WO2011052866A1 - Non-invasive flow meter, and dispensing system including same - Google Patents
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- WO2011052866A1 WO2011052866A1 PCT/KR2010/002618 KR2010002618W WO2011052866A1 WO 2011052866 A1 WO2011052866 A1 WO 2011052866A1 KR 2010002618 W KR2010002618 W KR 2010002618W WO 2011052866 A1 WO2011052866 A1 WO 2011052866A1
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- G01F1/666—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters by detecting noise and sounds generated by the flowing fluid
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- G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
Definitions
- the present invention relates to a non-cutting flow rate change detector and a dispensing system including the same. Specifically, a non-cutting flow rate change detector which is installed outside the pipe without cutting the pipe and detects an abnormality of the flow rate and the fluid flow, and the same A dispensing system is included.
- a flow rate change detector is installed directly on a flow path through which a fluid flows to sense a flow rate.
- the flow rate change detector is installed inside the pipe and configured to detect the flow of the fluid, there are problems such as corrosion of the detection sensor by the fluid and contamination of the fluid by the detection sensor.
- the technical problem to be achieved by the present invention is installed outside the pipe without cutting the pipe, non-cutting flow sensing sensor for detecting the flow of the fluid by the vibration applied to the pipe in a non-contact state with the fluid and dispensing having the same It is to provide a system.
- Non-cutting flow rate change sensor for achieving the technical problem is located on the outside of the pipe, the sensing sensor 110 for detecting the vibration according to the flow of the fluid inside the pipe to convert into an electrical signal; And an amplifier 120 for amplifying the electrical signal.
- Non-cleavable flow rate change sensor comprises a buffer layer that receives the vibration of the pipe in contact with the pipe from the outside of the pipe; A pickup in contact with the buffer layer to convert vibrations received from the buffer layer into an electrical signal; And an amplifier configured to receive and amplify the electrical signal.
- the dispensing system includes a pump 320 for pumping fluid from a storage vessel 310; A filter 330 for removing contaminants from the fluid; A valve 340 for adjusting the amount of fluid; And a flow rate change detector 100 which detects an amount of flow of the fluid by contacting the pipe 350 through which the fluid flows, and detects an abnormal operation of the pump, the filter, or the valve.
- the flow rate change sensor according to the present invention does not come into contact with the fluid and is installed outside the pipe to prevent corrosion of the flow rate change sensor or contamination of the fluid generated in the prior art, so that the detection characteristics of the sensor are improved, It has the effect of increasing the lifespan.
- the present invention is constructed by constructing and modeling the data on the characteristics of the pipe oscillation when the fluid flows in advance and then modeling and comparing the real-time vibration to the flow rate, the pressure of the fluid, the presence of bubbles and the configuration that the pipe passes Not only can you measure, check, or predict the abnormal operation of parts, but you can also know the position of the pipe with abnormality only by looking at the waveform outputted to the abnormal waveform analysis unit. It can work.
- the dispensing system including the flow rate change sensor according to the present invention can determine whether there is an abnormality by comparing the pump operation, valve operation, filter clogging and the like with the modeled normal waveform.
- the present invention is provided with an alarm sound generating device has the effect that the user can immediately determine whether the abnormal flow of the fluid even if the user hears only the alarm sound in the proximity of the dispensing system.
- FIG 1 illustrates an embodiment of an uncut flow rate change detector according to the present invention.
- 9 to 14 show the three-dimensional shape of the second embodiment of the sensor shown in FIG. 1.
- 15 to 17 illustrate waveform graphs output from the abnormal waveform analyzer illustrated in FIG. 1.
- FIG. 18 illustrates one embodiment of a dispensing system to which a non-cutting flow change detector according to the present invention is applied.
- FIG 1 illustrates an embodiment of an uncut flow rate change detector according to the present invention.
- the non-cut flow rate change detector shown in FIG. 1 includes a detection sensor 110, an amplifier 120, and an abnormal waveform analyzer 130.
- the fluid includes a liquid and a gas.
- the semiconductor process include photoresist (PR), thinner, flowable oxide (FOX), and nitrogen gas (N2).
- the detection sensor 110 is located outside of the pipe without cutting the pipe, and detects the vibration according to the flow of the fluid inside the pipe and converts it into an electrical signal.
- the sensing sensor 110 may use a piezoelectric element (piezo sensor), an infrared sensor, or the like shown in FIG. 1, and means a means capable of detecting vibration and converting it into an electrical signal.
- piezoelectric element piezo sensor
- infrared sensor or the like shown in FIG. 1
- the material of the pipe is, for example, polymer, plastic, metal, rubber, or the like.
- the amplification unit 120 Since the amplification unit 120 has a weak magnitude of the electric signal transmitted from the detection sensor, the amplification unit 120 amplifies and outputs the amplified signal to the waveform abnormality analysis unit 130.
- the abnormal waveform analysis unit 130 receives the electrical signal transmitted from the amplification unit 120 and analyzes the data with the pre-modeled data to determine the position of the pipe in which there is an abnormality in the flow of the fluid, the presence of bubbles, the flow rate and the fluid. Pressure can be sensed.
