가공 오차가 발생되면 배출 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 종래 기술의 편심 가변형 피치 스크류형 로터는 스크류 형상이 복잡하여 일체형으로 제작하기 어려워 조립 형태로 제작되어 사용되고 있으나, 맞물려 고속으로 회전 시에 조립 부분이 파손되거나, 정확한 형상을 유지하기 어려워 자주 교체하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 진공 펌프의 내부에 압축력을 제공하는 스크류 로터의 흡입 부분에 피치를 가변하여 배출 측과의 압축력 차이로 인해 배기되는 물질의 속도를 향상시키고, 이상 고온 형상을 방지하여 저온 상태를 유지함에 따라 폭발성 및 부식성 물질에 의한 수명 저하를 방지하는 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 제공하는데 있다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프는 밀폐된 챔버 일측으로 내부에 진공 상태를 유지하도록 회전시키는 회전 장치에 연결되어 회전력에 의해 상기 챔버 내부 물질을 외부로 배출하도록 설치된 진공 펌프에 있어서, 상기 회전 장치의 일측에 배치되어 있으며, 상기 회전 장치에 회전 가능하게 연결되어 배출 방향인 타측에 동일한 피치 간격으로 복수의 나선형 스크류 형태의 제1 배출 스크류홈이 구비되고, 흡입 방향인 일측에 상기 제1 배출 스크류홈보다 큰 피치로 상기 제1 배출 스크류홈에 일체형으로 연결된 제1 흡입 스크류홈이 구비된 제1 로터, 상기 제1 로터와 상호 맞물리는 측면에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터가 회전되는 동력을 동력 전달체로 전달받아 함께 회전되고, 타측에 상기 제1 배출 스크류홈과 맞물려 회전되도록 동일한 피치 간격의 복수의 나선형 스크류 형태의 제2 배출 스크류홈을 구비되고, 일측에 상기 제2 배출 스크류홈보다 큰 피치로 상기 제2 배출 스크류홈에 일체형으로 연결되어 상기 제1 흡입 스크류홈과 맞물려 회전되는 제2 흡입 스크류홈이 구비된 제2 로터, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터의 외부를 감싸고 있으며, 서로 맞물려 회전되는 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 내부에 위치하여 회전에 의해 압축력이 발생되도록 압축 공간을 가지고, 일측으로 상기 챔버와 연결되어 상기 압축 공간에 관통된 흡입공을 가지며, 타측으로 외부와 상기 압축 공간이 관통되어 압축된 물질이 배출되는 배출공을 가지는 케이싱체, 상기 케이싱체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 제1로터와 상기 제2 로터의 회전가능하게 지지된 상태로 상기 케이싱체의 타측 방향을 밀폐시키도록 설치된 종동 지지부, 상기 케이싱체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 일측방향으로 돌출되도록 삽입된 상태에서 회전 가능하게 지지하고, 상기 케이싱의 일측 방향을 밀폐시키도록 설치된 구동 지지부, 및 상기 구동 지지부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 안쪽으로 삽입되어 상기 동력 전달체가 설치되고, 상기 제1 로터는 일측 방향으로 돌출되어 상기 회전 장치와 연결되도록 설치된 하우징부를 포함하며, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터는 나선형 스크류 형태로 서로 맞물린 흡입 방향의 상기 제1 흡입 스크류홈과 상기 제2 흡입 스크류홈의 피치가 배출 방향의 상기 제1 배출 스크류홈과 상기 제2 배출 스크류홈보다 크게 구비되어 피치의 차이로 인한 압축력이 상호 다르게 발생될 수 있다.

