JPH1066977A

JPH1066977A - 高周波電気分解装置

Info

Publication number: JPH1066977A
Application number: JP8225689A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Abe; 秀明安倍; Teruyuki Omochi; 輝行尾持; Kazuyuki Sasaki; 和之佐々木; Yoshinori Tanaka; 喜典田中; Shosuke Akisada; 昭輔秋定; Hiroyasu Kitamura; 浩康北村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 1998-03-10
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JP3692643B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成でコストが低く使い勝手の良い高周
波電気分解装置を提供する。【解決手段】直流電源１は直流電圧又は交流電圧を整流
平滑した直流電圧を出力する。電源部１から供給される
直流電圧はインバータ部２で高周波の交流電圧に変換さ
れる。インバータ部２の出力端間にはトランス３の１次
巻線ｎ₁が接続される。トランス３の２次巻線ｎ₂には
高周波交流電圧の波形を所望の波形に変換する波形変換
部４が接続されている。波形変換部４には液体槽６に溜
められた水などの液体に浸漬される一対の電極５ａ，５
ｂが接続される。波形変換部４から出力される高周波交
流電圧が一対の電極５ａ，５ｂ間に印加され、液体槽６
内の水などの液体が電気分解される。よって、簡単な構
成で液体の電気分解を行うことができ、低コスト化が図
れるとともに使い勝手が向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波交流によっ
て水などの液体を電気分解する高周波電気分解装置に関
し、特に、美容水等などの種々の生成水を製造する用途
に用いられる高周波電気分解装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電圧を印加することで水の物
性値を変化させて種々の生成水を製造する装置が提供さ
れている。例えば、実開平５−２６１８９号公報に記載
されているものは、水に浸漬された一対の電極間に直流
電圧を周期的に印加して水の物性値を変化させ、種々の
目的に利用しようとしたものである。

【０００３】ここで、各電極に印加される所望の電圧波
形を得るための一従来例の構成を図２２に示す。この従
来例では、商用電源ＡＣからトランスＴ及び整流平滑回
路３０を介して交流電源電圧を一旦適当な電圧レベルの
直流電圧に変換し、さらに、その直流電圧をスイッチン
グ電源回路３１によって所望の直流電圧に変換するとと
もに、最終的に液体槽３４に浸漬された一対の電極３３
ａ，３３ｂ間に印加する目的の電圧波形となるように直
流電圧波形を波形変換回路３２で変換している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来例
では回路部品のコストが高く、部品点数の増大によるコ
ストアップ、あるいは装置の大型化を招くなどの問題が
あり、簡単な構成で小型、低コストの回路構成を有する
ものが望まれていた。また、このような高周波電気分解
装置は水などの液体を扱うものであり、感電防止のため
に電極間に印加される電圧は低圧に抑えられているが、
電源や回路の高圧部と絶縁するために、電極以外は一体
で完全にモールドされていた。このため、水などの液体
を入れ替える場合には重量のある大型の装置ごと給水口
や排水口に運ぶ必要があるので、非常に使い勝手が悪い
という問題があり、水などの液体が入れられる容器の
み、もしくは、電極のみを装置本体から取り外して給水
ロや排水口に運ぶことができ、且つ感電事故が生じない
安全な高周波電気分解装置が望まれていた。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、簡単な構成でコストが
低く使い勝手の良い高周波電気分解装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、液体に浸漬された複数の電極
と、高周波の交流電圧を発生させるインバータ部と、イ
ンバータ部から出力される高周波交流電圧を電極側に伝
達するトランスと、トランスの２次側に接続されて２次
側の出力電圧波形を所定の波形に変換する波形変換部と
を備え、波形変換部で所定の波形に変換された高周波電
圧を電極に印加して液体を電気分解することを特徴と
し、簡単な構成でコストが低く使い勝手の良い高周波電
気分解装置を提供することができる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、トランスが１次側部分と２次側部分とに着脱自在に
分割可能であって、少なくともインバータ部とトランス
の１次側部分を具備する１次側ブロックと、少なくとも
トランスの２次側部分と波形変換部及び電極を具備する
２次側ブロックとを備え、トランスを介して１次側ブロ
ックと２次側ブロックを着脱自在としたことを特徴と
し、トランスにおいて電源側（１次側）と負荷側（２次
側）とを完全に分離することができるため、必要な時に
両者を一体としてトランスを構成することで電磁誘導に
より非接触、無接点で安全な電力供給を行うことがで
き、しかも、トランスによって電源側と、水などの液体
に直接接触する負荷側とを電気的に絶縁させるから、感
電事故等が防止できる安全で使い勝手のよい高周波電気
分解装置が提供できる。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、電極が一対の作用電極および基準電極を有
し、基準電極と各作用電極との間に交互に高周波電圧が
印加されることを特徴とし、基準電極に対して一対の作
用電極に交互に高周波電圧を印加することで電気分解の
効率を向上させることができる。請求項４の発明は、請
求項１又は２の発明において、トランスが、２次側に略
正弦波の交流電圧を出力して成ることを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明は、請求項１又は２の発明
において、トランスが、２次側に略方形波又は略台形波
の交流電圧を出力して成ることを特徴とする。請求項６
の発明は、請求項４の発明において、インバータ部を電
圧共振型インバータとして成ることを特徴とし、高効率
の電圧共振型インバータによってトランスの２次側出力
電圧の波形を略正弦波状にできるから、全体の回路構成
を小型化することができる。

【００１０】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、インバータ部を略方形波あるいは略台形波の高周波
交流電圧を発生する部分共振型インバータとして成るこ
とを特徴とし、高効率の部分共振型インバータによって
トランスの２次側出力を略方形波又は略台形波状にでき
るから、全体の回路構成を小型化することができる。請
求項８の発明は、請求項３の発明において、一対の作用
電極及び基準電極が互いに並列接続される複数の電極板
の組から成ることを特徴とし、電気分解の効率化並びに
電気分解の速度を向上させることができる。

