KR102303026B1 - 가스 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

가스 검출 장치는 공기를 흡입하기 위해 제1 입력부 및 제2 입력부에 연결되는 펌프 모듈, 공기 중에 존재하는 가스에 응답하여 감지 신호를 출력하도록 구성되는 적어도 하나의 유닛 센서를 포함하는 센서 모듈, 및 감지 신호를 사용하여 가스를 검출하도록 구성되는 제어 모듈을 포함한다. 제어 모듈은 펌프 모듈을 제어하여 제1 입력부를 통해 도입되는 제1 공기 중에서 가스가 검출되는 경우 제2 입력부를 개방함으로써 제2 공기를 흡입하고, 제2 공기 중에서 검출된 가스의 농도가 제1 공기 중에서 검출된 가스의 농도보다 낮은 경우 가스가 검출된다고 결정한다.

Description

가스 검출 장치
본 발명의 개념은 가스 검출 장치에 관한 것이다.
다양한 가스가 반도체 처리 라인에서 그리고 산업 현장에서 사용되며, 따라서 가스 검출 장치가 가스 누출에 의해 야기되는 대규모 사고를 방지하기 위해 통상 사용된다. 그러한 가스 검출 장치는 반도체 공정이 수행되는 챔버 또는 챔버에 연결된 가스 파이프 또는 밸브로부터 누출되는 가스를 검출할 수 있거나, 또는 산업 현장에서 가스 누출이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다. 그러한 가스 검출 장치가 가스 누출을 검출하고 경보를 울리는 경우, 챔버에 연결된 가스 파이프가 차단되거나 챔버의 작동이 정지된다. 따라서, 가스 검출 장치가 가스 누출이 발생했는지 여부를 정확하게 결정하는 것이 중요하다.
본 발명의 개념의 일 태양은 가스 누출을 정확하게 검출하는 가스 검출 장치를 제공할 수 있다.
문제의 해결책
본 발명의 개념의 일 태양에 따르면, 가스 검출 장치는 공기를 흡입하기 위해 제1 입력부 및 제2 입력부에 연결되는 펌프 모듈, 공기 중에 존재하는 가스에 응답하여 감지 신호를 출력하도록 구성되는 적어도 하나의 유닛 센서를 포함하는 센서 모듈, 및 감지 신호를 사용하여 가스를 검출하도록 구성되는 제어 모듈을 포함할 수 있다. 제어 모듈은 펌프 모듈을 제어하여 제1 입력부를 통해 도입되는 제1 공기 중에서 가스가 검출되는 경우 제2 입력부를 개방함으로써 제2 공기를 흡입하고, 제2 공기 중에서 검출된 가스의 농도가 제1 공기 중에서 검출된 가스의 농도보다 낮은 경우 가스가 검출된다고 결정할 수 있다.
본 발명의 개념의 다른 태양에 따르면, 가스 검출 장치는 가스에 응답하여 감지 신호를 출력하도록 구성되는 적어도 하나의 유닛 센서를 포함하는 센서 모듈, 제1 입력부를 통해 흡입되고 있는 외부 공기와 제2 입력부를 통해 흡입된 순환 공기 중 적어도 하나를 센서 모듈에 공급하도록 구성되는 펌프 모듈, 감지 신호를 사용하여 가스를 검출하도록 구성되는 제어 모듈, 및 펌프 모듈의 출력부와 센서 모듈의 입력부 사이에 연결되고 센서 모듈을 통과하는 외부 공기를 여과함으로써 순환공기를 생성하도록 구성되는 가스 필터를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 외부 공기 중에서 가스가 검출되는 경우 제1 입력부를 폐쇄하고 제2 입력부를 개방함으로써 순환 공기를 센서 모듈에 공급할 수 있고, 순환 공기 중에서 검출된 가스의 농도가 외부 공기 중에서 검출된 가스의 농도보다 낮은 경우 가스가 검출된다고 결정할 수 있다.
본 발명의 개념의 다른 태양에 따르면, 가스 검출 장치는 공기를 흡입하도록 구성되는 펌프 모듈, 제1 시점 및 제1 시점 후에 오는 제2 시점에서 공기 중에 존재하는 가스를 검출하고 감지 신호를 출력하도록 구성되는 센서 모듈, 및 제1 임계값 및 제1 임계값보다 큰 제2 임계값을 설정하고, 제1 시점에서 감지 신호를 제1 임계값과 비교하고, 그리고 제2 시점에서 감지 신호를 제2 임계값과 비교함으로써 경보를 출력할지 여부를 결정하도록 구성되는 제어 모듈을 포함할 수 있다. 제어 모듈은 감지 신호가 제1 시점과 제2 시점 사이에 한정되는 미리결정된 검증 시간 동안 감소하는 경우 경보를 출력할 수 있다.
발명의 효과
본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따르면, 가스에 응답하여 생성되는 감지 신호에 의해 가스 누출이 의심되는 경우, 가스 검출 장치는 공기를 흡입함으로써 감지 신호가 감소되는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 가스 검출 장치는 전기 신호 또는 RF 신호와 같은 노이즈(noise)로 인한 경보의 오작동을 방지한다. 또한, 가스 검출 장치에 연결된 챔버 또는 가스 파이프를 효율적으로 작동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치를 포함하는 처리 설비의 단순화된 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치의 외부 특징부를 예시하는 도면들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치를 예시하는 단순화된 블록 다이어그램들이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치의 작동을 예시하기 위해 제공된 도면들이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치의 작동을 예시하기 위해 제공된 도면들이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출
장치의 작동을 예시하기 위해 제공된 그래프들이다.
