專利名稱：水處理系統(tǒng)紫外燈的電壓轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理系統(tǒng)，更具體地說涉及一種用于紫外線家用水處理系統(tǒng)的電子起動(dòng)器或鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
家用水處理系統(tǒng)已經(jīng)廣泛普及了，尤其是在飲用水不理想的地區(qū)更是如此。將家用系統(tǒng)或單元安裝在單獨(dú)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(jié)合。最有效的水處理系統(tǒng)包括紫外線(UV)照射，對(duì)水流進(jìn)行消毒。眾所周知這樣的UV處理在殺細(xì)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(nèi)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(tǒng)的第一個(gè)問題涉及紫外燈的強(qiáng)度控制。在確定紫外光強(qiáng)度時(shí)至少要考慮三個(gè)因素。首先，希望在紫外燈以較高強(qiáng)度工作，使得當(dāng)水在流動(dòng)時(shí)能達(dá)到最大“殺菌率”。第二，當(dāng)探測水流時(shí)，由于將紫外燈強(qiáng)度激發(fā)到處理強(qiáng)度時(shí)有起動(dòng)延遲，所以，例如當(dāng)水流停止時(shí)，要求紫外燈不全熄滅。第三，當(dāng)水流停止時(shí)，為了避免“滯留”在該處理室內(nèi)的水過熱，要求減小燈的瓦特?cái)?shù)或功率。
以前的技術(shù)人員通過設(shè)計(jì)燈強(qiáng)度控制電路已經(jīng)適應(yīng)于這些考慮，因此能在較高和較低強(qiáng)度下選擇性地啟動(dòng)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，題目為用于水處理系統(tǒng)的紫外燈強(qiáng)度控制。當(dāng)水在流動(dòng)時(shí)，通過流量開關(guān)進(jìn)行探測，為了達(dá)到想要得到的殺菌率，在高強(qiáng)度下運(yùn)行紫外燈。當(dāng)水流停止時(shí)，為了避免水過熱和防止該燈熄滅，在較低強(qiáng)度下運(yùn)行紫外燈。雖然Markham電路在工藝上是明顯先進(jìn)的，但是它不是沒有缺點(diǎn)。它的感應(yīng)鎮(zhèn)流器較貴，且效率比所要求的低。而且，該鎮(zhèn)流器比較重并有噪音。
水處理系統(tǒng)的第二個(gè)問題是可能會(huì)對(duì)使用者造成電擊。雖然這種危險(xiǎn)性小，但由于系統(tǒng)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，所以后果可以是嚴(yán)重的。
水處理系統(tǒng)的第三個(gè)問題是從一國家到另一國家在設(shè)計(jì)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(tǒng)的電子組件通常必須改裝與那個(gè)國家的線電壓/頻率相適合。這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)、制造、和設(shè)備上的問題。

發(fā)明內(nèi)容
上述問題能被本發(fā)明提供的具有改進(jìn)的強(qiáng)度控制和統(tǒng)一的電/電子設(shè)計(jì)的紫外線水處理系統(tǒng)克服。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種適于由交流電電線電壓供電的水處理系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括一個(gè)紫外燈；一個(gè)用于將電供給所述燈的控制電路，所述控制電路適于在比該線電壓低的電壓下運(yùn)行；以及一個(gè)用于將該交流線電壓轉(zhuǎn)變成較低電壓的電壓轉(zhuǎn)換器。
該水處理系統(tǒng)，還包括一個(gè)外殼，所述燈和所述控制電路被安裝在所述外殼內(nèi)，所述電壓轉(zhuǎn)換器位于所述外殼的外面。
