KR101424783B1 - 압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 제어기 - Google Patents

압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 제어기 Download PDF

Info

Publication number
KR101424783B1
KR101424783B1 KR1020097026940A KR20097026940A KR101424783B1 KR 101424783 B1 KR101424783 B1 KR 101424783B1 KR 1020097026940 A KR1020097026940 A KR 1020097026940A KR 20097026940 A KR20097026940 A KR 20097026940A KR 101424783 B1 KR101424783 B1 KR 101424783B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure
fluid
flow rate
flow
sensor
Prior art date
Application number
KR1020097026940A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100029094A (ko
Inventor
히로키 이가라시
Original Assignee
사파스고교 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사파스고교 가부시키가이샤 filed Critical 사파스고교 가부시키가이샤
Publication of KR20100029094A publication Critical patent/KR20100029094A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101424783B1 publication Critical patent/KR101424783B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
    • G01F1/42—Orifices or nozzles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
    • G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
    • G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2703—Flow rate responsive
    • Y10T137/2705—Pressure differential
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7759—Responsive to change in rate of fluid flow
    • Y10T137/776—Control by pressures across flow line valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761—Electrically actuated valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8158—With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
    • Y10T137/8326—Fluid pressure responsive indicator, recorder or alarm

Abstract

압축성 유체가 압력 도입부 내의 압력 센서 수압면 부근에 체류하는 것을 방지한 구조의 압력 센서를 제공한다. 압력 측정을 실시하는 유체가 흐르는 유체 주유로(12)로부터 위쪽으로 T자 모양으로 분기하는 압력 도입 유로(22A)인 센서 본체(23)를 배치한 압력 센서(21B)에 있어서, 압력 도입 유로(22A)가 유체 흐름 방향 하류측이 되는 벽면에 유체의 입구측 개구 면적을 확대하는 방향의 경사면(28)을 구비하고 있다.

