用于鱼缸水温的智能降温装置、鱼缸及降温方法与流程

1.本发明公开涉及鱼缸用设备的技术领域，尤其涉及一种用于鱼缸水温的智能降温装置、鱼缸及降温方法。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，越来越多的人将养鱼作为工作之余的兴趣爱好之一，同时，随着人们物质生活的丰富，人们对鱼的品种要求也越来越高，越好看越稀有的鱼也逐渐被人们所追求，因此，对于养鱼的技术和养鱼设备的要求也都有着质的飞跃。
3.通常，家里的观赏鱼在最佳温度下，是活力四射，能够达到最佳状态，同时新陈代谢也是最旺盛的，随着饲养时间的增长，鱼产生的代谢物以及释放的热量会使得鱼缸内的水温逐渐上升，使得鱼的生活温度超过的最佳温度，使得鱼无法达到最佳状态。一般家用观赏鱼生活的最佳温度在24～26度，对于冬季而言，温度较好控制，可通过加热棒进行加热，当温度低于阈值时，加热棒自动开启加温，直至达到最佳温度，然而，对于夏季鱼缸的水温就较难控制了，无论是对于我国北方还是南方，夏季的温度通常都会达到30℃以上，有时甚至会达到37
‑
38℃，以致鱼缸的水温同步升高，给观赏鱼带来不适，有时甚至会发生生病的现象。
4.目前，进行鱼缸降温的方式主要有两种，一种是环境降温，在养鱼的房子里装上空调，在温度较高时，开启空调通过降低室内温度，来实现鱼缸温度的降低，存在费电的问题，成本较高；另一种是鱼缸自身降温，即在鱼缸内放置冰块，来实现降温，但该种降温方式会存在鱼缸内水温差异较大，而且降温的幅度不宜控制，也容易导致鱼儿生病。
5.因此，如何研发一种用于鱼缸水温的智能降温装置，以方便夏季鱼缸内的水温控制，成为人们亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明提供了一种用于鱼缸水温的智能降温装置、鱼缸及降温方法，以解决以往的空调降温存在成本高的问题，以及冰块降温存在降温幅度不宜控制，鱼缸内水温差异大，容易导致鱼儿生病的问题。
7.本发明一方面提供了一种用于鱼缸水温的智能降温装置，该智能降温装置包括：壳体、水循环系统、温度传感器以及单片机；
8.所述壳体内部设置有腔体，所述腔体由第一隔板分割为动力室以及冷交换室；
9.所述水循环系统包括：循环泵、进水管路、冷却管路以及出水管路；
10.所述循环泵设置在所述动力室内；
11.所述进水管一端插设在外部鱼缸内，另一端与所述循环泵的进水口连接且连通；
12.所述冷却管路包括：依次连接的进水部、冷却部以及回水部，所述冷却管路的进水部与所述循环泵的出水口连接且连通，所述冷却管路的冷却部位于所述冷交换室内；
13.所述出水管路位于所述鱼缸的上方，且所述出水管路的进水口与所述冷却管路的
回水部连接且连通；
14.所述温度传感器设置在所述鱼缸内，用于进行鱼缸内水温的检测；
15.所述单片机设置在所述动力室内，所述单片机的输入端与所述温度传感器的输出端连接，所述单片机的输出端与所述循环泵的控制端连接。
16.优选，所述用于鱼缸水温的智能降温装置，还包括：控制显示屏；
17.所述控制显示屏设置在所述壳体的顶部，所述控制显示屏的输入端与所述温度传感器的输出端连接，所述控制显示屏的输出端与所述单片机的输入端连接。
18.进一步优选，所述水循环系统中的冷却管路为多个；
19.多个所述冷却管路沿纵向间隔层叠设置，每个所述冷却管路的进水部均与所述循环泵的出水口连接且连通，每个所述冷却管路的回水部均与所述出水管路的进水口连接且连通，在每个所述冷却管路的进水部均设置有控制阀；
20.每个所述控制阀的控制端均分别与所述单片机的输出端连接。
