用于確定汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中的制冷氣體的濃度和/或污染氣體的濃度的氣體分析儀系統(tǒng)的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：用于確定汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中的制冷氣體的濃度和/或污染氣體的濃度的氣體分析儀系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體分析儀系統(tǒng)，其用于確定汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中的制冷氣體的濃度和/或污染氣體的濃度。
背景技術(shù)：
眾所周知，汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的效率取決于所使用的制冷氣體，顯然這與汽車(chē)制造商使用的制冷劑的具體類(lèi)型相關(guān)，相對(duì)于在此稱(chēng)為“污染氣體”的其它類(lèi)型的氣體，其必須具
有一定程度的“純度”。 在現(xiàn)實(shí)生活中，系統(tǒng)中的制冷氣體經(jīng)常變得不純凈，也就是，制冷氣體會(huì)意外地與一定量的、即使是極少的污染氣體混合。制冷氣體的污染本質(zhì)上出現(xiàn)在原料，也就是在制冷氣體第一次充入空調(diào)系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)的，或者其發(fā)生在首次加料后，例如，由于汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的操作或者用另一種類(lèi)型的制冷氣體代替一種類(lèi)型的制冷氣體。如今，上述污染的風(fēng)險(xiǎn)在汽車(chē)工業(yè)是非常實(shí)際的問(wèn)題，已有規(guī)章提出，需要將現(xiàn)有汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中使用的制冷氣體R-134替換為與舊有不同的新的制冷氣體類(lèi)型R-1234yf?；诖?，在汽車(chē)工業(yè)，已有要使氣體分析儀系統(tǒng)構(gòu)造得、以一定的精確度來(lái)確定在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中實(shí)際存在的制冷氣體的類(lèi)型和實(shí)際濃度、以確定后者是否符合上述規(guī)章的需求?，F(xiàn)有的一些制冷氣體分析儀系統(tǒng)使用NDIP (無(wú)色散紅外分析)技術(shù)，其通常包括入口終端，連接到低氣壓系統(tǒng)上的連接器，在一恒定的預(yù)定壓力下接收氣態(tài)的制冷液體；氣體分析室；減壓裝置，布置在入口終端和氣體分析室之間，將制冷氣體以比離開(kāi)低氣壓回路時(shí)的壓力減小的壓力供應(yīng)給后者，壓力通常高于大氣壓；紅外輻射源，在氣體分析室內(nèi)發(fā)射紅外頻率帶內(nèi)的輻射束；紅外多探測(cè)器裝置，產(chǎn)生具有電量的電信號(hào)，其代表氣體在特定的頻率帶所吸收的輻射；以及電控電路，基于多探測(cè)器裝置產(chǎn)生的電量，確定分析室內(nèi)的制冷氣體的濃度。上述的氣體分析儀系統(tǒng)通常構(gòu)造得執(zhí)行初始的自動(dòng)校準(zhǔn)，期間電控電路確定參考電量，一般是一個(gè)代表了分析室中沒(méi)有氣體的狀態(tài)下的電壓值，并且其與一個(gè)絕對(duì)參考值相關(guān)，特別的，無(wú)氣體濃度在此指示為零參考值。接著，與零參考值相關(guān)的相對(duì)電量用于計(jì)算制冷氣體的濃度。這時(shí)，如此執(zhí)行自動(dòng)校準(zhǔn)將外部環(huán)境的空氣通過(guò)活性炭過(guò)濾器引入分析室，在室內(nèi)產(chǎn)生輻射束，并給分析室中具有大氣的多探測(cè)器裝置產(chǎn)生的電量分配一個(gè)相對(duì)電量。然而，基于作為參考的外部大氣具有的污染氣體，執(zhí)行上述初始自動(dòng)校準(zhǔn)的參考電量的計(jì)算具有固有的一個(gè)錯(cuò)誤。本申請(qǐng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，實(shí)際上也證實(shí)了外部環(huán)境進(jìn)入的空氣即使使用活性碳過(guò)濾器進(jìn)行了過(guò)濾，也是不純的，包括了相當(dāng)大百分比的污染氣體，例如，作為舉例，二氧化碳C02、一氧化碳CO等等。因此，校準(zhǔn)過(guò)程中大氣中包含的污染氣體的存在給參考電量和由此計(jì)算出的制冷氣體濃度引入了固有的錯(cuò)誤，由此也降低了分析的精度。我們也知道，為了提高測(cè)量制冷氣體的濃度的精度，最近已出現(xiàn)了能夠以高精度進(jìn)行確定的需求，并不僅僅是高濃度氣體的百分比，也就是制冷氣體，還包括“低濃度”氣體、甚至污染氣體的百分比，從而獲得汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中存在的氣體成分的全面信息。