Description

압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 제어기 {PRESSURE SENSOR, DIFFERENTIAL PRESSURE FLOWMETER, AND FLOW RATE CONTROLLER}
본 발명은, 예를 들면 화학 공장, 반도체 제조, 식품, 바이오 등의 각종 산업 분야에 있어서의 유체 수송 배관 내에서 사용되는 압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 제어기에 관한 것이다.
종래, 유체의 압력을 측정하는 압력 센서가 널리 사용되고 있다. 이와 같은 압력 센서로는, 예를 들면 반도체의 제조 프로세스와 같이, 고순도의 질산, 염산, 불화수소산 등의 부식성 약품을 함유하는 유체의 압력을 측정하는 장소에 설치하여 사용되는 것이 있다. 구체적인 예를 들면, 반도체 제조 장치에 있어서는, 반도체 기판의 에칭 처리시에, 불화수소산 등을 함유하는 약액이 사용되므로, 이 약액을 안정적으로 공급하기 위하여, 약액의 순환 회로 내에 압력 센서를 설치한다.
이와 같은 압력 센서는 압력 측정을 실시하는 유체가 흐르는 유체 주유로(主流路)로부터 위쪽으로 T자 모양으로 분기(分岐)한 압력 도입 유로의 단부에 설치되어 있다.
또한, 전술한 압력 센서는, 유체 주유로에 오리피스를 매개하여 한 쌍 설치되는 것으로, 두 압력 센서의 차압을 유량으로 환산하여 산출하는 유량계로서 사용 할 수 있다. 또한, 이 유량계에 의한 산출 유량과 미리 설정한 설정 유량과의 차(差)를 없애도록 가변 밸브의 개도를 제어하면, 유체 주유로의 유량을 소망하는 값으로 피드백 제어하는 유량 제어기가 된다. (예를 들면, 특허 문헌 1 참조)
특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 평4-29835호 (도 1 참조)
전술한 압력 센서에 있어서는, 특히 액체의 압력을 측정하는 경우, 압력 측정을 실시하는 유체를 유체 주유로로부터 도입하는 압력 도입 유로에 공기나 가스 등의 압축성 유체가 체류하면, 정확한 압력 측정이 곤란하게 된다. 즉, 슬러리액의 정체는 슬러리액의 응고를 유발하므로, 응고의 성장에 의하여 최종적으로는 압력 측정이 불가능하게 된다. 또한, 예를 들면, 반도체 제조 프로세스에 있어서는, 응고한 슬러리가 흘러나와, 웨이퍼 상에 스크래치를 발생시키는 원인이 되기도 한다. 또한, 유체의 정체는 약액 치환의 성능을 현저하게 악화시켜, 약액을 흘린 후에 순수(純水)를 흘리면, 약액이 잘 흐르지 않아서, 저항값이 내려갈 때까지 시간이 걸리는 등 압력 측정의 성능 이외에 대하여도 특성에 영향을 미치는 경우가 있다. 또한, 종래의 압력 센서를 사용한 차압식 유량계에 관하여는, 약액의 정체는 온도 변화에 의한 영향에 빠르게 반응하지 못하고, 오작동의 원인이 되는 경우가 있다.
즉, 종래의 압력 센서는 유체 주유로로부터 위쪽으로 T자 모양으로 분기한 압력 도입 유로의 상단부에 압력 검출부가 배치되어 있기 때문에, 압력 도입 유로 내에 압축성 유체가 들어가면 수압면(受壓面)까지 상승한다. 이 때문에, 압력 도입부 내에 들어간 압축성 유체는 유체 주유로로 돌아와서 유출하는 것이 곤란하게 되고, 압력 측정을 실시하는 유체와 수압면과의 사이에 체류하여 압력 측정이나 반도체 프로세스 상에 여러 가지 문제를 일으키는 경우가 있었다.
이와 같이 하여, 압력 센서의 수압면에 압축성 유체가 체류한 상태에서는 유체 주유로를 흐르는 유체로부터 동압(動壓) 변동의 영향을 받는 등, 압력 센서에 의한 유체 압력의 측정을 정확하게 실시하는 것은 곤란하다.
이와 같은 배경에서, 유체 주유로로부터 분기한 압력 도입 유로를 구비하고 있는 압력 센서에 있어서는 압력 센서에 의한 정확한 측정을 가능하게 하기 위하여, 압력 도입부 내의 압력 센서 수압면 부근에 압축성 유체가 체류하지 않는 구조가 요망된다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 압축성 유체가 압력 도입부 내의 압력 센서 수압면 부근에 체류하는 것을 방지한 구조의 압력 센서를 제공하는 동시에, 이 압력 센서를 이용한 차압식 유량계 및 유량 제어기를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여, 아래와 같은 수단을 채용하였다.
본 발명에 관한 압력 센서는 압력 측정을 실시하는 유체가 흐르는 유체 주유로로부터 위쪽으로 T자 모양으로 분기하는 압력 도입 유로에 압력 검출부를 배치한 압력 센서에 있어서, 상기 압력 도입 유로가 유체 흐름 방향의 하류측이 되는 벽면에, 상기 유체의 입구측 개구 면적을 확장하는 방향의 경사면을 구비하고 있다.
이와 같은 압력 센서에 의하면, 압력 도입 유로가 유체 흐름 방향 하류측이 되는 벽면에, 유체의 입구측 개구 면적을 확장하는 방향의 경사면을 구비하고 있으므로, 유체 중에 공기 등의 압축성 유체가 포함되어 있어도, 압력 도입로 내에 체류하지 않고 하류측으로 경사하는 경사면을 따라 유출한다.
전술한 압력 센서에 있어서는, 상기 압력 도입 유로가 상기 유체의 입구측 개구 면적을 좁힌 유발 모양으로 하고, 이 유발 모양의 유체가 흐르는 방향의 하류측의 벽면에 상기 경사면을 두는 것이 좋으며, 이에 의하여, 압력 도입 유로의 유체 입구 면적이 작아지기 때문에, 유체의 동압(動壓)에 의한 측정 오차를 저감할 수 있고, 또한, 경사면이 압축성 유체의 체류를 방지하므로, 유체의 압력 측정을 더 정확하게 실시할 수 있다.
본 발명의 차압식 유량계는 상기 유체 주유로에 오리피스를 사이에 두고 청구항 1 또는 2에 기재된 압력 센서를 한 쌍 직렬로 배치하고, 양 센서에서 검출한 압력 값의 신호 입력을 받는 제어부가 차압을 유량으로 환산하여 유량 측정을 실시하는 것이다.
이와 같은 차압식 유량계에 의하면, 유체 중에 공기 등의 압축성 유체가 함유되어 있더라도, 압력 센서의 압력 도입로 내에 체류하지 않기 때문에, 양 압력 센서에 의하여 차압을 정확하게 검출할 수 있다. 또한, 양(兩) 압력 센서 내에 유체가 정체되지 않고, 곧바로 온도 변화에 대응할 수 있기 때문에, 유체의 온도 변화에 의한 압력값의 온도 드리프트에 기인하는 오차를 없앨 수 있다. 따라서, 양 압력 센서를 사용하여 유량 측정을 하는 차압식 유량계는 그 유량 측정 정밀도가 향상된다.
