JP6736609B2 - 空気質監視および制御システム - Google Patents

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Description

本出願は、２０１７年６月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／５２７，２７６号明細書の優先権の利益を主張し、その開示内容の全ては、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、車室などの封入部内の空気質を監視および制御するための空気質監視および制御システムに関する。
封入部の内部の空気質を維持するためには、ある一定の環境条件が維持されなければならない。従来では、これは、たとえば、車室（キャブとも呼称される）の運転手の呼気によるＣＯ2濃度のようなある特定の変数は制御できないため、問題をもたらしてきた。外気の取入れおよびキャブからの漏れが、計測および制御の困難なさらなる変数である。キャブ内にほこりが入らないようにさせるために、キャブは連続的に正圧の状態でなければならない。これを達成するのは、静的システムにおいては、エアフィルタ上のダスト負荷、ＨＶＡＣブロワ用モータを備えるオペレータインターフェース、ドアおよび窓の開放、ならびにキャブ内に持ち込まれる運転手の衣服上のダストなど不定の変数により困難である。
これらの問題に対する以前の取り組みは、環境キャブの実世界の動作条件に対応するには時代遅れで不十分である。現在、圧力センサ、圧力スイッチ、およびＣＯ2センサがキャブ内で使用されている。統合型のプロアクティブ総合キャブ空気質システムは現在存在しない。
本明細書で説明する幅広い発明原則の例示的な実施形態は、気流、キャブ圧力、ガス濃度、および警報条件などのパラメータを制御するために、空気プレクリーナのような、キャブの内外の装置をプロアクティブに監視および制御する総合キャブ空気質システムを提供することによって、前述の問題に取り組む。
以下の開示は、キャブ内の空気質の監視および制御に限定されないことが理解されるべきである。むしろ、エンジンまたは環境封入部への空気取り入れのような、以下の開示が適用可能である様々な封入部および環境は多く存在する。非限定の一例として、以下の開示は、開示される実施形態を車両キャブに適用されるものとして説明する。
本明細書で開示する例示的な実施形態は、Ｓｙ−Ｋｌｏｎｅ ＲＥＳＰＡ（登録商標）キャブ空気質システムに関連する空気プレクリーナおよび方法で使用することが可能である。さらに、実施形態の特徴は、その開示内容のすべてが参照により本明細書に組み込まれる、同一出願人が所有する、２００７年１０月２３日出願の米国特許出願公開第１１／８７７，０３６号明細書（現在は２０１１年８月３０日発行の米国特許第８，００７，５６５号）、および２０１４年１１月１０日出願の米国特許出願公開第１４／５３６，８４９号明細書に開示される空気プレクリーナおよび方法を参照して理解され得る。
上で説明した問題に対する一つの解決策は、関連環境データの反復または連続監視、データの反復または連続報告、システムおよびそのセンサが、システムに制御されるキャブ活動を実行中にキャブ環境を修正するための能力である。
監視により、キャブの運転手を曝露から保護するために補正処置が行われ得るように、データが生成され、保健および安全プログラムのオーナーまたは管理者にデータが出力されてもよい。本質的には、キャブの運転手またはオーナーが、キャブがいかに実行するかを開示するシステムに指示し、システムは、データを収集し、データを分析し、所望の出力をもたらすためにそのセンサを使用する。それは、実施形態においては連続的かつ即座に実行することができる。
例示的な空気プレクリーナの斜視図である。 プレクリーナを通過する気流を示す線図である。 プレクリーナハウジングの一部の軸方向の第１の側部の斜視図である。 プレクリーナハウジングの一部の軸方向の第２の側部の斜視図である。 修正された出口を備えるプレクリーナハウジングの一部の軸方向の第２の側部の斜視図である。 ＲＥＳＰＡ制御モジュールの種々の機能および繋がりを示す図である。 ＲＥＳＰＡ制御モジュールの斜視図である。 ＲＥＳＰＡ制御モジュールの側面図である。 ＲＥＳＰＡ制御モジュールの上面図である。 モジュールトップの内部の斜視図である。 モジュールトップの側面図である。 モジュールトップの上面斜視図である。 モジュールベースの上面斜視図である。 回路基板を備えるＲＥＳＰＡ制御モジュールの内部を示す上面図である。 ＲＥＳＰＡ制御モジュールの底面斜視図である。 回路基板の正面図である。 回路基板の背面図である。 ＲＣＭアンテナ基板の背面図である。 ＲＣＭアンテナ基板の正面図である。 アンテナライザの斜視図である。 アンテナスペーサの斜視図である。 ＲＥＳＰＡ制御モジュールおよびＲＣＭアンテナ基板が取り付けられた状態のプレクリーナハウジングの一部の内部を示す軸方向の第１の側面図である。 ＲＥＳＰＡ制御モジュールが取り付けられた状態のプレクリーナハウジングの一部の内部を示す軸方向の第２の側面図である フィルタＩＤリングの種々の機能および繋がりを示す図である。 フィルタＩＤリングの第１の実施形態を示す上面図である。 フィルタＩＤリングがリング状成形体の中にある状態の修正された実施形態を示す上面図である。 フィルタＩＤリングのない状態のリング状成形体を示す上面図である。 リング状成形体およびフィルタＩＤリングが取り付けられた状態のフィルタを示す斜視図である。 フィルタＩＤリングがリングハウジング内にある状態の別の修正された実施形態を示す斜視図である。 リングハウジング内で図２９に示す位置から回転したフィルタＩＤリングを示す斜視図である。 アドバイザモジュールの種々の機能および繋がりを示す図である。 アドバイザハウジングを示す上面斜視図である。 アドバイザハウジングを示す追加の図である。 アドバイザハウジングを示す追加の図である。 アドバイザハウジングを示す底面斜視図である。 アドバイザハウジングを示す上面図である。 アドバイザハウジングが組み立てられた状態のアドバイザモジュールを示す図である。 アドバイザハウジングが組み立てられた状態のアドバイザモジュールを示す図である。 アドバイザハウジングが組み立てられた状態のアドバイザモジュールを示す図である。 アドバイザモジュールのプリント回路基板正面図を含む、アドバイザモジュールを形成する構成要素の図である。 アドバイザモジュールのプリント回路基板の背面図である。 周囲圧力センサ（ＡＰＳ）を示す図である。 周囲圧力センサ（ＡＰＳ）を示す図である。 周囲圧力センサ（ＡＰＳ）を示す図である。 ＡＰＳハウジングの斜視図である。 ＡＰＳハウジングの斜視図である。 ＡＰＳハウジングの追加の図である。 ＡＰＳハウジングの追加の図である。 ＡＰＳハウジングの追加の図である。 周囲圧力センサおよび他の装置とともに使用されるプリント回路基板の正面図である。 プリント回路基板の背面図である。 周囲圧力センサを形成する構成要素の図である。 周囲圧力センサを形成する構成要素の組み立てられた状態の図である。 ＡＰＳガスケットの図である。 プレクリーナハウジングの一部の中に形成されるチューブホールの図である。 チューブホール内に取り付けられる大気圧力換気チューブの図である。 大気圧力換気チューブを覆うように取り付けられる加圧換気チューブレインキャップの図である。 大気圧力換気チューブの斜視図である。 加圧換気チューブレインキャップの斜視図である。 気流制御弁の一実施形態の斜視図である。 動作状態ランプの斜視図である。 図４２のプリント回路基板を備えるダストモニタの斜視図である。 キャブ空気質システムを使用するキャブの斜視図である。 弁ディスクが第１の位置にある状態の気流制御弁の修正された実施形態を示す上面斜視図である。 弁ディスクが第２の位置にある状態の気流制御弁の修正された実施形態を示す上面斜視図である。 気流制御弁の修正された実施形態を示す側面斜視図である。 図５８の図から回転した気流制御弁の修正された実施形態を示す側面斜視図である。 気流制御弁の別の修正された実施形態の背面図である。 気流制御弁の他の修正された実施形態の側面斜視図である。 気流制御弁の他の修正された実施形態の正面図である。 モータ制御モジュールの上面図である。
空気質監視および制御システムの例示的な実施形態を、以下において詳細に説明する。
一実施形態による空気質監視および制御システムは、空気プレクリーナ１、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００、フィルタ識別リング２００（以下、本明細書においては「フィルタＩＤリング」）、アドバイザモジュール３００、複数のセンサ、および以下で説明する他の関連の装置を含む。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００、フィルタＩＤリング２００、アドバイザモジュール３００、およびセンサは、すべての関連環境データの監視の繰り返し、データの報告、および要求に応じてのキャブ環境の修正をもたらすために、互いに通信する。監視および報告の繰り返しは、連続的または断続的であってもよい。
空気プレクリーナは、以下で説明するように予備洗浄、濾過、および加圧の性能を有する装置であることが理解されるべきである。換言すると、「プレクリーナ」という用語は、単に予備洗浄を行う装置を指すのではない。プレクリーナ１は、以下で説明する方法で予備洗浄、濾過、および加圧をするように構成される。空気プレクリーナ１は、気流、空気質、気温、エアフィルタ７上の圧力低下、空気プレクリーナ１内外の温度差、フィルタ寿命、および他のパラメータのうちの１つまたは複数を監視および／または制御するように設計される、電子制御式取入れスマートシステムである。
濾過材（エアフィルタ材）は、それが使用される環境に基づいて選択されてもよい。たとえば、空気プレクリーナ１で使用される濾過材は、０．３ミクロンの濾過を達成する自浄式の合成繊維ナノテクノロジーオーバーレイであってもよい。
エアフィルタ７は、マイクロチップ２０４を含むスマートフィルタであってもよく、エアフィルタ７は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００により電力供給され、およびフィルタ７およびフィルタの使用履歴に関するデータを含む。
（１）空気プレクリーナの説明
一実施形態の空気プレクリーナ１は、いくつかの面で、上記参照により本明細書に組み込まれた米国特許出願公開第１４／５３６，８４９号明細書の空気プレクリーナに類似であるが、構造上の重要な相違があり、そのいくつかを以下で説明する。既に説明したように、空気プレクリーナ１は、予備洗浄、濾過、および加圧の性能を有する装置である。図１〜５は、空気プレクリーナ１の例示的な実施形態を示す。
図１および２に示すように、開示する実施形態の空気プレクリーナ１は、長手方向軸Ａ−Ａを有するプレクリーナハウジング１１の入口２から出口３までシステム内を延びる（図２中の矢印で示される）流路を含む。モータ駆動ファン４は、微粒子デブリを含有する空気を入口２内に引き寄せ、システムの長手方向軸Ａ−Ａの周りで回転させて回転流を形成し、それによってデブリ含有空気を、最も重い粒子が回転流の最も外側の軌道にあるように重層化するために、流路に沿って配置されている。
１つまたは複数の排出ポート５が、空気プレクリーナ１のセパレータ室３１内の層状回転流の最も外側の軌道から微粒子デブリ含有空気を排出するために、プレクリーナハウジング１１のセパレータ室端部３２内に設けられる。デブリ含有空気の体積は、静翼１３を通過して移動する際に、気流速度を上昇させるために空気プレクリーナ１内の気流管理構造体（１２、１３、２９）により圧縮されてもよく、気流管理構造体により回転させられる。
空中デブリは、セパレータ室３１の下端部にある（１つまたは複数の）排出ポート５に達するまで空気プレクリーナ１のセパレータ室３１内の回転空気の最も外側の軌道に留まり、排出ポート５で排出され環境へと戻る。デブリの大半を取り除かれた気流は、セパレータ室３１内の層状回転流の最も内側の軌道において、プレクリーナハウジング１１と出口３（Ｂ”）との圧力差によりフィルタ７を通過するように引き寄せられ、フィルタ７を通過して流出し、エアフィルタ内部通路８に流入する。そして、濾過された空気は、空気プレクリーナ１の清浄空気出口３へ、そして出口３に接続される内燃機関またはキャブ通気システムなどの下流の装置へと流動する。
