TW201838349A - 用於供電在液體中之負載的負載配置 - Google Patents

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Abstract

一種負載配置，其供電在曝露於一污著液體(10)的一海上結構之一表面(30)上之負載，且具有一傳輸器配置(110)及具有經嵌入負載(20)之至少一個載體介質(100)。前電極(130)經配置以耦合至該液體，且背電極(120)具有嵌入於該載體介質中之背導電層，該等背導電層結合該海上結構之一相對區域及一介電層(4a)形成一背電容器以用於供應電流在第二電源節點與耦合至該海上結構之電源之一個極之間的電容式傳送。該傳輸器配置具有一供應線(111)及流電連接至該供應線之大量傳輸器(114)。該大量傳輸器沿該供應線分佈以配置於該多個前電極附近而形成短導電路徑(113)。

Description

用於供電在液體中之負載的負載配置
本發明係關於一種用於供電在曝露於一液體(諸如海水)的一海上結構(marine structure)之表面上之負載的負載配置。液體構成一導電介質。負載經嵌入於一載體中且耦合於一第一電源節點與一第二電源節點之間以自一電源接收供應電流。
在其等壽命之至少一部分期間曝露於水之表面的生物污著係一眾所周知的現象，此在許多領域中引起實質問題。例如，在船運領域中，已知船之船體上的生物污著引起船阻力之一嚴重增加及因此船之增加的燃料消耗。在此方面，估計燃料消耗高達40%之一增加可歸因於生物污著。 一般而言，生物污著係微生物、植物、藻類、小動物及類似者在表面上之累積。根據一些估計，超過1,800個物種(包括超過4,000種生物體)係造成生物污著之原因。因此，生物污著係由各種各樣的生物體引起，且涉及遠超過藤壺及海藻於表面之一附著。生物污著劃分為包含生物膜形成及細菌黏附之微污著，及包含較大生物體的附著之宏觀污著。歸因於判定是什麽防止生物體沈降之不同化學及生物學，生物體亦被分類為硬生物體或軟生物體。硬污著生物體包含鈣質生物體，諸如藤壺、結殼苔蘚蟲類、軟體動物、多毛類及其他管蠕蟲，以及斑馬貽貝。軟污著生物體包含非鈣質生物體，諸如海藻、水螅蟲、藻類及生物膜「黏液」。此等生物體在一起形成一污著群落。 如前文中提及，生物污著產生實質問題。生物污著可引起機器停止運作且引起進水口堵塞(僅提及除上文提及的船阻力之增加以外的兩種負面後果)。因此，防生物污著之話題(即，移除或防止生物污著之過程)係眾所周知的。 WO 2014/188347 A1描述一種在一表面至少部分浸沒於一液體環境(特定言之一水性或油性環境)中時該表面之防污方法。該方法涉及自嵌入於曝露表面上之一光學介質中之光源提供一防污光，該光學介質具有一實質上平面發射表面。在遠離曝露表面之一方向上自光學介質之發射表面發射防污光，且防污光可為紫外光。光源需要以電力供電且因此構成在一海上結構之一表面上之待供電負載之一實例。WO 2014/188347 A1描述經由嵌入於該光學介質中之電線供電此等負載。 WO2016193114 A1描述一種在使用期間至少部分浸沒於水中之物件，該物件進一步包括包含一UV發射元件之一防生物污著系統，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照射階段期間用UV輻射照射以下項之一或多者：(i)該物件之一外表面之一部分；及(ii)鄰近該外表面之該部分之水，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，其中該防生物污著系統經結構設計以依賴於該水開關與水實體接觸而將該UV輻射提供至該部分。 WO2010079401 A1描述一種具有界定一反應室之一反應器殼體之光學反應器。在反應室中，以一極高頻率操作之一光源經配置以將光輻射至待處理之一流體。一低電壓電極經配置以包圍該光源。該光源由配置成鄰近該反應器殼體之一驅動電路供能。該驅動電路具有連接至光源之一高電壓輸入端子之一高電壓輸出端子。該驅動電路具有連接至低電壓電極之一低電壓輸出端子。 WO2016193055描述一種在使用期間至少部分浸沒於水中之物件，其中該物件選自由一船舶及一基礎結構物件組成之群組，該物件進一步包括包含一UV發射元件之一防生物污著系統，其中該UV發射元件經結構設計以在一照射階段期間用UV輻射照射以下項之一或多者：(i)該物件之一外表面之一第一部分；及(ii)鄰近該物件之該外表面之該第一部分之水，其中該物件進一步包括突出元件，其中該UV發射元件結構設計為在該等突出元件之間且經結構設計而相對於該等突出元件凹陷。 WO2016096770 A1描述一種經結構設計以防止或減少沿其外表面之生物污著之海上電纜裝置，該外表面在使用期間至少暫時曝露於水。根據本發明之海上電纜裝置包括經結構設計以產生一防污光之至少一個光源及經結構設計以接收該防污光之至少部分之至少一個光學介質。該光學介質包括經結構設計以在該外表面之至少部分上提供該防污光之至少部分之至少一個發射表面。
