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Die Erfindung betrifft eine Aufbewahrungsvorrichtung zur Aufbewahrung eines Gasmessgerätes, ein System aus einer solchen Aufbewahrungsvorrichtung und einem solchen Gasmessgerät sowie ein Verfahren zum Aufbewahren des Gasmessgerätes in einer solchen Aufbewahrungsvorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Elektrochemische Sensoren in Gasmessgeräten beinhalten in der Regel einen flüssigen Elektrolyten. Der flüssige Elektrolyt kann beispielsweise organische Komponenten und/oder anorganische Salze aufweisen und in Wasser gelöst sein. Alternativ kann der flüssige Elektrolyt anorganische Säuren oder Basen aufweisen. Bei Elektrolyten mit organischen Komponenten kommt es bei der Lagerung an Raumluft zu einem langsamen Verdampfen des Elektrolyten. Bei den anderen beschriebenen Elektrolyten kommt es bei bestimmten Umgebungsbedingungen zu einem Verdampfen des Wassers aus dem Elektrolyten.
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Die elektrochemischen Sensoren weisen eine Diffusionsöffnung auf, durch die das zu messende Gas in das Innere des Sensors strömt. Durch diese offene Diffusionsfläche kann der Elektrolyt oder das darin enthaltene Wasser schnell und in großen Mengen als Gas in die Umgebung entweichen kann. Die Folge ist in beiden Fällen, dass die Empfindlichkeit des elektrochemischen Sensors abnehmen kann.
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Dabei verändern sich die Eigenschaften der elektrochemischen Sensoren mit variierenden Umgebungsbedingungen. Unter erschwerten Umgebungsbedingungen, etwa bei sehr niedrigen oder sehr hohen Luftfeuchtigkeiten und/oder hohen Temperaturen, kommt es zu besonders schwerwiegenden Veränderungen. Dabei kann die Empfindlichkeit der elektrochemischen Sensoren sinken und sich deren Ansprechzeiten erhöhen. Deshalb können viele Gasmessgeräte, insbesondere solche mit organischen Komponenten, nur für kurze Zeit unter erschwerten Umgebungsbedingungen gelagert werden.
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Aus der
US 2010/0236924 A1 ist ein flüssiger Elektrolyt mit niedrigem Dampfdruck für ein Gasmessgerät bekannt, bei dem das Verdampfen von Wasser aus einem elektrochemischen Sensor des Gasmessgerätes verlangsamt ist. Nachteilig an derartigen flüssigen Elektrolyten mit niedrigem Dampfdruck ist allerdings, dass diese zumeist nicht alle Eigenschaften erfüllen, die an den elektrochemischen Sensor gestellt werden. So weisen sie zumeist nur eine geringe Ionenleitfähigkeit auf und bieten nur eine schlechte Benetzung von Elektroden und Membran in dem elektrochemischen Sensor.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend von diesem Stand der Technik hat der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegen, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer mit einfachen und kostengünstigen Mitteln die langfristige Funktionsfähigkeit von Gasmessgeräten mit elektrochemischem Sensor erhalten werden kann. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden, Gasmessgeräte mit elektrochemischen Sensoren auch unter erschwerten Umweltbedingungen besser lagern zu können.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Aufbewahrungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Aufbewahrungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System und dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird oder werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Aufbewahrungsvorrichtung zur Aufbewahrung eines Gasmessgerätes, wobei das Gasmessgerät mindestens einen elektrochemischen Sensor zur Messung der Konzentration eines Gases aufweist, und wobei die Aufbewahrungsvorrichtung ein Temperiermittel zum Temperieren des elektrochemischen Sensors aufweist.
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Insbesondere bezeichnet das Aufbewahren einen Vorgang, bei dem das Gasmessgerät nicht eingesetzt wird, das heißt die Konzentration des Gases während der Lagerzeit nicht festgestellt wird. Dabei kann das Gasmessgerät fernab eines Einsatzortes aufbewahrt werden, um den elektrochemischen Sensor keinen erschwerten Umgebungsbedingungen auszusetzen. Es ist jedoch mit der erfindungsgemäßen Aufbewahrungsvorrichtung auch möglich, das Gasmessgerät an dem Einsatzort mit den erschwerten Umgebungsbedingungen aufzubewahren. Vorteilhaft ist dies aufgrund der Nähe zu dem Einsatzort, weshalb die Gasmessgeräte oftmals an diesem verbleiben oder verbleiben müssen.
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Unter einer Aufbewahrungsvorrichtung wird in diesem Zusammenhang eine Vorrichtung verstanden, in welcher das Gasmessgerät gelagert werden kann, während es nicht zum Nachweis von entsprechenden Gasen verwendet wird. Mit anderen Worten, eine Aufbewahrungsvorrichtung ist ein spezieller Aufbewahrungsort für ein vorübergehend nicht in Gebrauch befindliches Gasmessgerät.
