KR20070074663A - 고정된 바이스패비를 갖는 열질량유량센서 - Google Patents

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KR20070074663A
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tube
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KR1020077012954A
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알리 샤지이
폴 메네기니
다니엘 알렉산더 스미스
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엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 따른 유량센서는 메인 도관, 상기 메인 도관의 상류부와 메인 도관의 하류부를 연결하여 그 메인 도관을 통하는 유량이 각각 분할되는 센서 튜브 및 바이패스 튜브, 상기 센서 튜브를 가열하기 위한 적어도 하나의 히팅부재를 포함한다. 다공성 매질의 제1 흐름제한장치는 상기 메인 도관의 상류부와 상기 센서 튜브 사이에 위치되고, 다공성 매질의 제2 흐름제한장치는 상기 메인 도관의 상류부와 상기 바이패스 튜브 사이에 위치된다. 상기 흐름제한장치는 고정된 바이패스비를 갖는 유량센서를 제공하여, 상기 유량센서는 측정되는 가스의 종류와 무관하게 작동될 수 있다.
유량센서, 도관, 바이패스비, 흐름제한장치, 다공성매질, 히팅부재

Description

고정된 바이스패비를 갖는 열질량유량센서{THERMAL MASS FLOW RATE SENSOR HAVING FIXED BYPASS RATIO}
본 발명은 질량유량센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다공성 매질을 포함하는 센서 튜브 및 적어도 하나의 바이패스 튜브를 구비하는 열 기반(thermal based) 유량센서에 관한 것으로, 고정된 바이패스비를 갖는 센서를 제공한다.
반도체 제조산업에 있어서, 반응 챔버에 가스 상태로 전달되는 하나 이상의 반응물질의 양, 온도 및 압력은 정확히 제어될 필요가 있다. 이러한 반도체 제조산업에서 반응물질의 전달 공정을 제어하기 위하여 질량유량 콘트롤러가 광범위하게 이용된다. 도 1은 전형적인 질량유량 콘트롤러(MFC)의 예시를 나타낸 것이다. 일반적으로 상기 질량유량 콘트롤러(MFC)는 그 질량유량 콘트롤러(MFC)를 통과하는 가스의 유량을 측정하기 위한 질량유량센서(후술하는 바와 같이 센서 튜브 및 바이패스 튜브를 포함함), 질량유량 콘트롤러(MFC)를 통과하는 가스의 유량을 제어하기 위한 밸브 및 인쇄회로기판에 장착되고, 상기 질량유량센서와 밸브에 연결되는 단일 제어회로 또는 컴퓨터를 포함한다. 상기 컴퓨터는 커넥터를 통해 요구 유량으로 프로그램되는 것으로, 예를 들면 상기 컴퓨터는 질량유량센서에 의하여 측정된 실제 유량과 비교한다. 실제 유량이 요구 유량과 동일하지 않을 경우, 상기 컴퓨터는 그 실제 유량이 요구 유량과 동일할 때까지 밸브를 개폐하도록 프로그램된다.
열질량유량센서는 열에너지 보존법칙으로 동작하는 것으로, 가스에 인가되는 전력은 가스의 비열, 가스의 밀도 및 가스의 온도변화를 곱한 가스의 질량유량과 동일하다. 따라서 상기 질량유량은 가스의 특성, 가스의 온도변화 및 가스에 인가되는 전력의 비율을 알 수 있으면 결정될 수 있다.
한 종류의 열량유량센서는 도 1 및 도 2의 예시적인 종래 기술의 질량유량센서(10)에 나타낸 바와 같이 주 검출메커니즘으로서 센서 튜브를 채용한다. 이러한 장치에서, 센서 튜브(12)에는 질량유량 콘트롤러(MFC)의 메인 도관(18)을 통과하는 주 흐름(16)의 일부(14)가 흐르고, 그 흐름의 나머지는 바이패스 튜브(18a)를 통해 흐른다. 본 도면은 반드시 일정한 비율로 이루어지는 것이 아님을 주의하는 것이 중요하다. 일반적으로 상기 센서 튜브(12)는 메인 도관(18)보다 매우 작지만, 명확화를 위하여 도 2에서는 다소 크게 나타낸 것이다. 대체로 상기 센서 튜브(12)에는 하나 이상의 히팅부재(20)가 부착되고, 그 히팅부재(20)로부터의 열은 튜브(12)를 통해 유체로 전달된다. 또한 상기 히팅부재(20)는 센서 튜브(12)의 벽의 국부적인 온도를 탐지하는 온도저항센서로서 제공된다.
