KR100348853B1 - 압력식 유량제어장치에 있어서의 막힘 검출방법 및 그검출장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 후지킨
도쿄 일렉트론 가부시키가이샤
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Abstract

오리피스를 이용한 유량제어장치에 있어서, 오리피스의 막힘을 배관을 분해함이 없이 상류측압력의 검출에 의해서 행하고, 유량제어장치의 장수명화와 안전성을 높이도록 한 것이다.
구체적으로는, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC를 QC=KP1(K : 정수)로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS과의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브CV를 개폐제어하는 유량제어장치FCS에 있어서, 오리피스(2)에 막힘이 없는 조건 하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 측정된 상류측압력P1의 기준압력감쇠데이타Y(t)를 기억한 메모리장치M와, 오리피스(2)의 실제조건 하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 상류측압력P1의 압력감쇠데이타P(t)를 측정하는 압력검출기(14)와, 압력감쇠데이타P(t)와 기준압력감쇠데이타Y(t)를 대비연산하는 중앙연산처리장치CPU와, 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 어느 정도이상 벌어졌을 때에 막힘을 통지하는 알람회로 (46)로, 막힘 검출장치를 구성한 것이다.

Description

압력식 유량제어장치에 있어서의 막힘 검출방법 및 그 검출장치{METHOD FOR DETECTING PLUGGING OF PRESSURE FLOW-RATE CONTROLLER AND SENSOR USED THEREFOR}
종래, 반도체 제조시설이나 화학약품 제조시설의 유체공급장치로서 고정밀도한 유량제어를 필요로하는 것은, 그 대부분이 유량제어장치를 이용하여 왔다.
그러나, 유량제어장치에는, ①열식 유량센서의 경우 응답속도가 비교적 느리다는 것, ②저유량 영역에 있어서의 제어정밀도가 나쁘고 제품마다 정밀도의 분산이 있는 것, ③작동상 트러블이 많아서 안정성에 부족한 것, ④제품가격이 높고, 교환용 부품도 고가로서 가동비용이 높게 매겨지는 것, 등의 여러가지 문제점이 존재하였다.
그리고, 본 발명자들은 이 결점을 개선하기 위하여 예의연구한 결과, 일본 특개평8-338546호 공보에 나타내는 오리피스를 이용한 압력식 유량제어장치를 개발하기에 이르렀다.
이 압력식 유량제어장치의 특징은 다음과 같은 것이다.
오리피스 전후의 기체의 압력비P2/P1(P1: 상류측압력, P2: 하류측압력)가 기체의 임계압력비(공기나 질소 등의 경우는 약 0.5)이하로 되면, 오리피스를 통하는 기체의 유속이 음속으로 되어서, 오리피스 하류측의 압력변동이 상류측에 전달되지 않게 되어, 오리피스 상류측의 상태에 상응한 안정된 질량유량을 얻는 것이 가능하다.
즉, 오리피스 지름이 일정한 경우, 상류측 압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 설정하면, 오리피스를 유통하는 하류측유량QC은 상류측압력P1에만 의존하고, QC= KP1(K : 정수)라고 하는 직선관계가 고정밀도로 성립하고 있다. 게다가, 오리피스 지름이 동일하면, 이 정수K도 일정하게 된다.
도 12를 이용하여 이 압력식 유량제어장치의 구성을 설명한다.
오리피스(2)의 상류측유로(4)는 구동부(8)에 의해 개폐되는 컨트롤밸브CV에 연결되고, 하류측유로(6)는 가스취출용 이음매(12)를 통하여 유체반응장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
오리피스 상류측압력P1은 압력검출기(14)에 의해 검출되고, 증폭회로(16)를 통해서 압력표시기(22)에 표시된다. 또한, 그 출력은 A/D변환기(18)를 통하여 디지털화되고, 연산회로(20)에 의해 오리피스의 하류측유량Q이 Q=KP1(K : 정수)에 의해 산출된다.
한편, 온도검출기(24)에 의해 검출된 상류측온도T1는 증폭회로(26), A/D변환기(28)를 통해서 온도보정회로(30)에 출력되고, 상기 유량Q이 온도보정되어서, 연산유량QC이 비교회로(36)에 출력된다. 여기서는, 연산회로(20)와 온도보정회로(30)와 비교회로(36)를 통합하여 연산제어회로(38)로 일컫는다.
유량설정회로(32)에서는 A/D변환기(34)를 통해서 설정유량QS이 출력되어, 비교회로(36)에 송신된다. 비교회로(36)에서는 연산유량QC과 설정유량QS의 차신호QY가 QY= QC- QS에 의해서 산출되고, 증폭회로(40)를 통해서 구동부(8)에 출력된다. 이 구동부(8)는 차신호QY가 영으로 되는 방향으로 컨트롤밸브CV를 개폐제어하여, 하류측유량이 설정유량과 같게 되도록 제어하는 것이다.
이 압력식 유량제어장치는, 상류측압력P1을 검출하는 것만으로 하류측유량을 고정밀도로 제어할 수 있는 점에서 우수하지만, 오리피스가 사용되기 때문에 그 미세구멍이 막히게 된다라는 약점을 보유하고 있다. 오리피스는 미크론 오더의 오리피스구멍이고, 이 오리피스구멍이 고무 등으로 막힘되어, 유량제어가 불가능하게 되는 경우가 있다.
유량제어되는 배관의 내부는 고도로 청정화되어 있어야 하지만, 배관 시의 칩, 고무 등이 잔류할 가능성이 있다. 오리피스가 막혀진 경우에는, 유량제어가 가능하지 않기 때문에 프린트 전체가 불안정하게 되고, 대량의 불량품이 발생하게 된다. 또한 가스 유체의 종류에 따라서는 화학반응이 폭주하여 폭발사고가 일어날 위험성도 있었다. 이것을 방지하기 위하여, 배관 내에 가스켓필터를 내장하는 것도 검토되었지만, 배관의 컨덕턴스에 영향을 주는 결점을 보유한다.
도 13에는 오리피스에 막힘이 발생한 경우의 유량특성이 나타내져 있다. 퍼지 후 유량특성은 막힘이 없는 경우의 특성이고, 예컨대, 도 13에 있어서 설정치를 100%로 표시된 경우에는, 막힘이 아니면 N2가스는 563. 1SCCM(○화살표) 흐를 것이다. 후속의 반응계는 모두 기대에 맞는 유량으로 설계되어 있다. 그러나 막힘이 있으면, 이 경우에는 485SCCM(□화살표)밖에 흐르지 않고, 설계에 맞는 반응을 기대할 수 없게 된다. 단, SCCM은 표준상태 하에 있어서의 1분간 당의 가스의 유량(cc)을 표시하는 것이다.
