KR20140104015A - 멀티-가스 적용을 위한 적응성 압력 불감 질량 유량 제어기 및 방법 - Google Patents

멀티-가스 적용을 위한 적응성 압력 불감 질량 유량 제어기 및 방법 Download PDF

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히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

멀티-모드 제어 알고리즘을 사용하여 유체의 유량을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 이 방법은 유체의 압력 변화율에 기초하여 질량 유량 제어기의 밸브를 제어하는 피드백 제어 루프를 결합해제 및 결합시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 피드백 제어 루프가 결합해제되었을 때의 압력 측정치 및 질량 유량 제어기를 특성화하는 특성화 데이터에 기초하여 밸브의 밸브 위치를 산출하는 단계, 및 피드백 제어 루프가 최초로 재결합될 때 측정된 유량과 유량 설정점 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함한다. 피드백 제어 루프가 다시 결합해제될 때 밸브 위치의 산출 정확도를 향상시키기 위해 상기 차이에 기초하여 특성화 데이터에 대한 조절이 적용된다.

Description

멀티-가스 적용을 위한 적응성 압력 불감 질량 유량 제어기 및 방법{ADAPTIVE PRESSURE INSENSITIVE MASS FLOW CONTROLLER AND METHOD FOR MULTI-GAS APPLICATIONS}
본 발명은 제어 시스템에 관한 것이며, 특히, 한정하는 것은 아니지만, 본 발명은 유체의 유량을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
폐-루프(closed-loop) 제어 알고리즘은, 적절히 조정되는 경우, 특정 유체 유량 설정점(set point)으로부터의 편차를 초래하는 유체 유동 조건의 변화에 반응하여 유체의 유동을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 유체 유동 조건의 변화는 보통 예를 들어 압력, 온도 등의 변동에 의해 초래된다. 이들 변동에 의해 초래되는 특정 유체 유량 설정점으로부터의 편차는 폐-루프 제어 알고리즘의 피드백 루프 내의 감지 장치(예를 들면, 유량 센서로부터의 유량 센서 측정)에 의해 발생되는 측정치(예를 들면, 피드백 신호)에 기초하여 검출 및 수정된다.
그러나 예를 들어 급격한 압력 변화로 인해 유체 유동 조건이 급속히 변화할 때, 피드백 루프에 의해 사용되는 감지 장치는 신뢰할 수 없는 피드백 신호를 생성하거나 포화시킬 수 있다. 유량 제어기가 예를 들어 이들 포화되거나 및/또는 신뢰할 수 없는 피드백 신호를 폐-루프 제어 알고리즘에 사용하면, 유량 제어기는 특정 유체 유량 설정점에 따라서 유체를 송출할 수 없다. 유량 제어기는, 예를 들어, 신뢰할 수 없는 피드백 신호에 기초하여 유체 유동 조건의 변화를 과도하게 또는 불충분하게 보상할 수 있다.
따라서, 유체 유동 조건의 급격한 변화에 반응하여 기존 방법의 단점을 해결하는 혁신적이고 새로운 특징을 제공하는 방법 및/또는 장치가 필요하다.
도면에 도시되어 있는 본 발명의 예시적 실시예를 이하에서 요약한다. 이들 및 기타 실시예는 상세한 설명 섹션에서 보다 완전하게 설명된다. 그러나, 본 발명을 발명의 요지 또는 상세한 설명에 기재된 형태로 한정하려는 의도는 전혀 없다는 것을 알아야 한다. 당업자는 청구범위에 기재되는 본 발명의 취지 및 범위에 포함되는 수많은 수정, 등가물 및 대체 구성이 존재함을 알 수 있다.
본 발명의 태양은 유체의 질량 유량을 제어하기 위한 방법을 제공할 수 있다. 이 방법은 압력 센서에 의해 발생되는 유체의 압력 측정치를 수신하는 단계, 및 측정된 유량과 설정점 사이의 차이에 기초하여 질량 유량 제어기의 밸브를 제어하는 피드백 제어 루프를 임계 조건을 충족시키는 유체의 압력 변화율에 반응하여 결합해제시키는 단계를 포함한다. 피드백 제어 루프가 결합해제되었을 때의 압력 측정치 및 질량 유량 제어기를 특성화하는 특성화(characterization) 데이터에 기초하여 밸브의 밸브 위치가 산출된다. 기간 또는 임계 조건 중 하나가 충족된 후 유량 측정이 정확할 때, 피드백 제어 루프가 재결합된다. 피드백 제어 루프가 최초로 재결합될 때, 측정된 유량과 유량 설정점 사이의 차이가 결정된다. 피드백 제어 루프가 다시 결합해제될 때 밸브 위치의 산출 정확도를 향상시키기 위해 상기 차이에 기초하여 특성화 데이터에 대한 조절이 적용된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 질량 유량 제어기로서, 제어 신호에 반응하여 유체의 유량을 제어하도록 조절될 수 있는 밸브, 유체의 압력을 나타내는 압력 신호를 제공하는 압력 변환기, 질량 유량 제어기를 특성화하는 특성화 데이터를 저장하기 위한 메모리, 유체의 측정된 유량을 제공하는 열식(thermal) 질량 유량 센서, 및 유체의 압력 변화율이 임계 조건을 충족할 때 피드백 제어 루프를 결합해제시키는 제어 시스템을 포함하며, 피드백 제어 루프가 결합해제되었을 때, 제어 시스템은 압력 신호에 기초하여 밸브를 제어하고, 특성화 데이터는 피드백 제어 루프가 재결합될 때마다 얻어지는 설정점 신호와 대응 측정 유동 신호 사이의 임의의 차이에 기초하여 조절되는 질량 유량 제어기를 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다양한 목적 및 장점과 보다 완전한 이해는 하기 상세한 설명과 청구범위를 첨부도면과 함께 참조함으로써 명확해지고 보다 쉽게 인식된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 유체의 유동을 제어하기 위해 멀티-모드 제어 방식을 사용하는 예시적인 질량 유량 제어기를 도시하는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 압력 센서에 의해 표시되는 압력 측정치를 도시하는 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 압력 센서에 의해 초래되는 기생 유동의 값을 도시하는 그래프이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 유량 센서로부터의 유량 센서 측정치를 도시하는 그래프이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 압력 변화에 반응하여 보상된 유량을 도시하는 그래프이다.
