KR20090008222A - 입자 연소 배기 시스템 - Google Patents

입자 연소 배기 시스템 Download PDF

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링컨 에반스뷰챔프
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퓨리파이 솔루션즈, 인코포레이티드
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Abstract

배기 시스템은 연소 챔버, 및 배기 스트림이 상기 챔버를 통과할 때, 배기 스트림의 입자들을 가열시키도록 구성된 방사원을 포함한다. 일단 입자들이 점화 온도에 이르러 연소되면, 챔버 내의 반응이 자동으로 계속될 수 있다. 방사원은 저항 가열 소자, 적외선 방사체, 또는 마이크로파 방사체를 포함할 수 있다. 방사원은 방사 투과창을 통하여 챔버로 방사할 수 있다. 챔버는 포물선 또는 부분 포물선 형태인 세로축에 수직인 단면을 가질 수 있다. 배기 시스템은 또한 챔버로 들어가기 전에 배기 가스를 예열시키는 열교환기를 포함할 수 있다. 본 시스템의 구성물들은 또한 촉매 컨버터 및/또는 머플러로서 작동하도록 구성될 수 있다.
Figure P1020087025036
배기, 연소, 방사

Description

입자 연소 배기 시스템 { Particle Burning in an Exhaust System }
본 발명은 배출 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기 스트림에서 입자를 감소시키는 시스템에 관한 것이다.
연료가 불완전 연소하면, 입자 및 탄화 수소 등의 오염 물질이 대기 중으로 배출된다. 미국 환경보호국(United States Environmental Protection Agency)은 예로서 디젤 트럭, 발전소, 엔진, 자동차, 및 오프 로드 차량(off-road vehicle)이 대기 중으로 방출하는 오염 물질의 양을 제한하는 규제를 통과시켰다.
최근, 산업계는 배기 시스템에 스크러버(scrubber), 촉매 컨버터(catalytic converter) 및 입자 트랩(particle trap)을 부착하여 이러한 규제를 따르려는 시도를 하고 있다. 그러나 이들 해법은 엔진이나 연소 시스템에 가해지는 배압(back pressure)의 양을 증가시켜, 성능을 저하시킨다. 게다가, 스크러버 및 입자 트랩 자체가 막히게 되어 배압을 최소화하기 위하여 주기적인 세척을 필요로 한다.
입자 트랩이나 여과대(filter bed)를 주기적으로 세척하기 위하여, 예를 들어 방사원 및 히터가 배기 시스템에 사용되어 왔다. 다른 해법으로는, 배기 가스가 여과대로 들어갈 때, 입자들을 연소시키기 위하여 여과대 또는 배기 스트림에 연료를 주입하는 것이다. 그러나 여과대가 고온에 민감하여 방사원 및 히터는 주기적으 로 꺼져야 한다.
배기 시스템은 연소 챔버 및 방사원을 포함한다. 방사원은 연소 챔버 내부로의 방사를 일으킬 수 있도록, 연소 챔버와 관련하여, 즉 챔버의 내부 또는 외부에 배치된다. 방사원은 예를 들어 저항 가열 소자(resistive heating element), 간섭 또는 비간섭 IR 방사체(coherent or incoherent infrared emitter), 또는 마이크로파 방사체(microwave emitter)를 포함할 수 있다. 마이크로파 방사체는 특정 분자 결합을 위하여 조정될 수 있다. 방사원이 연소 챔버의 외부에 배치되는 경우, 방사원은 챔버로 재방사하도록 챔버 벽을 가열할 수 있으며, 그렇지 않으면 연소 챔버는 방사 투과창(radiation transparent window)을 포함할 수 있다.