이와 같이, 오리피스에 막힘이 생기면, 유량이 설정치보다도 저하하는 현상이 출현한다. 반도체나 화학 프린트에서는, 원료가스에 과부족이 생긴 경우에는 폭발이 발생하거나, 제품에 대량의 손해가 생겨서, 오리피스의 막힘을 어떻게 검출하는가가 커다란 과제로 되고 있다.
본 발명은 반도체나 화학품, 약품, 정밀기계부품 등의 제조에 이용하는 가스 등의 각종 유체의 압력식 유량제어장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 오리피스구멍의 막힘이 일어난 때에 그 막힘을 검출하는 방법 및 그 검출장치에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명에 관한 유량제어장치에 있어서의 막힘 검출장치의 일례인 블록구성도이다.
도 2는, 프린트 운전시에 있어서의 유량제어의 플로우차트이다.
도 3은, 본 발명의 제 1실시예에 관한 막힘 검출방법에 이용하는 기준압력감쇠데이타Y(t)를 구하는 플로우차트이다.
도 4는, 막힘이 없는 기준압력감쇠데이타Y(t)와 막힘이 있는 압력감쇠데이타P(t)의 그래프를 나타낸다.
도 5는, 본 발명의 제 1실시예에 관한 막힘 검출방법을 실행하는 플로우차트이다.
도 6은, 각종 신호의 타임차트를 나타낸다.
도 7은, 본 발명의 제 2실시예에 관한 막힘 검출방법에 이용하는 기준압력감쇠데이타Y(t)를 구하는 플로우차트이다.
도 8은, 본 발명의 제 2실시예에 관한 막힘 검출방법을 실행하는 플로우차트이다.
도 9는, 본 발명의 제 2실시예에 있어서, 온도를 변화시킨 경우의 압력하강특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은, 본 발명의 제 2실시예에 있어서, 온도를 변화시킨 경우의 압력감쇠데이타Z(t)의 연산치를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 본 발명의 제 2실시예에 있어서, 온도가 변화한 경우의 기준시의 압력감쇠데이타(25℃)ZS(t)와 압력감쇠데이타의 연산치와의 차를 나타내는 것이다.
도 12는, 종래예인 압력식 유량제어장치의 블록구성도이다.
도 13은, 오리피스에 막힘이 생긴 경우의 설정치유량특성도이다.
(부호의 설명)
2 ㆍㆍㆍ 오리피스 4 ㆍㆍㆍ 상류측유로
6 ㆍㆍㆍ 하류측유로 8 ㆍㆍㆍ 구동부
12 ㆍㆍㆍ 가스취출용 이음매 14 ㆍㆍㆍ 압력검출기
16 ㆍㆍㆍ 증폭회로 18 ㆍㆍㆍ A/D변환기
20 ㆍㆍㆍ 연산회로 22 ㆍㆍㆍ 압력표시기
24 ㆍㆍㆍ 온도검출기 26 ㆍㆍㆍ 증폭회로
28 ㆍㆍㆍ A/D변환기 30 ㆍㆍㆍ 온도보정회로
32 ㆍㆍㆍ 유량설정회로 34 ㆍㆍㆍ A/D변환기
36 ㆍㆍㆍ 비교회로 38 ㆍㆍㆍ 연산제어회로
40 ㆍㆍㆍ 증폭회로 42 ㆍㆍㆍ 통신포트
44 ㆍㆍㆍ 외부회로 46 ㆍㆍㆍ 알람회로
48 ㆍㆍㆍ 전원회로 50 ㆍㆍㆍ 외부전원
AMP ㆍㆍㆍ 증폭회로 A/D ㆍㆍㆍ AD변환기
AL ㆍㆍㆍ 알람회로 CPU ㆍㆍㆍ 중앙연산처리장치
CV ㆍㆍㆍ 컨트롤밸브 ES ㆍㆍㆍ 외부전원
M ㆍㆍㆍ 메모리장치 SC ㆍㆍㆍ 전원회로
본 발명은 상기 결점을 개선하기 위하여 창작된 것이고, 청구항 1에 기재의 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스 막힘 검출방법은, 컨트롤밸브와 오리피스와 이 사이의 상류측압력을 검출하는 압력검출기와 유량설정회로로 이루어지고, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC을 QC= KP1(K : 정수)로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브를 개폐제어하는 유량제어장치에 있어서, 설정유량QS을 고설정유량QSH으로 유지하는 제 1공정과, 이 고설정유량QSH을 저설정유량QSL으로 절환하여 유지하고 상류측압력P1을 측정하여 압력감쇠데이타P(t)를 얻는 제 2공정과, 동 조건으로 오리피스에 막힘이 없을 때에 측정된 기준압력감쇠데이타Y(t)와 상기 압력감쇠데이타 P(t)를 비교하는 제 3공정과, 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 어느 정도이상 벌어졌을 때에 막힘을 통지하는 제 4공정으로 구성되어 있다.
청구항 4에 기재된 압력식 유량제어장치에 있어서의 막힘 검출방법은, 컨트롤밸브CV와 오리피스(2)와 이들 사이의 상류측압력P1을 검출하는 압력검출기 (14)와 유량설정회로(32)로 이루어지고, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC을 QC= KP1(K : 정수)로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS과의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브CV를 개폐제어하는 유량제어장치에 있어서, 설정유량QS를 고설정유량QSH으로 유지하는 제 1공정과, 이 고설정유량QSH을 저설정유량 QSL으로 절환하여 유지하고, 상류측압력P1및 상류측온도Pt를 측정함과 아울러 이 측정치를 이용하여 압력감쇠데이타P(t)를 연산하는 제 2공정과, 동 조건으로, 오리피스에 막힘이 없을 때에 측정된 상류측압력Pt및 상류측온도Tt를 이용하여 연산한 기준압력감쇠데이타Y(t)와, 상기 압력감쇠데이타P(t)를 비교하는 제 3공정과, 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 어느 정도이상 벌어졌을 때에 막힘을 통지하는 제 4공정으로 구성되어 있다.
또한, 청구항 7의 기재된 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스 막힘 검출장치는, 컨트롤밸브와 오리피스와 이 사이의 상류측압력을 검출하는 압력검출기와 유량설정회로로 이루어지고, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC을 QC= KP1(K : 정수)로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS과의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브를 개폐제어하는 유량제어장치에 있어서, 오리피스에 막힘이 없는 조건하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 측정된 상류측압력P1의 기준압력감쇠데이타Y(t)를 기억한 메모리장치와, 오리피스의 실제조건 하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여, 상류측압력P1의 압력감쇠데이타P(t)를 측정하는 상기 압력검출기와, 압력감쇠데이타P(t)와 기준압력감쇠데이타Y(t)를 비교연산하는 중앙연산처리장치와, 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 어느 정도이상 벌어지면 막힘을 통지하는 알람회로로 구성되어 있다.