도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 멀티-모드 제어 방식을 수행하는 유량 제어기에 의해 제어되는 밸브의 밸브 위치를 도시하는 그래프이다.
도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 멀티-모드 제어 방식을 사용하여 제어되는 밸브를 통한 유체의 실제 유량을 도시하는 그래프이다.
도 3a는 예시적인 특성화 데이터를 도시하는 그래프이다.
도 3b는 특성화 데이터의 다른 포맷을 도시하는 다른 그래프이다.
도 4a는 도 1에서의 제어 밸브의 예시적인 제어 프로파일을 압력에 대해 도시하는 그래프이다.
도 4b는 특성화 데이터의 조절을 초래하는 사건을 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 적응성 멀티-모드 제어 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6a는 불충분하게 보상된 상태에서 작동하는 예시적 밸브의 밸브 위치, 실제 유량, 및 지시(indicated) 유량을 도시한다.
도 6b는 과도하게 보상된 상태에서 작동하는 예시적 밸브의 밸브 위치, 실제 유량, 및 지시 유량을 도시한다.
여러 실시예에 따르면, 본 발명은 임계 조건이 충족될 때[예를 들면, 환경-파라미터-값 또는 시간-기준(time-based) 값이 임계치를 충족할 때] 폐-루프 모드(폐-루프 제어에 기초한 모드)에서 개-루프(open-loop) 모드(개-루프 제어에 기초한 모드)로 변화하고, 이후 작동 중에 (예를 들어, 상이한 처리 가스가 사용됨으로 인해) 발생할 수 있는 결함(예를 들면, 제어 에러)을 감소시키기 위해 작동 중에 개-루프 모드를 적응(adapt)시키는 질량 유량 제어기 및 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 논의되는 질량 유량 제어기의 실시예는, 급격한 압력 변화와 같은 하나 이상의 외란(disturbance)이 폐-루프 모드의 피드백 루프에 사용되는 신뢰할 수 없는 피드백 측정(예를 들면, 기생 유동에 기인함)을 초래할 때 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변화하도록 구성된다. 외란이 진정되었을 때 또는 정해진 기간 이후에, 질량 유량 제어기의 제어 시스템은 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 복귀 변화하도록 구성된다.
임계 조건은 일반적으로, 예를 들어 폐-루프 모드의 피드백 루프 동안 유량 센서에 의해 측정된 값이 센서의 정상 작동 범위를 벗어나고 피드백 루프 내에서(예를 들면, 유량 센서의 포화값 근처에서) 합리적으로 의존될 수 없을 때 멀티-모드 제어 시스템이 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변화(예를 들면, 적응)하도록 정의된다. 여러 실시예에서, 임계 조건은 센서로부터의 하나 이상의 측정치에 기초하여 산출되는 하나 이상의 값에 관련된다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 멀티-모드 제어 시스템은 압력 변화가 정해진 임계 조건을 초과할 때 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변화된다.
일부 실시예에서, 유량 제어기는 예를 들어 밸브(예를 들면, 가변 밸브)의 위치를 조절하여 유체의 유량을 제어하기 위해 멀티-모드 제어 시스템이 폐-루프 모드에 있을 때 피드백 루프 내의 설정점 지시값(indicator) 및 유량 센서 지시값을 사용한다. 많은 실시예에서, 폐-루프 모드/폐-루프 제어 알고리즘은 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative: PID) 제어의 일부 조합에 기초하며, 피드백 루프는 유량 센서와 같은 센서로부터의 측정치(예를 들면, 유량 측정치 또는 유량 센서 지시값)에 기초한다. 멀티-모드 제어 시스템이 예를 들어 개-루프 모드로 변화할 때, 제어 알고리즘은 예를 들어 유체의 유동을 제어하기 위한 밸브의 위치를 결정하기 위해 수학적 관계를 사용한다. 본 명세서에서 이후 논의되는 일부 실시예에서, 수학적 관계는 예를 들어, 교정 과정 중에 특성화되는 유동/밸브 감도 데이터에 기초한다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 (예를 들면, 유체 분배기로부터 반응 용기로의) 유체 유동을 제어하기 위해 멀티-모드 제어 방법을 사용하는 질량 유량 제어기(MFC: mass flow controller)(100)를 도시한다. 이들 부품의 도시된 배치는 논리적이며, 실제 하드웨어 다이어그램이도록 의도되지 않는다. 따라서, 이들 부품은 실제 실시예에서 조합, 추가 분리, 삭제 및/또는 보충될 수 있다. 당업자라면 알게 되듯이, 도 1에 도시된 부품은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 그 임의의 조합으로 실시될 수 있다. 더욱이, 본 명세서를 고려할 때, 각각의 개별 부품의 구성은 당업자에게 주지되어 있다.
MFC(100)에 의해 제어되는 유체는 일부 실시예에서 액체(예를 들면, 황산)이고 다른 실시예에서 기체(예를 들면, 질소)이지만, 본 발명의 이익을 갖는 당업자는 MFC(100)에 의해 송출되는 유체가 기체 또는 액체와 같은 임의의 상(phase)의 원소 및/또는 화합물의 혼합물을 포함하는 임의의 종류의 유체일 수 있음을 알 것이다. 용도에 따라서, MFC(100)는 기체 상태(예를 들면, 질소) 및/또는 액체 상태(예를 들면, 염산)의 유체를 예를 들어 반도체 설비 내의 공구에 송출할 수 있다. MFC(100)는 많은 실시예에서 고압 저온의 유체를 다양한 형태의 컨테이너 또는 용기에 송출하도록 구성된다.
도시하듯이, 본 실시예에서, MFC(100)의 베이스(105)는 바이패스(110)를 구비하며, 이 바이패스를 통해서 기체가 유동한다. 바이패스(110)는 기체의 일정 비율을 메인 경로(115) 및 센서 튜브(120)를 통해서 인도한다. 따라서, 센서 튜브(120)를 통한 유체(예를 들면, 기체 또는 액체)의 유량은 MFC(100)의 메인 경로를 통해서 흐르는 유체의 유량을 나타낸다.
