KR102588398B1 - 수증기 정량 주입 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수증기 정량 주입 시스템에 관한 것으로서, 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 주입하는 마이크로 펌프; 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 증발기; 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 히팅라인;을 포함하고, 상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 수증기 정량 주입 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행하기 위하여 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입하기 위한 것이다.
본 발명은 과학기술정보통신부 (Ministry of Science and ICT)로부터 연구 자금을 지원받는 한국연구재단 (NRF: National Research Foundation of Korea)의 국가핵심소재연구단 [플랫폼형] (23102005/2020M3H4A3106036, 70%), 과학기술정보통신부 (Ministry of Science and ICT)의 한국표준과학연구원 (KRISS: Korea Research Institute of Standards and Science) 연구운영비지원 (GP2023-0012-09/23011103, 20%), 산업통상자원부 (Ministry of Trade, Industry and Energy)로부터 연구 자금을 지원받는 한국산업기술평가관리원 (Korea Evaluation Institute of Industrial Technology)의 소재부품기술개발사업 (23201020/20011538, 10%)에 의해서 지원받았다.
진공기술은 대표적인 응용기술 중 하나로 반도체·디스플레이, 태양전지, 배터리, 자동차, 화학, 의료·의학, 항공기, 전기·전자, 에너지, 식품산업, 우주개발, 기계산업, 나노과학, 핵융합, 바이오 등의 다양한 산업에 필수적으로 사용되고 있다.
특히, 진공 환경은 수분에 취약하기 때문에 진공을 만들기 위한 진공펌프의 수증기 배기 성능이 매우 중요한 요소이므로, 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 위하여 상기 진공펌프에 주입되는 수증기의 유량을 정밀하게 제어하고 측정하기 위한 시스템이 필요하다.
도 6에 도시된 종래기술은 진공펌프의 가스 배기 성능을 평가할 수 있으나, 이러한 구성은 수증기를 정량적으로 주입하는 것이 어렵고 수분에 취약하기 때문에 수증기 배기 성능을 평가하는 것이 어렵다.
한편, 진공펌프에 주입되는 수증기의 유량을 정밀하게 측정하기 위하여 질량 유량 측정기(MFM: Mass Flow Meter) 또는 질량 유량 제어기(MFC: Mass Flow Controller)를 사용할 수도 있는데, MFM와 MFC를 사용하는 경우, 섭씨 100도 이상의 온도에서 오작동을 일으킬 수 있고, 물이 완전히 기화되지 못하고 내부로 물이 주입되면 고장이 쉽게 일어날 수 있다는 문제점이 있다.
도 7에 도시된 종래기술은 진공펌프의 수증기 배기 성능을 평가하도록 구성되고 수증기 유량을 측정하기 위하여 유량계를 설치하고 있으나, MFM 또는 MFC와 같은 유량계는 온도 또는 물의 유입으로 쉽게 고장날 수 있다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2017-0135576호는 진공펌프의 자가진단장치 및 방법에 관한 것으로서, 진공펌프의 배기속도와 같은 주요한 지표를 별도의 측정설비를 이용하지 않고 펌프 자체 내에서 간단한 조작으로 추정하기 위하여 질소공급유로 상에 질소유량을 제어하기 위한 질량 유량 제어기를 설치하고 질소공급유와 제 1 배기유로 사이를 연결하는 질소분기유로를 구비하고 상기 질소분기유로로 유입되는 질소의 양을 조절하기 위한 질소량 조절부재를 설치하여 질소유량을 달리함에 따른 압력 및 배기속도값의 변화량을 측정할 수 있도록 하고 있으나, 이러한 구성에서는 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행할 수 없고 상기 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입할 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0909143호는 반도체 장치 제조용 진공펌프의 부하 성능 테스트 장치 및 방법에 관한 것으로서, 반도체 장치 제조용 진공펌프의 수리 이후 실제 반도체 장치 제조 공정에 진공펌프를 투입하기 이전에 진공펌프의 불안정한 성능을 사전에 발견함으로써 진공펌프의 고장으로 인해 발생되는 문제점을 미연에 방지하기 위하여 부하 성능 테스트 장치를 진공펌프의 흡입구에 연결하여 실제 반도체 장치 제조 공정과 동일한 부하 상태를 진공펌프에 적용하여 진공도와 가동 상태를 모니터링하고 있으나, 이러한 구성에서는 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행할 수 없고 상기 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입할 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-1174270호는 소닉 노즐을 이용한 진공펌프의 배기속도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 다양하게 넓은 압력 범위에서 높은 정확도를 가지는 측정결과를 얻을 수 있도록 하기 위하여 작동기체가 소닉 노즐부를 통과하는 과정에서 초킹이 일어나도록 하여 작동기체의 유속이 음속으로 일정하게 고정되도록 하고 챔버에서의 압력 및 온도 값만을 이용하여 진공펌프에서의 배기속도를 높은 정확도로 산출해 낼 수 있으나, 이러한 구성은 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행할 수 없고 상기 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입할 수 있는 구성이 필요하다.
