JP2004298713A

JP2004298713A - 混合器

Info

Publication number: JP2004298713A
Application number: JP2003093688A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Sotodani; 栄一外谷; Tomio Kin; 富雄金
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】小型で、熱効率が良く、効率的に混合ガスを生成でき、耐食性に優れた混合器を提供する。
【解決手段】原料と水蒸気を混合することによって混合ガスを生成する、シリカガラス体からなる混合器において、前記シリカガラス体１０中に、水を貯留する水タンク部１と、前記水タンク部と連通し、前記水タンク部から供給された水を加熱し、水蒸気を生成する蒸発部２と、前記原料を加熱する原料加熱部６と、前記蒸発部によって生成された水蒸気と原料を混合し、混合ガスを生成する混合部４と、前記混合ガスを外部に導出する導出路４ａとが形成され、前記シリカガラス体１０の側面に、前記蒸発部と原料加熱部を加熱するヒータ部２０が設けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は混合器に関し、より詳細には、原料と水蒸気を混合することによって混合ガスを生成するシリカガラスからなる混合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディーゼルエンジンから排出されるＮＯｘガスは人体に有害であることが知られており、このＮＯｘを低減する排ガス浄化装置が、種々提案されている。例えば、特開平５−２７２３３１号公報には、図２３に示すようにディーゼルエンジン１００の排気管の途中に配置されるＮＯｘ還元触媒１０１と、そのＮＯｘ還元触媒１０１の上流側でその排気管１０３に配置される還元剤フィードノズル１０４と、その還元剤フィードノズル１０４に接続される還元ガス発生器１０５と、固体尿素１０６をその還元ガス発生器１０５に供給する尿素供給装置１０７と、空気をその還元ガス発生器１０５に供給する空気供給装置１０８とを備えた排ガス浄化装置が示されている。
この排ガス浄化装置にあっては、空気供給下で、その固体尿素１０６を熱分解することによって還元ガスを発生させ、その還元ガスを、そのＮＯｘ還元触媒１０１の上流の排ガス流路に供給するものである。
【０００３】
更に具体的に説明すると、前記還元ガス発生器１０５は、アウターケーシング１０９と、空気入口１１０および還元ガス出口１１１を備え、アウターケーシング１０９内に同心円的に配置された炉筒１１２と、この炉筒１１２の周りに配置された電気ヒータ１１３とから構成されている。
【０００４】
また、尿素供給装置１０７は、タンク１１４とスクリューフィーダー１１５とで構成されている。このタンク１１４は、上端に入口１１６を下端に出口１１７を夫々備えたポッパ型に製作されて、予め粉砕された固体尿素１０６が充填されている。また、前記スクリューフィーダー１１５は、スクリューケース１１８と、前記スクリューケース１１８内に配置されたスクリュー１１９と、モータ１２０とから構成されている。更に、前記空気供給装置１０８は、配管１２１で炉筒１１２の空気入口１１０に接続されたエアタンク１２２と、エアタンク１２２に接続されたエアコンプレッサ（図示せず）とから構成されている。
【０００５】
このように構成された還元ガス（熱分解ガス）発生装置にあっては、スクリュー１１９を回転させ、タンク１１４から炉筒１１２内に粉状の固体尿素１０６を供給する。一方、前記炉筒１１２内は電気ヒータ１１３で加熱されると共に、エアタンク１２２から空気が供給される。
その結果、固体尿素１０６は熱分解し、還元ガスとなり、供給された空気によって、還元剤フィードノズル１０４に搬送される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２７２３３１号公報（第３頁第４欄第３０行乃至第４頁第５欄第４３行）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記浄化装置に用いられている還元ガス発生器にあっては、炉筒内部に固体尿素を供給し、炉筒内部で加熱するように構成されている。そのため、炉筒内部で固体尿素を急激に加熱しなければならず、大型のヒータを用いなければならないという技術的課題があった。
また、前記熱分解ガス（還元ガス）を生成し、搬送するために、空気供給装置が用いられているが、空気の供給によって炉筒内温度が低下し、熱効率が悪いという技術的課題があった。
更に、前記した浄化装置に用いられている還元ガス発生器と、尿素供給装置と、空気供給装置とは、夫々が別体に形成され、尿素はスクリューフィーダーにより、また空気はエアタンクにより供給されるように構成されている。そのため、装置全体が大型化するという技術的課題があった。
【０００８】
更にまた、前記浄化装置では、還元ガスを排気通路に圧送する手段として加圧空気を利用しているが、この加圧空気を貯留するためのエアタンクやコンプレッサ等の機器が必要となり、装置の大型化複雑化し、車両への搭載が困難であるという技術的課題があった。
更に加えて、固体尿素が熱分解して生成されるアンモニアによって、炉筒等が腐蝕することがあった。これを解決するために炉筒の内部をテフロン（登録商標）コートすることが考えられるが、工数がかかり、高価になるという技術的課題があった。
【０００９】
本発明は、上記した技術的課題を解決するためになされたものであり、小型で、熱効率が良く、効率的に混合ガス（熱分解ガスを含む）を生成でき、耐食性に優れた混合器を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明にかかる混合器は、原料と水蒸気を混合することによって混合ガスを生成する、シリカガラス体からなる混合器において、前記シリカガラス体中に、水を貯留する水タンク部と、前記水タンク部と連通し、前記水タンク部から供給された水を加熱し、水蒸気を生成する蒸発部と、前記原料を加熱する原料加熱部と、前記蒸発部によって生成された水蒸気と原料を混合し、混合ガスを生成する混合部と、前記混合ガスを外部に導出する導出路とが形成され、前記シリカガラス体の側面に、前記蒸発部と原料加熱部を加熱するヒータ部が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
本発明にあっては、前記ヒータ部の加熱機能と前記水タンク部、蒸発部、原料加熱部、混合部及び混合ガス導出路を一体に有するシリカガラス体によって、液体もしくは固体からなる原料を原料加熱部にて、液体原料を加熱し、あるいは固体原料を加熱し液化し、これと水タンク部に貯留された水を蒸発部にて加熱することで生成せしめた水蒸気を混合部にて混合した混合ガスを導出部を介して導出する機能を有するため、耐食性に優れ、小型で熱効率の良い混合器を得ることができる。
なお、前記混合ガスは、原料及び水蒸気を含む混合ガス、あるいは水蒸気による原料の熱分解ガスを含む混合ガス、いずれも包含されるものである。
【００１２】
