CN1110453C - 水净化装置 - Google Patents

Abstract

一种水净化装置包括：水管道、发射UV光穿过所述管道之中的水的紫外光灯泡和向所述灯泡供给AC电流的电源电路，电源电路包括：水流开关装置，用于标志出管道中的水流；控制装置，对水流开关作出反应，用于在水流被检测出来时向灯泡供给第一电流，在水流未被检测出时向灯泡供给第二减低电流；控制装置包括阻抗装置，有选择地附加阻抗于电源电路；阻抗装置包括正效应阻抗和开关装置，有选择地把正效应阻抗并联于灯泡。

Description

水净化装置

本发明涉及水处理系统，更具体地说，涉及用于家用式紫外光水处理系统的灯泡光强控制电路。

家用式水处理系统日益受到欢迎-特别是在饮用水不合标准的地区。一种家用式装置可以装在单独一只龙头上，以有选择地处理流经此龙头的水。处理可以包括过滤、灭菌、或者两者俱有。

最为有效的水处理系统包括紫外(UV)照射为水流灭菌。一般熟知的是，这种紫外处理会以极高的可靠程度杀灭细菌和病毒。有待处理的水按照规定路线送过一只容器，而在容器之中或附近的UV光源投射UV光线穿过水流。

两项需要考虑的问题关联到UV光的光强。第一，无论水是正在流动的或者已经静滞的，都希望使光线在最佳光强下工作，以获得最大的“杀灭率”。第二，当水流停止时，希望避免过度的UV光强，以避免过度加热“静滞”在处理水箱里面的水。每当龙头在相当长的时间内比如一夜之内不用时，就会出现“静滞现象”。早先的技术人员对这些问题已经作过处理，改为一只连续照射的灯泡选定某一单独的最佳光强以均衡“杀灭率”和温度上升这两个方面。UV灯泡始终处于最佳光强状态，而最初流出龙头的水得到了良好的处理。当水流息止后，最佳UV光强可防止细菌重新移殖在处理水箱之中。不过，静滞水的温度上升是不希望出现的。

本发明的目的是提供一种使用UV光的水净化装置，光的强度可根据水流而增加或减小。

前述的问题在本发明中得到了克服，其中UV光灯泡的光强是凭借除镇流器之外有选择地引入某一阻抗到灯泡电路之中以有选择地控制灯泡光强而加以控制的。水流被检测出来时，附加阻抗就从电路中“卸除”，以至于灯泡以最佳光强工作，以优化杀灭率。水流终止时，附加阻抗就“附加”在电路中，以至于灯泡以减低光强工作，以避免静滞水中不希望有的温度升高。

在第一实施例中，附加阻抗是跨越灯泡灯丝的并联RC电路。此RC电路可以利用与RC电路串联的开关接入或脱出灯泡电路。启动之后，电阻器会耗散电流以减低灯泡光强。电流持续流经灯泡灯丝，使之接近操作温度并因而延长灯丝的寿命。电容可以补偿镇流器所造成的电流相移，使系统的功率因数达到最大。电压和电流二者的峰值更为彼此靠近就会向灯泡传送更大的功率。

在本发明的第二实施例中，附加阻抗是与灯具镇流器串联的感抗。此感抗可以利用一只开关有选择地引入电路。开关处于一种位置时，感抗附加在电路中；开关处于另一位置时，感抗从电路中卸除。这一实施例简单而又花费不大。

在任何一项实施例中，此开关是响应于水处理系统中的流量开关而启动的。水流被检测出来时，附加阻抗发挥作用使灯泡以充足光强工作。水流终止时，延迟一段时间之后开关启动以减低灯泡光强。

本发明提供了一种非常有效、简单而又成本上合算的电路，用于调节UV水处理系统的灯泡光强。

本发明的这些和其他一些目的、各种优点和特点，将在参照最佳实施例的详细说明和各个附图之后，更为充分地被认识和更为容易地被理解。

图1是可以采用本发明的UV电源电路的处理装置的框图；

图2是RC分流光强控制电路实施例的电路示意图；

图3是串联阻抗光强控制电路实施例的电路示意图；

图4是表明电路从减低光强转换到充足光强之后在大气中灯泡光强与时间的关系图线。

本发明利用了一种鲜为人知的并且绝少研究的称作“初始光强衰减为额定光强”的现象。当跨越灯泡灯丝的等离子弧最初发生或最初达到较强的激发状态时，就出现这种现象。紧接跃迁转换之后，由于热惯性，温度仍然对应于低态平衡。一旦温度升高到输能或高态平衡，各项物理规律就开始发挥主导作用，导致自行吸收、气体压力增大和能级饱和。这样就造成光强缓慢地衰减到与如图4所示的触发或跃迁时刻相比大约为70％的地步。

