ITTV20110076A1 - GAS ANALYZER SYSTEM CONFIGURED TO DETERMINE THE CONCENTRATION OF A REFRIGERANT GAS AND / OR OF CONTAMINATING GAS PRESENT IN A SELF-MULTI-AIR AIR CONDITIONING SYSTEM - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
“SISTEMA ANALIZZATORE DI GAS CONFIGURATO IN MODO DA DETERMINARE LA CONCENTRAZIONE DI UN GAS REFRIGERANTE E/O DI GAS CONTAMINANTI PRESENTI IN UN SISTEMA DI CONDIZIONAMENTO ARIA AUTOVEICOLISTICO†⠀ œGAS ANALYZER SYSTEM CONFIGURED TO DETERMINE THE CONCENTRATION OF A REFRIGERANT GAS AND / OR CONTAMINANT GAS PRESENT IN A CAR AIR CONDITIONING SYSTEMâ €
La presente invenzione à ̈ relativa ad un sistema analizzatore di gas configurato in modo da determinare la concentrazione di un gas refrigerante e/o di gas contaminanti presenti in un sistema di condizionamento aria autoveicolistico (automotive air conditioning system). The present invention relates to a gas analyzer system configured so as to determine the concentration of a refrigerant gas and / or contaminating gases present in an automotive air conditioning system.
È noto che l’efficienza di un sistema di condizionamento aria autoveicolistico dipende dal gas refrigerante utilizzato, il quale oltre a dover evidentemente corrispondere ad una specifica tipologia di gas refrigerante prevista dalla casa costruttrice dell’autoveicolo, deve presentare un certo grado di “purezza†da altri tipi di gas, indicati in seguito con “gas contaminanti†. It is known that the efficiency of an automotive air conditioning system depends on the refrigerant gas used, which in addition to obviously having to correspond to a specific type of refrigerant gas provided by the vehicle manufacturer, must have a certain degree of â € œpurityâ € from other types of gas, hereinafter referred to as â € œcontaminating gasesâ €.
Nella realtà pratica accade sovente che il gas refrigerante presente nel sistema diventi impuro, ossia venga accidentalmente miscelato con una quantità , seppur ridotta, di gas contaminanti. La contaminazione del gas refrigerante può essere intrinsecamente presente in origine, ossia nel gas refrigerante impiegato al momento del primo caricamento del sistema di condizionamento, oppure può avvenire successivamente al caricamento iniziale, ad esempio a causa di operazioni di manutenzione del sistema di condizionamento aria autoveicolistico o di una sostituzione di un tipo di gas refrigerante con un altro tipo di gas refrigerante. In practice, it often happens that the refrigerant gas present in the system becomes impure, ie it is accidentally mixed with a small quantity of contaminating gases. The contamination of the refrigerant gas may be intrinsically present in its origin, i.e. in the refrigerant gas used at the time of the first filling of the air conditioning system, or it may occur after the initial charge, for example due to maintenance operations of the vehicle air conditioning system or of a replacement of one type of refrigerant gas with another type of refrigerant gas.
La criticità del rischio della contaminazione sopra citata à ̈ particolarmente sentita oggigiorno nel settore automobilistico dal momento sono state introdotte delle norme che richiedono la sostituzione del gas refrigerante R-134 attualmente impiegato nei sistemi di condizionamento aria autoveicolistici con un nuovo tipo di gas refrigerante R-1234yf diverso dal precedente. The criticality of the aforementioned contamination risk is particularly felt today in the automotive sector since regulations have been introduced that require the replacement of the R-134 refrigerant gas currently used in automotive air conditioning systems with a new type of R-refrigerant gas. 1234yf different from the previous one.
A questo scopo, à ̈ nata l’esigenza nel settore autoveicolistico di poter realizzare dei sistemi analizzatori di gas (gas analyzer system) configurati per determinare, con una certa accuratezza, il tipo e la concentrazione effettiva del gas refrigerante realmente presente nel sistema di condizionamento autoveicolistico così da poter stabilire se quest’ultimo soddisfa o meno le norme sopra citate. For this purpose, the need arose in the automotive sector to be able to create gas analyzer systems configured to determine, with a certain accuracy, the type and actual concentration of the refrigerant gas actually present in the vehicle conditioning so as to be able to establish whether or not the latter satisfies the aforementioned standards.
Alcuni dei sistemi analizzatori di gas refrigeranti attualmente noti funzionano secondo la tecnologia NDIR (Non Dispersive InfraRed) e comprendono tipicamente un terminale di ingresso collegabile ad un connettore del circuito dell’impianto in bassa pressione (low pressure) per ricevere il fluido refrigerante allo stato gassoso ad una pressione costante prestabilita; una camera di analisi gas; un dispositivo riduttore di pressione, interposto tra il terminale di ingresso e la camera di analisi gas per fornire a quest’ultima il gas refrigerante ad una pressione ridotta rispetto alla pressione del gas in uscita dal circuito in bassa pressione, tipicamente una pressione maggiore della pressione ambiente; una sorgente emettitrice di radiazioni infrarosse atta ad emettere all’interno della camera di analisi gas un fascio di radiazioni nella banda delle frequenze dell’infrarosso; un dispositivo multirilevatore ad infrarossi configurato per generare un segnale elettrico avente una grandezza elettrica che à ̈ indicativa dell’assorbimento delle radiazioni da parte del gas, in determinate bande di frequenza; ed un circuito elettronico di controllo per determinare la concentrazione del gas refrigerante all’interno della camera di analisi sulla base della grandezza elettrica generata dal dispositivo multi-rilevatore. Some of the currently known refrigerant gas analyzer systems work according to NDIR (Non Dispersive InfraRed) technology and typically include an input terminal that can be connected to a low pressure system circuit connector to receive the refrigerant fluid in the state gaseous at a predetermined constant pressure; a gas analysis chamber; a pressure reducing device, interposed between the inlet terminal and the gas analysis chamber to supply the latter with the refrigerant gas at a reduced pressure with respect to the pressure of the gas leaving the low pressure circuit, typically a pressure greater than the ambient pressure; an infrared radiation emitting source capable of emitting a beam of radiation in the infrared frequency band inside the gas analysis chamber; an infrared multi-detector device configured to generate an electrical signal having an electrical quantity that is indicative of the absorption of radiation by the gas, in certain frequency bands; and an electronic control circuit to determine the concentration of the refrigerant gas inside the analysis chamber on the basis of the electrical quantity generated by the multi-detector device.
I sistemi analizzatori di gas sopra descritti sono tipicamente configurati in modo da effettuare una calibrazione automatica iniziale, durante la quale il circuito elettronico di controllo determina una grandezza elettrica di riferimento, normalmente una tensione, che à ̈ indicativa di una condizione di assenza di gas nella camera di analisi e viene associata ad un valore di riferimento assoluto, in particolare, una concentrazione nulla di gas indicata in seguito come zero di riferimento. La grandezza elettrica di riferimento associata allo zero di riferimento viene poi utilizzata per la determinazione della concentrazione di gas refrigerante. Nella fattispecie, la calibrazione automatica viene effettuata alimentando nella camera di analisi, dell’aria prelevata dall’ambiente esterno, attraverso un filtro a carboni attivi; generando il fascio di radiazioni nella camera; ed assegnando alla grandezza elettrica di riferimento, la grandezza elettrica generata dal dispositivo multi-rilevatore in presenza di aria ambientale nella camera di analisi. The gas analyzer systems described above are typically configured in such a way as to perform an initial automatic calibration, during which the electronic control circuit determines an electrical reference quantity, normally a voltage, which is indicative of a condition of absence of gas in the analysis chamber and is associated with an absolute reference value, in particular, a zero gas concentration indicated below as a reference zero. The electrical reference quantity associated with the reference zero is then used to determine the concentration of refrigerant gas. In this case, automatic calibration is carried out by feeding air taken from the external environment into the analysis chamber through an activated carbon filter; generating the radiation beam in the chamber; and assigning to the reference electrical quantity, the electrical quantity generated by the multi-detector device in the presence of ambient air in the analysis chamber.
Purtroppo, la determinazione della grandezza elettrica di riferimento effettuata attraverso la calibrazione automatica iniziale sopra descritta risulta essere affetta da un errore intrinseco basato sulla presenza di gas contaminanti nell’aria ambientale esterna usata come riferimento. Prove di laboratorio effettuate dalla richiedente hanno infatti dimostrato che l’aria prelevata dall’ambiente esterno, seppur filtrata tramite un filtro a carboni attivi, non risulta essere pura, ma contiene delle percentuali rilevanti di gas contaminanti quali, ad esempio, CO2, CO etc. Pertanto la presenza di gas contaminanti contenuti nell’aria ambientale durante la calibrazione, introduce un errore intrinseco nella grandezza elettrica di riferimento e, di conseguenza, nella concentrazione del gas refrigerante determinato, causando pertanto una riduzione dell’accuratezza dell’analisi. Unfortunately, the determination of the electrical reference quantity carried out through the initial automatic calibration described above is affected by an intrinsic error based on the presence of contaminating gases in the external ambient air used as a reference. Laboratory tests carried out by the applicant have in fact shown that the air taken from the external environment, even if filtered through an activated carbon filter, is not pure, but contains significant percentages of contaminating gases such as, for example, CO2, CO etc. Therefore, the presence of contaminating gases contained in the ambient air during calibration introduces an intrinsic error in the electrical reference quantity and, consequently, in the concentration of the determined refrigerant gas, thus causing a reduction in the accuracy of the analysis.