이 실시예에서, 센서 튜브(120)는 MFC(100)의 열식 질량 유량 센서(123)의 부분인 소공(small bore) 튜브이다. 도시하듯이, 감지 요소(125, 130)는 센서 튜브(120)의 외부에 결합된다(예를 들면 그 주위에 감긴다). 하나의 예시적 실시예에서, 감지 요소(125, 130)는 저항-온도계 요소(예를 들면, 도선의 코일)이지만, 다른 형태의 센서[예를 들면, 저항 온도 검출기(resistance temperature detector: RTD) 및 열전쌍]도 사용될 수 있다. 또한, 다른 실시예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도에서 센서로부터의 신호를 처리하기 위해 다양한 개수의 센서 및 다양한 구조를 확실히 사용할 수 있다.
도시하듯이, 감지 요소(125, 130)는 감지-요소 회로(135)에 전기적으로 연결된다. 일반적으로, 감지-요소 회로(135)는 [감지 요소(125, 130)로부터의 신호(146, 148)에 반응하여] 센서 튜브(120)를 통한 유량을 나타내고 따라서 MFC(100)의 메인 경로(115)를 통한 유량을 나타내는 출력 신호(150)를 제공하도록 구성된다.
도 1에 도시하듯이, 출력 신호(150)는 출력 신호(150)의 처리 표현(processed-representation)(150')을 발생시키도록 처리부(160)에 의해 처리될 수 있다. 예를 들어, 처리 표현(150')은 출력 신호(150)의 디지털 표현일 수 있다. 보다 구체적으로, 처리부(160)는 아날로그-디지털 컨버터를 사용하여 출력 신호(150)를 출력 신호(150)의 디지털 표현으로 증폭 및 변환시킬 수 있다.
당업자라면 쉽게 알게 되듯이, 처리부(160)는 또한 MFC(100)의 물리적 특징 및/또는 MFC(100)를 통해서 유동하는 유체(예를 들면, 기체)의 특징에 기초하여 [예를 들면, 신호(150)를 미리 결정된 교정 계수로 조절함으로써] 출력 신호(150)를 조절할 수 있다.
제어 부품(170)은 이 실시예에서 감지 요소(125, 130), 감지-요소 회로(135) 및 처리부(160)를 구비하는 제어 시스템의 부분이다. 제어 부품(170)은 일반적으로 설정점 신호(186)에 기초하여 유량을 제공하기 위해 제어 밸브(140)의 위치를 제어하는 제어 신호(180)를 발생시키도록 구성되며, 본 명세서에서 추가로 논의하듯이 제어 부품(170)은 다양한 작동 조건에 걸쳐서(예를 들면, 압력 스윙에 걸쳐서) 개선된 제어를 제공하기 위해 폐-루프 모드 및 적응성 개-루프 모드의 양 모드로 작동한다. 제어 밸브(140)는 압전 밸브 또는 솔레노이드 밸브에 의해 실현될 수 있으며, 제어 신호(180)는 전압(압전 밸브의 경우) 또는 전류(솔레노이드 밸브의 경우)일 수 있다.
도시하듯이, 제어 부품(170)은 이 실시예에서 멀티-모드 제어 부품(172), 및 특성화 데이터(184)에 결합되는 적응성 특성화 부품(174)을 구비한다. 당업자가 본 발명을 고려함으로써 알게 되듯이, 제어 부품(170)은 소프트웨어(예를 들면, 비휘발성 메모리에 저장되어 있음), 하드웨어 및/또는 펌웨어 또는 그 조합을 구비하는 다양한 부품에 의해 실현될 수 있으며, 이들 부품은 본 명세서에서 추가로 기재되는 방법을 달성하는 비일시적 프로세서 판독가능한 지령을 저장 및 실행할 수 있다.
일반적으로, 멀티-모드 제어 부품(172)은, 열식 유량 센서(123)의 출력(150, 150')에 영향을 미치는 조건에 따라서 질량 유량 제어기(100)의 작동이 폐-루프 모드와 개-루프 모드 사이를 교번하도록 작동한다. 일부 예에서, 작동 조건은 열식 유량 센서(123)의 출력(150, 150')이 합리적으로 의존될 수 없는 정도로 질량 유량 제어기(100)에 영향을 미치며, 따라서 멀티-모드 제어 부품(172)은 개-루프 모드로 작동한다.
예를 들어 도 1에 도시된 실시예에 나타나 있듯이, 멀티-모드 제어 부품(172)은 압력 센서(178)로부터 유체 압력의 지시값을 수신하도록 결합되며, 멀티-모드 제어 부품(172)은 급격한 압력 변화와 같은 외란에 의해 열식 유량 센서(123)가 신뢰할 수 없는 신호(150)를 발생시킬 때 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변화하도록 구성된다.
멀티-모드 제어 부품(172)은, 예를 들어 폐-루프 제어 알고리즘을 결합해제시키고 개-루프 제어 알고리즘을 결합시킴으로써, 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변화한다. 외란이 진정되었을 때 또는 정해진 기간 이후에, 멀티-모드 제어 부품(172)은 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 복귀 변화하도록 구성된다. 많은 실시예에서, 개-루프 제어 모드를 촉발하는 압력 변화 임계 조건은 멀티-모드 제어 부품(172)이 유량 센서(123)의 작동 범위의 상한 또는 그 근처에서 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변화하도록 정의된다.
일부 실시예에서, 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 변화할 때, 유량 제어기(100)는 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 복귀하는 매끄러운 이행을 생성하기 위해 폐-루프 제어용 피드백 신호로서 유체 유량 설정점(186) 및 유량 센서 측정치(150')를 특정 비율로 사용한다. 이 이행 기술["무충돌(bumpless)" 이행으로도 지칭됨]은 유체 유량이 개-루프 모드에서의 일정 기간 작동 이후 유체 유량 설정점에 있지 않을 때 또는 실질적으로 유체 유량 설정점에 있지 않을 때 적절하다. 일부 실시예에서, 무충돌 이행 기술은 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 및 그 반대로의 변화를 위해 사용된다.
발명의 명칭이 "멀티-모드 제어 알고리즘(Multi-mode Control Algorithm)"이며 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 미국 특허 제7,640,078호는 본 발명의 실시예에 의해 개선되는 MFC의 멀티-모드 제어에 대한 추가 상세를 개시한다.
