TW202223161A - 增強防止積垢的電解除生物劑產生單元 - Google Patents

Abstract

本揭露係關於一種用於向一水系統輸出除生物劑之除生物劑產生裝置。該除生物劑產生裝置包括一殼體，該殼體具有：一水入口，該水入口用於接收來自該水系統的水；及一水出口，該水出口用於將含有除生物劑之水輸出至該水系統。該除生物劑產生裝置亦包括：一電極配置，該電極配置具有定位在該殼體中用於在該殼體內的水中產生除生物劑的一第一電極及一第二電極；及一電功率電路，該電功率電路用於在該電極配置之該第一電極與該第二電極之間建立電流流動以在第一腔室電解槽內的水中產生該除生物劑。該除生物劑產生裝置之一控制系統具有經調適以抑制該電極配置積垢的操作特徵件。

Description

增強防止積垢的電解除生物劑產生單元

本揭露總體係關於用於減少或消除水系統內的生物結垢之除生物劑產生裝置。

因生物生長(例如，咸水或淡水海洋附生物)造成的生物結垢可能會導致水系統堵塞，以及依賴於水系統的設備低效操作、過熱及故障，從而導致高成本的中斷時間及昂貴的維修。對於一些應用，水系統內的生物生長問題藉由對水系統進行週期性(半年期)酸洗得到解決。酸洗昂貴而耗時，且涉及使用刺激性且危險的化學品。本領域需要改良。

本揭露之一個態樣係關於一種用於抑制水系統內的生物結垢之除生物劑產生系統。在一個非限制性實例中，該系統可係船舶之水系統，使得船舶之相關設備(例如，熱交換器)可以峰值效能操作，而中斷時間最少或無中斷時間。在某些實例中，該除生物劑產生系統可包括電解配置，該電解配置用於在流動穿過水系統的水中提供原位產生除生物劑。根據本揭露之原理的除生物劑產生系統可用於咸水(例如，海水及微咸水)應用以及淡水應用二者。

本揭露之各態樣係關於具有控制系統的電解除生物劑產生裝置及系統，其中控制特徵件經調適以防止在電解除生物劑產生裝置及系統在相對較短的操作週期或持續時間後重複或循環斷開的條件下積垢。

本揭露之另一個態樣係關於一種用於抑制船舶之水系統內的生物結垢之除生物劑產生系統。該水系統經組態以自承載該船舶的水體抽吸水且包括電極配置，該電極配置經調適以作為水系統之水流動穿過的電解槽之一部分併入。該除生物劑產生系統包括控制系統，該控制系統與該電極配置介接。該控制系統包括電功率電路，該電功率電路用於在該電極配置之第一電極與第二電極之間建立電流流動以在該電解槽內的水中產生除生物劑。該控制系統亦包括開關配置，該開關配置能夠以第一開關組態及第二開關組態進行操作，在該第一開關組態中，第一電極係陽極而該第二電極係陰極，在該第二開關組態中，該第一電極係陰極而該第二電極係陽極。該控制系統經組態為使得在啟動該除生物劑產生系統產生除生物劑的新操作週期時，該控制系統：a)在該第一開關組態與該第二開關組態之間進行隨機選擇；或b)使用與一或多個先前操作週期有關的資訊來在該第一開關組態與該第二開關組態之間進行選擇。

本揭露之另一態樣係關於一種用於抑制船舶之水系統內的生物結垢之除生物劑產生系統。該水系統經組態以自承載該船舶的水體抽吸水。該除生物劑產生系統包括電極配置，該電極配置經調適以作為該水系統之水流動穿過的電解槽之一部分併入。該除生物劑產生系統包括控制系統，該控制系統與該電極配置介接。該控制系統包括電功率電路，該電功率電路用於在該電極配置之第一電極與第二電極之間建立電流流動以在該電解槽內的水中產生除生物劑。該電極配置能夠以第一極性進行操作，在該第一極性中，該第一電極係陽極而該第二電極係陰極，且該電極配置亦能夠以第二極性進行操作，在該第二極性中，該第一電極係陰極而該第二電極係陽極。在啟動該除生物劑產生系統產生除生物劑的新操作週期時，該控制系統：a)基於在該第一極性與該第二極性之間隨機選擇的極性選擇協定來使該電極配置以該第一極性及該第二極性中之所選擇極性操作；或b)基於視自該除生物劑產生系統之過去操作導出的歷史極性資訊而定的極性選擇協定來使該電極配置以該第一極性及該第二極性中之所選擇極性操作。

將在隨後的描述中闡述各種附加態樣。該等態樣可係關於個別特徵件及特徵件之組合。應理解，前述一般性描述及以下詳細描述僅係示範性及解釋性的，且不限制本文所描述之實例所基於的廣泛發明概念。

本揭露係關於一種用於抑制水系統內的生物結垢之除生物劑產生裝置及系統。示範性除生物劑可包括氯、氯之衍生物、銅及其他除生物劑。示範性除生物劑產生裝置可包括電解槽，該等電解槽包括經調適以在電流流動跨過電極時產生除生物劑諸如氯及氯之衍生物的電極。在某些實例中，除生物劑產生裝置或系統向流動穿過水系統的水中原位引入除生物劑(例如，在水系統操作期間實時地)。較佳地，以足夠高的濃度引入除生物劑以防止水系統之組件內生物量之生長。經除生物劑處理之水流動穿過的示範性水系統組件可包括用於空氣調節器及冷卻器之熱交換器。在某些實例中，此類水系統可具有重複循環導通及斷開的操作模式，而導通循環之持續時間相對較短。本揭露之各態樣係關於電解除生物劑產生裝置之控制系統，該等控制系統用於將經除生物劑處理之水提供給循環導通及斷開且具有相對較短導通循環(例如，小於10分鐘、或小於7分鐘、或小於5分鐘或小於3分鐘)的系統。本揭露之各態樣係關於具有控制系統的電解除生物劑產生裝置及系統，其中控制特徵件經調適以防止在電解除生物劑產生裝置及系統在相對較短的操作週期或持續時間後重複或循環斷開的條件下積垢。