È noto, inoltre, che allo scopo di poter aumentare la precisione della misura della concentrazione del gas refrigerante, à ̈ nata negli ultimi tempi, l’esigenza di poter determinare con precisione elevata, oltre alla percentuale del gas ad alta concentrazione, come appunto il gas refrigerante, anche la percentuale dei gas a “bassa concentrazione†, ovvero i gas contaminanti, in modo tale da avere una informazione complessiva sulla composizione del gas presente nel sistema di condizionamento autoveicolistico. It is also known that in order to increase the accuracy of the measurement of the concentration of the refrigerant gas, the need has arisen in recent times to be able to determine with high precision, in addition to the percentage of high concentration gas, as precisely the refrigerant gas, also the percentage of gases at â € œlow concentrationâ €, that is the contaminating gases, in such a way as to have an overall information on the composition of the gas present in the vehicle air conditioning system.
Tuttavia questa esigenza non à ̈ stata ancora soddisfatta a causa di alcuni problemi tecnici a tutt’oggi rimasti irrisolti e derivanti essenzialmente dalla difficoltà di dimensionare la camera di analisi in modo adeguato, sia per l’analisi dei gas refrigeranti presenti con un’alta concentrazione, sia per l’analisi dei gas contaminanti presenti in bassa concentrazione. However, this need has not yet been satisfied due to some technical problems that have remained unresolved to date and essentially deriving from the difficulty of dimensioning the analysis chamber adequately, both for the analysis of the refrigerant gases present with a High concentration, both for the analysis of contaminating gases present in low concentration.
In particolare, prove di laboratorio eseguite dalla richiedente sui sistemi analizzatori del tipo sopra descritto, in cui à ̈ previsto di mantenere il gas nella camera di analisi ad una pressione sostanzialmente pari alla pressione ambiente, hanno dimostrato che, aumentando il volume di contenimento del gas interno alla camera di analisi si determina da un lato, un corrispondente aumento della precisione della misura di gas presente in bassa concentrazione, ma dall’altro si ottiene una riduzione progressiva della precisione della misura del gas presente in alta concentrazione, tipica condizione che si affronta nel caso di analisi di gas refrigeranti, fino ad arrivare ad una condizione di impossibilità di analisi. Infatti, la presenza di un’elevata concentrazione di gas refrigerante in un volume della camera particolarmente “elevato†determina un alto assorbimento di energia da parte del fascio irradiato, il quale se espanso oltre ad una certa soglia di volume, provoca una condizione di saturazione del segnale elettrico generato dal dispositivo multi-rilevatore che rende impossibile l’analisi del gas. In particular, laboratory tests carried out by the applicant on analyzer systems of the type described above, in which it is envisaged to keep the gas in the analysis chamber at a pressure substantially equal to the ambient pressure, have shown that, by increasing the gas containment volume inside the analysis chamber, on the one hand, a corresponding increase in the precision of the measurement of gas present in low concentration is determined, but on the other hand, a progressive reduction of the precision of the measurement of the gas present in high concentration is obtained, a typical condition that occurs faces in the case of refrigerant gas analysis, up to a condition of impossibility of analysis. In fact, the presence of a high concentration of refrigerant gas in a particularly `` high '' volume of the chamber determines a high absorption of energy by the radiated beam, which if expanded beyond a certain volume threshold, causes a condition saturation of the electrical signal generated by the multi-detector device which makes gas analysis impossible.
Di converso, mantenendo la pressione del gas nella camera di analisi sostanzialmente pari alla pressione ambiente, e riducendo il volume interno della camera di analisi, si ottiene una maggior precisione della misura del gas ad alta concentrazione, in quanto viene ridotto il numero di moli del gas analizzato evitando in tal modo il rischio di saturazione del dispositivo multi-rilevatore, ma si riduce contestualmente la precisione della misura del gas a bassa concentrazione in quanto il numero di moli in grado di assorbire le radiazioni, essendo estremamente basso, diventa non rilevabile dal dispositivo multirilevatore. Conversely, by maintaining the gas pressure in the analysis chamber substantially equal to the ambient pressure, and by reducing the internal volume of the analysis chamber, greater precision is obtained in the measurement of the highly concentrated gas, as the number of moles of the gas is reduced. gas analyzed thus avoiding the risk of saturation of the multi-detector device, but at the same time the accuracy of the measurement of the low concentration gas is reduced as the number of moles capable of absorbing radiation, being extremely low, becomes undetectable by the multi-detector device.
Infine, i sistemi analizzatori sopra descritti sono configurati in modo tale da scaricare il gas analizzato contenuto nella camera di analisi verso l’ambiente esterno con tutte le conseguenze che questo comporta dal punto di vista dell’inquinamento ambientale. Finally, the analyzer systems described above are configured in such a way as to discharge the analyzed gas contained in the analysis chamber towards the external environment with all the consequences that this entails from the point of view of environmental pollution.
La Richiedente ha condotto uno studio approfondito avente come obiettivo quello di individuare una soluzione che consentisse di raggiungere specificamente i seguenti obiettivi: The Applicant conducted an in-depth study with the aim of identifying a solution that would specifically allow the following objectives to be achieved:
- aumentare sia la precisione della misura della concentrazione di gas presenti in alta concentrazione, in particolare il gas refrigerante, sia la precisione della misura della concentrazione di gas contaminanti presenti in basse concentrazioni, utilizzando una medesima camera di analisi di dimensioni ridotte in modo tale da ridurre costi ed ingombri; - increase both the precision of the measurement of the concentration of gases present in high concentrations, in particular the refrigerant gas, and the precision of the measurement of the concentration of contaminating gases present in low concentrations, using the same small analysis chamber in order to reduce costs and dimensions;
- aumentare la precisione nella determinazione della grandezza elettrica di riferimento associata allo zero di riferimento nel corso della calibrazione automatica del sistema analizzatore; ed - increase the precision in determining the electrical reference quantity associated with the reference zero during the automatic calibration of the analyzer system; and
- annullare l’impatto ambientale provocato dall’emissione dei gas in seguito all’analisi. - cancel the environmental impact caused by the emission of gases following the analysis.
Oggetto della presente invenzione à ̈ quindi quello di mettere a disposizione una soluzione che consenta di raggiungere gli obiettivi sopra indicati. The object of the present invention is therefore to provide a solution that allows the above objectives to be achieved.
Questo oggetto viene raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa à ̈ relativa ad un sistema analizzatore di gas configurato in modo da determinare la concentrazione di un gas refrigerante e/o di gas contaminanti in un sistema di condizionamento aria autoveicolistico, come definito nelle rivendicazioni allegate. This object is achieved by the present invention as it relates to a gas analyzer system configured so as to determine the concentration of a refrigerant gas and / or contaminating gases in an automotive air conditioning system, as defined in the attached claims.
Preferibilmente, la presente invenzione à ̈ inoltre relativa ad una stazione di ricarica/recupero di un gas refrigerante in/da un sistema di condizionamento aria autoveicolistico realizzato secondo la rivendicazione 10. Preferably, the present invention also relates to a station for recharging / recovering a refrigerant gas in / from an automotive air conditioning system made according to claim 10.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui: The present invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate a non-limiting example of embodiment, in which:
- la Figura 1 mostra schematicamente un sistema analizzatore di gas, realizzato secondo i dettami della presente invenzione; Figure 1 schematically shows a gas analyzer system, made according to the dictates of the present invention;
- la Figura 2 Ã ̈ un diagramma di flusso delle operazioni implementate dal sistema di analisi mostrato in Figura 1; mentre - Figure 2 is a flow diagram of the operations implemented by the analysis system shown in Figure 1; while
- la Figura 3 mostra schematicamente una stazione di ricarica/recupero di un gas refrigerante in/da un sistema di condizionamento aria autoveicolistico provvisto del sistema analizzatore di gas mostrato in Figura 1. - Figure 3 schematically shows a station for recharging / recovering a refrigerant gas in / from an automotive air conditioning system equipped with the gas analyzer system shown in Figure 1.
