(57)【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。
【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３３ａ，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５ｂ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Ｂ1 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 ，ｎ2 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７2 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 ，７2 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９ａ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１１ａ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１６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ＦＥＴ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ＩL1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Ｌ3 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ｎ1 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Ｃ2 に充電電流ＩS1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ＶG 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Ｑ1 には電流ＩD が流れはじめる（同図（ｅ）参照）。この電流ＩD 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ＩL1と等しくなり、しだいに増加する（同図（ｂ）参照）。コイル電流ＩL1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 ・ｄＩL1／ｄｔの起電力が発生し、スイッチング素子Ｑ1 のゲート電圧ＶG 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ＩD 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（＝ＩD ・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ＩS3が流れる。この電流ＩS3が流れることでスイッチング素子Ｑ1 のゲート電圧ＶG 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ＩL1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ＶG 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ＩL1並びにコンデンサＣ1 の両端電圧ＶC 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ＶG もコイル電流ＩL1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ＶC2がコンデンサＣ2 の充電電流ＩS1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ＩS3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ＶB が抵抗Ｒ4 における電圧降下（ＩD ・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（ＩD ・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ＩL1並びにコンデンサＣ1 の両端電圧ＶC 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５ａ，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Ｑａ，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Ｖin1 ，Ｖin2 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ＶD1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ＩL 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Ｃｚは放電されてスイッチング素子Ｑａの端子電圧ＶD1が上昇し（同図（ｅ）参照）、スイッチング素子Ｑｂの端子電圧ＶD2は下降する（同図（ｃ）参照）。スイッチング素子Ｑｂの端子電圧ＶD2がゼロに達すると、１次巻線ｎ1 の電流ＩL 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ＶD2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Ｑｂ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ＶD1，ＶD2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ＶL 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Ｑａ，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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0003692643.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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