KR101949546B1 - 액체의 질량을 측정하고 유체를 수송하는 장치 - Google Patents

Abstract

액체의 질량을 측정하고 유체를 수송하는 장치는 내부 유체의 질량을 측정하기 위한 용기를 포함한다. 센서가 용기에 연결되어 용기 내 압력 변동에 상관없이 용기 내 유체의 질량을 측정한다. 다이아프램 센서는 용기의 바닥에 위치되어 있어 유체의 질량에 의해 야기되는 다이아프램의 이동에 의해 실린더 내 유체의 질량을 나타내는 전기 신호가 생성된다. 용기 내 압력을 다이아프램의 반대쪽 측의 압력과 등화시키는 압력 등화기에 의해 용기 내 변동 및 압력에 상관없이 질량을 측정할 수 있다. 용기 내 액체의 질량 내 액체는 추가적인 사용을 위해 원하는 질량의 액체가 수송될 수 있도록 정확히 측정될 수 있다. 액체는 증발되어 증기로 수송될 수 있다.

Description

액체의 질량을 측정하고 유체를 수송하는 장치{LIQUID MASS MEASUREMENT AND FLUID TRANSMITTING APPARATUS}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 발명의 명칭이 "액체의 질량을 측정하고 유체를 수송하는 장치"인 2011년 4월 18일에 출원된 미국 출원 번호 13/088,796으로부터 우선권을 주장한다. 이 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 참조 문헌으로 병합된다.

기술분야

본 발명은 유체의 흐름을 측정하고 제어하는 분야에 관한 것이고, 보다 상세하게는 액체의 질량 또는 증발된 액체의 질량의 측정된 양을 전달하는 시스템에 관한 것이다.

여러 산업 공정은 액체 또는 증발된 액체의 정밀한 양을 도입하는 것을 요구한다. 많은 공정에서, 액체 또는 증기의 전달율(rate)은 정밀하게 측정되고 제어되어야 조건에 맞는 결과를 달성할 수 있다. 이 공정은, 예를 들어, 혈액 진단, 적정(titration), 약액 주입(dosing), 챔버 가습, 증기 증착, 박리(stripping), 어닐링(annealing), 및 화학적 에칭(etching)을 포함한다.

종래의 액체 및 증기의 질량을 전달하는 시스템은 변위 계측 펌프, 시간에 기초한 압력 분배(dispense), 열에 기초한 흐름 제어기, 초음파, 차동 압력, 및 코리올리(Coriolis)와 같은 기술에 의존한다. 각 이러한 시스템은 특정 단점을 구비하지만, 공통적인 단점은 혼입된 가스에 대한 면역이 부족하다는 것이다. 혼입된 가스에 의해 야기된 에러를 감소시키기 위하여 많은 액체 흐름 제어기의 제조사는 가스제거 장비(degassing equipment)를 설치할 것을 권고한다. 이 장비는 비용을 추가하고 전달 시스템을 복잡하게 하며 또한 다른 잠재적인 에러를 야기하여, 가스제거 공정의 효율을 제한한다.

종래의 증기 전달 시스템은 버블러(bubbler), 증발기, 및 순간 기화기(flash vaporizer)를 포함한다. 각 이러한 증기 전달 시스템에서는 다수의 디바이스들이 전구체(precursor) 증기를 공정 챔버에 전달하는데 요구된다. 버블러의 단점은 액체 온도 또는 버블러의 압력이 변할 때 운반 가스에 대한 화학적 증기의 비(ratio)를 이동시킨다는 것이다. 버블러 증기 출력 피드백 보상 기술이 이들 영향을 보상하도록 개발되었으나, 이 기술은 시스템의 비용을 상당히 증가시킨다. 증발기의 단점은 증발된 전구체의 흐름율을 제어하고 보고(report)하는데 질량 흐름 제어 디바이스가 여전히 요구된다는 것이다. 나아가 반응성 화학적 증기를 전달하는 것은 흐름 제어 디바이스의 정확도에 영향을 미치거나 또는 이 디바이스를 조기에 고장나게 할 수 있다. 순간 증발기(flash evaporator)의 단점은 이들 증발기들이 액체를 증발시키는데 충분한 온도로 유지되는 가열된 챔버에 액체의 정밀한 양을 주입할 것을 볼륨 측정(volumetric) 변위 펌프 또는 액체 질량 흐름 제어기와 같은 액체 흐름 제어 디바이스에 요구한다는 것이다. 이러한 액체 주입 기술은 잠재적으로 상당한 에러를 야기하며, 기화기의 온도는 종종 화학종의 분해 온도 이상으로 유지되어야 한다.

