KR20190053249A - 유량 보정을 위한 기준 부피를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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에릭 제이. 레데만
부산 소마니
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플로우 디바이시스 앤드 시스템즈 인크.
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Abstract

압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피(reference volume)는, 인접한 사이의 유체 영역들의 단면과 길이에 비교될 수 있는 단면과 길이를 가진 요소들을 포함하는 내부 구조를 가진다. 상기 기준 부피는, 내부 유체 홀딩 영역을 형성하는 내식성 재료와 양호하게 열접촉하는 하나 이상의 열전도 요소들을 가질 수 있다.

Description

유량 보정을 위한 기준 부피를 위한 시스템 및 방법
우선권 주장 및 관련 출원
이 출원은 2016년 9월 19일에 제출된 "System and Methods for Reference Volume for Flow Calibration"라는 명칭의 미국 임시 특허출원 번호 62/396,809호, 2016년 9월 19일에 제출된 "System, Apparatus and Methods for Variable Restriction for Flow Measurements"라는 명칭의 미국 임시 특허출원 번호 62/396,808호 및 2016년 9월 19일에 제출된 "apparatus and Methods for Self-Correcting Pressure based mass flow controller"라는 명칭의 미국 임시 특허출원 번호 62/396,807호의 이익을 주장하며, 이들 각각은 그 전체가 여기에 참조로서 통합된다.
본 발명은, 일반적으로 유체의 온도와 압력을 측정함으로써 유체의 유량을 결정하는 것에 관한 것이다. 여기서 사용되는 유체는 압력과 온도의 특정 조합에 의해 기체 상태로 있는 재료들을 포괄하도록 의도된다. 본 발명은 더욱 구체적으로 유량을 결정하는 압력-부피-온도(PVT) 방법과 함께 사용되는 용기(containment)에 관한 것이다.
하나 이상의 변수들 중에서 시간당 변화율(time rate of change)을 고려함으로써 기체 유체의 유량을 결정하는 것이 사용될 수 있다. 압력, 온도, 및 부피의 조합을 사용하는 장치들은 보통이며 종종 PVT 방법을 사용한 것으로서 지칭된다. 전형적으로, 장치 디자인은 이러한 특성들 중 두 개를 일정하게 유지하도록 의도되며 세 번째는 변하는 것을 허용한다. 벨 프루버(bell prover) 또는 피스톤 프루버(piston prover)와 같은 일부 장치들은 담겨 있는 부피는 변하도록 허용하면서 측정 시간 동안 기체 압력과 온도를 일정하게 유지하도록 설계된다. 증가율(ROR: rate-of-rise)과 감소율(ROF: rate-of-fall) 장치와 같은 다른 장치들은 담겨 있는 부피 내에서 압력은 변하도록 허용하면서 측정 시간 동안 기체 온도와 부피를 일정하게 유지하도록 설계된다. 이러한 모든 측정 장치들은 본질적으로 의도된 특성들을 성공적으로 일정하게 유지하는데 한계를 가지며, 시간 간격을 포함하는 모든 변수들을 측정함에 있어서도 한계를 가진다. 이러한 한계들로부터 유발된 측정의 불확실성은 측정된 유량의 최종적인 정확도에 대해 주된 제약을 형성한다.
증가율과 감소율 장치에서, 기체 유체의 증가량 또는 감소량은 측정 시간 간격 중에 개념적으로 일정한 부피 내에 담긴다. 측정된 유체를 담기 위한 이러한 일정 부피는 "기준 부피(reference volume)", 또는 "표준 부피(standard volume)", 또는 "알려진 부피(known volume)"로 다양하게 불려왔다. 본 발명은 보통 일정 부피를 "기준 부피(reference volume)"로 부르지만 다른 유사한 용어도 사용될 수 있다. 밸브들의 개폐와 장치 설계의 다른 측면들에 관한 미묘한 차들이 기준 부피의 관측된 크기에 영향을 미칠 수 있기 때문에 상기 기준 부피는 개념적으로 일정한 것으로 언급되지만, 이러한 미묘한 차이들은 본 발명의 주된 주안점이 아니다. 반도체 자본 장비(때때로 "툴(tool)"로서 지칭됨)에서, 기준 부피는 하나 이상의 개별의 탱크 조립체들로 구성되거나, 또는 툴의 다양한 부분들 사이에 배관으로서 분포되거나, 배관과 탱크들의 조합으로서 분포될 수 있다.
기준 부피 내의 압력 변화(ROR 또는 ROF)에 근거한 유량 결정 방법은 전형적으로 측정 시간 간격동안 유체 온도가 일정하게 유지될 것을 요구한다. 등온 상태를 유지하는 것은 상태의 시간 변화 방정식을 처리하여야 하는 것을 방지하며, 편리하게 대부분의 방정식의 수학적 편도함수를 0으로 감소시키며, 이에 의해 과제를 컴퓨터 계산으로 더 쉽게 만든다.
다른 특허들이 열적 질량 유량계(thermal mass flow meter)에 대해 설명하였다. Weber에게 허여된 미국 특허 번호 6,539,791호는 유량을 측정하기 위한 단일의 서미스터(thermistor)를 특징으로 하는 열량 측정 장치에 대해 설명한다. McQueen에게 허여된 미국 특허 번호 6,628,202호는 비접촉 장치 내의 유량과 액체 레벨을 측정하기 위한 열 분산 스위치/트랜스미터를 설명한다. Korniyenko에게 허여된 미국 특허 번호 7,107,835호는 센서 영역을 가진 하우징과 박막 온도를 포함하는 열적 질량 유량 센서에 대해 설명한다. Kasim에게 허여된 미국 특허 번호 8870768호는 유체 유량을 비-침습적으로 측정하고 표시하는 데 유용한 장치와 방법에 대해 설명한다.
따라서, 표면 영역 강화 구조와 기준 부피 챔버 벽들 사이의 가장 실현 가능성 있는 열적 연결을 가진 기준 부피 용기를 제작할 필요가 있다. 적합한 표면 영역 강화 구조는 원료의 몸체와 일체로 형성될 수 있으며, 기준 부피 챔버 내부의 유체 홀딩 영역으로서 기능하는 내부 공동을 생성한다.
다양한 실시예들은 하나 이상의 센서들을 포함하는 유동 제어 시스템, 하나 이상의 센서들을 포함하는 유동 측정 센서를 포함한다. 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피(reference volume)는, 인접한 사이의 유체 영역들의 단면과 길이에 비교될 수 있는 단면과 길이를 가진 요소들을 포함하는 내부 구조를 가진다.
본 발명의 실시예에서, 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피 몸체가 개시되며, 이는 하나 이상의 유체 홀딩 영역들의 바로 인접한 부분들의 단면 및 길이와 유사한 단면과 길이를 가진 내부 몸체 재료 요소들에 의해 형성된 경계들을 가진 하나 이상의 유체 홀딩 영역을 포함한다.
다른 실시예에서, 기준 부피는, 기준 부피 몸체의 내부의 적어도 하나의 유체 홀딩 영역의 경계들을 형성하는 내식성 재료의 적어도 부분과 외부에서 양호하게 열접촉하는 하나 이상의 열전도 요소들을 더 포함한다. 적어도 하나의 열전도 요소는 구리, 또는 구리 합금, 또는 알루미늄, 또는 알루미늄 합금으로 만들어지며, 유체 홀딩 영역의 경계를 형성하는 내식성 재료는 스테인레스강 합금, 또는 니켈-크롬 합금, 또는 코발트-크롬 합금, 또는 티타늄, 또는 탄탈륨으로 만들어진다. 기준 부피를 위한 양호한 열접촉은, 내식성 재료 둘레에 열전도 요소의 수축 끼워맞춤(shrink fit), 또는 내식성 재료에 열전도 요소의 브레이징에 의해 만들어진다.
또 다른 실시예에서, 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피가 개시되며, 이는 두 개 이상의 몸체들을 포함하고, 적어도 하나의 몸체는, 내식성 재료 요소들에 의해 형성된 경계들을 가진 적어도 하나의 유체 홀딩 영역을 포함하며, 내식성 재료 요소들은 적어도 하나의 유체 홀딩 영역들의 바로 인접한 부분들의 단면 및 길이와 유사한 단면과 길이를 가지며, 적어도 두 개의 몸체들은 서로 용접되며, 하나 이상의 열전도 요소들은 적어도 하나의 몸체의 외부와 양호하게 열접촉한다.
