KR101420488B1

KR101420488B1 - Nozzle status monitoring apparatus

Info

Publication number: KR101420488B1
Application number: KR1020120009730A
Authority: KR
Inventors: 이주현; 유상용; 권대현; 정재연
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2014-07-16
Also published as: CN103223386A; KR20130088474A; JP2013156244A

Abstract

본 발명은 노즐 상태 모니터링 장치에 관한 것으로, 상기 노즐 상태 모니터링 장치는 노즐단을 통과하는 측정 대상물의 분사압 및 유량에 따라 발생된 전압을 감지하는 적어도 하나 이상의 감지부; 상기 감지부로부터 발생된 전압을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부로부터 측정된 전압과 미리 설정된 전압범위를 비교 분석하여 상기 노즐단의 상태를 모니터링하는 제어부를 포함하며, 각각의 노즐단에 내장형 및 외장형으로 설치되는 것이 가능하여 각 노즐단의 상태(막힘 및 파손)를 보다 정밀하게 모니터링할 수 있으므로 공정품질 신뢰성이 향상될 수 있고, 소형화가 가능하여 상기 노즐단의 내부에 내장되는 경우 상기 노즐단에 연결된 미세 관로의 상태도 모니터링할 수 있으므로 이용 가능성이 향상된다.The present invention relates to a nozzle state monitoring apparatus, wherein the nozzle state monitoring apparatus includes: at least one sensing unit for sensing a voltage generated according to an injection pressure and a flow rate of a measurement object passing through a nozzle end; A measuring unit for measuring a voltage generated from the sensing unit; And a control unit for monitoring the state of the nozzle stage by comparing and analyzing a voltage measured from the measuring unit and a preset voltage range, and the controller may be installed in an internal or external form at each nozzle end, Clogging and breakage) can be more precisely monitored. Therefore, reliability of process quality can be improved and miniaturization can be performed, so that the state of the micro-channel connected to the nozzle stage can be monitored when the nozzle is embedded in the nozzle stage. .

Description

[0001] The present invention relates to a nozzle status monitoring apparatus,

본 발명은 노즐 상태 모니터링 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a nozzle state monitoring apparatus.

일반적으로 종래의 유량 및 유속측정의 원리는 칼만 와류에 의한 초음파 검출방식, 압력 검출방식, 거울 검출방식 등으로 관 내 유압계를 부착하여 사용하고 있다.Generally, the principle of the conventional flow rate and flow velocity measurement is applied by attaching a hydraulic system in the tube by an ultrasonic wave detection method using a Kalman vortex, a pressure detection method, a mirror detection method, and the like.

이러한 기존의 측정계(유량계 및 유속계 등)를 이용하여 노즐의 상태를 검출하는 하는 방식은 국내특허등록번호 제10-0470654호(2005년 1월 28일 등록)에 기재된 바와 같이 관로 내 흐르는 측정 대상물의 가속도를 측정하는 가속도 센서(10)를 사용하여 검출된 진동량을 이용한 것이 있다.A method of detecting the state of a nozzle using such a conventional measuring system (such as a flow meter and an anemometer) is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0470654 (registered on Jan. 28, 2005) And an amount of vibration detected using the acceleration sensor 10 for measuring the acceleration.

그러나, 상기 종래 장치들은 노즐을 통해 분사된 이후의 분사체(액체, 기체, 용융체)의 분사량이 변하더라도 기존의 측정계로는 분사된 이후의 분사량의 변화를 제대로 감지할 수 없었다.However, even when the injection quantity of the jet bodies (liquid, gas, molten body) after jetting through the nozzles is changed, the conventional apparatuses can not properly detect the change in jet quantity after jetting through the conventional measuring system.

또한, 종래 장치들은 소형화가 불가능하여 의료계 장비나 자동차 등과 같은 미세 관로의 노즐에 장착할 수 없어 적용 가능한 분야의 범위가 한정되었다.
In addition, since conventional devices can not be miniaturized, they can not be mounted on nozzles of micro-pipelines such as medical equipment and automobiles, and the range of applicable fields is limited.