La presente invenzione verrà ora descritta in dettaglio con riferimento alle Figure allegate per permettere ad una persona esperta di realizzarla ed utilizzarla. Varie modifiche alle forme di realizzazione descritte saranno immediatamente evidenti alle persone esperte ed i generici principi descritti possono essere applicati ad altre forme di realizzazione ed applicazioni senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente innovazione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto, la presente invenzione non deve essere considerata limitata alle forme di realizzazione descritte ed illustrate, ma gli si deve accordare il più ampio ambito protettivo conforme ai principi e alle caratteristiche qui descritte e rivendicate. The present invention will now be described in detail with reference to the attached Figures to allow a skilled person to make and use it. Various modifications to the embodiments described will be immediately evident to those skilled in the art and the generic principles described can be applied to other embodiments and applications without thereby departing from the protective scope of the present invention, as defined in the attached claims. Therefore, the present invention should not be considered limited to the embodiments described and illustrated, but should be accorded the widest protective scope in accordance with the principles and characteristics described and claimed herein.
Con riferimento alla Figura 1, con il numero 1 Ã ̈ illustrato nel suo complesso un sistema analizzatore di gas configurato in modo tale da determinare la concentrazione di un gas refrigerante e/o la concentrazione di gas contaminanti presenti in un sistema di condizionamento e/o climatizzazione aria autoveicolistico 2 (automotive air conditioning system). With reference to Figure 1, the number 1 illustrates as a whole a gas analyzer system configured in such a way as to determine the concentration of a refrigerant gas and / or the concentration of contaminating gases present in an air conditioning system and / or automotive air conditioning system 2 (automotive air conditioning system).
Il sistema di condizionamento o climatizzazione aria autoveicolistico 2 à ̈ di tipo noto e non verrà ulteriormente descritto se non per precisare che esso à ̈ installato a bordo di un autoveicolo 25 e comprende un circuito refrigerante 3, all’interno di almeno una parte del quale, circola un gas refrigerante di tipo prestabilito in bassa pressione, ossia ad una pressione principale P1 compresa preferibilmente tra circa 3 e 15 Bar (equivalente alla tensione di vapore dei gas in questione, ad una temperatura variabile tra circa 5 e 50 gradi centigradi). Il sistema di condizionamento 2 presenta un terminale/connettore esterno in bassa pressione 4 (external low pressure connector) attraverso il quale à ̈ possibile effettuare lo scambio del gas refrigerante prestabilito con il circuito refrigerante 3, ovvero à ̈ possibile effettuare la ricarica o il recupero del gas refrigerante nel/dal sistema di condizionamento 2. The automotive air conditioning or air conditioning system 2 is of a known type and will not be further described except to specify that it is installed on board a motor vehicle 25 and includes a refrigerant circuit 3, inside at least part of the which, a pre-established refrigerant gas circulates in low pressure, i.e. at a main pressure P1 preferably between about 3 and 15 Bar (equivalent to the vapor pressure of the gases in question, at a variable temperature between about 5 and 50 degrees centigrade) . The air conditioning system 2 has an external low pressure connector 4 (external low pressure connector) through which it is possible to exchange the pre-established refrigerant gas with the refrigerant circuit 3, i.e. it is possible to recharge or recover of the refrigerant gas in / from the air conditioning system 2.
Il sistema analizzatore 1 à ̈ provvisto di un dispositivo multi-rilevatore ed infrarossi 5 (Infrared multi-detector device), il quale comprende una camera di analisi 6 strutturata per ricevere e contenere il gas da analizzare ed avente un volume interno di contenimento di gas V1; un dispositivo emettitore ad infrarossi 7 (Infrared Emitter Device), il quale à ̈ accoppiato alla camera di analisi 6 ed à ̈ configurato in modo tale da emettere un fascio di radiazioni, aventi specifiche lunghezze d’onda comprese nella banda dell’infrarosso, all’interno della camera di analisi 6 così da attraversare il gas contenuto all’interno della stessa; ed una serie di sensori o multirilevatori ad infrarossi 8 (Infrared multi-detector), i quali sono accoppiati alla camera di analisi 6, preferibilmente dalla parte opposta rispetto al dispositivo emettitore ad infrarossi 7, e sono configurati in modo tale da misurare la concentrazione di una serie di gas prestabiliti presenti all’interno della camera di analisi 6, sulla base delle variazioni di energia delle radiazioni nelle bande delle frequenze di assorbimento dei gas prestabiliti stessi. The analyzer system 1 is equipped with a multi-detector and infrared device 5 (Infrared multi-detector device), which includes an analysis chamber 6 structured to receive and contain the gas to be analyzed and having an internal gas containment volume V1; an infrared emitter device 7 (Infrared Emitter Device), which is coupled to the analysis chamber 6 and is configured in such a way as to emit a beam of radiation, having specific wavelengths included in the infrared band , inside the analysis chamber 6 so as to cross the gas contained inside it; and a series of infrared sensors or multi-detectors 8 (Infrared multi-detector), which are coupled to the analysis chamber 6, preferably on the opposite side with respect to the infrared emitting device 7, and are configured in such a way as to measure the concentration of a series of predetermined gases present inside the analysis chamber 6, based on the variations in the energy of the radiation in the absorption frequency bands of the predetermined gases.
Preferibilmente, i multi-rilevatori ad infrarossi 8 sono configurati in modo tale da misurare: la concentrazione di un gas refrigerante principale GR1 prestabilito presente con un’alta concentrazione nella camera di analisi 6, ovvero avente una concentrazione (calcolata, ad esempio, in percentuale rispetto al volume totale del gas analizzato) superiore a circa il 95% rispetto al gas totale contenuto nella camera di analisi 6 stessa; e la concentrazione di uno o più gas “contaminanti†GCi (i può essere compreso tra 1 ed K), eventualmente presenti in basse concentrazioni nella camera di analisi 6, ovvero presentanti ciascuno una concentrazione (calcolata ad esempio in percentuale) inferiore a circa il 5% rispetto al volume complessivo del gas contenuto nella camera di analisi 6 stessa. Preferably, the infrared multi-detectors 8 are configured in such a way as to measure: the concentration of a pre-established main refrigerant gas GR1 present with a high concentration in the analysis chamber 6, i.e. having a concentration (calculated, for example, in percentage with respect to the total volume of the analyzed gas) higher than about 95% with respect to the total gas contained in the analysis chamber 6 itself; and the concentration of one or more â € œcontaminantâ € GCi gases (i can be between 1 and K), possibly present in low concentrations in the analysis chamber 6, or each having a concentration (calculated for example as a percentage) lower than approximately 5% with respect to the total volume of gas contained in the analysis chamber 6 itself.
Il gas refrigerante GR1 potrebbe corrispondere ad una prima tipologia di gas refrigerante autoveicolistico, mentre i gas contaminanti GCi potrebbero corrispondere ad altre tipologie di gas refrigeranti autoveicolistici diversi dal gas refrigerante GR1, oppure ad altre tipologie di gas non corrispondenti a gas refrigeranti autoveicolistici. Ad esempio, il gas refrigerante GR1 potrebbe corrispondere al gas refrigerante autoveicolistico di tipo R-1234, mentre i gas contaminanti GCi potrebbero corrispondere ai gas di tipo R-134, o R-22, o R-407, o R-152 e/o ai gas di tipo “non refrigerante†quali, ad esempio, CO2, CH, HC, O2, CH3, CH4 etc. È tuttavia evidente che secondo diverse forme realizzative, il gas refrigerante autoveicolistico GR1 potrebbe corrispondere ad un qualsiasi tipo di gas refrigerante autoveicolistico diverso dal gas R-1234, quale ad esempio il gas di tipo R-134, o il gas R-22, o il gas R-407, o il gas R-152, o un gas refrigerante similare. The GR1 refrigerant gas could correspond to a first type of automotive refrigerant gas, while the contaminating gases GCi could correspond to other types of automotive refrigerant gases other than GR1 refrigerant gas, or to other types of gases not corresponding to automotive refrigerant gases. For example, the refrigerant gas GR1 could correspond to the automotive refrigerant gas of type R-1234, while the contaminating gases GCi could correspond to gases of type R-134, or R-22, or R-407, or R-152 and / or to â € œnon-refrigerantâ € gases such as, for example, CO2, CH, HC, O2, CH3, CH4 etc. However, it is evident that according to different embodiments, the automotive refrigerant gas GR1 could correspond to any type of automotive refrigerant gas other than the R-1234 gas, such as for example the gas of the R-134 type, or the R-22 gas, or R-407 gas, or R-152 gas, or a similar refrigerant gas.
