JPH05208148A - 超微霧噴射ノズル - Google Patents

超微霧噴射ノズル

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JPH05208148A
JPH05208148A JP4015235A JP1523592A JPH05208148A JP H05208148 A JPH05208148 A JP H05208148A JP 4015235 A JP4015235 A JP 4015235A JP 1523592 A JP1523592 A JP 1523592A JP H05208148 A JPH05208148 A JP H05208148A
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JP
Japan
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nozzle
air
liquid
jet
passage
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Withdrawn
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JP4015235A
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English (en)
Inventor
Norio Onishi
憲男 大西
Takeo Mizuno
毅男 水野
Taira Hida
平 飛田
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H Ikeuchi and Co Ltd
Original Assignee
H Ikeuchi and Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オリフィスの部分に生じる目詰まりや液噴口
部に生じる凍結を防止するようにする。 【構成】 単頭ノズル部の噴口部を対向配置した多頭型
ノズルで、かつ、各単頭ノズル部の噴口部より液体と気
体の二流体を噴射させ、噴射した二流体同士を衝突させ
て粒子径を超微細化するノルズであって、上記各噴口部
には噴射方向の前部側に液噴口部を位置させると共に後
部側に空気噴口部を位置させて前後に並列状態で液と空
気を噴射させると共に、上記対向する噴口部を近接配置
して対向して噴射される二流体同士の衝突エネルギーが
大となるように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超微霧噴射ノズルに関
し、詳しくは、水、燃料油、薬液等の液体と空気等の気
体からなる二流体を混合噴射する単頭ノズルを、その噴
口部が対向するように配置した多頭ノズルからなり、上
記対向配置した各噴口部から噴射される二流体同士を衝
突させることにより、液体の平均粒子径(ザウター平均
粒子径)をサブミクロンから10ミクロン程度の極めて
微細な粒子径の霧、即ち、手に触れても濡れない程度の
乾いた超微霧を発生するようにしたノズルに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の多頭型超微霧噴射ノズル
として、本出願人は先に特開昭62−289257号等
を提供している。この種のノズルは、図12および図1
3に示すように、ノズル本体1の円筒形状のアダプタ連
結部2の先端に互いに離反するように傾斜させて分岐し
た一対の流路部3A,3Bを設け、これら流路部3A,3
Bの先端に互いに近接するように傾斜させたノズルチッ
プ取付部4A,4Bを設け、各ノズルチップ取付部4A,
4Bの内部にノズルチップ5A,5Bを取り付けてい
る。各ノズルチップ取付部4A,4Bの先端に対向配置
した噴口部6A,6Bの中心部に上記ノズルチップ5A,
5Bの先端を位置させ、これらノズルチップの内部通路
と、ノズルチップとノズルチップ取付部との隙間通路と
から水と空気を噴射するようにしている。
【0003】上記した図12および図13に示すノズル
