KR100304235B1 - 다중전극코로나방전오염물제거장치 - Google Patents

Abstract

코로나 방전 오염물 제거 반응기(corona discharge pollutant destruction reactor)는 2개 이상의 전극을 이용하여, 가변 전계 패턴을 반응기의 내실(interior chamber)에 분포하게 함으로써 유효 코로나 방전 처리량(effective corona discharge treatment volume)을 증가시킨다. 적절한 지연 회로에 의해 내부 전극들이 정현파 전압 파형으로 서로 이상(異相)으로(out of phase) 구동되거나 코로나 생성 전압 펄스가 순차적으로(in sequence), 바람직하게는 펄스가 겹치지 않고 내부 전극에 순환적으로(cyclically) 공급된다.

Description

다중 전극 코로나 방전 오염물 제거 장치{MULTI-ELECTRODE CORONA DISCHARGE POLLUTANT DESTRUCTION APPARATUS}

본 발명은 다수의 내부 전극을 구비한 코로나 방전 오염물 제거 반응실(corona discharge pollutant destruction reactor chamber) 및 관련된 오염물 제거 방법에 관한 것이다.

오염물을 함유한 기체를 코로나 방전 사이트(corona discharge site)에 통과시키는 것은 기체로부터 오염물을 제거하는 공지된 방법이다. 이와 같은 기법의 일반적인 고찰은 푸카레프 등(Puchkarev et al.)이 플라즈마 과학에 관한 1994 국제 학술회의 논문집(Proceedings of the 1994 International Conf. on Plasma Science, 6-8 June, 1994, Santa Fe, New Mexico), 논문번호 1E6, 88 페이지에 개재한 "표면 방전에 의한 유독성 가스 분해(Toxic Gas Decomposition by Surface Discharge)"에 기재되어 있다.

제목이 "코로나 방전을 생성하기 위한 코로나원과 코로나 방전을 이용한 액체 폐기물 처리(Corona Source for Producing Corona Discharge and Fluid Waste Treatment with Corona Discharge)"이고, 1994년 8월 25일에 출원되고, 휴즈 전자(Hughes Electronics)로 영업하고 있던 휴즈 에어크래프트 캄파니(Hughes Aircraft Company)에 양도된 미합중국 출원 번호 제08/295,959호에 개시되어 있는 바와 같이, 액체에 대해서도 코로나 오염물 제거가 제안되었다.

오염물 제어를 위한 비열 플라즈마 기법,나토 에이 에스 아이 시리즈, G34권, 파트 B, 비 엠 페니트란트 및 에스 이 슐티스 편집, 스프링거 베락 베르린 하이델베르그, 1993 (Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control,NATO ASI Series Vol. G34 Part B, Ed. by B. M. Penetrante and S. E. Schultheis, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993) 87-89 페이지에 야마모토(Yamamoto) 등이 개재한 "밀집된 베드 반응기와 펄스형 코로나 플라즈마 반응기에 의한 휘발성 유기 화합물의 분해(Decomposition of Volatile Organic Compounds by a Packed Bed Reactor and a Pulsed-Corona Plasma Reactor)"에서 설명된 한 시스템에서는 지속 시간이 120-130 나노세컨드인 짧은 고전압 펄스를 동축(coaxial) 코로나 반응기 -이를 통해 기체가 흐르고 있음- 의 중심 전도체에 인가한다. 각 펄스는 활동 전자(energetic electron)가 5-10keV이고 중심 와이어로부터 발산하여(emanate) 반응기 내부에 가득 퍼지는(floods) 코로나 방전을 생성한다. 유사한 시스템이 미합중국 특허 제4,695,358호에 설명되어 있는데, 여기에서는 양성(positive) DC 전압 펄스가 DC 바이어스 전압에 부가되어(superimposed) 기체 흐름으로부터 SO_x, NO_x를 제거하기 위한 스트리머(streamer) 코로나를 생성한다. 이와 같은 과정의 에너지 효율은 비교적 낮다. 선택된 반응기 형태(geometry)에 따라, 전극간의 아크 브레이크다운(arc breakdown)과 이에 따른 손상을 방지하기 위해 매우 짧은 펄스를 전달하여야 한다. 펄스 형성 회로는 고전압 전원으로부터의 전력의 반 정도를 충전 저항(charging resistor)에서 소실하고, 이중 스파크 간극(double spark gap)에서 에너지가 더 소모된다. 더욱이, 동축 코로나 반응기의 용량성 부하(capacitive load)가 충전되어야 하고, 이 충전 에너지는 전형적으로 코로나 반응에서 실제로 사용되는 에너지보다 훨씬 크고, 오염물 제거에 기여하는 바 없이 각 펄스 발생후에 열로 소실된다(decay away into heat).

