KR19980042035A - 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들의 유량 조정 장치 - Google Patents

실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들의 유량 조정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들의 유량을 조정하기 위한 장치에 관한 것으로, 한편으로는 일정 압력하의 가스 공급원과 연결되어 있고 다른 한편으로는 장치(3)에 연결되어 있는 상시 개방 이송 라인(7;85)과, 이송 라인(7;85) 내에 위치하는 제1 교정 교축부(27)를 포함한다. 상기 장치는 이송 라인(7;85) 내에 위치한 분기 밸브(29) 또는 4방향 밸브(402)에 일단부가 연결되고 타단부를 통해 이송 라인의 연결 지점에 연결되는 바이패스 라인(31;91)과, 상기 바이패스 라인(31;91) 내에 위치한 제2 교정 교축부(41)와를 추가로 포함한다.

Description

실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들의 유량 조정 장치
본 발명은 실질적으로 몰당 질량(molar mass)이 다른 가스들의 유량을 조정하기 위한 장치에 관한 것이다.
고순도의 가스들을 분석하는 분야에서, 대기압 이온화 질량 분광계(atmospheric-pressure ionization mass spectrometer)와 같은 미량 불순물 분석기(trace-impurity analyzer)를 사용하여 여러 종류의 가스를 연속적으로 분석할 필요성이 점점 더 커지고 있다.
분석기가 최적으로 작동할 수 있도록 하기 위하여, 분석기로 유입되는 가스의 체적 유량을 분석될 가스와는 관계 없이 거의 일정한 값으로 설정할 필요가 있다.
분석될 가스가 오염되지 않도록 하기 위하여, 가스 유량을 조정하기 위한 교정 오리피스(calibrated orifice)가 사용되며, 이러한 오리피스는 가스를 분석기로 송출하기 위한 라인 내에 장착된다. 오리피스의 상측부 압력이 오리피스의 하측부 압력보다 최소한 2배 이상인 음속 상태(sonic regime)에서, 오리피스의 상측부 압력을 제어함으로써 송출 라인으로 유입되는 가스 유량을 일정 범위 내에서 제어할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 교정 오리피스를 이용하여 가스 유량을 조정하는 것은 분석될 가스가 실질적으로 다른 몰당 질량을 갖는 경우, 가령 수소와 질소인 경우에는 문제점이 생기는데, 왜냐하면 동일한 상측부 압력에 대하여 체적 유량이 M-1/2에 비례하기 때문이다(M은 가스의 몰 질량).
이러한 경우에 교정 오리피스를 통한 수소의 체적 유량은 동일한 상측부 압력에 대해 질소의 유량보다 거의 4배에 이른다.
최적의 유량을 얻기 위하여 오리피스의 상측부 압력을 크게 변화시키는 것은 대부분의 경우에 기술적인 이유로 불가능하다. 몰당 질량이 더 큰 가스에 대해 동일한 최적 유량을 얻기 위해 필요한 고압을 장치가 지탱할 수 없고, 이러한 경우에 오리피스는 몰당 질량이 더 작은 가스의 최적 유량을 위해 설계되어 있으며 또는 반대의 경우에, 필요한 상측부 압력이 너무 작아서 유량을 조정하기 위해 필요한 음속 상태가 더 이상 보장되지 않는다.
따라서, 오리피스의 상측부 압력을 충분히 변화시키지 않고서는 분석기로 송출되는 가스의 최적 유량은 보장될 수 없다.
또한, 고순도 가스들을 분석하는 분야에서는 상측부의 압력이 크게 변화하는 것을 피해야 하는데, 왜냐하면 이러한 압력 변화로 인해 천이 상태(transient regime)가 생기는데, 그 천이 상태 동안에 가스와 접촉하는 어떤 표면은 분자를 제거 또는 흡수하기 쉽고, 어떤 방법은 라인에서 흐르는 가스의 조성을 변경시키기 때문이다.
실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들이 사용되는 희석 유닛(dilution unit)에 대해서 전술한 것과 유사한 문제점이 발생한다.
매우 민감한 분석기를 제공하도록 설계된 장치가 출원인 회사의 이름으로 출원된 FR-A-2714968에 공지되어 있다. 이 장치는 희석 유닛의 여러 단(stage)에 정확히 부분화된 유량을 제공하기 위하여 순수한 가스 공급원으로부터의 전유량을 분할하는 수단을 포함한다. 이러한 유량의 분할은 순수한 가스를 샘플링하기 위한 라인에 평행하게 연결된 두 개의 바이패스 라인을 이용하여 이루어진다. 교정 오리피스는 각 바이패스 라인의 유입구에 위치하고, 유량 조정기는 전유량을 희석 유닛에 공급하기 위하여 샘플링 라인 내에 위치한다.
부여된 체적 유량에 있어, 오리피스의 상측부 압력은 M+1/2에 비례한다(여기서, M은 교축부를 통해 흐르는 가스의 몰당 질량이다). 따라서, 부여된 체적 유량에서, 수소처럼 가벼운 가스의 경우에 상측부의 압력은 질소와 비교해서 약 4배 정도 작다는 것을 이해할 수 있다.
따라서, 유량을 분할하기 위한 오리피스가 몰당 질량이 큰 가스에 대해 설계된다면, 음속 상태를 보장할 수 없고, 또는 동일한 유량 분할 수단이 가벼운 가스에 대해 사용될 때에도 마찬가지이다. 그러나, 유량을 정확히 조정하기 위하여, 음속 또는 아음속 상태 조건을 절대적으로 만족시켜야 한다. 이러한 경우에도, 라인 내의 가스 조성에 영향을 주는 천이 상태의 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 알려진 상측부 압력에 기초하여 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들을 조정할 수 있고, 라인 내에 천이 유량 또는 천이 압력 상태를 일으키지 않는 조정 장치를 제공함으로써 몰당 질량이 매우 다른 가스들과 관련된 문제점들을 해결하고자 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들의 유량을 조정하기 위한 장치를 제공하는데, 한편으로는 공지의 압축 가스 공급원과 연결되어 있고 다른 한편으로는 장치에 연결되어 있는 상시 개방(always-open) 이송 라인과, 이송 라인 내에 위치하는 제1 교정 교축부를 포함하는 유량 조정 장치에 있어서, 이송 라인 내에 위치한 분기 밸브 또는 4방향 밸브에 일단부가 연결되고 타단부를 통해 이송 라인의 연결 지점에 연결되는 바이패스 라인과, 이 바이패스 라인 내에 위치한 제2 교정 교축부를 추가로 포함하며, 상기 밸브는 이송 라인을 바이패스 라인과 연통시키는 제1 위치와 바이패스 라인을 이송 라인으로부터 격리시키는 제2 위치 사이에서 전환가능하고, 상기 제1 교정 교축부는 밸브와 연결지점 사이의 이송 라인 부분 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 장치는 다음과 같은 1개 이상의 특징들을 포함한다.
