CN100592840C - 水处理系统紫外灯的电压转换器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适于由交流电线电压供电的水处理系统，所述的系统包括：一个外壳；一个在所述外壳内的紫外灯；一个用于将电供给所述灯的控制电路，所述控制电路适于在比该线电压低的电压下运行；以及一个用于将该交流线电压转变成较低电压的电压转换器，所述电压转换器适于将交流线电压唯一地转换成该较低的电压，并且在所述外壳包括插头装置以将所述电压转换器连接到所述控制电路，以使所述插头装置有利于将交流线电压唯一地转换成该较低的电压的适合的电压转换器可拆卸的安装。

Description

水处理系统紫外灯的电压转换器

本发明是申请日为1996-8-2、申请号为96113205.1、申请人为“爱克斯国际商务集团公司”的名称为“用于水处理系统紫外灯的电子起动器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及水处理系统，更具体地说涉及一种用于紫外线家用水处理系统的电子起动器或镇流器。

背景技术

家用水处理系统已经广泛普及了，尤其是在饮用水不理想的地区更是如此。将家用系统或单元安装在单独的龙头上，以便选择性地处理流过该龙头的水。处理可能包括过滤、照射或两者相结合。最有效的水处理系统包括紫外线(UV)照射，对水流进行消毒。众所周知这样的UV处理在杀细菌和病毒方面具有极高的可靠性，要处理的水通过容器，以及放置在该容器内的紫外线光源或靠近该容器的紫外线光源，紫外线光穿过该水流。

UV水处理系统的第一个问题涉及紫外灯的强度控制。在确定紫外光强度时至少要考虑三个因素。首先，希望在紫外灯以较高强度工作，使得当水在流动时能达到最大“杀菌率”。第二，当探测水流时，由于将紫外灯强度激发到处理强度时有起动延迟，所以，例如当水流停止时，要求紫外灯不全熄灭。第三，当水流停止时，为了避免“滞留”在该处理室内的水过热，要求减小灯的瓦特数或功率。

以前的技术人员通过设计灯强度控制电路已经适应于这些考虑，因此能在较高和较低强度下选择性地启动紫外灯。在1994年6月28日颁布给Markham的美国专利第5,324,423中描述了这样一种电路，题目为用于水处理系统的紫外灯强度控制。当水在流动时，通过流量开关进行探测，为了达到想要得到的杀菌率，在高强度下运行紫外灯。当水流停止时，为了避免水过热和防止该灯熄灭，在较低强度下运行紫外灯。虽然Markham电路在工艺上是明显先进的，但是它不是没有缺点。它的感应镇流器较贵，且效率比所要求的低。而且，该镇流器比较重并有噪音。

水处理系统的第二个问题是可能会对使用者造成电击。虽然这种危险性小，但由于系统直接将插头插入家庭线电压，在美国线电压是110伏，而在全世界从100到264伏不等，所以后果可以是严重的。

水处理系统的第三个问题是从一国家到另一国家在设计上有变化。正如在上文所提到的，线电压可以从100伏到264伏不等。另外，线频率从50赫兹到60赫兹不等。因此，水处理系统的电子组件通常必须改装与那个国家的线电压/频率相适合。这就导致设计、制造、和设备上的问题。

发明内容

上述问题能被本发明提供的具有改进的强度控制和统一的电/电子设计的紫外线水处理系统克服。

为了达到上述目的，本发明提供了一种适于由一交流线电压供电的水处理系统，所述的系统包括：一个外壳；一个在所述外壳内的紫外灯；一个用于将电供给所述灯的控制电路，所述控制电路适于在比该线电压低的电压下运行；以及一个用于将该交流线电压转变成较低电压的电压转换器，所述电压转换器适于将该交流线电压转换成该较低的电压，并且包括连接到所述外壳的插头装置以将所述电压转换器连接到所述控制电路，以使所述插头装置有利于所述将该交流线电压转换成该较低电压的、适合的电压转换器可拆卸的安装。

