KR101983760B1 - Rfid 태그를 구비한 필터 - Google Patents

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에릭 월무쓰
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Abstract

본 발명에서는 유체 처리를 모니터링하는데 사용하기 위한 RFID 태그를 포함하는 필터 조립체, 및 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법, 그리고 필터 조립체에 사용하기 위한 필터가 설명된다.

Description

RFID 태그를 구비한 필터 {FILTER INCLUDING RFID TAG}
본 발명은 RFID 태그를 구비한 필터에 대한 것이다.
RFID 태그는 다양한 분야에서 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 그러나, RFID 태그를 포함하는 개선된 시스템 및 애플리케이션에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 종래 기술의 단점 중 적어도 일부를 개선한다. 본 발명의 이러한 이점 및 그 외에 다른 이점은 이하에 기술된 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 일 실시예는 필터 조립체를 제공하는데, 상기 필터 조립체는, (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체, 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 상기 하우징은 다공성 필터 요소를 포함하는 일반적으로 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버 및 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하기 위하여 상기 하우징은 필터를 통해 유체 흐름 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하며; (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 상기 제 2 필터 단부에 밀봉되며; (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 고정되거나 그 근방에 고정된 RFID 태그; (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나; (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 상기 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 대체로 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나와 제 2 안테나간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나; (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 신호를 무선으로 송신하고, 상기 RFID 태그로부터 신호를 무선으로 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나; (vi) RFID 신호 발생기/제어기; (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블; 을 포함하되, 상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 1 안테나를 통하여 상기 RFID 태그로부터 상기 RFID 신호 발생기/제어기로 전달되도록 구성된다.
RFID 태그 및 RFID 신호 발생기/제어기를 포함하는 유체 조립체에서 유체 처리를 모니터링하는 방법은, (A) 유체 조립체를 통과하는 유체에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 유체 조립체는, (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 다공성 필터 요소를 포함하는 대체로 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버와 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하우징이 필터를 통과하는 유체 유동 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하되; (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 제 2 필터 단부에 밀봉되며; (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 또는 그 근방에 고정된 RFID 태그; (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나; (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 대체로 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나; (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 무선으로 신호를 송신하고 상기 RFID 태그로부터 무선으로 신호를 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나; (vi) RFID 신호 발생기/제어기; 및 (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블;을 포함하며, 상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 RFID 태그로부터 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 1 안테나를 통해 상기 RFID 신호 발생기/제어기에 전달되도록 구성된다.
상기 방법의 일부 실시예들에서, 상기 정보는 필터 차압, 유속 및 필터 요소 부품 번호 중 하나 이상을 포함하며, 상기 방법의 바람직한 실시예는 클라우드 또는 웹 가능 장치를 사용하여 인터넷에 액세스하는 단계 및 상기 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템은 일 실시예의 필터 조립체, 인터넷 액세스를 제공하는 라우터 게이트웨이, RFID 신호 생성기/제어기와 통신하는 라우터 게이트웨이, 및 인터넷 액세스를 제공하고 상기 필터 조립체에 대한 정보를 수신하는 적어도 하나의 클라우드 또는 웹 가능 장치를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 모니터링 시스템에 사용되는 필터는 제 1 단부 캡; 제 2 단부 캡; 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하는 중공의 원통형 다공성 필터 요소로서, 제 1 단부 캡이 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고 제 2 단부 캡이 상기 제 2 필터 단부에 밀봉되는, 다공성 필터 요소; 및 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 또는 그 근처에 고정된 RFID 태그를 포함한다.
본 발명에 의하면, 종래 기술의 단점이 개선된 RFID 태그를 구비한 필터가 제공된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 조립체의 외부 사시도로서, 제거 가능한 커버, 하우징 본체, 및 제 2 하우징 단부, RFID 신호 발생기/제어기, 센서 및 신호 장치를 구비한 하우징을 도시한다.
도 1b는 제 1 하우징 단부 본체, 제 1, 제 2 및 제 3 안테나, 제 3 안테나 홀더, RFID 태그 및 필터를 도시하며, 도 1a에 도시된 필터 조립체의 단면도이다.
도 1c는 제 2 안테나(뿐만 아니라 제 3 안테나에 연결하기 위한 케이블) 및 제 1 하우징 단부 본체를 포함하는 제거 가능한 커버를 포함하는 제 1 하우징 단부의 분해도이고, 도 1d는 상기 제 3 안테나 및 상기 제 3 안테나를 설치하기 이전의 제 3 안테나 홀더, 제 1 하우징 단부의 제 3 안테나를 도시하는 제 1 하우징 단부 본체의 저면도이다.
도 1e는 제 3 안테나(903), 제 3 안테나 홀더, 글랜드(gland) 및 제 2 및 제 3 안테나와 통신하는 제 1 케이블을 도시한 분해도이고, 도 1f는 제 1 안테나, 제 2 안테나, 제 3 안테나, 제 3 안테나 홀더, 글랜드 및 필터 조립체에서 제 2 및 제 3 안테나와 연통하는 제 1 케이블을 포함하는 부분 단면도이다.
도 1g는 도 1a에 도시된 제 1 하우징 단부, 하우징 본체 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제 1, 제 2 및 제 3 안테나, RFID 태그 및 RFID 신호 발생기/제어부의 구성을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예에 따라 사용하기 위한 제 1 및 제 2 단부 캡을 포함하는 예시적인 필터의 사시도로서, 단부 캡 중 하나(폐쇄된 단부 캡으로서의 제 1 단부 캡을 도시함)가 필터의 내부를 도시하기 위하여 부분적으로 절개된 것을 도시하고 있다. 도 3a의 필터는 코어를 갖고, 도 3b에 도시된 필터는 코어가 없다.
도 3c 및 도 3d는 RFID 태그가 제 1 (폐쇄) 단부 캡에 부착된 하부 사시도 및 단면도를 도시하며, 도 3c는 단부 캡의 "포켓"에 부착된 RFID를 도시하고, 도 3d는 단부 캡에 스택되어 배치된 RFID 태그를 도시한다. 도 3e는 도 3d에 도시된 바와 같이 단부 캡에 부착된 RFID 태그를 포함하는 제 1 및 제 2 단부 캡을 갖는 필터를 도시한다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따라 사용하기 위한 지지체에 장착된 RFID 태그를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용되는 지지체의 사시도이며, 도 4b는 그 평면도이다. 도 4c는 RFID 태그가 도 4a에 도시된 지지체에 장착된 사시도이다.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용되는 다른 지지체의 사시도이고, 도 4e의 그 평면도이다. 도 4f는 도 4d에 도시된 지지체에 RFID 태그가 장착된 사시도이다.
도 5a는 필터 하우징에 장착된 도 4c에 도시된 지지체에 장착된 RFID 태그를 도시하는 개략적인 단면도이며, 여기서, RFID 태그는 폐쇄된 단부 캡에 대면하고 그 근처에 배치되고 있다.
도 5b는 필터 하우징에 장착된 도 4f에 도시된 지지체에 장착된 RFID 태그를 도시하는 개략적인 단면도로서, 여기서, RFID 태그는 폐쇄된 단부 캡에 대면하고 그 근처에 배치되고 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 유체 처리 시스템을 통한 신호의 송신을 도시하는 개략도로서, 도시된 실시예는 인터넷 액세스가 제공된 로컬 라우터 게이트웨이를 통하여 RFID 신호 발생기/제어기로부터의 신호의 송신(제 1 필터 조립체(저압/ 복귀 라인 필터 조립체) 및 제 2 필터 조립체(고압 필터 조립체) 각각에 대하여)을 하는 것으로 포함하여, 상기 신호는 임의의 클라우드 또는 웹 가능 장치를 통하여 권한이 부여된 사이트 직원에 대하여 보안 시스템을 통하여 최종 사용자가 액세스를 구성할 수 있는 클라우드 응용 프로그램 또는 웹 응용 프로그램 프로그래밍 인터페이스(API)로 송신된다. 도시된 시스템은 또한 필터 조립체 외부의 센서를 갖는 (유압 회로의 저압 부분 내에 있는) 매니폴드 조립체를 포함하는 센서 노드를 도시하며, 상기 센서는 또한 클라우드 또는 웹 애플리케이션에 정보를 제공한다. 도 6a에 도시된 실시예에서, 센서 노드는 유체 저장조와 공급 펌프의 입구 사이에 배치되고, 도 6b에 도시된 실시예에서, 센서 노드는 저압 필터 조립체의 출구와 유체 저장조 사이에 배치된다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 시스템의 실시예는 동일한 구성 요소를 가지고서 유사한 방식으로 작동될 수 있다.
도 6c는 단일 필터 조립체(고압 필터 조립체)를 포함하는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 유체 처리 시스템을 통하여 신호가 전송되는 것을 도시한 개략도이다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 예시적인 시스템과 유사하게, 도 6c는 인터넷 액세스가 제공된 로컬 라우터 게이트웨이를 통해 RFID 신호 발생기/제어기로부터 신호를 전송하여, 그 신호가 임의의 클라우드 또는 웹 가능 장치를 통하여 보안 시스템을 통해 권한이 부여된 사이트 직원에게 최종 사용자가 액세스를 구성 할 수 있는 클라우드 응용 프로그램 또는 웹 응용 프로그램 프로그래밍 인터페이스(API)로 송신된다. 도시된 시스템은 또한 필터 조립체 외부의 센서를 갖는(유압 회로의 저압 부분 내에 있는) 매니폴드 조립체를 포함하는 센서 노드를 도시하고, 상기 센서는 또한 클라우드 또는 웹 응용 프로그램에 정보를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체, 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 상기 하우징은 다공성 필터 요소를 포함하는 대체로 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버 및 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하기 위하여 상기 하우징은 필터를 통해 유체 흐름 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하며; (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 상기 제 2 필터 단부에 밀봉되며; (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 고정되거나 그 근방에 고정된 RFID 태그; (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나; (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 상기 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 대체로 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나와 제 2 안테나간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나; (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 신호를 무선으로 송신하고 상기 RFID 태그로부터 신호를 무선으로 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나; (vi) RFID 신호 발생기/제어기; 및 (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블; 을 포함하는 필터 조립체가 제공되되, 상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 1 안테나를 통하여 상기 RFID 태그로부터 상기 RFID 신호 발생기/제어기로 전달되도록 구성된다.
일 실시예에서, 필터 조립체는 (viii) 제 2 케이블 제 1 단부 및 제 2 케이블 제 2 단부를 갖는 제 2 케이블을 추가로 포함하며, 상기 제 2 케이블 제 1 단부는 RFID 신호 발생기/제어기에 결합되고, 상기 제 2 케이블 제 2 단부는 제 1 안테나에 결합된다.
다른 실시예에서, 유체 처리를 모니터링하는 시스템은 일 실시예의 필터 조립체, 인터넷 액세스를 제공하는 라우터 게이트웨이, RFID 신호 발생기/제어기와 통신하는 라우터 게이트웨이, 및 인터넷에 액세스 할 수 있으며 필터 조립체의 정보를 수신할 수 있는 적어도 하나의 클라우드 또는 웹 가능 장치를 포함한다.