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Erfindungsgemäß dient das Temperiermittel in der Aufbewahrungsvorrichtung dem Temperieren des elektrochemischen Sensors. Temperieren meint dabei ein Kühlen und/oder Heizen. Je nach Umgebungsbedingungen am Ort des Gasmessgerätes kann durch Kühlen oder Heizen des elektrochemischen Sensors die Umgebung unmittelbar um den elektrochemischen Sensor herum beeinflusst werden. Dies ist mit Hinblick auf den im elektrochemischen Sensor enthaltenen Elektrolyten vorteilhaft. Beispielsweise kann das Temperiermittel den elektrochemischen Sensor bei sehr hohen Umgebungstemperaturen kühlen, um den flüssigen Elektrolyten im elektrochemischen Sensor vor schädlichen Einflüssen der sehr hohen Umgebungstemperatur zu schützen. Ebenso kann das Temperiermittel den elektrochemischen Sensor bei sehr geringen Umgebungstemperaturen aufheizen, um den Elektrolyten im elektrochemischen Sensor vor schädlichen Einflüssen der sehr geringen Umgebungstemperaturen zu schützen oder auf Betriebstemperatur zu bringen.
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Eine Temperierfläche des Temperiermittels kann derart angeordnet und/oder dimensioniert sein, dass nur der elektrochemische Sensor des Gasmessgerätes temperiert wird. Bevorzugt ist die Temperierfläche zumindest so groß wie die Diffusionsfläche des elektrochemischen Sensors oder einer größeren Fläche, die auch mehrere Sensoren abdecken kann. Ein Temperieren des gesamten Gasmessgerätes ist nämlich nicht erforderlich. Dadurch kann energiesparsam temperiert werden und es können kompakte und kostengünstige Temperiermittel genutzt werden, die eine geringe Heiz- und/oder Kühlleistung bereitstellen. Dazu kann das Temperiermittel derart an oder in der Aufbewahrungsvorrichtung angeordnet sein, dass die Temperierfläche des Temperiermittels der Stelle gegenüberliegt, an der sich der Gassensor des Gasmessgerätes befindet, wenn sich das Gasmessgerät in der Aufbewahrungsvorrichtung befindet.
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Verschiedene Temperiermittel sind dem Fachmann bekannt, wie beispielsweise ein Peltier-Element, welches unter Verwendung des thermoelektrischen Peltier-Effekts zum elektrischen Temperieren einer Umgebung dieses Elements verwendet werden kann.
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Bevorzugt ist das Temperiermittel mit einem ersten Betriebsmodus zum Kühlen und einem zweiten Betriebsmodus zum Heizen ausgebildet. Entsprechend kann der elektrochemische Sensor mittels des ersten Betriebsmodus von einer hohen Temperatur, wie sie in der Umgebung an dem Einsatzort des Gasmessgerätes herrschen kann, oder von einer normalen Raum- oder Umgebungstemperatur bei normalen Umgebungsbedingungen, auf eine geringere Aufbewahrungstemperatur gekühlt werden. Dadurch wird der flüssige Elektrolyt in dem elektrochemischen Sensor vor den schädlichen Einflüssen der hohen Temperatur geschützt. Zudem kann der elektrochemische Sensor mittels des zweiten Betriebsmodus auf eine Betriebstemperatur aufgeheizt werden, um bei Entnahme aus der Aufbewahrungsvorrichtung unmittelbar einsatzbereit zu sein.
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Unterhalb der Betriebstemperatur könnte es sein, dass der elektrochemische Sensor nicht voll funktionsfähig ist, etwa eine zu geringe Sensitivität oder hohe Ansprechzeiten auf das Zielgas aufweist.
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Die Aufbewahrungsvorrichtung kann eine Steuereinheit aufweisen. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, das Temperiermittel wahlweise in dem ersten Betriebsmodus oder dem zweiten Betriebsmodus zu betreiben. Die Steuereinheit kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Betriebsmodus derart zu wählen, dass eine vorgegebene Aufbewahrungstemperatur eingestellt wird oder eine vorgegebene Temperaturdifferenz gegenüber der Umgebungstemperatur eingestellt wird. Die Steuereinheit kann ferner dazu eingerichtet sein, die Abkühlgeschwindigkeit in dem ersten Betriebsmodus und/oder die Aufheizgeschwindigkeit in dem zweiten Betriebsmodus einzustellen. Ferner kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, einen Betriebsmodus derart zu wählen, dass das Gasmessgerät die Betriebstemperatur erreicht. Dazu kann die Steuereinheit beispielsweise mit einem Bedienungsmittel, insbesondere einer Zeitschalteinheit, verbunden sein. Mittels des Bedienungsmittels lässt sich der jeweilige Betriebsmodus, beispielsweise Heizen, initialisieren, um die Betriebstemperatur zu erreichen. Mittels der Zeitschalteinheit lässt sich ein Betriebszeitpunkt vorgeben, zu dem die Betriebstemperatur erreicht werden soll. Die Steuereinheit kann einen Speicher aufweisen, in dem die vorgegebene Aufbewahrungstemperatur, Temperaturdifferenz, Aufheizgeschwindigkeit und/oder Abkühlgeschwindigkeit sowie Funktionen für die unterschiedlichen Betriebsmodi gespeichert sind, und die von der Steuereinheit abgerufen werden können.
