(57)【要約】燃料不純物、特にチオフェン類を除去するための燃料フィルターは、その中にフィルター要素を有する中空のハウジングを含む。フィルター要素は基質を含み、基質は、不織繊維ウェブ、複数の粒子、又はその両方を含んでもよい。粒子を使用する場合、基質は均一であるか、又は異なる粒子の混合物であってもよい。基質は、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択される吸収剤を含んでもよい。場合により、硫黄処理用試薬が基質と機能的に関係して、フィルターを通過する燃料中のチオフェン類の濃度を低減することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄を含有する化合物を液体燃料から除去するための燃料フィルターであって：
その中にチャンバーを規定している中空のハウジング本体と；
該ハウジング本体に接続され、そのチャンバーと流体連絡している入口と；
該ハウジング本体に接続され、そのチャンバーと流体連絡している出口と；
液体燃料を濾過し、燃料から硫黄化合物を除去するための、該ハウジングチャンバー中に配置されたフィルター媒体であって：
複数の繊維；及び
硫黄を含有する化合物と反応するための、該繊維と機能的に関連している硫黄処理用組成物を含んでなるフィルター媒体と；
を含んでなる燃料フィルター。
【請求項２】
硫黄処理用組成物が、チオフェン類と反応する能力に関して選択される、請求項１記載の燃料フィルター。
【請求項３】
フィルター媒体繊維が、その中に形成された中空のチャンネルを有する複数の成形繊維を含んでなる、請求項１記載の燃料フィルター。
【請求項４】
硫黄処理用組成物が、繊維の中空チャンネルの内部に配置された吸収剤物質を含んでなる、請求項３記載の燃料フィルター。
【請求項５】
吸収剤物質が、活性炭、ゼオライト、クレイ、シリカゲル、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項４記載の燃料フィルター。
【請求項６】
硫黄処理用組成物が電子受容体を含んでなり、該硫黄処理用組成物が硫黄を含有する化合物と配位錯体を形成するように適合されている、請求項１記載の燃料フィルター。
【請求項７】
硫黄処理用組成物が、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択される試薬を含んでなる、請求項１記載の燃料フィルター。
【請求項８】
硫黄処理用組成物が、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択される試薬を更に含んでなる、請求項４記載の燃料フィルター。
【請求項９】
硫黄処理用組成物が液体エマルジョンを含んでなる、請求項１記載の燃料フィルター。
【請求項１０】
硫黄を含有する化合物を液体燃料から除去するための燃料フィルターであって：
その中にチャンバーを規定している薄壁で中空のハウジング本体と；
該ハウジング本体に接続され、そのチャンバーと流体連絡している入口と；
該ハウジング本体に接続され、そのチャンバーと流体連絡している出口と；
液体燃料を濾過し、燃料から硫黄を含有する化合物を除去するための、該ハウジングチャンバー中に配置されたフィルター媒体であって：
複数の基質粒子；及び
前記基質粒子から選択される複数の粒子と機能的に関連している試薬
を含んでなり、前記試薬がチオフェン類と反応することができる、フィルター媒体と；
を含んでなる燃料フィルター。
【請求項１１】
基質粒子が、活性炭、ゼオライト、クレイ、シリカゲル、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される基質を含んでなる、請求項１０記載の燃料フィルター。
【請求項１２】
試薬が、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択される、請求項１０記載のフィルター。
【請求項１３】
液体燃料中の硫黄を含有する化合物の濃度を低減させるための系であって：
沈殿剤を第一の位置で燃料に添加するための計量ポンプと；
前記計量ポンプの下流の前記燃料から沈殿を除去するためのフィルターであって：
その中にチャンバーを規定している薄壁で中空のハウジング本体；
該ハウジング本体に接続され、そのチャンバーと流体連絡している入口；
