KR101391197B1 - 질량 유량 제어기에서의 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 밸브 시스템 및 방법, 컴퓨터에 사용 가능한 매체 및 질량 유량 제어기 - Google Patents

질량 유량 제어기에서의 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 밸브 시스템 및 방법, 컴퓨터에 사용 가능한 매체 및 질량 유량 제어기 Download PDF

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Abstract

유체의 유량을 제어하는 질량 유량 제어기용 밸브 시스템이 개시된다. 밸브 시스템은, 유체의 유량을 원하는 설정점으로 조정하기 위하여 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에 이동가능한 밸브와, 밸브 제어기를 포함한다. 밸브 제어기는 실제 측정된 유체의 유량이 원하는 설정점과 동일할 때까지 유체의 유량을 조정하기 위하여 밸브를 통해 밸브 전류를 보낸다. 밸브 제어기는, 밸브가 폐쇄 위치로 이동할 때, 밸브 전류와 유체의 유량을 모니터하고, 유체가 0 근접 유량을 가질 때 밸브 전류의 값을 판단하고; 0 근접 유량에서의 밸브 전류의 값으로 밸브 크래킹 전류를 설정함으로써, 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 밸브 크래킹 전류를 갱신한다.

Description

질량 유량 제어기에서의 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 밸브 시스템 및 방법, 컴퓨터에 사용 가능한 매체 및 질량 유량 제어기{VALVE SYSTEM AND METHOD OF UPDATING VALVE CRACKING CURRENT IN MASS FLOW CONTROLLER, COMPUTER-USABLE MEDIUM AND MASS FLOW CONTROLLER}
질량 유량 제어기(mass flow controller, MFC)는 장치를 통과하는 유체의 유량과 양을 설정하고, 측정하고, 제어하는 장치이다. 유체는 예로써 임의의 종류의 기체, 증기 또는 액체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 장치는 일반적으로 미리 정의된 유량 범위 내에서 유체의 유량을 매우 정밀하게 제어하도록 설계되고 캘리브레이션된다. 반도체 제조와 같은 일부 제조 공정은, 공정 챔버 또는 툴에 운반되고 있는 가스 또는 증기의 유체 유량 및 양(질량)에 대한 정밀한 제어를 필요로 한다.
MFC의 적용례는 워크피스에서의 이어지는 증착을 위하여 공정 챔버로 흐르는 가스 또는 증가의 정밀한 양을 측정하는 것과, 재료를 제거하도록 건식 에칭하는 것과, 반도체 및 제약 업계에서 사용되는 이온 및 플라즈마 빔 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 많은 다른 적용례에서, 최적 결과를 보장하기 위하여 유체 유량과 유체 질량의 정확도는 중요하다.
제어 밸브는 MFC에서 중요한 부품이다. 이것은 MFC에 의해 설정되는 제어 명령에 따라 밸브가 열리는 정도 또는 양을 가변시켜 유체의 질량 유량을 조정한다. 밸브 플러그가 열리기 시작하게 하는 밸브 액추에이터에서의 최소 전류는 일반적으로 밸브 크래킹(cracking) 전류 또는 밸브 임계 전류라 한다.
밸브 크래킹 전류를 갱신하기 위하여, 압력 정보를 필요로 하는, 즉, 동작 상태를 모니터하기 위하여 MFC에 임베디드된 압력 센서를 필요로 하는 방법이 사용되었다. 그러나, 모든 MFC가 임베디드된 압력 센서를 포함하는 것은 아니어서, 이러한 방법이 사용될 때 MFC가 밸브 크래킹 전류를 갱신하기 어렵다. 또한, 이러한 방법들은 밸브가 드리프트된다면 밸브 크래칭 전류를 정확하게 예측하기 어렵다.
압력 정보를 필요로 하지 않으면서 밸브 크래킹 전류가 정확하게 결정되고 갱신되게 하는 시스템 방법이 바람직하고, 이는 상이한 압력에서 MFC의 제어 능력을 개선할 것이다.
질량 유량 제어기용 밸브 시스템은 압력 정보를 필요로 하지 않으면서 질량 유량 제어기의 밸브 크래킹 전류가 갱신되도록 구성된다. 밸브 시스템은, 유체의 유량을 원하는 설정점으로 조정하기 위하여 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에 이동가능한 밸브를 포함한다.
