KR20060097012A - 유량 제어 장치의 모니터링용 다이어프램 - Google Patents

Abstract

다이어프램 밸브용인 다이어프램의 위치 감지 및 운동 감지는 상기 다이어프램(20)에 직접 배치되거나 밸브에 결합된 부분이 아닌 상기 다이어프램 자체를 직접 감지하는 하나 이상의 센서(50)에 의해 달성된다. 본 발명은 많은 다양한 타입의 센서와 또한 온도 보정을 의도한다.

밸브, 다이어프램, 센서

Description

유량 제어 장치의 모니터링용 다이어프램{DIAPHRAGM MONITORING FOR FLOW CONTROL DEVICES}

본 발명은 유체 취급 시스템 및 다이어프램을 이용하고 상기 유체 취급 시스템에 이용되는 유량 제어 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다이어프램 상태의 정밀한 피드백이 요망되는 반도체 처리, 분석적인 계측, 생약 등의 임의의 용례에 이용되는 밸브와 조절기에 적용 가능하다.

유체 취급 시스템은 소정 시스템 내의 유체의 유량을 조절 및 제어하는 다이어프램 밸브를 종종 포함한다. 본 발명의 사상이 유익할 수 있는 몇 가지 타입의 시스템을 예로서 열거하자면, 고순도의 물질의 유량을 제어하는 유체 취급 시스템, 독성 물질의 유량을 제어하는 유체 취급 시스템 또는 고가의 생약물질의 유량을 제어하는 유체 취급 시스템이 있다. 예컨대, 반도체 처리, 분석적인 계측, 생약 등에서 밸브 상태의 정밀한 피드백이 요청된다.

다이어프램 밸브의 상태에 관한 적절한 피드백은 정밀한 유량 및 공정 제어를 위해 중요하다. 밸브 상태는 다이어프램으로 개폐되는 오리피스에 대한 상기 다이어프램의 위치를 기준으로 개방, 폐쇄 또는 중간(천이 등)을 포함할 수 있다. 다이어프램의 위치는 액츄에이터에 의해 제어된다. 공지된 액츄에이터는 수동으로 작동되거나 공압식, 유압식 또는 전동식 장치의 작용으로 작동된다. 전형적으로는, 액츄에이터는 다이어프램의 비습윤 표면(non-wetted surface)과 접하는 스템 또는 플런저를 포함하고, 이 스템의 운동은 밸브를 개폐하는 데 필요한 다이어프램의 원하는 변형 또는 운동을 발생시킨다. 상기 스템은 상기 다이어프램에 결속되거나(tied), 역학적으로 결합되거나, 다이어프램의 한쪽 면에 단순히 접촉될 수 있다. 상기 스템을 움직이게 하는 데는 공압식 또는 유압식 피스톤, 또는 전기기계식 플런저가 일반적으로 이용된다. 수동 밸브의 경우 핸들을 회전시켜서 상기 액츄에이터 스템을 운동시킨다.

공지된 다이어프램에 있어서, 다이어프램의 한쪽 면은 상기 액츄에이터 장치를 향하며 공정 유체에 노출되지 않는다. 다이어프램의 이 면은 일반적으로 "비습윤(non-wet side)" 측 또는 "비 공정(non-pocess)" 측으로 알려져 있다. 상기 다이어프램의 반대쪽 면은 유동 오리피스 부근에서 물리적으로 밸브 시트와 접촉하므로, 일반적으로 "습윤" 측 또는 "공정" 측(wetted or process side)"이라 불린다. 결속형 다이어프램(tied diaphragm)의 설계에서는, 상기 다이어프램의 습윤측에서 상기 밸브 공동(valve cavity)으로 연장되는 스템이 전형적으로는 상기 밸브 시트와 접촉하여 밸브 시트를 밀봉한다.

상기 공정 유체가 오염되는 위험을 최소화하기 위해서, 공지의 다이어프램 밸브 상태의 지표는 상기 액츄에이터의 하나 이상의 구성 요소의 위치 또는 위치 변화를 탐지하는 데 바탕을 두어 왔다. 그러나, 다이어프램의 굴곡과 운동, 그리고 통상적인 공차 누적으로 인하여, 상기 액츄이에터의 위치가 항상 상기 다이어프 램 위치의 항상 정밀한 지표가 되는 것은 아니다. 예컨대, 특히 결속형 다이어프램을 이용하지 않는 다이어프램 밸브의 경우에는, 비록 상기 액츄에이터 스템이 움직이고 정상적으로 작동되는 것으로 보이더라도, 상기 다이어프램이 폐쇄 위치에 들러붙을 수도 있다. 이러한 비정상 상태들은 생성물의 손실을 발생시킬 수 있다.

또, 전술한 산업 분야에서는 또한 압력 변환기(pressure transducers)가 일반적으로 이용된다. 공지된 압력 변환기는 일부의 설계에서는 다이어프램을 비롯하여, 공정 유체 장벽에 부착된 스트레인 게이지를 이용할 수 있다. 전형적으로, 상기 스트레인 게이지는 접착제를 이용한 결합과 같은 적절한 기법으로 부착된다. 압력 변환기 다이어프램은 이 다이어프램의 상·하 압력차에 대응하여 통상 천분의 수 인치 이하만을 변형되면 된다.

본 발명은 다이어프램 밸브에서의 다이어프램의 위치 및/또는 동작를 탐지하기 위한 방법 및 장치에 대한 것이다. 본 발명은 광범위한 다양한 산업 분야에 용례를 제공하며, 고온(예컨대, 200 ℃), 고속 및 다이어프램 변형도가 높은 다이어프램 밸브의 용례에 적합하다. 그러나, 본 발명은 이러한 성능 범위로 한정되지 않으며, 온도, 속도, 다이어프램 변형도가 더 낮거나 높은 범위에서도 용도 찾을 수 있다. 본 발명의 한가지 양태에 따르면, 상기 다이어프램을 직접 감지하여, 다이어프램 위치나 움직임을 측정 또는 탐지하는 장치 및 방법이 제공되며, 이것은 액츄에이터 또는 상기 밸브 내의 다른 구조체를 통해 간접적으로 다이어프램의 위치나 움직임을 탐지하는 것과는 명백히 대조를 이룬다. 상기 다이어프램은 단일 층 또는 복수 층일 수 있다. 하나의 실시예에서, 스트레인 게이지 센서가 상기 다이어프램의 표면에 직접 증착되거나, 그렇지 않으면 가해지거나 배치된다. 바람직하게는, 상기 센서는 상기 다이어프램의 비습윤 면에 위치될 수 있으나, 필수적이지는 않다. 또한, 상기 센서는 복수 층인 다이어프램의 층들 사이에 위치될 수도 있다.