연소 챔버를 통과하는 배기 스트림의 입자들은 방사에 의해 발화점(ignition point)까지 가열되고 결국 연소에 의해 배기 가스에서 제거된다. 입자들에 존재하는 분자 결합을 일으키도록 조정된 마이크로파 방사는 입자들을 신속하게 가열시키는데 특히 효과적일 수 있다. 추가 공기 또는 연료가 더욱 향상된 연소를 촉진하기 위하여 필요에 따라 연소 챔버에 추가될 수 있다. 일단 불꽃면(flame front)이 연소 챔버에 형성되면, 방사원으로부터의 추가 방사가 더 이상 필요하지 않도록 연소 반응은 자동으로 계속될 있다.
일부 실시예에서, 연소 챔버는 챔버의 세로축에 수직인 비원형 단면을 갖는다. 이 실시예의 일부는, 연소 입자로부터의 열을 입자 연소가 우선적으로 일어나는 연소 챔버 내부의 발열부(hot zone)로 집중시키기 위하여, 단면이 적어도 부분적으로 포물선형이다. 연소 챔버는 연소 반응을 유지하기 위하여 열을 더욱 잘 보존하도록 열적으로 단열될 수 있다. 배기 시스템은 또한 입자 연소가 일어나기 전에 배기 스트림으로부터 열 손실을 더욱 감소시키기 위하여 연소 챔버로 통하는 단열된 배기관을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 열이 연소 챔버에 존재하는 연소된 배기 스트림으로부터 새로 유입되는 배기 스트림으로 전달되도록, 역류 열교환기(reverse flow heat exchanger)가 연소 챔버와 유체 소통(fluid communication)하여 배치된다. 특정 실시예에서, 역류 열교환기는 또한 열적으로 단열된다.
본 발명의 특정 실시예의 이점은 연소 챔버 내에 입자 필터나 트랩이 없다는 것이다. 종래의 시스템들은 입자들을 트랩으로 막고 트랩이나 필터를 주기적으로 청소하기 위한 시도를 했으나, 이 시스템들은 이러한 트랩 및 필터가 배기 가스 흐름을 막을 때, 특히 입자들을 막게 되면, 상당한 배압(back-pressure)을 생성시킨다. 이러한 트랩이나 필터를 사용하지 않고 연소 챔버의 입자들을 계속 연소하는 것은 부가적으로 배압을 저하시키는 더욱 간단한 설계를 제공한다.
내연 기관과 상기된 배기 시스템을 포함하는 차량이 또한 제공된다. 배기 시스템은 머플러 또는 촉매 컨버터 중 하나 또는 둘다로 사용될 수 있다. 따라서 연소 챔버는 촉매를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 연소 챔버 및/또는 역류 열교환기는 머플러로서 기능하도록 발진 챔버로서 작동할 수 있는 크기로 제조될 수 있다. 예를 들면, 연소 챔버는 연소 챔버로 통하는 배기관의 지름보다 더 큰 지름을 가질 수 있다. 차량은 또한 방사원을 제어하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.
여기 기술된 시스템은 입자들이 가스 스트림에 존재하는 다양한 장치에 제공될 수 있다. 일부 실시예들은 자동차 배기 시스템, 디젤 배기 시스템, 발전소 배기 시스템, 벽난로 굴뚝, 오프 로드 차량 배기 시스템 등을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 시스템의 입자 연소 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 시스템의 입자 연소 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기 시스템의 입자 연소 시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배기 시스템의 입자 연소 시스템을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 역류 열교환기를 더 포함하는 입자 연소 시스템의 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배기 시스템 및 내연 기관을 포함하는 차량의 개요도를 도시한다.
배기 시스템은 챔버 내에서 입자들의 연소를 촉진하기 위하여 연소 챔버 및 방사원을 포함한다. 점화되면, 챔버로 들어가는 배기 가스내 입자들의 농도가 충분히 높은 한 연소가 계속된다. 개시된 장치는 차량 배기 시스템에서 머플러 및 촉매 컨버터 모두를 대신할 수 있고, 더욱 우수한 연료 절약 및 더 낮은 유지 비용을 위 하여 저하된 배압을 제공한다. 본 장치는 정비할 필요가 없으며 자동 세척식이다.
