相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)涉及并要求2015年2月2日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)62/110,887的優(yōu)先權(quán)益，所述臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的內(nèi)容據(jù)此整體并入本公開(kāi)。

目前公開(kāi)的實(shí)施方案總體涉及用于識(shí)別和分析制冷劑氣體中的氣態(tài)雜質(zhì)的裝置，并且更具體地涉及制冷劑分析儀及其使用方法。

背景技術(shù)：

已在制冷系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)諸如氯甲烷(r40)的假冒制冷劑。r40有毒、易燃并且與鋁反應(yīng)。r40與鋁的反應(yīng)產(chǎn)物已被識(shí)別為三甲基鋁，其可在空氣存在的情況下自燃。因此，需要有助于檢測(cè)假冒制冷劑(即r40)的裝置。

發(fā)明概述

在一個(gè)方面，提供制冷劑分析儀。所述制冷劑分析儀包括泵，所述泵可操作地聯(lián)接到過(guò)濾裝置。過(guò)濾裝置可操作地聯(lián)接到溫度/濕度調(diào)節(jié)器，并且溫度/濕度調(diào)節(jié)器可操作地聯(lián)接到電化學(xué)傳感器。

電化學(xué)傳感器包括膜電極組件(mea)，所述膜電極組件(mea)由設(shè)置在感測(cè)電極與對(duì)電極之間的固體聚合物電解質(zhì)(spe)組成。集電器/氣體擴(kuò)散介質(zhì)附接到電極并且連接到電路，所述電路包括測(cè)量和/或控制裝置。外殼包括供制冷劑流動(dòng)通過(guò)的開(kāi)口。在一個(gè)實(shí)施方案中，電化學(xué)傳感器還包括氣密室，所述氣密室還包含諸如水性鹽或酸性溶液的液體材料，所述液體材料可通過(guò)透氣膜而隔離以免與對(duì)電極接觸。液體材料被配置來(lái)調(diào)節(jié)氣密室內(nèi)的濕度值。在一個(gè)實(shí)施方案中，濕度值小于或等于約60％的相對(duì)濕度。

在一個(gè)方面，提供用于檢測(cè)制冷劑內(nèi)的雜質(zhì)的方法。所述方法包括使經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣在初始化時(shí)間段內(nèi)循環(huán)通過(guò)感測(cè)室以獲得初始輸出值的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，初始化時(shí)間段大于或等于約5分鐘。所述方法還包括確定初始輸出值是否穩(wěn)定在預(yù)定初始限值以下的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)定初始限值小于或等于約4μa/cm²。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法還包括使第一介質(zhì)在基線(xiàn)持續(xù)時(shí)間內(nèi)循環(huán)通過(guò)感測(cè)室以獲得基線(xiàn)值的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一介質(zhì)包括干氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，基線(xiàn)持續(xù)時(shí)間小于或等于約3分鐘。

在替代實(shí)施方案中，所述方法還包括確定基線(xiàn)值是否小于或等于初始輸出值的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，如果確定基線(xiàn)值大于初始輸出值，那么方法繼續(xù)進(jìn)行以確定基線(xiàn)值是否正在增加。如果基線(xiàn)值正在增加，那么方法結(jié)束，直到機(jī)電傳感器恢復(fù)到工作狀態(tài)。

如果基線(xiàn)值小于初始輸出值或者基線(xiàn)值大于初始輸出值但穩(wěn)定，那么方法前進(jìn)到使制冷劑在感測(cè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)循環(huán)通過(guò)感測(cè)室的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，感測(cè)持續(xù)時(shí)間小于或等于約3分鐘。

所述方法還包括操作控制裝置以測(cè)量感測(cè)輸出值的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，感測(cè)輸出值包括電流密度值。

所述方法還包括操作控制裝置以基于感測(cè)輸出值來(lái)確定制冷劑內(nèi)的至少一種污染物的測(cè)量濃度的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，測(cè)量濃度包括感測(cè)輸出值與初始輸出值之間的變換差值。在另一個(gè)實(shí)施方案中，測(cè)量濃度包括感測(cè)輸出值與基線(xiàn)值之間的變換差值。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括操作控制裝置以產(chǎn)生指示存在至少一種污染物的信號(hào)的步驟。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少一種污染物包括氯甲烷。在一個(gè)實(shí)施方案中，氯甲烷的存在包括大于或等于所測(cè)試的制冷劑的約0.5％的測(cè)量濃度。在一個(gè)實(shí)施方案中，信號(hào)選自由音頻和視覺(jué)信號(hào)組成的組。

附圖簡(jiǎn)述

通過(guò)結(jié)合附圖參考以下對(duì)本公開(kāi)的各種示例性實(shí)施方案的描述，本文所含的實(shí)施方案以及其他特征、優(yōu)點(diǎn)和公開(kāi)內(nèi)容以及獲得它們的方式將變得顯而易見(jiàn)，并且本公開(kāi)將得到更好的理解，其中：

圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的用于檢測(cè)制冷劑內(nèi)的雜質(zhì)的系統(tǒng)的示意圖；

圖2a-2b示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的制冷劑分析儀的示意圖；

圖3a-3b示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的電化學(xué)傳感器的示意圖；并且

圖4示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案的用于檢測(cè)制冷劑內(nèi)的雜質(zhì)的方法的示意性流程圖。

發(fā)明詳述

為了達(dá)到促進(jìn)對(duì)本公開(kāi)原理的理解的目的，現(xiàn)將參考附圖中所示出的實(shí)施方案，并且將使用特定語(yǔ)言來(lái)描述所述實(shí)施方案。然而，應(yīng)理解，不意圖由此對(duì)本公開(kāi)的范圍進(jìn)行限制。

圖1示出用于檢測(cè)制冷劑內(nèi)的雜質(zhì)(即氯甲烷)的系統(tǒng)的實(shí)施方案，所述系統(tǒng)總體上以10指示。系統(tǒng)10包括制冷劑分析儀12，所述制冷劑分析儀12可操作地聯(lián)接到制冷劑容器14以分析儲(chǔ)存在其中的制冷劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，制冷劑分析儀12進(jìn)一步聯(lián)接到第一介質(zhì)容器16。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一介質(zhì)包括干氣，舉幾個(gè)非限制性實(shí)例例如空氣、氮?dú)饣?，1，1，2-四氟乙烷(即，r-134a)。

圖2a和2b示出制冷劑分析儀12的實(shí)施方案。制冷劑分析儀12包括泵18(例如，空氣泵)，所述泵18可操作地聯(lián)接到過(guò)濾裝置20。過(guò)濾裝置20可操作地聯(lián)接到溫度/濕度調(diào)節(jié)器22，并且溫度/濕度調(diào)節(jié)器22通過(guò)閥26可操作地聯(lián)接到電化學(xué)傳感器24。在一個(gè)實(shí)施方案中，如圖2b所示，溫度/濕度調(diào)節(jié)器22進(jìn)一步聯(lián)接到閥30。泵18被配置來(lái)使環(huán)境空氣循環(huán)通過(guò)過(guò)濾裝置20并進(jìn)入溫度/濕度調(diào)節(jié)器22中。過(guò)濾裝置20被配置來(lái)從通過(guò)泵18接收的空氣中移除顆粒和氣態(tài)物質(zhì)。溫度/濕度調(diào)節(jié)器22被配置來(lái)調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)濾空氣的濕度值，所述經(jīng)過(guò)濾空氣通過(guò)閥26供應(yīng)給電化學(xué)傳感器24。

圖3a-3b示出包含在制冷劑分析儀12內(nèi)的電化學(xué)傳感器24的實(shí)施方案。在示出的實(shí)施方案中，電化學(xué)傳感器24包括膜電極組件(mea)，所述膜電極組件(mea)由設(shè)置在感測(cè)電極34與對(duì)電極36之間的固體聚合物電解質(zhì)(spe)(即，離子導(dǎo)電聚合物或離子導(dǎo)電聚合物滲透的多孔基質(zhì))32組成。集電器/氣體擴(kuò)散介質(zhì)38和40附接到電極并且連接到電路42，所述電路42包括測(cè)量和/或控制裝置44。在一些實(shí)施方案中，任選的參考電極(未示出)可與spe32接觸并且電連接到測(cè)量和/或控制裝置44，以便監(jiān)測(cè)感測(cè)電極34和/或?qū)﹄姌O36的電位。外殼46包括供制冷劑流動(dòng)通過(guò)的開(kāi)口48和50。mea的邊緣抵靠密封件52密封，所述密封件52由密封材料(僅舉一個(gè)非限制性實(shí)例，諸如橡膠)形成。密封件52確保試驗(yàn)氣體和參考?xì)怏w維持在mea的相對(duì)側(cè)上，盡管可使用本領(lǐng)域已知的其他技術(shù)(例如，將電化學(xué)傳感器24設(shè)置在框架(未示出)中，所述框架被密封到外殼的邊緣)。集電器38、40可由多孔導(dǎo)電網(wǎng)或氈形成，并且被描繪成具有厚度，使得它們也可用作氣體擴(kuò)散介質(zhì)，所述氣體擴(kuò)散介質(zhì)使得測(cè)試的制冷劑和參考?xì)怏w(即，空氣)能夠到達(dá)電極34、36的表面。分別與感測(cè)電極34和對(duì)電極36相關(guān)聯(lián)的集電器/氣體擴(kuò)散介質(zhì)38和40可由(僅舉幾個(gè)非限制性實(shí)例)諸如石墨化碳、鈦或不銹鋼的抗氧化材料形成。測(cè)量和/或控制裝置44可以是電壓表或安培表，但在一些實(shí)施方案中可包括恒電位電路、微處理器、電子控制單元(ecu)或者具有集成的電壓和/或安培數(shù)測(cè)量功能并且還可在電化學(xué)傳感器24的操作期間在感測(cè)電極34與對(duì)電極36之間施加偏壓的類(lèi)似電子裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，電化學(xué)傳感器24還包括氣密室54，所述氣密室54還包含諸如水性鹽或酸性溶液56的液體材料，所述液體材料可通過(guò)透氣膜58而隔離以免與對(duì)電極36接觸。液體材料被配置來(lái)調(diào)節(jié)氣密室56內(nèi)的濕度值。在一個(gè)實(shí)施方案中，濕度值小于或等于約60％的相對(duì)濕度。如圖3b所示，電化學(xué)傳感器24還可包括端板60，所述端板60具有在感測(cè)電極34上提供流場(chǎng)的流動(dòng)通道62和肋62’。流動(dòng)通道62的肋62’壓靠組件，以維持電接觸和圍繞組件邊緣的密封。雖然示出的電化學(xué)傳感器24未描繪具有與對(duì)電極36相關(guān)聯(lián)的開(kāi)口以允許空氣接觸對(duì)電極36的通道的細(xì)節(jié)，但是應(yīng)理解，電化學(xué)傳感器24可以這種方式來(lái)進(jìn)行配置。