【００１１】請求項９の発明は、請求項３又は８の発明
において、一対の作用電極及び基準電極が、略平板状の
電極板から成ることを特徴とし、液体の容器の形状や深
さ等に合わせて効率よく電気分解を行うことができる。
請求項１０の発明は、請求項３又は８の発明において、
一対の作用電極及び基準電極が、略円筒状の電極板から
成ることを特徴とし、液体の容器の形状や深さ等に合わ
せて効率よく電気分解を行うことができる。

【００１２】請求項１１の発明は、請求項３又は８の発
明において、一対の作用電極及び基準電極が、略曲面板
状の電極板から成ることを特徴とし、液体の容器の形状
や深さ等に合わせて効率よく電気分解を行うことができ
る。請求項１２の発明は、請求項３又は８の発明におい
て、一対の作用電極及び基準電極が、略平板状の電極
板、略円筒状の電極板、略曲面板状の電極板並びに略棒
状の導体のうちの任意の形状の電極板あるいは導体から
成ることを特徴とし、液体の容器の形状や深さ等に合わ
せて効率よく電気分解を行うことができる。

【００１３】請求項１３の発明は、請求項３の発明にお
いて、波形変換部が、各作用電極に対して互いに同じ向
きに接続されたダイオードを具備して成ることを特徴と
し、トランスの２次側に設けた波形変換部をダイオード
のみで構成することができ、小型及び低コストの高周波
電気分解装置が提供できる。請求項１４の発明は、請求
項３の発明において、トランスの２次側の出力端間に１
乃至複数のコンデンサを挿入して成ることを特徴とし、
１乃至複数のコンデンサによって電極に印加される電圧
振幅を大きくすることができ、小型及び低コストの高周
波電気分解装置が提供できる。

【００１４】請求項１５の発明は、請求項２の発明にお
いて、電気分解される液体を溜める液体槽に絶縁性を有
する部材で２次側ブロックをモールドし液体槽と２次側
ブロックを絶縁して一体に形成して成る可搬型の容器
と、１次側ブロックが納装された装置本体とを備え、ト
ランスの１次側部分と２次側部分とが磁気結合されるよ
うに容器と装置本体を着脱自在に嵌合させて成ることを
特徴とし、電気分解される液体を補給する際などには可
搬型の容器のみを装置本体から外して移動させればよ
く、装置全体を移動させる必要がないために使い勝手が
よくなる。

【００１５】請求項１６の発明は、請求項１５の発明に
おいて、トランスの１次側部分と２次側部分とを互いに
回転対称な形状に形成して成ることを特徴とし、容器と
装置本体との位置決めの必要がなく、使い勝手がよくな
る。請求項１７の発明は、請求項２又は１５又は１６の
発明は、１次側ブロックが納装された装置本体と、装置
本体と一体あるいは着脱自在の別体に設けられ、電気分
解される液体を溜める液体槽を有する液体槽容器とを備
え、２次側ブロックが絶縁性を有する部材でモールドさ
れて液体槽容器に着脱自在に形成されて成ることを特徴
とし、液体槽容器や２次側ブロックが分割できるために
両者を簡単に且つ安全に清掃することができ、使い勝手
がよくなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１は本発明の第１の実施形態を示すブ
ロック図であり、直流電圧又は交流電圧を整流平滑した
直流電圧を出力する電源部１と、電源部１から供給され
る直流電圧を高周波の交流電圧に変換するインバータ部
２と、インバータ部２の出力端間に１次巻線ｎ₁が接続
されたトランス３と、トランス３の２次巻線ｎ₂に接続
されて高周波交流電圧の波形を所望の波形に変換する波
形変換部４と、液体槽６に溜められた水などの液体に浸
漬される一対の電極５ａ，５ｂとを備え、波形変換部４
から出力される所定の波形を有する高周波交流電圧を一
対の電極５ａ，５ｂ間に印加することで液体槽６内の水
などの液体を電気分解するものである。なお、トランス
３はインバータ部２の一部として構成される場合もあ
る。

【００１７】また、図２に示すように、略コ字形に形成
された一対のコア７₁，７₂に１次巻線ｎ₁及び２次巻
線ｎ₂をそれぞれ巻回してトランス３を構成してもよ
く、この場合には、各コア７₁，７₂の両端部を互いに
対向配置させることで磁気的に結合されてインバータ部
２の出力が電磁誘導により、非接触且つ無接点で波形変
換部４に伝達されることになる。このように、トランス
３を１次側部分と２次側部分とで着脱自在に分割可能と
することで、インバータ部２とトランス３の１次側部分
（コア７₁及び１次巻線ｎ₁）を具備する１次側ブロッ
クＢ₁と、トランス３の２次側部分（コア７₂及び２次
巻線ｎ₂）、波形変換部４及び電極５ａ，５ｂを具備す
る２次側ブロックＢ₂とに装置全体を着脱自在に分割で
きるようになる。

【００１８】上述のように本実施形態によれば、インバ
ータ部２から出力される高周波電圧をトランス３を介し
て波形変換部４に供給し、波形変換部４において所望の
波形に変換して電極５ａ，５ｂ間に印加するようにした
から、簡単な構成で液体の電気分解を行うことができ、
低コスト化が図れるとともに使い勝手が向上できる。ま
た、図２に示すような構成とすれば、トランス３におい
て電源側（１次側）と負荷側（２次側）とを完全に分離
することができるため、必要な時に両者を一体としてト
ランス３を構成することで電力供給を行うことができ、
しかも、トランス３によって電源側と、水などの液体に
直接接触する負荷側（電極５ａ，５ｂ側）とを電気的に
絶縁させることができるから、感電事故等が防止でき、
安全性並びに使い勝手の向上が図れるという利点があ
る。なお、本実施形態ではトランス３は１次巻線ｎ₁と
２次巻線ｎ₂を具備しているが、これに限らず３つ以上
の巻線を具備してそれらが着脱自在に分割できるような
トランスであってもよい。