ここで、前記蒸発部と連通し、前記蒸発部によって生成された水蒸気を貯留する水蒸気貯留部とを備え、前記混合部において、前記水蒸気貯留部からの水蒸気と原料を混合し、混合ガスを生成することが望ましい。
このように、水蒸気貯留部を設けることにより、水タンク内の水量の変動、発生する水蒸気量の変動による、水蒸気圧変動を抑制することができる。
【００１３】
また、前記蒸発部と連通し、前記蒸発部によって生成された水蒸気を貯留する水蒸気貯留部と、前記水蒸気貯留部から混合部に繋がる水蒸気供給路と、前記水蒸気貯留部から原料加熱部に繋がる水蒸気供給路とを備え、前記原料加熱部に水蒸気を供給すると共に、前記混合部において、前記水蒸気貯留部からの水蒸気と原料を混合し、混合ガスを生成することが望ましい。
このように、水蒸気貯留部に貯留されている水蒸気の一部を前記原料加熱部に供給するように構成されているため、原料の粘性を低減し、流動性を向上させることができる。その結果、混合部における原料の分散性が増大し、また水蒸気とのより均一な混合が促進される。
【００１４】
更に、前記水蒸気貯留部から原料加熱部に繋がる水蒸気供給路中に多孔質体を配置することが望ましい。
このように、水蒸気供給路中に多孔質体が配置されているため、原料の水蒸気供給路中への侵入を防止できる。また原料加熱部の原料に対する水蒸気の分散効果を向上させることができ、原料をより均一な粘性になすことができる。
【００１５】
また、前記シリカガラス体中に、原料を収納する原料収納部が設けられ、前記原料収納部の下部に原料を加熱し液体原料であればこれを加熱し、あるいは固体原料であればこれを液化する原料加熱部が設けられていることが望ましい。これによって、混合部への原料供給をよりスムーズに行うことができる。
【００１６】
また、前記蒸発部の横断面積は、所定量の貯水の確保と共に熱効率の観点から、水タンク部の横断面積より小さく、水タンク部側から水蒸気貯留部側に向かって徐々に横断面積が拡がるように形成されていることが望ましい。
更に、前記蒸発部と水タンク部を跨いで、多孔質体が設けられていることが、蒸発部への円滑な水の供給及び突沸防止の観点から、好ましい。なお、酸化防止の観点から、前記多孔質体は、水中に設けられていることが望ましい。
【００１７】
また、前記蒸発部あるいは前記水蒸気貯留部から混合部に繋がる水蒸気供給路と、前記原料加熱部から混合部に繋がる原料供給路との接続部において、前記水蒸気供給路が原料供給路に対して、０度から４５度の角度をもって、接続されていることが望ましい。この角度とすることによって、前記水蒸気供給による原料の十分な吸引効果を得ることができ、混合部における良好な混合を行うことができる。
なお、前記蒸発部あるいは前記水蒸気貯留部から混合部に繋がる水蒸気供給路と、前記原料加熱部から混合部に繋がる原料供給路との接続部が、前記水蒸気供給路が原料供給路の外周を覆った二重管構造に形成されてることがより好ましい。この場合、両者は、０度の角度をもって接続されることになる。
これによって、前記水蒸気供給による原料の吸収効果がより高まり、かつ水蒸気と原料の混合、もしくは熱分解を伴う混合をより効果的に行うことができる。
【００１８】
また、前記導出路の縦断面形状が混合部から外部に向けて拡がる台形状に形成されると共に、前記導出路中に混合ガスを拡散させる拡散板が設けられていることが望ましい。このように構成されているため、十分な混合を行うことができ、混合ガスを均等拡散させることができる。
【００１９】
また、前記ヒータ部は、カーボンワイヤー発熱体がシリカガラス板中に封入されたヒータであることが望ましい。尚、カーボンワイヤー発熱体がシリカガラス板中に封入されているため、カーボンの酸化を防止できる。
また、前記ヒータ部は、カーボンワイヤー発熱体が収納される溝が形成された第一のシリカガラス板と、前記溝を覆う第二のシリカガラス板とを融着させることにより、カーボンワイヤー発熱体をシリカガラス板中に封入されているヒータであることが望ましい。このように構成することにより、カーボンワイヤー発熱体をシリカガラス板中に容易に封入することができる。
【００２０】
本発明の混合器において、前記シリカガラス体に対し、このようなヒータ部を設けることによって、前記カーボンワイヤー発熱体もしくは／または前記多孔質体以外の混合器構成体がシリカガラス単一材料からなり、極めて高い急速昇降温を実現できる。また部品数を少なくすることができ、かつ高強度の混合器とすることができる。
また前記ヒータ部は、前記カーボンワイヤー発熱体の配線パターンを高い自由度で変更できるため、配線密度やあるいはカーボンワイヤー発熱体の本数、太さを部分的に変化させることで、所望部のみの局部的加熱が可能となる。
前記ヒータ部は、前記シリカガラス体と別体として設けることによって、前記シリカガラス体を高濃薬液、あるいは空焼等、過剰条件下での洗浄が容易となり、常に高純度、同一条件下での原料と水蒸気の混合が可能となる。
【００２１】
また、シリカガラス体に対して、水タンク部、蒸発部、水蒸気貯留部、原料収納部、原料加熱部、混合部、導出路を凹部として形成し、前記凹部の開口面を前記ヒータ部のシリカガラス板を前記シリカガラス体に融着し覆うことにより、水タンク部、蒸発部、水蒸気貯留部、原料収納部、原料加熱部、混合部、導出路が形成されることが望ましい。
水タンク部等の各部を凹部で形成するため、各部をシリカガラス体に対して容易に形成できる。また、各部を別体で形成した場合に必要な別体各部を繋げる接続管あるいは接続のための各種備品が不要であり、前記シリカガラス体と前記ヒータ部のシリカガラス板を融着によって一体化することによって、より高純度、シンプル、小型化された混合器とすることができる。
【００２２】
また、前記ヒータ部のカーボンワイヤー発熱体が少なくとも前記蒸発部、水蒸気貯留部及び原料加熱部の側面に位置するように配置されることが好ましい。少なくとも前記三部の側面にカーボンワイヤー発熱体を配置することで、より効率的に、かつ高精度に混合ガスの生成を制御することができる。
【００２３】
また、前記ヒータ部と前記シリカガラス体の間に、前記シリカガラス体の加熱する各部への前記ヒータ部からの熱伝導を均等化せしめる均熱板または均熱膜が形成されていることが望ましい。
このように均熱板または均熱膜を設けることにより、カーボンワイヤー発熱体による線状の加熱を前記均熱板または均熱膜で緩衝させ、面状の加熱に変換させることで、各部内での均等な加熱を可能とし、かつ熱効率を向上させることができる。
【００２４】
また、前記ヒータ部において、前記シリカガラス体と対向する側と反対側の前記シリカガラス板面に、反射膜あるいは反射部材が設けられていることが望ましい。
これによって、前記ヒータ部における熱をより効率的に、前記シリカガラス体側に伝達することができる。さらに、前記反射部材または反射膜の形成曲率等を変更することで反射される加熱領域を適宜、変更・調整することができる。
【００２５】
また、前記シリカガラス体の原料加熱部の近傍に、熱電対が装着されていることが望ましく、熱電対で測定した温度に基づいてカーボンワイヤー発熱体の温度制御を行うことで、原料の異常加熱に伴う不具合を解消することができる。
【００２６】