自前文得出，WO 2014/188347 A1探討在一海上結構之一表面上提供防污光之標的。電負載經嵌入於一載體中且經由嵌入於該載體中之電線供電。為將各自載體連接至一電源，必須例如使用電源線及電源連接器進行流電連接，此係昂貴的且不可靠的。因此，需要以一更便利的且可靠的方式提供電力至此等光源及其他負載。 本發明具有提供一種用於供電在曝露於一液體的一表面上之負載的負載配置之一目的。 根據本發明，提供一種用於供電在曝露於一液體的一海上結構之一表面上之負載的負載配置，該液體構成一導電介質，該負載配置包括： - 一傳輸器配置；及 - 至少一個載體介質，其經塑形為一薄片； 該載體介質具有配置於該海上結構之該表面中或上之一背表面及與該液體接觸之一前表面， 該載體介質包括 - 大量負載，其等經嵌入於該載體介質中； 各負載經耦合於一第一電源節點與一第二電源節點之間以自一電源接收供應電流； - 多個前電極，其等在該前表面處，該多個前電極各自連接至該等第一電源節點之一或多者且經配置以耦合至該導電介質；及 - 一或多個背電極，其等連接至該等第二電源節點之一或多者，各背電極包括在該背表面附近嵌入於該載體介質中之一背導電層，該背導電層結合該海上結構之一相對區域及一介電層形成一背電容器以用於該供應電流在第二電源節點與耦合至該海上結構之該電源之一個極之間的電容式傳送； 該傳輸器配置具有經配置以耦合至該電源之另一極之一供應線及流電連接至該供應線之大量傳輸器，該大量傳輸器沿該供應線分佈以配置成在該多個前電極附近與該導電介質接觸，各自傳輸器定位於各自一或多個前電極附近。 根據本發明之另一態樣，提供一種具有待曝露於一液體之一表面的海上結構，該液體構成一導電介質，該海上結構包括如上文定義之至少一個負載配置，其中 - 至少一個載體介質經附接至該海上結構而使背表面在該海上結構之表面中或上， - 至少一個傳輸器配置在多個前電極附近配置於該海上結構之該表面處， 且其中該海上結構包括 - 一電源，其經耦合於該海上結構與該傳輸器配置之供應線之間以將供應電流自該電源傳送至負載。 根據本發明之另一態樣，提供一種用於安裝如上文定義之一負載配置之方法，該方法包括 - 將至少一個薄片附接至待曝露於液體之一海上結構之表面； - 在多個前電極附近將傳輸器配置配置在該海上結構之該表面處；及 - 提供耦合於該海上結構與該傳輸器配置之供應線之間的電源以將供應電流自該電源傳送至負載。 上述特徵具有以下效果。載體介質係實體上承載負載之一機械元件。載體介質具有與液體接觸之一前表面及待配置於海上結構之表面中或上之一背表面。負載經嵌入於載體介質中，例如，光源經嵌入於一光學介質中。各負載經耦合於一第一電源節點與一第二電源節點之間以自電源接收供應電流。多個前電極定位於前表面處。各前電極經連接至第一電源節點之一或多者，且經配置以耦合至導電介質。 負載配置亦具有連接至第二電源節點之一或多者之一或多個背電極。各背電極具有在背表面附近嵌入於載體介質中之一背導電層。該層結合海上結構之一相對區域及一介電層形成一背電容器以用於供應電流在第二電源節點與耦合至電源之一個極之海上結構之間的電容式傳送。 傳輸器配置具有經配置以耦合至電源之另一極之一供應線。大量傳輸器流電連接至供應線且沿供應線分佈。傳輸器將配置成在多個前電極附近與導電介質接觸。個別傳輸器定位於前電極之一各自子集附近。 在使用時，傳輸器配置可安裝在載體介質附近。例如，具有傳輸器配置之傳輸器之各種元件可安裝在載體介質之頂部上，但亦可至少部分安裝在載體介質之薄片或磗片之間的空間中。 有效地，藉由各種上述元件形成一負載電路以將供應電流自電源依次經由供應線、大量傳輸器、導電介質、多個前電極、第一電源節點、負載、第二電源節點、一或多個背電容器及海上結構傳送回至電源。有利地，傳輸器配置提供自傳輸器至各自前電極之多個相對較短導電路徑。因此，較少電流將漏出至海上結構與液體導電接觸之區域，例如，其中漆層受損之一塗漆船之船體之部分。 在負載配置之一實施例中，前電極包括在前表面處之導電部分，其等與液體流電接觸以在第一電源節點與導電介質之間傳送供應電流。有效地，前電極與導電介質導電接觸，且可傳導任何類型之電流。 在負載配置之一實施例中，前電極包括在前表面附近嵌入於載體介質中之導電層，經嵌入層經配置以結合液體之一相對區域及由載體介質之材料構成之一介電層形成前電容器而用於供應電流在第一電源節點與導電介質之間的電容式傳送。有效地，藉由前導電層及構成一導電介質之液體經由載體材料所形成之一介電層而形成一電容。有利地，此電容可傳導一適當頻率之AC電流，同時亦限制一短路或負載故障事件中之電流量。再者，藉由嵌入，導電層與液體分離且受保護以免受液體例如腐蝕、污著及降低傳導性。 在負載配置之一實施例中，供應線具有在一隔離罩蓋中之一供應導體及包括自隔離罩蓋延伸以接觸液體之一導電突出部之一或多個傳輸器。視情況，一或多個傳輸器係由在局部不具有隔離罩蓋以接觸液體之供應導體之裸露區域形成。在使用時，將具有突出部或裸露區域之供應線安裝在多個前電極附近。藉由沿供應線分佈，容易將傳輸器定位於各自一或多個前電極附近。 