該ハウジング本体に接続され、そのチャンバーと流体連絡している出口；及び
前記液体燃料からの沈殿を濾過することにより、燃料から硫黄を含有する化合物を除去するための、該ハウジングチャンバーに配置されたフィルター媒体を含んでなる、フィルター媒体と；
を含んでなる系。
【請求項１４】
燃料を濾過する方法であって、次の工程：
ａ）燃料をリザーバから燃料ラインを通して燃料フィルターに移送する工程；
ｂ）該燃料を、該燃料フィルター及び、その中に収容されたフィルター媒体にわたって通過させることにより、処理する工程であって、前記フィルター媒体が、チオフェン類と反応し前記燃料中のチオフェン類の濃度を低減させるその能力に関して選択された反応体を含んでなる、工程；
を含んでなり、それにより、該燃料中の硫黄を含有する化合物の濃度を低減する方法。
【請求項１５】
フィルター媒体が、その中に形成された中空のチャンネルを有する複数の成形繊維を含んでなる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
複数の固体粒子が、繊維の中空のチャンネル内部に配置される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
フィルター媒体が、活性炭、ゼオライト、クレイ、シリカゲル、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される物質を含んでなる複数の基質粒子を含んでなる、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
基質粒子が、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択される物質と機能的に関係している、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
フィルター媒体が、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択される試薬を更に含んでなる、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
液体燃料から硫黄を含有する化合物の濃度を低減させるための方法であって：
沈殿剤を燃料貯蔵槽と燃料用途との間の第一の位置で前記燃料に添加することにより、前記燃料中の硫黄を含有する化合物を溶液から沈殿させ；そして、
前記燃料を燃料フィルターに通過させて、前記沈殿を前記燃料から除去する
ことを含んでなる方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明の背景
１．発明の分野
本発明は、硫黄を含有する化合物を液体燃料から除去するための燃料フィルターと、それを用いる方法とに関する。より特定的には、本発明は、チオフェン類及び類似化合物を液体燃料からその使用の場所において除去するためのインライン燃料フィルターと、そのフィルターを用いて燃料を濾過する方法とに関する。
【０００２】
２．背景技術の説明
今日、道路上で見られる実質的にすべての内部燃焼エンジンを搭載した自動車は、小さいほこりなどのような不純物を燃料から濾過して除去するための燃料フィルターを備えている。
【０００３】
活性炭及び／又は他の吸着剤物質を燃料フィルター中に使用して、パラフィン類や多核芳香族（PNAs）を除去することは知られている。これらのタイプの燃料フィルターの例は、米国特許番号第5,094,747号及び5,900,号に与えられている。
【０００４】
触媒コンバーターなどの燃焼後の排気制御装置の耐用寿命は、自動車の排ガス中の硫黄含有化合物の存在により悪影響を受ける。
環境についての懸念のため、液体燃料の精製に関する新規でより厳しい基準がすぐに履行される予定であり、その基準により、ガソリン、燃料油、及びディーゼル燃料などの液体炭化水素燃料中に存在することが認められる硫黄含有化合物の許容量は低くなる。
【０００５】
そのうえ、ガソリン中の非常に小濃度の硫黄関連化合物により、自動車排ガス中に“腐った卵（rotten egg）”又は他の不快な臭いが発生することはよく知られている。殆どすべてのドライバーが、硫黄を含有する燃料を燃焼している別の自動車の後ろや近くにいる経験をしている。したがって、液体燃料中の硫黄含有化合物の濃度を最小限にすることは有利である。
【０００６】
