KR20190133740A - 증기의 농도를 결정하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서 요소(5)를 갖는 체적(2)에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스에 관한 것으로서, 센서 요소는 진동하도록 될 수 있고 증기의 응축 온도 미만의 온도로 온도 제어될 수 있으며, 그 센서 표면(6) 상의 응축된 증기에 의해 형성된 질량 축적에 의해 영향을 받는 진동 주파수를 가지며, 센서 표면(6)을 등지는 센서 요소(5)의 후방 측면(7)은 열 전달 요소의 열 전달 표면(9)과 접촉한다. 열 전달 요소는 전기적으로 가열 가능한 가열 요소(8)로 형성되고, 이 열 전달 요소는 열 전달 표면(9)과 다른 열 소산 표면(18)에 의해 열 전도성 방식으로 냉각 요소(11)에 연결되고, 열 전달 표면(9)은 열 소산 표면(18)에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다.

Description

증기의 농도를 결정하기 위한 디바이스 및 방법
[0001] 본 발명은 센서 요소를 갖는 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스에 관한 것으로서, 센서 요소는 진동하도록 될 수 있고 증기의 응축 온도 미만의 온도로 온도 제어될 수 있으며, 센서 요소는 그의 센서 표면 상에 응축된 증기에 의해 형성된 질량 축적에 의해 영향을 받는 진동 주파수를 가지며, 여기서 센서 표면을 등지는 센서 요소의 후방 측면은 열 전달 요소의 열 전달 표면에 대해 맞닿는다(abut).
[0002] 본 발명은 또한 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 여기서 증기는 수송 방향으로 센서 요소의 센서 표면으로 수송되고, 센서 요소는 증기의 응축 온도 미만의 온도로 온도 제어되어, 증기는 센서 표면 상의 센서 요소의 진동 주파수에 영향을 미치는 질량 축적으로서 응축되고, 이러한 목적으로 냉각 요소에 의해 열 전달 요소를 통해 센서 요소로부터 열이 추출된다.
[0003] WO 2015/128279 A1은 QCM(Quartz Crystal Microbalance)에 의해 증기의 농도를 결정하기 위한 디바이스 및 방법을 설명하고 있다. QCM은 불활성 가스 유동에서의 증기의 증기 농도 또는 부분 압력을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
[0004] DE 10 2015 104 240 A1은 유사한 디바이스를 설명하고 있다. 여기서 QCM은 그의 후방 측면으로부터 가열되어, 센서 표면이, 응축된 증기의 질량 축적이 증발되는 온도가 되게 하는 것이 제공된다.
[0005] US 2014/0053779 A1은 QCM의 사용을 설명하고, 여기서 가스 유동은 센서 요소의 후방 측면에서 센서 하우징 내로 피드(feed)될 수 있다.
[0006] 기판 상에 증착된 층의 층 두께를 결정하기 위해 코팅 디바이스에서 QCM을 사용할 때, 센서 요소는 환경과 양호한 열 접촉을 가지며, 센서 요소의 캐리어에 대해 단열된다.
[0007] 체적에서의 증기의 증기 농도 또는 부분 압력은 그의 진동 주파수가 센서 요소의 표면 상의 증기의 응축에 의해 발생된 질량 축적에 의해 영향을 받게 함으로써 일반적인 센서 요소에 의해 결정된다. 센서 요소의 공진 주파수는 질량 축적이 증가함에 따라 초기 값으로부터 멀어지고, 여기서 단위 시간당 주파수의 변화는 체적의 증기 농도에 대한 척도(measure)이다. 시간이 지남에 따라 센서 요소의 센서 표면 상의 질량의 증가는 수송 특성들에 의해, 특히 체적의 가스상(gas phase)의 확산 특성에 의해, 그리고 체적에 대한 윈도우와 진동 센서 요소의 센서 표면 사이의 증기 수송 채널의 길이에 의해 더 영향을 받는다.
[0008] 이러한 센서 요소의 서비스 수명은 센서 표면 상에 도달된 최대 질량 축적에 의해 제한된다. 이러한 최대 질량 축적에 도달하면, 센서 요소가 교체되어야 하거나 또는 클리닝(cleaning)을 위해 센서 요소가 가열되어야 한다. 이를 위해, 센서 요소는 증기의 응축 온도 초과의 온도로 가열되어, 응축물이 센서 표면으로부터 승화된다.
[0009] 본 발명의 목적은 특히 클리닝 사이클 시간을 감소시키기 위해, 절차적 관점에서 처음에 설명된 방법 및 처음에 설명된 디바이스를 개선시키는 것이다.