또한, 상기 제1 로터의 일측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 지지부에 삽입되어 회전 지지되도록 설치되어 있는 제1 종동축, 상기 제1 로터의 타측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 지지부에 회전이 가능하도록 지지된 상태로 상기 하우징부를 통과하여 타측으로 돌출된 상태로 상기 회전 장치의 구동으로 회전되도록 연결되어 있는 제1 회전축, 상기 제2 로터의 일측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 지지부에 삽입되어 회전 지지되도록 설치되어 있는 제2 종동축, 및 상기 제2 로터의 타측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 지지부에 회전이 가능하도록 지지된 상태로 상기 하우징의 내부에 삽입되어 상기 제1 회전축과 상기 동력 전달체로 동력이 전달되어 회전되도록 연결되어 상기 제1 회전축의 회전 동력을 전달받아 상기 제2 로터를 회전시키도록 돌출된 제2 회전축를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 종동 지지부는, 상기 케이싱체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 압축 공간의 일측을 밀폐시키도록 설치되어 상기 제1 종동축과 상기 제2 종동축이 각각 삽입되는 한쌍의 종동 삽입공을 가지는 종동 지지 몸체, 및 상기 종동 지지 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 한쌍의 상기 종동 삽입공에 각각 설치되어 상기 제1 종동축과 상기 제2 종동축이 회전 가능하게 지지되는 종동 회전 지지체를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 구동 지지부는, 상기 케이싱체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 압축 공간의 타측을 밀폐시키도록 설치되어 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 관통 통과하도록 삽입되는 일측과 타측면에 각각 관통된 한쌍의 구동 삽입공을 가지는 구동 지지 몸체, 및 상기 구동 지지 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 일측면에 구비된 한쌍의 상기 구동 삽입공에 설치되어 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 회전 가능하게 지지되는 구동 회전 지지체를 포함할 수 있다.

더불어, 상기 하우징부는, 상기 구동 지지부의 타측에 배치되어 있으며, 내부에 상기 동력 전달체가 위치되는 하우징 공간을 가지고, 하우징 공간의 일측으로 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 삽입되는 한쌍의 하우징 삽입공을 가지며, 타측으로 상기 제1 회전축이 삽입되어 타측방향으로 돌출되도록 관통된 회전 삽입공을 가지는 하우징 몸체, 및 상기 하우징 몸체의 타측에 돌출 배치되어 있으며, 상기 회전 삽입공에 삽입되어 돌출된 상기 제1 회전축의 바깥 둘레에 돌출되어 상기 회전 장치에 고정되도록 설치된 돌출 고정체를 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프는 배출 부분을 동일한 피치로 구비하여 압축력을 유지하고, 흡입 부분에 배출 부분보다 큰 피치로 구비되어 배출 부분과 비교하여 압축력이 축소시켜 압력의 차이로 인해 흡입 부분에서 배출 부분으로 배기되는 물질의 배기 속도를 향상시킴에 따라 진공 효율이 증대되는 효과를 제공한다.

또한, 스크류 로터의 배출 부분의 피치보다 흡입 부분의 피치를 크게 구비하여 과도한 압축력이 발생되는 것을 방지하면서 배기 속도가 향상됨에 따라 이상 고온으로 과열되는 것을 방지시켜 저온 상태를 유지함으로써, 폭발성 및 부식성 물질의 통과로 인해 폭발 및 부식되는 현상을 최소화하여 수명을 증대시키는 효과를 제공한다.

그리고, 스크류 로터의 흡입 부분은 배출 부분보다 피치가 크게 구비되어 배출 부분이 복수의 단일 피치로 흡입 부분보다 조밀하게 구비됨에 따라 배출 부분이 흡입 부분보다 맞물려 회전 시 부하가 많이 발생되고, 흡입 부분의 부하가 작게 발생됨으로써, 부하가 큰 배출 부분으로 로터를 구동시키는 구동부가 설치되어 회전 구동시키면 작은 동력으로도 회전이 가능함에 따라 제작 비용이 축소되고, 전력 소모를 줄일 수 있어 유지 비용도 줄어드는 효과를 제공한다.

아울러, 스크류 로터의 흡입 부분과 배출 부분의 피치가 상호 다름에 따라 회전에 의한 압축되는 정도의 차이인 압축 비율의 차이가 발생됨에 따라 용량을 증대시키거나, 압축 비율을 외경이나 스크류 수량의 변화 없이 흡입 부분의 피치 크기 조절에 의해 가능함에 따라 압축비 조절에 따른 중량의 변화를 최소화하고, 가공 비용이 축소되는 효과를 제공한다.

