<!-- markdown-mode-on --> # **概要** 今まで作ったデサルフェータは間違った設計をしているようです。 [元ネタ：Alastair Couper's Report](http://alton-moore.net/graphics/desulfator.pdf?utm_source=chatgpt.com) <figure class="blogcard b-link"><a aria-label="記事詳細へ(別窓で開く)" href="https://syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp/desulfator/desulfator.htm" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><div class="blogcard-content"><div class="blogcard-image bi-link"><div class="blogcard-image-wrapper biw-link"><img alt="バッテリー機能回復装置の製作" height="100" loading="lazy" src="https://capture.heartrails.com/382x200?https://syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp/desulfator/desulfator.htm" width="100" /></div></div><div class="blogcard-text"><p class="blogcard-title bt-link">バッテリー機能回復装置の製作</p><p class="blogcard-description bd-link"></p></div></div><div class="blogcard-footer bf-link">&nbsp;&nbsp;<img alt="ファビコン" height="16" loading="lazy" src="https://www.google.com/s2/favicons?domain=https://syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp/desulfator/desulfator.htm" width="16" />syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp</div></a></figure> <figure class="blogcard b-link"><a aria-label="記事詳細へ(別窓で開く)" href="https://syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp/Battery/Battery2.html" rel="noopener noreferrer" target="_blank"><div class="blogcard-content"><div class="blogcard-image bi-link"><div class="blogcard-image-wrapper biw-link"><img alt="Desulfator" height="100" loading="lazy" src="https://capture.heartrails.com/382x200?https://syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp/Battery/Battery2.html" width="100" /></div></div><div class="blogcard-text"><p class="blogcard-title bt-link">Desulfator</p><p class="blogcard-description bd-link"></p></div></div><div class="blogcard-footer bf-link">&nbsp;&nbsp;<img alt="ファビコン" height="16" loading="lazy" src="https://www.google.com/s2/favicons?domain=https://syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp/Battery/Battery2.html" width="16" />syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp</div></a></figure> <a name="more"></a> ## Alastair Couper's Schematic  この資料は、鉛蓄電池の硫酸鉛結晶化（硫酸鉛化）を電気的に除去するための自作回路とその理論、使用方法について解説している。 ### 概要と背景 * バッテリーの劣化原因の一つである硫酸鉛化を解消し、バッテリーの性能回復を促すための技術と回路設計を紹介。 * 20年前からの経験と研究に基づき、自己製作可能なデ sulfator（硫酸鉛除去装置）を提案。 * 硫酸鉛化は、電池の内部に結晶化し、電気的に無効化された状態を招く。 ### 理論的背景 * 鉛蓄電池には高周波の共振周波数（2～6 MHz）が存在し、これを利用した振動（共鳴）により硫酸鉛を振動させ、再溶解を促進。 * この振動は、硫酸イオンの微細な振動を引き起こし、結晶の破壊と再溶解を促す。 * これにより、硫酸鉛は結晶から液状に戻り、電池の内部抵抗が低下し、性能が向上。 ### 回路の概要と構成 * 12Vおよび24V用の自作硫酸鉛除去回路を紹介。 * 主要な構成は、555タイマーICを用いたパルス発生回路と、MOSFETスイッチング素子、誘導コイル、ダイオード、コンデンサなど。 * パルス周波数は約1kHzで、インダクタを通じて高電圧のパルスをバッテリーに供給。 * 高周波の振動を発生させ、硫酸鉛の結晶を破壊し、再溶解させる仕組み。 ### デサルフェーター回路の詳細 #### 1. 回路の基本構成と目的 このデサルフェーター回路は、スイッチング型DC-DCコンバータの一種で、鉛蓄電池に高電圧パルスを印加することで、サルフェーション（硫酸鉛の結晶化）を除去することを目的としています。特に12Vシステム用のバージョンが図1として示されています。 #### 2. パルス発生の仕組み * 回路の心臓 部は555タイマーIC（U1）で、1kHzのパルス信号を生成します。 * このパルス信号でPチャネルMOSFET（Q1、例：IRF9Z34）をスイッチングし、インダクタ（L1）を介してバッテリーに高電流パルス（最大6A）を送り込みます。 * パルス幅は約50マイクロ秒で、MOSFETがオンになるとC4に蓄えられた電荷がL1を通じて流れ、MOSFETがオフになるとL1のインダクタンスによるエネルギーがダイオード（D1）を通じてバッテリーに戻されます。 #### 3. 回路の動作例 * 動作中はバッテリー端子間に高電圧パルス（最大50V）が発生し、オシロスコープで観測可能です。 * パルスによるイオンの振動が繰り返されることで、結晶化した硫酸鉛が徐々に分解され、再び電解液に溶け出します。 #### 5. 実装と注意点 * 回路はバッテリー端子に並列接続し、約40mAの電流を消費します。 * 逆接続防止機能はないため、極性に注意が必要です。 * ケースはシールドタイプを推奨し、リード線はできるだけ短くします。 * フェライトコアをバッテリーリード線に装着することで、高周波パルスが外部機器に流れるのを防げます。 ### 使用と効果 * 既存のバッテリーに並列に接続し、太陽電池や他の充電源と併用して硫酸鉛化の改善を促進。 * 数週間の継続使用で、バッテリーの内部抵抗低下や比重上昇、電圧安定化が見られる。 * 充電と放電を繰り返すことで、バッテリーの容量回復や性能向上が期待できる。 * 特に長期間放置された車載バッテリーや、劣化したバッテリーの再生に有効。 ### 注意点と実用上のポイント * 回路は逆接や過電圧に注意し、適切な部品選定と安全対策を行う必要がある。 * 高周波の振動により、電磁干渉や火花、ノイズが発生する可能性があるため、ケースはシールドし、短いリード線を使用。 * 効果は遅く、根気よく継続することが重要。 * 効果の兆候は、電圧の低下や比重の上昇、容量の改善。 * 完全に硫酸鉛化したバッテリーや短絡したセルには効果が限定的。 ### 補足と参考情報 * 回路の詳細や部品リスト、調整方法、実験例、注意点を解説。既存の商用デバイスと比較し、コスト効率的な自己製作のメリットを強調。 * 参考資料や関連ウェブサイト、過去のホームパワー記事も紹介。 * この資料は、硫酸鉛化によるバッテリー劣化の改善を目的とした電気的振動技術と、その自作回路の設計・運用法を解説したものである。 ## Lead-Acid Battery Desulfator Parts List 以下は、PDFに記載されている主要部品をMarkdown表に整理し、記事中の説明を基に「役割」を追加したものです。 （部品番号や型番は資料系統により多少差異があります） ([Scribd][1]) | 部品 | 型番・値 | 種類 | 回路内での役割 | | -------------- | ------------------- | ----------- | --------------------------------------------------- | | Q1 | IRF9Z34 | PチャネルMOSFET | パルス電流を高速スイッチングする主力部品。インダクタへ電流を流し、OFF時に高電圧パルスを発生させる。 | | U1 | LM555 / NE555 | タイマIC | 発振回路の中心。MOSFETを周期的にON/OFFする。 | | D1 | GI826CT / MR856 | 高速リカバリダイオード | インダクタの逆起電力を整流し、鋭いパルスをバッテリへ送る。通常ダイオードでは速度不足。 | | D2 | 1N4148 | 小信号ダイオード | 555タイマ周辺の信号制御や保護に使用。 | | L1 | 22uH～220uH 高電流インダクタ | パワーインダクタ | エネルギー蓄積部。MOSFET ON時に磁気エネルギーを蓄え、OFF時に高電圧パルスを生成する。 | | L2 | 1mH チョーク | フェライトチョーク | ノイズ抑制・電流変化制御。電源側への高周波漏れを減らす。 | | C1 | 30uF～100uF 電解コンデンサ | 電源平滑 | 発振回路の電源安定化。 | | C2 | 0.001uF～0.022uF | セラミックコンデンサ | 555タイマの発振周波数決定。 | | C3 | 0.047uF | セラミックコンデンサ | パルス波形形成やノイズ抑制。 | | C4 | 100uF 低ESR電解 | パルス吸収・安定化 | パルス電流の受け皿。記事では「容量不足だと逆極性で破損する可能性」が指摘されている。 | | R1 | 470kΩ～1MΩ | 抵抗 | 555タイマの発振周期設定。 | | R2 | 22kΩ～68kΩ | 抵抗 | 発振デューティ比調整。 | | R3 | 330Ω | 抵抗 | MOSFETゲート電流制限。 | | R4 | 330Ω | 抵抗 | 発振安定化やゲート制御補助。 | | LED | 白色LED | 動作表示 | 発振動作中を表示。 | | PTC Fuse | RXEF110 | リセッタブルヒューズ | 過電流保護。ショート時の破損防止。 | | Terminal Block | 2極端子台 | 接続端子 | バッテリ接続用。 | --- ## 記事で特に重要視されている部品 ### MOSFET（Q1） この回路の心臓部です。 555タイマからの信号で高速スイッチングを行い、 * ON時 → インダクタへ電流蓄積 * OFF時 → 逆起電力発生 を繰り返します。 MOSFETの高速性がパルス品質へ直結します。 --- ### インダクタ（L1） 最重要部品の一つです。 記事では、 * 「できるだけ低抵抗」 * 「高ピーク電流対応」 * 「飽和しにくい」 ことが重要とされています。 MOSFET OFF時に、 V=L\frac{dI}{dt} による高電圧スパイクを発生します。 --- ### 高速リカバリダイオード（D1） 普通の整流ダイオードではなく、 * Fast Recovery * Ultra Fast タイプが推奨されています。 理由は、パルスが非常に高速だからです。 遅いダイオードでは、 * 発熱 * 波形悪化 * 効率低下 が起きます。 --- ### C4（低ESR電解） フォーラムではこの部品が特に問題視されています。 ([All About Circuits][2]) 元回路の容量が小さすぎると、 * 電圧反転 * リップル過大 * 電解コンデンサ破壊 が起こる可能性があると指摘されています。 そのため、 * 200uF以上 * 低ESR * 複数並列 を推奨する人もいます。 --- ## 記事の設計思想 この回路は「充電器」ではありません。 目的は、 * 高周波パルス * 高電圧スパイク * 微小エネルギー衝撃 を鉛蓄電池へ与えることで、硫酸鉛結晶へ機械的・電気的刺激を加えることです。 ([cdn.hackaday.io][3]) 記事では、 &gt; 微細なサンドブラストのようなもの として説明されています。 ([cdn.hackaday.io][3]) [1]: https://www.scribd.com/document/874350262/Parts-List?utm_source=chatgpt.com "Desulfator Circuit Parts List | PDF" [2]: https://forum.allaboutcircuits.com/threads/optimising-modifying-desulfator-design.61257/?utm_source=chatgpt.com "Optimising/Modifying Desulfator Design | All About Circuits" [3]: https://cdn.hackaday.io/files/257411101302944/batt%20desulfator.pdf?utm_source=chatgpt.com "Desulfator Circuit II" # Lead-Acid Battery Desulfator Parts List ## － Alastair Couper回路 + 国内検証記事を統合した再構築版 － Alastair Couper氏のデサルフェータ回路は、世界中の自作デサルフェータの原型となった有名な設計です。 日本では、趣味の工作研究室の記事で詳細な解析・改良・長期評価が行われています。 ([趣味の工作][1]) 特に重要なのは、 * 「高電圧パルス」そのものではなく、 * パルス後に発生する **数MHzのリンギング（減衰振動）** が本体である、という点です。 ([趣味の工作][1]) 記事では、 > 硫酸鉛分子を高周波で揺さぶる という説明が繰り返されています。 ([趣味の工作][2]) --- # 回路の基本原理 MOSFETがONすると、L1へ電流が蓄積されます。 MOSFET OFF時、インダクタ電流は急停止できないため逆起電力が発生します。 V=L\frac{dI}{dt} この瞬間に、 * 数十Vの鋭いスパイク * 数MHzの減衰振動（リンギング） が発生し、それがバッテリーへ加わります。 ([趣味の工作][1]) --- # Parts List（再構築版） | 部品 | 型番・値 | 種類 | Couper回路での役割 | 国内記事での補足・評価 | | -------- | ------------------------ | -------- | ----------------- | ------------------------------------- | | Q1 | IRF9Z34 / 2SK2232 等 | MOSFET | L1へパルス電流を流す高速スイッチ | 立上り速度が重要。