CN102976274A - 臭氧产生装置及控制放电模块产生臭氧的方法 - Google Patents

Abstract

一种臭氧产生装置及控制放电模块产生臭氧的方法。本控制方法是经由PID控制方法控制连接至该放电模块的逆变器的开及关，以控制放电模块的放电以产生并维持预定的臭氧浓度。此控制方法包括下述步骤：当PID控制方法欲控制逆变器呈关状态时，控制逆变器仍呈开状态且控制逆变器的输入电压至第一电压范围，以使逆变器产生一低功率。此低功率大于零且不致使放电模块放电至产生臭氧的程度。维持逆变器的输入电压至第一电压范围，直至PID控制方法控制逆变器呈开状态。

Description

臭氧产生装置及控制放电模块产生臭氧的方法

技术领域

本发明是有关于一种臭氧产生装置，以及控制放电模块产生臭氧的方法。

背景技术

利用放电原理来产生臭氧的装置已属公知常识，此类装置的控制方法一般是PID控制方法，即透过对放电产生单元频繁地进行通电、断电动作来控制臭氧浓度在预定范围内。

然而，此类装置及其控制方法在于控制不精确，即无法精确控制输入至放电产生单元的电压，以致于无法精确控制放电产生单元的臭氧生成量，而且频繁地对放电产生单元进行通电、断电控制，也容易缩短放电产生单元的寿命。

发明内容

根据一实施范例，为了延长放电模块中放电产生单元的寿命(例如放电灯管、或是管式放电组件的寿命)，本实施例把已知的PID控制动作，即重复开关放电模块的动作(例如对灯管或管式放电组件频繁地进行通电/断电的动作)，转换为本实施例的维持开着放电模块，但切换于产生臭氧、停止产生臭氧的动作，因而避免了重复开关放电模块所造成其寿命缩减。

根据另一实施范例，为了延长放电模块的寿命，本实施例凭借设定一个预定比例来限制输入至放电模块的功率，例如可根据放电模块的使用时数来决定此预定比例，使用时数愈长则预定比例愈大。经由此特征可进一步延长放电模块的使用寿命。

因此根据一实施范例提出一种臭氧产生装置，包括：凭借放电反应产生臭氧的放电模块、以及功率控制模块。功率控制模块适于接受一电源输入，并输出一控制后的功率至放电模块。功率控制模块包括线性数字控制器、开关以及逆变器依序连接而构成。线性数字控制器包括：通信端口、微处理单元、数字模拟转换单元依序连接而构成。通信端口接受电源输入并传送至微处理单元。微处理单元接受电源输入并输出一功率控制指令至数字模拟转换单元。数字模拟转换单元具有低功率转换部以及设定功率转换部，且根据功率控制指令选择低功率转换部及设定功率转换部其中之一。

另根据一实施范例还提供一种控制放电模块产生臭氧的方法，经由PID控制方法控制连接至放电模块的逆变器的开及关，以控制放电模块的放电以产生并维持预定的臭氧浓度。本控制方法包括：当PID控制方法欲控制逆变器呈关状态时，控制逆变器仍呈开状态且控制逆变器的输入电压至第一电压范围，以使逆变器产生一低功率。此低功率大于零且不致使放电模块放电至产生臭氧的程度。维持逆变器的输入电压至第一电压的范围，直至PID控制方法控制逆变器呈开状态。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1绘示根据一实施例的一种臭氧产生装置的示意图；

图2绘示根据一实施例的臭氧产生装置中的功率模块的方块图；

图3A～3D绘示根据一实施例的放电模块中的放电产生单元中的灯管或放电组件的排列配置图；

图4绘示根据一实施例的放电模块中的放电产生单元中的灯管或放电组件的排列配置图；

图5绘示根据一实施例的控制放电模块产生臭氧的方法流程图；

图6绘示一实施例的控制放电模块产生臭氧的方法中的使用设定功率的步骤示意图。

附图标记

100：臭氧产生装置

110：放电模块

112：放电产生单元

112a：放电组件(灯管或陶瓷放电组件)

