CN106857381A - 一种水族箱恒温控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水族箱恒温控制系统，包括水族箱箱体本体，箱体本体为密封的箱体本体，箱体本体设置有一外壳体，外壳体与箱体本体形成一圈隔层；箱体本体内设置有LED光源板、隔热层、导热装置、以相变导热纳米材料为媒介的加热层和温控装置；LED光源板安装在箱体本体内壁上部，且通过隔热层包覆形成密闭空间，加热层固定在箱体本体的外壁底部，该加热层通过管道连接温控装置；LED光源板通过导热装置与加热层连接。本发明利用LED自发热循环利用的恒温控制系统，运用相变导热材料进行温控。LED产生的热能通过隔热密闭空间汇集，再通过铜管导至水族箱底部加热层，加热层内以相变导热材料作为媒介，达到温和加热的效果。

Description

一种水族箱恒温控制系统

技术领域

本发明涉及恒温控制系统技术领域，尤其涉及一种水族箱恒温控制系统。

背景技术

水族箱用来饲养热带鱼或者金鱼的玻璃器具，起到观赏的作用。水族箱又称为生态鱼缸或水族槽，是为观赏用、专门饲养水生动植物的容器，是一个动物饲养区，通常至少有一面为透明的玻璃及高强度的塑料。水族箱内人工饲养著生活于水中的植物及动物，通常为鱼类，但亦可是无脊椎动物、两栖动物、海洋哺乳动物或爬行动物。水族饲养亦是世界各地盛行的嗜好之一，全球约有6千万名热爱者。水族箱的种类有很多变化，有简单的只饲养一条鱼的小鱼缸，到复杂得需要配备精密支援系统的生态模拟水族箱。现传统水族箱恒温控制系统是通过安装发热管进行加热，这种剧烈的发热方式不仅损耗电力，而且不安全，发热管若故障会出现过度发热的情况，导致水温失衡。

例如，中国专利CN104604786A公开了一种水族箱温控系统，其特征在于，包括：制冷剂管道；换热装置，其内设有换热管，设在所述制冷剂管道上，该换热管与水族箱的水管连接；控制阀，其与所述换热装置的一端连接；真空泵，其设于所述制冷剂管道上，一端与所述控制阀连接，另一端与所述控制阀连接形成一个回路，在所述回路上设有出气孔；换热器，其一端与控制阀连接；风扇，其设于所述换热器的附近；以及流量控制阀，其一端与所述换热器连接，另一端与所述换热装置连接，形成一个回路，在所述回路上设有接入气孔。该技术方案中换热装置通过换热管进行加热，单纯的换热管换热效率不理想，而且对于温度的适时调节也不能起到很好的作用，例如，根据温度需要调节的度数来调节换热多或换热少的目的。现有技术中还不能兼具。再例如CN104430141A公开了一种水族箱恒温加热套管，包括管体(2)、绝缘保温外套(6)、电热丝(1)、电热丝温度控制板(4)，该管体(2)表面缠有电热丝(1)，通过绝缘保温外套(6)所包裹并构成一整体，其绝缘保温外套(6)上部装有温度控制板(4)，其特征在于：所述管体(2)右端接有一接头(3)并与吸水泵连接，所述温度控制板(4)的面板上左边设有阀值温控电路(7)，右上端设有开关指示灯(8)，右下端设有温度状态指示灯(9)，温度控制板(4)的左边有温度传感器(5)与其相接，所述的水族箱恒温加热套管，水箱里的水在流经管体(2)时，管体(2)表面的电热丝(1)就能加热水体，而且通过温度传感器(5)的感温，当水体里的温度达到阀值温控电路(7)的上限温度时阀值温控电路(7)便能断开电路。采用电热丝加热，这种剧烈的发热方式不仅损耗电力，而且不安全，发热管若故障会出现过度发热的情况，导致水温失衡。

众所周知，LED可以作为水族箱照明，通过合理的配光，不仅带来良好的观赏体验，而且能促进水草之类植物的光合作用，对改善水质起到积极效果，LED工作消耗功率约30％左右是产生光能，而其余都是转为热能消耗掉，这部分热能可以再次回收利用，本发明就是基于这种创造性思路进行研究。

发明内容

为克服现有技术中存在的剧烈的发热方式不仅损耗电力，而且不安全，发热管若故障会出现过度发热的情况，导致水温失衡的问题，本发明提供了一种水族箱恒温控制系统。

本发明采用的技术方案为：一种水族箱恒温控制系统，包括水族箱箱体本体，其创新点在于:所述箱体本体为密封的箱体本体，所述箱体本体设置有一外壳体，所述外壳体与箱体本体形成一圈隔层；所述箱体本体内设置有LED光源板、隔热层、导热装置、以相变导热纳米材料为媒介的加热层和温控装置；所述LED光源板安装在箱体本体内壁上部，且通过隔热层包覆形成密闭空间，所述加热层固定在箱体本体的外壁底部，该加热层通过管道连接温控装置；所述LED光源板通过导热装置与加热层连接。

