JP2007537870A

JP2007537870A - アンテナを有するフィルタ組立体

Info

Publication number: JP2007537870A
Application number: JP2007527455A
Authority: JP
Inventors: ジョン，アール．ハッカー，; ジェス，ティー．ノードバイ，; マイケル，ジョングスタフソン，; ポールカーティス，; パトリック，ジェイ．クリント，
Original assignee: ドナルドソンカンパニー，インコーポレイティド
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2007-12-27
Also published as: EP1763393A1; WO2005113112A1

Abstract

フィルタ装置(90)は、濾過媒体(105)と濾過媒体に接続された高周波（RF）タグ(121)とを含むフィルタカートリッジ(100)を備える。アンテナ構成はフィルタ導管構成(117)に動作可能に取り付けられる。このアンテナ構造はコネクタ(127)で電気通信可能に接続されたアンテナ導体を含む。このコネクタはフィルタ導管構成から離れたタグ読取装置(124)に対して電気的に通信可能に設けられる。

Description

本発明はフィルタ技術に係り、特にアンテナを有するフィルタ組立体に関する。

機械、内燃機関、炉および他の設備の運用および点検整備を行う上で、液体と気体の双方を含む流体を異質粒子の汚染から保護してその純度を所定レベルに維持するための各種フィルタが重要な要素となる。流体に係る事例の内の一つとして、エンジンの摩耗を加速して損害をおよぼす恐れのあるエンジンオイル中の微粒子からエンジンを確実に守る目的で使用されるオイルフィルタは重要となる。適所にフィルタを配置しない場合には、エンジンまたは他の設備に入る微粒子により重大な損害が引き起こされる。同じ場所にフィルタを長期間に渡り放置しておく場合にも、エンジンまたは他の設備に害を及ぼすことがある。例えば、汚染の進行したオイルフィルタを使用すると、エンジン内を流れる流体の流れが妨害され、エンジンの損傷原因となる低い油圧でエンジンを運転する事態となる。さらに、ある種のエンジンでは、フィルタが閉塞すると自動的に開状態となる開放弁を備えているが、この弁によればエンジンに汚染されたオイルを迂回させるのでエンジンの摩耗を加速させることになる。

また、確実にエアフィルタを適切に維持し適切に設置することもまた、多くの用途で重要となる。一つの事例は、エンジンの吸気のためのエアクリーナ用のフィルタが挙げられる。このフィルタを装着しない場合には、ほこり、砂および他の微粒子がエンジン内に流入してしまい、エンジンの摩耗がここでも加速されることになる。閉塞したフィルタを装着していると、吸気が制限されて機関性能を下げることになる。別の事例としては空気浄化システムが挙げられる。空気浄化システムにおいて空気フィルタの装着を忘れると、空気を潜在的に汚染する可能性のある空気が、望ましくない場所に入り込む。この結果、半導体製造装置用のクリーンルーム、病院および診療所、アレルギーに苦しむ人々の室内に流れてしまい、さまざまな用途で有害となる。

本発明は、RF（高周波）タグが取り付けられるフィルタ組立体を概ねその対象としている。アンテナがフィルタ組立体の内部に配置されており、フィルタ組立体から離れているタグ読取装置と通信できるように構成されている。

本発明の一つの態様によれば、フィルタ装置がフィルタ導管構成を備える。アンテナは、このフィルタ導管構成に対して動作可能に接続される。

本発明の別の態様によれば、フィルタ装置は濾過媒体を備える。アンテナは、この濾過媒体に対して動作可能に接続される。

本発明の別の態様によれば、フィルタ装置は濾過媒体を含むフィルタカートリッジを備える。RFタグは濾過媒体に接続される。アンテナ組立体は、フィルタ導管構成に対して動作可能に接続される。このアンテナ組立体は、コネクタと電気的に接続されるアンテナ導体を含む。このコネクタは、フィルタ導管構成から離れたタグ読取装置に対して電気信号を伝達するようにアンテナに接続される。

本発明の別の態様によれば、フィルタ装置を用いて通信を行う方法を含む。この方法によれば、フィルタカートリッジをフィルタ導管構成の近傍に位置決めし、フィルタカートリッジに濾過媒体とRFタグを設け、フィルタ導管構成に動作可能に接続されたアンテナを励起させ、フィルタ導管構成から離れて配置されたタグ読取装置とアンテナの間で電気信号の通信を行う工程を含む。

本発明の各実施形態について添付の図面を参照して詳細に記述されるが、各図において同様の符号を附した構成または組立体は同様の構成または組立体を示す。様々な実施形態は、本発明の範囲を制限することなく、請求の範囲に定義される範囲内で種々の構成が可能となる。さらに、本明細書中に詳細に説明される事例は本発明に制限であることを意図するものではなく、本発明の多くの可能な実施形態のいくつかの事例について単に詳細に記載したものに過ぎない。これらのすべての代替の実施形態およびその方法は、特定の代替構成が詳しく説明されるか否かとは無関係に本明細書に記載される。

さらに、特定の流体フィルタについて模範的な実施形態として図示され、記述されることになるが、RFタグを液体フィルタと空気フィルタを含むあらゆるタイプの流体フィルタと組み合わせて使用することができることが理解されよう。また、エンジン、機械、自家用車、貨物用トラック、トラクタ、製造設備、空気浄化装置、炉、燃料電池などを含むあらゆるタイプの装置でフィルタを使用することができる。

図1〜図5を参照すると、RFタグをフィルタに取り付けた一つの用途例としてフィルタ導管を設けたヘッド組立体111とボール組立体109とを含むフィルタ組立体90が図示されている。このヘッド組立体111は、フィルタヘッドなどの構成に見られるように、入口102、吸込み通路103、出口通路107および出口108を、図示のように形成したフィルタ導管構成117を含んでいる。この吸込み通路103は、筒口134の外側の壁133と内側の筒状の筒状部分132との空間部分に連通している。一つの実施可能な実施形態によれば、フィルタ導管構成117は機械加工されて準備される。この入口102、吸込み通路103、出口通路107および出口108はフィルタ導管構成117における濡れた側ないしその一部を形成する。流体に接触しないフィルタ導管構成117の外側の他の部分は、乾燥した側ないしその一部を形成する。参照数字は、フィルタヘッドとしてフィルタ導管構成117を図示しているが、導管組立体は濾過媒体を通して空気または液体が流れ込むように構成されたすべての構造も含むものである。