또 다른 실시예에서, 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피가 개시되며, 이는 두 개 이상의 몸체들을 포함하고, 적어도 하나의 몸체는, 내식성 재료 요소들에 의해 형성된 경계들을 가진 적어도 하나의 유체 홀딩 영역을 포함하며, 내식성 재료 요소들은 적어도 하나의 유체 홀딩 영역들의 바로 인접한 부분들의 단면 및 길이와 유사한 단면과 길이를 가지며, 하나 이상의 열전도 요소들은 적어도 두 개의 인접한 몸체들의 외부와 양호하게 열접촉하고, 두 개의 인접한 몸체들은 스테인레스 강으로 만들어지고, 하나 이상의 열전도 요소들은 구리로 만들어진다.
대체 가능한 실시예들은 다른 특징들 및 청구항들에 일반적으로 기재된 특징들의 조합과 관련된다. 아래에서 설명되는 실시예들은 각각의 방법 및/또는 구성요소의 병렬 또는 직렬 처리를 허용한다.
다른 실시예들에서, 기준 부피는, 유체 내의 열전도 경로 길이, 기준 부피 기계적 구조 내의 열전도 경로 길이가 유사한 시간 상수들을 가지도록 설계된다. 이는 기체 및 구조 재료의 특정한 선택에 의해 이루어질 수 있으나, 대부분의 경우에, 기체들(예컨대, 반도체 처리 재료들)의 그룹과 특정한 구조 재료(예컨대, 스테인레스 강)를 수용하도록 이루어질 수 있다. 열전도성 외부 제2 재료는 더 긴 치수의 기준 부피 전체의 온도의 균일성을 향상시키기 위한 것이다.
대체 가능한 실시예들에서, 기준 부피는 평면을 따른 임의의 슬라이스(slice)가 두 개의 치수들로 최적화된 기체와 금속 열 경로를 유지하도록 설계된다. 외부 자켓은 비교적 중요치 않은 제3 치수(길이)를 만든다. 예를 들어, 내부 핀들과 기준 부피는 단순히 고체 블록 내에 평행한 구멍들의 다발일 수 있다. 그러나, 클러스터 내에 너무 많은 구멍들이 있으면, 핀들이 너무 긴 것과 같은 동일한 종류의 문제점을 가지게 된다. 그래서 최적화된 구멍들은 이들 사이의 나머지 금속 웹의 두께와 대략 동일한 직경을 가질 것이며, 전체 묵음에 걸쳐 다섯 개의 구멍들보다 많지 않을 수 있다. 최적화된 공정은 설계 고려 사항으로서 열확산도를 사용한다. 기계적으로 측정 가능성, 제작의 용이성, 등과 같은 명백히 다른 것들도 최적화의 부분이 될 수 있다.
최적화된 홀은 잔류 금속 웹의 두께 직경을 가질 것이고 따라서 사이에 그들 그리고 전체 번들 전반에 걸쳐 5 이하의 홀일지 모른다. 최적화 프로세스는 설계 고려 사항으로 열확산도를 사용한다. 기계적으로 제작의 쉽 기타 등등 측정하기 위해 능력과 같은 분명히 다른 것이 추가적으로 최적화의 일부일 수 있다.
추가적으로, 유동 제어기는 (기준 부피 상의 열적 클램프를 통해) 전체 장치 내부에서 온도 구배가 거의 없도록 어디든지 분포된 집중 소스(예컨대, 밸브 솔레노이드)로부터의 열에 의해 잘 작동한다.
위의 요약은 상세한 설명에서 더 설명되는 예들의 선택을 단순한 형태로 도입하기 위해 제공된 것이라는 점을 이해하여야 한다. 본 설명에 대한 우선권을 주장할 수도 있는 임의의 청구항에 기재된 주제들의 본질적인 특징들을 확인하려는 것은 아니다. 또한, 임의 청구항에 기재된 주제들의 범위는 위에서 언급되거나 여기에 포함된 임의의 단점들을 해결하는 실행들에 제한되지 않을 것이다.
본 발명은 첨부된 도면들과 함께 아래의 상세한 설명으로부터 더 완전하게 이해될 것이며, 유사한 참조 번호들은 유사한 요소들을 지칭한다.
도 1a, 1b 및 1c는 예시적인 실시예에 따른, 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피의 개략도이다.
도 2a, 2b, 2c, 2d 및 2e는 예시적인 일 실시예에 따른, 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피의 개략도이다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 예시적인 일 실시예에 따른, 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피의 개략도이다.
도 4a와 4b는 예시적인 일 실시예에 따른, 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피의 개략도이다.
도 5a, 5b 및 5c는 예시적인 일 실시예에 따른, 압력 변화 유량 측정 장치에 사용하기 위한 기준 부피의 개략도이다.
도 6은 기준 부피 구성의 샘플을 보여준다.
도 7은 기준 부피 구성의 샘플을 보여준다.
예시적인 실시예들을 상세하게 도시한 도면들을 설명하기 전에, 이해하여야 한다. 본 출원은 설명에 제시되거나 도면들에 도시된 상세 사항들 또는 방법론에 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 용어는 오직 설명의 목적을 위한 것이며 제한으로서 간주되어서는 안된다는 것을 이해하여야 한다.
다양한 실시예들은 그 적용예에서 아래의 설명들에 제시되거나 도면들에 도시된 구조의 상세 사항들과 구성요소들의 배치에 제한되지 않는다. 본 발명은 다른 실시예들이 가능하며 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 또한, 여기서 사용된 표현과 용어는 설명의 목적이며 제한으로서 간주되어서는 안된다. 여기에서, "포함한다(including, comprising)", 또는 "가진다(having)", "함유한다", "수반한다"와 그 변형의 사용은 그 이후에 목록화된 항목들과 이들의 등가물 뿐만 아니라 추가적인 항목들을 포괄하는 의미이다. 방향을 나타내는 형용사들 "내부", "외부", "상부", "하부"와 유사한 용어들은 설계 요소들 사이의 상대적인 관계를 이해하는데 도움을 주도록 의도된 것이며, 공간 내에서의 절대적인 방향을 의미하는 것으로 해석되어서는 안되며 제한으로서 간주되어서도 안된다.
비정질 동종 재료를 통한 열전달은, 국부 온도 차이로 인해 재료 내의 더 높은 온도의 영역으로부터의 열에너지가 더 낮은 온도의 인접한 영역 내부로 이동하는 확산 과정으로서 특징지어질 수 있다. 열의 전달은 열전도의 반대로서 동등하게 간주되는 재료의 열저항에 의해 지연된다. 재료의 영역의 온도를 특정 온도(전형적으로, 섭씨 온도, 화씨 온도, 또는 켈빈 온도로 측정됨)로 상승시키기 위해 요구되는 열에너지의 양(전형적으로 줄(Joule), 칼로리, BTU, 또는 유사한 단위로서 측정됨)은 그 영역 내의 재료의 질량과 그 재료의 열용량(heat capacity)에 직접 의존한다. 특정 질량의 온도를 특정 온도로 상승시키기 위해 요구되는 에너지로 규정된 재료의 열용량은 재료의 특정 부피에 대한 동등한 열용량을 얻기 위해 재료 밀도의 지식을 요구한다. 예를 들어, 1기압의 대기압과 섭씨 15℃의 시작 온도에서, 순수한 물의 열용량은 섭씨 1도당, 1그램당 1칼로리이며(cal/g*℃), 그 온도에서 1그램의 물은 1.0008722㎤의 부피를 차지한다(밀도 "ρ" = 0.9991286g/㎖).
방금 설명한 관계들은 적은 양의 열은 불꽃 바로 위의 작은 질량의 공기를 뜨겁게 만들 것이고, 반면에 상당한 질량의 금속 기구는 그 불꽃으로부터 떠나기 전에 동일한 불꽃 내에 상당한 시간 동안 유지되어야 뜨거워질 것이라는 사람들의 일상적인 경험에 맞다. 또한, 일상적인 경험은, 목재 기구의 낮은 열전도도는 끓는 물을 교반하는 중에 실질적으로 결코 뜨거워지지 않게 만들며, 동일한 끓는 물 내의 높은 열전도도의 금속 기구는 결국 완전히 뜨거워질 것이라는 것을 알려준다. 열의 집중은 타임 레이트(time rate)로 재료 몸체 내부로 확산되며, 이에 의해 몸체 전체에 걸쳐 온도를 더욱 균일하게 만들고, 이에 따라 재료의 열확산도와 관련되는 것으로 설명될 수 있다.
α = κ/ρCv 방정식 1
"α는 Cv와 ρ의 곱으로 나눈 κ와 동일하다"
여기서, "α" = 열확산도
"κ" = 열전도율
"ρ" = 밀도
"Cv" = 일정 부피에서 열용량
특히, Bracewell은 (푸리에 변환과 그 적용, ⓒ 1965, McGraw-Hill, Inc.) 재료의 몸체 내에서, 재료 몸체 내부로 열의 임펄스를 주입함으로써 생성된, 국부적으로 상승된 온도는 시간 인자에 따라서 감소하게 될 것이라는 점을 보여준다.
