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KR20060135740A - 유동 모니터링 및 제어 시스템과 그 방법 - Google Patents

유동 모니터링 및 제어 시스템과 그 방법 Download PDF

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KR20060135740A
KR20060135740A KR1020067015786A KR20067015786A KR20060135740A KR 20060135740 A KR20060135740 A KR 20060135740A KR 1020067015786 A KR1020067015786 A KR 1020067015786A KR 20067015786 A KR20067015786 A KR 20067015786A KR 20060135740 A KR20060135740 A KR 20060135740A
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KR
South Korea
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pressure
valve
sensor
pressure difference
flow
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KR1020067015786A
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KR101323503B1 (ko
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크레이그 엘 브로도
마크 라베르디에르
로버트 에프 맥러프린
칼 제이 니메이어
지-화 슈
Original Assignee
엔테그리스, 아이엔씨.
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    • G—PHYSICS
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Abstract

유동 제어 장치(30)는 유동을 받아들이는 유입구(32)와, 유량 시스템의 다른 부품으로 유동이 향하도록 해주는 유출구(34)와, 감압 요소(36)와, 상류 압력을 측정하도록 구성된 감압 요소(36) 상류의 압력 센서(38)와, 하류 압력을 측정하도록 구성된 감압 요소(36) 하류의 압력 센서(40)와, 프로세서, 메모리 및 밸브 제어 신호를 발생시키기기 위한 소프트웨어 명령을 포함할 수 있는 제어기(42)와, 그리고 유체 유량을 조절하기 위해 밸브 제어 신호에 반응하는 밸브(44)(예컨대, 버터플라이 밸브, 공압 구동식 밸브)를 포함할 수 있다.

Description

유동 모니터링 및 제어 시스템과 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR FLOW MONITORING AND CONTROL}
본 발명의 실시예는 일반적으로 유동 모니터링 및 제어 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면 소정 범위의 유량을 넘는 유동을 모니터링 및/또는 제어에 관한 것이다.
반도체 제조에 있어서, 제조 툴을 통과하는 유체 유동의 정밀 제어는 기판 상에 회로를 정밀하게 제조하기 위해 중요하다. 현재의 반도체 제조 시스템에서 유체 유량을 조절하기 위해, 질량 유량계(mass flow meter)는 시스템 내의 유체의 유량을 측정하고, 그 유랑이 조절되어야 할 경우 질량 유량 제어기(mass flow controller: MFC)는 그에 따라 밸브를 개방 또는 폐쇄한다. 열 유량계가 더 보편화되어 있지만, 많은 현재의 시스템들은 차압 질량 유량계(pressure differential mass flow meter)에 의존한다. 차압 질량 유량계에 있어서, 2개의 압력 센서는 압력 손실 유도 요소로서 작용하면서 유체 역학의 공지된 원리를 기초로 하여 가스의 유량을 계산하기 위한 공지의 영역을 지닌 수축 부분 전역에 걸친 압력 하강을 읽는다. 상기 질량 유량 제어기는 계산된 가스 유량을 이용하여 유량을 증가 혹은 감소시키기 위해 밸브를 조절할 수 있다.
수축 부분 전역에 걸친 압력차에 의존하는 종래 기술의 시스템은 통상적으로 작동 범위가 한정되어 있다. 보다 구체적으로 말하면, 이 작동 범위는 낮은 유량에서는 종종 제한되는데, 그 이유는 2개의 센서들의 압력차가 시스템의 소음에 비해 분간하기 어려울 정도로 작기 때문이다. 따라서, 예컨대 질량 유량 제어기가 초당 0 내지 100mL의 유량으로 유동을 물리적으로 제어할 수 있다할지라도, 이 제어기는 단지 초당 20 내지 100mL의 유량을 갖는 유동을 정확하게 제어할 수 있는데, 그 이유는 초당 20mL 미만에서 2개의 압력 센서로부터 생긴 압력차는 분간하기 어렵기 때문이다.
작동 범위를 낮은 유량으로 확장하기 위해 몇몇 종래 기술의 시스템에서는 더 작은 단면적을 지닌 수축 부분을 사용하여 검출된 압력차를 증가시켰다. 이는 질량 유량계가 더 낮은 유량을 검출하도록 허용할 수는 있지만, 더 제한적인 수축 부분을 사용하는 것은 주어진 유체 공급 압력에 대한 유량계의 최대 유동 용량을 감소시키는 동시에 종종 바람직하지 못한 해결책으로 된다.
본 발명의 실시예들은 이전에 개발된 유동 모니터링 및 제어 시스템과 그 방법의 문제점을 해결한 유동 모니터링 및 조절 시스템과 그 방법을 제공한다. 보다 구체적으로 말하면, 본 발명의 실시예는 단일 압력 센서를 사용하여 유동을 제어할 수 있는 유동 제어 장치를 제공한다. 하나의 작동 모드에서 있어서, 유동 제어 장치는 복수 개의 압력 센서의 압력 측정치로부터 결정된 압력차를 기초로 하여 유동을 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 유동 제어 장치는 감압 요소(pressure loss element)의 상류에 있는 압력 센서와 감압 요소의 하류에 있는 압력 센서로부터 나온 압력 측정치들의 압력차를 기초로 하여 유동을 제어할 수 있다. 또 다른 작동에서, 유동 제어 장치는 하류 압력 센서 등의 특정한 압력 센서에서 검출된 압력을 기초로 하여 유동을 제어할 수 있다. 이 유동 제어 장치는 예정된 포인트에서 작동 모드 사이에서 자동으로 전환할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 예정된 포인트는 특정한 압력차에 있을 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예는 단일 압력 센서에서 압력 측정치를 기초로 하여 유일하게 유동을 제어하기 위한 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예는 유동 제어 장치의 재교정을 요구할 수 있는 변화가 발생했다는 것을 판정할 수 있는 유동 제어 장치를 또한 포함할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에서, 제어기는 압력 센서(예컨대, 하류 압력 센서)의 변동을 모니터링할 수 있다. 만약 변동이 예정된 양을 초과할 경우, 제어기는 유량 조정 장치를 재교정해야 하는 것을 알리는 경보를 발할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 유동 제어 장치는 유입구와, 이 유입구와 유체 연통되는 유출구와, 유입구 및 유출구와 유체 연통되는 유입구와 유출구 사이의 감압 요소와, 유동 제어 장치를 통해 흐르는 유체의 제1 압력을 측정하도록 구성되는 동시에 감압 요소로부터 상류에 배치된 제1 압력 센서와, 유동 제어 장치를 통해 흐르는 유체의 제2 압력을 측정하도록 구성되는 동시에 감압 요소로부터 하류에 배치된 제2 압력 센서와, 밸브 구동 신호를 발생시키기 위해 제1 압력 센서와 제2 압력 센서에 연결된 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 제1 작동 모드 동안 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 제어기는 또한 제2 작동 모드 동안 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생할 수 있다. 작동 모드는 예정된 파라미터(예컨대, 미리 정해진 압력차, 하나의 센서에서 미리 정해진 압력, 특정한 센서의 판독치의 변동, 혹은 다른 파라미터)를 기초로 하여 자동적으로 전환될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공할 수 있으며, 이 컴퓨터 프로그램 제품은, 제1 압력의 측정치를 수신하며; 제2 압력의 측정치를 수신하고; 컴퓨터 명령어가 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 유량을 계산하도록 실행 가능한 제1 작동 모드에 따라 작동하며; 컴퓨터 명령어가 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 계산하도록 실행 가능한 제2 작동 모드에 따라 작동하며; 예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하도록, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 동시에 하나 이상의 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유동을 제어하는 방법을 제공하며, 이 방법은 제1 압력을 측정하는 단계와; 제2 압력을 측정하는 단계와; 제1 작동 모드에서 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 단계와; 제2 작동 모드에서 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 단계와; 예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 센서로부터 압력 측정치를 수신하며, 압력 측정치의 변동을 모니터링하고, 상기 변동을 예정된 한계치와 비교하며, 상기 변동이 예정된 한계치보다 클 경우 경보를 발하도록 실행 가능한 컴퓨터 명령어 세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 감압 요소의 상류에 배치된 상류 센서로부터 상류 압력을 수신하며, 감압 요소의 하류로부터 하류 압력 측정치를 수신하고, 밸브 위치에 대하여 밸브를 모니터링하며, 측정된 압력 간의 압력차를 결정하고, 측정된 압력 간의 압력차, 밸브 위치 및 밸브 레절루션(valve resolution)을 기초로 하여 제어 레절루션을 결정하도록 실행 가능한 컴퓨터 명령어 세트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유동을 모니터링하는 방법을 포함할 수 있으며, 이 방법은 제1 압력을 측정하는 단계와; 제2 압력을 측정하는 단계와; 제1 작동 모드에서 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 유량을 결정하는 단계와; 제2 작동 모드에서 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 결정하는 단계와; 예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하며, 이 컴퓨터 프로그램 제품은 제1 압력의 측정치를 수신하며; 제2 압력의 측정치를 수신하고; 컴퓨터 명령어가 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록 실행 가능한 제1 작동 모드에 따라 작동하며; 컴퓨터 명령어가 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록 실행 가능한 제2 작동 모드에 따라 작동하고; 예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하도록 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유동 제어 장치를 포함하며, 이 유동 제어 장치는 유입구와, 이 유입구와 유체 연통되는 유출구와, 유동 제어 장치의 유일한 압력 센서일 수 있는 제1 압력 센서와, 압력 센서에 연결된 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 단일 압력 센서(즉, 유동 제어 장치의 제1 압력 센서)에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 단일 압력 센서로부터의 측정치를 기초로 하여 유동 제어 장치를 통과하는 유동을 조절하기 위한 방법을 포함하며, 이 방법은 제1 압력 센서에서 압력을 측정하는 단계와, 제1 압력 센서로부터의 압력 측정치와 교정 파라미터 세트를 기초로 하여 유량을 계산하는 단계와, 유량을 세트포인트와 비교하는 단계와, 계산된 유량과 세트포인트의 차이를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하며, 이 제품은 제1 압력 센서로부터 압력 측정치를 수신하며, 제1 압력 센서로부터의 압력 측정치와 교정 파라미터 세트를 기초로 하여 유량을 계산하고, 유량을 세트포인트와 비교하며, 계산된 유량과 세트포인트의 차이를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록 실행 가능한 명령어를 갖는 컴퓨터 명령어 세트를 포함한다.