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Ferner bevorzugt ist das Temperiermittel ein Peltier-Element. Das Peltier-Element kann sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen verwendet werden. Alternativ kann auch eine Kältemaschine eingesetzt werden. Jedoch ist das Peltier-Element unter Bezugnahme auf seinen geringen Energiebedarf, seine Kompaktheit und seine geringen Kosten gegenüber einer Kältemaschine oder anderen Temperiermitteln bei der vorliegenden Anwendung der Kühlung eines relativ kleinen elektrochemischen Sensors besonders vorteilhaft.
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Außerdem bevorzugt ist die Aufbewahrungsvorrichtung dazu eingerichtet, den elektrochemischen Sensor während des Aufbewahrens auf eine vorgegebene Aufbewahrungstemperatur herunter zu kühlen und insbesondere bei der Aufbewahrungstemperatur zu halten. Die Aufbewahrungstemperatur ist diejenige Temperatur, die in der Umgebung des Sensors, beispielsweise im Bereich der Temperierfläche, während der Aufbewahrung herrscht. Dabei kann die Aufbewahrungstemperatur eine absolut vorgegebene Temperatur oder eine gegenüber der Umgebungstemperatur einzuhaltende Temperaturdifferenz sein. Insbesondere kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, das Temperiermittel entsprechend zu steuern. Dazu kann die Aufbewahrungsvorrichtung oder das Gasmessgerät mit einem Temperatursensor ausgestattet sein, der die Temperatur des elektrochemischen Sensors misst. Ferner kann das Gasmessgerät eine zu einer Datenschnittstelle der Aufbewahrungsvorrichtung korrespondierende Datenschnittstelle aufweisen. Mittels des Austausches über die Datenschnittstellen kann beispielsweise die Temperatur des elektrochemischen Sensors an die Aufbewahrungsvorrichtung übermittelt werden, wenn das Gasmessgerät den Temperatursensor aufweist. Die Datenschnittstelle kann beispielsweise eine physische Hardware-Schnittstelle oder eine drahtlose Schnittstelle sein. Die Temperatur des elektrochemischen Sensors kann aber auch einfach basierend auf der Temperatur des Temperiermittels, auf einem experimentellen Datensatz und/oder auf einem mathematischen Modell geschätzt werden. Durch das Halten des Temperiermittels bei der Aufbewahrungstemperatur, wodurch auch der elektrochemische Sensor bei einer gewünschten Temperatur gehalten wird, wird der elektrochemische Sensor vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt und in seiner Funktionsfähigkeit erhalten.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass die Aufbewahrungsvorrichtung ein Bedienungsmittel aufweist oder über eine Drahtlosverbindung einer Drahtlosschnittstelle der Aufbewahrungsvorrichtung mit einem Bedienungsmittel verbunden oder verbindbar ist, wobei das Bedienungsmittel dazu eingerichtet ist, während des Aufbewahrens ein Aufheizen des elektrochemischen Sensors von der Aufbewahrungstemperatur auf eine Betriebstemperatur zu initiieren. Das Bedienungsmittel kann in dem ersten Falle beispielsweise ein Schalter, z.B. ein Druckknopf, und in dem zweiten Falle beispielsweise eine Fernbedienung oder ein Smartphone sein. Das Bedienungsmittel kann dabei eine Zeitschalteinheit sein oder eine Zeitschaltfunktion aufweisen, mittels derer sich ein Betriebszeitpunkt, zu dem die Betriebstemperatur erreicht werden soll, einstellen lässt. Dies ermöglicht eine Art „Wake up“-Funktion bereit und ist besonders vorteilhaft, um das Gasmessgerät passend zu vorgegebenen Arbeits- oder Schichtzeiten von Arbeitern betriebsbereit zu machen, wodurch Wartezeiten vermieden werden können.
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Zudem ist bevorzugt, dass die Aufbewahrungsvorrichtung zumindest ein akustisches und/oder visuelles Ausgabemittel aufweist, das dazu eingerichtet ist, zumindest eine Information betreffend das Temperieren des elektrochemischen Sensors akustisch und/oder visuell auszugeben. Das visuelle Ausgabemittel kann beispielsweise eine oder mehrere Leuchtmittel aufweisen. Das Leuchtmittel kann beispielsweise vom Typ LED sein, um besonders energiesparsam zu sein. Das visuelle Ausgabemittel kann aber auch beispielsweise ein Bildschirm sein. Über den Bildschirm lassen sich detaillierte Angaben beispielsweise über die Temperatur des elektrochemischen Sensors und/oder des Temperiermittels, über einen Ladezustand des Gasmessgerätes und/oder über einen sonstigen Zustand des Gasmessgerätes, beispielsweise den Funktionszustand des elektrochemischen Sensors, ausgeben. Ferner kann der Bildschirm über eine Bedienungsfunktionalität durch Berühren des Bildschirmes (Touch-Funktionalität) zum Bedienen der Aufbewahrungsvorrichtung aufweisen. Mittels der Bedienungsfunktionalität durch Berühren kann das Bedienungsmittel implementiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Ausgabemittel ein Lautsprecher oder ein anderes akustisches Ausgabemittel sein, das einen oder mehrere Töne oder Ansagen ausgibt. Die Information betreffend das Temperieren können beispielsweise ein laufender Betriebsmodus Kühlen, ein laufender Betriebsmodus Heizen, ein Betriebsmodus des Haltens der Aufbewahrungstemperatur, die aktuelle Temperatur des elektrochemischen Sensors oder des Temperiermittels und/oder Statusinformationen wie Aufbewahrungstemperatur erreicht oder Betriebstemperatur erreicht sein. Entsprechend kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, derartige Informationen mittels des Ausgabemittels auszugeben.