상기 스트레인 게이지는 상기 다이어프램 표면에 친밀하게 증착되거나 배치되어서, 직접적이고 정밀하게 다이어프램의 위치 및/또는 동작을 탐지한다. 상기 디이어프램 밸브는 개방 또는 폐쇄 위치로 이용되거나, 또는 대안적으로 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이인 중간 위치의 다이어프램에 의해 계량 기능을 제공하도록 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따라서는, 예컨대 저항성 스트레인 게이지(resistive strain gage)와 같은 스트레인 게이지가 임의의 적절한 기법에 의해 상기 다이어프램의 표면에 증착되거나 배치된다. 본 발명에 따른 하나의 실시예에서는, 저항성 스트레인 게이지는 기상 증착(vapor deposition)에 의해 다이어프램의 표면에 가해질 수 있다. 구입 가능하며 본 발명에 적당한 기상 증착의 예는 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition(PVD) 또는 스퍼터링(sputtering))과, 화학 기상 증착(CVD)을 포함하나, 여기에 국한되는 것은 아니다. 대안적으로, 상기 스트레인 게이지 또는 다른 센서는 상기 다이어프램에 본딩(bonded)되거나, 이와 다르게 부착되거나 인접하게 고정될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 복수 개의 스트레인 게이지가 이용된다. 상기 스트레인 게이지들은 상기 다이어프램의 중심축에 대해서 방향을 달리하여 이 다이어프램의 표면에 배치된다. 그 결과, 상기 다이어프램이 폐쇄 위치로 변형될 때, 상기 센서들은 압축력과 인장력을 받게 되어서, 부호를 달리하는 출력 신호를 공급한다. 이것은 상기 시스템의 민감도를 증가시키는 것을 도울 수 있다.

또한, 정전 용량 센서(capacitance sensor)와 유도성 센서(inductive sensor)도 위치 감지와 압력 감지에 적절함을 밝힌다.

본 발명에 따라서 더 나아가면, 임의의 적절한 기법으로 상기 다이어프램의 표면에 온도 센서를 증착하거나 배치할 수 있다. 상기 온도 감지 기능은 상기 스트레인 게이지에 의해 제공되는 기능과 상보적이거나 독립적일 수 있다. 특히, 탐지된 온도는 상기 스트레인 게이지 센서에 의해 제공된 압력 또는 위치 신호를 전자적으로 보상하고, 상기 다이어프램의 위치 또는 동작을 더욱 정밀하게 나타내는 데 이용될 수 있다. 대안적으로, 감지된 온도는 상기 스트레인 게이지 센서의 출력에 대해서 독자적인 온도 지표를 제공하거나, 상기 공정의 온도를 단독으로 측정하는 데 이용될 수 있다. 온도 센서는 밸브의 가열 또는 냉각 장치에 피드백을 공급하도록 이용될 수도 있다.

본 발명의 상기 센서들은 다이어프램의 위치 외의 다른 인자들을 모니터링하는 데 이용될 수 있다. 예컨대, 상기 센서들은 압력 탐지 및/또는 다이어프램의 파괴(크랙)가 문제되기 전에 긴급 또는 조기 탐지를 가능하게 하는 데 이용될 수 있다.

첨부 도면을 고려하여 바람직한 실시예들의 후술되는 설명으로부터 본 발명의 이러한 그리고 다른 양태 및 장점은 본 기술 분야의 당업자에게 명확해질 것이다.

도 1은 상시 개방 밸브가 이용되는 본 발명의 실시예를 도시한다.

도 2는 상시 폐쇄 밸브가 이용되는 본 발명의 실시예(개방 위치가 도시됨)를 도시한다.

도 3은 다이어프램의 행정에 대한 센서 출력의 대표도를 도시한다.

도 4는 온도 센서가 포함된 본 발명의 다른 하나의 실시예를 도시한다.

도 5는 정전 용량 센서를 이용한 본 발명에 따른 다른 하나의 실시예를 도시한다.

도 6은 정전 용량 근접 센서(capacitive proximity sensor)를 이용한 본 발명의 다른 하나의 실시예를 도시한다.

도 7 내지 도 9는 복수 개의 센서가 이용된 본 발명에 따른 다른 하나의 실시예를 도시한다.

도 10 내지 도 12는 유도성 센서를 이용한 추가적인 대안적 실시예를 도시한다.

도 1과 관련해서, 본 발명의 하나의 실시예를 포함하는 예시적인 다이어프램 밸브의 종단면도가 도시되어 있다. 본 발명을 수용하기 위한 변형들을 제외하면, 상기 밸브는 미국 오하이오주 소론에 있는 Swagelok 사로부터 구입할 수 있는 DP 시리즈 다이어프램 밸브와 같이 상업적으로 구입가능한 디자인이다. 또한, 적절한 다이어프램 밸브는 미국 특허 6,394,417, 6,123,320, 그리고 4,671,490에서 교시되어 있다. 그러나, 본 발명은 다이어프램의 표면 또는 다른 부분에 적용되거나 실시 가능하게 결합될 수 있는 센서가 포함된 임의의 다이어프램 밸브 디자인에 대한 용례를 얻어낼 것이다. 본 발명은 결속되지 않은 다이어프램 밸브의 디자인뿐만 아니라 결속형 다이어프램 밸브의 디자인에도 이용될 수 있다.

본 발명의 다양한 양태가 예시적 실시예들과 결합되어 구체화됨으로써 여기에서 설명되고 도시되겠지만, 이러한 다양한 양태는 개별적 또는 다양한 조합과 이들의 하위 개념의 많은 대안적 실시예로 구현될 수 있을 것이다. 여기서 명백히 제외되지 않았다면, 이러한 모든 조합 및 하위 개념은 본 발명의 범위 이내에 있는 것으로 의도된다. 또한, 대안적인 재료, 구조, 형태, 방법, 장치, 소프트웨어, 하드웨어, 제어 로직 등과 같은 본 발명의 다양한 양태 및 특징에 관한 다양한 대안적 실시예가 여기서 설명될 수 있겠지만, 이러한 설명이 현재 공지되거나 앞으로 개발될 이용 가능한 대안적인 실시예의 완벽하거나 총망라된 목록을 의도한 것은 아니다. 본 기술 분야의 당업자라면 본 발명의 양태, 개념 또는 특징 중에 하나 이상을 본 발명의 범위 내의 추가적인 실시예로(심지어 이러한 실시예들이 여기에서 명백히 개시되지 않더라도) 손쉽게 채택할 수 있다. 또한, 본 발명의 일부 특징, 개념 또는 양태들이 바람직한 배치 또는 방법으로 여기에서 언급되더라도, 그런한 설명은 상기 특징이 요구되거나 필수적이라(명백히 그렇다고 언급되지 않았다면)고 주장하기 위해서 의도된 것은 아니다. 또한, 예시적이거나 대표적인 값과 범위는 제한적인 의미로 파악되어서는 안되며, 명백히 언급된 경우에만 임계적인 값 또는 범위를 의도한 것이다.