밸브 시스템은 실제 측정된 유체의 유량이 원하는 설정점과 동일할 때까지 유체의 유량을 조정하기 위하여 밸브를 제어하도록 구성된 밸브 제어기를 더 포함한다. 밸브 제어기는: 밸브가 폐쇄 위치로 이동하는 동안, 밸브 전류와 유체의 유량을 모니터하고; 유체가 0 근접 유량(near zero flow)을 가질 때 밸브 전류의 값을 측정하고; 0 근접 유량에서 측정된 밸브 전류의 값으로 밸브 크래킹 전류를 설정함으로써, 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 구성된다.
도 1은 질량 유량 제어기에 사용되는 솔레노이드 밸브를 개략적으로 도시한다.
도 2는 응답을 가속하기 위하여 밸브 크래킹 전류를 이용하는 질량 유량 제어기용 피드백 제어 다이어그램을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 개시 내용의 일 실시예에 따라 압력 정보를 필요로 하지 않으면서 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 구성된 MFC를 개략적으로 도시한다.
본 개시 내용에서, 압력 정보를 필요로 하지 않으면서 MFC의 밸브 크래킹 전류를 갱신하여, 상이한 압력에서 MFC의 제어 능력을 개선하는 시스템 및 방법이 설명된다.
도 1은 MFC용 제어 밸브의 일례를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, MFC에서의 제어 밸브는 오리피스(170)를 갖는 밸브 시트(valve seat)(180), 및 밸브 시트(180) 상에서 오리피스(1780)에 대하여 밀봉하기 위하여 스프링(150)에 의해 눌러지는 플러그(160)를 포함한다. 도 1에 도시된 제어 밸브에서, 플러그(160)와 밸브 시트(180) 사이의 갭(gap)은 밸브가 얼마나 완전히 개방되는지를 결정한다. 플러그는 보통 밸브가 완전히 개방된 정도를 가변하도록 밸브 액추에이터에 부착된다.
도 1에 도시된 예시적인 제어 밸브는 강자성(ferromagnetic) 재료로 이루어지고 플러그(160)에 부착된 아마추어(140)와 와이어 코일(120)을 포함하는 솔레노이드 액추에이터를 이용한다. 솔레노이드 액추에이터는 밸브 코어(110)와 밸브 인클로저를 포함하며, 이 모두는 강자성 재료로 이루어진다. 도 1에 솔레노이드 액추에이터가 예시되지만, 많은 다른 종류의 밸브 액추에이터가 사용될 수 있다.
전류가 와이어 코일(120)에 인가될 때, 전자기장이 밸브 액추에이터에 형성되고, 아마추어(140)는 자력에 의해 고정된 밸브 코어(110)로 당겨진다. 아마추어(140)에서의 자력이 프리로디드(preloaded) 스프링 힘과 오리피스에 걸친 압력 차이에 의해 발생된 힘의 합보다 더 크면, 플러그(160)는 밸브 시트(180)로부터 멀리 이동하기 시작하고, 이에 따라 밸브가 개방되는 정도 또는 양을 변경한다.
밸브 플러그가 개방되기 시작하게 하도록 밸브 액추에이터에 흘러야만 하는 최소 전류를 밸브 크래킹 전류(valve cracking current)라 한다. 다른 말로 하면, 밸브 전류가 밸크 크래킹 전류에 실질적으로 동일한 값에 도달하면, 밸브 플러그(160)는 밸브 시트(180)로부터 멀리 이동하기 시작하고, 밸브는 움직이기 시작한다.
많은 MFC에서, 밸브 크래킹 전류는 도 2에 도시된 폐루프 피드백 제어 시스템에서 밸브 바이어스 전류로서 이용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 전류를 0에서 최종 값으로 증가시켜 그 과정에서 시간이 걸리는 대신에, MFC는 먼저 밸브 크래킹 전류를 인가함으로써 초기 개방 위치로 밸브에 직접 명령할 수 있으며, 다음으로, 최종 위치로 밸브를 구동하기 위하여 피드백 제어 루프를 이용한다. 이러한 방법으로 밸브 크래킹 전류는 0에서 0이 아닌 값으로 유량 설정점에서의 변경에 대한 밸브 응답을 가속한다.
