KR20190014646A - 스프레이 노즐 - Google Patents

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KR20190014646A KR1020170098362A KR20170098362A KR20190014646A KR 20190014646 A KR20190014646 A KR 20190014646A KR 1020170098362 A KR1020170098362 A KR 1020170098362A KR 20170098362 A KR20170098362 A KR 20170098362A KR 20190014646 A KR20190014646 A KR 20190014646A
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변도영
부닷귀엔
퀴옥 부 부이
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엔젯 주식회사
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Abstract

본 발명은 스프레이 노즐에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스프레이 노즐 은 제 1 물질을 공급하는 제 1 공급부 및 제 2 물질을 공급하는 제 2 공급부, 상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부로부터 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질을 공급받아 내부를 유동하는 과정에서 혼합시키는 믹서부, 상기 믹서부로부터 혼합된 물질을 공급받아 스프레이 분사시키는 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스프레이 노즐{SPRAY NOZZLE}
본 발명은 스프레이 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분사되는 잉크 용액의 농도를 제어하거나 복수의 잉크 용액을 혼합하여 분무할 수 있도록 공급되는 액들을 혼합하는 믹서부를 포함하는 스프레이 노즐에 관한 것이다.
자동차, 건축 등의 전통적인 산업 분야뿐만 아니라 디스플레이, 태양전지 등의 제조공정에서도 코팅 공정은 필수적이다. 특히, 유기태양전지 및 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes : OLED) 등의 디스플레이 제조시에는 수십에서 수백 나노미터 두께의 정밀한 코팅이 요구된다.
이때, 코팅면의 거칠기 및 균일도는 제품의 성능에 매우 큰 영향을 미치므로 코팅 시 초미세 액적을 이용할 수 있어야 하며, 생산성 관점에서 대량의 액을 빠르게 코팅할 수 있어야 한다.
최근에는 터치스크린의 응용이 확대되면서 스마트폰, 테블릿, 노트북 컴퓨터 등의 터치윈도우 표면에 적용되는 방오코팅(Anti-Fingerprint Coating) 또는 반반사코팅(Anti-Reflecting Coating) 등에 있어서, 기존의 진공공정이 아닌 습식공정을 이용한 코팅으로 전환되고 있다. 또한, 반도체 칩의 전자파 차폐를 위해서 기존의 진공공정을 대신하여 스프레이 공법으로 전극 막을 반도체 칩의 3차원 표면에 코팅을 하는 습식공정이 개발되고 있다.
이러한 습식공정에서는 기재에서의 액의 균일한 퍼짐성을 제어하여 코팅의 성능을 확보하여야 하므로, 코팅액의 점성도, 표면장력 등의 정밀한 제어가 요구된다. 또한, 전기장을 이용하는 스프레이의 경우에는 코팅액의 전기전도도, 유전상수 등의 제어가 필요하다. 그러나 코팅액에는 대부분 기능성 입자들이 함유되어 있어 입자들의 분산성 제어에 초점을 두고 코팅액의 조성을 설계하기 때문에 코팅에 최적화된 점성도, 표면장력, 전기전도도, 유전상수 등을 확보할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1397384호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 노즐부의 전단에 액티브 타입(active type) 또는 패시브 타입(passive type)의 믹서부를 형성하여 용매와 잉크 또는 서로 다른 두 종류 이상의 잉크를 혼합하여 다양한 농도의 잉크 및 다양한 조성의 잉크를 생성하여 스프레이 분사시킬 수 있는 스프레이 노즐을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 제 1 물질을 공급하는 제 1 공급부 및 제 2 물질을 공급하는 제 2 공급부; 상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부로부터 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질을 공급받아 유동하는 과정에서 혼합시키는 믹서부; 상기 믹서부로부터 혼합된 물질을 공급받아 스프레이 분사시키는 노즐부를 포함하는 스프레이 노즐에 의해 달성될 수가 있다.
여기서, 상기 믹서부의 내부 유로의 벽면에는 복수의 돌출된 배플이 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 믹서부의 내부 유로의 직경은 커지고 작아지고를 반복하는 형태로 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 믹서부의 내부 유로는 지그재그 형태로 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 믹서부의 내부 유로 상에 유동 경로를 변화시키는 경로 변화부가 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 경로 변화부는 일 방향으로 꼬여진 날 형태의 제 1 헬리컬 부재; 및 타 방향으로 꼬여진 날 형태의 제 2 헬리컬 부재가 상기 유로를 따라 반복되도록 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 제 1 헬리컬 부재 또는 상기 제 2 헬리컬 부재의 날 면에는 돌출된 배리어가 형성될 수가 있다.