더불어, 스크류 로터의 배출 부분은 단일 피치의 스크류 형태로 제작되고, 흡입 부분은 배출 부분보다 피치가 큰 스크류 형태로 제작됨에 따라 가변되는 피치의 스크류와 비교하여 가공이 쉽고, 일체 형태의 로터의 가공이 가능함에 따라 제작 비용이 축소되는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 나타내는 분해 사시도.
도 3은 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 나타내는 정면도.
도 4는 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 나타내는 평면도.
도 5는 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프의 주요 부분을 나타내는 일부 절개 단면도.
도 6은 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프의 주요 부분은 로터부의 맞물린 상태를 나타내는 구성도.
도 7은 도 6의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프의 주요 부분인 로터부가 분리된 상태를 나타내는 구성도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 설명하기 위한 도면을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프는 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 나타내는 정면도이고, 도 4는 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프를 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프의 주요 부분을 나타내는 일부 절개 단면도이고, 도 6은 도 1의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프의 주요 부분은 로터부의 맞물린 상태를 나타내는 구성도이며, 도 7은 도 6의 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프의 주요 부분인 로터부가 분리된 상태를 나타내는 구성도이다.

도 1 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프(100)는 밀폐된 챔버(미도시됨) 일측으로 내부에 진공 상태를 유지하도록 회전시키는 회전 장치(미도시됨)에 연결되어 회전력에 의해 챔버 내부 물질을 외부로 배출하도록 설치된다. 여기서, 회전 장치는 통상의 회전되는 모든 장치가 포함됨에 따라 본 명세서에서는 생략하도록 한다.

진공 펌프(100)는 회전에 의해 압축력이 발생되는 로터부(110), 케이싱체(120), 종동 지지부(130), 구동 지지부(140), 및 하우징부(150)를 포함한다.

로터부(110)는 회전 장치에 연결되어 회전되는 제1 로터(111), 제1 종동축(112), 제1 회전축(113), 제2 로터(114), 제2 종동축(115), 제2 회전축(116), 및 동력 전달체(117)를 포함한다. 제1 로터(111)는 회전 장치에 일측에 배치되어 있으며, 회전 장치에 회전 가능하게 연결되어 있다. 제1 로터(111)는 배출 방향인 타측에 동일한 피치 간격으로 복수의 나선형 스크류 형태의 제1 배출 스크류홈(111a)을 구비되고, 흡입 방향인 일측에 상기 제1 배출 스크류홈(111a)보다 큰 피치로 연결된 제1 흡입 스크류홈(111b)이 구비된다.

흡입 방향의 제1 흡입 스크류홈(111b)의 피치가 배출 방향의 제1 배출 스크류홈(111a)의 피치보다 크게 구비되어 있고, 제1 배출 스크류홈(111a)은 단일 피치로 나선(螺旋)형으로 3회 이상 권회되어 제2 로터와 맞물려 회전 시 배출되는 압축력을 제공하며, 제1 흡입 스크류홈(111b)은 제1 배출 스크류홈(111a)보다 피치가 크게 구비되어 제2 로터(114)와 맞물려 회전 시 제1 배출 스크류홈(111a)보다 낮은 압축력을 제공함에 따라 배출 측과 흡입 측의 압축력 차이로 인해 흡입되는 물질이 신속하게 배출 측으로 이동되는 압축비율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 로터(111)는 제1 배출 스크류홈(111a)과 제1 흡입 스크류홈(111b)의 피치는 상이하나 동일한 나선형 스크류 형태로 구비되어 있음에 따라 하나의 모재에서 가공이 가능함에 따라 일체형으로 제1 로터(111)를 구비하여 가공의 용이하고, 일체로 제작되어 연결 부분이 없음에 따라 제2 로터(114)와 맞물려 회전 시에 외력에 의한 변형을 최소화 할 수 있다.