본 발명의 유량 제어기는 청구항 1 또는 2에 기재된 압력 센서를 한 쌍 상기 유체 주유로에 오리피스를 사이에 두고 직렬로 배치하고, 양 센서에서 검출한 압력 값의 신호 입력을 제어부에 받아서 차압을 유량으로 환산하여 유량 측정을 실시하는 차압식 유량계와, 상기 유체 주유로에 설치되고, 상기 차압식 유량계의 유량 측정값과 미리 정한 설정 유량 값과의 차이가 소정의 범위 내에 들어가도록 개도(開度) 제어되는 유량 조정 밸브를 구비하여 구성한 것이다.
이와 같은 유량 제어기에 의하면, 압력 센서로 차압을 정확하게 검출할 수 있게 되기 때문에, 차압식 유량계의 유량 측정 정밀도가 향상된다. 따라서, 이 유량 측정값을 이용하여 개도 제어하는 유량 제어 밸브를 구비한 유량 제어기도, 그 유량 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명에 따르면, 유체 중에 함유되는 공기 등의 압축성 유체가 압력 검출부 주변에 체류하는 것을 방지할 수 있으므로, 압력 센서의 검출값이 정확하게 된다. 또한, 슬러리 응고에 의한 측정 불능이나 웨이퍼 상의 스크래치 발생 등을 방지할 수 있고, 또한 차압식 유량계를 구성한 경우에는, 온도 변화에 대하여도 오작동을 일으키지 않고 검출할 수 있다.
따라서, 이 압력 센서를 구성 요소로 하는 차압식 유량계에 의하여 측정되는 유량 정밀도가 향상되고, 또한 차압식 유량계로 측정한 유량 측정값을 이용하여 유량 제어 밸브의 개도 제어를 실시하는 유량 제어기에 대하여도, 그 유량 제어 정밀도가 향상된다고 하는 현저한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 도면으로, 유량 제어기의 전체 구성 예를 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 도면으로, 유량 제어기의 내부 구조예를 나타내는 종단면도이다.
도 5A는 도 4의 압력 도입 유로 및 경사면을 나타내는 도면으로, 위쪽의 센서 공간측에서 바라본 평면도이다.
도 5B는 도 4의 압력 도입 유로 및 경사면을 나타내는 사시도이다.
부호의 설명
10 유량 제어기
12, 12A 내지 12C 유체 주유로
20 차압식 유량계
21A 압력 센서 (제1 센서)
21B 압력 센서 (제2 센서)
22, 22A, 22B 압력 도입 유로
23 센서 본체
24, 24A 보디
25 센서 수납 공간
28, 28A 경사면
40 오리피스 유닛
50 제어부
60 유량 조정 밸브
이하, 본 발명에 관한 압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 제어기의 일실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시하는 제1 실시 형태에 있어서, 도 1은 유량 제어기(10)의 정면도, 도 2는 도 1의 평면도, 도 3은 도 1의 종단면도이다. 이 유량 제어기(10)는 후술하는 유체 주유로(12)와 연통하는 배관(11)에 설치되어, 상기 유로내를 흐르는 액체 (약액 등)의 유체 유량을 일정하게 유지하는 유량 제어 장치로서, 실제의 유체 유량을 측정하기 위한 차압식 유량계(20)와, 밸브 본체의 개도 제어가 가능한 유량 조정 밸브(60)를 구비하여 구성된다. 또한, 차압식 유량계(20)는 유체 주유로(12) 내를 흐르는 유체 흐름 방향에 있어서, 유량 조정 밸브(60)의 상류측에 배치되어 있다.
차압식 유량계(20)는 한 쌍의 압력 센서(21A, 21B)가 오리피스 유닛(40)을 사이에 두고 직렬로 배치된 구성으로 이루어진다. 즉, 차압식 유량계(20)에서는 오리피스 유닛(40)을 통과함으로써 압력차를 일으킨 유체 압력이 양 압력 센서(21A, 21B)에 의하여 각각 검출되고, 이들 2 개의 압력 값은 각각 전기 신호로 변환되어 제어부(50)에 입력된다. 이와 같이 하여 압력 값의 신호 입력을 받은 제어부(50)는 2 개의 압력 값으로부터 얻는 차압을 유량으로 환산함으로써, 유체 주유로를 흐르는 유체의 유량 측정을 할 수 있다. 이하의 설명에서는, 필요에 따라서 오리피스 유닛(40)보다 상류측에 배치한 압력 센서(21A)를 제1 센서로 부르고, 하류측에 배치한 압력 센서(21B)를 제2 센서라고 불러 구별한다.
또한, 압력 센서(21A, 21B)의 구성은, 후술하는 본체 및 압력 도입 유로 형상을 제외하고 기본적으로 동일하므로, 이하에서는 상류측의 제1 센서(21A)에 대하여 설명한다
제1 센서(21A)는, 예를 들면 도3에 도시하는 바와 같이, 압력 측정을 하는 유체가 흐르는 유체 주유로(12)로부터 위쪽으로 T자 모양으로 분기하는 압력 도입 유로(22)에 배치된 센서 본체 (압력 검출부) (23)를 구비하고 있다. 도시하는 구성에서는, 보디(24)를 관통하여 형성된 유체 유로(12)와 거의 직교하도록 하여, 위쪽의 센서 수납 공간(25)으로 연통하는 압력 도입로(22)가 설치되어 있다. 센서 본체(23)는 유체 압력을 검출할 수 있으면 특히 한정되지 않지만, 예를 들어 피에조식 압력 센서나 정전 용량식 압력 센서, 변형 게이지식 압력 센서가 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는 센서 본체(23)로서 변형 게이지식 압력 센서를 사용하고 있다.
보디(24)의 상부에는 센서 본체(23) 및 제어 기판 등의 관련 부품을 덮도록 커버(26)가 설치되어 있다. 또한, 도중의 부호 27은 센서 본체(23)에서 검출한 압력 값의 전기 신호를 제어부(50)에 입력하는 케이블이다.