다른 실시예에서, 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템은, (A)필터 조립체로서, 이러한 필터 조립체가 (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 다공성 필터 요소를 포함하는 대체로 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버와 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하우징이 필터를 통과하는 유체 유동 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하되; (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 제 2 필터 단부에 밀봉되며; (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 또는 그 근방에 고정된 RFID 태그; (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나; (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 대체로 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나; (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 무선으로 신호를 송신하고 상기 RFID 태그로부터 무선으로 신호를 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나; (vi) RFID 신호 발생기/제어기; 및, (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블;을 포함하는 필터 조립체로서, 상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 RFID 태그로부터 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 1 안테나를 통해 상기 RFID 신호 발생기/제어기로 전달되도록 된 필터 조립체, (B) 인터넷 액세스를 제공하며, 상기 RFID 신호 생성기/제어기와 통신하는 라우터 게이트웨이; 및 (C) 인터넷에 액세스할 수 있고 상기 필터 조립체에 대한 정보를 수신할 수 있는 적어도 하나의 클라우드 또는 웹 가능 장치;를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 시스템은 제 1 및 제 2 필터 조립체를 포함하되, 각각의 필터 조립체는, (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체, 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 상기 하우징은 다공성 필터 요소를 포함하는 대체로 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버 및 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하기 위하여 상기 하우징은 필터를 통해 유체 흐름 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하며; (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 상기 제 2 필터 단부에 밀봉되며; (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 고정되거나 그 근방에 고정된 RFID 태그; (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나; (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 상기 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 대체로 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나와 제 2 안테나간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나; (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 신호를 무선으로 송신하고 상기 RFID 태그로부터 신호를 무선으로 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나; (vi) RFID 신호 발생기/제어기; (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블; 을 포함하되, 상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 신호가 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 1 안테나를 통하여 상기 RFID 태그로부터 상기 RFID 신호 발생기/제어기로 전달되도록 구성된다.
바람직하게는, 시스템의 실시예는 필터 조립체 또는 조립체들의 외부에 배치 될 수 있는 하나 이상의 센서 노드를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 센서 노드는 예를 들어 유체 상태 센서 및/또는 물 센서(예 : 용해된 물을 모니터링하기 위한 것)와 같은 하나 이상의 센서를 포함한다.
RFID 태그 및 RFID 신호 발생기/제어기를 포함하는 일 실시예에 따른 유체 조립체에서 유체 처리를 모니터링하는 방법은, (A) 유체 조립체를 통과하는 유체에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 유체 조립체는, (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 다공성 필터 요소를 포함하는 대체로 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버와 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하우징이 필터를 통과하는 유체 유동 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하되; (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 제 2 필터 단부에 밀봉되며; (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 또는 그 근방에 고정된 RFID 태그; (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나; (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 대체로 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나; (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 무선으로 신호를 송신하고 상기 RFID 태그로부터 무선으로 신호를 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나; (vi) RFID 신호 발생기/제어기; 및 (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블;을 포함하며, 상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 RFID 태그로부터 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 1 안테나를 통해 상기 RIFD 신호 발생기/제어기에 전달되도록 구성된다.
상기 방법의 일부 실시예들에서, 상기 정보는 필터 차압, 유속 및 필터 요소 부품 번호 중 임의의 하나 이상을 포함하며, 상기 방법의 바람직한 실시예는 클라우드 또는 웹 가능 장치를 사용하여 인터넷에 액세스하고 상기 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
RFID 태그 및 인터넷 액세스를 제공하는 라우터 게이트웨이와 통신하는 RFID 신호 발생기/제어기를 포함하는 필터 조립체에서 유체 처리를 모니터링하는 방법은 클라우드 또는 웹 가능 장치를 사용하여 인터넷에 액세스하고 유체 조립체를 통과하는 유체에 대한 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 유체 조립체는 (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체, 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 상기 하우징은 다공성 필터 요소를 포함하는 대체로 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버 및 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하기 위하여 상기 하우징은 필터를 통해 유체 흐름 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하며; (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 상기 제 2 필터 단부에 밀봉되며; (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 고정되거나 그 근방에 고정된 RFID 태그; (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나; (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 상기 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 대체로 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나와 제 2 안테나간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나; (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 신호를 무선으로 송신하고 상기 RFID 태그로부터 신호를 무선으로 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나; (vi) RFID 신호 발생기/제어기; 및 (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블; 을 포함하되, 상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 1 안테나를 통하여 상기 RFID 태그로부터 상기 RFID 신호 발생기/제어기로 전달되도록 구성된다.
본 방법의 일부 실시예에서, 상기 정보는 필터 차압, 유속 및 필터 요소 부품 번호 중 하나 이상을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 모니터링 시스템에 사용되는 필터는 제 1 단부 캡; 제 2 단부 캡; 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하는 중공의 원통형 다공성 필터 요소로서, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되며, 상기 제 2 단부 캡은 상기 제 2 필터 단부에 밀봉되는 중공의 원통형 다공성 필터 요소; 및 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 또는 그 근처에 고정된 RFID 태그;를 포함한다.
본 발명의 실시예는 유체 처리 시스템에서 고정된 전자 장치 엔클로저와 RFID 태그 리더 안테나를 수용하는 제거 가능한 구성 요소 사이의 에어 갭을 가로 질러 RFID 신호를 무선 송신한다. 바람직하게는, 필터 조립체의 제거 가능한 구성요소(예를 들어, 필터 하우징 커버 및/또는 필터 요소)를 서비스 하는 단계는 하나 이상의 케이블 및/또는 와이어(특히 외부 케이블 및/또는 와이어)를 분리/재연결하지 않고도 및/또는 "키"를 필요로 하지 않고도 행해질 수 있거나, 고정 전자 모듈과 제거 가능한 구성요소 사이의 하나 이상의 연결을 조심스럽게 정렬할 수 있다. 제 1 및 제 2 안테나의 근접성 및 제 3 안테나와 RFID 태그의 근접성의 관점에서, 신호를 증대시킬 필요는 없다. 폐쇄 가스킷 밀봉면을 손상시키지 않고 신호가 전달될 수 있다(예를 들어, RFID 태그가 판독될 수 있음). 금속 필터 하우징을 "통해" 신호를 판독하는 것과 관련된 문제는 피할 수 있다. 필터 요소, 요소 부품 번호, 요소 등급 및/또는 서비스 시간의 존재를 확인하기 위해 필터 용기을 배수하고 하우징을 개방할 필요가 없다. 또한 배선 및 장애 발생률이 높고 비용이 많이 드는 하우징 천공 및 관련 하드웨어를 제거함으로써 제조가 단순화된다.
원한다면, 필터 요소의 존재, 필터 요소 부품 번호, 요소 등급, 서비스 필터 수명(작동 시간), 차압, 물 침입, 및 유체 조건(예 : 오염, 희석, 산화, 첨가제 고갈 및/또는 미립자의 존재, 유체 온도, 유체 점도, 유체 밀도, 유체 유전성 및 유속) 중 하나 이상이 모니터 및/또는 결정된다. 일부 실시예에서, 필터 요소 성능 설정점 및/또는 작동 한계가 저장되며, 모니터링 단계는 하나 이상의 저장된 성능 설정점 및/또는 작동 한계가 초과되었는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 구체예에 대한 적용은 예를 들어 식물 유체 처리(예 : 여과), 이동 장비 및 원격 설비를 포함한다. 원하는 경우, "오류"가 있다는 표시가 있는 경우, 예를 들어 모니터링된 매개 변수 또는 조건이 원하는 범위, 값 및/또는 성능 설정 지점 밖에 있거나, 예를 들어 잘못된 필터 요소가 설치된 경우, 상기 필터 조립체는 "오류"가 해결될 때까지 자동으로 비활성화 될 수 있다.
바람직하게는, 상기 정보는 인터넷에 무선으로 전송되어, 최종 사용자는 정보에 안전하게 액세스 할 수 있게 되고 및/또는 상기 정보가 로컬 스마트 폰 또는 태블릿 장치로 무선 전송되어, 선택적으로, 예를 들어, 기술자 또는 현장 엔지니어는 정보를 검토하고 필요한 경우 조치를 취할 수 있게 된다. 최종 사용자에게 정보를 제공하는 것은 보다 정교한 실험실 분석이 권장되거나 요구된다는 조기 경보를 제공할 수 있다. 대체 필터 요소를 자동으로 주문하기 위해 주문 충족 성능이 제공될 수 있다.
RFID 태그는 원하는 대로, 예를 들어, 이에 제한되는 것은 아니지만, 필터 요소 부품 번호, 필터 등급, 제조 배치 번호, 필터 매체의 하나 이상의 물리적 파라미터, 필터 수명 시간(작동 시간), 차압, 물 유입, 유체 상태(예 : 오염, 희석, 산화, 첨가제 고갈 및/또는 미립자(들)의 존재 여부, 유체 온도, 유체 점성, 유체 밀도, 유체 유전성, 및 유속), 필터 요소 성능 설정 점 및/또는 작동 한계 중 하나 이상의 정보로써 프로그래밍 및/또는 기록될 수 있다.
상기 RFID 태그는 단부 캡(예를 들어, 직접 장착되거나, 지지체를 통해 장착되거나 단부 캡 내에 매립됨) 상에 장착될 수 있거나(포함됨), 그에 인접하게(예를 들어 근처에) 장착될 수 있다. 전형적으로, 상기 RFID 태그는 단부 캡의 중심(예를 들어, 폐쇄된 단부 캡의 주 표면의 중심 또는 개방 단부 캡의 개구의 중심) 부근에 배치된다.
당 업계에 공지된 공정을 사용하여, 상기 RFID 태그는 지지체 또는 단부 캡에 사출 성형되어 고정되거나, 에폭시 포팅(potting), 초음파 용접, 접착제 등을 통해 지지체 또는 단부 캡에 접착될 수 있다.
RFID 신호 발생기/제어기는 상기 정보(예를 들어, 데이터)를 RFID 태그에 기록하는 기능을 포함할 수 있다. 상기 RFID 신호 발생기/제어기는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 유체 속성 센서 및/또는 차압 센서와 같은 다양한 센서와 인터페이스 할 수 있으며, 인터넷, 스마트 폰 및 태블릿 장치 중 하나 이상의 데이터 수신기와 전자기 무선 접속이 가능하다. 상기 RFID 신호 생성기/제어기는 무선 인터페이스로 Bluetooth® 또는 WiFi를 사용할 수 있다. 데이터는 웹(예 : 웹 응용 프로그램 프로그래밍 인터페이스(API)) 또는 클라우드로 송신될 수 있으며, 여기서 최종 사용자는 웹 또는 클라우드 지원 장치를 통해 권한이 부여된 사이트 직원에게 보안 수단을 통해 액세스를 구성할 수 있다. 필요하다면, 상기 RFID 신호 발생기/제어기는 (예를 들어, 예측 알고리즘에 대한 액세스로) 프로그래밍 될 수 있고, 예를 들어, 다양한 센서에 의해 보고된 바와 같이 데이터의 과거 경향을 보고할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 필터 조립체는 신호 장치, 예를 들어 하우징 단부와 하우징 본체 사이에 배치된 필터 하우징과 관련하여 위치된 조명 가능한 광과 같은 가변적인 시각 신호 표시기를 포함한다. 상기 표시기는 필터 장치에 대한 문제(예 : 통신 손실 또는 인터넷 연결)에 대해 사용자 또는 운영자에게 경고한다. 일부 실시예에서, 단일 2- 또는 3- 컬러 LED 비콘이 제공된다. 녹색 LED 표시등이 계속 켜져 있으면 필터에 문제가 없음을 나타낸다 (예 : 정상적으로 네트워크에 연결됨). 깜박이는 호박색 및/또는 적색 신호등은 연결 문제와 같은 문제가 있음을 나타낸다. LED 비콘등과 같은 표시기는 대체로 환형 모양(예를 들어, 외면이 하우징의 외격에 대체로 대응하는 형태로 됨)을 가져서 360도 가시성을 제공하게 된다.
이제, 본 발명의 각 구성 요소가 아래에서 더 상세히 설명될 것이며, 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 갖는다.
도 1a는 필터를 수용하기 위한 하우징(500)을 도시하는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 조립체(1000)의 외부 사시도 및 도 1b의 단면도이며, 상기 하우징은 제거 가능한 커버(510a), 제 1 하우징 단부 본체(510B), 하우징 본체(575), 및 제 2 하우징 단부(550), 바람직하기로는 상기 하우징 본체에 부착되는 RFID 신호 발생기/제어기(910: RFID 신호 발생기/제어기는 커버(911)를 포함함), 및 센서(1100)를 포함한다. 상기 하우징은 적어도 하나의 입구 및 적어도 하나의 출구(적어도 하나의 유입구와 적어도 하나의 유출구 사이에 유체 흐름 경로가 형성됨)를 제공하는 다양한 구조 및 필터를 수용하는 다양한 형상을 가지며, 하나 이상의 센서를 부착하도록 하는 하나 이상의 센서 포트를 포함하는 것이 바람직하다. 도시된 실시예에서, 제 2 하우징 단부(550)는 입구(551) 및 출구(552)를 포함하고 센서(1100)는 센서 포트(555)를 통해 제 2 하우징 단부에 부착된다.
