(57)【要約】【課題】圧電センサーによる圧電効果を用いて、ノズル端を通じての測定対象物の噴射時に発生した電圧を測定して前記ノズル端の状態（詰まり及び破損）をモニタリングするノズル状態モニタリング装置を提供する。【解決手段】ノズル端２を通過する測定対象物の噴射圧及び流量によって発生した電圧を感知する少なくとも一つ以上の感知部、前記感知部で発生した電圧を測定する測定部２０、及び測定部２０で測定された電圧と予め設定された電圧範囲を比較分析してノズル端２の状態をモニタリングする制御部３０を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル端を通過する測定対象物の噴射圧及び流量によって発生した電圧を感知する少なくとも一つ以上の感知部；
前記感知部で発生した電圧を測定する測定部；及び
前記測定部で測定された電圧と予め設定された電圧範囲を比較分析して前記ノズル端の状態をモニタリングする制御部を含むノズル状態モニタリング装置。
【請求項２】
前記感知部は、
前記ノズル端を横切って互いに対向するように設置された二つの圧電センサー；
前記二つの圧電センサーを支持する支持部；及び
前記二つの圧電センサーの間に設置され、一端が一つの圧電センサーに結合され、他端が他の圧電センサーに結合され、前記測定対象物の噴射圧及び流量によって弾力的に引っ張られるかまたは復元されて前記圧電センサーを引っ張るかまたは圧縮変形させるワイヤプローブを含み、
前記圧電センサーは、前記圧電センサーの引張及び圧縮変形によって発生した電圧を感知する請求項１に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項３】
前記感知部は、前記ノズル端の内部に埋め込まれた内装型で設置された請求項２に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項４】
前記支持部は、前記ノズル端に連結された管路の内側壁である請求項３に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項５】
前記感知部は、前記ノズル端の外部に外装型で設置された請求項２に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項６】
前記支持部は、前記ノズル端の外部に設置された支持部である請求項５に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項７】
前記感知部は、前記ノズル端の外部に結合された一体型である請求項５に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項８】
前記それぞれの圧電センサーは、
前記ワイヤプローブの引張及び復元によって引張及び圧縮変形して電圧を生成する圧電素子；
前記圧電素子の一端に形成され、前記ワイヤプローブに結合される第１電極；及び
前記圧電素子の他端に形成され、前記支持部に結合される第２電極を含む請求項２に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項９】
前記ワイヤプローブの材質は、タングステン（Ｗ）である請求項２に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１０】
前記ワイヤプローブの太さは、５μｍ〜１００μｍの範囲である請求項２に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１１】
前記ワイヤプローブは、導電性物質でメッキされる請求項２に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１２】
前記導電性物質は、金（Ａｕ）である請求項１１に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１３】
前記感知部は、一字形、十字形、Ｘ字形または多角形のいずれか１形態に設置される請求項１に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１４】
前記測定部は、電圧測定器である請求項１に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記測定部で測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲内にある場合、前記ノズル端の状態を正常であると判断する請求項１に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記測定部で測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲内にない場合、前記ノズル端の状態を不良であると判断する請求項１に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲より低い場合、前記ノズル端が詰まったと判断する請求項１６に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲より高い場合、前記ノズル端が破損されたと判断する請求項１６に記載のノズル状態モニタリング装置。
【請求項１９】
前記測定対象物は、液体、溶融体、気体またはその組合せのいずれか１種である請求項１に記載のノズル状態モニタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル状態モニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、従来の流量及び流速測定は、カルマン（Ｋａｒｍａｎ）渦流による超音波検出方式、圧力検出方式、鏡検出方式などであり、管内に油圧計を付着して使っている。