本发明还提供了一种水处理系统包括：一个外壳；一个在所述外壳内的紫外灯，用于照射穿过所述外壳流动的水；一个在所述外壳内的控制电路，用于控制加到所述灯的电能，所述控制电路被设计得由电压来供电；以及一个与所述外壳分开得电压转换器装置，用于将一交流线电压转换成由所述控制电路所要求的电压，所述电压转换器装置包括可连接到外壳的装置以将所述转换器装置通过所述外壳连接到控制电路，并且所述紫外灯是由该电压转换器装置供电。

本发明的第一个方面，一个电子起动器，而不是感应镇流器，它可以根据水的流动状况，在二个不同的强度下运行紫外灯。更具体地说，该控制电路包括一个具有初级电路和次级电路的变压器。在该次级电路和该初级电路之间连接一个反馈振荡器。另外，该次级电路根据水的流动连接两个电容中的一个。当未探测到水流流动时，与较低的电容电连接，向该灯提供较小的电流和功率因数。当探测到水流流动时，与较高的电容电连接，在最大强度下启动该紫外灯。

该第一个方面的优点是很多的。首先，灯丝即使在低强度状态下也能被激发，然后根据探测的水流流动，迅速再增强。第二，从低强度转接到高强度实际上是瞬时的。第三，该成本比已有技术的电路要低。第四，运行非常有效。第五，消除了已有技术较重的并有噪音的20感应镇流器。

本发明的第二个方面，紫外灯控制电路被设计得由一个低的、标准的直流电压来供电，在最佳的实施例中，电压是12伏。只有与应用的线电压/频率相适合的直流电压转换器才能用来将当地的线交流电压转变成标准的直流电压。该第二个方面的优点也是很多的。首先，在该水处理系统内的电子元件可以不必考虑线电压/频率而保持相同。只有直流电压转换器随该线电压/频率而不同。第二，由此使设计标准化了；制造标准化了；并且减少了设备。第三，严重电击的危险大大降低了。第四，当地标准认可仅对该电压转换器是需要的，而对该处理系统本身是不需要的。

本发明的这些和其他目的、优点和特点通过参考最佳实施例和该附图的详细叙述将更容易地被了解和理解。

附图说明

图1是使用本发明的紫外线电子起动器的水处理系统的方框图；

图2是该电子起动器的示意电路图；

图3是该水处理系统各实际部件的示意图。

具体实施方式

图2表示的是本发明的紫外线电子起动器，用标号10表示。该系统包括一个功率调节电路12；一个包括铁芯13的变压器；一个初级电路14a，和一个次级电路14b；一个反馈振荡器16；一个电容电路18；和一电压监视器20。该控制电路10连接到该紫外灯22上，在二个不同强度下起动紫外灯。当水停止流动时，可在较低强度下起动该紫外灯，这样可防止在滞留的水中温度不必要的升高，为提供最大的杀菌率，当探测到水流流动时，在比较高的强度下起动该紫外灯22。

回到图1，在图1所示类型的水处理系统中包括电子起动器10，用标号30表示。在方框30，32和36之间和内部的连接线是流体流动的连接关系，表示允许水穿过该处理系统30。一般来说，该水处理系统与饮用供水部件32相连，它包括一个阀门34，用于选定管路中的水是直接流入自来水开关36还是流入过滤和消毒单元38和40。该阀门可以是1994年1月18日颁布给Pippel的美国专利第5,279,329题为水龙头偏流器阀的类型中所述的那种阀门。

在水处理系统30中，水可以通过将该阀门34放在第一手动选择位置，直接输送到自来水开关36中。换句话说，该阀门还可能放在第二手动选择位置。在此处，在水从自来水开关36排放前，使水顺序通过过滤器38和消毒单元40。该自来水开关可以排放两种水，一种是处理过的水，第二种为未处理过的水。该过滤器38优选的为一种活性碳过滤器。该紫外线消毒单元包括一个水槽、容器、或与该紫外线光源22相连的通路，该光源22用于对流过的水进行消毒。图1所示类型的处理系统通常是本领域普通技术人员公知的那些处理系统。

