(57)【要約】  空気フィルタは、フィルタ媒体と、センサと、センサに連結された回路とを備え、回路は、フィルタ媒体の状態を表すセンサからのデータを受信し、上記データを無線で送信するように構成されている。データは、ディスプレイを有するデバイスによって受信し、情報を使用してフィルタ媒体の状態の指示をユーザに提示することができる。
2019532263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ媒体と、
センサと、
前記センサに連結された回路と、を備え、前記回路が、前記フィルタ媒体の状態を表す前記センサからのデータを受信し、前記データを無線で送信するように構成されている空気フィルタ。
【請求項２】
前記センサは、圧力センサを含む、請求項１に記載の空気フィルタ。
【請求項３】
前記圧力センサは、差圧センサであり、前記差圧センサは、空気が前記フィルタ媒体を通して移動されている間の、前記フィルタ媒体に対する上流の圧力及び下流の圧力に露出されるように配置されている、請求項２に記載の空気フィルタ。
【請求項４】
前記差圧センサは、
第１の開口部及び第２の開口部であって、前記第２の開口部が、前記フィルタ媒体の下流側から前記フィルタ媒体を通って前記フィルタ媒体の上流側に延びるように構成された管を含む、第１の開口部及び第２の開口部と、
前記フィルタ媒体の前記上流側で前記管に取り付けて前記差圧センサを前記フィルタ媒体に保持するようになっているナットと、を備える、請求項３に記載の空気フィルタ。
【請求項５】
前記圧力センサは、絶対圧センサであり、前記絶対圧センサは、空気が前記フィルタ媒体を通って移動されている間の下流の圧力を測定するように前記フィルタ媒体の下流側に支持されている、請求項２に記載の空気フィルタ。
【請求項６】
前記回路は、前記絶対圧センサからの前記データの関数として前記フィルタ媒体にわたって圧力差を判定するようになっている、請求項５に記載の空気フィルタ。
【請求項７】
前記回路は、前記圧力データの時間的分析によって前記フィルタの状態を判定するようになっている、請求項６に記載の空気フィルタ。
【請求項８】
第２のデータを提供する第２のセンサを更に含み、前記回路は、前記第２のデータと前記圧力センサからの前記データとを組み合わせて前記圧力差を判定するように更になっている、請求項５に記載の空気フィルタ。
【請求項９】
前記第２のセンサは、空気を前記フィルタ材料を通して移動させるファンの動作を感知するように構成された少なくとも１つのセンサを含む、請求項８に記載の空気フィルタ。
【請求項１０】
前記第２のセンサは、ひずみゲージセンサ、振動センサ、熱電空気流センサ、ひずみゲージ空気流センサ、及び羽根空気流センサからなる群から選択される、請求項８に記載の空気フィルタ。
【請求項１１】
前記センサは、絶対圧センサ、差圧センサ、ひずみゲージセンサ、光学センサ、振動センサ、熱電空気流センサ、ひずみゲージ空気流センサ、羽根空気流センサ、及び空気品質センサからなる群から選択される１つ又は複数のセンサを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【請求項１２】
電子的に読取可能なフィルタＩＤを更に備え、前記回路は、前記フィルタＩＤを読み取ること及び前記フィルタＩＤを送信することのうちの少なくとも１つを実行するように更になっている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【請求項１３】
前記回路は、前記フィルタの前記感知した状態の関数として前記空気フィルタを交換する時を示す警告を生成するように更になっている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【請求項１４】
前記回路は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｚｗａｖｅ、及びＷｉ−Ｆｉからなる群から選択される少なくとも１つの通信プロトコルによってデータを無線で送信する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【請求項１５】
前記回路は、データをモバイルデバイスに送信し、前記モバイルデバイスは、前記フィルタの前記感知した状態の関数として前記空気フィルタを交換する時を示す警告を１つ又は複数のプロセッサによって生成するようになっている、請求項１３に記載の空気フィルタ。
【請求項１６】
前記センサは、前記フィルタ媒体に取り外し可能に連結されている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【請求項１７】
プロセッサと、
前記プロセッサに連結されたディスプレイと、
前記プロセッサに連結されており、かつ動作を実行するように前記プロセッサによって実行するためのプログラムを記憶させたメモリデバイスと、を含むデバイスであって、前記動作が、
空気が通過して流れる空気フィルタのフィルタ媒体の状態を表すセンサからのデータを無線で受信することと、
前記受信したデータの関数として前記フィルタ媒体の状態を表す視覚的指示を前記ディスプレイ上でユーザに提供することと、を含む、デバイス。
【請求項１８】
前記動作は、前記デバイスのユーザに交換用フィルタを注文するオプションを提供することを更に含む、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記視覚的指示は、前記フィルタ媒体の有用な寿命の残り期間を含む、経時的な前記フィルタ媒体の状態を表すグラフを含む、請求項１７又は１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記視覚的指示は、ユーザプロファイル又は空気の品質を示す他の情報の関数として提供される、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記ユーザプロファイル情報は、空気の品質に相関する医学的状態を示す、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記動作は、
前記フィルタから情報を入手することと、
前記情報を使用して、前記視覚的指示を前記ユーザに提供することを有効にする又は無効にすることと、を更に含む、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記動作は、
前記フィルタから情報を入手することを更に含み、
前記受信したデータの関数として前記フィルタ媒体の状態を表す視覚的指示を前記ディスプレイ上でユーザに提供することは、前記入手した情報に基づいて設定された閾値の関数である、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２４】
下流の圧力を表す圧力情報を無線で受信することであって、前記情報は、空気フィルタに関連付けられたセンサから受信される、ことと、
前記圧力情報を処理し、前記空気フィルタの上流側と前記空気フィルタの前記下流側との圧力差及び前記空気フィルタの前記下流側の経時的な圧力低下のうちの少なくとも１つを判定することと、
前記圧力差に応じて前記フィルタの状態の指示を生成することと、を含む方法。
【請求項２５】
前記圧力情報は、空気が前記空気フィルタを通って移動している間の少なくとも１つの圧力測定値、及び空気が前記空気フィルタを通って移動していない間の少なくとも１つの圧力測定値を含み、前記圧力差は、前記空気が前記空気フィルタを通って移動している間の少なくとも１つの圧力測定値、及び前記空気が前記空気フィルタを通って移動していない間の少なくとも１つの圧力測定値から決定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記圧力情報は、前記空気フィルタの前記上流側からの少なくとも１つの圧力測定値、及び前記空気フィルタの前記下流側からの少なくとも１つの圧力測定値を含む、請求項２４又は２５に記載の方法。
【請求項２７】
空気フィルタ媒体の状態を感知することと、
前記空気フィルタ媒体の前記状態を表す情報をエンドユーザが受信できるように、前記情報を無線で送信することと、を含む方法。
【請求項２８】
空気フィルタ媒体の状態を感知することは、暖房機用ダクト内に配置された空気フィルタの状態を表す情報を無線で受信することと、前記受信した情報に応じた、前記フィルタの状態の指示を生成することと、を含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
空気フィルタは、暖房機及び独立型空気清浄器に含まれていることがある。空気は、フィルタを介して吸い込まれ、フィルタは、粒子を捕らえて、粒子がダクトを介して、暖房、冷房、又は別の方法で調節されている環境空間に進むことを防止する。
【０００２】
宅内の暖房機用空気フィルタは、経時的に効果的でなくなり又は閉塞し、暖房機のファンモータの摩耗を最小化するために、並びに空気浄化効率を維持して適切な空気の流れを維持するために、交換する必要がある。従来のフィルタ閉塞は、空気流に対してフィルタの前とフィルタの後との圧力差によって定義される。圧力差の増大は、フィルタがより閉塞して交換を必要としていることを示す。
【発明の概要】
【０００３】
空気フィルタは、フィルタ媒体と、センサと、センサに連結された回路とを備え、回路は、フィルタ媒体の状態を表すセンサからのデータを受信し、上記データを無線で送信するように構成される。データは、ディスプレイを有するデバイス又はシステムによって受信して、情報を使用してフィルタ媒体の状態の指示をユーザに提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】例示的実施形態による使い捨て式空気フィルタを含む写真である。
【０００５】
【図２】例示的実施形態によるフィルタ媒体に連結するための差圧センサの写真である。
【０００６】
【図３】例示的実施形態による、差圧センサを有するフィルタのブロック図である。
【０００７】
【図４】例示的実施形態による、モバイルデバイス上で稼働するアプリケーションの模擬したユーザインターフェイスの図である。
【０００８】
【図５Ａ】例示的実施形態による、１分当たりのフィートでの送風機速度、ミリバールでの差圧センサの測定値、ダクト圧力、計算した圧力、及び結果を図５Ｂに示すようなグラフに相関させる文字Ａ、Ｂ、又はＣを示す表である。
【０００９】
【図５Ｂ】例示的実施形態による、計算した圧力を示すグラフである。
【００１０】
【図６】例示的実施形態による、送風機を異なる速度で動作させた試験から得られた圧力を比較するグラフである。
【００１１】
【図７】例示的実施形態による、図５Ａと同様の表である。
【００１２】
【図８】例示的実施形態による、送風機を異なる速度で動作させた試験から得られた圧力を比較するグラフである。
【００１３】
【図９】例示的実施形態による、異なる時間間隔での圧力を示すグラフである。
【００１４】
【図１０】例示的実施形態による、空気フィルタの閉塞を感知するためのシステムのブロック図である。
【００１５】
【図１１】例示的実施形態による、フィルタセンサと相互作用するモバイルデバイスの構成及び使用を示すブロック流れ図である。
【００１６】
【図１２】例示的実施形態による、２つの圧力センサを用いる例示的システムのブロック図である。