본 발명의 실시예는 더 큰 유동 제어 범위를 제공함으로써 종래 기술의 유동 제어 장치에 비해 양호한 장점을 제공한다.
본 발명의 실시예는 낮은 유량에서의 유량 측정에 있어서 더 높은 정확성을 제공함으로써 종래 기술의 유동 제어 장치에 비해 또 다른 양호한 장점을 제공한다.
본 발명의 실시예는 재교정이 필요한지 또는 에러가 발생했는지를 나타내기 위해 모니터링을 제공함으로써 종래 기술의 유동 제어 장치에 비해 또 다른 양호한 장점을 제공한다.
본 발명 및 본 발명의 장점은 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 표시하는 첨부 도면과 관련한 이하의 상세한 설명을 참조하면 보다 더 완벽하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유동 제어 장치를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다.
도 2는 유동 제어 장치의 하나의 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 제어기의 하나의 실시예를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다.
도 4는 유동을 제어하기 위한 방법의 하나의 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 하류 시스템이 변경되었는지의 여부를 판정하기 위해 압력 센서를 모니터링하는 하나의 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유동 제어 장치를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다.
도 7은 단일 압력 센서를 사용하는 유동 제어 장치를 개략적으로 나타낸 다 이어그램이다.
도 8은 단일 압력 센서를 사용하는 유동 제어 장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다.
도 9는 단일 압력 센서로부터의 측정치를 사용하여 유동을 제어하는 하나의 실시예를 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 양호한 실시예들이 도면에 도시되어 있으며, 이 도면에서 동일한 참조 번호는 전체 도면에서 유사하거나 동일한 여러 구성 요소를 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 종래 기술의 유량 조절 시스템과 방법과 관련한 문제점을 줄이거나 없앨 수 있는 유동 제어기를 제공한다. 본 발명의 하나의 실시예는 상류 및 하류 압력 센서를 지닌 유동 제어기를 포함한다. 하나의 작동 모드에서, 유동 제어기는 상류 센스와 하류 센서로부터 나온 압력 측정치의 압력차를 기초로 하여 유동을 제어할 수 있다. 또 다른 작동 모드에서, 압력 제어기는 하류 압력 센서 등의 특정한 압력 센서에 의해 검출된 압력을 기초로 하여 유동을 제어할 수 있다. 유동 제어기는 작동 모드 사이에서 자동적으로 전환하기 위한 논리를 포함할 수 있다. 제1 작동 모드는 높은 유량과 관련될 수 있는 반면에 제2 작동 모드는 낮은 유량과 관련될 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유동 제어 장치(30)를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다. 이 유동 제어 장치(30)는 유동을 받아들이는 유입구(32) 와, 유동 시스템의 다른 부품으로 유동이 향하도록 해주는 유출구(34)와, 감압 요소(36)(예컨대, 오리피스 플레이트, 소직경관, 수축된 영역 혹은 다른 감압 요소)와, 상류 압력을 측정하도록 구성된 감압 요소(36) 상류의 압력 센서(38)(이하에서는 "상류 압력 센서"로 칭함)와, 하류 압력을 측정하도록 구성된 감압 요소(36) 하류의 압력 센서(40)(이하에서는 "하류 압력 센서"로 칭함)와, 프로세서, 메모리 및 유체 유량을 측정 및/또는 밸브 제어 신호를 발생하기 위한 소프트웨어 명령을 포함할 수 있는 제어기(42)와, 그리고 유체 유동을 조절하기 위해 밸브 제어 신호에 반응하는 밸브(44)(예컨대, 스로틀링 게이트 밸브, 포핏 밸브, 버터플라이 밸브, 공압 구동식 밸브 혹은 해당 분야에 공지된 다른 밸브)를 포함할 수 있다.
상류 압력 센서(38)와 하류 압력 센서(40)는 용량형, 압전형, 변환형 혹은 해당 분야에 공지된 다른 형태의 압력 센서일 수 있다. 유동 제어 장치(30)를 통과하여 흐르는 유체에 노출된 상류 압력 센서(38)와 하류 압력 센서(40)의 부분들은 유체에 대해 화학적으로 비활성일 수 있다. 상기 제어기(42)는 예컨대, 전기적인 연결부를 통해 상류 압력 센서(38), 하류 압력 센서(40) 및 밸브(44)에 결합될 수 있다. 상기 밸브는 밸브 제어 신호를 처리하여 밸브 제어 신호에 따라 밸브(44)를 개폐하기 위해 마이크로컨트롤러 등의 부품을 지닌 밸브 드라이브를 포함할 수 있다.
유체(기체 혹은 액체)는 유입구(32)에서 유동 제어 장치(30)로 들어가고, 밸브(44)와 감압 요소(36)를 통과하여 유출구(34)에서 유동 제어 장치(30)를 빠져나올 수 있다. 상류 압력 센서(38)와 하류 압력 센서(40)는, 이 상류 압력 센서(38) 와 하류 압력 센서(40) 각각에서 압력 측정치를 나타내는 디지털 혹은 아날로그 신호일 수 있는 상류 압력 신호(46)와 하류 압력 신호(48)를 발생시킬 수 있다.
예컨대, 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 소프트웨어 명령을 사용하는 제어기(42)는 밸브(44)를 개폐하여 상류 압력 센서(38) 및/또는 하류 압력 센서(40)에 의해 측정된 압력을 근거로 소망하는 유량을 얻기 위해 밸브 제어 신호(50)를 발생시킬 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 제어기(42)는 상류 압력 측정치와 하류 압력 측정치 간의 압력차를 결정할 수 있다. 이 압력차는 상류 압력 센서(38)와 하류 압력 센서(40)에서 압력 측정치들 간의 압력차에 대한 임의의 표시일 수 있다. 예컨대, 이 압력차는 압력 값(예컨대, 100Pa)으로 표시되거나, 혹은 특정의 전압 값(예컨대, 100mV)을 갖는 신호로서 혹은 압력 측정치의 압력차를 나타내는 다른 임의의 포맷으로 표시될 수 있다. 상기 제어기(42)는 임의의 제어법[예컨대, 비례-적분("PI") 제어법, 비례-적분-미분("PID") 제어법, 혹은 해당 분야에서 공지되거나 개발된 다른 임의의 제어법]에 따라 밸브 제어 신호(50)를 발생시키기 위해 상기 압력차를 세트포인트와 비교할 수 있다. 상기 밸브(44)는 상기 제어 신호(50)를 기초로 하여 유량을 조절하도록 개폐될 수 있다.