여기서, 상기 믹서부를 진동시키는 진동부를 더 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 믹서부와 상기 노즐부 사이에 형성되어 상기 혼합된 물질의 분사를 온오프(on/off) 제어하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스프레이 노즐은 제 3 물질을 공급하는 제 3 공급부 및 제 4 물질을 공급하는 제 4 공급부; 및 상기 제 3 공급부 및 상기 제 4 공급부로부터 상기 제 3 물질 및 상기 제 4 물질을 공급받아 내부를 유동하는 과정에서 혼합시켜 상기 제 1 물질 또는 상기 제 2 물질을 형성하여 상기 제 1 공급부 또는 상기 제 2 공급부로 공급시키는 제 2 믹서부를 포함하는 예비 혼합부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 노즐부 내에는 상기 믹서부로부터 혼합된 물질을 공급 받아 내부를 유동하는 과정에서 추가로 혼합시키는 제 3 믹서부가 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 스프레이 노즐에 따르면 용매와 잉크 또는 서로 다른 두 종류 이상의 잉크를 혼합하는 믹서부를 구비하여 다양한 농도의 잉크 및 다양한 조성의 잉크를 생성하여 스프레이 분사시킬 수 있다는 장점이 있다.
용액을 혼합시키기 위해 별도의 구동부를 형성하지 않고, 믹서부의 내부를 유동하는 과정에서 공급되는 두 물질을 혼합시킬 수 있다는 장점도 있다.
믹서부를 포함하는 별도의 예비 혼합부를 구비하여 3 종류 이상의 물질도 혼합시킬 수 있다는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐의 정면도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 믹서부의 다양한 실시예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스프레이 노즐의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프레이 노즐의 측단면도이다.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 스프레이 노즐을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐의 정면도이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 믹서부의 다양한 실시예를 도시하고, 도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스프레이 노즐의 정면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프레이 노즐의 측단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스프레이 노즐(100)은 제 1 공급부(110), 제 2 공급부(120), 믹서부(130) 및 노즐부(140)를 포함하여 구성될 수가 있다.
제 1 공급부(110)와 제 2 공급부(120)는 각각 제 1 물질과 제 2 물질을 믹서부(130)(도 1의 믹서부(130)는 이하 설명하는 제 2 믹서부(230) 및 제 3 믹서부(160)와 구분하기 위해 제 1 믹서부로 칭할 수가 있음)로 공급한다. 본 발명의 스프레이 노즐(100)은 잉크의 농도를 제어하며 분사시킬 수 있는데, 이때 제 1 물질과 제 2 물질은 소정의 잉크 용액과 용매로 구성될 수가 있다. 또한, 본 발명의 스프레이 노즐(100)은 다양한 조성의 잉크를 생성하여 분사시킬 수가 있는데, 이때 제 1 물질과 제 2 물질은 서로 다른 잉크 용액일 수가 있다.
제 1 공급부(110)와 제 2 공급부(120)는 각각 믹서부(130) 내로 물질을 공급시키도록 하는 펌프(112, 122)와 공급 배관(114, 124)을 포함하여 구성될 수가 있다.
믹서부(130)는 제 1 공급부(110) 및 제 2 공급부(120)의 공급 배관(114, 24)으로부터 각각 제 1 물질과 제 2 물질을 공급 받아 믹서부(130) 내부를 유동하는 과정에서 두 물질을 혼합시켜 후술하는 노즐부(140)로 공급하도록 한다.
본 발명에서 믹서부(130)는 두 물질을 혼합시키기 위해 별도의 구동부를 형성하지 않고, 믹서부(130) 내 형성된 유로를 따라 유동하는 과정에서 두 물질을 혼합시킬 수 있는 패시브 타입(passive type)으로 구성될 수가 있다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조로 다양한 형태의 믹서부(130)의 형태를 설명하기로 한다.
