KR20180050610A - 유량제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 개시(Disclosure)는, 유량제어시스템에 관한 것으로서, 특히 저렴한 제조원가를 가지면서도 고 정밀도의 유량제어가 가능한 유량제어시스템에 관한 것으로서, 본 개시의 일 태양에 따르면(According to one aspect of the present disclosure), 다이아프레임의 개방 정도를 조절하여 유량을 조절하는 유량조절부;로서, 초기 상기 다이아프레임이 설정된 양만큼 사전 개방된 상태로 구비되는 유량조절부; 상기 유량조절부의 하류에 배치되는 ON/OFF 밸브; 상기 유량조절부로 유입되는 유량을 계측하는 유량계; 및 상기 유량계에 의해 계측된 실제 유량과, 목적유량을 비교하여 상기 유량조절부의 다이아프레임의 개방 정도 및 상기 ON/OFF 밸브의 개폐를 제어하는 제어수단;으로서, 상기 ON/OFF 밸브가 OFF 상태에서 제어를 시작하는 제어수단;을 포함하는 유량제어시스템이 제공된다.

Description

유량제어시스템{LIQUID FLOW RATE CONTROL SYSTEM}

본 개시(Disclosure)는, 유량제어시스템에 관한 것으로서, 특히 저렴한 제조원가를 가지면서도 고 정밀도의 유량제어가 가능한 유량제어시스템에 관한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

유량제어시스템은 목적유량의 전달(또는 공급) 및 유량의 변경을 위해 마련되는 시스템으로서, 일반적으로 유량계, 유량제어밸브 및 이들의 동작을 제어하는 제어수단을 포함한다.

유량제어시스템의 동작은, 제어수단이 유량계에 의해 감지된 유량과 목적유량을 비교하여 유량제어밸브의 개도를 제어하는 방법으로 이루어진다.

유량제어시스템은, 자동차, 반도체, 플랜트, 화학, 바이오 분야 등 산업 전반에 걸쳐 사용되고 있는데, 산업의 고도화에 따라 요구되는 유량 제어의 정밀도가 계속 높아지고 있다.

이러한 이유로, 유량제어시스템을 구성하는 유량계, 유량제어밸브 및 제어수단 각각에 대해 여러 연구가 꾸준히 이어져 오고 있으나, 정밀도가 증가할수록 시스템 가격의 증가로 이어져 산업 전반에 큰 부담으로 작용하고 있다.

특히, 유량제어시스템의 구성 중 유량제어밸브는, 스텝모터(Step motor)를 이용한 전동밸브가 사용되는데, 이는 정밀도가 매우 좋은 이점을 가지나, 매우 고가 이어서 시스템 가격 상승의 가장 큰 원인이 되고 있다.

더하여, 스텝모터를 이용한 전동밸브는 별도의 유량 보정 기능이 없으므로 입력단 압력의 변동이 생기면 출력단 유량의 헌팅을 야기하는 문제가 있다.

이러한 유량의 헌팅은, 유량 모니터링 장비의 의도하지 않은 알람을 유도하거나, 공정을 정지시키는 등의 손해를 일으킬 수 있다.

따라서, 유량 헌팅을 방지하기 위한 기술의 개발이 요구된다.

한편, 유량제어시스템에는, ON/OFF 밸브가 사용되는 예가 있다.

그러나, ON/OFF 밸브에 의한 제어의 경우 유동제어 초기에 닫혀진 상태에서 목적유량만큼 밸브를 열어 제어하는 시간이 다소 길게 소요된다.

따라서 초기 유동제어에 있어서, 목적유량보다 적은 유량이 토출 되고 일정 시간 후에나 목적유량값에 도달하여 공정에 영향을 미치는 문제가 있다.

한편, 다양한 산업분야에서, 목적유량이 시간에 따라 변동되는 경우의 유량제어를 위한 유량제어시스템의 요구가 있으며, 그러한 유량제어시스템의 정밀한 유량 제어에 대한 요구가 점차 증가 되고 있다.