도 1의 예시적인 밸브에서, 이 밸브 조립체(A)는 유입구 또는 제1 유로(12) 및 유출구 또는 제2 유로(14)를 구비하는 밸브 몸체(10)를 포함한다. 공정 흐름에 상기 밸브 조립체(a)를 설치하기 위해서, 유로(12, 14)는 적절한 부품 또는 다른 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 밸브 몸체(10)에는, 이 밸브 몸체(10)의 밸브 공동(valve cavity)의 표면(18)에 제1 오리피스(16)가 가공되어 있다. 상기 오리피스(16)는 다이어프램(20)의 작동에 의해 유동을 개방하거나 막는다. 도 1에서, 상기 밸브(A)는 개방 위치이다. 열린 동안, 제1 오리피스(16)는 제2 오리피스(22)와 유체 연통 가능하다. 오리피스(16 또는 22)와 결합된 유로(12 또는 14)는 상기 밸브 조립체(A)의 유입구 또는 유출구의 유로로서의 역할을 한다.

상기 밸브 조립체(A)는 상기 밸브를 열고 닫기 및/또는 밸브를 통한 유량을 조절하기 위한 상기 다이어프램(20)의 운동과 위치를 제어하는 액츄에이터 조립체(30)를 포함한다. 본 예에서, 상기 액츄에이터(30)는 공압식이며, 액츄에이터 피스톤(34)을 활주 가능하게 보유한 액츄에이터 하우징(32)을 포함한다. 상기 피스톤(34)은 필요하다면 적절한 밀봉(34a)을 포함할 수 있다. 공급원(36)으로부터의 공압은 적절한 설비(도시되지 않음)를 이용해서 캡(33)을 통과해 상기 피스톤(34)의 환상 피스톤 챔버(35)의 일 측면으로 공급된다. 전형적으로, 스프링과 같은 바이어싱 장치(38)가 상기 밸브 액츄에이터를 제1 피스톤으로 변형시키는 데 이용된다. 상기 공압은 상기 바이어스의 힘에 대해서 제2 피스톤(도시되지 않음)으로 액 츄에이터 피스톤(34)을 이동시키는 데 이용된다. 그러나, 도 1의 상기 밸브는 상시 개방 밸브를 도시하고 있지만, 당해 기술분야에 잘 알려진 것처럼 상시 폐쇄 밸브가 이용될 수도 있다. 도 2는, 도 2의 실시예에 적용될 수 있고 여기에서 설명되는 본 발명의 모든 다른 양태를 구비한, 상시 폐쇄 밸브 장치를 도시한다. 또한, 상기 액츄에이터(30)는 필요한 경우에는 공압식, 유압식, 전동식 등일 수 있으며, 본 기술 분야에서 역시 공지된 것이다. 또한, 본 발명에는 수동 액츄에이터 밸브가 이용될 수 있다.

상기 밸브 몸체에 대해서 상기 다이어프램(20)의 외주를 밀봉하여 고정시키는데는 밸브 보닛(40)을 이용할 수 있다. 상기 보닛(40)은 보닛 너트(42)에 의해 상기 밸브 몸체(10)에 단단히 고정된다. 상기 보닛 너트(42)는 상기 밸브 몸체(10)와 함께 나사 결합될 수 있다. 또한, 상기 액츄에이터 하우징(32)도 상기 보닛 너트(42)와 나사 결합될 수 있다. 본 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이, 밸브 조립체(A)를 다같이 고정시키는 데는 볼트 또는 용접물과 같은 다른 기구가 이용될 수 있다.

상기 밸브 피스톤(34)은 액츄에이터 스템 또는 플런저(44)를 포함하거나 액츄에이터 스템 또는 플런저(44)와 실시 가능하게 가능하게 결합된다. 상기 스템(44)은 상기 다이어프램의 상기 습윤측(20b)의 반대 면인 비습윤측(20a)과 접촉하거나, 그렇지 않다면 버튼(46)이 종종 이용될 수 있다. 대안적으로는, 공지된 바와 같이 상기 액츄에이터 스템(44)은 상기 다이어프램(20)에 묶일 수 있다.

지금까지 설명된 상기 밸브 조립체(A)는 기존의 것이며 본 기술 분야의 당업 자에게 잘 알려져 있고, 상기 밸브 조립체의 작동도 그러하다. 밸브를 닫기 위해서는, 상기 바이어스(38)을 이겨낼 만큼의 충분한 크기의 공압이 상기 액츄에이터 하우징(32)으로 도입되어야 한다. 이것은 상기 피스톤(34)의 선형 운동 또는 병진을 일으켜서, 상기 스템(44) 및 버튼(46)의 선형 운동 또는 병진을 일으킨다. 상기 스탬(44)의 이러한 병진(도 1에서 본때 아래 쪽)은 상기 다이어프램(20)이 상기 오리피스(16) 둘레의 공동 표면(18)에 앉을 때 상기 밸브를 닫는다. 대안적으로, 상기 다이어프램은 상기 밸브 몸체에 설치된 밸브 시트의 일 부분인 표면에 대해 밀봉될 수 있다. 공압이 배출되어 상기 바이어스 부재(38)의 바이어스 힘보다 작아지면, 상기 밸브가 열린다. 또한, 상기 공압을 중간 값으로 제어함으로써, 상기 밸브는 유량 조절기로 이용될 수 있다.

상기 다양한 밸브 구성요소들은 스테인리스 스틸을 포함하지만 이것에 한정되는 것은 아닌 금속 및 플라스틱과 같은 비금속으로서, 상기 처리 유체에 적용하고 공용하기에 적합한 임의의 재료로 만들어질 수 있다.

본 발명의 하나의 양태에 따라서, 상기 다이어프램의 표면에 센서(50)가 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 센서(50)는 비습윤 면(20a)에 배치되었지만, 대안적으로는 습윤측(20b) 또는 복수 층의 다이어프램의 층들 사이, 또는 복수 층인 장치(도시되지 않음)의 임의의 다이어프램 표면에 배치될 수 있다.

