JPH09164346A - 二流体ノズル - Google Patents

二流体ノズル

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JPH09164346A
JPH09164346A JP32905095A JP32905095A JPH09164346A JP H09164346 A JPH09164346 A JP H09164346A JP 32905095 A JP32905095 A JP 32905095A JP 32905095 A JP32905095 A JP 32905095A JP H09164346 A JPH09164346 A JP H09164346A
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liquid
gas
nozzle
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tip
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JP32905095A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Harada
和彦 原田
Tadashi Yamamoto
忠 山本
Yasuhiko Ogino
靖彦 荻野
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Chugai Ro Co Ltd
H Ikeuchi and Co Ltd
Original Assignee
Chugai Ro Co Ltd
H Ikeuchi and Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブロワ等の低圧は供給源を使用しても粒径が
小さく好適な厚さの噴霧パターンを得ることができ、設
備費用及び運転費用を抑えることができ、鋼板の冷却等
に使用するのに適した二流体ノズルを提供すること。 【解決手段】 気体通路(27)と液体通路(29)を
有する二流体ノズルである。液体通路(29)の外周に
沿って気体通路(27)を設けると共に、気体通路の先
端に長孔の噴霧孔を設けた気体用ノズル(16)を備え
る。気体用ノズルの内方の液体通路の先端に、気体用ノ
ズルの軸線方向断面の断面形状と略同一で、かつ、平板
形状をなし、気体通路を径方向に2分する仕切板を備え
ると共に、仕切板の先端に、V字状をなし仕切板の板幅
と等しい液体の噴霧孔(30)を設けた液体用ノズル
(17)を備える。液体通路(29)の所定位置に設け
たオリフィス(S)の下流側に液体流路と気体流路の連
通孔(14f)を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二流体ノズルに関
し、詳しくは、気体と液体を混合して噴霧する二流体ノ
ズルにおいて、特に、ブロワー等の低圧な気体源を使用
して、粒径が小さくかつ好適な噴霧パターンで噴霧を行
うことができる二流体ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ノズルには、液体のみを供給して
扇形の霧を噴霧させる噴霧ノズル(一流体扇形ノズル)
や、液体と気体を供給して扇形の霧を噴霧させる噴霧ノ
ズル(二流体扇形ノズル)があった。
【0003】図10(A),(B)は、上記一流体扇形
ノズルの一例を示している。この一流体扇形ノズル1
は、液体源(図示せず)と接続される液体流入口1aを
備えると共に、この液体流入口1aから軸線方向に液体
を流通させる液体通路1bの先端に液体用ノズル1cを
備えており、この液体用ノズル1cの噴霧孔1dから図
中二点鎖線で示すように、扇形に霧Fを噴霧する。
【0004】図11(A),(B)は、上記二流体扇形
ノズルの一例を示している。この二流体扇形ノズル2
は、気体流入口2aから供給された気体を軸方向に流通
させる通路2bを備え、この通路2bの先端にノズル2
cを備えている。また、上記通路2bには、液体流入口
2dから供給された液体を流通させる液体通路2eをほ
ぼ直角に接続している。気体流入口2aから供給された
