特表 2024-529687 差圧液体流量コントローラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-08

(54)【発明の名称】差圧液体流量コントローラ

(51)【国際特許分類】

   G05D 7/06 20060101AFI20240801BHJP

   G01F 1/78 20060101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

G05D7/06 Z

G01F1/78

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024508525

(86)(22)【出願日】2022-08-12

(85)【翻訳文提出日】2024-03-27

(86)【国際出願番号】 US2022074923

(87)【国際公開番号】W WO2023019257

(87)【国際公開日】2023-02-16

(31)【優先権主張番号】63/233,029

(32)【優先日】2021-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】593084812

【氏名又は名称】ティーエスアイ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】リン・リ

【テーマコード（参考）】

2F035

5H307

【Ｆターム（参考）】

2F035JA02

5H307AA02

5H307BB05

5H307DD01

5H307EE01

5H307EE21

5H307FF03

5H307FF12

5H307FF15

5H307HH12

(57)【要約】

流体システムは、毛細管と、第1および第2の温度センサと、第1および第2の圧力センサと、センサに結合されたプロセッサとを含む。プロセッサは、センサデータを使用し、プロセッサに結合されたインターフェースを介して受信された流体パラメータデータを使用して出力を決定する命令を実行するように構成される。プロセッサは、毛細管と流体連通する制御部に結合される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長さよりも実質的に小さい直径の内腔を有する毛細管であって、前記内腔が第1の端部と第2の端部とを有する、毛細管と、
前記毛細管に結合された第1の温度センサと、
前記第1の端部において配置された第1の圧力センサと、
前記第2の端部において配置された第2の圧力センサと、
前記第1の温度センサ、前記第1の圧力センサ、および前記第2の圧力センサに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサが、
前記第1の温度センサに基づく第1の温度と、
前記第1の圧力センサに基づく第1の圧力と、
前記第2の圧力センサに基づく第2の圧力と、
流体パラメータであって、前記流体パラメータが前記プロセッサに結合されたインターフェースを使用して受信される、流体パラメータと
を使用して出力を決定する命令を実行するように構成され、前記プロセッサが、前記毛細管と流体連通する制御部に結合された、プロセッサと
を備える流体システム。

【請求項2】

前記制御部が、バルブ、ポンプ、およびオリフィスのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の流体システム。

【請求項3】

前記インターフェースが、ユーザ操作可能なデータ入力デバイスを含む、請求項1に記載の流体システム。

【請求項4】

前記インターフェースが、ネットワークへの結合を含む、請求項1に記載の流体システム。

【請求項5】

前記プロセッサに結合され、前記毛細管に流体結合された流量センサをさらに含む、請求項1に記載の流体システム。

【請求項6】

前記流量センサが、質量流量センサを含む、請求項5に記載の流体システム。

【請求項7】

長さよりも実質的に小さい直径の内腔を有する毛細管であって、前記内腔が第1の端部と第2の端部とを有する、毛細管と、
前記毛細管に結合された第1の温度センサと、
前記第1の端部において配置された第1の圧力センサと、
前記第2の端部において配置された第2の圧力センサと、
前記第1の温度センサ、前記第1の圧力センサ、および前記第2の圧力センサに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサが、
前記第1の温度センサに基づく第1の温度と、
前記第1の圧力センサに基づく第1の圧力と、
前記第2の圧力センサに基づく第2の圧力と、
流体パラメータであって、前記流体パラメータが前記プロセッサに結合されたインターフェースを使用して受信される、流体パラメータと
を使用して出力を決定する命令を実行するように構成され、前記出力が、前記毛細管内の質量流量の測定値に対応する、プロセッサと
を備える流体システム。

【請求項8】

前記プロセッサが、前記出力の可視表示を提供するように構成されたディスプレイに結合される、請求項7に記載の流体システム。

【請求項9】

前記インターフェースが、ユーザ操作可能なデータ入力デバイスを含む、請求項7に記載の流体システム。

【請求項10】

前記インターフェースが、ネットワークへの結合を含む、請求項7に記載の流体システム。

【請求項11】

長さよりも実質的に小さい直径の内腔を有する毛細管であって、前記内腔が第1の端部と第2の端部とを有する、毛細管と、
前記毛細管に結合された第1の温度センサと、
前記第1の端部において配置された第1の圧力センサと、
前記第2の端部において配置された第2の圧力センサと、
前記第1の温度センサ、前記第1の圧力センサ、および前記第2の圧力センサに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサが、
前記第1の温度センサに基づく第1の温度と、
前記第1の圧力センサに基づく第1の圧力と、
前記第2の圧力センサに基づく第2の圧力と、
前記毛細管に結合された流量センサに基づく流量と
を使用して出力を決定する命令を実行するように構成され、前記出力が、前記毛細管内の流体のパラメータに対応する、プロセッサと
を備える流体システム。