動作中にセパレータ室３１内部の正圧が維持されるため、デブリ含有空気は確実に排出される。これは、ファン４により入口２を通して空気プレクリーナ１内へと引き込まれる空気の量は、排出ポート５または清浄空気出口３を通って排出される空気の量よりも大きいためである。圧力差により、セパレータ室３１内部で正圧が絶えず維持される。結果として、セパレータ室３１内で分離された重い微粒子状物質は、エアフィルタ７上に収集するよりも（１つまたは複数の）排出ポート５を通して排出され得る。
プレクリーナハウジング１１内で、モータ駆動ファン４は、ファンモータ２８に取り付けられるファンブレード９を有する。ファンモータ２８は、ブラシ付きモータまたはブラシレスモータであってもよい。ブラシレスモータを使用することの利点には、高効率、機械的摩耗に対する脆弱性の減少、トルクの向上、およびノイズの減少が含まれる。以下における説明目的のため、ファンモータ２８はブラシレスである。
ファンブレード９は、微粒子デブリ含有空気を入口２内に引き寄せ、デブリ含有空気を流路に沿って流動させるために、空気入口スクリーン６の下方で気流管理構造体の上流の流路に沿って位置してもよい。プレクリーナハウジング１１内の気流管理構造体は、（図４および５に示す）マニホールド１２、共にセパレータ室３１内に位置する静翼１３および（図２２に示す）シュラウド２９を含んでもよい。具体的には、マニホールド１２およびシュラウド２９は、セパレータ室３１の軸の両端部に配置される。シュラウド１２は、セパレータ室３１内部の空気の、プレクリーナハウジング１１を形成しているセパレータ室３１の壁に向かう遠心性の流動を維持するように構成される。マニホールド１２は、ファンブレード９の下流で外に向かってテーパ状になってもよく、外側環状通路には、マニホールド１２をプレクリーナハウジング１１に接続する、気流管理構造体の、周方向に離間し傾斜した複数の静翼１３を備える。
静翼１３は、異なる形状であってもよい。一実施形態では、静翼１３は、プレクリーナハウジング１１およびマニホールド１２と一体的に形成されてもよい。この場合、翼１３は、プレクリーナハウジング１１およびマニホールド１２を形成する材料と類似または同じ材料で形成されてもよい。
図３〜５にみられるように、プレクリーナハウジング１１は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００および（以下で詳細に説明する）ＲＣＭアンテナ基板１１８が取り付けられるように構成されてもよい。特に、電力ケーブル１４および（以下で詳細に説明する）加圧換気チューブレインキャップ１５を取り付けるために、ハウジング１１内に孔が設けられてもよい。電力ケーブル１４は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に電力を供給する。ノッチ（図示されず）がシュラウド２９内に設けられてもよく、電力ケーブル１４が、シュラウド２９の下方を通過してＲＣＭアンテナ基板１１８に接続し、パワーリード線１１６およびアンテナ線１１７が、シュラウド２９の下方を通過してＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に接続する。図４は、３インチ径の出口３を有するハウジング１１の一実施形態の図である。図５は、４インチ径の出口３を有するハウジング１１の別の実施形態の図である。もちろん、出口３の直径は必要に応じて変えてもよいことが理解されるべきである。
（２）ＲＥＳＰＡ制御モジュールの説明
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００（「ＲＥＳＰＡ制御モジュール」または「ＲＣＭ」とも呼称される）は、空気プレクリーナ１内に永久的に取り付けられてもよい。ＲＣＭ１００は、プレクリーナハウジング１１内および周辺に取り付けられるすべてのセンサからデータを受信し、データを分析し、ＲＥＳＰＡ取入れシステムの運転をプロアクティブに変更する。図６は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００の種々の機能および繋がりを示す。もちろん、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００の機能および繋がりは、図６に示すものに限定されないことが理解される。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に組み込まれるラジオ（または他の適切な通信手段）を介してアドバイザモジュール３００に接続されてもよい。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、空気プレクリーナ１が取り付けられる機械により電力供給されてもよい、または他の任意の適した電力源から電力を受け取ってもよい。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、モジュールトップ１０２およびモジュールベース１０３で形成されるモジュールハウジング１０１を含む。モジュールハウジング１０１は、たとえば、ポリプロピレン射出成形により形成されてもよい。図７〜９および１５は、モジュールベース１０３に組み付けられるモジュールトップ１０２を示す。図１０〜１２はモジュールベース１０３から分離したモジュールトップ１０２を示し、図１３はモジュールトップ１０２から分離したモジュールベース１０３を示す。図７〜１３に示すように、モジュールトップ１０２は、モジュールベース１０３内に収まるようにサイズ決めされる。モジュールトップ１０２には、１つまたは複数の雄ポスト１０２１が備えられてもよく、１つまたは複数の雄ポスト１０２１は、モジュールベース１０３上に形成される１つまたは複数の雌ポスト１０３１に嵌まり、それにより、モジュールトップ１０２がモジュールベース１０３に組み付けられる。
図１０に見られるように、モジュールトップ１０２の内部領域は、３つの分離した区画、第１区画１０９、第２区画１１０および第３区画１１１に分けられる。各区画は、他の区画から流体的に分離されるように、気密に密封される。以下においてより詳細に説明するように、各区画は、対応するセンサを収納する。
図１０および１２にみられるように、モジュールトップ１０２は、モジュールトップ１０２の上部表面上に中心を外れて形成される第１孔１０４、およびモジュールトップ１０２の側部表面の中心に形成される第２孔１０５を有する。第１孔１０４は、第１区画１０９と連絡し、第２孔１０５は、第２区画１１０と連絡する。（以下で説明する）大気圧力換気チューブ１７は、第１孔１０４に挿入されてもよい。出口圧力チューブ（図示されず）は、第２孔１０５に挿入されてもよい。具体的には、出口圧力チューブは、第２孔１０５に挿入される第１端部、および出口３中に形成される孔に挿入される第２反対端部を有する。出口圧力チューブが使用されない場合、図１５にみられるように、代替的に、（真鍮ねじなどの）留め金具１０５１が、第２孔１０５に挿入されてもよい。
図１３に示すように、モジュールベース１０３は、第３孔１０６、第４孔１０７および第５孔１０８を有し、それらはすべてモジュールベース１０３の側部表面上に形成される。第４孔１０７は、第１区画１０９と連絡し、第３孔１０６は、第２孔１０５および第２区画１１０の両方と連絡し、第５孔１０８は、第３区画１１１に連絡する。出口圧力チューブの第１端部（図示されず）は、第３孔１０６および第２孔１０５の両方に挿入される。
図１４に示すように、モジュールハウジング１０１内部において、回路基板１１２が配置される。図１６は、回路基板１１２の前部表面を示す図であり、図１７は、回路基板１１２の後部表面を示す。回路基板１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）およびメモリ（たとえばＲＡＭ）を備えるマイクロチップを含む。回路基板１１２には、複数のセンサがさらに備えられる。この実施形態によると、３つのセンサ１１３、１１４および１１５がモジュールハウジング内に含まれる。もちろん、センサの数は３つに限定されない。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、第１区画１０９内に配置される第１圧力センサ１１３を用いて周囲空気の圧力、温度、湿度のうちの１つまたは複数を監視し得る。具体的には、第１圧力センサ１１３は、以下でより詳細に説明する第１孔１０４および大気圧力換気チューブ１７を介して周囲空気と連絡する。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、第３区画１１１内に配置される第２圧力センサ１１５を用いて、プレクリーナハウジング１１内の空気の圧力、温度、および湿度のうちの１つまたは複数をさらに監視し得る。具体的には、第２圧力センサ１１５は、モジュールトップ１０２とモジュールベース１０３との合わせ面を通る空気の漏出により、プレクリーナハウジング１１内の空気と連絡する。換言すると、モジュールトップ１０２とモジュールベース１０３とが、合わせ面において封止剤なしで嵌め合わされるため、プレクリーナハウジング１１内の空気が第３区画１１１内へと漏れることによって第２圧力センサ１１５に達する。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００はさらに、第２区画１１０内に配置される第３圧力センサ１１４を用いて、空気プレクリーナ１の出口３を通過する空気の圧力、温度、および湿度のうちの１つまたは複数を監視し得る。具体的には、第３圧力センサ１１４は、第２孔１０５、第３孔１０６、出口圧力チューブ、および出口３内に形成される孔を介して出口３を通過して流れる清浄な（濾過された）空気と連絡する。それに応じて、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、たとえば、周囲空気、プレクリーナハウジング１１内の空気、および出口３にある空気の圧力、温度および湿度のうちの１つまたは複数を監視する。本開示における特定のセンサは、「圧力センサ」と呼称されるが、既に説明したように、圧力、温度、および湿度のうちの１つまたは複数を検出および測定するように構成されてもよいことが理解されるべきである。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００の回路基板１１２には、（以下で説明する）ＲＣＭアンテナ基板１１８を介してＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に電力を供給するために、パワーリード線１１６が接続されて設けられる。特に、パワーリード線は、ＲＣＭアンテナ基板１１８との接続のために、モジュールハウジング１０１の第５孔１０８を出る。回路基板１１２には、また、ＲＣＭアンテナ基板１１８との接続のために、モジュールハウジング１０１の第４孔１０７および第５孔１０８を出るアンテナ線１１７が設けられる。パワーリード線１１６およびアンテナ線１１７は、図７〜９および１４にみられるように別個の線としてモジュールハウジング１０１を抜けてもよい、または図１５に示すように、シース１２１により覆われてもよい。以下で説明するように、ＲＣＭアンテナ基板１１８は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に電力を供給するために使用されてもよい。さらに、回路基板１１２は、無線送信のために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）性能、ＷｉＦｉ性能（たとえば、８０２．１１ＷｉＦｉ）、および無線性能を有してもよい。回路基板１１２は、高電圧保護回路、電磁干渉（ＥＭＩ）回路、内部基板用遮蔽部をさらに有してもよい。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、振動を測定し、センサ測定値から振動成分を除外することにより（運動の影響を受け得る）ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００内のセンサがキャブまたはエンジンなどの高振動環境において正確に機能することを可能にする一体型の加速度計を有する。加速度計は、圧力センサ１１３、１１４および１１５と一体である。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、モジュールハウジング内に配置され、図１８、１９および２２に示されているＲＣＭアンテナ基板１１８と通信および接続する。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００のマイクロチップは、電力ケーブル１４を通して、およびＲＣＭアンテナ基板１１８を通して電力供給されることが可能であり、それによって、接続電源を必要とせずにプレクリーナシステムによるデータの記録および送信が可能になる。以下でより詳細に説明するように、ＲＣＭアンテナ基板１１８は、電界をプレクリーナハウジング１１内に放射することによって、フィルタＩＤリング２００にも電力を供給する。
