用於確定汽車空調系統中的製冷氣體的濃度和/或汙染氣體的濃度的氣體分析儀系統的製作方法

2023-05-03 19:30:11

專利名稱：用於確定汽車空調系統中的製冷氣體的濃度和/或汙染氣體的濃度的氣體分析儀系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體分析儀系統，其用於確定汽車空調系統中的製冷氣體的濃度和/或汙染氣體的濃度。
背景技術：
眾所周知，汽車空調系統的效率取決於所使用的製冷氣體，顯然這與汽車製造商使用的製冷劑的具體類型相關，相對於在此稱為「汙染氣體」的其它類型的氣體，其必須具
有一定程度的「純度」。 在現實生活中，系統中的製冷氣體經常變得不純淨，也就是，製冷氣體會意外地與一定量的、即使是極少的汙染氣體混合。製冷氣體的汙染本質上出現在原料，也就是在製冷氣體第一次充入空調系統時出現的，或者其發生在首次加料後，例如，由於汽車空調系統的操作或者用另一種類型的製冷氣體代替一種類型的製冷氣體。如今，上述汙染的風險在汽車工業是非常實際的問題，已有規章提出，需要將現有汽車空調系統中使用的製冷氣體R-134替換為與舊有不同的新的製冷氣體類型R-1234yf。基於此，在汽車工業，已有要使氣體分析儀系統構造得、以一定的精確度來確定在汽車空調系統中實際存在的製冷氣體的類型和實際濃度、以確定後者是否符合上述規章的需求。現有的一些製冷氣體分析儀系統使用NDIP (無色散紅外分析)技術，其通常包括入口終端，連接到低氣壓系統上的連接器，在一恆定的預定壓力下接收氣態的製冷液體；氣體分析室；減壓裝置，布置在入口終端和氣體分析室之間，將製冷氣體以比離開低氣壓迴路時的壓力減小的壓力供應給後者，壓力通常高於大氣壓；紅外輻射源，在氣體分析室內發射紅外頻率帶內的輻射束；紅外多探測器裝置，產生具有電量的電信號，其代表氣體在特定的頻率帶所吸收的輻射；以及電控電路，基於多探測器裝置產生的電量，確定分析室內的製冷氣體的濃度。上述的氣體分析儀系統通常構造得執行初始的自動校準，期間電控電路確定參考電量，一般是一個代表了分析室中沒有氣體的狀態下的電壓值，並且其與一個絕對參考值相關，特別的，無氣體濃度在此指示為零參考值。接著，與零參考值相關的相對電量用於計算製冷氣體的濃度。這時，如此執行自動校準將外部環境的空氣通過活性炭過濾器引入分析室，在室內產生輻射束，並給分析室中具有大氣的多探測器裝置產生的電量分配一個相對電量。然而，基於作為參考的外部大氣具有的汙染氣體，執行上述初始自動校準的參考電量的計算具有固有的一個錯誤。本申請進行了實驗室測試，實際上也證實了外部環境進入的空氣即使使用活性碳過濾器進行了過濾，也是不純的，包括了相當大百分比的汙染氣體，例如，作為舉例，二氧化碳C02、一氧化碳CO等等。因此，校準過程中大氣中包含的汙染氣體的存在給參考電量和由此計算出的製冷氣體濃度引入了固有的錯誤，由此也降低了分析的精度。我們也知道，為了提高測量製冷氣體的濃度的精度，最近已出現了能夠以高精度進行確定的需求，並不僅僅是高濃度氣體的百分比，也就是製冷氣體，還包括「低濃度」氣體、甚至汙染氣體的百分比，從而獲得汽車空調系統中存在的氣體成分的全面信息。然而，歸咎於至今為止還未被解決的特定技術問題，以及基本上源於能以合適的方式同時分析以高濃度存在的製冷氣體以及分析以低濃度存在的汙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足。特別的，本申請在上述分析儀系統類型上進行的實驗室測試，其在分析室中將氣體維持在與大氣壓力基本相同的壓力，證實了增加分析室中汙染氣體的容積會導致一方面，提高以低濃度存在的氣體的測量精度，但是，另一方面，顯著降低了高濃度氣體的測量精度，這是分析製冷氣體情況面對的常見狀況，這使得分析變得不可能。實際上，高濃度製冷氣體集中於特別「大」的室體積會導致輻射束能量的大量吸收，如果擴散超過一定的體積閾值會減小多探測器裝置產生的電量的飽和條件，造成無法進行氣體的分析。 相反的，將分析室內的氣體壓力保持得與大氣壓力基本相同，並且減小分析室的內部容積，那麼將獲得測量高濃度氣體的更大的精度，因為分析的氣體摩爾數減少了，這種方式可以避免了多探測器裝置飽和的風險，但是同時，測量低濃度氣體的精度會減小，因為能夠吸收輻射的摩爾數極少，使得多探測器裝置無法檢測得到。最近，上述分析儀系統將分析室中的分析氣體排放到外部環境中，帶來環境汙染的後果。

