전자기 펌프를 위한 제어 시스템 document_id A220623107964

압력이나 부압(negative pressure)을 가하는 전자기 펌프에는, 대형 산업용 펌프로부터 의학적 용도의 매우 작은 펌프에 이르기까지, 다양한 크기 및 변형물들이 있으며 다양한 응용분야에서 사용된다. 막 펌프(membrane pump)와 같은 전자기 펌프에 대한 다양한 사용 분야로 인해서 이러한 펌프의 성능에 대해 많은 요구조건이 부과된다. 막 펌프의 구매자의 중요한 문제는 제조업자로부터의 펌프의 공급이 몇 개의 다른 모델에 대해서만 높은 표준 규격으로 공급된다는 점이며, 이는 주로 펌프 제조업자들이 그들의 제품에 규모의 경제를 추구하기 때문이다. 펌프의 한정된 다양성은 보다 효과적인 제어 시스템에 대한 필요성이 존재한다는 것을 의미한다. 이로 인해서 제조업자들은 보다 나은 방식으로 특별한 사용자의 요구를 만족시킬 수 있으며, 이로써 펌프를 구비하는 제품의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 비용을 절감할 수 있게 된다. 현재 전자기 펌프에 있어서는 좋은 품질의, 간단하고, 표준화되고, 유지 비용이 낮으며 저렴한 제어 시스템이 부족하다. 막 펌프가 하나 또는 그보다 많은 전자석을 이용하여 구동된다는 것은 널리 알려져 있다. 전자석은 예를 들어 막이 펌핑 운동(pumping movement)을 발생시키도록 하는 전진 및 후진 운동을 발생시킨다. 전자기 구동식 막 펌프의 장점은 예를 들어 행정의 길이를 변화시키는 것을 가능하게 하도록 막에 보다 가깝게 결합된다는 것이며, 이러한 점은 편심을 갖는 회전식 모터에 의해 구동되는 막 펌프에 의해서는 달성될 수 없는 것이었다. 더욱이, 전자기 펌프는 매우 적은 세부장치로 이루어지며, 이로써 제조 비용이 낮아진다. 그럼에도 불구하고 전자기 펌프는 덜 보편화되어 있는데, 이는 회전식 모터와 비교하여 전자석이 막 펌프를 구동하는데 명백하게 더 낫지 않다는 사실을 초래하는 몇 가지 문제점 때문이다. 전자기 구동식 펌프의 중요한 문제점은, 이러한 펌프는 더 많은 세부장치 및 추가 마찰을 수반하는 레버(lever)를 사용하지 않고 더 높은 압력으로 기어를 올리는(gear up) 것이 어렵다는 점이다. 또 다른 문제점은 전자기 펌프가 그 폐쇄 위치에서 펌프의 바닥부를 가격하지 않고 정확하게 전환하도록 최적화하는 것이 어렵다는 점이다. 바닥부의 가격은 더 짧은 사용 수명을 초래하며, 미리 전환하게 되면 압력 성능이 나빠지게 된다. 따라서 전자기 펌프는 변경될 수 없는 일정 압력으로 종종 사전에 설정되나, 이는 또한 심각한 제한을 초래하므로 종종 문제가 된다. 전자기 펌프의 또 다른 문제점은 이러한 펌프가 회전식 모터를 구비하는 펌프보다 더 제어하기에 복잡하며 종종 전압의 양에 의해서만 제어될 수 있다는 점이다. 펌프의 실제적인 수행 및 사용으로 인해 추가적인 문제점이 발생한다. 편심을 갖는 회전식 모터를 구비하는 펌프 및 전자기 펌프와 같은 진동 펌프의 사용과정 동안에, 압력과 유동에 진동이 형성된다. 이러한 것들은 많은 경우에 바람직하지 않으며, 예를 들어 펌핑되는 매체를 측정하는 측정 센서를 교란시킬 수 있다. 큰 용기 또는 용적인 소위 공기 축전기(air capacitors)가 교란성 진동을 최소화하기 위하여 유동을 고르게(even out) 하는데 종종 사용된다. 그러나 이는 언제나 좋은 해결방안은 아닌데, 이는 이러한 방식이 많은 공간을 사용하게 되며 또한 펌핑된 매체가 최종적으로 가스 센서에 도달하기 전에 이러한 용기 내에서 혼합될 염려가 있기 때문이다. 이는, 예를 들어 측정 시스템의 응답 시간 및 민감도(sensitivity)를 감소시킨다. 펌프의 사용에 관한 다른 문제점은 시스템 내에 얼마나 큰 압력에 존재하는가에 의하여 유동이 영향을 받는다는 것이다. 유동 및 압력이 일정할 것이 종종 요구된다. 펌프의 성능은 주변 압력이 어떤 이유로 변화되었는가에 많이 좌우된다. 이는 압력 또는 유동 또는 이들 모두를 매우 정확하게 측정해야 한다는 것을 의미하며, 이는 많은 장치에 있어서 펌프를 제어하기 위하여 필요하다. 이는 시스템의 복잡성 및 비용을 증가시킨다. 또 다른 문제점은 가스의 혼합과 같이 공통의 결과를 얻기 위하여 몇 개의 펌프가 통합되어야 할 때 발생한다. 이는 몇 개의 유량계, 압력계 및 밸브를 구비하는 매우 복잡한 시스템을 발생시킨다. 보정(calibration)으로부터 완전히 자유롭고 작동 및 에이징(aging)에 의해 영향을 받지않는 제어 시스템을 얻는 것도 또한 문제이다. 상기한 문제점으로 인해서, 펌프를 포함하는 제품 및 시스템은 종종 제조 비용을 매우 비싸게 하는 많은 세부 부품을 포함하는 매우 복잡한 구성을 제공하게 된다.