[0010] 본 발명의 목적은 청구항들에 나타나는 본 발명에 의해 달성되고, 여기서 각각의 청구항 및 각각의 종속 청구항은 본 발명의 목적에 대한 독립적인 해결 방안을 나타내며, 개별 청구항들은 원하는 대로 서로 조합될 수 있고, 여기서 개별 청구항 특징들의 조합이 또한 제공된다.
[0011] 현재까지 사용된 디바이스들은 센서 표면을 클리닝하기 위해 높은 열 질량이 가열되고 이러한 높은 열 질량이 또한 다시 냉각되는 것을 필요로 하므로, 이에 따라 90 분 이상의 클리닝 시간들을 발생시키는 반면, 본 발명은 클리닝 시간들이 감소될 수 있는 수단을 제안한다.
[0012] 센서 요소는 체적에 대면하는 센서 표면을 갖고, 이 센서 표면에서는 증기 수송 채널을 통해 체적으로부터 센서 요소로 수송되는 증기가 질량 축적으로 응축될 수 있는 것이 초기에 그리고 본질적으로 제안된다. 이를 위해, 센서 표면 및 특히 또한 전체 센서 요소는 증기의 응축 온도 미만의 온도로 냉각되어야 한다. 바람직하게는, 유기 증기가 불활성 가스와 함께 수송되는 가스 수송 채널인 체적은 증기의 응축 온도 초과의 온도에서 유지되며, 여기서 이 온도는 예를 들어 350 ℃로 측정될 수 있다. 대조적으로, 센서 요소의 표면 온도는 220 ℃로 측정될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 센서 표면에 대향하여 놓인 센서 요소의 후방 측면은 열 전도체의 열 전달 표면 상에 놓이고, 이 열 전도체는 열을 센서 요소로부터, 열을 소산시키는 냉각 요소로 수송한다. 본 발명에 따르면, 열 전달 요소는 열 전달 표면과 열 소산 표면 사이에서 가열 요소에 의해 형성되며, 이 가열 요소에 의해 센서 요소는 가열되어, 센서 표면은 그 위에 축적된 응축물이 승화될 수 있는 온도에 도달할 수 있다. 이를 위해, 온도는 바람직하게는 적어도 350 ℃에 도달한다. 센서 요소를 가열하는 공정을 가속화하기 위해, 가열 요소에 의해 형성된 열 전달 요소보다 낮은 열 전도도를 갖는 절연 요소가 가열 요소와 냉각 요소 사이에 배열될 수 있다. 가열 요소는 전기적으로 가열 가능한 요소일 수 있다. 이것은 질량 축적이 증발될 수 있는 증발 온도로 가열 요소를 가열하도록 전기적 가열 전류가 흐르는 가열 저항을 가질 수 있다. 절연 요소에 의해 가해지는 절연 효과는 가열 속도 또는 냉각 속도가 약 3 ℃/s에 있도록 이루어지는 것이 바람직하다. 절연 요소는 열 유동 저항을 형성하고, 바람직하게는 냉각 요소가 냉각 기능을 수행하고 가열 요소가 동시에 가열 기능을 수행하며, 그 동안에 센서 요소는 응축물의 증발 온도 초과의 온도로 가열되면서, 가열 요소의 열 소산 표면과 냉각 요소의 냉각 표면 사이에 적어도 160 ℃의 온도 차이가 형성될 수 있는 방식으로 설계된다. 증발된 응축물이 가스 유동과 함께 증기 수송 채널을 통해 그리고 체적 내로 수송되는 클리닝 단계의 종료 시에, 가열 요소의 가열이 완료되면, 열은 냉각 요소에 의해 절연 요소를 통해 가열 요소로부터 추출되어, 이것은 센서 표면이 증기를 응축할 수 있는 작동 온도로 냉각될 수 있다. 절연 요소의 두께 또는 그의 열 전도도는 클리닝을 위한 가열 시간들이 너무 길지 않고, 클리닝 단계 이후의 냉각 시간들이 또한 너무 길지 않도록 선택된다. 위에서 언급된 160 ℃의 온도 차이가 가열 요소의 80 % 열 출력에서 달성되면 충분하다. 센서 요소 캐리어는 본 발명에 따르면 센서 요소로부터 냉각 요소로 열이 전달될 수 있는 가열 요소로서 구성되기 때문에, 클리닝 사이클들은 2 분 내지 3 분의 시간들로 단축될 수 있다. 센서 표면의 에지로부터 센서 표면 위로 안내되는 가스 유동은 마찬가지로 증발된 증기를 체적으로 수송함으로써 클리닝 공정을 가속화시킨다.