在一些实施方式中，所述加热层的固定位置与LED光源板安装位置上、下对应。

在一些实施方式中，所述导热装置由若干根导热铜管组成，若干根所述导热铜管形成一整体，若干根所述导热铜管周围由隔热层包覆，所述导热铜管一端连接LED光源板，导热铜管另一端连接加热层。

在一些实施方式中，所述导热装置包括导热铜管和导热调节装置；所述导热调节装置为立方体状结构，且活动安装在导热铜管上；所述导热调节装置包括聚热部件和散热部件，所述聚热部件安装在导热调节装置一侧边，所述散热部件安装在导热调节装置另一侧边，且与聚热部件位置相垂直但两者不接触。

在一些实施方式中，所述散热部件包括散热柱、支承座、散热底座和散热片，所述支承座固定在导热调节装置顶部，散热底座上固定若干个所述散热柱，若干个所述散热柱表面固定一散热底座，所述散热底座上安装有一组散热片，一组所述散热片与散热底座一体成型或焊接。

在一些实施方式中，所述散热片整体呈波浪状结构，形成若干个波峰和波谷，所述波峰和波谷之间的距离为h值，h≥5mm，所述波峰和波谷处的垂直方向上还设置有通风孔。

在一些实施方式中，所述聚热部件包括复合式聚热体和连接轴，所述连接轴固定在复合式聚热体前端，与复合式聚热体内部连通，且一体成型；所述复合式聚热体包括三层聚热体结构，三层聚热体层层套嵌，所述每层聚热体呈中空的圆筒状结构，从内至外，圆筒直径依次减少3-5mm，由内至外，圆筒高度依次递减2-3mm。

在一些实施方式中，所述相变导热纳米材料粒径8-15nm；该相变导热纳米材料包括石蜡、作为载体的二氧化硅和导热填料，所述导热填料在相变导热纳米材料中的质量百分含量为13％～15％；所述二氧化硅载体占相变导热纳米材料的质量百分含量为20％；所述石蜡占相变导热纳米材料的质量百分含量为6％～8％；余量为偶联剂。

在一些实施方式中，所述石蜡为多种熔点的石蜡混合物，具体的，包括32°熔点的石蜡、37°熔点的石蜡和42°熔点的石蜡；所述32°熔点的石蜡、37°熔点的石蜡和42°熔点的石蜡混合比例为2-3:3-5:3-4。

在一些实施方式中，所述二氧化硅载体为纳米级二氧化硅粒子。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的水族箱恒温控制系统，主要应用于水族箱中，利用LED自发热循环利用的恒温控制系统，运用相变导热材料进行温控。LED产生的热能通过隔热密闭空间汇集，再通过铜管导至水族箱底部加热层，加热层内以相变导热材料作为媒介，达到温和加热的效果，能够有效避免剧烈的发热方式，避免损耗电力，安全，避免了因发热管若故障会出现过度发热的情况，导致水温失衡的情况。