在負載配置之一實施例中，供應線包括在一隔離罩蓋中之一供應導體，且各傳輸器包括在隔離罩蓋之表面附近嵌入於隔離罩蓋中之一傳輸器層，該傳輸器層係導電的且經連接至供應導體以結合液體之一相對區域及由隔離罩蓋之材料構成之一介電層形成一傳輸器電容器而用於供應電流在供應線與液體之間的電容式傳送。有效地，藉由傳輸器層及構成一導電介質之液體經由隔離罩蓋之材料所形成之一介電層而形成一電容。有利地，此電容可傳導一適當頻率之AC電流，同時亦限制一短路或負載故障事件中之電流量。再者，藉由嵌入，傳輸器層與液體分離且受保護以免受液體例如腐蝕、污著及降低傳導性。 在負載配置之一實施例中，傳輸器配置包括具有各自引線處之各自傳輸器之一多引線電纜。多引線電纜經結構設計以將引線連接至電源之該另一極以構成供應線且跨海上結構之表面分離並分佈引線。大量引線在連接至該一個極之電源處開始，且隨後用以跨表面分離並分佈。在使用時，多引線電纜提供沿其中安裝各個引線之路徑分佈之一傳輸器圖案。有利地，不必沿電源極與傳輸器之間的軌跡進行互連。 在負載配置之一實施例中，傳輸器配置包括具有隔離電線及各自電線處之各自傳輸器之一線網，該線網經結構設計以連接至電源之該另一極以構成供應線且跨海上結構之表面分佈該線網。有利地，一線網係可容易跨待覆蓋之一表面分佈之一二維結構。在使用時，線網固有地提供跨該線網所覆蓋之表面均勻分佈之一傳輸器圖案。 在負載配置之一實施例中，載體介質包括電感器，其等與負載連接以結合背電容器、前電容器及傳輸器電容器之至少一者構成以一諧振頻率諧振之電路以藉由在諧振頻率產生一AC供應電壓之電源供電。有效地，藉由形成一諧振電路，如存在於電源之該一個極與前電極之間的電路之阻抗降低。有利地，前電極處之一較低AC電壓足以傳遞負載所需之一供應電流。再者，較少電流將透過非所要路徑(諸如一塗覆船之船體之受損區域或裸露組件(諸如船舵))洩漏。 在負載配置之一實施例中，載體介質包括與負載連接之自耦變壓器，各自耦變壓器具有連接至前電極及背電極之一低電壓連接，及連接至負載之一高電壓連接。自耦變壓器將到達電極之一低電壓變換成負載上之一較高電壓。有效地，如存在於電源之該一個極與前電極之間的電路之阻抗降低。有利地，前電極處之一較低AC電壓足以傳遞負載所需之一供應電流。再者，較少電流將透過非所要路徑(諸如一塗覆船之船體之受損區域或裸露組件(諸如船舵))洩漏。 視情況，不同電感器或自耦變壓器結合各自背電容器、前電容器及傳輸器電容器構成以不同諧振頻率諧振之各自電路，以選擇性地藉由在不同諧振頻率產生一AC供應電壓之電源供電。有利地，藉由在各自不同頻率提供AC供應電壓，可各別地供電並控制具有各自頻率之各自區域。 在負載配置之一實施例中，載體介質包括與負載串聯連接之電容器。有利地，此等電容可傳導一適當頻率之AC電流，同時亦限制一短路或負載故障事件中之電流量。 在負載配置之一實施例中，載體介質係一光學介質，且負載係用於發射防污光以用於與液體接觸的海上結構之表面之防污的一UV光源，該液體係含有生物污著生物體之一污著液體。在負載配置之一實際實施例中，負載可為經調適以發射紫外光之一光源，且載體介質可為呈一板片或薄片形式之一光學介質，其中前表面係用於發射防污光之一發射表面，同時光學介質之兩個表面實質上為平面且實質上彼此平行延伸。此光學介質非常適合應用於海上結構之表面。使用紫外光用於防生物污著之一一般優點係防止微生物在應保持清潔之表面上黏附且生根。 當光源經調適以發射紫外光時，光學介質有利地包括一紫外線透明材料，諸如紫外線透明聚矽氧。在一一般意義上，光學介質包括經結構設計以容許防污光之至少部分透過光學介質分佈之材料的事實可理解為諸如意指光學介質包括對防污光實質上透明之材料。 根據本發明之負載配置實務上可包括一單一光學介質及複數個光源。介質亦可包括一或多個鏡以將光反射至發射表面。在此一情況中，負載配置之光學介質可具有任何適合形狀及大小，其中諸如LED之光源分佈在光學介質各處，且其中由光源之各者發射之光在一最佳化程度上跨光學介質之發射表面分佈。光源可以與各自前電極及背電極之一系列並聯連接配置成一網格。 本發明適用於各種內容背景。例如，可在一海上船舶之內容背景中應用根據本發明之負載配置。視情況，待曝露於一液體之一海上結構具有包括上述負載配置之一表面，其中負載配置經附接至該曝露表面，例如包括UV光源之負載，其用於曝露表面在浸入於含有生物污著生物體之一污著液體中時之防污。再者，在用於安裝上述負載配置之一方法中，該方法可包括將負載配置附接至一海上結構之一曝露表面之步驟。再者，預知使用上述負載配置，同時將負載配置安裝至一海上結構之一曝露表面，以例如用於曝露表面在浸入於含有生物污著生物體之一污著液體中時之防污。在此等內容背景中，負載配置經配置以具有例如保持一船舶之船體清潔以防生物污著之一功能，此不更改該內容背景中亦存在許多其他應用可能性之事實。 自以下[實施方式]將明白本發明之上述及其他態樣，且將參考以下[實施方式]闡明該等上述及其他態樣。
