KR102502013B1 - Mass flow control device and control method therefor - Google Patents

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KR102502013B1 KR1020200120816A KR20200120816A KR102502013B1 KR 102502013 B1 KR102502013 B1 KR 102502013B1 KR 1020200120816 A KR1020200120816 A KR 1020200120816A KR 20200120816 A KR20200120816 A KR 20200120816A KR 102502013 B1 KR102502013 B1 KR 102502013B1
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지성훈
이희재
전석환
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엠케이피 주식회사
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Abstract

유량계의 이상을 사전에 감지하여 이를 자가 보정하고, 외부로부터 유입되는 유체의 유량 및 압력을 안정화시켜 정확한 유량의 검증을 수행할 수 있는 질량 유량 제어 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치는 유체의 유동경로를 제공하도록 구성되는 유로를 포함하는 바디와, 유로에 배치되어 유로를 제1 유로 및 제2 유로로 구획하고, 제1 유로에 수용된 유체와 제2 유로에 수용된 유체에 압력차를 발생시키도록 구성되는 차압발생부와, 유로에 수용된 유체의 압력 및 유체의 온도를 측정하도록 구성되는 유량센서와, 유로를 개폐하여 유체의 유량 및 유체의 압력을 조절하도록 구성되는 제어밸브 및 외부로부터 유량제어 명령, 자가진단 명령 및 오차보정 명령 중 적어도 어느 하나를 입력받아 제어밸브를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함한다.Disclosed is a mass flow control device capable of detecting an abnormality of a flowmeter in advance, self-correcting it, and stabilizing the flow rate and pressure of a fluid flowing from the outside to perform accurate flow verification.
A mass flow control device according to an embodiment of the present invention includes a body including a flow path configured to provide a flow path of fluid, disposed in the flow path to divide the flow path into a first flow path and a second flow path, and accommodated in the first flow path. A differential pressure generator configured to generate a pressure difference between the fluid and the fluid accommodated in the second flow path, a flow sensor configured to measure the pressure and temperature of the fluid accommodated in the flow path, and the flow rate and fluid flow rate of the fluid by opening and closing the flow path It includes a control valve configured to adjust the pressure of and a control unit configured to control the control valve by receiving at least one of a flow control command, a self-diagnosis command, and an error correction command from the outside.

Description

질량 유량 제어 장치 및 이의 제어방법{Mass flow control device and control method therefor}Mass flow control device and control method thereof {Mass flow control device and control method therefor}

본 발명은 질량 유량 제어 장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mass flow control device and a control method thereof.

일반적으로 질량 유량계(Mass Flow Controller, MFC)는 가스의 유량을 정밀 제어하는 장치로서, 고집적도의 부품을 양산하는 반도체 제조 장비의 핵심 부품 중 하나이다.In general, a mass flow controller (MFC) is a device that precisely controls the flow rate of gas, and is one of the key parts of semiconductor manufacturing equipment that mass-produces highly integrated parts.

이와 같은, 질량 유량계는 유체의 온도 또는 유체의 압력을 감지하는 하나의 유량 감지센서, 유로를 개폐하여 유량을 조절하는 제어밸브 및 유량 감지센서로부터 검출된 신호를 이용하여 유량을 산출하고, 이를 설정 유량과 비교하여 제어밸브를 제어하는 제어부로 구성된다.As such, the mass flow meter calculates the flow rate by using a signal detected from one flow rate detection sensor that detects the temperature or pressure of the fluid, a control valve that controls the flow rate by opening and closing the flow path, and the flow rate sensor, and sets it. It is composed of a control unit that controls the control valve by comparing the flow rate.

그러나, 종래의 질량 유량계는 설정 유량과 산출된 실제 유량의 일치 여부를 판단하고, 설정 유량과 실제 유량이 일치되도록 유량을 조절하는 기능만을 가지기 때문에, 유량계의 불량 요소를 감지할 수 없는 문제점이 있었다.However, since the conventional mass flow meter has only a function of determining whether the set flow rate and the calculated actual flow rate match and adjusting the flow rate so that the set flow rate and the actual flow rate match, there is a problem in that the defective element of the flow meter cannot be detected. .

한편, 종래의 질량 유량계는 유로의 후단에만 제어밸브가 마련되는 구조를 가짐에 따라, 외부로부터 유로로 유입된 고압의 유체에 직접적으로 노출되는 유량 감지센서를 상대적으로 높은 압력범위를 가지는 제품으로 선정해야 한다.On the other hand, as the conventional mass flowmeter has a structure in which a control valve is provided only at the rear end of the flow path, the flow sensor directly exposed to the high-pressure fluid flowing into the flow path from the outside is selected as a product having a relatively high pressure range Should be.

그러나, 상대적으로 높은 압력범위를 가지는 유량 감지센서는 질량 유량계의 해상도를 저하시키고, 이에 정확한 유량의 검증이 이루어질 수 없는 문제점이 있었다.However, a flow sensor having a relatively high pressure range lowers the resolution of the mass flow meter, and thus, there is a problem in that accurate flow rate cannot be verified.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유량계의 이상을 사전에 감지하여 이를 자가 보정하고, 외부로부터 유입되는 유체의 유량 및 압력을 안정화시켜 정확한 유량의 검증을 수행할 수 있는 질량 유량 제어 장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to detect an abnormality in the flowmeter in advance, self-correct it, and stabilize the flow rate and pressure of the fluid flowing in from the outside to verify the accurate flow rate. It is to provide a mass flow control device that can perform and a control method thereof.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치는 유체의 유동경로를 제공하도록 구성되는 유로를 포함하는 바디; 상기 유로에 배치되어 상기 유로를 제1 유로 및 제2 유로로 구획하고, 상기 제1 유로에 수용된 유체와 상기 제2 유로에 수용된 유체에 압력차를 발생시키도록 구성되는 차압발생부; 상기 유로에 수용된 유체의 압력 및 유체의 온도를 측정하도록 구성되는 유량센서; 상기 유로를 개폐하여 상기 유체의 유량 및 상기 유체의 압력을 조절하도록 구성되는 제어밸브; 및 외부로부터 유량제어 명령, 자가진단 명령 및 오차보정 명령 중 적어도 어느 하나를 입력받아 상기 제어밸브를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함한다.A mass flow control device according to an embodiment of the present invention for solving the above object is a body including a flow path configured to provide a flow path of a fluid; a differential pressure generating unit disposed in the flow path to divide the flow path into a first flow path and a second flow path, and configured to generate a pressure difference between the fluid accommodated in the first flow path and the fluid accommodated in the second flow path; a flow sensor configured to measure pressure and temperature of the fluid accommodated in the passage; a control valve configured to open and close the flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid; and a controller configured to control the control valve by receiving at least one of a flow control command, a self-diagnosis command, and an error correction command from the outside.

상기 유량센서는, 상기 제1 유로에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제1 압력센서; 상기 제2 유로에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제2 압력센서; 및 상기 차압발생부를 통과하는 유체의 온도를 측정하도록 구성되는 온도센서를 포함할 수 있다.The flow sensor may include a first pressure sensor configured to measure a pressure of the fluid accommodated in the first flow path; a second pressure sensor configured to measure the pressure of the fluid accommodated in the second passage; And it may include a temperature sensor configured to measure the temperature of the fluid passing through the differential pressure generating unit.

상기 제어밸브는, 상기 제1 유로를 개폐하여 상기 제1 유로를 흐르는 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제1 제어밸브; 및 상기 제2 유로를 개폐하여 상기 제2 유로를 흐르는 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제2 제어밸브를 포함할 수 있다.The control valve may include: a first control valve configured to open and close the first flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid flowing through the first flow path; and a second control valve configured to open and close the second flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid flowing through the second flow path.

상기 제어부는, 상기 유량제어 명령이 입력되면, 유체의 압력차에 대한 실제 유량값을 산출하고, 상기 실제 유량값과 설정 유량값을 비교하여 상기 실제 유량값이 상기 설정 유량값과 동일해지도록 상기 제2 제어밸브를 제어하며, 상기 실제 유량값과 상기 설정 유량값이 동일해지면, 유체의 실제 압력값을 산출하고, 상기 실제 압력값과 설정 압력값을 비교하여 상기 실제 압력값이 상기 설정 압력값과 동일해지도록 상기 제1 제어밸브를 제어할 수 있다.When the flow rate control command is input, the control unit calculates an actual flow rate value for the pressure difference of the fluid, compares the actual flow rate value and a set flow rate value, and sets the actual flow rate value to be the same as the set flow rate value. A second control valve is controlled, and when the actual flow rate value and the set flow rate value are the same, the actual pressure value of the fluid is calculated, and the actual pressure value and the set pressure value are compared to obtain the actual pressure value as the set pressure value. It is possible to control the first control valve to be the same as.

상기 제어부는, 상기 자가진단 명령이 입력되면, 상기 제2 제어밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 제1 제어밸브를 개폐하여 유량을 조절하고, 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값 및 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출한 후, 상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값을 비교하여 유량계의 이상유무를 판단할 수 있다.When the self-diagnosis command is input, the control unit adjusts the flow rate by opening and closing the first control valve in a state where the second control valve is closed, and determines the first actual flow rate value and the volume of the fluid based on the pressure difference of the fluid. After calculating the second actual flow rate value for , the first actual flow rate value and the second actual flow rate value may be compared to determine whether the flow meter is abnormal.

상기 제어부는, 상기 제1 실제 유량값이 상기 제2 실제 유량값과 동일하면 유량계가 정상인 것으로 판단하고, 상기 제1 실제 유량값이 상기 제2 실제 유량값과 상이하면 유량계에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.The control unit determines that the flow meter is normal when the first actual flow rate value is equal to the second actual flow rate value, and determines that an error has occurred in the flow meter when the first actual flow rate value is different from the second actual flow rate value. can do.