상류 압력 센서(38)와 하류 압력 센서(40)에서 측정된 압력들 간의 압력차를 기초로 하여 유량을 조절함으로써 더 높은 유량에서 받아들일 수 있는 정밀도를 제공할 수 있다. 그러나, 유량이 감소함에 따라, 상류 압력 센서(38)와 하류 압력 센서(40)의 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)가 낮아져 측정된 압력의 압력차를 기초로 하여 정확한 유량의 계산을 어렵게 만들 수 있다. 다시 말해서, 낮은 유량에서, 압력차는 소음으로부터 분간하기 어려워질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제어기(42)는 단일 유동 센서에서 측정한 압력을 기초로 하여 유량을 계산하도록 전환될 수 있다.
제어기(42)는 공지의 유체 역학 공식 및/또는 교정 동안 획득한 유량에 대한 센서 판독의 실험적 비교를 기초로 하여 특정한 압력 센서에 의해 감지된 압력을 기초로 하여 유량을 계산할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 유동 제어 장치(30)는 특정 센서에서 감지된 압력과 유동 제어 장치(30)가 설치되어 있는 시스템 내의 유량 사이의 상호 관계를 결정하기 위해 설치시 교정될 수 있다. 이것은 계산된 유량에 영향을 미치는 유동 제어 장치(30)의 하류 부품들에 의해 야기된 압력 손실을 보상하기 위해 유동 제어 장치(30)를 교정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 교정에 기초로 하여, 제어기(42)는 유체 유량을 조절하기 위해 특정의 센서(예컨대, 상류 압력 센서(38) 혹은 하류 압력 센서(40))로부터 나온 압력 신호에 반응하는 밸브 제어 신호(50)를 발생시킬 수 있다. 제어기(42)가 특정의 센서의 측정치에 기초로 하여 제어 신호를 발생시키고 있을 때에 다른 센서는 "오프" 상태로 있을 수 있거나 또는 제어기에(42)에 압력 측정치를 계속해서 송신할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
상기 압력차를 기초로 하여 유량을 계산하는 것과 특정한 압력 센서에 의해 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 계산하는 것 간의 전환은 임의로 정한 지점에서 일어날 수 있다. 한정하려는 의도는 아니만 일례로서, 상기 제어기(42)는 상기 압력차가 충분히 작게 될 때 상기 전환을 행할 수 있으며, 특정 센서에서 측정한 압 력은 지정된 수준 이하로 떨어지거나, 또는 센서 하나 혹은 양자에서의 변동은 단일 센서가 더 정확한 유동을 제공하게 되는 한계를 능가한다.
따라서, 본 발명의 하나의 실시예는 유입구, 유출구, 이 유입구 및 유출구와 유체 연통되는 감압 요소, 상류 압력 센서, 하류 압력 센서, 및 제어기를 구비하는 유동 제어 장치를 포함할 수 있다. 상기 상류 압력 센서는 상류 압력을 측정할 수 있고 상기 하류 압력 센서는 하류 압력을 측정할 수 있다. 제1 범위의 유량에 걸쳐, 상기 제어기는 측정된 압력의 압력차를 기초로 밸브 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 제2 범위의 유량에 걸쳐, 상기 제어기는 상류 혹은 하류 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 밸브 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 유동 제어 장치는 밸브 제어 신호에 반응하여 개폐 가능한 밸브를 더 포함할 수 있다. 상기 제어기는 예정된 시점에 제1 작동 모드(즉, 상기 압력차를 기초로 하여 제어 신호 발생)와 제2 작동 모드(특정한 센서에서의 압력에 기초로 하여 제어 신호 발생) 사이에서 자동적으로 전환될 수 있다.
도 2에는 유동 제어 장치(30)의 하나의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 유동 제어 장치(30)는 유동을 받아들이는 유입구(32)와, 유동 시스템의 다른 부품으로 유동이 향하도록 해주는 유출구(34)와, 유입구(32)에서 유출구(34)로 유체가 향하도록 해주는 유동로(35)와, 감압 요소(36)와, 상류 압력 센서(38)와, 하류 압력 센서(40)와, 밸브 제어 신호를 발생시키는 제어기(42)와, 그리고 유체 유동을 조절하기 위해 밸브 제어 신호에 반응하는 밸브(44)를 포함할 수 있다.
제어기(42)는 각각의 센서에서 측정된 압력을 나타내는 상류 압력 센서(38) 와 하류 압력 센서(40)로부터 신호를 수신할 수 있다. 상기 신호는 측정된 압력을 나타내는 비트로서 혹은 해당 기술 분야에 공지된 다른 어떤 방법으로 전압 레벨에 의해 측정된 압력을 나타낼 수 있는 아날로그 혹은 디지털 신호일 수 있다. 제어기(42)는 예컨대, 차이 신호를 발생시킴으로써 및/또는 압력차를 계산함으로써 측정된 압력의 압력차를 결정할 수 있다. 상기 제어기(42)는 상기 압력차를 기초로 하거나 또는 상류 및/또는 하류 압력 센서로부터 수신된 압력 신호를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 밸브(44)는 수신된 밸브 제어 신호에 따라 개폐될 수 있다.
도 3은 제어기(42)의 하나의 실시예를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다. 이 제어기(42)는 상류 압력 센서와 하류 압력 센서로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호를 디지털 포맷으로 변환하는 아날로그-디지털(A/D) 변환기(52)를 포함할 수 있다. 프로세서(54)(예컨대, CPU, ASIC, 혹은 다른 해당 분야에 공지된 다른 프로세서)는 측정된 압력을 나타내는 동시에 A/D 변환기(52)로부터 나온 디지털 값을 수신하여 그 차이를 계산할 수 있다. 상기 압력차 혹은 상류 혹은 하류 센서 중 하나로부터 측정된 압력을 기초로 하여, 프로세서(54)는 유체 유동을 조절하기 위해 배브가 어느 정도 개폐되어야 하는가를 나타내는 디지털 제어 신호를 발생시킬 수 있다. A/D 변환기(52)는 디지털 값을 아날로그 밸브 제어 신호로 변환시킬 수 있고, 아날로그 조절 밸브 신호를 상기 밸브로 전송할 수 있다.
프로세서(54)는 이 프로세서(54)에 의해 액세스 가능한 컴퓨터 판독 가능한 메모리(58)(예컨대, EEPROM, RAM, ROM, 플래시 메모리, 자기 저장, 광 저장 혹은 해당 분야에 공지된 다른 컴퓨터 판독 가능한 메모리) 상에 컴퓨터 명령(56) 세트로서 저장된 제어 알고리즘을 포함할 수 있는 소프트웨어 프로그램을 실행시킴으로써 디지털 제어 신호를 발생할 수 있다. 하나의 작동 모드에서, 상기 제어 알고리즘은 측정된 압력들 간의 압력차를 기초로 하여 디지털 제어 신호를 계산하기 위해 오퍼레이터, 교정 및/또는 팩토리 파라미터를 사용할 수 있거나, 혹은 또 다른 작동 모드에서 제어 알고리즘은 디지털 제어 신호를 계산하기 위해 상류 혹은 하류 압력 센서에서 측정한 압력을 사용할 수 있다. 제어 알고리즘은 예정된 시점에 제1 모드와 제2 모드 사이에서 자동적으로 전환될 수 있다. 예컨대, 제어 알고리즘은 상기 압력차가 예정된 레벨 아래로 떨어질 때, 제1 모드에서 제2 모드로 전환될 수 있다. 프로세서(54)는 각 사이클 혹은 예정된 스케줄에서 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환할 것인가를 결정할 수 있다.
상기 제어 알고리즘은 한정하려는 의도는 아니지만 비례-적분-미분(PID) 제어법, 오프셋을 갖는 수정된 PID 제어법을 포함한 해당 분야에 공지된 임의의 제어법이나 또는 해당 분야에 공지된 다른 제어법을 사용하여 특정한 작동 모드에 대한 디지털 제어 신호를 계산할 수 있다. 기본 작동은 에러 신호를 생성한다. 그 다음, 에러 신호는 특정한 밸브를 위해 보정된다. 보정된 에러 신호는 A/D 변환기(52)에 의해 디지털 포맷에서 아날로그 신호로 변환되고, 그 결과로 생긴 아날로그 신호는 제어 밸브를 새로운 위치로 구동시키는 전압-전류 변환기로 전송된다.