등록특허공보 제10-1247337호는 진공펌프 시험장치에 관한 것으로서, 진공펌프의 시험방법을 정립하고 진공펌프 성능시험 기준에 부합하는 시험장치를 설계, 제작하여 진공펌프의 배기속도와 도달진공도를 측정하고 있으나, 이러한 구성은 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행할 수 없고 상기 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입할 수 있는 구성이 필요하다.
특허출원번호 제10-2023-0099398호는 진공펌프의 수증기 배기 성능평가 시스템 및 방법에 관한 것으로서 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행하기 위하여 상기 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입하는 구성을 개시하고 있다.
본 발명은, 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행하기 위하여 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입하기 위하여 수증기가 액화되지 않고 계속 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 주입되도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 목적으로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 기술적 과제는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 포함한다.
본 발명은 수증기 정량 주입 시스템에 관한 것으로서, 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 주입하는 마이크로 펌프; 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 증발기; 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 히팅라인;을 포함하고, 상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 마이크로 펌프는 1 ul/min 이하의 유량까지 정량 주입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 증발기가 지속적으로 수증기를 생성하면서 소정의 압력 이상으로 내부 압력이 커지는 경우 수증기를 배출할 수 있도록 릴리프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 히팅라인의 온도가 상기 증발기의 온도보다 더 높게 설정되어 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 더욱 더 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 히팅라인은 제 1 히팅라인과 제 2 히팅라인을 포함하고, 제 1 히팅라인으로 공급되는 수증기의 유량은 상기 마이크로 펌프에 의하여 공급되는 물의 유량을 기준으로 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 히팅라인에 질량 유량 제어기 또는 질량 유량 측정기를 연결하여 공급되는 수증기의 유량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 수증기 정량 주입 시스템에 관한 것으로서, 수조의 무게를 기록하고 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 주입하는 마이크로 펌프; 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 증발기; 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 히팅라인;을 포함하고, 상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 마이크로 펌프는 1 ul/min 이하의 유량까지 정량 주입하는 것을 특징으로 한다.
상기 증발기가 지속적으로 수증기를 생성하면서 소정의 압력 이상으로 내부 압력이 커지는 경우 수증기를 배출할 수 있도록 릴리프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 히팅라인의 온도가 상기 증발기의 온도보다 더 높게 설정되어 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 더욱 더 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 수증기 정량 주입 방법에 관한 것으로서, 수조로부터 마이크로 펌프로 물을 공급하는 단계; 상기 마이크로 펌프에서, 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기로 주입하는 단계; 상기 증발기에서, 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계; 히팅라인을 통하여 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 단계;를 포함하고, 상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 증발기로부터 상기 진공펌프로 공급되는 수증기의 유량은 상기 마이크로 펌프에 의하여 공급되는 물 유량으로부터 산출되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 수증기 정량 주입 방법에 관한 것으로서, 수조로부터 마이크로 펌프로 물을 공급하는 단계; 상기 마이크로 펌프에서, 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기로 주입하는 단계; 상기 증발기에서, 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계; 히팅라인을 통하여 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 시험용기로 전달되도록 하는 단계; 상기 시험용기 내의 수증기를 진공펌프로 배기하는 단계;를 포함하고, 상기 히팅라인 및 상기 시험용기는 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 수증기 정량 주입 방법에 관한 것으로서, 수조의 무게를 측정하는 단계; 상기 수조로부터 마이크로 펌프로 물을 공급하는 단계; 상기 마이크로 펌프에서, 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기로 주입하는 단계; 상기 증발기에서, 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계; 히팅라인을 통하여 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 단계;를 포함하고, 상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 증발기로부터 상기 진공펌프로 공급되는 수증기의 유량은 상기 수조의 무게 변화로부터 산출되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 수증기 정량 주입 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 기록되는 컴퓨터프로그램일 수 있다.