이하, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 반도체 디바이스가 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치를 포함하는 처리 설비의 단순화된 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 처리 설비(1)는 가스 공급원(10), 밸브(20), 챔버(30), 및 가스 검출 장치(40)를 포함할 수 있다. 챔버(30)는 가스 공급원(10)으로부터 가스를 수용하여 미리결정된 제조 공정으로 진행할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 챔버(30)는 반도체 공정, 예컨대 에칭 공정, 침착 공정, 포토리소그래피(photolithography) 공정, 또는 세정 공정이 수행되는 반도체 처리 장치일 수 있다. 챔버(30)는 반도체 공정이 수행되는 기판을 수송하는 운송 경로들(31, 32)에 연결될 수 있고, 가스 공급원(10)으로부터 반도체 공정에 필요한 가스를 수용할 수 있다.
가스 공급원(10)은 각각 상이한 가스를 함유하는 제1 내지 제4 가스 탱크들(11 내지 14)을 포함할 수 있다. 가스 공급원(10)은 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 총 4개의 가스 탱크(11 내지 14)를 갖지만, 본 발명의 개념은 이에 제한되지 않는다. 더 적거나 더 많은 가스 탱크들이 가스 공급원(10)에 포함될 수 있음이 명백하다. 제1 내지 제4 가스 탱크들(11 내지 14) 내에 함유된 가스들은 밸브(20)의 작동에 의해 챔버(30)로 공급될 수 있다.
도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 가스 검출 장치(40)는 제1 가스 검출 장치(41) 및 제2 가스 검출 장치(42)를 포함할 수 있다. 제1 가스 검출 장치(41)는 밸브(20)에 연결되어 제1 내지 제4 가스 탱크들(11 내지 14)로부터 밸브(20)로 공급되는 가스가 누출되었는지 여부를 검출할 수 있다. 한편, 제2 가스 검출 장치(42)는 챔버(30)에 연결되어 챔버(30) 내에 함유된 다양한 가스들 각각의 농도를 측정하거나 또는 가스가 챔버(30) 밖으로 누출되었는지 여부를 결정할 수 있다. 필요에 따라, 더 많은 수의 가스 검출 장치들이 가스 공급 경로, 챔버(30) 등에 연결될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치의 외부 특징부를 예시하는 도면들이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(100)는 케이스(110), 디스플레이(150), 및 입력부(160)를 포함할 수 있다. 케이스(110)는 가스를 검출하기 위해 공기를 흡입하고 배출하는 펌프 모듈, 펌프 모듈에 의해 흡입되는 공기 중에 포함된 가스를 감지하는 센서 모듈, 및 가스 검출 장치(100)의 전체 작동을 제어하는 제어 모듈을 수용할 수 있다.
케이스(110)는 몸체(111), 및 몸체(111)와 결합되는 커버(112)를 포함할 수 있다. 커버(112)는 케이스(110)의 전면 상에 배치될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 디스플레이(150) 및 입력부(160)는 커버(112) 상에 배치될 수 있다. 입력부(160)는 복수의 기계식 입력 키, 또는 디스플레이(150)와 통합되는 터치 스크린을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 커버(112)는 몸체(111) 및 커버(112) 중 하나의 표면 상에 배치되는 힌지(113)에 의해 몸체(111)와 결합될 수 있다. 커버(112)는 몸체(111)의 내부를 노출시키기 위해 힌지(113)에 대해 회전될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 몸체(111) 및 커버(112)는 맞물림 부재(112A)에 의해 함께 맞물릴 수 있다. 맞물림 부재(112A)는 커버(112)의 표면 상에 형성되어 몸체(111) 및 커버(112)를 결합하여 맞물리게 하고, 가스 검출 장치(100)가 작동되는 동안 커버(112)가 개방되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 복수의 포트(P1 내지 P5)가 케이스(110)의 하부 표면 상에 배치될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 제1 포트(P1) 및 제2 포트(P2)는 공기가 그를 통해 도입되는 흡입 포트들일 수 있고, 제3 포트(P3)는 공기가 그를 통해 배출되는 배기 포트일 수 있다. 펌프 모듈의 작동에 의해 제1 포트(P1) 또는 제2 포트(P2)를 통해 도입되는 공기는 케이스(110) 내부에 설치된 센서 모듈을 거쳐 제3 포트(P3)를 통해 배출될 수 있다. 제1 포트(P1) 또는 제2 포트(P2)를 통해 도입되어 제3 포트(P3)를 통해 배출되는 공기의 양은 케이스(110) 내부에 설치된 펌프 모듈에 의해 결정될 수 있다.