發明內容
本申請進行了深度的研究，目標在於尋求一種解決方案，能夠達到下述具體的目 標-同時提高以高濃度存在的氣體、尤其是製冷氣體的濃度的測量精度，以及以低濃度存在的汙染氣體的測量精度，採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，其與分析儀系統的自動校準期間的零參考值相關；以及-減小分析後氣體排放帶給環境的影響。本發明的目標由此是提供一種解決方案，其達到上述的目標。該目標通過本發明所涉及的一種氣體分析儀系統來達到，其構造得確定汽車空調系統中氣體的濃度，該氣體分析儀系統包括-紅外多探測器裝置，其具有氣體分析室，容納要分析的氣體；發射裝置，用於在所述分析室中朝著在所述分析室中容納的氣體發射紅外輻射；以及紅外多探測裝置，用於基於由所述分析室內的所述氣體吸收的所述輻射，產生電測量量；以及-電控裝置，電子控制裝置，用於基於由所述紅外多探測裝置提供的一系列電測量量和參考電量，來確定在所述汽車空調系統中容納的主要汽車製冷氣體的濃度和汙染氣體的濃度；所述系統的特徵在於，所述系統具有泵裝置，所述泵裝置被連接到所述分析室以在所述分析室內產生低氣壓；並且在所述系統中，所述電子控制裝置還用於控制所述泵裝置以吸收在所述分析室內容納的氣體，直到獲得在所述分析室中沒有氣體存在的狀態，在所述狀態中分析室中的內壓達到預定的最小壓力；打開所述發射裝置以在所述分析室中發射紅外輻射；以及基於在所述沒有氣體存在的狀態下由所述紅外探測器裝置產生的電量，確定所述電參考量。優選的，本發明進一步涉及一種用於汽車空調系統的製冷氣體再充氣/回收站，具有氣體分析儀系統，用於確定汽車空調系統中氣體的濃度，其中所述氣體分析儀系統包括-紅外多探測器裝置，其具有氣體分析室，容納要分析的氣體；發射裝置，用於在所述分析室中朝著在所述分析室中容納的氣體發射紅外輻射；以及紅外多探測裝置，用於基於由所述分析室內的所述氣體吸收的所述輻射，產生電測量量；以及-電控裝置，電子控制裝置，用於基於由所述紅外多探測裝置提供的一系列電測量量和參考電量，來確定在所述汽車空調系統中容納的主要汽車製冷氣體的濃度和汙染氣體的濃度；所述系統的特徵在於，所述系統具有泵裝置，所述泵裝置被連接到所述分析室以在所述分析室內產生低氣壓；並且在所述系統中，所述電子控制裝置還用於控制所述泵裝置以吸收在所述分析室內容納的氣體，直到獲得在所述分析室中沒有氣體存在的狀態， 在所述狀態中分析室中的內壓達到預定的最小壓力；打開所述發射裝置以在所述分析室中發射紅外輻射；以及基於在所述沒有氣體存在的狀態下由所述紅外探測器裝置產生的電量，確定所述電參考量。


本發明結合附圖進行描述，示出非限制性實施例，其中-附圖I圖示出氣體分析儀系統，依照本發明的原理製得；-附圖2是附圖I中示出的分析系統執行操作的流程圖；以及-附圖3圖示出配置有附圖I所示氣體分析儀系統的汽車空調系統的製冷氣體再充氣/回收站。
