專利名稱：具有天線的過濾器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過濾器，更具體地講，涉及具有天線的過濾器組件。
背景技術(shù)：
在機器，發(fā)動機，燃爐和其他設(shè)備的工作和保養(yǎng)中，過濾器通常是關(guān)鍵元件，在所述設(shè)備中，包括液體和氣體的流體必須具有不含外來顆粒的一定純度水平。在涉及流體的很多可能示例的一個示例中，燃油過濾器對于確保發(fā)動機燃油不含可能加速發(fā)動機磨損和造成其他破壞的顆粒是至關(guān)重要的。沒有使用過濾器可能導(dǎo)致顆粒物進(jìn)入發(fā)動機或其他設(shè)備，并導(dǎo)致嚴(yán)重的破壞。過濾器使用時間過長同樣可能損壞發(fā)動機或其他設(shè)備。例如，臟的燃油過濾器可能妨礙流體流過發(fā)動機，并降低發(fā)動機中的燃油壓力，導(dǎo)致發(fā)動機損壞。另外，某些發(fā)動機具有減壓閥，它在過濾器堵塞時打開，使得燃油繞過過濾器，導(dǎo)致臟的燃油到達(dá)發(fā)動機，并且導(dǎo)致加速磨損。
確保正確安裝和正確保養(yǎng)空氣過濾器對于很多應(yīng)用來說同樣是至關(guān)重要的。眾多可能示例之一是用于發(fā)動機進(jìn)風(fēng)口的過濾器。缺少過濾器可能導(dǎo)致灰塵，沙塵，和其他顆粒物流入發(fā)動機，這又會加速發(fā)動機磨損。堵塞的過濾器可能限制空氣吸入，并降低發(fā)動機的性能。另一個示例是空氣凈化系統(tǒng)。如果在空氣凈化系統(tǒng)中缺少空氣過濾器，具有潛在污染空氣的空氣會流入不希望的位置，這在多種應(yīng)用中可能是有害的，例如生產(chǎn)半導(dǎo)體的無塵室，具有外科手術(shù)設(shè)施的醫(yī)院和診所，以及過敏癥患者的住所。

發(fā)明內(nèi)容
一般來說，本發(fā)明涉及過濾器組件，其上安裝有RF標(biāo)簽。將天線置于過濾器組件內(nèi)，并且設(shè)置成與遠(yuǎn)離過濾器組件的標(biāo)簽讀出器進(jìn)行通信。
本發(fā)明的一個方面是過濾器裝置，它包括過濾器管道結(jié)構(gòu)。天線可操作地連接至所述過濾器管道結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一方面是包括過濾介質(zhì)的過濾器裝置。天線可操作地連接至所述過濾介質(zhì)。
本發(fā)明的另一方面是過濾器裝置，它包括過濾器濾芯，濾芯包括過濾介質(zhì)。RF標(biāo)簽連接至所述過濾介質(zhì)。天線組件可操作地連接在過濾器管道結(jié)構(gòu)上。所述天線組件包括與連接器形成電通信的天線導(dǎo)線。所述連接器將天線電連接至遠(yuǎn)離過濾器管道結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽讀出器。
本發(fā)明的另一方面是與過濾器裝置通信的一種方法。所述方法包括將過濾器濾芯置于過濾器管道結(jié)構(gòu)附近，所述過濾器濾芯包括過濾介質(zhì)和RF標(biāo)簽；激勵天線可操作地連接在過濾器管道結(jié)構(gòu)上；在天線和遠(yuǎn)離過濾器管道結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽讀出器之間進(jìn)行電信號通信。


圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的過濾器組件的透視圖。
圖2是圖1所示過濾器組件的俯視平面圖。
圖3是圖1和2所示過濾器組件沿線3-3的剖視圖。
圖4是圖1和2所示過濾器組件沿線4-4的剖視圖。
圖5是圖4所示RF標(biāo)簽和RF標(biāo)簽讀出器的詳細(xì)示意圖。
圖6是體現(xiàn)本發(fā)明的過濾器組件的另一個實施例的俯視平面圖。
圖7是圖6所示過濾器組件沿線7-7的剖視圖。
圖8是圖6所示過濾器組件沿線8-8的剖視圖。
圖9是圖8所示RF標(biāo)簽和RF標(biāo)簽讀出器的詳細(xì)示意圖。
圖10是圖9所示RF標(biāo)簽和RF標(biāo)簽讀出器的詳細(xì)示意圖。
圖11示出RF標(biāo)簽和RF標(biāo)簽讀出器的一個可行實施例的示意圖。
圖12示出RF標(biāo)簽和RF標(biāo)簽讀出器的另一個實施例的示意圖。
圖13是體現(xiàn)本發(fā)明的過濾器組件的另一個實施例的剖視圖。
圖14示出圖13所示天線的剖視圖。
圖15是體現(xiàn)本發(fā)明的過濾器組件的另一個實施例的剖視圖。
圖16是體現(xiàn)本發(fā)明的過濾器組件的另一個實施例的剖視圖。
圖17是體現(xiàn)本發(fā)明的過濾器組件的另一個實施例的剖視圖。
圖18是體現(xiàn)本發(fā)明的過濾器組件的另一個實施例的剖視圖。
圖19是圖18所示天線的等軸視圖。
圖20是體現(xiàn)本發(fā)明的過濾器組件的另一個實施例的剖視圖。
圖21是圖20所示過濾器組件的分解示意圖。
圖22示出圖3和4所示過濾器組件的噴口和天線的另一實施例的局部透視圖。
圖23是圖3和4所示過濾器管道組件的另一個實施例的剖視圖。
圖24是圖3和4所示過濾器濾芯上端蓋的俯視平面圖。
圖25是圖24所示上端蓋的剖視圖。
圖26是圖3和4所示過濾器濾芯的另一個實施例的分解示意圖。
圖27是圖26所示RF標(biāo)簽和天線的俯視平面圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各個實施例，其中，類似的附圖標(biāo)記在不同視圖中表示類似部件和組件。所涉及的各個實施例不限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍只能由所附權(quán)利要求書的范圍限定。另外，在本說明書中陳述的任何示例并不認(rèn)為是限定性的，而只是陳述本發(fā)明的眾多可行實施例中的某些實施例。不管是否陳述了具體的替代方案，本文所披露的所有結(jié)構(gòu)和方法都有替代實施例。
