防生物结垢的系统技术方案

本发明专利技术提供了防结垢照明系统（1），其经配置为通过经由光学介质（220）向结垢表面（1201）提供防结垢光（211）来防止或减少物体（1200）的所述结垢表面（1201）上的生物结垢，所述防结垢照明系统（1）包含：（a）照明模块（200），其包含（i）光源（210），其经配置为产生防结垢光（211），和（ii）所述光学介质（220），其经配置为接收至少一部分防结垢光（211），所述光学介质（220）包含发射表面（222），其经配置为提供至少一部分所述防结垢光（211）；和（b）控制系统（300），其经配置为根据以下中的一种或多种来控制所述防结垢光（211）的强度：（i）与生物结垢风险相关的反馈信号和（ii）用于基于时间改变所述防结垢光（211）的强度的计时器。

Biological fouling prevention system

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e86\u9632\u7ed3\u57a2\u7167\u660e\u7cfb\u7edf\uff081\uff09\uff0c\u5176\u7ecf\u914d\u7f6e\u4e3a\u901a\u8fc7\u7ecf\u7531\u5149\u5b66\u4ecb\u8d28\uff08220\uff09\u5411\u7ed3\u57a2\u8868\u9762\uff081201\uff09\u63d0\u4f9b\u9632\u7ed3\u57a2\u5149\uff08211\uff09\u6765\u9632\u6b62\u6216\u51cf\u5c11\u7269\u4f53\uff081200\uff09\u7684\u6240\u8ff0\u7ed3\u57a2\u8868\u9762\uff081201\uff09\u4e0a\u7684\u751f\u7269\u7ed3\u57a2\uff0c\u6240\u8ff0\u9632\u7ed3\u57a2\u7167\u660e\u7cfb\u7edf\uff081\uff09\u5305\u542b\uff1a\uff08a\uff09\u7167\u660e\u6a21\u5757\uff08200\uff09\uff0c\u5176\u5305\u542b\uff08i\uff09\u5149\u6e90\uff08210\uff09\uff0c\u5176\u7ecf\u914d\u7f6e\u4e3a\u4ea7\u751f\u9632\u7ed3\u57a2\u5149\uff08211\uff09\uff0c\u548c\uff08ii\uff09\u6240\u8ff0\u5149\u5b66\u4ecb\u8d28\uff08220\uff09\uff0c\u5176\u7ecf\u914d\u7f6e\u4e3a\u63a5\u6536\u81f3\u5c11\u4e00\u90e8\u5206\u9632\u7ed3\u57a2\u5149\uff08211\uff09\uff0c\u6240\u8ff0\u5149\u5b66\u4ecb\u8d28\uff08220\uff09\u5305\u542b\u53d1\u5c04\u8868\u9762\uff08222\uff09\uff0c\u5176\u7ecf\u914d\u7f6e\u4e3a\u63d0\u4f9b\u81f3\u5c11\u4e00\u90e8\u5206\u6240\u8ff0\u9632\u7ed3\u57a2\u5149\uff08211\uff09\uff1b\u548c\uff08b\uff09\u63a7\u5236\u7cfb\u7edf\uff08300\uff09\uff0c\u5176\u7ecf\u914d\u7f6e\u4e3a\u6839\u636e\u4ee5\u4e0b\u4e2d\u7684\u4e00\u79cd\u6216\u591a\u79cd\u6765\u63a7\u5236\u6240\u8ff0\u9632\u7ed3\u57a2\u5149\uff08211\uff09\u7684\u5f3a\u5ea6\uff1a\uff08i\uff09 A feedback signal associated with the risk of biological fouling and (II) a timer for varying the intensity of the scale inhibiting light (211) based on time.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及防结垢照明系统以及包含此类防结垢照明系统的物体，诸如用于特别是水中的船或其它（可移动）结构。本专利技术还涉及使得（此类物体的）结垢表面防结垢的方法。此外，本专利技术涉及向物体诸如船提供防结垢照明系统的方法。专利技术背景防生物结垢方法是本领域众所周知的。