KR20080074741A - 배기 가스 정화 시스템 - Google Patents

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flow
liquid phase
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KR1020080009629A
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Inventor
세바스티안 히르쉬베르그
Original Assignee
술저 켐테크 악티엔게젤샤프트
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Abstract

NOx를 함유하는 배기 가스의 정화 시스템은, NOx를 함유하는 배기 가스의 흐름이 배기 가스 소스(2)로부터 촉매 변환 장치(catalytic converter)(13)로 운반되는 폐쇄형 통로(14)를 포함하며, 액상 반응 매질을 배기 가스의 흐름 내에 제공하기 위해 촉매 변환 장치(13)의 상류측에 계량 부재(7)가 설치된다. 배기 가스의 흐름 내에 배치되는 표면(15, 16)을 갖는 기화기(11)가 계량 부재(7)의 하류측에 배치되며, 기화기(11)의 표면(15, 16)에는 액상 반응 매질이 가해져, 기화된 반응 매질이 촉매 변환 장치(13)를 만나기 전에 액상 반응 매질이 기화된다.
Figure P1020080009629
배기 가스 소스, 촉매 변환 장치, 계량 부재, 기화기 부재, 요소 수용액

Description

배기 가스 정화 시스템{EXHAUST GAS CLEANING SYSTEM}
본 발명은 NOx를 함유하는 배기 가스의 정화를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 배기 가스 정화 시스템 내의 부품, 구체적으로는 기화기 및 계량 부재(metering element)에 관한 것이다.
새로운 엄격한 배기 가스 규정에 의해, 디젤 차량에도 촉매 변환 장치(catalytic converter)가 구비되어야 할 것이다. 2009년 10월 1일부로 새로운 유로 5 규정(Euro 5 standard)이 적용되고, 또한 2012년부터는 유로 6 규정이 적용된다. 유로 5 규정을 이행하기 위해 소형의 운송 차량에 향상된 촉매 변환 장치를 포함하는 배기 가스 정화 시스템이 설치되어야 할 것이며, 또한 유로 6 규정을 충족시키기 위해 특히 디젤 엔진을 갖는 자동차 등에 향상된 촉매 변환 장치를 포함하는 배기 가스 정화 시스템이 설치되어야 할 것이다. 오토 엔진(Otto engine)에 통상의 3-웨이 촉매 변환 장치가 사용되어서는 산소가 풍부한 배기 가스 내의 NOx를 환원시킬 수 없다. 산소가 풍부한 배기 가스를 갖는 엔진으로는 일반적으로 디젤 엔진 및 린번 엔진이 있다. 산소가 풍부한 배기 가스에 대한 가능한 대안으로는, NOx 함유 배기 가스와 암모니아의 가스 혼합물 내의 NOx가 산소의 존재시에도 대부분 N2로 환원되는 SCR(Selective Catalytic Reduction) 촉매 변환 장치가 있다. 그러나, 암모니아는 그 유독성으로 인해 차량에 실려 운반될 수 없으며, 또한 계량된 양으로 공급될 수도 없다. 이러한 이유로, 무해한 요소 수용액(urea-water solution)이 배기 가스의 흐름 내에서 암모니아와 CO2로 열적으로 분해되는 시스템이 요망된다. 이와 같이 생성된 암모니아의 품질은 배기 가스에 함유된 NOx의 품질의 화학량론적 비(stoichiometric proportion)가 되어야 한다. 따라서, 계량 시스템은 상대적으로 정밀하게 조정될 수 있어야 하고, 또한 짧은 응답 시간을 가져야 한다.
배기 가스에 계량된 양의 요소 수용액을 첨가하여 혼합하는 것은, 특히 설치 조건으로 인해 배기 가스 정화 시스템을 위해 제한된 양의 공간만이 이용 가능한 때에는, 현재까지 만족할만한 해법이 발견되지 않은 기술적인 문제점이 되고 있다.
운전 동안에는 엔진에 가해지는 부하가 급격하게 변화하므로, 디젤 동력 차량의 배기 가스 시스템의 작동점(operating point) 또한 크게 달라진다. 통상적인 최저 부하의 경우와 최대 부하의 경우에서의 배기 가스 질량 흐름(exhaust gas mass flow)의 비율은 대략 10이 될 것이다. 엔진 크기 및 차량 크기에 따라, 매우 낮은 부하에서도 시간당 최대 100㎏의 배기 가스 질량 흐름이 배기 가스 정화 시스템에 유입될 수 있다. 배기 가스 질량 흐름은 최대 부하에서는 시간당 대략 800㎏에 이르게 된다.
온도는 콜드 스타트 운전(cold start operation) 시의 150℃와 배기 가스 정 화 시스템의 상류측에 삽입되는 입자 필터의 번오프(burn-off of particle filter) 동안의 700°∼750°의 사이에서 변화할 수 있다. 계량된 양의 요소 수용액의 첨가 및 그에 따른 배기 가스 내의 NOx의 N2로의 환원은 150℃ 이후의 배기 가스 온도에서부터, 특히 200℃의 배기 가스 온도에서부터 활성화된다. NOx와 암모니아의 필요한 화학량론적 혼합물이 생성되도록 계량된 형태로 배기 가스에 첨가되어야 하는 요소 수용액의 질량 흐름은 가솔린 소비량의 3∼5％의 양이다.
요소 수용액의 계량된 첨가 및 혼합에 의해 추가로 발생되는 압력 손실은, 배기 시스템에서의 이러한 압력 손실에 의해 엔진 파워가 감소되기 때문에 중요한 요소이며, 따라서 최저의 가능한 압력 손실이 요망된다.
대표적인 배기관 직경은 50∼100㎜의 범위이며, 가능한 복수의 혼합 지점 중 최초의 지점에서부터의 촉매 변환 장치의 이격 거리는 통상적으로 4∼5 배기관 직경이다.