SQRT{1/(α4πt)} 방정식 2.
"α와 4π 시간의 곱의 역의 제급근"
단순 비교를 위해, α의 역의 제급근이 충분하다.
tau = SQRT{1/a} 방정식 3.
방정식 3에 따라 게산된 다양한 재료를 위한 시간 상수들(time constants)의 검사는 압력 변화 유량 측정 장치에서 기준 부피에 사용되도록 의도된 열적 안정화 구조의 설계에 대한 통찰력을 제공한다.
과학 및 엔지니어링 문헌 내에 보고된 재료 성질들 중에, 예컨대 열 용량에 작은 차이가 있으나, 4 또는 5 대 1의 인자들에 의해 달라지는 시간 인자 값(time factor value)들을 고려할 때 몇 퍼센트의 불일치는 상관없다.
재료 alpha(1.atm) SQRT{1/alpha}
C2F6 3.91E-06 505.5
SF6 3.97E-06 501.7
Cl2 9.79E-06 319.6
CHF3 7.89E-06 356.1
CF4 8.59E-06 341.3
HBr 1.14E-05 296.2
Ar 3.50E-05 169.1
N2 3.06E-05 180.6
O2 3.07E-05 180.6
He 2.92E-04 58.5
CH4 4.97E-05 141.8
H2 2.11E-04 68.8
CO 2.95E-05 184.1
CO2 1.39E-05 268.0
Ag 1.66E-04 77.7
Au 1.27E-04 88.7
Cu 1.11E-04 94.9
6061-Al 6.40E-05 125.0
304SS 4.20E-06 488.0
310SS 3.35E-06 546.2
Inconel 600 3.43E-06 540.1
Mo 5.43E-05 135.7
Fe 2.30E-05 208.5
Si 8.80E-05 106.6
quartz SiO2 1.40E-06 845.2
liquid H2O 1.43E-07 2644.4
Sn 4.00E-05 158.1
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 일부 전형적인 기체들의 열확산도(α = ㎡/sec)는 대략 75 내지 1로 변하며 대응되는 시간 특성(tau = SQRT{1/α})은 대략 1 내지 9로 변한다. 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 일부 고체들의 열확산도(α)는 대략 120 내지 1로 변하며 대응되는 시간 특성(tau)은 대략 1 내지 11로 변한다. 보통의 대기 상태에서 많은 기체들의 열확산도는 기준 부피를 위한 구조 재료로 고려될 수 있는 고체들의 열확산도와 유사하다는 것을 주목하는 것은 유익하다.
특히, 스테인리스 강과 내식성 니켈 합금들의 열확산도는 크고 및/또는 무거운 분자들로 구성된 기체들의 열확산도와 거의 동일하다. 이러한 관계는 스테인리스강 기준 부피 내부에 최적의 열교환 구조가 핀들(fins) 또는 다른 표면 영역 강화 구조체를 가져야 한다는 것을 제안하며, 핀들은 이러한 핀들 사이의 기체의 부분들과 유사한 단면과 길이를 가진다. 헬륨(He) 및 수소(H2)와 같은 기체들은 매우 효과적인 열전달 매체일 수 있으나, 일반적인 사용을 위한 압력 변화 유량 측정 장치는 염소(Cl2) 및 헥사플루오로에탄(C2F6)과 같은 보통의 반도체 산업 기체들의 측정을 위해서도 적합하여야 한다.
불충분한 핀 단면 및/또는 과도한 핀 길이 때문에 핀의 열전달 종횡비가 너무 높은 경우에, 핀을 따른 열평형에 도달하는데 필요한 시간은 혼합된 기체의 열적 안정화와 비교할 때 과도하게 될 것이다. 긴 종횡비를 가진 다공성 시트 금속 또는 스크린 유형의 열교환 구조체는 기준 부피 내부의 기체 안으로 또는 밖으로 열을 이동시키기에 부적당할 가능성이 있다. 기체와 기준 부피의 벽들 사이에서 열의 효과적인 이동을 위해서는, 대부분의 긴 종횡비의 구조체는 기준 부피의 벽들로는 적합하지 않다. 핀들이 너무 두꺼울 경우에는, 열은 핀의 중간으로부터 기체와 접촉된 핀의 표면을 향해 또는 그 표면으로부터 밖으로 적절하게 이동하지 않을 것이다. 마찬가지로, 기준 부피의 히트 싱크(안정화된 온도) 단부와 그 중심 몸체 사이의 과도한 열적 종횡비는 기준 부피의 길이를 따라서 온도의 불균형을 초래할 수 있다. 과도한 기준 부피 벽 길이는 기준 부피의 길이를 따라서 잠재적으로 현저한 온도 구배를 초래할 것이다.
구리의 열확산도는 스테인리스강의 대략 30배이고 알루미늄은 대략 20배이다: 따라서, 구리 또는 알루미늄이 잠재적으로 낮은 내식성을 제외하고는 기준 부피를 위한 더 양호한 구조 재료가 될 수 있다. 우수한 기준 부피 디자인은, 기준 부피의 길이를 따른 온도 균일성을 향상시키기 위해 기준 부피의 (공정 가스로부터 멀리 떨어진) 외부와 양호하게 열적 접촉하는 하나 이상의 구리 또는 알루미늄 열전도 요소들을 사용할 수 있다. 열전도 요소들은, 세그먼트들(segments)로 만들어진 기준 부피에서, 조인트들을 가로지르는 양호한 열전도를 보장하기 위해, 용접 조인트들을 가로질러 연결될 수 있다.
도면들을 참조하면, 특히, 도 1a는 예시적인 실시예에 따른 기준 부피를 위한 용기(containment)(100A)의 사시도를 도시한다. 일반적으로, 상기 기준 부피 용기(100A)는 유입부(inlet portion)(110), 배출부(outlet portion)(120) 및 기준 부피 챔버(130)를 포함한다. 모니터링 될 유체 및/또는 기체는 유입부(110)를 통해 기준 부피 챔버로 들어가며 배출부(120)로부터 밖으로 나온다. 유체 및/또는 기체는 보통 반도체 산업 기체들, 예를 들어 염소(Cl2), 헥사플루오로에탄(C2F6), 수증기, 삼염화붕소(BCl3), 실란(SiH4), 아르곤 및 질소를 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 기준 부피 챔버의 내부 벽들은 하나 이상의, 열 센서들, 압력 센서들 또는 PLCS(Programmable Logic Controllers Systems: 프로그램 가능한 로직 제어 시스템)에 용접될 수 있다.
상기 유체 유입부(110)는 하나 이상의 소스로부터 유체를 수용할 수 있다. 상기 기준 부피 챔버는 하나 이상의 격리된 개별 기준 부피 챔버로서 사용되거나, 또는 파이프라인의 다양한 부분 사이에 배관부로서 분포되거나, 또는 배관과 개별의 기준 부피 챔버들의 조합으로서 분포될 수 있다. 상기 유입부(110), 배출부(120) 및 기준 부피 챔버(130)는 내식성 합금으로 만들어질 수 있다. 내식성 합금은, 크롬, 스테인리스 강, 코발트, 니켈, 철, 티타늄 및 몰리브덴을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 합금 조성을 선택하는데 고려되는 다양한 팩터들은 합금 조성, 열처리 파라미터, 복잡한 재료의 혼합 야금술, 열화 메커니즘 및 결합 고려사항들의 범위이다. 상기 기준 부피 챔버(130)는 유체 유입부(110)로부터 유체 및/또는 기체를 수용할 수 있으며 유체 및/또는 기체는 상기 용기 내부의 다른 압력/온도 센서들과 접촉할 수 있다. 상기 기준 부피 챔버(130)는 일정한 온도에서 유체의 감쇠율(rate of decay) 측정 중에 열 저장 시험 셀의 기능을 수행할 수 있다.
