KR20210078772A - 중력을 이용한 진공 배압 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중력을 이용한 진공 배압 발생장치에 관한 것으로서, 산업현장에서 주기적으로 진공 배압을 사용할 때 밀폐된 상부수조의 물이 배출될 때 진공압이 발생할 수 있도록 하여 소음을 최소화하고, 물을 펌핑 공급하는 저비용으로 운전이 가능한 중력을 이용한 진공 배압 발생장치를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 수평방향으로 설치된 격벽에 의해 상부수조와 하부수조로 구획되고 하부수조의 상단에 공기공급공이 형성된 물탱크와; 상부수조의 하측과 하부수조의 하측에 양단이 배관되며 중도에 드레인용 전기식 가변 개폐밸브가 설치된 드레인파이프와; 하부수조에 담긴 용수를 상부수조의 상단으로 펌핑하도록 상부수조의 상단과 하부수조의 하단에 양단이 배관되며 중도에 양수펌프를 구비한 리턴파이프과; 상기 상부수조의 상부에 배관되며 흡착구와 연결되어 진공압을 제공하는 진공용 파이프와; 상부수조로 하부수조의 용수가 펌핑될 때 내부의 공기를 외부로 배출하고 외부에서 내부로 유입되는 공기를 차단하도록 상부수조에 설치한 일방향 압력배출밸브를 포함하는 것이다.

Description

중력을 이용한 진공 배압 발생장치{Vacuum back pressure generator using gravity}

본 발명은 중력을 이용한 진공 배압 발생장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 산업현장에서 주기적으로 진공 배압을 사용할 때 밀폐된 상부수조의 물이 배출될 때 진공압이 발생할 수 있도록 하여 소음을 최소화하고, 물을 펌핑 공급하는 저비용으로 운전이 가능한 중력을 이용한 진공 배압 발생장치를 제공코자 하는 것이다.

종래 진공 배압(압)을 제공하기 위한 진공발생장치는 대부분 진공모터를 설치하고 이를 구동하는 방법등 다양한 구성으로 제공되고 있다.

대표적인 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-0809852호(2008.03.04.)의 일체형 진공발생장치가 제안되고 있으며, 그 구성은 반도체, 평판 디스플레이 등의 제조장치의 공정 챔버를 진공화시키거나, 공정 챔버에서 발생한 기체 상태의 물질 및 공정부산물을 외부로 배기하여 정화하는 집적화된 진공발생장치에 있어서, 본체, 상기 본체의 내부에는 상기 챔버를 진공화시키거나, 챔버 내에서 발생한 기체 상태의 물질 및 공정부산물을 외부로 배기하도록 저진공 펌프가 구비되어 상기 챔버와 제1배기관을 통해 각각 연결되는 진공펌프장치가 수용되고, 상기 각 진공펌프장치에는 상기 본체의 내부에 수용되어 상기 기체 상태의 물질을 정화하는 스크러버가 제2배기관을 통해 연결되며, 상기 각 진공펌프장치에는 상기 저진공 펌프와 상기 스크러버에 유입되는 상기 챔버에서의 기체 상태의 물질 중에 함유된 미반응 가스 및 공정부산물에 대하여 추가적인 화학 반응을 유도하여 상기 저진공 펌프와 상기 스크러버로 유입되지 않도록 하여 상기 진공펌프장치와 스크러버의 평균 고장 시간 간격을 연장시켜 주기 위한 트랩이 연결되고, 상기 각 진공펌프장치, 각 스크러버 및 각 트랩에는 통합 제어를 위한 제어부가 연결된 것이다.