상기 두 히팅부재(20) 간의 가스 온도의 증가는 센서 튜브(12)를 통과하는 가스의 질량유량, 가스의 비열, 가스의 밀도, 히팅부재(20)로 전달되는 전력의 함수이다. 회로는 두 히팅부재(20)의 저항차(온도차)를 공지된 유량으로 캘리브레이 션(보정)(calibration)하는 출력전압(전력)으로 전환시킨다. 통상적으로 저항에서의 변화는 프로세서에 연결되는 휘트스톤 브리지(Wheststone bridge)에 의하여 전압으로 전환된다. 상기 프로세서는 전압 레벨이 저장된 기준가스 캘리브레이션 데이터(calibration data)와 비교하여 유량을 결정한다. 상기 저장된 기준가스 캘리브레이션 데이터 또는 테이블은 기준가스의 공지된 유량의 범위에 대하여 센서에 의하여 생성된 전압을 포함한다.
상기 캘리브레이션 데이터는 기준가스 이외의 가스에 대하여 변화하기 때문에, 상기 캘리브레이션 데이터의 특징부여는 정확한 측정 결과를 위하여 센서 튜브(12)에서 측정되는 가스 종류 각각에 대하여 요구된다. 또한 이러한 특징부여는 다중-가스 보정함수(multi-gas correction function)로 칭한다. 이러한 다중-가스 보정함수는 기준가스로 나눈 새로운 가스의 유량(Qnew/Qref)(센서 튜브(12)에서만)이다. 이러한 유량은 센서 전압으로 변경된다. 상기 기준가스의 캘리브레이션 테이블은 단순히 센서 전압과 이들 전압에서 측정된 전체 유량의 리스트이다. 새로운 가스에서 캘리브레이션 테이블을 얻기 위해서는, 상기 기준가스의 유량에 기준가스 캘리브레이션 테이블의 각 전압에서의 다중-가스 보정 함수를 곱한다. 상기 다중-가스 보정함수는 센서 튜브(12)가 측정되는 가스의 종류와 무관하게 이루어진 것이다.
상기 다중-가스 보정함수는 바이패스비(bypass ratio)가 기준가스와 측정되는 가스 모두에서 동일하다는 것으로 가정한다. 상기 센서(10)의 바이패스비 (η)(분할비라고도 칭함)는 바이패스 튜브(18a)와 센서 튜브(12)를 통과하는 전체 유량(Qtotal)을 센서 튜브(12)만을 통과하는 유량(Qsensor)으로 나눈 것으로 정의된다.
Figure 112007041712512-PCT00001
(1)
다중-가스 적용에서, η는 모든 가스에 대하여 동일해야만 한다. 기준가스의 η로부터 η에서의 소정의 변화는 그 가스에 대한 다중-가스 바이패스비 에러(ε bp )로서 정의된다.
Figure 112007041712512-PCT00002
(2)
ε bp 는 새로운 가스에 대한 캘리브레이션 에러로 직접 해석된다. 통상적으로 상기 바이패스 튜브(18a)는 이러한 에러를 최소화하도록 설계된다.
상기 다중-가스 바이패스비 에러(ε bp )는 메인 도관, 바이패스 튜브 및 센서 튜브의 비이상적(non-ideal) 기하학적 상태에 의하여 발생하는 입구영향(entrance effect)과 같은 압력 손실로 인하여 서로 다른 가스에 대하여 바이패스비(η)가 변화하기 때문에 발생한다. 이들 압력 손실은 측정되는 가스의 레이놀즈수의 함수이기 때문에, 이들 압력 손실은 보통 "레이놀즈 손실"이라 불린다. 상기 레이놀즈 손실은 가스 유량의 측정에서 에러의 주요 원인으로 될 수 있다. 상기 레이놀즈 손실은 통상적으로 바이패스 튜브(18a)와 센서 튜브(12)를 적절히 설계하여 서로 다른 가스에 대하여 바이패스비(η)를 일정하게 유지함으로써 최소화되거나 제거된다. 그러나 이러한 바이패스 튜브(18a)를 적절히 설계함에 있어서는, 센서(10)가 복잡해지고, 상대적으로 대형화되며, 고가로 되는 결과를 초래하며, 특히 높은 유량 범위를 갖는 센서에서는 더욱 그러한 문제를 갖는다.
