(57)【要約】  エンジンオイルからすす、スラッジ、および、他の不溶性の微粒子を除去する方法が提供され、この方法は、微粒子が入っているオイルを一対の電極の間に配置するステップであって、電極の一方が正電極である、ステップと、正電極の表面を媒体で包むステップであって、媒体が、正電極の方へ引かれた微粒子の一部を集めるように構成される、ステップと、電流を電極に一定時間加えるステップであって、微粒子の一部を媒体内で凝集する、ステップとを備える。本明細書にさらに開示されているのは、エンジンオイルからすす、スラッジ、および、他の不溶性の微粒子を除去するためのフィルターである。【選択図】図９
2013532052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンオイルからすす、スラッジ、および、他の不溶性の微粒子を除去する方法において、
前記微粒子が入っているオイルを一対の電極の間に配置するステップであって、前記電極の一方が正電極である、ステップと、
前記正電極の表面を媒体で包むステップであって、前記媒体が、前記正電極の方へ引かれた前記微粒子の一部を集めるように構成される、ステップと、
直流を前記電極に一定時間加えて電界を発生させるステップであって、前記電界が前記微粒子の一部を前記媒体内で凝集させる、ステップと、
前記媒体、および、前記媒体内に凝集した前記微粒子の一部を除去して、前記オイル内のすす微粒子の量を減らすステップと
を含む方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、前記微粒子はすす粒子であり、前記電界は前記すす粒子を凝集させてすす粒子の平均粒子サイズをより大きくし、前記すす粒子は、濾過処理により除去させる、方法。
【請求項３】
請求項２の方法において、前記濾過処理は、遠心力を前記オイルに加えるステップを含み、前記遠心力は、前記すす粒子を、前記オイルから取り除くことができる表面の上に配置させる、方法。
【請求項４】
請求項３の方法において、前記表面は前記正電極上に位置し、前記正電極は、前記遠心力を加えるように構成された機器の一部を形作る、方法。
【請求項５】
請求項１の方法において、前記媒体は、繊維性織布または不織布からなる一群から選択されており、前記繊維性織布または不織布は、セルロース、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドから作られた有機繊維、天然繊維または人工繊維、ならびに、無機繊維、金属製およびセラミック製繊維、ステンレススチール繊維、アルミニウムおよび糸ガラスおよび二酸化ケイ素繊維、のうちの任意の１つまたはこれらの組み合わせを含む、方法。
【請求項６】
請求項５の方法において、前記一対の電極は、一対の同心の円筒として構成され、前記一対の電極の一方は、前記一対の電極の他方に挿入され、前記一対の電極は、互いに対して間隔をおいて向き合う関係に置かれる、方法。
【請求項７】
請求項１の方法において、前記媒体は、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドから作られたオープンセル有機発泡体および無機発泡体；焼結セラミック、アルミニウムまたは二酸化ケイ素；ならびにこれらの組み合わせからなる一群から選択される、方法。
【請求項８】
請求項７の方法において、前記一対の電極は、一対の同心の円筒として構成され、前記一対の電極の一方は、前記一対の電極の他方に挿入され、前記一対の電極は、互いに対して間隔をおいて向き合う関係に置かれる、方法。
【請求項９】
エンジンオイルからすすを除去するための方法において、
すす粒子が入っているオイルを一対の電極の間に配置するステップと、
ＤＣ電流またはＡＣ電流を前記一対の電極に一定時間加えて電界を発生させるステップであって、前記電界により、前記すす粒子が凝集し、前記すす粒子の平均粒子サイズが大きくなる、ステップと、
濾過処理により前記すす粒子を除去するステップであって、前記濾過処理が遠心力を前記オイルに加えるステップを含み、前記遠心力により、前記オイルから取り除くことが可能である前記一対の電極の一方に配置された媒体内に、前記すす粒子が配置される、ステップと
を含む方法。
【請求項１０】
請求項９の方法において、前記媒体は、前記一対の電極の一方の正電極に配置され、前記正電極は、前記遠心力を加えるように構成された機器の一部を形作る、方法。
【請求項１１】
請求項１０の方法において、前記媒体は、繊維性織布または不織布からなる一群から選択されており、前記繊維性織布または不織布は、セルロース、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドから作られた有機繊維、天然繊維または人工繊維、ならびに、無機繊維、金属製およびセラミック製繊維、ステンレススチール繊維、アルミニウムおよび糸ガラスおよび二酸化ケイ素繊維、のうちの任意の１つまたはこれらの組み合わせを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１の方法において、前記一対の電極は、一対の同心の円筒として構成され、前記一対の電極の一方は、前記一対の電極の他方に挿入され、前記一対の電極は、互いに対して間隔をおいて向き合う関係に置かれる、方法。
【請求項１３】
請求項１０の方法において、前記媒体は、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドから作られたオープンセル有機発泡体および無機発泡体；焼結セラミック、アルミニウムまたは二酸化ケイ素；ならびにこれらの組み合わせからなる一群から選択される、方法。
【請求項１４】
請求項１３の方法において、前記一対の電極は、一対の同心の円筒として構成され、前記一対の電極の一方は、前記一対の電極の他方に挿入され、前記一対の電極は、互いに対して間隔をおいて向き合う関係に置かれる、方法。
【請求項１５】
すす粒子が中に配置されたエンジンオイルからすす粒子を除去するためのフィルターにおいて、
入口および出口がある筐体であって、前記入口および前記出口が前記筐体によって規定されるチャンバーを通る流路を規定する、筐体と、
前記流路内に配置された一対の電極であって、前記電極は前記入口より後に前記流路内に配置され、前記一対の電極はＤＣ電流に電気的に結合され、電界が前記一対の電極により発生し、前記一対の電極の一方が正電極であり、前記電界により前記すす粒子の一部が前記正電極上に凝集し、少なくとも前記正電極が前記フィルターから取り外し可能で、前記正電極上に凝集した前記すす粒子を除去可能にする、一対の電極と、
前記正電極の表面に加えられた媒体であって、前記すす粒子の凝集した部分の前記正電極での収集効率を改善するように構成された、媒体と
を備えるフィルター。
【請求項１６】
請求項１５のフィルターにおいて、前記正電極は、ステンレススチール、銅、アルミニウム、白金、または、他の導電性材料から形成される、フィルター。
【請求項１７】
請求項１５のフィルターにおいて、前記媒体は、繊維性織布または不織布からなる一群から選択されており、前記繊維性織布または不織布は、セルロース、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドから作られた有機繊維、天然繊維または人工繊維、ならびに、無機繊維、金属製およびセラミック製繊維、ステンレススチール繊維、アルミニウムおよび糸ガラスおよび二酸化ケイ素繊維、のうちの任意の１つまたはこれらの組み合わせを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１５のフィルターにおいて、前記一対の電極は、一対の同心の円筒として構成され、前記一対の電極の一方は、前記一対の電極の他方に挿入され、前記一対の電極は、互いに対して間隔をおいて向き合う関係に置かれる、方法。
