KR20160085782A - 진공 펌프 시스템 및 진공 펌프 시스템을 작동시키기 위한 방법 - Google Patents

진공 펌프 시스템 및 진공 펌프 시스템을 작동시키기 위한 방법 Download PDF

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크리스티안 베이어
토마스 드라이페르트
롤란드 뮐러
다니엘 슈나이덴바흐
막스 펠리칸
디르크 쉴러
디르크 스트라트만
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욀리콘 라이볼트 바쿰 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 특히 스크류 펌프 형태의, 진공 펌프(10)를 포함하는 진공 펌프 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 챔버(16)를 배기하는 데 사용된다. 챔버(16) 내의 원하는 설정 압력에 도달한 때, 진공 펌프 시스템은 스탠바이 모드에서 작동될 수 있다. 이를 위해, 출구 도관(22)이 바이패스 도관(24)을 통해 입구 도관(30)에 연결된다. 스탠바이 모드에서, 입구 밸브(18)는 폐쇄되고 바이패스 밸브(26)는 개방되어, 회로 내의 매체가 진공 펌프(10)에 의해 운반될 수 있다. 그 결과, 진공 펌프는 실질적으로 작동 온도에 유지된다.

Description

진공 펌프 시스템 및 진공 펌프 시스템을 작동시키기 위한 방법{VACUUM PUMP SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING A VACUUM PUMP SYSTEM}
본 발명은 진공 펌프 시스템 및 진공 펌프 시스템을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
진공 펌프 및 진공 펌프 시스템은 단시간 내에 챔버를 배기하는 데 흔히 사용된다. 이것은 예를 들어 스크류 펌프(screw pump), 클로 펌프(claw pump) 또는 다단 루츠 펌프(multi-stage Roots pump)와 같은 건조 압축 진공 펌프를 사용하여 수행된다. 로터리 베인 펌프(rotary vane pump) 또는 로터리 피스톤 펌프(rotary piston pump)와 같은 오일-밀봉식(oil-sealed) 진공 펌프를 사용하는 것이 또한 가능하다. 흔히, 단기간 내에 큰 체적의 기체를 펌핑할 수 있도록 복수의 펌프가 서로 직렬로 및/또는 병렬로 배열된다.
전형적인 응용은 예를 들어 코팅 장치에 사용되는 바와 같은 로크 챔버(lock chamber)이다. 로크 챔버는 짧은 시간 간격 내에 대기압으로부터 이송 압력으로 펌프 다운(pumped down)되어야 한다. 보통, 이것은 0.1 밀리바(mbar) 내지 10 밀리바 사이의 이송 압력에 도달하기 위해 20초 내지 120초의 기간 내에 수행된다. 그 후에, 로크 챔버와 진공 펌프 시스템 사이에 배열된 밸브가 폐쇄될 수 있다. 밸브는 펌프-다운 시간(pump-down time)의 약 1배 내지 10배인 아이들링 시간(idling time) 동안 폐쇄된다.
다른 전형적인 응용은 금속의 열처리 또는 정제에 사용되는 것과 같은 대형 프로세스 챔버(process chamber)에 관련된다. 이러한 응용의 경우에, 전형적인 펌프-다운 시간은 2분 내지 30분의 범위이다. 펌프-다운 시간 후에, 프로세스 챔버는 요구되는 낮은 압력 수준에 있다. 그러나, 이러한 압력 수준을 유지하기 위해, 소량의 기체가 여전히 밖으로 펌핑되도록 비교적 적은 기체 유동을 유지하는 것이 여전히 필요하다. 이것은 다운-펌프 시간의 약 2배 내지 10배인 홀드 시간(hold time)이다.
로크 챔버 및 상응하여 대형 프로세스 챔버 둘 모두에 대해, 짧은 다운-펌프 시간을 달성하기 위해 진공 펌프 시스템이 매우 큰 치수를 갖는 것이 필요하다. 그러나, 아이들링 시간 동안 또는 홀드 시간 동안, 펌프 시스템의 큰 흡입 용량이 요구되지 않는다. 이것은 높은 전력 입력으로 그리고 이에 따라 높은 에너지 소비로 이어진다.
