KR100848940B1 - 요소의 가열 및 기화를 위한 가열 장치 및 열반응기 - Google Patents

Abstract

특히 내연 기관을 위한, 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액의 가열 및 기화를 위한 가열 장치가 개시된다. 이 가열 장치는 흐름 방향(S)으로 연장되는 가스 라인(4) 내에 설치되도록 구성되어 있으며, 적어도 2개의 가스 투과성 가열면(10a, 10b)을 구비하고, 이들 가열면은 흐름 방향(S)으로 서로 거리를 두고 위치하여 가열실(11)을 한정한다. 이 가열실(11) 내의 균일한 온도 분포 및 빠른 응답 시간을 보장하는, 배기 가스 라인 내에서의 안정적인 요소 기화를 위한 개선된 가열 장치를 생성하기 위해서, 본 발명에 따르면 적어도 2개의 가열면(10a, 10b) 사이에서 가열실(11)과 연통하여 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 가열실(11)로 공급하는 유입구(19)가 제공된다.

열분해, 가스 라인, 가열면, 가열 밴드

Description

요소의 가열 및 기화를 위한 가열 장치 및 열반응기{HEATING DEVICE AND THERMAL REACTOR FOR THE HEATING AND GASIFICATION OF UREA}

도 1은 본 발명에 따른 열반응기의 개략적인 상부면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 열반응기에서 A-A선을 따라 취한 단면도이다.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 열반응기의 가열 소자의 개략도이다.

도 4A는 프로파일이 경사진 가열 밴드의 한 가지 실시 형태의 개략도이다.

도 4B는 스페이서를 구비한 가열 나선을 절개한 상부면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 가열 장치의 제2 실시예를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 가열 장치의 제3 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명은, 특히 내연 기관을 위한, 요소 또는 요소 용액의 가열 및 기화를 위한 가열 장치에 관한 것으로, 이 가열 장치는 흐름 방향으로 연장되는 가스 라인 내에 설치되도록 구성되어 있고, 적어도 2개의 가스 투과성 가열면을 구비하며, 이들 가열면은 흐름 방향으로 서로 거리를 두고 위치하여 가열실을 한정한다.

또한, 본 발명은, 특히 내연 기관을 위한, 요소 또는 요소 용액의 가열 및 기화를 위한 열반응기에 관한 것으로, 이 열반응기는 가열 장치와 흡입구 및 배출구를 포함하며, 이들 흡입구와 배출구는 가스 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 가스 라인 내에는 기화 구역이 배치되어 있다.

그리고, 본 발명은, 특히 내연 기관을 위한, 요소 또는 요소 용액을 가열하여 기화시키는 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 가스 흐름이 가스 라인을 통해 흐름 방향으로 흐르며, 고체 요소 또는 요소 용액을 가스 라인에 도입한 후 가스 흐름과 함께 가열하고 증발시켜 제거한다.

이러한 종류의 열반응기와 가열 장치들은 내연 기관의 배기 가스, 예를 들면 디젤 기관의 산화질소를 제거하기 위해 사용된다. 이와 같은 배기 가스 제거는 이른바 SCR법(선택적 촉매 환원법)에 따라 이루어진다. SCR법에서는 적절한 환원제를 사용하면서 산화질소를 촉매 중에서 질소와 물로 화학 변환한다. 환원제로는 증기 또는 기체 상태의 암모니아를 종종 사용하며, 이 암모니아는 요소 또는 요소 용액을 증발시킨 후 열분해 및 가수 분해하여 얻는다. 이렇게 얻은 암모니아를 배기 가스 흐름 중에 도입한다.

요소 용액의 증발 및 열분해를 위한 가열 장치의 일례가 DE 40 38 054 A1에 기재되어 있다. 이 가열 장치의 증발기는 3개 부분으로 분리되어 있는 금속 벌집 구조체로 이루어져 있으며, 이 벌집 구조체는 고온의 배기 가스를 이용하여 간접적으로 가열할 수도 있고, 전기를 이용하여 직접 가열할 수도 있다. 상기 벌집 구조체는 실제 SCR 촉매의 상류에서 배기 가스 라인 내에 배치되어 있다. 증발기의 상 류에서 배기 가스 라인으로 배출되는 배기 가스 흐름 중으로, 노즐을 구비한 유체 라인을 통해 요소 용액이 배기 가스 흐름 중으로 도입된다. 상기 요소 용액은 노즐에 의해서 배기 가스의 흐름 방향으로 증발기에 분사된다. 이 DE 40 38 054 A1에 기재된 장치의 결점은 증발기가 큰 공간을 필요로 한다는 점과, 분사된 요소 용액이 불균일하게 혼합된다는 점이다.

불균일한 분포의 문제는 DE 40 38 054 A1을 개선한 DE 42 03 807 A1에서 가스 라인과 연통하는 노즐의 하류에 다중 부재 증발기(multi-piece vaporiser)를 사용함으로써 해결되었다. 각각의 증발기 섹션들은 흐름 방향에 대해 반경 방향으로 배기 가스 흐름을 편향시켜 교반하는 슬릿을 구비한다. 이 공보에 개시된 증발기의 경우에는 다수의 증발기 섹션들이 이들 사이에 간극이 존재하도록 차례로 배치된다. 이 간극은 증발기 섹션에 의해 발생한 반경 방향 흐름이 강화되는 혼합 구역에 해당한다.

수성 요소 용액의 결점은 건조 상태의 고체 요소에 비해 더 큰 무게와 체적을 필요로 한다는 점이다. 또한, 요소 용액은 -12℃ 미만의 낮은 온도에서 얼기 때문에 저장 용기와 운반 및 분배 시스템을 낮은 온도에서 가열해야 한다. 요소 용액의 또 다른 불리한 점은 용매수를 증발시키기 위해 추가적인 에너지를 투입해야 한다는 점이다.