대체 실시예에서, 열식 유량 센서(123)는 층류 센서, 코리올리 유량 센서, 초음파 유량 센서 또는 차압 센서를 사용하여 실현될 수 있다. 압력 센서(178)는 예를 들어 게이지 압력 센서, 차압 센서, 절대 압력 센서 또는 압전형 압력 센서에 의해 실현된다. 변형예에서, 열식 유량 센서(123) 및/또는 압력 센서(178)는 유체의 유량을 정확히 측정하기 위해 다른 센서(예를 들면, 온도 센서)의 임의의 조합과 조합하여 사용된다. 이들 조합은, 유체 유량을 제어하거나 및/또는 멀티-모드 제어 알고리즘을 하나의 모드에서 다른 모드로 변화시킬지 여부를 결정하기 위해, 예를 들어 피드백 루프에서 폐-루프 모드로 또는 개-루프 모드로 사용된다.
일부 실시예에서, 유량 제어기(100)는 멀티-모드 변화를 결정하기 위해서 및/또는 유체의 유량을 제어하기 위해서 온도 센서(도시되지 않음)와 같은 다른 장치 또는 센서로부터의 지시값을 수신 및 사용한다. 여러 실시예에서, 하나 이상의 센서는 유량 제어기(100)의 상류가 아닌 유량 제어기(100)의 하류에 설치된다.
도 2a 내지 도 2f는 멀티-모드 제어 부품(172)의 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로의 작동 변화를 촉발하는 예시적 압력 변화에 관련된 예시적 실시예, 신호, 및 산출치를 도시하는 그래프이다. 도 2a 내지 도 2f의 그래프는 그 각각의 x축에 시간을 도시하고 그 각각의 y축에 다양한 측정치 및 산출치를 도시한다. 이들 그래프는 미국 특허 제7,640,078호에서 논의된 멀티-모드 제어의 작동 태양을 도시하지만, 이들 그래프는 본 발명의 실시예의 이해를 촉진하며, 따라서 명세서에서 본 발명의 실시예와 함께 논의된다.
도 2a는 압력 센서로부터의 압력 센서 지시값으로 표시되는 압력 측정치를 도시하는 그래프이다. 도 2a는 시간 A에서의 X로부터 시간 D에서의 Y로의 압력 변화를 도시한다. 도 2a는 시간 A와 시간 C 사이의 압력 변화율이 라인(240)의 기울기로 표시되는 임계 압력 변화율 값을 초과함을 도시한다. 임계치에 대한 과도한 압력 변화율은 시간 B에서 기간(210)에 걸친 압력 변화(200)에 기초하여 검출되었다. 시간 B에서의 과도한 압력 변화율의 검출은 멀티-모드 제어 부품(172)이 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 전환하도록 촉구한다. 시간 C와 시간 D 사이에서, 압력 변화율[기간(230)에 걸친 압력 변화(220)로 표시됨]은 라인(240)의 기울기로 표시되는 임계 압력 변화율을 하회한다. 그 결과, 시간 D에서, 멀티-모드 제어 부품(172)은 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 복귀 변화한다.
요약하면, 도 2a에서의 압력 측정치 프로파일은 멀티-모드 제어 부품(172)이 시간 B 이전에는 폐-루프 모드로 작동하고, 시간 B와 시간 D 사이에서는 개-루프 모드로 작동하며, 시간 D 이후에는 폐-루프 모드로 작동하고 있음을 나타낸다. 다양한 모드로의 변화는 모두, 압력 변화율이 라인(240)의 기울기로 표시되는 임계 압력 변화율 임계치를 상회하거나 하회함으로써 촉발된다.
도 2b는 도 2a에 도시된 압력 변화에 기인하는 기생 유동을 도시하는 그래프이다. 도 2b는 도 2a에 도시하듯이 압력이 증가하기 시작할 때 기생 유동이 시간 A에서 증가하기 시작함을 보여준다. 도 2a의 시간 B에서, 기생 유동은 도 2b에 도시하듯이 압력 변화율이 증가함에 따라 급격히 증가한다. 시간 C에서는, 압력 변화율이 도 2a에 도시하듯이 둔화함에 따라, 도 2b에서의 기생 유동이 급격히 감소되며 시간 D 직후에 사라진다.
도 2c는 유체 유동의 유량 센서 판독치/측정치를 도시하는 그래프이다. 도 2c는 도 2b에 도시된 기생 유동을 포함한다. 유량 센서의 작동 범위는 그래프에서 유량 센서 측정치 0과 R 사이에 도시되어 있다. y축 상에서 유량 센서 측정치(R) 이상의 유량 센서 측정치는 신뢰성이 덜하며, 유량 센서는 유량 센서 측정치(S)에서 포화된다. 도 2c는 유량 센서 측정치가 신뢰할 수 없는 범위에 도달한 직후에 시간 B에서 제어 시스템이 개-루프 모드로 작동하도록 변화되도록 임계 압력 변화율 값이 선택되었음을 도시한다. 도 2c는 유량 센서 측정치가 유량 센서의 특정 작동 범위로 복귀한 후 시간 D에서 제어 시스템이 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 복귀 전환하도록 임계 압력 변화율 값이 선택되었음을 도시한다.
도 2d는 멀티모드 제어 부품(172)이 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변화하지 않았을 경우 도 2b에서의 기생 유동에 기초하여 보상된 유량을 도시하는 그래프이다. 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로의 변화가 없으면, 도 2d는 도 2a에서의 압력 변화에 의해 초래되는 도 2b에서의 기생 유동에 대해서 유량 제어기가 (특히 시간 B와 시간 C 사이에서) 정도를 벗어나 과도-보상될 것임을 나타낸다.
도 2e는 제어 밸브(140)의 밸브 위치를 도시하는 그래프이며, 도시하듯이 밸브 위치는 압력 측정치를 밸브 위치와 상관시키는 수학적 관계에 따라서 시간 B와 시간 D 사이에서 개-루프 제어 모드로 제어된다. 도 2e는 멀티-모드 제어 부품(172)이 시간 D 이후 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 변화할 때 폐-루프 제어가 멀티-모드 제어 부품(172)이 개-루프 모드로 작동될 때 밸브 위치의 약간의 오버슈트(overshoot)를 수정하는 것을 도시한다.
도 2f는 멀티-모드 제어 부품(172)을 사용하여 제어되는 밸브를 통한 유체의 실제 유량을 도시하는 그래프이다. 도 2f는 폐-루프 모드와 개-루프 모드 사이의 변화로 인해 실제 유체 유량 측정치가 y축 상의 F로 도시된 특정 유체 유량 설정점과 밀착하여 추적하는 것을 도시한다. 폐-루프 모드에서만 작동할 경우, 실제 유량은 도 2c에 도시하듯이 유량 센서로부터의 신뢰할 수 없거나 및/또는 포화된 측정치에 기초하여 지나치게 과도-보상된 유동(도 2d에 도시된 것과 유사)으로 인해 유체 유량 설정점으로부터 크게 분산될 것이다.
