TWI432930B - 用於運送流體的方法及裝置 - Google Patents

Description

用於運送流體的方法及裝置

本發明係關於控制系統，且特定而非為限制，本發明係關於用於控制流體流量之系統及方法。

流量控制器典型為構成以基於其為依據流體流量(例如：每分鐘的立方公分數或每分鐘的公克數)之設定點而運送一種流體。當接收到設定點時，流量控制器係調整例如一閥而於穩態模式中以指定流體流量設定點運送流體。流量控制器大體上運用一種控制演算法以調整該閥之位置，而於設定點附近控制流體流量，控制演算法係基於例如是比例－積分－微分(PID)控制。

習知的流量控制器係可程式設計為藉由接收例如脈衝寬度與設定點而運送流體，極為類似於一種燃料噴射器。但是，流體流量因為例如壓力變化之結果所產生之未預期偏離設定點的偏差，可能會造成所運送流體最終量相對於設定點的顯著偏差。現有的流量控制器係未具有基於回授控制，改變/調整設定點及/或運送時間(例如：運送時窗)的能力，用以準確運送指定量的流體。此外，習知的流量控制器可修正偏離穩態流體流量設定點之偏差，但並未構成以修正其偏離量設定點的偏差。

現有的流量控制器係有作用的，但是若其用來運送定量流體的話，則不夠準確或是令人滿意。是以，存在針對於一種基於回授控制，響應於接收量設定點而接收及運送定量流體之方法及裝置的需求。

於圖式所示之本發明範例實例係概述於後。此等與其他實例係更為完整描述於【實施方式】段落中。然而，要瞭解的是：並無意圖將本發明限制於此【發明內容】或【實施方式】所述的形式。熟悉此項技術人士能夠認可的是：存在諸多的修改、等效者、或替代架構，其係落入如同申請專利範圍所表達之本發明的精神與範圍之內。

於一些實例中，本發明的特徵在於一種根據流體運送輪廓(profile)以運送定量流體之系統及方法。於此等實例中的流體運送輪廓包括一運送時窗及複數個設定點，各個設定點係對應於運送時窗之內的一指定時間瞬間。於變化例中，來自流量感測器的回授訊號係被與流體之運送有關地被使用。

於另一個實例中，本發明係的特徵可在於流體運送之方法，其包括：將一流量控制器之一可變位置閥的位置從一閉合位置改變成一第一位置，用以響應於接收一量指標(indicator)以起始流體之運送，該量指標係指示定量的流體，且將該可變位置閥的位置從該第一位置加以調整直到運送定量的流體為止。於此實例中，調整係基於一流量指標及一流體運送輪廓，該流量指標係指示流體的流動。

於又另一個實例中，本發明的特徵可在於一種裝置，其包括：一記憶體，其係建構成用以儲存流體運送輪廓。此外，於此實例中之裝置包括：一處理器，其係被建構成用以存取該流體運送輪廓且根據該流體運送輪廓來控制一可變閥，藉以運送指定量的流體。

根據本發明數個實例，指定量的流體係響應於針對定量流體之要求而由一流量控制器所運送。舉例而言，於諸多實例中，一流量控制器係接收作為設定點之指定量的指標，其指出流體之總莫耳(mole)數或總質量，且運用一回授訊號，流量控制器係根據一流體運送輪廓來控制流體流量，以調整一可變閥，直到運送了定量流體為止。舉例而言，於一實例中之回授訊號係自一流量感測器之測量，但是如進而論述於本文之中的，在其他實施方式中係使用其他的回授指標。

於一些變化例中，流量控制器係亦運用回授訊號以監視指定量的流體，藉以在需要時調整流體運送輪廓，以確保定量流體的運送。在諸多實施之中，流體運送輪廓係一組指標，其係用來在一段時間期間運送某量的流體。舉例而言，於一些實例中，流體運送輪廓係一組閥指標連同對應的時間。於一些實施方式中的流體運送輪廓係以數學的方式推導出來，而在變化例中，輪廓係基於諸如最小運送窗或閥特性的限制而建構成的。

有利的是，數個說明性實例係允許流體可以響應於針對指定量流體的請求而被運送。舉例而言，於半導體製造環境之情況中，已發現到：運送指定量之反應物係特別有助益，這是因為與製造相關的處方經常為依據質量(例如：莫耳)的量而定義。

現在參考圖式，其中，在數個圖式中相同或相似的元件係以相同的參考符號標示，且特別參考圖1，其說明了說明性的環境，其中，流量控制器100係建構成用以將定量的流體從流體容器120運送至反應器皿180。不同於接收在例如流率方面的設定點指標，於此實例中的流量控制器100係被建構成用以接收一量設定點110(例如：總質量設定點或總莫耳設定點)，其為要被運送到反應器皿180之定量流體的指標。量設定點110係基於例如對於反應器皿180之反應所需要的流體之總莫耳數。

於操作時，在此實例中的流量控制器100係根據響應於接收量設定點110的流體運送輪廓而將流體從流體容器120運送至反應器皿180。量設定點110係經由例如控制伺服器而從使用者所接收的；在其他實例中，量設定點110係局部地儲存於在有需要時存取之流量控制器100的一預先程式設計數值。