도 1b는 도 1의 절단면 B-B를 따른 단면도(100B)를 보여준다. 유입부(110)를 통해 들어오는 기체 유체는 유체 홀딩 영역(140) 내부로 들어가며 챔버 베이스(150)와 챔버 천장(159)을 가진 기준 부피 챔버(130)의 내부 벽들과 접촉하게 된다. 상기 기준 부피 챔버(130), 따라서 상기 유체 홀딩 영역(140)은, 상기 챔버 베이스(150)로부터 연장되고 챔버 천장(159)에 결합되지 않는 중심 벽(155)에 의해 부분적으로 두 갈래로 나뉘며, 이에 의해 유입부(110)로부터 배출부(120)로의 유체 이동을 용이하게 하기 위한 갭 또는 경로(157)가 생성된다. 상기 중심 벽(155)은 상기 기준 부피 챔버(130)의 구성과 유사한 내식성 합금으로 만들어질 수 있다. 상기 내식성 합금은 크롬, 스테인리스 강, 코발트, 니켈, 철, 티타늄 및 볼리브덴을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
상기 기준 부피 챔버의 내부 벽들 또는 중심 벽(155)에는 하나 이상의 압력 센서들, 온도 센서들이 고정될 수 있으며, 하나 이상의 PCLS(170)가 용접될 수 있다. 사용되는 온도 센서는 절대 압력 센서, 게이지 압력 센서, 진공 압력 센서, 차동 압력 센서 및 밀봉 압력 센서를 포함할 수 있다. 사용되는 온도 센서는 정확한 온도 측정을 위한 서미스터 기반 센서를 포함할 수 있다. 상기 PLCS(170)는 기준 부피 챔버의 내부 벽들에 용접되며, 유입부(110)를 통해 기준 부피 챔버(130) 내부로 들어오며 배출부(120)를 통해 밖으로 나가는 기체 유체를 위한 압력 변화 유량 측정을 모니터링 하는데 도움을 준다. 상기 PLCS(170)를 위해 사용되는 프로그래밍 언어는 기능 블록도(FBD), 래더 다이어그램(LD), 구조화 텍스트(ST; 파스칼 프로그래밍 언어와 유사함), 지시 리스트(IL; 어셈블리 언어와 유사함), 및 순차 기능 차트(SFC)일 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 기술들은 작업의 논리 구성을 강조한다.
상기 기준 부피 챔버의 외부 벽들은 열전도 요소 커버(160)에 의해 둘레가 감싸인다. 기체 유체 홀딩 영역(140)에 들어온 기체 유체는 기준 부피 챔버 벽들과 접촉하게 되고, 이에 의해 압력 센서들, 온도 센서들 또는 PLCS와 접촉하게 되며, 배출부(120)를 통해 기준 부피 챔버 밖으로 나간다. 상기 열전도 요소 커버는 상기 기준 부피 용기 전체에 걸쳐 유체에 대해 일정한 온도를 유지하는 것을 돕는다. 우수한 기준 부피 디자인은 기준 부피의 길이를 따라 온도 균일성을 향상시키기 위해 기준 부피의 (공정 기체로부터 떨어진) 외부와 양호하게 열적으로 접촉된 하나 이상의 구리 또는 알루미늄 열전도 요소 커버(160)를 사용할 수 있다. 상기 열전도 요소는, 원형 연결의 자열 궤도 용접(autogenous orbital welding) 또는 직선 및 원 형상의 전자빔 용접 또는 기준 부피 세그먼트들의 순차적인 조립을 위한 임의의 적합한 공정에 의해 기준 부피 챔버의 외부 벽들에 부착될 수 있다. 상기 열전도 요소 커버들(160)은, 기준 부피 챔버(130)의 히트 싱크(안정화된 온도) 단부와 그 중심 몸체 사이의, 기준 부피의 길이를 따른 온도 불균형으로 이어지는, 과도한 열적 종횡비(thermal aspect ratio)를 감소시키는데 도움을 준다. 특히, 기준 부피 챔버(130)의 벽 길이가 긴 경우에, 상기 열전도 요소 커버들(160)은 기준 부피의 길이를 따른 현저한 온도 구배를 잠재적으로 감소시킬 것이다.
외부 열전도 요소들을 부착시키는데 많은 디자인 선택과 제조 방법이 사용될 수 있다. 유사한 방식으로, 기준 부피 챔버(130)는 내부 유체 홀딩 영역(140)의 표면에 내식성 재료가 도금된 구리 또는 알루미늄 몸체를 포함할 수 있다. 기준 부피 챔버(130)는 내식성 시트 금속 쉘에 의해 형성된 내부 유체 홀딩 영역과 그 외부의 둘레에 열전도 재료 주물을 포함할 수 있다. 하나 이상의 열전도 요소들(160)을 기준 부피 챔버(130)의 외부에 대해 부착하는 다른 수단은 기계적 클램핑, 열전도성 접착제(예컨대, 에폭시 함입 시멘트)에 의한 본딩, 브레이징(brazing), 또는 내측의 실린더형 스테인리스 강 부분의 외측에 튜브형 구리 또는 알루미늄 부분의 수축 끼워맞춤(shrink fit)을 포함한다. 조립 후 상대적인 크기 변화에 의해 억지 끼워맞춤(interference fit)이 달성되는 수축-끼워맞춤 기술은 열전도 요소(60)를 기준 부피 챔버의 외부 벽에 부착하기 위해 사용된다. 이는 결합을 만들기 위해 열팽창 현상을 채용하여 보통 하나의 요소를 조립 전에 가열 또는 냉각하고 조립 후에 주변 온도로 복귀하도록 허용함으로써 달성된다. 결합된 부품들은 동일한 온도에 도달하기 때문에, 결합은 꽉 죄어져 더 강하게 된다.
도 1c는 도 1a의 C-C 절단면을 따른 단면도(100C)를 도시한다. 상기 열전도요소 커버들(160)이 기준 부피 챔버의 외부 벽을 원주 방향으로 감싸는 것을 볼 수 있다. 기준 부피 챔버(130)의 내부 벽들은, 기준 부피 챔버의 내부 벽들과 기체 유체 홀딩 영역(140) 내의 기체 유체의 접촉을 위한 증가된 표면적을 부여하기 위해, 사인파(sine waved) 또는 교번하는 골(trough)과 밸리(valley) 구조의 벽을 가진다. 본 기술분야의 누구라도 본 발명의 범위 내에서 기체 유체의 더 양호한 접촉을 위해 표면적을 증가시키기 위한 다른 표면 구조도 실현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
특히, 기준 부피 챔버(130)를 위한 기본 재료의 열확산도는 더 크고 및/또는 더 무거운 분자들로 구성된 기체의 열확산도와 거의 동일하다. 이러한 관계는 스테인레스 강 기준 부피 챔버 내부의 최적의 열교환 구조는 핀들(fins) 또는 다른 표면적 증가 구조를 가져야 한다는 것을 제안하며, 상기 핀들은 이 핀들 사이의 기체 부분에 유사한 단면과 길이를 가진다. 대류를 증가시킴으로써 환경으로 또는 환경으로부터의 열교환 속도를 증가시키기 위해, 최적의 열전달은 물체로부터 연장된 핀들 또는 표면들을 요구한다. 물체의 전도, 대류, 또는 방사의 양은 전달하는 열의 양을 결정한다. 물체와 환경 사이의 온도 구배를 증가시킬수록, 대류 열전달 계수가 증가하며, 또는 물체의 표면적의 증가는 열전달을 증가시킨다. 따라서, 물체에 핀을 추가하는 것은 표면적을 증가시키고 열전달 문제점을 감소시킨다.
만약, 불충분한 핀의 단면 및/또는 과도한 핀의 길이 때문에 핀의 열전달 종횡비(aspect ratio)가 너무 높으면, 혼합된 기체의 열적 안정화와 비교할 때 핀을 따라서 열평형에 도달하는데 필요한 시간이 과도하게 될 것이다. 표면적 증가 구조와 기준 부피 벽들 사이의 가장 실현이 가능한 열적 연결을 가지는 것이 바람직하다. 적합한 표면적 증가 구조물은 기준 부피 챔버(130) 내부의 유체 홀딩 영역(140)으로서 기능하는 내부 공동을 생성하면서 내식성 합금 또는 스테인리스 강으로 만들어진 기준 부피 챔버의 몸체와 일체로 형성될 수 있다. 핀들은, 전기 방전 가공(EDM-와이어 또는 형상화된 전극), 밀링, 드릴링, 터닝, 또는 유사한 재료 제거 공정에 의해 형성될 수 있다. 압출 성형된 스테인리스 강 형상들이 사용될 수 있다. 쉽게 기계가공되는 것보다 더 길거나 또는 더 큰 기준 부피는 섹션들로서 제작될 수 있으며, 이들은 원형 연결의 자열 궤도 용접(autogenous orbital welding) 또는 직선 및 원 형상의 전자빔 용접에 의해 차례로 서로 용접되며, 이는 기준 부피 세그먼트들의 순차적인 조립을 위해 적합한 예시적인 공정이다.