도 1은 연소 챔버(110)와 방사원(120)을 포함하는 배기 시스템(100)을 도시한다. 연소 챔버(110)는 입자들의 연소 온도에서의 배기 가스를 견디어 낼 수 있는 임의의 적절한 물질을 사용하여 구성될 수 있다. 적절한 물질로는 스테인레스 스틸, 티타늄 및 세라믹을 포함한다. 일 실시예에서, 연소 챔버(110)는 연소 챔버(110)의 세로축에 수직인 비원형 단면(130)을 갖는다. 연소 챔버(110)의 발열부로 연소 반응에서의 방사열을 집중시키기 위하여 단면(130)의 적어도 일부는 포물선 모양일 수 있다. 일부 실시예에서, 연소 챔버(110)가 머플러로서 수행하기 위하여 발진 챔버(resonating chamber)의 기능을 하도록 조절될 수 있음을 알 것이다.
본 발명의 특정 실시예들의 이점은 연소 챔버(110) 내에 방해 입자 필터 또는 트랩이 없다는 것이다. 연소 챔버(110)를 통과하는 배기 가스의 흐름을 적어도 부분적으로 제한한다면, 입자 트랩 또는 필터는 막혀버린다. 연소 챔버(110)를 통과하는 배기 가스의 흐름을 제한하지 않음으로써, 본 발명의 실시예들은 종래 시스템에 비하여 배압을 감소시킨다.
상술된 실시예에서, 방사원(120)은 연소 챔버(110)의 외부 둘레에 감겨있는 저항 가열 소자(resistive heating element)를 포함한다. 다른 실시예에서, 방사원(120)은 연소 챔버(110)의 세로 방향 길이를 따라 외부에 배치되어 있다. 일부 실시예에서, 방사원(120)으로의 전력을 제어하고 배기 가스가 나오지 않는 등의 필요하지 않을 때 방사원(120)을 끄기 위하여 방사원(120)에 대하여 제어기(미도시)가 제공된다. 선택적인 방사원이 도 3을 참조하여 이하에 기술될 것이다.
작동시, 매연 같은 탄소 입자 등의 입자를 포함하는 배기 가스가 연소 챔버(110)를 통과한다. 방사원(120)은 연소 챔버(110)의 벽을 가열하고 연소 챔버(110)의 벽은 연소 챔버(110)의 내부로 적외선(IR) 방사를 재방사한다. IR 방사 중 일부는 배기 가스 내의 입자들이 연소 챔버(110)를 통과할 때 배기 가스 내의 입자들에 의해 흡수된다. 입자들이 점화 온도(탄소 입자에 대해서는 약 800℃)에 이르면, 입자들은 완전히 연소하여 잔여물이 전혀 남지 않는다. 따라서, 입자 없는 배기 가스만이 연소 챔버(110)를 떠난다.
입자들의 연소에 의해 생성된 열은 연속적인 반응이 자동으로 계속되도록 할 수 있어서, 방사원(120)을 필요로 하지 않게 된다. 방사원(120)으로의 전력을 제어하는 제어기(미도시)에 피드백을 제공하도록 연소 반응의 온도를 감시하기 위하여 열전대(미도시)가 연소 챔버(110)의 위 또는 내부에 배치될 수 있다. 상기된 바와 같이, 연소 챔버(110)는 외부 가열 없이 연속적인 반응을 유지하는데 도움이 되는 발열부를 만들기 위하여 연소 챔버(110) 내의 초점 또는 초선(focal line)으로 연소 반응에서의 IR 방사를 집중시키는 형태를 할 수 있다.