【請求項１９】
請求項１５のフィルターにおいて、前記媒体は、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドから作られたオープンセル有機発泡体および無機発泡体；焼結セラミック、アルミニウムまたは二酸化ケイ素；ならびにこれらの組み合わせからなる一群から選択される、方法。
【請求項２０】
請求項１９のフィルターにおいて、前記一対の電極は、一対の同心の円筒として構成され、前記一対の電極の一方は、前記一対の電極の他方に挿入され、前記一対の電極は、互いに対して間隔をおいて向き合う関係に置かれ、前記フィルターは、前記オイルに遠心力を加えることができる回転可能部材をさらに備え、前記媒体および前記正電極が前記回転可能部材に連結される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１０年５月１０日出願の米国仮特許出願第６１／３３３，２３９号の利益を主張するものであり、米国仮特許出願第６１／３３３，２３９号の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本願はまた、２０１１年３月３１日出願の米国仮特許出願第６１／４７０，２１４号の利益を主張するものであり、米国仮特許出願第６１／４７０，２１４号の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本願は、２００９年１０月２７日出願の米国特許出願第１２／６０６，７１１号の一部係属出願であり、米国特許出願第１２／６０６，７１１号は、２００８年１０月２７日出願の米国仮特許出願第６１／１０８，６３２号の利益を主張するものであり、米国特許出願第１２／６０６，７１１号および米国仮特許出願第６１／１０８，６３２号の各々の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００４】
本願はまた、２００７年９月１２日出願の米国特許出願第１１／８５４，２９５号の一部係属出願であり、米国特許出願第１１／８５４，２９５号は、２００６年９月１２日出願の米国仮特許出願第６０／８２５，３９７号の利益を出張するものであり、米国特許出願第１１／８５４，２９５号および米国仮特許出願第６０／８２５，３９７号の各々の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００５】
本願は、すす、スラッジ、および、他の不溶性の微粒子を潤滑油から除去するための装置および方法に関し、より詳細には、本願は、電気凝集を使用することによる微粒子除去に関するものである。
【背景技術】
【０００６】
現代の自動車では、多くの種類の流体フィルターが広く行き渡っている。オイルフィルターとは、エンジン内のオイルを濾すことによって摩耗粒子を除去するために使用される流体フィルターである。このようなフィルターの大部分は、中に多孔性の濾材がある交換式のカートリッジで、機械的な、または、「スクリーン」式の濾過法を使用するものであり、オイルは、小さい粒子または汚れ、および、金属のような不純物を除去するために、この交換式のカートリッジを通るよう繰り返し循環させられる。「汚れた」オイルは、圧力がかけられた状態でオイルフィルターに入り、濾過媒体（ｆｉｌｔｅｒ  ｍｅｄｉａ）を通過してそこで「きれい」にされ、そして、エンジンの隅々に再び分配される。このように、不純物がエンジンを循環しぴったりと嵌め合わせたエンジン部品に決して到達させないことにより、早期の摩耗を防止することができる。濾過をすることにより、オイルの耐用期間も長くなる。
【０００７】
内燃機関、特にディーゼルエンジンの通常の作動では、汚染材料が形成されることが一般的である。このような汚染材料は、とりわけ、化石燃料の不完全燃焼で形成されるすす、および、燃焼の結果生じる酸を含む。これらの汚染材料のいずれも、通常、エンジンの作動中に潤滑油に導入され、オイルの粘度を増大させ、好ましくないエンジンの沈殿物を発生させ、エンジンの摩耗を増大させる傾向がある。
【０００８】
これらの問題に対する従来の対応策は、潤滑油の初期配合時に、さまざまな添加剤を潤滑油に入れるというものである。すすに関連した問題と戦うために、従来の多くの潤滑油は、潤滑油内でのすすの凝集を妨げる分散剤を含む。これらの分散剤は、短期間ではよく利くが、消耗してしまうことがある。さらに、これら分散剤のオイル内での可溶性と化学的安定性に限界があるために、潤滑油およびオイルフィルターの使用期間は、決して最適なものではない。
【０００９】
酸性燃焼生成物の影響を打ち消すために、従来の多くのモーターオイルは、過塩基性洗浄剤（ｏｖｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ）として知られている中和剤を含む。これらは、ＴＢＮ（全塩基価）の源である。ＴＢＮは、オイル中の過塩基性洗浄剤の量の基準であり、試料１グラム中の全塩基性成分を中和するのに必要な水酸化カリウム当量のミリグラム数で表される。ＴＢＮが高いオイルは、酸の中和が長く持続する。ＴＢＮの消耗は、多くの内燃機関にとって、特にディーゼルエンジンを用いての過酷な用途での重要な制限要因である。
【００１０】
エンジンをよりよく保護し、かつ、他の問題と戦うために、従来の潤滑油は、多くの場合、１つまたは２つ以上の他の添加剤を含む。これらの添加剤は、防蝕剤、酸化防止剤、摩擦調整剤、流動点添加剤、洗浄剤、粘度指数向上剤、摩擦防止剤、および／または、極圧添加剤でありうる。これらのさらなる添加剤を含むことは有益でありうる。しかし、従来の方法では、これらの添加剤の量および濃度は、潤滑油がこれらの添加剤を懸濁させる能力により、また、これらの添加剤のオイル中での化学的安定性により制限される。
【００１１】
不純物を捕らえ、オイルの汚染を除去することに加え、オイルフィルターの媒体を速く、かつ、効率的に流れが通過することを保証することが、オイルフィルターの役目である。オイルは、エンジンの生命線であり、オイルが絶えず流れることが、エンジンの構成要素を適切に潤滑し、かつ、摩擦、熱、および、摩耗を防止するのに不可欠である。エンジンの構成要素は、オイル循環システムがモーターオイルを安定かつ十分に供給することに依存している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、オイルのすす、スラッジ、および、他の不溶性の微粒子をオイルから除去するための方法および装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本明細書に開示されるのは、すす、スラッジおよび他の不溶性の微粒子をエンジンオイルから除去するための装置および方法である。一例示的な実施形態では、微粒子をエンジンオイルから除去するための方法が提供され、この方法は、微粒子が入っているオイルを一対の電極の間に配置するステップであって、電極の一方が正電極である、ステップと、電極を媒体で包むステップであって、媒体が、正電極の方へ引かれた微粒子の一部を集めるように構成される、ステップと、電流を電極に一定時間加えるステップであって、微粒子の一部が媒体内で凝集する、ステップと、凝集した微粒子をオイルから除去するステップとを備える。
【００１４】
別の実施形態では、エンジンオイルからすすを除去するための方法が提供され、この方法には、すす粒子が入っているオイルを一対の電極の間に配置するステップと、ＤＣ電流またはＡＣ電流を一対の電極に一定時間加えて電界を発生させるステップであって、電界により、すす粒子が凝集し、すす粒子の平均粒子サイズが大きくなる、ステップと、濾過処理によりすす粒子を除去するステップであって、濾過処理が遠心力をオイルに加えるステップを含み、遠心力により、前記オイルから取り除くことが可能である一対の電極の一方に配置された媒体内に、すす粒子が配置される、ステップとが含まれる。