コネクタ127がフィルタ導管構成117の上に取り付けられており、タグ読取装置124が入力通路103内に位置するように筒口134に取り付けられている。電気導線135がフィルタ導管構成117内に延設されており、電気信号をコネクタ127とタグ読取装置124の間でやり取り可能にしている。タグ読取装置124はエポキシ樹脂などの粘着剤を用いて筒口134に取り付けられ、このようなエポキシ樹脂はフィルタ組立体90にタグ読取装置124を封印するように閉じ込めることができるので流体から保護できる。このタグ読取装置124は特定の位置に固定された様子が図示されているが、RFタグ121(詳細については、後述する)は、フィルタカートリッジ100(その他の詳細については後述する)がフィルタ組立体90の適所に取り付けられた後に、通信が可能となるのであれば、いかなる位置にも取り付け可能である。例えば、他の実施形態によれば、タグ読取装置124は入力通路103、出力通路107の他の位置、またはフィルタ導管構成117の乾燥した外側部分にさえ取り付け可能である。

この実施形態の実現可能な構成によれば、タグ読取装置124は封印または閉じ込められるか、あるいは流体および他の環境から別の方法で保護されて設けられる。例えば、ハウジングまたは同様のタイプの筐体中にタグ読取装置124を埋め込んで埋設することができる。さらに別の実施可能な実施形態によれば、エポキシ樹脂または他の保護材料でタグ読取装置124をコーティングすることができる。

このタグ読取装置124が、フィルタ導管構成117の外側の乾燥した側の端部に取り付けられる場合には、上記のコネクタ127と一体成形できるので、環境障害から保護でき、製造工程上において有利となる単一ユニットを形成することができる。この実施形態によれば、電気導線135はアンテナを形成し、その端部がタグ読取装置124に対して後述するように電気的に接続され、他方の端部がフィルタカートリッジ100の基部の近くに位置する。

ボール組立体109は、ボール112とフィルタカートリッジ100とを備えたボールタイプフィルタカートリッジと呼ばれる。このボール112は、フィルタカートリッジ100が位置される空洞136が形成される。また、ボール組立体109には開口した先端開口137と閉じた末尾端138とが形成される。このボール組立体109は、流体漏れを防ぐためにボール112の先端開口137とフィルタ導管構成117の間にシール113を設けてからフィルタ導管構成117に固定される。このボールタイプフィルタカートリッジを除き、液体フィルタの代替の実施形態にとって必要となる構成が含まれるであろう。例えば、実施可能な実施形態によれば、濾過媒体がボール112から脱着可能ではないように構成されるスピンオン方式（ネジ込み式）のフィルタカートリッジが含まれる。

図示の模範的な実施形態によれば、フィルタカートリッジ100はボールタイプフィルタカートリッジであることから、上側の端部と下側の端部を有する筒状の濾過媒体105を含んでいる。上側のエンドキャップ114はフィルタカートリッジ100の上側の端部に付けられており、下側のエンドキャップ115は下側の端部に取り付けられている。インナーライナ116は筒状の濾過媒体105の内部表面に取り付けられ、中央の容積部106を形成している。上側のシール120は上側のエンドキャップ114と筒口134との間に位置する。下側のシール(不図示)は下側のエンドキャップ115とボール112の底部138の間に位置する。このようにして構成されるボール組立体100はフィルタ導管構成117から脱着可能となるので、フィルタカートリッジ100の取り替えまたは点検整備が可能になる。

RFタグ121はフィルタカートリッジ100に取り付けられる。図示される模範的な実施形態によれば、このRFタグ121は後述するように直接的に上側のエンドキャップ114に対して成形される。また、別の実施可能な実施形態によれば、RFタグ121はエポキシ樹脂などの粘着剤を用いて上側のエンドキャップ114の上面に取り付けられる。エポキシ樹脂はRFタグ121を封じ込めることにより、流体と他の環境条件による障害から保護できることとなる。さらに別の実施可能な実施形態によれば、上側のエンドキャップ114以外にもRFタグ121は別の位置でフィルタカートリッジ100に取り付けることができる。

上側のエンドキャップ114を筒口134に対して噛合させ、下側のエンドキャップ115がボール112の底面部138上に位置するようにしてフィルタカートリッジ100をボール112の空洞136内で装着および位置決めすることができる。この構成によれば、フィルタカートリッジ100によって、空洞136が外側の環状部分104と流体的に無制限に連通した吸込み通路103と、出口通路107と流体的に無制限に連通した中央容積部106とに分割される。

フィルタカートリッジ100がフィルタ組立体90に配置されると、RFタグ121はタグ読取装置124に近い位置となる。一つの実施可能な実施形態によれば、フィルタカートリッジ100がフィルタ組立体90に取り付けられると、フィルタカートリッジ100に設けられたキー構造(不図示)によりフィルタヘッド111に対する角度位置にセットされることになる。この実施形態によれば、フィルタカートリッジ109がフィルタ組立体90に取り付けられるときに、RFタグ121は直にタグ読取装置124に対向する位置に位置決めされている。

使用上の動作としては、オイルまたは別の流体が入口102を介して流れ込み、吸込み通路103を通り、フィルタカートリッジ100を囲む環状部分104まで流れ、汚染物質を取り除く濾過媒体105を通過し、フィルタカートリッジ100の中央容積部106を通り抜け、出口通路107を介して出口108から外部に流出する。

図6〜図10は、フィルタ導管組立体129を有する別の実施可能な実施形態を図示しており、各図において上記のフィルタ組立体におけるフィルタ導管の組立体117と実質的に同様の構成を備えるが、フィルタカートリッジ142を封印するようにエンドキャップ139が上方からフィルタ導管組立体129に対して取り付けられる構成となっている。この構成によれば、フィルタ導管組立体129は、ベース140、入口110、入力通路113、出口118および出口通路119を含んでいる。導管構造140の外側の壁141は上端部において開口122を形成しており、ボール組立フィルタカートリッジ142を十分に受け入れ可能となるように延設されている。開口122を塞ぐためにエンドキャップ139は外側の壁141に対して噛合される。