【請求項12】

前記流量センサが、質量流量センサを含む、請求項11に記載の流体システム。

【請求項13】

前記プロセッサが、前記出力の可視表示を提供するように構成されたディスプレイに結合される、請求項11に記載の流体システム。

【請求項14】

長さよりも実質的に小さい直径の内腔を有する毛細管であって、前記内腔が第1の端部と第2の端部とを有する、毛細管と、
前記毛細管に結合された第1の温度センサと、
前記第1の端部において配置された第1の圧力センサと、
前記第1の温度センサ、前記第1の圧力センサ、および第2の温度センサに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサが、
前記第1の温度センサに基づく第1の温度と、
前記第1の圧力センサに基づく第1の圧力と、
流体パラメータであって、前記流体パラメータが、前記プロセッサに結合されたインターフェースを使用して受信される、流体パラメータと、
流量であって、前記流量が、前記毛細管と流体連通する流量センサから受信される、流量と
を使用して出力を決定する命令を実行するように構成され、前記出力が、前記第1の圧力に関連する差圧に対応する、プロセッサと
を備える流体システム。

【請求項15】

前記インターフェースが、ユーザ操作可能なデータ入力デバイスを含む、請求項14に記載の流体システム。

【請求項16】

前記インターフェースが、ネットワークへの結合を含む、請求項14に記載の流体システム。

【請求項17】

前記流量センサが、質量流量センサを含む、請求項14に記載の流体システム。

【請求項18】

前記流量センサが、体積流量センサを含む、請求項14に記載の流体システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
本特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、2021年8月13日に出願した米国仮特許出願第63/233,029号(整理番号4270.024PRV)の優先権の利益を主張するものである。

【0002】

この文書は、一般に、限定はしないが、改善された性能を有する液体流量コントローラに関する。

【背景技術】

【0003】

液体またはガスの流量を正確に測定および制御することは、多くの産業、商業、および医療用途において重要である。例えば、半導体製造は、デバイスの製造および性能にとって精度が重要である流体取り扱い機器を必要とする。流量コントローラは、液体流量が測定または制御されることが可能な流路を提供することができる。

【0004】

測定正確度および制御精度は、液体中の汚染物質および流路の不規則性を含む多くの要因によって影響を受ける可能性がある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本主題は、正確な流量測定および制御のために構成された流量コントローラを含む。一例は、流体の粘度および密度の変動を補償する。温度、圧力、流体固有のパラメータ、および流体流量などの変数間に関係が確立されることが可能である。測定センサは、第1のセットの物理パラメータを感知し、第2のセットの物理パラメータの正確な測定を可能にするように構成され得る。

【0006】

本発明者らは、とりわけ、解決されるべき問題が、流体システムに対応するデータを受信することと、流量コントローラを使用して流体流量を測定または制御することとを含む可能性があることを認識した。一例によれば、デバイスは、毛細管内の流体の温度、毛細管にわたる差圧、流量センサからの流量情報、および流体パラメータデータを受信するように構成されることが可能であり、このデータに基づいて、デバイスは、流量制御設定を決定することができる。流量制御設定は、実装されると、流体流量を変化させ、ネガティブフィードバック信号を提供し、ネガティブフィードバック信号によって、デバイスは、データ収集を繰り返し、流体流量を変化させるために制御を再び調整することができる。

【0007】

一例によれば、デバイスは、毛細管内の流体の温度、毛細管にわたる差圧、および流体パラメータデータを受信するように構成されることが可能であり、このデータに基づいて、デバイスは、毛細管を通る流体流量を決定することができる。流体流量は、質量流量または体積流量として示されることが可能である。

【0008】

一例によれば、デバイスは、毛細管内の流体の温度、毛細管にわたる差圧、および測定された流体流量に関連するデータを受信するように構成されることが可能である。測定された流体流量は、体積流量または質量流量とすることができる。受信されたデータを考慮して、デバイスは、流体パラメータを計算することができる。流体パラメータは、流体の成分、または選択された物理パラメータと相関されることが可能である。流体パラメータは、流体密度、流体粘度、または他の物理パラメータに関連付けられることが可能である。

【0009】

一例によれば、デバイスは、毛細管内の流体の温度、毛細管内の流体圧力、および測定された流体流量に関連するデータを受信するように構成されることが可能である。測定された流体流量は、体積流量または質量流量とすることができる。それに加えて、デバイスは、毛細管内の流体の物理パラメータに関連するデータを受信することができる。受信されたデータを考慮して、デバイスは、毛細管内の流体の差圧を計算することができる。差圧は、毛細管内の第1の軸方向位置および毛細管内の第2の軸方向位置における毛細管内の流体圧力測定値に関連付けられることが可能である。