그러나, 밸브 크래킹 전류가 너무 낮게 설정되면, 느린 응답이 예측된다. 반면, 밸브 크래킹 전류가 너무 높게 설정되면, 오버슈트(overshoot)가 발생한다. MFC에서 양호한 제어 능력을 획득하기 위하여, 밸브 크래킹 전류를 정확하게 설정하는 것이 중요하다.
밸브 크래킹 전류는, 밸브 오리피스에 걸친 압력 차이, 밸브 오리피스의 크기, 및 프리로디드 스프링 힘을 포함하지만 이에 한정되지 않는 인자의 함수이다. MFC 제조에서, 초기 밸브 크래킹 전류는, 예를 들어 밸브 오리피스에 걸친 압력 차이와 같은 알려진 상태를 이용한 캘리브레이션 및/또는 튜닝 절차 동안 결정될 수 있다. 최종 사용자에 의해 사용되는 압력 값이 캘리브레이션 및/또는 튜닝 동안 사용된 것과 다를 때에는, MFC가 동작 상태에서의 변동을 알고 이에 따라 밸브 크래킹 전류를 조정하는 스마트 MFC인 것이 바람직하다.
도 2는 MFC에서의 밸브(210) 및 피드백 제어기(220)와, 0이 아닌 유량 설정점 변동에 대한 밸브 응답을 가속하기 위한 밸브 바이어스 전류로서 제어기(220)에 의해 밸브(210)에 보내어진 밸브 크래킹 전류(Icmd _ min)를 도시한다. 도 2에 도시된 피드백 루프(240)에서, 유량 설정점(Qsp)(즉, 유체의 유량을 위한 원하는 설정점)이 제어기(120)에 제공된다. 예를 들어, 유량 설정점(Qsp)은 다른 방법에 의해서도 입력될 수 있지만, 사용자에 의해 입력될 수 있다. 그 다음, 실제 출력 유량(Q)이 MFC에서 유량 센서(230)에 의해 측정된다.
밸브를 통과하는 출력 유량(Q)은 다수의 파라미터에 의존한다. 한 파라미터는 밸브가 개방된 정도 또는 양이다. 이것은 밸브 전류, 즉 제어기(220)로부터 출력되고 밸브(210)로 흐르는 제어 전류에 의해 결정된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 유량(Q)은 분자량 및 비열비와 같은 유체의 가스 특성뿐만 아니라 유체 압력(P)에 의해 결정된다. 실제 적용례에서, 유체 및 업스트림 압력은 미리 정해진다. MFC는 밸브 전류를 조정함으로써 획득되는 밸브가 개방된 정도 또는 양을 조정함으로써, 단지 유량을 변경할 수 있다.
유량 설정점(Qsp)과 실제 측정된 유량(Qmeas) 사이의 오차 또는 차이에 기초하여, 제어기(220)는 주어진 설정점(Qsp)으로 유체 유량을 유지하도록 밸브(210)가 개방된 정도 또는 양을 제어하기 위하여 밸브(210)에 보내어지는 밸브 명령 전류를 생성한다.
도 2에서 기호 Icmd _ min은 제어기(220) 출력에 대한 바이어스 또는 추가 밸브 전류 역할을 하는 밸브 크래킹 전류를 나타낸다. 밸브 전류의 크기가 증가함에 따라, 전자기력의 크기가 증가한다. 밸브 전류의 값이 밸브 크래킹 전류의 값에 도달하면, 전자기력은 프리로디드 스프링 힘과 밸브에 걸친 압력 차이 힘의 합과 동일하다. 이 시점에서, 밸브는 개방하기 시작한다.
