TW201701962A - 用於水上應用之紫外線輻射之安全改善 - Google Patents

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Abstract

本發明提供在使用期間至少部分浸沒於水中之物件，該物件進一步包括一生物防污系統，該生物防污系統包括一紫外線(UV)發射元件，其中該UV發射元件經結構設計以在一輻照階段期間用UV輻射來輻照以下項中之一或多者：(i)該物件之一外部表面的一部分；及(ii)相鄰於該外部表面之該部分的水，其中該光源係至少可控制於一第一UV輻射位準與一第二UV輻射位準之間，其中該第一UV輻射位準大於該第二UV輻射位準，其中該物件係選自由一船舶及一基礎結構物件組成之群組，其中該物件進一步包括一控制系統，該控制系統經結構設計以根據輸入資訊來控制該UV輻射。

Description

用於水上應用之紫外線輻射之安全改善
本發明係關於一種在使用期間至少部分浸沒於水中之物件，尤其關於一種船舶或一種基礎結構物件。
生物防污方法在此項技術中係已知的。例如，US2013/0048877描述一種用於生物防污一受保護表面之系統，該系統包括：一紫外線光源，其經結構設計以產生紫外線光；及一光學媒體，其經安置成接近該受保護表面且經耦合以接收該紫外線光，其中該光學媒體具有垂直於該受保護表面之一厚度方向，其中正交於該厚度方向之該光學媒體之兩個正交方向平行於該受保護表面，其中該光學媒體經結構設計以提供該紫外線光之一傳播路徑，使得該紫外線光在該光學媒體內沿正交於該厚度方向之該兩個正交方向之至少一者行進，且使得在沿該光學媒體之一表面之點處，該紫外線光之各自部分逸出該光學媒體。
生物污損(biofouling或biological fouling)(本文中亦稱為「污損」)係表面上之微生物、植物、藻類及/或動物之累積。生物污損的生物之種類係高度多樣化的且擴展遠遠超出藤壺及海草之附著物。根據一些估計，超過1700個物種(包括超過4000種生物)為生物污損的起因。生物污損被劃分為包含生物膜形成及細菌粘附之微生物污損以及 為較大生物附著之大生物污損。歸因於判定什麼防止生物沉降之不同化學反應及生物反應，此等生物亦被分類為硬污損類型或軟污損類型。石灰質(硬)污損生物包含藤壺、皮殼狀苔蘚蟲、軟體動物、多毛綱動物及其他管蟲、及斑馬貽貝。非石灰質(軟)污損生物之實例係海草、水螅蟲、藻類及生物膜「粘液」。此等生物一起形成一污損群落。
在若干境況下，生物污損產生實質性問題。機器停止工作，水入口被阻塞，且船之船體遭受增阻。因此，防污之主題(即，移除污損或防止污損形成之程序)係熟知的。在工業程序中，生物分散劑可用來控制生物污損。在較少受控制環境中，運用使用殺生物劑之塗層、熱處理或能量脈衝殺死或驅趕生物。防止生物附著之無毒機械性策略包含選擇具有一光滑表面之一材料或塗層，或建立類似於鯊魚及海豚之皮膚而僅提供不良錨點之奈米尺度表面拓撲。船之船體上之生物污損造成一嚴重增阻，且因此增加燃料消耗。估計高達40%燃料消耗之一增加可有助於生物污損。由於大油輪或容器運輸船一天可消耗燃料高達€200.000，故運用一有效生物防污方法，顯著節省係可能的。
出人意料地，似乎可有效地使用UV輻射以大致上防止與海水、湖水、河水、運河水等接觸之表面上之生物污損。同此，提出一種基於光學方法(特定言之，使用紫外線光或輻射(UV))之方法。似乎在足夠UV光下，多數微生物被殺死、呈現為非活性或無法再生。此效應主要受UV光之總劑量支配。用來殺死某種微生物之90%之一典型劑量係10mW/h/m2。然而，在多數此等實施例中，可存在可到達其無意前往之位置之某個UV輻射。此基本上涵蓋水位上方之所有事物，且尤其涵蓋緊密接近水上應用之人類。在公海處巡航期間，此可不發生(即使提及船舶之甲板上之人員仍會面臨(小)風險)，但在例如停駐於 一港口中時風險更大，此係因為更多人在船隻附近活動。此可包含船塢工人、吊車操作者、停泊於船附近(於非船塢側上)之供應船舶等。
因此，本發明之一態樣係提供一種用於防止或減少生物污損以(較佳)進一步至少部分消除一或多個上述缺點之替代系統或方法。
在一第一態樣中，本發明提供一種在使用期間至少部分浸沒於水中之物件，該物件進一步包括一生物防污系統(其亦可稱為「防污照明系統」)，該生物防污系統包括用於施加UV輻射(其亦可稱為「防污光」)(於該物件之一外部表面之一部分)之一UV發射元件，其中該UV發射元件尤其包括一或多個光源，甚至更尤其包括一或多個固態光源，且經結構設計以(在一輻照階段期間)用該UV輻射輻照以下項之一或多者：(i)該外部表面之一(該)部分；及(ii)相鄰於該外部表面之該部分之水，其中該物件尤其選自由一船舶及一基礎結構物件組成之群組。
在又一進一步態樣中，本發明亦提供該生物防污系統本身，即，一種包括用於施加UV輻射(於該物件之一外部表面之一部分)之一UV發射元件之生物防污系統，其中該UV發射元件包括一或多個光源且經結構設計以(在一輻照階段期間)用該UV輻射輻照以下項之一或多者：(i)該外部表面之該部分；及(ii)相鄰於該外部表面之該部分之水。本發明參考該生物防污系統結合該物件作進一步具體說明。
具體言之，該物件或該生物防污系統包括一控制系統。因此，該物件包括此控制系統，該控制系統可視需要經整合於該生物防污系統中或經整合於該物件中之別處。在一特定實施例中，該控制系統尤其經結構設計以根據輸入資訊控制該UV輻射，該輸入資訊包括以下項之一或多者之資訊：(i)該物件之一位置；(ii)該物件之移動；(iii)該物件(之該部分)至一第二物件之一距離(d)；及(iv)該外部表面之該部分相對於水之一位置。因此，該生物防污系統尤其經結構設計以根據 包括一人類UV輻射曝露風險之資訊的輸入資訊控制該UV輻射。
運用此生物防污系統，在其中UV輻射可被視為危險之情況或應用中可最小化該UV輻射，而在其中UV輻射之施加不太危險或不危險之情況或應用中可施加該UV輻射。例如，該生物污損單元可經結構設計以僅在以下情況下提供UV輻射：在公海處；或在該物件以巡航速度移動時；或在該物件或生物防污系統附近未偵測到人時；或在該生物防污系統之相關部分位於水位下方時(亦更進一步參見下文)。
在本文中，片語「在使用期間至少部分浸沒於水中之物件」尤其指代具有水上應用之物件，諸如船舶及基礎結構物件。因此，在使用期間，此物件通常將與水接觸，如海、一湖、一運河、一河或另一水路等中之一船舶。術語「船舶」可例如指代一船隻或一船等，諸如一帆船、一油輪、一遊輪、一遊艇、一渡輪、一潛艇等等。術語「基礎結構物件」可尤其指代通常經配置而大致上靜止之水上應用，諸如一水壩、一水閘、一浮筒、一鑽機等等。術語「基礎結構物件」亦可指代管道(用於例如向上泵浦海水至例如一發電廠)及(水電)發電廠之其他部分，諸如冷卻系統、渦輪機等。術語「外部表面」尤其指代可與水實體接觸之表面。在管道之情況下，此可應用於內部管道表面及外部管道表面之一或多者。因此，亦可應用術語「污損表面」而非術語「外部表面」。此外，在此等實施例中，術語「水位」亦可指代例如填充位準。具體言之，該物件係經結構設計以用於海洋應用(即，一海或一海洋中或附近之應用)之一物件。此等物件在其等使用期間至少暫時或大致上總是與水至少部分接觸。該物件可在使用期間至少部分位於水(水位)下方，或可大致上一直位於(水位)下方，諸如以用於海底應用。
歸因於與水之此接觸，生物污損可伴隨上文所指示之缺點出現。生物污損可出現於此物件之一外部表面(「表面」)之表面處。一 受保護物件(該受保護物件之一元件)之表面可包括鋼，但視需要亦可包括舉例而言諸如選自由以下項組成之群組之另一材料：木頭、聚酯、複合物、鋁、橡膠、海帕倫、PVC、玻璃纖維等。因此，船體亦可係一PVC船體或一聚酯船體等而非一鋼船體。亦可使用另一鐵材料(諸如一(其他)鐵合金)而非鋼。
在本文中，可互換地使用術語「污損」或「生物污損(biofouling或biological fouling)」。在上文中，提供污損之一些實例。生物污損可出現於水中或靠近水且暫時曝露於水(或另一導電水性液體)之任何表面上。此一表面生物污損可在元件位於水中或位於水附近時出現，諸如位於水位(正)上方，如同例如歸因於濺水，舉例而言諸如歸因於一艏波。在熱帶之間，生物污損可在幾小時內出現。甚至在中等溫度下，第一污損(污損之第一階段)將在幾小時內出現；如一第一(分子)位準之鹽及細菌。
