專利名稱：用于水處理系統(tǒng)的uv燈泡光強(qiáng)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理系統(tǒng)，更具體地說，涉及用于家用式紫外光水處理系統(tǒng)的燈泡光強(qiáng)控制電路。
家用式水處理系統(tǒng)日益受到歡迎-特別是在飲用水不合標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)。一種家用式裝置可以裝在單獨(dú)一只龍頭上，以有選擇地處理流經(jīng)此龍頭的水。處理可以包括過濾、滅菌、或者兩者俱有。
最為有效的水處理系統(tǒng)包括紫外(UV)照射為水流滅菌。一般熟知的是，這種紫外處理會(huì)以極高的可靠程度殺滅細(xì)菌和病毒。有待處理的水按照規(guī)定路線送過一只容器，而在容器之中或附近的UV光源投射UV光線穿過水流。
兩項(xiàng)需要考慮的問題關(guān)聯(lián)到UV光的光強(qiáng)。第一，無論水是正在流動(dòng)的或者已經(jīng)靜滯的，都希望使光線在最佳光強(qiáng)下工作，以獲得最大的“殺滅率”。第二，當(dāng)水流停止時(shí)，希望避免過度的UV光強(qiáng)，以避免過度加熱“靜滯”在處理水箱里面的水。每當(dāng)龍頭在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)比如一夜之內(nèi)不用時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“靜滯現(xiàn)象”。早先的技術(shù)人員對(duì)這些問題已經(jīng)作過處理，改為一只連續(xù)照射的燈泡選定某一單獨(dú)的最佳光強(qiáng)以均衡“殺滅率”和溫度上升這兩個(gè)方面。UV燈泡始終處于最佳光強(qiáng)狀態(tài)，而最初流出龍頭的水得到了良好的處理。當(dāng)水流息止后，最佳UV光強(qiáng)可防止細(xì)菌重新移殖在處理水箱之中。不過，靜滯水的溫度上升是不希望出現(xiàn)的。
前述的問題在本發(fā)明中得到了克服，其中UV光燈泡的光強(qiáng)是憑借除鎮(zhèn)流器之外有選擇地引入某一阻抗到燈泡電路之中以有選擇地控制燈泡光強(qiáng)而加以控制的。水流被檢測(cè)出來時(shí)，附加阻抗就從電路中“卸除”，以至于燈泡以最佳光強(qiáng)工作，以優(yōu)化殺滅率。水流終止時(shí)，附加阻抗就“附加”在電路中，以至于燈泡以減低光強(qiáng)工作，以避免靜滯水中不希望有的溫度升高。
在第一實(shí)施例中，附加阻抗是跨越燈泡燈絲的并聯(lián)RC電路。此RC電路可以利用與RC電路串聯(lián)的開關(guān)接入或脫出燈泡電路。啟動(dòng)之后，電阻器會(huì)耗散電流以減低燈泡光強(qiáng)。電流持續(xù)流經(jīng)燈泡燈絲，使之接近操作溫度并因而延長(zhǎng)燈絲的壽命。電容可以補(bǔ)償鎮(zhèn)流器所造成的電流相移，使系統(tǒng)的功率因數(shù)達(dá)到最大。電壓和電流二者的峰值更為彼此靠近就會(huì)向燈泡傳送更大的功率。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，附加阻抗是與燈具鎮(zhèn)流器串聯(lián)的感抗。此感抗可以利用一只開關(guān)有選擇地引入電路。開關(guān)處于一種位置時(shí)，感抗附加在電路中;開關(guān)處于另一位置時(shí)，感抗從電路中卸除。這一實(shí)施例簡(jiǎn)單而又花費(fèi)不大。
在任何一項(xiàng)實(shí)施例中，此開關(guān)是響應(yīng)于水處理系統(tǒng)中的流量開關(guān)而啟動(dòng)的。水流被檢測(cè)出來時(shí)，附加阻抗發(fā)揮作用使燈泡以充足光強(qiáng)工作。水流終止時(shí)，延遲一段時(shí)間之后開關(guān)啟動(dòng)以減低燈泡光強(qiáng)。