さらに、フィルタカートリッジ142は、上記のフィルタカートリッジ100と実質的に同様に構成されており、上側のエンドキャップ123、下側のエンドキャップ125および筒状の濾過媒体105を備えている。模範的な実施形態によれば、RFタグ121は下側のエンドキャップ125に対して一体成形される。さらに、上側のエンドキャップ123は複数の第1タブ143を備える。

エンドキャップ139は一連の第1タブ143に対して係合する一連の第2タブ144を備える。以上の構成を備えることにより、作業者は指または工具を導管構造140に挿入することなく、エンドキャップ139をつかむことで、フィルタカートリッジ142を装填および取り外すことができる。

RFタグ121とタグ読取装置124のシステムには、数種類の実施可能な実施形態があり、一例としてはおよそ500KHz以下の範囲の低周波数を使用する場合、またはおよそ1500KHz以上の高周波数を使用する場合、およびおよそ300MHz以上の超高周波を使用する場合とが可能となる。一つの実施可能な実施形態によれば、RFタグ121とタグ読取装置124をおよそ50KHzからおよそ500KHzの範囲の低周波数で作動させることができる。また、別の実施可能な実施形態によれば、RFタグ121とタグ読取装置124はおよそ125KHZからおよそ134KHzの範囲の低周波数で作動させることができる。さらに他の実施可能な実施形態によれば、RFタグ121とタグ読取装置124はおよそ1500KHzからおよそ30MHzまでの範囲、およびおよそ13.56MHzの高周波で作動させることができる。他の実施可能な実施形態によれば、RFタグ121とタグ読取装置124はおよそ300MHzからおよそ1000MHzの範囲における超高周波（UHF）で作動させることもできる。別の実施可能な実施形態では、RFタグ121とタグ読取装置124はおよそ865MHzからおよそ956MHzの範囲の超高周波で作動可能となる。

本明細書に記載されたRFタグとタグ読取装置システムには多くの利点がある。例えば、フィルタカートリッジの性能履歴が分析可能となるので、フィルタ装置の製造メーカーおよびフィルタカートリッジの供給者は製品を分析して改良することができる。製造者は、製品の保証目的のために適切な状態で維持されて使用されたか否かの情報を得ることが可能となる。別の利点は、フィルタカートリッジの有無検出を行い無しの場合に警報表示器で表示し、故障原因となる条件で設備を運転しないようにエンジン制御装置をブログラムしたり他のプログラムに変更することができる。

図11は、低い周波数と高い周波数方式で実施可能な実施形態を図示している。通常、低周波システムが動作する周波数の範囲は限られており１メータ以下である。本図において、この低周波数RFタグ121には、コイル146、トランジスタ147、ダイオード148、コンデンサ149および集積回路150が含まれている。タグ読取装置124は、コイル151、アナログ-デジタル(A/D)変換部152、振動子153および集積回路154を含んでいる。タグ読取装置124の集積回路154は、外部源(不図示)から電力供給を受けて動作する。さらに、マイクロプロセッサやマイクロコンピュータなどのプログラム可能な集積回路154を設け、離れた位置との間でデータ通信可能なタグ読取装置を使用できる。このようにして実施可能な実施形態としては、遠く離れた場所に設けられるプログラム式回路を設けた車両用エンジン制御モジュールが挙げられる。

動作上では、タグ読取装置124の集積回路154は信号を振動子153に送ることで、読取装置のコイル151の中に交流波を生成させる。このこのコイル151を通って流れる交流電流はRFタグ121の電源として利用される交互の磁場を作る。タグ読取装置124のコイル151からの磁場は、RFタグ121のコイル146を励起するで、コンデンサ149に電流を発生させる。ダイオード148はこのコンデンサ149からコイル146およびトランジスタ147まで戻ろうとする電流を防ぐ。電荷がコンデンサ149に蓄積するに従って、反対側の電圧は増加して予定された電圧レベルに達すると、RFタグ集積回路150の使用が開始されて、集積回路150に格納されたデータ信号を出力する。

集積回路150からの出力信号は、トランジスタ147のバイアス側とバイアスされていない側との間の状態を変化させて、トランジスタ147のエミッターとコレクタの間の電流を変化させ、コイルの磁場を変動させる開始状態と停止状態にする。このようなRFタグ121での磁場の変分を使用して集積回路150からデータ出力を得て、タグ読取装置で発生している磁場での変動によりコイル151を変動させる。

タグ読取装置の磁場による変動は、RFタグの磁場での変動に実質的に合致し、タグ読取装置を通過する電流の振幅変動が引き起こされる。タグ読取装置を通る電流の振幅変動はRFタグ121のコイル151のアナログ信号として出力される。アナログデジタル変換部152はアナログ信号をディジタル信号に変換し、集積回路154に入力する。次に、タグ読取装置124の集積回路154はこのディジタル信号を処理してタグの集積回路に格納された情報との対比を行う。

図12は超高周波システムの一つの実施可能な実施形態を図示している。本図において、この超高周波システムはタグ読取装置124'とRFタグ121'とが１メータ以上の距離離間した状態で通信可能に設けられる。低周波数または高周波数のシステムのように、タグ読取装置124'の集積回路154は外部から電力供給される(不図示)。高周波数システムにおけるRFタグ121'は、低周波システムのRFタグと実質的に同様であり、トランジスタ147、ダイオード148、コンデンサ149および集積回路150を含む。しかしながら、この場合ダイポールアンテナ156がコイル146に代わって使用される。

タグ読取装置124'は集積回路154、通信装置158およびダイポールアンテナ157を含む。ダイポールアンテナがおよそ1/2波長であるので、異なる長さのダイポールアンテナ156を有するRFタグ121'とは識別することができる。このような電気機械的構成によってタグ読取装置124'は異なったRFタグ121'との間での識別が可能となる。したがって一つのタイプのフィルタカートリッジは所定長さのダイポールアンテナ156を有するRFタグ121'を有することができ、別のタイプの異なる長さのダイポールアンテナ156を有するRFタグ121'を有するフィルタカートリッジと識別できる。以上の構成により得られる利点として、間違っているフィルタカートリッジがフィルタ装置に装填されることが検出可能となるので、適切なタイプのフィルタカートリッジが装填されるまで装置の作動を中止できるような構成が実現可能になる。