また、前記水タンク部、蒸発部、原料加熱部、混合部、導出路が少なくとも形成されたシリカガラス体と、前記シリカガラス体の側面に設けられたヒータ部とが断熱材で包囲され、金属ケース内に収納されていることが望ましい。
このように構成されているため、熱効率が向上すると共に、破損等を防止できる。
【００２７】
更に、前記原料が固体尿素であり、前記混合ガスが熱分解ガスであるアンモニアを含むガスであることが望ましく、排ガス装置における混合器として好適に用いることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施形態を図１乃至図１２に基づいて説明する。なお、図１は本発明にかかる第一の実施形態を表した斜視図、図２は図１に示されたシリカガラス体の斜視図、図３は図１に示されたヒータ部を示す図であって、（ａ）はヒータ形成面側から見た図、（ｂ）は側面図である。図４はヒータ部の要部断面図、図５はカーボンワイヤー発熱体を示した図、図６はヒータ部の封止端子部の要部断面図、図７はヒータ部の封止端子部のピンチングシールの状態を示す斜視図である。更に、図８は、図１に示した実施形態の概略縦断面図、図９は混合部の変形例を示す断面図、図１０は拡散板を示す正面図および側面図、図１１は図１に示した実施形態の概略縦断面図、図１２は、第一の実施形態の製造方法を示す概略斜視図である。
また、この実施形態およびこの実施形態以降の実施形態にあっては、原料として、固体（粉状）尿素原料を用いて、熱分解ガス（還元ガス）アンモニアを生成する場合について説明する。
【００２９】
図１の符号Ａは、シリカガラス体１０およびヒータ部２０からなる混合器である。
このシリカガラス体１０中には、水を貯留する水タンク部１と、前記水タンク部１と連通し、前記水タンク部１から供給された水を加熱し、水蒸気を生成する蒸発部２が形成されている。また、前記シリカガラス体１０中には前記蒸発部２と連通し、前記蒸発部２によって生成された水蒸気を貯留する水蒸気貯留部３が形成されている。
【００３０】
前記蒸発部２の横断面積は、水タンク部１の横断面積より小さく形成されている。このように前記蒸発部２が小さな横断面積で形成されているため、加熱効率が向上し、加熱後早期に水蒸気を発生させることができる。
また、図１１に示すように、蒸発部２の側壁２ａを傾斜面とし、水タンク部１側から水蒸気貯留部３側に向かって徐々に横断面積が拡がるように形成するのが好ましい。このように水タンク１と接する蒸発部２の横断面積をより小さく形成することで、水タンク１内の水と蒸発部２の水との対流が抑制され、より容易に、またより効率的に水蒸気を発生させることができる。
【００３１】
また、前記水蒸気貯留部３の一側端部３ａは円弧状に形成され、水蒸気貯留部３に貯留された水蒸気が澱むことなく、水蒸気貯留部３の他端部上面に形成された導出口３ｂに水蒸気を導くことができる。
この水蒸気貯留部３は、水蒸気圧の変動を抑制するために設けられたものであり、水タンク１内の水量の変動及び発生する水蒸気量の変動による、水蒸気圧変動抑制するものである。
【００３２】
また、前記シリカガラス１中には、前記水蒸気貯留部３から混合部４に繋がる水蒸気供給路５が設けられている。この混合部４には、原料を液化させる原料加熱部６に繋がる原料供給路７が接続されている。
また、前記原料加熱部６の上部には、原料である固体尿素を収納する原料収納部８が形成されている。この原料収納部８の一側面８ａはテーパ面として形成されている。その結果、固体尿素が徐々に下方向に移動し、原料加熱部６に到達すると固体尿素が液化し、前記原料供給路７から混合部４へ導出され、その後前記混合部４において水蒸気供給路５からの水蒸気と混合され、熱分解ガス（還元ガス）であるアンモニアが生成される。
【００３３】
更に、図８に基づいて、前記混合部４における水蒸気貯留部３からの水蒸気供給路５と、前記原料加熱部６からの原料供給路７との接続部（混合部４）について説明する。
前記接続部において、前記水蒸気供給路５は原料供給路７に対して、０度（両者が並行）から４５度の角度θをもって接続されている。このとき、混合部４の断面積は水蒸気供給路５の断面積より大きく形成されている。
そのため、断面積の小さな水蒸気供給路５から断面積の大きい混合部４に水蒸気が導出されると、導出の際生じる負圧により、液化した尿素は吸引されながら混合部４に導出され、両者が混合される。
【００３４】
ここで、前記水蒸気供給路５が原料供給路７に対して、４５度を超える角度θをもって形成されている場合には、前記した液化した尿素の吸引効果を得ることができない。好ましくは、前記水蒸気供給路５が原料供給路７に対して、５度以上２０度以下の角度θで形成されているのが良い。また５度未満の場合、混合部４の内部に上方向の流れが生じ、液化した尿素の吸引効果が減少するため、好ましくない。一方、２０度を越えると、水蒸気の流速の低下を招き吸引効果が減少するため、好ましくない。より好ましくは、１０度〜３０度の範囲の角度θが良い。
【００３５】
また、水蒸気供給路５と原料供給路７との接続部が、図９に示すように、水蒸気供給路５が原料供給路７の外周を覆った二重管構造３５に形成されても良い。
このように、二重管構造３５に構成されている場合には、混合部４の内部における上方向の流れが抑制されるため、液化した尿素の吸引効果が減少せず、尿素と水蒸気の混合が促進され、好ましい。
【００３６】
また、混合部４には、図１に示すように生成したアンモニアを外に導出するための導出口４ａが形成されている。この導出口４ａは混合部４から外部に向かって徐々に拡がるように、即ち縦断面形状が台形状に形成されている。
この導出路４ａ中には、図１０に示すように熱分解ガスを拡散させる拡散板３６が設けられている。この拡散板３６にはアンモニアが通過する貫通孔３６ａが形成されると共に、支持部３６ｂによって導出部４ａの側壁に固定されている。この拡散板３６はシリカガラスにより形成し、前記導出部４ａの側壁に融着により固定するのが好ましい。このように拡散板３６により、外部に均質なアンモニアを拡散させることができる。
【００３７】
また、このシリカガラス体１０には、図１に示すように、前記水タンク１に水を供給するためのパイプ９及びこのパイプ９と水タンク１を結ぶ水路１０ａが設けられている。前記パイプ９は、シリカガラス体１０の側面から突出し、水供給源（図示せず）に接続されている。また、水路１０ａはシリカガラス体１中に形成されている。
また、前記水蒸気貯留部３の導出口３ｂの上方であって、前記原料収納部８のテーパ面８ａの下方には、熱電対が挿入される熱電対挿入用孔１０ｂが形成されている。この熱電対による温度の測定結果に基づいて、蒸発部２等が所定温度になるように後述するヒータ部２０（カーボンワイヤー発熱体２１）への供給電圧を制御するものである。
【００３８】
前記した水タンク部１、蒸発部２、水蒸気貯留部３，導出口３ｂ、水蒸気供給路５、混合部４、導出路４ａ、原料収納部８、原料加熱部６、原料供給路７、熱電対挿入孔１０ｂは、図２に示すように、シリカガラス体１０に対して、凹部として形成して形成されている。
そして、図１に示すように前記凹部の開口面を後述するヒータ部２０で覆うことにより、水タンク部１、蒸発部２、水蒸気貯留部３，導出口３ｂ、水蒸気供給路５、混合部４、導出路４ａ、原料収納部８、原料加熱部６、原料供給路７、熱電対挿入孔１０ｂとして形成される。
