JP2008272748A - 流体処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】流体処理システムの全体的動作を制御する制御ユニットを内含する流体処理シス
テムを提供する。
【解決手段】安定器回路１０３が電磁放射線放出アセンブリ１４と結合されている。好ま
しい流体処理システム１０においては、安定器回路１０３は電磁放射線放出アセンブリ１
４と誘導結合されている。誘導結合型安定器回路１０３は、制御ユニット１０２からの予
め定められた電気信号に応答して、電磁放射線放出アセンブリ１４内に位置設定された電
磁放射線放出デバイス６０を誘導的に付勢する。さらに流体処理システム１０は、流体処
理システム１０内で用いられる電磁放射線放出アセンブリ１４及びフィルタアセンブリ１
６のさまざまな機能的及び動作上の様相を監視するために用いられる無線周波数識別シス
テム１２４を内含している。
【選択図】図３

Description

本出願は、１９９９年６月２１日付けで提出された誘導結合型安定器を伴う水処理シス
テムと題された米国暫定特許出願第６０／１４０,１５９号の３５.Ｕ.Ｓ.Ｃ §１１９（
ｅ）に基づく恩典を請求するものである。本出願は同様に、１９９９年６月２１日付けで
提出されたユースポイント水処理システムという題の米国暫定特許出願第６０／１４０,
０９０号の３５Ｕ.Ｓ.Ｃ.§１１９（ｅ）に基づく恩典をも請求している。

本出願は、参考として、本出題と同日に提出されたユースポイント水処理システムとい
う題の米国特許出願を包含する。

発明の分野
本発明は一般に、水処理システム，より特定的には水処理システム内の紫外線ランプへ
の非接触電力伝達のための誘導結合型安定器に関する。

発明の背景
本発明は、これまでの家庭用又はオフィス用のユースポイント水処理システムに付随す
るいくつかの問題に取組んでいる。最初の問題は、内部で紫外線ランプアセンブリを利用
する従来の水処理システムのエネルギー効率が低い、という点にある。ランプアセンブリ
は一般に、紫外線ランプのスイッチが投入されていない結果水処理システム内で微生物が
増殖することを防ぐため、連続作動状態に放置される。従来のランプアセンブリのスイッ
チを投入すると、それは、水処理システム内の微生物を適切に破壊するのに必要とされる
予め定められた強度レベルの光を出力するのに充分なほどに紫外線ランプ内の気体が励起
されるまでに長いスタートアップ時間を要する。紫外線ランプが充分に励起される前に水
処理システムから排出される水は、許容できないほど高いレベルの生きた微生物を含んで
いる可能性がある。連続作動するランプアセンブリは、大量のエネルギーを使用し、従っ
て効率が悪い。同様に、一晩中といったように連続作動状態にランプアセンブリが放置さ
れた場合、水処理システムユニット内に滞留する水は、不快なほどに暖かくなる可能性が
ある。

第２の問題は、水処理システム内のリフレクタアセンブリの設計に関するものである。
ランプ効率の増強を目的として、微生物が中で照射を受ける水搬送導管及び紫外線ランプ
のまわりにリフレクタアセンブリを設置することが可能である。水搬送導管に当たり損な
った紫外線ランプからの入射光は、リフレクタ壁から反射し戻され、再び水搬送導管に当
たる可能性がある。往々にして、これらのリフレクタアセンブリは、円形断面をもつ。残
念なことに、生成された大量の紫外線が水搬送導管に達することは決してない。それどこ
ろか、大部分の光は紫外線ランプアセンブリによって再度吸収されている。

第３の問題には、水処理システムに対するランプアセンブリの電気的結合が関与してい
る。ランプアセンブリが水処理システム内に設置されるか又はそこから取外される毎に、
ランプアセンブリは水処理システムとの関係において機械的及び電気的に結合及び離脱さ
れなくてはならない。これには往々にして、複雑で高価な取付け用アセンブリが必要とな
る。その上、電力が水処理システム内を通過している間電気接続が水分にさらされること
がないようにするべく注意を払わなくてはならない。

時として水処理システムのサイズを最小限にするために同軸的に整列させたランプアセ
ンブリ及びフィルタアセンブリが使用される。特定の水処理システム内のランプアセンブ
リ及びフィルタアセンブリは、水処理システムから同時に取外されてもされなくてもよい
。これらのアセンブリが同時に取外される場合、それらは、水で満たされしかもそれ自体
かなりの重量をもつ可能性があるため、往々にして非常に重い。代替的には、たとえラン
プアセンブリ及びフィルタアセンブリを水処理システムから別々に取り外しできるにせよ
、取扱い中にこれらのアセンブリの１つから水がこぼれるという問題がきわめて頻繁に発
生する。

ランプアセンブリをもつ水処理システムユニットが直面するもう１つの問題は、ランプ
アセンブリを監視するのに複雑な監視システムが必要とされるということにある。ランプ
アセンブリが老化するにつれて、ランプアセンブリから出力される光の強度は一般に減少
する。場合によっては、強度は、所望の微生物致死率をもたらすのに必要なレベルより低
く降下する。ランプアセンブリは、臨界最小強度に達する前に除去されるべきである。従
って、水処理システム内の光の強度を検査するためにモニターシステムが必要となる。こ
れらの監視システムは、標準的に高価である。これらは往々にして、石英のウィンドウを
伴うコストの高い紫外線センサーを必要とする。

従来の安定器制御回路は、バイポーラトランジスタ及び飽和変圧器を用いてランプを駆
動する。この安定器制御回路は、これらの変圧器の巻線配置及び材料の磁気特性に関係づ
けされた周波数で振動する。飽和変圧器発振器を伴う回路は、方形波のカテゴリに入る出
力を生成し、半ブリッジのトランジスタが負荷下でハードスイッチする必要があり、かつ
分離したインダクタが放電ランプを通る電流を制限することを必要とする。

ランプアセンブリ及びフィルタアセンブリを利用する先行技術の水処理システムユニッ
トにおけるこれらの及びその他の欠点は、本発明により扱われている。

発明の要約
本発明は、誘導結合型安定器回路を内含する水処理システムのための電子制御システム
を開示している。水処理システムは、なかんづく上水道からフィルタアセンブリまで水流
を導くことによって水をろ過する。フィルタアセンブリは、水流から望ましくない微粒子
を除去する。フィルタアセンブリ中を通過した後、水は交換可能な紫外線ランプアセンブ
リへと導かれる。紫外線ランプアセンブリは、水が紫外線ランプアセンブリ内を流れるに
つれて水を高強度の紫外線に対して露呈させることにより給水中の有機物質を破壊する。
紫外線ランプアセンブリは、動作の開始時から事実上瞬間的な高強度紫外線を提供するが
、このことは、ウォームアップ時間を必要とする先行技術の水処理システムに比べた利点
を提供する。紫外線ランプアセンブリを退出した後、水流は出口アセンブリを通して水処
理システムから外に導かれる。

水処理システムの全体的動作は、紫外線ランプアセンブリ及びフィルタアセンブリと電
気接続されている制御ユニットによって制御される。好ましい実施形態においては、制御
ユニットは同様に流量センサー、周囲温度センサー回路、周囲光センサー回路、紫外線セ
ンサー回路、電力検出回路、表示装置、音声生成回路、メモリー記憶デバイス、通信ポー
ト及び無線周波数識別システムとも電気接続されている。これらのデバイスは、全て、制
御ユニットにより監視又は制御され、一般に以下で記述するように水処理システムに対し
さまざまな恩典を提供する。

流量センサー回路は、紫外線ランプアセンブリが付勢されうるような形で、水がいつ流
れているかを見極めるために、及び水処理システムが処理しつつある水の量を追跡するた
めに、制御ユニットによって使用される。周囲温度センサー回路は、水処理システムが凍
結温度又はその他の予め定められた温度よりも高い温度レベルを維持できるような形で、
雰囲気の周囲温度を測定する。紫外線センサー回路は、紫外線ランプアセンブリが放出し
つつある紫外線の強度に対応する電気信号を制御ユニットに提供する。これは、これらの
測定によって制御ユニットが放出されつつある紫外線の強度を増減させる調整を行なうこ
とができるようになるため、重要なことである。

電力検出回路は、壁コンセントといったような従来の外部電源から供給される水処理シ
ステムへの電力の有無を表示する電気信号を制御ユニットに提供する。表示装置は、制御
ユニットにより制御され、水処理システムの状態についての情報を表示する。音声生成回
路は、注意を要する予め定められたシステム状態が水処理システム内で発生した場合に可
聴音を提供するため、制御ユニットにより使用される。

水処理システムはさらに、制御ユニットと電気接続されたメモリー記憶デバイスを内含
する。メモリー記憶デバイスは、水処理システム及びその関連コンポーネントに関係づけ
されたさまざまなデータ値を記憶するために用いられる。本発明の好ましい実施形態にお
いては、メモリー記憶デバイスはＥＥＰＲＯＭ又はその他いずれかの同等の記憶デバイス
である。パーソナルコンピュータ又は手持ち式監視デバイスといったような周辺デバイス
と制御ユニットの間の双方向通信の能力を提供する通信ポートが制御ユニットと接続され
ている。

