(57)【要約】      （修正有）【課題】湿潤区画内に存在する表面の生物付着を防止するためのエネルギーを放出するように適合された少なくとも１つのエネルギー源を有する組立体の提供。【解決手段】水が入ることを可能にする入口開口を有する湿潤区画１００と区画内に配置された機能ユニット２と湿潤区画１００の外側にある乾燥領域２００と、乾燥領域２００と湿潤区画１００との間に位置する障壁１１０と、機能ユニット２の外面１７の生物付着を防止するためのエネルギーを放出するように乾燥領域２００内に配置されたエネルギー源２０を有し、放出されたエネルギーが障壁１１０を通して湿潤区画１００に到達することを可能にする経路１１２が存在する組立体。【選択図】図２
2020011061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿潤区画に水が入ることを可能にするための少なくとも１つの入口開口を有する湿潤区画と、
前記湿潤区画内に配置された機能ユニットと、
水が到達することができず、前記湿潤区画の外側にある乾燥領域と、
前記乾燥領域と前記湿潤区画との間に位置する障壁と、
前記機能ユニットの外面を含む、前記湿潤区画内に存在する前記機能ユニットの少なくとも１つの表面の生物付着を防止するためのエネルギーを放射するように配置され構成された少なくとも１つのエネルギー源と、
を有する組立体であって、
前記エネルギー源は、前記乾燥領域内に配置され、その動作中に前記エネルギー源によって放射されたエネルギーが前記障壁を通して前記湿潤区画に到達することを可能にするための経路が前記乾燥領域と前記湿潤区画との間に存在する、組立体。
【請求項２】
前記障壁の少なくとも一部が、動作中に前記エネルギー源によって放射されたエネルギーがそこを通過するように適応される、請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
前記障壁が、動作中に前記エネルギー源により放射されたエネルギーを透過する窓を備える、請求項１に記載の組立体。
【請求項４】
動作中に前記エネルギー源から放射されたエネルギーが、生物付着が無いように保たれるべき前記湿潤区画内の前記表面に到達することを可能にするように、前記エネルギー源及び前記窓が配置される、請求項３に記載の組立体。
【請求項５】
前記エネルギー源が細長い形状を有し、前記窓が同様の細長い形状を有し、前記窓を通して前記湿潤区画が前記エネルギー源に最大限曝されるように、前記エネルギー源が前記窓の近くに配置される、請求項３に記載の組立体。
【請求項６】
複数のエネルギー源を有し、動作中に前記エネルギー源により放射されたエネルギーを透過する複数の窓を前記障壁が備える、請求項１に記載の組立体。
【請求項７】
動作中に前記エネルギー源により放射されたエネルギーを前記湿潤区画へと向ける反射体を有する、請求項１に記載の組立体。
【請求項８】
前記障壁に少なくとも１つの孔が設けられ、前記組立体が、前記障壁中の前記孔を通して、前記湿潤区画と前記乾燥領域との間に延在する少なくとも１つの素子を有し、前記素子が、動作中に前記エネルギー源により放射されたエネルギーを伝達することができ、オプションとして、前記素子が、前記湿潤区画と前記乾燥領域との間の光学経路を構成する光ファイバを有する、請求項１に記載の組立体。
【請求項９】
前記機能ユニットが複数のチューブを有し、前記素子の一部が前記チューブの周りに巻きつけられる、および／または、前記チューブの間に存在する、請求項８に記載の組立体。
【請求項１０】
前記エネルギー源が紫外線を放射する光源を有し、前記障壁が、紫外線を透過する光学窓を備える、請求項１に記載の組立体。
【請求項１１】
前記エネルギー源がさらに前記光源を収容するためのケーシングを有し、オプションとして、前記窓が、前記光源の前記ケーシングも存在する材料を有する、請求項１０に記載の組立体。
【請求項１２】
生物付着が無いように保たれるべき前記湿潤区画中の前記表面が、前記湿潤区画を区切る壁の内面を含む、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の組立体。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１に記載のいずれか一項に記載の組立体を有する船舶であって、前記障壁が、船体の一部と共に前記湿潤区画を区切る壁を有する、船舶。
【請求項１４】
前記船舶を駆動するためのエンジン、および、冷却装置を含むエンジン冷却システムを有し、前記冷却装置は、内部に冷却されるべき流体を収容して輸送するための複数のチューブを有し、前記チューブは、前記冷却装置の動作中に少なくとも部分的に水に曝され、前記湿潤区画中に配置された前記機能ユニットが、前記冷却システムの前記チューブの全体を有する、請求項１３に記載の船舶。
【請求項１５】
生物付着が無いように保たれるべき前記湿潤区画中の前記表面がさらに、前記湿潤区画の区切る壁の内面を含む、請求項１４に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水が湿潤区画に入ることを可能にするための少なくとも1つの入口開口を有する湿潤区画と、湿潤区画内に配置された機能ユニットと、機能ユニットの外面を含む湿潤区画内に存在する少なくとも1つの表面の生物付着を防止するためのエネルギーを放出するように適合された少なくとも1つのエネルギー源とを有する組立体に関する。