【００１９】（実施形態２）図３は本実施形態のブロッ
ク図を示し、基本的な構成は実施形態１と共通であるか
ら、共通する部分については同一の符号を付して説明は
省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ説明
する。本実施形態は、一対の作用電極５ａ，５ｂと基準
電極５ｃとを液体槽６に浸漬し、基準電極５ｃと各作用
電極５ａ，５ｂとの間に交互に高周波電圧が印加される
ようにした点に特徴がある。

【００２０】波形変換部４は、従来周知の技術を用いて
トランス３の２次側に出力される高周波電圧の波形を正
弦波、方形波あるいは台形波に変換するとともに、所定
の周期で一対の作用電極５ａ，５ｂを切り換えながら、
基準電極５ｃとの間で交互に電圧を印加している。例え
ば、図４に示すように正弦波の半周期の期間では一方の
作用電極５ａと基準電極５ｃとの間に電圧Ｖ₁を印加
し、次の半周期の期間では作用電極を他方の作用電極５
ｂに切り換えて、基準電極５ｃとの間に電圧Ｖ₂を印加
する。これにより、一対の作用電極５ａ，５ｂ間に正弦
波の電圧Ｖ₃が印加されることになる。なお、正弦波の
代わりに図５に示すような方形波や、図６に示すような
台形波の電圧Ｖ₃が印加されるようにしてもよい。

【００２１】上述のように基準電極５ｃに対して一対の
作用電極５ａ，５ｂに交互に高周波電圧を印加するよう
にすれば、電気分解の効率を向上させることができると
いう利点がある。一方、図７は本実施形態の構造を概略
的に示す図であって、作用電極５ａ，５ｂ及び基準電極
５ｃを液体槽６内に突出させ、液体槽６のハウジングを
形成する合成樹脂等の成形材料にて２次側ブロックＢ₂
をモールドすることにより、液体槽６と２次側ブロック
Ｂ₂とが一体となった可搬型の容器８が形成されてい
る。ここで、２次側ブロックＢ₂のコア７₂はその両端
部が容器８の底面より僅かに突出する突出部８ａに対向
するようにモールドされている。よって、液体槽６内の
液体と２次側ブロックＢ₂とは上記成形材料によって完
全に絶縁されるから、感電事故等の発生が防止でき、安
全性の向上が図れるものである。

【００２２】それに対して１次側ブロックＢ₁が内蔵さ
れる装置本体９においては、上面に容器８の突出部８ａ
が嵌合する嵌合凹所９ａが設けてあって、１次側ブロッ
クＢ ₁のコア７₁がその両端部を嵌合凹所９ａに対向さ
せるようにして配設されている。すなわち、容器８の突
出部８ａを装置本体９の上面に設けた嵌合凹所９ａに嵌
合して装置本体９に容器８を装着すれば、１次側ブロッ
クＢ₁のコア７₁と、２次側ブロックＢ₂のコア７₂の
両端部が互いに対向配置されてトランス３が構成され
る。しかも、コア７₁，７₂の両端部を互いに対向させ
ることで両者が磁気結合され、トランス３での電磁誘導
が効率的に行われる。

【００２３】ここで、容器８において液体槽６の内部に
突出する一対の作用電極５ａ，５ｂ並びに基準電極５ｃ
は、図８に示すように導体により矩形板状に形成されて
いて、波形変換部４に接続するためのリード部１０が下
端部に突設してある。また、電極５ａ〜５ｃの形状はこ
れに限定されず、図９〜図１１に示すような種々の形状
のものを用いることができる。例えば、図９に示すよう
に一対の作用電極５ａ，５ｂ並びに基準電極５ｃを互い
に半径の異なる円筒状に形成するとともに、一対の作用
電極５ａ，５ｂにて基準電極５ｃを挟むように同心円上
に配置してもよい。あるいは、図１０に示すような半円
筒状に形成したり、図１１に示すように一対の作用電極
５ａ，５ｂのみを半円筒状に形成するとともに基準電極
５ｃを棒状に形成し、基準電極５ｃを挟んで一対の作用
電極５ａ，５ｂが互いの内周面を対向させるように配置
してもよい。このように種々の形状の電極５ａ〜５ｃ
は、容器８の形状や深さ等に合わせて最も効率よく電気
分解が行える形状を適宜選択して用いればよい。

【００２４】上述のように、合成樹脂のような絶縁性を
有する部材で２次側ブロックＢ₂をモールドして液体槽
６と２次側ブロックＢ₂を絶縁しつつ一体に形成して可
搬型の容器８を構成し、１次側ブロックＢ₁が納装され
た装置本体９に容器８を着脱自在に装着可能にするとと
もに、両者が装着されたときに１次側ブロックＢ₁のコ
ア７₁と２次側ブロックＢ₂のコア７₂とが対向配置さ
れ磁気結合されてトランス３が構成されるようにしたか
ら、液体槽６の中の液体を交換したり補充したりする場
合に、容器８のみを装置本体９から取り外して給水口や
排水口のある場所まで持ち運ぶことができ、装置本体９
を含めた全体を移動させる必要がないから使い勝手がよ
いものである。

【００２５】なお、本実施形態ではコア７₁，７₂に巻
線ｎ₁，ｎ₂を巻回してトランス３を構成しているが、
必ずしもコア７₁，７₂を備える必要はなく、巻線
ｎ₁，ｎ ₂のみでトランス３を構成してもよい。（実施形態３）本実施形態は、図１２に示すようにトラ
ンス３のコア７₁，７₂の形状を回転対称な形状、例え
ば略円柱状に形成している点に特徴を有し、他の構成に
ついては実施形態２と同一である。従って、共通する部
分については同一の符号を付して説明は省略する。