【0010】

これらの非限定的な例の各々は、それ自体で成り立つことができ、または他の例のうちの1つまたは複数と様々な順列もしくは組合せにおいて組み合わされることが可能である。

【0011】

この概要は、本特許出願の主題の概要を提供することを意図している。それは、本発明の排他的または網羅的な説明を提供することを意図していない。詳細な説明は、本特許出願に関するさらなる情報を提供することを意図している。

【0012】

必ずしも縮尺通りに描かれていない図面において、同様の数字は、異なる図において同様の構成要素を説明する場合がある。異なる文字の接頭辞を有する同様の数字は、同様の構成要素の異なる事例を表す場合がある。図面は、概して、例として、限定としてではなく、本文書において論じられる様々な実施形態を示す。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本主題の一例による概略図である。

【図2】本主題の一例による方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図1は、本主題の一例によるシステム100の概略図である。システム100は、単一のパッケージに構成されることが可能であり、ときにはデバイスと呼ばれる。

【0015】

システム100は、流体が流れることができる内腔を有する毛細管116を含む。毛細管116には、図示の例において、ときには第1の圧力センサおよび第2の圧力センサと呼ばれる圧力センサ110Aおよび110Bが取り付けられる。流体の流れの方向は、様々な例において、毛細管116を通して左から右、または右から左とすることができる。

【0016】

毛細管116には、図示の例において、ときには第1の温度センサおよび第2の温度センサと呼ばれる温度センサ120Aおよび120Bが取り付けられる。図において、温度センサは、毛細管116の端部(第1の端部および第2の端部)に取り付けられた取付具に結合されている。他の例において、(二重ではなく)単一の温度センサが設けられ、いずれかの端部または端部間の位置において配置される。温度センサは、毛細管壁または毛細管内の流体の温度を測定するように構成された感知面を有することができる。

【0017】

圧力センサ110Aおよび110Bならびに温度センサ120Aおよび120Bからの出力信号は、プロセッサ114に結合される。プロセッサ114は、本明細書で説明する方法を実装するように調整された命令または構成を有するアナログまたはデジタルコンピュータを含むことができる。プロセッサ114は、インターフェース112に結合される。インターフェース112は、ユーザインターフェースを含むことができ、キーボード、カーソル制御デバイス(マウス、トラックボール、またはタッチパッドなど)、ディスプレイ、プリンタ、マイクロフォンもしくはスピーカ、またはプロセッサ114もしくはシステム100との人間の対話を可能にする他の構成要素を有することができる。一例において、インターフェース112は、有線接続またはワイヤレス接続を介してリモートデバイスに結合するように構成されたネットワークインターフェースを含む。

【0018】

図示の例において、プロセッサ114は、流量センサ122に結合される。流量センサ122は、毛細管116の上流または下流にあることができる。様々な例において、流量センサ122は、質量流量センサまたは体積流量センサを含む。センサは、プロセッサ114にアクセス可能な出力信号を提供することができ、信号は、システム100を通る流体流量の関数である。

【0019】

図示の例において、プロセッサ114は、制御部124に結合される。制御部124は、毛細管116の上流または下流にあることができ、毛細管116の近位または遠位であることができる。様々な例において、制御部124は、調整可能な設定を有するバルブ、またはポンプ、または他の液圧構成要素を含む。モータ駆動部を有するポンプの場合、制御部124は、プロセッサ114がモータ速度と、したがって毛細管116を通る流量とを設定することができる信号線を含むことができる。図において、制御部124は、毛細管116と直列接続して描かれているが、他の構成も考えられる。例えば、制御部124は、毛細管116を通る流れが調整されることが可能なバイパスまたはシャント流体通路を含むことができる。プロセッサ114と制御部124との間の信号線は、制御部124が制御されることが可能である設定線を含むことができ、プロセッサ114が制御124の設定に対応する信号を受信することができる読み取り線を含むことができる。

【0020】

図2は、本主題の一例による方法200のフローチャートを示す。210において、方法200は、データを受信するステップを含む。データは、温度センサからの温度または圧力センサからの圧力に関する情報を含むことができる。それに加えて、受信されるデータは、流量センサからの流体流量情報、またはシステムの毛細管と連携する制御デバイスからのデバイス構成情報を含むことができる。いくつかの例において、データを受信するステップは、システムにおいて使用する流体の物理パラメータに関する手動で入力された情報を受信するステップを含むことができる。データは、ユーザインターフェースから、またはデータネットワークもしくは通信ネットワークに結合されたインターフェースから受信されることが可能である。

【0021】

220において、方法200は、計算を実行するステップを含む。計算は、記憶された命令またはプログラミングに従ってアルゴリズムを実行するステップを含むことができる。計算は、温度を決定すること、圧力または圧力差を決定することを含むことができる。他の例において、計算は、流量を決定すること、または流量、圧力差、温度、もしくは流体の物理パラメータに対応する出力信号を生成することを含むことができる。