[0013] 본 발명의 다른 양태는 체적의 벽 또는 열 전도성 방식으로 벽과 연결된 파이프 소켓으로부터 센서 요소를 열적으로 결합 해제하는 것을 포함한다. 따라서, 체적의 벽은 벽에 열을 공급하지 않고 가열될 수 있어 센서 요소의 온도를 증가시킨다. 본 발명에 따르면, 센서 요소의 에지와, 열 전도성 방식으로 체적의 벽과 연결된 하우징 부분 사이에 단열 요소가 제공된다. 이러한 단열 요소는 스프링, 특히 압축 스프링일 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 센서 표면은 체적 벽의 온도보다 적어도 100 ℃ 낮은 온도를 가질 수 있다.
[0014] 증기 수송 방향과 반대 방향으로 센서 표면으로 지향되는 가스 유동, 특히 불활성 가스 유동을 발생하기 위한 수단이 또한 제공되는 것이 더 제안된다. 증기는 본질적으로 확산, 특히 증기 수송 채널을 통한 확산을 통해 체적으로부터 센서 표면을 향해 수송된다. 본 발명에 따른 가스 유동은 수송 방향, 예를 들어 확산 방향과 반대 방향으로 지향된다. 증기가 증기 수송 채널 내로 유입될 수 있는 윈도우의 방향으로 센서 표면으로부터 가스 유동을 만들기 위해 적절한 유동 발생 수단이 사용되어야 한다. "툴링 팩터(tooling factor)"는 수송 방향과 반대 방향으로 증기 수송 채널을 통해 유동하는 가스 유동의 체적 유동 또는 질량 유동을 적절히 선택함으로써 규정될 수 있다. 적절한 가스 유동을 선택함으로써 센서 표면 상의 증기의 응축 속도가 감소될 수 있다. 증기 수송 채널 내의 가스 유동은 확산과 반대 방향으로 지향되기 때문에, 센서 표면 상의 최대 질량 축적은 더 긴 작동 기간 후에만 도달한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 플러싱(flushing) 가스 유동으로도 지칭될 수 있는 가스 유동은 센서 요소의 센서 표면에 바로 근접하여 주입된다. 바람직한 실시예에서, 체적에 대한 윈도우는 벽에 의해 완전히 둘러싸인 증기 수송 채널에 의해 인접된다. 이 벽은 바람직하게 파이프 소켓 또는 깔때기 형상의 에이프런(apron)일 수 있다. 이 벽은 센서 표면으로 직접 연장되며, 여기서 센서 표면은 윈도우의 표면에 대해 평행하게 진행할 수 있다. 벽의 주변 에지는 센서 요소의 표면으로부터 이격될 수 있다. 그러나, 주변 에지는 또한 센서 요소를 둘러싸는 브래킷으로부터 이격될 수도 있다. 결과적인 갭(gap)은 가스 유동이 센서 표면에 대해 평행한 방향으로 유입되는 평탄 노즐을 형성한다. 가스 유동은 바람직하게는 센서 표면의 에지로부터 센서 표면의 중심을 향한 방향으로 형성된다. 평탄 노즐은 바람직하게는 평탄 링 노즐이다. 센서 요소는 바람직하게는 센서 하우징 내에 배열되는 캐리어 상에 놓인다. 센서 하우징은 가스 피드(feed) 라인을 갖고, 이 가스 피드 라인을 통해 가스가 센서 하우징 내로 피드될 수 있다. 가스 유동은 체적을 형성하는 가스 라인을 통해 유동할 수 있으며, 이와 함께 유기 증기가 수송된다. 체적 그리고 파이프로서 설계되는 특히 가열된 가스 라인은 윈도우를 갖는다. 이러한 윈도우는 증기가 확산될 수 있는 개구를 갖는다. 윈도우는 바람직하게는 확산 경로를 형성하는 파이프 소켓에 의해 인접된다. 파이프 소켓은 센서 표면과 이격된 자유 에지를 갖는다. 결과적으로 갭이 형성된다. 갭은 링 채널의 형상을 가질 수 있는 넓은 슬릿 노즐을 형성한다. 이러한 링 채널을 통해 파이프 소켓 내로 유동되는 가스 유동은 확산과 반대 방향으로 지향되는 유동을 발생하므로, 윈도우로부터 센서 표면으로의 증기의 평균 수송 속도는 유량을 설정함으로써 조정될 수 있다. 조정하는 동안, 파이프 소켓을 통한 유동은 시간이 지남에 따라 센서 표면 상의 질량의 증가가 충분히 높은 신호 대 잡음비를 수용할 수 있을 정도로 충분히 커지는 방식으로 설정된다.