- the abnormal waveform analyzer 130 data-processes a plurality of measurement results according to various conditions, models the data, and provides or processes data on a waveform range that is an extracted reference. Includes features
- the abnormal waveform analysis unit compares the electric signal input from the amplification unit with a reference waveform range in real time and compares the flow rate, the pressure of the fluid, the presence or absence of bubbles, or the position of the pipe with clogging or abnormality. To derive.
- the abnormal waveform analysis unit 130 extracts an average value and a reference waveform range having no abnormality in the flow of the fluid from values measured several times in the normal state of the fluid flow, and a signal input in real time exceeds or falls short of the reference range.
- the apparatus may further include an abnormal signal notification device for notifying that the abnormal state.
- the reference waveform range allows a predetermined deviation voltage ( ⁇ V) or a predetermined deviation time ( ⁇ t) for determining that the flow of the fluid is in a normal state from a value obtained by accumulating and averaging the waveforms for detecting the flow of the flow rate.
- the deviations are, for example, the peak voltage of the waveform, a time delay from a normal waveform, or the like.
- the flow rate change sensor according to the present invention may be provided with an elastic member for mitigating the impact transmitted to the detection sensor 110, the elastic member may be a plurality of (151, 152).
- the first elastic member 151 has a form surrounding the detection sensor 110 and the pipe.
- the second elastic member 152 is positioned to face the first elastic member 151 and has a form surrounding the detection sensor 110 and the pipe.
- the first elastic member 151 and the second elastic member 152 may be any material having an elastic material that surrounds the sensing sensor 110 to mitigate impact and appropriately transmit vibration of the pipe.
- the present invention may further include a load control unit 160 is attached to the opposite side of the portion of the second elastic member 152 in contact with the pipe to adjust the intensity of vibration transmitted to the detection sensor 110.
- the load adjusting unit 160 may adjust the pressure applied to the pipe and the detection sensor by, for example, a screw or a spring.
- the flow rate change detector according to the present invention includes an upper cover 172 and a lower cover 171, which are outer cases of the detection sensor 110, the first elastic member 151, and the second elastic member 152. Equipped.
- the upper cover 172 and the lower cover 171 are fastened by a screw 170.
- the flow rate change sensor according to the present invention can be easily detached from the pipe by the screw 170.
- first elastic member and the second elastic member are separated while facing each other, but they may be joined together to surround at least a part of the pipe.
- FIG. 2 to 8 illustrate three-dimensional shapes in multiple angles of the sensor shown in FIG. 1.
- 2 to 8 includes a piezoelectric element 110, a first elastic member 151, a second elastic member 152, a top cover 172, a bottom cover 171, and a load adjuster 160. ) And screw 170.
- a piezoelectric element 110 for a description of each component, refer to the detailed description of FIG. 1.
- 9 to 14 include a buffer layer 191, a pickup 192, an elastic member 153, and a cover 173, which is an outer case.
- the buffer layer 191 protects the pipe 140 and transmits vibrations of the pipe 140 to the pickup 192. As shown in FIG. 9, the buffer layer 191 preferably has a shape surrounding at least a portion of the pipe 140. In addition, the buffer layer 191 may be implemented with a hard material such as metal or plastic.
- the pick-up 192 (pickup) is formed in the shape of a pointed tip like a needle and in contact with the buffer layer 191, converts the vibration received from the buffer layer 191 into an electrical signal.
- the elastic member 153 supports the pickup 192 and appropriately controls the vibration from the pipe and mitigates the impact.
- the elastic member 153 may be any elastic material.
- the cover surrounds the elastic member 153 to form an outer case.
- the sensing sensor illustrated in FIGS. 9 to 14 differs in that the sensing sensor 110 of FIG. 1 is replaced with the buffer layer 191 and the pickup 192.
- the electrical signal is transferred to an amplification unit (not shown in FIGS. 9 to 14, see FIG. 1) through the lead wire 181 and amplified.
- the waveform analysis unit (not shown in FIG. 9 to FIG. 14, see FIG. 1) analyzes the waveform and flows through the pipe 140, the pressure of the fluid, the presence or absence of bubbles, and the pipe 140. Detect the position of the pipe 140 is clogged or abnormal.
- 15 to 17 show waveforms observed in the present invention as shown in FIG. 1 and will be described in detail below.
- FIG. 15 is a waveform observed when a fluid flow is steady-state in a pipe, for example.
- FIG. 16 is an enlarged view of only peak portions after superimposing waveforms on the waveform of FIG. 15 when abnormal flow of fluid is observed.
- Several waveforms in a steady state are accumulated. Such abnormal waveforms are observed when an abnormal situation occurs such as bubbles in the pipe or a flow of fluid in the pipe is momentarily interrupted.
- the abnormal waveform always deviates from the accumulated waveform in the steady state, which can be recognized by the difference in peak voltage or the delay of the voltage waveform itself.