本发明通过检测水的流动使等离子弧从低能状态到高能状态的转变与水的流动同步。当水开始流动时，UV灯泡转接到高能状态，使其发射其处于该状态的最大光强。由于水起着散热剂或冷却剂的作用，它就会使热效应延缓并起到保持高光强和高杀灭力的作用。最后，温度将升高或者水流将终止。在用户使用的情况下，水流将在温度升高之前终止。各项综合效益包括：曝光时间减少，以及对于同样的杀灭率能够使用较低瓦数的灯泡。

I.RC分流实施例

本发明第一实施例的紫外(UV)电源装置示于图2，一般用10标示。此装置包括各个常用器件：电源接头12，电感镇流器14，紫外灯泡16，以及启动器电路18。装置10还包括具有并联于灯泡16的RC电路22的光强控制电路20、启动开关24和由控制器28控制的继电器26。简而言之，控制器28操纵继电器26以断开和闭合开关24。当开关24断开时(即在水流动时)，电源电路10以通常方式工作，向UV灯泡16提供充足电力。当开关24闭合后(即在水流终止之后的某一预定时段)，通过RC电路使电流分流以降低灯泡光强。

再来看图1，图2中的电源控制装置可以包括在图1所示并一般用30标示的那种类型的水处理系统之中。在图1和各个方框之间所图示的各段直线连接都是使水流经处理系统的流体通路。一般地说，水处理系统连通饮用水源32，并包括阀件34，用于有选择地或者把水直接通向放水龙头36，或者通向过滤器和灭菌器38和40。阀件可以是系列号为07/977,161的共同待决的申请中所说明的那种类型，该申请是1992年11月16日提出的，题名是：水嘴转向阀。

在水处理系统30之中，把阀件34置于第一个手选位置，就可以直接把水送往放水龙头36。换一种方式，可以把阀件34置于第二个手选位置，此时，水则在从36处的龙头放出之前依次通过过滤器38和灭菌器40。龙头可以包括两个放水口-一个用于已处理水，第二个用于未处理水。过滤器38最好是活性碳式过滤器。UV灭菌器包括水箱、容器、或通道，连同紫外(UV)光源一起，用于消毒通过其中的水流。

回到图2的电源电路10，插头12或其他电源接头是常用的一种，要选定得与此电路所连接的配电系统相容。尽管图示电源接头是一常见的插头，此装置也可以用电线直接接到电源上。

镇流器14也是常见的一种，镇流器的阻抗要选定得使通过UV灯泡的电流降低到灯泡在所连接的电源电压下为之而设置的标准数值。

UV灯泡16是包括一对灯丝17a和17b的常见的气体放电灯泡。灯丝与镇流器14串联。众所周知，流过灯丝的电流加热灯丝并供给电子源以形成穿过灯泡内部气体的启辉电弧。一旦起弧之后，跨越灯泡的电压就取决于灯泡16的化学组成和结构。通过灯泡的电流随着镇流器阻抗的减小而增大。电流的这种增大会在气体上激发更多的原子而降低灯泡的阻抗，从而保持跨越灯泡的电压基本上不变。

启动器电路18也具有常见的结构，串联在灯丝17a和17b之间。

控制电路20在控制器28的控制之下工作，选择性地使得灯泡在充足光强或减低光强情况下工作。RC电路22-包括电阻器23和并联的电容器25-与灯泡16和灯泡灯丝17在电路上是并联起来的。开关24与RC电路22在电路上是串联起来的，以便选择性地把RC电路包括在电源电路10之内或把它排除在外。开关24是在控制器28的控制之下由继电器26启动的。控制器28对水处理系统30中的常用的流量开关(未画出)作出反应，此开关可标志出是否水还在流过该系统。

电源电路10以两种模式之一工作，取决于开关24是断开的还是闭合的。当控制器28检测出水流时，启动继电器26，把开关24断开。在开关如此断开的情况下，RC电路22就在电路上从电源电路10卸掉了。因而，电源电路就以通常的方式工作，电流流过电感器14、灯丝17a和17b，以及启动器电路18。以这种模式工作时，在灯丝17之中就造成标准的电压和电流，使灯具在被称作“充足光强”的状况下工作。

控制器28可确定什么时候灯泡强该当减低。按照当前的设计，灯泡光强是在水流已经终止15分钟之后予以减低的。这种滞后的目的在于在以下三方面达到所需要的均衡：1)完全杀灭截集在UV灭菌器中的水中细菌和病毒，2)避免不必要地加热这种“静滞”水，以及3)保持电流经过灯丝以提高镀敷层寿命。其他的一些准则也可以用来确定何时灯泡光强该当减低。