超高周波RFタグ121'は、低周波タグ121'と実質的に同じ方法で作動する。タグ読取装置124'によれば集積回路154は信号を通信装置158との間でやり取りし、次に集積回路154からダイポールアンテナ157を介して信号を発振する。さらにダイポールアンテナ157はRFタグダイポールアンテナ156からアナログ信号を受け取り、通信装置158は、このアナログ信号をタグ読取装置の集積回路150に送るディジタル信号に変換するように処理する。

RFタグの様々な用途において、RFタグはフィルタとして確認するためのデータに加えて、その製造年月日およびその通し番号などを含む情報が記憶される。タグ読取装置はこれらの確認情報を検出して、確認情報をプログラム式回路に送る。プログラム式回路は順番に確認情報などの情報の様々な項目を整理および記録することができ、時間と日付印が確認される。また、タグ読取装置によってRFタグが取り外されることが検出されるとその時間と日付印を記憶するようにRFタグの記録を更新する。

また、別の実施可能な用途によれば、プログラム式回路は、RFタグの検出に基づいてRFタグから識別情報を読み出すタスクを実行する。例えば、前回の交換からかなりの時間が経過し日付印が古くなった場合には、プログラム式回路は交換時期となったことを知らせる警告を演算子が発生するようにプログラムされるか、またはアラーム信号をメーカーなどの遠隔設置に送信するか、あるいはフィルタ装置を取り付けた設備の運転を強制的に無効にする。

また、さらに別の実施可能な実施形態によれば、RFタグ自体が書き込み可能な記憶部を備えている。この場合、プログラム式回路はRFタグを通して通信し情報を直接RFタグに格納する。このような情報に関する事例としては、流体圧力(例えば、時間経過に伴うフィルタの差圧、圧力降下など)、機関性能に関するデータ(例えば、エンジン回転数、油温)、流体および他のデータに関する様々な時間と日付印などのデータベースがある。

別の実施形態によれば、プログラム式回路と記憶能力とを備えるタグ読取装置を含む構成が可能となる。この実施形態によれば、RFタグは情報を格納するようにプログラムされ、RFタグから検出される情報に基づくある機能を実行するようにプログラムされる。

次に、図13〜図21は、フィルタのアンテナ系における他の実施可能な実施形態を夫々図示している。これらの実施形態によれば、アンテナはフィルタ組立体の中で内部的に配置され、電気コネクタは、外部的にフィルタ組立体に配置されるタグ読取装置と内部的に置かれたアンテナとの間を接続するように設けられる。いくつかの実施可能な実施形態によれば、RFタグ読取装置はフィルタ組立体から離れて位置される。

これらの実施形態にはいくつかの利点がある。例えば、通り抜けてしまうか、あるいはフィルタ装置で濾過される流体または他の汚染物質に対して曝される状態からタグ読取装置を保護することができることになる。また、RFタグ読取装置には簡単に近づくことができ、フィルタ組立体に取り替えることなく取り替えることもできる。他の利点は、タグ読取装置がフィルタ装置から離れた位置に設けられていても、アンテナがRFタグに近い状態で置かれ、かつアンテナとRFタグの間には金属類が存在しないので、アンテナとRFタグの間で拡散する電磁場(電磁波)を最小にすることができるようになる。また、この構成によれば信号/ノイズ比率(S/N比)を高めることができる。また、たとえ金属類がアンテナの近くに置かれた場合でもアンテナから広がる電磁場のパターンは影響を受けず、アンテナから遠い位置にRFタグを置くことで、通信が可能となる。また、タグ読取装置を金属製部分を備えるフィルタ組立体から離れて配置し、フィルタ組立体の中にアンテナを置くように構成する別の利点としては、車両の発電機などの外部ノイズ発生源による電磁干渉(EMI)からアンテナを保護することができる点が挙げられる。

次に図13と図14は、図1〜図5で図示されるフィルタ組立体90の構成と実質的に同様のフィルタ組立体159であって実施可能な実施形態を図示している。図示のフィルタ組立体はフィルタヘッド117、ボール組立体109およびフィルタカートリッジ100を含む。フィルターヘッド117は外側の壁133と内側の筒状の筒口134の間で形成される内側の筒状部分132を有する。コネクタ127と2本の電線を延設した電気導線135ははフィルタヘッド117の外側の表面に取り付けられている。筒口134とフィルタカートリッジ100は軸160を備える。

フィルタ組立体100は環状リング164がその上端から突出している上側のエンドキャップ162を備える。溝166がこの環状リング164の内側の内周直径部分の周りで形成されており、O-リング168または同様のタイプのガスケットが溝166の中に配置される。RFタグ121はエンドキャップ162に一体成形さることで環状リング164の中に位置決めされる。この代替の実施形態によれば、RFタグ121はエンドキャップ162の内側か外側の表面に配置されることになる。これらの実施形態によれば、RFタグ121はエポキシ材を用いてエンドキャップ162の表面側に固定され、さらにエポキシ材で完全に閉じ込められることでフィルタ組立体100を通過する流体流動および他の環境要因から保護される。また他の実施形態によれば、フィルタカートリッジ100は、上側のエンドキャップ162を備えず、RFタグ121が濾過媒体105に対して固定され、フィルタカートリッジ100の上側の端部に近い状態で置かれることで筒口134に近く配置される構成がある。

内側の筒状の筒口134は上部170と下側の部分172を有する。下側の部分172は、上部170に嵌合するように下側の部分172の円周の周りに形成される環状溝174に対して嵌合する上部170の内側の直径の周りの輪状フランジ176を備える。筒口134の下側の部分172は筒口134から放射状に突出する半径の部分178を備える。この半径の部分178はフィルタカートリッジ100のエンドキャップ162に対向する。一つの実施可能な実施形態によれば、筒口134の下側の部分172はナイロン6（党力登録商標、カプロン、CapronでBASF社から入手可能）、ナイロン6/6（登録商標、ザイテル、Zytelでデュポン社から入手可能）、ポリブチレンテレフタレート(PBT、Crastin、デュポン社)、硫化ポリフェニレン(PPS、Ryton、CPケミ社)のような素材から形成されるが、このほかにもフィルタ用途に適した合成素材、他の熱可塑性樹脂材料材料も使用できる。さらにアンテナ180から放射される電磁場に影響を及ぼすことのないすべての素材が使用できる。