第1圖至第2圖描繪根據本揭露之原理的示範性除生物劑產生單元20 (例如，除生物劑產生裝置)。除生物劑產生單元20包括單元殼體22，該單元殼體22界定第一腔室24及第二腔室26 (參見第2圖及第4圖)。第一腔室24在單元殼體22內提供可產生除生物劑的位置，且第二腔室26提供用於控制除生物劑產生單元之操作的電路27的殼體位置。單元殼體22包括：水入口28，該水入口28用於將水接收至第一腔室24中；及水出口30，該水出口30用於將在第一腔室24內產生的含有除生物劑之水輸出至需要用除生物劑處理的水系統(例如，船舶之水系統，該水系統可包括用於空氣調節器或冷卻器之熱交換器)。除生物劑產生單元20亦包括電極配置32，該電極配置32包括定位在第一腔室24中的第一電極34及第二電極36，當跨過第一電極34及第二電極36施加電壓時，第一電極34及第二電極36用於向在水入口28與水出口30之間流動穿過第一腔室24的水中產生除生物劑。電源引線38自單元殼體22向外延伸。電源引線38經調適用於將第二腔室26內的電路27耦合至具有其自己的接地266的外部電源262。電源262可係電池、發電機或其他電源。在某些實例中，電源可在12伏至240伏之範圍內且可提供交流電(alternating current，AC)或直流電(direct current，DC)。較佳的電源包括12伏DC、或24伏DC、或110伏AC或240伏AC電源。在第4圖處，電路27展示為積體為多層電路板29之一部分。在某些實例中，一或多個流量感測器51可用於感測水穿過電解槽之流速，且一或多個溫度感測器53可用於感測電路27、腔室26及/或單元殼體22之各部分之溫度。當偵測到低流量或無流量條件及/或當溫度超過預定位凖時，槽控制器可減少或終止通向槽的功率。

參考第3圖，第一電極34可包括電耦合至複數個平行的第一電極板80的第一端子78。第一端子78包括第一端子塊82及第一端子柱84。第一電極板80電氣地及機械地耦合至第一端子塊82。在一個實例中，第一電極板80包括主體86及上接片88。上接片88較佳地藉由諸如焊接或軟焊之手段電氣地及機械地耦合至第一端子塊82。

仍然參考第3圖，第二電極36與第一電極34可具有相似的組態。例如，第二電極36包括第二端子90及平行的第二電極板92，該等第二電極板92電氣地及機械地耦合至第二端子90。第二電極板92定位於第一電極板80之間且以相對於第一電極板80的關係間隔開，使得在第一電極板80中之各電極板與第二電極板92中之對應一個電極板之間存在間隙空間。第二端子90包括電氣地及機械地耦合至第二電極板92之上接片96的第二端子塊94。第二電極板92亦包括主體98，且第二端子90包括第二端子柱93。

在某些實例中，端子柱、端子塊及端子板可具有金屬構造，該等金屬構造包括諸如鈦或不銹鋼之金屬材料。在某些實例中，第一電極板80及第二電極板92可塗佈有用於催化生產氯或氯之衍生物的催化劑材料。在一個實例中，催化劑塗層可包括鉑族金屬。適合用於催化劑塗層中的示範性鉑族金屬包括銥及釕。在某些實例中，催化劑塗層可包括金屬氧化物混合物，該等金屬氧化物混合物可包括銥之氧化物、及/或釕之氧化物、及/或鈦之氧化物、及/或鉭之氧化物及/或鈮之氧化物。將瞭解的是，以上催化劑僅僅係實例，且亦可使用其他催化劑混合物。在其他實例中，多組電極板80、92中之至少一個由一種材料構造而成，該材料包括銅以使得在跨過板80、92施加電壓時產生銅離子。

第二腔室26內的電路27可提供若干功能。示範性功能包括：a)功率轉換(例如，DC-DC及/或AC-DC功率轉換)；b)功率調節；c)電極極性切換；d)週期性地終止通向電極的功率並將電極連接在一起並連接至零參考電壓；e)將電路與船接地隔離；f)氣體感測；g)監測穿過除生物劑產生單元20的水流量；及h)及基於穿過第一腔室24的水流量來調整流動跨過電極的電流之大小。為了協調及實現此各種功能，電路27可包括具有一或多個處理器的控制器(例如，控制器248)。處理器可與軟體、韌體及/或硬體介接。另外，處理器可包括數位或類比處理能力且可與記憶體249 (例如，隨機存取記憶體、唯讀記憶體或其他資料儲存)介接。在某些實例中，處理器可包括可程式邏輯控制器、一或多個微處理器或類似結構。亦可與安裝於單元殼體22之外部處的顯示器252 (例如，指示燈等)及使用者介面250 (例如，控制按鈕、開關等)介接。在某些實例中，與先前操作循環相關的資訊可存儲在記憶體249中且可由控制器248用來協調先前操作循環之操作態樣與將來的操作循環。