【００２６】本実施形態においては、コア７₁，７₂の
形状に合わせて容器８の突出部８ａも回転対称な略円柱
状に形成するとともに、この突出部８ａと嵌合する装置
本体９の嵌合凹所９ａも突出部８ａの形状に合わせて円
形に形成してある。上述のように本実施形態によれば、
トランス３のコア７₁，７₂並びに容器８と装置本体９
との嵌合部分である突出部８ａ及び嵌合凹所９ａを回転
対称な形状に形成したから、装置本体９に対して容器８
を回動させても常に安定して電力伝送を行うことができ
る。しかも、装置本体９に対して容器８をどのような回
転位置に装着しても、また使用中に容器８を回転させた
場合でも、コア７₁，コア７ ₂が磁気結合して電磁誘導
が可能な状態を保つことができる。なお、コア７₁，７
₂の形状は本実施形態の円柱状に限定されず、所謂ポッ
トコア形状であってもよい。また、コア７₁，７₂を備
えずに、巻線ｎ₁，ｎ₂を回転対称な形状に形成しても
よい。

【００２７】（実施形態４）本実施形態は、実施形態２
の構成に対して液体を溜める液体槽容器１１と２次側ブ
ロックＢ₂とを別体に形成した点に特徴があり、他の構
成については実施形態２と同一である。よって、共通す
る部分については同一の符号を付して説明は省略する。

【００２８】図１３（ａ）に示すように、一対の作用電
極５ａ，５ｂと基準電極５ｃとを突出させて、波形変換
部４及び２次巻線ｎ₂が巻回されたコア７₂を合成樹脂
（例えば、ウレタン樹脂）のような絶縁材料によりモー
ルドして２次側ブロックＢ₂が形成してある。この２次
側ブロックＢ₂の底部には、実施形態２と同様に嵌合用
の突起部１２が突設してある。

【００２９】一方、液体槽容器１１は、図１３（ｂ）に
示すように液体を溜めるために有底筒状に形成されてお
り、その内側の底部には、２次側ブロックＢ₂の突起部
１２が嵌合する嵌合凹部１１ａが凹設されている。さら
に、外側の底部には内側の嵌合凹部１１ａを内包するよ
うな嵌合突出部１１ｂが突設してある。而して、この嵌
合突出部１１ｂは装置本体９の上面に設けた嵌合凹所９
ａに着脱自在に嵌合するのであって、液体槽容器１１は
装置本体９に容易に着脱することができる。

【００３０】つまり、実際に使用する際には、２次側ブ
ロックＢ₂の突出部１２を液体槽容器１１の嵌合凹部１
１ａに嵌合して液体槽容器１１に２次側ブロックＢ₂を
装着するとともに、液体槽容器１１の底部の嵌合突出部
１１ｂを装置本体９の嵌合凹所９ａに嵌合することによ
り、高周波電気分解装置が組み立てられる。そして、組
み立てられた状態では、液体槽容器１１の底部を介して
２次側ブロックＢ₂のコア７₁と、装置本体９に内蔵さ
れている１次側ブロックＢ₁のコア７₁が対向配置され
てトランス３が構成される点は実施形態２又は３と共通
である。

【００３１】上述のように本実施形態によれば、液体を
溜めるための液体槽容器１１と、電気分解を行うための
高周波電圧を印加する２次側ブロックＢ₂とが着脱自在
に分割できるため、両者を簡単に且つ安全に清掃するこ
とができて使い勝手がよくなるものである。（実施形態５）本実施形態は実施形態４の構成に対して
液体槽容器１１を装置本体９と一体に形成した点に特徴
があり、他の構成については実施形態４と同一である。
よって、共通する部分については同一の符号を付して説
明は省略する。

【００３２】図１４に示すように、本実施形態における
装置本体１３は１次側ブロックＢ₁が内蔵され、上部に
は有底筒状の液体槽部１３ａが一体に形成されている。
また、この液体槽部１３ａの底部には、２次側ブロック
Ｂ₂の突起部１２と嵌合する嵌合凹部１３ｂが凹設され
ている。而して、装置本体１３の嵌合凹部１３ｂに２次
側ブロックＢ₂の突起部１２を嵌合することにより、装
置本体１３に２次側ブロックＢ₂が着脱自在に装着され
る。そして、装着時には２次側ブロックＢ₂のコア７₂
と、装置本体１３の１次側ブロックＢ₁のコア７₁とが
対向配置されてトランス３が構成される点は実施形態２
〜４と共通である。

【００３３】上述のように本実施形態によれば、液体を
溜めるための液体槽部１３ａを装置本体１３に一体に形
成し、この装置本体１３に２次側ブロックＢ₂が着脱自
在に装着且つ分割できるようにしたから、両者を簡単に
且つ安全に清掃することができて使い勝手がよくなるも
のである。（実施形態６）図１５は本実施形態のブロック図、図１
６はその具体回路図である。図１５に示すように、本実
施形態の基本構成は実施形態１と共通であって、共通す
る部分には同一の符号を付して説明は省略し、本実施形
態の特徴となる部分ついてのみ説明する。

【００３４】本実施形態は一対の作用電極５ａ，５ｂ間
に印加される電圧の波形を略正弦波状とするために、イ
ンバータ部２を電圧共振型インバータ回路で構成すると
ともに、トランス３の２次巻線ｎ₂の両端と一対の作用
電極５ａ，５ｂとの間に互いに同一方向に挿入された一
対のダイオードＤ₁，Ｄ₂にて波形変換部４を構成して
いる点に特徴がある。