アンテナ180は渦巻き状に巻回された導体182で形成され、導体は筒口134の下側の部分172に成形または取り付けられ、少なくとも部分的に半径方向に拡張する半径の部分178を備え、この部分178がフィルタカートリッジ100のエンドキャップ162に対向配置される。アンテナ180は対称形状であり、軸160に対して直交する面上に配置され、かつフィルタカートリッジ100の上側のエンドキャップ162に対して平行に配設される。このアンテナ180の配置構造により軸160に対して対称となる電磁場が作り出される。この実施形態では、フィルタカートリッジ100の角度方向の配置如何にかかわらずRFタグ121は、軸160の周りにおいて常にアンテナ180に近い位置に配置されることとなる。さらにRFタグ121をこのように配置することで、アンテナ180とRFタグ121の間の流体の流れが最小になる。流体はアンテナ180によって放射される電磁波を減衰するか、または歪めるかあるいは双方の悪影響をもたらす。

一つ実施な実施形態によれば、アンテナ180を形成する巻回された導体182は、筒口134の下側の部分172に成形される電線として設けられる。代替の実施形態によれば、電線は筒口134の半径の部分178の表面に付着固定される。また、代替の実施形態によれば、アンテナ180を形成する導体182は筒口134に一体成形されるか、または筒口134の表面に取り付けられる基板上に形成された電気伝導体として形成される。

アンテナから広がる電磁波の強度を増加させ、RFタグとアンテナ180の間で通信するノイズ・信号比（S/N比）を増加させるためにアンテナ180は並列巻を備える。一つの実施可能な実施形態によれば、アンテナ180はRFタグ121とタグ読取装置124が低周波数で作動する場合にはおよそ20本以上の巻線を備え、RFタグ121とタグ読取装置124が高周波で作動する場合にはおよそ1乃至3本の巻線を備える。アンテナ180の電磁場が強ければ強いほどアンテナ180をより遠くに配置することができる。さらにRFタグ121はアンテナ180から放射される電磁波から吸収するエネルギーが最大となるように指向されて配置される。

アンテナ180を形成する導体の長さは、RFタグが通信のために調整される周波数に合致するように決定される。さらにアンテナ180はアンテナ導体182のインピーダンスまたはインダクタンスを調整することでRFタグ121に同調できるように調整される。

第1アンテナリード184は、巻回されたアンテナ導体182の外側の端部に接続される。第2アンテナリード186は、巻回されたアンテナ導体182の内側の端部に接続される。第1アンテナリード184は、上向きにされてコネクタ188まで到達する。第2アンテナリード186は、巻回されたアンテナ導体182を形成するように半径方向に拡張され、次にコネクタの第1アンテナリード184に向かうように上向きに延ばされる。コネクタ188は、第1アンテナリード184と第2アンテナリード186の間の電気的導通を提供し、筒口134の下側の部分172が上側の部分170に嵌合されたときに2本の電線による電気的導通状態を提供する。

図15は、図13と図14で図示されるフィルタ組立体159と同様のフィルタ組立体190の別の実施可能な実施形態を図示している。本図において、フィルタ組立体190はボール組立体109を含み、環状リング164とRFタグ121を備えたエンドキャップ162と、上側の部分170と下側の部分172を有した筒口134を備えた入口の通路103を備えたフィルタヘッド111と、電気コネクタ188と、第1、第2アンテナリード184、186とを備える。

アンテナ導体192は筒口134の下側の部分172に成形され、軸160に巻きつけられることでアンテナを形成する。さらにアンテナ導体192は軸部160の長手方向に拡張する。アンテナ導体192の対向両端194と196とが電気的に第1、第2アンテナリード184、186の夫々に接続されており、各リードはコネクタ188に達するように接続される。この構成によれば、 RFタグ121はアンテナ導体192の半径方向に位置決めされる。アンテナ導体192から放射される電磁波は軸160に対して対称になる。

図16と図17は、図15で図示されるフィルタ組立体190と同様のフィルタ組立体198の別の実施可能な実施形態を図示している。本図において、フィルタ組立体198は、ボール組立体109と、環状リング164とRFタグ121とを有するエンドキャップ162と、上下の部分170、172を有する筒口134を形成した吸込み通路103を有するフィルタヘッド111と、電気コネクタ188と、第1、第2アンテナリード184、186とを備える。

さらに、筒口134の下側の部分172は、軸160に対して同心状に管状の部分200まで拡張され、下向きにフィルタカートリッジ100の中心容積部まで突出形成されている。管状の部分200は、この中央容積部106に濾過媒体105を通して流れた後に、出口通路107からの流れを実質的に無制限に可能にするための複数の流体通路202を形成している。クロス部材204は、直径方向に沿う内部表面からセンター軸160を通り内部表面の対向する面まで拡張するように筒口134の管状の部分200の中に配置される。

アンテナ205は、クロス部材204に導体206を巻き付けるかまたは覆うようにして形成される。このようにして構成されるアンテナ巻線によって放射される電磁波は軸160に対する対称方向となる。アンテナの導体206の対向する両端部は、電気的に導通可能に第1、第2アンテナリード184、186の夫々に接続されている。この構成では、RFタグ121は濾過媒体105内においてアンテナ205に対して半径方向に揃うように配置される。

図18は、図16と図17で図示されるフィルタ組立体198と同様のフィルタ組立体208の別の実施可能な実施形態を図示している。本図において、フィルタ組立体208はボール組立体109と、環状リング164とRFタグ121とを備えたエンドキャップ162を有するフィルタカートリッジ100と、吸込み通路103を有するフィルタヘッド111と、上下の部分170、172を有する筒口134と、電気コネクタ188と、第1、第2アンテナリード184、186とを備える。筒口134の下側の部分172は、軸160に対して同心状な管状の部分200として拡張され、フィルタカートリッジ100の中央容積部内に突出形成される。