然而，歸咎于至今為止還未被解決的特定技術(shù)問(wèn)題，以及基本上源于能以合適的方式同時(shí)分析以高濃度存在的制冷氣體以及分析以低濃度存在的污染氣體的分析室的尺寸方面的困難，這些需求還未被得到滿(mǎn)足。特別的，本申請(qǐng)?jiān)谏鲜龇治鰞x系統(tǒng)類(lèi)型上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，其在分析室中將氣體維持在與大氣壓力基本相同的壓力，證實(shí)了增加分析室中污染氣體的容積會(huì)導(dǎo)致一方面，提高以低濃度存在的氣體的測(cè)量精度，但是，另一方面，顯著降低了高濃度氣體的測(cè)量精度，這是分析制冷氣體情況面對(duì)的常見(jiàn)狀況，這使得分析變得不可能。實(shí)際上，高濃度制冷氣體集中于特別“大”的室體積會(huì)導(dǎo)致輻射束能量的大量吸收，如果擴(kuò)散超過(guò)一定的體積閾值會(huì)減小多探測(cè)器裝置產(chǎn)生的電量的飽和條件，造成無(wú)法進(jìn)行氣體的分析。 相反的，將分析室內(nèi)的氣體壓力保持得與大氣壓力基本相同，并且減小分析室的內(nèi)部容積，那么將獲得測(cè)量高濃度氣體的更大的精度，因?yàn)榉治龅臍怏w摩爾數(shù)減少了，這種方式可以避免了多探測(cè)器裝置飽和的風(fēng)險(xiǎn)，但是同時(shí)，測(cè)量低濃度氣體的精度會(huì)減小，因?yàn)槟軌蛭蛰椛涞哪枖?shù)極少，使得多探測(cè)器裝置無(wú)法檢測(cè)得到。最近，上述分析儀系統(tǒng)將分析室中的分析氣體排放到外部環(huán)境中，帶來(lái)環(huán)境污染的后果。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)進(jìn)行了深度的研究，目標(biāo)在于尋求一種解決方案，能夠達(dá)到下述具體的目 標(biāo)-同時(shí)提高以高濃度存在的氣體、尤其是制冷氣體的濃度的測(cè)量精度，以及以低濃度存在的污染氣體的測(cè)量精度，采用相同緊湊的分析室，以減少成本和體積；-提高確定參考電量的精度，其與分析儀系統(tǒng)的自動(dòng)校準(zhǔn)期間的零參考值相關(guān)；以及-減小分析后氣體排放帶給環(huán)境的影響。本發(fā)明的目標(biāo)由此是提供一種解決方案，其達(dá)到上述的目標(biāo)。該目標(biāo)通過(guò)本發(fā)明所涉及的一種氣體分析儀系統(tǒng)來(lái)達(dá)到，其構(gòu)造得確定汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中氣體的濃度，該氣體分析儀系統(tǒng)包括-紅外多探測(cè)器裝置，其具有氣體分析室，容納要分析的氣體；發(fā)射裝置，用于在所述分析室中朝著在所述分析室中容納的氣體發(fā)射紅外輻射；以及紅外多探測(cè)裝置，用于基于由所述分析室內(nèi)的所述氣體吸收的所述輻射，產(chǎn)生電測(cè)量量；以及-電控裝置，電子控制裝置，用于基于由所述紅外多探測(cè)裝置提供的一系列電測(cè)量量和參考電量，來(lái)確定在所述汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中容納的主要汽車(chē)制冷氣體的濃度和污染氣體的濃度；所述系統(tǒng)的特征在于，所述系統(tǒng)具有泵裝置，所述泵裝置被連接到所述分析室以在所述分析室內(nèi)產(chǎn)生低氣壓；并且在所述系統(tǒng)中，所述電子控制裝置還用于控制所述泵裝置以吸收在所述分析室內(nèi)容納的氣體，直到獲得在所述分析室中沒(méi)有氣體存在的狀態(tài)，在所述狀態(tài)中分析室中的內(nèi)壓達(dá)到預(yù)定的最小壓力；打開(kāi)所述發(fā)射裝置以在所述分析室中發(fā)射紅外輻射；以及基于在所述沒(méi)有氣體存在的狀態(tài)下由所述紅外探測(cè)器裝置產(chǎn)生的電量，確定所述電參考量。優(yōu)選的，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的制冷氣體再充氣/回收站，具有氣體分析儀系統(tǒng)，用于確定汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中氣體的濃度，其中所述氣體分析儀系統(tǒng)包括-紅外多探測(cè)器裝置，其具有氣體分析室，容納要分析的氣體；發(fā)射裝置，用于在所述分析室中朝著在所述分析室中容納的氣體發(fā)射紅外輻射；以及紅外多探測(cè)裝置，用于基于由所述分析室內(nèi)的所述氣體吸收的所述輻射，產(chǎn)生電測(cè)量量；以及-電控裝置，電子控制裝置，用于基于由所述紅外多探測(cè)裝置提供的一系列電測(cè)量量和參考電量，來(lái)確定在所述汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中容納的主要汽車(chē)制冷氣體的濃度和污染氣體的濃度；所述系統(tǒng)的特征在于，所述系統(tǒng)具有泵裝置，所述泵裝置被連接到所述分析室以在所述分析室內(nèi)產(chǎn)生低氣壓；并且在所述系統(tǒng)中，所述電子控制裝置還用于控制所述泵裝置以吸收在所述分析室內(nèi)容納的氣體，直到獲得在所述分析室中沒(méi)有氣體存在的狀態(tài)， 在所述狀態(tài)中分析室中的內(nèi)壓達(dá)到預(yù)定的最小壓力；打開(kāi)所述發(fā)射裝置以在所述分析室中發(fā)射紅外輻射；以及基于在所述沒(méi)有氣體存在的狀態(tài)下由所述紅外探測(cè)器裝置產(chǎn)生的電量，確定所述電參考量。


本發(fā)明結(jié)合附圖進(jìn)行描述，示出非限制性實(shí)施例，其中-附圖I圖示出氣體分析儀系統(tǒng)，依照本發(fā)明的原理制得；-附圖2是附圖I中示出的分析系統(tǒng)執(zhí)行操作的流程圖；以及-附圖3圖示出配置有附圖I所示氣體分析儀系統(tǒng)的汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的制冷氣體再充氣/回收站。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將參考附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，以使技術(shù)人員能夠生產(chǎn)和使用。對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)描述的實(shí)施例進(jìn)行多種修改是顯而易見(jiàn)的，并且描述的一般原理可以應(yīng)用在其它的實(shí)施例和應(yīng)用，而不脫離如所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明保護(hù)的范圍。由此，本發(fā)明并不限制于這里示出和描述的實(shí)施例，而應(yīng)該與這里描述和聲明的特征相當(dāng)?shù)淖畲蟮谋Ｗo(hù)范圍相稱(chēng)。參見(jiàn)附圖1，附圖標(biāo)記I整體示出氣體分析儀系統(tǒng)，用于確定汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)2中的制冷氣體和/或污染氣體的濃度。汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)2是公知的類(lèi)型，這里不做進(jìn)一步的描述，其安裝在汽車(chē)25上，并具有冷卻回路3，至少在其部分內(nèi)，預(yù)定類(lèi)型的制冷氣體以低氣壓循環(huán)，也就是主壓力P1，優(yōu)選為在大約3-15Bar之間(相當(dāng)于這里討論的氣體處于大約5_50攝氏度之間的可變溫度下的蒸汽壓)?？照{(diào)系統(tǒng)2具有外部低氣壓連接器/終端4，通過(guò)其可以使得預(yù)定的制冷氣體與冷卻液回路3進(jìn)行交換，或者，可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)2中的制冷氣體進(jìn)行再充氣或者回收。分析儀系統(tǒng)I具有紅外多探測(cè)器裝置5，其包括分析室6，用于接收和容納要分析的氣體，并具有內(nèi)部氣體容積Vl ;紅外發(fā)射器裝置7，其連接至分析室6，并用于在分析室6內(nèi)發(fā)射具有輻射譜中特定的波長(zhǎng)的輻射束，從而穿過(guò)容納其中的氣體；以及一系列的傳感器或紅外多探測(cè)器8，連接至分析室6，優(yōu)選的，位于與紅外發(fā)射器裝置7相反的一側(cè)，并用于基于預(yù)定氣體吸收頻率帶的輻射能量變化，測(cè)量分析室6中存在的預(yù)定系列的氣體的濃
度。 優(yōu)選的，紅外多探測(cè)器8用于測(cè)量分析室6內(nèi)以高濃度存在的主要的制冷氣體GRl的濃度，或者，在分析室6氣體總量中具有大于大約95%的濃度(計(jì)算出的，例如，分析氣體總?cè)莘e的百分比)；一種或多種“污染”氣體GCi (i是I到K之間)的濃度，通常在分析室6中以低濃度存在，或者，每種在分析室6的氣體總量中具有小于大約5%的濃度(計(jì)算出的，例如，百分比)。制冷氣體GRl可以是汽車(chē)制冷氣體的第一類(lèi)型，同時(shí)污染氣體GCi可以是汽車(chē)制冷氣體的另一種類(lèi)型，與制冷氣體GRl不同，或者其它類(lèi)型的與汽車(chē)制冷氣體不相關(guān)的氣體。例如，制冷氣體GRl可以是汽車(chē)制冷氣體R-1234類(lèi)型，污染氣體GCi可以是R-134或R-22或R407或R-152類(lèi)型的氣體和/或“非制冷”氣體類(lèi)型，例如，作為示例，二氧化碳C02、碳?xì)銫H、氫碳HC、氧氣02、甲基CH3、甲烷CH4等。然而，依據(jù)多種實(shí)施例，顯而易見(jiàn)的是汽車(chē)制冷氣體GRl可以是與氣體R-1234不同的任何類(lèi)型的汽車(chē)制冷氣體，例如，作為示例，氣體R-134或氣體R-22或氣體R-407或氣體R-152或相似的制冷氣體。紅外多探測(cè)器8用于提供電子輸出信號(hào)，其電量(電流或電壓)代表分析室6中檢測(cè)到的氣體濃度。特別的，紅外多探測(cè)器8產(chǎn)生的電子信號(hào)SGRl的電量代表預(yù)定的主要的汽車(chē)制冷氣體GRl的濃度，而紅外多探測(cè)器8產(chǎn)生的電子信號(hào)SCi的電量每個(gè)均代表分析室6內(nèi)部相關(guān)的污染氣體GCi的濃度。分析儀系統(tǒng)I進(jìn)一步包括壓力傳感器9，以及優(yōu)選的但非必要的溫度傳感器10，適時(shí)地連接到分析室6，分別對(duì)應(yīng)其中容納的氣體的測(cè)量壓力Pm和溫度Tm。參見(jiàn)附圖1，氣體分析儀系統(tǒng)I進(jìn)一步包括吸泵11，優(yōu)選是真空泵，連接至分析室6，并且可以依據(jù)命令在后者中產(chǎn)生真空，或者相對(duì)于大氣壓力的“低氣壓”，從而排除容納其中的氣體；以及壓力調(diào)節(jié)裝置12，用于依據(jù)命令增加分析室6內(nèi)的氣體壓力，根據(jù)預(yù)定的壓力步階(pressure step) Δ Pi，從與真空狀況下分析室6內(nèi)的壓力相關(guān)的最小壓力開(kāi)始，直至低于或等于空調(diào)系統(tǒng)2中氣體的主要壓力Pl的最大壓力。依據(jù)一個(gè)可行的實(shí)施例，壓力調(diào)節(jié)裝置12包括，例如，電子減壓裝置(未示出)，用于從空調(diào)系統(tǒng)2中吸入氣體，并基于控制信號(hào)調(diào)節(jié)它的排壓。依據(jù)附圖I示出的優(yōu)選實(shí)施例，壓力調(diào)節(jié)裝置12通常包括劑量室13，具有內(nèi)部氣體容積V2，并具有第一終端，通過(guò)電控截止閥14、例如電磁閥連接到合適的導(dǎo)管15的第一端，相應(yīng)地，其第二端連接到汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)2的外部連接器/終端4 ;以及第二終端，通過(guò)電控截止閥16、例如電磁閥連接到導(dǎo)管18的一端，相應(yīng)地，其另一端連接至分析室6。參見(jiàn)附圖I示出的示例，分析儀系統(tǒng)I進(jìn)一步包括攔截單元22,包括,例如,多路截止閥，其可以依據(jù)命令，可選地將導(dǎo)管15的第二端連接至泵11、或者連接至汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)2的外部連接器4、或者連接至第一貯存室26、或者連接至第二貯存室27。分析儀系統(tǒng)I進(jìn)一步包括電控單元20，其電連接至泵11和紅外發(fā)射器裝置7，用于控制它們的開(kāi)和關(guān)；紅外多探測(cè)器8，用于接收電子信號(hào)SGR1，其代表檢測(cè)到的主要的制冷氣體GRl的濃度，以及電子信號(hào)SGCi，其代表檢測(cè)到的分析室6內(nèi)的污染氣體；壓力傳感器9和溫度傳感器10，從該處接收ti時(shí)刻測(cè)量到的壓力Pm(ti)和溫度Tm(ti);截止閥14和16，用于控制它們的開(kāi)/關(guān)；以及多路閥，用于可選地命令導(dǎo)管15連接至泵11、或者至空調(diào)系統(tǒng)2的外部連接器4、或者至貯存室26或貯存室27。電控單元20用于控制壓力調(diào)節(jié)裝置12，使得分析室6內(nèi)的氣體壓力在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)、依據(jù)“步階式”增長(zhǎng)的趨勢(shì)逐漸增加，其中每個(gè)壓力步階在特定的時(shí)刻ti，是預(yù)定的壓力變化量Λ P。電控單元20進(jìn)一步構(gòu)造得，在每個(gè)壓力變化量Λ P :通過(guò)紅外多探測(cè)器裝置5，取樣分析室6內(nèi)部的主要?dú)怏wGRl的濃度和/或每種污染氣體GCi的濃度，從而獲得多個(gè)樣本CGRl (Pm(ti))和〇6以(卩111(切)，其中？111如)是分析室6中在ti時(shí)刻設(shè)置/測(cè)量到的壓力；接著處理樣本CGRl (Pm(ti))和CGCi (Pm(ti))，從而基于這些樣本，確定制冷氣體的實(shí)際濃度和污染氣體的實(shí)際濃度。接下來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)地進(jìn)行描述，依據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，電控單元20有利地調(diào)節(jié)分析 室6中氣體的壓力，采用“非直接”的方式，也就是通過(guò)控制氣體占據(jù)的容積的變換?；旧?，劑量室13以壓力Pl和容積V2存儲(chǔ)從系統(tǒng)2吸進(jìn)的氣體，并且劑量室13與分析室6連通，從而使得先前的劑量或“量”(以壓力和容積為單位，因而是摩爾)的氣體以控制的方式從容積V2(以及壓力Pl)擴(kuò)散到充滿(mǎn)大約是劑量室13和分析室6內(nèi)部容積的和(V1+V2)所基本限定的總體容積，從而導(dǎo)致(依據(jù)公知的理想氣體公式PV = nRT)分析室6內(nèi)的氣體壓力(壓力Pm(ti))的降低。分析儀系統(tǒng)I完成的確定制冷氣體的實(shí)際濃度和/或污染氣體的實(shí)際濃度的操作如附圖2中所示。特別的，(框100)電控單元20用于控制打開(kāi)閥14和16，控制多路閥將泵11連接到導(dǎo)管15，以及操作泵11，從而吸收容納于分析室6中的氣體，直到達(dá)到分析室6中沒(méi)有氣體的狀態(tài)，其中后者的內(nèi)部壓力大致達(dá)到最小的真空壓力。該最小的真空壓力可以在大約O至5*10-3Bar之間，優(yōu)選是2. 5*10_3Bar。換句話(huà)說(shuō)，電控單元20操作泵11，以生成分析室6、劑量室13和導(dǎo)管15和18內(nèi)的幾乎真空或者低氣壓的狀況，從而將它們降到相當(dāng)于真空壓力的預(yù)定的最小壓力，低于主要壓力P1。在這一步驟，泵11有利地排放分析室6、劑量室13和導(dǎo)管15、18內(nèi)的任一微量氣體，以這種方式達(dá)到它們的徹底純凈。電控單元20用于有利地執(zhí)行參考電量的校準(zhǔn)，與氣體分析室6內(nèi)沒(méi)有氣體的狀態(tài)相關(guān)(框100)。在這種情況下，電控單元20基于紅外多探測(cè)器裝置5在沒(méi)有氣體狀態(tài)下產(chǎn)生的電量來(lái)確定參考電量。實(shí)際上，氣體分析室6的徹底純凈使得分析儀系統(tǒng)I以便利地準(zhǔn)確方式、將參考電量、例如紅外多探測(cè)器8產(chǎn)生的電子信號(hào)SCGRl的電壓值V0、與空氣體濃度(用于后續(xù)測(cè)量的零參考)相對(duì)應(yīng)。壓力調(diào)節(jié)意欲在每個(gè)ti時(shí)刻，電控單元20運(yùn)行以關(guān)閉截止閥16，從而將劑量室13與分析室6分離，并控制多路閥，從而將導(dǎo)管15與連接器4連接，由此將劑量室13與空調(diào)系統(tǒng)2進(jìn)行流通。在這一步驟中，空調(diào)系統(tǒng)2中的氣體由于最小壓力和主要壓力Pl (分別存在劑量室13和系統(tǒng)2中)之間的差值而在劑量室13內(nèi)擴(kuò)散，直到達(dá)到平衡的狀態(tài)，其中后者中的氣體壓力達(dá)到主要壓力P1。
此時(shí)，或者，一旦達(dá)到平衡的狀態(tài)，電控單元20關(guān)閉截止閥14，從而將劑量室13與空調(diào)系統(tǒng)2完全地分離或隔離，這樣完成劑量室13中氣體的定量給料或“量化”。實(shí)際上，在這一步驟中，劑量室13包含從系統(tǒng)2中吸收的預(yù)定的氣體量，從而氣體以一預(yù)定的容積V2和一預(yù)定的壓力Pl容納其中(框120)。在完成劑量室13中氣體的定量給料后，電控單兀20控制截止閥16的打開(kāi)，以將劑量室13與分析室6連接，從而使得后者中的氣體擴(kuò)散，由于劑量室13中的主要壓力Pl和分析室6的壓力之間的差值，其中在第一步驟中是最小壓力，在后續(xù)步驟中(ti時(shí)刻)是測(cè)量壓力(Pm(ti))(框130)。需要闡明的是，在這一步驟中，劑量室13中容納的氣體擴(kuò)散，從劑量室13的容積V2轉(zhuǎn)化為容積V1+V2，這樣帶來(lái)從最小壓力到測(cè)量壓力Pm(ti) = P0+i*AP(ti) (i位于I到N之間)的增長(zhǎng)，而Pm(ti)的值可基于公知的理想氣體狀態(tài)公式PV = nRT通過(guò)下述公式來(lái)確定Pm (ti) = P1*V2/ (V1+V2) = Pl* Λ V = PO+ Λ P (ti)。 由于氣體擴(kuò)散容積中可控的變化量AV，分析室6內(nèi)氣體壓力的離散調(diào)節(jié)由此以間接的方式簡(jiǎn)便地執(zhí)行，在分析過(guò)程中，從充氣的狀態(tài)流過(guò)，其中氣體以預(yù)定容積V2和預(yù)定壓力Pl被限制在劑量室13中，至注入分析室6的狀況，其中氣體擴(kuò)散，占據(jù)容積V1+V2> VI，并在分析室6中增長(zhǎng)AP(ti)量的壓力。需要闡明的是，壓力步階Λ P可在分析過(guò)程中隨機(jī)地改變氣體容積而變化，這樣，分析儀系統(tǒng)I可包括一個(gè)或多個(gè)輔助劑量室21，具有Vk的容積，與主劑量室13串聯(lián)或并聯(lián)(如附圖I所示)，并可通過(guò)電磁閥24激活，與連接到主劑量室13的閥14和16相同。在這種情況中，電控單元20可改變用于除劑量室13之外的一個(gè)或多個(gè)輔助劑量室21中的壓力步階Λ P，例如Pm(ti) = Pl*F2/((^ VK) + Vl) = Pl*AV =+ AP
k^O依據(jù)一個(gè)如附圖I所示的可行的實(shí)施例，分析儀系統(tǒng)1，優(yōu)選的但是并不是必需的，具有濾清器19，沿著導(dǎo)管18布置，過(guò)濾制冷氣體中的不純成分，例如水，作為示例。濾清器19在結(jié)構(gòu)上具有相當(dāng)于VF的氣體容積。在這種情況下，沒(méi)有輔助劑量室21，壓力變化量AP(ti)也可以采用容積VF的方式通過(guò)下述等式確定Pm(ti) = P1*V2/(V1+V2+VF) = P1*AV = Pm(ti_l) + AP。當(dāng)分析室6中的氣體達(dá)到上述平衡狀態(tài)時(shí)，電控單元20基于紅外多探測(cè)器裝置5產(chǎn)生的電子信號(hào)，對(duì)分析室6中的主要的制冷氣體GRl的濃度和污染氣體GCi的濃度進(jìn)行取樣(框140)，并測(cè)量壓力Pm(ti)和優(yōu)選的溫度Tm (ti)(框140)。在這種情況下，壓力Pm(ti)低于主要壓力Pl (框150中的是的出口 )，電控單元20再次執(zhí)行框120、130、140中描述的操作。相反的，如果壓力Pm(ti)與主要壓力Pl基本相當(dāng)(框150中的否的出口)，電控單元20可基于制冷氣體樣本CGRl (Pm (ti))和污染氣體樣本CGCi (Pm(ti))確定主制冷氣體GRl的濃度和/或污染氣體GCi的濃度。特別的，框120、130、140中執(zhí)行的上述操作可被分析儀系統(tǒng)I重復(fù)N次，以獲得N個(gè)主要的制冷氣體GRl的濃度樣本和N個(gè)污染氣體GCi的濃度樣本。需要闡明的是，分析室6中壓力Pm(ti)的步進(jìn)式增長(zhǎng)步進(jìn)地并且持續(xù)地進(jìn)行N次，直到出現(xiàn)平衡狀態(tài)(框150)，其中測(cè)量的壓力Pm(ti)大致達(dá)到劑量室13的主要壓力Pl，并且，由此，劑量室13中的氣體不再能夠在分析室6中自由擴(kuò)散。依據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，電控單元20用于一方面，基于比第一預(yù)定壓力閾值低的第一壓力范圍取得的樣本CGRl (Pm(ti))確定制冷氣體GRl的實(shí)際濃度，另一方面，基于高于第二預(yù)定壓力閾值、反過(guò)來(lái)也高于第一預(yù)定壓力閾值的第二壓力范圍取得的污染氣體濃度樣本CGCi (Pm(ti)確定污染氣體GCi的實(shí)際濃度(框160)。第一壓力范圍在為真空壓力的最小壓力和第一預(yù)定壓力閾值之間，而第二壓力范圍在第二預(yù)定壓力閾值和主要壓力Pi之間。優(yōu)選但是不是必需的，第一預(yù)定壓力閾值可具有例如低于大約500*10_3Bar的值，，而第二預(yù)定壓力閾值可以具有一例如大于大約500*10-3Bar的值。依據(jù)一個(gè)可行的實(shí)施例，電控單元20用于基于在第一離散壓力范圍內(nèi)的預(yù)定參 考?jí)毫ms下取得的CGRl (Pms)樣本，確定主要制冷氣體的實(shí)際濃度，并基于在第二壓力范圍內(nèi)的預(yù)定參考?jí)毫mki下取得的CGCi(Pmki)樣本，確定每種污染氣體的實(shí)際濃度。依據(jù)一個(gè)可行的實(shí)施例，電控單元20用于基于在第一離散壓力范圍內(nèi)取得的樣本CGRl(Pm(ti))的加權(quán)平均值，確定主要制冷氣體的實(shí)際濃度，并同時(shí)，基于第二離散壓力范圍取得的污染氣體GCi的CGCi(Pm(ti))樣本的加權(quán)平均值，確定每種污染氣體GCi的實(shí)際濃度。依據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，電控單兀20用于基于在第一離散壓力范圍內(nèi)取得的最大樣本CGRl (Pm(ti))(例如，具有最大的百分比)，確定主要制冷氣體的實(shí)際濃度，并同時(shí)，基于第二壓力范圍內(nèi)取得的最大樣本CGCi (Pm(ti))，確定每種污染氣體GCi的實(shí)際濃度。如上所述，已合適地闡明，電控單元20用于采用輻射吸收公式F(V0/Vm(ti))確定分析室6中的制冷氣體和/或污染氣體的濃度，其中VO是參考量，例如，紅外多探測(cè)器5在自動(dòng)校準(zhǔn)中產(chǎn)生的電子信號(hào)電壓，而Vm(ti)是紅外多探測(cè)器8在ti時(shí)刻產(chǎn)生的電子信號(hào)電壓。優(yōu)選但不是必需的,福射吸收公式可以是例如比爾定律Beer-Lambert公式,其中F(V0/Vm(ti)) = -log(V0/Vm(ti)) 電控單元20還用于比較主要的制冷氣體的實(shí)際濃度與預(yù)定的制冷劑濃度閾值，并基于比較的結(jié)果產(chǎn)生警告信息/信號(hào)。例如，警告信號(hào)可以在主要的制冷氣體的實(shí)際濃度低于制冷劑濃度閾值時(shí)產(chǎn)生。電控單元20還用于比較每種污染氣體的實(shí)際濃度與對(duì)應(yīng)的污染氣體濃度閾值，并基于比較結(jié)果產(chǎn)生警告信息/信號(hào)。例如，警告信號(hào)可以在一種或多種污染氣體的實(shí)際濃度高于各自的濃度閾值時(shí)產(chǎn)生。電控單元20還用于操作泵11和/或截止閥14和15以及多路閥，以基于比較結(jié)果，將分析室6中的制冷氣體輸送到第一 26、或可選擇的第二制冷劑回收貯存室27，從而方便地回收氣體。特別的，如果制冷氣體的實(shí)際濃度和/或污染氣體的實(shí)際濃度滿(mǎn)足相應(yīng)的濃度閾值的預(yù)定的條件設(shè)置，電控單元20則認(rèn)為制冷氣體符合所需的規(guī)定，并簡(jiǎn)便地在第一回收貯存室26回收。相反的，如果制冷氣體的實(shí)際濃度和/或污染氣體的實(shí)際濃度不滿(mǎn)足上述濃度閾值的條件設(shè)置時(shí)，電控單元20則認(rèn)為制冷氣體“超出規(guī)定”，并簡(jiǎn)便地在第二回收貯存室27回收。參見(jiàn)附圖3，上述的分析儀系統(tǒng)I可有利地包含在制冷氣體再充氣/回收站(recharging/recovery station)或機(jī)器30中，其包括帶輪殼體31以允許站30移動(dòng)，并且優(yōu)選的包括，用戶(hù)控制界面32，電控單元20，第一和第二制冷劑保持貯存室26和27，真空泵11，攔截單元22和制冷劑回收單元33，用于將制冷氣體保持于第一制冷氣體保持貯存室26或可可選擇的第二制冷氣體保持貯存室27，如上所述。電控單元20，泵11和攔截單元22可有利地通過(guò)站和氣體分析儀系統(tǒng)I共享，從而同時(shí)執(zhí)行分析儀系統(tǒng)I完成的上述操作和系統(tǒng)2的再充氣/回收站30的制冷氣體回收
/再充氣操作。然而，依據(jù)不同的可行性實(shí)施例，顯然可知，分析儀系統(tǒng)I可獨(dú)立于再充氣/回收站或機(jī)器，而通過(guò)公知的流通系統(tǒng)與后者流通。
上述氣體分析儀系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下。第一，在自動(dòng)校準(zhǔn)期間執(zhí)行的分析室氣體的完全真空，使得可以確定正確的參考量，這與分析室中沒(méi)有氣體存在的真實(shí)情況相對(duì)應(yīng)。參考量計(jì)算的精準(zhǔn)可以提供實(shí)際氣體濃度測(cè)量的精確度，尤其在計(jì)算中使用了與輻射吸收相關(guān)的公式，該公式中應(yīng)用了參考量。分析室中氣體的“離散”壓力調(diào)節(jié)通過(guò)使用劑量室而獲得，這使得，一方面，限制系統(tǒng)的制造成本，另一方面，使得分析室的尺寸可以變小，從而系統(tǒng)的整體體積可以變小。實(shí)際上，由于使用了劑量室，依據(jù)需要與分析室6分離但是流通，可以減小后者的尺寸，這樣就確保了高濃度氣體分析過(guò)程中紅外多探測(cè)器裝置存在的飽和條件。此外，系統(tǒng)區(qū)分制冷氣體“符合規(guī)定”和“超出規(guī)定”氣體，并簡(jiǎn)便、完全自動(dòng)地在不同的、具體提供的貯存室進(jìn)行回收，而不帶來(lái)任何排放到環(huán)境中。 最后，可以理解的是，對(duì)于這里描述和示出的系統(tǒng)和站可以進(jìn)行改變和修改，而不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣體分析儀系統(tǒng)(I)，所述氣體分析儀系統(tǒng)(I)用于確定汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)(2)中的氣體濃度，所述氣體分析儀系統(tǒng)(I)具有 -紅外多探測(cè)器設(shè)備(5)，對(duì)所述紅外多探測(cè)器設(shè)備(5)設(shè)置 氣體分析室(6),用于容納要分析的氣體； 發(fā)射裝置(7)，用于在所述分析室(6)中朝著在所述分析室(6)中容納的氣體發(fā)射紅外輻射；以及 紅外多探測(cè)裝置(8)，用于基于由所述分析室(6)內(nèi)的所述氣體吸收的所述輻射，產(chǎn)生電測(cè)量量； -電子控制裝置(20)，用于基于由所述紅外多探測(cè)裝置(8)提供的一系列電測(cè)量量(Vm)和參考電量(VO)，來(lái)確定在所述汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)(2)中容納的主要汽車(chē)制冷氣體(GRl)的濃度和污染氣體(GCi)的濃度； 所述系統(tǒng)(I)的特征在于，所述系統(tǒng)(I)具有 -泵裝置(11)，所述泵裝置(11)被連接到所述分析室￠)以在所述分析室￠)內(nèi)產(chǎn)生低氣壓； 并且在所述系統(tǒng)(I)中，所述電子控制裝置(20)還用于 -控制所述泵裝置(11)以吸收在所述分析室￠)內(nèi)容納的氣體，直到獲得在所述分析室(6)中沒(méi)有氣體存在的狀態(tài)，在所述狀態(tài)中分析室(6)中的內(nèi)壓(Pm(ti))達(dá)到預(yù)定的最小壓力； -打開(kāi)所述發(fā)射裝置(7)以在所述分析室￠)中發(fā)射紅外輻射；以及 -基于在所述沒(méi)有氣體存在的狀態(tài)下由所述紅外探測(cè)器裝置(8)產(chǎn)生的電量，確定所述電參考量(VO)。
2.如權(quán)利要求I所述的分析儀系統(tǒng)，其中所述汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)(2)中的制冷氣體處于高于所述最小壓力的第一壓力(Pl)下； 所述分析儀系統(tǒng)(I)具有 -壓力調(diào)節(jié)裝置(12)，用于在第一壓力(Pl)下從所述汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)(2)接收所述氣體，并在至少高于所述最小壓力并且小于或等于所述第一壓力(Pl)的測(cè)量壓力(Pm(ti))下將所述氣體輸送至所述分析室(6)； 所述電子控制裝置(20)還用于 -控制所述壓力調(diào)節(jié)裝置(12)，以根據(jù)預(yù)定的壓力步階(APi)，從所述最小壓力至最大壓力，使分析室(6)中的氣體的測(cè)量壓力(Pm(ti))逐漸增加，所述分析室(6)中的氣體的測(cè)量壓力(Pm(ti))低于或等于所述第一壓力(Pl)； -通過(guò)所述紅外多探測(cè)裝置(8)，在每個(gè)壓力變化量(APi)處，對(duì)分析室￠)內(nèi)的所述主要制冷氣體(GRl)的濃度和每種污染氣體(GCi)的濃度進(jìn)行取樣，以獲得制冷氣體的多個(gè)濃度樣本(CGRl(Pm(ti)))和污染氣體的多個(gè)濃度樣本(CGCi (Pm(ti)))； -基于制冷氣體的濃度樣本(CGRl(Pm(ti)))和污染氣體的濃度樣本(CGCi (Pm(ti)))，分別確定制冷氣體(GRl(Pm(ti)))的實(shí)際濃度和污染氣體的實(shí)際濃度。
3.如權(quán)利要求2所述的分析儀系統(tǒng)，其中，所述電子控制裝置(20)還用于基于在低于第一預(yù)定壓力閾值的第一離散壓力范圍中取得的濃度樣本(CGR1 (Pm(ti)))，確定制冷氣體(GRl)的實(shí)際濃度，并且基于在高于第二預(yù)定壓力閾值的第二離散壓力范圍中取得的污染氣體(GCi)的濃度樣本(CGCi (Pm(ti)))，確定污染氣體(GCi)的實(shí)際濃度，所述第二預(yù)定壓力閾值高于所述第一預(yù)定壓力閾值。
4.如權(quán)利要求3所述的分析儀系統(tǒng)，其中，所述電子控制裝置(20)用于基于在第一離散壓力范圍包括的預(yù)定的參考?jí)毫?Pms)下取得的樣本(CGR1 (Pms))，確定主要制冷氣體的實(shí)際濃度，并且基于在第二壓力范圍包括的預(yù)定的參考?jí)毫?Pmki)下取得的樣本(CGCi (Pmki))，確定每種污染氣體的實(shí)際濃度。
5.如權(quán)利要求3所述的分析儀系統(tǒng)，其中，所述電子控制裝置(20)用于基于在第一離散壓力范圍內(nèi)取得的樣本(CGRl(Pm(ti)))的加權(quán)平均值，確定主要制冷氣體(GRl)的實(shí)際濃度，并且同時(shí)，基于在第二離散壓力范圍內(nèi)取得的污染氣體(GCi)的濃度樣本(CGCi (Pm(ti)))的加權(quán)平均值，確定污染氣體(GCi)的實(shí)際濃度。
6.如權(quán)利要求2所述的分析儀系統(tǒng)，其中，所述壓力調(diào)節(jié)裝置(12)包括至少一個(gè)具有第二容積(V2)的氣體劑量室(13)，并且所述氣體劑量室(13)具有第一終端和第二終端，所述第一終端用于通過(guò)第一導(dǎo)管(15)從所述汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)(2)接收制冷氣體，所述第二終端用于通過(guò)第二導(dǎo)管(18)將所述制冷氣體提供給所述分析室(6)； -沿著第一導(dǎo)管(15)和第二導(dǎo)管(18)分別布置的氣體的第一攔截裝置(14)和第二攔截裝置(16)； 所述電子控制裝置(20)用于根據(jù)預(yù)定的壓力步階(APi)，通過(guò)對(duì)每個(gè)壓力步階(APi)順序執(zhí)行下述操作，來(lái)改變分析室(6)內(nèi)氣體的測(cè)量壓力 -分別關(guān)閉和打開(kāi)所述第二攔截裝置(16)和第一攔截裝置(14)，以使得汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)(2)中的制冷氣體自由流入劑量室(13)，直到達(dá)到平衡狀態(tài)，從而供給要分析的氣體量，其中，劑量室(13)中氣體的壓力和容積分別對(duì)應(yīng)于第一壓力(Pl)和第二容積(V2);并且接下來(lái) -分別關(guān)閉和打開(kāi)所述第一攔截裝置(14)和第二攔截裝置(16)，以使得對(duì)劑量室(13)供給的制冷氣體在分析室出)中自由地?cái)U(kuò)散，直到達(dá)到平衡的狀態(tài)，其中，制冷氣體的容積基本上等于所述分析室￠)的第一容積(Vl)和至少第二容積(V2)的總和。
7.如權(quán)利要求6所述的分析儀系統(tǒng)，其中，所述電子控制裝置(20)用于基于公式Pm(ti) = P1(V2/(V1+V2))，調(diào)節(jié)分析室(6)中的氣體的測(cè)量壓力(Pm(ti))，在該公式中，Pm(ti)是測(cè)量壓力，Pl是主壓力，V2是第二容積，Vl是第一容積。
8.如權(quán)利要求I所述的分析儀系統(tǒng)，其中，所述電子控制裝置(20)還用于 -將制冷氣體(GRl)的實(shí)際濃度與預(yù)定的制冷濃度閾值相比較；和/或 -將每種污染氣體(GCi)的實(shí)際濃度與對(duì)應(yīng)的污染氣體的預(yù)定濃度閾值相比較；以及 -基于所述比較的結(jié)果，產(chǎn)生警告信息/信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的分析儀系統(tǒng)，至少具有用于回收制冷氣體的第一貯存室(26)和至少第二貯存室(27)； 所述電子控制裝置(20)還用于基于所述比較的結(jié)果，控制所述泵裝置(11)以及所述第一攔截裝置(14)和第二攔截裝置(16)，以將分析室(6)中的制冷氣體轉(zhuǎn)移至所述第一貯存室(26)，或可選擇地，將分析室(6)中的制冷氣體轉(zhuǎn)移至所述第二貯存室(27)，以回收制冷氣體。
10.一種制冷氣體再充氣/回收站(30)，所述制冷氣體再充氣/回收站(30)能夠?qū)⑵?chē)空調(diào)系統(tǒng)(2)中的制冷氣體進(jìn)行再充氣/回收，其特征在于，所述制冷氣體再充氣/回收 站(30)具有如權(quán)利要求I所述的氣體分析儀系統(tǒng)(I)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣體分析儀系統(tǒng)(1)，用于確定汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)(2)中的氣體濃度，氣體分析儀系統(tǒng)(1)具有配備有氣體分析室(6)的紅外多探測(cè)器設(shè)備(5)；在分析室(6)內(nèi)發(fā)射紅外輻射的發(fā)射裝置(7)；紅外多探測(cè)裝置(8)，基于氣體的輻射吸收產(chǎn)生電測(cè)量量；與分析室(6)連接的吸泵(11)，在分析室內(nèi)產(chǎn)生低氣壓；以及電控單元(20)，基于紅外多探測(cè)器(8)提供的多個(gè)電測(cè)量量(Vm)以及參考電量(V0)，確定主要的汽車(chē)制冷氣體(GR1)的濃度和污染氣體(GCi)的濃度。
文檔編號(hào)G01N21/35GK102818784SQ20121022995
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者馬努埃萊·卡瓦利, 羅博特·朱第奇 申請(qǐng)人:德克薩股份公司