專利名稱：氣體環(huán)境控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種密封容器內(nèi)氣體環(huán)境的控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，植物無糖培養(yǎng)技術(shù)成為組培生物技術(shù)工廠化發(fā)展的趨勢。此方法是以大型培養(yǎng)容器替代傳統(tǒng)的小型培養(yǎng)器皿，以釋放二氧化碳?xì)怏w代替培養(yǎng)基的糖作為植物光合作用的碳來源，通過人工控制植株生長所需的光照、溫度、濕度、二氧化碳和氣流速度等環(huán)境條件，來保證植物體正常的發(fā)育和增殖，使其在較短時間內(nèi)以較低的生產(chǎn)成本快速繁殖大量優(yōu)質(zhì)種苗的一種新型植物微繁殖方法。由于該技術(shù)盡可能多地依靠組培植物自身的光合能力，大大提高了種苗的成活率和壯苗率。該技術(shù)是環(huán)境控制技術(shù)與生物技術(shù)的有機結(jié)合，應(yīng)用前景非常廣闊。
但是，由于容器中的植物組培苗的生長是靠吸收培養(yǎng)基內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)來進行的，通常培養(yǎng)基內(nèi)必需保持水分含量較高。另外，出于強化植物生長的考慮，光照周期長，強度大的人工光使培養(yǎng)容器內(nèi)溫度高于外界溫度，容易導(dǎo)致培養(yǎng)基水分大量揮發(fā)，使培養(yǎng)容器內(nèi)濕度常達到100％甚至結(jié)露水平，嚴(yán)重影響微繁苗的生理代謝和品質(zhì)。相反，培養(yǎng)植物過程中尤其是當(dāng)培養(yǎng)木本植物時，由于培養(yǎng)周期較長、培養(yǎng)基失水過多還會造成空間濕度過低。濕度的過高或過低都會影響到組培苗的生長發(fā)育和質(zhì)量。針對這一問題，解決培養(yǎng)容器內(nèi)濕度環(huán)境的調(diào)節(jié)問題是改進方向。目前用于植物無糖培養(yǎng)的氣體環(huán)境控制裝置較少，制約了該項技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量。
植物無糖培養(yǎng)技術(shù)是通過人工添加的植物光合使用的碳源，可實現(xiàn)自動化的補給和定量控制。但是，由于大型培養(yǎng)容器內(nèi)空間較大，釋放的二氧化碳很容易局部性不均勻，影響植物生長的整齊度和容器內(nèi)的氣體質(zhì)量。
實用新型內(nèi)容為了解決上述無糖培養(yǎng)技術(shù)中的問題，本實用新型提供了一種氣體環(huán)境控制裝置，其包括密封的培養(yǎng)容器，從該培養(yǎng)容器中引出的進氣管和回氣管，在回氣管的引出口連接氣泵，在氣泵和進氣管的引出口間并聯(lián)連接有干燥器通路和加濕器通路；上述干燥器通路和加濕器通路上分別設(shè)置有干燥器和加濕器及控制各自通路的電磁閥，當(dāng)培養(yǎng)容器內(nèi)的濕度大于高限設(shè)定值時，上述加濕器通路的電磁閥關(guān)閉，上述干燥器通路的電磁閥打開；當(dāng)培養(yǎng)容器內(nèi)的濕度小于低限設(shè)定值時，上述加濕器通路的電磁閥打開，上述干燥器通路的電磁閥關(guān)閉。
在上述在氣泵和進氣管的引出口間還連接有二氧化碳補充通路，該二氧化碳補充通路包括用于混合二氧化碳?xì)怏w的緩沖罐；用于調(diào)節(jié)所述二氧化碳補充通路壓力的三通電磁閥和檢測二氧化碳補充通路釋放壓力的壓力計，所述緩沖罐還通過流量計和二氧化碳電磁閥與二氧化碳?xì)馄窟B接。
在上述進氣管引出口處還設(shè)置有過濾器和流量計。
所述干燥器為內(nèi)裝吸水材料的有機玻璃套筒，兩端通過可拆卸的端蓋連接在干燥器通路中。