【0022】

230において、方法200は、出力を提供するステップを含む。出力を提供するステップは、値またはパラメータを表示するステップなどの、人間が知覚できる信号を生成するステップを含むことができる。様々な例において、出力を生成するステップは、流体通路内の制御デバイスを動作させるように構成された信号を生成するステップを含む。信号は、例えば、流体流量または流体圧力または別のパラメータを制御することができる。

【0023】

ポアズイユ流において、液体は、圧力勾配の力の下で移動する。勾配は、差圧によって表されることが可能である。差圧は、パイプまたは毛細管の入口および出口において見られる圧力差である。差圧は、流体粘度、体積流量、およびパイプを定義するパラメータの関数である。流体粘度は、温度の関数であり、それによって、温度を上昇させることは、粘度を低下させる。

【0024】

ポアズイユ方程式は、流体の流れが乱流ではなく層流である場合に満たされる。層流は、臨界レイノルズ数(Re)を下回る流体の流れに関連する。

【0025】

流量が増加すると、レイノルズ数は、それを超えると層流が遷移流、次いで乱流に変化する臨界値に達するまで増加する。レイノルズ数は、粘度に反比例し、粘度は、温度が上昇すると低下するので、そのような変化は、液体温度がより高い場合、より低い流量において発生することが予想される。実験テストは、様々な温度におけるしきい値流量と関連する臨界レイノルズ数とを決定することができる。

【0026】

流体の流れは、流体の流れおよび差圧がプロットされたQ-ΔP曲線の描写においてグラフィカルに表現されることが可能である。

【0027】

理論的な流量と測定された流量とは、異なる可能性があり、正確な測定値を提供するために、計装が較正されることが可能である。場合によっては、流量の誤差が、粘度と、理論と測定との間の違いに関連している可能性がある。粘度は、温度の関数であるので、正確な温度測定値は、流量の正確な測定値を提供する。

【0028】

温度は、直接または間接的に測定されることが可能である。温度を直接測定する際、温度センサの感知面は、測定対象の液体に接触する。温度を間接的に測定する際、温度センサの感知面は、液体流管の壁温度を測定するために取り付けられる。

【0029】

間接測定は、試験対象の液体に直接接触することから生じる複雑さを避けることができる。例えば、汚染物質への懸念は、直接測定を望ましくなくする、または不可能にする可能性がある。

【0030】

本主題の一例は、現像時の液体温度を直接測定することを含む。一例は、液体チューブの温度を測定し、よりよい流量計算を得るために方法を改善するように構成される。

【0031】

本主題の一例は、流量測定値と温度との間の関係のよりよい理解を達成することに向けられている。例えば、正確な温度測定値は、液体流量コントローラの動作範囲を拡大することができる。

【0032】

液体温度は、液体流量コントローラ(LFC)の入口、出口、または入口と出口の両方において直接測定されることが可能である。それに加えて、LFC温度は、毛細管の前後で測定されることが可能である。

【0033】

一例は、Q deltP DP LFCにおける粘度の温度効果を考慮する。Q-deltPは、質量流量差圧を指す。

【0034】

一例は、流量抵抗器の前後で直接測定された液体温度のための構成を含み、体温も測定された。

【0035】

一例は、実際の温度対体温がテストに影響を及ぼすことを直接評価するための液体温度のための構成を含む。

【0036】

本主題の様々な例において、温度は、単一の温度センサの部位または複数の温度センサの部位における測定値に関連付けられる。温度センサは、毛細管壁に取り付けられ、流体温度に関連する信号を提供することができる。センサ部位は、毛細管の長さに沿った軸方向位置にあることができ、様々な例において、センサ部位は、端部または端部間にある。いくつかの例において、温度センサは、毛細管内の流体と物理的に接触する感知面を有する。

【0037】

以下の式は、毛細管内の流体を特徴付ける際に役立つ。

【0038】

【数1】

【0039】

μ_act.=f(T)=Ae^B/T

【0040】

これは、温度(B)と粘度μとの間の関係を定数AおよびBの関数として表す。

【0041】

較正からの理論流量変換。
Q_m=ρQ_v

【0042】

これは、質量流量(単位時間当たりの質量)と体積流量(単位時間当たりの体積)との間の関係を表し、ρは、密度(単位体積当たりの質量)を表す。

【0043】

【数2】

【0044】

この式は、質量流量が(毛細管にわたる)差圧、実際の密度と標準密度との比の積、および標準粘度と実際の粘度との比の積の関数であることを示す。

【0045】

様々なパラメータの特定のものの間に関係があることに留意されたい。例えば、粘度は、温度によって影響を受ける流体パラメータである。それに加えて、差圧と温度が関連する。