【０００２】
本発明はさらに、上述の組立体を含む船舶に関する。
【背景技術】
【０００３】
上述したような組立体の実際的な用途は、船舶のエンジン冷却システムの流体を冷却するためのボックス冷却器を備えたエンジン駆動船であり、該ボックス冷却器は、冷却すべき流体を内部に収容して輸送するための複数のチューブを含む。典型的には、そのような船は、ボックス冷却器のチューブを収容するための区画を有し、区画は、船体の一部と仕切板によって画定され、出入口は、水が区画に入り、区画内のチューブを流れ、自然な流れによって、および/または、船の動きの影響で区画から出ることができるような区画の位置で、船体に配置される。
【０００４】
ボックス冷却器は、エンジン駆動の船に使用するために設計された特定のタイプの熱交換器である。例えば、設置されたエンジン出力が15MWの曳船の場合、5MW程度の熱を海水に伝達するために1つ以上のボックス冷却器が適用される。通常、ボックス冷却器は、冷却されるべき流体を導くためのU字形チューブの束を含み、チューブの脚部の端部は、各チューブの両方の脚部にアクセスするための開口部を有する共通プレートに固定される。新鮮な海水にチューブを連続的に曝すことによってボックス冷却器が冷却機能を果たすことを可能にすることは非常に実用的な選択肢である。しかしながら、ボックス冷却器の環境は、生物学的汚損または生物付着として知られている現象に理想的に適している。何故なら、管内部の比較的高温の流体との熱交換の結果として海水が管の近傍で中温に加熱され、そして水の一定の流れが、生物付着を引き起こすことが知られている新しい栄養素および生物を継続的にもたらすからである。
【０００５】
一般に、生物付着は、微生物、植物、藻類、小型動物等が表面に蓄積するものである。いくつかの推定によると、4000種類以上の生物を含む1800種以上が生物付着の原因である。したがって、生物付着は多様な生物によって引き起こされ、表面へのフジツボや海藻の付着よりもはるかに多くを伴う。生物付着は、バイオフィルム形成および細菌付着を含むマイクロ汚損、およびより大きな生物の付着を含むマクロ汚損に分けられる。それらが沈降するのを何が妨げるのかを決定する明確な化学および生物学により、生物はまた、硬質または軟質に分類される。硬質汚損生物には、フジツボ、エンボス化外殻コケムシ、軟体動物、多毛綱および他の管状虫およびゼブラ・ムッスルなどの石灰生物が含まれる。軟質汚損生物は、海藻、ヒドロ虫、藻類およびバイオフィルム「スライム」などの非石灰生物を含む。一緒に、これらの生物は汚損コミュニティを形成する。
【０００６】
いくつかの状況において、生物付着は実質的な問題を引き起こす。生物付着は、機械の動作を停止させ、水の入口を詰まらせ、熱交換器の性能を低下させる可能性がある。したがって、防汚（anti-fouling）の問題、すなわち生物付着物の除去または防止のプロセスはよく知られている。湿潤表面を伴う工業プロセスでは、生物分散剤を使用して生物付着を制御することができる。制御されていない環境では、殺生物剤を使用したコーティング、熱処理またはエネルギーパルスで、汚損生物を殺すか、または撃退する。生物が表面に付着しないようにする無毒な機械的戦略には、表面を滑りやすくするための材料またはコーティングの選択、またはアンカーポイントが低いサメやイルカの皮膚に似たナノスケール表面トポロジーの作成が含まれる。
【０００７】
ボックス冷却器の生物付着は深刻な問題を引き起こす。主な問題は、生物付着層が効果的な断熱材であるため、伝熱能力が低下することである。生物付着層が厚くて海水がもはやボックス冷却器の隣接するチューブの間を循環できなくなると、熱伝達に対するさらなる悪影響が現れる。このように、ボックス冷却器の生物付着はエンジンの過熱の危険性を増大させるので、船舶が減速を余儀なくされたり、船舶の損傷が発生したりする可能性がある。
【０００８】
海水によってエンジン駆動船の冷却水システムからの水を冷却する冷却ユニットのための防汚装置は、当技術分野では公知である。例えば、ドイツ特許第102008029464号は、定期的に繰り返すことができる過熱プロセスによって汚損生物を殺すための一体化された防汚システムを含む、船舶およびオフショアプラットフォームで使用するためのボックス冷却器に関する。特に、ボックス冷却器は、冷却プロセスを中断することなく、定められた数の熱交換器チューブを連続的に過熱することにより、微生物汚損から保護され、それを行うために冷却水からの廃熱を使用することができる。
【０００９】
一般に、湿潤表面上のバイオフィルムの形成を除去/防止するために紫外光を使用することは、当技術分野で知られている。例えば、国際公開第2014/014779号は、海洋環境にさらされた光学的に透明な要素の表面のファウリングを低減するためのシステムを開示しており、当該システムは、紫外線を放射するためのLEDと、放射された紫外線を光学的に透明な素子の方に向けるマウントと、LEDを駆動するための制御回路を含む。
【００１０】