無線周波数識別システムは、各々の紫外線ランプアセンブリ内に位置設定されている紫
外線トランスポンダを内含する。さらに、無線周波数識別システムは、フィルタアセンブ
リ内に位置設定されているフィルタトランスポンダを内含する。紫外線トランスポンダ及
びフィルタトランスポンダは、無線周波数を用いて無線周波数識別システムと通信する。
各トランスポンダは、紫外線ランプアセンブリ及びフィルタアセンブリに特定的な或る種
の情報を収納する。当業者であれば、接触型の識別システムを無線周波数識別システムの
代りに使用できることを認識できるだろう。

好ましい紫外線ランプアセンブリは、誘導結合型安定器回路によって付勢される。好ま
しい誘導結合型安定器回路は、事実上瞬間的な紫外線ランプ点灯を提供する高周波で動作
する自励振動半ブリッジ切換え設計である。さらに、誘導結合型安定器回路は、ひとたび
共振が達成されると自励振動し、切換え素子としてＭＯＳＦＥＴトランジスタを使用し、
紫外線ランプアセンブリの設計を簡略化するよう空心変圧器結合配置に対応するように設
計されている。紫外線ランプアセンブリは、誘導結合型安定器回路により作り上げられた
空心変圧器結合配置のため、容易に交換可能である。

好ましい誘導結合型安定器回路は、制御回路、発振器、駆動機構，半ブリッジ切換え回
路，直列共振タンク回路，二次コイル、共振ランプ回路及び紫外線ランプを内含する。発
振器は、発振器を付勢する制御回路に電気信号を提供することにより発振器をスタートさ
せる制御ユニットと電気接続されている。動作中、発振器は駆動機構に電気信号を提供し
、駆動機構は次に半ブリッジ切換え回路を付勢状態にさせる。半ブリッジ切換え回路は、
それ自体紫外線ランプアセンブリ内の紫外線ランプを誘導的に付勢する直列共振タンク回
路を付勢する。

紫外線ランプアセンブリは、誘導結合型安定器回路内に、物理的に二次コイル、共振ラ
ンプ回路及び紫外線ランプを収納している。直列共振タンクがひとたび付勢されると、紫
外線ランプアセンブリは誘導的に付勢された状態となり、かくして紫外線ランプを点灯す
る。好ましい実施形態においては、誘導結合型安定器回路のための共振周波数は約１００
ｋHzである。かくして、紫外線ランプアセンブリ内の二次コイルは約１００ｋHzでも共振
する。前述のように、適切なコンポーネント選択に対処するべく、制御ユニットにより動
作共振周波数を上下に調整することが可能である。さらに、共振周波数は、以下で詳述す
ることになる直列共振タンク内のコンポーネント選択によっても同様に制御される。

かくして、本発明の好ましい実施形態は、制御ユニット；電磁放射線放出アセンブリ
と誘導結合されている誘導結合型安定器回路を含んで成り、誘導結合型安定器回路が、制
御ユニットからの予め定められた電気信号に応答して電磁放射線放出アセンブリ内の電磁
放射線放出デバイスを誘導的に付勢する流体処理システムを開示している。

本発明のもう１つの実施形態では、流体処理システムの中で電磁放射線を供給する方法
が開示されている。この方法は、制御ユニットで予め定められた電気信号を生成する段階
、誘導結合された安定器回路に予め定められた電気信号を導く段階、及び制御ユニットか
らの予め定められた電気信号に応答して誘導結合された安定器回路内で電磁放射線放出デ
バイスを誘導的に付勢する段階、を含んで成る。

本発明のもう１つの実施形態においては、無線周波数識別システムを伴う流体処理シス
テムが開示されている。該流体処理システムは、制御ユニット；及び該制御ユニットに
電気接続された基地局、該基地局と無線通信状態にある電磁放射線放出デバイスアセンブ
リの中に位置設定された少なくとも１つの無線周波数識別トランスポンダを含んで成る。
本発明のさらにもう１つの好ましい実施形態においては、電磁放射線放出アセンブリはフ
ィルタアセンブリと交換されている。

本発明によって開示されているもう１つの好ましい実施形態は、流体処理システム内で
電磁放射線放出アセンブリ情報を監視する方法に関する。該方法は、流体処理システム内
で使用するための電磁放射線放出アセンブリを提供する段階、電磁放射線放出アセンブリ
内に位置設定された電磁放射線放出識別トランスポンダを用いて電磁放射線放出アセンブ
リ情報信号を生成する段階、流体処理システム内に位置設定された基地局に対し電磁放射
線放出アセンブリ情報信号を伝送する段階、及び制御ユニットに対して前記電磁放射線放
出アセンブリ情報信号を導く段階、を含んで成る。もう１つの好ましい実施形態において
は、電磁放射線放出アセンブリをフィルタアセンブリで置換することができる。

本発明のこれらの及びその他の利点は、添付図面と合わせて見た本発明の現在好まれて
いる実施形態についての以下の詳述を考慮した時点で明らかになることだろう。

本発明の現在好まれている実施形態の詳細な説明
図１を参照すると、本発明は、水を精製するために一般に炭素ベースのフィルタ及び紫
外線を使用する水処理システム１０用の電子制御システムを開示している。本発明を評価
するためには、好ましい水処理システム１０の機械的側面の全般的背景を知ることが重要
である。好ましい水処理システム１０は、主ハウジング１２，交換可能な紫外線ランプア
センブリ１４及びフィルタアセンブリ１６を内含している。紫外線ランプアセンブリ１４
及びフィルタアセンブリ１６は主ハウジング１２から取外し可能でかつ交換可能である。
主ハウジング１２は、底面囲い板１８，背面囲い板２０，前面囲い板２２，上面囲い板２
４そして内部スリーブ囲い板２６を内含している。表示装置１０６を通して水処理システ
ム１０の状態について情報を表示できるように、レンズ２８が表示装置１０６を収容して
いる（図３参照）。水処理システム１０を組立てるためには、紫外線ランプアセンブリ１
４を主ハウジング１２にしっかりと取付け、その後フィルタアセンブリ１６を、紫外線ラ
ンプアセンブリ１４全体を覆うようにかつ主ハウジング１２に対して取付ける。

当業者であれば認識することになるように、交換可能な紫外線ランプアセンブリ１４を
、それが交換不能な形に作ることもできる。さらに、当業者であれば、交換可能な紫外線
ランプアセンブリ１４は、複数の異なるタイプの電磁放射線放出アセンブリと互換性があ
ってよいということも認識することだろう。かくして、本発明は、紫外線ランプアセンブ
リを使用する水処理システムのみを網羅するものとみなされるべきではなく、当業者であ
れば、紫外線ランプアセンブリ１４の開示が本発明の好ましい実施形態を代表するもので
あることを認識するはずである。

図２Ａ−Ｃを参照すると、水処理システム１０の主要機械コンポーネントが本発明に関
連する形で、斜視図で示されている。図２Ａに例示されているように、内部スリーブ囲い
板２６は、複数の内部スリーブカバー３０，入口バルブアセンブリ３２及び出口カップ３
６を伴う出口カップアセンブリ３４を内含している。入口アセンブリ４０及び出口アセン
ブリ４２と共に底面囲い板１８を含む底面囲い板アセンブリ３８がさらに開示されている
。電子部品アセンブリ４４は、その詳細が以下で記述されるように、底面囲い板１８の中
にしっかりはめ込まれている。これらのコンポーネントは、水処理システム１０が完全に
組立てられた時点で、底面囲い板１８，背面囲い板２０，前面囲い板２２，上面囲い板２
４，内部スリーブ囲い板２６及びレンズ２８にしっかりと取付けられている。好ましく実
施形態においては、上面囲い板２４の中に磁気ホルダー４６及び磁石４８も同様に収納さ
れている。

図２Ｂを参照すると、紫外線ランプアセンブリ１４は一般に、ベースサブアセンブリ５
０，二次コイル５２，底面サポートサブアセンブリ５４，上面サポートサブアセンブリ５
６，一対の石英スリーブ５８，紫外線ランプ６０，Ｏリング６２及び一対の連動するエン
クロージャリフレクタサブアセンブリ６４を内含する。一般的に言うと、二次コイル５２
，底面サポートサブアセンブリ５４及びエンクロージャリフレクタサブアセンブリ６４は
ベースサブアセンブリ５０と連結されている。エンクロージャリフレクタサブアセンブリ
６４は、一対の石英管５８，紫外線ランプ６０及びＯリング６２を収納している。上面サ
ポートアセンブリ５６は、紫外線ランプアセンブリ１４が完全に組立てられた時点で、エ
ンクロージャリフレクタアセンブリ６４の上面全体にしっかりとはめ込まれる。