밸브 크래킹 전류의 크기, 즉 밸브가 개방하기 위하여 필요한 밸브 전류의 최소량은, 밸브에서의 프리로디드 스프링 힘에 관련된다. 밸브에 많은 프리로디드 스프링 힘이 있다면, 더 적은 프리로디드 스프링 힘이 있는 상황에 비하여 더 큰 밸브 크래킹 전류가 밸브를 개방하기 위하여 필요하다. 또한, 밸브 크래킹 전류(Icmd_min)의 값은 밸브의 오리피스에 걸친 압력 차이에 의존한다. 많은 적용례에서, MFC의 다운스트림 압력은 진공에 가까워, 밸브의 오리피스에 걸친 압력 차이는 밸브의 업스트림 압력 또는 흡입구 유체 압력 P로 근사화될 수 있다. 따라서, 밸브 크래킹 전류는 다음과 같이 업스트림 압력 P의 함수로 표현될 수 있다.
Icmd _ min = f(P)
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 밸브 크래킹 전류의 값에 관한 명령(들)이 제어기(220)에 의해 발행된 제어 명령에 추가될 수 있다. 다른 말로 하면, 밸브 크래킹 전류는 기본적으로 제어기(220)에 대한 바이어스 전류 또는 오프셋 전류 역할을 한다. 부적절한 밸브 크래킹 전류는 오버슈트 또는 늦은 응답을 야기한다. 오버슈트의 경우, 초기 밸브 크래킹 전류는 매우 높게 설정된다. 밸브가 높은 초기 크래킹 전류로 갑자기 도약함에 따라, 밸브는 너무 많이 개방되며, 많은 유량이 통과하여, 오버슈트를 발생시킨다. 반면, 밸브 크래킹 전류가 너무 낮게 설정되면, 제어기는 밸브가 개방할 때까지 증가하여야만 하고, 시간이 많이 걸려 언더슈트를 발생시킨다.
도 3은 본 개시 내용의 일 실시예에 따라 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 제안된 방법을 개략적으로 도시한다. 기본 아이디어는 밸브가 닫히고 있는 동안 밸브 전류(I)와 유량(Q)을 모두 모니터한다는 것이다. 밸브가 닫히는 구간 동안, 전류(I)는 갑자기 턴오프되는 대신에 느리게 감소된다(또는 하강한다). 유량(Q)도 전류(I)의 감소와 함께 감소한다. 전류가 하강할 때, 유량(Q)이 모니터된다. 그 다음, 0 근접 유량에 대응하는 전류의 값이 학습되고, 새로운 또는 갱신된 밸브 크래킹 전류 값이 그 값으로 설정된다.
밸브가 개방되고 있을 때 일반적으로 더 많은 밸브 크래킹 전류가 필요하고, 반면 밸브가 폐쇄되고 있을 때 일반적으로 훨씬 더 적은 밸브 크래킹 전류가 필요하다. 이러한 성질은 보통 솔레노이드 액추에이터의 히스테리시스라 불리며, 도 3에도 도시된다. 새로운 밸브 크래킹 전류를 보수적으로 선택함으로써, 즉, 밸브가 닫히고 있을 때 0 근접 유량에서 전류의 값을 선택함으로써, 0에서 0이 아닌 값으로의 주어진 유량 설정점(Qsp)을 이용하여 MFC의 다음 사용에서 오버슈트 문제가 방지될 수 있다.
다른 것들 중에서도 MFC가 일반적으로, 심지어 밸브 전류가 0일 때도 MFC가 정확한 0 유량을 가지는 것을 방해하는 0 드리프트 또는 리크를 가지기 때문에, 0 근접 유량은 정확한 새로운 밸브 크래킹 전류를 학습하기 위한 점으로 선택된다. 이러한 이유로, 전체 스케일의 유량 중에서 일부 작은 퍼센티지가 0 근접 유량 상태에 대하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 일례로서 전체 스케일의 유량 중 대략 0.5 퍼센트가 새로운 밸브 크래킹 전류가 학습되는 상태로 선택될 수 있다.