ボックス冷却器のチューブを生物付着がない状態にするには、チューブをきれいに保つ所望の効果を得るのに十分な強度でチューブの外面全体に紫外線を照射することができるようにチューブに対して効果的な配置で配置されている複数の紫外線光源を備えたボックス冷却器を備えることが可能である。そのようなタイプのボックス冷却器は、実際に使用するのに非常に適している。それにもかかわらず、多くの問題は、ボックス冷却器内およびボックス冷却器のすぐ外側の位置での紫外線光源の使用に関連する。まず、事実として、紫外線光源、または、紫外光源と該光源を収容するケーシングとを含むタイプのエネルギー源が適用される場合には紫外線源のケーシングは、水、すなわちボックス冷却器のチューブを冷却するために使用される水によって接触される。エネルギー源がその耐用年数のほとんどを水に浸されることさえあるかもしれない。この事実に基づいて、防水電気ケーブルを使用し、防水接続を提供することが必要である。さらに、この事実に基づいて、エネルギー源は汚れ、特に無機物に起因する汚れの影響を受けやすい。第２に、そうすることが可能であったとしても、エネルギー源を交換することは非常に困難である。ボックス冷却器がある船の区画は、船の下からダイバーによって、または船のドライドッキング中にしか到達することができない。水の下でエネルギー源を交換することは厄介な仕事であり、電気的接続の分野における課題を含んでいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上述したような複数のエネルギー源を備えたボックス冷却器に関連する問題を緩和するための手段を提供することである。一般に、本発明の目的は、水が湿潤区画に入ることを可能にするための少なくとも1つの入口開口部を有する湿潤区画と、湿潤区画内に存在する少なくとも1つの表面の生物付着を防止するためのエネルギーを放出するように適合された少なくとも1つのエネルギー源とを含む組立体に関する改良を含む手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、水が湿潤区画に入ることを可能にするための少なくとも1つの入口開口を有する湿潤区画と、湿潤区画内に配置された機能ユニットと、水によって到達されることができず、湿潤区画の外側にある乾燥領域と、乾燥領域と湿潤区画との間に位置する障壁と、機能ユニットの外面を含む湿潤区画内に存在する少なくとも1つの表面の生物付着を防止するためのエネルギーを放出するように配置され構成された少なくとも1つのエネルギー源と、を有する組立体が提供され、エネルギー源は乾燥領域に配置され、前記乾燥領域と前記湿潤区画との間に存在し、その動作中に前記エネルギー源によって放出されたエネルギーが前記障壁を通って前記湿潤区画に到達することを可能にする経路とを含む。
【００１３】
本発明による組立体では、エネルギー源は湿潤区画の外側に配置される。障壁によって湿潤区画から分離された組立体の乾燥領域におけるエネルギー源の配置に基づいて、エネルギー源の水への曝露に関連する問題が解決される。さらに、エネルギー源が湿潤区画の代わりに乾燥領域に存在する場合、エネルギー源へのアクセスがより容易になる。完全性のために、水が届かない領域である乾燥領域の定義は、通常の状況の仮定に基づいて理解されるべきであることに留意されたい。事実、乾燥領域は水が届かない領域であり、これは、船に組み立てられた場合に、難破船のような異常な状況下で乾燥領域が濡れる可能性があるという事実を変えない。さらに、湿潤区画の外側にある乾燥領域の定義は、例えばエネルギー源の一部であり得るケーシングの内部のような、湿潤区画を通って延在する、すなわち湿潤区画の内部にある、隔絶された乾燥領域を排除するものとして理解されるべきであることが留意される。特に、本発明による組立体において、乾燥領域は、いくつかの実用的な例を挙げると、湿潤区画のすぐ外側に、湿潤区画に隣接して、適切な場合には湿潤区画を少なくとも部分的に取り囲んでいてもよく、または湿潤区画からある距離だけ離れて存在してもよい。本発明の文脈において、「区画」という用語は、好ましくは、別個の部屋、セクション、またはチャンバのようなものを意味するように理解されるべきである。
【００１４】
本発明はまた、乾燥領域と湿潤区画との間に存在する経路を提供し、その動作中にエネルギー源によって放出されるエネルギーが障壁を通って湿潤区画に到達することを可能にするので、このエネルギー源の有利な新しい構成は、清浄に保たれるべき湿潤区画における表面の処理の効率を低下する効果を有する必要はない。実際の多くの場合、障壁の材料は、湿潤区画内に存在する水への乾燥区域の暴露を防止するように適合されており、一定の強さを持つ必要があり、副作用として、その動作中にエネルギー源によって放出されるエネルギーの乾燥領域から湿潤区画への移動を阻止する機能を含む。本発明を適用すると、エネルギーが乾燥領域から湿潤区画に移動することを可能にする経路が実現されるので、本発明は、乾燥領域から湿潤区画へのエネルギーの移動が減少する影響というこの副作用を最小にする有利な可能性を提供する。
【００１５】