상기 제어기(42)는 추가적인 입력/출력 능력을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기(42)는 컴퓨터 명령(56)을 경신하는 것과 같은 관리 기능을 지지하기 위해 시 리얼 인터페이스를 포함할 수 있다. 추가적으로, 상기 제어기(42)는 다른 유동 제어 장치와 통신하기 위한 네트워크 인터페이스, 관리 컴퓨터 혹은 네트워크를 통해 통신 가능한 다른 장치를 포함할 수 있다.
컴퓨터 명령어는 다양한 방식으로 제어 알고리즘을 실행할 수 있다. 예컨대, 상기 제어 신호는 계산된 값(예컨대, 계산된 압력의 값, 압력차의 값, 혹은 계산된 유량의 값)을 세트포인트와 비교하는 것을 기초할 수 있다. 또 다른 예로서, 측정된 압력들의 압력차를 디지털식으로 계산하는 대신에 제어기는 섬머(summer)를 사용하여 차이 신호를 발생시킴으로써 측정된 압력들의 압력차를 계산할 수 있다. 이 경우, 제1 작동 모드에서 제어 신호는 차이 신호를 세트포인트와 비교하는 것을 기초로 할 수 있다. 제2 작동 모드에서, 제어기는 압력 신호를 계산된 압력값 대신에 세트포인트에 비교할 수 있다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 유동을 제어하기 위한 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4의 방법은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트(예컨대, 소프트웨어 프로그램)를 실행하는 하나 이상의 프로세서를 지닌 제어기에 의해 실행될 수 있다. 이 제어기는 압력차 임계치(60), 미리 설정된 유동 교정 파라미터(62), 원위치(in situ) 유동 교정 파라미터(64) 및 세트포인트를 포함하는, 제어 신호 발생에 있어서의 다수의 입력 파라미터를 사용할 수 있고, 측정된 압력들 혹은 특정한 센서에서의 압력의 압력차를 기초로 하여 유량을 계산할 수 있다. 상기 입력 파라미터들은 컴퓨터 판독 가능한 매체(예컨대, RAM, ROM, 자기 저장 장치 혹은 해당 분야에 공지된 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체)에 저장될 수 있 다.
압력차 임계치(60)를 사용하여, 감지된 압력들의 압력차 혹은 특정한 감지된 압력을 기초로 하여 제어기가 제어 신호 발생을 언제 전환할 것인가를 결정할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 압력차 임계치(60)는 하류 압력, 차등 압력, 공급 압력, 및 밸브 위치를 기초로 하여 결정될 수 있다. 압력차 임계치(60)를 결정하는 데 있어서, 유체는 유동 제어 장치의 전체 스케일의 약 10%의 차등 압력(즉, 공급 압력)이 얻어질 때까지 유동 제어 장치를 통해 흐를 수 있다. 예컨대, 공급 압력이 100psi일 경우, 제어기는 10psi의 차등 압력이 얻어질 때까지 밸브를 조절할 수 있다. 이러한 시점에서, 하류 압력과 밸브 위치가 제어기에 의해 측정될 수 있다. 하류 압력은 시스템의 "부하"를 결정하고, 밸브 위치는 공급 압력 및 밸브의 유효한 잔류 범위를 표시한다.
상기 값을 이용하여, 유동 제어 장치의 제어 레절루션(resolution)을 다음과 같이 결정할 수 있다. 즉,
Res = (dP%/(밸브 위치 %))*밸브 레절루션(psi/step) [식 1]
여기서,
dp% = 유동 제어 장치의 공급 압력의 백분율로서의 차등 압력,
밸브 위치% = 밸브의 개방 백분율,
밸브 레절루션 = 밸브 제조업자에 의해 통상적으로 결정되는 특정 밸브의 레절루션.
만약 식 1에 의해 결정된 제어 레절루션이 희망하는 제어 레절루션 값에 비 해 불충분할 경우, 즉 경사가 너무 높을 경우, 제어기는 더 높은 압력차를 얻기 위해 밸브를 조절할 수 있다. 식 1에 의해 산출된 제어 레절루션이 충분하다고 간주될 때, 해당하는 차등 압력은 압력차 임계치(60)로서 선택될 수 있다. 이러한 시점은 센서의 신호 대 잡음비가 정확한 압력차 판독을 방해하게 되는 시점의 대체물로서 작용한다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 압력차 임계치(60)를 결정하는 것은 제어기에 의해 자동적으로 수행될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 압력차 임계치(60)가 다른 방법에 의해 결정될 수 있거나 임의적으로 결정될 수 있는 것에 주목해야 한다.
원위치 유동 교정 파라미터(64)는 유동 시스템 내에서 유동 제어 장치의 설치에 기초로 하여 특정의 유동 제어 장치에 대해 계산한 파라미터를 포함할 수 있다. 원위치 유동 교정 파라미터는 유동 제어 장치의 하류에 있는 장치가 유동 제어 장치에서 감지된 압력에 영향을 미칠 것이라는 사실을 반영한다. 이것은 압력차를 기초로 하여 계산된 유량에 영향을 미치지 않을 수 있지만, 특정한 압력 센서로부터 계산된 유량에는 현저한 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 유동 제어 장치는 하류 장치들을 책임지는 원위치 유동 교정 파라미터(64)를 설정하기 위한 설치 이후에 다시 교정될 수 있다. 원위치 교정은, 예컨대 시스템 특유의 값을 수동으로 입력시키거나 또는 자동화된 소프트웨어 조절식 장치의 루틴에 의해 행해질 수 있다. 제어기는 통상적으로 특정한 센서에서 낮은 유량에서의 압력을 기초로 하여 유량을 결정할 것이기 때문에, 교정 파라미터(64)는 본 발명의 일실시예에서 유동 제어 장치를 통한 유체의 층류 유동을 기초로 하여 설정될 수 있다. 상기 유량이 층류 유동에 해당하는 한, 유체 점도와 하류 감압에 대한 보충은 단지 원위치 유동 교정 파라미터(64)로서 사용될 오프셋 값만을 필요로 한다.
미리 설정된 유동 교정 파라미터(62)는 기체 타입, 유동 제어 장치의 설정 혹은 다른 파라미터를 기초로 하여 유량을 계산하기 위해 사용한 파라미터를 포함할 수 있다. 미리 설정된 유동 교정 파라미터(62)는 해당 분야에 공지된 임의의 교정 기술에 따라 설정될 수 있다. 세트포인트(66)는 소망하는 유량을 나타낸다. 계산된 유량은 밸브를 어느 정도 개폐할 것인가를 결정하기 위해 세트포인트(66)와 비교될 수 있다. 세트포인트(66)는, 예컨대 원격 컴퓨터, 오퍼레이터, 혹은 해당 분야에 공지된 임의의 방식에 따라 자동적으로 갱신될 수 있다.
제어기는 단계 70에서 상류 및 하류 압력 센서로부터 압력 측정치를 수신할 수 있고, 단계 72에서 압력차를 계산할 수 있다. 단계 74에서, 제어기는 계산된 압력차를 압력차 임계치(60)와 비교할 수 있다. 계산된 압력차가 임계치(60)보다 클 경우, 제어는 단계 76로 넘어가고 그렇지 않으면 단계 78로 넘어간다.
단계 76에서, 제어기는 미리 설정된 유동 교정 파라미터(62)를 사용하여 측정된 압력들의 압력차를 기초로 하여 유량을 계산할 수 있다. 이것은 해당 분야에 공지된 측정된 압력차를 기초로 하여 유량을 계산하기 위한 임의의 방법에 따라 행해질 수 있다. 다른 한편으로, 단계 78에서, 제어기는 유량을 결정하도록 원위치 교정 파라미터(64)를 사용할 수 있다. 이것은 측정된 압력을 유량의 교정 곡선(예컨대, 제어기의 메모리 혹은 제어기에 의해 액세스 가능한 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된)과 비교하는 것을 포함하여 단일 압력을 기초로 하여 유량을 계 산하기 위한 임의의 방법에 따라 행해질 수 있다.
단계 80에서, 상기 제어기는 계산된 유량을 세트포인트와 비교할 수 있다. 만일 유량이 세트포인트와 동일하지 않을 경우, 제어기는 단계 82에서, 특정한 센서로부터의 압력(예컨대, 하류 센서로부터 측정된 압력)을 기초로 하여 에러 이득(error gain)을 계산할 수 있다. 만약, 반대로 유량이 세트포인트와 동일할 경우, 제어기는 측정된 압력들의 압력차를 기초로 하여 에러 이득을 계산할 수 있다[단계(84)]. 단계 86에서, 제어기는 에러 이득을 아날로그 밸브 제어 신호로 변환시켜 그 밸브 제어 신호를 밸브로 전달할 수 있다. 단계 70 내지 단계 84는 반복될 수 있다.