21.进一步优选，所述冷交换室内沿纵向间隔设置有多个第二隔板，所述第二隔板将所述冷交换室的内部划分为多个冷却空间，所述冷却空间与所述冷却管路一一对应，每个所述冷却管路中的冷却部均位于对应的冷却空间内。
22.进一步优选，所述进水管路的进水端设置有过滤网罩。
23.进一步优选，在所述进水管路上设置有压力传感器，在所述出水管路的进水端设置有温度传感器以及流量传感器，且所述压力传感器的输出端、所述温度传感器的输出端以及所述流量传感器的输出端均与所述控制显示屏的输入端连接。
24.本发明另一方面还提供了一种鱼缸，该鱼缸包括：鱼缸本体以及智能降温装置；
25.所述智能降温装置设置在所述鱼缸本体的一侧，且所述智能降温装置为上述任意一种智能降温装置；
26.所述智能降温装置中的温度传感器安装在所述鱼缸本体内，用于检测所述鱼缸本体内水的实时温度，所述智能降温装置中的进水管路插设在所述鱼缸本体的水内，所述智能降温装置中的出水管路位于所述鱼缸本体的上方。
27.此外，本发明还提供了一种鱼缸的智能降温方法，所述降温方法包括如下步骤：
28.在所述智能降温装置的冷交换室中放置冷媒；
29.启动所述温度传感器，获取所述鱼缸的实时水温，由所述单片机获取设定的高温阈值和低温阈值；
30.由所述单片机将所述实时水温分别与所述高温阈值和低温阈值进行比较，当所述实时水温大于等于高温阈值时，所述单片机控制所述循环泵开启，由所述循环泵将鱼缸中的水输送到冷交换室中冷交换降温后，再运回鱼缸内；当所述实时水温等于所述低温阈值时，所述单片机控制所述循环泵关闭。
31.优选，当所述实时水温大于等于高温阈值时，所述单片机控制所述循环泵开启，由所述循环泵将鱼缸中的水输送到冷交换室中冷交换降温后，再运回鱼缸内，具体包括如下步骤：
32.当所述实时水温大于等于高温阈值时，判断所述实时水温的所在温度区间，所述温度区间包括：低温区间、中温区间以及高温区间；
33.依据所述实时水温所在的温度区间，控制所述循环泵开启的同时，控制开启控制
阀的个数，通过对应的冷却管路与所述循环泵配合将鱼缸中的水输送到冷交换室中冷交换降温后，再运回鱼缸内。
34.进一步优选，所述冷媒为冰冻矿泉水或冰袋。
35.本发明提供的用于鱼缸水温的智能降温装置，主要由壳体、水循环系统、温度传感器和单片机构成，其中，壳体的内部通过第一隔板的设置，将壳体内部划分为动力室和冷交换室，使用时，在冷交换室中放置冷媒，用于冷交换，其中，水循环系统中的循环泵和单片机均设置在动力室中，而循环系统中的冷却管路设置在冷交换室中，循环系统中的进水管路和出水管路用于将该智能降温装置与鱼缸进行管路连通，温度传感器设置在鱼缸中，进行水温的实时检测，单片机依据检测的实时水温，控制水循环系统中的循环泵开启/关闭，当鱼缸的水温超过阈值后，通过水循环系统将鱼缸水输送到智能降温装置的冷交换室中进行降温后送回的动态循环，最终实现将鱼缸水保持在适宜的温度范围内。
36.本发明提供的用于鱼缸水温的智能降温装置，具有结构简单，设计合理，使用方便等优点。
37.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
38.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本发明公开实施例提供的一种用于鱼缸水温的智能降温装置的结构示意图；
41.图2为本发明公开实施例提供的一种用于鱼缸水温的智能降温装置中动力室的示意图；
42.图3为本发明公开实施例提供的一种用于鱼缸水温的智能降温装置中冷交换室侧壁剖开示意图；
43.图4为本发明公开实施例提供的一种用于鱼缸水温的智能降温装置中冷交换室中控制阀的安装示意图；