본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따르면, 제1 포트(P1) 및 제2 포트(P2)는 상이한 스페이스(space)에 연결될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 제1 포트(P1)는 가스 누출이 결정되는 챔버(30)와 같은 스페이스에 연결될 수 있고, 제2 포트(P2)는 누출에 대해 결정될 가스를 함유하지 않는 일반적인 공기 탱크 또는 외부 공기가 흡입되는 파이프에 연결될 수 있다. 따라서, 가스 누출이 의심되는 경우, 가스가 실제로 누출되었는지 여부를 검증하기 위해 경보가 즉시 출력되지 않을 수 있다.
한편, 제4 포트(P4)는 PoE(Power-over-Ethernet) 포트일 수 있다. 가스 검출 장치(100)는 외부 디바이스와 통신할 수 있고, 제4 포트(P4)를 통해 그 자체를 구동하는 데 필요한 전력을 수신할 수 있다. 제5 포트(P5)는 외부 디바이스로부터 전력이 공급되거나 외부 제어기로부터 신호가 입력되는 케이블 글랜드(cable gland)일 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(100)는 케이스(110)의 후방 표면 상에 배치되는 고정 부재(FX)를 포함할 수 있다. 고정 부재(FX)는 케이스(110)의 후방 표면 내에 미리결정된 깊이로 형성되는 구멍을 포함할 수 있다. 사용자는 가스 검출 장치(100)가 설치될 스페이스 내에 벽 또는 디바이스로부터 외향으로 돌출되는 링 등을 설치할 수 있고, 링을 고정 부재(FX) 내로 삽입함으로써 가스 검출 장치(100)를 고정시킬 수 있다. 가스 검출 장치(100)는 고정 부재(FX)에 의해 고정된 상태에서, 케이스(110)의 하부 표면 상에 배치된 제1 내지 제3 포트들(P1 내지 P3)을 통해 공기를 흡입 및 배출할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치를 예시하는 단순화된 블록 다이어그램들이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(200)는 펌프 모듈(210), 센서 모듈(220), 및 제어 모듈(230)을 포함할 수 있다. 펌프 모듈(210)은 센서 모듈(220)에 공급될 공기를 빨아들이는 펌프, 펌프에 의해 흡입되는 공기의 양을 측정하는 유량 센서, 및 공기의 유동 경로를 제공하는 마이크로튜브(microtube)를 포함할 수 있다. 펌프 모듈(210)은 공기를 흡입 및 배출하기 위해 가스 검출 장치(200)의 케이스 상에 배치되는 포트들에 연결될 수 있다.
본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따르면, 펌프 모듈(210)은 2개의 입력부(IN1, IN2) 및 하나의 출력부(OUT)에 연결될 수 있다. 제1 입력부(IN1) 및 제2 입력부(IN2)는 각각 상이한 파이프를 통해 상이한 스페이스에 연결될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 제1 입력부(IN1)는 검출될 가스가 사용되는 스페이스에 연결될 수 있고, 제2 입력부(IN2)는 검출될 가스를 함유하지 않는 스페이스에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 입력부(IN2)는 일반적인 공기가 저장되는 공기 탱크, 또는 실외 스페이스에 연결될 수 있다.
펌프 모듈(210)은 제1 입력부(IN1) 및 제2 입력부(IN2) 각각을 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 스위치(211)를 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 스위치(211)는 솔레노이드 밸브로서 구현될 수 있고, 제어 모듈(230)은 스위치(211)의 작동을 제어할 수 있다. 즉, 제어 모듈(230)은 스위치(211)를 제어함으로써 제1 입력부(IN1) 및 제2 입력부(IN2) 각각을 개방 및 폐쇄할 수 있다.
센서 모듈(220)은 펌프 모듈(210)이 흡입하고 공급하는 공기 중에 포함된 가스를 검출하도록 제공되는 복수의 유닛 센서(221, 222)를 포함할 수 있다. 센서 모듈(220)이 도 4에 도시된 예시적인 실시예에서 제1 및 제2 유닛 센서(221, 222)를 포함하지만, 센서 모듈(220) 내에 포함되는 유닛 센서들(221, 222)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 유닛 센서들(221, 222)은 상이한 종류의 가스들에 응답하여 감지 신호를 출력할 수 있다.
제어 모듈(230)은 전력을 공급하여 펌프 모듈(210) 및 센서 모듈(220)을 작동시킬 수 있고, 펌프 모듈(210) 및 센서 모듈(220)의 작동을 제어할 수 있다. 제어 모듈(230)은 제어기 및 전력 공급 회로를 포함할 수 있다. 제어 모듈(230)은 센서 모듈(220)에 의해 출력되는 감지 신호를 분석하여 디스플레이 상에 제1 입력부(IN1)에 연결된 스페이스 내에 존재하는 가스의 유형 및 농도를 표시할 수 있거나, 또는 펌프 모듈(210) 및 센서 모듈(220)의 작동 상태를 모니터링하여 고장이 발생했는지 여부를 디스플레이 상에 표시할 수 있다.
제어 모듈(230)은 센서 모듈(220)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기가 미리결정된 임계값보다 큰 경우 경보를 출력할 수 있다. 경보는 디스플레이 상에 출력되거나 특정 오디오 신호로서 출력될 수 있다. 제1 입력부(IN1)에 연결된 스페이스 내에서 가스 누출 등이 발생하는 경우, 가스 농도가 조작자의 의도와 무관하게 증가될 수 있어서, 결과적으로 센서 모듈(220)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기를 증가시킬 수 있다.