본 발명의 목적은 서로 다른 가스에 이용될 수 있는 새롭고 향상된 열질량유량센서를 제공하는 데 있다. 상기 새롭고 향상된 열질량유량센서는 실질적으로 가스의 특성(즉, 바이패스비의 특징부여는 질량유량센서에서 측정되는 각 종류의 가스에 대하여 요구되지 않음)과 무관하게 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 상기 새롭고 향상된 열질량유량센서는 설계에 있어 상대적으로 단순하고, 제조비용이 절감되며, 소형화될 수 있다.
본 발명은 새롭고 향상된 열질량유량센서를 제공한다. 상기 열질량유량센서는 상류부와 하류부를 포함하는 메인 도관, 상기 메인 도관의 상류부를 그 메인 도관의 하류부에 연결하여 상기 메인 도관을 통하는 유량이 센서 튜브와 바이패스 튜브로 분할되도록 하는 센서 튜브와 바이패스 튜브, 및 상기 센서 튜브를 가열하기 위한 적어도 하나의 히팅부재를 포함한다. 또한 상기 열질량유량센서는 상기 메인 도관의 상류부와 센서 튜브 사이에 위치되는 제1 유량 제한장치 및 상기 메인 도관의 상류부와 상기 바이패스 튜브 사이에 위치되는 제2 유량 제한장치를 포함한다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 상기 유량 제한장치는 다공성 매질을 포함한다.
다른 특징들 및 작용효과들 중에서, 본 발명의 열질량유량센서는, 유량 제한장치가 고정된 유량을 갖는 유량검출장치를 제공하기 때문에, 실질적으로 가스 특성과 무관하게 동작한다. 또한 본 발명의 열질량유량센서는 설계에 있어 상대적으로 단순하고, 제조 비용에 있어서는 절감되며, 크기는 콤팩트하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 구성된 질량유량센서를 포함하는 질량유량 콘트롤러의 예시적인 실시 형태를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 질량유량센서의 일 부분의 확대 단면도로서, 질량유량센서의 메인 도관, 센서 튜브, 바이패스 튜브 및 층류 부재를 나타낸 도면.
도 3은 메인 도관, 센서 튜브 및 바이패스 튜브를 포함하는 본 발명에 따라 구성되는 질량유량센서의 예시적인 실시 형태의 일 부분을 나타낸 측면도.
도 4는 도 3의 질량유량센서를 나타낸 단면도로서, 메인 도관과 센서 튜브 사이에 위치되는 제1 흐름제한장치 및 메인 도관과 바이패스 튜브 사이에 위치되는 제2 흐름제한장치를 나타낸 도면.
도 5는 제1 및 제2 흐름제한장치의 확대 단면도.
도 6은 본 발명에 따라 구성되는 질량유량센서에 대하여 세 종류의 가스에 대한 다중가스 바이패스비 에러 대 유랑을 나타낸 그래프.
도면을 참조해 보면, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따라 구성되는 유량센서(100)의 예시적인 실시 형태를 나타낸 것이다. 상기 유량센서(100)는 도 1에 나타낸 질량유량 콘트롤러와 같은 질량유량 콘트롤러의 일부분으로서 이용될 수 있다. 이러한 적용에서, 본 발명의 유량센서(100)는 도 1 및 도 2에 나타낸 유량센서(10)를 대신한다. 또한 본 발명은 도 3 및 도 4의 유량센서(100)를 이용하여 유량을 측정하는 방법 및 유량을 제어하는 방법에 관한 것이다.
다른 특징들 및 작용효과들 중에서 본 발명의 질량유량센서(100)는 실질적으로 가스 특성과 무관하게 동작한다. 또한 본 발명의 질량유량센서(100)는 설계에 있어 상대적으로 단순하고, 제조 비용에 있어서는 절감되며, 크기는 콤팩트하게 이루어질 수 있다.