예를 들어 스크류 펌프가 로크 챔버 또는 프로세스 챔버와 같은 챔버를 배기하는 데 사용된다면, 스크류의 로터 요소와 하우징 사이에 간극(gap)이 제공되는 문제가 있으며, 이러한 간극은 펌프가 건조 압축 진공 펌프이기 때문에 윤활제에 의해 밀봉되지 않는다. 여기서, 간극은 특히 로터 온도에 좌우된다. 운반되는 매체가 끊임없이 다시 간극을 통해 역류하기 때문에, 펌프의 최적 출력은 작동 온도에 도달할 때 그리고 이에 따라 간극이 매우 작을 때에만 달성된다. 프로세스 챔버 내에서 설정 압력에 도달하자마자, 펌프의 회전 속도를 감소시키는 것 및 이에 의해 펌핑 용량을 감소시키는 것 또는 심지어 펌프를 비활성화시키는 것 - 그렇게 하는 것이 요구된다면 - 이 가능할 것이다. 그러나, 이것은, 프로세스 챔버 내의 압력이 설정 압력을 다시 초과하자마자, 펌프는 최대 펌핑 용량이 달성되기 전에 먼저 작동 온도에 이르러야 한다는 점에서 불리하다. 이것은 프로세스 챔버 내에서의 허용불가능한 압력 변동을 야기할 것이다. 프로세스 챔버 내의 압력에 있어서의 바람직하지 않은 증가뿐만 아니라 프로세스 챔버 내에서의 과도한 압력 변동을 회피하기 위해, 설정 압력이 초과된 후에 다시 진공 펌프가 즉시 최대 펌핑 용량에서 작동될 수 있는 것이 필요하다. 로크 챔버에서, 펌프는 바람직하게는 정격 속도에 유지되어야 하는데, 왜냐하면 그렇지 않으면 아이들링 시간의 종료 시에 가속화되어야 할 것이기 때문이다. 이것은 펌프-다운 프로세스에 대해 요구되는 시간을 연장시킬 것이다.
밀봉 간극으로 인해, 최대 출력 체적을 보장하기 위해서 펌프가 작동 온도에 유지되어야 한다는 문제가 또한 클로 펌프, 루츠 펌프 등과 같은 다른 건조 압축 진공 펌프에서 존재한다.
아이들링 시간 및 홀드 시간 동안 펌프 및 펌프 시스템의 에너지 소비를 감소시키려고 시도하는 다양한 해법 접근이 알려져 있다:
높은 고유 체적비를 갖는 진공 펌프를 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 기술적으로 실현될 수 있는 체적비는 제조 기술, 구조적 노력에 의해, 그리고 펌프 스테이지의 강건성(robustness) 및 기밀성(tightness)에 대한 요구에 의해 제한된다. 구체적으로, 약간의 에너지 입력 감소만이 그것에 의해 달성될 수 있다. 더욱이, 펌프-다운 프로세스 내지 높은 내부 압축 동안 과잉-압축을 회피하는 해법이 필요하다.
또한, 배킹 펌프(backing pump)와 직렬-연결된 루츠 펌프의 조합이 알려져 있다. 이러한 해법에 의하면, 펌프의 전체 조합의 큰 체적비가 달성될 수 있다. 그러나, 루츠 펌프가 예를 들어 약 100 밀리바 이상의 높은 흡기 압력에서 배킹 펌프에 대한 적은 지원만을 제공한다는 것이 불리하다. 이에 대한 이유는, 그렇지 않으면 매우 큰 모터가 루츠 펌프 상에 설치되어야 할 것이기 때문이다. 그 결과, 대응하는 펌핑 시간을 실현하기 위해 매우 큰 배킹 펌프가 여전히 요구된다. 이것은 상응하여 높은 에너지 소비로 이어진다.