在下文中，將參考其中使用負載配置來供電可安裝至一船體之曝露表面以對抗生物污著之UV光源(特定言之LED)之一應用情景說明本發明。然而，可根據本發明供電一海上結構之表面上之任何其他負載，例如，一聲納單元或其他感測器。在將說明所揭示標的物之各種實施例之細節之前，將論述在此一應用情景中對抗生物污著之一般理念及已知方法。負載配置中之一光源可經選取用於防污以具體發射C類型之紫外光，其亦稱為UVC光，且甚至更明確言之具有大致在220 nm與300 nm之間之一波長之光。實務上，在265 nm附近達成峰值效率而朝向較高及較低波長具有一下降。在220 nm及300 nm，已下降為~10%之效率。 已發現，藉由將污著生物體曝露於一定劑量之紫外光，大多數污著生物體被殺死而呈現為非活性或呈現為無法繁殖。看似適於實現防生物污著之一典型強度係10 mW每平方米。可連續地或以一適合頻率(在一給定情境中適當之頻率)、尤其以一給定光強度施加光。一LED係一個類型之UVC燈，其可應用為負載配置之光源。事實上，LED通常可包含於相對較小封裝中且消耗比其他類型之光源更少之電力。再者，LED可非常好地嵌入於一材料板片中。此外，LED可經製造以發射各種所要波長之(紫外)光，且可高度控制其等操作參數(最值得注意地，輸出功率)。LED可為一所謂的側發光LED，且可配置於光學介質中以在沿薄片平面之方向上發射防污光。 可透過包括聚矽氧材料及/或UV級(熔融)矽石之一光學介質分佈防污光，且自光學介質及一海上結構之表面發射防污光。UV-C照射防止微生物體及巨生物體(最初)沈降於例如一船體上。生物膜之問題係隨著其等厚度歸因於生物體之生長而隨時間增加，其之表面變粗糙。因此，阻力增大而要求引擎消耗更多燃料以維持船之巡航速度，且因此操作成本增加。生物污著之另一影響可為一管道散熱器之冷卻能力之下降或鹽水吸入口過濾器及管道之一流量(flow capacity)下降。因此，保養及維護成本增加。 對抗船體之生物污著之一可能解決方案可為用例如具有經嵌入UV-C LED之UV-C透明材料之板片覆蓋外部船體。此等板片或一般而言任何負載配置(即，消耗電能以產生光之元件或配置)定位於吃水線下方。此係因為主要是浸沒表面對生物污著敏感且因此係造成阻力增大之原因。因此，需要在吃水線下面向負載傳遞電力。 電、水及離岸產業之惡劣(rough and tough)環境之組合構成一真正挑戰。此係因為(海)水係一良好電導體且因此可容易產生短路。此外，水在一電流之作用下分解。就海水而言，其在DC電流下分解成氯氣及氫氣。在AC電流下，在各電極處交替地形成兩種氣體。形成之氣體之一額外問題係氯氣可加重鋼鐵船體已自然發生的腐蝕且加速其他材料(包含UV-C LED) (若未氣密密封)之降解。另一方面，氫氣可引起鐵脆化，最終導致鐵塊內之嚴重裂縫形成。 為對抗鋼船體之自然腐蝕，大多數船經塗覆或經塗漆且另外通常配備有被動或主動陰極保護系統，使得在保護塗層或塗漆局部失效時船體仍受保護而免受自然腐蝕。被動系統使用隨時間電化學溶解之犧牲鋅、鋁或鐵陽極，而主動系統在使用由MMO-Ti (混合金屬氧化物)塗覆之鈦或Pt/Ti (鉑塗覆之鈦)製成之陽極時外加一DC電流。對於將一DC電流(外加電流陰極保護，ICCP)外加至海水中之主動系統，要求進行仔細監控。過大的電流可歸因於過量氫氣形成而引起鐵脆化，而過大的小電流可引起在保護下仍容許鐵船體緩慢溶解。顯然，防污解決方案不應致使陰極保護系統失效。 各種負載(諸如一生物污著防止系統之UV LED)需要電力。UV LED係需要一DC電流以運轉之雙引線極性敏感光源。在習知方法中，可藉由流電接觸件而使用接線導體來提供供應電流。然而，為連接電源與負載，傳統完全接線方法需要複雜的佈線及連接器方案。 現描述使用海水作為連接至電源之一個極的多個傳輸器附近之多個前電極之間的一共同導電介質之一方法。藉由海上結構自身之導電部分(例如，金屬船之船體(之部分))形成至電源之另一極之一連接。 使用海水作為一個導體之一無線概念可將電力供應至負載而無需建構負載之間的一流電連接。然而，就外部造成的損壞而言，或在其他寄生平行電流路徑可用於例如一無屏蔽接地船舵或推進器時，電力供應可失效。例如，在一船上，船體漆可能受損嚴重而致使一深刮痕自一載體之表面一直向下延行至鋼鐵船體，使得不幸地，海水浸濕共同接地端子。一局部短路可產生。非所要短路可導致與通過LED之路徑相比電阻更低之一電流路徑。因此，大多數AC電力將不再流經UV-C LED，即，該概念歸因於外部造成的損壞而嚴重折損。所提出系統意欲避免嚴重影響至其他負載之電力供應。 圖1展示一負載配置之一實例。在實例中，負載係用於曝露於構成一導電介質之一液體10 (例如，一污著液體，像含有生物污著生物體之海水)的一海上結構50之一表面30之防污的一光源20。負載配置包括如由虛線指示之一載體介質100及展示為定位於載體100及海上結構之表面30上方之一傳輸器配置110。在使用時，海上結構及負載配置浸沒於液體(例如，海水)中。 載體介質具有面向液體之一前表面102及至少部分覆蓋表面30及傳輸器配置之一背表面101。一負載20經嵌入於載體介質中且耦合於一第一電源節點21與一第二電源節點22之間以自一電源1接收供應電流。