상기 제어부는, 상기 오차보정 명령이 입력되면, 상기 제2 제어밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 제1 제어밸브를 개폐하여 유량을 조절하고, 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값 및 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출한 후, 상기 제2 실제 유량값과 상기 제1 실제 유량값의 오차값을 산출하며, 상기 오차값과 기준값을 비교하여 상기 오차값이 상기 기준값과 동일해지도록 상기 유량센서의 계수를 조정할 수 있다.When the error correction command is input, the control unit adjusts the flow rate by opening and closing the first control valve in a state in which the second control valve is closed, and determines the first actual flow rate value and the volume of the fluid based on the pressure difference of the fluid. After calculating a second actual flow rate value for , an error value between the second actual flow rate value and the first actual flow rate value is calculated, and the error value is compared with a reference value so that the error value becomes equal to the reference value. The coefficient of the flow sensor may be adjusted.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치는 유체의 유동방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1 유로 및 제2 유로를 포함하는 바디; 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로를 흐르는 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 유량센서; 상기 제1 유로를 개폐하여 상기 유량센서로 전달되는 유체의 압력을 설정 압력으로 유지시키도록 구성되는 제1 제어밸브; 및 상기 제2 유로를 개폐하여 외부로 유출되는 유체의 유량을 설정 유량으로 유지시키도록 구성되는 제2 제어밸브를 포함한다.A mass flow control device according to another embodiment of the present invention for solving the above object is a body including a first flow path and a second flow path disposed sequentially along the flow direction of the fluid; a flow sensor configured to measure the pressure of the fluid flowing through the first flow path and the second flow path; a first control valve configured to open and close the first flow path to maintain the pressure of the fluid delivered to the flow sensor at a set pressure; and a second control valve configured to open and close the second flow path to maintain a flow rate of the fluid discharged to the outside at a set flow rate.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치의 제어방법은 제1 유로 및 제2 유로를 포함하는 바디와, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 사이에 배치되어 유체에 압력차를 발생시키도록 구성되는 차압발생부와, 상기 제1 유로에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제1 압력센서, 상기 제2 유로에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제2 압력센서 및 상기 차압발생부를 통과하는 유체의 온도를 측정하도록 구성되는 온도센서를 포함하는 유량센서와, 상기 제1 유로를 개폐하여 상기 제1 유로에 수용된 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제1 제어밸브 및 상기 제2 유로를 개폐하여 상기 제2 유로에 수용된 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제2 제어밸브를 포함하는 제어밸브와, 외부로부터 입력된 제어 명령에 따라 상기 제어밸브를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 질량 유량 제어 장치의 제어방법으로서, 유량제어 명령의 입력여부를 판단하는 단계; 및 상기 유량제어 명령이 입력되었다고 판단되면, 유량제어 및 압력제어를 수행하는 단계를 포함한다.A control method of a mass flow control device according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is a body including a first flow path and a second flow path, and disposed between the first flow path and the second flow path to pressure the fluid A differential pressure generator configured to generate a difference, a first pressure sensor configured to measure the pressure of the fluid accommodated in the first flow path, a second pressure sensor configured to measure the pressure of the fluid accommodated in the second flow path, and A flow sensor including a temperature sensor configured to measure the temperature of the fluid passing through the differential pressure generating unit, and a first control valve configured to open and close the first flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid accommodated in the first flow path. And a control valve comprising a second control valve configured to open and close the second flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid accommodated in the second flow path, and configured to control the control valve according to a control command input from the outside. A control method of a mass flow control device including a control unit, comprising: determining whether a flow control command is input; and performing flow control and pressure control when it is determined that the flow control command is input.

상기 유량제어 및 압력제어를 수행하는 단계는, 상기 제1 제어밸브가 개방된 상태에서 상기 제2 제어밸브를 개폐하여 유량제어를 수행하는 단계; 유체의 압력차에 대한 실제 유량값을 산출하는 단계; 상기 실제 유량값과 설정 유량값을 비교하여 상기 실제 유량값과 상기 설정 유량값의 일치 여부를 판단하는 단계; 상기 실제 유량값과 상기 설정 유량값이 일치된다고 판단되면, 상기 제1 제어밸브를 개폐하여 압력제어를 수행하는 단계; 유체의 실제 압력값을 산출하는 단계; 상기 유체의 실제 압력값과 설정 압력값을 비교하여 상기 유체의 실제 압력값과 상기 설정 압력값의 일치 여부를 판단하는 단계; 및 상기 유체의 실제 압력값과 상기 설정 압력값이 일치된다고 판단되면, 상기 실제 유량값을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.The step of performing the flow control and pressure control may include performing flow control by opening and closing the second control valve in a state in which the first control valve is open; Calculating an actual flow rate value for the pressure difference of the fluid; comparing the actual flow rate value and the set flow rate value to determine whether the actual flow rate value and the set flow rate value match; opening and closing the first control valve to perform pressure control when it is determined that the actual flow rate value and the set flow rate value match; calculating the actual pressure value of the fluid; comparing an actual pressure value of the fluid with a set pressure value to determine whether the actual pressure value of the fluid and the set pressure value match; and outputting the actual flow rate value when it is determined that the actual pressure value of the fluid and the set pressure value match.

상기 유량제어 명령이 미입력 되었다고 판단되면, 자가진단 명령의 입력여부를 판단하는 단계; 및 상기 자가진단 명령이 입력되었다고 판단되면, 유량계의 이상을 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다.determining whether a self-diagnosis command is input when it is determined that the flow control command is not input; and when it is determined that the self-diagnosis command is input, detecting an abnormality in the flowmeter.

상기 유량계의 이상을 감지하는 단계는, 상기 제1 제어밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 제어밸브는 개방하여 상기 유로를 진공 상태로 형성하는 단계; 상기 제2 제어밸브를 폐쇄하여 유체의 흐름을 차단하는 단계; 상기 제1 제어밸브를 개폐하여 유량제어를 수행하는 단계; 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값과, 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출하는 단계; 상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값을 비교하여 상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값의 일치 여부를 판단하는 단계; 상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값이 일치된다고 판단되면, 상기 유량계를 정상인 것으로 판단하는 단계; 및 상기 유량계의 판단 결과를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.The step of detecting an abnormality in the flowmeter may include closing the first control valve and opening the second control valve to form the flow path in a vacuum state; blocking the flow of fluid by closing the second control valve; Opening and closing the first control valve to perform flow control; calculating a first actual flow rate value for the pressure difference of the fluid and a second actual flow rate value for the volume of the fluid; comparing the first actual flow rate value and the second actual flow rate value to determine whether the first actual flow rate value and the second actual flow rate value match; determining that the flow meter is normal when it is determined that the first actual flow rate value matches the second actual flow rate value; and outputting the determination result of the flow meter.

상기 유량계의 이상을 감지하는 단계는, 상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값이 상이하다고 판단되면, 상기 유량계에 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.The detecting of an abnormality in the flowmeter may further include determining that an abnormality has occurred in the flowmeter when it is determined that the first actual flow rate value and the second actual flow rate value are different.

상기 자가진단 명령이 미입력 되었다고 판단되면, 오차보정 명령이 입력된 것으로 판단하여, 상기 유량센서의 오차보정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.When it is determined that the self-diagnosis command is not input, the method may further include determining that an error correction command is input and correcting an error of the flow sensor.

상기 유량센서의 오차보정을 수행하는 단계는, 상기 제1 제어밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 제어밸브는 개방하여 상기 유로를 진공 상태로 형성하는 단계; 상기 제2 제어밸브를 폐쇄하여 유체의 흐름을 차단하는 단계; 상기 제1 제어밸브를 개폐하여 유량제어를 수행하는 단계; 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값과, 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출하는 단계; 상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값의 오차값을 산출하는 단계; 상기 오차값과 기준값을 비교하여 상기 오차값과 상기 기준값의 일치 여부를 판단하는 단계; 및 상기 오차값과 상기 기준값이 일치된다고 판단되면, 상기 유량센서의 오차보정을 완료하는 단계를 포함할 수 있다.The performing of the error correction of the flow sensor may include closing the first control valve and opening the second control valve to form the flow path in a vacuum state; blocking the flow of fluid by closing the second control valve; Opening and closing the first control valve to perform flow control; calculating a first actual flow rate value for the pressure difference of the fluid and a second actual flow rate value for the volume of the fluid; calculating an error value between the first actual flow rate value and the second actual flow rate value; comparing the error value with a reference value to determine whether the error value matches the reference value; and completing error correction of the flow sensor when it is determined that the error value matches the reference value.

상기 유량센서의 오차보정을 수행하는 단계는, 상기 오차값과 상기 기준값이 상이하다고 판단되면, 상기 유량센서의 계수를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The performing of the error correction of the flow sensor may further include adjusting a coefficient of the flow sensor when it is determined that the error value and the reference value are different.