一般に、上述した経路は、障壁の少なくとも一部が、その動作中にエネルギー源によって放出されたエネルギーがそこを通過することを可能にするように適合される場合に実現され得る。したがって、実際的な実施形態では、障壁は、障壁の残りの部分よりもはるかに高い程度でエネルギーを通過させるように適合された部分を含むことができ、障壁の残りの部分がエネルギーの移動を完全に遮断する機能を有する場合、このはるかに高い程度は無限大でさえある。完全を期すために、本発明は、全体にエネルギーを透過する障壁をも含むことに留意されたい。しかしながら、多くの実用的なケースでは、水密性、強度およびエネルギーに対する透過性の全ての要件を満たす材料は、見つけることができないか、または非常に高価であるので、生物付着がないように保たれるべき湿潤区画内の表面へのエネルギーの効果的な運搬を可能にするような、1つ以上の位置でのみエネルギーに対して透過性である障壁を有することが好ましい。
【００１６】
上述した障壁の一般的な構成は、その動作中にエネルギー源によって放出されるエネルギーに対して透過性の窓を障壁に設けることによって実現することができる。障壁に窓を備えるこの可能性の枠組みにおいて、エネルギー源および窓は、生物付着がないように保たれるべき湿潤区画内の表面にエネルギーが到達することを可能にするように配置されることができる。実際には、エネルギー源は一般に細長い形状を有することができる。例えば、エネルギー源は、その動作中に紫外線を放射する管状ランプであってもよい。その場合、窓は類似した全体的に細長い形状を有し、エネルギー源が窓を介して湿潤区画に最大限露出されるように、窓の近くにエネルギー源が配置されることが有利である。
【００１７】
多くの実用的なケースでは、組立体が複数のエネルギー源を備えることが有利である。そのような場合、障壁には、その動作中にエネルギー源によって放出されるエネルギーに対して透過性である複数の窓が設けられてもよく、各窓が別のエネルギー源と関連付けられることができる（但し必須ではない）。障壁に複数の窓が設けられている場合、障壁に窓が存在する可能性に関して上述したような全てのオプションが同様に適用可能である。本発明はまた、障壁が複数の窓を備え、単一のエネルギー源のみが使用される状況、および、障壁が単一の窓のみを備え、2つ以上エネルギー源が使用される状況をカバーする。
【００１８】
エネルギー源の防汚機能の最大の効率を得るために、動作中にエネルギー源によって放出されたエネルギーを湿潤区画に向けるためのリフレクタ装置を組立体が備えることが実際的であり得る。例えば、障壁は窓を含むことができ、エネルギー源は窓の近くに配置され、リフレクタは、エネルギー源によって窓から遠ざかる方向に放射されたエネルギーを窓に向かって反射するように、エネルギー源の後ろの位置に配置される。
【００１９】
少なくとも1つの窓が提供される他のオプションとして、障壁は、少なくとも1つの孔を備えていてもよく、ここで、障壁の孔を通って延在し、乾燥領域と湿潤区画との間の光路を構成する少なくとも1つの光ファイバを組立体が含むことができる。このオプションは、エネルギー源が、先に述べたような紫外光などの光学的性質のエネルギーを放出するように適合されている場合に特に適用可能である。それ自体は周知のように、適切なタイプの光ファイバはガラスファイバである。一般的に言えば、障壁には、少なくとも1つの孔が設けられてもよく、組立体は、障壁の孔を通して、湿潤区画と乾燥区域との間に延在する少なくとも1つの要素を含み、この要素は、その動作中にエネルギー源によって放射されるエネルギーを伝達することができる。湿潤区画内に存在する機能ユニットが冷却装置等の複数のチューブを含む場合、この要素が、湿潤区画の内部にも存在し、管の周りに巻きつけられ、および/または、管の間に存在する部分を有することが有利である。例えば、要素のこの部分は、螺旋状にチューブの周りに巻き付けられてもよい。要素が十分に可撓性である場合、例えば要素がガラス繊維である場合、本明細書に記載の要素の配置は実際に実現されることができる。
【００２０】
エネルギー源が紫外光を放出するように適合された光源を含むケースは、紫外線が表面を生物付着からきれいに保つために使用されるのに適しているので、非常に実用的なものである。そのようなケースでは、障壁に紫外光を透過する光学窓を設けることが実際的である。このような光学窓は、任意の適切なタイプの材料を含むことができ、エネルギー源が光源と、光源を収容するケーシングの両方を含む状況において、光学窓が光源のケーシングにも存在する材料を含むことが可能である。例えば、光学窓は、ガラス板を含むことができ、特に石英ガラス板とすることができる。光学窓のサイズに依存して、光学窓がCaF2のような特殊な材料を含むことも可能である。
【００２１】
光源は、前述したように紫外線を放射するための管状ランプであってもよい。光源の他の実施形態も本発明の範囲内で実現可能であり、光源が紫外線レーザである実施形態（その場合、光学窓の面積は約1mm2よりも大きくする必要はない）、および、光源が紫外LEDであるかまたは複数の紫外LEDの組み合わせを含む実施形態を含む。
【００２２】
