KR100612714B1

KR100612714B1 - 증기 발생기 및 이 증기 발생기가 이용된 혼합기

Info

Publication number: KR100612714B1
Application number: KR1020040022334A
Authority: KR
Inventors: 도야에이이치; 곤도미오
Original assignee: 도시바 세라믹스 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2006-08-17
Also published as: US20040247302A1; KR20040085082A; EP1464354A1; US6961516B2

Abstract

증기를 안정적으로 그리고 고효율로 공급할 수 있으며, 더구나 단시간에 증기를 발생시킬 수 있고, 또한 구성이 간소화되어, 유지 보수가 용이한 증기 발생기를 제공한다.

액체를 저류하는 액체 탱크부(1)와, 상기 액체 탱크부에 직접 접속되어, 상기 액체 탱크부에서 공급된 액체를 가열하여, 증기를 생성하는 증발부(2)와, 상기 증발부에 직접 접속되어, 상기 증발부에 의해서 생성된 증기를 저류하는 증기 저류부(3)와, 상기 증기 저류부(3)와 직접 접속되어, 상기 증발부에 의해서 생성된 증기를 외부로 도출하는 도출로(4)와, 상기 액체 탱크에 접속된 액체를 공급하는 액로(10b)와, 상기 증발부(2)의 일측면에 설치된, 적어도 증발부(2)를 가열하는 히터부(20)를 구비하고, 상기 액체 탱크(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출로(4), 액로(10b)가 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체 내에 형성되어 있다.

Description

증기 발생기 및 이 증기 발생기가 이용된 혼합기{STEAM GENERATOR AND MIXER USING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 증기 발생기의 제1 실시형태를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 유리체의 사시도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 히터부를 도시한 도면으로서, (a)는 히터 형성면측에서 본 도면, (b)는 (a)의 I-I 단면도이다.

도 4는 히터부의 주요부 단면도이다.

도 5는 카본 와이어 발열체를 도시한 도면이다.

도 6은 히터부의 밀봉 단자부의 주요부 단면도이다.

도 7은 히터부의 밀봉 단자부의 핀칭 시일의 상태를 도시하는 사시도이다.

도 8은 도 1에 도시한 실시형태의 개략적인 종단면도이다.

도 9는 확산판을 도시하는 정면도 및 측면도이다.

도 10은 도 1에 도시한 제1 실시형태에 있어서의 증발부의 변형예를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

도 11은 제1 실시형태의 제조방법을 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 12는 본 발명에 따른 증기 발생기의 제2 실시형태를 도시한 도면으로서, (a)는 (b)의 I-I 단면도, (b)는 종단면도이다.

도 13은 본 발명에 따른 증기 발생기의 제3 실시형태를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

도 14는 도 14에 도시한 제3 실시형태의 변형예를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

도 15는 본 발명에 따른 증기 발생기의 제4 실시형태를 도시하는 개략적인 측면도이다.

도 16은 본 발명에 따른 증기 발생기의 제5 실시형태를 도시하는 개략적인 측면도이다.

도 17은 증기 발생기의 제6 실시형태를 도시하는 단면도로서, (a)는 히터부의 주요부 단면도, (b)는 카본 와이어 발열체를 2개 넣은 경우를 도시하는 히터부의 주요부 단면도이다.

도 18은 본 발명에 따른 증기 발생기의 제7 실시형태를 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 19는 본 발명에 따른 증기 발생기의 제8 실시형태를 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 20은 증기 발생기의 제9 실시형태를 도시한 도면으로서, (a)는 히터부를 도시하는 개략적인 사시도, (b)는 변형예를 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 21은 본 발명에 따른 혼합기의 제1 실시형태를 나타낸 사시도이다.

도 22는 도 21에 나타내어진 실리카 유리체의 사시도이다.

도 23은 도 21에 나타내어진 히터부를 도시한 도면으로서, (a)는 히터 형성 면측에서 본 도면, (b)는 (a)의 I-I 단면도이다.

도 24는 도 21에 도시한 실시형태의 개략적인 종단면도이다.

도 25는 혼합부의 변형예를 도시하는 단면도이다.

도 26은 확산판을 도시하는 정면도 및 측면도이다.

도 27은 도 21에 도시한 혼합기의 제1 실시형태에 있어서의 증발부의 변형예를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

도 28은 본 발명에 따른 혼합기의 제2 실시형태를 도시한 도면으로서, (a)는(b)의 I-I 단면도, (b)는 종단면도이다.

도 29는 본 발명에 따른 혼합기의 제3 실시형태를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

도 30은 도 29에 도시한 제3 실시형태의 변형예를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

도 31은 본 발명에 따른 혼합기의 제4 실시형태를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

도 32는 본 발명에 따른 혼합기의 제5 실시형태를 도시하는 개략적인 측면도이다.

도 33은 본 발명에 따른 다른 실시형태를 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 34는 종래의 증기 발생기(스팀 흡인기)를 도시하는 개략적인 구성도이다.

도 35는 종래의 배출 가스 정화 장치를 도시하는 개략적인 구성도이다.

본 발명은 증기 발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단시간에 증기를 발생시킬 수 있는 증기 발생기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 증기 발생기를 이용한 혼합기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 원료와 증기를 혼합함으로써 혼합 가스를 생성하는 혼합기에 관한 것이다.

증기 발생 장치는, 예컨대 수증기의 토출을 이용하여 액체를 빨아올려 분무하는 스팀식 흡입기, 또는 후술하는 배출 가스 정화 장치 등에 이용되고 있다.

우선, 스팀식 흡입기에 이용되고 있는 증기 발생 장치에 관해서 설명한다. 이런 유형의 스팀식 흡입기는 스팀을 토출하는 노즐을 설치하는 동시에, 액체 탱크 내의 액 내에 일단을 넣은 흡상관의 상단을 상기 노즐 부근에 배치하고 있다. 그리고, 물을 가열하여 스팀을 발생시키고 이 스팀을 노즐로부터 토출시키면, 액체는 스팀의 토출에 따라 흡상관으로부터 빨아올려져 스팀의 흐름을 타고 분무된다.

이 경우, 가열을 시작하고 나서 스팀이 발생하여 분무가 시작될 때까지의 시간을 줄이기 위해서, 급수 탱크 내의 물을 직접 가열하는 것이 아니라, 소용량의 가열실을 별도로 설치하고, 급수 탱크 내의 물의 일부를 가열실로 유도하여, 여기서 스팀을 발생시키고 있다.

보다 구체적으로 설명하기 위해서 일례를 들어 설명한다. 예컨대, 일본 특허 공개 2000-126296호 공보에서 제안되고 있는 스팀 흡인기를, 도 34에 기초하여 설명한다.

도면에서 부호 101은 급수 탱크부, 부호 103은 히터(102)가 벽면에 배치된 가열실이며, 액체 공급 탱크부(101)의 바닥부와 가열실(103)의 바닥부가 도수관로(104)에 의해 연통하고 있다. 또한, 가열실(103)의 상부 공간과 액체 공급 탱크부(101)의 상부 공간은 스팀 통과 구멍(도시 생략)으로 연통하고 있어, 가열실(103)에서 발생하여 액체 공급 탱크부(101)의 상부 공간으로 유입된 스팀은 노즐(105)을 향하도록 구성되어 있다.

또한, 도면에서 부호 106은 일단이 액체 탱크 내에 위치하는 흡상관, 부호 107은 액체 공급 탱크부(101) 내의 스팀압이 상승했을 때에 열려 압력을 해제시키는 릴리스 밸브, 부호 108은 액체 공급 탱크부(101)의 상단 개구를 닫고 있는 속덮개이다.

이 스팀 흡인기에 있어서는, 액체 공급 탱크부(101)에서 가열부(103)로 물이 공급되고, 이 가열부(103)에서 발생한 수증기는 액체 공급 탱크부(101)의 상부 공간으로 유입된다. 그 후, 상기 수증기는 액체 공급 탱크부(101)의 상부 공간에서 노즐(105)로 공급되어 노즐(105)로부터 토출된다. 이로써, 흡상관(106)의 상단부가 부압이 되어, 액체가 흡상관(106)으로부터 빨아올려지고 스팀의 흐름을 타고 분무된다.

그런데, 이 스팀 흡인기에 이용되고 있는 증기 발생 장치는 대개 철, 알루미늄 등의 금속으로 구성되기 때문에, 히터(102)로부터의 열이 몸체(케이싱)로 빠져나가서, 가열부(103) 내의 물을 유효하게 가열할 수 없어, 열효율이 나쁘고, 더구나 급격한 가열을 할 수 없었다. 그 때문에, 가열을 시작하고 나서 스팀이 발생하 고 분무가 시작될 때까지의 시간이 길다고 하는 과제를 여전히 불식시키지 못하고 있다.

또한, 상기 증기 발생 장치에서는 가열실(103)의 벽면에 히터(102)를 배치하여, 물을 직접 가열하는 식으로 구성되어 있다. 그 때문에, 누수를 방지하기 위해서, 히터(102)와 벽면 사이에 O링(109) 등의 부재를 설치할 필요가 있어, 사용 시간에 따라 유지 보수가 필요하였다.

또한, 상기 증기 발생 장치에서는, 액체 공급 탱크부(101)와 가열실(103)을 파이프로 접속하고, 가열실(103)의 상부 공간과 급수 탱크의 상부 공간은 스팀 통과 구멍으로 연통시키며, 액체 공급 탱크부(101)와 노즐을 파이프로 접속하고 있다. 그 때문에, 장치 전체가 복잡하게 되어, 제조 비용이 커진다고 하는 과제가 있었다.

또한, 증기 발생 장치는 배출 가스 정화 장치에서도 이용되고 있으며, 이어서 배출 가스 정화 장치를 예로 들어 설명한다. 예컨대, 일본 특허 공개 평5-272331호 공보에는 도 35에 도시한 바와 같이 디젤 엔진(150) 배기관의 도중에 배치되는 NOx 환원 촉매(151)와, NOx 환원 촉매(151)의 상류측에서 배기관(153)에 배치되는 환원제 피드 노즐(154)과, 환원제 피드 노즐(154)에 접속되는 환원 가스 발생기(155)와, 고체 요소(尿素)(156)를 환원 가스 발생기(155)에 공급하는 요소 공급 장치(157)와, 공기를 환원 가스 발생기(155)에 공급하는 공기 공급 장치(158)를 구비한 배출 가스 정화 장치가 개시되어 있다.

이 배출 가스 정화 장치에 있어서는, 공기 공급하에 고체 요소(156)를 열분 해함으로써 환원 가스를 발생시키고, 그 환원 가스를 NOx 환원 촉매(151)의 상류의 배출 가스 유로에 공급한다.

즉, 상기 환원 가스 발생기(155)는 상기 증기 발생기에 해당하며, 환원 가스와 공기를 혼합하는 점에서 보면 혼합기이다.

더욱 구체적으로 설명하면, 환원 가스 발생기(155)는 외측 케이싱(159), 공기 입구(160) 및 환원 가스 출구(161)를 구비하고 외측 케이싱(159) 내에 동심원적으로 배치되는 노통(爐筒)(162)과, 이 노통(162)의 주위에 배치된 전기 히터(163)로 구성되어 있다.

또한, 요소 공급 장치(157)는 탱크(164)와 스크류 피더(165)로 구성되어 있다. 이 탱크(164)는 상단에 입구(166)를 하단에 출구(167)를 각각 구비한 호퍼형으로 제작되며, 미리 분쇄된 고체 요소(156)가 충전되어 있다. 또한, 상기 스크류 피더(165)는 스크류 케이스(168), 이 스크류 케이스(168) 내에 배치된 스크류(169) 및 모터(170)로 구성되어 있다. 또한, 상기 공기 공급 장치(158)는 배관(171)에 의해 노통(162)의 공기 입구(160)에 접속된 에어 탱크(172)와, 에어 탱크(172)에 접속된 공기 압축기(도시 생략)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 환원 가스(열분해 가스) 발생 장치에서는, 스크류(169)를 회전시켜 탱크(164)에서 노통(162) 내로 분말형의 고체 요소(156)를 공급한다. 한편, 상기 노통(162) 내는 전기 히터(163)에 의해 가열되는 동시에, 에어 탱크(172)로부터 공기가 공급된다.