另外，盡管在本文所討論的示例性實施例中示出了具體的流體過濾器，可以理解，RF標(biāo)簽可用于與任何類型的流體過濾器，包括液體過濾器和氣動過濾器組合。它還可以用在使用過濾器的任何類型裝置上，包括發(fā)動機，機器，汽車，卡車，拖拉機，生產(chǎn)設(shè)備，空氣凈化器，熔爐，燃料電池等。
參見圖1-5，RF標(biāo)簽安裝在過濾器上的一種可行應(yīng)用是過濾器組件90，它包括頭部組件111上的過濾器管道和碗狀組件109。頭部組件111包括過濾器管道結(jié)構(gòu)117，如所示出的過濾器頭，它形成入口102，入口通道103，出口通道107和出口108。入口通道103具有圓筒形部分132，它由外壁133和噴口134上的內(nèi)側(cè)圓筒狀突出部分形成。在一個可行的實施例中，過濾器管道結(jié)構(gòu)117是機械加工的。入口102，入口通道103，出口通道107，和出口108形成過濾器管道結(jié)構(gòu)117的濕端或部分。過濾器管道結(jié)構(gòu)117未接觸流體的外部和其他部分形成干端或部分。盡管附圖示出了過濾器管道結(jié)構(gòu)117作為過濾器頭，所述管道組件可以包括引導(dǎo)空氣或液體通過過濾介質(zhì)的任何結(jié)構(gòu)。
連接器127安裝在過濾器管道結(jié)構(gòu)117上，而標(biāo)簽讀出器124置于輸入通道103上并安裝在噴口134上。電線135延伸通過過濾器管道結(jié)構(gòu)117，并且在連接器127和標(biāo)簽讀出器124之間提供電通信。標(biāo)簽讀出器124通過黏合劑，諸如環(huán)氧樹脂連接在噴口134上，所述黏合劑封裝標(biāo)簽讀出器124，并防止它接觸流過過濾器組件90的流體。盡管所示出的標(biāo)簽讀出器124處于特定位置，它可以安裝在任何位置，其中當(dāng)過濾器濾芯100(本文會更詳細(xì)地討論)正確安裝在過濾器組件90中時，標(biāo)簽讀出器可以與RF標(biāo)簽121通信(本文會更詳細(xì)地討論)。在其他實施例中，例如，標(biāo)簽讀出器124安裝在輸入通道103的其他位置內(nèi)，輸出通道107，甚至過濾器管道結(jié)構(gòu)117的干端的外部或其他部分。
在本實施例的一個可行結(jié)構(gòu)中，標(biāo)簽讀出器124被封裝或者以其他方式被保護(hù)以免接觸流體與其他環(huán)境條件。例如，標(biāo)簽讀出器124可以罐裝在外殼或相似類型的殼體內(nèi)。在另一個可行的實施例中，標(biāo)簽讀出器124可以用環(huán)氧樹脂或其他保護(hù)材料涂敷。
如果標(biāo)簽讀出器124安裝在過濾器管道結(jié)構(gòu)117的外部或干端，它可以與連接器127一體模制，這樣能保護(hù)讀出器免受環(huán)境危害并形成易于制造的單一部件。在這個實施例中，電線135形成天線，并且它的一端電連接至下述的標(biāo)簽讀出器124的電子裝置，而其相對端位于過濾器濾芯100附近。
碗狀組件109具有碗狀物112和過濾器濾芯100，它是碗狀型過濾器濾芯。碗狀物112形成空腔136，其內(nèi)置有過濾器濾芯100。碗狀組件109具有開口的頂端137和閉合的底端138。頂端137連接至過濾器管道結(jié)構(gòu)117，具有密封件113位于碗狀物112的頂端137和過濾器管道結(jié)構(gòu)117之間，以防止流體泄漏。液體過濾器的其他實施例包括不同于碗狀型過濾器濾芯的結(jié)構(gòu)。例如，可行的實施例包括旋壓型過濾器濾芯，其中過濾介質(zhì)不能從碗狀物112移開。
在示例實施例中，過濾器濾芯100是碗狀型過濾器濾芯，包括圓筒狀過濾介質(zhì)105，它具有上端和下端。上端蓋114連接到過濾器濾芯100的上端，而下端蓋115連接到下端。內(nèi)襯116安裝在圓筒狀過濾介質(zhì)105的內(nèi)表面上，并形成中央空間106。上密封件120置于上端蓋114和噴口134之間。下密封件(未示出)置于下端蓋115和碗狀物112的底端138之間。碗狀組件100可以從過濾器管道結(jié)構(gòu)117移去，這使得過濾器濾芯100可以被更換或進(jìn)行其他維修保養(yǎng)。
RF標(biāo)簽121連接至過濾器濾芯100。在示例性實施例中，RF標(biāo)簽121直接模制在上端蓋114中，如本文更詳細(xì)描述的。在另一個可行的實施例中，RF標(biāo)簽121通過黏合劑，諸如環(huán)氧樹脂安裝在上端蓋114的上表面上。環(huán)氧樹脂封裝RF標(biāo)簽121，并保護(hù)它免受流體和其他環(huán)境危害。在另一個可行的實施例中，RF標(biāo)簽121在除上端蓋114之外的位置連接至過濾器濾芯100。
過濾器濾芯100這樣置于碗狀物112的空腔136中，以使上端蓋114接合噴口134，而下端蓋115接合碗狀物112的底端138。在該結(jié)構(gòu)中，過濾器濾芯100將空腔136分隔成與入口通道103形成不受限制的流體連通的外環(huán)104，和與出口通道107形成不受限制的流體連通的中央空間106。
當(dāng)過濾器濾芯100位于過濾器組件90中，RF標(biāo)簽121位于標(biāo)簽讀出器124附近。在一個可行的實施例中，過濾器濾芯100具有鍵(未示出)，所以當(dāng)過濾器濾芯100安裝在過濾器組件90中時，它相對過濾器頭111必須具有預(yù)定角方向。在該實施例中，當(dāng)過濾器濾芯109安裝在過濾器組件90中時，RF標(biāo)簽121正對標(biāo)簽讀出器124。
在使用時，油或其他流體流入入口102，通過入口通道103，向下通過環(huán)繞過濾器濾芯100的環(huán)狀空間104，通過過濾介質(zhì)105，在這里除去雜質(zhì)，向上通過過濾器濾芯100的中央空間106，通過出口通道107，并從出口108排出。
圖6-10示出另一個可行的實施例，其中過濾器組件具有過濾器管道組件129，它大體類似于上述過濾器管道組件117，但卻是上置式結(jié)構(gòu)，其中蓋139連接至過濾器管道組件129，以裝入過濾器濾芯142。在該結(jié)構(gòu)中，過濾器管道組件129包括底座140，入口110，輸入通道113，出口118，和出口通道119。管道結(jié)構(gòu)140的外壁141在頂部形成開口122，并伸長以便它完全容納碗狀組件過濾器濾芯142。蓋139接合外壁141，并且封閉開口122。
