KR20230157267A - 휴대용 스마트 유동 제어기 - Google Patents

휴대용 스마트 유동 제어기 Download PDF

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일마즈 바야지트
타일러 앤더슨
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티에스아이 인코포레이티드
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Abstract

입자 카운터 또는 활성 공기 샘플러를 통한 유량을 측정 및 제어하기 위한 시스템 및 방법이 본원에서 개시된다. 본원에서 개시된 바와 같이, 유동은 기구에 유체적으로 연결된 도관 내에서 제1 속도로 생성된다. 기구의 유입구에서의 유입구 압력 및 기구에 근접한 주변 압력이 측정된다. 기구를 통한 유량은 유입구 압력과 주변 압력 사이의 압력차를 기초로 결정된다. 유량이 유량 범위를 벗어날 때, 유량이 증가 또는 감소된다.

Description

휴대용 스마트 유동 제어기{PORTABLE SMART FLOW CONTROLLER}
본 개시 내용은 일반적으로 유체 유동을 측정 및 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시 내용은 입자 카운터(particle counter) 및/또는 활성 공기 샘플러를 통한 유체 유동을 측정 및 제어하는 것에 관한 것이다.
입자 카운터 및 활성 공기 샘플러는 공기 품질을 측정하기 위해서 사용될 수 있는 장치이다. 입자 카운터 및 활성 공기 샘플러는 공기 내의 오염물질을 측정함으로써 공기 품질을 측정한다. 입자 카운터 및 활성 공기 샘플러가 사용될 수 있는 예시적인 환경에는 청정실, 실험실, 및 건강 관리 시설이 포함된다.
입자 카운터 또는 활성 공기 샘플러를 통한 유량을 측정 및 제어하기 위한 시스템 및 방법이 본원에서 개시된다. 본원에서 개시된 바와 같이, 유동은 기구에 유체적으로 연결된 도관 내에서 제1 속도로 생성된다. 기구의 유입구에서의 유입구 압력 및 기구에 근접한 주변 압력이 측정된다. 기구를 통한 유량은 유입구 압력 및 주변 압력 사이의 압력차를 기초로 결정된다. 유량이 유량 범위를 벗어날 때, 유량을 증가 또는 감소시킨다.
반드시 실제 축척(scale)으로 작성되지 않은 도면에서, 유사한 번호가 상이한 도면들 내의 유사한 구성요소를 설명할 수 있다. 상이한 문자 접미사를 가지는 유사한 번호가 유사한 구성요소의 상이한 경우를 나타낼 수 있다. 도면은, 예로서, 그러나 비제한적인 예로서, 본 문헌에서 설명된 다양한 실시형태를 일반적으로 도시한다.
도 1은 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 매니폴드를 도시한다.
도 3은 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 시스템(300)의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 제어기를 도시한다.
도 5는 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 방법을 도시한다.
도 6은 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 방법을 도시한다.
몇몇 도면 전반에 걸쳐서, 상응하는 참조 부호가 상응하는 부분을 나타낸다. 본원에서 전개된 예시는 개시 내용의 예시적인 실시형태를 설명하고, 그러한 예시는 어떠한 방식으로도 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다.
본 개시 내용은 광학 입자 카운터(OPC), 활성 공기 샘플러(AAS), 광 산란 공중 입자 카운터(LSAPC), 및 이러한 장치를 통한 유동의 측정 및 제어에 관한 것이다. 이러한 입자 카운터는 설정된 입자 검출 범위에서 설정된 유량으로 작동하도록 설계된다. 일반적인 입자 카운터는 2.83, 28.3, 50, 75, 또는 100 lpm일 수 있는 규정된 유량을 가질 수 있다. 또한, 이러한 입자 카운터는 주변 공기로부터 직접적으로 샘플링하기 위해서, 매니폴드로부터 샘플링하기 위해서, 또는 고압 확산기(HPD)를 통해서 샘플링하기 위해서 이용될 수 있다.
매니폴드의 경우, 입자 카운터, 활성 공기 샘플러 등을 포함할 수 있는 기구가 매니폴드에 연결될 때, 기구의 유입구는 주변 미만의 압력에서 유지된다. 매니폴드에 연결된 기구의 유입구에서의 일반적인 진공 압력은 약 86 kPa일 수 있는 한편, 주변 공기 압력은 약 97 kPa일 수 있다. 유입구 하류의 지역을 통한 압력 강하에 더하여 유입구 압력 값을 이용하는 것에 의해서, 유입구에서의 부피 유량이 정확하게 계산될 수 있다.
그러나, 시작 조건으로 인해서 매니폴드 적용예에서 문제가 발생된다. 입자 카운터가 매니폴드에 연결될 때, 입자 카운터는, 입자 카운터가 작동되지 않을 때에도, 유동이 입자 카운터를 통과할 수 있게 하는 매니폴드-유동 회로의 일부가 된다. 이는, 기구가 매니폴드에 연결될 때, 차압(dp) 센서의 시작 값이 더 높다는 것을 의미한다. 더 높은 값에서 시작할 때, 기구는 동일 압력 강하를 달성하기 위한 유동을 부정확하게 조정할 수 있고, 그에 따라 부정확한 유량을 초래할 수 있다.
이러한 상황을 완화하기 위해서, 제조자는 기구 내에서 매니폴드 모드를 사용한다. 기구가 이러한 모드에 진입할 때, 차압 센서는 0이 되지 않을 것이다. 본원에서 개시된 시스템 및 방법은 매니폴드 모드의 필요성을 제거한다. 본원에 개시된 시스템 및 방법을 이용할 때, 기구는, 매니폴드 또는 고압 확산기(HPD)에 연결되는 때를 결정할 수 있고, 기구를 통한 유량을 정확하게 계산하여 제어할 수 있다.
본원에 개시된 시스템 및 방법은 또한 공기 이외의 가스로부터 샘플링하는 기구를 고려한다. 가스 선택 옵션의 사용으로, 본원에 개시된 시스템 및 방법은 표준 공기 조건으로부터의 적절한 부피차를 계산할 수 있고 유동을 적절히 조정할 수 있다.