本発明による組立体の1つの実行可能な適用例は、先に述べたように船舶内にあり、その場合、船舶は、冷却装置、特にボックス冷却器を備えていてもよく、組立体の少なくとも1つのエネルギー源は、冷却装置のチューブの外面の生物付着を防止するために使用されることができる。ボックス冷却器の分野で知られているように、冷却装置の少なくとも一部は、チューブがチューブ層として配置され、各チューブ層が少なくとも1本のチューブを含む層状構造を有することができる。特に、チューブ層は、湾曲した底部と2つの実質的に直線状の脚部とを有する複数のU字型チューブを含むことができ、あるチューブ層のチューブは、最小のチューブから最大のチューブの範囲の互いに異なるサイズを有し、最も小さい管は最小半径の底部を有し、最も大きい管は最大半径の底部を有し、チューブの脚部の頂部側は冷却装置内で同様の高さにあり、チューブの脚部は互いに実質的に平行に延びている。本発明の防汚対策を可能な限り有効にするために、チューブ層をより少なくして、より多くの管が互いに並んで延びるようにして、一方のチューブが他のチューブへの防汚エネルギーの邪魔になる程度が最小限に抑えられるように、ボックス冷却器の設計を適応させることが有利である。防汚エネルギー源が概して細長い形状を有する場合、エネルギー源は管の配向に対して実質的に垂直に配向されることが好ましい。船舶内での本発明による組立体の考えられる適用に関して、その場合、障壁は、船舶の内壁構造の一部であってもよく、この壁構造は、船舶の区画を互いに区切る役割を果たす。
【００２３】
完全を期すために、紫外線を用いた防汚に関して以下のことが言及される。紫外線を生成するための防汚手段は、UVC光としても知られているc型の紫外線を特に放射するように選択された光源を含むことができ、さらにより具体的には、およそ250nmと300nmの間の波長を有する光である。ほとんどの汚損生物は、特定の線量の紫外線に暴露することによって死滅し、不活性化され、または繁殖できなくなることが判明している。防汚を実現するのに適していると思われる典型的な強度は、連続的にまたは適切な頻度で適用される10mW/平方メートルである。UVC光を生成するための非常に効率的な光源は、入力電力の平均35％がUVC電力に変換される低圧水銀放電ランプである。別の有用なタイプのランプは、中圧水銀放電ランプである。ランプは、オゾンを生成する放射をフィルタリングするための特別なガラス製のエンベロープを備えていてもよい。さらに、必要に応じて、調光器をランプとともに使用することができる。他のタイプの有用なUVCランプは、様々な波長および高い電気-光出力効率で非常に強力な紫外線を提供することが知られている誘電体障壁放電ランプおよびLEDである。LEDに関して、それらは、一般に、比較的小型のパッケージに含まれ、他のタイプの光源よりも少ない電力しか消費しないことに留意されたい。LEDは、様々な所望の波長の（紫外線）光を放射するように製造することができ、その動作パラメータ、特に出力電力を高度に制御することができる。
【００２４】
紫外光を放射する光源は、周知のTL（管状発光/蛍光）ランプとほぼ同等の管状ランプの形態で提供されることができる。種々の公知の殺菌性管状UVCランプについて、電気的および機械的特性は、可視光を生成する管状ランプの特性に匹敵する。これにより、周知のランプと同じ態様でUVCランプを動作させることができ、例えば、電子または磁気バラスト/スタータ回路を使用することができる。
【００２５】
防汚を実現するために紫外線を使用することの一般的利点は、きれいに保たれるべき機能ユニットの表面に微生物が付着して根付くことが防止されることである。逆に、既知の有毒分散コーティングが適用される場合、表面上に付着し根付いた後に微生物を殺すことによって防汚効果が達成される。光処理による生物付着の防止は、光処理による生物付着の除去よりも好ましい。これは、後者が、より多くの入力パワーを必要とし、光処理が十分に効果的でない高いリスクを伴うからである。比較的低いレベルの入力電力しか必要とされないように紫外光を生成するための光源を配置して構成することができるという事実から、極端な電力要件を必要とすることなく、大きな表面にわたって防汚光を連続的に生成するように光源を動作させることができ、または、光源はあるデューティサイクルで動作されてもよく、光源は一定の時間間隔の間オンであり、残りの時間間隔の間はオフであり、時間間隔は分、時間、もしくは所与の状況において適した任意の大きさのオーダーであるように選択されることができる。あまり余分な電力が必要とされないので、光源は既存の構造に容易に適用されることができる。
【００２６】
本発明が適用される場合、表面の生物付着を防止するために使用される少なくとも1つのエネルギー源は乾燥領域に配置され、その表面は湿潤区画内に存在する。この事実に基づいて、エネルギー源の維持および修復、エネルギー源の寿命、エネルギー源の信頼性およびコストに関連する問題を含む、湿潤区画内のエネルギー源の配置に関する多くの実用上の問題が解決される。安全かつ信頼できる方法でエネルギー源の電気的接続を実現するため、またはエネルギー源を交換するための追加の措置は必要ない。さらに、エネルギー源は乾燥領域にあるので、エネルギー源は生物付着の影響を受けにくい。
【００２７】
本発明の上記および他の態様は、とりわけ、湿潤区画、乾燥領域、複数のチューブを含むボックス冷却器、およびボックス冷却器のチューブの外面に防汚光を投射するための光源を含む船舶の一部の、２つの実施形態の以下の詳細な説明を参照して明らかになり説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
ここで、図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。図中、同一または類似の部分は、同じ参照符号で示されている。
【図１】ボックス冷却器の一般的な例と、ボックス冷却器のチューブ全体が配置された船の湿潤区画を画定する壁の一部分の斜視図を概略的に示す図。