다양한 작동 상태에서, 한편으로는 진공 펌프 또는 진공 펌프 시스템의 높은, 특히 최대 출력이 보장될 수 있고, 다른 한편으로는 에너지 소비가 감소될 수 있는, 진공 펌프 시스템 및 진공 펌프 시스템을 작동시키기 위한 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 목적은 청구항 1의 진공 펌프 시스템을 갖는, 그리고 청구항 10의 진공 펌프 시스템을 작동시키기 위한 방법을 갖는 본 발명에 따라 해결된다.
본 발명의 진공 펌프 시스템은 특히, 스탠바이 모드(standby mode)에서, 프로세스 챔버와 같은 챔버 내의 요구되는 압력에 이미 도달한 후에도 진공 펌프를 작동 온도 및 정격 속도에 유지하고, 그 후에, 프로세스 챔버 내의 압력이 설정 압력을 초과하자마자, 즉시 고 펌핑 용량을 갖는 진공 펌프를 다시 작동시키기 위해 개발되었다. 따라서, 본 발명의 진공 펌프 시스템은, 한편으로는 짧은 펌프-다운 시간이 로크 챔버에서 실현될 수 있고 다른 한편으로는 에너지가 아이들링 시간 동안 절약될 수 있도록, 로크 챔버에서의 스탠바이 모드에 대해 개발되었다. 여기서, 진공 펌프의 정격 속도가 유지된다. 이러한 목적을 위해, 진공 펌프 시스템은 하나 또는 복수의 진공 펌프, 특히 스크류 펌프와 같은 건조 압축 진공 펌프를 포함한다. 진공 펌프의 입구가 프로세스 챔버 또는 로크 챔버와 같은, 배기될 챔버와 연결된다. 진공 펌프의 출구가 출구 도관(conduit)과 연결된다. 출구 도관은 예를 들어 백업 펌프(backup pump)와 연결될 수 있다.
바람직하게는 기계식 체크 밸브(check valve)가 출구 도관 내에 배열된다. 아마도 제어 밸브로서 설계될 수 있는 체크 밸브는 운반되는 매체가 진공 펌프의 흡입 챔버 내로 역류하는 것을 방지한다. 본 발명에 따르면, 출구 도관이 바이패스 도관을 통해 입구 도관과 연결된다. 바이패스 밸브가 바이패스 도관 내에 배열되며, 이러한 밸브는 제어 장치와 연결된다. 그것에 의해, 전류 입력이 감소되는 동안, 진공 펌프를 사용에 대해 모든 준비가 된 상태로 유지하기 위해, 프로세스 챔버 또는 로크 챔버 내에서 설정 압력에 도달한 때, 바이패스 밸브를 개방하는 것이 가능하다. 이와 관련하여, 특히 진공 펌프의 출구 압력은 감소되는 반면, 진공 펌프의 작동 온도는 적어도 실질적으로 유지된다.
바이패스 도관은 바람직하게는 적어도 하나의 진공 펌프를 가교(bridging)한다.
특히 바람직한 실시예에서, 스위칭가능한 입구 밸브가 진공 펌프의 입구 및 챔버와 연결된 입구 도관 내에 배열되며, 이러한 밸브는 또한 제어 장치와 연결된다. 이것은, 바이패스 밸브가 개방된 때, 프로세스 챔버 또는 로크 챔버의 완전한 결합해제(decoupling)가 수행되도록 입구 밸브가 폐쇄될 수 있는 이점을 갖는다.
프로세스 챔버 내의 압력이 사전규정된 설정 값을 초과하여야 하는 경우, 진공 펌프가 기본적으로 그것의 정격 속도에 있다는 사실로 인해, 진공 펌프의 높은, 특히 최적의 출력으로 즉시 다시 운반하는 것이 가능하도록, 바이패스 밸브가 폐쇄될 수 있고 입구 밸브가 개방될 수 있다. 프로세스 챔버 내의 압력 변동은 이에 따라 매우 낮고 펌프-다운 시간이 최적으로 짧다.