- the peak value of the waveform accumulated in the steady state is about 4V, but the peak value of the abnormal waveform is about 4.5V, and both show a difference of about 0.5V. This difference is large enough to easily indicate that the fluid flow in the piping is abnormal.
- the steady state accumulation waveform and the abnormal state waveform are different from each other.
- a steady-state waveform slightly exceeds 160ms at the point of crossing 2.0V.
- the non-steady waveform has a time value of about 165 ms at the 2.0 V intersection point, which is also large enough to easily indicate that the fluid flow in the pipe is abnormal.
- Such a voltage difference or time difference may vary depending on how much the vibration transmitted from the sensor is properly amplified, and also depends on the type of abnormality occurring in the pipe.
- FIG. 17 is a waveform observed when a flow rate of 0.8cc per second to 0.9cc per second flows through a 0.25cc gap in a pipe.
- the minimum waveform, the maximum waveform, and the average waveform are also shown.
- the waveform also delays along the time axis.
- the flow rate can be measured even without direct contact in the pipe, and the basis for determining the abnormality even when the flow rate gradually changes.
- FIG. 18 illustrates an embodiment of a dispensing system to which a flow rate change sensor 100 according to the present invention is applied.
- the dispensing system shown in FIG. 18 includes a chemical vessel 310, a pump 320, a flow rate change detector 100, a filter 330, a valve 340, and a pipe 350.
- the pump 320 pumps the chemical until the chemical stored in the chemical container 310 is dispensed to the wafer through the pipe 350, the filter 330 for removing contaminants from the chemical, and a valve for controlling the amount of chemical. Pass 340. If there is a blockage in one of the pump 320, the filter 330, and the valve 340, a problem may occur in the flow of the chemical.
- the vibration waveform transmitted to the pipe is measured and modeled in advance.
- the flow rate change sensor shown in FIG. 18 is provided at one end of the valve 340, the flow rate change sensor according to the present invention is not limited thereto, and may be provided at an appropriate position.
- the flow rate change sensor according to the present invention can not only prevent the contamination of the flow rate change sensor or the contamination of the fluid by contacting the pipe surrounding the fluid without directly contacting the fluid.
- the detection characteristic of the is improved, and the life of the flow change detector is increased.
- the present invention can estimate the magnitude of the flow rate flowing through the pipe by data-modeling with a database of the flow rate, the pressure of the fluid, the presence of bubbles or the abnormal operation of the components passing through the pipe, etc. Since the position of the pipe can be seen only by looking at the waveform output to the abnormal waveform analysis unit 130, there is an effect that can quickly derive the cause when a problem of fluid flow occurs.
- the present invention is provided with an alarm sound generating device has the effect that the user can immediately determine whether the abnormal flow of the fluid even if the user hears only the alarm sound in the proximity of the dispensing system.
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Abstract
Description
본 발명은 비절단식 유량 변화 감지기 및 이를 포함하는 디스펜싱 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 배관을 절단하지 않고 배관의 외부에 설치되어 유량 및 유체 흐름의 이상 유무를 감지하는 비절단식 유량 변화 감지기 및 이를 포함하는 디스펜싱 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a non-cutting flow rate change detector and a dispensing system including the same. Specifically, a non-cutting flow rate change detector which is installed outside the pipe without cutting the pipe and detects an abnormality of the flow rate and the fluid flow, and the same A dispensing system is included.
종래기술인 한국 공개 특허 공보 제 10-2009-0047052호를 참조하면, 유량 변화 감지기는 유체가 흐르는 유로 상에 직접 설치되어 유량을 감지한다. 이와 같이, 유량 변화 감지기가 배관의 내부에 설치되어 유체의 흐름을 감지하도록 구성된 경우, 유체에 의한 감지 센서의 부식과 감지 센서에 의한 유체의 오염 발생 등의 문제점이 있다. Referring to Korean Patent Publication No. 10-2009-0047052, which is a related art, a flow rate change detector is installed directly on a flow path through which a fluid flows to sense a flow rate. As such, when the flow rate change detector is installed inside the pipe and configured to detect the flow of the fluid, there are problems such as corrosion of the detection sensor by the fluid and contamination of the fluid by the detection sensor.
