JP2002542419A

JP2002542419A - フィルタモニタ

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Publication number: JP2002542419A
Application number: JP2000612030A
Authority: JP
Inventors: ジェイ．フォックスティモシー; エル．シーゲルノーマン
Original assignee: ハンキソンインターナショナル
Priority date: 1999-04-17
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2002-12-10
Also published as: EP1171217A1; CA2370282A1; DE60026696D1; AU4355900A; DE60026696T2; EP1171217B1; ATE320297T1; NO20015035D0; NO20015035L; WO2000062897A1

Abstract

(57)【要約】圧縮空気システムで使用されるフィルタをモニタし、圧力差コストに基づいてフィルタエレメントの更新がいつ必要かを指示するための装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［本発明の背景］一般に、コンプレッサにより発生された圧縮空気流は湿気、油、微粒子、及び
他の汚染物質を含む。そのような汚染物質を除去するために、圧縮空気システム
は普通、フィルタ、凝縮液トラップ、及び類似の空気流清浄装置を備える。もち
ろん、それらは汚染物質を捕獲して蓄積するので、空気清浄装置を正常な運転状
態に維持するために定期的な点検を必要とする。フィルタの場合、フィルタエレ
メントは徐々に汚染物質（例えば、微粒子）で充填され、定期的なフィルタエレ
メント点検（清掃、又は交換）を必要とする。

【０００２】空気フィルタは使用可能な圧縮空気の生成のコストを代表し、フィルタエレメ
ントの必要とされる定期的な清掃又は交換はそのようなコストの１要素である。
加えて、しかし、空気流がフィルタを通過するにつれて圧力降下が発生し、従っ
て、フィルタの下流の使用可能な空気圧が減少する。この圧力降下のコストは、
フィルタの下流の最小の使用可能な圧力を生成するのに必要とされるコンプレッ
サの増加する運転のための電力のコストの観点からいえば、圧縮空気生成の他の
コスト要素である。さらに、フィルタの両端の圧力降下はフィルタの目詰まりが
増加するにつれて増えるので、フィルタを通る圧縮空気を駆動するための電力の
コストは、フィルタが目詰まりするにつれて増加する。

【０００３】最小のコストで満足に動作させるために圧縮空気システムを最適化する仕事は
、フィルタの運転コストを最小化することを含む。この目的のための最適化技術
は既知であり、例えば「Ultrafilter News」(1-1997)の２ページ、及び「Ultraf
ilter International」の関連する文書に開示されている。フィルタ、及びフィ
ルタハウジング又はフィルタケーシングを開示している米国特許は、Des.第255.
045号、Des.第297,349号、米国特許第4,157,968号、及び4,172,798号を含む。ゲ
ージ及び同様のものによる圧力差検出を開示している米国特許は、米国特許第4,
030,365号、第4,347,744号、第4,385,525号、第4,559,834号、第4,838,090号、
第4,890,497号、第5,061,832号、第5,183,983号、及び第5,373,746号を含む。

【０００４】［発明の要約］本発明は、フィルタの運転コストを最小化することにより圧縮空気フィルタの
運転を最適化するための新規で改良された装置に関する。本発明は、フィルタの
運転をモニタする電子モニタリング装置を含む。フィルタの両端の圧力降下、及
び（ユーザにより前記装置にプログラムされたいくつかのパラメータを含む）他
のパラメータの反復検出に基づいて、前記装置はフィルタエレメントの更新が必
要なときを知らせる。前記装置は、（フィルタ使用の最大期間、フィルタの両端
の最大圧力差、及びフィルタの運転コストとフィルタの交換又は更新コストの比
較に依存するコスト最適化技術を含む）いくつかの基準の何れかに基づいて、必
要なフィルタエレメント交換を知らせることが出来る。更に詳細には、新規なフ
ィルタモニタのロジックは、フィルタエレメント交換又は更新コストと、フィル
タ中の汚染物質の目詰まりが使用を通して増加するにつれて上昇するフィルタの
両端の圧力降下のコストの間のトレードオフを評価する。

【０００５】前記装置は自己完結型であり、電力源、並びに全ての必要なプログラミングオ
プション及びディスプレイを含み、フィルタハウジング上の従来の圧力ゲージ接
続への接続を通るフィルタハウジングにより直接的に支持されるように形成され
る。

【０００６】従って、本発明の１つの目的は、新規な圧縮空気フィルタモニタリング装置を
提供することである。

【０００７】本発明の他の目的は、一体化したプログラミング機能を有する圧縮空気フィル
タモニタを提供することである。

【０００８】本発明の更に他の目的は、新規なフィルタ運転コスト最適化方式を有する圧縮
空気フィルタモニタを提供することである。

【０００９】［好ましい実施例の記載］本発明の好ましい実施例によるフィルタモニタが図１の１０に図示されており
、モニタ１０は適切な手段（例えば、標準的な１組の３／８−２４ＵＮＦ−２
Ａねじ込みニップル１４）により従来のフィルタハウジング１２上に取り付けら
れている。１つのニップル１４はハウジング１２の内部でフィルタエレメントの
高圧側と接続し、他方は低圧側と接続する。モニタ１０の取付は、垂直軸のまわ
りでの回転によりモニタ１０の位置を逆にするように構成され、ニップル１４を
取り外すことなしにモニタ１０が図１で図示される方向と反対の方向に向くよう
にする。この特徴は、図４を参照して議論される。