제1 종동축(112)은 제1 로터(111)의 일측에 돌출되어 있으며, 구동 지지부(140)에 삽입되어 회전 지지되도록 설치되어 있다. 제1 종동축(112)은 제1 로터(111)의 일측에 돌출되어 회전 장치에 연결되어 회전되는 제1 로터(111)의 일측에서 함께 회전하면서 구동 지지부(140)에 삽입 지지되도록 돌출된다.

제1 회전축(113)은 제1 로터(111)의 타측에 돌출되어 있으며, 구동 지지부(140)에 회전이 가능하도록 지지된 상태로 하우징부(150)를 통과하여 타측으로 돌출된 상태로 회전 장치의 구동으로 회전되도록 연결되어 있다. 제1 회전축(113)은 회전 장치와 연결된 상태로 제1 로터(111)에 타측에 돌출되어 회전 장치의 작동에 의해 회전되면 제1 로터(111)가 함께 회전되도록 설치된다.

제2 로터(114)는 제1 로터(111)와 상호 맞물리는 측면에 배치되어 있으며, 제1 로터(111)가 회전되는 동력을 동력 전달체(117)로 전달받아 함께 회전되도록 설치된다. 제2 로터(114)의 배출측인 타측에는 제1 배출 스크류홈(111a)과 맞물려 회전되도록 제1 배출 스크류홈(111a)과 대응되도록 동일한 피치 간격으로 복수의 나선형 스크류 형태의 제2 배출 스크류홈(114a)이 형성된다.

또한, 제2 로터(114)의 흡입 측인 일측에는 제2 배출 스크류홈(114a)보다 큰 피치로 연결되어 제1 흡입 스크류홈(111b)과 맞물려 회전되도록 대응되는 크기의 피치로 제2 흡입 스크류홈(114b)이 형성된다.

그리고, 제2 로터(114)는 제2 배출 스크류홈(114a)과 제2 흡입 스크류홈(114b)의 피치는 상이하나 동일한 나선형 스크류 형태로 구비되어 있음에 따라 하나의 모재에서 가공이 가능함에 따라 일체형으로 제2 로터(114)를 구비하여 가공의 용이하고, 일체로 제작되어 연결 부분이 없음에 따라 제1 로터(111)와 맞물려 회전 시에 외력에 의한 변형을 최소화 할 수 있다.

이런, 제1 배출 스크류홈(111a)과 제2 배출 스크류홈(114a)은 적어도 3회 이상의 나선형으로 권회되어 상호 맞물려 회전되면서 압축력이 발생되고, 제1 흡입 스크류홈(111b)과 제2 흡입 스크류홈(114b)은 제1 배출 스크류홈(111a)과 제2 배출 스크류홈(114a)보다 넓은 피치로 구비되어 흡입 위치가 배출 위치보다 압축력이 작아지도록 구비된다. 이에 따라, 흡입 위치와 배출 위치에 압축력 차이로 인해 압축비를 가질 수 있고, 이런, 압축비로 인해 흡입되는 물질이 신속하게 배출측으로 이동되는 압축 이동 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 흡입 위치가 배출 위치보다 압축력이 작아짐에 따라 압축 이동 속도가 향상되어 배출 부분의 과도하게 압축되는 것을 방지시킬 수 있음에 따라 과도한 압축으로 인해 이상 고온 현상을 방지하여 저온 상태를 유지함으로써, 이상 고온의 발생으로 배출되는 물질 내부에 폭발성 또는 부식성 물질에 의해 제1 로터(111) 및 제2 로터(114)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

통상의 단일 피치로 구비된 종래 기술의 진공 펌프에서 압축비를 조절하기 위해서 외경의 변화 또는 단일 피치의 스크류 권회 수량을 조절하여야 함에 따라 중량이 증대되고, 중량 증대에 따른 전력 소비량이 증대된다. 이에 비하여, 흡입 측과 배출 측의 피치 차이로 인해 압축력의 차이가 발생되어 흡입 부분으로 흡입된 물질이 압축력이 큰 배출 측으로 배출되는 속도가 향상되도록 압축비를 조절할 수 있음에 따라 중량을 줄일 수 있고, 중량 감소에 따른 전력 소비를 줄일 수 있다.