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Besonders bevorzugt ist, dass die Aufbewahrungsvorrichtung ein Ladegerät zum Aufladen einer Energieversorgungseinheit des Gasmessgerätes aufweist. Mit anderen Worten kann die Aufbewahrungsvorrichtung dann als Ladevorrichtung oder Ladestation bezeichnet werden, wobei die Ladestation das Temperiermittel und die beschriebene Temperierfunktion aufweist. Dadurch kann auf eine separate Ladestation verzichtet werden und gleichzeitig temperiert und aufgeladen werden. Dies spart Kosten und erhöht den Handhabungskomfort.
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Ferner ist bevorzugt, dass die Aufbewahrungsvorrichtung eine Testeinheit zum Testen der Sensitivität des Gasmessgerätes aufweist und/oder die Aufbewahrungsvorrichtung eine Kalibriereinheit zum Kalibrieren oder Justieren des Gasmessgerätes aufweist. Mit anderen Worten kann die Aufbewahrungsvorrichtung dann als Test- und/oder Kalibrierstation bezeichnet werden, wobei die Test- und/oder Kalibrierstation das Temperiermittel und die beschriebene Temperierfunktion aufweist. Unter einer Testeinheit wird eine Vorrichtung verstanden, mit deren Hilfe die Sensitivität des Gasmessgerätes, insbesondere die Sensitivität der im Gasmessgerät angeordneten Sensoren, getestet werden kann. Unter einer Kalibriereinheit wird eine Vorrichtung verstanden, mit deren Hilfe das Gasmessgerät, insbesondere die im Gasmessgerät angeordneten Sensoren, kalibriert werden kann. Die Testeinheit und die Kalibriereinheit können eine gemeinsame Einheit bilden. Die Testeinheit und/oder die Kalibriereinheit können in einem gemeinsamen Gehäuse der Aufbewahrungsvorrichtung oder extern des Gehäuses der Aufbewahrungsvorrichtung angeordnet. In dem Falle der externen Anordnung können die Testeinheit und/oder die Kalibriereinheit entsprechend über eine Gasleitung mit dem Gehäuse der Aufbewahrungsvorrichtung verbunden sein. Durch Zuführen von Gas zu dem elektrochemischen Sensor während seiner Aufbewahrung in der Aufbewahrungsvorrichtung kann mittels der Testeinheit die Sensitivität des Sensors gemessen werden, da die Gaskonzentration des zugeführten Gases bekannt ist. Ferner lässt sich mit der Kalibriereinheit durch Zuführen von Gas zu dem elektrochemischen Sensor während seiner Aufbewahrung in der Aufbewahrungsvorrichtung das Gasmessgerät kalibrieren, da die Gaskonzentration des zugeführten Gases bekannt ist. Das Gas kann aus einem entsprechenden Gasbehältnis, beispielsweise einer Gasflasche, zugeführt werden, die mit dem Gehäuse der Aufbewahrungsvorrichtung verbunden wird. Die Aufbewahrungsvorrichtung kann ihrerseits Gasleitungen aufweisen, mittels derer das Gas zu dem elektrochemischen Sensor befördert werden kann.
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Bevorzugt ist zudem, dass die Aufbewahrungsvorrichtung eine Aufbewahrungsschale zur Aufbewahrung des Gasmessgerätes und eine an der Aufbewahrungsschale angeordnete und relativ zu der Aufbewahrungsschale bewegbare Kappe aufweist, wobei das Temperiermittel in der Kappe angeordnet ist, sodass das Temperiermittel in Richtung auf den elektrochemischen Sensor zu und weg bewegbar ist. Die Kappe kann insbesondere relativ zu der Aufbewahrungsschalte drehbar und/oder verschiebbar angeordnet sein. Dazu kann die Kappe beispielsweise mittels eines Drehgelenks und/oder gleitend auf einer Schiene oder Führung an der Aufbewahrungsschale angeordnet sein. Durch eine derartige Anordnung wird ein schnelles Anordnen oder Einführen des Gasmessgerätes in und Entnehmen des Gasmessgerätes aus der Aufbewahrungsvorrichtung ermöglicht. Die Kappe kann einen Betätigungsmechanismus zum Bewegen, insbesondere zum Aufklappen oder Verschieben, aufweisen. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, bei Erreichen der Betriebstemperatur den Betätigungsmechanismus zu betätigen, um die Kappe zu bewegen und dadurch das Gasmessgerät freizugeben. Dadurch wird ein erleichterter Zugriff auf das Gasmessgerät ermöglicht, da die Kappe nicht erst manuell bewegt werden muss. Ferner ist so für einen Arbeiter einfach erkennbar, dass die Betriebstemperatur erreicht wurde und das Gasmessgerät einsatzbereit ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs gestellte Aufgabe gelöst durch ein System aus einer erfindungsgemäßen Aufbewahrungsvorrichtung und einem darin aufbewahrten Gasmessgerät, wobei das Temperiermittel derart an der Aufbewahrungsvorrichtung angeordnet ist, dass das Temperiermittel dem elektrochemischen Sensor des Gasmessgerätes beim Temperieren gegenüberliegt.
