專利名稱：臭氧產(chǎn)生裝置及控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種臭氧產(chǎn)生裝置，以及控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法。
背景技術：
利用放電原理來產(chǎn)生臭氧的裝置已屬公知常識，此類裝置的控制方法一般是PID控制方法，即透過對放電產(chǎn)生單元頻繁地進行通電、斷電動作來控制臭氧濃度在預定范圍內(nèi)。然而，此類裝置及其控制方法在于控制不精確，即無法精確控制輸入至放電產(chǎn)生單元的電壓，以致于無法精確控制放電產(chǎn)生單元的臭氧生成量，而且頻繁地對放電產(chǎn)生單元進行通電、斷電控制，也容易縮短放電產(chǎn)生單元的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一實施范例，為了延長放電模塊中放電產(chǎn)生單元的壽命(例如放電燈管、或是管式放電組件的壽命)，本實施例把已知的PID控制動作，即重復開關放電模塊的動作(例如對燈管或管式放電組件頻繁地進行通電/斷電的動作)，轉換為本實施例的維持開著放電模塊，但切換于產(chǎn)生臭氧、停止產(chǎn)生臭氧的動作，因而避免了重復開關放電模塊所造成其壽命縮減。根據(jù)另一實施范例，為了延長放電模塊的壽命，本實施例憑借設定一個預定比例來限制輸入至放電模塊的功率，例如可根據(jù)放電模塊的使用時數(shù)來決定此預定比例，使用時數(shù)愈長則預定比例愈大。經(jīng)由此特征可進一步延長放電模塊的使用壽命。因此根據(jù)一實施范例提出一種臭氧產(chǎn)生裝置，包括憑借放電反應產(chǎn)生臭氧的放電模塊、以及功率控制模塊。功率控制模塊適于接受一電源輸入，并輸出一控制后的功率至放電模塊。功率控制模塊包括線性數(shù)字控制器、開關以及逆變器依序連接而構成。線性數(shù)字控制器包括通信端口、微處理單元、數(shù)字模擬轉換單元依序連接而構成。通信端口接受電源輸入并傳送至微處理單元。微處理單元接受電源輸入并輸出一功率控制指令至數(shù)字模擬轉換單元。數(shù)字模擬轉換單元具有低功率轉換部以及設定功率轉換部，且根據(jù)功率控制指令選擇低功率轉換部及設定功率轉換部其中之一。另根據(jù)一實施范例還提供一種控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法，經(jīng)由PID控制方法控制連接至放電模塊的逆變器的開及關，以控制放電模塊的放電以產(chǎn)生并維持預定的臭氧濃度。本控制方法包括當PID控制方法欲控制逆變器呈關狀態(tài)時，控制逆變器仍呈開狀態(tài)且控制逆變器的輸入電壓至第一電壓范圍，以使逆變器產(chǎn)生一低功率。此低功率大于零且不致使放電模塊放電至產(chǎn)生臭氧的程度。維持逆變器的輸入電壓至第一電壓的范圍，直至PID控制方法控制逆變器呈開狀態(tài)。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。


圖I繪示根據(jù)ー實施例的ー種臭氧產(chǎn)生裝置的示意圖；圖2繪示根據(jù)ー實施例的臭氧產(chǎn)生裝置中的功率模塊的方塊圖；圖3A 3D繪示根據(jù)ー實施例的放電模塊中的放電產(chǎn)生單元中的燈管或放電組件的排列配置圖；圖4繪示根據(jù)ー實施例的放電模塊中的放電產(chǎn)生単元中的燈管或放電組件的排列配置圖；圖5繪示根據(jù)ー實施例的控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法流程圖；
圖6繪示ー實施例的控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法中的使用設定功率的步驟示意圖。附圖標記100 :臭氧產(chǎn)生裝置110:放電模塊112:放電產(chǎn)生單元112a :放電組件(燈管或陶瓷放電組件)112b :基座120 :功率控制模塊130 PID 控制器140 :分析儀150 :計算機
