ШКАФ С РЕГУЛИРУЕМЫМ МИКРОКЛИМАТОМ Российский патент 2016 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к области лабораторного оборудования для проведения научно-исследовательских работ с биологическими объектами (растениями, насекомыми и т.п.) в условиях искусственного климата. Оно может быть использовано для изучения влияния климатических факторов на процессы, протекающие в биологических объектах, а также для проведения селекционных работ с растениями, для разработки мер защиты растений от вредителей с помощью насекомых-энтомофагов и т.п.

Известные шкафы, установки, камеры роста растений различаются в основном количеством воспроизводимых климатических факторов из числа следующих: свет, температура, влажность, содержание углекислого газа, скорость движения воздуха [1, 2, 3]. Основными компонентами таких устройств являются остекленная рабочая камера с полезным пространством для исследуемых объектов, источники света, блок подготовки воздуха и блок управления. Наибольшее распространение получили устройства с вертикальной конструкцией рабочей камеры [3], позволяющие более рационально использовать площадь лаборатории. Наиболее близким аналогом изобретению является шкаф с регулируемым микроклиматом [4], содержащий остекленную рабочую камеру с остекленной передней дверью для наблюдения за растениями и двойной задней остекленной стенкой, образующей полость, обеспечивающую выход воздуха в рабочую камеру через щель в верхней части внутреннего стекла, источники света, расположенные с внешней стороны рабочей камеры, блок управления и блок подготовки воздуха, содержащий увлажнитель, охладитель, нагреватель и сообщающийся с полостью двойной задней остекленной стенки, а также с рабочей камерой посредством отверстий в общей стенке, являющейся его потолком и дном рабочей камеры. Избыток тепла от ламп удаляется охладителем (кондиционером), а его недостаток восполняется нагревателем. Недостаток влаги восполняется увлажнителем. Увлажненный воздух блока подготовки воздуха нагнетается в полость, образованную двойной задней остекленной стенкой, под действием вентиляторов охладителя или нагревателя в зависимости от того, какое исполнительное устройство (охладитель или нагреватель) включено в данный момент времени. Недостаток такого технического решения заключается в том, что увлажненный воздух перед попаданием в полость, образованную двойной задней остекленной стенкой, проходит через конструктивные элементы охладителя и нагревателя (радиатор, спираль, лопасти вентиляторов), в результате чего происходит потеря влаги и, как следствие, увеличивается расход воды из бачка увлажнителя и уменьшается верхняя граница диапазона воспроизводимой влажности.

Техническим результатом изобретения является повышение верхней границы диапазона воспроизводимой влажности и уменьшение расхода воды из бачка увлажнителя.

Технический результат достигается тем, что у шкафа с регулируемым микроклиматом, содержащего остекленную рабочую камеру с остекленной передней дверью для наблюдения за растениями и двойной задней остекленной стенкой, образующей полость, обеспечивающую выход воздуха в рабочую камеру через щель в верхней части внутреннего стекла, источники света, расположенные с внешней стороны рабочей камеры, блок управления и блок подготовки воздуха, состоящий из увлажнителя, охладителя, нагревателя и сообщающийся с полостью двойной задней остекленной стенки, а также с рабочей камерой посредством отверстий в общей стенке, являющейся его потолком и дном рабочей камеры, блок подготовки воздуха снабжен гибким воздуховодом, один конец которого герметично соединен с выходным патрубком увлажнителя, а второй конец выходит в полость, образованную двойной задней остекленной стенкой, а также экраном для защиты гибкого воздуховода от нагнетания в него циркулирующего воздуха и обеспечения беспрепятственного выхода увлажненного воздуха, установленным около второго конца гибкого воздуховода. Таким образом, достигается прямая подача увлажненного воздуха в полость, образованную двойной задней остекленной стенкой рабочей камеры. По мере прохождения увлажненного воздуха вверх внутри двойной задней остекленной стенки и далее через щель во внутреннем стекле задней стенки вниз рабочей камеры микрокапли воды полностью испаряются и при дальнейших циклах циркулирования воздуха через элементы охладителя и нагревателя существенной потери влаги не происходит.