수성 요소 용액 대신에, 예를 들면 DE 102 06 028 A1에서는 SCR법에서 환원제의 출발 물질로서 건조 상태의 요소를 사용할 것을 제안한다. 건조 요소는 저장 용기로부터 입상 재료, 분말 또는 프릴(prill)로서 분배하여 압축 공기와 함께 열 반응기로 공급할 수 있다. 열반응기는 암모니아를 생성하는 역할을 하며, 열분해 구역과 가수 분해 구역이 있는 가열실을 포함한다. 건조 요소를 증발시키고 열분해하는 전기 가열 장치가 열분해 구역에 배치되어 있다. DE 102 06 028 A1의 열분해 구역의 결점은 건조 요소의 기화가 가열 금속면이 하나뿐인 반응실에서 불균일한 온도 분포 하에서 일어난다는 점이다. 또한, 이 장치의 경우에 생성된 암모니아는 별도의 가스 라인을 통해 배기 가스 흐름 중으로 도입되어야 한다. 결과적으로, DE 102 06 028 A1의 열반응기는 가스 라인에 직접 합체시킬 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 고체 요소 또는 요소 용액의 가열 및 기화를 위한 가열 장치와 열반응기 및 방법을 개선하여, 가열 장치를 켠 직후에도 가열실의 빠른 반응 시간 및 가열실 내의 균일한 온도 분포에 기초한 배기 가스 라인 내에서의 요소의 안정적인 기화를 달성하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 서두에 언급한 가열 장치에 있어서 적어도 2개의 가열면 사이에서 가열실과 연통하는 유입구를 통해 요소 또는 요소 용액을 가열실로 공급함으로써 해결된다.

열반응기의 경우, 상기 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 가열 장치는 기화 구역에 배치된 가열실을 포함하며, 이 가열실은 가스가 통과할 수 있는 가열 면에 의해 흡입 및 배출 측부가 한정되고, 상기 가열 장치는 가열면 사이에 요소 또는 요소 용액용 유입구를 포함한다.

서두에 기재한 방법의 경우, 상기 목적은 요소 또는 요소 용액을 2개의 가열면 사이에서 가스 라인에 공급함으로써 해결된다.

이러한 놀라울 정도로 간단한 해결책들은, 적어도 가열면이 배치되어 있는 2개 측부로부터 가열실이 가열되기 때문에, 가열 장치를 켠 직후에 요소 또는 요소 용액의 열분해에 필요한 기화 온도에 이미 도달해 있다는 잇점이 있다. 여기서 가열면이라 함은 기체 상태의 물질이나 요소 또는 요소 용액에 열을 방출하는 편평한 물체를 의미한다. 또한, 가열실이 다수의 측부로부터 가열된다는 것은 가스실 내의 적어도 2개의 가열면 사이에 공간이 존재함을 뜻하며, 이는 가스실 내에서의 균일한 온도 제어를 보장한다. 가열 장치의 간단한 구조로 인해서 가스 라인, 예컨대 내연 기관의 배기 가스 라인에 본 발명에 따른 가열 장치를 새롭게 장착하거나, 추후에 본 발명에 따른 열반응기를 도관에 합체시킬 수 있다.

가열 장치, 열반응기 및 방법은 다양한 상호독립적인 실시예를 통해 더욱 발전될 수 있는데, 그 각각은 그 자체로 장점이 있다. 이러한 실시예들과 장점들은 실시예들과 관련되어 후에 간단히 언급될 것이다.

예를 들면, 본 발명에 따른 가열 장치의 한 가지 유리한 실시 형태에서는 가열면이 흐름 방향과 거의 직교하는 평면에서 연장될 수 있다. 이는 특히 장치의 공간이 절약된다는 잇점이 있다. 가열실의 높이는 2개의 가열면 사이의 거리에 해당하며, 용액, 입상 재료, 분말 또는 펠렛과 같은 다양한 요소 형태의 구체적인 요 건에 따라 상기 높이를 최적화할 수 있다. 이와 같이, 가열실의 높이는 예컨대 건조 상태의 요소 펠렛의 직경에 맞도록 조정할 수 있다.

요소 용액과 관련하여 알려져 있는 문제들을 피하기 위해서는 고체 요소 또는 요소질 고용체를 기화하는 방법이 유리하다. 고체 요소의 경우, 고체 요소 또는 요소질 고용체를 펠렛 형태로 기화시키는 것이 유용하다.

본 발명에 따른 방법의 경우, 가열실의 가열면 사이에서 요소 또는 요소 용액을 흐름 방향과 거의 직교하는 가스 라인에 도입하는 것도 가능하다. 이와 관련하여, DE 40 38 054 A1 또는 DE 40 03 807 A1의 장치에서 요소를 가스의 흐름과 평행한 방향으로 도입하기 위해 필요한 복잡하고 비싼 라인들이 불필요하다는 잇점이 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 양태에 따르면, 가열 장치는 적어도 2개의 가열 소자를 포함할 수 있으며, 각각의 가열면은 서로 다른 가열 소자에 할당된다. 열을 방출하는 가열면과 열을 발생하는 가열 소자는 가열 유닛의 일부이며, 이 가열 유닛은 지지 요소 또는 가열면용 부착 수단과 전기 접촉 소자를 더 포함할 수 있다. 이 실시예는 서로 다른 가열 유닛의 가열 소자에 의해 2개의 가열면을 서로에 대해 독립적으로 가열할 수 있다는 잇점이 있다. 먼저 유입 또는 흡입측 가열면을 통과하여 그 가열면에 의해 가열되는 기체 상태 물질의 흐름은, 미리 가열된 공기가 통과하는 유출 또는 배출측 가열면을 냉각하는 것보다 유입측 가열면을 더 강하게 냉각한다. 이 실시예는 2개의 가열면을 서로에 대해 독립적으로 제어할 수 있게 하고, 가열실 내의 균일한 온도 분포를 보장할 수 있다.

특히, 요소를 적어도 400℃의 온도에서 열분해하는 것이, 고체 요소 또는 요소 용액이 가열면에 쌓이는 문제가 없어 유리하다.

대안으로서, 2개의 가열면을 단일 가열 소자에 할당함으로써 제2 가열 소자를 그 접점과 함께 생략할 수도 있다. 이 실시 형태에서도, 예를 들면 가열 소자의 배치에 의해서, 또는 2개의 가열벽의 열방출면을 다르게 구성함으로써 2개의 가열면의 열용량이 서로 다르게 할 수 있다.

가열면 중 적어도 하나를, 적어도 부분적으로는 가열 나선으로부터 형성함으로써 가스 투과성 가열면을 매우 간단한 방식으로 제조할 수 있다. 대안으로서, 가열망이나 가열 그리드, 가열 사행 구조체도 사용할 수 있다. 가열 나선의 잇점은 나선을 감음으로써 가스가 투과하는 개구의 간격을 원하는 값으로 매우 쉽게 조정할 수 있다는 점이다.