I multi-rilevatori ad infrarossi 8 sono configurati in modo tale da fornire in uscita dei segnali elettrici, le cui grandezze elettriche (corrente o tensione) sono indicative delle concentrazioni dei gas rilevati nella camera di analisi 6. In particolare, la grandezza elettrica di un segnale elettrico SGR1 generato dai multi-rilevatori ad infrarossi 8 à ̈ indicativa della concentrazione del gas refrigerante autoveicolistico principale prestabilito GR1, mentre le grandezze elettriche di segnali elettrici SCi, generati dai multi-rilevatori ad infrarossi 8, sono indicative ciascuna della concentrazione di un corrispondente gas contaminante GCi all’interno della camera di analisi 6. The infrared multi-detectors 8 are configured in such a way as to output electrical signals, whose electrical quantities (current or voltage) are indicative of the concentrations of the gases detected in the analysis chamber 6. In particular, the electrical quantity of a electric signal SGR1 generated by infrared multi-detectors 8 is indicative of the concentration of the main pre-established vehicle refrigerant gas GR1, while the electrical quantities of electrical signals SCi, generated by infrared multi-detectors 8, are each indicative of the concentration of a corresponding GCi contaminant gas inside the analysis chamber 6.
Il sistema analizzatore 1 comprende, inoltre, un sensore di pressione 9 e preferibilmente, ma non necessariamente, un sensore di temperatura 10, opportunamente accoppiati alla camera di analisi 6 per misurare la pressione Pm e rispettivamente la temperatura Tm del gas presente al suo interno. The analyzer system 1 also comprises a pressure sensor 9 and preferably, but not necessarily, a temperature sensor 10, suitably coupled to the analysis chamber 6 to measure the pressure Pm and respectively the temperature Tm of the gas present therein.
Con riferimento alla Figura 1, il sistema analizzatore di gas 1 comprende, inoltre, una pompa 11 di aspirazione, preferibilmente una pompa a vuoto, che à ̈ collegata alla camera di analisi 6 ed à ̈ atta, a comando, a generare il vuoto all’interno di quest’ultima, ossia una “depressione†rispetto alla pressione ambiente, così da evacuare i gas contenuti nella stessa; ed un dispositivo regolatore di pressione 12, il quale à ̈ configurato in modo tale da aumentare, a comando, la pressione del gas all’interno della camera di analisi 6, secondo intervalli di pressione ΔPi prestabiliti, a partire da una pressione minima associata alla pressione presente all’interno della camera di analisi 6 nella condizione di vuoto, fino ad arrivare ad una pressione massima minore o uguale alla pressione principale P1 del gas presente nel sistema di condizionamento 2. With reference to Figure 1, the gas analyzer system 1 also comprises a suction pump 11, preferably a vacuum pump, which is connected to the analysis chamber 6 and is able, on command, to generate the vacuum at the Inside the latter, ie a â € œdepressionâ € with respect to the ambient pressure, so as to evacuate the gases contained in it; and a pressure regulator device 12, which is configured in such a way as to increase, on command, the pressure of the gas inside the analysis chamber 6, according to pre-established pressure ranges Î "Pi, starting from a minimum associated with the pressure present inside the analysis chamber 6 in the vacuum condition, up to a maximum pressure lower than or equal to the main pressure P1 of the gas present in the conditioning system 2.
Secondo una possibile forma realizzativa, il dispositivo regolatore di pressione 12 può comprendere ad esempio un dispositivo elettrico riduttore di pressione (non illustrato), il quale à ̈ configurato in modo tale da ricevere in ingresso il gas dal sistema di condizionamento aria 2 e provvede a variare la pressione dello stesso in uscita sulla base di un segnale di comando. According to a possible embodiment, the pressure regulating device 12 can comprise for example an electric pressure reducing device (not shown), which is configured in such a way as to receive the gas from the air conditioning system 2 at its inlet and provides for vary its outlet pressure on the basis of a command signal.
Secondo la preferita forma realizzativa mostrata in Figura 1, il dispositivo regolatore di pressione 12 comprende convenientemente: una camera di dosaggio 13 avente un volume interno di contenimento del gas V2, e presentante un primo terminale collegato, attraverso una valvola di intercettazione 14 a comando elettrico, ad esempio una elettrovalvola, ad una prima estremità di un condotto 15 atto, a sua volta, ad essere collegato con la seconda estremità al terminale/connettore esterno 4 del sistema di condizionamento veicolare 2; ed un secondo terminale collegato, attraverso una valvola di intercettazione 16 a comando elettrico, ad esempio una elettrovalvola, ad una estremità di un condotto 18 collegato, a sua volta, con l’estremità opposta alla camera di analisi 6. According to the preferred embodiment shown in Figure 1, the pressure regulating device 12 conveniently comprises: a dosing chamber 13 having an internal volume for containing the gas V2, and having a first terminal connected, through an electrically controlled shut-off valve 14 , for example a solenoid valve, at a first end of a duct 15 which is in turn able to be connected with the second end to the terminal / external connector 4 of the vehicle air conditioning system 2; and a second terminal connected, through an electrically controlled interception valve 16, for example a solenoid valve, to one end of a duct 18 connected, in turn, with the opposite end to the analysis chamber 6.
Con riferimento all’esempio mostrato in Figura 1, il sistema analizzatore 1 comprende, inoltre, un gruppo di commutazione 22 comprendente, ad esempio, una valvola intercettatrice multi-vie, la quale à ̈ atta, a comando, a collegare la seconda estremità del condotto 15, alternativamente, alla pompa 11, o al terminale/connettore esterno 4 del sistema di condizionamento autoveicolistico 2, o ad un primo serbatoio 26, o ad un secondo serbatoio 27. With reference to the example shown in Figure 1, the analyzer system 1 also comprises a switching unit 22 comprising, for example, a multi-way shut-off valve, which is adapted, on command, to connect the second end of the duct 15, alternatively, to the pump 11, or to the terminal / external connector 4 of the automotive air conditioning system 2, or to a first tank 26, or to a second tank 27.
Il sistema analizzatore 1 comprende, inoltre una unità elettronica di controllo 20, la quale à ̈ collegata elettricamente: alla pompa 11 ed al dispositivo emettitore ad infrarossi 7 in modo tale da comandarne l’accensione/spegnimento; ai multi-rilevatori ad infrarosso 8 in modo da ricevere il segnale elettrico SGR1 indicativo della concentrazione del gas refrigerante principale GR1 rilevato, ed i segnali elettrici SGCi indicativi dei gas contaminanti rilevati nella camera di analisi 6; ai sensori di pressione 9 e temperatura 10 dai quali riceve, all’istante ti, la pressione Pm(ti) e la temperatura Tm(ti) misurata; alle valvole intercettatrici 14 e 16 per comandarne la chiusura/apertura; ed alla valvola multi-vie, per comandare alternativamente il collegamento del condotto 15 alla pompa 11 o, al terminale/connettore esterno 4 del sistema di condizionamento 2, o ai serbatoi 26 o 27. The analyzer system 1 also comprises an electronic control unit 20, which is electrically connected: to the pump 11 and to the infrared emitter device 7 in such a way as to control their switching on / off; to the infrared multi-detectors 8 so as to receive the electrical signal SGR1 indicative of the concentration of the main refrigerant gas GR1 detected, and the electrical signals SGCi indicative of the contaminating gases detected in the analysis chamber 6; to the pressure 9 and temperature 10 sensors from which it receives, at instant ti, the pressure Pm (ti) and the temperature Tm (ti) measured; to the intercepting valves 14 and 16 to command their closing / opening; and to the multi-way valve, to alternatively control the connection of the duct 15 to the pump 11 or, to the terminal / external connector 4 of the conditioning system 2, or to the tanks 26 or 27.
L’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da: controllare il dispositivo regolatore di pressione 12, per far si che la pressione dei gas nella camera di analisi 6 aumenti progressivamente, ad intervalli ti prestabiliti, secondo un andamento crescente “a gradini†, in cui ciascun gradino di pressione, ad un certo istante ti, corrisponde ad una variazione di pressione ΔP prestabilita. The electronic control unit 20 is configured in such a way as to: control the pressure regulator device 12, so that the pressure of the gases in the analysis chamber 6 increases progressively, at predetermined intervals, according to an increasing trend â € œto stepsâ €, in which each pressure step, at a certain instant ti, corresponds to a predetermined pressure variation Î ”P.
L’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata, inoltre, in modo tale che, ad ogni variazione di pressione ΔP, provvede a campionare, attraverso il dispositivo multirivelatore ad infrarossi 5, la concentrazione del gas principale GR1 e/o la concentrazione di ciascuno dei gas contaminanti GCi all’interno della camera di analisi 6 così da ottenere una pluralità di campioni CGR1(Pm(ti)); CGCi(Pm(ti)), in cui Pm(ti) à ̈ la pressione impartita/misurata all’istante ti nella camera di analisi 6; ed elabora i campioni CGR1(Pm(ti)); CGCi(Pm(ti)) così da determinare, sulla base degli stessi, la concentrazione effettiva del gas refrigerante e le concentrazioni effettive dei gas contaminanti. The electronic control unit 20 is also configured in such a way that, at each pressure variation Î "P, it samples, through the infrared multi-detector device 5, the concentration of the main gas GR1 and / or the concentration of each of the GCi contaminating gases inside the analysis chamber 6 so as to obtain a plurality of CGR1 (Pm (ti)) samples; CGCi (Pm (ti)), in which Pm (ti) is the pressure imparted / measured at instant ti in the analysis chamber 6; and processes the CGR1 samples (Pm (ti)); CGCi (Pm (ti)) so as to determine, on the basis of the same, the actual concentration of the refrigerant gas and the actual concentrations of the contaminating gases.