청구항 9에 기재된 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스 막힘 검출장치는, 컨트롤밸브CV와 오리피스(2)와 이 사이의 상류측압력P1을 검출하는 압력검출기 (14)와 유량설정회로(32)로 이루어지고, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC을 QC= KP1(K : 정수)로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS과의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브CV를 개폐제어하는 유량제어장치에 있어서, 오리피스 상류측압력P을 측정하는 압력검출기(14)와, 오리피스 상류측온도 T를 검출하는 온도검출기(24)와, 오리피스(2)에 막힘이 없는 조건 하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 측정한 상류측압력P1및 상류측온도Pt를 이용하여 연산한 상류측압력P1의 기준압력감쇠데이타Y(t)를 기억한 메모리장치M와, 상기 기준압력감쇠데이타Y(t)를 연산함과 아울러, 오리피스(2)의 실제조건 하에서 고설정유량 QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 측정한 상류측압력Pt 및 상류측온도Tt를 이용하여 상류측압력P1의 압력감쇠데이타P(t)를 연산하고, 게다가 그 압력감쇠데이타P(t)와 상기 기준압력감쇠데이타Y(t)를 비교연산하는 중앙연산처리장치CPU와, 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타 Y(t)보다 어느 정도이상 벌어지면 막힘을 통지하는 알람회로(46)로 구성되어 있다.
본 발명은, 도 12와 마찬가지의 압력식 유량제어장치에 이용하는 오리피스 막힘 검출방법과 막힘 검출장치에 관한 것이고, 압력식 유량제어장치가 동작하는 전제조건은 동일하다. 즉, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 설정한 경우에는, 오리피스의 하류측유량QC은 상류측압력P1에만 의존하고, QC= KP1라는 선형조건이 고정밀도로 성립하고 있다. 오리피스가 동일한 경우에는 비례정수K는 일정하게 되고, 오리피스구멍이 다른 오리피스로 변환되는 경우에만 정수K를 변경하면 좋다.
따라서, 특정의 유체를 일정한 유량QS으로 제어하기에는, 상류측압력P1을 P1= QS/ K의 값으로 되도록 컨트롤밸브CV를 개폐제어하면 좋게 된다. 즉, 상류측압력 P1을 항상 측정하면서, 이것에 일대일의 대응의 관계로 컨트롤밸브CV를 개폐하면 좋다.
막힘검출장치의 실시예
도 1은 본 발명에 관한 유량제어장치에 있어서의 막힘 검출장치의 일례를 나타내고 있다. 본 장치는 도 12의 장치와 기능적으로 동등하지만, 마이크로컴퓨터제어인 점에서 다르다. 따라서, 도 12와 동일부분에는 동일부호를 붙여서 그 설명을 생략하고, 다른 부호 및 상세점을 이하에 설명한다.
CPU는 중앙연산처리장치로, 도 12의 연산제어회로(38)에 상당하고, M은 데이타기억용 메모리장치, 42는 외부와의 통신포트PT, 44는 트리거회로 등의 외부회로, 46은 막힘 시의 알람회로, 48은 전원회로SC, 50은 ±15V의 외부전원이다. AMP는 증폭회로, A/D는 A/D변환기를 나타내고 있다.
컨트롤밸브CV로서는, 소위 다이렉트 터치형의 메탈다이어프램밸브가 사용되고 있고, 또한 그 구동부(8)에는, 전원소자형 구동장치가 사용되고 있다. 또, 컨트롤밸브CV의 구동부(8)에는 그 외에, 자왜소자형 구동장치나 솔레노이드형 구동장치, 모터형 구동장치, 공기압형 구동장치, 열팽창형 구동장치가 이용된다.
압력검출기(14)에는 반도체 변형 압력 센서가 사용되고 있지만, 이 외에, 금속박변형 압력센서나 정전용량형 압력센서, 자기저항형 압력센서 등의 사용도 가능하다.
온도검출기(24)에는 열전대형 온도센서가 사용되고 있지만, 측온저항형 온도센서 등의 공지의 각종 온도센서가 사용가능하다.
또한, 오리피스(2)에는, 판형상의 금속박판제 가스켓으로 절삭가공에 의해서 구멍부를 설치한 오리피스가 사용되고 있지만, 이 외에 극히 가느다란 파이프나 에칭 및 방전가공에 의해 금속막에 구멍을 형성한 오리피스 등, 공지의 오리피스를 사용하는 것도 가능하다.
오리피스를 이용한 유량제어장치를 FCS로 약칭하지만, 도 1에 나타낸 유량제어장치FCS는, 본 발명에 관한 오리피스 막힘 검출장치를 짜넣은 것이다.
다음으로, 도 1에 나타내는 유량제어장치FCS의 통상의 유량제어모드를 15 도 2의 플로우차트에 의해 설명한다.
도 2는 프린트 운전시에 있어서의 유량제어의 플로우차트이고, 메모리장치M에 기억된 프로그램에 따라서 중앙연산처리장치CPU에 의해 실행된다. 스텝n1에서 유량제어모드인 것이 확인(Y)되면, 유량설정회로(32)로부터 유량설정신호(설정유량)QS가 입력된다(n2). 압력검출기(14)에 의해 상류측압력P1이 측정되고(n3), 증폭회로(16) 및 A/D변환기(18)를 통해서 중앙연산처리장치CPU에 의해 하류측유량Q이 Q = KP1(K : 정수)을 통하여 연산된다(n4).
동시에, 상류측온도T1가 온도검출기(24)에 의해 검출되고(n5), 증폭회로(26) 및 A/D변환기(28)를 통해서 상기 장치CPU에 입력되고, 이 데이타에 기초하여 유량의 온도보정이 행해지고, 유량Q이 연산유량QC으로 변환된다(n6). 장치CPU의 안에서는, 연산유량QC와 설정유량QS의 차QY가 QY= QC- QS에 의해 산출된다(n7).
이 유량차신호QY가 영으로 되도록, 컨트롤밸브CV를 이하의 순서로 제어한다. 우선 QY〈 0의 경우(n8)에는 컨트롤밸브CV를 열림방향으로 구동부(8)에 의해 제어하고(n9), 또한 QY〉0의 경우(n10) 컨트롤밸브CV를 닫힘방향으로 구동(n11)하여, 스텝n3으로 되돌아간다. QY=0 의 경우에는, 유량제어가 완성한 것으로서 컨트롤밸브 CV를 현재의 열림정도로 고정한다(n12). 유량차QY를 완전하게 영으로 하는 것은 어렵기 때문에, 스텝n8 및 n10에서는 다소의 여유도를 설정하는 것도 가능하다.