가열 나선이 말아올린 가열 밴드 또는 말아올린 관형 가열 소자를 포함하면 특히 유리한 것으로 판명되었다. 이 실시 형태에 따르면, 가열 소자로부터 배기 가스 흐름 또는 요소로의 효과적인 열전달을 위해 매우 큰 가열면을 이용할 수 있다. 또한, 이 경우 가열 나선은 가열면인 동시에 가열 소자이며, 따라서 부품이 적게 든다.

가열 나선이 말아올린 가열 밴드 또는 말아올린 관형 가열 소자를 포함함에 따른 또 다른 잇점은, 편평한 2차원의 코일 외에 나사 또는 나선형의 3차원 공간 구조도 형성할 수 있다는 점이다. 결과적으로, 또 다른 실시 형태에 따르면 단일의 관형 가열 소자 또는 가열 밴드로부터 2개의 편평한 가열 나선을 흐름 방향으로 서로 거리를 두고 형성하는 것이 가능하며, 이들 가열 나선은 나사형 섹션을 통해 연결된다. 이러한 방식으로, 모든 측부로부터 가열될 수 있는 가열실이 생성되는데, 왜냐하면 반경 방향으로부터 가열 밴드의 나사형 섹션에 의해 가열실의 케이싱면 구역을 가열할 수 있기 때문이다.

또 다른 실시 형태에 따르면, 가열실을 케이싱 형태로 둘러싸는 동시에 적어도 하나의 가열 소자와 열전달 연결 관계에 있는 히트 싱크를 제공함으로써, 가열실을 반경 방향으로부터 가열할 수 있는 또 다른 가능성이 주어진다. 또한, 히트 싱크로부터 적어도 하나의 가열면을 형성하여 히트 싱크가 적어도 하나의 가열 소자와 열전달 연결 관계에 있도록 할 수 있다. 히트 싱크가 적어도 하나의 가열면을, 그리고 가열실의 케이싱의 섹션을 일체로 형성한다면 특히 유리하다. 이와 같이 히트 싱크는 하나의 가열면과 가열실의 케이싱 모두를 가열한다.

고체 요소가 입상 재료 또는 펠렛 형태로 사용되는 경우, 가열면들은 간격이 유입구의 간격보다 작은 가스 투과성 개구를 구비할 수 있다. 이 유리한 실시 형태에 따르면, 요소 또는 요소 용액은 2개의 가열면 사이에서 거의 증발되는데, 왜냐하면 도입된 요소의 기하학적 치수가 가열면의 가스 투과성 개구보다 크기 때문이다. 이와 같이 가열면들은 열 체(heat sieve)를 형성하여, 요소를 가열실에 억류하면서 가열하고, 증발한 요소 또는 증발에 기인한 기체 상태의 열분해 생성물 암모니아 및 이소시안산만을 기체 상태 물질의 흐름과 함께 가열실로부터 배출한다.

가스를 통과시키는 동시에 가열 장치의 작동 중에는 일정하게 고정시키는 개 구의 간격을 정의하기 위해서, 가열면 중 적어도 하나는 다수의 인접한 가열 섹션으로 이루어질 수 있으며, 이들 섹션은 스페이서에 의해 서로로부터 소정거리를 두고 위치하여 가스 투과성 개구를 형성한다. 예컨대 가열 나선 또는 가열 사행 구조체와 같이 구부러져 있는 가열면을 사용하는 경우에는 스페이서를 서로 마주하고 있는 가열 소자의 인접면 사이 개구 내에 부착할 수 있다. 이 경우 스페이서들은 흐름에 대해 개구의 간격을 결정할 뿐만 아니라, 가열면들의 인접 구역들이 접촉하지 않도록 하여 전류가 흐르고 있는 가열면들을 단락시키지 않도록 한다. 따라서, 절연 재료로 이루어진 스페이서를 사용하는 것이 유리하다.

또 다른 바람직한 실시예에서는 스페이서로서 가열 면에 프로파일(측면)이 돌출한 구역을 형성한다. 상기 가열 면의 인접 부분들, 예를 들면, 가열 나선의 개별 루프들 사이에서의 낮은 전위차로 인하여 섬락 현상(flashover; 전압차로 인한 절연체 표면의 방전현상)이 일어나지 않으며, 따라서 절연 스페이서를 사용할 필요가 없게 된다. 만일 상기한 돌출 구역이 가열 면에 예를 들어 주름의 형태로 스탬핑 된다면, 스페이서를 부착할 필요가 없다. 또한, 이러한 프로파일 형태는 가열면을 증가시키고 안정성을 향상시킨다.

요소의 기화를 개선하기 위한 또 다른 유리한 실시 형태에 따르면, 가열면들은 흐름 소자를 형성하여 작동 중 가열실을 통과하는 흐름을 교란시킬 수 있다. 이러한 교란 작용은 배기 또는 요소의 탈기 성분의 혼합을 촉진하고, 가열면으로부터 가스 및 요소의 흐름으로의 열전달을 개선한다. 예를 들면, 가열면으로서 형성된 가열 나선 또는 가열 사행 구조체의 가열 밴드, 또는 가스가 통과할 수 있는 개구의 역할을 하는 가열 시트의 보어 구멍이 가스 흐름 방향에 평행한 대신 흐름 방 향에 대해 경사진 상태로 위치할 수 있다. 결과적으로, 가스 흐름이 가열면에서 편향 및 교란된다.

절연성 스페이서 또는 가열면에서 스페이서를 형성하는 스탬핑이 사용되는 경우에는, 흐름 소자로서의 이들 스페이서를 마찬가지로 흐름 방향에 대해 경사지게 배치할 수 있다. 이 경우, 가스의 흐름은 가열면에서가 아니라 흐름 방향에 대해 경사져 있는 스페이서에서 편향 및 교란된다. 편향 방향은 스페이서의 형상과 배치에 의해 매우 간단하게 변경할 수 있다.

전술한 실시 형태에 따른 가열 장치를 사용함으로써 고체 요소 또는 요소 용액의 기화를 위한 열반응기도 유리하게 구성할 수 있다.

가스 라인이 기화 구역에 공급 개구를 구비하면 특히 유리한데, 이 공급 개구는 가열실 구역, 특히 가열실의 유입구 구역과 연통한다. 이와 같이 가스 라인의 공급 개구와 가열실의 유입구가 요소의 도입 방향으로 정렬됨으로써 요소가 가스 라인을 통해 가열실 내부로, 즉 열반응기의 벽과 가열 장치의 유입구로 매우 간단히 운반될 수 있다.