【0046】

遷移流および乱流の発生は、様々な温度で見られる場合がある。場合によっては、臨界Reは、2500である。

【0047】

毛細管入口における壁の輪郭または縁の不規則性などの特徴は、臨界レイノルズ数に影響を与える可能性がある。不規則性は、入口の流れに乱流を引き起こし、それによって、臨界レイノルズ数を低下させる可能性がある。不規則性は、鋭利な縁を除去し、毛細管入口に適切な輪郭半径を設けることによって対処されることが可能である。一例において、粒子および破片を捕捉するために、毛細管入口の上流にフィルタが配置されることが可能である。しかしながら、フィルタは、それ自体によって擾乱を引き起こさないように十分遠くに配置されることが可能である。

【0048】

密度および粘度の調整に以下の計算を利用する温度補償方法を使用して、LFCの動作範囲全体にわたる流量計算の精度について検討する。以下の式において、変数A、B、およびCは、システムの物理的寸法によって決定され、ここでは毛細管に関連付けられる。
粘度:

【0049】

【数3】

【0050】

密度:

【0051】

【数4】

【0052】

チューブが螺旋状に構成されている場合、毛細管の内径の変形が認められる場合がある。

【0053】

一例において、選択された場所における流路に数値流体力学(CFD)モデリングが適用されることが可能であり、例えば、流れにおける乱流をチェックするために、第2の圧力センサの下流でCFDモデリングが実行される。

【0054】

市販のフェルール(VICI-Valcoによって提供されるものなど)によってフェルールシールが設けられることが可能である。

【0055】

開示される主題の一例は、TEOS(オルトケイ酸テトラエチルまたはテトラエトキシシラン)、水、イソプロピルアルコール、メタノール、溶媒、石油製品、ポリマー、および生物学的流体を含む様々な液体と共に使用するように構成されることが可能である。

【0056】

一例において、温度は、プロセッサによって提供される出力信号に基づいて制御されることが可能である。例えば、毛細管の温度、毛細管の入口端における温度、または毛細管の出口端における温度。

【0057】

QvΔPの分析は、下流の液体の流れが大気に排出されるのではなく、真空に結合される場合、違いを明らかにし得る。

【0058】

一構成において、毛細管チューブは、絶縁される。

【0059】

一構成において、応答時間を決定するためにシリンジ(プラスチックまたは非プラスチック)が使用される。

【0060】

真空ポンプは、空気を吸引し、気泡を抜くように構成されることが可能である。ライン内の気泡は、応答時間に影響を与える場合がある。

【0061】

一例において、システムに気泡が導入され、応答時間に対する影響が測定される。例えば、毛細管内に気泡が存在する場合、変化が監視されることが可能である。

【0062】

流量は、温度の関数である。
Q=f(ΔP)・(μ_std/μ_act)
Q₁=f(ΔP)・(μ_std/μ_act)
Q₂=f(ΔP)・(μ_std/(μ_act+Δ))
Q₁/Q₂=(μ_act+Δ)/μ_act=1+Δ/μ_act
μ_act=1かつΔ=0.01の場合、Q₁/Q₂=1±0.01
μ_act=0.8かつΔ=0.01の場合、Q₁/Q₂=1±0.02

【0063】

本主題の一例において、デバイスは、毛細管と直列に流体結合された構成要素を動作させるように構成される。構成要素は、毛細管の上流または下流の流体通路内に配置されることが可能である。それに加えて、構成要素は、毛細管と平行な経路において結合されることが可能である。

【0064】

ときには制御部と呼ばれることがある構成要素は、毛細管を通る流体の流れを管理することを可能にする構成要素とすることができる。構成要素は、流体を加圧するための流体ポンプとすることができる。ポンプは、ベーンポンプ、ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、または他のタイプの機械式ポンプとすることができる。一例において、ポンプは、モータ速度がポンプ流量またはポンプ圧力を決定し、モータ速度がプロセッサからの信号によって決定されるモータによって駆動される。様々な例において、制御部は、可変圧力設定またはバイパスチャネルを有するポンプを含み、制御部に送達される信号は、ポンプ性能における変動を可能にする。一例において、制御部は、バルブを含む。バルブは、プロセッサからの信号によって制御されることが可能である。一例において、制御部は、可変オリフィスを含み、プロセッサからの信号は、オリフィスの寸法を調整または選択するように構成されることが可能である。

【0065】

一例において、制御部は、熱デバイスを含む。したがって、プロセッサからの出力信号は、デバイスに送達される熱エネルギーを増加または減少させるように構成されることが可能である。

【0066】

この例において、第1の温度センサおよび第2の温度センサは、各々、毛細管のそれぞれの端部に結合される。それに加えて、第1の圧力センサおよび第2の圧力センサも、毛細管のそれぞれの端部に結合される。