본 발명의 실시예에 따르면, 차압발생부, 복수의 제어밸브, 복수의 압력센서 및 온도센서를 이용하여, 압력조절을 위한 레귤레이터, 유량조절을 위한 차압식 질량유량계, 유량 검증을 위한 체적식 유량계 및 유량 차단 밸브의 기능을 선택적으로 구현 가능하므로, 외부로부터 유입되는 유체의 유량 및 압력을 안정화시켜 정확한 유량의 검증을 수행할 수 있음은 물론, 유량계의 이상을 사전에 감지하고, 이를 자가 보정하여 제조사 및 설치 환경에 따라 다르게 적용되는 원료의 컨버전 팩터(conversion factor)를 보완할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a regulator for pressure control, a differential pressure type mass flow meter for flow rate control, and a volumetric flow meter for flow rate verification using a differential pressure generating unit, a plurality of control valves, a plurality of pressure sensors and a temperature sensor. and the function of the flow blocking valve can be selectively implemented, stabilizing the flow rate and pressure of the fluid flowing in from the outside to perform accurate flow verification. The conversion factor of raw materials applied differently depending on the manufacturer and the installation environment can be supplemented.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.1 is a diagram schematically showing a mass flow control device according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 are flowcharts illustrating a control method of a mass flow control device according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에 기재된 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments described in this specification may be modified in various ways. Certain embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, specific embodiments disclosed in the accompanying drawings are only intended to facilitate understanding of various embodiments. Therefore, the technical idea is not limited by the specific embodiments disclosed in the accompanying drawings, and it should be understood to include all equivalents or substitutes included in the spirit and technical scope of the invention.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but these components are not limited by the above terms. The terminology described above is only used for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.In this specification, terms such as "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded. It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Meanwhile, a “module” or “unit” for a component used in this specification performs at least one function or operation. Also, a “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. In addition, a plurality of “modules” or “units” other than “modules” or “units” to be executed in specific hardware or to be executed in at least one processor may be integrated into at least one module. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be abbreviated or omitted.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, various embodiments will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a mass flow control device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치(1)(이하 '질량 유량 제어 장치(1)'라 함)는 바디(11), 차압발생부(12), 유량센서(13), 제어밸브(14) 및 제어부(15)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a mass flow control device 1 according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as 'mass flow control device 1') includes a body 11, a differential pressure generating unit 12, and a flow sensor ( 13), a control valve 14 and a control unit 15.

바디(11)는 원료가스, 즉, 유체가 설정 방향으로 이동되도록 유체의 유동경로를 제공하는 유로(110)를 포함한다. The body 11 includes a flow path 110 that provides a flow path of the source gas, that is, the fluid so that the fluid moves in a set direction.

유로(110)는 유체의 유동방향을 따라 순차적으로 배치되는 제1 유로(111) 및 제2 유로(112)를 포함할 수 있다.The flow path 110 may include a first flow path 111 and a second flow path 112 sequentially disposed along the flow direction of the fluid.

구체적으로, 바디(11)에 마련된 유로(110)는 유로(110)의 중앙부에 배치된 차압발생부(12)를 기준으로 차압발생부(12)의 일 측에 마련된 제1 유로(111)와, 차압발생부(12)의 타 측에 마련된 제2 유로(112)를 포함할 수 있다.Specifically, the flow path 110 provided in the body 11 includes a first flow path 111 provided on one side of the differential pressure generating unit 12 based on the differential pressure generating unit 12 disposed in the center of the flow path 110 and , It may include a second flow passage 112 provided on the other side of the differential pressure generating unit 12 .

제1 유로(111)는 바디(11)의 전방에 마련된 포트를 통해 내부로 유입된 유체가 제1 제어밸브(141)를 통과하여 제1 압력센서(131) 및 차압발생부(12)로 유입되도록 유체의 유동경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 유로(111)의 일 측은 바디(11)의 전방에 마련된 포트와 제1 제어밸브(141)를 연통시킬 수 있다. 그리고, 제1 유로(111)의 타 측은 제1 제어밸브(141)와 차압발생부(12)를 연통시키고, 제1 압력센서(131)와 연통될 수 있다. In the first flow path 111, the fluid introduced into the inside through the port provided in the front of the body 11 passes through the first control valve 141 and flows into the first pressure sensor 131 and the differential pressure generating unit 12. It is possible to provide a flow path of the fluid as much as possible. For example, one side of the first flow path 111 may communicate a port provided in the front of the body 11 and the first control valve 141 . Also, the other side of the first flow path 111 may communicate with the first control valve 141 and the differential pressure generating unit 12 and communicate with the first pressure sensor 131 .

제2 유로(112)는 차압발생부(12)를 통과하여 내부로 유입된 유체가 제2 압력센서(132)로 유입되고 제2 제어밸브(142)를 통과하여 바디(11)의 후방에 마련된 포트를 통해 외부로 유출되도록 유체의 유동경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제2 유로(112)의 일 측은 차압발생부(12)와 제2 제어밸브(142)를 연통시키고, 제2 압력센서(132)와 연통될 수 있다. 그리고, 제2 유로(112)의 타 측은 제2 제어밸브(142)와 바디(11)의 후방에 마련된 포트를 연통시킬 수 있다.The second flow passage 112 is provided at the rear of the body 11 through the second control valve 142 so that the fluid flowing into the inside through the differential pressure generating unit 12 flows into the second pressure sensor 132 and passes through the second control valve 142. A flow path of the fluid may be provided so that the fluid flows out through the port. For example, one side of the second flow passage 112 may communicate with the differential pressure generating unit 12 and the second control valve 142 and communicate with the second pressure sensor 132 . Also, the other side of the second flow path 112 may communicate the second control valve 142 with a port provided at the rear of the body 11 .

차압발생부(12)는 유로(110)에 배치되어 유로(110)를 제1 유로(111) 및 제2 유로(112)로 구획하고, 제1 유로(111) 및 제2 유로(112)를 서로 연통시켜 제1 유로(111)에서 제2 유로(112)로 유체의 유동경로를 제공한다.The differential pressure generating unit 12 is disposed in the flow path 110 to partition the flow path 110 into a first flow path 111 and a second flow path 112, and to separate the first flow path 111 and the second flow path 112. They communicate with each other to provide a fluid flow path from the first flow path 111 to the second flow path 112 .

차압발생부(12)는 제1 유로(111)에 수용된 유체와 제2 유로(112)에 수용된 유체에 압력차를 발생시키도록 구성된다. 예를 들어, 차압발생부(12)는 복수의 미세관을 포함할 수 있다. 이에, 차압발생부(12)는 제1 유로(111)에서 제2 유로(112)로 유동하는 유체의 흐름을 층류(laminar flow)로 전환하면서 제1 유로(111)에 수용된 유체와 제2 유로(112)에 수용된 유체에 압력차를 발생시킬 수 있다. 또한, 차압발생부(12)는 유체가 차압발생부(12)를 통과하는 시간이 지연되도록 유체를 특정 경로로 안내하는 차압발생유로(미도시)를 포함할 수 있다. 이에, 차압발생부(12)는 제1 유로(111)에서 제2 유로(112)로 유동하는 유체의 흐름을 지연시켜 제1 유로(111)에 수용된 유체와 제2 유로(112)에 수용된 유체에 압력차를 발생시킬 수 있다. 그러나, 차압발생부(12)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태 및 구조를 가질 수 있다.The differential pressure generating unit 12 is configured to generate a pressure difference between the fluid accommodated in the first flow path 111 and the fluid accommodated in the second flow path 112 . For example, the differential pressure generating unit 12 may include a plurality of microtubes. Accordingly, the differential pressure generating unit 12 converts the flow of the fluid flowing from the first flow path 111 to the second flow path 112 into a laminar flow, and the fluid accommodated in the first flow path 111 and the second flow path A pressure difference can be generated in the fluid accommodated in 112. In addition, the differential pressure generating unit 12 may include a differential pressure generating passage (not shown) for guiding the fluid to a specific path so that the time for the fluid to pass through the differential pressure generating unit 12 is delayed. Accordingly, the differential pressure generating unit 12 delays the flow of the fluid flowing from the first flow path 111 to the second flow path 112 so that the fluid accommodated in the first flow path 111 and the fluid accommodated in the second flow path 112 are delayed. can generate a pressure difference. However, the differential pressure generating unit 12 is not necessarily limited thereto and may have various shapes and structures.

유량센서(13)는 바디(11)에 결합되고, 유로(110)를 흐르는 유체의 압력 및 유체의 온도를 측정하도록 구성된다.The flow sensor 13 is coupled to the body 11 and is configured to measure the pressure and temperature of the fluid flowing through the flow path 110 .

유량센서(13)는 복수의 압력센서(131, 132) 및 온도센서(133)를 포함할 수 있다.The flow sensor 13 may include a plurality of pressure sensors 131 and 132 and a temperature sensor 133 .

복수의 압력센서(131, 132)는 일부가 유로(110)에 노출되도록 바디(11)에 결합될 수 있다. 이에, 복수의 압력센서(131, 132)는 유로(110)를 흐르는 유체와 접촉되면서 유체의 압력을 측정할 수 있다.A plurality of pressure sensors 131 and 132 may be coupled to the body 11 such that some of them are exposed to the flow path 110 . Accordingly, the plurality of pressure sensors 131 and 132 may measure the pressure of the fluid while coming into contact with the fluid flowing through the flow path 110 .

복수의 압력센서(131, 132)는 제1 압력센서(131) 및 제2 압력센서(132)를 포함할 수 있다.The plurality of pressure sensors 131 and 132 may include a first pressure sensor 131 and a second pressure sensor 132 .

제1 압력센서(131)는 제1 유로(111)와 연통되어 제1 유로(111)에 수용된 유체의 압력을 측정할 수 있다.The first pressure sensor 131 communicates with the first flow path 111 to measure the pressure of the fluid accommodated in the first flow path 111 .

제2 압력센서(132)는 제2 유로(112)와 연통되어 제2 유로(112)에 수용된 유체의 압력을 측정할 수 있다.The second pressure sensor 132 communicates with the second flow path 112 to measure the pressure of the fluid accommodated in the second flow path 112 .

온도센서(133)는 바디(11)의 내부에 수용되고, 차압발생부(12)를 통과하는 유체의 온도를 측정할 수 있다.The temperature sensor 133 may be accommodated inside the body 11 and measure the temperature of the fluid passing through the differential pressure generating unit 12 .