대체 가능한 실시예에서, 상기 기준 부피 챔버의 내부 벽들은 스테인레스 강으로 만들어진 와이어 메쉬 구조(wire mesh structure)를 사용함으로써 내식성을 유지할 수 있다. 일반적으로, 스테인레스 강이라는 총칭은 10.5% 이상의 크롬 함량을 가진 강재 합금을 나타낸다. 전반적으로, 스테인레스 강은 평범한 또는 탄소강보다 더 높은 내식성을 가진다. 이러한 스테인레스 강의 내식성은 거의 크롬의 특유한 성질의 결과이다. 크롬은 대기에서 산소와 결합하며, 자연적으로 크롬 산화물의 박막을 형성한다. 이는 넓은 범위의 부식 환경에서 보호 코팅으로서 역할을 하는 극히 얇고 보이지 않는 필름이다. 금속이 절단되거나 긁혀서 필름이 파괴된 경우에, 더 많은 산화물이 신속하게 스스로 "자가-보수"하여 노출된 표면을 형성하고 복구한다. 내식성을 위해 사용될 수 있는 다양한 와이어 메쉬는, T-304 스테인레스 강, T- 316 스테인레스 강, T-310 SS, T-321 SS, T-347 SS, 및 심지어 T-430 SS를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. T-304 SS의 많은 이익들 중 또 하나는 열저항성이다. T-304 SS는 간헐적 서비스에서 대략 1600oF의 온도까지 양호한 산화 저항성을 나타내고, 연속적인 서비스에서 대략 1700oF의 온도까지 양호한 산화 저항성을 나타낸다. 또한, T-304 스테인레스 강은 제작 목적에서 우수하다 - 이는 적절한 공구들과 기계들에 의해 형성되거나 절단될 수 있다. 또한, 이는 가장 흔한 용접 기술을 사용하여 용접될 수 있으며, 어닐링 상태에서 사실상 비자성이다. T-304 스테인레스 강은 직조되거나 용접된 구조물 둘 다에서 이용 가능하다.
도 2a를 참조하면, 예시적인 실시예에 따라, 도 2a는 기준 부피를 위한 용기(200A)의 사시도를 보여준다. 일반적으로, 상기 기준 부피 용기(200A)는 유입부(210), 배출부(220) 및 기준 부피 챔버(230)를 포함한다. 모니터링 될 유체 및/또는 기체는 유입부(210)를 통해 기준 부피 챔버로 들어가며 배출부(220)로부터 밖으로 나온다. 유체 및/또는 기체는 모니터링을 요구하는 보통 반도체 산업 기체들 또는 임의의 다른 기체 또는 기체 혼합물을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 기준 부피 챔버의 내부 벽들에는 하나 이상의, 열 센서들, 압력 센서들 또는 PLCS(Programmable Logic Controllers Systems: 프로그램 가능한 로직 제어 시스템) 또는 임의의 다른 모니터링 센서 장치들이 용접될 수 있다. 상기 용기(200A)는 용기(100A)와 유사하지만, 유체 경로를 위한 내부 구조는 다르다.
상기 유체 유입부(210)는 하나 이상의 소스로부터 유체를 수용할 수 있거나, 또는 연속적인 모니터링을 위해 다른 기준 부피 챔버들에 연결될 수 있다. 상기 유입부(210), 배출부(220) 및 기준 부피 챔버(230)는 내식성 합금으로 만들어질 수 있다. 내식성 합금은, 크롬, 스테인리스 강, 코발트, 니켈, 철, 티타늄 및 몰리브덴을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 상기 기준 부피 챔버(230)는 유체 유입부(210)로부터 유체 및/또는 기체를 수용할 수 있으며 유체 및/또는 기체는 상기 용기 내부의 다른 압력/온도 센서들과 접촉할 수 있다.
도 2b는 도 2의 절단면 B-B를 따른 단면도(200B)를 보여준다. 유입부(210)를 통해 들어오는 기체 유체는 유체 홀딩 영역(240) 내부로 들어가며, 챔버 베이스(250)와 챔버 천장(259)을 가진 기준 부피 챔버(230)의 내부 벽들과 접촉하게 된다. 상기 기준 부피 챔버(230), 따라서 상기 유체 홀딩 영역(240)은, 상기 챔버 베이스(250)로부터 연장되고 챔버 천장(259)에 결합되지 않는 중심 튜브형 구조물(255)에 의해 부분적으로 벽(155)에 의해 부분적으로 간섭되며, 이에 의해 유입부(210)로부터 배출부(220)로의 유체 이동을 용이하게 하기 위한 갭 또는 경로(257)가 생성된다. 상기 중심 튜브형 구조물(255)은 상기 기준 부피 챔버(230)의 구성과 유사한 내식성 합금으로 만들어질 수 있다. 상기 내식성 합금은 크롬, 스테인리스 강, 코발트, 니켈, 철, 티타늄 및 볼리브덴을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
상기 기준 부피 챔버의 내부 벽들 또는 중심 튜브형 구조물(255)에는 하나 이상의 압력 센서들, 온도 센서들이 고정될 수 있으며, 하나 이상의 PCLS(270)가 용접될 수 있다. 상기 기준 부피 챔버의 외부 벽들은 열전도 요소 커버(660)에 의해 원주 방향으로 감싸인다. 기체 유체 홀딩 영역(240)에 들어온 기체 유체는 기준 부피 챔버 벽들과 접촉하게 되고, 이에 의해 압력 센서들, 온도 센서들 또는 PLCS와 접촉하게 되며, 튜브형 경로(258)를 가진 중심 튜브형 구조물(255)을 경유하여 배출부(220)를 통해 기준 부피 챔버 밖으로 나간다. 상기 열전도 요소 커버는 상기 기준 부피 용기 전체에 걸쳐 유체에 대해 일정한 온도를 유지하는 것을 돕는다.
도 2c는 도 2a의 C-C 절단면을 따른 단면도(200C)를 도시한다. 상기 열전도요소 커버들(260)이 기준 부피 챔버의 외부 벽을 원주 방향으로 감싸는 것을 볼 수 있다. 기준 부피 챔버(230)의 내부 벽들은, 기준 부피 챔버의 내부 벽들과 기체 유체 홀딩 영역(240) 내의 기체 유체의 접촉을 위한 증가된 표면적을 부여하기 위해, 사인파(sine waved) 또는 교번하는 골(trough)과 밸리(valley) 구조의 벽을 가진다. 본 기술분야의 누구라도 본 발명의 범위 내에서 기체 유체의 더 양호한 접촉을 위해 표면적을 증가시키기 위한 다른 표면 구조도 실현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
상기 기준 부피 챔버(230)의 내부는 대안으로서 부식 억제제(corrosion inhibitors)를 채용함으로써 부식을 방지하도록 처리될 수 있으며, 이는 금속 표면 또는 부식을 유발하는 환경 기체들과 반응하여 부식을 유발하는 화학 반응을 차단하는 화학 물질이다. 상기 부식 억제제는 금속 표면에 흡착되어 보호 필름을 형성한다. 이러한 화학 물질은 용액으로서 도포되거나 또는 분산 기술을 통해 보호 코팅으로서 적용될 수 있다. 부식을 늦추는 억제제 공정은, 양극 또는 음극의 분극 거동을 변경시키고, 이온들의 금속 표면으로의 확산을 감소시키며, 금속 표면의 전기 저항을 상승시키는 것에 의존한다. 부식 억제제의 이익은 예기치 않은 부식에 대항하는 수정 작용으로서 인-시튜로 금속에 적용될 수 있다는 것이다. 대안으로서, 유기 코팅이 환경 기체들의 분해의 영향으로부터 금속을 보호하기 위해 사용될 수 있다. 코팅들은 채용된 폴리머의 유형에 의해 그룹화된다. 보통의 유기 코팅들은, 알키드 및 에폭시 에스터 코팅들, 공기 건조될 때, 촉진 교차-결합 산화, 2성분 우레탄 코팅, 아크릴 및 에폭시 폴리머 방사 경화성 코팅, 비닐, 아크릴 또는 스티렌 폴리머 조합 라텍스 코팅, 수용성 코팅, 하이-솔리드 코팅 및 분말 코팅을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 2d는 또 다른 실시예를 보여주며, 여기서 기준 부피 챔버는 열교환을 위한 열식 질량(thermal mass)과 양호한 표면적을 제공하는 수직 열교환 튜브들(270)로 채워진다. 몇몇의 실시예들에서, 상기 튜브들은 기준 부피 챔버의 전체 길이로 연장되지 않을 수 있으며, 대신에 기체가 기준 부피의 전체 부피에 스며들도록 튜브들은 상부와 하부에서 개방될 수 있다. 도 2e는 도 2d의 단면을 보여준다. 기준 부피는 기준 부피 챔버의 하나 이상의 사분면을 통과하는 원형 튜브들이다.