【００１０】モニタ１０は、モニタの全部品を収容するハウジング又は外囲器１６から成る
。モニタ１０の背面のバッテリ区画及びクロージャ（図示されない）は、モニタ
に電力を供給するのに適切なバッテリ（例えば、３つの標準的なＡＡ型バッテリ
）を収容する。バッテリ性能仕様に関して、バッテリはＬＣＤディスプレイを１
５分間作動させなければならず、以下に記載されるＬＥＤインジケータを追加の
７日間の連続照明のために作動させなければならない。他の電力接続は必要でな
い。

【００１１】標準的なRJ-11コネクタ１８のような接続（即ち、標準的なモジュラ電話接続
ジャック）が、遠隔通信のためにモニタ１０の頂上に配置される。標準的なデー
タ通信フォーマットＲＳ−２３２が、そのような遠隔通信に使用できる。コネク
タ１８はダストカバー１９を備え、使用されていないときに接点を保護する。フ
ィルタ交換アラーム信号に対応する低圧ディジタル信号はコネクタ１８で終端し
、任意の遠隔フィルタ交換アラーム表示を提供するが、もちろん、他のデータ又
はアラーム信号も１８における接続を経由して遠隔地へ送信できる。代わりに又
は加えて、もし所望するなら、コネクタ１８が上記のようなバッテリ電力の代わ
りに遠隔電源への接続のために使用できる。

【００１２】また、ハウジング１６の内部に組み込まれたもの全ては、ロジック及びコンピ
ュータ回路、適切な圧力差検出素子（図示されない）、及び（例えば、ニップル
１４を通して供給された圧力に応答する）従来の歪みゲージ型センサを必要とす
る。図３のフローチャートを参照すると、ロジック及びコンピュータ回路は、以
下に記載されるプログラミング及び解析的な機能の全てを実行することを要求さ
れ、更に、装置が経過時間をモニタすることを可能にする（図３に図示されない
が含まれる）クロック機能を実行することも要求される。

【００１３】モニタ１０の前面２０は、プログラミング及び表示をモニタするのに必要な全
てのアイコン及び数字（モニタ１０をプログラムしディスプレイ２２を操作する
ための４つの押しボタン制御２４、２６、２８、３０、及びＬＥＤアラームイン
ジケータ３２）を含むＬＣＤディスプレイ２２を内蔵する。ボタン２４、２６、
２８、３０は、左シフト、右シフト、スクロール、及び入力機能を提供する。こ
れらの機能は、使用の容易性、利便性、及びロジックのような人間工学的設計の
考慮に従って適切と考えられるように、記載されたボタンに割り当てられる。

【００１４】図２は、モニタ１０のディスプレイ２２を詳細に図示する。ディスプレイ２２
は、 positive reflective image viewing モードを有するＬＣＤディスプレイ
であることが好ましい。ディスプレイ２２は各桁が標準的な７セグメント形態で
ある４つのディジタル数字部分３４、及びプログラミングのモニタ及びディスプ
レイ２２とのインターフェースのためにオペレータが使用する多数のアイコンを
含む。ディスプレイ２２の左上から始めて、時計回りに続けると、アイコンは以
下を含む。３６−圧力差単位；ポンド／平方インチ３８−圧力差単位；キログラム／平方センチメートル４０−圧力差単位；ｂａｒ４２−通貨；米ドル４４−通貨；ユーロ４６−フィルタエレメントの更新までの推定時間；日４８−フィルタエレメント取り替え時間期限の設定；月５０−プログラムモードアイコン５２−フィルタ交換アイコンに対する時間の設定５４−流量単位；標準立法フィート／分５６−流量単位;標準立法メートル／時５８−流量乗数；＊１６０−流量乗数；＊１０（５８と一緒に使用される）６２−電気のコスト；米ドル６４−電気のコスト；ユーロ６６−電気のコスト；／ｋＷ時６８−許容される最大圧力降下を設定するアイコン７０−実行モードアイコン７２−フィルタエレメントのコスト単位；ユーロ７４−フィルタエレメントのコスト単位；米ドル７６−フィルタエレメントのコスト；／素子７８−「インテリジェンス動作」アイコン（即ち、通常のオペレーション）８０−フィルタ更新までの推定時間アイコン８２−初期特性圧力降下を実行するアイコン（８４と一緒に使用する）８４−圧力降下ディスプレイアイコン８６−平均特性圧力降下アイコン（８４と一緒に使用する）８８−低バッテリインジケータ

【００１５】時間が経過するにつれて、フィルタエレメントが捕獲した汚染物質で充填され
、最終的にフィルタエレメントは交換又は清掃により更新されなければならない
。（フィルタエレメント交換はこの記載で扱われるフィルタ更新のモードである
が、実際には、交換、清掃、等で利用されるフィルタエレメントの更新のモード
は、最小のフィルタ更新コストを提供するモードである）モニタ１０はアラーム
表示を提供し、フィルタ更新の必要性をオペレータに警告する。