대체로 상기 유량센서(100)는 상류부(118b)와 하류부(118c)를 포함하는 메인 도관(118), 및 상기 메인 도관(118)의 상류부(118b)를 메인 도관(118)의 하류부(118c)에 연결하는 센서 튜브(112)와 바이패스 튜브(118a)를 포함하며, 상기 메인 도관(118)을 통하는 유량은 센서 튜브(112)와 바이패스 튜브(118a)를 통해 분할된다. 도면은 일정한 비율로 도시된 것이 아니며, 상기 센서 튜브(112)는 메인 도관(118)에 비해 현저히 작은 것으로, 명확화를 위해 다소 크게 나타낸 것이다. 상 기 유량센서(100)는 센서 튜브(112)를 가열하기 위한 적어도 하나의 히팅부재(120), 상기 메인 도관(118)의 상류부(118b)과 센서 튜브(112) 사이에 위치되는 제1 흐름제한장치(130), 및 상기 메인 도관(118)의 상류부(118b)와 상기 바이패스 튜브(118a) 사이에 위치되는 제2 흐름제한장치(140)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 흐름제한장치(130, 140)는 다공성 매질을 포함한다. 적합한 다공성 매질로서는 예를 들면 파밍톤, 시티의 모트 코퍼레이션(Mott Corporation of Farmington, CT)으로부터 입수가능하다.
상기 제1 및 제2 다공성 매질의 흐름제한장치(130, 140)의 형태 및 다공성을 변경함으로써, 상기 바이패스 튜브(118a)와 센서 튜브(112)를 통하는 유량은 변화할 수 있다. 예시적인 일 실시 형태에 따르면, 상기 제1 및 제2 흐름제한장치(130, 140)의 다공성 매질은 소결 금속으로 이루어진다. 상기 소결 금속은 미리 소결된 20미크론 이하의 평균입자사이즈를 갖는 금속 분말로부터 형성될 수 있다. 다른 실시 형태에 따르면, 상기 소결 부재의 평균입자사이즈는 10미크론 이하이며, 상기 소결 금속은 적어도 5g/cc의 밀도를 갖는다.
상기 제1 및 제2 다공성 매질의 흐름제한장치(130, 140)를 형성하는데 이용되는 금속은 보다 높은 온도 및 부식 저항과 같은 특정 요구에 만족하도록 스테인리스강, 니켈과 니켈 합금, 티타늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택되며, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 금속 및 합금은 스테인리스강 316L, 304L, 310, 347과 347, 및 하스텔로이(Hastelloy) C-276, C-22, X, N, B와 B2, 인코 넬(Inconel) 600, 625와 690, 니켈 200과 모넬®(Monel®)400(70Ni-30Cu), 티타늄 및 합금20을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
앞서 기술분야에서 설명한 바와 같이, 상기 유량센서(100)의 바이패스비(η)(분할비라고도 칭함)는 센서 튜브(112)를 통과하는 유량(Qsensor tube)에 대한 유량센서(100)를 통과하는 유량(Qsensor)과 동일하다. 다중-가스의 적용에서, 바이패스비(η)는 모든 가스에 대하여 동일하다. 기준 가스의 바이패스비(η)로부터 바이패스비(η)의 소정의 변화는 그 가스에 대한 다중-가스 바이패스비 에러(ε bp )로서 정의된다. 다중-가스 바이패스비 에러(ε bp )는 새로운 가스에 대한 캘리브레이션 에러(calibration error)로 직접적으로 해석된다. 본 발명의 유량센서(100)는 이러한 에러를 최소화하도록 설계된다.
간단한 기하학적 배열에 대하여, 덕트에서의 비압축성 층류에 대한 운동량방정식(Navier-Stoke)은 완전히 발달하고, 비압축성이며, 안정된 일정한 단면을 갖는 흐름에 대하여 폐쇄형(closed form)으로 풀이될 수 있다. 튜브를 통과하는 유량(Qtube)에 대한 해석(solution)은 동일하다.
Figure 112007041712512-PCT00003
(3)
여기에서 μ는 가스의 점도이고, r tube 는 센서 튜브(112)의 곡률이다. 단면이 일정할 경우, 압력 항(term)은 선형이다.
Figure 112007041712512-PCT00004
(4)
여기에서 L tube 는 튜브의 길이이고, △ p tube 는 튜브의 길이 L tube 에 걸친 가스의 압력 변화이다. p tube 는 방정식 (3) 및 (4)를 결합함으로써 산출된다.
Figure 112007041712512-PCT00005
(5)
다공성 매질의 흐름제한장치를 통하는 유량(Qpm)은 브링크만(Brinkman) 방정식에 의해 설명되며, 비압축성이며, 안정된 일정한 단면을 갖는 흐름의 가정 하에서 폐쇄형(closed form)으로 해석될 수 있다.