예시된 필터 조립체는 또한 제 1 하우징 단부 캡과 하우징 본체 사이에 배치된 LED 비콘등과 같은 환형 링(701)으로 도시된 신호 장치 또는 표시기(700)를 포함한다.
도 1b는 전자 회로를 포함하는 RFID 신호 발생기/제어기 모듈(915), 제 1 안테나(901), 제 2 안테나(902), 제 3 안테나(RFID 안테나)(903), 제 3 안테나 홀더(933), RFID 태그(900), 및 필터(8)를 도시하는 도 1a에 도시된 필터 조립체의 단면도이다.
도 1c는 제거 가능한 커버(510A) 및 제 1 하우징 단부 본체(510B)를 포함하는 제 1 하우징 단부의 분해도이고, 도 1d는 제 3 안테나, 제 3 안테나 홀더 및 글랜드를 제 1 하우징 단부 본체에 설치하기 전의 제 3 안테나(903), 제 3 안테나 홀더(933), 글랜드(934)(보어(930) 내에 배치됨)를 도시하는 제 1 하우징 단부 본체(510B)의 저면도이다.
도 1e는 제 2 안테나(902), 제 3 안테나(903), 제 3 안테나 홀더(933), 글랜드(934) 및 제 2 안테나 및 제 3 안테나와 동신하는 제1 케이블(950)(스프링 포스트 커넥터(950A ', 950B')를 통해 연결된 서브 케이블(950A, 950B)를 포함하는 것으로서, 도 1e에 도시된 제 1 케이블(950))을 도시하는 분해도이며, 도 1f는 제 2 안테나, 제 3 안테나, 제 3 안테나 홀더, 글랜드, 상기 필터 조립체에서 제 2 및 제 3 안테나와 통신하는 제 1 케이블을 도시하는 부분 단면도이다.
상기 필터 조립체는 예를 들어 도 1b 내지 도 1f에 도시된 바와 같이 리테이너 클립, 와셔, O 링과 같은 추가 요소를 포함할 수 있다. 도 1b 및 도 1f는 또한 하우징의 방위에 따라, 예를 들어 드레인 플러그 또는 벤트 플러그로서 기능 할 수 있는 플러그를 제 1 하우징 단부(510)에 연결된 각 도면의 하단에 도시한다. 예를 들어, 하우징이 도 1b에 도시된 바와 같이 배향될 때, 플러그는 드레인 포트를 덮고, 반대 방향으로는 플러그가 벤트 포트를 덮는다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제 1, 제 2 및 제 3 안테나(901, 902, 903), RFID 태그(900) 및 RFID 신호 발생기/제어부(910)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 이 도시된 도면에서, RFID 태그는 다공성 필터 요소(10)를 갖는 필터(8)의 폐쇄된 필터 단부 캡(40) 근처에 배열된다. 이 예시적인 배열에서, 제 2 안테나는 제거 가능한 커버(510A)에 배치되며, 제 1 안테나는 하우징 본체(575) 상에 배치되고, 제 1 안테나(901) 및 제 2 안테나(902)는 갭(925)에 의해 대체로 동축으로 배치되고 이격되며(일반적으로 약 0.5 mm 내지 약 10 mm의 범위), 제 1 안테나와 제 2 안테나는 유도 결합되어 무선 신호가 그 사이에서 교신되게 되며; 제 3 안테나(903)는 제 1 하우징 단부 본체에 배치되고, 제 3 안테나(RFID 안테나)(903)는 RFID 태그로부터(전형적으로는 약 5mm 내지 약 15mm의 공간으로부터) 근접하게 이격되고(935), 제 3 안테나는 RFID 태그에 무선으로 신호를 보내고 무선 태그로부터 신호를 수신하도록 구성된다.
따라서, 도 1b 및 도 2를 참고로 하여, 상기 필터 조립체(1000)는 RFID 신호 발생기/제어기(910)를 포함하며, 상기 필터 조립체는 신호가 제 1 안테나(901), 제 2 안테나(902) 및 제 3 안테나(903)를 통해 RFID 신호 발생기/제어기(910)로부터 RFID 태그(900)로 전달되고, 신호가 제 3 안테나, 제 2 안테나, 제 1 안테나를 통하여 RFID 태그로부터 RFID 신호 생성기/제어기로 신호를 전달되도록 구성된다.
다양한 RFID 신호 발생기/제어기가 본 발명의 실시예에 적합하게 사용될 수 있다.
다양한 RFID 태그(마이크로 전기 기계 시스템(MEMS) 태그 포함)는 본 발명의 실시예에 따라 적합하게 사용될 수 있다. 바람직하게는 수동형이지만(배터리와 같은 전원이 없는), 세미 수동형일 수 있고(전원을 가지지만, 판독기로부터 전원을 당김) 또는 능동형일 수 있는(송신기 및 전원을 가짐) RFID 태그는 다양한 장소에 배치될 수 있다. 상기 RFID 태그는 칩이 없는 형태일 수 있으며(예를 들어, 시간 영역 반사율 또는 주파수 특성 기술을 사용함), 상기 RFID 태그는 "읽기-쓰기 마이크로 칩", "읽기 전용 마이크로 칩"또는 "1회 읽기, 다수 읽기 마이크로 칩"을 포함할 수있는 마이크로 칩을 포함한다. 상기 RFID 태그는 단부 캡에, 단부 캡 상에, 또는 단부 캡 내부에 장착될 수 있다(예 : 직접 장착 또는 지지대를 통해 장착 또는 단부 캡 성형 공정 도중 또는 후에 단부 캡 내에 매립됨). 전형적으로, RFID 태그는 단부 캡의 중심 부근(예를 들어, 폐쇄된 단부 캡의 주 표면의 중심 또는 개방 단부 캡의 개구의 중심)에 배치된다.
도 3a 및 도 3b는 다공성 필터 요소(10) 및 본 발명의 일 실시예에 사용되는 제 1 단부 캡(40)(제 1 단부 캡은 폐쇄된 단부 캡임) 및 제 2 단부 캡(41)(제 2 단부 캡은 개방된 단부 캡임) 을 포함하는 예시적인 필터(8)의 사시도이다. 도시된 필터는 주름의 외부 표면을 둘러싸는 나선형 랩 부재를 갖는 주름진 다공성 필터 요소를 포함한다.
도 3D는 제 1 (폐쇄된) 단부 캡(40)의 내부에 직접 부착된 RFID 태그(900)를 도시하는, 도 3a에 도시된 필터(10)의 단부도이다. 도 3c, 3d 및 3e는 상기 캡 상에 직접 부착되는 것을 도시하는데, 도 3c는 상기 RFID 태그를 수용하기 위한 단부 캡의 표면의 "포켓"을 도시하고, 도 3d는 제 위치에 스택된 RFID 태그를 도시하며, 도 3e는 도 3d에 도시된 바와 같은 제 1 단부 캡을 포함하는 제 1 (폐쇄된) 및 제 2 (개방된) 단부 캡을 도시한다.
필요하다면, 상기 RFID 태그는 본 발명의 실시예에 따라 사용되는 지지체에 장착될 수 있으며, 상기 지지체는 개방 또는 폐쇄된 단부 캡과 결합될 수 있다.
도 4c 및 4f는 본 발명의 실시예에 따라 사용되는 지지체(975)에 장착된 RFID 태그(900)를 도시한다(도 4b는 지지체 및 태그의 분해도를 도시함). 도시된 지지체(975)는 외부 표면, 상부, 하부, 장착 표면(976), 및 하나 이상의 레그부(977)를 포함하고, 도시된 지지체는 대체로 환상의 형상을 갖는다. 상기 지지체의 상부는 RFID 태그(900)가 장착 표면 상에 위치되는 장착 표면(976)을 포함한다. 하나 이상의 레그부는(도시된 바와 같이) 지지체의 바닥 또는 외부 표면으로부터 연장 될 수 있다. 레그부는 대체로 축방향 외측으로 연장될 수 있다. 상기 레그부는 또한 필터 및/또는 단부 캡의 표면과 결합하기 위한 하나 이상의 푸트부 또는 돌출부를 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 상기 제 2 단부 캡 근처의 위치로 개방 단부 캡을 통해 필터에 삽입된 지지체 및 RFID 태그를 도시하며, 여기서 RFID 태그는 필터의 내부를 향하는 제 2 (폐쇄된) 단부 캡을 향한다(일부 실시예에서는 접촉한다).
다양한 안테나가 본 발명의 실시예에 따라 사용하기에 적합하다. 전형적으로, 제 1 및 제 2 안테나는 각각 환형(링 형상) 또는 대체로 환형이며, 링형 안테나의 내부 직경은 필터의 외부 직경보다 적어도 약간 더 크다.
일부 실시예에서, 필터 조립체는 하나 이상의 케이블을 포함한다. 예를 들어, 도 2는 제 1 케이블 제 1 단부(951) 및 제 1 케이블 제 2 단부(952)를 갖는 제 1 케이블(950)을 도시하며, 제 1 케이블 제 1 단부는 제 2 안테나(902)에 결합되고, 제 1 케이블 제 2 단부는 제 3 안테나(903)에 연결된다(도 1e에 도시된 실시예에서, 제 1 케이블(950)은 스프링 포스트 커넥터(950A '및 950B'를 통해 연결된 서브 케이블들(950A 및 950B)을 포함한다). 도 2는 제 2케이블 제 1 단(961)부 및 제 2케이블 제 2 단부(962)를 가지는 제 2 케이블(960)을 도시하되, 상기 제 2 케이블 제 1 단부는 상기 RFID 신호 발생기/제어기(910)에 결합되고, 상기 제 2 케이블 제 2 단부는 제 1 안테나(901)에 결합된다.
바람직하게는, 필터 조립체는 (예를 들어, 입구와 출구 사이에 배치된) 차압 센서와 같은 RFID 신호 발생기/제어기와 통신하는 유체 상태 센서와 같은 적어도 하나의 센서 및/또는 유체 특성 센서를 포함하며, 다양한 센서가 적합하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1a 및 도 2를 참고하면, 도시된 필터 조립체는 차압 변환기와 같은 센서(1100)를 포함한다. 선택적으로 또는 부가 적으로, 예시적 실시예에서, 상기 필터 조립체는 (예를 들면, 포트 및/또는 하우징 내의 유체 통로에 배치되는 )유체 밀도 센서 및/또는 체적 유량 센서를 포함 할 수 있으며, 이러한 실시예에서 유체 밀도 센서 및 체적 유량 센서를 모두 포함하여, 두가지 신호를 사용함으로써 질량 유량을 결정할 수 있게 된다.
상기 정보는 필터 조립체로 및 필터 조립체로 전달될 수 있고, 복수의 조립체가 시스템에서 작동될 수 있다. 예를 들어, 도 6a 내지 도 6c는 제 1 및 제 2 필터 조립체(1,000)(예를 들면, 도 6a 및 도 6b: 도 6c는 오직 하나의 필터 조립체(1000')만을 도시하고 있음)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 시스템(2000)을 통하여 신호가 전송되는 것을 개략적으로 도시하고 있으며, 로컬 라우터 게이트웨이(3000)를 통해 각각의 RFID 신호 발생기/제어기(910, 910')로부터 신호가 인터넷 액세스 의해 전송되어, 그 신호는 예를 들어 클라우드 기반 응용 프로그램 또는 웹 응용 프로그램 프로그래밍 인터페이스(API)로 보내져서, 최종 사용자는 임의의 클라우드 또는 웹 가능 장치(3100)를 통해 보안 시스템을 통하여 인가된 사이트 직원에게 액세스를 구성 할 수 있게 된다.