【００１６】図３の９０で示されるように、フィルタエレメントを更新するとすぐ、モニタ
１０は更新されたフィルタエレメントに対するフィルタエレメント交換アラーム
表示を提供するようにプログラムする用意ができる。もし低バッテリインジケー
タが表示されたら、バッテリは除去されて交換される。バッテリが除去されると
き、プログラムされた設定及び累積データがモニタ１０により保持される。バッ
テリを再設置するとすぐ、モニタディスプレイ２２は図３の９２に図示されるよ
うに点滅する。もしディスプレイ２２が点滅しなければ、バッテリの点検又はト
ラブル処理９４が更に必要である。もちろん、低バッテリ状態はいつでも起こり
、バッテリの交換が必要である。バッテリ交換を交換するとすぐ、たとえいつ実
行されても、ディスプレイ２２は点滅しなければならず、プログラミングプロシ
ージャを実行してモニタオペレーションを再開しなければならない。しかし、全
てのプログラムされた値及び累積データが電源を切った状態の間に保持されるの
で、フィルタエレメントの更新と同時ではないバッテリ交換の後のモニタ１０の
再始動は、プログラムされた値を変更することなく、以下に記載されるプログラ
ミングプロシージャによるステッピングを単に含むだけである。

【００１７】今、オペレータは、９６で示されるようなユニットを次のようにプログラムす
る。押しボタン２４〜３０の配置が人間工学的設計によることを再度明記する。
以下の記載は、押しボタンを特定のボタンによってではなく、機能のみによって
参照する。

【００１８】プログラミングを始めるために、オペレータは入力ボタンを設定された時間（
例えば、３秒間）押して保持し、モニタをプログラムアイコン５０のディスプレ
イにより示されるプログラムモードにする。第１のプログラムパラメータは、フ
ィルタ取り替えまでの最大時間（月）である。従って、時間設定アイコン５２が
表示されて点滅し、数字ディスプレイ３４が０１を「１」プレースホルダの点滅
で示す。スクロール押しボタンを使用して、オペレータは数字ディスプレイを０
１から１５まで選択的に進ませて、フィルタ取り替えのために０１から１５ヶ月
を表示できる。所望する最大フィルタ取り替え間隔が表示されるとき、オペレー
タは入力ボタンを押して取り替え間隔をプログラムする。

【００１９】プログラミングシーケンスの次のパラメータは、許容される最大圧力降下であ
る。従って、最大フィルタ取り替え間隔がプログラムされて入力されるとき、時
間設定アイコンは見えなくなり、許容される最大圧力降下アイコン６８が表示さ
れて点滅する。圧力の単位を選択しなければならないので、ＰＳＩアイコン３６
も点滅する。スクロールボタンを用いて、オペレータは所望する圧力単位をＰＳ
Ｉアイコン３６、ＫＧ／ＣＭ²アイコン３８、及びＢＡＲアイコン４０の中から
選択する。所望する圧力単位アイコンが点滅するとき、ユーザは入力ボタンを押
して選択された圧力単位をプログラムする。今、数字ディスプレイ３４は点滅し
、ある数字の範囲を選択された圧力単位に依存して次のように表示している。ＰＳＩ：００．０〜１５．０ＢＡＲ：０．００〜１．００ＫＧ／ＣＭ²：０．００〜１．００．スクロールボタンを用いて、ユーザは数字ディスプレイ３４を所望する許容され
る最大圧力降下値まで進ませ、入力ボタンを押して値をプログラムする。

【００２０】プログラミングシーケンスの次のパラメータはシステム流量である。従って、
ＳＣＦＭアイコン５４が点滅する。スクロールボタンを使用して、ユーザはＳＣ
ＦＭとＭ³／Ｈの流量単位の何れかを選択し、各アイコン５４又は５６が点滅し
て選択された単位を指示する。ユーザは入力ボタンを押して選択された単位をプ
ログラムする。今、Ｘ１アイコン５８（乗数アイコン）が点滅している。スクロ
ールボタンを再度使用して、ユーザはＸ１流量乗数とＸ１０流量乗数の何れかを
選択し、各アイコン５８又は５８及び６０が点滅して選択された乗数を指示する
。ユーザは入力ボタンを押して、選択された乗数をプログラムする。今、数字デ
ィスプレイ３４が点滅している。スクロールボタンを使用して、ユーザは前に選
択された流量単位及び乗数と整合するシステム流量を入力し、入力ボタンを押し
て流量をプログラムする。

【００２１】プログラミングシーケンスの次のパラメータは電気又は電力コストである。従
って、電気レートアイコンのグループ６２、６４、６６が表示され、米ドル単位
アイコン６２が点滅する。スクロールボタンを用いて、ユーザは適切なコスト単
位を米ドルとユーロの選択肢から選択する。選択されたコスト単位が点滅し、ユ
ーザは選択されたコスト単位を入力ボタンを用いてプログラムする。今、数字デ
ィスプレイ３４が点滅している。スクロールボタンを用いて、ユーザは電力コス
トの数値を００．００〜１．９９の範囲から設定し、入力ボタンを用いて電力コ
ストをプログラムする。

【００２２】プログラミングシーケンスの最後のパラメータは、（例えば、フィルタエレメ
ント交換による）フィルタエレメントの更新のコストである。従って、フィルタ
エレメントコストアイコングループ７２、７４、７６が表示される。ユーザは米
ドルとユーロの何れかからコスト単位を選択し、単位をプログラムし、次にコス
ト数値を００００〜９９９９の範囲で設定してプログラムし、全ては電力コスト
パラメータ入力の上記記載に直接的に記載されたのと本質的に同じ方法である。