정확한 밸브 크래킹 전류를 학습하기 위하여, MFC는 먼저 밸브가 폐쇄 위치로 이동되도록 설정점이 0이 아닌 것에서 0으로 변경되었는지를 판단하여야만 하고; 그 다음 MFC는 이전의 0이 아닌 설정점이 전체 스케일 값의 미리 정해진 퍼센티지에 있는지 판단하여야 하며; 마지막으로 MFC는 실제 유량이 이전에 0이 아닌 설정점에 대하여 도달하였는지를 판단하여야 한다. 이러한 모든 조건이 충족될때에만, 새로운 밸브 크래킹 전류가 학습되어 다음 사용을 위하여 갱신될 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 방법에 포함된 단계 또는 과정을 설정하는 개략적인 플로우차트이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 방법(400)은 밸브가 폐쇄 위치를 향하여 이동하는 동안 유체의 유량과 밸브 제어기에 의해 밸브를 통해 보내어진 밸브 전류를 모니터하는 과정(410)을 포함한다. 방법(400)은 유체가 0 근접 유량을 가질 때 밸브 전류의 값을 판단하고 기록하는 과정(420)을 더 포함한다. 방법(400)은 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 밸브 크래킹 전류를 0 근접 유량에서의 밸브 전류의 값으로 설정함으로써 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 과정(430)을 더 포함한다.
전술한 방법은 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 이 경우에, 본 방법은 컴퓨터 판독가능한 명령어들을 저장한 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 처리 시스템을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 명령어들은, 처리 시스템에 의해 판독되고 구현될 때, 프로세서가, 밸브가 폐쇄 위치를 향하여 이동하고 있을 때 질량 유량 제어기에서의 유체의 유량과, 질량 유량 제어기에서의 밸브를 통한 밸브 전류를 모니터하고; 유체가 0 근접 유량을 가질 때 밸브 전류의 값을 판단하고; 0 근접 유량에서 밸브 전류의 값으로 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 밸브 크래킹 전류를 설정함으로써, 밸브 크래킹 전류를 갱신하게 한다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크, CD-ROM, 플래시 메모리, 및 광 저장 장치를 포함하지만 이에 한정되지 않는 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지된 임의의 종류일 수 있다. 앞에서 논의한 컴퓨터 판독가능한 명령어들은 인터넷을 통해 배포되는 소프트웨어를 통해 제공될 수 있다.
도 5는 본 개시 내용의 일 실시예에 따라 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 구성된 MFC(500)를 개략적으로 도시한다. 통상의 MFC와 유사하게, MFC(500)는 흐름 본체(510) 및 질량 유량 센서(540)를 포함한다. 또한, MFC(500)는 밸브(550)를 포함하는 밸브 시스템, 및 밸브(550)를 제어하는 밸브 제어기(또는 마이크로 컨트롤러)(560)를 포함한다. 흐름 본체(510)는 그 흡입구(520)에서 유체를 공급받고, 흡입구(520)와 토출구(530) 사이에서 유체를 위한 흐름 경로를 제공한다. 질량 유량 센서(540)는 MFC(500)의 흡입구(520)로부터 토출구(530)로의 유체 유량에 따라 유체의 유량을 측정한다. 밸브(550)는 원하는 유량으로 유체의 유량을 조정한다. 밸브(550)를 개방하고 폐쇄함으로써, 흐름 경로를 통해 흐르는 유체의 질량 유량은 원하는 바에 따라 조정될 수 있다. 밸브(550)는 일반적으로 예로써 솔레노이드 액추에이터, 압전(piezoelectic) 액추에이터, 선형 모터 액추에이터 및 스테퍼(stepper) 모터 액추에이터를 포함하지만 이에 한정되지 않는 밸브 액추에이터에 의해 이동되거나 작동된다.
밸브 제어기(560)는 밸브(550)의 동작을 제어한다. 밸브 제어기(560)에서의 제어 일렉트로닉스는 유체의 원하는 질량 유량을 나타내는 유량 설정점에 기초하여 밸브(550)의 위치를 제어한다. 질량 유량 센서(540)는 실제 측정된 유체의 유량을 나타내는 피드백 신호를 전송한다. 전통적인 피드백 제어 방법이 MFC에서 유체의 유량을 제어하는데 사용된다. 이러한 피드백 제어 방법에서, 제어 또는 명령 신호는 유량 설정점과 질량 유량 센서에 의해 감지된 실제 질량 유량을 나타내는 피드백 신호 사이의 차이로부터 나오는 에러 신호에 기초하여 제어기에 의해 생성된다.