도 2는 연소 챔버(210)와 방사원(220)을 포함하는 배기 시스템(200)을 도시한다. 배기 시스템(200)에서, 방사원(220)은 연소 챔버(210) 내에 배치되어 있다. 도시된 바와 같이, 방사원(220)은 권선형 저항 가열 소자를 포함한다. 상기와 같이, 방사원(220)은 다른 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 연소 챔버(210)의 길이를 따라 내부로 세로 방향으로 배치될 수 있다. 방사원(220)이 연소 챔버(210)의 내부에 배치되어 있는 실시예에서, 방사원(220)으로부터의 방사는 배기 가스의 입 자들을 직접 가열할 뿐만 아니라 도 1의 실시예에서처럼 연소 챔버(210)의 벽을 가열할 수 있다. 입자들의 직접 가열은 에너지 면에서 더욱 효율적인 반면, 방사원(220)을 연소 챔버(210) 내부에 배치하는 것은 방사원(220)을 고온 배기 가스에 노출시키는 단점이 있다.
도 3은 입구(320)와 출구(330)를 갖는 연소 챔버(310), 선택적 단열재(340), 방사원(350), 및 연소 챔버(310) 내에 방사 투과창(radiation transparent window, 360)을 포함하는 배기 시스템(300)을 도시한다. 상기 실시예에서, 연소 챔버(310)의 지름은 입구(320)의 지름보다 크다. 이러한 구성은 배기 가스가 연소 챔버(310)로 들어갈 때 배기 가스의 속도를 늦추고 소음 감소 효과(muffling effect)를 낼 수 있다.
일부 실시예에서, 입구(320) 및/또는 연소 챔버(310)는 단열재(340)에 의해 단열되어, 가스가 연소 챔버(310)를 들어갈 때 배기 가스의 열을 가능한 한 많이 보존한다. 단열재(340)가 여기 개시된 나머지 실시예들에 유사하게 적용될 수 있음을 알 것이다. 예를 들면, 한 장의 단열재(340)로 도 1의 방사원(120) 및 연소 챔버(110) 둘레를 감쌀 수 있다.
방사원(350)은 예로서, 간섭 또는 비간섭 IR 방사체 또는 클라이스트론(Klystron tube) 등의 마이크로파 방사체일 수 있다. 저항 가열 소자와 달리, 방사원(350)은 원하는 파장 범위 내 및/또는 방향 선택적으로 방사를 하도록 구성될 수 있다. 따라서 방사 투과창(360)은 방사가 연소 챔버(310)로 직접 통과하도록 제공된다. 일부 실시예에서, 방사 투과창(360)은 연소 챔버(310)의 둘레 안에 완전하 게 연장된다.
언급한 바와 같이, 방사원(350)은 원하는 파장의 범위 내에서 방사를 생성하도록 조정될 수 있다. 따라서, 방사는 배기 스트림의 입자에 존재한다고 알려진 특정 분자 결합들을 자극하도록 조정될 수 있다. 예를 들면, 마이크로파 방사는 배기 가스의 입자들이 포함한다고 알려진 탄소-수소 결합(carbon-hydrogen bond) 또는 탄소-탄소 결합(carbon-carbon bond)들을 자극하도록 조정될 수 있다. 이러한 방식의 방사 조정은 입자들을 점화 온도까지 더욱 신속하고 더 적은 에너지로 가열할 수 있다.
방사 투과창(360)은 연소 챔버(310) 내의 가열된 배기 가스들에 견딜 수 있는 재료를 사용하여 구성된다. 일부 실시예에서, 방사 투과창(360)은 유리 섬유, 플라스틱, 폴리카보네이트, 석영, 포셀린(porcelain) 등을 사용하여 구성된 마이크로파 투과창이다. 다른 실시예에서, 방사 투과창(360)은 예로서 사파이어를 사용하여 구성된 IR 투과창이다.