다른 예로는 등록실용신안공보(Y1)20-0460937호(2012.06.15.)의 진공발생장치로 구 구성은, 진공 상태를 이용하는 진공기기에 진공 상태를 발생시키거나 진공 상태를 해제시키는 장치로서, 부압원과 연결되어 부압을 공급받는 부압공급포트; 정압원과 연결되어 정압을 공급받는 정압공급포트; 상기 진공기기에 연결되어 진공 상태를 발생시키거나 해제시킬 수 있는 진공포트; 상기 부압공급포트와 상기 진공포트를 연결하는 부압유로; 상기 정압공급포트로 유입된 유체를 저장할 수 있는 공간부; 상기 정압공급포트와 상기 공간부를 연결하며 항시 개방되어 있는 정압저장유로; 상기 공간부 내의 유체를 상기 진공포트로 공급하기 위하여 상기 공간부와 상기 진공포트를 연결하는 정압유로; 상기 부압유로의 유체 흐름을 허용하거나 차단하는 진공발생밸브; 상기 정압유로의 유체 흐름을 허용하거나 차단하는 진공해제밸브;를 구비하며, 상기 공간부는, 제1공간부와, 상기 정압유로에 비하여 작은 단면적을 가지는 공간부연결유로에 의하여 상기 제1공간부와 연결되어 있는 제2공간부를 포함하며, 상기 진공해제밸브가 상기 정압유로를 차단하면, 상기 공간부에 상기 유체가 저장되고, 상기 진공해제밸브가 상기 정압유로를 개방하면, 상기 공간부 내의 유체가 상기 진공포트로 공급되는 것이다.

상기한 선행기술들은 산업현장에서 과도한 소음 및 분진발생 등에 유리하기는 하나 고가의 장비설치와 운전비용이 과도하게 발생하는 등의 문제점이 있으며, 소규모의 진공을 필요로 하는 산업현장에서는 여전히 에어컨프레셔 또는 진공모터 등을 활용하고 있어 소음 분진발생 등에 따른 문제점을 해결하지 못하고 있는 실정이다.

KR 100809852 B1 2008.03.04. KR 200460937 Y1 2012.06.15.

이에 본 발명자는 상기한 종래 사용하고 있는 진공모터 또는 에어컴프레셔 등을 이용하는 진공발생장치의 경우 과도한 소음과 분진발생 및 고가의 장비설치와 운전비용을 일소에 해소코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 밀폐된 상부수조에 담긴 용수가 배출될 때 발생하는 중력으로 진공 배압을 제공하여 장비 설치에 따른 비용을 최소화하면서 저소음으로 운전이 가능하여 현장 환경개선도 가능하며, 운전비용도 획기적으로 줄일 수 있는 기능성을 두루 갖춘 중력을 이용한 진공 배압 발생장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는 첫째 수평방향으로 설치된 격벽에 의해 상부수조와 하부수조로 구획되고 하부수조의 상단에 공기공급공이 형성된 물탱크와; 상부수조의 하측과 하부수조의 하측에 양단이 배관되며 중도에 드레인용 전기식 가변 개폐밸브가 설치된 드레인파이프와; 하부수조에 담긴 용수를 상부수조의 상단으로 펌핑하도록 상부수조의 상단과 하부수조의 하단에 양단이 배관되며 중도에 양수펌프를 구비한 리턴파이프과; 상기 상부수조의 상부에 배관되며 흡착구와 연결되어 진공압을 제공하는 진공용 파이프와; 상부수조로 하부수조의 용수가 펌핑될 때 내부의 공기를 외부로 배출하고 외부에서 내부로 유입되는 공기를 차단하도록 상부수조에 설치한 일방향 압력배출밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

둘째 진공압파이프에는 상부수조 쪽의 진공게이지와 흡착구 쪽의 진공배압용 체크밸브를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

셋째 상부수조의 내부에 설치한 업/다운 수위센서를 통하여 양수펌프의 전원을 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

넷째 상기 리턴파이프와 진공용 파이프의 하단은 상부수조에 설치한 다운 수위센서보다 아래쪽에 위치되어 항상 용수에 침수상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치를 사용하는 경우 하기와 같은 효과가 있다.

-밀폐된 상부수조에 담긴 용수가 배출될 때 발생하는 중력으로 진공 배압을 제공하도록 장비설치에 따른 비용을 최소화 할 수 있다.

-상부수조에서 발생하는 진공압력이 진공용 파이프로 제공될 때 진공용 파이프에 설치되어 있는 진공배압용 체크밸브의 조작에 의해 이루어지는 것으로, 종래와 압축공기를 이용할 때와 같은 소음을 일소할 수 있으며, 아울러 분진 발생을 최소화하므로 작업환경 개선에도 일조할 수 있는 것이다.

-드레인용 전기식 가변 개폐밸브의 조작을 통해서 용수의 드레인 양을 조절하여 다양한 진공압력을 조절하여 제공할 수 있다.