【００１７】
【図１３】例示的実施形態による、圧力センサの校正を示すブロック流れ図である。
【００１８】
【図１４】例示的実施形態による、例示的な温湿度センサに関する情報を提供する。
【００１９】
【図１５】例示的実施形態による、スマートフィルタを試験するための実験的システムの写真である。
【００２０】
【図１６】例示的実施形態による、スマートフィルタ回路からストリーミング配信されるデータの図を提供する。
【００２１】
【図１７】例示的実施形態による、通常の家庭用暖房機配管に設置されたフィルタの写真である。
【００２２】
【図１８】例示的実施形態による、ファンを最初にオフにし、その後オンにし、その後再度オフにした、フィルタ間の圧力差を示すグラフである。
【００２３】
【図１９】例示的実施形態による、スマートフィルタを含むシステムの動作中に送信されて収集された情報を示す表である。
【００２４】
【図２０】例示的実施形態による、フィルタが汚れていて交換の必要があることが既知であり、暖房機又はファンをオフにし、その後オンにした、単一の下流側圧力センサからの測定値を示すグラフである。
【００２５】
【図２１】例示的実施形態による、フィルタのＩＤを提供する、フィルタ媒体の状態を感知する、及び任意選択的に空気の品質を感知するための様々なオプションを有するスマートフィルタのブロック図である。
【００２６】
【図２２】例示的実施形態による、スマートフィルタシステムの複数の要素及び代替要素のブロック図である。
【００２７】
【図２３】例示的実施形態による、フィルタ寿命を判定するための、複数のソースからの情報の構成及び使用を示すブロック流れ図である。
【００２８】
【図２４】例示的実施形態による、経時的に変化する状態下でのフィルタ間の差圧を示す複数の圧力測定値を示す。
【００２９】
【図２５】例示的実施形態による、フィルタが挿入されているダクト内のｙ方向の振動を測定する加速度計センサから収集したデータを示す。
【００３０】
【図２６】例示的実施形態による、ｘ方向の振動の測定値を同様に示す。
【００３１】
【図２７】例示的実施形態による、ｚ方向の振動の測定値を同様に示す。
【００３２】
【図２８】例示的実施形態による、ｙ方向の時間に対する加速度計の結果を示す。
【００３３】
【図２９】例示的実施形態による、ｘ方向の時間に対する加速度計の結果を示す。
【００３４】
【図３０】例示的実施形態による、ｚ方向の時間に対する加速度計の結果を示す。
【００３５】
【図３１】例示的実施形態による、回路及び方法を実施するためのコンピュータシステムの概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下の説明では、本明細書の一部を成すとともに、実施し得る特定の実施形態を例示の目的で示す添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者による本発明の実施を可能にするよう十分詳細に記載されるが、他の実施形態を利用でき、本発明の範囲を逸脱することなしに構造的、論理的、及び電気的変更を行なうことができることを理解すべきである。したがって、例示的実施形態の以下の説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００３７】
本明細書で説明する機能又はアルゴリズムは、一実施形態ではソフトウェアで実施することができる。ソフトウェアは、ローカル又はネットワーク上のいずれかの、１つ又は複数の非一時的メモリ又は他の種類のハードウェアベースの記憶デバイスなどの、コンピュータ可読媒体又はコンピュータ可読記憶デバイス上に記憶されたコンピュータ実行可能命令で構成することができる。更に、そのような機能は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせとすることができる、モジュールに対応する。複数の機能は、所望により１つ又は複数のモジュールで実行することができ、説明する実施形態は、単なる例である。ソフトウェアは、パーソナルコンピュータ、サーバ、又は他のコンピュータシステムなどのコンピュータシステム上で動作する、デジタル信号プロセッサ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ、又は他の種類のプロセッサ上で実行することができ、そのようなコンピュータシステムを、専用にプログラムされた機械に変えることができる。
【００３８】
実施形態は、いつ空気フィルタを交換すべきかを識別するように記載される。実施形態は、センサ及び分析を用いて、空気フィルタの交換が望ましい場合及び時を判定する。ネットワーク接続を使用して、交換すべきフィルタの指示を通信することができる。指示は、ネットワークを介して指示を受信するモバイルデバイス上で稼働するアプリケーションにより、ユーザに提供することができる。情報は、例えば、センサとフィルタに関連付けられた分析デバイスとの間のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）接続方向、Ｗｉ−Ｆｉ接続、ＺｉｇＢｅｅ、又はＺｗａｖｅなどのネットワーク接続に基づいて転送することができる。更なる実施形態では、ＲＦＩＤベースの接続又は他の接続を使用して、情報を転送することができる。アプリケーションは、自動的に、又はアプリケーションによってモバイルデバイス上に提供されるユーザが選択可能なオプションに応じてのいずれかで、交換用フィルタの注文を可能にすることができる。アプリケーションはまた、フィルタからのバーコード、ＱＲコード、又は他の情報の読み取りを提供して、そのような情報を用いて指定されたフィルタ上のみのセンサの使用を制御することができる。また、情報を使用して、対応するフィルタに関する許可された圧力低下又は空気流の測定パラメータに対して、センサ及び／又はアプリケーションを構成することができる。
【００３９】
一実施形態では、単一の圧力センサ、又は異なる複数のセンサを用いて、フィルタの圧力閉塞を識別することができる。単一のセンサは、フィルタが次第に閉塞してくるにつれてモータの増大する作用によって生成される真空現象を用いて、フィルタとファン側との間の清浄な空気の側のフィルタの後に配置することができる。換言すれば、ファンが動作している間の圧力は、フィルタがより閉塞するにつれて低下がより大きくなって、低下する。一実施形態では、ファンがオフである時と比較したファンがオンである間の２パスカル以上の低下などの閾値を使用して、フィルタを交換するための顧客通知をトリガすることができる。
【００４０】
一実施形態では、単一の圧力センサは、プロセッサ上で実行している分析ソフトウェアに圧力測定値を提供する。プロセッサ及び圧力センサは、統合ユニットとして形成することができる。統合ユニットはまた、ネットワーク機能を含むことができる。単一の圧力センサの使用で、センサは、ファンをオン状態及びファンをオフ状態で圧力を観測することにより校正することができる。その場合、ファンがオン状態の圧力は、フィルタの両側の間の圧力差を表すと仮定することができる。センサデータを利用してフィルタ閉塞の通知を生成するアルゴリズムのいくつかの実施例を以下に提示する。
【００４１】
フィードバックを顧客に提供して、空気濾過フィルタの有効性、並びに交換するタイミング及びデータを置き換える必要性を伝達することができる。前の概念は、フィルタの上流側の汚れた空気による目詰まりの影響を受けやすい。２つのセンサを維持しなければならないことはまた、消費者に対するセンサコストを増大させる。手頃な価格のセンサを消費者に提供して、消費者の宅内暖房機用フィルタの適切な保守点検により、消費者が家での高い空気品質基準を維持することを支援することができる。
【００４２】
更なる実施形態では、差圧センサを、フィルタ媒体の両側の２つの開口部を有するフィルタ媒体に連結して、それぞれの側の圧力を、圧力差に応じて屈曲するコンデンサプレート又は圧電素子などの差圧感知要素に伝達することができる。感知要素は、第１の開口部を有する１つの側に、媒体を貫通して媒体の他の側に延びる第２の開口部を有する管とともに配置することができる。開口部は、差圧感知要素のいずれかの側に配置される。
【００４３】
更なる実施形態では、圧力以外のパラメータを測定又は感知して、フィルタを交換するときを示すフィルタ状態と相関させることができる。そのようなパラメータとしては、例えば、ファンモータ上の負荷、空気速度、乱流、微粒子、光学的透明度、振動、熱電センサ、屈曲を示すひずみゲージなどが挙げられる。また更なる実施形態では、１つ又は複数のセンサからのデータを分析ソフトウェアによって融合又は別の方法で組み合わせて、フィルタ交換のための指示を生成することができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、センサ及び／又は統合センサユニットは、フィルタ媒体に取り付ける若しくはそれと一体化する、又はフィルタ媒体のフレームに取り付けることができる。フレームは、恒久的に詰め替え可能なプラスチック製フィルタフレームとすることができる。いくつかの実施形態では、ユニットは、フィルタ媒体又はフィルタのフレームに取り付けて、ユニットを取り外してユニットを交換用フィルタ、フィルタフレーム、又はフィルタ媒体に取り付けることにより、再使用することができる。ユニットはまた、交換可能なフィルタ媒体を有するフィルタのフレームに取り付けることができる。
【００４５】
図１は、使い捨て式空気フィルタ１００を含む写真である。フィルタ１００は、概ね矩形形状（正方形形状を含む）を有することができる。使い捨て式フィルタ１００は、上流面１０１（離れて向いていて見えない）及び下流面１０２を含むことができ、任意選択の外周フレーム１０３によって囲まれたフィルタ媒体１０７を含むことができる。フィルタ媒体１０７は、フレームからフィルタ媒体を取り外して、フィルタ媒体を新しい又は再生したフィルタ媒体と交換することにより、交換可能とすることができる。更なる実施形態では、フィルタ媒体は、空気流を受けた時に空気を濾過するための効果的な形状を維持する十分な構造的完全性を有して形成された場合に、フレームを有さない自己支持型とすることができる。各種実施形態では、フィルタ媒体１０７は、容易に識別可能なプリーツ１０８を呈するようにプリーツ状とすることができる、又はプリーツ状でなくすることができる。一実施形態では、圧力センサなどのセンサ１１０は、フィルタによって支持される。センサ１１０は、フィルタ媒体状態を示すセンサ測定値を処理して通信する電子機器を含むことができる。センサは、図１で１１０に示すような吊り下げ構造によって支持する、又はフィルタ媒体若しくはフレームに直接貼ることができる。
【００４６】
外周フレーム１０３は、多くの場合、フレームに入ったフィルタの末端縁部を画定する側壁（例えば、上、下、左、及び右の側壁）１０４を含むことができる。フレーム１０３は、様々な側壁を提供するように折り畳むことができる、任意の好適な材料（単数又は複数）、例えば、板紙又はボール紙で製造することができる。いくつかの実施形態では、フレーム１０３は、射出成形したプラスチック材料で製造することができる。いくつかの実施形態では、フィルタ１００の少なくとも下流面１０２は、（任意の方向に）フィルタ媒体１０７にわたって少なくとも部分的に延びる支持部材を含むことができる。そのような部材は、特にフィルタ媒体の下流側の追加の支持を提供することができ、（特にプリーツ状のフィルタ媒体に関して）そのような部材は、室内用空気清浄器の動作中の空気圧力に応じたフィルタ媒体の変形を最小化する又は変形の一貫性を保証することを支援することができる。いくつかの実施形態では、そのような部材は、それらの末端部でフレーム１０３に接続することができる板紙のストリップとすることができる。他の実施形態では、そのような部材は、複数本の接着剤ストランドの長さとすることができる。フィルタ媒体がプリーツ状である場合、任意のそのような接着剤ストランドは、フィルタ媒体がプリーツ状にされる前又は後のいずれかに配置することができる。