該生物防污系統包括至少一UV發射元件。此外，該生物防污系統可包括一控制系統(亦參見下文)、一電能供應器，諸如一本端能量採集系統((亦參見下文)等。
術語「生物防污系統」亦可指代視需要功能地耦合至彼此(舉例而言諸如經由一單控制系統控制)之複數個此系統。此外，該生物防污系統可包括複數個此UV發射元件。在本文中，術語「UV發射元件」可(因此)指代複數個UV發射元件。例如，在一實施例中，複數個UV發射元件可相關於該物件之一外部表面(諸如一船體)，或可被此表面所包括(亦參見下文)，而例如一控制系統可經結構設計於該物件內之某處，諸如於一船舶之一控制室或操舵房中。
上面可產生污損之表面或區域在本文中亦稱為污損表面。該表面或區域可例如係一船之船體及/或一光學媒體之一發射表面(亦參見下文)。為此目的，該UV發射元件提供經施加以防止生物污損形成及/ 或以移除生物污損之UV輻射(防污光)。此UV輻射(防污光)尤其至少包括UV輻射(亦稱為「UV光」)。因此，該UV發射元件尤其經結構設計以提供UV輻射。另外，該UV發射元件包括一光源。術語「光源」亦可關於複數個光源，諸如2個至20個(固態)LED光源，但亦可應用更多光源。因此，術語LED亦可指代複數個LED。具體言之，該UV發射元件可包括複數個光源。因此，如上文所指示，該UV發射元件包括一或多個(固態)狀態光源。該等LED可係(OLED或)固態LED(或此等LED之一組合)。具體言之，該光源包括固態LED。因此，具體言之，該光源包括經結構設計以提供UVA光及UVC光之一或多者之一UV LED(亦參見下文)。UVA可用來削弱細胞壁，而UVC可用來削弱DNA。因此，該光源尤其經結構設計以提供該UV輻射。在本文中，術語「光源」尤其指代一固態光源。
紫外線(UV)係電磁光中由極低波長之可見光譜及X射線輻射帶定界之該部分。UV光之光譜範圍按照定義介於約100nm與400nm(1nm=10-9m)之間且人眼係看不見的。使用CIE分類，UV光譜被細分為三個帶：從315nm至400nm之UVA(長波)；從280nm至315nm之UVB(中波)；及從100nm至280nm之UVC(短波)。實際上，諸多光生物學家常常談及起因於UV曝露之集膚效應(如高於及低於320nm之波長之加權效應)，因此提供一替代界定。
藉由短波UVC帶中之光提供一強殺菌效應。另外，此形式之光亦會造成紅斑(皮膚變紅)及結膜炎(眼睛粘膜發炎)。因此，在使用殺菌UV光燈時，重要的是設計用來排除UVC洩漏且因此避免此等效應之系統。在浸入式光源之情況下，由水對UV光之吸收可足夠強使得UVC洩漏對液體表面上方之人類而言不構成問題。因此，在一實施例中，該UV輻射(防污光)包括UVC光。在又一實施例中，該UV輻射包括選自以下波長範圍之輻射：100nm至300nm，尤其200nm至300 nm，諸如230nm至300nm。因此，該UV輻射可尤其選自高達約300nm之一波長之UVC及其他UV輻射。良好結果係在100nm至300nm(諸如200nm至300nm)之範圍內之波長下獲得。
如上文所指示，該UV發射元件經結構設計以(在一輻照階段期間)用該UV輻射輻照以下項之一或多者：(i)該外部表面之該部分；及(ii)相鄰於該外部表面之該部分之水。術語「部分」指代一物件之外部表面之部分，諸如一船體或一水閘(門)。然而，術語「部分」亦可指代大致上整個外部表面，諸如該船體或水閘之外部表面。具體言之，該外部表面可包括複數個部分，該複數個部分可用一或多個光源之UV光輻照，或可用一或多個UV發射元件之UV輻射輻照。各UV發射元件可輻照一或多個部分。此外，視需要可存在接收兩個或更多個UV發射元件之UV輻射之部分。
大體言之，兩項主要實施例之間可存在區別。該等實施例之一者包含至少在該輻照階段期間於光源與UV發射元件水(或在位於水位上方時係空氣)(諸如海水)之間用該UV輻射輻照該外部表面之部分。在此實施例中，該物件之「原始」外部表面尤其包括該部分。然而，在又一實施例中，該「原始」外部表面可擴展有一模組(尤其一相對平坦模組)，該模組經附著至該物件之「原始」外部表面(諸如一船舶之船體)，藉此該模組自身事實上形成該外部表面。例如，此模組可相關聯於一船舶之船體，藉此該模組形成該外部表面(之至少部分)。在兩項實施例中，該UV發射元件尤其包括一輻射射出表面(亦更進一步參見下文)。然而，尤其在其中該UV發射元件可提供該外部表面之部分之後一實施例中，此輻射逸出表面可提供該部分(此係因為第一部分及該輻射逸出表面可本質上重合；尤其可係相同表面)。
因此，在一實施例中，該UV發射元件經附著至該外部表面。在又一進一步特定實施例中，該生物防污系統之輻射逸出表面經結構設 計為該外部表面之部分。因此，在該等實施例之一些中，該物件可包括一船舶(該船舶包括一船體)，且該UV發射元件經附著至該船體。術語「輻射逸出表面」亦可指代複數個輻射逸出表面(亦參見下文)。
在該兩項一般實施例中，該UV發射元件經結構設計以(在一輻照階段期間)用該UV輻射來輻照相鄰於該外部表面之該部分的水。在其中該模組自身事實上形成該外部表面之實施例中，該UV發射元件至少經結構設計以(在一輻照階段期間)用該UV輻射來輻照該外部表面之該部分(此係因為該模組事實上係該外部表面的部分)，且視需要亦輻照相鄰於該外部表面之該部分的水。藉此，可防止及/或減少生物污損。
在一實施例中，完全阻止被污損之一受保護表面之一顯著量(宜為整個受保護表面)(例如，一船之船體)可覆蓋有發射殺菌光(「防污光」)(特定言之UV光)之一層。
在又一實施例中，可將該UV輻射(防污光)提供至經由一波導(諸如一光纖)保護之表面。
因此，在一實施例中，該防污照明系統可包括一光學媒體，其中該光學媒體包括經結構設計以將該UV輻射(防污光)提供至該污損表面之一波導，諸如一光纖。例如該UV輻射(防污光)從其逸出之波導的表面亦在本文中稱為發射表面。大體言之，該波導之此部分可至少暫時被浸沒。歸因於從該發射表面逸出之UV輻射(防污光)，在使用期間至少暫時曝露於液體(諸如海水)之該物件之一元件可被輻照且藉此防污染。然而，亦可防污該發射表面本身。在包括下文所述之一光學媒體之該UV發射元件的一些實施例中，使用此效應。
在WO2014188347中亦描述具有光學媒體之實施例。WO2014188347中之實施例亦以引用方式併入本文中，只要其等可結合本文中所述之控制單元及/或水開關及其他實施例。
如上文所指示，該UV發射元件可尤其包括一UV輻射逸出表面。因此，在一特定實施例中，該UV發射元件包括一UV輻射逸出表面，其中該UV發射元件尤其經結構設計以從該UV發射元件之該UV輻射逸出表面下游提供該UV輻射。此UV輻射逸出表面可係一光學窗，該輻射透過該光學窗從該UV發射元件逸出。替代地或額外地，該UV輻射逸出表面可係一波導之表面。因此，UV輻射可在該UV發射元件中經耦合至該波導中，且經由該波導之一面(該波導之一面之一部分)從該元件逸出。亦如上文所指示，在實施例中，該輻射逸出表面可視需要經結構設計為該物件之外部表面的部分。
術語「上游」及「下游」係關於項或特徵相對於來自一光產生構件(在此尤其第一光源)之光之傳播之一配置，其中相對於來自該光產生構件之一光束內之一第一位置，該光束中更靠近該光產生構件之一第二位置係「上游」，且該光束內更遠離該光產生構件之一第三位置係「下游」。
具體言之，該(固態)光源係至少可控制於一第一UV輻射位準與一第二UV輻射位準之間，其中該第一UV輻射位準大於該第二UV輻射位準(且其中該第二UV輻射位準小於該第一UV輻射位準，或可甚至係零)。因此，在一實施例中，(在一輻射階段期間)可接通且可關斷該光源。此外，視需要該UV輻射之強度亦係可控制於此兩個等级之間，諸如一逐步或連續UV輻射強度控制。因此，該光源係尤其可控制的(且因此其UV輻射強度係可控制的)。
如上文所指示，該控制系統尤其經結構設計以根據輸入資訊來控制該UV輻射，該輸入資訊包括以下項之一或多者的資訊：(i)該物件之一位置；(ii)該物件之移動；(iii)該物件(之該部分)至一第二物件之一距離(d)；及(iv)該外部表面之該部分相對於水之一位置。