図19で詳細に図示されたアンテナ210は、筒口134の管状の部分200の壁212において成形される。このアンテナ210は、導体214が渦巻きパターンで管状の部分200の壁212の中心部に巻き付けられ、一部のみが管状の部分200の円周方向に巻かれて形成される。このアンテナ210からの電磁波は軸160に対して非対称となる。アンテナ210を形成するアンテナ導体214の対向する両端部を有する第1、第2アンテナリード184、186は導通される。第2アンテナリード186の一部はアンテナ導体216の一部を横切るように半径方向に延設される。

フィルタカートリッジ100は、上方のエンドキャップ162に形成されるキー218を有する。このキー218は筒口134に形成された凹部220と嵌合する結果、フィルタカートリッジ100の濾過媒体に配置されたRFタグ121をアンテナ216に対向するように指向できる。

図20〜図21は、図13と図14で図示されるフィルタ組立体159と実質的に同様のフィルタ組立体222の別の実施可能な実施形態を図示している。本図のフィルタ組立体222はフィルタヘッド111、ボール組立体109およびフィルタカートリッジ100を含む。

この実施形態によれば、RFタグ121はフィルタカートリッジ100の上側のエンドキャップ224と濾過媒体105との間に配置される。RFタグ121は、円形またはらせん形状に巻かれた濾過媒体105の半径の厚みより小さいかまたは等しい直径を有するアンテナ導体146により形成される。このRFタグ121の他のアンテナ構造も可能となる。この代わりにRFタグ121をエンドキャップ224自体に成形しても良い。

エンドキャップ224は、フィルタヘッド111から筒口134を受け入れる大きさを有する軸方向に拡張する環状リング226を備える。Oリング228は、この環状リング226と筒口134の間に形成される空間をシールするように配置される。アンテナ230は上側のエンドキャップ224中に成形されるらせん巻きされた導体232から形成される。このアンテナ230はフィルタカートリッジ100の中心軸160に対して放射状に拡張される。第1、第2電極234、236は上側のエンドキャップ224の上面の上に配置される。第1、第2導体234、236は互いに円形かつ同心状に形成され、フィルタカートリッジ100の軸160の中心に配置される。アンテナ導体232の一方の端部は、第1導体234と導通され、アンテナ導体232の反対の端部は第2導体と導通される。円形形状を有する導体234、236の利点としてはフィルタカートリッジ100をフィルタ組立体222に対してあらゆる角度方向の位置に装填した場合でも、後述するように電気的な接触状態に保持することができるという点がある。この実施形態の別の利点は、タグ読取装置とRFタグ121のためのアンテナ230は互いに近くに配置または位置するので、それらの間にはアンテナ230をRFタグ121から遮蔽する物質が存在しないようにできることがある。

RFタグ読取装置組立体は、ハウジング238に成形されるRFタグ読取装置(不図示)を含む。1組のアンテナリードがRFタグ読取装置から拡張され、鞘240または他のタイプの導管中に封印される。電気導線と保護目的の鞘240は、フィルタヘッド111を通り、第1、第2導体234、236に隣接する部位まで拡張される。1本の電気導線は、第1電気接点242で終わり、他の電気導線が第2電気接点244で終える。第1、第2電気接点242、244の夫々は、第1、第2導体234、236と電気的導通状態にされる。さらに、代替構造も実施可能であり、種々の衝撃または他の物理的なショックを吸収するように第1、第2電気接点242、244は、第1、第2電気導体234、236に対して常時当接できるように付勢されている。

この実施形態によれば、保護目的の鞘240の全長は、ハウジング238とRFタグ読取装置とがフィルタヘッド111から離れて配置されるが、アンテナ230とRFタグ読取装置の間での適切な電気信号通信を維持できる必要な長さに決定されることになる。代替の実施形態によれば、RFタグ読取装置を他の模範的な実施形態のフィルタヘッド111に配置することができる。

図22は、RFタグ読取装置124の代替のアンテナ構成を図示している。本図による実施形態によれば、第1、第2導体246、248は夫々が互いに電気的に隔離されており、フィルタ導管構成117(図3)の中の筒口134の円周面の周りに拡張されている。第1、第2導体246、248はタグ読取装置124と電気通信可能となる。複数のアンテナ250が筒口134の円面周の周りにおいて間欠的に配置される。一つの実施可能な実施形態によれば、6個のアンテナ250を互いにおよそ60°の均等間隔で設けている。他の実施形態によれば、異なった数のアンテナと均等間隔に配置されないアンテナを設ける構成がある。

各アンテナ250は、第1導体246に電気的に接続される第1端部252と、第2導体248に電気的に接続される第2端部254とを備える。この実施形態では、第1、第2導体246、248は複数のアンテナ250の共通ノード部となることで、各アンテナが互いに電気的に並列に接続される状態を提供する。

各アンテナ250は、筒口134の下側の端256に隣接する位置まで到達する中央部258を備える。この実施形態によれば、上側のエンドキャップ114に取り付けられるRFタグ121は、フィルタカートリッジ100の角度方向の配置状態によって一つまたは二つのアンテナ250の中央部258に近い位置に位置されることとなる。このように一つまたは二つのアンテナ250の間とRFタグ121とが近くに配置できると、フィルタ組立体90に対するフィルタカートリッジ100の設置如何にかかわらず電気的接続状態を可能にできる。

一つの実施可能な実施形態によれば、アンテナ250と第1、第2導体246、248とをアンテナ基板上に取り付けることができ、基板を積層材または他のフィルムで保護できる。このアンテナ基板は粘着層の裏打ちを有するステッカーと同様の方法で筒口134の表面に付けることができる。別の実施可能な実施形態によれば、アンテナ250と第1、第2導体246、248とを流体と他の環境要素から保護するためのエポキシ樹脂または他の素材で覆うことができる。

図23は、RFタグ読取装置124のための別の代替構成のアンテナを図示している。本図による実施形態によれば、RFタグ読取装置124と統合アンテナは、筒口134とフィルタカートリッジ100の中心軸260に沿うように配置される。この実施形態によれば、筒口134の中心軸260に沿うようにタグ読取装置124と筒口134の内壁または他の適切な部分との間に到達するように構成された複数のスポーク262によりタグ読取装置124が保持され、筒口134の下側の端部256の近くに位置している。タグ読取装置124がエポキシ樹脂または他の素材により封印される場合には、スポーク262はこの封印素材から筒口134の内壁までの間で延設されることになる。電気導線135は、筒口134の軸に沿ってタグ読取装置124とコネクタ127の間で延設される。