気体と液体流入口2dから供給された液体は通路2b内
で混合され、ノズル2cの噴射孔2fから扇形の霧Fと
して噴霧される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記一
流体扇型ノズル1は、液体のみを供給して霧を噴霧する
ため冷却効率の良い微粒の霧を供給するには上記噴射孔
1dの寸法を小さく設定する必要がある。そのため、こ
の一流体扇型ノズル1では、通過可能な異物の最大外径
(異物通過径)が小さく、液体中に異物が存在すると、
この異物により目詰まりが起こり噴霧不良を発生しやす
い。逆に、噴霧不良を起こさないためには、ノズル径を
大きくしなければならないので、噴霧される霧の粒子径
が大きく、かつ、噴霧パターンの厚さtが小さくなるた
め、鋼板の冷却等に使用した場合、冷却効率が低くな
る。
【0006】一方、上記二流体扇型ノズル2は、気・液
混合で噴霧を行うので上記一流体扇型ノズル1に比べノ
ズル径を大きくできるので異物通過径が大きく、かつ、
霧の粒子径も小さいものとなる。そこで、一般に鋼板の
冷却等には二流体扇型ノズルが使用されているが、気体
と液体が混合して体積の増えた流体を、上記一流体扇型
ノズル1と同様にノズルを通過させなければならないの
で、気体を高圧で供給する必要がある。このため、気体
源としてコンプレッサ(圧縮機)等の高圧供給源を使用
する必要がある。
【0007】ところで、コンプレッサは高価であると共
に、運転時の電力消費量が多い。そのため、上記従来の
二流体扇型ノズルを例えば鋼板の冷却に使用すると、設
備自体に必要な費用(設備費用)と、設備を運転するた
めに必要な費用(運転費用)のいづれもが増大する。ま
た、従来の二流体扇型ノズルにおいては、ノズル本体内
の通路2dで予め液体と気体を混合する構造となってい
るので、液体と気体の供給圧を同圧に保持しないと、供
給圧の高い方から低い方へ逆流する等多くの課題を有し
ていた。
【0008】したがって、本発明は、ブロワ等の低圧は
供給源を使用しても従来同様粒径が小さく好適な厚さの
噴霧パターンを得ることができ、かつ、低圧な供給源を
使用することにより、従来の二流体扇型ノズルに比べ設
備費用及び運転費用を抑え、例えば鋼板の冷却等に使用
するのに適すると共に、供給された流体が供給圧力の差
により逆流することのない二流体ノズルを提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、気体通路と液体通路を有し、気体と液体
を混合して噴霧する二流体ノズルにおいて、上記液体通
路の外周に沿って上記気体通路を設けると共に、該気体
通路の先端に長孔の噴霧孔を設けた気体用ノズルと、該
気体用ノズルの内方の上記液体通路の先端に、上記気体
用ノズルの軸線方向断面の断面形状と略同一で、かつ、
平板形状をなし、上記気体通路を径方向に2分する仕切
板を備えると共に、該仕切板の先端に、V字状をなし仕
切板の板幅と等しい液体の噴霧孔を設けた液体用ノズル
と、上記液体通路の所定位置に設けたオリフィスと、該
オリフィスの下流側で、上記液体流路と気体流路との間
に設けた連通孔とを備える構造としたものである。
【0010】本発明に係る二流体ノズルでは、液体通路
を流れる液体がオリフィスを通って流速が高められ、こ
のオリフィスを通過して流速が高くなった液体と気体通
路の周面に隙間が形成され、その隙間は負圧となってい
るので連通孔から液体通路内に気体が導入され、液体に
気体が混合されて液体用ノズルの噴射孔から噴射され
る。さらに、気体通路より供給される気体を上記液体用
ノズルからの噴霧に接触・混合させて気体用ノズルから
噴出する。
【0011】このように、液体と気体は別途供給される
ので気体供給源の供給圧を下げられると同時に、液体と
気体の混合をより促進させ、かつ、気体と液体の供給圧
に差があっても逆流することはない。また、液体用ノズ
ルを、上記気体用ノズルの内方の上記液体通路の先端
に、上記気体用ノズルの軸線方向断面の断面形状と略同
一で、かつ、平板形状をなし、上記気体通路を径方向に
2分する仕切板の先端にV字状をなす液体の噴射孔を板
幅と等しく設けたので、液体用ノズルに2分された気体