在一實施例中，其中該控制系統可經結構設計以在該物件之位 置遵守一第一預定位置時，將該UV發射元件控制至該第一UV輻射位準，且在該物件之位置遵守一第二預定位置時，將該UV發射元件控制至該第二UV輻射位準。例如，基於位置資料(諸如藉助於衛星導航)，可知道該物件之位置，且該控制系統接著可判定此位置是否具有UV曝露對(例如)人類之一增強風險(諸如在一港口中)或一降低(或無)風險(諸如在一河上或在海上)。術語「預定位置」亦可指代複數個預定位置，諸如地理區域，如「公海」、「離岸1英里以上」等。
在又一進一步實施例中，該控制系統可經結構設計以在該物件具有至少一預定最小速度之一速度時，將該UV發射元件控制至該第一UV輻射位準，且在該物件之速度低於該預定最小速度時，將該UV發射元件控制至該第二UV輻射位準。例如，在該物件之速度係零時，UV曝露對人類之風險可能更高，此係因為該物件可(例如)在維護中，或一船體可在一港口中或一人可走過一水閘等等。然而，在該速度係非零時或高於某個臨限值時，此等風險將大致上減小，此係因為人接著通常將不在該外部表面之相關部分附近(或僅待短時間週期)，該外部表面通常將在水(水位)正上方，在水位處及在水位下方。
在又一進一步實施例中，該控制系統可經結構設計以在該物件至該第二物件之距離(d)滿足至少一預定義臨限值時將該UV發射元件控制至該第一UV輻射位準，且在該物件至該第二物件之距離(d)低於該預定義臨限值時將該UV發射元件控制至該第二UV輻射位準。該第二物件可係一人類、或通常具有至少約1dm3之一體積之任何其他活體或非活體物件。大體言之，此實施例可包含經結構設計以感測其他物件之一感測器。因此，該物件或(在一實施例中)該生物防污系統(或兩者)可進一步包括經結構設計以感測(i)該第二物件及(ii)該第二物件之一移動之一或多者且經結構設計以產生一對應感測器信號的一感測器，且其中該控制系統經結構設計以根據該感測器信號控制該UV輻 射。因此，例如在公海處或在一河上，(常常)可能感測不到第二物件，而例如在一港口中，可感測到人。在前一情況下，可施加該UV輻射；在後一情況下，可減少或關斷該UV輻射。該感測器可例如包含一熱感測器或一運動感測器等。此外，術語「感測器」亦可指代複數個感測器，該複數個感測器之兩者或更多者視需要可經結構設計以感測不同性質。
在一實施例中，該控制系統包括複數個控制系統。例如，該船舶可包括作為主控控制系統之一控制系統，其中各生物防污系統包括一從屬控制系統。視需要，該控制系統可經結構設計於該物件外部，即，遠離該物件。在一特定實施例中，遠離該物件之一主控控制系統控制該物件(諸如該生物防污系統)所包括之從屬控制系統。因此，例如該(主控)控制系統可在遠處；或不在該船舶上但在岸上，諸如在一船運公司之一控制室中。此主控控制系統可經結構設計以控制複數個物件之生物防污系統。
用來降低人類之非期望UV輻射曝露之風險之一相對簡單方式可係將UV輻射僅施加於水(水位)下方。因此，在一實施例中，該控制系統經結構設計以在該部分及該UV輻射逸出表面之一或多者位於水(水位)下方時將該UV發射元件控制至該第一UV輻射位準，且在該部分及該UV輻射逸出表面之一或多者位於水(水位)上方時將該UV發射元件控制至該第二UV輻射位準。此可包含以下項之一或多者之使用：(i)經結構設計以感測水(水位)之一感測器；及(ii)關於載重之資訊。基於上述資訊，該控制系統可決定是否可施加該UV輻射或大致上僅將該UV輻射施加於水(水位)下方之該外部表面之部分。應注意，在此實施例中，仍可存在複數個變體，此係因為接著通常將僅在該部分位於水(水位)下方時但視需要在該UV輻射逸出表面可位於水(水位)上方或亦位於水(水位)下方時施加該輻射。在後一變體中，甚至可進一步最 小化風險。因此，該控制系統尤其經結構設計以在該UV輻射逸出表面位於水(水位)下方時將該UV發射元件控制至該第一UV輻射位準，且在該UV輻射逸出表面位於水(水位)上方時將該UV發射元件控制至該第二UV輻射位準。替代地或額外地，尤其在一實施例中，該控制系統經結構設計以在該部分及(該UV輻射逸出表面)位於水(即，尤其水位)下方時將該UV發射元件控制至該第一UV輻射位準，且在該部分位於水(即，尤其水位)上方時將該UV發射元件控制至該第二UV輻射位準。在使用經結構設計以感測水之一感測器時，此感測器可經結構設計而靠近該輻射逸出表面，但經結構設計而比該表面更高(在使用期間相對於該物件)，諸如高至少10cm，尤其高至少20cm，諸如在高10cm至100cm之範圍中，如高20cm至50cm。以此方式，僅可在該感測器及(因此)該輻射逸出表面位於水(水位)下方時產生該UV輻射(亦更進一步參見下文)。以此方式，因此可保證將僅在位於水位下方至少例如50cm時發射UV光；其足以吸收該光之一顯著部分。取決於「開」位準之絕對強度，可設計低於或高於50cm之一值，諸如以達成一內在安全系統。
如上文所指示，該物件或該生物防污系統可包括複數個輻射逸出表面。在實施例中，此可指代複數個生物防污系統。然而，替代地或額外地，在實施例中，此可指代包括複數個UV輻射發射元件之一生物防污系統。此生物防污系統因此可尤其包含用於提供UV輻射之複數個光源。然而，替代地或額外地，在實施例中，此(亦)可指代包括經結構設計以提供該UV輻射之複數個光源之一UV發射元件。應注意，具有一單UV輻射逸出表面之一UV發射元件(仍)可包含複數個光源。
具體言之，在該UV發射元件包括複數個光源及複數個UV輻射逸出表面時(尤其其中由一或多個光源定址此等表面之各者)及/或在該生 物污損系統包括受該等光源控制之複數個UV發射元件時，可能獨立地定址該外部表面之不同部分。因此，藉由將不同UV輻射逸出表面配置於該物件之不同高度處(其中尤其在該物件之使用期間界定之高度)，可能大致上僅用UV輻射輻照(僅)該等部件，其僅在該部分及該UV輻射逸出表面之一或多者位於水(水位)下方時係適用的。
因此，在一特定實施例中，該生物防污系統包括複數個光源、複數個輻射逸出表面及複數個該部分，其中該複數個光源經結構設計以經由該複數個輻射逸出表面將該UV輻射提供至該複數個部分，且其中該複數個部分經結構設計於該物件之不同高度處。具體言之，該控制系統可經結構設計以根據該輸入資訊個別地控制該等(固態)光源。例如，在一特定實施例中，該控制系統可經結構設計以根據該外部表面之部分相對於水(即，水位)之位置個別地控制該等光源。例如，該生物防污系統可包括用來感測該相關輻射逸出表面及/或部分附近之水之一感測器或另一元件。再者應注意，在一些實施例中，該輻射逸出表面可包括該部分。替代地或額外地，包括該外部表面相對於水之位置之資訊的輸入資訊係基於該船舶之一載重。亦以此方式，該控制系統可例如根據(例如)該外部表面之部分相對於水之位置控制該UV輻射。替代地或額外地，該控制系統可例如根據(例如)UV輻射逸出表面相對於水之位置控制該UV輻射。然而，該控制系統亦可經結構設計以尤其在該物件係一船舶及/或從一外部源接收關於該物件之吃水(draught)時計算該吃水。因此，在一進一步實施例中，該輸入資訊包括該物件之一經計算吃水。在其中該物件不是一船舶之其他實施例中，包括該外部表面相對於水之位置之資訊的輸入資訊可基於相對於該基礎結構物件之一水位(或water level)。
對於船舶，波可快速地變更水位，且對於基礎結構物件，視需要潮汐(或一填充位準)可使水位不同。因此，該控制單元及該選用感 測器尤其經結構設計以(能夠)跟隨此等變更。例如，該感測器可經結構設計以依能夠跟隨此等變更之一頻率進行連續或週期性感測。
在又一進一步特定實施例中，該物件進一步包括一水開關，其中該生物防污系統經結構設計以在該水開關與水(尤其導電水，諸如海水)實體接觸時將該UV輻射提供至該部分。該水開關在本文中尤其被定義為一電開關，其在與水接觸時可接通或關斷(尤其接通)一電裝置。因此，該水開關尤其係一電水開關。術語「水開關」亦可指代複數個水開關。大體言之，每個水開關可功能地耦合至一單光源或一光源子組或耦合至一UV發射元件或一UV發射元件子組。
一水開關之一進一步優點可例如係結合一控制系統。此控制系統可例如指示該UV發射元件提供UV輻射。該水開關則可係一額外安全閥，從而實際上僅允許在該水開關與水實體接觸時提供UV輻射。因此，在一進一步態樣中，本發明提供一種在使用期間至少部分浸沒於水中之物件，該物件進一步包括一生物防污系統，該生物防污系統包括一UV發射元件，其中該UV發射元件包括一或多個光源且經結構設計以在一輻照階段期間用UV輻射輻照以下項之一或多者：(i)該物件之一(該)外部表面之一部分；及(ii)相鄰於該外部表面之該部分之水，其中該物件選自由一船舶及一基礎結構物件組成之群組，其中該物件進一步包括一水開關，其中該生物防污系統經結構設計以取決於該水開關與水實體接觸而將該UV輻射提供至該部分。