전술한 설명은 본 특허출원의 청구 대상의 개요를 제공하기 위한 것이다. 이는 본 발명의 배타적인 또는 포괄적인 설명을 제공하기 위한 것이 아니다. 이하의 설명은 본 특허출원에 관한 추가적인 정보를 제공하기 위해서 포함된 것이다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은, 도관(106)을 통해서 매니폴드(104)에 연결될 수 있는 공기 샘플러(102)를 포함할 수 있다. 사용 중에, 도관(110)을 통해서 매니폴드(104)에 연결된 송풍기 또는 진공 펌프와 같은 진공원(108)이 매니폴드(104) 내에서 음압을 생성할 수 있다. 음압은 공기 또는 다른 가스와 같은 유체가 도관(112)(예를 들어, 유입 도관)을 통해서 샘플러(102) 내로 유동하게 할 수 있고 도관(106)(예를 들어, 배기 도관)을 통해서 샘플러(102)를 빠져 나가게 할 수 있다. 샘플러(102) 내로 유동하는 가스는 유량계(114)를 통해서 유동할 수 있다.
매니폴드(104)는 복수의 유입구(116)(개별적으로 유입구(116A, 116B, . . . 116FF)로 표시됨; 도 2 참조)를 포함할 수 있다. 유입구(116N)와 같은 유입구(116) 중 하나는, 예를 들어 압력 게이지(118)에 대한 연결에 의해서 매니폴드(104) 내의 압력 크기가 측정될 수 있게 하는 포트일 수 있다. 압력 게이지(118)는 매니폴드(104) 내의 압력을 측정하기 위해서 이용될 수 있다. 압력 게이지(118)는 게이지 압력 또는 절대 압력을 측정할 수 있다. 유입구(116)는 또한, 매니폴드(104)가, 다양한 위치에서의 샘플링을 가능하게 할 수 있는 다양한 도관에 연결되게 할 수 있다. 예를 들어, 도관(120)이 원격 위치(122)로부터 매니폴드(104)까지 연장되어, 원격 위치(122)로부터의 샘플링을 가능하게 할 수 있다. 본원에서 개시된 바와 같이 도관(120)을 통한 유동의 제어에서 이용하기 위해서, 유량계(124)가 원격 위치(122) 또는 매니폴드(104)에 근접하여 위치될 수 있다. 도 1은 명료함을 위해서 하나의 도관(120) 및 하나의 원격 위치(122)를 도시한다. 임의 수의 도관이 매니폴드(104)에 연결될 수 있다. 또한, 시스템(100)은 부가적인 매니폴드를 포함할 수 있고, 이는 다시 부가적인 도관에 연결될 수 있다.
압력 게이지(118) 및 샘플러(102)가 제어기(126)에 연결될 수 있다. 제어기(126)는 컴퓨터, 비례 적분 미분(PID) 제어기, 프로그래밍 가능 로직 제어기(PLC)와 같은 제어기 등일 수 있다. 동작 중에, 압력 센서, 예를 들어 압력 게이지(118), 유량계(114 및 124)는, 단속적인 신호 또는 연속적인 신호인, 하나 이상의 신호를 제어기(126)에 전송할 수 있다. 제어기(126)는 전압, 전류 또는 저항 측정과 같은 신호를 압력 측정으로 변환하기 위해서 수학식 및/또는 참조 표를 이용할 수 있고, 상기 압력 측정은 이어서 본원에 개시된 바와 같이 유량(질량 또는 부피) 측정으로 변환될 수 있다.
동작 중에, 제어기(126)는 신호, 예를 들어 전압을 진공원(108)에 전송할 수 있다. 진공원(108)의 작동은 공기 또는 임의의 다른 가스를 샘플 위치(122)로부터 샘플러(102) 내로 끌어 들일 수 있다. 공기가 시스템(100)을 통해서 유동함에 따라, 제어기(126)는 연속적 또는 단속적 신호를 압력 게이지(118) 및 유량계(114 및 124)로부터 수신할 수 있다. 압력 게이지(118) 및 유량계(114 및 124)로부터의 압력 판독값을 기초로, 제어기(126)는, 진공원(108)으로부터 전송되는 신호를 조정함으로써, 시스템(100)을 통한 공기의 유량을 조정할 수 있다.
도 2는 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 매니폴드(104)를 도시한다. 매니폴드(104)는 본원에 개시된 바와 같은 유입구(116)를 포함할 수 있다. 동작 중에, 모터(202)가 제어기(126)에 의해서 작동될 수 있다. 모터(202)의 작동은 매니폴드(104)의 하우징(204) 내의 하나 이상의 배플, 밸브, 또는 다른 유동 제어 장치가 개방, 폐쇄되게 할 수 있거나, 공기가 유입구(116) 중 특정의 하나를 통해서 달리 유동하게 할 수 있다. 결과적으로, 매니폴드(104)는 시스템(100)이 하나의 샘플러를 이용하여 다수의 위치로부터 샘플을 수집할 수 있게 한다. 예를 들어, 매니폴드(104)는 샘플러(102)가 중앙 위치에 위치되게 할 수 있고, 원격 위치들을 매니폴드(104)에 연결하는 다수의 도관들을 통해서, 청정실 시설의 상이한 지역들과 같은 원격 위치들로부터 가스를 샘플링하게 할 수 있다.
도 3은 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 유동을 측정 및/또는 제어하기 위한 시스템(300)의 개략도를 도시한다. 시스템(300)은 매니폴드(304)에 연결될 수 있는 기구(302)를 포함할 수 있다. 매니폴드(304)의 예는 본원에 설명된 매니폴드(104)일 수 있다. 매니폴드(304)는 복수의 도관(306)(개별적으로 도관(306A, 306B, 및 306C)으로 표시됨)에 연결될 수 있다. 도관(306)은 본원에 개시된 바와 같이 기구(302)가 공기 또는 다른 가스를 다수의 위치로부터 샘플링하게 할 수 있다.