図１８および１９にみられるように、ＲＣＭアンテナ基板１１８は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００のアンテナ線１１７およびパワーリード線１１６をＲＣＭアンテナ基板１１８に接続させるために、はんだ箇所１１９を有するプリント回路基板で作製されてもよい。上で説明した電力ケーブル１４は、図１８および１９に示されており、電磁波の放射を減少させるように設計されるシールド４本リード線であってもよい。ＲＣＭアンテナ基板１１８には、さらに、パワーリード１２０およびたとえば、銅製のアンテナ線２４が設けられる。電力は、電力ケーブル１４からパワーリード１２０を通り、そしてパワーリード線１１６を通ってＲＣＭ制御モジュール１００に供給される。換言すると、電力は、電力ケーブル１４からパワーリード１２０を通り、そしてパワーリード線１１６を通ってＲＣＭ制御モジュール１００へと送られる。ＲＣＭ制御モジュール１００が電力を受け取ると、ＲＣＭ制御モジュール１００は、ＲＣＭアンテナ基板１１８のアンテナ線２４に通電し、それによって、以下で説明するように、ＲＣＭアンテナ１１８が電界を放射する。
図２２は、長手方向軸Ａ−Ａに沿ったプレクリーナハウジング１１の軸方向の第１の側部上に取られた図である。図２２は、プレクリーナハウジング１１内に取り付けられたＲＣＭアンテナ基板１１８を示している。ＲＣＭアンテナ基板１１８は、マニホールド１２の表面上に取り付けられるように、蹄鉄形または略蹄鉄形であってもよい。図２２に見られる取付位置では、はんだ箇所１１９は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００のパワーリード線１１６およびアンテナ線１１７に接続するために位置決めされる。
図２３は、長手方向軸Ａ−Ａに沿ったプレクリーナハウジング１１の軸方向の第２の側部上に取られた図である。図２２および２３の両方にみられるように、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、プレクリーナハウジング１１内、空気プレクリーナ１の出口３の隣の、２つの静翼１３の間に位置決めされる。ＲＣＭアンテナ基板１１８およびＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、図２２に示すように、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００のパワーリード線１１６およびアンテナ線１１７がＲＣＭアンテナ基板１１８のはんだ箇所１１９に接続されるように、互いに対して位置決めされる。このようにして、ＲＣＭアンテナ基板１１８は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に（パワーリード線１１６を介して）電力を供給し、また、（アンテナ線１１７を介して）ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００と通信する。
既に説明したように、モジュールハウジング１０１は、モジュールトップ１０２およびモジュールベース１０３を含んでもよい。モジュールトップ１０２の上部表面は、プレクリーナハウジング１１の内壁の曲線に一致および適合するように形成される。モジュールベース１０３の下部表面は、マニホールド１２の外壁の曲線に一致および適合するように形成される。したがって、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、プレクリーナハウジング１１内で、２つの静翼１３、マニホールド１２の外壁、およびプレクリーナハウジング１１の内壁によってその間に保持され得る。もちろん、これはモジュールハウジング１０１が取り得る形状の一例にすぎず、明らかに、モジュールハウジング１０１は、システムが機能することを妨げることなく異なる向きおよび位置での取り付けのために、異なる形状を有してもよい。
さらに、１つまたは複数のアンテナライザ１２２が、ＲＣＭアンテナ基板１１８とマニホールド１２との間に設けられてもよい。アンテナライザ１２２は、限定されないが、ポリ乳酸（ＰＬＡ）ラピッドプロトタイププラスチックおよび射出成形ポリプロピレンを含む様々な材料で形成されてもよい。アンテナライザ１２２は、ＲＣＭアンテナ基板１１８とマニホールド１２との間でスペーサとして機能する。さらに、１つまたは複数のアンテナスペーサ１２３が、ＲＣＭアンテナ基板１１８とシュラウド２９との間に設けられてもよい。アンテナスペーサ１２３は、限定されないが、ポリ乳酸（ＰＬＡ）ラピッドプロトタイププラスチックおよび射出成形ポリプロピレンを含む様々な材料で形成されてもよい。アンテナスペーサ１２３は、ＲＣＭアンテナ基板１１８とシュラウド２９との間でスペーサとして機能し、ＲＣＭアンテナ基板１１８を所定の場所に保持するためにＲＣＭアンテナ基板１１８を押さえつける。したがって、アンテナライザ１２２およびアンテナスペーサ１２３は、ＲＣＭアンテナ基板１１８の軸方向の両側に位置決めされる。
既に説明したように、第１、第２および第３圧力センサ１１３、１１５、１１４は、圧力、および図１４および１６に示すようにセンサ１１３、１１５および１１４が指定される気流の他のパラメータを正確に検出するように、それぞれモジュールハウジング１０１の各区画内に位置決めされる。具体的には、第１圧力センサ１１３は、周囲気流の圧力および他のパラメータを受信および監視するために、第１区画１０９内に位置決めされる。第２圧力センサ１１５は、プレクリーナハウジング１１内の気流の圧力および他のパラメータを受信および監視するように、第３区画１１１内に位置決めされる。第３圧力センサ１１４は、空気プレクリーナ１の出口３における気流の圧力および他のパラメータを受信および監視するように、第２区画１１０内に位置決めされる。
これら３つの圧力センサ１１３、１１５および１１４は、プレクリーナハウジング１１の入口２と出口３との温度差および圧力差に関するリアルタイムデータを提供する。このデータは、出力、燃費経済性、およびＨＶＡＣ効率など様々な領域の改善を可能にする。さらに、圧力センサ１１３、１１５および１１４は、気流および他のパラメータが連続的に測定され、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００から、アドバイザモジュール３００を含む様々な（以下で説明する）接続されている装置にデータとして出力されることを可能にする。
既に説明したように、第１区画１０９内に配置される第１圧力センサ１１３は、第１孔１０４を介して周囲空気と連絡する。この連絡を容易にするために、大気圧力換気チューブ１７（図５０に示す）が、図４７および４８にみられるチューブホール１８を介してプレクリーナハウジング１１を通るように挿入される。大気圧力換気チューブ１７の第１端部は、図４８にみられるように、プレクリーナハウジング１１から突出する。大気圧力換気チューブ１７の第２反対端部は、第１孔１０４内に収まる。図５１に示す加圧換気チューブレインキャップ１５が、図４９にみられるように、大気圧力換気チューブ１７を覆うように設けられる。加圧換気チューブレインキャップ１５は、加圧換気チューブレインキャップ１５をたとえば留め金具を用いてプレクリーナハウジング１１に固定するための２つの装着孔２０を有する。加圧換気チューブレインキャップ１５には、第１圧力センサ１１３による圧力の読み取りを中断させることなく大気圧力換気チューブ１７を上に載せるように配置される隆起部２１がさらに設けられる。隆起部２１は、大気圧力換気チューブ１７を詰まらせることなく隆起部２１の下および大気圧力換気チューブ１７の上を水が流れることを可能にする。さらに、図５０にみられるように、大気圧力換気チューブ１７は、プレクリーナハウジング１１から突出する大気圧力換気チューブ１７の第１端部に形成される、１つまたは複数のチューブ突出部１９を有する。加圧換気チューブレインキャップ１５が大気圧力換気チューブ１７を密閉することを防止し、それによって、大気圧力換気チューブ１７の密閉により、周囲空気とプレクリーナハウジング１１内の空気との間で圧力が同等にならないという状況が回避されるように、チューブ突出部１９は加圧換気チューブレインキャップ１５の隆起部２１に接触する。
さらに、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、空気プレクリーナ１のモータおよび／またはエアフィルタ７と通信するために、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を設定するように構成されてもよい。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００がローカル広域ネットワーク（ＷＡＮ）を通してアクセスされ得るように、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００にＩＰアドレスが割り当てられてもよい。
さらに、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００により取得されるデータを読み取るための携帯電話のアプリケーションなどのユーザ端末によってアクセスされてもよい。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、フィルタＩＤリング２００に電力を供給すること、フィルタＩＤリング２００にデータのログをとること、フィルタＩＤリング２００に記憶されるデータを読み取ること、圧力および他の気流パラメータを感知すること、およびこのデータのすべてをアドバイザモジュール３００に中継することを含む、様々な機能を果たす。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、エアフィルタ７および取入れシステムのすべてのパラメータを調節および制御し、データを提供し、指示を受信するためにアドバイザモジュール３００と通信する。以下にこれらの機能をより詳細に説明する。
空気質監視および制御システムは、図６３に示すように、モータ制御モジュール４０をさらに含んでもよい。モータ制御モジュール４０は、ケース４２内に収納される回路基板４１を含む。回路基板４１は、抵抗器、ダイオード、コンデンサ、および電圧データをＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に中継し、モータ２８内の過電圧を防止するレギュレータを含む。ケース４２は、ヒートシンクであってもよい。３つのパワーリードは、回路基板４１に接続される。具体的には、パワーリード４３は、回路基板４１をオペレータに運転されるキャブに接続する。パワーリード４４は、回路基板４１をモータ２８に接続し、パワーリード４５は、回路基板４１をＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に接続する。モータ制御モジュール４０は、回路基板４１上に設けられるフィルタによるＥＭＩおよびＥＭＦ抑制、モータの過電圧保護、モータの速度制御、モータの電圧制御、ならびにデータロギングおよびアドバイザモジュール３００への外部通信のためのＲＥＳＰＡ制御モジュール１００へのデータ転送を含む、種々の有利な性能を有する。モータ制御モジュール４０は、データを、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００と、およびファンモータ２８と送受信してもよい。モータ制御モジュール４０は、モータ電圧を監視することによって、空気プレクリーナ１のファンモータ２８の温度を決定してもよい。モータ電圧が過度に高いもしくは低い場合、または適切でないフィルタが使用されている場合、モータ制御モジュール４０は、モータ２８をオフにするように構成されてもよい。また、モータ制御モジュール４０は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００からに指示に応じてモータ２８をオフにする、またはモータ２８の速度を調節してもよい。モータ制御モジュール４０は、モータ２８を自動で制御してもよい、またはＲＥＳＰＡ制御モジュール１００から受信した命令に基づいてモータ２８を制御してもよい。