요소 수용액의 분해를 위해 여러 가지 반응이 이용될 수도 있다. 한 가지 이용 가능한 반응은 이소시안산(isocyanic acid)과 암모니아로 분해하는 것이다. 그러나, 이소시안산은 매우 불안정하며, 시아누르산(cyanuric acid)으로의 중합화(polymerization)와 같은 다른 반응이 이루어질 수도 있다. 다른 이용 가능한 반응은 요소를 열분해(pyrolysis)하여 비우렛(biuret)(C2H5N3O2)과 암모니아로 분해하는 것이다. 그러나, 요소를 가열하는 동안, 소량의 트리우렛(triuret)과 멜라민(melamine)이 발생할 수 있다. 이러한 반응의 산물(product)의 대부분은 일부 경우에는 300℃ 이상의 매우 높은 온도의 용융점을 가지기 때문에, 운전 동안 배기 가스관 내의 내장 부품 위에 층을 형성하고, 나아가서는 소형의 갭 및 보어(bore)를 막을 수도 있다. 이러한 이유로, 침적의 결과, 촉매 변환 장치의 효율이 감소하거나 또는 심지어는 촉매 변환 장치의 개개의 채널이 완전히 막힐 수도 있기 때문에, SCR 촉매 변환 장치에서는 요소 수용액이 허용되지 못하였다. 바람직하지 않은 측의 반응이 가능한 한 발생하지 않도록 하여 요소 수용액의 분해 동안 바람직하지 않은 물질 결과물이 생성되지 않도록 하기 위해, 요소(CO(NH2)2)와 물(H2O)이 암모니아(NH3)와 이산화탄소(CO2)로 직접 변환되는 특수한 가수분해 촉매제가 개발되었다. 이러한 종류의 가수분해 촉매제는 유럽 특허 0487 886 B1의 공보에 개시되어 있으며, 이 특허에 따르면, 가수분해 촉매제를 통해, 요소 수용액의 분해 동안, 바람직한 가수분해 반응이 160℃ 이후의 온도에서 거의 독점적으로 발생하는 상황이 이루어진다.
계량된 양의 요소 수용액을 첨가하는 공지 기술의 구현예의 대부분에서는, 요소 수용액을 미세한 액적(droplet)으로 분무시키는 액체 스프레이 확산기가 사용된다.
미국 특허 5,968,464호 및 6,361,754 B1호에는 요소 수용액을 별도의 열분해 챔버 내에서 기화시켜 암모니아와 CO2로 변환시키는 방법이 개시되어 있다. 이와 같이 변환된 후에야 비로소 가스가 실제 배기 시스템에 진입되며, 그 후 배기 가스의 흐름과 혼합된다. 또한, 유사한 방법이 미국 특허 6,203,770 B1, WO97/36676, 및 미국 특허 6,834,498 B2에 개시되어 있다.
파워 스테이션 내의 관련 배기 가스의 정화를 위한 방법은, 배기 가스의 흐름의 일부가 분기되고 있는 미국 특허 7,090,810 B2에 개시되어 있다. 요소 수용액이 별도의 챔버에서 배기 가스의 분기된 흐름에 첨가되어 기화되고, 가수분해를 통해 암모니아와 CO2로 변환된다. 이러한 배기 가스의 분기된 흐름은 팬(fan) 및 고정식 혼합기(static mixer)에 의해 메인 흐름과 다시 혼합된다.
WO98/22209의 방법에 의하면, 액상의 요소 수용액은 배기 가스에 액적 형태로 첨가된다. 완전하게 기화되지 않은 액적은 촉매 장치 상류측의 액적 분리기(droplet separator)에 의해 배기 가스 스트림으로부터 다시 제거된다.
WO98/28070에는, 요소 수용액을 노즐을 통해 배기 가스 내로 분무하기 전에, 압력 하에서 가열하는 방법이 개시되어 있다. 과열된 액체의 이완(relaxation)에 의해 기화가 가속화된다.
WO2004/079171 A1에는 내부에 다공성의 리브(rib)가 구성되어 있는 기화기와 분배기의 조합체가 개시되어 있다. 요소 수용액은 다공성 구조의 내부에 분포되어 기화될 것이다. 이 특허에 의하면, 기화 에너지는 리브를 통한 열전도에 의해 고온의 배기 가스의 흐름의 밖으로 이동된다. 그 후, 기체 상태의 암모니아가 리브 내의 개구를 통해 빠져나올 수 있다. 그 결과, 이들 리브는 암모니아에 대해서 동시에 기화기와 분배 그리드로서 작용한다. 자동차 내의 배기 가스 정화 시스템의 적용 시에 요구되는 넓은 온도 범위는 이 해법과 문제를 일으키는 것으로 증명될 수 있다.
공지의 해법의 적어도 일부에서 다음의 문제점이 발생한다. 실제적인 이유로, 하나의 물질을 분배하는 노즐을 통한 주입이 일반적으로 선택된다. 물질을 분배하는 "노즐"이라는 용어는, 분무될 액체만이 노즐을 통해 펌핑되는 액체 스프레이 분무기에 대해 사용된다. 듀얼형의 물질 분배 노즐에서는, 가스가 노즐 내로 펌핑되어 확산될 액체에 첨가됨으로써, 확산이 향상될 수 있다. 가스의 압축을 위해 압축 장치가 당연히 요구된다. 이러한 종류의 하나의 물질을 분배하는 노즐은 통상적으로 샤우터 직경(Sauter diameter)이 70∼90㎛이지만 최대 200㎛의 개개의 대형 액적으로 액적 스펙트럼을 생성한다. 전술한 오염 또는 막힘(clogging)으로 인해, 차량은 액적이 촉매 변환 장치에 진입할 수 없도록 고려되어야 한다. 촉매 변환 장치를 향한 액적의 비행 시간은 불과 수 ㎳에 불과하여, 이 시간 동안에 이러한 비행 상태의 대형의 액적을 기화시키는 것은 충분하지 못하다. 이러한 이유로, 적어도 대형의 액적은 배기 가스의 외부로 배출되어야 하고, 액체의 막으로 기화하여야 한다. 이를 위해, 일체형의 혼합기 및 기화기 부재가 사용된다. 흐름 내의 액적이 이 혼합기 및 기화기 부재에서 실제로 배출되도록 하기 위해, 흐름은 이 혼합기 및 기화기 부재를 통해 방향이 바뀌어야 한다. 이것은 특정의 최소 압력 강하 및 엔진 파워의 감소를 필요로 한다. 실제로, 일체형의 혼합기 및 기화기로서 독일 특허 DE 2 205 371호에 따른 교차형 채널 구조를 갖는 혼합기를 사용하면 이것이 충족될 수 있다. 교차형 채널 구조를 갖는 혼합기의 압력 강하는, 통과 경로 내에서의 흐름의 편향이 안내 부재를 통해 달성될 수 있는 혼합기 부재의 압 력 강하보다 명백히 더 크다.
따라서, 본 발명은 요소 수용액을 포함하는 액적이 촉매 변환 장치, 구체적으로 SCR 촉매 변환 장치 내로 제공되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다. 요소 수용액의 액적이 촉매 변환 장치 내로 진입하는 경우, 촉매 변환 장치의 막힘을 초래하여 촉매 효과를 악화시키거나 저하시킬 것이다.