在该处理系统30内的紫外线单元40接收了来自电压转换器41的电能。该电压转换器是按普通技术人员公知的常规方法设计的，并具有一般电压转换器的结构。该转换器的具体结构取决于交流线电压的电压和频率。选择合适的转换器使交流线电压转换成12伏直流电压，使紫外线单元40通电。这种设计和结构(1)使在系统内的电子元件保持相同，只是转换器从一个地方换到另一个地方取决于线电压；(2)对使用者来说减少了严重的电击危险：(3)通常只要求转换器符合当地的电标准；(4)减少了设备；和(5)能够提供将来的备用电池。

在图3中从结构上简单地说明了图1的各组件。外壳110是一个反顶部件，它将图1所示的过滤器38和紫外线单元40包在其中。该阀34连接到自来水龙头或其他供水32上，同时也通过软管或管路112和114连接到外壳上。水W从排水管36中流出。该电压转换器41插入线电压电源插头116。电源线118将12伏直流电源连接到系统的电子元件上。在该线118上的插头120连接到外壳110上。

回到图2，该功率调节电路12通常是采用常规的功串调节电路，并选择该功率调节电路12，使该起动器10与12伏直流电源相连，例如与电压转换器41相连。更准确地说，线42和43分别连接到12伏电源44和地46上。该信号调节电路12包括一对连接在12伏电源和地之间的二极管50/电容器52。调节后的12伏电压被命名为55，并经过线51和53在该控制装置90处传送到其他组件，例如主电路板(未示出)。二极管48安装在线51上。在意外的反向电源连接情况下，二极管48和50可防止破坏该电路。

另外，还包括一个正温度系数(PTC)变阻器54，用于防止该电路10免受过量功率消耗的影响。随着灯22使用年限的增加，穿过通电或活化灯丝23等离子体柱所要求的电压增加了。增加的电压使得从该电源44得到的，并随后通过该PTC变阻器54的电流更大了。当电流超过设计参数时，接通PTC变阻器，以便保护电源44和电路10。

该升压变压器包括铁芯13，初级电路14a，和次级电路14b和14b’。初级电路14a包括二个抽头60和62。初级电路14a在抽头60和62之间是中心抽头式，12伏电压55通过该电感线圈56连接到该中心抽头58上。在抽头60和62之间连接着电容器63。次级电路14b包括抽头64，65，66，67和68。在振荡电路16内有次级电路14b’的一部分，它包括抽头69和70。

在次级电路14b’和该初级电路14a之间电连接振荡电路16。在抽头69和70两端之间串联连接一对电阻74和76。电阻78将电阻74和76都连接到地46上。一对晶体管79和80的基极分别连接到电阻74和76上。该晶体管79的集电极连接到抽头60上，而该晶体管80的集电极连接到抽头62上，该晶体管79和80的发射极一起都连接到地46上。为了改变振荡频率可以调节电容器63和/或电阻器74和76。

振荡器16是一种推/拉结构的反馈振荡器。变压器提供感应反馈。抽头69和70两端之间的次级电路14b的电压用来起动初级电路14a。在最佳实施例中，在高强度状态，振荡器在23，200赫兹频率下起动初级电路，而在低强度状态，振荡器在35，700赫兹频率下起动初级电路。选择优选频率使灯管22的效率最佳，同时频率根据应用情况变化。在高强度状态下，电流和功率因数都比较高，在低强度状态中，电流和功率因数都比较低，最好是刚好够保持该灯丝23之间的等离子体电弧柱被激发。电流可以通过改变电容器96(高型)和电容器98(低型)中的任何一个或两者而容易地调节。

在抽头69和地46之间串联连接着三极管81。该三极管81的基极接收通过电阻71和72的未调节电压。当系统正常运行时，三极管81不导电，因此不会冲击振荡器16。磁簧片开关82在地46和电阻71和72的连接点之间串联连接。众所周知，该簧片开关82安装在水处理系统30上，使得当灯22实际上被遮住时，它闭合，以及当该灯22未被遮住时，它打开。例如，通常该开关安装得在有或没有遮住或覆盖灯22的情况下使该开关动作。如果簧片开关82打开，表示没有遮盖，电压传送到三极管81的基极；因此三极管使电路16中的振荡器晶体管81的基极接地。这就导致灯管不发光。这一特征可防止人眼受到偶然的紫外线辐照而被伤害。