a) 제2 교정 교축부는 바이패스 라인의 하측 단부에 가깝게 위치한다.
b) 교정 교축부는 교정 오리피스이다.
c) 사용되는 밸브는 바이패스 라인의 하측 단부(이송 라인과 바이패스 라인 사이의 연결 지점의 하측부)에 놓여 있는 4방향 밸브이고, 다음에 상기 제1 교정 교축부는 바이패스 라인의 상측부 연결 지점과 밸브 사이의 이송 라인 부분 상에, 즉 이 밸브의 상측부에 놓여 있다. 누설 통로(leakage way)라 명명될 수 있는 4번째 통로에 추가 교정 교축부를 위치시키는 것이 유리한데, 이 교축부는 그 지름이 제1 및 제2 교축부의 지름보다 약간 커서, 이 라인에서의 누설양을 작게 유지할 수 있다.
이러한 구조의 상세한 작동은 이하에서 도면과 관련하여 설명한다.
d) 사용되는 밸브는 바이패스 라인이 이송 라인과 연결되는 지점의 상측부 또는 하측부에 놓여 있는 분기 밸브이며, 다음에 제1 교정 교축부가 경우에 따라 밸브의 상측부 또는 하측부에 놓여 있다.
e) 두 개의 분기 밸브가 사용되는데, 하나가 바이패스 라인이 이송 라인과 연결되는 지점에 위치하며, 다음에 제1 교정 교축부가 두 밸브 사이의 이송 라인 부분 상에 놓인다.
f) 분기 밸브는 제1 단부를 통해 바이패스 라인과 영구히 연결되어 있는 제1 도관과, 이송 라인 내에 위치하는 제2 도관과, 제1 도관이 제2 도관과 연통하게 하는 위치와 제1 도관이 제2 도관으로부터 격리되는 위치 사이에서 전환될 수 있는 액츄에이터(actuator)와를 포함하며, 상기 제2 도관은 흐름 정체 체적(flow-stagnation volume)이 없다.
g) 밸브의 제2 도관은 제1 도관의 제2 단부가 나타나는 챔버를 포함하고, 밸브는 밸브의 액츄에이터에 의해 작동되는 폐쇄 요소를 포함하며, 상기 격리 위치에서 이 폐쇄 요소는 상기 챔버내에 나타나는 제1 도관의 단부를 폐쇄하고, 상기 연통 위치에서 제1 도관의 상기 단부에 대해 뒤로 옮겨진다.
h) 상기 챔버 내에서 나타나는 제1 도관의 단부에는 챔버 속으로 돌출하는 밀봉부가 구비되며, 폐쇄 요소는 밀봉부와 대향하는 챔버 벽의 일부를 형성하는 탄성변형식 격판(diaphragm)을 포함하고, 이 격판은 상기 격리 위치에서 액츄에이터의 추진기(pusher)에 의해 격판의 스프링 힘에 대항하여 밀봉부 위로 밀봉·압입된다.
i) 밸브는 상기 연통 위치와 격리 위치 사이에서 액츄에이터가 전환되는 것을 제어하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 도면과 관련하여 이하에서 설명하는 실시예(본 발명을 제한하려는 것이 아니다)를 통해 명백해질 것이다.
도 1은 분석할 가스 또는 순수 가스, 그렇지 않으면 소정양의 불순물이 채워진 가스를 장치로 송출하기 위한 장치의 개괄도.
도 2는 격리 위치에 있는 도 1의 정화 유닛의 밸브와 조정 분기 밸브를 도 3의 II-II 선을 따라 취한 단면도.
도 3은 연통 위치에서의 동일한 밸브를 도 2의 III-III 선을 따라 취한 단면도.
도 4a는 격리 위치에서의 밸브를 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도.
도 4b는 연통 위치에서의 밸브를 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도.
도 5a, 도 5b, 도 5c는 본 발명에 따른 조정 장치의 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 희석단의 도식도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
27 : 교정 오리피스
31 : 바이패스 라인
33 : 제1 도관
35 : 제2 도관
37 : 액츄에이터
도 1은 대기압 이온화 질량 분광계의 가스 내의 미량 불순물을 분석하기 위한 장치(3)에 가스를 송출하기 위한 설비(1)를 도시한다. 이러한 분석기(3)는 가스 내에서 10-2내지 10-5ppm 또는 10-3내지 10-6ppm의 매우 작은 농도의 미량 불순물을 측정할 수 있다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 상기 설비(1)는 순수한 기준 가스 또는 제로 가스, 즉 10-5내지 10-2ppm의 범위의 농도에서 변하는, 통상 10-5ppm 미만의 불순물, 즉 H2O, CO2, CO, O2, CH4, H2등의 공지의 불순물로 채워진 가스 또는 그렇지 않으면 분석될 가스를 선택적으로 장치(3)에 송출한다. 또한, 상기 설비는 가스를 분석기(3)로 유입하는 것과 관련된 패러미터, 가령 압력이라든지 유량 등을 제어해야 한다.
추가하여, 상기 설비는 분석될 여러 종류의 가스를 연속적으로 사용할 수 있어야 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 분석될 압축 가스 공급원(5)을 샘플링 라인(6)을 통해 가스 송출 설비(1)에 연결한다. 상기 공급원(5)은, 가령 분석할 한 종류의 가스의 단일 공급원 또는 여러 종류의 압축 가스를 공급하는 몇 개의 공급원을 포함할 수 있는데, 각각의 가스 공급원은 여러 종류의 가스 중 어느 하나를 장치에 송출하도록 한 장치, 가령 1996년 6월 18일에 출원인 회사 이름으로 출원된 프랑스 특허 출원 제 960756096 호에 개시된 장치에 샘플링 라인을 통해 연결된다.
샘플링 라인(6)은 한편으로는 분석 라인(7)에 연결되고, 다른 한편으로는 순수 가스 또는 소정양의 가스 불순물이 채워진 가스를 송출하기 위한 장치(9)의 이송 라인(8)에 연결된다.