【０００３】
このような既存の測定計（流量計及び流速計など）を用いてノズルの状態を検出する方式は、特許文献１に開示されているように、管路内に流れる測定対象物の加速度を測定する加速度センサー１０で検出した振動量を用いたものがある。
【０００４】
しかし、前記従来の装置は、ノズルを通じて噴射された以後の噴射体（液体、気体、溶融体）の噴射量が変わっても、既存の測定計によっては噴射された後の噴射量の変化を正常に感知することができなかった。
【０００５】
また、従来の装置は、小型化ができなくて医療界の装備や自動車などのような微細管路のノズルに装着することができないため、適用可能な分野の範囲が限定された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−０４７０６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、圧電センサーによる圧電効果（Ｐｉｅｚｏ  Ｅｆｆｅｃｔ）を用いて、ノズル端を通じての測定対象物の噴射時に発生した電圧を測定して前記ノズル端の状態（詰まり及び破損）をモニタリングするノズル状態モニタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施例によるノズル状態モニタリング装置は、ノズル端を通過する測定対象物の噴射圧及び流量によって発生した電圧を感知する少なくとも一つ以上の感知部；前記感知部で発生した電圧を測定する測定部；及び前記測定部で測定された電圧と予め設定された電圧範囲を比較分析して前記ノズル端の状態をモニタリングする制御部を含んでなる。
【０００９】
前記感知部は、前記ノズル端を横切って互いに対向するように設置された二つの圧電センサー；前記二つの圧電センサーを支持する支持部；及び前記二つの圧電センサーの間に設置され、一端が一つの圧電センサーに結合され、他端が他の圧電センサーに結合され、前記測定対象物の噴射圧及び流量によって弾力的に引っ張られるかまたは復元されて前記圧電センサーを引っ張るかまたは圧縮変形させるワイヤプローブを含み、前記圧電センサーは、前記圧電センサーの引張及び圧縮変形によって発生した電圧を感知することができる。
【００１０】
前記感知部は、前記ノズル端の内部に埋め込まれた内装型で設置されることが好ましく、この際、前記支持部は、前記ノズル端に連結された管路の内側壁であってもよい。
【００１１】
前記感知部は、前記ノズル端の外部に外装型で設置されることが好ましく、この際、前記支持部は、前記ノズル端の外部に設置された支持部であってもよい。
【００１２】
前記感知部は、前記ノズル端の外部に結合された一体型であってもよい。
【００１３】
前記それぞれの圧電センサーは、前記ワイヤプローブの引張及び復元によって引張及び圧縮変形して電圧を生成する圧電素子；前記圧電素子の一端に形成され、前記ワイヤプローブに結合される第１電極；及び前記圧電素子の他端に形成され、前記支持部に結合される第２電極を含んでなる。
【００１４】
前記ワイヤプローブの材質は、タングステン（Ｗ）であってもよく、前記ワイヤプローブの太さは、５μｍ〜１００μｍの範囲であってもよく、前記ワイヤプローブは、導電性物質でメッキされることができ、前記導電性物質は、金（Ａｕ）であってもよい。
【００１５】
前記感知部は、一字形、十字形、Ｘ字形または多角形のいずれか１形態に設置されることができる。
【００１６】
前記測定部は、電圧測定器であってもよい。
【００１７】
前記制御部は、前記測定部で測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲内にある場合、前記ノズル端の状態を正常であると判断することができる。
【００１８】
前記制御部は、前記測定部で測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲内にない場合、前記ノズル端の状態を不良であると判断することができる。
【００１９】
前記制御部は、前記ノズル端の状態を不良であると判断した場合、前記測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲より低い場合、前記ノズル端が詰まったと判断することができる。
【００２０】
前記制御部は、前記ノズル端の状態を不良であると判断した場合、前記測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲より高い場合、前記ノズル端が破損されたと判断することができる。
【００２１】
前記測定対象物は、液体、溶融体、気体またはその組合せのいずれか１種であってもよい。
【００２２】
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００２３】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は、通常的で辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者がその自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、それぞれのノズル端に内装型及び外装型で設置可能であり、測定対象物の噴射の際、変形された圧電センサーで発生した電圧を測定する圧電効果を用いて各ノズル端の状態（詰まり及び破損）をより精密にモニタリングすることができるので、工程品質の信頼性が向上することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、小型化が可能であるので、前記ノズル端の内部に内蔵される場合、前記ノズル端に連結された微細管路の状態もモニタリングすることができるので、効率性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例によるノズル状態モニタリング装置の概略構成図である。
