KR20190121584A - 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법 - Google Patents

초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법에 관한 것이고, 구체적으로 유체가 흐르는 도관에 설치된 초음파 센서로부터 탐지된 정보로부터 도관을 흐르는 유체의 상태를 탐지하는 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법에 관한 것이다. 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법은 유체를 저장 또는 공급하는 1 용기(S)와 2 용기(P) 사이에 설치되어 유체를 이송시키는 도관(T)에 설치되는 초음파 센서(10); 및 초음파 센서(10)의 작동을 제어하는 제어 모듈(C)을 포함하고, 상기 초음파 센서(10)로부터 발생된 초음파는 도관(T)을 관통하여 전송된다.

Description

초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법{A System for Detecting a Fluid Situation with a Ultrasonic Sensor and a Method for the Same}
본 발명은 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법에 관한 것이고, 구체적으로 유체가 흐르는 도관에 설치된 초음파 센서로부터 탐지된 정보로부터 도관을 흐르는 유체의 상태를 탐지하는 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법에 관한 것이다.
다양한 종류의 유체가 도관을 통하여 이송 또는 공급될 수 있고, 유체가 미리 결정된 조건에 따라 이송 또는 공급되는지 여부가 감시될 필요가 있다. 유체는 기체 또는 액체가 될 수 있고, 유체 상태 탐지에 의하여 도관의 상태, 유체의 이송 속력, 유체에서 발생된 기포, 도관에서 유체의 흐름이 유지되는지 여부가 감시될 수 있다. 유체의 유동 상태를 감시하는 다양한 방법이 이 분야에 개시되어 있고, 예를 들어 특허공개번호 제10-2005-0112753호는 반도체 제조 공정에 사용되는 케미컬을 사용하는 처리 장치에 지속적으로 케미컬을 공급할 수 있는 케미컬 공급 장치에 적용되는 케미컬의 양을 측정할 수 있는 수단에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2009-0048101호는 약액의 수위를 정확히 측정할 수 있는 약액 공급 장치에 대하여 개시한다.
공급이 되는 유체의 종류 또는 적용되는 장치에 따라 이송 또는 공급 도관에 유체가 유동되고 있는지 여부 또는 유동되는 유체에 기포 또는 이와 유사한 이물질에 포함되어 있는지 여부가 탐지될 필요가 있다. 그러나 선행기술 또는 공지기술은 이와 같이 도관을 통하여 흐르는 유체의 상태를 탐지할 수 있는 방법에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허공개번호 제10-2005-0112753호(삼성전자주식회사, 2005년12월01일 공개) 케미컬 공급 장치 및 그의 공급 방법 선행기술 2: 특허공개번호 제10-2009-0048101호(세메스 주식회사, 2009년05월13일 공개) 약액 공급 장치
본 발명의 목적은 유체의 이송 또는 공급을 위한 도관에 설치된 초음파 센서로부터 전송된 탐지 정보에 기초하여 유체의 유동 상태를 탐지할 수 있는 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템 및 그의 탐지 방법은 유체를 저장 또는 공급하는 1 용기와 2 용기 사이에 설치되어 유체를 이송시키는 도관에 설치되는 초음파 센서; 및 초음파 센서의 작동을 제어하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 초음파 센서로부터 발생된 초음파는 도관을 관통하여 전송된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 센서는 1, 2 용기 사이에 유체를 이송시키는 공급 튜브, 1, 2 용기의 압력을 조절하는 조절 튜브 또는 공급 용기로부터 외부로 유체를 이송시키는 배출 튜브에 설치되는 1, 2, 3, 4 초음파 센서를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 센서는 도관의 외부 둘레 면에 배치되는 송신 진동자; 및 송신 진동자와 마주보는 위치에 배치되는 수신 진동자로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 도관을 통하여 이송되는 유체의 상태를 탐지하는 방법에 있어서, 도관에서 초음파 센서의 배치 위치가 설정되고, 적어도 하나의 위치에 적어도 하나의 초음파 센서가 설치되는 단계; 적어도 하나의 초음파 센서 각각의 초음파의 발생 주기를 설정하고, 설정에 기초하여 초음파가 전송되어 수신되는 단계; 수신 초음파의 수신 감도를 분석하여 정상 상태인지 여부가 판단되는 단계; 및 판단 결과에 따라 경보가 발생되는 단계를 포함하고, 상기 수신 감도의 분석에 따라 도관을 통하여 유체가 공급되는지 여부, 공급되는 유체에 기포가 포함되어 있는지 여부 또는 도관에 의하여 연결된 서로 다른 유체 용기가 유체가 부족한 상태인지 여부 또는 도관 내에 미리 결정된 형태와 다른 형태의 유체가 존재하는지 여부가 탐지된다.