【図２】本発明による第1の可能な構成における、船舶の湿潤区画、湿潤区画の外側の乾燥した領域、ボックス冷却器、およびボックス冷却器のチューブの外面に防汚光を投射するための光源を概略的に示す図。
【図３】本発明による第2の可能な構成での、船舶の湿潤区画、乾燥領域、ボックス冷却器および光源を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図1は、内部に冷却されるべき流体を収容して輸送するための複数のチューブ10を含むボックス冷却器1の一般的な例を示す。ボックス冷却器1は、エンジン駆動の船舶に使用されることが意図されており、ここで、冷却すべき流体は、船舶のエンジン冷却システムからの流体であり、ボックス冷却器1は、ボックス冷却器1のチューブ10を、船舶のすぐ外の環境からの水（以下、海水と呼ぶ）に晒すことによって流体を冷却する機能を果たすことができる。特に、ボックス冷却器1の管10は、船の湿潤区画100の内部に収容され、区画は、船の船体101の一部と複数の仕切り板102,103によって区切られている。図示の例では、海水が仕切り板102,103によってブロックされるので、仕切り板102,103は、湿潤区画100と、船舶の乾燥領域200、すなわち海水が到達することができない船舶の領域200との間の壁配置または障壁110を構成する。
【００３０】
船の船体101には、海水が外部から湿潤区画100に入ることを可能にするために複数の入口開口104が配置されており、海水が湿潤区画100から出て船の外に流れることを可能にするために、複数の出口開口105も船の船体101に配置されている。典型的には、入口開口部104と出口開口部105は異なるレベルに配置され、ここで、図1に合致する船舶、湿潤区画100およびボックス冷却器1の通常の直立姿勢を仮定すると、入口開口部104の高さは出口開口部105の高さより低い。完全を期すために、以下の説明で使用される、明示的および暗示的な、方向の指示は、基本的な前提として述べたように、船舶、湿潤区画100およびボックス冷却器1の通常の直立姿勢を有するように理解されるべきである。
【００３１】
ボック冷却器1のチューブ10は、湾曲した底部11と、底部11に対して上向きに互いに実質的に平行に延びる2つの実質的に真っ直ぐな脚部12とを含む湾曲形状、特にU字形状を有する。ボックス冷却器1の動作中、冷却すべき流体、すなわち高温流体が管10を通って流れ、海水が入口開口104を通って湿潤区画100に入る。海水と高温流体を含む管10との相互作用に基づいて、管10および流体が冷却され、海水が加熱されることが起こる。後者の効果に基づいて、上昇する海水の自然な流れが、湿潤区画100において得られ、冷たい海水が入口開口部104を通って湿潤区画100に入り、より高い温度の海水が出口開口部105を通って湿潤区画を出る。また、船の動きが湿潤区画100を通る海水の流れに寄与し得る。有利には、チューブ10は、銅のような良好な熱伝達能力を有する材料で作られる。
【００３２】
ボックス冷却器1のチューブ10は、同様の実質的に平行なチューブ層2として配置され、それぞれのチューブ層2は、異なるサイズの複数のチューブ10を束ねて構成され、小さなチューブ10は、海水が流れることができるチューブ層2内の管10の間に空間を残すように一定の距離を離して、より大きい管10によって包囲されるように、より大きな管10の湾曲形状の内部に配置される。したがって、各チューブ層は、2つの直線脚部12と1つの湾曲部11とを含む複数のヘアピン型チューブ10を含む。チューブ10は、湾曲部11が略同心円状に配置され、脚部12が略平行に配置されているので、最も内側の湾曲部11が比較的小さな曲率半径を有し、最も外側の湾曲部11が比較的大きな曲率半径を有し、それらの間に少なくとも1つの残りの中間湾曲部11が配置されている。少なくとも2つの中間湾曲部11が存在する場合、それらの部分11は段階的な曲率半径を有する。
【００３３】
チューブ10の脚部12の上面は、チューブ10の脚部12の上面が共通のチューブプレート13に接続されていることを考慮して、同様の高さにある。チューブプレート13は、少なくとも1つの入口スタブ15および少なくとも1つの出口スタブ16を含む流体ヘッダ14によって覆われており、チューブ10への流体の出入りがそれぞれ行われる。このため、入口スタブ15側の管10の脚部12は最高温度となり、出口スタブ16側の管10の脚部12は低温となり、チューブ10を流れる流体についても同様である。
【００３４】
チューブ10およびチューブ10内に存在する流体の連続的な冷却プロセスの間、海水中に存在する任意の微生物は、チューブ10、特に微生物が生息するのに適した環境を提供する理想温度にあるチューブ10の部分に付着する傾向があり、この現象は生物付着として知られている。この現象を防止するために、少なくとも1つの光源20を使用して、チューブ10の外面17に防汚光を投射することが提案されている。例えば、光は、防汚を実現するのに有効であることが知られているUVC光であってもよい。
【００３５】
図2および図3は、光源20が湿潤区画100の外側の乾燥領域200に配置されているという事実を示す。
【００３６】