한편, 제2 센서(21B)는, 후술하는 60과 일체의 보디(24A)에 유체 주유로 (12)가 형성되고, 또한, 압력 도입 유로(22A)의 형상이 전술한 제1 센서(21A)와 다르다. 즉, 제2 센서(21B)의 압력 도입 유로(22A)는 유체 흐름 방향 하류측이 되는 벽면에, 유체의 입구측 개구 면적을 확장하는 방향의 경사면(28)을 구비하고 있다. 이 경사면(28)은 압력 도입 유로(22A)의 하류측 반을 대략 원추 사다리꼴 모양으로 하여 측벽면에 경사를 둔 것으로, 압력 도입 유로(22A)는 유체 주유로(12)에 연통하여 유체 입구측이 되는 이래쪽의 유로 단면적이 센서 수납 공간 (25)에 연통하는 유체 출구측 보다 커져 있다. 또한, 다른 구성에 있어서는 전술한 제1 센서(21A)와 동일하다.
그런데, 전술한 구성 예에서는 제2 센서(21B)에만 경사면(28)을 두고 있으나, 이 경사면(28)은 제1 센서(21A) 및 제2 센서(21B)의 양쪽 모두에 설치하는 것이 바람직한 것은 말할 필요도 없다.
오리피스 유닛(40)은 제1 센서(21A)와 제2 센서(21B)의 사이에 설치되는 통 모양 부재인 오리피스 본체(41)를 구비하고 있다. 이 오리피스 본체(41)에는 제1 센서(21A) 및 제2 센서(21B)의 보디(24, 24A)에 형성된 유체 주유로 (12A, 12B)를 동일한 유로 단면적으로 연결하는 유체 주유로(12C)가 설치되어 있다. 또한, 유체 주유로(12C)의 적소에는 유체 주유로(12C)보다 유로 단면적을 줄인 오리피스 유로(42)가 형성되어 있다. 도시하는 예에서는 유체 주유로(12C)로부터 최소 지름의 오리피스 유로(42)까지, 단계적으로 유로 단면이 좁아져 있다.
오리피스 본체(41)는 유체 주유로(12A, 12B)와 동일한 유로 단면을 가진 상류측의 일단이 제1 센서(21A)의 보디(24) 내에 삽입되고, 오리피스 구멍(42)를 형성한 하류측의 타단이 제2 센서(21B)의 유체 주유로(12B) 내에 삽입되어 있다. 또한, 오리피스 본체(41)의 양단은 캡형 너트(43)를 사용한 이음부 구조에 의하여 보디(24, 24A)에 고정되어 있다.
압력 센서 (21B)의 하류측이 되는 유체 주유로(12)에는 압력 센서(21b)와 공통의 보디(24A)에 유량 조정 밸브(60)가 설치되어 있다. 이 유량 조절 밸브(60)는 차압식 유량계(20)의 유량 측정값과 미리 정한 설정 유량과의 차가 소정의 범위 내에 들어가도록 개도 제어를 실시하는 것이다.
도시한 유량 조정 밸브(60)는 스텝핑 모터 등의 모터(61)를 구비한 구동 기구에 의하여 니들 (밸브체)(62)을 상하 방향으로 이동시키고, 벨브 시트 (63)에 대하여 니들(62)이 소망하는 개도 위치가 되도록 개폐 동작시키는 구성을 채용하고 있다. 그러나, 유량 조정 밸브(60)에 대하여서는 니들(62)의 개도 조정이 가능한 것이면, 그 구동 기구이나 밸브체 구조 등 특히 한정될 것은 없다. 또한, 도면 중의 부호 64는 모터(61) 등을 덮는 커버, 65는 모터(61)에 접속된 케이블, 12D는 유체의 출구가 되는 유체 주유로이다.
전술한 제1 센서(21A)는 보디(24)가 베이스 부재(13) 상에 고정 지지되어 있다. 마찬가지로, 전술한 제2 센서(21B) 및 유량 조정 밸브(60)는 공통의 보디(24A)가 베이스 부재(14) 상에 고정 지지되어 있다. 또한, 보디(24, 24A) 간을 오리피스 유닛(40)으로 연결하는 동시에, 베이스 부재(13, 14)를 연결하여 일체화함으로써, 차압식 유량계(20)와 유량 조정 밸브(60)를 구비한 유량 제어기(10)가 구성된다.
또한, 도중의 부호 15는 배관(11)을 보디(24, 24A)에 연결하여 고정하는 이음부 구조의 캡형 너트이다.
이와 같이 구성된 유량 제어기(10)는 운전 개시 전에 있어서, 제어부(50)에 대하여 일정하게 유지하고자 하는 소망하는 유체 유량 (이하, 「설정 유량」 이라 한다) Qr을 입력하여 기억시킨다. 제어부(10)는 입력된 설정 유량(Qr)에 대응하는 밸브 개도가 되도록, 유량 조정 밸브(60)의 니들(62)을 동작시켜 초기 개도를 설정한다. 또한, 유량 제어기(10)에 유체를 흘리면, 차압식 유량계(20)가 실제로 흐르는 유체 유량 (이하,「측정 유량」이라 한다) Qf를 측정하여 제어부(5)에 입력하므로, 제어부(50)의 내부에서는 측정 유량 Qf와 설정 유량 Qr의 유량 차 ΔQ (ΔQ=Qr-Qf)를 구하여 비교한다.
전술한 유량 차 ΔQ는 미리 설정된 허용 범위 q와 비교된다. 또한, 유량 차 ΔQ의 절대값이 허용 범위 q 보다 작은 (ΔQ<q) 경우에는 소망하는 설정 유량 Qr이 흐르고 있다고 판단하여, 유량 조정 밸브(60)를 초기 개도 그대로 유지한다.
한편, 전술한 유량 차 ΔQ가 정(正)의 값 (Qr>Qf)가 되고, 또한, 유량 차 ΔQ의 절대값이 허용 범위 q 이상으로 큰 (ΔQ≥q) 경우에는 측정 유량 Qf가 소망하는 설정 유량 Qr를 만족하지 않는 소량(少量)인 상태라고 판단할 수 있다. 이에 유량 조정 밸브(60)의 니들(62)은 측정 유량 Qf를 증가시키기 위하여, 초기 개도보다 개도가 커지는 방향으로 동작시킨다.
또한, 전술한 유량 차 ΔQ가 부(負)의 값 (Qr<Qf)이 되고, 또한, 유량 차 ΔQ의 절대값이 허용 범위 q 이상으로 큰 (ΔQ≥q)경우에는 측정 유량 Qf이 소망하는 설정 유량 Qr을 만족하지 않는 다량(多量)인 상태라고 판단할 수 있다. 이에 유량 조정 밸브(60)의 니들(62)은 측정 유량 Qf를 감소시키기 위하여, 초기 개도보다 개도가 작아지는 방향으로 동작시킨다. 이와 같이 하여, 유체 제어기(10)는 차압식 유량계(20)로부터 입력되는 측정 유량 Qf에 기초하여, 설정 유량 Qr과의 비교에 의 하여 얻을 수 있는 유량 차 ΔQ의 절대값이 소정의 허용 범위 q를 만족하도록 피드백 제어를 실시하여, 유체 주유로(12)를 흐르는 유체 유량을 일정하게 유지할 수 있다.
전술한 차압식 유량계(20)의 구성요소인 제2 센서(21B)는 압력 도입 유로(22A)를 형성하는 벽면이 경사면(28)을 구비하고 있다. 이 경사면(28)은 유체 흐름 방향 하류측이 되는 벽면이 유체 입구측의 개구 면적을 하류측으로 넓히도록 경사한 것이기 때문에, 유체 주유로(12B)를 흐르는 유체에 공기와 같은 압축성 유체가 함유되어 있어도, 압력 도입 유로(22A) 내에 체류하지 않고 하류측으로 유출한다. 즉, 유체 주유로(12B)를 흐르는 유체에 함유되어 있는 압축성 유체가 압력 도입 유로(22A) 내에 들어가도, 이 압축성 유체는 흐름을 따라서 유체 흐름 방향 하류측의 입구 개구 면적을 확장하는 경사면(28)을 따라서 용이하게 유출하므로, 유체 주유로(12B)로부터 T자 모양으로 위쪽으로 분기한 압력 도입 유로(22A) 내에 있어서, 센서 본체(23)와 유체와의 사이에 체류하는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