본 발명의 효과는 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행하는 것을 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는 진공펌프의 수증기 배기 성능평가를 정밀하게 수행하기 위하여 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입하는 것을 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는 진공펌프에 수증기를 정량적으로 주입하기 위하여 수증기가 액화되지 않고 계속 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 주입되도록 하는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 의한 효과는 상기 효과로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 효과는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템을 이용한 진공펌프의 수증기 배기 성능평가 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템을 이용한 진공펌프의 수증기 배기 성능평가 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 구체적인 내부 구성도를 도시한다.
도 4는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 일실시예의 외관을 도시한다.
도 5는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 다른 일실시예의 외관을 도시한다.
도 6은 종래의 진공펌프의 가스 배기 성능평가 시스템을 도시한다.
도 7은 종래의 진공펌프의 수증기 배기 성능평가 시스템을 도시한다.
도 8은 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 다른 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 또 다른 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 2는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템을 이용한 진공펌프의 수증기 배기 성능평가 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 구체적인 내부 구성도를 도시한다.
도 4는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 일실시예의 외관을 도시한다.
도 5는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 다른 일실시예의 외관을 도시한다.
도 6은 종래의 진공펌프의 가스 배기 성능평가 시스템을 도시한다.
도 7은 종래의 진공펌프의 수증기 배기 성능평가 시스템을 도시한다.
도 8은 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 다른 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 또 다른 일실시예의 흐름도를 도시한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성 및 작용에 대해 설명하기로 한다. 이러한 실시예는 예시적인 것으로서 본 발명의 구성 및 작용을 제한하지는 아니하고, 실시예에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 구성 및 작용도 이하 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 경우는 본 발명의 기술적 사상으로 볼 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템을 이용한 진공펌프의 수증기 배기 성능평가 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템(200)은 수조(110), 시험용기(310), 데이터 수집부(400), 진공펌프(500), 수조(120)와 연결되어 상기 진공펌프(500)의 수증기 배기 성능평가를 수행하게 된다.
상기 수조(110)로부터 상기 수증기 정량 주입 시스템(200)으로 물이 공급되고, 상기 수증기 정량 주입 시스템(200)에 물을 증발시켜 수증기로 생성하며, 히팅라인(230)을 통하여 생성된 수증기를 시험용기(310)로 주입한다.
상기 진공펌프(500)가 상기 시험용기(310) 내의 수증기를 배기하여 상기 수조(120)로 보내도록 하고 상기 진공펌프(500)의 배기 성능을 평가하게 된다.
상기 히팅라인(230)은 상기 수증기 정량 주입 시스템(200)으로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 한다.
상기 시험용기(310)는 진공챔버로서 적어도 하나 이상의 진공센서(320)에 의하여 내부 압력을 측정하게 된다.
상기 데이터 수집부(400)는 상기 수증기 정량 주입 시스템(200)과 진공센서(320)로부터 데이터를 수집하여 수증기의 유량을 측정하고 제어하게 된다.
도 2는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템을 이용한 진공펌프의 수증기 배기 성능평가 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템(200)은 수조(110), 시험용기(310), 데이터 수집부(400), 진공펌프(500), 수조(120)와 연결되어 상기 진공펌프(500)의 수증기 배기 성능평가를 수행하게 되는데, 상기 수조(110, 120)에는 각각 저울(111, 121)이 설치되어 공급되는 물과 회수되는 물의 무게를 측정하게 된다.
