TWI653934B - Thermostat for breeding fish gills - Google Patents

Abstract

一種養殖魚塭的恆溫裝置，適用於調節該養殖魚塭之水溫，且該養殖魚塭設置於地層，該恆溫裝置包含一熱循環單元，及一流體。該熱循環單元包括一位在該地層中的第一熱交換管、一位在該養殖魚塭內且連通該第一熱交換管的第二熱交換管。該流體可在該熱循環單元內循環流動，並包括一位於該第一熱交換管內且與該地層進行熱交換的第一部分，及一位於該第二熱交換管內且與該養殖魚塭的水熱交換的第二部分。通過該第一熱交換管及該第二熱交換管內的該流體的循環對流，能將該地層內的熱能帶入到該養殖魚塭內並調節其水溫。

Description

養殖魚塭的恆溫裝置

本發明是有關於一種恆溫裝置，特別是指一種應用於維持養殖魚塭內之水溫的恆溫裝置。

寒害是養殖戶時常會遇到的天然災害之一，當寒流來襲時，環境的低溫會讓魚塭內的水溫不停下降，在水面處甚至會降到接近於零度。若沒有及時且適當的急救措施，養殖在魚塭內的魚群就會因因水溫過低而有凍傷甚至是凍死的問題。

目前有許多的禦寒方式被應用在魚塭上，例如在魚塭的底部向下挖掘出數個避冬溝，而在寒流來臨前先將魚群引導到該等避冬溝內，但在引導過程中則容易因養殖魚間的碰撞而造成小擦傷，另外，避冬過程中也不能驚動到魚群，避免魚群受到驚嚇而游到低溫處凍死。而另有一種禦寒作法是在魚塭鄰近搭建遮棚，並利用遮棚來避免冷風直接吹拂到魚塭的水平面，但此方式僅能減緩魚塭內的水因傳導而流失的熱能，卻無法阻止因輻射冷卻而流失的熱能。

另外還有一種禦寒的方式是利用聚乙烯(PE)所製成的汽泡布直接覆蓋在魚塭的水面上，以減緩水面熱量的流失。然而，現今的養殖戶所經營的魚塭面積動輒達到數公頃至數十公頃，若要將整個魚塭覆蓋住，需要相當多的人力以及作業時間，況且寒流來襲時的準備時間通常相當短暫，養殖者常因作業時間不足而造成部分魚群未能被氣泡布所保護而失溫死亡。由上述可知，目前的養殖魚塭並沒有良好的耐寒流設計，故如何維持養殖魚塭內的水溫，並讓魚群能順利度過寒流，是亟待解決的課題。

因此，本發明的目的，即在提供一種至少能夠克服先前技術的缺點的養殖魚塭的恆溫裝置。

於是，本發明養殖魚塭的恆溫裝置，適用於輔助穩定該養殖魚塭之水溫，且該養殖魚塭設置於地層，該恆溫裝置包含一個熱循環單元，及一個流體。該熱循環單元包括一個橫向埋設在該地層中的第一熱交換管、一個橫向設置在該養殖魚塭內且高度位置高於該第一熱交換管的第二熱交換管，及兩個分別設置在該第一熱交換管及該第二熱交換管的兩端且用於連通該第一熱交換管及該第二熱交換管的對流管。該流體可循環流動地充填在該熱循環單元內，並包括一個位於該第一熱交換管內的第一部分，及一個位於該第二熱交換管內的第二部分，該第一部分能與該地層進行熱交換，該第二部分能與該養殖魚塭的水進行熱交換，該流體能通過該第一部分與該第二部分間的溫度差所產生的對流而在該熱循環單元內循環流動。