열반응기의 또 다른 실시 형태에서는 가열 장치가 열반응기의 가스 라인을 적어도 부분적으로 형성할 수 있다. 이 경우에는 기체 물질을 안내하는 열반응기의 벽을 가열 장치가 이미 형성하고 있으므로, 이 실시 형태의 제조와 설치는 특별한 잇점이 있다.

이하에서는 첨부 도면과 함께 본 발명을 예시로서 설명하겠다. 전술한 바와 같이, 각각의 유리한 실시 형태에서는 여러 특징들을 서로에 대해 독립적으로 조합 할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 열반응기의 전체적인 구조가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 열 반응기(1)는 흡입구(2)와 배출구(3)를 포함하며, 이들은 가스 라인(4)을 통해 서로 연결되어 있다. 가스 라인(4)은 열반응기의 벽에 해당하며, 흡입구(2) 구역에서 배기 가스 라인(도시 생략)에, 예를 들면 내연 기관의 배기 가스 라인에 연결될 수 있다. 결과적으로, 배기 가스는 흐름 방향(S)으로 흡입구(2)를 통해 열 반응기(1)로 흐르게 된다.

반응기 케이싱의 외측 직경은 흐름 방향을 따라 흡입구(2)로부터 배출구(3)까지 변화한다. 흡입구(2) 바로 다음의 제1 유입 구역에서의 외경은 후속하는 제2 기화 구역 및 제3 배출 구역에서보다 작다. 가스 라인(4)은 제2 기화 구역 앞의 제1 유입 구역에서 원추형 확장부를 구비한다.

기화 구역은 직경이 일정하다. 요소의 열분해를 위한 이 구역에는 요소 공급 라인(도시 생략)을 위한 연결편(5)이 형성되어 있다. 이 연결편(5)은 흐름 방향(S)에 수직인 방향으로, 즉 파이프에서의 반경 방향으로 가스 라인(4)의 기화 구역으로부터 돌출한다. 이 연결편은 중심 공급 개구(6)를 포함하며, 이 개구는 가스 라인(4)과 연통하여 유입 또는 도입 방향(E)을 따라 요소를 열 반응기(1)의 기화 구역으로 도입 및 공급한다. 가스 라인(4)의 내벽에서 공급 개구(6)는 기화 구역에 위치하는 가열실(11; 도 1에는 도시하지 않았음)과 연통하며, 이 가열실은 가스가 흘러 통과할 수 있는 가열면(10a, 10b; 도 1에는 도시하지 않았음)에 의해 유입 및 유출 측부가 한정되어 있다.

이러한 배치는 도 1로부터 알 수 있는 바, 연결편(5)의 공급 개구(6)는 열 반응기(1)의 가열 장치의 2개의 개별 가열 유닛의 접점(7) 사이에서 가스 라인(4)으로부터 돌출해 있다.

제3 배출 구역에서 반응기 벽은 최종적으로 원주 방향 부착 플랜지(8)를 구비한다. 이 원주 방향 플랜지(8)에는 일정한 간격으로 장착 개구(9)가 마련되어 있으며, 이들 장착 개구(9)는 흐름 방향(S)과 평행하게 플랜지(8) 내부에 형성되어 있다. 결과적으로, 이 실시 형태의 열 반응기(1)는 부착 플랜지(8)를 통해 촉매 하우징 또는 가스 라인에 매우 쉽게 결합할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 열 반응기(1)의 A-A선을 따라 취한 단면도로서, 가스 라인(4) 내에서 가열실(11)을 형성하는 가열면(10a 및 10b)의 배치와 전기 접촉 및 절연 상태를 보여주고 있다. 도 2에서 도 1의 구성 요소와 구조 및/또는 기능이 동일하거나 유사한 구성 요소에는 도 1에서와 동일한 도면 부호를 사용하였다.

도 2는 흡입구(2)로부터 유입측 가열면(10a)까지 흐름 방향(S)으로 연장되는 유입 구역에서의 가스 라인(4)이 디퓨저와 유사한 형태로 제2 기화 구역으로 팽창하는 방식을 예시하고 있다. 이 구성은 배기 가스의 흐름 속력이 감소하고 내부 가스 압력이 증가한다는 잇점이 있다.

가스 라인(4)의 제2 기화 구역에서는, 서로 거리를 두고 있는 2개의 가열면(10a 및 10b)이 흐름 방향(S)으로 배치되어 이들 가열면(10a 및 10b) 사이에 가열실(11)을 정의하고 있다. 공급 개구(6)의 유출구가 가열실(11)의 구역에 배치되어 있어, 요소 펠렛(12)을 기체 상태 물질의 흐름 방향(S)에 수직인 유입 방향(E)으로 열 반응기(1)의 가열실(11) 내로 공급할 수 있다. 가열실(11)에서는 요소 펠렛(12)을 가열하고 기화시킬 수 있다. 제3 배출 구역은 마지막으로 흐름 방향(S)을 따라 유출측 가열면(10b)으로부터 배출구(3)로 연장된다.

가열면(10a 및 10b)은 흐름 방향(S)과 거의 직교하는 평면에서 연장되며, 여기서 각각의 가열면(10a, 10b)은 각각 서로 다른 가열 유닛의 가열 소자에 해당한다. 결과적으로, 가열면(10a 및 10b)을 통해 방출되는 열은 나머지 가열면(10a, 10b)과는 무관하게 제어할 수 있다.

도 2의 실시 형태에 따른 가열면(10a, 10b)은 나선형 가열 밴드로부터 형성되므로, 가열 나선은 가열면(10a, 10b)인 동시에 가열 유닛(1a, 1b)의 가열 소자(10)이다. 이 경우 나선 코일 사이의 거리는 대략 가열 밴드의 두께에 해당한다. 예를 들면, 두께가 0.4-0.8mm이고 폭이 4-10mm인 열전도성 합금으로 이루어진 밴드를 사용하여 직경이 대략 30mm인 가열 나선으로 말아올릴 수 있다.