112b：基座

120：功率控制模块

130：PID控制器

140：分析仪

150：计算机

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。

请参考图1，其绘示依照本实施例的一种臭氧产生装置的示意图。

[臭氧产生装置]

臭氧产生装置100包括：凭借放电反应产生臭氧的放电模块110、以及功率控制模块120。此功率控制模块120，适于接受电源输入，并输出控制后的功率至放电模块110。

放电模块110包括放电产生单元112。此放电产生单元112包括放电组件112a，例如是UV放电灯、或管式放电组件。例如是在一套筒111中配置基座112b，并于基座112b上连接至少一放电组件112a(UV灯管、或者是管式放电组件)。此套筒111例如是圆柱型的抗臭氧不锈钢气密式套筒，或其它类似的结构。值得注意的是，在此并不限定放电产生单元112是何型式(UV灯管型式、或者是管式放电型式)，只要是凭借放电来产生臭氧的结构或手段皆属之，且此类的放电单元112亦可使用一般的公知手段。

上述放电单元112中的放电组件112a的数量(UV灯管数量、或者是管式放电组件数量)一般不予限制，但需注意灯管之间、管式放电组件之间保持适当的配置，以获得较佳的放电效果。该配置方式，举例如下：

请参考图3A～3D，其绘示依照本实施例的放电模块中的放电产生单元中的灯管或放电组件的排列配置图。

在套筒111中配置有基座112b，基座112b上排列着灯管112a。当放电单元112包括三个以上的灯管(或是管式放电组件)112a时，可使灯管(或是管式瓷放电组件)112a呈等间隔配置于第一圆周路径C1。其实施方式例如是对插设灯管(或放电组件)112a的基座112b进行适当的布置，使其在某个圆周曲线(如第一圆周路径C1)上呈等间隔配置，便可达成此种结构。

如图3A所示，当排列三个灯管112a时，各灯管112a的分布大致是如图中的虚线所示，为”Y”字上的三个端点，以等间距的方式排列在第一圆周路径C1上，使得各灯管112a与基座112b的圆心呈等距，且各灯管112a也与基座112b的套筒111等距。

如图3B所示，当排列四个灯管112a时，各灯管112a的分布大致是如图中的虚线所示，为”十”字上的四个端点，以等间距的方式排列在第一圆周路径C1上，使得各灯管112a与基座112b的圆心呈等距，且各灯管112a也与基座112b的套筒111等距。

如果灯管数量(或是管式放电组件数量)较多时，可围第二圈(第二圆周路径C2)继续排列。

同理类推，请参照图3C，当排列六个灯管时，可比照图3A的排列方式排成两圈，即第一圆周路径C1与第二圆周路径C2，且在各圆周路径C1、C2上各排列三个灯管112a，且各圈的灯管112a彼此错开。

请再参照图3D，当排列八个灯管时，可比照图3B的排列方式排成两圈，即第一圆周路径C1与第二圆周路径C2，且在各圆周路径C1、C2上各排列四个灯管112a，且各圈的灯管112a彼此错开。

再请参照图4，其绘示多个灯管呈多圈配置的例子。举例而言，可把多个灯管(或是多个管式放电组件)112a分成多组，每组包括至少三个灯管(或管式放电组件)112a，且同组的灯管(或管式放电组件)112a是等间隔配置于同一圆周路径上，不同组的灯管(或放电组件)112a则设于不同的圆周路径上。例如第一组的灯管(或放电组件)112a是配置于第一圆周路径C1上，而第二组的灯管(或放电组件)112a则是配置于第二圆周路径C2上，第三组的灯管(或放电组件)112a则是配置于第三圆周路径C3上，以此类推，其中不同组的圆周路径C1～C3为直径不同的同心圆。凭借此方式适当地配设基座的位置，便可达成此种结构。图4仅为例示，于图4中是以3组圆周路径为例，当然可以减为1条，也可为2条以上，可根据放电产生单元112的放电需求而调整。