US2013/0048877例如描述了用于使得受保护表面防生物结垢的系统，其包含：紫外光源，经配置为产生紫外光；以及光学介质，其经设置为靠近所述受保护表面并且耦合以接收所述紫外光，其中所述光学介质具有垂直于所述受保护表面的厚度方向，其中所述光学介质与所述厚度方向正交的两个正交方向平行于所述受保护表面，其中所述光学介质经配置为提供所述紫外光的传播路径，使得所述紫外光在与所述厚度方向正交的两个正交方向中的至少一个方向上在所述光学介质内行进，并且使得在沿着光学介质的表面的点，紫外光的各个部分逸出光学介质。JPH11278374描述了在码头设施中，当码头内壁面和船体外面在大气/浸没环境中时静态地起作用以防止污染的污染防止装置布置在码头内壁面附近。污染防止装置提供有布置在码头内壁面上的光催化剂反应体和产生紫外线或可见光线的光产生装置。为了防止码头内壁在大气环境下被污染，将其用自然光诸如太阳光或来自光发生装置的紫外光照射。然后，在由光催化剂反应体携带的光催化剂部分和作为附着至码头内壁面的污染物的有机体中产生光催化反应，并且分解光催化剂反应体并进行纯化。US5308505描述了通过用紫外线照射水并调节紫外线的强度以便杀死藤壶幼虫以防止它们附着至水下表面来防止海洋生物对水下表面的生物结垢。使水通过杀生物处理室，所述杀菌处理室具有以至少4000muwatts/cm2的强度和在杀菌室上提供至少一分钟的停留时间的速率的紫外线光源。专利技术概述生物结垢或生物学结垢（本文也称为“结垢”）是微生物、植物、藻类和/或动物在表面上的累积。生物结垢生物体之中的多样性高度不同并且延伸至远远超出藤壶和海藻的附着。根据一些估计，包含超过4000种生物体的超过1700种物种是生物结垢的原因。生物结垢被划分成包括生物膜形成和细菌粘附的微结垢，以及较大生物体的附着的宏观结垢。由于决定是什么防止生物体沉降的不同的化学和生物学，这些生物体还被分类为硬或软结垢类型。含钙（硬）结垢生物体包括藤壶、皮壳状苔藓虫、软体动物、多毛纲动物和其它管虫以及斑马贝。非含钙（软）结垢生物体的实例是海藻、水螅虫、藻类和生物膜“粘液”。这些生物体一起形成结垢群落。在几种情形下，生物结垢产生大量问题。机器停止工作，进水口堵塞，并且船的船体遭受增加的拖拽。因此，防结垢（即去除或防止结垢形成的过程）的话题是众所周知的。在工业过程中，生物分散剂可以用于控制生物结垢。在不太受控的环境中，利用使用杀生物剂的涂层、热处理或能量脉冲来杀死或驱逐生物体。防止生物体附着的无毒机械策略包括选择具有光滑表面的材料或涂层，或者产生类似于鲨鱼和海豚皮肤的纳米尺度表面拓扑（其仅提供较差锚定点）。船的船体上的生物结垢引起拖拽的严重增加和因此增加的燃料消耗。估计燃料消耗的高达40%的增加可以归因于生物结垢。由于大型油轮或集装箱运输船在燃料方面每天可以消耗高达€200.000，所以用防生物结垢的有效方法的大量节约是可能的。在此呈现了基于光学方法的方法，其特别地使用紫外光（UV）。看起来用“充足”UV光来杀死大多数微生物、使其无活性或者不能繁殖。该效果主要由UV光的总剂量来掌控。杀死90%的特定微生物的典型剂量是每平方米10mW-小时，详情包含在关于UV光的以下段落以及相关附图中。然而，现有技术系统在其使用中可能是低效的，并且在水中浪费大量辐射而不去除生物结垢。因此，本专利技术的一个方面是提供替代的防结垢照明系统和/或船，或包含此类防结垢照明系统和/或（可移动）结构的其它物体，或包含此类防结垢照明系统的用于水中使用的其它物体和/或使得（此类船或结构或其它物体等）的元件防结垢的替代方法，其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。在第一个方面，本专利技术提供反馈系统。所述照明系统可以例如包括传感器，其监测与生物结垢的发生相关的参数，由此允许系统基于这些参数调节到光源诸如LED的功率。降低功率的主要优点是双重的：减少系统的能量消耗，和增加系统的寿命。此外，看起来（也参见下文），可以以更有效的方式去除结垢。看起来影响生物结垢（生长速度）的参数是以下中的一种或多种：-船的速度。高于某些速度，可以实质上减少生物结垢；-水温：水越冷，活性生物结垢将越少。低于某些温度，生物结垢是可忽略的；-船的“深度”：空船将在水中高得多。这具有两种效果：船体的某些部分现在高于水线，并且不会同样多遭受结垢。这里可以更频繁地关闭光源诸如LED。其它部分仍然低于水线，尽管更接近于水面；这里阳光强度较高，促进生物结垢。为了解决这一点，功率应当增加仅仅低于水线（“液位”或“水位”）；-水的“生物活性”。显然，在没有任何生物结垢生物体的水中，完全不需要光源功率，诸如LED功率。在具有非常低浓度的藻类、barnicles等的水中，较低剂量的UV光将足以防止生物结垢。监测这些生物条件将使得功率输出降低。此类参数指示生物结垢风险，并且可以通过一个或多个传感器来鉴别。此类传感器可以提供与生物结垢风险相关的对应信号。因此，反馈信号因此可与生物结垢风险相关。在可以任选地与前者组合的另一个方面，本专利技术提供了脉冲功率操作。其中，提出用于光源诸如LED的驱动方案。不是对方案的简单的“24/7”，我们提出改变功率。原因是用防生物结垢系统的24/7运行，通过产生“简单地”发送至船周围的水中的UV光浪费了大量能量，而没有遇到微生物。这种能量浪费还意味着LED寿命的浪费。在这方面，旨在产生相对高剂量的（短）爆发的UV。这将快速杀死靠近或附着至船体的所有微生物（或使之无害）。此后预定时间量，将关闭LED。在该时间期间，藻类和其它生物体将累积在船体上。由于现在覆盖整个船体，所以没有光可以“逃逸”至水中，而没有首先击中（杀死）一些微生物。