Brevet FR2463921A1 — publié le 19810227

La présente invention se rapporte généralement à des détecteurs du niveau bas d'un fluide et plus particulièrement à la détection des niveaux bas d'un fluide dans des humidificateurs tels que ceux utilisés dans des appareils respiratoires médicaux. Dans des humidificateurs utilisés dans une thérapie d'inhalation est incorporé un réservoir d'un fluide dont la capacité est maintenue faible afin de diminuer des changements du système pneumatique résultant de l'épuisement du fluide. Il est ainsi nécessaire de remplir périodiquement le réservoir. Les marques visuelles du niveau du fluide selon l'art antérieur sur le réservoir ne commandent pas l'attention nécessaire. Au moins certains commutateurs à flotteur, capteurs de conductivité, et autres, employés pour détecter un niveau bas d'un fluide dans l'art antérieur soufrent d'un manque d'entretien par l'utilisateur, ainsi ils sont inopératifs lorsqu'ils sont le plus nécessaires. Une recherche de nouveauté entreprise à l'office des brevets aux Etats Unis d'Amérique pour localiser des brevets en rapport avec le sujet cidessus n'a révélé aucun brevet envisageant le moyen selon l'invention de détection du niveau d'un fluide. Cependant, ceux qui suivent peuvent être considérés comme ayant un intérêt éventuel: Brevet No. Titre Inventeur U.S. 3 461 907 "Liquid Level Control C.P. Wood, Jr. Device for Refrigera- tion Systems"- U.S. 2 619 566 "Actuating Apparatus C.F. Mahoney Responsive"- U.S. 3 703 693 "Liquid Level Sensing R.N. Levinn System"- U.S. 3 335 243 "Bimetal Indicator JR Canaday Device with a Heater Energized Under all Operative Conditions"- Brevet No. Titre Inventeur U.S. No. 3 029 3554 "Level Control and J.E. Watkins Indicating Mechanism" - U.S. No. 2 570 451 "Liquid Level Control F.W. Hotten- System"- roth U.S. No. 2 675 019 "Liquid Level Control"- P.F. Shivers En vue des avantages que l'on cherche à atteindre, la présente invention a pour objet un moyen pour détecter un niveau bas d'un fluide dans un système humidificateur d'un appareil respiratoire. La présente invention a pour autre objet un moyen de détection du niveau bas d'un fluide n'ayant pas de pièce mobile. La présente invention a pour autre objet un moyen de détection du niveau bas d'un fluide ne nécessitant pas de calibrage périodique. Selon l'invention, on prévoit un moyen de détection du niveau d'un fluide o un couvercle à élément réchauf- feur est maintenu en contact direct avec le fluide dont le niveau bas doit être détecté. Un élément chauffant électrique chauffe directement le couvercle à élément réchauffeur à l'exception d'une petite partie, indirecte- ment chaufféé-par conduction, qui abrite un capteur thermique. Le capteur thermique est lié à cette partie indirectement chauffée par un moyen envisagé pour permettre un bon transfert de chaleur vers le capteur thermique. Une thermistance employée par exemple comme capteur thermique, présentera un certain niveau de résistance électrique en fonction de la température. Ainsi, si la partie indirectement chauffée du couvercle à élément réchauffeur est totalement submergée dans le fluide, la température détectée par la thermistance se rapproche de celle du fluide. Tandis que le fluide est chauffé par l'élément chauffant électrique au moyen du couvercle à élément réchauffeur, la résistance de la thermistance diminue avec l'augmentation de la température qu'elle détecte dans son environnement. Lorsqu'une température élevée prédéterminée du fluide est atteinte, comme cela peut ttre mis en évidence par la diminution du niveau de résistance électrique de la thermistance, un circuit électronique du système fonctionne pour régler l'applica- tion de courant électrique à l'élément chauffant électrique. Lors d'un refroidissement subséquent du fluide, la résistance de la thermistance augmente avec la diminution de la température qu'elle détecte dans son environnement et de nouveau, lorsqu'une température abaissée prédéterminée du fluide est atteinte, comme cela est mis en évidence par l'augmentation du niveau de résistance électrique de la thermistance, le circuit électronique du système fonctionne pour régler l'application du courant électrique à l'élément chauffant. Tant que la partie indirectement chauffée du couvercle à élément réchauffeur est submergée dans un fluide ayant une bonne conductivité thermique par rapport à l'air, cette