【００４７】
様々なプリーツオプションを有する、異なる多くの種類のフィルタ形式を使用することができる。例えば、ミニプリーツ設計は、フィルタの片側又は両側にプリーツ山部に貼り付けたワイヤを使用することができる。マイクロプリーツ設計は、フィルタ媒体の片側にワイヤを使用することができ、ワイヤは、媒体のプリーツに外形を合わせてプリーツ形状を維持する。フラットパネルフィルタ媒体は、ワイヤ及び／又はポリオレフィンネットを使用することができる。一部のフィルタ設計は、接着剤ストランドに対して、ポリオレフィンストランドを使用してプリーツ間隔を維持することができる。
【００４８】
使い捨て式空気フィルタ１００のフィルタ媒体１０７（プリーツ状か否か）は、移動する空気を濾過することができる、ほぼ任意の材料、任意の構成で構成することができる。そのような媒体としては、線維性材料（例えば、不織布ウェブ、ガラス繊維ウェブなど）、フィルタ媒体及び／又は吸着剤を装填したハニカム構造体などを挙げることができるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、フィルタ媒体は、エレクトレット材料を形成するように電気的又は静電的に帯電することができる少なくともなんらかの材料を含む、少なくとも１つの層を含むことができる。特定の実施形態では、フィルタ媒体は、エレクトレット材料を含む少なくとも１つの層及び吸着剤を含む少なくとも１つの層を含む、多層媒体とすることができる。いくつかの実施形態では、フィルタ媒体１０７は、ＨＥＰＡ濾過の能力がある少なくとも１つの層を含むことができる。静電的に帯電している媒体は、微粒子捕捉を強化することができる。静電的に帯電している媒体は、電流及び接地ワイヤを有し、かつ典型的には洗浄可能な、静電集塵装置に使用することができる。
【００４９】
フィルタ媒体１０７の少なくとも１つの層が吸着剤機能を呈するためのものである場合、任意の簡便な物理形態の任意の好適な吸着剤（単数又は複数）を、そのような層に含めることができる。特定の実施形態では、そのような吸着剤は、ホルムアルデヒドを捕捉する能力があってもよい（ホルムアルデヒドは、典型的な炭素フィルタによって捕捉することができない非常に軽い気体である）。多くの炭素フィルタは、尿素、調理の臭気などの更により重い気体を捕捉する。これらのフィルタは、活性炭を使用する。ホルムアルデヒド及びトルエンガスを捕捉するために、処理された（多くの場合、酸処理された）炭素を使用することができる。いくつかの実施形態では、吸着剤は、少なくともなんらかの活性炭を含む。所望により、活性炭を処理して、そのホルムアルデヒドを捕捉する能力を強化することができる。好適な処理は、例えば、活性炭に少なくともなんらかのアミン官能性及び／又は少なくともなんらかのマンガン酸塩官能性及び／又は少なくともなんらかのヨウ化物官能性を提供することができる。好適であり得る処理された活性炭の具体的な例としては、例えば、過マンガン酸カリウム、尿素、尿素／リン酸、及び／又はヨウ化カリウムで処理されたものが挙げられる。例えば、ホルムアルデヒドを除去するために潜在的に好適であり得る他の吸着剤としては、例えば、処理されたゼオライト及び処理された活性アルミナが挙げられる。所望により、例えば、処理された活性炭とともに、そのような材料を含めることができる。
【００５０】
１つ又は複数の吸着剤は、任意の使用可能な形態で、例えば、粉末、ビーズ、フレーク、ウィスカ、顆粒、又は粒塊とすることができる、例えば、粒子として提供することができる。吸着剤の粒子サイズは、所望により異なることができる。吸着剤粒子は、任意の所望の方法でフィルタ媒体１０７の層内に又は層上に組み込むことができる。例えば、各種実施形態では、吸着剤粒子は、フィルタ媒体１０７の層の繊維と物理的に絡めることができる、そのような繊維に粘着的に連結することができる、又は両方のメカニズムのなんらかの組み合わせを使用することができる。
【００５１】
一実施形態では、使い捨て式空気フィルタ１００は、少なくとも１つのＲＦＩＤ（無線周波数識別（radiofrequency identification））タグ１２０を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０は、空気フィルタ１００の外周フレーム１０３の任意の部分に取り付けることができる。例えば、ＲＦＩＤタグ１２０は、フレームの側壁の内側主表面、又はフレームの上流若しくは下流フランジの外側若しくは内側（すなわち、見える又は見えない）主表面に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０は、使い捨て式空気フィルタ１００の外周フレーム１０３の側壁１０４の外側主表面に取り付けられる（例えば、貼り付けられる、例えば、粘着的に貼り付けられる）。ＲＦＩＤタグ１２０は、任意の好適なＲＦＩＤタグとすることができる。多くの実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０は、パッシブタグとすることができ、これは、それがなんらの種類の電源を含まず、単にＲＦＩＤリーダによってそれに作用する電磁エネルギによって電力を供給されることを意味する。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０は、範囲が特に限定されていない従来のＲＦＩＤタグ（例えば、高、中、又は低周波数で動作する）とすることができる。特定の実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０は、いわゆる近距離無線通信（Near Field Communication）（ＮＦＣ）タグとすることができ、これは、数センチメートル（例えば、１０センチメートル以下）の範囲にわたってのみ（例えば、１３．５６ＭＨｚで）動作する特定の種類のＲＦＩＤタグであるとして当業者によって認識されるであろう。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０は、読取可能（のみの）タグであり、他の実施形態では、本明細書で後で詳細に説明するように、読取可能／書込可能タグとすることができる。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤタグ１２０は、ＲＦＩＤタグ１２０をフィルタ１００のフレームの側壁１０４の表面上に素早く容易に設置することができるように、接着剤バッキングを有して好都合に供給することができる。
【００５２】
一実施形態では、単一の差圧センサを用いて、図２に示すように小さなプラスチックハウジング２００内に入れることができる。ハウジング２００は、差圧を測定する１つ又は複数のセンサ、処理用電子機器、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ通信電子機器を含むことができる。圧力センサ（単数又は複数）は、フィルタの性能及びいつフィルタを交換すべきか（すなわち、フィルタに関する寿命の終了）を判定するために、フィルタの圧力低下を測定する。
【００５３】
一実施形態では、ハウジング２００は、濾過されることになる空気を受け入れるフィルタの側に第１の開口部２１２を提供するために、フィルタのファン側からフィルタ材料を介して押されるようになっている管２１０を含む。一実施形態では、管２１０は、フィルタ媒体を刺すために使用される、小さな鋭いポートとして形成することができる。キャップ又はロックナット２１５は、管の上に嵌合して、第１の開口部を介してハウジング２００内の差圧センサの片側への圧力の連通を可能にしながら、ハウジングをフィルタに対して適所にスナップ嵌合、摩擦嵌合、ねじ留め、又は別の方向で保持することができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、センサ又は複数のセンサを有するハウジング２００は、フィルタ媒体の交換を可能にするフィルタフレームの場合では、ロックナット２１５を取り外し、フィルタからハウジング２００の残部を取り外し、新しいフィルタ又はフィルタ媒体上に設置を繰り返すことにより、新しいフィルタ又はフィルタ媒体上で再使用することができる。センサ又は複数のセンサを有するハウジングは、フィルタフレーム上に設置し、任意選択的に再使用することができる。
【００５５】
図示しない第２の開口部は、ハウジング２００の他方の側に配置され、差圧センサが第１の開口部と第２の開口部との間の圧力差を測定するように、フィルタ材料のファン側から差圧センサへの圧力の連通を提供する。
【００５６】
処理用電子機器（この場合では、センサＩＣに内蔵される）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信電子機器のために、圧力測定値を電気入力信号（この場合では、デジタル）に変換する。更なる実施形態では、処理用電子機器は、施設又は家の空気品質の測定値（フィルタの前及び／又は後の）、フィルタ稼働時間、湿度などを提供する他の含まれているセンサからの信号を処理するように拡張することができる。
【００５７】
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信電子機器は、ユーザがデバイス上で稼働する１つ又は複数のアプリケーションを介してフィルタの性能を監視して、フィルタを交換すべき時を知ることができるように、センサ情報をユーザのＢｌｕｅｔｏｏｔｈデバイス（すなわち、スマートフォン、タブレットなど）に送信する。監視することに加えて、アプリケーション（単数又は複数）は、フィルタを交換する時になるとユーザに通知するように構成することができる。センサは、コイン電池によって電力を供給することができる。このコイン電池は、顧客によって容易に交換可能であろう。更なる実施形態では、燃料電池及び充電式電池を含む他の種類の電池を使用することができる。電池の電圧レベルを表示することができ、電池電圧低下警告をユーザに提供して電池を交換するようにユーザに通知することができる。
【００５８】
アクティブ型暖房機用空気フィルタセンサ３００のブロック図を図３に示す。センサが目詰まりすることを防止するために、センサナット２１５上に、小さな機械的ダストキャップ３０５を成形することができる。ダストキャップ３０５は、埃がセンサポートを目詰まりさせることを防止することになる。センサ３００は、上流開口部２１２との組み合わせで差圧センサ３１５の間の圧力差を提供する下流開口部３１０を含む。一実施形態では、差圧センサ３１５は、背面絶対圧センサ、又はその間の圧力差に応じて屈曲してプレートを含む回路の容量を変化させるコンデンサプレートを含むことができる。プロセッサ３２０は、センサ３１５から感知した圧力データを受信して分析を実行し、フィルタの状態を判定してそのような状態を表す警告を生成するようにプログラムすることができる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信回路などの無線回路３２５をプロセッサ３２０によって使用して、無線ネットワーク接続を介して通信することができる。電池３３０を使用して、プロセッサ、センサ、及び回路に電力を供給することができる。アンテナ３３５も、無線信号の送信及び受信のために通信回路３２５に連結される。