따라서 본 발명의 목적은 액체 온도, 인가되는 압력, 및 액체에 용해된 가스의 농도의 변동(fluctuation)에 상관없이 내재하는 질량(resident mass)을 직접 나타내는, 액체의 질량을 측정하고 유체를 수송하는(transmit) 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정을 지원하기 위해 액체의 정밀한 질량의 도입이나 추출을 제어하는 수단을 제공하는 것이다. 본 발명의 더 다른 목적은 정밀한 혼합물을 달성하도록 서로 추가될 수 있는 여러 액체 화학종을 처리할 수 있게 하는 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 더 다른 목적은 공정을 지원하기 위해 증기 상 액체의 전달을 보고하고 제어할 수 있게 하는 시스템을 제공하는 것이다. 그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 규정된 시간 기간에 걸쳐 디바이스를 통해 이동되는 전구체의 질량을 합산하는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명은 액체 온도, 적용되는 압력, 및 액체에 용해된 가스의 농도의 변동에 상관없이 용기(container) 내에 포함된 액체의 총 질량을 측정하고 보고하는 수단을 제공한다.

본 발명의 일 측면에서, 측정될 파라미터는 용기 내에 포함된 내재하는 액체의 질량 및 용기로부터 도입되거나 추출되는 정밀한 양의 질량의 제어된 전달이다. 본 발명의 다른 측면에서, 측정될 파라미터는 용기 내에 포함된 내재하는 액체 질량 및 이 용기로부터 증기 상 질량의 추출이다.

가장 간단한 형태에서, 본 장치는 연관된 하나 이상의 도관을 구비하는 격납 컬럼과 같은 용기와 연통하는 센서, 상기 도관을 통해 유체의 이동을 제어하는 수단, 및 상기 센서 및 유체 전달 제어 시스템과 양방향 통신하는 방법을 포함한다. 나아가, 센서는 격납 압력에 상관없이 컬럼 내 액체의 질량을 검출할 수 있다.

본 발명의 일 측면에서, 용기에 연결된 센서를 포함하는 유체의 질량을 측정하고 수송하는 시스템이 제공된다. 이 센서는 액체 상의 압력 변동에 상관없이 용기 내 유체의 질량에 비례하는 하나 이상의 전기 신호를 생성하도록 구성된다. 시스템은 또한 용기와 유체 이동가능하게 연결된 입구 및 용기로부터 유체를 수송할 수 있도록 용기와 유체 이동가능하게 연결된 유체 출구를 포함한다. 제어기는 센서에 전기적으로 연결되어 전기 신호를 수신하고 처리할 수 있다. 제어기는 용기 내 액체의 질량을 측정하고, 또한 용기에 추가되거나 이 용기로부터 제거되는 유체의 양을 제어할 수 있다. 제어기는 또한 시스템 내 다른 디바이스를 제어하여 압력 및 온도와 같은 여러 파라미터를 제어하거나 및/또는 모니터링할 수 있다.