【0067】

インターフェースは、ユーザ操作可能なデータ入力デバイスを含むことができる。インターフェースの例は、カーソル制御デバイス(マウス、トラックボール、タッチパッドなど)、キーボード、タッチスクリーン、マイクロフォンを含むことができる。それに加えて、インターフェースの様々な事例は、プリンタおよび表示画面を含むことができる。一例において、インターフェースは、通信ネットワークまたはデータネットワークとの有線接続またはワイヤレス接続を介してデータおよび命令を通信するように構成されたネットワークインターフェースを含む。

【0068】

一例において、インターフェースは、流体パラメータの入力を可能にする。流体パラメータは、流体粘度、流体密度、流体組成(汚染物質、粒子、他の成分を含む)を含む物理パラメータを含むことができる。

【0069】

一例において、流量センサが毛細管に結合される。流量センサは、コリオリセンサなどの質量流量センサを含むことができる。様々な例において、流量センサは、機械ベースのセンサ(タービン流量計など)、圧力ベースのセンサ(ピトー管など)、可変面積流量計、光学式流量計、オープンチャネル流量計、熱式質量流量計、渦流量計、ソナー流量計、電磁流量計、超音波流量計、および光学式流量計を含むことができる。流量センサは、プロセッサに信号を提供することができる。

【0070】

一例において、プロセッサは、センサデータ(温度、圧力、流量)を受信し、流体パラメータを特徴付けるデータを受信するためのアルゴリズムを実行する。受信されたデータに基づいて、プロセッサは、制御部に出力信号を提供する。出力信号は、特定の流量を達成するか、または毛細管に関連する特定の温度、圧力、または圧力差を確立するように調整されることが可能である。

【0071】

一例において、プロセッサは、センサデータ(温度および圧力)を受信し、流体パラメータを特徴付けるデータを受信するためのアルゴリズムを実行する。制御要素は、省略されることが可能であり、または固定された設定において動作されることが可能である。受信されたデータに基づいて、プロセッサは、流量を決定するための出力信号を提供する。出力信号は、毛細管に関連する温度および圧力差に関する受信されたデータに基づいて、正確な流量を提供するように調整されることが可能である。流量は、目に見える表示によって示されることが可能である。

【0072】

一例において、プロセッサは、センサデータ(温度、圧力、流量)を受信するためのアルゴリズムを実行する。受信されたデータに基づいて、毛細管に関連付けられた固定されたまたは調整不可能な制御要素を用いて構成されている場合、プロセッサは、選択された流体パラメータに対応する出力信号を提供する。出力信号は、流体粘度、流体密度、粒子数、または別のパラメータを示すデータを提供するように調整されることが可能である。一例において、出力信号は、流体の識別または流体のマッチングに使用されることが可能である。

【0073】

一例において、プロセッサは、温度センサデータ、圧力センサデータ、および流量を受信し、流体パラメータを特徴付けるデータを受信するためのアルゴリズムを実行する。圧力センサデータは、毛細管の第1の端部におけるセンサ、毛細管の第2の端部におけるセンサ、または何か他の圧力データに関連付けられることが可能である。受信されたデータに基づいて、毛細管に関連付けられた固定されたまたは調整不可能な制御要素を用いて構成されている場合、プロセッサは、差圧に対応する出力信号を提供する。出力信号は、プロセッサによって受信された1つの感知された圧力データに対する差圧と相関することができる。

【0074】

一例において、プロセッサは、温度センサデータ、差圧センサデータ、および流量を受信し、流体パラメータを特徴付けるデータを受信するためのアルゴリズムを実行する。温度センサデータは、毛細管の第1の端部におけるセンサ、毛細管の第2の端部におけるセンサ、または何か他の温度データに関連付けられることが可能である。受信されたデータに基づいて、毛細管に関連付けられた固定されたまたは調整不可能な制御要素を用いて構成されている場合、プロセッサは、温度に対応する出力信号を提供する。

【0075】

目的の1つは、液体温度と液体流量とを測定することを含む。これは、高流量および低流量に当てはまる場合がある。液体温度を測定するために、様々な手法が使用されることが可能である。また、液体温度の直接測定に関連するコストの一部も考慮されたい。流量測定と温度との間に関係が認められる場合がある。正確な温度測定は、流量測定の動作範囲を拡大することができる。興味深い態様の1つは、温度プロファイルを駆動する流れに関する。

【0076】

本主題の一態様は、流れを制御するために差圧を測定または制御することに関する。流体の流れは、流体の様々な物理パラメータ(粘度、粒子含有量、および密度など)と流体温度とを含む多くの要因によって影響を受ける。本出願の一例において、制御構成要素は、流体の流れを管理するように構成される。制御構成要素は、ポンプ、バルブ、リザーバ、または流体の流れに影響を与える他のデバイスを含むことができる。一例において、流体の制御を提供するか、または毛細管と流体連通するデバイスを制御するか、または計算された値の測定値を提供するために、プロセッサによってアルゴリズムが実行される。