본 발명에 따른 방법은 반도체 제조 공정에 적용되는 케미컬의 공급 과정에 적용되어 케미컬의 유동 상태의 감시가 가능하도록 한다. 예를 들어 사염화티타늄과 같은 케미컬이 저장 탱크로부터 공정 탱크로 공급되는 과정에 적용되어 공정 탱크로 미리 결정된 양의 사염화티타늄이 공급되어 케미컬의 공급 불량이 방지되도록 한다. 본 발명에 따른 방법은 다양한 종류의 이송 도관 또는 튜브에 적용될 수 있고, 유체의 종류에 관계없이 적용될 수 있으면서 유체에 포함되는 기포와 같은 이물질의 탐지가 가능하도록 한다. 추가로 본 발명에 따른 방법은 공급 감시가 자동으로 이루어지도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 탐지 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 탐지 시스템에 적용되는 초음파 센서 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 탐지 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 탐지 시스템에 적용 가능한 자동 조절 밸브의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템은 유체를 저장 또는 공급하는 1 용기(S)와 2 용기(P) 사이에 설치되어 유체를 이송시키는 도관(T)에 설치되는 초음파 센서(10); 및 초음파 센서(10)의 작동을 제어하는 제어 모듈(C)을 포함하고, 상기 초음파 센서(10)로부터 발생된 초음파는 도관(T)을 관통하여 전송된다.
유체는 기체 또는 액체가 될 수 있고, 예를 들어 헬륨과 같은 기체 또는 사염화티타늄(TiCl4)과 같은 화합물(Chemical)이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다양한 종류의 유체가 초음파 센서(10)에 의하여 탐지될 수 있고, 유체는 다양한 종류의 도관(T)에 의하여 1 용기(S)로부터 2 용기(P)로 이송될 수 있다. 도관(T)은 기체 또는 액체와 같은 유체의 이송이 가능한 다양한 규격 또는 다양한 소재로 만들어질 수 있고, 유체의 종류에 따라 금속 또는 합성수지와 같은 소재로 만들어질 수 있다. 그리고 도관(T)을 따라 1 용기(S)와 2 용기(P) 사이에 유체가 이송될 수 있다.
1 용기(S)는 유체를 저장하는 저장 용기가 될 수 있고, 2 용기(P)는 1 용기(S)로부터 공급된 유체를 공정을 위하여 공급하는 공급 용기가 될 수 있다. 도관(T)은 1, 2 용기(S, P)를 연결하거나, 외부 공급 용기와 1 용기(S)를 연결하거나 또는 2 용기(P)와 예를 들어 공정 챔버와 같은 유체 적용 설비를 연결시킬 수 있다. 도관(T)은 기체 또는 액체와 같은 유체의 이송이 요구되는 다양한 경로에 설치될 수 있고, 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
초음파 센서(10)는 도관(T)의 외부 둘레 면에 설치될 수 있고, 하나의 경로를 형성하는 하나의 도관(T)에 적어도 하나의 초음파 센서(10)가 설치될 수 있다. 초음파 센서(10)는 전기 에너지와 기계 에너지 사이의 변환을 위한 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 또한 트랜스듀서는 예를 들어 수정, 전기석, 로셀염, 티탄산바륨 또는 인공세라믹(PZT)과 같은 소재로 이루어진 압전소자를 포함할 수 있고, 신호의 증폭을 위한 증폭기 또는 이와 유사한 신호 처리 소자를 포함할 수 있다. 초음파 센서(10)에서 발생된 초음파는 도관(T)을 관통하는 형태로 송신이 될 수 있고, 예를 들어 도관(T)의 연장 방향에 대하여 수직이 되는 방향으로 또는 도관(T)의 연장 방향에 대하여 경사진 방향으로 초음파가 전송될 수 있다. 초음파 센서(10)는 송신과 수신이 동일한 진동자에 의하여 이루어지거나 또는 서로 다른 진동자에서 이루어질 수 있다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 도관(T)의 외부 둘레 면에 설치된 송신 진동자로 초음파가 송신되어 유체를 통과하고, 유체를 통과한 초음파는 송신 진동자의 맞은편에 설치된 수신 진동자에 의하여 수신될 수 있다. 그리고 이와 같이 유체를 투과하여 수신된 초음파를 분석하여 유체의 유동 상태가 탐지될 수 있다. 다만 초음파의 송신 또는 수신은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도관(T)의 둘레 면에 설치된 초음파 센서(10)는 유선 또는 무선으로 제어 모듈(C)과 연결될 수 있고, 제어 모듈(C)에 의하여 초음파 센서(10)의 작동이 제어될 수 있다. 또한 제어 모듈(C)은 초음파 센서(10)에 의하여 수신된 초음파를 분석하여 유체의 유동 상태를 판단할 수 있고, 유체에 예를 들어 기포와 같은 이물질이 포함되어 있는지 여부를 판단할 수 있다. 제어 모듈(C)은 감시 컴퓨터에 설치되거나, 용기(S, P) 또는 도관(T)이 배치된 영역의 외부에 배치된 감시 모듈에 설치될 수 있다.
