KR20180085094A - 로터리식 자성유체 밀봉 장치 - Google Patents

로터리식 자성유체 밀봉 장치 Download PDF

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Abstract

로터리식 자성유체 밀봉 장치는 동력전달 코어부재와 제1 및 제2 관통공들을 포함하는 로터리 코어부재, 마그네틱 씰 코어부재 및 챔버 인입부재를 포함하는 메인 샤프트, 상기 로터리 코어부재를 감싸도록 형성되고, 상기 제1 관통공을 통해 유입수를 제공하도록 인렛과 연결되며 상기 제2 관통공을 통해 유출수를 제공받도록 아웃렛과 연결되고, 상기 제1 및 제2 관통공들 내외측들 각각에 이중 방수링을 포함하는 로터리부 및 상기 마그네틱 씰 코어부재를 감싸도록 형성되고 제1 및 제2 베이링들 사이에 자성유체 부재를 포함한다. 따라서, 로터리식 자성유체 밀봉 장치는 진공 챔버 내 발생하는 열을 감소시킴과 동시에 자성유체를 이용하여 밀폐성 또한 향상시킬 수 있다.

Description

로터리식 자성유체 밀봉 장치{ROTARY TYPE MAGNETIC FLUID SEAL APPARATUS}
본 발명은 로터리식 자성유체 밀봉 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 진공 챔버 내 발생하는 열을 감소시킴과 동시에 자성유체를 이용하여 밀폐성 또한 향상시킬 수 있는 로터리식 자성유체 밀봉 장치에 관한 것이다.
자성유체란 초미립의 강자성 미립자를 액체 중에 분산시킨 다음 계면활성제를 첨가한 유체이다. 자성유체는 원심력이나 자기장에서도 고액분리가 일어나지 않고 액체 자체로 자성을 갖는 것처럼 거동하는 자성콜로이드를 말한다. 1965년 미국의 아폴로 계획의 일환으로 개발하여 현재는 반도체, LCD, OLED 제조 등에 적용되고 있다.
한국 등록특허공보 제10-1639784(2016.07.08)호는 자성유체 밀봉장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전가능한 샤프트; 상기 샤프트의 외주면에 마련되고 상기 샤프트와 함께 회전하는 슬리브; 상기 샤프트 및 슬리브가 관통하는 하우징; 및 상기 샤프트의 회전은 허용하면서 자성유체를 이용하여 상기 샤프트와 상기 하우징 사이가 밀봉상태를 유지할 수 있도록 하는 자성유체 밀봉유닛을 포함하되, 상기 자성유체 밀봉유닛은, 상기 샤프트에 이격되어 배치되고 자력을 발생시키는 영구자석과, 상기 영구자석의 주변에 상기 슬리브와 마주보도록 배치되고 상기 영구자석의 자력을 상기 슬리브 쪽으로 전달하는 폴피스와, 상기 폴피스에 의해 전달되는 자력에 의하여, 상기 슬리브와 상기 폴피스 사이에 마련된 틈새에 유지되는 자성유체를 포함하고, 상기 폴피스가 상기 슬리브와 마주보는 면적이, 상기 슬리브가 상기 샤프트와 접촉하는 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 자성유체 밀봉장치에 대한 것이다.