具體實施例方式本發明將參考附圖進行詳細描述，以使技術人員能夠生產和使用。對於技術人員來說，對描述的實施例進行多種修改是顯而易見的，並且描述的一般原理可以應用在其它的實施例和應用，而不脫離如所附的權利要求限定的本發明保護的範圍。由此，本發明並不限制於這裡示出和描述的實施例，而應該與這裡描述和聲明的特徵相當的最大的保護範圍相稱。參見附圖1，附圖標記I整體示出氣體分析儀系統，用於確定汽車空調系統2中的製冷氣體和/或汙染氣體的濃度。汽車空調系統2是公知的類型，這裡不做進一步的描述，其安裝在汽車25上，並具有冷卻迴路3，至少在其部分內，預定類型的製冷氣體以低氣壓循環，也就是主壓力P1，優選為在大約3-15Bar之間(相當於這裡討論的氣體處於大約5_50攝氏度之間的可變溫度下的蒸汽壓)。空調系統2具有外部低氣壓連接器/終端4，通過其可以使得預定的製冷氣體與冷卻液迴路3進行交換，或者，可以對空調系統2中的製冷氣體進行再充氣或者回收。分析儀系統I具有紅外多探測器裝置5，其包括分析室6，用於接收和容納要分析的氣體，並具有內部氣體容積Vl ;紅外發射器裝置7，其連接至分析室6，並用於在分析室6內發射具有輻射譜中特定的波長的輻射束，從而穿過容納其中的氣體；以及一系列的傳感器或紅外多探測器8，連接至分析室6，優選的，位於與紅外發射器裝置7相反的一側，並用於基於預定氣體吸收頻率帶的輻射能量變化，測量分析室6中存在的預定系列的氣體的濃
度。 優選的，紅外多探測器8用於測量分析室6內以高濃度存在的主要的製冷氣體GRl的濃度，或者，在分析室6氣體總量中具有大於大約95%的濃度(計算出的，例如，分析氣體總容積的百分比)；一種或多種「汙染」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於大約5%的濃度(計算出的，例如，百分比)。製冷氣體GRl可以是汽車製冷氣體的第一類型，同時汙染氣體GCi可以是汽車製冷氣體的另一種類型，與製冷氣體GRl不同，或者其它類型的與汽車製冷氣體不相關的氣體。例如，製冷氣體GRl可以是汽車製冷氣體R-1234類型，汙染氣體GCi可以是R-134或R-22或R407或R-152類型的氣體和/或「非製冷」氣體類型，例如，作為示例，二氧化碳C02、碳氫CH、氫碳HC、氧氣02、甲基CH3、甲烷CH4等。然而，依據多種實施例，顯而易見的是汽車製冷氣體GRl可以是與氣體R-1234不同的任何類型的汽車製冷氣體，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或相似的製冷氣體。紅外多探測器8用於提供電子輸出信號，其電量(電流或電壓)代表分析室6中檢測到的氣體濃度。特別的，紅外多探測器8產生的電子信號SGRl的電量代表預定的主要的汽車製冷氣體GRl的濃度，而紅外多探測器8產生的電子信號SCi的電量每個均代表分析室6內部相關的汙染氣體GCi的濃度。分析儀系統I進一步包括壓力傳感器9，以及優選的但非必要的溫度傳感器10，適時地連接到分析室6，分別對應其中容納的氣體的測量壓力Pm和溫度Tm。參見附圖1，氣體分析儀系統I進一步包括吸泵11，優選是真空泵，連接至分析室6，並且可以依據命令在後者中產生真空，或者相對於大氣壓力的「低氣壓」，從而排除容納其中的氣體；以及壓力調節裝置12，用於依據命令增加分析室6內的氣體壓力，根據預定的壓力步階(pressure step) Δ Pi，從與真空狀況下分析室6內的壓力相關的最小壓力開始，直至低於或等於空調系統2中氣體的主要壓力Pl的最大壓力。依據一個可行的實施例，壓力調節裝置12包括，例如，電子減壓裝置(未示出)，用於從空調系統2中吸入氣體，並基於控制信號調節它的排壓。依據附圖I示出的優選實施例，壓力調節裝置12通常包括劑量室13，具有內部氣體容積V2，並具有第一終端，通過電控截止閥14、例如電磁閥連接到合適的導管15的第一端，相應地，其第二端連接到汽車空調系統2的外部連接器/終端4 ;以及第二終端，通過電控截止閥16、例如電磁閥連接到導管18的一端，相應地，其另一端連接至分析室6。