필요하다면, 상기 시스템은 필터 조립체 또는 조립체의 외부에 배치될 수 있는 적어도 하나의 센서 노드를 추가로 포함 할 수 있으며, 상기 센서 노드는 예를 들어 유체 상태 센서 및/또는 물 센서(예를 들어, 용해된 물을 모니터링함)와 같은 하나 이상의 센서를 포함하며, 바람직하게는 하나 이상의 센서 노드가 게이트웨이 라우터를 통해 통신한다.
제거 가능한 커버 및 제 1 하우징 단부 본체를 포함하는 제 1 하우징 단부는 다양한 구성을 가질 수 있다. 도 1b 내지 도 1d 및 도 1f에 도시된 실시예에서, 제 1 하우징 단부(510)는 제거 가능한 커버(510A)를 포함하며, 제거 가능한 제 1 하우징 단부 본체(510B)는 외부 원통형 표면을 포함한다(바람직하게는 나사산 및 O 링을 수용하기 위한 하나 이상의 홈을 포함하되, 상기 O 링은 가압 유동(O 링(505A))에 대한 밀봉을 제공하고 하우징 본체(575)(O 링(505B))의 내부 원통형 표면의 나사산으로부터 먼지를 제거하는 것을 돕는다). 도 1c는 본체(510B)로부터 분리될 수 있는 커버(510A)를 도시하고 있는데, 이들은 결합 유닛 또는 단일(예를 들어, 일체형) 구성 요소로서 하우징(575)으로부터 결합 및 제거 가능하다(필요하다면, 하우징(575)에 삽입 가능하다).
도시된 커버는 제 2 안테나(902)를 수용하기 위한 환형 채널을 포함하고, 도 1d 및 도 1f를 참조하면, 제 1 하우징 단부 본체(510B)는 내부에 글랜드(934)를 수용하기 위한 보어(930)를 포함하며, 상기 글랜드는 제 2 안테나(902) 및 제 3 안테나(903)와 연통하는 케이블(960)을 수용하기 위한 중앙 보어를 구비하며, 상기 커버는 제 3 안테나를 지지하는 홀더(933)를 수용하는 리쎄스를 포함하여, 상기 제 3 안테나는 하우징 본체(575)의 내부를 향하게 되며, 하부 단부 표면(525A)를 구비한 제 1 하우징 단부 본체 하부 단부(525)는 하우징 본체의 내부 공간을 향하게 된다.
도시된 하우징 본체(575)는 제 1 안테나를 수용하기 위한 장착 표면(579A)(립(579) 상에 도시됨), 제거 가능한 본체(510B)의 나사산과 결합할 수 있는 나사산을 포함하는 내부 원통형 표면, 및 필터 조립체를 둘러싸서 필터 조립체를 위한 내부 공간을 제공하는 내부 벽(585)을 포함한다.
도시된 제 2 하우징 단부(550)는 유체 유동 경로를 한정하는 유입구(551) 및 유출구(552)를 포함하며, 필터(8)가 하우징 내에 배치 될 때, 상기 필터는 유체 유로를 가로질러 배치된다. 바람직하게는, 제 2 하우징 단부는 유체 상태 센서와 같은 하나 이상의 센서(1100)를 수용하기 위한 하나 이상의 센서 포트(555)를 추가로 포함한다.
상기 하우징(500)은 처리되는 유체와 양립가능한 임의의 불-침투성 열가소성 재료를 포함하는 임의의 적합한 강성의 불-침투성 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 하우징은 아크릴, 폴리 프로필렌, 폴리스티렌, 또는 폴리카보네이트 수지와 같은 중합체로 제조될 수 있다.
다양한 유체가 본 발명의 실시예에 따라 여과될 수 있다. 유체는 임의의 적합한 점도의 액체인 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 유체는 예를 들어 유압 유체 또는 디젤 연료이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 필터 및/또는 다공성 필터 요소는 평면, 주름 및 중공 원통을 포함하는 다양한 구성을 가질 수 있다. 다양한 필터 및 다공성 필터 요소가 본 발명의 구체적인 예에서 적합하게 사용될 수 있다. 필터를 통과하는 유체 유동은 외측에서 내측으로 또는 내측에서 외측으로 이루어질 수 있다.
도시된 실시예에서 중공으로 되어 있으며 대체로 원통형 또는 튜브형을 갖는 다공성 필터 요소는, 예를 들어 기공 크기(예를 들어, 기포 점(bubble point) 또는 미국 특허 제4,340,479호에서 설명된 바와 같은 KL에 의해 입증된 바와 같이, 또는 캐필러리 응축 유동 기공법에 의해 입증된 바 있음), 기공 등급, 기공 직경(예를 들어, 미국 특허 제 4,925,572 호에 기재된 바와 같은 변형된 OSU F2 시험을 사용하여 특성화된 경우), 또는 유체가 상기 요소를 통과할 때의 관심 대상이 되는 하나 이상의 재료의 통과를 감소시키거나 허용하는 제거 등급과 같은 임의의 적합한 다공성 구조를 가진다. 사용된 다공성 구조는 처리될 유체의 성분 및 처리된 유체의 원하는 유출 레벨에 영향을 받게 된다.
도시된 실시예에서, 다공성 필터 요소는 다수의 종 방향 연장 주름을 포함하는 주름진 필터 요소를 포함한다. 주름은 일반적으로 중첩되거나 구부러진 형태일 수 있으며(예를 들어, 팬 - 주름과 같이) 반경 방향 외측으로 연장될 수 있다. 상기 필터 요소는 또한 상기 필터 요소의 외부 둘레로 연장되는 랩 부재(예를 들어, 상술 한 바와 같은)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공보 제 2015/0375143 A1 호에 개시된 바와 같이, 다양한 다공성 필터 요소가 본 발명의 실시예에서 적합하게 사용될 수 있다.
필터 및/또는 다공성 필터 요소는 상이한 구조 및/또는 기능, 예를 들어, 예비 여과, 지지, 배수, 이격 및 완충 중 하나 이상과 같은 상이한 구조 및/또는 기능을 가질 수 있는 추가의 요소, 층 또는 부품을 포함 할 수 있다. 예시적으로, 필터는 또한 메쉬 및/또는 스크린과 같은 적어도 하나의 추가 요소를 포함 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다공성 요소는 종이 필터 매체, 섬유질 필터 매체 및/또는 멤브레인, 예를 들어, 나노 다공성 멤브레인, 예를 들어 1nm 내지 100nm 직경의 기공을 가지는 멤브레인, 또는 1 마이크로미터 내지 10 마이크로미터의 직경의 기공을 가지는 미세 다공성 멤브레인 또는 미세 다공성 섬유와 같은 적어도 하나의 다공성 필터 매체를 포함한다. 다공성 요소는 한외 여과막 또는 역삼투막을 포함할 수 있다.
상기 다공성 필터 요소는 임의의 원하는 임계 웨팅 표면 장력(예를 들어, 미국 특허 제 4,925,572 호에 정의된 CWST)을 가질 수 있다. CWST는 예를 들어, 미국 특허 제 5,152,905 호, 제 5,443,743 호, 제 5,472,621 호 및 제 6,074,869 호에 추가로 개시된 바와 같이 당 업계에 공지된 바와 같이 선택될 수 있다. 전형적으로, 상기 필터 요소는 약 58 dynes/cm(약 58 x 10-5 N/cm), 또는 약 66 dynes/cm(약 66 x 10-5 N/cm) 또는 약 75 dynes/cm(약 75 x 10-5 N/cm) 이상의 CWST 가진다.
상기 다공성 필터 요소의 표면 특성은 (예를 들어, 표면 전하, 예를 들어, 양전하 또는 음전하를 포함하도록, 및/또는 표면의 극성 또는 친수성을 변경시키기 위해 CWST에 영향을 미치기 위해) 습식 또는 건식 산화, 코팅 또는 표면상에 중합체를 데포지션 하거나 그래프팅 반응에 의해 변형될 수 있다. 이러한 변형은 예를 들어 조사, 극성 또는 하전된 단량체, 하전된 중합체로 표면을 코팅 및/또는 경화하고 표면에 작용기를 부착시키기 위해 화학적 변형을 수행하는 것을 포함한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따라 유용한 필터(8)의 2 개의 예시적인 실시예를 도시한다. 필터(8)는 대체적으로 원통형상을 가지며 필터 요소(10)의 단부를 밀봉하는 2 개의 단부 캡(40, 41)을 갖는다. 상부 단부 캡(40) 및 필터 요소(10)의 일부는 필터(8)의 내부를 도시하기 위하여 부분적으로 절개된다. 상기 필터 요소(10)의 외측 주변부를 따라 헬리컬 형상의 랩 부재(50)가 배치된다. 바람직한 실시예에서, 상기 필터 요소(10)는 복수의 종 방향 곡선형 주름(12) 또는 반경 방향 주름(미도시)을 포함할 수 있다. 통상의 기술자는 또한 랩 부재(50)가 중공 원통형 섬유와 같은 비 주름형 필터 요소에도 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 원통형 코어(20)는 필터 요소(10)의 내부 주변을 따라 동축으로 배치될 수 있다. 코어(20)는 필터가 반경 방향 내측(외부에서 내부로) 유체 흐름을 겪을 때 전형적으로 사용된다. 선택적으로, 필터 요소(10)가 반경 방향 외측(내부에서 외부로) 유체 흐름을 겪을 때, 원통형 코어는 도 3b에 도시된 바와 같이 필요하지 않을 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 각각의 주름(12)은 필터 요소(10)의 내측 주변부의 루트부(12c: root)에서 인접한 주름(12)의 레그부(12a)와, 필터 요소(10)의 외측 주변부의 크라운 또는 크레스트(12b) 에서 서로 결합되는 두 개의 레그부(12a)를 구비한다. 각 레그부(12a)는 동일한 주름(12)의 다른 레그부(12a)의 내부 표면(12d)에 대향하는 내부 표면(12d)을 구비한다. 각각의 레그부(12a)는 인접한 주름(12)의 레그부(12a)의 외부 표면(12e)에 대향하는 외부 표면(12e)을 갖는다. 상기 필터 요소(10)가 유체가 요소(10)를 통해 반경 방향 내측으로 유동하도록 사용될 때, 레그부(12a)의 내부 표면(12d)은 필터 요소(10)의 하류 표면을 형성하며, 상기 외부 표면(12e)은 필터 요소(10)의 상류 표면을 형성한다. 선택적으로, 상기 필터 요소(10)가 반경 외측 방향 유체 유동을 겪게 되면, 상기 내부 표면(12d) 및 외부 표면(12e)은 상기 필터 요소(10)의 상류 표면과 하류 표면을 각각 형성한다.
통상의 기술자는 필터 요소(10)가 도면에 도시된 만곡되거나 중첩된 주름 또는 종래의 반경 방향 주름(미도시)을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 실시예에서, 주름 레그부(12a)는 동일한 길이의 레그부를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 주름 레그부(12a)는 약간 다른 길이 또는 동일하지 않은 길이의 레그부를 가질 수 있다. 다수의 필터 요소(10), 특히 다층 복합물로 형성된 필터 요소(10)에 있어서, 각 곡선 형 주름의 인접 레그부(12a)가 약간 상이한 길이를 갖는다면, 주름진 필터 요소(10)를 형성하는 것이 더 쉽고 신뢰성이 있다. 이러한 주름(12)은 불균등한 레그부를 갖는 주름으로 언급 될 것이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 각 주름(12)의 레그부(12a)의 마주 보는 내부 표면(12d)은 주름(12)의 레그부(12a) 및 주름(12)의 실질적으로 전체 높이에 걸쳐서, 그리고 필터 요소(10)의 축방향 길이의 상당 부분에 대하여 연장되는 연속부에 걸쳐 서로 접촉하게 된다. 또한, 인접한 주름(12)의 레그부(12a) 의 대향하는 외부 표면(12e)은 인접한 주름(12) 및 레그부(12a)의 실질적으로 전체 높이에 걸쳐서, 그리고 필터 요소의 축방향 길이의 상당 부분에 대하여 연장되는 연속부에 걸쳐서 서로 접촉한다. 상기 주름(12) 및 레그부(12a)의 높이는 레그부(12a)의 표면을 따라 일방향으로 측정되며, 필터 요소(10)의 내측 주변부로부터 외측 주변부로 연장된다.