그 결과, 고체 요소(156)는 열분해되어 환원 가스로 되고, 공급된 공기에 의 해서 환원제 피드 노즐(154)로 반송된다.

그런데, 상기 정화 장치에 이용되고 있는 환원 가스 발생기(혼합기)에서는, 노통 내부에 고체 요소를 공급하여, 노통 내부에서 가열하는 식으로 구성되어 있다. 그 때문에, 노통 내부에서 고체 요소를 급격히 가열하지 않으면 안되어, 대형 히터를 이용하여야 한다고 하는 기술적 과제가 있었다.

또한, 상기 열분해 가스(환원 가스)를 생성하여 반송하기 위해서, 공기 공급 장치가 이용되고 있지만, 공기의 공급에 의해서 노통 내부 온도가 저하되어, 열효율이 나쁘다고 하는 기술적 과제가 있었다.

더욱이, 상기 정화 장치에 이용되고 있는 환원 가스 발생기(혼합기)와, 요소 공급 장치와, 공기 공급 장치는 각각이 별개로 형성되어, 요소는 스크류 피더에 의해 공기는 에어 탱크에 의해 공급되도록 구성되어 있다. 그 때문에, 장치 전체가 대형화된다고 하는 기술적 과제가 있었다.

게다가, 상기 정화 장치에서는 환원 가스를 배기 통로로 압송하는 수단으로서 가압 공기를 이용하고 있는데, 이 가압 공기를 저류(貯留)하기 위한 에어 탱크나 압축기 등의 기기가 필요하게 되어, 장치가 대형화 및 복잡화되고, 차량에 탑재하기가 곤란하라고 하는 기술적 과제가 있었다.

덧붙여 말하면, 고체 요소가 열분해되어 생성되는 암모니아에 의해서, 노통 등이 부식되는 일이 있었다. 이것을 해결하기 위해서 노통의 내부를 테플론(등록상표) 코팅하는 것을 생각할 수 있지만, 추가적인 공정이 필요하여, 고가가 된다고 하는 기술적 과제가 있었다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 증기를 안정적으로 그리고 고효율로 공급할 수 있으며, 더구나 단시간에 증기를 발생시킬 수 있고, 또한 구성이 간소화되어, 유지 보수가 용이한 증기 발생기를 제공하는 것을 제1 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 증기 발생기를 이용하여, 소형이며 열효율이 좋고 효율적으로 혼합 가스(열분해 가스를 포함함)를 생성할 수 있으며 내식성이 우수한 혼합기를 제공하는 것을 제2 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명에 따른 증기 발생 장치는, 액체를 저류하는 액체 탱크부와, 상기 액체 탱크부에 직접 접속되어 상기 액체 탱크부에서 공급된 액체를 가열하고 증기를 생성하는 증발부와, 상기 증발부에 직접 접속되어 상기 증발부에 의해서 생성된 증기를 저류하는 증기 저류부와, 상기 증기 저류부와 직접 접속되어 상기 증발부에 의해서 생성된 증기를 외부로 도출(導出)하는 도출로와, 상기 액체 탱크부에 접속되어 상기 액체 탱크부에 액체를 공급하는 액로(液路)와, 상기 증발부의 일측면에 설치되어 적어도 증발부를 가열하는 히터부를 구비하며, 상기 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 도출로 및 액로는 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 증기 발생기에 있어서는, 상기 액체 탱크, 증발부, 증기 저류부, 도출로 및 액로는 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체 내에 형성되고, 또한 파이프(배관) 등을 이용하지 않고서 액체 탱크와 증발부가 직접 접속되며, 증발부와 증기 저류부가 직접 접속되어 있다. 이와 같이 파이프(배관)가 이용되고 있지 않기 때문에, 장치 전체를 간략화할 수 있는 동시에, 열 용량을 작게 할 수 있다.

그 결과, 소형의 히터라도 급격한 가열을 할 수 있어, 가열이 시작되고 나서 스팀이 발생하여 분무가 시작될 때까지의 시간을 보다 짧게 할 수 있다.

여기서, 상기 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체는 유리체인 것이 바람직하고, 상기 하나의 물체는 투명한 유리체, 붕규산 유리체, 소다 유리체인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 투명한 실리카 유리체인 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체가 유리체로 이루어지는 경우에는 히터부에 의한 열전도 및 복사열에 의한 가열이 가능하게 되어, 열효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 유리체는 저열용량이므로, 고속으로 온도를 올리고 내릴 수 있는 동시에, 급격한 온도 변화에 대하여 파손 등을 방지할 수 있다. 더욱이 내식성이 우수하여, 저렴하게 제조할 수 있다.

또한, 상기 증발부의 횡단면적은 열효율의 관점에서, 액체 탱크부의 횡단면적보다 작고, 액체 탱크부측에서 증기 저류부측을 향하여 서서히 횡단면적이 넓어지는 식으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증발부와 액체 탱크부에 걸쳐서 다공질체가 마련되어 있는 것이, 증발부로의 원활한 물 공급 및 범핑(bumping) 방지의 관점에서 바람직하다. 또한, 산화 방지의 관점에서, 상기 다공질체는 수중에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도출로의 종단면 형상이, 외부를 향해서 서서히 넓어지는 사다리꼴 형상으로 형성되는 동시에, 상기 도출로 중에 확산판이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 히터부는 카본 와이어 발열체가 유리판 속에 봉입된 히터인 것이 바람직하다. 또한, 카본 와이어 발열체가 유리판 속에 봉입되어 있기 때문에, 카본의 산화를 방지할 수 있다.

또한, 상기 히터부는 카본 와이어 발열체가 수납되는 홈이 형성된 제1 유리판과, 상기 홈을 덮는 제2 유리판을 융착시킴으로써, 카본 와이어 발열체를 유리판 속에 봉입하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 카본 와이어 발열체를 유리판 속에 용이하게 봉입할 수 있다.

본 발명의 증기 발생기에 있어서, 상기 유리체에 대하여 상기한 히터부를 설치함으로써, 상기 카본 와이어 발열체 및/또는 상기 다공질체 이외의 발생기 구성체를 유리 단일 재료로 할 수 있어, 매우 높은 급속한 온도의 승강이 실현된다. 또한 부품수를 적게 할 수 있고, 고강도의 증기 발생기로 할 수 있다.

또한, 상기 히터부는 상기 카본 와이어 발열체의 배선 패턴을 높은 자유도로 변경할 수 있기 때문에, 배선 밀도나 혹은 카본 와이어 발열체의 개수, 굵기를 부분적으로 변화시킴으로써 원하는 부분만을 국부적으로 가열할 수 있게 된다.

상기 히터부는 상기 유리체와 별개의 부재로서 설치함으로써, 상기 유리체를 고농도 약액 혹은 공소(空燒) 등, 과잉 조건하에서의 세정이 용이하게 되어, 항상 고순도, 동일 조건하에서의 원료와 수증기의 혼합이 가능하게 된다.

더욱이, 상기 유리체에 대하여, 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부 및 도출로를 오목부로 하여 형성하고, 카본 와이어 발열체가 유리판 속에 봉입된 히터부로 상기 오목부의 개구면을 덮어, 상기 유리체의 측면에 히터부의 유리판을 융착함으로써 상기 유리체와 히터부를 일체화하여, 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부 및 도출로를 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 액체 탱크부 등의 각 부를 오목부로 형성하기 때문에, 각 부를 유리체에 대하여 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 각 부분을 별개의 부재로 형성한 경우에, 필요한 별개 부재 각 부분을 연결시키는 접속관 혹은 접속을 위한 각종 비품이 불필요하다. 또한, 상기 유리체와 히터부의 유리판을 융착에 의해서 일체화함으로써, 단순하고 소형화된 증기 발생기로 할 수 있다.

또한, 적어도 상기 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부 및 도출로가 형성된 유리체와, 상기 유리체의 측면에 설치된 히터부가 단열재로 포위되어, 금속 케이스 내에 수납되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 열효율이 보다 향상되는 동시에, 파손 등을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명에 따른 혼합기는, 액체를 저류하는 액체 탱크부와, 상기 액체 탱크부에 직접 접속되어 상기 액체 탱크부에서 공급된 액체를 가열하고 증기를 생성하는 증발부와, 상기 증발부에 직접 접속되어 상기 증발부에 의해서 생성된 증기를 저류하는 증기 저류부와, 상기 액체 탱크부에 접속되어 상기 액체 탱크부에 액체를 공급하는 액로를 구비하며, 상기 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부 및 액로가 실리카 유리체 내에 형성되어 있는 증기 발생기가 이용된 혼합기에 있어서, 상기 원료를 가열하는 원료 가열부와, 상기 증기 저류부로부터의 증기와 원료를 혼합하여 혼합 가스를 생성하는 혼합부와, 상기 혼합 가스를 외부로 도출하는 도출로가 형성되고, 상기 실리카 유리체의 측면에, 상기 증발부와 원료 가열부를 가열하는 히터부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는, 상기 히터부의 가열 기능과; 상기 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 원료 가열부, 혼합부 및 혼합 가스 도출로를 일체로 구비하는 실리카 유리체에 의해서, 액체 혹은 고체로 이루어지는 원료를 원료 가열부에서, 액체 원료를 가열하거나, 혹은 고체 원료를 가열하여 액화하여, 이것과 액체 탱크부에 저류된 액체를 증발부에서 가열함으로서 생성된 증기를 혼합부에서 혼합한 혼합 가스를 도출부를 통해 도출하는 기능을 갖기 때문에, 내식성이 우수하고, 소형이며 열효율이 좋은 혼합기를 얻을 수 있다.

한편, 상기 혼합 가스는 원료 및 증기를 포함하는 혼합 가스, 혹은 증기에 의한 원료의 열분해 가스를 포함하는 혼합 가스가 모두 포함되는 것이다.

여기서, 상기 액체로서 물을 저류하는 액체 탱크부와, 상기 증발부와 연통하여 상기 증발부에 의해서 생성된 수증기를 저류하는 증기 저류부를 구비하고, 상기 혼합부에 있어서, 상기 증기 저류부로부터의 수증기와 원료를 혼합하여, 혼합 가스를 생성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증발부와 연통하여 상기 증발부에 의해서 생성된 수증기를 저류 하는 증기 저류부와, 상기 증기 저류부에서 혼합부로 연결되는 수증기 공급로와, 상기 증기 저류부에서 원료 가열부로 연결되는 수증기 공급로를 구비하여, 상기 원료 가열부에 수증기를 공급하는 동시에, 상기 혼합부에 있어서, 상기 증기 저류부로부터의 수증기와 원료를 혼합하여, 혼합 가스를 생성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 증기 저류부에 저류되어 있는 수증기의 일부를 상기 원료 가열부에 공급하도록 구성되어 있기 때문에, 원료의 점성을 저감하여, 유동성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 혼합부에 있어서의 원료의 분산성이 증대되고, 수증기와의 보다 균일한 혼합이 촉진된다.

더욱이, 상기 증기 저류부에서 원료 가열부로 연결되는 수증기 공급로 중에 다공질체를 배치한 것이 바람직하다.

이와 같이, 수증기 공급로 중에 다공질체가 배치되어 있기 때문에, 원료의 수증기 공급로 속으로의 침입을 방지할 수 있다. 또한, 원료 가열부의 원료에 대한 수증기의 분산 효과를 향상시킬 수 있어, 원료를 보다 균일한 점성으로 할 수 있다.

또한, 상기 실리카 유리체 내에, 원료를 수납하는 원료 수납부가 설치되고, 상기 원료 수납부의 하부에 원료를 가열하는 원료 가열부가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 혼합부로의 원료 공급을 보다 원활하게 할 수 있다.

또한, 상기 증기 저류부에서 혼합부로 연결되는 수증기 공급로와, 상기 원료 가열부에서 혼합부로 연결되는 원료 공급로의 접속부에 있어서, 상기 수증기 공급로가 원료 공급로에 대하여, 0°내지 45°의 각도로서 접속되어 있는 것이 바람직하다.

이 각도로 함으로써, 상기 수증기 공급에 의한 원료의 충분한 흡인 효과를 얻을 수 있어, 혼합부에 있어서의 양호한 혼합을 할 수 있다.