參見附圖I示出的示例，分析儀系統I進一步包括攔截單元22,包括,例如,多路截止閥，其可以依據命令，可選地將導管15的第二端連接至泵11、或者連接至汽車空調系統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I進一步包括電控單元20，其電連接至泵11和紅外發射器裝置7，用於控制它們的開和關；紅外多探測器8，用於接收電子信號SGR1，其代表檢測到的主要的製冷氣體GRl的濃度，以及電子信號SGCi，其代表檢測到的分析室6內的汙染氣體；壓力傳感器9和溫度傳感器10，從該處接收ti時刻測量到的壓力Pm(ti)和溫度Tm(ti);截止閥14和16，用於控制它們的開/關；以及多路閥，用於可選地命令導管15連接至泵11、或者至空調系統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用於控制壓力調節裝置12，使得分析室6內的氣體壓力在預定的時間間隔內、依據「步階式」增長的趨勢逐漸增加，其中每個壓力步階在特定的時刻ti，是預定的壓力變化量Λ P。電控單元20進一步構造得，在每個壓力變化量Λ P :通過紅外多探測器裝置5，取樣分析室6內部的主要氣體GRl的濃度和/或每種汙染氣體GCi的濃度，從而獲得多個樣本CGRl (Pm(ti))和〇6以(卩111(切)，其中？111如)是分析室6中在ti時刻設置/測量到的壓力；接著處理樣本CGRl (Pm(ti))和CGCi (Pm(ti))，從而基於這些樣本，確定製冷氣體的實際濃度和汙染氣體的實際濃度。接下來進一步詳細地進行描述，依據優選的實施例，電控單元20有利地調節分析 室6中氣體的壓力，採用「非直接」的方式，也就是通過控制氣體佔據的容積的變換。基本上，劑量室13以壓力Pl和容積V2存儲從系統2吸進的氣體，並且劑量室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)擴散到充滿大約是劑量室13和分析室6內部容積的和(V1+V2)所基本限定的總體容積，從而導致(依據公知的理想氣體公式PV = nRT)分析室6內的氣體壓力(壓力Pm(ti))的降低。分析儀系統I完成的確定製冷氣體的實際濃度和/或汙染氣體的實際濃度的操作如附圖2中所示。特別的，(框100)電控單元20用於控制打開閥14和16，控制多路閥將泵11連接到導管15，以及操作泵11，從而吸收容納於分析室6中的氣體，直到達到分析室6中沒有氣體的狀態，其中後者的內部壓力大致達到最小的真空壓力。該最小的真空壓力可以在大約O至5*10-3Bar之間，優選是2. 5*10_3Bar。換句話說，電控單元20操作泵11，以生成分析室6、劑量室13和導管15和18內的幾乎真空或者低氣壓的狀況，從而將它們降到相當於真空壓力的預定的最小壓力，低於主要壓力P1。在這一步驟，泵11有利地排放分析室6、劑量室13和導管15、18內的任一微量氣體，以這種方式達到它們的徹底純淨。電控單元20用於有利地執行參考電量的校準，與氣體分析室6內沒有氣體的狀態相關(框100)。在這種情況下，電控單元20基於紅外多探測器裝置5在沒有氣體狀態下產生的電量來確定參考電量。實際上，氣體分析室6的徹底純淨使得分析儀系統I以便利地準確方式、將參考電量、例如紅外多探測器8產生的電子信號SCGRl的電壓值V0、與空氣體濃度(用於後續測量的零參考)相對應。壓力調節意欲在每個ti時刻，電控單元20運行以關閉截止閥16，從而將劑量室13與分析室6分離，並控制多路閥，從而將導管15與連接器4連接，由此將劑量室13與空調系統2進行流通。在這一步驟中，空調系統2中的氣體由於最小壓力和主要壓力Pl (分別存在劑量室13和系統2中)之間的差值而在劑量室13內擴散，直到達到平衡的狀態，其中後者中的氣體壓力達到主要壓力P1。