本發明之功效在於：通過該第一熱交換管及該第二熱交換管內的該流體的循環對流，能將該地層內的熱能帶入到該養殖魚塭內並調節其水溫。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1與圖2，本發明養殖魚塭2的恆溫裝置1的一第一實施例，適用於輔助穩定該養殖魚塭2之水溫。該養殖魚塭2設置在一地層3，且可透過開挖等方式由該地層3表面向下凹陷所形成，並具有一個位於上層的養殖區域21，及一個位於底層且連通於該養殖區域21的避冬區域22。該恆溫裝置1包含一個熱循環單元11，及一個流體12。

該熱循環單元11設置在該地層3及該養殖魚塭2內，且形成一個封閉的迴路，並包括一個第一熱交換管111、一個第二熱交換管112，及兩個對流管113。

該第一熱交換管111橫向埋設在地層3深度的3m~5m處，所述深度如圖2標示之d，為地層3表面至第一熱交換管111 頂緣的距離較佳地，該第一熱交換管111橫向埋設在地層3深度的3m處。該第一熱交換管111具有一個第一內徑，該第一內徑為0.5m~1.5m，較佳地，該第一內徑為1m。在本第一實施例中，該第一熱交換管111為可與周圍的該地層3進行熱交換的水泥涵管，而在本第一實施例的其他變化態樣中，該第一熱交換管111亦可選用其他具有良好熱導性且能與周圍的該地層3進行熱交換的材質來製成，例如鋁金屬、銅金屬，或是不鏽鋼等等。

該第二熱交換管112橫向埋設在該養殖魚塭2的該避冬區域22內，且高度位置高於該第一熱交換管111。該第二熱交換管112具有一個第二內徑，該第一內徑為0.3m~1m，較佳地，該第二內徑為0.5m。在本第一實施例中，該第二熱交換管112為可與周圍的該養殖魚塭2內的水進行熱交換的水泥涵管，而在本第一實施例的其他變化態樣中，該第二熱交換管112同樣可選用其他具有良好熱導性且能與該養殖魚塭2內的水進行熱交換的材質來製成，例如鋁金屬、銅金屬，或是不鏽鋼等等。

該等對流管113分別設置在該第一熱交換管111及該第二熱交換管112的兩端，且用於供該第一熱交換管111與該第二熱交換管112上下連通。在本第一實施例中，該等對流管113的材質並無特定限制，而較佳地，該等對流管113可選用較不導熱的材質來製成，例如聚乙烯(PE)或是尼龍(Nylon)等等。

該流體12可循環流動地充填在該熱循環單元11內，並包括一個位於該第一熱交換管111內的第一部分121，及一個位於該第二熱交換管112內的第二部分122，該第一部分121與該第二部分122通過該等對流管113彼此連通，該等對流管113內同樣充填有該流體12，但下述說明中僅以該第一部分121及該第二部分122來說明。在本第一實施例中，該流體12為自來水、地下水或是去離子水，而在本第一實施例的其他變化態樣中，該流體12也可選用其他具有高熱容以及耐凍的液體，例如乙二醇(Ethylene glycol，C ₂H ₆O ₂)或是丙二醇(Propylene glycol，C ₃H ₈O ₂)。

該恆溫裝置1在使用時，是利用蘊含在該地層3內的熱來調節該養殖魚塭2內的水溫。參閱附件1、圖1以及圖2，可觀察到在冬季時(十二月至二月時)該地層3的表面溫度接近約4°C，但在該地層3下深度3m處的溫度則仍保持在約14°C，而在深度5m處的溫度更保持在約16°C。因該養殖魚塭2內的水受到該地層3表面的低溫影響以及寒流冷空氣的吹拂，而造成熱量不停散失，其水溫偏低略呈4°C。該恆溫裝置1的該第一熱交換管111因設置在該地層3內的深度3m處，此處的溫度維持在較高溫的14°C，該流體12的該第一部分121通過該第一熱交換管111與該地層3內達到熱平衡，使得該第一部分121的溫度大略呈14°C。而該恆溫裝置1的該第二熱交換管112設置在該養殖魚塭2的該避冬區域22內，該流體12的該第二部分122通過該第二熱交換管112而與該避冬區域22內的水溫達到熱平衡，而大略呈4°C。