[0015] 가스 유입 유닛에 의해 증기가 피드되는 공정 챔버를 갖는, 본 발명의 사상에 또한 포함되는 코팅 시스템에서, 본 발명에 따른 센서 어레이는 증기 피드 라인 그리고 공정 챔버 둘 모두 내에 또는 공정 챔버의 에지에 배열될 수 있다. 가스 피드 라인을 통해 수송된 증기는 증발기로부터 공정 챔버로 또는 가스 유입 유닛으로 가는 도중에 반복적으로 희석되어, 증기 발생기와 공정 챔버 사이에 5:1의 부분 증기 차이가 발생할 수 있다. 파이프 소켓 내로 가스를 피드한 결과, 구조적으로 동일한 부분 압력 센서가 증기 피드 라인 및 공정 챔버 모두에서 사용될 수 있다. "툴링 가스 유동"을 포함하는 이러한 가스 유동은 센서의 감도를 10보다 큰 팩터로 설정하는데 사용될 수 있다. 이것은 특히 상이한 증기들에서 피드하기 위해 코팅 디바이스 상에 수개의 가스 피드 라인들이 제공되는 경우에 중요하며, 여기서 증기는 매우 낮은 부분 압력으로만 공정 챔버 내로 피드되는 도펀트를 나타낸다. 도펀트 증기를 측정하기 위해, 디바이스는 바람직하게는 임의의 보충 가스 주입 없이 사용될 수 있다.
[0016] 센서 요소는 바람직하게는 결정에 의해 형성된 진동 요소인 QCM(Quartz Crystal Monitor)으로 이루어진다. 진동 요소는 바람직하게는 GaPO4로 이루어질 수 있다. 센서 어레이는 바람직하게는 불활성 가스 유동에 의해 체적을 포함하는 가스 라인을 통해 수송되는 유기 전구체의 증기를 결정하는데 사용된다. 증기는 OLED 구성 요소, 예를 들어 스크린 등이 제조되는 코팅 시스템의 가스 유입 유닛으로 수송된다. 특히, 센서 어레이는 제어 회로의 일부이며, 이러한 제어 회로에 의해 OLED 코팅 디바이스의 공정 챔버에서 시간적으로 일정한 증기 유량이 안내된다. 체적은 증착 챔버로 이루어질 수 있고, 이 증착 챔버의 벽들은 가스의 응축 온도보다 낮은 온도를 가지며, 여기서 이러한 체적은 유동을 보유하지 않으며, 바람직하게는 또한 불활성 가스 분위기도 갖지 않고, 그 대신에 본질적으로 증기 소스, 예를 들어 증기를 발생하기 위한 증발기 및 증기가 응축되는 기판만을 갖는다. 그러나, 체적은 가열 파이프라인 형태의 증기 수송 라인으로 구성되는 것이 바람직하며, 이러한 증기 수송 라인을 통해, 증기 발생기에 의해 발생된 증기가 캐리어 가스에 의해 수송된다. 증기 수송 라인의 벽들은 증기의 응축 온도보다 높은 온도를 갖는다. 센서 요소에 대한 재료로서 석영이 사용될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 50 ℃ 초과, 바람직하게는 50 ℃를 훨씬 초과하는 온도에서 진동 요소로서 사용될 수 있는 재료가 사용된다. 증기 수송 라인 상에서 센서 요소를 작동할 때, 센서 표면 상의 증기의 응축 속도는 위에서 언급된 바와 같이, 유동이 형성되지 않고 증기가 발생되는 체적 상에서 또는 체적 내에서, 즉 증착 챔버 내에서 센서 요소를 사용하는 경우보다 약 5 배 더 높다. 증기의 유동을 운반하는 증기 수송 라인 상에서 센서 요소를 바람직하게 사용하는 동안, 사용된 센서들은 약 5 배 더 민감해야 한다. 본 발명에 따른 수단은 이러한 요건들을 만족시키는 것을 목표로 한다. 센서를 증기 수송 라인 상에서 작동할 때 더 높은 증착 속도가 예상되더라도, 센서 요소는 더 긴 서비스 수명을 갖는다.