[功率控制模块]

以下参照图2，进一步说明功率控制模块的结构。

功率控制模块120包括线性数字控制器122、开关124以及逆变器126依序连接而构成。此开关124适于接受一开关指令而执行开关动作。举例而言，开关指令可由PID控制器130(见图1)传送到上述开关124。

且在上述臭氧产生装置100中，还可加入分析仪140，例如为臭氧分析仪，配置于放电模块110产生臭氧的一端，以分析产生的臭氧浓度，并根据分析结果输出一回馈讯号至PID控制器130。

[线性数字控制器]

如图2所示，线性数字控制器122包括：通信端口122a、微处理单元(MCU)122b、数字模拟转换单元122c依序连接而构成。微处理单元122b控制逆变器126产生的功率与数字模拟转换单元122c所输出的电压(后述的第一或第二电压)呈线性变化。

通信端口122a包括RS232、或RS485的输入输出单元，但不限于此，可接受电源输入并传送至微处理单元122b。微处理单元122b接受此电源输入并输出一功率控制指令至数字模拟转换单元122c。

数字模拟转换单元122c具有低功率转换部DAC1以及设定功率转换部DAC2，且数字模拟转换单元122c根据功率控制指令选择低功率转换部DAC1及设定功率转换部DAC2其中之一。当选择低功率转换部DAC1时，低功率转换部DAC1输出第一电压经由开关124至逆变器126，使逆变器126产生一低功率。此低功率大于零且不足以使放电模块110放电而产生臭氧。在这里的第一电压是一个范围值，其具体数值可根据放电模块110的操作特性而调整，举例而言可参照放电模块110在不同输入功率的情况下的放电情况、及导致臭氧产生的状况来调整。

经由上述特征，本实施例可使逆变器126在低功率、及启动灯管放电的状态之间切换，可延长放电模块110中的放电产生单元112的使用寿命。

当选择设定功率转换部DAC2时，设定功率转换部DAC1输出第二电压经由开关124至逆变器126，使逆变器126产生一设定功率。此设定功率为逆变器126能够产生的极限功率乘以小于等于100％的一预定比例。同理，在这里的第二电压也可以是一个范围值，其具体数值可根据放电模块110的操作特性而调整，举例而言可参照放电模块110在不同输入功率的情况下的放电情况、及导致臭氧产生的浓度需求状况来调整。

举例而言，当放电模块110中的放电产生单元112的放电组件112a(放电灯、或管式放电组件)还很新的时候，可把此预定比例设为70％上下某个范围，等过一阵子，例如使用2万小时之后，再把预定比例调高至80％上下某个范围，以此类推。经由此特征可进一步延长放电模块的使用寿命。也就是说，可根据放电模块的使用时数来决定此预定比例，使用时数愈长则预定比例愈大。且预定比例亦可随着使用时数呈阶段性变化。且此处的预定比例仅为例示，可为0～100％中的任意数字，也可参照放电组件出厂时的性能及对放电模块的放电强度需求而适当调整。

上述设定预定比例及第一电压、第二电压的方式，举例而言，可透过计算机150，利用通信端口122a连接至计算机150，经由计算机150输入上述功率控制指令至微处理单元122b，以决定上述第一电压、第二电压、及预定比例。通信端口122a亦适于将数字模拟转换单元122c输出的上述第一电压或第二电压的数据传送到计算机150。

[控制放电灯产生臭氧的方法]

以下说明依照本实施例的控制方法。

本实施例的控制放电模块产生臭氧的方法，是经由PID控制方法控制与放电模块110连接的逆变器126的开及关，以控制该放电模块110的放电以产生并维持预定的臭氧浓度。也就是说，当臭氧浓度达预定范围时，便把逆变器126关掉，当浓度低下时，更再打开逆变器126。值得注意的是，本实施例此处所谓的把逆变器126关掉，并不需实际切掉逆变器126的输入电压，而是仍给予逆变器126一个第一电压，以使该逆变器126产生一低功率，此低功率大于零且不致使放电模块110放电至产生臭氧的程度。