분석 라인(7)과 송출 장치(9)의 유출 라인(10)은 각각, 분석 라인(7) 내에 함유된 가스 또는 송출 장치(9)의 유출 라인(10)에 의해 배출된 가스를 장치(3)에 송출하기 위하여, 선택 장치(13)의 대응하는 유입 라인(11,12)에 연결된다.
실질적으로 몰당 질량이 다른 분석될 가스에 대해 소정양의 유량을 조정하기 위한 장치(14A)가 분석 라인(7) 내에 위치한다.
송출 장치(9)는 순수 가스 공급원, 불순물 공급원(15), 그리고 소정의 방식으로 순수 가스 내에 함유된 불순물을 희석시키는 수단(16)을 포함한다.
순수 가스 공급원은 한편으로는 분석될 가스의 공급원(5)과, 다른 한편으로는 공급원(5)에 의해 배출된 가스를 정화시키기 위한 유닛(17)으로 구성되며, 정화 유닛에 이송되는 가스의 유량은 이송 라인(8) 내에 위치한 질량 유량 조정기(18)에 의해 제어된다.
정화 유닛을 유량 조정 장치의 하측에 있도록 하는 것이 유리하다는 것을 발견하였다.
희석 수단(16)은 정화 유닛(17)에 의해 배출된 가스 유량을 분할하는 수단(19)을 포함하는데, 상기 수단은 연속적으로 놓인 희석단(20,21,22)에 가스를 이송시킨다.
유량 분할 수단(19)의 분기(分岐, branch)(23)는 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들에 대하여 소정의 상측 가스 압력을 조정하기 위한 장치(14B)를 포함하는데, 이 장치(14B)의 구조는 조정 장치(14A)와 동일하다.
가스 송출 설비(1)의 여러 유닛의 구조 및 작동을 이하에서 상세히 설명한다.
I. 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들의 유량 조정 장치
I.1 조정 장치의 구조
조정 장치(14A)는 분석 라인(7) 내에 위치한다. 이 조정 장치(14A)의 상측부에는 조정 장치(14A) 상측부의 압력을 결정하기 위한 압력 게이지(25)가 위치한다.
조정 장치(14A)는 도시된 실시예에 있어서(다른 실시예는 도 5의 범위 내에서 도시된다) 분석 라인(7) 내에 위치한 교정 교축부(27), 가령 교정 오리피스를 포함한다. 바이패스 라인(31)을 선택적으로 사용하기 위하여 오리피스(27)의 상측부에 분기 밸브(29)가 위치한다(점선에 의해 개략적으로 도시하였다).
상기 밸브(29)는 일단부가 바이패스 라인(31)에 영구히 연결되어 있는 제1 도관(33)을 포함한다. 상기 밸브는 또한 분석 라인(7) 내에 위치한 상시 개방 제2 도관(35)을 포함한다.
밸브(29)의 제1 도관(33) 및 제2 도관(35)은 이하에서 상세하게 설명하는 것처럼 액츄에이터(37)에 의해 서로 연통될 수 있는데, 상기 액츄에이터는 제1 도관(33)을 제2 도관(35)과 연통시키는 위치와 제1 도관(33)을 제2 도관(35)으로부터 격리시키는 위치사이에서 전환될 수 있다. 바이패스 라인(31)은 오리피스(27)의 하측부에서 그 타단부(39)를 통해 분석 라인(7)에 연결된다.
제2 교정 오리피스(41)가 유리하게도 바이패스 라인(31) 내에, 가능하다면 바이패스 라인의 단부(39)와 가깝게 위치한다. 따라서, 오리피스(41)와 단부(39) 사이에 놓인 바이패스 라인(31) 부분에 의해 두 도관(33,35)의 격리 위치에서 형성되는 흐름 정체 체적은 가능한 한 작게 된다.
본 실시예에 있어서 조정 장치(14B)의 구조는 장치(14A)와 동일한다. 이것이 동일한 요소에 대해 동일한 참조 부호를 사용하는 이유이다.
따라서, 이 장치는 정화 장치(17)에 의해 배출된 순수 가스를 이송하기 위한 이송 라인(85) 내에 위치한 제1 오리피스(27)를 포함한다. 장치(14A)의 분기 밸브와 동일한 분기 밸브(29)가 이송 라인(85) 내에 위치한다. 바이패스 라인(91)의 일단부가 밸브(29)의 도관(33)에 연결된다. 바이패스 라인(91)의 타단부는 오리피스(27)의 하측부에서 이송 라인(85)에 연결된다. 교정 오리피스(41)는 단부(92)와 가능한 한 가깝게 위치하는데, 상기 단부(92)를 통해 바이패스 라인(91)이 이송 라인(85)에 연결된다.
I.2. 조정 장치의 분기 밸브의 구조
조정 장치(14A,14B)에 설치된 밸브(29)의 실시예를 이하에서 상세히 설명한다. 전해연마한(electropolished) DAD 형의 이러한 밸브는, 예컨대 뉴프로사(NUPRO Company) 및 스와지로크사(SWAGELOK Company)에서 제조·판매하는 밸브이다.
도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 밸브(29)는 제1 도관(33) 및 제2 도관(35)이 구성되어 있는 본체부(51), 폐쇄 부재(52), 그리고 너트(53)에 의해 상기 본체부(51) 위로 나사고정되는 액츄에이터(37)(부분적으로 도시)를 포함한다.
제2 도관(35)(도 2)은 두 개의 도관 부분(55,57)에 의해, 그리고 선대칭의 환상(環狀) 챔버(59)에 의해 형성된다. 상기 챔버(59) 바닥의 측부에 나타나는 것은 각 도관 부분(55,57)의 두 단부(55A,57A)이다.
각 도관 부분(55,57)의 타단부(55B,57B)는 본체부(51) 상의 각 측방향 연결부(56)에서 나타난다. 이러한 단부(55B,57B)는 지름방향으로 대향하여 배치된다. 두 개의 연결부(56)는 조정 장치(14A)와 관련하여 분석 라인(7)과 연결되고, 조정 장치(14B)와 관련하여 이송 라인(85)에 연결되도록 한 것이다.
챔버(59)는 본체부(51)의 상측면에 형성된 실질적으로 원통형의 리세스(61)에 의해, 그리고 폐쇄 부재(52)에 의해 형성된다. 상기 폐쇄 부재 그 자체는 서로 접합된 두 개의 격판(63)의 조합으로 구성되고, 이러한 격판은 리세스(61)를 덮고 있으며, 챔버(59)의 상측벽을 구성한다.