한국 등록특허공보 제10-1564341(2015.10.23)호는 자성 유체 씰링 장치에 관한 것으로, 상기 자성 유체 씰링 장치는 회전 운동 및 직선 운동하는 샤프트의 상기 샤프트가 관통하는 하우징; 상기 샤프트의 외주면의 일부분을 감싸도록 상기 하우징 내에 설치된 슬리브; 상기 슬리브 및 상기 하우징의 사이에 개재되고, 상기 샤프트의 길이 방향으로 자력을 발생시키는 자력발생부; 상기 하우징 내에 설치되고, 상기 샤프트의 외주면을 감싸도록 상기 샤프트와 결합되고, 제1 베어링부재 및 제2 베어링부재를 포함하는 샤프트 지지부재; 및 상기 자력발생부에 의해 발생된 자력에 의해 상기 슬리브 및 상기 자력발생부의 사이에 유지되어 상기 슬리브 및 상기 자력발생부 사이의 공간을 밀봉시키는 자성유체를 포함하고, 상기 제1 베어링부재는 상기 샤프트와 결합되어 상기 샤프트가 선형 왕복 운동이 자유롭도록 구성되고, 상기 제2 베어링부재는 상기 제1 베어링부재의 둘레에 설치되어 상기 샤프트가 회전되는 경우 상기 제1 베어링부재 및 상기 샤프트가 함께 자유롭게 회전되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
1. 한국 등록특허공보 제10-1639784(2016.07.08)호 2. 한국 등록특허공보 제10-1564341(2015.10.23)호
본 발명의 일 실시예는 진공 챔버 내 발생하는 열을 감소시킴과 동시에 자성유체를 이용하여 밀폐성 또한 향상시킬 수 있는 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 종래의 2개의 유닛이 1개로 결합되어 1개의 동력원으로 구동 가능하여 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 로터리부와 마그네틱 씰부가 분리 가능하여 쉽게 분해하거나 조립할 수 있는 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 로터리식 자성유체 밀봉 장치는 동력전달 코어부재와 제1 및 제2 관통공들을 포함하는 로터리 코어부재, 마그네틱 씰 코어부재 및 챔버 인입부재를 포함하는 메인 샤프트, 상기 로터리 코어부재를 감싸도록 형성되고, 상기 제1 관통공을 통해 유입수를 제공하도록 인렛과 연결되며 상기 제2 관통공을 통해 유출수를 제공받도록 아웃렛과 연결되고, 상기 제1 및 제2 관통공들 내외측들 각각에 이중 방수링을 포함하는 로터리부 및 상기 마그네틱 씰 코어부재를 감싸도록 형성되고 제1 및 제2 베이링들 사이에 자성유체 부재를 포함한다.
로터리부는 제1 및 제2 관통공들을 상기 로터리부에 배치되고 특정 높이 간격을 가지는 인렛 및 아웃렛으로부터 각각 절곡하여 상기 로터리 코어부재, 마그네틱 씰 코어부재 및 챔버 인입부재를 관통하도록 할 수 있다.
로터리부는 상기 특정 높이 간격에 해당하는 위치에 방수링을 더 포함하여 상기 유입수와 유출수 간의 섞임을 방지할 수 있다.
로터리부는 상기 이중 방수링을 구성하는 방수링들 사이에 배치되고 상기 유입수 또는 유출수로 인해 형성될 수 있는 미세 수분을 제거하는 드레인 코크를 더 포함할 수 있다.
로터리부는 상기 마그네틱 씰부와 결합되는 부위에 상기 유입수 또는 유출수로 인해 발생되는 누수가 상기 자성유체에 전달되는 것을 방지하는 적어도 하나의 오링을 포함할 수 있다.
로터리부는 상기 동력전달 코어부재와 결합되는 부위에 배치되고 상기 제1 및 제2 베이링들과 함께 회전하는 제3 베어링을 포함할 수 있다.
자성유체 부재 내 자성유체의 너비는 아래의 수학식에 따라 설계될 수 있다.
[수학식1]
W = (W_magnet/r_shaft)*M
상기 W는 자성유체의 너비, 상기 W_magnet는 자석의 너비, 상기 r_shaft는 메인 샤프트의 회전수, 상기 M은 자성유체의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당한다.
자성유체 부재 내 자성유체의 깊이는 아래의 수학식에 따라 설계될 수 있다.
[수학식2]
D = (r_shaft/H_magnet)*M
상기 D는 자성유체의 깊이, 상기 H_magnet는 자석의 높이, 상기 r_shaft는 메인 샤프트의 회전수, 상기 M은 자성유체의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 자성유체 밀봉 장치는 진공 챔버 내 발생하는 열을 감소시킴과 동시에 자성유체를 이용하여 밀폐성 또한 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 자성유체 밀봉 장치는 종래의 2개의 유닛이 1개로 결합되어 1개의 동력원으로 구동 가능하여 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로터리식 자성유체 밀봉 장치는 로터리부와 마그네틱 씰부가 분리 가능하여 쉽게 분해하거나 조립할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 챔버 내 인입된 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 챔버 내 인입된 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 로터리식 자성유체 밀봉 장치(100)는 반도체 챔버(110) 내에 인입될 수 있다. 반도체 챔버(110)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 반도체 장비, OLED 또는 LCD 장비, 태양광 장비 등에 적용될 수 있다. 로터리식 자성유체 밀봉 장치(110)는 반도체 챔버(110) 내에 인입되어 반도체 챔버(110)를 밀봉하기 위한 역할을 수행함과 동시에 내부에 냉각수를 유입하여 반도체 챔버(110) 내 발생하는 열을 냉각시키도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 로터리식 자성유체 밀봉 장치(100)는 반도체 챔버(110) 내에서 발생할 수 있는 이물질 또는 유해물질을 외부로 새어나가지 않도록 자성유체를 포함할 수 있다. 또한, 로터리식 자성유체 밀봉 장치(100)는 외부로부터 유입수를 제공받아 반도체 챔버(110) 내 발생하는 열을 방열하는 로터리부를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 로터리식 자성유체 밀봉 장치(100)는 메인 샤프트(210), 로터리부(220) 및 마그네틱 씰부(230)를 포함한다.