光源20は、概して細長い形状を有する管状ランプであってもよい。図2は、この種の光源20が用いられる構成を示す。この構成では、光源20は障壁110に近接して配置され、障壁110には窓111が存在し、窓111の位置において紫外線が障壁110を通過することを可能にする。したがって、窓111は、紫外線を透過する光学窓である。乾燥領域200から湿潤区画100への紫外光の経路は、一連の矢印112によって図2において概略的に示されている。有利には、窓111の形状は、光源20の形状に適合されている。したがって、図示された例では、窓111は、光源20と同様に、概して細長い形状を有する。実際の状況では、窓111の寸法は、例えば、20×100cmまたは30×150cmのようなものであってもよい。窓111は、ガラスプレートを含むことができ、可能であれば石英材料で作られる。
【００３７】
オプションとして、湿潤区画100から見て光源20の背後の位置である位置において、ボックス冷却器1のチューブ10の外面17の照射プロセスの最適効率を保証するために、反射体113が存在する。一般に、紫外光の実質的な/最大の部分がチューブ10に向けられることを保証するために、様々な有利なレイアウトが可能である。また、1つ以上の光源20と組み合わせて、1つ以上の窓111を使用することができる。
【００３８】
図3は、本発明の枠組み内に存在する別の可能な構成を示す。この構成では、光源20は紫外線レーザである。乾燥領域200と湿潤区画100との間に光路を提供するために光ファイバ114、特にガラスファイバが使用され、乾燥領域200内の光源20に近い位置と、湿潤区画100内のボックス冷却器1のチューブ10に近い位置との間に延在する。乾燥領域200から湿潤区画100への紫外光の経路は、矢印112によって図3において概略的に示されている。完全を期すために、この構成では、障壁110には、孔115の位置で光ファイバ114が障壁110を通過するための孔115が設けられていることに留意されたい。さらに、障壁110の孔115を通って湿潤区画100から乾燥領域200へ水が漏れることを避けるために、光ファイバ114の周囲の位置で水密シールを施すための適切な手段が講じられてもよいことに留意されたい。
【００３９】
図2および図3に示す構成は、本発明の枠組み内に存在する多くの例のうちの2つに過ぎない。ボックス冷却器1のチューブ10の外面17は、湿潤区画100内に存在し得る機能ユニット2の、生物付着がないように保たれるべきである外面の一例にすぎない。湿潤区画100に関連する船体101の部分の内面106、および/または、仕切板102,103は、生物付着からきれいに保たれるべき更なる表面の一例である。さらに、紫外線は、防汚目的で使用するのに適したエネルギーの一例に過ぎない。したがって、本発明は、1つまたは複数の光源20の使用に限定されず、任意の可能な防汚エネルギー源の使用を含む。防汚目的のために使用されるエネルギー源の全てが乾燥領域200に配置される構成とすることが好ましいが、本発明はまた、このようなエネルギー源が湿潤区画100と乾燥領域200との両方に存在する構成も含む。
【００４０】
本発明は、上述したような船舶に適用可能であり、湿潤区画100および乾燥領域200を含む他のタイプの容器に適用可能であり、または、湿潤区画100と乾燥領域200とを含み、少なくとも1つの機能ユニット2が湿潤区画100内に存在し、ユニット2の外面17が生物付着からきれいに保たれる必要がある任意の他の組立体に適用可能である。船舶または他のタイプの容器では、乾燥領域200は、容器内に存在して水によって到達することができない領域である。乾燥領域200は、湿潤区画100に直接隣接して存在してもよいが、これは本発明の枠組み内では必ずしも必須ではない。乾燥領域200が湿潤区画100から一定の距離に位置する場合、この距離は先に述べたように光ファイバのような要素によって橋渡しされることができる。船舶または他のタイプの容器、あるいはより一般的な意味での組立体は、本発明が適用される、すなわち、防汚目的のためのエネルギーを放出するための少なくとも1つのエネルギー源20が、乾燥領域200内に配置され、乾燥領域200から湿潤区画100に延びる経路112を通して、湿潤区画100内の機能ユニット2の外面に依然として作用することができる、2つ以上の湿潤区画100を備えることができる。
【００４１】
本発明の範囲は、上述した例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱することなく、そのいくつかの修正および修正が可能であることは当業者には明らかであろう。本発明は、特許請求の範囲またはその等価物の範囲内に入る限りにおいて、そのような修正および修正のすべてを含むと解釈されることが意図される。本発明は、図面および説明において詳細に図示され説明されているが、そのような図示および説明は、図解および例示的なものにすぎず、限定的ではないとみなされるべきである。本発明は開示された実施形態に限定されない。図面は概略的なものであり、本発明を理解するために必要とされない詳細は省略されており、必ずしも一定の縮尺ではない。
【００４２】