이 때문에, 압축성 유체는 센서 본체(23)의 수압면이 존재하는 센서 수납 공간(25) 내로 들어가기 어려워져, 센서 본체(23)의 수압면과 액체의 사이에 압축성 유체가 체류하여, 유체 주유로(12B)를 흐르는 유체로부터 동압 변동의 영향을 받는 등, 압력 측정이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 센서 본체(23)의 수압면은 유체 주유로(12B)를 흐르는 유체 압력 (정압)을 직접 받을 수 있으므로, 정확하고 안정적인 압력 측정을 할 수 있다.
또한, 차압 유량계(20)를 구성하는 제2 압력 센서(21B)의 압력 측정이 안정 됨으로써, 한 쌍의 압력 센서에 의하여 얻는 차압도 정확하고 안정적인 것이 되므로, 차압의 환산에 의하여 얻는 유량 측정값의 정밀도나 신뢰성이 향상된다. 또한, 차압 유량계(20)를 구성하는 제1 압력 센서(21A) 및 제2 압력 센서(21B)에 대하여는, 양쪽 모두가 경사면(28)을 구비하고 있으면 그 유량 측정값 (측정 유량 Qf)의 정밀도나 신뢰성은 더 향상한다.
또한, 전술한 차압 유량계(20)의 측정값을 이용하여 유량 조정 밸브(60)의 개도 제어를 실시하는 유량 제어기(10)는 유량 측정값 (측정 유량 Qf)의 정밀도나 안정성이 향상됨으로써, 유체 주유로(12)를 흐르는 측정 유량 Qf의 유체 유량 제어 정밀도가 향상된다.
다음으로, 도 4, 도 5A 및 도 5B에 기초하여, 본 발명에 관한 제2 실시 형태를 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 전술한 제1 실시 형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 실시 형태에 있어서는 차압 유량계(20)를 구성하는 한 쌍의 압력 센서(21A, 21B)가 모두 압력 도입 유로(22B)에 경사면(28A)을 구비하고 있다. 이 경우의 압력 도입 유로(22B)는 유체 주유로(12)로부터 T자 모양에 분기한 유체가 도입되는 입구측 개구 면적을 좁힌 유발 모양으로 이루어지고, 이 압력 도입 유로(22B)에 있어서 유체 흐름 방향 하류측이 되는 벽면에 경사면(28A)이 설치되어 있다. 이 경사면(28A)은, 예를 들면 도 5A, 5B에 나타내는 바와 같이, 유체 흐름 방향 하류측이 되는 압력 도입 유로(22B)의 벽면에 대하여, 센서 수납 공간(25) 측으로부터 유체 주유로(12)를 향하여, 천설 공구 등을 사용하여 유체 흐름 방향 하 류측으로 비스듬하게 벽면을 제거하는 가공을 하여 형성된다.
즉, 이 실시 형태의 압력 도입 유로(22B)는 유체 주유로(12) 측의 입구 개구 면적이 센서 수납 공간(25) 측의 출구 개구 면적보다 좁아져 있으므로, 유체 주유로(12)를 흐르는 유체 중의 압축성 유체가 압력 도입 유로(22B) 및 센서 수납 공간(25) 내에 유입되기 어려운 형상으로 되어 있다.
또한, 전술한 압력 도입 유로(22B)는 유체 흐름 방향 하류측의 벽면에 형성된 경사면(28A)을 구비하고 있기 때문에, 개구 면적이 좁은 입구 개구로부터 들어간 압축성 유체는 경사면(28A)을 따라 안내되어 압력 도입 유로(22B) 내에 체류하지 않고 하류측으로 유출한다.
따라서, 유체 주유로(12)를 흐르는 유체에 함유되어 있는 압축성 유체가 압력 도입 유로(22B) 내에 들어가더라도, 이 압축성 유체는 유체 흐름 방향 하류측의 입구 개구 면적을 확장하는 경사면(28A)을 따라서 용이하게 유출하므로, 유체 주유로(12)로부터 T자 모양으로 위쪽으로 분기한 압력 도입 유로(22B) 내에 있어서, 센서 본체(23)와 유체와의 사이에 체류하는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 이 때문에, 압축성 유체는 센서 본체(23)의 수압면이 존재하는 센서 수납 공간(25) 내에 들어가기 어려워지므로, 센서 본체(23)의 수압면과 액체와의 사이에 압축성 유체가 체류하고, 유체 주유로(12)를 흐르는 유체로부터 동압 변동의 영향을 받는 등, 압력 측정이 불안정하게 되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 센서 본체(23)의 수압면은 유체 주유로(12B)를 흐르는 유체 압력 (정압)을 직접 받을 수 있으므로, 정확하고 안정적으로 압력 측정을 실시할 수 있다.
전술한 제2 실시 형태의 구성을 채용하더라도, 차압 유량계(20)를 구성하는 제1 압력 센서(21A) 및 제2 압력 센서(21B)의 압력 측정이 안정됨으로써, 양 압력 센서(21A, 21B)에 의하여 얻는 차압도 정확하고 안정적인 것이 되므로, 차압의 환산에 의하여 얻을 수 있는 측정 유량 Qf의 정밀도나 신뢰성이 향상된다.
또한, 전술한 차압 유량계(20)의 측정값을 사용하여 유량 조정 밸브(60)의 개도 제어를 실시하는 유량 제어기(10)는 측정 유량 Qf의 정밀도나 안정성이 향상됨으로써, 유체 주유로(12)를 흐르는 측정 유량 Qf의 유체 유량 제어 정밀도가 향상된다.
이와 같이, 전술한 본 발명에 의하면, 유체 중에 포함되는 공기 등의 압축성 유체가 압력 검출부인 센서 본체(23)의 주변에 체류하는 것을 방지할 수 있으므로, 압력 센서(21A, 21B)의 검출 값이 정확하게 된다. 따라서, 이 압력 센서(21A, 21B)를 구성 요소로 하는 차압식 유량계(20)로 측정되는 유량 정밀도가 향상되고, 또한 차압식 유량계(20)로 측정한 유량 측정값 (측정 유량 Qf)를 사용하여 유량 제어값(60)의 개도 제어를 실시하는 유량 제어기(10)도, 그 유량 제어 정밀도가 향상된다.
또한, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 적당히 변경할 수 있다.