當流體流動時，在此實例中的流量控制器100係亦監測其參考流體運送輪廓與量設定點110所運送之流體的總莫耳數，此外，流量控制器100係基於該監測以作出對於流量及/或流體運送輪廓的調整，直到量設定點110所指定的定量流體已經運送為止。在數個實例中，流體容器120與流量控制器100係配置以使得流體容器120可以傳遞連續的上游壓力至流量控制器100。

在一些實例中，流體係一種液體(例如：硫酸)，而於其他實例中則為一種氣體(例如：氮氣)，但熟悉此項技術人士在具有此揭示內容之裨益而將理解的是：流量控制器100所運送的流體可為任何種類的流體，包括例如於任何相(諸如：氣體或液體)之元素及/或化合物的混合物。在許多實例中流量控制器100係建構成用以運送在高壓、低溫下的流體且將流體運送至不同型式的容器或器皿。

接下來參考圖2，其顯示關於圖1所描述之流量控制器100的實例。明確而言，圖2所描繪之流量控制器200包括：一流量感測器202、一處理器204、一可變閥206、與一記憶體208。於許多實例中流量感測器202係藉由熱流量感測器實現，但在其他實例中係利用層流式流量感測器、科氏(coriolis)流量感測器、超音波流量感測器、或差動式壓力感測器。於變化形式中，流量感測器202係與其他感測器的任何組合結合，以準確測量流量(例如：溫度感測器及/或壓力換能器)。於一些實例中，流量感測器202係以除了流量感測器外的感測器來取代，且來自該感測器的一個或多個數值係由流量控制器200所運用，以計算出在一給定時間之流體運送量。

在此實例中的可變閥206係任何適當型式之可變閥，其係以任何方式改變流體的流動。舉例而言，可變閥206係具有可變孔的閥或是具有多個預設位置的閥。在數個實例中，可變閥206在開啟及/或閉合時係接收來自正在被運送之流體的連續上游壓力。

在數個實例中的記憶體208係被用來儲存原始的測量值及對應的測量時間。在其他實例中，除了(或取代)原始測量值與對應測量時間之外，記憶體208係儲存已經由流量控制器200所運送之流體的執行總量。舉例而言，於一實例中，處理器204係計算於一給定時間之流體的運送量，且儲存該值於記憶體208中。於第二與稍後的時間，處理器204係計算流體的更新運送量，且該運送量之數值係以更新運送量的數值來取代。如進一步論述於本文中，此等實例中的之執行總量係參考量設定點110被用來確定是否應該調整可變閥206的位置。

在操作時，說明性的流量控制器200係使用回授迴路而根據流體運送輪廓以運送由一量設定點所指出的定量流體。一些說明性回授迴路係參考圖4與圖7而進一步描述於本文中。於本實例中的流體運送輪廓係儲存於記憶體208中，但是此顯然非為必要的，在其他實例中，一個或多個流體運送輪廓係儲存於控制器外部且在必要時擷取。

在數個實例中，流體運送輪廓係可以基於一個或多個因素而調適。於許多實例中，舉例而言，該組的指標(例如：閥設定指標)與在流體運送輪廓中之對應時間(其於本文亦稱為流體運送輪廓的形狀)之諸值係基於一或個多個因素變化，此或此等因素包括例如期望的準確度程度、用於流體運送的所需時窗、流率、及如進一步描述於本文中一個或多個其他限制。

作為一個實施例，在許多實例中流體運送輪廓的形狀係被建構成以根據一或多個因素而改變可變閥206在流體運送窗開啟及閉合的方式。於許多實施之中，運送輪廓係設計以於短時間內(例如：500毫秒)運送流體，但在一些實施中，流體運送輪廓係設計成基於不僅基於流體所被運送的時間週期及/或流率，且亦基於一個或多個其他限制。

作為實施例，於一些實例中流體運送輪廓係包括指標，此等指標係被建立以使得可變閥206可以逐漸地開啟，以防止感測器(例如：流量感測器202)達到一飽和點。然而，於其他實例中，流體運送輪廓係構成以使得可變閥206以飽和一個或多個感測器的速率來運送流體。

於一些實例中，流體運送輪廓係根據數學方程式的組合，包括例如線性方程式、對數函數、雙曲線方程式、步進函數、暫態函數、與微分方程式，且在數個實施中，流體運送輪廓係針對特定型式的流體運送而具體地建構。

根據許多實例，當正在運送流體時，來自流量感測器202之測量係由處理器204所運用，用以根據流體運送輪廓調整可變閥206之位置。以此種方式，當自流量感測器202之流量測量指出流動正在脫離流體運送輪廓時，可以調整可變閥206的位置以符合流體運送輪廓。於一些實例中，流量控制器200係利用一種比例－積分－微分(PID)控制演算法，但是於其他實例中則運用其他控制演算法。