본 개시는 입력단 압력의 변동에 의한 출력단 유량의 헌팅을 방지할 수 있는 유량제어시스템의 제공을 일 목적으로 한다.

본 개시는 유량제어 초기의 실제 유량과 목적유량의 차이를 최소화할 수 있는 유량제어시스템의 제공을 일 목적으로 한다.

본 개시는 시간에 따라 변동되는 목적유량과 실제 유량의 차이를 최소화할 수 있는 유량제어시스템의 제공을 일 목적으로 한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

본 개시의 일 태양에 따르면(According to one aspect of the present disclosure), 다이아프레임의 개방 정도를 조절하여 유량을 조절하는 유량조절부;로서, 초기 상기 다이아프레임이 설정된 양만큼 사전 개방된 상태로 구비되는 유량조절부; 상기 유량조절부의 하류에 배치되는 ON/OFF 밸브; 상기 유량조절부로 유입되는 유량을 계측하는 유량계; 및 상기 유량계에 의해 계측된 실제 유량과, 목적유량을 비교하여 상기 유량조절부의 다이아프레임의 개방 정도 및 상기 ON/OFF 밸브의 개폐를 제어하는 제어수단;으로서, 상기 ON/OFF 밸브가 OFF 상태에서 제어를 시작하는 제어수단;을 포함하는 유량제어시스템이 제공된다.

본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 있어서, 상기 유량조절부는, 상기 제어수단에 의해 상기 다이아프레임이 설정된 양만큼 사전 개방되는 것으로 구비될 수 있다.

본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 있어서, 상기 다이아프레임의 사전 개방 정도는, 상기 제어수단에 의해 상기 목적유량에 기초하여 조절되는 것으로 구비될 수 있다.

이에 의하면, ON/OFF 밸브에 의해 유량 헌팅이 방지됨은 물론, 유량제어의 시작 전에 다이아프레임이 사전 개방된 상태로 구비되거나, 제어수단에 의해 사전 개방되므로, 유량제어 초기의 실제 출력유량과 목적유량의 차이를 최소화할 수 있게 된다.

한편, 본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 있어서, 상기 유량조절부는, 상기 다이아프레임이 공급되는 유체의 압력에 의해 개방 정도가 조절되는 정압 레귤레이터; 및 상기 정압 레귤레이터에 공급되는 유체의 압력을 조절하는 전공 레귤레이터;를 포함하는 것으로 구비될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 목적유량에 기초한 양의 전류를 상기 전공 레귤레이터에 사전 인가하여 상기 다이아프레임을 사전 개방시키는 것으로 구비될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 있어서, 상기 전공 레귤레이터에 사전 인가되는 전류의 양은, 상기 목적유량을 위해 인가되어야 하는 전류 크기의 80~90%에 해당하는 전류인 것으로 구비될 수 있다.

또한, 본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 있어서, 외부로부터 상기 목적유량정보를 입력받아 상기 제어수단에 인가하는 상위제어부;를 더 포함하는 것으로 구비될 수 있다.

한편, 본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 있어서, 상기 목적유량정보는, 제1 설정유량(Q1), 상기 제1 설정유량과 다른 제2 설정유량(Q2) 및 상기 제1 설정유량(Q1)에서 상기 제2 설정유량(Q2)으로 변화되는데 소요되는 시간간격(T)이며, 상기 제어수단은, 상기 제1 설정유량(Q1), 상기 제2 설정유량(Q2) 및 상기 시간간격(T)을 기초로 연산 된 설정된 시간간격(Ta)에 따라 변화되는 제어유량(Qa)과, 상기 유량계에 의해 계측된 유량을 비교하여 상기 유량조절부를 제어하는 것으로 구비될 수 있다.

이에 의하면, 시간에 따라 변동되는 목적유량과 실제 유량의 차이가 최소화되도록 제어할 수 있게 된다.