도 4는 이전의 실시예들 중 어느 하나와 함께 사용될 수 있는 다른 선택적인 부품들을 나타내는 배기 시스템(400)을 도시한다. 배기 시스템(400)은 입구(420) 및 출구(430)를 갖는 연소 챔버(410), 방사원(440), 공기 흡입구(450), 연료 흡입구(460), 및 촉매(470)를 포함한다. 이전의 예에서처럼, 연소 챔버(410)는 입구(420) 및 출구(430)보다 지름이 더 클 수 있다. 선택적으로, 출구(430)는 연소 챔버(410)와 동일한 지름을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 방사원(440)은 연소 챔버(410) 내에 배치된 저항 가열 소자이지만, 선택적으로 외부에 배치될 수 있으 며 IR 또는 마이크로파 방사체일 수 있다.
연소 챔버(410)는 공기 흡입구(450) 및/또는 연료 흡입구(460)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 흡입구(450)는 배기 가스가 연소 챔버(410)로 들어갈 때 배기 가스에 존재하는 산소가 충분하지 않은 경우, 연소 반응을 지원하기 위하여 연소 챔버에 산소를 공급하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 연료 흡입구(460)는 배기 가스가 입구(420)를 통하여 들어갈 때, 배기 가스를 가열시켜 태우기 위해 연소 챔버로 연료를 공급한다. 공기와 함께 또는 공기 없이 연료를 추가하는 것이 일부 실시예에서 방사원에 대한 필요성을 대체할 수 있음을 알 것이다. 이러한 실시예에서, 불꽃식 발전기 또는 다른 점화 장치가 추가된 연료로 연소 반응을 시작하는데 사용될 수 있다.
임의의 실시예에서, 연소 챔버(410)는 배기 스트림에서 산화 및/또는 환원 반응을 촉진시키기 위하여 부가적으로 적어도 하나의 촉매(470)를 포함한다. 촉매(470)는 벌집형 담체(honeycomb substrate) 또는 세라믹 비드(ceramic bead)에 있는 백금, 로듐, 및/또는 팔라듐을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 연소 챔버(410)는 배기 시스템(400)에서 부가적으로 촉매 컨버터로서 기능하도록 구성된다. 촉매(470)의 존재 하에 배기 가스를 가열하는 것은 촉진되는 반응의 완성도를 유리하게 향상시킬 수 있다.
도 5는 입구(505), 열교환기(510), 연소 챔버(515), 및 출구(520)를 포함하는 배기 시스템(500)을 도시한다. 열교환기(510)는 배기 가스가 연소 챔버(515)로 들어가기 전에 배기 가스를 예열하는 역할을 한다. 열교환기(510)는 또한 일부 실 시예에서 머플러로서의 역할을 할 수 있다. 열교환기(510)는 적어도 하나의 벽(525)에 의해 둘 이상의 섹션으로 분리되어 있다. 배기 가스가 입구(505)를 경유하여 배기 시스템(500)으로 들어가고 열교환기(510)의 하나의 섹션으로 향한다. 열교환기(510)의 다른 섹션을 통과하여 연소 챔버(515)에 존재하는 가열된 가스는 벽(525)을 통하여 들어오는 가스와 열을 교환한다. 일부 실시예에서, 열교환기(510) 및/또는 연소 챔버(515)는 단열재(530)에 의해 단열된다. 상술된 다른 실시예에서와 같이, 입구(505) 또한 열적으로 단열될 수 있다.
일부 실시예에서, 연소 챔버(515)는 발열부를 형성하기 위해 세로축에 수직인 포물선 또는 부분 포물선 단면(535)을 갖는다. 연소 챔버(515)는 또한 방사원(540)을 포함한다. 일부 실시예에서, 방사원(540)은 클라이스트론 등의 마이크로파 방사체이다. 선택적으로, 방사원(540)은 IR 방사체이다. 일부 실시예에서, 방사 투과창은 방사원(540)을 연소 챔버(515)와 분리시킨다.