於許多實施中，流體運送輪廓係當可變閥206正在運送流體的同時作調整。於一個實例中，舉例而言，來自流量感測器202之測量係由處理器204所運用，以改變流體運送輪廓。作為一個施實例，若處理器204決定(例如：運用來自流量感測器202之測量)流體運送輪廓將並未於其現存狀態運送指定量的流體，流體運送輪廓係被調整以使得能夠運送該指定量。

在說明性實例中的流量控制器200係基於來自流量感測器202之測量與其對應的測量時間而計算出流體的運送量。流體的運送量(本文亦稱為流體目前的運送量)係為使用最近測量之流量控制器200所已經運送的流體量。在此實例中，用來計算運送量之測量與對應測量時間係儲存於記憶體208中。在其他實例中，測量與對應測量時間係儲存於中央伺服器(未顯示)中且由處理器204所存取。

在說明性實例中的流體運送量係運用適當的流體方程式及/或數學技術計算出來。舉例而言，以每秒的公升的流量測量與以毫秒的對應測量時間係例如運用有限元件分析來積分，用以算出於任何給定的測量時間的總莫耳數。對於流量測量之調整係運用例如流量感測器202及/或處理器204之任何組合而作成，運用任何技術以得到準確的流量測量，諸如：非理想的流體方程式、經驗方程式、及/或關於例如流量控制器、閥、壓力及/或溫度之係數。於變化例，亦對於其他測量或計算值進行調整，以補償例如由於處理時間所產生的延遲或是構件的實際限制。

雖然圖2顯示：流量感測器202、處理器204、可變閥206、與記憶體208係整合於流量控制器200而為單個裝置，於一些實例中，該等構件係組合或分成不同的構件及/或裝置。舉例而言，在一個實例中記憶體208係嵌入處理器204而成為例如小型快取記憶體，或於另一個實例中係整合至單獨集中式伺服器(未顯示)中，其儲存針對於流量控制器200或針對數個分佈及/或級聯式流量控制器之資料。同樣地，在其他實例中，可變閥206係與在例如流量感測器202及/或流量控制器200上游或下游的流量控制器200分開的構件。同樣地，於另一實例中，流量感測器202係為與流量控制器200分開的構件，而流量控制器200則為在與該流量控制器200相關聯的任何其他構件上游或下游。

雖然設定點、測量、與計算係參照本文所述之任何諸多實例而以莫耳(mole)來表示，在其他實例中，此等諸值係以例如公克的其他單位表示或以單位之組合表示。於數個實例中，測量係運用處理器204及/或與流量控制器200的構件相關之處理器而轉換成適當或特定的單位。

接著參考圖3A至圖3C，分別描繪示例性流體運送輪廓300、閥位置310對時間、與流體運送量330對時間的曲線圖。如圖3A至圖3C所示，於時間A處，一量設定點係由流量控制器所接收，其指出將要運送之指定量的流體，且於時間B處，係運送指定量320的流體。

如於圖3A所示，於此實施例中的流體運送輪廓300係被算出，以便於運送由一設定點所指定的流體量。明確而言，此實施例中的流體運送輪廓300係一組閥指標連同對應時間，此等時間為致使在時間A與時間B之間流量控制器所運送的某量流體。根據此流體運送輪廓300，閥係於時間A處開啟至50%，且保持於該位置直到閥係關閉於時間B。時間A與時間B之間的時間期間稱為運送時窗。於一些實例中，運送時窗之持續期間係非加諸於流量控制器之限制，但於許多實例中，流體運送時窗之持續期間，諸如最大運送時窗或最小運送時窗，係為反映於流體運送輪廓中的限制。

在一些實例中，運送時窗係基於例如所要運送的流體指定量及/或流量控制器的特徵而決定。舉例而言，如果要運送大量的流體且流量控制器實際上無法於某一運送時窗之內運送流體的話，運送時窗將會增大。另一方面，若流體的指定量很小的話，基於流量控制器，流體運送時窗係縮短。

於許多實例中，閥指標及/或對應於流體運送輪廓內至少一個閥指標的時間是基於一或多個限制而修改，但是在其他實例中，一流量控制器係加以程式設計以使得流量運送輪廓不會基於限制的變化而改變。

圖3B係顯示：在時間A處，當流量控制器接收該量設定點時，閥位移310係立刻根據圖3A所示的流體運送輪廓300而增大至50%。如圖所示，閥位移310係保持於50%，直到圖3C中之流體運送量330的值達到設定點320為止，然後閥係閉合且閥位移改變至零。圖3C所示的流體運送量的曲線圖係對應圖3B所示之閥位置的變化，且如圖3C所示，流體運送量330係當量設定點被接收時而於時間A為零，且增大而直到於時間B的流體運送量330達到設定點320為止。

圖3A至圖3C係描繪流量控制器之示範操作，其包括實質固定監視流體之流量及對於閥位移之調整，以符合於圖3A之流體運送輪廓。於此實施例中，流體運送輪廓300不須要調整來運送定量流體。然而，於一些實例中，流體運送輪廓亦作調整以提供準確量的流體。