메인 샤프트(210)는 동력전달 코어부재(212)와 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b)을 포함하는 로터리 코어부재(214), 마그네틱 씰 코어부재(216) 및 챔버 인입부재(218)를 포함할 수 있다. 메인 샤프트(210)는 원통 형상으로 구현될 수 있고 회전 가능하도록 로터리부(220) 및 마그네틱 씰부(230)에 삽입되어 있다. 일 실시예에서, 메인 샤프트(210)는 동력전달 코어부재(212)를 통해 동력전달 코어부재(212)의 외부에 설치된 구동장치(미도시)로부터 구동력을 전달받아 회전될 수 있고, 챔버 인입부재(218)는 반도체 챔버(110)에 인입되는 부위에 해당할 수 있다.
로터리부(220)는 로터리 코어부재(214)를 감싸도록 형성되고 제1 관통공(215a)을 통해 유입수를 제공하도록 인렛(222a)과 연결되며 제2 관통공(215b)을 통해 유출수를 제공받도록 아웃렛(222b)과 연결될 수 있다. 여기에서, 유입수는 반도체 챔버 내 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각수에 해당할 수 있고, 유출수는 순환되어 외부로 방출되는 냉각수에 해당할 수 있다. 인렛(222a)과 아웃렛(222b)의 개수는 한정되지 않고 복수 개로 구현될 수 있고, 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b)의 개수 또한 복수 개로 구현될 수 있으며 유입수와 유출수가 흐르는 관통공을 특정 관통공으로 한정되지 않아도 된다.
일 실시예에서, 로터리부(220)는 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b)을 로터리부(220)에 배치되고 특정 높이 간격을 가지는 인렛(222a) 및 아웃렛(222b)으로부터 각각 절곡하여 로터리 코어부재(214), 마그네틱 씰 코어부재(216) 및 챔버 인입부재(218)를 관통하도록 할 수 있다.
로터리부(220)는 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b) 내외측들 각각에 이중으로 방수링(224)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로터리부(220)는 제1 관통공(215a)의 외측에 이중으로 방수링(224)을 형성하고, 제2 관통공(215b)의 내측에 이중으로 방수링(224)을 각각 형성하여 유입수와 유출수가 방출되지 않도록 이중으로 방지하도록 할 수 있다.
로터리부(220)는 특정 높이 간격을 가지도록 배치된 인렛(222a)과 아웃렛(222b)의 특정 높이 간격에 해당하는 위치에 방수링(224)을 포함할 수 있으며, 해당 방수링(224)을 통해 유입수와 유출수 간의 섞임을 방지할 수 있다. 또한 로터리부(220)는 특정 높이 간격에 해당하는 위치에 방수링(224)을 배치함으로써 유입수와 유출수가 방출되지 않도록 밀봉의 효과를 향상시킬 수 있다.
로터리부(220)는 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b) 내외측들 각각에 이중으로 형성된 방수링들(224) 사이에 드레인 코크(225)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 로터리부(220)는 이중 방수링들(224) 사이에 드레인 코크(225)를 배치하여 유입수 또는 유출수로 인해 형성될 수 있는 미세 수분을 제거할 수 있고, 유입수와 유출수 간의 온도 차로 발생될 수 있는 응결수를 외부로 방출시킬 수 있다.