モータ制御モジュール４０は、キャビンまたはエンジンの、圧力を上昇させる、またはフィルタ７上における圧力低下を克服するという必要性に基づいてモータ速度を変化させてもよい。
モータ制御モジュール４０は、モータ２８を流れる電圧を読み取り、記録するために、モータ２８に直接接続してもよい。モータ制御モジュール４０は、過電圧もしくは不足電圧の場合、またはモータ２８が７０°Ｃのような高温に達した場合、ファンモータ２８をオフにするようにプログラムされてもよい。モータ制御モジュール４０は、モータ２８が５０°Ｃのような低温に低下すると、モータ２８を再度オンにしてもよい。
プログラムされた運転パラメータが妨害されると、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、アドバイザモジュール３００に警報メッセージを送信してもよい。代替的にまたは追加的に、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００および他のセンサからアドバイザモジュール３００に連続的にストリーミングされるデータがアドバイザモジュール３００により分析されてもよく、それに応答して、アドバイザモジュール３００が警報を鳴らすという決定をする。
警報モードは、限定されないが、アドバイザモジュール３００から運転手への視覚的、聴覚的および／または触覚的警報、キャブの上部の信号灯、および警報条件を通知するために適切な人員またはシステムに送信されるテキストメッセージまたはＥメールを含む。図５３は、信号灯の一例として動作状態ランプ１６を示している。動作状態ランプ１６は、ＷｉＦｉのような適切な通信手段を使用してアドバイザモジュール３００により制御される自動式３色ＬＥＤランプであってもよい。たとえば、動作状態ランプ１６は、赤色灯を用いて警報状態を、黄色灯を用いて警告状態を、そして緑色灯を用いて安全状態を運転手に通知し得る。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、システム内の複数センサと通信するように構成される。具体的には、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、２５５個のセンサとまで同時に通信してもよい。
また、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、アドバイザモジュール３００から、または携帯電話のアプリケーションのような別の制御手段を介してプログラムされてもよい。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、アドバイザモジュール３００のスレーブとして、またはアドバイザモジュール３００から独立して動作してもよい。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、アドバイザモジュール３００を含むすべての装置から独立して動作してもよい。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、アドバイザモジュール３００、フィルタＩＤリング２００、ブラシレスモータ２８、および／または携帯電話のアプリケーションと自動的に同期するように構成されてもよい。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、使用されるフィルタ７の種類、フィルタ７上の圧力低下（フィルタ７をいつ交換する必要があるかを決めるため）、および出口径を用いるキャビン内への気流、出口圧力、および出口気流を連続的に計算するための「Ｋ」ファクターなどのデータを供給するために、アドバイザモジュール３００と連続的に通信するように構成される。
（３）フィルタＩＤリングの説明
フィルタＩＤリング２００（「フィルタ識別構成要素」とも呼称される）は、エアフィルタ７の外周部に適合するための特定の形状を有する不活性フィルタリングである。円形構成により、フィルタ７を、プレクリーナハウジング１１内において、任意の方向でも同レベルの機能性を達成するように取り付けることが可能になる。フィルタＩＤリング２００は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００と通信するように構成される。図２４は、フィルタＩＤリング２００の種々の機能および繋がりを示す。もちろん、フィルタＩＤリング２００の機能および繋がりは、図２４に示すものに限定されないことが理解される。フィルタＩＤリング２００は、リングの形状に限定されず、他の形状および構成で設けられてもよい。たとえば、別の実施形態では、フィルタＩＤリング２００は、フィルタ７内に直接取り付けられるコンピュータチップとして提供されてもよい。さらに別の実施形態では、フィルタＩＤリング２００は、フィルタ７の製作場所（ＰＯＭ）にてフィルタ７のボディに一体化（埋め込み）されてもよい。以下の説明では、リング状のフィルタＩＤリング２００の実施形態に焦点をあてる。
フィルタＩＤリング２００は、エアフィルタ７がプレクリーナハウジング１１内に取り付けられると、フィルタＩＤリング２００が、ＲＣＭアンテナ基板１１８に適切な周波数を受信し、フィルタＩＤリング２００に動作および通信するための電力を供給するよう、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に十分に接近するように、エアフィルタ７に付着（たとえば、接着またはモールディング）されてもよい。換言すると、フィルタＩＤリング２００は、ＲＣＭアンテナ基板１１８によりプレクリーナハウジング１１内に放射される電界によって、電力供給されてもよい。この電界を介して通信が行われてもよい。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００およびＲＣＭアンテナ基板１１８が存在しない場合、フィルタＩＤリング２００は不活性である。
フィルタＩＤリング２００の一実施形態を図２５に示す。フィルタＩＤリング２００は、アンテナ線２０１と、２つのはんだパッド２０３を有するプリント回路基板２０２とで形成される。アンテナ線２０１は、たとえば、ポリプロピレン製のアンテナ線カバー２０５で封入される銅線であってもよい。アンテナ線２０１の第１端部は、はんだパッド２０３の１つにてプリント回路基板２０２に接続され、一方で、アンテナ線２０１の第２端部は、もう一方のはんだパッド２０３にてプリント回路基板２０２に接続される。プリント回路基板２０２は、追加で、ＲＦＩＤチップ２０４、および１つまたは複数の抵抗器およびコンデンサを含んでもよい。ＲＦＩＤチップ２０４は、フィルタＩＤリング２００が付着されるエアフィルタ７についての情報を記憶するメモリを有する。メモリは、メモリ容量がカスタマイズ可能である離散型メモリおよび／またはＲＡＭメモリを含んでもよい。フィルタＩＤリング２００は、シリアル番号、製造日、使用量、およびエアフィルタ７の品番などの製造情報を記憶する。フィルタＩＤリング２００は、製造場所におけるフィルタデータを用いてワイヤレスでプログラムされてもよい。
フィルタＩＤリング２００は、フィルタＩＤリング２００がエアフィルタ７の周囲を取り囲むように、エアフィルタ７に直接付着されてもよい。代わりに、図２６および２７示すように、フィルタＩＤリング２００は、リング状成形体２０６に包囲されてもよい。フィルタＩＤリング２００は、要求される周波数および出力に応じて、リング状成形体２０６内の１つまたは複数のループに包まれてもよい。換言すると、ループの数が異なると、供給される周波数および出力が異なる。図２６は、フィルタＩＤリング２００が取り付けられる、リング状成形体２０６の前部面を示し、図２７は、リング状成形体２０６の前部面を、そこに取り付けられるフィルタＩＤリング２００なしで示す。リング状成形体２０６は、たとえば、プラスチックポリプロピレン射出により形成されてもよい。リング状成形体２０６には、アンテナ線カバー２０５およびプリント回路基板２０２を堅く把持する１つまたは複数の溝２０７が設けられる。フィルタＩＤリング２００が取り付けられているリング状成形体２０６は、図２８に示すように、リング状成形体２０６がエアフィルタ７の周囲を取り囲むようにエアフィルタ７に直接付着されるように構成される。リング状成形体２０６の裏面および側面は、図２８においてアンテナ線２０１が下方を向くように示される。代わりに、リング状成形体２０６は、図２８において、追加のカバー要素（図示されず）がリング状成形体２０６の前部面を覆って、アンテナ線２０１上方を向くように裏返されてもよい。
リング状成形体２０６の代替として、フィルタＩＤリング２００は、図２９および３０に示すように、リングハウジング２０８内に収納されてもよい。リングハウジング２０８は、たとえば、原型（prototype）ポリ乳酸プラスチックまたはポリプロピレン射出成形であってもよい。リングハウジング２０８は、エアフィルタ７のフィルタキャップの首部に収まるように形成される。図２９および３０にみられるように、フィルタＩＤリング２００は、リングハウジング２０８に取り囲まれ、複数の係止ポスト２０９により固定される。フィルタＩＤリング２００は、要求される周波数および出力に応じて、リングハウジング２０８の周りの１つまたは複数のループに囲まれてもよい。図２９および３０に示す例では、リングハウジング２０８は、３つの係止ポスト２０９を有しているが、係止ポスト２０９の数は、３より多くても少なくてもよい。係止ポスト２０９は、アンテナ線２０１のワイヤ張力が維持されるようにフィルタＩＤリング２００を拘束するように配置および構成される。
フィルタＩＤリング２００は、ＲＣＭアンテナ基板１１８およびアンテナ線２０１がＲＣＭアンテナ基板１１８による電界放射を介して互いに通信するように、フィルタＩＤリング２００がＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に十分に近位の位置に取り付けられる限りは、プレクリーナハウジング内に任意の向きで取り付けられてもよい。プレクリーナハウジング１１内でフィルタＩＤリング２００がＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に対し特定の方向を向くことで、フィルタＩＤリング２００とＲＥＳＰＡ制御モジュール１００との間の効率的な通信を保証する。アンテナ線２０１をＲＣＭアンテナ基板１１８のアンテナ線１２４の周波数合わせることで、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００と、プレクリーナハウジング１１内のフィルタＩＤリング２００との間の通信が可能になる。電界は、ＲＣＭアンテナ基板１１８によりプレクリーナハウジング１１内に放射され、フィルタＩＤリング２００のアンテナ線２０１が、電界を選別し、エネルギーをフィルタＩＤリング２００のＲＦＩＤチップ２０４へと方向付ける。その結果、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００（ＲＣＭアンテナ基板１１８）からフィルタＩＤリング２００に電力が供給されることが可能であり、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００からフィルタＩＤリング２００にデータのログがとられることが可能であり、フィルタＩＤリング２００に記憶されるデータは、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００によって読み取られることが可能である。ＲＦＩＤチップ２０４がＲＣＭアンテナ基板１１８によりプレクリーナハウジング１１内に生成されるエネルギー場の内に配置される限りは、フィルタＩＤリング２００のＲＦＩＤチップ２０４への通電は、連続的に行われる。