【００２３】電力コストパラメータの入力により、プログラミングが完了し、プログラムア
イコン５０はもはや表示されない。実行アイコン７０が表示され、点滅する。

【００２４】図３を更に参照すると、９８に示されるように、通常のオペレーションの前の
初期化が任意である。もし選択されたら、初期化プロシージャは、１００に示さ
れるように通常のオペレーションの前にモニタ１０により実施される。初期化プ
ロセスの詳細が以下に記載される。任意であるが、初期化は強く勧めるオプショ
ンである。何故ならば、その結果が後のコスト解析での基準点として使用される
からである。初期化プロシージャは、更新されたフィルタエレメントに対する初
期特性圧力降下（又は、ＩＣＰＤ）を提供する。この基準点は（単なる推定又は
推測を含む）他の方法によっても確かめられるが、初期化プロシージャは実際に
使用中のフィルタエレメントの性能に適合されたＩＣＰＤを提供し、従って、コ
スト解析プロシージャでのよりよい最適化結果をもたらす。もし初期化が選択さ
れなければ、１０２に示されるように、最近入力された（又は、計算された）前
のＩＣＰＤの値を使用して、モニタ１０は直接的に通常のオペレーションまで進
む。

【００２５】初期化プロシージャを記載する前に、モニタオペレーションの詳細に言及する
必要がある。モニタ１０のオペレーションは、実際の圧力差を検出し、それをメ
モリレジスタに１６秒間の間２秒毎に記録することによる、フィルタエレメント
全体の平均圧力差の決定を含む。８個のデータ要素の各組は平均化され、１６秒
間のフィルタエレメント全体の平均圧力差を表す単一のデータポイント（ＳＤＰ
）を生成する。８個１組のＳＤＰ値は２分８秒（即ち、約２．１３分）毎に生成
される。従って、１時間のモニタオペレーションは２２５個のＳＤＰを生成する
。また、通常のオペレーションの間、コスト解析計算が各新しい８個１組のＳＤ
Ｐに対して、又は２分８秒に１回繰り返される。従って、そのようなコスト解析
の６７５回の繰り返しが１４４０分、又は２４時間に発生し、これが以下に記載
される残りの日数計算が６７５回のコスト解析計算に合わせられる理由である。
通常のオペレーションでは、これらの値が以下に記載されるように使用され、フ
ィルタエレメントオペレーションを評価するが、初期化の間（初期化プロシージ
ャの進行を追跡するために数えられている間を除いて）、それらは使用されない
。

【００２６】初期化は、実行アイコン７０が表示されて点滅しているときに利用可能である
。ユーザはスクロールボタンを使用してＩＣＰＤアイコン８２、８４を表示し、
次に入力ボタンを押して初期化を開始する。初期化プロシージャの間、最初の１
６，３８４個のＳＤＰ（即ち、最初の７２時間４９分のオペレーション）は無視
され、システムが定常状態オペレーションを達成することを可能にする。次の１
６，３８４個のＳＤＰは平均化され、フィルタエレメントに対するＩＣＰＤを決
定し、次にフィルタエレメントに対するＩＣＰＤが、初期化プロシージャの完了
の後、以下に記載される他のパラメータと一緒に使用され、フィルタエレメント
の更新に対する最適時間を決定する。第２組の１６，３８４個のＳＤＰが平均化
され、結果のＩＣＰＤが後の使用のために保存されるとき、初期化プロシージャ
が完了し、ＩＣＰＤアイコン８２はもはや表示されない。

【００２７】初期化１００から（又は、もし初期化が選択されてなければプログラミング９
６から）モニタは通常のオペレーションへ切り替わり、通常のオペレーションは
、プログラムされたパラメータ及び状態によるフィルタ性能の継続的モニタリン
グを含む。上記のように、フィルタエレメントの更新は、３つの条件の何れか（
設定限界を超える全動作時間、最大限界を超えるフィルタ圧力降下、又はフィル
タエレメントの更新コストを越えるフィルタ圧力降下の累積コスト）により指示
される。（１０４で始まる）コスト解析は、１０６で示されるように、累積圧力
降下コスト対フィルタ更新コストの評価によって終わる。コスト解析の詳細が以
下に記載される。各コスト解析の繰り返しの後、フィルタ更新のための他の各２
つの条件も、１０８及び１１０に示されるようにそれぞれ評価される。もし３つ
の条件の何れかが満たされたら、アラームインジケータが１１２に示されるよう
に起動される。記載された実施例では、アラームはＬＥＤインジケータ３２の点
灯である。ＬＥＤ３２の起動と同時に、ＬＣＤ２２は適切なアイコンを表示して
、３つのアラームパラメータの何れが超過したかを指示する。次に、ユーザはフ
ィルタエレメントを更新し、モニタは必要に応じて再プログラムされる。

【００２８】もしフィルタエレメントの更新に対する３つの条件の何れも満たされなければ
、コスト解析１０４が第１の実行プロシージャの後に繰り返され、１１４で始ま
り、フィルタエレメントの更新までの残りの推定日数を計算し表示する。このプ
ロシージャは、１１４で示されるように、コスト解析の６７５回の繰り返しが実
行される後まで実行されない。６７５回の計算を達成するまで、モニタは残り日
数プロシージャを飛び越し、他のコスト解析の繰り返し１０４まで直接的に進む
。何故ならば、コスト解析の６７５回の繰り返しは２４時間かかるからである。
６７５回のコスト計算の後、フィルタエレメントの更新までの推定日数が、１１
６に示されるように計算される。もし残りの日数が６０日より少なければ、数字
がモニタの数字部分３４に（１１８及び１２０に示されるように）表示され、次
にモニタは他のコスト解析の繰り返しを実行する。