도 2a 내지 도 2f의 그래프는 압력 증가와 관련하여 논의되었지만, 여러 실시예에서, 멀티-모드 제어 부품(172)은 압력이 급감하여 네거티브 기생 유동을 초래할 때 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변화하도록 구성된다. 본 발명을 고려할 때 당업자는 도 2a 내지 도 2f에 적용된 원리가 압력 감소를 수반하는 시나리오에 마찬가지로 적용됨을 알 것이다.
비휘발성 메모리에 존재할 수 있는 특성화 데이터(184)는, 압력 센서(178)로부터의 하나 이상의 압력 판독치를 설정점(186)에 대응하는 유체 유량 레벨과 동일하거나 거의 유사한 유체 유량을 제공하는 밸브 위치로 변환시키기 위해 멀티-모드 제어 부품(172)에 의해 개-루프 모드 중에 제어 밸브(140)의 위치를 제어하는데 사용된다. 많은 실시예에서, 특성화 데이터(184)를 발생시키기 위한 특성화 프로세스는 질량 유량 제어기(100)가 처리 환경에 사용되기 전에 제조 프로세스[예를 들면, MFC(100)의 제작자 또는 공급자에 의해 실시됨]의 일부로서 수행된다.
많은 경우에, 예를 들어, MFC(100)를 여러가지 잠재적 처리 가스에 대해 특성화하고자(이는 시간 소모적이고 비용이 많이 드는 프로세스임) 시도하는 대신에, 특성화가 질소 가스(N2)를 사용하여 이루어진다. 특성화 중에 사용될 수 있는 예시적 가스로서 본 명세서 전체에 걸쳐서 질소가 확인되지만, 다른 가스가 특성화 가스로서 사용될 수도 있음을 알아야 하며, 질소는 특성화 중에 사용하기에 효과적인(예를 들어, 비용 및 기능성 측면에서) 가스인 것으로 밝혀졌다.
도 3a를 참조하면, 그래프에서 데이터 포인트로서 묘사되는 예시적 특성화 데이터(184)가 도시되어 있다. 도시하듯이, 특성화 데이터(184)는 복수의 압력의 각각에 있어서, 유량 값(최대 유량의 백분율 관점에서) 및 밸브 위치 값(최대 밸브 위치의 백분율 관점에서)을 포함하는 데이터 쌍의 집합을 구비할 수 있다.
도 3b는 압력 센서(178)로부터의 하나 이상의 압력 판독치를 밸브 위치로 변환시킴으로써 일정한 유량을 유지하기 위해 멀티-모드 제어 부품(172)이 개-루프 모드 중에 밸브 위치를 어떻게 제어하는지를 도시하기 위해 도 3a와 관련하여 논의된 특성화 데이터(184)를 다른 포맷으로 도시한다. 이 데이터는 질소를 사용하여 장치 특성화 중에 얻어지며, 따라서 질량 유량 제어기(100)는 질소가 처리 가스일 때 양호한 압력 둔감성을 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 이는 MFC(100)를 통해서 100퍼센트 유량을 유지하기 위해 질소를 사용하여 얻어지는 특성화 데이터(184)에 기초한, 밸브(140)의 예시적 제어를 도시하는 그래프이다. 이 예에 나타나 있듯이, 멀티-모드 제어 부품(172)은 지점(P1, V1)에서 개-루프 작동 모드로 전환되며(예를 들면, 임계치를 초과하는 압력 변화율로 인해), 개-루프 모드로 작동하는 동안, 압력 센서(178)로부터의 압력 판독치는 압력이 변화함에 따라 100퍼센트 유량을 유지하도록 밸브(140)를 제어하기 위해 특성화 데이터(184)와 함께 사용된다.
도 4a에 도시된 예에서, 개-루프 작동 모드로 작동하는 동안, 압력은 P2로 강하하고, 제어 부품(170)은 밸브(140)의 위치를 V2로 저하시킨다. 이 예의 지점(V2, P2)에서, 멀티-모드 제어 부품(172)은 폐-루프 작동 모드로 복귀 전환된다(예를 들면, 압력 변화율이 임계치를 하회함으로 인해서 또는 타이머 만료로 인해서). 개-루프 작동 모드 중에 밸브(140)가 정확히 제어될 경우, 멀티-모드 제어 부품(172)이 지점(V2, P2)에서 폐-루프 작동 모드로 복귀 전환될 때, 실제 유량은 100퍼센트 유량이어야 한다.
프로세스 가스가 질소인 경우, 그 실제 유량은 특성화 데이터(184)가 이 예에서 질소를 사용하여 발생되었기 때문에 100퍼센트에 매우 가까울 것 같다. 그러나 프로세스 가스가 질소가 아닌 경우, 가스의 상이한 특성으로 인해, 질량 유량 제어기(100)의 압력 둔감 성능은 심각하게 저하될 수 있다.
따라서, 적응성 특성화 부품(174)은 일반적으로 임의의 프로세스 가스의 운용상 변동을 수용하기 위해 공구 작동 중에 특성화 데이터(184)를 조절하도록 작동하며; 따라서 적응성 특성화 부품(174)은 멀티-모드 제어 부품(172)이 사용되는 특정 프로세스 가스에 적응되게 할 수 있다.
본 명세서에서 추가로 논의하듯이, 적절한 조절을 결정하기 위해서, 질량 유량 제어기(100)가 개-루프 모드로 작동하면(예를 들어 압력 편차가 발생하기 때문에), 적응성 특성화 부품(174)은 폐-루프 모드가 다시 시작될 때 측정되는 유량 판독치를 얻는다. 폐-루프 모드가 재개될 때의 압력 변화 방향 및 유량 에러에 따라서, 대응 특성화 값이 증가 또는 감소된다.