具體實施例方式下面結合附圖，對本發(fā)明做進ー步的詳細描述。請參考圖1，其繪示依照本實施例的ー種臭氧產(chǎn)生裝置的示意圖。[臭氧產(chǎn)生裝置]臭氧產(chǎn)生裝置100包括憑借放電反應產(chǎn)生臭氧的放電模塊110、以及功率控制模塊120。此功率控制模塊120，適于接受電源輸入，并輸出控制后的功率至放電模塊110。放電模塊110包括放電產(chǎn)生單元112。此放電產(chǎn)生單元112包括放電組件112a，例如是UV放電燈、或管式放電組件。例如是在ー套筒111中配置基座112b，并于基座112b上連接至少ー放電組件112a(UV燈管、或者是管式放電組件)。此套筒111例如是圓柱型的抗臭氧不銹鋼氣密式套筒，或其它類似的結構。值得注意的是，在此并不限定放電產(chǎn)生単元112是何型式(UV燈管型式、或者是管式放電型式)，只要是憑借放電來產(chǎn)生臭氧的結構或手段皆屬之，且此類的放電單元112亦可使用一般的公知手段。上述放電單元112中的放電組件112a的數(shù)量(UV燈管數(shù)量、或者是管式放電組件數(shù)量)一般不予限制，但需注意燈管之間、管式放電組件之間保持適當?shù)呐渲?，以獲得較佳的放電效果。該配置方式，舉例如下請參考圖3A 3D，其繪示依照本實施例的放電模塊中的放電產(chǎn)生單元中的燈管或放電組件的排列配置圖。在套筒111中配置有基座112b，基座112b上排列著燈管112a。當放電單元112包括三個以上的燈管(或是管式放電組件)112a時，可使燈管(或是管式瓷放電組件)112a呈等間隔配置于第一圓周路徑Cl。其實施方式例如是對插設燈管(或放電組件)112a的基座112b進行適當?shù)牟贾?，使其在某個圓周曲線(如第一圓周路徑Cl)上呈等間隔配置，便可達成此種結構。如圖3A所示，當排列三個燈管112a時，各燈管112a的分布大致是如圖中的虛線所示，為”Y”字上的三個端點，以等間距的方式排列在第一圓周路徑Cl上，使得各燈管112a與基座112b的圓心呈等距，且各燈管112a也與基座112b的套筒111等距。如圖3B所示，當排列四個燈管112a時，各燈管112a的分布大致是如圖中的虛線所示，為”十”字上的四個端點，以等間距的方式排列在第一圓周路徑Cl上，使得各燈管112a與基座112b的圓心呈等距，且各燈管112a也與基座112b的套筒111等距。如果燈管數(shù)量(或是管式放電組件數(shù)量)較多時，可圍第二圈(第二圓周路徑C2)繼續(xù)排列。
同理類推，請參照圖3C，當排列六個燈管時，可比照圖3A的排列方式排成兩圈，即第一圓周路徑Cl與第二圓周路徑C2，且在各圓周路徑Cl、C2上各排列三個燈管112a，且各圈的燈管112a彼此錯開。請再參照圖3D，當排列八個燈管時，可比照圖3B的排列方式排成兩圈，即第一圓周路徑Cl與第二圓周路徑C2，且在各圓周路徑Cl、C2上各排列四個燈管112a，且各圈的燈管112a彼此錯開。再請參照圖4，其繪示多個燈管呈多圈配置的例子。舉例而言，可把多個燈管(或是多個管式放電組件)112a分成多組，每組包括至少三個燈管(或管式放電組件)112a，且同組的燈管(或管式放電組件)112a是等間隔配置于同一圓周路徑上，不同組的燈管(或放電組件)112a則設于不同的圓周路徑上。例如第一組的燈管(或放電組件)112a是配置于第一圓周路徑Cl上，而第二組的燈管(或放電組件)112a則是配置于第二圓周路徑C2上，第三組的燈管(或放電組件)112a則是配置于第三圓周路徑C3上，以此類推，其中不同組的圓周路徑Cl C3為直徑不同的同心圓。憑借此方式適當?shù)嘏湓O基座的位置，便可達成此種結構。圖4僅為例示，于圖4中是以3組圓周路徑為例，當然可以減為I條，也可為2條以上，可根據(jù)放電產(chǎn)生單元112的放電需求而調(diào)整。[功率控制模塊]以下參照圖2，進一步說明功率控制模塊的結構。功率控制模塊120包括線性數(shù)字控制器122、開關124以及逆變器126依序連接而構成。此開關124適于接受一開關指令而執(zhí)行開關動作。舉例而言，開關指令可由PID控制器130 (見圖I)傳送到上述開關124。且在上述臭氧產(chǎn)生裝置100中，還可加入分析儀140，例如為臭氧分析儀，配置于放電模塊110產(chǎn)生臭氧的一端，以分析產(chǎn)生的臭氧濃度，并根據(jù)分析結果輸出一回饋訊號至PID控制器130。[線性數(shù)字控制器]如圖2所示，線性數(shù)字控制器122包括通信端口 122a、微處理單元(MCU) 122b、數(shù)字模擬轉換單元122c依序連接而構成。微處理單元122b控制逆變器126產(chǎn)生的功率與數(shù)字模擬轉換單元122c所輸出的電壓(后述的第一或第二電壓)呈線性變化。