【００２９】フィルタエレメントの更新までの推定された残りの日を計算するために、累積
圧力差コストにおける増加の割合（それは、コスト解析プロシージャの間に計算
される）は、プログラムされたフィルタエレメントの更新コストと現在の累積圧
力差コストの差に分割される。

【００３０】モニタオペレーションのコスト解析部分１０４〜１０６では、現在の８個のＳ
ＤＰの組を平均することにより、最初に平均圧力差が図３の１２２に図示される
ように生成される。圧力差コストを決定するために、最初に潜在的に回避可能な
圧力差が、１２４で図示されるように現在の平均圧力差から保存されたＩＣＰＤ
値を引き算することにより最初に計算される。ＩＣＰＤは考慮に入れない。何故
ならば、ＩＣＰＤの超過における圧力差だけが起こり得る最適化機会を表すから
である。即ち、ＩＣＰＤコストを回避する唯一の方法は、全くフィルタ無しでオ
ペレートすることである。結果として生じる圧力降下のコストの増加は、次の式
を使用して１２６で示されるように計算される。

【数１】 dPCOST={6.761*10^-0.3*RATE+2.17*10^-0.4}*dP*FM*SCFM/1000*TIME ここで、ｄＰＣＯＳＴは、圧力降下のコスト（米ドル又はユーロ）、ＲＡＴＥは、電力のユーザのコスト（米ドル又はユーロ／ｋＷｈ）、ｄＰは圧力差（ｐｓｉ）、ＦＭは工場乗数（ほぼ１．０）、ＳＣＦＭは、ユーザが入力したフィルタを通る最大流量、ＴＩＭＥは時間増分／計算時間（一般に、約２．１３分）である。各コスト解析の繰り返しにより計算された増加した圧力差（ｄＰ）コストは、１
２８で図示されるように以前に累積されたｄＰコスト値に加えられ、繰り返し更
新された累積ｄＰコスト値を提供する。１０６に図示されるように、その累積ｄ
Ｐコストがフィルタエレメントの更新コストを越えるとき、フィルタエレメント
の更新アラームが起動される。

【００３１】図４は、図１に図示される位置から垂直軸のまわりに１８０度回転することが
可能なモニタ１０の内部構造を図示する。モニタ１０は、ニップル１４の上に取
り付けられるマニホールドブロック１３０を含む。マニホールドブロック１３０
は圧力差センサ（図示されない）、及び各々がニップル１４の１つを通じて加え
られて前記圧力差センサに到達する高圧力及び低圧力が通る通路を含む。（モニ
タ１０の電子回路へ導線１３３により配線される）適切なプラグインコネクタ１
３１は、圧力差センサの出力への接続のために図示されるようにマニホールドブ
ロック１３０へ差し込まれる。

【００３２】モニタ１０のハウジング中の凹部１３２はマニホールドブロック１３０を収容
し、モニタハウジングがマニホールドブロック１３０の上面１３４で支持される
。モニタハウジング中の垂直貫通穴１３８はマニホールドブロック１３０中のネ
ジ切りされた止まり穴１３６と位置合わせされ、ネジ１４０が貫通穴１３８を通
過して穴１３６にねじ込まれ、モニタハウジングを頂上のマニホールドブロック
１３０の正しい位置に固定する。

【００３３】導線１３３は、ネジ１４０を除去するとすぐ、モニタハウジングがマニホール
ドブロック１３０から持ち上げられ、１８０度回転させられ、マニホールドブロ
ック１３０上の元の位置に戻されるのに十分な柔軟性とゆるみを提供する。マニ
ホールドブロック１３０中の（穴１３６と対象に配置された）第２のネジ切りさ
れた止まり穴１４２が、穴１３８と位置合わせされる。ネジ１４０を交換すると
すぐ、モニタハウジングは、元の位置から１８０度回転した位置に固定される。
この特徴は、フィルタモニタ１０が、モニタの使用及びアクセスのためにより便
利な何れの２つの向かい合う位置にも、高圧力及び低圧力のポーティングに対す
る異ななる変更も無しに取り付けられることを可能にする。

【００３４】本発明の他の詳細は以下を含む。通常のオペレーションの間、インテリジェン
スアイコン７８が表示されて点滅し、数字部分３４が３パラメータ（即ち、現在
の圧力差、平均圧力差、及び（もし６０日より少ないなら）フィルタエレメント
の更新までの残りの推定日数）の表示を６０秒／パラメータの割合で継続的に切
り替える。ユーザは、プログラムされた全ての設定を、入力ボタンを使用して切
り替えて見直すことができる。

【００３５】上記のように、リセットモードが無いので、ユーザがモニタを再プログラムし
たいときでさえ、最も新しいプログラムされた値が常に表示される。従って、も
しプログラミングの間に如何なる所定のパラメータに対しても新しい値が入力さ
れなければ、オペレーションは最も新しく入力された以前の値で続行する。

【００３６】各コスト解析の繰り返しの後に全てが実行される限り、（図３の１０６、１０
８、及び１１０で図示される）フィルタ更新に対する３つの条件の評価が特定の
順序で実行される必要はない。最後に、モニタに対する環境及び他の制限は設計
可能性の広い範囲の中で変化できるが、好ましい実施例に対する設計仕様は、５
：１の安全率を有する２５０ｐｓｉｇの最大動作圧力、華氏180度の最大圧縮空
気温度、並びに華氏１３０度及び華氏３０度の最大及び最小周囲温度を各々含む
。フィルタエレメント性能のモニタリング、及びフィルタエレメント交換に対す
る必要性の指示のための代わりのオペレーション方法では、コスト指向のアプロ
ーチも提供される。装置はフィルタエレメント全体に発生した圧力差をモニタし
、電子的インテリジェンスにより、エレメントを交換するための適切な時間を決
定する。ＬＣＤディスプレイが、ユーザとインターフェースするために使用され
る。