另外，過濾器濾芯142大體與上述過濾器濾芯100相同，并且包括上端蓋123，下端蓋125，和圓筒狀過濾介質(zhì)105。在所述示例性實施例中，RF標(biāo)簽121模制在下端蓋125中。另外，上端蓋123包括多個第一突出部143。
蓋139包括第二系列突出部144，其接合所述第一系列突出部143。因此，用戶可以通過抓住蓋139來安裝和取出過濾器濾芯142，而不需要將他或她的手指或工具插入管道結(jié)構(gòu)140。
RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124系統(tǒng)具有若干可行的實施例，包括使用在約500KHz或以下范圍內(nèi)的低頻，大約1500KHz或以上的高頻，以及大約300MHz或以上的超高頻的實施例。在一個可行的實施例中，RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124在大約50KHz到約500KHz的低頻范圍內(nèi)工作。在另一個可行的實施例中，RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124在大約125KHZ到大約134KHz的低頻范圍內(nèi)工作。在其他可行的實施例中，RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124在大約1500KHz到大約30MHz的高頻范圍內(nèi)工作，而在另一個可行的實施例中，它們在大約13.56MHz的高頻工作。在其他可行的實施例中，RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124在大約300MHz到大約1000MHz的超高頻工作。在另一個可行的實施例中，RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124在大約865MHz到大約956MHz的超高頻工作。
使用本文所披露的RF標(biāo)簽和標(biāo)簽讀出器系統(tǒng)具有若干優(yōu)點。例如，可以生成性能檔案，設(shè)備生產(chǎn)商和過濾器濾芯的生產(chǎn)商可利用該檔案來分析并改進(jìn)它們的產(chǎn)品。生產(chǎn)商還可以利用這些信息為被保證人目的來驗證適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)。另一個優(yōu)點是，可以對發(fā)動機控制模塊或其他可編程電路進(jìn)行編程，以向報警指示器發(fā)出信號，并且在一定狀態(tài)下，例如無法檢測過濾器濾芯，禁止設(shè)備運行。
圖11示出低頻和高頻系統(tǒng)的一個可行的實施例。低頻系統(tǒng)的工作范圍通常小于一米。低頻RF標(biāo)簽121包括線圈146，晶體管147，二極管148，電容器149，和集成電路150。標(biāo)簽讀出器124包括線圈151，模擬-數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器152，振蕩器153，和集成電路154。讀出器124中的集成電路154是由外部電源(未示出)供電。另外，標(biāo)簽讀出器集成電路154可以與遠(yuǎn)程可編程電路，如微處理器或微機進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在一個可行的實施例中，所述遠(yuǎn)程可編程電路是車輛上的發(fā)動機控制模塊。
在工作時，標(biāo)簽讀出器124的集成電路154發(fā)送信號到振蕩器153，它在讀出器的線圈151中產(chǎn)生交流電。所述電流流過線圈151并且產(chǎn)生交流磁場，該磁場被用作RF標(biāo)簽121的電源。來自標(biāo)簽讀出器124的線圈151的磁場激勵RF標(biāo)簽121的線圈146，它感應(yīng)生成電流對電容器149進(jìn)行充電。二極管148阻止電流從電容器149回流到線圈146和晶體管147。隨著電荷在電容器149中積累，電容器上的電壓增加，一旦達(dá)到預(yù)定的電壓水平時，就激活RF標(biāo)簽集成電路150，它輸出體現(xiàn)儲存在集成電路150中的數(shù)據(jù)的信號。
來自集成電路150的信號輸出使晶體管147的基極在偏壓和非偏壓狀態(tài)之間變化，后者又導(dǎo)致電流在晶體管147的發(fā)射極和集電極之間流動，以開始和終止引起線圈的磁場波動。RF標(biāo)簽121磁場的變化體現(xiàn)了來自集成電路150的數(shù)據(jù)輸出，并且干擾和導(dǎo)致由標(biāo)簽讀出器線圈151產(chǎn)生的磁場的波動。
標(biāo)簽讀出器磁場的波動大體匹配RF標(biāo)簽磁場的波動，并且引起流過標(biāo)簽讀出器線圈151的電流幅度波動。流過標(biāo)簽讀出器線圈151的電流幅度波動來自一個模擬信號，它體現(xiàn)了來自RF標(biāo)簽121的數(shù)據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換器152將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該信號被輸入集成電路154。標(biāo)簽讀出器124的集成電路154然后處理該數(shù)字信號，并且識別儲存在標(biāo)簽集成電路中的信息。
圖12示出超高頻系統(tǒng)的一個可行的實施例。超高頻系統(tǒng)工作的頻率范圍允許標(biāo)簽讀出器124′和RF標(biāo)簽121′之間通信的距離大于一米。對于所述低頻和高頻系統(tǒng)來說，標(biāo)簽讀出器124′中的集成電路154是外部供電的(未示出)。高頻系統(tǒng)中的RF標(biāo)簽121′大體類似于低頻系統(tǒng)中的RF標(biāo)簽，并且包括晶體管147，二極管148，電容器149，和集成電路150。不過，偶極天線156被用來取代線圈146。