감지 신호의 크기가 증가하여 제1 임계값을 초과하는 경우, 제어 모듈(230)은 스위치(211)를 사용함으로써 제1 입력부(IN1)를 폐쇄하고 제2 입력부(IN1)를 개방하여 가스가 존재하지 않는 스페이스로부터 공기를 흡입할 수 있다. 제2 입력부(IN2)가 개방되어 있는 동안 감지 신호의 크기가 감소하는 경우, 제어 모듈(230)은 감지 신호의 크기의 증가가 디바이스 고장 또는 노이즈 간섭에 의해 야기되지 않는다고 결정할 수 있다. 따라서, 제어 모듈(230)은 제1 입력부(IN1)를 개방하고 제2 입력부(IN2)를 폐쇄할 수 있으며, 최종적으로, 감지 신호의 크기가 제1 임계값보다 큰 제2 임계값(또는 그 초과)으로 증가하는 경우 경보를 출력할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(200A)는 펌프 모듈(210A), 센서 모듈(220), 및 제어 모듈(230)을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(200A)에서, 센서 모듈(220) 및 제어 모듈(230)의 특징부들은 도 4에 도시된 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(200) 내의 특징부들과 유사할 수 있다.
도 5에 도시된 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(200A)는 가스 필터(240)를 추가로 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 가스 필터(240)는 펌프 모듈(210A)로부터 센서 모듈(220)로 유동하는 공기 중에 존재하는 가스를 여과하기 위해 펌프 모듈(210A)과 센서 모듈(220) 사이에 연결될 수 있다.
펌프 모듈(210A)은 제1 입력부(IN1), 제2 입력부(IN2), 출력부(OUT), 및 순환 출력부(COUT)를 통해 공기를 흡입 및 배출할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 펌프 모듈(210A)은 제1 입력부(IN1)를 통해 외부 공기를 흡입할 수 있다. 흡입되고 있는 외부 공기가 센서 모듈(220)을 통과하는 경우, 펌프 모듈(210A)은 출력부(OUT)를 통해 외부 공기를 배출할 수 있다. 외부 공기는 가스 누출이 검출되는 스페이스로부터 제1 입력부(IN1)를 통해 흡입된 공기일 수 있다.
또한, 펌프 모듈(210A)은, 필요에 따라, 제1 입력부(IN1), 출력부(OUT)를 폐쇄하고, 순환 출력부(COUT)를 개방함으로써 센서 모듈(220)을 통과하는 외부 공기를 가스 필터(240)로 공급할 수 있다. 가스 필터(240)는 순환 공기를 생성하기 위해 외부 공기를 여과할 수 있고, 순환 공기는 펌프 모듈(210A)의 제2 입력부(IN2)로 흡입되고 다시 센서 모듈(220)에 전달될 수 있다.
가스 누출이 발생했는지 여부를 결정하는 것이 필요하지 않은 경우, 펌프 모듈(210A)은 제1 입력부(IN1)를 통해 외부 공기를 흡입하여 센서 모듈(220)로 전달되게 할 수 있고, 센서 모듈(220)을 통과하는 외부 공기는 출력부(OUT)를 통해 배출될 수 있다. 센서 모듈(220)은 공기 중에 존재하는 가스에 응답하여 감지 신호를 생성할 수 있고, 제어 모듈(230)은 감지 신호의 크기에 따라 가스 누출이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 감지 신호의 크기가 증가하고 제1 임계값보다 크게 되는 경우, 제어 모듈(230)은 입력 스위치(211A)를 제어하여 제1 입력부(IN1)를 폐쇄하고 제2 입력부(IN2)를 개방할 수 있으며, 출력부(OUT)를 폐쇄하고 순환 출력부(COUT)를 개방할 수 있다. 따라서, 센서 모듈(220)을 통과하는 외부 공기가 가스 필터(240)를 통해 다시 제2 입력부(IN2)로 흡입되는 내부 순환 경로.
가스 필터(240)는 센서 모듈(220)을 통과하는 외부 공기로부터 가스를 여과함으로써 순환 공기를 생성할 수 있다. 가스 필터(240)로 인해, 순환 공기는 센서 모듈(220)에 의해 감지되는 가스 성분을 포함하지 않을 수 있거나, 또는 매우 낮은 농도에서 가스 성분을 포함할 수 있다. 펌프 모듈(210A)은 순환 공기를 센서 모듈(220)에 다시 공급할 수 있다. 따라서, 디바이스 고장 또는 노이즈 간섭이 발생하지 않는 한, 센서 모듈(220)에 의해 순환 공기로부터 생성되는 감지 신호의 크기는 제1 임계값보다 작을 수 있다.
제2 입력부(IN2) 및 순환 출력부(COUT)가 개방되어 순환 공기를 센서 모듈(220)에 공급하는 동안 감지 신호의 크기가 감소하는 경우, 제어 모듈(230)은 디바이스 고장 또는 노이즈 간섭이 발생하지 않았다고 결정할 수 있고, 제2 입력부(IN2) 및 순환 출력부(COUT)를 폐쇄하고 제1 입력부(IN1) 및 출력부(OUT)를 개방함으로써 다시 외부 공기를 센서 모듈(220)에 공급할 수 있다. 이어서, 감지 신호의 크기가 제1 임계값보다 큰 제2 임계값(또는 그 초과)으로 증가하는 경우, 제어 모듈(230)은 최종적으로 경보를 출력할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치의 작동을 예시하기 위해 제공되는 도면들이다.