본 발명의 관점은 압전센서에 의한 압전 효과(Piezo Effect)를 이용하여 노즐단을 통한 측정 대상물의 분사시 발생된 전압을 측정하여 상기 노즐단의 상태(막힘 및 파손)를 모니터링하는 노즐 상태 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
The object of the present invention is to provide a nozzle condition monitoring device for monitoring a state (clogging and breakage) of a nozzle stage by measuring a voltage generated when a measurement object is jetted through a nozzle stage using a piezoelectric effect by a piezoelectric sensor .

본 발명의 실시 예들에 따른 노즐 상태 모니터링 장치는, 노즐단을 통과하는 측정 대상물의 분사압 및 유량에 따라 발생된 전압을 감지하는 적어도 하나 이상의 감지부; 상기 감지부로부터 발생된 전압을 측정하는 측정부; 및 상기 측정부로부터 측정된 전압과 미리 설정된 전압범위를 비교 분석하여 상기 노즐단의 상태를 모니터링하는 제어부를 포함하여 구성된다.The apparatus for monitoring a state of a nozzle according to embodiments of the present invention includes at least one sensor for sensing a voltage generated according to an injection pressure and a flow rate of a measurement object passing through a nozzle end; A measuring unit for measuring a voltage generated from the sensing unit; And a controller for monitoring the state of the nozzle stage by comparing and analyzing the voltage measured from the measuring unit with a preset voltage range.

또한, 상기 감지부는, 상기 노즐단을 가로질러 서로 대응되도록 설치된 두 개의 압전센서; 상기 두 개의 압전센서를 지지하는 지지부; 및 상기 두 개의 압전센서 사이에 설치되어 일단이 하나의 압전센서에 결합되고 타단이 다른 하나의 압전센서에 결합되며, 상기 측정 대상물의 분사압 및 유량에 따라 탄력적으로 인장 및 복원되어 상기 압전센서들을 인장 및 압축 변형시키는 와이어 프로브를 포함하며, 상기 압전센서들은 상기 압전센서들의 인장 및 압축 변형에 따라 발생된 전압을 감지한다.The sensing unit may include two piezoelectric sensors disposed to correspond to each other across the nozzle end; A support for supporting the two piezoelectric sensors; And a piezoelectric sensor which is installed between the two piezoelectric sensors and has one end coupled to the one piezoelectric sensor and the other end coupled to the other piezoelectric sensor and is elastically tensioned and restored according to the injection pressure and flow rate of the measurement object, And a wire probe for compressing and deforming the piezoelectric sensor, wherein the piezoelectric sensors sense a voltage generated according to the tensile and compressive strain of the piezoelectric sensors.

또한, 상기 감지부는 상기 노즐단 내부에 임베디드되어 내장형으로 설치되며, 이때 상기 지지부는 상기 노즐단에 연결된 관로 내 측벽이다.In addition, the sensing unit is embedded in the interior of the nozzle stage, and the support unit is a side wall inside the conduit connected to the nozzle stage.

또한, 상기 감지부는 상기 노즐단 외부에 외장형으로 설치되고, 이때 상기 지지부는 상기 노즐단 외부에 설치된 지지대일 수 있으며, 상기 감지부는 상기 노즐단 외부에 결합된 일체형이다.In addition, the sensing unit may be installed externally to the outside of the nozzle stage, wherein the support unit may be a support base provided outside the nozzle stage, and the sensing unit is integrally coupled to the outside of the nozzle stage.

또한, 상기 각 압전센서는, 상기 와이어 프로브의 인장 및 복원에 따라 인장 및 압축 변형하여 전압을 생성하는 압전소자; 상기 압전소자의 일단에 형성되어 상기 와이어 프로브에 결합되는 제1 전극; 및 상기 압전소자의 타단에 형성되어 상기 지지부에 결합되는 제2 전극을 포함하여 구성된다.Each of the piezoelectric sensors includes a piezoelectric element for generating a voltage by being stretched and compressively deformed by tension and restoration of the wire probe, A first electrode formed on one end of the piezoelectric element and coupled to the wire probe; And a second electrode formed on the other end of the piezoelectric element and coupled to the support.

또한, 상기 와이어 프로브의 재질은 텅스텐(W)이고, 상기 와이어 프로브의 굵기는 5㎛ 내지 100㎛ 범위 사이이며, 청구항 2에 있어서, 상기 와이어 프로브는 도전성 물질로 도금되고, 상기 도전성 물질은 금(Au)이다.The wire probe according to claim 2, wherein the wire probe is made of tungsten (W), and the thickness of the wire probe is between 5 m and 100 m. Au).