제어 모듈(C)은 다양한 위치에 배치되어 적절한 방법으로 초음파 센서(10)와 데이터 통신이 가능하도록 연결될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
초음파 센서(10)에 의하여 탐지가 가능한 유체는 기체, 액체 또는 이와 유사한 형태가 될 수 있고, 초음파 센서(10)에 의하여 유체가 도관(T)을 따라 유동되고 있는지 여부, 도관(T)을 따라 액체 또는 기체가 유동되는지 여부, 유체가 정해진 형태로 유동되고 있는지 여부 또는 이와 유사한 유동 상태가 탐지될 수 있다. 이와 같이 유동 상태는 다양한 유동 조건을 포함할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 탐지 시스템은 기체 또는 액체의 공급, 기체 또는 액체의 이송 또는 다양한 용도를 위한 유체 이송 장치, 설비 또는 시스템에 적용될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 탐지 시스템은 반도체 제조 공정에 화합물을 제공하는 설비에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 탐지 시스템이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 초음파 센서는 1, 2 용기 사이에 유체를 이송시키는 공급 튜브(24), 1, 2 용기(S, P)의 압력을 조절하는 조절 튜브(251, 252) 또는 공급 용기(23)로부터 외부로 유체를 이송시키는 배출 튜브(26)에 설치되는 1, 2, 3, 4 초음파 센서(11, 12, 13, 14)를 포함한다.
반도체 제조를 위한 공정 챔버에 예를 들어 사염화티타늄(TiCl4)과 같은 메탈 증착을 위한 화합물을 공급하는 공급 설비에 탐지 시스템이 적용될 수 있다.
수용 공간이 형성된 밀폐 공간(21)에 유체가 저장되는 저장 용기(22) 및 저장 용기(22)로부터 이송된 유체를 공정 과정에 제공하는 공급 용기(23)가 배치될 수 있다. 저장 용기(22)와 공급 용기(23)는 유체의 이송을 위한 공급 튜브(24)에 의하여 연결될 수 있고, 저장 용기(22)에 저장된 유체는 공급 용기(23)로 공급될 수 있다. 저장 용기(22)와 공급 용기(23)에 각각 1, 2 조절 튜브(251, 252)가 연결되고, 1, 2 조절 튜브(251, 252)를 통하여 헬륨 또는 이와 유사한 불활성 기체가 저장 용기(22)와 공급 용기(23)로 주입되어 용기(22, 23) 내부의 압력이 조절될 수 있다. 또한 공급 용기(23)와 공정 챔버를 연결하는 배출 튜브(26)가 설치될 수 있다.