さらに、運転中、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、連続的にデータをフィルタＩＤリング２００から読み取り、およびフィルタＩＤリング２００に書き込みしてもよい。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００とフィルタＩＤリング２００との間の二方向通信が、連続的なデータの記憶および取得を可能にする。既に説明したように、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、ＲＣＭアンテナ基板１１８により生成される電界を用いてフィルタＩＤリング２００と通信してもよい。電界は、フィルタＩＤリング２００に電流を供給し、また、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００とフィルタＩＤリング２００との間の二方向通信を可能にする。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、データのログをフィルタＩＤリング２００に連続的にとる。このデータには、限定されないが、フィルタ圧力、周囲圧力、出口気流、モータの電圧および温度、周囲の温度および湿度、プレクリーナハウジングの温度および湿度、ならびにプレクリーナハウジング出口の温度および湿度のうちの１つまたは複数が含まれる。
フィルタＩＤリング２００は、エアフィルタ７の使用量を永久的に記録し、連続的に更新してもよく、エアフィルタ７がその寿命に達したとき（たとえば、エアフィルタ７が所定の時間数使用される、またはエアフィルタ７が過度に制限的になる）にアドバイザモジュール３００に通知してもよい。フィルタＩＤリング２００は、効率的に、フィルタ７の寿命の間のすべての重要なイベントおよびデータ点を自動で記録し永久的に記憶する、自己認識型フィルタ７をもたらす。その結果、フィルタ７のリアルタイムの状態を判定するために、フィルタ７を物理的に検査する必要がない。
フィルタＩＤリング２００は、フィルタＩＤリング２００に記憶されたデータを読み取るために、携帯電話のアプリケーションのようなユーザ端末によってアクセスされてもよい。
（４）アドバイザモジュールの説明
アドバイザモジュール３００（「ＲＥＳＰＡアドバイザ」とも呼称される）は無線装置であってもよく、無線装置は無線信号を用いてＲＥＳＰＡ制御モジュール１００と通信し、そしてＲＥＳＰＡ制御モジュール１００はフィルタＩＤリング２００と通信する。アドバイザモジュール３００は、無線およびセルラ方式通信の両方の性能を有してもよい。アドバイザモジュール３００は、また、ローカルＷｉＦｉネットワークにログインすることなく、ピギーバッキングしてもよい。図３１は、アドバイザモジュール３００の様々な機能および繋がりを示す。もちろん、アドバイザモジュール３００の機能および繋がりは、図３１に示すものに限定されないことが理解される。
図３２〜３８は、アドバイザモジュール３００の構成要素の様々な図を提供する。図３２にみられるように、アドバイザモジュール３００には、アドバイザハウジング３０１が設けられてもよい。アドバイザハウジング３０１は、たとえば、射出成形されたアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）プラスチックで形成されてもよい。アドバイザハウジング３０１は、アドバイザトップ３０２およびアドバイザベース３０３を含む。アドバイザトップ３０２およびアドバイザベース３０３は、スナップ嵌め構成により組み立てられる。スナップ嵌め構成は、アドバイザベース３０３中に形成される２つのスナップホール３２１、およびアドバイザトップ３０２中に形成される２つのスナップポスト３２２で形成される。
アドバイザトップ３０２は、表示画面取付部３０４、凹部３０５、１つまたは複数の通気口３０６、および電力ケーブル孔３０７を含む。表示画面取付部３０４は、たとえば、ユーザがアドバイザモジュール３００を操作するために使用し得るタッチスクリーンであってもよい表示画面３０８を保持するように構成される。図３７は、表示画面３０８の例を示す。表示画面取付部３０４は、表示画面３０８の外部領域へのアクセスを可能にする面取り領域３１１をさらに有する。図３４にみられるように、アドバイザトップ３０２は、アドバイザトップ３０２の内面に形成される画面取付ポスト３０９を有する。図３４には画面取付ポスト３０９が１つだけ見られるが、アドバイザトップ３０２は、表示画面取付部３０４の周りに配置される４つの画面取付ポスト３０９を有し、４つの画面取付ポスト３０９は、図３７に示す４つの表示画面孔３１０に対応している。
凹部３０５は、たとえば、ステッカーまたは他の識別子を取り付けるための領域を設けるように、アドバイザトップ３０２の最も外側の周辺部から凹状に形成される。１つまたは複数の通気口３０６は、アドバイザトップ３０２の１つまたは複数の側面に設けられてもよい。通気口３０６は、（以下で説明する）マルチガスセンサ３２３の適切な機能を保証する。図３４および３６Ｃに示す電力ケーブル孔３０７は、電力ケーブル３１２が通過し、アドバイザモジュール３００に電力を供給することを可能にする。図３６Ａおよび３６Ｂにみられるように、電力ケーブル３１２は、アドバイザモジュールから延びる。電力ケーブル３１２は、電磁波の放射を減少させるように設計されるシールド４本リード線であってもよい。
図３２に示すように、アドバイザベース３０３は、プリント回路基板３１４を取り付けるための、複数の取付用ボス３１３を含む（図３７および３８に示す）。図３２に示す実施形態では、複数の取付用ボス３１３には、８つの取付用ボス３１３が含まれる。取付用ボス３１３は、図３７および３８に示す回路基板孔３１５に対応する。取付用ボス３１３および回路基板孔３１５は、プリント回路基板３１４をアドバイザベース３０３に固定して取り付けるために、留め金具（たとえばねじ）を受容するように構成される。取付用ボス３１３には、プリント回路基板３１４への振動の伝達を減少させるために、所定の厚みが与えられる。アドバイザベース３０３には、複数のベース取付孔３１６がさらに設けられる。ベース取付孔３１６は、アドバイザトップ３０２中に形成されるトップ取付孔３１７と接合し、留め金具（たとえばねじ）は、アドバイザモジュール３００の表面（たとえば壁）への取り付けが可能になるように、ベース取付孔３１６およびトップ取付孔３１７を通るように挿入される。ベース取付孔３１６は、組立の際の圧縮に対するために、拡大リング３１８および補強リブ３１９で形成される。
図３７は、プリント回路基板３１４の正面図を示し、図３８はその背面図を示す。プリント回路基板３１４には、限定されないが、マルチガスセンサ３２３および圧力センサ３２４を含む複数のセンサが設けられる。プリント回路基板３１４は、ＣＰＵおよびメモリ（たとえばＲＡＭ）を備えるマイクロチップを含む。さらに、プリント回路基板３１４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ性能、ＷｉＦｉ性能（たとえば８０２．１１ＷｉＦｉ）、および無線送信のための無線性能を有してもよい。プリント回路基板３１４は、高電圧保護回路、電磁干渉（ＥＭＩ）回路、および内部基板遮蔽部をさらに有してもよい。既に説明したように、電力ケーブル３１２は、電力を供給するためにプリント回路基板３１４に接続される（たとえば、３．３ボルトの電力供給または５ボルトの電力供給）。プリント回路基板３１４は、また、ビーパーのような、たとえば警告状態を通知する触覚的通知装置を有してよい。
さらに、アドバイザモジュール３００は、ローカルエリアネットワークルータとして機能してもよい。したがって、アドバイザモジュール３００は、センサ用のローカルネットワークを容易にし、ローカルＷｉＦｉネットワークには表示されない、プロプライエタリの無線通信プロトコルを介して通信することができる。
アドバイザモジュール３００は、アドバイザモジュール３００のラジオレンジ内に位置する任意のワイヤレスセンサと自動で同期してもよい。たとえば、アドバイザモジュール３００は、複数の空気プレクリーナ１のセンサ（ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００のセンサを含む）と同期することができる。具体的には、アドバイザモジュール３００は、同時に２５５個のセンサとまで通信可能である。アドバイザモジュール３００は、キャブのフィルタ性能とエンジンのフィルタ性能を同時に監視することができる。
アドバイザモジュール３００により読み取られ、制御されるセンサは、プレクリーナハウジング１１内の空気、出口３にある空気、または周囲空気の温度、圧力、および湿度のうちの１つまたは複数を検出する（第１圧力センサ１１３、第２圧力センサ１１５、および第３圧力センサ１１４などの）センサ、出口気流の立方フィート毎分（ＣＦＭ）を検出するセンサ、ファンモータの温度および電圧を検出するセンサ、ガスの種類およびガス濃度を検出するセンサ、および質量粒子濃度を検出するセンサを含む。
アドバイザモジュール３００は、複数のセンサから受信したデータを自動で整理するように構成されてもよい。たとえば、複数の周囲圧力センサが範囲内にある場合、アドバイザモジュール３００は、より正確な読取値をもたらすために、自動で周囲圧力の読取値の平均をとる。
表示画面３０８は、フィルタの種類、フィルタの使用時間、圧力差、ＣＯ2濃度、および他のパラメータなどのデータをリアルタイムで表示してもよい。アドバイザモジュール３００は、また、このデータを、無線、ＳＭＳテキスト、ＷｉＦｉ、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、または他の適切な通信手段を介してインターネットに報告してもよい。
既に説明したように、表示画面３０８は、タッチスクリーンのようなヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）を任意で含んでもよい。しかし、ＨＭＩは必須ではない。
既に説明したように、アドバイザモジュール３００は、また、アドバイザハウジング３０１内のプリント回路基板３１４上に配置される多重センサを有してもよい。マルチガスセンサ３２３および圧力センサ３２４に加えて、これらセンサは、高振動環境で圧力の正確な読取値を可能にする一体型の加速度計、および温度・湿度センサを含んでもよい。アドバイザモジュール３００は、リアルタイムクロックをさらに含んでもよい。
アドバイザモジュール３００は、ＧＰＲＳのような通信手段を用いて、データダウンロードまたはファームウェア更新のために遠隔でアクセスされ、再プログラムされてもよい。アドバイザモジュール３００は、たとえば、テキストメッセージを介してセンサの最新情報を受信してもよい。
既に説明したように、アドバイザモジュール３００は、近くのセンサと自動で同期するように構成されてもよい。所定のアルゴリズムは、可能な限り安全なキャブ環境を生むために、センサから受信したデータの優先順位を決定してもよい。具体的には、アドバイザモジュール３００は、センサを使用して、キャブ内のＣＯ2濃度および他の毒性ガス濃度、呼吸ダスト濃度、外気の取入れ、ならびにキャブの空気漏れを監視してもよい。以下でさらに説明するように、アドバイザモジュール３００は、キャブに空気がまったく入らないようにし、キャブを、毒性ガスを含まない清浄空気で充たすように構成されてもよい。
