(57)【要約】液化石油ガスから高分子量有機成分を除去するためのフィルタアセンブリ、ならびに液化石油ガスから高分子量成分を除去するための方法が本明細書に記載される。フィルタアセンブリは、上流の炭素含有フィルタ媒体パックおよび下流のフィルタ媒体パックを含む。液化石油ガスから高分子量化合物をろ過するためのフィルタアセンブリが：高分子量化合物を除去するように構成された第１のフィルタ媒体パックと；高分子量化合物を除去するように構成された第２のフィルタ媒体パックであって、前記第１のフィルタ媒体パックから下流に位置する第２のフィルタ媒体パックとを含む。
2014522428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化石油ガスから高分子量化合物をろ過するためのフィルタアセンブリであって、前記フィルタアセンブリが：
高分子量化合物を除去するように構成された第１のフィルタ媒体パックと；
高分子量化合物を除去するように構成された第２のフィルタ媒体パックであって、前記第１のフィルタ媒体パックから下流に位置する第２のフィルタ媒体パックと
を含み；
前記第１のフィルタ媒体パックが、高分子量化合物のためのその機能的容量に達すると、２００パーセント未満の上流から下流への差圧の変化を示すように構成され、前記第２のフィルタ媒体パックが、高分子量化合物の飽和に達すると、２００パーセントを超える上流から下流への差圧の変化を示すように構成されるフィルタアセンブリ。
【請求項２】
液化石油ガスから固体粒子を除去するように構成された第３の媒体パックをさらに含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３】
前記第１のフィルタ媒体パックと前記第２のフィルタ媒体パックとの中間の第３のフィルタ媒体パックをさらに含み、前記第３のフィルタ媒体パックが、１０μｍ以下の平均流量孔径を有する、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項４】
前記第１のフィルタ媒体パックが活性炭を含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項５】
前記第１のフィルタ媒体パックが、少なくとも約５００ｍ２／ｇの表面積および少なくとも約２０オングストロームの平均孔径を有する活性炭を含む、請求項４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項６】
前記第２のフィルタ媒体パックが、高分子量炭化水素を保持するための前記第１のフィルタ媒体パックの総容量の５パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総容量を有する、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項７】
前記第１のフィルタ媒体パックが、開放チャネル形態で配置される、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項８】
前記第２のフィルタ媒体パックが、高分子量化合物のその機能的容量に達すると、４００パーセントを超える上流から下流への差圧の変化を示すように構成される、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項９】
前記第２のフィルタ媒体パックが、細繊維ウェブを含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１０】
前記第２のフィルタ媒体パックが、約２５μｍ以下の孔径を有する細繊維ウェブを含む、請求項９に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１１】
前記第２のフィルタ媒体パックが、約１０μｍ以下の孔径を有する細繊維ウェブを含む、請求項９に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１２】
液化石油ガスから高分子量化合物をろ過するためのフィルタアセンブリであって、前記フィルタアセンブリが：
高分子量化合物を除去するように構成された第１のフィルタ媒体パックであって、高分子量炭化水素を保持するための第１の総容量を有する第１のフィルタ媒体パックと；
高分子量化合物を除去するように構成された第２のフィルタ媒体パックであって、前記第１のフィルタ媒体パックから下流に位置し、高分子量炭化水素を保持するための第２の総容量を有する第２のフィルタ媒体パックと
を含み；
前記第２のフィルタ媒体パックが、高分子量炭化水素を保持するための前記第１のフィルタ媒体パックの総機能的容量の１０パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総機能的容量を有し、前記第２のフィルタ媒体パックが、総容量に達した際または達する前に、液化石油ガスの流れに対する抵抗の少なくとも２５パーセントの増加を示すフィルタアセンブリ。
【請求項１３】
液化石油ガスから固体粒子を除去するように構成された第３の媒体パックをさらに含む、請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１４】
前記第２のフィルタ媒体パックが、高分子量炭化水素を保持するための前記第１のフィルタ媒体パックの総容量の５パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総容量を有する、請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１５】
前記第１のフィルタ媒体パックと前記第２のフィルタ媒体パックとの中間の第３のフィルタ媒体パックをさらに含み、前記第３のフィルタ媒体パックが、５μｍの平均粒度を有する粒子状汚染物質の除去のための少なくとも９９．９パーセントの効率を有する、請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１６】
前記第１のフィルタ媒体パックと前記第２のフィルタ媒体パックとの中間の第３のフィルタ媒体パックをさらに含み、前記第３のフィルタ媒体パックが、１０μｍ以下の平均流量孔径を有する、請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１７】
前記第１のフィルタ媒体パックが活性炭を含む、請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１８】
前記第１のフィルタ媒体パックが、少なくとも約５００ｍ２／ｇの表面積および少なくとも約２０オングストロームの平均孔径を有する活性炭を含む、請求項１７に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１９】