如同图2的功率模块的方块图可知，凭借把逆变器126连接到开关124，并以PID控制器130(见图1)来控制开关124的开及关便可达到此功效。

请参照图5，其绘示依照本实施例的控制放电模块产生臭氧的方法。如步骤S120，以PID控制方法控制与放电模块110连接的逆变器126，使放电模块110产生臭氧(见步骤S130)。接着如步骤S140，检测是否达预定臭氧浓度。当未达预定臭氧浓度时，执行步骤S160，持续产生臭氧。当检出已达预定臭氧浓度时，即当PID控制方法欲控制逆变器126呈关状态时，执行步骤S150，本实施例使逆变器126仍呈开状态，并控制逆变器126的输入电压至第一电压范围，以使逆变器126产生低功率。此低功率大于零且不足使放电灯放电至足以产生臭氧的程度。

如步骤S170，维持逆变器126的输入电压至此第一电压范围，直至PID控制方法欲控制逆变器126呈开状态为止(即直至臭氧浓度落至预定值以下而执行步骤S160为止)。

根据此特征，本实施例在控制过程中，当需暂缓产生臭氧时，可将放电模块110维特在一低功率但仍呈开启状态。把已知的PID控制动作，即重复开关放电模块中的放电产生单元的动作(频繁地通电、断电的动作)，转换为本实施例的维持着放电模块的仍有输入功率的状态下，仅切换于产生臭氧、停止产生臭氧的控制，因而避免了重复开关放电模块110造成其寿命缩减。

此外，请参照图6，为了进一步延长放电模块110的寿命或是特殊臭氧浓度需求时，本实施例的控制方法也可包括了使用设定率的步骤S110：

执行步骤S112，控制逆变器126的输入电压至第二电压范围，以使逆变器126产生一设定功率。此设定功率为逆变器126能够产生的极限功率(即最大可达功率)乘以小于等于100％的一预定比例。

接着执行步骤S114，根据放电模块的使用时数与特定臭氧浓度需求时，来决定预定比例，如同上述关于臭氧产生装置100中所说明，举例而言，当放电模块110中的放电产生单元112的放电组件112a(放电灯、或管式放电组件)还很新的时候，可把此预定比例设为70％上下某个范围，经过一段时间，例如使用2万小时之后，再把预定比例调高至80％上下某个范围，以此类推。经由此特征可进一步延长放电模块的使用寿命。

也就是说，可根据放电模块的使用时数来决定此预定比例，使用时数愈长则预定比例愈大。且预定比例亦可随着使用时数呈阶段性变化。

至于，如何设定这个预定比例，则如前述臭氧产生装置100的例子，可利用计算机150连接到线性数字控制器122中的通信端口122a，藉此，可对微处理单元122b下相关的指命并进行相关的数值设定。

上述图6的控制方法也可单独使用，也可并入图5的步骤中一并使用，例如插入于步骤S130之前的任何阶段。

本发明的技术内容及技术特点已如上公开，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种臭氧产生装置，包括：

放电模块，凭借放电反应产生臭氧；以及

功率控制模块，适于接受电源输入，并输出控制后的功率至该放电模块，该功率控制模块包括线性数字控制器、开关以及逆变器依序连接而构成，其中该线性数字控制器包括：

通信端口、微处理单元、数字模拟转换单元连接而构成，其中

该通信端口接受该电源输入并传送至该微处理单元；

该微处理单元接受该电源输入并输出功率控制指令至该数字模拟转换单元；以及

该数字模拟转换单元具有低功率转换部以及设定功率转换部，且该数字模拟转换单元根据该功率控制指令选择该低功率转换部及该设定功率转换部其中之一。

2.如权利要求1所述的臭氧产生装置，其特征在于，该数字模拟转换单元

当选择该低功率转换部时，该低功率转换部输出第一电压经由该开关至该逆变器，使该逆变器产生一低功率，该低功率大于零且不致使该放电模块放电至产生臭氧的程度；

当选择该设定功率转换部时，该设定功率转换部输出第二电压经由该开关至该逆变器，使该逆变器产生设定功率，该设定功率为该逆变器能够产生的极限功率乘以小于等于100％的预定比例。