기구(302)는 하우징(308)을 포함할 수 있다. 하우징(308) 내에는 입자 카운터(310), 진공원(312), 차압 변환기(314), 주변 압력 변환기(316), 및 유입구 압력 변환기(318)가 위치될 수 있다. 진공원(312)은 도관(306)을 통해서 그리고 입자 카운터(310)의 유입구(320) 내로 샘플을 끌어 당기기 위해서 진공을 내부에 생성할 수 있는 펌프, 송풍기, 또는 다른 장치일 수 있다. 예를 들어, 진공원(312)은 입자 카운터(310)의 하류에 위치될 수 있고, 입자 카운터(310)의 상류에서 진공을 생성하여 샘플을 임의의 도관(306)을 통해서 기구(302) 내로 끌어 들일 수 있다. 시스템(300)을 통한 유동 후에, 샘플은 배기구(322)를 통해서 기구(302)로부터 방출될 수 있다. 고정적이거나 조정 가능한, 벤츄리 관, 유동 제약부(flow constriction)가 입자 카운터(310)의 하류에 위치되어, 기구(302)를 통한 샘플의 유량을 조절하는데 도움을 줄 수 있다.
기구(302)가 제어기(324)에 연결될 수 있다. 제어기(324)는 본원에서 개시된 바와 같은 PID, PLC, 또는 다른 제어기일 수 있다. 제어기(324)는 하우징(308)의 외부에 또는 하우징(308)의 내부에 위치될 수 있다. 압력 변환기(314, 316, 및 318)가 유선 또는 무선 연결을 통해서 제어기(324)에 전기적으로 커플링될 수 있다.
압력 변환기(316 및 318)가 절대 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력 변환기(318)가 절대 압력을 측정할 수 있고, 압력 변환기(316)는 주변 압력을 측정할 수 있다. 차압 변환기(314)는 입자 카운터(310)의 유입구(320)와 배기부(326) 사이의 압력차를 직접 측정할 수 있다.
압력 변환기(314, 316, 및 318)의 각각은 신호(예를 들어, 전기 및/또는 전자기 신호)를 제어기(324)에 전송할 수 있고, 제어기는 다시 보정 수학식 또는 참조 표를 이용하여 이러한 신호를 압력으로 변환할 수 있다. 제어기(324)는, 이하에서 설명되는 수학식 1 내지 10으로, 다양한 압력, 압력차, 및 유체의 집중 특성(예를 들어, 밀도)을 이용하여 유량, 부피 유량 및/또는 질량 유량을 계산할 수 있다. 유체의 집중 특성은 제어기(324)의 메모리에 저장될 수 있거나, 적절한 열역학적 상태 수학식 또는 참조 표를 이용하여 계산될 수 있다.
본원에서 개시된 바와 같이, 진공원(312)을 제어하여 미리 설정된 유량을 전달할 수 있다. 예를 들어, 진공원(312)이 제어기(324)에 의해서 구동되어, 분당 X 리터의 유량을 전달할 수 있다. 예를 들어, 특정 유량을 유지하기 위해서, PID 제어기일 수 있는 제어기(324)는 제어 루프의 일부로서 유동 측정의 출력을 이용하여 진공원(312)의 모터를 구동할 수 있다. 제어기(324)는 유동을 설정 점까지 구동할 수 있다. 유량이 특정 유량의, 예를 들어, +/- 5% 이내에서 유지되지 않는 경우, 경보가 표시될 수 있고, 유량을 조정하기 위해서 진공원(312)의 모터에 공급되는 전압 및/또는 전류가 적절히 증가 및/또는 감소될 수 있다.
본원에서 개시된 바와 같이, 제어기(324)는 동작 중에 압력 변환기(314, 316, 및 318)로부터 신호를 연속적으로 수신할 수 있고 유량을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 다른 압력 측정 및 유체의 집중 특성과 함께 주변 압력을 이용하면, 매니폴드가 상이한 위치들로부터 샘플링하도록 변화될 때, 유량을 모니터링하고 변화시켜 유동 특성의 헤드 손실(head loss) 또는 다른 변화를 보상할 수 있다. 예를 들어, 기구가 주로 불활성 가스(헬륨, 아르곤 등)로 구성된 제1 대기로부터, 주로 질소, 산소, 수증기 및 이산화탄소로 구성된 대기 공기로 주로 구성된 제2 대기로 샘플링되도록, 매니폴드가 변화될 수 있다. 또한, 제1 대기로부터 이어지는 도관은 제2 대기로부터 이어지는 도관보다 길 수 있고, 그에 따라 더 큰 헤드 손실을 가질 수 있다.
본원에서 개시된 바와 같이, 제어기(324)는 신호를 진공원(312)에 전송하여 유량을 변경할 수 있다. 예를 들어, 유량이 미리 설정된 유량을 초과하는 경우, 제어기(324)는 신호를 전송하여 진공원(312)을 저지하고/하거나 밸브를 작동시켜 유량을 낮춘다. 유량이 미리 설정된 유량보다 적은 경우, 제어기(324)는 신호를 전송하여 진공원(312)의 모터 속력을 증가시키고/시키거나 밸브를 작동시켜 기구(302)를 통한 유량을 증가시킨다.
본원에서 개시된 바와 같이, (압력 변환기(318)에 의해서 측정되는 바와 같은) 유입구 압력은, 특별한 매니폴드 설정을 필요로 하지 않고, 기구(302)가 매니폴드(304)에 연결되어 있는 동안, 제어기(324)가 희망 유량을 유지하게 할 수 있다. 수학식 1에 기재된 베르누이 수학식 및 단순화되어 수학식 2에 기재된 질량 보존을 이용하여, 기구(302)를 통한 유량을 결정할 수 있다.
치환을 이용하여, 베르누이 수학식을 풀면, 기구(302)의 구성 요소일 수 있는 벤츄리 관 또는 다른 유동 제약부의 특성과 같은 기구(302)의 매개변수와 관련하여 유입구(320)에서의 속도를 결정할 수 있다.
[수학식 1]
[수학식 2]
수학식 1 및 2에서, p는 유체의 압력이고, ρ는 유체의 밀도이고, v는 유체의 속도이고, A는 면적이며, 'throat'는 벤츄리 관의 스로트(throat)를 나타낸다. 수학식 2를 수학식 1에 대입하여 하나의 미지수를 제거할 수 있다.