-소형화하여 다양한 현장에 이동하면서 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치의 바람직한 일 실시례를 보인 외형 사시도
도 2는 본 발명에서 제공하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치의 구성을 보인 개략적인 단면도

이하 본 발명에서 제공하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치의 바람직한 일 실시례를 보인 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에서 제공하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치의 구성을 보인 개략적인 단면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치(1)는 종래 압축공기를 이용하는 것과는 달리 밀폐된 공간 내에서의 용수가 배출할 때 발생하는 중력에너지에 의해 발생하는 진공압을 제공할 수 있도록 하여 저소음, 저비용으로 운전이 이루어질 수 있도록 하여 산업현장의 환경개선에도 일조할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 밀폐된 물탱크(2) 내부에 수평으로 격벽(3)을 형성하여 상부수조(4)와 하부수조(5)를 마련하여 용수를 담을 수 있도록 한다. 이때 하부수조(5)의 상단에는 공기공급공(6)을 형성하여 외부 공기가 내입될 수 있도록 하고, 상부수조(4)에는 일방향 압력배출밸브(7)를 설치하여 내부에 공기가 차 있는 상태에서 용수가 채워질 때 공기가 대기로 배출되고 대기가 상부수조(4)로 내입되는 것을 차단할 수 있도록 한다.

상부수조(4)와 하부수조(5)에는 드레인파이프(8)가 배관되어 있으며, 바람직하기로는 상부수조(4)의 하측과 하부수조(5)의 하측에 드레인파이프(8)의 양단을 배관하고, 드레인파이프(8)의 중도에는 드레인용 전기식 가변 개폐밸브(9)를 설치한다.

이때 드레인용 전기식 가변 개폐밸브(9)는 드레인되는 용수의 수량을 조절할 수 있는 기능을 가지며, 이는 진공압력을 제어하는 것과 연관된다. 즉, 드레인량을 증가시키면 진공 배압이 높아지고, 드레인량을 감소시키면 진공배압이 낮아진다.

또한 상부수조(4)와 하부수조(5)에는 리턴파이프(10)가 배관되어 있으며, 바람직하기로는 상부수조(4)의 상측과 하부수조(5)의 하측에 양단을 연결하며, 리턴파이프(10)의 중도에는 양수펌프(11)를 설치하여 하부수조(5)에 담긴 용수를 상부수조(4)로 펌핑할 수 있도록 한다. 도시된 바에 의하면 상기 양수펌프(11)는 상부수조(4)의 상면에 설치되어 있다.

그리고 상기 상부수조(4)의 상부에는 진공용 파이프(12)가 설치된다.

상기 진공용 파이프(12)에의 일측 말단에는 산업현장에서 사용하는 흡착구(13)가 설치되어 있으며, 흡착구(13)와 근접한 위치에 진공배압용 체크밸브(14)가 설치되고 진공용 파이프(12)의 중도에는 진공게이지(15)를 배관하여 사용되는 진공 배압을 확인할 수 있도록 한다.

상부수조(4)의 내부에는 2개의 수위센서가 설치되어 있다. 바람직하기로는 상부수조(4)의 최상단에 업 수위센서(16)가 설치되며, 조금 아래쪽으로 다운 수위센서(17)를 설치한 구성이며, 업/다운 수위센서(16)(17)의 감지가 발생되면 양수펌프(11)가 작동 또는 정지된다. 즉, 양수펌프(11)로 하부수조(5)의 용수를 펌핑하여 용수가 상부수조(4)에 가득차 업 수위센서(16)의 감지가 발생되면 양수펌프(11)가 정지되고, 진공배압을 발생시키기 위해 드레인파이프(8)로 용수를 배출하여 다운 수위센서(17)의 감지가 발생되면 양수펌프(11)가 작동하여 하부수조(5)의 용수를 상부수조(4)로 펌핑하게 된다.