저장 용기(22)로부터 공급 용기(23)로 공급되는 화합물 또는 유체의 양은 공급 용기(23)에 수용된 화합물의 양에 의하여 결정될 수 있고, 공급 용기(23)에서 화합물의 레벨은 미리 결정된 수준으로 유지될 필요가 있다. 공급 튜브(24)를 통한 유체의 공급 수준은 저장 용기(22)와 공급 용기(23) 내부의 압력에 의하여 조절될 수 있고, 예를 들어 공급 용기(23)의 내부 압력은 저장 용기(22)의 내부 압력에 비하여 낮은 수준으로 유지될 수 있다. 그리고 저장 용기(22)와 공급 용기(23)의 내부 압력을 조절하기 위하여 1, 2 조절 튜브(251, 252)를 통하여 헬륨과 같은 압력 조절 기체가 저장 용기(22)와 공급 용기(23)의 내부로 주입될 수 있다. 이와 같은 구조에서 공급 튜브(24) 및 배출 튜브(26)를 통하여 액체 형태의 화합물이 이송되고, 1, 2 조절 튜브(251, 252)를 통하여 기체가 이송될 수 있다. 그리고 저장 용기(22)와 공급 용기(23)의 레벨(L1, L2)이 정해진 수준으로 유지되어야 하고, 특히 공급 용기(23)의 레벨(L2)이 정해진 수준으로 유지되어야 한다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 1 초음파 센서(11)가 공급 튜브(24)의 둘레 면에 설치될 수 있고, 또한 2, 3 초음파 센서(12, 13)가 조절 튜브(251, 252)에 배치될 수 있고, 추가로 4 초음파 센서(14)가 배출 튜브(26)에 배치될 수 있다.
공급 튜브(24)에 설치된 1 초음파 센서(11)에 의하여 화합물이 이송되고 있는지 여부, 화합물이 정해진 압력으로 공급되고 있는지 여부 또는 화합물에 기포와 같은 이물질이 포함되어 있는지 여부가 탐지될 수 있다. 2, 3 초음파 센서(12, 13)에 의하여 기체가 공급되고 있는지 여부가 탐지될 수 있고, 특히 화합물이 1, 2 조절 튜브(251, 252)의 내부에 존재하는지 여부가 탐지될 수 있다. 이와 같은 화합물의 탐지는 저장 용기(22) 또는 공급 용기(23)의 내부에 수용된 화합물이 1, 2 조절 튜브(251, 252)의 내부로 유입되는지 여부를 탐지하기 위한 것이다. 그리고 4 초음파 센서(14)에 의하여 화합물의 이송 여부 또는 이송 압력이 탐지될 수 있고, 특히 화합물의 내부에 기포와 같은 이물질이 포함되어 있는지 여부가 탐지될 수 있다. 이와 같이 각각의 튜브(24, 251, 252, 26)에 각각 초음파 센서(11, 12, 13, 14)가 배치되어 액체 또는 기체의 유동 상태가 감시되는 것에 의하여 화합물의 공급 챔버에 대한 안전한 공급이 확보될 수 있다. 각각의 튜브(24, 251, 252, 26)에 적어도 하나의 초음파 센서(11, 12, 13, 14)가 배치될 수 있고, 본 발명은 초음파 센서(11, 12, 13, 14)의 설치 위치 또는 설치 개수에 의하여 제한되지 않는다. 또한 각각의 초음파 센서(11, 12, 13, 14)는 다양한 구조로 만들어질 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 탐지 시스템에 적용되는 초음파 센서 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 초음파 센서(10)는 모듈 구조로 만들어질 수 있고, 초음파 트랜스듀서는 탐지 전자 칩 구조로 만들어질 수 있다. 구체적으로 초음파 트랜스듀서는 튜브(T)가 삽입되는 관통 홈(313)이 형성된 센서 몸체(31); 센서 몸체(31)의 서로 마주보는 위치에 배치된 송신 진동자(311)와 수신 진동자(312); 및 진동자로부터 발생된 초음파가 튜브(T)로 전송되도록 하는 결합 층을 포함할 수 있다. 또한 필요에 따라 송신 진동자(311)의 뒤쪽 면에 반사 초음파의 흡수를 위한 흡음 층이 배치될 수 있다. 초음파 트랜스듀서는 발생된 초음파가 튜브(T)의 내부로 전송되고, 전송된 초음파가 튜브(T)의 둘레 면을 경유하여 수신될 수 있는 적합한 구조로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 초음파 트랜스듀서는 튜브(T)에 장착될 수 있는 독립된 모듈 구조로 만들어질 수 있고, 모듈 구조의 초음파 센서(10)는 제어 기판(E)과 유선 또는 무선 통신을 통하여 전기 신호 또는 데이터의 전송이 가능하도록 전기적으로 연결될 수 있다. 제어 기판(E)에 작동의 제어를 위한 마이크로프로세서, 초음파 펄스의 발생을 위한 펄스 발생기(32); 펄스 형태의 초음파의 형태 또는 발생 주기를 설정하는 클록 유닛(33); 수신 진동자(312)로부터 수신되어 전기 신호로 변환된 신호를 증폭시키는 증폭기(35); 증폭기(35)에서 증폭이 된 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 처리 프로세서(36); 처리 프로세서(36)에서 처리된 신호로부터 수신 초음파를 수신 특성을 분석하는 탐지 분석 유닛(34); 탐지 분석 유닛(34)에서 분석된 탐지 결과를 출력하는 출력 유닛(37); 및 출력 유닛(37)에서 전송된 출력 신호를 스크린에서 표시 가능한 신호로 변환하는 윈도우 유닛(38)을 포함할 수 있다.