도 4b를 참조하면, 이것은 프로세스 가스(질소 대신에)가 제어될 때 100퍼센트 유량을 제공하기 위해 특성화 데이터(184)의 조절을 초래하는 예시적인 사건 시리즈를 도시하기 위해 사용되는 하기의 세 개의 곡선을 포함하는 그래프이다; 질소에 대한 미조절(unadjusted) 밸브 위치 곡선(402), 프로세스 가스에 대한 110퍼센트 유량 곡선(404), 및 프로세스 가스에 대한 (100퍼센트 유량을 제공하기 위한) 소정의 밸브 위치 곡선(406). 미조절 밸브 위치 곡선(402)은 개-루프 작동 모드 중에 밸브(140)를 제어하기 위해 특성화 데이터(184)(조절되지 않음)가 사용될 때의 밸브(140) 위치를 압력에 대해서 나타낸다. 110퍼센트 유량 곡선(404)은 프로세스 가스에 110퍼센트 유량을 제공하게 될 밸브 위치 대 압력을 나타내며, 소정의 밸브 위치 곡선(406)은 프로세스 가스의 소정의 100퍼센트 유량을 제공하게 될 밸브 위치 대 압력을 나타낸다.
이 예에 도시되어 있듯이, 지점(V1, P1)에서, 멀티-모드 제어 부품(172)은 폐-루프 작동 모드에서 개-루프 작동 모드로 전환한다[예를 들면, 압력이 (V1, P1) 직전에 감소되는 속도가 임계치를 초과했기 때문에]. 도시하듯이, 프로세스 가스가 미조절 특성화 데이터(184)를 사용하여 제어될 때, 압력 P2에서의 밸브(140)의 밸브 위치는 V2이며 이 위치는 프로세스 가스(질소 대신)가 제어될 때 110퍼센트 유량을 제공하는 밸브 위치이다. 대조적으로, P2에서 프로세스 가스에 100퍼센트 유량을 제공하기 위해서, 밸브 위치는 위치 V3에 있을 필요가 있다.
따라서, 이 예에서 특성화 데이터(184)가 조절되지 않을 때는, 유량이 너무 높다(즉, 밸브 위치가 약 54퍼센트 개방되어야 할 때 밸브 위치가 약 57퍼센트로 더 개방되기 때문에). 이 예에서, 압력 P2에서, 멀티-모드 제어 부품(172)은 폐-루프 작동 모드로 복귀 전환되며, 특성화 데이터(184)에 대한 조절은, 멀티-모드 제어 부품(172)이 개-루프 작동 모드로 전환하는 다음 회차에 밸브(140)의 위치가 미조절 밸브 위치 곡선(402)보다 소정의 밸브 위치 곡선(406)에 밀착하여 추적하도록 측정 유량[실제 밸브 위치(V2)에 대응]과 유량 설정점[소정 밸브 위치(V3)에 대응] 사이의 차이에 대한 관계에 기초하여 산출된다.
적응성 특성화 부품(174)은 [예를 들면, 적응성 특성화 부품(174)으로부터 특성화 데이터(184)로의 선택적 통신에 의해] 특성화 데이터(184)에서의 기존의 밸브 위치 값을 변경함으로써; 또는 특성화 데이터(184)에 추가 데이터를 추가함으로써 특성화 데이터(184)에 대해 조절을 적용할 수 있거나; 또는 특성화 데이터(184)는 (예를 들면, 제작자 또는 공급자에 의해 발생되었을 때와) 동일하게 유지될 수 있으며 적응성 특성화 부품(174)은 특성화 데이터(184)에 스케일링 팩터(scaling factor)를 적용한다.
특성화 데이터(184)가 동일하게 유지되고 스케일링 팩터가 적용되는 실시예에서, 스케일링 계수(K)는 다음과 같이 산출될 수 있다: K=(V3-V1)/(V2-V1), 하지만 다른 스케일링 팩터가 사용될 수도 있음이 당연히 고려된다. 이 스케일러(K)는 밸브(140)가 개-루프 모드에서 특성화 데이터(184)에 의해 어떻게 제어되는지를 조절하기 위해 사용된다. 도 4b에서, 예를 들어 K는 대략 (54%-61%)/(56%-61%) 또는 1.4이다. 스케일러 1.4는 개-루프 작동 모드가 압력 P2에서 종료된 후 밸브(140)의 위치가 (P2, V3)에 가깝도록 밸브(140)가 얼마나 더 이동되어야 하는지를 나타낸다. 이 예에서, 조절이 없으면, 특성화 데이터(184)는 밸브(140)가 약 61%(V1에서)로부터 56%(V2에서)로 이동함을(약 5% 차이) 나타내며, 따라서 스케일러 1.4에 5% 차이를 곱하여 -7%의 조절된 차이가 얻어진다.
따라서, 개-루프 모드가 다시 결합될 때(압력의 동일한 변화 하에서), 개-루프 작동 모드가 중단될 때 P2에서의 밸브(140)의 위치는 [61%(V1에서의) 마이너스 7%] 또는 54%이다. P1과 P2 사이의 조절된 밸브 위치에 도달하기 위해[따라서 밸브 위치가 소정의 밸브 위치 곡선(406)에 보다 밀착하여 추적하도록], P1과 P2 사이의 각각의 압력값에서의 스케일링 팩터(K) 값은 보간법에 의해 산출될 수 있다.
대안적으로, 신규 계수를 전술한 바와 같이 산출하는 대신에, 멀티-모드 제어 부품(172)이 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 변화하는 각각의 반복 중에 점진적 조절이 계수에 대해 이루어질 수 있다. 이들 점진적 조절은 [멀티-모드 제어 부품(172)이 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 전환되는 순간에] 측정된 유량과 유량 설정점 사이의 차이가 임계치를 하회할 때까지 이루어질 수 있다.
특성화 데이터(184)가 증가되거나 변화되는 실시예에서, 특성화 데이터(184)는 각각의 프로세스 가스에 대한 조절된 특성화 데이터를 저장할 수 있다. 아니면 다른 변형예에서는, 복수의 프로세스 가스에 대한 조절된 특성화 데이터가 (예를 들면 당업자에게 주지된 통신 링크에 의해) 원격 저장 위치로 업로드되고 MFC(100)로부터 외부에 저장될 수 있으며, 이후 필요할 때 특성화 데이터가 검색될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 실시예와 관련하여 실시될 수 있는 적응성 멀티모드 제어 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 5에 도시하듯이, 500에서는 유체 유량 측정치를 나타내는 유량 센서 지시값이 수신되고, 유량 센서 지시값[출력 신호(150)의 처리 표현(150')]과 유체 유량 설정점[예를 들면, 설정점 신호(186)]에 기초하여 폐-루프 모드를 사용하여 유체 유량이 제어된다. 도시하듯이, 510에서는 압력 측정치(예를 들면, 특정 기간에 걸친 적어도 두 개의 압력 측정치 사이의 차이)에 기초하여 압력 변화율이 산출된다. 520에서 압력 변화율이 정해진 압력 변화 임계치를 초과하지 않으면, 500에서 유량 센서 지시값(즉, 유량 센서 측정치)이 계속 수신되고 유체 유량은 폐-루프 모드를 사용하여 계속 제어된다. 블록 500 내지 520에서의 작업은, 많은 실시예에서, 동시에 또는 거의 동시에 수행/실행된다.
