[发明专利]用于防止表面结垢的方法和系统

说明书

一种在表面至少部分地浸没于液体环境中时所述表面的抗结垢的方法，包括：提供抗结垢光（9）；通过包括硅树脂材料和/或UV级熔融石英的光学介质（5）分布光（9）的至少部分；从光学介质（5）和从表面发射抗结垢光（9）。

技术领域

本公开涉及用于防止表面结垢（或者通常称为抗结垢）的方法并且涉及用于执行这些方法的设备。本公开具体地涉及用于船体抗结垢的方法和设备。

背景技术

生物结垢或生物学结垢是微生物、植物、藻类和/或动物在表面上的累积。生物结垢有机体之中的多样性高度各异并且延伸到远远超出藤壶和海藻的附着。根据一些估计，包括超过4000种有机体的超过1700个物种是生物结垢的成因。生物结垢被划分成包括生物膜形成和细菌粘附的微结垢，以及较大有机体的附着的宏观结垢。由于确定是什么防止有机体沉降的不同的化学和生物学，这些有机体还被分类为硬或软结垢类型。含钙（硬）结垢有机体包括藤壶、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）结垢有机体的示例有海藻、水螅虫、藻类和生物膜“粘液”。这些有机体一起形成结垢群落。

在若干情形中，生物结垢创建大量问题。机器停止工作，进水口堵塞，并且船体遭受增加的拖拽。因而，抗结垢（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，利用使用生物杀灭剂的涂层、热处理或能量脉冲来杀死或驱逐有机体。防止有机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，或者创建类似于鲨鱼和海豚皮肤的纳米尺度表面拓扑，其仅提供低劣的锚定点。

US 2013/0048877涉及用于液体环境中的诸如船体之类的受保护表面的抗生物结垢的方法和装置。UV光源提供成靠近光学涂层并且进入其中。接近于诸如船体之类的结构的受保护表面而结合光学涂层。光学涂层在平行于表面的方向上提供紫外光的传播路径。在沿着作为光学涂层的表面的表面的任何区处，在远离受保护表面的方向上发射UV光。

WO 2007/087710涉及照明系统。该系统包括侧发光元件定位在其中的光导。元件附着到衬底。主光学器件耦合到发光元件并且使得能够实现光侧向的重定向。

WO 98/00964公开了用于2D和3D显示器的减小厚度的背光光照设备。光导可以具有诸如光透射板之类的光透射矩形衬底的形式。该板包括两个平行相对表面，第一表面和第二表面。光源位于侧面光导处。光可以通过与光导共平面的适当反射体而朝向边缘定向。来自光源的光通过端面处的折射而被光导板捕获。通过全内反射，光线（raise）在板中传播。透镜状透镜收集光并且将其聚焦在光导外部。

JP H11 278374涉及码头内侧壁面的污染防止。污染防止构件提供有布置在码头内侧壁面上的光催化剂反应体并且由来自太阳的紫外或可见光辐照。据说光催化剂反应体被分解。

发明内容

如图1中所图示的船体上的生物结垢导致拖拽方面的严重增加，以及因此增加的燃料消耗。估计燃料消耗方面的高达40%的增加可以归咎于生物结垢。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，因此利用抗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案，其特别地使用紫外光（UV）。众所周知的是，利用“充足”UV光来杀死大多数微生物、致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%的某个微生物的典型剂量是每平方米10mW-小时，细节包含在关于UV光的以下段落以及相关联的附图中。

紫外光概述

紫外（UV）是由可见光谱的波长下限和X射线辐射带定界的电磁光的部分。UV光的光谱范围按照定义在100与400nm（1nm=10^-9m）之间并且对人眼是不可见的。使用CIE分类，将UV光谱子划分成三个带：

从315到400nm的UVA（长波）