게다가, 감지 센서를 배관의 내부에 설치하기 위해서는 배관을 절단한 다음 배관의 내부에 센서를 설치하거나, 이미 절단상태의 배관에 센서를 설치한 후에 다시 다른 배관들을 연결해야 하는데, 이러한 유량 변화 감지기의 설치 과정은 매우 번거로운 문제점이 있다.In addition, in order to install the sensor inside the pipe, it is necessary to cut the pipe and install the sensor inside the pipe, or connect the pipes again after installing the sensor in the pipe that has already been cut. The installation process is very cumbersome.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배관을 절단하지 않고 배관의 외부에 설치되어, 유체와 비접촉한 상태로 배관에 가해지는 진동에 의해 유체의 흐름을 감지하는 비절단식 유량 감지 센서 및 이를 구비하는 디스펜싱 시스템을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is installed outside the pipe without cutting the pipe, non-cutting flow sensing sensor for detecting the flow of the fluid by the vibration applied to the pipe in a non-contact state with the fluid and dispensing having the same It is to provide a system.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 비절단식 유량 변화 감지기는 배관의 외부에 위치하며, 상기 배관 내부의 유체의 흐름에 따른 진동을 감지하여 전기 신호로 변환하는 감지 센서(110); 및 상기 전기 신호를 증폭시키는 증폭부(120)를 구비하는 것을 특징으로 한다.Non-cutting flow rate change sensor according to the present invention for achieving the technical problem is located on the outside of the pipe, the
본 발명에 의한 비절단식 유량 변화 감지기는 배관의 외부에서 상기 배관과 접촉하여 상기 배관의 진동을 전달받는 버퍼 레이어; 상기 버퍼 레이어와 접촉하여, 상기 버퍼 레이어로부터 전달받은 진동을 전기 신호로 변환하는 픽업; 및 상기 전기 신호를 입력받아 증폭시키는 증폭부를 구비하는 것을 특징으로 한다.Non-cleavable flow rate change sensor according to the present invention comprises a buffer layer that receives the vibration of the pipe in contact with the pipe from the outside of the pipe; A pickup in contact with the buffer layer to convert vibrations received from the buffer layer into an electrical signal; And an amplifier configured to receive and amplify the electrical signal.
본 발명에 의한 디스펜싱 시스템은 유체를 저장 용기(310)로부터 펌핑하는 펌프(320); 상기 유체에서 오염물질을 제거하는 필터(330); 상기 유체의 양을 조절하는 밸브(340); 및 상기 유체가 흐르는 배관(350)에 접촉하여 상기 유체의 흐름의 양을 감지하고, 상기 펌프, 상기 필터 또는 상기 밸브의 이상 동작을 감지하는 유량 변화 감지기(100)를 구비하는 것을 특징으로 한다.The dispensing system according to the present invention includes a
본 발명에 따른 유량 변화 감지기는 유체와는 접촉하지 않고, 배관의 외부에 설치되어 종래 기술에서 발생한 유량 변화 감지기의 부식이나 유체의 오염 발생을 방지하여 센서의 감지 특성이 좋아지고, 유량 변화 감지기의 수명이 증가되는 효과가 있다. The flow rate change sensor according to the present invention does not come into contact with the fluid and is installed outside the pipe to prevent corrosion of the flow rate change sensor or contamination of the fluid generated in the prior art, so that the detection characteristics of the sensor are improved, It has the effect of increasing the lifespan.
또한, 본 발명은 유체가 흐를 때 배관이 진동하는 특성에 대한 데이터를 미리 데이터베이스화하여 구축하고 모델링화 한 다음 이와 실시간 진동을 비교하여 유량, 유체의 압력, 버블의 발생 유무 및 배관이 통과하는 구성 부품들의 이상 동작 유무를 계측, 점검 또는 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 이상이 있는 배관의 위치를 이상 파형 분석부에 출력된 파형만 보고 알 수 있으므로 유체의 흐름 중 이상 동작이 발생할 때 이의 원인을 빠르게 도출할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is constructed by constructing and modeling the data on the characteristics of the pipe oscillation when the fluid flows in advance and then modeling and comparing the real-time vibration to the flow rate, the pressure of the fluid, the presence of bubbles and the configuration that the pipe passes Not only can you measure, check, or predict the abnormal operation of parts, but you can also know the position of the pipe with abnormality only by looking at the waveform outputted to the abnormal waveform analysis unit. It can work.
또한, 본 발명에 따른 유량 변화 감지기를 포함하는 디스펜싱 시스템은 펌프 동작, 밸브 동작, 필터 막힘 등을 모델링화된 정상적인 파형과 비교 분석하여 이상 발생 유무를 판별할 수 있다.In addition, the dispensing system including the flow rate change sensor according to the present invention can determine whether there is an abnormality by comparing the pump operation, valve operation, filter clogging and the like with the modeled normal waveform.
또한, 본 발명은 경보음 발생 장치를 구비하여 사용자가 디스펜싱 시스템의 근접 거리에서 경보음만 듣고도 유체의 흐름의 이상 여부를 즉시 파악할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is provided with an alarm sound generating device has the effect that the user can immediately determine whether the abnormal flow of the fluid even if the user hears only the alarm sound in the proximity of the dispensing system.
도 1은 본 발명에 따른 비절단식 유량 변화 감지기의 일 실시예를 도시한 것이다.1 illustrates an embodiment of an uncut flow rate change detector according to the present invention.
도 2 내지 도 8은 도 1에 도시된 감지기의 입체적 형상을 도시한 것이다.2 to 8 show the three-dimensional shape of the sensor shown in FIG.
도 9 내지 도 14는 도 1에 도시된 감지기의 제2 실시예의 입체적 형상을 도시한 것이다.9 to 14 show the three-dimensional shape of the second embodiment of the sensor shown in FIG. 1.