여기서, 상기 제어유량(Qa)은, 상기 제1 설정유량(Q1)을 초기값으로 하여 설정된 시간간격(Ta)마다 설정된 변동유량(Qs)만큼 변동되어 상기 시간간격(T)의 경과 후 상기 제2 설정유량(Q2)이 되도록 정해지는 것으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 설정된 변동유량(Qs)은, 유량변동량(Qc=Q2-Q1)과 제어유량 변경 회수(Tc=T/Ta; Ta는 제어변동주기)를 연산하는 단계; 및 상기 유량변동량을 제어유량 변경 회수로 나누어(Qc/Tc) 상기 설정된 변동유량(Qs)을 연산하는 단계;에 의하여 도출되는 것으로 구비될 수 있다.

한편, 본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 있어서, 상기 목적유량정보는, 적어도 셋 이상의 설정유량(Q1, Q2, Qn; n≥3인 정수) 및 순차적으로 변화되는데 소요되는 적어도 둘 이상의 시간간격(T1, Tm; T=n-1)이고, 상기 제어수단은, 상기 적어도 둘 이상의 시간간격 각각 및 그에 관련된 두 설정유량을 기초로 연산 된 설정된 시간간격(Ta)에 따라 변화되는 제어유량(Qa)과, 상기 유량계에 의해 계측된 유량을 비교하여 상기 유량조절부를 제어하는 것으로 구비될 수 있다.

이에 의하면, 변동하는 목적유량의 시간변화율이 시간에 따라 달리하는 경우에도 목적유량과 실제 유량의 차이를 최소화하여 제어할 수 있게 된다.

본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 의하면, 유량제어의 시작 전에 다이아프레임이 사전 개방된 상태로 구비되거나, 제어수단에 의해 사전 개방되므로, 유량 헌팅이 방지됨은 물론, 유량제어 초기의 실제 출력유량과 목적유량의 차이를 최소화할 수 있게 된다.

본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 의하면, 시간에 따라 변동되는 목적유량과 실제 유량의 차이가 최소화되도록 제어할 수 있게 된다.

본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 의하면, 변동하는 목적유량의 시간변화율이 시간에 따라 달리하는 경우에도 목적유량과 실제 유량의 차이를 최소화하여 제어할 수 있게 된다.

본 개시의 일 태양에 따른 유량제어시스템에 의하면, 고가의 스텝모터를 이용한 전동밸브를 대신하여 정압 레귤레이터를 채용하면서도 높은 정밀도를 가지는 유량제어가 가능한 이점을 가진다. 더불어 제조 비용이 절감되는 이점을 가진다.

도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 유량제어시스템을 개념적으로 보인 도면,
도 2은 도 1에 따른 유량제어시스템의 구성을 보인 도면,
도 3는 본 개시의 다른 일 실시형태에 따른 유량제어시스템을 개념적으로 보인 도면,
도 4는 도 3의 유량제어시스템에 의한 유량제어 결과를 보인 선도이다.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

다만, 이하에서 개시되는 기술적 사상의 명료한 이해를 위해 제한된 실시형태를 예로서 설명하였으나, 이에 한정되지는 아니하고 특허청구범위에 개시된 기술적 사상으로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 도출할 수 있는 실시형태도 본 명세서에 개시된 실시형태로 이해되어야 함을 밝혀둔다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어는 본 발명자가 설명의 편의를 위하여 선택한 개념으로, 그 의미를 파악함에 있어서 사전적 의미에 한정되지 않고 본 개시의 기술적 사상에 부합되도록 적절히 해석되어야 할 것이다.