제어 기판(E)은 초음파의 발생, 초음파의 전송, 초음파의 수신, 수신 초음파의 처리 또는 분석을 위한 다양한 소자 또는 부품을 포함할 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 또한 제어 기판(E)은 다양한 형태의 감시 장치 또는 관리 장치와 연결될 수 있고, 탐지 결과에 따라 경보를 발생시킬 수 있는 다양한 경보 발생 유닛과 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 탐지 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 제어 유닛(41)에 의하여 초음파 센서의 전체 작동이 제어될 수 있고, 제어 유닛(41)은 각각의 초음파 센서(11, 12, 1N)의 작동을 제어하는 작동 제어 유닛(42)으로 각각의 초음파 센서(11 내지 1N)의 작동 조건을 전송할 수 있다. 작동 제어 유닛(42)은 각각의 튜브(T1 내지 TN)에 설치된 각각의 초음파 센서(11 내지 1N)의 작동 조건을 설정할 수 있고, 각각의 초음파 센서(11 내지 1N)는 미리 결정된 주기로 펄스 형태의 초음파를 발생시킬 수 있고, 예를 들어 이송되는 유체의 종류, 튜브(T1 내지 TN)의 소재 또는 구조에 따라 펄스의 형태 또는 주파수가 적절하게 선택될 수 있다. 작동 제어 유닛(42)의 작동 제어에 따라 발생되어 각각의 튜브(T1 내지 TN)로 전송된 초음파는 유체 및 도관을 통하여 전송되어 수신 진동자에 의하여 수신되어 수신 처리 유닛(43)으로 전송될 수 있다. 수신 처리 유닛(43)은 수신된 신호를 전기 신호로 변환하고, 변환된 신호를 증폭하고, 디지털 신호로 변환하여 유체 상태 분석 유닛(44)으로 전송할 수 있다.
초음파는 매질의 종류, 매질의 밀도 또는 매질의 상태에 따라 서로 다른 전달 특성을 나타내고, 예를 들어 각각의 튜브(T1 내지 TN)를 통하여 이송되는 유체의 종류, 유체의 이송 속력, 온도 또는 유체의 밀도에 따라 서로 다른 전달 특성을 가질 수 있다. 유체 상태 분석 유닛(44)은 초음파의 전달 속도, 수신 비율, 경계면에서 반사 특성을 탐지할 수 있고 그에 기초하여 각각의 튜브(T1 내지 TN)에서 유체의 유동 상태를 탐지할 수 있다. 유체의 종류, 온도, 압력, 튜브(T1 내지 TN)의 소재, 두께, 직경 또는 이와 유사한 매질 특성에 따른 초음파의 전달 특성에 대한 특성 데이터베이스(441)가 미리 준비될 수 있다. 유체 상태 분석 유닛(44)은 수신 처리 유닛(43)으로부터 전송된 수신 초음파 특성을 특성 데이터베이스(441)에 저장된 데이터와 비교하여 각각의 튜브(T1 내지 TN)의 내부에 유체의 유동 상태를 분석할 수 있다. 그리고 분석 결과가 제어 유닛(41)으로 전송될 수 있다.