当灯泡光强该当减低时，控制器28使继电器26闭合开关24。开关的闭合导致RC电路22在电路上连通电源电路10。一部分电路电流就被分流并耗散在RC电路之中，在维持灯丝电流的同时减低灯泡电流。电阻器23的阻值最好是选定得使灯丝电流是“充足光强”电流的一半。电容器25的电容值要选定得可以补偿由镇流器14造成的相移误差。RC电路因而是并联地附加于灯泡负效应阻抗的一种正效应阻抗。

既减低电流又补偿由镇流器14造成的相移误差，灯泡的温度就会降低下来。其次，跨越灯泡的电流和电压同时达到峰值，从而对应某一给定电流向灯泡提供最大的功率。功率因数的提高既为用户造成节省，也为灯泡造成更加有效的电流。

大气中UV灯泡的光强在时域中的分布示于图4。最初，在T＝0处，灯泡被激发到“充足光强”模态。最大光强出现在最初的5到10分钟内。光强的随后下降是由热量引起的。借助于减低通过灯泡的电流并从而减低在处于“半光强”模态时的灯泡光强”，在灯泡最初设入高模态的时候获得光强。这种技术可向灭菌器内的水发送更多的UV光，同时降低“静滞”期间的水温，造成较大的细菌/病毒杀灭力，而不需采用较高瓦数的灯泡。

可以理解，本发明提供了一种用于减低灯泡光照而不牺牲灯泡寿命的简单、有效而又花费不多的电路。

II.串联阻抗实施例

本发明第二实施例的UV电源装置示于图3，一般用110标示。此装置包括具有一对灯丝或丝件122的UV灯泡120、镇流器130和起动器电路140。此装置110还包括电感器152、开关154、继电器156和对流量开关(未专门画出)作出反应的控制器158。当水正在流过处理系统而由控制器158检测出来时，继电器156被启动，把开关154置于位置154a。在这种情况下，电流旁路电感器152；而电路110以通常方式工作，驱动UV光源120处于最佳光强状态。当水停止流动而由控制器158检测出来时，继电器156被启动，把开关154换接到位置154b，以至于电流流过电感器152。由于加大了整个电路的阻抗，灯丝电流会得到降低，这也会降低灯丝温度和减低灯泡光强；而灯泡达到低态。不幸的是，在这种设计中电压与电流相位差很大。这就产生了对灯泡供能减低的情况。其次，降低了的灯丝温度会降低灯泡寿命，因为从灯丝脱镀出来的原子与灯泡中的汞相化合，从而增大了灯泡阻抗。在较佳实施例中，降低了的电流是充足电流的一半(0.5)。这一比值是在作了大量的关于维持灯丝寿命长于石英寿命的实验工作之后选定的。

上述是关于本发明各优先实施例的说明。可以作出多种多样的变换和改动而不致偏离在所附权利要求中的本发明的精神和各主要方面。

Claims (7)

1.一种改进型水净化装置，包括：水管道、发射UV光穿过所述管道之中的水的紫外光灯泡，简写为UV光灯泡和向所述灯泡供给AC电流的电源电路，其特征在于所述电源电路包括：

水流开关装置，用于标志出所述管道之中的水流；以及

控制装置，对所述水流开关作出反应，用于在水流被检测出来时向所述灯泡供给第一电流，并在水流未被检测出来时向所述灯泡供给第二减低电流；所述控制装置包括阻抗装置，用于有选择地附加阻抗于所述电源电路；所述阻抗装置包括正效应阻抗和开关装置，用于有选择地把所述正效应阻抗串联于所述灯泡。

2.如权利要求1的一种改进型水净化装置，其中所述正阻抗是电容性的。

3.如权利要求2的一种改进型水净化装置，其中所述正效应阻抗包括一组RC电路。

4.一种水净化装置，包括：

盛水装置，用于盛放水；

水流开关装置，用于标志出水正在流过所述盛水装置；

UV气体放电光源，配置起来以发射UV光穿过所述盛水装置之中的水，所述光源具有一对灯丝；

其特征在于，还包括：

正效应阻抗分流电路，并联于所述UV光源的灯丝；

启动开关，电路上串联于所述分流电路；以及

控制装置，对所述水流开关作出反应，用于控制所述启动开关以闭合所述启动开关并在需要减低电流时启动所述分流电路。

5.如权利要求4的一种水净化装置，其中所述分流电路是电容性的。

6.如权利要求5的一种水净化装置，其中所述分流电路包括一组RC电路。

7.如权利要求4的一种水净化装置，还包括一只电感镇流器，电路上串联于所述UV光源。

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