예시적인 실시예에 따른 도 3a를 참조하면, 도 3a는 기준 부피를 위한 용기(300A)의 부분 사시도를 도시한다. 일반적으로, 기준 부피 용기(300A)는 기준 챔버(330)와 열전도 요소 커버(360)를 포함한다. 모니터링 될 유체 및/또는 기체는 유입부(미도시)를 통해 기준 부피 챔버로 들어가고 배출부(미도시)로부터 밖으로 나온다. 유체 유입부와 배출부는 용기(100A) 또는 용기(200A)에서와 같이 설계될 수 있다. 유체 및/또는 기체는 모니터링을 요구하는 보통 반도체 산업 기체들 또는 임의의 다른 기체 또는 기체 혼합물을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 기준 부피 챔버의 내부 벽들에는 하나 이상의, 열 센서들, 압력 센서들 또는 PLCS(Programmable Logic Controllers Systems) 또는 임의의 다른 모니터링 센서 장치들이 용접될 수 있다. 상기 용기(300A)는 용기(100A/200A)와 유사하지만, 기준 부피 용기의 구성에서 차이가 있다.
도 3b는 도 3a에 도시된 용기(300A)의 확대도(300B)를 보여준다. 상기 기준 부피 챔버(330)는 투피스(two-piece) 부품의 열전도 요소 커버(360)에 의해 감싸인다. 상기 열전도 요소 커버(360)의 투피스 부품들은 기준 부피 챔버(330)의 외부 벽에 적절히 맞춰지도록 설계된다.
도 3c는 도 3b의 절단면 C-C를 따른 단면도(300C)를 보여준다. 상기 기준 부피 챔버(330)는 분할선(part line)(385)을 형성하는 열전도 요소 커버(360)의 투피스 부품들에 의해 감싸인다. 열전도 요소 커버(360)의 투피스 부품들은 양측에서 체결구들(390)의 쌍에 의해 서로 체결되며, 기준 부피 챔버(330)를 통과하는 기체 유동을 모니터링하기 위한 하나 이상의 압력 센서들, 온도 센서들 또는 PLCS(370)가 고정된다.
도 3d는 도 3b의 D-D 절단면을 따른 단면도(300D)를 보여준다. 상기 기준 부피 챔버(330)는 유체를 위한 자유 이동을 용이하게 하는 유체 홀딩 영역(340)을 포함한다. 유체 유입부와 배출부는 용기(100A) 또는 용기(200A)에서와 같이 설계될 수 있다. 상기 기준 부피 챔버는 열전도 요소(360)에 의해 감싸인다.
예시적인 실시예에 따른 도 4a는 기준 부피를 위한 용기(400A)의 부분 사시도를 보여준다. 일반적으로, 상기 기준 부피 용기(400A)는 기준 챔버(430)와, 기준 부피 챔버(430)의 네 개의 코너들에 열전도 요소 커버(460)를 포함한다. 모니터링 될 유체 및/또는 기체는 유입부(미도시)를 통해 기준 부피 챔버로 들어가고 배출부(미도시)로부터 밖으로 나온다. 유체 유입부와 배출부는 용기(100A) 또는 용기(200A)에서와 같이 설계될 수 있다. 유체 및/또는 기체는 모니터링을 요구하는 보통 반도체 산업 기체들 또는 임의의 다른 기체 또는 기체 혼합물을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 기준 부피 챔버의 내부 벽들에는 하나 이상의, 열 센서들, 압력 센서들 또는 PLCS(Programmable Logic Controllers Systems) 또는 임의의 다른 모니터링 센서 장치들이 체결될 수 있다. 체결구들은, 두 개 이상의 물체들을 함께 기계적으로 결합하거나 고정시키는 하드웨어 장치들을 포함한다. 본 발명에 관하여, 체결구들은 비-영구적인 결합, 즉, 제거될 수 있거나 또는 결합 부품들을 손상시키지 않고 분해될 수 있는 결합을 생성하기 위해 사용된다. 상기 용기(400A)는 용기(100A/200A/300A)와 유사하지만, 기준 부피 용기의 구성에서 차이가 있다.
도 4b는 도 4a의 절단면 B-B를 따른 단면도(300B)를 보여준다. 상기 기준 부피 챔버(430)는 기준 부피 챔버(430)의 네 개의 코너들에서 열전도 요소 커버(460)의 4피스 부품들에 의해 감싸인다. 상기 기준 부피 챔버(430)의 네 개의 코너들에 있는 열전도 요소 커버들(460)에는 기준 부피 챔버(430)를 통과하는 기체 유동을 모니터링하기 위한 하나 이상의 압력 센서들, 온도 센서들 또는 PLCS가 고정된다.
예시적인 실시예에 따른 도 5a는 기준 부피를 위한 용기(500A)의 부분 사시도를 보여준다. 일반적으로, 파이프라인 기준 부피 용기(500A)는 기준 부피 챔버(530)와, 파이프라인 기준 부피 챔버(530)의 말단부들에서 열전도 요소 커버(560)를 포함한다. 추가적으로, 파이프라인 기준 부피는, 온도를 질량 유량 제어기 외부에 있는 주변 온도로 향하도록 하기 위해, 필러 열전도 요소들(590)에 의해 감싸일 수 있다. 모니터링 될 유체 및/또는 기체는 파이프라인의 일단부를 통해 기준 부피 챔버로 들어가고 파이프라인의 타단부로부터 밖으로 나온다. 유체 및/또는 기체는 모니터링을 요구하는 보통 반도체 산업 기체들 또는 임의의 다른 기체 또는 기체 혼합물을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 상기 기준 부피 챔버의 내부 벽들에는 하나 이상의, 열 센서들, 압력 센서들 또는 PLCS(Programmable Logic Controllers Systems) 또는 임의의 다른 모니터링 센서 장치들이 용접될 수 있다. 상기 용기(500A)는 용기(100A/200A/300A.400A)와 유사하지만, 기준 부피 용기의 구성에서 차이가 있다.
도 5b는 도 5a의 절단면 B-B를 따른 단면도(500B)를 보여준다. 상기 기준 부피 챔버(530)는 필러 열전도 요소 커버(590)의 투피스 부품들에 의해 감싸이며, 열전도 요소 커버(560)에 의해 파이프라인 배관 전체가 감싸인다. 상기 열전도 요소 커버들(560)에는 기준 부피 챔버(530)를 통과하는 기체 유동을 모니터링하기 위한 하나 이상의 압력 센서들, 온도 센서들 또는 PLCS가 고정된다.
도 5c는 도 5a의 절단면 C-C를 따른 단면도(500C)를 보여준다. 상기 파이프라인 기준 부피 챔버(530)는 유체를 위한 자유 이동을 용이하게 하기 위한 유체 홀딩 영역(530)을 포함한다. 유체 유입부와 배출부는 용기(100A) 또는 용기(200A)에서와 같이 설계될 수 있다. 상기 기준 부피 챔버는 열전도 요소(560)에 의해 감싸인다.
도 6은 기본적으로 유량 제어장치 시스템과 결합될 수 있는 시스템(600)을 도시한다. 유체가 시스템(600) 내부로 들어오기 위한 유동 경로는 "A"에서 시작하여 그 다음에 "B" 방향을 따라 "C"까지 진행하며, 유체는 "C1"을 따라 밀려 "C1"의 말단부까지 상승한 후에, "D"를 향해 아래로 떨어지고, 그 다음에 "E"를 따라서 이동하고, 그 다음에 "F"까지 이동하며, 마지막으로 "G"를 통해 나간다. 유동 변환기 감지 요소(flow transducer sensing element)(610)는 임의의 원하는 측정을 위해 기체 유동에 대해 직각으로 장착된다. 유동 변환기는 유체 유동 속도를 측정하기 위해 사용된다. 유동 변환기들은 유동 레벨을 계산하거나 또는 챔버 내부의 유동의 양을 판단하기 위해 유동 속도의 분석에 근거한다. 위에서 설명된 유동 경로는 설명된 기준 부피 용기(100A/200A/300A/400A/500A) 중 어느 것에서도 실행될 수 있다.
기준 부피 측정을 위한 장치는 기준 부피 챔버를 포함하며, 상기 기준 부피 챔버의 내부 영역은 유체를 위한 유체 경로를 위한 유체 경계를 형성하는 유입부, 바닥부, 핀형 구조물(finned structure)의 측벽 및 중심 벽으로 구성되고, 유체는 상기 유입부를 통해 들어가고, 유체 경로에 대해 직각으로 장착된 변환기 요소를 통해 감지되며, 기준 부피 챔버의 배출부를 통해 나온다.
압력의 측정을 위한 장치는 유체를 위한 유체 경로 내에 하나 이상의 압력 감지 요소들을 포함하며, 유체는 유입부를 통해 들어가고, 유체 경로에 대해 직각으로 장착된 변환기 요소를 통해 감지되며, 전체 유체 경로의 배출부를 통해 나온다. 다시 말해서, 다이어프램은 기체의 유동에 대해 평행하지만, 반면에 변환기의 길이 치수는 기체 유동에 대해 직각이다.