加えて、燃料電池などの新規な技術の開発により、処理するための高純度の液体炭化水素燃料がすぐに必要となるだろう。硫黄含有化合物は、燃料中に存在する場合は、そのような新規な技術に悪影響を与えるであろう。
【０００７】
石油燃料精製業者は、燃料の硫黄含量を最小限にするため、製造法を改良しつづけている。
しかし、硫黄含量を最小限にする産業界の進行中の努力にもかかわらず、多くの商業的に入手可能な液体燃料には、依然としてその中に、チオフェン類及び類似化合物などの硫黄化合物が含まれている。
【０００８】
石油精製業者は硫黄除去に取り組みつづけているが、硫黄含有化合物をその使用の時点において燃料から除去するという精製業者のあとの燃料濾過の分野においては、殆ど除去は行われていない。
【０００９】
ガスを自動車に実装したあと、最終使用者により、硫黄及び他の汚染物質をガソリンから濾過して除去する限定的な努力がなされている。例えば、Jacksonへの米国特許第4,895,640号は、石油燃料から不純物を除去するための方法を開示している。この参考文献は濾過できる不純物の一つのタイプとして硫黄化合物に言及しているが、厳密には硫黄化合物に焦点が当てられていない。
【００１０】
米国特許第4,895,640号に開示されるように、Jacksonの方法には、二つの部分からなるフィルター装置により燃料を濾過する工程が含まれ、第一のフィルターには、セルロース材料、固体有機酸、及びクロメート化合物が含まれている。クレームに記載されたJacksonの方法においては、セルロース材料を含有する第二のフィルター装置に燃料を通過させる。第二のフィルター装置は水も含有している。以下のJacksonの方法においては、フィルター装置は電気的に接地されている。Jacksonによる類似した発明は米国特許第4,211,639号に開示されている。
【００１１】
本発明の譲受人は、幾つかのフィルター用途に使用されてきた‘ウィッキング’繊維材料の新規なタイプを開発した。この材料には、個々の繊維の内部に中空の空間が含まれており、この中空の空間を使用して、反応性又は吸着性の物質を収容させてもよい。このウィッキング繊維と、このタイプの繊維を含有するフィルターとに関する発行された特許としては、米国特許番号第5,057,368号、5,704,966号、5,713,971号、5,744,236号、5,759,394号、5,891,221号、5,902,384号、5,951,744号、6,004,381号、6,048,614号、6,117,802号、及び6,127,036号がある。この繊維技術を使用した他の特許は係属中である。
【００１２】
自動車などの燃料使用の場所に実装するための燃料フィルターであって、液体燃料中の硫黄含有化合物の濃度を低減するように適合されたフィルターに関する必要性が、当技術分野において依然として存在している。
【００１３】
発明の要旨
本発明は、液体燃料をその使用の場所において濾過し、燃料中の硫黄化合物の濃度を低減させるためのインライン燃料フィルターを提供する。このフィルターを適合させて使用する一の特に好ましい用途は、自動車である。
【００１４】
本発明にしたがった燃料フィルターは、その中にチャンバーを規定している中空で薄壁のハウジング本体をもつハウジングを含む。ハウジングは、好ましくは、ポリアセタールなどの炭化水素に対して耐性のある、耐久性プラスチックから作られる。
【００１５】
また、かかる燃料フィルターハウジングには、更に、ハウジング本体に接続しており、ハウジング本体のチャンバーと流体連絡している入口と、ハウジング本体に接続しており、ハウジング本体のチャンバーと流体連絡している出口とが含まれる。
【００１６】
本発明にしたがった燃料フィルターには、更に、ハウジングチャンバー中に配置され、液体燃料を濾過して燃料から硫黄化合物を除去するためのフィルター媒体が含まれる。フィルター媒体は、硫黄含有化合物と反応して、燃料中に存在する硫黄含有化合物の量を低減するための硫黄処理用組成物をその上に有する。
【００１７】
かかるフィルター媒体には、複数の基質粒子；及びそれら基質粒子の少なくとも一部と機能的に関係している試薬が含まれていてもよい。好ましくは、選択される試薬は、チオフェン類と反応することができるものである。基質粒子には、活性炭、ゼオライト、クレイ、シリカゲル、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される基質が含まれてもよい。