具體言之，例如該部分及該水開關可經結構設計於一相同高度處。以此方式，在該部分被浸沒時，該水開關可接通該UV發射元件，而在該部分未被浸沒時，該水開關可關斷該UV發射元件。運用此生物防污系統，在其中UV輻射可被視為危險之情況或應用中可最小化該UV輻射，而在其中UV輻射之施加不太危險或不危險之情況或應用中可施加該UV輻射。如上文所指示，該生物防污系統可包括複 數個光源、複數個輻射逸出表面及複數個該部分，其中該複數個光源經結構設計以經由該複數個輻射逸出表面將該UV輻射提供至該複數個部分，且其中該複數個部分經結構設計於該物件之不同高度處。此外，該生物防污系統尤其可進一步包括經結構設計於該複數個部分之該等高度處之複數個該水開關，且其中該生物防污系統經結構設計以在該等各自水開關與(導電)水實體接觸時將該UV輻射提供至該等部分。因此，以此方式，大致上無關於吃水或水(水位)，可保證所期望安全，此係因為僅將UV輻射提供至水(水位)下方之外部表面部分。因此，該物件可包含經結構設計於不同高度處之複數個UV發射元件。此外，該物件可包括複數個水開關，該複數個水開關亦經結構設計於不同高度處且經結構設計以接通在大致上相同於該等水開關之高度處之各自UV發射元件之光源。在一實施例中，該物件可包括施加於該外部表面之不同高度處之複數個UV發射元件及配置於不同高度處之複數個水開關，其中該等UV發射元件及水開關功能地連接，其中在該物件之使用期間相對於該外部表面界定該等高度，其中該生物防污系統經結構設計以取決於相關一或多個水開關與導電水實體接觸而運用一或多個UV發射元件提供該UV輻射。
在使用一水開關時，此水開關可經結構設計而靠近該輻射逸出表面，但經結構設計而比該表面更高(在使用期間相對於該物件)，諸如高至少10cm，尤其高至少20cm，諸如在高10cm至100cm之範圍中，如高20cm至50cm。以此方式，僅可在該水開關及(因此)該輻射逸出表面位於水(水位)下方時產生該UV輻射(亦更進一步參見下文)。
以此方式，因此可保證將僅在位於水位下方至少例如50cm時發射UV光；其足以吸收該光之一顯著部分。取決於「開」位準之絕對強度，可設計低於或高於50cm之一值，諸如以達成一內在安全系統。
在一實施例中，該水開關可經結構設計以在與(導電)傳導水實體接觸時閉合一電路。在一替代或額外實施例中，該水開關可包含一感測器，該感測器經結構設計以感測水且經結構設計以在該感測器與水實體接觸時提供一感測器信號。
在又一進一步實施例中，該物件或該生物防污系統可進一步包括一本端能量採集系統，該本端能量採集系統經結構設計以採集電能並將該能量提供至該生物防污系統。以此方式，例如該生物防污系統可大致上獨立於主電源，甚至例如一船舶上之一本端主電源。在一特定實施例中，該生物防污系統包括該本端能量採集系統。在一實施例中，該本端能量採集系統選自由以下項組成之群組：一太陽能電池；水中操作之一渦輪機；對一波壓力操作之一壓電元件等等。
例如，在一實施例中，太陽能電池可經結構設計於乾舷處，且該等UV發射元件可經結構設計於乾舷下方。
在又一實施例中，可從歸因於水移動之水流或壓力變更等獲得能量之渦輪機及/或元件以及該等UV發射元件經結構設計於乾舷下方。
術語「本端能量採集系統」亦可指代複數個此本端能量採集系統。此等本端能量採集系統之各者可與一或多個生物防污系統功能地耦合。替代地，此等本端能量採集系統之各者可與一或多個UV發射元件功能地耦合。具體言之，亦如上文關於水開關所指示，該等本端能量採集系統可尤其經結構設計於複數個部分或UV輻射逸出表面之高度處。以此方式，僅在該部分及/或該UV輻射逸出表面被浸沒時(尤其在至少該UV輻射逸出表面被浸沒時)，可採集能量。以此方式，僅可在狀況相對安全時接通該UV輻射。
在又一實施例中，藉由使用一犧牲電極，可從水採集能量。具體言之，此一犧牲電極可經結構設計於該部分或該UV輻射逸出表面 之高度處。在一實施例中，該本端能量採集系統包括：(i)一犧牲電極，其與該光源之一第一電極電連接；及(ii)一第二能量系統電極，其與該光源之一第二電極電連接，其中該能量系統經結構設計以在該犧牲電極及該第二能量系統電極與(導電)水電接觸時將電力提供至該生物防污系統。術語「犧牲電極」亦可關於複數個犧牲電極。
因此，在一進一步實施例中，該水開關包括該犧牲電極，其中該生物防污系統經結構設計以取決於該犧牲電極與水實體接觸而將該UV輻射提供至該部分。因此，該水開關及能量採集系統可至少部分被整合，其中該犧牲電極經結構設計為犧牲電極，且尤其為該水開關中之必要元件，該元件僅在該犧牲電極與水實體接觸時提供一閉合電極電路。
在一特定實施例中，該犧牲電極包括鋅及鎂之一或多者。該犧牲電極將分別與該光源之一第一極或電極或端子、UV發射裝置、生物防污系統電連接，且該本端能量採集系統之一第二電極(亦稱為「第二能量系統電極」)將分別與該光源之一第二極或電極或端子、UV發射裝置、生物防污系統電連接。
在一進一步實施例中，該第二能量系統電極包括鋼鐵，諸如鋼。然而，替代(例如)鋼或除(例如)鋼以外，亦可應用其他材料，尤其如以下項中之一或多者：碳、石墨、焦炭、鉑、鋼軋屑、高矽鑄鐵、銅、黃銅、青銅、鉛及鑄鐵(未石墨化)。片語「其中該犧牲電極包括鋅及鎂中之一或多者」亦可指代犧牲電極包括含鋅及/或鎂之一合金。然而，該犧牲電極亦可大致上係由鋅及/或鎂組成。亦可應用其他材料，諸如某種鋁或鋁合金。
例如，各經連接至LED之一不同端子且皆浸沒於水中的一個銅電極及一個鋅電極可產生一電壓(及(因此)電流)。一旦在水上方，則電流之產生將自動且立即停止。
在又進一步實施例中，該UV輻射可伴隨警告資訊。例如，當尤其在水(水位)上方接通該UV輻射時，可提供一聲音信號及一光信號中之一或多者。該聲音信號及/或光信號可包含警告資訊，諸如口語文字、投影文字，或含有資訊之光之一結構設計(類似於一顯示器)。
在一特定實施例中，該UV發射元件包括一發光材料，該發光材料經結構設計以吸收該UV輻射之部分並轉換成可見發光材料光(即，在用該UV輻射激發時，由該發光材料產生之可見光)，其中該光源及該發光材料經結構設計以提供沿遠離該外部表面之一方向放射之該可見發光材料光。視需要，該生物防污系統經結構設計以依一脈衝方式提供該發光材料光。因此，以此方式，與該物件相隔一段距離(且因此在該物件外部)之一個人可感知該發光，例如，一紅色閃爍光。
替代地或額外地，該UV發射元件包括一第二光源，該第二光源經結構設計以提供可見第二光源光，該可見第二光源光之至少部分係沿遠離該外部表面之一方向放射。再者，視需要該生物防污系統可經結構設計以依一脈衝方式提供該可見第二光源光。因此，以此方式，與該物件相隔一段距離(且因此在該物件外部)之一個人可感知該可見第二光源光，例如，一紅色閃爍光。
在又一進一步實施例中，該生物防污系統可經進一步結構設計以提供作為一光束沿遠離該外部表面之一方向放射之可見光，其中該光束具有具一警告標誌之形狀之一截面。在實施例中，可由該第二光源及該發光材料之一或多者提供此可見光。因此，第二光源可經結構設計成一警告信號結構設計，其可尤其在接通第二光源時可見。
又，在進一步實施例中，該生物防污系統可進一步包括一感測器及一控制系統，該感測器經結構設計以提供指示以下項中之一或多者之一感測器信號：(i)該感測器與水實體接觸；及(ii)該部分與水實體接觸，其中該控制系統經結構設計以根據該感測器信號來提供該 UV輻射。
此外，亦可考量該物件之一些部分可大致上總是在水(水位)下方的事實。在其中該物件包括一船舶之一實施例中，於該物件之使用期間，該UV輻射逸出表面可經結構設計至該物件之外部表面之一位置處，該位置係永久地位於水(水位)下方。例如，此位置可係處於零載重之船舶的載重線。然而，此實施例亦可應用於基礎結構物件。然而，有時可能必須考量夏季位準較低(及冬天位準較高)。應注意該UV輻射逸出表面可大致上總是在水(水位)下方的事實，此並非暗示該整個生物防污系統必須在水(水位)下方。
可採取之一進一步防護措施可係關於該UV輻射之方向。在一特定實施例中，該UV發射元件經結構設計以在該物件之使用期間相對於該物件沿與地球表面之一垂線成0°至90°之一角內(諸如在0°至45°之一角內)之一方向且沿該物件下方之一方向提供該UV輻射之功率的至少80%，諸如至少90%，或甚至大致上全部。