標(biāo)簽讀出器124′包括集成電路154，收發(fā)器158，和偶極天線157。由于偶極天線為約1/2波長，它們能夠辨別RF標(biāo)簽121′間具有不同長度的偶極天線156。這種電學(xué)機制使得標(biāo)簽讀出器124′能識別不同的RF標(biāo)簽121′。因此，一種類型的過濾器濾芯可以包括具有一種長度的偶極天線156的RF標(biāo)簽121′，并因此具有一信號，而另一種類型的過濾器濾芯可以包括具有一種不同長度的偶極天線156的RF標(biāo)簽121′，并因此具有一不同的信號。這種方案的一個可能優(yōu)勢是，如果安裝了錯誤的過濾器濾芯，設(shè)備可以檢測到，并且設(shè)備會停止工作，直到檢測到正確類型的過濾器濾芯。
超高頻RF標(biāo)簽121′工作大體與低頻標(biāo)簽121′相同。在標(biāo)簽讀出器124′中，集成電路154將一個信號傳送到收發(fā)器158，收發(fā)器隨后通過偶極天線157發(fā)射來自集成電路154的信號。另外，偶極天線157接收來自RF標(biāo)簽偶極天線156的模擬信號，而收發(fā)器158處理該信號以將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且將所述信號輸入到標(biāo)簽讀出器集成電路150。
在RF標(biāo)簽的各種應(yīng)用中，RF標(biāo)簽包括識別信息，如識別其為過濾器，提供序列號，和/或提供生產(chǎn)日期的數(shù)據(jù)。標(biāo)簽讀出器檢測識別信息，并且將該識別信息傳送到可編程電路。可編程電路隨后可以生成并且記錄各條信息，如識別信息，確定標(biāo)簽讀出器何時檢測RF標(biāo)簽的時間和日期標(biāo)記，和/或確定標(biāo)簽讀出器何時與RF標(biāo)簽失去聯(lián)系的時間和日期標(biāo)記。
在其他可行的應(yīng)用中，可編程電路可以根據(jù)RF標(biāo)簽的檢測和讀取來自RF標(biāo)簽的識別信息來執(zhí)行某些任務(wù)。例如，如果最近的時間和日期標(biāo)記變得過于陳舊，可對可編程電路進(jìn)行編程，以向設(shè)備操作者提供警告，將信號發(fā)送到遠(yuǎn)程位置，如維修車間或生產(chǎn)商，或者甚至使安裝有過濾器的設(shè)備停止工作。
在另一個可行的實施例中，RF標(biāo)簽本身具有可寫存儲器。在這個實施例中，可編程電路通過RF標(biāo)簽通信，并且將信息直接儲存在RF標(biāo)簽上。所述信息的示例包括各種時間和日期標(biāo)記，有關(guān)流體壓力的數(shù)據(jù)(例如，壓力差，過濾器的壓力降v.時間)，有關(guān)發(fā)動機性能的數(shù)據(jù)(例如，發(fā)動機RPM，燃油溫度)，有關(guān)流體類型的數(shù)據(jù)，和其他數(shù)據(jù)。
另一個實施例包括標(biāo)簽讀出器，它自身具有可編程電路和存儲器。在該實施例中，對RF標(biāo)簽進(jìn)行編程，以保存信息并根據(jù)從RF標(biāo)簽檢測到的信息執(zhí)行某些功能。
圖13-21示出過濾器天線系統(tǒng)的其他可行的實施例。在這些實施例中，天線位于過濾器組件的內(nèi)部，并且設(shè)置有電連接器將位于內(nèi)部的天線與位于過濾器組件外部的標(biāo)簽讀出器連接。在某些可行的實施例中，RF標(biāo)簽讀出器遠(yuǎn)離過濾器組件。
這些實施例具有若干優(yōu)點。例如，保護(hù)標(biāo)簽讀出器免于接觸通過過濾器或被過濾器滯留的流體和其他雜質(zhì)。還可以進(jìn)入并甚至更換RF標(biāo)簽讀出器，而不需要更換或另外進(jìn)入過濾器組件。另一個優(yōu)點是，盡管標(biāo)簽讀出器遠(yuǎn)離過濾器，天線位于RF標(biāo)簽附近，以使天線和RF標(biāo)簽之間沒有金屬，這使得對天線和RF標(biāo)簽之間輻射的電磁場(EMF)的破壞減到最小。它還提供了更強的信噪比(S/N)。即使當(dāng)金屬位于天線附近時，它能夠影響自天線發(fā)出的EMF形式，并且影響天線的范圍，涉及RF標(biāo)簽可以距離天線多遠(yuǎn)放置并仍能在其間建立通信。當(dāng)標(biāo)簽讀出器遠(yuǎn)離過濾器組件而天線置于過濾器組件內(nèi)的另一個優(yōu)點是，金屬過濾器頭和碗狀物會屏蔽天線免受由外部來源，如車輛交流發(fā)電機產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)。
圖13和14示出過濾器組件159的一個可行的實施例，過濾器組件大體類似于圖1-5所示的過濾器組件90。所述過濾器組件包括過濾器頭117，碗狀組件109，和過濾器濾芯100。過濾器頭117包括入口通道，它具有形成在外壁133和內(nèi)部圓筒狀噴口134之間的內(nèi)部圓筒形部分132。連接器127安裝在過濾器頭117的外表面，而具有兩根導(dǎo)線的電線135延伸通過過濾器頭。噴口134和過濾器濾芯100具有軸線160。
過濾器組件100具有上端蓋162，它帶有從頂部突出的環(huán)孔164。在環(huán)孔164的內(nèi)徑周圍形成槽166，并且O形環(huán)168或相似類型的墊圈置于槽166內(nèi)。RF標(biāo)簽121模制在端蓋162中，并置于環(huán)孔164內(nèi)。在其他實施例中，RF標(biāo)簽121置于端蓋162的內(nèi)表面或外表面上。在這些實施例中，RF標(biāo)簽121通過環(huán)氧樹脂固定在端蓋162的表面上，并且可以用環(huán)氧樹脂完全封裝，以保護(hù)它免受流過過濾器組件100的流體和其他環(huán)境因素的影響。在其他實施例中，過濾器濾芯100沒有上端蓋162，并且RF標(biāo)簽121固定在過濾介質(zhì)105上且位于過濾器濾芯100的上端附近，以便它靠近噴口134。