종래의 MFC와 같이, 밸브(550)는 원하는 설정점으로 유체의 유량을 조정하기 위하여 완전히 개방된 위치와 완전히 폐쇄된 위치 사이에서 이동가능하다. 전술된 바와 같이, 밸브(550)는 밸브를 통한 밸브 전류가 밸브 크래킹 전류와 실질적으로 동일할 때 이동하기 시작한다. 밸브 제어기(560)는 실제 측정된 유체의 유량이 원하는 설정점과 동일할 때까지 유체의 유량을 조정하도록 밸브(550)를 제어한다.
본 개시 내용에서, 밸브 제어기(560)는, 밸브가 폐쇄 위치로 이동하고 있을 때, 밸브 전류 및 유체의 유량을 모니터하도록 더 구성된다. 밸브 제어기(560)는 유체가 0 근접 유량을 가질 때의 밸브 전류를 판단하고, 밸브 크래킹 전류를 0 근접 유량에서의 밸브 전류의 값으로 설정함으로써 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 더 구성된다.
또한, 밸브 제어기(560)는 원하는 유량 설정점을 공급받고, 원하는 유량 설정점을 유량 센서에 의해 측정된 유체의 실제 유량에 비교하도록 구성된다. 실제 유량이 원하는 설정점과 동일하지 않으면, 밸브 제어기는 실제 유량이 원하는 설정점과 실질적으로 동일할 때까지 밸브의 위치를 조정한다. 밸브 제어기(560)는, 밸브가 폐쇄 위치로 이동하고 있도록 원하는 설정점이 0이 아닌 것에서 0으로 변경될 때에만, 다음 사용을 위한 개신된 밸브 크래킹 전류를 적응적으로 학습하도록 더 구성된다.
요약하면, MFC에서 밸브 크래킹 전류를 갱신하기 위한 시스템 및 방법이 설명된다. 본 시스템 및 방법은 상이한 흡입구 유체 압력과 같은 상이한 동작 상태에서 MFC의 제어 능력을 상당히 개선한다. 또한, 본 시스템 및 방법은 MFC 밸브의 장기간(long term) 드리프트가 자동으로 보정되도록 한다.
본 실시예들에 내재하는 개념은 다른 실시예들에서도 사용될 수 있다는 것이 이해되어야만 한다. 본 출원의 보호는 다음에 이어지는 특허청구범위로만 한정된다.
특허청구범위에서, 단수로 표현된 구성요소에 대한 참조는 "하나 및 단지 하나"를 의미하는 것이 아니며, "하나 또는 둘 이상"을 의미하는 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려졌거나 알려질 본 개시 내용을 통하여 설명된 다양한 실시예들의 구성요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 균등물은 본 명세서에 참조로서 명확하게 포함되며, 특허청구범위에 의해 포함되는 것으로 의도된다. 또한 본원 명세서에서 개시되지 않은 것 어느 것도 이와 같은 개시 내용이 특허청구범위에 명시되는지에 관계없이 공중의 재산이 되는 것은 아닌 것으로 의도된다. 구성요소가 "~ 을 위한 수단"의 문구를 이용하여 명시적으로 기재되지 않았거나, 또는 방법 청구항의 경우, 구성요소가 "~ 하는 단계"의 문구를 사용하여 기재되지 않았다면, 어떠한 청구항 요소도 35 U.S.C. §12, 6번째 문단에 따른 것으로 판단되지 않는다.