요구되는 것은 아니지만, 바람직하게는 상기 센서는 저항성 스트레인 게이지이다. 대안적으로는, 상기 센서(50)는 개개의 용례에 따라 피에조저항(piezoresistive) 센서, 피에조전기(piezoelectric) 센서, 광학 센서(optical sensor) 등일 수 있다. 예컨대, 상기 센서를 상기 다이어프램에 직접 배치함으로써, 상기 센서(50)는 신호 같은 것을 출력으로 생성하거나, 상기 다이어프램의 굴곡이나 변위로 인해서 상기 다이어프램(20)의 운동 및/또는 위치에 따라 변하는 특성(이 경우에는 저항값)을 나타낸다. 외부에서 상기 센서(50) 출력에 접근하거나 상기 특성을 탐지하기는 데는 와이어(52)가 이용될 수 있다. 신호 와이어(52)에 센서 전자 회로(45)가 연결되어 상기 센서 출력을 받거나 상기 다이어프램의 운동에 따라 변하는 상기 센서 특성을 탐지한다. 저항성 스트레인 게이지형 센서의 경우, 센서 출력을 탐지하기 위해서 기존의 방법으로서 휘트스톤 브릿지 회로(Wheatstone bridge circuit)를 이용할 수 있다. 무선 연결 또는 광 연결이 대안적으로 이용된다. 대안적으로는, 상기 회로(45)는 상기 밸브(A)의 내부에 합체될 수 있다. 상기 회로(54)는 시각적 표시 및/또는 무선 출력 신호를 포함하지만 이것에 한정되지 않는 적당한 형태의 출력을 제공할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 센서(50)는 상기 와이어(52)와 같은 강선 연결, 광 연결, 무선 연결을 포함하는 적당한 임의의 기법에 의해 상기 센서 회로(54)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 상기 와이어(52)는 상기 센서(50)에서 나와서 상기 밸브(A) 구조체를 통과하는 적당한 통로를 통해서, 상기 회로(54)(이 용례에서는 상기 회로(54)는 밸브의 외부에 있다.)로 보내진다. 예컨대, 와이어(52)는 상기 보닛(40)의 보어(60)와, 상기 보닛 너트(42)의 나사산을 통과하는 슬롯(64)을 통해서, 보닛 너트(42) 또는 액츄에이터 하우징(32)에 형성된 슬롯이나 보어(66) 밖으로 연장될 수 있다. 상기 센서(50)로 상기 회로(54) 연결로를 돌리는 다른 대안적인 기법은 상기 특정 밸브 구조에 따라서 이용 가능할 것이다.

도 2는 본 발명에서 이용되는 상시 폐쇄 밸브의 형태를 도시한다. 이런 경우, 상기 캡(33)은 변형되어서 상기 피스톤(34)의 상면에 상기 스프링(38)을 보유하게 되므로 상기 피스톤을 변형시키며, 그리하여 상기 스프링의 바이어스를 이길 만큼의 충분한 공압이 없을 때는 상기 밸브를 닫도록 하는 소정 위치로 상기 다이어프램(40)을 변형시킨다. 피스톤의 가압되는 면 상의 상기 환형 피스톤 챔버(35) 내부로 공기를 도입하기 위해서, 상기 피스톤(34)을 통과하는 통로(68)가 형성된다. 상기 피스톤(34)이 빈틈없는 유체 충격작용을 유지하도록 적절한 밀봉(70, 72, 74a)이 이용된다.

따라서, 이러한 저항성 센서의 경우, 상기 센서(50)는 스트레인에 따라 변하는 특성을 나타낸다. 개방과 폐쇄 위치 사이에서와 같은, 상기 다이어프램의 동작은 상기 센서의 전역에서 스트레인을 변화시켜, 상기 센서의 측정 가능한 저항에 상응하는 변화를 생성한다. 상기 저항을 공지된 방법으로 탐지하여 상기 다이어프램의 동작 및/또는 위치를 확인한다. 전술한 바와 같이, 필요한 경우에는 용량성 스트레인 게이지 또는 광 스트레인 게이지를 포함하지만, 이들에 제한되지는 않는 다른 센서가 이용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 센서가 상기 다이어프램(20)의 표면이나 다른 일부에, 직접 배치되거나 또는 이와 다르게 부착되거나 결합될 수 있기만 하면, 어떤 특별한 타입의 센서에 한정되지 않는다.

상기 센서(50)는 상기 다이어프램의 위치 및/또는 동작을 감지할 뿐 아니라, 예컨대 다이어프램의 발동(actuation)의 횟수를 세고 상기 센서(50)의 신호를 방해 하는 다이어프램 편차(diaphragm anomalies)의 총계를 탐지하는데 이용될 수 있다. 또한, 상기 센서(50) 출력은 기초적인 온/오프 신호에 더해진 압력 신호를 포함하므로, 상기 센서는 압력을 감지하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 압력 변화에 의한 상기 센서(50) 출력의 작은 변화는 전자적으로 발췌되어 유체의 압력을 측정하는 데 이용될 수 있다. 더욱이, 상기 다이어프램이 가동되는 동안에, 상기 센서(50) 출력의 이러한 변화는 초기 스트레인 프로파일을 확립하는데 이용될 수 있으며, 이 초기 스트레인 프로파일은 메모리에 저장되거나 다른 방법으로 저장될 수 있다. 상기 다이어프램이 그 이후에 가동되는 동안, 현재의 스트레인 프로파일을 상기 초기 프로파일과 비교하여, 다이어프램의 마멸이나 위험을 표시할 수 있는 변화를 탐지할 수 있다. 따라서, 상기 스트레인 프로파일은 수명 예보기의 목적으로 이용될 수 있다.

적당한 센서로서는, 스퍼터링(sputtering)과 같은 것에 의해서 스테인리스 스틸 다이어프램 상에 증착된, 캡슐로 싸인 콘스탄탄 호일 게이지(constantan foil gage)와 같은 박막 스트레인 게이지가 포함되지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 다이어프램의 표면에 센서 같은 것을 설치하는 이러한 기법은 미국 캘리포니아주 Irvine의 Advanced Custom Sensors 사로부터 상업적으로 이용할 수 있다. 상업적으로 이용 가능하고 본 발명에 적당한 가상 증착 방법의 예들은 물리 기상 증착(PVD 또는 스퍼터링)과 화학 기상 증착(CVD)을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 언급된 바와 같이, 상기 다이어프램에 본딩된 센서와 다른 기법으로 부착된 센서가 대안으로 이용될 수 있다. 대안적으로는, 상기 스트레인 게이지 또는 다른 센서는 상기 다이어프램에 본딩되거나 이와 다르게 부착되거나 근접하게 고정될 수 있다.