在諸多實例中，流體運送輪廓係當接收到量設定點時由流量控制器計算出來。於一個實例中，舉例而言，一流量控制器係基於例如運送時窗限制及/或可變閥特徵之限制而運用方程式來計算/決定用於運送定量流體的最佳流體運送輪廓。作為一個實施例，若可變閥包括無法於特定流率準確運送流體的一孔的話，流率係從一流體運送輪廓之計算排除。

於一些實例中，流量控制器係被加以程式設計而具有例如典型的流體運送輪廓形狀，其係被調整以運送由量設定點所指定之特定量的流體。舉例而言，如果在這些實例中的流量控制器被加以程式設計成藉著遞減開啟與遞減閉合的輪廓來典型地運送流體，當接收到量設定點時，流量控制器係調整在開啟輪廓與閉合輪廓之內的指定值，用以確保由量設定點所指定的特定量流體之運送，同時維持其概括遞減的形狀。

接著參考圖4，所示的是根據流體運送輪廓運送定量流體之示範方法的流程圖。如圖所示，指出將由流量控制器(例如：流量控制器100、200)所運送之指定量流體的量設定點係被接收(方塊400)，且響應之，一閥(例如：閥206)係根據流體運送輪廓而開啟以開始運送流體(方塊410)。

在許多實例中，流體運送輪廓係基於量設定點所指出的流體之量而建構成，使得流量控制器將閥開啟至一預定點。舉例而言，若量設定點指出：相對於閥之運送容量與響應時間要運送少量流體的話，流體運送輪廓係建構成使得該閥係開啟至其全運送容量的一部分。於一些實例中，可變閥係開啟至一準確特徵的位置。

在流體開始流過閥之後，一回授迴路係被用來監視流體的運送量且調整可變閥及/或流體運送輪廓，直到完全運送指定量為止。如圖4所示，舉例而言，一旦開啟該閥(方塊410)，流體流量係被測量且與指示測量流量的時間的對應測量時間相關聯(方塊420)。流體運送量接著係基於測量的流量與對應測量時間而計算出來(方塊430)。於此實例中，只會儲存流體被運送的量的值，且這個值係在當測量到新的數據點時被更新(方塊420)。在其他實例中，每個流量測量與對應測量時間都會被儲存，且流體運送量係基於儲存組的流體流量與時間測量而計算出來。

如圖4所描繪，算出的流體運送量係接著參考量設定點與流體運送輪廓而處理(方塊440)。若尚未達到量設定點，且若必要的話，流體運送輪廓係被調整(方塊450)且/或可變閥之位置係被調整(方塊460)。舉例而言，如果根據計算的流體運送量及基於流體運送輪廓而計畫的是：定量的流體係將不會在一指定時間運送窗之內運送，流體運送輪廓係調整以加速流體的運送，且一訊號係送出以基於新的流體運送輪廓調整可變閥之位置。於一些實例中，流體運送輪廓係透過流體運送輪廓之減速而調整。

於一些實例中，調整流體運送輪廓之決策係基於針對偏離流體之計畫的運送量之偏差的一臨限值。舉例而言，流量控制器係被加以程式設計來在如果計畫的最終運送量將超過如由一量設定點所指出之運送流體指定量的＋/－3%的話調整流體運送輪廓。在此等實例中流量控制器係運用目前計算之流體運送量與流體運送輪廓以計畫最終的流體運送量，且如果將運送流體指定量的例如僅95%的話，流量控制器係調整流體運送輪廓。於此狀況下，流體運送輪廓係藉由增加流體運送輪廓中的流量指標而被調整以例如更為積極地運送流體。於其他實例，並不會調整流體運送輪廓，直到例如多於二個的測量及/或計算值超過一臨限值為止。

於數個實例中，即使流體運送輪廓未在方塊450處調整，都會進行閥的調整(方塊460)。舉例而言，若測量的流體流量已經偏離該流體運送輪廓，但是不足以觸發流體運送輪廓調整(方塊450)的話，一訊號係被送出至可變閥來調整其位置(方塊460)以符合流體運送輪廓。

在已經對於流體運送輪廓(方塊450)及/或可變閥(方塊460)進行任何需要的調整之後，流量控制器係繼續測量流體流量且使測量與一測量時間相關連(方塊420)。此外，若判定不需要對於流體運送輪廓做出調整(方塊450)且判定對於可變閥位置之調整為不必要(方塊460)的話，流量控制器係繼續測量流體流量且使該等測量與測量時間相關連(方塊420)。

於說明的實例中，方塊420至460係代表一回授迴路，該迴路係重複直到判定已經達到量設定點為止(方塊440)，且若已經達到的話，則一訊號係送出以閉合可變閥(方塊470)。作為一個實施例，若所算出的流體運送量大於或等於量設定點的話，則送出一閉合訊號至可變閥。於諸多實例中，訊號係在達到量設定點為之前送出以閉合可變閥。舉例而言，若可變閥之響應時間很慢的話，預計到當可變閥響應且實際閉合時，最終的運送量將會符合量設定點，而發送出閉合可變閥的訊號。