【００１５】
別の実施形態において、すす粒子が中に配置されたエンジンオイルからすす粒子を除去するためのフィルターが提供され、このフィルターは、入口および出口がある筐体であって、入口および出口が筐体によって規定されるチャンバーを通る流路を規定する、筐体と、流路内に配置された一対の電極であって、電極は入口より後に流路内に配置され、一対の電極はＤＣ電流に電気的に結合され、電界が一対の電極により発生し、一対の電極の一方が正電極であり、電界によりすす粒子の一部が正電極上に凝集し、少なくとも正電極がフィルターから取り外し可能で、正電極上に凝集したすす粒子を除去可能にする、一対の電極と、正電極の表面に加えられた媒体であって、すす粒子の凝集した部分の正電極での収集効率を改善するように構成された、媒体とを有する。
【００１６】
本発明の上記の特徴および利点ならびに他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、図面、および、添付の特許請求の範囲から、当業者により認められ、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一対の電極および微粒子凝集過程を示す図である。
【図２】一対の電極および微粒子凝集過程を示す図である。
【図３】使用済みオイルの遠心力を利用した堆積に対する電界の影響を示すグラフである。
【図４】使用済みオイルのすす濃度に対する電界の影響を示すグラフである。
【図５】オイルのＴＢＮに対する電気凝集の影響を示すグラフである。
【図６】電気凝集の時間的経過を示すグラフである。
【図７】本発明の例示的な実施形態による使用済みオイルでのすす除去および電極すす付着を示すグラフである。
【図８】本発明の例示的な実施形態により組み立てられたフィルターの模式図である。
【図９】本発明の例示的な代替実施形態により組み立てられたフィルターの模式図である。
【図１０】本発明のさらに別の例示的な代替実施形態により組み立てられたフィルターの模式図である。
【図１１】本発明のさらに別の例示的な代替実施形態により組み立てられたフィルターの模式図である。
【図１２】本発明のさらに別の例示的な代替実施形態により組み立てられたフィルターの模式図である。
【図１３】本発明のさらに別の例示的な代替実施形態により組み立てられたフィルターの模式図である。
【図１３Ａ】本発明のさらに別の例示的な代替実施形態により組み立てられたフィルターシステムの模式図である。
【図１４】本発明の例示的な実施形態により組み立てられたフィルターの断面図である。
【図１５】本発明の例示的な代替実施形態により組み立てられたフィルターの断面図である。
【図１６】図１５に示されているフィルターの部分断面図である。
【図１７】図１７Ａは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。図１７Ｂは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。図１７Ｃは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【図１８】図１８Ａは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。図１８Ｂは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。図１８Ｃは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【図１９】図１９Ａは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。図１９Ｂは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。図１９Ｃは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。図１９Ｄは、本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２０】本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２１】本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２２】本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２３】本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２４】本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【図２５】本発明のさらに別の例示的な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
すす、および／または、微粒子を除去するために遠心力を使用する方法の欠点は、現在使用されている限りにおいて比較的効率が低いことである。本発明の例示的な実施形態によれば、オイルからすす、スラッジ、および、他の不溶性の微粒子のための方法および装置が提供される。非限定的な実施形態は、オイル濾過機器（例えば、フィルター）であって、本発明の例示的な実施形態により電界を加えるように構成されたものに向けられている。このようなオイル濾過機器の非限定的な一例は、２００７年９月１２日に出願の米国特許出願第１１／８５４，２９５号に見られる。米国特許出願第１１／８５４，２９５号の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。その後、凝集したすす、および／または、他の微粒子は、微粒子で覆われた電極を除去する、遠心力を加える、および／または、濾過媒体によるその後の濾過によって除去される。例示的な実施形態によれば、この３つの方法のいずれも、単独で、または、互いに組み合わせて利用することができる。米国特許出願公開第２００８／００６０９４９号もまた参照され、米国特許出願公開第２００８／００６０９４９号の内容は参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態によれば、強い電界をオイルに加えると、微粒子が凝集し、これにより、遠心分離または他の分離技術によるその後の除去が向上する。一例示的な実施形態において、分離技術は、濾過媒体を使用して引き続き濾過する、電界を加える１つまたは複数の電極を微粒子がこの電極自体に凝集または付着したときに取り外す、または、前述した処理の任意の組み合わせを利用することであってもよい。例示的な実施形態によれば、電気凝集という処理により、すす微粒子または他の微粒子の平均サイズが大きくなる。これにより、遠心力または他の濾過技術を適用したときの堆積または収集の速度が速くなる。
【００２０】
例示的な実施形態によれば、すす、スラッジ、および、他の不溶性の微粒子が入っている潤滑油は、ＤＣ電源に接続された２つの電極の間に置かれる。５ｋＶまでの直流が電極に加えられる。もちろん、５ｋＶより小さい、または、より大きい電流が使用されてもよい。結果として生じる強い電界により、オイルのすす、スラッジ、または、他の不溶性微粒子が正電極に凝集する。微粒子の凝集を促進するために、正電極の表面にコーティングが塗布される。コーティングは、すす収集剤であり、すす収集剤は凝集したすす、または、他の粒子が正電極に集まる効率を改善する特性を有し、かつ、その効率を改善するように構成される。凝集した粒子は、次に積極的に除去されてもよい。一例示的な実施形態において、凝集した粒子が付いている正電極は、単に取り除かれることであってもよく、この電極は、廃棄されるか、洗浄される。新しい電極、または、洗浄された電極は、オイル濾過機器に戻される。このオイル濾過機器は、一実施形態において、内燃機関に取り付けられたオイルフィルターを備えていてもよい。内燃機関は、例えばディーゼルエンジンであり、オイルからすすを除去することが望まれている。