空気質監視および制御システムは、アドバイザモジュール３００に設けられるものに加えて、１つまたは複数の追加の周囲圧力センサ（「ＡＰＳ」とも呼称される）４００をさらに含んでもよい。図３９Ａ〜４５は、周囲圧力センサ４００の一例示的実施形態を示す。周囲圧力センサ４００は、キャブの外部に取り付けられてもよい。周囲圧力センサ４００は、周囲圧力に関するデータを提供するために、アドバイザモジュール３００とワイヤレスで接続されて通信してもよい。すでに説明したように、アドバイザモジュール３００は、より正確な読取値をもたらすために、自動で、個別のセンサからの、複数の周囲圧力の読取値の平均をとってもよい。キャブの外部に周囲圧力センサ４００を設けることで、アドバイザモジュール３００は、周囲圧力からキャブ内圧を減じて圧力差を判定することができる。次に、アドバイザモジュール３００は、表示画面３０８上に圧力差を表示し得る、および／または圧力差の情報を外部装置、インターネットなどに送信し得る。周囲圧力センサ４００を設けることで、アドバイザモジュール３００は、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００による周囲圧力の読取値の必要なしに圧力差を判定し得る。換言すると、一実施形態においては、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００を設けることなく、アドバイザモジュール３００および周囲圧力センサ４００は、共に機能する。
図３９Ａ〜４５にみられるように、周囲圧力センサ４００は、ＡＰＳハウジング４０１を含む。ＡＰＳハウジング４０１は、ＡＰＳトップ４０２およびＡＰＳベース４０３で形成される。ＡＰＳトップ４０２およびＡＰＳベース４０３は、スナップ嵌め構成で組み立てられる。ＡＰＳトップ４０２およびＡＰＳベース４０３は、たとえば、ナイロン材料で形成されてもよい。ＡＰＳトップ４０２は、ＡＰＳベース４０３の外側フランジ４０３１内に形成されるベース取付孔４０５と接合するために、トップ取付孔４０４を備える外側フランジ４０２１を有する。トップ取付孔４０４には、インサート４０６（たとえば真鍮インサート）が設けられてもよく、インサート４０６は、ＡＰＳトップ４０２およびＡＰＳベース４０３がトップ取付孔４０４およびベース取付孔４０５を貫通するように挿入される留め金具（たとえばねじ）をさらに使用して組み立てられる場合に圧縮リミッタとして機能する。図４０Ａに示すように、ＡＰＳトップ４０２には、安定性の向上のために、面取りコーナ４０７および補強リッジ４０８が設けられる。ＡＰＳベース４０３は、外側フランジ４０３１間に配置される中央部を有し、中央部は、外側フランジ４０３１からＡＰＳトップ４０２に向かって入り込むように突出する凹面４０９である。凹面４０９は、ＡＰＳハウジング４０１内の急速な圧力変化を可能にする。
図４２〜４４にみられるように、周囲圧力センサ４００は、プリント回路基板４１０をさらに含む。プリント回路基板４１０は、周囲圧力を感知するように構成される圧力センサを含む。プリント回路基板４１０は、ＣＰＵおよびメモリ（たとえばＲＡＭ）を備えるマイクロチップをさらに含む。さらに、プリント回路基板４１０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ性能、ＷｉＦｉ性能（たとえば８０２．１１ＷｉＦｉ）、および無線送信のための無線性能を有してもよい。プリント回路基板４１０は、高電圧保護回路、電磁干渉（ＥＭＩ）回路、および内部基板遮蔽部をさらに有してもよい。電力ケーブル４１１は、電力を供給するためにプリント回路基板４１０に接続される（たとえば、３．３ボルトの電力供給または５ボルトの電力供給）。図４４および４５に示すように、電力ケーブル４１１は、ＡＰＳトップ４０２中に形成される電力ケーブル孔４１３内に取り付けられるケーブルコネクタ４１２を介してプリント回路基板４１０に接続される。電力ケーブル４１１には、また、電力ケーブル４１１からのＥＭＩ放射を低減させるように構成されるフェライト４１４が設けられてもよい。
図４４および４６にみられるように、周囲圧力センサ４００には、ＡＰＳガスケット４１５がさらに設けられる。ＡＰＳガスケット４１５は、たとえば、ナイロン製の部材であり、ＡＰＳハウジング４０１に挿入される。ＡＰＳガスケット４１５は、プリント回路基板４１０を固定して保持し、プリント回路基板４１０への振動の伝達を低減させるために設けられる。図４６にみられるように、ＡＰＳガスケット４１５は、レッジ（ledge）４１６、ストラップ４１７、および切り欠き４１８を含む。プリント回路基板４１０は、レッジ４１６上に設置され、レッジ４１６およびＡＰＳガスケット４１５の内壁により硬く保持される。ストラップ４１７は、プリント回路基板４１０がレッジ４１６から外れて上方向に動かないことを保証するために、プリント回路基板４１０の上方を延びる。電力ケーブル４１１がプリント回路基板４１０との接続のためにＡＰＳガスケット４１５を通過することを可能にするために、切り欠き４１８が設けられる。
プリント回路基板４１０は、周囲圧力センサ４００外部の様々な位置で使用されてもよく、周囲圧力センサ４００に関連した使用に限定されることのない汎用通信モジュールとして機能する。換言すると、プリント回路基板４１０は、周囲圧力センサ４００が存在しなくとも、装置とともに使用されてもよい。たとえば、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００が周囲圧力の読取値をアドバイザモジュール３００に提供する、既に説明した実施形態では、キャブの外部に別個の周囲圧力センサ４００が必要でなくてもよい。その場合、種々の装置とアドバイザモジュール３００との間での通信を制御するために、キャブ内で使用される１つまたは複数のプリント回路基板４１０があってもよい。以下においてそのような実施形態をダストモニタ６００に関して説明する。
空気質監視および制御システムは、１つまたは複数の気流制御弁５００をさらに含んでもよい。たとえば、第１気流制御弁５００は、キャブに入る気流を制御してもよく、第２気流制御弁５００は、キャブを出る気流を制御し得るため、キャブの圧力開放弁として機能する。図５２は、気流制御弁５００の一例示的実施形態を示す。気流制御弁５００は、たとえば、ポリ乳酸プラスチックまたは射出成形ポリプロピレンで形成されてもよい。気流制御弁５００は、気流制御弁５００に設けられるルーバ５０２の位置を制御するためにサーボモータ５０１を含んでもよい。ルーバ５０２は、軸方向の第１および第２孔５０４を有するバルブハウジング５０３内に配置される。気流制御弁５００は、ＷｉＦｉ対応であってもよく、アドバイザモジュール３００によって直接制御されてもよい。具体的には、キャブのすべてのパラメータを監視し、プレクリーナ１および第１気流制御弁５００により新鮮な空気の流れを調節するために、固有のアルゴリズムがアドバイザモジュール３００によって使用されてもよく、最適な運転者保護を維持するために、第２気流制御弁５００によりキャブからの漏れを調節してもよい。たとえば、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、出口３を出る気流を測定し、気流の測定をアドバイザモジュール３００に報告する。そして、アドバイザモジュール３００は、所定の、外気を取入れる気流を維持するために、ルーバ５０２の位置を調節することによって気流制御弁５００を調節する。気流制御弁５００は、外気がより多くキャブに入るように、このようにアドバイザモジュール３００によって制御され、それによって充分かつ安定したキャブの内圧を生み出し、同時に有毒ガス（たとえばＣＯ2）濃度を薄める。このようにして、空気質監視および制御システムは、最も安全な空気質および最高のＨＶＡＣ運転効率を生むために、キャブ圧力、外気の取入れ、ガス（たとえばＣＯ2）レベル、およびキャブからの漏れを連続的に監視および制御する。
各フィルタ７は、特定の気流限度を有する。たとえば、カーボンフィルタは、５０ｃｆｍの気流限度を有し、一方で、ＭＥＲＶ１６フィルタは、１３０ｃｆｍの気流限度を有する。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、使用される特定のフィルタ７に関連する気流限度を判定するために、フィルタＩＤリング２００を読み込んでもよい。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、次に、この情報をアドバイザモジュール３００に提供し、この情報に基づいて、アドバイザモジュール３００は、第１気流制御弁５００を制御することによって気流量を制御するために使用されるアルゴリズム中の変数を調節してもよい。
第１変形例の気流制御弁５００’を、図５６〜５９に示す。第１変形例の気流制御弁５００’は、たとえば、ポリ乳酸プラスチックまたは射出成形ポリプロピレンで形成されてもよい。第１変形例の気流制御弁５００’は、第１変形例の気流制御弁５００’に設けられる弁ディスク５０２’の位置を制御するためにサーボモータ５０１’を含んでもよい。弁ディスク５０２’は、軸方向に第１および第２孔５０４’を有するバルブハウジング５０３’内に配置される。弁ディスク５０２’は、ダボ５０５’に付着される。ダボ５０５’は、たとえば、ポリ乳酸プラスチックまたは射出成形ポリプロピレンで形成されてもよい。ダボ５０５’は、バルブハウジング５０３’の直径に亘って延在する。ダボ５０５’の第１端部は、ダボ５０５’の自由回転を可能にする軸受け５０６’に接続される。ダボ５０５’の第２反対端部は、サーボモータ５０１’がダボ５０５’を回転させることによって弁ディスク５０２’の位置を制御し、それによって気流を調節するように、サーボモータ５０１’に接続される。第１変形例の気流制御弁５００’は、ＷｉＦｉ対応であってもよく、上記の気流制御弁５００に類似の方法でアドバイザモジュール３００によって直接制御されてもよい。
第２変形例の気流制御弁５００”を図６０〜６２に示す。第２変形例の気流制御弁５００”は、たとえば、ポリ乳酸プラスチックまたは射出成形ポリプロピレンで形成されてもよい。第２変形例の気流制御弁５００”は、第２変形例の気流制御弁５００”に設けられる２つの弁翼５０２”の位置を制御するために、サーボモータ５０１”を含んでもよい。弁翼５０２”は、第１および第２の弁開口部５０４”を有するバルブハウジング５０３”内に配置される。弁翼５０２”はそれぞれ、ダボ５０５”のそれぞれに付着される。ダボ５０５”は、たとえば、ポリ乳酸プラスチックまたは射出成形ポリプロピレンで形成されてもよい。ダボ５０５”は、弁開口部５０４”の幅に亘って延在する。各ダボ５０５”の第１端部は、ダボ５０５”の自由回転を可能にする軸受け５０６”に接続される。各ダボ５０５”の第２反対端部は、サーボモータ５０１”がダボ５０５”のそれぞれを回転させることによって弁翼５０２”の位置を制御し、それによって気流を調節するように、サーボモータ５０１”に接続されるギヤ組立体５０７”によりサーボモータ５０１”に接続される。第２変形例の気流制御弁５００”は、ＷｉＦｉ対応であってもよく、上記の気流制御弁５００に類似の方法でアドバイザモジュール３００によって直接制御されてもよい。
空気質監視および制御システムは、図５４にみられるように、ダストモニタ６００をさらに含んでもよい。ダストモニタ６００は、ダストモニタ６００およびプリント回路基板４１０の両方を収納するハウジング（図示されず）内部で、（以下で説明する）混合プレナム２２内に設置されてもよい。ハウジングは、ダストモニタ６００からのセンサ読み取りを向上させるために、ＡＰＳガスケット４１５に類似の振動低減ガスケットに取り付けられてもよい。ダストモニタ６００は、プリント回路基板４１０に接続される。具体的には、図５４に示すように、ダストモニタ６００は、プリント回路基板４１０上に形成される出口４１０１に接続するプラグ６０１を有する。プリント回路基板４１０は、汎用通信モジュールとして機能し、ダストモニタ６００とアドバイザモジュール３００との間の通信を制御する。結果として、ダストモニタからのダスト濃度読取値は、プリント回路基板４１０によりアドバイザモジュール３００に送信される。さらに、プリント回路基板４１０は、電力ケーブル４１１によってプリント回路基板４１０に供給される電力でダストモニタ６００を電力供給する。