격판(63)은 탄성적으로 변형가능한, 예컨대 금속으로 제조된다. 각각의 격판(63)은 디스크형이며, 격판의 중심부는 본체부(51)에서 멀어지는 방향에서 반구형으로 형성되어 있다. 격판(63)의 연부는 리세스(61)의 환상 연부와 액츄에이터(37)의 일부를 형성하는 유지 부재(67)의 환상 연부와의 사이에서 밀봉식으로 클램핑된다. 상기 유지 부재(67)는 격판(63)의 반구형부가 이동할 수 있도록 접시형태로 제조된다.
격판(63)과 대향하는 중앙부에서, 유지 부재(67)는 안내 보어(guide bore)(69)를 포함하는데, 이 보어 내에서 액츄에이터(37)의 로드(72)에 의해 구동되는 추진기(pusher)(71)가 활주할 수 있다.
밸브(29)의 제1 도관(33)은 도관 부분(55,57)의 단부(55B,57B)에 의해 형성된 축에 수직하게 연장하는 일직선의 일단 폐쇄 구멍(blind hole)과, 리세스(61)의 중앙부에서 나타나는 연결 덕트(73)를 포함한다.
제1 도관(33)의 일단부(33A)는 본체부(51) 상의 각 측방향 연결부(64)에서 나타나고, 장치(14A)의 경우에 바이패스 라인(31)에 연결되거나 또는 장치(14B)의 경우에는 바이패스 라인(91)에 연결되도록 되어 있다.
리세스(61)에서 나타나는 덕트(73)의 일단부는, 밸브의 본체부(51) 속으로 강압적으로 설치되어 챔버(59) 속으로 돌출하는 원통형의 밀봉부(75)를 포함한다.
도 2 및 도 4a에는 제1 도관(33)을 제2 도관(35)으로부터 격리시키는 위치에서의 밸브(29)가 도시되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 격판(63)의 중앙부는 추진기(75)에 의해 밀봉부(75) 상으로 밀봉·압입되어 덕트(73)는 챔버(59)로부터 격리된다.
그럼에도 불구하고, 밸브의 제2 도관(35)으로 유입된 가스는 자유롭게, 예컨대 도 4a의 화살표(79)로 나타낸 것처럼 도관 부분(55)으로부터 챔버(59) 속으로 그리고 도관 부분(57) 속으로 흐른다. 이렇게 형성된 밸브의 제2 도관(35)은 흐름 정체 체적을 구비하지 않는다는 것은 명백하다.
도 3 및 도 4b는 제1 도관(33)을 제2 도관(35)과 연통시키는 위치에서의 밸브가 도시되어 있다. 이러한 경우에, 추진기(75)는 뒤로 옮겨진다. 격판(63)은 그 스프링 힘에 의해 초기 반구형으로 돌아간다. 따라서, 격판(63)과 밀봉부(75) 사이에 자유 공간이 형성되어 제2 도관(35) 내에서 흐르는 가스는 도 4b의 화살표(81)로 나타낸 것처럼 주로 덕트(73)를 통해 제1 도관(33) 속으로 흐른다.
I.3. 조정 장치의 작동
조정 장치(14A,14B)의 작동을 도 1과 관련하여 이하에서 설명한다. 이를 위해 작동 방법을 두가지로 분류한다.
제1 작동 방식에 있어서, 조정 장치의 상측에 압력이 부여되고, 유량은 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들에 대한 유량과 같아야 한다. 이러한 작동 양식은 분석 라인(7) 내에 위치한 장치(14A)에 대응한다.
제2 작동 방식에 있어서, 조정 장치의 상측에 가스 유량이 부여되며, 음속 플로러(flora) 상태를 확립하는 것이 바람직하다. 이러한 작동 양식은 조정 장치(14B)에 의한 것과 대응한다.
I.3.1. 부여된 압력 작동
수소와 같은 가벼운 가스에 대해, 조정 장치(14A)의 밸브(29)는 제1 도관(33)을 제2 도관(35)으로부터 격리시키는 위치로 전환된다. 공급원(5)에서 공급된 가스는 제2 도관(35) 및 오리피스(27)를 통해 분석 라인(7)에서 자유롭게 흐른다. 음속 상태에서 흐르는 경우에, 즉 오피피스(27)의 상측부 압력과 하측부 압력 사이의 비율이 2보다 큰 경우에, 오리피스(27)를 통한 가스의 체적 유량(D27)은 다음과 같다.
D27= K × P × S27× M-1/2
여기서, P = 오리피스(27)의 상측부 압력
S27= 오리피스(27)의 단면적
M = 오리피스를 통해 흐르는 가스의 몰당 질량
K = 가스의 온도 및 성질에 의존하는 상수
밸브(29)의 도관은 흐름 정체 체적을 갖지 않고, 바이패스 라인(31)의 오리피스(41)가 이 라인의 단부(39)와 가깝게 위치하고 있기 때문에, 조정 장치(14A)는 제1 도관(33)을 밸브의 제2 도관(35)으로부터 격리시키는 위치에서 아주 작은 흐름 정체 체적만을 분석 라인(7) 속으로 유입시킨다.
질소와 같이 몰당 질량이 큰 가스의 경우에, 동일한 압력에 대해 오리피스(27)를 통과하는 유량은, 두 종류의 가스, 예를 들어 질소와 수소의 몰당 질량비의 제곱근에 비례하여 수소의 경우에 얻어진 유량의 약 1/4로 감소한다. 이러한 경우에, 분석 라인(7)에 의해 송출된 유량을 몰당 질량이 작은 가스의 유량과 동일한 수준에서 유지하기 위하여, 밸브(29)는 제1 도관(33)을 제2 도관(35)과 연통시키는 상태로 전환된다. 다음에 가스는 오리피스(27)뿐만 아니라 오리피스(41)를 통해 바이패스 라인(31) 속으로 흐른다.
다음에, 분석 라인(7)과 바이패스 라인(31)의 연결부에서 유량(D27)이 추가되어, 음속 상태에서 얻어진 유량(D41)은 다음과 같은 식으로 주어진다.
D41= K × P × S41× M-1/2
상기 식에서 사용되는 명칭은 유량(D27)에 대해서 사용된 것과 유사하다.