도 15 내지 도 17은 도 1에 도시된 이상 파형 분석부에서 출력된 파형 그래프를 도시한 것이다.15 to 17 illustrate waveform graphs output from the abnormal waveform analyzer illustrated in FIG. 1.
도 18은 본 발명에 따른 비절단식 유량 변화 감지기가 적용되는 디스펜싱 시스템의 일 실시예를 도시한 것이다. FIG. 18 illustrates one embodiment of a dispensing system to which a non-cutting flow change detector according to the present invention is applied.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to describe the present invention in more detail.
도 1은 본 발명에 따른 비절단식 유량 변화 감지기의 일 실시예를 도시한 것이다.1 illustrates an embodiment of an uncut flow rate change detector according to the present invention.
도 1에 도시된 비절단식 유량 변화 감지기는 감지 센서(110), 증폭부(120) 및 이상 파형 분석부(130)를 포함한다.The non-cut flow rate change detector shown in FIG. 1 includes a
본 발명에서의 비절단식이란 용어는 배관을 절단하지 않고 유량 변화 감지기를 설치하는 방식을 의미한다. 또한, 본 발명에서의 비접촉식이란 용어는 배관 내에 이동되는 유체와 배관의 외부에 설치된 유량 변화 감지기가 서로 직접 접촉하지 않는 것을 의미한다.In the present invention, the term non-cutting means a method of installing a flow rate change detector without cutting a pipe. In addition, the term non-contact in the present invention means that the fluid which is moved in the pipe and the flow rate changer installed outside the pipe does not directly contact each other.
본 발명에서 유체란 액체와 기체를 포함하며, 반도체 공정을 예로 들면 포토 레지스트(PR), 시너, FOX(flowable Oxide), 질소가스(N2)가 있다.In the present invention, the fluid includes a liquid and a gas. Examples of the semiconductor process include photoresist (PR), thinner, flowable oxide (FOX), and nitrogen gas (N2).
상기 감지 센서(110)는 배관을 절단하지 않고, 상기 배관의 외부에 위치하며 상기 배관 내부의 유체의 흐름에 따른 진동을 감지하여 전기 신호로 변환한다.The
상기 감지 센서(110)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 압전 소자(piezo sensor), 또는 적외선 센서 등을 사용할 수 있으며, 진동을 감지하여 전기 신호로 변환할 수 있는 수단을 의미한다. For example, the
상기 배관의 재질은 예를 들면, 폴리머, 플라스틱, 금속, 고무 등이 있다. The material of the pipe is, for example, polymer, plastic, metal, rubber, or the like.
상기 증폭부(120)는 상기 감지 센서로부터 전달된 전기 신호의 크기가 미약하므로 증폭시켜 상기 파형 이상 분석부(130)로 출력한다.Since the
상기 이상 파형 분석부(130)는 상기 증폭부(120)로부터 전송받은 전기 신호를 입력받아 미리 모델링된 데이터와 비교 분석하여 유체의 흐름 중 이상이 있는 배관의 위치, 버블 발생 유무, 유량 및 유체의 압력을 감지할 수 있다.The abnormal
상기 이상 파형 분석부(130)는 도 15 내지 도 17을 참조하면, 다양한 조건에 따라 다수의 측정 결과를 데이터화하고, 이것을 모델링하여 추출된 기준이 되는 파형범위에 대한 데이터를 구비하거나 또는 이를 처리하는 기능을 포함한다. 이상 파형 분석부는 기준파형범위와 실시간으로 상기 증폭부로부터 입력되는 전기 신호를 서로 비교 분석하여 상기 배관에 흐르는 유량, 상기 유체의 압력, 버블의 발생 유무 또는 배관의 막힘 또는 이상이 있는 배관의 위치를 도출한다.15 to 17, the abnormal waveform analyzer 130 data-processes a plurality of measurement results according to various conditions, models the data, and provides or processes data on a waveform range that is an extracted reference. Includes features The abnormal waveform analysis unit compares the electric signal input from the amplification unit with a reference waveform range in real time and compares the flow rate, the pressure of the fluid, the presence or absence of bubbles, or the position of the pipe with clogging or abnormality. To derive.
상기 이상 파형 분석부(130)는 유체의 흐름이 정상적인 상태에서 여러 차례 측정한 값들로부터 평균값과 유체의 흐름에 이상이 없는 기준 파형 범위를 추출하는데, 실시간으로 입력되는 신호가 기준 범위를 초과하거나 미달하면 비정상 상태임을 알리는 비정상 신호 알림 장치를 더 구비할 수 있다.The abnormal
상기 기준 파형 범위는 유량의 흐름을 감지한 파형을 누적하여 평균화한 값으로부터 유체의 흐름이 정상적인 상태라고 판단되는 소정의 편차 전압(△V) 또는 소정의 편차 시간(△t)을 허용한다.The reference waveform range allows a predetermined deviation voltage (ΔV) or a predetermined deviation time (Δt) for determining that the flow of the fluid is in a normal state from a value obtained by accumulating and averaging the waveforms for detecting the flow of the flow rate.