ダストモニタ６００は、プリント回路基板４１０によりリアルタイムの重量分析ダスト測定をアドバイザモジュール３００に与えるように、ダストを監視する。従来技術の、現在のダストモニタは、運転室中に永久的に設置されるように設計されていないが、代わりに、電界の誤用および微粒子の過負荷に左右されて、注意深く定期的な較正を必要とするラボ形式の器具である。そのような、現在のダストモニタは、短期間のうちに高ダスト濃度に曝されると動作しなくなる傾向がある。本明細書において開示するダストモニタ６００は、上記問題を克服している。特に、ダストモニタ６００は、図５５に示すようなＨＶＡＣシステムの配管内において、混合プレナム２２内に取り付けられるように構成される。この取付位置により、キャブの運転手の頭部領域における空気質の監視が可能になる。取付位置は、また、ダスト読取値の正確さ、およびダストモニタ６００の寿命を保証する。図５５にみられるように、キャブは、キャブの運転手が着座する内部環境３０を有する。取り入れ空気は、プレクリーナ１からＨＶＡＣシステムの混合プレナム２２へと送られ、次にエバポレータコア２７を通過し、次にファン２３を通過して、キャブ内部環境３０内に入る。そして空気は、運転手の周りを流動し、通気口２４を通って再度混合プレナム２２内へと流れる循環空気２６となる。混合プレナムはキャブ内で最も清潔な場所であるため、ダストモニタ６００は、有利には混合プレナム２２内に取り付けられる。さらに、取付位置は、清浄フィルタもしくは再循環フィルタ、および／または取入れ空気システムのどのような裂け目も、ダスト読取値の上昇によりダストモニタ６００によって即座に特定され、それによってリアルタイムデータおよびシステム劣化の通知が提供されることを保証する。ダストモニタ６００は、通信を介してＲＥＳＰＡ制御モジュール１００およびアドバイザモジュール３００と統合されてもよく、それによって、同じ小型、プロアクティブ、統合キャブ空気質システム内にロバストかつ適時の重量計測的なダストの監視を提供する。
アドバイザモジュール３００は、通知の送信（たとえば、テキストメッセージまたはＥメールによる）、アドバイザモジュール３００上での聴覚、視覚、触覚的警報の起動、キャブ上部の警報灯および／または聴覚的警報信号の起動のうちの１つまたは複数の通知手段により、適切な関係者にキャブ内の警報条件に関して通知するように構成されてもよい。他の通知手段も考えられる。これらの通知は、実行されてもよい。既に説明した、キャブ内の空気の監視および制御と同時にアドバイザモジュール３００によって実行されてもよい。
アドバイザモジュール３００は、センサからデータを受信し、センサからのデータに基づいてキャブ内の空気環境を自動的に制御することによって、キャブ内の安全かつ安定した圧力およびＣＯ2レベルを自動的かつ自律的に維持してもよい。
従来の空気プレクリーナハウジングは、下流に伝わる熱を吸収する。本明細書で開示する実施形態は、プレクリーナハウジングの壁から出てくる温められた空気を、フィルタキャップ上の（１つまたは複数の）排出ポート５を通ってプレクリーナハウジング１１から出るように移動させるために、プレクリーナハウジング１１内の竜巻状の旋回気流を利用することによって熱の伝達を低減させることができる。この固有の特徴は、２つの重要な機能、微粒子を環境に戻すように排出する気流から微粒子を取り除くこと、および、同時に、プレクリーナハウジング１１から熱を除去することを実行する。最終的に、エンジン内に入る空気が周囲空気の温度によりさらに近いという結果になる。
アドバイザモジュール３００は、また、重要な試験および検証機能を提供する。アドバイザモジュール３００は、システムを通過する気流、フィルタへの負荷およびフィルタの寿命、フィルタ７の自浄特性、システムを通過するガスの種類および量、周囲空気とシステム出口空気との温度差、プレクリーナ１内のモータの性能を含む様々なパラメータの連続的で、リアルタイムの、使用中の試験を行い得る。アドバイザモジュール３００は、キャブ内の空気質および空気質に影響を与える装置に関連する他のパラメータをさらに試験し得る。
（５）監視および制御プロセスの説明
空気質監視および制御システムが確立される開始時において、フィルタＩＤリング２００は、エアフィルタに付着（たとえば接着）され、エアフィルタが、フィルタＩＤリング２００が空気プレクリーナ１の２つの静翼１３の間に予め取り付けられるＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に隣り合うようにプレクリーナハウジング内に設置されてもよい。そして、 ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００およびフィルタＩＤリング２００は、既に説明したようにＲＣＭアンテナ基板１１８を使用して自動的に互いと同期する。ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、また、アドバイザモジュール３００と自動的に同期する。
フィルタＩＤリング２００と自動的に同期する際に、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、フィルタＩＤリング２００に予め記録された情報を読み込み、この情報をアドバイザモジュール３００へと中継してもよい。上で説明したように、この情報はエアフィルタ７の使用量を含んでもよく、この情報に基づいて、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００および／またはアドバイザモジュール３００が、エアフィルタ７の寿命の有効期限を判定するための時計をセットしてもよい。フィルタＩＤリング２００の検出が無い場合、システムは、警報および／または運転停止を出力し得る。
活動中のキャブ内での運転の際は、アドバイザモジュール３００は、アドバイザモジュール３００がシステムの各種センサから自動的に受信し、自動的に分析するデータを使用して、加圧およびガス濃度を含む、キャブ内の環境に関連するすべてのパラメータを連続的に監視してもよい。
アドバイザモジュール３００は、次に、キャブ環境を制御するために自動で行動する。たとえば、アドバイザモジュール３００が、キャブ内における特定のガス（たとえばＣＯ2）の加圧状態または濃度が最適でないと判定する場合、アドバイザモジュール３００は、キャブから空気を放出するように気流制御弁５００を制御してもよい。アドバイザモジュール３００は、また、空気プレクリーナ１のブラシレスファンモータ２８の速度を変更するように、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００に命令を発行する。このようにして、アドバイザモジュール３００は、キャブの運転手のための最適かつ安全な環境を提供するために、キャブ環境を絶えず監視および調節するように構成される。
一方で、アドバイザモジュール３００が、キャブの外部の大気が危険あるいは問題であると判定する場合、アドバイザモジュール３００は、外部空気がキャブに入ることを防止するために、（ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００としての）気流制御弁５００および空気プレクリーナ１を制御してもよい。
アドバイザモジュール３００は、また、有害ガス濃度、フィルタの寿命の期限切れ、および運転手、キャブのオーナーおよび／または管理者に提供されるべき他の通知を示す様々な形態の（聴覚的、視覚的、触覚的）警報を発する。
（６）利点となる効果
既に説明した例示的な実施形態による空気質監視および制御システムは、限定されないが、以下のものを含む多数の利点をもたらす。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００、フィルタＩＤリング２００、アドバイザモジュール３００、およびシステムの他のセンサの間における通信に基づいて、システムは、キャブ環境の連続的なリアルタイムの監視を提供する。結果として、システムは、運転手の健康および安全、ならびに周囲環境の衛生を向上させる。
空気質監視および制御システムは、各種センサからのデータを分析し、システムの装置を自動的に調節して必要に応じてキャブ環境を修正することによって、キャブ内の所望の環境を連続的かつ自動的に維持する。結果として、運転手または他の関係者が、能動的に環境を監視および調節する必要がない。
アドバイザモジュール３００は、関わり合いのあるすべての関係者にキャブ環境の状態が通知されてもよいように、連続的なデータ出力、ならびに運転手および／または外部管理者への通知を提供する。したがって、情報の流れはより迅速かつシームレスであり、運転者または管理者がキャブ環境の状態を検査し、判定を試みる必要がない。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００および他のセンサと相互作用することで、アドバイザモジュール３００は、所望のキャブ環境が達成され維持されることを保証するために、気流、空気質、空気温度、フィルタ７上の圧力低下、空気プレクリーナ１内外の温度差、フィルタの寿命、および他のパラメータを制御することが可能である。エンジン取入れシステムのアドバイザモジュール３００による制御は、また、エンジン性能および燃費経済性の向上をもたらす。
必要であれば、アドバイザモジュール３００は、空気プレクリーナ１の気流制御弁５００およびファンモータ２８を制御して内部キャブ環境を密封および浄化し、キャブ内の圧力を安定させ、適切なガス濃度を維持し、それによって運転手の健康および安全を保証する。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、空気プレクリーナ１内の３つの別個の気流の圧力および他のパラメータを連続的に測定し、報告する。これらの異なる測定に基づいて、アドバイザモジュール３００は、キャブ環境をより良く検出および制御することが可能である。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００およびアドバイザモジュール３００の両方のセンサに設けられる一体型の加速度計により、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００およびアドバイザモジュール３００が高振動環境において正確に機能することを可能にするアルゴリズムの適用が可能となる。したがって、高振動環境による測定およびセンサデータの劣化が抑止される。
センサからの読取値に基づいて、モータ制御モジュール４０は、圧力を増加させるため、またはフィルタ７上の圧力低下を克服するために、ファンモータ２８をオフにする、またはファンモータ２８の速度を調節する。したがって、アドバイザモジュール３００同様、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、不利な環境条件に自動的に反応し、キャブを望ましい環境に戻す手順を踏む。
プログラムされた運転パラメータが妨害される場合、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００が警報メッセージをアドバイザモジュール３００に送信させてもよい、またはアドバイザモジュール３００が警報を出力すると決定してもよい。そのようにして、運転手および関わり合いのある他の関係者は、キャブ環境に関連する問題および危険を自動的に通知され得る。これらの通知は、キャブ内の空気の監視および制御と同時に、アドバイザモジュール３００により実行される。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、プレクリーナハウジング１１内で電界を放射するようにＲＣＭアンテナ基板１１８を制御する。この電界は、フィルタＩＤリング２００に電力を供給し、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００とフィルタＩＤリング２００との間の二方向通信チャネルを生み出し、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００とフィルタＩＤリング２００との間の連続的な通信を可能にする。したがって、フィルタＩＤリング２００には追加の電源が必要なく、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００とフィルタＩＤリング２００との間に追加の通信手段が必要ない。