단계 74에서, 제어기는 측정된 압력차를 기초로 하여 유량을 계산할 것인지 아니면 특정 센서에서의 압력을 기초로 하여 유량을 계산할 것인지를 판정하였다는 것에 주목해야 한다. 이러한 판정은 유량을 계산할 때마다 행해질 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 이러한 판정은 예정된 스케줄(예컨대, 매 30밀리세컨드마다)에 따라 행해질 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 제어기는 다른 작동 모드로 전환해야 할 것인가를 판단하기 이전에 예정된 시간 주기 동안 특정한 작동 모드에 따라(예컨대, 단계 76 혹은 단계 78을 따라) 유량을 계산할 수 있다. 더욱이, 단계 70 내지 78는 유량계에 의해 수행되어 유량을 결정할 수 있다. 이 경우, 압력차 임계치(60)(혹은 다른 미리 설정된 파라미터)는 임의적으로 결정될 수 있다.
도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 유량은 하류 부품들에 의해 야기된 압력 손실을 보상하기 위해 설치시 유동 제어 장치를 교정함으로써 단일 센서로부터 판독되는 압력을 기초로 하여 계산될 수 있다. 만약 하류 부품이 바뀔 경우, 요구되는 오프셋 또한 바뀔 수 있다. 이것은 새로운 배관을 설치할 경우에 일어날 수 있으며, 유동 제어 유닛은 이동하고, 하류 필터는 제한되고, 분배 공정 동안 혹은 센서 판독에 영향을 미칠 수 있는 다른 임의의 고장이 발생하는 동안에 헐거운 배관이 제거된다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 제어기에 의해 액세스 가능한 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어를 사용하는 제어기는 센서의 압력 측정치가 소망하는 범위를 벗어나 변동하지 않는 것을 보장하기 위해 상류 센서와 하류 센서들 중 하나 혹은 전부를 모니터링할 수 있다. 예컨대, 만약 분배 과정 중에 상류 압력 센서가 0.75psi를 측정하고 하류 압력 센서가 0.25psi를 측정할 경우, 제어기는 하류 센서를 사용하여 조절하는 중에 하류 센서가 분출 공정 동안 +/-0.05psi 한계치(0.45 내지 0.55psi 차)를 벗어나는 것을 판독할 때에 경보를 발하도록 구성될 수 있다. 압력 센서의 변동을 기초로 하여 경보는 시스템이 변하여 유동 제어 장치의 재교정을 필요로 한다는 것을 나타낼 수 있거나 또는 유동 제어 장치가 적절하게 기능을 하고 있지 않는다는 것을 나타낼 수 있다. 제어기가 변동을 모니터링하지 못하였을 경우, 하류 센서 판독은 0.5psi로 증가(제어기 뒤의 시스템으로부터 0.25psi 압력 증가를 나타냄)할 수 있고, 이는 실제 유량(예컨대, 계산된 값의 50%)의 감소 변화로 이어진다.
도 5는 모니터링 공정의 하나의 실시예를 나타낸 흐름도이다. 단계 90에서, 제어기는 센서(예컨대, 도 1의 하류 센서)로부터 압력 측정치를 수신할 수 있다. 단계 92에서, 이 제어기는 압력 센서에서의 변동을 판정하기 위해 현재의 압력 측정치를 하나 혹은 그 이상의 이전의 압력 측정치와 비교할 수 있다. 상기 변동이 단계 93에서 결정한 바와 같이 미리 설정된 범위를 벗어날 경우, 제어기는 단계 94에서 경보를 발할 수 있다. 이 경보는 전자메일 고시, 청각 알람, 시각 알람, 혹은 해당 분야에 공지된 에러 조건의 다른 임의의 고시일 수 있다. 단계 90 내지 94는 선택적으로 반복될 수 있다. 도 5의 모니터링 공정은 컴퓨터 명령을 실행할 수 있는 임의의 유동 제어 장치에서의 컴퓨터 명령어 세트로서 실시될 수 있고, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 복합 모드의 유동 제어를 제공하는 유동 제어 장치로만 한정되지 않는다.
도 6은 유동 제어 장치(100)의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다. 이 유동 제어 장치(100)는 유동을 받아들이는 유입구(102)와, 유량 시스템의 다른 부품으로 유동이 향하도록 해주는 유출구(104)와, 감압 요소(106)(예컨대, 오리피스 플레이트, 소직경관, 수축된 영역 혹은 다른 감압 요소)와, 상류 압력을 검출하도록 구성된 감압 요소(106) 상류의 압력 센서(108)(이하에서는 "상류 압력 센서"로 칭함)와, 하류 압력을 검출하도록 구성된 감압 요소(106) 하류의 압력 센서(110)(이하에서는 "하류 압력 센서"로 칭함)와, 밸브 제어 신호를 발생시키기 위한 제어기(112)와, 그리고 유체 유동을 조절하기 위해 밸브 제어 신호에 반응하는 밸브(114)(예컨대, 스로틀링 게이트 밸브, 포핏 밸브, 버터플라이 밸브, 공압 구동식 밸브 혹은 해당 분야에 공지된 다른 밸브)를 포함할 수 있다.
상류 압력 센서(108)와 하류 압력 센서(110)는 용량형, 압전형, 변환형 혹은 해당 분야에 공지된 다른 형태의 압력 센서일 수 있다. 상기 제어기(112)는 예컨대, 전기적인 연결부를 통해 상류 압력 센서(108), 하류 압력 센서(110) 및 밸브(114)에 결합될 수 있다. 도면의 간략화를 위해 도시를 생략하였지만, 제어기(112), 상류 압력 센서(108), 하류 압력 센서(110) 및 밸브(114) 사이의 개재 논리(intervening logic)가 존재할 수 있다. 상기 밸브(114)는 밸브 제어 신호를 처리하여 밸브 제어 신호에 따라 밸브를 개폐하기 위해 마이크로컨트롤러 등의 부품을 더 포함할 수 있다. 상기 유동 제어 장치(100)는 유체가 밸브를 통과하여 유동하기 이전에 감압 요소를 통해 유동하는 것만 제외하고 도 1의 유동 제어 장치(30)와 유사하게 기능할 수 있다.
도 6의 실시예에서, 하류 압력 센서(110)는 밸브(114)의 상류에 있기 때문에 하류 압력 센서(110)에서의 압력은 밸브(114)에서의 변화로 인해 변동할 수 있다는 것에 주목해야 한다. 따라서, 하류 시스템이 변하였고 재교정이 필요하다는 것을 판정하기 위해, 밸브(114)의 하류에 제3 센서가 추가될 수 있다. 도 5와 관련하여 설명한 바와 같이, 제어기는 제1 센서에서의 압력 변화를 모니터링할 수 있고, 또 그 변동이 너무 클 경우 경보를 발할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 밸브 위치가 모니터링 될 수 있다. 밸브 위치가 예정된 양보다 더 크게 변할 경우, 제어기는 경보를 발할 수 있다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유동 제어 장치(700)를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다. 상기 유동 제어 장치(700)는 유동을 받아들이는 유입 구(702)와, 유량 시스템의 다른 부품으로 유동이 향하도록 해주는 유출구(704)와, 감압 요소(708)와, 프로세서, 메모리 및 유체 유량을 측정 및/또는 밸브 제어 신호를 발생하기 위한 소프트웨어 명령을 포함할 수 있는 제어기(712)와, 그리고 유체 유동을 조절하기 위해 밸브 제어 신호에 반응하는 밸브(714)(예컨대, 스로틀링 게이트 밸브, 포핏 밸브, 버터플라이 밸브, 공압 구동식 밸브 혹은 해당 분야에 공지된 다른 밸브)를 포함할 수 있다.
압력 센서(708)는 용량형, 압전형, 변환형 혹은 해당 분야에 공지된 다른 형태의 압력 센서일 수 있다. 유동 제어 장치(700)를 통해 흐르는 유체에 노출된 상류 압력 센서(708)의 부분들은 유체에 대해 화학적으로 비활성일 수 있다. 상기 제어기(712)는, 예컨대 전기적인 연결부를 통해 압력 센서(708)와 밸브(714)에 결합될 수 있다. 상기 밸브는 밸브 제어 신호를 처리하여 밸브 제어 신호에 따라 밸브(714)를 개폐하기 위해 마이크로컨트롤러 등의 부품을 지닌 밸브 드라이브를 포함할 수 있다.