시스템은 유체 출구에 연결된 흐름 제어 입구 밸브 및 상기 유체 입구에 연결된 흐름 제어 출구 밸브를 더 포함할 수 있다. 제어기는 흐름 제어 입구 밸브 및 흐름 제어 출구 밸브에 전기적으로 연결된다. 압력 센서는 내부 압력을 센싱(sensing)하기 위해 용기에 연결될 수 있다. 하나 이상의 가압 도관이 용기 내에 가해지는 압력을 제어하기 위해 용기에 연결될 수 있다. 가압 도관은 제어기에 전기적으로 연결된 하나 이상의 제어 밸브에 연결되거나 이 제어 밸브를 포함할 수 있다. 제어기는 상기 유체 출구를 통해 용기로부터 수송되는 유체 흐름율을 제어하도록 구성될 수 있다. 시스템은 용기에 및 제어기에 연결된 온도 센서 및 상기 용기에 연결된 히터를 포함할 수 있다. 제어기는 상기 용기 내 온도 및/또는 압력을 제어하여 상기 유체가 액체로부터 증기로 변할 수 있도록 구성된다.

센서는 상기 용기 내 유체의 질량의 변화를 센싱하도록 배향된 다이아프램 유형 센서(diaphragm type sensor)일 수 있고, 여기서 용기 내 유체는 다이아프램 위에 위치된다. 이 다이아프램의 양측에 가해지는 압력을 등화(equalize)시키기 위해 이 센서에 압력 등화기가 동작가능하게 연결될 수 있다. 압력 등화기는 내부 액체 위의 위치에서 용기 내 유체와 연통하도록 연결된 제1 단부, 및 용기 내 유체의 반대쪽을 향하는 다이아프램 측에 근접한 영역과 유체 연통하도록 연결된 제2 단부를 구비하는 도관을 포함할 수 있다.

본 발명에 따라, 액체가 용기에 도입되거나 이 용기로부터 제거될 때, 센서 출력 신호는 격납 용기의 공압 압력(pneumatic pressure)의 변화에 상관없이 내재하는 액체 질량의 변화와 직접 관계하여 변한다. 정밀한 양의 액체 질량의 이동이 대기압 이하에서 68바(bar)(1000psi)에 이르는 압력 조건에서 시스템 안으로 또는 시스템으로부터 전달될 수 있다. 하나의 가능한 응용에서, 높은 증기 압력 유체가 모니터링되고 액체로 전달될 수 있고, 이는 증기 상 측정 기술에 비해 상당한 정확도의 잇점을 제공한다. 다른 가능한 응용에서 압력 민감 액체는 낮은 진공 조건(

)에서 처리되고 관리될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에서, 및 가장 간단한 형태에서, 본 장치는 연통하는 하나 이상의 도관을 구비하는 용기와 연통하는 센서, 상기 도관을 통해 유체의 이동을 제어하는 수단, 및 센서 및 유체 전달 제어 수단과 양방향으로 연통하는 방법을 포함한다. 나아가, 액체를 증기로 변환하는 수단이 포함된다. 본 발명에서 사용가능한 추가적인 특징은 용기 내 액체의 상부(top)에 걸쳐 스위프 가스(sweep gas)를 도입하는 것, 액체를 통해 운반 가스를 흡입하는 것, 및/또는 열적으로 상 변화를 유도하는 것을 포함하나 이들로 제한되지 않는다.