【００２１】
別の例示的な実施形態では、単に電界を取り除くことにより、部分的な、または、受動的な反凝集が起こることであってもよく、この場合、部分的に凝集した微粒子は、その後、遠心分離または他の分離方法によって流動性のオイル層から分離される。他の分離方法は、濾過媒体による濾過を含みうる。
【００２２】
例示的な実施形態によれば、電位が、電源に接続された電極に加えられる。非限定的な一例において、５ｋＶまでの、または、これより小さい電位が電極に加えられる。もちろん、５ｋＶより大きい、または、小さい電位が使用されてもよい。強い電界により、すすが正電極に凝集する。すす、または、他の粒子の凝集を促進するために、コーティングが正電極の表面に塗布される。このコーティングは、すす収集剤であり、すす収集剤は凝集したすすが正電極に集まる効率を改善する特性を有し、かつ、その効率を改善するように構成される。この試みは、循環するオイル内のすす濃度を下げる効果的な手段として使うことができ、また、他の浄化または分離後の仕組みはいっさい伴わない。しかしながら、電極に収集されず、液層に残るすす、または、他の微粒子の一部が、予備凝集して（ｐｒｅａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄ）、より大きな平均粒子サイズまたは径になることが明らかにされている。このように平均粒子径が大きくなることにより、微粒子は、本発明の例示的な実施形態の教えるところにより組み立てられたフィルターの流路内に配置されたフィルターの濾過媒体によって、より効率的に捕らえられる。
【００２３】
さらに、場合によっては、加えられた電圧が事実上交番するものであれば、電極上の凝集は認められない。しかし、凝集は、循環しているオイルの中では生じる。電極上に収集されなかった、部分的に凝集した、または、予備凝集したすすは、次に、流動性のオイル層から、遠心分離、または、下流で行う他の分離方法によって分離できる。
【００２４】
添付図面は、本発明のさまざまな例示的な実施形態を示す。一実施形態において、強い電界に曝すことによって、粒子は、正電極へ移動する過程の前または間に、予備凝集をする、または、固まる。これにより、平均粒子サイズが大きくなり、おそらく、粒子の堆積および収集の速度が速くなるであろう。
【００２５】
図１および２は、一対の電極１０および１２を示す。複数のすす粒子１４もまた示されている。本発明の例示的な実施形態によれば、電界がこの一対の電極によって発生している場合、すす粒子１４が凝集して、図１に示されている一塊のすす粒子１６になる。すす粒子１４が示されているが、当然のことながら、本発明の例示的な実施形態は、スラッジまたは他の不溶性微粒子のような他の粒子の電気凝集も考えている。さらに、すす粒子の塊は、次に、正電極１０の方へ引きつけられ、付着粒子１８として示されている。あるいは、図２に示されているように、すす粒子は、正電極１０に直接凝集して、正電極上に凝集粒子１８を設けることであってもよい。例えば、すす粒子は、電荷を帯び、１つずつ正（＋）電極まで移動する。電極は、表面に塗布されたコーティングを含む。コーティングは、すす収集剤であり、すす収集剤は正電極の表面でのすす収集効率を改善する特性を有し、かつ、その効率を改善するように構成される。一例示的な実施形態において、電極は、オイルの流れと、流体が行き来できるようにつながっているフィルター筐体内に取り外し可能に配置される。そして、正電極にすすが付くと、正電極は、必要に応じて取り外し、交換することができる。本明細書で後述するように、フィルターはバイパスフィルターであってもよい。あるいは、電極は、他の分離要素（例えば、媒体および／または遠心分離機）を有するフィルターの一部を形作ることであってもよい。あるいは、電極を備えたフィルターは、一連のフィルターの一部であり、最初のフィルターが電極を備え、後に続くフィルターが他の分離要素（例えば、媒体および／または遠心分離機）を含む。
【００２６】
一代替実施形態において、濾過により分離をする場合、この機構は、オイル流中の凝集を維持し、下流で遠心力による分離を行うために、交流電流を使用することがおそらく必要であろう。
【００２７】
本発明の例示的な実施形態によれば、電気凝集の影響が、遠心力を利用した分離、時間経過対するすす濃度、および、ＴＢＮについて調査された。
第１の例では、堆積速度に対する電界の影響についての時間を基準にした調査が行われ、電極にすすが付くことが認められた。
【００２８】
【表１】
2013532052.tif 000003
【００２９】
【表２】
2013532052.tif 000004
【００３０】
図４は、例ＩＩに関しての時間に対するすすの電気凝集を示す。示されているように、すす濃度は、数時間にわたって相当減少した。さらに、電極上に凝集したゲル／ペーストは、２４重量％を超えるすすを含有していた。さらに、すすはオイルマトリックス（ｏｉｌ  ｍａｔｒｉｘ）内で約４倍に濃縮され、電流は、正電極に凝集が蓄積すると急速に低下した。
【００３１】
【表３】
2013532052.tif 000005
【００３２】
電気凝集のＴＢＮに対する影響が図５に示されている。示されているように、ＴＢＮに対する計測可能な影響はほとんど認められなかった。
【００３３】
【表４】
2013532052.tif 000006
【００３４】
図６は、例ＩＩＩについての電気凝集の時間的変化を示す。ここでは、処置が以下のように示されている：電界のみは薄い影、電界＋遠心分離は濃い影。各棒の上の値は、それぞれの時間＝０の対照からのパーセントでの減少を示す。電界による処置は、９０分で、３０分に対する２倍のすすの減少を生じた。
【００３５】
【表５】
2013532052.tif 000007
【００３６】
図７は、オイル３８リットル（１０ガロン）において、すすを６．５重量％から２．５重量％まで減らすのに、どれだけの電極面積が必要でありうるかを示す。３８リットル（１０ガロン）のオイル＝３２１７３ｇ×０．０４＝１２８７ｇのすすであり、すすが付く最大量として０．２３ｇ／ｃｍ２を使用すれば、１２８７／０．２３＝５５９５ｃｍ２の電極正面面積が必要であろうし、また、これは、約７５×７５ｃｍの電極スクリーン（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｓｃｒｅｅｎ）となるであろう。
【００３７】
特に図８を参照すると、本発明の非限定的で例示的な実施形態が示されている。ここでは、すす粒子が中に配されているエンジンオイルからすす粒子を除去するためのフィルター３０が模式的に示されている。フィルターは、入口と出口を有する筐体３２を含み、この入口と出口は、筐体によって規定されたチャンバー３３を通る流路を規定する。流路は、矢印３４によって模式的に示されている。もちろん、フィルターが添付図面に示されたものに代わる構造または構成を備えてもよいことは当然である。これは、添付図面に示された構造または構成が説明をする例として提供された過ぎないからである。言い換えれば、フィルターは、濾過されていないオイルを入れるための、少なくとも１つの入口開口部と、一対の電極の間および／または近くを通った後のオイルを排出するためのオイル出口開口部とを有する。示されているように、一対の電極１０および１２は、電源３６に電気的に接続される。本発明の例示的な実施形態によれば、静電場が一対の電極によって発生すると、図８に示されているように、すす粒子１４が凝集して、正電極上のすす粒子１８の１つの塊または複数の塊になる。ここでは、電極の性能を高めるために、コーティング１１が電極表面に塗布される。コーティングは、すす収集剤であり、すす収集剤は電極上のすす収集効率を改善する特性を有し、かつ、その効率を改善するように構成される。