따라서, 유로(110)에 유체가 흐르면, 제1 압력센서(131)는 제1 유로(111)에 수용된 유체의 압력을 측정하고, 제2 압력센서(132)는 제2 유로(112)에 수용된 유체의 압력을 측정하며, 온도센서(133)는 차압발생부(12)를 통과하는 유체의 온도를 측정할 수 있다. 이에, 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)와 전기적으로 연결된 제어부(15)는 제1 압력센서(131) 및 제2 압력센서(128)를 통해 감지된 압력정보와, 온도센서(133)를 통해 감지된 온도정보를 이용하여 유체의 압력차에 대한 실제 유량값을 산출할 수 있다.Therefore, when fluid flows in the flow path 110, the first pressure sensor 131 measures the pressure of the fluid accommodated in the first flow path 111, and the second pressure sensor 132 measures the pressure of the fluid accommodated in the second flow path 112. The pressure of the fluid is measured, and the temperature sensor 133 may measure the temperature of the fluid passing through the differential pressure generating unit 12 . Accordingly, the control unit 15 electrically connected to the first pressure sensor 131, the second pressure sensor 132, and the temperature sensor 133 detects the first pressure sensor 131 and the second pressure sensor 128 through the An actual flow rate value for the pressure difference of the fluid may be calculated using the received pressure information and the temperature information sensed through the temperature sensor 133 .

제어밸브(14)는 바디(11)에 결합되어 유로(110)와 연통되고, 제어부(15)와 전기적으로 연결된다. 그리고, 제어밸브(14)는 제어부(15)로부터 입력된 제어 명령에 따라 내부에 마련된 밸브장치(미도시)를 제어하고, 이를 통해 유로(110)를 설정량 만큼 개폐하여 유체의 유량 및 유체의 압력을 조절하도록 구성된다.The control valve 14 is coupled to the body 11, communicates with the flow path 110, and is electrically connected to the control unit 15. In addition, the control valve 14 controls a valve device (not shown) provided therein according to a control command input from the controller 15, and opens and closes the flow path 110 by a set amount through the control valve 14 to determine the flow rate of the fluid and the flow rate of the fluid. configured to regulate pressure.

제어밸브(14)는 제1 제어밸브(141) 및 제2 제어밸브(142)를 포함할 수 있다.The control valve 14 may include a first control valve 141 and a second control valve 142 .

제1 제어밸브(141)는 제1 유로(111)에 배치되고, 내부에 마련된 밸브장치(미도시)를 통해 제1 유로(111)를 개폐하여 제1 유로(111)를 흐르는 유체의 유량 및 압력을 조절할 수 있다. 이에, 제1 제어밸브(141)는 제1 유로(111)를 흐르는 유체의 압력을 설정 압력으로 유지시키고, 이를 통해 압력이 안정화된 유체를 제1 압력센서(131)로 공급할 수 있다.The first control valve 141 is disposed in the first flow path 111 and opens and closes the first flow path 111 through a valve device (not shown) provided therein to determine the flow rate of the fluid flowing through the first flow path 111 and Pressure can be adjusted. Accordingly, the first control valve 141 maintains the pressure of the fluid flowing through the first flow path 111 at a set pressure, and through this, the fluid whose pressure is stabilized can be supplied to the first pressure sensor 131 .

제2 제어밸브(142)는 제2 유로(112)에 배치되고, 내부에 마련된 밸브장치(미도시)를 통해 제2 유로(112)를 개폐하여 제2 유로(112)를 흐르는 유체의 유량 및 압력을 조절할 수 있다. 이에, 제2 제어밸브(142)는 제2 유로(112)를 흐르는 유체의 유량을 설정 유량으로 유지시킬 수 있다.The second control valve 142 is disposed in the second flow path 112 and opens and closes the second flow path 112 through a valve device (not shown) provided therein to determine the flow rate of the fluid flowing through the second flow path 112 and Pressure can be adjusted. Accordingly, the second control valve 142 may maintain the flow rate of the fluid flowing through the second flow path 112 at a set flow rate.

제어부(15)는 유량센서(13) 및 제어밸브(14)와 전기적으로 연결되고, 외부로부터 입력된 제어 명령에 따라 제어밸브(14)를 제어하도록 구성된다. 여기서, 외부라 함은 제어부(15)와 전기적으로 연결되어 제어부(15)에 제어 신호를 입력 가능한 제어장치(미도시)를 의미한다. 예를 들어, 제어장치는 PC, 스마트폰, 리모컨 등을 포함할 수 있다. The controller 15 is electrically connected to the flow sensor 13 and the control valve 14 and is configured to control the control valve 14 according to a control command input from the outside. Here, the external means a control device (not shown) that is electrically connected to the control unit 15 and capable of inputting a control signal to the control unit 15 . For example, the control device may include a PC, a smart phone, a remote control, and the like.

제어 명령은 유량제어 명령, 자가진단 명령 및 오차보정 명령을 포함할 수 있다. 따라서, 제어부(15)는 유량제어 명령, 자가진단 명령 및 오차보정 명령 중 적어도 어느 하나를 입력받아 제어밸브(14)를 제어하고, 이를 통해 질량 유량 제어 장치(1)를 흐르는 유체의 유량 및 압력 제어 또는 유량계의 이상 판단 또는 유량센서의 오차를 보정할 수 있다.The control command may include a flow control command, a self-diagnosis command, and an error correction command. Therefore, the control unit 15 controls the control valve 14 by receiving at least one of a flow control command, a self-diagnosis command, and an error correction command, and through this, the flow rate and pressure of the fluid flowing through the mass flow control device 1 It is possible to correct errors in control or flowmeters or flow sensors.

각 제어 명령에 따른 제어부(15)의 제어과정에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.A control process of the control unit 15 according to each control command will be described in more detail.

외부로부터 유량제어 명령이 입력되면, 제어부(15)는 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 압력차에 대한 실제 유량값을 산출할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 실제 유량값과 미리 설정된 설정 유량값을 비교하여 실제 유량값이 설정 유량값과 동일해지도록 제2 제어밸브(142)를 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 실제 유량값과 설정 유량값이 동일해지면, 제1 압력센서(131)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 압력값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 실제 압력값을 산출할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 실제 압력값과 설정 압력값을 비교하여 실제 압력값이 설정 압력값과 동일해지도록 제1 제어밸브(141)를 제어할 수 있다. 이를 통해, 제어부(15)는 질량 유량 제어 장치(1)를 흐르는 유체의 유량 및 압력을 제어할 수 있다.When a flow control command is input from the outside, the control unit 15 collects data detected from the first pressure sensor 131, the second pressure sensor 132, and the temperature sensor 133 and uses the data to calculate the flow rate value. By applying the prepared algorithm, the actual flow rate value for the pressure difference of the fluid can be calculated. In addition, the control unit 15 may compare the actual flow rate value with the preset set flow rate value and control the second control valve 142 so that the actual flow rate value becomes the same as the set flow rate value. Then, when the actual flow rate value and the set flow rate value are the same, the control unit 15 collects the data detected from the first pressure sensor 131 and applies the data to an algorithm provided for calculating the pressure value to obtain the actual pressure value of the fluid. can be calculated. Also, the control unit 15 may control the first control valve 141 so that the actual pressure value becomes equal to the set pressure value by comparing the actual pressure value with the set pressure value. Through this, the control unit 15 can control the flow rate and pressure of the fluid flowing through the mass flow control device 1 .

즉, 외부로부터 유량제어 명령이 입력되면, 제1 제어밸브(141)와 제1 압력센서(131)는 제어부(15)에 의해 유체의 압력 조절을 위한 레귤레이터의 역할을 수행하고, 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132), 온도센서(133), 차압발생부(12) 및 제2 제어밸브(142)는 제어부(15)에 의해 차압식 질량유량계의 역할을 수행할 수 있다.That is, when a flow control command is input from the outside, the first control valve 141 and the first pressure sensor 131 serve as regulators for adjusting the pressure of the fluid by the control unit 15, and the first pressure sensor 131, the second pressure sensor 132, the temperature sensor 133, the differential pressure generating unit 12, and the second control valve 142 may serve as a differential pressure type mass flow meter by the control unit 15. .

외부로부터 자가진단 명령이 입력되면, 제어부(15)는 제2 제어밸브(142)를 폐쇄한 상태에서 제1 제어밸브(141)를 개폐하여 유량을 조절할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 압력식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값을 산출할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 체적식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출할 수 있다. 즉, 제2 제어밸브(142)가 폐쇄된 상태에서 제1 제어밸브(141)를 개폐하여 유량을 조절하면, 제2 유로(112)의 내부 압력이 상승하고, 미리 설정된 내부체적과 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 체적식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 제1 실제 유량값과 제2 실제 유량값을 비교하여 유량을 검증하고, 이를 통해 유량계의 이상유무를 판단할 수 있다. 이때, 제어부(15)는 제1 실제 유량값이 제2 실제 유량값과 동일하면 유량계가 정상인 것으로 판단하고, 제1 실제 유량값이 제2 실제 유량값과 상이하면 유량계에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.When a self-diagnosis command is input from the outside, the control unit 15 may adjust the flow rate by opening and closing the first control valve 141 while the second control valve 142 is closed. In addition, the controller 15 collects data detected from the first pressure sensor 131, the second pressure sensor 132, and the temperature sensor 133, and applies the data to an algorithm provided for calculating the pressure-type flow rate value. A first actual flow rate value for the pressure difference of the fluid may be calculated. Then, the control unit 15 collects the data detected from the second pressure sensor 132 and the temperature sensor 133 and applies the data to an algorithm provided for calculating the volumetric flow rate value to obtain a second actual value for the volume of the fluid. flow rate can be calculated. That is, when the flow rate is adjusted by opening and closing the first control valve 141 while the second control valve 142 is closed, the internal pressure of the second flow path 112 rises, and the preset internal volume and second pressure The second actual flow rate value for the volume of the fluid may be calculated by applying the data detected from the sensor 132 and the temperature sensor 133 to an algorithm provided for calculating the volumetric flow rate value. In addition, the controller 15 compares the first actual flow rate value with the second actual flow rate value to verify the flow rate, and through this, it is possible to determine whether or not the flow meter is abnormal. At this time, the control unit 15 determines that the flow meter is normal when the first actual flow rate value is equal to the second actual flow rate value, and determines that an error has occurred in the flow meter when the first actual flow rate value is different from the second actual flow rate value. can

즉, 외부로부터 자가진단 명령이 입력되면, 제2 제어밸브(142)는 제어부(15)에 의해 유량 차단 밸브의 역할을 수행하고, 제1 제어밸브(141), 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132), 온도센서(133) 및 차압발생부(12)는 제어부(15)에 의해 차압식 질량유량계의 역할을 수행하며, 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)는 제어부(15)에 의해 체적식 유량계의 역할을 수행할 수 있다.That is, when a self-diagnosis command is input from the outside, the second control valve 142 serves as a flow blocking valve by the control unit 15, and the first control valve 141, the first pressure sensor 131, The second pressure sensor 132, the temperature sensor 133, and the differential pressure generating unit 12 serve as a differential pressure type mass flow meter by the control unit 15, and the second pressure sensor 132 and the temperature sensor 133 may serve as a volumetric flow meter by the control unit 15.

