電位治療器

【課題】小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器を提供する。
【解決手段】商用電源の交流電圧から直流高電圧を生成する電圧生成部100を備える電位治療器1であって、電圧生成部100は、商用電源の交流電圧(AC100V)を200Vから300Vの2次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部10と、昇圧トランス部10によって昇圧された2次交流電圧を3段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧(DC1000V程度)を生成する昇圧整流回路部20とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電位治療器に関する。
【背景技術】
【0002】
電位治療器は、電極間、又は電極とアースとの間に高電圧をかけて電界を発生させ、その電界内に人間の体を置くことで治療に用いる医療機器である。このような電位治療器では、治療の目的や症状により、出力電圧の異なる電位治療器が広く利用されている(例えば、特許文献1を参照)。
また、昨今では高電圧の電位治療器が要求され、その電圧は、DC(直流)1000V(ボルト)程度である。このような高電圧(高圧の直流)を商用電源であるAC(交流)100Vから得るには、昇圧トランスを用いて昇圧する方法と、倍電圧整流回路を用いて昇圧する方法(例えば、特許文献2を参照)がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開昭64−58266号公報
【特許文献2】特開平11−76424号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、昇圧トランスを用いて昇圧する方法では、要求される電圧が1000V程度の高電圧(高圧の直流)であるため、昇圧トランスが大型化する。また、1000V程度の高電圧(高圧の直流)を絶縁する必要がある。このため、昇圧トランスの大型化及び高コスト化が問題になる。また、昇圧後に行われる整流にも高耐圧のダイオードを使用する必要がある。このため、昇圧トランスと同様に、ダイオードの大型化及び高コスト化が問題となる。
一方、特許文献2に示される倍電圧整流回路を用いて昇圧する方法では、10段前後の倍電圧整流回路が必要である。このため、この方法では、基板に占める倍電圧整流回路の占有面積が増大してしまうという問題がある。また、使用するコンデンサの数が多くなるとともに、コンデンサにチャージされた電荷による感電事故の危険性も増大する。
【0005】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記問題を解決するために、本発明は、商用電源の交流電圧から直流高電圧を生成する電圧生成部を備える電位治療器であって、前記電圧生成部は、前記商用電源の交流電圧を200Vから300Vの2次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部と、前記2次交流電圧を3段の倍電圧整流により昇圧整流して前記直流高電圧を生成する昇圧整流回路部とを備えることを特徴とする電位治療器である。
【0007】
また、本発明は、上記発明において、前記昇圧整流回路部は、前記2次交流電圧が出力される端子の一端である第1の端子にアノード端子が接続される第1のダイオードと、前記第1のダイオードと同極方向に直列に、前記第1のダイオードに接続される第2のダイオードと、前記第2のダイオードと同極方向に直列に、前記第2のダイオードに接続される第3のダイオードと、前記2次交流電圧が出力される端子の他端である第2の端子と前記第1のダイオードのカソード端子との間に接続される第1のコンデンサと、前記第1の端子と前記第2のダイオードのカソード端子との間に接続される第2のコンデンサと、前記第1のダイオードのカソード端子と前記第3のダイオードのカソード端子との間に接続される第3のコンデンサとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、電位治療器は、商用電源の交流電圧を200Vから300Vの2次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部と、昇圧トランス部の2次交流電圧を3段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧を生成する昇圧整流回路部とを備える。これにより、昇圧トランス部は、200Vから300V程度の電圧(低圧)を絶縁すればよいため、小型化が可能になる。また、整流に使用する部品も低耐圧のものを用いることができる。さらに、3段の倍電圧整流を行うため、使用するコンデンサの数を低減することができる。このため、コンデンサにチャージされた電荷による感電事故の危険性を低減することができる。
結果として、本発明によれば、小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態による電位治療器を示すブロック図である。
【図2】同実施形態における電位治療器の使用例を示す図である。
【図3】同実施形態における電圧生成部の動作を示す波形図である。
【図4】同実施形態における昇圧整流回路部の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態による電位治療器について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態による電位治療器1を示す概略ブロック図である。