【００１８】
硫黄処理用組成物には、金属、金属酸化物、金属の塩、溶媒、エマルジョン、電子受容体、酸化剤、有機金属化合物、触媒、沈殿剤、及びそれらの混合物からなるリストから選択される組成物が含まれてもよい。
【００１９】
したがって、本発明の目的は、液体燃料から硫黄含有化合物を燃料使用の場所で除去するための方法及び装置を提供することである。かかるフィルターは静的な用途においても使用できるが、このフィルターの好ましい用途は自動車である。
【００２０】
本発明のより完全な理解のためには、読者は以下の詳細な説明部分を参照して、添付する図面と関連させて読むべきである。以下の詳細な説明と図面の全体を通して、同様な番号は同様な部品を意味する。
【００２１】
好ましい態様の詳細な説明
第一の態様
ここで図１〜２を参照すると、本発明の第一の態様にしたがった硫黄を低減する燃料フィルターが10として一般的に示されている。燃料フィルター10は、液体燃料をその使用の場所において濾過し、燃料から硫黄化合物を除去するために提供される。
【００２２】
フィルターを通る燃料流れの方向を図２に矢印で示す。
フィルター10を使用して濾過することのできる例示的かつ非限定的な液体燃料の例としては、ガソリン、ディーゼル燃料、メタノール、エタノール、燃料油、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００２３】
このフィルターを適合させて使用する一の特に好ましい用途は、自動車である。別の用途は、燃料を使用して燃料電池に動力を供給するための準備として、液体炭化水素をベースとする燃料を濾過することである。
【００２４】
図１〜２の態様にしたがった燃料フィルター10には、薄壁で中空のハウジング11が含まれ、ハウジングには、その中にチャンバー14を規定しているハウジング本体11aが含まれる。ハウジング11は、その中の帯電を最小限にし、そうすることにより、火を発火させる静電気を原因とする火花の危険性を最小限にするため、その中に組み込まれた炭素粉末、炭素繊維、及び／又はステンレス鋼繊維などの導電性材料を有していてもよい。
【００２５】
ハウジング本体11aは、示してあるように、実質的に円筒形の形状で作られていてもよい。
ハウジング本体11は、好ましくは、ポリアセタールなどの炭化水素に対して耐性のある耐久性プラスチックから作られる。
【００２６】
図１の態様にしたがった燃料フィルターハウジング11には、入口13及び出口15が含まれ、各々はハウジング本体11aに接続され、そのチャンバー14と流体連絡している。
本発明の第一の態様にしたがった燃料フィルター10には、更に、繊維ウェブ12を含んでいる多孔性フィルター媒体16が含まれ、この媒体は、液体燃料を濾過し、燃料から多核芳香族炭化水素（PNAs）及び／又は硫黄化合物などの所望されていない不純物を除去するため、ハウジングのチャンバー内に配置されている。好ましくは、フィルター媒体16は、硫黄含有化合物と反応させるために機能的に関係している硫黄処理用組成物を有する、中空で円筒形のフィルター要素17の形態で提供される。
【００２７】
本明細書及び特許請求の範囲にわたって使用するように、“硫黄処理用組成物”という語は、硫黄又は硫黄を含有する化合物と化学的に相互作用することができる試薬組成物を意味する。この組成物として、具体的には、これらに限定されないが、その中に一又はそれより多い硫黄含有化合物を溶解することができる溶媒、並びにチオフェン類を他の化合物に転化する能力に関して選択される触媒及び／又は試薬が挙げられる。
【００２８】
図１〜２の態様においては、フィルター媒体16は、複数の撚り合わさった不織繊維で作られた不織繊維ウェブ12を含む、多孔性フィルター要素17の形態で提供される。図１の態様においては、フィルター要素17には、好ましくは、複数の中空のウィッキング繊維20が含まれる。
【００２９】
ウィッキング繊維
銘記するように、フィルター要素17には、不織繊維ウェブ12が含まれ、このウェブはハウジング11中に保持される。繊維ウェブ12は、図３〜６に示すように、非常に多数の撚り合わさったウィッキング繊維20から形成され、この繊維は、繊維に対して添加物を提供するため、及び／又は、チオフェン類、他の硫黄含有化合物、PNAsなどの所望されない材料や他の汚染物質を燃料から除去するために、濾過する具体的な燃料と反応するその能力に関して選択される試薬を含有する。