또한, 상기 감지부는 일자 형태, 십자 형태, 엑스자 형태 또는 다각 형태 중 어느 하나로 설치된다.The sensing unit may be installed in any one of a straight line, a cross line, an X-axis line, and a polygonal line.

또한, 상기 측정부는 전압 측정기이다.The measuring unit is a voltage measuring device.

또한, 상기 제어부는 상기 측정부로부터 측정된 전압이 상기 미리 설정된 전압범위 내에 있는 경우 상기 노즐단의 상태를 정상으로 판단한다.In addition, the controller determines that the state of the nozzle end is normal when the voltage measured from the measurement unit is within the predetermined voltage range.

또한, 상기 제어부는 상기 측정부로부터 측정된 전압이 상기 미리 설정된 전압범위 내에 있지 않은 경우 상기 노즐단의 상태를 불량으로 판단하는 노즐 상태 모니터링 장치.In addition, the controller determines that the state of the nozzle end is defective when the voltage measured by the measuring unit is not within the predetermined voltage range.

또한, 상기 제어부는 상기 노즐단의 상태를 불량으로 판단한 경우, 상기 측정된 전압이 상기 미리 설정된 전압범위보다 작으면 상기 노즐단이 막힌 것으로 판단한다.In addition, when the controller determines that the state of the nozzle end is bad, the controller determines that the nozzle end is blocked if the measured voltage is less than the predetermined voltage range.

또한, 상기 제어부는 상기 노즐단의 상태를 불량으로 판단한 경우, 상기 측정된 전압이 상기 미리 설정된 전압범위보다 큰 경우 상기 노즐단이 파손된 것으로 판단한다.In addition, when the controller determines that the state of the nozzle end is bad, the controller determines that the nozzle end is broken if the measured voltage is greater than the predetermined voltage range.

또한, 상기 측정 대상물은 액체, 용융체, 기체 또는 그 조합 중 어느 하나이다.
Further, the measurement object is any one of a liquid, a molten body, a gas, or a combination thereof.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional, dictionary sense, and should not be construed as defining the concept of a term appropriately in order to describe the inventor in his or her best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에 따르면, 각각의 노즐단에 내장형 및 외장형으로 설치되는 것이 가능하고, 측정 대상물의 분사시 변형된 압전센서로부터 발생된 전압을 측정하는 압전효과를 이용하여 각 노즐단의 상태(막힘 및 파손)를 보다 정밀하게 모니터링할 수 있으므로 공정품질 신뢰성이 향상될 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a built-in type and an external type at each nozzle end, and it is possible to detect the state of each nozzle end (clogging and breakage) by using a piezoelectric effect for measuring a voltage generated from a deformed piezoelectric sensor ) Can be more precisely monitored, thereby improving process quality reliability.

또한, 소형화가 가능하여 상기 노즐단의 내부에 내장되는 경우 상기 노즐단에 연결된 미세 관로의 상태도 모니터링할 수 있으므로 이용 가능성이 향상된다.
In addition, since the micro-channel can be miniaturized and the micro-channel connected to the nozzle end can be monitored when the nozzle is embedded in the nozzle, the usability is improved.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐 상태 모니터링 장치의 개략적인 구성도.
도 2a는 도 1에 도시된 노즐 상태 모니터링 장치의 내부 부분 단면도로서, 측정 대상물의 분사 전 상태를 나타내는 도면.
도 2b는 도 1에 도시된 노즐 상태 모니터링 장치의 내부 부분 단면도로서, 측정 대상물의 분사시 상태를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노즐 상태 모니터링 장치의 개략적인 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 노즐 모니터링 장치의 유속-전압 특성의 일례를 나타내는 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a nozzle condition monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2A is a sectional view of an internal part of the nozzle state monitoring apparatus shown in FIG. 1, showing a state before spraying a measurement object; FIG.
FIG. 2B is a cross-sectional view of the inside of the nozzle state monitoring apparatus shown in FIG. 1, showing a state of the measurement object at the time of injection.
3 is a schematic configuration diagram of a nozzle state monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention;
4 is a graph showing an example of flow velocity-voltage characteristics of a nozzle monitoring apparatus according to embodiments of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects, particular advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Also, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐 상태 모니터링 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 노즐 상태 모니터링 장치의 내부 부분 단면도로서, 측정 대상물의 분사 전 상태를 나타내는 도면이며, 도 2b는 도 1에 도시된 노즐 상태 모니터링 장치의 내부 부분 단면도로서, 측정 대상물의 분사시 상태를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노즐 상태 모니터링 장치의 개략적인 구성도이다.FIG. 1 is a schematic structural view of a nozzle state monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a sectional view of an internal part of the nozzle state monitoring apparatus shown in FIG. 1, And FIG. 2B is a sectional view of an internal part of the nozzle state monitoring apparatus shown in FIG. 1, showing a state of the measurement object at the time of injection, and FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a nozzle state monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention to be.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 노즐 상태 모니터링 장치는 감지부(10), 측정부(20) 및 제어부(30)를 포함하여 구성된다.
1 to 3, the apparatus for monitoring the state of a nozzle according to embodiments of the present invention includes a sensing unit 10, a measurement unit 20, and a control unit 30.