【００３７】エレメント全体の圧力差が感知され、電気信号に変換される。電子回路はクロ
ック機能も生成し、経過時間がモニタできるようにする。エレメントの取り替え
のための適切な時間を決定する基準は、同時にモニタされる次の３つのモードの
何れか１つであると考えられる。Ａ．時間に基づくフィルタモニタは、工場で予め設定した時間（１年）、又は
ユーザが定めた時間（例えば、３０日及び３１日／月の何れかにおいて１〜１５
ヶ月）の後にエレメントの交換に対する必要性を指示する。Ｂ．圧力差に基づくフィルタモニタは、工場で予め設定した値（約１０ｐｓｉ
ｄ、０．７ｂａｒ）、又はユーザが選択した圧力差設定点（例えば、１〜１５ｐ
ｓｉｄ、０．０７〜１．０ｂａｒ）に基づいて超過圧力差によるエレメントの交
換に対する必要性を指示する。この圧力差限界は、流れ、加圧、減圧、等の急増
の間の「有害なトリッピング(nuisance tripping)」を回避するような方法で条
件づけられる。これは、２分間時間遅延機能により遂行される。Ｃ．「回避可能なエネルギー損失」に基づく装置のロジックは、エレメントに
充填される微粒子に帰する全エネルギー損失（時間経過による圧力降下）に基づ
いてエレメントの取り替えのためのユーザ最適時間を決定する。この機能は、特
定のアプリケーションのための新しいエレメントの「学習した」性能を参照し、
能動的な空気処理（即ち、汚染物質の除去）の機能であるエネルギー損失の原因
となる。工場で定められた設定点が、エレメントの型に特有なソフトウェアに埋
め込まれる。これらの設定点は、フィルタ性能（効率）に充填された微粒子の起
こり得る効果の評価により決定される。この計算を実行するのに必要な唯一のセ
ットアップ情報は、エレメントの型、又はグレードである。

【００３８】全ての情報は、ユーザによりＬＣＤ及び４つの小さなボタン（１つは左方向シ
フトのため、１つは右方向シフトのため、１つは数字の範囲をスクロールするた
め、及び１つは値の入力のため）を使用して入力されることが好ましい。外部プ
ログラミング装置の使用は必要とされない。

【００３９】ディスプレイのための測定の単位が、ユーザにより選択される。これは、セッ
トアップメニューの一部である。圧力差は、次の何れかの単位で表示される。ｐｓｉｂａｒｋｇ／ｃｍ²

【００４０】フィルタヘッドへの接続は、現在の圧力差インジケータに対して使用される既
存の３／８−２４ＵＮＦ−２Ａスレッドによる。ハウジングの設計も、独立型
の装置として使用されるユニットを可能にする。

【００４１】装置は３個の標準的なＡＡ型バッテリを使用して給電され、如何なる他のユー
ティリティ接続も必要としない。ＬＥＤを使用して、いつエレメントを交換すべ
きか、及び低バッテリ状態を顧客に警告する。

【００４２】通信目的のために、ＲＪ−１１接続が装置の上面に提供されて配置されること
が好ましい。初期設計のために、単純な低圧ディジタル信号がこの位置で終端さ
れる。この信号アラームＬＥＤと並列であり、フィルタ交換の時期、又はアラー
ム（装置故障）状態を指示する。

【００４３】他の実施例では、顧客リモートモニタリングのために通常は開いた１組の「ｄ
ｒｙ」端子が提供される。これらは、装置の必須部分ではない。サイズ及びエネ
ルギー消費の制約のために、これはフィルタモニタ上のＲＪ−１１接続と接触す
る補助装置により遂行されることが最も好ましい。

【００４４】ディスプレイは、フィルタの「前面」又は「背面」から見ることができる。こ
れは、ディスプレイを「ベースマニホールド」のまわりで単に回転させることに
より達成される。

【００４５】フィルタモニタの最大動作圧力は２５０ｐｓｉｇ（１７．２ｂａｒ）であり、
５：１の安全率を有する。最大動作圧縮空気温度は華氏１８０度（セ氏８２度）
である。最大周囲温度は華氏１３０度（セ氏５４度）であり、最小周囲温度は華
氏１０度（セ氏−１２度）である。

【００４６】III. 性能目標バッテリは、ＬＣＤディスプレイだけを作動させる１５ヶ月、及びその後にＬ
ＥＤ照明のための追加の７日の推定耐用寿命を有することが好ましい。プログラ
ムされた設定、及び累積情報はバッテリの耐用期間、及び取り替えの間保持され
る。

【００４７】計算及びデータ記憶目的のために、平均圧力差の決定は圧力差をメモリに１６
秒間の間２秒毎に記録することにより遂行される。次に、このデータは平均され
て単一の表示度数になり、「単一データポイント」（ＳＤＰ）と呼ばれる。オペ
レーションの１時間毎に２２５個のＳＤＰが生成される。ディスプレイの表示度
数は、８個のＳＤＰ（２分８秒）毎に更新される。