유량설정회로(32)의 설정유량QS에 관해서 설명하여 둔다. 이 설정유량(유량설정신호)QS은 통상 전압치로 주어지고, 게다가 상류측압력의 설정치P1와 P1= QS/ K의 관계가 성립하고 있다. 예컨대 유량을 0 내지 5(V)로 표시하면, 압력범위 0 내지 3(kgf/㎠ abs)에 대응하고 있기 때문이다. 이 범위를 퍼센트로 표시하여 0 내지 100(%)로 표시하면, 풀스케일100(%)은 유량QS에서는 5(V), 상류측압력P1에서는3(kgf/㎠ abs)으로 대응하고 있다.
예컨대, 설정치가 50(%)에서 유량QS은 2.5(V), 압력P1은 1.5(kgf/㎠ abs)에 상당하고 있다. 이하의 설명에서는 상기를 전제로 한다.
다음으로, 오리피스의 막힘을 검출하기 위하여, 기초데이타로 되는 기준압력감쇠데이타Y(t)를 측정하는 기준감쇠데이타를 설명한다. 이 기준감쇠모드는, 오리피스의 막힘이 전혀 없는 상태일 때, 컨트롤밸브를 크게 개방(전체개방상태)한 상태에서 폐쇄(전체폐쇄상태)했을 때로 상류측압력P1이 어떻게 감쇠하는가를 조사하는 것으로, 막힘이 있는 경우와 대비하기 위한 기준데이타로 되는 것이다.
막힘 검출방법의 제 1실시예
도 3은, 제 1실시예에 관한 막힘 검출방법에 이용하는 기준감쇠모드를 나타내는 플로우차트이고, 외부회로(44)에서의 신호에 의해 메모리장치M에 기억된 프로그램이 시동실행된다.
기준감쇠모드인 것이 확인되면(n20), 설정유량QS으로서 고설정유량QSH이 CPU에 세트된다(n21). 이 고설정유량QSH으로서는 풀스케일인 100%가 일반적이다. 이 상태에서 상류측압력P1이 측정되고, 이 범위에서의 최대치로서는 최대압력Pm으로 표시한다 (n22). 다음으로 외부회로(44)에서의 트리거신호에 의해, 설정유량QS으로서 저설정유량QSL이 세트되고, 이 시점을 시각t=0(s)로 한다(n23). 저설정유량QSL으로서는 0%가 일반적이다. 즉, 상류측압력P1을 최대치에서 영(컨트롤밸브를 전체폐쇄)으로 하고나서 상류측압력P1의 감쇠를 계측하는 것이다.
t = 0에서 상류측압력P1을 측정하고(n24), 시각과 압력데이타(t, P1/Pm)를 메모리장치M에 기억시킨다(n25). P1/Pm으로 한 것은 압력을 규격화한 정도로서, 전혀 규격화하지 않아도 좋고, 다른 방법을 가져도 좋다. 시각을 아주 작은시간Δt정도 진행시키고(n26), 측정시간tm으로 되기까지(27), 데이타(t, P1/Pm)를 측정하면서 메모리장치M에 저장하는 것이다. 여기서, 측전시간tm은 데이타를 축적가능한 시간이면 좋고, 예컨대 5(s), 20(s) 등이다. 다음으로 얻어진 다수의 데이타(t, P1/Pm)로, Y(t) = exp(-kt)를 최소이승법에 의해 피팅하고(n28), 감쇠파라미터k를 산출한다 (n29).
또, 현실적으로 구체적인 측정에 있어서는, 상기 측정시간tm을 1s 내지 10s에 걸쳐 8단계로 절환하여 설정할 수 있도록 하여 두고, 또한, 내경이 150㎛의 오리피스인 경우에는, 이 사이에 50점의 상류측압력P1을 측정하고 있다.
이와 같이 하여, 기준압력감쇠데이타Y(t)가 이론식Y(t) = exp(-kt)로서 주어진다. 막힘이 없는 동일한 오리피스구멍에 대해서는, 감쇠파라메타k는 일정치로 된다. 이 기준압력감쇠데이타Y(t)가 메모리장치M에 기억된다.
기준압력감쇠데이타Y(t)는 도 4에 가느다란 실선으로 표시되고, 최대치는 1로 규격화되어 있다. 물론 규격화하지 않고 압력P1의 값을 감쇠데이타로 하여도 좋다.
상기 방법에서는, QSH→QSL의 변화를 100%→0%, 즉 컨트롤밸브CV에서는 전체개방→전체폐쇄로 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 QSH=50%로 하는 것도 가능하고, 또한 QSL=20%로 하는 것도 가능하다. 그 중에서도 감쇠곡선이 가장 현저한 커브를 나타내는 것으로서 100%→0%가 선택된 것에 지나지 않는다.
기준압력감쇠데이타Y(t)는, 오리피스에 막힘이 없는 최량조건 하에서 측정된 것이고, 일반적인 의미로 막힘이 없는 상태는 이 최량조건을 의미하는 것은 아니다. 예컨대, 소량의 막힘이 있어도 막힘 없음으로 판정하는 경우도 있고, 본 실시예에서는 풀스케일값으로 ±0.2%, 따라서 규격화가 1인 경우에는 ±0.002를 막힘 없음의 오차범위로 한다. 이 오차범위는 상황에 따라서 여러가지로 변경하는 것이 가능하다.
다음으로, 플로우팩터FF에 관해서 설명하여 둔다.
본 발명에 관한 유량제어장치는, 동일 오리피스에서 복수의 가스종을 제어가능한 이점을 보유한다. 상기한 바와 같이, 동일 오리피스 지름의 오리피스에서는, 하류측유량QC은 QC=KP1(K : 정수)로 주어지는 것이 판명되어 있다. 이 경우, 정수K는 가스종이 변하면 변하는 것이 알려져 있다.
예컨대, N2가스, Ar가스, O2가스에 대응하여, 정수K를 KN, KA, KO로 표시한다. 통상, N2가스를 기준으로 한 플로우팩터FF로 표시하는 것이 행해지고 있다. 따라서, N2가스, Ar가스, O2가스의 플로우팩터FF를 FFN, FFA, FFO로 표시하면, FFN=KN/KN=1, FFA=KA/KN, FFO=KO/KN으로 주어진다. 결국, 플로우팩터FF와는 실제의 가스의 유량과 N2환산유량과의 비율이고, FF=실가스유량/N2환산유량으로 정의되는 팩터이다. 표1에 가스종마다의 플로우팩터의 값이 게재되어 있다.
플로우팩터 F.F.