【００３９】
次に、ヒータ部２０について説明する。
この前記ヒータ部２０は、図１、図３、図４、図５に示すように、カーボンワイヤー発熱体２１がシリカガラス板中に封入されたヒータである。即ち、カーボンワイヤー発熱体２１が収納される溝２２ａが形成された第一のシリカガラス板２２と、前記溝２２ａを覆う第二のシリカガラス板２３とを融着することにより、カーボンワイヤー発熱体２２ａをシリカガラス板中に封入している。
また、前記カーボンワイヤー発熱体２１は蛇行して、一平面上（同一平面上）に配置されている。更に、前記カーボンワイヤー発熱体２１は、封止端子部２４において、電力を供給する外側接続線２５と接続されている。
【００４０】
このヒータ部２０は、図１に示すようにシリカガラス体１０の側面に対して、融着され、前記水タンク部１、蒸発部２、水蒸気貯留部３，導出口３ｂ、水蒸気供給路５、混合部４、導出路４ａ、原料収納部８、原料加熱部６、原料供給路７、熱電対挿入孔１０ｂを形成する凹部を塞ぐと共に、水タンク部１、蒸発部２、水蒸気貯留部３、原料加熱部６、混合部４、導出路４ａ、水蒸気供給路５、原料供給路７を加熱するように構成されている。
【００４１】
前記カーボンワイヤー発熱体２１は、水タンク部１、蒸発部２、水蒸気貯留部３、原料加熱部６、混合部４、導出路４ａ、水蒸気供給路５、原料供給路７を加熱するように構成されるが、各部位で必要とされる温度が異なる。そのため、高温が必要な部分については、前記カーボンワイヤー発熱体２１が密に形成され、低温でよい部分については、前記カーボンワイヤー発熱体２１が疎に形成される。
例えば、蒸発部２の温度が１００℃のとき、原料加熱部では、１５０℃〜２５０℃に加熱されるように、また、混合部４では、３５０℃〜５００℃になるように、形成パターンをもってカーボンワイヤー発熱体２１が配設されている。
【００４２】
更に、このカーボンワイヤー発熱体２１について図５に基づいて説明すると、図５に示すように、前記カーボンワイヤー発熱体２１は、カーボン繊維を束ねた繊維束を複数本編み上げてなる編紐または組紐から構成されている。
カーボンワイヤー発熱体２１としては、直径５乃至１５μｍ程度のカーボン単繊維、例えば直径７μｍのカーボン単繊維を約８００乃至１２００本程度束ねた繊維束を１０束程度用いて直径１．０〜１．５ｍｍの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだものが好適である。
【００４３】
また、このカーボンワイヤー発熱体２１の編み込みスパンは、２乃至５ｍｍ程度が好ましく、更に、カーボンワイヤー発熱体２１表面におけるカーボン単繊維の毛羽立ち２１ａは長さ０．５乃至２．５ｍｍ程度である。
このように、カーボン単繊維の毛羽立ち２１ａが形成され、実質的にこの毛羽立ち２１ａによって石英ガラス部材と接触するため、カーボンワイヤー発熱体２１の本体部分との接触面積を少なくでき、シリカ（ＳｉＯ_２）とカーボン（Ｃ）との反応を最小限にし、耐久性を向上させることができる。
【００４４】
また、発熱性状の均質性、耐久安定性等の観点及びダスト発生回避上の観点から、カーボンワイヤー発熱体２１を構成するカーボン単繊維は、高純度であることが好ましく、カーボン単繊維中に含まれる不純物量が灰分（ＪＩＳＲ７２２３−１９７９）として１０ｐｐｍ以下、特に、３ｐｐｍ以下であることが好ましい。
なお、カーボンワイヤー発熱体２１の固有抵抗値は、１０００℃で、１０〜２０Ω／ｍであることが好ましい。抵抗が１０〜２０Ω／ｍであるために、電流を５〜１５Ａとし、電圧を１００Ｖ程度とすることができる。このため、電流が小さくおさえられ、ピンチングシールされた封止端子部に負担をかけないですむ。さらに、電圧を１００Ｖ以下にすることで電源装置をコンパクトにできる。
【００４５】
このようなカーボンワイヤー発熱体２１が用いられるのは、例えば従来の金属ヒータに比べて、熱容量が低いため急速昇降温させることができるからである。特に、混合器Ａがシリカガラスで構成されているため、急速昇降温が可能である。また、カーボンワイヤー発熱体２１の抵抗は金属ヒータと異なり常温で高く、高温になると低くなる傾向がある。その結果、急速昇温した際にも過電流が流れることがなく、ヒューズが切れる等の事故を防止できる。
更に、カーボンワイヤー発熱体はカーボン単繊維を組み上げたものであるため切断され難く、数本切れても抵抗値に変化がないという効果がある。
【００４６】
次に、封止端子部２４について、図１、３、６、７に基づいて説明する。なお、図６は封止端子部２４の先端部分（シリカガラス板２２側）を示し、図７は封止端子部２４の後端部分を示している。
図６、７に示すように、カーボンワイヤー発熱体２１の端部を収容するシリカガラス管２６と、前記シリカガラス管２６に圧縮されて収容され、前記カーボンワイヤー発熱体２１の端部を挟持するワイヤーカーボン部材２７とを備えている。このシリカガラス管２６はシリカガラス管２９の内部に収納されている。
なお、カーボンワイヤー発熱体２１の端部を挟持するワイヤーカーボン部材２７は、カーボンワイヤー発熱体２１と同質のものが用いられ、前記したカーボンワイヤー発熱体Ａを２乃至４の複数本まとめて束にし、更にこの束を三束用いてワイヤーカーボン部材２７としている。前記カーボンワイヤー発熱体２は、この三つの均等なワイヤーカーボン束の間であって、かつ前記シリカガラス管２６のほぼ中心に位置するように配設される。
【００４７】
また、封止端子部２４の後端部分は、前記シリカガラス管２６に端部が収容され、圧縮されたワイヤーカーボン部材２７に挟持された電力供給用のＭｏ（モリブデン）からなる内側接続線２８と、前記内側接続線２８と電気的に接続されるＭｏ（モリブデン）箔３０と、このＭｏ（モリブデン）箔３０に電気的に接続されるＭｏ（モリブデン）からなる外側接続線２５とを備えている。そして、Ｍｏ（モリブデン）箔３０は前記シリカガラス管２９に対していわゆるピンチングシールされている。
前記シリカガラス管２９の先端部分はシリカガラス板２２に融着され、後端部分はピンチングシールされるため、前記シリカガラス管２９は密閉される。なお、シリカガラス管２９の内部には窒素ガスが充填され、カーボンワイヤー発熱体２１等の酸化を抑制している。
【００４８】
また、ヒータ部２０のカーボンワイヤー発熱体２１が封入されたシリカガラス板２２には、図３に示すように、反射膜あるいは反射部材１９が設けられている。
即ち、シリカガラス体１０の配置側と反対側のシリカガラス板２２の側面に、反射膜あるいは反射部材１９が設けられている。この反射膜あるいは反射部材１９は石英ガラス板２２の側面全面に形成しても良く、あるいは蒸発部２、水蒸気貯留部３、原料加熱部６、混合部４等の形成位置に対応した位置のみに形成してもよい。
このように、反射膜あるいは反射部材１９を設けることにより、蒸発部２等を効率的に加熱することができる。例えば、Ａｌ膜、Ａｕ膜、ＴｉＮ膜、Ｓｉ膜、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３多層膜、Ａｌ／ＳｉＯ_２多層膜、Ｃｒ／ＴｉＮ多層膜、Ｃｒ／ＴｉＮ／ＴｉＯ_２多層膜、Ｓｉ／ＳｉＯ_２多層膜を反射膜とすることができ、また、Ａｌ箔、Ａｕ箔を反射部材とすることができる。