【００４８】オペレータは、フィルタモニタに対する学習期間を実施することによりシステ
ムを「特徴づける」。新しいフィルタエレメントの取付後、ユーザはフィルタモ
ニタに初期化期間を開始することを教える。オペレーションの最初の１６，３８
４個のＳＤＰ（７２時間４９分）は無視され、エレメントが充填されて定常状態
に到達することを可能にする。次の１６．３８４個のＳＤＰ（７２時間４９分）
は平均されて、システムの初期特性圧力降下（ＩＣＰＤ）を決定する。次に、エ
レメント取り替えのための最適時間を決定するために使用される圧力差計算が、
このＩＣＰＤを基準点として使用する。

【００４９】回避可能なエネルギー損失ロジックを制御するためのルールは、次のようであ
る。Ａ．エレメントは、エレメントの回避可能なエネルギー損失の累積が工場で決定
された設定点を越えたらすぐ交換する。Ｂ．回避可能なエネルギー損失の累積は、ＩＣＰＤを基準点として使用して計算
される。即ち、ＩＣＰＤの超過中の圧力降下が、回避可能なエネルギー損失の累
積を計算するために使用され、圧力降下の絶対値ではない。Ｃ．各２分８秒時間周期の後、８個のＳＤＰが平均される。ＩＣＰＤはこの平均
から引き算され、エネルギー損失計算に使用される実際の圧力降下を得る。この
増加するエネルギー損失は計算され、以前のエネルギー損失の累積総和に加えら
れる。Ｄ．前記累積総和は、工場で決定された値と比較される。もし累積総和が工場設
定点より小さければ、フィルタモニタは計算のサイクルを継続する。いったん累
積総和が前記設定点を越えたら、アラームＬＥＤは活性化され、エレメントを交
換しなければならないことを指示する。Ｅ．各６７５回のコスト計算（即ち、２４時間）の後、フィルタモニタはエレメ
ントが交換を必要とするまでの日数を計算する。これは、累積総和の増加の割合
を計算し、それを設定点と現在の累積総和の差に分割することにより達成される
。これは、取り替えまでの推定時間が６０日に達するまで表示されないことが好
ましい。Ｆ．ユニットが警告を出してエレメントの取り替えを指示するとき、適切なアイ
コンが表示され、ユーザにどのアラームパラメータが超過したかを知らせる。Ｇ．また、ユニットはどの装置が正常に動作していないか、及び低バッテリレベ
ルを指示する。

【００５０】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が以下の読み出しを６秒毎に自動的に繰り返す。現在の圧力差平均圧力差エレメントの取り替えまでの（推定）残り日数

【００５１】IV. 物理的記載フィルタモニタは幅約４インチ、高さ約２インチ、奥行き約３インチの（耐衝
撃、耐化学）ＡＢＳ樹脂ハウジングを含む。ユニットの前面は液晶ディスプレイ
、赤色ＬＥＤアラーム光、及びユニットをセットアップするために使用されるボ
タンを含む。

【００５２】液晶ディスプレイ領域は幅２インチ、高さ１と１／８インチである。viewing
モードは positive reflective イメージである。ディスプレイは４つの７セグ
メントディジタル数字部分、及びプログラミング及びオペレータインターフェー
スのために使用される７個のアイコンから成る。

【００５３】赤色ＬＥＤは全ての角度から見られるようにユニットの前面にあり、樹脂ハウ
ジングにより僅かに保護される（又は窪んでいる）。

【００５４】ユニットの前面には４つのボタンがあり、１つは左方向シフトのため、１つは
右方向シフトのため、１つは数字の範囲をスクロールするため、１つは値の入力
のためである。いったん値又はパラメータが（方向シフト及びスクロールボタン
を使用して）適切に表示されたら、入力ボタンが値又はパラメータをプログラム
へ入力する。