외부로부터 오차보정 명령이 입력되면, 제어부(15)는 제2 제어밸브(142)를 폐쇄한 상태에서 제1 제어밸브(141)를 개폐하여 유량을 조절할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 압력식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값을 산출할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 체적식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출할 수 있다. 그리고, 제어부(15)는 제2 실제 유량값과 제1 실제 유량값의 오차값을 산출한 후, 오차값과 미리 설정된 기준값을 비교하여 오차값이 기준값과 동일해지도록 유량센서(13)의 계수를 조정할 수 있다.When an error correction command is input from the outside, the control unit 15 may adjust the flow rate by opening and closing the first control valve 141 while the second control valve 142 is closed. In addition, the controller 15 collects data detected from the first pressure sensor 131, the second pressure sensor 132, and the temperature sensor 133, and applies the data to an algorithm provided for calculating the pressure-type flow rate value. A first actual flow rate value for the pressure difference of the fluid may be calculated. Then, the control unit 15 collects the data detected from the second pressure sensor 132 and the temperature sensor 133 and applies the data to an algorithm provided for calculating the volumetric flow rate value to obtain a second actual value for the volume of the fluid. flow rate can be calculated. Then, the control unit 15 calculates an error value between the second actual flow rate value and the first actual flow rate value, and then compares the error value with a preset reference value so that the error value becomes the same as the reference value. can be adjusted.

즉, 외부로부터 오차보정 명령이 입력되면, 제2 제어밸브(142)는 제어부(15)에 의해 유량 차단 밸브의 역할을 수행하고, 제1 제어밸브(141), 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132), 온도센서(133) 및 차압발생부(12)는 제어부(15)에 의해 차압식 질량유량계의 역할을 수행하며, 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)는 제어부(15)에 의해 체적식 유량계의 역할을 수행할 수 있다.That is, when an error correction command is input from the outside, the second control valve 142 serves as a flow blocking valve by the control unit 15, and the first control valve 141, the first pressure sensor 131, The second pressure sensor 132, the temperature sensor 133, and the differential pressure generating unit 12 serve as a differential pressure type mass flow meter by the control unit 15, and the second pressure sensor 132 and the temperature sensor 133 may serve as a volumetric flow meter by the control unit 15.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치의 제어방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a control method of a mass flow control device according to an embodiment of the present invention will be described.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치의 제어방법을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 질량 유량 제어 장치를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.For reference, for convenience of explanation, reference numerals used while describing the mass flow control device are used the same for each configuration for explaining the control method of the mass flow control device according to the embodiment of the present invention, and the same or overlapping descriptions to omit

도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.2 to 5 are flowcharts illustrating a control method of a mass flow control device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 질량 유량 제어 장치의 제어방법은 제1 유로(111) 및 제2 유로(112)를 포함하는 바디(11)와, 제1 유로(111)와 제2 유로(112) 사이에 배치되어 유체에 압력차를 발생시키도록 구성되는 차압발생부(12)와, 제1 유로(111)에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제1 압력센서(131), 제2 유로(112)에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제2 압력센서(132) 및 차압발생부(12)를 통과하는 유체의 온도를 측정하도록 구성되는 온도센서(133)를 포함하는 유량센서(13)와, 제1 유로(111)를 개폐하여 제1 유로(111)에 수용된 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제1 제어밸브(141) 및 제2 유로(112)를 개폐하여 제2 유로(112)에 수용된 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제2 제어밸브(142)를 포함하는 제어밸브(14)와, 외부로부터 입력된 제어 명령에 따라 제어밸브(14)를 제어하도록 구성되는 제어부(15)를 포함하는 질량 유량 제어 장치(1)를 통해 수행된다.Referring to FIG. 1, a control method of a mass flow controller according to an embodiment of the present invention includes a body 11 including a first flow path 111 and a second flow path 112, a first flow path 111, and A differential pressure generating unit 12 disposed between the second flow path 112 and configured to generate a pressure difference in the fluid, and a first pressure sensor 131 configured to measure the pressure of the fluid accommodated in the first flow path 111 ), a second pressure sensor 132 configured to measure the pressure of the fluid accommodated in the second flow path 112 and a temperature sensor 133 configured to measure the temperature of the fluid passing through the differential pressure generating unit 12. A flow sensor 13 configured to open and close the first flow path 111 to adjust the flow rate and pressure of the fluid accommodated in the first flow path 111 and the first control valve 141 and the second flow path 112 A control valve 14 including a second control valve 142 configured to open and close to adjust the flow rate and pressure of the fluid accommodated in the second flow path 112, and the control valve 14 according to a control command input from the outside It is performed through a mass flow control device 1 comprising a control unit 15 configured to control.

도 1 및 도 2를 참조하면, 질량 유량 제어 장치(1)의 제어부(15)는 유량 제어 명령의 입력여부를 판단한다(S110).Referring to FIGS. 1 and 2 , the controller 15 of the mass flow control device 1 determines whether a flow control command is input (S110).

다음으로, 제어부(15)는 유량 제어 명령이 입력되었다고 판단되면, 유량제어 및 압력제어를 수행한다(S120).Next, when it is determined that the flow control command is input, the controller 15 performs flow control and pressure control (S120).

도 3을 참조하여 제어부(15)의 유량제어 및 압력제어 과정에 대하여 상세히 설명한다.Referring to FIG. 3, flow rate control and pressure control processes of the control unit 15 will be described in detail.

도 1 및 도 3을 참조하면, 제어부(15)는 유량 제어 명령이 입력되었다고 판단되면, 유로(110)에 유체의 흐름이 발생되도록 제1 제어밸브(141)를 개방하고, 제1 제어밸브(141)가 개방된 상태에서 제2 제어밸브(142)를 개폐하여 유량제어를 수행한다(S121).1 and 3, when it is determined that a flow control command is input, the control unit 15 opens the first control valve 141 so that a flow of fluid is generated in the flow path 110, and the first control valve ( 141) opens and closes the second control valve 142 to control the flow rate (S121).

다음으로, 제어부(15)는 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고, 상기 데이터를 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 압력차에 대한 실제 유량값(A)을 산출하고, 실제 유량값(A)에 대비될 설정 유량값(B)을 설정한다(S122).Next, the controller 15 collects data detected from the first pressure sensor 131, the second pressure sensor 132, and the temperature sensor 133, and applies the data to an algorithm provided for calculating the flow rate value. An actual flow rate value (A) for the pressure difference of the fluid is calculated, and a set flow rate value (B) to be compared to the actual flow rate value (A) is set (S122).

다음으로, 제어부(15)는 산출된 실제 유량값(A)과 설정 유량값(B)을 비교하여 실제 유량값(A)과 설정 유량값(B)의 일치 여부를 판단한다(S123).Next, the control unit 15 compares the calculated actual flow rate value (A) and the set flow rate value (B) to determine whether the actual flow rate value (A) and the set flow rate value (B) match (S123).

다음으로, 제어부(15)는 실제 유량값(A)과 설정 유량값(B)이 일치된다고 판단되면, 제1 제어밸브(141)를 개폐하여 제1 유로(111)를 흐르는 유체의 압력제어를 수행한다(S124). 이때, 실제 유량값(A)과 설정 유량값(B)이 상이할 경우, 제어부(15)는 실제 유량값(A)과 설정 유량값(B)이 동일해 질 때 까지, 제2 제어밸브(142)를 개폐하여 유량제어를 수행하는 과정, 유체의 압력차에 대한 실제 유량값(A)을 산출하는 과정 및 실제 유량값(A)과 설정 유량값(B)의 일치 여부를 판단하는 과정을 반복 수행한다.Next, when it is determined that the actual flow rate value (A) and the set flow rate value (B) match, the control unit 15 opens and closes the first control valve 141 to control the pressure of the fluid flowing through the first flow path 111. It is performed (S124). At this time, when the actual flow rate value (A) and the set flow rate value (B) are different, the control unit 15 operates the second control valve until the actual flow rate value (A) and the set flow rate value (B) become equal. 142) to open and close to perform flow control, the process of calculating the actual flow rate value (A) for the pressure difference of the fluid, and the process of determining whether the actual flow rate value (A) and the set flow rate value (B) match. do it repeatedly

다음으로, 제어부(15)는 제1 압력센서(131)로부터 검출된 데이터를 수집하고, 상기 데이터를 유체의 압력값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 실제 압력값(C)을 산출하고, 유체의 실제 압력값(C)에 대비될 설정 압력값(D)을 설정한다(S125).Next, the control unit 15 collects data detected from the first pressure sensor 131 and applies the data to an algorithm provided for calculating the pressure value of the fluid to calculate the actual pressure value C of the fluid, A set pressure value (D) to be compared with the actual pressure value (C) of the fluid is set (S125).