마찬가지로, 적어도 하나의 진공 펌프의 출력이 감소되는 동안, 적은 기체 유동이 프로세스 챔버로부터 끊임없이 운반되도록 입구 밸브가 완전히 폐쇄되지는 않는 것이 가능하다.
따라서, 로크 챔버를 배기하는 역할을 하는 진공 펌프 시스템에서, 로크 챔버의 배기가 요구되는 펌프-다운 시간의 프레임워크 내에서 고 펌핑 체적을 갖고서 즉시 다시 수행될 수 있도록, 입구 밸브가 다음 이송 작업을 위해 다시 개방될 수 있다.
또한, 본 발명의 진공 펌프 시스템은, 상당한 에너지 절약이 그것에 의해 달성될 수 있다는 이점을 갖는다. 이것은, 특히 입구 밸브(존재하는 경우)가 바람직하게는 완전히 폐쇄되고 바이패스 밸브가 바람직하게는 완전히 개방되는 스탠바이 모드에서 유리하다.
또한, 본 발명의 진공 펌프 시스템은, 바이패스 밸브가 폐쇄된 때, 진공 펌프의 입구측과 출구측 사이에서 압력 보상이 수행된다는 이점을 갖는다. 그것에 의해, 진공 펌프가 매우 짧은 시간 내에 고 펌핑 용량을 달성하도록, 진공 펌프의 출구 부분에서의 압력이 강하한다.
본 발명의 진공 펌프 시스템은 항상, 바이패스에 의해 가교될 수 있는 적어도 하나의 진공 펌프를 갖는다. 따라서, 공통의 바이패스 또는 복수의 바이패스에 의해 가교될 수 있는 복수의 진공 펌프를 제공하는 것이 또한 가능하다. 복수의 진공 펌프가 제공되는 경우, 진공 펌프 중 단지 하나 또는 몇 개가 공통의 바이패스 및/또는 복수의 바이패스에 의해 가교되는 것이 또한 가능하다. 이하에서, 하나의 진공 펌프가 제공되는 것과 관련하여 본 발명이 기술될 것이다.
바람직하게는, 바이패스 도관이 입구 밸브와 진공 펌프의 입구 사이의 입구 도관과 연결된다. 바이패스 도관을 진공 펌프의 입구와 직접 연결하는 것이 또한 가능하다.
진공 펌프 시스템이 밀폐식으로 밀봉되는 것이 특히 바람직하다. 특히 스탠바이 모드에서, 외부 누출이 가능한 한 적다면 유리하다. 외부 누출이 10-4 밀리바(mbar) x l/s 미만인 것이 바람직하다. 보다 큰 누출이 스탠바이 모드에서 일어나면, 매체가 체크 밸브의 출구 라인을 통해 배출되도록, 입구 밸브가 폐쇄된 상태로 유지되는 동안, 바이패스 밸브를 단시간 동안 폐쇄하는 것이 또한 가능할 것이다. 여기서, 필요하다면, 펌프의 회전 속도가 증가될 수 있다. 그 후에, 입구 밸브가 폐쇄되고 바이패스 밸브가 개방된 상태에서 펌프가 다시 스탠바이 모드에서 작동될 수 있다. 대응하는 제어가 입구 밸브 및 바이패스 밸브 외에 진공 펌프를 제어하는 역할을 하는 제어 장치에 의해 수행될 수 있다. 과도한 누출 유동의 검출을 위해, 예컨대 바이패스 도관 내의 압력을 측정하는 것이 가능하다. 진공 펌프에 입력되는 전류를 측정하는 것이 또한 가능한데, 왜냐하면 그러한 전류가 압력에 있어서의 증가에 따라 증가하기 때문이다.
사용되는 펌프 그 자체가 매우 기밀성(tight)인 것이 또한 바람직하다. 펌프는 예를 들어 10 밀리바 내지 500 밀리바의 크게 감소된 출구 압력에서도 적은 기체 누출만이 일어나도록 설계되어야 한다. 특히, 기체/공기가 외부로부터 펌프에 들어가지 않아야 한다.