일부 실시예에서, 연소 챔버(515)는 또한 NOx 화합물과 같이 배기 스트림에서 바람직하지 않은 가스의 산화 및/또는 환원 반응을 촉진시키도록 구성된 적어도 하나의 촉매(545)를 포함한다. 열교환기(510)가 머플러로서 기능하도록 구성되고, 연소 챔버(515)가 촉매(545)를 포함하는 본 실시예에서, 배기 시스템(500)이 종래의 차량 배기 시스템의 머플러 및 촉매 컨버터를 대신할 수 있다는 것을 알 수 있다. 유리하게도, 연소 챔버(515)가 배기 스트림에 존재하는 입자들을 태우기 때문에, 배기 시스템(500)이 종래의 차량 배기 시스템의 입자 트랩을 또한 대체할 수 있다는 것을 알 수 있다. 당업자는 또한 여기 개시된 배기 시스템이 발전소, 벽난로 굴뚝, 공업용 및 상업용 생산 공정 등 비차량으로부터의 배기 스트림을 청소하는데 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
일부 실시예에서 촉매(545)는 열교환기(510)의 개구(550)위에 배치되는 촉매제로 표면 코팅된 격자 같은 기판을 포함하여야 한다. 이러한 촉매(545)가 연소 챔버(515)를 통과하는 배기 가스의 흐름을 적어도 부분적으로 제한하는 동안, 촉매는 입자 트랩이나 필더가 아니다. 특히, 격자의 개구들은 챔버(515)로 들어가는 배기 가스의 입자들을 트랩하거나 여과하기엔 너무 크다. 게다가, 이러한 촉매(545)는 두 가지 이유 때문에 입자들을 모을 수 없다. 첫째, 입자들은 배기 가스가 개구(550)에 다다르기 전에 배기 가스로부터 제거된다. 둘째, 입자가 연소 반응에서 살아남아서 촉매(545)에 달라 붙더라도, 입자 주변의 제한이 입자를 태우는 온도의 국부적 증가를 발생시켜서 거기에 남아 있지 않게 된다.
마찬가지로, 방사원(540)과 같이 마이크로파 방사체를 사용하는 일부 실시예는 마이크로파가 배기 시스템(500) 밖으로 전파하는 것을 막기 위하여 배기 경로를 따라 더욱 하류에 또는 개구(550)를 가로질러 마이크로파-차단 격자(미도시)를 포함한다. 이러한 마이크로파 차단 격자가 연소 챔버(515)를 통과하는 배기 가스의 흐름을 적어도 부분적으로 제한할 수 있을지라도, 위에서 살펴본 본질적인 이유들 때문에, 마이크로파 차단 격자는 입자 트랩이나 필터가 아니다. 격자의 개구들은 배기 가스의 입자를 트랩하거나 여과시키기에는 너무 크고, 입자들은 배기 가스가 마이크로파 차단 격자에 도달하기 전에 배기 가스로부터 제거되며, 살아남아서 마 이크로파 차단 격자에 달라 붙는 어떠한 입자라도 간단히 태워버린다.
도 6은 디젤 엔진과 같은 내연 기관(605)을 포함하는 차량(600)의 개요도를 도시한다. 차량(600)은 내연 기관(605)에서 역류 열교환기(620)까지 사이의 배기관(615), 연소 챔버(625), 및 방사원(630)을 포함하는 배기 시스템(600)을 포함한다. 차량(600)은 또한 방사원으로의 전력을 제어하는 제어기(635)를 포함한다. 제어기(635)는 예를 들어 내연 기관이 작동하지 않을 때, 어떠한 전력도 방사원(630)으로 가지 않도록 내연 기관(605)에 연결될 수 있다. 제어기(635)는 내연 기관(605) 작동 조건들에 반응하는 방식으로 방사원(630)을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(635)는 연소 챔버(625)의 상태에 따라 방사원(630)을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어기(635)는 연소 챔버(625) 내부의 온도가 자동 연속 연소 반응(self-sustaining combustion reaction)을 계속하기에 충분히 높을 때 방사원(630)으로 어떠한 전력도 흐르지 않도록 연소 챔버(625)의 열전대를 감시할 수 있다.
