具有加热装置的气体测量设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于分析气体混合物(310)和用于监测环境(300)的气体测量设备(100)，其具有：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有加热装置的气体测量设备


[0001]本专利技术涉及一种用于分析气体混合物和用于监测环境的气体测量设备，其具有用于限定测量内部容积和/或用于将所述测量内部容积与包含气体混合物的环境的隔开的壳体，该壳体带有气体入口和气体出口，用于所述测量内部容积和所述环境之间的相应流体传导的连接，并具有布置在所述测量内部容积内的气体传感器单元，特别是电化学气体传感器单元，用于确定所述气体混合物中包含的气体成分的浓度，特别是氧气成分的浓度。
[0002]本专利技术还涉及一种用于这种气体测量设备的加热装置以及一种用于控制和/或调节加热装置的方法。

技术介绍

[0003]在房间和建筑物监控的
中，例如通常使用气体测量设备来监控环境并分析存在于环境中的气体混合物，通常是空气。这种气体测量仪器便利地放置在壳体中，该壳体的气体入口和气体出口与待监测的环境保持恒定的流体传导连接。实际的气体传感器或气体传感器单元布置在所述壳体内部的测量内部容积中，通常也称为测量单元。术语“测量内部容积”总是指气体测量仪器或包含气体传感器单元的气体测量设备的内部容积。所述壳体限定所述测量内部容积，并且还能够可选地用于将其与环境隔开。具有两个壳体的气体测量仪器的结构形式也是已知的，其中“内”壳体设置用于限定测量内部容积并且“外”壳体设置用于将其与环境隔开。通过例如将气体测量仪器直立安装在要监测的房间中，其中气体入口位于气体出口下方，则自由对流能够实现测量内部容积的连续穿流，从而连续分析气体混合物并连续监测环境。
[0004]气体测量仪器也用于防火领域。气体测量仪器，特别是与所谓的氧气减少设施关系时是已知的，该氧气减少设施将环境、所谓的保护区中的氧气含量降低到低于环境空气中通常氧气含量的水平，并且特别是低于保护区内材料的点燃极限的水平。然而，优选地，环境中应仍然保留足够的氧气，以便人们能够停留在保护区内。为了排除对这些人的危险，在相应的保护区内安装氧气测量仪器形式的气体测量仪器，以监测环境。这些氧测量仪器包括氧传感器，例如用于确定环境空气中与容积相关的氧含量的顺磁氧传感器、二氧化锆氧传感器或还有电化学氧传感器。氧传感器通常表现出与温度相关的测量特性，即环境温度会影响测量精度。例如，与+20℃的环境温度相比，市售电化学氧传感器的测量偏差在
‑
20℃的环境温度下增加了约
‑
2vol％，即电化学氧传感器在
‑
20℃的环境温度下指示相同气体混合物的氧容积分数值比在+20℃的环境温度下低10％。因此，不能够实现可靠地使用与温度相关的氧传感器来监测低温的房间或保护区(例如，环境温度为
‑
30℃的冷冻仓库)。
[0005]从使用气体传感器的其他
已知，调节输送到气体传感器的气体混合物流的温度。例如，WO2016/083576A2公开了一种用于对呼吸空气中的气体进行各向同性分离检测的仪器或光谱仪。该光谱仪包括具有激光源和检测器的激光检测器装置以及位于激光源和检测器之间的光束路径中的测量单元，该测量单元具有用于待分析的呼吸空气的入口和出口。为了分析呼吸空气，患者向仪器的气体入口吐气，这就是为什么要分析的呼吸空气间
歇性地和喷射形式地到达测量单元的原因。为了改善测量结果，设置了用于根据流量进行预热的预调温单元，其应能够实现对患者循环到达的呼吸空气的均匀加热和干燥。所述预调温单元包括测量电阻、预热元件和预热元件调节器，它们以控制回路的方式相互连接。借助从测量电阻获得的信号计算呼吸空气的容积流量，并经由预热元件的控制单元使用，以根据流量调节呼吸空气的加热。根据流量的调节的缺点是呼吸空气周期性地以喷射形式到达，这就是为什么需要快速或高频调节，因此更容易受到干扰。测量单元本身的温度也借助主调温单元控制，其中在测量单元底部处通过温度传感器测量所述主温度调节器的设置变量。因此，对于主温度调节需要在测量单元本身中集成额外的温度传感器，从而一方面会影响测量结果，另一方面需要对测量单元进行改造。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是消除现有技术的缺点并创造一种气体测量设备，该气体测量设备能够实现尽可能高的测量精度，而与待测得的气体混合物的温度和/或环境温度无关。