Come verrà dettagliatamente descritto in seguito, secondo una preferita forma realizzativa, l’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da regolare vantaggiosamente la pressione dei gas nella camera di analisi 6 in modo “indiretto†, ossia attraverso una variazione controllata del volume occupato dai gas stessi, in cui à ̈ previsto essenzialmente di immagazzinare i gas prelevati dal sistema 2 nella camera di dosaggio 13 ad una pressione P1 e in un volume V2, e di mettere successivamente in comunicazione la camera di dosaggio 13 con la camera di analisi 6 così da far espandere, in modo controllato, il gas precedentemente dosato ossia “quantizzato†(in termini di pressione e volume e quindi di moli) da un volume V2 (ed una pressione P1), ad un volume complessivo definito sostanzialmente da circa la somma dei volumi interni della camera di dosaggio 13 e dalla camera di analisi 6 (V1+V2) così da causare (per la nota legge dei gas perfetti PV=nRT), una riduzione di pressione del gas nella camera di analisi 6 (pressione Pm(ti)). As will be described in detail below, according to a preferred embodiment, the electronic control unit 20 is configured in such a way as to advantageously regulate the pressure of the gases in the analysis chamber 6 in an â € œindirectâ € controlled volume occupied by the gases themselves, in which it is essentially envisaged to store the gases taken from the system 2 in the dosing chamber 13 at a pressure P1 and in a volume V2, and to subsequently put the dosing chamber 13 in communication with the analysis chamber 6 so as to expand, in a controlled manner, the previously dosed gas, i.e. `` quantized '' (in terms of pressure and volume and therefore of moles) from a volume V2 (and a pressure P1), to an overall volume substantially defined by approximately the sum of the internal volumes of the dosing chamber 13 and the analysis chamber 6 (V1 + V2) so as to cause (due to the well-known law of perfect gases PV = nRT), a pressure reduction of the gas in the analysis chamber 6 (pressure Pm (ti)).
Nella Figura 2 sono riportate le operazioni implementate dal sistema analizzatore 1 durante la determinazione della concentrazione effettiva del gas refrigerante e/o le concentrazioni effettive dei gas contaminanti. Figure 2 shows the operations implemented by the analyzer system 1 when determining the actual concentration of the refrigerant gas and / or the actual concentrations of the contaminating gases.
In particolare, (blocco 100) l’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da comandare l’apertura delle valvole 14 e 16; comandare la valvola multi-vie per collegare la pompa 11 al condotto 15; ed azionare la pompa 11 stessa in modo tale da aspirare i gas contenuti nella camera di analisi 6 fino al raggiungimento di una condizione di assenza di gas nella camera di analisi 6, in cui la pressione interna a quest’ultima raggiunge circa una pressione minima di vuoto. La pressione minima di vuoto può essere compresa tra circa 0 e 5*10<-3>Bar, preferibilmente 2,5*10<-3>Bar. In altre parole, l’unità elettronica di controllo 20 aziona la pompa 11 per creare una condizione circa di vuoto, ossia una depressione nella camera di analisi 6, nella camera di dosaggio 13, nei condotti 15 e 18 così da portare questi ultimi ad una pressione minima prestabilita corrispondente alla pressione di vuoto, inferiore alla pressione principale P1. In questa fase la pompa 11 evacua vantaggiosamente la camera di analisi 6, la camera di dosaggio 13, ed i condotti 15 e 18 da qualsiasi traccia di gas determinando in tal modo una completa pulizia degli stessi. In particular, (block 100) the electronic control unit 20 is configured in such a way as to command the opening of valves 14 and 16; controlling the multi-way valve to connect the pump 11 to the conduit 15; and operate the pump 11 itself in such a way as to suck the gases contained in the analysis chamber 6 until reaching a condition of absence of gas in the analysis chamber 6, in which the pressure inside the latter reaches approximately a minimum pressure of emptiness. The minimum vacuum pressure can be between about 0 and 5 * 10 <-3> Bar, preferably 2.5 * 10 <-3> Bar. In other words, the electronic control unit 20 operates the pump 11 to create an approximately vacuum condition, that is, a vacuum in the analysis chamber 6, in the dosing chamber 13, in the ducts 15 and 18 so as to bring the latter at a minimum preset pressure corresponding to the vacuum pressure, lower than the main pressure P1. In this phase, the pump 11 advantageously evacuates the analysis chamber 6, the dosing chamber 13, and the ducts 15 and 18 from any trace of gas, thus determining a complete cleaning of the same.
L’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da effettuare vantaggiosamente una calibrazione di una sua grandezza elettrica di riferimento associata alla condizione di assenza di gas all’interno della camera di analisi dei gas 6 (blocco 110). Nella fattispecie, l’unità elettronica di controllo 20 determina la grandezza elettrica di riferimento sulla base della grandezza elettrica generata dal dispositivo multi-rilevatore ad infrarossi 5 nella condizione di assenza di gas. The electronic control unit 20 is configured in such a way as to advantageously perform a calibration of one of its electrical reference quantities associated with the condition of absence of gas inside the gas analysis chamber 6 (block 110). In this case, the electronic control unit 20 determines the reference electrical quantity on the basis of the electrical quantity generated by the infrared multi-detector device 5 in the absence of gas.
La completa pulizia della camera di analisi gas 6 consente infatti al sistema analizzatore 1 di associare in modo convenientemente accurato la grandezza elettrica di riferimento, ad esempio il valore della tensione V0 del segnale elettrico SCGR1 generato dai muti-rilevatori ad infrarossi 8 ad una concentrazione nulla di gas (zero di riferimento usato per le misure successive). In fact, the complete cleaning of the gas analysis chamber 6 allows the analyzer system 1 to conveniently associate the reference electrical quantity, for example the voltage value V0 of the electrical signal SCGR1 generated by the infrared muti-detectors 8 at a zero concentration. of gas (zero reference used for subsequent measurements).
La regolazione della pressione prevede che, ad ogni istante ti, l’unità elettronica di controllo 20 operi in modo tale da: chiudere la valvola di intercettazione 16 per isolare la camera di dosaggio 13 dalla camera di analisi 6; ed azionare la valvola multi-vie in modo tale da collegare il condotto 15 al terminale 4, così da mettere in comunicazione la camera di dosaggio 13 con il sistema di condizionamento 2. In questa fase, il gas presente nel sistema di condizionamento 2 si espande all’interno della camera di dosaggio 13 a causa della differenza tra la pressione minima e la pressione principale P1 (presenti nella camera di dosaggio 13 e rispettivamente nel sistema 2) fino a raggiungere una condizione di equilibrio in cui la pressione del gas all’interno di quest’ultima raggiunge la pressione principale P1. The regulation of the pressure foresees that, at any instant t1, the electronic control unit 20 operates in such a way as to: close the interception valve 16 to isolate the dosing chamber 13 from the analysis chamber 6; and operate the multi-way valve in such a way as to connect the duct 15 to the terminal 4, so as to put the dosing chamber 13 in communication with the conditioning system 2. In this phase, the gas present in the conditioning system 2 is expands inside the dosing chamber 13 due to the difference between the minimum pressure and the main pressure P1 (present in the dosing chamber 13 and respectively in the system 2) until reaching an equilibrium condition in which the gas pressure at Internal of the latter reaches the main pressure P1.
A questo punto, ovvero una volta raggiunta la condizione di equilibrio, l’unità elettronica di controllo 20 chiude la valvola intercettatrice 14 in modo tale da separare, ossia isolare completamente la camera di dosaggio 13 dal sistema di condizionamento 2 completando in tal modo il dosaggio ossia la “quantizzazione†del gas nella camera di dosaggio 13. In questa fase, infatti, la camera di dosaggio 13 contiene una dose prestabilita di gas ricevuto dal sistema 2 in quanto il gas à ̈ contenuto in un volume V2 prestabilito e ha una pressione P1 prestabilita (blocco 120). At this point, or once the equilibrium condition has been reached, the electronic control unit 20 closes the interceptor valve 14 in such a way as to separate, i.e. completely isolate the dosing chamber 13 from the conditioning system 2, thus completing the dosing, that is the â € œquantizationâ € of the gas in the dosing chamber 13. In this phase, in fact, the dosing chamber 13 contains a predetermined dose of gas received by the system 2 as the gas is contained in a predetermined volume V2 and has a predetermined pressure P1 (block 120).