상기 감지부(10)는 노즐단(2)을 통과하는 측정 대상물의 유통에 따른 분사압 및 유량에 따라 발생된 전압을 감지한다. The sensing unit 10 senses a voltage generated according to the injection pressure and the flow rate of the measurement object passing through the nozzle stage 2.

여기서, 상기 측정 대상물은 상기 노즐단(2)을 유통하는 물질로서, 액체, 용융체, 기체 또는 그 조합 중 어느 하나일 수 있다.Here, the object to be measured may be any one of a liquid, a molten material, a gas, or a combination thereof, which is a substance that flows through the nozzle stage 2.

이러한 상기 감지부(10)는 상기 노즐단(2)을 가로질러 서로 대응되도록 설치된 두 개의 압전센서(예컨대, 제1 및 제2 압전센서(11, 13)), 상기 두 개의 압전센서(11, 13)을 지지하는 지지부(1, 3, 4), 상기 두 개의 압전센서(11, 13) 사이에 설치되어 일단이 하나의 압전센서(11)에 결합되고 타단이 다른 하나의 압전센서(13)에 결합되며, 상기 측정 대상물의 분사압 및 유량에 따라 탄력적으로 인장 및 복원되어 상기 압전센서들(11, 13)을 인장 및 압축 변형시키는 와이어 프로브(WireProbe; 15)를 포함하여 구성된다. The sensing unit 10 includes two piezoelectric sensors (for example, first and second piezoelectric sensors 11 and 13) provided so as to correspond to each other across the nozzle stage 2, And a piezoelectric sensor 13 having one end connected to one piezoelectric sensor 11 and the other end connected to the other piezoelectric sensor 11 and 13, And a wire probe (15) which is stretched and restored according to the injection pressure and the flow rate of the measurement object to elastically tension and compress the piezoelectric sensors (11, 13).

이때, 상기 감지부(10)는 상기 압전센서들(11, 13)의 인장 및 압축에 따라 상기 압전센서들(11, 13)로부터 발생된 전압을 감지한다.At this time, the sensing unit 10 senses the voltage generated from the piezoelectric sensors 11 and 13 according to the tension and compression of the piezoelectric sensors 11 and 13.

구체적으로, 상기 각 압전센서(11, 13)는 상기 와이어 프로브(15)의 인장 및 복원에 따라 인장 및 압축 변형하여 전압을 생성하는 압전소자(11-1, 13-1), 상기 압전소자(11-1, 13-1)의 일단에 형성되어 상기 와이어 프로브에 결합되는 제1 전극(11-2, 13-2), 및 상기 압전소자(11-1, 13-1)의 타단에 형성되어 상기 지지부(1, 3, 4)에 결합되는 제2 전극(11-3, 13-3)을 포함하여 구성된다.Specifically, each of the piezoelectric sensors 11 and 13 includes piezoelectric elements 11-1 and 13-1 that generate a voltage by being stretched and compressively deformed by tension and restoration of the wire probe 15, First electrodes 11-2 and 13-2 formed at one ends of the piezoelectric elements 11-1 and 13-1 and coupled to the wire probes and second electrodes 11-2 and 13-2 formed at the other ends of the piezoelectric elements 11-1 and 13-1 And second electrodes (11-3, 13-3) coupled to the supports (1, 3, 4).

