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IT201900011511A1 - Apparato e metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento - Google Patents

Apparato e metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento Download PDF

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IT201900011511A1
IT201900011511A1 IT102019000011511A IT201900011511A IT201900011511A1 IT 201900011511 A1 IT201900011511 A1 IT 201900011511A1 IT 102019000011511 A IT102019000011511 A IT 102019000011511A IT 201900011511 A IT201900011511 A IT 201900011511A IT 201900011511 A1 IT201900011511 A1 IT 201900011511A1
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IT
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intensity
photodetector
wavelength
infrared radiation
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Mahle Int Gmbh
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Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“APPARATO E METODO PER IDENTIFICARE UN FLUIDO
REFRIGERANTE PRESENTE IN UN SERBATOIO O CELLA DI MISURA
DI UN SISTEMA DI RICARICA DI UN IMPIANTO DI
CONDIZIONAMENTO”
La presente invenzione ha per oggetto un apparato ed un metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento.
Negli impianti di condizionamento dei veicoli possono essere impiegate diverse tipologie di fluido refrigerante. In particolare, nelle officine di riparazione dei veicoli sono generalmente impiegati R134a e R1234yf. Ad ogni modello di veicolo corrisponde una specifica tipologia di refrigerante.
Gli impianti di condizionamento sono soggetti a perdite di fluido refrigerante e necessitano di ricariche periodiche. A tale scopo sono stati sviluppati dispositivi per la manutenzione di impianti di condizionamento in grado di eseguire il recupero, il riciclo e la ricarica del fluido refrigerante all’interno dell’impianto stesso.
Il fluido refrigerante nuovo è contenuto in un serbatoio che viene periodicamente rabboccato. Talvolta, può accadere che il medesimo serbatoio venga impiegato per modelli diversi di veicolo, potendo quindi contenere fluidi refrigeranti diversi.
Pertanto, si possono verificare contaminazioni incrociate, che degradano le performance dell’impianto di condizionamento.
Sono già noti sistemi in grado di identificare il fluido refrigerante presente in un sistema di ricarica. Questi sistemi, pur nella diversità di realizzazione, sono misuratori o sensori di concentrazione in tecnologia NDIR, acronimo per “Non-Dispersive Infrared Technology”.
I componenti base di un misuratore NDIR sono:
- una sorgente di radiazioni infrarossi o sorgente IR;
- una cella di misura;
- un filtro ottico;
- un fotorivelatore di radiazioni infrarosse.
La radiazione infrarossa viene emessa dalla sorgente e attraversa la cella di misura (in cui è presente il fluido da analizzare) nella direzione del fotorivelatore. Il fluido all’interno della cella di misura determina l’assorbimento della radiazione infrarossa a lunghezze d’onda specifiche in accordo alla legge di Lambert-Beer, cioè:
in cui:
- I0 è l’intensità della luce emessa dalla sorgente IR;
- k è il coefficiente di attenuazione, tipico del fluido attraversato, dipendente della lunghezza d’onda e dalla pressione
- L è il cammino ottico, cioè lo spessore del fluido attraversato
- I è l’intensità della radiazione ricevuta dal fotorivelatore.
La variazione della radiazione incidente sul fotorivelatore viene utilizzata per calcolare la concentrazione del fluido presente all’interno della cella. Il fotorivelatore è dotato di un filtro ottico che inibisce il passaggio della radiazione a tutte le lunghezze d’onda, ad eccezione di quella che viene assorbita dal fluido da analizzare, consentendo di ottenere sensori ad elevata selettività.
I misuratori basati sulla legge di Lambert-Beer richiedono di conoscere I0, cioè l’intensità della luce emessa dalla sorgente IR. A tale scopo, la cella di misura deve essere pulita prima di iniziare una nuova misura.
Negli impianti di ricarica, quindi, i residui di fluido refrigerante devono essere rimossi prima di effettuare la misura, ad esempio iniettando aria nel serbatoio del fluido tramite una pompa.