또한, 본 개시에 따른 유량제어시스템은, 그 적용 분야가 제한되지 않고 자동차, 반도체, 플랜트, 화학, 바이오 분야 등 산업 전반에 걸쳐 채용될 수 있으며, 그 일 예로서 반도체 산업의 경우, 웨이퍼 상에 공정에 필요한 화학약품 약액의 분사를 필요로 하는 웨이퍼 상에 막을 형성하는 도포 또는 증착하는 공정, 웨이퍼 상에 도포 된 감광막에 포토 마스크의 패턴을 전사하는 노광 공정, 웨이퍼 상에 형성된 막을 제거하는 식각 공정, 웨이퍼 표면을 세정하는 세정공정을 들 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시형태에 따른 유량제어시스템을 개념적으로 보인 도면, 도 2은 도 1에 따른 유량제어시스템의 구성을 보인 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 유량제어시스템(100)은, 유량조절부(101), ON/OFF 밸브(113), 유량계(130) 및 제어수단(140)을 포함한다.

또한 이에 더하여 제어수단(140)의 제어동작을 위한 필요한 정보를 외부로부터 입력받아 제어수단(140)에 제공하거나, 외부로부터 입력받은 정보를 가공하여 제어수단(140)에 제공하는 상위제어부(150)가 더 구비될 수 있다.

유량조절부(101)는, 다이아프레임(미도시)의 개방 정도를 조절하여 유량을 조절한다.

여기서, 다이아프레임은, 초기에 설정된 양만큼 사전 개방된 상태로 구비된다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 유량조절부(101)는 다이아프레임이 공급되는 유체의 압력에 의해 개방 정도가 조절되는 정압 레귤레이터(110) 및 정압 레귤레이터(110)에 공급되는 유체의 압력을 조절하는 전공 레귤레이터(120)로 마련될 수 있다.

ON/OFF 밸브(113)는 유량조절부(101)의 하류에 배치되며, 유량조절부(101)로부터 외부로의 유동을 선택적으로 차단하는 기능을 한다.

유량계(130)는 유량조절부(101)로 유입되는 유량을 계측한다.

제어수단(140)은, 유량계(130)에 의해 계측된 실제 유량과, 제어 기준이 되는 목적유량을 비교하여 유량조절부(101)의 다이아프레임의 개방 정도 및 ON/OFF 밸브의 개폐를 제어한다.

여기서, 제어수단(140)은 ON/OFF 밸브(113)가 OFF 상태에서 제어를 시작하도록 마련된다.

정압 레귤레이터(110)는, 다이아프레임(미도시)의 개폐율에 따라 유량이 조절되며, 다이아프레임(미도시)의 개폐율은 후술하는 전공 레귤레이터(120)에서 공급되는 공기의 압력에 의해 조절되도록 구비된다.

유량계(130)는, 유동 방향으로 정압 레귤레이터(110)의 상류에 구비되어 유량을 계측하는 것으로서, 그 종류는 무관하나, 초음파 유량계(130)로 구비되는 것이 유량계에 의한 유량의 계측 오차 발생을 최소화할 수 있는 이점을 가지므로 바람직하다.

전공 레귤레이터(120)는, 정압 레귤레이터(110)에 공기를 공급하여, 정압 레귤레이터(110)에 구비되는 다이아프레임을 개폐시키기 위한 것으로서, 공급되는 공기의 압력을 조절하여 다이아프레임의 개도(開度)를 조절하도록 구비된다.

여기서, 공급되는 공기의 압력은, 후술하는 상위제어부(150)를 통해 외부로부터 입력된 목적유량과 유량계(130)에 의해 감지된 유량의 차이를 기준으로 조절되도록 구비된다.

한편, 전공 레귤레이터(120)는, 공기의 밀도가 일정하게 유지되도록 공기의 온도가 상승하는 것을 방지하는 열교환 수단을 가지는 것이 바람직하다. 이는 전공 레귤레이터(120)의 내부를 지나며 공기와 접촉에 의해 열교환이 이루어지는 냉각튜브로 구비될 수 있다.

제어수단(140)는, 유량계(130)에 의해 감지된 유량 정보와 목적유량을 차이를 피드백 제어에 의해 오차 범위 내로 제어하게 된다.