は、中心部に水を噴射して、その外周部に空気を噴射す
る外気型ノズルであって、図12のノズルではノズルチ
ップ5A,5Bの先端面に開口した噴口5A−1,5B−
1より水を噴射し、図13に示すノズルは先端閉鎖面近
傍の側面に開口した噴口5ー1より水を噴射している。
【0004】詳しくは、アダプタ取付部2に連結したア
ダプタ7に設けた液通路(図示せず)に、流路部3A,3
Bの液通路8A−1,8B−1を連通させると共に、ノ
ズルチップ取付部4A,4B内に取り付けたプラグ9A,
9Bの液通路8A−2,8B−2、ノズルチップ5A,5
Bの軸芯部に貫通して形成した液通路8A−3,8B−
3を通して、上記したように、ノズルチップ先端の噴口
5A−1と5B−1あるいは5−1より水を噴射してい
る。一方、アダプタ7に設けた空気通路(図示せず)に、
流路部3A,3Bの空気通路10A−1,10B−1を連
通すると共に、これら空気通路10A−1と10B−1
をノズルチップ5A,5Bとノズルチップ取付部4A,4
Bの隙間に形成した環状の空気通路10A−2,10B
−2に連通し、噴口部6A,6Bの内周部に形成した環
状の空気噴口部10A−3,10B−3より空気を吐出
している。
【0005】外気型のノズルは上記構造としているた
め、図14に概略的に示すように、各噴口部6A,6B
からは水を空気で囲む状態で噴射され、かつ、これらの
対向する噴口部6Aと6Bとから噴射される水と空気が
衝突して、粒子がより微細化された状態で、前方へ噴射
される。
【0006】上記外気型のノズルに対して、図15(A)
(B)に示すように、空気を中心として水で囲むように噴
射する内気型ノズルがある。該内気型ノズルではノズル
チップ5’の軸芯線に沿って空気通路10’を形成し、
アダプタ連結側の空気通路10"と連通する一方、ノズ
ルチップ5’と外周ノズルチップ取付部4’の内周の間
に液通路8’を形成し、該液通路8'をアダプタ連結側
の液通路8"と連通すると共に、液通路8’の噴口部側
先端近傍で空気通路10’に連通する多数の小径孔から
なるオリフィス8’−1を設け、噴口部6’から水を中
心にして囲むように空気を吐出している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のノズル
においては、外気型では、図14に概略的に示すよう
に、空気通路10のオリフィスがノズルチップ5の外周
とノズルチップ取付部4の内周の間で細幅のリング状に
形成される一方、内気型では、図16に概略的に示すよ
うに、液通路8'のオリフィスがノズルチップ外周とノ
ズルチップ取付部内周の間で細幅のリング形状に形成さ
れるか、あるいは、図15(B)に示すように、小径の多
孔からなるオリフィス8’−1が形成される。上記した
環状のオリフィスの幅は通常0.1mm程度となっている。
【0008】上記のように、外気型では空気通路のオリ
フィスが小さいと共に、内気型では液通路のオリフィス
が小さいため、これらオリフィスの部分で空気中あるい
は液体中に混在する異物で堆積が生じる易い。特に、図
15に示すように、内部混合型とした場合に混合部のオ
リフィス8’−1の出口部分に堆積物が付着しやすい。
このようにオリフィスの部分で堆積物が付着すると、
目詰まりが生じて、噴霧へ悪影響を及ぼすこととなる。
【0009】また、上記した従来の構造では、空気の断
熱膨張により噴口部が低温となり、噴口部が凍結しやす
い問題があった。特に、外気型では、環状に噴射される
空気の環状膜が液噴口部を外周を囲むため、液噴口部全
体が低温化して凍結が生じやすい。また、従来のノズル
ではいずれも流速を音速以上に上げるために、噴口部を
先端に向けて拡径した末広がりノズルとしているため、
噴口部がより低温となりやすく、凍結が発生しやくなっ
ている。そのため、対向する噴口部6Aと6Bの間の距
離Lはある程度長くし、例えば8mm程度として、 噴口部
6Aと6Bを離すことにより液噴口部に凍結が発生しに
くくしている。
【0010】一方、内気型では空気を液の環状膜で囲む
ため、外部から熱を吸収しやすく、よって、外気型より
は凍結が発生しにくいが、液の環状膜が薄いため凍結が
生じる。また、内気型では外周部から噴射される水が図