高速FET化で波形改善。 ([趣味の工作][1]) | | U1 | NE555 / PIC12F683 | 発振回路 | パルス生成 | PIC化で周波数調整性向上。555でも十分動作。 ([趣味の工作][1]) | | L1 | 220uH 高電流チョーク | パワーインダクタ | エネルギー蓄積＋リンギング発生源 | 最重要部品。小型品は内部抵抗が大きく性能低下。 ([趣味の工作][2]) | | L2 | 数十uH～数百uH | チョークコイル | 発振回路への高周波回り込み防止 | 位置を誤解した作例が多いと指摘。 ([趣味の工作][2]) | | D1 | Fast Recovery / Schottky | 高速ダイオード | パルス電流経路形成 | 寄生容量が高周波通路として働く。 ([趣味の工作][2]) | | D2 | 1N4148 | 小信号ダイオード | 555制御補助 | 保護・波形整形。 | | C1 | 数十uF | 電源平滑 | 発振回路安定化 | 通常の平滑用途。 | | C2/C3 | 0.1uF前後 | 高周波コンデンサ | 発振安定化 | 積層セラミック推奨。 ([趣味の工作][2]) | | C4 | 47uF～100uF Low ESR | 高周波バイパス | リンギングの電流経路 | 「平滑用途ではない」が重要。大容量化を強く批判。 ([趣味の工作][2]) | | R1/R2 | 数十kΩ～数百kΩ | 抵抗 | 周波数設定 | パルス幅・繰返し周波数決定。 | | R3 | 数百Ω | ゲート抵抗 | MOSFET保護 | 発振安定化。 | | LED | 任意 | 表示 | 動作確認 | 発振中表示。 | | PTC Fuse | RXEF110等 | 保護素子 | 過電流保護 | 短絡保護。 | --- # 国内記事で特に強調されている重要ポイント ## 1. 「パルス充電装置」ではない この記事群で最も強調されている点です。 ([趣味の工作][2]) 多くの自作例は、 * 「高電圧パルスで充電する装置」 と誤解しています。 しかしCouper回路の本質は、 * 高周波リンギングを発生させること です。 ([趣味の工作][1]) つまり重要なのは、 * スパイク後の振動周波数 * 減衰波形 * 高周波成分 です。 --- # 2. L1は極めて重要 記事では、小型チョークコイルの使用を強く批判しています。 ([趣味の工作][2]) 理由は内部抵抗。 例えば、 * 小型220uH → 340mΩ * バッテリー内部抵抗 → 10mΩ前後 なら、エネルギーの大半がL1自身の発熱で失われます。 つまり、 * 太い線 * 大型コア * 低DCR が重要になります。 --- # 3. C4を大きくしすぎると逆効果 これは非常に重要な指摘です。 ([趣味の工作][2]) ネット上では、 * 470uF * 1000uF へ増量する作例があります。 しかし記事では、 * それは「パルス充電化」しているだけ * リンギングエネルギーを奪う と説明されています。 C4の役割は、 * 平滑 ではなく、 * 高周波電流の通路 です。 ([趣味の工作][2]) --- # 4. D1の「寄生容量」が重要 非常に興味深い考察です。 ([趣味の工作][2]) 一見すると、 * D1が高周波を遮断している ように見えます。 しかし実際には、 * ダイオード接合容量（数百～1000pF） が存在します。 そのため数MHzでは、 * D1はコンデンサとして振る舞う ため、リンギングが通過できます。 記事では、 * 「Couper設計は非常に巧妙」 と評価しています。 ([趣味の工作][2]) --- # 5. 車載使用の危険性 記事では、 * CAN-BUS * アイサイト * ECU へのノイズ影響を懸念しています。 ([趣味の工作][2]) デサルフェータは本質的に、 * 高周波ノイズ発生器 でもあるため、 * 走行中使用 * ECU接続状態 には慎重姿勢です。 --- # 6. 実験結果 記事では長期実験結果も掲載されています。 ([趣味の工作][1]) 主張されている効果： * セルモータ回転向上 * 内部抵抗低下 * CCA維持 * 長期劣化抑制 など。 特に、 * 数年間能力100%維持 という実験結果が多数掲載されています。 ([趣味の工作][2]) ただし、これは個人実験であり、 * 全条件で再現保証されるものではない 点には注意が必要です。 --- # Couper回路の本当の特徴 多くの人は、 * 「高電圧パルス」 だけを見ています。 しかし記事では、 * リンギング周波数 * 高周波経路 * ESR * インダクタ損失 * 高周波インピーダンス まで解析されています。 ([趣味の工作][2]) つまりこの回路は、 単なる「パルス発生器」ではなく、 * 高周波共振を極小部品で成立させた、 * 非常にアナログ的で巧妙な設計 として再評価されています。 [1]: https://syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp/desulfator/desulfator.htm?utm_source=chatgpt.com "バッテリー機能回復装置の製作" [2]: https://syumi-no-kousaku.sakura.ne.jp/Battery/Battery2.html?utm_source=chatgpt.com "Desulfator" ## 関連リンク<