回授迴路之循環時間(於此說明性實例為執行描繪於方塊420到460中之步驟所需時間)係依照一個或多個變數而調整，該等變數尤其包括：可變閥的響應時間、流體指定量、用於運送流體的時窗、及接收流體指定量之系統的需求。舉例而言，若可變閥的響應時間相較於執行回授迴路所耗費的時間來說很長的話，回授迴路之循環時間係增加，使得可變閥係允許適當的時間以響應且流體流量測量係將不會是被不必要地處理。於此情況中並未適當調諧之回授迴路將造成系統不穩定度，因為回授迴路可能基於閥之緩慢響應而送出過度修正的訊號。於一些實例中，若流體之指定量係相當小或運送時窗很短的話，回授迴路之循環時間係被減少以確保測量會被處理且閥的調整能夠足夠快地進行以準確運送定量流體。

在一些實例之中，圖4所示的流程圖及/或回授迴路中的步驟順序係被調整。舉例而言，於許多實例中，訊號係在流體運送輪廓被調整之前送出來調整可變閥之位置。於其他實例中，在計算流體運送量之前，一訊號係基於流體流量測量送出以調整可變閥，且於又其他實例中，測量、計算、與調整之速率係不同。舉例而言，流體流量值可以用比對於流體運送輪廓及/或可變閥位置所做的調整更快的速率來測量。此外，流體運送輪廓的調整速率與可變閥位置的調整速率可以不同，且甚至可以在並聯的回授迴路中執行。

接著參考圖5A至圖5C，所示的分別為描繪對應於流量控制器(例如：流量控制器100)響應於一量設定點與一運送時窗限制之流體運送輪廓500、閥位移510對時間、與流體運送量520對時間的曲線圖。如圖5A所示，於此實施例中的流體運送輪廓係基於流量控制器之計算且基於運送時窗限制530而從初始流體運送輪廓500改變至修改後的流體運送輪廓505。於時間W處，如圖5A至圖5C所示，一量設定點係由指出要運送的流體量的流量控制器所接收。基於彥W之起始時間與運送時窗之持續期間，流量控制器必須在時間Z之前運送指定量540的流體。

如圖5B所示，於時間W處，當流量控制器接收量設定點時，此實施例中的閥位移510係根據圖5A所示之初始流體運送輪廓500而立即增大至50%，圖5A亦指出閥位置要維持於50%，直到閥時間Y閉合為止。如圖5C所示，流體運送量520係當閥為開啟時而於時間W處從零逐漸增加，直到運送量520達到指定量540為止。於此實施例中，流量控制器係運用一種演算法(例如：參照圖4所述的演算法)而監視及處理流體流量的測量，用以運送指定量540的流體。

如圖5C所示，基於目前的流體運送量520且基於圖5A所示之初始的流體運送輪廓500，於此實施例中的流量控制器係計算在時間X處的投影流體運送量560。於此實施例中，投影的流體運送量560係顯示：運用50%的閥位移而將不會在時間Z之前達到指定量540，且因為計算之結果，在時間X處，圖5A中的流體運送輪廓係從初始流體運送輪廓500改變至修改後的流體運送輪廓505。如圖5B所示，符合圖5A之流體運送輪廓變化，閥位移510係改變至80%。這個位移變化係引起於流體運送之加速及如圖5C所示之於時間X之曲線520的屈折變化。

如圖5B所描繪的，根據圖5A中修改後的流體運送輪廓505，於時間Y處，閥係閉合且閥位移係改變至零，對應於所達到的指定量540。

接著參考圖6A，所示的為說明性流體運送輪廓600，其具有三個部分：開啟(opening)部分632、中間(middle)部分634及閉合(closing)部分636，在本文中亦稱為開啟輪廓632、中間輪廓634與閉合輪廓636。於此實施例中，流體運送輪廓600係響應於指示所要運送的流體指定量之一量設定點且響應於用於運送流體之限制而藉由一流量控制器所計算出的輪廓。響應於量設定點，流量控制器係送出訊號以調整可變閥，以運送符合流體運送輪廓600之在對應時間處的流率。

如圖6所描繪的，於此實施例中的流體運送輪廓600係由一組流率連同對應時間所構成。在流體運送輪廓600下方的面積係對應於運用流體運送輪廓600而將由流量控制器所運送的總流體量，且如圖所示，面積604、606與608分別為將於開啟輪廓632、中間輪廓634與閉合輪廓636期間運送的流體量。如圖所示，流率係根據開啟輪廓632而緩慢增加，且一旦達到中間輪廓634，流率係保持為實質固定的，直到流率根據閉合輪廓636而緩慢減小為止。

於此實施例中，流體運送輪廓600係被計算出來(例如：藉由流量控制器)以於開啟輪廓632期間運送約15%的流體、於中間輪廓634期間以流率Q運送65%的流體、及於閉合輪廓636期間運送剩餘流體。更明確而言，流體運送輪廓600之開啟部分632的斜率係被算出以使得流量控制器運送15%的定量流體且達到流率Q。中間部分634之持續期間係被算出以使得可以運送65%的流體(80%的運送量)，且閉合輪廓636的斜率係被算出以使得流量控制器可以運送最終20%的定量流體。