16に示すように、後側へ飛ぶ比率が外気型よりも多
く、特に、対向する噴口部の間の距離Lを小さくして近
接配置すると、衝突エネルギーにより後側へ飛散する水
滴が更に多くなり、この後側に飛散した水はノズルの連
結側(アダプタ取付側)に付着して、 水滴として落下しや
すい問題が生じる。
【0011】本発明は、上記したオリフィスでの異物の
堆積による目詰まり発生の問題および空気の断熱膨張に
よる低温化での液噴口部の凍結の問題等を解消すること
を目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、単頭ノズル部の噴口部を対向配置した多
頭型ノズルで、かつ、各単頭ノズル部の噴口部より液体
と気体の二流体を噴射させ、噴射した二流体同士を衝突
させて粒子径を超微細化するノルズにおいて、上記各噴
口部には噴射方向の前部側に液噴口部を位置させると共
に後部側に空気噴口部を位置させて前後に並列状態で液
と空気を噴射させると共に、上記対向する噴口部を近接
配置して対向して噴射される二流体同士の衝突エネルギ
ーが大となるように構成していることを特徴としてい
る。
【0013】上記空気噴口部は、ノズル本体内に組み付
けるノズルチップ内に軸線に沿って貫通して空気通路の
先端に設けており、該空気噴口部はノズル本体の上記噴
口部の中心に位置すると共に断面略円形であり、一方、
上記液噴口部は、上記ノズルチップの外周面とノズル本
体(ノズルアダプタを含む)の内周面の間に密嵌したスリ
ーブに形成した軸方向の切欠部からなる液通路の先端に
設けており、該液噴口部は上記空気噴口部より前部側に
位置すると共に断面略矩形としている。
【0014】また、上記空気噴口部および液噴口部に連
通する空気通路および液通路には流路断面積を縮小した
オリフィスを設けていないことも特徴としている。
【0015】
【作用】上記したように、空気通路および液通路にオリ
フィスを設けていないため、オリフィスの部分での目詰
まりの発生を無くすことが出来る。上記オリフィスを無
くすことにより、噴射された粒子径の粗大化が懸念され
るが、対向配置する噴口部を近接配置して衝突エネルギ
ーを大としているため、粒子径を超微細化することが出
来る。
【0016】上記噴口部を近接配置して衝突エネルギー
を大とした場合、液が後方に跳ね返りやすい問題がある
が、該問題は、液噴口部を前部側、空気噴口部を後部側
としているため、液の後方への跳ね返りを抑止すること
が出来る。
【0017】さらに、液噴口部の外周を空気噴口部で囲
む外気型としていないため、また、逆の内気型ともして
おらず、液噴口部と空気噴口部とを並列に配置している
ため、液噴口部に対する空気の断熱膨張により低温化の
影響を少なくでき、液噴口部の凍結を低減出来る。
【0018】
【実施例】以下、本発明に係わる超微霧噴射ノズルの実
施例を図面に参照して詳細に説明する。尚、前記図12
に示すノズルと同一の構造の部分は同一符号を付して説
明を省略する。実施例のノズルは20は、アダプタ連結
部2より分岐させた各単頭ノズル部20a,20bの各
噴口部21A,21Bを所要角度で対向配置した2頭型
であり、これら噴口部21Aと21Bとを従来と比較し
て極めて近接させて位置させている。
【0019】ノズル本体1の形状は前記図12の従来例
と同様であり、ノズルチップ取付部4A,4Bの内部に
ノズルチップ5A,5Bおよびプラグ9A,9Bを取り付
けている点も同様であるが液通路と空気通路とは逆とし
ている。即ち、前記図12の液通路を空気通路とし、空
気通路を液通路としており、空気通路40A−1,40
B−1からプラグ9A,9Bに設けた空気通路40A−
2,40B−2を通して、ノズルチップ5A,5Bの軸芯
部に貫通して形成した空気通路40A−3,40B−3
に圧搾空気を流入している。また、流路部の液通路41
A−1,41B−1からノズルチップ5A,5Bの外周面
とノズルチップ取付部4A,4Bの内周面の間に形成し
た空気通路41A−2,41B−2へと空気を流入して
いる。
【0020】本発明では、ノズルチップ5A、5Bはプ
ラグ連接側の大径部22から噴口部21(21A,21
B)に向かって伸長する長尺な小径部23をノズルチッ