먼저, 도 6은 일반적인 가스 검출 장치(300)를 예시하는 도면이다. 도 6을 참조하면, 가스 검출 장치(300)는 펌프 모듈(310), 센서 모듈(320), 및 제어 모듈(330)을 포함할 수 있고, 펌프 모듈(310)의 입력부(IN)는 가스 누출이 모니터링되는 챔버(1000)에 연결될 수 있다. 펌프 모듈(310)은 입력부(IN)를 통해 흡입된 공기를 센서 모듈(320)에 공급할 수 있고, 센서 모듈(320)을 통과하는 공기는 출력부(OUT)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
펌프 모듈(310)은 펌프(311), 분진 필터(312), 및 마이크로튜브(313)를 포함할 수 있다. 분진 필터(312)는 이물질로 인해 펌프(311)의 수명을 단축시키는 것을 방지하기 위해 펌프(311)로 흡입된 공기 내의 분진을 제거할 수 있다. 마이크로튜브(313)는 그를 통해 공기가 가스 검출 장치(300) 내에서 유동하는 경로를 제공할 수 있다. 펌프 모듈(310) 및 센서 모듈(320)의 작동은 제어 모듈(330)에 의해 제어될 수 있다.
도 6에 도시된 가스 검출 장치(300)에서, 제어 모듈(330)은, 가스에 응답하여 센서 모듈(320)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기를 사용하여, 챔버(1000) 내의 가스 누출을 검출하고 경보를 출력할 수 있다. 그러나, 도 6에 도시된 가스 검출 장치(300)는 센서 모듈(320)의 오작동 또는 외부 전기 노이즈 또는 무선 주파수(RF) 노이즈로 인한 센서 모듈(320)로부터 출력되는 감지 신호의 크기의 증가와 가스 누출로 인한 감지 신호의 크기의 증가를 구별하기 위한 수단을 갖지 않기 때문에, 거짓 경보(false alarm)가 출력될 수 있다. 일단 경보가 출력되면, 조작자는 챔버(1000)의 작동을 중지시키거나 챔버(1000)에 공급되는 가스를 차단하여 가스 누출이 발생했는지 여부를 점검할 수 있다. 거짓 경보의 출력은 결과적으로 생산성을 저하시킬 수 있고, 챔버(1000) 및 가스 검출 장치(300)의 유지보수 및 관리를 위한 요원 및 비용을 증가시킬 수 있다.
도 7 및 도 8은 전술된 문제를 해결할 수 있는, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(400)의 작동을 예시하기 위해 제공되는 도면들이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 가스 검출 장치(400)는 펌프 모듈(410), 센서 모듈(420), 및 제어 모듈(430)을 포함할 수 있다.
펌프 모듈(410)은 펌프(411), 분진 필터(412), 제1 및 제2 유량 센서들(413A, 413B), 압력 산출 유닛(414), 스위치(415), 및 마이크로튜브(416)를 포함할 수 있다. 스위치(415)는 펌프 모듈(410)이 공기를 흡입하는 흡입 부분에 배치될 수 있고, 펌프 모듈(410)은 챔버(1000) 내에 함유되는 공기를 제1 입력부(IN1)를 통해 그리고 공기 탱크(1010) 내에 함유되는 공기를 제2 입력부(IN2)를 통해 흡입할 수 있다. 예를 들어, 챔버(1000)는 가스 누출에 대해 검사될 스페이스를 포함할 수 있고, 공기 탱크(1010)는 검사될 가스를 포함하지 않는 일반적인 공기를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에 따르면, 제2 입력부(IN2)는 실외 공기를 흡입하기 위해 실외 스페이스에 연결될 수 있다.
제1 및 제2 유량 센서들(413A, 413B) 및 압력 산출 유닛(414)은 마이크로튜브(416)를 통해 유동하는 공기의 압력을 측정하도록 제공될 수 있다. 압력 산출 유닛(414)은 마이크로튜브(416)의 제1 지점에서 제1 유량 센서(413A)에 의해 측정되는 압력과 마이크로튜브(416)의 제2 지점에서 제2 유량 센서(413B)에 의해 측정되는 압력 사이의 차이를 계산함으로써 공기의 압력을 산출할 수 있다. 제어 모듈(430)은 압력 산출 유닛(414)에 의해 계산되는 압력차를 참조하여 펌프 모듈(410)에 의해 흡입되는 공기의 양을 제어할 수 있다.