본 발명의 목적은, NOx를 함유하는 배기 가스의 흐름이 배기 가스 소스로부터 촉매 변환 장치(catalytic converter)로 운반되는 폐쇄형 통로를 포함하며, 배기 가스의 흐름 내로 액상 반응 매질을 제공하기 위해 촉매 변환 장치의 상류측에 계량 부재(metering element)가 설치되는, 배기 가스 정화 시스템에 의해 달성된다. 배기 가스의 흐름 내에 배치되는 표면을 갖는 기화기가 계량 부재의 하류측에 배치되며, 기화기의 표면에는 액상 반응 매질이 가해져, 기화된 반응 매질이 촉매 변환 장치를 만나기 전에 액상 반응 매질이 기화된다. 액상 반응 매질은 특히 이로운 실시예에 따라 기화기의 표면에 직접 가해진다. 계량 부재는 기화기의 흐름을 마주보는 측에 위치된다. 기화기는 막형 기화기(flim vaporizer)로서 형성되는 것이 바람직하다. 기화기의 뒤에 혼합기가 배치될 수 있으며, 이 혼합기는 고정식 혼합기 부재를 포함한다. 혼합기는 배기 가스의 흐름 내에서 액상 반응 매질의 균일한 분포를 생성하기 위해 기화기의 하류측에 배치된다. 배기 가스 소스와 계량 부재 사이에는 입자 필터가 배치되어, 촉매 변환 장치의 기능에 유해한 먼지 및 입 자를 침전시킨다. 다른 실시예에 의하면, 막형 기화기는 동시에 혼합기로서도 형성된다. 또 다른 실시예에 의하면, 기화기 및/또는 혼합기는 독일 특허 2 205 371에 따라 설계되는 교차형 채널 구조를 갖는다. 기화기의 표면은 열전도율이 높은 재료를 포함하며, 이로써 안내 부재의 표면 상에 형성되는 액체막은, 안내 부재와 액체막 간의 열교환을 통해 짧은 경로를 지난 후에 완전히 기화된다. 기화기의 표면은, 스틸 외에, 열전도율을 증가시키기 위한 합금 원소, 구리 합금 등의 열전도율이 좋은 다른 금속 재료, 또는 열전도율이 높은 세라믹을 함유한다.
다른 실시예에 의하면, 기화기의 표면은, 실질적으로 메인 흐름 방향을 따라 배치되고, 적어도 부분적으로는 리브 형태로 되는 복수의 안내 부재를 포함한다. 안내 부재는 통로의 중앙 위치에 배치된 안내 부재에 대해 별모양의 형태로 정렬된다. 안내 부재는 구체적으로 환형의 안내 부재로서 형성된다. 계량 부재의 적어도 일부분이 촉매 반응으로 활성화되고, 특히 가수분해를 위해 촉매 반응으로 활성화된다. 적어도 하나의 계량 부재가 통로 내로 돌출한다. 복수의 계량 부재 또한 통로 내의 액상 반응 매질의 균일한 분포를 위해 통로 내로 돌출할 수 있다. 계량 부재는 기화기의 표면 상에 액상 반응 매질을 가하기 위한 공급 라인을 포함하며, 구체적으로는 요소 수용액인 액상 반응 매질을 기화기의 표면 상으로 안내하는 계량 개구를 갖는 튜브이다. 분배기 부재는 출구 개구를 갖는 캐필러리(capillary) 또는 노즐로서 형성된다. 출구 개구의 영역에 곡선부가 제공될 수 있으며, 이로써 액상 반응 매질이 기화기의 표면 상에 이상적으로 분배될 수 있다. 공급 라인은 액상 반응 매질의 향상된 분배를 위한 복수의 분배기 부재에 연결되며, 이로써 통 로 내에 배치된 액상 반응 매질을 위한 공급 지점의 개수가 증가된다. 요소 수용액을 운반하는 라인 내의 바람직하지 않은 침적물에 의한 차단의 위험으로 인해, 요소 수용액을 흐르게 하는 라인 또는 협폭의 갭이 100℃ 이상의 온도까지 가열될 수 없도록 주의가 취해져야 한다. 이것은 계량 부재가 액체 반응 매질의 사전 기화(premature vaporization)를 방지하기 위한 수단을 포함하는 등의 다양한 방안에 의해 달성될 수 있다. 이 수단은 구체적으로 배기 가스의 흐름에 대한 열적 절연부로서, 예컨대 계량 핀의 벽부에 대한 열적 절연부로서 형성된다. 이 수단은 액상 반응 매질의 냉각을 위한 열전기 펠티어 냉각 부재(thermoelectric Peltier cooling element)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 수단은 냉각 순환로를 통해 또는 냉각 자켓 내의 요소 수용액의 일부분의 연속적인 재순환을 통해 액상 반응 매질을 완화시키는 효과를 갖는다. 계량 부재는 냉각제의 공급을 위한 냉각제 라인 및 냉각제 제거를 위한 냉각제 라인을 갖는 냉각제 통로를 포함할 수 있다. 이 냉각제 통로는, 분배기 부재가 배치되어 냉각액이 분배기 부재의 둘레를 모든 측면에서 흐를 수 있는 원통형 튜브 또는 "핀"으로서 형성될 수 있다. 상기 통로는 U자형 형상으로 되거나 및/또는 격벽을 갖는다. 상기 통로는 하나의 튜브 내에 다른 하나의 튜브가 위치되어 2중 튜브가 되는 동심으로 연장하는 2개의 튜브에 의해 감싸여질 수 있다.
액상 반응 매질은 구체적으로 요소 수용액을 포함한다.
전술한 실시예 중 하나의 실시예에 따른 배기 가스 정화 시스템은 차량, 구체적으로 디젤 엔진이 장착된 여객 차량 또는 운송 차량에 사용될 때에 특히 바람 직하다. 액상 반응 재료를 막 또는 점적(trickle)으로서 기화기에 제공하는 계량 부재를 설치함으로써, 액상 반응 매질의 액적이 촉매 변환 장치 내로 운반되어, 그 결과 촉매 변환 장치의 오염 또는 차단이 발생하는 상황이 방지된다.