44.图5为本发明公开实施例提供的一种用于鱼缸水温的智能降温装置中设置多个冷却管路时对应的水流方式示意图；
45.图6为本发明公开实施例提供的一种用于鱼缸水温的智能降温装置的控制原理图；
46.图7为本发明公开实施例提供的一种鱼缸的结构示意图；
47.图8为本发明公开实施例提供的一种用于鱼缸水温的智能降温装置的具体使用流程图。
具体实施方式
48.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
49.为了解决以往的空调降温存在成本高的问题，以及冰块降温存在降温幅度不宜控制，鱼缸内水温差异大，容易导致鱼儿生病的问题，本实施方案提供了一种用于鱼缸水温的智能降温装置，该智能降温装置由壳体1、水循环系统2、温度传感器3以及单片机4构成。
50.参见图1，壳体1内部设置有腔体，该腔体由第一隔板分割为动力室11以及冷交换室12，其中，动力室11位于上方，冷交换室12位于下方。
51.参见图2，水循环系统2由循环泵21、进水管路22、冷却管路23以及出水管路24构成，其中，循环泵21设置在所述动力室11内，进水管22一端插设在外部鱼缸内，另一端与循环泵21的进水口连接且连通，冷却管路23由依次连通的进水部、冷却部以及回水部构成，其中，冷却管路23的进水部与循环泵21的出水口连接且连通，冷却管路23的冷却部位于所述冷交换室12内，出水管路24位于鱼缸的上方，且出水管路24的进水口与所述冷却管路23的回水部连接且连通。
52.温度传感器3设置在鱼缸内，用于进行鱼缸内水温的检测，单片机4设置在动力室11内，单片机4的输入端与温度传感器3的输出端连接，单片机4的输出端与循环泵21的控制端连接。
53.本实施方案提供的用于鱼缸水温的智能降温装置，首次提出采用外部冷交换的方式来降低鱼缸内的水温，该智能降温装置使用时，首先将其放置在鱼缸的一侧，并按照要求将进水管路插设在鱼缸内，通常进水管路的进水口要位于鱼缸的底部，同时温度传感器也要放置下鱼缸的水内，最后在冷交换室内放置用于冷交换的冷媒，通常可以为冰冻矿泉水或者冰袋，完成前期准备工作，而后启动设备，有温度传感器进行鱼缸内水温的实时检测，并将检测的温度值发送到单片机中，单片机与预先设定的高温阈值进行比较，当检测的温度值高于高温阈值时，则控制循环泵开启，鱼缸中的水通过进水管经由循环泵进入冷却管路，在冷却管路中与冷交换室中放置的冷媒进行热交换，完成降温后再由出水管路输送到鱼缸中，完成一次动态循环，以此往复，直至单片机接收的检测温度值等于低温阈值，则控制循环泵停止工作，完成一次降温工作。
54.通过上述智能降温装置的设置，每当鱼缸内的温度值升高后，智能降温装置就会自动启动，进行降温，进而将鱼缸内水的温度始终维持在适宜的温度范围内，在该动态循环的过程中，可确保鱼缸水的温度均匀性，同时该降温方式降温幅度可控，可有效避免鱼儿生病，同时成本较低。
55.其中，为了进一步提高该智能降温装置对于鱼缸水的降温均匀性，水循环系统中的出水管优选是横置在鱼缸的上方，且沿着鱼缸的长度方向，在出水管上均匀间隔设置有出水口，该出水口在出水的同时还可以增加鱼缸水的含氧量。
56.关于冷却交换方式对鱼缸水进行实时制冷的可行性理论验证，具体如下：
57.上述实施方案中由鱼缸水与冷交换室里面的冷媒，进行热交换，为鱼缸水提供制冷能量。由于制冷能量守恒，假设冷能量交换过程中没有能量损失。在此理想状态下，设鱼
缸水常温为30℃，目标冷却温度为25℃，设冰块温度为
‑
10℃，目标冷交换温度亦为25℃，则可以设为：
[0058][0059][0060]
因为，假设冷能量交换过程中没有能量损失，所以w
s
＝w
i
，因此有：