雖然非為必要的，在一些實例中，流量控制器(例如流量控制器100)係在流量控制器接收一量設定點且完成流體運送輪廓600的計算之後，開始根據開啟輪廓632運送流體。於此等實例之一些變化中，流量控制器係被加以程式設計(例如：透過控制訊號)以在完成流體運送輪廓600之計算後的某段時間期間經過後開始運送流體。雖然於此等實例之中整體的流體運送輪廓600係在流量控制器開始運送定量流體之前被算出，於許多實施之中，部份的流體運送輪廓600係基於流體流量之監視而被計算及/或調整。於數個實例中，部份的流體運送輪廓不僅即時地調整，而且也會在一開始運送流體時即時地計算。舉例而言，流量控制器僅計算流體運送輪廓之開啟部分632，且稍後就在運用彼等輪廓之前計算中間部分634與閉合部分636的輪廓。

參考圖6B與圖6C，所分別顯示的是對應圖6A所示之流體運送輪廓600之流體運送量610對時間、閥位移620對時間。如圖6A至圖6C所繪，根據說明性輪廓600所操作之流量控制器係藉由調整閥位移620而根據開啟輪廓632於時間L處開始運送流體。當流體運送量610於圖6B為約15%(顯示於616)時，流量控制器係根據中間輪廓634於時間M開始運送流體。於時間N處，當流體運送量610於圖6B中達到大約80%(顯示於614)時，流量控制器係根據流體運送輪廓600之閉合輪廓636，藉由調整閥位移620開始運送流體。如圖6B與圖6C所示，當流體運送量610於時間O處達到量設定點612時，閥位移係為零而符合於流體運送輪廓600。

雖然說明的流體運送輪廓600係參考三個組成輪廓而描述，應知悉的是：根據其他實例之運送輪廓包括其他量及/或形狀之可區別的子輪廓，其可為藉由例如不同的限制而個別決定。

接著參考圖7，所示的為流量控制器(例如：流量控制器100)所實施的說明性方法的流程圖，該流量控制器係根據流體運送輪廓運送定量流體，該流體運送輪廓具有二個部分：一開啟輪廓與一閉合輪廓。於此實例中，流量控制器根據開啟輪廓而將一可變閥開啟至一飽和位置(即：流量感測器為飽和的位置)，且運送流體直到運送了由一量設定點所指出之指定百分比的流體量為止。當已經運送了指定百分比，流量控制器係根據閉合輪廓運送流體，直到運送了總指定量的流體為止。雖然當然可以指定其他百分比的流體，針對此實施例所假設的是：當已經運送了量設定點的50%時，流量控制器係根據閉合輪廓開始閉合可變閥。

如圖所示，當接收到量設定點指標及/或流體運送限制時(方塊700)，流體運送輪廓係被算出而包括一開啟輪廓與一閉合輪廓(方塊710)。如所描繪的，於此實例中，一可變閥係開啟至其飽和位置(方塊720)，且接著係接收流體流量的測量(方塊730)。

於此實例中，流體之運送量係基於流體流量測量而計算以決定流量控制器是否應切換至閉合輪廓(方塊740)。如圖所示，當所計算的運送量小於如由量設定點所指出之流體指定量之50%時，係繼續接收流體流量測量且根據開啟輪廓運送流體(方塊730)。如圖所示，當運送量超過50%時，係接收流體流量測量且根據閉合輪廓運送流體(方塊750)。

如圖7所繪示的，於此實例中，基於流體測量，流量控制器係決定是否已經達到量設定點(方塊760)，且當已經達到量設定點時，流量控制器係閉合可變閥(方塊780)。於許多實施方式中，流量控制器係在達到量設定點之前開始關閉可變閥，使得在閥實際上閉合時，已經運送指定量。

若尚未達到量設定點，且若必要時，流量控制器係基於流體測量以對於可變閥位置或閉合輪廓作出調整(方塊770)，且流量控制器係重複方塊750、760與770，直到達到量設定點為止。

接著參考圖8A與圖8B，分別顯示的為描繪示範性流體運送輪廓之閉合部分800(本文亦稱為閉合輪廓)的曲線圖及描繪流體運送量840的曲線圖，閉合輪廓800係響應於流體運送量之偏差而隨著時間調整。於此實施例中，流量控制器係已經被加以程式設計來在完成時間828完成一流體量之運送，且如圖所示，於此實施例中的閉合輪廓係修改二次：從第一、初始的閉合輪廓800修改成第二閉合輪廓805(於第二時間824)，且接著再次修改成第三閉合輪廓810(於第三時間826)，以運送指定量812的流體。

如圖8B所描繪，此實施例中的流體運送量840係相對於例如於初始時間822之增加率而迅速增加。此種流體運送率的變化可歸因於種種因素，包括例如流體流動壓力的變化。如圖8B所描繪，如於第二時間824所算出之流體最終運送量的投影842係顯示出：在違反時間限制之下能夠在完成時間828之前適當地達成指定量812。結果，於此實例之中，初始的流體運送輪廓800係於第二時間824響應於投影842而修改至第二閉合輪廓805，該第二閉合輪廓係對應於較低的流體運送率。