반응실의 중심부에 배치된(centered) 단일한 동축 내부 전극은 환형 전계선(electric field line)을 생성하여 절연체(dielectric)의 내부 표면상에 비교적 균일하게 전하가 분포되게 한다. 그러나, 동축 내부 전극의 큰 단점은 반응실 내에서 구조적으로 지지되지 않고 반응실의 말단부에 매달려야 된다는 것이다. 더욱이, 고전압이 내부 전극에 인가되면 다량의 열이 발생한다. 동축 내부 전극은 배기 가스에 의해서만 둘러싸여 있고 따라서 과열될 수 있고 고온에 장기간 노출되면 타버릴(burn out) 수 있다.

오염물 제어를 위한 비열 플라즈마 기법, 나토 에이 에스 아이 시리즈, G34권, 파트 B, 비 엠 페니트란트 및 에스 이 슐티스 편집, 스프링거 베락 베르린 하이델베르그, 1993(Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control,NATO ASI Series Vol. G34 Part B, Ed. by B. M Penetrante and S. E Schultheis, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993) 79-80 페이지에 로소샤(Rosocha) 등이 개재한 "무성-방전 플라즈마를 이용한 위험한 유기 폐기물의 처리(Treatment of Hazardous Organic Wastes Using Silent-Discharge Plasmas),"에 다른 반응기 형태를 이용하는 유사한 접근 방법이 개시되어 있는데 여기에서는 평행 플레이트간에 코로나 방전이 발생하도록 되어 있다. 이 시스템은 펄스 형성이 비효율적이고 반응기 충전 에너지가 회수되지 않기 때문에 비 에너지(specific energy)가 적다는 단점을 갖는다.

일반적인 코로나 방전 오염물 제거 장치의 블록도가 도 1에 도시되어 있다. 코로나 방전 반응기(102)는 엔진(106)으로부터 유입 도관(inlet conduit, 108)을 거쳐 오염물 함유 배기가스(112)를 받아서, 배기가스를 처리하고 처리된 배기가스(114)를 유출 도관(outlet conduit, 110)을 거쳐 방출한다. 엔진(106)으로부터의 배기가스(112)에 포함된 주 오염물은 전형적으로 다양한 형태의 산화질소(NO_x)와 탄화수소(HC), 및 일산화탄소(CO)를 포함한다. HC와 CO는 고에너지 레벨 오염물로서, 산화되어 물(H₂O)과 이산화탄소(CO₂)를 생성한다. NO_x화합물은 저에너지 오염물로서, 무해한 2원자 질소 (N₂)와 산소(O₂)로 분해되기 위해서는 에너지를 흡수하여야 한다. 전원(104)이 고전압 펄스를 코로나 방전 반응기(102)에 공급하면, HC는 산화되어 H₂O와 CO₂가 되고 CO는 산화되어 CO₂가 된다. 각 전압 최대치에서 코로나 방전이 반응기 내에서 방사되어(emitted), HC를 산화시켜 H₂O와 CO₂를 생성하고 CO를 산화시켜 CO₂를 생성하는 자유기(free radical)를 생성한다. 일반적으로, 10-15kV 범위의 고전압 펄스가 HC 및 CO를 분해하는데 효과적이고, NO_x의 분해에는 이보다 저전압이 더 적합하다.

본 발명은 코로나 방전 오염물 제거 반응기에 사용되는 2개 이상의 내부 전극을 제공한다. 내부 전극은 서로 공간적으로 분리되어 있고, 바람직하게는 반응실을 한정하는 절연체의 내부 표면을 따라 등간격으로 놓여 있다. 이에 따라 코로나 방전이 반응실 전체를 신속하게 순환하여 비교적 균일하게 분포된 코로나 방전을 생성하는 것이 용이하게 된다. 일실시예에서는, 2개의 내부 전극이 각각 이상(out-of-phase) 펄스형 정현파 전압 파형(pulsed sinusoidal voltage waveform)에 의해 구동되어 각 사이클 동안 비교적 고르게 전계가 분포된다. 다른 실시예에서는, 전압 펄스가 각 내부 전극에 연달아(in succession) 전달되어 소정의 순간에는 하나의 내부 전극만이 충전되도록 한다. 모든 내부 전극이 순차적으로 각 펄스 반복 주기(pulse repetition period) 동안 충전되어, 반응실 전체에 비교적 고르게 분포하는 높은 강도의 전계를 생성하게 된다.