附图说明

图1是本发明水族箱恒温控制系统整体结构示意图；

图2是图1中的A处放大图；

图3是本发明水族箱恒温控制系统中另一实施方式中导热装置结构示意图；

图4是导热装置结构中部件一种位置设置示意图；

图5是导热装置结构中部件另一种位置设置示意图；

图6是散热部件结构示意图；

图7是散热片另一种结构示意图；

图8是聚热部件结构示意图；

图9是复合聚热体结构示意图；

图10是加热层中相变导热纳米材料颗粒分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露了一种水族箱恒温控制系统，如图1所示：包括水族箱箱体本体10，所述箱体本体10为密封的箱体本体，所述箱体本体10设置有一外壳体20，所述外壳体20与箱体本体10形成一圈隔层；隔层的设置，有利于水族箱内温度的保持良好且稳定。如图1所示：箱体本体10内设置有LED光源板1、隔热层2、导热装置、以相变导热纳米材料41为媒介的加热层4和温控装置5；所述LED光源板1安装在箱体本体10内壁上部，且通过隔热层2包覆形成密闭空间，所述加热层4固定在箱体本体10的外壁底部，该加热层4通过管道6连接温控装置5；所述LED光源板1通过导热装置与加热层4连接。在本发明的此实施方式中，箱体本体10内的LED光源板1通过隔热层2包覆形成密闭空间，由于LED工作消耗功率约30％左右是产生光能，而其余都是转为热能，因此，通过密闭空间将转化为热能的那部分进行收集起来，另外，采用隔热层2的另外一方面考虑是不能影响LED光源板1本身的光照功能，因此在本实施方式中，隔热层2中使用的隔热材料是一种泛称，可以有多种形式，优选的，隔热层2可以采用保温性比较好的PC材料制成，经过试验证明，对LED光源板1本身的光照功能不会产生影响。LED光源板1产生的热能通过隔热层2收集后，通过导热装置3进行传递，作为进一步优选的，热能通过导热装置传输的过程中，都包裹在隔热层2中进行，导热装置3将热量传递给以相变导热纳米材料为媒介的加热层4，通过加热层4中的相变导热纳米材料进行温和加热，由于加热层4固定在箱体本体10的外壁底部，因此，可以从底部对箱体本体10进行温和的加热，变温速度慢，省电而且加热程度温和不剧烈。其中，温控装置5的设置，主要是起到控制检查外界温度的作用，温控装置5本身包括热电偶探头和温控系统(图中未示出)，热电偶探头检测箱内或箱外的温度，温控系统做出反应，可以通过控制管道6内相变材料适量的抽走或送入到加热层中，从而来调节加热层4加热的强度和速率，以便适应各种实际需求的温度。

作为本发明的一种实施方式，如图1所示：所述加热层4的固定位置与LED光源板1安装位置上、下对应。即加热层4的安装位置与LED光源板1安装位置上、下在一直线上，可以同时选择安装在最中央的位置，这样设计，LED光源板1产生的照明作用能够均匀辐射到整个水族箱箱体10，同时，加热层4的加热热量能够从底部均匀辐射到整个水族箱箱体10，提供较好的照明以及热量。作为本发明的另一个实施方式中，所述加热层4的固定位置与LED光源板安装位置上、下位置进行错开，例如，LED光源板1安装在左前上方，加热层4安装在右后下方，分别位于左、右端点1/5处，这样设计的目的是，从两侧边缘处分别进行辐射照明和热量，交错分布，可以至少先满足生物对照明或者热量的一种需求，保障水族箱箱体10内生物正常生命活动。

进一步优选的，在本发明的此实施方式中，如图1所示：上述导热装置由若干根导热铜管3组成，所述导热铜管3一端连接到LED光源板1上，导热铜管3另一端连接到加热层4。上述导热铜管3的根数至少为两根导热铜管，实现热量传递的作用。上述若干根导热铜管3形成一整体，若干根所述导热铜管3周围由与包裹LED光源板1相同的隔热层2包覆，形成一密闭的整体，这种结构设计，能够将LED光源板1产生的70％左右的热能通过隔热层2中的隔热材料封闭在一个完整密闭的空间内，通过导热铜管3导热将热量传递给加热层4。

但是进一步考虑到，由于单独的导热铜管3的设置会影响到热量的有效传递，铜管传递本身会导致热量散失的缺陷，作为进一步优选的，在本发明的此实施方式中，如图2所示：还可以设置导热装置包括导热铜管3和导热调节装置30；所述导热调节装置30为立方体状结构，且活动安装在导热铜管3上，即导热铜管3贯穿入所述导热调节装置30中，导热铜管3经过导热调节装置30进行热量传递的调节，避免热量散失严重，影响加热层的加热作用的实现。

具体的，如图3所示：本发明的此实施方式中，导热调节装置30包括聚热部件31和散热部件32，聚热部件31的主要作用是进行热量的聚集或者加强，为了避免热量散失过多或者LED光源板1产生的热能不能满足加热层加热水族箱箱体10本身的温度需求时(例如，刚刚打开LED光源板1的时候，热量产生不多，水族箱箱体10处于水温0℃时，需要尽快加热至平衡温度)，需要通过聚热部件31将LED光源板1产生的70％的热量进行聚集或加强，然后通过导热铜管3进行热量传递，进而将热量传递给加热层4，通过适当的相变材料媒介，保证有充足的热量进行较快效率的温和加热；散热部件32的主要作用是进行热量的消散和削弱。本实施例中，为了避免后期热量过多或LED光源板1产生的热能大于加热层加热水族箱箱体10本身的温度需求时(例如，打开LED光源板1到一定程度的时候，热量产生积攒过多，水族箱箱体10处于水温高于水体生物生命活动的温度时，需要尽快散热至平衡温度)，需要通过散热部件32将LED光源板1产生的70％的热量进行消散或削弱，然后通过导热铜管3进行热量传递，进而将热量传递给加热层4，通过适当的相变材料媒介，保证有适当的热量进行温和加热。上述实施方式中，实现了除了相变材料的抽出或送入来改变加热频率实现温控之外，通过上述导热调节装置的设置，也同样可以实现温控。还可以两种调控方式配合，更好、更智能的实现温控。