가열면(10a 및 10b)의 섹션으로서 말려 있는 나선 코일 사이의 거리는 가열면(10a, 10b) 내의 가스 투과성 개구(23; 도 2에는 도시하지 않았음)에 해당한다. 가스 투과성 개구(23)의 간격이 반응기 케이싱 내의 공급 개구(6)의 간격보다 작기 때문에, 가스 투과성 개구(23)는 요소 펠렛(12)보다 상당히 작다. 따라서, 요소 펠렛(12)은 가열실(11)에 남아 가열, 증발 및 열분해된다. 가열실(11)의 보다 큰 부분이 가열면(10a, 10b)에 의해 정의되기 때문에 가열실(11) 내의 온도 분포가 매우 균일해지며, 따라서 예를 들면 적어도 400℃의 온도에서 요소 펠렛(12)을 신속히 증발시킬 수 있다.

이하에서는 도 2에 도시된 실시 형태의 가열 유닛(1a, 1b)의 구조, 조립 및 부착을 더 상세히 논의하겠는 바, 먼저 유입측에 배치된 가열 유닛(1a, 1b)을 설명하겠다. 본 실시예의 가열 유닛은 가열면 및 가열 소자(10)로서의 나선형태의 가열면(10a 및 10b) 외에 부착 볼트(13)와 접촉봉(14)을 포함한다.

접촉봉(14)은 제2 기화 구역의 유입 단부에 배치되어 있다. 도전성 재료로 이루어진 접촉봉(14)은 가스 라인(4)의 벽 내에서 직경 방향으로 대향하도록 형성된 2개의 보어 구멍을 통해 흐름 방향(S)에 수직으로 연장된다. 접촉소자의 길이는 접촉봉(14)의 양단이 가스 라인(4) 밖으로 돌출하도록 결정된다.

마찬가지로 도전성 재료로 이루어진 부착 볼트(13)는 도전이 가능한 방식으로 접촉봉에 연결된다. 부착 볼트(13)는 부착 헤드(24)를 포함하며, 보어 구멍이 이 헤드를 완전히 통과하여, 이를 통해 접촉봉(14)을 밀게 된다. 결과적으로, 부착 볼트(13)는 흐름 방향(S)으로 고정된다. 도 2에서 부착 볼트(13)는 가스 라인(4)의 중심에 배치되어 있다. 부착 헤드(24)에는 부착 본체(25)가 부착되어 있으며, 이 부착 본체(25)는 볼트 헤드(24)로부터 흐름 방향(S)으로 연장된다. 부착 본체(25)의 외경은 부착 헤드(24)의 직경보다 작다.

유입측에서 가열면(10a)을 형성하는 스트립형 가열 나선은 가스 라인(4)의 중심에 고정되어 있다. 이를 위해, 부착 볼트(13)의 부착 본체(25)가 가열 나선의 중앙에서 중심 개구를 통해 연장되도록 나선이 부착 볼트(13)에 배치된다. 흐름 방향(S)에 대해 가열 나선의 유입측 외측면은 부착 본체(25)와 부착 헤드(24)의 외측 치수의 차이로 인해 형성된 부착 볼트(13)의 숄더와 맞닿아 있다.

도 2에서 가열 나선은 내측 단부에서는 부착 볼트(13)에 의해, 외측 단부에서는 가스 라인(4)의 내벽에 의해 위치가 고정되어 있다.

나선 형태의 가열면(10a)을 부착하기 위해서, 가열 나선의 내측 단부는 부착 볼트(13)의 부착 본체(24)에 연속적으로, 즉 통전이 가능하도록 부착되어 있고 가열면(10a)의 외측 단부는 반응기 케이싱의 벽에 연속적으로 부착되어 있다. 이 부착은 용접에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 코킹, 클리핑 또는 기타 임의의 적절한 부착 수단과 같은 다른 연결 방법으로 부착할 수도 있다.

가열실(11)을 통과하여 흐름 방향(S)에 수직으로 연장되는 평면을 기준으로 유출측에 배치된 가열 소자는 유출측 가열 소자의 경상(mirror-image)이 되도록 가스 라인(4) 내에 형성된다. 따라서, 유출측 가열 소자의 부착 본체는 흐름 방향(S)과 반대로 부착 헤드로부터 유입측 가열면(10a)의 부착 볼트(13)까지 연장된다. 가열면(10b)은 마찬가지로 부착 본체에 의해 중심에 고정되어 있다.

열 반응기(1)가 작동하면 접촉봉(14)의 접촉점(7)에 전원이 연결된다. 전압이 인가되면 나선 형태의 가열면(10a)의 내측 단부로부터 가열 나선을 통해 가열면(10a)의 외측 단부까지 부착 헤드(24) 및 부착 본체(25)를 경유하여 접촉봉(14)을 통해 전류가 흐른다. 가열 나선의 외측 단부는 가스 라인(4)의 내벽에서 통전 가능하게 접지에 연결되어 전기 회로를 효과적으로 닫는다.

이와 같이 전류가 흐를 때에는 접촉봉(14)을 가스 라인(4)으로부터 절연시켜야 한다. 이를 위해서, 접촉봉(14)을 둘러싸는 절연 슬리브(15)가 가스 라인(4)의 각 보어 구멍마다 배치되어 있으며, 이 보어 구멍을 통해 접촉봉(14)의 일부가 연장된다.

절연 슬리브(15)는 슬리브 본체(26)와 슬리브 칼라(27)를 구비한다. 슬리브 본체는 한쪽으로는 가스 라인(4) 내의 보어 구멍으로부터 다른쪽으로는 부착 볼트(13)의 부착 헤드(24)까지 연장된다. 이와 같이 부착 볼트는 가스 라인(4) 내에서 중심에 배치되는데, 왜냐하면 반대쪽으로부터 접촉봉(14) 주위에 직경 방향으로 밀착되어 있는 2개의 슬리브 본체(26) 사이에 클램핑되어 있기 때문이다.

슬리브 칼라(27)는 가스 라인(4) 외측에 위치하며 슬리브 본체(26)보다 외경이 크다. 이와 같이 슬리브 칼라(27)는 열반응기 케이싱의 외벽에 위치하는 절연 원판을 동시에 형성한다.

절연 슬리브(15)와 접촉봉(14)을 고착시켜 부착 볼트(13)를 중심 위치에 고정시키기 위해서 접촉봉의 양측에 나사 연결부가 마련된다.

이를 위해서, 접촉봉(14)의 각 외측 단부에 외부 나사산을 마련하고, 와셔(16)와 너트(17)를 각 단부에 하나씩 나사 결합하여 접촉봉(14), 부착 볼트(13) 및 가열 소자(10)를 포함하는 가열 유닛을 가스 라인(4) 내에 부착한다. 가열 유닛을 정확한 위치에 고정하기 위해서는 나사-너트 연결 대신, 예를 들면 클립과 같은 다른 부착 수단을 사용할 수도 있음은 당연하다.