도 3은 전술된 위치의 감지를 하도록 이용되는 스트레인 게이지의 출력(도 3의 하단 그래프)과 상기 스템의 선형 이동을 감지한 LVDT의 출력으로부터 탐지된 실제 다이어프램의 행정(도 3의 상단 그래프)을 비교하는 개략도를 나타낸다. 이들 두 개의 그래프 사이에는 밀접한 상관관계가 있으며, 따라서 상기 스트레인 게이지가 다이어프램의 위치 및 위치나 동작의 변화를 정밀하게 표시하고 있음을 확인할 수 있다.

도 4는 온도 센서가 상기 다이어프램(20)의 표면 상에 배치된, 본 발명의 다른 양태를 도시한다. 예시적 실시예에서, 상기 온도 센서(80)는 상기 비습윤 면(20a)에 배치되지만, 대안적으로 상기 습윤측(20b) 또는 복수 층의 다이어프램(도시되지 않음)의 층들 사이, 또는 복수 층인 장치(도시되지 않음)의 임의의 다이어프램 표면에 배치될 수 있다.

상기 온도 센서(80)는 상기 다이어프램에 직접 증착되는 백금 포일 온도 센서(platinum foil temperature sensor)일 수 있다. 대안적으로는, 상기 온도 센서(80)는 개개의 용례에 따라서 다른 유형일 수 있다. 상기 온도 센서(80)는 상기 센서(50)를 증착하는 데 이용된 공정과 같거나, 유사한 공정을 이용해서 증착될 수 있다.

예컨대, 상기 온도 센서(80)가 상기 다이어프램(20) 직접 배치됨으로써, 상기 밸브(A) 내의 공정 유체의 온도 변화 또는 상기 밸브에 인가되는 가열이나 냉각 변화에 의해 야기된 상기 다이어프램의 온도에 따라서 변하는, 신호와 같은 출력을 생성하거나 특성을 나타낸다.

상기 온도 센서(80)는 상기 센서(50)에 가깝거나 인접한 위치에, 상기 센서(50)와 동시에 상기 다이어프램(20)에 성막될 수 있다. 대안적으로는, 상기 온도 센서는 분리된 작업으로, 또는 상기 센서(50)와 다른 위치에 증착될 수 있다. 또한 대안으로서, 상기 다이어프램에 함께 증착되어서 두 개의 다른 구성을 가진 하나의 통합 센서로서 형성될 정도로, 상기 온도 센서(80)의 구조체가 상기 센서(50)의 구조체에 통합될 수 있다. 외부에서 상기 온도 센서(80)의 출력에 접근하거나 이 온도 센서(80)의 특성을 탐지하기는 데는 동일한 상기 와이어(52)가 이용될 수 있고, 대안적으로는 별도의 와이어가 이용될 수 있다. 상기 신호 와이어(52)(또는 별도의 와이어)에 센서 전자 회로(82)가 연결되어 상기 온도 센서(80) 출력을 받거나 상기 다이어프램의 온도에 따라 변하는 상기 온도 센서(80)의 특성을 탐지한다. 대안적으로, 무선 연결이나 광 연결이 이용될 수 있다. 대안적으로, 상기 회로(82)는 상기 밸브(A)의 내부에 통합될 수 있다. 상기 회로(82)는 시각적 표시 및/또는 무선 출력 신호를 포함하지만 이것에 한정되지 않는 적당한 형태의 출력을 제공할 수 있다.

상기 온도 센서(80)에 의해 제공되는 온도 감지 기능은 상기 센서(50)에 의해 제공되는 기능과 상보적이거나 독립적일 수 있다. 특히, 감지된 온도는 상기 센서(50)에 의해 제공되는 압력 또는 위치 신호를 전자적으로 보정하는 데 이용될 수 있다. 이러한 보정은 상기 다이어프램(20)의 위치나 운동의 좀 더 정밀한 지표 를 제공하는 데 도움을 줄 수 있다. 대안적으로, 감지된 온도는 상기 센서(50)의 출력에 대해서 독립적인 온도 지표를 제공하는 데 이용될 수 있다. 예로서, 상기 온도 센서(80)는 심지어 상기 센서(50)가 존재하지 않는 경우에도 작동되며, 상기 공정의 온도를 측정하도록 단독으로 구비될 수 있다. 온도 센서(80)는 상기 밸브의 가열 또는 냉각 기구에 피드백을 공급하는 데 이용될 수 있다.

도 5는 정전 용량 센서가 이용되어, 두 개의 도체 판 사이의 거리 변화에 의해 발생되는 용량의 변화를 측정함으로써, 다이어프램의 위치를 감지하는 본 발명의 다른 하나의 양태를 도시한다. 도 5는 다이어프램 밸브(90)에 이용된 정전 용량 센서를 도시한다. 상기 밸브(90)는 도 1 내지 도 4에 도시된 밸브와 같은 것일 수 있으므로, 도 5에서는 단지 부분적이며 개략적으로 도시된다.

도 5에 도시된 실시예에서는, (92)에서 개략적으로 도시된 부분인 상기 다이어프램은 금속 또는 다르게는 도체로 만들어진다. 상기 다이어프램(92)은 가변 용량(94)의 하나의 판을 형성한다. 상기 다이어프램(92)에 인접하며 상기 밸브의 고정된 부분에 다른 판(96)이 형성된다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 판(96)은 (98)에서 개략적으로 도시된 부분인 상기 밸브 보닛에 형성될 수 있다. 상기 제2 판(96)과 상기 밸브 보닛(98) 사이에는 절연층(100)이 마련된다. 두 개의 판(92,96)은 적절한 전자 회로(102)로 연결되어 상기 판들 사이의 거리를 나타내는 출력 신호를 공급한다.