한편, 상기 증기 저류부에서 혼합부로 연결되는 수증기 공급로와, 상기 원료 가열부에서 혼합부로 연결되는 원료 공급로와의 접속부는, 상기 수증기 공급로가 원료 공급로의 외주를 덮는 이중관 구조로 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 양자는 0°의 각도로 접속되게 된다.

이로써, 상기 수증기 공급에 의한 원료의 흡인 효과가 더 높아지고, 수증기와 원료의 혼합 혹은 열분해를 동반하는 혼합을 보다 효과적으로 행할 수 있다.

또한, 상기 히터부는 카본 와이어 발열체가 실리카 유리판 속에 봉입된 히터로서, 실리카 유리체에 대하여, 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 원료 가열부, 혼합부 및 도출로를 오목부로 하여 형성하고, 상기 히터부의 실리카 유리판을 상기 실리카 유리체에 융착하여 상기 오목부의 개구면을 덮음으로써, 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 원료 수납부, 원료 가열부, 혼합부 및 도출로가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 히터부는 카본 와이어 발열체가 실리카 유리판 속에 봉입된 히터이므로, 카본의 산화를 방지할 수 있다.

또한, 상기 실리카 유리체에 대하여, 이러한 히터부를 설치함으로써, 상기 카본 와이어 발열체 혹은/또는 상기 다공질체 이외의 혼합기 구성체가 실리카 유리 단일 재료로 이루어져, 매우 높은 급속한 온도의 승강이 실현된다. 또한, 부품수 를 적게 할 수 있고, 고강도의 혼합기로 할 수 있다.

또한, 상기 히터부는 상기 카본 와이어 발열체의 배선 패턴을 높은 자유도로 변경할 수 있기 때문에, 배선 밀도나 혹은 카본 와이어 발열체의 개수, 굵기를 부분적으로 변화시킴으로써 원하는 부분만의 국부적인 가열이 가능해진다.

상기 히터부는 상기 실리카 유리체와 별개의 부재로 하여 마련함으로써, 상기 실리카 유리체를 고농도 약액 혹은 공소 등의 과잉 조건하에서의 세정이 용이하게 되어, 항상 고순도, 동일 조건하에서의 원료와 수증기의 혼합이 가능해진다.

더욱이, 액체 탱크부 등의 각 부분을 오목부로 형성하기 때문에, 각 부분을 실리카 유리체에 대하여 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 각 부분을 별개의 부재로 형성한 경우에 필요한 별개 부재의 각 부분을 연결시키는 접속관 혹은 접속을 위한 각종 비품이 불필요하며, 상기 실리카 유리체와 상기 히터부의 실리카 유리판을 융착에 의해서 일체화함으로써, 단순하고 소형화된 혼합기로 할 수 있다.

또한, 상기 히터부의 카본 와이어 발열체가, 적어도 상기 증발부, 증기 저류부 및 원료 가열부의 측면에 위치하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 적어도 상기 세개 부분의 측면에 카본 와이어 발열체를 배치함으로써, 보다 효율적으로 또한 고정밀도로 혼합 가스의 생성을 제어할 수 있다.

또한, 적어도 상기 액체 탱크부, 증발부, 원료 가열부, 혼합부 및 도출로가 형성된 실리카 유리체와, 상기 실리카 유리체의 측면에 설치된 히터부가 단열재로 포위되어, 금속 케이스 내에 수납되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되어 있기 때문에, 열효율이 향상되는 동시에, 파손 등을 방 지할 수 있다.

더욱이, 상기 원료는 고체 요소이며, 상기 혼합 가스는 열분해 가스인 암모니아를 포함하는 가스인 것이 바람직하며, 배출 가스 장치에 있어서의 혼합기로서 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 증기 발생 장치에 관해서, 제1 실시형태를 도 1 내지 도 11에 기초하여 설명한다. 한편, 도 1은 본 발명에 따른 증기 발생 장치의 제1 실시형태를 나타낸 사시도, 도 2는 도 1에 나타낸 유리체의 사시도, 도 3은 도 1에 나타낸 히터부를 도시한 도면으로서, (a)는 히터 형성면측에서 본 도면, (b)는 I-I 단면도이다. 도 4는 히터부의 주요부 단면도, 도 5는 카본 와이어 발열체를 도시한 도면, 도 6은 히터부의 밀봉 단자부의 주요부 단면도, 도 7은 히터부의 밀봉 단자부의 핀칭 시일 상태를 도시하는 사시도이다. 또한, 도 8은 도 1에 도시한 실시형태의 개략적인 종단면도, 도 9는 확산판을 도시하는 정면도 및 측면도, 도 10은 도 1에 도시한 실시형태의 개략적인 종단면도, 도 11은 제1 실시형태의 제조 방법을 도시하는 개략적인 사시도이다.

또한, 이 실시형태 및 이 실시형태 이후의 실시형태에서는, 액체로서 물을 이용하여, 수증기를 발생시키는 경우에 관해서 설명한다.

도 1의 부호 A는 유리체(10) 및 히터부(20)로 이루어지는 증기 발생기이다. 이 유리체(10) 내에는 물을 저류하는 액체 탱크부(1)와, 상기 액체 탱크부(1)와 직접 접속되어 상기 액체 탱크부(1)로부터 공급된 물을 가열하고 수증기를 생성하는 증발부(2)가 형성되어 있다. 또한, 상기 유리체(10) 내에는 상기 증발부(2)와 직 접 접속되어, 상기 증발부(2)에 의해서 생성된 수증기를 저류하는 증기 저류부(3)가 형성되어 있다.

상기 증발부(2)의 횡단면적은 액체 탱크부(1)의 횡단면적보다 작게 형성되어 있다. 이와 같이 상기 증발부(2)가 작은 횡단면적으로 형성되어 있기 때문에, 가열효율이 향상되어, 가열후 조기에 수증기를 발생시킬 수 있다.

또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 증발부(2)의 측벽(2a)을 경사면으로 하여, 액체 탱크부(1)측에서 증기 저류부(3)측을 향하여 서서히 횡단면적이 넓어지는, 즉 종단면 형상이 사다리꼴 형상이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 액체 탱크부(1)와 접하는 증발부(2)의 횡단면적을 보다 작게 형성함으로써, 액체 탱크부(1) 내의 물과 증발부(2)의 물의 대류가 억제되어, 보다 용이하게 그리고 보다 효율적으로 수증기를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 증기 저류부(3)의 일측단부(3a)는 원호형으로 형성되어, 증기 저류부(3)에 저류된 수증기가 고이는 일없이, 증기 저류부(3)의 타단부 상면에 형성된 도출구(3b)로 수증기를 유도할 수 있다.

이 증기 저류부(3)는 수증기압의 변동을 억제하기 위해서 설치된 것으로, 액체 탱크부(1) 내의 수량의 변동 및 발생하는 수증기량의 변동에 의한, 수증기압 변동을 억제하는 것이다.

또한, 상기 유리체(10) 내에는 상기 증기 저류부(3)의 도출구(3b)에서 도출된 수증기를 외부로 유도하는 도출로(4)가 형성되어 있다. 이 도출로(4)는 원호형으로 굽은 부분(4a)과, 외부를 향하여 서서히 넓어지는 확산부(4b)로 나뉜다.

상기한 종래의 흡상관에 해당하는 흡상관(B)을, 도 1, 도 2 및 도 8에 가상선으로 나타낸 바와 같이, 상기 원호형부(4a)에서 확산부(4b)로 이행하는 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 이 위치에 상기 흡상관(B)을 배치함으로써, 빨아올린 액체와 수증기를 보다 혼합, 확산시킬 수 있다. 한편, 상기 확산부(4b)를 설치하지 않고서, 도출로(4)를 동일 단면적으로 형성하여, 그 도출로의 종단에 노즐을 설치하고, 그 근방에 흡상관을 설치하더라도 좋다.

상기 유리체(10)는 투명한 유리체, 붕산 유리체, 소다 유리체인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 투명한 실리카 유리체인 것이 바람직하다.

이와 같이 유리체(10)로 구성되어 있기 때문에, 히터부(20)에 의한 열전도 및 복사열에 의한 가열이 가능하게 되어, 열효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 유리는 저열용량이기 때문에, 온도를 고속으로 승강할 수 있는 동시에, 급격한 온도 변화에 대하여 파손 등을 방지할 수 있다. 더욱이 내식성이 우수하고, 저렴하게 제조할 수 있다. 특히, 실리카 유리는 다른 유리에 비해 카본 와이어 발열체와의 고온시 접촉에 있어서의 우수한 내식성, 내고온변형성, 내약품성 등이 우수하기 때문에 바람직하다.

또한, 상기 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3) 및 도출로(4)가 하나의 물체 내에 형성되고, 더구나 파이프(배관) 등을 이용하지 않고서, 액체 탱크부(1)와 증발부(2)가 직접 접속되고, 증발부(2)와 증기 저류부(3)가 직접 접속되어 있다. 즉, 각 부의 접속에 파이프(배관)가 이용되고 있지 않기 때문에, 장치 전체를 간략화할 수 있는 동시에, 열 용량을 작게 할 수 있다.

또한, 도 8에 기초하여 상기 흡상관(B)과 증기 저류부(3)에서부터 도출로(4) 접속부에 관해서 설명한다.

상기 접속부에 있어서, 상기 도출로(4)는 흡상관(B)에 대하여, 0°(양자가 병행)에서부터 45°의 각도(θ)로 접속되는 것이 바람직하다. 이러한 접속 각도로 형성되어 있는 경우에는, 수증기가 원호형부(4a)에서 확산부(4b)로 이행할 때, 흡상관(B)의 출구 근방에 부압이 생겨, 흡상관 내의 액체는 흡인되면서 도출되어, 양자가 혼합된다.

한편, 상기 도출로(4)가 흡상관(B)에 대하여 45°를 넘는 각도(θ)로 형성되어 있는 경우에는, 상기한 액체의 흡인 효과를 얻을 수 없다. 바람직하게는, 상기 도출로(4)가 흡상관(B)에 대하여 5°내지 20°의 각도(θ)로 형성되어 있는 것이 좋다.

또한, 상기 도출로(4) 중에는 도 9에 도시한 바와 같이 확산판(36)을 설치하는 것이 바람직하다. 이 확산판(36)에는 수증기가 통과하는 관통 구멍(36a)이 형성되는 동시에, 지지부(36b)에 의해서 도출로(4)의 측벽에 고정되어 있다. 이 확산판(36)은 유리에 의해 형성하여 상기 도출로(4)의 측벽에 융착에 의해 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 이 유리체(10)에는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 액체 탱크부(1)에 물을 공급하기 위한 파이프(5) 및 이 파이프(5)와 액체 탱크부(1)를 연결하는 액로(10a)가 마련되어 있다. 상기 파이프(5)는 유리체(10)의 측면에서부터 돌출되어 물 공급원(도시 생략)에 접속되어 있다. 또한, 액로(10a)는 유리체(10) 중에 형성되어 있다.

또한, 상기 증기 저류부(3)의 도출구(3b)의 상측에는 열전쌍이 삽입되는 열전쌍 삽입용 구멍(10b)이 형성되어 있다. 이 열전쌍에 의한 온도의 측정 결과에 기초하여, 증발부(2) 등이 소정 온도가 되도록 후술하는 히터부(20)(카본 와이어 발열체(21))에의 공급 전압을 제어하는 것이다.

상기한 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 도출로(4) 및 열전쌍 삽입 구멍(10b)은, 도 2에 도시한 바와 같이 유리체(10)에 대하여 오목부로서 형성하여 형성되어 있다.

그리고, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 오목부의 개구면을 후술하는 히터부(20)로 덮음으로써, 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 도출로(4) 및 열전쌍 삽입 구멍(10b)으로서 형성된다.

이어서, 히터부(20)에 관해서 설명한다.

이 히터부(20)는 도 1, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 카본 와이어 발열체(21)가 유리판 중에 봉입된 히터이다. 즉, 카본 와이어 발열체(21)가 수납되는 홈(22a)이 형성된 제1 유리판(22)과, 상기 홈(22a)을 덮는 제2 유리판(23)을 융착함으로써, 카본 와이어 발열체(22a)를 유리판 중에 봉입하고 있다.