스탠바이 모드에서, 진공 펌프의 회전 속도가 정격 속도의 100% 내지 20%의 범위인 것이 또한 바람직하다.
또한, 진공 펌프의 출구와 체크 밸브 사이의 기체 체적 Vol22가 입구 밸브와 진공 펌프의 입구 사이의 기체 체적 Vol14보다 작은 것이 특히 바람직하다. 특히, 1.0보다 작은, 바람직하게는 0.2보다 작은 Vol22/Vol14의 비를 달성하도록 의도된다. 그것에 의해, 바이패스 밸브가 개방된 때, 진공 펌프의 출구측에서의 압력을 충분히 낮은 수준으로 되게 하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 특히 높은 에너지 절약이 달성될 수 있다. 대응하는 체적이, 특히 가능한 한 짧은 그리고 특히 작은 단면을 갖는 도관을 출구측에 사용하는 반면, 필요한 경우, 보다 긴 그리고 보다 큰 단면을 갖는 도관을 입구측에 사용함으로써 실현될 수 있다. 입구측에서의 체적 Vol14를 증가시키기 위해 입구측에 버퍼 용기(buffer container)를 제공하는 것이 또한 가능하다.
바람직하게는, 본 발명의 진공 펌프 시스템은, 입구 밸브가 폐쇄된 경우, 진공 펌프의 입구에서의 압력 p2가 사전규정된 한계 값을 초과할 때 바이패스 밸브가 또한 폐쇄될 방식으로 작동될 것이다. 그것에 의해, 매체가 체크 밸브(24)를 통해 출구를 향해 밖으로 펌핑된다.
본 발명에 따른 진공 펌프 시스템의 다른 바람직한 작동 모드에서, 입구 밸브가 폐쇄된 상태에서, 진공 펌프의 전력 또는 전류 입력이 사전규정된 한계 값을 초과할 때 바이패스 밸브가 폐쇄된다. 이것에 의해, 예를 들어 진공 펌프 상의 과부하를 회피하는 것이 가능하다.
챔버와 진공 펌프 사이에 배열된 연결 도관 내에 입구 밸브가 제공되지 않는 진공 펌프 시스템의 다른 바람직한 작동 모드에서, 챔버로부터의 적은 기체 유동이 존재하는 경우, 진공 펌프의 입구에서의 압력 p2 또는 챔버 내의 압력 pn이 사전규정된 한계 값 아래로 떨어질 때 바이패스 밸브가 개방된다. 그 후에, 압력 p2 또는 pn에 대한 다른 제한 값이 초과될 때, 바이패스 밸브가 다시 폐쇄된다.
또한, 본 발명은 상기에 기술된 바와 같은 로크 챔버를 갖는 진공 펌프 시스템을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다. 이와 관련하여, 진공 펌프는, 특히 입구 밸브가 완전히 폐쇄되고 바이패스 밸브가 특히 완전히 개방된 상태에서, 진공 펌프가 감소된 출구 압력에서 그리고 바람직하게는 그것의 정격 속도에서 작동되도록 상기에 기술된 바와 같이 스탠바이 모드에서 작동되며, 이에 의해 진공 펌프는 감소된 전력 입력에 유지되면서 다음 작동 사이클에 대해 최적으로 준비된다. 바람직하게는, 본 발명의 방법은 진공 펌프 시스템에 관하여 상기에 기술된 바와 같이 유리하게 구현된다.
하기는 개략적인 도면을 참조한 본 발명의 상세한 설명이다.
도 1은 본 발명의 제 1 바람직한 실시예의 개략적 도면,
도 2는 본 발명의 제 2 바람직한 실시예의 개략적 도면,
도 3은 본 발명의 제 3 바람직한 실시예의 개략적 도면, 및
도 4는 시간 경과에 따른 압력 발생의 개략적 그래프.