【００３８】
本発明の例示的な実施形態によれば、正電極の表面に塗布されたコーティング１１は、成分として、潤滑油から抽出したすす粒子、アセチレンからのカーボンブラック、商業的に購入されたすす、活性炭粉末、吸油性ポリマー、他のすす収集剤、または、これらの組み合わせを含むことであってもよい。ここで、コーティングは、正電極の表面に適当な接着材等を使用して接着させられる。
【００３９】
本発明の例示的な実施形態によれば、フィルター筐体は、少なくとも正電極を取り外し、かつ、交換できるように構成される。例えば、筐体は、チャンバーにアクセスするために、取り外し可能な蓋を備えてもよい。一実施形態において、正電極は、洗浄し、元に戻すために取り外し可能であり、あるいは、正電極は、取り外されて廃棄され、新しい正電極がフィルターに挿入され、新しい正電極は、簡単に電源と結合される。一例示的な実施形態において、電源は、オイルフィルターが流体が行き来するように連結されたエンジンまたはシステムと一体である。さらに、電源は、フィルター筐体および／または電極と容易に接続および切断ができ、フィルターおよび／または正電極の取り外しおよび交換を可能にしている。一例示的な実施形態において、フィルターおよび筐体は全て取り外され、交換されることであってもよく、あるいは、フィルター筐体はエンジンと一体であり、筐体内のチャンバー内にアクセスするための蓋を備えていて、電極が取り外される。さらに、前述したように、すすが正電極上に凝集するにつれ、電流レベルは下がる。電流計で電流を測定すれば、正電極をいつ取り外し、交換するかを決めるのに役立つことがある。つまり、実測された電流は、フィルターをいつ交換する必要があるかを示す。
【００４０】
一代替実施形態においては、濾過媒体による濾過での分離に限り、この機構は、オイル流中の凝集を維持し、下流で遠心力による分離または濾過媒体による濾過を行うために、交流電流を使用することがおそらく必要であろう。あるいは、ＤＣ電流を用いれば、正電極で捕らえられなかったすす粒子を捕らえるために、濾過媒体を利用することができる。
【００４１】
例示的な一代替実施形態では、図８に点線で示されているように、機械的な濾材３８がオイルの流路３４内のフィルター筐体内部にさらに配置され、この機械的な濾材は、エンジンオイルがフィルター３０から流れ出る前に、エンジンオイルを濾過するように構成される。本明細書で検討するように、機械的な濾材３８は、一対の電極１０、１２があるフィルターと同じ筐体３２に配置されてもよく、あるいは、濾過媒体を備える機械的な濾材は、一対の電極が入っている筐体と流体が行き来するようにつながっている別個の筐体の中にあってもよい。いずれのシナリオでも、一対の電極１０、１２は、入口開口部より後であるが、機械的な濾材の濾過表面よりも上流でオイル流路３４の中に配置される。このように配置すると、確実に、大きなサイズの凝集粒子は濾材で捕らえられ、また、代替例では、遠心分離機器で捕らえられる。あるいは、正電極のみが、機械的な濾材の外部濾過表面より前に配置される。もちろん、電界の所望の効果が達成される限り、電極はどのような配置を形作ることであってもよいことは当然である。例示的な実施形態によれば、凝集したすす粒子を除去するために、少なくとも正電極がフィルターから取り外し可能であり、正電極は、取り外され、交換される、または、洗浄されて元に戻される。当然のことながら、他方の電極もまた取り外し可能であってもよい。あるいは、電極は、オイル回路に取り外し可能に固定された筐体を備えた取り外し可能フィルターの中に留められてもよく、したがって、電極はフィルター筐体から取り外し可能ではなく、電極を備えたフィルターまたはフィルター筐体を交換する必要があるまで、ただすすを正電極上に蓄積するだけである。例えば、一実施形態では、筐体を備えるフィルターがねじ止め式のフィルターであり、電極を備える筐体全体が取り外され、交換される。あるいは、筐体がエンジンと一体である場合、筐体は蓋部を有し、この蓋部が取り外され、そして、電極が単に取り外され、該当する場合には、濾過媒体もまた取り外される。
【００４２】
特に図９を参照すると、本発明の別の非限定的な実施形態が模式的に示されている。例示的な実施形態によれば、電界は、オイルのすす、スラッジ、および、他の不溶性の微粒子をさらに凝集させ、この結果、平均粒子径またはサイズが大きくなり、これらの粒子は濾過処理で除去される。この濾過処理は、取り外し可能な正電極を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。言い換えれば、電極は、粒子のサイズを増大させるのに使用され、その後、大きくした粒子は、他の濾過技術（例えば、遠心力または機械的な濾過）を使用して除去される。
【００４３】
例示的な一代替実施形態において、図９の点線で示されているように、機械的な濾材３８は、オイルの流路３４におけるフィルター筐体内部に配置され、エンジンオイルがフィルター３０から出る前に、エンジンオイルを濾過するように構成される。
【００４４】
これも図９に示されている別の代替実施形態において、フィルターは、オイル４０および４２に遠心力４２を加えることができる回転可能部材４０をさらに備える。遠心力により、すす粒子１４は、回転可能部材（例えば、メッシュスクリーン（ｍｅｓｈ  ｓｃｒｅｅｎ）または他の濾過媒体）の表面に配置される。この回転部材もまた、粒子を除去できるように、フィルターから取り外し可能である。このフィルターは、一対の電極、濾過媒体、および、回転可能部材、または、これらの任意の組み合わせを備えることであってもよい。この実施形態では、モーターもしくはオイルの流れ、または、この両方を使用して回転可能部材に回転力を加え、遠心力をオイルに加える。
【００４５】
一例示的な代替実施形態において、電極配置は、正電極として使える金属製メッシュを含むことであってもよく、また、らせん状に巻かれた、襞を付けられた、同心の、または、積層した薄板配置に体裁が整えられてもよい。正電極はまた、固定床流れ（ｆｉｘｅｄ−ｂｅｄ  ｆｌｏｗ）配置に詰められた伝導性繊維という形態であってもよい。あるいは、正電極は、ステンレススチール、銅、アルミニウム、白金、または、他の導電性材料から形成されてもよい。本発明の一例示的な実施形態において、正電極の表面は、コーティングが塗布されており、このコーティングは、すす収集剤であり、例えば、潤滑油から抽出したすす粒子、アセチレンからのカーボンブラック、商業的に購入したすす、活性炭粉末、吸油性ポリマー、正電極の表面でのすす収集効率を改善するように構成された他のすす収集剤、または、これらの組み合わせなどである。別の代替実施形態では、図１０を参照すると、遠心分離機の回転要素または部材４０は、正電極としても働き、これにより、単一の電気−機械式の機器で静電気を遠心力を利用した分離と組み合わせることであってもよい。あるいは、回転要素および正電極は別個のものであってもよい。
【００４６】
別の実施形態において、濾過処理は、機械的な濾材の濾過媒体で大きな直径またはサイズのすす粒子を濾過することで促進され、すす粒子は、濾過媒体の表面に配置される。濾過媒体は、所望の結果を与えることができる任意の媒体である（例えば、セルロース、ナイロン、これらの人工物または等価物）。
【００４７】