【0077】

一例において、本主題は、第1の温度において較正され、その後、別の温度において動作されるデバイスを含む。本主題の一例は、標準条件下および非標準条件下で較正曲線が生成されることを可能にする相互関係を提供する。

【0078】

様々な注意事項
上記の説明は、詳細な説明の一部を形成する添付図面への参照を含む。図面は、本発明が実施されることが可能な特定の実施形態を例示として示す。これらの実施形態は、本明細書では「例」とも呼ばれる。そのような例は、図示または説明した要素に加えて要素を含む場合がある。しかしながら、本発明者らは、図示または説明されたそれらの要素のみが提供される例も企図している。さらに、本発明者らは、特定の例(またはその1つもしくは複数の態様)に関して、または本明細書に図示もしくは説明された他の例(またはその1つもしくは複数の態様)に関して、図示または説明されたそれらの要素(またはその1つもしくは複数の態様)の任意の組合せまたは順列を使用する例も企図している。

【0079】

本文書と、参照により組み込まれる任意の文書との間の使用法が矛盾している場合、本文書における使用法が優先される。

【0080】

本文書において、「a」または「an」という用語は、特許文書において一般的であるように、「少なくとも1つ」または「1つまたは複数」の任意の他の実例または使用法とは無関係に、1つまたは2つ以上を含むために使用される。本文書において、「または」という用語は、特に指示のない限り、「AまたはB」が「AだがBではない」、「BだがAではない」、および「AおよびB」を含むなど、非排他的なまたはを指すために使用される。本文書において、「含む」および「その中で(in which)」という用語は、「備える」および「ここで(wherein)」というそれぞれの用語の平易な英語の等価物として使用される。また、添付の特許請求の範囲において、「含む」および「備える」という用語は、制限のないものであり、すなわち、請求項においてそのような用語の後にリストされている要素に加えて要素を含むシステム、デバイス、物品、合成物、製剤、またはプロセスは、依然としてその請求項の範囲内にあるとみなされる。さらに、添付の特許請求の範囲において、「第1の」、「第2の」、および「第3の」などの用語は、単にラベルとして使用され、それらの対象に対して数値的な要件を課すことを意図していない。

【0081】

「平行」、「垂直」、「円形」、または「正方形」などの幾何学的用語は、文脈が別段に指示しない限り、絶対的な数学的精度を要求することを意図していない。代わりに、そのような幾何学的用語は、製造または同等の機能による変動を許容する。例えば、要素が「円形」または「ほぼ円形」として説明されている場合、正確には円形ではない構成要素(例えば、わずかに長方形であるか、または多角形であるもの)は、依然としてこの説明に包含される。

【0082】

本明細書で説明される方法例は、少なくとも部分的に機械またはコンピュータで実装されることが可能である。いくつかの例は、上記の例において説明した方法を実行するように電子デバイスを構成するように動作可能な命令でエンコードされたコンピュータ可読媒体または機械可読媒体を含むことができる。そのような方法の実装形態は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高級言語コードなどのコードを含むことができる。そのようなコードは、様々な方法を実行するためのコンピュータ可読命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成し得る。さらに、一例において、コードは、実行中または他の時点などに、1つまたは複数の揮発性、非一時的、または不揮発性の有形のコンピュータ可読媒体上に有形に記憶されることが可能である。これらの有形のコンピュータ可読媒体の例は、限定はしないが、ハードディスク、リムーバブル磁気ディスク、リムーバブル光ディスク(例えば、コンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク)、磁気カセット、メモリカードまたはメモリスティック、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)などを含むことができる。

【0083】

上記の説明は、例示的なものであり、制限的なものではないことを意図している。例えば、上記で説明した例(またはその1つもしくは複数の態様)は、互いに組み合わせて使用され得る。他の実施形態が、上記の説明を検討した当業者などによって使用され得る。要約書は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認することを可能にするために提供される。要約書は、特許請求の範囲または意味を解釈または制限するために使用されないことを理解した上で提出される。また、上記の詳細な説明において、本開示を合理化するために、様々な特徴が一緒にグループ化されている場合がある。これは、特許請求されていない開示された特徴が任意の請求項に必須であることを意図していると解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴にある場合がある。したがって、添付の特許請求の範囲は、これによって、各請求項がそれ自体で別個の実施形態として独立して、例または実施形態として詳細な説明に組み込まれ、そのような実施形態が、様々な組合せまたは置換において互いに組み合わされ得ることが企図される。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲と共に参照して決定されるべきである。

【符号の説明】

【0084】

100 システム
110A 圧力センサ
110B 圧力センサ
112 インターフェース
114 プロセッサ
116 毛細管
120A 温度センサ
120B 温度センサ
122 流量センサ
124 制御部