상술된 진공 펌프의 소비 전력에 대해 이론적으로 살펴보면, 진공 펌프는 이상 기체의 압축 행정으로 가정하고, 흡입, 압축, 배기 과정이 진행되는 동안의 펌프가 하는 일(work)은 아래 (1)과 같이 표현된다.

진공 펌프 체적 유량은 (2)와 같이 표현된다.

(1)식의 V는 (2)식의 배기 속도 S로 대치하면 다음과 같이 쓸수 있다.

(3)의 식은 압축 과정에서 실제로 필요한 소비전력을 나타내고 있다. 소비전력을 미분하고 정리하면 다음과 같다.

(

의 값이 매우 작은 값을 가지므로 두 번째항을 무시한다. 또한 최대최소가 되는 압력을 구하기 위하여

이다.)

정리하면

을 얻는다.

, r=1.4 일때 흡입구 압력(P)을 계산해 보면 200~300Torr이며 배기구 압력이 낮아지면 진공 펌프 소비 전력이 낮아지는 것을 알수 있다. 위의 내용을 고려하여 배기 속도의 비에 따라 동력을 절감시킬수 있음을 알수 있다. 따라서, 종래 기술의 등 간격의 피치를 구비한 로터와 비교하여 배출 측보다 흡입 측의 피치를 크게 하여 배기 속도의 비를 가지는 로터부(110)를 구비하여 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

제2 종동축(115)은 제2 로터(114)의 일측에 돌출되어 있으며, 구동 지지부(140)에 삽입되어 제1 종동축(112)과 함께 회전 지지되도록 설치되어 있다. 제2 종동축(115)은 제2 로터(114)의 일측에 돌출되어 제1 로터(111)와 동력 전달체(117)로 연결되어 함께 회전되는 제2 로터(114)의 일측에서 함께 회전하면서 구동 지지부(140)에 삽입 지지되도록 돌출된다.

제2 회전축(116)은 제2 로터(114)의 타측에 돌출되어 있으며, 구동 지지부(140)에 회전이 가능하도록 지지된 상태로 하우징부(150)의 내부에 삽입되어 제1 회전축(113)과 동력 전달체(117)로 동력이 전달되어 회전되도록 연결되어 제1 회전축(113)의 회전 동력을 전달받아 제2 로터(114)를 회전시키도록 돌출된다. 제2 회전축(116)은 제2 로터(114)의 타측에 돌출되어 제1 로터(111)와 함께 회전되도록 제2 로터(114)의 타측에 돌출되어 제1 로터(111)의 회전력이 전달되도록 하우징부(150)의 내부에서 동력 전달체(117)로 연결되도록 설치된다.

동력 전달체(117)는 하우징부(150)의 내부에 설치되어 있으며, 제1 회전축(113)과 제2 회전축(116)을 상호 연결하여 회전 장치로 회전되는 제1 회전축(113)과 함께 제2 회전축(116)이 회전되도록 동력을 전달하도록 설치된다. 여기서, 본 명세서에서 동력 전달체(117)는 기어 형태로 제1 회전축(113)과 제2 회전축(116)에 각각 구비되어 상호 치차 결합에 의해 동력이 전달되도록 구비되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 동력 전달체(117)는 회전력을 전달할 수 있는 모든 구성이 포함될 수 있다.

즉, 제1 로터(111)와 제2 로터(114)의 배출되는 일측으로 회전 장치와 연결되어 회전되는 제1 회전축(113)이 돌출 구비되고, 제1 회전축(113)과 제2 회전축(116)은 동력 전달체(117)로 상호 연결되어 제1 회전축(113)의 회전력이 전달되어 제2 회전축(116)이 함께 회전되도록 설치되어 있음에 따라 제1 로터(111)와 제2 로터(114)의 복수의 단일 피치로 간격이 조밀하게 맞물려 있는 제1 배출 스크류홈(111a)과 제2 배출 스크류홈(114a) 방향에서 구동력이 발생하도록 설치된다.