プ取付部4(4A,4B)の先端面より所要長さだけ突出
させている。上記小径部23を囲むノズルチップ取付部
4の内周面には円筒形状のノズルアダプタ25(25A,
25B)を固定し、かつ、該ノズルアダプタ25の内周
面とノズルチップ4の小径部23の外周面の間にスリー
ブ26(26A,26B)を介在させている。尚、ノズル
アダプタ25はノズル本体1と一体に形成しても良い。
【0021】図2に示すように、上記ノズルアダプタ2
5にはノズルチップ小径部23の傾斜先端面24の先端
側に所要間隔(略スリーブ幅)をあけて囲む先端面27を
設け、該先端面27の中心部に噴口28を形成し、該噴
口28をノズルチップ小径部23の軸線に沿って形成し
ている空気通路40−3(40A−3,40B−3)の先
端の空気噴口部29と同一軸線上に近接配置している。
【0022】ノズルアダプタ25の先端面27(27A,
27B)は図1に示すように、後方側がほぼ接触する程
度に近接配置しており、上記空気噴口部29間の距離L
を前記図12のノズルの1/4程度として、非常に近接
させている。
【0023】また、ノズルアダプタ25の基端側は、ノ
ズルチップ取付部4の内面形状に沿わせて外周側に傾斜
させ、ノズルチップ小径部23の外周面との間に、ノズ
ルチップ4の大径部22に形成した液通路30と連通す
る液通路31と連通させている。
【0024】上記ノズルアダプタ25とノズルチップ小
径部23の間に密嵌するスリーブ26には、図3に示す
ように、円周の一部に切欠部33を設け、該切欠部33
を軸方向に沿って両端まで延在されている。上記切欠部
23を、図1に示すように、前方側(噴射方向)となるよ
うに位置決めして、スリーブ26をノズルチップ小径部
23とノズルアダプタ25の間に密嵌している。よっ
て、ノズルチップ小径部23の外周面とノズルアダプタ
25の内周面の間には上記切欠部33の部分のみが空隙
となり、該空隙が基端側の液通路31と連通する。即
ち、切欠部33が液通路35となる。
【0025】上記スリーブ26の先端側には、ノズルチ
ップ小径部23の先端面24とノズルアダプタ25の先
端面27との間に密嵌するように傾斜部36を設けてい
るが、該傾斜部36の部分にも上記軸方向の切欠部33
を連続して形成しており、よって、空気噴口部29の前
方位置に液噴口部37を位置させている。
【0026】上記液通路35および液噴口部37は同一
形状の切欠部33より形成しているため、当然、同一断
面形状であって、図3に示すように、矩形状を僅かに湾
曲させた形状となっており、スリーブ26の厚さを大き
くすることにより、断面形状を正方形に近似させること
が出来る。尚、ノズルチップ小径部23の軸芯に貫通す
る形成する空気通路40−3の内径をD1とし、切欠部
33の横幅をD2とすると、D1>D2に設定すること
が好ましく、かつ、切欠部33の縦幅をD3とすると、
D3をD2に近接させて、D2≧D3の関係にすること
が好ましい。
【0027】上記のように、本発明のノズルでは、液通
路35およびで液噴口部37を空気通路40−3の前方
側にのみ配置して、液通路と空気通路を並列状態とし
て、従来の外気型および内気型のいずれにも属さない形
態としている。また、ノズルチップ4の軸線部に貫通し
て形成している空気通路には流路断面積を縮小するオリ
フィスを設けていないと共に、断面略矩形状の上記液通
路35も同一断面としてオリフィスを設けていない。
【0028】上記したノズル20は、図6に示すよう
に、アダプタ7と固定した状態で、図7に示すような加
湿器50に取り付けることが好ましい。該加湿器50は
先に本出願人が出願した特願平3−342156号にお
いて開示したもので、空気供給管51に加湿器50自体
を直吊りして取り付け、水供給管52により加湿器50
の内部に設置している微小液溜に水を供給して、該加湿
器50に取り付けているノズル20より超微霧を発生す
るようにしている。
【0029】また、上記の如き加湿器50に取り付け
て、ノズル噴口部と容器外周面が近接する場合には、噴
霧が容器外周面に付着して水滴として落下するのを防止
するため、図7に示すように、ノズルチップ取付部4
A,4Bの間の上下両側方にまたがる上下一対のカバー