此時，或者，一旦達到平衡的狀態，電控單元20關閉截止閥14，從而將劑量室13與空調系統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」。實際上，在這一步驟中，劑量室13包含從系統2中吸收的預定的氣體量，從而氣體以一預定的容積V2和一預定的壓力Pl容納其中(框120)。在完成劑量室13中氣體的定量給料後，電控單兀20控制截止閥16的打開，以將劑量室13與分析室6連接，從而使得後者中的氣體擴散，由於劑量室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，在後續步驟中(ti時刻)是測量壓力(Pm(ti))(框130)。需要闡明的是，在這一步驟中，劑量室13中容納的氣體擴散，從劑量室13的容積V2轉化為容積V1+V2，這樣帶來從最小壓力到測量壓力Pm(ti) = P0+i*AP(ti) (i位於I到N之間)的增長，而Pm(ti)的值可基於公知的理想氣體狀態公式PV = nRT通過下述公式來確定Pm (ti) = P1*V2/ (V1+V2) = Pl* Λ V = PO+ Λ P (ti)。 由於氣體擴散容積中可控的變化量AV，分析室6內氣體壓力的離散調節由此以間接的方式簡便地執行，在分析過程中，從充氣的狀態流過，其中氣體以預定容積V2和預定壓力Pl被限制在劑量室13中，至注入分析室6的狀況，其中氣體擴散，佔據容積V1+V2> VI，並在分析室6中增長AP(ti)量的壓力。需要闡明的是，壓力步階Λ P可在分析過程中隨機地改變氣體容積而變化，這樣，分析儀系統I可包括一個或多個輔助劑量室21，具有Vk的容積，與主劑量室13串聯或並聯(如附圖I所示)，並可通過電磁閥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可改變用於除劑量室13之外的一個或多個輔助劑量室21中的壓力步階Λ P，例如Pm(ti) = Pl*F2/((^ VK) + Vl) = Pl*AV =+ AP
k^O依據一個如附圖I所示的可行的實施例，分析儀系統1，優選的但是並不是必需的，具有濾清器19，沿著導管18布置，過濾製冷氣體中的不純成分，例如水，作為示例。濾清器19在結構上具有相當於VF的氣體容積。在這種情況下，沒有輔助劑量室21，壓力變化量AP(ti)也可以採用容積VF的方式通過下述等式確定Pm(ti) = P1*V2/(V1+V2+VF) = P1*AV = Pm(ti_l) + AP。當分析室6中的氣體達到上述平衡狀態時，電控單元20基於紅外多探測器裝置5產生的電子信號，對分析室6中的主要的製冷氣體GRl的濃度和汙染氣體GCi的濃度進行取樣(框140)，並測量壓力Pm(ti)和優選的溫度Tm (ti)(框140)。在這種情況下，壓力Pm(ti)低於主要壓力Pl (框150中的是的出口 )，電控單元20再次執行框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(框150中的否的出口)，電控單元20可基於製冷氣體樣本CGRl (Pm (ti))和汙染氣體樣本CGCi (Pm(ti))確定主製冷氣體GRl的濃度和/或汙染氣體GCi的濃度。特別的，框120、130、140中執行的上述操作可被分析儀系統I重複N次，以獲得N個主要的製冷氣體GRl的濃度樣本和N個汙染氣體GCi的濃度樣本。需要闡明的是，分析室6中壓力Pm(ti)的步進式增長步進地並且持續地進行N次，直到出現平衡狀態(框150)，其中測量的壓力Pm(ti)大致達到劑量室13的主要壓力Pl，並且，由此，劑量室13中的氣體不再能夠在分析室6中自由擴散。依據優選的實施例，電控單元20用於一方面，基於比第一預定壓力閾值低的第一壓力範圍取得的樣本CGRl (Pm(ti))確定製冷氣體GRl的實際濃度，另一方面，基於高於第二預定壓力閾值、反過來也高於第一預定壓力閾值的第二壓力範圍取得的汙染氣體濃度樣本CGCi (Pm(ti)確定汙染氣體GCi的實際濃度(框160)。第一壓力範圍在為真空壓力的最小壓力和第一預定壓力閾值之間，而第二壓力範圍在第二預定壓力閾值和主要壓力Pi之間。