먼저, 도 7을 참조하면, 제어 모듈(430)은, 스위치(415)의 제1 입력부(IN1)를 개방하고 스위치(415)의 제2 입력부(IN2)를 폐쇄함으로써 챔버(1000) 내에 함유된 제1 공기를 흡입하여 센서 모듈(420)에 공급되도록 할 수 있다. 센서 모듈(420)을 통과하는 제1 공기는 출력부(OUT)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 제어 모듈(430)은 제1 공기에 응답하여 센서 모듈(420)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기가 제1 임계값보다 큰 경우, 펌프 모듈(410)을 제어하여 공기 탱크(1010) 내에 함유된 공기를 흡입할 수 있다. 이는 도 8을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
제1 공기에 응답하여 센서 모듈(420)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기가 미리결정된 제1 임계값보다 큰 경우, 제어 모듈(430)은 도 8에 도시된 바와 같이, 스위치(415)를 제어하여 제1 입력부(IN1)를 폐쇄하고 제2 입력부(IN2)를 개방할 수 있다. 따라서, 챔버(1000) 내에 함유된 제1 공기는 가스 검출 장치(400)로 더 이상 흡입될 수 없고, 공기 탱크(1010) 내에 저장된 제2 공기가 가스 검출 장치(400)에 흡입될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(430)은 미리결정된 검증 시간 동안 입력부(IN2)를 개방하고 제1 입력부(IN1)를 폐쇄할 수 있으며, 센서 모듈(420)은 미리결정된 검증 시간 동안 제2 공기를 수용할 수 있다.
전술된 바와 같이, 공기 탱크(1010) 또는 외부로부터 흡입된 제2 공기는 가스를 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 센서 모듈(420)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기는 검증 시간 동안 감소할 수 있다. 감지 신호의 크기가 검증 시간 동안 충분히 감소하는 경우, 제어 모듈(430)은 노이즈 또는 센서 모듈(420)의 오작동과 같은 다른 원인이 없이, 실제로 챔버(1000) 내에서 발생하는 가스 누출로 인해 감지 신호의 크기가 제1 임계값 이상으로 증가했다고 결정할 수 있다. 따라서, 제어 모듈(430)은 거짓 경보가 발생했을 가능성이 없다고 결정할 수 있다.
검증 시간이 경과하는 경우, 제어 모듈(430)은 도 8에 도시된 바와 같이, 다시 제1 입력부(IN1)를 개방하고 제2 입력부(IN2)를 폐쇄할 수 있다. 여기서, 노이즈 또는 센서 모듈(420)의 오작동과 같은 다른 원인이 없기 때문에, 센서 모듈(420)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기는 다시 증가할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 제어 모듈(430)은 감지 신호의 크기가 제1 임계값(또는 그 초과)으로 또는 제1 임계값보다 큰 제2 임계값(또는 그 초과)으로 다시 증가하는 경우 경보를 출력할 수 있다.
즉, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치(400)는 센서 모듈(420)에 의해 출력되는 감지 신호가 증가하자마자 경보를 출력하지 않을 수 있다. 대신에, 감지 신호가 증가하여 제1 임계값을 초과하는 경우, 가스 검출 장치(400)는 미리결정된 검증 시간 동안 스위치(415)를 작동시킴으로써 가스를 포함하지 않는 공기를 센서 모듈(420)에 공급할 수 있다. 외부 노이즈 또는 센서 모듈(420)의 오작동과 같은 다른 원인으로 인해 감지 신호가 증가하지 않는 한, 가스를 포함하지 않는 공기가 센서 모듈(420)에 공급되기 때문에, 감지 신호의 크기는 감소할 수 있다. 감지 신호의 크기가 검증 시간 동안 감소하지 않는 한, 제어 모듈(430)은 디바이스 고장 또는 노이즈 간섭과 같은 다른 원인으로 인해 감지 신호의 크기가 증가했다고 결정할 수 있고, 가스 검출 장치(400)는 디바이스 유지보수의 경보를 출력할 수 있다. 다른 한편, 감지 신호의 크기가 검증 시간 동안 감소하는 경우, 제어 모듈(430)은 스위치(415)를 다시 작동시킴으로써 가스 누출이 발생된 스페이스 내에 함유된 공기를 센서 모듈(420)에 공급할 수 있고, 감지 신호의 크기를 참조함으로써 경보를 출력할지 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 디바이스 고장 또는 노이즈 유입과 같은 다른 원인으로 인해 거짓 경보가 출력되는 것이 방지된다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치의 작동을 예시하기 위해 제공되는 도면들이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 가스 검출 장치(500)는 펌프 모듈(510), 센서 모듈(520), 제어 모듈(530), 및 가스 필터(540)를 포함할 수 있다.
펌프 모듈(510)은 펌프(511), 분진 필터(512), 제1 및 제2 유량 센서들(513A, 513B), 압력 산출 유닛(514), 입력 스위치(515), 출력 스위치(516), 및 마이크로튜브(517)를 포함할 수 있다. 구성요소들 중에서, 펌프(511), 분진 필터(512), 제1 및 제2 유량 센서들(513A, 513B), 압력 산출 유닛(514), 및 마이크로튜브(517)의 구성 및 작동은 도 7 및 도 8을 참조하여 전술된 것들과 유사할 수 있다.
입력 스위치(515)는 펌프 모듈(510)이 공기를 흡입하는 흡입 부분에 배치될 수 있다. 펌프 모듈(510)은 제1 입력부(IN1)를 통해 챔버(1000)로부터 외부 공기를 흡입하고 제2 입력부(IN2)를 통해 가스 검출 장치(500) 내부에서 공기를 순환시킬 수 있다. 예를 들어, 챔버(1000)가 가스 누출이 검출될 스페이스를 포함하기 때문에, 외부 공기는 일부 경우에 가스를 포함할 수 있다. 다른 한편, 순환 공기가 가스 필터(540)에 의해 여과되고 센서 모듈(520)에 공급되기 때문에, 센서 모듈(520)에 공급되는 순환 공기는 가스를 포함하지 않을 수 있다.