상기 필터 요소(10)는 필터 매체(14) 및 적어도 하나의 측면, 바람직하게는 상류 측, 더욱 바람직하게는 필터 매체(14)의 상류 측 및 하류 측 상에 배치된 배수 매체를 포함한다. 상기 필터 요소(10)에서 반경방향 주름이 사용될 때, 유체가 필터 매체(14)의 표면의 실질적으로 모든 부분으로 또는 이로부터 균일하게 흐를 수 있도록, 주름 레그부의 상류 측과 하류 측 사이에 충분한 공간이 일반적으로 존재한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 곡선형 주름(12)의 대향 표면이 서로 압접된다. 결과적으로, 주름(12)의 각 레그부(12a)의 배수 메쉬의 스트랜드는 주름(12)의 인접한 레그(12a)의 배수 메쉬의 스트랜드에 대해 가압된다. 배수 수단은 필터 매체(14)의 대향 표면이 접촉하는 것을 방지하며, 곡선형 주름(12)이 필터 요소에서 사용될 때, 유체가 필터 매체(14)의 표면의 실질적으로 모든 부분으로 또는 그로부터 균일하게 유동 할 수 있게 한다. 따라서, 실질적으로 필터 매체(14)의 전체 표면적이 여과에 효과적으로 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 필터 요소(10)는 필터 매체(14)의 3-층 요소, 필터 매체(14)의 상류 표면 상에 배치된 상류 배수 층(16) 형태의 상류 배수부 및 필터 매체(14)의 하류 측 표면 상에 배치된 하류 배수 층(18)의 형태의 하류 배수부를 포함한다. 여기서, 상류 및 하류 표면은 반경 방향 내향 유체 유동을 받는 필터를 지칭한다. 상기 필터가 반경 방향 외측을 향하는 유체 유동을 받을 때, 상류 및 하류 표면은 역전된다. 필터 요소(10)를 형성하는 층은 주름 형성 이전 또는 그 사이에 종래의 필터 제조 기술에 의해 복합체로 형성될 수 있다.
상기 필터 매체(14)는 상이한 필터링 특성을 갖는 2 개 이상의 층을 포함 할 수 있는데, 예를 들어 하나의 층이 제 2 층에 대한 전치 필터로서 작용할 수 있다.
또다른 실시예에서, 상기 필터 요소(10)는 필터 매체로서 작용하는 미세하게 찢어진 중심 영역을 갖는 단일의 단일 다공성 시트와, 필터 매체로서 작용하는 거친 구멍을 가진 상류 및/또는 하류 영역을 포함하는 몇 개의 일체형 영역을 포함 할 수 있다. 배수 층으로 작용한다. 그러나, 배수 층은 바람직하게는 필터 매체와 별도의 별개의 층이다. 상류 및 하류 배수 층(16 및 18)은 동일하거나 상이한 구조일 수 있다. 상류 및 하류 배수 층(16 및 18)은 적절한 에지 방향 유동 특성, 즉 그의 표면에 평행한 방향으로 층을 통한 유체 흐름에 대한 적절한 저항을 갖는 임의의 물질로 제조될 수 있다. 배수 층의 에지 방향 유동 저항은 바람직하게는 배수 층 내의 압력 강하가 필터 매체를 가로 지르는 압력 강하보다 낮아서 필터 매체의 표면을 따라 유체의 균일한 분포를 제공할 정도로 충분히 낮다. 배수 층은 메쉬 또는 스크린 또는 다공성 직포 또는 부직포의 형태 일 수 있다.
메쉬는 상기 필터 매체가 섬유가 놓여진 매질인 경우 특히 배수 층으로서 적합하다. 반면에, 상기 필터 매체가 멤브레인인 경우, 직물이 통상적으로 메쉬보다 부드럽고 필터 복합체의 인접한 층의 마모를 덜 일으키기 때문에, 직포 또는 부직포는 배수 층으로서 사용하기에 보다 적합 할 수 있다.
상기 필터 요소(10)를 형성하는 필터 복합체는 필터 매체(14) 및 배수 층(16, 18) 이외에 다른 층을 포함 할 수 있다. 예를 들어, 배수 층과의 마찰 접촉에 의한 필터 매체의 마모를 방지하기 위해, 필터가 설치된 유체 시스템의 압력 변동 중에 주름이 팽창 및 수축할 때, 쿠션 층이 필터 매체와 배수 층 중 하나 또는 모두 사이에 배치될 수 있다. 쿠션 층은 바람직하게는 배수 층보다 평탄하고 필터 매체(14)보다 마모 저항이 더 높은 재료로 제조된다. 예를 들어, 배수 층이 압출 나일론 메쉬로 제조되는 경우, 적절한 쿠션 층의 예는 폴리에스테르 부직포이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 필터 요소(10)는 다양한 기술에 의해 제조될 수 있다. 하나의 기술에서, 상기 필터 복합체는 먼저 주름진 시트를 형성하기 위해 주름지게되고, 적절한 길이 또는 적절한 수의 주름으로 절단된 다음 원통형 형상으로 형성된다. 그 다음, 주름진 시트의 길이 방향 에지는 종래의 수단에 의해 서로 밀봉되어 원통형 필터 요소(10)를 형성한다. 필터가 반경 내측 방향의 유체 흐름을 받을 때, 필터 요소(10)가 케이지(30)에 삽입될 때 필터 요소(10)의 주름은 중첩된다. 상기 필터 요소(10)가 케이지(30) 내로 끼워진 후, 코어(20)가 필터 요소(10)의 중공 중심에 삽입된 다음, 단부 캡(40)이 필터 요소의 단부에 부착되어 완성된 필터를 형성하게 된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 필터는 필터 요소(10)의 일 단부 또는 양 단부에서 단부 캡(40, 41)을 구비할 것이다. 상기 단부 캡(40, 41)은 폐쇄된 또는 개방된 단부 캡일 수 있으며, 필터 조건에 적합한 재료 및 단부 캡이 결합되는 필터 구성 요소의 다른 재료에 적합한 재료로 제조된다. 단부 캡(40, 41)은 필터 요소(10)에 부착되는 것이 바람직하지만 코어(20) 또는 케이지(30)에 부착될 수도 있다. 에폭시를 사용하거나, 폴리 캡핑(polycapping) 또는 스핀 용접에 의하는 것과 같은 종래 기술이 단부 캡을 필터 요소(10)에 부착하는데 사용될 수 있다.
상기 필터 요소(10)가 반경 방향 내측 유체 유동을 받을 때, 코어(20)는 반경방향의 힘에 대해 필터 요소(10)의 내측 주변부를 지지하고, 필터 축 강도 및 굽힘에 대한 강성을 부여하는 것을 돕게 되므로 일반적으로 코어(20)가 존재하는 것이 바람직하다. 상기 코어(20)는 종래의 디자인일 수 있으며, 충분한 강도를 가지며 여과되는 유체와 양립할 수 있는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 코어(20)의 벽을 관통하여 형성되어 코어(20)의 중심과 외부 사이의 유체의 통과를 허용하도록 개구(21)가 형성된다.
그러나, 여과 과정에서 상기 필터 요소(10) 상에 작용하는 힘에 따라, 코어(20)를 생략하는 것이 가능할 수도 있다. 예를 들어, 상기 필터 요소(10)를 통과하는 유체 흐름이 주로 내측에서 외측으로 진행될 때, 상기 필터 요소(10) 상의 반경 내측 방향 힘은 부재하게 되거나 아주 낮아지게 되어, 상기 코어(20)는 불필요하게 되며, 상기 필터의 무게와 비용을 감소시킬 수 있게 된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 굴곡된 주름은 균일한 주름지지를 허용하고 집중된 하중을 필터 요소에 고르게 분배하는 역할을 한다. 이렇게 하면 주름 운동이 최소화되고 맥동 흐름 시스템에서 입자를 유지할 수 있는 주름의 능력이 향상된다.
본 발명에 따른 필터는 원통형 구성으로 필터 요소(10)를 유지하기 위한 구성 요소를 포함하는 것이 바람직하다. 주름을 유지하기 위한 적절한 구성 요소는 주름이 주름진 상태로부터 벗어나는 것을 방지하기에 충분한 장력으로 필터 요소 둘레에 감겨진 소재의 시트이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 필터 요소(10)에 대하여 복수회수로 나선형으로 감겨진 가요성 물질로 된 평행한 측면 스트립을 포함하는 나선형 랩 부재(50)가 제공된다. 상기 랩 부재(50)는 여과되는 유체와 양립할 수 있는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 상기 랩 부재(50)가 필터 요소(10)의 외측 주변부를 완전히 감싸는 경우, 랩 부재(50)는 다공성을 가지는 것이 바람직하다. 상기 필터 요소가 주름을 포함하는 것이 바람직하지만, 랩은 비 주름진 필터 팩, 예컨대 중공 원통형 섬유에도 유용할 수 있다.
상기 랩 부재(50)는 반경 방향 외측 힘에 대해 충분한 지지를 제공하고 내측 - 외측 유동으로 인한 응력에 견딜 정도로 충분히 강한 재료로 제조된다. 상기 랩 부재(50)의 장력은 예상되는 여과 조건에 따라 선택될 수 있다.
상기 랩 부재(50)는 랩 부재(50)의 인접한 감김부(turn)들 사이에 오버랩 하거나 오버랩하지 않고서 필터 요소(10) 둘레에 감싸도록 될 수 있다. 예를 들어, 랩 부재(50)의 인접한 감김부는 실질적으로 중첩되지 않고 서로 접할 수 있거나, 오버랩을 채용한다면, 상기 필터 요소(10) 주위에 상기 랩 부재(50)를 다층으로 감싸도록 하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 랩 부재(50)가 방해 받지 않는 개구를 포함한다면, 풀린 주름진 필터 요소의 경우에 비하여 또는 랩 부재로 완전히 덮인 주름진 필터 요소와 비교하여, 필터 요소(10)의 오염물 용량이 크게 증가될 수 있다는 것이 판명되었다. 상기 개구는 랩 부재(50) 자체의 재료에 형성된 구멍일 수도 있고 또는 랩 부재(50)의 인접한 감김부 사이에 남겨진 갭(52)일 수도 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 랩 부재(50)는 인접한 감김부들 사이에 나선형 갭(52)의 형태로 개구부를 남기도록 필터 요소(10)에 감겨져 있다. 상기 랩 부재(50)는 적어도 외부 층(54) 및 내부 층(56)을 포함하는 2 개 이상의 층의 복합 스트립을 포함한다. 상기 외부 층(54)은 예를 들어 주름(12)의 크라운(12b)을 포함하는 필터 요소(10)의 외부에 랩 부재(50)가 견고하게 부착되도록 하는 “캐리어” 기능을 한다. 상기 외부 층(54)은 예를 들어 여과되는 유체와 양립 가능하며, 핫 멜트 접착제와 같은 접착제에 쉽게 결합되게 되는 스펀 본드 열가소성 물질을 포함하는 다양한 물질로 형성 될 수 있다. 상기 외부 층(54)은 바람직하게는 다공성을 가져서, 상기 핫 멜트 접착제가 층(54) 내로 침투하여 더 강한 결합을 형성하게 한다. 상기 외부 층은 또한 천공될 수 있다. 많은 응용 분야에서 Reemay Corporation으로부터 상표명 Reemay로 입수 가능한 다공성을 가지면서 중합체로된 부직포 재료가 적합하다. Reemay 재료를 라미네이트하는 것도 사용될 수 있다. 다른 적절한 재료의 예로서, 오일 보드지(oil board paper)와 Mylar 필름이 있다.