여기서, 상기 편차들은 예를 들면, 파형의 피크 전압, 또는 정상 파형으로부터의 시간 지연(time delay)등이다.Here, the deviations are, for example, the peak voltage of the waveform, a time delay from a normal waveform, or the like.
또한, 본 발명에 따른 유량 변화 감지기는 상기 감지 센서(110)에 전해지는 충격을 완화시키기 위한 탄성 부재를 구비할 수 있고, 탄성 부재는 복수 개(151, 152)일 수도 있다.In addition, the flow rate change sensor according to the present invention may be provided with an elastic member for mitigating the impact transmitted to the
상기 제1 탄성 부재(151)는 상기 감지 센서(110) 및 상기 배관을 감싸는 형태를 갖는다. 상기 제2 탄성 부재(152)는 상기 제1 탄성 부재(151)와 마주하여 위치하고, 상기 감지 센서(110) 및 상기 배관을 감싸는 형태를 갖는다. 상기 제1 탄성 부재(151)와 상기 제2 탄성 부재(152)는 상기 감지 센서(110)를 감싸며 충격을 완화하고 배관의 진동을 적절히 전달할 탄성이 있는 소재이면 모두 가능하다. The first
또한, 본 발명은 상기 제2 탄성 부재(152)의 상기 배관과 맞닿는 부분의 반대편에 부착되어 상기 감지 센서(110)에 전달되는 진동의 세기를 조절하는 부하 조절부(160)를 더 구비할 수 있다. 상기 부하 조절부(160)는 예를 들면, 나사 또는 스프링 등으로 상기 배관과 상기 감지 센서에 가해지는 압력을 조절할 수 있다. In addition, the present invention may further include a
또한, 본 발명에 따른 유량 변화 감지기는 상기 감지 센서(110), 상기 제1 탄성 부재(151) 및 상기 제2 탄성 부재(152)의 외부 케이스인 상단 커버(172) 및 하단 커버(171)를 구비한다. 상기 상단 커버(172) 및 상기 하단 커버(171)는 나사(170)에 의해 체결된다. 본 발명에 의한 유량 변화 감지기는 상기 나사(170)에 의해 쉽게 상기 배관으로부터 탈부착이 가능하다. In addition, the flow rate change detector according to the present invention includes an
상기 예에서는 제1 탄성부재와 제2 탄성부재가 서로 마주본 채로 분리된 것이지만 이들이 서로 합쳐져 배관의 적어도 일부를 감싼 것이어도 무방하다. In the above example, the first elastic member and the second elastic member are separated while facing each other, but they may be joined together to surround at least a part of the pipe.
도 2 내지 도 8은 도 1에 도시된 감지 센서의 다각도에서의 입체 형상을 도시한 것이다.2 to 8 illustrate three-dimensional shapes in multiple angles of the sensor shown in FIG. 1.
도 2 내지 도 8에 도시된 감지 센서는 압전 소자(110), 제1 탄성 부재(151),제2 탄성 부재(152), 상단 커버(172) 및 하단 커버(171),부하 조절부(160) 및 나사(170)를 구비한다. 각각의 구성 요소에 관한 설명은 도 1에 관한 상세한 설명을 참조한다.2 to 8 includes a
도 9 내지 도 14는 도 1에 도시된 감지 센서의 제2 실시예의 입체적 형상을 도시한 것이다.9 to 14 show a three-dimensional shape of the second embodiment of the sensing sensor shown in FIG. 1.
도 9 내지 도 14에 도시된 감지 센서는 버퍼 레이어(191), 픽업(192), 탄성 부재(153) 및 외부 케이스인 커버(173)를 포함한다.9 to 14 include a
상기 버퍼 레이어(191)는 상기 배관(140)을 보호하며, 상기 배관(140)의 진동을 상기 픽업(192)으로 전달시킨다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼 레이어(191)는 배관(140)의 적어도 일부를 감싸는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 버퍼 레이어(191)는 금속 또는 플라스틱과 같은 경질의 재료로 구현하는 것이 바람직하다.The
상기 픽업(192)(pickup)은 한쪽 끝이 바늘과 같이 뾰족한 형태로 형성되며 상기 버퍼 레이어(191)와 접촉하여, 상기 버퍼 레이어(191)로부터 전달받은 진동을 전기 신호로 변환한다. The pick-up 192 (pickup) is formed in the shape of a pointed tip like a needle and in contact with the
상기 탄성 부재(153)는 상기 픽업(192)을 지지하며 배관으로부터의 진동을 적절히 제어하고 충격을 완화시킨다. 상기 탄성 부재(153)는 탄성이 있는 소재는 무엇이던 모두 가능하다.The
상기 커버는 상기 탄성 부재(153)를 감싸며 외부 케이스를 형성한다.The cover surrounds the
도 1과 비교하여 도 9 내지 도 14에 도시된 감지 센서는 도 1의 감지 센서(110)를 버퍼 레이어(191) 및 픽업(192)으로 대체한 것에서 차이가 있다.Compared to FIG. 1, the sensing sensor illustrated in FIGS. 9 to 14 differs in that the
상기 전기 신호는 리드선(181)을 통해 증폭부(도 9 내지 도 14에는 미도시, 도 1 참조)로 전달되어 증폭된다. 그 후, 이상 파형 분석부(도 9 내지 도 14에는 미도시, 도 1 참조)에서 파형을 분석하여 상기 배관(140)에 흐르는 유량, 상기 유체의 압력, 버블의 발생 유무, 배관(140)의 막힘 또는 이상이 있는 배관(140)의 위치를 감지한다.The electrical signal is transferred to an amplification unit (not shown in FIGS. 9 to 14, see FIG. 1) through the
도 15 내지 도 17은 도 1에 도시된 것과 같은 본 발명에서 관찰되는 파형을 도시한 것으로 이하에서 상세히 설명한다.15 to 17 show waveforms observed in the present invention as shown in FIG. 1 and will be described in detail below.