먼저, 도 9를 참조하면, 제어 모듈(530)은 입력 스위치(515)의 제1 입력부(IN1)를 개방함으로써, 챔버(1000)로부터 외부 공기를 흡입하여 센서 모듈(520)에 공급되도록 할 수 있다. 센서 모듈(520)을 통과하는 외부 공기는 출력부(OUT)를 통해 배출될 수 있다. 외부 공기에 응답하여 센서 모듈(520)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기가 제1 임계값보다 큰 경우, 제어 모듈(530)은 펌프 모듈(510)을 제어하여 순환 공기를 센서 모듈(520)에 공급할 수 있다. 이는 도 10을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
외부 공기에 응답하여 센서 모듈(520)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기가 미리결정된 제1 임계값보다 큰 경우, 제어 모듈(530)은 도 10에 도시된 바와 같이 입력 스위치(515)를 제어하여 제1 입력부(IN1)를 폐쇄하고 제2 입력부(IN2)를 개방할 수 있다. 또한, 제어 모듈(530)은 출력 스위치(516)를 제어하여 출력부(OUT)를 폐쇄하고 순환 출력부(COUT)를 개방할 수 있다.
따라서, 외부 공기는 더 이상 챔버(1000)로부터 가스 검출 장치(500)에 공급될 수 없고, 가스 검출 장치(500)에 이미 흡입된 순환 공기는 가스 필터(540)에 의해 여과되어 입력 스위치(515)를 통해 센서 모듈(520)에 공급되게 할 수 있다. 제어 모듈(530)은 도 10에 도시된 바와 같이, 미리결정된 검증 시간 동안, 제2 입력부(IN2)를 개방하고 제1 입력부(IN1)를 폐쇄할 수 있으며, 출력부(OUT)를 폐쇄하고 순환 출력부(COUT)를 개방할 수 있다.
전술된 바와 같이, 가스 필터(540)를 통해 센서 모듈(520)에 공급되는 순환 공기는 가스를 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 센서 모듈(520)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기는 검증 시간 동안 감소할 수 있다. 감지 신호의 크기가 검증 시간 동안 충분히 감소하는 경우, 제어 모듈(530)은 외부적으로 도입된 노이즈 또는 센서 모듈(520)의 오작동과 같은 다른 원인이 없이, 감지 신호의 크기가 챔버(1000) 내에서 발생하는 가스 누출로 인해 제1 임계값(또는 그 초과)으로 증가하였다고 결정할 수 있다. 따라서, 제어 모듈(530)은 거짓 경보가 발생할 가능성이 없다고 결정할 수 있다.
검증 시간이 경과하는 경우, 제어 모듈(530)은 도 9에 도시된 바와 같이 외부 공기를 다시 흡입할 수 있다. 즉, 제어 모듈(530)은 입력 스위치(515)의 제1 입력부(IN1)를 개방하고 입력 스위치(515)의 제2 입력부(IN2)를 폐쇄할 수 있으며, 출력 스위치(516)의 출력부(OUT)를 개방하고 출력 스위치(516)의 순환 출력부(COUT)를 폐쇄할 수 있다. 노이즈 유입 또는 센서 모듈(420)의 오작동과 같은 다른 원인이 없기 때문에, 센서 모듈(520)에 의해 출력되는 감지 신호의 크기는 다시 증가할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 제어 모듈(530)은 감지 신호의 크기가 제1 임계값(또는 그 초과)으로 또는 제1 임계값보다 큰 제2 임계값(또는 그 초과)으로 다시 증가하는 경우, 경보를 출력할 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치의 작동을 예시하기 위해 제공되는 그래프들이다.
먼저, 도 11은 일반 가스 검출 장치에서 경보를 출력하는 프로세스를 예시하기 위해 제공되는 그래프이다. 도 11을 참조하면, 센서 모듈에 의해 출력되는 감지 신호의 크기는 제1 시점(t1)에서 제1 임계값(또는 그 초과)으로 그리고 제2 시점(t2)에서 제2 임계값(또는 그 초과)으로 점진적으로 증가한다. 일반 가스 검출 장치에서, 감지 신호의 증가가 실제 가스 누출로 인해 또는 외부 노이즈 또는 센서 모듈의 오작동으로 인해 발생하는지 여부를 검증하는 프로세스가 없다. 따라서, 감지 신호의 크기는 제1 임계값 및 제2 임계값과 순차적으로 단순하게 비교될 수 있고, 감지 신호의 크기가 제2 임계값을 초과하는 경우 경보가 출력될 수 있다. 그러나, 외부적으로 도입된 전자기 노이즈 또는 센서 모듈의 오작동으로 인해 감지 신호의 크기가 증가하는 경우, 거짓 경보가 출력될 수 있다.