一つの実施可能な実施形態によれば、3本のスポーク262がおよそ120°の角度間隔で間欠的に設けられる。このように構成される実施形態によれば、中心軸260に沿うようにタグ読取装置124を固定して、ボール組立体109の中央容積部106からフィルタ導管構成117の出口通路107に向けて流れる流路(スポーク262の間で形成される)を提供できる。

中心軸206に沿ってタグ読取装置124とアンテナを配置する利点は、各構成を中心に配置できるのでフィルタカートリッジ100の角度方向の位置決め如何によらずRFタグ121に対する相対位置を同じように維持できる点がある。

図24と図25は、フィルタ組立体100に対して別の位置に設けられるRFタグ121の代替の実施形態を図示している。本図において、上側のエンドキャップ114は、フィルタ導管構成117の筒口134に対して嵌合する大きさを有するセンタ穴264を形成している。このセンタ穴264は、フィルタカートリッジ100の中心軸265に沿う中心位置に位置されることで、フィルタカートリッジ100がフィルタ組立体90に装填されるときに筒口134の中心軸と一致する状態にできる。カップ266は空洞268を形成しており、中心軸265に直交する端部の壁270を備えている。RFタグ121は、この空洞268中に配置され、端部の壁270に対する中心位置に置かれる。RFタグ121を覆うようにして空洞268はエポキシ樹脂または他の素材で封印または埋設されることで流体および他の環境条件からRFタグ121を保護する。このRFタグ121は空洞268が埋設されるか、またはアンテナ基板に取り付けられる保護膜層または他のフィルムで保護する前にカップ266に対して付着させることもできる。

一つの実施可能な実施形態によれば、3本のスポーク272がおよそ120°の角度間隔で間欠的に設けられる。この実施形態によれば、RFタグ121を中心軸264に沿うように固定することで、ボール組立体の中央容積部106からフィルタ導管構成117の出口通路107にかけて流れる流体の流路が提供される。代替の実施形態によれば、カップ266はスポーク272によって支持される平たんな円盤などの支持本体に置き換えられる。この実施形態では、RFタグ121はこの支持本体の表面または裏面のいずれかに取り付けられる。このときRFタグ121は粘着剤を用いて支持本体に取り付けられる。実施可能な実施形態によれば、RFタグ121はアンテナ基板上に取り付けられ、保護膜層あるいは他のフィルムで覆われる。さらにまた、別の実施可能な実施形態によれば、RFタグ121は流体と他の環境条件から保護するためにエポキシ樹脂または他の素材で覆われることになる。

このように軸265に沿って中心にRFタグ121を配置する利点は、フィルタカートリッジ100の角度方向の位置決め如何にかかわらず、タグ読取装置124に対する相対位置を維持できることである。さらに、タグ読取装置124が図23で図示され、上述のように配置される場合には、RFタグ121とタグ読取装置124の間の距離が最小にでき、フィルタカートリッジ100がフィルタ組立体90に装填されるときにさらにRFタグ121とタグ読取装置124は一層近く配置できるようになる。

図26と図27は、フィルタカートリッジ100にRFタグ121を取り付ける別の実施可能な実施形態を図示している。本図においてこの実施形態によれば、RFタグ121とアンテナは上側のエンドキャップ114の内部表面に取り付けられ、上側のエンドキャップ114と濾過媒体105の間に位置している。

アンテナ274は、RFタグ121と電気的通信可能な第1、第2端部275、2786とを備える。アンテナ274は輪状であり、フィルタカートリッジ100の中央の軸265の周りに拡張している。一つの実施可能な実施形態によれば、RFタグ121のためのアンテナ274はらせん状のパターンで中央の軸265周りに何回も巻きつけられる。他の可能な実施形態によれば、RFタグ121、アンテナ274の一方または双方は、上側のエンドキャップ114に成形されるかまたは上側のエンドキャップ114の外側の表面に取り付けられる。さらに一つの実施可能な実施形態によれば、アンテナ274およびRFタグ121がアンテナ基板上に取り付けられ、保護膜層または他のフィルムで保護される。アンテナ基板は、粘着性の裏打ちライナを備えるステッカーと同様の方法で上側のエンドキャップ114の表面に付着させることができる。この構成の代わりに、粘着剤で上側のキャップ114の表面にRFタグ121とアンテナ274とを取り付け、流体またはか他の環境要素から保護するためのエポキシ樹脂か他の素材で覆うように構成しても良い。

さらにまた、上述した模範的な実施形態に代えて、フィルタカートリッジ100の上側のエンドキャップ114または上部のいかなる適所にもRFタグ121とアンテナ274を取り付けることができる。RFタグ121、アンテナ274の一方または双方は、直交している状態で指向されるかまたは中央軸265に沿うように配置させることができる。

添付の図を参照して上述した様々な実施形態は、本発明を制限するように解釈されるべきではない。当業者は、本発明の請求の範囲から上記の各実施形態を外れて、本発明の様々な変更と別の実施形態とを用途に応じて実施できることが理解できよう。