本發(fā)明還提供了一種水處理系統(tǒng)包括一個(gè)外殼；一個(gè)在所述外殼內(nèi)的紫外燈，用于照射穿過所述外殼流動(dòng)的水；一個(gè)在所述外殼內(nèi)的控制電路，用于控制加到所述燈的電能，所述控制電路被設(shè)計(jì)得由電壓來供電；以及一個(gè)與所述外殼分開的電壓轉(zhuǎn)換器，用于將交流線電壓轉(zhuǎn)換成由所述控制電路所要求的電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換器包括用于將所述轉(zhuǎn)換器通過外殼連接到控制電路上的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的第一個(gè)方面，一個(gè)電子起動(dòng)器，而不是感應(yīng)鎮(zhèn)流器，它可以根據(jù)水的流動(dòng)狀況，在二個(gè)不同的強(qiáng)度下運(yùn)行紫外燈。更具體地說，該控制電路包括一個(gè)具有初級(jí)電路和次級(jí)電路的變壓器。在該次級(jí)電路和該初級(jí)電路之間連接一個(gè)反饋振蕩器。另外，該次級(jí)電路根據(jù)水的流動(dòng)連接兩個(gè)電容中的一個(gè)。當(dāng)未探測到水流流動(dòng)時(shí)，與較低的電容電連接，向該燈提供較小的電流和功率因數(shù)。當(dāng)探測到水流流動(dòng)時(shí)，與較高的電容電連接，在最大強(qiáng)度下啟動(dòng)該紫外燈。
該第一個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)是很多的。首先，燈絲即使在低強(qiáng)度狀態(tài)下也能被激發(fā)，然后根據(jù)探測的水流流動(dòng)，迅速再增強(qiáng)。第二，從低強(qiáng)度轉(zhuǎn)接到高強(qiáng)度實(shí)際上是瞬時(shí)的。第三，該成本比已有技術(shù)的電路要低。第四，運(yùn)行非常有效。第五，消除了已有技術(shù)較重的并有噪音的20感應(yīng)鎮(zhèn)流器。
本發(fā)明的第二個(gè)方面，紫外燈控制電路被設(shè)計(jì)得由一個(gè)低的、標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓來供電，在最佳的實(shí)施例中，電壓是12伏。只有與應(yīng)用的線電壓/頻率相適合的直流電壓轉(zhuǎn)換器才能用來將當(dāng)?shù)氐木€交流電壓轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓。該第二個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)也是很多的。首先，在該水處理系統(tǒng)內(nèi)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(zhuǎn)換器隨該線電壓/頻率而不同。第二，由此使設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化了；制造標(biāo)準(zhǔn)化了；并且減少了設(shè)備。第三，嚴(yán)重電擊的危險(xiǎn)大大降低了。第四，當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)認(rèn)可僅對(duì)該電壓轉(zhuǎn)換器是需要的，而對(duì)該處理系統(tǒng)本身是不需要的。
本發(fā)明的這些和其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)通過參考最佳實(shí)施例和該附圖的詳細(xì)敘述將更容易地被了解和理解。


圖1是使用本發(fā)明的紫外線電子起動(dòng)器的水處理系統(tǒng)的方框圖；圖2是該電子起動(dòng)器的示意電路圖；圖3是該水處理系統(tǒng)各實(shí)際部件的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖2表示的是本發(fā)明的紫外線電子起動(dòng)器，用標(biāo)號(hào)10表示。該系統(tǒng)包括一個(gè)功率調(diào)節(jié)電路12；一個(gè)包括鐵芯13的變壓器；一個(gè)初級(jí)電路14a，和一個(gè)次級(jí)電路14b；一個(gè)反饋振蕩器16；一個(gè)電容電路18；和一電壓監(jiān)視器20。該控制電路10連接到該紫外燈22上，在二個(gè)不同強(qiáng)度下起動(dòng)紫外燈。當(dāng)水停止流動(dòng)時(shí)，可在較低強(qiáng)度下起動(dòng)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(dāng)探測到水流流動(dòng)時(shí)，在比較高的強(qiáng)度下起動(dòng)該紫外燈22。