구체적으로, 후술하는 상위제어부(150)로부터 외부로부터 입력된 목적유량을 전달받고, 유량계(130)로부터 감지된 유량 정보를 전달받아 양자의 크기를 비교한 후, 그 차이를 기준으로 전공 레귤레이터(120)에 전기적 신호를 인가한다.

전기적 신호를 인가받은 전공 레귤레이터(120)는 그 전기적 신호의 크기에 비례하는 압력의 공기를 정압 레귤레이터(110)에 공급하여 다이아프레임의 개도를 조절한다.

본 실시형태에 있어서, 다이아프레임은, 초기에 설정된 양만큼 사전 개방된 상태로 구비되거나, 제어수단(140)에 의해 사전 개방된 상태로 제어되므로, 전공 레귤레이터(120)에 의한 개방 정도의 조절은 공기의 압력이 증가할수록 개방 정도가 감소하고, 공기의 압력이 감소할수록 개방 정도가 증가하도록 마련될 수 있다.

이에 의해, 유량이 변경되며, 유량계(130)에 의해 계측된 변경된 유량과 목적유량을 다시 비교하여 위 제어동작을 반복함으로써, 유량계(130)로부터 입력되는 유량 정보와 목적유량의 차이를 오차 범위 내로 제어하게 된다.

한편, 본 실시형태에 있어서, ON/OFF 밸브(113)는 토출 초기 유량이 목적유량에 신속하게 이르도록 한다.

구체적으로, 토출 초기 정압 레귤레이터(210)를 통해 토출 되는 유량이 목적유량에 근접시킨 후 ON/OFF 밸브(113)를 ON 상태로 전환함으로써 유량제어시스템(200)을 통해 목적유량이 공급될 수 있도록 한다.

그러나, 이 경우 토출 초기 정압 레귤레이터(210)를 통해 토출 되는 유량이 목적유량에 근접시키는 데 상당한 시간(약 3초)이 소요되며, 이를 개선하기 위한 구성이 요구된다.

이를 위해, 본 실시형태는, 앞서 설명한 바와 같이 ON/OFF 밸브(113)가 OFF 상태에서 다이아프레임이 설정된 양만큼 사전 개방(Pre-Ready Open)되도록 구비되거나, 제어수단(140)에 의해 제어된다.

일 예로, 전공 레귤레이터(220)에, ON/OFF 밸브(113)가 OFF 상태에서 목적유량의 토출을 위해 인가되어야 하는 전류 크기의 80~90%에 해당하는 전류가 미리 인가되도록 제어하여 다이아프레임이 설정된 양만큼 사전 개방(Pre-Ready Open)되도록 한다.

이에 의하면, ON/OFF 밸브가 OFF 상태에서 정압 레귤레이터가 설정된 양만큼 사전 개방(Pre-Ready Open)되므로, 토출 초기 토출 되는 유량이 목적유량에 신속히 이를 수 있게 된다. 본 발명자의 실험에 의하면 약 1.5초 이내에 목적유량과 1% 이내의 차이를 가지는 유량 토출이 이루어짐을 확인하였다.

한편, 본 실시형태에 있어서, 제어수단(140)에서 전공 레귤레이터(120)에 인가되는 전기적 신호는 4~20mA의 아날로그 전류 신호로 마련되는 것이 바람직하다.

전류 신호에 의한 제어는, 전압 신호에 의한 제어에 비하여 외부 노이즈에 대한 영향이 적은 장점을 갖는다.

한편, 4~20mA의 전류 제어 신호는 아날로그 제어 규격과의 호환성에 있어서 유리한 이점을 가진다.

상위제어부(150)는, 외부(예: 공정설비 운용자)로부터 목적유량을 입력받아 제어수단(140)에 인가하는 것이다. 상위제어부(150)는 목적유량 외에도 공정 설비의 운용을 위한 다양한 설정 값을 입력받고 공정 설비의 전체를 제어하는 기능을 수행하게 된다. 상위제어부(150)와 제어수단(140) 사이의 정보 전달은 통신에 의해 이루어지게 된다.