NOx를 함유하는 배기 가스를 정화하는 방법은, NOx를 함유하는 배기 가스의 흐름을 배기 가스 소스로부터 통로 내로 제공하는 단계, 액상 반응 매질을 기화기의 표면 상에 제공하는 단계, 액상 반응 매질을 기화기의 표면 상에서 기화시키는 단계, 및 기화된 반응 매질을 촉매 변환 장치 내에서 NOx와 반응시키는 단계를 포함한다. 촉매 변환 장치 내에 진입되기 전에, 제공된 배기 가스의 흐름과 기화된 반응 매질의 혼합이 이루어진다. NOx는 산소가 존재하는 경우에도 촉매 변환 장치 내에서 가스 혼합물 내에 함유된 암모니아와 반응하여 N2로 환원된다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1에 개략적으로 예시되어 있는 본 발명에 따른 배기 가스 정화 시스템을 이용하면, NOx를 포함하는 배기 가스(1)의 흐름이, 촉매 변환 장치, 구체적으로는 SCR 촉매 변환 장치를 이용하여, 액상 반응 매질, 구체적으로는 요소 수용액에 의해 정화된다. 배기 가스(1)의 흐름은 엔진, 구체적으로 디젤 엔진 등의 배기 가스 소스(2)로부터 방출되며, NOx를 포함한다. 배기 가스의 흐름은 배기 가스 소스(2)의 상류측의 먼지 및 입자 필터(3)에 제공된다. 그 다음에, 요소 수용액을 포함하는 액상 반응 매질이 배기 가스(1)의 먼지 및 입자 없는 흐름에 첨가된다. 요소 수용액은 사용이 완료될 때까지 용기(4)에 유지된다. 용기(4)는 액상 반응 매질을 용기에 공급하는 공급 라인(5)을 통해 계량 부재(7)에 연결된다. 운반 수단, 구체적으로 펌프(6)는 공급 압력을 증가시키기 위해 및/또는 액상 반응 매질의 향상된 운반을 위해 공급 라인에 설치될 수 있다. 계량 부재(7)는 냉각 자켓(8)에 의해 둘러싸이며, 이 냉각 자켓에는 냉각제를 유입 또는 유출시키기 위한 냉각제 라인(9, 10)이 연결되어 있다. 도 1에서는 냉각 매질이 엔진의 냉각제 순환로(coolant circuit)로부터 분기되는 것으로 도시되어 있다. 계량 부재(7)를 후속하여, 막형 기화기(11)가 배기 가스의 흐름에 설치된다. 막형 기화기(11)는 요구된 에너지를 배기 가스로부터 직접 끌어오는 기화기이다. 이러한 종류의 기화기는 먼지 및 입자 필터의 상류측의 배기 가스(1)의 흐름으로부터 먼지 및 입자가 거의 완전히 제거된 경우에만 사용될 수 있다. 막형 기화기의 다음에는 구체적으로 고정식 혼합기인 혼합기(12)가 설치된다. 혼합기(12)를 통과한 후, 배기 가스 및 그 내부의 기화된 반응 매질의 흐름이 촉매 변환 장치(13)에 제공된다. 요소 수용액과 NOx의 완전한 변환이 환원 반응을 통해 발생한다. 촉매 변환 장치로부터 빠져나오는 배기 가스는, 별도의 후처리에 필요한 다른 부품이 없는 경우에는, 가능한 추가의 냉각 단계 후의 환경에 놓이게 될 것이다.
도 2는 폐쇄형 통로(14) 내의 계량 부재(7), 막형 기화기(11) 및 혼합기(12)의 배치 구성에 대한 제1 실시예를 도시하고 있다. 통로는 설치 관계를 보여주기 위해 부분적으로 절단되어 개방 상태로 도시되어 있다. 각각의 계량 부재(7)는 본 도면에는 도시되어 있지 않은 하나 이상의 출구 개구를 갖는 튜브형으로 형성되어 있다. 액상 반응 매질, 즉 요소 수용액은 출구 개구를 통해 기화기(11)의 표면에 도달한다. 기화기는 복수의 안내 부재(15, 16)를 포함하며, 이 안내 부재는 구체적으로 얇은 벽모양의 안내 부재로서 형성되고 흐름 방향으로 연장되어, 최저의 가능한 흐름 저항을 제공한다. 안내 부재(15)는 외측 에지가 예컨대 용접에 의해 통로(14)의 내표면에 고정되어 있다. 구성적인 안정성 및 방사상의 안내 부재들 간의 열교환의 향상을 증가시키기 위해, 구체적으로 통로(14)와 동심을 이루고 있는 튜브 형태의 환형의 안내 부재 "16"이 안내 부재 "15"를 관통하고 있다. 그러므로, 통로의 횡단면은 안내 부재에 의해 가능한 한 유사한 형태로 복수의 통로 부재로 분할된다. 이러한 연결의 구성에서, 안내 부재의 표면은 흐름 방향으로 연장하여 막형 기화기의 압력 손실을 최소로 하는 것이 바람직하다. 예시된 실시예에서, 안내 부재(15)는 평탄한 표면으로서 도시되어 있다. 압력 손실의 실질적인 증가없이 열교환 표면을 증가시키기 위해 지그재그 모양의 외형 또는 파도 형태의 구조와 같은 표면 구조를 갖는 안내 부재가 제공될 수도 있다. 리지(ridge)(지그재그 모양의 외형의 정점 또는 에지)들이 흐름 방향으로 일직선을 이루는 것이 바람직하지만, 압력 손실의 실질적인 증가를 초래하지 않는다면 흐름 방향에 대해 각을 이루며 경사질 수도 있다.