參考第4圖，單元殼體22包括殼體主體40，該殼體主體40界定第一腔室24。殼體主體40具有開口端部41。單元殼體22亦包括殼體蓋42，該殼體蓋42安裝於殼體主體40之開口端部41之上以封閉第一腔室24。殼體蓋42可由諸如螺栓43 (參見第1圖)之緊固件或夾具附接至殼體主體40。第二腔室26界定在殼體蓋42內。第二腔室26可視情況係可再進入的且可包括用於出入腔室26之內部的出入面板或門。殼體蓋42包括具有相對之第一表面46及第二表面48的基壁44。第二表面48係界定第二腔室26之內部之一部分(例如，基部)的上表面且曝露於第二腔室26之內部。第一表面46係底表面且經調適成在殼體蓋42安裝於殼體主體40上時與殼體主體40之開口端部41相對並封閉該開口端部41。在殼體蓋42安裝至殼體主體40之情況下，第一表面46界定第一腔室24之頂部且曝露於第一腔室24之內部。因此，當殼體蓋42安裝於殼體主體40上時，基壁44形成將第一腔室24及第二腔室26分開的公共壁。

參考第2圖，電路27可包括控制器248，該控制器展示為與使用者介面250、顯示器252、感測電路254、槽功率電路256及隔離電路258介接。感測電路254可經組態以偵測/感測第一腔室24內的氣體積聚。槽功率電路256可經組態以將電功率供應至第一電極34及第二電極36。在一個實例中，槽功率電路256包括電流源160，該電流源160用於驅動電流穿過電解槽，該電流不依賴於跨過電極的負載或所施加之電壓。由電流源提供的電流之大小、頻率及極性可由控制器改變。隔離電路258將功率自電源262傳遞至電路27且同時向電路27提供與船接地266電隔離的零電壓參考。感測電路、功率電路、隔離電路及極性切換電路之另外的細節在美國專利申請案第16/152,176號中加以描述，該申請案特此以引用方式整體併入。2020年4月8日提交的美國申請案第16/843,328號特此以引用方式整體併入。

在某些實例中，槽功率電路256包括電流源160 (參見圖2)。在某些實例中，控制器248可經由控制線控制電流源160以基於穿過電解槽的水流量(例如，體積流速、質量流速)改變在第一電極74與第二電極76之間流動的電流。可藉由來自流量感測器51 (例如，流量計)的讀數或其他手段(例如，泵輸出資料)來判定水流量。示範性流量傳感器可包括體積流量計，諸如正排量流量計、速度流量計、霍爾效應流量計(例如，電極漿輪流量計)質量流量計、超音波流量計及推論流量計。視所使用之流量計之類型而定，可基於流量計度數直接量測或計算/估計體積流量。在某些實例中，控制器248可隨著水流量之增加而增加電流大小並隨著水流量之減少而減小電流大小，以便在自第一腔室26排出的水中維持除生物劑濃度恆定(或至少除生物劑濃度在目標範圍內)。

在某些實例中，控制器248經組態以在偵測到流動停止時終止通向電極配置的功率。諸如流量感測器51之流量感測器藉由監測水系統泵或其他手段之操作狀態(例如，導通或斷開狀態)，可偵測流動停止。

第5圖例示具有包括根據本揭露之原理的除生物劑產生裝置20的船上水系統422的船舶420。船舶420展示為承載在水體426上。船上水系統422包括入口428、出口430及水流動路徑432，該水流動路徑432自入口428穿過船舶420延伸至出口430。入口428經組態用於將水自水體426抽吸至水流動路徑432中。入口428位於船舶420之水面線434下方且較佳地位於船舶420之船體底部處。入口428可由諸如海底閥之閥436打開及閉合。出口430經組態用於將已穿過水流動路徑432的水排回至水體426。較佳地，出口430定位在水面線434上方。船上水系統422可包括沿著水流動路徑432定位的複數個組件。水流動路徑432可包括複數個導管438 (例如，軟管、管材、管道等)，在船上水系統422之組件之間延伸且起到沿著各種組件之間的水流動路徑432輸送水之作用。如第5圖所展示，所描繪之組件包括利用穿過水流動路徑運送的水432的水過濾器440、泵442及一或多個系統及/或設備444。除生物劑產生裝置20經調適用於在水穿過除生物劑產生裝置20時在水流動路徑432之水內產生除生物劑。除生物劑經組態用於抑制導管438內及沿著水流動路徑432定位的一或多個組件內的生物結垢。將瞭解的是，因為除生物劑亦可包括消毒性質及清潔性質，除生物劑亦可稱為消毒劑或清潔劑。

將瞭解的是，可受益於除生物劑處理的系統及/或設備444之類型之實例可包括冷卻系統，諸如空氣調節器或冷卻器，其中自水體426抽吸的水可用作冷卻介質以使冷卻系統之冷凍劑冷卻。在其他實例中，來自水流動路徑432的水可用於提供引擎冷卻。第6圖展示呈用於諸如空氣調節器或其他冷卻系統之冷卻單元45之熱交換器形式的設備44之示範性件。在熱交換器內，來自水流動路徑432的水流動跨過盤管50或對應於冷卻系統的冷凍劑流動穿過的其他導管。當冷凍劑流動穿過盤管50時，熱交換器中的水使盤管50內的冷凍劑冷卻。在其他實例中，來自水流動路徑432的水可用於衛生系統或船舶推進系統。