[0017] 기판 상에 증착된 층의 층 두께가 진동 주파수를 변경함으로써 결정되는 공지된 QCM에서는, 센서 요소와 센서 요소 캐리어 사이의 열 전도성 연결이 좋지 않다. 대조적으로, 환경, 즉 증기 또는 캐리어 가스와의 열 전도성 연결은 양호하다. 이러한 어레이 내의 센서 요소 캐리어가 냉각되면, 센서 표면의 외부에서 불리한 응축이 발생할 수 있다. 본 발명에 따르면, 센서 요소의 후방 측면과, 여기서 열 전달 요소인 센서 요소 캐리어 사이에 양호한 열 전도성 연결이 존재한다. 열 전달 요소의 표면은 전기적 접촉의 기능을 수행할 수 있다. 스프링 요소들을 통해 다른 전기적 접촉이 달성된다. 스프링 요소들이 종래 기술에서는 센서 요소의 후방 측면 상에 지지되지만, 본 발명은 특히 센서 표면의 에지를 스프링 요소에 노출시키는 것을 포함하여, 센서 요소의 후방 측면은 양호한 열 전도성 연결에 의해 열 전달 요소에 대해 맞닿는다. 이러한 구성은 종래 기술과 비교하여 반전된 것이고, 환경, 즉 증기 또는 캐리어 가스의 온도로부터 센서 요소의 온도를 결합 해제시킨다.
[0018] 본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 아래에서 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 유기 초기 물질의 증기가 증기 소스로부터 OLED 코팅 디바이스의 가스 유입 유닛으로 수송되는 가스 수송 라인(1)의 도 2의 라인(I-I)의 단면도이고, 여기서 I-I 단면 라인은 증기 수송 라인(1)의 벽(4)에서 윈도우(3)를 통해 중앙에 위치한다.
도 2는 도 1의 라인(II-II)에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 컷아웃부(III)의 확대도이다.
도 4는 도 3의 라인(IV-IV)에 따른 단면도이다.
[0019] 증기 수송 라인(1)은 체적(2)을 포함하고, 이 체적을 통해, 불활성 가스에 의해 수송되는 유기 초기 물질의 증기가 통과된다. 증기 수송 라인의 벽(4)은 증기의 응축 온도 초과의 온도, 예를 들어 350 ℃로 온도 제어된다.
[0020] 증기 수송 라인(1)의 체적(2)은 윈도우(3) 및 후자에 인접하는 증기 수송 채널(20)에 의해 센서 요소(5)의 센서 표면(6)과 연결된다. 증기 수송 채널(20)의 직경은 윈도우(3)의 직경과 대략 대응된다. 예시적인 실시예에서, 증기 수송 채널(20)은 관형 소켓(17)에 의해 둘러싸이고, 이 관형 소켓은 윈도우(3)를 등지는 측면이 자유 에지를 형성하는 깔때기 형상의 에이프런을 포함한다.
[0021] 파이프 소켓(17)의 에지는 센서 표면(6)으로부터 갭만큼 이격되어 있다. 이러한 갭은 환형 유동 채널(16)을 형성하여, 이에 따라 가스 유동(G)이 유동할 수 있는 평탄 노즐을 형성한다.
[0022] 특히, 체적(2)에 포함된 유기 초기 물질의 증기는 윈도우(3) 및 증기 수송 채널(20)을 통해 수송 방향(T)으로 확산을 통해 센서 요소(5)의 센서 표면(6)으로 수송된다. 여기서 증기는 가스 유동(G)에 대항하여 수송되며, 이 가스 유동은 증기 수송 채널(20) 및 윈도우(3)를 통해 수송 방향(T)의 반대 방향으로 유동한다. 결과적으로, 가스 유동(G)의 질량 유동 또는 체적 유동은 센서 표면(6)을 향한 수송 방향(T)의 방향으로 증기의 이송 속도를 설정할 수 있게 한다.
[0023] 냉각 요소(11)가 제공되고, 열 전달 요소를 통해 센서 요소(5)의 후방 측면(7)과 열 전도성 방식으로 연결된다. 냉각 요소(11)는 센서 표면(6)을 예를 들어 220 ℃의 온도로 냉각시키며, 여기서 증기는 이 온도에서 센서 표면(6) 상에 응축된다.