図２Ｃに例示されているように、フィルタアセンブリ１６は一般に、ベースアセンブリ
，フィルタブロックアセンブリ６８，フィルタハウジング７０及びエラストマフィルタハ
ウジンググリップ７２を内含する。一般的に言うと、フィルタブロックアセンブリ６８は
、それ自体フィルタハウジング７０により包囲されているベースアセンブリ６６上にかみ
合わさる。フィルタハウジンググリップ７２は、フィルタハウジング７０の上面上にかみ
合わさり、かくしてフィルタハウジング７０を取り外すためのより優れたグリップを提供
する。フィルタアセンブリ１６は、紫外線ランプアセンブリ１４へと導く前に流れをフィ
ルタブロックアセンブリ６８の中に導くことによって、水流をろ過する。

図３を参照すると、本発明は、以上で一般的に記述された水処理システム１０のための
電子制御システム１００を開示している。好ましい実施形態においては、水処理システム
１０は、好ましくはマイクロプロセッサである制御ユニット１０２によって制御されてい
る。例示されている通り、制御ユニット１０２は、誘導結合型安定器回路１０３を通して
紫外線ランプアセンブリ１４と電気接続されている。この制御ユニット１０２は同様に、
さらに以下で詳述されているように、２方向無線通信を通して紫外線ランプアセンブリ１
４に電気接続されている。動作中、制御ユニット１０２は、誘導結合型安定器回路に導か
れる予め定められた電気信号を生成する能力をもち、これがランプアセンブリ１４を瞬間
的に付勢し、このランプアセンブリはそれ自体、水流を処理する高強度紫外線を提供する
。

好ましい実施形態においては、制御ユニット１０２は同様に、流量センサー回路１０４
，表示装置１０６，周囲光センサー回路１０８，可視光センサー回路１１０，電力検出回
路１１２，周囲温度センサー回路１１４，音声生成回路１１６，メモリー記憶デバイス１
１８，通信ポート１２０，安定器フィードバック回路１２２，無線周波数識別システム１
２４と電気接続されている。図３にさらに例示するように、紫外線無線周波数識別トラン
スポンダ１２６が紫外線ランプアセンブリ１４と接続され、フィルタ無線周波数識別トラ
ンスポンダ１２８がフィルタアセンブリ１６と接続されている。紫外線無線周波数識別ト
ランスポンダ１２６及びフィルタ無線周波数識別トランスポンダ１２８は、以下でさらに
詳述するように、２方向無線通信を用いて無線周波数識別システム１２４と通信する。

一般的に言うと、流量センサー回路１０４は、水又は流体がいつ流れているかを見極め
るため、そして水処理システム１０により処理されつつある水又は流体の量を追跡するた
めに制御ユニット１０２によって使用される。表示装置１０６は、制御ユニット１０２に
よって駆動され、水処理システム１０の状態についての情報を表示するために使用される
。当該技術分野においては複数の異なるタイプの表示装置が知られており、本発明におい
て使用され得る。しかしながら、好ましい表示装置は、真空蛍光表示装置である。周囲光
センサー回路１０８は、周囲光の量を測定し、今度は制御ユニット１０２に電気信号を提
供して、それが表示装置１０６の強度を相応して調整できるようにする。

可視光センサー回路１１０は、紫外線ランプアセンブリ１４により放出される光の強度
レベルに関連する電気信号を制御ユニット１０２に提供する。これは、これらの信号によ
り紫外線ランプアセンブリ１４によって放出される電磁放射線の強度を制御ユニット１０
２が増減できるようになるため、重要なことである。当業者であれば、可視光センサー回
路１１０が、本発明において使用できるさまざまな電磁放射線放出デバイスから放出され
る電磁放射線の強度を検知する能力をもつさまざまな電磁放射線センサー回路と互換性を
もち得る、ということを認識するだろう。

電力検出回路１１２は、制御ユニット１０２に対して、水処理システム１０への電力の
有無を表示する電気信号を提供する。電力は、従来の電源コンセントといったような外部
電源から水処理システム１０に提供される。当業者であれば、外部電源を監視し、電力損
失に応答して対応する電気信号を提供する複数の回路が存在するということを認識するこ
とだろう。

周囲温度センサー回路１１４は、水処理システム１０が温度レベルを凍結温度又はその
他の何らかの予め定められた温度設定値よりも高く維持することができるような形で、雰
囲気の周囲温度を測定する。制御ユニット１０２は、必要とあらば熱を生成するため、紫
外線ランプ６０を付勢することができる。音声生成回路１１６は、可聴音を生成するべく
、制御ユニット１０２によって使用される。この可聴音は標準的に、水処理システム１０
が経験する予め定められたシステム状態の間に起こる。これらの予め定められたシステム
状態は、制御ユニット１０２により認識され、この制御ユニットが次に音声生成回路１１
６を活動化させて可聴音を作り出す。

前述のように、メモリー記憶デバイス１１８は同様に制御ユニット１０２と電気接続さ
れる。メモリー記憶デバイス１１８は、水処理システム１０及びその関連コンポーネント
に関係するさまざまなデータ値を記憶するために、使用される。本発明の好ましい実施形
態においては、メモリー記憶デバイス１１８はＥＥＰＲＯＭ又はその他のいずれかの同等
の記憶デバイスである。当業者であれば、本発明で使用可能なさまざまなメモリー記憶デ
バイスが入手可能であることを認識することだろう。

通信ポート１２０も同様に制御ユニット１０２と電気接続されており、これは、パーソ
ナルコンピュータ又は手持ち式監視デバイスといったような周辺デバイスと制御ユニット
１０２の間の双方向通信を行なう能力を水処理システム１０に提供する。本発明の好まし
い実施形態においては、通信ポート１２０は、周辺デバイスと通信するためＲＳ−２３２
通信プラットフォームを使用する。通信ポート１２０は同様に、その他の好ましい実施形
態においてそれらのさまざまな動作特性を監視し制御するために、紫外線ランプアセンブ
リ１４及びフィルタアセンブリ１６とも接続され得る。しかしながら本発明の好ましい実
施形態においては、無線周波数識別システム１２４は紫外線ランプアセンブリ１４及びフ
ィルタアセンブリ１６についての情報を制御ユニット１０２に報告するために用いられる
。

図３に描かれている好ましい実施形態においては、無線周波数識別システム１２４は、
さまざまな情報を制御ユニット１０２に報告するために、紫外線無線周波数識別トランス
ポンダ１２６及びフィルタ無線周波数識別トランスポンダ１２８からの信号を使用する。
動作中、紫外線無線周波数識別トランスポンダ１２６及びフィルタ無線周波数識別トラン
スポンダ１２８は無線通信を用いて無線周波数識別システム１２４と通信する。紫外線ラ
ンプアセンブリ１４及びフィルタアセンブリ１６は、その耐用寿命の終りで交換可能なよ
うに設計されていることから、各々の紫外線ランプアセンブリ１４及びフィルタアセンブ
リ１６は、各デバイスに特定的な情報を記憶するトランスポンダ１２６，１２８を収納す
る。当業者であれば、紫外線無線周波数トランスポンダをその他の電磁放射線放出デバイ
ス又はアセンブリと合わせて使用できることを認識するだろう。無線周波数識別システム
１２４については以下でさらに詳しく説明されている。

図４を参照すると、本発明の現在好まれている実施形態においては、紫外線ランプアセ
ンブリ１４は、制御ユニット１０２と電気接続されている誘導結合型安定器回路１０３に
より付勢される。誘導結合型安定器回路１０３は、高周波で動作し事実上瞬間的な紫外線
ランプ点灯を提供する自励振動半ブリッジ切換え設計である。さらに、誘導結合型安定器
回路１０３は、ひとたび共振が達成された時点で自励振動し、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
を切換え素子として使用し、紫外線ランプアセンブリ１４の設計を簡略化するよう空心変
圧器結合配置に対応するように設計されている。紫外線ランプアセンブリ１４又はその他
の電磁放射線放出アセンブリは、誘導結合型安定器回路１０３により作り上げられた空心
変圧器結合配置のため、容易に交換可能である。当業者であれば、誘導結合型安定器回路
１０３を通常の安定器回路としても機能するように適合させることができるということを
認識するだろう。

図４に例示しているように、誘導結合型安定器回路１０３は、制御回路１４２，発振器
１４４，駆動機構１４６，半ブリッジ切換え回路１４８，直列共振タンク回路１５０，二
次コイル５２（図２参照）、共振ランプ回路１５２及び紫外線ランプ６０を内含する。発
振器１４４は、制御回路１４２に電気信号を提供することにより、発振器１４４を付勢す
る制御ユニット１０２と電気接続されている。動作中、発振器１４４は駆動機構１４６に
電気信号を提供し、駆動機構は次に半ブリッジ切換え回路１４８を付勢状態にさせる。半
ブリッジ切換え回路１４８は、それ自体紫外線ランプアセンブリ１４内の紫外線ランプを
誘導的に付勢する直列共振タンク回路１５０を付勢する。