虽然已经叙述了具有电容器补偿的反馈变电器振荡器，但很容易

知道许多其他的振荡器也可以使用。合适的替换物包括反馈变压器振荡器，反馈放大器振荡器，和用集成电路(例如555计时器)，三极管，晶体，或陶瓷谐振器补充的振荡器。

Markham在1993年1月11日申请的申请号为002,820，题目为“水处理系统紫外线电压监视器电路”待审查的申请中，已经解释和描述了电压监视器电路20。如果灯熄灭，镇流器熄灭或两者的功能都正常，只要监视器电路20提供由线84和86所表示的输出信号就够了。控制装置90可以使用该信号以点亮指示灯，声音警报器，或给使用者提供其他信息。

该控制器90与流量开关92相连。该流量开关可以是已有技术中的一种。本发明的该流量开关简单地表示水流动或水不流动。也可能使用指示流量的相对值的其他流量开关。

该电容电路18经过线94与控制装置90相连。该电容电路包括一个较高电容的电容器96，一个较低电容的电容器98，和一个由该调节后电压驱动的螺线管开关100。该电容器96和98两者都连接在抽头66和螺线管100之间。与该继电器的位置有关，电容器96和98连接在次级电路14b和灯22之间。可以用提供不同电容的其他电容器电路来代替。

该灯22是常规用的灯，该22包括一对灯丝23a和23b。灯丝23a电连接到次级电路的抽头64和65上；灯丝23b电连接到次级电路的抽头67和68上。在连接线路中包括电容器102和104，所述连接线路使灯丝能被加热和被激发，因此当起动器转到高强度状态时，它能在较快地提供在高强度状态下所需的电子。

缺少继电器100的位置在图2中解释了，使得电容器96连接次级电路66和灯22之间。电容器96的高电容在高强度状态下使灯22工作。这种状态被选作缺少继电器的位置，使得即使在控制装置90或开关92失灵时，也能保证照射所有水，即流动的水和静止水。

在没有水流被开关92探测后的固定时间，控制装置90通过线94启动螺线管开关100来降低电压。使得螺线管被启动到它的异常状态(低强度状态)，断开电容器96，并连接在次级电路14b和灯22之间的电容器98。该较低电容在强度和功率大大地降低的情况下使该灯工作。

因此，本发明提供了一种有效的，简单的，廉价的电路。用于控制灯的强度和功率，而不降低灯的使用寿命。该电子启动器不需要较重的和有噪音的感应继电器和不可靠的启动器。

上面叙述的是本发明的一个最佳实施例。在不会脱离所附权利要求提出的本发明的精神和重要方向的情况下，可以做各种变更和变化，根据包括该相同原则的专利法的原理可以理解。

Claims (2)

1.一种适于由一交流线电压供电的水处理系统，所述的系统包括：

一个外壳；

一个在所述外壳内的紫外灯；

一个用于将电供给所述灯的控制电路，所述控制电路适于在比该线电压低的电压下运行；以及

一个用于将该交流线电压转变成较低电压的电压转换器，所述电压转换器适于将该交流线电压转换成该较低的电压，并且包括连接到所述外壳的插头装置以将所述电压转换器连接到所述控制电路，以使所述插头装置有利于所述将该交流线电压转换成该较低电压的、适合的电压转换器可拆卸的安装。

2.一种水处理系统包括：

一个外壳；

一个在所述外壳内的紫外灯，用于照射穿过所述外壳流动的水；

一个在所达外壳内的控制电路，用于控制加到所述灯的电能，所述控制电路被设计得由电压来供电；以及

一个与所述外壳分开得电压转换器装置，用于将一交流线电压转换成由所述控制电路所要求的电压，所述电压转换器装置包括可连接到外壳的装置以将所述转换器装置通过所述外壳连接到控制电路，并且所述紫外灯是由该电压转换器装置供电。

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