【００５９】
図４は、モバイルデバイス４００上で稼働するアプリケーションの模擬した、グラフィカルユーザインターフェイスの図である。各種実施形態では、ユーザインターフェイスは、監視されているフィルタの状態の指示を提供する。アプリケーションは、フィルタの状態を表すセンサ３００からの通信を受信して、４１０で示すユーザインターフェイスを介して情報をユーザに提供する。ユーザインターフェイスは、フィルタの閉塞パーセンテージ、フィルタの使用パーセンテージ、及びフィルタの交換までの予想される時間を示す線などの、フィルタ性能を示すグラフ４１５又は他の表現を含むことができる。ユーザに、設定４２０及び承認４２５などのオプションを提供することができる。オプションは、選択された有用な残り寿命に対応する時に、又はフィルタ性能が選択された閾値若しくは判定閾値を過ぎて劣化したという判定の際に直ちに、交換用フィルタを自動的に注文するオプションを含むことができる。アプリケーションは、ＲＦＩＤ若しくはＮＦＣリーダを介して、又は更にフィルタ上のバーコード若しくはＱＲコードをスキャンすることにより、上述したようにフィルタに関連付けられたＩＤから交換用フィルタの部品情報を得ることができる。あるいは、フィルタに関連付けられたＩＤは、フィルタセンサから、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ若しくは他の無線通信プロトコルを介して直接又は間接的にアプリケーションを実行しているデバイスに通信することができる。
【００６０】
フィルタセンサが暖房機システムに設置されるとフィルタセンサを校正するために使用することができる、様々な方法が存在する。試験を実行して、それぞれの校正方法の利点及び欠点を判定することができる。
【００６１】
フィルタセンサ校正方法＃１：
１．フィルタセンサをフィルタに設置する
２．フィルタを暖房機システムに設置する
３．デバイスアプリケーションを開始する
４．「校正する」ボタンを押して、差圧＝０に設定する
５．暖房機を起動する
６．「データを得る」を押して、差圧測定値を取る
【００６２】
いくつかの実施形態では、モバイルデバイスのアプリケーションを使用して、可視コードをスキャンする、又はＲＦＩＤ、ＮＦＣ、若しくは他の無線方法を用いてフィルタから情報を入手し、フィルタを識別することができる。いくつかの実施形態では、フィルタを識別するために必要な情報は、センサ上に記憶して、モバイルデバイスに（直接又は間接的に）送信することができる。フィルタの識別を用いて、適切な設定のために表を確認し、フィルタを交換すべきであることをユーザに通知するか否かを判定することができる。フィルタ識別が適切でない場合、そのフィルタで動作しないように、アプリを設計することができる。例えば、アプリケーションは、フィルタ寿命の終了を既に示しているセンサに対するリセットを防止するように構成することができる。アプリケーションは、メモリにセンサアドレス及びフィルタ状態を記憶する又はそれにアクセスすることができ、ユーザが第１のフィルタから取り外されて第２のフィルタに連結されたセンサとペアリングすることを防止することができる。
【００６３】
フィルタセンサ校正方法＃２：
１．フィルタセンサをフィルタに設置する
２．フィルタを暖房機システムに設置する
３．暖房機を起動する
４．モバイルデバイスのアプリケーションを開始する
５．「校正する」ボタンを押して、差圧＝０に設定する
６．「データを得る」を押して、差圧測定値を取る
【００６４】
圧力感知ユニットの性能及び動作を確認するために、感知ユニットを用いて１）実験室規模の冷暖房（hvac）システム及び２）実際の家庭用暖房機に関して、２つの実験を遂行した。最初に感知ユニットを、送風機速度を変更し、空気流速度を測定し、圧力トランスデューサを用いてフィルタの間の圧力低下を測定する能力を有する、実験室規模の冷暖房（HVAC）システムに配置した。送風機速度を制御する能力により、この試験は、広範囲の空気流速度を用いてセンサ応答の範囲を提供するように行った。
【００６５】
センサは、フィルタの中心付近に取り付け、次に、フィルタホルダに、かつ実験室規模の冷暖房システムに設置した。図５Ａは、１分当たりのフィートでの送風機速度、ミリバールでの差圧センサの測定値、ダクト圧力、計算した圧力、及び結果を計算した圧力を示す図５Ｂに示すようなグラフに相関させる文字Ａ、Ｂ、又はＣを示す表である。送風機速度は、フィルタを通る３００フィート／分（典型的な試験速度）に等しい流速を実現するように設定した。試験は、定常状態条件での圧力低下データを生成するように、数分間作動させた。次に、送風機速度を４００フィート／分及び５００フィート／分に増大して、これらのより高い空気流速度で再度センサ応答を測定した。試験速度の各々で、圧力低下を圧力トランスデューサから記録した。次に、記録した圧力低下をセンサの圧力低下と比較して、これらの応答に関する相関を確立した。
【００６６】
結果は、実験室規模の冷暖房システムのｄＰとセンサのｄＰとの間の非常に良好な相関（Ｒ２＝０．９９６、圧力を比較するプロットを示す図６を参照）を示している。図７、図８、及び図９は、空調オン及び空調オフ両方でのファンのオン及びオフを含む冷暖房モードを変更した更なる試験を示す。再度、文字を用いて、図７の表の試験結果を図９のグラフと相関させている。図８は、図６と同様の方法で圧力を比較するプロットである。ファン及び／又は空調のオンで、著しい圧力差が示されている。一実施形態では、向上したセンサのサンプリングは、空気流の乱流を低減又は除去するスルーチャネル又は設計されたチャネルを有するフィルタの使用により得ることができる。一実施形態では、センサは、空気流に垂直に配置されてもよく、直接の空気流から遮蔽されてもよく、空気流に対して引っ込ませてもよく、サンプリングを向上する垂直以外のなんらかの他の角度に設定されてもよく、後向きに設定されてもよく、又は自己洗浄能力を有してもよい。
【００６７】
図１０は、例示的実施形態による、空気フィルタの閉塞を感知するためのデバイス又はシステム１０００のブロック図である。システム１０００は、フィルタ１０１５の清浄な側の単一の圧力センサ１０１０を含む。センサ１０１０は、フィルタ１０１５に取り付けて、フィルタ１０１５の清浄な側１０２０の圧力センサ又は空気流能力を提供することができ、フィルタとファン１０２５との間の吸引は、暖房機システムにも対応するファン１０２５が稼働している間に圧力差を生成する。フィルタ１０１５とファン１０２５との間の圧力及び空気流は、フィルタが使用により老朽化するとフィルタが汚染物質で閉塞するにつれて減少する。
【００６８】
デバイスは、コイン電池によって電力を供給することができる。より長い寿命のために、より大きな電池パックを使用することもできる。好ましくは、環境発電機（power harvester）を使用して、空気流、振動、熱の差、又は他の手段を用いて電力を生成し電池に充電することになる。データは、１分当たり多数回の更新の頻度で提供することができる。更なる実施形態では、より頻繁な更新又はセンサのサンプリングを提供することができる、又は低減した速度として、交換が推奨されるようにフィルタが著しく閉塞するまでの予想される時間と比較したような電池の予想される寿命に基づいて、電池寿命を節約することができる。
【００６９】
いくつかの実施形態では、センサ１０１０は、加速度計を含むことができる。加速度計センサの測定値は、移動の単位の形式とすることができる。圧力センサは、パスカル単位、又はインチの水（Inches of Water）（８５ｌｐｍ（リットル毎分）の空気流でのデルタＰ）である。空気流センサ（羽根、熱電、屈曲、振動）はまた、組み合わせて加速度計及び／又は圧力センサの代用品として機能し、フィルタの清浄な側及び汚れた側のうちの少なくとも１つの空気流及び圧力の特性を判定することができる。
【００７０】
通信は、モバイルデバイス１０３０若しくはＷｉ−Ｆｉルータ１０３５、又は、クラウドプラットフォームにアップリンクするための他の無線デバイスへのものとすることができる。無線機能としては、ＺｉｇＢｅｅ、Ｚｗａｖｅ、ＬｏＲａ、Ｈａｌｏ（新しいＷｉ−Ｆｉ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＢＬＥを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００７１】
データは、モバイルデバイス上のアプリケーションに直接、及び／又は、セルラー接続、Ｗｉ−Ｆｉルータ、若しくはハブを介してクラウドプラットフォームシステム１０４５に直接、通信することができる。センサは、通信リンクを確立する前に校正する必要がない。センサは、デバイスの最初のアクティブ化の間又はその後に校正することができる。
【００７２】
デバイスは、インテリジェント状態管理を用いて自己校正することになる。デバイスは、加速度計又は他のセンサを使用して、暖房機のファンモータがオフ（低減した振動又は空気流）である時及びファンモータがオン（増大した振動又は空気流）である時を識別することができる。オフ状態を使用して、校正し、機械学習アルゴリズム１０５０によりなど、デバイスを経時的にオン状態と比較することになる。
【００７３】
図１１は、フィルタセンサと相互作用するモバイルデバイスの構成及び使用を示すブロック流れ図である。フィルタセンサとのペアリングを行ない、モバイルデバイスを介してＷｉ−Ｆｉ認証の入力を可能にすることができる。これにより、フィルタセンサが顧客／ユーザの家の中のルータと直接通信することを可能にすることができる。フィルタからのデータの更新により、性能（例えば、劣化した性能、適切な性能、又は最適な性能）及び残りの有用なフィルタ寿命のうちの少なくとも１つを示すユーザインターフェイスのユーザへの提示となる。フィルタが汚れている、閉塞している、又は別様に交換の必要がある場合があるという通知を送信することもでき、この通知を、ユーザが見るためにモバイルデバイス上に表示することができる、又は、交換用フィルタを自動的に注文する、若しくはユーザが交換用フィルタを簡便に注文するオプションを選択することを可能にするようにプログラムすることができる。
【００７４】
いくつかの実施形態では、フィルタ交換の必要性を判定する分析において、特定のユーザニーズを考慮することができる。ユーザは、通常より高い空気品質が所望される場合がある花粉症又は他の呼吸状態などの、特定の医学的状態を示すプロファイルを入力することができる。そのような情報をアプリケーションによって使用して、異なるフィルタを推奨する、又は交換が必要なフィルタの指示を生成するための閾値を変更することができる。ユーザのニーズに適合する機能は、スマートフィルタシステムのより良好な全体体験及び使いやすさをユーザに提供し、ユーザがフィルタの状態をより詳細に追跡する必要を緩和し、又はより良好な生活の質に必要な好適な空気品質を提供することができないフィルタを使用することからユーザを救うことができる。