Claims (14)

  1. 유체의 유량을 제어하도록 동작하는 질량 유량 제어기의 밸브 크래킹 전류가 갱신되도록 하는 밸브 시스템에 있어서,
    원하는 설정점으로 상기 유체의 유량을 제어하기 위하여 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에 이동가능한 밸브 - 상기 밸브는 상기 밸브를 통한 밸브 전류가 상기 밸브 크래킹 전류와 동일할 때 상기 개방 위치로 이동하기 시작하도록 동작함 -; 및
    실제 측정된 상기 유체의 유량이 상기 원하는 설정점과 동일할 때까지 상기 유체의 유량을 조정하기 위하여 상기 밸브를 제어하도록 동작하는 밸브 제어기
    를 포함하고,
    상기 밸브 제어기는,
    상기 밸브가 상기 폐쇄 위치로 이동하고 있고 상기 밸브 전류와 상기 유체의 유량이 모두 감소하고 있는 동안, 상기 밸브 전류와 상기 유체의 유량을 모니터하고,
    상기 유체가 0 근접 유량을 가질 때 상기 밸브 전류의 값을 측정하고,
    상기 0 근접 유량에서의 상기 밸브 전류의 값으로 상기 밸브 크래킹 전류를 설정함으로써, 상기 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 상기 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 동작하는,
    밸브 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 제어기는, 상기 원하는 설정점을 공급받고, 상기 질량 유량 제어기에서의 유량 센서로부터 실제 측정된 상기 유체의 유량을 공급받고, 상기 원하는 설정점을 실제 측정된 상기 유체의 유량에 비교하고, 실제 측정된 상기 유체의 유량이 상기 원하는 설정점과 동일하지 않다면 실제 측정된 상기 유체의 유량이 상기 원하는 설정점과 동일할 때까지 상기 밸브의 위치를 조정하도록 더 동작하는,
    밸브 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브 제어기는, 상기 밸브가 상기 폐쇄 위치로 이동하고 있도록 상기 원하는 설정점이 0이 아닌 것에서 0으로 변경하였는지 판단하고, 이전에 공급된 0이 아닌 상기 설정점이 전체 스케일의 값 중 미리 정해진 퍼센티지에 있고, 그리고 상기 유체의 유량이 이전에 공급된 0이 아닌 상기 설정점에 도달한 후에만, 다음 사용을 위한 갱신된 상기 밸브 크래킹 전류를 적응적으로 학습하도록 더 동작하는,
    밸브 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는 밸브 액추에이터에 의해 이동되거나 작동되고,
    상기 밸브 액추에이터는, 솔레노이드 액추에이터, 압전(piezoelectic) 액추에이터 및 스테퍼(stepper) 모터 액추에이터 중 적어도 하나를 포함하는,
    밸브 시스템.
  5. 유체의 유량을 제어하는 질량 유량 제어기에서 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 방법에 있어서,
    상기 질량 유량 제어기는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에 이동가능한 밸브와, 원하는 설정점으로 상기 유체의 유량을 조정하도록 상기 밸브의 위치를 제어하도록 동작하는 밸브 제어기를 포함하고,
    상기 밸브가 상기 폐쇄 위치로 이동하고 있을 때, 상기 유체의 유량과 상기 밸브 제어기에 의해 보내어진 상기 밸브를 통한 밸브 전류를 모니터하는 단계;
    상기 유체가 0 근접 유량을 가질 때 상기 밸브 전류의 값을 판단하는 단계; 및
    상기 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 상기 밸브 크래킹 전류를 상기 0 근접 유량에서의 상기 밸브 전류의 값으로 설정함으로써, 상기 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 단계
    를 포함하는,
    밸브 크래킹 전류 갱신 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원하는 설정점을 공급받는 단계;
    상기 밸브가 상기 폐쇄 위치로 이동하고 있도록 상기 원하는 설정점이 0이 아닌 것에서 0으로 변경하였는지를 판단하는 단계;
    이전에 공급된 0이 아닌 상기 설정점이 전체 스케일의 값 중 미리 정해진 퍼센티지에 있는지 및 실제의 상기 유체의 유량이 이전에 공급된 0이 아닌 상기 설정점에 도달하였는지를 판단하는 단계; 및
    상기 원하는 설정점이 0이 아닌 것으로부터 0으로 변경하였고, 상기 이전에 공급된 0이 아닌 원하는 설정점이 전체 스케일의 값의 상기 미리 정해진 퍼센티지에 있고, 실제의 상기 유체의 유량이 상기 이전에 공급된 0이 아닌 원하는 설정점에 도달된 경우에만, 상기 밸브 크래킹 전류를 상기 0 근접 유량에서의 상기 밸브 전류의 값으로 설정함으로써 상기 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 단계
    를 더 포함하는,
    밸브 크랭킹 전류 갱신 방법.