図１０にさらに示されているのは、流路に配置された一対の電極であり、電極は、入口より後であって、機械的な濾材３８の外部濾過面より前で流路内に配置される。例示的な実施形態によれば、この一対の電極は、電流に電気的に結合され、電界がこの一対の電極により発生する。一対の電極の一方は正電極であり、電界により、すす粒子の一部が正電極上に凝集する。ここでは、コーティングが正電極の表面に塗布される。コーティングは、すす収集剤であり、すす収集剤は正電極の表面での収集効率を改善するように構成される。凝集したすす粒子を除去するために、少なくとも正電極がフィルターから取り外し可能であり、正電極は、取り外されて交換されるか、洗浄して元に戻されるかする。当然のことながら、他方の電極も取り外し可能であってもよい。
【００４８】
例示的な実施形態によれば、フィルターは、一対の電極のみを備え、少なくとも一方の電極を取り外しできることであってもよい。あるいは、フィルターは、一対の電極を備え、濾過媒体は、直径が大きい予備凝集したすす粒子を濾過するように構成される。さらに別の代替実施形態では、フィルターは、一対の電極と、予備凝集したすす粒子に遠心力を加えるための回転可能な要素と、予備凝集したすす粒子を収集するための取り外し可能な面とを備える。さらに別の例示的な代替実施形態では、回転素子および正電極が組み合わせられる、または、一体である。さらにまた別の代替実施形態では、フィルターは、一対の電極と、直径が大きい予備凝集したすす粒子を濾過するように構成された濾過媒体と、遠心力を予備凝集したすす粒子に加えるための回転可能要素であって、予備凝集したすす粒子を収集するための取り外し可能な面を有する回転可能要素とを備える。
【００４９】
例示的な実施形態によれば、すすが入っている潤滑油は、電流に接続された２つの電極の間を流れることができる。電流を加えると、すすは、一定の条件および電極配置のもとで、正電極上に集まり、非常に高い濃度になる。電極配置は、正電極として使える金属メッシュを含むことであってもよく、らせん状に巻かれた、襞を付けた、同心の、または、積層した薄板配置に体裁が整えられていてもよい。正電極はまた、固定床流れ配置に詰められた伝導性繊維という形態であるかもしれない。あるいは、正電極は、ステンレススチール、銅、アルミニウム、白金、または、他の導電性の材料から形成されてもよい。本発明の一例示的な実施形態によれば、正電極の表面にはコーティングが塗布され、このコーティングはすす収集剤であり、例えば、潤滑油から抽出したすす粒子、アセチレンからのカーボンブラック、商業的に購入したすす、活性炭粉末、吸油性ポリマー、正電極の表面でのすす収集効率を改善するように構成された他のすす収集剤またはこれらの組み合わせなどである。遠心分離機の回転要素は、正電極としても使い、それにより、単一の電気−機械式の機器で静電気を遠心を利用した分離と組み合わせることであってもよい。すす除去機器へのオイルの流れは、フルフローであってもよいし、バイパスフローであってもよく、さらに下流で分離が行われてもよいし、行われなくてもよい。
【００５０】
例えば、図１１〜１３Ａに示されているように、フィルターのシステムが利用されることであってもよい。図１１に示されているように、フィルター７０は、一対の電極だけを備えることであってもよい。濾過されていないオイルは電極間を通され、すすは正電極上に凝集する。そして、次に、フィルター７０の濾過済みオイルは、別のフィルター１００（図１２）に移される。フィルター１００は、（一対の電極がある、または、一対の電極がない）遠心分離機４０を有し、予備凝集したオイルをさらに分離する。この後、または、図１２のフィルターの代わりとして、図１３に示されているようにフィルター筐体内に配置された濾過媒体１２２を有するフィルター１２０が設けられる。このように、第１のフィルター７０（図１１）と、第２のフィルター１００（図１２）と、第３のフィルター１２０（図１３）とを備えたシステム（図１３Ａ）が設けられてもよい。当然のことながら、少なくとも図１１から１３Ａにある矢印は、フィルターの各々の間のオイルの流れを表しており、この流れは、導管、または、オイルをフィルターの中へもしくは外へ移すための他の手段によって促進される。
【００５１】
本発明の例示的な実施形態によれば、フィルターは、直列に接続されてもよいし、独立型のフィルターとして１つだけであってもよく、この場合、フィルターの各々は、オイル循環システムによって互いに流体が行き来するようにつながっている。例えば、このシステムは、フィルターを１つだけ備えることであってもよいし（図１１または１２）、図１１〜１３に示されたフィルターの任意の組み合わせを備えることであってもよい。フィルターはまた、システムのバイパスフィルターを構成してもよい。この場合には、オイルの一部だけがフィルターを通過する。
【００５２】
図１４は、フィルター７０の非限定的で例示的な一実施形態を示している（例えば、一対の電極が中に配置されたフィルター）。ここでは、フィルター７０が複数の入口開口部７２と、少なくとも１つの出口開口部７４とを有する。この実施形態では、中央円管７６が少なくとも１つの出口開口部を規定し、フィルター７０を通るオイルの流れが矢印３４で示されている。図示のように、中央円管の最下部７８は、中央円管を通るオイルの流れを促進するための開口部を有する。この実施形態では、負電極１２が中央円管の周りに配置され、正電極１０は、負電極１２に対して間隔をあけて向き合う関係にある。この実施形態では、負電極および正電極が導電性材料の閉ループを形作る（例えば、円、楕円、または、他の等価な構造）。非限定的で例示的な一実施形態において、導電性材料はワイヤメッシュスクリーン（ｗｉｒｅ  ｍｅｓｈ  ｓｃｒｅｅｎ）である、または、少なくとも正電極はワイヤメッシュスクリーンであり、オイルの流れが電極を通過しやすいようにする。オイルフィルター７０はまた、上端円盤８０と、下端円盤８２とを有し、下端円盤は、タッピングプレート（ｔａｐｐｉｎｇ  ｐｌａｔｅ）８４に隣接しており、タッピングプレート８４は、入口開口部および出口開口部を有する。上端円盤は、最上部平板８６に隣接するように配置され、最上部平板８６は、筐体の反対側の端部に配置される。フィルター７０は、密閉部８８（例えば、ゴム、エラストマーまたは他の等価な種類の材料）をさらに含み、密閉部８８は、タッピングプレートの上に設置され、フィルターが流体が行き来するようにつながっているオイル循環システムの一部にタッピングプレートを流体的密閉する。保持器９０は、中央円管を上端円盤と最上部平板に固定する。本明細書で検討したように、オイルフィルター７０の一対の電極は、電源３６に電気的に結合される。例示的な実施形態は、取り外し可能な最上部平板を有するフィルターを考えており、この場合、正電極にオイルのすすが蓄積したら、正電極を取り外し、交換することができる。一実施形態において、正電極は単に取り外され、清浄され、そして元に戻される、または、電極は単に廃棄され、下端円盤を係合させることにより新しい電極がフィルターに挿入され、上端円盤、保持器、および、最上部平板がフィルター筐体上に戻される。あるいは、オイルフィルターは単に廃棄され、清浄なまたは新しい電極が新しいフィルターに供給される。
【００５３】
これらの実施形態のいずれでも、電源は、オイルフィルターに取り外し可能に固定され、オイルフィルターの取り外し、交換を可能にする。この場合、フィルター自体が単純に取り外される、または、フィルターの電極が交換される。一例示的な実施形態において、電源は、濾過を必要とするオイルシステム付きのエンジンを有する車の電源に電気的に結合される。
【００５４】