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Das Gasmessgerät kann dabei auch mit zumindest zwei oder mehr elektrochemischen Sensoren ausgestattet sein, die dazu ausgebildet sind, unterschiedliche Gase zu messen. Entsprechend kann das Temperiermittel der Aufbewahrungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, alle elektrochemischen Sensoren zu temperieren oder die Aufbewahrungsvorrichtung kann mehrere Temperiermittel aufweisen, die jeweils zum separaten temperieren der Sensoren eingerichtet sind.
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Bevorzugt ist ein zumindest teilweise um das Temperiermittel herum angeordnetes und in Richtung des Gasmessgerätes abstehendes Dichtelement an dem Aufbewahrungssystem angeordnet, das den elektrochemischen Sensor beim Temperieren zumindest teilweise umgibt. Das Dichtelement kann auch überwiegend oder vollständig um das Temperiermittel herum angeordnet sein und den elektrochemischen Sensor beim Temperieren überwiegend oder vollständig umgeben. Das Dichtelement kann insbesondere an der Kappe angeordnet sein. Das Dichtelement kann beispielsweise als zumindest eine Dichtlippe, insbesondere zumindest eine umlaufende Dichtlippe ausgebildet sein. Mittels des abstehenden Dichtelementes lässt sich der elektrochemische Sensor beim Temperieren gegenüber der Umgebung zumindest teilweise isolieren. Dadurch kann das Temperiermittel gezielt den elektrochemischen Sensor temperieren. Ferner werden Energieverluste reduziert.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Erfindung die Aufgabe gemäß einem Verfahren zum Aufbewahren eines Gasmessgerätes in einer erfindungsgemäßen Aufbewahrungsvorrichtung, wobei der elektrochemische Sensor des Gasmessgerätes während des Aufbewahrens mittels des Temperiermittels temperiert wird.
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Insbesondere kann der elektrochemische Sensor während des Aufbewahrens von einer Einsatztemperatur oder einer Betriebstemperatur auf eine Aufbewahrungstemperatur gekühlt werden. Dies kann durch entsprechende Betätigung eines Bedienungsmittels der Aufbewahrungsvorrichtung oder beim Einführen des Gasmessgerätes in die Aufbewahrungsvorrichtung automatisch erfolgen. Ferner kann der elektrochemische Sensor während des Aufbewahrens bei der Aufbewahrungstemperatur gehalten werden. Auch dies kann automatisch erfolgen. Zudem kann der elektrochemische Sensor während des Aufbewahrens von der Aufbewahrungstemperatur auf die Betriebstemperatur aufgeheizt werden. Dieser Vorgang kann durch ein Bedienungsmittel oder eine Zeitschalteinheit initiiert werden.
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Bevorzugt wird der elektrochemische Sensor während des Aufbewahrens auf eine vorgegebene Aufbewahrungstemperatur heruntergekühlt und insbesondere bei der Aufbewahrungstemperatur gehalten, wobei die Aufbewahrungstemperatur in einem Bereich von 1 °C bis 8 °C, insbesondere in einem Bereich von 2° C bis 5 °C liegt. Diese Aufbewahrungstemperatur hat sich als besonders vorteilhaft für die Lagerung des ionenleitfähigen Elektrolyten in dem elektrochemischen Sensor einerseits und für die Dauer eines Aufheizens bis zu einem Betriebszustand, also bis zu einem Erreichen der Betriebstemperatur, herausgestellt.
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Ferner bevorzugt wird der elektrochemische Sensor während des Aufbewahrens von der Aufbewahrungstemperatur auf eine Betriebstemperatur aufgeheizt, wobei eine Aufheizgeschwindigkeit des Aufheizens in einem Bereich von 2 K / Min. bis 12 K / Min., insbesondere von 3 K / Min. bis 9 K / Min., liegt. Bei dieser Aufheizgeschwindigkeit kann das Gasmessgerät relativ schnell einsatzbereit gemacht werden, ohne dass der ionenleitfähige Elektrolyt in dem elektrochemischen Sensor Schaden nimmt.
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Damit weisen das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren dieselben Vorteile auf, wie sie in Bezug auf die erfindungsgemäße Aufbewahrungsvorrichtung ausführlich beschrieben worden sind.