如圖8B所示，響應於由第二閉合輪廓805所引起的較低運送率，於第二時間824與第三時間826之間的流體運送量增加係相當均一。在圖8B中於第三時間826所算出的最終運送量的另一個投影844係顯示出：量設定點將會在所需完成時間828之後很久的不可接受時間處達成。結果，如圖8A所示，從以相當低的流體運送率實現之第二流體運送輪廓805係改變到用以實現較高流體運送率的第三閉合輪廓810，用以在需要的的完成時間828運送指定量812的流體。

雖然已經針對許多個實例(例如：參照圖8A與圖8B所描述的實例)對於閉合輪廓進行修改，在其他實例，可以調整流體運送輪廓的其他部分(例如：開啟輪廓及/或中間輪廓)。此外，在一些實例中，於一流體運送輪廓之內的單一指標(例如：閥設定指標)與對應時間係被修改，而非為整體的流體運送輪廓或一流體運送輪廓的整個部分。於又其他實例中，流體運送輪廓之修改係藉由在流體運送期間的任何點所接收之限制而觸發。

總而言之，本發明特別提出一種用於控制流體流量以運送定量流體的系統及方法。熟悉此技術之人士可輕易得知的是：可以在本發明中針對其運用及其結構進行許多變化與替代，用以實質達成如同本文所述實例所達成之相同結果。據此，並無意將本發明限制於所揭示的範例形式。許多變化、修改及替代架構係落入如表示於申請專利範圍中之本發明的範疇與精神內。

100．．．流量控制器

110．．．量設定點

120．．．流體容器

180．．．反應器皿

200．．．流量控制器

202．．．流量感測器

204．．．處理器

206．．．可變閥

208．．．記憶體

300．．．流體運送輪廓

310．．．閥位置(閥位移)

320．．．流體指定量(設定點)

330．．．流體運送量

400－470．．．圖4流程圖的方塊

500．．．初始的流體運送輪廓

505．．．修改後的流體運送輪廓

510．．．閥位置(閥位移)

520．．．流體運送量

530．．．運送時窗

540．．．指定量

560．．．投影的流體運送量(於時間X)

600．．．流體運送輪廓

604．．．面積(於開啟輪廓632之流體運送量)

606．．．面積(於中間輪廓634之流體運送量)

608．．．面積(於閉合輪廓636之流體運送量)

610．．．流體運送量

612．．．量設定點

614．．．指定量的80%

616．．．指定量的15%

620．．．閥位移

632．．．開啟輪廓

634．．．中間輪廓

636．．．閉合輪廓

700－780．．．圖7流程圖的方塊

800．．．第一、初始閉合輪廓(流體運送輪廓)

805．．．第二閉合輪廓(流體運送輪廓)

810．．．第三閉合輪廓

812．．．流體指定量

822．．．初始時間

824．．．第二時間

826．．．第三時間

828．．．完成時間

840．．．流體運送量

842．．．投影(於時間824)

844．．．投影(於時間826)

參照上述的詳細說明與隨附的申請專利範圍且連同隨附圖式，本發明之各種目的與優點及更完整的瞭解係為顯明且較為易於理解，其中：圖1係根據本發明一個實例而被建構成用以運送定量流體之流量控制器的示意圖。

圖2係根據本發明實例而建構成用以運送定量流體之流量控制器之構件的示意圖。

圖3A係根據本發明實例之用於運送定量流體之流體運送輪廓的曲線圖。

圖3B係根據本發明實例於運送定量流體期間之閥位移對時間的曲線圖。

圖3C係根據本發明實例於運送定量流體期間之流體運送量對時間的曲線圖。

圖4係說明根據本發明實例之流程圖，其說明一種根據流體運送輪廓運送定量流體的方法。

圖5A係根據本發明實例顯示由流量控制器所改變之流體運送輪廓的曲線圖。

圖5B係根據本發明實例於運送定量流體期間之閥位移對時間的曲線圖。

圖5C係根據本發明實例於運送定量流體期間之流體運送量對時間的曲線圖。

圖6A係根據本發明實例之具有數個部分之流體運送輪廓的曲線圖。

圖6B係根據本發明實例於運送定量流體期間之流體運送量對時間的曲線圖。

圖6C係根據本發明實例於運送定量流體期間之閥位移對時間的曲線圖。

圖7係說明根據本發明實例的流程圖，其係說明根據具有二個部分之流體運送輪廓以運送定量流體的方法。

圖8A係根據本發明實例隨著時間改變之流體運送輪廓之閉合部分的曲線圖。

圖8B係根據本發明實例之根據圖8A之流體運送輪廓於運送定量流體期間之流體運送量對時間的曲線圖。

200．．．流量控制器

202．．．流量感測器

204．．．處理器

206．．．可變閥

208．．．記憶體

Claims (25)