Claims (4)

  1. 압력 측정을 실시하는 유체가 흐르는 유체 주유로로부터 위쪽에 T자 모양으로 분기하는 압력 도입 유로에 압력 검출부를 배치한 압력 센서에 있어서,
    상기 압력 도입 유로가 유체 흐름 방향 하류측이 되는 벽면에, 상기 유체의 입구측 개구 면적을 확장하는 방향의 경사면을 구비하고
    상기 압력 도입 유로가 그 입구측 개구 면적을 좁힌 유발 모양으로 되고, 이 유발 모양의 상기 유체 주유로의 유체 흐름 방향 하류측의 벽면에 상기 경사면을 형성한 압력 센서.
  2. 삭제
  3. 유체 주유로에 오리피스를 사이에 두고 제1항에 기재된 압력 센서를 한 쌍 직렬로 배치하고, 양 센서로 검출한 압력값의 신호 입력을 받는 제어부가 차압을 유량으로 환산하여 유량 측정을 실시하는 차압식 유량계.
  4. 제1항에 기재된 압력 센서를 상기 유체 주유로에 오리피스를 사이에 두고 직렬로 한 쌍을 배치하고, 양 센서에서 검출한 압력 값의 신호 입력을 제어부에서 받아서 차압을 유량으로 환산하여 유량 측정을 실시하는 차압식 유량계와,
    상기 유체 주유로에 설치되어, 상기 차압식 유량계의 유량 측정 값과 미리 정한 설정 유량 값과의 차가 소정의 범위 내에 들어가도록 개도 제어되는 유량 조정 밸브
    를 구비하여 구성한 유량 제어기.
KR1020097026940A 2007-06-25 2008-05-19 압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 제어기 KR101424783B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-166360 2007-06-25
JP2007166360A JP5079401B2 (ja) 2007-06-25 2007-06-25 圧力センサ、差圧式流量計及び流量コントローラ
PCT/JP2008/059141 WO2009001631A1 (ja) 2007-06-25 2008-05-19 圧力センサ、差圧式流量計及び流量コントローラ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100029094A KR20100029094A (ko) 2010-03-15
KR101424783B1 true KR101424783B1 (ko) 2014-08-13