【００３５】図１６に示すように、インバータ部２はＦ
ＥＴから成る１つのスイッチング素子Ｑ₁を高周波でス
イッチングすることにより、電源部１からトランス３の
１次巻線ｎ₁とコンデンサＣ₁の並列回路に印加される
電圧を断続し、１次巻線ｎ₁に高周波で交番するコイル
電流Ｉ_L1を流すようになっている。インバータ部２の入
力側には抵抗Ｒ₈とコンデンサＣ₂の直列回路が挿入さ
れ、抵抗Ｒ₈とコンデンサＣ₂の接続点に帰還コイルＬ
₃を介してスイッチング素子Ｑ₁のゲートが接続されて
いる。スイッチング素子Ｑ₁の被制御側の端子の一端は
分圧抵抗Ｒ₃，Ｒ₄を介してコンデンサＣ₂の低圧側に
接続されている。また、分圧抵抗Ｒ₃，Ｒ₄の接続点に
はトランジスタＱ₂のベースが接続され、トランジスタ
Ｑ₂のエミッタはコンデンサＣ₂の低圧側に、コレクタ
はダイオードＤ₄を介してスイッチング素子Ｑ₁のゲー
トに接続されている。さらに、スイッチング素子Ｑ₁の
被制御側の端子の他端はダイオードＤ₃と抵抗Ｒ₁の並
列回路を介して１次巻線ｎ ₁とコンデンサＣ₁の接続点
に接続されている。

【００３６】次に、図１７の波形図を参照して本実施形
態の動作を説明する。まず、電源部１からの電源供給が
開始されると抵抗Ｒ₈を介してコンデンサＣ ₂に充電電
流Ｉ_S1が流れる。コンデンサＣ₂の充電が進むに連れて
スイッチング素子Ｑ₁のゲート電圧Ｖ_Gが上昇し（同図
（ｇ）参照）、スイッチング素子Ｑ₁のしきい値に達す
るとスイッチング素子Ｑ₁がオンし始め、スイッチング
素子Ｑ ₁には電流Ｉ_Dが流れはじめる（同図（ｅ）参
照）。この電流Ｉ_Dは最初コンデンサＣ₂の充電電流と
して流れ、トランス３の１次巻線ｎ₁に流れるコイル電
流Ｉ_L1と等しくなり、しだいに増加する（同図（ｂ）参
照）。コイル電流Ｉ_L1が増加すると、１次巻線ｎ₁の同
一磁気回路上に巻かれた帰還コイルＬ₃との間の相互イ
ンダクタンスＭ₃により、帰還コイルＬ₃にＭ₃・ｄＩ
_L1／ｄｔの起電力が発生し、スイッチング素子Ｑ₁のゲ
ート電圧Ｖ_Gは急激に大きくなり（同図（ｆ）参照）、
スイッチング素子Ｑ₁が完全にオンになる。

【００３７】電流Ｉ_Dはさらに増加し続け、トランジス
タＱ₂のベース・エミッタ間に印加される分圧電圧（＝
Ｉ_D・Ｒ₄）がトランジスタＱ₂の入力のしきい値をこ
えると、トランジスタＱ₂がオンする。このトランジス
タＱ₂がオンすることにより、コンデンサＣ₂の充電電
荷が放電されて電流Ｉ_S3が流れる。この電流Ｉ_S3が流れ
ることでスイッチング素子Ｑ₁のゲート電圧Ｖ_Gが低下
し、しきい値以下になればスイッチング素子Ｑ₁がオフ
し始める（同図（ｅ）参照）。すると、トランス３の１
次巻線ｎ₁に流れていたコイル電流Ｉ_L1も減少し（同図
（ｂ）参照）、これによって帰還コイルＬ₃に誘起され
る電圧でゲート電圧Ｖ_Gは急激に低下してスイッチング
素子Ｑ₁は完全にオフとなる（同図（ｆ）参照）。

【００３８】スイッチング素子Ｑ₁がオフになると、コ
ンデンサＣ₁と１次巻線ｎ₁で構成される共振回路によ
り、コイル電流Ｉ_L1並びにコンデンサＣ₁の両端電圧Ｖ
_Cは自由振動する（同図（ａ）及び（ｂ）参照）。スイ
ッチング素子Ｑ₁のゲート電圧Ｖ_Gもコイル電流Ｉ_L1に
従って再び上昇し、しきい値を超えはじめる（同図
（ｆ）参照）。

【００３９】以後、上記動作を繰り返すが、コンデンサ
Ｃ₂の両端電圧Ｖ_C2がコンデンサＣ ₂の充電電流Ｉ
_S1と、トランジスタＱ₂がオンしたときに流れるコンデ
ンサＣ₂の放電電流Ｉ_S3により平衡状態に達した時に安
定発振状態となる。トランジスタＱ₂は、毎サイクルに
オンし、ベース電圧Ｖ_Bが抵抗Ｒ₄における電圧降下
（Ｉ _D・Ｒ₄）に等しいため、トランジスタＱ₂の入力
しきい値に上記電圧（Ｉ_D・Ｒ₄）が達するとオンにな
る。一方、スイッチング素子Ｑ₁はトランジスタＱ₂が
オンした直後にオフする。コイル電流Ｉ_L1並びにコンデ
ンサＣ₁の両端電圧Ｖ _Cの自由振動により、トランス３
の２次巻線ｎ₂の両端に波形変換部４を構成するダイオ
ードＤ₁，Ｄ₂を介して接続される一対の作用電極５
ａ，５ｂ間に正弦波状の電圧Ｖ₁，Ｖ₂が印加される
（同図（ｈ）及び（ｉ）参照）。なお、基準電極５ｃは
２次巻線ｎ₂に形成される中間タップＴｐに接続されて
いるから、基準電極５ｃと各作用電極５ａ，５ｂの間に
半周期毎に交互に正弦波電圧が印加される。

【００４０】上述のように本実施形態によれば、インバ
ータ部２を電圧共振型インバータ回路で構成したため、
高効率の電圧共振型インバータ回路によってトランス３
の２次側出力電圧の波形を正弦波状にでき、全体の回路
構成を小型化することができる。また、波形変換部４は
一対のダイオードＤ₁，Ｄ₂による簡単な構成で、基準
電極５ｃと各作用電極５ａ，５ｂの間に交互に電圧を印
加でき、小型化並びにコストダウンが図れる。