본 발명은 여러 방식으로 수행될 수 있고 여러 실시예는 본 장치의 개략도인 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따라 액체의 정밀한 질량 발사(shot)의 측정 및 분배를 지원하는 장치의 배열을 도시하는 블록도이고;
도 2는 본 발명에 따라 액체의 측정 및 질량 흐름율 제어된 전달을 지원하는 장치의 다른 실시예를 도시하는 블록도이고;
도 3은 본 발명에 따라 증발된 액체의 측정 및 질량 흐름율 제어된 전달을 지원하는 장치의 또 다른 실시예를 도시하는 블록도이다.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 장치는 격납 컬럼(2)의 형태의 용기를 포함한다. 용기의 바닥(bottom)에는 질량 센서(1)가 위치된다. 질량 센서(1)는 가해지는 힘을 센싱하고 상기 힘의 값을 나타내는 전기 신호를 전달하는 다이아프램을 포함하는 다이아프램 유형 질량 센서이다. 이러한 센서의 일례는 미국, 뉴욕 그랜드 아일랜드(Grand Island)에 소재하는 GP:50사로부터 상업적으로 이용가능한 모델 216 또는 316 센서이다. 센서(1)는 내부 액체(13)가 센서(1)의 다이아프램에 힘을 제공하도록 격납 컬럼(2)의 바닥에 장착된다. 이러한 힘은 컬럼(2) 내 액체(13)의 질량을 나타낸다. 센서(1)는 전기 연결(15)을 통해 전기 신호를 제어기(16)에 전달한다. 제어기는 전기 신호(15)를 컬럼(2) 내 액체(13)의 질량의 측정값으로 처리한다. 센서(1) 내 다이아프램은 컬럼(2) 내 액체(13)를 지지하고 이 액체를 향하는 제1 측면을 포함한다. 센서(1) 내 다이아프램의 반대쪽 측면 또는 면은 액체의 반대쪽을 향하고 공동(26)에 근접한다. 압력 등화기는 공동(26) 내 압력과 내부 액체(13) 위의 컬럼(2)을 등화하기 위하여 컬럼(2)으로부터 공동으로 연결된다. 따라서, 센서(1)는 컬럼(2) 내 혼입된 가스 및 온도 변화에 의해 야기된 변동 뿐만 아니라 컬럼(2) 내 압력의 변동에 상관없이 액체(13)의 질량을 측정할 수 있다.

입구(3)는 컬럼(2)과 유체 연통가능하게 연결되고, 밸브와 같은 입구 흐름 제어 디바이스(8)를 포함한다. 입구 흐름 제어 디바이스(8)는 전기 연결(21)을 통해 제어기(16)에 연결되어 제어기로 하여금 액체 형태이든 또는 증기 형태이든 상관없이 컬럼(2)으로 흐르는 유체의 양을 제어할 수 있게 한다. 출구(4)는 또한 컬럼(2)과 유체 연통가능하게 연결되고 밸브와 같은 출구 흐름 제어 디바이스(9)를 포함한다. 출구 흐름 제어 디바이스(9)는 전기 연결(17)을 통해 제어기(16)에 연결되어 제어기로 하여금 액체 형태이든 또는 증기 형태이든 상관없이, 상기 컬럼(2)으로부터 나가는 유체의 양을 제어할 수 있게 한다.

하나 이상의 압력 제어 도관(5, 6)은 용기(2) 내 압력(12)을 제어하기 위해 컬럼(2)과 유체 연통가능하게 연결된다. 하나 이상의 압력 제어 도관은 상기 도관(5, 6) 내 유체의 흐름을 제어하기 위해 하나 이상의 압력 제어 밸브(10, 11)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 압력 공급 도관(6)은 차단 밸브(11)를 포함한다. 차단 밸브(11)는 전기 연결(18)을 통해 제어기(16)에 연결되어 차단 밸브(11)의 개폐를 제어하여 가압된 유체가 도관(6)을 통해 컬럼(2)으로 흐를 수 있게 한다. 압력 경감 도관(5)은 또한 컬럼(2) 내 가스와 같은 가압된 유체를 내부로부터 누출시키는데 사용될 수 있다. 차단 밸브(10)는 또한 전기 연결(20)을 통해 제어기(16)에 연결된다. 제어기(16)는 또한 전기 연결(19)을 통해 압력 센서(14)에 전기적으로 연결되어 컬럼(2) 내 압력(12)을 나타내는 압력 센서(14)로부터의 전기 신호를 판독한다. 컬럼(2) 내 압력에 기초하여, 제어기는 차단 밸브(11)를 제어하는 것에 의해 도관(6)을 통해 용기 내 가압된 유체의 양을 제어할 수 있다. 그리고, 컬럼(2) 내 압력은 제어기가 신호를 제어 차단 밸브(10)에 송신하여 컬럼(2) 내 가스와 같은 가압된 유체를 차단 밸브(11)로부터 도관(5)을 통해 누출시키는 것에 의해 제어기(16)에 의해 제어될 수 있다.

