FR2664026A1 - Apparatus through which a fluid passes, in particular apparatus for developing a dialysate, fitted with a system for controlling the heating of a liquid travelling through a chamber - Google Patents
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Abstract
Description
Appareil parcouru par un fluide, notamment appareil d'élaboration deApparatus traversed by a fluid, in particular apparatus for producing
dialysat muni d'un système de commande dialysat equipped with a control system
du chauffaqe d'un liquide traversant une chambre. the heating of a liquid passing through a chamber.
La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à la commande d'un radiateur électrique logé The present invention relates, in a general manner, to the control of an electric heater housed
dans une chambre parcourue par un fluide. in a chamber traversed by a fluid.
Du liquide s'écoulant à travers une chambre peut Fluid flowing through a chamber may
être chauffé en utilisant un radiateur électrique à im- be heated using an electric radiator
mersion, qui est alternativement mis en fonction et hors mersion, which is alternately turned on and off
fonction De tels radiateurs sont employés dans des ap- Such radiators are used in
pareils élaborateurs de dialysat, afin de chauffer l'eau such dialysate developers, in order to heat the water
utilisée pour préparer ce dialysat; une sonde thermomé- used to prepare this dialysate; a thermometer
trique détecte la température en aval du radiateur, puis la valeur de cette température détectée est utilisée The detector detects the temperature downstream of the radiator, then the value of this detected temperature is used.
pour commander l'enclenchement et le déclenchement du radiateur. to control the engagement and tripping of the radiator.
L'invention propose un appareil parcouru par un The invention proposes a device traversed by a
fluide comprenant: une chambre avec un radiateur élec- fluid comprising: a chamber with an electric radiator
trique, parcourue par un liquide et délimitée par un a liquid and bounded by a
boîtier avec une admission et une sortie; un premier détecteur de température installé pour détecter la tem- housing with an inlet and an outlet; a first temperature detector installed to detect the
pérature du liquide avant son chauffage dans la chambre, ce premier détecteur délivrant des signaux de tempéra- ture de préchauffage indicatifs d'une température de25 préchauffage; une unité de commande, connectée électri- quement pour recevoir ces signaux de température de ré- the temperature of the liquid before it is heated in the chamber, this first detector delivering preheating temperature signals indicative of a preheating temperature; a control unit, electrically connected to receive these heating temperature signals.
chauffage et pour commander un cycle opératoire du ra- diateur de manière à être connecté ou déconnecté au cours de périodes comportant une pluralité de cycles30 opératoires, la proportion du temps pendant lequel le radiateur est connecté étant ajustée en réponse aux heating and controlling a duty cycle of the radiator so as to be connected or disconnected during periods comprising a plurality of operating cycles, the proportion of the time during which the radiator is connected being adjusted in response to the
signaux de préchauffage, ce radiateur étant mis en marche ou éteint pour intégrer des cycles linéaires; et un détecteur de température finale situé en aval d'une35 chambre de mélange pour mélanger un second liquide avec le liquide provenant de la sortie, ce détecteur de tem- preheating signals, this radiator being turned on or off to integrate linear cycles; and a final temperature detector downstream of a mixing chamber for mixing a second liquid with the liquid from the outlet, this time detector
pérature finale fournissant des signaux de température finale; l'unité de commande recevant ces signaux de température finale et ajustant une température de consigne final temperature providing final temperature signals; the control unit receiving these final temperature signals and adjusting a set temperature
basée sur ceux-ci.based on these.
L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard du dessin The invention will now be described in more detail by way of non-limiting example, with reference to the drawing.
annexé dont la figure unique est une représentation schéma- annexed, the single figure of which is a diagrammatic
tique d'une partie d'un appareil élaborateur de dialysat. part of a dialysate processor.
Le dessin illustre un appareil 10 désaérateur d'eau, utilisé dans un appareil d'élaboration et de délivrance de dialysat du type représenté dans le brevet US-4 371 385 The drawing illustrates a water deaerator used in a dialysate elaboration and delivery apparatus of the type shown in US Pat. No. 4,371,385.