본 발명의 특징과 장점들은 부속 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 자명할 것이다.

도 1은 종래의 코로나 방전 오염물 제거(corona discharge pollutant destruction) 장치의 블럭도.

도 2a는 서로 마주보는 두 내부 전극을 구비한 코로나 방전 반응기(reactor)의 단면도로서 제1전극에서 전압이 최대이고 제2 전극에서 전압이 0일 때의 단면도.

도 2b는 도 2a 와 동일한 반응기의 단면도로서, 제2 전극에서 전압이 최대이고 제1 전극에서 전압이 0일 때의 단면도.

도 3은 도 2a 및 도 2b의 펄스형 전압원(pulsed voltage source)에 의해 생성되는 전형적인 전압 파형에 대한 시간 대 전압의 그래프.

도 4a는 서로 동일한 간격으로 이격된 3개의 내부 전극을 구비한 코로나 방전 반응기의 단면도로서 펄스가 제1 전극에만 인가되는 경우의 단면도.

도 4b는 도4a와 동일한 반응기의 단면도로서 펄스가 펄스 지연 회로(pulse delay circuit)를 거쳐 제2 전극에 인가되는 경우의 단면도.

도 4c는 도4a와 동일한 반응기의 단면도로서 펄스가 2개의 일련의 펄스 지연 회로를 거쳐 제3 전극에 인가되는 경우의 단면도.

도 5는 원형 반응실 내에 2개의 내부 전극을 구비한 코로나 방전 반응기의 단면도.

도 6은 도 5와 유사하나 3개의 내부 전극을 구비한 반응기의 단면도.

도 7은 엔진 배기 가스(engine exhaustion gas)를 처리하기 위한 본 발명에 따른 다중 내부 전극 반응기을 포함하는 자동차의 블럭도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

34, 60 : 펄스형 전압원

36, 38, 62, 64, 70 : 내부 전극

58, 66, 68 : 지연 회로

제목이 "자기 공명 코로나 방전을 이용한 기체 오염물 제거 장치 및 방법(Gaseous Pollutant Destruction Apparatus and Method Using Self-Resonant Corona Discharge)"이고, 휴즈 전자로 영업하고 있던 휴즈 에어크래프트 캄파니에 양도되어 계류 중인 미합중국 출원 번호 제08/450,449호에 개시되어 있는 바와 같이, 절연체의 내부 표면과 접촉하는 축외 파락시얼 와이어 (off-axis paraxial wire) 내부 전극을 둠으로써 상술한 동축 내부 전극의 단점들을 극복할 수 있다. 축외 내부 전극이 절연체에 의해 기계적으로 지지되고 열이 발산되는 반면, 내부 전극으로부터 발생하는 전계선은 반응실 내부에 불균일하게 분포하여서, 내부 절연체 표면에 유도된(induced) 전하도 불균일하게 분포하게 된다. 반응실 내에서 서로 다른 강도 레벨로 충전이 일어나므로, 반응실을 통과하는 배기가스 내의 오염물은 균일하게 처리되지 않는다.

본 발명은 2개 이상의 전극을 구비하고 있는 코로나 방전 오염물 제거 반응기를 제공하고, 본 반응기에서는 서로 다른 전극으로부터 전계가 생성되어 반응기 전체에 코로나 방전이 비교적 고르게 분포하게 된다. 순환적으로 내부 전극을 시간 간격을 두고 충전시키는 데에 하나 이상의 지연 회로가 사용되고, 이 지연 회로는 위상 지연 회로(phase delay circuit)이거나 펄스 지연 회로이다.