먼저 상기 수조(110)의 무게를 측정하고, 상기 수조(110)로부터 상기 수증기 정량 주입 시스템(200)으로 물이 공급되고, 상기 수증기 정량 주입 시스템(200)에 물을 증발시켜 수증기로 생성하며, 히팅라인(230)을 통하여 생성된 수증기를 시험용기(310)로 주입한다.
상기 진공펌프(500)가 상기 시험용기(310) 내의 수증기를 배기하여 상기 수조(120)로 보내도록 하고 상기 수조(120)의 무게를 측정하며 상기 진공펌프(500)의 배기 성능을 평가하게 된다.
상기 히팅라인(230)은 상기 수증기 정량 주입 시스템(200)으로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 한다.
상기 시험용기(310)는 진공챔버로서 적어도 하나 이상의 진공센서(320)에 의하여 내부 압력을 측정하게 된다.
상기 데이터 수집부(400)는 상기 수증기 정량 주입 시스템(200)과 진공센서(320) 및 상기 수조(110, 120)의 무게를 측정하는 상기 저울(111, 121)로부터 데이터를 수집하여 수증기의 유량을 측정하고 제어하게 된다.
한편, 상기 수조(110, 120)에는 각각 저울(111, 121)이 설치되어 공급되는 물과 회수되는 물의 무게를 측정하더라도 이는 참고를 위한 것이고, 상기 수증기 정량 주입부(200)에 의하여 물 유량을 측정하고 이로부터 수증기 유량을 산출하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 구체적인 내부 구성도를 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템은 마이크로 펌프(210), 증발기(220), 히팅라인(230)을 포함한다.
상기 마이크로 펌프(210)는 낮은 유량부터 점차 유량을 늘려가며 수조(110)로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기(220)로 주입하는데, 예를 들면, 1 ul/min 이하의 유량까지 정량 주입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 증발기(220)는 상기 마이크로 펌프(210)로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는데, 한정된 공간 내에서의 지속적인 수증기 발생으로 인하여 소정의 압력 이상으로 상기 증발기(220) 내부의 압력이 증가하는 경우 수증기를 배출하여 안전사고를 방지하기 위하여 릴리프 밸브(221)를 연결할 수 있다.
상기 증발기(220) 내부의 압력이 증가하면 상기 릴리프 밸브(221)의 압력도 증가하여 내부의 밸브가 개방되어 수증기를 배출하도록 함으로써 상기 증발기(220)의 손상을 방지한다.
상기 히팅라인(230)은 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 시험용기(310)를 거쳐 진공펌프(500)로 전달되도록 하는데, 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프(500)로 전달되도록 한다.
상기 히팅라인(230)의 온도는 상기 증발기(220)의 온도보다 더 높게 설정하는 것이 바람직한데, 상기 증발기(220)의 온도가 섭씨 110도로 설정되면 상기 히팅라인(230)의 온도는 섭씨 120도로 설정될 수 있다.
상기 히팅라인(230)의 온도를 상기 증발기(220)의 온도보다 더 높게 설정함으로써 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 더욱 더 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프(500)로 전달되도록 할 수 있다.
또한 상기 히팅라인(230)은 상기 증발기(220)로부터 시험용기(310)까지 그 내부에서 온도가 점점 더 증가하도록 하여 수증기가 더욱 더 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프(500)로 전달되도록 할 수 있다.
상기 히팅라인(230)은 수증기의 유로를 히터(도면에 미도시)가 감싸도록 구성하고 상기 히터에 인가되는 전류 또는 전압을 조절하여 상기 증발기(220)로부터 시험용기(310)까지 그 내부에서 온도가 점점 더 증가하도록 할 수 있다.
상기 히팅라인(230)은 제 1 히팅라인(231)과 제 2 히팅라인(232)을 포함하도록 하고 밸브(233, 234, 235, 236, 237)의 개폐에 의하여 제 1 히팅라인(231) 또는 제 2 히팅라인(232) 중 어느 하나로 선택적으로 수증기가 전달되도록 할 수 있다.
제 1 히팅라인(231)으로 공급되는 수증기의 유량은 상기 마이크로 펌프에 의하여 공급되는 물의 유량을 기준으로 산출되도록 할 수 있고, 제 2 히팅라인에는 유량계(240)를 연결하여 공급되는 수증기의 유량을 산출하도록 할 수 있다.