도 7은 예시적인 열교환기(710) 내의 유체 경로를 보여주는 시스템(700)을 설명한다. 방향 A-B로 정렬된 초기의 가스 유동은, 더 많은 체류 시간과, 핀형 구조물(720) 둘레에서 더 양호한 열교환에 의한 온도 안정화를 더 제공하기 위해, C-D를 따라 직각 방향을 따라 의도적으로 전환된다. 상기 핀형 구조물은, 단순한 직선-핀형 삼각형 또는 직사각형 디자인으로 지칭되는 단순한 구조; 핀들이 지그재그 경로를 제공하도록 옆으로 배치된 헤링본(herringbone) 구조; 및 유동 분포를 증가시키고 열전달을 향상시키기 위해 핀들 내의 절단부 및 천공으로 지칭되는 톱니 모양이며 천공된 구조를 가질 수 있다.
적어도 하나의 실시예의 몇몇의 측면들이 설명되었지만, 본 기술분야의 기술자에 의해 다양한 변형들, 수정들 및 개선들이 쉽게 발생될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 변형, 수정 및 개선들은 본 발명의 부분이 되는 것으로 의도되었으며, 본 발명의 범위 내인 것으로 의도된다. 따라서, 상기 설명과 도면들은 오직 예시적인 것이다.
다양한 예시적인 실시예들에서 보여진 바와 같이 상기 시스템들과 방법들의 구성과 배치는 오직 보여주기 위한 것이다. 본 발명에서 오직 몇몇의 실시예들이 설명되었지만, 많은 변형들(예를 들어, 크기, 치수, 구조, 재료의 사용, 색상, 방향 등에서의 변화)이 가능하다. 예를 들어, 요소들의 위치는 역전되거나 그렇지 않으면 변할 수 있으며, 별개의 요소들의 성질 또는 수 또는 위치들도 수정되거나 변경될 수 있다. 따라서, 이러한 모든 수정들은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 임의의 공정 또는 방법의 단계들의 순서 또는 차례는 대체 실시예에 따라 변경되거나 재배열될 수 있다. 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 예시적인 실시예들의 디자인, 작동 조건 및 배치에서 다른 치환, 수정, 변경 및 생략이 만들어질 수 있다.
본 발명은 방법, 시스템 및 다양한 작동들을 달성하기 위한 임의의 기계-판독 매체에 관한 프로그램 제품을 고려한다. 본 발명의 실시예들은 기존의 컴퓨터 프로세서를 사용하여 또는 이 목적 또는 다른 목적을 위해 통합된 적절한 시스템을 위한 특별한 목적의 컴퓨터 프로세서에 의해, 또는 하드웨어에 내장된 시스템에 의해, 또는 인쇄회로기판에 의해 실행될 수 있다. 본 발명의 범위 내의 실시예들은, 기계-실행 가능한 지시 또는 그 곳에 저장된 데이터 구조를 보유하거나 가지기 위한 기계-판독 가능한 매체를 포함하는 프로그램 제품을 포함한다. 이러한 기계-판독 가능한 매체는, 일반적인 목적 또는 특별한 목적의 컴퓨터 또는 프로세서를 가진 다른 기계에 의해 접근할 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 예로서, 이러한 기계-판독 가능한 매체는, RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 장치, 또는 원하는 프로그램 코드를 기계-실행 가능한 명령들 또는 데이터 구조의 형태로 보유하거나 저장하는데 사용될 수 있으며 일반적인 목적 또는 특정 목적의 컴퓨터 또는 프로세서를 가진 다른 기계에 의해 접근될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 정보가 네트워크 또는 다른 통신 연결(하드웨어에 내장된, 무선 또는 하드웨어 내장과 무선의 조합)을 거쳐 기계로 전달되거나 제공될 때, 기계는 적절히 그 연결을 기계-판독 가능한 매체로 본다. 따라서, 임의의 이러한 연결은 적절히 기계-판독 가능한 매체로 지칭된다. 상기 조합은 기계-판독 가능한 매체의 범위 내에 포함된다. 기계-판독 가능한 명령들은, 예를 들어, 일반적인 목적의 컴퓨터, 특정 목적의 컴퓨터, 또는 특정 목적의 프로세싱 기계가 어떤 기능 또는 기능들의 그룹을 수행하도록 하기 위한 명령들과 데이터를 포함한다.
도면들이 방법 단계들의 특정 순서를 조여줄 수 있다고 할지라도, 그 단계들의 순서는 도시된 것과 달라질 수 있다. 또한, 두 개 이상의 단계들이 동시에 또는 부분적으로 동시에 수행될 수 있다. 이러한 변형들은 선택된 소프트웨어 및 하드웨어 시스템들과 설계자의 선택에 의존할 것이다. 이러한 모든 변형들은 본 발명의 범위 내에 있다. 마찬가지로, 소프트웨어 실행은, 룰 기반 로직과 다양한 연결 단계들, 처리 단계들, 비교 단계들 및 결정 단계들을 완수하기 위한 다른 로직을 가진 표준 프로그래밍 기술에 의해 성취될 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 기준 부피 측정(reference volume measurements)을 위한 시스템으로서:
    기준 부피 챔버를 통과하는 유체를 위한 유입부(inlet portion)와 배출부(outlet portion)를 가진 기준 부피 챔버(chamber);
    바닥 벽, 천장 벽, 중심 벽 및 측벽을 가진 상기 기준 부피 챔버의 내부 영역으로서, 상기 측벽과 중심 벽은 상기 바닥 벽으로부터 연장되고 상기 천장 벽과 결합되지 않음으로써 유체 이동을 위한 갭(gap)을 만드는, 상기 기준 부피 챔버의 내부 영역;
    온도가 상기 기준 부피 챔버 내의 유체에 대한 주변 효과(ambient effects)에 의해 영향을 받도록 열전도를 제공하기 위한 열전도 커버(heat conduction cover)에 의해 감싸인 상기 기준 부피 챔버의 외부 벽
    상기 중심 벽과 측벽에 고정될 수 있는 하나 이상의 센서들 또는 프로그래밍 가능한 로직 제어기들(PLCs);을 포함하는 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서들은, 부온도계수(NTC: Negative Temperature Coefficient) 서미스터(thermistor), 저항온도 측정기(RTD: Resistance Temperature Detector), 서모커플(thermocouple) 또는 반도체-기반 센서들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 열 센서인, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서들은, 절대 압력 센서, 게이지 압력 센서, 진공 압력 센서, 차동 압력 센서 또는 밀봉 압력 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택된 압력 센서인, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중심 벽은 튜브형 구조를 가지며 상기 기준 부피 챔버의 배출부에 직접 연결되는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PLCs는,
    기능 블록도(FBD), 래더 다이어그램(LD: ladder diagram), 구조화 텍스트(ST; 파스칼 프로그래밍 언어와 유사함), 지시 리스트(IL; 어셈블리 언어와 유사함), 및 순차 기능 차트(SFC)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 프로그래밍 언어를 사용하는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측벽은 핀형 구조(finned structure)를 가지며, 상기 중심 벽, 바닥 벽 및 천장 벽은 내식성 합금으로 만들어지는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내부 측벽, 중심 벽, 바닥 벽 및 천장 벽은 내식성 코팅으로 처리되는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 측벽, 중심 벽, 바닥 벽 및 천장 벽은 내식성 와이어 메쉬(wire mesh)로 덮이는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유체는, 염소(Cl2)와 헥사플루오로에탄(C2F6)과 같은 반도체 산업 기체들, 수증기, 삼염화붕소(BCl3), 실란(SiH4), 아르곤 및 질소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 측벽, 중심 벽, 바닥 벽 및 천장 벽은, 크롬, 스테인레스 강, 코발트, 니켈, 철, 티타늄 및 몰리브덴으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 만들어지는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 요소는 구리와 알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 커버는, 기계적 클램핑, 열전도성 접착제에 의한 본딩, 브레이징, 또는 수축 끼워맞춤(shrink fit) 방법론으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 상기 기준 부피 챔버의 외부 벽에 부착되는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기준 부피 챔버는 섹션들(sections)로서 제작되며, 상기 섹션들은 원형 연결의 자열 궤도 용접(autogenous orbital welding) 또는 직선 및 원 형상의 전자빔 용접에 의해 순차적으로 함께 용접되는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 내부 측벽, 중심 벽, 바닥 벽 및 천장 벽은, T-304 스테인레스 강, T-316 스테인레스 강, T-310 SS, T-321 SS, T-347 SS 또는 T-430 SS로 이루어진 그룹으로부터 선택된 와이어 메쉬에 의해 덮이는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 개별 유닛으로서 사용될 수 있는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은, 하나 이상의 기준 부피 챔버들로 이루어진 복잡한 유닛의 부분으로서 채용될 수 있는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 파이프라인 구조물의 부분으로서 채용될 수 있는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 열전도 커버에 추가하여 하나 이상의 필러(filler) 열전도 커버를 가지는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
  19. 압력의 측정을 위한 장치로서:
    유체를 위한 유체 경로 내에 하나 이상의 압력 감지 요소들을 포함하며,
    상기 유체는 유입부(inlet portion)를 통해 들어오고, 상기 유체 경로에 대해 직각으로 장착된 변환기 요소(transducer element)를 통해 감지되며, 전체 유체 경로의 배출부(outlet portion)를 통해 나가는, 압력의 측정을 위한 장치.