優選但是不是必需的，第一預定壓力閾值可具有例如低於大約500*10_3Bar的值，，而第二預定壓力閾值可以具有一例如大於大約500*10-3Bar的值。依據一個可行的實施例，電控單元20用於基於在第一離散壓力範圍內的預定參 考壓力Pms下取得的CGRl (Pms)樣本，確定主要製冷氣體的實際濃度，並基於在第二壓力範圍內的預定參考壓力Pmki下取得的CGCi(Pmki)樣本，確定每種汙染氣體的實際濃度。依據一個可行的實施例，電控單元20用於基於在第一離散壓力範圍內取得的樣本CGRl(Pm(ti))的加權平均值，確定主要製冷氣體的實際濃度，並同時，基於第二離散壓力範圍取得的汙染氣體GCi的CGCi(Pm(ti))樣本的加權平均值，確定每種汙染氣體GCi的實際濃度。依據另一個實施例，電控單兀20用於基於在第一離散壓力範圍內取得的最大樣本CGRl (Pm(ti))(例如，具有最大的百分比)，確定主要製冷氣體的實際濃度，並同時，基於第二壓力範圍內取得的最大樣本CGCi (Pm(ti))，確定每種汙染氣體GCi的實際濃度。如上所述，已合適地闡明，電控單元20用於採用輻射吸收公式F(V0/Vm(ti))確定分析室6中的製冷氣體和/或汙染氣體的濃度，其中VO是參考量，例如，紅外多探測器5在自動校準中產生的電子信號電壓，而Vm(ti)是紅外多探測器8在ti時刻產生的電子信號電壓。優選但不是必需的,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還用於比較主要的製冷氣體的實際濃度與預定的製冷劑濃度閾值，並基於比較的結果產生警告信息/信號。例如，警告信號可以在主要的製冷氣體的實際濃度低於製冷劑濃度閾值時產生。電控單元20還用於比較每種汙染氣體的實際濃度與對應的汙染氣體濃度閾值，並基於比較結果產生警告信息/信號。例如，警告信號可以在一種或多種汙染氣體的實際濃度高於各自的濃度閾值時產生。電控單元20還用於操作泵11和/或截止閥14和15以及多路閥，以基於比較結果，將分析室6中的製冷氣體輸送到第一 26、或可選擇的第二製冷劑回收貯存室27，從而方便地回收氣體。特別的，如果製冷氣體的實際濃度和/或汙染氣體的實際濃度滿足相應的濃度閾值的預定的條件設置，電控單元20則認為製冷氣體符合所需的規定，並簡便地在第一回收貯存室26回收。相反的，如果製冷氣體的實際濃度和/或汙染氣體的實際濃度不滿足上述濃度閾值的條件設置時，電控單元20則認為製冷氣體「超出規定」，並簡便地在第二回收貯存室27回收。參見附圖3，上述的分析儀系統I可有利地包含在製冷氣體再充氣/回收站(recharging/recovery station)或機器30中，其包括帶輪殼體31以允許站30移動，並且優選的包括，用戶控制界面32，電控單元20，第一和第二製冷劑保持貯存室26和27，真空泵11，攔截單元22和製冷劑回收單元33，用於將製冷氣體保持於第一製冷氣體保持貯存室26或可可選擇的第二製冷氣體保持貯存室27，如上所述。電控單元20，泵11和攔截單元22可有利地通過站和氣體分析儀系統I共享，從而同時執行分析儀系統I完成的上述操作和系統2的再充氣/回收站30的製冷氣體回收
/再充氣操作。然而，依據不同的可行性實施例，顯然可知，分析儀系統I可獨立於再充氣/回收站或機器，而通過公知的流通系統與後者流通。
上述氣體分析儀系統的優點如下。第一，在自動校準期間執行的分析室氣體的完全真空，使得可以確定正確的參考量，這與分析室中沒有氣體存在的真實情況相對應。參考量計算的精準可以提供實際氣體濃度測量的精確度，尤其在計算中使用了與輻射吸收相關的公式，該公式中應用了參考量。分析室中氣體的「離散」壓力調節通過使用劑量室而獲得，這使得，一方面，限制系統的製造成本，另一方面，使得分析室的尺寸可以變小，從而系統的整體體積可以變小。實際上，由於使用了劑量室，依據需要與分析室6分離但是流通，可以減小後者的尺寸，這樣就確保了高濃度氣體分析過程中紅外多探測器裝置存在的飽和條件。此外，系統區分製冷氣體「符合規定」和「超出規定」氣體，並簡便、完全自動地在不同的、具體提供的貯存室進行回收，而不帶來任何排放到環境中。 最後，可以理解的是，對於這裡描述和示出的系統和站可以進行改變和修改，而不脫離如所附權利要求限定的本發明的範圍。