この図において、電位治療器1は、電圧生成部100を備える。電位治療器1は、電床マット3と導線4によって接続される。電位治療器1は、交流電源2から電力の供給を受け、直流高電圧(高圧の直流)を生成する。電位治療器1は、生成した直流高電圧(高圧の直流)を出力端子T1に出力する。電位治療器1によって生成された直流高電圧(高圧の直流)は、出力端子T1に接続された導線4を介して電床マット3に供給される。
【0011】
また、この図において、交流電源2は、AC(交流)100Vの商用電源を示す。また、電床マット3は、人体を電位治療する際に、電界を発生させて人体に電位をかける導体5を内部に備える。導体5は、人体と直接接触しないように絶縁体で覆われている。
なお、本実施形態の説明において、ACで示される電圧は全て実効値として説明する。
【0012】
電圧生成部100は、交流電源2と接続され、商用電源の交流電圧(AC100V)から直流高電圧(例えば、DC(直流)1000V程度)を生成する。
電圧生成部100は、昇圧トランス部10及び昇圧整流回路部20を備える。
【0013】
昇圧トランス部10は、1次側コイルに供給される商用電源の交流電圧AC100Vを、200Vから300Vの2次交流電圧に昇圧して、2次側コイルから昇圧整流回路部20に供給する。すなわち、昇圧トランス部10は、商用電源の交流電圧(AC100V)を200Vから300Vの2次交流電圧に昇圧する。つまり、昇圧トランス部10は、2倍から3倍の昇圧を行う。
昇圧トランス部10の出力端子の一端(第1の端子)は、ノードN1に接続され、出力端子の他端(第2の端子)は、ノードN2に接続される。また、ノードN2は、電位治療器1の接地端子T2に接続される。なお、接地端子T2は、接地されて使用される。
【0014】
昇圧整流回路部20は、昇圧トランス部10から供給される2次交流電圧を3段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧(例えば、DC1000V程度)を生成する。昇圧整流回路部20は、生成した直流高電圧(高圧の直流)を導線4を介して電床マット3に供給する。つまり、昇圧トランス部10から供給される2次交流電圧を整流して、3倍昇圧して電床マット3に供給する。
【0015】
また、昇圧整流回路部20は、ダイオード(21、22、23)及びコンデンサ(24、25、26)を備える。
ダイオード21(第1のダイオード)は、アノード端子がノードN1と接続され、カソード端子がノードN3に接続される。なお、ノードN1は、昇圧トランス部10の出力端子の一端(第1の端子)に接続される。つまり、ダイオード21(第1のダイオード)は、2次交流電圧を出力する出力端子の一端(第1の端子)にアノード端子が接続される。
【0016】
ダイオード22(第2のダイオード)は、アノード端子がノードN3と接続され、カソード端子がノードN4に接続される。ダイオード22(第2のダイオード)は、ダイオード21(第1のダイオード)と同極方向に直列に接続される。
ダイオード23(第3のダイオード)は、アノード端子がノードN4と接続され、カソード端子がノードN5に接続される。ダイオード23(第3のダイオード)は、ダイオード22(第2のダイオード)と同極方向に直列に接続される。
つまり、ダイオード(21、22、23)は、3つのダイオードが同極方向に直列に接続される。なお、ノードN5は、電位治療器1の出力端子T1に接続される。
【0017】
コンデンサ24は、ノードN2とノードN3との間に接続される。なお、ノードN2は、昇圧トランス部10の出力端子の他端(第2の端子)に接続される。つまり、コンデンサ24は、2次交流電圧を出力する出力端子の他端である第2の端子とダイオード21(第1のダイオード)のカソード端子との間に接続される。
【0018】
コンデンサ25は、ノードN1とノードN4との間に接続される。なお、ノードN1は、昇圧トランス部10の出力端子の一端(第1の端子)に接続される。つまり、コンデンサ25は、2次交流電圧を出力する出力端子の一端である第1の端子とダイオード22(第2のダイオード)のカソード端子との間に接続される。
【0019】
コンデンサ26は、ノードN3とノードN5との間に接続される。なお、ノードN3は、ダイオード21(第1のダイオード)のカソード端子と接続される。つまり、コンデンサ26は、ダイオード21(第1のダイオード)のカソード端子とダイオード23(第3のダイオード)のカソード端子との間に接続される。
【0020】
ダイオード21とコンデンサ24との組、ダイオード22とコンデンサ25との組、及びダイオード23とコンデンサ26との組が3段の倍電圧整流回路として機能する。また、ダイオード21とコンデンサ24との組は、半波整流回路として機能する。
【0021】
次に、本実施形態による電位治療器1の動作について説明する。
図2は、実施形態における電位治療器1の使用例を示す図である。
この図において、電位治療器1の出力端子T1と電床マット3とが導線4によって接続される。また、人体6が、電床マット3の上に乗り、人体6は、アース電極7を介して接地端子T2に接続される。
電位治療器1は、出力端子T1と接地端子T2との間に直流高電圧(例えば、DC1000V程度)を出力し、電床マット3と人体6との間に電位差を生じさせることで電界を発生させる。電位治療器1は、その電界内に人体6を置くことで治療(電位治療)に用いられる。
【0022】