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第1の端部と第2の端部とを有する毛細管と、
前記毛細管に結合された第1の温度センサと、
前記第1の端部において配置された第1の圧力センサと、
前記第2の端部において配置された第2の圧力センサと、
前記第1の温度センサ、前記第1の圧力センサ、および前記第2の圧力センサに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサが、
前記第1の温度センサに基づく第1の温度と、
前記第1の圧力センサに基づく第1の圧力と、
前記第2の圧力センサに基づく第2の圧力と、
流体パラメータであって、前記流体パラメータが前記プロセッサに結合されたインターフェースを使用して受信される、流体パラメータと
を使用して出力を決定する命令を実行するように構成され、前記プロセッサが、前記毛細管と流体連通する制御部に結合された、プロセッサと
を備える流体システム。

【請求項2】

前記制御部が、バルブ、ポンプ、およびオリフィスのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の流体システム。

【請求項3】

前記インターフェースが、ユーザ操作可能なデータ入力デバイスを含む、請求項1に記載の流体システム。

【請求項4】

前記インターフェースが、ネットワークへの結合を含む、請求項1に記載の流体システム。

【請求項5】

前記プロセッサに結合され、前記毛細管に流体結合された流量センサをさらに含む、請求項1に記載の流体システム。

【請求項6】

前記流量センサが、質量流量センサを含む、請求項5に記載の流体システム。

【請求項7】

第1の端部と第2の端部とを有する毛細管と、
前記毛細管に結合された第1の温度センサと、
前記第1の端部において配置された第1の圧力センサと、
前記第2の端部において配置された第2の圧力センサと、
前記第1の温度センサ、前記第1の圧力センサ、および前記第2の圧力センサに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサが、
前記第1の温度センサに基づく第1の温度と、
前記第1の圧力センサに基づく第1の圧力と、
前記第2の圧力センサに基づく第2の圧力と、
流体パラメータであって、前記流体パラメータが前記プロセッサに結合されたインターフェースを使用して受信される、流体パラメータと
を使用して出力を決定する命令を実行するように構成され、前記出力が、前記毛細管内の質量流量の測定値に対応する、プロセッサと
を備える流体システム。

【請求項8】

前記プロセッサが、前記出力の可視表示を提供するように構成されたディスプレイに結合される、請求項7に記載の流体システム。

【請求項9】

前記インターフェースが、ユーザ操作可能なデータ入力デバイスを含む、請求項7に記載の流体システム。

【請求項10】

前記インターフェースが、ネットワークへの結合を含む、請求項7に記載の流体システム。

【請求項11】

第1の端部と第2の端部とを有する毛細管と、
前記毛細管に結合された第1の温度センサと、
前記第1の端部において配置された第1の圧力センサと、
前記第2の端部において配置された第2の圧力センサと、
前記第1の温度センサ、前記第1の圧力センサ、および前記第2の圧力センサに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサが、
前記第1の温度センサに基づく第1の温度と、
前記第1の圧力センサに基づく第1の圧力と、
前記第2の圧力センサに基づく第2の圧力と、
前記毛細管に結合された流量センサに基づく流量と
を使用して出力を決定する命令を実行するように構成され、前記出力が、前記毛細管内の流体のパラメータに対応する、プロセッサと
を備える流体システム。

【請求項12】

前記流量センサが、質量流量センサを含む、請求項11に記載の流体システム。

【請求項13】

前記プロセッサが、前記出力の可視表示を提供するように構成されたディスプレイに結合される、請求項11に記載の流体システム。

【請求項14】

第1の端部と第2の端部とを有する毛細管と、
前記第1の端部において前記毛細管に結合された第1の温度センサと、
前記第2の端部において前記毛細管に結合された第2の温度センサと、
前記第1の端部において配置された第1の圧力センサと、
前記第1の温度センサ、前記第1の圧力センサ、および前記第2の温度センサに結合されたプロセッサであって、前記プロセッサが、
前記第1の温度センサに基づく第1の温度と、
前記第1の圧力センサに基づく第1の圧力と、
流体パラメータであって、前記流体パラメータが、前記プロセッサに結合されたインターフェースを使用して受信される、流体パラメータと、
流量であって、前記流量が、前記毛細管と流体連通する流量センサから受信される、流量と
を使用して出力を決定する命令を実行するように構成され、前記出力が、前記第1の圧力に関連する差圧に対応する、プロセッサと
を備える流体システム。

【請求項15】

前記インターフェースが、ユーザ操作可能なデータ入力デバイスを含む、請求項14に記載の流体システム。

【請求項16】

前記インターフェースが、ネットワークへの結合を含む、請求項14に記載の流体システム。

【請求項17】

前記流量センサが、質量流量センサを含む、請求項14に記載の流体システム。

【請求項18】

前記流量センサが、体積流量センサを含む、請求項14に記載の流体システム。

【国際調査報告】