510에서 산출된 압력 변화율이 520에서 압력 변화 임계치를 초과하면(예를 들어, 산출된 압력 변화율이 1 psi/sec를 초과하면), 530에서 멀티-모드 제어 부품(172)은 그 작동이 폐-루프 모드에서 개-루프 모드로 변경되고, 경우에 따라서 540에서 타이머가 시동되며, 타이머가 사용되는 경우에 타이머는 3초의 기간 동안 작동할 수 있지만, 다른 시간 길이도 당연히 고려된다.
도시하듯이, 542에서는 압력 센서 지시값이 압력 센서(178)로부터 수신되며 멀티-모드 제어 부품(172)은 유체 유량을 압력 센서 지시값에 기초하여 개-루프 모드로 제어한다. 압력 변화율은 압력 센서(178)로부터 수신된 압력 측정치에 기초하여 542에서 연속적으로 또는 단속적으로 산출될 수 있다.
544에 도시되어 있듯이, [설정점(186)에 대응하는 유체 유량 레벨과 동일하거나 충분히 근사한 유체 유량을 제공하기 위해] 압력 판독치를 밸브 위치로 정확히 변환하기 위해 사용되는 특성화 데이터(184)는 개-루프 모드 중에 취득 및 사용된다. 많은 실시예에서, 특성화 데이터(184)를 발생시키기 위해 실시되는 특성화는 질량 유량 제어기(100)가 처리 환경에서 사용되기 전에 제조 프로세스의 부분으로서 수행된다[예를 들면, MFC(100)의 제작자 또는 공급자에 의해 실시된다]. 많은 경우에, 예를 들어, 특성화는 질소 가스(N2)를 사용하여 실시되며, 따라서 질량 유량 제어기(100)는 질소가 처리 가스일 때 양호한 압력 둔감성을 나타낸다. 그러나, 전술했듯이, 처리 가스가 질소가 아니면, 가스의 상이한 특성으로 인해, 질량 유량 제어기(100)의 압력 둔감 성능이 심각하게 저하될 수 있다.
예를 들어 도 6a를 간단히 참조하면, 특정 유량 설정점에서 질소 이외의 일부 가스의 경우에 유량이 밸브 위치에 대해 덜 민감하면, 인터벌 BC 동안의 개-루프 제어 모드 도중의 밸브 변위는 요구 유량을 유지하기에 충분치 못할 것이며, 밸브의 제어는 불충분하게 보상되는 것으로 간주된다. 보다 구체적으로, 압력이 증가하지만 밸브 위치는 증가하는 압력을 보상하기에 충분히 감소되지 않으면, 실제 유량은 개-루프 제어 모드 중에 증가할 것이며, 따라서 출력 신호(150)의 처리 표현(150')에 의해 제공되는 지시 유량은 MFC(100)가 폐-루프 작동 모드로 복귀할 때 포지티브 스파이크를 보여줄 것이다.
마찬가지로, 도 6b에 도시하듯이, 특정 유량 설정점에서 질소 이외의 가스의 경우에 유량이 밸브 위치에 대해 더 민감하면, 개-루프 제어 도중의 밸브 변위는 요구 유량을 유지하기에 너무 클 것이며, 밸브의 제어는 과도하게 보상되는 것으로 간주된다. 보다 구체적으로, 압력이 증가하지만 밸브 위치는 증가하는 압력을 보상하는데 필요한 것보다 더 감소되면, 실제 유량은 개-루프 제어 모드 인터벌 중에 감소될 것이며, 따라서 지시 유량은 MFC(100)가 폐-루프 모드로 복귀할 때 네거티브 스파이크를 보여줄 것이다.
따라서, 많은 실시예에서, 도 5에 도시하듯이, 546에서는 특성화 데이터(184)에 대해 조절이 적용되며, 550에서는 유량이 압력 센서값 및 조절된 특성화 데이터에 기초하여 개-루프 모드로 제어된다. 본 명세서에서 추가적으로 논의하듯이, 일부 실시예에서, 특성화 데이터(184)는 변함없이 남아있으며[예를 들면, MFC(100)의 제작자 또는 공급자에 의해 발생된 값으로부터 변화되지 않음] 적응성 특성화 부품(174)은 특성화 데이터(184)에 대해 가변적인 조절을 적용시킨다. 다른 선택적 실시예에서, 적응성 특성화 부품(174)은 기존의 특성화 데이터(184)를 변경하거나 및/또는 특성화 데이터(184)에 신규 데이터를 추가함으로써 단계 590(본 명세서에서 추가로 논의됨)에서 특성화 데이터(184)에 대해 조절을 적용시킨다.
일부 실시예에서, 560에서 산출된 압력 변화율이 압력 변화율 임계치를 계속 초과하면, 550에서 압력 측정치가 계속 수신되고 유체 유량은 개-루프 모드를 사용하여 제어된다. 560에서 산출된 압력 변화율이 임계치를 하회하면, 570에서 멀티-모드 제어 부품은 개-루프 모드에서 폐-루프 모드로 복귀 전환된다. 다른 실시예에서, 임계치는 시간 임계치이며, 540에서 촉발되는 선택적 타이머는 멀티-모드 제어 부품(172)이 폐-루프 모드로 복귀할 때를 결정한다.
560에서의 임계치가 시간에 기초하면, 일부 실시예에서, 기간의 길이는 유량 제어기의 반응 시간 또는 대응 임계치 이상의 압력 측정치의 편차와 같은 인자에 종속된다. 예를 들어, 여러 실시예에서, 타이머에 의해 사용되는 기간은 특정 기간 내의 압력 변화가 임계치를 특정 정도 상회 및/또는 하회할 때 연장되거나 및/또는 단축된다. 타이머의 기간은, 또 다른 실시예에서, 타이머가 시동된 후에 후기 압력 변화 또는 압력 변화율이 검출될 때 수정(예를 들면, 연장 또는 단축)된다.