通信端口 122a包括RS232、或RS485的輸入輸出單元，但不限于此，可接受電源輸入并傳送至微處理單元122b。微處理單元122b接受此電源輸入并輸出一功率控制指令至數(shù)字模擬轉換單元122c。數(shù)字模擬轉換單元122c具有低功率轉換部DACl以及設定功率轉換部DAC2，且數(shù)字模擬轉換單元122c根據(jù)功率控制指令選擇低功率轉換部DACl及設定功率轉換部DAC2其中之一。當選擇低功率轉換部DACl時，低功率轉換部DACl輸出第一電壓經(jīng)由開關124至逆變器126，使逆變器126產(chǎn)生一低功率。此低功率大于零且不足以使放電模塊110放電而產(chǎn)生臭氧。在這里的第一電壓是一個范圍值，其具體數(shù)值可根據(jù)放電模塊110的操作特性而調(diào)整，舉例而言可參照放電模塊110在不同輸入功率的情況下的放電情況、及導致臭氧產(chǎn)生的狀況來調(diào)整。經(jīng)由上述特征，本實施例可使逆變器126在低功率、及啟動燈管放電的狀態(tài)之間 切換，可延長放電模塊Iio中的放電產(chǎn)生單元112的使用壽命。當選擇設定功率轉換部DAC2時，設定功率轉換部DACl輸出第二電壓經(jīng)由開關124至逆變器126，使逆變器126產(chǎn)生一設定功率。此設定功率為逆變器126能夠產(chǎn)生的極限功率乘以小于等于100%的一預定比例。同理，在這里的第二電壓也可以是一個范圍值，其具體數(shù)值可根據(jù)放電模塊110的操作特性而調(diào)整，舉例而言可參照放電模塊110在不同輸入功率的情況下的放電情況、及導致臭氧產(chǎn)生的濃度需求狀況來調(diào)整。舉例而言，當放電模塊110中的放電產(chǎn)生單元112的放電組件112a(放電燈、或管式放電組件)還很新的時候，可把此預定比例設為70%上下某個范圍，等過一陣子，例如使用2萬小時之后，再把預定比例調(diào)高至80%上下某個范圍，以此類推。經(jīng)由此特征可進一步延長放電模塊的使用壽命。也就是說，可根據(jù)放電模塊的使用時數(shù)來決定此預定比例，使用時數(shù)愈長則預定比例愈大。且預定比例亦可隨著使用時數(shù)呈階段性變化。且此處的預定比例僅為例示，可為O 100%中的任意數(shù)字，也可參照放電組件出廠時的性能及對放電模塊的放電強度需求而適當調(diào)整。上述設定預定比例及第一電壓、第二電壓的方式，舉例而言，可透過計算機150，利用通信端口 122a連接至計算機150，經(jīng)由計算機150輸入上述功率控制指令至微處理單元122b，以決定上述第一電壓、第二電壓、及預定比例。通信端口 122a亦適于將數(shù)字模擬轉換單元122c輸出的上述第一電壓或第二電壓的數(shù)據(jù)傳送到計算機150。[控制放電燈產(chǎn)生臭氧的方法]以下說明依照本實施例的控制方法。本實施例的控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法，是經(jīng)由PID控制方法控制與放電模塊110連接的逆變器126的開及關，以控制該放電模塊110的放電以產(chǎn)生并維持預定的臭氧濃度。也就是說，當臭氧濃度達預定范圍時，便把逆變器126關掉，當濃度低下時，更再打開逆變器126。值得注意的是，本實施例此處所謂的把逆變器126關掉，并不需實際切掉逆變器126的輸入電壓，而是仍給予逆變器126—個第一電壓，以使該逆變器126產(chǎn)生一低功率，此低功率大于零且不致使放電模塊110放電至產(chǎn)生臭氧的程度。如同圖2的功率模塊的方塊圖可知，憑借把逆變器126連接到開關124，并以PID控制器130 (見圖I)來控制開關124的開及關便可達到此功效。請參照圖5，其繪示依照本實施例的控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法。如步驟S120，以PID控制方法控制與放電模塊110連接的逆變器126，使放電模塊110產(chǎn)生臭氧(見步驟S130)。接著如步驟S140,檢測是否達預定臭氧濃度。當未達預定臭氧濃度時,執(zhí)行步驟S160，持續(xù)產(chǎn)生臭氧。當檢出已達預定臭氧濃度吋，即當PID控制方法欲控制逆變器126呈關狀態(tài)時，執(zhí)行步驟S150，本實施例使逆變器126仍呈開狀態(tài)，并控制逆變器126的輸入電壓至第一電壓范圍，以使逆變器126產(chǎn)生低功率。此低功率大于零且不足使放電燈放電至足以產(chǎn)生臭氧的程度。·