該生物防污系統尤其經結構設計以將UV輻射提供至該物件之該部分或提供至相鄰於此部分之水。此尤其暗示在一輻照階段期間施加該UV輻射。因此，視需要亦可存在其中根本不施加UV輻射之週期。此可(因此)不僅歸因於例如該等UV發射元件之一或多者之一控制系統切換，而且可例如歸因於預定義設定，諸如晝及夜或水溫等。例如，在一實施例中，依一脈衝方式施加該UV輻射。
因此，在一特定實施例或態樣中，該生物防污系統經結構設計以用於藉由以下步驟防止或減少在使用期間至少暫時曝露於水之一物件之一污損表面上之生物污損：將一防污光(即，UV輻射)提供至該污損表面或相鄰於該污損表面之水，該生物防污系統包括(i)一照明模組，該照明模組包括：(i)一光源，其經結構設計以產生該防污光；及(ii)一控制系統，其經結構設計以根據以下項之一或多者控制該防污 光之一強度：(i)關於一生物污損風險之一回饋信號；及(ii)用於基於時間改變該防污光強度之一計時器。具體言之，該生物防污系統可經結構設計以經由一光學媒體將該防污光提供至該污損表面，其中該照明模組進一步包括(ii)該光學媒體，該光學媒體經結構設計以接收該UV輻射(防污光)之至少部分，該光學媒體包括經結構設計以提供該UV輻射(防污光)之至少部分之一發射表面。此外，該光學媒體尤其包括一波導及一光纖之一或多者，且其中該UV輻射(防污光)尤其包括UVB光及UVC光之一或多者。本文中不進一步詳細論述此等波導及光學媒體。
該光學媒體亦可經提供為用於施加於該受保護表面之一(聚矽氧)箔，該箔包括用於產生防污光之至少一個光源及用於橫跨該箔分佈該UV輻射之一片狀光學媒體。在實施例中，該箔具有約幾毫米至幾釐米之量級之一厚度，諸如0.1cm至5cm，如0.2cm至2cm。在實施例中，該箔沿垂直於厚度方向之任何方向係大致上不受限的以便提供具有約幾十或幾百立方米之量級之大小之大致上大箔。該箔可沿垂直於該箔之厚度方向之兩個正交方向係大致上大小受限的，以便提供一防污磚；在另一實施例中，該箔可沿垂直於該箔之一厚度方向之一個方向係大致上大小受限的，以便提供防污箔之一長形帶。因此，該光學媒體及(甚至亦)該照明模組可經提供為磚或帶。該磚或帶可包括一(聚矽氧)箔。
在一實施例中，該照明模組包括用於產生UV輻射之一二維光源光柵且該光學媒體經配置以橫跨該光學媒體分佈來自該二維光源光柵之UV輻射之至少部分，以便提供離開該照明模組之光發射表面之UV輻射之一二維分佈。該二維光源光柵可經配置成一小孔線網結構、一密集結構、一列/行結構、或任何其他合適規則或不規則結構。該光柵中之相鄰光源之間的實體距離可橫跨該柵格而固定或可例如根據提 供防污效應所需之光輸出功率或根據該受保護表面上之照明模組之位置(例如，一船之船體上之位置)而變化。提供一二維光源光柵之優點包含：可在靠近用UV輻射照射保護之區域處產生該UV輻射；及其降低該光學媒體或光導之損耗；及其增大光分佈之均質性。較佳地，通常橫跨發射表面均質性地分佈該UV輻射；此減小或甚至防止欠缺照射區域，其中污損可以其他方式發生，同時減小或防止因具有多於防污所需之光的光之其他區域之過度照射所致之能量浪費。在一實施例中，該光柵包括於該光學媒體中。在又一實施例中，一(聚矽氧)箔可包括該光柵。
此外，在一實施例中，該光學媒體可經安置成接近(包含視需要附著至)該受保護表面且經耦合以接收紫外線光，其中該光學媒體具有垂直於該受保護表面之一厚度方向，其中正交於該厚度方向之該光學媒體之兩個正交方向平行於該受保護表面，其中該光學媒體經結構設計以提供該紫外線光之一傳播路徑使得該紫外線光在該光學媒體內沿正交於該厚度方向之兩個正交方向之至少一者行進，且使得在沿該光學媒體之一表面之點處，該紫外線光之各自部分逸出該光學媒體。
在一進一步態樣中，本發明亦提供一種在使用期間至少暫時曝露於水之一物件之一外部表面(之一部分)之(生物)防污方法，該方法包括將如本文中所定義之生物防污系統提供至該物件；視需要根據以下項之一或多者產生該UV輻射(在該物件之使用期間)：(i)一回饋信號(諸如關於生物污損風險及/或一人類UV輻射曝露風險)及(ii)用於(週期性地)改變該UV輻射(防污光)之強度之一計時器；及(在一輻照階段期間)將該UV輻射提供至該外部表面(之該部分)。可由該感測器提供此回饋信號。
在又一進一步態樣中，本發明亦提供一種將一生物防污系統提供至在使用期間至少暫時曝露於水之一物件之方法，該方法包括將該 生物防污系統提供至該物件(諸如一船舶)，諸如整合於該物件中及/或附著至一外部表面，其中該UV發射元件經結構設計以(在使用期間)將該UV輻射提供至該物件之一外部表面之一部分及(正在)相鄰於該部分之水的一或多者。具體言之，該UV發射元件經附著至該外部表面，或可甚至經結構設計為該外部表面之(第一)部分。
術語「可見」、「可見光」或「可見發射」指代具有約380nm至780nm之範圍中之一波長之光。
1‧‧‧船舶
2‧‧‧水
10‧‧‧物件
10a‧‧‧船隻/船
10b‧‧‧鑽機
10c‧‧‧浮筒
10d‧‧‧潛艇
10e‧‧‧水壩
10f‧‧‧水閘
11‧‧‧外部表面/鋼外部表面
13‧‧‧水位
15‧‧‧基礎結構物件
20‧‧‧第二物件
21‧‧‧船體/鋼船體
111‧‧‧部分
200‧‧‧生物防污系統
210‧‧‧紫外線(UV)發射元件
220‧‧‧光源/UV光源/UV發射光源
221‧‧‧UV輻射
230‧‧‧UV輻射逸出表面
260‧‧‧發光材料
261‧‧‧可見發光材料光
270‧‧‧光學媒體
280‧‧‧第二光源/可見光發射光源
291‧‧‧可見光
292‧‧‧光束
300‧‧‧控制系統/整合控制系統
310‧‧‧感測器/整合感測器
400‧‧‧水開關
500‧‧‧本端能量採集系統
510‧‧‧犧牲電極
570‧‧‧第二能量系統電極/第二能量源電極
d‧‧‧距離
P‧‧‧垂線
現將僅藉由實例、參考隨附示意圖式描述本發明之實施例，在該等圖式中對應參考符號指示對應部件，且在該等圖式中：圖1a至圖1c示意地描繪一些一般態樣；圖2a至圖2f示意地描繪一些實施例及變體；圖3a至圖3b示意地描繪一些進一步實施例及變體；圖4a至圖4e示意地描繪一些進一步實施例及變體；及圖5a至圖5c示意地描繪一些進一步實施例及變體。
該等圖式未必按比例繪製。
圖1a至圖1b示意地描繪在使用期間至少部分浸沒於水2(參見水位13)中之一物件10之實施例。物件10(諸如一船舶或一水閘)(亦參見下文)進一步包括一生物防污系統200，該生物防污系統200包括尤其用於將UV輻射221施加於物件10之外部表面11之一部分111(諸如一船體或一船體之部分)之一UV發射元件210。在此，展示兩項實施例，其中生物防污系統200或更尤其UV發射元件210係一外表面之部分，且藉此事實上形成該外表面之部分(圖1a)或其中UV發射元件210經結構設計以輻照該外表面且未必形成一外表面之部分，諸如一船之一船體(圖1b)。例如，物件10選自由一船舶1及一基礎結構物件15組成之 群組(亦參見下文)。
UV發射元件210包括一或多個光源220且可因此尤其經結構設計以在一輻照階段期間用該UV輻射221輻照以下項之一或多者：(i)該外部表面11之該部分111；及(ii)相鄰於該外部表面11之該部分111之水。前一變體尤其適用於圖1b之實施例，且後一實施例尤其適用於圖1a至圖1b之兩項實施例。然而，應注意，在UV發射元件210之一外部表面經結構設計為物件10之外部表面時，當然本身用UV輻射21輻照部分111。
因此，UV發射元件210包括一UV輻射逸出表面230且UV發射元件210經結構設計以從該UV發射元件210之該UV輻射逸出表面230下游提供該UV輻射221。
具體言之，光源220至少可控制於一第一UV輻射位準與一第二UV輻射位準之間，其中該第一UV輻射位準大於該第二UV輻射位準(且其中該第二UV輻射位準小於該第一UV輻射位準(包含例如零))。
在一特定實施例中，物件10進一步包括一控制系統300，該控制系統300經結構設計以根據輸入資訊控制該UV輻射221，該輸入資訊包括以下項之一或多者之資訊：(i)物件10之一位置；(ii)物件10之移動；(iii)物件10(之該部分)至一第二物件20之一距離d；及(iv)外部表面11之部分111相對於水之一位置。此尤其在圖2a至圖2f中作進一步闡明。