圖4示出總體上以100指示的方法的示意性流程圖，所述方法用于通過(guò)利用系統(tǒng)10來(lái)檢測(cè)制冷劑內(nèi)的雜質(zhì)，即氯甲烷。方法100包括使經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣在初始化時(shí)間段內(nèi)循環(huán)通過(guò)感測(cè)室以獲得初始輸出值的步驟102。在一個(gè)實(shí)施方案中，初始化時(shí)間段大于或等于約5分鐘。應(yīng)理解，在其他實(shí)施方案中，初始化時(shí)間段可小于約5分鐘。還應(yīng)理解，初始化時(shí)間段可根據(jù)環(huán)境溫度和濕度條件而變化。例如，參考圖2a和3a，環(huán)境空氣被從泵18引導(dǎo)通過(guò)過(guò)濾裝置20并進(jìn)入溫度/濕度調(diào)節(jié)器22中。經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣通過(guò)閥26流入并流過(guò)開(kāi)口48、50，其中經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣與和感測(cè)電極34相關(guān)聯(lián)的集電器/氣體擴(kuò)散介質(zhì)38產(chǎn)生接觸。

方法100還包括確定初始輸出值是否穩(wěn)定在預(yù)定初始限值以下的步驟104。在一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)定初始限值小于或等于約4μa/cm²。例如，繼續(xù)參考圖2a和3a，當(dāng)經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣流過(guò)感測(cè)電極34時(shí)，控制裝置44檢測(cè)感測(cè)電極與對(duì)電極36之間的電流。如果初始輸出值無(wú)法保持在預(yù)定范圍內(nèi)，那么就指示電化學(xué)傳感器24可能存在故障并且/或者空氣可能含有活性污染物。因此，方法100結(jié)束，直到機(jī)電傳感器24恢復(fù)到工作狀態(tài)。應(yīng)理解，可生成指定機(jī)電傳感器24的故障的信號(hào)。穩(wěn)定且低的初始輸出值指示電化學(xué)傳感器24在不受環(huán)境空氣污染物干擾的情況下正確地進(jìn)行操作。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法還包括使第一介質(zhì)在基線(xiàn)持續(xù)時(shí)間內(nèi)循環(huán)通過(guò)感測(cè)室以獲得基線(xiàn)值的步驟106。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一介質(zhì)包括干氣。例如，舉幾個(gè)非限制性實(shí)例，干氣可包括干空氣、氮?dú)饣?，1，1，2-四氟乙烷(r-134a)。在一個(gè)實(shí)施方案中，基線(xiàn)持續(xù)時(shí)間小于或等于約3分鐘。應(yīng)理解，在其他實(shí)施方案中，基線(xiàn)持續(xù)時(shí)間可大于約3分鐘。在一個(gè)實(shí)施方案中，基線(xiàn)值包括電流密度值。例如，繼續(xù)參考圖2a和3a，來(lái)自第一介質(zhì)容器16的r-134a可循環(huán)通過(guò)閥26并通過(guò)開(kāi)口48、50，其中r-134a與和感測(cè)電極34相關(guān)聯(lián)的集電器/氣體擴(kuò)散介質(zhì)38產(chǎn)生接觸，使得可獲得基線(xiàn)值。