로터리부(220)는 마그네틱 씰부(230)와 결합되는 부위에 적어도 하나의 오링(226)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 로터리부(220)는 마그네틱 씰부(230)와 연결되는 위치에 적어도 하나의 오링(226)을 배치하여 유입수 또는 유출수로 인해 발생될 수 있는 누수가 자성유체에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
로터리부(220)는 동력전달 코어부재(212)와 결합되는 부위에 제3 베어링(227)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로터리부(220)는 동력전달 코어부재(212)와 결합되는 위치에 제3 베어링(227)을 배치하여 마그네틱 씰부(230)에 형성된 제1 및 제2 베어링들(232a, 232b)과 함께 회전하도록 할 수 있다. 여기에서, 제1, 제2 및 제3 베어링들(232a, 232b, 227)은 볼베어링으로 구현될 수 있으며, 제1, 제2 및 제3 베어링들(232a, 232b, 227) 각각은 메인 샤프트(210)의 회전시에 발생되는 열을 최소화하도록 할 수 있다.
마그네틱 씰부(230)는 마그네틱 씰 코어부재(216)를 감싸도록 형성되고 제1 및 제2 베어링들(232a, 232b)을 포함하며 제1 및 제2 베어링들(232a, 232b) 사이에 자성유체 부재(234)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 마그네틱 씰부(230)는 챔버 인입부재(218)과 결합되어 형성되며 반도체 챔버(110)를 밀폐하여 가스 누설, 압력 누설을 방지할 수 있다. 자성유체 부재(234)는 그 내부에 자성유체(234a) 및 자석(234b)을 포함할 수 있고, 자성유체(234a)의 부피, 자석(234b)의 두께 및 메인 샤프트(210)의 회전속도에 따라 그 세기와 깊이가 달라질 수 있으며, 도 3에서 자세히 후술한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리식 자성유체 밀봉 장치를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 로터리식 자성유체 밀봉 장치(100)는 메인 샤프트(210), 로터리부(220) 및 마그네틱 씰부(230)를 포함한다.
메인 샤프트(210)는 동력전달 코어부재(212)와 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b)을 포함하는 로터리 코어부재(214), 마그네틱 씰 코어부재(216) 및 챔버 인입부재(218)를 포함할 수 있다. 메인 샤프트(210)는 원통 형상으로 구현될 수 있고 회전 가능하도록 로터리부(220) 및 마그네틱 씰부(230)에 삽입되어 있다. 일 실시예에서, 메인 샤프트(210)는 동력전달 코어부재(212)를 통해 동력전달 코어부재(212)의 외부에 설치된 구동장치(미도시)로부터 구동력을 전달받아 회전될 수 있고, 챔버 인입부재(218)는 반도체 챔버(110)에 인입되는 부위에 해당할 수 있다.
로터리부(220)는 로터리 코어부재(214)를 감싸도록 형성되고 제1 관통공(215a)을 통해 유입수를 제공하도록 인렛(222a)과 연결되며 제2 관통공(215b)을 통해 유출수를 제공받도록 아웃렛(222b)과 연결될 수 있다. 여기에서, 유입수는 반도체 챔버 내 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각수에 해당할 수 있고, 유출수는 순환되어 외부로 방출되는 냉각수에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 로터리부(220)는 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b)을 로터리부(220)에 배치되고 특정 높이 간격을 가지는 인렛(222a) 및 아웃렛(222b)으로부터 각각 절곡하여 로터리 코어부재(214), 마그네틱 씰 코어부재(216) 및 챔버 인입부재(218)를 관통하도록 할 수 있다.
로터리부(220)는 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b) 내외측들 각각에 이중으로 방수링(224)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로터리부(220)는 제1 관통공(215a)의 외측에 이중으로 방수링(224)을 형성하고, 제2 관통공(215b)의 내측에 이중으로 방수링(224)을 각각 형성하여 유입수와 유출수가 방출되지 않도록 이중으로 방지하도록 할 수 있다.
로터리부(220)는 특정 높이 간격을 가지도록 배치된 인렛(222a)과 아웃렛(222b)의 특정 높이 간격에 해당하는 위치에 방수링(224)을 포함할 수 있으며, 해당 방수링(224)을 통해 유입수와 유출수 간의 섞임을 방지할 수 있다. 또한 로터리부(220)는 특정 높이 간격에 해당하는 위치에 방수링(224)을 배치함으로써 유입수와 유출수가 방출되지 않도록 밀봉의 효과를 향상시킬 수 있다.