2개의 전극을 구비한 본 발명의 바람직한 실시예가 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다. 상기 도면들은 위상 지연 회로를 구비한 동일한 반응기 시스템의 단면도로서, 각기 다른 시간에서의 다른 전계 패턴을 도시하고 있다. 고전압원(34)은 제1 및 제2 파락시얼 내부 전극(36, 38)을 도 3에 도시된 전형적인 전압 파형으로 구동한다. 전압은, 실질적으로 사각인 주기적 펄스(42)에 의해 변조된 실질적인 정현파형(40)을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에서 가장 중요한 신호 특성들은 전압 레벨, 펄스폭 t, 펄스 반복 주기 T 및 발진 주파수이다. 코로나 방전을 생성하기 위해 펄스형 전압원(34)에서 발생된 전압 레벨은 바람직하게는 5-15 kV 범위이다. 펄스 변조된(pulse-modulated) 정현파 전압 파형의 평균 전력과 이에 따라 발생하는 코로나 방전의 평균 전력은 관련 신호 특성, 예를 들면 t와 T를 변화시킴으로써 조정되는데, 이들의 비율은 펄스 듀티 사이클(pulse duty cycle)로서 정의된다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시예는 연속파(continuous wave) 전압원을 이용하는 코로나 발생 시스템에 적용 가능하다.

내부 전극은 반응실(44)을 한정하는 공동의 절연체(hollow dielectric, 48)의 내부 표면(46)상에 배치된다. 내부 전극은 바람직하게는 내부 절연체 표면에 본딩(bonding)이나 금속 증착(metal vapor deposition)에 의해 부착되어 열을 발산(thermal dissipation)하고 기계적으로 지지되도록 한다. 필요에 따라, 강한 구조적 무결성을 위해, 그리고 다수의 반응실이 빽빽하게 밀집되도록 하기 위해 반응실이 6각형 단면을 갖는 것이 바람직하다. 2개의 내부 전극(36, 38)은 반응실(44)의 서로 반대편 꼭지점(vertices)에 배치되는 것이 바람직하다. 절연체(48)는 외부 전극(50)을 형성하는 전도층(conductive layer)에 의해 둘러싸인 외부 표면(52)을 갖는다.

펄스형 전압원(34)의 접지 노드(54)는 외부 전극(50)에 연결되어 있고, 전압 전송 노드(voltage-carrying node, 56)는 제1 내부 노드(36)에 직접 연결되고 제2 내부 노드(38)에 지연 회로(58)를 거쳐 연결되어 있다. 2개의 내부 전극을 갖는 구성하에서 지연 회로(58)는 바람직하게는 위상 지연을 야기하여 전압 최대치는 서로 다른 내부 전극에 서로 다른 시간에 도달한다.

바람직한 실시예에서, 위상 지연은 발진 주파수의 90^o또는 270^o정도로 설정된다. 위상 지연 회로(58)가 90^o또는 270^o의 위상 지연을 발생시키는 경우 도 2a에서, 제1 내부 전극(36)이 전압원(34)의 최대 양전압으로 구동되면, 제2 내부 전극(38)에서의 전압은 0이다. 이 시점에서 전계는 도 2a의 전계선(51)으로 도시된다. 이 전계 패턴은 절연체(48)의 내부 표면 상에 표면 음전하가 불균일하게 분포되도록 하여, 에너지를 공급받는 내부 전극(36)에 가까울수록 전하가 많이 집중된다.

도 2b에는 도2a의 반응실로부터 90^o위상 지연 회로가 사용된 경우는 90^o, 270^o위상 지연 회로가 사용된 경우는 270^o에 해당하는 시간 후에, 전계선(55)에 의해 표현되는 전계 패턴을 도시하는 도면으로서, 제1 내부 전극(36)의 전압이 0이고 제2 내부 전극(38)의 전압은 최대 양전압이다.

펄스 지속시간 동안 전압 패턴은 360^o마다 반복된다. 어느 한쪽의 내부 전극의 전압이 최대 양성치가 아니라 최대 음성치일 때 다른 전극의 전압은 0이다. 따라서 전계선(53)의 방향이 도 2a, 및 도 2b에 도시된 것과 반대이므로 내부 절연 표면(46)에 음전하가 아니라 양전하가 생기게 된다. 도2a 및 도 2b의 전계 패턴이 번갈아 발생하면, 각 정현파 주기에 대한 반응실(44) 내부의 전하의 시간축상 평균은 고르게 분포한다. 오염물 함유 기체가 반응실을 거쳐 흐르면 각 충전 사이클 내에서, 서로 다른 부분들의 가스가 비교적 고르게 분포된 코로나 방전에 노출되어 오염물이 더 철저하게 처리된다.