[수학식 3]
이제 수학식 3을 더 단순화하여, 수학식 4A, 4B, 및 4C에 기재된 바와 같이 유입구(320)에서의 속도를 결정할 수 있다.
[수학식 4A]
[수학식 4B]
[수학식 4C]
유입구(320)에서의 부피 유량이 수학식 5에 기재된 바와 같이 계산될 수 있다.
[수학식 5]
Q는 부피 유량이다. 이제, 수학식 6에 기재된 바와 같이, 수학식 4C를 수학식 5에 대입할 수 있다.
[수학식 6]
이제 유입구(320)에서 부피 유동이 계산되고, 헤드(즉, 입자 카운터(310) 상류의, 도관(306)에 대한 유입구)에서의 부피 유동이 또한 질량 보존(수학식 7) 및 이상 가스 법칙(수학식 8)을 이용하여 계산될 수 있다.
질량 보존으로부터:
[수학식 7]
이상 가스 법칙으로부터, 유체의 밀도는 다음과 같이 압력에 직접적으로 비례한다:
[수학식 8]
시스템(300) 내의 각각의 위치에서의 밀도를 계산할 수 있고, 수학식 6과 함께 이용하여 수학식 9에 기재된 바와 같이 유량을 계산할 수 있거나, 밀도 항이 수학식 10에 기재된 바와 같이 각각의 위치에서의 압력으로 대체될 수 있다.
[수학식 9]
마지막으로, 수학식 6을 수학식 9에 대입하여, 헤드에서의 유동을 획득한다.
[수학식 10]
방출 계수(C d )는 기구의 유동 보정 중에 계산된다. 유동이 Δp 측정 위치의 상류에서 정확할 필요가 있는 기구에서, P inlet /P amb 항이 사용된다. 이러한 유형의 기구(302)의 예에는 활성 공기 샘플러가 포함된다. 활성 공기 샘플러에서, 충격이 발생하는 헤드는 유동 정확도가 유지되어야 하는 곳이다. 측정이 기구의 유입구에서 정확할 필요가 있는 광학 입자 카운터에서, P inlet /P amb 의 항이 1로 설정된다. 또한, 상이한 유형의 가스들이 사용될 때, 밀도가 계산되고 가스 상수를 기초로 교정된다. 따라서, 상기 수학식을 이용하여, 공기 또는 다른 가스의 유량을 시스템(300)에서 결정할 수 있다.
도 4는 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 제어기(400)의 개략도를 도시한다. 제어기(400)를 이용하여 제어기(126 및 324)를 구현할 수 있다. 제어기(400)는 프로세서(402) 및 메모리(404)를 포함할 수 있다. 메모리(404)는 소프트웨어 모듈(406) 및 특성 데이터(408)를 포함할 수 있다. 프로세서(402)에서 실행되는 동안, 소프트웨어 모듈(404)은, 예를 들어, 도 5 및 도 6과 관련하여 후술되는 방법(500 및/또는 600)에 포함된 하나 이상의 스테이지를 포함하는, 시스템을 통한 유체의 유량을 측정 및/또는 제어하기 위한 프로세스 또는 프로세스들을 수행할 수 있다. 제어기(400)는 또한 하나 이상의 사용자 인터페이스(410), 하나 이상의 통신 포트(412), 및 하나 이상의 입/출력(I/O) 장치(414)를 포함할 수 있다.
본원에서 개시된 바와 같이, 소프트웨어 모듈(406)은 명령어를 포함할 수 있고, 이러한 명령어는, 프로세서(402)에 의해서 실행될 때, 제어기(400)가 신호를 수신하게 한다. 예를 들어, 본원에서 설명된 것과 같은 압력 변환기가 신호를 제어기(400)에 전송할 수 있고, 이러한 신호는 I/O 장치(414) 또는 통신 포트(412)를 통해서 수신될 수 있다. 명령어는, 프로세서(402)에 의해서 실행될 때, 제어기가 신호를 전송하게 할 수 있다. 예를 들어, 제어기(400)는 신호를 사용자 인터페이스(410), 통신 포트(412), 및/또는 I/O 장치(414)에 전송하여, 경고를 활성화시키거나, 시스템 정보를 디스플레이하거나, 유동을 턴 온 또는 턴 오프시키도록 밸브를 제어하거나, 펌프/진공원을 제어하거나, 기타 등등을 할 수 있다.
특성 데이터(408)는 유체에 대한 집중 특성 데이터뿐만 아니라, 본원에서 개시된 시스템의 벤츄리 관 및 다른 구성요소의 특성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특성 데이터(408)는, 압력 및/또는 압력 변환기로부터 수신된 전압과 같은 신호를 압력 및/또는 온도로 변환하기 위해서 사용되는 참조 표 또는 수학식을 포함할 수 있다. 또한, 특성 데이터(408)는 벤츄리 관 유입구, 출구, 및 스로트 섹션의 직경을 포함할 수 있다. 특성 데이터(408)의 다른 비제한적인 예는, 본원에서 개시된 다양한 시스템이 동작되는, 동작 진공 압력, 희망 유량, 및/또는 희망하는 또는 미리 설정된 유량 범위를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(410)는, 사용자가 제어기(400)와 인터페이스할 수 있게 하는 임의의 수의 장치를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(410)의 비제한적인 예에는 키패드, 마이크로폰, 디스플레이(터치스크린 또는 기타) 등이 포함된다.
통신 포트(412)는 제어기(400)가, 비제한적으로, 원격 컴퓨팅 장치, 예를 들어 서버 또는 다른 원격 컴퓨터, 모바일 장치, 예를 들어 사용자 스마트폰, 주변 장치 등과 같은, 다양한 정보 공급원 및 장치와 통신하게 할 수 있다. 통신 포트(412)의 비제한적인 예는 이더넷 카드(무선 또는 유선), Bluetooth® 송신기 및 수신기, 근거리 통신 모듈 등을 포함한다.
I/O 장치(414)는 제어기가 정보를 수신 및 출력하게 할 수 있다. I/O 장치(414)의 비제한적인 예는 압력 및 온도 변환기, 경보(시각적 및/또는 청각적), 카메라(정지 또는 비디오) 등을 포함한다.