一前電極130定位於前表面102處且經由一導體2c連接至第一電源節點21。前電極130經配置以耦合至導電介質10。在實例中，前電極延伸至液體中以實現流電接觸。一背電極120定位於背表面101處。圖中僅展示一個負載，但載體介質具有大量此等經嵌入負載及各自電極。 電源之一個極耦合至海上結構，如由電源連接1a指示。各背電極120具有在背表面附近嵌入於載體介質中之一背導電層。該層結合海上結構之一相對區域及一介電層(4a)形成一背電容器。背電容器實現供應電流在第二電源節點22與電源之一個極之間經由海上結構之電容式傳送。 圖進一步展示傳輸器配置110具有一供應線111，該供應線111耦合至電源之另一極，如藉由電源連接1d指示。傳輸器配置110具有流電連接至供應線之大量傳輸器114。供應線具有在一隔離罩蓋中之一供應導體。一或多個傳輸器可由自隔離罩蓋延伸以接觸液體之導電突出部形成。再者，一或多個傳輸器可由局部不具有隔離罩蓋以接觸液體之供應導體之裸露區域形成。傳輸器沿供應線分佈且與導電介質接觸。一各自傳輸器定位於一或多個前電極附近，使得在一各自傳輸器與前電極之一各自者之間形成一相對較短路徑113。 傳輸器配置110經由供應線之隔離部分連接至電源1之一極。供應線可連接至跨海上結構之表面安裝之傳輸器配置之進一步隔離部分，該表面由具有待供電負載之載體介質覆蓋。例如，傳輸器配置可具有跨海上結構之表面分佈之隔離電線或金屬條、一格柵或一網或另一形式之隔離導體。傳輸器自隔離部分延伸成跨待經由前電極供電之表面分佈之一圖案。因此，在各自傳輸器與此等傳輸器附近之各自前電極之間形成許多短距離路徑。 前電極具有在前表面處之導電部分，該等導電部分與液體流電接觸以在第一電源節點與導電介質之間傳送供應電流。亦可考量前電極至傳輸器之替代連接，例如，經由嵌入於前表面102附近之一前導電層所形成之一電容器耦合至液體。接著，前電極具有在前表面附近嵌入於載體介質中之導電層。經嵌入層經配置以結合液體之一相對區域及由載體介質之材料構成之一介電層形成前電容器，以用於供應電流在第一電源節點與導電介質之間的電容傳送。 載體可包括一光學介質4且塑形為薄片形式，負載係光源。光學介質之前表面可構成一發射表面，且相對於載體之背表面可實質上為平面，該等表面實質上彼此平行延伸。圖圖解地展示一光學介質4之一部分、構成嵌入於光學介質中之一負載20之一LED，及可存在於光學介質之背表面附近之一鏡40之一剖面圖。藉由箭頭圖解地指示光束之可能路徑。光源可經調適以發射紫外光，例如，如上文章節中所闡明之一UV-C LED。光學介質容許光之至少部分透過光學介質分佈，如由箭頭展示，自光源放射、在光學介質之層內部傳播並反射。在實例中，展示並說明一個光源。實務上，負載配置可包括一單一光學介質及複數個光源，及對應相關聯複數個鏡。鏡之各者可電耦合至光源之一或多者。 鏡可構成背電極、可為導電的且藉由引線2a電耦合至第二電源節點22處之光源。例如，鏡係一反射導電金屬之一薄金屬層。鏡之至少部分可為一散射層。在如圖1中展示之實施例中，背電極120經配置以結合一介電層4a及海上結構之表面與背電極相對之一區域形成一電容器。電容器實現電力在背電極與電源1之間的電容式傳送，該電源1在實現經由電容器之足夠供應電力之一頻率操作。可考量背電極至電源之替代連接，例如，一流電連接。 實務上，負載配置可具有多個負載(例如，多個光源及相關聯鏡之一圖案)以覆蓋一擴展區域同時實質上提供來自發射表面之均勻光發射。在此配置中，前電極及/或背電極可由多個負載共用。 圖2展示具有一流電前電極之一負載配置之一第二實例。在實例中，負載係耦合於展示為黑點之第一電源節點與第二電源節點之間的用於發射防污光之一組225 UV-C LED。負載配置包括如由虛線指示之一載體200，且一傳輸器配置210具有在一隔離材料212中之一供應線211，該供應線211耦合至一電源201之一第一極202。傳輸器214自隔離材料延伸至液體中，傳輸器與液體流電接觸。傳輸器配置於各自前電極204附近，藉此形成經由液體之相對較短導電路徑213。 在一實際實施例中，傳輸器配置具有隔離導體，其等配置成跨具有用於將各傳輸器耦合至一或多個前電極之載體的海上結構之區域分佈之一圖案。背電極205經配置以電容耦合至海上結構250。負載配置可類似於圖1中展示之實例。 在圖2中，電源201係一AC電源(例如，在100 kHz至440 kHz區中或在7.56 MHz或13.56 MHz)，其之一個極202透過傳輸器配置210連接至LED (此處展示為成反向平行對，使得兩個半相用於UV產生)。另一極203連接至海上結構之導電部分以透過由導電部分及背部層形成之該等電容器實現一第二電源連接。 應注意，可能發生洩漏電流，此係因為海水可形成至海上結構250之未受保護金屬區域(例如，一船之船體之部分、一推進器或一船舵或海上結構之其他海水浸沒金屬區(例如，船首側推器隧道))之非所要導電路徑。有效地，歸因於傳輸器與前電極之間的導電路徑213短且具有一相對較低阻抗，來自電源之大部分電流將流經負載。 