한편, 본 발명에서 제공하는 상기 리턴파이프(10)와 진공용 파이프(12)는 상부수조(4)와 결합될 때 상부수조(4)에 설치되어 있는 다운 수위센서(17)가 설치되어 있는 위치보다 낮은 위치에 단부가 위치되어 항상 상부수조(4)에 담긴 용수에 잠긴 상태를 유지할 수 있도록 하여 상부수조(4)에 담긴 용수의 상측부에 있는 공기층과 접촉이 없게 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에서 제공하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치(1)는 산업현장에서 주기적으로 진공 배압을 사용하기 위한 용도로 사용될 수 있는 것으로 이하에서 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저 본 발명에 전원을 인가한 상태에서 흡착구(13)를 이용하여 피흡착물을 흡착하기 위해서 먼저 드레인용 전기식 가변 개폐밸브(9)를 이용하여 사용하고자 하는 진공배압을 조절한 상태에서 진공배압용 체크밸브(14)를 작동하면, 드레인파이프(8)를 통해서 상부수조(4)의 용수가 하부수조(5)로 배출되는데, 이때 상부수조(4)는 완전히 밀폐된 상태를 유지하고 있으므로 흡착구(13) 쪽의 공기가 상부수조(4) 쪽으로 공급되는데, 이때 상부수조(4)에 담긴 용수의 중력과 함께 대기압이 동시에 작용하면서 진공 배압이 발생하여 피흡착물이 흡착구(13)에 흡착되는 작용이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 동작의 반복으로 상부수조(4)의 용수가 어느 정도 배출되면 상부수조(4)의 내부에는 흡착구(13) 쪽에서 유입된 공기에 의해 공기층이 형성되고, 점차 낮아지는 수위에 의해 다운 수위센서(17)의 감지가 발생되면 양수펌프(11)가 작동하면서 하부수조(5)에 담긴 용수를 상부수조(4)로 펌핑한다. 이때 리턴파이프(10)의 경우 상부수조(4)의 용수에 상단이 잠긴 상태이고 하단은 하부수조(5)의 하단에 위치되어 있으므로, 공기의 유입 없이 순수한 용수만 상부수조(4)로 펌핑된다.

한편 상부수조(4)의 경우 완전히 밀폐된 상태이므로 진공용 파이프(12)를 통해서 유입된 공기층이 존재하게 되는데, 상기와 같이 리턴파이프(10)로 하부수조(5)의 용수가 펌핑되어 용수가 채워질 때 공기층의 공기가 압축되는데, 이때 압축되는 공기는 상부수조(4)에 설치되어 있는 일방향 압력배출밸브(7)를 통해서 대기로 배출되므로 양수펌프(11)를 이용하여 용수를 펌핑하는 과정에서도 진공 배압작동을 연속적으로 제공할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 중력을 이용한 진공 배압 발생장치(1)를 사용하는 경우 저렴한 비용으로 장비 설치가 가능하고, 소음 발생을 최소화하여 작업환경 개선에도 일조할 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:(중력을 이용한) 진공 배압 발생장치
2:물탱크 3:격벽
4:상부수조 5:하부수조
6:공기공급공 7:일방향 압력배출밸브
8:드레인파이프 9:드레인용 전기식 가변 개폐밸브
10:리턴파이프 11:양수펌프
12:진공용 파이프 13:흡착구
14:진공배압용 체크밸브 15:진공게이지
16:업 수위센서 17:다운 수위센서

Claims (4)

1. 수평방향으로 설치된 격벽(3)에 의해 상부수조(4)와 하부수조(5)로 구획되고 하부수조(5)의 상단에 공기공급공(6)이 형성된 물탱크(2)와;
   상부수조(4)의 하측과 하부수조(5)의 하측에 양단이 배관되며 중도에 드레인용 전기식 가변 개폐밸브(9)가 설치된 드레인파이프(8)와;
   하부수조(5)에 담긴 용수를 상부수조(4)의 상단으로 펌핑하도록 상부수조(4)의 상단과 하부수조(5)의 하단에 양단이 배관되며 중도에 양수펌프(11)를 구비한 리턴파이프(10)과;
   상기 상부수조(4)의 상부에 배관되며 흡착구(13)와 연결되어 진공압을 제공하는 진공용 파이프(12)와;
   상부수조(4)로 하부수조(5)의 용수가 펌핑될 때 내부의 공기를 외부로 배출하고 외부에서 내부로 유입되는 공기를 차단하도록 상부수조(4)에 설치한 일방향 압력배출밸브(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   진공압파이프에는 상부수조(4) 쪽의 진공게이지(15)와 흡착구(13) 쪽의 진공배압용 체크밸브(14)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 상부수조(4)의 내부에 설치한 업/다운 수위센서(16)(17)를 통하여 양수펌프(11)의 전원을 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치.
   
4. 청구항 3에 있어서;
   상기 리턴파이프(10)와 진공용 파이프(12)의 하단은 상부수조(4)에 설치한 다운 수위센서(17)보다 아래쪽에 위치되어 항상 용수에 침수상태를 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 중력을 이용한 진공 배압 발생장치.

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