가스종 FF
N2 1.0000
C4F8 0.3523
Ar 0.8878
CO 0.9999
O2 0.9352
발명자들은, 기준압력감쇠데이타Y(t)=exp(-kt)의 감쇠파라미터k가 플로우팩터 FF와 밀접한 관계를 보유하고 있는 것을 구명하기에 이르렀다. 그 관계식은 유량과 마찬가지로, 실가스감쇠파라미터=FF×N2가스감쇠파라미터이다. 따라서, N2가스의 감쇠파라미터kN만 측정하여 두면, 임의의 가스의 감쇠파라미터k는 k=FF×kN에 의해서 결정하는 것이 가능하다.
도 5는, 실제로 사용하고 있는 오리피스에 대한 막힘 검출모드의 플로우차트이다. 막힘 검출은 실제의 프린트운전시는 곤란하기 때문에, 프로세스 종료 후, 설정유량이 규정치(즉, 설정유량치가 1V를 넘는 임의의 값ㆍ문턱값)로 되면, 그 감소방향을 트리거신호로서 막힘 검출모드에 넣는다.
본 실시예에서는 설정유량치가 1V로 되면, 트리거신호Tr1가 중앙연산처리장치CPU에 입력된다. 이 신호에 의해 막힘 검출모드인 것을 확인하고(n30), 메모리장치M에서 기준압력감쇠데이타Y(t)를 CPU로 송신한다(n31). 이 데이타로서는 실제로 측정대상으로 하고 있는 실가스에 대한 Y(t)로도 좋고, N2에 대한 감쇠파라미타k와 플로우팩터FF로도 좋다. 후자의 경우에는 Y(t) = exp(-kt×FF)에 의해서 실가스에 대한 기준압력감쇠데이타Y(t)를 산출하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는, 초기설정시에 상기 Y(t)로서, 메모리장치M에 하기 표와 같은 테이블을 메모리하여 두고, 그 테이블과의 비교에 의해 막힘 검출을 행하도록 하고 있다.
시간(msec) 압력센서출력(v)
0 5.00
20 4.20
40 3.80
60 3.50
ㆍㆍㆍ ㆍㆍㆍ
1000 0.00
다음으로, 고설정유량QSH을 입력하고, 이 시점을 t=0(s)으로 하여 시간계측을 행하지 않고(n32), 상류측압력P1을 측정하고, 그 값을 최대압력Pm으로 한다(n33). 아주 작은시간Δt을 다수회 반복하면서(n34), 고설정시간to으로 되면(n35), 저설정유량QSL으로 절환하고, 이 시점을 다시 t=0(s)로 한다(n36). 본 실시예에서는, 상기한 바와 통하는 고설정유량QSH=100%, 저설정유량QSL=0%으로 하고, 고설정시간to=1(s)으로 한다. 이 고설정시간to은 상류측압력P1이 안정하는 시간이면 임의로 채택하는 것이 가능하다.
게다가, 아주 작은시간Δt을 다수회 반복하면서(n37), 시간이 저설정시간t1으로 되면n(38), 상류측압력P1(t1)을 검출한다(n39). 최대압력Pm으로 규격화한 압력감쇠데이타P(t1) = P1(t1)/Pm가, 기준압력감쇠데이타Y(t1)에서 오차m의 범위 내에 존재하면(n40), 막힘 없음을 표시하고, 알람신호AL를 오프로 한다(n42). 만약 오차범위 외이면(n40), 막힘을 표시하고, 알람신호AL를 온으로 한다(n41).
상기 저설정시간t1은 대비시간이고, 0.6(s)로도 1.6(s)로도 좋고, 대비가 용이한 시간을 선정하면 좋다. 또한, 압력감쇠데이타P(t)는 상류측압력P1(t)을 최대압력Pm에 의해 규격화한 것을 이용하였지만, 각별하게 규격화하지 않아도 좋다. 규격화하지 않는 경우에는, 기준압력감쇠데이타Y(t)도 규격화하지 않고 이용한 방법이 좋다. 이 경우, 스텝n40은 │P1(t1)-Y(t1)│/Pm＜n의 계산식으로 된다. 즉, 규격화한 경우는 P(t)=P1(t)/Pm으로 되지만, 규격화하지 않는 경우는 P(t)=P1(t)로 하면 좋은 것이다. 이 외에도 압력감쇠데이타P(t)의 정수가 있고, 중요한 것은 P(t)와 Y(t)의 정수를 오리피스의 막힘 이외는 동일조건으로 설정하여 두는 것이다.
본 실시예에서는, 오차m는 0.2% F.S., 즉 m=0.002을 설정하고 있다. 그러나,이 오차범위는 임시로 막힘이 없음으로 하는 범위를 주는 것에 지나지 않으므로, 0.5% F.S., 즉 m=0.005로 설정하여도 좋고, 정밀도에 대응한 임의성을 보유하고 있다.
또한, 도 5의 본 실시예에서는 t=t1의 일점의 데이타로 막힘판단을 했지만, 복수시점의 판단으로도 좋고, 게다가 다수의 점을 이용하고, 압력감쇠곡선전체에서의 대비판단을 행하여도 좋다.
또한, 현실적인 실시에 있어서는 t=t1~ t=tn의 4 ~ 5점에 관해서 연속적으로 상기한 바와 같이 막힘 판단을 하고, 각 점에 있어서의 초기기준치와 측정치의 차 데이타의 적산평균으로서 최종적인 막힘판단을 행하고 있다.
압력감쇠곡선을 나타내는 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 막힘이 없는 경우의 가느다란 실선에 대하여 ±0.2%F.S.의 오차범위를 점선에 의해 주어지고 있다. 이 점선범위 내에 포함된 경우에는, 막힘 없음이다. 큰 실선은 규격화된 압력감쇠데이타이고, 약 1.6초 후의 실측치가 점선범위 외에 있기 때문에, 막힘 표시가 되어지고, 알람이 통지된다.
도 6은, 도 5의 실시예에 있어서의 신호의 타임차트이다. 트리거신호Tri의 일어남 의해 고설정유량QSH이 입력되고, tO초 후에 저설정유량QSL으로 설정된 후, t1초 후의 압력감쇠데이타P(t)를 실측한다. 오차범위 외이면 알람신호AL가 온으로 된다.
본 발명에 있어서는, 기준압력감쇠데이타Y(t)와 압력감쇠데이타P(t)는 규격화되어 있든 안이든 어느 것으로도 좋다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상은 일탈하지 않는 범위에 있어서의 여러가지의 변형예, 설계변경 등을 그 기술적 범위 내에 포함하는 것이다.