【００３０】
図３〜５は、各々続く図において、細部と倍率のレベルを上げて、ウェブ12を構成している繊維20を示している。
例えば、図３は、ウェブ12を構成する多数の撚り合わさった繊維20の詳細図を示している。
【００３１】
図４は、繊維20の更に拡大した詳細図を示しており、また、その中に配置してもよい試薬の一例として多数の固体粒子18を示している。
図５は、一の好ましい繊維20の一端のクローズアップした詳細透視図であり、例示の目的のために図から試薬を削除している。
【００３２】
図６は、本発明の実施において使用することができる繊維30に関する別の態様の構成を示している。
本発明を実施するために特に適するウィッキング繊維は、米国特許第5,057,368号に開示されており、その開示は参照により援用される。この特許は、熱可塑性ポリマーから形成された繊維であって、中心のコア又はステム25と複数の実質的にＴ型のローブ26とをもつ断面を有する繊維を開示している（図５）。ローブ26の足は、コア25において交差するので、近接するローブの足の間に形成される角度は、約80度〜約130度となる。
【００３３】
図５に図示した態様において、ウィッキング繊維20は、空洞22の内部に縦方向に伸びている三つの中空部を有する押出し成形されたストランドとして形成されており、中空部の各々は、近接する複数のローブ26の間に規定された縦方向に伸びているスロット24を介して、ストランド外表面と連絡している。
【００３４】
断面的にＴ型の三つの区分は、示すように湾曲しているか又は直線状の外表面28を有してもよい。図５においてウィッキング繊維20は三つのローブとして図示されているが、特に、二つ、四つ又は五つのローブなどの任意の他の数のローブが適していることは理解されるであろう。
【００３５】
ウィッキング繊維20は、比較的小さく、30〜250ミクロンの径を有する。縦に伸びているスロット24の幅は、通常、繊維20の径の半分未満である。
ここで図４及び５を参照すると、繊維20、スロット24の幅、及び内部の空洞22内に閉じ込められる粒子18は、粒子18を縦方向の空洞22に押し込む場合、粒子がその中に保持されるように、それぞれ選択される。小さい固体粒子18は、繊維20の縦方向の空洞22内部に機械的に閉じ込められ、銘記されるように、その中に保持される。このアプローチは、どれをフィルター媒体内部に閉じ込めたいかによらず、実質的にあらゆる粉末、又は他の細かく分割された固体材料に施すことができる。
【００３６】
場合により、所望であれば、微細な固体粒子を閉じ込めたあと、ウィッキング繊維20を更に液体試薬で含浸してもよい。
別の態様においては、ウィッキング繊維は、単に液体試薬で含浸するだけでもよい。液体試薬を使用する場合、フィルターから洗い出されるのを避けるため、濾過する燃料中に不溶性であるか又はわずかに溶解性である試薬が好ましい。しかし、チオフェン類の燃料中への溶解性がすぐれていることから、試薬は、チオフェン類及び関連化合物を誘引するものであるものとする。
【００３７】
個々の空洞22内部の毛細管力は、繊維20の外部の毛細管力よりはるかに大きいので、液体試薬は、感知できるほどに外表面28をぬらしたり、繊維間の空隙を満たしたりすることなく、容易に繊維20の内部に運ばれる。繊維20は毛細管現象により液体を強く保持するので、不織ウェブ12を触ってもぬれていないし、液体は放出されない。そのような不織ウェブ12のウィッキング繊維20において、個々のストランドの間の領域には、相対的に、微粒子18がなく、また各々の繊維20の内部空洞22を充填するあらゆる液体試薬もない。
【００３８】
繊維20は、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリスルホン、ポリオレフィン、、又は、所望の外形に形成することができかつ繊維中に貯蔵されそれを通して燃料を濾過する試薬に関して安定である、他の適するポリマー材料などの、一又はそれより多いタイプのウィッキング材料のストランドから作られていてもよい。燃料フィルター用途に選択される具体的なポリマーは、燃料フィルタを使用すべき液体燃料中に浸漬して、長い時間、安定性を示すポリマーであるものとする。また、縦方向に伸びている単一のスロット34と縦方向に伸びている単一の空洞32を有する図６に示すＣ型繊維などの他の内部のウィッキング繊維を使用してもよい。他の断面形状もその中に試薬を保持するのに適している。ウィッキング繊維の具体的な形状は、選択される繊維が試薬をその空洞22内部に保持して試薬が容易に置換されない限り、臨界的ではない。