도 3은 배기 가스의 흐름 방향에서 본 제1 실시예에 따른 계량 부재(7) 및 막형 기화기(11)를 도시하고 있다. 계량 부재들 중의 하나가 그 주요 구조를 명확히 보여주기 위해 절단되어 개방된 형태로 도시되어 있다. 계량 부재(7)는 요소 수용액 혼합물을 이용 가능하게 하기 위한 통로(18)와, 냉각제가 순환하는 냉각 자 켓(17)을 포함한다. 냉각제는 냉각제 라인 "9"를 통해 공급되고, 냉각제 라인 "10"을 통해 제거된다. 통로(18)는 용기(4)로부터 이동되거나 펌프(6)에 의해 운반되는 요소 수용액 혼합물을 위한 공급 라인(5)의 연속체이다. 요소 수용액 혼합물은 분배기 부재(19)를 통해 안내 부재(15)의 표면에 분배된다. 분배기 부재(19)가 노즐(30)인 경우(도 7을 참조), 요소 수용액 혼합물은 스프레이 연무(spray mist)로서 안내 부재(15)의 표면에 분배된다. 스프레이 연무는 이 표면을 습윤 상태로 하며, 연속적인 액체막 또는 점적(trickle)의 형성을 발생할 수 있다. 고온의 배기 가스에서 액체막 내로의 직접적인 열전달을 통해 액체의 기화를 위한 에너지를 전달하기 위해 요구되는 표면은 비교적 크다. 그러나, 소정의 작은 액체 부하(liquid load)로, 액체막을 표면 상에 분포시키는 것, 즉 표면을 완전하게 습윤 상태로 하는 것은 용이하지 않다. 기화기의 우수한 열전도율에 의해, 먼저 배기 가스에서 직접 기화기로 전달되는 열은, 기화기 구조 내에서의 열전달에 의해 점적에 전달되어, 이들 점적이 안내 부재의 표면 상에서 흐르도록 한다. 이러한 종류의 기화기는, 액체막이 안내 부재(15) 및/또는 환형의 안내 부재(16)의 표면의 매우 작은 부분만을 습윤시킬 때에도 작용한다. 기화기는, 안내 부재(15, 16)가 한편으로는 배기 가스로부터 기화기 몸체 내로의 열전달을 위해 커다란 표면을 갖도록 설계되어야 하며, 이 기화기 몸체는 안내 부재(15, 16)에 의해 형성되거나, 예컨대 적합한 리브 배열 및/또는 도 2와 관련하여 설명한 표면 증가 구조에 의해 형성된다. 다른 한편으로, 안내 부재(15, 16)는 기화기에서의 열전도가 짧은 거리에 걸쳐서만 발생해야 하는 방식으로 설계되어야 한다. 기화기의 안내 부재의 표면 전부는 실질적으로 흐름 방향으로 정렬되며, 이로써 기화기 몸체의 흐름 저항이 대체로 약하게 유지된다. 기화기 몸체를 통해 형성된 흐름 통로의 교차 부분은, 서로 균일한 간격이 가능한 경우에는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 통로(14)의 전체 횡단면에 걸쳐 분포된다. 이로써, 통로 내에 흐르는 배기 가스가 그 주위를 흐르게 되는 일종의 장애물로서의 막형 기화기는, 배기 가스 통로에서의 한쪽 편에 치우친 흐름 분포를 야기하지 않게 된다. 요소 수용액의 막이 흐르는 안내 부재의 표면은, 상방향을 향해 수평으로 정렬됨으로써, 액적이 형성되어 중력의 영향에 의해 떨어지는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 기화기의 안내 부재의 수집 표면은, 열전달 기능이 아무런 문제없이 보장될 수 있도록 대형화되어야 한다. 한편, 횡단면의 부피 및 차단 비율이 가능한 한 작게 되도록 선택되거나, 또는 수력 직경(hydraulic diameter)이 가능한 한 크게 되도록 선택되어, 기화기의 흐름 저항이 작게 유지되는 것이 바람직하다.
요소 수용액의 막이 흐르는 기화기의 부분은 요소 수용액의 NH3 및 CO2로의 바람직한 변환에 영향을 주는 가수분해를 위한 촉매 변환 장치로 피복될 수 있다.
도 4는 막형 기화기(11)와 계량 부재(7)의 또 다른 조합을 도시하고 있다. 도 2 또는 도 3에 따른 실시예와 달리, 계량 부재(7)는 통로(14) 내로 연장하는 아암(arm)으로서 설계되지 않고 통로(14)를 관통하고 있다. 이러한 종류의 복수의 계량 부재는 다른 계량 부재(도시되지 않음)와 십자 모양으로 또는 평행하게 배열될 수도 있다. 이 도면에는 도시되어 있지 않은 분배기 부재는 액상 반응 매질을 안내 부재(15) 및/또는 환형 안내 부재(16)의 표면 상으로 안내한다.
도 5에 따른 예시에서, 막형 기화기의 안내 부재(15)는 별 모양의 형태로 정렬되고, 통로(14)의 축 상에 위치된 고정 부재에 의해 또는 통로(14)의 벽부에 대한 연결부를 통해 중앙에서 자신의 위치에 고정되어 있다. 안내 부재는 또한 통로(14)의 내측의 벽에 선택적으로 부착될 수도 있다.
도 6은 막형 기화기(11) 및 관련 구성의 계량 부재(7)에 대한 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 막형 기화기(11)는 흐름 방향으로 연장하는 복수의 안내 부재(15)를 포함한다. 안내 부재는 서로 평행하고 실질적으로 서로 동일한 간격으로 배열되는 것이 바람직하다. 안내 부재의 간격이 작동 시에 변하지 못하도록 적어도 하나의 지지 부재(20)가 설치될 수 있다. 계량 부재(7)는 안내 부재(15)의 적어도 일부의 부분의 바로 위쪽에 배치된다. 계량 부재를 통해, 안내 부재의 적어도 하나의 표면이 액상 반응 매질에 의해 습윤 상태로 되어, 막 또는 점적이 형성된다. 바람직한 구성에 따르면, 안내 부재는 상측 표면 상에 막이 형성되도록 실질적으로 수평으로 정렬된다. 막은 배기 가스의 흐름에 의해 표면을 따라 전방으로 전진되며, 열전도에 의한 안내 부재에서 막으로의 연전달 및 막측의 표면 상의 대류에 의한 열전달에 의해 기화된다.
액체막 또는 점적은 상이한 방식으로 생성될 수도 있다. 한편, 액체는 노즐을 통해 분무되거나 또는 기화기 방향으로의 분사에 의해 스프레이되어, 기화기의 표면 상에 침적될 수 있다. 도 7은 노즐(30)로서 형성된 분배기 부재(19)를 갖는 계량 부재에 대한 실시예를 도시하고 있다. 분배기 부재(19)는 또한 액상 반응 매 질의 분사를 위한 수단을 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 따르면, 계량 부재(7)는 배기 가스의 흐름 내로 돌출하고, 통로(18), 냉각 자켓(17), 및 적어도 하나의 분배기 부재(19)를 포함한다. 냉각 자켓(17)의 내부에는, 냉각제가 냉각제 라인(9)을 통해 입구로부터 실질적으로 U자형 경로 상에 인도되며, 그 후 냉각제 라인(10)에 진입하게 된다. 냉각제 통로는 내측 튜브(20) 내에서 연장하는 통로(18)의 둘레를 동심으로 하여 배치된 2개의 튜브(21, 25)에 의해 형성된다. 냉각제 통로는 튜브(20, 21, 25)의 자켓 표면에 의해 감싸여 진다. 냉각제 통로가 통로(18)의 둘레에 배치되므로, 분배기 부재(19)가 그 안에 수용되는 분배기 부재용 보어(bore)가 제공된다. 예시되지 않은 변형예에 따라, 냉각제 통로는, 분배기 부재가 노즐(30)을 포함하는 경우에는 통로 및/또는 분배기 부재를 부분적으로만 둘러쌀 수 있다(도 7 참조). 분배기 부재는 액상 반응 매질의 흐름을 도 3, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 안내 부재(15)의 표면으로 향하게 한다(계량 부재가 없어도 가능).