도 5는 본 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 유동을 제어하기 위한 그리고 유량을 측정하기 위한 방법(500)을 도시한다. 방법(500)은 유동이 생성될 수 있는 단계(502)에서 시작될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 개시된 바와 같이, 진공원이 진공을 생성하여, 유체를 매니폴드를 통해서 기구에 유체적으로 연결된 하나 이상의 도관을 통해서 제1 속도로 끌어 당길 수 있다.
유체가 기구를 통해서 유동하는 동안, 다양한 압력 및 압력차가 측정될 수 있다(504). 예를 들어, 기구의 유입구에서의 유입구 압력 및 기구에 근접한 주변 압력이 측정될 수 있다. 또한, 기구의 유입구와 기구의 배기구 사이의 압력차가 측정될 수 있다. 예를 들어, 다양한 압력 변환기가 신호를 제어기에 전송할 수 있고, 제어기는 신호를 압력 측정으로 변환할 수 있다.
압력에 더하여, 기구를 통해서 유동하는 유체의 온도가 측정될 수 있다(506). 예를 들어, 하나 이상의 온도 변환기가 기구에 대한 유입구 부근에 및/또는 기구 내에 위치될 수 있다. 온도 변환기는 본원에서 개시된 바와 같이 신호를 전송할 수 있고, 그에 따라 제어기는 유체의 온도를 결정할 수 있다.
다양한 압력 및/또는 온도 측정을 이용하여, 기구를 통한 유량이 결정될 수 있다(508). 유량은 질량 유량 또는 부피 유량일 수 있다. 예를 들어, 시스템을 통해서 유동하는 가스의 온도 및 압력을 이용하여, 가스의 밀도가 이상 가스 법칙을 통해서 결정될 수 있다. 가스의 집중 특성인 밀도를 이용하여, 질량 유량과 같은 유량이 상기 수학식 1 내지 10으로 결정될 수 있다.
결정된 유량을 기초로, 유량을 조정할 수 있다(510). 예를 들어, 유량이 유량 범위를 벗어날 때, 유량이 증가 또는 감소될 수 있다. 유량을 증가 또는 감소시키는 것은 교정 인자로서 가스의 밀도를 이용하여 유량을 교정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유량이 질량 유량인 경우, 가스의 밀도가 변화될 때, 유량은 가스의 밀도 변화에 비례하여 변화될 수 있다.
본원에서 개시된 바와 같이, 환경 조건의 변화 및/또는 시스템의 변화로 인해 유량의 편차가 발생할 수 있기 때문에, 유량이 모니터링될 수 있고 조정이 이루어질 수 있도록, 방법(500)이 연속적으로 반복될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 개시된 바와 같이, 매니폴드는 상이한 위치들이 하나의 기구로 샘플링되게 할 수 있다. 매니폴드가 하나의 위치로부터 다른 위치로 샘플링하도록 재구성될 때, 다양한 위치들을 연결하는 도관의 특성으로 인해서 진공원의 주어진 전력 설정에 대한 유량이 변화될 수 있다. 고압 또는 저압 기후 시스템이 지역을 통해서 이동할 때, 주변 온도 및/또는 압력이 변화될 수 있고, 그에 따라 진공원의 주어진 전력 설정에 대한 유량을 변경할 수 있다. 방법(500)은 유량을 조정하여 변화되는 조건을 보상하게 할 수 있다.
도 6은 이러한 개시 내용의 적어도 하나 예에 따른 방법(600)을 도시한다. 방법(600)은 샘플링이 시작될 수 있는 단계(602)에서 시작될 수 있다. 본원에서 개시된 바와 같이, 샘플링은 진공을 생성하는 것 및/또는 유체가 입자 카운터 또는 활성 공기 샘플러와 같은 기구를 통해서 달리 유동하게 하는 것을 포함할 수 있다.
유체가 시스템을 통해서 유동할 때, 유동 값은 본원에서 개시된 바와 같이 제어기를 통해서 프로세스될 수 있다(604). 예를 들어, 다양한 변환기가, 방법(600)을 구현하는 PID 제어기에 신호를 전송할 수 있다. 다양한 유동 값들이 유동의 매개변수일 수 있다. 예를 들어, 유동 값은 유동 측정 장치에 의해서 측정된 유량, 압력 변환기에 의해서 측정된 압력, 온도 변환기에 의해서 측정된 온도를 포함할 수 있다. 또한, 유동 값은 계산된 값, 예를 들어 질량 유량, 부피 유량 등을 포함할 수 있다.
유동 값은 또한 메모리로부터 검색된 값, 예를 들어 유량 오류 최소 및 최대 값을 포함할 수 있다. 최소 및 최대 값은 유량의 범위 및/또는 희망 유량으로부터의 최대 편차를 특정할 수 있다. 예를 들어, 유동 오류는, 유동이 약 0.25 lpm과 같은 절대 값만큼, 및/또는 평균 유량의 +/- 2.5%와 같은 유량의 백분율만큼 희망 유량으로부터 벗어날 수 있다는 것을 특정할 수 있다.
판단 블록(606)에서, 현재 유동 값(유동 값 중 하나 또는 전부)이 유동 값의 이전의 판독값/계산으로부터 벗어 났는지의 여부를 결정할 수 있다. 편차가 없는(즉, 유동 값들이 동일한) 경우에, 방법(600)은, 유동의 구동부(예를 들어, 진공원)가 조정되지 않는 단계(608)로 진행할 수 있다. 달리 말해서, 유동이 희망 유동 조건으로부터 벗어나지 않은 경우에, 유동은 조정되지 않는다.
유동 값의 하나 이상이 이전의 판독값으로부터 벗어난 경우, 방법(600)은 판단 블록(610)으로 진행할 수 있고, 이러한 판단 블록에서 PID 출력 값(즉, 유동 값)이 유동 증가 최대치보다 큰 지의 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 최대치를 나타낼 수 있는 값(RSFLOWINCMAX) 미만으로 유량이 감소되었다는 것을 PID 출력 값이 나타내는 경우, 유량을 증가시킬 필요가 있을 때까지 유량이 감소될 수 있다. 유량이 감소되었다는 것을 PID 출력 값이 나타낼 때, 유동 구동부가 증가될 수 있다(612). 예를 들어, 유량이 감소될 때, 유동의 구동부가 RSFLOWINCMAX 만큼 증가되어 유량을 증가시킬 수 있다.