다른 실시예에서는, 지연 회로(58)에 의한 지연이 펄스 폭보다 커서 회로가 위상 지연 회로라기보다는 펄스 지연 회로의 역할을 한다. 연속한 펄스간의 간격(interval)이 적어도 개개의 펄스폭과 같고 바람직하게는 펄스폭보다 크고, 지연된 펄스가 이 간격 내에 있도록 지연이 선택되어서 내부 전극(36, 38)에는 순환적으로(in a cyclical order) 한 번에 하나씩에만 펄스가 전달되게 된다. 이 실시예에서, 펄스 듀티 사이클은 1/2 이하인 것이 바람직하다. 각 펄스 반복 주기에 대한 전하량의 시간축상 평균은 비교적 고르게 분포하게 된다. 위상 지연 회로를 갖는 이전의 실시예가 펄스 변조된 또는 연속파 정현파 전압 파형에 적용 가능한 한편, 본 실시예는 펄스 변조된 정현파 파형 뿐 아니라 펄스 파형에도 적용 가능하다.

도 4a 내지 도 4c의 3중 내부 전극 반응기와 같이, 반응기가 2개 이상의 전극을 채택할 수도 있다. 이 반응기에서는 6각형 방전실(74)의 내부 꼭지점에 하나 걸러씩 전극(62, 64, 70)이 배치된다. 펄스 지연 회로를 이용하여, 3개의 내부 전극 중 한 번에 하나에 펄스를 보내는 것이 바람직하다. 펄스형 전압원(60)이 제1 전극(62)에는 직접 연결되고 제2 전극(64)에는 제1 펄스 지연 회로(66)를 거쳐 연결된다. 제2 펄스 지연 회로(68)는 제1 펄스 지연 회로(66)와 직렬로 연결되어 전압원(60)으로부터의 펄스를 제3 내부 전극(70)에 전달한다. 외부 전극(72)은 접지되어 있다. 펄스형 전압원은 바람직하게는 도 3에 도시된 것처럼 펄스-변조된 정현파 전압 파형을 생성한다. 펄스를 시간축으로 분리하여 한 번에 하나의 내부 전극만이 에너지를 공급받도록 하기 위해 듀티 사이클(t/T)은 1/3 이하이어야 한다. 듀티 사이클이 1/3 정도로 설정되었다면, 각 펄스가 순차적으로 각 내부 전극에 도달하는 시간을 정확하게 맞추기 위해, 지연 회로(66, 68)는 각각 t와 동일한 시간만큼 펄스를 지연시켜야 한다. 도 4a는 제1 펄스가 직접 제1 전극(62)에 전달된 때의 전계 패턴을 나타낸다. 제1 및 제2 펄스 지연 회로(66, 68)는 각각 펄스가 제2 및 제3 전극(64, 70)에 전달되는 것을 지연시키므로, 이 시점에서 두 전극의 전압은 0이다.

시간 지연 t 후에 펄스가 제1 펄스 지연 회로(66)를 거쳐 제2 내부 전극(64)에 도달하여, 제2 내부 전극(64)이 도 4b에 도시된 전계 패턴을 생성하도록 한다. 이 시점에서, 제1 및 제3 내부 전극(62, 70)에는 펄스가 전달되지 않는다. 시간이 t만큼 더 지연된 후, 펄스는 제1 및 제2 지연 회로(66, 68)를 거쳐 제3 내부 전극(70)에 도달하여, 도 4c에 도시된 전계 패턴이 생성되게 된다. 제1 펄스가 제3 내부 전극(70)의 구동을 완료한 후, 전압원(60)은 제2 펄스를 제1 내부 전극(62)에 전달하여, 세 개의 내부 전극을 연달아 구동하는 새로운 사이클을 시작하게 된다. 따라서, 세 개의 내부 전극(62, 64, 70)에 의해 생성되는 시간축-평균된 전계 패턴은 단일 펄스 반복 주기 T에 대해 반응실(74) 전체에 비교적 고르게 분포하게 된다. 내부 전극이 120^o만큼씩만 분리되어 있으므로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 2중 내부 전극 반응기의 경우보다 각 펄스 반복 주기동안 코로나 방전이 반응기 내에서 더욱 균일하게 분포하게 된다.

