JP2019024292A - 低周波高電圧電界発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を小型化して、かつ安全性を高めて非処理物の活性化を容易にする低周波高電圧電界発生装置を提供する。【解決手段】低電圧の電源に繋がり昇圧並びに入力側よりも高い周波数に変換のための第１タイミング発生回路２と、昇圧トランス５と、出力制御用マイクロプロセッサ１１と、一旦変換して整流した高電圧の直流を再び交流に変換してスイッチング速度を向上させる高電圧スィッチング回路にてなる第２ダイミング発生回路６とで構成され、前記第２タイミング発生回路６から高電圧出力電流検出回路０を通じてリード線で繋いだ絶縁構造の電界発生要素２０から周辺に低周波で高電圧の電界が生起できるように構成した。【選択図】図１

Description

この発明は、装置を小型化して所定のエリア内に低周波で高電圧の電界を生起させる低周波高電圧電界発生装置に関するものである。

従来、静電場を利用して食品などの鮮度を長期的に維持する技術については、多くの提案がなされている。その先行技術としては、たとえば冷蔵庫内のような限られた絶縁雰囲気内に棚板として導電性電極を配し、この導電性電極と冷蔵庫外に設けた高電圧発生装置とを繋いで前記電極の周囲に静電場を発生させ、この静電場内に被処理物（食品）を絶縁状態で配置し、食品の凍結、解凍や鮮度保持を行うようにした静電場処理装置が特許文献１などによって知られている。

そして、前記特許文献１によって知られる静電場処理装置では、冷蔵庫などケーシングの内に絶縁体で覆われた導電性電極からなる棚板を配置し、その棚板上に被処理物を載置して前記導電性電極に外部から高電圧を印加し、ケーシング内に静電場を発生させることにより、その導電性電極を内蔵する棚板に載せた被処理物を直接励起して鮮度保持や解凍などを行うことが記載されている。

また、電圧を印加した電極上に食用物を堆積するか対象とする食用物の堆積中に電極を挿入し、電極から発する電界中に食用物を曝して電気力線により食用物組織を活性化することができ、食用物の保存性の向上を図るという装置が、特許文献２、３に記載されている。

さらに、交流高電位を印加して電子を放射し得る電子シャワーと交流高電位発生装置と炭素埋設大地とで構成される装置によって空気中のごみや浮遊菌を除去したり、結露・カビの発生を抑止し、あるいは食品に発生する害虫の発生防止などができる機能を備える高度浄化多機能装置といわれるものが特許文献４によって開示されている。

前記特許文献１によって知られる静電場処理装置では、冷蔵庫内という絶縁雰囲気内で処理するというごく限られたスペースの内部に設置された導電性電極を内蔵する棚板の上に、絶縁状態で被処理物（食品など）を載置して、外部から高電圧を前記電極に印加して静電場を発生させ、被処理物を直接励起することによって被処理物が食品であると鮮度保持ができるというものである。しかしながら、この技術にあっては、冷蔵庫のような限られた絶縁雰囲気が形成される条件の下で、静電場を形成する導電性電極上に被処理物を搭載させねば目的が達成できない、という限定された条件を必要とする。

また、前記特許文献２，３によって開示されているものは、食用物（粉体化して実用に供される各種植物）に電圧を印加した絶縁電極を接触させて、電極から発する静電界中に曝すことで保存性を向上させるという処理方法あるいは処理装置であるが、高電圧により発生する静電界中に目的被処理物が前記電極と接触する状態に保つことにより目的達成するものである。したがって、被処理物と接する絶縁電極との関係において限定的なものとなり、被処理物がこの文献にて開示されているような袋に収容した物や固形物を前記電極上に搭載する、または被処理物の内部に電極を挿入するなど特定条件の下で実施する必要があるという問題がある。

一方、前記特許文献４にて知られる高度環境浄化多機能装置では、交流高電位を印加して電子を放射し得る電子シャワーと炭素埋設で整備した大地とを配する上下空間において、電子を放射する高電場を形成し、この放射される電子や形成される電場によって負イオンや陽イオンを生成した静電気の電荷と中和反応を生じさせて静電気発生の防止や脱臭効果などが得られると記載されている。しかしながら、この開示技術によれば、炭素埋設で整備した大地とこれに対向して上方位置に電子シャワーを放射する装置が必要となり、特殊な設備構成となるので用途が限定され、また設備についてもスペースを特定するものとなるほかに安全性などの点で問題があるといえる。

いずれにしても前記公知の電場発生装置を用いる技術においては、ごく限定された条件の下で効果を求めるものであり、全般的に設置条件あるいは被処理物が電極に接触させて効果が得られるという特定の構成においてのみ利用できるという限定されるものである。併せて装置が大型化する点においても問題がある。