除了避免發生非所要洩漏電流(此可能導致(電化學)腐蝕現象)之外，電容耦合傳輸器亦可用作LED之限流器。為在約100 kHz驅動一單一對之反平行UV-LED，要求傳輸器之一電容值與可能大於待由來自此等LED之UVC保持清潔的區域之一傳輸器區域相對應。因此，作為平面電容式傳輸器之替代，可使用更緊湊的離散(陶瓷)電容器，其等配備有海水負荷的(sea water borne) Pt/Ti電線以提供至海水之電連接。另一選項係應用一較高驅動頻率(例如，＞ 2 MHz)。 在該概念中，供應線在接近各自接收器之位置處饋送延伸至海水中之各種電極。實際接線可有各種形狀，諸如網格、導電網，或魚骨狀形狀。其等可定位在磗片(群組)中間，或疊加在磗片上。此概念之優點係海水中至LED之無線路徑係短距離的，且因此獲取對於寄生電流路徑之一良好競爭。現在，在短路刮痕或其他損壞之情況中，僅至緊鄰損壞的磗片之供應受影響。 圖3展示具有電容式傳輸器之一負載配置之一第三實例。在實例中，負載係耦合於展示為黑點之第一電源節點與第二電源節點之間的用於發射防污光之一組225 UV-C LED。載體介質200類似於圖2中展示之實例，其具有與液體流電接觸之前電極204。一傳輸器配置310具有在一隔離材料312中之一供應線311，該供應線311耦合至一AC電源201之一第一極202。因此，供應線具有在一隔離罩蓋中之一供應導體，且各傳輸器314包括在隔離罩蓋之表面附近嵌入於隔離罩蓋中之一傳輸器層。傳輸器層係導電的且連接至供應導體以結合液體之一相對區域313及由隔離罩蓋之材料構成之一介電層形成一傳輸器電容器，以用於供應電流在供應線與液體之間的電容式傳送。各電容器由與液體之一區段相對之一導電傳輸器層及由隔離材料形成之一介電層形成。傳輸器配置於各自前電極204附近，藉此形成經由液體之相對較短導電路徑。 傳輸器配置現具有具朝向海水之局部電容互連之一隔離電線。在船之船體中發生至一附近刮痕之一短路之情況中或若一磗片受損，則此等電容互連用作限流器。因此，至其他磗片之電力供應將幾乎不受影響。 在一實施例中，傳輸器配置具有一多引線電纜。各自傳輸器形成於各自引線處。多引線電纜經結構設計以將引線連接至電源之該另一極以構成供應線，且跨海上結構之表面分離並分佈引線以將傳輸器配置在前電極附近。視情況，作為一線網之傳輸器配置具有隔離電線及各自電線處之各自傳輸器。線網經結構設計以連接至電源之該另一極以構成供應線且跨海上結構之表面分佈線網。 在一實施例中，載體介質包括電感器，該等電感器與負載連接以結合背電容器、前電容器及傳輸器電容器之至少一者構成以一諧振頻率諧振之電路以由在諧振頻率產生一AC供應電壓之電源供電。 電路可以一諧振頻率諧振以與在諧振頻率產生一AC供應電壓之電源協作。有效地，藉由形成一諧振電路，如存在於傳輸器配置之導體與液體之間的電路之阻抗降低。視情況，載體包括與負載串聯連接之一電容器。此電容可進一步促使達成一所要諧振頻率。可基於以下分析確定電感器及電容器之尺寸。 藉由下式給出一AC電容板傳輸器之電容其中A係表面，d係自板至海水之間隙之厚度，ɛ0 = 8.854.10-12 F/m，ɛr =2.75 (對於作為載體之材料之聚矽氧而言)。對於之間0.1 mm之一間隙及50 x 50 mm2 之一板表面而言，耦合電容器之值係C = 6.10-10 F。對於f = 100 kHz之一頻率，藉由下式給出ac電阻因此，此電容器之一典型|Z|值係|Z| = 2.6 kOhm。此大於為約6 V/15 mA = 400 Ohm之一UVC LED之典型電阻。因此，若使用一單一組之LED，則此歸因於電容耦合器之電阻而導致相當大的功率損耗。在較高頻率(例如，＞ 2 MHz)，耦合器之電阻較小且因此功率損耗降低。 可藉由將一感應線圈L與耦合電容器串聯而防止功率損耗。藉由下式給出電容器及電感器之總電阻及|Z|之值在下式之諧振頻率減小為零在此諧振頻率，電容器損耗由電感器補償。對於C = 6.10-10 F及ωr = 2π.1.105 = 6.105 Hz，藉由L = 5 mH給出電感之所需值。 在一實施例中，可藉由選取C及L之專用值而使船舶之不同區段之諧振頻率不同。接著，可藉由調諧/調整頻率以匹配此等區段之特定諧振頻率而藉由各自不同AC電源或一可控制AC電源選擇性地供電該等區段。經由此方法，可將無線AC供電引導朝向在海上結構之表面之選擇性區域中之負載。例如，可將電力選擇性地引導至在距短路位置之某一距離處之LED之區域。 圖4展示具有電容式傳輸器之一負載配置之另一實例。在實例中，負載425係耦合於展示為黑點之第一電源節點與第二電源節點之間的用於發射防污光之一UV-C LED。載體介質200類似於圖2中展示之實例，其具有與液體流電接觸之前電極204。一傳輸器配置310具有在一隔離材料312中之一供應線311，該供應線311耦合至一AC電源201之一第一極202。已關於圖3描述傳輸器配置。 在實例中，載體介質包括與負載連接之一自耦變壓器435。自耦變壓器具有經由電源節點連接至前電極及背電極之一低電壓連接，及連接至負載之一高電壓連接。