Figure 112007041712512-PCT00006
(6)
여기에서 △ p pm 은 다공성 매질 흐름제한장치를 통한 압력 강하이고, t pm 은 다공성 매질 흐름제한장치의 두께이고, A pm 은 다공성 매질 흐름제한장치의 단면적이며, k pm 은 다공성 매질 흐름제한장치의 투과성이다.
상기 유량센서(100)에 있어서, 상기 다공성 매질 흐름제한장치(130, 140)는 각각 센서 튜브(112)와 바이패스 튜브(118a)에 각각 연속해서 이루어진다. 따라서, 상기 다공성 매질 흐름제한장치(130, 140)를 통하는 유량은 센서 튜브(112)와 바이 패스 튜브(118a)를 통하는 유량과 각각 동일하다.
Figure 112007041712512-PCT00007
(7)
상기 유량센서(100)에 걸친 압력 강하는 그 유량센서의 각 유로에 대하여 다공성 필터의 압력 강하에 튜브의 압력 강하를 더한 것과 동일하다.
Figure 112007041712512-PCT00008
(8)
따라서 바이패스비(η)에 대한 식은 식 (3) 내지 (8)을 식 (1)(본 발명의 기술분야에서 기재함)에 적절히 대입함으로써 얻을 수 있음을 알 수 있다.
Figure 112007041712512-PCT00009
(9)
위의 식은 유량센서(100)가 실질적으로 가스 특성과 무관하게 이루어질 수 있도록 다공성 매질 흐름제한장치를 설계하여 이용할 수 있다. (구체적으로, 다공성 매질은 바이패스 튜브(118a)가 가스 특성과 실질적으로 무관하게 이루어지게 하고, 다중-가스 보정 함수는 센서 튜브(112)가 가스 특성과 실질적으로 무관하게 이루어지도록 한다). 단지 잠재적인 에러의 근원은 식 (3)에서 가스가 완전히 발달되는 것으로 하는 전제에 있다. 그러나 실제 상기 센서 튜브(112)는 입구 영향에 의해 발생하는 압력 손실을 갖는다. 상기 센서 튜브(112)에서의 압력 강하를 없애기 위하여, 상기 제1 다공성 매질 흐름제한장치(130)는 그 제1 다공성 매질 흐름제한 장치를 통한 압력 강하(△ p 130 )가 센서 튜브(112)를 통한 압력 강하(△ p 120 )보다 훨씬 크도록 설계된다. 상기 입구 영향은 레이놀즈수의 함수로 공지되어 있는 반면, 입구 영향에 대한 폐쇄형 솔루션(closed form solution)은 존재하지 않으며, 실험이나 통계적으로 결정되어야만 한다. 본 발명의 질량유량센서는 다공성 매질 흐름제한장치(130, 140)가 고정된 바이패스비를 유량센서(100)에 제공하기 때문에 실질적으로 가스 특성과 무관하게 동작한다.
도 6의 그래프는 본 발명에 따라 구성되는 유량센서(100)를 통해 세 종류의 다른 가스의 흐름에 대한 유한요소모델의 결과를 나타낸 것이다. 이러한 모델은 메인 도관(118)의 상류부(118b)와 메인 도관(118)의 하류부(118c)에서의 3-D 비압축성 운동량방정식 및 다공성 매질 흐름제한장치(130, 140)를 통한 3-D 브링크만 방정식을 해석한 것이다. 상기 결과는 분할비 에러에서의 변화가 각 가스에 대한 넓은 유량 범위에 걸쳐 매우 작은 것임을 명확히 나타내고 있다. 발생하는 변화는 가스의 레이놀즈수와 서로 관련된다.
도면에 나타낸 예시적인 실시 형태에서, 제1 및 제2 다공성 매질 흐름제한장치(130, 140)는 도 5에 나타낸 바와 같이 금속 플레이트(150)의 개구부로 압입되는 디스크로서 제공된다. 상기 금속 플레이트(150)는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 메인 도관(118)의 상류부(118b)와 센서 튜브(112) 사이 및 메인 도관(118)의 상류부(118b)와 바이패스 튜브(118a) 사이에 차례로 위치된다.
도면에 나타낸 예시적인 실시 형태에서, 상기 히팅부재는 상류 저항코 일(120) 및 하류 저항코일(120)을 포함한다. 도면에 나타내지는 않았지만, 상기 코일은 휘트스톤 브리지에 접속된다. 튜브 벽으로부터 센서 튜브(112)를 흐르는 유체 간의 열 전달은 유체 온도와 벽 온도 간의 온도차와 튜브 내측의 열전도율 계수의 함수이다. 두 코일(120) 사이에서의 가스 온도의 증가는 센서 튜브(112)를 통한 가스의 질량유량과 유체의 비열의 함수이다. 상기 휘트스톤 브리지는 두 코일의 저항 차(또는 온도 차)를 공지된 흐름 소스(flow source)로 보정하는 전압 출력으로 전환한다.