[0024] 센서 요소(5)는 QCM으로 구성되며, 이 QCM은 종래 기술로부터 알려진 적절한 수단에 의해 진동하도록 제조된다. 특히, QCM은 진동 회로의 일부이다. QCM의 공진 주파수는 센서 표면(6) 상에 형성된 응축된 증기의 질량 축적에 의해 영향을 받는다. 체적(2)에서의 증기의 증기 농도 또는 부분 압력에 관한 결론은 공진 주파수의 변화로부터 도출될 수 있다. 가스 유동(G)을 증가시킴으로써 센서 표면(6) 상의 질량 축적 속도가 감소될 수 있다. 이것은 센서 요소(5)의 사이클 지속 시간을 연장시키는 것을 가능하게 한다.
[0025] 본 발명의 일 양태에서, 열 전달 요소는 가열 요소(8)이다. 가열 요소(8)는 열 전도성 방식으로 센서 요소(5)의 후방 측면(7)과 접촉하는 열 전달 표면(9)을 갖는다. 열 전달 표면(9)과 상이하고 예시적인 실시예에서 열 전달 표면(9)에 대향하여 위치하는 열 소산 표면(18)은 냉각 요소(11)의 냉각 표면(19)과 열 전도성 방식으로 연결되어, 가열 요소(8)로 전기적 열 출력이 피드되지 않을 때 가열 요소(8)는 열 전달 요소의 기능을 수행한다.
[0026] 예시적인 실시예는 또한 가열 요소(8)의 열 소산 표면(18)과 냉각 요소(11)의 냉각 표면(19) 사이에 절연 요소(10)가 배열되는 것을 제공한다. 절연 요소(10)는 가열 요소(8)보다 낮은 열 전도도를 갖는다. 절연 요소(10)의 열 전도도 특성은 냉각 요소(11)의 냉각 출력이 턴 오프되지 않은 상태에서, 전기 열 출력이 가열 요소(8) 내로 피드되어 센서 표면(6) 상에 축적된 응축물이 승화될 수 있는 온도로 센서 표면(6)을 가열할 수 있는 방식으로 선택된다. 결과적으로, 열 전달 표면(9)은 한편으로는 정상 작동 동안에는 센서 요소(5)로부터 열을 소산시키고, 다른 한편으로는 클리닝 작동 동안에는 센서 요소(5)에 열을 공급하는 기능을 한다.
[0027] 가열 요소(8)로의 열의 공급이 종료되면, 열은 절연 요소(10)를 통해 가열 요소(8)로부터 추출된다. 가열 요소(8)는 공정에서 냉각되고, 또한 센서 요소(5)로부터 열을 추출하여, 센서 표면(6)은 증기의 응축 온도 미만의 온도로 된다.
[0028] 가열 요소(8), 절연 요소(10) 및 냉각 요소(11)는 센서 요소 캐리어를 포함하고, 이러한 센서 요소 캐리어는, 플러싱(flushing) 가스 유동(G)으로서 증기 수송 채널(20)을 둘러싸는 파이프 소켓(17)의 에지와 센서 표면(6) 사이의 환형 갭 형상의 개구를 통해 증기 수송 채널(20)을 통해 유동하는 가스 유동이 주입되는 가스 피드 라인(15)이 유입되는 하우징(14)에 삽입된다. 가스 유동(G)은 바람직하게는 불활성 가스로 이루어진다. 후자는 여기서 질소, 희가스 또는 또한 수소일 수도 있다. 가스 유동(G)은 바람직하게는, 증기가 이와 함께 가스 라인에 의해 형성된 체적(2)을 통해 수송되는 캐리어 가스 유동을 또한 포함하는 동일한 물질로 이루어진다.
[0029] 링과 같이 형성되고 센서 표면(6)의 중앙 영역을 둘러싸는 접촉 요소(12)가 제공된다. 센서 요소(5)는 바람직하게는 접촉 요소의 접촉 라인이 노드의 라인 상에서 진행하는 방식으로 진동하도록 제조된다. 센서 요소(5)의 후방 측면은 접촉 요소(12)에 대한 카운터 접촉부를 포함한다. 접촉 요소(12) 및 카운터 접촉부는 진동을 실행하기 위해 전자 회로에 후크-업된다.
[0030] 하우징의 뜨거운 부분에 대해 접촉 요소(12)를 지지하는 수개의 스프링 요소(13)가 제공되는 것이 바람직하다. 스프링 요소(12)는 따라서 단열 요소와 유사한 열 전달 저항을 제공하여, 센서 요소(5)의 온도는 체적(2)의 벽(4)의 온도 또는 파이프 소켓(17)의 온도와 본질적으로 독립적으로 설정될 수 있다.