조정 장치(14A)에 의해 제어되는 유량이 M1, M2의 몰당 질량을 갖는 두 가스의 경우와 거의 같도록 하기 위하여, 오리피스(41)의 단면적(S41)은 다음과 같은 식을 만족하도록 선택한다.
S41= ((M1 1/2/M2 1/2) × S27) - S27
여기서, M1= 몰당 질량이 큰 가스의 몰당 질량
M2= 몰당 질량이 작은 가스의 몰당 질량
바람직하게는, 오리피스(41)의 단면적(S41)은 밸브(29)의 격리 상태에서의 수소의 유량이 밸브(29)의 연통 상태에서의 오리피스(27,41)를 통한 질소의 유량과 비슷하도록 선택한다.
I.3.2. 부여된 유량 작동
조정 장치의 이러한 작동 양식은 조정 장치의 상측부에 유량이 부여되고 유량 분할 수단(19)과 같은 유량 조정 오리피스에 음속 상태 또는 아음속 상태를 확립할 필요가 있는 경우에 유용하다. 조정 장치(14B)의 상측부 가스 유량은 유량 조정기(18)에 의해 부여된다.
음속 상태가 바람직하다는 것과, 음속 상태에서 너무 멀리 벗어나면 유량의 분배를 계산하는 것이 어렵다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 상측부 유량과 하측부 유량의 비가 1.5 내지 30 사이에 있도록 하는 것이 발견한 문제이다.
부여된 유량 작동을 설명하기 위하여, 장치(14A)와 관련하여 설명한 것처럼, 조정 장치(14B)만이 이송 라인(85) 내에 위치한다고 가정한다. 장치(14B)가 유량 분할 수단(19) 내에 위치하는 경우에, 전술한 이유가 대응하여 적용된다.
부여된 체적 유량에 있어서, 밸브(29)의 격리 위치에서의 오리피스(27)의 상측부 압력은 다음과 같은 식으로 주어진다.
P = K' × D18× M1/2× S83 -1
여기서, D18= 유량 조정기(18)에 의해 부여된 체적 유량
K' = 가스의 성질 및 온도에 의존하는 상수
S27= 오리피스(27)의 단면적
오피피스(27)의 단면적은 수소와 같은 가벼운 가스에 대해 음속 상태가 오리피스(27)의 상측부에서 달성되도록 정한다.
몰당 질량이 큰 질소와 같은 가스의 경우에, 동일한 유량에 대한 오리피스(27)의 상측부 압력은 수소의 경우에 얻어진 상측부의 압력과 비교해서 약 4배 이상이다.
이것이 제1 도관(33)이 제2 도관(35)과 연통하는 상태로 밸브(29)가 전환되는 이유이다. 다음에 가스는 오리피스(27)뿐만 아니라 오리피스(41)를 통해서 흐른다. 오리피스(27,41)의 상측부 압력은 다음과 같은 식으로 주어진다.
P = K' × D18× M1/2× (S27+ S41)-1
여기서, S41= 오리피스(41)의 단면적.
조정 장치(14B)의 상측부 압력에 대해, 몰당 질량이 다른 두 가스에 대해 음속 상태를 얻기 위하여, 오리피스(41)의 단면적(S41)은 다음과 같은 식을 만족하도록 선택한다.
S41= ((M1 1/2/M2 1/2) × S27) - S27
여기서, M1= 몰당 질량이 큰 가스의 몰당 질량
M2= 몰당 질량이 작은 가스의 몰당 질량
물론, 오리피스(27,41) 대신에 모세관이나 프릿(frit)과 같은 교정 교축부를 사용할 수 있다.
더욱이, 연통 위치와 격리 위치 사이에서 액츄에이터(37)를 구동시키는 수단을 포함하는 공기압 밸브 또는 전자기 작동식 밸브와 같은 격판 밸브(29)를 사용할 수 있다. 이어서 밸브의 액츄에이터 이동을 제어하는 수단이 마이크로컴퓨터 또는 컨트롤러와 같은 제어 유닛에 연결된다.
도 5a, 5B, 5C에는 조정 장치(14A,14B)의 다른 실시예가 도시되어 있다.
처음 두 실시예에서는 분기 밸브를 사용하고, 마지막 실시예(도 5c)에서는 4방향 밸브를 사용한다.
따라서, 도 5a의 실시예를 고려하면, 분기 밸브(29)는 바이패스 라인(31)이 이송 라인(7)에 연결되는 지점의 상측부에 위치하고, 제1 교정 교축부(27)는 바이패스 라인의 하측부 연결 지점과 밸브 사이의 이송 라인 부분 상에, 따라서 상기 밸브의 하측부에 위치한다.
도 5b와 관련하여, 바이패스 라인(31)이 이송 라인(7)에 연결되는 지점의 하측부에 분기 밸브(29)가 위치하는 경우에는, 제1 교정 교축부(27)는 바이패스 라인의 상측부 연결 지점과 밸브 사이의 주요 라인 부분 상에, 따라서 상기 밸브의 상측부에 위치한다.
전술한 바와 같이, 도 5a 및 도 5b가 하나의 분기 밸브만을 사용하는 실시예를 도시하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 두 개의 분기 밸브를 사용하여 하나는 바이패스 라인이 주요 라인에 연결되는 지점의 상부에 다른 하나는 하부에 위치시킬 수도 있다.
도 5c에는 4방향 밸브(402)가 사용되는 경우가 도시되어 있는데, 상기 밸브는 바이패스 라인(31)이 이송 라인(7)에 연결되는 지점의 하측부에 위치하고, 제1 교정 교축부(27)는 상기 밸브의 상측부에 위치한다.
도 5c에는 누설 통로라 명명될 수 있는 4번째 통로(400)에 추가 교정 교축부를 위치시킬 수 있는 유리한 실시예가 도시되어 있는데, 이 교축부는 그 지름이 교축부(27,41)의 지름보다 훨씬 작으며, 이 라인에서의 누설양을 가령, 1 내지 100 cm3/min으로 작게 유지할 수 있다.
어떠한 분기에서도 흐름이 일어나지 않는 것을 특징으로 하는 상기 구조의 작동을 이하에서 설명한다.
- 밸브가 폐쇄되는 경우, 주요 라인에서의 유량은 교축부(27)에 의해 제한되고, 라인(31/400)에서의 유량은 연속하여 두 개의 교축부(41,401)에 의해 제한되고, 따라서 실제에 있어서는 교축부(401)에 의해 제한된다.