  7. 프로세서를 위한 컴퓨터 판독가능한 명령어를 저장한 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 있어서,
    상기 명령어는 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가,
    질량 유량 제어기에서 유체의 유량과, 밸브가 폐쇄 위치로 향하여 이동하고 있을 때 상기 질량 유량 제어기에서의 상기 밸브를 통한 밸브 전류를 모니터하고,
    상기 유체가 0 근접 유량을 가질 때 상기 밸브 전류의 값을 판단하고,
    상기 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 밸브 크래킹 전류를 상기 0 근접 유량에서의 상기 밸브 전류의 값으로 설정함으로써 상기 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 하는,
    컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
  8. 압력 정보를 필요로 하지 않으면서 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 동작하는 질량 유량 제어기에 있어서,
    유체의 유량을 측정하도록 동작하는 유량 센서;
    원하는 설정점으로 상기 유체의 유량을 조정하도록 동작가능한 밸브 - 상기 밸브는 상기 밸브를 통한 밸브 전류가 상기 밸브 크래킹 전류와 동일할 때 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동하도록 더 동작함 -; 및
    상기 유량 센서에 의해 측정된 실제 유량이 상기 원하는 설정점과 동일할 때까지 상기 유체의 유량을 조정하도록 상기 밸브의 위치를 제어하도록 동작하는 밸브 제어기
    를 포함하고,
    상기 밸브 제어기는,
    상기 밸브가 상기 폐쇄 위치로 이동하고 있을 때, 상기 밸브 전류와 상기 유체의 유량을 모니터하고,
    상기 유체가 0 근접 유량을 가질 때의 상기 밸브 전류를 판단하고,
    상기 밸브 크래킹 전류를 상기 0 근접 유량에서의 상기 밸브 전류의 값으로 설정함으로써 상기 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 상기 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 동작하는,
    질량 유량 제어기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 밸브 제어기는, 상기 원하는 설정점을 공급받고, 상기 원하는 설정점과 상기 유량 센서에 의해 실제 측정된 상기 유체의 유량을 비교하고, 실제 측정된 상기 유체의 유량이 상기 원하는 설정점과 동일하지 않다면 실제 측정된 상기 유체의 유량이 상기 원하는 설정점과 동일할 때까지 상기 밸브의 위치를 조정하도록 더 동작하는,
    질량 유량 제어기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밸브 제어기는, 상기 밸브가 상기 폐쇄 위치로 이동하고 있도록 상기 원하는 설정점이 0이 아닌 것에서 0으로 변경되고, 이전에 공급된 상기 0이 아닌 설정점이 전체 스케일의 값 중 미리 정해진 퍼센티지에 있고, 실제의 상기 유체의 유량이 이전에 공급된 상기 0이 아닌 설정점에 도달한 후에만, 다음 사용을 위한 갱신된 상기 밸브 크래킹 전류를 적응적으로 학습하도록 더 동작하는,
    질량 유량 제어기.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 밸브는 밸브 액추에이터에 의해 이동되거나 작동되고,
    상기 밸브 액추에이터는, 솔레노이드 액추에이터, 압전(piezoelectic) 액추에이터 및 스테퍼(stepper) 모터 액추에이터 중 적어도 하나를 포함하는,
    질량 유량 제어기.
  12. 제8항에 있어서,
    흡입구와 토출구를 포함하는 흐름 본체를 더 포함하고,
    상기 흐름 본체는 상기 흡입구로부터 상기 유체를 공급받고, 상기 흡입구와 상기 토출구 사이에서 상기 유체에 대한 흐름 경로를 제공하도록 구성되고,
    상기 유량 센서는 상기 흐름 경로를 통해 상기 유체의 유량을 측정하도록 동작하는,
    질량 유량 제어기.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 밸브 크래킹 전류를 갱신하는 단계 전에,
    상기 유체가 0 근접 유량을 가질 때 상기 밸브 전류의 값을 기록하는 단계를 더 포함하는,
    밸브 크래킹 전류 갱신 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 제어기는 피드백 밸브 제어 시스템이고, 상기 피드백 밸브 제어 시스템에서의 상기 밸브 크래킹 전류를 상기 0 근접 유량에서의 상기 밸브 전류의 값으로 설정함으로써 상기 질량 유량 제어기의 다음 사용을 위한 상기 밸브 크래킹 전류를 갱신하도록 동작하는,
    밸브 시스템.
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