도 1에 예시된 진공 펌프 시스템은 스크류 펌프(screw pump)(10)를 포함한다. 진공 펌프의 입구(12)는 입구 도관(conduit)(14)을 통해 로크 챔버(lock chamber) 또는 프로세스 챔버(process chamber)(16)와 같은 챔버와 연결된다. 챔버(16)는 밸브(17)(밸브 V0)에 의해 폐쇄되도록 구성된 입구를 갖는다. 입구 밸브(18)(밸브 V1), 특히 제어가능한 입구 밸브가 입구 도관(14) 내에 배열된다.
진공 펌프(10)의 출구(20)는 출구 도관(22)과 연결되며, 이 출구 도관(22) 내에는 체크 밸브(check valve)(24)가 배열된다. 출구 라인(22)은 대기와 바로 연결될 수 있거나, 사전결정된 시스템 압력을 갖는 배기 가스 시스템과 연결될 수 있다. 이러한 시스템 압력은 대기압보다 높거나 낮을 수 있다.
또한, 출구 도관(22)은 바이패스 도관(30)을 통해 입구 도관(14)과 연결된다. 바이패스 밸브(26)(밸브 V2), 특히 전기적으로 스위칭가능한 바이패스 밸브가 바이패스 도관(30) 내에 배열된다. 게다가, 적어도 입구 밸브(18) 및 바이패스 밸브(26)와 연결되어 이들 밸브를 제어하는 제어 장치(28)가 제공된다. 더욱이, 제어 장치(28)는 프로세스 챔버 내에 배열된 압력 센서와 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제어 장치(28)가 진공 펌프(10)를 제어하는 역할을 하는 것이 가능하다.
챔버(16)의 배기를 위해, 입구 밸브(18)가 개방되고 바이패스 밸브(26)가 폐쇄된다. 운반될 기체가 이에 따라 입구 도관(14)을 통해 진공 펌프(10)에 의해 흡입되고, 체크 밸브(24)에 의해 출구 도관(22)을 통해 배출된다. 챔버 내에서 소정의 설정 압력에 도달하자마자, 입구 밸브(18)가 제어 장치(28)에 의해 폐쇄되고 바이패스 밸브(26)가 동시에 또는 소정의 지연을 갖고서 개방된다. 이러한 스탠바이 모드(standby mode)에서, 비교적 적은 양의 기체가 진공 펌프(10)에 의해 바이패스 도관(30)을 통해 원을 이루어 운반되도록 진공 펌프(10)의 회전 속도를 감소시키는 것이 또한 가능하다. 그것에 의해, 에너지 입력이 낮은 동안, 진공 펌프(10)가 완전 작동 상태로 유지될 수 있다.
누출을 회피하기 위해, 진공 펌프 시스템은 밀폐 기밀성(hermetically tight)이다. 그럼에도 불구하고 적은 누출이 스탠바이 모드에서 발생한다면, 아마도 펌프의 증가된 회전 속도에서, 체크 밸브(24)를 통해 스탠바이 모드에서 원을 이루어 운반되는 매체의 일부를 배출하기 위해 단시간 동안 바이패스 밸브(26)를 폐쇄하는 것이 가능할 것이다. 그 후에, 바이패스 밸브(26)는 다시 개방될 수 있어, 소량의 기체가 다시 원을 이루어 운반될 수 있다.
도 2 및 도 3에서, 유사하거나 동일한 구성요소가 동일한 도면 부호에 의해 식별된다.
도 2에 예시된 실시예에서, 다른 진공 펌프(32), 예컨대 루츠 펌프(Roots pump)가 입구 도관(14) 내에 추가로 배열된다. 바이패스 도관(30)은 2개의 진공 펌프(10, 32)를 연결하는 입구 도관의 일부분과 연결된다. 그러한 배열은 예를 들어 챔버(16)가 프로세스 챔버이고 입구 밸브(18)가 스탠바이 모드에서 완전히 폐쇄되지는 않아서, 소량의 기체가 스탠바이 모드에서 또한 프로세스 챔버(16)로부터 펌핑되는 경우에 유용하다.