상기 기재에 있어서, 본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 기술되었으나, 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 자라면 본 발명이 이에 한정되지 않음을 알 수 있을 것이다. 상기된 본 발명의 다양한 특징 및 측면들이 개별적 또는 공동으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 명세서의 더욱 광대한 의의 및 범위를 넘지 않고 여기 기술된 바 이상으로 얼마든지 많은 환경 및 응용 분야에서 사용될 수 있다. 따라서 명세서 및 도면은 제한적이라기 보다는 예시적이라고 볼 수 있다. 여기서 사용된 '포함하다', '구비한다' 및 '갖는다'라는 용어는 넓게 해석되는 용어로서 이해될 것 이다.

Claims (27)

  1. 세로 축을 포함하고, 상기 세로 축에 수직인 비원형 단면을 구비하는 연소 챔버; 및
    상기 연소 챔버 내부로의 방사를 일으킬 수 있도록 상기 연소 챔버와 관련하여 배치된 방사원을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소 챔버의 입구와 유체 소통(fluid communication)하는 배기관을 더 포함하고,
    상기 배기관의 지름은 상기 연소 챔버의 지름보다 작은 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사원은 상기 연소 챔버 내에 배치된 저항 가열 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사원은 상기 연소 챔버의 외부에 배치된 저항 가열 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방사원은 적외선 방사체(infrared emitter)를 포함하고, 상기 연소 챔버는 상기 적외선 방사체로부터의 방사가 통과할 수 있도록 배치된 적외선 투과창(infrared transparent window)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방사원은 마이크로파 방사체를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마이크로파 전송기는 분자 결합을 일으키도록 조정되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방사원은 클라이스트론(Klystron)을 포함하고, 상기 연소 챔버는 상기 마이크로파 방사체로부터의 방사가 통과할 수 있도록 배치된 마이크로파 투과창을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연소 챔버는 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연소 챔버는 공기 흡입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 연소 챔버는 연료 흡입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 연소 챔버는 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연소 챔버와 유체 소통하는 단열된 배기관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 비원형 단면은 적어도 부분적으로 포물선형인 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 연소 챔버와 유체 소통하는 역류 열교환기(reverse flow heat exchanger)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  16. 내연 기관; 및
    상기 내연 기관으로부터의 배기 가스를 제거하고, 입자 차단 필터나 트랩을 포함하지 않는 연소 챔버 및 상기 연소 챔버 내부로의 방사를 일으킬 수 있도록 상기 연소 챔버와 관련하여 배치된 방사원을 구비하는 배기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 연소 챔버는 머플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 방사원을 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 연소 챔버는 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 연소 챔버와 유체 소통하는 역류 열교환기를 더 포함하고, 상기 촉매는 상기 역류 열교환기의 개구 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 방사원은 마이크로파 방사체를 포함하고 상기 연소 챔버는 마이크로파 차단 격자(microwave-blocking grating)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  22. 촉매를 포함하고, 세로축에 수직인 비원형 단면을 가지는 연소 챔버; 및
    상기 연소 챔버 내부로의 방사를 일으킬 수 있도록 상기 연소 챔버와 관련하여 배치된 방사원을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 연소 챔버를 둘러싸는 단열층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터.
  24. 제22항에 있어서,
    역류 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터.
  25. 배기 시스템과 유체 소통을 하고, 단열재를 포함하는 발진 챔버(resonating chamber); 및
    상기 연소 챔버 내부로의 방사를 일으킬 수 있도록 상기 연소 챔버와 관련하여 배치된 방사원을 포함하는 것을 특징으로 하는 머플러.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 발진 챔버는 연료 흡입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 머플러.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 방사원은 클라이스트론을 포함하고, 상기 발진 챔버는 상기 클라이스트론으로부터의 방사가 통과할 수 있도록 배치된 마이크로파 투과창을 포함하는 것을 특징으로 하는 머플러.
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