權利要求
1.一種氣體分析儀系統(I)，所述氣體分析儀系統(I)用於確定汽車空調系統(2)中的氣體濃度，所述氣體分析儀系統(I)具有 -紅外多探測器設備(5)，對所述紅外多探測器設備(5)設置 氣體分析室(6),用於容納要分析的氣體； 發射裝置(7)，用於在所述分析室(6)中朝著在所述分析室(6)中容納的氣體發射紅外輻射；以及 紅外多探測裝置(8)，用於基於由所述分析室(6)內的所述氣體吸收的所述輻射，產生電測量量； -電子控制裝置(20)，用於基於由所述紅外多探測裝置(8)提供的一系列電測量量(Vm)和參考電量(VO)，來確定在所述汽車空調系統(2)中容納的主要汽車製冷氣體(GRl)的濃度和汙染氣體(GCi)的濃度； 所述系統(I)的特徵在於，所述系統(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￠)內產生低氣壓； 並且在所述系統(I)中，所述電子控制裝置(20)還用於 -控制所述泵裝置(11)以吸收在所述分析室￠)內容納的氣體，直到獲得在所述分析室(6)中沒有氣體存在的狀態，在所述狀態中分析室(6)中的內壓(Pm(ti))達到預定的最小壓力； -打開所述發射裝置(7)以在所述分析室￠)中發射紅外輻射；以及 -基於在所述沒有氣體存在的狀態下由所述紅外探測器裝置(8)產生的電量，確定所述電參考量(VO)。
2.如權利要求I所述的分析儀系統，其中所述汽車空調系統(2)中的製冷氣體處於高於所述最小壓力的第一壓力(Pl)下； 所述分析儀系統(I)具有 -壓力調節裝置(12)，用於在第一壓力(Pl)下從所述汽車空調系統(2)接收所述氣體，並在至少高於所述最小壓力並且小於或等於所述第一壓力(Pl)的測量壓力(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)還用於 -控制所述壓力調節裝置(12)，以根據預定的壓力步階(APi)，從所述最小壓力至最大壓力，使分析室(6)中的氣體的測量壓力(Pm(ti))逐漸增加，所述分析室(6)中的氣體的測量壓力(Pm(ti))低於或等於所述第一壓力(Pl)； -通過所述紅外多探測裝置(8)，在每個壓力變化量(APi)處，對分析室￠)內的所述主要製冷氣體(GRl)的濃度和每種汙染氣體(GCi)的濃度進行取樣，以獲得製冷氣體的多個濃度樣本(CGRl(Pm(ti)))和汙染氣體的多個濃度樣本(CGCi (Pm(ti)))； -基於製冷氣體的濃度樣本(CGRl(Pm(ti)))和汙染氣體的濃度樣本(CGCi (Pm(ti)))，分別確定製冷氣體(GRl(Pm(ti)))的實際濃度和汙染氣體的實際濃度。
3.如權利要求2所述的分析儀系統，其中，所述電子控制裝置(20)還用於基於在低於第一預定壓力閾值的第一離散壓力範圍中取得的濃度樣本(CGR1 (Pm(ti)))，確定製冷氣體(GRl)的實際濃度，並且基於在高於第二預定壓力閾值的第二離散壓力範圍中取得的汙染氣體(GCi)的濃度樣本(CGCi (Pm(ti)))，確定汙染氣體(GCi)的實際濃度，所述第二預定壓力閾值高於所述第一預定壓力閾值。
4.如權利要求3所述的分析儀系統，其中，所述電子控制裝置(20)用於基於在第一離散壓力範圍包括的預定的參考壓力(Pms)下取得的樣本(CGR1 (Pms))，確定主要製冷氣體的實際濃度，並且基於在第二壓力範圍包括的預定的參考壓力(Pmki)下取得的樣本(CGCi (Pmki))，確定每種汙染氣體的實際濃度。