밸브가 열리고 닫히는 동안, 상기 다이어프램(92)이 상기 밸브(90)의 내부에서 움직이는 대로 이 다이어프램은 상기 밸브 보닛(98)에 대해서 상대적으로 움직 인다. 이러한 움직임이 발생하면, 상기 다이어프램(92)과 상기 제2 판(96) 사이의 거리가 변하게 되어서, 상기 용량이 변한다. 따라서, 상기 센서(94)의 출력신호는 상기 판(92)과 판(96) 사이의 거리를 표시하게 된다. 상기 제2 판(96)은 상기 밸브(90)의 적절한 위치에 고정되기 때문에, 알려진 위치에 대한 알려진 값을 비교하면, 상기 판(92)과 판(96) 사이의 거리 값은 상기 밸브(90) 내부의 상기 다이어프램(92)의 위치 지표가 된다. 그 결과로서, 상기 센서(94)의 출력은 다이어프램의 위치 지표가 된다. 상기 제2 판(96)의 위치는 상기 밸브의 개방, 폐쇄, 중간 상태를 가장 효과적으로 측정하도록 최적화될 수 있다.

도 6은 정전 용량 근접 센서의 용량의 변화를 측정함으로써, 다이어프램의 위치를 감지하거나 측정하는 본 발명의 다른 하나의 양태를 도시한다. 도 6은 다이어프램 밸브(112)에 이용되는 정전 용량 근접 센서(110)를 도시한다. 상기 밸브(112)는 도 1 내지 도 4에 도시된 밸브와 같은 것일 수 있으므로, 도 6에서는 단지 부분적이며 개략적으로 도시된다.

상기 정전 용량 근접 센서(110)는 커패시플렉터(Capaciflector)라는 이름으로 널리 분포된 NASA 기술로 설계된 타입을 가질 수 있다. 이런 타입의 센서는 사이에 전위차를 가지는 둘 이상의 전기 판을 함께 제공하고, 이들 판 주위에 전기장을 생성함으로써 동작한다. 상기 전기장은 센서 주위와 밖으로 연장된다. 상기 전기장으로 물체(금속 또는 비금속)이 들어오면, 이 장이 교란되어서 진동 회로의 용량을 변화시킨다. 상기 진동의 진폭은 상기 센서와 상기 물체 사이의 거리 지표가 된다.

도 6은 (114)에서 개략적이고 부분적으로 도시된 밸브 보닛에 장착된 정전 용량 근접 센서(110)를 도시한다. 상기 정전 용량 근접 센서(110)는 복수 개의 절연층(118) 사이에 삽입된 복수 개의 도체 판 또는 층(116)을 포함한다. 상기 밸브 보닛(114) 부근에 상기 밸브 다이어프램(120)이 있으며, 이 밸브 다이어프램은 금속 또는 비금속일 수 있다. 상기 정전 용량 근접 센서(110)와 상기 다이어프램(120)은 적당한 전자 회로(122)에 의해 전기적으로 연결된다.

상기 정전 용량 근접 센서(110)는 전기 구동되어 이것의 용량 결합 장(capacitive coupling field)은 상기 다이어프램(120) 방향으로 연장된다. 상기 다이어프램(120)의 움직임에 비례하여 상기 용량 결합에 변화가 일어나며, 이 변화는 측정된 용량의 변화를 발생시킨다. 상기 용량의 변화는 상기 다이어프램(120)과 상기 센서(110) 사이의 거리 지표가 된다.

상기 센서(110)는 상기 밸브(112)의 적절한 위치에 고정되기 때문에, 알려진 위치에 대한 알려진 값을 비교하면, 상기 센서와 상기 다이어프램(120) 사이의 거리 값은 상기 밸브 내부의 다이어프램의 위치 지표가 된다. 상기 센서(110)의 판의 위치와 갯수는 상기 밸브의 개방, 폐쇄, 중간 상태를 가장 효과적으로 측정하도록 최적화될 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서는, 도 1 내지 도 3을 참고하여 전술된 타입인 복수 개의 스트레인 게이지가 하나의 다이어프램 상에 이용된다. 특히, 도 7은 도 1 내지 도 3을 참고하여 전술된 타입의 다이어프램 밸브의 일 부분을 형성하는 다이어프램(130)의 평면도이다. 평면도에 서, 상기 다이어프램(130)은 축(132)을 중심으로 한 원형 형태를 가진다. 도 7은 복수 개의 스트레인 게이지가 하나의 다이어프램 상에 이용된 방식으로서의, 단지 하나의 예를 도시할 뿐이다.

스트레인 게이지(134)는 상기 다이어프램(130)의 비습윤 면(136) 상에 임의의 적당한 기법으로 증착되거나 배치된다. 상기 스트레인 게이지(134)는 자신의 축이 상기 다이어프램의 반지름(138)에 수직을 향하도록 위치된다. 다른 하나의 스트레인 게이지(140)는 상기 다이어프램(130)의 비습윤 면(136) 상에 임의의 적당한 기법으로 증착되거나 배치된다. 상기 스트레인 게이지(140)는 자신의 축이 상기 다이어프램의 반지름(142)에 평행하게 향하도록 위치된다. 추가적인 스트레인 게이지(144)는 선택된 방향으로 상기 다이어프램의 둘레에 분포된다.

도 8은, 도 7에서 변형되지 않은 상태로 도시된 상기 다이어프램(130)의 개략적인 단면도이다. 상기 밸브의 유압이 상기 다이어프램(130)의 요면(concave surface)(습윤측)(146)에 작용하여, 도 8에서 도시된 변형되지 않는 상태로 상기 다이어프램을 배치시킨다. 상기 유압은 상기 다이어프램의 모든 지점에서 상기 다이어프램 상에 인장 스트레인을 준다. 그 결과, 상기 다이어프램의 반지름(138)에 수직하게 향하는 축을 가진 스트레인 게이지(134) 및 상기 다이어프램의 반지름(142)에 평행하게 향하는 축을 가진 스트레인 게이지(140)는 모두 소정 수준의 스트레인을 표시할 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이 상기 다이어프램(130)이 변형될 때는, 상기 밸브를 폐쇄 상태로 움직이게 하기 위해서, 상기 다이어프램의 중심부(148)는 외주부(150) 에 대해 상대적으로 아래로 움직인다. 이러한 다이어프램의 변형은 자신의 축이 상기 반지름(142)에 정렬된 상기 스트레인 게이지(140)에 인장 스트레인을 발생시키고, 이와 동시에 자신의 축이 상기 반지름(138)에 수직하게 정렬된 스트레인 게이지(134)에 압축 스트레인을 발생시킨다.

따라서, 상기 다이어프램이 변형되지 않았을 때는 모든 신호가 같은 부호를 가지는 반면, 상기 다이어프램(130)의 변형은 이 다이어프램 상의 방향이 다른 게이지들에서 반대 부호의 스트레인 신호들을 발생시킨다.