因該熱循環單元11是一個封閉的迴路，當該流體12的該第一部分121的溫度(例如前述之平衡溫度14°C)較該第二部分122的溫度(例如前述之平衡溫度4°C)為高時，且該第一熱交換管111的位置相對低於該第二熱交換管112，該流體12就能通過該第一部分121與該第二部分122間的溫度差而產生對流，此對流形式為自然對流，並使該第一部分121向上往該第二熱交換管112流動，該第二部分122向下往該第一熱交換管111流動。具有較高溫度的第一部分121即能通過該第二熱交換管112將熱能傳導至該避冬區域22內，以提升該避冬區域22內的水溫。具有較低溫度的該第二部分122即能通過該第一熱交換管111來吸收該地層3內深度3m處的熱能而提升溫度。通過上述自然對流的循環方式，即能利用該流體12來將該地層3內的熱能傳送到該養殖區域21內，讓該養殖區域21的水溫接近於該地層3內深度3m處的溫度，變得較為溫暖。

補充說明的是，因熱的自然對流具有方向性，因此在該第一熱交換管111的位置須相對低於該第二熱交換管112，讓具有較高溫度的該第一部分121是位在該第二部分122的下方，維持熱的自然對流。另外，該第一熱交換管111的該第一內徑大於該第二熱交換管112的該第二內徑，此結構設計能讓該第一熱交換管111內的該第一部分121儲存更多的熱能，讓該第一部分121與該第二部分122間的熱含量差異更為顯著，以維持兩者間的熱對流。而該等對流管113選用熱導性不佳的材質時，能避免該第一部分121及該第二部分122在該等對流管113中移動時產生的非預期熱能散失或是吸收，以提升該恆溫裝置1的工作效率。

應當注意的是，該第二熱交換管112可直接設置在該養殖魚塭2的該養殖區域21內，亦能達到維持該養殖魚塭2內水溫的功能，故該養殖魚塭2不以設置該避冬區域22為必要。

參閱圖3，本發明養殖魚塭2的恆溫裝置1的一第二實施例的構造大致相同於該第一實施例，其差別在於：該恆溫裝置1還包含一個設置在該熱循環單元11上的驅動模組13。該驅動模組13用於輔助驅動該熱循環單元11內的該流體12進行循環流動，並包括一個水泵單元131，及一個供電單元132。

參閱圖3並配合圖2與附件1，本第二實施例的該水泵單元131是一個抽水馬達，並可驅動該流體12在該熱循環單元11內進行非自然的對流。設置該水泵單元131的好處在於能讓該恆溫裝置1在夏季時使用。當在夏季期間(六月至八月)，該地層3表面的溫度會高於該地層3下方之溫度，使該養殖魚塭2內的水溫升高，水內溶氧量下降，進而造成魚群產生疲倦以及厭食的現象。此時，位在該第一熱交換管111內的該第一部分121的溫度低於位在該第二熱交換管112內的該第二部分122的溫度，自然對流無法運行，因此可啟動該水泵單元131，通過該水泵單元131驅動該流體12循環對流，並讓溫度較低的該第一部分121向上流往該第二熱交換管112，而溫度較高的該第二部分122向下流往該第一熱交換管111。通過此熱交換過程，即能降低該養殖魚塭2內的水溫，並改善魚群的健康狀況。

本第二實施例在具體實施時，該水泵單元131是設置在該等對流管113的其中一個上，但在本第二實施例的其他變化態樣中，該水泵單元131也可設置在該第一熱交換管111或是該第二熱交換管112上。另外，該水泵單元131在埋設在該地層3內時，該地層3需先挖設有一個供該水泵單元131運作的空間，確保該水泵單元131內的風扇葉片運轉時不會受到該地層3內的土壤以及碎石的干擾或是堵塞。