- 밸브가 개방되는 경우, 두 수직 통로는 서로 연통하게 되어 주요 라인(7)에서의 유량은 교축부(27,41)를 통해 흐르는 유량의 합과 같게 되고, 따라서 이러한 계산을 통해 오리피스(401)를 통한 매우 작은 양의 누출양은 뺄 필요가 있다는 것을 알 수 있다.
II. 소정 양의 가스 불순물이 채워진 순수 가스를 송출하는 장치
소정 양의 가스 불순물이 채워진 순수 가스를 송출하기 위한 장치(9)의 여러 유닛, 즉 정화 유닛(17), 불순물 공급원(15), 그리고 소정의 방식으로 순수 가스 내의 불순물을 희석시키는 수단(16)을 이하에서 상세히 설명한다.
II.1. 정화 유닛
II.1.1 정화 유닛의 구조
정화 유닛(17)은 유입 라인(160)과 순수 가스를 송출하기 위한 라인(162)을 포함하며, 이 라인 사이에는 질소 정화기, 수소 정화기, 그리고 아르곤 정화기와 같은 세 개의 정화기(164,166,168)가 평행하게 놓여 있다.
각 정화기의 유입구는 분기 밸브(170,172,174)를 통해 유입 라인(160)에 결합된다. 각 정화기(164,166,168)의 유출구는 정화된 가스를 회로에 공급하는 밸브(176,178,180)에 의해 정화 유닛(17)의 송출 라인(162)에 연결된다.
밸브(170 내지 180)는 조정 장치(14A,14B)의 밸브(29)와 동일하다.
따라서, 정화된 가스를 회로에 공급하는 각각의 밸브(176,178,180)뿐만 아니라 각 분기 밸브(170,172,174)는 일단부가 대응 정화기(164,166,168)에 영구히 연결되어 있는 제1 도관(33)을 포함한다. 분기 밸브(170,172,174)의 제2 도관(35)은 유입 라인(160) 내에 위치한다. 회로에 순수 가스를 공급하는 밸브(176,178,180)의 제2 도관(35)은 송출 라인(162) 내에 위치한다.
이송 라인(160)은 밸브(174)의 하측부에서 정화 라인(182)에 연결되는데, 이 정화 라인 내에는 압력을 강하시키는 교정 오리피스와 같은 요소(184)가 위치한다.
유출 라인(162)은 희석 수단(16)과 대향하는 단부에서, 연합된 정화 라인(186)에 연결되는데, 이 정화 라인 내에는 압력을 강하시키는 교정 오리피스와 같은 요소(188)가 위치한다.
정화 라인(182,186)은 교정 오리피스(184,188)의 하측부에서 공통의 정화 라인(190) 속으로 함께 들어간다.
II.1.2. 정화 유닛의 작동
공급원(5)에서 출력되는 가스의 종류에 따라서, 이 가스와 연관된 정화기(164)의 유입 밸브(170)와, 대응하는 유출구의 밸브(176)는, 예컨대 도관(33,35)을 서로 연통시키는 상태로 전환된다. 공급원(5)으로부터 공급되는 분석할 가스는 이 가스를 정화시키는 정화기(164)를 통해 자유롭게 흐른다. 다른 밸브(172,174,178,180)는 격리 상태에 있다.
압력 공급원(5)에 의해 배출된 가스의 성질이 변하면, 지금까지 개방 상태로 있었던 밸브(170,176)는 격리 상태로 전환되고 다른 정화기와 연합된 밸브는 연통 상태로 전환된다.
밸브(170 내지 180)의 구조에 의해서, 그리고 누출이 일어날 수 있는 교축부에 의해, 이송 라인(160)과 유출 라인(162)은 지속적으로 정화된다. 이 정화 유닛(23)은 또한 여러 종류의 가스를 정화시키는데 사용할 수 있고, 실제로 흐름 정체 체적이 없다는 이점이 있다.
유리하게도, 밸브를 전환시키기 위해서, 연통 위치와 격리 위치 사이에서 액츄에이터의 전환을 제어하기 위한 수단을 포함하는 격판 밸브, 가령 공기압 밸브 또는 전자기 작동식 밸브가 사용된다. 각 밸브의 액츄에이터 이동을 제어하는 수단이 예컨대, 마이크로컴퓨터 또는 로직 컨트롤러(logic controller)와 같은 제어 유닛에 연결된다. 이러한 제어 유닛은 예컨대, 두 정화기가 이송 라인(160)과 유출 라인(162)과 동시에 연통되지 못하도록 하는 마이크로컴퓨터 속의 컴퓨터 프로그램에 의해 만들어진다.
II.2. 불순물 공급원
불순물 공급원(15)은 가령, N2, CO2, 02, CH4, H2, Ar, Kr, Xe, He 등 여러 종류의 가스 혼합물을 담고 있는 저장 용기를 포함한다. 이러한 혼합물은 이 혼합물 중의 가스가 대부분 동일한 정도의 체적 농도가 되도록 생산된다.
안전상의 이유로, He과 같은 불활성 가스의 농도는 혼합물 중 다른 모든 구성물의 체적 농도보다 훨씬 크게 한다. 혼합물의 조성을 이와 같이 함으로써, O2또는 CO와 같은 산화제는 가령, 저장 용기(15)에 불이 나거나 또는 폭발할 위험 없이 CH4와 같은 연료와 함께 공존할 수 있다.
희석시킨 후에, 순수 가스내의 미량 불순물 함량을 정확히 알기 위하여, 가스 크로마토그래프와 같은 가스 분석 수단을 이용하여 저장 용기(15) 내의 혼합물 조성을 미리 정확히 결정한다. 저장 용기(15)는 가령 고압(통상 200 bar) 상태에 있는 병이다.
혼합물 중의 가스는 샘플링되거나 또는 하측부 압력 조정기(205)가 위치하는 샘플링 라인(204)을 통해 희석 수단(16) 속으로 유입된다. 샘플링 라인(204)은 차단 밸브(207)와 압력을 강하시키는 교정 오리피스(208)와 같은 요소가 위치해 있는 정화 라인(206)과 결합된다.
II.3. 소정의 방식으로 순수 가스내의 가스 불순물을 희석시키는 수단
희석 수단(16)은 한편으로는 정화 유닛(17)의 유출구에서 이송 라인(162)에 의해 송출된 순수 가스의 흐름을 분할시키는 수단(19)을 포함하며, 다른 한편으로는 연속하여 위치한 세 개의 희석단(20,21,22)을 포함한다.