partie du couvercle à élément réchauffeur reste à une température sensiblement proche de celle du fluide. Dans le cas o le fluide s'épuise, cependant, et que cette partie indirectement chauffée du couvercle à élément réchauffeur se trouve exposée à l'air, la température de cette partie augmente à une valeur bien supérieure à celle atteinte lorsqu'elle est submergée dans le fluide. A cette température supérieure, la résistance électrique de la thermistance diminue énormement en comparaison avec sa diminution quand la partie indirectement chauffée du couvercle à élément réchauffeur n'est exposée qu'au fluide. Cette diminution comparativement importante de la résistance électrique de la thermistance est alors interprétée par le circuit électronique de réglage comme un niveau bas du fluide et des dispositifs appropriés d'avertissement ou d'alarme peuvent être activés. Toute configuration permettant l'exposition à l'air de la partie indirectement chauffée du couvercle à élément réchauffeur lors de l'abaissement du niveau du fluide à une marque prédéterminée peut servir dans le cadre de l'invention. On a par exemple employé un cône avec le capteur thermique relié à l'litérieur du sommet. Une configuration pyramidale peut être employée ou toute autre configuration permettant l'exposition comme on l'a expliqué ci-dessus. On est lié selon l'inven- tion, à aucune configuration adoptée pour le couvercle à élément réchauffeur et de nombreuses configurations peuvent être adoptées sans s'técarter de l'esprit et du cadre de l'invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue idéalisée montrant les éléments principaux d'un système humidificateur; la figure 2 est une coupe transversale de système humidificateur assemblé avec des détails du réchauffeur et du détecteur de niveau; et - la figure 3 est une vue en perspective montrant l'intérieur du réchauffeur et du détecteur de niveau. En se référant à la figure 1, elle illustre un système o peut être utilisé la présente invention. L'ensemble formant récipient de base 10 reçoit un ensemble réchauffeur 12 ayant un ensemble connecteur 52. Cet ensemble réchauffeur 12 recevra la principale attention dans cette description, car il contient les éléments de détection formant le détecteur de niveau. Un joint 14 effectue l'étanchéité d'un couvercle 16 à l'ensemble formant récipient de base 10. Le couvercle 16 est totalement traditionnel à l'exception de son entonnoir 50, ayant une entrée 54 des gaz de respiration et une sortie 56. Le système peut être obturé par application d'un capuchon 18 ayant un joint torique 48. Les figures 2 et 3 montrent des détails de l'ensemble réchauffeur 12, l'ensemble lui-même étant incorporé dans le système humidificateur. Les niveaux haut et bas de l'eau 28 et 26, respectivement, sont déterminés par la dimension inférieure de ltntonnoir 50 et l'extrémité supérieure de l'ensemble réchauffeur 12, respectivement. L'ensemble réchauffeur 12 est obturé vis-à-vis de l'environnement par un joint hermétique 20 et un joint torique 24 en caoutchouc d'éthylène-propylène. Le courant- électrique est fourni aux broches électriques de connexion fixées au chapeau 22 lui-même maintenu au blindage 32. Le courant électrique ainsi amené fournit la tension de fonctionnement au thermostat redondant 38 et au capteur à thermistance 40. Ces éléments, le thermostat 38 et la thermistance 40, sont fixés au couvercle 58 (figure 3) au moyen d'un composé de silicone 36. Le courant vers l'élément réchauffeur 42 n'a pas une importance dans le cadre de la présente invention. Une boite de jonction 44 permet les connexions électriques internes nécessaires. La base 46 est scellée au couvercle 58 afin d'offrir une protection des éléments internes vis-à-vis de l'environnement externe. On comprendra le fonctionnement du détecteur du niveau bas d'un fluide en considérant les principes de base aine que les dessins. On sait bien que la conduc- tion de chaleur d'un corps ou vers un corps est propor- tionnelle au gradient de température qui existe entre le corps et le fluide qui l'entoure. Pour la présente description, l'approximation selon laquelle la conduction de chaleur d'un corps est proportionnelle à l'augmentation de température du corps par rapport au fluide l'environnant et à la conductivité thermique du fluide est suffisante. La conductivité thermique de l'eau est environ 27 fois supérieure à celle de