自耦變壓器可為例如具有兩個嵌套線圈(一個低電阻高電流初級線圈及一升壓變換低電流次級線圈)之間的一繞線比N=1:7之一升壓變壓器。首先，將驅動能量儲存於初級線圈中。一旦AC信號通過零，此能量便被釋放且升壓變換為足以操作UV-LED之一較高電壓。此概念之關鍵優點係諧振中之自耦變壓器電路可具有極低阻抗。因此，與歸因於在某一距離處之刮痕之一短路的競爭較佳。此外，輸入電壓升壓變換而容許一低電壓高電流產生器操作。可選擇不同電容器及電感器值以容許對船體之特定部分之選擇性驅動，如上文描述。 視情況，使用分佈式電容陽極之嵌套線。例如，跨船體分佈一格柵或一網或另一形式之一隔離電源線。在開放區域中間，視需要分佈電容耦合自耦變壓器之磗片。因此，每區域之電流可沿由一傳輸器配置覆蓋之表面分佈。因此，供應線之整個長度之總電流與經由對應表面區域之電流相同。自傳輸器配置，總電流之部分在沿線之給定位置處可用，且每長度僅這麼多電流在短距離處可用。因此，從一幾何視角改良對於短路之競爭。 熟習此項技術者將清楚，本發明不限於前文中論述之實例，而是本發明之數個修正及修改係可行的。雖然已在圖及描述中詳細繪示且描述本發明，但此等繪示及描述僅應被視為闡釋性的或例示性的且非限制性的。本發明不限於所揭示之實施例。圖式係示意性的，其中可能已省略理解本發明所不需要的之細節，且其不一定按比例繪製。 自對圖、描述及隨附申請專利範圍之一研究，熟習此項技術者可在實踐所主張發明時理解並實現所揭示實施例之變動。在申請專利範圍中，字詞「包括」不排除其他步驟或元件，且不定冠詞「一」或「一個」不排除複數個。如本文中使用之術語「包括」將由熟習此項技術者理解為涵蓋術語「由…組成」。因此，術語「包括」關於一實施例可意謂「由…組成」，但在另一實施例中可意謂「含有/包含至少經定義物種及視情況一或多個其他物種」。申請專利範圍中之任何元件符號不應解釋為限制本發明之範疇。 針對或關於一特定實施例論述之元件及態樣可與其他實施例之元件及態樣適當組合，除非另有明確規定。因此，在互不相同的附屬請求項中敘述某些措施之純粹事實不指示此等措施之一組合無法用於獲利。 最後，預知使用上述負載配置，特定言之使用安裝至一海上結構之一曝露表面以用於曝露表面在浸入於含有生物污著生物體之一污著液體中時之防污的負載配置。該使用要求藉由具有一足夠高的頻率之一AC電源供電照明配置，以使所需電力經由電容器傳遞至光源。因此，根據本發明之負載配置100可應用於一船舶之船體上。曝露表面30之其他實例包含箱式冷卻器之外表面、海底離岸設備之表面、貯水器(像船舶之壓載艙)之內壁及海水淡化廠中之過濾系統之過濾表面。 總之，提供一種負載配置，其用以供電在曝露於一污著液體的一海上結構之一表面上之負載，且具有一傳輸器配置及具經嵌入負載之至少一個載體介質。前電極經配置以耦合至液體，且背電極具有嵌入於載體介質中之背導電層，該等背導電層結合海上結構之一相對區域及一介電層形成一背電容器以用於供應電流在第二電源節點與耦合至海上結構之電源之一個極之間的電容式傳送。傳輸器配置具有一供應線及流電連接至該供應線之大量傳輸器。大量傳輸器沿供應線分佈以配置於多個前電極附近而形成短導電路徑。
1‧‧‧電源
1a‧‧‧電源連接
1d‧‧‧電源連接
2a‧‧‧引線
2c‧‧‧導體
4‧‧‧光學介質
4a‧‧‧介電層
10‧‧‧液體/導電介質
20‧‧‧光源/負載
21‧‧‧第一電源節點
22‧‧‧第二電源節點
30‧‧‧海上結構之表面
40‧‧‧鏡
50‧‧‧海上結構
100‧‧‧載體介質/載體
101‧‧‧載體介質之背表面
102‧‧‧載體介質之前表面
110‧‧‧傳輸器配置
111‧‧‧供應線
113‧‧‧路徑
114‧‧‧傳輸器
120‧‧‧背電極
130‧‧‧前電極
200‧‧‧載體/載體介質
201‧‧‧AC電源
202‧‧‧AC電源之第一極
203‧‧‧AC電源之極
204‧‧‧前電極
205‧‧‧背電極
210‧‧‧傳輸器配置
211‧‧‧供應線
212‧‧‧隔離材料
213‧‧‧導電路徑
214‧‧‧傳輸器
225‧‧‧UV-C LED組
250‧‧‧海上結構
310‧‧‧傳輸器配置
311‧‧‧供應線
312‧‧‧隔離材料
313‧‧‧液體之相對區域
314‧‧‧傳輸器
425‧‧‧負載
435‧‧‧自耦變壓器
自以下描述中以實例之方式且參考隨附圖式描述之實施例將明白本發明之此等及其他態樣，且將參考該等實施例進一步闡明本發明之此等及其他態樣，在隨附圖式中 圖1展示一負載配置之一實例； 圖2展示具有一流電前電極之一負載配置之一第二實例； 圖3展示具有電容式傳輸器之一負載配置之一第三實例；及 圖4展示具有電容式傳輸器之一負載配置之另一實例。 圖僅為圖解的且未按比例繪製。在圖中，對應於已描述之元件的元件可能具有相同元件符號。

Claims (15)