다음으로, 제어부(15)는 산출된 유체의 실제 압력값(C)과 설정 압력값(D)을 비교하여 유체의 실제 압력값(C)과 설정 압력값(D)의 일치 여부를 판단한다(S126).Next, the control unit 15 compares the calculated actual pressure value (C) of the fluid and the set pressure value (D) to determine whether the actual pressure value (C) of the fluid and the set pressure value (D) match ( S126).

다음으로, 제어부(15)는 유체의 실제 압력값(C)과 설정 압력값(D)이 일치된다고 판단되면, 실제 유량값(A)을 출력한다(S127). 즉, 제어부(15)는 유량제어 및 압력제어가 완료되면, 현재 적용된 실제 유량값(A)을 질량 유량 제어 장치(1)에 마련된 디스플레이부(미도시) 혹은 질량 유량 제어 장치(1)와 유선 혹은 무선 통신을 통해 연결된 제어장치(미도시)로 전송할 수 있다. 이때, 유체의 실제 압력값(C)과 설정 압력값(D)이 상이할 경우, 제어부(15)는 유체의 실제 압력값(C)과 설정 압력값(D)이 동일해 질 때 까지, 제1 제어밸브(141)를 개폐하여 제1 유로(111)를 흐르는 유체의 압력제어를 수행하는 과정, 유체의 실제 압력값(C)을 산출하는 과정 및 유체의 실제 압력값(C)과 설정 압력값(D)의 일치 여부를 판단하는 과정을 반복 수행한다.Next, the control unit 15 outputs the actual flow rate value (A) when it is determined that the actual pressure value (C) of the fluid and the set pressure value (D) match (S127). That is, when the flow rate control and pressure control are completed, the control unit 15 transmits the currently applied actual flow rate value A to a display unit (not shown) provided in the mass flow control device 1 or to the mass flow control device 1 and a wired connection. Alternatively, it may be transmitted to a control device (not shown) connected through wireless communication. At this time, when the actual pressure value (C) of the fluid and the set pressure value (D) are different, the control unit 15 controls until the actual pressure value (C) and the set pressure value (D) of the fluid are the same. 1 The process of opening and closing the control valve 141 to control the pressure of the fluid flowing through the first flow path 111, the process of calculating the actual pressure value (C) of the fluid, and the actual pressure value (C) of the fluid and the set pressure The process of determining whether the values D match is repeated.

한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 제어부(15)는 유량제어 명령이 미입력 되었다고 판단되면, 자가진단 명령의 입력여부를 판단한다(S130).Meanwhile, referring to FIGS. 1 and 2 , the controller 15 determines whether a self-diagnosis command is input when it is determined that the flow control command is not input (S130).

다음으로, 제어부(15)는 자가진단 명령이 입력되었다고 판단되면, 유량계의 이상을 감지한다(S140).Next, when it is determined that the self-diagnosis command is input, the control unit 15 detects an abnormality in the flowmeter (S140).

도 4를 참조하여 제어부(15)의 유량계 이상 감지과정에 대하여 상세히 설명한다.Referring to FIG. 4 , a process of detecting an abnormality in the flow meter of the control unit 15 will be described in detail.

도 1 및 도 4를 참조하면, 제어부(15)는 자가진단 명령이 입력되었다고 판단되면, 제1 제어밸브(141)를 폐쇄하고, 제2 제어밸브(142)는 개방하여 유로(110)를 진공 상태로 형성한다(S141).1 and 4, when it is determined that the self-diagnosis command is input, the control unit 15 closes the first control valve 141 and opens the second control valve 142 to vacuum the flow path 110. state is formed (S141).

다음으로, 제어부(15)는 제2 제어밸브(142)를 폐쇄하여 유체의 흐름을 차단한다(S142).Next, the control unit 15 closes the second control valve 142 to block the flow of the fluid (S142).

다음으로, 제어부(15)는 제1 제어밸브(141)를 개폐하여 유량제어를 수행한다(S143).Next, the controller 15 opens and closes the first control valve 141 to control the flow rate (S143).

다음으로, 제어부(15)는 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 압력식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값(A1)을 산출하고, 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 체적식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값(A2)을 산출한다(S144).Next, the control unit 15 collects data detected from the first pressure sensor 131, the second pressure sensor 132, and the temperature sensor 133 and applies the data to an algorithm prepared for calculating the pressure-type flow rate value. to calculate a first actual flow rate value (A1) for the pressure difference of the fluid, collect data detected from the second pressure sensor 132 and temperature sensor 133, and use the data to calculate the volumetric flow rate The second actual flow rate value A2 for the volume of the fluid is calculated by applying the algorithm (S144).

다음으로, 제어부(15)는 제1 실제 유량값(A1)과 제2 실제 유량값(A2)을 비교하여 제1 실제 유량값(A1)과 제2 실제 유량값(A2)의 일치 여부를 판단한다(S145).Next, the control unit 15 compares the first actual flow rate value A1 and the second actual flow rate value A2 to determine whether the first actual flow rate value A1 and the second actual flow rate value A2 match. It does (S145).

다음으로, 제어부(15)는 제1 실제 유량값(A1)과 제2 실제 유량값(A2)이 일치된다고 판단되면, 유량계를 정상인 것으로 판단한다(S146). 이때, 제어부(15)는 제1 실제 유량값(A1)과 제2 실제 유량값(A2)이 상이하다고 판단되면, 유량계에 이상이 발생한 것으로 판단한다(S148).Next, when it is determined that the first actual flow rate value A1 and the second actual flow rate value A2 match, the control unit 15 determines that the flow meter is normal (S146). At this time, if the controller 15 determines that the first actual flow rate value A1 and the second actual flow rate value A2 are different, it is determined that an error has occurred in the flow meter (S148).

다음으로, 제어부(15)는 유량계의 판단 결과를 출력한다(S147). 즉, 제어부(15)는 유량계의 이상 유무 판단이 완료되면, 유량계의 판단 결과를 질량 유량 제어 장치(1)에 마련된 디스플레이부(미도시) 혹은 질량 유량 제어 장치(1)와 유선 혹은 무선 통신을 통해 연결된 제어장치(미도시)로 전송할 수 있다.Next, the control unit 15 outputs the determination result of the flow meter (S147). That is, when the determination of whether or not there is an abnormality in the flow meter is completed, the control unit 15 transmits the determination result of the flow meter to a display unit (not shown) provided in the mass flow control device 1 or through wired or wireless communication with the mass flow control device 1. It can be transmitted to a control device (not shown) connected through the.

한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 제어부(15)는 자가진단 명령이 미입력 되었다고 판단되면, 오차보정 명령이 입력된 것으로 판단하여, 유량센서(13)의 오차보정을 수행한다(S150).Meanwhile, referring to FIGS. 1 and 2 , when it is determined that the self-diagnosis command is not input, the control unit 15 determines that an error correction command has been input, and corrects the error of the flow sensor 13 (S150).

도 5를 참조하여, 제어부(15)의 유량센서(13) 오차보정 과정에 대하여 상세히 설명한다.Referring to FIG. 5, an error correction process of the flow sensor 13 of the control unit 15 will be described in detail.

도 1 및 도 5를 참조하면, 제어부(15)는 오차보정 명령이 입력되었다고 판단되면, 제1 제어밸브(141)를 폐쇄하고, 제2 제어밸브(142)는 개방하여 유로(110)를 진공 상태로 형성한다(S151).1 and 5, when it is determined that an error correction command is input, the control unit 15 closes the first control valve 141 and opens the second control valve 142 to vacuum the flow path 110. state is formed (S151).

다음으로, 제어부(15)는 제2 제어밸브(142)를 폐쇄하여 유체의 흐름을 차단한다(S152).Next, the control unit 15 closes the second control valve 142 to block the flow of fluid (S152).

다음으로, 제어부(15)는 제1 제어밸브(141)를 개폐하여 유량제어를 수행한다(S153).Next, the controller 15 opens and closes the first control valve 141 to control the flow rate (S153).

다음으로, 제어부(15)는 제1 압력센서(131), 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 압력식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값(A1)을 산출하고, 제2 압력센서(132) 및 온도센서(133)로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 체적식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값(A2)을 산출한다(S154).Next, the control unit 15 collects data detected from the first pressure sensor 131, the second pressure sensor 132, and the temperature sensor 133 and applies the data to an algorithm prepared for calculating the pressure-type flow rate value. to calculate a first actual flow rate value (A1) for the pressure difference of the fluid, collect data detected from the second pressure sensor 132 and temperature sensor 133, and use the data to calculate the volumetric flow rate The second actual flow rate value A2 for the volume of the fluid is calculated by applying the algorithm (S154).

다음으로, 제어부(15)는 제1 실제 유량값(A1)과 제2 실제 유량값(A2)의 오차값(E)을 산출하고, 오차값(E)에 대비될 기준값을 설정한다(S155). 예를 들어, 오차값(E)은 제2 실제 유량값(A2)과 제1 실제 유량값(A1)의 차이값을 의미할 수 있고, 기준값은 0으로 설정될 수 있다.Next, the controller 15 calculates an error value E between the first actual flow rate value A1 and the second actual flow rate value A2, and sets a reference value to be compared with the error value E (S155). . For example, the error value E may mean a difference between the second actual flow rate value A2 and the first actual flow rate value A1, and the reference value may be set to zero.

다음으로, 제어부(15)는 오차값(E)과 기준값을 비교하여 오차값(E)과 기준값의 일치 여부를 판단한다(S156).Next, the control unit 15 compares the error value E and the reference value to determine whether the error value E and the reference value match (S156).

다음으로, 제어부(15)는 오차값(E)과 기준값이 일치된다고 판단되면, 유량센서(13)의 오차보정을 완료한다(S157). Next, when the controller 15 determines that the error value E and the reference value match, the error correction of the flow sensor 13 is completed (S157).