На чертеже изображен рисунок подачи увлажненного воздуха в общий контур циркулирования воздуха шкафа с регулируемым микроклиматом, поясняющий сущность изобретения.

Шкаф с регулируемым микроклиматом содержит остекленную рабочую камеру 1 с остекленной передней дверью 2, с внутренней стороны которой наклеена зеркальная полимерная пленка. Задняя стенка состоит из двух стекол 3 и 4, отстоящих друг от друга так, что образуется полость 5 для нагнетания воздуха из блока подготовки воздуха 6. Внутреннее стекло 3 задней стенки выполнено короче, чем наружное, так что образуется щель в верхней части рабочей камеры 1 для выхода воздуха из полости 5 в рабочую камеру 1. Внутри рабочей камеры 1 расположены четыре съемных решетчатых полки (на рисунке не показаны) для установки растений. С внешней стороны рабочей камеры 1 на потолке и трех сторонах (двух боковых и задней) расположены источники света - семь светильников 7 с люминесцентными лампами или светодиодами (светильники на боковых сторонах на рисунке не показаны). Рабочая камера 1 установлена на блок подготовки воздуха 6, который содержит исполнительные устройства: охладитель (кондиционер) 8, нагреватель (тепловентилятор) 9 и ультразвуковой увлажнитель 10. Потолок блока подготовки воздуха 6 является дном рабочей камеры 1 после установки ее на блок подготовки воздуха 6 и имеет отверстия для циркуляции воздуха. В блок подготовки воздуха 6 вмонтирован блок управления (на рисунке не показан), основными элементами которого являются программируемый во времени регулятор температуры, влажности, освещения и датчики температуры и влажности. В выходной патрубок ультразвукового увлажнителя 10 вставлен патрубок гофрированного воздуховода (сифона) 11. Второй патрубок гофрированного воздуховода 11 закреплен в отверстии стенки блока подготовки воздуха 6, являющейся продолжением внутренней стенки (стекла 3) полости 5. На этой же стенке закреплен экран 12, защищающий гофрированный воздуховод 11 от нагнетания в него циркулирующего воздуха и обеспечивающий беспрепятственный выход увлажненного воздуха из увлажнителя 10. Патрубок гофрированного воздуховода 11 со стороны увлажнителя 10 выполнен быстросъемным для заливки воды в бачок увлажнителя 10.

Работа шкафа с регулируемым микроклиматом заключается в поддержании заданных параметров микроклимата в рабочей камере 1 с помощью светильников 7, охладителя 8, нагревателя 9, увлажнителя 10 блока подготовки воздуха 6, которые включаются и выключаются под управлением регулятора в зависимости от заданных программой значений температуры, влажности, времени включения (выключения) светильников 7 и текущих значений температуры, влажности и времени, поступающих от датчика температуры, датчика влажности и таймера регулятора. Освещенность в рабочей камере 1 создается светильниками 7 и светом, отраженным от зеркальной полимерной пленки на передней двери 2. Воздух циркулирует под действием вентиляторов либо охладителя 8, либо нагревателя 9, в зависимости от того, какое исполнительное устройство включено регулятором в данный момент времени -охладитель 8 или нагреватель 9. Увлажненный воздух из увлажнителя 10 поступает в общий поток через гофрированный воздуховод 11. Экран 12 перекрывает выход гофрированного воздуховода 11 от запирания потоком воздуха, циркулирующего по общему контуру.