In seguito al completamento del dosaggio del gas nella camera di dosaggio 13, l’unità elettronica di controllo 20 comanda l’apertura della valvola intercettatrice 16 in modo tale da collegare la camera di dosaggio 13 alla camera di analisi 6 così da far espandere il gas all’interno di quest’ultima grazie alla differenza di pressione presente tra la pressione principale P1 presente nella camera di dosaggio 13 e la pressione presente nella camera di analisi 6, che nella prima fase corrisponde alla pressione minima, mentre nelle fasi successive (istanti ti) corrisponde alla pressione di misura (Pm(ti) (Blocco 130). Following the completion of the gas dosing in the dosing chamber 13, the electronic control unit 20 commands the opening of the interceptor valve 16 in such a way as to connect the dosing chamber 13 to the analysis chamber 6 so as to expand the gas inside the latter thanks to the pressure difference present between the main pressure P1 present in the dosing chamber 13 and the pressure present in the analysis chamber 6, which in the first phase corresponds to the minimum pressure, while in the successive phases (instants ti) corresponds to the measurement pressure (Pm (ti) (Block 130).
È opportuno precisare che, in questa fase, il gas contenuto nella camera di dosaggio 13 si espande passando dal volume V2 della camera di dosaggio 13, ad un volume V1+V2, causando in tal modo un aumento della pressione dalla pressione minima alla pressione di misura Pm(ti)=P0+i*ΔP(ti) (i compreso tra 1 ed N); in cui P0 à ̈ la pressione minima, mentre il valore di Pm(ti) à ̈ determinabile sulla base della nota equazione di stato dei gas perfetti PV=nRT attraverso la seguente equazione Pm(ti)=P1*V2/(V1+V2)=P1*ΔV=P0+ΔP(ti). It should be noted that, in this phase, the gas contained in the dosing chamber 13 expands, passing from the volume V2 of the dosing chamber 13, to a volume V1 + V2, thus causing an increase in pressure from the minimum pressure to the measure Pm (ti) = P0 + i * Î ”P (ti) (i between 1 and N); where P0 is the minimum pressure, while the value of Pm (ti) can be determined on the basis of the well-known equation of state of ideal gases PV = nRT through the following equation Pm (ti) = P1 * V2 / (V1 + V2 ) = P1 * Î ”V = P0 + Δ P (ti).
La regolazione discreta della pressione del gas all’interno della camera di analisi 6 viene pertanto effettuata convenientemente in modo indiretto grazie ad una variazione controllata ΔV del volume di espansione del gas, nel corso dell’analisi, il quale passa da una condizione di caricamento, in cui il gas viene mantenuto confinato nella camera di dosaggio 13 all’interno di un volume V2 e ad una pressione P1 prestabiliti, ad una condizione di iniezione nella camera di analisi 6, in cui il gas si espande occupando un volume V1+V2>V1 ed incrementa la pressione nella camera di analisi 6 di un intervallo ΔP(ti). The discrete regulation of the gas pressure inside the analysis chamber 6 is therefore conveniently carried out indirectly thanks to a controlled variation Î "V of the gas expansion volume, during the analysis, which passes from one loading condition, in which the gas is kept confined in the dosing chamber 13 inside a predetermined volume V2 and at a pressure P1, to an injection condition in the analysis chamber 6, in which the gas expands occupying a volume V1 + V2> V1 and increases the pressure in the analysis chamber 6 by an interval Î ”P (ti).
È opportuno precisare che l’intervallo di pressione ΔP può essere variato, modificando opportunamente il volume di contenimento del gas durante l’analisi. A questo scopo il sistema analizzatore 1 potrebbe comprendere una o più camere di dosaggio 21 ausiliarie aventi volumi Vk collegabili in serie oppure in parallelo alla camera di dosaggio 13 principale (come mostrato nella Figura 1) ed azionabili attraverso delle elettrovalvole 24 in modo del tutto simile alle valvole 14 e 16 collegate alla camera di dosaggio 13 principale. In questo caso, l’unità elettronica di controllo 20 può variare l’intervallo di pressione ΔP utilizzando, oltre alla camera di dosaggio 13, una o più camere di dosaggio 21 ausiliarie in modo tale che: It should be noted that the pressure interval Î ”P can be varied by appropriately modifying the gas containment volume during the analysis. For this purpose, the analyzer system 1 could comprise one or more auxiliary dosing chambers 21 having volumes Vk which can be connected in series or in parallel to the main dosing chamber 13 (as shown in Figure 1) and which can be operated through solenoid valves 24 in a very similar way. to the valves 14 and 16 connected to the main metering chamber 13. In this case, the electronic control unit 20 can vary the pressure range Î ”P using, in addition to the dosing chamber 13, one or more auxiliary dosing chambers 21 so that:
K = M K = M
Pm<(>ti<)>=P<1*>V<2/((>Ã¥VK<)>+V<1)>=P<1*>DV =Pm<(>ti -<1 )>+ D P Pm <(> ti <)> = P <1 *> V <2 / ((> Ã ¥ VK <)> + V <1)> = P <1 *> DV = Pm <(> ti - <1) > + D P
k = 0 k = 0
Secondo una possibile forma realizzativa mostrata in Figura 1, il sistema analizzatore 1 comprende preferibilmente, ma non necessariamente, un filtro 19 disposto lungo il condotto 18 per filtrare le impurità presenti nel gas refrigerante, ad esempio acqua. Il filtro 19 può essere strutturato per presentare un volume di contenimento gas pari a VF. In questo caso, in assenza delle camere di dosaggio 21 ausiliarie, la variazione di pressione ΔP(ti) potrebbe essere determinata anche attraverso il contributo del volume VF attraverso la seguente relazione: According to a possible embodiment shown in Figure 1, the analyzer system 1 preferably, but not necessarily, comprises a filter 19 arranged along the duct 18 to filter the impurities present in the refrigerant gas, for example water. The filter 19 can be structured to have a gas containment volume equal to VF. In this case, in the absence of the auxiliary dosing chambers 21, the pressure variation Î ”P (ti) could also be determined through the contribution of the volume VF through the following relationship:
Pm(ti)=P1*V2/(V1+V2+ VF)=P1*ΔV=Pm(ti-1)+ΔP. Pm (ti) = P1 * V2 / (V1 + V2 + VF) = P1 * Î ”V = Pm (ti-1) + Δ P.
Quando i gas presenti nella camera di analisi 6 hanno raggiunto la condizione di equilibrio sopra descritta, l’unità elettronica di controllo 20 campiona sulla base dei segnali elettrici generati dal dispositivo multi-rilevatore ad infrarossi 5, la concentrazione del gas refrigerante principale GR1 e le concentrazioni dei gas contaminanti GCi all’interno della camera di analisi 6 (blocco 140) e misura la pressione Pm(ti) e preferibilmente la temperatura Tm(ti) (Blocco 140). When the gases present in the analysis chamber 6 have reached the equilibrium condition described above, the electronic control unit 20 samples on the basis of the electrical signals generated by the infrared multi-detector device 5, the concentration of the main refrigerant gas GR1 and the concentrations of the contaminating gases GCi inside the analysis chamber 6 (block 140) and measures the pressure Pm (ti) and preferably the temperature Tm (ti) (Block 140).
Nel caso in cui la pressione Pm(ti) sia minore della pressione principale P1 (Uscita SI dal blocco 150), l’unità elettronica di controllo 20 può implementare nuovamente le operazioni descritte nei blocchi 12-13 e 140. Se invece la pressione Pm(ti) ha circa un valore pari alla pressione principale P1 (Uscita NO dal blocco 150), l’unità elettronica di controllo 20 può determinare la concentrazione del gas refrigerante principale GR1 e/o le concentrazioni dei gas contaminanti GCi sulla base dei campioni del gas refrigerante CGR1(Pm(ti)) e dei campioni dei gas contaminanti CGCi(Pm(ti)). If the pressure Pm (ti) is lower than the main pressure P1 (YES output from block 150), the electronic control unit 20 can implement the operations described in blocks 12-13 and 140 again. Pm (ti) has approximately a value equal to the main pressure P1 (NO output from block 150), the electronic control unit 20 can determine the concentration of the main refrigerant gas GR1 and / or the concentrations of the contaminating gases GCi on the basis of samples of the refrigerant gas CGR1 (Pm (ti)) and of the contaminating gas samples CGCi (Pm (ti)).
In particolare, le operazioni implementate nei blocchi 120,130 e 140 sopra descritti possono essere reiterate N volte dal sistema analizzatore 1 in modo tale da ottenere N campioni della concentrazione del gas refrigerante principale CGR1 ed N campioni delle concentrazioni dei gas contaminanti CGCi. In particular, the operations implemented in blocks 120, 130 and 140 described above can be repeated N times by the analyzer system 1 in such a way as to obtain N samples of the concentration of the main refrigerant gas CGR1 and N samples of the concentrations of the contaminating gases CGCi.