內(nèi)部圓筒狀噴口134具有上部170和下部172。下部172通過圍繞下部172周邊形成的環(huán)形槽174與圍繞上部170的內(nèi)徑形成的環(huán)形凸緣176進(jìn)行匹配，與上部170形成搭扣配合。噴口134的下部172具有徑向部分178，它從噴口134徑向突出。徑向部分178與過濾器濾芯100的端蓋162相對。在一個可行的實施例中，噴口134的下部172用一種材料制成，如尼龍6(它可以從BASF公司購買，商標(biāo)為Capron)，尼龍6/6(它可以從DuPont公司購買，商標(biāo)為Zytel)，聚對苯二甲酸丁二酯(PBT，Crastin-DuPont)，聚苯硫醚(PPS，Ryton-CP Chem)，或任何其它熱塑性材料，熱固性復(fù)合物或其他適于過濾器應(yīng)用的材料。另外，所述材料可以包含填充物，只要所述填充物不破壞自天線180發(fā)出的電磁場。
天線180由螺旋卷繞的導(dǎo)線182形成，它模制或連接在噴口134的下部172，并且至少部分延伸在徑向部分178中，以便也與過濾器濾芯100的端蓋162相對。天線180相對軸線160對稱并位于與軸線160垂直的平面上，并且平行于過濾器濾芯100的上端蓋162。所述天線180的幾何形狀產(chǎn)生的EMF對稱于軸線160。在這個實施例中，不管過濾器濾芯100圍繞軸線160的角取向如何，RF標(biāo)簽121總是靠近天線180。另外，將RF標(biāo)簽121靠近天線180放置使得天線180和RF標(biāo)簽121之間的流體減到最小。所述流體可能使天線180發(fā)出的EMF衰減和/或失真。
在一個可行的實施例中，形成天線180的卷繞導(dǎo)線182是模制在噴口134的下部172中的導(dǎo)線。在另一個實施例中，所述導(dǎo)線黏附在噴口134的徑向部分178的表面上。在另一個實施例中，形成天線180的導(dǎo)線182是沉積在基片上的導(dǎo)電線路，它模制在噴口134中或者安裝在噴口134的表面上。
天線180具有多個線圈，它增強了自天線發(fā)出的EMF強度，并增大了在RF標(biāo)簽和天線180之間通信的任何信號的信噪比(S/N比)。在一個可行的實施例中，當(dāng)RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124在低頻工作時，天線180有大約20或更多個線圈，而當(dāng)RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124在高頻工作時具有大約1到約3個線圈。EMF磁場越強，天線180距離天線180的位置可以越遠(yuǎn)。另外，對RF標(biāo)簽121進(jìn)行定位和定向，以使它從天線180發(fā)出的EMF中吸收的能量最大。
形成天線180的導(dǎo)體長度與RF標(biāo)簽調(diào)諧通信的頻率匹配。另外，天線180可以通過調(diào)節(jié)天線導(dǎo)線182的阻抗和/或電感來進(jìn)一步調(diào)諧RF標(biāo)簽121。
第一天線引線184連接在螺旋天線導(dǎo)線182的外端。第二天線引線186連接在螺旋天線導(dǎo)線182的內(nèi)端。第一天線引線184向上延伸到連接器188。第二天線引線186徑向延伸到螺旋天線導(dǎo)線182，并隨后向上與第一天線引線184一起延伸到連接器188。當(dāng)噴口134的下部172搭扣配合在噴口134的上部170時，連接器188在第一和第二天線引線184和186以及兩根電導(dǎo)線之間形成電通信。
圖15示出過濾器組件190的另一個可行的實施例，過濾器組件190類似于圖13和14所示的過濾器組件159。過濾器組件190包括碗狀組件109；過濾器濾芯100，它具有帶有環(huán)孔164和RF標(biāo)簽121的端蓋162；和過濾器頭111，它具有帶有上部170和下部172的噴口134的入口通道103，電連接器188，和第一和第二電線184和186。
天線導(dǎo)線192形成天線，它模制在噴口134的下部172并且環(huán)繞軸線160卷繞。另外，天線導(dǎo)線192相對軸線160縱向延伸。天線導(dǎo)線192的相對端194和196分別與第一和第二天線引線184和186形成電通信，所述天線引線延伸到連接器188。在這個結(jié)構(gòu)中，RF標(biāo)簽121與天線導(dǎo)線192徑向?qū)R。天線導(dǎo)線192和其輻射的EMF相對軸線160對稱。
圖16和17示出過濾器組件198的另一個可行的實施例，所述過濾器組件與圖15示出的過濾器組件190類似。過濾器組件198包括碗狀組件109；過濾器濾芯100，它具有帶有環(huán)孔164和RF標(biāo)簽121的端蓋162；和過濾器頭111，它具有入口通道103，入口通道具有帶有上部170和下部172的噴口134，電連接器188，和第一和第二電線184和186。
另外，噴口134的下部172伸入管狀部分200，該管狀部分與軸線160同軸，并且向下伸入過濾器濾芯100的中央空間。管狀部分200形成多個流體通道202，使得流體能夠大體不受限制地通過過濾介質(zhì)105，進(jìn)入中央空間106，并通過出口通道107。橫梁204置于噴口134的管狀部分200內(nèi)，并且從內(nèi)表面的一側(cè)，沿直徑通過中心軸線160，延伸到內(nèi)表面的相對側(cè)。
天線205由導(dǎo)線206圍繞橫梁204卷饒或纏繞而成。天線線圈和其輻射EMF相對軸線160對稱。天線導(dǎo)線206的相對端與第一和第二天線引線184和186分別形成電通信，所述引線是電通信的。在這個結(jié)構(gòu)中，RF標(biāo)簽121在過濾介質(zhì)105中，以便它與天線205徑向?qū)R。
圖18示出過濾器組件208的另一個可行的實施例，所述過濾器組件與圖16和17示出的過濾器組件198類似。過濾器組件208包括碗狀組件109；過濾器濾芯100，它具有帶有環(huán)孔164和RF標(biāo)簽121的端蓋162；和過濾器頭111，它具有入口通道103，帶有上部170和下部172的噴口134，電連接器188，和第一和第二電線184和186。噴口134的下部172形成與軸線160同軸的管狀部分200，并且向下伸入過濾器濾芯100的中央空間。
圖19中詳細(xì)示出的天線210被模制在噴口134的管狀部分200的壁212中。天線210由導(dǎo)線214以螺旋形式盤繞，繞管狀部分200的壁212上的中心點卷繞而成，并因此只沿管狀部分200周邊的一部分延伸。天線210和其EMF相對軸線160來說是不對稱的。形成天線210的天線導(dǎo)線214的相對端與第一和第二天線引線184和186形成電通信。部分第二天線引線186徑向延伸通過天線導(dǎo)線216。