は、本発明の一実施形態に係るフィルタ組立体の外観斜視図である。は、図1で図示されるフィルタ組立体の平面図である。は、図1と図2の線3-3に沿って破断したフィルタ組立体の横断面図である。は、図1と図2の線4-4に沿って破断したフィルタ組立体の横断面図である。は、図4で図示されるRFタグとRFタグ読取装置を図示した詳細図である。は、本発明の別実施形態のフィルタ組立体の平面図である。は、図6の線7-7に沿って破断したフィルタ組立体の横断面図である。は、図6の線8-8に沿って破断したフィルタ組立体の横断面図である。は、図8で図示されるRFタグとRFタグ読取装置を図示した詳細図である。は、図9で図示されるRFタグとRFタグ読取装置を図示した詳細図である。は、RFタグとRFタグ読取装置の一実施形態を模式的に図示した概略構成図である。は、RFタグとRFタグ読取装置の別実施形態を模式的に図示した概略構成図である。は、本発明のフィルタ組立体の別の代替の実施形態に係る横断面図である。は、図13で図示したアンテナを示した断面図である。は、本発明のフィルタ組立体の代替の実施形態の横断面図である。は、本発明のフィルタ組立体の代替の実施形態の横断面図である。は、本発明のフィルタ組立体の代替の実施形態の横断面図である。は、本発明のフィルタ組立体の代替の実施形態の横断面図である。は、図18のアンテナの等角投影図である。は、本発明のフィルタ組立体の代替の実施形態の横断面図である。は、図20で図示されるフィルタ組立体の分解組立図である。は、図3と図4で図示されるフィルタ組立体の筒口とアンテナの代替の実施形態を部分的に図示した外観斜視図である。は、図3と図4で図示されるフィルタ導管組立体の代替の実施形態になる横断面図である。は、図3と図4で図示されるフィルタカートリッジの上側キャップの平面図である。は、図24で図示される上側キャップの横断面図である。は、図3と図4で図示されるフィルタカートリッジの代替の実施形態に係る分解組立図である。は、図26で図示されるRFタグとアンテナの平面図である。

Claims

フィルタ導管構成と、前記フィルタ導管構成に対して動作可能に接続されたアンテナと、を備えることを特徴とするフィルタ装置。
前記アンテナは、コネクタに対して電気的に通信可能な導体を備え、前記コネクタは前記フィルタ導管構成から離れたタグ読取装置に対して前記アンテナを電気的に接続することを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。
前記フィルタ導管構成は、濡れた部分と乾いた部分とを有し、前記アンテナは前記濡れた部分に配置したことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。
前記アンテナと電気的に通信可能なタグ読取装置をさらに備え、
前記タグ読取装置は前記乾いた部分に配置されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。
前記アンテナと電気的に通信可能なタグ読取装置とをさらに備え、前記タグ読取装置は前記乾いた部分に配置されることを特徴とする請求項3に記載のフィルタ装置。
前記フィルタ導管構成は、内部および外部を有し、前記タグ読取装置は前記フィルタ導管構成の前記外部に配置されることを特徴とする請求項5に記載のフィルタ装置。
前記タグ読取装置は、前記フィルタ導管構成から離れて配置されることを特徴とする請求項6に記載のフィルタ装置。
前記フィルタ導管構成は、フィルタカートリッジに対して係合するように構成され、前記フィルタカートリッジは軸を有し、
前記フィルタ導管構成が前記フィルタカートリッジに係合されたときに、前記アンテナは前記軸の上に配置されることを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。
濾過媒体と前記濾過媒体に接続される高周波（RF）タグとを含むフィルタカートリッジをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。
前記フィルタカートリッジは軸を規定し、前記アンテナ導体は前記軸に関して対称であることを特徴とする請求項9に記載のフィルタ装置。
前記フィルタカートリッジは軸を規定し、前記アンテナ導体は前記軸に関して非対称であることを特徴とする請求項9に記載のフィルタ装置。
前記高周波タグが、前記アンテナ導体に対して直接対向して配置されることを特徴とする請求項11に記載のフィルタ装置。
前記フィルタカートリッジは中心軸を有し、前記高周波タグは前記中心軸の上に配置されることを特徴とする請求項12に記載のフィルタ装置。
前記フィルタカートリッジは、前記フィルタ導管構成に嵌合され、前記導管構成に対して前記フィルタカートリッジを指向させるためのキー構造を含むことを特徴とする請求項12に記載のフィルタ装置。
前記フィルタ導管構成の一部は樹脂材料で形成され、前記アンテナ導体は前記樹脂材料の中に成形されることを特徴とする請求項9に記載のフィルタ装置。
前記フィルタカートリッジは、中央容積部を規定し、
前記フィルタ導管構成は、前記中央容積部中に突出する管状の部分を含み、
前記アンテナ導体は、前記管状の部分に取り付けられることを特徴とする請求項9に記載のフィルタ装置。
前記アンテナ導体は、前記管状の部分の円周周りに巻き付けられる巻き線部を含むことを特徴とする請求項16に記載のフィルタ装置。
前記アンテナ導体は、前記管状の部分の壁上の中心点の周りに巻き付けられる巻き線部を含むことを特徴とする請求項16に記載のフィルタ装置。
前記管状の部分は、導管を規定し、前記アンテナ導体を前記導管の中に配置したことを特徴とする請求項16に記載のフィルタ装置。
いかなる金属部材も前記高周波タグと前記アンテナ導体との間に配置されないことを特徴とする請求項9に記載のフィルタ装置。
前記アンテナ導体は、複数の巻線を含むことを特徴とする請求項20に記載のフィルタ装置。
前記アンテナ導体は、およそ1から3本の巻線を含むことを特徴とする請求項21に記載のフィルタ装置。
前記アンテナ導体は、およそ20本以上の巻線を含むことを特徴とする請求項21に記載のフィルタ装置。
濾過媒体と、前記濾過媒体に動作可能に接続されるアンテナとを備えることを特徴とするフィルタ装置。
前記濾過媒体に動作可能に接続されたエンドキャップをさらに備え、前記アンテナは前記エンドキャップに取り付けられることを特徴とする請求項24に記載のフィルタ装置。
前記濾過媒体は、概ね筒状であり軸を有し、
前記アンテナは前記軸をその中心軸とした環状に概ね形成されることを特徴とする請求項24に記載のフィルタ装置。
フィルタ導管構成の近くで濾過媒体と高周波タグとをフィルタカートリッジに配置する工程と、前記フィルタ導管構成に動作可能に接続されたアンテナを励起させる工程と、を備えたフィルタ装置と通信する方法。
前記アンテナを励起させる工程は、前記アンテナからの電磁波を前記高周波タグまで放射する工程を含むことを特徴とする請求項27に記載の方法。
前記フィルタ導管構成の近くに前記フィルタカートリッジを配置する工程は、前記高周波タグを前記アンテナに直接対向するように配置させる工程を含むことを特徴とする請求項27に記載の方法。
前記フィルタ導管構成の近くに前記フィルタカートリッジを配置する工程は、前記高周波タグと前記アンテナの間にいかなる金属部材も存在させないように前記高周波タグを配置させることを含むことを特徴とする請求項27に記載の方法。