도면에는 나타내지 않았지만, 본 발명의 질량유량센서(100)는 예를 들면 질량유량 콘트롤러에 통합될 수 있다. 질량유량 콘트롤러는 대체로 그 콘트롤러를 통하는 가스의 유량을 측정하기 위한 질량유량센서, 그 콘트롤러를 통하는 가스의 유량을 제어하기 위한 밸브 및 유량센서와 밸브에 연결되는 컴퓨터를 포함한다. 상기 컴퓨터는 요구되는 유량으로 프로그램되어, 상기 컴퓨터는 질량유량센서에 의해 측정된 실제 유량을 비교한다. 실제 유량이 요구 유량과 동일하지 않을 경우, 상기 컴퓨터는 그 실제 유량이 요구 유량과 동일할 때까지 밸브를 개폐하도록 프로그램된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경의 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (23)

  1. 상류부와 하류부를 포함하는 메인 도관;
    상기 메인 도관의 상류부와 메인 도관의 하류부를 연결하여 그 메인 도관을 통하는 유량이 각각 분할되는 센서 튜브 및 바이패스 튜브;
    상기 센서 튜브를 가열하기 위한 적어도 하나의 히팅부재;
    상기 메인 도관의 상류부와 상기 센서 튜브 사이에 위치되는 제1 흐름제한장치; 및
    상기 메인 도관의 상류부와 상기 바이패스 튜브 사이에 위치되는 제2 흐름제한장치
    를 포함하는 유량센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 흐름제한장치는 다공성 매질을 포함하는
    유량센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다공성 매질은 소결 금속을 포함하는
    유량센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소결 금속은 평균입자 사이즈가 20미크론 이하인 미리 소결된 금속 분말로부터 형성되는
    유량센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소결 금속 분말의 평균입자 사이즈는 10미크론 이하인
    유량센서.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 소결 금속은 적어도 5g/cc의 밀도를 갖는
    유량센서.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 소결 금속은 스테인리스강, 니켈과 니켈 합금, 및 티타늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
    유량센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 히팅부재는 상류 저항코일과 하류 저항코일을 포함하는
    유량센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 휘트스톤 브리지에 접속되는
    유량센서.
  10. 청구항 1에 따른 유량센서;
    상기 유량센서의 메인 도관을 통하는 질량유량을 제어하기 위한 밸브; 및
    상기 유량센서와 밸브에 연결되고, 요구 유량을 제공받도록 프로그램되며, 상기 유량센서를 이용하여 측정된 실제 유량에 대하여 요구 유량을 비교하여 상기 실제 유량이 요구 유량과 동일하지 않을 경우, 상기 실제 유량이 요구 유량과 동일 할 때까지 상기 밸브를 동작시키는 프로세서
    를 포함하는 질량유량 콘트롤러.
  11. 상류부와 하류부를 포함하는 메인 도관을 제공하고;
    상기 메인 도관의 상류부와 그 메인 도관의 하류부를 센서 튜브와 바이패스 튜브를 통해 연결하여 상기 메인 도관을 통하는 유량을 상기 센서 튜브와 바이패스 튜브를 통해 분할시키고;
    상기 센서 튜브를 가열하고;
    상기 메인 도관의 상류부와 상기 센서 튜브 사이의 유량을 제1 흐름제한장치를 이용하여 제한하며;
    상기 메인 도관의 상류부와 상기 바이패스 튜브 사이의 유량을 제2 흐름제한장치를 이용하여 제한하는
    유체 유량 측정방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 흐름제한장치는 다공성 매질을 포함하는
    유체 유량 측정방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다공성 매질은 소결 금속을 포함하는
    유체 유량 측정방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소결금속은 평균입자 사이즈가 20미크론 이하인 미리 소결된 금속 분말로부터 형성되는
    유체 유량 측정방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소결 금속 분말의 평균입자 사이즈는 10미크론 이하인
    유체 유량 측정방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 소결 금속은 적어도 5g/cc의 밀도를 갖는
    유체 유량 측정방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 소결 금속은 스테인리스강, 니켈과 니켈 합금 및 티타늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
    유체 유량 측정방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 센서 튜브는 상류 저항코일과 하류 저항코일을 이용하여 가열되는
    유체 유량 측정방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 코일은 휘트스톤 브리지에 접속되는
    유체 유량 측정방법.
