具有紫外燈和水流動指示器部件的水處理系統的電鎮流器的製作方法
2023-05-13 18:55:31 1
專利名稱：具有紫外燈和水流動指示器部件的水處理系統的電鎮流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及水處理系統，更具體地說涉及一種用於紫外線家用水處理系統的電子起動器或鎮流器。
背景技術：
家用水處理系統已經廣泛普及了，尤其是在飲用水不理想的地區更是如此。將家用系統或單元安裝在單獨的龍頭上，以便選擇性地處理流過該龍頭的水。處理可能包括過濾、照射或兩者相結合。最有效的水處理系統包括紫外線(UV)照射，對水流進行消毒。眾所周知這樣的UV處理在殺細菌和病毒方面具有極高的可靠性，要處理的水通過容器，以及放置在該容器內的紫外線光源或靠近該容器的紫外線光源，紫外線光穿過該水流。
UV水處理系統的第一個問題涉及紫外燈的強度控制。在確定紫外光強度時至少要考慮三個因素。首先，希望在紫外燈以較高強度工作，使得當水在流動時能達到最大「殺菌率」。第二，當探測水流時，由於將紫外燈強度激發到處理強度時有起動延遲，所以，例如當水流停止時，要求紫外燈不全熄滅。第三，當水流停止時，為了避免「滯留」在該處理室內的水過熱，要求減小燈的瓦特數或功率。
以前的技術人員通過設計燈強度控制電路已經適應於這些考慮，因此能在較高和較低強度下選擇性地啟動紫外燈。在1994年6月28日頒布給Markham的美國專利第5,324,423中描述了這樣一種電路，題目為用於水處理系統的紫外燈強度控制。當水在流動時，通過流量開關進行探測，為了達到想要得到的殺菌率，在高強度下運行紫外燈。當水流停止時，為了避免水過熱和防止該燈熄滅，在較低強度下運行紫外燈。雖然Markham電路在工藝上是明顯先進的，但是它不是沒有缺點。它的感應鎮流器較貴，且效率比所要求的低。而且，該鎮流器比較重並有噪音。
水處理系統的第二個問題是可能會對使用者造成電擊。雖然這種危險性小，但由於系統直接將插頭插入家庭線電壓，在美國線電壓是110伏，而在全世界從100到264伏不等，所以後果可以是嚴重的。
水處理系統的第三個問題是從一國家到另一國家在設計上有變化。正如在上文所提到的，線電壓可以從100伏到264伏不等。另外，線頻率從50赫茲到60赫茲不等。因此，水處理系統的電子組件通常必須改裝與那個國家的線電壓/頻率相適合。這就導致設計、製造、和設備上的問題。
發明內容
上述問題能被本發明提供的具有改進的強度控制和統一的電/電子設計的紫外線水處理系統克服。
本發明提供了一種用於具有紫外燈和水流動指示器部件的水處理系統的電鎮流器，該指示器部件用於指示水通過所述系統的流動情況，所述電鎮流器包括變壓器，具有適於連接到電源上的初級電路和適於連接到燈上的次級電路；連接在所述的變壓器的初級電路和所述的變壓器的次級電路之間的反饋振蕩器；和連接到所述變壓器次級電路的可改變電容的補償器部件，用於給燈提供可選擇的電容補償器，以響應水流量指示器部件。
本發明的第一個方面，一個電子起動器，而不是感應鎮流器，它可以根據水的流動狀況，在二個不同的強度下運行紫外燈。更具體地說，該控制電路包括一個具有初級電路和次級電路的變壓器。在該次級電路和該初級電路之間連接一個反饋振蕩器。另外，該次級電路根據水的流動連接兩個電容中的一個。當未探測到水流流動時，與較低的電容電連接，向該燈提供較小的電流和功率因數。當探測到水流流動時，與較高的電容電連接，在最大強度下啟動該紫外燈。
該第一個方面的優點是很多的。首先，燈絲即使在低強度狀態下也能被激發，然後根據探測的水流流動，迅速再增強。第二，從低強度轉接到高強度實際上是瞬時的。第三，該成本比已有技術的電路要低。第四，運行非常有效。第五，消除了已有技術較重的並有噪音的感應鎮流器。