상기 유량계(240)는 질량 유량 제어기 또는 질량 유량 측정기일 수 있는데, 수증기의 온도와 액화되지 못한 물의 유입으로 쉽게 손상될 수 있으므로 일시적으로 연결되어 수증기의 유량을 산출하도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 히팅라인(230)에는 벤트(238)를 연결하여 성능평가의 종료 후에 상기 히팅라인(230) 내부의 잔존 유체를 제거하도록 할 수 있고, 상기 진공펌프(500)로 수증기가 유입되기 전에는 수증기가 잘 생성되는지 확인할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 일실시예의 외관을 도시한다.
도 4를 참조하면, 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템을 실제로 구축한 경우의 외관을 도시하고 있는데, 마이크로 펌프(210), 증발기(220), 히팅라인(230)을 케이스 내부 또는 상부 외면에 설치하고 있다.
상기 케이스 상부 외면에는 초순수를 담은 보관통인 수조(110)가 설치된다.
상기 케이스 내부에는 상기 마이크로 펌프(210)가 설치되고, 상기 마이크로 펌프(210)는 낮은 유량부터 점차 유량을 늘려가며 상기 수조(110)로부터 공급되는 물을 정량적으로 상기 증발기(220)로 주입하는데, 예를 들면, 1 ul/min 이하의 유량까지 정량 주입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 증발기(220)는 상기 케이스 상부 외면에 설치되고 상기 마이크로 펌프(210)로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는데, 한정된 공간 내에서의 지속적인 수증기 발생으로 인하여 소정의 압력 이상으로 상기 증발기(220) 내부의 압력이 증가하는 경우 수증기를 배출하여 안전사고를 방지하기 위하여 릴리프 밸브(221)를 연결할 수 있다.
상기 증발기(220) 내부의 압력이 증가하면 상기 릴리프 밸브(221)의 압력도 증가하여 내부의 밸브가 개방되어 수증기를 배출하도록 함으로써 상기 증발기(220)의 손상을 방지한다.
상기 히팅라인(230)은 수증기의 유로를 히터(도면에 미도시)가 감싸도록 구성되는데, 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 시험용기(310)를 거쳐 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프(500)로 전달되도록 한다.
상기 히팅라인(230)의 온도는 상기 증발기(220)의 온도보다 더 높게 설정하는 것이 바람직한데, 상기 증발기(220)의 온도가 섭씨 110도로 설정되면 상기 히팅라인(230)의 온도는 섭씨 120도로 설정될 수 있다.
상기 히팅라인(230)의 온도를 상기 증발기(220)의 온도보다 더 높게 설정함으로써 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 더욱 더 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프(500)로 전달되도록 할 수 있다.
상기 히팅라인(230)은 제 1 히팅라인(231)과 제 2 히팅라인(232)을 포함하도록 하고 밸브(233, 234, 235, 236, 237)의 개폐에 의하여 제 1 히팅라인(231) 또는 제 2 히팅라인(232) 중 어느 하나로 선택적으로 수증기가 전달되도록 할 수 있다.
제 1 히팅라인(231)으로 공급되는 수증기의 유량은 상기 마이크로 펌프에 의하여 공급되는 물의 유량을 기준으로 산출되도록 할 수 있고, 제 2 히팅라인에는 유량계(240)를 연결하여 공급되는 수증기의 유량을 산출하도록 할 수 있다.
상기 유량계(240)는 질량 유량 제어기 또는 질량 유량 측정기일 수 있는데, 수증기의 온도와 액화되지 못한 물의 유입으로 쉽게 손상될 수 있으므로 일시적으로 연결되어 수증기의 유량을 산출하도록 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 히팅라인(230)에는 벤트(238)를 연결하여 성능평가의 종료 후에 상기 히팅라인(230) 내부의 잔존 유체를 제거하도록 할 수 있고, 상기 진공펌프(500)로 수증기가 유입되기 전에는 수증기가 잘 생성되는지 확인할 수 있도록 한다.