유동 값이 유동 증가 최대치보다 크지 않은 경우, 방법(600)은 판단 블록(614)으로 진행할 수 있고, 이러한 판단 블록에서 PID 출력 값(즉, 유동 값)이 유동 감소 최대치보다 작은 지의 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 최대치를 나타낼 수 있는 값(RSFLOWDECMAX) 초과로 유량이 증가되었다는 것을 PID 출력 값이 나타내는 경우, 유량을 감소시킬 필요가 있을 때까지 유량이 증가될 수 있다. 유량이 증가되었다는 것을 PID 출력 값이 나타낼 때, 유동 구동부가 감소될 수 있다(616). 예를 들어, 유량이 증가될 때, 유동의 구동부가 RSFLOWDECMAX 만큼 감소되어 유량을 감소시킬 수 있다.
PID 값이 RSFLOWDECMAX 또는 RSFLOWINCMAX 보다 클 수 있을 때의 예는, 다른 위치로부터의 샘플링이 가능하도록 매니폴드가 변화될 때일 수 있다. 예를 들어, 제1 설정으로부터 제2 설정으로 변화될 때, 매니폴드는 기구를 더 큰 헤드 손실을 갖는 도관에 연결할 수 있고, 이는 다시 유량이 신속하게 감소되게 할 수 있다. 다른 경우는, 정상 상태 조건에 도달할 때까지 시스템이 과도 유동으로 동작되는 초기 시작 중일 수 있다. RSFLOWDECMAX 또는 RSFLOWINCMAX 만큼 유동을 증가 또는 감소시키는 것에 의해서, PID 제어기는, 희망 유량의 오버슈팅이 없이, 희망 유량(즉, 정상 상태 조건)에 점진적으로 접근할 수 있다.
유동 값이 유동 감소 최대치보다 크지 않은 경우, 유동이 PID 값 만큼 증가 또는 감소되어 유량을 희망 유량에서 유지할 수 있다(618). PID 값 만큼 유량을 증가 또는 감소시킴으로써, 큰 편차가 발생될 수 있기 전에, 유량이 점증적으로 조정될 수 있다. 큰 편차를 피함으로서, 유동 조건의 스파이크 또는 다른 서지(surge)를 방지할 수 있다.
예에서, PID 제어기는, 기구가 샘플링 모드로 동작하는 때 및 기구가 샘플링 모드에서 동작하지 않는 때를 결정할 수 있다. 기구가 샘플링 모드에서 동작하지 않을 때, 예를 들어 매니폴드에 의해서 제1 상태로부터 제2 상태로 전이되는 동안, PID 제어기는 유량이 변화되게 할 수 있다. 기구가 샘플링 모드에서 동작한다는 것을 PID 제어기가 결정하면, PID 제어기는 본원에서 개시된 바와 같이 PID 값을 이용하여 유동을 제어할 수 있다.
당업자는, 이러한 개시 내용으로부터, 본 개시 내용의 범위에서 벗어나지 않고도, 방법(500 및 600)의 다양한 단계가 재배열될 수 있고, 생략될 수 있고, 및/또는 서로 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않고도, 방법(500)에서의 온도 측정이 생략될 수 있고, 방법(500) 또는 방법(600)이 서로의 서브루틴(subroutine)일 수 있다.
예 및 참고 사항
이하의 비-제한적인 예는 해결 과제를 해결하기 위한 그리고 본원에서 설명된 이점을 제공하기 위한 본 청구 대상의 특정 양태 등을 구체적으로 설명한다.
예 1은 매니폴드에 연결된 기구를 통한 유동을 제어하고 상기 유동의 유량을 측정하기 위한 방법이며, 상기 방법은: 상기 기구에 유체적으로 연결된 도관 내에서 제1 속도로 유동을 생성하는 단계; 상기 기구의 유입구에서의 유입구 압력을 측정하는 단계; 상기 기구에 근접한 주변 압력을 측정하는 단계; 상기 유입구 압력과 상기 주변 압력 사이의 압력차를 기초로 상기 기구를 통한 유량을 결정하는 단계; 및 상기 유량이 유량 범위를 벗어날 때, 상기 유량을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함한다.
예 2에서, 예 1의 청구 대상은, 상기 기구를 통한 유량을 결정하는 단계가 상기 유체의 집중 특성을 기초로 상기 유량을 결정하는 단계를 포함하는 것을, 선택적으로 포함한다.
예 3에서, 예 1 및 예 2 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 유체가 가스인 것, 그리고 방법이: 상기 가스의 밀도를 계산하는 단계; 및 교정 인자로서 상기 가스의 밀도를 이용하여 상기 유량을 교정하는 단계를 더 포함하는 것을, 선택적으로 포함한다.
예 4에서, 예 3의 청구 대상은, 유량이 상기 가스의 밀도를 이용하여 계산된 부피 유량인 것을, 선택적으로 포함한다.
예 5에서, 예 1 내지 예 4 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 도관 내에서 유동을 생성하는 단계가 상기 매니폴드의 복수의 포트 중 하나를 통해서 유동을 생성하는 단계를 포함하는 것을, 선택적으로 포함한다.
예 6에서, 예 1 내지 예 5 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 기구가 샘플링 모드에서 동작하는 때를 결정하는 단계를, 선택적으로 포함한다.
예 7에서, 예 1 내지 예 6 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 기구를 통한 유량을 결정하는 단계가 상기 기구를 통한 질량 유량을 결정하는 단계를 포함하는 것을, 선택적으로 포함한다.
예 8에서, 예 1 내지 예 7 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 유체의 온도를 결정하는 단계; 및 온도에 따라 달라지는 교정 인자를 기초로 상기 유량을 교정하는 단계를 선택적으로 포함한다.
예 9에서, 예 1 내지 예 8 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 기구가 활성 공기 샘플러인 것을 선택적으로 포함한다.