센서(1)는 격납 컬럼(2)의 베이스와 직접 연결되고, 도관(7)과 같은 압력 등화기를 통해 격납 컬럼(2)의 상부와 간접적으로 연결된다. 격납 컬럼(2)에 액체가 없으면, 센서 신호(15)는 최저 값에 있다. 컬럼(2) 내 압력(12)이 변하면, 압력의 변화는 또한 도관(7)을 통해 센서(1)의 다이아프램의 반대면으로 전달되어 출력 신호(15)는 변함없이 유지된다. 액체가 도관(3)을 통해 컬럼(2)으로 도입되면, 센서(1)의 출력 신호는 질량 획득율(mass gain rate)과 직접 관계하여 증가된다. 반대로, 액체가 컬럼(2)으로부터 제거되면, 센서(1)의 출력 신호는 질량 감소율과 직접 관계하여 감소한다. 제어기(16)는 컬럼 내 질량 획득율을 측정하고 모니터링할 수 있다.

일 예에서, 격납 컬럼(2)의 내부 볼륨은 2입방 센티미터(cubic centimeter)이고, 격납 컬럼(2)이 과충전되지 않게 하는 일반적인 한계인 20℃에서 1 ½입방 센티미터 H₂O와 등가인 허용가능한 액체 작동 볼륨을 구비한다. 또한 이 예에서 센서(1)의 출력 신호(15)는 0 내지 10볼트이다. 건조 상태에서 센서 신호(15)는 힘이 센서(1)의 양측에 가하지므로 컬럼(2)의 압력 조건(12)에 상관없이 0이다. 액체가 격납 컬럼(2)에 도입되면 힘이 센서(1) 내 다이아프램의 상부면(top face)에 적용되어 센서 신호(15)를 증가시키게 한다. 나아가 이 예에서 제어기(16)는 센서(1)의 출력 신호(15)를 수신하고 이를 그램(gram)으로 변환한다. 순수 물이 도입되고 있다면 센서의 출력 신호(15)는 액체의 1.497그램의 질량에서 10볼트에 이를 수 있다. 물질이 수은이라면, 센서(1)의 출력 신호는 또한 액체의 1.497그램에서 10볼트일 수 있으나 더 밀한(denser) 액체는 격납 컬럼(2)의 0.11입방 센티미터만을 차지할 수 있다. 센서(1)의 출력 신호는 액체 밀도에 상관없이 격납 컬럼(2)에 존재하는 내재하는 질량, 컬럼 내 온도 및/또는 컬럼의 상부에서의 압력와 직접 관련된다. 센서(1)의 출력 신호의 해상도는 0.00015그램/밀리볼트이어서, 매우 작은 양의 질량의 이동을 정확히 검출할 수 있게 한다.

다른 예에서, 격납 컬럼(2)의 내부 볼륨은 1000입방 센티미터이고 이는 20℃에서 750입방 센티미터 H₂O의 허용가능한 액체 작동 볼륨을 구비한다. 이 예에서, 격납 컬럼(2)으로 도입되는 순수 물 500그램은 센서(1)의 출력 신호에 6.6786볼트를 생성한다. 이것은 대략 0.075그램/밀리볼트의 질량-신호 비 (mass-to-signal ratio)를 나타낸다.