이상에서 설명한 본 개시의 일 실시형태에 따른 유량제어시스템(100)에 의하면, 유량 제어를 위한 밸브가 고가의 전동밸브가 아닌 저가의 정압 레귤레이터로 구비되며, 정압 레귤레이터를 통과하는 유량의 제어가 전공 레귤레이터에서 공급되는 공기의 압력에 의해 이루어지고, ON/OFF 밸브(113)에 의해 출구 측의 갑작스런 압력변동을 방지할 수 있으므로 유량 헌팅을 방지할 수 있게 된다.

또한, 유량제어의 시작 전에 다이아프레임이 사전 개방된 상태로 구비되거나, 제어수단에 의해 사전 개방되므로, 유량제어 초기의 실제 출력유량과 목적유량의 차이를 최소화할 수 있게 된다.

도 3는 본 개시의 다른 일 실시형태에 따른 유량제어시스템을 개념적으로 보인 도면, 도 4는 도 3의 유량제어시스템에 의한 유량제어 결과를 보인 선도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 유량제어시스템(200)은, 앞서 설명한 실시형태와 구성에 있어서 동일하다. 다만 제어수단(140)에 의한 제어동작에 있어서 차이가 있으며, 그러한 차이로 인하여, 시간에 따라 목적유량이 변동되는 경우의 유량제어가 가능하게 된다.

따라서, 유량조절부(201), ON/OFF 밸브(213), 유량계(230)에 대한 설명은 앞선 설명으로 갈음하고, 이하에서는 제어수단(240)에 의한 제어동작에 대해 구체적으로 설명한다.

제어수단(240)은 유량계(230)로부터 계측된 유량을 전달받아 제어 유량(Qa)과 비교하여 유량조절부(201)의 개도를 조절하는 것으로서, 피드백 제어를 통하여 유량조절부(201)을 지나는 유량이 제어 유량(Qa)과 오차범위 내에서 일치하도록 제어한다.

또한, 제어수단(240)은 제어 유량(Qa)을 설정된 시간간격(Ta) 당 설정된 변동유량(Qs) 만큼 변화시키면서 유량조절부(201)을 지나는 유량을 피드백 제어하게 된다.

상위제어부(250)는 유량제어시스템을 포함하는 전체 시스템(예: 식각 설비 시스템)에 대한 다양한 데이터를 외부(예: 시스템 운영자)로부터 입력받아, 각 제어 구성(예: 하위 제어시스템)에 전달하며 전체 시스템의 원활한 동작을 제어하는 것으로서, 외부로부터 제1 설정유량(Q1), 제1 설정유량과 다른 제2 설정유량(Q2) 및 제1 설정유량(Q1)에서 상기 제2 설정유량(Q2)으로 변화되는 시간간격(T)을 입력받아 제어수단(240)에 전달하게 된다.

종래 유량제어시스템에 있어서, 상위제어부는 시간에 따라 일정한 설정 유량의 정보를 제어수단에 제공하였는데, 시간에 따른 변동되는 유량의 제어를 위해, 일정한 시간 간격마다 변동된 설정 유량의 정보를 제어수단에 전달하는 경우 상위제어부의 시스템 프로그램 변경을 위한 개발비가 많이 요구되며, 특히 상위제어부와 제어수단 사이의 반복되는 지령 및 데이터 송수신은 제어시간의 지연을 초래하게 된다.

본 개시의 일 실시형태에 따르면, 상위제어부(250)가 초기에 목적유량정보로서, 제1,2 설정유량(Q1,Q2) 및 시간간격(T)에 대한 정보를 제공하는 것으로 충분하고, 제어수단(240)이 설정된 시간간격(Ta) 당 설정된 변동유량(Qs)을 이용하여 제어 유량(Qa)을 변경하여 제어하므로, 상위제어부(250)와 제어수단(240) 사이의 지령 및 데이터의 송수신을 최소화하여 제어의 시간 지연을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로 시간에 따라 변동되는 유량의 정확한 제어가 가능해진다.