Questa fase di pulizia preliminare del serbatoio aumenta però il tempo di misura.
Inoltre, la sorgente IR è costituita da un materiale refrattario riscaldato a temperature elevate (oltre i 1000°C) per cui presenta delle derive nella intensità di luce emessa effettivamente.
Le derive causano errori la cui correzione complica il sistema di misura. In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un apparato e un metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento, che superino gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.
In particolare, è scopo della presente invenzione rendere disponibile un apparato per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento, in cui sono ridotte o addirittura eliminate le problematiche di errori di misura.
Altro scopo della presente invenzione è proporre un metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento, che sia eseguibile in minor tempo e sia più affidabile rispetto ai metodi noti.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un apparato e da un metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento, in accordo con le unite rivendicazioni.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un apparato e di un metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento, come illustrato in figura 1, che mostra una vista schematica di un apparato in accordo con la presente invenzione.
Con riferimento alle figure, il numero 1 indica un apparato per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura 10, ad esempio in un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento.
L’apparato 1 comprende almeno una sorgente S di radiazioni infrarosse configurata per emettere almeno radiazioni con una prima intensità I01 di emissione ad una prima lunghezza d’onda ʎ1 e con una seconda intensità I02 di emissione ad una seconda lunghezza d’onda ʎ2.
La sorgente S è disposta in modo tale da inviare le radiazioni infrarosse nel fluido refrigerante contenuto nel serbatoio o cella di misura 10.
Da parte opposta alla sorgente S rispetto al fluido refrigerante sono presenti due fotorivelatori F1, F2 di radiazioni infrarosse.
In particolare, un primo fotorivelatore F1 è configurato per rilevare una prima intensità I1 di radiazioni infrarosse alla prima lunghezza d’onda ʎ1. Un secondo fotorivelatore F2 è invece configurato per rilevare una seconda intensità I2 di radiazioni infrarosse alla seconda lunghezza d’onda ʎ2.
I due fotorivelatori F1, F2 sono disposti in modo tale da ricevere le radiazioni infrarosse in uscita dal fluido refrigerante.
L’apparato 1 comprende inoltre una unità di elaborazione 20 che riceve in ingresso due segnali, ciascuno proveniente da uno dei due fotorivelatori F1, F2.
In particolare, il primo fotorivelatore F1 fornisce un primo segnale che è rappresentativo della prima intensità I1 misurata, mentre il secondo fotorivelatore F2 fornisce un secondo segnale che è rappresentativo della seconda intensità I2 misurata.
L’unità di elaborazione 20 è configurata per calcolare il rapporto tra il primo e il secondo segnale in ingresso, che è indicativo di un rapporto R tra la prima intensità I1 rilevata dal primo fotorivelatore F1 e la seconda intensità I2 rilevata dal secondo fotorivelatore F2.
Secondo la legge di Lambert-Beer, la prima intensità I1 rilevata dal primo fotorivelatore F1 è pari a:
Analogamente, la seconda intensità I2 rilevata dal secondo fotorivelatore F2 è pari a:
Dove k1 e k1 sono i coefficienti di attenuazione del fluido refrigerante, funzioni delle rispettive lunghezze d’onda (ʎ1, ʎ2) e della pressione del fluido refrigerante.
Il rapporto R tra tali intensità è:
Dove γ è il rapporto I01/I02.
A partire da tale rapporto R, applicando la legge di Lambert-Beer è quindi possibile ricavare una grandezza fisica rappresentativa del fluido refrigerante. In particolare, tale grandezza fisica è la concentrazione molare del fluido refrigerante.
L’apparato qui descritto ed illustrato comprende due fotorivelatori. Tuttavia, potrebbe comprendere ulteriori fotorivelatori.
Le misure sono sempre da intendersi come rapporti tra una coppia di valori di intensità misurate da due dei fotorivelatori dell’apparato. Le grandezze fisiche caratteristiche del fluido refrigerante vengono quindi ricavate mettendo a sistema le equazioni dei vari rapporti.