5.如權利要求3所述的分析儀系統，其中，所述電子控制裝置(20)用於基於在第一離散壓力範圍內取得的樣本(CGRl(Pm(ti)))的加權平均值，確定主要製冷氣體(GRl)的實際濃度，並且同時，基於在第二離散壓力範圍內取得的汙染氣體(GCi)的濃度樣本(CGCi (Pm(ti)))的加權平均值，確定汙染氣體(GCi)的實際濃度。
6.如權利要求2所述的分析儀系統，其中，所述壓力調節裝置(12)包括至少一個具有第二容積(V2)的氣體劑量室(13)，並且所述氣體劑量室(13)具有第一終端和第二終端，所述第一終端用於通過第一導管(15)從所述汽車空調系統(2)接收製冷氣體，所述第二終端用於通過第二導管(18)將所述製冷氣體提供給所述分析室(6)； -沿著第一導管(15)和第二導管(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)用於根據預定的壓力步階(APi)，通過對每個壓力步階(APi)順序執行下述操作，來改變分析室(6)內氣體的測量壓力 -分別關閉和打開所述第二攔截裝置(16)和第一攔截裝置(14)，以使得汽車空調系統(2)中的製冷氣體自由流入劑量室(13)，直到達到平衡狀態，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應於第一壓力(Pl)和第二容積(V2);並且接下來 -分別關閉和打開所述第一攔截裝置(14)和第二攔截裝置(16)，以使得對劑量室(13)供給的製冷氣體在分析室出)中自由地擴散，直到達到平衡的狀態，其中，製冷氣體的容積基本上等於所述分析室￠)的第一容積(Vl)和至少第二容積(V2)的總和。
7.如權利要求6所述的分析儀系統，其中，所述電子控制裝置(20)用於基於公式Pm(ti) = P1(V2/(V1+V2))，調節分析室(6)中的氣體的測量壓力(Pm(ti))，在該公式中，Pm(ti)是測量壓力，Pl是主壓力，V2是第二容積，Vl是第一容積。
8.如權利要求I所述的分析儀系統，其中，所述電子控制裝置(20)還用於 -將製冷氣體(GRl)的實際濃度與預定的製冷濃度閾值相比較；和/或 -將每種汙染氣體(GCi)的實際濃度與對應的汙染氣體的預定濃度閾值相比較；以及 -基於所述比較的結果，產生警告信息/信號。
9.如權利要求8所述的分析儀系統，至少具有用於回收製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)還用於基於所述比較的結果，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)中的製冷氣體轉移至所述第一貯存室(26)，或可選擇地，將分析室(6)中的製冷氣體轉移至所述第二貯存室(27)，以回收製冷氣體。
10.一種製冷氣體再充氣/回收站(30)，所述製冷氣體再充氣/回收站(30)能夠將汽車空調系統(2)中的製冷氣體進行再充氣/回收，其特徵在於，所述製冷氣體再充氣/回收 站(30)具有如權利要求I所述的氣體分析儀系統(I)。
全文摘要
本發明提供一種氣體分析儀系統(1)，用於確定汽車空調系統(2)中的氣體濃度，氣體分析儀系統(1)具有配備有氣體分析室(6)的紅外多探測器設備(5)；在分析室(6)內發射紅外輻射的發射裝置(7)；紅外多探測裝置(8)，基於氣體的輻射吸收產生電測量量；與分析室(6)連接的吸泵(11)，在分析室內產生低氣壓；以及電控單元(20)，基於紅外多探測器(8)提供的多個電測量量(Vm)以及參考電量(V0)，確定主要的汽車製冷氣體(GR1)的濃度和汙染氣體(GCi)的濃度。
文檔編號G01N21/35GK102818784SQ20121022995
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月30日 優先權日2011年5月30日
發明者馬努埃萊·卡瓦利, 羅博特·朱第奇 申請人:德克薩股份公司