또한 가열실(11)을 반경 방향으로부터 가열하기 위해서 열전도성이 좋은 절연층, 예를 들면 마이카나이트 체를 가스 라인(4)의 내벽을 따라 기화실에 사용할 수 있다. 이 내부 절연층은 히트 싱크(30)에 해당하며, 이는 가열실(11)을 케이싱 형태로 둘러싸서 히트 싱크(30)의 표면 구역을 통해 가열실(11)을 반경 방향으로 가열한다. 히트 싱크(30)는 가열면(10a, 10b)의 외측 단부가 가스 라인(4)의 하우징에 접지되어 있는 한 지점에서만 차단되어야 한다.

가열실(11)의 온도를 제어하기 위해 접촉봉(14)의 한쪽에는 중심 측정 보어 구멍(18)이 마련되어 있다. 이 측정 보어 구멍(18)은 접촉봉(14)의 길이 방향 축을 따라 대략 접촉봉의 중간까지 연장된다. 결과적으로, 측정 보어 구멍(18)에 온도 프로브를 삽입하여 가열면(10a, 10b)에서의 온도나 가열실(11) 내의 온도를 측정할 수 있다.

도 3은 2개의 가열 유닛을 도시한 개략도로서, 가열 유닛(1a, 1b)이 어떻게 열 반응기(1; 도 3에는 도시하지 않았음)의 제2 기화 구역에 배치되는가를 보여주고 있다. 이전 도면들에서와 구조 및/또는 기능이 유사하거나 동일한 부분들에는 동일한 도면 부호를 사용한다.

가열 유닛(1a, 1b)은 가열 소자(10)인 가열면(10a 또는 10b)과, 가열면(10a, 10b)이 부착되는 부착 볼트(13)와, 가열 유닛(10, 13, 14)을 전원(도시 생략)에 연결하고 부착 볼트(13)를 고정하기 위한 접촉봉(14)을 구비한다.

도 3은 절연 슬리브(15)의 절연 본체(27)가 어떻게 접촉봉(14)을 나선 형태의 가열면(10a 및 10b)으로부터 절연하는가를 보여주고 있다. 또한, 접촉봉(14)의 양단 상의 너트(17)가 절연 슬리브(15)를 접촉봉(14) 상에 고정시키는 동시에 부착 볼트(13)를 접촉봉(14)의 중간에 고정시키고 있음은 자명하다. 그리고, 가열면(10a 및 10b)이 부착 볼트(13)의 부착 헤드(24)에 맞닿아 부착 볼트(13)에 의해 중심에 고정되어 있음이 분명히 도시되어 있다.

마지막으로, 도 3은 가열면(10a 및 10b)의 외측 가열 나선 코일(28a 및 28b)이 가열실(11)의 흐름 방향(S)의 축을 따라 변위되어 있음을 보여주고 있다. 이와 같이, 가열면(10a 및 10b)의 2개의 외측 가열 나선 코일(28a 및 28b)은 가열실(11)을 반경 방향으로 에워싸는 벽을 형성한다. 동시에, 2개의 외측 가열 나선 코일(28a 및 28b)은 접촉하는 동안에는 변위되지 않을 수 있다.

그리고, 외측 나선 코일(28a 및 28b)이 가열면(10a 및 10b)을 완전히 둘러싸고 있지 않다는 것을 분명히 해야 한다. 그 결과 유입구(19)가 남게 되어, 이를 통해 요소 펠렛(12)을 가열실(11)로 공급할 수 있게 된다. 유입구(19)는 가열 나선의 외측 단부와 나선 코일(28a 및 28b)이 변위되는 장소 사이에 배치된다.

도 4A 및 도 4B는 본 발명에 따른 가열면의 특수한 실시 형태를 개략적으로 도시한 도면이다. 전술한 실시 형태와 다른 점들만을 설명하겠다. 이전 실시 형태에서와 구조 및/또는 기능이 유사하거나 동일한 부분들에 대해서는 이전 도면에서와 동일한 도면 부호를 사용한다.

도 4A는 아직 감지 않은 상태의 가열 밴드(20)를 보여주고 있으며, 이를 감아서 도 4B에 단면이 도시된 가열 소자(10)를 얻을 수 있다.

가열 밴드(20)에는 일정한 간격으로 구역들이 마련되어 있는데, 이들 구역은 돌기로서 가열 밴드(20)의 표면으로부터 돌출해 있다. 도 4A의 돌출 프로파일(21)은 삼각 주름으로서 스탬핑된 것으로, 가열 밴드(20)의 폭 전체에 걸쳐 연장된다. 돌출 프로파일(21)은 가열 밴드(20)의 길이 방향(L)과 직교하지 않는 대신, 경사각(22)을 이루며 길이 방향 축선(L)에 대해 경사져 있다. 이와 같이, 돌출 프로파일(21)은 배기 가스 흐름을 편향 및 교란시키는 흐름 소자의 역할을 하며, 상기 배기 가스 흐름은 흐름 방향(S)으로 나타낸 바와 같이 가열 밴드(20)의 편평한 측부와 수직으로 만난다.

돌출 프로파일(21)의 경사각(22)은 열 반응기(1)의 당연히 요건에 맞게 조정할 수 있다. 또한, 돌출 프로파일(21)은 직선 형태일 필요가 없으며, 배기 가스 흐름을 교란시키기에 적절한 임의의 형상일 수 있다.

도 4B는 도 4A의 가열 밴드를 말아올린 상태를 도시한 단면도이다.

도 4B는 돌출 프로파일(21)이 전술한 바와 같이 통전체의 역할을 할 뿐만 아니라, 말아올린 가열 밴드(20)의 인접한 나선 코일 사이에서 스페이서의 역할도 하고 있음을 보여주고 있다. 결과적으로, 비록 가열 소자(10)의 루프 사이에 접촉이 있지만 이 접촉은 어떠한 부정적인 효과도 없는데, 왜냐하면 가열 소자(10) 내의 퍼텐셜 차이가 낮기 때문이다. 또한, 스페이서는 말아올린 가열 소자(10)의 투과성 개구(23)를 결정하는 역할도 한다. 따라서, 투과성 개구(23)는 스페이서의 두께에 의해 쉽게 정의될 수 있다.