図４にさらに例示されているように、紫外線ランプアセンブリ１４は、二次コイル５２
，共振ランプ回路１５２及び紫外線ランプ６０を収納しており、一方電子アセンブリ４４
（図２Ａ参照）は、制御回路１４２，発振器１４４，駆動機構１４６，半ブリッジ切換え
回路１４８及び直列共振タンク回路１５０を収納している。前述のように、直列共振タン
ク回路１５０がひとたび付勢されると、紫外線ランプアセンブリ１４中の二次コイルは誘
導的に付勢された状態となる。好ましい実施形態においては、安定器回路１０３のための
共振周波数は約１００ｋHzである。かくして、紫外線ランプアセンブリ１４内の二次コイ
ル５２も約１００ｋHzで共振する。前述のように、適切なコンポーネント選択に対処する
べく、制御ユニット１０２により動作共振周波数を上下に調整することが可能である。さ
らに、共振周波数は、以下で詳述することになる直列共振タンク回路１５０内のコンポー
ネント選択によっても同様に制御されうる。

図５を参照すると、制御回路１４２は、制御ユニット１０２及び発振器１４４と電気接
続されている。制御回路１４２は、複数の抵抗器１５６，１５８，１６０，１６２，１６
４，１６６，複数のコンデンサ１６８，１７０，１７２，ダイオード１７４，第１の演算
増幅器１７６及び第２の演算増幅器１７８を内含する。例示されている通り、抵抗器１５
６は、第１の直流（「ＤＣ」）電源１８０，制御ユニット１０２の出力端及び抵抗器１５
８と接続されている。抵抗器１５８はさらに、ダイオード１７４，抵抗器１６０及びコン
デンサ１６８と接続されている。第１のＤＣ電源１８０はコンデンサ１６８に接続され、
これは同じくダイオード１７４と接続されている。ダイオード１７４は、当業者であれば
認識するように接地接続１８２とさらに接続されている。抵抗器１６０は、演算増幅器１
７６の負の入力端及び演算増幅器１７８の正の入力端と接続されて、制御ユニット１０２
から演算増幅器１７６，１７８までの電流経路を完成させる。

ここで再び図５に描かれている制御回路１４２を参照すると、抵抗器１６２は、第２の
ＤＣ電源１８４とそして直列で抵抗器１６４及び１６６と接続されている。抵抗器１６６
は、接地接続１８２及びコンデンサ１７０と接続され、このコンデンサ１７０自体は、第
１のＤＣ電源１８０及び抵抗器１６４と接続されている。演算増幅器１７６の正の入力端
は抵抗器１６２と１６４の間に電気接続され、これが動作中演算増幅器１７６にＤＣ基準
電圧を提供する。演算増幅器１７８の負の入力端は、抵抗器１６４及び１６６の間に接続
され、これが動作中演算増幅器１７８に対しＤＣ基準電圧を提供する。演算増幅器１７６
及び１７８の出力端は、以下で詳述されるように、発振器１４４に接続されている。

動作中、制御回路１４２は、制御ユニット１０２から電気信号を受信し、今度は、制御
ユニット１０２によって生成された入力電圧が或る一定の電圧ウィンドウ内にあるときに
のみ切換えを行なうウィンドウ比較器として作用する。制御ユニット１０２からの好まし
い信号は、以下で記述されるように、そのデューティサイクルと共に誘導結合型安定器回
路１０３の残りのコンポーネントを通して制御ユニット１０２が紫外線ランプ６０をオン
オフ切換えできるようにするＡＣ（交流）信号である。制御回路１４２は同様に、誤った
引外しを防止し、制御ユニット１０２が故障した場合に正の制御を可能にする。

図５に例示されているように、第１のＤＣ電源１８０及び第２のＤＣ電源１８４は、図
５に描かれている回路に対して電力を提供する。エレクトロニクス分野の当業者であれば
、ＤＣ電源回路が当該技術分野において周知のものであり、本発明の範囲外であることを
認識することだろう。本発明においては、かかる回路が存在し、一定の与えられたＡＣ又
はＤＣ電源からさまざまなＤＣ電圧値を生成するように設計され得るという点を指摘する
ことが重要である。本発明の好ましい実施形態においては、図全体を通して示されている
ように、＋１４ＶＤＣ及び＋１９ＶＤＣの信号が使用される。当業者であれば、図５に開
示されている回路が、異なるＤＣ電圧レベルで動作するように設計され得ることそしてこ
れらの値を本発明に対する制限としてみなすべきでないことを認識することだろう。

図５に描かれた好ましい実施形態では、制御回路１４２の出力端は、水処理システム１
０が適切に組立てられていない場合に紫外線ランプ６０が付勢状態となるのを防ぐため、
インタロック回路１９０と接続されている。インタロック回路１９０は、磁気インタロッ
クセンサ１９２，複数の抵抗器１９３，１９４，１９６，１９８，２００，２０２，２０
４，トランジスタ２０６及びダイオード２０８を内含している。図１を参照すると、本発
明の好ましい実施形態においては、磁気インタロックセンサ１９２は、上面囲い板２４が
内部スリーブ囲い板２６上にしっかりと位置づけされていない場合に、水処理システム１
０が紫外線ランプ６０を付勢しないような形で位置づけされている。しかしながら、当業
者であれば、磁気インタロックセンサ１９２を水処理システム１０のその他の適当な場所
に位置づけることもできるということを認識するだろう。

図５を参照すると、磁気インタロック回路１９０は、以上で記したように水処理システ
ム１０が適切に組立てられていないことを磁気インタロックセンサ１９２が検出した場合
、トランジスタ２０６を通して制御回路１４２の出力を接地接続１８２まで導くことによ
って動作する。当業者が認識するように、水処理システム１０が適切に組立てられていな
い場合、磁気インタロックセンサ１９２の出力は、抵抗器１９４，１９６及び１９８を通
って流れる電流にトランジスタ２０６のゲートを付勢させ、かくしてこれが接地接続１８
２に制御回路１４２の出力信号を短絡させる。磁気インタロックセンサ１９２は抵抗器１
９３を通して第２のＤＣ電源１８４によって給電され、同様に接地接続１８２と接続され
ている。さらに、磁気インタロックセンサ１９２は、抵抗器２００，２０２及び２０４，
ダイオード２０８，第１のＤＣ電源１８０及び第２のＤＣ電源１８４の組み合わせを通し
て、制御ユニット１０２に信号を送る。この信号は同様に、水処理システム１０が適切に
組立てられなかった場合それを制御ユニット１０２が見極めできるようにもする。この目
的で、インタロック回路１９０は、水処理システム１０が適切に組立てられなかった場合
には紫外線ランプ６０が付勢されないように保証する２つの方法を提供する。

図５を再び参照すると、発振器１４４は、水処理システム１０が水流を処理している間
に駆動機構１４６を付勢する電気信号を提供する。発振器１４４は、上述のように、ひと
たび制御回路１４２を通して制御ユニット１０２から電気信号が送られた時点で直ちに作
動し始める。好ましい発振器１４４は、演算増幅器２１０，線形バイアス抵抗器２１２，
バッファ２１４，バッファフィードバック保護回路２１６及び正帰還回路２１８を含んで
成る。演算増幅器２１０は同様に第２のＤＣ電源１８４及び接地接続１８２と接続され、
これが演算増幅器２１０を付勢する。

図５に例示されているように、好ましいバッファ回路２１４は第１のトランジスタ２２
０、第２のトランジスタ２２２及び一対の抵抗器２２４、２２６を含む。演算増幅器２１
０の出力端は、トランジスタ２２０，２２２のゲートと接続され、かくして、トランジス
タ２２０，２２２の動作を制御する。第２のＤＣ電源１８４は、トランジスタ２２０のコ
レクタとも接続されている抵抗器２２４と接続されている。トランジスタ２２０のエミッ
タは、抵抗器２２６，トランジスタ２２２のエミッタ及び駆動機構１４６の入力端と接続
されている。トランジスタ２２２のコレクタは、接地接続１８２と接続されている。動作
中、バッファ回路２１４は演算増幅器２１０からの出力信号を緩衝し、負荷変化が振動周
波数を引き込むのを防ぐ。さらにバッファ回路２１４は、発振器１４４の急速スタートを
確実にする一助となる誘導結合型安定器回路１０３の有効利得を増大させる。

バッファフィードバック保護回路２１６は、抵抗器２２６によりバッファ回路２１４の
出力端と電気接続されている一対のダイオード２２８，２３０を含んで成る。図５に例示
されているように、第２のＤＣ電源１８４はダイオード２２８の陰極と接続されている。
ダイオード２２８の陽極及びダイオード２２０の陰極は抵抗器２２６及び線形バイアス抵
抗器２１２と接続されている。線形バイアス抵抗器２１２は、演算増幅器２１０の負の入
力端にバイアスフィードバック信号を提供する。さらに、ダイオード２３０の陽極は、接
地接続１８２と接続され、これがバッファフィードバック保護回路２１６を完成している
。バッファフィードバック回路２１６は、水処理システム１０の動作中ドレンからゲート
までのミラー効果フィードバックからバッファ回路２１４を保護する。