첫째, 상기 스트레인 신호는 다이어프램의 위치 탐지의 민감도를 개선하기 위해서 개량될 수 있다. 상기 다이어프램이 변형 상태가 다를 때는 다른 신호 조합이 발생된다. 특히, 상기 다이어프램(130)이 가압되어 도 8에서 도시된 변형 되지 않았을 때, 두 센서(134, 140)의 신호를 비교하면 두 센서의 신호 사이에는 상대적으로 작은 차이가 나타난다. 이와는 대조적으로, 상기 다이어프램이 변형되었을 때는, 두 센서(134, 140)는 반대 부호의 신호를 발생하므로, 두 신호 사이의 차이는 상대적으로 크다. 이러한 차이 변화의 크기는 어느 하나의 센서 단독의 신호 변화의 크기보다 매우 크다. 따라서, 변형의 존재 또는 크기를 측정할 때는, 하나 또는 몇 개의 게이지의 신호 크기에만 의존하는 장치는 필요하지 않다.

둘째, 복수 개의 게이지의 이용은 상기 다이어프램이 결합된 상기 밸브의 유압의 크기와 같은 부가적인 정보를 이끌어내는 능력을 개선할 수 있다. 압력에 따라 변하는 다이어프램 편항 및 스트레인과, 복수 개의 게이지의 이용은 보다 정밀한 측정 능력을 제공하는데 도움이 될 수 있다. 다른 하나의 예로서, 상기 다이어 프램 표면의 다른 위치들에서, 이 다이어프램 상의 스트레인의 크기와 방향 지표를 얻는 것은 상기 다이어프램의 크랙의 존재 또는 국소화된 변형과 같은 진단 정보를 제공하는 능력을 보강할 수 있다. 또한, 복수 개의 스트레인 게이지의 이용은 하나의 게이지가 고장나는 경우에도 상기 장치에 여분을 제공한다.

도 10 내지 12는 상기 밸브(10)과 같은 다이어프램 밸브에서 다이어프램의 위치 및/또는 다른 국면을 감지하는 유도성 근접 센서(inductive proximity sensor)의 이용을 도시한다. 유도성 센서는 자기장 내의 금속 물체의 존재 또는 운동 때문에 자기장에서 유도된 변화를 감지함으로써 금속 물체를 탐지한다. 유도성 근접 센서는 전자기 코일 또는 영구자석을 통합하여 자기장을 발생시킨다. 금속 물체가 상기 장으로 들어올 때, 상기 장은 교란된다. 감지 구성 요소는 이 교란을 감지하여, 상기 물체의 존재를 나타내는 적절한 신호를 생성한다. 상기 센서에서 소정 거리 이내에서 금속 물체의 움직임에 응답하여 작동되도록 상기 센서를 포함하는 장치가 배치될 수 있다. 예컨대, 유도성 근접 센서와 같은 많은 다양한 타입의 센서들이 일반적으로 이용가능하며, 공지되어 있다.

도 10과 도 11은 본 발명을 따르며, 구조에 있어서 상기 밸브(10)와 유사한 밸브에 결합된 유도성 근접 센서가 이용되는 하나의 실시예를 계략적으로 도시한다. 유도성 근접 센서(160)는 보닛(162)의 하면 상에 장착되며, 다이어프램(164)과 직면한다. 상기 센서는 전자기 코일과 같은 자기장 소스(166)와, 감지 코일(sensing coil)과 같은 감지 요소(168) 또는 홀 효과 센서(Hall effect sensor)를포함한다. 상기 자기장 소스(166)는 금속 또는 적어도 부분적으로 금속으로 만들 어진 상기 다이어프램(164)에 자기장을 투사한다. 상기 다이어프램(164) 및 상기 감지 요소(168)는 상기 보닛(162)과 상기 보닛 너트(174)를 통과하는 와이어(172)를 통해 적당한 진동 전자 회로(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된다. 대안적으로는, 상기 센서(160)의 출력은 RF 신호를 통해서 상기 밸브 밖으로 향해질 수 있다.

상기 다이어프램(164)은 상기 자기장 소스(166)에 가까워지거나 멀어지게 움직일 수 있으므로, 상기 감지 요소(168)에서 자기장의 세기는 변한다. 상기 센서(160)는 이 감지 요소에서 자기장 세기의 변화를 직접 감지하거나, 상기 자기장 소스의 측정 가능한 전기적 파라미터의 변화에 따라 간접적으로 이러한 변화를 감지한다. 따라서, 상기 센서(160)의 출력은 상기 다이어프램의 운동 또는 위치를 나타낸다.

도 12는 본 발명에 따라서 유도성 근접 센서를 이용한 대안적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 도 12에 도시된 상기 유도성 근접 센서(180)는 하나의 유닛이라기보다는 서로 분리된 자기장 소스(182)와 감지 요소(184)를 포함한다. 상기 센서(180)의 작용은 도 11 및 도 12와 관련해 전술된 상기 센서(160)의 작용과 유사하다.

복수 개의 유도성 센서가 하나의 다이어프램과 결합될 수 있다. 상기 센서의 갯수와 위치는 다이어프램 위치 또는 변형이 반영된 상기 밸브의 개방, 폐쇄, 중간 상태를 가장 효과적으로 측정하도록 최적화될 수 있다. 밸브 상태를 모니터링하는 것에 추가해서, 유도성 센서는 압력을 탐지하거나, 긴급 또는 조기 탐지를 가능하게 하는 데 이용될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었다. 다른 이들이 본 명세서와 도면을 읽고 이해하기만 하면, 변형례나 대체예가 떠오를 수 있다. 그러한 변형례 및 대체예가 첨부된 청구항 또는 이것의 등가 범위 이내인 한, 본 발명은 모든 그러한 변형례 및 대체예를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (42)