[0007]该目的通过具有根据权利要求1的加热装置的根据本专利技术的气体测量设备、用于根据权利要求11的气体测量设备的根据本专利技术的加热装置以及用于控制和/或调节根据权利要求12所述的加热装置的根据本专利技术的方法而实现。
[0008]开始详细描述的类型的根据本专利技术的气体测量设备的特征在于具有至少一个加热元件和控制系统和/或调节系统的加热装置，其中能够借助所述控制系统和/或调节系统设定所述至少一个加热元件的加热温度(T
H
)，以提高或保持所述测量内部容积的内部温度(T
I
)。
[0009]因此，在本专利技术的范围内提出，为气体测量设备扩充加热装置，该加热装置能够实现在测量内部容积中设定期望的内部温度(T
I
)，所述测量内部容积即气体传感器单元布置的地方，优选地在气体传感器单元的紧邻处。例如也可以考虑，将气体传感器单元布置在气体入口或气体出口内或在气体测量设备和/或加热装置的气体混合物流过的其他区域或部件中。要设定内部温度(T
I
)，首先将其增加到期望的温度范围，例如0℃和20℃之间的范围，或所需的温度值，例如10℃，然后将其保持在那里。由此能够在恒定温度条件下在测量内部容积内实现确定待分析的气体混合物中所含的气体成分的浓度，特别是氧气成分的浓度，从而与气体测量设备所在的环境的环境温度(T
U
)无关。至少一个加热元件的加热温度(T
H
)能够借助控制系统和/或调节系统设定，该控制系统和/或调节系统在最简单的设计方案中具有可由用户手动致动的操作元件，例如旋转开关。
[0010]特别是对于具有开放式结构形式的用于连续房间监测的气体测量设备，其中测量内部容积和气体传感器单元经由气体入口和气体出口与环境空气持续交换，通过根据本专利技术的环境温度(T
U
)与测量内部容积的内部温度(T
I
)是去耦，开辟了更广泛的应用领域。因此，根据本专利技术的气体测量设备也能够在例如
‑
30℃的特别低的环境温度(T
U
)下在冷冻仓库内使用，其中确保了气体成分、特别是氧气成分的浓度的可靠的监测。同时，气体传感器、特别是氧传感器的使用寿命通过在正温度下运行能够增加。
[0011]此外，本专利技术还涉及气体测量设备的结构形式，在该结构形式中气体入口和气体出口构造为相同的部件并/或构造为同一开口或凹口，其中气体混合物于是通过组合的气体入口和气体出口进入壳体或被放进壳体内，也又离开或被排出。
[0012]在有利的设计方案中，一个或多个加热元件布置在气体测量设备的测量内部容积中的壳体内部，或者能够集成到壳体本身中，例如集成到其盖中。为了减少升高或保持温度所需的热能或降低要施加的加热功率，测量内部容积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分析气体混合物(310)和用于监测环境(300)，特别是用于连续监测房间的气体的测量设备(100)，具有：
‑
用于限定测量内部容积(120)和/或用于将所述测量内部容积(120)与包含气体混合物(310)的环境(300)的隔开的壳体(110)，
‑
气体入口(111)和气体出口(112)，用于所述测量内部容积(120)和所述环境(300)之间的相应流体传导的连接，以及
‑
布置在所述测量内部容积(120)内的气体传感器单元(130)，特别是电化学气体传感器单元，用于确定所述气体混合物(310)中包含的气体成分的浓度，特别是氧气成分的浓度，其特征在于，所述气体测量设备(100)具有带有至少一个加热元件(220)的加热装置(200)和控制系统和/或调节系统(230)，其中能够借助所述控制系统和/或调节系统(230)设定所述至少一个加热元件(220)的加热温度(T