(Johnson) Cet appareil 10 comprend une admission 12 pour re- (Johnson) This apparatus 10 includes an admission 12 for
cevoir de l'eau de ville; un régulateur 14 de la pression get city water; a regulator 14 of the pressure
d'entrée (réglé pour présenter une pression de sortie d'envi- input (set to have an output pressure of approx.
ron 20,6 103 Pa lorsque sa sortie n'est pas raccordée à un 20.6 103 Pa when its output is not connected to a
réducteur de pression supplémentaire); une valve 16 à solé- additional pressure reducer); a solenoid valve 16
noïde à deux positions (du type ouvert/fermé); un échangeur thermique 18 (efficacement conçu pour fournir 80 % de la chaleur nécessaire pour chauffer l'eau affluant dans des two-position node (open / closed type); a heat exchanger 18 (effectively designed to provide 80% of the heat required to heat the flowing water in
conditions de fonctionnement); un détecteur 19 de la tempé- Working conditions); a temperature detector 19
rature d'entrée; un radiateur/désaérateur 20; une pompe de désaération 22; une pompe de dépression/évacuation 24; et une unité de commande électronique 26 Les pompes 22 et entry pattern; a radiator / deaerator 20; a deaeration pump 22; a vacuum pump / evacuation 24; and an electronic control unit 26 The pumps 22 and
24 sont des pompes volumétriques à engrenages. 24 are volumetric gear pumps.
En aval de la pompe de désaération 22, se trouvent des chambres de mélange (dans lesquelles du dialysat concentré est mélangé à de l'eau), des détecteurs de conductivité (utilisés pour commander l'adjonction de concentrat), ainsi que des chambres d'équilibrage (pour établir un équilibre Downstream of the deaeration pump 22 there are mixing chambers (in which concentrated dialysate is mixed with water), conductivity detectors (used to control the addition of concentrate), and reaction chambers. balancing (to establish a balance
entre les flux respectifs d'arrivée et de sortie du dialy- between the respective flows of arrival and departure of the dialy-
seur, de manière à commander l'ultrafiltration), tous ces éléments étant repérés, sur le dessin, par un groupe 29 de in order to control the ultrafiltration), all these elements being marked, in the drawing, by a group 29 of
mélange et d'équilibrage Un détecteur 31 de température fi- mixing and balancing A temperature detector 31
nale, branché en aval de ces éléments constitutifs, détecte la température du flux combiné d'eau et de concentrat juste avant sa pénétration dans le dialyseur Une admission 27 de l'échangeur thermique 18 est raccordée de manière à recevoir du dialysat déjà utilisé (qualifié ci-après de "dialysat altéré"), provenant des chambres d'équilibrage en aval du nale, connected downstream of these components, detects the temperature of the combined flow of water and concentrate just before it enters the dialyzer An inlet 27 of the heat exchanger 18 is connected to receive dialysate already used (qualified hereinafter "altered dialysate") from the equilibration chambers downstream of the
dialyseur (non représenté).dialyzer (not shown).
Le radiateur/désaérateur 20 présente un boîtier, muni d'une chambre tubulaire de circulation 28 qui entoure un radiateur 30 (radiateur électrique à immersion d'une puis- sance de 800 watts) et se prolonge par un canal 32, du côté gauche d'une chicane 34 intercalée entre la zone de chauffage, dans la chambre 28, et une chambre de désaération 36 Un détecteur 37 de la température de sortie est installé au fond du canal 32 La chambre de désaération 36 renferme des The radiator / deaerator 20 has a housing, provided with a tubular circulating chamber 28 which surrounds a radiator 30 (electric immersion heater with a power of 800 watts) and is extended by a channel 32, on the left side of the radiator. a baffle 34 interposed between the heating zone, in the chamber 28, and a deaeration chamber 36 A detector 37 of the outlet temperature is installed at the bottom of the channel 32 The deaeration chamber 36 contains
particules de polypropylène (sphères et cylindres d'un dia- polypropylene particles (spheres and cylinders of a dia-
mètre d'approximativement 2,3 mm), qui sont empêchées de franchir des tamis 38 implantés au-dessous d'un détecteur de niveaux 40 Une valve de détente 42, montée au sommet de la chambre de désaération 36, bloque l'écoulement de liquide par une sortie 44 des gaz,raccordée à la pompe de dépression/ approximately 2.3 mm), which are prevented from passing sieves 38 implanted beneath a level detector 40 An expansion valve 42, mounted at the top of the deaeration chamber 36, blocks the flow of liquid through a gas outlet 44, connected to the vacuum pump /
évacuation 24.evacuation 24.
L'unité de commande électronique 26 est connectée de manière à recevoir des signaux indicatifs de températures, qui lui sont appliqués par les détecteurs 19, 31, 37, et de The electronic control unit 26 is connected to receive signals indicative of temperatures, which are applied to it by the detectors 19, 31, 37, and
manière à utiliser ces signaux pour commander le cycle opé- to use these signals to control the operational cycle.
ratoire du radiateur 30 Ladite unité est également connectée de façon à recevoir des signaux émanant du détecteur de niveaux 40, et de façon à commander la valve 16 et à piloter d'autres éléments constitutifs (non illustrés) de l'appareil This unit is also connected to receive signals from the level detector 40, and to control the valve 16 and to control other components (not shown) of the apparatus.