Family

ID=40185454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097026940A KR101424783B1 (ko) 2007-06-25 2008-05-19 압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 제어기

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8590561B2 (ko)
EP (1) EP2163872B1 (ko)
JP (1) JP5079401B2 (ko)
KR (1) KR101424783B1 (ko)
WO (1) WO2009001631A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5220642B2 (ja) 2009-02-05 2013-06-26 サーパス工業株式会社 差圧式流量計および流量コントローラ
JP5209524B2 (ja) 2009-02-05 2013-06-12 サーパス工業株式会社 流量計および流量コントローラ
JP5292177B2 (ja) * 2009-05-18 2013-09-18 アドバンス電気工業株式会社 圧力センサ及び流量検出装置
JP5501806B2 (ja) * 2010-03-05 2014-05-28 サーパス工業株式会社 圧力センサ、差圧式流量計及び流量コントローラ
US9958302B2 (en) * 2011-08-20 2018-05-01 Reno Technologies, Inc. Flow control system, method, and apparatus
US8938961B2 (en) * 2011-12-30 2015-01-27 Caterpillar Inc. EGR flow sensor for an engine
NO20120120A1 (no) * 2012-02-06 2013-08-07 Roxar Flow Measurement As Stromningsbegrenser
US20130240045A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-19 Xiufeng Pang Method for Determining a Fluid Flow Rate With a Fluid Control Valve
KR101341600B1 (ko) * 2013-04-19 2013-12-13 김진택 유량검출기능을 내장한 원격 감시제어시스템 및 그 제어방법
JP2015155845A (ja) * 2014-02-20 2015-08-27 サーパス工業株式会社 差圧式流量計およびそれを備えた流量コントローラ
JP6651323B2 (ja) * 2015-10-02 2020-02-19 サーパス工業株式会社 流量調整装置
GB2549286B (en) * 2016-04-11 2019-07-24 Perkins Engines Co Ltd EGR valve with integrated sensor
US11144075B2 (en) 2016-06-30 2021-10-12 Ichor Systems, Inc. Flow control system, method, and apparatus
US10838437B2 (en) 2018-02-22 2020-11-17 Ichor Systems, Inc. Apparatus for splitting flow of process gas and method of operating same
JP6486986B2 (ja) 2017-04-03 2019-03-20 株式会社荏原製作所 液体供給装置及び液体供給方法
JP7152279B2 (ja) 2018-11-30 2022-10-12 株式会社荏原製作所 研磨装置
CN111060165B (zh) * 2019-12-23 2021-06-29 合肥固泰自动化有限公司 一种高精度冲板流量计
JP2024512898A (ja) 2021-03-03 2024-03-21 アイコール・システムズ・インク マニホールドアセンブリを備える流体流れ制御システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835896A (ja) * 1991-07-16 1996-02-06 Terumo Corp 圧力変換器
JP2005221453A (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Denso Corp 圧力センサ
JP2007034667A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Surpass Kogyo Kk 流量コントローラ、これに用いるレギュレータユニット、バルブユニット