또한, 상기 카본 와이어 발열체(21)는 사행(蛇行)하며, 하나의 평면상(동일 평면상)에 배치되어 있다. 더욱이, 상기 카본 와이어 발열체(21)는 밀봉 단자부(24)에 있어서, 전력을 공급하는 외측 접속선(25)과 접속되어 있다.

상기 제1 유리판(22), 제2 유리판(23)은 투명한 유리체, 붕규산 유리체, 소 다 유리체인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 투명한 실리카 유리체인 것이 바람직하다.

이와 같이 유리판으로 구성되어 있기 때문에, 열전도 및 복사열에 의한 가열이 가능하게 되어, 열효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 유리는 저열용량이기 때문에, 고속으로 온도를 올릴수 있는 동시에, 급격한 온도 변화에 대하여 파손 등을 방지할 수 있다. 더욱이 내식성이 우수하며, 저렴히 제조할 수 있다.

특히, 실리카 유리가, 다른 유리에 비해서 카본 와이어 발열체와의 고온시 접촉에 있어서의 내식성, 내고온변형성, 내약품성 등에 있어서 우수하기 때문에, 바람직하다.

이 히터부(20)는 도 1에 도시한 바와 같이 유리체(10)의 측면에 대하여 융착되어, 상기 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 도출로(4) 및 열전쌍 삽입 구멍(10b)을 형성하는 오목부를 막는 동시에, 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3) 및 도출로(4)를 가열하도록 구성되어 있다.

상기 카본 와이어 발열체(21)는 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3) 및 도출로(4)를 가열하도록 구성되는데, 각 부위에서 필요로 되는 온도가 다르다. 그 때문에, 고온이 필요한 부분에 대해서는 상기 카본 와이어 발열체(21)가 빽빽하게 형성되고, 저온이어도 되는 부분에 대해서는 상기 카본 와이어 발열체(21)가 성기게 형성된다.

예컨대, 증발부(2)의 온도가 100℃일 때 증기 저류부(3)는 130℃∼150℃로 가열되도록, 형성 패턴을 가지고 카본 와이어 발열체(21)가 배치되어 있다.

더욱이, 이 카본 와이어 발열체(21)에 관해서 도 5에 기초하여 설명하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 카본 와이어 발열체(21)는 카본 섬유를 묶은 섬유 다발을 복수 라인 엮어 올려 이루어지는 편끈 또는 꼰끈으로 구성되어 있다.

카본 와이어 발열체(21)로서는 직경 5 내지 15 ㎛ 정도의 카본 단섬유, 예컨대 직경 7 ㎛의 카본 단섬유를 약 800 내지 3500 가닥 정도 묶인 섬유 다발을 10 다발 정도 이용하여 직경 1.0∼2.5 mm의 편끈 혹은 꼰끈 형상으로 엮은 것이 적합하다.

또한, 이 카본 와이어 발열체(21)의 뜨기 스팬은 2 내지 5 mm 정도가 바람직하고, 또한 카본 와이어 발열체(21) 표면에 있어서의 카본 단섬유의 플러프(21a)는 길이가 0.5 내지 2.5 mm 정도이다.

이와 같이, 카본 단섬유의 플러프(21a)가 형성되고, 실질적으로 이 플러프(21a)에 의해서 유리 부재와 접촉하기 때문에, 카본 와이어 발열체(21)의 본체 부분과의 접촉 면적을 적게 할 수 있어, 실리카(SiO₂)와 카본(C)과의 반응을 최소한으로 하여, 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 발열 성형의 균질성, 내구 안정성 등의 관점 및 먼지 발생을 피한다는 관점에서, 카본 와이어 발열체(21)를 구성하는 카본 단섬유는 고순도인 것이 바람직하며, 카본 단섬유 중에 포함되는 불순물량이 회분(JIS R 7223-1979)으로 하여 10 ppm 이하, 특히, 3 ppm 이하인 것이 바람직하다.

한편, 카본 와이어 발열체(21)의 고유 저항치는 1000℃에서, 10∼20 Ω·m인 것이 바람직하다. 저항이 10∼20 Ω·m이기 때문에 전류를 5A∼15A로 하고, 전압을 100V 정도로 할 수 있다. 이 때문에 전류가 작게 억제되어, 핀칭 시일된 밀봉 단자부에 부담을 주지 않아도 된다. 더욱이, 전압을 109V 이하로 함으로써 전원 장치를 컴팩트하게 할 수 있다.

이러한 카본 와이어 발열체(21)가 이용되는 것은, 예컨대 종래의 금속 히터에 비해서 열용량이 낮기 때문에 급속으로 온도를 승강시킬 수 있기 때문이다. 특히, 증기 발생기(A)가 유리체로 구성되어 있기 때문에, 급속한 온도 승강이 가능하다. 또한, 카본 와이어 발열체(21)의 저항은 금속 히터와 달리 상온에서 높고, 고온으로 되면 낮아지는 경향이 있다. 그 결과, 급속히 온도가 올랐을 때에도 과전류가 흐르지 않으며, 퓨즈가 끊기는 등의 사고를 방지할 수 있다.

더욱이, 카본 와이어 발열체(21)는 카본 단섬유를 짜올린 것이기 때문에 절단되기 어렵고, 여러 가닥 끊어지더라도 저항치에 변화가 없기 때문에, 증기 발생 장치의 히터로서는 적합하다.

이어서, 밀봉 단자부(24)에 대해서, 도 1, 도 3, 도 6 및 도 7에 기초하여 설명한다. 또한, 도 6은 밀봉 단자부(24)의 선단 부분[유리판(22)측]을 나타내고, 도 7은 밀봉 단자부(24)의 후단 부분을 나타내고 있다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 카본 와이어 발열체(21)의 단부를 수용하는 유리관(26)과, 상기 유리관(26)에 압축되어 수용되며 상기 카본 와이어 발열체(21)의 단부를 협지하는 와이어 카본 부재(27)를 구비하고 있다. 이 유리관(26)은 유리관(29)의 내부에 수납되어 있다.

한편, 카본 와이어 발열체(21)의 단부를 협지하는 와이어 카본 부재(27)는 카본 와이어 발열체(21)와 동질의 것이 이용되며, 상기한 카본 와이어 발열체(21)를 2 내지 4의 여러 개 통합하여 다발로 하고, 이 다발을 3 다발 이용하여 와이어 카본 부재(27)로 하고 있다. 상기 카본 와이어 발열체(21)는 이 3개의 균등한 와이어 카본 다발 사이이며, 상기 유리관(26)의 거의 중심에 위치하도록 배치된다.

또한, 밀봉 단자부(24)의 후단 부분은 상기 유리관(26)에 단부가 수용되고, 압축된 와이어 카본 부재(27)에 협지된 전력 공급용의 Mo(몰리브덴)으로 이루어지는 내측 접속선(28)과, 상기 내측 접속선(28)과 전기적으로 접속되는 Mo(몰리브덴)박(30)과, 이 Mo(몰리브덴)박(30)에 전기적으로 접속되는 Mo(몰리브덴)으로 이루어지는 외측 접속선(25)을 구비하고 있다. 그리고, Mo(몰리브덴)박(30)은 상기 유리관(29)에 대하여 소위 핀칭 시일되어 있다.

상기 유리관(29)의 선단 부분은 유리판(22)에 융착되고, 후단 부분은 핀칭 시일되기 때문에, 상기 유리관(29)은 밀폐된다. 한편, 유리관(29)의 내부에는 질소 가스가 충전되어, 카본 와이어 발열체(21) 등의 산화를 억제하고 있다.

또한, 히터부(20)의 카본 와이어 발열체(21)가 봉입된 유리판(22)에는 도 3에 도시한 바와 같이, 반사막 혹은 반사 부재(19)가 마련되어 있다.

즉, 유리체(10)의 배치측과 반대측의 유리판(22)의 측면에, 반사막 혹은 반사 부재(19)가 설치되어 있다. 이 반사막 혹은 반사 부재(19)는 유리판(22)의 측면 전면에 형성하더라도 좋고, 혹은 증발부(2), 증기 저류부(3) 등의 형성 위치에 대응한 위치에만 형성하더라도 좋다.

이와 같이, 반사막 혹은 반사 부재(19)를 설치함으로써, 증발부(2) 등을 효율적으로 가열할 수 있다. 예컨대, Al막, Au막, TiN막, Si막, Al/Al₂O₃다층막, Al/SiO₂ 다층막, Cr/TiN 다층막, Cr/TiN/TiO₂ 다층막 및 Si/SiO₂ 다층막을 반사막으로 할 수 있으며, Al박, Au박을 반사 부재로 할 수 있다.

상기 반사막(19)은 증착, CVD에 의해 유리판(22)의 면 위에 형성할 수 있고, 반사 부재(19)는 점착에 의해 형성할 수 있다. 또한, 상기 반사막(19)의 막 두께는 10 ㎛ 이상, 500 ㎛ 이하가 바람직하다. 10 ㎛ 이하이면 양호한 반사를 할 수 없고, 500 ㎛ 이상이면 막이 박리될 우려가 있기 때문이다.

한편, 반사막(19)을 형성하는 유리판(22)의 표면 거칠기(Ra)는 0.1 ㎛∼500 ㎛인 것이 바람직하다. 표면 거칠기(Ra)가 0.1 ㎛ 이하인 경우에는 반사막이 박리되기 쉽고, Ra가 500 ㎛ 이상인 경우에는 열전도가 악화되기 때문에 바람직하지 못하다.

또한, 상기 반사막 혹은 반사 부재(19)는 유리판(22)의 측면에 오목부를 형성하여, 유리로 덮음으로써 그 내부에 형성하는 것이 바람직하다. 오목부 내에 반사막 혹은 반사 부재(19)를 형성함으로써, 박리, 탈락을 방지할 수 있다.

이어서, 이 증기 발생기(A)의 동작 작용에 관해서 설명한다.

액체 탱크부(1)에는 파이프(5) 및 액로(10a)로부터 물이 소정량 공급되고 있다. 이 상태에서, 카본 와이어 발열체(21)에 전력이 공급되면, 증발부(2)가 가열되어 수증기가 발생한다. 특히, 증발부(2)의 횡단면적이 액체 탱크부(1)보다도 작 기 때문에, 증발부(2)에 있어서 효율적으로 수증기를 발생시킬 수 있다.

이 발생한 수증기는 증기 저류부(3)에 일시 축적되어, 도출구(3b)에서 도출로(4)로 공급된다. 이 때, 상기 카본 와이어 발열체(21)에 의해서 증기 저류부(3), 도출구(3b) 및 도출로(4)를 가열하고 있기 때문에, 수증기의 결로가 억제된다. 한편, 흡상관(B)이 상기 원호형부에서 확산부로 이행하는 위치에 배치되어 있는 경우에는 흡상관(B)으로부터 빨아올린 액체와 수증기를 더 혼합 확산한다.

이어서, 이 증기 발생기(A)의 제조 방법에 관해서, 도 1, 도 2, 도 3, 도 6, 도 7 및 도 11에 기초하여 설명한다.

우선, 유리체(10)에 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b) 및 도출로(4)가 되는 오목부를 형성한다. 또한, 상기 유리체(10)에, 액체 탱크부(1)에 접속되는 액로(10a) 및 이 액로(10a)에 접속되는 파이프(5)를 형성한다. 또한, 열전쌍을 삽입하는 열전쌍 삽입용 구멍(10b)을 형성한다.

한편, 유리판(22)에 카본 와이어 발열체(21)를 수납하는 홈(22a)을 형성하여, 상기 홈(22a)에 상기 카본 와이어 발열체(21)를 배치한다.

그리고, 상기 유리판(22)의 홈 형성면[카본 와이어 발열체(21)를 배치한 면] 및 서로 대치하는 유리판(23)의 면을 경면 가공한다. 또한, 유리체(10)의 오목부 형성면측의 면 및 서로 대치하는 유리판(23)의 면을 경면 가공한다.

그 후, 도 11에 도시한 바와 같이 3가지를 중첩시키고 밀착면이 수평으로 되도록 고온 처리로에 셋트하여, 0.1 kgf/cm²의 하중을 가하면서 1450℃에서 3가지를 융착하여 일체화한다.