제어 유닛(41)은 분석 결과로부터 각각의 튜브(T1 내지 TN)에서 유체의 유동 상태의 정상 여부를 판단할 수 있고, 필요에 따라 경보 유닛(45)을 작동시켜 경보를 발생시킬 수 있다. 예를 들어 공급 튜브를 통하여 화합물이 이송되지 않거나, 조절 튜브의 내부로 화합물이 유입되었거나, 배출 튜브로 이송되는 화합물에 기포가 존재하는 것으로 탐지된 경우 경보를 발생시킬 수 있다. 그리고 이에 의하여 화합물의 공급 및 용기 내부로 기체의 유입 상태가 실시간으로 감시될 수 있다. 또한 분석 결과에 따라 자동으로 개폐 밸브가 작동되도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 탐지 시스템에 적용 가능한 자동 조절 밸브의 실시 예를 도시한 것이다.
저장 용기로부터 공급 용기로 화합물이 공급되지 않는 것으로 탐지되면, 저장 용기의 내부로 화합물이 채워지거나 또는 저장 용기가 교체될 필요가 있다. 저장 용기의 교체를 위하여 조절 튜브를 통한 저장 용기에 대한 기체의 공급이 중단될 필요가 있다. 기체 공급의 중단은 자동으로 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하면, 자동 조절 밸브는 밸브 몸체(51); 밸브 몸체(51)에 결합된 개폐 수단(52); 밸브의 유동 경로를 개폐시키는 잠금 유닛(53); 잠금 유닛(53)의 이동을 유도하는 유도 유닛(55); 유도 유닛(55)을 고정시키면서 잠금 유닛(53)이 정해진 경로를 따라 이동되도록 하는 이동 유도 부재(54); 및 잠금 유닛(53)의 이동을 위한 기체를 주입시키는 주입 탭(56)을 포함할 수 있다. 유도 유닛(55)에 잠금 유닛(53)의 이동을 유도하는 유도 경로(552)가 형성될 수 있고, 유도 유닛(55)은 결합 브래킷(551)에 의하여 이동 유도 부재(54)에 결합될 수 있다. 주입 탭(56)을 통하여 기체가 주입되거나, 배출되면 잠금 유닛(53)이 유도 경로(552)를 따라 이동될 수 있고 이에 따라 자동 조절 밸브의 유동 경로가 개폐될 수 있다.
초음파 센서가 조절 튜브에 배치되어 저장 용기의 교체 과정에서 또는 교체된 이후 기체의 주입 상태가 탐지될 수 있고, 탐지 결과에 따라 자동 조절 밸브의 작동이 조절될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 도관을 통하여 이송되는 유체의 상태를 탐지하는 방법에 있어서, 도관에서 초음파 센서의 배치 위치가 설정되고, 적어도 하나의 위치에 적어도 하나의 초음파 센서가 설치되는 단계(P61); 적어도 하나의 초음파 센서 각각의 초음파의 발생 주기를 설정하고, 설정에 기초하여 초음파가 전송되어 수신되는 단계(P62); 수신 초음파의 수신 감도를 분석하여 정상 상태인지 여부가 판단되는 단계(P64); 및 판단 결과에 따라 경보가 발생되는 단계(P66)를 포함하고, 상기 수신 감도의 분석에 따라 도관을 통하여 유체가 공급되는지 여부, 공급되는 유체에 기포가 포함되어 있는지 여부 또는 도관에 의하여 연결된 서로 다른 유체 용기가 유체가 부족한 상태인지 여부 또는 도관 내에 미리 결정된 형태와 다른 형태의 유체가 존재하는지 여부가 탐지된다.
위에서 설명된 것처럼, 초음파 센서는 기체 또는 액체의 유동 상태를 탐지하는 기능을 가질 수 있고, 유체의 이송을 위한 도관의 다양한 위치에 초음파 센서가 배치될 수 있다(P61). 초음파 센서는 송신 진동자와 수신 진동자로 이루어질 수 있고, 송신 진동자에서 발생된 초음파는 도관 및 유체를 통하여 전달되어 일부는 반사가 되고 나머지는 수신 진동자에 수신될 수 있다. 초음파는 펄스 형태가 될 수 있고, 송신 주기가 결정될 수 있다. 설정된 주기에 따라 초음파가 전송되어 수신이 되면(P63), 매질에 따른 초음파의 전달 특성이 분석될 수 있다(P64). 그리고 분석 결과에 따라 정상 상태로 판단되면(YES), 다른 주기의 초음파가 송신 및 수신이 될 수 있다(P63). 이에 비하여 정상 상태가 아니라면(NO), 유동 상태가 표시되면서 경보가 발생될 수 있다(P67). 또한 필요에 따라 공급 밸브가 작동되어 유체의 공급이 조절될 수 있다(P66).