因此，在第一个方面，本专利技术提供了防结垢照明系统（“系统”），特别地配置用于通过向结垢表面提供防结垢光而防止或减少物体的所述结垢表面上的生物结垢，所述物体在使用期间至少暂时地暴露于水，所述防结垢照明系统包含照明模块，其包含（i）光源，其经配置为产生所述防结垢光，特别是防止或减少所述结垢表面上的生物结垢；和控制系统，其经配置为根据以下中的一种或多种来控制所述防结垢光的强度：（i）与生物结垢风险相关的反馈信号，（ii）用于基于时间改变所述防结垢光的强度的计时器，和（iii）本文定义的其它参数。因此，在另一个方面，本专利技术提供了防结垢照明系统（“系统”）（特别地配置用于通过经由光学介质向结垢表面提供防结垢光（“光”）而防止或减少物体的所述结垢表面上的（水相关的）生物结垢，所述物体在使用期间至少暂时地暴露于水（或另一种液体），防结垢照明系统），其包含：（a）照明模块（“模块”），其包含（i）光源，其经配置为产生防结垢光，和（ii）所述光学介质（“介质”），其经配置为接收至少一部分防结垢光，所述光学介质包含发射表面，其经配置为提供至少一部分所述防结垢光，其中特别地所述防结垢光包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
防结垢照明系统（1），其经配置为用于通过向结垢表面（1201）提供防结垢光（211）而防止或减少在使用期间至少暂时地暴露于水的物体（1200）的所述结垢表面（1201）上的生物结垢，所述防结垢照明（1）系统包含：‑ 照明模块（200），其包含（i）光源（210），其经配置为产生所述防结垢光（211）；和‑ 控制系统（300），其经配置为根据以下中的一种或多种来控制所述防结垢光（211）的强度：（i）与生物结垢风险相关的反馈信号和（ii）用于基于时间改变所述防结垢光（211）的强度的计时器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 EP 14174966.31.防结垢照明系统（1），其经配置为用于通过向结垢表面（1201）提供防结垢光（211）而防止或减少在使用期间至少暂时地暴露于水的物体（1200）的所述结垢表面（1201）上的生物结垢，所述防结垢照明（1）系统包含：-照明模块（200），其包含（i）光源（210），其经配置为产生所述防结垢光（211）；和-控制系统（300），其经配置为根据以下中的一种或多种来控制所述防结垢光（211）的强度：（i）与生物结垢风险相关的反馈信号和（ii）用于基于时间改变所述防结垢光（211）的强度的计时器。2.根据权利要求1所述的防结垢照明系统（1），其经配置为经由光学介质（220）向所述结垢表面（1201）提供所述防结垢光（211），其中所述照明模块（200）进一步包含（ii）所述光学介质（220），其经配置为接收至少一部分防结垢光（211），所述光学介质（220）包含发射表面（222），其经配置为提供至少一部分所述防结垢光（211）。3.根据权利要求2所述的防结垢照明系统（1），其中所述光学介质（220）包含波导和光纤中的一种或多种，且其中所述防结垢光（211）包含UV-A和UV-C光中的一种或多种。4.根据前述权利要求2-3中任一项所述的防结垢照明系统（1），其中所述光学介质（220）经配置为通过光学介质（220）分布至少一部分防结垢光（211），所述光学介质包含（iia）第一介质面（221）和（iib）所述发射表面（222），所述发射表面（222）经配置为以远离光学介质（220）的第一介质面（221）的方向发射至少一部分分布的防结垢光（211）。5.根据前述权利要求中任一项所述的防结垢照明系统（1），其中所述控制系统（300）经配置为根据传感器（400）的反馈来控制防结垢光（211）的强度，其中所述传感器（400）经配置为传感以下中的一种或多种：（i）包含所述照明模块（200）的船的速度、（ii）在结垢表面（1201）的一侧的水流的相对速度、（iii）在结垢表面（1201）的一侧的水的水温、（iv）包含所述照明模块（220）的船的负载、（v）结垢表面（1201）相对于在结垢表面（1201）的一侧的水的水位的位置和（vi）在结垢表面（1201）的一侧的水中结垢生物体和结垢生物体营养物中的一种或多种的存在。6.根据前述权利要求中任一项所述的防结垢染照明系统（1），其经配置为以脉冲方式提供所述防结垢光（211），其中具有防结垢光（211）的时段与没有防结垢光（211）的时段交替。7.在使用期间至少暂时地暴露于水的物体（1200），所述物体（1200）包含在使用期间至少暂时地与水接触的结垢表面（1201），所述物体（1200）进一步包含如权利要求1-6中任一项所定义的照明模块（200）和控制系统（300），其中所述照明模块（200）经配置为用防结垢光（211）照射所述结垢表面（1201）的至少一部分。8.根据权利要求7所述的物体（1200），其包含元件（100），所述元件（100）包含第一元件表面（101），其中所述照明模块（200）包含（i）光源（210），其经配置为产生防结垢光（211），和（ii）光学介质（220），其经配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：BA萨特斯，RB希伊布林克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL