CN115152611B - 一种集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，属于植物栽培设备。本发明将室内的空气通过风机吹入冷凝室，采用半导体制冷装置凝结空气中的水蒸气并储存起来用于植物灌溉。从促进植物健康生长的角度出发，本发明设计了一套从植物根部吹向顶部的空气循环回路，一套冷凝水自动补充和营养液水体消毒的水循环回路。从节约能耗的角度出发，本箱体能够利用半导体制冷装置产生的冷空气和热空气用于调节生长腔内植物生长的温度。

Description

一种集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱

技术领域

本发明属于植物栽培设备，具体涉及一种集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱。

背景技术

植物工厂技术不断成熟，无土栽培蔬菜等农作物等相关研究也十分丰富。植物工厂是指通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用智能计算机和电子传感系统对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物的生长发育不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。基于城市居民自己在家种植蔬菜的需求，市场上出现了面向家庭的小型种植机。该种类种植机具备智能控制、无土栽培、体积较小、易清洁等特点。该类种植机也存在部分问题有待优化，例如空气循环回路简单，水体清洁功能不足。

凝水灌溉技术主要被用于园林和大棚种植，利用温差收集水蒸气是常见的集水方式，将水存储起来用于灌溉植物。该技术提高了能源利用率，具有良好的前景。空气之中弥漫着大量水分子，尤其在卫生间等潮湿的环境。家用除湿器的凝水量可观，但是将室内凝水用于种植的探索却存在空白。

发明内容

本发明提出了一种集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，基于绿色发展理念，将空气中的水蒸气凝结并收集起来用于室内种蔬菜植。

实现本发明的技术解决方案为：一种集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，包括箱体、半导体制冷装置、植物生长灯、水循环回路、控制器、温湿度传感器、EC电导率传感器、种植板、液位传感器、贯流风机、直流风机，箱体包括营养液池、植物生长室、顶盖、设备室，营养液池设置在植物生长室底面，两者之间通过种植板隔开，三者构成生长腔，设备区设置在生长腔的一侧，顶盖设置在生长腔和设备区的顶面；液位传感器和EC电导率传感器设置在营养液池内，用于监测液位和营养液电解质浓度，植物生长室的侧壁上开有透明材质的窗口，通过植物生长室观测植物生长情况；控制器、温湿度传感器、植物生长灯均固定在顶盖的底面，且位于植物生长室内，植物生长灯为植物提供光照条件，温湿度传感器用于采集植物生长室内的温度和湿度信息；设备室包括空气循环回路、储水腔、营养液添加室、冷空气室、两个热空气室，两个热空气室分别设置在冷空气室两侧，与冷空气室形成冷凝室，直流风机设置在冷凝室上方，储水腔设置在冷凝室的底面，半导体制冷装置设置在冷凝室内，半导体制冷装置使空气温度发生变化，产生冷凝水，冷凝水流入储水腔；空气循环回路位于冷凝室和植物生长室之间，并分别与冷凝室、营养液池形成空气流通，贯流风机固定在空气循环回路的正上方；水循环回路位于设备室内，水循环回路将营养液添加室、储水腔、营养液池连通。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）绿色环保，将空气中的水蒸气回收用于室内植物种植。

（2）能源利用率高，将半导体制冷产生的冷空气和热空气用于调节蔬菜生长区的温度。

（3）空气循环科学，通过结构设计让空气在植物底部从下往上吹。

（4）植物培育水体健康，采用深紫外灯光照射消毒水体，防止根部细菌滋生。

（5）体积小，该种植箱适用于家庭种植，箱体长、宽、高均在0.5m左右。

附图说明

图1为本发明的集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱的整体示意图。

图2为本发明的集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱的局部示意图。

图3为本发明的集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱的俯视图。

图4为本发明的水循环回路示意图。

图5为本发明的空气循环回路中气体流向示意图。

图6为本发明的空气循环回路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应作广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；“连接”可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合本设计实例对具体实施方式、以及本次的发明点进行进一步介绍。