È opportuno precisare che l’aumento progressivo di pressione Pm(ti) nella camera di analisi 6 avviene progressivamente ed in modo sequenziale per N volte fino a quando non si verifica una condizione di equilibrio (Blocco 150), in cui la pressione misurata Pm(ti) raggiunge circa la pressione principale P1 della camera di dosaggio 13 e di conseguenza il gas presente nella camera di dosaggio 13 stessa non à ̈ più in grado di espandersi liberamente nella camera di analisi 6. It should be noted that the progressive increase in pressure Pm (ti) in the analysis chamber 6 occurs progressively and sequentially for N times until an equilibrium condition occurs (Block 150), in which the measured pressure Pm (ti) reaches approximately the main pressure P1 of the dosing chamber 13 and consequently the gas present in the dosing chamber 13 itself is no longer able to expand freely in the analysis chamber 6.
Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da determinare, da un lato, la concentrazione effettiva del gas refrigerante GR1 sulla base dei campioni CGR1(Pm(ti)) rilevati in un primo intervallo discreto di pressioni minori di una prima soglia di pressione prestabilita; e dall’altro la concentrazione effettiva dei gas contaminanti GCi sulla base dei campioni della concentrazione di gas contaminanti CGCi(Pm(ti)) rilevati in un secondo intervallo discreto di pressioni maggiori di una seconda soglia di pressione prestabilita, che risulta essere a sua volta maggiore della prima soglia di pressione prestabilita (Blocco 160). According to a preferred embodiment, the electronic control unit 20 is configured in such a way as to determine, on the one hand, the actual concentration of the refrigerant gas GR1 on the basis of the samples CGR1 (Pm (ti)) detected in a first discrete range of pressures lower than a first predetermined pressure threshold; and on the other hand the actual concentration of the contaminating gases GCi on the basis of the samples of the concentration of contaminating gases CGCi (Pm (ti)) detected in a second discrete range of pressures greater than a second predetermined pressure threshold, which appears to be at its time greater than the first preset pressure threshold (Block 160).
Il primo intervallo di pressioni può essere compreso tra la pressione minima associata alla pressione di vuoto e la prima soglia di pressione prestabilita, mentre il secondo intervallo di pressioni può essere compreso tra la seconda soglia di pressione prestabilita e la pressione principale P1. The first pressure range can be between the minimum pressure associated with the vacuum pressure and the first preset pressure threshold, while the second pressure range can be between the second preset pressure threshold and the main pressure P1.
Preferibilmente, ma non necessariamente, la prima soglia di pressione prestabilita potrebbe avere un valore, ad esempio, inferiore a circa 500*10<-3>Bar, mentre la seconda soglia di pressione prestabilita potrebbe, ad esempio, avere un valore maggiore a circa 500*10<-3>Bar. Preferably, but not necessarily, the first predetermined pressure threshold could have a value, for example, lower than about 500 * 10 <-3> Bar, while the second predetermined pressure threshold could, for example, have a value greater than about 500 * 10 <-3> Bar.
Secondo una possibile forma realizzativa, l’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da determinare la concentrazione effettiva del gas refrigerante principale sulla base di un campione CGR1(Pms) rilevato ad una pressione di riferimento prestabilita Pms contenuta nel primo intervallo discreto di pressioni; e contestualmente stabilire/determinare la concentrazione effettiva di ciascuno dei gas contaminanti sulla base dei campioni CGCi(Pmki) rilevati a pressioni di riferimento prestabilite Pmki contenute nel secondo intervallo di pressioni. According to a possible embodiment, the electronic control unit 20 is configured in such a way as to determine the actual concentration of the main refrigerant gas on the basis of a CGR1 sample (Pms) detected at a predetermined reference pressure Pms contained in the first interval discrete of pressures; and at the same time establishing / determining the actual concentration of each of the contaminating gases on the basis of the CGCi (Pmki) samples detected at pre-established reference pressures Pmki contained in the second pressure range.
Secondo una possibile forma realizzativa, l’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da determinare la concentrazione effettiva del gas refrigerante principale sulla base di una media pesata dei campioni CGR1(Pm(ti)) rilevati nel primo intervallo discreto di pressioni; e contestualmente determina la concentrazione effettiva di ciascun gas contaminante GCi sulla base di una media pesata dei campioni CGCi(Pm(ti)) della concentrazione del gas contaminante GCi rilevati nel secondo intervallo discreto di pressioni. According to a possible embodiment, the electronic control unit 20 is configured in such a way as to determine the actual concentration of the main refrigerant gas on the basis of a weighted average of the samples CGR1 (Pm (ti)) detected in the first discrete interval of pressures; and at the same time it determines the actual concentration of each GCi contaminating gas on the basis of a weighted average of the CGCi samples (Pm (ti)) of the concentration of the GCi contaminating gas detected in the second discrete range of pressures.
Secondo una diversa forma realizzativa l’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da determinare la concentrazione effettiva del gas refrigerante principale sulla base del maggiore (ad esempio avente una percentuale maggiore) dei campioni CGR1(Pm(ti)) rilevati nel primo intervallo discreto di pressioni; e contestualmente determinare per ciascun gas contaminante GCi la concentrazione effettiva dello stesso sulla base del maggiore tra i campioni del gas stesso CGCi(Pm(ti)) rilevati nel secondo intervallo di pressioni. According to a different embodiment, the electronic control unit 20 is configured in such a way as to determine the actual concentration of the main refrigerant gas on the basis of the largest (for example having a higher percentage) of the CGR1 (Pm (ti)) samples detected in the first discrete range of pressures; and at the same time determining for each contaminating gas GCi the actual concentration thereof on the basis of the greater of the samples of the gas itself CGCi (Pm (ti)) detected in the second pressure range.
Da quanto sopra descritto à ̈ opportuno precisare che l’unità elettronica di controllo 20 à ̈ configurata in modo tale da determinare la concentrazione del gas refrigerante e/o gas contaminante contenuto nella camera di analisi 6 attraverso una funzione di assorbimento delle radiazioni F(V0/Vm(ti)) in cui V0 à ̈ la grandezza di riferimento, ad esempio una tensione del segnale elettrico generato dai multi-rilevatori ad infrarosso 5 nel corso della calibrazione automatica, mentre Vm(ti) à ̈ la tensione elettrica del segnale elettrico generato dai multirilevatori ad infrarosso 8 all’istante ti. From what has been described above, it is appropriate to specify that the electronic control unit 20 is configured in such a way as to determine the concentration of the refrigerant gas and / or contaminating gas contained in the analysis chamber 6 through a radiation absorption function F ( V0 / Vm (ti)) in which V0 is the reference quantity, for example a voltage of the electrical signal generated by the infrared multi-detectors 5 during the automatic calibration, while Vm (ti) is the electrical voltage of the signal electrical generated by the infrared multi-detectors 8 instantly ti.
Preferibilmente, ma non necessariamente, la funzione di assorbimento delle radiazioni può corrispondere ad esempio alla nota equazione di Beer-Lambert in cui F(V0/Vm(ti))= -log(V0/Vm(ti)). Preferably, but not necessarily, the radiation absorption function can correspond for example to the well-known Beer-Lambert equation in which F (V0 / Vm (ti)) = -log (V0 / Vm (ti)).
L’unità elettronica di controllo 20 à ̈ inoltre configurata in modo tale da confrontare la concentrazione effettiva del gas refrigerante principale con una soglia di concentrazione di gas refrigerante prestabilita e generare un messaggio/segnale di warning sulla base dell’esito del confronto. Ad esempio il segnale di warning può essere generato quando concentrazione effettiva del gas refrigerante principale à ̈ minore della prima soglia di concentrazione prestabilita. The electronic control unit 20 is also configured in such a way as to compare the actual concentration of the main refrigerant gas with a predetermined refrigerant gas concentration threshold and generate a warning message / signal based on the result of the comparison. For example, the warning signal can be generated when the actual concentration of the main refrigerant gas is lower than the first preset concentration threshold.
L’unità elettronica di controllo 20 può inoltre essere configurata in modo tale da confrontare la concentrazione effettiva di ciascuno dei gas contaminanti con una corrispondente soglia di concentrazione del gas contaminante e generare un messaggio/segnale di warning sulla base dell’esito dei confronti. Ad esempio i segnali di warning possono essere generati quando la concentrazione effettiva di uno o più gas contaminanti à ̈ maggiore della rispettiva soglia di concentrazione. The electronic control unit 20 can also be configured in such a way as to compare the actual concentration of each of the contaminating gases with a corresponding concentration threshold of the contaminating gas and generate a warning message / signal based on the outcome of the comparisons . For example, warning signals can be generated when the actual concentration of one or more contaminating gases is greater than the respective concentration threshold.