H
)，以提高或保持所述测量内部容积(120)的内部温度(T
I
)。2.根据权利要求1所述的气体测量设备(100)，其特征在于，所述测量内部容积(120)和所述气体传感器单元(130)经由所述气体入口(111)和/或所述气体出口(112)与包含所述气体混合物(310)的环境(300)、特别是包含所述气体混合物(310)的房间处于持续的流体传导的交换中。3.根据权利要求1或2所述的气体测量设备(100)，其特征在于，所述至少一个加热元件(220)包括在加热体上的加热电阻器(221)，其中所述加热元件(220)的加热温度(T
H
)能够借助施加到所述加热电阻器(221)上的加热电压(222)来控制。4.根据前述权利要求中任一项所述的气体测量设备(100)，其特征在于，所述控制系统和/或调节系统(230)具有至少一个用于测量所述至少一个加热元件(220)的瞬时加热温度(T
H,Ist
)的第一温度传感器(231)，并且所述控制系统和/或调节系统(230)构造用于基于所述至少一个加热元件(220)的可预设的期望加热温度(T
H,Soll
)来控制和/或调节所述瞬时加热温度(T
H,Ist
)。5.根据权利要求4所述的气体测量设备(100)，其特征在于，所述控制系统和/或调节系统(230)具有至少一个第二温度传感器(231)，其用于测量在所述气体入口(111)处的的气体入口温度(T
G
)和/或存在在所述环境(300)中的气体混合物(310)的环境温度(T
U
)，和可预设的期望加热温度(T
H,Soll
)，
‑
基于存储在所述控制系统和/或调节系统(230)中的、在所述测量内部容积(120)的所述内部温度(T
I
)与所述至少一个的加热元件(220)的所述瞬时加热温度(T
H,Ist
)之间的相关性和/或其它关联并/或
‑
基于存储在所述控制系统和/或调节系统(230)中的、所述瞬时加热温度(T
H,Ist
)的具体值与所述内部温度(T
I
)的相应值的对应，根据测得的所述气体入口温度(T
G
)和/或测得的所述环境温度(T
U
)来确定。6.根据权利要求5所述的气体测量设备(100)，其特征在于，所述加热装置(200)的所述控制系统和/或调节系统(230)包括数字计算单元(235)，该数字计算单元具有相对于所述至少一个第一温度传感器(231)、所述至少一个第二温度传感器(232)和所述至少一个加热元件(220)的接口，并且其中在所述测量内部容积(120)的
所述内部温度(T
I
)与所述至少一个的加热元件(220)的所述瞬时加热温度(T
H,Ist
)之间的相关性和/或其它关联和/或所述瞬时加热温度(T
H,Ist
)的具体值与所述内部温度(T
I
)的相应值的对应存储在所述计算单元(235)中，并且所述计算单元(235)构造用于根据测得的气体入口温度(T
G
)和/或测得的环境温度(T
U
)来确定可预设的期望加热温度(T
H,Soll
)。7.根据权利要求6所述的气体测量设备(100)，其特征在于，所述数字计算单元(235)构造用于，如果所述瞬时加热温度(T
H,Ist
)的测量值低于存储在所述数字计算单元(235)中的最小温度比较值，或所述瞬时加热温度(T
H,Ist
)的测量值大于存储的最高温度比较值，则输出错误提示和/或关闭所述加热装置(200)。8.根据前述权利要求中任一项所述的气体测量设备(100)，其特征在于，所述气体测量设备(100)包括带有气体混合物返回管线(261)的气体混合物返回装置(260)，其中从所述壳体(110)的气体出口(112)处流出的气体混合物(310)能够经由所述气体混合物返回管线(261)至少部分地输送到所述加热装置(200)。9.根据前述权利要求中任一项所述的气体测量设备(100)，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：U，
申请(专利权)人：瓦格纳集团责任有限公司，
类型：发明
国别省市：