막힘 검출방법의 제 2실시예
도 7은, 제 2실시예에 관한 막힘 검출방법에 있어서, 기초데이타로 되는 기준압력감쇠데이타Y(t)를 얻기 위한 기준감쇠모드의 플로우차트를 나타내는 것이고, 상기 제 1실시예의 도 3에 상당하는 것이다.
상기 도 3의 제 1실시예에 있어서는, 기준압력감쇠데이타Y(t)를 얻을 때에, 오리피스 상류측의 유체의 온도T가, 압력감쇠에 미치게 하는 영향을 모두 고려에 넣어 두지 않는다. 또한, 이 경우는, 상기 도 5에 나타낸 막힘 검출모드에 있어서의 압력감쇠데이타P(t)를 측정할 때에도 동일하다.
한편, 현실의 막힘 검출에 있어서는, 기준압력감쇠데이타Y(t)를 얻었을 때의 유체의 온도T와, 막힘 검출을 행할 때의 유체의 온도T가, 같다라고 하는 것은 거의 없고, 양자의 사이에 온도차가 있는 것이 통상이다.
그런데, 상기 제 1실시예에 나타낸 방법에 의해 막힘을 검출한 경우에, 기준압력감쇠데이타Y(t)를 측정했을 때의 오리피스 상류측의 유체온도와, 압력감쇠데이타P(t)를 측정했을 때의 오리피스 상류측의 유체온도에 차가 있으면, 막힘 검출의 정밀도가 나쁘게 된다. 구체적으로는, 온도차가 약 10℃정도로 되면, 막힘면적의 검출치에 약 3%의 오차를 생기는 것이, 실험에 의해 확인되고 있다.
상기 도 7 및 후술하는 도 8에 나타내는 제 2실시예는, 오리피스 상류측의 온도가 다른 것에 의한 막힘 검출의 정밀도의 저하를 방지하기 위하여 개발된 것이고, 기준압력감쇠데이타Y(t)와 압력감쇠데이타P(t)의 검출시에 오리피스 상류측의 유체온도에 차가 있어도, 막힘 검출정밀도가 저하하지 않도록 하기 위하여, 상기 기준압력감쇠데이타Y(t) 및 압력감쇠데이타P(t)를, 검출한 유체의 온도 및 압력의 값을 이용하여, 유체의 흐름의 이론식으로부터 연산에 의해 구해지도록 한 것이다.
우선, 기준압감쇠데이타Y(t)를 얻는 방법에 관하여 설명한다. 또, 이 기준압력감쇠데이타Y(t)는 도 1의 오리피스(2)에 전체 막힘이 없는 경우의 오리피스 상류측의 압력감쇠상태를 나타내는 것이다.
도 1 및 도 7을 참조하여, 외부회로(44)에서의 트리거 신호에 의해, 메모리장치M에 기억된 프로그램이 시동실행된다.
기준감쇠모드인 것이 확인되면(n20a), 설정유량QS으로서 고설정유량QSH이 CPU에 세트된다(n21a). 이 고설정유량QSH으로서는 풀스케일인 100%가 일반적이다. 이 상태에서 상류측압력P1이 측정되고, 이 범위에서의 최대치로서 최대압력Pm=Po으로 표시한다(n22a). 상기 외부회로(44)에서의 트리거신호에 의해, 설정유량QS으로서 고설정유량QSH이 세트되면(n21a), 이 상태가 2초간 유지되고, 2초후에는 설정유량QS으로서 저설정유량QSL이 세트된다.
이 시점을 시각t=0(s)으로 한다(n23a). 저설정량QSL으로서는 0%가 일반적이다. 즉, 상류측압력P1을 최대치에서 영(컨트롤밸브를 전체폐쇄)으로 하고나서 상류측압력P1의 감쇠를 계측하는 것이다.
t=0에서 상류측압력P1=Pt및 상류측온도T1=Tt측정하고(n43a), 시각과 압력데이타와 온도데이타(t, Pt, Tt)를 메모리장치M에 기억시킨다(n43a). 이 데이타의 측정은, 시각을 아주 작은시간Δt정도 진행시키고(n26a), 측정시간tm으로 되기까지 (n27a)까지 측정을 하여 만들고, 메모리장치M에 저장하는 것이다. 여기서, 측정시간tm은 데이타를 축적가능한 시간이면 좋고, 예컨대 5(s), 20(s) 등이다.
또, 현실의 구체적인 측정에 있어서는, 상기 측정시간tm을 1S~ 10S에 걸쳐 8단계로 절환하여 설정할 수 있도록 하여 두고, 또한, 내경이 150㎛의 오리피스인 경우에는, 이 사이에 50점의 상류측압력P1, 상류측온도T1를 측정하고 있다.
또한, 상기 상류측압력P1, 상류측온도T1의 측정과 병행하여, 이 독해한 데이타를 이용하여, CPU에 있어서 기준압력감쇠데이타Y(t)=ZS(t)의 연산이 행해진다 (n45a). 게다가, 연산된 기준압력감쇠데이타Y(t)=ZS(t)는 메모리장치M에 저장된다.
본 제 2실시예에 있어서는, 상기 기준압력감쇠데이타Y(t)=Zs(t)는, 상류측압력P1의 하강이, 소위「유체의 이론식」에 기초하여 연산되고, 「상류측압력 P1의 하강의 정도를 로그로 표시한 값ZS(t)」이 CPU에 있어서 연산된다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 「유체의 이론식」으로서 하기의 ①식을 이용하고 있다.
ㆍㆍㆍ①
단, 여기서, Po=Pm는 초기시(표준시)의 상류측압력, Pt는 시간t경과 후의 상류측압력, S는 오리피스(2)의 단면적, Ct는 시간t에 있어서의 가스비열비의 정수, Rt는 시간t에 있어서의 가스정수, Tt는 시간t에 있어서의 상류측온도, V는 FCS장치의 내용적, tn은 측정개시로부터의 경과시간(단위시간×n번째)이다.
또한, 상기 가스비열비의 정수C는, 다음의 ②식으로 주어지는 것이다.
ㆍㆍㆍ②
단, k는 가스의 비열비이다.
또한, 상류측압력Po의 압력하강한 정도를 로그로 표현한 값ZS(t)는, 다음의 ③식으로 주어지는 것이다.
단, CoㆍRoㆍTo는 초기시(기준시)에 있어서의 가스비열비의 정수, 가스정수, 상류측온도이고, 또한, Ct, Rt, Tt는 측정개시에서 시간t의 시점(n번째)에 있어서의 가스비열비의 정수, 가스정수, 상류측온도이다.
측정개시시t=0에서 각 시간t1, t2ㆍㆍㆍtn마다 상기③식을 이용하여 기준압력감쇠데이타Y(t)=ZS(t)가 CPU로 연산되고, 그 결과가 메모리장치M에 순차 저장되어 행한다.