所述加濕器為密封的箱體，箱體下部存有無菌蒸餾水，加濕器的入氣管的氣孔浸沒在無菌蒸餾水中，排氣管設(shè)置在無菌蒸餾水水面之上，加濕器通過所述入氣管和排氣管連接在所述加濕器通路中。
所述氣體環(huán)境控制裝置還包括自動控制設(shè)備，該自動控制設(shè)備包括設(shè)置在培養(yǎng)容器內(nèi)的環(huán)境參數(shù)傳感器、微處理器和控制輸出端口，微處理器通過控制環(huán)境參數(shù)傳感器進行環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集，將環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)與各參數(shù)的高限設(shè)定值和低限設(shè)定值進行比較，自動控制打開或關(guān)閉各通路中的電磁閥。
通過本實用新型上述提供的氣體環(huán)境控制裝置可以有效地將培養(yǎng)容器中的氣體環(huán)境因素值控制在合適范圍內(nèi)，提高培養(yǎng)容器中植物的成活率和成長質(zhì)量。


圖1為本實用新型氣體環(huán)境控制裝置的連接示意圖；圖2為本實用新型氣體環(huán)境控制裝置中自動控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實用新型氣體環(huán)境控制裝置中干燥器局部剖面示意圖；圖4為本實用新型氣體環(huán)境控制裝置中加濕器剖面示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供一種氣體環(huán)境控制裝置，其包括密封的培養(yǎng)容器1，一般為長方體形狀的培養(yǎng)箱，從該培養(yǎng)容器中引出的進氣管101和回氣管102；在回氣管102的引出口連接氣泵2，用于在培養(yǎng)容器通過進氣管101、回氣管102和培養(yǎng)容器外的其它通路形成的封閉環(huán)路中產(chǎn)生循環(huán)流動的氣體；在氣泵2和進氣管101的引出口間并聯(lián)連接有干燥器通路和加濕器通路；上述干燥器通路和加濕器通路上分別設(shè)置有干燥器4和加濕器3及控制各自通路的電磁閥6，5；當(dāng)培養(yǎng)容器1內(nèi)的濕度大于高限設(shè)定值時，例如，相對濕度大于90％，上述加濕器通路的電磁閥5關(guān)閉，上述干燥器通路的電磁閥6打開；當(dāng)培養(yǎng)容器1內(nèi)的濕度小于低限設(shè)定值時，例如，相對濕度小于50％，上述加濕器通路的電磁閥5打開，上述干燥器通路的電磁閥6關(guān)閉。通過上述電磁閥6，5的配合，可以控制培養(yǎng)容器內(nèi)的濕度在合適的范圍之內(nèi)。
為了調(diào)節(jié)培養(yǎng)容器內(nèi)的二氧化碳濃度，在上述在氣泵2和進氣管101的引出口間還連接有二氧化碳補充通路，該二氧化碳補充通路包括用于混合二氧化碳?xì)怏w的緩沖罐12；用于調(diào)節(jié)所述二氧化碳補充通路壓力的三通電磁閥8和檢測二氧化碳補充通路釋放壓力的壓力計11，所述緩沖罐還通過流量計13和二氧化碳電磁閥14與二氧化碳?xì)馄?6連接，二氧化碳?xì)馄?6出口還可以設(shè)置手動閥門15。當(dāng)容器內(nèi)二氧化碳濃度低于設(shè)定的濃度時，二氧化碳供給系統(tǒng)開啟。電磁閥6，5關(guān)閉，同時電磁閥7和三通電磁閥緩沖罐12與培養(yǎng)容器1方向開啟，從而形成閉合的氣體通路，在氣泵2產(chǎn)生的氣體流動作用下，使緩沖罐中的二氧化碳能夠更有效地分布到培養(yǎng)箱內(nèi)。緩沖罐中的二氧化碳可以從二氧化碳?xì)馄?6通過流量計13和二氧化碳電磁閥14得以補充。當(dāng)回路內(nèi)的壓力超過某一設(shè)定值時，可以通過三通電磁閥將氣體通路對外導(dǎo)通，以釋放壓力。
在上述進氣管101引出口處還設(shè)置有用于過濾氣體的過濾器10和測量通路中氣體流量的流量計9。