次に、電位治療器1の電圧生成部100の動作について説明する。
図3は、本実施形態における電圧生成部100の動作を示す波形図である。
この図において、横軸は、時間tを示し、縦軸は、電圧を示す。なお、図3(a)から図3(e)の横軸は、全て共通のタイムスケールである。
【0023】
図3(a)は、交流電源2から昇圧トランス部10に供給される交流電圧波形を示す。この図において、実効値100Vの交流電圧が、昇圧トランス部10の1次側コイルに供給されるため、その交流電圧波形の振幅は、約141Vである。
【0024】
図3(b)は、昇圧トランス部10から出力される交流電圧波形を示す。この図において、振幅V1の交流電圧が、昇圧トランス部10の2次交流電圧として出力される。例えば、昇圧トランス部10がAC100Vから実効値250Vに昇圧する昇圧トランスである場合、振幅V1は、約353Vである。つまり、昇圧トランス部10は、AC100Vを2.5倍の交流電圧に昇圧する。
【0025】
図3(c)は、昇圧整流回路部20のノードN3における電圧波形を示す。この図において、ノードN3における電圧は、電圧V2を示す。電圧V2は、ダイオード21とコンデンサ24とによって2次交流電圧が半波整流され、図3(b)の振幅V1とほぼ等しい値になる。例えば、図3(b)の振幅V1が、約353Vである場合、電圧V2は、約353Vである。
【0026】
図3(d)は、昇圧整流回路部20のノードN4における電圧波形を示す。この図において、ノードN4における平均電圧は、電圧V3を示す。この電圧波形は、平均電圧V3を中心とした振幅V1の交流信号が重畳された波形である。また、電圧V3は、ノードN3における電圧V2の約2倍である。例えば、図3(b)の振幅V1が、約353Vである場合、電圧V3は、電圧V2の2倍にあたる約706Vである。
【0027】
図3(e)は、昇圧整流回路部20のノードN5における電圧波形を示す。この図において、ノードN5における電圧は、電圧V4を示す。電圧V4は、ノードN3における電圧V2の約3倍である。例えば、図3(b)の振幅V1が、約353Vである場合、電圧V4は、電圧V2の3倍にあたる約1059Vである。
これにより、電圧生成部100によって、商用電源の交流電圧(AC100V)から直流高電圧(DC1000V程度)が生成される。
【0028】
次に、昇圧整流回路部20の動作について詳細に説明する。
図4は、本実施形態における昇圧整流回路部20の動作を示す図である。昇圧整流回路部20は、3段の倍電圧整流により昇圧トランス部10の2次交流電圧を整流して約3倍に昇圧する。
【0029】
図4(a)は、ノードN1とノードN2との間に、ノードN2の電位よりノードN1の電位が高い電圧(V1)が昇圧トランス部10より供給された状態を示す。
この図において、まず、ノードN1からダイオード21を通じてコンデンサ24に電流が流れる。これにより、コンデンサ24が充電される。コンデンサ24に充電される電圧は、電圧V1である。
【0030】
次に、昇圧整流回路部20は、図4(b)の状態に進む。図4(b)は、ノードN1とノードN2との間に、ノードN2の電位よりノードN1の電位が低い電圧(−V1)が昇圧トランス部10より供給された状態を示す。
この図において、ノードN2からダイオード22を通じてコンデンサ25に電流が流れる。ノードN2からの電圧V1とコンデンサ24に充電された電圧V1とが直列に加算され、コンデンサ25に充電される。これにより、コンデンサ25は、電圧(2×V1)に充電される。
【0031】
次に、昇圧整流回路部20は、図4(c)の状態に進む。図4(c)は、再びノードN1とノードN2との間に、ノードN2の電位よりノードN1の電位が高い電圧(V1)が昇圧トランス部10より供給された状態を示す。
この図において、ノードN1からダイオード23を通じてコンデンサ26に電流が流れる。この際に、ノードN1からの電圧V1とコンデンサ25に充電された電圧(2×V1)が加算され、コンデンサ26とコンデンサ24との直列回路に充電される。これにより、コンデンサ24は、電圧V1に充電され、コンデンサ26は、電圧(2×V1)に充電される。ここで、ノードN2を基準としたノードN5の電圧は、電圧(3×V1)である。
【0032】
この後、図4(b)の状態と図4(c)の状態とが繰り返されることにより、昇圧整流回路部20は、昇圧トランス部10から供給される電圧V1を3倍昇圧した直流電圧(3×V1)を生成する。
【0033】
以上のように、電位治療器1では、昇圧トランス部10が、商用電源の交流電圧(AC100V)を200Vから300Vの2次交流電圧に昇圧する。昇圧整流回路部20が、昇圧トランス部10の2次交流電圧を3段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧(DC1000V程度)を生成する。これにより、昇圧トランス部10は、1000V程度の高耐圧を必要としなくてよい。昇圧トランス部10は、200Vから300V程度の電圧(低圧)を絶縁すればよいため、小型化が可能になる。また、整流に使用するダイオード(21、22、23)も低耐圧のものを用いることができる。
【0034】
また、昇圧整流回路部20は、3段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧(DC1000V程度)を生成する。このため、電位治療器1では、基板に占める倍電圧整流回路の占有面積を低減することができる。