在某些實例中，根據本揭露之原理的除生物劑產生系統可包括控制電路，該控制電路用於以抑制或抵抗第一電極及第二電極上的積垢(例如，基於沉澱的積垢，諸如碳酸鈣、氫氧化鈣、氫氧化鎂及類似物)積聚之方式控制第一電極及第二電極之操作。通常，由於陰極-水界面處的水具有鹼性特徵，電解槽之陰極處容易發生積垢，但由於陽極-水界面處的水具有較低pH (例如，酸性特徵)，陽極處不易發生積垢。藉由交變第一電極及第二電極之極性，第一電極及第二電極可在陽極與陰極之間來回切換。當電極中之給定電極作為陽極操作時，陽極-水界面處的水具有較低pH可有助於溶解電極先前作為陰極操作時可能在電極上形成的積垢。因此，連續切換第一電極及第二電極之極性將電極上的積垢積聚抑制至電解槽之效能或效率受到損害的位凖。在一個實例中，電解槽具有其中第一電極及第二電極沒有被膜分開的未劃分配置。

在某些實例中，除生物劑產生系統包括開關配置，該開關配置在正向除生物劑產生狀態(例如，對應於第一開關組態)與反向除生物劑產生狀態(例如，對應於第二開關組態)之間交變電解槽之操作。在正向除生物劑產生狀態下，第一電極作為陽極操作且第二電極作為陰極操作，使得電流在正向方向上在第一電極與第二電極之間流動穿過電解槽內的海水，從而致使在海水中產生除生物劑。在反向除生物劑產生狀態下，第一電極作為陰極操作且第二電極作為陽極操作，使得電流在反向方向上在第一電極與第二電極之間流動穿過電解槽內的海水，從而致使在海水中產生除生物劑。將瞭解的是，當除生物劑產生系統在正向除生物劑產生狀態及反向除生物劑產生狀態中之各狀態下操作時，離子濃度梯度可隨時間推移在電解槽內形成並增加強度。例如，某些負離子(例如，Cl ^-)之濃度可在陽極附近增加，而某些正離子(例如，Na ⁺)之濃度可在陰極附近增加。

本揭露之各態樣係關於在交變除生物劑產生狀態之前使電解槽在正向除生物劑產生狀態及反向除生物劑產生狀態中之各狀態下操作達相對較短的持續時間D1 (參見第7圖) (例如，小於或等於10分鐘、或小於或等於8分鐘、或小於或等於6分鐘、或小於或等於5分鐘或小於或等於3分鐘)。當除生物劑產生系統在相反的除生物劑產生狀態之間切換時，該系統亦可暫時地在放電狀態下操作(例如，對應於第三開關組態)。在放電狀態下，不向電極提供電功率，且電極藉由短路電氣連接以快速消除在終止通向電極的功率時而可能存在於電極之間的電位。

第7圖係展示跨過第一電極及第二電極施加的電流隨時間推移的圖。該圖表示用於控制跨過第一電極及第二電極施加電流的控制協定。該控制協定可使用操作狀態之重複模式。參考第7圖，該重複模式包括操作達第一持續時間D1的正向除生物劑產生操作狀態(參見920)，之後係操作達第二持續時間D2的離子重分佈操作狀態(參見922a)，之後係操作達第一持續時間D1的反向除生物劑產生操作狀態(參見924)，之後係操作達第二持續時間D2的離子重分佈操作狀態(參見922b)。之後，在產生除生物劑時重複該模式。

參考第8圖，槽功率電路256較佳地包括切換裝置600，該切換裝置600較佳地經組態用於交變(例如，切換、正向及反向等)電解槽46之極性以抑制電極上的積垢積聚，如先前所描述。切換裝置600可經組態成對應於兩種不同極性狀態(例如，極性模式、極性組態等)的兩種不同開關組態。在第一開關組態(參見第9圖)中，切換裝置600將電流源160 (例如，如第8圖所展示之恆定電流源)耦合至第一端子78 (例如，經由引線162)並將零電壓參考264耦合至第二端子90 (例如，經由引線164)。在第一開關組態中，電極74、76在其中第一電極74係陽極而第二電極76係陰極的第一極性狀態下操作。在第一開關組態(參見第10圖)中，切換裝置600將恆定電流源160耦合至第二端子90 (例如，經由引線164)並將零電壓參考264耦合至第一端子78 (例如，經由引線162)，從而與第一開關組態相比反向了極性。在第二開關組態中，電極74、76在其中第一電極74係陰極而第二電極76係陽極的第二極性狀態下操作。藉由在意欲產生除生物劑的時間週期期間在第一極性狀態與第二極性狀態之間來回反向電極74、76之極性，減少了隨時間推移在電極74、76之電極板上的積垢積聚。較佳地，第一電極74及第二電極76在自一個電極極性狀態切換至另一個電極極性狀態之前暫時地電氣連接(參見第11圖)以在電極74、76之間提供電短路。暫時連接可具有持續時間D2，如第7圖所展示。