élaborateur de dialysat.dialysate developer.
De l'eau affluant depuis l'admission 12 traverse le ré- Flowing water from the inlet 12 passes through the
gulateur de pression 14 qui confère une protection empêchant de grandes variations de la pression de service, ainsi que la valve 16 à solénoïde qui est alternativement ouverte et pressure regulator 14 which provides protection preventing large variations in the operating pressure, and the solenoid valve 16 which is alternately open and
fermée et possède une période de 6 secondes Le cycle opé- closed and has a period of 6 seconds The operational cycle
ratoire de cette valve 16 est maîtrisé, par l'unité de com- of this valve 16 is controlled by the
mande 26, de telle sorte que cette valve soit ouverte pendant une partie de la période de 6 secondes, en fonction du niveau du liquide indiqué par la tension de sortie du détecteur de 26, so that this valve is open for part of the 6 second period, depending on the level of the liquid indicated by the output voltage of the detector.
niveaux 40.levels 40.
De l'eau circule à travers l'échangeur thermique 18 en recevant de la chaleur cédée par le dialysat altéré, puis elle pénètre dans la chambre de chauffage 28, circule de bas en haut dans cette dernière, se répand dans le canal 32, puis afflue dans la chambre de désaération 36, au- dessous de la chicane 34 Le liquide renfermé par le radiateur/désaérateur Water circulates through the heat exchanger 18 while receiving heat transferred by the altered dialysate, then it enters the heating chamber 28, circulates from bottom to top in the latter, spreads in the channel 32, then flows into the deaeration chamber 36, below the baffle 34 The liquid contained by the radiator / deaerator
est soumis à une pression négative par la pompe de désaé- is subjected to a negative pressure by the vacuum pump.
ration 22 et par la pompe de dépression 24. ration 22 and by the vacuum pump 24.
Le radiateur 30 est alternativement enclenché et déclen- The radiator 30 is alternately switched on and off.
ché un certain nombre de fois pendant chaque période de 256 a number of times during each period of 256
cycles de service, c'est-à-dire environ toutes les 4,27 se- cycles of service, that is, about every 4.27
condes en présence d'un courant alternatif de 60 Hz Le cycle opératoire D est déterminé par l'équation suivante D = KH X (Tc T 0), dans laquelle: Tc est la température de consigne, T O est la température d'entrée repérée par le détecteur 19, et KH est la constante du radiateur, donnée par l'équation suivante: KH tlK (T c Tl) + K 1 4 toti (T T 1 > + Kd d(T T 1)/dtl condes in the presence of an alternating current of 60 Hz The operating cycle D is determined by the following equation D = KH X (Tc T 0), in which: Tc is the set temperature, TO is the input temperature identified by the detector 19, and KH is the radiator constant, given by the following equation: KH tlK (T c Tl) + K 1 4 toti (TT 1> + Kd d (TT 1) / dtl
22
X Q/LVX Q / LV
dans laquellein which
Tl est la température de sortie repérée par le détec- Tl is the exit temperature identified by the detection
teur 37, Kp S K et Kd sont les valeurs obtenues pour les termes proportionnel, intégral et dérivé d'un algorithme de commande à triple action (PID), utilisé pour rectifier l'erreur affectant la température de sortie effective, selon des procédés bien connus dans l'art antérieur, tels qu'exposés par exemple dans Kuo, Diqital Control Systems, Holt, Rinehart & Winston, Inc, 1980, pp. 37, Kp SK and Kd are the values obtained for the proportional, integral and derivative terms of a triple action control (PID) algorithm, used to correct the error affecting the effective exit temperature, according to well-known methods in the prior art, as set forth for example in Kuo, Diqital Control Systems, Holt, Rinehart & Winston, Inc., 1980, pp.