【００４１】ところで、図１８に示すように波形変換部
４におけるダイオードＤ₁，Ｄ₂の各アノードと基準電
極５ｃとの間と、両者のアノード間とにそれぞれコンデ
ンサＣａ，Ｃｂ，Ｃｃを接続すれば、出力電圧振幅を簡
単に増大させることができる。但し、これらのコンデン
サＣａ，Ｃｂ，Ｃｃを全て同時に具備する必要はなく、
これらのうちの１つ或いは何れか２つだけを接続しても
よい。

【００４２】（実施形態７）上記実施形態６では作用電
極５ａ，５ｂ間に印加される電圧波形を正弦波とするた
めにインバータ部２を電圧共振型インバータ回路にて構
成したが、本実施形態では、印加電圧波形を台形波ある
いは方形波とするためにインバータ部２を所謂部分共振
型インバータ回路で構成している点に特徴がある。な
お、インバータ部２以外の構成については実施形態６と
共通であり、同一の符号を付して説明は省略する。

【００４３】ここで、部分共振型インバータ回路とは、
別名部分共振型コンバータ回路やソフトスイッチング回
路とも呼ばれており、一般には、スイッチング素子に加
わる電圧又は電流をある期間においてのみ共振波形とす
る回路方式と定義される。図１９の全体回路図に示され
る部分共振型インバータ回路（インバータ部２）の回路
構成は一例であって、これ以外にも種々の回路構成が存
在する。

【００４４】図１９に示すように、交流電源ＡＣを整流
平滑回路ＤＢで整流平滑して得られる直流電圧Ｅがイン
バータ部２に入力されており、インバータ部２の入力端
間にはコンデンサＣｘ，Ｃｙの直列回路と、コンデンサ
Ｃｚ，Ｃｗの直列回路とが並列に接続され、各直列回路
におけるコンデンサＣｘ，Ｃｙ、Ｃｚ，Ｃｗの接続点間
にトランス３の１次巻線ｎ₁が接続されている。また、
出力端側のコンデンサＣｚ，Ｃｗには、寄生ダイオード
Ｄａ，Ｄｂを有するＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ
ａ，Ｑｂがそれぞれ並列に接続されている。そして、図
示しない制御回路から各スイッチング素子Ｑａ，Ｑｂの
ゲートに印加される電圧Ｖ_in1，Ｖ_in2により、スイッ
チング素子Ｑａ，Ｑｂがそれぞれ交互にスイッチングさ
れる。なお、部分共振型インバータ回路は、スイッチン
グ素子Ｑａ，Ｑｂの端子電圧を強制的にスイッチング素
子Ｑａ，Ｑｂのオン抵抗で反転させるのではなく、リア
クトル電流（トランス３の１次巻線ｎ₁に流れる電流）
を利用して寄生容量（あるいはスイッチング素子Ｑａ，
Ｑｂに並列に接続されたコンデンサＣｚ，Ｃｗ）の充放
電を行い、スイッチング素子Ｑａ，Ｑｂの端子電圧の反
転を行うものである。

【００４５】次に、図２０の波形図を参照して本実施形
態の動作を説明する。まず、スイッチング素子Ｑａが高
速でターンオフすれば（同図（ｈ）参照）、コンデンサ
Ｃｗや寄生容量などによりスイッチング素子Ｑａの端子
電圧Ｖ_D1がゼロに近い時点でスイッチング素子Ｑａの内
部はオフとなり電力損失は少ない（同図（ｅ）参照）。
次に、スイッチング素子Ｑａがターンオフした後、スイ
ッチングＱａ，Ｑｂの間に同時オフ期間（デッドタイ
ム）を置くと（同図（ｇ）及び（ｈ）参照）、１次巻線
ｎ₁に流れる電流Ｉ_Lによりスイッチング素子Ｑａに並
列接続されたコンデンサＣｗが充電される。同時に他方
のスイッチング素子Ｑｂに並列接続されたコンデンサＣ
ｚは放電されてスイッチング素子Ｑａの端子電圧Ｖ _D1が
上昇し（同図（ｅ）参照）、スイッチング素子Ｑｂの端
子電圧Ｖ_D2は下降する（同図（ｃ）参照）。スイッチン
グ素子Ｑｂの端子電圧Ｖ_D2がゼロに達すると、１次巻線
ｎ₁の電流Ｉ_Lはスイッチング素子Ｑｂの寄生ダイオー
ドＤｂを通して電源部１の方へ回生される。この期間で
はスイッチング素子Ｑｂの端子電圧Ｖ _D2はゼロとなるの
で（同図（ｃ）参照）、この時点でスイッチング素子Ｑ
ｂをオンすれば電力消費及びサージの発生を防止でき
る。逆に、スイッチング素子Ｑｂからスイッチング素子
Ｑａへのスイッチングにおいてもデッドタイム期間、タ
ーンオフしたスイッチング素子Ｑａ，Ｑｂの並列コンデ
ンサＣｚ，Ｃｗが充電され、次にターンオンするスイッ
チング素子Ｑａ，Ｑｂの並列コンデンサＣｚ，Ｃｗが放
電される向きに無効電流が流れる。しかも、スイッチン
グ素子Ｑａ，Ｑｂの端子電圧Ｖ_D1，Ｖ_D2は電源電圧Ｅで
クランプされるから、結局１次巻線ｎ₁に印加される電
圧Ｖ_Lは台形波となり（同図（ａ）参照）、波形変換部
４を通して各作用電極５ａ，５ｂと基準電極５ｃの間に
は交互に台形波の電圧Ｖ₁，Ｖ₂が印加される（同図
（ｉ）及び（ｊ）参照）。なお、スイッチング素子Ｑ
ａ，Ｑｂに並列接続されるコンデンサＣｚ，Ｃｗの容量
値を小さくすれば、コンデンサＣｚ，Ｃｗの充放電期
間、すなわち部分共振期間が短くなり、出力電圧波形を
方形波に近づけることができる。