예를 들어 압력 변화율 값 및 타이머와 같은 임계 조건/값의 조합을 사용하기 위해 하나 이상의 임계 조건이 형성될 수 있다는 것도 고려된다.
도시하듯이, 560에서 임계치가 충족되면, 멀티-모드 제어 부품(172)은 폐-루프 작동 모드로 작동하도록 변화한다. 580에서는, 측정된 유량[폐-루프 알고리즘 모드가 다시 시작되고 있을 때 출력 신호(150)의 처리 표현(150')에 의해 표시됨]과 유량 설정점[설정점 신호(186)에 의해 표시됨] 사이의 차이가 결정된다. 이후 590에서는, 상기 차이에 기초하여 특성화 데이터에 대한 조절이 수정되어, 530에서 피드백 제어 루프가 다시 결합해제될 때 밸브 위치의 산출 정확성을 향상시킨다.
예를 들어, 도 6a에서는 개-루프 제어 인터벌의 종점(D 지점)에서 포지티브 유량 에러가 검출된다. 압력이 증가했기 때문에, 밸브 변위는 "불충분하게 보상되었으며", 대응 수정값은 증가되어야 한다. 도 6b에서는 네거티브 유량 에러가 검출되며, 따라서 대응 수정값은 감소되어야 한다. 조절 양은 유량 에러 및 피크 기생 유동 값에 종속된다.
결론적으로, 본 발명은 멀티-모드 제어 알고리즘을 사용하여 유체의 유동을 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 당업자라면 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 달성되는 것과 거의 동일한 결과를 달성하기 위해 본 발명과, 그 사용 및 그 구성에 있어서 수많은 변경 및 치환이 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있다. 따라서, 본 발명을 본 명세서에 개시된 예시적 형태로 제한하려는 의도는 전혀 없다. 많은 변경, 수정 및 대체 구성이 청구범위에 표현된 본 발명의 범주 및 기술 사상 내에 포함된다.

Claims (10)

  1. 질량 유량 제어기로 유체의 질량 유량을 제어하기 위한 방법이며,
    압력 센서에 의해 발생되는 유체의 압력 측정치를 수신하는 단계;
    측정된 유량과 설정점 사이의 차이에 기초하여 질량 유량 제어기의 밸브를 제어하는 피드백 제어 루프를, 임계 조건을 충족시키는 유체의 압력 변화율에 반응하여 결합해제시키는 단계;
    피드백 제어 루프가 결합해제되었을 때의 압력 측정치 및 질량 유량 제어기를 특성화하는 특성화 데이터에 기초하여 밸브의 밸브 위치를 산출하는 단계;
    기간 또는 임계 조건 중 하나가 충족된 후 유량 측정이 정확할 때 피드백 제어 루프를 재결합시키는 단계;
    피드백 제어 루프가 최초로 재결합될 때 측정된 유량과 유량 설정점 사이의 차이를 결정하는 단계; 및
    피드백 제어 루프가 다시 결합해제될 때 밸브 위치의 산출 정확도를 향상시키기 위해 차이에 기초하여 특성화 데이터에 대해 조절을 적용하는 단계를 포함하는
    질량 유량 제어기로 유체의 질량 유량을 제어하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 차이에 기초하여 스케일링 팩터를 수정하는 단계를 포함하며,
    특성화 데이터를 조절하는 단계는 특성화 데이터의 수정 없이 특성화 데이터를 체배(multiply)시키는 단계를 포함하는
    질량 유량 제어기로 유체의 질량 유량을 제어하기 위한 방법
  3. 제1항에 있어서, 조절을 적용하는 단계는 피드백 제어 루프가 결합해제되는 동안 압력의 변화가 있을 때 밸브 위치가 얼마나 이동하는지를 변경하는 단계를 포함하는
    질량 유량 제어기로 유체의 질량 유량을 제어하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 기간은 압력 변화의 크기에 기초하는
    질량 유량 제어기로 유체의 질량 유량을 제어하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 피드백 제어 루프가 결합해제되는 동안 유체의 압력을 모니터링하는 단계를 포함하며, 임계 조건은 압력 변화율이 특정 레벨을 하회하는 것인
    질량 유량 제어기로 유체의 질량 유량을 제어하기 위한 방법.
  6. 질량 유량 제어기이며,
    제어 신호에 반응하여 유체의 유량을 제어하도록 조절될 수 있는 밸브;
    유체의 압력을 나타내는 압력 신호를 제공하는 압력 변환기;
    질량 유량 제어기를 특성화하는 특성화 데이터를 저장하기 위한 메모리;
    유체의 측정된 유량을 제공하는 열식 질량 유량 센서; 및
    유체의 압력 변화율이 임계 조건을 충족할 때 피드백 제어 루프를 결합해제시키는 제어 시스템을 포함하고,
    피드백 제어 루프가 결합해제되었을 때, 제어 시스템은 피드백 제어 루프가 재결합될 때마다 얻어지는 설정점 신호와 대응 측정 유동 신호 사이의 임의의 차이에 기초하여 조절되는 특성화 데이터 및 압력 신호에 기초하여 밸브를 제어하는 질량 유량 제어기.
  7. 제6항에 있어서, 제어 시스템은 피드백 제어 루프가 재결합될 때마다 얻어지는 설정점 신호와 대응 측정 유동 신호 사이의 임의의 차이에 반응하여 특성화 데이터를 변경하는 질량 유량 제어기.
  8. 제6항에 있어서, 제어 시스템은 메모리 내의 특성화 데이터를 변경하지 않으며, 피드백 제어 루프가 재결합될 때마다 얻어지는 설정점 신호와 대응 측정 유동 신호 사이의 임의의 차이에 반응하여 특성화 데이터에 스케일링 팩터를 적용시키는 질량 유량 제어기.
  9. 제6항에 있어서, 제어 시스템은 타이머가 만료되었을 때 피드백 제어 루프를 재결합시키는 질량 유량 제어기.
  10. 제6항에 있어서, 제어 시스템은 유체의 압력 변화율이 임계 조건을 하회할 때 피드백 제어 루프를 재결합시키는 질량 유량 제어기.
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