本發明的第二個方面，紫外燈控制電路被設計得由一個低的、標準的直流電壓來供電，在最佳的實施例中，電壓是12伏。只有與應用的線電壓/頻率相適合的直流電壓轉換器才能用來將當地的線交流電壓轉變成標準的直流電壓。
該第二個方面的優點也是很多的。首先，在該水處理系統內的電子元件可以不必考慮線電壓/頻率而保持相同。只有直流電壓轉換器隨該線電壓/頻率而不同。第二，由此使設計標準化了；製造標準化了；並且減少了設備。第三，嚴重電擊的危險大大降低了。第四，當地標準認可僅對該電壓轉換器是需要的，而對該處理系統本身是不需要的。
本發明的這些和其他目的、優點和特點通過參考最佳實施例和該附圖的詳細敘述將更容易地被了解和理解。
圖1是使用本發明的紫外線電子起動器的水處理系統的方框圖。
圖2是該電子起動器的示意電路圖。
圖3是該水處理系統各實際部件的示意圖。
具體實施例方式
圖2表示的是本發明的紫外線電子起動器，用標號10表示。該系統包括一個功率調節電路12；一個包括鐵芯13的變壓器；一個初級電路14a，和一個次級電路14b；一個反饋振蕩器16；一個電容電路18；和一電壓監視器20。該控制電路10連接到該紫外燈22上，在二個不同強度下起動紫外燈。當水停止流動時，可在較低強度下起動該紫外燈，這樣可防止在滯留的水中溫度不必要的升高，為提供最大的殺菌率，當探測到水流流動時，在比較高的強度下起動該紫外燈22。
回到圖1，在圖1所示類型的水處理系統中包括電子起動器10，用標號30表示。在方框30，32和36之間和內部的連接線是流體流動的連接關係，表示允許水穿過該處理系統30。一般來說，該水處理系統與飲用供水部件32相連，它包括一個閥門34，用於選定管路中的水是直接流入自來水開關36還是流入過濾和消毒單元38和40。該閥門可以是1994年1月18日頒布給Pippel的美國專利第5,279,329題為水龍頭偏流器閥的類型中所述的那種閥門。
在水處理系統30中，水可以通過將該閥門34放在第一手動選擇位置，直接輸送到自來水開關36中。換句話說，該閥門還可能放在第二手動選擇位置。在此處，在水從自來水開關36排放前，使水順序通過過濾器38和消毒單元40。該自來水開關可以排放兩種水，一種是處理過的水，第二種為未處理過的水。該過濾器38優選的為一種活性碳過濾器。該紫外線消毒單元包括一個水槽、容器、或與該紫外線光源22相連的通路，該光源22用於對流過的水進行消毒。圖1所示類型的處理系統通常是本領域普通技術人員公知的那些處理系統。
在該處理系統30內的紫外線單元40接收了來自電壓轉換器41的電能。該電壓轉換器是按普通技術人員公知的常規方法設計的，並具有一般電壓轉換器的結構。該轉換器的具體結構取決於交流線電壓的電壓和頻率。選擇合適的轉換器使交流線電壓轉換成12伏直流電壓，使紫外線單元40通電。這種設計和結構(1)使在系統內的電子元件保持相同，只是轉換器從一個地方換到另一個地方取決於線電壓；(2)對使用者來說減少了嚴重的電擊危險(3)通常只要求轉換器符合當地的電標準；(4)減少了設備；和(5)能夠提供將來的備用電池。
在圖3中從結構上簡單地說明了圖1的各組件。外殼110是一個反頂部件，它將圖1所示的過濾器38和紫外線單元40包在其中。該閥34連接到自來水龍頭或其他供水32上，同時也通過軟管或管路112和114連接到外殼上。水W從排水管36中流出。該電壓轉換器41插入線電壓電源插頭116。電源線118將12伏直流電源連接到系統的電子元件上。在該線118上的插頭120連接到外殼110上。