더 다른 예에서, 및 제1 예에 계속하여, 컬럼(2)는 20℃에서 1 ½입방 센티미터 H₂O(1.497 그램의 물)와 등가인 허용가능한 작동 볼륨을 구비한다. 도관(3)은 적절히 가압된 물 공급부에 연결된다. 물은 도관 차단 밸브(8)가 제어 시스템(16)으로부터 동작 신호(21)를 수신할 때 격납 컬럼(2)에 도입된다. 제어 시스템(16)은 센서(1)의 출력 신호(15)가 9볼트(유저 한정한 충전 값)에 이르면 동작 신호(21)를 종료한다. 이 점에서, 컬럼(2)에서 물의 질량은 1.3473그램이다. 유저는 제어기(16)와 상호작용을 통해 0.50그램의 원하는 액체 분배 질량을 한정한다. 제어기(16)는 한정된 분배 질량과 연관된 델타 센서 신호 전압 (3.34볼트 = 0.50그램)을 계산한다. 분배 명령이 발행되고 제어기(16)는 센서(1)의 출력 시작 신호 값을 저장하고 동작 신호(17)를 도관 차단 밸브(9)에 전달한다. 액체가 격납 컬럼(2)으로부터 도관(4)을 통해 흐를 때 센서(1)의 신호(15)는 감소한다. 실제 신호가 시작 신호 마이너스(minus) 델타 볼트의 계산값과 동일할 때 제어기(16)는 센서(1)의 출력 신호를 모니터링하고 분배 이벤트를 종료한다. 유저가 컬럼(2)의 리필(refill)이 각 분배 후에 발생하는 것으로 한정하였다면 제어기(16)는 연결(21)을 통해 동작 신호를 전달한다. 격납 컬럼(2)의 리필 이벤트는 센서(1)의 출력 신호가 9볼트에 이를 때 종료한다.

액체 분배 압력(12)이 압력 센서(14)에 의해 모니터링되고 제어기(16)로 전달된다. 격납 컬럼(2)의 압력(12)이 유저에 의해 지정된 압력 미만이면, 제어기(16)는 동작 신호(18)를 도관(6)의 차단 밸브에 전달한다. 도관(6)의 입구는 적절히 가압된 가스 공급부와 공통이다. 격납 컬럼(2)의 압력(12)이 유저 한정된 값과 같으면 도관(6)의 차단 밸브(11)가 닫힌다. 압력(12)이 유저 한정된 값을 초과하면 도관(5)의 차단 밸브(10)가 개방되고 격납 컬럼(2)의 압력(12)이 감소된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예의 블록도를 도시한다. 도관(4)에 배치된 비례 제어 밸브(21)를 추가한 것을 제외하고는, 도 2의 시스템, 이 도 2에 도시된 시스템은 도 1과 동일하다. 흐름율 제어 밸브(21)는 격납 컬럼(2)으로부터 액체의 질량 전달율을 제어하는데 사용된다. 실제로 유저는 요구되는 액체 질량 흐름율 및 전달 지속기간을 한정한다. 일 예에서 요구되는 율은 분당 0.1그램이고 전달 지속기간은 10분이다. 제어기(16)가 시작 명령을 수신하면 도관(4)의 차단 밸브(9)는 개방된다. 연결(15)을 통해 전달된 센서(1)의 신호는 제어기(16)에 의해 모니터링되고 흐름율 제어 밸브(21)의 밸브 신호(22)는 센서 신호(1)의 출력 감소율이 분당 0.1그램의 질량 손실에 대응하는 타깃 율 (target rate)과 일치할 때까지 증가된다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예의 블록도를 도시한다. 도 3의 시스템은 도 2에 도시된 것과 유사하며, 여기서 동일한 부호는 유사한 부분을 나타낸다. 그러나, 도 3의 시스템은 증기 상태로 유체를 수송할 수 있다. 이를 달성하기 위해, 액체(13)는 액체(13) 위의 압력(12)을 감소시키거나 및/또는 액체(13)를 가열하여 증기 압력을 증가시키는 것에 의해 증발된다. 따라서, 시스템은 전기 커넥터(24)를 통해 제어기(16)에 동작가능하게 연결된 히터(23)를 포함한다. 또한, 온도 센서(24)는 전기 연결(25)에 의해 제어기(16)에 동작가능하게 연결된다. 제어기(16)는 온도 센서(24)로부터 신호를 판독하며, 히터(23)로부터 컬럼(2)으로 전달되는 열을 조절하여, 컬럼(2) 내 온도를 통상적으로 유저 한정된 원하는 레벨에 이르게 한다. 제어기(16)는 컬럼(2) 내 압력(12) 및 온도를 모두 제어하여 컬럼 내 조건이 원하는 레벨에 있게 한다. 이들 조건을 제어하는 것에 의해, 용기 내 액체(13)는 액체 질량 측정 후 도관(4)을 통해 증발되고 수송될 수 있다.