유체(기체 혹은 액체)는 유입구(702)에서 유동 제어 장치(700)로 유입되고, 밸브(704)를 통과하여 유출구(704)에서 유동 제어 장치(700)를 유출될 수 있다. 상류 압력 센서(708)는, 이 압력 센서(708)에서 압력 측정치를 나타내는 디지털 혹은 아날로그 신호일 수 있는 압력 신호(716)를 발생시킬 수 있다.
예컨대, 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 소프트웨어 명령을 사용하는 제어기(712)는 밸브(714)를 개폐하여 압력 센서(708)에 의해 측정된 압력을 기초로 소망하는 유량을 얻기 위해 밸브 제어 신호(720)를 발생시킬 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 제어기(702)는 단일 유동 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 계산할 수 있다.
상기 제어기(702)는 공지의 유체 역학 공식 및/또는 교정 동안 획득한 유량에 대한 센서 판독의 실험적 비교를 근거로 하여, 특정의 압력 센서에 의해 감지된 압력을 기초로 하여 유량을 계산할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 유동 제어 장치(700)는 센서(708)에서 감지된 압력과 유동 제어 장치(700)가 설치되어 있는 시스템 내의 유량 사이의 상호 관계를 결정하기 위해 설치시 교정될 수 있다. 이것은 계산된 유량에 영향을 미치는 유동 제어 장치(700)의 하류 부품들에 의해 야기된 압력 손실을 보상하기 위해 유동 제어 장치(700)를 교정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 교정을 기초로 하여, 제어기(702)는 유체 유량을 조절하기 위해 특정의 센서[예컨대, 센서(708)]로부터 나온 압력 신호에 반응하는 밸브 제어 신호(720)를 발생시킬 수 있다.
도 8은 유동 제어 장치(800)의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다. 상기 유동 제어 장치(800)는 유동을 받아들이는 유입구(802)와, 유동 시스템의 다른 부품으로 유동이 향하도록 해주는 유출구(804)와, 압력을 검출하기 위한 압력 센서(810)와, 밸브 제어 신호를 발생시키기 위한 제어기(812)와, 그리고 유체 유동을 조절하기 위해 밸브 제어 신호에 반응하는 밸브(814)(예컨대, 스로틀링 게이트 밸브, 포핏 밸브, 버터플라이 밸브, 공압 구동식 밸브 혹은 해당 분야에 공지된 다른 밸브)를 포함할 수 있다.
압력 센서(810)는 용량형, 압전형, 변환형 혹은 해당 분야에 공지된 다른 형 태의 압력 센서일 수 있다. 상기 제어기(812)는, 예컨대 전기적인 연결부를 통해 압력 센서(810) 및 밸브(814)에 결합될 수 있다. 도면의 간략화를 위해 도시를 생략하였지만, 제어기(812), 압력 센서(810) 및 밸브(814) 사이에 개재 로직이 존재할 수 있다. 상기 밸브(814)는 밸브 제어 신호를 처리하여 밸브 제어 신호에 따라 밸브를 개폐하기 위해 마이크로컨트롤러 등의 부품을 더 포함할 수 있다. 상기 유동 제어 장치(800)는 압력 센서가 밸브의 하류에 배치된 것만 제외하고 도 7의 유동 제어 장치(700)와 유사하다.
도 8의 실시예에서, 압력 센서(810)는 밸브(814)의 하류에 있기 때문에 하류 압력 센서(810)에서의 압력은 밸브(814)에서의 변화로 인해 변동할 수 있다는 것에 주목해야 한다. 따라서, 하류 시스템이 변하였고 재교정이 필요하다는 것을 판정하기 위해, 밸브(814)의 하류에 추가의 센서가 부가될 수 있다. 도 5와 관련하여 설명한 바와 같이, 제어기는 상기 추가의 센서에서의 압력 변화를 모니터링할 수 있고, 또 그 변동이 너무 클 경우 경보를 발할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 밸브 위치가 모니터링 될 수 있다. 밸브 위치가 예정된 양보다 다 크게 변할 경우, 제어기는 경보를 발할 수 있다.
도 9는 단일 센서를 사용하여 유동을 제어하는 방법의 하나의 실시예를 나타낸 흐름도이다. 도 9의 방법은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트(예컨대, 소프트웨어 프로그램)를 실행하는 하나 이상의 프로세서를 지닌 제어기에 의해 실행될 수 있다. 이 제어기는 원위치 유동 교정 파라미터(904)를 포함하는 제어 신호 발생에 있어서의 다수의 입력 파라미터를 사용할 수 있다. 상기 입력 파라미터들은 컴퓨터 판독 가능한 매체(예컨대, RAM, ROM, 자기 저장 장치 혹은 해당 분야에 공지된 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체)에 저장될 수 있다.
원위치 유동 교정 파라미터(904)는 유동 시스템 내에서 유동 제어 장치의 설치에 기초로 하여 특정의 유동 제어 장치에 대해 계산한 파라미터를 포함할 수 있다. 원위치 유동 교정 파라미터는 유동 제어 장치의 하류에 있는 장치가 유동 제어 장치에서 감지된 압력에 영향을 미칠 것이라는 사실을 반영한다. 이것은 압력차를 기초로 하여 계산된 유량에 영향을 미치지 않을 수 있지만, 특정한 압력 센서로부터 계산된 유량에는 현저한 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 유동 제어 장치는 하류 장치들을 책임지는 원위치 유동 교정 파라미터(904)를 설정하기 위한 설치 이후에 다시 교정될 수 있다. 원위치 교정은 예컨대, 시스템 특유의 값을 수동으로 입력시키거나 또는 자동화된 소프트웨어 조절식 장치의 루틴에 의해 행해질 수 있다. 제어기는 통상적으로 특정한 센서에서 낮은 유량에서의 압력을 기초로 하여 유량을 결정할 것이기 때문에, 교정 파라미터(904)는 본 발명의 일실시예에서 유동 제어 장치를 통한 유체의 층류 유동에 기초로 하여 설정될 수 있다. 상기 유량이 층류 유동에 해당하는 한, 유체 점도와 하류 감압에 대한 보충은 단지 원위치 유동 교정 파라미터(904)로서 사용될 오프셋 값만을 필요로 한다.
단계 910에서, 제어기는 압력 센서로부터 압력 측정치를 수신할 수 있다. 단계 912에서, 유량을 결정하도록 원위치 교정 파라미터(904)를 사용할 수 있다. 이것은 측정된 압력을 유량의 교정 곡선(예컨대, 제어기의 메모리 혹은 제어기에 의해 액세스 가능한 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된)과 비교하는 것을 포 함하여 단일 압력을 기초로 하여 유량을 계산하기 위한 임의의 방법에 따라 행해질 수 있다.
단계 914에서, 상기 제어기는 계산된 유량을 세트포인트와 비교할 수 있다. 만일 유량이 세트포인트와 동일하지 않을 경우, 제어기는 단계 916에서, 특정한 센서로부터의 압력을 기초로 하여 에러 이득을 계산할 수 있다. 단계 918에서, 제어기는 에러 이득을 아날로그 밸브 제어 신호로 변환시켜 그 밸브 제어 신호를 밸브로 전달할 수 있다. 도 9의 단계들은 필요하거나 원하는 만큼 임의적으로 반복될 수 있다. 추가적으로, PI 제어 루틴, PID 제어 루틴 혹은 다른 제어 루틴을 기초로 하여 제어할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
따라서, 단일 압력 센서를 구비한 유동 제어 장치는 단일 센서를 사용하여 유동을 제어하기 위해 작동 모드에 따라 작동하는 복합 센서를 지니 유량 조정 장치와 동일한 방식으로 유동을 제어할 수 있다. 단일 압력 센서 유량 제어기는 또한 하류 압력에서의 변화를 표시할 수 있는 경보를 발생시키기 위해 단일 센서(혹은 다른 센서)에서 압력 측정치의 변동 혹은 밸브 위치의 변동을 모니터링하는 능력을 또한 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 유량은 하류 부품들에 의해 야기된 압력 손실을 보상하기 위해 설치시 유동 제어 장치를 교정함으로써 단일 센서로부터 판독되는 압력을 기초로 하여 계산될 수 있다. 만약 하류 부품이 바뀔 경우, 요구되는 오프셋 또한 바뀔 수 있다. 이것은 새로운 배관을 설치할 경우 일어날 수 있으며, 유동 제어 유닛은 이동하고, 하류 필터는 제한되고, 분배 공정 동안 혹은 센서 판독에 영향을 미칠 수 있는 다른 임의의 고장이 발생하는 동안 헐거운 배관이 제거된다. 만약 하류 부품이 바뀔 경우, 유량 조절 유닛은 전체 시스템에서의 변화를 보상하기 위해 다시 교정될 수 있다(즉, 원위치 교정 파라미터가 갱신될 수 있음).