L’unità di elaborazione 20 può essere costituita da un modulo elettronico, opportunamente programmato per svolgere le funzionalità descritte, cui possono corrispondere diverse entità hardware e/o routine software facenti parte del modulo programmato.
In alternativa o in aggiunta, tali funzionalità possono essere svolte da una pluralità di moduli elettronici distribuiti.
L’unità di elaborazione 20 può avvalersi inoltre di uno o più processori per l’esecuzione di istruzioni contenute in moduli di memoria.
Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche dell’apparato e del metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.
Grazie al calcolo del rapporto tra intensità si elimina il problema delle derive di intensità della sorgente IR dovute alle derive termiche dell’elemento riscaldante da cui è costituita. Quindi, non è necessaria la pulizia iniziale della cella di misura e neppure l’esecuzione di correzioni alla misura.

Claims (4)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura (10) di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento, comprendente: - almeno una sorgente (S) di radiazioni infrarosse configurata per emettere almeno radiazioni con una prima intensità (I01) di emissione ad una prima lunghezza d’onda (ʎ1) e con una seconda intensità (I02) di emissione ad una seconda lunghezza d’onda (ʎ2), detta sorgente (S) essendo disposta in modo tale da inviare le radiazioni infrarosse nel fluido refrigerante contenuto nel serbatoio o cella di misura (10); - un primo fotorivelatore (F1) configurato per rilevare una prima intensità (I1) di radiazioni infrarosse alla prima lunghezza d’onda (ʎ1); - un secondo fotorivelatore (F2) configurato per rilevare una seconda intensità (I2) di radiazioni infrarosse alla seconda lunghezza d’onda (ʎ2), detto primo fotorivelatore (F1) e detto secondo fotorivelatore (F2) essendo disposti in modo tale da ricevere le radiazioni infrarosse provenienti da detto fluido refrigerante, caratterizzato dal fatto di comprendere una unità di elaborazione (20) configurata per: - calcolare un rapporto (R) tra la prima intensità (I1) rilevata dal primo fotorivelatore (F1) e la seconda intensità (I2) rilevata dal secondo fotorivelatore (F2); - ricavare una grandezza fisica rappresentativa del fluido refrigerante a partire da detto rapporto (R), secondo la legge di Labert-Beer.
  2. 2. Apparato (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo fotorivelatore (F1) e detto secondo fotorivelatore (F2) comprendono ciascuno un corrispondente filtro ottico configurato per selezionare il passaggio della radiazione infrarossa rispettivamente avente la prima lunghezze d’onda (ʎ1) o la seconda lunghezza d’onda (ʎ1).
  3. 3. Metodo per identificare un fluido refrigerante presente in un serbatoio o cella di misura (10) di un sistema di ricarica di un impianto di condizionamento, comprendente le fasi di: - emettere nella direzione del fluido refrigerante radiazioni infrarosse con una prima intensità (I01) di emissione ad una prima lunghezza d’onda (ʎ1) e con una seconda intensità (I02) di emissione ad una seconda lunghezza d’onda (ʎ2); - rilevare una prima intensità (I1) di radiazioni infrarosse alla prima lunghezza d’onda (ʎ1) dopo l’attraversamento del fluido refrigerante; - rilevare una seconda intensità (I2) di radiazioni infrarosse alla seconda lunghezza d’onda (ʎ2) dopo l’attraversamento del fluido refrigerante; caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - calcolare un rapporto (R) tra la prima intensità (I1) rilevata in uscita dal fluido refrigerante e la seconda intensità (I2) rilevata in uscita dal fluido refrigerante; - ottenere da detto rapporto (R) una grandezza fisica rappresentativa del fluido refrigerante, applicando la legge di Lambert-Beer.
  4. 4. Prodotto informatico direttamente caricabile nella memoria di una unità di elaborazione (20), detto prodotto informatico comprendendo porzioni di codice software per attuare il metodo secondo la rivendicazione 3.
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