일 예에서 수증기는 대기 압력 이하에서 (< 1 torr) 어닐링 공정을 지원하는데 요구된다. 출구 도관(6)은 공정 챔버(미도시)로 라우팅(routed)되고, 차단 밸브(11)가 유저 입력 명령에 응답하여 개방될 때 연결(22)을 따라 전달되는 비례 제어 밸브(21)의 입력 신호는 센서(1)의 출력 신호(15)의 감소율이 유저 한정된 증기 질량 전달율에 대응할 때까지 제어기(16)에 의해 증가된다. 또 다른 예에서, 실리콘 4염화물 증기는 화학적 증기 증착 공정을 지원하는데 요구된다. 이 예에서 격납 컬럼(2) 내 압력은 제어기(16)에 의해 유저 한정된 값으로 증가되고 이 값에서 제어된다. 열 에너지가 내부 또는 외부 가열 수단(23)에 의해 액체에 추가된다. 제어기(16)는 원하는 만큼 열 에너지의 추가를 증가시키거나 감소시켜 원하는 값으로 용기 내 압력(12)을 유지할 수 있다.

본 발명의 실시예가 본 명세서에 상세히 도시되고 설명되었으나, 본 명세서는 단지 예시를 위한 것일 뿐 발명을 제한하려는 것이 전혀 아니다. 본 발명의 사상 내에 있는 모든 변화 및 변형은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (26)