在某些實例中，控制單元48之處理器248可與切換裝置600之協調操作介接。例如，處理器248可控制切換裝置600在第一組態與第二組態之間切換的頻率。當水流動穿過系統時，需要電解槽46產生除生物劑。通常，在除生物劑產生期間，電解槽46將在第一極性狀態與第二極性狀態之間重複地來回切換。電解槽較佳地在切換至第二極性狀態之前在第一極性狀態下操作達第一持續時間D1且亦在切換回第一極性狀態之前在第二極性狀態下操作達第一持續時間D1。在某些實例中，第一持續時間D1可在3分鐘至5分鐘至範圍內，但亦可使用如先前所指示之其他持續時間。

為了在不同極性狀態之間切換系統電極之前加速電解質中的離子遠離電極的移動(例如，平衡電解質中的離子)，較佳的是，終止通向第一電極及第二電極的電功率(即，在第一電極與第二電極之間不提供電位差)且第一電極74及第二電極76彼此電氣地連接(例如，短路)。在其他實例中，切換裝置600可以第三開關組態(參見第11圖)操作，在第三開關組態中，終止通向第一電極74及第二電極76的來自恆定電流源160的電功率且第一電極74及第二電極76二者彼此電氣地連接並連接至零電壓參考264。電解槽較佳地在切換至後續電極極性狀態之前以第三開關組態操作達第二持續時間D2。

第12圖描繪適合充當切換裝置600的示範性開關配置700。開關配置700描繪為具有H橋設計，該H橋設計包括第一開關702、第二開關704、第三開關706及第四開關708。在一個實例中，開關702、704、706及708係電晶體，諸如金氧半導體場效電晶體(metal oxide semiconductor field-effect transistor，MOSFET)。當第一開關702及第四開關708導通(即，閉路)且第二開關704及第三開關706斷開(即，開路)時，開關配置700處於其中第一電極74電氣連接至功率(例如，恆定電流源160)且第二電極76電氣連接至零電壓參考264的第一開關組態。當第一開關702及第四開關708斷開(即，開路)且第二開關704及第三開關706導通(即，閉路)時，開關配置700處於其中第一電極74電氣連接至零電壓參考264且第二電極76電氣連接至功率(例如，恆定電流源160)的第二開關組態。當第一開關702及第三開關706斷開(即，開路)且第二開關704及第四開關708導通(即，閉路)時，開關配置700處於其中第一電極74及第二電極76二者彼此電氣地連接並連接至零電壓參考264的第三開關組態。

存在作為與水流動路徑432所穿過的設備相對應的常規操作循環之一部分開啟及關閉船舶中的海水泵諸如泵442之情形。一個實例係關於空氣調節器，該等空氣調節器循環導通及斷開以將艙室溫度維持處於由恆溫器設定的值或用於其他理由。當空氣調節器循環斷開時，泵442被去激活，使得流動穿過除生物劑產生裝置20及空氣調節器之熱交換器停止。當流動穿過除生物劑產生裝置20停止時，控制器248終止通向電極74、76的功率。對於此類型之應用，控制器248使電極在切換至相反極性之前以特定極性中之一個極性操作的持續時間D1可大於水流動路徑432所穿過的設備(例如，空氣調節器之熱交換器)之導通週期之持續時間。若當泵442在設備之下一導通週期被重激活且除生物劑產生裝置20亦被激活時，則這會產生一個問題，控制器初始一直以相同極性(例如，第一開關組態)為電極供電，因為除生物劑產生裝置20永遠不會操作足夠長的時間來使供應給電極的電流切換至相反極性(例如，第二開關位置)。在不切換極性之情況下循環複循環地以相同極性重複操作除生物劑產生裝置20可能導致電極過多地積垢。為避免此種情況發生，本揭露之各態樣係關於不同的控制策略，該等控制策略經設計為確保即使系統在持續時間小於極性切換持續時間D1的除生物劑產生週期循環地操作亦能進行充足的極性切換。

第13圖概述一種控制策略900，該控制策略900可實現來確保即使除生物劑產生裝置20之一系列連續操作週期所具有的持續時間小於極性切換持續時間D1亦能在該等操作週期期間進行充足的極性切換。在正常操作條件下，控制器248回應於泵442之去激活而去激活除生物劑產生裝置20 (例如，如水流動穿過除生物劑產生裝置20之停止所指示)。當重激活泵442時，向控制器248發送訊號以啟動除生物劑產生裝置20之新操作週期。藉由感測泵442之激活、藉由感測水流動穿過除生物劑產生裝置的流動或藉由其他手段可促成該訊號。在接收到訊號時，控制器啟動除生物劑產生裝置20之新操作週期(參見步驟902)。當啟動激活除生物劑產生裝置之新操作週期時，控制器248在相反之第一極性與第二極性之間(例如，在第一開關組態與第二開關組態之間)進行選擇以應用於電極配置32 (參見步驟904)。然後，控制器實施所選擇之極性(例如，實現所選擇之極性)，使得電極配置32在操作週期啟動時以所選擇之極性操作(參見步驟906)。每當啟動除生物劑產生裝置20之操作週期時自相反極性(例如，自第一開關組態及第二開關組態)隨機選擇極性(例如，開關組態)確保平均而言系統將在擴展數目的操作週期內在相反極性中之各極性下啟動相等的次數。