本發(fā)明提供了一種非常有效、簡(jiǎn)單而又成本上合算的電路，用于調(diào)節(jié)UV水處理系統(tǒng)的燈泡光強(qiáng)。
本發(fā)明的這些和其他一些目的、各種優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將在參照最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明和各個(gè)附圖之后，更為充分地被認(rèn)識(shí)和更為容易地被理解。


圖1是可以采用本發(fā)明的UV電源電路的處理裝置的框圖;
圖2是RC分流光強(qiáng)控制電路實(shí)施例的電路示意圖;
圖3是串聯(lián)阻抗光強(qiáng)控制電路實(shí)施例的電路示意圖;
圖4是表明電路從減低光強(qiáng)轉(zhuǎn)換到充足光強(qiáng)之后在大氣中燈泡光強(qiáng)與時(shí)間的關(guān)系圖線。
本發(fā)明利用了一種鮮為人知的并且絕少研究的稱作“初始光強(qiáng)衰減為額定光強(qiáng)”的現(xiàn)象。當(dāng)跨越燈泡燈絲的等離子弧最初發(fā)生或最初達(dá)到較強(qiáng)的激發(fā)狀態(tài)時(shí)，就出現(xiàn)這種現(xiàn)象。緊接躍遷轉(zhuǎn)換之后，由于熱慣性，溫度仍然對(duì)應(yīng)于低態(tài)平衡。一旦溫度升高到輸能或高態(tài)平衡，各項(xiàng)物理規(guī)律就開始發(fā)揮主導(dǎo)作用，導(dǎo)致自行吸收、氣體壓力增大和能級(jí)飽和。這樣就造成光強(qiáng)緩慢地衰減到與如圖4所示的觸發(fā)或躍遷時(shí)刻相比大約為70%的地步。
本發(fā)明通過檢測(cè)水的流動(dòng)使等離子弧從低能狀態(tài)到高能狀態(tài)的轉(zhuǎn)變與水的流動(dòng)同步。當(dāng)水開始流動(dòng)時(shí)，UV燈泡轉(zhuǎn)接到高能狀態(tài)，使其發(fā)射其處于該狀態(tài)的最大光強(qiáng)。由于水起著散熱劑或冷卻劑的作用，它就會(huì)使熱效應(yīng)延緩并起到保持高光強(qiáng)和高殺滅力的作用。最后，溫度將升高或者水流將終止。在用戶使用的情況下，水流將在溫度升高之前終止。各項(xiàng)綜合效益包括曝光時(shí)間減少，以及對(duì)于同樣的殺滅率能夠使用較低瓦數(shù)的燈泡。
Ⅰ.RC分流實(shí)施例本發(fā)明第一實(shí)施例的紫外(UV)電源裝置示于圖2，一般用10標(biāo)示。此裝置包括各個(gè)常用器件電源接頭12，電感鎮(zhèn)流器14，紫外燈泡16，以及啟動(dòng)器電路18。裝置10還包括具有并聯(lián)于燈泡16的RC電路22的光強(qiáng)控制電路20、啟動(dòng)開關(guān)24和由控制器28控制的繼電器26。簡(jiǎn)而言之，控制器28操縱繼電器26以斷開和閉合開關(guān)24。當(dāng)開關(guān)24斷開時(shí)(即在水流動(dòng)時(shí))，電源電路10以通常方式工作，向UV燈泡16提供充足電力。當(dāng)開關(guān)24閉合后(即在水流終止之后的某一予定時(shí)段)，通過RC電路使電流分流以降低燈泡光強(qiáng)。
再來看圖1，圖2中的電源控制裝置可以包括在圖1所示并一般用30標(biāo)示的那種類型的水處理系統(tǒng)之中。在圖1和各個(gè)方框之間所圖示的各段直線連接都是使水流經(jīng)處理系統(tǒng)的流體通路。一般地說，水處理系統(tǒng)連通飲用水源32，并包括閥件34，用于有選擇地或者把水直接通向放水龍頭36，或者通向過濾器和滅菌器38和40。閥件可以是系列號(hào)為07/977，161的共同待決的申請(qǐng)中所說明的那種類型，該申請(qǐng)是1992年11月16日提出的，題名是水嘴轉(zhuǎn)向閥。