이때, 상기 압전센서들(11, 13)의 상기 제1 전극들(11-2, 13-2)과 상기 와이어 프로브(15)는 예를 들면 접착제 또는 납땜 등을 포함한 다양한 방식으로 결합될 수 있다. At this time, the first electrodes 11-2 and 13-2 of the piezoelectric sensors 11 and 13 and the wire probe 15 may be combined in various ways including, for example, an adhesive or soldering .

마찬가지로, 상기 압전센서들(11, 13)의 상기 제2 전극들(11-3, 13-3)과 상기 지지부(1, 3, 4)도 상술한 바와 같은 접착제 또는 납땜 등을 포함한 다양한 방식으로 결합될 수 있다. Similarly, the second electrodes 11-3 and 13-3 of the piezoelectric sensors 11 and 13 and the supports 1 and 3 and 4 may be formed in various ways including the adhesive or brazing as described above Can be combined.

이러한 상기 감지부(10)는 도 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이, 측정 대상물이 상기 관로(1, 3)를 통해 노즐단(2)으로/으로부터 분사될 때 상기 와이어 프로브(15)가 상기 측정 대상물의 분사압 및 유량에 따라 인장되어 아래로 휘게 된다.2B and 3, when the object to be measured is injected into / from the nozzle stage 2 through the conduits 1 and 3, It is tensioned and bent downward according to the injection pressure and flow rate of the measurement object.

그러면, 상기 와이어 프로브(15)와 결합된 상기 제1 및 제2 압전센서(11, 13)는 아래로 휘어진 상기 와이어 프로브(15)를 따라 각 압전소자(11-1, 13-1)가 인장되며, 이와 같은 상기 압전소자(11-1, 13-1)의 변형에 따라 전압이 발생한다.Then, the first and second piezoelectric sensors 11 and 13 coupled with the wire probe 15 move along the wire probe 15 bent downward, so that each of the piezoelectric elements 11-1 and 13-1, And a voltage is generated in accordance with the deformation of the piezoelectric elements 11-1 and 13-1.

여기서, 상기 와이어 프로브(15)는 다양한 측정 대상물의 특성에 따라 다양한 영률(Young's modulus)을 가지며, 내구성 및 내약품성이 우수한 다양한 재질(철금속류 및 비철금속류 모두 포함)과 다양한 굵기가 사용될 수 있다.Here, the wire probe 15 may have various Young's moduli depending on the characteristics of various measurement objects, and various materials (including both ferrous and non-ferrous metals) and various thicknesses having excellent durability and chemical resistance can be used.

예를 들면, 상기 와이어 프로브(15)의 재질은 대표적으로 텅스텐(W)이 사용될 수 있으며, 상기 와이어 프로브(15)의 굵기는 약 5㎛ 내지 100㎛ 범위 사이가 사용될 수 있다.For example, the material of the wire probe 15 may be typically tungsten (W), and the thickness of the wire probe 15 may be between about 5 μm and 100 μm.

또한, 상기 와이어 프로브(15)의 표면은 다양한 도전성 재질로 도금될 수 있는데, 이는 상기 측정 대상물이 산성 물질(예컨대, 염산, 황산 등)일 경우에도 상기 와이어 프로브(15)에 손상을 주지 않도록 하기 위함이다.The surface of the wire probe 15 may be plated with various conductive materials to prevent the wire probe 15 from being damaged even when the measurement object is an acidic material such as hydrochloric acid or sulfuric acid. It is for this reason.

이러한 상기 도전성 재질로는 예를 들면 금(Au)이 사용될 수 있다. 이와 같이 상기 와이어 프로브(15)에 금도금을 실시할 경우 상기 와이어 프로브(15)의 내구성 및 내약품성이 더욱 향상될 수 있다.As the conductive material, for example, gold (Au) may be used. When the gold probe is applied to the wire probe 15, the durability and chemical resistance of the wire probe 15 can be further improved.

상술한 바와 같은 상기 감지부(10)는 적어도 하나 이상 설치될 수 있으며, 일자 형태, 십자 형태, 엑스자 형태 또는 삼각형, 사각형, 오각형 등을 포함하는 다각 형태로 설치될 수 있다.The sensing unit 10 may be installed in at least one or more of a rectangular shape, a cross shape, an X-axis shape, or a polygonal shape including a triangle, a square, and a pentagon.