【００５５】フィルタモニタの左側及び右側は、複数のフィルタを直列に取り付ける余裕の
必要のために空けられる。

【００５６】フィルタモニタの上面は通信に使用されるＲＪ−１１（電話ジャック）接続を
含み、ＲＪ−１１（電話ジャック）接続はダストカバーと一緒に提供される。

【００５７】フィルタモニタの上面又は背面は、バッテリ区画へのアクセスを提供する。

【００５８】オペレーションの記載Ａ．バッテリが区画に挿入され、カバーが閉じられる。今、ディスプレイは動作
可能である。全セグメントは点滅し、ディスプレイテストを提供し、オペレータ
がプログラムモードを入力する必要を指示する。Ｂ．オペレータは入力ボタンを押し、３秒間保持する。これがフィルタモニタを
プログラムモードにする。プログラムアイコンが表示される。Ｃ．第１のプログラムパラメータは、フィルタ取り替えまでの最大時間（月）で
ある。許容される範囲は１〜１５ヶ月である。時間設定アイコンが表示されて点
滅する。数字ディスプレイは０１を表示し、「１」プレースホルダが点滅する。
次に、ユーザは、スクロールボタンを使用して数字を０１〜１５まで進ませるこ
とができる。いったん値が表示されたら、入力を押す。Ｄ．プログラムする次のパラメータは、許容される最大圧力降下である。上記Ｃ
の時間パラメータを選択した後、最大ｄＰアイコンが表示されて点滅する。今、
測定の単位が選択される。「ｐｓｉｇ」アイコンが表示されて点滅する。スクロ
ールボタンを使用して、ユーザは「ｐｓｉｇ」アイコン、「ｂａｒｇ」アイコン
、及び「ｋｇ／ｃｍ²」アイコンの何れかを選択する。入力を押して、選択を確
認する。Ｅ．今、数字ディスプレイが点滅している。数字の範囲は、選択された測定の単
位に依存する。ｐｓｉｇ：００．０〜１５．０ｂａｒｇ：０．００〜１．００ｋｇ／ｃｍ²：０．００〜１．００スクロールボタンを使用して、ユーザはディスプレイを適切な範囲で進ませる
。いったん値が表示されたら、入力を押す。Ｆ．入力する最後のパラメータは、エレメントの型である。エレメントアイコン
が表示され、点滅する。エレメントの型選択メニューが表示される。このメニュ
ーは特定のユーザのために個別化され、ユーザに取っての使いやすさを最大にす
る。スクロールボタンを使用して、ユーザは選択の範囲でディスプレイを進ませ
る。いったん正しいエレメント型が表示されたら、入力を押す。Ｇ．今、セットアップが完了した。プログラムアイコンはもはや表示されない。
今、初期特性圧力降下が確定しなければならない。Ｈ．「start running」アイコン及び初期化アイコンが表示され、点滅する。も
し初期化期間が必要なければ（「性能目標」を参照）、ユーザはスクロールボタ
ンを押してＩＣＰＤアイコンを消す。初期化期間を開始するために、入力を押す
。スタートアイコンはもはや表示されず、ＩＣＰＤアイコンが表示されるが点滅
はしない。ＬＣＤは現在の圧力降下を（現在の圧力降下アイコン及び測定の単位
アイコンで）表示し、プログラムのこの部分が完了するまでこのモードのままで
ある。もしユーザがフィルタモニタを初期化しないことを決心したら、ユニット
は以前のＩＣＰＤ値を使用して再スタートする。Ｉ．ＩＣＰＤの完了において、ＩＣＰＤアイコンはもはや表示されない。インテ
リジェンスアイコンが表示され、点滅する。次に、ＬＣＤは読み取りを繰り返し
、計算を開始する（「性能目標」を参照）。Ｊ．ユーザはプログラムモードを入力すること、及び値を循環させるために入力
ボタンを使用することにより、全設定を見直すことができる。リセットモードは
存在せず、各時間にプログラムモードが入力され、値の以前の設定が表示される
。

【００５９】上記の記載により、新規で改良されたフィルタモニタを発明した。上記は、本
発明の現在の好ましい実施例を記載する。多くの他の実施例、及びいったん本発
明を知らされたら当業者なら間違いなく思いつく変形も考慮され、予測された。
例えば、プログラミングパラダイム及びパラメータの適切な変形を用いて、記載
されたフィルタモニタは如何なる流体（気体又は液体の何れでも）のためのフィ
ルタ、水フィルタと一緒に使用でき、フィルタ性能をモニタして、定められた３
つの限界条件（圧力差コスト、最大フィルタ使用期間、及び最大圧力差）に基づ
いてフィルタエレメントの更新の必要性を指示する信号を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルタハウジングにより支持される本発明のフィルタモニタの正面図である
。

【図２】図１のフィルタモニタのディスプレイの立面図である。

【図３】本発明の運転パラダイムを図示するフローチャートである。

【図４】本発明の内部の詳細を図示する、図１に類似した部分断面図である。

【符号の説明】

１０フィルタモニタ１２ハウジング１４ニップル１６外囲器１８コネクタ１９ダストカバー２０前面２２モニタディスプレイ２４、２６、２８、３０ボタン３４数字ディスプレイ５０プログラムアイコン５２時間設定アイコン６２米ドル単位アイコン６８最大圧力降下アイコン７０実行アイコン７８インテリジェンスアイコン８２アイコン８４平均特性圧力降下アイコン１３０マニホールドブロック１３１プラグインコネクタ１３２凹部１３３導線１３４上面１３６止まり穴１３８貫通穴１４０ネジ１４２止まり穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 3H003 AA00 AB00 AC02 BG02 CF01 3H045 AA12 AA26 BA41 CA01 EA13 EA26 EA36 EA49 4D058 PA01 PA11 SA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ここに記載した圧縮空気システムのためのフィルタモニタ。
【請求項２】図１に図示されるフィルタモニタ。
【請求項３】図１から図４の何れかに図示されるフィルタモニタ。
【請求項４】圧縮空気システムのためのフィルタ装置の動作状態を決定す
る方法であって、前記フィルタ装置は圧縮空気流と一直線に並んで配置され、 i. 前記フィルタ装置全体の初期特性圧力降下を決定し、 ii. 予め定められた期限の間の前記圧縮空気システムのオペレーションの間の
前記フィルタ装置全体の平均圧力差を決定し、 iii. 前記フィルタ装置全体の実際の圧力降下を前記初期特性圧力降下を前記
平均圧力差から引き算することにより計算し、 iv. ステップiiiを継続的に繰り返し、前記実際の圧力降下値を合計して回避
可能な累積エネルギー損失を計算し、及び v. 前記回避可能な累積エネルギー損失を予め定められた値と比較する諸ステ
ップから成る方法。
【請求項５】前記回避可能な累積エネルギー損失が前記予め定められた値
を越えるときに、前記フィルタ装置を交換する必要性を指示するステップを更に
提供することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記回避可能な累積エネルギー損失の増加の割合を予め定め
られた期限において計算し、前記回避可能な累積エネルギー損失前記増加の割合
を前記初期特性圧力降下と前記予め定められた期限における現在の累積総和の差
に分割することによりフィルタ装置交換までの日数を予測するステップを更に含
むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。