[0031] 위의 설명들은 각각 독립적으로도 적어도 이하의 특징 조합들에 의해 선행 기술을 추가로 개발하는 본 출원에 포함된 발명들을 전체로서 설명하는 역할을 하며, 여기서 이들 특징 조합들 중 2 개, 수개 또는 모두가 또한 구체적으로 조합될 수 있다:
[0032] 디바이스에 있어서, 열 전달 요소는 열 전달 표면(9)과 다른 열 소산 표면(18)에 의해 냉각 요소(11)와 열 전도성 방식으로 연결되는 가열 요소(8)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
[0033] 디바이스에 있어서, 가열 요소(8)는 전기적으로 가열 가능한 것을 특징으로 하는, 디바이스.
[0034] 디바이스에 있어서, 열 전달 표면(9)이 열 소산 표면(18)에 대해 본질적으로 평행하게 진행하는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
[0035] 디바이스에 있어서, 냉각 요소(11)의 냉각 표면(19)과 열 소산 표면(18) 사이에는 절연 요소(10)가 배열되고, 절연 요소는 가열 요소(8)보다 낮은 열 전도도를 갖고, 절연 요소를 통해 가열 요소(8)로부터 냉각 요소(11)로 열이 수송될 수 있는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
[0036] 디바이스에 있어서, 체적(2)은 증기를 수송하는 캐리어 가스를 운반할 수 있는 증기 수송 라인(1)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
[0037] 디바이스에 있어서, 센서 표면(6)은 체적(2)의 벽(4)으로부터 또는 열 전도성 방식으로 벽(4)과 연결된 파이프 소켓(17)으로부터 단열 요소에 의해 열적으로 분리되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
[0038] 디바이스에 있어서, 단열 요소는 스프링 요소(13)인 것을 특징으로 하는, 디바이스.
[0039] 디바이스에 있어서, 센서 표면(6)으로부터 체적(2)으로 지향되는 가스 유동(G)을 발생시키기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 디바이스.
[0040] 방법에 있어서, 열 전달 요소는 센서 표면(6)을 클리닝하기 위한 가열 요소(8)로서 작동되고, 여기서 전기 열 에너지는 가열 요소(8) 내로 피드되어 센서 표면(6)의 표면 온도를 증기의 응축 온도 초과의 온도가 되게 하는 것을 특징으로 하는, 방법.
[0041] 방법에 있어서, 열은 가열 요소(8)를 가열하면서 절연 요소(10)를 통해 냉각 요소(11)로 수송되는 것을 특징으로 하는, 방법.
[0042] 방법에 있어서, 특히 센서 표면(6)을 클리닝할 때, 센서 표면(6)으로부터 체적(2)을 향해 지향되는 가스 유동이 발생되고, 이로 인해 센서 표면(6)으로부터 증발된 응축물이 체적(2) 내로 수송되는 것을 특징으로 하는, 방법.
[0043] 방법에 있어서, 체적(2)은 증기 수송 라인(1)에 의해 형성되며, 증기 수송 라인을 통해 증기는 캐리어 가스에 의해 수송되는 것을 특징으로 하는, 방법.
[0044] 개시된 모든 특징들은, 개별적으로 택해지든 또는 서로 조합되어 택해지든, 본 발명에 필수적이다. 본 출원의 개시는 이로써 또한 문헌들의 특징들을 본 출원의 청구항들에 또한 병합시키기 위한 목적을 포함하여, 수반되는/첨부된 우선권 문헌들(예비 출원의 사본)의 개시 내용을 그 전체적으로 포함한다. 참조된 청구항의 특징들이 없는 경우에도, 종속 청구항들의 특징들은 특히 이러한 청구항들에 기초하여 부분 출원들을 생성하기 위해 종래 기술의 독립적인 진보적인 추가의 개발들을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 위의 명세서에서 언급된 것들 중에서 개별적인 특징들이, 특히 이들이 각각의 의도된 적용을 위해 명백하게 필요하지 않은 정도까지 구현되지 않거나 또는 동등한 기술적 효과를 갖는 다른 수단으로 대체될 수 있는 실시예들에도 관련된다.