초음파 센서에 의한 유체의 탐지는 다양한 과정을 통하여 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 반도체 제조 공정에 적용되는 케미컬의 공급 과정에 적용되어 케미컬의 유동 상태의 감시가 가능하도록 한다. 예를 들어 사염화티타늄과 같은 케미컬이 저장 탱크로부터 공정 탱크로 공급되는 과정에 적용되어 공정 탱크로 미리 결정된 양의 사염화티타늄이 공급되어 케미컬의 공급 불량이 방지되도록 한다. 본 발명에 따른 방법은 다양한 종류의 이송 도관 또는 튜브에 적용될 수 있고, 유체의 종류에 관계없이 적용될 수 있으면서 유체에 포함되는 기포와 같은 이물질의 탐지가 가능하도록 한다. 추가로 본 발명에 따른 방법은 공급 감시가 자동으로 이루어지도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 초음파 센서 11, 12, 13, 14, 1N: 초음파 센서
21: 밀폐 공간 22: 저장 용기
23: 공급 용기 24: 공급 튜브
26: 배출 튜브 31: 센서 몸체
32: 펄스 발생기 33: 클록 유닛
34: 탐지 분석 유닛 35: 증폭기
36: 처리 프로세서 37: 출력 유닛
38: 윈도우 유닛 41: 제어 유닛
42: 작동 제어 유닛 43: 수신 처리 유닛
44: 유체 상태 분석 유닛 45: 경보 유닛
51: 밸브 몸체 52: 개폐 수단
53: 잠금 유닛 54: 이동 유도 부재
55: 유도 유닛 56: 주입 탭
251, 252: 1, 2 조절 튜브 311: 송신 진동자
312: 수신 진동자 313: 관통 홈
441: 특성 데이터베이스 551: 결합 브래킷
552: 유도 경로 C: 제어 모듈
E: 제어 기판 L1, L2: 레벨
P: 2 용기 S: 1 용기
T: 도관 T1 내지 TN: 튜브

Claims (4)

  1. 유체를 저장 또는 공급하는 1 용기(S)와 2 용기(P) 사이에 설치되어 유체를 이송시키는 도관(T)에 설치되는 초음파 센서(10); 및
    초음파 센서(10)의 작동을 제어하는 제어 모듈(C)을 포함하고,
    상기 초음파 센서(10)로부터 발생된 초음파는 도관(T)을 관통하여 전송되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 초음파 센서(10)는 1, 2 용기(S, P) 사이에 유체를 이송시키는 공급 튜브(24), 1, 2 용기(S, P)의 압력을 조절하는 조절 튜브(251, 252) 또는 공급 용기(23)로부터 외부로 유체를 이송시키는 배출 튜브(26)에 설치되는 1, 2, 3, 4 초음파 센서(11, 12, 13, 14)를 포함하는 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 초음파 센서(10)는 도관(T)의 외부 둘레 면에 배치되는 송신 진동자(311); 및 송신 진동자(311)와 마주보는 위치에 배치되는 수신 진동자(312)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 센서에 의한 유체 상태 탐지 시스템.
  4. 도관을 통하여 이송되는 유체의 상태를 탐지하는 방법에 있어서,
    도관에서 초음파 센서의 배치 위치가 설정되고, 적어도 하나의 위치에 적어도 하나의 초음파 센서가 설치되는 단계;
    적어도 하나의 초음파 센서 각각의 초음파의 발생 주기를 설정하고, 설정에 기초하여 초음파가 전송되어 수신되는 단계;
    수신 초음파의 수신 감도를 분석하여 정상 상태인지 여부가 판단되는 단계; 및
    판단 결과에 따라 경보가 발생되는 단계를 포함하고,
    상기 수신 감도의 분석에 따라 도관을 통하여 유체가 공급되는지 여부, 공급되는 유체에 기포가 포함되어 있는지 여부 또는 도관에 의하여 연결된 서로 다른 유체 용기가 유체가 부족한 상태인지 여부 또는 도관 내에 미리 결정된 형태와 다른 형태의 유체가 존재하는지 여부가 탐지되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서에 의한 유체 상태의 탐지 방법.
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