【００４９】
前記反射膜１９は蒸着、ＣＶＤによりシリカガラス板２２の面上に形成でき、反射部材は貼着により形成することができる。また前記反射膜１９の膜厚は１０μｍ以上、５００μｍ以下が望ましい。１０μｍ以下では良好な反射が行えず、５００μｍ以上では膜が剥離する虞があるためである。
なお、反射膜を形成するシリカガラス板２２の表面粗さは、Ｒａ０．１μｍ〜５００μｍであることが好ましい。表面面粗さがＲａ０．１μｍ以下の場合には、反射膜が剥離し易く、またＲａ５００μｍ以上の場合には、熱伝導が悪化するため、好ましくない。
また、前記反射膜あるいは反射部材１９は、シリカガラス板２２の側面に凹部を形成し、シリカガラスで覆うことでその内部に形成するのが好ましい。凹部内に反射膜あるいは反射部材１９を形成することにより、剥離、脱落を防止できる。
【００５０】
次に、この混合器の動作作用について説明する。
予め、原料である固体尿素を原料収納部８内に収納する。一方、水タンク部１にはパイプ９および水路１０ａから水が所定量供給されている。この状態で、カーボンワイヤー発熱体２１に電力が供給されると、水タンク１および蒸発部２が加熱され、水蒸気が発生する。
特に、蒸発部２の横断面積が水タンク１よりも小さいため、蒸発部２において効率的に水蒸気を発生させることができる。
この発生した水蒸気は、水蒸気貯留部３に一時蓄えられ、導出口３ｂから水蒸気供給路５を介して、混合部４に供給される。このとき、前記カーボンワイヤー発熱体２１によって、水蒸気貯留部３、導出口３ｂ、水蒸気供給路５を加熱しているため、水蒸気の結露が抑制される。
【００５１】
一方、原料収納部８に収納された固体尿素は、カーボンワイヤー発熱体２１によって、約１６０℃に加熱され、溶融、液化し、原料収納部８の下方に位置する原料加熱部６に一時貯留される。そして、前記原料供給部７を介して、混合部４に供給される。この混合部４において、液化した尿素と前記水蒸気が混合される。この混合部４は、カーボンワイヤー発熱体２１によって３５０℃〜５００℃に加熱されているため、尿素は熱分解し、アンモニアおよび二酸化炭素を生成する。
即ち、（ＮＨ_２）_２ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→２ＮＨ_３＋ＣＯ_２
そして、生成されたアンモニアおよび二酸化炭素は導出口４ａから導出される。
【００５２】
導出されたアンモニアは、従来例で説明した排気管１０３に配置される還元剤フィードノズル１０４に供給され、ディーゼルエンジンの排気管の途中に配置されるＮＯｘ還元触媒１０１に供給され、ＮＯｘを窒素と、水に分解し、排ガスを浄化する。
即ち、ＮＯｘ＋ＮＨ_３→Ｎ_２＋Ｈ_２Ｏ
【００５３】
次に、この混合器Ａの製造方法について、図１、図２、図３、図６、図７、図１２に基づいて説明する。
まず、シリカガラス体１０に、水タンク１、蒸発部２、水蒸気貯留部３、導出口３ｂ、水蒸気供給路５、混合部４、原料加熱部６、原料収納部８、原料供給路７、導出路４ａとなる凹部を形成する。また、前記シリカガラス体１０に、水タンク１に接続される水路１０ａ及びこの水路１０ａに接続されるパイプ９を形成する。また、熱電対を挿入する熱電対挿入用孔１０ｂを形成する。
【００５４】
一方、シリカガラス板２２にカーボンワイヤー発熱体２１を収納する溝２２ａを形成し、前記溝２２ａに前記カーボンワイヤー発熱体２１を配設する。
そして、前記シリカガラス板２２の溝形成面（カーボンワイヤー発熱体２１を配設面）および相対峙するシリカガラス板２３の面を鏡面加工する。また、シリカガラス体１０の凹部形成面側の面および相対峙するシリカガラス板２３の面を鏡面加工する。
その後、図１２に示すように三者を重ね、密着面が水平になるように高温処理炉にセットし、０．１ｋｇｆ／ｃｍ^２の荷重を加えながら１４５０℃で、三者を融着し、一体化する。
融着後、カーボンワイヤー発熱体２１の端部を、図６に示すように、三つの均等なワイヤーカーボン束（ワイヤーカーボン部材２７）の間であって、かつ前記石英ガラス管２６のほぼ中心に位置するように配設する。その後、前記シリカガラス管２６をシリカガラス管２９に収納し、前記シリカガラス管２９をシリカガラス板２１の背面に融着、固定する。
【００５５】
また、図６、図７に示すように、内側接続線２８の一端部をワイヤーカーボン束（ワイヤーカーボン部材２７）内に差込み、他端部をＭｏ箔３０の一端側に固定する。このＭｏ箔３０の他端側には、２本の外側接続線２５が固定されている。そして、窒素を流しながら、シリカガラス管２９の端部をピンチングシールし、シリカガラス管２９の内部の圧力を１００ｔｏｒｒとして密封する。
最後に、熱電対を熱電対挿入用孔１０ｂに装着して、混合器が完成する。
【００５６】
次に、この混合器Ａを用いて、確認のための実験を行った。
まず、粉末（固体）尿素を原料収納部８の上端部まで、投入した。また、水を水タンク１および蒸発部２の略中間高さまで、供給した。カーボンワイヤー発熱体２１の外側接続線２５を交流電圧調整器に接続し、交流電圧０〜１３０ボルトで通電した。
この際、通電前のカーボンヒータ部２０の抵抗は３３Ωであった。熱電対で測温しながら、蒸発部２の温度が１００℃になるように調整した。このとき、原料加熱部は１６０℃に加熱され、固体尿素が液状になった。
発生した水蒸気は、水蒸気貯留部３に蓄えられた後、混合部４に供給され、液状の尿素と混合された。混合部４の先に形成された導出路４ａから導出されたガスの温度は４５０℃であり、またアンモニアが発生していることが確認された。
【００５７】
以上説明したように、上記実施形態にかかる混合器にあっては、固体尿素を加熱によって液化し、水蒸気と混合している。しかも混合部においても加熱されているため、従来のように炉筒内部で固体尿素を急激に加熱する必要はなく、ヒータの小型化を図ることができる。
また、上記実施形態にかかる混合器にあっては、アンモニアを生成、搬送する手段として、水蒸気を用いている。しかも、水蒸気を生成する水を貯蔵する水タンクをシリカガラス体内に設けているため、従来に比べて、空気供給装置が不要に成るばかりでなく、装置全体の小型化が図られる。
また、水蒸気は加熱状態が維持されるため、従来のような空気の供給による炉筒内温度の低下に起因する熱効率の悪化を防止できる。
【００５８】
更に、上記実施形態にかかる混合器にあっては、シリカガラス体の内部に、水タンク、蒸発部、水蒸気貯留部、原料加熱部、混合部等が形成されているため、夫々を配管などで接続する必要もなく、装置全体を小型化できる。
更に加えて、上記実施形態にかかる混合器にあっては、シリカガラス体とシリカガラス板に封入されたヒータ部によって構成されているため、アンモニアによって、炉筒等が腐蝕することがなく、テフロン（登録商標）コートをする必要もない。
【００５９】
次に、本発明にかかる混合器の第二の実施形態について図１３に基づいて説明する。なお、図１３は、断熱材と共に混合器が金属ケース内に収納された状態を示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＩ−Ｉ断面図、（ｂ）は縦断面図である。