特許第４４４５５９４号公報 特許第３４７１５８５号公報 特許第３６６８８４８号公報 実用新案登録第３１４１２８２号公報

本発明は、前述のような問題点を解決して、低周波で高電圧の電界を生起させる装置によって特定されることなく、所定のエリアに電界を発生するようにし、前記低周波で高電圧の発生電極（要素）に被処理物体が接触しない状態にあっても物体組織の活性化を促し、物品の鮮度保持・有害物の減少化を促進させる機能を発揮することができる低周波高電圧電界発生装置を提供することを目的とする。

また、本発明では、前記電界発生装置を小型化して、かつ安全性を高めて目的用途に応じて設置条件を従来予測できなかった部署にても使用可能とするものを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明による低周波高電圧電界発生装置は、
低電圧の電源に繋がり昇圧並びに入力側よりも高い周波数に変換のための第１タイミング発生回路と、昇圧トランスと、出力制御用マイクロプロセッサと、一旦変換して整流した高電圧の直流を再び交流に変換してスイッチング速度を向上させる高電圧スィッチング回路にてなる第２ダイミング発生回路とで構成され、前記第２タイミング発生回路から高電圧出力電流検出回路を通じてリード線で繋いだ絶縁構造の電界発生要素から周辺に低周波で高電圧の電界が生起できるように構成したことを特徴とするものである。

前記発明において、前記第１タイミング発生回路は、出力電圧設定回路と、昇圧制御ＩＣおよび昇圧用ＦＥＴとで構成され、低電圧で入力される電流を昇圧させるとともに入力側よりも高い周波数に変換する構成とするのがよい。

また、前記発明において、前記第２タイミング発生回路は、複数の高電圧スイッチング回路を組み合わせ、電圧負荷を分担して低周波で高電圧の交流に変換して出力できるように構成されるのが好ましい。

前記発明において、前記電界発生要素としては、可撓性シート状の導電体を表裏両側で絶縁シート材により被覆してなる積層物であるのが好ましい。

本発明によれば、電源入力部で交流低周波にして高電圧を得るのに昇圧トランスを小型化し、その後において交流で高電圧に変換して出力するように構成したことにより、全体の構成を小さくまとめることができ、かつ安全性を保って電界発生機能を高めることができ、従来にない機能性の高い低周波高電圧の電界発生装置を提供することが可能になった。

本発明の低周波高電圧電界発生装置の一実施形態を表す概要図である。 （ａ）は電界発生要素として可撓性シート状導電体の一実施形態の一部を破断して表わす斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ視拡大断面図である。

次に、本発明による低周波高電圧電界発生装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

この発明の実施例装置は、低周波で高電圧の電界を生起させる装置によって所定のエリアに静電界を発生するようにし、前記低周波で高電圧の発生電極（電界発生要素）に被処理物体が接触しない状態にあっても物体組織の活性化を促し、物品の鮮度保持・有害物の減少化を促進させる機能を発揮することができる低周波高電圧電界発生装置１である。

前記低周波高電圧電界発生装置１は、商用電源から直流アダプターを通じて電流を受け入れる第１タイミング発生回路２と、前記第１タイミング発生回路６が低周波で高電圧の電流を所定電圧に昇圧する昇圧トランス５と、この昇圧トランス５によって昇圧された直流を高電圧の交流に変換する第２タイミング発生回路６と、前記第１タイミング発生回路２と第２タイミング発生回路６とでの電流を所定条件に出力制御する出力制御用マイクロプロセッサ１１および高電圧出力電流検出回路６とで構成されている。そして、これら構成回路は、まとめて小型の基板上に搭載され、ケーシング（図示せず）内に収められて使用に供するものである。

そして、前記低周波高電圧電界発生装置１の高電圧出力電流検出回路６を経て取り出される高電圧出力端子１３には、用途に応じた電界発生要素２０が接続されて、その電界発生要素２０における電極から電気絶縁層を通過して電子が放射され、周辺部に電界が形成されるようにしたものである。

前記第１タイミング発生回路２は、商用電源から、アダプターを通じて例えば１２Ｖの直流を受け入れる回路に設定されている。この入力電流は、回路に組み込まれている昇圧制御ＩＣ３並びに昇圧ＦＥＴ４によって入力時よりも高い周波数で高電圧に変換され、昇圧トランス５の一次側に入力される。なお、この第１タイミング発生回路２では、直流にして入力側（６０Ｈｚ）よりも高い周波数・高電圧（例えば１５〜１００ＫＨｚ・１０００Ｖ。ただしこの数値に限定されない）で昇圧トランス５の一次側に印加することにより、この昇圧トランス５を小型化することができる。ここでは入力側よりも高い周波数にすることでトランスの巻き数を少なくすることにより、トランスを小型化できることが有利になる。

前記昇圧トランス５では、前記一次側に直流電力が印加されることにより、二次側では高圧に昇圧されて出力され、第２タイミング発生回路６に通電される。この第２タイミング発生回路６は、前記昇圧トランス５の二次側から＋側高電圧整流回路７ａと−側高電圧整流回路７ｂとを通じて出力される電流が、それぞれ高電圧スイッチング回路８ａ，８ｂに通電して高電圧の交流に変換されて出力される。こうして高電圧の交流に変換された電流は、高電圧出力電流検出回路１０を経て高電圧出力端子１３から接続される電界発生要素２０に送り出す。なお、前記＋側と−側との高電圧スイッチング回路８ａ，８ｂでは、スイッチング速度を向上させる目的でそれぞれ複数の高電圧スイッチング回路を組み合わせ、高電圧の状態でも正常に作動できるように構成されている。