L’unità elettronica di controllo 20 può inoltre essere configurata in modo tale da comandare la pompa 11 e/o le valvole di intercettazione 14 e 15 e la valvola multi-vie così da trasferire il gas refrigerante contenuto nella camera di analisi 6 nel primo 26, o alternativamente, nel secondo serbatoio di recupero 27 del gas refrigerante sulla base dell’esito del confronto, così da recuperare vantaggiosamente il gas stesso. The electronic control unit 20 can also be configured in such a way as to control the pump 11 and / or the shut-off valves 14 and 15 and the multi-way valve so as to transfer the refrigerant gas contained in the analysis chamber 6 into the first 26, or alternatively, in the second recovery tank 27 of the refrigerant gas on the basis of the result of the comparison, so as to advantageously recover the gas itself.
In particolare, se la concentrazione effettiva del gas refrigerante e/o le concentrazioni effettive dei gas contaminanti soddisfano delle condizioni prestabilite con le corrispondenti soglie di concentrazione prestabilite, l’unità elettronica di controllo 20 rileva che il gas refrigerante à ̈ a norma e lo recupera convenientemente nel primo serbatoio di recupero 26, mentre viceversa se la concentrazione effettiva del gas refrigerante e/o le concentrazioni effettive dei gas contaminanti non soddisfano le suddette condizioni con le corrispondenti soglie di concentrazione prestablite, l’unità elettronica di controllo 20 rileva che il gas refrigerante à ̈ “fuori norma†e lo recupera convenientemente nel secondo serbatoio di recupero 27. In particular, if the actual concentration of the refrigerant gas and / or the actual concentrations of the contaminating gases satisfy the pre-established conditions with the corresponding pre-established concentration thresholds, the electronic control unit 20 detects that the refrigerant gas is up to standard and the conveniently recovers in the first recovery tank 26, while vice versa if the actual concentration of the refrigerant gas and / or the actual concentrations of the contaminating gases do not satisfy the aforementioned conditions with the corresponding pre-wired concentration thresholds, the electronic control unit 20 detects that the refrigerant gas is â € œout of the standardâ € and it is conveniently recovered in the second recovery tank 27.
Con riferimento alla Figura 3, il sistema analizzatore 1 sopra descritto può essere vantaggiosamente compreso in una stazione o macchina di ricarica/recupero dei gas refrigeranti 30, del tipo comprendente una carcassa 31 provvista di ruote di appoggio al suolo per permettere lo spostamento della macchina 30, e preferibilmente una interfaccia di comando utente 32; l’unità elettronica di controllo 20; il primo ed il secondo serbatoio di contenimento del gas refrigerante 26 e 27; la pompa a vuoto 11; il gruppo commutatore 22; ed un gruppo di recupero refrigerante 33 strutturato per immagazzinare il gas refrigerante nel primo 26 o, alternativamente, nel secondo serbatoio di contenimento del gas refrigerante 27 secondo quanto sopra descritto. With reference to Figure 3, the analyzer system 1 described above can be advantageously comprised in a station or machine for recharging / recovering refrigerant gases 30, of the type comprising a casing 31 provided with wheels for resting on the ground to allow the movement of the machine 30 , and preferably a user control interface 32; the electronic control unit 20; the first and second tanks for containing the refrigerant gas 26 and 27; the vacuum pump 11; the switch unit 22; and a refrigerant recovery unit 33 structured to store the refrigerant gas in the first 26 or, alternatively, in the second containment tank of the refrigerant gas 27 as described above.
L’unità elettronica di controllo 20, la pompa a vuoto 11 e il gruppo commutatore 22 possono essere vantaggiosamente condivisi dalla stazione e dal sistema analizzatore di gas 1 così da svolgere sia le operazioni sopra descritte previste dal sistema analizzatore 1, sia le operazioni di recupero/ricarica del gas refrigerante nel sistema 2 da parte della stazione di ricarica/recupero 30. The electronic control unit 20, the vacuum pump 11 and the switch assembly 22 can be advantageously shared by the station and by the gas analyzer system 1 so as to carry out both the operations described above envisaged by the analyzer system 1, and the operations recovery / recharging of refrigerant gas in system 2 by the recharging / recovery station 30.
È tuttavia evidente che secondo una diversa possibile forma realizzativa il sistema analizzatore 1 può essere indipendente dalla stazione o macchina di ricarica/recupero ma comunicare con quest’ultima attraverso un sistema di comunicazione noto. However, it is evident that according to a different possible embodiment the analyzer system 1 can be independent from the charging / recovery station or machine but communicate with the latter through a known communication system.
I vantaggi del sistema analizzatore di gas sopra descritto sono i seguenti. In primo luogo, la completa evacuazione dei gas dalla camera di analisi eseguita nel corso della calibrazione automatica consente di determinare una grandezza di riferimento corretta, in quanto associata ad una reale condizione di assenza di gas nella camera di analisi. La precisione di calcolo della grandezza di riferimento determina un conseguente aumento della precisione delle misure effettive della concentrazione dei gas, in particolare quando nel calcolo viene utilizzata una equazione associata all’assorbimento delle radiazioni, in cui compare la grandezza di riferimento stessa. The advantages of the gas analyzer system described above are as follows. In the first place, the complete evacuation of the gases from the analysis chamber performed during the automatic calibration allows to determine a correct reference quantity, as it is associated with a real condition of absence of gas in the analysis chamber. The calculation precision of the reference quantity determines a consequent increase in the precision of the actual measurements of the gas concentration, in particular when an equation associated with the absorption of radiation is used in the calculation, in which the reference quantity itself appears.
La regolazione “discreta†della pressione del gas nella camera di analisi ottenuta attraverso l’impiego della camera di dosaggio, consente da un lato, di contenere i costi realizzativi del sistema, e dall’altro permette di ridurre le dimensioni della camera di analisi così da ottenere una riduzione dell’ingombro complessivo del sistema. Infatti, grazie all’uso della camera di dosaggio, distinta ma comunicante, a comando, con la camera di analisi 6, à ̈ possibile ridurre le dimensioni di quest’ultima garantendo in tal modo l’assenza di condizioni di saturazione del dispositivo muti-rivelatore ad infrarossi durante l’analisi di gas ad alta concentrazione. The â € œdiscreetâ € regulation of the gas pressure in the analysis chamber obtained through the use of the dosing chamber, allows on the one hand, to contain the construction costs of the system, and on the other, allows to reduce the dimensions of the chamber analysis in order to obtain a reduction of the overall dimensions of the system. In fact, thanks to the use of the dosing chamber, distinct but communicating, on command, with the analysis chamber 6, it is possible to reduce the size of the latter thus ensuring the absence of saturation conditions of the infrared muti-detector device during the analysis of high concentration gas.
Inoltre, il sistema provvede a discriminare un gas refrigerante “a norma†da un gas “fuori norma†e provvede convenientemente, in modo del tutto automatico, a recuperare gli stessi attraverso appositi e distinti serbatoi senza causare alcuna dispersione nell’ambiente esterno. In addition, the system discriminates between a â € œrequiredâ € refrigerant gas from an â € œout of standardâ € gas and conveniently provides, in a completely automatic way, to recover the same through special and distinct tanks without causing any dispersion in the environment. external.
Risulta infine chiaro che al sistema ed alla stazione sopra descritti ed illustrati possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione definito dalle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear that modifications and variations can be made to the system and station described and illustrated above without thereby departing from the scope of the present invention defined by the attached claims.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000076A ITTV20110076A1 (en) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | GAS ANALYZER SYSTEM CONFIGURED TO DETERMINE THE CONCENTRATION OF A REFRIGERANT GAS AND / OR OF CONTAMINATING GAS PRESENT IN A SELF-MULTI-AIR AIR CONDITIONING SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| IT000076A ITTV20110076A1 (en) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | GAS ANALYZER SYSTEM CONFIGURED TO DETERMINE THE CONCENTRATION OF A REFRIGERANT GAS AND / OR OF CONTAMINATING GAS PRESENT IN A SELF-MULTI-AIR AIR CONDITIONING SYSTEM |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITTV20110076A1 true ITTV20110076A1 (en) | 2012-12-01 |
Family
ID=44555270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000076A ITTV20110076A1 (en) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | GAS ANALYZER SYSTEM CONFIGURED TO DETERMINE THE CONCENTRATION OF A REFRIGERANT GAS AND / OR OF CONTAMINATING GAS PRESENT IN A SELF-MULTI-AIR AIR CONDITIONING SYSTEM |
Country Status (1)
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| IT (1) | ITTV20110076A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5524477A (en) * | 1993-11-29 | 1996-06-11 | Leybold Inficon Inc. | Quantitative determination of air present in refrigerant sample by measurement of pressure coefficient of resonance frequency |
| US5610398A (en) * | 1995-03-09 | 1997-03-11 | Neutronics, Inc. | System and method for identifying automotive and commercial refrigerants |
-
2011
- 2011-05-30 IT IT000076A patent/ITTV20110076A1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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