【００３９】
固体材料18を繊維20の空洞22内部に貯蔵する場合、固体材料は、活性炭、ゼオライト、クレイ、シリカゲル、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される吸着剤物質であってもよい。
【００４０】
場合により、使用する場合は、この吸着剤物質は更に、異なる硫黄処理用試薬のコーティングで処理されてもよく、その代わりに、異なる硫黄処理用試薬と機能的に関係していてもよい。硫黄処理用試薬は、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択することができる。
【００４１】
図１〜２の燃料フィルター10の変形を図２Ａに概略的に示す。図２Ａの変形において、フィルター媒体16は、流体導管23、25を介して一又はそれより多い外部流体リザーバ27、29に接続しており、それにより、外部流体リザーバをフィルター媒体と流体連絡している状態に保持している。
【００４２】
図２Ａの態様においては、外部流体リザーバは、硫黄含有化合物、特にチオフェン類を処理又は閉じ込めるその能力に関して選択される適切な溶媒又は他の流体を含有する。流体導管27、29は、これまでに説明し図３〜６に示したタイプの追加のウィッキング繊維20をその中に含むことができる。
【００４３】
当業者であれば、この変形は、流体導管23、25を外部の環境から封印し燃料がそこから外へ逃げるのを防ぐような様式で構成され配列されることは理解するであろう。
これは、流体導管23、25を可撓性があり燃料に対して耐性のあるホースの内部に含有することにより、達成することができる。
【００４４】
第二の態様
燃料フィルター110は、図１の基本的なフィルター設計の修飾された変形であり、図８〜９に示す。この変形においては、ハウジング11は、第一の態様に関してこれまでに説明したのと全く同じであるが、フィルター要素117は異なる。図８〜９の態様においては、フィルター要素117には、比較的薄く、空間を隔てた二つの繊維ウェッビング層112、113が含まれ、このウェッビング層はその間に貯蔵領域115を規定する。
【００４５】
この態様においては、繊維ウェッビング112、113を構成する繊維は、これまでに説明したウィッキング繊維20を成形したものであってもよく、又は別の態様として、慣用的な不織繊維であってもよい。ウィッキング繊維をウェッビング112、113に使用する場合、複数の固体粒子18及び／又は一又はそれより多い硫黄処理用試薬は、これまでに説明したように、その空洞22内部に配置されてもよい。
【００４６】
この態様においては、空間を隔てた二つの繊維ウェッビング層が協働して、貯蔵領域115においてそれらの間に粒子118の内層を保持する。
貯蔵領域115内部の粒子118は、すべて同様の形状を有するペレットであってもよく、又は不規則な形状であってもよい。粒子118は、ルースで連結していなくてもよく、又は別の態様では、適する接着剤又は結合剤により互いに保持されていてもよい。粒子118の組成は、実質的に均一であってもよく、又は粒子は、例えば、多孔性の焼成クレイ粒子と混合した活性炭などの互いに混合された異なる材料の組合せであってもよい。
【００４７】
粒子118には、活性炭、ゼオライト、クレイ、シリカゲル、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される一又はそれより多い吸着剤物質が含まれていてもよい。
【００４８】
更に、貯蔵領域115内部の粒子118は、追加の硫黄処理用化合物と機能的に関係していてもよく、硫黄処理用化合物は、その上にコーティングとして施用されていてもよく、そうでなければ、粒子と機能的に関係していてもよい。使用する場合は、この追加の硫黄処理用化合物は、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択される試薬であってもよい。
【００４９】
第三の態様
ここで図10を参照すると、本発明の第三の態様にしたがった燃料フィルターが一般的に示されている。図10の態様においては、燃料フィルター210は、燃料用途において使用して、液体燃料をその使用の場所で濾過し、そこから硫黄化合物を除去するために提供される。好ましくは、フィルター210は、チオフェン類及び関連化合物を液体燃料から除去するように適合される。