도 12는 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치에서 경보를 출력하는 프로세스를 예시하기 위해 제공되는 그래프이다. 도 1을 참조하면, 센서 모듈에 의해 출력되는 감지 신호의 크기가 제1 시점(t1)에서 제1 임계값(또는 그 초과)으로 점진적으로 증가하는 경우, 미리결정된 검증 시간이 설정될 수 있다. 검증 시간 동안, 도 8 및 도 10을 참조하여 전술된 바와 같이, 가스를 포함하지 않는 공기가 센서 모듈에 공급될 수 있다. 외부 노이즈 유입 또는 센서 모듈(420)의 오작동과 같은 다른 원인이 없는 한, 가스를 포함하지 않는 공기가 센서 모듈에 공급될 수 있다. 따라서, 도 12의 그래프에 도시된 바와 같이, 감지 신호의 크기는 검증 시간 동안 감소할 수 있다.
감지 신호의 크기가 검증 시간 동안 감소하는 것으로 확인되는 경우, 가스 누출에 대해 검사될 공기는 다시 센서 모듈(420)에 공급될 수 있다. 따라서, 감지 신호의 크기는 도 12에 도시된 바와 같이 다시 증가할 수 있고, 가스 검출 장치는 감지 신호의 크기가 제2 임계값(또는 그 초과)으로 증가하는 제2 시점(t2)에서 경보를 출력할 수 있다. 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따르면, 가스를 포함하지 않는 공기는 검증 시간 동안 감지 신호의 크기가 감소하는지 여부를 점검하기 위해 센서 모듈에 의도적으로 공급될 수 있다. 따라서, 가스 검출 장치는 외부 노이즈 유입 또는 센서 모듈의 오작동과 같은 다른 원인이 없이, 가스 누출이 실제로 발생했을 경우에만 경보를 출력하도록 구현될 수 있다.
전술된 바와 같이, 가스에 응답하여 생성되는 감지 신호로 인해 가스 누출이 일시중단되는 경우, 본 발명의 개념의 예시적인 실시예에 따른 가스 검출 장치는 소정 기간 동안 가스를 포함하지 않는 공기를 흡입할 수 있고, 감지 신호의 크기가 언제 감소하는지 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 센서의 오작동, 전기 신호 또는 RF 신호에 의해 야기되는 노이즈 등으로 인해 거짓 경보가 출력되는 것이 방지될 수 있다. 그러므로, 가스 검출 장치에 연결되는 챔버, 가스 파이프 등의 원활한 작동이 보장될 수 있다.
예시적인 실시예가 위에 보여지고 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (22)

  1. 가스 검출 장치로서,
    공기를 흡입하기 위해 제1 입력부 및 제2 입력부에 연결되는 펌프 모듈;
    상기 공기 중에 존재하는 가스에 응답하여 감지 신호를 출력하도록 구성되는 적어도 하나의 유닛 센서를 포함하는 센서 모듈; 및
    상기 감지 신호를 사용하여 상기 가스를 검출하도록 구성되는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 제1 입력부를 통해 도입되는 제1 공기 중에서 가스가 검출되는 경우, 상기 제어 모듈은 상기 펌프 모듈을 제어하여 미리결정된 검증 시간 동안 상기 제2 입력부를 개방함으로써 제2 공기를 흡입하고,
    상기 감지 신호가 상기 미리결정된 검증 시간 동안 감소하는 경우, 상기 제어 모듈은 가스가 검출된다고 결정하는, 가스 검출 장치.
  2. 가스 검출 장치로서,
    가스에 응답하여 감지 신호를 출력하도록 구성되는 적어도 하나의 유닛 센서를 포함하는 센서 모듈;
    제1 입력부를 통해 흡입되고 있는 외부 공기 및 제2 입력부를 통해 흡입된 순환 공기 중 적어도 하나를 상기 센서 모듈에 공급하도록 구성되는 펌프 모듈;
    상기 감지 신호를 사용하여 상기 가스를 검출하도록 구성되는 제어 모듈; 및
    상기 센서 모듈을 통과하는 상기 외부 공기를 여과함으로써 상기 순환 공기를 생성하도록 구성되는 가스 필터를 포함하고,
    상기 외부 공기 중에서 가스가 검출되는 경우, 상기 제어 모듈은 상기 제1 입력부를 폐쇄하고 상기 제2 입력부를 개방함으로써 상기 순환 공기를 상기 센서 모듈에 공급하고,
    상기 순환 공기 중에서 검출된 가스의 농도가 상기 외부 공기 중에서 검출된 가스의 농도보다 낮은 경우, 상기 제어 모듈은 그 가스가 검출된다고 결정하는, 가스 검출 장치.
  3. 가스 검출 장치로서,
    공기를 흡입하도록 구성되는 펌프 모듈;
    제1 시점 및 상기 제1 시점 후에 오는 제2 시점에서 상기 공기 중에 존재하는 가스를 검출하고 감지 신호를 출력하도록 구성되는 센서 모듈; 및
    제1 임계값 및 상기 제1 임계값보다 큰 제2 임계값을 설정하고, 상기 감지 신호를 상기 제1 시점에서 상기 제1 임계값과 비교하고, 그리고 상기 감지 신호를 상기 제2 시점에서 상기 제2 임계값과 비교함으로써 경보를 출력할지 여부를 결정하도록 구성되는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 제어 모듈은 상기 제1 시점과 상기 제2 시점 사이에 한정되는 미리결정된 검증 시간 동안 상기 감지 신호가 감소하는 경우 상기 경보를 출력하는, 가스 검출 장치.
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