回到圖1，在圖1所示類型的水處理系統(tǒng)中包括電子起動(dòng)器10，用標(biāo)號(hào)30表示。在方框30，32和36之間和內(nèi)部的連接線是流體流動(dòng)的連接關(guān)系，表示允許水穿過該處理系統(tǒng)30。一般來說，該水處理系統(tǒng)與飲用供水部件32相連，它包括一個(gè)閥門34，用于選定管路中的水是直接流入自來水開關(guān)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(tǒng)30中，水可以通過將該閥門34放在第一手動(dòng)選擇位置，直接輸送到自來水開關(guān)36中。換句話說，該閥門還可能放在第二手動(dòng)選擇位置。在此處，在水從自來水開關(guān)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(guān)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(yōu)選的為一種活性碳過濾器。該紫外線消毒單元包括一個(gè)水槽、容器、或與該紫外線光源22相連的通路，該光源22用于對(duì)流過的水進(jìn)行消毒。圖1所示類型的處理系統(tǒng)通常是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的那些處理系統(tǒng)。
在該處理系統(tǒng)30內(nèi)的紫外線單元40接收了來自電壓轉(zhuǎn)換器41的電能。該電壓轉(zhuǎn)換器是按普通技術(shù)人員公知的常規(guī)方法設(shè)計(jì)的，并具有一般電壓轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。該轉(zhuǎn)換器的具體結(jié)構(gòu)取決于交流線電壓的電壓和頻率。選擇合適的轉(zhuǎn)換器使交流線電壓轉(zhuǎn)換成12伏直流電壓，使紫外線單元40通電。這種設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)(1)使在系統(tǒng)內(nèi)的電子元件保持相同，只是轉(zhuǎn)換器從一個(gè)地方換到另一個(gè)地方取決于線電壓；(2)對(duì)使用者來說減少了嚴(yán)重的電擊危險(xiǎn)(3)通常只要求轉(zhuǎn)換器符合當(dāng)?shù)氐碾姌?biāo)準(zhǔn)；(4)減少了設(shè)備；和(5)能夠提供將來的備用電池。
在圖3中從結(jié)構(gòu)上簡單地說明了圖1的各組件。外殼110是一個(gè)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(shí)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(zhuǎn)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(tǒng)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(diào)節(jié)電路12通常是采用常規(guī)的功串調(diào)節(jié)電路，并選擇該功率調(diào)節(jié)電路12，使該起動(dòng)器10與12伏直流電源相連，例如與電壓轉(zhuǎn)換器41相連。更準(zhǔn)確地說，線42和43分別連接到12伏電源44和地46上。該信號(hào)調(diào)節(jié)電路12包括一對(duì)連接在12伏電源和地之間的二極管50/電容器52。調(diào)節(jié)后的12伏電壓被命名為55，并經(jīng)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)。二極管48安裝在線51上。在意外的反向電源連接情況下，二極管48和50可防止破壞該電路。
另外，還包括一個(gè)正溫度系數(shù)(PTC)變阻器54，用于防止該電路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，并隨后通過該P(yáng)TC變阻器54的電流更大了。當(dāng)電流超過設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，接通PTC變阻器，以便保護(hù)電源44和電路10。