【図２Ａ】図１に示すノズル状態モニタリング装置の内部部分断面図で、測定対象物の噴射前の状態を示す説明図である。
【図２Ｂ】図１に示すノズル状態モニタリング装置の内部部分断面図で、測定対象物の噴射時の状態を示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施例によるノズル状態モニタリング装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施例によるノズルモニタリング装置の流速−電圧特性の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨をあいまいにする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
【００２８】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施例によるノズル状態モニタリング装置の概略構成図、図２Ａは、図１に示すノズル状態モニタリング装置の内部部分断面図で、測定対象物の噴射前の状態を示す説明図、図２Ｂは、図１に示すノズル状態モニタリング装置の内部部分断面図で、測定対象物の噴射時の状態を示す説明図、図３は、本発明の他の実施例によるノズル状態モニタリング装置の概略構成図である。
【００３０】
図１〜図３を参照すれば、本発明の実施例によるノズル状態モニタリング装置は、感知部１０、測定部２０及び制御部３０を含んでなる。
【００３１】
前記感知部１０は、ノズル端２を通過する測定対象物の流通による噴射圧及び流量によって発生した電圧を感知する。
【００３２】
ここで、前記測定対象物は、前記ノズル端２を流通する物質で、液体、溶融体、気体またはその組合せのいずれか１種であることが好ましい。
【００３３】
このような前記感知部１０は、前記ノズル端２を横切って互いに対向するように設置された二つの圧電センサー（例えば、第１及び第２の圧電センサー１１、１３）、前記二つの圧電センサー１１、１３を支持する支持部１、３、４、前記二つの圧電センサー１１、１３の間に設置され、一端が一つの圧電センサー１１に結合され、他端が他の圧電センサー１３に結合され、前記測定対象物の噴射圧及び流量によって弾力的に引っ張られるか、または復元されて前記圧電センサー１１、１３を引っ張るか、または圧縮変形させるワイヤプローブ（Ｗｉｒｅ  Ｐｒｏｂｅ）１５を含んでなる。
【００３４】
この際、前記感知部１０は、前記圧電センサー１１、１３の引張及び圧縮によって、前記圧電センサー１１、１３で発生した電圧を感知する。
【００３５】
具体的に、前記それぞれの圧電センサー１１、１３は、前記ワイヤプローブ１５の引張及び復元によって引張及び圧縮変形して電圧を生成する圧電素子１１−１、１３−１、前記圧電素子１１−１、１３−１の一端に形成されて、前記ワイヤプローブに結合される第１電極１１−２、１３−２、及び前記圧電素子１１−１、１３−１の他端に形成され、前記支持部１、３、４に結合される第２電極１１−３、１３−３を含んでなる。
【００３６】
この際、前記圧電センサー１１、１３の前記第１電極１１−２、１３−２と前記ワイヤプローブ１５は、例えば、接着剤または半田付けなどを含む多様な方式で結合できる。
【００３７】
同様に、前記圧電センサー１１、１３の前記第２電極１１−３、１３−３と前記支持部１、３、４も前述したような接着剤または半田付けなどを含む多様な方式で結合できる。
【００３８】
このような前記感知部１０は、図２Ｂ及び図３に示すように、測定対象物が前記管路１、３を通じてノズル端２から噴射されるとき、前記ワイヤプローブ１５が前記測定対象物の噴射圧及び流量によって引っ張られて下方に撓むようになる。
【００３９】
すると、前記ワイヤプローブ１５と結合された前記第１及び第２圧電センサー１１、１３は、下方に撓んだ前記ワイヤプローブ１５によって、それぞれの圧電素子１１−１、１３−１が引っ張られ、このような前記圧電素子１１−１、１３−１の変形によって、電圧が発生する。
【００４０】
ここで、前記ワイヤプローブ１５は、多様な測定対象物の特性によって多様なヤング率（Ｙｏｕｎｇ'ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）を持ち、耐久性及び耐薬品性に優れた多様な材質（鉄及び非鉄金属類のいずれも含む）と多様な太さを使うことができる。
【００４１】
例えば、前記ワイヤプローブ１５の材質は、代表的に、タングステン（Ｗ）を使うことが好ましく、前記ワイヤプローブ１５の太さは、約５μｍ〜１００μｍの範囲で使うことが好ましい。
【００４２】
また、前記ワイヤプローブ１５の表面は、多様な導電性材でメッキすることが好ましいが、これは、前記測定対象物が酸性物質（例えば、塩酸、硫酸など）の場合であっても、前記ワイヤプローブ１５に損傷を与えないようにするためである。
【００４３】
このような前記導電性材質としては、例えば、金（Ａｕ）を使うことが好ましい。このように、前記ワイヤプローブ１５に金メッキを施す場合、前記ワイヤプローブ１５の耐久性及び耐薬品性を一層向上することができる。
【００４４】
前述したような前記感知部１０は、少なくとも一つ以上設置することが好ましく、一字形、十字形、Ｘ字形または三角形、四角形、五角形などを含む多角形に設置することが好ましい。
【００４５】