다른 한편으로, 액체는 공급 라인을 통해 기화기의 헤드 엔드에 직접 안내될 수 있으며, 그 곳에서 막이 생성될 수 있다. 도 8에는 관련된 계량 부재에 대한 실시예가 도시되어 있다. 이 계량 부재는 예컨대 도 6에 따른 구성에서 사용될 수 있다. 계량 부재(7)는 도 8의 위쪽에 그 단면이 도시되어 있다. 도 8의 아래쪽에는 계량 부재의 길이방향의 단면이 도시되어 있다. 계량 부재(7)는 서로에 대해 동심으로 배치된 2개의 튜브(20, 21)를 포함한다. 내측 튜브(20)는 액상 반응 매질이 통과하는 통로(18)를 수용하고 있다. 액상 반응 매질은 공급 라인(5)을 통해 통로(18)에 진입하게 되며, 구체적으로는 슬롯으로서 형성되는 개구(22)를 통해 도 8에는 예시되지 않은 막형 기화기(11)의 방향으로 나아간다. 공급 라인(5)은 원주부(periphery) 상에의 액상 반응 매질의 분포를 위한 것으로서 작용하는 통로(14) 부근에 배치된 환형 통로(23)의 내부를 향해 개방되어 있다. 액상 반응 매질은 이 공급 라인을 통해 도 6에 도시된 바와 같이 계량 부재의 구성 내부로 흐르게 된다. 계량 부재가 체결되는 모든 지점에서, 통로(14)는 보어(24)를 수용하며, 이로써 액상 반응 매질이 계량 부재(7) 내로 진입될 수 있다. 냉각제 통로는 액상 반응 매질을 전도하는 통로(18, 23) 주위에 배치된다. 냉각제 통로는 환형 통로(23)의 주변에 형성되는 환형 통로와, 외측 튜브와 내측 튜브(20) 사이의 중간 공간을 포함한다. 냉각제는 냉각제 라인 "9"를 통해 공급되고, 냉각제 라인 "10"을 통해 제거된다.
기화기의 적은 부분만이 요소 수용액의 막에 의해 습윤 상태로 되는 경우, 또는 흐름 프로파일이 불규칙한 경우에는, 그곳에서 생성된 암모니아와 NOx 간의 비율이 통로의 전체 횡단면에 걸쳐 일정하지 않게 된다. 이 경우, 막형 기화기(11)의 다음에 적합한 고정식 혼합기(12)가 설치된다. 고정식 혼합기(12)는 통로(14) 내에 존재하는 요동(turbulence)을 심화시켜 추가의 강력한 대형 소용돌이를 생성한다. 이 소용돌이는 메인 흐름 방향을 가로지르는 반응 매질, 즉 구체적으로는 요소 수용액으로부터 형성되는 암모니아가 넓은 부피로 분포되도록 한다. 이러한 종류의 혼합기에 대한 상이한 구성들이 논의되고 있다. 흐름의 분리(breakaway)를 발생하지 않는 고정식 혼합기는 압력 손실에 관하여서는 특히 바 람직하다. 특히 바람직한 압력 손실을 갖는 혼합기의 예는 독일 특허 DE 195 39 923 C에 개시되어 있다. 이 특허에서는, 소용돌이 발생 표면이 흐름의 분리를 전혀 나타내지 못하는 방식으로 배열된다. 그러나, 각각의 경우에 배기 가스 통로에 대해 상기 특허에 개시되어 있는 단지 하나의 가이드 플레이트 구성이 사용될 수 있어, 통로 내에 대형의 소용돌이를 발생하고, 이에 의해 주변 및 전체 튜브 횡단면에 걸쳐 혼합이 이루어지도록 한다. 배기 가스 튜브가 기화기와 촉매 변환 장치 사이에 배기 다기관(exhaust manifold)을 갖는다면, 이들 배기 다기관에 의해 생성된 2차 흐름 또한 혼합을 위해 사용될 수 있다. 배기 다기관을 통해 안내되는 스핀을 갖는 튜브 흐름은, 그 외에도, 동일한 배기 다기관을 통한 스핀-프리 튜브 흐름보다 낮은 압력 손실을 갖는다. 대형 소용돌이 및 그에 따라 튜브 모양의 흐름에서의 스핀을 생성하는 혼합기는, 이러한 이유로, 아마도 기화기 이후의 배기 가스의 흐름의 압력 손실을 감소시킬 수 있을 것이다.
도 9는 계량 부재에 대한 다른 실시예를 도시하고 있다. 계량 부재는 통로(14)의 벽부 내의 2개의 반대 방향으로 배치된 개구 사이에 연장하는 튜브(21)로서 형성된다. 계량 부재는 그 내부에 적어도 하나의 캐필러리(capillary)(25)를 포함하며, 이 캐필러리를 통해 구체적으로는 요소 수용액인 액상 반응 매질이 안내 부재(15) 상에 분배된다. 이를 위해, 캐필러리는 액상 반응 매질이 출현하는 장소에는 곡선부(26)를 가질 수 있으며, 이로써 액상 반응 매질이 특정 각도로 안내 부재를 때리게 되어, 안내 부재를 습윤 상태로 만든다. 도 9의 좌측편과 우측편은 각각 도 2와 도 6에 도시된 구성에 대응하는 안내 부재의 2개의 상이한 구성을 나 타내고 있다. 또한, 도 9의 좌측편은, 캐필러리(25) 및 이들을 둘러싸는 냉각 자켓이 중앙에 배치될 필요가 없다는 것을 나타내고 있다. 도 9의 중앙부는, 통로(14)를 관통하는 길이방향 부분을 도시하고 있다. 이러한 연결에서, 2개의 캐필러리는 각각의 경우에 복수의 출구 개구(27)를 갖는 것으로 예시되어 있다.
도 10은 반응 매질을 포함하는 캐필러리(25), 이들 캐필러리의 냉각 자켓(17) 및 통로(14) 내에서의 이들의 배치 관계에 대한 추가의 가능한 실시예를 도시하고 있다. 도 10의 좌측편은 이 점에서 도 9의 중앙부에 대응하며, 안내 부재가 생략되어 있다. 냉각 자켓(17) 내로 연장된 하나 이상의 캐필러리(25)는 통로(18)를 형성한다. 전술한 변형예에 따르면, 통로(18)는 U자 형상으로 된다. 냉각제는 냉각제 라인 "9"를 통해 계량 부재에 공급되고, 냉각제 라인 "10"을 통해 계량 부재로부터 빠져나온다. 아래에 도시된 예에서, 통로(18)는 U자형의 곡선형 튜브 대신에 중앙부에 격벽(28)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 도 10의 중앙부 및 우측부는 계량 부재(7) 및 안내 부재(15)와 함께 흐름 방향에서의 통로(14)의 절반을 도시하고 있다. 도 9에서와 같이, 안내 부재의 2개의 상이한 배치 및 계량 부재(7)의 상이한 배치가 예시되어 있다. 도 10의 중앙부는 통로(14)의 원주부에 링의 형태로 분포된 계량 부재를 도시하고 있으며, 이 계량 부재는 통로 내로 돌출하고, 도 3, 도 7 및 도 10의 좌측편에 따라 설계될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 계량 부재(7)는 복수의 캐필러리(25) 또는 복수의 출구 개구를 갖는 캐필러리를 포함할 수 있다. 도 10의 우측편은 또한 통로(14) 내의 상이한 유형의 계량 부재(7)의 조합을 도시하고 있다. 예컨대, U자형 통로(18)용으로서 설계된, 냉각 자켓(17)을 포함하는 계량 부재는, 격벽(28)을 갖는 통로(18)용으로 설계된 냉각 자켓(17)을 포함하는 계량 부재와 조합되어 사용될 수 있다.