在水處理系統(tǒng)30之中，把閥件34置于第一個(gè)手選位置，就可以直接把水送往放水龍頭36。換一種方式，可以把閥件34置于第二個(gè)手選位置，此時(shí)，水則在從36處的龍頭放出之前依次通過過濾器38和滅菌器40。龍頭可以包括兩個(gè)放水口-一個(gè)用于已處理水，第二個(gè)用于未處理水。過濾器38最好是活性碳式過濾器。UV滅菌器包括水箱、容器、或通道，連同紫外(UV)光源一起，用于消毒通過其中的水流。
回到圖2的電源電路10，插頭12或其他電源接頭是常用的一種，要選定得與此電路所連接的配電系統(tǒng)相容。盡管圖示電源接頭是一常見的插頭，此裝置也可以用電線直接接到電源上。
鎮(zhèn)流器14也是常見的一種，鎮(zhèn)流器的阻抗要選定得使通過UV燈泡的電流降低到燈泡在所連接的電源電壓下為之而設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。
UV燈泡16是包括一對(duì)燈絲17a和17b的常見的氣體放電燈泡。燈絲與鎮(zhèn)流器14串聯(lián)。眾所周知，流過燈絲的電流加熱燈絲并供給電子源以形成穿過燈泡內(nèi)部氣體的啟輝電弧。一旦起弧之后，跨越燈泡的電壓就取決于燈泡16的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。通過燈泡的電流隨著鎮(zhèn)流器阻抗的減小而增大。電流的這種增大會(huì)在氣體上激發(fā)更多的原子而降低燈泡的阻抗，從而保持跨越燈泡的電壓基本上不變。
啟動(dòng)器電路18也具有常見的結(jié)構(gòu)，串聯(lián)在燈絲17a和17b之間。
控制電路20在控制器28的控制之下工作，選擇性地使得燈泡在充足光強(qiáng)或減低光強(qiáng)情況下工作。RC電路22-包括電阻器23和并聯(lián)的電容器25-與燈泡16和燈泡燈絲17在電路上是并聯(lián)起來的。開關(guān)24與RC電路22在電路上是串聯(lián)起來的，以便選擇性地把RC電路包括在電源電路10之內(nèi)或把它排除在外。開關(guān)24是在控制器28的控制之下由繼電器26啟動(dòng)的?？刂破?8對(duì)水處理系統(tǒng)30中的常用的流量開關(guān)(未畫出)作出反應(yīng)，此開關(guān)可標(biāo)志出是否水還在流過該系統(tǒng)。
電源電路10以兩種模式之一工作，取決于開關(guān)24是斷開的還是閉合的。當(dāng)控制器28檢測(cè)出水流時(shí)，啟動(dòng)繼電器26，把開關(guān)24斷開。在開關(guān)如此斷開的情況下，RC電路22就在電路上從電源電路10卸掉了。因而，電源電路就以通常的方式工作，電流流過電感器14、燈絲17a和17b，以及啟動(dòng)器電路18。以這種模式工作時(shí)，在燈絲17之中就造成標(biāo)準(zhǔn)的電壓和電流，使燈具在被稱作“充足光強(qiáng)”的狀況下工作。
控制器28可確定什么時(shí)候燈泡光強(qiáng)該當(dāng)減低。按照當(dāng)前的設(shè)計(jì)，燈泡光強(qiáng)是在水流已經(jīng)終止15分鐘之后予以減低的。這種滯后的目的在于在以下三方面達(dá)到所需要的均衡1)完全殺滅截集在UV滅菌器中的水中細(xì)菌和病毒，2)避免不必要地加熱這種“靜滯”水，以及3)保持電流經(jīng)過燈絲以提高鍍敷層壽命。其他的一些準(zhǔn)則也可以用來確定何時(shí)燈泡光強(qiáng)該當(dāng)減低。