さらに、3段の倍電圧整流を行うため、使用するコンデンサ(24、25、26)は、3個である。これにより、使用するコンデンサの数を低減することができる。このため、コンデンサにチャージされた電荷による感電事故の危険性を低減することができる。
結果として、本発明によれば、小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器1を提供することができる。
【0035】
また、200Vから300Vの電圧範囲の昇圧トランスは、様々な装置において広く使用される電圧範囲に相当する。このため、昇圧トランス部10は、低価格で入手することができる。また、200Vから300Vの電圧(低圧)を整流するため、昇圧整流回路部20は、昇圧トランスを用いて1000V程度(高圧)に昇圧する場合に比べて、耐圧の低いダイオードを使用することができる。よって、電位治療器1は、製造コストを低減することができる。
【0036】
なお、本発明の実施形態によれば、商用電源の交流電圧から直流高電圧(高圧の直流)を生成する電圧生成部100を備える電位治療器1であって、電圧生成部100は、商用電源の交流電圧(AC100V)を200Vから300Vの2次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部10と、昇圧トランス部10によって昇圧された2次交流電圧を3段の倍電圧整流により昇圧整流して直流高電圧(DC1000V程度)を生成する昇圧整流回路部20とを備える。
これにより、小型軽量、且つ、安全性の高い電位治療器1を提供することができる。
【0037】
また、昇圧整流回路部20は、2次交流電圧が出力される端子の一端である第1の端子にアノード端子が接続されるダイオード21(第1のダイオード)と、ダイオード21(第1のダイオード)と同極方向に直列に、ダイオード21(第1のダイオード)に接続されるダイオード22(第2のダイオード)と、ダイオード22(第2のダイオード)と同極方向に直列に、ダイオード22(第2のダイオード)に接続されるダイオード23(第3のダイオード)と、2次交流電圧が出力される端子の他端である第2の端子とダイオード21(第1のダイオード)のカソード端子との間に接続されるコンデンサ24(第1のコンデンサ)と、第1の端子とダイオード22(第2のダイオード)のカソード端子との間に接続されるコンデンサ25(第2のコンデンサ)と、ダイオード21(第1のダイオード)のカソード端子とダイオード23(第3のダイオード)のカソード端子との間に接続されるコンデンサ26(第3のコンデンサ)とを備える。
【0038】
これにより、3個のダイオード(21、22、23)と3個のコンデンサ(24、25、26)を用いて3倍電圧整流を行うことができる。コンデンサの数を低減できるため、コンデンサにチャージされた電荷による感電事故を低減することができる。
【0039】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。上記の実施形態において、電位治療器1は、人体6にアース電極7を接続させて使用する形態を説明したが、アース電極7を用いずに使用する形態でもよい。また、電位治療器1は、直流又は交流を選択して電床マット3に供給することが可能な形態でもよい。
また、電位治療器1は、電床マット3に電熱線を備え、電位治療の他に温熱治療を併用できる形態でもよい。これにより、血行を促して疲労回復効果を高め、電位治療による効果を向上させることができる。
【符号の説明】
【0040】
1 電位治療器
2 交流電源
3 電床マット
4 導線
5 導体
6 人体
7 アース電極
10 昇圧トランス部
20 昇圧整流回路部
21、22、23 ダイオード
24、25、26 コンデンサ
100 電圧生成部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
商用電源の交流電圧から直流高電圧を生成する電圧生成部を備える電位治療器であって、
前記電圧生成部は、
前記商用電源の交流電圧を200Vから300Vの2次交流電圧に昇圧する昇圧トランス部と、
前記2次交流電圧を3段の倍電圧整流により昇圧整流して前記直流高電圧を生成する昇圧整流回路部と
を備えることを特徴とする電位治療器。
【請求項2】
前記昇圧整流回路部は、
前記2次交流電圧が出力される端子の一端である第1の端子にアノード端子が接続される第1のダイオードと、
前記第1のダイオードと同極方向に直列に、前記第1のダイオードに接続される第2のダイオードと、
前記第2のダイオードと同極方向に直列に、前記第2のダイオードに接続される第3のダイオードと、
前記2次交流電圧が出力される端子の他端である第2の端子と前記第1のダイオードのカソード端子との間に接続される第1のコンデンサと、
前記第1の端子と前記第2のダイオードのカソード端子との間に接続される第2のコンデンサと、
前記第1のダイオードのカソード端子と前記第3のダイオードのカソード端子との間に接続される第3のコンデンサと
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電位治療器。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−24244(P2012−24244A)
【公開日】平成24年2月9日(2012.2.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−164784(P2010−164784)
【出願日】平成22年7月22日(2010.7.22)
【出願人】(591032518)伊藤超短波株式会社 (68)
【Fターム(参考)】