【００５０】
フィルター10を使用して濾過してもよい液体燃料の例としては、ガソリン、ディーゼル燃料、メタノール、エタノール、燃料油、及びこれらの混合物が挙げられる。
このフィルターを適合させて使用する一の特に好ましい用途は、自動車である。別の用途は、燃料を使用して燃料電池に動力を供給するための準備として、液体炭化水素燃料を濾過することである。
【００５１】
図１０の態様にしたがった燃料フィルター10には、第一の態様に関してこれまでに説明したハウジング11と同一の薄壁で中空のハウジング11が含まれる。
図１０の態様にしたがった燃料フィルター10には、更に、フィルター媒体216が含まれ、この媒体は、液体燃料を濾過し、そこから硫黄化合物を除去するため、ハウジングのチャンバー内に配置されている。フィルター媒体は、硫黄含有化合物と反応させるための硫黄処理用組成物をその上に有する。
【００５２】
図１の態様においては、フィルター媒体には、複数の実質的に不活性な粒子218と、これら粒子と機能的に関係している試薬が含まれている。
粒子は、固体又は多孔性であってもよく、均一であっても、異なる材料の混合物であってもよい。粒子は、規則的な形状のペレットであってもよく、別の態様では、不規則な形状であってもよい。粒子は、活性炭、ゼオライト、クレイ、シリカゲル、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される一又はそれより多い吸着剤物質を含んでいてもよい。
【００５３】
粒子は多孔性であっても非多孔性であってもよい。
選択された硫黄処理用試薬は、粒子の表面上にコーティングとして施用されてもよく、及び／又は多孔性粒子の内部又は間の隙間に配置されてもよい。試薬は、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択されてもよい。
【００５４】
第四の態様−硫黄低減系
本発明は、硫黄含有化合物を液体燃料から除去するための硫黄低減系も包含する。本発明にしたがった硫黄低減系は、硫黄含有化合物を液体燃料から沈殿させる、すなわち、そのような化合物を燃料中に不溶性にして、燃料から得られる沈殿を濾過するための装置に関する。
【００５５】
ここで図１１を参照すると、本発明にしたがった硫黄低減系40が提供されており、燃料貯蔵槽37を燃料用途38に接続している燃料ライン36と流体連絡している。この燃料用途38は、内部燃焼エンジンであってもよく、別の態様では、燃料電池、液体燃料を燃焼する加熱系、又は液体燃料に関する他の用途であってもよい。
【００５６】
硫黄低減系40には、沈殿剤をその中に貯蔵するためのリザーバ42、沈殿剤をリザーバから分配して、沈殿剤を液体燃料に第一の場所で添加するための計量ポンプ44、及び沈殿剤を添加する場所の下流で燃料から硫黄を含有する沈殿を除去するためのフィルター46が含まれる。
【００５７】
好ましくは、硫黄低減系には、リザーバ42を計量ポンプ44に接続するための第一の供給ライン43、計量ポンプ44を燃料ライン36に接続するための第一の供給ライン45、及び燃料ライン36から計量ポンプ44に向かう逆流を防ぐための逆止弁47も含まれる。
【００５８】
系の一部として使用するフィルター46は、置換可能なインライン燃料フィルターであるものとする。フィルター46は、本明細書中にこれまでに説明したフィルター10、110、又は210であることができる。
【００５９】
別の態様では、系40に関連して使用されるフィルター46は、多数の具体的な成分が含まれる限り、より慣用的なタイプのインライン燃料フィルターであることができる。この系に関して使用可能であるためには、燃料フィルターには、一定のタイプのフィルター媒体をその中に伴うハウジングが含まれているものとする。一の使用可能なフィルターは、図１〜２の一般的な設計にしたがい、その中にチャンバーを規定する薄壁で中空のハウジング本体、ハウジング本体に接続されそのチャンバーと流体連絡している入口、ハウジング本体に接続されそのチャンバーと流体連絡している出口、及び沈殿を液体燃料から濾過することにより、燃料から硫黄含有化合物を除去するための、ハウジングチャンバー中に配置されたフィルター媒体を有する。
【００６０】
方法