  20. 유체의 흐름을 받아들이기 위한 메인 도관을 제공하고;
    상기 메인 도관의 상류부와 그 메인 도관의 하류부를 센서 튜브와 바이패스 튜브를 통해 연결하여 상기 메인 도관을 통하는 유량을 상기 센서 튜브와 바이패스 튜브를 통해 분할시키고;
    상기 메인 도관의 상류부와 상기 센서 튜브 사이의 유량을 다공성 매질을 포함하는 제1 흐름 제한장치를 이용하여 제한하고;
    상기 메인 도관의 상류부와 상기 바이패스 튜브 사이의 유량을 다공성 매질을 포함하는 제2 흐름제한장치를 이용하여 제한하고;
    요구되는 전체 질량 유량을 제공받고;
    전압 보정 데이터에 대한 공지의 기준 가스 유량을 이용하여 상기 센서 튜브와 바이패스 튜브를 통하는 질량 유량을 측정하고;
    실제 전체 질량유량에 대해 요구되는 질량유량을 비교하며;
    상기 실제 질량유량이 상기 요구되는 질량유량과 동일할 때까지 상기 메인 도관을 통하는 유체 유량을 조절하는
    질량유량 제어방법.
  21. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다공성 매질 흐름제한장치는 실질적으로 동일한 투과성을 갖는
    유량센서.
  22. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다공성 매질 흐름제한장치는 실질적으로 동일한 두께를 갖는
    유량센서.
  23. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다공성 매질 흐름제한장치는 실질적으로 동일한 흐름 단면적을 갖는
    유량센서.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101682145B1 (ko) * 2015-08-20 2016-12-02 엠케이프리시젼 주식회사 소결필터가 장착된 열식 질량유량계

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080250854A1 (en) * 2007-04-12 2008-10-16 Junhua Ding Mass flow device using a flow equalizer for improving the output response
US8113046B2 (en) 2010-03-22 2012-02-14 Honeywell International Inc. Sensor assembly with hydrophobic filter
US8397586B2 (en) 2010-03-22 2013-03-19 Honeywell International Inc. Flow sensor assembly with porous insert
US8656772B2 (en) 2010-03-22 2014-02-25 Honeywell International Inc. Flow sensor with pressure output signal
US8756990B2 (en) 2010-04-09 2014-06-24 Honeywell International Inc. Molded flow restrictor
GB2480881B (en) 2010-06-04 2012-10-24 Servomex Group Ltd Thermal fluid flow apparatus
US9003877B2 (en) 2010-06-15 2015-04-14 Honeywell International Inc. Flow sensor assembly
US8418549B2 (en) * 2011-01-31 2013-04-16 Honeywell International Inc. Flow sensor assembly with integral bypass channel
US8695417B2 (en) 2011-01-31 2014-04-15 Honeywell International Inc. Flow sensor with enhanced flow range capability
US9273986B2 (en) * 2011-04-14 2016-03-01 Trane International Inc. Water flow measurement device
US8826731B2 (en) * 2011-10-20 2014-09-09 Honeywell International Inc. Flow sensor with bypass taps in laminarizing channel and flow restrictor in a bypass channel
JP5969760B2 (ja) * 2011-12-27 2016-08-17 株式会社堀場エステック 熱式流量センサ
US9052217B2 (en) 2012-11-09 2015-06-09 Honeywell International Inc. Variable scale sensor
US9746359B2 (en) * 2013-06-28 2017-08-29 Vyaire Medical Capital Llc Flow sensor
US9707369B2 (en) 2013-06-28 2017-07-18 Vyaire Medical Capital Llc Modular flow cassette
US9541098B2 (en) 2013-06-28 2017-01-10 Vyaire Medical Capital Llc Low-noise blower
US9962514B2 (en) 2013-06-28 2018-05-08 Vyaire Medical Capital Llc Ventilator flow valve
US9795757B2 (en) 2013-06-28 2017-10-24 Vyaire Medical Capital Llc Fluid inlet adapter
US10139259B2 (en) * 2014-12-05 2018-11-27 General Electric Company System and method for metering gas based on amplitude and/or temporal characteristics of an electrical signal
DE102014119556A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-23 Endress + Hauser Flowtec Ag Thermisches Durchflussmessgerät
US9952079B2 (en) 2015-07-15 2018-04-24 Honeywell International Inc. Flow sensor
GB2553002B (en) * 2016-08-19 2020-12-30 Cameron Tech Ltd Assembly for control and/or measurement of fluid flow