다음으로, 실제로 사용을 하고 있는 오리피스에 대한 막힘의 검출에 관해서 설명한다.
도 8은, 제 2실시예에 있어서의 오리피스검출모드의 플로우차트를 나타내는 것이다. 막힘은 실제의 프린트운전시는 곤란하기때문에, 프로세스 종료후, 설정유량이 규정치(즉, 설정유량치가 1V를 넘는 임의의 값ㆍ문턱값)로 되면, 그 감소방향을 트리거 신호로서 막힘 검출모드에 넣는다.
본 실시예에서는 설정유량치가 1V로 되면, 트리거신호가 중앙연산처리장치 CPU에 입력된다. 이 신호에 의해 막힘 검출모드인 것을 확인하고, (n30a), 메모리장치M에서 기준압력감쇠데이타Y(t)를 CPU에 송신한다(n31a). 이 데이타로서는, 실제로 측정대상으로 하고 있는 실가스에 대한 Y(t)=ZS(t)로도 좋고, N2에 대한 기준압력감쇠데이타ZS(t)에, 가스종에 따라서 미리 정한 플로우팩터FF에 대한 정수A를 곱한 것도 좋다.
다음으로, 고설정유량QSH를 입력하고, 이 시점을 t=0(s)로서 시간계측을 행하진 않고(n32a), 상류측압력P1을 측정하고, 그 값을 최대압력Pm으로 한다(n33). 아주 작은시간Δt을 다수회 반복하면서(n34a), 고설정시간to로 되면(n36a), 저설정유량 QSL으로 절환하고, 이 시점을 다시 t=0(s)로 한다(n36a). 본 실시예에서는, 상술한 바와 통하는 고설정유량QSH=100%, 저설정유량QSL=0%으로하고, 고설정시간to=2(s)으로 한다. 이 고설정시간to은 상류측압력P1이 안정하는 시간이면 임의로 채택하는 것이 가능하다.
게다가, 아주 작은시간Δt을 다수회 반복하면서(n37a), 시간이 저설정시간t1으로 되면(n38a), 상류측압력Pt1및 상류측온도Tt1를 검출한다(n39a). 검출된 상류측압력 Pt1, 상류측온도Tt1는 필요에 따라서 메모리장치M에 저장되고, 다음으로, 중앙연산장치CPU에 있어서, 일차측압력Pt1의 압력하강정도를 로그로 표시한 값(즉, 압력감쇠데이타P(t1) = Z(t1))이 연산된다(n48).
연산된 압력감쇠데이타P(t1)=Z(t1)는, 우선 메모리장치M로 입력되어 있는 기준압력감쇠데이타Y(t1)와 비교되고(n49), │Y(t1)-P(t1)│가 허용되는 오차의 범위m 외에 있으면(n49), 막힘을 표시하고, 알람AL을 on으로 한다(n41a).
또한, │Y(t1)-P(t1)│가 허용되는 오차범위 내에 있으면, 시간의 가산이 행해지고(n=50), 제 2단위시간t=t2에 있어서의 측정, 연산 및 대비가 반복되고, t=tn에 이르면(n=51), 최종적으로 막힘 없음의 표시 및 알람AL의 오프가 행해진다 (n42a).
또, 도 8의 제 2실시예의 막힘 검출모드에 있어서는, 스텝n48에서 압력감쇠데이타P(t1)=Z(t1)를 연산하고, 이 연산치에 기초하여 스텝n49에서 막힘의 판정을 행한 후, 막힘이 되지 않으면, 스텝(51)에서 시간의 가산을 하여, 다음의 상류측압력Pt및 온도Tt의 검출을 행하도록 하고 있다.
그렇지만, 이와 같은 방식에 대신하여, 스텝n46에 있어서 상류측압력Pt 및 온도 Tt의 검출을 단위시간마다 연속적으로 행함과 아울러 이것과 병행하여, 스텝n48에 있어서, 각 단위시간마다의 압력감쇠데이타P(t1)를 연산하고, 그 연산치를 이용하여 각 단위시간마다 막힘의 판정을 행하도록 하여도 좋다.
도 9, 도 10 및 도 11은, 본 발명의 제 2실시예에 의해 오리피스의 막힘 검출을 행한 경우의 시험결과를 나타내는 것이고, 오리피스 내경160㎛, 단위시간 t(0.012sec), 기준온도25℃, 온도변동+10° 및 -10°, 로 한 경우의, 압력하강특성 (도 9), Z(t)의 계산결과(도 10) 및 기준시의 연산치(25℃)Zs(t)와 막힘 검사시의 연산치Z(t)와의 차(도 11)를 나타내는 것이다.
제 2실시예의 경우에는, 도 9 및 도 10에서도 명확하게 되어 있듯이, 막힘의 검사 시의 상류측가스온도T(t)가 기준시의 온도(25℃)보다 ±10℃ 다른 것으로 하여도, 압력하강특성(도 8) 및 Z(t)의 계산치는, 기준치온도(25℃)의 경우와 거의 동일하게 되고, 상류측가스온도의 변화에 의한 오차가 거의 완전하게 보정되는 것으로 된다.
그 결과, 상류측 가스온도가 기준감쇠데이타를 얻을 시의 가스온도보다도 상당히 변화하고 있는 경우이어도, 고정밀도인 안정한 막힘 검출을 행하는 것이 가능하다.
본 발명은 이상 상술한 바와 같이, 오리피스에 막힘이 없는 경우의 기준압력감쇠데이타Y(t)와 실제운전 시의 압력감쇠데이타P(t)를 비교하고, P(t)가 Y(t)보다 어느 정도이상 벌어졌는가 아닌가로 막힘이 당부를 판단하는 것이다. 따라서 배관을 분해하는 것 없이, 극히 간단한 조작으로 막힘을 판단가능하고, 그 결과 폭발 등의 비상사태를 회피가능함과 아울러 프린트의 안정성을 보증할 수 있다. 즉, 본 발명은 저가격으로 신뢰성이 높은 오리피스 막힘 검출방법 및 그 장치를 제공하는 것으로서, 오리피스를 이용한 압력식 유량제어장치의 광범위한 보급을 기여하는 것이다.
특히, 본 발명의 제 2실시예에 의하면, 막힘 검출시의 상류측가스온도T(t)가, 기준압력감쇠데이타Y(t)를 얻을 때의 상류측가스온도와 상당히 다른 경우에도, 온도변화에 의한 오차를 제한한 고정밀도의 막힘 검출을 행하는 것이 가능하다.