융착후, 카본 와이어 발열체(21)의 단부를, 도 6에 도시한 바와 같이 3개의 균등한 와이어 카본 다발[와이어 카본 부재(27)]의 사이와, 상기 유리관(260의 거의 중심에 위치하도록 배치한다. 그 후, 상기 유리관(26)을 유리관(29)에 수납하여, 상기 유리관(29)을 유리판(21)의 배면에 융착, 고정한다.

또한, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 내측 접속선(28)의 일단부를 와이어 카본 다발[와이어 카본 부재(27)] 내에 끼워넣고, 타단부를 Mo박(30)의 일단측에 고정한다. 이 Mo박(30)의 타단측에는 외측 접속선(25)이 고정되어 있다. 그리고, 질소를 흘리면서, 유리관(29)의 단부를 핀칭 시일하고, 유리관(29)의 내부의 압력을 100 torr로 하여 밀봉한다.

마지막으로, 열전쌍을 열전쌍 삽입용 구멍(10b)에 장착하여, 증기 발생기를 완성한다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 실시형태에 따른 증기 발생기(A)에 있어서는, 상기 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출로(3) 및 액로(10a)가, 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체 내에 형성되고, 더구나 파이프 등을 이용하지 않고서 액체 탱크부(1)와 증발부(2)가 직접 접속되며, 또한 증발부(2)와 증기 저류부(3)가 직접 접속되어 있다. 이와 같이, 각 부의 접속에 파이프가 이용되고 있지 않기 때문에, 장치 전체를 간략화할 수 있는 동시에, 열 용량을 작게 할 수 있어, 급격한 가열을 할 수 있다. 그 결과, 가열을 시작하고 나서 스팀이 발생하여 분무가 시작될 때까지의 시간을 보다 짧게 할 수 있다.

특히, 증기 발생기(A)는 유리로 구성되어 있기 때문에, 히터부(20)에 의한 열전도 및 복사열에 의한 가열이 가능하게 되어, 보다 열효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 유리는 저열용량이기 때문에, 고속의 온도 승강이 가능한 동시에, 급격한 온도 변화에 대하여 파손 등을 일으키는 일이 없다. 더욱이 내식성이 우수하고, 저렴하게 제조할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 증기 발생기의 제2 실시형태에 대해서 도 12에 기초하여 설명한다. 한편, 도 12는 단열재와 함께 증기 발생기가 금속 케이스 내에 수납된 상태를 도시한 도면으로서, (a)는 (b)의 I-I 단면도, (b)는 종단면도이다.

이 실시형태는 상기한 제1 실시형태의 증기 발생기를 단열재(37)로 포위한 것이다.

즉, 그라스 울(glass wool), 파이버 플럭스 보드, 다공질 세라믹스 블록, 로크 울 등의 단열재(37)로, 유리체(10) 및 히터부(20)를 포위하고, 금속 케이스(38) 내에 수납한 것이다.

이와 같이, 단열재(37)에 의해서, 유리체(10) 및 히터부(20)를 포위하고 있기 때문에, 효율적으로 가열을 할 수 있다. 또한, 금속 케이스(38) 내에 수납되어 있기 때문에, 충격 등으로부터 증기 발생기를 보호할 수 있다. 한편, 단열재(37)가 그라스 울 등인 경우, 소위 완충재로서의 기능을 갖기 때문에, 증기 발생기를 충격 등으로부터 보다 잘 보호할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 증기 발생기의 제3 실시형태에 관해서 도 13, 도 14에 기초하여 설명한다. 한편, 도 13은 본 발명의 제3 실시형태를 도시하는 개략적 인 종단면도, 도 14는 도 13에 도시한 제3 실시형태의 변형예를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

이 실시형태는 상기 증발부(2)와 액체 탱크부(1)에 걸쳐서, 다공질체(40)가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 13에 도시한 바와 같이, 다공질체(40)가 상기 증발부(2)와 액체 탱크부(1)에 걸쳐서 마련되어 있는 경우에는, 다공질체(40)의 모세관 현상에 의해서 증발부(2)에 대한 물의 공급이 안정적으로 된다. 또한, 증발부(2), 액체 탱크부(1)에서의 범핑을 방지할 수 있다. 또한, 도 13에서는 다공질체(40)의 하단부가 액체 탱크부(1)의 상부에 위치하고 있지만, 다공질체(40)의 하단부를 액체 탱크부(1)의 하부(바닥부)까지 위치시키더라도 좋다.

또한, 이 다공질체(40)로서는 다공질 유리, 다공질 SiC, 카본 다공체, 카본 펠트, 다공질 벽돌, 그라스 울을 이용할 수 있다. 그러나, 다공질 SiC, 카본 다공체 등을 다공질체(40)로서 이용하는 경우에는 다공질체(40)의 수증기와의 접촉에 의한 산화를 방지하기 위해서, 다공질체(40) 전체를 수중에 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 다공질체(40)를 SiC 재료, 카본 재료 등의 어느 정도 열 용량을 갖는 것(흡열체)으로 하여, 이것을 상기 증발부(2)와 액체 탱크부(1)에 걸쳐서 설치한 경우에는, 히터부(20)로부터의 열을 축열하여 물에 대한 열전도 효율을 높일 수 있다.

이 경우의 다공질체(40)는 어느 정도의 열 용량을 갖는 것이면, 특별히 그 재질은 한정되지 않는다. 그러나, 카본 파이버 등을 다공질체(40)로서 이용하는 경우에는, 다공질체(40)의 수증기와의 접촉에 의한 산화를 방지하기 위해서, 다공질체(40)는 수중에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 다공질체(40)의 세공에 의해서, 물과의 접촉 면적이 커져, 수증기 발생 효율을 향상시킬 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 증기 발생기의 제4 실시형태에 관해서 도 15에 기초하여 설명한다. 한편, 도 15는 제4 실시형태를 도시하는 개략적인 측면도이다.

이 실시형태는 상기 히터부(20)와 상기 유리체(10) 사이에, 상기 유리체가 가열하는 각 부분으로의 상기 히터부로부터의 열전도를 균등화시키는 균열판 혹은 균열막(44)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 상기 히터부(20)와 상기 유리체(10) 사이에서, 특히 유리체(10)의 증발부(2), 증기 저류부(3)의 측면 위치에 균열판 혹은 균열막(44)을 설치함으로써, 상기 각 부의 온도를 균일화할 수 있어, 열효율을 향상시킬 수 있다.

상기 균열판(44)으로서는 유리형 카본판, 카본판을 이용할 수 있다. 또한, 균열막(44)으로서는 카본, 카본 가루, SiC막을 이용할 수 있다. 한편, 막 두께는 상기한 것과 같이 10 ㎛ 이상, 500 ㎛ 이하가 바람직하다. 10 ㎛ 이하이면 양호한 균열을 할 수 없고, 500 ㎛ 이상이면 막이 박리될 우려가 있기 때문이다. 또한, 균열 부재는 점착에 의해 형성할 수 있다.

또한, 상기 균열판 또는 균열막(44)은 유리판(22)의 측면에 오목부를 형성하여 유리로 덮음으로써, 그 내부에 형성하는 것이 바람직하다. 오목부 내에 균열판 또는 균열막을 형성함으로써, 박리, 탈락을 방지할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 증기 발생기의 제5 실시형태에 관해서 도 16에 기초하여 설명한다. 한편, 도 16은 제5의 실시형태를 도시하는 사시도이다.

이 실시형태는 유리판(22)의 홈 형성면[카본 와이어 발열체(21)를 배치한 면]에 대하여 수직인 측면에 밀봉 단자부(24)를 형성한 점에 특징이 있다. 이와 같이, 유리판(22)의 홈 형성면[카본 와이어 발열체(21)를 배치한 면]에 대하여 수직인 측면에 밀봉 단자부(24)를 형성하고 있기 때문에, 제1 실시형태 혹은 후술하는 제9 실시형태에 있어서의 반사막, 반사 부재를 측면 전면에 설치할 수 있어, 열효율을 향상시킬 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 증기 발생기의 제6 실시형태에 관해서 도 17에 기초하여 설명한다. 한편, 도 17은 제6 실시형태를 도시하는 단면도로서, (a)는 히터부(20)의 주요부 단면도, (b)는 카본 와이어 발열체(21)를 2개 넣은 경우를 도시하는 히터부(20)의 주요부 단면도이다.

이 실시형태는 도 17(a)에 도시한 바와 같이, 카본 와이어 발열체(21)를 수납하는 홈(45)의 형상을 역T자형으로 변경한 것이다. 이와 같이, 홈(45)을 역T자형으로 형성했기 때문에, 카본 와이어 발열체(21)를 홈(45)에 일단 수납하면, 카본 와이어 발열체(21)가 상기 홈(45)으로부터 돌출하는 일없이, 카본 와이어 발열체(21)의 배치 작업을 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기한 홈(45)에는 도 17(b)에 도시한 바와 같이, 2개의 카본 와이어 발열체(21)를 수납하더라도 좋다. 이와 같이 2개의 카본 와이어 발열체(21)를 수납한 경우에는, 단선 등의 사고가 1개의 카본 와이어 발열체에 만일 발생한 경우라 도 가열 기능을 유지할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 증기 발생기의 제7 실시형태에 관해서 도 18에 기초하여 설명한다.

이 실시형태에서는, 제1 실시형태와 같이 유리체(10)와 히터부(20)를 융착에 의해 일체화하지 않고, 분리할 수 있게 형성한 점에 특징이 있다. 즉, 도 18(a)에 도시한 바와 같이, 유리판(22)의 홈(22a)에 상기 카본 와이어 발열체(21)를 배치하고, 유리판(50)을 융착하여, 히터부(20)를 형성한다.

한편, 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 도출로(4) 및 열전쌍 삽입 구멍(10b)을 유리체(10)에 오목부로서 형성한다. 이 유리체(10)의 오목부 측면에 유리판(51)을 융착한다.

그리고, 상기 히터부(20)와 유리체(10)는 도 18(b)에 도시한 바와 같이, 별개의 부재로서 형성한다.

이들 히터부(20)와 유리체(10)는 도 12의 제2 실시형태에 도시하는 단열재(37)로, 유리체(10) 및 히터부(20)를 포위하고, 또한 금속 케이스(38) 내에 수납한다.

이와 같이, 히터부(20)와 유리체(10)를 별개로 형성하고 있기 때문에, 파손된 경우 등에, 파손된 것만을 교환하면 되어 용이하게 수리할 수 있다. 또한, 용해물 등의 고착에 의해, 탱크부(1), 증발부(2)가 더러워진 경우에는 유리체(10)의 세정을 용이하게 실행할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 증기 발생기의 제8 실시형태에 관해서 도 19에 기초 하여 설명한다. 이 실시형태에서는, 제1 실시형태와 같이 히터부(20)로부터 밀봉 단자부(24)가 돌출되는 일없이, 유리판(22, 50) 내에 수납되어 있는 점에 특징이 있다.

이와 같이, 밀봉 단자부(24)가 유리판(22, 50) 내에 수납되어 있기 때문에, 밀봉 단자부(24)의 보호를 도모할 수 있어, 파손 등을 방지할 수 있다. 한편, 밀봉 단자부(24)로부터 연장 설치되는 외측 접속선(25)은 개구부(52)로부터 외부로 인출되도록 구성되어 있다.

이어서, 본 발명에 따른 증기 발생기의 제9 실시형태에 관해서 도 20에 기초하여 설명한다. 한편, 도 20은 제9 실시형태를 도시한 도면으로, (a)는 히터부를 도시하는 개략적인 사시도, (b)는 변형예를 도시하는 개략적인 사시도이다.

이 실시형태에 있어서는, 카본 와이어 발열체(21)의 배면에 방사되는 열을 집열하고, 유리체(10)를 가열하는 것으로, 제1 실시형태에 비교해서 열효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 도 20(a)에 도시한 바와 같이, 상기 카본 와이어 발열체(21)가 봉입된 유리판(55)의 배면[유리체(10)와의 융착면과 마주보는 유리판(55) 측면]이 소정의 각도를 갖는 복수의 면(56)으로서 형성되고, 이 면에 반사막 혹은 반사 부재(57)가 마련되어 있다.