도 11은 막형 기화기(11)가 독일 특허 DE 2 205 371에 개시된 바와 같이 교차형 채널 구조를 갖는 혼합기로서 형성되는 다른 실시예를 도시하고 있다. 이러한 종류의 혼합기는 동일 방향으로 흐르는 액상 매질이 침투되는 적어도 하나의 혼합기 부재를 포함한다. 혼합기 부재는 서로 맞닿게 되는 흐름 통로를 형성하는 층들을 포함한다. 하나의 층을 갖는 흐름 통로의 길이 방향의 축들은 적어도 그룹으로 서로에 대해 실질적으로 평행하게 연장한다. 적어도 2개의 인접한 층의 흐름 통로는 서로에 대해 적어도 부분적으로 개방되어 있다. 다른 이로운 실시예에 따르면, 인접한 층들의 흐름 통로의 길이 방향의 축들은 서로에 대해 경사질 수도 있다. 인접한 혼합기 부재의 층들은 혼합기의 길이방향의 축을 중심으로 서로에 대해 각도를 이루며 경사질 수 있다. 도 1과 비교하여 변경되지 않은 배기 가스 정화 시스템의 구성요소에 관하여서는 도 1의 설명을 참조한다. 막형 기화기(11) 및 혼합기(12)는 상류측 계량 부재(7)와 하류측 촉매 변환 장치(13) 사이에 위치되는 하나의 부품으로 조합된다. 도 11의 예시에서, 계량 부재(7)와 막형 기화기(11) 사이에는 확산기가 배치된다. 확산기(29)는 안내 부재를 포함하여, 막형 기화기의 기능에 부합될 수 있다. 예시되지 않은 또 다른 실시예에 따르면, 계량 부재는 확산기 하류측의 막형 기화기의 바로 앞에 위치된다. 도 11에 따른 배치는, 조합된 혼합기 및 막형 기화기가 촉매 변환 장치(13)의 바로 앞에 배치되고, 그에 따라 더 큰 횡단면이 이용 가능하여, 그 결과 압력 손실이 현저하게 감소될 수 있다는 추가 의 장점을 갖는다. 기화된 반응 매질과 배기 가스의 흐름의 완전한 혼합은 교차형의 채널 구조를 갖는 혼합기/기화기(11, 22)를 통해 달성될 수 있으므로, 혼합기/기화기(11, 22)와 촉매 변환 장치 사이의 중간 공간이 생략될 수 있다. 혼합기/기화기에는 계량 부재(7)를 통해 액체의 막이 제공되어 기화 및 혼합이 동시에 이루어진다. 도 11의 변형예는, 계량 부재의 배치, 타입 또는 개수에 대해 도 1 내지 도 10에 관련하여 설명한 실시예 및 막형 기화기에 대한 실시예와 어떠한 요구된 방식으로도 조합될 수 있다.
모든 경우에, 모든 액체가 기화기에 도달하고, 이 기화기에서 액적이 흐름에 의해 분열되지 않는 방식으로 구성이 선택되어야 한다.
요소 수용액이 라인을 통해 기화기에 직접 안내되면, 모든 환경 하에서, 요소 수용액이 계량 부재 내부에서 그 전에 기화되는 상황이 방지되어야 하므로, 이 라인은 별도의 순환로를 통해 온도가 용이하게 조절되어야 하고, 또한 실제로 절연되어야 한다. 냉각을 위해서는, 예컨대 자동차의 냉각 회로의 일부분이 분기되어 이 라인을 통해 순환될 수 있다. 이로운 실시예에 따르면, 요소 수용액의 계량은, 폐쇄 통로를 형성하는 배기 튜브의 에지에서부터 막형 기화기의 안내 부재의 표면 상의 계량 지점까지를 직접 겨누어(pointing) 액체의 막이 이 표면에 가해지도록 하는 계량 핀으로 형성된 계량 부재를 통해 이루어질 수 있다. 계량 핀은 냉각수를 위한 동심의 이중 튜브를 포함한다. 냉각수는 이중 튜브의 내부에 흘러들어 계량 지점으로 흐르게 되며, 계량 지점에서 방향을 바꾸어 내측 튜브와 외측 튜브 사이의 갭을 통해 다시 복귀된다. 요소 수용액을 위한 실제 라인은, 낮은 질량 흐름 에 의해, 냉각된 라인 내부의 캐필러리로서 실현될 수 있다. 질량 흐름은 간단한 펌프를 통해 제어될 수 있다. 배기 가스 통로 내에 암모니아를 사전 분포시키는 것이 원활하게 이루어지도록 하기 위해, 기화기의 복수의 장소에서 점적이 생성될 수 있다. 이를 위해, 구체적으로 통로의 원주부에 복수의 계량 부재가 분포된다. 계량 부재에 대한 공급 라인의 온도가 엔진 냉각 순환로에 의해 제어되면, 이러한 연결에서는 계량을 위해 장애물로서의 캐필러리와 아무런 문제를 발생하지 않아야 한다. 전체적인 계량이 캐필러리의 전체 번들을 통해서가 아닌 단일 펌프를 통해 이루어지는 경우, 상이한 측정 지점으로의 부피 흐름은 개개의 캐필러리의 길이를 통해 제어될 수 있다.
도 1은 배기 가스 정화 시스템의 개략도이다.
도 2는 통로 내의 계량 부재, 막형 기화기 및 혼합기의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 계량 부재와 막형 기화기를 배기 가스의 흐름 방향에서 본 도면이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 계량 부재 및 막형 기화기의 부분 분해 사시도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 계량 부재 및 막형 기화기의 부분 분해 사시도이다.
도 6은 제4 실시예에 따른 계량 부재 및 막형 기화기의 부분 분해 사시도이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 계량 부재를 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 계량 부재를 도시하는 도면이다.
도 9는 복수의 변형예를 갖는 제3 실시예에 따른 계량 부재를 도시하는 도면이다.
도 10은 복수의 변형예를 갖는 제4 실시예에 따른 계량 부재를 도시하는 도면이다.