돌출 프로파일(21)을 대신하여, 예를 들면 접착 또는 클리핑에 의해 스페이서를 편평한 가열 밴드(20)에 부착할 수도 있다. 이 경우 절연 재료로 이루어진 스페이서를 사용한다면, 이 스페이서는 가열 소자(10)의 연속적인 나선 코일을 동시에 절연한다.

도 5는 본 발명에 따른 가열 장치의 또 다른 실시 형태의 개략도이다. 접촉봉(14)과 부착 볼트(13)는 편의상 생략하였다. 이전 실시 형태에서와 구조 및/또는 기능이 유사하거나 동일한 부분들에는 이전 도면에서와 동일한 도면 부호를 사용하였다.

도 5는 흐름 방향(S)으로 서로 거리를 두고 위치하여 가열실(11)을 정의하고 있는 2개의 가스 투과성 가열면(10a 및 10b)이 단일 가열 밴드(20)의 섹션이 될 수 있음을 보여주고 있다. 먼저, 가열 밴드(20)의 일단은 전술한 바와 같이 안쪽에서 바깥쪽으로 감겨서 나선 형태의 편평한 제1 가열면(10a)을 이루고 있다. 제1 가열면(10a)은, 가열 밴드(20)의 타단으로부터 형성된 나선 형태의 제2 가열면(10b)의 상류에서 가스 흐름의 흐름 방향(S)으로 연장된다.

그러나, 제1 가열면(10a)의 외측 단부는 가스 라인(4)의 벽에서 접지에 연결되어 종결되는 대신, 가스 라인(4)의 내벽을 따라 흐름 방향(S)으로 나사 형태로 감기는 섹션(29)으로서 연장된다. 따라서, 나사 형태로 감기는 가열 밴드 섹션(29)의 길이가 가열실(11)의 높이를 결정한다.

나사형 가열 밴드 섹션이 가스 라인(4)의 벽과 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 내벽에 히트 싱크(30)가 부착되어 있다. 첫째, 히트 싱크(30)는 가열 밴드(20)가 나사형 섹션(29) 내에서 가스 라인(4)에 접지되는 것을 방지한다. 둘째, 히트 싱크(30)가 열전도성 재료로 이루어진 경우에는 가열실(11)이 절연성 히트 싱크(30)를 통해 반경 방향으로부터도 절연될 수 있다.

마지막으로, 가열 밴드(20)는 유출측 가열면(10b)으로 종결되며, 이는 유입측 가열면(10a)에 상응하고, 바깥쪽에서 안쪽으로 말아올려져 있다.

가열 소자로는 임의의 가열 시스템, 예를 들면 가열면(10a, 10b)을 통해 방출되는 열을 발생시키는 후막 히터(31)를 사용할 수 있다. 이것이 도 6에 도시되어 있다. 구조 및/또는 기능이 이전 도면에서와 유사하거나 동일한 부분들에 대해서는 동일한 도면 부호를 다시 사용하였다. 또한, 가열 소자의 전기 접촉부는 편의상 생략하였다.

본 실시예의 열 반응기(1)는 유입측 가열 유닛(1a)과 유출측 가열 유닛(1b)으로 이루어지며, 이들은 서로 연걸되어 가열 장치 또는 열 반응기(1)를 형성한다. 이들 2개의 가열 유닛(1a 및 1b)은 구조가 동일하므로 유입측 가열 유닛(1a)을 설명하겠다.

가열 유닛(1a)은 가열면(10a), 가스 전도성 케이싱 섹션(4a) 및 플랜지(35a)와 함께 지지 요소(32a) 상의 후막 히터(31)를 포함한다. 지지 요소(32a)는 대체로 원통 형태이며, 가열면(10a)이 원통의 기초부를 형성하고 케이싱 섹션(4a)의 원통 자켓을 형성한다. 따라서, 지지 요소(32a)는 대체로 컵 또는 배럴 형상이 되며, 가열면(10a)이 바닥에 해당하고 케이싱 섹션(4a)이 컵의 벽 또는 자켓에 해당한다.

가열면(10a)에는 소정 개수의 가스 투과성 개구(23)가 형성되어 있어 가스 흐름이 흐름 방향(S)으로 가열면을 통과할 수 있다. 한편, 케이싱 섹션(4a)은 가스가 투과할 수 없으므로 열 반응기(1)의 가스 라인(4)에 해당한다.

후막 히터(31)는 가스 투과성 개구(23)를 덮지 않도록 컵 형상 지지 요소(32a)의 내부에서 가열면(10a)에 장착되어 있다. 후막 히터(31)에서 발생하는 열은 지지 요소(32a 또는 32b)로 전달되며, 이 지지 요소는 가열면(10a) 및 케이싱 섹션(4a)과 함께 일체형 히트 싱크(30)에 해당한다. 열이 전달되도록 후막 히터(31)를 다른 지점에서 지지 요소(32a)에 연결할 수도 있음은 당연하다.

지지 요소(32a)의 플랜지(35a)는, 가열면(10a) 반대쪽에 위치하는 케이싱 섹션(4a)의 단부에서 케이싱 섹션(4a)의 외부 둘레로 연장되는 칼라 형태로 형성된다.

열 반응기(1)의 유출측 가열 유닛(1b)은 유입측 가열 유닛(1a)과 동일하게 구성된다. 이들 2개의 가열 유닛(1a 및 1b)은 플랜지 구역(35a 및 35b)에서 서로 연결된다. 예를 들면, 도 6에서 양 가열 유닛(1a 및 1b)의 플랜지 구역(35a 및 35b)은 서로 정렬되어 있는 장착 개구(34a 및 34b)를 구비하여, 이들 장착 개구는 나사 또는 클립(도 6에는 도시하지 않았음)과 같은 연결 수단을 고정하는 역할을 할 수 있다.

이와 같이 양 가열 유닛(1a 및 1b)은 지지 요소(32a 및 32b)에 의해 한정되는 가열실(11)을 구비한 열 반응기(1)를 형성한다. 두 개의 가열면(10a 및 10b)은 서로로부터 소정 거리를 두고 위치하여 흐름 방향(S)으로 가열실(11)을 한정하며, 가열 유닛(1a 및 1b)의 2개의 케이싱 섹션(4a 및 4b)은 열 반응기(1)의 가스 라인(4)을 형성한다.