本発明は、また、液体燃料をその使用の最も近い場所で濾過して、燃料中の硫黄含有化合物の含量を低減するための方法を企図している。
【００６１】
燃料を濾過する好ましい方法における第一の工程は、燃料をリザーバから燃料ラインを通して燃料フィルターへと移送することを包含する。この第一の工程を図１２に50で示す。この方法の具体的な用途においては、この第一の工程は、液体燃料を燃料槽から自動車の燃料ラインを通して本明細書中に説明したタイプの燃料フィルターへとポンプで供給することを包含してもよい。
【００６２】
この方法における次の工程は、燃料を燃料フィルターを通過させて、その中に収容されたフィルター媒体にわたって通過させることにより、燃料を処理することを包含する。選択されたフィルター媒体には、チオフェン類と反応して燃料中の濃度を低減するその能力に関して選択される反応体が含まれ、それにより、燃料中の硫黄含有化合物の濃度が低減される。
【００６３】
この方法の好ましい用途においては、方法の第二の工程は、チフェンの構造を修飾することを包含する。この工程を図１２に52で示す。
この好ましい方法における別の工程は、硫黄含有組成物を燃料から除去することを包含する。この工程には、修飾したチオフェンを燃料から除去することが含まれてもよい。この工程を図１２に54で示す。
【００６４】
この方法を実施する際には、フィルター媒体には、図３〜７に関連してこれまでに説明したように、その中に中空のチャンネルが形成された複数の成形繊維が含まれていてもよい。
【００６５】
この方法に対する別の任意の改良点は、繊維の中空チャンネル内部に配置された吸着剤物質を含むことである。吸着剤物質は、活性炭、ゼオライト、クレイ、シリカゲル、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及びこれらの混合物からなる群から選択される一又はそれより多い材料を含んでいてもよい。
【００６６】
この方法に対する更に別の任意の改良点は、チオフェン類と反応させて、それらを燃料から除去するための試薬又は触媒をフィルター中に含むことである。使用される試薬は、金属、金属酸化物、金属の塩、有機金属化合物、触媒、及び酸化剤からなる群から選択されてもよい。
【００６７】
本発明をその好ましい態様に関して本明細書中に詳細に説明してきたが、前述の記載は例示であり、非限定的なものであると意図している。当業者であれば、好ましい態様に多くの修飾を施して実施できることは理解するであろう。すべてのそのような修飾は、特許請求の範囲に含まれ、本発明の範囲及び精神に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明の第一の態様にしたがった燃料フィルターの部分的に剥離させた透視図である。
【図２】図２は、図１の燃料フィルターの縦軸を通過する面に沿った中心軸断面図である。
【図３】図３は、図２の燃料フィルターの一構成要素である、不織繊維ウェブの一部分の拡大透視詳細図である。
【図４】図４は、図２〜３の不織繊維ウェブの一部分を更に拡大した透視詳細図であり、その繊維の空洞に固体成分が閉じ込められていることを示している。
【図５】図５は、本発明の実施において使用することができる三つのローブのあるウィッキング繊維の拡大透視図である。
【図６】図６は、本発明の実施において使用することができる別の態様のウィッキング繊維の拡大透視図である。この繊維は、その中に単一の空洞が形成されたＣ型の断面をもつ。
【図７】図７は、図２〜３の不織繊維マットの拡大透視詳細図であり、繊維の空洞に液体成分が閉じ込められていることを示している。
【図８】図８は、本発明の第二の態様にしたがった燃料フィルターの縦軸を通過する面に沿った中心軸断面図である。
【図９】図９は、図２の燃料フィルターのフィルター要素の縦軸に垂直な面に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、本発明にしたがった好ましい方法における工程の順序を示す簡単なブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の第四の態様にしたがった燃料系を示す概略図である。
【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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