【００７５】
図１２は、２つの圧力センサ１４１０及び１４１５をフィルタのそれぞれの側に１つ用いる例示的なシステム１４００のブロック図である。２つの圧力センサの使用により、フィルタの前（汚れた空気の矢印１４２０によって示すような汚れた側）及びフィルタの後（清浄な空気の矢印１４２５によって示すような清浄な側）の空気圧力を検出する、２つの独立した圧力センサを提供する。一実施形態では、システムは、２つの圧力センサ１４１０、１４１５、圧力差を判定する回路及び／又はロジック１４３０、並びに、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＢＬＥ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、又はルータ１４４５に示すＷｉ−Ｆｉを介して携帯電話１４４０に通信する無線機（アンテナ１４３５によって表される）を含む。
【００７６】
コイン電池型の電池を使用して、システム１４００に電力を供給することができる。より長い寿命のために、より大きな電池パック又は他の種類の電源を使用することもできる。更新の形態のデータを、例えば、１分当たり１回など周期的に提供することができる。所望により、より頻繁な若しくはより頻繁でない更新又はセンサのサンプリングを提供することができる。より頻繁でない更新は、フィルタが所望のパラメータ内で機能すると予想される時間の長さと一致して電池寿命を節約するのに役立つことができる。一実施形態では、センサ測定値は、パスカル単位、又はインチの水（８５ｌｐｍ（リットル毎分）の空気流でのデルタＰ）である。通信は、携帯電話若しくはＷｉ−Ｆｉルータ、又は、クラウドプラットフォームにアップリンクするための他の無線デバイスへのものとすることができる。データは、電話上のアプリケーションに直接、及び／又はＷｉ−Ｆｉルータ１４４５を介してクラウドプラットフォームシステムに通信することができる。圧力センサは、使用前に校正する必要がない。一実施形態では、圧力センサは、システムの最初のアクティブ化の間に校正することができる。
【００７７】
一実施形態では、２つの圧力センサは、図１３のブロック流れ図１５００に示すように、工場で又は初期セットアップで互いに対して校正することができる。デバイス上の校正補正値は、空気流がゼロである場合に１５１０での式Ｓ１＝Ｓ２＋校正補正値によって表されることになる。校正は、１５２０でファンがオフ、及び１５３０でファンがオンの状態で圧力を読み取ることにより実行することができる。１５４０で、センサ１及びセンサ２に対する測定値の平均値が判定され、１５１０で校正補正値のために提供される。
【００７８】
例示的な圧力センサとしては、ＡｄａＦｒｕｉｔ  ＢＭＥ２８０  Ｉ２ｃ又はＳＰＩ温湿度圧力センサ、ＭＰＬ３１１５Ａ２−Ｉ２Ｃ気圧／高度／温度センサ（それぞれＡｄａｆｒｕｉｔ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＬＬＣから入手可能）、並びにＭＰＸＭ２０１０ＤＴ１及びＭＰＸＭ２０１０Ｄ（ＮＸＰ  ＵＳＡ，Ｉｎｃ．から入手可能）が挙げられる。例示的な市販の加速度計は、ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（Ｇｅｎｅｖａ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）からのＬＩＳ２ＤＨ１２ＴＲデジタル加速度計である。センサのいずれか１つ又は両方は、容易に商業的に入手可能な既製の部品とすることができる。
【００７９】
更なる例示的なシステムでは、１つ又は複数のセンサは、フィルタの清浄な側及び汚れた側（フィルタの前及び後）の圧力、空気流、空気品質、温度、湿度、フィルタの歪み、空気流特性、及び振動を監視する。例示的な湿度センサ、ＡｄａＦｒｕｉｔ  ＢＭＥ２８０  Ｉ２ｃ又はＳＰＩ温湿度圧力センサを図１４に示す。
【００８０】
実験室規模の暖房機の実験的システム１７００を図１５に示す。制御可能なファン速度を有するファン１７１０は、配管の中央のフィルタ１７２０及び回路基板の形態のセンサ回路１７２５を有する模擬した配管を通して空気を吸引する。センサ回路１７２５は、上述したように、フィルタ状態を表す１つ又は複数のパラメータを測定する１つ又は複数のセンサからデータを受信して、結果として得られる情報を送信する。センサ回路１７２５は、モノのインターネット（internet of things）（ＩｏＴ）アプリケーションプロトコルを実施して、リアルタイム観察、取得、及び分析のためにデータをリモートプラットフォーム上に自動的にアップロードし維持することができる。
【００８１】
図１６は、モノのインターネット（ＩｏＴ）プロトコルを介してネットワークに無線で連結することができる回路１７２５からのデータストリーミング配信の一実施例を示す。
【００８２】
図１７は、より大きな試験環境を提供する通常の家庭用暖房機配管に設置されたフィルタの写真である。フィルタの前及び後に、センサパックを設置することができる。１つのセンサパックは、試験用に、フィルタとモータとの間の空間に見える。フィルタの前の左側に第２のセンサパックが存在する（試験／校正用）。Ｗｉ−Ｆｉ信号は、接続されたセンサパックを有するこの構成では問題なく金属の暖房機を透過することができる。センサパックは、例えば、高解像度試験データのための非常に高速なサンプリングレートを提供するために、電源に接続された「センサハット」を有するＲａｓｐｂｅｒｒｙ  Ｐｉ３とすることができる。データは、ＩｏＴプラットフォームにアップロードされている。最初の試験は、センサがフィルタの前とフィルタの後との圧力差を検出することができることを示した。センサは、「清浄な」フィルタとして数日間にわたって動作して、より長い時間にわたるセンサの変化及び感度を判定することができる。
【００８３】
図１８は、ファンを最初にオフにし、その後オンにし、その後再度オフにした、フィルタ間の圧力差を示すグラフである。ファンがオフである時、圧力差は、ゼロでない場合は無視できる。上の線は、フィルタの上流のセンサからのデータを表し、下の線は、フィルタの下流のセンサからのデータを表す。グラフの開始及びまたグラフの終了で暖房炉がオフである時、２つの線が再度一緒になることに留意されたい。
【００８４】
図１９は、スマートフィルタを含むシステムの動作中に送信されて収集された情報を示すスプレッドシートベースの表である。
【００８５】
フィルタ交換で開始されている個々のセンサユニットの点での暖房機に関する動作の「状態」が識別される。これらの状態は、以下を含む。
【００８６】
暖房機オフ−暖房機は、低レベルの振動を有しながら周囲空気の圧力レベルを仮定する。
【００８７】
暖房機オン、清浄なフィルタ−清浄な側のセンサは、圧力のレベルを確立する。
【００８８】
暖房機オン、振動１．．．ｎ−暖房機は、経時的に動作するにつれて、いくつかの潜在的な通常「状態」を確立する。これらの状態は、使用中のフィルタの２か月の時期の間に確立される。
【００８９】
暖房機オン、汚れている−閉塞のレベルは、最初の２か月の間に確立された暖房機オン振動状態に対して判定される。
【００９０】
交換を必要とする暖房機フィルタ−これは、暖房機フィルタが、例えば、前に確立された状態の圧力より平均１．５パスカルの圧力低い、又は任意の状態に対して暖房機オンの間に３．２５か月に到達したなどの、所定の状態に到達すると確立される。
【００９１】
実物大の暖房機に関する最初の実験１からのデータファイルは、以下の平均化した結果により、以下のように確認した。
フィルタの前−Ｐｉシリアルナンバー４３−オフ校正、平均９８６．３６３６
フィルタの後−Ｐｉシリアルナンバー３６−オフ校正、平均９８６．３６１４
フィルタの前−Ｐｉシリアルナンバー４３−清浄な動作、平均９８６．２４４４
フィルタの後−Ｐｉシリアルナンバー３６−清浄な動作、平均９８５．８８２３
フィルタの前−Ｐｉシリアルナンバー４３−不明な汚れ、平均９８６．０９５８
フィルタの後−Ｐｉシリアルナンバー３６−不明な汚れ、平均９８５．２２４６
フィルタの前−Ｐｉシリアルナンバー４３−汚れ０．７４、平均９８６．１７２７
フィルタの後−Ｐｉシリアルナンバー３６−汚れ０．７４、平均９８５．２６８４
フィルタの前−Ｐｉシリアルナンバー４３−汚れ１．５４、平均９８６．３９１０
フィルタの後−Ｐｉシリアルナンバー３６−汚れ１．５４、平均９８４．１００２
【００９２】
最初の結果は、暖房機のフィルタの前の区域とフィルタの後の区域との間の圧力差を確立することができる低コストセンサの能力を示す。結果はまた、効果的に１つ又は複数のセンサで経時的に状態を確立するシステムの能力を示唆する。「暖房機オフ」状態は、大気圧変化並びに経時的な暖房機構成の変化に対して１つ又は複数のセンサを校正することができることになる。
アルゴリズム方法
【００９３】
加速度計センサに加えて１つ又は複数の圧力センサを含むシステムは、暖房機の状態を経時的に確立することができる。
Ｓ０−フィルタ設置−暖房機オフ
Ｓ１−フィルタ清浄−暖房機オン
Ｓ２．．ｎ−月１〜２内の自己特性化状態
Ｓｒ−交換が必要−Ｓ０に対してオン状態にある間にＳ０から若しくはフィルタ前圧力センサからの２＋パスカルの差、又はＳ２．．ｎの自己特性化状態のいずれかと比較して１．５＋パスカル、の平均変化によって特性化される。
異なる実施形態では、フィルタ媒体の状態を直接表すことができる異なるパラメータを感知する異なる種類のセンサを使用することができるため、より汎用のアルゴリズムは、圧力センサのみの使用に限定されない類似のステップを含むことができる。「交換が必要」の閾値は、以下に更に詳細に説明するように、空気流の変化、モータ負荷の変化、振動の変化、及び適切なセンサによって感知される他のパラメータに基づくことができる。
追加の方法の詳細
【００９４】
状態値−状態の値は、多段階のプロセスにより計算される。主要な決定的状態は、オン又はオフである暖房機の状態である。第２のステップは、空気流、振動、及び圧力の安定化のための、暖房機をオン又はオフにした後の２分の遅延などの安定化期間である。第３のステップは、一定時間（例えば、２分）の間データを収集することである。移動平均の２倍の異常値データは除去され、フィルタ後の圧力センサに対して、その期間に対する移動平均が確立される。振動（加速度計データ）を使用して、暖房機のオン／オフ状態を更に判定することができる。最初の実験は、この判定のために単一のセンサを使用することができることを示唆する。
追加の要因
【００９５】
室内空気の汚染情報（微粒子及び他の汚染物質）を使用して、空気濾過媒体を変更する必要性の精度を向上することができる。
【００９６】
メタデータ／概略調査情報−喫煙、ろうそくの使用、ペットの所有の情報を使用して、変化をより積極的に判定するようにアルゴリズムに通知することができる。
【００９７】
一般的建築物構成−窓の開放／閉鎖、敷物、並びに他の情報を使用して、アルゴリズムに通知することができる。
【００９８】
屋外の空気汚染−空気品質監視サイトから情報を収集して、交換の積極性を判定することができる。
【００９９】