또한, 상기 감지부(10)는 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 상기 노즐단(2) 내부에 임베디드(embeded)되어 설치된 내장형과, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 노즐단(2) 외부에 설치된 외장형으로 설치될 수 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, the sensing unit 10 includes a built-in type embedded in the nozzle stage 2 and a built-in type embedded in the nozzle stage 2, It can be installed in an installed external form.

상기 감지부(10)가 상기 노즐단(2) 내부에 설치된 내장형일 경우, 상기 지지부는 상기 노즐단(2)에 연결된 관로(1, 3) 내 측벽일 수 있다.When the sensing unit 10 is a built-in type installed inside the nozzle stage 2, the supporting unit may be a sidewall in the conduits 1 and 3 connected to the nozzle stage 2.

여기서, 본 발명의 일 실시 예에서는 도 2a 및 2b에서와 같이 상기 관로(1)와 상기 노즐단(2) 사이에 삽입된 별도의 관로(3)에 상기 감지부(10)가 내장 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 관로(1)와 상기 별도의 관로(3)는 일체로 형성될 수 있다. Here, in the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2A and 2B, the sensing unit 10 is installed in a separate conduit 3 inserted between the conduit 1 and the nozzle end 2, However, the present invention is not limited thereto, and the pipeline 1 and the separate pipeline 3 may be integrally formed.

한편, 상기 감지부(10)가 상기 노즐단(2) 외부에 설치된 외장형일 경우, 상기 지지부는 상기 노즐단(2) 외부에 설치된 별도의 지지대(4)일 수 있다.When the sensing unit 10 is of an external type installed outside the nozzle unit 2, the supporting unit may be a separate support unit 4 provided outside the nozzle unit 2.

여기서, 본 발명의 다른 실시 예에서는 도 3에서와 같이 상기 지지대(4)가 상기 노즐단(2) 외부에 결합되어 상기 노즐단(2)과 상기 감지부(10)가 일체형인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 노즐단(2)과 상기 감지부(10)가 별도로 형성될 수 있다.
3, the supporting unit 4 is coupled to the outside of the nozzle stage 2 so that the nozzle stage 2 and the sensing unit 10 are integrated with each other. However, But the present invention is not limited thereto. The nozzle end 2 and the sensing unit 10 may be separately formed.

상기 측정부(20)는 상기 감지부(10)(구체적으로, 각 압전센서(11, 13))에 연결되어 상기 감지부(10)로부터 발생된 전압을 측정한다.The measuring unit 20 is connected to the sensing unit 10 (specifically, the piezoelectric sensors 11 and 13) to measure a voltage generated from the sensing unit 10.

이러한 상기 측정부(20)는 예들 들면, 전압 측정기가 사용될 수 있다.For example, a voltage meter may be used as the measuring unit 20.

상기 측정부(20)로부터 측정된 전압은 측정 대상물의 분사압, 유량 또는 유속 등에 따라 달라질 수 있다.The voltage measured by the measuring unit 20 may vary depending on the injection pressure, the flow rate, or the flow velocity of the measurement object.

도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 노즐 모니터링 장치의 유속-전압 특성의 일례를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing an example of the flow velocity-voltage characteristic of the nozzle monitoring apparatus according to the embodiments of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 측정부(20)는 소정의 측정 대상물의 유속에 따른 전압을 삼각 파형으로 도시하였다. Referring to FIG. 4, the measurement unit 20 displays a voltage corresponding to a flow velocity of a predetermined measurement object in a triangular waveform.

여기서, 상기 그래프를 보면 유속이 증가할수록 전압 또한 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 상기 측정부(20)에서 측정된 전압이 높을수록 측정 대상물의 유속, 즉 유량이 증가한다는 것을 의미한다.Here, the graph also shows that as the flow rate increases, the voltage also increases. This means that the higher the voltage measured by the measuring unit 20, the greater the flow rate of the measurement object, i.e., the flow rate.

본 그래프에서는 유속에 따른 전압을 도시하였으나, 상기 측정 대상물의 분사압 또는 유량에 따른 전압 또한 도 4와 유사한 형태를 나타낼 수 있다.
Although the voltage according to the flow rate is shown in this graph, the voltage according to the injection pressure or the flow rate of the measurement object may also have a shape similar to that of FIG.