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Figurenliste
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine Seitenansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems,
- 2 eine Seitenansicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems, und
- 3 eine schematische Darstellung bezüglich eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Seitenansicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems 40. Das System 40 weist eine Aufbewahrungsvorrichtung 20 und ein darin aufbewahrtes Gasmessgerät 10 auf. Die Aufbewahrungsvorrichtung 20 weist in der Seitenansicht im Wesentlichen ein U-Förmiges Gehäuse auf. Das Gehäuse der Aufbewahrungsvorrichtung 20 ist vorliegend als ein Clip oder eine Klammer ausgebildet, die sich an dem Gasmessgerät 20 befestigen lässt. Die Aufbewahrungsvorrichtung 20 kann nicht gezeigte und korrespondierend zu dem Gasmessgerät 10 ausgebildete Aufnahme- oder Befestigungsmittel aufweisen. Beispielsweise kann die Aufbewahrungsvorrichtung 20 eine oder mehrere nutförmige Ausnehmungen aufweisen, in die sich das Gasmessgerät 10 einführen lässt. Dadurch kann sich ein ungewolltes Lösen des Gasmessgerätes 10 vermeiden lassen. Ferner kann die Aufbewahrungsvorrichtung 20 eine nicht gezeigte Datenschnittstelle zur Kopplung mit dem Gasmessgerät 10 aufweisen.
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Das Gasmessgerät 10 weist zumindest einen elektrochemischen Sensor 11 zum Detektieren zumindest eines Gases in der Umgebung auf. Das Gasmessgerät 10 kann dazu eingerichtet sein, eine Gaskonzentration des zu detektierenden zumindest eines Gases zu messen. Der elektrochemische Sensor 11 weist entsprechend zumindest einen flüssigen Elektrolyten auf, der beispielsweise organische Komponenten und/oder anorganische Salze aufweist und/oder in Wasser gelöst sein kann.
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Die Aufbewahrungsvorrichtung 20 weist einen Gehäuseabschnitt und eine daran gelenkig angeordnete Kappe 26 auf. Der Gehäuseabschnitt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Seitenansicht im Wesentlichen L-förmig ausgebildet, kann aber auch andere Formen aufweisen. Die Kappe 26 ist mittels eines Drehgelenks 28 an dem Gehäuseabschnitt angeordnet und relativ in Richtung auf das Gasmessgerät 10 zu und weg dreh- und/oder klappbar. Es kann dabei vorgesehen sein, dass das Gasmessgerät 20 zwischen der Kappe 26 und dem Gehäuseabschnitt der Aufbewahrungsvorrichtung 26 eingeklemmt wird. Dazu kann ein Abstand zwischen der Kappe 26 und dem Gehäuseabschnitt korrespondierend zu einer Dicke des Gasmessgerätes 10 ausgebildet sein und/oder das Drehgelenk 28 federbelastet sein, um das Gasmessgerät 10 mittels der Kappe 26 an dem Gehäuseabschnitt anzudrücken.
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In der Kappe 26 ist in Richtung auf das Gasmessgerät 10 zu ein Temperiermittel 21 in Form eines Peltier-Elementes angeordnet. Das Temperiermittel 21 liegt dem elektrochemischen Sensor 11 bei Aufbewahrung des Gasmessgerätes 10 in der Aufbewahrungsvorrichtung 20 gegenüber. Das Temperiermittel 21 weist eine Temperierfläche auf, die insbesondere gleich groß oder größer als eine Sensorfläche des elektrochemischen Sensors 11 sein kann, um ein schnelles temperieren des elektrochemischen Sensors 11 zu ermöglichen. Der elektrochemische Sensor 11 wird durch ein von der Kappe 26 abstehendes Dichtelement 27 umgeben. Das Dichtelement 27 ist vorliegend umlaufend um das Temperiermittel 21 angeordnet und als eine oder mehrere Dichtlippen ausgebildet.
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Das Temperiermittel 21 wird mittels einer Steuereinheit 29 der Aufbewahrungsvorrichtung 20 gesteuert. Das Temperiermittel 21 verfügt über die Betriebsmodi Heizen und Kühlen. Entsprechende Funktionen zum Steuern der Betriebsmodi weist die Steuereinheit 29 auf. Diese können in einem Datenspeicher der Steuereinheit 29 abgelegt sein. Die Aufbewahrungsvorrichtung 20 weist ferner ein Bedienungsmittel 22 und eine Ausgabemittel 23 auf. Im vorliegende Ausführungsbeispiel ist das Bedienungsmittel 22 als ein Druckschalter ausgebildet. Das Bedienungsmittel 22 dient dem Bedienen des Temperiermittels. Durch Bedienen des Bedienungsmittels 22 wird ein Signal an die damit verbundene Steuereinheit 29 ausgegeben, die ein Initiieren eines Betriebsmodus zum Aufbewahren des Gasmessgerätes 10 und somit eines Temperierens des Temperiermittels 21 dergestalt einleitet, dass der elektrochemische Sensor 11 auf eine vordefinierte Aufbewahrungstemperatur temperiert wird. Durch ein erneutes Bedienen des Ausgabemittels 23 wird das Temperieren des Temperiermittel 21 dergestalt eingeleitet, dass der elektrochemische Sensor 11 auf eine vordefinierte Betriebstemperatur temperiert wird, bei der dieser unmittelbar einsatzbereit ist. Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Ausgabemittel 23 als eine Leuchte mit zwei LEDs unterschiedlicher Leuchtfarbe ausgebildet. Das Steuermittel 29 ist dazu eingerichtet, eine rote LED der Lampe aufleuchten zu lassen, wenn der elektrochemische Sensor 11 nicht die Betriebstemperatur aufweist und eine grüne LED der Lampe aufleuchten zu lassen, wenn der elektrochemische Sensor 11 die Betriebstemperatur aufweist.