現在、放射状のフィルタ構成により、フィルタが、０〜３６０°の任意の向きでプレクリーナハウジング内に設置されることが可能である。しかし、現在のＲＦＩＤ技術では、タグリーダが、フィルタのＲＦＩＤタグの近位に設置される必要があり、さらに、ＲＦＩＤタグが電力を受ける必要がある。これは、フィルタがプレクリーナハウジング内で、ある特定の向きで設置された場合、タグリーダがＲＦＩＤタグを読み取ることができない可能性があり、さらに、ＲＦＩＤタグを電源に差し込むことができないという問題をもたらす。本明細書で開示するＲＥＳＰＡ制御モジュール１００およびフィルタＩＤリング２００は、プレクリーナハウジング１１内におけるフィルタの向きに関わらずＲＥＳＰＡ制御モジュール１００とフィルタＩＤリング２００との間の通信を保証することで、これらの問題を克服する。さらに、ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００のＲＣＭアンテナ基板１１８により放射される電界が、フィルタＩＤリング２００のマイクロチップに通電することによって、フィルタＩＤリング２００を電源に差し込む必要がなくなる。
現在のフィルタ技術によりもたらされるさらなる問題は、フィルタが、典型的に、金属保護スクリーンおよび／またはファラデーケージとして効果的に機能する他の金属含有物を有し、低出力のＲＦＩＤ信号が妨害され、ＲＦＩＤタグがタグリーダにアクセス不可能になることである。本明細書で開示するＲＥＳＰＡ制御モジュール１００およびフィルタＩＤリング２００は、プレクリーナハウジング１１内で互いに対して特定の方向および位置を有し、ＲＣＭアンテナ基板１１８により放射される電界を使用してアンテナ線１２４およびアンテナ線２０１を介する安定的かつ能率的な通信を保証することで、この問題を克服する。したがって、この通信は、ファラデーケージとして機能するどのような要素によっても妨害されない。
ＲＥＳＰＡ制御モジュール１００は、データのログをフィルタＩＤリング２００に連続的にとり、フィルタ使用量の履歴を絶えず更新し続ける。このようにＲＥＳＰＡ制御モジュール１００がフィルタＩＤリング２００にリアルタイムで絶えずデータのログをとることで、製造場所にてフィルタＩＤリング２００に予め記憶されたデータと組み合わされて、フィルタ７が所定の寿命を超えて使用されないように保証される。たとえ１つの車両から別の車両へ移動させても、改竄された、または使用済みのフィルタを識別することが可能であり、その使用が制限または防止され得る。
アドバイザモジュール３００およびＲＥＳＰＡ制御モジュール１００の両方は、２５５個のセンサとまで同時に通信可能である。結果として、アドバイザモジュール３００は、キャブ内外の各種パラメータを示す様々なセンサデータを受信し自動的に分析することが可能であり、それによってアドバイザモジュール３００およびアドバイザモジュール３００による行動によってなされる判定が向上し、最適なキャブ環境を保証する。
アドバイザモジュール３００は、近くのセンサと自動的に同期し、それらのデータを使用して運転手環境に対する変更を自動的に実施するように構成される。したがって、開示するシステムは、キャブ環境内の潜在的脅威に対する即座の反応を提供する。
アドバイザモジュール３００は、フィルタの種類、フィルタの使用時間、圧力差、ＣＯ2濃度、および他のパラメータなどのデータがリアルタイムで表示される表示画面３０８を提供してもよい。結果として、運転手は、キャブ環境をより良く理解および分析することが可能である。
アドバイザモジュール３００は、センサを使用して、キャブ内のＣＯ2濃度、呼吸ダスト濃度、外気の取入れ、キャブの空気漏れ、および毒性ガス濃度を監視してもよい。そしてそれに応じて、アドバイザモジュール３００は、キャブに空気がまったく入らないようにし、キャブを、毒性ガスを含まない清浄空気で充たし得る。アドバイザモジュール３００は、センサからデータを受信し、センサからのデータに基づいてキャブ内の空気環境を自動的に制御することによって、キャブ内の安全かつ安定した圧力およびＣＯ2レベルを自動的かつ自律的に維持する。
また、アドバイザモジュール３００により重要な試験および検証機能が実行される。システムを通過する気流、フィルタへの負荷およびフィルタの寿命、フィルタ７の自浄特性、システムを通過するガスの種類および量、周囲空気とシステム出口空気との温度差、プレクリーナ１内のモータ２８の性能を含む様々なパラメータの連続的で、リアルタイムの、使用中の試験は、キャブ環境の監視、および運転手などが環境またはキャブ自体に対し改善および修正を行う能力を向上させる。
開示する空気質監視および制御システムは、キャブ内の空気質に対する潜在的脅威から運転手を包括的に保護する。
以上、本発明の例示的な実施形態を説明した。上記の例示的な実施形態は単に例示であり、本発明は記述された実施形態に限定されないことを留意すべきである。本明細書で説明した実施形態に対する種々の変更および修正は、当業者には明白であることが理解される。そのような変更および修正は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、およびその意図される利点を減ずることなく行われ得る。したがって、そのような変更および修正は、本開示に包含されることが意図される。

Claims (19)

  1. 空気質システムであって、
    長手方向軸に沿って延びる略筒状のプレクリーナハウジングと、前記プレクリーナハウジング内に配置され、前記長手方向軸に沿って延びる略筒状のフィルタとを有する空気プレクリーナと、
    前記プレクリーナハウジング内で第１の位置に位置決めされ、前記フィルタ上に取り付けられるフィルタ識別構成要素と、
    前記プレクリーナハウジング内で第２の位置に位置決めされ、
    電界を放射し、
    放射した前記電界を介して前記フィルタ識別構成要素と通信するように構成される制御モジュールと、を備え、
    前記制御モジュールは、第１アンテナを有し、
    前記フィルタ識別構成要素は、前記長手方向軸で前記第１アンテナに対向して配置される第２アンテナを有し、
    前記制御モジュールは、前記第１アンテナを介して前記電界を放射し、
    前記制御モジュールは、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間でデータを交換することによって、前記フィルタ識別構成要素と通信し、
    前記第１アンテナは、前記制御モジュールのモジュールハウジングの外側に配置され、前記プレクリーナハウジング内の周方向に延在している、空気質システム。
  2. 前記第１アンテナは、前記第２の位置と異なる第３の位置に配置される、請求項１記載の空気質システム。
  3. 前記第２アンテナは、前記第１アンテナの周波数に合わせられる、請求項１記載の空気質システム。
  4. 複数のセンサをさらに備え、前記制御モジュールは、前記複数のセンサからのデータを受信および分析する、請求項１記載の空気質システム。
  5. 前記制御モジュールは、複数のセンサを備え、
    前記複数のセンサは、前記モジュールハウジング内に収納され、前記複数のセンサは、前記プレクリーナハウジング外部の周囲空気、前記フィルタの上流の前記プレクリーナハウジング内部の取入れ空気、および前記フィルタの下流の前記プレクリーナハウジングの出口における出口空気のうちの少なくとも１つの、圧力、温度、および湿度のうちの少なくとも１つを測定するように構成され、
    前記第１アンテナは、前記モジュールハウジングの外部に配置される、請求項１記載の空気質システム。
  6. 前記モジュールハウジングは複数の区画を含み、前記区画のそれぞれは、前記複数のセンサのそれぞれの１つを収納する、請求項５記載の空気質システム。
  7. 前記複数のセンサの第１センサは、前記複数の区画の第１区画内に配置され、
    前記モジュールハウジングは、前記第１区画と連絡する第１孔を有し、
    第１チューブは、前記第１センサと前記周囲空気および出口空気のうちの１つとを連絡させるために前記第１孔内に配置される、請求項６記載の空気質システム。
  8. 前記フィルタ識別構成要素は、マイクロチップおよび１つまたは複数のコンデンサを含み、
    前記制御モジュールは、
    前記第１アンテナを介して前記電界を放射し、
    前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間でデータを交換することによって、前記フィルタ識別構成要素と通信する、請求項５記載の空気質システム。
  9. 前記データは、前記制御モジュールから前記フィルタ識別構成要素に送信され、前記フィルタ識別構成要素に記録される、請求項８記載の空気質システム。
  10. 前記データは、前記フィルタの使用量および前記フィルタの識別を示すフィルタデータを含み、前記フィルタデータは、前記フィルタ識別構成要素に記録される、請求項９記載の空気質システム。
  11. 前記データは、前記フィルタ識別構成要素から前記制御モジュールに送信され、
    前記制御モジュールは、前記データを、１つまたは複数の外部装置に出力する、請求項８記載の空気質システム。
  12. 前記第１アンテナにより放射される前記電界が、前記フィルタ識別構成要素に電力を供給する、請求項７記載の空気質システム。
  13. 前記制御モジュールは、前記電界を介して、連続的にデータを前記フィルタ識別構成要素から読み取り、前記フィルタ識別構成要素に書き込む、請求項１記載の空気質システム。
  14. 前記プレクリーナハウジングの外部に配置され、前記制御モジュールから制御モジュールデータおよびフィルタ識別構成要素データの両方を取得するために前記制御モジュールと通信するように構成されるアドバイザモジュールをさらに備える、請求項１記載の空気質システム。
  15. 前記アドバイザモジュールは、ガス濃度および圧力のうちの少なくとも１つを測定するように構成される複数のセンサを含む、請求項１４記載の空気質システム。
  16. 前記空気質システムに入る気流、および／または前記空気質システムを出る気流を制御するように構成される気流制御弁をさらに備え、
    前記アドバイザモジュールは、前記制御モジュールから前記アドバイザモジュールに送信される気流測定に基づいて前記気流制御弁を制御するように構成される、請求項１４記載の空気質システム。
  17. 前記空気質システムの混合プレナム内に配置されるダストモニタをさらに備え、
    前記アドバイザモジュールは、ダスト測定を受信し、前記ダスト測定に基づいて前記気流制御弁を制御するために、前記ダストモニタと通信するように構成される、請求項１６記載の空気質システム。
  18. 周囲圧力を感知するように構成される周囲圧力センサをさらに備え、
    前記アドバイザモジュールは、
    周囲圧力データを取得するために前記周囲圧力センサと通信するように、および、
    前記周囲圧力センサから前記アドバイザモジュールに送信される前記周囲圧力データに基づいて前記気流制御弁を制御するように構成される、請求項１７記載の空気質システム。
  19. 空気質システム監視方法であって、
    運転手により運転されるキャブの外部に空気プレクリーナを設けるステップであって、前記空気プレクリーナが、長手方向軸に沿って延びる略筒状のプレクリーナハウジングと、前記プレクリーナハウジング内に配置され、前記長手方向軸に沿って延びる略筒状のフィルタとを有し、
    前記プレクリーナハウジング内で、第１の位置に位置決めされるフィルタ識別構成要素を設けるステップであって、前記フィルタ識別構成要素が第２アンテナを有して前記フィルタ上に取り付けられており、
    前記プレクリーナハウジング内で、第２の位置に位置決めされる、第１アンテナを有する制御モジュールを設けるステップと、
    前記制御モジュールの前記第１アンテナによって、前記プレクリーナハウジング内に放射される電界を提供するステップであって、前記制御モジュールが放射された前記電界を介して前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間でデータを交換することによって前記フィルタ識別構成要素と通信し、
    前記制御モジュールから制御モジュールデータおよびフィルタ識別構成要素データの両方を取得するステップと、
    前記制御モジュールデータおよび前記フィルタ識別構成要素データに基づいて前記空気質システムを調節するステップと、
    を含み、
    前記第１アンテナは、前記制御モジュールのハウジングの外側に配置され、前記プレクリーナハウジング内の周方向に延在しており、
    前記第２アンテナは、前記長手方向軸で前記第１アンテナに対向して配置される、空気質システム監視方法。
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