該升壓變壓器包括鐵芯13，初級(jí)電路14a，和次級(jí)電路14b和14b’。初級(jí)電路14a包括二個(gè)抽頭60和62。初級(jí)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(jí)電路14b包括抽頭64，65，66，67和68。在振蕩電路16內(nèi)有次級(jí)電路14b’的一部分，它包括抽頭69和70。
在次級(jí)電路14b’和該初級(jí)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(lián)連接一對(duì)電阻74和76。電阻78將電阻74和76都連接到地46上。一對(duì)晶體管79和80的基極分別連接到電阻74和76上。該晶體管79的集電極連接到抽頭60上，而該晶體管80的集電極連接到抽頭62上，該晶體管79和80的發(fā)射極一起都連接到地46上。為了改變振蕩頻率可以調(diào)節(jié)電容器63和/或電阻器74和76。
振蕩器16是一種推/拉結(jié)構(gòu)的反饋振蕩器。變壓器提供感應(yīng)反饋。抽頭69和70兩端之間的次級(jí)電路14b的電壓用來起動(dòng)初級(jí)電路14a。在最佳實(shí)施例中，在高強(qiáng)度狀態(tài)，振蕩器在23，200赫茲頻率下起動(dòng)初級(jí)電路，而在低強(qiáng)度狀態(tài)，振蕩器在35，700赫茲頻率下起動(dòng)初級(jí)電路。選擇優(yōu)選頻率使燈管22的效率最佳，同時(shí)頻率根據(jù)應(yīng)用情況變化。在高強(qiáng)度狀態(tài)下，電流和功率因數(shù)都比較高，在低強(qiáng)度狀態(tài)中，電流和功率因數(shù)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(fā)。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(gè)或兩者而容易地調(diào)節(jié)。
在抽頭69和地46之間串聯(lián)連接著三極管81。該三極管81的基極接收通過電阻71和72的未調(diào)節(jié)電壓。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三極管81不導(dǎo)電，因此不會(huì)沖擊振蕩器16。磁簧片開關(guān)82在地46和電阻71和72的連接點(diǎn)之間串聯(lián)連接。眾所周知，該簧片開關(guān)82安裝在水處理系統(tǒng)30上，使得當(dāng)燈22實(shí)際上被遮住時(shí)，它閉合，以及當(dāng)該燈22未被遮住時(shí)，它打開。例如，通常該開關(guān)安裝得在有或沒有遮住或覆蓋燈22的情況下使該開關(guān)動(dòng)作。如果簧片開關(guān)82打開，表示沒有遮蓋，電壓傳送到三極管81的基極；因此三極管使電路16中的振蕩器晶體管81的基極接地。這就導(dǎo)致燈管不發(fā)光。這一特征可防止人眼受到偶然的紫外線輻照而被傷害。
雖然已經(jīng)敘述了具有電容器補(bǔ)償?shù)姆答佔(zhàn)冸娖髡袷幤?，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?zhàn)儔浩髡袷幤?，反饋放大器振蕩器，和用集成電?例如555計(jì)時(shí)器)，三極管，晶體，或陶瓷諧振器補(bǔ)充的振蕩器。
Markham在1993年1月11日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?02,820，題目為“水處理系統(tǒng)紫外線電壓監(jiān)視器電路”待審查的申請(qǐng)中，已經(jīng)解釋和描述了電壓監(jiān)視器電路20。如果燈熄滅，鎮(zhèn)流器熄滅或兩者的功能都正常，只要監(jiān)視器電路20提供由線84和86所表示的輸出信號(hào)就夠了?？刂蒲b置90可以使用該信號(hào)以點(diǎn)亮指示燈，聲音警報(bào)器，或給使用者提供其他信息。
該控制器90與流量開關(guān)92相連。該流量開關(guān)可以是已有技術(shù)中的一種。本發(fā)明的該流量開關(guān)簡單地表示水流動(dòng)或水不流動(dòng)。也可能使用指示流量的相對(duì)值的其他流量開關(guān)。
該電容電路18經(jīng)過線94與控制裝置90相連。該電容電路包括一個(gè)較高電容的電容器96，一個(gè)較低電容的電容器98，和一個(gè)由該調(diào)節(jié)后電壓驅(qū)動(dòng)的螺線管開關(guān)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(guān)，電容器96和98連接在次級(jí)電路14b和燈22之間?？梢杂锰峁┎煌娙莸钠渌娙萜麟娐穪泶?。