도 2는 베이직 타입으로 상부에서 제 1 물질과 제 2 물질을 각각 공급 받아 일 자로 형성된 유로(132)를 따라 두 물질이 유동하는 과정에서 두 물질이 혼합되도록 하여 하부의 유출구(138)를 통해 유출되도록 하는 구조이다.
도 3은 배플(baffle) 타입으로 유로(132)의 내부 벽면에 복수의 돌출된 배플을 형성하여, 유로(132)를 따라 제 1 물질과 제 2 물질이 유동하는 과정에서 유동의 방향, 속도 등의 불규칙성을 유도하여 두 물질이 혼합되도록 할 수가 있다. 이때, 돌출되는 배플의 형상 및 크기를 다양하게 형성하여 유동의 불규칙성을 증대시킬 수가 있다.
도 4는 수축 확장 타입으로 믹서부(130)의 내부 유로(132)의 직경이 커지고 작아지고를 반복하는 형태로 형성되어, 유로(132)를 따라 제 1 물질과 제 2 물질이 유동하는 과정에서 유동의 불규칙성을 증대시켜 두 물질이 혼합되도록 할 수가 있다.
도 5는 지그재그 타입으로 믹서부(130)의 내부 유로(132)를 지그재그 형태로 형성하여, 유로(132)를 따라 제 1 물질과 제 2 물질이 유동하는 과정에서 유동의 불규칙성을 증대시켜 두 물질이 혼합되도록 할 수가 있다. 이때, 도 5에서는 평면 상의 유로(132)가 지그재그 형태로 형성된 모습을 도시하고 있으나, 본 발명에서 지그재그 형태라 함은 3차원 공간 상에 유로(132)가 나선의 형태로 형성된 것을 포함하는 의미일 수가 있다.
또 다른 실시예로 믹서부(130) 내부 유로(132) 상에 유동 경로를 변화시켜 유동의 불규칙성을 증대시키도록 하는 경로 변화부(134)가 형성될 수가 있다. 도 6은 경로 변화부(134)가 형성된 믹서부(130)의 일 예인 헬리컬 타입의 믹서부(130)를 도시하고 있는데, 일 방향(시계 방향)으로 꼬여진 날 형태의 제 1 헬리컬 부재(135), 타 방향(반시계 방향)으로 꼬여진 날 형태의 제 2 헬리컬 부재(136)가 유로(132)를 따라 반복하여 배치되도록 형성될 수가 있다. 또한, 제 1 헬리컬 부재(135)와 제 2 헬리컬 부재(136)의 날 면에는 돌출된 배리어(137)가 형성될 수가 있는데, 이와 같이 제 1 헬리컬 부재(135), 제 2 헬리컬 부재(136) 및 배리어에 의해 제 1 물질과 제 2 물질이 유로(132)를 따라 유동하는 과정에서 유동의 불규칙성을 증대시켜 두 물질을 혼합시킬 수가 있다.
도 2 내지 도 6을 참조로 다양한 형태의 믹서부(130)를 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 유로(132)의 형태, 유로(132) 벽면의 형태, 유로(132) 상에 형성된 경로 변화부(134)의 형태 등을 다양하게 변화시키거나 다양한 형태의 각각을 조합하도록 하여 믹서부(130)를 형성할 수가 있다.
또한, 도시되지 않았지만 믹서부(130)를 진동시키는 진동부가 형성될 수가 있다. 진동부는 믹서부(130)의 외부에서 압전 작동기 등으로 형성되어 믹서부(130)에 진동을 인가시킨다. 따라서, 진동부는 믹서부(130) 내에서 제 1 물질과 제 2 물질의 유동 과정에서의 혼합을 보조할 수가 있다.
노즐부(140)는 믹서부(130)로부터 제 1 물질과 제 2 물질이 서로 혼합된 물질을 공급받아, 이를 스프레이 분사시키도록 한다.
노즐부(140)의 분사 방식은 공지된 여러 방법을 모두 사용할 수가 있다. 예를 들어, 압력 에너지를 이용하는 방법, 기체 에너지를 이용하는 방법, 원심력 에너지를 이용하는 방법, 역학적 에너지를 이용하는 방법, 전기 에너지를 이용하는 방법을 사용할 수가 있다.
압력 에너지를 이용하는 방법은 압력 분사 밸브를 사용하는 방법으로서, 미립화하고자 하는 액체를 단공 또는 다공의 분사노즐, 와류분사밸브(심플렉스, 듀플렉스, 듀얼오리피스, 환류식)를 통과하도록 하여 스프레이를 생성하도록 한다.