단일 센서를 사용한 제어의 재현성은 하류 압력 하강에 좌우되며, 일반적으로 하류 압력 하강이 증가함에 따라 재현성은 증가하게 된다는 것에 주목해야 한다. 특정한 원위치 구성에서 하류 압력 하강이 적절한 재현성을 만들기에 불충분할 경우, 하류 압력 하강을 증가시켜 재현성을 증가시키기 위해 코일 등의 추가적인 배관이 압력 센서의 하류에 추가되어도 좋다.
비록 본 발명은 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 상기 실시예들은 예시적인 것이고 본 발명의 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되어서는 안 되는 것으로 이해되어야 한다. 전술한 실시예에 대한 많은 변형, 수정, 추가 및 개량이 가능하다. 이러한 수정, 변형, 추가 및 개량은 첨부한 청구의 범위에서 상세히 기술된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (73)

  1. 유동 제어 장치로서:
    유입구와;
    유입구와 유체 연통되는 유출구와;
    유입구 및 유출구와 유체 연통되는 유입구와 유출구 사이의 감압 요소와;
    유동 제어 장치를 통해 흐르는 유체의 제1 압력을 측정하도록 구성되는 동시에 감압 요소로부터 상류에 배치된 제1 압력 센서와;
    유동 제어 장치를 통해 흐르는 유체의 제2 압력을 측정하도록 구성되는 동시에 감압 요소로부터 하류에 배치된 제2 압력 센서와;
    제1 압력 센서와 제2 압력 센서에 연결된 제어기
    를 포함하며; 상기 제어기는,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 제1 작동 모드에 따라 작동하며;
    특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 제2 작동 모드에 따라 작동하고;
    예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하도록
    구성되어 있는 것인 유동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유입구와 상기 유출구 사이에 배치되는 동시에 제어기에 연결된 밸브 제어 신호에 반응하는 밸브를 더 포함하는 것인 유동 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 작동 모드에서, 상기 제어기는 상류 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 것인 유동 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 작동 모드에서, 상기 제어기는 하류 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 것인 유동 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 압력차 임계치를 포함하는 것인 유동 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어기는,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하고;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하며;
    제1 압력과 제2 압력의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 클 경우 제1 작동 모드에 따라 작동하도록
    더욱 구성되는 것인 유동 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제어기는,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하며;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하고;
    제1 압력과 제2 압력의 압력차가 상기 압력차 임계치보다 더 작은 경우 제2 작동 모드에 따라 작동하도록
    더욱 구성되는 것인 유동 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제어기는 제1 압력과 제2 압력의 압력차, 공급 압력, 및 밸브 위치를 기초로 하여 압력차 임계치를 계산하도록 더욱 구성되는 것인 유동 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제어기는,
    제1 센서 또는 제2 센서의 변동을 모니터링하며;
    상기 변동이 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하도록
    더욱 구성되는 것인 유동 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제어기는,
    밸브 위치의 변화에 대하여 밸브를 모니터링하고;
    상기 밸브 위치의 변화가 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하도록
    더욱 구성되는 것인 유동 제어 장치.
  11. 컴퓨터 프로그램 제품으로서:
    제1 압력의 측정치를 수신하며;
    제2 압력의 측정치를 수신하고;
    컴퓨터 명령어가 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 유량을 계산하도록 실행 가능한 제1 작동 모드에 따라 작동하며;
    컴퓨터 명령어가 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 계산하도록 실행 가능한 제2 작동 모드에 따라 작동하고;
    예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하도록
    하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  12. 제11항에 있어서, 제2 작동 모드에서, 컴퓨터 명령어 세트는 하류 압력 센서로부터 수신된 제2 압력의 측정치를 기초로 하여 유량을 계산하도록 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  13. 제11항에 있어서, 제2 작동 모드에서, 컴퓨터 명령어 세트는 상류 압력 센서로부터의 제1 압력의 측정치를 기초로 하여 유량을 계산하도록 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  14. 제11항에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 압력차 임계치를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 제14항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어는,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하고;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하며;
    제1 압력과 제2 압력의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 클 경우 제1 작동 모드에 따라 작동하도록
    실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  16. 제14항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하고;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하며;
    제1 압력과 제2 압력의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 작을 경우 제2 작동 모드에 따라 작동하도록
    실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  17. 제14항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는 제1 압력과 제2 압력의 압력차, 공급 압력 및 밸브 위치를 기초로 하여 압력차 임계치를 계산하도록 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  18. 제11항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    압력 센서의 변동을 모니터링하며;
    상기 변동이 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하도록
    더욱 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  19. 제11항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    밸브 위치의 변화에 대하여 밸브를 모니터링하고;
    상기 밸브 위치의 변화가 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하도록
    더욱 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 제품.
  20. 유동을 제어하는 방법으로서:
    제1 압력을 측정하는 단계와;
    제2 압력을 측정하는 단계와;
    제1 작동 모드에서 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 단계와;
    제2 작동 모드에서 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 단계와;
    예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하는 단계
    를 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 밸브 제어 신호에 반응하여 밸브를 개폐하는 단계를 더 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  22. 제20항에 있어서, 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 상기 단계는 상류 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생하는 단계를 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  23. 제20항에 있어서, 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 상기 단계는 하류 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  24. 제20항에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 압력차 임계치를 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  25. 제24항에 있어서, 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하는 단계와;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하는 단계와;
    제1 압력과 제2 압력의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 클 경우 제1 작동 모드에 따라 작동하는 단계를 더 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  26. 제24항에 있어서, 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하는 단계와;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하는 단계와;
    제1 압력과 제2 압력의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 작을 경우 제2 작동 모드에 따라 작동하는 단계를 더 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  27. 제24항에 있어서, 제1 압력과 제2 압력의 압력차, 공급 압력 및 밸브 위치를 기초로 하여 압력차 임계치를 계산하는 단계를 더 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  28. 제20항에 있어서, 제2 센서의 변동을 모니터링하는 단계와;
    상기 변동이 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하는 단계를 더 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  29. 제20항에 있어서, 밸브 위치의 변화에 대하여 밸브 위치의 변화를 모니터링하는 단계와;
    상기 밸브 위치의 변화가 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하는 단계를 더 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  30. 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는:
    센서로부터 압력 측정치를 수신하며;
    압력 측정치의 변동을 모니터링하고;
    상기 변동을 예정된 한계치와 비교하며;
    상기 변동이 예정된 한계치보다 클 경우 경보를 발하도록
    하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  31. 제30항에 있어서, 상기 센서는 감압 요소의 하류에 있는 센서인 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  32. 제30항에 있어서, 상기 센서는 밸브의 하류에 있는 센서인 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  33. 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는:
    감압 요소의 상류에 배치된 상류 센서로부터 상류 압력을 수신하며;
    감압 요소의 하류로부터 하류 압력 측정치를 수신하고;
    밸브 위치에 대하여 밸브를 모니터링하며;
    측정된 압력 간의 압력차를 결정하고;
    측정된 압력 간의 압력차, 밸브 위치 및 밸브 레절루션(valve resolution)을 기초로 하여 제어 레절루션(control resolution)을 결정하도록
    하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  34. 제33항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    제어 레절루션이 조건에 맞는가를 판정하며;
    제어 레절루션이 조건에 맞지 않을 경우 밸브의 위치를 큰 압력차를 생성하게 될 새로운 밸브 위치로 변경시키도록 하는 신호를 발생시키고;
    새로운 상류 압력을 받아들이며;
    새로운 하류 압력을 받아들이고;
    새로운 상류 압력과 새로운 하류 압력을 기초로 하여 상기 큰 압력차를 결정하며;
    상기 큰 압력차, 새로운 밸브 위치, 및 밸브 레절루션을 기초로 하여 새로운 제어 레절루션을 결정하도록
    더욱 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  35. 제33항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    제어 레절루션이 조건에 맞는가를 판정하며;
    제어 레절루션이 조건에 맞을 경우 상기 압력차를 압력차 임계치로서 선택하도록
    더욱 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  36. 제33항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어는 후속 압력차와 상기 압력차 임계치와의 비교를 기초로 하여 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하도록 더욱 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  37. 제33항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    모든 스케일 압력의 백분율로서의 압력차를 밸브가 개방된 크기의 백분율로서의 밸브 위치와 곱하고;
    밸브 레절루션을 곱함으로써,
    제어 레절루션을 결정하도록 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  38. 센서로부터 압력 측정치를 수신하는 단계와;
    압력 측정치의 변동을 모니터링하는 단계와;
    상기 변동을 예정된 한계치와 비교하는 단계와;
    상기 변동이 예정된 한계치보다 클 경우 경보를 발하는 단계
    를 포함하는 것인 유동 제어 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 센서는 감압 요소의 하류에 있는 센서인 것인 유동 제어 방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 센서는 밸브의 하류에 있는 센서인 것인 유동 제어 방법.