図１５および１６は、本発明の例示的な実施形態により組み立てられたフィルター１００の非限定的な構成を示す。ここで、フィルター１００は筐体１０２を有し、筐体１０２は、上側筐体部分１０４および下側筐体部分１０６を有する。筐体は、オイル入口１０８と、オイル出口１１０と、遠心分離機ローター１３０を回転させるための手段１１２（例えば、モーター１１４、軸部１１６、流動誘起ローター１１８、上側ベアリング１２０、下側ベアリング１２２、Ｏ−リングパッキング１２４、ローターナット１２６，および、ワッシャー１２８）とを有し、遠心分離機のローター１３０は、外壁１３２、スリーブ１３６、および、フィルター１００を通過するオイルに遠心力を与えるための下側出口ローター１３８を有する。フィルター１００の上側または下側筐体は取り外し可能であり、遠心分離機にオイルのすすが蓄積したときに、遠心分離機を取り外し、交換することができる。一実施形態において、遠心分離機のローター１３０は単に取り外され、洗浄され、そして、元に戻される、または、遠心分離機のローター１３０は単に廃棄され、そして、新しい遠心分離機のローターがフィルターに挿入される。一例示的な実施形態において、遠心分離機のローター１３０は、導電性材料からなる閉じた環状部分（例えば、円、楕円、または、他の等価な構造）を備えることであってもよい。非限定的で例示的な一実施形態において、導電性材料は、ワイヤメッシュスクリーンである、または、少なくとも正電極がワイヤメッシュスクリーンである。さらに別の非限定的で例示的な実施形態において、正電極は、ステンレススチール、銅、アルミニウム、白金、または、他の導電性材料から形成されてもよい。あるいは、遠心分離機のローター１３０は、非導電性材料からなる閉じた環状部分（例えば、円、楕円、または、他の等価な構造）を備えることであってもよい。もちろん、他の構成も、本発明の例示的な実施形態の範囲内にあると考えられる。あるいは、オイルフィルターは単に廃棄され、きれいな、または、新しい遠心分離機のローターが新しいフィルター内に設けられる。
【００５５】
フィルター１００と同様なフィルターの非限定的な一例が２００７年１月２４日に出願された米国特許出願第１１／６２６，４７６号に見られる。米国特許出願第１１／６２６，４７６号の内容は、参照することにより、本明細書に組み込まれる。当然のことながら、このフィルターは、他のフィルター（例えば、フィルター７０およびフィルター１２０）と直列であってもよい。この場合、フィルターの各々は、オイルと、流体が行き来できるようにつながっている、または、フィルター１００の構成要素は、一対の電極を有するフィルターに組み込むことができる。一代替例では、電極の一方が、フィルターの遠心分離機の一部を形作ることであってもよい。例えば、図１５に点線で示されているように、電源がフィルターに電気的に結合されてもよく、この場合、遠心分離機が正電極になり、スリーブまたは軸部が負電極になる。
【００５６】
ここで、図１７〜２１を参照すると、前述したように、ディーゼルエンジンの潤滑油にすすが蓄積すると、オイル粘度が上がり、かつ、摩耗防止特性が下がることにより、オイル特性に悪影響が出る。このため、車両群の所有者は、オイル抜き間隔を長くすることができず、したがって、所有者の維持費が上がる。本明細書に開示された例示的な実施形態は、すすの効率的な除去を容易にし、結果として、輸送用途および固定用途でのオイル抜き間隔の延長を容易にする。
【００５７】
したがって、すすを除去すれば、オイル粘度を長期間維持する寄与し、また、オイルの摩耗特性を改善する。すすの除去効率が２０％に満たない現在の技術では、車両群にとって何らかの意味があるほどオイル抜き間隔を延ばすのに十分効率的なすす除去対策にならない。
【００５８】
図１７Ａ〜１７Ｃは、電気凝集処理で使用する電界を発生させるための一対の電極２１０および２１２を示している。電極２１０がすす収集電極であり、例えば正電極である。電極は、メッシュ素材から組み立てられ、このメッシュ素材は、ステンレススチール、銅、アルミニウム、白金、または、他の導電性材料であってもよい。電極は、次に、電源に電気的に取り付けられる。
【００５９】
ここで、図１８Ａ〜１８Ｃを参照すると、電界を発生させる２つの電極のうちの一方は、オイルからすす粒子を除去するために媒体２２０で包まれる。例示的な実施形態では、すす収集電極２１０がこの媒体で覆われる。媒体２２０は、すすがすす収集電極に蓄積するときに、すすに対する補助的な構造的土台を提供する。媒体は、収集電極の周りに巻かれた単層の媒体からなることであってもよいし、すす収集電極の周りに巻かれた多層の媒体からなることであってもよい。図１８Ａは、すす収集処理前の電極２１０を示し、図１８Ｂおよび１８Ｃは、すす収集処理後の電極を示す。さらに、かつ、さまざまな実施形態において、電界を発生させるのに使用する電圧を変え、低い電圧でも望ましい結果が得られた。さらに別の代替実施形態において、媒体で包まれた電極は、前述したように、凝集したすすまたは他の粒子の正電極での収集効率を改善する特性を有するすす収集剤でさらにコーティングをされてもよい。もちろん、巻かれた電極でコーティングがないものも、本明細書に開示したさまざまな実施形態の範囲内にあると考えられる。
【００６０】
この実施形態では、２つの電極の間に電界が与えられ、２つの電極の一方が媒体で包まれ、媒体は、一実施形態では、多層の媒体からなり、すす粒子を潤滑油から除去する。適切な媒体の非限定的な例としては、限定はしないが、以下の例がある。１）以下のうちのいずれか１つ、または、以下のものの組み合わせからなる繊維性織布および不織布：セルロース、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドから作られた有機繊維、天然または人工の繊維；無機繊維、金属製またはセラミック製繊維、ステンレススチール製繊維、アルミニウム製および糸ガラス製および二酸化ケイ素製繊維；２）ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド；焼結セラミック、アルミニウムまたは二酸化ケイ素；および、これらの組み合わせから作られたオープンセル（ｏｐｅｎ  ｃｅｌｌ）有機および無機発泡体；ならびに、３）細かい粒子（隙間を与えるケージ（ｃａｇｅ）またはスクリーン内に保持された粒子）、およびアルミニウム、二酸化ケイ素等からなる細かい粒子で機械的に囲まれた電極。
【００６１】
したがって、すす粒子は、発生させた電界のために凝集し、媒体で覆われた電極の方へ動く。包んでいる媒体は、すすがひっかかるための構造的土台を提供するものであり、すすが電極から滑り落ちるのを防止する。一実施形態におけるすすの収集は、媒体表面よりも主に媒体内で起こる。
【００６２】
一実施例において、潤滑油は、２つの電極の間にあるフィルターを通るように流され、２つの電極のうちの１つは、濾過媒体で包まれる。電極構成は、電圧を加えることにより間に適当な電界を発生するように、間隔をあけて向かい合う関係に配置された２つの同心の円筒（少なくとも図１９Ａ〜１９Ｄ参照）とすることができる。いま一度、電極２１０の少なくとも一方を媒体２２０および／またはすす収集剤で覆うことができる。もちろん、数多くの他の代替構成が考えられる。例えば、電極は形状が平坦であってもよく、フィルターの向きに対して上下方向に配置されてもよく、あるいは、電極はフィルターに対して左右方向に配置されてもよい。一実施形態において、すす収集電極は、他方の電極の上に位置させる。あるいは、すす収集電極は、他方の電極の下に位置させてもよい。
【００６３】
図１９Ａ〜１９Ｂは、円筒状に構成された電極２１０に巻かれた媒体２２０を示す。図１９Ｃは、同心に配置した一対の電極があるフィルター配列２３０を示す。以下に示すように、本発明によるさまざまな実施形態のすす収集効率を具体的に説明するために、数多くの実験が行われた。一実施形態では、１０ｋＶまでの電圧が電極に加えられた。電極間に電流を加えると、すすは移動し始め、すす収集電極の周りに巻かれた媒体の層内に集まり始める。媒体２２０は、すすにしっかりした構造的土台を提供し、すすは、それがなければ、電極上に緩く積もるであろう。
【００６４】