過濾器濾芯100具有鍵218，它形成在上端蓋162上。鍵218與形成在噴口134中的凹進(jìn)處220匹配，并且定向過濾器濾芯100，以便置于過濾介質(zhì)中的RF標(biāo)簽121與天線216相對。
圖20-21示出過濾器組件222的另一個可行的實施例，過濾器組件222大體與圖13和14所示過濾器組件159類似。過濾器組件222包括過濾器頭111，碗狀組件109，和過濾器濾芯100。
在這個實施例中，RF標(biāo)簽121位于過濾器濾芯100的上端蓋224和過濾介質(zhì)105之間。RF標(biāo)簽121具有圓形或螺旋形卷繞天線146，它的直徑大約等于或小于過濾介質(zhì)105的徑向厚度。RF標(biāo)簽121的其他天線結(jié)構(gòu)是可行的。另外，RF標(biāo)簽121可模制在端蓋224本身。
端蓋224具有環(huán)孔226，它軸向延伸，并且大小適合容納來自過濾器頭111的噴口134。放置O形環(huán)228以密封環(huán)孔226和噴口134之間的間隙。天線230由模制在上端蓋224中的螺旋卷繞的導(dǎo)線232形成。天線230相對過濾器濾芯100的中心軸線160徑向延伸。第一電極234和第二電極236位于上端蓋224的上表面。第一導(dǎo)線234和第二導(dǎo)線236呈圓形，彼此同軸，并且圍繞并以過濾器濾芯100的軸線160為中心延伸。天線導(dǎo)線232的一端與第一電極234進(jìn)行電通信，而天線導(dǎo)線232的相對端與第二電極236進(jìn)行電通信。圓形導(dǎo)線234和236的優(yōu)點是，過濾器濾芯100可以任何旋轉(zhuǎn)方位裝入過濾器組件222中，并且仍然能與下面討論的電觸點接觸。本實施例的另一個優(yōu)點是，標(biāo)簽讀出器和RF標(biāo)簽121的天線230彼此接近，并且它們之間沒有會將RF標(biāo)簽121與天線230屏蔽開的材料。
RF標(biāo)簽讀出器組件包括RF標(biāo)簽讀出器(未示出)，它模制在外殼238中。一對導(dǎo)線從RF標(biāo)簽讀出器延伸，并被裝入護(hù)套240或其他類型的管道中。電線和保護(hù)護(hù)套240延伸通過過濾器頭111到靠近第一和第二導(dǎo)線234和236的一點。一根電線終止在第一電觸點242，而另一根電線終止在第二電觸點244。第一和第二觸點242和244與第一和第二導(dǎo)線234和236分別進(jìn)行電接觸。另外，第一和第二電觸點242和244是彈性加載的，并且分別朝向第一和第二電導(dǎo)線234和236偏置，這確保了如果組件的結(jié)構(gòu)有任何變化或者如果組件受到任何類型的碰撞或其他物理震動，它們?nèi)员３蛛娊佑|。
在本實施例中，保護(hù)護(hù)套240的長度可以是任何所需的長度，以便外殼238和RF標(biāo)簽讀出器可以位于遠(yuǎn)離過濾器頭111的任何需要的位置，所處位置在天線230和RF標(biāo)簽讀出器之間能保持適當(dāng)?shù)碾娦盘柾ㄐ?。在另一個實施例中，RF標(biāo)簽讀出器可以置于過濾器頭111中，如本文所披露的其他示例性實施例所示出的。
圖22示出RF標(biāo)簽讀出器124的另一個天線設(shè)計。在這個實施例中，第一和第二導(dǎo)線246和248各自是彼此電絕緣的，并且在過濾器管道結(jié)構(gòu)117(圖3)內(nèi)環(huán)繞噴口134的周邊延伸。第一和第二導(dǎo)線246和248與標(biāo)簽讀出器124進(jìn)行電通信。多個天線250圍繞噴口134的周邊間隔設(shè)置。在一個可行的實施例中，有六個天線250以大約60度角彼此等距間隔。其他實施例具有不同數(shù)量的天線，并且天線不是等距間隔。
每個天線250具有電連接至第一導(dǎo)線246的第一端252，和電連接至第二導(dǎo)線248的第二端254。在本實施例中，第一和第二導(dǎo)線246和248對所述多個天線250提供了共同的節(jié)點，以便天線250彼此之間電平行。
每個天線250具有中間部分258，它延伸到靠近噴口134的下端256的位置。在本實施例中，連接在上端蓋114的RF標(biāo)簽121靠近一個或兩個天線250的中間部分258設(shè)置，取決于過濾器濾芯100的角取向。這種接近使得一個或兩個天線250和RF標(biāo)簽121之間能夠電耦合，而不管過濾器濾芯100在裝入過濾器組件90時的方向。
在一個可行的實施例中，天線250和第一和第二導(dǎo)線246和248安裝在天線基片上，并由外層層疊襯里或其他薄膜保護(hù)。天線基片具有黏性背層，它能夠以類似不干膠貼紙的方式貼在噴口134的表面。在另一個可行實施例中，天線250和第一和第二導(dǎo)線246和248用環(huán)氧樹脂或其他材料覆蓋，所述材料保護(hù)它們免受流體和其他環(huán)境要素影響。
圖23示出RF標(biāo)簽讀出器124的另一個天線設(shè)計。在該實施例中，RF標(biāo)簽讀出器124和集成天線沿噴口134和過濾器濾芯100的中心軸線260設(shè)置。在該實施例中，標(biāo)簽讀出器124靠近噴口134的下端256設(shè)置，并且沿噴口134的中心軸線260由多個輻條262支撐或固定在位，所述輻條從標(biāo)簽讀出器124延伸到噴口134的內(nèi)壁或其他適當(dāng)部位。如果標(biāo)簽讀出器124用環(huán)氧樹脂或其他材料包住，則輻條262從包覆材料延伸到噴口134的內(nèi)壁。電線135從標(biāo)簽讀出器124，沿噴口134的軸線，延伸到連接器127。
在一個可行的實施例中，有三個輻條262，它們以大約120度角間隔設(shè)置。該實施例沿中心軸線260固定標(biāo)簽讀出器124，并且為流體從碗狀組件109的中央空間106流入過濾器管道結(jié)構(gòu)117的出口通道107提供了通道(形成于輻條262之間)。