第14圖概述另一種控制策略910，該控制策略910可實現來確保即使除生物劑產生裝置20之一系列連續操作週期所具有的持續時間小於極性切換持續時間D1亦能在該等操作週期期間進行充足的極性切換。在正常操作條件下，控制器248將有關除生物劑產生裝置20之操作的歷史資訊保存於記憶體中。歷史資訊可包括關於電極配置32在一或多個先前操作週期期間操作所在的極性的資訊。在正常操作條件下，控制器248回應於泵442之去激活而去激活除生物劑產生裝置20 (例如，如水流動穿過除生物劑產生裝置20之停止所指示)，且將關於前一操作週期的歷史極性資訊保存於記憶體中。隨後，當重激活泵442時，向控制器248發送訊號以啟動除生物劑產生裝置20之新操作週期。藉由感測泵442之激活、藉由感測水流動穿過除生物劑產生裝置的流動或藉由其他手段可促成該訊號。在接收到訊號時，控制器啟動除生物劑產生裝置20之新操作週期(參見步驟912)。當啟動激活除生物劑產生裝置之新操作週期時，控制器248使用保存於記憶體中的歷史資訊來在相反之第一極性與第二極性之間(例如，在第一開關組態與第二開關組態之間)進行選擇以應用於電極配置32 (參見步驟914)。然後，控制器使所選擇之極性生效(例如，實現所選擇之極性)，使得電極配置32在操作週期啟動時以所選擇之極性操作(參見步驟916)。

在一個實例中，歷史極性資訊包括在先前操作週期中之一或多個期間激活除生物劑產生裝置時實施的開關組態。在一個實例中，保存歷史極性資訊及稍後訪問的前一操作週期係緊接在前的操作週期，且在激活期間選擇使用的極性與在緊接在前的操作週期期間激活除生物劑產生裝置時選擇使用的極性相反。

在另一個實例中，歷史極性資訊包括：在終止緊接在前的操作週期時實施的極性，及除生物劑產生系統在緊接在前的操作週期即將終止之前以該極性操作的持續時間T1。在此情況下，在隨後激活除生物劑產生系統以開始新操作週期期間，控制器248可初始地使除生物劑產生裝置以選擇為與在緊接在前的操作週期終止時所在的開關位置相同的極性操作。除生物劑產生裝置可以所選擇之極性操作達與持續時間T1與極性切換持續時間D1之間的差異相等的持續時間T2。一旦除生物劑產生系統已操作達持續時間T2，控制器248可將除生物劑產生裝置之開關配置切換至相反之開關組態以改變提供給電極的電流之極性。之後，系統可恢復如第7圖所展示之其中在切換極性之前各極性運行達持續時間D1的開關模式，直至系統被去激活(例如，對應於流動停止)為止。

在另一個實例中，歷史極性資訊包括：在終止緊接在前的操作週期時實施的極性，及除生物劑產生系統在緊接在前的操作週期即將終止之前以該極性操作的持續時間T1。在此情況下，若T1小於預定最小操作週期T3，則在隨後激活除生物劑產生系統以開始新操作週期期間，控制器248可初始地使除生物劑產生裝置以選擇為與在緊接在前的操作週期終止時所在的開關位置相同的極性操作。替代地，若持續時間T1大於預定最小操作週期T3，則在隨後激活除生物劑產生系統期間，控制器248可初始地使除生物劑產生裝置以選擇為與在緊接在前的操作週期終止時所在的開關位置相反的極性操作。一旦在啟動時已建立並實現該極性，系統就可恢復如第7圖所展示之其中在切換極性之前各極性運行達持續時間D1的開關模式。可維持此模式，直至系統被去激活(例如，由於水流動停止)為止。在重激活以開始新操作週期時，可再次使用以上所概述之極性選擇協定來建立新操作週期開始時使用的極性。

在再另一個實例中，歷史極性資訊可包括除生物劑產生系統以第一開關組態及第二開關組態(例如，第一極性及第二極性)中之各開關組態進行操作可維持的總時間之運行總計。在啟動除生物劑產生裝置之新操作週期以產生除生物劑時，控制器248可參考第一開關組態及第二開關組態中之各開關組態之所記錄歷史運行時間資訊，且可比較各開關組態之運行時間值以標識兩個開關組態中之哪一個開關組態具有較低運行時間值。然後，控制器248可選擇具有較低運行時間值的開關組態作為在啟動新操作週期時實現的開關位置。

在另一個實例中，歷史極性資訊包括關於除生物劑產生系統以第一開關組態及第二開關組態中之各開關組態操作了多長時間的歷史資料，且/或包括關於除生物劑產生系統以第一開關組態及第二開關組態中之各開關組態操作了多長時間的比較資料，且/或包括關於除生物劑產生系統以第一開關組態及第二開關組態中之各開關組態操作了多少次的比較資料。

以上所描述之各種實例僅以說明方式提供且不應解釋為限制本揭露之範疇。熟習此項技術者將容易地認識到，在不脫離本揭露之真實精神及範疇之情況下可相對於本文所例示及描述之實例進行的各種修改及改變。

20:除生物劑產生單元/除生物劑產生裝置 22:單元殼體 24:第一腔室 26:第二腔室 27:電路 28:水入口 29:多層電路板 30:水出口 32:電極配置 34:第一電極 36:第二電極 38:電源引線 40:殼體主體 41:開口端部 42:殼體蓋 43:螺栓 44:基壁 45:冷卻單元 46:第一表面 48:第二表面 50:盤管 51:流量感測器 53:溫度感測器 74:第一電極 76:第二電極 78:第一端子 80:第一電極板 82:第一端子塊 84:第一端子柱 86:主體 88:上接片 90:第二端子 92:第二電極板 93:第二端子柱 94:第二端子塊 96:上接片 98:主體 160:電流源 162,164:引線 248:控制器/處理器 249:記憶體 250:使用者介面 252:顯示器 254:感測電路 256:槽功率電路 258:隔離電路 262:電源 264:零電壓參考 266:船接地 420:船舶 422:船上水系統 426:水體 428:入口 430:出口 432:水流動路徑 434:水面線 436:閥 438:導管 440:水過濾器 442:泵 444:系統及/或設備 600:切換裝置 700:開關配置 702:第一開關 704:第二開關 706:第三開關 708:第四開關 900,910:方法 902,904,906,912,914,916:方法步驟 920:正向除生物劑產生操作狀態 922a:離子重分佈操作狀態 922b:離子重分佈狀態 924:反向除生物劑產生操作狀態