図５に例示されているように、正帰還回路２１８は、第１の多巻線変圧器２３２，複数
の抵抗器２３４，２３６，２３８，１対のダイオード２４０，２４２及びコンデンサ２４
４を内含する。変圧器２３２の二次コイルは、図５に例示するように、半ブリッジ切換え
回路１４８の出力端及び直列共振タンク回路１５０の入力端と電気接続されている。さら
に、多巻線変圧器２３２の各々の二次コイルからの１つの巻線は変圧器２３２内の反対の
二次コイルのもう１つの巻線に接続されている。

変圧器２３２の第１の一次巻線は、抵抗器２３４，２３６，２３８，ダイオード２４０
，２４２及び演算増幅器２１０の正の入力端と電気接続されている。変圧器２３２の第２
の一次巻線は、抵抗器２３８，ダイオード２４２の陰極、ダイオード２４０の陽極、及び
コンデンサ２４４と接続されている。かくして、抵抗器２３８及びダイオード２４２，２
４４は、図５に例示されているように、変圧器２３２の第１及び第２の一次巻線と並列に
接続されている。コンデンサ２４４は同様に演算増幅器２１０の負の入力端とも電気接続
されている。さらに、抵抗器２３４は、第２のＤＣ電源１８４と接続され、抵抗器２３６
は接地接続１８２と接続されている。抵抗器２３４，２３６及び２３８は、演算増幅器２
１０を電流過負荷から保護し、ダイオード２４０，２４２は、演算増幅器２１０の入力端
に送られるフィードバック信号をクリップする。

動作中、発振器１４４は、それ自体演算増幅器２１０の負の入力端に電気信号を送るコ
ンデンサ２４４を充電する制御回路１４２からの信号を受信する。演算増幅器２１０の出
力は駆動機構１４６まで電気的に導かれ、この駆動機構が半ブリッジ切換え回路１４８を
付勢する。図５に例示されているように、変圧器２３２は、この電流経路内に接続されて
おり、抵抗器２３４，２３６及び２３８を通して電気信号を送り戻し、こうして電流が制
限され、又場合によっては演算増幅器２１０の入力端に戻るように電気信号を導く。変圧
器２３２により、発振器１４４は自励振動でき、誘導結合型安定器回路１０３は、制御ユ
ニット１０２が水処理システム１０を運転停止するか又はインタロック回路１９０のトラ
ンジスタ２０６が発振器１４４への入力を低くプリングするまで、振動している状態にと
どまる。

ここで再度図５を参照すると、発振器１４４の出力端は、好ましい実施形態においては
第２の多巻線変圧器２４６の第１の一次巻線を含む駆動機構１４６と電気接続されている
。第２の変圧器２４６は、その位相調整配置によって半ブリッジ切換え回路１４８が交替
で駆動されることが保証されかくしてシュートスルー伝導が回避されることから、好適な
駆動機構１４６である。コンデンサ２４８，２５０の２重配置が、変圧器２４６の第２の
一次巻線と電気接続され、かくして変圧器２４６内のＤＣ電流のオーバーフローを防止し
ている。同じく、コンデンサ２４６が接地接続１８２と接続され、コンデンサ２５０が同
じく第２のＤＣ電源１８４と接続されている。

変圧器２４６の両方の二次コイル共、半ブリッジ切換え回路１４８と電気接続され、こ
の半ブリッジ切換え回路は動作中変圧器２４６からエネルギーを受信する。同じく図５に
例示されている半ブリッジ切換え回路１４８は、変圧器２４６の両方の二次コイルによっ
て駆動されるＭＯＳＦＥＴトーテムポール半ブリッジ切換え回路２５２として電気的に配
置されている。ＭＯＳＦＥＴトーテムポール半ブリッジ切換え回路２５２は、従来のバイ
ポーラトランジスタ切換え回路に比べ利点を提供する第１のＭＯＳＦＥＴトランジスタ２
５４と第２のＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５６を内含する。エネルギーは、複数の抵抗器
２５８，２６０，２６２，２６４を通して駆動機構１４６からＭＯＳＦＥＴトランジスタ
２５４，２５６まで伝達される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５４，２５６は、ゼロ電流
でソフトスイッチするように設計されており、動作中に伝導損のみを示す。ＭＯＳＦＥＴ
トランジスタ２５４，２５６によって生成される出力は、従来のバイポーラトランジスタ
により生成される出力に比べ、より少ない調波をもつ正弦波の形をしていることがさらに
多い。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５４，２５６を使用することにより、動作中に切換え
を行なう間にＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５４，２５６により生成される無線周波数妨害
を削減させることによる利点がもたらされる。

図５に描かれている好ましい半ブリッジ切換え回路１４８においては、変圧器２４６の
第１の二次コイルは抵抗器２５８及び抵抗器２６０に接続されている。変圧器２４６の第
２の二次コイルは、抵抗器２６２及び抵抗器２６４に接続されている。抵抗器２６０はＭ
ＯＳＦＥＴトランジスタ２５４のゲートと接続されており、抵抗器２６４は、ＭＯＳＦＥ
Ｔトランジスタ２５６のゲートと接続されている。例示されているように、変圧器２４６
の第１の二次コイルと抵抗器２５８は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５４のエミッタと接
続されている。変圧器２４６の第２の二次コイル及び抵抗器２６４はＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタ２５６のゲートと接続されている。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５４のコレクタは
第２のＤＣ電源１８４と接続され、ＭＯＳ ＦＥＴトランジスタ２５４のエミッタはＭＯ
ＳＦＥＴトランジスタ２５６のコレクタと接続されている。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２
５６のエミッタ及び抵抗器２６２は、接地接続１８２と接続されている。

駆動機構１４６のさらなる恩典は、多巻線変圧器２４６が、有効な動作にとって必要条
件である第２のＤＣ電源１８４を上回るゲート駆動電圧のＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５
４，２５６への印加のための非常に便利な方法である、ということにある。ＭＯＳＦＥＴ
トランジスタ２５４，２５６は、ＭＯＳＦＥＴトーテムポール半ブリッジ切換え回路２５
２を負荷過渡現象から保護するその設計に固有のダイオードを有することから、さらなる
利点を提供する。さらに、負荷変化により直列共振タンク回路１５０から反射される過剰
電圧が、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５４，２５６内の固有ダイオードによって供給レー
ルに戻される。

図５を参照すると、半ブリッジ切換え回路１４８は、それ自体、紫外線ランプアセンブ
リ１４の二次コイルを誘導的に付勢する直列共振タンク回路１５０の入力端と接続される
。上述のように、本発明の好ましい実施形態においては、発振器１４４の正帰還回路２１
８は、動作中発振器１４４の演算増幅器２１０に対しフィードバックを提供するため、半
ブリッジ切換え回路１４８の出力端及び直列共振タンク回路１５０の入力端と接続されて
いる。しかしながら、半ブリッジ切換え回路１４８の出力端は、図５に例示されているよ
うに、変圧器２３２の二次コイルにより直列共振タンク回路１５０の入力端と接続されて
いる。

図５を参照すると、直列共振タンク回路１５０は、誘導結合器２７０，タンクコンデン
サ対２７１，２７２，ダイオード対２７４，２７６及びコンデンサ２７８の並列組合せを
含んで成る。誘導結合器２７０は、変圧器２３２の二次コイルとそしてタンクコンデンサ
２７１，２７２の間に接続されている。タンクコンデンサ２７１は同様に第２のＤＣ電源
１８４とも接続され、タンクコンデンサ２７２は、接地接続１８２とも接続されている。
さらに、タンクコンデンサ２７１及び第２のＤＣ電源１８４は、ダイオード２７４の陽極
と接続されている。ダイオード２７４の陰極及びコンデンサ２７８は共に第２のＤＣ電源
１８４と接続されている。コンデンサ２７８は、ダイオード２７６の陽極及び接地接続１
８２と接続されている。タンクコンデンサ２７２は同様にダイオード２７６の陰極とも接
続されている。

直列共振タンク回路１５０が、誘導結合型安定器回路１０３のコンポーネントの組合せ
の漂遊インダクタンスの全てを見ているということを指摘することが重要である。これは
、直列共振タンク回路１５０によって見られる組合されたインダクタンスであるこの漂遊
インダクタンスが電力伝達を、共振外の任意の条件下での負荷に劇的に制限することにな
るため、重要なことである。二次コイル５２及び共振ランプ回路１５２のインダクタンス
は同様に、紫外線ランプアセンブリの二次コイル５２まで送り出される電力を決定し制限
する一助となる反射されたインピーダンス値でもある。一般に、蓄力発振器／変圧器の組
合せは、漂遊及び反射インダクタンスのため、電力伝達リミットをもつ。換言すると、変
圧器及びコンデンサのインダクタンスは、負荷と直列に現われる。

直列共振タンク回路１５０のための動作周波数は、好ましい実施形態においては０.１
μＦのコンデンサであるタンクコンデンサ２７１，２７２の並列キャパシタンス値と誘導
結合器２７０のインダクタンスによって決定される１００ｋHz近くに設定される。タンク
コンデンサ２７１，２７２は、低い散逸率をもち、スタートアップ時点で約１４ampsであ
る高レベルの電流をとり扱うことができる。この共振周波数は、上下に調整可能であり、
適切なコンポーネント選択のためだけに選択されたものである。

誘導結合器２７０は、紫外線ランプアセンブリ１４内で二次コイル５２を誘導的に付勢
するのに必要とされる電力を生成するため、１０巻きの電線を内含する。誘導結合器２７
０は、水処理システム１０の出口カップ３６（図２Ａ参照）内に位置づけされ、約３.５
インチの直径で出口カップ３６のまわりに電線が巻きつけられる。好ましい実施形態にお
いては、１００ｋHzで動作している間に作り出される高い電流によってひき起こされるフ
リンジ効果に起因して、性能及び動作温度の両面で特に効率が良いことから、誘導結合器
２７０のためにはリッツ線が用いられる。以上で記されているように、誘導結合器２７０
は、動作中紫外線ランプアセンブリユニット１４の二次コイル５２を誘導的に付勢する。

図２Ａを参照すると、紫外線ランプアセンブリユニット１４の二次コイル５２は、水処
理システム１０が組立てられた時点で、出口カップ３６及び内部スリーブ囲い板２６の中
に位置づけされている。好ましい実施形態においては、二次コイル５２は、約２インチの
直径で二次コイル５２のまわりに巻きつけられた５５巻きの小さい直径の電線を有してい
る。二次コイル５２を収納するベースサブアセンブリ５０と出口カップ３６の間の結合が
、ギャップ及び心ずれを大幅に許容できるものとなるように設計されているということを
指摘しておくことが重要である。実際、ギャップは、結合係数を調整しかくして紫外線ラ
ンプ６０の動作点を調整するために使用される。さらに本発明は、誘導結合型安定器回路
１０３のため紫外線ランプアセンブリ１４のための特殊な接点を必要としない結合を提供
することによるさらなる利点を提供する。

当業者には直ちに明らかとなるように、上述の誘導結合型安定器回路１０３は、その他
の点灯システム内に容易に内蔵でき、物理的接続を必要とせずにランプを駆動することか
ら、先行技術の安定器回路に比べ利点を提供する。これにより、ひとたび紫外線ランプ１
５４がその動作寿命の終りに達した時点で、紫外線ランプアセンブリ１４を容易に交換す
ることが可能となる。誘導結合型安定器回路１０３は、複数の異なる型式のランプ又は電
球を瞬間的に付勢する能力をもつ。

再び図５を参照すると、安定器フィードバック回路１２２は、直列共振タンク回路１５
０の誘導結合器２７０及び制御ユニット１０２と電気接続されている。安定器フィードバ
ック回路１２２は、誘導結合型安定器回路１０３が紫外線ランプ６０を駆動している間、
制御ユニット１０２に対してフィードバックを提供する。こうして制御ユニット１０２は
、紫外線ランプアセンブリ１４の二次コイルに対し誘導結合器２７０により提供されてい
るエネルギーを監視することができる。こうして、制御ユニット１０２には、紫外線ラン
プ６０がオンかオフかと同時にその他の実施形態では紫外線ランプ６０に印加される電流
及び電圧の量をも決定する能力が備わることになる。

図５に記述されているように、安定器フィードバック回路１２２は、演算増幅器２８０
，抵抗器対２８２，２８４，ダイオード対２８６，２８８及びコンデンサ２９０を内含し
ている。直列共振タンク回路１５０からの信号は、ダイオード２８６の陽極に導かれる。
ダイオード２８６の陰極はコンデンサ２９０及び抵抗器２８２と接続されている。さらに
、抵抗器２８２は、ダイオード２８８の陽極、抵抗器２８４及び演算増幅器２８０の正の
入力端と接続されている。抵抗器２８４は同様に、演算増幅器２８０の正の入力端及び第
１のＤＣ電源１８０とも接続されている。コンデンサ２９０は又、第１のＤＣ電源１８０
とも接続され、一方ダイオード２８８の陰極は第２のＤＣ電源１８４と接続されている。
演算増幅器２８０の負の入力端は、演算増幅器２８０の出力端と直接接続されている。演
算増幅器２８０の出力端は、制御ユニット１０２と接続され、かくして演算増幅器から制
御ユニット１０２までフィードバック信号を提供する。

図６を参照すると、紫外線ランプアセンブリ１４は、紫外線ランプ６０，共振ランプ回
路１５２及び二次コイル５２を内含する。紫外線ランプ６０は一対の電球３００，３０２
と一対のフィラメント３０４，３０６を含む。電球３００，３０２は上部接続ブラケット
３０８及び下部接続ブラケット３１０と共に保持されている。二次コイル５２は、それ自
体紫外線ランプ６０のフィラメント３０４，３０６と接続されている共振ランプ回路１５
２と接続されている。共振ランプ回路１５２は、スタータ回路３１４と電気接続されてい
るコンデンサ３１２を含んで成る。

紫外線ランプアセンブリ１４が、本発明の好ましい実施形態において記述されているが
、前述の通り、当業者であれば、本発明においてその他の電磁放射線放出アセンブリを使
用することも可能であるということを認識するだろう。例えば、紫外線ランプアセンブリ
１４は、水流中の微生物を不活性化するためにパルス式白色光ランプ又は誘電体バリア放
電ランプを使用することができる。当業者であれば、本発明で使用可能なさまざまなタイ
プの電磁放射線放出デバイスを駆動するために誘導結合型安定器回路１０３を使用するこ
とができるということを認識するだろう。従って本発明は、紫外線ランプ３００を内含す
る紫外線ランプアセンブリ１４を使用する水処理システムのみを網羅するものとみなされ
るべきではない。

図７に例示されているように、スタータ回路３１４は、ブリッジ整流器回路３２０，シ
リコン制御整流器３２２，直列配置のダイオード３２４，３２６，３２８，３３０，トラ
イアック（登録商標）（２方向３極サイリスタ）３３２，複数のトランジスタ３３４，３
３６，複数の抵抗器３３８，３４０，３４２，３４４，３４６及び複数のコンデンサ３４
８，３５０を含んで成る。当業者であれば認識するように、トライアック（登録商標）３
３２は、ＦＥＴトランジスタ又はシリコン制御整流器といったような同等のあらゆるデバ
イスでありうる。さらに当業者であれば、ブリッジ整流器回路３２０が、紫外線ランプ６
０のフィラメント３０４，３０６と接続されている複数のダイオード３５２，３５４，３
５６，３５８を含んで成るということを認識することだろう。

図７を参照すると、ブリッジ整流器回路３２０は、シリコン制御整流器３２２，抵抗器
３３８及び接地接続１８２と接続されている。シリコン制御整流器３２２は同様に、共に
接地コネクタ１８２にも接続されている直列配置のダイオード３２４，３２６，３３３及
びトライアック（登録商標）３３２とも接続されている。抵抗器３３８は、トライアック
（登録商標）３３２，抵抗器３４０及び抵抗器３４２と接続されている。抵抗器３４０は
、トランジスタ３３４のコレクタ、トランジスタ３３６のゲート、コンデンサ３４８及び
抵抗器３４４と接続されている。コンデンサ３４８及び抵抗器３４４はさらに接地接続１
８２と接続されている。抵抗器３４２はトランジスタ３３６のエミッタ及びコンデンサ３
５０と接続され、このコンデンサは接地接続１８２とも接続されている。トライアック（
登録商標）３３２はトランジスタ３３４のエミッタと接続され、トランジスタ３３４のゲ
ートはトランジスタ３３６のコレクタ及び抵抗器３４６と接続されている。抵抗器３４６
は、スタータ回路３１４を完成させるべく接地接続１８２と接続されている。

ここで図６に戻ると、動作中、コンデンサ３１２は、直列共振タンク回路１５０の誘導
結合器２７０（図５）を通して紫外線ランプ６０の反射されたインピーダンスを変更する
ことにより二次コイル５２から紫外線ランプ６０に供給された電流を変更し制限する。ス
タータ回路３１４は、スタートアップ中にフィラメント３０４，３０６を短絡させ、かく
して電球３００，３０２の最大予熱をひき起こすように設計されている。こうして紫外線
ランプ６０は、電球３００，３０２中の水銀の最大限の分散を引き起こしかくして最大強
度を発生させ水が紫外線ランプアセンブリ１４を通過するにつれてこれに最高線量の紫外
線を送り出すことができるようになる。換言すると、スタータ回路３１４は、紫外線ラン
プ６０のスイッチが即座に最大強度で投入されるように設計されている。電球３００，３
０２内の水銀の配置は最大出力にとって重要である。水銀がプラズマ通路内で凝縮した場
合、水銀は電球３００，３０２全体を通ってより均等に送り出される。より急速な分散は
同様により迅速なピーク強度を可能にし、かくして水流に対しより急速でより強い線量の
紫外線をスタートアップ時に与える能力を提供する。