55A,55Bをノズル本体1に取り付けることが好ま
しい。尚、これらカバーをノズル本体1と一体に形成し
ても良い。
【0030】次ぎに、上記構成からなる本発明のノズル
の作用について説明する。図4に示すように、対向配置
した噴口部21A,21Bからは、液噴口部37を前方
に、空気噴口部29を後方に位置させているため、液は
噴射側の前方に向かって飛散し、逆方向の後方側へ飛散
される比率は少ない。また、噴口部21Aと21Bとを
近接配置しているため、衝突エネルギーが大きく、水滴
を微細化して超微霧とすることが出来る。
【0031】即ち、空気通路および液通路にオリフィス
に設けず且つ並列に噴射させていることにより、粒子径
の粗大化が生じるおそれがあるが、上記のように噴口部
21Aと21Bとを従来より4倍近く近接配置して、衝
突エネルギーを大としていることにより、上記した問題
を補償して、更に、粒子径の微小化を図ることが出来
る。尚、衝突エネルギーが大きいと液が後方へ跳ね返り
やすいが、上記のように、液噴口部37を空気噴口部2
9より前方に配置して、液の後方より空気を噴射してい
るため、液の後方への跳ね返りを少なくできる。
【0032】上記実施例のノズル20を用いて空気圧と
噴霧液量とを可変してザウター平均粒子径を測定したと
ころ、図8に示す結果を得た。図8に示すように、空気
圧を3kg/cm2以上として、 噴霧液量を2リットル/時間
以上とした場合、ザウター平均粒子径は10ミクロン以
下の超微霧となった。
【0033】同様に、上記ノズル20を用いて噴霧水量
と空気消費量を可変して実験をおこなった。その結果は
図9に示す通りであり、空気圧が3kg/cm2までは衝突エ
ネルギーが十分に大きくないため液滴の剪断作用が強く
ならず液滴は若干粗く、最大粒子径は80ミクロン以下
であった。これに対して、空気圧が3kg/cm2以上になる
と、衝突時の液滴の剪断作用が強くなり、 最大粒子径は
50ミクロン以下となっている。かつ、その時の平均粒
子径は図8に示すように平均10ミクロン以下となって
超微霧となることが確認できた。
【0034】また、本発明のノズルにおいては、空気噴
口部29と連続する空気通路40−3はノズルチップ4
の軸線部に貫通して形成した断面円形の穴からなり、オ
リフィスが設けられておらず、同様に液噴口部37と連
続する液通路35は断面略矩形状でオリフィスが設けら
れていない。よって、オリフィスの部分で発生していた
異物の堆積を防止することができ、目詰まりの発生を低
減することが出来る。
【0035】目詰まりが発生する時間を本発明の上記実
施例のノズル20と、図12に示す従来例(イ)のノズル
と、 図13に示す従来例(ロ)のノズルと、 図15に示す
従来例(ハ)のノズルについて比較実験した。 その結果は、図10に示す通りであり、本発明のノズル
は従来のノズルと比較して、飛躍的に目詰まりの時期を
遅らせることができた。
【0036】さらに、本発明のノズルでは、従来の外気
型および内気型でなく、液と空気とを独立して並列に噴
射させているため、空気の断熱膨張により液が低温化さ
れにくく、よって、液噴口部37が凍結されにくい。か
つ、噴口部に向かって拡径する末広がりタイプではな
く、先細タイプとして、流速を音速以上としていないた
めに、断熱膨張による温度低下を低減でき、液噴口部を
凍結しにくくしている。
【0037】上記凍結発生の問題についても、本発明の
上記ノズルと、前記従来例の(イ)(ロ)(ハ)について比較
実験を行った。その結果は、図11に示す通りであり、
本発明のノズルでは圧搾空気温度が3℃以下にならない
と凍結が発生せず、従来のノズルと比較して、凍結が発
生する温度を低下させることができることが確認出来
た。
【0038】
【効果】以上の説明より明らかなように、本発明に係わ
る二流体を噴射するノズルでは、噴口部を対向配置する
各単頭ノズルにおいて、まず、液通路および空気通路の
いずれにも流路面積を縮小したオリフィスを設けていな
いため、オリフィスの部分で発生する目詰まりを無くす
或は低減することが出来る。上記オリフィスを無くすた
めに、本発明では、液噴口部、液通路と空気噴口部と空
気通路とは、いずれも一方が他方を囲む薄巾な環状とせ