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Mittels eines Stromanschlusses 30 der Aufbewahrungsvorrichtung 20 und einem daran angeschlossenen Stromkabel wird die Aufbewahrungsvorrichtung 20 des vorliegenden Ausführungsbeispieles mit Strom versorgt, wodurch das Temperiermittel 21 betrieben wird. Alternativ kann die Aufbewahrungsvorrichtung 20 beispielsweise mit einem Energiespeicher, beispielsweise einer Batterie oder einer Brennstoffzelle, oder einer Solarzelle ausgestattet sein.
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2 zeigt eine Seitenansicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems 40. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist das System 40 im Hinblick auf den elektrochemischen Sensor 10 des Gasmessgerätes 11, das Bedienungsmittel 22, die Steuereinheit 29, das Drehgelenk 28, den Stromanschluss 30 und das Ausgabemittel 23 gleich wie das System 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut.
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Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Aufbewahrungsvorrichtung 20 des zweiten Ausführungsbeispieles jedoch eine Aufbewahrungsschale 25 auf, in der das Gasmessgerät 10 aufbewahrt wird. Dazu liegt das Gasmessgerät 10 auf der Aufbewahrungsschale 25 auf. Vorliegend ist der Gehäuseabschnitt der Aufbewahrungsvorrichtung 20 als Aufbewahrungsschale 25 geformt. Die Aufbewahrungsschale 25 weist einen sich nach oben erstreckenden Vorsprung auf, sodass die Aufbewahrungsschale 25 im Wesentlichen eine U-Form aufweist. Der Vorsprung kann gegen das Gasmessgerät 10 anliegen und ein Verschieben des Gasmessgerätes 10 verhindern. Damit liegt das Gasmessgerät 10 sicher in der Aufbewahrungsvorrichtung 20.
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Die Aufbewahrungsvorrichtung 20 und/oder die Aufbewahrungsschale 25 weist ferner ein Ladegerät 24 auf. Dieses Ladegerät 24 ist vorliegend als ein induktives Ladegerät ausgebildet, das eine Energieversorgungseinheit 12 in Form eines Stromspeichers des Gasmessgerätes 10 beim Aufbewahren auflädt. Alternativ kann das Ladegerät 24 mit einem Stromanschluss, beispielsweise einer Buchse oder einem Stecker, ausgebildet sein, der mit einem korrespondierenden Stromanschluss, beispielsweise einem Stecker oder einer Buchse, des Gasmessgerätes 10 gekoppelt wird.
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Ferner weist die Aufbewahrungsvorrichtung 20 und/oder das System 40 eine Testeinheit 32 und eine Kalibriereinheit 33 auf. Vorliegend sind die Testeinheit 32 und die Kalibriereinheit 33 als eine gemeinsame Vorrichtung ausgebildet. Die Testeinheit 32 und die Kalibriereinheit 33 sind fluidtechnisch mittels einer Gasleitung mit einem Gasanschluss 31 der Aufbewahrungsvorrichtung 20 gekoppelt und damit extern des Gehäuses der Aufbewahrungsvorrichtung 20 angeordnet. Sie können alternativ aber auch innerhalb des Gehäuses der Aufbewahrungsvorrichtung 20 angeordnet ein. Die Testeinheit 32 und Kalibriereinheit 33 sind fluidtechnisch mit einem Gasbehältnis 34 in Form einer Gasflasche gekoppelt. Das Gasbehältnis 34 enthält das von dem elektrochemischen Sensor 11 zu detektierende Gas. Die Kappe 26 kann eine nicht gezeigte Öffnung oder Düse aufweisen, die mit dem Gasanschluss 31 gekoppelt ist und das Gas in Richtung auf den elektrochemischen Sensor 11 auslässt. Ferner kann das Gasmessgerät 10 informationstechnisch oder steuertechnisch mit der Aufbewahrungsvorrichtung 20, insbesondere der Steuereinheit 29 gekoppelt sein. Mittels der Testeinheit kann Gas zu dem elektrochemischen Sensor 11 geleitet werden, wo das Gasmessgerät 10 eine Konzentration misst und an die Aufbewahrungsvorrichtung 20 ausgibt. Entsprechend kann die Aufbewahrungsvorrichtung 20 mittels beispielsweise eines Alarmtons oder einer Hinweismeldung an dem Ausgabemittel 23, das hierzu beispielsweise als ein Bildschirm oder Lautsprecher ausgebildet sein kann, darauf hinweisen, wenn die Sensitivität oder Ansprechzeiten des Gasmessgerätes 10 nicht in einem vorbestimmten Bereich liegen. Ferner kann mittels der Kalibriereinheit 33 Gas zu dem elektrochemischen Sensor 11 geleitet werden, wo das Gasmessgerät 10 eine Konzentration misst, an die Aufbewahrungsvorrichtung 20 ausgibt und woraufhin das Gasmessgerät 10 basierend auf einer von der Kalibriereinheit 34 ermittelten Abweichung auf Basis einer bekannten Gaskonzentration in dem Gasbehältnis 34 das Gasmessgerät 10 kalibriert.