將標(biāo)簽讀出器124和天線沿軸線206設(shè)置的優(yōu)點是，它居中設(shè)置，并且不管過濾器濾芯100的角度取向，它相對RF標(biāo)簽121的位置相同。
圖24和25示出將RF標(biāo)簽121定位在過濾器組件100上的另一個實施例。上端蓋114形成中央孔264，它的大小適合與過濾器管道結(jié)構(gòu)117的噴口134接合。中央孔264沿過濾器濾芯100的中心軸線265居中設(shè)置，在過濾器濾芯100裝入過濾器組件90時中心軸線265與噴口134的中心軸線是共線的。杯狀部分266形成腔室268并且具有與中心軸線265垂直的端壁270。RF標(biāo)簽121置于腔室268內(nèi)，并且抵靠并居中于端壁270。腔室268用環(huán)氧樹脂或其他材料填充或罐裝，以保護(hù)RF標(biāo)簽121免受流體和其他環(huán)境條件的影響。RF標(biāo)簽121還可以在腔室268被罐裝或安裝在天線基片上并由外層層疊襯里或其他薄膜保護(hù)之前黏合在杯狀部分266上。
在一個可行的實施例中，有三個輻條272以約120度角的間距設(shè)置。該實施例沿中心軸線264固定RF標(biāo)簽121，并且為流體從碗狀組件的中央空間106流入過濾器管道結(jié)構(gòu)117的出口通道107提供通道。
在另一個實施例中，杯狀部分266由支撐結(jié)構(gòu)替代，如通過輻條272支撐扁平盤。在這個實施例中，RF標(biāo)簽121安裝在支撐結(jié)構(gòu)的上表面或下表面。RF標(biāo)簽121通過黏合劑安裝在支撐結(jié)構(gòu)上。在可行的實施例中，RF標(biāo)簽121安裝在天線基片上，并由表層層疊襯里或其他薄膜保護(hù)。在另一個可行的實施例中，RF標(biāo)簽121還通過環(huán)氧樹脂或其他材料覆蓋，以保護(hù)它免受流體和其他環(huán)境條件的影響。
RF標(biāo)簽121沿軸線265設(shè)置的優(yōu)點是，它居中設(shè)置，并且不管過濾器濾芯100的角度取向如何，它相對標(biāo)簽讀出器124的位置相同。另外，如果標(biāo)簽讀出器124如圖23所示和本文所述設(shè)置，在過濾器濾芯100裝入過濾器組件90時RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124會緊靠在一起，這使得RF標(biāo)簽121和標(biāo)簽讀出器124之間的距離最小而它們之間的耦合最大。
圖26和27示出RF標(biāo)簽121安裝在過濾器濾芯100上的另一個可行的實施例。在該實施例中，RF標(biāo)簽121和天線安裝在上端蓋114的內(nèi)表面，并位于上端蓋114和過濾介質(zhì)105之間。
天線274具有第一和第二端275和278，與RF標(biāo)簽121形成電通信。天線274是環(huán)狀的，并且環(huán)繞過濾器濾芯100的中心軸線265延伸。在一個可行的實施例中，RF標(biāo)簽121的天線274以螺旋形式環(huán)繞中心軸線265延伸或者卷繞多次。在其他可行的實施例中，RF標(biāo)簽121和/或天線274模制在上端蓋114中，或者安裝在上端蓋114的外表面上。另外，在一個可行的實施例中，天線274和RF標(biāo)簽121安裝在天線基片上，并由外層層疊襯里或其他薄膜保護(hù)。天線基片具有黏性背層，它可以通過類似于不干膠貼紙的形式貼在上端蓋114的表面。另外，RF標(biāo)簽121和天線274通過黏合劑安裝在上端蓋114的表面上，并且用環(huán)氧樹脂或其他材料覆蓋，以保護(hù)它們免受流體或其他環(huán)境要素的影響。
另外，盡管本文披露了某些示例性實施例，RF標(biāo)簽121和天線274可以安裝在過濾器濾芯100的上端蓋114或上部的任何適當(dāng)位置。RF標(biāo)簽121和/或天線274還可以垂直或平行于中心軸線265定向。
上述各實施例僅是舉例，并不應(yīng)被解釋成對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員會認(rèn)識到對本發(fā)明的各種改進(jìn)和變化，所述改進(jìn)不需遵循本文所示和所述的示例實施例和應(yīng)用，并且不超出所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的實際構(gòu)思和范圍。
權(quán)利要求
1.一種過濾器裝置，包括過濾器管道結(jié)構(gòu)；和天線，它可操作地連接至所述過濾器管道結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器裝置，其中所述天線包括與連接器形成電通信的導(dǎo)線，所述連接器將所述天線電連接至遠(yuǎn)離所述過濾器管道結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽讀出器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器裝置，其中所述過濾器管道結(jié)構(gòu)具有濕部和干部，所述天線置于濕部中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾器裝置，還包括與所述天線形成電通信的標(biāo)簽讀出器，所述標(biāo)簽讀出器置于濕部中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾器裝置，還包括與所述天線形成電通信的標(biāo)簽讀出器，所述標(biāo)簽讀出器置于干部中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾器裝置，其中所述過濾器管道結(jié)構(gòu)具有內(nèi)部和外部，并且所述標(biāo)簽讀出器置于所述過濾器管道結(jié)構(gòu)的外部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的過濾器裝置，其中所述標(biāo)簽讀出器遠(yuǎn)離所述過濾器管道結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器裝置，其中所述過濾器管道結(jié)構(gòu)被設(shè)置成與過濾器濾芯接合，所述過濾器濾芯具有軸線；和當(dāng)所述過濾器管道結(jié)構(gòu)被所述過濾器濾芯接合時，所述天線位于所述軸線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾器裝置，還包括過濾器濾芯，它包括過濾介質(zhì)和連接在所述過濾介質(zhì)上的RF標(biāo)簽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾器裝置，其中所述過濾器濾芯形成軸線，并且所述天線導(dǎo)線相對所述軸線對稱。