l'air. Par conséquent, dans les limites de cette approximation, à une dissipation constante de chaleur, l'augmentation de température d'un corps immergé dans l'air sera environ 27 fois l'augmentation de température de ce corps immergé dans l'eau. Dans le dispositif selon l'invention, l'ensemble réchauffeur 12 forme le fond du réservoir du fluide, o l'on suppose, pour la présente description, que le fluide est de l'eau. Dans la forme quelle que peu conique de l'ensemble réchauffeur, un capteur à thermistance 40 est relié par un composé de silicone 36 à la section centrale surélevée comme cela est représenté. Cette thermistance est entourée de l'élément réchauffeur 42. Tant que ce réchauffeur est sous l'eau, la thermistance 40 perçoit sensiblement la température de l'eau. Tandis que l'eau s'épuise, la section centrale surélevée devient exposée à l'air et l'augmentation de température de la section centrale devient environ 27 fois plus forte. L'action de la thermistance fournit alors un signal électronique interprété comme un signal "d'eau basse" qui peut alors être traité au gré de l'utilisateur. On a ainsi décrit un détecteur du niveau bas d'un fluide pouvant détecter en toute fiabilité le niveau bas d'un fluide avec un minimum de circuit électronique et de complexité mécanique. Ce dispositif décrit est indépendant des calibrages périodiques. On peut obtenir de fortes améliorations de fiabilité, flexibilité, facilité d'entretien et de fonctionnement et de sécurité, par les avantages de la présente invention. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Dispositif pour détecter un niveau prédéterminé d'un fluide dans un récipient caractérisé en ce qu'il comprend: un élément formant couvercle thermiquement conducteur (58) couvrant au moins une partie du fond dudit récipient et ayant une partie surélevée jusqu'audit niveau prédé- terminé du fluide; un moyen chauffant (12) pour chauffer directement par conduction sensiblement tout ledit élément formant couvercle à l'exception de ladite partie surélevée; un moyen sensible à la chaleur (40) fixé à l'intérieur dudit élément formant couvercle dans sa partie surélevée par un moyen de fixation thermiquement conducteur (36), afin de produire un premier signal électrique en réponse à la température dudit fluide quand ladite partie surélevée est submergée en dessous de la surface dudit fluide, et un seconde signal électrique en réponse à la température atteinte par ladite partie surélevée quand elle est exposée à l'air; et un moyen sensible au second signal de sortie pour produire un signal d'alarme. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen sensible à la chaleur (40) précité comporte une thermistance. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de fixation thermiquement conducteur (36) précité est un composé de silicone. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément formant couvercle (58) précité est généralement de forme tronconique et en ce que la partie surélevée précitée comprend son sommet. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen chauffant précité comprend un élément chauffant à alimentation électrique (42) qui lui est fixé, et couvrant sensiblement toute la surface interne de l'élément formant couvercle précité à l'exception de sa partie surélevée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément formant couvercle précité a généralement la forme d'un tronc de cô,ne droit, la partie surélevée formant son sommet, et en ce que l'élément chauffant précité est généralement de configuration annulaire. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen chauffant précité est sensible au premier signal de sortie précité. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément formant couvercle thermiquement conducteur précité a une surface interne avec des première et seconde zones, ladite seconde zone définissant la partie surélevée précitée, ledit élément formant couvercle ayant une forme permettant une exposition à l'air sensiblement uniquement de ladite seconde zone quand le fluide dans le récipient précité est au niveau prédéterminé; en ce que le moyen sensible à la chaleur précité est en communication thermique avec ladite seconde zone; et en ce que le moyen chauffant précité est à alimentation électrique et est attaché à ladite première zone dudit élément formant couvercle et est sensible au premier signal électrique précité.