は、ノズル形状により噴霧の厚みを増すと共に、液体用
ノズルから噴射された霧に対して噴霧パターンの厚さ方
向の両側から押えるように衝突する。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて本発明について詳細に説明する。図1から図5は
本発明の実施形態に係る二流体ノズル10を示し、図中
11はノズル本体、12は気体側ソケット、13は流体
側ソケット、14は気体導入アダプタ、16は気体用ノ
ズル、17は液体用ノズル、18はキャップであり、こ
れらの部品を組み立てて二流体ノズル10を形成してい
る。
【0013】ノズル本体11は、両端開口の円筒状であ
り、周壁11aに囲まれた内部が気体流入通路20を形
成している。周壁11aには気体流入通路20と連通す
る気体供給孔11bを設け、この気体供給孔11bに気
体側ソケット12を取付けている。
【0014】気体側ソケット12は、両端開口の円筒状
であって、一方の端部12aを上記気体供給孔11bに
差し込んで溶接して固定している。また、気体側ソケッ
ト12の他方の端部12bでは、内周面に雌ネジ部12
cを設けて気体供給管(図示せず)と接続する気体流入
口21としている。
【0015】ノズル本体11の軸線X方向の一端(基端
11c)側には、上記気体流入通路20内に液体側ソケ
ット13を差し込むための基部11c側の開口となる差
込孔11eを設けている。また、基端11c側の端面と
なる端部壁11dの外側には、内周面に液体側ソケット
13を螺着するための雌ネジ部11fを設けた筒状の取
付部11gを、上記差込孔11eを囲繞するように形成
している。
【0016】ノルズ本体11の軸線X方向の他端(先端
11h)側には、外周面にキャップ18を螺着するため
の雄ネジ部11iを形成している。
【0017】液体側ソケット13は、大径な短筒状の基
部13aと、この基部13aから突出する小径な円管状
の管部13bを備えている。
【0018】上記基部13aには、液体流入口22を設
けると共に、外周面に上記ノルズ本体に設けた取付部1
1gの雌ネジ部11fに螺着するための雄ネジ部13c
を設けている。また、基部13aの内周面には、液体供
給管(図示せず)と接続するための雌ネジ部13dを設
けている。
【0019】管部13bには、上記基部13aの液体流
入口22と連通して先端まで貫通する液流入通路23を
設けている。また、管部13bの先端部には、気体導入
アダプタ14を螺着するための雌ネジ部13eを設けて
いる。
【0020】液体側ソケット13は、上記ノルズ本体1
1の差込孔11eより管部13bをノルズ本体11の気
体流入通路20内に挿入しており、上記基部13aに設
けた雄ネジ部13cをノルズ本体11の雌ネジ部11f
に螺着してノルズ本体11に固定しいてる。本実施形態
では、図3に示すように、管部13bに設けた液体流入
通路23は、ノルズ本体11の気体流入通路20と同軸
に配置され、液体流入通路23の外周に気体流入通路2
0が形成されている。
【0021】気体導入アダプタ14は、一方の端部側に
雄ネジ部14aを設けており、この雄ネジ部14aを上
記管部13bの先端に設けた雌ネジ部13eに螺着して
液体側ソケット13の先端に固定している。また、気体
導入アダプタ14の他方の端部側は、小径管状の挿入部
14bとして後述する液体用ノルズ17の挿入孔17d
に挿入している。
【0022】気体導入アダプタ14は、液体側ソケット
13側から挿入部14b側へ向けて第1液室14c、第
2液室14d及び第3液室14eを連続して設けてい
る。これら第1,第2,第3の液室14c,14d,1
4eは、気体流入通路20及び液体流入通路23と同軸
に配置している。
【0023】上記第1液室14cは、液体流入通路23
とほぼ同径である。また、上記第2液室14dは、上記
第1液路14cよりも大幅に小径としており、この第2
液室14dの部分がオリフィスSを構成している。さら
に、上記第3液室14eは、第2液室14dよりわずか
に大径であって、第1液室14cよりは小径としてい
る。
【0024】気体導入アダプタ14には、第3液室14
eの第2液室14dとの接続部側に、一対の連通孔14
f,14fを設けている。各連通孔14f,14fは、