도 15는 예를 들면 배관 내에서 유체의 흐름이 정상 상태(steady-state)일때 관찰되는 파형이다. FIG. 15 is a waveform observed when a fluid flow is steady-state in a pipe, for example.
도 16은 도 15 파형에다 비정상적인 유체의 흐름이 관찰될 때의 파형을 서로 겹쳐놓은 다음 피크 부분만을 확대하여 도시한 것이다. 정상 상태의 파형은 여러 개가 축적되어 있다. 배관에 기포가 발생한다던지, 배관 내의 유체의 흐름이 순간적으로 끊긴다던지 하는 비정상적인 상황이 발생하면 이러한 비정상 상태의 파형이 관찰된다. 비정상 상태의 파형은 항상 정상 상태의 여러 축적된 파형으로부터 벗어나게 되는데 이는 피크 전압의 차이 또는 전압파형 자체의 지연으로 파악 가능하다. 예를 들어 도 16에 도시된 바와도 같이 정상 상태에서 축적된 파형의 피크값은 대략 4V정도이나 비정상 상태 파형의 피크값은 4.5V 정도로 양자는 대략 0.5V 정도의 차이를 보인다. 이러한 차이는 배관 내의 유체 흐름이 이상이 생겼다는 것을 손쉽게 알 수 있는 충분한 크기이다. FIG. 16 is an enlarged view of only peak portions after superimposing waveforms on the waveform of FIG. 15 when abnormal flow of fluid is observed. Several waveforms in a steady state are accumulated. Such abnormal waveforms are observed when an abnormal situation occurs such as bubbles in the pipe or a flow of fluid in the pipe is momentarily interrupted. The abnormal waveform always deviates from the accumulated waveform in the steady state, which can be recognized by the difference in peak voltage or the delay of the voltage waveform itself. For example, as shown in FIG. 16, the peak value of the waveform accumulated in the steady state is about 4V, but the peak value of the abnormal waveform is about 4.5V, and both show a difference of about 0.5V. This difference is large enough to easily indicate that the fluid flow in the piping is abnormal.
한편, 시간 축으로 보아도 정상상태의 축적 파형과 비정상 상태의 파형은 서로 차이난다. 예를 들어 정상 상태의 파형은 2.0V를 교차하는 지점에서 160ms를 약간 웃돈다. 그러나 비 정상 상태의 파형은 2.0V 교차점의 시간 값이 165ms 정도가 되는데 이 수치 역시 배관 내의 유체 흐름이 이상이 생겼다는 것을 손쉽게 알 수 있는 충분한 크기이다. On the other hand, even in the time axis, the steady state accumulation waveform and the abnormal state waveform are different from each other. For example, a steady-state waveform slightly exceeds 160ms at the point of crossing 2.0V. However, the non-steady waveform has a time value of about 165 ms at the 2.0 V intersection point, which is also large enough to easily indicate that the fluid flow in the pipe is abnormal.
당연하지만, 이러한 전압차 또는 시간차는 감지센서로부터 전달된 진동을 얼마만큼의 크기로 적절히 증폭하는가에 따라 달라질 수 있고, 배관 내에서 발생하는 이상의 종류에 따라 달라지기도 한다.Naturally, such a voltage difference or time difference may vary depending on how much the vibration transmitted from the sensor is properly amplified, and also depends on the type of abnormality occurring in the pipe.
다른 한편, 배관 내에서 정상상태의 유량이 다를 때에도 서로 다른 파형을 보인다는 것이 본 발명의 연구자들에 의해 발견되었는데 이는 도 17에 예시적으로 도시하였다. 도 17은 배관 내에 초당 0.8cc 내지 초당 0.9cc 정도의 유량을 0.25cc 차이를 두고 흘려보았을 때에 관찰되는 파형이다. 특별히 초당 0.9cc가 흐르는 경우에는 최소 파형, 최대파형, 평균 파형을 함께 도시하였다. 유량이 변하는 각 경우에 있어 유량이 증가하면 시간축을 따라 파형도 지연됨을 알 수 있다. 이 파형을 근거로 하여 배관 내에 직접 접촉하지 않아도 유량을 측정할 수도 있고, 유량이 서서히 변할 때에도 이상 유무를 판단할 수 있는 근거가 된다. On the other hand, it was found by the researchers of the present invention that even when the steady-state flow rate in the pipe is different, it is shown by way of example in FIG. 17 is a waveform observed when a flow rate of 0.8cc per second to 0.9cc per second flows through a 0.25cc gap in a pipe. In particular, when 0.9cc per second flowed, the minimum waveform, the maximum waveform, and the average waveform are also shown. In each case where the flow rate changes, it can be seen that as the flow rate increases, the waveform also delays along the time axis. On the basis of this waveform, the flow rate can be measured even without direct contact in the pipe, and the basis for determining the abnormality even when the flow rate gradually changes.