【００４６】上述のように本実施形態によれば、インバ
ータ部２を部分共振型インバータ回路で構成したため、
トランス３の２次側出力電圧の波形を方形波や台形波状
にでき、全体の回路構成を小型化することができる。ま
た、スイッチング素子Ｑａ，Ｑｂのストレスの低減とサ
ージ電圧の発生防止も可能になるという利点がある。（実施形態８）本実施形態は、図２１に示すように一対
の作用電極と基準電極をそれぞれ複数の電極板を並列接
続して成る電極組で構成した点に特徴があり、他の構成
は実施形態２と共通であるから同一の符号を付して説明
は省略する。

【００４７】本実施形態では３つの電極組Ｇ₁〜Ｇ₃を
備えており、電極組Ｇ₁，Ｇ₂においてはそれぞれ３つ
の作用電極５ａ…，５ｂ…が並列接続されており、残り
の電極組Ｇ₃においては３つの基準電極５ｃ…が並列接
続されている。そして、各電極組Ｇ₁…は波形変換部４
に並列に接続されており、実施形態２と同様に波形変換
部４を通して高周波の交流電圧が印加される。

【００４８】上述のように、電気分解を行うための作用
電極５ａ，５ｂ及び基準電極５ｃを複数並列接続して成
る電極組Ｇ₁…を備えることにより、電気分解の均一化
や速度の向上が図れるという利点がある。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明は、液体に浸漬された複
数の電極と、高周波の交流電圧を発生させるインバータ
部と、インバータ部から出力される高周波交流電圧を電
極側に伝達するトランスと、トランスの２次側に接続さ
れて２次側の出力電圧波形を所定の波形に変換する波形
変換部とを備え、波形変換部で所定の波形に変換された
高周波電圧を電極に印加して液体を電気分解するので、
簡単な構成でコストが低く使い勝手の良い高周波電気分
解装置を提供することができるという効果がある。請求
項２の発明は、トランスが１次側部分と２次側部分とに
着脱自在に分割可能であって、少なくともインバータ部
とトランスの１次側部分を具備する１次側ブロックと、
少なくともトランスの２次側部分と波形変換部及び電極
を具備する２次側ブロックとを備え、トランスを介して
１次側ブロックと２次側ブロックを着脱自在としたの
で、トランスにおいて電源側（１次側）と負荷側（２次
側）とを完全に分離することができるため、必要な時に
両者を一体としてトランスを構成することで電力供給を
行うことができ、しかも、トランスによって電源側と、
水などの液体に直接接触する負荷側とを電気的に絶縁さ
せるから、感電事故等が防止できる安全で使い勝手のよ
い高周波電気分解装置が提供できるという効果がある。

【００５０】請求項３の発明は、電極が一対の作用電極
および基準電極を有し、基準電極と各作用電極との間に
交互に高周波電圧が印加されるので、基準電極に対して
一対の作用電極に交互に高周波電圧を印加することで電
気分解の効率を向上させることができるという効果があ
る。請求項６の発明は、インバータ部を電圧共振型イン
バータとして成るので、高効率の電圧共振型インバータ
によってトランスの２次側出力電圧の波形を略正弦波状
にできるから、全体の回路構成を小型化することができ
るという効果がある。

【００５１】請求項７の発明は、インバータ部を略方形
波あるいは略台形波の高周波交流電圧を発生する部分共
振型インバータとして成るので、高効率の部分共振型イ
ンバータによってトランスの２次側出力を略方形波又は
略台形波状にできるから、全体の回路構成を小型化する
ことができるという効果がある。請求項８の発明は、一
対の作用電極及び基準電極が互いに並列接続される複数
の電極板の組から成るので、電気分解の効率化並びに電
気分解の速度を向上させることができるという効果があ
る。

【００５２】請求項９の発明は、一対の作用電極及び基
準電極が、略平板状の電極板から成るので、液体の容器
の形状や深さ等に合わせて効率よく電気分解を行うこと
ができるという効果がある。請求項１０の発明は、一対
の作用電極及び基準電極が、略円筒状の電極板から成る
ので、液体の容器の形状や深さ等に合わせて効率よく電
気分解を行うことができるという効果がある。

【００５３】請求項１１の発明は、一対の作用電極及び
基準電極が、略曲面板状の電極板から成るので、液体の
容器の形状や深さ等に合わせて効率よく電気分解を行う
ことができるという効果がある。請求項１２の発明は、
一対の作用電極及び基準電極が、略平板状の電極板、略
円筒状の電極板、略曲面板状の電極板並びに略棒状の導
体のうちの任意の形状の電極板あるいは導体から成るの
で、液体の容器の形状や深さ等に合わせて効率よく電気
分解を行うことができるという効果がある。

【００５４】請求項１３の発明は、波形変換部が、各作
用電極に対して互いに同じ向きに接続されたダイオード
を具備して成るので、トランスの２次側に設けた波形変
換部をダイオードのみで構成することができ、小型及び
低コストの高周波電気分解装置が提供できるという効果
がある。請求項１４の発明は、トランスの２次側の出力
端間に１乃至複数のコンデンサを挿入して成るので、１
乃至複数のコンデンサによって電極に印加される電圧振
幅を大きくすることができ、小型及び低コストの高周波
電気分解装置が提供できるという効果がある。

【００５５】請求項１５の発明は、電気分解される液体
を溜める液体槽に絶縁性を有する部材で２次側ブロック
をモールドし液体槽と２次側ブロックを絶縁して一体に
形成して成る可搬型の容器と、１次側ブロックが納装さ
れた装置本体とを備え、トランスの１次側部分と２次側
部分とが磁気結合されるように容器と装置本体を着脱自
在に嵌合させて成るので、電気分解される液体を補給す
る際などには可搬型の容器のみを装置本体から外して移
動させればよく、装置全体を移動させる必要がないため
に使い勝手がよくなるという効果がある。