第3液室14eと上記気体流入通路20を連通する小径
な孔であって、上記ノルズ本体11の軸線Xに対してほ
ぼ直交する方向に設けている。また、これらの連通孔1
4f,14fは互いに180°対向して設けている。
【0025】上記第2液室14dからなるオリフィスS
と、連通孔14f,14fは、気体導入機構26を構成
している。後に詳述するように、第2液室14dから第
3液室14eに噴出された液体の流速により、第3液室
14e内が負圧になり、この負圧により気体流入通路2
0内の気体が連通孔14f,14fを通って第3液室1
4e内に導入される。
【0026】気体用ノルズ16は、基端側から上記気体
流入通路20と連通する第1気室16aと、この第1気
室16aよりわずかに小径の第2気室16bとを連続し
て設け、さらに第2気室16bと連続して混合室16c
を設けている。気体流入通路20、第1気室16a、第
2気室16b、混合室16cは上記気体流入口21から
供給される気体をノズル本体11の基端11c側から先
端11h側に流通させる上記気体通路27を構成してい
る。
【0027】上記気体用ノズル16の先端側には、頂端
に向かって漸次小径となる頂面外壁部16dを設けてお
り、この頂面外壁部16dに囲まれた軸線方向の断面が
円弧状の部分が上記混合室16cを形成している。
【0028】上記頂面外壁部16dには、軸線X上に位
置する頂点部Pから周辺に向って等距離にすり割りを設
けて噴射孔28を形成している。この噴射孔28は幅T
を一定とし、先端部28a,28bを円弧形状としてお
り、図4に示すように、前方側から見ると両端部に円弧
を有する長円形状である。上記のように混合室16cの
径は頂端側に向けて漸次小径としているため、気体通路
27の軸線Xに直交する方向の断面積は、噴射孔28の
部分が最小となっている。
【0029】なお、気体用ノズル16の基端側には、後
述するキャップ18の係止部18dと係合するフランジ
部16eを設けている。
【0030】液体用ノズル17は、一端が円弧形状の平
板であって、気体用ノズル16の第1気室16aの径と
ほぼ同幅の第1部分17aと、この第1部分17aと連
続し、気体用ノズル16の第2気室16bの径とほぼ同
幅の第2部分17bとを備え、第2部分17bの先端に
円弧状部17cを設けている。
【0031】上記液体用ノズル17の第1部分17aに
は、上記気体導入アダプタ14の挿入部14bを挿入す
る挿入孔17dを軸線X方向に設けている。また、第2
部分17bには、上記挿入孔17dと連通する噴射室1
7eを設けている。液体流入通路23及び第1液室14
c,第2液室14d,第3液室14e、噴射室17eが
上記液体流入口22から供給した液体をノズル本体11
の基端11c側から先端11h側に流通させる液体通路
29を構成している。
【0032】上記噴射室17eの先端断面形状は円弧状
としている。また、液体用ノズル11の円弧状部17c
の端面17fを該液体用ノズルの巾と等しくV字状に切
り欠いて噴射孔30を形成している。よって、この噴射
孔30は、図4に示すように正面から見た形状が略楕円
形状となっている。
【0033】この液体用ノズル17では、上記第1部分
17a、第2部分17bがそれぞれ気体用ノズル16の
第1気室16a、第2気室16bとほぼ同幅で、上記噴
射孔30が気体用ノズル16の内側に固定されている。
そのため、気体用ノズル16の第1気室16aと第2気
室16bは、液体用ノズル17の第1部分17aと第2
部分17bにより径方向に2つの室に仕切られており、
液体用ノズル17は、上記気体通路27を径方向に2分
する仕切板を形成している。
【0034】また、図4に示すように、液体用ノズル1
7は、正面形状が略楕円状である噴射孔30の長軸Y1
が、上記のように両端部に円弧を有する矩形状である気
体用ノズル16の噴射孔28の長軸Y2と同一軸線上に
配置されるように気体用ノズル16に取付けられてい
る。
【0035】キャップ18は、外周面18aが六角形状
のリング体であって、板厚方向に貫通する貫通孔18b
を備えている。この貫通孔18bの一方側の周面には雌
ネジ部18cを設けている。また、貫通孔18bの雌ネ
ジ部18cと反対側を縮径して係止部18dを形成して