분할 수단(19)은 조정 장치(14B)와 두 개의 라인(209,210)을 포함하는데, 상기 조정 장치와 라인은 이송 라인(162)과 평행하게 연결된다. 교정 오리피스와 같은 교정 교축부(211,212)는 각각의 라인(209,210) 내에 위치한다.
각각의 오리피스(211,212)를 구비한 라인(209,210)뿐만 아니라 조정 장치(14B)로부터의 라인은 각각 대응하는 희석단(20,21,22)에 순수 가스를 이송하기 위한 분기를 형성한다.
이러한 유량 분할 수단의 작동은 출원인 회사의 이름으로 출원된 FR-A-2714968에 상세히 개시되어 있다. 따라서, 유량 분할 수단의 작동에 대해서는 이하에서 설명하지 않는다.
도 5에는 희석단(20,21 또는 22)의 실시예가 도시되어 있다. 희석단(20,21 또는 22)은 분할 수단(19)의 대응 분기에 연결되어 있는 순수 가스 이송 라인(230)과, 불순물 함유 가스 이송 라인(232)을 포함한다.
희석단의 희석 정도를 변화시키기 위하여 이송 라인(232) 내에 질량 유량 조정기(234)를 위치시킨다.
이송 라인(230,232)은 서로 결합되어 공통의 혼합 라인(236)에서 나타난다. 라인(236)은 한편으로는 희석단의 유출구(237)에서 나타난다. 상기 유출 라인(237)은 바로 하측부에 위치한 희석단의 이송 라인(232)에 연결된다.
다른 한편으로는, 희석단(20,21)의 경우에, 희석 라인(236)은 배압(back pressure) 조정기(240)가 위치하는 정화 라인(238)에 연결된다. 어느 희석단 내에서 배압 조정기의 압력은, 한편으로는 그리고 바람직하게는 희석 수단에 대한 음속 상태가 만족되고, 다른 한편으로는 설정 압력이 희석단 하측부에 위치한 배압 조정기에서의 설정 압력보다 약간 크도록 설정하여, 가스가 분석기(3)를 향해 흐를 수 있도록 한다.
희석단(20)의 이송 라인(232)은 압력 조정기(205)의 하측부에서, 그리고 차단 밸브(207)의 상측부에서 샘플링 라인(204)에 연결된다.
최종 희석단(22)의 유출 라인(237)은 송출 장치(9)의 유출 라인(10)에서, 즉 조정 장치(14B)의 하측부에서 나타난다.
각 희석단의 유입구에서의 유량은 라인(230)에 의해 배출된 순수 가스에서 라인(232)에 의해 배출된 가스의 약 1/1000의 희석도를 얻을 수 있도록 설정한다.
물론, 제로 불순물 양은 장치가 분석기(3)로 송출해야 하는 미량 불순물의 소정양이다. 이것이, 최종 희석단(22)의 이송 라인(232)이 질량 유량 조정기(244)가 위치한 바이패스 라인(242)을 포함하는 이유이다.
송출 장치(9)의 유출 라인(10)은 조정기(244)가 희석단(22)의 조정기(234)의 유량보다 큰 유량으로 설정되는 경우에 순수 가스를 출력하고, 조정기(244)에 의해 제어되는 유량이 조정기(234)에 의한 유량보다 작은 경우에는 소정양의 미량 불순물로 채워진 순수 가스를 출력한다.
약 250 ng/min을 출력시키고, 분기되어 제2 희석단(21)의 순수 가스 라인(230)에 연결되는 투과 카트리지(permeation cartridge)(250)에 의해 불순물(H2O)이 발생된다.
상기 투과 카트리지는 약 50℃로 가열된 물을 함유하며, 일단부에는 물분자가 확산해가는 실리콘 막(membrane)을 포함한다.
투과율을 높이기 위해 카트리지를 제1 희석단 상에 위치시킬 수 있다는 것을 알아야 하며, 희석화된 정도의 수준에 있는 가스 불순물의 함량과 동등한 함량을 라인에서 발생시키도록 투과율을 선택한다.
저장 용기(15) 내의 가스 혼합물의 소정 조성에 대해 표 1에는, 송출 장치(9)의 유출 라인(10)에 의해 배출된 소정양의 미량 불순불로 충전된 순수 가스를 만들어 내는 두 예가 나타나 있으며, 이러한 예는 순수 가스가 수소와 질소인 경우이다.
불순물 저장 용기내의 조성(체적 %) 불순물의 농도(순수 가스: H2) 불순물의 농도(순수 가스: N2)
O2 5% 0.20 ppb 1.62 ppb
H2 5% - 1.62 ppb
N2 5% 0.20 ppb -
Ar 5% 0.20 ppb 1.62 ppb
CO 5% 0.20 ppb 1.62 ppb
CO2 5% 0.20 ppb 1.62 ppb
CH4 5% 0.20 ppb 1.62 ppb
Xe 5% 0.20 ppb 1.62 ppb
Kr 5% 0.20 ppb 1.62 ppb
He 55% 2.19 ppb 17.85 ppb
H2O 투과 카트리지 0.81 ppb 1.58 ppb
저장 용기(15) 내의 초기 조성을 미리 정확히 결정하고, 불순물들이 매우 정확히 희석되기 때문에, 농도를 정확히 알고 있는 불순물을 함유한 순수 가스를 얻을 수 있다.
또한, 각 희석단(20,21,22)의 이송 라인(232)내의 유량계(234)를 사용하여, 미량 불순물의 농도 범위를 100 단위 비율로 변화시킬 수 있다.
저장 용기(15)가 몇몇 가스들의 혼합물을 함유하고 있기 때문에, 여러 순수 가스에 미량 불순물을 구성할 수 있다. 정화 유닛(17)과 함께, 소정양의 미량 불순물이 채워진 순수 가스를 상기 장치에 의해 상당히 용이하게 발생시킬 수 있다.
III. 두 가스들 중 하나를 선택하는 장치
전술한 바와 같이, 두 가스들 중 하나를 선택하는 장치(13)는 분석 라인(7)과 연결된 이송 라인(11) 및 송출 장치(9)의 유출 라인(10)과 연결된 이송 라인(12)을 포함한다.