도 3에 예시된 실시예에서, 추가의 진공 펌프(34), 예컨대 루츠 펌프가 진공 펌프(10)와 직렬로 배열된다. 이러한 경우에, 바이패스 도관(30)이 2개의 진공 펌프(10, 32)를 가교한다. 이러한 펌프 배열에 의해, 특히 전체 시스템의 펌핑 용량을 증가시키는 것이 가능하다.
예를 들어 도 1에 예시된 진공 펌프 시스템의 전형적인 사이클이 도 4에 도시된다.
로크 챔버(16)를 충전하기 위해 V0으로 지정된 밸브(17)가 개방된다. 이러한 기간 동안, 실선으로 표시된 압력 pn이 챔버(16) 내에서 pout까지, 즉 대기압까지 증가한다. 동시에, 도면 부호 18을 갖는 밸브 V1이 폐쇄되어, 압력 p2가 진공 펌프(10)의 입구에서 만연한다. 이것은 도 4에 파선으로 표시된다. 도면 부호 16에 의해 식별된 밸브 V1이 개방될 때, 펌프 입구에서의 압력 p2뿐만 아니라, 도 4에 점선으로 표시된 펌프 출구에서의 압력 p1이 먼저 상승한다. 밸브 V1이 개방되기 전에, 압력 p2가 단시간 동안 강하하는데, 왜냐하면 도면 부호 26에 의해 식별된 밸브 V2가 밸브 V1이 개방되기 직전에 폐쇄되기 때문이다.
펌프-다운 기간 동안 - 이 동안에 밸브 V1은 개방되는 반면, 밸브 V0 및 밸브 V2는 폐쇄됨 -, 로크 챔버(16)는 최소 압력으로 배기되며, 여기서, 밸브 V1이 폐쇄될 때, 그 압력은 로크 챔버(16) 내의 압력 pn에 대응하고 진공 펌프(10)에서의 입구 압력은 최소이다. 바이패스 밸브(26)로 언급되는 밸브 V2가 폐쇄되기 때문에, 주위 압력이 출구 영역(22)에서 만연한다.
다음 기간, 즉 아이들링 기간(idling period) 또는 스탠바이 모드에서, 밸브 V1을 폐쇄한 직후에, 밸브 V2가 개방된다. 그것에 의해, 압력이 바이패스 도관(30)을 통해 도관(14, 22)의 대응하는 영역에서 실질적으로 보상된다. 진공 펌프(10)의 입구에서의, 파선으로 표시된, 압력 p2가 이에 따라 약간 상승한다. 동시에, 출구(20, 22)의 영역에서 만연하는 압력 p1(점선)이 강하한다. 본 발명에 따르면 압력 강하 p1이 압력 증가 p2보다 상당히 더 크도록 의도되기 때문에, 체적 Vol22는 상승하여 체적 Vol14보다 커야 한다. 아이들링 기간 동안, 이들 압력은 상응하여 유지된다. 밸브 V1이 폐쇄되기 때문에, 입구(14)에서의 압력 변화는 로크 챔버(16) 내의 압력에 영향을 미치지 않는다.
다음 기간, 즉 로크 기간(lock period)에서, 밸브 V0은 개방되는 반면, 밸브 V1은 여전히 폐쇄되고, 사이클이 다시 시작된다.