2개 이상의 전극을 채택하는 코로나 방전 반응기의 경우, 지연을 짧게 하여 펄스가 한번에 하나 이상의 전극에 인가되도록 할 수도 있다. 그러나, 2개 이상의 내부 전극이 거의 동일한 전압인 순간이 있게 되므로 등전위면(equipotential surfaces)이 형성되어 전계 강도를 감소시키게 된다. 그럼에도 불구하고, 위상 지연 회로는 순환적인 전계 패턴을 생성할 수 있고, 반응실 전체에 비교적 고른 시간축-평균된 코로나 방전이 생성된다.

도 5 및 도6에 도시된 것처럼 원형 단면을 갖는 반응실에도 다중 내부 전극 구성을 적용할 수 있다. 도 5에서, 2개의 내부 전극(76, 78)은 원형 절연체 실린더(82)의 내부 표면(80) 상에 서로 180^o떨어져 있다. 내부 전극(76, 78)은 실린더(80)의 길이 방향을 따라 서로 거의 평행하다. 도 6에서 세 개의 내부 전극(84, 86, 88)은 각각 120^o떨어져 있고 또한 거의 평행하다. 전계 패턴을 더욱 고르게 분포하도록 하기 위해 내부 절연체 표면에 내부 전극을 더 배치할 수도 있다.

본 발명은 엄격한 배기가스 규정을 만족시키기 위해 자동차에서 코로나 방전을 이용한 오염물 처리에 적용될 수 있다. 도 7에서, 자동차(90)는 내연 엔진(92)를 구비하고 내연 엔진은 오염물 함유 배기가스를 생성하고 이는 엔진 배기 파이프(96)를 통해 다중 내부 전극 코로나 방전 반응기(94)에 전달된다. 코로나 방전 반응기(94)는 배기 가스 중의 오염물을 처리하고 처리된 가스를 배기관(tailpipe, 98)을 통해 대기 중에 방출한다. 반응기(94)는 도 2a 및 도 2b, 도 4a 내지 도 4c, 도5, 도6 에 도시되고 상술한 것 중 어떤 구성을 취할 수도 있다.

본 발명의 몇몇 예시적 실시예가 도시되고 설명되었지만, 다양한 변형과 대체 실시예가 당업자에게 가능하다. 그와 같은 변형과 대체 실시예는 부가된 청구 범위에 정의된 발명의 사상과 범위를 벗어나는 않고 구상되고 만들어질 수 있다.

반응실 전체에 비교적 고른 시간축-평균된 코로나 방전이 생성되어, 오염물 함유 기체가 반응실을 거쳐 흐를 때 각 충전 사이클 내에서, 서로 다른 부분들의 가스가 비교적 고르게 분포된 코로나 방전에 노출되어 오염물이 더 철저하게 처리된다.

Claims (5)

1. 코로나 방전 오염물 제거 반응기(corona discharge pollutant destruction reactor)에 있어서,

   무성 코로나 방전과 공진 코로나 방전 탱크의 결합을 반영한 비어있는 공간을 갖는 반응실을 한정하기 위한 외부 표면 및 내부 표면을 갖는 절연체(dielectric)와,

   상기 절연체의 내부 표면의 외부에 있는 외부 전극과,

   상기 반응실 내의 복수개의 내부 전극과,

   상기 반응실 내에 시변 전계 패턴(time-varying electric field patterns)을 갖는 코로나 방전을 발생시키기 위해 각 내부 전극에 전기를 공급하도록 연결된 전압원

   을 포함하는 반응기.
2. 제1항에 있어서, 상기 전압원은 하나 이상의 시간 지연 회로를 거쳐서 상기 내부 전극에 연결되어 있고, 상기 시간 지연 회로는 서로 다른 내부 전극에서 서로 다른 시간에 전압 최대치를 발생시키도록 연결되는 반응기.
3. 제2항에 있어서, 상기 전압원은 정현파 전압 파형(sinusoidal voltage waveform)을 발생시키고, 상기 하나 이상의 시간 지연 회로는 하나 이상의 상기 내부 전극에서 상기 파형의 위상을 지연시키는 반응기.
4. 제3항에 있어서, 제1 및 제2 내부 전극을 포함하고, 상기 위상 지연 회로는 상기 제2 내부 전극에서의 상기 파형의 위상을 상기 제1 내부 전극에 비해 지연시키도록 연결되는 반응기.
5. 제4항에 있어서, 상기 위상 지연 회로는 약 90도의 위상 지연을 발생시키는 반응기.

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