當(dāng)燈泡光強(qiáng)該當(dāng)減低時(shí)，控制器28使繼電器26閉合開關(guān)24。開關(guān)的閉合導(dǎo)致RC電路22在電路上連通電源電路10。一部分電路電流就被分流并耗散在RC電路之中，在維持燈絲電流的同時(shí)減低燈泡電流。電阻器23的阻值最好是選定得使燈絲電流是“充足光強(qiáng)”電流的一半。電容器25的電容值要選定得可以補(bǔ)償由鎮(zhèn)流器14造成的相移誤差。RC電路因而是并聯(lián)地附加于燈泡負(fù)效應(yīng)阻抗的一種正效應(yīng)阻抗。
既減低電流又補(bǔ)償由鎮(zhèn)流器14造成的相移誤差，燈泡的溫度就會(huì)降低下來。其次，跨越燈泡的電流和電壓同時(shí)達(dá)到峰值，從而對(duì)應(yīng)某一給定電流向燈泡提供最大的功率。功率因數(shù)的提高既為用戶造成節(jié)省，也為燈泡造成更加有效的電流。
大氣中UV燈泡的光強(qiáng)在時(shí)域中的分布示于圖4。最初，在T＝0處，燈泡被激發(fā)到“充足光強(qiáng)”模態(tài)。最大光強(qiáng)出現(xiàn)在最初的5到10分鐘內(nèi)。光強(qiáng)的隨后下降是由熱量引起的。借助于減低通過燈泡的電流并從而減低在處于“半光強(qiáng)”模態(tài)時(shí)的燈泡光強(qiáng)，在燈泡最初設(shè)入高模態(tài)的時(shí)候獲得光強(qiáng)。這種技術(shù)可向滅菌器內(nèi)的水發(fā)送更多的UV光，同時(shí)降低“靜滯”期間的水溫，造成較大的細(xì)菌/病毒殺滅力，而不需采用較高瓦數(shù)的燈泡。
可以理解，本發(fā)明提供了一種用于減低燈泡光照而不犧牲燈泡壽命的簡(jiǎn)單、有效而又花費(fèi)不多的電路。
Ⅱ.串聯(lián)阻抗實(shí)施例本發(fā)明第二實(shí)施例的UV電源裝置示于圖3，一般用110標(biāo)示。此裝置包括具有一對(duì)燈絲或絲件122的UV燈泡120、鎮(zhèn)流器130和起動(dòng)器電路140。此裝置110還包括電感器152、開關(guān)154、繼電器156和對(duì)流量開關(guān)(未專門畫出)作出反應(yīng)的控制器158。當(dāng)水正在流過處理系統(tǒng)而由控制器158檢測(cè)出來時(shí)，繼電器156被啟動(dòng)，把開關(guān)154置于位置154a。在這種情況下，電流旁路電感器152;而電路110以通常方式工作，驅(qū)動(dòng)UV光源120處于最佳光強(qiáng)狀態(tài)。當(dāng)水停止流動(dòng)而由控制器158檢測(cè)出來時(shí)，繼電器156被啟動(dòng)，把開關(guān)154換接到位置154b，以至于電流流過電感器152。由于加大了整個(gè)電路的阻抗，燈絲電流會(huì)得到降低，這也會(huì)降低燈絲溫度和減低燈泡光強(qiáng);而燈泡達(dá)到低態(tài)。不幸的是，在這種設(shè)計(jì)中電壓與電流相位差很大。這就產(chǎn)生了對(duì)燈泡供能減低的情況。其次，降低了燈絲溫度會(huì)降低燈泡壽命，因?yàn)閺臒艚z脫鍍出來的原子與燈泡中的汞相化合，從而增大了燈泡阻抗。在較佳實(shí)施例中，降低了的電流是充足電流的一半(0.5)。這一比值是在作了大量的關(guān)于維持燈絲壽命長(zhǎng)于石英壽命的實(shí)驗(yàn)工作之后選定的。