1. 유량 제어 장치에 있어서,

   상기 유량 제어 장치를 통한 유량을 제어하도록 움직일 수 있는 다이어프램과,

   상기 다이어프램에 배치되어 이 다이어프램의 움직임을 탐지할 수 있는 센서를 포함하는 것인 유량 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 센서는 스트레인 게이지를 포함하는 것인 유량 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 다이어프램을 움직이게 하는 액츄에이터를 포함하는 것인 유량 제어 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 다이어프램에 온도 센서가 배치된 것인 유량 제어 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 센서는 상기 다이어프램의 표면에 배치된 것인 유량 제어 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 센서는 상기 다이어프램의 표면에 증착된 것인 유량 제어 장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 센서는 상기 다이어프램의 비습윤 면에 배치된 것인 유량 제어 장치.
8. 제1항에 있어서, 밸브를 포함하는 것인 유량 제어 장치.
9. 제1항에 있어서, 유량 조절기를 포함하는 것인 유량 제어 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 다이어프램은 복수 층의 다이어프램인 것인 유량 제어 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 센서는 다이어프램의 위치에 상응하는 출력을 생성하는 것인 유량 제어 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 센서는 다이어프램 스트레인을 나타내는 출력을 생성하며, 이 출력은 초기 스트레인 프로파일과 비교되어 상기 다이어프램의 수명의 끝을 예측하는 데 이용될 수 있는 것인 유량 제어 장치.
13. 제1항에 있어서, 2개 이상의 센서가 상기 다이어프램에 장착되며, 각각의 센서는 레퍼런스에 대해서 개별 각도로 배치된 것인 유량 제어 장치.
14. 유량 제어 장치를 통한 유체의 유량 제어를 위해 다이어프램을 이용하는 타입의 유량 제어 장치에서 다이어프램의 동작을 탐지하는 방법으로서,

    상기 다이어프램에 센서를 배치하는 단계와,

    상기 다이어프램의 움직임 또는 위치에 상응하는 센서 출력을 생성하는 단계를 포함하는 것인 다이어프램의 동작을 탐지하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 센서를 이용하여 스트레인을 탐지하는 단계를 더 포함하는 것인 다이어프램의 동작을 탐지하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 센서를 이용하여 상기 다이어프램의 초기 스트레인 프로파일을 생성하는 단계와,

    상기 센서를 이용하여 상기 다이어프램의 후속 스트레인 프로파일을 생성하는 단계와,

    후속 스트레인 프로파일을 상기 초기 또는 이전의 프로파일과 비교하여 다이어프램의 상태를 분석하는 단계

    를 더 포함하는 것인 다이어프램의 동작을 탐지하는 방법.
17. 유량 제어 장치의 내부에 설치되어 이 장치를 통한 유체의 유량을 제어하는 다이어프램과 이 다이어프램에 배치된 센서의 조립체.
18. 제17항에 있어서, 상기 센서는 스트레인 게이지를 포함하는 것인 조립체.
19. 제17항에 있어서, 상기 센서는 상기 다이어프램의 표면에 배치된 것인 조립체.
20. 제17항에 있어서, 상기 센서는 유량 제어 장치에 이용되었을 때, 상기 다이어프램의 운동 또는 위치에 상응하는 출력을 생성하는 것인 조립체.
21. 제17항에 있어서, 온도 센서가 상기 다이어프램에 배치된 것인 조립체.
22. 제17항에 있어서, 상기 센서는 스트레인 게이지를 포함하고, 온도 센서도 상기 다이어프램 상에 배치된 것인 조립체.
23. 유량 제어 장치를 통한 유량을 제어하도록 움직일 수 있는 다이어프램과,

    유량 제어 장치에서, 상기 다이어프램에 대해 상대적으로 고정되어 커패시터를 형성하는 부분

    을 포함하는 유량 제어 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 다이어프램 및 이 다이어프램에 대해 상대적으로 고정된 상기 부분은, 적당한 전자 회로에 연결되어 상기 다이어프램 및 이 다이어프램에 대해서 상대적으로 고정된 상기 일부분 사이의 거리를 나타내는 출력 신호를 제공하는 것인 유량 제어 장치.
25. 제23항에 있어서, 상기 부분은 상기 다이어프램에 대해 상대적으로 고정되며, 상기 유량 제어 장치의 고정부에 위치하는 것인 유량 제어 장치.
26. 제23항에 있어서, 상기 다이어프램을 움직이게 하는 액츄에이터를 포함하는 것인 유량 제어 장치.
27. 제23항에 있어서, 밸브를 포함하는 유량 제어 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 다이어프램에 대해 상대적으로 고정된 상기 부분은 밸브 보닛에 형성되는 것인 유량 제어 장치.
29. 제23항에 있어서, 상기 다이어프램에 대해 상대적으로 고정된 상기 부분에 인접한 절연층을 더 포함하는 것인 유량 제어 장치.
30. 제23항에 있어서, 유량 조절기를 포함하는 것인 유량 제어 장치.
31. 제23항에 있어서, 상기 다이어프램은 복수 층의 다이어프램인 것인 유량 제어 장치.
32. 유량 제어 장치를 통한 유체의 유량 제어를 위해 다이어프램을 이용하는 타입의 유량 제어 장치에서 다이어프램의 동작을 탐지하는 방법으로서,

    상기 유량 제어 장치의 일부분과 상기 다이어프램 사이에 용량(capacitance)을 형성하는 단계와,

    상기 다이어프램의 움직임에 상응하는 용량의 변화를 탐지하는 단계

    를 포함하는 것인 다이어프램의 동작을 탐지하는 방법.
33. 유량 제어 장치를 통한 유량을 제어하도록 움직일 수 있는 다이어프램과,

    용량 결합 장(capacitive coupling field)을 생성하는 센서를 포함하며, 용량 결합 장은 상기 다이어프램의 운동에 의해 교란되는 것인 유량 제어 장치.
34. 제33항에 있어서, 상기 용량 결합 장의 교란은 상기 다이어프램과 상기 센서 사이의 거리를 나타내는 용량의 변화를 발생키는 것인 유량 제어 장치.
35. 제33항에 있어서, 상기 다이어프램을 움직이게 하는 액츄에이터를 포함하는 유량 제어 장치.
36. 제 33항에 있어서, 밸브를 포함하는 유량 제어 장치.
37. 제36항에 있어서, 상기 센서는 상기 밸브에 위치가 고정된 것인 유량 제어 장치.
38. 제33항에 있어서, 상기 센서는 복수 개의 절연층 사이에 놓인 복수 개의 전도층을 포함하는 것인 유량 제어 장치.
39. 제33항에 있어서, 유량 조절기를 포함하는 유량 제어 장치.
40. 제33항에 있어서, 상기 다이어프램은 복수 층의 다이어프램인 것인 유량 제어 장치.
41. 제33항에 있어서, 상기 다이어프램은 비금속인 것인 유량 제어 장치.
42. 유량 제어 장치를 통한 유체의 유량 제어를 위해 다이어프램을 이용하는 타입의 유량 제어 장치에서 다이어프램의 동작을 탐지하는 방법으로서,

    상기 다이어프램의 운동에 의해 교란되는 용량 결합 장을 생성하는 단계와,

    상기 용량 결합 장의 교란에 상응하는 센서 출력을 생성하는 단계

    를 포함하는 유량 제어 장치에서 다이어프램의 동작을 탐지하는 방법.

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