상기 실시 형태들은 단지 예시일 뿐이며, 그 특징들을 원하는 대로 조합 및 변형할 수 있다. 구체적으로 예를 들면 스페이서 역할을 하는 가열 밴드(20)의 돌출 프로파일(21)의 구성을 임의 방식으로 변경할 수 있다. 또한, 가열 밴드(20)를 대신하여 가열식 필라멘트 또는 가열 매체가 흘러 통과할 수 있는 관형 가열 소자를 사용할 수 있다. 그리고, 유도 방식의 가열 시스템뿐만 아니라 기타 임의 형태의 전기식 가열 시스템도 사용할 수 있다. 도전성 세라믹으로 이루어진 가열면(10a, 10b)으로부터 가열 소자(10)가 형성된 실시 형태도 가능하다.

본 발명에 따른 고체 요소 또는 요소 용액의 가열 및 기화를 위한 가열 장치와 열반응기 및 방법은, 가열 장치를 켠 직후에도 가열실의 빠른 반응 시간 및 가열실 내의 균일한 온도 분포에 기초한 배기 가스 라인 내에서의 요소의 안정적인 기화를 달성하는 잇점이 있다.

Claims (24)

1. 내연 기관용의 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액의 가열 및 기화를 위한 가열 장치로서, 흐름 방향(S)으로 연장되는 가스 라인(4) 내에 설치되도록 구성되어 있고, 그리고 상기 흐름 방향(S)으로 서로 이격되어 있고 가열실(11)을 형성하는 적어도 2개의 가스 투과성 가열면(10a, 10b)을 구비하는 가열 장치에 있어서,

   유입구(19)가 상기한 적어도 2개의 가열면(10a, 10b) 사이에서 상기 가열실(11)과 연통하여 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 상기 가열실(11) 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가열면(10a, 10b)은 상기 흐름 방향(S)과 본질적으로 직교하는 평면 내에서 연장되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 장치는 적어도 2개의 가열 소자(10)를 포함하며, 상기 가열면(10a, 10b)은 서로 다른 가열 소자(10)에 각각 할당되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열실(11)을 케이싱 형태로 둘러싸는 히트 싱크(30)와, 상기 히트 싱크(30)와 열전달 관계에 있는 적어도 하나의 가열 소자(10)가 제공됨을 특징으로 하는 가열 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 가열면(10a, 10b)을 형성하는 히트 싱크(30)와, 상기 히트 싱크(30)와 열전달 관계에 있는 적어도 하나의 가열 소자(10)가 제공됨을 특징으로 하는 가열 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 히트 싱크(30)는 적어도 하나의 가열면(10a, 10b)과 상기 가열실(11)의 케이싱 섹션(4a, 4b)의 일 부분을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열면(10a, 10b) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로는 가열 나선으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 가열 나선은 말아올린 가열 밴드(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열면(10a, 10b)은 간격 폭이 상기 유입구(19)의 간격보다 작은 가스 투과성 개구(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
10. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 가열면(10a, 10b)이 복수 개의 인접한 가열 섹션을 포함하며, 이들 가열 섹션은 스페이서에 의해 서로로부터 거리를 두고 고정되어 가스 투과성 개구(23)를 형성하는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 가열면(10a, 10b)에는 돌출 프로파일(21)이 돌출한 구역이 스페이서로서 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열면(10a, 10b)은 흐름 소자를 형성하며, 이 흐름 소자는 작동시 상기 가열실(11) 내의 흐름을 교란시키는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 스페이서는 흐름 소자로서 상기 흐름 방향(S)에 대해 경사지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가열 장치.
14. 내연 기관용의 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액의 가열 및 기화를 위한 열 반응기(1)로서, 가열 장치와 흡입구(2) 및 배출구(3)를 포함하고, 상기 흡입구(2)와 배출구(3)는 가스 라인(4)에 의해 서로 연결되어 있고, 상기 가스 라인(4) 내에 기화 구역이 배치되어 있는 열 반응기에 있어서,

    상기 가열 장치는 상기 기화 구역에 배치된 가열실(11)을 포함하고, 이 가열실(11)은 가스가 통과할 수 있는 가열면(10a, 10b)에 의해 흡입측 및 배출측 상에 형성되며, 상기 가열실(11)은 상기 가열면(10a, 10b) 사이에 상기 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 위한 유입구(19)를 구비하는 것을 특징으로 하는 열 반응기.
15. 제14항에 있어서, 상기 가열 장치는 흐름 방향(S)으로 연장되는 가스 라인(4) 내에 설치되도록 구성되고, 상기 흐름 방향(S)으로 서로 이격되어 있고 가열실(11)을 형성하는 적어도 2개의 가스 투과성 가열면(10a, 10b)을 구비하고, 또한 유입구(19)가 상기한 적어도 2개의 가열면(10a, 10b) 사이에서 상기 가열실(11)과 연통하여 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 상기 가열실(11) 내로 공급하도록 구성함을 특징으로 하는 열 반응기.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 가스 라인(4)은 상기 기화 구역에 공급 개구(6)를 구비하고, 이 공급 개구(6)는 상기 가열실(11)의 구역과 연통하는 것을 특징으로 하는 열 반응기.
17. 제16항에 있어서, 상기 공급 개구(6)는 상기 가열실(11)의 유입구(19)의 구역과 연통하는 것을 특징으로 하는 열 반응기.
18. 제14항에 있어서, 상기 가열 장치는 상기 열 반응기(1)의 가스 라인(4)을 적어도 부분적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 열 반응기.
19. 내연 기관용의 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 가열하여 기화시키는 방법으로서, 가스 흐름을 흐름 방향(S)으로 가스 라인(4)을 통해 흐르게 하고, 상기 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 상기 가스 흐름 내로 공급하고 가열하여 기화시킨 후 이 가스 흐름과 함께 제거하는 방법에 있어서,

    상기 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 2개의 가열면(10a, 10b) 사이에서 상기 가스 라인(4) 내로 공급함을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 대체로 상기 흐름 방향(S)과 직교하도록 상기 가열면(10a, 10b) 사이에서 상기 가스 라인(4) 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 상기 2개의 가열면(10a, 10b) 사이에서 실질적으로 기화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 요소 펠렛(12) 또는 요소 용액을 적어도 400℃의 온도에서 열분해하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제19항 또는 제20항에 있어서, 고체 요소 또는 요소질 고용체를 기화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 펠렛 형태의 상기 고체 요소 또는 요소질 고용체를 기화시키는 것을 특징으로 하는 방법.

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