예 10에서, 예 1 내지 예 9 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 기구가 입자 카운터인 것을 선택적으로 포함한다.
예 11은 기구를 통한 유체의 유동의 유량을 제어하기 위한 시스템이며, 이러한 시스템은: 유입구, 출구, 및 상기 유입구와 출구 사이에 위치된 스로트를 갖는 기구; 상기 기구의 유입구 상류의 압력을 측정하도록 동작되는 제1 압력 변환기; 상기 기구에 근접한 주변 압력을 측정하도록 동작되는 제2 압력 변환기; 상기 스로트와 상기 기구의 유입구 상류의 지점 사이의 압력차를 감지하도록 동작하는 차압 변환기; 상기 차압 변환기 및 상기 제1 압력 변환기와 전기 통신하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는: 상기 기구에 유체적으로 연결된 도관 내에서 제1 속도로 유동을 생성하는 작용; 상기 제1 압력 변환기로부터의 신호를 상기 유입구 상류의 압력으로 변환하는 작용; 상기 제2 압력 변환기로부터의 신호를 상기 주변 압력으로 변환하는 작용; 상기 차압 변환기로부터의 신호를 상기 압력차로 변환하는 작용; 상기 압력차, 상기 유입구 상류의 압력, 및 상기 주변 압력을 기초로 상기 기구를 통한 유량을 결정하는 작용; 및 상기 유량이 유량 범위를 벗어날 때 상기 유량을 증가 또는 감소시키는 작용을 수행하도록 동작한다.
예 12에서, 예 11의 청구 대상은 상기 기구의 유입구를 복수의 도관에 유체적으로 연결하도록 동작하는 매니폴드를 선택적으로 포함하고, 상기 복수의 도관의 각각은 동작 중에 상기 시스템을 각각의 샘플링 위치에 유체적으로 연결한다.
예 13에서, 예 11 및 예 12 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 유동을 생성하는 작용이 상기 각각의 복수의 도관 중 하나를 통해서 유동을 생성하는 작용을 포함하는 것을, 선택적으로 포함한다.
예 14에서, 예 11 내지 예 13 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 기구를 통한 유량을 결정하는 작용이 메모리로부터 검색된 상기 유체의 집중 특성을 기초로 상기 유량을 결정하는 작용을 포함하는 것을, 선택적으로 포함한다.
예 15에서, 예 11 내지 예 14 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 유량이 부피 유량인 것을 선택적으로 포함한다.
예 16에서, 예 11 내지 예 15 중 어느 하나 이상의 청구 대상은 온도 변환기를 선택적으로 포함하고, 상기 유체는 가스이고, 상기 작용은: 상기 온도 변환기로부터의 신호를 상기 유체의 온도로 변환하는 작용; 상기 유체의 온도를 기초로 상기 가스의 밀도를 계산하는 작용; 및 상기 가스의 밀도를 이용하여 상기 유량을 교정하는 작용을 더 포함한다.
예 17에서, 예 16의 청구 대상은, 상기 기구를 통한 유량을 결정하는 작용이 상기 가스의 밀도를 이용하여 상기 기구를 통한 질량 유량을 결정하는 작용을 포함하는 것을, 선택적으로 포함한다.
예 18에서, 예 11 내지 예 17 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 기구가 샘플링 모드에서 동작하는 때를 결정하는 작용을, 선택적으로 포함한다.
예 19에서, 예 11 내지 예 18 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 기구가 활성 공기 샘플러인 것을 선택적으로 포함한다.
예 20에서, 예 11 내지 예 19 중 어느 하나 이상의 청구 대상은, 상기 기구가 입자 카운터인 것을 선택적으로 포함한다.
예 21에서, 예 1 내지 예 20 중 어느 하나 또는 임의의 조합의 장치 또는 방법이, 선택적으로, 기재된 모든 요소 또는 옵션이 이용될 수 있거나 그로부터 선택될 수 있도록 구성될 수 있다.
전술한 구체적인 설명은 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 참조를 포함한다. 도면은, 예시로서, 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 실시형태를 도시한다. 이러한 실시형태는 또한 본원에서 "예"로서 지칭된다. 일부 예는 도시되거나 설명된 요소 이외의 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자는 또한, 그러한 요소만이 도시되거나 설명된 예가 제공되는 것을 고려한다. 또한, 본 발명자는, 특별한 예(또는 그 하나 이상의 양태)와 관련한, 또는 본원에서 도시되거나 설명된 다른 예(또는 그 하나 이상의 양태)와 관련한, 도시되거나 설명된 그러한 요소(또는 그 하나 이상의 양태)의 임의 조합 또는 치환을 이용하는 예를 또한 고려한다.
본 문헌과 참조로 포함된 임의의 문헌 사이의 일치되지 않는 용법의 경우에, 이러한 문헌에서의 용법이 우선한다.
본 문헌에서, 특허 문헌에서 일반적인 바와 같이, 임의의 다른 경우 또는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 이용과 관계없이, 하나 또는 하나 초과를 포함하기 위해서 부정관사("a" 또는 "an")가 사용된다. 본 문헌에서, 달리 표시되지 않는 한, "또는"은 비배타적인 '또는'을 지칭하기 위해서 사용되고, 그에 따라 "A 또는 B"는 "A를 포함하나 B는 포함하지 않고", B는 포함하는 A는 포함하지 않고", 그리고 "A 및 B를 포함한다". 본 문헌에서, "포함하는" 및 "여기에서"와 같은 용어는 "포괄하는" 및 "그 점에서"라는 각각의 용어의 일반적인 영어의 균등물로서 사용된 것이다. 또한, 이하의 청구범위에서, "포괄하는" 및 "포함하는"은 개방형이고, 다시 말해서, 청구범위에서 해당 용어 이후에 나열된 것 이외의 요소를 포함하는 시스템, 장치, 물품, 조성물, 제형, 또는 프로세스가 여전히 해당 청구범위의 범위 내에 포함될 것이다. 또한, 이하의 청구항에서, "제1", "제2", 및 "제3" 등의 용어는 단지 표시로서 사용된 것이고, 그 대상에 수치적 요건을 부여하기 위한 것은 아니다.