  1. 一種負載配置，其用於供電在曝露於一液體(10)的一海上結構之一表面(30)上之負載，該液體構成一導電介質，該負載配置包括： 一傳輸器配置(110)；及 至少一個載體介質(100)，其等塑形為一薄片； 該載體介質具有配置於該海上結構之該表面(30)中或上之一背表面(101)及與該液體接觸之一前表面(102)， 該載體介質包括 大量負載(20)，其等經嵌入於該載體介質中； 各負載(20)耦合於一第一電源節點(21)與一第二電源節點(22)之間以自一電源(1)接收供應電流； 多個前電極(130)，其等在該前表面處，該多個前電極(130)各自連接至該等第一電源節點之一或多者且經配置以耦合至該導電介質；及 一或多個背電極(120)，其等連接至該等第二電源節點之一或多者，各背電極包括在該背表面附近嵌入於該載體介質中之一背導電層，該背導電層結合該海上結構之一相對區域及一介電層(4a)形成一背電容器以用於該供應電流在該第二電源節點與耦合至該海上結構之該電源之一個極之間的電容式傳送； 該傳輸器配置具有經配置以耦合至該電源之另一極之一供應線(111)及流電連接至該供應線之大量傳輸器(114)，該大量傳輸器沿該供應線分佈以配置成在該多個前電極附近與該導電介質接觸，各自傳輸器定位於各自一或多個前電極附近。
  2. 如請求項1之負載配置，其中該等前電極(204)包括該前表面處之導電部分，該等導電部分與該液體(10)流電接觸以在該第一電源節點與該導電介質之間傳送該供應電流。
  3. 如請求項1之負載配置，其中該等前電極包括在該前表面附近嵌入於該載體介質中之導電層，該等經嵌入層經配置以結合該液體之一相對區域及由該載體介質之材料構成之一介電層形成前電容器，以用於該供應電流在該第一電源節點與該導電介質之間的電容式傳送。
  4. 如前述請求項中任一項之負載配置，其中該供應線包括： 在一隔離罩蓋(212)中之一供應導體(211)，及以下之一者： 一或多個傳輸器(214)，其等包括自該隔離罩蓋延伸以接觸該液體之一導電突出部，且一或多個傳輸器係由局部不具有該隔離罩蓋以接觸該液體之該供應導體之裸露區域形成，及 一或多個傳輸器，其等由局部不具有該隔離罩蓋以接觸該液體之該供應導體之裸露區域形成。
  5. 如前述請求項1至3中任一項之負載配置，其中該供應線包括在一隔離罩蓋(312)中之一供應導體(311)，且各傳輸器(314)包括在該隔離罩蓋之表面附近嵌入於該隔離罩蓋中之一傳輸器層，該傳輸器層係導電的且連接至該供應導體以結合該液體之一相對區域(313)及由該隔離罩蓋之材料構成之一介電層形成一傳輸器電容器，以用於該供應電流在該供應線與該液體之間的電容式傳送。
  6. 如前述請求項中任一項之負載配置，其中該傳輸器配置包括具有各自引線處之各自傳輸器之一多引線電纜，該多引線電纜經結構設計以將該等引線連接至該電源之該另一極以構成該供應線且跨該海上結構之該表面分離並分佈該等引線。
  7. 如前述請求項中任一項之負載配置，其中該傳輸器配置包括具有隔離電線及各自電線處之各自傳輸器之一線網，該線網經結構設計以連接至該電源之該另一極以構成該供應線且跨該海上結構之該表面分佈該線網。
  8. 如前述請求項中任一項之負載配置，其中該載體介質包括電感器，該等電感器與該等負載連接以結合該等背電容器、前電容器及傳輸器電容器之至少一者構成以一諧振頻率諧振之電路以由在該諧振頻率產生一AC供應電壓之該電源供電。
  9. 如前述請求項中任一項之負載配置，其中該載體介質包括與該等負載連接之自耦變壓器，各自耦變壓器具有連接至該前電極及該背電極之一低電壓連接，及連接至該負載之一高電壓連接。
  10. 如請求項8或9之負載配置，其中不同電感器或自耦變壓器結合各自背電容器、前電容器及傳輸器電容器構成以不同諧振頻率諧振之各自電路，以選擇性地藉由在該等不同諧振頻率產生一AC供應電壓之該電源供電。
  11. 如前述請求項中任一項之負載配置，其中該載體介質包括與該等負載串聯連接之電容器。
  12. 如前述請求項中任一項之負載配置，其中該載體介質係一光學介質且該負載係用於發射防污光以用於與該液體接觸之該海上結構之該表面之防污的一UV光源，該液體係含有生物污著生物體之一污著液體。
  13. 一種具有待曝露於一液體之一表面之海上結構，該液體構成一導電介質，該海上結構(50)包括如請求項1至12中任一項中主張之至少一個負載配置，其中 該至少一個載體介質經附接至該海上結構而使該背表面(101)在該海上結構之該表面中或上， 該至少一個傳輸器配置(111)在多個前電極(130)附近配置於該海上結構之該表面處， 且其中該海上結構包括 一電源(1)，其耦合於該海上結構與該傳輸器配置之該供應線之間以將該供應電流自該電源傳送至該等負載。
  14. 如請求項13之海上結構，其中該至少一個傳輸器配置之傳輸器之總數小於該至少一個載體介質之前電極之總數。
  15. 一種用於安裝如請求項1至12中任一項中定義之一負載配置之方法，該方法包括 將該至少一個薄片附接至待曝露於該液體之一海上結構之該表面； 在該多個前電極附近將該傳輸器配置(111)配置於該海上結構之該表面處；及 提供耦合於該海上結構與該傳輸器配置之該供應線之間的該電源(1)以將該供應電流自該電源傳送至該等負載。
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