媒体がすすで飽和したら、媒体が巻かれたすす収集電極からなるカートリッジは、新しいものと交換できる。あるいは、媒体に、すす粒子を中に引き入れるのに十分な容量があることを条件として、媒体はフィルター内に残してもよい。図２０〜２５のグラフならびに以下の表は、本発明のさらに別の例示的な実施形態の例およびデータを示す。
【００６５】
一実施形態では、電界の強度が変えられる。例えば、少なくとも図２５に示すように、５００Ｖの電圧で、７０％を超えるすすの除去が達成された。図２１もまた、種々の電圧でのさまざまなすす除去の割合を示す。示されているように、２つの電極、または、電界を発生させることができる材料の間の低強度の電界が使用される。このため、小さい電源を使用できる。再度、すす粒子が凝集し、電極の方へ動く。電極は、媒体で包まれていてもよいし、包まれていなくてもよい。さらに、電界は、外部電源で発生させる、または、その場で作り出すことができる。
【００６６】
前述したように、潤滑油は、２つの電極の間にあるフィルターに通すように流される。２つ電極の間の一方は、濾過媒体で包まれていてもよい。電極構成は、２つの同心の円筒かもしれないし、他の代替構成であるかもしれない。また、電極間隔は、強電界を用いた用途と比べて小さくすることができる。低強度の電界は、（３ｋＶより低い）外部電源を使用して、または、圧電性材料または他の代替手段を使用してその場で作り出すことにより、発生させる。
【００６７】
電界を加えると、すすは移動し始め、すす収集電極周りに集まり始める。媒体が使用される場合、媒体がすすで飽和したら、媒体を交換しなければならない。あるいは、すす収集電極と媒体の両方が取り外され、交換される。
【００６８】
要約すると、すす除去処理には、少なくともいくつかの構成部分がある。１）電界の発生、２）帯電材料の構成、および、３）デブリスケーキ（ｄｅｂｒｉｓ  ｃａｋｅ）の安定化、である。
【００６９】
電界を作り出すにはさまざまなやり方を利用してもよく、これらのやり方には、限定はしないが、以下の方法／コンセプトがある：オイル流路内の電極で、外部電源に接続されたものを使用する。流路の中に圧電性材料を構成する。これにより、電荷は、フィルターが作動している間に作り出される周期的な圧力変化によって、材料の表面に作り出すことができる；特定の温度まで上げると、電位を作り出す熱電材料を使用する；（摩擦電気の基準で）逆の材料を互いに動かすまたはこすり合わせると摩擦帯電を生じる材料の組み合わせを使用する；一般にエレクトレットと呼ばれるコロナ放電のようなプロセスによって予め帯電させた繊維性素材のような恒久的に帯電した材料を使用する。
【００７０】
帯電した材料は、以下の非限定的な方法および／またはコンセプトによって構成されてもよい：２つの電極または電荷を有する／発生させる材料を極く接近させて、移動のための距離が、懸濁した粒子の平均自由行程、例えば、流れに平行な電極または流れに垂直な電極と比べて小さくなるようにする。この場合、収集領域と電界は流れに垂直である、または、収集領域は、非収集電極を通り過ぎた流れの中にあり、つまり流れに平行である；そして、織ったもしくは不織の形態、または、中実構造の帯電材料を有する。
【００７１】
非限定的な一方式において、多孔媒体を導入して、集めたケーキを安定させることができる静電領域を設けることにより、集めたゲル状のデブリスケーキを競っている分解過程に対して安定化させることにより、デブリスケーキを安定させうる。このコンセプトは、低い電圧で作動していて、それ故に低い駆動力構成で作動をしているときにより関係がありうる。ここでは、電極が多孔質材で囲まれており、多孔質材は、オープンセル発泡体、繊維性織布もしくは不織布、または、電極まで曲がりくねっていて連続した路を与えることができる任意の構造であり、孔の大きさは、妨げられずに電気移動拡散できるのに十分であるが、乱流およびゲルの分解を防止するのに十分小さい。
【００７２】
さらに、この実施形態および本明細書に開示した他の実施形態は、ガソリン乗用車という用途で使用して、細かい無機質のちりやスラッジ成分を含む潤滑油から微粒子の破片を除去し、この結果、オイル交換間隔を延ばすことも考えられる。
【００７３】
以下の表は、本明細書に開示したさまざまな実施形態についてのすす除去技術および装置を利用したさまざまな実験を示す。
表１
表１のデータは図２０の示したグラフを作るのに使用した。
【００７４】
【表６】
2013532052.tif 000008
【００７５】
表ＩＩ
【００７６】
【表７】
2013532052.tif 000009
【００７７】
表ＩＩＩ
表ＩＩＩのデータは、図２１に示したグラフを作るのに使用された。
【００７８】
【表８】
2013532052.tif 000010
【００７９】
表ＩＶ
【００８０】
【表９】
2013532052.tif 000011
【００８１】
図２２は、電気凝集による連続的なすす除去を示しており、図２３は、連続的なすす除去での電極すす付着量を示す。図２４は、媒体で包んだ電極で達成された、むき出しの電極に対して改善された性能を示す。
【００８２】
例示的な実施例は、潤滑油でのすす濃度を調節するための車載輸送用途ならびに固定用途を含む。本発明を例示的な実施形態について記載したが、本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行ってもよく、また、等価物を本発明の要素と置換してよいことは、当業者には分かるであろう。さらに、本発明の教えに、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を合わせるのに、さまざまな修正を行ってもよい。したがって、本発明は、この発明を実行するのに考えられるベストモードであるとして開示した特定の実施形態に限定されないこと、むしろ、本発明が、添付した特許請求の範囲の範囲内に入る全ての実施形態と、それらの法的な等価物とを含むことが意図されている。
【図１】
2013532052.tif 000012
【図２】
2013532052.tif 000013
【図３】
2013532052.tif 000014
【図４】
2013532052.tif 000015
【図５】
2013532052.tif 000016
【図６】
2013532052.tif 000017
【図７】
2013532052.tif 000018
【図８】
2013532052.tif 000019
【図９】
2013532052.tif 000020
【図１０】
2013532052.tif 000021
【図１１】
2013532052.tif 000022
【図１２】
2013532052.tif 000023
【図１３】
2013532052.tif 000024
【図１３Ａ】
2013532052.tif 000025
【図１４】
2013532052.tif 000026
【図１５】
2013532052.tif 000027
【図１６】
2013532052.tif 000028
【図１７Ａ−１７Ｃ】
2013532052.tif 000029
【図１８Ａ】
2013532052.tif 000030
【図１８Ｂ】
2013532052.tif 000031
【図１８Ｃ】
2013532052.tif 000032
【図１９Ａ．１９Ｃ】
2013532052.tif 000033
【図１９Ｂ】
2013532052.tif 000034
【図１９Ｄ】
2013532052.tif 000035
【図２０】
2013532052.tif 000036
【図２１】
2013532052.tif 000037
【図２２】
2013532052.tif 000038
【図２３】
2013532052.tif 000039
【図２４】
2013532052.tif 000040
【図２５】
2013532052.tif 000041
【国際調査報告】
2013532052.tif 000042
2013532052.tif 000043