509-514, cité à titre de référence dans le présent mé- 509-514, cited for reference in the present
moire; Kp et K sont déterminés empiriquement et Kd memory; Kp and K are determined empirically and Kd
est ajusté égal à zéro dans la forme de réalisation pré- is adjusted to zero in the preferred embodiment
férentielle; LV est la tension de service du radiateur et Q est le débit de l'eau traversant le radiateur, qui peuvent être réglés à des valeurs différentes par l'opérateur. Ce calcul est exécuté après chaque sondage et la valeur du cycle opératoire est un certain nombre des 256 cycles de ferential; LV is the operating voltage of the radiator and Q is the flow rate of the water passing through the radiator, which can be set to different values by the operator. This calculation is performed after each sounding and the value of the operating cycle is a number of the 256 cycles of
service dans chaque période divisée par 256 Par l'expres- service in each period divided by 256 By the expression
sion "période du cycle opératoire", il faut entendre la pé- "period of the operating cycle" means the period
riode de 4,27 secondes dans le présent mémoire. Le cycle opératoire est réparti sur toute la période de 4,27 secondes; par exemple, un cycle opératoire de 50 % aura pour effet un enclenchement du radiateur un cycle sur period of 4.27 seconds in this specification. The operating cycle is spread over the entire period of 4.27 seconds; for example, an operating cycle of 50% will result in a radiator engagement a cycle on
deux (parmi les 256 cycles de la période); un cycle opéra- two (among the 256 cycles of the period); an operational cycle
toire de 25 % aura pour effet un enclenchement du radiateur un cycle sur quatre; et un cycle opératoire situé entre ces deux cycles se traduirait par un enclenchement du radiateur, en plus d'un cycle sur quatre, pendant le nombre approprié de cycles supplémentaires répartis sur toute la période de 25% will cause the radiator to engage one cycle out of four; and an operating cycle between these two cycles would result in the radiator engaging in addition to one out of four cycles for the appropriate number of additional cycles spread over the entire period of operation.
4,27 secondes Des variations intervenant dans le cycle opé- 4.27 seconds Variations in the operational cycle
ratoire sont immédiatement prises en compte dans la commande du radiateur La part intégrée du calcul est rapportée à la moyenne à long terme, et sa part proportionnelle est rapportée à l'erreur de température effective L'utilisation de la part intégrée évite une oscillation différée qui, sinon, pourrait résulter d'une utilisation de la seule part proportionnelle The integrated part of the calculation is related to the long-term average, and its proportional share is related to the effective temperature error The use of the integrated part avoids a delayed oscillation which otherwise, could result from using the only proportional share
du calcul Les termes LV et Q ajustent le terme de la constan- The terms LV and Q adjust the term of the
te du radiateur (KH), en réaction aux effets respectifs de la tension de service et du débit Lors de la mise en marche de l'appareil à dialysat, le terme intégral de l'algorithme PID est préchargé afin d'obtenir une constante souhaitée du radiateur. La pompe 22 est actionnée sous une tension fixe pour pomper à un taux constant (dont la valeur peut être réglée par l'opérateur), et la pompe 24 est actionnée pour aspirer l'air situé dans la chambre 36, de façon à augmenter jusqu'à un maximum la dépression régnant dans cette chambre 36, sans surmonter l'action de la pompe 22 La pression négative et la the radiator (KH), in response to the respective effects of the operating voltage and the flow When switching on the dialysate device, the integral term of the PID algorithm is preloaded to obtain a desired constant of the radiator. The pump 22 is operated at a fixed voltage to pump at a constant rate (the value of which can be adjusted by the operator), and the pump 24 is operated to suck the air in the chamber 36, so as to increase to a maximum depression prevailing in this chamber 36, without overcoming the action of the pump 22 The negative pressure and the
température accrue provoquent une vaporisation des gaz dis- increased temperature causes vaporization of the gases
sous à partir du liquide Les particules de matière plastique under from the liquid The particles of plastic
intercalées entre les tamis 38 constituent des sites de nu- interspersed between the screens 38 constitute sites of
création, auxquels des bulles d'air se forment Des gaz s'accumulant audessus de la surface du liquide traversent la valve 42 et la pompe 24, tandis qu'un niveau de liquide moyen creation, to which air bubbles are formed Gases accumulating above the surface of the liquid pass through the valve 42 and the pump 24, while an average liquid level
est maintenu constant par le détecteur de niveaux 40. is kept constant by the level detector 40.
De l'eau désaérée, délivrée par la pompe 22 au reste Deaerated water, delivered by the pump 22 to the rest
du circuit hydraulique de l'appareil d'élaboration de dialy- of the hydraulic circuit of the dialysis machine
sat, est mélangée à du dialysat concentré et acheminée vers le côté dialysat d'un dialyseur Périodiquement au cours d'une sat, is mixed with concentrated dialysate and routed to the dialysate side of a dialyzer periodically during a
séance de dialyse, la température finale repérée par le dé- dialysis session, the final temperature identified by the
tecteur 31 est utilisée pour ajuster la température de consi- Tector 31 is used to adjust the temperature of
gne (Tc), si nécessaire, pour tenir compte de variations de (Tc), if necessary, to take account of variations in
température en aval provoquées, par exemple, par l'adjonc- downstream temperature caused, for example, by the adjunct
tion de concentrat.concentration.