在培養(yǎng)容器中還設(shè)置有溫度傳感器103、濕度傳感器104和二氧化碳濃度傳感器105，用于檢測封閉的培養(yǎng)容器中的各種環(huán)境因素的變化，為控制操作提供依據(jù)。在緩沖罐12中設(shè)置另一二氧化碳濃度傳感器121，為是否向緩沖罐中補充二氧化碳?xì)怏w提供依據(jù)。
如圖2所示，為本實用新型氣體環(huán)境控制裝置中自動控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。本實用新型可以通過自動控制裝置進行控制。該自動控制裝置由傳感器103，104，105，121、控制箱20控制模塊209組成。其中，控制箱20內(nèi)設(shè)置微處理器(CPU)201，用于存儲、執(zhí)行自動監(jiān)控程序，CUP201作為自動控制裝置的核心部件還與下述部件連接顯示器202，用于顯示控制裝置的工作狀態(tài)、傳感器輸出、控制輸出等數(shù)據(jù)；模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)204，用于將各傳感器采集的模擬信號轉(zhuǎn)換成CPU201識別的數(shù)字信號；面膜按鍵205，用于設(shè)定、調(diào)節(jié)CPU201的執(zhí)行參數(shù)等操作；數(shù)據(jù)通信輸出端口206，用于將CPU201采集輸入、控制輸出等數(shù)據(jù)通過該端口輸出到外部設(shè)備，以供統(tǒng)計、研究等目的使用；定時器207，用于產(chǎn)生定時，為自動控制裝置提供時間依據(jù)；電源208，為自動控制裝置提供電力供給；控制輸出203，根據(jù)CPU201的指令輸出控制信號。上述控制模塊209與控制箱20中的控制輸出203相連接，將控制輸出203的指令，轉(zhuǎn)換成控制操作，用以控制各個電磁閥5，6，7，8，14、氣泵2以及用于為培養(yǎng)容器提供照明的光源17和條件培養(yǎng)容器內(nèi)溫度因素的空調(diào)機組18。通過上述自動控制裝置，本實用新型提供的氣體環(huán)境控制裝置，可以在CPU201內(nèi)存儲的程序控制下進行自動操作，根據(jù)各傳感器所采集的數(shù)據(jù)進行判斷，做出控制輸出的決定，操作電磁閥等部件，進行溫度、濕度、光照及二氧化碳等環(huán)境因素的控制，并可以將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通信輸出端口206輸出，或通過顯示器202顯示。自動控制裝置可以減輕控制操作的強度、提高控制精度、實現(xiàn)控制的自動化。
圖3示出了干燥器的局部剖面結(jié)構(gòu)。該是干燥器4是由有機玻璃制成的套筒401，兩端通過鋁合金端蓋402封閉，內(nèi)裝吸水材料406，高濕的氣體從氣嘴403進入，通過過濾網(wǎng)405進入筒內(nèi)后，經(jīng)過吸水材料的吸附后，濕度降低，再從排氣口排出。兩端的端蓋402是密封可拆卸的，以便必要時對內(nèi)部的吸水材料406進行替換。
圖4示出了加濕器的剖面結(jié)構(gòu)。加濕器具有箱體501、箱蓋502和密封圈506，形成密封的空間，空間內(nèi)部注入無菌水，無菌水液面50的高度一般在箱體高度的1/3到1/2之間。干燥氣體從入口503進入加濕器3，在排氣管505上設(shè)置均勻的排氣孔(圖未示)，排氣管505設(shè)置在無菌水液面50的下方。干燥氣體通過排氣孔產(chǎn)生氣泡進入無菌水，經(jīng)無菌水加濕后從出口504排出進入加濕器通路。排氣管505上均勻分布的排氣孔直徑一般為1mm左右的小孔。當(dāng)加濕器內(nèi)無菌水降低后，可以打開箱蓋502進行補充。
本實用新型的氣體環(huán)境控制裝置可以用于無糖培養(yǎng)的環(huán)境控制培養(yǎng)容器，也可做成的獨立的裝置，對各種需要調(diào)節(jié)濕度、內(nèi)部氣體濃度的容器進行環(huán)境控制。