다시 말해서, 피치 간격이 더 큰 흡입 방향인 타측에 제1 흡입 스크류홈(111b)과 제2 흡입 스크류홈(114b)의 맞물려 회전되는 부하보다 큰 부하가 작용하는 일측에 맞물려 회전되는 제1 배출 스크류홈(111a)과 제2 배출 스크류홈(114a) 방향으로 구동되는 회전 장치로 회전되도록 설치되어 있어 구동 위치에서 떨어진 타측이 부하가 작게 작용함에 따라 회전되는 구동력이 줄어들 수 있어 구동 효율이 향상될 수 있다.

케이싱체(120)는 제1 로터(111)와 상기 제2 로터(114)가 외부를 감싸고 있으며, 서로 맞물려 회전되는 제1 로터(111)와 제2 로터(114)가 내부에 위치하여 회전에 의해 압축력이 발생되도록 압축 공간(121)을 가진다. 압축 공간(121)은 서로 맞물려 회전되는 제1 로터(111)와 제2 로터(114)의 회전에 의해 압축력이 발생되도록 공간 형태로 구비된다.

케이싱체(120)의 일측에는 챔버 내부가 진공이 되도록 연결되는 위치에 압축 공간과 관통 연결되어 압축 공간(121)으로 챔버 내부 물질이 흡입되는 흡입공(122)을 형성하고, 타측에는 외부와 압축 공간(121)을 상호 연통되어 흡입된 물질을 외부로 배출시키는 배출공(123)이 형성되어 있다. 챔버 내부에 물질은 로터부(110)의 회전에 의해 발생된 압축력에 의해 흡입공(122)으로 흡입되어 배출공(123)으로 지속적으로 배출함에 따라 챔버 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다.

종동 지지부(130)는 케이싱체(120)의 일측을 밀폐시키도록 설치된 종동 지지 몸체(131), 및 종동 회전 지지체(133)를 포함한다. 종동 지지 몸체(131)는 케이싱체(120)의 일측에 배치되어 있으며, 압축 공간(121)의 일측을 밀폐시키도록 설치된다. 종동 지지 몸체(131)의 타측면에는 제1 종동축(112)과 제2 종동축(115)이 각각 삽입되는 한쌍의 종동 삽입공(132)이 형성된다.

종동 회전 지지체(133)는 종동 지지 몸체(131)의 타측에 배치되어 있으며, 한쌍의 종동 삽입공(132)에 각각 설치되어 제1 종동축(112)과 제2 종동축(115)이 회전 가능하게 지지되도록 설치된다.

구동 지지부(140)는 케이싱체(120)의 타측을 밀폐시키도록 설치된 구동 지지 몸체(141), 및 구동 회전 지지체(143)를 포함한다. 구동 지지 몸체(141)는 케이싱체(120)의 타측에 배치되어 있으며, 압축 공간(121)의 타측을 밀폐시키도록 설치된다. 구동 지지 몸체(141)에는 일측면과 타측면에 제1 회전축(113)과 제2 회전축(116)이 관통 통과하도록 삽입되는 각각 관통된 한쌍의 구동 삽입공(142)이 형성된다.

구동 회전 지지체(143)는 구동 지지 몸체(141)의 일측에 배치되어 있으며, 일측면에 구비된 한쌍의 구동 삽입공(142)에 설치되어 제1 회전축(113)과 상기 제2 회전축(116)이 회전 가능하게 지지된다.

하우징부(150)는 구동 지지부(140)의 일측에 배치된 하우징 몸체(151), 및 돌출 고정체(155)를 포함한다. 하우징 몸체(151)는 구동 지지부(140)의 타측에 배치되어 있으며, 내부에 동력 전달체(117)가 위치되는 하우징 공간(152)을 가진다. 하우징 몸체(151)의 일측면에는 제1 회전축(113)과 제2 회전축(116)이 삽입되는 한쌍의 하우징 삽입공(153)이 형성된다.

또한, 하우징 공간(152)의 타측면에는 제1 회전축(113)이 삽입되어 타측 방향으로 돌출되도록 관통된 회전 삽입공(154)이 형성된다.