Claims (10)

  1. 컨트롤밸브(CV)와 오리피스(2)와 이들 사이의 상류측압력P1을 검출하는 압력검출기(14)와 유량설정회로(32)로 이루어지고, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC을 QC=KP1(K : 정수)으로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS과의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브(CV)를 개폐제어하는 유량제어장치에 있어서, 설정유량QS을 고설정유량QSH으로 유지하는 제 1공정과, 이 고설정유량 QSH을 저설정유량QSL으로 절환하여 유지하고 상류측압력P1을 측정하여 압력감쇠데이타P(t)를 얻는 제 2공정과, 동 조건으로 오리피스에 막힘이 없을 때에 측정된 기준압력감쇠데이타Y(t)와 상기 압력감쇠데이타P(t)를 대비하는 제 3공정과, 압력감쇠데이타 P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 어느 정도이상 벌어졌을 때에 막힘을 통지하는 제 4공정으로 이루어지는 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스막힘 검출방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 고설정유량QSH은 100%유량(풀스케일 유량)이고, 저설정유량QSL은 0%유량(컨트롤밸브를 완전폐쇄)이고, 저설정유량으로 절환하고나서 소정 시간 후의 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다도 기준치 이상 벌어지고 있는 경우에 막힘을 통지하는 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스 막힘 검출방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기준압력감쇠데이타Y(t) 및 압력감쇠데이타 P(t)를, Y(t)=exp(-kt)( 단, k는 감쇠파라미터이다)의 형으로 표시하도록 한 것을 특징으로 하는 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스 막힘 검출방법.
  4. 컨트롤밸브(CV)와 오리피스(2)와 이들 사이의 상류측압력P1을 검출하는 압력검출기(14)와 유량설정회로(32)로 이루어지고, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC을 QC=KP1(K : 정수)으로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS과의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브(CV)를 개폐제어하는 유량제어장치에 있어서, 설정유량QS을 고설정유량QSH으로 유지하는 제 1공정과, 이 고설정유량 QSH을 저설정유량QSL으로 절환하여 유지하고, 상류측압력P1및 상류측온도Tt를 측정함과 아울러 이 측정치를 이용하여 압력감쇠데이타P(t)를 연산하는 제 2공정과, 동 조건으로, 오리피스에 막힘이 없을 때에 측정한 상류측압력Pt및 상류측온도Tt를 이용하여 연산한 기준압력감쇠데이타Y(t)와, 상기 압력감쇠데이타P(t)를 대비하는 제 3공정과, 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 어느 정도이상 벌어졌을 때에 막힘을 통지하는 제 4공정으로 이루어지는 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스막힘 검출방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 고설정유량QSH은 100%유량(풀스케일 유량)이고, 저설정유량QSL은 0%유량(컨트롤밸브를 완전폐쇄)이고, 저설정유량으로 절환하고나서 소정 시간 후의 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 기준치 이상 벌어져 있는 경우에 막힘을 통지하는 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스 막힘 검출방법.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 기준압력감쇠데이타Y(t) 및 압력감쇠데이타 P(t)를,
    (단, PoㆍCoㆍRoㆍTo는 기준시의 가스의 상류측압력ㆍ가스비열비의 정수ㆍ가스정수ㆍ가스온도, PtㆍCtㆍRtㆍTt는 도달시의 가스의 상류측압력ㆍ가스비열비의 정수ㆍ가스정수ㆍ가스온도이다.)로서 연산하도록 한 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스 막힘 검출방법.
  7. 컨트롤밸브(CV)와 오리피스(2)와 이들 사이의 상류측압력P1을 검출하는 압력검출기(14)와 유량설정회로(32)로 이루어지고, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC을 QC=KP1(K : 정수)으로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS과의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브를 개폐제어하는 유량제어장치에 있어서, 오리피스(2)에 막힘이 없는 조건 하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 측정된 상류측압력P1의 기준압력감쇠데이타Y(t)를 기억한 메모리장치 M와, 오리피스(2)의 실제조건 하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 상류측압력P1의 압력감쇠데이타P(t)를 측정하는 상기 압력검출기(14)와, 압력감쇠데이타 P(t)와 기준압력감쇠데이타Y(t)를 대비연산하는 중앙연산처리장치CPU와, 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 어느 정도이상 벌어지면 막힘을 통지하는 알람회로(46)로 이루어지는 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스막힘 검출방법.
  8. 제 7항에 있어서, 기준압력감쇠데이타Y(t) 및 압력감쇠데이타P(t)를, Y(t)(또는 P(t))=exp(-kt)(단, k는 감쇠파라미터이다)의 형으로 표시하도록 한 오리피스 막힘 검출장치.
  9. 컨트롤밸브(CV)와 오리피스(2)와 이들 사이의 상류측압력P1을 검출하는 압력검출기(14)와 유량설정회로(32)로 이루어지고, 상류측압력P1을 하류측압력P2의 약 2배이상으로 유지하여 하류측의 유량QC을 QC=KP1(K : 정수)으로 연산하고, 이 연산유량QC과 설정유량QS과의 차신호QY에 의해 컨트롤밸브(CV)를 개폐제어하는 유량제어장치에 있어서, 오리피스 상류측압력P을 측정하는 압력검출기(14)와, 오리피스 상류측온도T를 검출하는 온도검출기(24)와, 오리피스(2)에 막힘이 없는 조건 하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 측정한 상류측압력Pt및 상류측온도Tt를 이용하여 연산한 상류측압력P1의 기준압력감쇠데이타Y(t)를 기억한 메모리장치M와, 상기 기준압력감쇠데이타Y(t)를 연산함과 아울러, 오리피스(2)의 실제 조건 하에서 고설정유량QSH에서 저설정유량QSL으로 절환하여 측정한 상류측압력P1및 상류측온도Tt를 이용하여 상류측압력P1의 압력감쇠데이타P(t)를 연산하고, 게다가 그 압력감쇠데이타P(t)와 상기 기준압력감쇠데이타Y(t)를 대비연산하는 중앙연산처리장치 CPU와, 압력감쇠데이타P(t)가 기준압력감쇠데이타Y(t)보다 어느 정도이상 벌어지면 막힘을 통지하는 알람회로(46)로 이루어지는 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스막힘 검출방법.
  10. 제 9항에 있어서, 기준압력감쇠데이타Y(t) 및 압력감쇠데이타P(t)를,
    (단, PoㆍCoㆍRoㆍTo는 기준시의 가스의 상류측압력ㆍ가스비열비의 정수ㆍ가스정수ㆍ가스온도, PtㆍCtㆍRtㆍTt는 도달시의 가스의 상류측압력ㆍ가스비열비의 정수ㆍ가스정수ㆍ가스온도이다.)로서 연산하도록 한 압력식 유량제어장치에 있어서의 오리피스 막힘 검출방법.
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