Du dialysat altéré retourne, du dialyseur, à l'admis- Altered dialysate is returned from the dialyser to the
sion 27 de l'échangeur thermique 18 pour être ensuite évacué 27 of the heat exchanger 18 to be then evacuated
par l'intermédiaire de la pompe de dépression/évacuation 24. via the vacuum pump / evacuation 24.
Du fait que l'échangeur 18 fournit 80 % de la chaleur néces- Because the exchanger 18 provides 80% of the heat required
saire pour chauffer l'eau affluant dans des conditions de fonctionnement normal, il se produit un accroissement très notable de la température d'entrée (T 0) lorsque le dialysat altéré chauffé traverse initialement le côté refroidissement In order to heat the inflowing water under normal operating conditions, there is a very significant increase in the inlet temperature (T 0) when the heated altered dialysate initially passes through the cooling side.
de l'échangeur 18, après avoir parcouru le reste du système. exchanger 18, after having traveled the rest of the system.
Cette variation substantielle intervenant dans le chauffage préalable réduit considérablement la chaleur devant être fournie par le radiateur 30 L'utilisation de la température d'entrée détectée permet à l'unité de commande 26 d'ajuster très rapidement le cycle opératoire, pour ajouter la quantité de chaleur nécessaire afin d'amener l'eau préchauffée au niveau de consigne souhaité, et évite le dépassement (et une oscillation supplémentaire autour du niveau de consigne) qui This substantial variation in the pre-heating considerably reduces the heat to be supplied by the radiator. The use of the detected input temperature allows the control unit 26 to adjust the operating cycle very rapidly, to add the amount of heat required to bring the preheated water to the desired setpoint, and avoids overshoot (and additional oscillation around the setpoint level) which
résulterait de l'utilisation de la seule température de sortie. result from the use of the only outlet temperature.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent It goes without saying that many modifications can
être apportées à l'appareil décrit et représenté, sans sor- brought to the apparatus described and shown, without
tir du cadre de l'invention.shot from the scope of the invention.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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FR878715064A FR2605895B1 (en) | 1986-10-30 | 1987-10-30 | APPARATUS RUNNED BY A FLUID, IN PARTICULAR APPARATUS FOR PRODUCING A DIALYSAT PROVIDED WITH A SYSTEM FOR CONTROLLING THE HEATING OF A LIQUID THROUGH A CHAMBER, AND METHOD OF USING THE SAME |
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FR2664026A1 true FR2664026A1 (en) | 1992-01-03 |
FR2664026B1 FR2664026B1 (en) | 1998-02-06 |
Family
ID=26226304
Family Applications (2)
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FR9110445A Expired - Fee Related FR2664026B1 (en) | 1986-10-30 | 1991-08-20 | APPARATUS RUNNED BY A FLUID, IN PARTICULAR APPARATUS FOR PRODUCING A DIALYSAT PROVIDED WITH A CONTROL SYSTEM FOR THE HEATING OF A LIQUID THROUGH A CHAMBER. |
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FR9110444A Expired - Fee Related FR2664025B1 (en) | 1986-10-30 | 1991-08-20 | APPARATUS RUNNED BY A FLUID, IN PARTICULAR APPARATUS FOR PRODUCING A DIALYSAT PROVIDED WITH A CONTROL SYSTEM FOR THE HEATING OF A LIQUID THROUGH A CHAMBER. |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2005561A (en) * | 1977-10-12 | 1979-04-25 | Baxter Travenol Lab | Haemodialysis apparatus |
DE2837934A1 (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-06 | Eckerfeld Geb Reip Elisabeth | Electric water flow heater control system - has heating coil divided into three sections, with two sections temp. controlled |
GB2052109A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-21 | Baxter Travenol Lab | Fluid warming apparatus with digital display and monitoring circuit |
GB2148467A (en) * | 1983-10-18 | 1985-05-30 | Gainsborough Electrical | Water heaters |
-
1991
- 1991-08-20 FR FR9110444A patent/FR2664025B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-08-20 FR FR9110445A patent/FR2664026B1/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2664025A1 (en) | 1992-01-03 |
FR2664026B1 (en) | 1998-02-06 |
FR2664025B1 (en) | 1998-01-30 |
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