如上文所指示，用參考1指示之術語「船舶」可指代例如如圖1c中示意地指示之一船隻或一船(圖1c中之參考10a)等，諸如一帆船、一油輪、一遊輪、一遊艇、一渡輪、一潛艇(圖1c中之參考10d)等等。用參考15指示之術語「基礎結構物件」可尤其指代通常經配置而大致上靜止之水上應用，諸如一水壩/水閘(圖1c中之參考10e/10f)、一浮筒(圖1c中之參考10c)、一鑽機(圖1c中之參考10b)等等。
如上文所指示，物件10可進一步包括一控制系統300，該控制系統300經結構設計以根據輸入資訊控制該UV輻射221，該輸入資訊包括以下項之一或多者之資訊：(i)物件10之一位置；(ii)物件10之移動；(iii)物件10至一第二物件20之一距離(d)；及(iv)外部表面11之部分111相對於水之一位置。
例如，該物件(尤其一船舶10)之位置可在位於敞水上時接通該UV輻射，而在一港口中時可關斷UV發射元件210。可例如使用衛星導航(以用於判定該物件之位置)。因此，在一實施例中，控制系統300經結構設計以在物件10之位置遵守一第一預定位置時將UV發射元件210控制至該第一UV輻射位準，且在物件10之位置遵守一第二預定位置時將UV發射元件210控制至該第二UV輻射位準。
替代地或額外地，控制系統300可經結構設計以在物件10具有至少一預定最小速度之一速度時將UV發射元件210控制至該第一UV輻射位準，且在物件10之速度低於該預定最小速度時將UV發射元件210控制至該第二UV輻射位準。一低速度可指示人在UV發射元件210附近之可能性高於一高速度。
替代地或額外地，控制系統300可經結構設計以在物件10至第二物件20之距離d滿足至少一預定義臨限值時將UV發射元件210控制至該第一UV輻射位準，且在物件10至第二物件20之距離d低於該預定義臨限值時將UV發射元件210控制至該第二UV輻射位準。此在圖2中示意地描繪。
為根據本文中指示之參數之一或多者來控制UV發射元件210，物件10可進一步包括一感測器310(參見例如圖2a)，該感測器310經結構設計以感測(i)一第二物件20及(ii)該第二物件20之一移動之一或多者且經結構設計以產生一對應感測器信號。控制系統300可尤其經結構設計以根據該感測器信號控制該UV輻射221。該第二物件可係靜止的 或移動的。此外，該第二物件可例如係一人類(參見圖2a中之實例)，或不移動，諸如碼頭(亦參見圖2a)。視需要，生物防污系統200可包括該感測器(參見例如圖2b)。
圖2b示意地更詳細描繪(在此藉由實例)包含一整合控制系統300及一整合感測器310之生物防污系統200之一實施例。
圖2c示意地描繪具有(藉由實例)複數個UV發射元件210(在此相關聯於一船舶1之一船體21)之一物件10之一外部表面11，諸如一船舶壁或一基礎結構物件之一壁。替代地或額外地，可應用複數個功能地耦合或獨立地運作的生物防污系統200。
例如，假定可例如係具有次級從屬控制系統(未描繪)之一主控控制系統之一單控制系統300可例如經結構設計以在部分111及UV輻射逸出表面230之一或多者位於水位13下方時將UV發射元件210控制至該第一UV輻射位準，且在部分111及UV輻射逸出表面230之一或多者位於水位上方13時將該UV發射元件控制至該第二UV輻射位準。例如，可接通水(水位)下方之所有UV發射元件210，同時可關斷水(水位)上方之所有UV發射元件210。應注意，在示意圖式2c中，切換水位3上方之UV發射元件210之一者，例如前提是該控制系統決定接通此UV發射元件210係安全的。一額外防護件(諸如一水開關)之使用可用作替代或額外控制(亦參見下文)。
圖2c亦示意地描繪其中生物防污系統200包括複數個UV發射元件210(具有複數個光源)、複數個輻射逸出表面230及複數個該部分111之實施例，其中複數個光源220經結構設計以經由該複數個輻射逸出表面23將該UV輻射221提供至該複數個部分111，且其中該複數個部分111經結構設計於物件10之不同高度處，且其中控制系統300經結構設計以根據該輸入資訊個別地控制光源220。例如，在一實施例中，控制系統300可經結構設計以根據外部表面11之部分111相對於水之位 置個別地控制光源220。在一第一變體中，包括外部表面11相對於水之位置之資訊的輸入資訊係基於船舶1之一載重(圖2c中示意地描繪)。在一第二變體中，包括外部表面11相對於水之位置之資訊的輸入資訊係基於相對於基礎結構物件15之一水位。
圖2d示意地描繪其中替代地或額外地物件10進一步包括一水開關400之一實施例，其中生物防污系統200經結構設計以取決於該水開關與水實體接觸而將該UV輻射221提供至該部分111。在圖2d中，該水開關與水接觸。例如，藉由海水之導電性，可閉合電路，藉此光源220可提供UV輻射。一生物防污系統可包括此等水開關400之一或多者。視需要，水開關400及光源220可係具有例如用來放大信號之電子設備等之一較大電路之部分。如同其他圖式，圖2d係一示意圖式。
圖2e示意地描繪其中生物防污系統200包括複數個UV發射元件210(具有複數個光源)、複數個輻射逸出表面230及複數個該部分111之一實施例，其中複數個光源220經結構設計以經由該複數個輻射逸出表面230將該UV輻射221提供至該複數個部分111，且其中該複數個部分111經結構設計於物件10之不同高度處，且進一步包括經結構設計於複數個部分111之不同高度處之複數個該水開關400，且其中生物防污系統200經結構設計以在各自水開關400與水實體接觸時將該UV輻射221提供至該等部分111。當然，圖2e之實施例可視需要結合圖2c中示意地描繪之實施例。
圖2f示意地描繪其中一船舶1(如物件10之實施例)包括複數個生物防污系統200及/或此等生物防污系統200之一或多者(包括複數個UV發射元件210)的一實施例。取決於特定此生物防污系統200諸如相對於一水(水位)之高度及/或UV發射元件210諸如相對於一水(水位)之高度，可接通各自UV發射元件210。
圖3a示意地描繪其中該物件(在此尤其生物防污系統200)進一步 包括一本端能量採集系統500之一實施例，該本端能量採集系統500經結構設計以採集電能並將該能量提供至該生物防污系統200。在此，藉由實例，描繪當該船舶在水中移動時可提供電能之一渦輪機。因此，在實施例中，該生物防污系統200包括本端能量採集系統500。本端能量採集系統500可例如包括一太陽能電池、水中操作之一渦輪機、對一波壓力操作之一壓電元件等。
具體言之，可應用在與水接觸時提供電能之本端能量採集系統，尤其可應用在浸沒於水中且經受一水移動時提供電能之能量採集系統。圖3b示意地描繪其中取決於特定生物防污系統200諸如相對於一水(水位)之高度及/或UV發射元件210諸如相對於一水(水位)之高度，各自UV發射元件210可從本端能量採集系統500接收電能之一實施例。因此，本端能量採集系統500可尤其包括水中操作之一渦輪機及對一波壓力操作之一壓電元件的一或多者。
替代地或額外地，該本端能量採集系統包括：(i)一犧牲電極，其與光源220之一第一電極電連接；及(ii)一第二能量系統電極，其與光源220之一第二電極電連接，其中該能量系統經結構設計以在該犧牲電極及該第二能量系統電極與水電接觸時將電力提供至生物防污系統200。再者，此實施例可在圖3b之結構設計中實施(對於此實施例，更進一步參見圖5a至圖5c)。當然，圖3b之實施例可視需要結合圖2c及圖2e之一或多者中示意地描繪之實施例。
圖4a展示其中光源210(諸如UV LED)經配置成一光柵且經連接成一系列並聯連接之一小孔線網實施例。該等LED可透過焊接、膠合或用於將該等LED連接至小孔線網之任何其他已知電連接技術安裝於節點處。可將一或多個LED放置於各節點處。可實施DC或AC驅動。若使用AC，則可使用反並聯結構設計中之一對LED。熟習此項技術者應知道，在各節點處可使用反並聯結構設計中之一對LED。可藉由拉 伸諧波結構而調整小孔線網光柵之實際大小及該光柵中之UV LED之間的距離。該小孔線網光柵可經嵌入於一光學媒體中。在上文中，尤其描述積極防止應用，其中取決於與水之接觸、一感測器之一信號等等，關斷生物防污系統200，或關斷特定UV發射元件210或特定光源220。然而，替代地或額外地，亦可使用警告信號或訊息以向人警告有危險。