Claims (17)

  1. 진공 펌프 시스템에 있어서,
    진공 펌프(10), 특히 스크류 펌프(screw pump)와 같은 건조 압축 진공 펌프,
    상기 진공 펌프(10)의 출구(20)와 연결된 출구 도관(conduit)(22) 내에 배열된 체크 밸브(check valve)(24),
    상기 출구 도관(22) 및 입구 도관(14)과 연결되고, 바람직하게는 상기 진공 펌프(10)를 가교(bridging)하는 바이패스 도관(30),
    상기 바이패스 도관(30) 내에 배열된 스위칭가능한 바이패스 밸브(26), 및
    상기 바이패스 밸브(26)와 연결된 제어 장치(28)를 포함하는
    진공 펌프 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스탠바이 모드(standby mode)에서, 전류 입력이 감소되는 동안, 상기 진공 펌프(10)를 완전 작동 상태로 유지하기 위해 상기 제어 장치(28)는 상기 바이패스 밸브(26)를 개방하는 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    입구 라인(14) 내에는 스위칭가능한 입구 밸브(18)가 배열되는 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치(28)는 입구 밸브(14)와 연결되고, 상기 스탠바이 모드에서, 상기 제어 밸브(28)는 상기 입구 밸브(18)를 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 폐쇄하는 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스 도관(30)은 상기 입구 밸브(18)와 상기 진공 펌프(10)의 입구(12) 사이의 상기 입구 도관(14)과 연결되는 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이패스 도관(30)은 상기 체크 밸브(24)와 상기 진공 펌프의 출구(20) 사이의 상기 출구 도관(22)과 연결되는 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스탠바이 모드에서의 회전 속도는 정격 속도의 20 내지 100%의 범위인 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 펌프 시스템은 밀폐 기밀성(hermetically tight)인 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 다른 진공 펌프(32, 34)가 상기 진공 펌프(10)와 직렬로 배열되며, 상기 다른 진공 펌프는 바람직하게는 또한 상기 바이패스 도관(30)에 의해 가교되는 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 바이패스 도관(30)은 상기 진공 펌프(10)와 상기 다른 진공 펌프(32) 사이의 연결 도관과 연결되는 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 펌프(10)의 출구와 상기 체크 밸브(24) 사이의 기체 체적 Vol22는 입구 밸브(14)와 상기 진공 펌프(10)의 입구(12) 사이의 기체 체적 Vol14보다 작으며, 체적비 Vol22/Vol14는 바람직하게는 1.0보다 작고, 특히 바람직하게는 0.2보다 작은 것을 특징으로 하는
    진공 펌프 시스템.
  12. 진공 펌프 시스템, 특히 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 진공 펌프 시스템을 작동시키기 위한 방법에 있어서,
    스탠바이 모드에서, 상기 제어 장치(28)는 상기 입구 밸브(18)를 특히 완전히 폐쇄하고, 상기 바이패스 밸브(26)를 특히 완전히 개방하여, 상기 진공 펌프가 감소된 출구 압력에서 그리고 바람직하게는 정격 속도에서 작동되는
    진공 펌프 시스템 작동 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    프로세스 챔버(process chamber)(16) 내에서 설정 압력에 도달할 때, 상기 입구 밸브(18)는 폐쇄되는
    진공 펌프 시스템 작동 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버 내의 상기 설정 압력이 초과될 때, 상기 입구 밸브(18)는 개방되는
    진공 펌프 시스템 작동 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구 밸브(18)가 폐쇄된 상태에서, 상기 진공 펌프(10)의 입구(12)에서의 압력 p2가 사전규정된 한계 값을 초과할 때, 상기 바이패스 밸브(26)는 폐쇄되는
    진공 펌프 시스템 작동 방법.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구 밸브(18)가 폐쇄된 상태에서, 상기 진공 펌프(10)의 전력 입력 또는 전류 입력이 사전규정된 한계 값을 초과할 때, 상기 바이패스 밸브(26)는 폐쇄되는
    진공 펌프 시스템 작동 방법.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입구 밸브(18)가 제공되지 않은 경우, 상기 진공 펌프(10)의 입구에서의 압력 p2 또는 상기 챔버(16) 내의 압력 pn이 사전규정된 한계 값 아래로 떨어질 때, 상기 바이패스 밸브(26)는 상기 챔버(16)로부터의 소량의 기체 유동 시에 개방되고, 상기 압력 p2 또는 상기 압력 pn의 다른 한계 값이 초과될 때, 상기 바이패스 밸브(26)는 다시 폐쇄되는
    진공 펌프 시스템 작동 방법.
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