この実施形態は、前記した第一の実施形態の混合器を断熱材３７で包囲したものである。
即ち、グラスウール、ファイバーフラックスボードや多孔質セラミックスブロック、ロックウール等の断熱材３７で、シリカガラス体１０及びヒータ部２０を包囲し、更に金属ケース３８内に収納したものである。
このように、断熱材３７によって、シリカガラス体１０及びヒータ部２０を包囲しているため、効率的に加熱を行うことができる。また、金属ケース３８内に収納されているため、衝撃等から混合器を保護することができ、車載用として好適である。
なお、断熱材３７がグラスウール等の場合、いわゆる緩衝材としての機能を有するため、混合器を衝撃などからより保護することができる。
【００６０】
次に、本発明にかかる混合器の第三の実施形態について図１４、図１５に基づいて説明する。尚、図１４は本発明の第三の実施形態を示す概略縦断面図、図１５は、図１５は、図１４に示した第三の実施形態の変形例を示す概略縦断面図である。
この実施形態は、前記蒸発部２と水タンク部１を跨いで、多孔質体４０が設けられていることを特徴とする。
【００６１】
即ち、図１４に示すように、多孔質体４０が前記蒸発部２と水タンク部１を跨いで設けられている場合には、多孔質体４０の毛細管現象によって、蒸発部２に対する水の供給が安定する。また、蒸発部２、水タンク１での突沸を防止することができる。なお、図１４にあっては、多孔質体４０の下端部が水タンク１の上部に位置しているが、多孔質体４０の下端部を水タンク１の下部（底部）まで位置させても良い。
また、この多孔質体４０としては、多孔質シリカガラス、多孔質ＳｉＣ、カーボン多孔体、カーボンフェルト、多孔質レンガ、ガラスウールを用いることができる。しかし、多孔質ＳｉＣ、カーボン多孔体等を多孔質体４０として用いる場合には、多孔質体４０の水蒸気との接触による酸化を防止するため、多孔質体４０全体を水中に配置するのが好ましい。
【００６２】
また、図１５に示すように、多孔質体４０をＳｉＣ材料、カーボン材料等のある程度の熱容量を有するもの（吸熱体）とし、これを前記蒸発部２と水タンク部１を跨いで設けた場合には、ヒータ部２０からの熱を蓄熱し、水に対する伝熱効率を高めることができる。
この場合の多孔質体４０は、ある程度の熱容量を有するものであれば、特に、その材質は限定されない。しかし、カーボンファイバー等を多孔質体４０として用いる場合には、多孔質体４０の水蒸気との接触による酸化を防止するため、多孔質体４０は水中に配置するのが好ましい。また、多孔質体４０の細孔によって、水との接触面積が大きくなり、水蒸気発生効率を向上させることができる。
【００６３】
次に、本発明にかかる混合器の第四の実施形態について図１６に基づいて説明する。なお、図１６は第四の実施形態を示す概略縦断面図である。
この実施形態は、水蒸気貯留部３から混合部４に繋がる水蒸気供給路４２を形成すると共に、前記水蒸気供給路４２中に多孔質体４３を配置したことを特徴するものである。
既に、第一の実施形態において説明したように、固体尿素は原料加熱部６において加熱・液化され、混合部４に供給される。しかしながら、前記液状の尿素は粘性が高いため、円滑な流動が得られない虞がある。
この実施形態にあっては、水蒸気貯留部３に貯留されている水蒸気の一部を原料加熱部６に供給し、液状の尿素の粘性を低減し、流動性を向上させ、前記弊害を防止するものである。
【００６４】
前記したように、水蒸気貯留部３に貯留されている水蒸気の一部を原料加熱部６に供給し、液状の尿素の粘性を低減し、流動性を向上させているため、混合部４における尿素の分散性が促進され、また水蒸気との混合が促進される。
また、前記したように、水蒸気供給路４２中に多孔質体４３が配置されているため、液状の尿素の水蒸気供給路４２中への侵入を防止できる。また原料加熱部６の液状の尿素に対する水蒸気の分散効果を向上させることができ、液状の尿素を均一な粘性になすことができる。
【００６５】
次に、本発明にかかる混合器の第五の実施形態について図１７に基づいて説明する。なお、図１７は、第五の実施形態を示す概略側面図である。
この実施形態は、ヒータ部２０とシリカガラス体１０の間に、前記シリカガラス体１０の各部への前記ヒータ部からの熱伝導を均等化せしめる均熱板４４または均熱膜が形成されていることを特徴としている。
【００６６】
このように、前記ヒータ部と前記シリカガラス体の間で、特には前記シリカガラス体１０の蒸発部２、水蒸気貯留部３、水蒸気供給路５、原料加熱部６、原料供給路７及び混合部４の側面位置に均熱板あるいは均熱膜４４を設けることにより、前記各部の温度を均一化でき、熱効率を向上させることができる。
前記均熱板４４としては、ガラス状カーボン板、カーボン板を用いることができる。また均熱膜４４としては、カーボン、カーボン粉、ＳｉＣ膜を用いることができる。なお、膜厚は、前記したように１０μｍ以上、５００μｍ以下が望ましい。１０μｍ以下では良好な均熱が行えず、５００μｍ以上では膜が剥離する虞があるためである。また、均熱部材は貼着により形成することができる。
また、前記均熱板または均熱膜４４は、シリカガラス板２２の側面に凹部を形成し、シリカガラスで覆うことで、その内部に形成するのが好ましい。凹部内に均熱板または均熱膜を形成することにより、剥離、脱落を防止できる。
【００６７】
次に、本発明にかかる混合器の第六の実施形態について図１８に基づいて説明する。なお、図１８は、第六の実施形態を示す斜視図である。
この実施形態は、シリカガラス板２２の溝形成面（カーボンワイヤー発熱体２１を配設面）に対して垂直な側面に封止端子部２４を形成した点に特徴がある。このように、シリカガラス板２２の溝形成面（カーボンワイヤー発熱体２１を配設面）に対して垂直な側面に封止端子部２４を形成されているため、第一の実施形態もしくは、後述の第十の実施形態における反射膜、反射部材を側面全面に設けることができ、熱効率を向上させることができる。
【００６８】
次に、本発明にかかる混合器の第七の実施形態について図１９に基づいて説明する。なお、図１９は第七の実施形態を示す断面図であって、（ａ）はヒータ部２０の要部断面図、（ｂ）はカーボンワイヤー発熱体２１を２本入れた場合を示すヒータ部２０の要部断面図である。
この実施形態は、図１９（ａ）に示すように、カーボンワイヤー発熱体２１を収納する溝４５の形状を逆Ｔ字状に変更したものである。このように、溝４５を逆Ｔ字状に形成したために、カーボンワイヤー発熱体２１を溝４５に一旦収納すると、カーボンワイヤー発熱体２１が前記溝４５から飛び出すことがなく、カーボンワイヤー発熱体２１の配設作業を容易に行うことができる。
また、前記した溝４５には、図１９（ｂ）に示すように、２本のカーボンワイヤー発熱体２１を収納しても良い。このように２本のカーボンワイヤー発熱体２１を収納した場合には、断線などの事故が１本のカーボンワイヤー発熱体に仮りに生じた場合でも、加熱機能を維持することができる。
【００６９】
次に、本発明にかかる混合器の第八の実施形態について図２０に基づいて説明する。
この実施形態にあっては、第一の実施形態のようにシリカガラス体１０とヒータ部２０とを融着により一体化することなく、分離可能に形成した点に特徴がある。