在此，本發明亦提供在使用期間至少部分浸沒於水中之一物件10，該物件10進一步包括一生物防污系統200，該生物防污系統200包括尤其用於將UV輻射221施加於物件10之一外部表面11之一部分111之一UV發射元件210，其中該UV發射元件210包括一或多個光源220且經結構設計以在一輻照階段期間用該UV輻射221輻照以下項之一或多者：(i)該外部表面11之該部分111；及(ii)相鄰於該外部表面11之該部分111之水，其中該UV發射元件210包括一UV輻射逸出表面230且其中該UV發射元件210經結構設計以從該UV發射元件210之該UV輻射逸出表面230下游提供該UV輻射221，其中下文指示該等功能之一或多者。
例如，在一實施例中，UV發射元件210包括一發光材料260，該發光材料260經結構設計以吸收UV輻射221之部分並轉換成可見發光材料光261，其中光源220及該發光材料260經結構設計以提供沿遠離外部表面11之一方向放射(參見圖4b)之該可見光261(參見圖4a至圖4b)。通常用參考291指示可見光，且用參考261指示可見光中之發光材料光。例如，替代地或額外地，UV發射元件210包括一第二光源280，該第二光源280經結構設計以提供可見第二光源光281(諸如尤其紅光)，該可見第二光源光281之至少部分係沿遠離外部表面11之一方向放射(參見亦在圖4a中所描繪之此變體)。圖4a示意地描繪可例如用於UV發射元件210中以提供UV輻射221(及(因此視需要亦)可見光 291)之一LED光柵。
在圖4b及圖4d中示意地(但視需要亦在圖4c中隱含地)描繪之一特定實施例中，生物防污系統200可經進一步結構設計以提供作為一光束292沿遠離外部表面11之一方向放射之可見光291，其中光束292具有具一警告標誌之形狀之一截面。圖4c示意地描繪可提供此警告信號(參見圖4d)之光源280之一配置。應注意，圖4c示意地描繪經結構設計以產生可見光291(參見圖4d)之光源280。UV光源220填充其餘區域。光源280經配置成一警告信號結構設計(且可例如導致圖4d中所展示之光束)。應注意，亦可應用結合一發光材料之UV發射光源220或此等變體之一組合，而非可見光發射光源280。
在又一進一步特定實施例中，物件10包括例如一船舶1，其中在物件10之使用期間，UV輻射逸出表面230經結構設計至物件10之外部表面11之一位置處，該位置永久地位於水(水位)下方。例如，假定一船舶，則該(等)UV發射元件可經結構設計於熱帶淡水載重線(TF)下方，或甚至於淡水載重線(F)下方，或於熱帶載重線(T)下方，或又甚至於夏季載重線(S)下方，或甚至於冬季載重線(W)下方，又甚至僅於冬季北大西洋載重線(WNA)下方。因此，在實施例中，乾舷可擺脫UV輻射(且擺脫UV發射元件)。
在圖4e中示意地描繪之又一實施例中，UV發射元件210經結構設計以在物件10之使用期間相對於該物件10沿與地球表面之一垂線P成0°至90°之一角內之一方向且沿該物件10下方之一方向提供該UV輻射之功率之至少80%。
圖5a至圖5c示意地描繪該生物防污系統及其應用之一些態樣。例如，本發明之一態樣係將UV LED及/或其他光源插入至一電路中，該電路已可用於具有一(鋼)外部表面11及附著至該外部表面11之一犧牲電極510的一物件10中，對於不具有UV發射元件210之情況(圖5a)與具 有一光源之情況(圖5b及圖5c)之間的一比較參見圖5a至圖5c。虛線指示(藉由實例)通過鋼外部表面11之一電返回路徑。鋼船體21(在此，係外部表面11)可充當一第二能量源電極570。以此方式，提供可用來對一光源或UV發射元件210供電之能量系統500。圖5b展示可照射外部表面11且可由能量系統500供電之一UV發射元件210之引入。
圖5c示意地更詳細描繪生物防污系統200之一實施例(在此，亦在閉合單元之一實施例中)，其中(舉例而言)一光學媒體270包括UV發射元件210。該生物防污系統尤其關於此實施例作進一步闡明，但本發明不限於此實施例。圖5c示意地描繪一生物防污系統200，該生物防污系統200經結構設計以用於藉由以下步驟防止或減少在使用期間至少暫時曝露於一導電水性液體之一物件10之一外部表面11上之(水相關)生物污損：將一UV輻射(防污光)221提供至該外部表面11。
替代地或額外地，本端能量採集系統500包括：(i)一犧牲電極510，其與該光源之一第一電極(未展示)或系統200或UV發射元件210電連接；及(ii)一第二能量系統電極570，其與該光源之一第二電極或系統200或UV發射元件210電連接，其中能量系統500經結構設計以在犧牲電極510及第二能量系統電極570與水電接觸時將電力提供至該生物防污系統200。
因此，本文中建議用來在使用UV輻射時提供額外安全之光學方法及/或電方法。可同時應用此等方法之一或多種。
光學方法尤其包含：使用與一UV LED串聯之可見LED：UV光對人類係有害的。UV光更危險之處在於其不可見之事實。此暗示在人類曝露於UV光時人類不具有可見、可聽或任何其他警告標誌(此亦說明為何曬傷係常見的)。在此所提出之安全理念係使一可見LED(例如，鮮紅色)與一UV LED串聯。由於串聯連接，故該可見LED在該UV LED開時將「總 是」開，因此給予一清晰可見的警告標誌。
直接串聯連接之一可見光+UV光之組合可係一非常基本的安全建置區塊。
替代地或額外地，數個可見LED可在一船之船體上組織成一圖案，以例如展示一警告符號，如三角形或感歎號。
另一方法係將一磷光體嵌入於塗層中，於UV源附近。此磷光體應將UV光轉換成一可見光波長。再者，可將該磷光體配置成傳遞一警告之一圖案；如上述。
電方法尤其包含：僅在與水接觸時接通LED。可預想不同實施例：
o 與水之一(暫時)接觸扳動一開關，且LED之整個系統(或子區段)保持開(達一預定時間週期)。
o 以LED位準：LED之一第二電極直接經連接至水，其暗示僅在LED被浸沒時獲得一閉合電路；水係返回電極。
替代地，水可為各個別LED(或LED之區段)閉合電路中之一小間隙。
此外，本文中提出機械性方法及系統方法。可同時應用此等方法之一或多種。運用「系統方法」，其尤其意謂著以一系統位準控制整個應用(諸如一整個船舶)之安全。即，一次性控制整個系統(或大部分或子區段)。
系統方法尤其包含：由於UV光主要發射於船體之下側(及外側)上，故船之甲板上之人難以具有對UV發射層之一視線。因此，人不處於UV曝露危險中。此對船隻外側之人而言係不同的；在一船隻停駐於港口中時最相關。在該案例中，人在甲板上行走，且小供應船舶在船隻周圍航行(燃料供應船等)。
一實施例係使用偵測移動及/或存在之一感測器(經由人類產生之紅外線光及/或小船隻或汽車之小引擎)。在偵測到移動或存在時，將(暫時)關斷整個UV系統(或其部分)。該理念類似於又相反於常見家用系統，其中在偵測到存在或運動時，開啟一住宅外側上(即，門廊上)之一燈。吾人關斷(UV)燈。
視需要，在未偵測到移動之情況下，亦可在一預定時間週期之後採用一計時器以再次接通燈。
設計方法尤其包含：由於水對UV光之吸收係相當高的，故僅在水位上方(或在約前0.50m內)之LED可發射實際上到達人類之光(假定人類係水位上方且不在船隻周圍游泳)。因此，LED僅可經結構設計於船隻之「較深」區段上，及/或僅在「內在安全」境況下(如在公海上航行時)開啟上區段(靠近水位)。此可需要LED配置成可個別地控制之例如1米高的水平、帶狀區段。接著可使用船之實際載重以決定開啟哪些區段。
在一進一步實施例中，僅在船隻之最低部分上應用LED；該等最低部分從不高於水位，甚至不在一空船舶上。
可設計光學結構中之LED之佈局使得主要向外(若所有應用需要)及向下發射光。此不可完全消除「逸出至水位上方」之任何UV光，但其將嚴格限制光量。
因此，提出對一基於UV之防污系統之安全改善。各項實施例可個別地使用及/或依一或多者之組合使用。因此，可大致上降低UV光到達人眼之風險(至一可接受位準)。
熟習此項技術者將理解本文中之術語「大致上」，諸如在「大致上所有光」中或在「大致上由...組成」中。術語「大致上」亦可包含具有「整個」、「完全」、「所有」等之實施例。因此，在實施例中亦可移除形容詞大致上。在可適用之情況下，術語「大致上」亦可關於 90%或更高，諸如95%或更高，尤其99%或更高，甚至更尤其99.5%或更高，包含100%。術語「包括」亦包含其中術語「包括」意謂「由...組成」之實施例。術語「及/或」尤其關於「及/或」前及後所提及之一或多項。例如，一片語「項1及/或項2」及類似片語可關於項1及項2之一或多者。術語「包括」可在一實施例中指代「由...組成」，但可在另一實施例中亦指代「至少含有所定義物種及(視需要)一或多個其他物種」。
