JP2009291068A - 誘導結合型安定器回路 - 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での使用に適した誘導結合型安定器回路を提供する。
【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１４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１６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用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１００ｋHz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。

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。

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２４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１４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３６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２４，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５０，二次コイル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５６，一対の石英スリーブ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１４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１１８，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１２４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１０２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い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１１６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１５６，１５８，１６０，１６２，１６４，１６６，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１５６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１５８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１７６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１０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１９３，１９４，１９６，１９８，２００，２０２，２０４，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１０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１８２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１９３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２２０、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２１０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２４４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２４２，２４４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２１０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２５４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ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２５４のゲートと接続されており、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。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ＭＯＳＦＥＴ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２５６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２５４，２５６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２５２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２１８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１８２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０.１μＦ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２７０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１５４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１５０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１５２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３３４，３３６，複数の抵抗器３３８，３４０，３４２，３４４，３４６及び複数のコンデンサ３４８，３５０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）３３２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６０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３５２，３５４，３５６，３５８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１８２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３５０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３００，３０２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 Semiconducters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１２６，１２８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ＥＥＰＲＯＭ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１０２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３９６，３９８，４００，４０２，４０４，４０６，４０８，４１０，４１２，４１４，４１６，４１８，４２０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１２４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４５４，４５６，４５８，４６０，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１０２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１８０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１０２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５１８，５２０，５２２，５２４，５２６，５２８，５３０，５３２，５３４，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１０２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１０２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５５０，５５２，５５４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１２０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。

Claims (8)

1. 誘導結合を通して負荷に電力を供給する方法であって、
   誘導結合の一次側に、ある周波数の信号を印加する段階と、
   該一次側に印加された該信号の少なくとも一つの特性を監視する段階と、
   該一次側に印加された該信号の該監視された特性の作用として該一次側に印加される該信号の周波数を調節する段階と、
   を含む方法。
2. 該特性は、該信号の位相及び振幅の少なくとも一つとして定義される、請求項１に記載の方法。
3. 一次回路（４４）であって、
   一次側（２７０）を含むサブ回路（１５０）、
   前記サブ回路（１５０）における電力の特性を感知するセンサ（２３２）、及び
   前記一次側（２７０）に電力を供給する制御回路（１４４）であって、前記センサ（２３２）によって感知される前記特性の作用として前記一次側（２７０）に供給される電力の特性を変化させる制御回路（１４４）、
   を有する一次回路（４４）と、
   前記一次回路（１４０）に対して分離可能で相対移動可能な二次回路（１４）であって、
   前記一次側（２７０）と誘導結合され、前記一次側（２７０）によって誘導的に付勢される二次側（５２）、及び
   前記二次側（５２）に電気的に接続され、前記二次側（５２）によって電力を供給される負荷（６０）、
   を有する二次回路（１４）と、
   を具備する誘導結合。
4. 誘導結合を通して負荷（６０）に電力を供給する方法であって、
   誘導結合の一次側（２７０）を収容する一次サブ回路（１５０）に、ある周波数の電流を供給する段階と、
   該誘導結合を介して、二次側（５２）内に、該負荷（６０）に印加される電力を生成する段階と、
   該一次サブ回路（１５０）における電流についての少なくとも一つの特性であって、該誘導結合を通して反射される該負荷（６０）の特性によって影響される特性、を監視する段階と、
   該監視された特性の作用として、該一次側（２７０）に供給される電流の特性を調節する段階と、
   を具備する方法。
5. 該感知される特性は、前記二次回路の反射インピーダンスによって影響される、請求項３に記載の誘導結合。
6. 前記一次側に供給される前記電力の前記変化せしめられる特性は、前記一次側に印加される電圧の周波数からなる、請求項３に記載の誘導結合。
7. 該感知される特性は、前記二次回路の反射インピーダンスによって影響される、請求項３に記載の誘導結合。
8. 該一次側に印加される前記信号の前記監視される特性は、二次回路の反射インピーダンスによって影響される、請求項１に記載の方法。

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