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1773337B1 (de) * 1968-05-02 1971-04-22 Linde Ag Vorrichtung zur entnahme der druecke fuer eine different druck messeinrichtung fuer fluessigkeiten z b mit druckent nahmestellen beiderseits einer messblende
US3760842A (en) * 1970-12-29 1973-09-25 T Mikiya Pressure manifold having plurality of quick connect-disconnect plugs for selectively receiving pressure meter, drain cock, etc.
US4896541A (en) * 1979-05-21 1990-01-30 Vortran Corporation Vortex generating mass flowmeter
US4466290A (en) * 1981-11-27 1984-08-21 Rosemount Inc. Apparatus for conveying fluid pressures to a differential pressure transducer
JPS6064219A (ja) * 1983-09-19 1985-04-12 Yokogawa Hokushin Electric Corp 流量測定装置
US4582089A (en) * 1984-10-31 1986-04-15 General Screw Products Company Valve manifold having a removable flange
US6164142A (en) * 1997-10-31 2000-12-26 Dimeff; John Air flow measurement device
JP3370593B2 (ja) * 1998-01-20 2003-01-27 忠弘 大見 圧力検出器の取付け構造
US6578435B2 (en) * 1999-11-23 2003-06-17 Nt International, Inc. Chemically inert flow control with non-contaminating body
EP1228779A1 (en) * 2001-02-01 2002-08-07 Instrumentarium Corporation Method and apparatus for determining a zero gas flow state in a bidirectional gas flow conduit
US6672173B2 (en) * 2002-06-06 2004-01-06 Joel David Bell Flow meter
US7878980B2 (en) * 2003-06-13 2011-02-01 Treymed, Inc. Gas flow diverter for respiratory monitoring device
JP2005164538A (ja) * 2003-12-05 2005-06-23 Nissan Motor Co Ltd 圧力センサ
JP4234024B2 (ja) * 2004-01-23 2009-03-04 サーパス工業株式会社 インライン型圧力センサー
JP3952202B2 (ja) 2004-02-19 2007-08-01 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 パルスデトネーションエンジン
US7270143B2 (en) * 2005-03-16 2007-09-18 The General Electric Company Offset variable-orifice flow sensor
US7472608B2 (en) * 2007-04-04 2009-01-06 Rosemount Inc. Flangeless differential pressure transmitter for industrial process control systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0835896A (ja) * 1991-07-16 1996-02-06 Terumo Corp 圧力変換器
JP2005221453A (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Denso Corp 圧力センサ
JP2007034667A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Surpass Kogyo Kk 流量コントローラ、これに用いるレギュレータユニット、バルブユニット

Also Published As

Publication number Publication date
US20100154895A1 (en) 2010-06-24
JP5079401B2 (ja) 2012-11-21
WO2009001631A1 (ja) 2008-12-31
JP2009002901A (ja) 2009-01-08
US8590561B2 (en) 2013-11-26
EP2163872A4 (en) 2014-05-07
EP2163872A1 (en) 2010-03-17
KR20100029094A (ko) 2010-03-15
EP2163872B1 (en) 2018-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101424783B1 (ko) 압력 센서, 차압식 유량계 및 유량 제어기
US8225814B2 (en) Differential-pressure flowmeter and flow-rate controller
US10606285B2 (en) System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
CN108369425B (zh) 流量控制装置以及使用流量控制装置的异常检测方法
KR101930304B1 (ko) 유량계
EP3117137B1 (en) System for monitoring flow through mass flow controllers in real time
JP5727596B2 (ja) 流量モニタ付圧力式流量制御装置の実ガスモニタ流量初期値のメモリ方法及び実ガスモニタ流量の出力確認方法
KR20140116155A (ko) 빌드다운 방식 유량 모니터 장착 유량 제어 장치
KR20130040742A (ko) 유량 제어 장치, 유량 측정 기구, 또는 당해 유량 측정 기구를 구비한 유량 제어 장치에 이용되는 진단 장치 및 진단용 프로그램이 기록된 기록 매체
EP2216632B1 (en) Differential-pressure flowmeter and flow-rate controller
US10838435B2 (en) Pressure-type flow rate control device
TWI796417B (zh) 具有絕對和差分壓力變換器之質量流量控制器及其相關方法
EP2910908B1 (en) Differential pressure type flowmeter and flow controller provided with the same
KR102162046B1 (ko) 유량 측정 방법 및 유량 측정 장치
US11914407B2 (en) Flow rate control device
CN106015679B (zh) 流体调节器
US20240160230A1 (en) Flow rate control device
JP3272797B2 (ja) 面積流量計

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170628

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180704

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190703

Year of fee payment: 6