기체 에너지를 이용하는 방법은 이유체 분사밸브로 저속, 저압, 다량의 기체를 주입되는 액체의 제트에 분사하여 미립화를 하는 기체 충돌 아토마이저와, 고속, 소량의 공기를 액체 제트에 분사하는 기체 보조 아토마이저 방법이 있다. 한편, 기체 보조 아토마이저 방법은 기체를 노즐 외부에서 액체 제트에 충동시키는 외부 혼합 방식과 노즐 내부에서 충돌시켜 미립화를 하는 내부 혼합 방식의 두 가지 방법으로 나누어지며, 두 방법 모두 박막 습식 코팅에 흔히 사용되는 방법이다.
역학적 에너지를 이용하는 대표적인 방법은 초음파 스프레이가 있다. 초음파 스프레이는 액체에 압전 작동기 등을 이용한 고주파의 신호를 인가하여 액체를 미립화하여 분사하는 방법이다.
전기 에너지를 이용하는 방법으로 강한 전기장으로 액적을 끌어 당겨 미립화시키는 전기 분무 방법이 있다.
나아가, 전술한 복수의 메커니즘을 결합하여 액체를 스프레이화하는 하이브리드 방식도 사용할 수가 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 스프레이 노즐을 도시하는데, 전술한 실시예에서는 제 1 물질과 제 2 물질의 2 종의 물질이 믹서부(130)에서 혼합하도록 하였는데, 본 실시예에서는 더 많은 용액을 혼합시켜 스프레이 분사할 수 있도록 한다.
본 실시예에서 제 1 공급부(110), 제 2 공급부(120), 믹서부(130) 및 노즐부(140)를 포함하여 구성되는 스프레이 노즐(100)의 형태는 도 1 내지 도 6을 참조로 전술한 실시예와 동일하고, 예비 혼합부(200)를 더 포함한다.
예비 혼합부(200)는 제 3 공급부(210), 제 4 공급부(220) 및 제 2 믹서부(230)를 포함하여 구성될 수가 있다. 제 3 공급부(210), 제 4 공급부(220)는 스프레이 노즐(100)에 형성된 제 1 공급부(110) 및 제 2 공급부(120)와 구별하여 칭하기 위한 것으로, 펌프(212, 222)와 공급 배관(214, 224)을 포함하는 그 구성은 동일하다. 마찬가지로, 제 2 믹서부(230)는 전술한 스프레이 노즐(100)의 제 1 믹서부(130)와 동일한 구성으로 형성될 수가 있다.
제 3 공급부(210)와 제 4 공급부(220)를 통해 각각 서로 다른 종류의 잉크 1과 잉크 2를 각각 제 2 믹서부(230)에 공급하도록 하면, 제 2 믹서부(230) 내 유로를 따라 유동하는 과정에서 잉크 1과 잉크 2를 혼합시킬 수가 있다. 제 2 믹서부(230)로부터 혼합된 잉크 1과 잉크 2를 스프레이 노즐(100)의 제 2 공급부(120)에 공급하도록 하고 제 1 공급부(110)에 잉크 3을 공급하도록 하면, 스프레이 노즐(100)의 제 1 믹서부(130)에 혼합된 잉크 1 및 잉크 2와 잉크 3이 공급되어 잉크 1, 잉크 2, 잉크 3을 혼합하여 노즐부(140)를 통해 분무시킬 수가 있다.
이와 같이 예비 혼합부(200)를 구비함으로써 더 많은 종류의 잉크를 혼합하여 분무시킬 수가 있다. 예를 들어, 예비 혼합부(200)를 2 개 구비하여 각각 스프레이 노즐(100)의 제 1 공급부(110)와 제 2 공급부(120)와 연결시키도록 함으로써 4 종의 잉크를 혼합시켜 스프레이 분사시킬 수도 있다.