図２Ｂを参照すると、Ｏリング６２はヒートシンクとして作用し、改善された瞬間紫外
線出力のためにプラズマ通路内で水銀が凝縮できるようにするため、紫外線ランプ６０の
プラズマ通路と石英管対５８の中を流れる水の通路の間に、意図的に配置される。紫外線
ランプ６０が付勢されるにつれて、最高回路電圧電位は、コンデンサ３１２，フィラメン
ト３０４，３０６及びスタータ回路３１４を横断して適用される。スタートアップ時点で
短絡として作用するスタータ回路３１４及びフィラメント３０４，３０６の低インピーダ
ンス値のため、電流は、紫外線ランプ６０の最大予熱のために高いものとなっている。こ
れは、紫外線ランプ６０の予熱がスタートアップ時点で一部の初期水銀を分散させる原因
となる。スタータ回路３１４が加熱した時点で、スタータ回路３１４のＲＣ時定数が好ま
しい実施形態ではトライアック（登録商標）３３２である短絡デバイスを解除し、かくし
てフィラメント３０４，３０６を横断して最高電圧を提供する。スタータ回路３１４は、
サーミスタが開放後により多くのエネルギーを消費しさほど迅速に開放しないことから、
サーミスタよりも良いスタートを可能にする。

図８を参照すると、好ましい無線周波数識別システム１２４が、制御ユニット１０２と
電気接続された状態で例示されている。無線周波数識別システム１２４は、紫外線無線周
波数識別トランスポンダ１２６及びフィルタ無線周波数識別トランスポンダ１２８と通信
するため基地局を使用する。無線周波数識別システム１２４は、基地局３６０とトランス
ポンダ１２６，１２８の間で双方向に伝送されるデータの無接触読取り及び書込みを可能
にする。好ましい実施形態においては、無線周波数識別システム１２４は、ＴＥＭＩＣ S
emiconducters により、ＴＲ５５５１Ａ−ＰＰという型式番号で製造されている。

無線周波数識別システム１２４は、各々の紫外線ランプアセンブリ１４及びフィルタア
センブリ１６に特定的な情報を追跡するために制御ユニット１０２により使用される。前
述のように、紫外線ランプアセンブリ１４及びフィルタアセンブリ１６は両方共、容易に
交換可能であるように設計されている。紫外線無線周波数識別トランスポンダ１２６及び
フィルタ無線周波数トランスポンダは紫外線ランプアセンブリ１４又はフィルタアセンブ
リ１６の中に位置設定されていることから、これらのデバイスは決して分離されることは
なく、そのため制御ユニット１０２は、基地局３６０を通してトランスポンダ１２６，１
２８へ及びそれから情報を読取り及び書込みすることができる。

ここで再び図８を参照すると、紫外線無線周波数識別トランスポンダ１２６は、トラン
スポンダアンテナ３６２及び読取り／書込みＩＤＩＣ（ｅ５５５１）チップ３６４を内含
する。読取り／書込みＩＤＩＣ（ｅ５５５１）チップはさらに、記憶場所内に各々のそれ
ぞれの紫外線ランプアセンブリ１４についての関連情報を物理的に記憶するＥＥＰＲＯＭ
デバイス１６６を内含している。現在好ましい実施形態においては、該情報は、紫外線ラ
ンプ通し番号、紫外線ランプスタートリミット、紫外線ランプオンタイムリミット、紫外
線ランプインストールタイムリミット、紫外線ランプサイクルオンタイム、サイクルモー
ド低温度、最小紫外線ランプオンタイム、紫外線ランプハイモードタイム及び紫外線ラン
プ予熱タイムから成る。さらに、紫外線無線周波数識別トランスポンダ１２６内のＥＥＰ
ＲＯＭデバイス３６６は、制御ユニット１０２が、紫外線ランプインストールタイム、紫
外線ランプ電源オンタイム、紫外線ランプスタート及び合計紫外線ランプコールドスター
トを追跡できるようにする。

紫外線ランプ通し番号は、各々の紫外線ランプアセンブリ１４に固有のものであり、ど
の紫外線ランプアセンブリ１４が水処理システム１０内に設置されたかを水処理システム
１０の制御ユニット１０２が追跡できるようにする。紫外線ランプスタートリミットは、
紫外線ランプの最大許容スタート数に関係し、紫外線ランプオンタイムリミットは、紫外
線ランプ６０のための最大許容設置時間に関係する。紫外線ランプインストールタイムリ
ミットは、紫外線ランプアセンブリ１４のための最大許容設置時間に関係し、紫外線ラン
プサイクルオンタイムリミットは、紫外線ランプ６０が低温モードで付勢される必要のあ
る最小時間量に関する。サイクルモード低温度情報は、水処理システム１０がそこまで低
温モードに切換える温度値に関し、最小紫外線ランプオンタイムは、紫外線ランプ６０が
付勢状態にとどまらなくてはならない最小時間量に関係する。紫外線ランプハイモードタ
イム情報は、紫外線ランプ６０がハイモードで動作する時間量に関連し、紫外線ランプ予
熱タイムは、紫外線ランプ６０が予熱される必要のある時間量に関係する。

前述のように、紫外線無線周波数識別トランスポンダ１２６内のＥＥＰＲＯＭデバイス
３６６は同様に、紫外線ランプインストールタイムを追跡する能力をも有している。この
情報は、現行の紫外線ランプ６０が水処理システム１０内に巻込まれてきた時間数を追跡
する。好ましい実施形態においては、紫外線ランプ６０が水処理システム１０内に１分間
差込まれる毎に、合計に１分が加算される。ＥＥＰＲＯＭデバイス３６６は同様に、紫外
線ランプ電源オンタイム及び合計紫外線ランプ電源オンタイムも追跡する。紫外線ランプ
電源オンタイム及び合計紫外線ランプ電源オンタイムは、新しい紫外線ランプアセンブリ
１４を設置する必要があるか否かを制御ユニット１０２が決定できるように紫外線ランプ
６０がオン状態であった時間量を追跡する。紫外線ランプスタート記憶場所は、紫外線ラ
ンプ６０がスタートさせられてきた回数を記憶し、こうして制御ユニット１０２は、紫外
線ランプ６０の寿命の終りを見極めるのにこの情報を使用できるようになっている。合計
紫外線ランプコールドスタート記憶場所は、温度が予め定められた閾値により低いことを
周囲温度センサー１１４が指示した時点で紫外線ランプ６０がスタートさせられてきた回
数を追跡する。

ここで再び図８を参照すると、フィルタ無線周波数識別トランスポンダ１２８は、トラ
ンスポンダアンテナ３６８と読取り／書込みＩＤＩＣ（ｅ５５５１）チップ３７０を内含
する。読取り／書込みＩＤＩＣ（ｅ５５５１）チップ３７０はさらに、記憶場所内の各々
のそれぞれのフィルタアセンブリ１６についての関連情報を物理的に記憶する。この好ま
しい実施形態においては、関連情報は、フィルタアセンブリ通し番号、フィルタアセンブ
リ容量リミット、フィルタアセンブリインストールタイム及び閉塞フィルタアセンブリ閾
値百分率から成る。

フィルタアセンブリ通し番号は、水処理システム１０内にどのフィルタアセンブリ１６
が設置されたかを制御ユニット１０２が監視できるように異なるフィルタアセンブリ１６
の一意的識別のために用いられる。フィルタアセンブリ容量リミットは、フィルタアセン
ブリがその耐用寿命の終りに達するまでにろ過するように設計されている水の量と関係す
る。フィルタアセンブリインストールタイムリミットは、予め定められた許容可能な湿潤
時間に基づきフィルタアセンブリ１６の残りの寿命を計算するために制御ユニット１０２
によって使用される。閉塞フィルタアセンブリ閾値百分率は、交換が必要となる前のフィ
ルタアセンブリ１６にとっての最大許容流量減少百分率を含む。これは、制御ユニット１
０２により閉塞フィルタアセンブリ１６エラーが開始されるまでフィルタアセンブリ１６
の劣化百分率を維持する。

無線周波数識別システム１２４は、図８に例示されているように電気接続されている基
地局３６０，コイル３８０，複数のダイオード３８２，３８４，３８６，３８８，３９０
，３９２，３９４，複数の抵抗器３９６，３９８，４００，４０２，４０４，４０６，４
０８，４１０，４１２，４１４，４１６，４１８，４２０及び複数のコンデンサ４２２，
４２４，４２６，４２８，４３０，４３２，４３４，４３６を内含する。当業者であれば
、前述のコンポーネントの接続が当業者にとっては周知のものであることを認識すること
だろう。無線周波数識別システム１２４は、前述のようにＴＥＭＩＣ Semiconductors に
よって製造されるＴＫ５５５１Ａ−ＰＰについて記述された仕様を用いて、水処理システ
ム１０内に設置されてきた。本発明においては、基地局３６０が、紫外線無線周波数識別
トランスポンダ１２６及びフィルタ無線周波数識別トランスポンダ１２８との双方向通信
のためにコイル３８０を使用するということを指摘しておくことが重要である。