いる。
【0036】上記気体用ノズル16は、液体用ノズル1
7を嵌合した状態で、基端側をキャップ18の貫通孔1
8bに挿入しており、キャップ18の雌ネジ部18cを
ノズル本体11の雄ネジ部11iに螺合して、ノズル本
体11の先端11hと係止部18dとの間にフランジ状
部16eを締付けることによりノズル本体11に固定さ
れている。
【0037】次に、上記の構成からなる本実施形態の二
流体ノズルの作動的特徴について説明する。二流体ノズ
ルの気体流入口21は、気体供給管(図示せず)を介し
て供給源であるブロワー(図示せず)。に接続され、気
体(本実施形態では空気)が供給される。このブロワー
の空気圧は0.04〜0.06kg/cm程度であ
り、上記した従来の二流体ノズルの場合に空気源として
使用するコンプレッサーの空気圧(1.5〜4kg/c
程度)と比較して大幅に低圧である。
【0038】一方、二流体ノズルの液体流入口22は、
液体供給管(図示せず)を介して液体源であるポンプ
(図示せず)に接続され、液体(本実施形態では水)が
供給される。このポンプの水圧は0.3〜4kg/cm
程度である。
【0039】液体流入口22に供給された水は、液体流
入通路23、第1液室14cを通って、オリフィスSを
構成する第2液室14dに送られて流速が高められ、第
3液室14eに噴出される。このとき、気体導入アダプ
タ14には、上記のように連通孔14f,14fを設け
ているため、図6に示したように上記第3液室14eに
噴出された水流Wと第3液室14eの周面との間の隙間
32に負圧が発生し、図6中矢印Aで示すように、空気
が気体流入通路20から連通孔14f,14fを通って
第3液室14e内に導入される。この第3液室14e内
に導入された空気は、水と完全に混合せずに流れ、液体
用ノズル17の噴射室17eに流入する。この噴射室1
7eで、水と空気は完全に混合され噴射孔30から扇形
の噴霧パターンを有するFとして噴出される。
【0040】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば、気体側ソ
ケット12は必ずしも溶接によりノズル本体11に取付
ける必要はなく、気体側ソケット12の端部12aの外
周に雄ネジ部を設ける一方、気体供給孔11bの周壁に
雌ネジ部を設け、気体側ソケット12をノズル本体11
に螺着してもよい。また、上記連通孔14fの個数は2
個に限定されるものではなく、1個又は3個以上であっ
てもよい。
【0041】
【実験例】本実施形態に係る二流体ノズルの性能を確か
めるための実験を行った。実験例として上記図1から図
5に示す実施形態に係る二流体ノズル10を使用した。
また、比較例1として上記図10に示す従来の一流体ノ
ズル1を使用し、比較例2として上記図11に示す二流
体ノズル2を使用した。
【0042】本実験では、実験例、比較例1及び比較例
2のノズルを用いて実際に水を噴霧し、幅方向及び厚さ
方向の噴霧パターン、空気消費量、流量、霧平均粒径な
らびに異物通過径を測定した。
【0043】各ノズルについての空気圧、液圧の設定は
下記の表1に示すとおりである。なお、実験例について
は、空気源としてブロワーを使用し、従来の二流体ノズ
ルである比較例2では空気源としてコンプレッサーを使
用した。
【0044】
【表1】
【0045】幅方向及び厚さ方向の噴霧パターンは、実
験例については図7、比較例1については図8、比較例
2については図9に示す通りであった。また、空気消費
量、流量、霧の平均粒径及び異物通過径の測定結果は、
上記表1に示す通りであった。
【0046】まず、上記図7から図9に示すように、実
験例の二流体ノズルでは、噴霧パターンの幅D方向の噴
霧分布が比較例1、比較例2と比べて均一である。ま
た、噴霧パターンの厚さtは比較例1では40mm程
度、比較例2では80mm程度であるのに対して、実験
例の二流体ノズルでは、80mm程度であり、実験例の
二流体ノズルでは、噴霧パターンの厚さtが厚いことが
確認できる。
【0047】また、霧の平均粒径については、比較例1
では178μであるのに対して実験例では117μであ
り、実験例の二流体ノズルは従来の一流体ノズルと比較