Изобретение может быть реализовано с использованием следующих компонентов. Каркасы рабочей камеры 1 и съемной двери 2 могут изготавливаться из окрашенного алюминиевого профиля типа CONSTA-SIB. Остекление может быть выполнено из оконного стекла толщиной 4 мм с ошлифованными кромками с применением П-образных пластиковых уплотнителей. В качестве светильников 7 могут быть применены стандартные - типа TL418-1A на четыре люминесцентных лампы мощностью 18 Вт каждая, со специальным спектром излучения для растений, типа L18W/77 FLUORA или светодиодные таких же размеров. Для регулирования и воспроизведения необходимых значений температуры, влажности и освещенности могут быть применены микропроцессорный программный регулятор МПР51-Щ4 и два термометра сопротивления ТС 034-50М (фирмы ОВЕН г. Москва), один из которых используется для измерения влажности психрометрическим методом, и исполнительные устройства: охладитель-кондиционер 8 типа LWJ0561ACG (фирмы LG, Ю. Корея) или EC-W05C4 (фирмы ERISSON), нагреватель-тепловентилятор 9 РЕН 2036 и увлажнитель 10 типа PUH 1104 (оба фирмы POLARIS, США). Зеркальное покрытие на внутренней поверхности двери 2 может быть выполнено путем наклеивания полимерной зеркальной пленки торговой марки Llumar, например, типа R15GSRCDF (серая, с пропусканием света 15%).

Результаты измерений влажности в рабочей камере с помощью термогигрометра ИВА-6 показали, что диапазон воспроизведения относительной влажности воздуха в рабочей камере может быть расширен до 95% по сравнению с верхней границей диапазона воспроизведения относительной влажности воздуха 80% в прототипе. При этом расход воды уменьшается более чем в два раза.

Источники информации

1. Садовой А.Ф., Советов В.П. Установки искусственного климата. - М.: Агропромиздат, 1985. - 72 с., ил.

2. Курец В.К., Попов Э.Г. Статистическое моделирование системы связей растение-среда. - Л.: Наука, 1991. - 152 с.

3. Патент РФ №2446673. Шкаф роста растений.

4. Патент РФ №2546221. Шкаф искусственного климата (прототип).

Изобретение относится к области лабораторного оборудования для проведения научно-исследовательских работ с биологическими объектами в условиях искусственного климата. Шкаф содержит остекленную рабочую камеру с остекленной передней дверью для наблюдения за растениями и двойной задней остекленной стенкой, образующей полость, обеспечивающую выход воздуха в рабочую камеру через щель в верхней части внутреннего стекла, источники света, расположенные с внешней стороны рабочей камеры, блок управления и блок подготовки воздуха, состоящий из увлажнителя, охладителя, нагревателя и сообщающийся с полостью двойной задней остекленной стенки, а также с рабочей камерой посредством отверстий в общей стенке, являющейся его потолком и дном рабочей камеры. Блок подготовки воздуха снабжен гибким воздуховодом, один конец которого герметично соединен с выходным патрубком увлажнителя. Второй конец воздуховода выходит в полость, образованную двойной задней остекленной стенкой. Блок подготовки воздуха снабжен экраном для защиты гибкого воздуховода от нагнетания в него циркулирующего воздуха и обеспечения беспрепятственного выхода увлажненного воздуха, установленным около второго конца гибкого воздуховода. При таком выполнении обеспечивается повышение верхней границы диапазона воспроизведения относительной влажности воздуха и уменьшение расхода воды. 1 ил.

Шкаф с регулируемым микроклиматом, содержащий остекленную рабочую камеру с остекленной передней дверью для наблюдения за растениями и двойной задней остекленной стенкой, образующей полость, обеспечивающую выход воздуха в рабочую камеру через щель в верхней части внутреннего стекла, источники света, расположенные с внешней стороны рабочей камеры, блок управления и блок подготовки воздуха, состоящий из увлажнителя, охладителя, нагревателя и сообщающийся с полостью двойной задней остекленной стенки, а также с рабочей камерой посредством отверстий в общей стенке, являющейся его потолком и дном рабочей камеры, отличающийся тем, что блок подготовки воздуха снабжен гибким воздуховодом, один конец которого герметично соединен с выходным патрубком увлажнителя, а второй конец выходит в полость, образованную двойной задней остекленной стенкой, а также экраном для защиты гибкого воздуховода от нагнетания в него циркулирующего воздуха и обеспечения беспрепятственного выхода увлажненного воздуха, установленным около второго конца гибкого воздуховода.