開示された実施形態に対する変形は、図面、説明、および添付の特許請求の範囲の研究から、請求の範囲に記載の発明を実施する上での当業者によって理解され、達成され得る。請求項において、「含む（comprising）」という単語は他のステップまたは要素を除外せず、不定冠詞「a」または「an」は複数を除外しない。特許請求の範囲内のいかなる参照符号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。本明細書で用いられる「複数の」という語句は、「少なくとも2つ」を意味するように理解されるべきである。
【００４３】
特定の実施形態に関して説明された要素および態様は、他に明確に述べられていない限り、他の実施形態の要素および態様と適切に組み合わせられることができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。
【００４４】
本明細書で使用される「実質的に」という用語は、理論上は完全に実現することができるが、事実上の実現のための実用的なマージンを伴う特定の効果が意図される状況に適用可能であると当業者に理解される。このような効果の例には、物体の平行な配置と物体の垂直な配置が含まれる。用語「実質的に」は、95％以上、特に99％以上、さらにより具体的には99.5％以上などの90％以上の百分率を示す形容詞であるように理解することができ、100％を含む。
【００４５】
本明細書で使用される用語「含む（comprise）」は、「からなる（consisting of）」という用語をカバーするものとして当業者に理解されるであろう。したがって、「含む」という用語は、ある実施形態に関して「からなる」を意味することができるが、別の実施形態では「少なくとも定義された種および場合により1つまたは複数の他の種を含む/含有する」ことを意味する。
【００４６】
生物付着は、海洋だけでなく、河川や湖沼などでも起こるという事実を考慮して、本発明は、任意の種類の水で満たされる場合がある湿潤区画100が存在する状況において一般的に適用可能である。この状況は、先に述べたように、船舶の状況であってもよく、または、さらに一般的には、石油掘削装置のような海洋オブジェクトの状況、あるいは、海の中または横にある他のタイプの建物であってもよい。
【００４７】
ボックス冷却器1を収容する湿潤区画100の文脈における本発明の考え得る適用に関して、本発明は、一例として上で説明され図示されたボックス冷却器1のレイアウトに決して限定されないことが留意される。本発明の特徴は、水の汚染効果から保護されるべき表面17, 106の特徴に依存しないことは、当業者には明らかである。また、その動作中の防汚効果を実現するための紫外線光源20の適用は、本発明の枠内に存在する多くの可能性の1つに過ぎない。図示された本発明の実施形態では、湿潤区画100は、ボック冷却器1のチューブ10の全体2を収容するために使用され、その全体2は機能ユニットの一例に過ぎない。追加的または代替的に、本発明による組立体の湿潤区画100は、1つ以上の他の機能ユニットを収容するために使用されてもよく、機能ユニットは、例えば単に構造的機能（受動的な支持機能や受動的な区画機能などの、構造の一部としてのユニットの存在に直接関係する機能）以外の、湿潤区画100における1つ以上の技術的機能を実行するように構成されたユニットであると理解されるべきである組立体が船に適用される実施の形態の場合、湿潤区画100は、いわゆるシーチェストであってもよい。
【００４８】
本発明による組立体の図示の実施形態では、湿潤区画100には、湿潤区画100に水が入ることを可能にするための少なくとも1つの入口開口104と、湿潤区画100から水が出ることを可能にするための少なくとも1つの出口開口105が設けられている。それは、開口部が入口開口および出口開口であるという複合機能を有する単一の開口部だけが存在するという選択肢も本発明によってカバーされるという事実を変えるものではない。完全を期すために、湿潤区画100を最初に充たした後に、1つ以上の出口開口105を通して湿潤区画100を空にする必要がない実用的なケースが存在するという事実に基づいて、少なくとも1つの出口開口105を有することは必須ではないことが留意される。
【００４９】
要約すると、組立体は、湿潤区画100に水が入ることを可能にするための少なくとも1つの入口開口104を有する湿潤区画100と、湿潤区画100内に配置された機能ユニット2と、水が到達することができず、湿潤区画100の外側にある乾燥領域200と、乾燥領域200と湿潤区画100との間に位置する障壁110と、機能ユニットの外面を含む機能ユニット2の少なくとも外面17の生物付着を防止するためのエネルギーを放出するように配置され構成された少なくとも1つのエネルギー源20とを有し、エネルギー源20は、乾燥領域200内に配置され、その動作中にエネルギー源20によって放出されたエネルギーが障壁110を通して湿潤区画100に到達することを可能にする経路112が乾燥領域200と湿潤区画100との間に存在する。組立体のこれらの特徴に基づいて、湿潤環境においてエネルギー源20を有することに伴う任意の欠点が回避される一方、エネルギー源20から湿潤区画100へのエネルギーの輸送に関する障壁110の考えうる遮断効果は除去される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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