즉, 제1 회전축(113)과 제2 회전축(116)이 하우징 삽입공(153)을 통해서 하우징 공간(152)에 삽입되어 하우징 공간(152)의 내부에서 동력 전달체(117)로 제1 회전축(113)과 제2 회전축(116)이 함께 회전되도록 연결되고, 제1 회전축(113)은 회전 장치와 연결되도록 회전 삽입공(154)에 삽입되어 타측으로 돌출되도록 구비된다.

돌출 고정체(155)는 하우징 몸체(151)의 타측에 돌출 배치되어 있으며, 회전 삽입공(154)에 삽입되어 돌출된 제1 회전축(113)의 바깥 둘레에 돌출되어 회전 장치에 고정되도록 설치된다. 돌출 고정체(155)는 하우징 몸체(151)의 타측 방향으로 연결된 회전 장치와 제1 회전축(113)을 보호하면서 하우징 몸체(151)에 회전 장치가 고정되도록 돌출 설치된다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100 : 진공 펌프 110 : 로터부
111 : 제1 로터 111a : 제1 배출 스크류홈
111b : 제1 흡입 스크류홈 112 : 제1 종동축
113 : 제1 회전축 114 : 제2 로터
114a : 제2 배출 스크류홈 114b : 제2 흡입 스크류홈
115 : 제2 종동축 116 : 제2 회전축
117 : 동력 전달체 120 : 케이싱체
121 : 압축 공간 122 : 흡입공
123 : 배출공 130 : 종동 지지부
131 : 종동 지지 몸체 132 : 종동 삽입공
133 : 종동 회전 지지체 140 : 구동 지지부
141 : 구동 지지 몸체 142 : 구동 삽입공
143 : 구동 회전 지지체 150 : 하우징부
151 : 하우징 몸체 152 : 하우징 공간
153 : 하우징 삽입공 154 : 회전 삽입공
155 : 돌출 고정체

Claims (5)