한편, 제어부(15)는 오차값(E)과 기준값이 상이하다고 판단되면, 유량센서(13)의 계수를 조정한다(S158). 이때, 제어부(15)는 오차값(E)과 기준값이 동일해 질 때 까지, 유량센서(13)의 계수를 조정하는 과정, 제1 제어밸브(141)를 개폐하여 유량제어를 수행하는 과정, 제1 실제 유량값(A1)과 제2 실제 유량값(A2)을 산출하는 과정, 제1 실제 유량값(A1)과 제2 실제 유량값(A2)의 오차값(E)을 산출하는 과정 및 오차값(E)과 기준값의 일치 여부를 판단하는 과정을 반복 수행한다.On the other hand, if it is determined that the error value E is different from the reference value, the control unit 15 adjusts the coefficient of the flow sensor 13 (S158). At this time, the control unit 15 adjusts the coefficient of the flow sensor 13 until the error value E and the reference value are equal, the process of opening and closing the first control valve 141 to control the flow rate, The process of calculating the first actual flow rate value (A1) and the second actual flow rate value (A2), the process of calculating the error value (E) between the first actual flow rate value (A1) and the second actual flow rate value (A2), and The process of determining whether the error value (E) matches the reference value is repeatedly performed.

이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 차압발생부(12), 복수의 제어밸브(141, 142), 복수의 압력센서(131, 132) 및 온도센서(133)를 이용하여, 압력조절을 위한 레귤레이터, 유량조절을 위한 차압식 질량유량계, 유량 검증을 위한 체적식 유량계 및 유량 차단 밸브의 기능을 선택적으로 구현 가능하므로, 외부로부터 유입되는 유체의 유량 및 압력을 안정화시켜 정확한 유량의 검증을 수행할 수 있음은 물론, 유량계의 이상을 사전에 감지하고, 이를 자가 보정하여 제조사 및 설치 환경에 따라 다르게 적용되는 원료의 컨버전 팩터(conversion factor)를 보완할 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, a regulator for pressure control using the differential pressure generating unit 12, a plurality of control valves 141 and 142, a plurality of pressure sensors 131 and 132, and a temperature sensor 133 , Differential pressure mass flow meter for flow control, volumetric flow meter for flow verification, and flow cut-off valve functions can be selectively implemented, stabilizing the flow rate and pressure of the fluid flowing in from the outside to perform accurate flow verification. In addition, it is possible to detect the abnormality of the flowmeter in advance and compensate for the conversion factor of the raw material that is applied differently depending on the manufacturer and installation environment by self-correcting it.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and may be variously modified and implemented without departing from the technical spirit of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

1. 질량 유량 제어 장치
11. 바디
110. 유로
111. 제1 유로
112. 제2 유로
12. 차압발생부
13. 유량센서
131. 제1 압력센서
132. 제2 압력센서
133. 온도센서
14. 제어밸브
141. 제1 제어밸브
142. 제2 제어밸브
15. 제어부1. Mass flow controller
11. Body
110. Euro
111. First Euro
112. Second Euro
12. Differential pressure generating unit
13. Flow sensor
131. First pressure sensor
132. Second pressure sensor
133. Temperature sensor
14. Control valve
141. First control valve
142. Second control valve
15. Controls

Claims (16)