  20. 기준 부피 측정을 위한 시스템으로서:
    기준 부피 챔버를 통과하는 유체를 위한 유입부(inlet portion)와 배출부(outlet portion)를 가진 기준 부피 챔버(chamber);를 포함하고,
    상기 기준 부피 챔버는 열교환기 챔버를 가지며,
    상기 기준 부피 챔버 내부로 수평 방향으로 들어온 유체는, 감쇠율(rate of decay) 작동 중에 온도 안정화를 달성하기 위해 상기 열교환기 챔버를 통해 수직 방향으로 전환될 수 있는, 기준 부피 측정을 위한 시스템.
KR1020197011452A 2016-09-19 2017-09-19 유량 보정을 위한 기준 부피를 위한 시스템 및 방법 KR20190053249A (ko)

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10983538B2 (en) 2017-02-27 2021-04-20 Flow Devices And Systems Inc. Systems and methods for flow sensor back pressure adjustment for mass flow controller
US10890475B2 (en) * 2017-03-14 2021-01-12 Horiba Stec, Co., Ltd. Diagnostic system, diagnostic method, diagnostic program, and flow rate controller
US11789435B2 (en) * 2018-04-19 2023-10-17 Horiba Stec, Co., Ltd. Flow control device, diagnostic method, and program for flow control device
US11269362B2 (en) * 2018-04-27 2022-03-08 Fujikin Incorporated Flow rate control method and flow rate control device
US10698426B2 (en) * 2018-05-07 2020-06-30 Mks Instruments, Inc. Methods and apparatus for multiple channel mass flow and ratio control systems
US11675374B2 (en) 2018-10-26 2023-06-13 Illinois Tool Works Inc. Mass flow controller with advanced zero trending diagnostics
KR20210139347A (ko) * 2019-04-25 2021-11-22 가부시키가이샤 후지킨 유량 제어 장치
JP7390544B2 (ja) * 2019-05-17 2023-12-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 ガス保安装置
US20210059803A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Euthanex Corporation Method and apparatus for anesthetizing animals related applications
DE102019126883A1 (de) * 2019-10-07 2021-04-08 Endress+Hauser Flowtec Ag Verfahren zum Überwachen eines Meßgeräte-Systems
CN113687665B (zh) * 2020-05-19 2023-07-25 华龙国际核电技术有限公司 给水流量的控制方法及装置、电子设备和可读存储介质
CN111579013B (zh) * 2020-05-26 2022-07-15 北京七星华创流量计有限公司 气体质量流量控制器及其流量标定方法
CN111841938B (zh) * 2020-06-22 2021-11-23 江苏大学 一种低成本喷雾压力流量一体化智能检测装置及方法
TW202326016A (zh) * 2021-09-07 2023-07-01 美商蘭姆研究公司 用於氣動閥校驗的自動位元核對

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4056975A (en) * 1976-02-09 1977-11-08 Tylan Corporation Mass flow sensor system
US4562744A (en) * 1984-05-04 1986-01-07 Precision Measurement, Inc. Method and apparatus for measuring the flowrate of compressible fluids
US4672997A (en) * 1984-10-29 1987-06-16 Btu Engineering Corporation Modular, self-diagnostic mass-flow controller and system
US5865205A (en) * 1997-04-17 1999-02-02 Applied Materials, Inc. Dynamic gas flow controller
EP1035457B1 (en) * 1998-08-24 2003-10-22 Fujikin Incorporated Method for detecting plugging of pressure flow-rate controller and sensor used therefor
US6543297B1 (en) 1999-09-13 2003-04-08 Rosemount Inc. Process flow plate with temperature measurement feature
US6564824B2 (en) * 2001-04-13 2003-05-20 Flowmatrix, Inc. Mass flow meter systems and methods
US6824748B2 (en) * 2001-06-01 2004-11-30 Applied Materials, Inc. Heated catalytic treatment of an effluent gas from a substrate fabrication process
AU2003268315A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-19 Horiba Stec, Inc. Higher accuracy pressure based flow controller
JP4502590B2 (ja) * 2002-11-15 2010-07-14 株式会社ルネサステクノロジ 半導体製造装置
CN102354228B (zh) * 2004-02-27 2014-07-30 霍里巴斯特克公司 流量限制器
JP4086057B2 (ja) * 2004-06-21 2008-05-14 日立金属株式会社 質量流量制御装置及びこの検定方法
EP1890802A2 (en) * 2005-05-25 2008-02-27 Velocys, Inc. Support for use in microchannel processing
WO2008009720A2 (de) * 2006-07-21 2008-01-24 Endress+Hauser Flowtec Ag MEßSYSTEM FÜR EIN IN EINER PROZEßLEITUNG STRÖMENDES MEDIUM
JP2010146416A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Horiba Stec Co Ltd マスフローコントローラ
US8104340B2 (en) * 2008-12-19 2012-01-31 Honeywell International Inc. Flow sensing device including a tapered flow channel
US8321059B2 (en) * 2009-08-28 2012-11-27 Fisher Controls International, Llc Apparatus, methods and articles of manufacture to calibrate valve-mounted instruments
IT1395937B1 (it) * 2009-09-29 2012-11-02 Eni Spa Apparato e metodo per la misura della portata di una corrente fluida multifase
TWI435196B (zh) * 2009-10-15 2014-04-21 Pivotal Systems Corp 氣體流量控制方法及裝置
US9557059B2 (en) * 2011-12-15 2017-01-31 Honeywell International Inc Gas valve with communication link
US9557744B2 (en) 2012-01-20 2017-01-31 Mks Instruments, Inc. System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
US9846074B2 (en) * 2012-01-20 2017-12-19 Mks Instruments, Inc. System for and method of monitoring flow through mass flow controllers in real time
WO2013134140A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 Illinois Tool Works Inc. System and method for reducing flow perturbations and improving the accuracy of a rate of decay measurement in a mass flow controller
KR101938928B1 (ko) * 2012-03-07 2019-01-15 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 질량 유량 제어기 또는 질량 유량 측정기의 실시간 측정과 제로 옵셋 및 제로 드리프트의 보정을 위한 감쇠율 측정을 사용하는 시스템과 방법
EP2839109A4 (en) * 2012-04-18 2016-08-10 Halliburton Energy Services Inc DEVICES, SYSTEMS AND METHOD FOR TRANSMITTING A FLOW CONTROL DEVICE
EP2667160B1 (en) * 2012-05-24 2020-11-18 Air Products And Chemicals, Inc. Method of, and Apparatus for, Regulating the Mass Flow Rate of a Gas
JP5768186B2 (ja) * 2012-05-31 2015-08-26 株式会社フジキン ビルドダウン方式流量モニタ付流量制御装置及びこれを用いたモニタ付流量制御方法。
JP5931667B2 (ja) * 2012-09-21 2016-06-08 株式会社堀場エステック 流量センサの自己校正機構、自己校正方法、自己校正機構用プログラム、及び、マスフローコントローラ
US10031005B2 (en) * 2012-09-25 2018-07-24 Mks Instruments, Inc. Method and apparatus for self verification of pressure-based mass flow controllers
NL2010441C2 (en) * 2013-03-12 2014-09-16 Dejatech Ges B V Combined heat and power (chp) system.
US20140305479A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 David Charles Nemir Thermoelectric devices having reduced parasitics
JP5797246B2 (ja) * 2013-10-28 2015-10-21 株式会社フジキン 流量計及びそれを備えた流量制御装置
RU2544256C1 (ru) 2013-11-15 2015-03-20 Александр Михайлович Деревягин Устройство для измерения скорости потока текучей среды
CN103791951B (zh) * 2013-12-24 2016-09-28 兰州空间技术物理研究所 正压标准气体流量计及正压标准气体流量测量方法
CN106233061B (zh) * 2014-03-11 2019-07-02 Mks 仪器公司 用于实时监测穿过质量流量控制器的流量的系统以及方法
CN105159360B (zh) 2015-08-04 2017-06-20 北京航天计量测试技术研究所 一种pVTt标准容器内温度的快速平衡方法及装置
CN105526996B (zh) 2015-10-13 2018-10-12 辽宁省计量科学研究院 高精度pVTt法气体流量标准装置

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