回到圖2，該功率調節電路12通常是採用常規的功串調節電路，並選擇該功率調節電路12，使該起動器10與12伏直流電源相連，例如與電壓轉換器41相連。更準確地說，線42和43分別連接到12伏電源44和地46上。該信號調節電路12包括一對連接在12伏電源和地之間的二極體50/電容器52。調節後的12伏電壓被命名為55，並經過線51和53在該控制裝置90處傳送到其他組件，例如主電路板(未示出)。二極體48安裝在線51上。在意外的反向電源連接情況下，二極體48和50可防止破壞該電路。
另外，還包括一個正溫度係數(PTC)變阻器54，用於防止該電路10免受過量功率消耗的影響。隨著燈22使用年限的增加，穿過通電或活化燈絲23等離子體柱所要求的電壓增加了。增加的電壓使得從該電源44得到的，並隨後通過該PTC變阻器54的電流更大了。當電流超過設計參數時，接通PTC變阻器，以便保護電源44和電路10。
該升壓變壓器包括鐵芯13，初級電路14a，和次級電路14b和14b』。初級電路14a包括二個抽頭60和62。初級電路14a在抽頭60和62之間是中心抽頭式，12伏電壓55通過該電感線圈56連接到該中心抽頭58上。在抽頭60和62之間連接著電容器63。次級電路14b包括抽頭64，65，66，67和68。在振蕩電路16內有次級電路14b』的一部分，它包括抽頭69和70。
在次級電路14b』和該初級電路14a之間電連接振蕩電路16。在抽頭69和70兩端之間串聯連接一對電阻74和76。電阻78將電阻74和76都連接到地46上。一對電晶體79和80的基極分別連接到電阻74和76上。該電晶體79的集電極連接到抽頭60上，而該電晶體80的集電極連接到抽頭62上，該電晶體79和80的發射極一起都連接到地46上。為了改變振蕩頻率可以調節電容器63和/或電阻器74和76。
振蕩器16是一種推/拉結構的反饋振蕩器。變壓器提供感應反饋。抽頭69和70兩端之間的次級電路14b的電壓用來起動初級電路14a。在最佳實施例中，在高強度狀態，振蕩器在23,200赫茲頻率下起動初級電路，而在低強度狀態，振蕩器在35,700赫茲頻率下起動初級電路。選擇優選頻率使燈管22的效率最佳，同時頻率根據應用情況變化。在高強度狀態下，電流和功率因數都比較高，在低強度狀態中，電流和功率因數都比較低，最好是剛好夠保持該燈絲23之間的等離子體電弧柱被激發。電流可以通過改變電容器96(高型)和電容器98(低型)中的任何一個或兩者而容易地調節。
在抽頭69和地46之間串聯連接著三極體81。該三極體81的基極接收通過電阻71和72的未調節電壓。當系統正常運行時，三極體81不導電，因此不會衝擊振蕩器16。磁簧片開關82在地46和電阻71和72的連接點之間串聯連接。眾所周知，該簧片開關82安裝在水處理系統30上，使得當燈22實際上被遮住時，它閉合，以及當該燈22未被遮住時，它打開。例如，通常該開關安裝得在有或沒有遮住或覆蓋燈22的情況下使該開關動作。如果簧片開關82打開，表示沒有遮蓋，電壓傳送到三極體81的基極；因此三極體使電路16中的振蕩器電晶體81的基極接地。這就導致燈管不發光。這一特徵可防止人眼受到偶然的紫外線輻照而被傷害。
雖然已經敘述了具有電容器補償的反饋變電器振蕩器，但很容易知道許多其他的振蕩器也可以使用。合適的替換物包括反饋變壓器振蕩器，反饋放大器振蕩器，和用集成電路(例如555計時器)，三極體，晶體，或陶瓷諧振器補充的振蕩器。
Markham在1993年1月11日申請的申請號為002,820，題目為「水處理系統紫外線電壓監視器電路」待審查的申請中，已經解釋和描述了電壓監視器電路20。如果燈熄滅，鎮流器熄滅或兩者的功能都正常，只要監視器電路20提供由線84和86所表示的輸出信號就夠了。控制裝置90可以使用該信號以點亮指示燈，聲音警報器，或給使用者提供其他信息。