要するに、この実施形態では、第１段として電源からの入力電流を入力時よりも高い周波数で高電圧に変換し、そのままで出力すると電磁波として他の機器に妨害を与えるなど取扱い上問題が発生する恐れがあるのを、第２段として交流で低周波の高電圧電流に変換して高電圧出力電流検出回路１０を通じて電界発生要素２０に出力できる構成としたのである。

そして、前記第１タイミング発生回路２と第２タイミング発生回路６とをマイクロプロセッサ１１によって適正状態に保ち得るように出力を制御し、安定して所望の電界発生条件が得られるようにしたものである。

前記電界発生要素２０としては、例えば図２に例示するように、薄膜状に展開した導電性シート２１を上下からプラスチックシート２２，２２で挟んで周囲を熱圧着２３して密閉し積層構造に構成された所定面積の電界形成パッド２０が採用できる。このような構成の電界形成パッド２０は、前記低周波高電圧電界発生装置１から出力される低周波・高電圧の電流がリード線２５を通じて供給されると、本来パッドの表面を覆うプラスチックシート２２は電気絶縁層を形成しているが、供給される低周波・高電圧の電流が導電性シート２２による広い面積にわたり拡散通電されて、全面にわたり被覆層（プラスチックシート２２層）を誘電体として貫通して全面から周囲に放電され、広い範囲に電界が形成されることになる。なお、前記導電性シート２１としては、例えば表面層に金属皮膜が施された繊維を編職してなる薄膜シート、あるいは金属箔などが採用できる。

こうして本実施形態の低周波高電圧電界発生装置１によれば、例えば電界形成パッド２０を構造物の壁面に取り付けるかあるいは家具などの上面に載置して、前記装置１から低周波高電圧の出力を受けると、電界形成パッド２０を通じ放出される電界中に、任意の手段（たとえはパッドに接触させない状態）で食用物など（物品）を配置すれば、放出される微弱電波の影響を受け、対象となっている物品が生鮮食品である場合、その食品を構成する組織中の水の分子が電界中に放散する交流高電圧の電界の負荷によって極性を合わせて振動を起こすことになる。このような水の分子が振動すると、水の分子同士の引力が中和され、電荷による吸引反発力で組織を損壊させることなく活性化されて鮮度維持を保つことになると推定される。

また、飲料など液体の物品である場合、容器を介して収容される液体を構成している溶融成分をなす分子と水分子とが付与される振動によって密度が圧密され、その結果一般の状態よりも濃密な状態となって引用に供するときにはうまみが増加するという変化を得られることになる。

以上の説明において、前記昇圧トランス５については巻き線式のものを採用しているが、これに変えてピエゾ素子を採用することも可能である。また、電界発生要素２０としては、前記電界形成パッド以外に絶縁構造で電界形成のための電磁波を放出できるものであれば、可撓性シートや板状に形成されたものなど任意構造のものが採用できる。

１
２ 第１タイミング発生回路
５ 昇圧トランス
６ 第２タイミング発生回路
７ａ ＋側高電圧整流回路
７ｂ −側高電圧整流回路
８ａ，８ｂ 高電圧スイッチング回路
１０ 高電圧出力電流検出回路
１１ マイクロプロセッサ
２０ 電界発生要素（電界形成パッド）
２１ 導電性シート
２２ プラスチックシート

Claims (4)

1. 低電圧の電源に繋がり昇圧並びに入力側よりも高い周波数に変換のための第１タイミング発生回路と、昇圧トランスと、出力制御用マイクロプロセッサと、一旦変換して整流した高電圧の直流を再び交流に変換してスイッチング速度を向上させる高電圧スィッチング回路にてなる第２ダイミング発生回路とで構成され、前記第２タイミング発生回路から高電圧出力電流検出回路を通じてリード線で繋いだ絶縁構造の電界発生要素から周辺に低周波で高電圧の電界が生起できるように構成したことを特徴とする低周波高電圧電界発生装置。
2. 前記第１タイミング発生回路としては、出力電圧設定回路と、昇圧制御ＩＣおよび昇圧用ＦＥＴとで構成され、低電圧で入力される電流を昇圧させるとともに入力側よりも高い周波数に変換する構成とする請求項１に記載の低周波高電圧電界発生装置。
3. 前記第２タイミング発生回路としては、複数の高電圧スイッチング回路を組み合わせ、電圧負荷を分担して作動できるように構成される請求項１に記載の低周波高電圧電界発生装置。
4. 前記電界発生要素として可撓性シート状の電極体を表裏両側で絶縁材により被覆してなる積層物である請求項１に記載の低周波高電圧電界発生装置。

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