[0061][0062]
所以，约掉相同参数，得到：
[0063]
m
w
·
c
w
·
δt1＝m
i
·
c
i
·
δt2 m
w
·
c
w
·
δt3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0064]
假设鱼缸水的比热与水的比热相同，且因为水的比热是冰的比热的2倍，所以，c
w
＝c
s
＝2c
i
；同时，冰的质量与水的质量相等，也即mi
冰
＝m
w
；又因为目标冷却温度为25℃，所以，
△
t1＝30
‑
25＝5℃，
△
t2＝0
‑
(
‑
10)＝10℃，
△
t3＝25
‑
0＝25℃。因此，可推出公式(5)：
[0065]
m
s
×
1(j/kg
·
℃)
×
5℃＝m
i
·
[1(j/kg
·
℃)
×
10℃ 2(j/kg
·
℃)
×
25℃]
ꢀꢀ
(5)
[0066]
本方案中设计的智能降温装置的尺寸为(可根据需要进行调整)：
[0067]
动力室尺寸(长
×
宽
×
高；mm)：1000
×
500
×
300；
[0068]
冷却室尺寸(长
×
宽
×
高；mm)：1000
×
500
×
800；
[0069]
箱体空载重量(kg)：<8kg；
[0070]
箱体满载重量(kg)：<28kg；
[0071]
鱼缸水温灵便式高温抑制智能装备尺寸(长
×
宽
×
高；mm)：1000
×
500
×
1100；
[0072]
鱼缸总体尺寸(长
×
宽
×
高；mm)：800
×
400
×
400；
[0073]
经过装置所设计的尺寸容积计算，可以算得鱼缸水与冰块冷交换室体积下，可以加注冰块总共大约为＝15kg,则通过式(5)可求得m
s
＝m
s(理论)
＝195kg。
[0074]
根据装备所设计的尺寸容积计算，可以算得鱼缸内实际加注的鱼缸水质量m
s(实际)
＝128kg。可见：
[0075]
m
s(理论)
≥m
s(实际)
[0076]
其中，w
s
＝w
鱼缸水
、c
s
＝c
鱼缸水
、m
s
＝m
鱼缸水
、w
i
＝w
冰
、c
i
＝c
冰
、m
i
＝m
冰
、w
w
＝w
水
、c
w
＝c
水
、m
w
＝m
水
。
[0077]
综上所述，所设计的鱼缸水与冷交换室体积下加注的冰块，在不发生额外能量损失下，远远可以满足制冷需求，因此，从制冷能量交换的理论上可见，上述实施方案中的装置可以实现鱼缸水的降温制冷目的。
[0078]
为了方便实时了解鱼缸内的水温情况以及方便进行目标温度的设置，作为技术方案的改进，参见图1，在该智能降温装置中还设置有控制显示屏5，该控制显示屏5设置在壳体1的顶部，控制显示屏5的输入端与温度传感器3的输出端连接，控制显示屏5的输出端与单片机4的输入端连接。
[0079]
通过该控制显示屏的设置，可以通过该控制显示屏进行各种阈值的设置，并发送到单片机中进行存储，单片机依据设定的阈值进行循环泵的工作控制，同时使用者还可以
通过该控制显示屏的温度显示，直观了解到鱼缸内的水温情况。
[0080]
作为技术方案的改进，参见图3，将水循环系统2中的冷却管路23设计为多个，且多个冷却管路23沿纵向间隔层叠设置，每个冷却管路23的进水部均与循环泵21的出水口连接且连通，每个冷却管路23的回水部均与出水管路24的进水口连接且连通，参见图4，在每个冷却管路23的进水部均设置有控制阀231，每个控制阀231的控制端均分别与单片机4的输出端连接。
[0081]
上述多个冷却管路23为并联关系，主要目的为两个，一个是为了实现快速降温，通过该多个冷却管路的设计，单片机可以根据温度传感器检测的温度值所在的温度区间内，控制对应个数的控制阀开启，让多个冷却管路同时工作，进而加快降温速度，例如，假设冷却管路的个数为3个，当检测的温度为28