權(quán)利要求1.一種氣體環(huán)境控制裝置，其包括密封的培養(yǎng)容器，從該培養(yǎng)容器中引出的進氣管和回氣管，在回氣管的引出口連接氣泵，其特征在于，在氣泵和進氣管的引出口間并聯(lián)連接有干燥器通路和加濕器通路；上述干燥器通路和加濕器通路上分別設(shè)置有干燥器和加濕器及控制各自通路的電磁閥，當(dāng)培養(yǎng)容器內(nèi)的濕度大于高限設(shè)定值時，上述加濕器通路的電磁閥關(guān)閉，上述干燥器通路的電磁閥打開；當(dāng)培養(yǎng)容器內(nèi)的濕度小于低限設(shè)定值時，上述加濕器通路的電磁閥打開，上述干燥器通路的電磁閥關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體環(huán)境控制裝置，其特征在于，在上述在氣泵和進氣管的引出口間還連接有二氧化碳補充通路，該二氧化碳補充通路包括用于混合二氧化碳?xì)怏w的緩沖罐；用于調(diào)節(jié)所述二氧化碳補充通路壓力的三通電磁閥和檢測二氧化碳補充通路釋放壓力的壓力計，所述緩沖罐還通過流量計和二氧化碳電磁閥與二氧化碳?xì)馄窟B接。
3.如權(quán)利要求1所述的氣體環(huán)境控制裝置，其特征在于，在上述進氣管引出口處還設(shè)置有過濾器和流量計。
4.如權(quán)利要求1所述的氣體環(huán)境控制裝置，其特征在于，所述干燥器為內(nèi)裝吸水材料的有機玻璃套筒，兩端通過可拆卸的端蓋連接在干燥器通路中。
5.如權(quán)利要求1所述的氣體環(huán)境控制裝置，其特征在于，所述加濕器為密封的箱體，箱體下部存有無菌蒸餾水，加濕器的入氣管的氣孔浸沒在無菌蒸餾水中，排氣管設(shè)置在無菌蒸餾水水面之上，加濕器通過所述入氣管和排氣管連接在所述加濕器通路中。
6.如權(quán)利要求1所述的氣體環(huán)境控制裝置，其特征在于，所述氣體環(huán)境控制裝置還包括自動控制設(shè)備，該自動控制設(shè)備包括設(shè)置在培養(yǎng)容器內(nèi)的環(huán)境參數(shù)傳感器、微處理器和控制輸出端口，微處理器通過控制環(huán)境參數(shù)傳感器進行環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)采集，將環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)與各參數(shù)的高限設(shè)定值和低限設(shè)定值進行比較，自動控制打開或關(guān)閉各通路中的電磁閥。
專利摘要一種氣體環(huán)境控制裝置，其包括密封的培養(yǎng)容器，從該培養(yǎng)容器中引出的進氣管和回氣管，在回氣管的引出口連接氣泵，其特征在于，在氣泵和進氣管的引出口間并聯(lián)連接有干燥器通路和加濕器通路；上述干燥器通路和加濕器通路上分別設(shè)置有干燥器和加濕器及控制各自通路的電磁閥，當(dāng)培養(yǎng)容器內(nèi)的濕度大于高限設(shè)定值時，上述加濕器通路的電磁閥關(guān)閉，上述干燥器通路的電磁閥打開；當(dāng)培養(yǎng)容器內(nèi)的濕度小于低限設(shè)定值時，上述加濕器通路的電磁閥打開，上述干燥器通路的電磁閥關(guān)閉，該氣體環(huán)境控制裝置還可以通過微處理裝置自動控制各電磁閥的開閉。
文檔編號G01N17/00GK2859512SQ20052011004
公開日2007年1月17日 申請日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月14日
發(fā)明者楊其長, 劉文科, 巫國棟, 魏強, 魏靈玲 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所