併入本說明書中並構成本說明書之一部分的隨附圖式例示本揭露之各態樣且連同描述一起用來解釋本揭露之原理。圖式之簡單描述如下：

第1圖例示適合實踐本揭露之各態樣的除生物劑產生裝置(例如，除生物劑產生單元)；

第2圖係第1圖之除生物劑產生裝置之示意圖；

第3圖係例示第1圖及第2圖之除生物劑產生裝置之電極配置之示範性組態的透視圖；

第4圖係展示第1圖至第2圖之除生物劑產生裝置之示範性配置的剖面圖；

第5圖例示具有併入第1圖至第2圖之除生物劑產生系統的船上水系統的船舶；

第6圖描繪示範性熱交換器，該示範性熱交換器可由船之水系統冷卻；

第7圖描繪適合用於控制適合實踐本揭露之各態樣的除生物劑產生裝置之極性轉移的示範性極性切換方案；

第8圖描繪適合實踐本揭露之各態樣的示範性除生物劑產生裝置之示意性佈置；

第9圖係第8圖之除生物劑產生裝置之第一開關組態；

第10圖係第8圖之除生物劑產生裝置之第二開關組態；

第11圖係第8圖之除生物劑產生裝置之第三開關組態；

第12圖描繪適合與第8圖之除生物劑產生裝置一起使用的示範性切換裝置；

第13圖概述根據本揭露之原理的用於防止電解除生物劑產生裝置積垢的一示範性控制策略；且

第14圖概述根據本揭露之原理的用於防止電解除生物劑產生裝置積垢的另一示範性控制策略。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

20:除生物劑產生單元/除生物劑產生裝置

22:單元殼體

30:水出口

40:殼體主體

42:殼體蓋

43:螺栓

Claims (25)