して霧の平均粒径が小さく、従来のコンプレッサーを空
気源とする二流体ノズルである比較例2(平均粒径96
μ)と同程度であることが確認できる。
【0048】さらに、異物通過径については、比較例1
では0.6mm、比較例2では1.9mmであり、実験
例の二流体ノズルは従来のノズルと比較して異物通過径
が大きいことが確認できる。
【0049】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による二流体ノズルでは、気体導入機構を設けて液体通
路内に気体を導入することで、従来の二流体扇形ノズル
同様液体通路の異物通過径を大きくすると共に、液体の
霧化に必要な気体を、液体とは別途供給するため、気体
通路内での摩擦損失等を最小に抑えることができる。そ
のため、ブロワー等の低圧な気体源を使用することがで
き、鋼板の冷却等に使用すれば、設備費用と運転費用の
両方を低減することができる。さらに、液体と気体を通
路内で混合しないので、それぞれの供給圧に差が生じて
も逆流することはない。
【0050】また、本発明の二流体ノズルでは、厚さ方
向への霧の逃げ道がなくなり、幅方向へしか噴射できな
くなると共に、本構成では幅方向から気体が侵入しない
ので噴霧角度が大きくなり、かつ、気体用ノズルを径方
向に2分する平板を設けてあるので確実に液体と気体が
接触するため、気体用ノズルの内側での液体と気体の混
合の均一化が促進され粒子径の均一化及び噴霧幅方向の
密度の均一化をさらに進めることができる。
【0051】さらに、液体用ノズルの噴射孔の形状をV
字状にすることで、噴霧の厚さ方向への広がりを持た
せ、気体用ノズルの噴射孔から噴射される霧の噴射パタ
ーンの厚さを厚くすることができ噴霧効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係るに二流体ノズルを示
す図4のI−I線での断面図である。
【図2】 本発明の実施形態に係るに二流体ノズルを示
す図4のII−II線での断面図である。
【図3】 本発明の実施形態に係るに二流体ノズルを示
す図5のIII−III線での断面図である。
【図4】 本発明の実施形態に係るに二流体ノズルを示
す正面図である。
【図5】 図4の右側面図である。
【図6】 図2の要部拡大図である。
【図7】 実験例の噴霧分布を示す線図である。
【図8】 比較例1の噴霧分布を示す線図である。
【図9】 比較例2の噴霧分布を示す線図である。
【図10】 (A)は従来の一流体ノズルを示す正面
図、(B)は(A)の一部断面右側面図である。
【図11】 (A)は従来の二流体ノズルを示す正面
図、(B)は(A)の断面図である。
【符号の説明】
11 ノズル本体 12 気体側ソケット 13 液体側ソケット 14 気体導入アダプタ 14f 連通孔 16 気体用ノズル 17 液体用ノズル 27 気体通路 28,30 噴射孔 29 液体通路 S オリフィス
フロントページの続き (72)発明者 荻野 靖彦 大阪府大阪市西区京町堀2丁目4番7号 中外炉工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気体通路と液体通路を有し、気体と液体
    を混合して噴霧する二流体ノズルにおいて、 上記液体通路の外周に沿って上記気体通路を設けると共
    に、該気体通路の先端に長孔の噴霧孔を設けた気体用ノ
    ズルと、 該気体用ノズルの内方の上記液体通路の先端に、上記気
    体用ノズルの軸線方向断面の断面形状と略同一で、か
    つ、平板形状をなし、上記気体通路を径方向に2分する
    仕切板を備えると共に、該仕切板の先端に、V字状をな
    し仕切板の板幅と等しい液体の噴霧孔を設けた液体用ノ
    ズルと、 上記液体通路の所定位置に設けたオリフィスと、 該オリフィスの下流側で、上記液体流路と気体流路との
    間に設けた連通孔とを備えることを特徴とする二流体ノ
    ズル。
JP32905095A 1995-12-18 1995-12-18 二流体ノズル Withdrawn JPH09164346A (ja)

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