이와 같이, 카본 와이어 발열체(21)가 봉입된 유리판(55)의 배면을 소정의 각도를 갖는 복수의 면(56)으로서 형성하여, 이 면(56)에 반사막 혹은 반사 부재(57)가 형성되어 있기 때문에, 유리체(10) 방향으로 집열할 수 있고, 특히 증 발부(2), 증기 저류부(3) 및 도출로(4) 중 어느 하나 혹은 임의의 몇 개를 동시에 유효하게 가열할 수 있다.

또한, 도 20(b)에 도시한 바와 같이, 카본 와이어 발열체(21)가 봉입된 히터부(20)에 있어서, 히터부(20)를 형성하는 카본 와이어 발열체(21)를 사이에 두고, 유리체(10)와의 융착면과 반대측의 유리판(58) 중에, 반사막 혹은 반사 부재(59)가 매설되어 있더라도 상기한 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다.

이 반사막 혹은 반사 부재(57, 59)는 유리체(10)의 측면 전면에 형성하더라도 좋고, 혹은 증발부(2), 증기 저류부(3) 등의 형성 위치에 대응한 위치에만 형성하더라도 좋다.

이와 같이, 반사막 혹은 반사 부재(57, 59)를 설치함으로써, 증발부, 증기 저류부 등을 효율적으로 가열할 수 있다. 예컨대, Al막, Au막, TiN막, Si막, Al/Al₂O₃ 다층막, Al/SiO₂ 다층막, Cr/TiN 다층막, Cr/TiN/TiO₂ 다층막, Si/SiO₂ 다층막을 반사막으로 할 수도 있고, Al박, Au박을 반사 부재로 할 수도 있다.

상기 반사막(57)은 증착, CVD에 의해 히터부(20)의 적어도 한 표면에 형성할 수 있다. 또한, 상기 반사막(57)의 막 두께는 10 ㎛ 내지 500 ㎛가 바람직하다. 10 ㎛ 이하이면 양호한 반사를 할 수 없고, 500 ㎛ 이상이면 막이 박리될 우려가 있기 때문이다.

한편, 반사막(57)을 형성하는 유리체의 표면 거칠기는 Ra 0.1 ㎛∼500 ㎛인 것이 바람직하다. 표면 거칠기가 Ra 0.1 ㎛ 이하인 경우에는 반사막이 박리되기 쉽고, 또한 Ra 500 ㎛ 이상인 경우에는 열전도가 악화되기 때문에, 바람직하지 못하다.

상기 실시형태에 있어서는, 수증기를 발생시키는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 물 대신에 다른 액체를 당연히 이용하더라도 좋다. 또한, 상기 실시형태에 있어서는, 유리체에 상기 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 도출로, 액로가 형성되어 있는 경우에 관해서 설명했지만, 본 발명은 유리체에 한하지 않고, 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체 내에 형성되어 있으면 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 유리체, 유리판, 유리관 등에 있어서의 「유리」의 내용을 특정하지 않지만, 상기한 것과 같이 가장 바람직한 「유리」는 실리카 유리이다.

따라서, 실시형태에 있어서 「실리카 유리」의 경우를 명시하지 않지만, 상기 유리체, 유리판, 유리관 등에는 실리카 유리를 이용한 것이 당연히 포함되는 것이다.

상기 실시형태에 있어서는, 열전쌍을 증기 저류부의 도출구(3b)의 상측에 장착하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 증발부 근방에 형성하더라도 좋다.

본 발명에 따르면, 증기를 안정적으로 그리고 고효율로 공급할 수 있고, 더구나 단시간에 증기를 발생시킬 수 있으며, 또한 구성이 간소화되어, 유지 보수가 용이한 증기 발생기를 얻을 수 있다.

이어서, 증기 발생기를 이용한 본 발명에 따른 혼합기의 제1 실시형태를 도 21 내지 도 27에 기초하여 설명한다. 또한, 도 21은 본 발명에 따른 혼합기의 제1 실시형태를 나타낸 사시도, 도 22는 도 21에 나타내어진 실리카 유리체의 사시도, 도 23은 도 21에 나타내어진 히터부를 도시한 도면으로, (a)는 히터 형성면측에서 본 도면, (b)는 측면도이다. 도 24는 도 21에 도시한 실시형태의 개략적인 종단면도, 도 25는 혼합부의 변형예를 도시하는 단면도, 도 26은 확산판을 도시하는 정면도 및 측면도, 도 27은 도 21에 도시한 실시형태의 개략적인 종단면도이다. 또한, 상기 증기 발생기의 실시형태에 있어서 도시한 부재와 동일하거나 혹은 그것에 상당하는 부재는 동일 부호를 붙임으로써, 그 상세한 설명은 생략한다.

더욱이, 이 실시형태 및 이 실시형태 이후의 실시형태에서는, 원료로서 고체(분말형) 요소 원료를 이용하여, 열분해 가스(환원 가스) 암모니아를 생성하는 경우에 관해서 설명한다.

도 21의 부호 B는 실리카 유리체(10) 및 히터부(20)로 이루어지는 혼합기이다. 이 실리카 유리체(10) 내에는 물을 저류하는 액체 탱크부(1)와, 상기 액체 탱크부(1)와 연통하여, 상기 액체 탱크부(1)로부터 공급된 물을 가열하여, 수증기를 생성하는 증발부(2)가 형성되어 있다. 또한, 상기 실리카 유리체(10) 내에는 상기 증발부(2)와 연통하여, 상기 증발부(2)에 의해서 생성된 수증기를 저류하는 증기 저류부(3)가 형성되어 있다.

상기 증발부(2)의 횡단면적은 상기한 증기 발생기(A)의 경우와 같이, 액체 탱크부(1)의 횡단면적보다 작게 형성되어 있다. 이와 같이 상기 증발부(2)가 작은 횡단면적으로 형성되어 있기 때문에, 가열 효율이 향상되어, 가열후 조기에 수증기 를 발생시킬 수 있다.

또한, 도 27에 도시한 바와 같이, 증발부(2)의 측벽(2a)을 경사면으로 하고, 액체 탱크부(1)측에서 증기 저류부(3)측을 향하여 서서히 횡단면적이 넓어지는 식으로 형성되어 있다. 이와 같이 액체 탱크부(1)와 접하는 증발부(2)의 횡단면적을 보다 작게 형성함으로써, 액체 탱크(1) 내의 물과 증발부(2)의 물의 대류가 억제되어, 보다 용이하게 그리고 보다 효율적으로 수증기를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 증기 저류부(3) 일측단부(3a)는 원호형으로 형성되어, 증기 저류부(3)에 저류된 수증기가 고이는 일없이, 증기 저류부(3)의 타단부 상면에 형성된 도출구(3b)로 수증기를 유도할 수 있다.

이 증기 저류부(3)는 수증기압의 변동을 억제하기 위해서 설치된 것으로, 물 탱크(1) 내의 수량의 변동 및 발생하는 수증기량의 변동에 의한, 수증기압 변동을 억제하는 것이다.

또한, 상기 실리카 유리(10) 내에는 상기 증기 저류부(3)에서 혼합부(70)로 연결되는 증기 공급로(71)가 설치되어 있다. 이 혼합부(70)에는 원료를 액화시키는 원료 가열부(72)에 연결되는 원료 공급로(73)가 접속되어 있다.

또한, 상기 원료 가열부(72)의 상부에는 원료인 고체 요소를 수납하는 원료 수납부(74)가 형성되어 있다. 이 원료 수납부(74)의 일측면(74a)은 테이퍼면으로 형성되어 있다. 그 결과, 고체 요소가 서서히 아래 방향으로 이동하여 원료 가열부(72)에 도달하면, 고체 요소가 액화되어 상기 원료 공급로(73)에서 혼합부(70)로 도출되고, 그 후 상기 혼합부(70)에 있어서 수증기 공급로(71)로부터의 수증기와 혼합되어, 열분해 가스(환원 가스)인 암모니아가 생성된다.

또한, 도 24에 기초하여, 상기 혼합부(70)에 있어서의 증기 저류부(3)로부터의 수증기 공급로(71)와, 상기 원료 가열부(72)로부터의 원료 공급로(73)의 접속부(혼합부(70))에 관해서 설명한다.

상기 접속부에 있어서, 상기 증기 공급로(71)는 원료 공급로(73)에 대하여, 0°(양자가 병행)에서 45°의 각도(θ)로 접속되어 있다. 이 때, 혼합부(70)의 단면적은 수증기 공급로(71)의 단면적보다 크게 형성되어 있다.

그 때문에, 단면적이 작은 수증기 공급로(71)에서부터 단면적이 큰 혼합부(70)로 수증기가 도출되면, 도출할 때에 생기는 부압에 의해 액화된 요소는 흡인되면서 혼합부(4)로 도출되어, 양자가 혼합된다.

여기서, 상기 수증기 공급로(71)가 원료 공급로(73)에 대하여, 45°를 넘는 각도(θ)로서 형성되어 있는 경우에는, 상기한 액화된 요소의 흡인 효과를 얻을 수 없다. 바람직하게는, 상기 수증기 공급로(71)가 원료 공급로(73)에 대하여, 5°내지 20°의 각도(θ)로 형성되어 있는 것이 좋다. 또한, 5°미만인 경우, 혼합부(70)의 내부에 위 방향으로의 흐름이 생겨, 액화된 요소의 흡인 효과가 감소되기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 20°를 넘으면, 수증기의 유속 저하를 초래하여 흡인 효과가 감소되기 때문에, 바람직하지 못하다. 보다 바람직하게는 10°∼30°범위의 각도(θ)가 좋다.

또한, 수증기 공급로(71)와 원료 공급로(73)의 접속부가, 도 25에 도시한 바와 같이, 수증기 공급로(5)가 원료 공급로(7)의 외주를 덮은 이중관 구조(35)로 형 성되더라도 좋다.

이와 같이, 이중관 구조(75)에 구성되어 있는 경우에는 혼합부(70)의 내부에 있어서의 위 방향으로의 흐름이 억제되기 때문에, 액화된 요소의 흡인 효과가 감소되지 않고 요소와 수증기의 혼합이 촉진되어 바람직하다.

또한, 혼합부(70)에는 도 21에 도시한 바와 같이 생성한 암모니아를 밖으로 도출하기 위한 도출로(70a)가 형성되어 있다. 이 도출구(70a)는 혼합부(70)에서 외부를 향하여 서서히 넓어지는 식으로, 즉 종단면 형상이 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다.

이 도출로(70a) 중에는 도 26에 도시한 바와 같이 열분해 가스를 확산시키는 확산판(36)이 설치되어 있다. 이 확산판(36)에는 암모니아가 통과하는 관통 구멍(36a)이 형성되는 동시에, 지지부(36b)에 의해서 도출로(70a)의 측벽에 고정되어 있다. 이 확산판(36)은 실리카 유리에 의해 형성하여, 상기 도출로(70a)의 측벽에 융착에 의해 고정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 확산판(36)에 의해, 외부로 균질한 암모니아를 확산시킬 수 있다.

또한, 이 실리카 유리체(10)에는 도 21에 도시한 바와 같이, 상기 액체 탱크부(1)에 물을 공급하기 위한 파이프(5) 및 이 파이프(5)와 액체 탱크부(1)를 연결하는 수로(10a)가 설치되어 있다. 상기 파이프(5)는 실리카 유리체(10)의 측면으로부터 돌출되어, 물 공급원(도시 생략)에 접속되어 있다. 또한, 수로(10a)는 실리카 유리체(10) 내에 형성되어 있다.

또한, 상기 증기 저류부(3)의 도출구(3b)의 상측이며, 상기 원료 수납부(74) 의 테이퍼면(74a)의 아래쪽으로는 열전쌍이 삽입되는 열전쌍 삽입용 구멍(10b)가 형성되어 있다. 이 열전쌍에 의한 온도의 측정 결과에 기초하여, 증발부(2) 등이 소정 온도가 되도록 후술하는 히터부(20)[카본 와이어 발열체(21)]로의 공급 전압을 제어하는 것이다.