케이스의 전면에는 제어패널(600)을 설치하여 각 부분의 온도 및 수증기의 유량을 제어하도록 하고 각종 수치를 디스플레이하도록 하여 수증기 정량 주입 시스템의 동작 상태를 점검할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템의 다른 일실시예의 외관을 도시한다.
도 5를 참조하면, 본 발명인 수증기 정량 주입 시스템을 실제로 구축한 경우 일실시예의 외관을 도시하고 있는데, 마이크로 펌프(210), 증발기(220), 히팅라인(230)을 케이스 내부 또는 상부 외면에 설치하고 있다.
상기 케이스 상부 외면에는 초순수를 담은 보관통인 수조(110)가 설치된다.
상기 케이스 내부에는 상기 마이크로 펌프(210)가 설치되고, 상기 마이크로 펌프(210)는 낮은 유량부터 점차 유량을 늘려가며 상기 수조(110)로부터 공급되는 물을 정량적으로 상기 증발기(220)로 주입하는데, 예를 들면, 1 ul/min 이하의 유량까지 정량 주입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 증발기(220)는 상기 케이스 상부 외면에 설치되고 상기 마이크로 펌프(210)로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는데, 한정된 공간 내에서의 지속적인 수증기 발생으로 인하여 소정의 압력 이상으로 상기 증발기(220) 내부의 압력이 증가하는 경우 수증기를 배출하여 안전사고를 방지하기 위하여 릴리프 밸브(221)를 연결할 수 있다.
상기 증발기(220) 내부의 압력이 증가하면 상기 릴리프 밸브(221)의 압력도 증가하여 내부의 밸브가 개방되어 수증기를 배출하도록 함으로써 상기 증발기(220)의 손상을 방지한다.
상기 히팅라인(230)은 수증기의 유로를 히터(도면에 미도시)가 감싸도록 구성되는데, 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 시험용기(310)를 거쳐 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프(500)로 전달되도록 한다.
상기 히팅라인(230)의 온도는 상기 증발기(220)의 온도보다 더 높게 설정하는 것이 바람직한데, 상기 증발기(220)의 온도가 섭씨 110도로 설정되면 상기 히팅라인(230)의 온도는 섭씨 120도로 설정될 수 있다.
상기 히팅라인(230)의 온도를 상기 증발기(220)의 온도보다 더 높게 설정함으로써 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 더욱 더 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프(500)로 전달되도록 할 수 있다.
상기 히팅라인(230)은 제 1 히팅라인(231)과 제 2 히팅라인(232)을 포함하도록 하고 밸브(233, 234, 235, 236, 237)의 개폐에 의하여 제 1 히팅라인(231) 또는 제 2 히팅라인(232) 중 어느 하나로 선택적으로 수증기가 전달되도록 할 수 있다.
필요에 따라, 제 1 히팅라인(231) 또는 제 2 히팅라인(232)으로 공급되는 수증기의 유량은 상기 마이크로 펌프에 의하여 공급되는 물의 유량을 기준으로 산출되도록 할 수 있다.
또한 상기 히팅라인(230)에는 벤트(238)를 연결하여 성능평가의 종료 후에 상기 히팅라인(230) 내부의 잔존 유체를 제거하도록 할 수 있고, 상기 진공펌프(500)로 수증기가 유입되기 전에는 수증기가 잘 생성되는지 확인할 수 있도록 한다.
케이스의 전면에는 제어패널(600)을 설치하여 각 부분의 온도 및 수증기의 유량을 제어하도록 하고 각종 수치를 디스플레이하도록 하여 수증기 정량 주입 시스템의 동작 상태를 점검할 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 8을 참조하면, 본 발명인 수증기 정량 주입 방법은 먼저, 수조(110)로부터 마이크로 펌프(210)로 물을 공급하는 단계(S100)를 수행하고, 상기 마이크로 펌프(210)에서, 상기 수조(110)로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기(220)로 주입하는 단계(S200)를 수행한다.
다음은, 상기 증발기(220)에서, 상기 마이크로 펌프(210)로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계(S300)를 수행하고, 히팅라인(230)을 통하여 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 진공펌프(500)로 전달되도록 하는 단계(S400)를 수행한다.
상기 히팅라인(230)은 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프(500)로 전달되도록 한다.