结合图1~图3，本发明所述的一种集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，包括箱体、半导体制冷装置16、植物生长灯、水循环回路、控制器、温湿度传感器、EC电导率传感器、种植板12、液位传感器、贯流风机14、直流风机15，箱体包括营养液池11、植物生长室、顶盖、设备室，营养液池11设置在植物生长室底面，两者之间通过种植板12隔开，三者构成生长腔，设备区设置在生长腔的一侧，顶盖设置在生长腔和设备区的顶面。液位传感器和EC电导率传感器设置在营养液池11内，用于监测液位，植物生长室的侧壁上开有透明材质的窗口，通过植物生长室可观测到植物生长情况。控制器、温湿度传感器、植物生长灯均固定在顶盖的底面，且位于植物生长室内，植物生长灯为植物提供光照条件，温湿度传感器用于采集植物生长室内的温度和湿度信息。设备室包括空气循环回路、储水腔4、营养液添加室10、冷空气室1、两个热空气室2，两个热空气室2分别设置在冷空气室两侧与冷空气室形成冷凝室，直流风机15设置在冷凝室上方，储水腔4设置在冷凝室的底面，半导体制冷装置16设置在冷凝室内，半导体制冷装置16使空气温度发生变化，产生冷凝水，冷凝水流入储水腔4。空气循环回路位于冷凝室和植物生长室之间，并分别与冷凝室、营养液池11形成空气流通，贯流风机14固定在空气循环回路的正上方。水循环回路位于设备室内，水循环回路将营养液添加室10、储水腔4、营养液池11连通。

冷凝室与空气循环回路的连通处通过机械阀门3实现开关。机械阀门3由舵机和扇片组成。

结合图2和图4，水循环回路包括蠕动泵9、潜水泵8、深紫外LED消毒管道6、电磁阀7、主管道5。主管道5的两端分别与营养液池11连通，营养液添加室10内的营养液经蠕动泵9、三通后汇入主管道5，储水腔4的冷凝水经电磁阀7和另一个三通后进入主管道5，潜水泵8和深紫外LED消毒管道6均设置在主管道5上，潜水泵8为水体流动提供动力，水流通过深紫外LED消毒管道6进行杀菌，杀菌后的水流与冷凝水汇合，最后再回到营养液池11中。

控制器分别与温湿度传感器、半导体制冷装置16、植物生长灯、液位传感器、直流风机15、贯流风机14、蠕动泵9、潜水泵8、深紫外LED消毒管道6、电磁阀7、EC电导率传感器连接。液位传感器将营养液池11的水位信号传输到控制器，控制器控制电磁阀7的闭合，实现对冷凝水添加量的控制。EC电导率传感器将营养液池11的营养浓度信号传输到控制器，控制器控制蠕动泵9的开关实现对营养液添加量的控制。温湿度传感器将植物生长室的温度信号传输到控制器，控制器控制舵机的转动，实现冷凝室中冷空气室1或热空气室2与空气循环回路的连通。

本发明的空气循环回路见图5和图6。室内空气通过贯流风机14吹入空气循环回路，风向为垂直向下。上述室内空气经过与冷凝室的连通处时，根据需求，仅打开热空气室2的阀门或冷空气室1的阀门，空气会与半导体制冷装置16产生的热空气或冷空气混合。在空气室的阀门下方的空气循环回路内设有导流装置，导流装置的作用是将存在温度差的两种空气混合，使空气吹入植物生长室时不会造成生长室温度不均匀。空气混合后继续向下流动，来到种植板12以下、营养液池液面以上。种植板12设计有孔隙，气流从孔隙往上吹经过植物，带走植物周围的氧气。最后从种植箱左侧通风孔吹出。

所述导流装置位于冷凝室和空气循环回路连接处的下方。导流装置由两组导流通道组成，两组导流通道于冷凝室左右对称。所述导流通道呈现小于水平方向45°的倾角。每组导流通道均由两片相互平行的导流板13组成。

Claims (5)