如步驟S170，維持逆變器126的輸入電壓至此第一電壓范圍，直至PID控制方法欲控制逆變器126呈開狀態(tài)為止(即直至臭氧濃度落至預定值以下而執(zhí)行步驟S160為止)。根據(jù)此特征，本實施例在控制過程中，當需暫緩產(chǎn)生臭氧時，可將放電模塊110維特在ー低功率但仍呈開啟狀態(tài)。把已知的PID控制動作，即重復開關放電模塊中的放電產(chǎn)生単元的動作(頻繁地通電、斷電的動作)，轉換為本實施例的維持著放電模塊的仍有輸入功率的狀態(tài)下，僅切換于產(chǎn)生臭氧、停止產(chǎn)生臭氧的控制，因而避免了重復開關放電模塊110造成其壽命縮減。此外，請參照圖6，為了進一步延長放電模塊110的壽命或是特殊臭氧濃度需求時，本實施例的控制方法也可包括了使用設定率的步驟SllO 執(zhí)行步驟SI 12，控制逆變器126的輸入電壓至第二電壓范圍，以使逆變器126產(chǎn)生一設定功率。此設定功率為逆變器126能夠產(chǎn)生的極限功率(即最大可達功率)乘以小于等于100%的ー預定比例。接著執(zhí)行步驟S114，根據(jù)放電模塊的使用時數(shù)與特定臭氧濃度需求時，來決定預定比例，如同上述關于臭氧產(chǎn)生裝置100中所說明，舉例而言，當放電模塊110中的放電產(chǎn)生單元112的放電組件112a (放電燈、或管式放電組件)還很新的時候，可把此預定比例設為70%上下某個范圍，經(jīng)過一段時間，例如使用2萬小時之后，再把預定比例調(diào)高至80%上下某個范圍，以此類推。經(jīng)由此特征可進ー步延長放電模塊的使用壽命。也就是說，可根據(jù)放電模塊的使用時數(shù)來決定此預定比例，使用時數(shù)愈長則預定比例愈大。且預定比例亦可隨著使用時數(shù)呈階段性變化。至于，如何設定這個預定比例，則如前述臭氧產(chǎn)生裝置100的例子，可利用計算機150連接到線性數(shù)字控制器122中的通信端ロ 122a，藉此，可對微處理單元122b下相關的指命并進行相關的數(shù)值設定。上述圖6的控制方法也可単獨使用，也可并入圖5的步驟中一井使用，例如插入于步驟S130之前的任何階段。本發(fā)明的技術內(nèi)容及技術特點已如上公開，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種臭氧產(chǎn)生裝置，包括 放電模塊，憑借放電反應產(chǎn)生臭氧；以及 功率控制模塊，適于接受電源輸入，并輸出控制后的功率至該放電模塊，該功率控制模塊包括線性數(shù)字控制器、開關以及逆變器依序連接而構成，其中該線性數(shù)字控制器包括 通信端口、微處理單元、數(shù)字模擬轉換單元連接而構成，其中 該通信端口接受該電源輸入并傳送至該微處理單元； 該微處理單元接受該電源輸入并輸出功率控制指令至該數(shù)字模擬轉換單元；以及 該數(shù)字模擬轉換單元具有低功率轉換部以及設定功率轉換部，且該數(shù)字模擬轉換單元根據(jù)該功率控制指令選擇該低功率轉換部及該設定功率轉換部其中之一。
2.如權利要求I所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該數(shù)字模擬轉換單元 當選擇該低功率轉換部時，該低功率轉換部輸出第一電壓經(jīng)由該開關至該逆變器，使該逆變器產(chǎn)生一低功率，該低功率大于零且不致使該放電模塊放電至產(chǎn)生臭氧的程度； 當選擇該設定功率轉換部時，該設定功率轉換部輸出第二電壓經(jīng)由該開關至該逆變器，使該逆變器產(chǎn)生設定功率，該設定功率為該逆變器能夠產(chǎn)生的極限功率乘以小于等于100%的預定比例。
3.如權利要求2所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該微處理單元控制該逆變器產(chǎn)生的功率與該數(shù)字模擬轉換單元所輸出的該第一電壓或該第二電壓呈線性變化。
4.如權利要求2所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該通信端口連接至計算機，經(jīng)由該計算機輸入該功率控制指令至該微處理單元，以決定該第一電壓、該第二電壓、及該預定比例。
5.如權利要求2所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該通信端口適于連接至計算機，以將該數(shù)字模擬轉換單元輸出的該第一電壓或該第二電壓的數(shù)據(jù)傳送到該計算機。
6.如權利要求I所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該開關適于接受開關指令而執(zhí)行開關動作。
7.如權利要求6所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該開關指令是由PID控制器傳送到該開關。
8.如權利要求7所述的臭氧產(chǎn)生裝置，還包括分析儀，配置于該放電模塊產(chǎn)生臭氧的一端，以分析產(chǎn)生的臭氧濃度，并根據(jù)分析結果輸出回饋訊號至該PID控制器。