‑
29℃时，单片机控制3个控制阀均开启，则3个冷却管路均进行冷交换工作，当检测温度为27
‑
28℃时，单片机控制2个控制阀开启，则2个冷却管路进行冷交换工作，当检测温度为26
‑
27℃时，单片机控制1个控制阀开启，由1个冷却管路进行冷交换工作；另一个目的是降低故障率，因为在长期的水循环过程中，会出现管路堵塞，一旦某一管路发送堵塞，单片机可以控制其他的阀门开启，进行工作，使得降温工作能够持续进行。
[0082]
上述设置多个冷却管路时，对应智能降温装置对应的水流方式，参见图5。
[0083]
通过上述的设计之后，该智能降温装置的具体使用流程，可参见图8。
[0084]
参见图3，冷交换室12内沿纵向间隔设置有多个第二隔板121，第二隔板121将冷交换室12的内部划分为多个冷却空间，冷却空间与冷却管路23一一对应，每个冷却管路23中的冷却部均位于对应的冷却空间内，通过该设置，不仅可以方便冷媒的放置，而且还能提高冷媒与冷却管路进行冷交换的效果。
[0085]
为了降低进水管路22的堵塞率，避免鱼的排泄物进入，作为技术方案的改进在进水管路22进水端设置有过滤网罩。
[0086]
为对该智能降温装置的工作状态进行时时了解，作为技术方案的改进，在进水管路22上设置有压力传感器，在出水管路24的进水端设置有温度传感器以及流量传感器，且压力传感器的输出端、温度传感器的输出端以及流量传感器的输出端均与控制显示屏5的输入端连接，将检测的竖直通过控制显示屏进行显示。此时对应的控制关系参见图6。
[0087]
参见图7为一种鱼缸，该鱼缸包括：鱼缸本体a以及智能降温装置b，其中，智能降温装置b设置在鱼缸本体a的一侧，且智能降温装置b为上述实施方案中任意一种智能降温装置，智能降温装置b中的温度传感器3安装在鱼缸本体a内，用于检测鱼缸本体a内水的实时温度，智能降温装置b中的进水管路22插设在鱼缸本体a的水内，智能降温装置b中的出水管路24位于鱼缸本体a的上方。
[0088]
上述鱼缸的智能降温方法，具体为：
[0089]
在智能降温装置b的冷交换室12中放置冷媒；
[0090]
启动温度传感器3，获取鱼缸的实时水温，由单片机4获取设定的高温阈值和低温阈值；
[0091]
由单片机4将所述实时水温分别与高温阈值和低温阈值进行比较，当实时水温大于等于高温阈值时，单片机4控制所述循环泵21开启，由循环泵21将鱼缸中的水输送到冷交换室12中冷交换降温后，再运回鱼缸内；当实时水温等于所述低温阈值时，单片机4控制所
述循环泵21关闭。
[0092]
优选，当实时水温大于等于高温阈值时，单片机4控制循环泵21开启，由循环泵21将鱼缸中的水输送到冷交换室12中冷交换降温后，再运回鱼缸内，具体包括如下步骤：
[0093]
当实时水温大于等于高温阈值时，判断实时水温的所在温度区间，温度区间包括：低温区间、中温区间以及高温区间，其中，温度区间的数值可以根据实际需要进行设定；
[0094]
依据实时水温所在的温度区间，控制循环泵21开启的同时，控制开启控制阀231的个数，通过对应的冷却管路23与循环泵21配合将鱼缸中的水输送到冷交换室12中冷交换降温后，再运回鱼缸内。
[0095]
其中，冷媒可以选用家里常见的冰冻矿泉水或冰袋。
[0096]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0097]
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。