制御ユニット１０２は、それが基地局３６０と通信できるような形で基地局３６０と電
気接続されている。かくして、制御ユニット１０２は、コイル３８０を使用することによ
り、紫外線無線周波数識別トランスポンダ１２６及びフィルタ無線周波数識別トランスポ
ンダ１２８へ及びそこから情報を読取り書込むことができる。無線周波数識別システム１
２４は、図８に例示されているように第１のＤＣ電源１８０及び第２のＤＣ電源１８４と
接続され、これにより無線周波数識別システム１２４に動作中機能するためのエネルギー
が提供される。

当業者であれば、接触型の識別システムといったようなその他の識別システムを本発明
と共に使用できるということを認識することだろう。しかしながら、本発明のこの好まし
い実施形態は、それが提供する固有の恩典のため無線周波数識別システム１２４を使用し
ている。

図９を参照すると、流量センサー回路１０４は、水処理システム１０内を水が流れてい
ることを示す電気信号を制御ユニット１０２に提供するため、制御ユニット１０２と接続
されている。流量センサー回路１０４は、流量センサー４４０，複数のコンデンサ４４２
，４４４及び抵抗器４４６を内含する。流量センサーはAllegroにより型式番号３１３４
で製造されている。コンデンサ４４２は、流量センサー４４０，第１のＤＣ電源１８０及
び第２のＤＣ電源１８４と接続されている。流量センサー４４０は、制御ユニット１０２
と接続される前に抵抗器４４６及びコンデンサ４４４の並列組合せと接続されている。抵
抗器４４６及びコンデンサ４４４は同じく、第２のＤＣ電源１８４に接続されている。動
作中、流量センサー４４０は制御ユニット１０２に対し、水処理システム１０内に水が流
れていることを指示する電気信号を送り出し、かくして制御ユニット１０２に紫外線ラン
プ６０を瞬間的に付勢させる。当業者であれば、開示されている流量センサー回路１０４
に対するいくつかの変形形態が存在すること、及び開示された流量センサー回路１０４が
単なる一例として提供されており、本発明を制限するものとみなされるべきではないこと
を認識するだろう。

図１０を参照すると、周囲光センサー回路１０８は、例示されている通り電気接続され
ている感光性ダイオード４５０，演算増幅器４５２，複数の抵抗器４５４，４５６，４５
８，４６０，ダイオード４６２及びコンデンサ４６４を含んで成る。本発明の目的では、
感光性ダイオード４５０が演算増幅器４５２の負の入力端に電気信号を提供し、それが今
度は制御ユニット１０２のための信号を条件づけするということを指摘するだけで充分で
ある。周囲光センサー回路１０８は、第１のＤＣ電源１８０及び第２のＤＣ電源１８４.
１０から電力供給を受けている。当業者であれば、周囲光センサー回路１０８の設計につ
いてはいくつかの変形形態が存在することそして現在開示されている好ましい実施形態が
本発明を制限するものとしてみなされるべきではないことを認識することだろう。

図１１を参照すると、前述したとおり、可視光センサー回路１１０は、動作中紫外線ラ
ンプ６０の強度に対応する電気信号を制御ユニット１０２に提供するべく制御ユニット１
０２に接続されている。好ましい実施形態においては、可視光センサー回路１１０は、図
１１に示されているように電気接続された感光性抵抗器４７０，演算増幅器４７２，ダイ
オード４７４，複数の抵抗器４７６，４７８，４８０，４８２，４８４，４８６及びコン
デンサ４８８を含んで成る。さらに、可視光センサー回路１１０は、第１のＤＣ電源１８
０及び第２のＤＣ電源１８４による電力供給を受けている。当業者であれば、可視光セン
サー回路１１０が感光性抵抗器４７０により生成された電気信号をとり、制御ユニット１
０２に導く前にそれを演算増幅器４７２で増幅するということを認識するだろう。さらに
、当業者は、可視光センサー回路１１０の設計は変更可能であること、そして開示された
紫外線センサー回路１１０は例示を目的としたものにすぎず本発明を制限するものとみな
されるべきでないということを認識するだろう。

図１２を参照すると、前述のように、好ましい周囲温度センサー回路１１４は、周囲温
度の対応する変化と共に変化する電気信号を制御ユニット１０２に提供するべく制御ユニ
ット１０２と接続されている。周囲温度センサー回路１１４は、図１２に例示されている
ように電気接続されているサーミスタ４９０，演算増幅器４９２，複数の抵抗器４９４，
４９６，４９８及びコンデンサ５００を含んで成る。動作中、サーミスタ４９０を横断す
る電圧降下は、周囲温度が変化するにつれて変化し、かくして、演算増幅器４９２の出力
端から制御ユニット１０２まで送られる電気信号を増大又は減少させる。当業者であれば
、周囲温度センサー回路１１４の設計は変動できることを認識することだろう。図１２に
例示された好ましい周囲温度センサー回路１１４は一例にすぎず、本発明を制限するもの
としてみなされるべきものではない。

図１３を参照すると、以上で記述されているように、好ましい音声生成回路１１６は、
予め定められたシステム状態に応答して可聴音を生成するため制御ユニット１０２と接続
されている。好ましい音声生成回路１１６は、図１３に記されているように電気接続され
ている圧電素子５１０，複数のトランジスタ５１２，５１４，５１６，複数の抵抗器５１
８，５２０，５２２，５２４，５２６，５２８，５３０，５３２，５３４，複数のコンデ
ンサ５３６，５３８，及びダイオード５４０を含んで成る。当業者には直ちに明らかにな
るように、制御ユニット１０２は、圧電素子５１０を付勢し、かくして圧電素子５１０に
振動を通して可聴信号音を生成させることができる。当業者であれば、可聴信号音を生成
できるいくつかのデバイス及び回路が存在することを認識するだろう。ここで開示されて
いる音声生成回路１１６は、一例にすぎず、本発明を制限するものとみなされるべきでは
ない。

図１４を参照すると、以上で記述したように、通信ポート１２０は、制御ユニット１０
２と接続されている。通信ポート１２０は、パーソナルコンピュータ又は手持ち式デバイ
スといったような周辺デバイス（図示せず）と双方向に通信するために制御ユニット１０
２によって使用される。好ましい実施形態においては、通信ポート１２０は、図１４に例
示されているように電気接続されている複数のツェナーダイオード５５０，５５２，５５
４及び複数の抵抗器５５６，５５８，５６０，５６２，５６４，５６６，５６８，５７０
を含んで成る。第１のＤＣ電源１８０及び第２のＤＣ電源１８４が電力を通信ポート１２
０に提供する。通信ポート１２０は、当該技術分野において周知のとおり、ＲＳ−２３２
通信規格を使用するように設計されている。通信ポート１２０と周辺デバイスを接続でき
るようにポートコネクタ５７２が具備されている。当業者であれば、異なるタイプの通信
ポートを使用することができ、それらが本発明の範囲外であるということを認識するだろ
う。そのため、本書で開示されている好ましい通信ポート１２０は一例にすぎず、本発明
を制限するものとみなされるべきではない。

本発明はその現在最も良く知られている動作モード及び実施形態にて記述されてきたが
、本発明のその他のモード及び実施形態も当業者には明白となると思われ、考慮対象とな
っている。さらに、本発明の好ましい実施形態は水処理システム１０に向けられているが
、当業者であれば、本発明をいくつかの異なるタイプの流体処理システムの中に容易に組
込むことができる、ということを認識することであろう。

その上面囲い板が取り外された状態の水処理システムの主ハウジング及びベースユニットから取り出されたフィルタアセンブリ及び紫外線ランプアセンブリの斜視図である。 Ａ〜Ｃは、水処理システムの主要コンポーネントの分解立体斜視図である。 水処理システムの主要回路及びアセンブリのブロック図を表わしている。 誘導結合型安定器回路のブロック図を表わす。 誘導結合型安定器回路，安定器フィードバック回路及びインタロック回路の一部分の電気回路結線図である。 二次コイル、共振ランプ回路及び紫外線ランプアセンブリの紫外線ランプを描いている。 スタータ回路の電気回路結線図である。 水処理システム内で使用される無線周波数識別システムの電気回路結線図を例示する。 流量センサー回路の電気回路結線図である。 周囲光センサー回路の電気回路結線図である。 紫外線センサー回路の電気回路結線図である。 周囲温度センサー回路の電気回路結線図である。 可聴音生成回路の電気回路結線図である。 通信ポートの電気回路結線図である。

Claims (1)

1. 本願明細書に記載の電磁放射線を生成する方法。

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