상기 제어부(30)는 상기 측정부(20)로부터 측정된 전압과 미리 설정된 전압 범위를 비교 분석하여 상기 노즐단(2)의 상태를 모니터링하여 판단한다.The control unit 30 monitors the state of the nozzle stage 2 by comparing and analyzing the voltage measured by the measurement unit 20 and a predetermined voltage range.

예를 들어, 상기 제어부(30)는 상기 측정부(20)로부터 측정된 전압과 미리 설정된 전압범위를 비교 분석하여 상기 측정된 전압이 상기 미리 설정된 전압범위 내에 있는 경우 상기 노즐단(2)의 상태를 정상으로 판단하고, 그렇지 않은 경우 상기 노즐단(2)의 상태를 불량으로 판단할 수 있다.For example, the controller 30 compares the voltage measured by the measuring unit 20 with a preset voltage range, and when the measured voltage is within the predetermined voltage range, the state of the nozzle stage 2 And if not, the state of the nozzle stage 2 can be judged to be defective.

여기서, 상기 제어부(30)는 상기 노즐단(2)의 상태를 불량으로 판단한 경우, 상기 측정된 전압이 상기 미리 설정된 전압 범위보다 작다면 상기 노즐단(2)을 통과하는 측정 대상물의 유량이 정상 상태보다 감소된 것을 의미하므로 상기 노즐단(2)이 막힌 것으로 판단할 수 있다.If the measured voltage is smaller than the predetermined voltage range, the control unit 30 determines that the flow rate of the measurement object passing through the nozzle stage 2 is normal State, it can be determined that the nozzle stage 2 is blocked.

또한, 상기 제어부(30)는 상기 측정된 전압이 상기 미리 설정된 전압 범위보다 크다면 상기 노즐단(2)을 통과하는 측정 대상물의 유량이 정상 상태보다 증가된 것을 의미하므로 상기 노즐단(2)이 파손된 것으로 판단할 수 있다. If the measured voltage is greater than the preset voltage range, the control unit 30 determines that the flow rate of the measurement object passing through the nozzle stage 2 is greater than the normal state, It can be judged as broken.

여기서, 상기 미리 설정된 전압 범위는 측정 대상물의 종류, 분사압, 유량, 상기 와이어 프로브(15)의 재질, 상기 노즐단(2) 및 관로(1, 3)의 크기 등에 따라 상기 노즐단(2)의 상태가 정상일 경우 전압범위를 룩업 테이블 등을 통하여 설계시 또는 사용자의 입력에 의해 미리 설정 저장될 수 있다.The predetermined voltage range may be determined depending on the type of the object to be measured, the injection pressure, the flow rate, the material of the wire probe 15, the nozzle stage 2, the size of the conduits 1 and 3, The voltage range can be preset and stored at the design time or by the user's input through a look-up table or the like.

이와 같이, 상기 제어부(30)는 상기 감지부(10)의 압전센서(11, 13)로부터 발생된 전압을 측정하여 상기 노즐단(2)의 상태(막힘, 파손 등)를 모니터링하는 것이 가능해진다.The controller 30 can measure the voltage generated from the piezoelectric sensors 11 and 13 of the sensing unit 10 and monitor the state of the nozzle unit 2 (clogging, breakage, etc.) .

지금까지 상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예들에 따른 노즐 상태 모니터링 장치는 각각의 노즐단(2)에 내장형 및 외장형으로 설치될 수 있어 상기 노즐단(2)을 통한 분사 이후 상기 측정 대상물의 분사량의 측정이 가능하므로 각 노즐단(2)의 상태(막힘 및 파손)를 보다 정밀하게 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, 개개의 노즐단(2)의 상태를 각각 모니터링하는 것이 가능하므로 공정품질 신뢰성이 향상될 수 있다.The apparatus for monitoring the state of the nozzle according to the embodiments of the present invention as described above may be installed in each nozzle stage 2 internally or externally so that the amount of injection of the measurement object after the spraying through the nozzle stage 2 It is possible to more precisely monitor the state (clogging and breakage) of each nozzle stage 2, and to monitor the state of each nozzle stage 2 individually, thereby improving process quality reliability .