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3 zeigt eine schematische Darstellung bezüglich eines Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Gezeigt ist ein Temperatur-ZeitDiagramm der Temperatur T des elektrochemischen Sensors 11 des Gasmessgerätes 10.
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In der Betriebsphase 0 wird das Gasmessgerät 10 in der Aufbewahrungsvorrichtung 20 aufbewahrt. Dabei wurde das Gasmessgerät 10 auf Betriebstemperatur T1 gebracht und ist somit unmittelbar einsatzbereit, um ein Gas an einem Einsatzort zu detektieren. Zum Zeitpunkt t1 wird das Gasmessgerät 10 von einem Arbeiter aus der Aufbewahrungsvorrichtung 20 entnommen und in dem Einsatzort genutzt. Der Einsatzort ist relativ warm, sodass die Umgebungstemperatur T2 am Einsatzort größer als die Betriebstemperatur T1 ist, die beispielsweise in einem Bereich von 15 °C bis 25 °C, insbesondere in einem Bereich von 18 °C bis 22 °C, liegen kann. Die Umgebungstemperatur T2 kann entsprechend beispielsweise in einem Bereich von 25 °C bis 40 °C liegen. Entsprechend steigt die Temperatur des elektrochemischen Sensors 11 in Phase 1 allmählich auf die Umgebungstemperatur T2 an und verbleibt für die Zeit des Einsatzes des Gasmessgerätes 10 bei dieser. Unter diesen erhöhten Temperaturen kann es langfristig zu einer verminderten Funktionsfähigkeit des elektrochemischen Sensors 11 kommen, sodass der Arbeiter das Gasmessgerät 10 nach erfolgtem Einsatz zum Zeitpunkt t2 in der Aufbewahrungsvorrichtung 20 aufbewahrt. Dort wird in der Betriebsphase 2 ein Kühlen des elektrochemischen Sensors 11 mittels des Temperiermittels 21 initiiert, wodurch der elektrochemische Sensor 11 auf eine Aufbewahrungstemperatur T3 heruntergekühlt wird. Die Aufbewahrungstemperatur T3 kann beispielsweise in einem Bereich von 1 °C bis 8 °C liegen. Falls die Aufbewahrungsvorrichtung 20 mit einem Ladegerät 24 wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 ausgebildet ist, kann in dieser Phase 2 gleichzeitig die Energieversorgungseinheit 12 des Gasmessgerätes 10 geladen werden.
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Bei Erreichen der Aufbewahrungstemperatur T3 zum Zeitpunkt t3 wird die Aufbewahrungstemperatur T3 von dem Temperiermittel 21 gehalten, um mögliche schädliche Einflüsse höherer Temperaturen auf den elektrochemischen Sensor 11 zu vermeiden. Zu einem Zeitpunkt t4 wird von einem Arbeiter mittels des Bedienungsmittels 22 ein Aufheizen des elektrochemischen Sensors 11 initiiert, der das Gasmessgerät 10 erneut einsetzen möchte. Dazu heizt das Temperiermittel 21 den elektrochemischen Sensor 11 beispielsweise mit einer Aufheizgeschwindigkeit in einem Bereich von 2 K / Min. bis 12 K / Min. auf. Die Betriebstemperatur T1 des Gasmessgerätes 10 wird schließlich zum Zeitpunkt t5 erreicht. Falls die Aufbewahrungsvorrichtung 20 mit einer Testeinheit 33 und/oder Kalibriereinheit 34 wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach 2 ausgebildet ist, kann das Gasmessgerät 10 in der Phase 5 zudem getestet und ggf. kalibriert werden. Zum Zeitpunkt t6 entnimmt der Arbeiter dann das Gasmessgerät 10 und nutzt es am Einsatzort, wo die Temperatur T des elektrochemischen Sensors 11 erneut ansteigt.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens konnte das Gasmessgerät 10 zu einer Zeit, in der es nicht genutzt wurde, derart aufbewahrt und ggf. geladen werden, dass der flüssige Elektrolyt in dem elektrochemischen Sensor 11 des Gasmessgerätes 10 vor den schädlichen Einflüssen hoher Umgebungstemperaturen geschützt wurde. Damit wurde die Lebensdauer des elektrochemischen Sensors 11 erheblich verlängert. Ein Wechsel des elektrochemischen Sensors 11 über die Lebensdauer des Gasmessgerätes 10 kann somit wesentlich seltener erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gasmessgerät
- 11
- Elektrochemischer Sensor
- 12
- Energieversorgungseinheit
- 20
- Aufbewahrungsvorrichtung
- 21
- Temperiermittel
- 22
- Bedienungsmittel
- 23
- Ausgabemittel
- 24
- Ladegerät
- 25
- Aufbewahrungsschale
- 26
- Kappe
- 27
- Dichtelement
- 28
- Drehgelenk
- 29
- Steuereinheit
- 30
- Stromanschluss
- 31
- Gasanschluss
- 32
- Testeinheit
- 33
- Kalibriereinheit
- 34
- Gasbehältnis
- 40
- System
- T
- Temperatur des elektrochemischen Sensors
- T1
- Betriebstemperatur
- T2
- Umgebungstemperatur
- T3
- Aufbewahrungstemperatur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0236924 A1 [0005]