上述是關(guān)于本發(fā)明各優(yōu)先實(shí)施例的說明?？梢宰鞒龆喾N多樣的變換和改動(dòng)而不致偏離在所附權(quán)利要求中的本發(fā)明的精神和各主要方面。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)型水凈化裝置，包括水管道、發(fā)射UV光穿過所述管道之中的水的紫外(UV)光燈泡和向所述燈泡供給AC電流的電源電路，其特征在于所述電源電路包括水流開關(guān)裝置，用于標(biāo)志出所述管道之中的水流；以及控制裝置，對(duì)所述水流開關(guān)作出反應(yīng)，用于在水流被檢測(cè)出來時(shí)向所述燈泡供給第一電流，并在水流未被檢測(cè)出來時(shí)向所述燈泡供給第二減低電流；所述控制裝置包括阻抗裝置，用于有選擇地附加阻抗于所述電源電路；所述阻抗裝置包括正效應(yīng)阻抗和開關(guān)裝置，用于有選擇地把所述正效應(yīng)阻抗并聯(lián)于所述燈泡。
2.如權(quán)利要求1中的一種改進(jìn)型水凈化裝置，其中所述正阻抗是電容性的。
3.如權(quán)利要求2中的一種改進(jìn)型水凈化裝置，其中所述正效應(yīng)阻抗包括一組RC電路。
4.一種水凈化裝置，包括盛水裝置，用于盛放水;水流開關(guān)裝置，用于標(biāo)志出水正在流過所述盛水裝置;UV氣體放電光源，配置起來以發(fā)射UV光穿過所述盛水裝置之中的水，所述光源具有一對(duì)燈絲;正效應(yīng)阻抗分流電路，并聯(lián)于所述UV光源的燈絲;啟動(dòng)開關(guān)，電路上串聯(lián)于所述分流電路;以及控制裝置，對(duì)所述水流開關(guān)作出反應(yīng)，用于控制所述啟動(dòng)開關(guān)以閉合所述啟動(dòng)開關(guān)并在需要減低電流時(shí)啟動(dòng)所述分流電路。
5.如權(quán)利要求4的一種水凈化裝置，其中所述分流電路是電容性的。
6.如權(quán)利要求5的一種水凈化裝置，其中所述分流電路包括一組RC電路。
7.如權(quán)利要求4的一種水凈化裝置，還包括一只電感鎮(zhèn)流器，電路上串聯(lián)于所述UV光源。
8.一種用于在其中水受UV光照射的一類水凈化裝置的電路，包括聯(lián)接裝置，用于把所述電路聯(lián)接于AC電源;一UV氣體放電燈泡;一只電感鎮(zhèn)流器，電路上聯(lián)接于所述聯(lián)接裝置與所述燈泡之間;水流開關(guān)裝置，用于標(biāo)志出水正在流過所述凈化裝置;以及控制裝置，電路上聯(lián)接于所述聯(lián)接裝置和所述燈泡并對(duì)所述水流開關(guān)裝置作出反應(yīng)，用于有選擇地向所述燈泡發(fā)送或者第一電流或者第二電流，第二電流小于第一電流;所述控制裝置包括用于提供阻抗的阻抗裝置，以及用于在所述電路中啟動(dòng)所述阻抗裝置的啟動(dòng)開關(guān)裝置;所述阻抗裝置包括并聯(lián)于所述燈泡的分流電路;所述分流電路提供正阻抗。
9.如權(quán)利要求8的一電路，其中所述分流電路是電容性的。
10.如權(quán)利要求9的電路，其中所述分流電路包括一RC電路。
11.如權(quán)利要求8的電路，其中所述阻抗裝置包括串聯(lián)于所述鎮(zhèn)流器的阻抗。
全文摘要
一種用于在水不流過水凈化裝置時(shí)減低流過UV燈泡的電流的控制電路。例I中，電路包括有選擇地并聯(lián)于UV燈泡的RC分流裝置，從而有選擇地附加一個(gè)并聯(lián)于燈泡負(fù)效應(yīng)阻抗的正效應(yīng)阻抗。例II中，電路包括有選擇地串聯(lián)于燈泡鎮(zhèn)流器的一個(gè)阻抗。任一實(shí)施例中，阻抗電路都是響應(yīng)水流開關(guān)而啟動(dòng)的。水流過水凈化裝置時(shí)，阻抗被卸除，以至于充足電流被發(fā)送到燈泡以增大UV光強(qiáng)。水不流過此裝置時(shí)，阻抗被附加上減低電流。
文檔編號(hào)H05B41/36GK1095691SQ9410211
公開日1994年11月30日 申請(qǐng)日期1994年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月11日
發(fā)明者羅納德·C·馬卡姆 申請(qǐng)人:阿姆威公司