랩 복합체에 강성을 제공하는 내부 층(56)은 반경 외측방향 힘에 대한 지지를 제공하고 필터 요소를 통하여 내측에서 외측으로 향하는 유동 및 압력 강하로 인한 응력에 저항한다. 내부 층(56)은 유리 또는 탄소 섬유 강화 폴리페닐렌설파이드(PPS) 스트립을 포함하는 유리 또는 탄소 섬유 강화 열가소성 스트립인 것이 바람직하다. 유리 섬유 함량은 바람직하게는 약 70 중량 % 이하일 수 있고, 탄소 섬유 함량은 바람직하게는 약 60 중량 % 이하 일 수 있다. 유리 또는 탄소 섬유로 강화된 폴리부틸렌테레프탈레이트(PUT) 또는 일축성 직물 또는 강철 리본 또한 일부 유체에 사용될 수 있다. 유사하게 유리 또는 탄소 섬유로 강화된 나일론 또는 폴리프로필렌은 물과 같이 마일드하며 어그레시브하지 않은 유체에 유용하다.
약 4 인치 또는 그보다 작은 외경을 갖는 필터 요소(10)의 경우, 상기 내부 층(56)은 150 psid(내측에서 외측으로)의 압력 강하를 견딜 수 있도록 적어도 약 300 만 psi(3 MPSI)의 탄성 계수를 가져야 한다. 예를 들어, 4 인치 내지 6 인치의 외경을 갖는 요소를 포함하는 더 큰 필터 요소(10)에서, 상기 내부 층(56)은 100 psid의 압력 강하를 견딜 수 있어야 한다. 최대 150 psid의 압력 강하를 견디기 위해, 내부 층(56)은 바람직하게는 적어도 약 12 MPSI의 탄성 계수를 가져야 한다. 바람직한 강성을 달성하기 위해, 상기 내부 층(56)은 보강된 스트립의 다중 층을 서로의 상부에 적층시킴으로써 형성될 수 있다.
주의 깊게 제조한다면 함께 결합될 필요는 없지만, 상기 외부 층(54) 및 내부 층(56)은 제조를 용이하게 하기 위해 서로 결합되는 것이 바람직하다. 외부 층(54) 및 내부 층(56)은 (1) 2 개의 층 사이에 도포된 양면 접착 테이프, (2) 2 개의 층 사이에 도포된 핫멜트 접착제(폴리아미드 핫멜트 또는 EVA 핫멜트) (3) 두 층을 초음파로 스폿 용접하는 것에 의해 서로 결합된다.
필요하다면, 상기 랩 부재(50)는 핫멜트 접착제의 비드를 내부 층의 양쪽 가장자리에 도포함으로써 필터 요소(10)의 외부에 부착될 수 있다. 각 가장자리에서 핫멜트 접착제는 외부 층의 기공 및 내부 층의 가장자리로 유동하게 되어 상기 내부 측으로부터 섬유가 이동하는 것을 방지하게 된다.
상기 랩 부재(50)는 필터 요소(10)로부터 풀리는 것을 방지하는 방식으로 고정되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 상기 랩 부재(50)는 랩 부재(50)의 양 단부만을 상기 단부 캡(40, 41)에 고정함으로써, 2 개의 부재를 직접 부착하지 않고 필터 요소(10) 주위에 감싸지도록 된다. 상기 랩 부재(50)가 상기 단부 캡(40 및/또는 41)에 부착되기 전에, 랩 부재(50)의 단부는 각도를 이루어 절단될 수 있어서 실질적으로 단부의 전체 길이에 있어서 단부 캡에 결합될 수 있다.
필터 복합체(즉, 필터 매체 및 배수 층)가 주름 형성되고 원통형으로 성형된 후, 주름진 필터 복합체의 길이 방향 에지가 서로 밀봉되어 원통형 주름 필터 팩을 형성하게 된다. 핫멜트 접착제 비드(58)가 응고되기 전에 그리고 단부 캡핑 전에, 상기 랩 부재(50)는 상기 필터 팩의 길이방향 주위에 나선형으로 감길 수 있다. 상기 랩 부재(50)에 가해지는 장력은 필터 팩의 주름(12)을 압착하거나 막지 않고 주름(12) 사이의 랩 부재(50)에서의 잔물결 무늬가 생기거나 주름(12)이 동하는 것을 방지하기에 충분해야 한다. 상기 필터 팩은 적절한 길이, 예컨대 42-44 인치 길이로 제조될 수 있으며, 상기 랩 부재(50)는 전체 42-44 인치 길이에 적용된다. 그 후, 상기 필터 팩은 예를 들어 40 인치, 20 인치, 13 인치, 8 인치 또는 4 인치의 원하는 길이로 절단될 수 있다.
상기 외부 층(54)은 내부 층(56) 보다 폭이 넓게 되는 것이 바람직하다. 따라서, 랩 부재(50)의 단부가 단부 캡(40,41) 내로 결합될 때, 상기 외부 층(54)은 상기 외부 층(54)보다 비교적 덜 강직한 내부 층(56)이 상기 단부 캡(40) 및 필터 팩으로부터 분리되는 것을 방지하는 것을 돕게 된다. 상기 외부 층(54)의 재료는 내부 층(56)을 제조하는데 사용되는 재료보다 필터 소자를 제조하는데 사용되는 접착제 및 포팅 재료에 보다 잘 결합될 수 있다. 상기 내부 층(56)에 사용되는 재료보다 상대적으로 더 유연하고 취급 특성이 좋은 폭이 넓은 외부 층(54)은, 제조 공정 중에 더 양호한 취급성 및 성능을 제공하며, 상기 내부 층(56)과 단부 캡(40, 41) 및 필터 팩 사이의 분리를 최소화하면서, 상기 내부 층(560의 비교적인 강성을 유지할 수 있게 된다.
폭이 넓은 외부 층(54)은 랩의 외측 주변부 내에서 접착제가 퍼지는 것을 유지하고, 접착제가 랩 외측 주변부 밖으로 퍼지면 발생할 수 있는 바람직하지 않은 것들을 최소화한다. 갭(52)이 내부 층(56)의 폭보다 크지 않도록 갭(52)이 나선형 랩 부재(50)의 인접한 감김부 사이에 형성되는 것이 바람직하다. 일부 실시예에 있어서, 인접한 나선형 랩 부재 사이의 캡(52)의 폭(X)은 상기 내부 층(56)의 폭(X)과 동일한 길이로 된다. 일 실시예에서, 약 0.4 인치의 내부 층의 폭이 많은 용도에 충분하다는 것이 밝혀졌다. 바람직한 일 실시예에서, 외부 층(54)은 내부 층(54)의 약 2 배의 폭(2x)이므로, 내부 층(56)의 에지로부터 다음 인접한 내부 층의 에지까지의 총 거리는 약 2배로 된다.
결합된 필터 팩 및 랩 부재(50)가 원하는 길이로 절단된 후에, 각각의 필터 팩은 필터 요소(10)를 형성하도록 단부 캡핑된다. 단부 캡(40, 41)은 예를 들어, 에폭시 또는 폴리 우레탄, 또는 핫멜트 접착제를 포함하는 포팅 합성물을 사용하여 적용된다. 상기 단부 캡(40, 41)은 중합체일 수 있다. 선택적으로, 중합체 단부 캡은 중합체 단부 캡의 일부를 용융시키고 필터 팩/랩 단부(60)의 단부를 단부 캡(40, 41)의 용융 부분 내로 삽입함으로써, 필터 팩/랩 단부(60)의 단부에 적용될 수 있다. 어느 경우이든, 필터 팩/랩 단부(60)의 단부는 포팅 화합물 또는 용융 플라스틱 내로 바람직하게는 적어도 50,000 분의 1 인치, 보다 바람직하게는 약 100,000 분의 1 인치 정도 삽입되는 것이 바람직하며, 랩 부재(50)는 단부 캡(40, 41)에서 필터 팩에 적절하게 결합된다.
상기 랩 부재(50)를 고정하는 또 다른 방법은 필터 요소(10) 둘레에 권취될 때 랩 부재(50)에 도포되는 핫멜트 접착제와 같은 결합제에 의해 필터 요소(10)에 랩 부재를 부착하는 것이다. 상기 결합제는 랩 부재(50)의 에지에 평행하게 필터 요소(10) 둘레에서 나선 감겨진 연속 또는 단속적인 비드의 형태로 랩 부재(50)에 도포될 수 있다. 선택적으로, 상기 랩 부재(50)가 중합체 재료로 제조되면, 상기 필터 요소(10)가 회전할 때 필터 요소(10)의 길이를 따라 이동하는 뜨거운 휠(hot wheel)에 의해 필터 요소(10)에 융착될 수 있다. 상기 랩 부재(50)는 필터 요소(10)에 직접 부착될 수 있거나, 랩 부재(50)의 인접한 감김부 사이에 중첩이 있는 경우, 인접한 감김부는 서로 직접 부착될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 설명하지만, 물론 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예 1
이러한 예는 본 발명의 실시예에 따른 필터 조립체를 기술한다.
도 1f 및 도 2를 참고하면, 상기 RFID 태그(900)는 히트 스태킹(heat staking) 공정을 통해 단부 캡(40)의 내부 표면에 부착되며, 상기 제 1 안테나, 제 2 안테나 및 제 3 안테나(901, 902, 903)는 13.56MHz(파장 ~ 22.1m) 또는 그 근처에서 작동하도록 조정되며, 회로 기판에 구리 트레이스로 구현된다. 각 안테나 회로 기판상에서 부품을 일치시키면 임피던스(약 50 옴)와 공진 주파수를 미세 조정할 수 있게 된다. 상기 RFID 판독 집적 회로는 동축 케이블로써 제 1 안테나(901)에 연결된다. 상기 제 1 및 제 2 안테나는 공칭 3.8mm 갭(925)을 가로 질러 RFID 판독부(reader)로부터 캡 조립체로 신호를 전달하는 전자기적으로 결합된 코일의 절반으로 각각 작용한다. 상기 제 1 안테나(901)는 하우징 본체(575)에 상주하고 하우징 본체에 대하여 고정되어 있다. 제 2 안테나(902)는 제거 가능한 제 1 하우징 단부 본체(510B)에 부착되는 제거 가능한 커버(510A)의 일부이다.
상기 RFID 신호는 압력 글랜드 조립체(934)를 통해 제 3 안테나(903)로 보내져서 필터 하우징의 고압 측으로 가로지를 수 있게 된다. 상기 제 3 안테나(903)는 유체 챔버 내에 위치되고 필터 단부 캡(40) 상에 위치된 RFID 태그(900)에 전자기적으로 결합된다. 제 3 안테나(903)와 RFID 태그(900) 사이의 거리(935)는 9.26mm이다.
예 2
이 실시예는 제 1 및 제 2 필터 조립체를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 필터 시스템의 작동을 설명하며, 제 1 필터 조립체는 고압 라인(일반적으로 약 400bar 이하의 작동 압력)에 배치되고, 제 2 필터 조립체(재생된 유체의 여과에 이용됨)는 저압(복귀) 라인(일반적으로 약 20 바 이하의 작동압력)에 배치된다. 일부 실시예에서, 깨끗한 유체가 저장조로 되돌아 가도록 보장하도록, 유압 회로의 저압부에 배치된 제 2 필터 조립체의 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
일반적으로, 최종 사용자는 다양한 목표 파라미터를 포함하여 시스템에서 사용하기 위한 최종 사용자 프로세스(또는 "고객 프로세스")를 정의할 것이며, 매개 변수는 여과될 유체에 따라, 예를 들어 유압 유체, 윤활 유체이냐에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세스는 서비스 필터 수명(작동 시간), 차압, 물 침투, 유체 조건(예를 들어, 오염, 희석, 산화, 첨가제 고갈 및/또는 미립자의 존재(s), 유체 온도, 유체 점도, 유체 밀도, 유체 유전성 및 유속)을 정의한다. 일부 실시예에서, 필터 요소 성능 설정점 및/또는 작동 한계가 저장되며, 모니터링 단계는 하나 이상의 저장된 성능 설정점 및/또는 작동 한계가 초과되었는지 여부를 결정하는 것을 포함한다.