即ち、図２０（ａ）に示すように、シリカガラス板２２の溝２２ａに前記カーボンワイヤー発熱体２１を配設し、シリカガラス板５０を融着し、ヒータ部２０を形成する。
一方、水タンク部１、蒸発部２、水蒸気貯留部３，導出口３ｂ、水蒸気供給路５、混合部４、導出路４ａ、原料収納部８、原料加熱部６、原料供給路７、熱電対挿入孔１０ｂを、シリカガラス体１０に凹部として形成する。このシリカガラス体１の凹部側面にシリカガラス板５１を融着する。
【００７０】
そして、前記ヒータ部２０とシリカガラス体１０は、図２０（ｂ）に示すように、別体として形成する。
これらヒータ部２０とシリカガラス体１０は、図１３の第二の実施形態に示す断熱材３７で、シリカガラス体１０及びヒータ部２０を包囲し、更に金属ケース３８内に収納する。
このように、ヒータ部２０とシリカガラス体１０とを別体に形成されているため、破損等した場合、破損したもののみを交換すれば良く、容易に修理することができる。また、有機物である尿素が固着し炭化物となった際、シリカガラス体１０のみを空気中８００℃以上で加熱することにより、前記炭化物を蒸発や酸化させることができ、シリカガラス体１０の洗浄を容易に行うことができる。
【００７１】
次に、本発明にかかる混合器の第九の実施形態について図２１に基づいて説明する。この実施形態にあっては、第一の実施形態のようにヒータ部２０から封止端子部２４が突出することなく、シリカガラス板２２（５０）内に収納されている点に特徴がある。
このように、封止端子部２４がシリカガラス板２２（５０）内に収納されているため、封止端子部２４の保護を図ることができ、破損等を防止できる。なお、封止端子部２４から延設される外側接続線２５は、開口部５２から外部に引き出されるように構成されている。
【００７２】
次に、本発明にかかる混合器の第十の実施形態について図２２に基づいて説明する。なお、図２２は、第十の実施形態を示す図であって、（ａ）はヒータ部２０を示す概略斜視図、（ｂ）は変形例を示す概略斜視図である。
この実施形態にあっては、カーボンワイヤー発熱体２１の背面に放射される熱を集熱し、シリカガラス体１０の任意の領域を加熱することができるものであり、第一の実施形態に比べて熱効率を向上させることができる。
即ち、図２２（ａ）に示すように、前記カーボンワイヤー発熱体２１が封入されたシリカガラス板５５の背面（シリカガラス体１０との融着面と相対向するシリカガラス板５５側面）を所定の角度を有する面５６として形成し、この面に反射膜あるいは反射部材５７が設けられている。
このように、カーボンワイヤー発熱体２１が封入されたシリカガラス板５５の背面を所定の角度を有する面５６として形成し、この面５６に反射膜あるいは反射部材５７が設けられているため、シリカガラス体１０方向に集熱することができ、特に蒸発部２、水蒸気貯留部３、混合部４、水蒸気供給路５、原料加熱部６、あるいは原料供給路７のいずれか一つもしくは任意の幾つかを同時に有効に加熱することができる。
【００７３】
この反射膜あるいは反射部材５７、５９はヒータ部２０の一側面全面に形成しても良く、あるいはシリカガラス体の蒸発部、水蒸気貯留部、原料加熱部、混合部等の形成位置に対応した位置のみに形成しても良い。
このように、反射膜あるいは反射部材５７、５９を設けることにより、蒸発部、水蒸気貯留部、原料加熱部、混合部等を効率的に加熱することができる。例えば、Ａｌ膜、Ａｕ膜、ＴｉＮ膜、Ｓｉ膜、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３多層膜、Ａｌ／ＳｉＯ_２多層膜、Ｃｒ／ＴｉＮ多層膜、Ｃｒ／ＴｉＮ／ＴｉＯ_２多層膜、Ｓｉ／ＳｉＯ_２多層膜を反射膜とすることができ、また、Ａｌ箔、Ａｕ箔を反射部材とすることができる。
【００７４】
前記反射膜５７は蒸着、ＣＶＤによりヒータ部２０の少なくとも一表面に形成できる。また前記反射膜５７の膜厚は１０μｍ以上、５００μｍ以下が望ましい。１０μｍ以下では良好な反射が行えず、５００μｍ以上では膜が剥離する虞があるためである。
なお、反射膜５７を形成するシリカガラス体の表面粗さは、Ｒａ０．１μｍ〜５００μｍであることが好ましい。表面面粗さがＲａ０．１μｍ以下の場合には、反射膜が剥離し易く、またＲａ５００μｍ以上の場合には、熱伝導が悪化するため、好ましくない。
【００７５】
また、図２２（ｂ）に示すように、カーボンワイヤー発熱体２１が封入されたヒータ部２０において、カーボンワイヤー発熱体２１を挟んで、シリカガラス体１０との融着面と反対側のヒータ部２０を形成するシリカガラス板５８中に、反射膜あるいは反射部材５９が埋設されていても、前記場合と同様な効果を得ることができる。
【００７６】
上記実施形態にあっては、原料に固体尿素を用い、これに水蒸気を混合する混合器を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の原料と水蒸気とを混合する混合器にも当然適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、小型で、熱効率がよく効率的に混合ガスを生成でき、耐食性に優れた混合器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる第一の実施形態を表した斜視図である。
【図２】図２は、図１に示されたシリカガラス体の斜視図である。
【図３】図３は、図１に示されたヒータ部を示す図であって、（ａ）はヒータ形成面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図である。
【図４】図４は、ヒータ部の要部断面図である。
【図５】図５は、カーボンワイヤー発熱体を示した図である。
【図６】図６は、ヒータ部の封止端子部の要部断面図である。
【図７】図７は、ヒータ部の封止端子部のピンチングシールの状態を示す斜視図である。
【図８】図８は、図１に示した実施形態の概略縦断面図である。
【図９】図９は、混合部の変形例を示す断面図である。
【図１０】図１０は拡散板を示す正面図および側面図である。
【図１１】図１１は、図１に示した第一の実施形態における蒸発部の変形例を示す概略縦断面図である。
【図１２】図１２は、第一の実施形態の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる第二の実施形態を示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＩ−Ｉ断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の第三の実施形態を示す概略縦断面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示した第三の実施形態の変形例を示す概略縦断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第四の実施形態を示す概略縦断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第五の実施形態を示す概略側面図である。