3.如权利要求2所述的臭氧产生装置，其特征在于，该微处理单元控制该逆变器产生的功率与该数字模拟转换单元所输出的该第一电压或该第二电压呈线性变化。

4.如权利要求2所述的臭氧产生装置，其特征在于，该通信端口连接至计算机，经由该计算机输入该功率控制指令至该微处理单元，以决定该第一电压、该第二电压、及该预定比例。

5.如权利要求2所述的臭氧产生装置，其特征在于，该通信端口适于连接至计算机，以将该数字模拟转换单元输出的该第一电压或该第二电压的数据传送到该计算机。

6.如权利要求1所述的臭氧产生装置，其特征在于，该开关适于接受开关指令而执行开关动作。

7.如权利要求6所述的臭氧产生装置，其特征在于，该开关指令是由PID控制器传送到该开关。

8.如权利要求7所述的臭氧产生装置，还包括分析仪，配置于该放电模块产生臭氧的一端，以分析产生的臭氧浓度，并根据分析结果输出回馈讯号至该PID控制器。

9.如权利要求1所述的臭氧产生装置，其特征在于，该放电模块包括放电产生单元。

10.如权利要求9所述的臭氧产生装置，其特征在于，该放电产生单元包括UV放电灯、或管式放电组件。

11.如权利要求10所述的臭氧产生装置，其特征在于，该UV放电灯包括至少一个灯管。

12.如权利要求11所述的臭氧产生装置，其特征在于，该放电产生单元包括套筒，该UV放电灯配置于该套筒内，该UV放电灯包括三个以上灯管，等间隔配置于第一圆周路径并与该套筒等距。

13.如权利要求12所述的臭氧产生装置，其特征在于，该些灯管，分成多组，每组包括至少三个灯管，且各组的该些灯管是等间隔配置于一圆周路径并与该套筒等距，各圆周路径为直径不同的同心圆。

14.如权利要求10所述的臭氧产生装置，其特征在于，该放电产生单元包括套筒，该管式放组件配置于该套筒内，该管式放电组件为三个以上，等间隔配置于第一圆周路径并与该套筒等距。

15.如权利要求14所述的臭氧产生装置，其特征在于，该些管式放电组件，分成多组，每组包括至少三个管式放电组件，且各组的该些管式放电组件是等间隔配置于一圆周路径并与该套筒等距，各圆周路径为直径不同的同心圆。

16.如权利要求1所述的臭氧产生装置，其特征在于，该通信端口包括RS232、或RS485的输入输出单元。

17.一种控制放电模块产生臭氧的方法，经由PID控制方法控制连接至该放电模块的逆变器的开及关，以控制该放电模块的放电以产生并维持预定的臭氧浓度，其特征在于，该方法包括：

当该PID控制方法欲控制该逆变器呈关状态时，控制该逆变器仍呈开状态且控制该逆变器的输入电压至第一电压的范围，以使该逆变器产生一低功率，该低功率大于零且不致使该放电模块放电至产生臭氧的程度；以及

维持该逆变器的该输入电压至该第一电压的范围，直至该PID控制方法控制该逆变器呈开状态。

18.如权利要求17所述的控制放电模块产生臭氧的方法，还包括：

控制该逆变器的该输入电压至第二电压的范围，以使该逆变器产生设定功率，该设定功率为该逆变器能够产生的极限功率乘以小于等于100％的预定比例。

19.如权利要求18所述的控制放电模块产生臭氧的方法，还包括决定该预定比例的步骤，根据该放电模块的使用时数来决定该预定比例，该使用时数愈长则该预定比例愈大。

20.如权利要求18所述的控制放电模块产生臭氧的方法，其特征在于，该预定比例随着该使用时数呈阶段性变化。

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