1. 一種用於運送流體的方法，包含：接收由一流量控制器所運用之一流體運送輪廓，用以運送一流體的一指定量，該流體運送輪廓係包括一運送時窗與複數個設定點，自該等複數個設定點的每個設定點係與在該運送時窗之內的一指定時間瞬間相關聯；運用該流量控制器而根據該流體運送輪廓來運送該流體，自該等複數個設定點之每個設定點係對應於該流量控制器之一可變閥的位置；及該流體運送輪廓係包括一開啟輪廓、一中間輪廓、與一閉合輪廓之至少其中之一。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該運送時窗係基於該流體的指定量或流量控制器的一特徵之至少其中之一。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該流體運送輪廓係基於該流體的指定量且基於該運送時窗或流量控制器的一特徵之至少其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包含：基於該流體的一運送量以修改該流體運送輪廓，該運送量係運用由一流量感測器所測量的至少一值而計算出來的，該至少一值係對應於一測量時間，該修改係包括修改在該流體運送輪廓內之來自複數個設定點之至少其中一個設定點。
5. 如申請專利範圍第1項之方法，其更包含：基於該流體指定量與流體運送量之間的差異來修改該流體運送輪 廓，該運送量係運用由一流量感測器所測量的至少一值而計算出來，該至少一值係對應於一測量時間。
6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該流體運送輪廓係基於數學方程式的組合。
7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該指定量係包括一些莫耳與一質量之至少其中任一。
8. 如申請專利範圍第1項之方法，其包括：以一熱流量感測器來感測該流體的一流量。
9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該流體運送輪廓係包括至少一個部分，該至少一個部分係基於數學方程式的組合。
10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該流體運送輪廓係包括至少一個部分，該方法更包含：基於流體運送量以修改該至少一個部分，該運送量係運用由一流量感測器所測量的至少一值而計算出來，該至少一值係對應於一運送時間，該運送時間係為在該運送時窗之內的一時間。
11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，該流體運送輪廓係包括至少一個部分，該方法更包含：基於流體運送量以起始該流體運送輪廓之至少一個部分，該運送量係運用由一流量感測器所測量的至少一值而計算出來，該至少一值係對應於一運送時間，該運送時間係為在該運送時窗之內的一時間。
12. 一種用於運送流體的方法，其係包含：將一流量控制器之一可變位置閥的位置從一閉合位置 改變至一第一位置，用以響應於接收一量指標以起始一流體之運送，該量指標係指示該流體的一指定量；將該可變位置閥的位置從該第一位置處開始調整，直到運送該流體指定量為止，當運送了該流體指定量，該位置係該閉合位置，其中，該調整係基於一流量指示者與一流體運送輪廓，該流量指標係指示該流體的一流量：及該流體運送輪廓係包括一開啟輪廓、一中間輪廓、與一閉合輪廓之至少其中之一。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，該第一位置係基於該流體的指定量。
14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，該第一位置係該可變位置閥的一位置，其使得與該可變位置閥相關聯的一感測器成為飽和的。
15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，該調整係包括：基於該流體的一運送量來進行調整，該流體運送量係基於該流量指標而決定。
16. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，該流體運送輪廓係基於該流體指定量與一指定運送時窗之至少其中之一。
17. 如申請專利範圍第12項之方法，其更包含：基於該流量指標、一流體運送量、一運送時間、一運送時窗、與該流體運送量之至少其中之一來修改該流體運送輪廓，該運送時間為在該運送時窗之內的一時間。
18. 如申請專利範圍第12項之方法，其更包含：基於該 流體指定量與流體運送量之間的差異來修改該流體運送輪廓，該運送量係運用該流量指標而計算出來。
19. 一種用於運送流體之裝置，其係包含：一記憶體，其係被建構成用以儲存一流體運送輪廓，該輪廓係界定於一運送時窗之針對於一可變閥的一閥位置；該流體運送輪廓係包括一開啟輪廓、一中間輪廓、與一閉合輪廓之至少其中之一；及一處理器，其係建構成以接收該流體的流率之指示與針對於該流體的指定量之請求，且響應於該請求與該流率之指示，該處理器係建構成可以根據該流體運送輪廓與流率來控制該可變閥，藉以於該運送時窗期間運送該流體指定量。
20. 如申請專利範圍第19項之裝置，其包括：一可變閥，其係建構成以調變該流體的流率。
21. 如申請專利範圍第19項之裝置，包括：一流量感測器，構成以提供該流率之指示至該處理器。
22. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該處理器係建構成以運用該流率之指示而計算出該流體的運送量，且該處理器係建構成響應於該流體的運送量而修改該流體運送輪廓。
23. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中，該處理器係建構成基於該流率之指示、該流體的指定量、或該運送時窗之至少其中之一來修改該流體運送輪廓。
24. 如申請專利範圍第19項之裝置，更包含：被建構成用以送出一溫度指標的一個溫度感測器及被建構成以送出 一壓力指標的一壓力換能器之至少其中之一，該處理器係運用該溫度指標或壓力指標之至少其中之一來控制該可變閥。
25. 如申請專利範圍第19項之裝置，其更包含：被建構成以送出一溫度指標的一溫度感測器、及構成以送出一壓力指標的一壓力換能器之至少其中之一，該處理器係運用該溫度指標或壓力指標之至少其中之一來修改該流體運送輪廓。