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾器裝置，其中所述過濾器濾芯形成軸線，并且所述天線導(dǎo)線相對所述軸線不對稱。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾器裝置，其中所述RF標(biāo)簽正對所述天線導(dǎo)線安置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過濾器裝置，其中所述過濾器濾芯具有中心軸線，并且所述RF標(biāo)簽置于所述中心軸線上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過濾器裝置，其中所述過濾器濾芯接合所述過濾器管道結(jié)構(gòu)，它包括鍵結(jié)構(gòu)，以相對所述過濾器管道結(jié)構(gòu)定向所述過濾器濾芯。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾器裝置，其中部分所述過濾器管道結(jié)構(gòu)由塑料制成，并且所述天線導(dǎo)線模制在所述塑料中。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾器裝置，其中所述過濾器濾芯形成中央空間；所述過濾器管道結(jié)構(gòu)包括伸入所述中央空間的管狀部分；和所述天線導(dǎo)線安裝在所述管狀部分上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過濾器裝置，其中所述天線導(dǎo)線包括環(huán)繞所述管狀部分周邊卷繞的線圈。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過濾器裝置，其中所述天線導(dǎo)線包括環(huán)繞所述管狀部分壁上的中心點卷繞的線圈。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過濾器裝置，其中所述管狀部分形成管道，并且所述天線導(dǎo)線置于所述管道內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾器結(jié)構(gòu)，其中在所述RF標(biāo)簽和天線導(dǎo)線之間沒有金屬。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的過濾器結(jié)構(gòu)，其中所述天線導(dǎo)線包括多個線圈。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的過濾器結(jié)構(gòu)，其中所述天線導(dǎo)線包括約1個至約3個線圈。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的過濾器結(jié)構(gòu)，其中所述天線導(dǎo)線包括大約20個或更多線圈。
24.一種過濾器裝置，包括過濾介質(zhì)，和天線，它可操作地連接在所述過濾介質(zhì)上。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的過濾器裝置，還包括可操作地連接在所述過濾介質(zhì)上的端蓋，所述天線被連接至所述端蓋。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的過濾器裝置，其中所述過濾介質(zhì)大體是圓筒狀，并且具有軸線；和所述天線大體呈環(huán)狀，并且居中在所述軸線上。
27.一種與過濾器裝置通信的方法，所述方法包括將過濾器濾芯安置在過濾器管道結(jié)構(gòu)附近，所述過濾器濾芯包括過濾介質(zhì)和RF標(biāo)簽；激勵天線，所述天線可操作地連接至所述過濾器管道結(jié)構(gòu)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中激勵天線包括將電磁場(EMF)從所述天線輻射到RF標(biāo)簽。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中將過濾器濾芯置于過濾器管道結(jié)構(gòu)附近包括定位所述過濾器濾芯，以便所述RF標(biāo)簽正對所述天線。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中將過濾器濾芯置于過濾器管道結(jié)構(gòu)附近包括定位所述RF標(biāo)簽，以便在所述RF標(biāo)簽和所述天線之間沒有金屬。
全文摘要
一種過濾器裝置(90)包括過濾器濾芯(100)，它包括過濾介質(zhì)和連接至過濾介質(zhì)(105)的RF標(biāo)簽(121)。一種天線結(jié)構(gòu)可操作地連接在過濾器管道結(jié)構(gòu)(117)上。所述天線結(jié)構(gòu)包括與連接器(127)形成電通信的天線導(dǎo)線。所述連接器被設(shè)置成將天線電連接至遠(yuǎn)離過濾器管道結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽讀出器(124)。
文檔編號B01D35/143GK101014398SQ200580023399
公開日2007年8月8日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者J·R·?？藸? J·T·諾德比, M·J·古斯塔夫森, 保羅·柯蒂斯, P·J·克林特 申請人:唐納森公司