また、前記感知部１０は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、前記ノズル端２の内部に埋め込まれて（ｅｍｂｅｄｅｄ）設置された内装型と、図３に示すように、前記ノズル端２の外部に設置された外装型で設置することが好ましい。
【００４６】
前記感知部１０が前記ノズル端２の内部に設置された内装型の場合、前記支持部は、前記ノズル端２に連結された管路１、３の内側壁であることが好ましい。
【００４７】
ここで、本発明の一実施例においては、図２Ａ及び図２Ｂのように、前記管路１と前記ノズル端２の間に挿入された別途の管路３に前記感知部１０が内装されたものとして示したが、これに限定されるものではなく、前記管路１と前記別の管路３は、一体的に形成することもできる。
【００４８】
一方、前記感知部１０が前記ノズル端２の外部に設置された外装型の場合、前記支持部は、前記ノズル端２の外部に設置された別の支持部４であることが好ましい。
【００４９】
ここで、本発明の他の実施例において、図３に示すように、前記支持部４が前記ノズル端２の外部に結合されて、前記ノズル端２と前記感知部１０が一体型であるものとして示したが、これに限定されるものではなく、前記ノズル端２と前記感知部１０を別に形成することもできる。
【００５０】
前記測定部２０は、前記感知部１０（具体的に、各圧電センサー１１、１３）に連結され、前記感知部１０で発生した電圧を測定する。
【００５１】
このような前記測定部２０は、例えば、電圧測定器を使うことが好ましい。
【００５２】
前記測定部２０で測定された電圧は、測定対象物の噴射圧、流量または流速などによって変わることが好ましい。
【００５３】
図４は、本発明の実施例によるノズルモニタリング装置の流速−電圧特性の一例を示すグラフである。
【００５４】
図４を参照すれば、前記測定部２０は、所定の測定対象物の流速（速度）による電圧を三角波形で示したものである。
【００５５】
ここで、前記グラフを見れば、流速が増加するほど電圧も増加することが分かる。これは、前記測定部２０で測定された電圧が高いほど測定対象物の流速、つまり流量が増加するということを意味する。
【００５６】
このグラフには、流速による電圧を示したが、前記測定対象物の噴射圧または流量による電圧も、図４と類似の形態を示す。
【００５７】
前記制御部３０は、前記測定部２０で測定された電圧と予め設定された電圧範囲を比較分析して、前記ノズル端２の状態をモニタリングして判断する。
【００５８】
例えば、前記制御部３０は、前記測定部２０で測定された電圧と予め設定された電圧範囲を比較分析し、前記測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲内にある場合、前記ノズル端２の状態を正常に判断し、そうではない場合、前記ノズル端２の状態を不良と判断することができる。
【００５９】
ここで、前記制御部３０は、前記ノズル端２の状態を不良と判断した場合、前記測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲より低ければ、前記ノズル端２を通過する測定対象物の流量が正常状態より減少したことを意味するので、前記ノズル端２が詰まったと判断することができる。
【００６０】
また、前記制御部３０は、前記測定された電圧が前記予め設定された電圧範囲より高ければ、前記ノズル端２を通過する測定対象物の流量が正常状態より増加したことを意味するので、前記ノズル端２が破損されたと判断することができる。
【００６１】
ここで、前記予め設定された電圧範囲は、測定対象物の種類、噴射圧、流量、前記ワイヤプローブ１５の材質、前記ノズル端２及び管路１、３の大きさなどによって、前記ノズル端２の状態が正常の場合、電圧範囲をルックアップテーブルなどによって設計の際にまたは使用者の入力の際に予め設定して格納することができる。
【００６２】
このように、前記制御部３０は、前記感知部１０の圧電センサー１１、１３で発生した電圧を測定して前記ノズル端２の状態（詰まり、破損など）をモニタリングすることができるようになる。
【００６３】
これまで説明したような本発明の実施例によるノズル状態モニタリング装置は、それぞれのノズル端２に内装型及び外装型で設置されることができるので、前記ノズル端２による噴射の後、前記測定対象物の噴射量の測定が可能であり、それぞれのノズル端２の状態（詰まり及び破損）をより精密にモニタリングすることができるだけでなく、個々のノズル端２の状態をそれぞれモニタリングすることが可能であるため、工程品質の信頼性を向上することができる。
【００６４】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
【００６５】
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、小型化が可能であり、前記ノズル端の内部に内蔵される場合、前記ノズル端に連結された微細管路の状態もモニタリングすることができるので、医療系装備や自動車などを含めて洗浄機、Ｄ．Ｅ．Ｓ設備類のノズル、または真空蒸着、化学気相蒸着（ＭＯＣＶＤ）設備の気体供給ノズルなどのノズル端が必要な多様な分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１、３  支持部（管路）
２  ノズル端
４  支持部
１０  感知部
１１、１３  圧電センサー
１１−１、１３−１  圧電素子
１１−２、１３−２  第１電極
１１−３、１３−３  第２電極
１５  ワイヤプローブ
２０  測定部
３０  制御部
【図１】
2013156244.tif 000003
【図２Ａ】
2013156244.tif 000004
【図２Ｂ】
2013156244.tif 000005
【図３】
2013156244.tif 000006
【図４】
2013156244.tif 000007