1 증기 수송 라인
3 체적
4 윈도우
5 벽
6 센서 요소
7 센서 표면
8 가열 요소
9 열 전달 표면
10 절연 요소
11 냉각 요소
12 접촉 요소
13 스프링 요소
14 하우징
15 가스 피드 라인
16 유동 채널
17 파이프 소켓
18 열 소산 표면
19 냉각 표면
20 증기 수송 채널
G 플러싱 가스 유동
T 수송 방향

Claims (11)

  1. 센서 요소(5)를 갖는 체적(2)에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스로서,
    상기 센서 요소는 진동하도록 될 수 있고, 상기 증기의 응축 온도 미만의 온도로 온도 제어될 수 있으며, 상기 센서 요소는 그의 센서 표면(6) 상에 응축된 증기에 의해 형성된 질량 축적에 의해 영향을 받는 진동 주파수를 가지며, 상기 센서 표면(6)을 등지는 상기 센서 요소(5)의 후방 측면(7)은, 냉각 요소(11)에 의해 냉각될 수 있는 가열 요소(8)로서 설계되는 열 전달 요소의 열 전달 표면(9)에 대해 맞닿으며,
    상기 열 전달 표면(9)과 다른 열 소산 표면(18)을 갖는 상기 열 전달 요소는 열 전도성 방식으로 상기 냉각 요소(11)와 연결되는 것을 특징으로 하는,
    센서 요소를 갖는 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가열 요소(8)는 전기적으로 가열 가능한 것을 특징으로 하는,
    센서 요소를 갖는 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 열 전달 표면(9)은 상기 열 소산 표면(18)에 대해 본질적으로 평행하게 진행하는 것을 특징으로 하는,
    센서 요소를 갖는 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 요소(11)의 냉각 표면(19)과 상기 열 소산 표면(18) 사이에는 절연 요소(10)가 배열되고, 상기 절연 요소는 상기 가열 요소(8)보다 낮은 열 전도도를 갖고, 상기 절연 요소를 통해 상기 가열 요소(8)로부터 상기 냉각 요소(11)로 열이 수송될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    센서 요소를 갖는 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 체적(2)은 상기 증기를 수송하는 캐리어 가스를 운반할 수 있는 증기 수송 라인(1)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
    센서 요소를 갖는 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스.
  6. 센서 요소(5)를 갖는 체적(2)에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스로서,
    상기 센서 요소는 진동하도록 될 수 있고, 상기 증기의 응축 온도 미만의 온도로 온도 제어될 수 있으며, 상기 센서 요소는 그의 센서 표면(6) 상에 응축된 증기에 의해 형성된 질량 축적에 의해 영향을 받는 진동 주파수를 가지며, 상기 센서 표면(6)을 등지는 상기 센서 요소(5)의 후방 측면(7)은 열 전달 요소의 열 전달 표면(9)에 대해 맞닿으며,
    상기 센서 표면(6)은 상기 체적(2)의 벽(4)으로부터 또는 열 전도성 방식으로 상기 벽(4)과 연결된 파이프 소켓(17)으로부터 단열 요소에 의해 열적으로 분리되는 것을 특징으로 하는,
    센서 요소를 갖는 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 단열 요소는 스프링 요소(13)인 것을 특징으로 하는,
    센서 요소를 갖는 체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 디바이스.
  8. 체적(2)에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 증기는 수송 방향(T)으로 센서 요소(5)의 센서 표면(6)으로 수송되고, 상기 센서 요소는 상기 증기의 응축 온도 미만의 온도로 온도 제어되어, 상기 증기는 상기 센서 표면(6) 상의 상기 센서 요소(5)의 진동 주파수에 영향을 미치는 질량 축적으로서 응축되고, 이러한 목적으로 냉각 요소(11)에 의해 열 전달 요소를 통해 상기 센서 요소(5)로부터 열이 추출되며,
    상기 열 전달 요소는 상기 센서 표면(6)을 클리닝하기 위한 가열 요소(8)로서 작동되고, 전기 열 에너지는 상기 가열 요소(8) 내로 피드되어 상기 센서 표면(6)의 표면 온도를 상기 증기의 상기 응축 온도 초과의 온도가 되게 하는 것을 특징으로 하는,
    체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    열은 상기 가열 요소(8)를 가열하면서 절연 요소(10)를 통해 상기 냉각 요소(11)로 수송되는 것을 특징으로 하는,
    체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 체적(2)은 증기 수송 라인(1)에 의해 형성되며, 상기 증기 수송 라인을 통해 상기 증기는 캐리어 가스에 의해 수송되는 것을 특징으로 하는,
    체적에서 증기의 부분 압력 또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 특징적인 특징들 중 하나 또는 복수를 특징으로 하는,
    디바이스 또는 방법.
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