1.一种集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，其特征在于：包括箱体、半导体制冷装置（16）、植物生长灯、水循环回路、控制器、温湿度传感器、EC电导率传感器、种植板（12）、液位传感器、贯流风机（14）、直流风机（15），箱体包括营养液池（11）、植物生长室、顶盖、设备室，营养液池（11）设置在植物生长室底面，两者之间通过种植板（12）隔开，三者构成生长腔，设备区设置在生长腔的一侧，顶盖设置在生长腔和设备区的顶面；液位传感器和EC电导率传感器设置在营养液池（11）内，用于监测液位和营养液电解质浓度，植物生长室的侧壁上开有透明材质的窗口，通过植物生长室观测植物生长情况；控制器、温湿度传感器、植物生长灯均固定在顶盖的底面，且位于植物生长室内，植物生长灯为植物提供光照条件，温湿度传感器用于采集植物生长室内的温度和湿度信息；设备室包括空气循环回路、储水腔（4）、营养液添加室（10）、冷空气室（1）、两个热空气室（2），两个热空气室（2）分别设置在冷空气室两侧，与冷空气室形成冷凝室，直流风机（15）设置在冷凝室上方，储水腔（4）设置在冷凝室的底面，半导体制冷装置（16）设置在冷凝室内，半导体制冷装置（16）使空气温度发生变化，产生冷凝水，冷凝水流入储水腔（4）；空气循环回路位于冷凝室和植物生长室之间，并分别与冷凝室、营养液池（11）形成空气流通，贯流风机（14）固定在空气循环回路的正上方；水循环回路位于设备室内，水循环回路将营养液添加室（10）、储水腔（4）、营养液池（11）连通；

控制器分别与温湿度传感器、半导体制冷装置（16）、植物生长灯、液位传感器、直流风机（15）、贯流风机（14）、蠕动泵（9）、潜水泵（8）、深紫外LED消毒管道（6）、电磁阀（7）、EC电导率传感器连接；液位传感器将营养液池（11）的水位信号传输到控制器，控制器控制电磁阀（7）的闭合，实现对冷凝水添加量的控制；EC电导率传感器将营养液池（11）的营养浓度信号传输到控制器，控制器控制蠕动泵（9）的开关实现对营养液添加量的控制；温湿度传感器将植物生长室的温度信号传输到控制器，控制器控制舵机的转动，实现冷凝室中冷空气室（1）或热空气室（2）与空气循环回路的连通；

室内空气通过贯流风机（14）吹入空气循环回路，风向为垂直向下，上述室内空气经过与冷凝室的连通处时，根据需求，仅打开热空气室（2）的阀门或冷空气室（1）的阀门，空气会与半导体制冷装置（16）产生的热空气或冷空气混合；空气混合后继续向下流动，来到种植板（12）以下、营养液池液面以上；气流向上穿过种植板（12）经过植物，带走植物周围的氧气，带来二氧化碳，最后从种植箱侧面的通风孔吹出。

2.根据权利要求1所述的集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，其特征在于：水循环回路包括蠕动泵（9）、潜水泵（8）、深紫外LED消毒管道（6）、电磁阀（7）、主管道（5）；主管道（5）的两端分别与营养液池（11）连通，营养液添加室（10）内的营养液经蠕动泵（9）汇入主管道（5），储水腔（4）的冷凝水经电磁阀（7）进入主管道（5），潜水泵（8）和深紫外LED消毒管道（6）均设置在主管道（5）上，潜水泵（8）为水体流动提供动力，水流通过深紫外LED消毒管道（6）进行杀菌，杀菌后的水流与冷凝水汇合，最后再回到营养液池（11）中。

3.根据权利要求1所述的集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，其特征在于：在空气室的阀门下方的空气循环回路内设有导流装置，导流装置位于冷凝室和空气循环回路连接处的下方。

4.根据权利要求3所述的集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，其特征在于：导流装置由两组导流通道组成，两组导流通道于冷凝室左右对称。

5.根据权利要求1所述的集凝水和空气循环功能的室内小型种植箱，其特征在于：冷凝室与空气循环回路的连通处通过机械阀门实现开关。