1. 一種用於抑制船舶之一水系統內的生物結垢之除生物劑產生系統，該水系統經組態以自承載該船舶的水體抽吸水，該除生物劑產生系統包含： 一電極配置，該電極配置經調適以作為該水系統之水流動穿過的一電解槽之一部分併入； 一控制系統，該控制系統與該電極配置介接，該控制系統包括一電功率電路，該電功率電路用於在該電極配置之一第一電極與一第二電極之間建立電流流動以在該電解槽內的水中產生除生物劑，該控制系統包括一開關配置，該開關配置能夠以一第一開關組態進行操作，在該第一開關組態中，該第一電極係一陽極而該第二電極係一陰極，該開關配置亦能夠以一第二開關組態進行操作，在該第二開關組態中，該第一電極係一陰極而該第二電極係一陽極； 其中在啟動該除生物劑產生系統產生除生物劑的一新操作週期時，該控制系統：a)在該第一開關組態與該第二開關組態之間進行隨機選擇；或b)使用與一或多個先前操作週期有關的資訊來在該第一開關組態與該第二開關組態之間進行選擇；及 其中該控制系統在該新操作週期期間實現所選擇之開關組態。
2. 如請求項1所述之除生物劑產生系統，其中該資訊儲存於記憶體中。
3. 如請求項1所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括該除生物劑產生系統在一緊接在前的操作週期結束時正操作的該第一開關組態及該第二開關組態中之哪一個開關組態之一標識。
4. 如請求項1所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括該除生物劑產生系統在該緊接在前的操作週期結束時以該第一開關組態及該第二開關組態中之特定一個開關組態操作的一持續時間之一標識。
5. 如請求項1所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括關於該除生物劑產生系統以該第一開關組態及該第二開關組態中之各開關組態操作了多長時間的歷史資料。
6. 如請求項1所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括關於該除生物劑產生系統以該第一開關組態及該第二開關組態中之各開關組態操作了多長時間的比較資料。
7. 如請求項1所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括關於該除生物劑產生系統以該第一開關組態及該第二開關組態中之各開關組態操作了多少次的比較資料。
8. 如請求項1所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括對該第一開關組態及該第二開關組態中之各開關組態記錄的歷史運行時間資訊。
9. 如請求項1所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括該除生物劑產生系統先前係以該第一開關組態及該第二開關組態中之哪一個開關組態啟動的一標識，且其中該除生物劑產生系統在啟動該新操作週期時使用與所標識之開關組態相反的一開關組態。
10. 如請求項1-9中任一項所述之除生物劑產生系統，其中該開關配置能夠以一第三開關組態進行操作，在該第三開關組態中，終止通向該第一電極及該第二電極的電功率且該第一電極及該第二電極經由短路彼此電氣地連接。
11. 如請求項10所述之除生物劑產生系統，其中在除生物劑產生期間，該控制系統在操作該第一開關組態及該第二開關組態中之一個開關組態達一預定持續時間之後將該開關配置自該一個開關組態切換至該第一開關組態及該第二開關組態中之另一個開關組態。
12. 如請求項11所述之除生物劑產生系統，其中每當該控制系統在該第一開關組態與該第二開關組態之間切換該開關配置時，該控制系統暫時將該開關配置切換至該第三開關組態。
13. 如請求項11所述之除生物劑產生系統，其中該預定持續時間小於或等於7分鐘。
14. 一種用於抑制船舶之一水系統內的生物結垢之除生物劑產生系統，該水系統經組態以自承載該船舶的水體抽吸水，該除生物劑產生系統包含： 一電極配置，該電極配置經調適以作為該水系統之水流動穿過的一電解槽之一部分併入； 一控制系統，該控制系統與該電極配置介接，該控制系統包括一電功率電路，該電功率電路用於在該電極配置之一第一電極與一第二電極之間建立電流流動以在該電解槽內的水中產生除生物劑，該控制系統包括一開關配置，該開關配置能夠以一第一開關組態進行操作，在該第一開關組態中，該第一電極係一陽極而該第二電極係一陰極，該開關配置亦能夠以一第二開關組態進行操作，在該第二開關組態中，該第一電極係一陰極而該第二電極係一陽極； 其中在啟動該除生物劑產生系統產生除生物劑的一新操作週期時，該控制系統：a)在該第一開關組態與該第二開關組態之間進行隨機選擇；或b)使用與一或多個先前操作週期有關的資訊來在該第一開關組態與該第二開關組態之間進行選擇並決定該除生物劑產生系統在切換至該另一個開關組態之前以所選擇之開關組態操作的一持續時間；及 其中該控制系統在該新操作週期期間實現所選擇之開關組態。
15. 一種用於抑制船舶之一水系統內的生物結垢之除生物劑產生系統，該水系統經組態以自承載該船舶的水體抽吸水，該除生物劑產生系統包含： 一電極配置，該電極配置經調適以作為該水系統之水流動穿過的一電解槽之一部分併入； 一控制系統，該控制系統與該電極配置介接，該控制系統包括一電功率電路，該電功率電路用於在該電極配置之一第一電極與一第二電極之間建立電流流動以在該電解槽內的水中產生除生物劑，該控制系統包括一開關配置，該開關配置能夠以一第一開關組態進行操作，在該第一開關組態中，該第一電極係一陽極而該第二電極係一陰極，該開關配置亦能夠以一第二開關組態進行操作，在該第二開關組態中，該第一電極係一陰極而該第二電極係一陽極； 其中在啟動該除生物劑產生系統產生除生物劑的一新操作週期時，該控制系統：a)隨機實現該第一開關組態及該第二開關組態中之一個開關組態；或b)使用與一或多個先前操作週期有關的資訊來實現該第一開關組態及該第二開關組態中之一個開關組態。
16. 一種用於抑制船舶之一水系統內的生物結垢之除生物劑產生系統，該水系統經組態以自承載該船舶的水體抽吸水，該除生物劑產生系統包含： 一電極配置，該電極配置經調適以作為該水系統之水流動穿過的一電解槽之一部分併入； 一控制系統，該控制系統與該電極配置介接，該控制系統包括一電功率電路，該電功率電路用於在該電極配置之一第一電極與一第二電極之間建立電流流動以在該電解槽內的水中產生除生物劑，該電極配置能夠以一第一極性進行操作，在該第一極性中，該第一電極係一陽極而該第二電極係一陰極，該電極配置亦能夠以一第二極性進行操作，在該第二極性中，該第一電極係一陰極而該第二電極係一陽極； 其中在啟動該除生物劑產生系統產生除生物劑的一新操作週期時，該控制系統：a)基於在該第一極性與該第二極性之間隨機選擇的一極性選擇協定來使該電極配置以該第一極性及該第二極性中之一所選擇極性操作；或b)基於視自該除生物劑產生系統之過去操作導出的歷史極性資訊而定的一極性選擇協定來使該電極配置以該第一極性及該第二極性中之一所選擇極性操作。
17. 如請求項16所述之除生物劑產生系統，其中該資訊儲存於記憶體中。
18. 如請求項16所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括該除生物劑產生系統在一緊接在前的操作週期結束時正操作的該第一極性及該第二極性中之哪一個極性之一標識。
19. 如請求項16所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括該除生物劑產生系統在該緊接在前的操作週期結束時以該第一極性及該第二極性中之特定一個極性操作的一持續時間之一標識。
20. 如請求項16所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括關於該除生物劑產生系統以該第一極性及該第二極性中之各極性操作了多長時間的歷史資料。
21. 如請求項16所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括關於該除生物劑產生系統以該第一極性及該第二極性中之各極性操作了多長時間的比較資料。
22. 如請求項16所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括關於該除生物劑產生系統以該第一極性及該第二極性中之各極性操作了多少次的比較資料。
23. 如請求項16所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括對該第一極性及該第二極性中之各極性記錄的歷史運行時間資訊。
24. 如請求項16所述之除生物劑產生系統，其中該資訊包括該除生物劑產生系統先前係以該第一極性及該第二極性中之哪一個極性啟動的一標識，且其中該除生物劑產生系統在啟動該新操作週期時使用與所標識之極性相反的一極性。
25. 如請求項19所述之除生物劑產生系統，其中若該持續時間等於或超過一預定時間，則以與該特定一個極性相反的該極性啟動該新操作週期，且若該持續時間小於該預定時間，則以該特定一個極性啟動該新操作週期。

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