도 18은 본 발명에 따른 유량 변화 감지기(100)가 적용되는 디스펜싱 시스템의 일 실시예를 도시한 것이다.18 illustrates an embodiment of a dispensing system to which a flow
도 18에 도시된 디스펜싱 시스템은 케미컬 용기(310), 펌프(320), 유량 변화 감지기(100), 필터(330), 밸브(340) 및 배관(350)으로 구성된다.The dispensing system shown in FIG. 18 includes a
케미컬 용기(310)에 저장된 케미컬이 배관(350)을 통해 웨이퍼에 디스펜싱이 되기까지 케미컬을 펌핑하는 펌프(320), 상기 케미컬에서 오염물질을 제거하는 필터(330) 및 케미컬 양을 조절하는 밸브(340)를 거치게 된다. 상기 펌프(320), 필터(330), 밸브(340) 중 어느 한 곳에 막힘이 있는 경우 케미컬의 흐름에 문제가 발생할 수 있다. The
이것은 본 발명의 이상 파형 분석부에 출력된 파형의 형태에 따라 상기 펌프(320), 상기 필터(330) 또는 상기 밸브(340) 중 어느 부위에서 이상이 있는지를 판별할 수 있다.This may determine which part of the
물론 각 부품의 이상이 생겼을 경우에 배관에 전달되는 진동파형은 미리 측정하여 모델링해놓는다. Of course, when the abnormality of each component occurs, the vibration waveform transmitted to the pipe is measured and modeled in advance.
예를 들면 상기 필터(330)의 일부를 차단하고 그 외의 구성 부품은 정상일 때의 제1 파형과, 상기 밸브(340)의 일부를 차단하고 그 외의 구성 부품이 정상일 때의 제2 파형의 차이에 의해 상기 필터(330)에 막힘이 있는지 또는 상기 밸브(340)에 막힘이 있는지 알 수 있다. 이러한 차이점은 배관(350)에서 감지되는 정상 상태의 파형을 여러 차례 반복하여 측정할수록 정확하게 나타난다. For example, a difference between the first waveform when a part of the
도 18에 도시된 유량 변화 감지기는 상기 밸브(340)의 한쪽 끝에 구비되어 있지만, 본 발명에 따른 유량 변화 감지기는 이에 제한되지 않고, 적절한 위치에 구비될 수 있다.Although the flow rate change sensor shown in FIG. 18 is provided at one end of the
이와 같이, 본 발명에 따른 유량 변화 감지기는 유체와는 직접 접촉하지 않고, 유체를 감싸는 배관에 밀착시킴에 의해 종래 기술에서 발생한 유량 변화 감지기의 부식이나 유체의 오염 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 센서의 감지 특성이 좋아지고, 유량 변화 감지기의 수명이 증가되는 효과가 있다. As described above, the flow rate change sensor according to the present invention can not only prevent the contamination of the flow rate change sensor or the contamination of the fluid by contacting the pipe surrounding the fluid without directly contacting the fluid. The detection characteristic of the is improved, and the life of the flow change detector is increased.
또한, 본 발명은 유량, 유체의 압력, 버블의 발생 유무 또는 배관이 통과하는 구성 부품들의 이상 동작 유무 등을 데이터 베이스를 구비하는 모델링에 의해 데이터화하여 배관에 흐르는 유량의 크기를 예측할 수 있고, 이상이 있는 배관의 위치를 상기 이상 파형 분석부(130)에 출력된 파형만 보고 알 수 있으므로 유체의 흐름의 문제점이 발생할시 빠르게 원인을 도출할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can estimate the magnitude of the flow rate flowing through the pipe by data-modeling with a database of the flow rate, the pressure of the fluid, the presence of bubbles or the abnormal operation of the components passing through the pipe, etc. Since the position of the pipe can be seen only by looking at the waveform output to the abnormal
또한, 본 발명은 경보음 발생 장치를 구비하여 사용자가 디스펜싱 시스템의 근접 거리에서 경보음만 듣고도 유체의 흐름의 이상 여부를 즉시 파악할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention is provided with an alarm sound generating device has the effect that the user can immediately determine whether the abnormal flow of the fluid even if the user hears only the alarm sound in the proximity of the dispensing system.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention has been described by way of example only, and is not intended to limit the present invention. In addition, it is apparent that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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