ずに、所要巾を有する断面円形あるいは断面略矩形とし
ている。このようにオリフィスを設けていないと粒子径
が粗大化する問題があるが、本発明では、対向配置する
噴口部を従来と比較して4倍程度近接配置していること
と、噴射側の前方に液噴口部を位置させると共に後方に
空気噴口部を位置させて並列配置とすることにより、粒
子径の微細化を達成している。
【0039】即ち、対向する噴口部を近接配置すると、
噴口部より夫々噴射される二流体同士が大きな衝突エネ
ルギーで衝突され、粒子が微細化できる。しかしなが
ら、噴口部を近接配置して衝突エネルギーを大とする
と、後方への液の跳ね返りが発生しやすくなるが、本発
明では前方の液噴口部より液を噴射し、後方の空気噴口
部より空気を噴射して、液が後方へ跳ね返りを空気によ
り抑制しているため、液の後方への跳ね返りを抑えるこ
とが出来る。
【0040】また、上記したように、特に、外気型で空
気の噴口部を環状の薄巾として液噴口部を囲むようにし
ていると、空気の断熱膨張により液噴口部に凍結が生じ
やすい問題があったが、本発明では、液噴口部を囲む環
状とせずに、並列に独立し噴口部としているため、液噴
口部の凍結発生を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わるノズルの断面図である。
【図2】 図1の要部拡大図である。
【図3】 図2のIII−III線断面図である。
【図4】 上記実施例のノズルの液通路の位置関係と噴
射作用とを示す概略断面図である。
【図5】 上記実施例のノズルにアダプタを取り付けた
状態を示す正面図である。
【図6】 上記ノズルを加湿器に取り付けた状態を示す
斜視図である。
【図7】 上記ノズルにカバーを取り付けた状態を示す
斜視図である。
【図8】 本発明のノズルの性能を実験した結果を示す
線図である。
【図9】 同上
【図10】 本発明のノズルと従来の他のノズルの性能
を比較実験した結果を示す線図である。
【図11】 同上
【図12】 従来の外気型ノズルの断面図である。
【図13】 従来の外気型ノズルの他の断面図である。
【図14】 上記外気型ノズルの液通路と空気通路の関
係と噴射作用とを示す概略図である。
【図15】 (A)は従来の内気型ノズルの断面図、(B)
は(A)の要部拡大斜視図である。
【図16】 上記内気型ノズルの液通路と空気通路の関
係と噴射作用とを示す概略図である。
【符号の説明】
1 ノズル本体 2 アダプタ連結部 3A,3B 流路部 4,4A,4B ノズルチップ取付部 5,5A,5B ノズルチップ 20 ノズル 20a,20b 単頭ノズル部 21A、21B 噴口部 23 ノズルチップ小径部 25 ノズルアダプタ 26 スリーブ 29 空気噴口部 33 切欠部 35 液通路 37 液噴口部 40−3 空気通路 41A−1〜41B−2 液通路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単頭ノズル部の噴口部を対向配置した多
    頭型ノズルで、かつ、各単頭ノズル部の噴口部より液体
    と気体の二流体を噴射させ、噴射した二流体同士を衝突
    させて粒子径を超微細化するノルズであって、 上記各噴口部には噴射方向の前部側に液噴口部を位置さ
    せると共に後部側に空気噴口部を位置させて前後に並列
    状態で液と空気を噴射させると共に、上記対向する噴口
    部を近接配置して対向して噴射される二流体同士の衝突
    エネルギーが大となるように構成している超微霧噴射ノ
    ズル。
  2. 【請求項2】 上記空気噴口部は上記噴口部の中心に位
    置すると共に断面略円形であり、上記液噴口部は上記空
    気噴口部より前部側に位置すると共に断面略矩形である
    請求項1記載のノズル。
  3. 【請求項3】 上記空気噴口部および液噴口部に連通す
    る空気通路および液通路には流路断面積を縮小したオリ
    フィスを設けていないことを特徴とする前記請求項のい
    ずれか1項の記載のノズル。
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