进一步优选的，如图3、4所示：所述聚热部件31安装在导热调节装置30一侧边，所述散热部件32安装在导热调节装置30另一侧边，且与聚热部件位置相垂直但两者不接触。上述导热调节装置30有旋转功能，当需要进行散热时，将散热部件32调整至导热铜管3连接处(如图3所示)，将导热铜管3从散热部件32中穿过进行散热处理；当需要进行聚热时，将聚热部件31调整至导热铜管3连接处(如图4所示)，将导热铜管3从聚热部件31中穿过进行聚热处理。此种结构的设置，保证散热部件32和聚热部件31都能完整的进行工作而互不干扰。

在本发明的实施方式中，如图5所示：所述散热部件32包括散热柱322、支承座321、散热底座323和散热片324，所述支承座321固定在导热调节装置30顶部，散热底座323上固定若干个所述散热柱322(如图所示，可以设置有3个散热柱322)，3个所述散热柱322表面共同固定一散热底座323，所述散热底座323上安装有一组散热片324，一组所述散热片324与散热底座323一体成型或焊接。上述结构设置中，一组散热片324包括若干个散热片，散热片324与散热底座323呈垂直状态固定，散热片324与导热铜管3呈垂直状态交汇，所述散热片324、散热底座323和导热铜管3呈三维空间相互垂直分布，导热铜管3从散热片324中间通过，能够有效降低热量传递。作为进一步优选的，为了进一步增加散热效果，如图6所示：本实施方式散热片324整体呈波浪状结构，形成若干个波峰和波谷，导热铜管3可以从散热片的波峰或波谷处通过，所述波峰和波谷之间的距离为h值，h≥5mm，所述波峰和波谷处的垂直方向上设置有通风孔325。波峰与波谷的设置能够增加热量传递时的波动性，以及延长热量的散热路径，有利于增加散热力度，另外，波峰和波谷之间的距离为h值，h≥5mm的设置，能够有效防止导热铜管3分布过于密集，彼此散热效果更佳。

在本发明的实施方式中，如图7所示：所述聚热部件31包括复合式聚热体311和连接轴312，所述连接轴312固定在复合式聚热体311前端，与复合式聚热体311内部连通，且一体成型；在本实施例中，连接轴312的作用是连接复合式聚热体311与导热铜管3，导热铜管3经过连接轴进行聚集，然后伸入复合式聚热体311内。例如，如图7所示示意性的示出了连接轴312的设置可以将分散的导热铜管3进行聚集，经过聚热后的导热铜管3可以再进行分散式分布，在此不做限定。如图8所示：所述复合式聚热体311包括三层聚热体结构，依次为外层聚热体3110、中间聚热体3111和内层聚热体3112；三层聚热体层层套嵌，所述每层聚热体呈中空的圆筒状结构，从内至外，圆筒直径依次减少3-5mm，由内至外，圆筒高度依次递减2-3mm。例如，最外圈的圆筒直径为10mm、高度为10mm，那么第二圈的圆筒直径可以为7mm，高度为8mm；第三圈的圆筒直径可以为4mm，高度可以为6mm。当然，还可以进行其他的取值安排，并不限定于此。

作为进一步优选的，本实施方式在上述内容中，如图9所示：提到的相变导热纳米材料41为颗粒状物质，粒径8-15nm；优选的，粒径大小为10nm、12nm、13nm和14nm等进行选择。该相变导热纳米材料的组成成分包括石蜡、作为载体的二氧化硅和导热填料，所述导热填料在相变导热纳米材料中的质量百分含量为13％～15％；所述二氧化硅载体占相变导热纳米材料的质量百分含量为20％；所述石蜡占相变导热纳米材料的质量百分含量为6％～8％；余量为偶联剂(偶联剂可以选择为水溶性高分子硅烷，也可以是水溶性高分子硅烷和硅树脂的混合物，所述硅树脂的浓度为2584cps)。进一步的，水溶性高分子硅烷和硅树脂的混合物构成的偶联剂中，水溶性高分子硅烷和硅树脂的混合比例为6:4。作为进一步优选的，导热填料在相变导热纳米材料中的质量百分含量为14％；所述二氧化硅载体占相变导热纳米材料的质量百分含量为20％；所述石蜡占相变导热纳米材料的质量百分含量为8％；余量58％为偶联剂。在本发明的此实施方式中，此相变导热纳米材料配比，得到的相变导热纳米材料储热密度大、过程容易控制、储热放热过程近似等温、可控温度范围广，腐蚀性小、无毒性、稳定性高，应用在恒温控制领域(例如水族箱恒温水浴控制领域)效果甚佳。