該燈22是常規(guī)用的燈，該22包括一對(duì)燈絲23a和23b。燈絲23a電連接到次級(jí)電路的抽頭64和65上；燈絲23b電連接到次級(jí)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(fā)，因此當(dāng)起動(dòng)器轉(zhuǎn)到高強(qiáng)度狀態(tài)時(shí)，它能在較快地提供在高強(qiáng)度狀態(tài)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(jí)電路66和燈22之間。電容器96的高電容在高強(qiáng)度狀態(tài)下使燈22工作。這種狀態(tài)被選作缺少繼電器的位置，使得即使在控制裝置90或開關(guān)92失靈時(shí)，也能保證照射所有水，即流動(dòng)的水和靜止水。
在沒有水流被開關(guān)92探測后的固定時(shí)間，控制裝置90通過線94啟動(dòng)螺線管開關(guān)100來降低電壓。使得螺線管被啟動(dòng)到它的異常狀態(tài)(低強(qiáng)度狀態(tài))，斷開電容器96，并連接在次級(jí)電路14b和燈22之間的電容器98。該較低電容在強(qiáng)度和功率大大地降低的情況下使該燈工作。
因此，本發(fā)明提供了一種有效的，簡單的，廉價(jià)的電路。用于控制燈的強(qiáng)度和功率，而不降低燈的使用壽命。該電子啟動(dòng)器不需要較重的和有噪音的感應(yīng)繼電器和不可靠的啟動(dòng)器。
上面敘述的是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例。在不會(huì)脫離所附權(quán)利要求提出的本發(fā)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(jù)包括該相同原則的專利法的原理可以理解。
權(quán)利要求
1.一種適于由交流電線電壓供電的水處理系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括一個(gè)外殼；一個(gè)在所述外殼內(nèi)的紫外燈；一個(gè)用于將電供給所述燈的控制電路，所述控制電路適于在比該線電壓低的電壓下運(yùn)行；以及一個(gè)用于將該交流線電壓轉(zhuǎn)變成較低電壓的電壓轉(zhuǎn)換器，所述電壓轉(zhuǎn)換器適于將交流線電壓唯一地轉(zhuǎn)換成該較低的電壓，并且在所述外殼包括插頭裝置以將所述電壓轉(zhuǎn)換器連接到所述控制電路，以使所述插頭裝置有利于將交流線電壓唯一地轉(zhuǎn)換成該較低的電壓的適合的電壓轉(zhuǎn)換器可拆卸的安裝。
2.一種水處理系統(tǒng)包括一個(gè)外殼；一個(gè)在所述外殼內(nèi)的紫外燈，用于照射穿過所述外殼流動(dòng)的水；一個(gè)在所述外殼內(nèi)的控制電路，用于控制加到所述燈的電能，所述控制電路被設(shè)計(jì)得由電壓來供電；以及一個(gè)與所述外殼分開的電壓轉(zhuǎn)換器裝置，用于將交流線電壓轉(zhuǎn)換成由所述控制電路所要求的電壓，所述電壓轉(zhuǎn)換器裝置包括可連接到外殼的裝置以將所述轉(zhuǎn)換器裝置通過所述外殼連接到控制電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適于由交流電線電壓供電的水處理系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括一個(gè)外殼；一個(gè)在所述外殼內(nèi)的紫外燈；一個(gè)用于將電供給所述燈的控制電路，所述控制電路適于在比該線電壓低的電壓下運(yùn)行；以及一個(gè)用于將該交流線電壓轉(zhuǎn)變成較低電壓的電壓轉(zhuǎn)換器，所述電壓轉(zhuǎn)換器適于將交流線電壓唯一地轉(zhuǎn)換成該較低的電壓，并且在所述外殼包括插頭裝置以將所述電壓轉(zhuǎn)換器連接到所述控制電路，以使所述插頭裝置有利于將交流線電壓唯一地轉(zhuǎn)換成該較低的電壓的適合的電壓轉(zhuǎn)換器可拆卸的安裝。
文檔編號(hào)H05B41/36GK1533224SQ20041000844
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期1996年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月2日
發(fā)明者R·C·馬卡姆, R C 馬卡姆 申請(qǐng)人:愛克斯國際商務(wù)集團(tuán)公司