또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 노즐 상태 모니터링 장치는 소형화가 가능하여 상기 노즐단(2)의 내부에 내장되는 경우 상기 노즐단(2)에 연결된 미세 관로의 상태도 모니터링할 수 있으므로 의료계 장비나 자동차 등을 비롯하여 세척기, D.E.S 설비류의 노즐, 또는 진공 증착, 화학기상증착(MOCVD) 설비의 기체 공급 노즐 등 노즐단이 필요한 다양한 분야에 적용가능하다.In addition, since the nozzle status monitoring apparatus according to the embodiments of the present invention can be miniaturized and can monitor the state of the micro-channel connected to the nozzle stage 2 when the nozzle is embedded in the nozzle stage 2, It is applicable to various fields requiring a nozzle such as a washing machine, a nozzle for a DES facility, or a gas supply nozzle for a vacuum deposition or chemical vapor deposition (MOCVD) facility.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

1, 3: 관로 2 : 노즐
10 : 센싱부 11-1, 13-1 : 압전소자
11-2, 13-2 : 제1 전극 11-3, 13-3 : 제2 전극
15 : 와이어 프로브 20 : 측정부
30 : 제어부1, 3: Piping 2: Nozzle
10: sensing part 11-1, 13-1: piezoelectric element
11-2, 13-2: first electrodes 11-3, 13-3: second electrodes
15: wire probe 20: measuring part
30:

Claims

delete

At least one sensing unit for sensing a voltage generated according to an injection pressure and a flow rate of a measurement object passing through a nozzle end;
A measuring unit for measuring a voltage generated from the sensing unit; And
And a controller for comparing the voltage measured by the measuring unit with a predetermined voltage range to monitor the state of the nozzle stage,
The sensing unit includes:
Two piezoelectric sensors provided so as to correspond to each other across the nozzle end;
A support for supporting the two piezoelectric sensors; And
The piezoelectric sensor is elastically tensioned and restored according to the injection pressure and flow rate of the object to be measured, and the piezoelectric sensors are fixed to the piezoelectric sensor. And a wire probe for compressing and deforming,
Wherein the piezoelectric sensors sense a voltage generated in accordance with tension and compression deformation of the piezoelectric sensors.

The apparatus according to claim 2, wherein the sensing unit is embedded in the nozzle stage and installed in the nozzle stage.

4. The apparatus of claim 3, wherein the support is an inner wall of the conduit connected to the nozzle end.

The apparatus of claim 2, wherein the sensing unit is externally mounted outside the nozzle stage.

The nozzle status monitoring apparatus according to claim 5, wherein the support section is a support stand provided outside the nozzle stage.

6. The apparatus of claim 5, wherein the sensing unit is coupled to the outside of the nozzle stage.

The piezoelectric sensor according to claim 2,
A piezoelectric element for generating a voltage by tensile and compressive deformation according to tension and restoration of the wire probe;
A first electrode formed on one end of the piezoelectric element and coupled to the wire probe; And
And a second electrode formed on the other end of the piezoelectric element and coupled to the support portion.

The apparatus of claim 2, wherein the wire probe is tungsten (W).

The nozzle status monitoring apparatus according to claim 2, wherein the thickness of the wire probe is in the range of 5 mu m to 100 mu m.

The apparatus of claim 2, wherein the wire probe is plated with a conductive material.

12. The apparatus of claim 11, wherein the conductive material is gold (Au).

The apparatus of claim 2, wherein the sensing unit is installed in any one of a linear shape, a cross shape, an X-axis shape, and a polygonal shape.

The apparatus of claim 2, wherein the measuring unit is a voltage meter.

The apparatus according to claim 2, wherein the controller determines that the state of the nozzle stage is normal when the voltage measured from the measurement unit is within the predetermined voltage range.

The apparatus according to claim 2, wherein the controller determines that the state of the nozzle end is defective when the voltage measured by the measurement unit is not within the predetermined voltage range.

17. The apparatus of claim 16, wherein the controller determines that the nozzle is closed if the measured voltage is less than the preset voltage range.

17. The apparatus of claim 16, wherein the controller determines that the nozzle is broken if the measured voltage is greater than the predetermined voltage range.

The apparatus according to claim 2, wherein the measurement object is any one of a liquid, a molten body, a gas, and a combination thereof.