該供電單元132用於供電給該水泵單元131，在本第二實施例中，該供電單元132為一個電連接於該水泵單元131，且向上延伸並穿出該地層3表面的太陽能電池。通過該太陽能電池將夏季充足的太陽光轉換為電能，再輸送到該水泵單元131並供其運作，能達到利用潔淨能源的環保功效。而在本第二實施例的其他變化態樣中，該供電單元132也能採用其他種供電方式，例如為一個發電機，或是可供電源插頭插接的插座等等，同樣能達到供給電力之目的，而不以本第二實施例的圖示為限。

綜上所述，本發明養殖魚塭2的恆溫裝置1通過該第一熱交換管111及該第二熱交換管112內的該流體12的循環對流，能將該地層3內的熱能帶入到該養殖魚塭2內並調節其水溫，故確實能達成本發明的目的。而在加裝上該驅動模組13後，該恆溫裝置1也能在夏季時將該養殖魚塭2內的熱能帶到該地層3內，並降低該養殖魚塭2的水溫，同樣能達到調節水溫之功效。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1‧‧‧恆溫裝置

11‧‧‧熱循環單元

111‧‧‧第一熱交換管

112‧‧‧第二熱交換管

113‧‧‧對流管

12‧‧‧流體

121‧‧‧第一部分

122‧‧‧第二部分

13‧‧‧驅動模組

131‧‧‧水泵單元

132‧‧‧供電單元

2‧‧‧養殖魚塭

21‧‧‧養殖區域

22‧‧‧避冬區域

3‧‧‧地層

d‧‧‧深度

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明養殖魚塭的恆溫裝置的一第一實施例的一立體圖； 圖2是該第一實施例設置在該養殖魚塭及一地層內的剖視圖；及 圖3是本發明養殖魚塭的恆溫裝置的一第二實施例的一立體圖。

Claims (5)

1. 一種養殖魚塭的恆溫裝置，適用於輔助穩定該養殖魚塭之水溫，且該養殖魚塭設置於地層，該恆溫裝置包含：一個熱循環單元，包括一個橫向埋設在該地層中的第一熱交換管、一個橫向設置在該養殖魚塭內且高度位置高於該第一熱交換管的第二熱交換管，及兩個分別設置在該第一熱交換管及該第二熱交換管的兩端且用於連通該第一熱交換管及該第二熱交換管的對流管；及一種流體，可循環流動地充填在該熱循環單元內，並包括一個位於該第一熱交換管內的第一部分，及一個位於該第二熱交換管內的第二部分，該第一部分能與該地層進行熱交換，該第二部分能與該養殖魚塭的水進行熱交換，該流體能通過該第一部分與該第二部分間的溫度差所產生的對流而在該熱循環單元內循環流動；其中，該第一熱交換管具有一個第一內徑，該第二熱交換管具有一個第二內徑，該第一內徑大於該第二內徑，該第一內徑為0.5m~1.5m，該第二內徑為0.3m~1m，該第一熱交換管埋設於該地層中的深度為3m~5m。
2. 如請求項1所述的養殖魚塭的恆溫裝置，還包含一個設置在該熱循環單元上，且用於輔助驅動該流體循環流動的驅動模組。
3. 如請求項2所述的養殖魚塭的恆溫裝置，其中，該驅動模組包括一個用於驅動該流體流動的水泵單元，及一個用於供電給該水泵單元的供電單元。
4. 如請求項3所述的養殖魚塭的恆溫裝置，其中，該供電單元為一個用於接收太陽光並發電的太陽能電池。
5. 如請求項1所述的養殖魚塭的恆溫裝置，其中，該流體的該第一部分的溫度高於該第二部分的溫度時，該流體能通過該第一部分與該第二部分間的溫度差而產生對流，使該流體的第一部分往該第二熱交換管流動，該第二部分往該第一熱交換管流動。