9.如權利要求I所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該放電模塊包括放電產(chǎn)生單元。
10.如權利要求9所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該放電產(chǎn)生單元包括UV放電燈、或管式放電組件。
11.如權利要求10所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該UV放電燈包括至少一個燈管。
12.如權利要求11所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該放電產(chǎn)生單元包括套筒，該UV放電燈配置于該套筒內(nèi)，該UV放電燈包括三個以上燈管，等間隔配置于第一圓周路徑并與該套筒等距。
13.如權利要求12所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該些燈管，分成多組，每組包括至少三個燈管，且各組的該些燈管是等間隔配置于一圓周路徑并與該套筒等距，各圓周路徑為直徑不同的同心圓。
14.如權利要求10所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該放電產(chǎn)生單元包括套筒，該管式放組件配置于該套筒內(nèi)，該管式放電組件為三個以上，等間隔配置于第一圓周路徑并與該套筒等距。
15.如權利要求14所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該些管式放電組件，分成多組，每組包括至少三個管式放電組件，且各組的該些管式放電組件是等間隔配置于一圓周路徑并與該套筒等距，各圓周路徑為直徑不同的同心圓。
16.如權利要求I所述的臭氧產(chǎn)生裝置，其特征在于，該通信端口包括RS232、或RS485的輸入輸出單兀。
17.—種控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法，經(jīng)由PID控制方法控制連接至該放電模塊的逆變器的開及關，以控制該放電模塊的放電以產(chǎn)生并維持預定的臭氧濃度，其特征在于，該方法包括 當該PID控制方法欲控制該逆變器呈關狀態(tài)時，控制該逆變器仍呈開狀態(tài)且控制該逆變器的輸入電壓至第一電壓的范圍，以使該逆變器產(chǎn)生一低功率，該低功率大于零且不致使該放電模塊放電至產(chǎn)生臭氧的程度；以及 維持該逆變器的該輸入電壓至該第一電壓的范圍，直至該PID控制方法控制該逆變器呈開狀態(tài)。
18.如權利要求17所述的控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法，還包括 控制該逆變器的該輸入電壓至第二電壓的范圍，以使該逆變器產(chǎn)生設定功率，該設定功率為該逆變器能夠產(chǎn)生的極限功率乘以小于等于100%的預定比例。
19.如權利要求18所述的控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法，還包括決定該預定比例的步驟，根據(jù)該放電模塊的使用時數(shù)來決定該預定比例，該使用時數(shù)愈長則該預定比例愈大。
20.如權利要求18所述的控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法，其特征在于，該預定比例隨著該使用時數(shù)呈階段性變化。
全文摘要
一種臭氧產(chǎn)生裝置及控制放電模塊產(chǎn)生臭氧的方法。本控制方法是經(jīng)由PID控制方法控制連接至該放電模塊的逆變器的開及關，以控制放電模塊的放電以產(chǎn)生并維持預定的臭氧濃度。此控制方法包括下述步驟當PID控制方法欲控制逆變器呈關狀態(tài)時，控制逆變器仍呈開狀態(tài)且控制逆變器的輸入電壓至第一電壓范圍，以使逆變器產(chǎn)生一低功率。此低功率大于零且不致使放電模塊放電至產(chǎn)生臭氧的程度。維持逆變器的輸入電壓至第一電壓范圍，直至PID控制方法控制逆變器呈開狀態(tài)。
文檔編號C01B13/11GK102976274SQ201110305688
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2011年9月2日
發(fā)明者高明哲, 郭建志 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院