分析を使用して、フィルタの寿命全体にわたって空気品質の助言、暖房機の状態、及びフィルタ交換状態を、フィルタリングして提供することができる。システムは、コイン電池によって電力を供給することができる。より長い寿命のために、より大きな電池パックを使用することもできる。環境発電機を使用して、空気流、振動、熱の差、又は他の手段を用いて電力を生成し電池に充電することができる。必要により、他の電源及び貯蔵方法を使用することができる。システムは、１分当たり多数回などの様々な時間間隔で更新を提供することができる。より頻繁な更新又はセンサのサンプリングを提供することができる。更新の頻度は、空気の移動によって制御することができる。
【０１００】
空気圧力は、圧力差を判定することができるように、フィルタの前及び後で測定することができる。複数のセンサを使用して、個々のセンサの故障に対して補正することができる。フィルタの前及び後の空気チャンバ内の空気の乱流のマップを提供するために、フィラメント及び空気流センサを含めることができる。空気の乱流情報を使用して、閉塞又はフィルタ若しくは暖房機制御の準最適化した性能を判定することができる。
【０１０１】
また、空気品質をフィルタの前及びフィルタの後で監視して、微粒子及び非大気気体の値を提供し、フィルタ性能及び処理の前及び後の空気品質を監視することができる。また、空気品質モニタ／センサを、冷暖房システムの外側及び建築物又は家の中に配置することができる。気流中の空気の温度も監視することができる。気流中の空気の湿度も監視することができる。ひずみセンサを使用して、フィルタの寿命の間の物理的フィルタ形状の歪みを監視することができる。ひずみゲージ機能は、フィルタのフィラメントに織り込むことができる。
【０１０２】
方向（ジャイロスコープ）及び非方向（加速度計）測定値をセンサによって提供して、暖房機システムの構成要素内の相対ひずみをもたらす場合がある振動を理解することができる。携帯電話などのモバイルデバイス若しくはＷｉ−Ｆｉルータ、又はクラウドプラットフォームにアップリンクするための他の無線デバイスに情報を提供するために、通信機能を含めることができる。無線機能としては、ＺｉｇＢｅｅ、Ｚｗａｖｅ、ＬｏＲａ、Ｈａｌｏ（新しいＷｉ−Ｆｉ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＢＬＥを挙げることができるが、これらに限定されない。通知を含むデータは、モバイルデバイス上のアプリケーションに直接、及び／又はＷｉ−Ｆｉルータを介してクラウドプラットフォームシステムに通信することができる。センサは、前もって校正する必要がないことに留意されたい。センサは、デバイスの最初のアクティブ化において校正することができる。
【０１０３】
図２０は、フィルタが汚れていて交換の必要があることが既知であり、暖房機又はファンをオフにし、その後オンにした、単一の下流側圧力センサからの測定値を示すグラフである。圧力は、２パスカルより大きく変化し、オフの時のほぼ９８６．５パスカルからオンの時の９８４．５パスカル未満に移動することに留意されたい。ファンがオン及びオフの時の両方で圧力を記録することにより、減算によって差を見出すことができる。２パスカルの閾値との比較により、図２０に示すデータに基づいて、この閾値を上回っていることを示す。
【０１０４】
校正していないパスカルでの圧力（低コストセンサ）は、Ｘ軸上の時間増分とともに経時的に左側（Ｙ軸）上（９８２〜９８７）である。サンプル実験データは、オフ状態が９８６．５０００の高い圧力から暖房機をオンにした時の約９８４．００００に変化することを示す。圧力差は、約９８４への空気圧力の低減を生成する閉塞したファンの背後の暖房機ファンのファン動作によって周囲空気圧力（約９８６）の差が妨げられることによって生成される。
【０１０５】
単一の圧力センサを使用して、圧力変化の急速な性質によって暖房機の状態（オン又はオフ）を判定することができる。大気圧の変化は、より緩やかに生じる。オン／オフ期間を使用して、状態Ｓｒ（フィルタを交換する必要がある）の判定のためのコンパレータを判定することができる。
【０１０６】
異なるいくつかの例示的実施形態を上述した。図２１は、フィルタのＩＤを提供する、フィルタ媒体の状態を感知する、及び任意選択的に空気の品質を感知するための様々なオプションを有するスマートフィルタのブロック図である。オプションに関する更なる詳細は、図２２の議論で提供する。
【０１０７】
ここで、様々なオプションを有する全体のスマートフィルタシステムの図を説明する。図２２は、スマートフィルタシステム２４００の複数の要素及び代替要素のブロック図である。システム２４００は、３つの主要素、使用中の時に自己認識する空気フィルタ２４１０と、フィルタ２４１０からデータを収集するソフトウェアアルゴリズム２４１２と、モバイルデバイスのディスプレイなどの、関連情報をディスプレイに表示するユーザインターフェイス２４１４とを含む。モバイルデバイスは、ラップトップコンピュータ、携帯電話、タブレット、又は、情報を受信し、処理し、表示することができる他のデバイスとすることができる。
【０１０８】
自己認識フィルタ２４１０は、フィルタに組み込まれた、設置中にフィルタに取り付けられた、又はフィルタを保持するフレーム内の回路により、自己認識することができる。フィルタが設置されると、フィルタは、フィルタの特定のブランド、種類、又はサイズであることを識別して、動作中にフィルタに関するデジタルデータを提供することができる。加えて、フィルタは、システム２４００を通って移動する空気の空気品質に関するデータを提供することができる。
【０１０９】
ソフトウェアアルゴリズム２４１２は、１つ又は複数のセンサからデータを収集して、将来の分析のためにこのデータを操作し、将来の送信及び報告のために複数のデータ列（複数の収集セッションからの）を記憶する。
【０１１０】
ユーザインターフェイス２４１４は、エンドユーザにフィルタ性能を容易に理解させるフォーマットでデータを提示する。ユーザインターフェイスは、履歴データ及び／又は現在の状態を提供することができる。ユーザインターフェイスは、フィルタ状態及び使用の時間に基づいて、フィルタ交換までの時間の予測を提供することができる。ユーザインターフェイスは、警告及び自動注文機能を含む、消費者に有用な任意のフォーマットでデータを提供することができる。ユーザインターフェイスは、部屋、建築物、施設、又は構内レベルの空気品質のデータを表示することができる。空気品質のデータは、外部の空気品質監視サービス、冷暖房システムの外側の空気品質監視デバイス、又は冷暖房システム内の１つ又は複数のセンサから取ることができる。
【０１１１】
フィルタＩＤ  ２４１６は、パッシブ２４１８又はアクティブ２４２０とすることができる。パッシブＩＤの実施形態は、フィルタが挿入されると閉じる磁気スイッチ２４２２の使用、又はプラグに接続されると回路を作動させる、フィルタに内蔵された簡単なソケット２４２４を有することによりを含むことができる。アクティブ手段２４２０は、フィルタ及びセンサ回路が内部に設置されると共振する、冷暖房デバイスに取り付けられたパッシブ共振回路２４２６により実現することができる。ＲＦ  ＩＤタグ２４２８、ＮＦＣタグ２４３０、又はバーコード若しくはＱＲコード２４３２を読み取ることによるなどの他の手段を使用して、フィルタを検出することができる。別の実施形態では、フィルタＩＤは、センサ２４３１上にプログラムして、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又は他の無線通信プロトコルを介してセンサからモバイルデバイス又はクラウドプラットフォームに通信することができる。
【０１１２】
媒体状態２４３４は、電子データ収集回路及びセンサ２４３６によって判定して、通信ブロック２４３８の下に示す無線送信によって報告することができる。フィルタの状態を評価するために使用することができる様々なセンサ２４３６が存在する。物理的センサ２４４０は、ひずみゲージ２４４２を使用してフィルタの最終的な湾曲を評価することができる。使用することができる他のセンサは、光学２４４４、圧力２４４６、空気流２４４８、又は振動２４５０が挙げられる。これらのセンサの各種類の異なる多数のバージョンが存在する。圧力センサ２４４６は、差圧センサ２４５２、又は圧力を経時的に積分する若しくはファンがオン及びオフの時の圧力測定値を比較することができる単一の圧力センサ２４５４とすることができる。
【０１１３】
光学２４４４の媒体状態感知は、例えば、光検出器を介して媒体を透過する光の透過を測定することにより、フォーリング（fowling）２４５６を検出することができる。空気流２４４８は、ファン動作を示すことができ、ファン動作は、単一の下流フィルタからの圧力測定値と併せて使用して、フィルタの状態を判定することができる。更なる実施形態では、空気流センサを使用して、減少した空気流をフィルタ媒体の劣化した状態に関連付けて、空気流の変化を経時的に測定することができる。空気流の減少に対応する閾値を使用して、フィルタを交換すべきことを判定することができる。空気流は、例えば、振動センサ２４６０、熱電センサ２４６２、又は屈曲センサ２４６４（一実施形態では、圧電式の）を含む、電気的手段２４５８によって測定することができる。感知の機械的手段２４６６は、乱流がフィルタ媒体状態の劣化に応じて変化し得るため、ファン動作並びにフィルタ媒体状態を表すことができる空気の乱流を測定する羽根ベースのセンサ２４６８を含むことができる。これらのセンサのそれぞれは、ファンの動作に関する情報を提供する。いくつかの実施形態では、ファンの動作は、フィルタ媒体の状態を直接表すことができるファンモータの負荷の指示を提供するために、ファンへの電流フローを測定することにより、検出することができる。
【０１１４】
複数のセンサからのデータが収集される場合、データを異なる複数の方法で融合して、フィルタ媒体状態を判定することができる。例えば、一実施形態では、ファン動作を表すデータは、単一の下流圧力測定値とともに使用することができる。更なる実施形態では、振動情報を、圧力と組み合わせることができる。更なる実施形態では、複数の振動及び乱流の測定値を使用することができる。各種実施形態では、異なる多くのセンサは、個々に又は組み合わせてのいずれかで、センサのうちのいずれか１つから若しくは複数のセンサからの情報から又は複数のセンサからの融合した情報からのいずれかでフィルタ媒体の状態を計算することができる、情報を提供することができる。
【０１１５】
収集されたデータは、通信２４３８の下の１つ又は複数のオプションで通信することができる。無線手段による通信は、無線２．４ＧＨｚ若しくは５ＧＨｚの、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ若しくはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＢＬＥ  ２４７０、ＺｉｇＢｅｅ  ２４７２、Ｚｗａｖｅ  ２４７４、Ｈａｌｏ、又は２４７６で表される他の標準若しくはカスタムプロトコルを含む、様々な無線プロトコルを使用して実現することができる。
【０１１６】
センサを含む回路用の電力２４７８は、様々なソースから取ることができる。１つのオプションは、電池２４８０である。あるいは、回路を動作させるためのエネルギは、環境から発電する（２４８２）ことができる。例としては、タービン２４８６などの冷暖房システムが動作している時の空気の移動２４８４から、又は圧電２４８９若しくは誘導発電機２４９０を有する振動リボンを利用した振動２４８８により、電力を生成するデバイスとすることができる。あるいは、熱電効果２４９２を用いて電力を生成することができる、又はＲＦ送信信号２４９４により外部から電力を供給することができる。