상기 증발기(220)로부터 상기 진공펌프(500)로 공급되는 수증기의 유량은 상기 마이크로 펌프에 의하여 공급되는 물 유량으로부터 산출할 수 있다.
도 9는 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 다른 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 9를 참조하면, 본 발명인 수증기 정량 주입 방법은 먼저, 수조(110)로부터 마이크로 펌프(210)로 물을 공급하는 단계(S100)를 수행하고, 상기 마이크로 펌프(210)에서, 상기 수조(110)로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기(220)로 주입하는 단계(S200)를 수행한다.
다음은, 상기 증발기(220)에서, 상기 마이크로 펌프(210)로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계(S300)를 수행하고, 히팅라인(230)을 통하여 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 시험용기(310)로 전달되도록 하는 단계(S400)를 수행하며, 상기 시험용기(310) 내의 수증기를 진공펌프(500)로 배기하는 단계(S500)를 수행한다.
상기 증발기(220), 상기 히팅라인(230), 상기 시험용기(310)는 순서대로 점점 온도가 높아지도록 설정하는 것이 바람직한데, 상기 증발기(220)의 온도가 섭씨 110도로 설정되면 상기 히팅라인(230)의 온도는 섭씨 120도로 설정되고, 상기 상기 시험용기(310)의 온도는 섭씨 130도로 설정될 수 있다.
결국, 상기 히팅라인(230) 및 상기 시험용기(310)는 상기 증발기(220)로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프(500)로 전달되도록 한다.
도 10은 본 발명인 수증기 정량 주입 방법의 또 다른 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 10을 참조하면, 본 발명인 수증기 정량 주입 방법은 먼저 수조의 무게를 측정하는 단계(S110)를 수행하고, 상기 수조로부터 마이크로 펌프로 물을 공급하는 단계(S100)를 수행한다.
다음은, 상기 마이크로 펌프에서, 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기로 주입하는 단계(S200)를 수행하고, 상기 증발기에서, 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계(S300)를 수행하며, 히팅라인을 통하여 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 단계(S400)를 수행한다.
상기 증발기(220)와 상기 히팅라인(230)은 순서대로 점점 온도가 높아지도록 설정하는 것이 바람직한데, 상기 증발기(220)의 온도가 섭씨 110도로 설정되면 상기 히팅라인(230)의 온도는 섭씨 120도로 설정될 수 있다.
상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 방법.
상기 증발기(220)로부터 상기 진공펌프(500)로 공급되는 수증기의 유량은 상기 수조의 무게 변화로부터 산출될 수 있고, 먼저 물 유량을 측정하고 이로부터 수증기 유량을 산출할 수 있다.
한편, 상기 수조(110, 120)에는 각각 저울(111, 121)이 설치되어 공급되는 물과 회수되는 물의 무게를 측정하더라도 이는 참고를 위한 것이고, 상기 수증기 정량 주입부(200)에 의하여 물 유량을 측정하고 이로부터 수증기 유량을 산출하는 것이 바람직하다.
또한 이와 같은 수증기 정량 주입 방법의 흐름도는 컴퓨터프로그램으로 구현될 수 있으며, 본 발명의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다는 점에서 하나의 하드웨어 또는 개별적인 하드웨어에서 구동되는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 또한 본 발명의 수증기 정량 주입 방법은 컴퓨터프로그램으로서 저장매체에 기록되어 구현될 수도 있다.