도 11은 배기 가스 정화 시스템의 다른 변형예의 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 배기 가스
2 : 배기 가스 소스
3 : 먼지 및 입자 필터
4 : 용기
6 : 펌프
7 : 계량 부재
8 : 냉각 자켓
9, 10 : 냉각제 라인
11 : 기화기
12 : 혼합기
13 : 촉매 변환 장치
14 : 폐쇄형 통로
19 : 분배기 부재

Claims (32)

  1. NOx를 함유하는 배기 가스의 정화 시스템으로서,
    NOx를 함유하는 상기 배기 가스의 흐름이 배기 가스 소스(2)로부터 촉매 변환 장치(catalytic converter)(13)로 운반되는 폐쇄형 통로(14)를 포함하며, 상기 배기 가스의 흐름 내로 액상 반응 매질을 제공하기 위해 상기 촉매 변환 장치(13)의 상류측에 계량 부재(metering element)(7)가 설치되며, 상기 배기 가스의 흐름 내에 배치되는 표면(15, 16)을 갖는 기화기(11)가 상기 계량 부재(7)의 하류측에 배치되며, 상기 표면(15, 16)에는 상기 액상 반응 매질이 가해져, 기화된 반응 매질이 상기 촉매 변환 장치(13)를 만나기 전에 상기 액상 반응 매질이 기화되는,
    배기 가스 정화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기화기는 막형 기화기(film vaporizer)로서 형성되는, 배기 가스 정화 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배기 가스 소스(2)와 상기 계량 부재(7) 사이에 입자 필터(3)가 배치되는, 배기 가스 정화 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막형 기화기(11)의 하류측에 혼합기(12)가 배치되는, 배기 가스 정화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 혼합기(12)는 고정형 혼합기 부재(static mixer element)를 포함하는, 배기 가스 정화 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화기(11)는 동시에 혼합기로서도 형성되는, 배기 가스 정화 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화기(11) 및/또는 상기 혼합기(12)는 교차형 채널 구조를 갖는, 배기 가스 정화 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화기(11)의 표면(15, 16)은 열전도율이 높은 재료를 함유하는, 배기 가스 정화 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    열전도율이 높은 상기 재료는 스틸(steel)을 포함하며, 이 스틸은 필요에 따라 합금 원소, 다른 금속 재료, 구리 합금 또는 높은 열전도율의 세라믹을 함유하는, 배기 가스 정화 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기화기의 표면은, 상기 배기 가스 흐름의 메인 흐름 방향을 따라 배치된 복수의 안내 부재(15, 16)를 포함하는, 배기 가스 정화 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 안내 부재(15, 16)의 적어도 일부분은 리브(rib) 형태로 되는, 배기 가스 정화 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 안내 부재(15)는 통로의 중앙 위치에 배치된 안내 부재(16)에 대해 별(star) 모양의 형태로 배치되는, 배기 가스 정화 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면의 하나 이상의 부분이 촉매 반응에 의해 활성화되는, 배기 가스 정화 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    촉매 반응에 의해 활성화되는 상기 표면은, 가수분해에 대해 촉매 반응에 의해 활성화되는 표면을 포함하는, 배기 가스 정화 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 계량 부재(7)가 상기 통로(14) 내로 돌출하는, 배기 가스 정화 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계량 부재(7)는, 상기 액상 반응 매질을 상기 배기 가스의 흐름 내에 제공하기 위한 공급 라인(5), 및 상기 액상 반응 매질을 상기 기화기의 표면 상에 분배하기 위한 분배기 부재(19)를 포함하는, 배기 가스 정화 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 분배기 부재(19)는 출구 개구(27)를 갖는 캐필러리(capillary)(25) 또는 노즐(30)로서 형성되는, 배기 가스 정화 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 출구 개구(27)의 영역에 곡선부(26)가 제공되는, 배기 가스 정화 시스템.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 라인(5)은 복수의 분배기 부재(19)에 연결되는, 배기 가스 정화 시스템.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계량 부재는 상기 액상 반응 매질의 사전 기화(premature vaporization)를 방지하기 위한 수단을 포함하는, 배기 가스 정화 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 액상 반응 매질의 사전 기화를 방지하기 위한 수단은, 상기 배기 가스의 흐름에 대한 열적 절연부로서 형성되는, 배기 가스 정화 시스템.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 액상 반응 매질의 사전 기화를 방지하기 위한 수단은, 상기 액상 반응 매질의 냉각을 위한 열전기 펠티어 냉각 부재(thermoelectric Peltier cooling element)로서 형성되는, 배기 가스 정화 시스템.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계량 부재(17)는, 냉각제의 공급을 위한 냉각제 라인(9) 및 상기 냉각 제의 제거를 위한 냉각제 라인(10)을 포함하는 통로(18)로서 형성된 냉각 자켓(17)에 의해 둘러싸이는, 배기 가스 정화 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 통로(18)는, 상기 분배기 부재(19)가 배치되는 원통형의 튜브로서 형성되며, 이로써 냉각액이 상기 분배기 부재(19)의 둘레를 모든 측면에서 흐를 수 있게 되는, 배기 가스 정화 시스템.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 통로(18)는 U자형 형상을 갖는, 배기 가스 정화 시스템.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통로(18)는 격벽(partition wall)(28)을 갖는, 배기 가스 정화 시스템.
  27. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통로(18)는, 한 튜브 내에 다른 하나의 튜브가 위치되는 형태로 동심으로(concentrically) 연장하는 2개의 튜브(21, 25)에 의해 감싸여지는, 배기 가스 정화 시스템.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액상 반응 매질은 요소 수용액을 포함하는, 배기 가스 정화 시스템.
  29. 청구항 1 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 따른 배기 가스 정화 시스템을 자동차에 이용하는 방법.
  30. NOx를 함유하는 배기 가스를 정화하는 방법으로서,
    NOx를 함유하는 상기 배기 가스의 흐름을 배기 가스 소스(2)로부터 통로(14) 내로 제공하는 단계;
    상기 배기 가스의 흐름 내에 액상 반응 매질을 제공하는 단계;
    상기 액상 반응 매질을 기화기(11)의 표면(15, 16) 상에서 기화시키는 단계; 및
    기화된 반응 매질을 촉매 변환 장치 내에서 NOx와 반응시키는 단계
    를 포함하는 배기 가스 정화 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    제공된 상기 배기 가스의 흐름과 기화된 반응 매질의 혼합이 혼합기 내에서 이루어지는, 배기 가스 정화 방법.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    NOx가 상기 촉매 변환 장치(13) 내에서 가스 혼합물 내에 포함된 암모니아와 반응하여 산소의 존재시에 N2로 환원되는, 배기 가스 정화 방법.
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