該控制器90與流量開關92相連。該流量開關可以是已有技術中的一種。本發明的該流量開關簡單地表示水流動或水不流動。也可能使用指示流量的相對值的其他流量開關。
該電容電路18經過線94與控制裝置90相連。該電容電路包括一個較高電容的電容器96，一個較低電容的電容器98，和一個由該調節後電壓驅動的螺線管開關100。該電容器96和98兩者都連接在抽頭66和螺線管100之間。與該繼電器的位置有關，電容器96和98連接在次級電路14b和燈22之間。可以用提供不同電容的其他電容器電路來代替。
該燈22是常規用的燈，該22包括一對燈絲23a和23b。燈絲23a電連接到次級電路的抽頭64和65上；燈絲23b電連接到次級電路的抽頭67和68上。在連接線路中包括電容器102和104，所述連接線路使燈絲能被加熱和被激發，因此當起動器轉到高強度狀態時，它能在較快地提供在高強度狀態下所需的電子。
缺少繼電器100的位置在圖2中解釋了，使得電容器96連接次級電路66和燈22之間。電容器96的高電容在高強度狀態下使燈22工作。這種狀態被選作缺少繼電器的位置，使得即使在控制裝置90或開關92失靈時，也能保證照射所有水，即流動的水和靜止水。
在沒有水流被開關92探測後的固定時間，控制裝置90通過線94啟動螺線管開關100來降低電壓。使得螺線管被啟動到它的異常狀態(低強度狀態)，斷開電容器96，並連接在次級電路14b和燈22之間的電容器98。該較低電容在強度和功率大大地降低的情況下使該燈工作。
因此，本發明提供了一種有效的，簡單的，廉價的電路。用於控制燈的強度和功率，而不降低燈的使用壽命。該電子啟動器不需要較重的和有噪音的感應繼電器和不可靠的啟動器。
上面敘述的是本發明的一個最佳實施例。在不會脫離所附權利要求提出的本發明的精神和重要方向的情況下，可以做各種變更和變化，根據包括該相同原則的專利法的原理可以理解。
權利要求
1.一種用於具有紫外燈和水流動指示器部件的水處理系統的電鎮流器，該指示器部件用於指示水通過所述系統的流動情況，所述電鎮流器包括變壓器，具有適於連接到電源上的初級電路和適於連接到燈上的次級電路；連接在所述的變壓器的初級電路和所述的變壓器的次級電路之間的反饋振蕩器；和連接到所述變壓器次級電路的可改變電容的補償器部件，用於給燈提供可選擇的電容補償器，以響應水流量指示器部件。
2.如權利要求1所述的電子鎮流器，其特徵在於所述的補償器部件包括一對具有較高和較低電容的電容器，和用於可選擇地連接在所述變壓器的次級電路和該燈之間的所述電容器中一個電容器的開關機構。
3.一種如權利要求1所述的電鎮流器，其特徵在於所述的變壓器包括一個中間抽頭式的變壓器。
全文摘要
一種用於具有紫外燈和水流動指示器部件的水處理系統的電鎮流器，該指示器部件用於指示水通過所述系統的流動情況，所述電鎮流器包括變壓器，具有適於連接到電源上的初級電路和適於連接到燈上的次級電路；連接在所述的變壓器的初級電路和所述的變壓器的次級電路之間的反饋振蕩器；和連接到所述變壓器次級電路的可改變電容的補償器部件，用於給燈提供可選擇的電容補償器，以響應水流量指示器部件。本發明的優點是燈絲即使在低強度狀態下也能被激發，然後根據探測的水流流動，迅速再增強；從低強度轉接到高強度實際上是瞬時的；該成本比已有技術的電路要低；運行非常有效；消除了已有技術較重的並有噪音的感應鎮流器。
文檔編號H05B41/36GK1549661SQ200410046510
公開日2004年11月24日 申請日期1996年8月2日 優先權日1995年8月2日
發明者R·C·馬卡姆, R C 馬卡姆 申請人:愛克斯國際商務集團公司