로터리부(220)는 제1 및 제2 관통공들(215a, 215b) 내외측들 각각에 이중으로 형성된 방수링들(224) 사이에 드레인 코크(225)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 로터리부(220)는 이중 방수링들(224) 사이에 드레인 코크(225)를 배치하여 유입수 또는 유출수로 인해 형성될 수 있는 미세 수분을 제거할 수 있고, 유입수와 유출수 간의 온도 차로 발생될 수 있는 응결수를 외부로 방출시킬 수 있다.
로터리부(220)는 마그네틱 씰부(230)와 결합되는 부위에 적어도 하나의 오링(226)을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 로터리부(220)는 마그네틱 씰부(230)와 연결되는 위치에 적어도 하나의 오링(226)을 배치하여 유입수 또는 유출수로 인해 발생될 수 있는 누수가 자성유체에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
로터리부(220)는 동력전달 코어부재(212)와 결합되는 부위에 제3 베어링(227)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로터리부(220)는 동력전달 코어부재(212)와 결합되는 위치에 제3 베어링(227)을 배치하여 마그네틱 씰부(230)에 형성된 제1 및 제2 베어링들(232a, 232b)과 함께 회전하도록 할 수 있다. 여기에서, 제1, 제2 및 제3 베어링들(232a, 232b, 227)은 볼베어링으로 구현될 수 있으며, 제1, 제2 및 제3 베어링들(232a, 232b, 227) 각각은 메인 샤프트(210)의 회전시에 발생되는 열을 최소화하도록 할 수 있다.
마그네틱 씰부(230)는 마그네틱 씰 코어부재(216)를 감싸도록 형성되고 제1 및 제2 베어링들(232a, 232b)을 포함하며 제1 및 제2 베어링들(232a, 232b) 사이에 자성유체 부재(234)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 마그네틱 씰부(230)는 로터리부(220)와 결합되는 위치에 이중으로 베어링(232a-1, 232a-2)을 포함할 수 있고, 이중으로 배치된 베어링들(232a-1, 232a-2) 사이에 조인트 링 스페이서(Joint ring Spacer)(236)를 포함할 수 있다. 마그네틱 씰부(230)는 로터리부(220)와 결합되는 위치에 적어도 하나의 오링(226)를 포함할 수 있으며, 오링(226), 조인트 링 스페이서(236)를 통해 마그네틱 씰부(230)와 로터리부(220)를 결합되도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 마그네틱 씰부(230)는 챔버 인입부재(218)과 결합되어 형성되며 반도체 챔버(110)를 밀폐하여 가스 누설, 압력 누설을 방지할 수 있다. 자성유체 부재(234)는 그 내부에 자성유체(234a) 및 자석(234b)을 포함할 수 있다. 자성유체(234a)는 자석(234b)에 의해 밀집되고 자석(234b)의 표면은 돌기가 있는 톱니바퀴의 형태로 구현될 수 있으며, 자성유체(234a)는 자석(234b)의 표면의 형태에 따라 그 모양이 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 자성유체 부재(234) 내 자성유체(234a)의 너비는 아래의 수학식을 따라 설계될 수 있다.
[수학식1]
W = (W_magnet/r_shaft)*M
W는 자성유체의 너비, W_magnet는 자석의 너비, r_shaft는 메인 샤프트의 회전수 및 M은 자성유체의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당한다.
일 실시예에서, 자성유체(234a)의 너비는 자석(234b)의 너비에 비례하고, 메인 샤프트(210)의 회전수에 반비례할 수 있다. M은 자성유체(234a)의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당하고, 자성유체(234a)에 포함되는 자성물질의 종류에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 자성유체 부재(234) 내 자성유체(234a)의 깊이는 아래의 수학식을 따라 설계될 수 있다.
[수학식2]
D = (r_shaft/H_magnet)*M
D는 자성유체의 깊이, H_magnet는 자석의 높이, r_shaft는 메인 샤프트의 회전수 및 M은 자성유체의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당한다.
일 실시예에서, 자성유체(234a)의 깊이는 자석(234b)의 높이에 반비례하고, 메인 샤프트(210)의 회전수에 비례할 수 있다. M은 자성유체(234a)의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당하고, 자성유체(234a)에 포함되는 자성물질의 종류에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 자성유체 부재(234) 내 자성유체(234a)의 부피는 아래의 수학식을 따라 설계될 수 있다.