1. 다음을 포함하는, 액체의 질량을 측정하고 유체를 수송하는 장치:
   (a) 액체의 질량을 측정하기 위해 액체를 포함하도록 구성된 용기;
   (b) 상기 용기에 동작가능하게 연결되어, 상기 액체의 압력 변동에 상관없이 상기 용기 내 액체의 질량에 비례하는 하나 이상의 전기 신호를 생성하는 압력 독립 센서,
   여기에서 상기 압력 독립 센서는 상기 용기 내 액체의 질량의 변화를 센싱하도록 배향된 다이아프램을 포함하고, 상기 다이아프램이 위치되고 상기 용기 내 액체는 상기 다이아프램 위에 위치되는 것인 센서;
   (c) 상기 용기와 유체 연통 가능하게 연결된 입구;
   (d) 상기 용기로부터 액체를 수송하기 위하여 상기 용기와 유체 연통 가능하게 연결된 출구;
   (e) 상기 센서에 전기적으로 연결되어 상기 전기 신호를 수신하고 처리하는 제어기; 및
   (f) 상기 액체의 반대쪽 상기 다이아프램 측 압력과 상기 액체의 압력을 등화하기 위해 압력 등화기,
   여기에서 상기 압력 등화기는 상기 용기 내 상기 액체 위의 위치에서 상기 용기 내에 유체 연통가능하게 연결된 제1 단부, 및 상기 용기 내 상기 액체와 반대쪽을 향하는 상기 다이아프램 측에 근접한 영역과 유체 연통가능하게 연결된 제2 단부를 구비하는 도관을 포함하는 것인 압력 등화기.
2. 제1항에 있어서, 상기 입구에 연결된 흐름 제어 입구 밸브 및 상기 출구에 연결된 흐름 제어 출구 밸브 중 적어도 하나를 더 포함하는 것인 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어기는 하나 이상의 상기 흐름 제어 입구 밸브 및 상기 흐름 제어 출구 밸브에 전기적으로 연결된 것인 장치.
4. 제3항에 있어서, 내부 압력을 센싱하기 위해 상기 용기에 연결된 압력 센서를 더 포함하는 것인 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 용기 내에 가해지는 압력을 제어하기 위해 상기 용기에 연결된 하나 이상의 가압 도관을 더 포함하는 것인 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 가압 도관은 하나 이상의 흐름 제어 입구 밸브 및 흐름 제어 출구 밸브에 연결되고, 상기 흐름 제어 입구 및 출구 밸브는 상기 제어기에 전기적으로 연결된 것인 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제어기는 상기 출구를 통해 상기 용기로부터 전달된 유체의 흐름율을 제어하도록 구성된 것인 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 용기에 및 상기 제어기에 연결된 온도 센서를 더 포함하는 것인 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 용기에 연결된 히터를 더 포함하는 것인 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 제어기는 상기 용기 내 온도와 압력을 제어하도록 구성된 것인 장치.
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15. 다음을 포함하는, 액체의 질량을 측정하고 유체를 수송하는 방법:
    (A) 용기로부터 유체를 수송하기 위하여 상기 용기와 유체 연통가능하게 연결된 입구 및 출구를 구비하는 용기에 액체를 포함시키는 단계,
    여기에서 상기 용기가:
    (i) 상기 용기에 동작가능하게 연결되어, 상기 액체의 압력 변동에 상관없이 상기 용기 내 액체의 질량에 비례하는 하나 이상의 전기 신호를 생성하는 압력 독립 센서로서, 상기 용기 내 액체의 질량의 변화를 센싱하도록 배향된 다이아프램을 포함하며, 상기 용기 내 상기 유체는 상기 다이아프램 위에 위치된 것인 센서;
    (ⅱ) 상기 용기와 유체 연통 가능하게 연결된 입구;
    (ⅲ) 상기 용기로부터 액체를 수송하기 위하여 상기 용기와 유체 연통 가능하게 연결된 출구;
    (ⅳ) 상기 센서에 전기적으로 연결되어 상기 전기 신호를 수신하고 처리하는 제어기; 및
    (ⅴ) 상기 액체와 반대쪽 상기 다이아프램 측 압력과 상기 용기 내 상기 액체의 압력을 등화시키기 위해 압력 등화기로서, 상기 용기 내 상기 유체 위쪽에서 상기 용기 내에 유체 연통가능하게 연결된 제1 단부, 및 상기 용기 내 상기 액체의 반대쪽을 향하는 상기 다이아프램 측에 근접한 영역과 유체 연통가능하게 연결된 제2 단부를 구비하는 도관을 포함하는 것인 압력 등화기
    를 더 포함하는 것인 단계;
    (B) 상기 용기 내 액체의 질량에 비례하는 하나 이상의 전기 신호를 생성하는 단계로서, 상기 전기 신호는 상기 용기와 동작가능하게 연결된 센서를 사용하여 상기 액체의 압력 변동에 상관없이 상기 질량을 나타내는 것인, 하나 이상의 전기 신호를 생성하는 단계; 및
    (C) 상기 센서에 전기적으로 연결된 제어기를 사용하여 상기 전기 신호를 수신하고 처리하는 단계.
16. 제15항에 있어서, 상기 입구에 연결된 흐름 제어 입구 밸브, 및 상기 출구에 연결된 흐름 제어 출구 밸브를 더 포함하는 것인 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 제어기를 사용하여 상기 출구를 통해 상기 용기로부터 수송된 유체의 흐름율을 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 제어기는 상기 하나 이상의 상기 흐름 제어 입구 밸브 및 상기 흐름 제어 출구 밸브에 전기적으로 연결된 것인 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 용기에 연결된 하나 이상의 가압 도관 및 상기 용기에 연결된 압력 센서를 사용하여 상기 용기 내에 가해지는 압력을 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 용기에 및 상기 제어기에 연결된 온도 센서를 사용하여 상기 용기 내 온도를 센싱하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 용기에 연결된 히터를 사용하여 상기 용기 내 유체를 가열하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 유체를 상기 제어기를 사용하여 액체로부터 증기로 변화시킬 수 있도록 상기 용기 내 온도와 압력을 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
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