전술한 설명은 예시적인 것이고 제한적인 것은 아니다. 예를 들어, 전술한 예들(또는 그 하나 이상의 양태들)이 서로 조합되어 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어 전술한 설명을 검토한 당업자에 의해서, 다른 실시형태가 이용될 수 있다. 요약서는, 기술적 개시 내용의 특성을 독자가 신속히 파악하도록, 37 C.F.R. §1.72(b)에 따라 제공된 것이다. 제출된 요약서는, 청구범위의 범위 또는 의미를 해석 또는 제한하기 위해서 이용되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 또한, 전술한 상세한 설명에서, 다양한 특징들이 함께 조합되어 개시 내용을 간소화할 수 있다. 이는, 청구되지 않은 개시된 특징이 임의의 청구범위에서 필수적이라는 것을 의미하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 본 발명의 청구 대상은 특정의 개시된 실시형태의 모든 특징을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 이하의 청구범위는 여기에서 예 또는 실시형태로서 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구범위는 별개의 실시형태로서 독자적으로 존재하며, 그러한 실시형태가 다양한 조합 또는 순열로 서로 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는, 첨부된 청구범위에 의해서 부여되는 전체 균등 범위와 함께, 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 매니폴드에 연결된 기구를 통한 유동을 제어하고 상기 유동의 유량을 측정하기 위한 방법이며:
    상기 기구에 유체적으로 연결된 도관 내에서 제1 속도로 유동을 생성하는 단계;
    상기 기구의 유입구에서의 유입구 압력을 측정하는 단계;
    상기 기구에 근접한 주변 압력을 측정하는 단계;
    상기 유입구 압력과 상기 주변 압력 사이의 압력차를 기초로 상기 기구를 통한 유량을 결정하는 단계; 및
    상기 유량이 유량 범위를 벗어날 때, 상기 유량을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기구를 통한 유량을 결정하는 단계가 상기 유체의 집중 특성을 기초로 상기 유량을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유체가 가스이고, 상기 방법은: 상기 가스의 밀도를 계산하는 단계; 및
    교정 인자로서 상기 가스의 밀도를 이용하여 상기 유량을 교정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유량은 상기 가스의 밀도를 이용하여 계산된 부피 유량인, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도관 내에서 유동을 생성하는 단계가 상기 매니폴드의 복수의 포트 중 하나를 통해서 유동을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기구가 샘플링 모드에서 동작하는 때를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기구를 통한 유량을 결정하는 단계가 상기 기구를 통한 질량 유량을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체의 온도를 결정하는 단계; 및
    온도에 따라 달라지는 교정 인자를 기초로 상기 유량을 교정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기구가 활성 공기 샘플러인, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기구가 입자 카운터인, 방법.
  11. 기구를 통한 유체의 유동의 유량을 제어하기 위한 시스템이며:
    유입구, 출구, 및 상기 유입구와 출구 사이에 위치된 스로트를 갖는 기구;
    상기 기구의 유입구 상류의 압력을 측정하도록 동작되는 제1 압력 변환기;
    상기 기구에 근접한 주변 압력을 측정하도록 동작되는 제2 압력 변환기;
    상기 스로트와 상기 기구의 유입구 상류의 지점 사이의 압력차를 감지하도록 동작하는 차압 변환기;
    상기 차압 변환기 및 상기 제1 압력 변환기와 전기 통신하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는:
    상기 기구에 유체적으로 연결된 도관 내에서 제1 속도로 유동을 생성하는 작용;
    상기 제1 압력 변환기로부터의 신호를 상기 유입구 상류의 압력으로 변환하는 작용;
    상기 제2 압력 변환기로부터의 신호를 상기 주변 압력으로 변환하는 작용;
    상기 차압 변환기로부터의 신호를 상기 압력차로 변환하는 작용;
    상기 압력차, 상기 유입구 상류의 압력, 및 상기 주변 압력을 기초로 상기 기구를 통한 유량을 결정하는 작용; 및
    상기 유량이 유량 범위를 벗어날 때 상기 유량을 증가 또는 감소시키는 작용
    을 포함하는 작용을 수행하도록 동작하는, 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기구의 유입구를 복수의 도관에 유체적으로 연결하도록 동작하는 매니폴드를 더 포함하고, 상기 복수의 도관의 각각은 동작 중에 상기 시스템을 각각의 샘플링 위치에 유체적으로 연결하는, 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유동을 생성하는 작용이 각각의 복수의 도관 중 하나를 통해서 유동을 생성하는 작용을 포함하는, 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 기구를 통한 유량을 결정하는 작용이 메모리로부터 검색된 상기 유체의 집중 특성을 기초로 상기 유량을 결정하는 작용을 포함하는, 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 유량이 부피 유량인, 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    온도 변환기를 더 포함하고, 상기 유체는 가스이고, 상기 작용은:
    상기 온도 변환기로부터의 신호를 상기 유체의 온도로 변환하는 작용;
    상기 유체의 온도를 기초로 상기 가스의 밀도를 계산하는 작용; 및
    상기 가스의 밀도를 이용하여 상기 유량을 교정하는 작용을 더 포함하는, 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기구를 통한 유량을 결정하는 작용이 상기 가스의 밀도를 이용하여 상기 기구를 통한 질량 유량을 결정하는 작용을 포함하는, 시스템.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 기구가 샘플링 모드에서 동작하는 때를 결정하는 작용을 더 포함하는, 시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 기구가 활성 공기 샘플러인, 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 기구가 입자 카운터인, 시스템.
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US5000052A (en) * 1989-05-17 1991-03-19 Sipin Anatole J Controlled sampler
US6167107A (en) * 1999-07-16 2000-12-26 Particle Measuring Systems, Inc. Air pump for particle sensing using regenerative fan, and associated methods
US8800383B2 (en) * 2009-08-24 2014-08-12 Particle Measuring Systems, Inc. Flow monitored particle sensor
BR112015031778A2 (pt) * 2013-06-28 2017-07-25 Provtagaren Ab método para a verificação da função correta de equipamento de amostragem
US20210368868A1 (en) * 2019-08-28 2021-12-02 Michael Trzecieski Vaporization device using pressure sensor for airflow determination

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