일반적으로, 고객 프로세스는 공급 펌프에 의해 생성된 유압 에너지를 유압 실린더, 유압 모터와같은 액튜에이터 및 이펙터를 통해 다른 형태의 작업(힘/압력, 회전 또는 선형 운동 등)으로 변환하거나, 윤환 시스템의 경우 기어 박스와 같은 회전 장치를 통하여 윤활재를 냉각재로서 고객 프로세스에서 회전시킴으로써 변환할 수 있다. 필요한 경우 고객 프로세스를 여러번 반복할 수 있으며, 각 프로세스에는 자체 밸브, 액튜에이터, 기계 장치 등이 구비된다.
일반적으로도 도 6a를 참고하면, 상기 시스템(2000)은 전술 한 바와 같은 제 1 및 제 2 필터 조립체를 포함하며, 하나의 조립체(1000)는 복귀 라인 필터 노드(저압/복귀 라인 필터 조립체)로서 배열되고, 다른 조립체(1000')는 고압 필터 노드로 배치된다. 이 실시예에서, 제 1 및 제 2 필터 조립체는 예 1에서 설명된 바와 같이 구성되며, 여기서 제 2 조립체 내의 라벨링된 구성 요소는 라벨의 일부로서” ' ''를 포함한다(예컨대, 1100 ').
도시된 시스템은 데이터를 자동으로 수집하고 데이터(예를 들어, 유체 상태)를 (하나의 네트워크와 다른 네트워크 사이의 브리지로서, 예를 들어 2개의 무선 통신 주파수로서 기능하는) WiFi 게이트웨이(3000)에 무선으로 보고할 수 있는 전자 장치 박스를 포함하는 센서 노드(2500)를 추가로 포함하며, 물 센서(2551) 및 유체 물성 센서(예를 들어 유체 밀도 센서)(2552)와 인터페이싱하게 되며, 상기 센서는 센서 매니폴드(2550)에 부착되는 것이 바람직하며, 상기 센서 노드는 센서(2551, 2552)를 포함하는 센서 매니폴드(2550)으로부터 약 3미터 이내에서 시스템의 저압측(공급 펌프의 상류)에 배치된다.
본 실시예에서, 상기 센서 노드는 6- 도체 케이블을 사용하여 하프-듀플렉스 RS-485 인터페이스를 통해 물 센서와 전기적으로 연결되고, 4-도체 케이블을 이용하는 CAN 버스 인터페이스를 통해 유체 물성 센서와 전기적으로 연결된다.
상기 센서 노드는 2-도체 케이블을 사용하여 24V DC 전원에 연결된다.
상기 필터 조립체(1000, 1000 ') 각각은 차압 측정치를 WiFi 에 무선으로 보고하는 전자 장치 박스를 포함하는 RFID 신호 발생기/제어기(910, 910')를 구비한다. 상기 RFID 신호 발생기/제어기(910, 910 ')는 차압 센서(1100, 1100') 위의 필터 하우징의 측면에 장착되고, 상기 RFID 신호 발생기/제어기(910, 910 ')는 6-도체 케이블을 이용하는 하프-듀플렉스 RS-485 인터페이스를 통하여 각각의 차압 센서(1100, 1100')에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 동작에 대한 일반적인 개관은 다음과 같다 :
유체는 펌프(2200)에 의해 고압측의 저장조(2100) 및 센서 노드(2550)를 통해 펌핑되고, 유체는 제 1 필터 조립체(1000 ')를 통과하여 여과된다. 상기 RFID 신호 생성기/제어기(910 ')는 유체 및 필터 조건을 게이트웨이(3000)를 통해 클라우드에 무선으로 보고할 뿐만 아니라, 설치된 제거 가능한 필터를 통하여 유체를 여과하면서 그의 전자 표시 시스템(LED) 상에 현재 상태를 표시하며(적색 LED는 현재 필터 변경이 요구됨을 나타내고, 황갈색 LED는 필터의 수명이 다해 가고 있으므로 곧 교체해야 한다는 것을 나타내며, 녹색 LED는 필터가 정상임을 나타냄), 상기 센서 노드는 게이트웨이(3000)를 통해 상세한 유체 상태를 클라우드에 보고한다.
필터 및 노드에 의해 수신된 데이터는 게이트웨이를 통해 클라우드 기반 소프트웨어 응용프로그램에 전송되고, 상기 응용 프로그램의 알고리즘은 데이터를 처리하고 비정상인 필터 및/또는 유체 상태 조건이 존재하는지 여부를 결정한다. 모니터링 된 필터 및 유체 상태 조건이 접근하거나 수용할 수 없는 수준(예를 들어, 사양 외)이거나 그러한 수준에 접근하는 경우, 경보가 발생되고 녹색에서 호박색 또는 적색으로 LED 색상의 변화를 포함하는 통지가 전송된다.
유체를 재순환시키기 위해, 유체는 제 2 필터 조립체(1000)를 통과하고, RFID 신호 발생기/제어기(910)는 게이트웨이를 통해 유체 및 필터 상태를 클라우드에 무선으로 보고할 뿐만 아니라 설치된 제거 가능한 필터를 통하여 유체를 여과하는 것과 함께 그 상태를 전자 표시 시스템(LED)상에 표시하게 된다.
유체는 사이클을 반복하기 위해 제 2 필터 조립체(1000)로부터 저장조(2100)로 다시 통과하게 된다.
외부적으로, 오퍼레이터, 기술자 및/또는 고객은 클라우드에 접속하고 필터 조립체 및 센서 노드에 의해 생성된 리포트를 보기 위해 그들의 인터넷 가능 디바이스(3100)(컴퓨터, 태블릿, 스마트 폰 등)를 사용할 수 있다. . 운전자, 기술자 및/또는 고객은 또한 현재 성능을 위해 필터 조립체의 표시기를 육안으로 검사할 수 있다.
예 3
이러한 예는 필터 조립체를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 필터 시스템의 작동을 설명한다. 이 시스템은 또한 저장조, 펌프, 센서 노드, 유량계, 압력 게이지 및 WiFi 게이트웨이를 포함한다.
이러한 예에서, 필터 조립체는 예 1에서 설명된 바와 같이 구성된다. 상기 RFID 태그는 필터 요소 부품 번호로 프로그램된다.
상기 시스템은 또한 데이터를 자동으로 수집하고 상기 데이터(예를 들어, 유체 상태)를 WiFi 게이트웨이(하나의 네트워크와 다른 것 사이의 브리지로서 기능함, 예를 들어, 2 개의 무선 통신 주파소)에 무선으로 보고 할 수 있는 전자 기기 박스를 포함하는 센서 노드를 추가로 포함하며, 유체 물성 센서와 인터페이싱 하며, 상기 센서는 센서 매니폴드에 부착되고, 상기 센서 노드는 공급 펌프의 하류에 배치된다.
본 실시예에서, 상기 센서 노드는 4-도체 케이블을 사용하여 CAN 버스 인터페이스를 통해 유체 물성 센서에 전기적으로 연결된다. 상기 센서 노드는 2-도체 케이블을 사용하여 24V DC 전원에 연결된다.
상기 필터 조립체는 차압 측정치를 WiFi에 무선으로 보고하는 전자 장치 박스를 포함하는 RFID 신호 발생기/제어기를 구비한다. 상기 RFID 신호 발생기/제어기는 차압 센서 위의 필터 하우징의 측면에 장착되고, 상기 RFID 신호 발생기/제어기는 6-도체를 사용하여 하프-듀플렉스 RS-485 인터페이스를 통해 차압 센서에 전기적으로 연결된다.
대기압 또는 그 근처의 압력에서 저장되는 유압 오일(Mobil DTE24)은 펌프에 의해 저장조로부터 펌핑되고, 유체는 필터 조립체 및 센서 노드를 통과한다. 유속은 펌프의 속도를 변화시킴으로써 제어되며, 유속은 필터 조립체의 하류에 배치된 유량계로부터 판독된다. 필터 조립체의 상류 및 하류에 설치된 압력 게이지는 차압을 시각적으로 확인한다. RFID 신호 생성기/제어기는 게이트웨이를 통해 클라우드로 유체 및 필터 상태를 무선으로 보고하고, 센서 노드는 게이트웨이를 통해 상세한 유체 상태를 클라우드에 보고한다.
테스트는 약 2 GPM 내지 약 10 GPM의 유동 속도 및 약 20 PSIG 내지 약 100 PSIG의 공급 압력에서 수행된다.
필터 요소상의 RFID 태그로부터 판독된 데이터는 테스트 동안 일관되고, 유체 물성 센서 및 차압 센서로부터의 데이터는 정확하게 보고되고 오일에 대한 예상 값과 일치한다. 랩탑이나 스마트 장치에서 최종 사용자가 데이터에 액세스할 수 있게 된다.
예 4
이 예는 도 6c에 일반적으로 도시된 바와 같이, 필터 조립체를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 필터 시스템의 작동을 설명한다.
이 예에서, 필터 조립체는 예 1에서 설명된 바와 같이 구성된다. RFID 태그는 필터 요소 부품 번호로 프로그램된다.
암실에서 대기압 또는 그 부근의 압력으로 저장되는 상업적으로 입수 가능한 작동유는 펌프에 의해 저장조로부터 펌핑되고, 20 gpm의 유속으로 약 3000 psig(207 bar)로 가압된 유체는, 필터 조립체 및 센서 노드를 통과한다.
최대 작동 시스템 압력은 바이패스 조절기와 같은 압력 조절 장치에 의해 설정된다. 펌프의 하류측과 고압측에 필터 하우징 조립체가 설치된다. 상기 필터 하우징 조립체는 필터 요소, 필터 바이패스 밸브, 필터 요소 차압 변환기, 필터 요소 RFID 판독기, 관련 전자 장치, 무선 통신 및 360도에서 볼 수 있는 조명된 시각 표시기/비콘을 포함한다.
상기 전자 장치는 먼지 입자 또는 마모 찌꺼기가 포획되어 시간이 지남에 따라 증가하는 필터 요소의 차압을 모니터하고, 정확한 요소 부품 번호가 필터 요소 상에 위치된 RFID 태그를 통해 설치되는지를 검증한다. 또한 상기 전자 장치는 센서 데이터를 게이트웨이로 전송하는 무선 통신을 포함하며, 게이트웨이는 센서 데이터를 클라우드로 전송한다.
상기 바이패스 밸브는 상기 필터 하우징에 포함되어, 필터에 대한 손상을 방지하고 부품이오염물에 의해 막혀져서 유동이 차단되는 것을 방지하기 위하여 필터 막을 가로 지르는 최대 차압이 제한된다. 상기 바이패스 밸브는 65 psid(4.5 bard)에서 열리도록 설정된다. 적절한 필터 수명이 유지되고 필터 요소 차압이 바이패스 밸브 설정치(~ 52 psid)의 약 80 % 이하인 정상 작동 상태에서는 시각 표시기/비콘에 녹색 LED가 켜진다.
상기 필터가 실제 부품 수명이 끝나가고, 차압이 바이 패스 밸브 설정의 약 80 %를 초과하는 지점에 필터가 로딩될 때, 시각 표시기/비콘은 호박색 LED로 조명된다. 최종 사용자(일반적으로 유지 보수 감독자 또는 기술자)는 인터넷 가능 장치에 대한 알림을 받는다. 이 시점에서 최종 사용자는 가까운 미래에 필터 부품을 동일한 부품 번호의 새 부품으로 교체해야 한다는 것을 이해한다. 그러나 필터 요소가 서비스되지 않고, 필터 차압이 바이패스 밸브가 개방되는 지점(이 경우 65 psid)에 근접하는 지점까지 계속 증가하면, 시각 표시기/비콘에 빨간색 LED가 켜지면서, 최종 사용자의 장치로 경보 알림이 전송된다.