【０１１７】
空気品質２４９６は、多くの要因に依存して多数の方法で定義することができるが、清浄な空気の側の微粒子のセンサ２４９８による測定、ＶＯＣの測定、所与の部屋又は建築物内の微粒子の測定を挙げることができる。
【０１１８】
特定の状況下では、スマートフィルタシステムは、１つのセンサ又は多数のセンサからのデータのみに基づいて媒体状態を判定するために十分な情報が欠如していることがある。例えば、ユーザは、１週間の間留守にしていて、更にユーザの冷暖房システムを稼働させたままにしていることがある。別の例として、ユーザは、無線通信信号の到達範囲を越えた家又は施設内の場所に移動することがある。それぞれの状況は、センサとユーザのモバイルデバイスとの間のデータ通信の潜在的喪失をもたらすが、フィルタ状態は、劣化し続けることになる。通信喪失の持続時間に依存して、ユーザに報告される媒体状態は、フィルタ媒体の状態を正確に反映しないことがある。これら及び他の状況では、必要な期間にわたってセンサデータに対して予測するフィルタ交換アルゴリズムの出力を補足することが可能であり得る。
【０１１９】
一実施例では、欠けているデータは、冷暖房ファン稼働時間の関数として交換状態を推定することにより補足される。ファンの稼働時間は、屋外気象データを用いて推定することができ、居住パラメータ、冷暖房使用パラメータ、ユーザプリファレンスパラメータ、及びフィルタパラメータなどの、特定の空気フィルタ及び／又は冷暖房システムの動作状態に関するパラメータに従って調整することができる。気象データは、例えば、オンラインデータサービスから、特定の地域に関して入手することができる。気象データを使用して、空気フィルタ稼働時間を推定することができ、空気フィルタ稼働時間を使用して、空気フィルタの交換状態を推定することができる。ファン稼働時間の関数としてフィルタ交換状態を推定するための例示的な方法は、国際公開第ＷＯ２０１６／０８９６８８号（Ｆｏｘら）に記載されており、その特許文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１２０】
図２３は、フィルタ状態の報告においてセンサデータと推定した状態との間で移行するための例示的なシーケンスを示す。ステップ３０００かつ「時刻０」で、自己認識フィルタとモバイルデバイス又はクラウドプラットフォームとの間で通信リンクが確立される。ステップ３１００かつ「時刻１」で、通信は、センサからの基準を満たさないデータを提供する、又はデータを提供しない。データは、例えば、所与の出力パラメータに割り当てられた信頼値が満たされない又はそれを上回る場合に基準を満たさないとすることができる。ステップ３２００かつ「時刻２」で、基準を満たさない又は欠如しているデータの期間は、正常な通信リンクの間の時間又は予測結果に基づくことができる、移行閾値に到達する又はそれを上回る。移行閾値を上回ると、ステップ３３００で、冷暖房システムに関連する地理的地域に関する屋外気象データが入手される（例えば、オンラインデータサービスから電子的に取得される）。屋外気象データは、センサ（単数又は複数）からのデータと同時に収集することができる、又はそのような収集は、移行閾値に到達した際にトリガすることができる。ステップ３４００で、空気フィルタの交換状態は、屋外気象データを用いて近似される。例えば、屋外気象データを使用して、空気フィルタ稼働時間を推定し、空気フィルタ稼働時間を使用して、空気フィルタの交換状態を予測する。予測は、主にセンサデータを前提とする推定と同様な知覚体験を共有する又は共有しないことができるユーザインターフェイスを介して、ユーザに提供することができる。ステップ３５００で、自己認識フィルタは、ユーザのモバイルデバイスと通信リンクを確立する、及び／又は関連出力パラメータは、「時刻３」で受け入れ可能と見なされる。システムは、ステップ３７００で、センサから受信したデータに基づいてフィルタ状態を予測することに直ちに（又はほぼ直ちに）移行して戻ることができる、又は復帰閾値を上回る期間の間好適なリンクが確立されるまで気象に基づく推定に基づいて動作し続けることができる。
【０１２１】
フィルタの前に１つ及びフィルタの後に１つの２つのセンサを用いた実験は、異なる状態（states）（状態（conditions））の間に以下の結果をもたらした。フィルタ閉塞測定値に対する判定としてＰ１センサとＰ２センサと（それぞれフィルタの前とフィルタの後）の間の圧力差を用いることは、十分に理解されている。フィルタの前の単一のセンサ又はフィルタの後の単一のセンサがフィルタ閉塞を判定するために十分な情報を提供することができるかを判定することは、以前に理解されていなかった。
【０１２２】
実験的暖房機に関する動作の異なる状態の間のデータのサンプルは、以下のグラフデータを提供する。
【０１２３】
図２４は、経時的に変化する状態下でのフィルタ間の差圧を示す複数の圧力測定値を示す。凡例は、参照番号により様々な要因を示す。右の凡例（要因（実験））に列挙された異なる状態は、以下のようである。
【０１２４】
清浄なフィルタが動作している２５１０−これは、ファンが新しい清浄なフィルタで動作している暖房機である。
【０１２５】
汚れている０．７４ｄＰ  ２５２０−０．７４インチの水の値を有する閉塞したフィルタ
【０１２６】
汚れている１．５４ｄＰ  ２５３０−１．５４インチの水の値を有する（０．７４より閉塞した）閉塞したフィルタ
【０１２７】
オフ校正２５４０−暖房機は動作しておらず、圧力は、両方のチャンバ内で大気圧に等しくされている。
【０１２８】
不明の汚れた動作２５５０−不明の濾過レベルの閉塞したフィルタ
【０１２９】
図２５、図２６、図２７、図２８、図２９、及び図３０は、参照番号の最初の２桁が図の番号を示し、最後の２桁が図２４のものと同じである、同様な凡例を用いる。
【０１３０】
図２５は、フィルタが挿入されているダクト内のｙ方向の振動を測定する加速度計センサから収集したデータを示す。図２６は、ｘ方向の振動の測定値を同様に示す。図２７は、ｚ方向の振動の測定値を同様に示す。図２８は、ｙ方向の時間に対する加速度計の結果を示す。図２９は、ｘ方向の時間に対する加速度計の結果を示す。図３０は、ｚ方向の時間に対する加速度計の結果を示す。
【０１３１】
要因（ｉｐ）は、異なる２つのセンサを区別していることに留意されたい。１６９．１２．４６．２４５は、下流であり、１６９．１２．４６．２５０は、上流である。フィルタが汚れているほど、下流で圧力低下がより大きい。上流のセンサは、著しい圧力差を識別しない（グラフの右側）。これらの結果は、単一の圧力センサが使用される場合、圧力センサは、典型的には下流側（フィルタの後）に配置すべきであることを示唆する。
【０１３２】
圧力差は、閉塞したフィルタと空気を吸引するファンとの間の吸引によって生成される。
Ｐ１＝上流センサの圧力
Ｐ２＝下流センサの圧力
Δ＝Ｐ１−Ｐ２＝上流センサの圧力と下流センサの圧力との間の圧力差
Ｔ＝時間
【０１３３】
単一のセンサは、下流（フィルタの後）で機能することができ、システムは、時間並びに暖房機の状態を認識して、センサ性能を補助することができる。加速度計情報により状態を判定して、暖房機が動作しているか否かを識別することができる。又は代わりに、圧力測定値の時間的分析によって、状態を推測することができる。単純に高い測定値と低い測定値を分離してそれらを平均化することにより、どの測定値が暖房機の状態に対応するかを明確に識別することができる。暖房機がオフの時の圧力を判定することは、現在の大気圧に対するベースラインを判定するのに有用であり得る。一実施形態では、単一のセンサからフィルタ状態を判定することは、センサから時間に基づく圧力データ点を入手することと、入手した隣接する圧力データ点間の平均差を計算することと、閾値圧力差より大きな隣接する点の圧力差の識別に基づいてフィルタ寿命を予測することとを含む。
【０１３４】
図３１は、スマートフィルタ回路及び通信の実施並びにモバイルデバイスの実施などの、例示的実施形態による方法を実施するコンピュータシステム３２００の概略ブロック図である。各種実施形態では、全ての構成要素を使用する必要はない。
【０１３５】
コンピュータ３２００の形態の１つの例示的コンピューティングデバイスは、処理ユニット３２０２と、メモリ３２０３と、取り外し可能な記憶装置３２１０と、取り外し可能でない記憶装置３２１２とを含むことができる。例示的なコンピューティングデバイスは、コンピュータ３２００として図示され説明されているが、異なる実施形態では、コンピューティングデバイスは、異なる形態とすることができる。例えば、コンピューティングデバイスは、代わりに、スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ、又は図３２に関して図示して説明するのと同じ若しくは類似の要素を含む他のコンピューティングデバイスとすることができる。スマートフォン、タブレット、及びスマートウォッチなどのデバイスは、一般的に、モバイルデバイスと集合的に呼ばれる。更に、様々なデータ記憶要素がコンピュータ３２００の一部として示されているが、記憶装置は、インターネットなどのネットワークを介してアクセス可能なクラウドベースの記憶装置も含む又はそれを代わりに含むことができる。
【０１３６】
メモリ３２０３は、揮発性メモリ３２１４及び不揮発性メモリ３２０８を含むことができる。コンピュータ３２００は、揮発性メモリ３２１４及び不揮発性メモリ３２０８、取り外し可能記憶装置３２１０及び取り外し可能でない記憶装置３２１２などの様々なコンピュータ可読媒体を含む、又はそれを含むコンピューティング環境へのアクセスを有することができる。コンピュータの記憶装置としては、ランダムアクセスメモリ（random access memory）（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（read only memory）（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（erasable programmable read-only memory）（ＥＰＲＯＭ）及び電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（electrically erasable programmable read-only memory）（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ又は他のメモリ技術、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（compact disc read-only memory）（ＣＤ  ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（Digital Versatile Disks）（ＤＶＤ）、又は他の光学ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、又は本明細書で説明する機能を実行するように実行するためのコンピュータ可読命令を記憶することができる他の磁気記憶デバイスが挙げられる。