각각의 이송 라인(11,12)은 각 정화 라인(300,302)에서 나타난다. 이송 라인(11,12)은 연결 라인(304)에 의해 서로 연결된다. 연결 라인(304)은 가스 송출 라인(306)을 통해 분석기(3)에 연결된다. 분석기(3)의 유출구는 또한 연합된 정화 라인(308)에서 나타난다. 정화 라인(300,308)은 각각 질량 유량 조정기(310,312)를 포함한다. 배압 조정기(314)는 정화 라인(302) 내에 위치한다.
라인(11)내의 가스를 분석기(3)로 송출하기 위하여, 유량 조정기(310,312)에 의해 제어되는 유량의 합(D310+D312)은 라인(11)에 의해 배출되는 유량(D11)보다 작은 유량으로 설정된다. 교정 가스, 즉 순수 가스 또는 소정양의 불순물로 채워진 가스를 분석기(3)로 송출하기 위하여, 유량 조정기(310)의 유량(D310)은 라인(11)으로부터 흐르는 유량(D11)보다 크게 설정하고, 조정기(312)에 의해 제어되는 유량(D312)은 라인(12)에서의 가스 유량(D12)보다 약간 작게 설정한다. 분석기(3)로 유입된 가스의 압력은 정화 라인(302) 내에 위치한 배압 조정기(314)에 의해 제어된다.
유리하게도, 이렇게 설치함으로써, 분석기(3)로 송출하기 위하여 분석할 가스 또는 측정 가스를 선택할 수 있을뿐만 아니라, 가스를 분석기(3)로 유입시키는 것과 관련된 패러미터, 가령 유량 및 압력을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 유량 조정 장치는 종래의 장치와 달리, 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들의 유량을 조정할 수 있을뿐만 아니라, 프랑스 특허 출원 제2714968호에 개시되어 있는 것과 비교하여 더 작은 수의 조정 구성요소들이 사용되기 때문에, 설비의 비용을 상당히 절감할 수 있으며, 조정 구성요소들의 수를 감소시킴으로써 장치(3)의 정확성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 실질적으로 몰당 질량이 다른 가스들의 유량을 조정하기 위한 장치로, 한편으로는 일정 압력하의 가스 공급원과 연결되어 있고 다른 한편으로는 장치(3)에 연결되어 있는 항상 개방 상태의 이송 라인(7;85)과, 이송 라인(7;85) 내에 위치하는 제1 교정 교축부(27)를 포함하는 유량 조정 장치에 있어서,
    이송 라인(7;85) 내에 위치한 분기 밸브(29) 또는 4방향 밸브(402)에 일단부가 연결되고 타단부를 통해 이송 라인의 연결 지점에 연결되는 바이패스 라인(31;91)과, 이 바이패스 라인(31;91) 내에 위치한 제2 교정 교축부(41)를 추가로 포함하며,
    상기 밸브(29)는 이송 라인(7;85)을 바이패스 라인(31;91)과 연통시키는 제1 위치와 바이패스 라인(31;91)을 이송 라인(7;85)으로부터 격리시키는 제2 위치 사이에서 전환가능하고,
    상기 제1 교정 교축부는 밸브와 연결지점 사이의 이송 라인 부분 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유량 조정 장치는 바이패스 라인이 이송 라인에 연결된 지점의 상측부 및 하측부에 각각 놓여 있는 두 개의 분기 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 사용되는 상기 밸브는 바이패스 라인이 이송 라인에 연결된 지점의 상측부에 놓여 있는 분기 밸브이고, 다음에 상기 제1 교정 교축부는 밸브와 바이패스 라인이 연결된 지점의 하측부와의 사이의 이송 라인 부분 상에, 즉 이 밸브의 하측부에 위치하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 사용되는 상기 밸브는 바이패스 라인이 이송 라인에 연결된 지점의 하측부에 놓여 있는 분기 밸브이고, 다음에 상기 제1 교정 교축부는 밸브와 바이패스 라인이 연결된 지점의 상측부와의 사이의 이송 라인 부분 상에, 즉 이 밸브의 상측부에 위치하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 사용되는 상기 밸브는 바이패스 라인이 이송 라인에 연결된 지점의 하측부에 놓여 있는 4방향 밸브(402)이고, 상기 제1 교정 교축부(27)는 바이패스 라인의 연결 지점의 상측부와 밸브와의 사이의 이송 라인 부분 상에, 즉 이 밸브의 상측부에 위치하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밸브(402)의 4번째 통로(400)에는 추가 교정 교축부(401)가 위치하며, 이 교축부의 지름은 제1 및 제2 교축부(27,41)의 지름보다 훨씬 작고, 이 4번째 통로에서의 누출을 영구히 작게 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 교정 교축부(41)는 상기 바이패스 라인(31;91)의 하측 단부(39;92)와 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 교정 교축부(27, 41)는 교정 오리피스인 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분기 밸브(들)(29)는 제1 단부를 통해 상기 바이패스 라인(31;91)과 영구히 연결된 제1 도관(33)과, 상기 이송 라인(7;85) 내에 위치한 제2 도관(35)과, 상기 제1 도관(33)을 상기 제2 도관(35)과 연통시키는 위치와 상기 제1 도관(33)을 상기 제2 도관(35)으로부터 격리시키는 위치 사이에서 전환될 수 있는 액츄에이터(37)와를 포함하며, 상기 제2 도관(35)에는 흐름 정체 체적이 없는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 밸브(29)의 제2 도관(35)은 상기 제1 도관(33)의 제2 단부가 나타나는 챔버(59)를 포함하고, 상기 밸브(29)는 밸브의 상기 액츄에이터(37)에 의해 작동하는 폐쇄 요소(52)를 포함하며, 상기 격리 위치에서 상기 폐쇄 요소는 상기 챔버(59)에서 나타나는 제1 도관(33)의 단부를 폐쇄시키고, 상기 연통 위치에서는 상기 제1 도관(33)에 대해 뒤로 옮겨지는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 챔버(59)에서 나타나는 상기 제1 도관(33)의 단부에는 상기 챔버(59) 속으로 돌출하는 밀봉부(75)가 제공되고, 상기 폐쇄 요소(52)는 상기 밀봉부에 대향하는 상기 챔버(59) 벽의 일부를 형성하는 탄성변형식 격판(63)을 포함하며, 상기 격판은 상기 액츄에이터(37)의 추진기(71)에 의해 격판의 스프링 힘에 대항하여 상기 밀봉부(75) 위로 밀봉·압입되는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
  12. 제9항 내지 제11항에 있어서, 상기 밸브(29)는 상기 연통 위치와 격리 위치 사이에서의 상기 액츄에이터(37) 전환을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 조정 장치.
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