[수학식3]
V = (r_max ? r_min)*W*D*V_magnet
V는 자성유체의 부피, r_max은 자성유체의 최대 반지름, r_min은 자성유체의 최소 반지름, W는 자성유체의 너비, D은 자성유체의 깊이 및 V_magnet은 자석의 형태에 따른 변수에 해당한다.
일 실시예에서, 자성유체(234a)의 부피는 자석(234b)의 형태에 따라 달라질 수 있으며, 자성유체(234a)의 질량 및 자성물질의 종류에 따라 달라질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 로터리식 자성유체 밀봉 장치
110: 반도체 챔버
210: 메인 샤프트 212: 동력전달 코어부재
214: 로터리 코어부재 216: 마그네틱 씰 코어부재
218: 챔버 인입부재
215a, 215b: 제1 및 제2 관통공
220: 로터리부
222a, 222b: 인렛, 아웃렛
224: 방수링 225: 드레인 코크
226: 오링 227: 제3 베어링
230: 마그네틱 씰부
232a, 232b: 제1 및 제2 베어링
234: 자성유체 부재 234a, 234b: 자성유체, 자석
236: 조인트 링 스페이서

Claims (8)

  1. 동력전달 코어부재와 제1 및 제2 관통공들을 포함하는 로터리 코어부재, 마그네틱 씰 코어부재 및 챔버 인입부재를 포함하는 메인 샤프트;
    상기 로터리 코어부재를 감싸도록 형성되고, 상기 제1 관통공을 통해 유입수를 제공하도록 인렛과 연결되며 상기 제2 관통공을 통해 유출수를 제공받도록 아웃렛과 연결되고, 상기 제1 및 제2 관통공들 내외측들 각각에 이중 방수링을 포함하는 로터리부; 및
    상기 마그네틱 씰 코어부재를 감싸도록 형성되고 제1 및 제2 베이링들 사이에 자성유체 부재를 포함하는 마그네틱 씰부를 포함하는 로터리식 자성유체 밀봉 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로터리부는
    제1 및 제2 관통공들을 상기 로터리부에 배치되고 특정 높이 간격을 가지는 인렛 및 아웃렛으로부터 각각 절곡하여 상기 로터리 코어부재, 마그네틱 씰 코어부재 및 챔버 인입부재를 관통하도록 하는 것을 특징으로 하는 로터리식 자성유체 밀봉 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 로터리부는
    상기 특정 높이 간격에 해당하는 위치에 방수링을 더 포함하여 상기 유입수와 유출수 간의 섞임을 방지하는 것을 특징으로 하는 로터리식 자성유체 밀봉 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 로터리부는
    상기 이중 방수링을 구성하는 방수링들 사이에 배치되고 상기 유입수 또는 유출수로 인해 형성될 수 있는 미세 수분을 제거하는 드레인 코크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 자성유체 밀봉 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 로터리부는
    상기 마그네틱 씰부와 결합되는 부위에 상기 유입수 또는 유출수로 인해 발생되는 누수가 상기 자성유체에 전달되는 것을 방지하는 적어도 하나의 오링을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 자성유체 밀봉 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 로터리부는
    상기 동력전달 코어부재와 결합되는 부위에 배치되고 상기 제1 및 제2 베이링들과 함께 회전하는 제3 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리식 자성유체 밀봉 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 자성유체 부재 내 자성유체의 너비는
    아래의 수학식에 따라 설계되는 것을 특징으로 하는 로터리식 자성유체 밀봉 장치.
    [수학식1]
    W = (W_magnet/r_shaft)*M
    상기 W는 자성유체의 너비, 상기 W_magnet는 자석의 너비, 상기 r_shaft는 메인 샤프트의 회전수, 상기 M은 자성유체의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당한다.
  8. 제1항에 있어서, 상기 자성유체 부재 내 자성유체의 깊이는
    아래의 수학식에 따라 설계되는 것을 특징으로 하는 로터리식 자성유체 밀봉 장치.
    [수학식2]
    D = (r_shaft/H_magnet)*M
    상기 D는 자성유체의 깊이, 상기 H_magnet는 자석의 높이, 상기 r_shaft는 메인 샤프트의 회전수, 상기 M은 자성유체의 몰질량당 자성나노입자의 비율에 관한 상수에 해당한다.
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