상기한 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 수증기 공급로(71), 혼합부(70), 도출로(70a), 원료 수납부(74), 원료 가열부(72), 원료 공급로(73) 및 열전쌍 삽입 구멍(10b)은 도 22에 도시한 바와 같이, 실리카 유리체(10)에 대하여 오목부로서 형성하여 이루어져 있다.

그리고, 도 21에 도시한 바와 같이 상기 오목부부의 개구면을 후술하는 히터부(20)로 덮음으로써, 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 수증기 공급로(71), 혼합부(70), 도출로(70a), 원료 수납부(74), 원료 가열부(72), 원료 공급로(73) 및 열전쌍 삽입 구멍(10b)으로서 형성된다.

또한, 히터부(20)의 구성은 상기한 증기 발생 장치에 있어서의 히터부(20)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 그 상세한 설명은 생략하고 간단히 설명한다.

이 히터부(20)는 도 21에 도시한 바와 같이 실리카 유리체(10)의 측면에 대하여 융착되어, 상기 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 수증기 공급로(71), 혼합부(70), 도출로(70a), 원료 수납부(74), 원료 가열부(72), 원료 공급로(73) 및 열전쌍 삽입 구멍(10b)을 형성하는 오목부를 막는 동시에, 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 원료 가열부(72), 혼합부(70), 도출로(70a), 수증기 공급로(71) 및 원료 공급로(73)를 가열하도록 구성되어 있다.

상기 카본 와이어 발열체(21)는 액체 탱크부(1), 증발부(2), 수증기 저류부(3), 원료 가열부(72), 혼합부(70), 도출로(70a), 수증기 공급로(71) 및 원료 공급로(73)를 가열하도록 구성되는데, 각 부위에서 필요한 온도가 다르다. 그 때문에, 고온이 필요한 부분에 대해서는 상기 카본 와이어 발열체(21)가 빽빽하게 형성되고, 저온이어도 되는 부분에 대해서는 상기 카본 와이어 발열체(21)가 성기게 형성된다.

예컨대, 증발부(2)의 온도가 100℃일 때, 원료 가열부에서는 150℃∼250℃로 가열되도록, 또한 혼합부(4)에서는 350℃∼500℃가 되도록 형성 패턴을 갖고서 카본 와이어 발열체(21)가 배치되어 있다.

또한, 히터부(20)의 카본 와이어 발열체(21)가 봉입된 실리카 유리판(22)에는 도 23에 도시한 바와 같이, 반사막 혹은 반사 부재(19)가 설치되어 있다.

다음에, 이 혼합기(B)의 동작 작용에 관해서 설명한다.

미리, 원료인 고체 요소를 원료 수납부(74) 내에 수납한다. 한편, 액체 탱크부(1)에는 파이프(5) 및 수로(10a)로부터 물이 소정량 공급되어 있다. 이 상태에서, 카본 와이어 발열체(21)에 전력이 공급되면, 액체 탱크부(1) 및 증발부(2)가 가열되어 수증기가 발생한다.

특히, 증발부(2)의 횡단면적이 액체 탱크부(1)보다도 작기 때문에, 증발부(2)에 있어서 효율적으로 수증기를 발생시킬 수 있다.

이 발생한 수증기는 증기 저류부(3)에 일시 축적되어, 도출구(3b)로부터 수증기 공급로(71)를 통해 혼합부(70)에 공급된다. 이 때, 상기 카본 와이어 발열체(21)에 의해서, 증기 저류부(3), 도출구(3b) 및 수증기 공급로(71)를 가열하고 있기 때문에, 수증기의 결로가 억제된다.

한편, 원료 수납부(74)에 수납된 고체 요소는 카본 와이어 발열체(21)에 의해서, 약 160℃로 가열되고, 용융, 액화되어, 원료 수납부(74)의 아래쪽에 위치하는 원료 가열부(72)에 일시 저류된다. 그리고, 상기 원료 가열부(72)를 통해 혼합부(70)에 공급된다. 이 혼합부(70)에서, 액화된 요소와 상기 수증기가 혼합된다. 이 혼합부(70)는 카본 와이어 발열체(21)에 의해서 350℃∼500℃로 가열되고 있기 때문에, 요소는 열분해되어 암모니아 및 이산화탄소를 생성한다.

즉, (NH₂)₂CO+H₂O→2NH₃+CO₂

그리고, 생성된 암모니아 및 이산화탄소는 도출구(70a)로부터 도출된다.

도출된 암모니아는 종래예에서 설명한 배기관(153)에 배치되는 환원제 피드 노즐(154)에 공급되고, 디젤 엔진 배기관의 도중에 배치되는 NOx 환원 촉매(101)에 공급되어, NOx를 질소와 물로 분해하여 배출 가스를 정화한다.

즉, NOx+NH₃→N₂+H₂O

이어서, 이 혼합기(B)의 제조 방법에 관해서 설명한다.

이 혼합기(B)의 제조 방법도, 증기 발생 장치의 경우와 마찬가지로, 우선 실리카 유리체(10)에 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 수증기 공급로(71), 혼합부(70), 원료 가열부(72), 원료 수납부(74), 원료 공급로(73) 및 도출로(70a)가 되는 오목부를 형성한다. 또한, 상기 실리카 유리체(10)에 액체 탱크부(1)에 접속되는 수로(10a) 및 이 수로(10a)에 접속되는 파이프(5)를 형성한다. 또한, 열전쌍을 삽입하는 열전쌍 삽입용 구멍(10b)을 형성한다.

한편, 실리카 유리판(22)에 카본 와이어 발열체(21)를 수납하는 홈(22a)을 형성하여, 상기 홈(22a)에 상기 카본 와이어 발열체(21)를 배치한다.

그리고, 상기 실리카 유리판(22)의 홈 형성면[카본 와이어 발열체(21)를 배치한 면] 및 서로 대치하는 실리카 유리판(23)의 면을 경면 가공한다. 또한, 실리카 유리체(10)의 오목부 형성면측의 면 및 서로 대치하는 실리카 유리판(23)의 면을 경면 가공한다.

그 후, 도 11에 도시하는 경우와 같이, 3가지를 중첩시키고, 밀착면이 수평으로 되도록 고온 처리로에 셋트하며, 0.1 kgf/cm²의 하중을 가하면서 1450℃에서 3가지를 융착하여 일체화한다.

융착후, 카본 와이어 발열체(21)의 단부를, 3개의 균등한 와이어 카본 다발[와이어 카본 부재(27)]의 사이와, 상기 석영 유리관(26)의 거의 중심에 위치하도록 배치한다. 그 후, 상기 실리카 유리관(26)을 실리카 유리관(29)에 수납하고, 상기 실리카 유리관(29)을 실리카 유리판(21)의 배면에 융착, 고정한다.

또한, 도 6 및 도 7에 도시하는 경우와 같이, 내측 접속선(28)의 일단부를 와이어 카본 다발[와이어 카본 부재(27)] 내에 끼워넣고, 타단부를 Mo박(30)의 일단측에 고정한다. 이 Mo박(30)의 타단측에는 2라인의 외측 접속선(25)이 고정되어 있다. 그리고, 질소를 흘리면서, 실리카 유리관(29)의 단부를 핀칭 시일하고, 실 리카 유리관(29)의 내부 압력을 100 torr로 하여 밀봉한다.

마지막으로, 열전쌍을 열전쌍 삽입용 구멍(10b)에 장착하여, 혼합기가 완성된다.

이어서, 이 혼합기(B)를 이용하여 확인을 위한 실험을 했다.

우선, 분말(고체) 요소를 원료 수납부(74)의 상단부까지 투입했다. 또한, 물을 액체 탱크부(1) 및 증발부(2)의 대략 중간 높이까지 공급했다. 카본 와이어 발열체(21)의 외측 접속선(25)을 교류 전압 조정기에 접속하여, 교류 전압 0∼130 볼트로 통전했다.

이 때, 통전하기 전의 카본 히터부(20)의 저항은 33Ω이었다. 열전쌍으로 온도를 측정하면서, 증발부(2)의 온도가 100℃가 되도록 조정했다. 이 때, 원료 가열부는 160℃로 가열되어, 고체 요소가 액상으로 되었다.

발생한 수증기는 증기 저류부(3)에 축적된 후, 혼합부(70)에 공급되어 액상의 요소와 혼합되었다. 혼합부(70)의 끝에 형성된 도출로(70a)로부터 도출된 가스의 온도는 450℃이며, 또한 암모니아가 발생하고 있음이 확인되었다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 실시형태에 따른 혼합기에 있어서는, 고체 요소를 가열에 의해서 액화하여, 수증기와 혼합하고 있다. 더구나 혼합부에 있어서도 가열되고 있기 때문에, 종래와 같이 노통 내부에서 고체 요소를 급격히 가열할 필요는 없어, 히터의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 따른 혼합기에 있어서는, 암모니아를 생성, 반송하는 수단으로서, 수증기를 이용하고 있다. 더구나, 수증기를 생성하는 물을 저장하는 물 탱크를 실리카 유리체 내에 설치하고 있기 때문에, 종래에 비해서 공기 공급 장치가 불필요하게 될 뿐만 아니라 장치 전체의 소형화가 도모된다.

또한, 수증기는 가열 상태가 유지되기 때문에, 종래와 같은 공기의 공급에 의한 노통 내부 온도의 저하에 기인하는 열효율의 악화를 방지할 수 있다.

더욱이, 상기 실시형태에 따른 혼합기에 있어서는, 실리카 유리체의 내부에 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 원료 가열부 및 혼합부 등이 형성되어 있기 때문에, 각각을 배관 등으로 접속할 필요도 없어, 장치 전체를 소형화할 수 있다.

아울러, 상기 실시형태에 따른 혼합기에 있어서는, 실리카 유리체와 실리카 유리판에 봉입된 히터부에 의해서 구성되어 있기 때문에, 암모니아에 의해서 노통 등이 부식되는 일이 없어 테플론(등록상표) 코팅할 필요도 없다.

이어서, 본 발명에 따른 혼합기의 제2 실시형태에 관해서 도 28에 기초하여 설명한다. 한편, 도 28은 단열재와 함께 혼합기가 금속 케이스 내에 수납된 상태를 도시한 도면으로, (a)는 (b)의 I-I 단면도, (b)는 종단면도이다.

이 실시형태는 상기한 제1 실시형태의 혼합기를 단열재(37)로 포위한 것이다.

즉, 그라스 울, 파이버 플럭스 보드나 다공질 세라믹스 블록, 로크 울 등의 단열재(37)로, 실리카 유리체(10) 및 히터부(20)를 포위하고, 금속 케이스(38) 내에 수납한 것이다.

이와 같이, 단열재(37)에 의해서, 실리카 유리체(10) 및 히터부(20)를 포위하고 있기 때문에, 효율적으로 가열을 할 수 있다. 또한, 금속 케이스(38) 내에 수납되어 있기 때문에, 충격 등으로부터 혼합기를 보호할 수 있어, 차재용(車載用)으로서 적합하다.

한편, 단열재(37)가 그라스 울 등인 경우, 소위 완충재로서의 기능을 갖기 때문에, 혼합기를 충격 등으로부터 보다 잘 보호할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 혼합기의 제3 실시형태에 관해서 도 29 및 도 30에 기초하여 설명한다. 한편, 도 29는 본 발명의 제3 실시형태를 도시하는 개략적인 종단면도, 도 30은 도 29에 도시한 제3 실시형태의 변형예를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

이 실시형태는 상기 증발부(2)와 액체 탱크부(1)에 걸쳐서, 다공질체(40)가 향성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 29에 도시한 바와 같이, 다공질체(40)가 상기 증발부(2)와 액체 탱크부(1)에 걸쳐서 설치되어 있는 경우에는 다공질체(40)의 모세관 현상에 의해서, 증발부(2)에 대한 물의 공급이 안정적으로 된다. 또한, 증발부(2), 액체 탱크부(1)에서의 범핑을 방지할 수 있다. 한편, 도 29에 있어서는, 다공질체(40)의 하단부가 물 탱크(1)의 상부에 위치하고 있지만, 다공질체(40)의 하단부를 액체 탱크부(1)의 하부(바닥부)까지 위치시키더라도 좋다.