WO2019051017A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-14 Mott Corporation DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS FOR DIVIDING FLUID FLOWS WITH POROUS MEDIA
US10837812B2 (en) 2017-11-09 2020-11-17 Honeywell International Inc Miniature flow sensor with shroud
CN109117579B (zh) * 2018-08-30 2022-12-27 沈阳云仿致准科技股份有限公司 一种多孔孔板流量计的设计计算方法
JP7144628B2 (ja) * 2019-12-02 2022-09-29 ダウ シリコーンズ コーポレーション 剥離コーティングを調製するための組成物

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3792609A (en) * 1971-05-10 1974-02-19 Tylan Corp Flow splitter
SE421349B (sv) * 1977-12-16 1981-12-14 Graende Per Olof Flodesmetare for registrering av verkligt forlopp hos pulserade vetskefloden
US4282751A (en) * 1979-08-29 1981-08-11 Eaton Corporation Fluid flowmeter
JPS609696Y2 (ja) * 1980-11-20 1985-04-05 株式会社日本自動車部品総合研究所 液残量検出装置
US4433575A (en) * 1981-05-19 1984-02-28 Rutherford Ralph E Flow splitting device for fluid flow meter
US4497202A (en) * 1983-05-31 1985-02-05 Dresser Industries, Inc. Laminar flowmeter
US4522058A (en) * 1983-06-15 1985-06-11 Mks Instruments, Inc. Laminar-flow channeling in thermal flowmeters and the like
DE3725312A1 (de) * 1987-07-30 1989-02-09 Jiri Hokynar Steuergeraet fuer fluidfluss
US4800754A (en) * 1987-10-07 1989-01-31 Sierra Instruments, Inc. Wide-range, adjustable flowmeter
JPH0422822A (ja) * 1990-05-17 1992-01-27 Oval Corp 熱式流量計
US5114447A (en) * 1991-03-12 1992-05-19 Mott Metallurgical Corporation Ultra-high efficiency porous metal filter
US5295394A (en) * 1991-06-13 1994-03-22 Mks Japan Inc. Bypass unit for a flowmeter sensor
US5332005A (en) * 1992-11-06 1994-07-26 Aalborg Instruments & Controls, Inc. Laminar flow element and method for metering fluid flow
ES2142955T3 (es) * 1993-09-07 2000-05-01 Motorola Inc Sistema para determinar el fallo de encendido de un motor.
US5804717A (en) * 1996-04-05 1998-09-08 Mks Instruments, Inc. Mass flow transducer having extended flow rate measurement range
US5750892A (en) * 1996-09-27 1998-05-12 Teledyne Industries, Inc. Laminar flow element with inboard sensor taps and coaxial laminar flow guides
US5824894A (en) * 1997-05-07 1998-10-20 Mks Instruments, Inc. Mass flowmeter and laminar flow elements for use therein
FR2771817B1 (fr) * 1997-11-28 1999-12-31 Schlumberger Ind Sa Dispositif de mesure de la viscosite d'un fluide
US6080219A (en) * 1998-05-08 2000-06-27 Mott Metallurgical Corporation Composite porous media
US6152162A (en) * 1998-10-08 2000-11-28 Mott Metallurgical Corporation Fluid flow controlling
US6119730A (en) * 1998-12-21 2000-09-19 Mcmillan Company Precision laminar flow element for use in thermal mass flow sensors and flow controllers
US6332348B1 (en) * 2000-01-05 2001-12-25 Advanced Micro Devices, Inc. Gas flow calibration of mass flow controllers
US6668641B2 (en) * 2001-12-21 2003-12-30 Mks Instruments, Inc. Apparatus and method for thermal dissipation in a thermal mass flow sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101682145B1 (ko) * 2015-08-20 2016-12-02 엠케이프리시젼 주식회사 소결필터가 장착된 열식 질량유량계

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Publication number Publication date
JP2008519981A (ja) 2008-06-12
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US7121139B2 (en) 2006-10-17
GB2434209A (en) 2007-07-18
WO2006055223A1 (en) 2006-05-26

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