在本发明的此实施方式中，所述石蜡为多种熔点的石蜡混合物，具体的，包括32°熔点的石蜡、37°熔点的石蜡和42°熔点的石蜡，所述32°熔点的石蜡、37°熔点的石蜡和42°熔点的石蜡混合比例为2-3:3-5:3-4。上述实施例中，应用多种熔点的石蜡进行混合，保证了石蜡具有低熔点特性，石蜡的熔点在39-41°之间，实现良好的界面导热性能，可以适用一些导热要求比较高的场合。此外，上述提到的二氧化硅载体为纳米级二氧化硅粒子。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水族箱恒温控制系统，包括水族箱箱体本体(10)，其特征在于:所述箱体本体(10)为密封的箱体本体，所述箱体本体(10)设置有一外壳体(20)，所述外壳体(20)与箱体本体(10)形成一圈隔层；所述箱体本体(10)内设置有LED光源板(1)、隔热层(2)、导热装置、以相变导热纳米材料(41)为媒介的加热层(4)和温控装置(5)；所述LED光源板(1)安装在箱体本体(10)内壁上部，且通过隔热层(2)包覆形成密闭空间，所述加热层(4)固定在箱体本体(10)的外壁底部，该加热层(4)通过管道(6)连接温控装置(5)；所述LED光源板(1)通过导热装置与加热层(4)连接。

2.根据权利要求1所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述加热层(4)的固定位置与LED光源板(1)安装位置上、下对应。

3.根据权利要求1所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述导热装置由若干根导热铜管(3)组成，若干根所述导热铜管(3)形成一整体，若干根所述导热铜管(3)周围由隔热层(2)包覆，所述导热铜管(3)一端连接LED光源板(1)，导热铜管(3)另一端连接加热层(4)。

4.根据权利要求1所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述导热装置包括导热铜管(3)和导热调节装置(30)；所述导热调节装置(30)为立方体状结构，且活动安装在导热铜管(3)上；所述导热调节装置(30)包括聚热部件(31)和散热部件(32)，所述聚热部件(31)安装在导热调节装置(30)一侧边，所述散热部件(31)安装在导热调节装置(30)另一侧边，且与聚热部件(31)位置相垂直但两者不接触。

5.根据权利要求4所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述散热部件(32)包括散热柱(322)、支承座(321)、散热底座(323)和散热片(324)，所述支承座(321)固定在导热调节装置(30)顶部，散热底座(323)上固定若干个所述散热柱(322)，若干个所述散热柱(322)表面固定一散热底座(323)，所述散热底座(323)上安装有一组散热片(324)，一组所述散热片(324)与散热底座(323)一体成型或焊接。

6.根据权利要求5所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述散热片(324)整体呈波浪状结构，形成若干个波峰和波谷，所述波峰和波谷之间的距离为h值，h≥5mm，所述波峰和波谷处的垂直方向上还设置有通风孔(325)。

7.根据权利要求4所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述聚热部件(31)包括复合式聚热体(311)和连接轴(312)，所述连接轴(312)固定在复合式聚热体(311)前端，与复合式聚热体(311)内部连通，且一体成型；所述复合式聚热体(311)包括三层聚热体结构，三层聚热体层层套嵌，所述每层聚热体呈中空的圆筒状结构，从内至外，圆筒直径依次减少3-5mm，由内至外，圆筒高度依次递减2-3mm。

8.根据权利要求1所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述相变导热纳米材料(41)粒径8-15nm；该相变导热纳米材料(41)包括石蜡、作为载体的二氧化硅和导热填料，所述导热填料在相变导热纳米材料(41)中的质量百分含量为13％～15％；所述二氧化硅载体占相变导热纳米材料(41)的质量百分含量为20％；所述石蜡占相变导热纳米材料(41)的质量百分含量为6％～8％；余量为偶联剂。

9.根据权利要求8所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述石蜡为多种熔点的石蜡混合物，具体的，包括32°熔点的石蜡、37°熔点的石蜡和42°熔点的石蜡；所述32°熔点的石蜡、37°熔点的石蜡和42°熔点的石蜡混合比例为2-3:3-5:3-4。

10.根据权利要求8所述的水族箱恒温控制系统，其特征在于：所述二氧化硅载体为纳米级二氧化硅粒子。