본 실시형태에 있어서, 제어수단(240)은, 상위제어부(250)에서 전달받은 제1 설정유량(Q1), 제2 설정유량(Q2) 및 시간간격(T)으로부터, 제어 유량(Qa)이 제1 설정유량(Q1)을 초기값으로 하여 설정된 시간간격(Ta)마다 설정된 변동유량(Qs)만큼 변동되어 시간간격(T)의 경과 후 제어 유량(Qa)이 제2 설정유량(Q2)과 같도록 제어하게 된다.

구체적으로, 설정된 변동유량(Qs)은, 1) 유량변동량(Qc=Q2-Q1)과 제어유량 변경 회수(Tc=T/Ta; Ta는 제어변동주기)를 연산하는 단계, 2) 유량변동량(Qc)을 제어유량 변경 회수(Tc)로 나누어(Qc/Tc) 설정된 변동유량(Qs)을 연산하는 단계에 의하여 도출된다.

여기서, 제어변동주기(Ta)는 200ms인 것이 바람직하다.

이에 의하면, 제어변동주기(Ta)가 길어짐으로 인하여 발생 되는 유량 오차를 최소화하면서도, 제어변동주기(Ta)가 짧아지는 경우 송수신 되어야 하는 데이터량의 증가로 인한 제어 시간 지연을 방지할 수 있게 된다.

또한, 유량변동량(Qc)은, 양(시간에 따라 유량이 증가하는 경우) 또는 음(시간에 따라 유량이 감소하는 경우)의 값을 가질 수 있으므로, 제어수단(240)에 의한 유량제어는 시간에 따라 제어 유량이 선형적으로 증가 또는 감소하는 것을 시간 지연 없이 정확히 제어할 수 있게 된다.

도 4를 참조하면, 시간간격(T) 동안 제1 설정유량(Q1)인 800mL/min으로부터 제2 설정유량(Q2)인 500mL/min으로 선형적으로 감소 되는 유량변동의 제어가 이루어졌음을 확인할 수 있다

한편, 본 실시형태에 있어서, 목적유량정보는, 적어도 셋 이상의 설정유량(Q1, Q2, Qn; n≥3인 정수) 및 순차적으로 변화되는데 소요되는 적어도 둘 이상의 시간간격(T1, Tm; T=n-1)일 수 있다.

이때, 제어수단(240)은, 적어도 둘 이상의 시간간격 각각 및 그에 관련된 두 설정유량을 기초로 연산 된 설정된 시간간격(Ta)에 따라 변화되는 제어유량(Qa)과, 유량계(230)에 의해 계측된 유량을 비교하여 유량조절부(201)를 제어하는 것으로 구비될 수 있다. 여기서 개별적인 시간간격(Tm) 마다의 제어과정은 앞선 설명과 동일하다.

이에 의하면, 변동하는 목적유량의 시간변화율이 시간에 따라 달리하는 경우에도 목적유량과 실제 유량의 차이를 최소화하여 제어할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 다이아프레임의 개방 정도를 조절하여 유량을 조절하는 유량조절부;로서, 초기 상기 다이아프레임이 설정된 양만큼 사전 개방된 상태로 구비되는 유량조절부;
   상기 유량조절부의 하류에 배치되는 ON/OFF 밸브;
   상기 유량조절부로 유입되는 유량을 계측하는 유량계; 및
   상기 유량계에 의해 계측된 실제 유량과, 목적유량을 비교하여 상기 유량조절부의 다이아프레임의 개방 정도 및 상기 ON/OFF 밸브의 개폐를 제어하는 제어수단;으로서, 상기 ON/OFF 밸브가 OFF 상태에서 제어를 시작하는 제어수단;을 포함하는 유량제어시스템.

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