  41. 컴퓨터 프로그램 제품으로서:
    제1 압력의 측정치를 수신하며;
    제2 압력의 측정치를 수신하고;
    컴퓨터 명령어가 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록 실행 가능한 제1 작동 모드에 따라 작동하며;
    컴퓨터 명령어가 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록 실행 가능한 제2 작동 모드에 따라 작동하고;
    예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하도록
    하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  42. 제41항에 있어서, 제2 작동 모드에서, 컴퓨터 명령어 세트는 하류 압력 센서로부터 수신한 제2 압력의 측정치를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  43. 제41항에 있어서, 제2 작동 모드에서, 컴퓨터 명령어 세트는 상류 압력 센서로부터 제1 압력의 측정치로부터의 밸브 제어 신호를 발생시키도록 실행 가능한 것 인 컴퓨터 프로그램 제품.
  44. 제41항에 있어서, 예정된 파라미터는 압력차 임계치를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  45. 제44항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어는,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하며;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하고;
    제1 압력과 제2 압력의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 클 경우 제1 작동 모드에 따라 작동하도록
    실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  46. 제44항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하며;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하고;
    제1 압력과 제2 압력의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 작을 경우 제2 작동 모드에 따라 작동하도록
    실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  47. 제13항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는 제1 압력과 제2 압력의 압력 차, 공급 압력, 및 밸브 위치를 기초로 하여 압력차 임계치를 계산하도록 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  48. 제41항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    압력 센서의 변동을 모니터링하며;
    상기 변동이 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하도록
    더욱 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  49. 제41항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령어 세트는,
    밸브 위치의 변화에 대하여 밸브를 모니터링하며;
    밸브 위치의 변화가 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하도록
    더욱 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  50. 유동을 모니터링하는 방법으로서:
    제1 압력을 측정하는 단계와;
    제2 압력을 측정하는 단계와;
    제1 작동 모드에서 제1 압력과 제2 압력의 압력차를 기초로 하여 유량을 결정하는 단계와;
    제2 작동 모드에서 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 결정하는 단계와;
    예정된 파라미터에 따라 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 전환하는 단계
    를 포함하는 것인 유동 모니터링 방법.
  51. 제50항에 있어서, 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 결정하는 상기 단계는 상류 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 결정하는 단계를 포함하는 것인 유동 모니터링 방법.
  52. 제50항에 있어서, 특정한 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 결정하는 상기 단계는 하류 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 유량을 결정하는 단계를 포함하는 것인 유동 모니터링 방법.
  53. 제50항에 있어서, 상기 예정된 파라미터는 압력차 임계치를 포함하는 것인 유동 모니터링 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하는 단계와;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하는 단계와;
    제1 압력과 제2 압력 사이의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 클 경우 제1 작동 모드에 따라 작동하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  55. 제53항에 있어서,
    제1 압력과 제2 압력의 압력차를 결정하는 단계와;
    상기 압력차를 압력차 임계치와 비교하는 단계와;
    제1 압력과 제2 압력 사이의 상기 압력차가 상기 압력차 임계치보다 작을 경우 제2 작동 모드에 따라 작동하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  56. 유입구와;
    유입구와 유체 연통되는 유출구와;
    유동 제어 장치를 통해 흐르는 유체의 압력을 측정하기 위한 제1 압력 센서와;
    압력 센서에 연결된 제어기
    를 포함하며; 상기 제어기는, 단일 압력 센서에서 측정된 압력을 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 단일 압력 센서는 제1 압력 센서인 것인 유동 제어 장치.
  57. 제56항에 있어서, 상기 유입구와 유출구 사이에 배치되는 동시에, 밸브 제어 신호에 반응하는 상기 제어기에 연결된 밸브를 더 포함하는 것인 유동 제어 장치.
  58. 제57항에 있어서, 상기 제1 압력 센서는 밸브의 상류에 배치되는 것인 유동 제어 장치.
  59. 제57항에 있어서, 상기 제1 압력 센서는 밸브의 하류에 배치되는 것인 유동 제어 장치.
  60. 제56항에 있어서, 상기 제어기는,
    제1 압력 센서로부터 압력 측정치를 수신하며;
    압력 측정치의 변동을 모니터링하고;
    상기 변동을 예정된 한계치와 비교하며;
    상기 변동이 예정된 한계치보다 클 경우 경보를 발하도록
    더욱 작동 가능한 것인 유동 제어 장치.
  61. 제56항에 있어서, 상기 제어기는,
    밸브 위치의 변화에 대하여 밸브를 모니터링하며;
    밸브 위치의 변화가 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하도록
    더욱 작동 가능한 것인 유동 제어 장치.
  62. 단일 압력 센서로부터의 측정치를 기초로 하여 유동 제어 장치를 통과하는 유동을 조절하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서:
    제1 압력 센서로부터 압력 측정치를 수신하며;
    제1 압력 센서로부터의 압력 측정치와 교정 파라미터 세트를 기초로 하여 유량을 계산하고;
    유량을 세트포인트와 비교하며;
    계산된 유량과 세트포인트의 압력차를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키도록
    하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 하나 이상의 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 명령어 세트를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  63. 제62항에 있어서, 상기 교정 파라미터는 원위치 교정 파라미터를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  64. 제62항에 있어서, 컴퓨터 명령어 세트는,
    압력 측정치에 대한 변동을 모니터링하며;
    상기 변동을 예정된 한계치와 비교하고;
    상기 변동이 예정된 한계치보다 클 경우 경보를 발하도록
    실행 가능한 명령어를 더 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  65. 제64항에 있어서, 상기 모니터링한 압력 측정치는 제1 압력 센서에 의해 발생되는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  66. 제65항에 있어서, 상기 모니터링한 압력 측정치는 또 다른 압력 센서에 의해 발생되는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  67. 제62항에 있어서, 컴퓨터 명령어 세트는,
    밸브 위치의 변화에 대하여 밸브를 모니터링하며;
    밸브 위치의 변화가 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하도록
    실행 가능한 명령어를 더 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
  68. 단일 압력 센서로부터의 측정치를 기초로 하여 유동 제어 장치를 통과하는 유동을 조절하기 위한 방법으로서:
    제1 압력 센서에서 압력을 측정하는 단계와;
    제1 압력 센서로부터의 압력 측정치와 교정 파라미터 세트를 기초로 하여 유량을 계산하는 단계와;
    유량을 세트포인트와 비교하는 단계와;
    계산된 유량과 세트포인트의 압력차를 기초로 하여 밸브 제어 신호를 발생시키는 단계
    를 포함하는 것인 유동 조절 방법.
  69. 제68항에 있어서, 원위치 교정을 수행함으로써 교정 파라미터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것인 유동 조절 방법.
  70. 제68항에 있어서, 압력 측정치의 변동을 모니터링하는 단계와;
    상기 변동을 예정된 한계치와 비교하는 단계와;
    상기 변동이 예정된 한계치보다 클 경우 경보를 발하는 단계를 더 포함하는 것인 유동 조절 방법.
  71. 제70항에 있어서, 상기 모니터링된 압력 측정치는 제1 압력 센서에 의해 발생되는 것인 유동 조절 방법.
  72. 제70항에 있어서, 상기 모니터링된 압력 측정치는 또 다른 센서에 의해 발생되는 것인 유동 조절 방법.
  73. 제68항에 있어서, 밸브 위치의 변화에 대하여 밸브를 모니터링하는 단계와; 밸브 위치의 변화가 예정된 양보다 클 경우 경보를 발하는 단계
    를 더 포함하는 것인 유동 조절 방법.
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