일반적으로 약 1 bar의 저압 복귀 라인에 고객 프로세스의 하류 부분에는 센서 매니폴드 및 관련 전자 및 통신 모듈이 설치된다. 상기 센서 노드 통신 모듈은 데이터를 게이트웨이로, 궁극적으로는 필터 하우징과 동일한 방식으로 무선으로 전송한다. 고객 프로세스에서 반환된 유압 유체 유동은 유체 물성 센서(및 선택적으로 용해된 물 센서)를 통과하거나 이를 관통하여 통과한다. 상기 센서는 중요한 유체 상태 매개 변수를 지속적으로 모니터링하고, 이러한 매개 변수가 유압 유체의 한계에 근접하거나 한계를 초과하는 경우, 또는 상류 프로세스 또는 누출 열교환기로부터 물 침투와 같은 프로세서 장애가 발생하면, 최종 사용자에게 경고하게 된다. 유체 상태 한계에 도달하거나 이를 초과하는 경우, 앞서 설명한 필터 상태 통지와 동일한 방식으로 최종 사용자의 선택된 장치로 통지가 전송된다.
본원에 인용된 출판물, 특허 출원 및 특허를 포함하는 모든 문헌은 각각의 문헌이 개별적으로 그리고 참고 문헌으로 인용되도록 지시된 것처럼 동일한 범위에서 본원에 참고로 포함되며, 본원에 그 전체가 편입된다.
본 발명을 설명하는 문맥에서(특히 이하의 청구 범위의 문장에서) 용어 "하나의"및 "상기"및 "적어도 하나"및 유사한 지시자의 사용은 다음과 같이 해석되어야 한다 : 여기에 달리 명시되거나 문맥에 분명히 모순되지 않는 한 단수와 복수를 모두 지칭한다. 하나 이상의 아이템(예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나")의 리스트가 뒤에 오는 "적어도 하나"라는 용어의 사용은 리스트된 아이템들(A 또는 B)로부터 선택된 하나의 아이템, 또는 열거한 항목 중 두 개 또는 그 이상의 조합(A 및 B)을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "포함하는", "갖는", "구비하는" 및 "가지는"의 용어는 다른 언급이 없는 한 비한정적 용어로 해석되어야 한다(즉, "포함하지만 이에 국한되지 않는"을 의미 함). 본원에서 값의 범위를 열거한 것은 단지 본원에서 달리 지시되지 않는 한, 범위 내에 속하는 각각의 개별 값을 개별적으로 언급하는 약식 방법으로 작용하기 위한 것이며, 각각의 개별 값은 본 명세서에서 개별적으로 인용된 것처럼 명세서에 포함된다. 본원에 기술된 모든 방법은 본원에서 달리 지시되거나 문장에 의해 명백하게 부인되지 않는 한 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 제공된 임의의 예 및 모든 예 또는 예시적인 언어(예를 들어, "~와 같은")의 사용은 달리 단순히 청구되지 않는 한 본 발명을 보다 잘 나타내도록 의도된 것이며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 명세서에서 어떠한 언어도 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 청구되지 않은 요소를 나타내는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 바람직한 실시 양태는 본 발명을 수행하기 위해 본 발명자에게 공지된 최선의 양태를 포함하여 본원에 기술된다. 상기 바람직한 실시예의 변형은 전술한 설명을 읽음으로써 통상의 기술자에게 자명해질 수 있다. 발명자는 숙련된 기술자가 그러한 변형을 적절하게 사용할 것으로 기대하고, 발명자는 본 발명이 본 명세서에서 구체적으로 기술된 것과 다르게 실시되는 것도 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용 가능한 법률에 의해 허용되는 바에 따라 본 명세서에 첨부된 청구의 범위에 기재된 주제의 모든 변경 및 균등물을 포함한다. 또한, 본원에서 달리 지시되지 않는 한 또는 문맥과 명백히 배치되지 않는 한, 모든 가능한 변형에서 상기 언급된 요소의 임의의 조합이 본 발명에 포함된다.
1000: 필터 조립체 510: 제 1 하우징 단부
510a: 제거 가능한 커버 510b: 제 1 하우징 단부 본체
575: 하우징 본체
550: 제 2 하우징 단부 901: 신호 발생기/제어기

Claims (21)

  1. 필터 조립체에 있어서,
    (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체, 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 상기 하우징은 다공성 필터 요소를 포함하는 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버 및 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하기 위하여 상기 하우징은 필터를 통해 유체 흐름 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하며;
    (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 상기 제 2 필터 단부에 밀봉되며;
    (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 고정되거나 그 근방에 고정된 RFID 태그;
    (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나;
    (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 상기 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나와 제 2 안테나간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나;
    (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 신호를 무선으로 송신하고 상기 RFID 태그로부터 신호를 무선으로 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나;
    (vi) RFID 신호 발생기/제어기;
    (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블; 을 포함하되,
    상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나, 및 상기 제 1 안테나를 통하여 상기 RFID 태그로부터 상기 RFID 신호 발생기/제어기로 전달되도록 하는, 필터 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체의 상태를 감지하도록 배치된 적어도 하나의 유체 상태 센서를 추가로 포함하고, 상기유체 상태 센서는 상기 RFID 신호 발생기/제어기와 통신하는 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 단부 캡은 폐쇄된 단부 캡인 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 단부 캡은 개방된 단부 캡인 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 RFID 태그는 상기 제 1 단부 캡에 부착되는 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다공성 필터 요소는 주름진(pleated) 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징에 부착된 변경 가능한 시각 신호 지시기를 포함하는 신호 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  8. 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템에 있어서,
    (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 다공성 필터 요소를 포함하는 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버와 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하우징이 필터를 통과하는 유체 유동 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하되;
    (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 제 2 필터 단부에 밀봉되며;
    (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 또는 그 근방에 고정된 RFID 태그;
    (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나;
    (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나,
    (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 무선으로 신호를 송신하고 상기 RFID 태그로부터 무선으로 신호를 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나;
    (vi) RFID 신호 발생기/제어기; 및,
    (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블;을 포함하는 필터 조립체로서,
    상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 RFID 태그로부터 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 1 안테나를 통해 상기 RFID 신호 발생기/제어기로 전달되도록 된,
    (A) 필터 조립체,
    (B) 인터넷 액세스를 제공하며, 상기 RFID 신호 생성기/제어기와 통신하는 라우터 게이트웨이; 및
    (C) 인터넷에 액세스할 수 있고 상기 필터 조립체에 대한 정보를 수신할 수 있는 적어도 하나의 클라우드 또는 웹 가능 장치;를 포함하는, 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템.
  9. RFID 태그 및 RFID 신호 발생기/제어기를 포함하는 필터 조립체에서 유체 처리를 모니터링하는 방법에 있어서,
    (A) 필터 조립체를 통과하는 유체에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 필터 조립체는,
    (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 다공성 필터 요소를 포함하는 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버와 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하우징이 필터를 통과하는 유체 유동 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하되;
    (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 제 2 필터 단부에 밀봉되며;
    (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 또는 그 근방에 고정된 RFID 태그;
    (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나;
    (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나,
    (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 무선으로 신호를 송신하고 상기 RFID 태그로부터 무선으로 신호를 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나;
    (vi) RFID 신호 발생기/제어기; 및,
    (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블;을 포함하며,
    상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 RFID 태그로부터 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 1 안테나를 통해 상기 RFID 신호 발생기/제어기에 전달되도록 된, 유체 처리를 모니터링하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 정보는 필터 차압, 유속 및 필터 요소 부품 번호 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 처리를 모니터링하는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    클라우드 또는 웹 가능 장치를 사용하여 인터넷에 액세스하는 단계 및 상기 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 처리를 모니터링하는 방법.
  12. 인터넷 액세스를 제공하는 라우터 게이트웨이와 통신하는 RFID 신호 발생기/제어기 및 RFID 태그를 포함하는 필터 조립체에서 유체 처리를 모니터링하는 방법에 있어서,
    (A) 클라우드 또는 웹 가능 장치를 사용하여 인터넷에 액세스 하는 단계, 및
    (B) 필터 조립체를 통과하는 유체에 관한 정보를 수신하는 단계를 포함하되, 상기 필터 조립체는,
    (a) 제 1 하우징 단부, 하우징 본체 및 제 2 하우징 단부를 갖는 하우징으로서, 다공성 필터 요소를 포함하는 원통형인 필터를 탑재하며, 적어도 상기 제 1 하우징 단부는 제거 가능한 커버와 제 1 하우징 단부 본체를 포함하되, 유체가 상기 다공성 필터 요소를 통과할 때 여과되도록 하우징이 필터를 통과하는 유체 유동 경로를 제공하도록 배치되는, 하우징을 포함하되;
    (i) 상기 필터는 제 1 단부 캡 및 제 2 단부 캡을 포함하고, 상기 다공성 필터 요소는 제 1 필터 단부 및 제 2 필터 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부 캡은 상기 제 1 필터 단부에 밀봉되고, 상기 제 2 단부 캡은 제 2 필터 단부에 밀봉되며;
    (ii) 상기 제 1 단부 캡 또는 상기 제 2 단부 캡 상에 또는 그 근방에 고정된 RFID 태그;
    (ⅲ) 상기 하우징 본체 내에 또는 하우징 본체 상에 배열된 제 1 안테나;
    (ⅳ) 상기 제거 가능한 커버 내에 또는 제거 가능한 커버 상에 배치된 제 2 안테나로서, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 갭에 의해 동축으로 배치되고 분리되어 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 유도 결합되어, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 간에 무선 신호가 교신되는, 제 2 안테나,
    (v) 상기 제 1 하우징 단부 본체 내에 또는 제 1 하우징 단부 본체 상에 배치되는 제 3 안테나로서, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그로부터 이격되고, 상기 제 3 안테나는 상기 RFID 태그에 무선으로 신호를 송신하고 상기 RFID 태그로부터 무선으로 신호를 수신하도록 배치되는, 제 3 안테나;
    (vi) RFID 신호 발생기/제어기; 및,
    (vii) 제 1 케이블 제 1 단부 및 제 1 케이블 제 2 단부를 가지는 제 1 케이블로서, 상기 제 1 케이블 제 1 단부는 상기 제 2 안테나에 결합되고, 상기 제 1 케이블 제 2 단부는 상기 제 3 안테나에 결합되는, 제 1 케이블;을 포함하며,
    상기 필터 조립체는 신호가 상기 제 1 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 3 안테나를 통해 상기 RFID 신호 생성기/제어기로부터 상기 RFID 태그로 전달되도록 하고, 상기 신호가 상기 RFID 태그로부터 상기 제 3 안테나, 상기 제 2 안테나 및 상기 제 1 안테나를 통해 상기 RFID 신호 발생기/제어기에 전달되도록 된, 유체 처리를 모니터링하는 방법.
  13. 삭제
  14. 제 8 항에 있어서,
    유체 밀도 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템.
  15. 제 8 항 또는 제 14 항에 있어서,
    체적 유량 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 필터 조립체를 통과하는 유체의 상태를 감지하도록 배치된 적어도 하나의 유체 상태 센서를 추가로 포함하고, 상기 유체 상태 센서는 상기 RFID 신호 발생기/제어기와 통신하는 것을 특징으로 하는, 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템.
  17. 제 8 항에 있어서,
    질량 유동을 결정하도록 배치된 유체 밀도 센서 및 체적 유량 센서를 추가로 포함하며, 상기 유체 밀도 센서 및 체적 유량 센서는 상기 RFID 신호 발생기/제어기와 통신하는 것을 특징으로 하는, 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유체 밀도 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 RFID 태그는 상기 필터에 삽입된 지지체에 장착되는 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 RFID 태그는 상기 제 1 단부 캡을 향하되, 상기 제 1 단부 캡은 폐쇄된 단부 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는, 필터 조립체.
  21. 제 8 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 라우터 게이트웨이를 통해 통신하는 적어도 하나의 센서 노드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 처리를 모니터링하기 위한 시스템.
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