1. 밀폐된 챔버 일측으로 내부에 진공 상태를 유지하도록 회전시키는 회전 장치에 연결되어 회전력에 의해 상기 챔버 내부 물질을 외부로 배출하도록 설치된 진공 펌프에 있어서,
   상기 회전 장치의 일측에 배치되어 있으며, 상기 회전 장치에 회전 가능하게 연결되어 배출 방향인 타측에 동일한 피치 간격으로 복수의 나선형 스크류 형태의 제1 배출 스크류홈이 구비되고, 흡입 방향인 일측에 상기 제1 배출 스크류홈보다 큰 피치로 상기 제1 배출 스크류홈에 일체형으로 연결된 제1 흡입 스크류홈이 구비된 제1 로터,
   상기 제1 로터와 상호 맞물리는 측면에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터가 회전되는 동력을 동력 전달체로 전달받아 함께 회전되고, 타측에 상기 제1 배출 스크류홈과 맞물려 회전되도록 동일한 피치 간격의 복수의 나선형 스크류 형태의 제2 배출 스크류홈을 구비되고, 일측에 상기 제2 배출 스크류홈보다 큰 피치로 상기 제2 배출 스크류홈에 일체형으로 연결되어 상기 제1 흡입 스크류홈과 맞물려 회전되는 제2 흡입 스크류홈이 구비된 제2 로터,
   상기 제1 로터와 상기 제2 로터의 외부를 감싸고 있으며, 서로 맞물려 회전되는 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 내부에 위치하여 회전에 의해 압축력이 발생되도록 압축 공간을 가지고, 일측으로 상기 챔버와 연결되어 상기 압축 공간에 관통된 흡입공을 가지며, 타측으로 외부와 상기 압축 공간이 관통되어 압축된 물질이 배출되는 배출공을 가지는 케이싱체,
   상기 케이싱체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 제1로터와 상기 제2 로터의 회전가능하게 지지된 상태로 상기 케이싱체의 타측 방향을 밀폐시키도록 설치된 종동 지지부,
   상기 케이싱체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 상기 회전 장치와 연결되어 회전되는 일측방향으로 돌출되도록 삽입된 상태에서 회전 가능하게 지지하고, 상기 케이싱의 일측 방향을 밀폐시키도록 설치된 구동 지지부, 및
   상기 구동 지지부의 일측에 배치되어 있으며, 상기 제1 로터와 상기 제2 로터가 안쪽으로 삽입되어 상기 동력 전달체가 설치되고, 상기 제1 로터는 일측 방향으로 돌출되어 상기 회전 장치와 연결되도록 설치된 하우징부
   를 포함하며,
   상기 제1 로터와 상기 제2 로터는 나선형 스크류 형태로 서로 맞물린 흡입 방향의 상기 제1 흡입 스크류홈과 상기 제2 흡입 스크류홈의 피치가 배출 방향의 상기 제1 배출 스크류홈과 상기 제2 배출 스크류홈보다 크게 구비되어 피치의 차이로 인한 압축력이 상호 다르게 발생될 수 있는스크류 로터를 구비하는 진공 펌프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 로터는,
   상기 제1 로터의 일측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 지지부에 삽입되어 회전 지지되도록 설치되어 있는 제1 종동축, 및
   상기 제1 로터의 타측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 지지부에 회전이 가능하도록 지지된 상태로 상기 하우징부를 통과하여 타측으로 돌출된 상태로 상기 회전 장치의 구동으로 회전되도록 연결되어 있는 제1 회전축을 포함하고,
   상기 제2 로터는,
   상기 제2 로터의 일측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 지지부에 삽입되어 회전 지지되도록 설치되어 있는 제2 종동축, 및
   상기 제2 로터의 타측에 돌출되어 있으며, 상기 구동 지지부에 회전이 가능하도록 지지된 상태로 상기 하우징의 내부에 삽입되어 상기 제1 회전축과 상기 동력 전달체로 동력이 전달되어 회전되도록 연결되어 상기 제1 회전축의 회전 동력을 전달받아 상기 제2 로터를 회전시키도록 돌출된 제2 회전축
   을 포함하는 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프.
3. 제2항에 있어서,
   상기 종동 지지부는,
   상기 케이싱체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 압축 공간의 일측을 밀폐시키도록 설치되어 상기 제1 종동축과 상기 제2 종동축이 각각 삽입되는 한쌍의 종동 삽입공을 가지는 종동 지지 몸체, 및
   상기 종동 지지 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 한쌍의 상기 종동 삽입공에 각각 설치되어 상기 제1 종동축과 상기 제2 종동축이 회전 가능하게 지지되는 종동 회전 지지체
   를 포함하는 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프.
4. 제2항에 있어서,
   상기 구동 지지부는,
   상기 케이싱체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 압축 공간의 타측을 밀폐시키도록 설치되어 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 관통 통과하도록 삽입되는 일측과 타측면에 각각 관통된 한쌍의 구동 삽입공을 가지는 구동 지지 몸체, 및
   상기 구동 지지 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 일측면에 구비된 한쌍의 상기 구동 삽입공에 설치되어 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 회전 가능하게 지지되는 구동 회전 지지체
   를 포함하는 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프.
5. 제2항에 있어서,
   상기 하우징부는,
   상기 구동 지지부의 타측에 배치되어 있으며, 내부에 상기 동력 전달체가 위치되는 하우징 공간을 가지고, 하우징 공간의 일측으로 상기 제1 회전축과 상기 제2 회전축이 삽입되는 한쌍의 하우징 삽입공을 가지며, 타측으로 상기 제1 회전축이 삽입되어 타측방향으로 돌출되도록 관통된 회전 삽입공을 가지는 하우징 몸체, 및
   상기 하우징 몸체의 타측에 돌출 배치되어 있으며, 상기 회전 삽입공에 삽입되어 돌출된 상기 제1 회전축의 바깥 둘레에 돌출되어 상기 회전 장치에 고정되도록 설치된 돌출 고정체
   를 포함하는 스크류 로터를 구비하는 진공 펌프.

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