20: 가스 주입 장치
21: 수증기 주입 장치
110, 120: 수조
111, 121: 저울
200: 수증기 정량 주입 시스템
210: 마이크로 펌프
220: 증발기
221: 릴리프 밸브
230, 231: 히팅라인
233, 234, 235, 236, 237: 밸브
238: 벤트
240: 유량계
310: 시험용기
320: 진공센서
400: 데이터 수집부
500: 진공펌프
600: 제어패널
21: 수증기 주입 장치
110, 120: 수조
111, 121: 저울
200: 수증기 정량 주입 시스템
210: 마이크로 펌프
220: 증발기
221: 릴리프 밸브
230, 231: 히팅라인
233, 234, 235, 236, 237: 밸브
238: 벤트
240: 유량계
310: 시험용기
320: 진공센서
400: 데이터 수집부
500: 진공펌프
600: 제어패널
Claims (16)
- 수증기 정량 주입 시스템에 있어서,
수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 주입하는 마이크로 펌프;
상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 증발기;
상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 히팅라인;을 포함하고,
상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로 펌프는 1 ul/min 이하의 유량까지 정량 주입하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 증발기가 지속적으로 수증기를 생성하면서 소정의 압력 이상으로 내부 압력이 커지는 경우 수증기를 배출할 수 있도록 릴리프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 히팅라인의 온도가 상기 증발기의 온도보다 더 높게 설정되어 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 더욱 더 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 히팅라인은 제 1 히팅라인과 제 2 히팅라인을 포함하고,
제 1 히팅라인으로 공급되는 수증기의 유량은 상기 마이크로 펌프에 의하여 공급되는 물의 유량을 기준으로 산출되는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
제 2 히팅라인에 질량 유량 제어기 또는 질량 유량 측정기를 연결하여 공급되는 수증기의 유량을 산출하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 수증기 정량 주입 시스템에 있어서,
수조의 무게를 기록하고 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 주입하는 마이크로 펌프;
상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 증발기;
상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 히팅라인;을 포함하고,
상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 마이크로 펌프는 1 ul/min 이하의 유량까지 정량 주입하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 증발기가 지속적으로 수증기를 생성하면서 소정의 압력 이상으로 내부 압력이 커지는 경우 수증기를 배출할 수 있도록 릴리프 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 히팅라인의 온도가 상기 증발기의 온도보다 더 높게 설정되어 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 더욱 더 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 시스템.
- 수증기 정량 주입 방법에 있어서,
수조로부터 마이크로 펌프로 물을 공급하는 단계;
상기 마이크로 펌프에서, 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기로 주입하는 단계;
상기 증발기에서, 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계;
히팅라인을 통하여 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 단계;를 포함하고,
상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 방법.
- 제 11항에 있어서,
상기 증발기로부터 상기 진공펌프로 공급되는 수증기의 유량은 상기 마이크로 펌프에 의하여 공급되는 물 유량으로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 방법.
- 수증기 정량 주입 방법에 있어서,
수조로부터 마이크로 펌프로 물을 공급하는 단계;
상기 마이크로 펌프에서, 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기로 주입하는 단계;
상기 증발기에서, 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계;
히팅라인을 통하여 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 시험용기로 전달되도록 하는 단계;
상기 시험용기 내의 수증기를 진공펌프로 배기하는 단계;를 포함하고,
상기 히팅라인 및 상기 시험용기는 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 방법.
- 수증기 정량 주입 방법에 있어서,
수조의 무게를 측정하는 단계;
상기 수조로부터 마이크로 펌프로 물을 공급하는 단계;
상기 마이크로 펌프에서, 상기 수조로부터 공급되는 물을 정량적으로 증발기로 주입하는 단계;
상기 증발기에서, 상기 마이크로 펌프로부터 주입되는 물을 증발시켜 수증기로 생성하는 단계;
히팅라인을 통하여 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 진공펌프로 전달되도록 하는 단계;를 포함하고,
상기 히팅라인은 상기 증발기로부터 생성된 수증기가 액화되지 않고 수증기 상태를 유지하면서 상기 진공펌프로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 증발기로부터 상기 진공펌프로 공급되는 수증기의 유량은 상기 수조의 무게 변화로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 수증기 정량 주입 방법.
- 제 11 항 내지 제 15 항 중 적어도 어느 한 항의 수증기 정량 주입 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 기록되는 컴퓨터프로그램.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020230101736A KR102588398B1 (ko) | 2023-08-03 | 2023-08-03 | 수증기 정량 주입 시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230101736A KR102588398B1 (ko) | 2023-08-03 | 2023-08-03 | 수증기 정량 주입 시스템 및 방법 |
Publications (1)
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| KR102588398B1 true KR102588398B1 (ko) | 2023-10-12 |
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2023
- 2023-08-03 KR KR1020230101736A patent/KR102588398B1/ko active IP Right Grant
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