此外，在本發明描述及申請專利範圍中之術語第一、第二、第三及類似物用於區分類似元件且未必用於描述一循序或時間順序。應瞭解，如此使用之術語可在適當境況下互換且本文中所述之本發明實施例能夠以除本文中所述或所闡釋以外之其他序列操作。
在操作期間尤其描述本文中之裝置。如熟習此項技術者將明白，本發明不限於操作方法或操作中之裝置。
應注意，上文所提及之實施例闡釋而非限制本發明，且熟習此項技術者在不背離隨附申請專利範圍之範疇之情況下將能夠設計諸多替代實施例。在申請專利範圍中，放置於括號之間的任何參考符號不應被理解為限制申請專利範圍。動詞「包括」及其詞形變化之使用不排除除一請求項中所陳述之元件或步驟以外的元件或步驟之存在。在一元件前之不定冠詞「一」或「一個」不排除複數個此等元件之存在。本發明可藉由包括若干相異元件之硬體及藉由一合適程式化電腦實施。在列舉若干構件之裝置請求項中，此等構件之若干者可藉由硬體之同一項來體現。在相互不同的附屬請求項中敘述某些措施之純粹事實並非指示不可有利地使用此等措施之一組合。
本發明進一步應用於一種包括本發明描述中所述及/或隨附圖式中所展示之一或多個特性化特徵之裝置。本發明進一步關於一種包括本發明描述中所述及/或隨附圖式中所展示之一或多個特性化特徵之 方法或程序。
可組合本專利中所論述之各個態樣以便提供額外優點。此外，該等特徵之一些可形成一或多個分割案之基礎。
1‧‧‧船舶
2‧‧‧水
10‧‧‧物件
11‧‧‧外部表面/鋼外部表面
13‧‧‧水位
21‧‧‧船體/鋼船體
111‧‧‧部分
200‧‧‧生物防污系統
210‧‧‧紫外線(UV)發射元件
220‧‧‧光源/UV光源/UV發射光源
221‧‧‧UV輻射
230‧‧‧UV輻射逸出表面
300‧‧‧控制系統/整合控制系統
310‧‧‧感測器/整合感測器

Claims (15)

  1. 一種在使用期間至少部分浸沒於水中之物件(10)，該物件(10)進一步包括一生物防污系統(200)，該生物防污系統(200)包括一UV發射元件(210)，其中該UV發射元件(210)經結構設計以在一輻照階段期間用UV輻射(221)輻照以下項中之一或多者：(i)該物件(10)之一外部表面(11)的一部分(111)；及(ii)相鄰於該外部表面(11)之該部分(111)的水，其中該光源(220)係至少可控制於一第一UV輻射位準與一第二UV輻射位準之間，其中該第一UV輻射位準大於該第二UV輻射位準，其中該物件(10)係選自由一船舶(1)及一基礎結構物件(15)組成之群組，其中該物件(10)進一步包括一控制系統(300)，該控制系統(300)經結構設計以根據輸入資訊來控制該UV輻射(221)，該輸入資訊包括以下項中之一或多者之資訊：(i)該物件(10)之一位置；(ii)該物件(10)之移動；(iii)該物件(10)至一第二物件(20)之一距離(d)；及(iv)該外部表面(11)之該部分(111)相對於該水之一位置。
  2. 如請求項1之物件(10)，其中該控制系統(300)經結構設計以在該物件(10)之該位置遵守一第一預定位置時，將該UV發射元件(210)控制至該第一UV輻射位準，且在該物件(100)之位置遵守一第二預定位置時，將該UV發射元件(210)控制至該第二UV輻射位準。
  3. 如前述請求項中任一項之物件(10)，其中該控制系統(300)經結構設計以在該物件(10)具有至少一預定最小速度之一速度時，將該UV發射元件控制(210)至該第一UV輻射位準，且在該物件(10)之該速度低於該預定最小速度時，將該UV發射元件(210)控制至該第二UV輻射位準。
  4. 如前述請求項中任一項之物件(10)，其中該控制系統(300)經結構設計以在該物件(10)至該第二物件(20)之該距離(d)滿足至少一預定義臨限值時，將該UV發射元件(210)控制至該第一UV輻射位準，且在該物件(10)至該第二物件(20)之該距離(d)低於該預定義臨限值時，將該UV發射元件(210)控制至該第二UV輻射位準。
  5. 如前述請求項中任一項之物件(10)，進一步包括一感測器(310)，該感測器(310)經結構設計以感測(i)一第二物件(20)之存在及(ii)該第二物件(20)之一移動中之一或多者，且經結構設計以產生一對應感測器信號，且其中該控制系統(300)經結構設計以根據該感測器信號來控制該UV輻射(221)。
  6. 如前述請求項中任一項之物件(10)，其中該控制系統(300)經結構設計以在該部分(111)位於該水下方時，將該UV發射元件(210)控制至該第一UV輻射位準，且在該部分(111)位於該水上方時，將該UV發射元件(210)控制至該第二UV輻射位準。
  7. 如前述請求項中任一項之物件(10)，其中該UV發射元件(210)包括一UV輻射逸出表面(230)，且其中該UV發射元件(210)經結構設計以從該UV發射元件(210)之該UV輻射逸出表面(230)下游提供該UV輻射(221)，其中該生物防污系統(200)包括複數個光源(220)、複數個輻射逸出表面(230)及複數個該部分(111)，其中該複數個光源(220)經結構設計以經由該複數個輻射逸出表面(23)將該UV輻射(221)提供至該複數個部分(111)，且其中該複數個部分(111)經結構設計於該物件(10)之不同高度處，且其中該控制系統(300)經結構設計以根據該輸入資訊來個別地控制該等光源(220)。
  8. 如請求項7之物件(10)，其中該控制系統(300)經結構設計以根據該外部表面(11)之該等部分(111)相對於該水之該等位置來個別地 控制該等光源(220)。
  9. 如前述請求項1至8中任一項之物件(10)，其中該輸入資訊包括該外部表面(11)相對於該水之該位置係基於該船舶(1)之一載重的資訊。
  10. 如前述請求項1至8中任一項之物件(10)，其中該輸入資訊包括該外部表面(11)相對於該水之該位置係基於相對於該基礎結構物件(15)之一水位的資訊。
  11. 如前述請求項中任一項之物件(10)，其中該UV發射元件(210)包括一UV輻射逸出表面(230)，且其中該UV發射元件(210)經結構設計以從該UV發射元件(210)之該UV輻射逸出表面(230)下游提供該UV輻射(221)，其中該生物防污系統(200)之該輻射逸出表面(230)經結構設計為該外部表面(11)之部分。
  12. 如前述請求項1至11中任一項之物件(10)，其中該物件(10)包括一船舶(1)，該船舶(1)包括一船體(21)，且其中該UV發射元件(210)經附著至該船體(21)。
  13. 如前述請求項中任一項之物件(10)，其中適用以下一或多者：(i)該生物防污系統(200)經進一步結構設計以提供作為一光束(292)沿遠離該外部表面(11)之一方向放射之可見光(291)，且其中該光束(292)具有具一警告標誌之形狀之一截面，及(ii)該UV發射元件(210)包括一第二光源(280)，該第二光源(280)經結構設計以提供可見第二光源光(281)，該可見第二光源光(281)之至少部分係沿遠離該外部表面(11)之一方向放射。
  14. 如前述請求項中任一項之物件(10)，其中該UV發射元件(210)包括一UV輻射逸出表面(230)，且其中該UV發射元件(210)經結構設計以從該UV發射元件(210)之該UV輻射逸出表面(230)下游提供該UV輻射(221)，且其中該部分(111)包括該輻射逸出表面 (230)。
  15. 一種將如前述請求項中任一項所定義之一生物防污系統(200)提供至在使用期間至少暫時曝露於水之一物件(10)之方法，該方法包括將該生物防污系統(200)提供至該物件，其中該UV發射元件(200)經結構設計以將該UV輻射(221)提供至該物件(10)之一外部表面(11)的一部分(111)及相鄰於該部分(111)之水的一或多者。
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