유체의 유동경로를 제공하도록 구성되는 유로를 포함하는 바디;
상기 유로에 배치되어 상기 유로를 제1 유로 및 제2 유로로 구획하고, 상기 제1 유로에 수용된 유체와 상기 제2 유로에 수용된 유체에 압력차를 발생시키도록 구성되는 차압발생부;
상기 유로에 수용된 유체의 압력 및 유체의 온도를 측정하도록 구성되는 유량센서;
상기 제1 유로를 개폐하여 상기 제1 유로를 흐르는 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제1 제어밸브와, 상기 제2 유로를 개폐하여 상기 제2 유로를 흐르는 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제2 제어밸브를 포함하는 제어밸브; 및
외부로부터 유량제어 명령, 자가진단 명령 및 오차보정 명령 중 적어도 어느 하나를 입력받아 상기 제어밸브를 제어하도록 구성되는 제어부;를 포함하고,
상기 제1 유로는 상기 바디의 전방에 마련된 포트와 상기 제1 제어밸브를 연통시키고, 상기 제2 유로는 상기 제2 제어밸브를 통과하여 상기 바디의 후방에 마련된 포트를 통해 외부로 유출되도록 하고,
상기 유량센서는, 상기 제1 유로에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제1 압력센서와, 상기 제2 유로에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제2 압력센서와, 상기 차압발생부를 통과하는 유체의 온도를 측정할 수 있도록 상기 바디 내부에 수용되어 상기 차압발생부의 외주면에 부착 설치되는 온도센서를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 유량센서로부터 측정된 압력정보와, 상기 온도센서로부터 측정된 온도정보를 이용하여 유체의 압력차에 대한 실제 유량값을 산출 가능하고
상기 제어부는,
상기 자가진단 명령 및 상기 오차보정 명령 중 어느 하나가 입력될 경우, 상기 제2 제어밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 제1 제어밸브를 개폐하여 유량을 조절하고,
상기 제1 압력센서, 상기 제2 압력센서 및 상기 온도센서로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 압력식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값을 산출하고,
상기 제2 압력센서 및 상기 온도센서로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 체적식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출하도록 구성되는 질량 유량 제어 장치.a body including a flow path configured to provide a fluid flow path;
a differential pressure generating unit disposed in the flow path to divide the flow path into a first flow path and a second flow path, and configured to generate a pressure difference between the fluid accommodated in the first flow path and the fluid accommodated in the second flow path;
a flow sensor configured to measure pressure and temperature of the fluid accommodated in the passage;
A first control valve configured to open and close the first flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid flowing through the first flow path; and to open and close the second flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid flowing through the second flow path. A control valve including a second control valve configured; and
A control unit configured to control the control valve by receiving at least one of a flow control command, a self-diagnosis command, and an error correction command from the outside,
The first flow path communicates a port provided at the front of the body with the first control valve, and the second flow path passes through the second control valve and flows out through a port provided at the rear of the body,
The flow sensor passes through a first pressure sensor configured to measure the pressure of the fluid accommodated in the first flow path, a second pressure sensor configured to measure the pressure of the fluid accommodated in the second flow path, and the differential pressure generating unit. And a temperature sensor accommodated inside the body to measure the temperature of the fluid to be attached to the outer circumferential surface of the differential pressure generating unit,
The control unit can calculate an actual flow rate value for the pressure difference of the fluid using the pressure information measured from the flow sensor and the temperature information measured from the temperature sensor,
The control unit,
When any one of the self-diagnosis command and the error correction command is input, opening and closing the first control valve in a state in which the second control valve is closed to adjust the flow rate;
The data detected from the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the temperature sensor are collected, and the data is applied to an algorithm provided for calculating a pressure-type flow rate value to calculate a first actual flow rate value for the pressure difference of the fluid. do,
A mass flow control device configured to collect data detected from the second pressure sensor and the temperature sensor and apply the data to an algorithm provided for calculating a volumetric flow rate value to calculate a second actual flow rate value for a volume of fluid. . 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 유량제어 명령이 입력되면, 유체의 압력차에 대한 실제 유량값을 산출하고, 상기 실제 유량값과 설정 유량값을 비교하여 상기 실제 유량값이 상기 설정 유량값과 동일해지도록 상기 제2 제어밸브를 제어하며,
상기 실제 유량값과 상기 설정 유량값이 동일해지면, 유체의 실제 압력값을 산출하고, 상기 실제 압력값과 설정 압력값을 비교하여 상기 실제 압력값이 상기 설정 압력값과 동일해지도록 상기 제1 제어밸브를 제어하는, 질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
The control unit,
When the flow rate control command is input, an actual flow rate value for the pressure difference of the fluid is calculated, and the actual flow rate value is compared with the set flow rate value so that the actual flow rate value is equal to the set flow rate value, and the second control valve to control,
When the actual flow rate value and the set flow rate value are the same, the actual pressure value of the fluid is calculated, and the actual pressure value and the set pressure value are compared to make the actual pressure value equal to the set pressure value. A mass flow control device that controls a valve. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 자가진단 명령이 입력되면, 상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값을 비교하여 유량계의 이상유무를 판단하는, 질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
The control unit,
When the self-diagnosis command is input, the first actual flow rate value and the second actual flow rate value are compared to determine whether or not there is an abnormality in the flow meter. 제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 실제 유량값이 상기 제2 실제 유량값과 동일하면 유량계가 정상인 것으로 판단하고, 상기 제1 실제 유량값이 상기 제2 실제 유량값과 상이하면 유량계에 이상이 발생한 것으로 판단하는, 질량 유량 제어 장치.According to claim 5,
The control unit,
If the first actual flow rate value is equal to the second actual flow rate value, it is determined that the flow meter is normal, and if the first actual flow rate value is different from the second actual flow rate value, it is determined that an error has occurred in the flow meter. controller. 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 오차보정 명령이 입력되면, 상기 제2 실제 유량값과 상기 제1 실제 유량값의 오차값을 산출하며, 상기 오차값과 기준값을 비교하여 상기 오차값이 상기 기준값과 동일해지도록 상기 유량센서의 계수를 조정하는, 질량 유량 제어 장치.According to claim 1,
The control unit,
When the error correction command is input, an error value between the second actual flow rate value and the first actual flow rate value is calculated, and the error value is compared with a reference value so that the error value becomes equal to the reference value. A mass flow control device that adjusts the coefficient. 삭제delete 제1 유로 및 제2 유로를 포함하는 바디와, 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 사이에 배치되어 유체에 압력차를 발생시키도록 구성되는 차압발생부와, 상기 제1 유로에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제1 압력센서, 상기 제2 유로에 수용된 유체의 압력을 측정하도록 구성되는 제2 압력센서 및 상기 차압발생부를 통과하는 유체의 온도를 측정하도록 구성되는 온도센서를 포함하는 유량센서와, 상기 제1 유로를 개폐하여 상기 제1 유로에 수용된 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제1 제어밸브 및 상기 제2 유로를 개폐하여 상기 제2 유로에 수용된 유체의 유량 및 압력을 조절하도록 구성되는 제2 제어밸브를 포함하는 제어밸브와, 외부로부터 입력된 제어 명령에 따라 상기 제어밸브를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하고, 상기 차압발생부를 통과하는 유체의 온도를 직접적으로 측정할 수 있도록, 상기 바디 내부에 수용되어 상기 차압발생부의 외주면에 부착 설치되는 온도센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 유량센서로부터 측정된 압력정보와, 상기 온도센서로부터 직접적으로 측정된 온도정보를 이용하여 유체의 압력차에 대한 실제 유량값을 산출 가능하며 상기 상기 제1 유로는 상기 바디의 전방에 마련된 포트와 상기 제1 제어밸브를 연통시키고, 상기 제2 유로는 상기 제2 제어밸브를 통과하여 상기 바디의 후방에 마련된 포트를 통해 외부로 유출되도록 하는, 질량 유량 제어 장치의 제어방법으로서,
유량제어 명령의 입력여부를 판단하는 단계; 및
상기 유량제어 명령이 입력되었다고 판단되면, 유량제어 및 압력제어를 수행하는 단계;
상기 유량제어 명령이 미입력 되었다고 판단되면, 자가진단 명령의 입력여부를 판단하는 단계; 및
상기 자가진단 명령이 입력되었다고 판단되면, 유량계의 이상을 감지하는 단계;를 더 포함하고,
상기 유량계의 이상을 감지하는 단계는,
상기 제1 제어밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 제어밸브는 개방하여 상기 유로를 진공 상태로 형성하는 단계;
상기 제2 유로에서 유체 흐름을 차단하도록 상기 제2 제어밸브를 폐쇄하는 단계;
상기 제1 제어밸브를 개폐하여 유량제어를 수행하는 단계;
상기 제1 압력센서, 상기 제2 압력센서 및 상기 온도센서로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 압력식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값을 산출하는 단계;
상기 제2 압력센서 및 상기 온도센서로부터 검출된 데이터를 수집하고 상기 데이터를 체적식 유량값 산출을 위해 마련된 알고리즘에 적용하여 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출하는 단계;를 포함하는 질량 유량 제어 장치의 제어방법.A body including a first flow path and a second flow path, a pressure differential generating unit disposed between the first flow path and the second flow path and configured to generate a pressure difference between the fluids, and the pressure of the fluid accommodated in the first flow path. A flow sensor including a first pressure sensor configured to measure a pressure of the fluid contained in the second flow path, a second pressure sensor configured to measure the pressure of the fluid contained in the second flow path, and a temperature sensor configured to measure the temperature of the fluid passing through the differential pressure generating unit. And, a first control valve configured to open and close the first flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid accommodated in the first flow path, and to open and close the second flow path to adjust the flow rate and pressure of the fluid accommodated in the second flow path A control valve including a second control valve configured to do so, and a control unit configured to control the control valve according to a control command input from the outside, and can directly measure the temperature of the fluid passing through the differential pressure generating unit. and a temperature sensor accommodated inside the body and attached to an outer circumferential surface of the differential pressure generating unit, wherein the control unit uses pressure information measured from the flow sensor and temperature information directly measured from the temperature sensor It is possible to calculate an actual flow rate value for the pressure difference of the fluid, the first flow path communicates a port provided in the front of the body with the first control valve, and the second flow path passes through the second control valve to As a control method of a mass flow control device that flows out to the outside through a port provided at the rear of the body,
Determining whether a flow control command is input; and
performing flow control and pressure control when it is determined that the flow control command is input;
determining whether a self-diagnosis command is input when it is determined that the flow control command is not input; and
If it is determined that the self-diagnosis command is input, detecting an abnormality in the flowmeter; further comprising,
The step of detecting an abnormality of the flow meter,
forming the passage in a vacuum state by closing the first control valve and opening the second control valve;
closing the second control valve to block fluid flow in the second flow path;
Opening and closing the first control valve to perform flow control;
The data detected from the first pressure sensor, the second pressure sensor, and the temperature sensor are collected, and the data is applied to an algorithm provided for calculating the pressure-type flow rate value to calculate a first actual flow rate value for the pressure difference of the fluid. doing;
Collecting data detected from the second pressure sensor and the temperature sensor and calculating a second actual flow rate value for the volume of the fluid by applying the data to an algorithm provided for calculating a volumetric flow rate value; Control method of flow control device. 제9항에 있어서,
상기 유량제어 및 압력제어를 수행하는 단계는,
상기 제1 제어밸브가 개방된 상태에서 상기 제2 제어밸브를 개폐하여 유량제어를 수행하는 단계;
유체의 압력차에 대한 실제 유량값을 산출하는 단계;
상기 실제 유량값과 설정 유량값을 비교하여 상기 실제 유량값과 상기 설정 유량값의 일치 여부를 판단하는 단계;
상기 실제 유량값과 상기 설정 유량값이 일치된다고 판단되면, 상기 제1 제어밸브를 개폐하여 압력제어를 수행하는 단계;
유체의 실제 압력값을 산출하는 단계;
상기 유체의 실제 압력값과 설정 압력값을 비교하여 상기 유체의 실제 압력값과 상기 설정 압력값의 일치 여부를 판단하는 단계; 및
상기 유체의 실제 압력값과 상기 설정 압력값이 일치된다고 판단되면, 상기 실제 유량값을 출력하는 단계를 포함하는, 질량 유량 제어 장치의 제어방법.According to claim 9,
The step of performing the flow control and pressure control,
performing flow control by opening and closing the second control valve in a state where the first control valve is open;
Calculating an actual flow rate value for the pressure difference of the fluid;
comparing the actual flow rate value and the set flow rate value to determine whether the actual flow rate value and the set flow rate value match;
opening and closing the first control valve to perform pressure control when it is determined that the actual flow rate value and the set flow rate value match;
calculating the actual pressure value of the fluid;
comparing an actual pressure value of the fluid with a set pressure value to determine whether the actual pressure value of the fluid and the set pressure value match; and
and outputting the actual flow rate value when it is determined that the actual pressure value of the fluid and the set pressure value match. 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 유량계의 이상을 감지하는 단계는,
상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값을 비교하여 상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값의 일치 여부를 판단하는 단계;
상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값이 일치된다고 판단되면, 상기 유량계를 정상인 것으로 판단하는 단계; 및
상기 유량계의 판단 결과를 출력하는 단계;를 더 포함하는, 질량 유량 제어 장치의 제어방법.According to claim 9,
The step of detecting an abnormality of the flow meter,
comparing the first actual flow rate value and the second actual flow rate value to determine whether the first actual flow rate value and the second actual flow rate value match;
determining that the flow meter is normal when it is determined that the first actual flow rate value matches the second actual flow rate value; and
Outputting the determination result of the flow meter; further comprising a control method of the mass flow control device. 제12항에 있어서,
상기 유량계의 이상을 감지하는 단계는,
상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값이 상이하다고 판단되면, 상기 유량계에 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는, 질량 유량 제어 장치의 제어방법.According to claim 12,
The step of detecting an abnormality of the flow meter,
The control method of the mass flow control device further comprising the step of determining that an error has occurred in the flow meter when it is determined that the first actual flow rate value and the second actual flow rate value are different. 제9항에 있어서,
상기 자가진단 명령이 미입력 되었다고 판단되면, 오차보정 명령이 입력된 것으로 판단하여, 상기 유량센서의 오차보정을 수행하는 단계를 더 포함하는, 질량 유량 제어 장치의 제어방법.According to claim 9,
If it is determined that the self-diagnosis command is not input, determining that an error correction command is input, and performing error correction of the flow sensor, the control method of the mass flow control device. 제14항에 있어서,
상기 유량센서의 오차보정을 수행하는 단계는,
상기 제1 제어밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 제어밸브는 개방하여 상기 유로를 진공 상태로 형성하는 단계;
상기 제2 제어밸브를 폐쇄하여 유체의 흐름을 차단하는 단계;
상기 제1 제어밸브를 개폐하여 유량제어를 수행하는 단계;
유체의 압력차에 대한 제1 실제 유량값과, 유체의 체적에 대한 제2 실제 유량값을 산출하는 단계;
상기 제1 실제 유량값과 상기 제2 실제 유량값의 오차값을 산출하는 단계;
상기 오차값과 기준값을 비교하여 상기 오차값과 상기 기준값의 일치 여부를 판단하는 단계; 및
상기 오차값과 상기 기준값이 일치된다고 판단되면, 상기 유량센서의 오차보정을 완료하는 단계를 포함하는, 질량 유량 제어 장치의 제어방법.According to claim 14,
The step of performing error correction of the flow sensor,
forming the passage in a vacuum state by closing the first control valve and opening the second control valve;
blocking the flow of fluid by closing the second control valve;
Opening and closing the first control valve to perform flow control;
calculating a first actual flow rate value for the pressure difference of the fluid and a second actual flow rate value for the volume of the fluid;
calculating an error value between the first actual flow rate value and the second actual flow rate value;
comparing the error value with a reference value to determine whether the error value matches the reference value; and
and completing error correction of the flow sensor when it is determined that the error value and the reference value match. 제15항에 있어서,
상기 유량센서의 오차보정을 수행하는 단계는,
상기 오차값과 상기 기준값이 상이하다고 판단되면, 상기 유량센서의 계수를 조정하는 단계를 더 포함하는, 질량 유량 제어 장치의 제어방법.According to claim 15,
The step of performing error correction of the flow sensor,
If it is determined that the error value and the reference value are different, the control method of the mass flow control device further comprising the step of adjusting the coefficient of the flow sensor.
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