在一個(gè)實(shí)施方案中，方法100還包括確定基線(xiàn)值是否小于或等于來(lái)自步驟102的初始輸出值的步驟108。例如，根據(jù)已選擇的第一介質(zhì)，控制裝置44通過(guò)流過(guò)感測(cè)電極34和經(jīng)調(diào)節(jié)的對(duì)電極36的第一介質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)測(cè)量電流密度，以確定所選擇的第一介質(zhì)是否在所述類(lèi)型介質(zhì)的已知電流密度規(guī)格內(nèi)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，如果確定基線(xiàn)值大于初始輸出值，那么方法前進(jìn)到步驟110以確定基線(xiàn)值是否正在增加。如果基線(xiàn)值正在增加，那么方法100結(jié)束，直到機(jī)電傳感器24恢復(fù)到工作狀態(tài)。應(yīng)理解，可生成指定機(jī)電傳感器24的故障的信號(hào)。如果基線(xiàn)值小于初始輸出值或者基線(xiàn)值大于初始輸出值但穩(wěn)定，那么方法前進(jìn)到步驟114。

方法100還包括使制冷劑在感測(cè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)循環(huán)通過(guò)感測(cè)室的步驟114。在一個(gè)實(shí)施方案中，感測(cè)持續(xù)時(shí)間小于或等于約3分鐘。應(yīng)理解，在其他實(shí)施方案中，感測(cè)持續(xù)時(shí)間可大于約3分鐘。例如，繼續(xù)參考圖2a和3a，在確定基線(xiàn)值在基線(xiàn)限值內(nèi)之后，閥26操作來(lái)允許來(lái)自制冷劑容器14的制冷劑流動(dòng)通過(guò)開(kāi)口48、50。

方法100還包括操作控制裝置44以測(cè)量感測(cè)輸出值的步驟116。在一個(gè)實(shí)施方案中，感測(cè)輸出值包括電流密度值。例如，繼續(xù)參考圖2a和3a，當(dāng)制冷劑流動(dòng)通過(guò)感測(cè)室時(shí)，控制裝置44測(cè)量感測(cè)電極34處的相對(duì)于對(duì)電極36的電壓或電流

方法100還包括操作控制裝置44以基于感測(cè)輸出值來(lái)確定制冷劑內(nèi)的至少一種污染物的測(cè)量濃度的步驟118。在一個(gè)實(shí)施方案中，測(cè)量濃度包括感測(cè)輸出值與初始輸出值之間的變換差值。在另一個(gè)實(shí)施方案中，測(cè)量濃度包括感測(cè)輸出值與基線(xiàn)值之間的變換差值。例如，在控制裝置44測(cè)量來(lái)自步驟116的感測(cè)輸出值之后，控制裝置24從來(lái)自步驟102的初始輸出值或者從在步驟106中獲得的基線(xiàn)值中減去感測(cè)輸出值，以確定所測(cè)試的制冷劑中的污染物的濃度。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括操作控制裝置44以產(chǎn)生指示存在至少一種污染物的信號(hào)的步驟120。在一個(gè)實(shí)施方案中，至少一種污染物包括氯甲烷。應(yīng)理解，控制裝置44可操作來(lái)還產(chǎn)生指示不存在至少一種污染物的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方案中，氯甲烷的存在包括大于或等于所測(cè)試的制冷劑的約0.5％的測(cè)量濃度。在一個(gè)實(shí)施方案中，信號(hào)選自由音頻和視覺(jué)信號(hào)組成的組。例如，如果控制裝置44計(jì)算出小于約0.5％的氯甲烷測(cè)量濃度，那么控制裝置44可發(fā)送指示制冷劑中不存在氯甲烷的音頻或視覺(jué)信號(hào)。如果控制裝置44計(jì)算出大于約0.5％的氯甲烷測(cè)量濃度，那么控制裝置可產(chǎn)生(舉幾個(gè)非限制性實(shí)例)音頻信號(hào)(例如，蜂鳴器)或視覺(jué)信號(hào)(例如，點(diǎn)亮led或顯示數(shù)值測(cè)量濃度)中的一者或兩者。

因此，應(yīng)理解，本實(shí)施方案包括制冷劑分析儀12，所述制冷劑分析儀12包括電化學(xué)傳感器24，所述電化學(xué)傳感器24能夠檢測(cè)至少一種污染物(例如，氯甲烷)的濃度以在令人滿(mǎn)意的檢測(cè)限值內(nèi)，并且所述電化學(xué)傳感器24對(duì)其他氫氯氟烴和氫氟烴不具有交叉靈敏度。

雖然已在附圖和前述描述中詳細(xì)地示出并描述了本發(fā)明，但附圖和前述描述在性質(zhì)上應(yīng)被認(rèn)為是示例性的而非限制性的，應(yīng)理解，僅示出并描述了某些實(shí)施方案，并且期望保護(hù)在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)的所有改變和修改。