또한, 도 7의 실시예에서는 예비 혼합부(200)의 제 3 공급부(210) 및 제 4 공급부(220)를 통해 고점도의 페이스트와 용매를 제 2 믹서부(230)에 공급시켜 1차적으로 고점도의 페이스트를 분산시키고, 이를 스프레이 노즐(100)의 제 2 공급부(120)를 통해 공급하도록 하고 스프레이 노즐(100)의 제 1 공급부(110)를 통해 용매를 다시 공급하여 제 1 믹서부(130)를 통해 혼합시켜 원하는 점도의 잉크를 생성하여 스프레이 분사시킬 수가 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프레이 노즐을 도시하는데, 노즐부(140) 내에 제 3 믹서부(160)를 더 포함할 수가 있다. 제 3 믹서부(160)의 형태는 도 2 내지 도 6을 참조로 설명한 것과 동일할 수가 있으며, 단지 노즐부(140) 내에 혼합된 물질이 유동하는 경로 상에 형성된다. 따라서, 노즐부(140) 내에 제 3 믹서부(160)는 제 1 믹서부(130)로부터 혼합된 물질을 추가로 혼합시키도록 하여 혼합 성능을 더욱 향상시키도록 할 수가 있다.
또한, 도 8에 도시되어 있는 것과 같이 제 1 믹서부(130)와 제 3 믹서부(160) 사이에 밸브(150)를 형성하여 혼합된 물질의 분사를 온오프(on/off) 제어할 수가 있다. 밸브(150)로는 솔레노이드 밸브, 압력식 밸브 등 다양한 밸브를 사용할 수가 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 스프레이 노즐 110: 제 1 공급부
112: 펌프 114: 공급 배관
120: 제 2 공급부 122: 펌프
124: 공급 배관 130: 믹서부, 제 1 믹서부
132: 유로 134: 경로 변화부
135: 제 1 헬리컬 부재 136: 제 2 헬리컬 부재
137: 배리어 138: 유출구
140: 노즐부 150: 밸브
160: 제 3 믹서부 200: 예비 혼합부
210: 제 3 공급부 212: 펌프
214: 공급 배관 220: 제 4 공급부
222: 펌프 224: 공급 배관
230: 제 2 믹서부

Claims (11)

  1. 제 1 물질을 공급하는 제 1 공급부 및 제 2 물질을 공급하는 제 2 공급부;
    상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부로부터 상기 제 1 물질 및 상기 제 2 물질을 공급받아 내부를 유동하는 과정에서 혼합시키는 믹서부;
    상기 믹서부로부터 혼합된 물질을 공급받아 스프레이 분사시키는 노즐부를 포함하는 스프레이 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서부의 내부 유로의 벽면에는 복수의 돌출된 배플이 형성되는 스프레이 노즐.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서부의 내부 유로의 직경은 커지고 작아지고를 반복하는 형태로 형성되는 스프레이 노즐.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서부의 내부 유로는 지그재그 형태로 형성되는 스프레이 노즐.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서부의 내부 유로 상에 유동 경로를 변화시키는 경로 변화부가 형성되는 스프레이 노즐.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 경로 변화부는
    일 방향으로 꼬여진 날 형태의 제 1 헬리컬 부재; 및
    타 방향으로 꼬여진 날 형태의 제 2 헬리컬 부재가 상기 유로를 따라 반복되도록 형성되는 스프레이 노즐.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 헬리컬 부재 또는 상기 제 2 헬리컬 부재의 날 면에는 돌출된 배리어가 형성되는 스프레이 노즐.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서부를 진동시키는 진동부를 더 포함하는 스프레이 노즐.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 믹서부와 상기 노즐부 사이에 형성되어 상기 혼합된 물질의 분사를 온오프(on/off) 제어하는 밸브를 더 포함하는 스프레이 노즐.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프레이 노즐은
    제 3 물질을 공급하는 제 3 공급부 및 제 4 물질을 공급하는 제 4 공급부; 및
    상기 제 3 공급부 및 상기 제 4 공급부로부터 상기 제 3 물질 및 상기 제 4 물질을 공급받아 내부를 유동하는 과정에서 혼합시켜 상기 제 1 물질 또는 상기 제 2 물질을 형성하여 상기 제 1 공급부 또는 상기 제 2 공급부로 공급시키는 제 2 믹서부를 포함하는 예비 혼합부를 더 포함하는 스프레이 노즐.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐부 내에는 상기 믹서부로부터 혼합된 물질을 공급 받아 내부를 유동하는 과정에서 추가로 혼합시키는 제 3 믹서부가 형성되는 스프레이 노즐.
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