또한, 이 다공질체(40)로서는 다공질 실리카 유리, 다공질 SiC, 카본 다공체, 카본 펠트, 다공질 벽돌, 그라스 울을 이용할 수 있다. 그러나, 다공질 SiC, 카본 다공체 등을 다공질체(40)로서 이용하는 경우에는 다공질체(40)의 수증기와의 접촉에 의한 산화를 방지하기 위해서, 다공질체(40) 전체를 수중에 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 도 30에 도시한 바와 같이, 다공질체(40)를 SiC 재료, 카본 재료 등의 어느 정도의 열 용량을 갖는 것(흡열체)으로 하여 이것을 상기 증발부(2)와 액체 탱크부(1)에 걸쳐서 설치한 경우에는, 히터부(20)로부터의 열을 축열하여 물에 대한 열전도 효율을 높일 수 있다.

이 경우의 다공질체(40)는 어느 정도의 열 용량을 갖는 것이면, 특별히 그 재질은 한정되지 않는다. 그러나, 카본 파이버 등을 다공질체(40)로서 이용하는 경우에는 다공질체(40)의 수증기와의 접촉에 의한 산화를 방지하기 위해서, 다공질체(40)는 수중에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 다공질체(40)의 세공에 의해서 물과의 접촉 면적이 커져, 수증기 발생 효율을 향상시킬 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 혼합기의 제4 실시형태에 관해서 도 31에 기초하여 설명한다. 한편, 도 31은 제4 실시형태를 도시하는 개략적인 종단면도이다.

이 실시형태는 증기 저류부(3)로부터 원료 가열부(72)에 연결되는 수증기 공급로(42)를 형성하는 동시에, 상기 수증기 공급로(42) 중에 다공질체(43)를 배치한 것을 특징하는 것이다.

이미, 제1 실시형태에 있어서 설명한 바와 같이, 고체 요소는 원료 가열부(72)에 있어서 가열ㆍ액화되어 혼합부(70)에 공급된다. 그러나, 상기 액상의 요소는 점성이 높기 때문에, 원활한 유동을 얻지 못할 우려가 있다.

이 실시형태에 있어서는, 수증기 저류부(3)에 저류되어 있는 수증기의 일부를 원료 가열부(72)에 공급하여, 액상의 요소의 점성을 저감하고, 유동성을 향상시 켜, 상기 폐해를 방지하는 것이다.

상기한 바와 같이, 증기 저류부(3)에 저류되어 있는 수증기의 일부를 원료 가열부(72)에 공급하여, 액상 요소의 점성을 저감하고 유동성을 향상시키고 있기 때문에, 혼합부(70)에 있어서의 요소의 분산성이 촉진되고, 또한 수증기와의 혼합이 촉진된다.

또한, 상기한 바와 같이, 수증기 공급로(42) 중에 다공질체(43)가 배치되어 있기 때문에, 액상 요소의 수증기 공급로(42) 내로의 침입을 방지할 수 있다. 또한, 원료 가열부(72)의 액상의 요소에 대한 수증기의 분산 효과를 향상시킬 수 있어, 액상 요소를 균일한 점성으로 할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 혼합기의 제5의 실시형태에 관해서 도 32에 기초하여 설명한다. 한편, 도 32는 제5 실시형태를 도시하는 개략적인 측면도이다.

이 실시형태는 히터부(20)와 실리카 유리체(10) 사이에, 상기 실리카 유리체(10)의 각 부분으로의 상기 히터부로부터의 열전도를 균등화시키는 균열판(44) 또는 균열막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 상기 히터부와 상기 실리카 유리체 사이에, 특히 상기 실리카 유리체(10)의 증발부(2), 증기 저류부(3), 수증기 공급로(71), 원료 가열부(72), 원료 공급로(73) 및 혼합부(70)의 측면 위치에 균열판 혹은 균열막(44)을 설치함으로써, 상기 각 부의 온도를 균일화할 수 있고 열효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 균열판(44), 균열막(44)으로서는 상기한 증기 발생 장치의 경우와 동일한 구성의 것이 이용된다.

또한, 상기 증기 발생 장치에 있어서의 도 16 내지 도 20에 나타낸 실시형태에 관해서도, 이 혼합기에 있어서도 같은 식으로 적용할 수 있다.

예컨대, 도 33에 도시한 바와 같이, 실리카 유리체(10)와 히터부(20)를 융착에 의해 일체화하지 않고, 분리 가능하게 형성하더라도 좋다.

즉, 도 33(a)에 도시한 바와 같이, 실리카 유리판(22)의 홈(22a)에 상기 카본 와이어 발열체(21)를 배치하여, 실리카 유리판(50)을 융착하고 히터부(20)를 형성한다.

한편, 액체 탱크부(1), 증발부(2), 증기 저류부(3), 도출구(3b), 수증기 공급로(71), 혼합부(70), 도출로(70a), 원료 수납부(74), 원료 가열부(72), 원료 공급로(73) 및 열전쌍 삽입 구멍(10b)을, 실리카 유리체(10)에 오목부로서 형성한다. 이 실리카 유리체(1)의 오목부 측면에 실리카 유리판(51)을 융착한다.

그리고, 상기 히터부(20)와 실리카 유리체(10)는 도 20(b)에 도시한 바와 같이, 별개의 부재로서 형성한다.

이들 히터부(20)와 실리카 유리체(10)는, 도 28에 도시하는 단열재(37)로 실리카 유리체(10) 및 히터부(20)를 포위하고, 금속 케이스(38) 내에 수납한다.

이와 같이, 히터부(20)와 실리카 유리체(10)를 별개로 형성하고 있기 때문에, 파손된 경우 등에 파손된 것만을 교환하면 되어 용이하게 수리할 수 있다. 또한, 유기물인 요소가 고착되어 탄화물로 되었을 때, 실리카 유리체(10)만을 공기중에서 800℃ 이상으로 가열함으로써, 상기 탄화물을 증발이나 산화시킬 수 있어, 실리카 유리체(10)의 세정을 용이하게 실행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 소형으로, 열효율 좋게 효율적으로 혼합 가스를 생성할 수 있어, 내식성이 우수한 혼합기를 얻을 수 있다.

Claims

액체를 저류하는 액체 탱크부와;

상기 액체 탱크부에 직접 접속되어 상기 액체 탱크부로부터 공급된 액체를 가열하고 증기를 생성하는 증발부와;

상기 증발부에 직접 접속되어 상기 증발부에 의해서 생성된 증기를 저류하는 증기 저류부와;

상기 증기 저류부와 직접 접속되어 상기 증발부에 의해서 생성된 증기를 외부로 도출하는 도출로와;

상기 액체 탱크부에 접속되어 상기 액체 탱크부에 액체를 공급하는 액로와;

상기 증발부의 일측면에 설치되어 적어도 증발부를 가열하는 히터부

를 구비하고, 상기 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 도출로 및 액로는 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
제1항에 있어서, 상기 투광성 재료로 이루어지는 하나의 물체는 투명한 실리카 유리체, 붕규산 유리체, 소다 유리체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
제2항에 있어서, 상기 증발부의 횡단면적은 액체 탱크부의 횡단면적보다 작고, 액체 탱크부측에서 증기 저류부측을 향하여 횡단면적이 넓어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
제3항에 있어서, 상기 증발부와 액체 탱크부에 걸쳐서 다공질체가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
제4항에 있어서, 상기 도출로의 종단면 형상은 외부를 향해 넓어지는 사다리꼴 형상으로 형성되는 동시에, 상기 도출로 중에 확산판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터부는 카본 와이어 발열체가 유리판 중에 봉입된 히터인 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
제6항에 있어서, 상기 히터부는, 카본 와이어 발열체가 수납되는 홈이 형성된 제1 유리판과 상기 홈을 덮는 제2 유리판을 융착시킴으로써, 카본 와이어 발열체를 유리판 중에 봉입하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
제2항에 있어서, 상기 유리체에 대하여, 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부 및 도출로를 오목부로서 형성하여, 카본 와이어 발열체가 유리판 중에 봉입된 히터부로 상기 오목부의 개구면을 덮고, 상기 유리체의 측면에 히터부의 유리판을 융착함으로써 상기 유리체와 히터부를 일체화하여, 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부 및 도출로를 형성하는 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
제6항에 있어서, 적어도 상기 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부 및 도출로가 형성된 유리체와, 상기 유리체의 측면에 설치된 히터부는 단열재로 포위되어, 금속 케이스 내에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 증기 발생기.
액체를 저류하는 액체 탱크부와;

상기 액체 탱크부에 직접 접속되어 상기 액체 탱크부로부터 공급된 액체를 가열하고 증기를 생성하는 증발부와;

상기 증발부에 직접 접속되어 상기 증발부에 의해서 생성된 증기를 저류하는 증기 저류부와;

상기 액체 탱크부에 접속되어 상기 액체 탱크부에 액체를 공급하는 액로

를 구비하고, 상기 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부 및 액로가 실리카 유리체 내에 형성되어 있는 증기 발생기가 이용된 혼합기에 있어서,

상기 원료를 가열하는 원료 가열부와;

상기 증기 저류부로부터의 증기와 원료를 혼합하여, 혼합 가스를 생성하는 혼합부와;

상기 혼합 가스를 외부로 도출하는 도출로

가 형성되어 있고, 상기 실리카 유리체의 측면에, 상기 증발부와 원료 가열 부를 가열하는 히터부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제10항에 있어서, 상기 액체로서 물을 저류하는 액체 탱크부와 상기 증발부와 연통하며, 상기 증발부에 의해서 생성된 수증기를 저류하는 증기 저류부를 구비하고,

상기 혼합부에 있어서, 상기 증기 저류부로부터의 수증기와 원료를 혼합하여, 혼합 가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제10항에 있어서, 상기 증발부와 연통하며 상기 증발부에 의해서 생성된 수증기를 저류하는 증기 저류부와, 이 증기 저류부에서 혼합부로 연결되는 수증기 공급로와, 상기 증기 저류부에서 원료 가열부로 연결되는 수증기 공급로를 구비하고,

상기 원료 가열부에 수증기를 공급하는 동시에, 상기 혼합부에 있어서, 상기 증기 저류부로부터의 수증기와 원료를 혼합하여, 혼합 가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제12항에 있어서, 상기 증기 저류부에서 원료 가열부로 연결되는 수증기 공급로 중에 다공질체를 배치한 것을 특징으로 하는 혼합기.
제10항에 있어서, 상기 실리카 유리체 내에 원료를 수납하는 원료 수납부가 설치되고, 상기 원료 수납부의 하부에 원료를 가열하는 원료 가열부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제11항에 있어서, 상기 증기 저류부에서 혼합부로 연결되는 수증기 공급로와, 상기 원료 가열부에서 혼합부로 연결되는 원료 공급로와의 접속부에 있어서, 상기 수증기 공급로는 원료 공급로에 대하여 0°내지 45°의 각도로서 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제15항에 있어서, 상기 증기 저류부에서 혼합부로 연결되는 수증기 공급로와, 상기 원료 가열부에서 혼합부로 연결되는 원료 공급로와의 접속부는, 상기 수증기 공급로가 원료 공급로의 외주를 덮는 이중관 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제10항에 있어서, 상기 히터부는 카본 와이어 발열체가 실리카 유리판 내에 봉입된 히터이며,

실리카 유리체에 대하여, 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 원료 가열부, 혼합부 및 도출로를 오목부로서 형성하고,

상기 히터부의 실리카 유리판을 상기 실리카 유리체에 융착하여 상기 오목부의 개구면을 덮음으로써, 액체 탱크부, 증발부, 증기 저류부, 원료 수납부, 원료 가열부, 혼합부 및 도출로가 형성되는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제17항에 있어서, 상기 히터부의 카본 와이어 발열체는 적어도 상기 증발부, 증기 저류부 및 원료 가열부의 측면에 위치하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 액체 탱크부, 증발부, 원료 가열부, 혼합부 및 도출로가 형성된 실리카 유리체와, 상기 실리카 유리체의 측면에 설치된 히터부는 단열재로 포위되어, 금속 케이스 내에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합기.
제19항에 있어서, 상기 원료는 고체 요소(尿素)이며, 상기 혼합 가스는 열분해 가스인 암모니아를 포함하는 가스인 것을 특징으로 하는 혼합기.