【０１３７】
コンピュータ３２００は、入力３２０６、出力３２０４、及び通信接続３２１６を含む、又はそれを含むコンピューティング環境へのアクセスを有することができる。出力３２０４は、入力デバイスとしても機能することができるタッチスクリーンなどのディスプレイデバイスを含むことができる。入力３２０６は、タッチスクリーン、タッチパッド、マウス、キーボード、カメラ、１つ又は複数のデバイス固有のボタン、コンピュータ３２００に一体化された又はそれに有線若しくは無線データ接続を介して連結された１つ又は複数のセンサ、及び他の入力デバイスのうちの１つ又は複数を含むことができる。コンピュータは、通信接続を用いてネットワーク化環境で動作して、クラウドベースのサーバ及び記憶装置を含むデータベースサーバなどの１つ又は複数のリモートコンピュータに接続することができる。リモートコンピュータとしては、パーソナルコンピュータ（personal computer）（ＰＣ）、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピアデバイス、又は他の共通ネットワークノードなどを挙げることができる。通信接続としては、ローカルエリアネットワーク（Local Area Network）（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（Wide Area Network）（ＷＡＮ）、セルラー、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、又は他のネットワークを挙げることができる。
【０１３８】
コンピュータ可読記憶デバイス上に記憶されたコンピュータ可読命令は、コンピュータ３２００の処理ユニット３２０２によって実行可能である。ハードドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ、及びＲＡＭは、記憶デバイスなどの非一時的なコンピュータ可読媒体を含む物品の一部の例である。コンピュータ可読媒体及び記憶デバイスという用語は、搬送波を含まない。
【０１３９】
いくつかの実施形態を上記で詳細に説明してきたが、他の修正形態が可能である。例えば、図に示した論理フローは、望ましい結果を実現するために、示された特定の順序又は連続順序を必要としない。他のステップを提供することができ、又は説明したフローからステップを省略することができ、他の構成要素を、説明したシステムに加える又は説明したシステムから除去することができる。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内とすることができる。
実施形態
【０１４０】
１．フィルタ媒体と、センサと、センサに連結された回路とを備え、回路が、フィルタ媒体の状態を表すセンサからのデータを受信し、そのようなデータを無線で送信するように構成されている、空気フィルタ。
【０１４１】
２．センサは、圧力センサを含む、実施形態１に記載の空気フィルタ。
【０１４２】
３．圧力センサは、差圧センサであり、差圧センサは、空気がフィルタ媒体を通して移動されている間の、フィルタ媒体に対する上流の圧力及び下流の圧力に露出されるように配置されている、実施形態２に記載の空気フィルタ。
【０１４３】
４．差圧センサは、第１の開口部及び第２の開口部であって、第２の開口部が、フィルタ媒体の下流側からフィルタ媒体を通ってフィルタ媒体の上流側に延びるように構成された管を含む、第１の開口部及び第２の開口部と、フィルタ媒体の上流側で管に取り付けて差圧センサをフィルタ媒体に保持するようになっているナットと、を備える、実施形態３に記載の空気フィルタ。
【０１４４】
５．圧力センサは、絶対圧センサであり、絶対圧センサは、空気がフィルタ媒体を通って移動されている間の下流の圧力を測定するようにフィルタ媒体の下流側に支持されている、実施形態２〜４のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【０１４５】
６．回路は、絶対圧センサからのデータの関数としてフィルタ媒体にわたって圧力差を判定するようになっている、実施形態５に記載の空気フィルタ。
【０１４６】
７．第２のデータを提供する第２のセンサを更に含み、回路は、第２のデータと圧力センサからのデータとを組み合わせて圧力差を判定するように更になっている、実施形態５に記載の空気フィルタ。
【０１４７】
８．第２のセンサは、空気をフィルタ材料を通して移動させるファンの動作を感知するように構成された少なくとも１つのセンサを含む、実施形態７に記載の空気フィルタ。
【０１４８】
９．第２のセンサは、ひずみゲージセンサ、振動センサ、熱線空気流センサ、ひずみゲージ空気流センサ、及び羽根空気流センサからなる群から選択される、実施形態７に記載の空気フィルタ。
【０１４９】
１０．センサは、絶対圧センサ、差圧センサ、ひずみゲージセンサ、光学センサ、振動センサ、熱線空気流センサ、ひずみゲージ空気流センサ、羽根空気流センサ、及び空気品質センサからなる群から選択される１つ又は複数のセンサを含む、実施形態１〜９のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【０１５０】
１１．電子的に読取可能なフィルタＩＤを更に備え、回路は、フィルタＩＤを読み取ること及びフィルタＩＤを送信することを実行するように更になっている、実施形態１〜１０のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【０１５１】
１２．回路は、フィルタの感知した状態の関数として空気フィルタを交換する時を示す警告を生成するように更になっている、実施形態１〜１１のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【０１５２】
１３．回路は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｚｗａｖｅ、及びＷｉ−Ｆｉからなる群から選択される少なくとも１つの通信プロトコルによってデータを無線で送信する、実施形態１〜１２のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【０１５３】
１４．プロセッサと、プロセッサに連結されたディスプレイと、プロセッサに連結されており、かつ空気が通過して流れる空気フィルタのフィルタ媒体の状態を表すセンサからのデータを無線で受信することと、受信したデータの関数としてフィルタ媒体の状態を表す視覚的指示をディスプレイ上でユーザに提供することとを含む動作を実行するようにプロセッサによって実行するためのプログラムを記憶させたメモリデバイスと、を含むデバイス。
【０１５４】
１５．動作は、デバイスのユーザに交換用フィルタを注文するオプションを提供することを更に含む、実施形態１４に記載のデバイス。
【０１５５】
１６．視覚的指示は、フィルタ媒体の有用な寿命の残り期間を含む、経時的なフィルタ媒体の状態を表すグラフを含む、実施形態１４又は１５に記載のデバイス。
【０１５６】
１７．視覚的指示は、空気品質を示すユーザプロファイル情報の関数として提供される、実施形態１４〜１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【０１５７】
１８．ユーザプロファイル情報は、空気の品質に相関する医学的状態を示す、実施形態１７に記載のデバイス。
【０１５８】
１９．下流の圧力を表す圧力情報を無線で受信することであって、情報は、空気フィルタに関連付けられたセンサから受信される、ことと、圧力情報を処理し、空気フィルタの上流側と空気フィルタの下流側との圧力差を判定することと、圧力差に応じてフィルタの状態の指示を生成することと、を含む方法。
【０１５９】
２０．圧力情報は、空気が空気フィルタを通って移動している間の少なくとも１つの圧力測定値、及び空気が空気フィルタを通って移動していない間の少なくとも１つの圧力測定値を含み、圧力差は、空気が空気フィルタを通って移動している間の少なくとも１つの圧力測定値、及び空気が前記空気フィルタを通って移動していない間の少なくとも１つの圧力測定値から決定される、実施形態１９に記載の方法。
【０１６０】
２１．圧力情報は、空気フィルタの上流側からの少なくとも１つの圧力測定値、及び空気フィルタの下流側からの少なくとも１つの圧力測定値を含む、実施形態１９又は２０に記載の方法。
【０１６１】
２２．暖房機用ダクト内に配置された空気フィルタの状態を表す情報を無線で受信することと、受信した情報に応じてフィルタの状態の指示を生成することと、指示をユーザに表示するためにフィルタの状態の指示を表すデータをデバイスに無線で送信することと、を含む方法。
【０１６２】
２３．空気フィルタ媒体の状態を感知することと、空気フィルタ媒体の状態を表す情報をエンドユーザが受信できるように、情報を無線で送信することと、を含む方法。
【０１６３】
２４．交換用フィルタ媒体でセンサの取り外し及び再使用を可能にする方法でセンサをフィルタ媒体に連結する手段を更に含む、実施形態１〜１３のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【０１６４】
２５．フィルタ媒体を保持するフレームと、センサをフレームに連結する手段とを更に含む、実施形態１〜１３のいずれか一項に記載の空気フィルタ。
【０１６５】
２６．フィルタ媒体が、フレーム内で交換可能である、実施形態２５に記載の空気フィルタ。
【０１６６】
２７．動作が、フィルタから情報を入手することと、情報を使用して視覚的指示をユーザに提供することを有効にする又は無効にすることと、を更に含む、実施形態１４〜１８のいずれか一項に記載のデバイス。
【０１６７】
２８．動作は、フィルタから情報を入手することを更に含み、受信したデータの関数としてフィルタ媒体の状態を表す視覚的指示をディスプレイ上でユーザに提供することは、入手した情報に基づいて設定された閾値の関数である、実施形態１４〜１８及び２７のいずれか一項に記載のデバイス。
【０１６８】
２９．回路は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｚｗａｖｅ、及びＷｉ−Ｆｉからなる群から選択される少なくとも１つの通信プロトコルによってデータを無線で送信する、実施形態１〜２８のいずれか一項に記載のデバイス又は方法。
【０１６９】
３０．回路は、データをモバイルデバイスに送信し、モバイルデバイスは、フィルタの感知した状態の関数として空気フィルタを交換する時を示す警告を１つ又は複数のプロセッサによって生成するようになっている、実施形態２９に記載のデバイス又は方法。
【０１７０】
３１．センサは、フィルタ媒体に取り外し可能に連結されている、実施形態１〜３０のいずれか一項に記載のデバイス又は方法。
【０１７１】
以下の記述は、将来の出願における特許請求の範囲に変換され得る可能性のある特許請求の範囲である。以下の記述の修正は、本仮出願が正規の実用出願に変換される場合に立案され得る特許請求の範囲の解釈に影響を及ぼすように許可されるべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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