【図１８】図１８は、第六の実施形態を示す斜視図である。
【図１９】図１９は第七の実施形態を示す断面図であって、（ａ）はヒータ部の要部断面図、（ｂ）はカーボンワイヤー発熱体を２本入れた場合を示すヒータ部の要部断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第八の実施形態を示す概略斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の第九の実施形態を示す概略斜視図である。
【図２２】図２２は、第十の実施形態を示す図であって、（ａ）はヒータ部を示す概略斜視図、（ｂ）は変形例を示す概略斜視図である。
【図２３】図２３は、従来の排ガス浄化装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
Ａ混合器
１０シリカガラス体
１水タンク部
２蒸発部
３水蒸気貯留部
４混合部
５水蒸気供給路
６原料加熱部
７原料供給路
８原料収納部
９パイプ
１９反射膜（反射部材），均熱板（均熱膜）
２０ヒータ部
２１カーボンワイヤー発熱体
２２シリカガラス板
２３シリカガラス板
２４封止端子部
２５外側接続線
２６シリカガラス管
２７ワイヤーカーボン部材
２８内側接続線
２９シリカガラス管
３０モリブデン箔
３５二重管構造
３６拡散板
３７断熱材
３８金属ケース
４０多孔質体
４２水蒸気供給路
４４反射膜（反射部材）
５０シリカガラス板
５１シリカガラス板
５２開口部
５５シリカガラス板
５６面
５７反射膜（反射部材）
５８シリカガラス
５９反射膜（反射部材）

Claims

原料と水蒸気を混合することによって混合ガスを生成する、シリカガラス体からなる混合器において、
前記シリカガラス体中に、水を貯留する水タンク部と、前記水タンク部と連通し、前記水タンク部から供給された水を加熱し、水蒸気を生成する蒸発部と、前記原料を加熱する原料加熱部と、前記蒸発部によって生成された水蒸気と原料を混合し、混合ガスを生成する混合部と、前記混合ガスを外部に導出する導出路とが形成され、
前記シリカガラス体の側面に、前記蒸発部と原料加熱部を加熱するヒータ部が設けられていることを特徴とする混合器。
前記蒸発部と連通し、前記蒸発部によって生成された水蒸気を貯留する水蒸気貯留部とを備え、
前記混合部において、前記水蒸気貯留部からの水蒸気と原料を混合し、混合ガスを生成することを特徴とする請求項１に記載された混合器。
前記蒸発部と連通し、前記蒸発部によって生成された水蒸気を貯留する水蒸気貯留部と、前記水蒸気貯留部から混合部に繋がる水蒸気供給路と、前記水蒸気貯留部から原料加熱部に繋がる水蒸気供給路とを備え、
前記原料加熱部に水蒸気を供給すると共に、前記混合部において、前記水蒸気貯留部からの水蒸気と原料を混合し、混合ガスを生成することを特徴とする請求項１に記載された混合器。
前記水蒸気貯留部から原料加熱部に繋がる水蒸気供給路中に多孔質体を配置したことを特徴とする請求項３に記載された混合器。
前記シリカガラス体中に、原料を収納する原料収納部が設けられ、前記原料収納部の下部に原料を加熱する原料加熱部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載された混合器。
前記蒸発部の横断面積は、水タンク部の横断面積より小さく、水タンク部側から水蒸気貯留部側に向かって徐々に横断面積が拡がるように形成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載された混合器。
前記蒸発部と水タンク部を跨いで、多孔質体が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された混合器。
前記蒸発部あるいは前記水蒸気貯留部から混合部に繋がる水蒸気供給路と、前記原料加熱部から混合部に繋がる原料供給路との接続部において、前記水蒸気供給路が原料供給路に対して、０度から４５度の角度をもって、接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された混合器。
前記蒸発部あるいは前記水蒸気貯留部から混合部に繋がる水蒸気供給路と、前記原料加熱部から混合部に繋がる原料供給路との接続部が、前記水蒸気供給路が原料供給路の外周を覆った二重管構造に形成されていることを特徴とする請求項８に記載された混合器。
前記導出路の縦断面形状が混合部から外部に向けて拡がる台形状に形成されると共に、前記導出路中に混合ガスを拡散させる拡散板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載された混合器。
前記ヒータ部は、カーボンワイヤー発熱体がシリカガラス板中に封入されたヒータでることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載された混合器。
前記ヒータ部は、カーボンワイヤー発熱体が収納される溝が形成された第一のシリカガラス板と、前記溝を覆う第二のシリカガラス板とを融着させることにより、カーボンワイヤー発熱体をシリカガラス板中に封入されているヒータであることを特徴とする請求項１または請求項１１に記載された混合器。
シリカガラス体に対して、水タンク部、蒸発部、水蒸気貯留部、原料収納部、原料加熱部、混合部、導出路を凹部として形成し、前記凹部の開口面を前記ヒータ部のシリカガラス板を前記シリカガラス体に融着し覆うことにより、水タンク部、蒸発部、水蒸気貯留部、原料収納部、原料加熱部、混合部、導出路が形成されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載された混合器。
前記ヒータ部のカーボンワイヤー発熱体が、少なくとも前記蒸発部、水蒸気貯留部及び原料加熱部の側面に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の混合器。
前記ヒータ部と前記シリカガラス体の間に、前記シリカガラス体の加熱する各部への前記ヒータ部からの熱伝導を均等化せしめる均熱板または均熱膜が形成されていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の混合器。
前記ヒータ部において、前記シリカガラス体と対向する側と反対側の前記シリカガラス板に、反射膜あるいは反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１２または１３に記載された混合器。
前記シリカガラス体の原料加熱部の近傍に、熱電対が装着されていることを特徴とする請求項１３に記載された混合器。
前記水タンク部、蒸発部、原料加熱部、混合部、導出路が少なくとも形成されたシリカガラス体と、前記シリカガラス体の側面に設けられたヒータ部とが断熱材で包囲され、金属ケース内に収納されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載された混合器。
前記原料が固体尿素であり、前記混合ガスが熱分解ガスであるアンモニアを含むガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載された混合器。