【００５６】請求項１６の発明は、トランスの１次側部
分と２次側部分とを互いに回転対称な形状に形成して成
るので、容器と装置本体との位置決めの必要がなく、使
い勝手がよくなるという効果がある。請求項１７の発明
は、１次側ブロックが納装された装置本体と、装置本体
と一体あるいは着脱自在の別体に設けられ、電気分解さ
れる液体を溜める液体槽を有する液体槽容器とを備え、
２次側ブロックが絶縁性を有する部材でモールドされて
液体槽容器に着脱自在に形成されて成るので、液体槽容
器や２次側ブロックが分割できるために両者を簡単に且
つ安全に清掃することができ、使い勝手がよくなるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示すブロック図である。

【図２】同上の別の形態を示すブロック図である。

【図３】実施形態２を示すブロック図である。

【図４】同上の動作を説明するための波形図である。

【図５】同上の動作を説明するための波形図である。

【図６】同上の動作を説明するための波形図である。

【図７】（ａ）（ｂ）は同上の構造を示す概略構成図で
ある。

【図８】同上における電極を示し（ａ）は上面図、
（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

【図９】同上における他の電極を示し、（ａ）は上面
図、（ｂ）は正面図である。

【図１０】同上におけるさらに他の電極を示し（ａ）は
上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。

【図１１】同上における別の電極を示し、（ａ）は上面
図、（ｂ）は正面図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は実施形態３の構造を示す概略
構成図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）は実施形態４の構造を示す概略
構成図である。

【図１４】（ａ）（ｂ）は実施形態５の構造を示す概略
構成図である。

【図１５】実施形態６を示すブロック図である。

【図１６】同上の具体回路図である。

【図１７】同上の動作を説明するための波形図である。

【図１８】同上の他の形態を示すブロック図である。

【図１９】実施形態７を示す具体回路図である。

【図２０】同上の動作を説明するための波形図である。

【図２１】実施形態８を示すブロック図である。

【図２２】従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１電源部２インバータ部３トランス４波形変換部５ａ，５ｂ電極６液体槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中喜典大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者秋定昭輔大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者北村浩康大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体に浸漬された複数の電極と、高周波
の交流電圧を発生させるインバータ部と、インバータ部
から出力される高周波交流電圧を電極側に伝達するトラ
ンスと、トランスの２次側に接続されて２次側の出力電
圧波形を所定の波形に変換する波形変換部とを備え、波
形変換部で所定の波形に変換された高周波電圧を電極に
印加して液体を電気分解することを特徴とする高周波電
気分解装置。
【請求項２】トランスが１次側部分と２次側部分とに
着脱自在に分割可能であって、少なくともインバータ部
とトランスの１次側部分を具備する１次側ブロックと、
少なくともトランスの２次側部分と波形変換部及び電極
を具備する２次側ブロックとを備え、トランスを介して
１次側ブロックと２次側ブロックを着脱自在としたこと
を特徴とする請求項１記載の高周波電気分解装置。
【請求項３】電極は一対の作用電極および基準電極を
有し、基準電極と各作用電極との間に交互に高周波電圧
が印加されることを特徴とする請求項１又は２記載の高
周波電気分解装置。
【請求項４】トランスは、２次側に略正弦波の交流電
圧を出力して成ることを特徴とする請求項１又は２記載
の高周波電気分解装置。
【請求項５】トランスは、２次側に略方形波又は略台
形波の交流電圧を出力して成ることを特徴とする請求項
１又は２記載の高周波電気分解装置。
【請求項６】インバータ部を電圧共振型インバータと
して成ることを特徴とする請求項４記載の高周波電気分
解装置。
【請求項７】インバータ部を略方形波あるいは略台形
波の高周波交流電圧を発生する部分共振型インバータと
して成ることを特徴とする請求項５記載の高周波電気分
解装置。
【請求項８】一対の作用電極及び基準電極は互いに並
列接続される複数の電極板の組から成ることを特徴とす
る請求項３記載の高周波電気分解装置。
【請求項９】一対の作用電極及び基準電極は、略平板
状の電極板から成ることを特徴とする請求項３又は８記
載の高周波電気分解装置。
【請求項１０】一対の作用電極及び基準電極は、略円
筒状の電極板から成ることを特徴とする請求項３又は８
記載の高周波電気分解装置。
【請求項１１】一対の作用電極及び基準電極は、略曲
面板状の電極板から成ることを特徴とする請求項３又は
８記載の高周波電気分解装置。
【請求項１２】一対の作用電極及び基準電極は、略平
板状の電極板、略円筒状の電極板、略曲面板状の電極板
並びに略棒状の導体のうちの任意の形状の電極板あるい
は導体から成ることを特徴とする請求項３又は８記載の
高周波電気分解装置。
【請求項１３】波形変換部は、各作用電極に対して互
いに同じ向きに接続されたダイオードを具備して成るこ
とを特徴とする請求項３記載の高周波電気分解装置。
【請求項１４】トランスの２次側の出力端間に１乃至
複数のコンデンサを挿入して成ることを特徴とする請求
項３記載の高周波電気分解装置。
【請求項１５】電気分解される液体を溜める液体槽に
絶縁性を有する部材で２次側ブロックをモールドし液体
槽と２次側ブロックを絶縁して一体に形成して成る可搬
型の容器と、１次側ブロックが納装された装置本体とを
備え、トランスの１次側部分と２次側部分とが磁気結合
されるように容器と装置本体を着脱自在に嵌合させて成
ることを特徴とする請求項２記載の高周波電気分解装
置。
【請求項１６】トランスの１次側部分と２次側部分と
を互いに回転対称な形状に形成して成ることを特徴とす
る請求項１５記載の高周波電気分解装置。
【請求項１７】１次側ブロックが納装された装置本体
と、装置本体と一体あるいは着脱自在の別体に設けら
れ、電気分解される液体を溜める液体槽を有する液体槽
容器とを備え、２次側ブロックが絶縁性を有する部材で
モールドされて液体槽容器に着脱自在に形成されて成る
ことを特徴とする請求項２又は１５又は１６記載の高周
波電気分解装置。