前記第２のフィルタ媒体パックが、高分子量炭化水素を保持するための前記第１のフィルタ媒体パックの総容量の２パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総容量を有する、請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２０】
前記第１のフィルタ媒体パックが、開放チャネル形態で配置される、請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２１】
前記第２のフィルタ媒体パックが、細繊維ウェブを含む、請求項１２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２２】
前記第２のフィルタ媒体パックが、約２５μｍ以下の孔径を有する細繊維ウェブを含む、請求項２１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２３】
前記第２のフィルタ媒体パックが、約１０μｍ以下の孔径を有する細繊維ウェブを含む、請求項２１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２４】
液化石油ガスから高分子量化合物をろ過するためのフィルタアセンブリであって、前記フィルタアセンブリが：
液化石油ガスからの高分子量炭化水素の除去のための初期効率が、最大で０．５重量パーセントの元の高分子量炭化水素濃度で少なくとも８０パーセントであるように高分子量化合物を除去するように構成された第１のフィルタ媒体パックであって、高分子量炭化水素を保持するための第１の総容量を有する第１のフィルタ媒体パックと；
高分子量化合物を除去するように構成された第２のフィルタ媒体パックであって、前記第１のフィルタ媒体パックから下流に位置し、前記液化石油ガスの最大で０．５重量パーセントの元の濃度で少なくとも８０パーセントの高分子量炭化水素の除去のための初期効率を有し、前記第１のフィルタ媒体パックの第１の総容量の１０パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための第２の総容量を有する第２のフィルタ媒体パックと
を含み；
前記第２のフィルタ媒体パックが、総容量に達した際または達する前に、少なくとも２５パーセントの液化石油ガスの流れに対する抵抗の増加を示すフィルタアセンブリ。
【請求項２５】
前記第１のフィルタ媒体パックと前記第２のフィルタ媒体パックとの中間の第３のフィルタ媒体パックをさらに含み、前記第３のフィルタ媒体パックが、５μｍ以上の平均粒度を有する粒子状汚染物質の除去のための少なくとも９０％パーセントの効率を有する、請求項２４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２６】
前記第１のフィルタ媒体パックと前記第２のフィルタ媒体パックとの中間の第３のフィルタ媒体パックをさらに含み、前記第３のフィルタ媒体パックが、５μｍ以上の平均粒度を有する粒子状汚染物質の除去のための少なくとも９９パーセントの効率を有する、請求項２４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２７】
前記第１のフィルタ媒体パックと前記第２のフィルタ媒体パックとの中間の第３のフィルタ媒体パックをさらに含み、前記第３のフィルタ媒体パックが、１０μｍ以下の平均粒度の粒子を除去するように構成される、請求項２４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２８】
前記第１のフィルタ媒体パックが、少なくとも約５００ｍ２／ｇの表面積および少なくとも約２０オングストロームの平均孔径を有する活性炭を含む、請求項２４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項２９】
前記活性炭が活性炭を含む、請求項２８に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３０】
前記第１のフィルタ媒体パックが、開放チャネル形態で配置される、請求項２４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３１】
前記第１のフィルタ媒体パックが、活性炭繊維を含む開放チャネル形態で配置される、請求項３０に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３２】
前記第２のフィルタ媒体パックが、細繊維ウェブを含む、請求項２４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３３】
前記第２のフィルタ媒体パックが、約２５μｍ以下の孔径を有する細繊維ウェブを含む、請求項３２に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３４】
液化石油ガスから高分子量化合物をろ過するためのフィルタアセンブリであって：
高分子量炭化水素の除去の初期効率が、５パーセント以下の初期濃度で少なくとも８０パーセントであるように高分子量化合物を除去するように構成された第１のフィルタ媒体パックと；
粒子状汚染物質を除去するように構成された第２のフィルタ媒体パックであって、高分子量化合物を除去するように構成された前記フィルタ媒体パックから下流に位置する粒子状汚染物質を除去するように構成され、２０μｍ以下の平均孔径を有する粒子状汚染物質を除去するように構成された第２のフィルタ媒体パックと；
粒子状汚染物質を除去するように構成された前記フィルタ媒体パックから下流に位置する寿命末期指標であって、約２０μｍ以下の平均孔径を有する細繊維媒体パックを含み；容量に達した際または達する前に、２５パーセントの差圧の増加を有する寿命末期指標と
を含むフィルタアセンブリ。
【請求項３５】
高分子量化合物を除去するように構成された前記フィルタ媒体パックが、少なくとも約５００ｍ２／ｇの表面積および少なくとも約２０オングストロームの平均孔径を有する活性炭を含む、請求項３４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３６】
前記炭素含有フィルタエレメントが、活性炭繊維を含む開放チャネルフィルタを含む、請求項３５に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３７】
前記寿命末期指標が、約２５μｍ以下の孔径を有するナノ繊維または極細繊維ウェブを含む、請求項３４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３８】
前記フィルタエレメントが、ほぼ円筒形であり、炭素含有フィルタエレメントの少なくとも１つの層が、少なくとも１つの繊維ウェブ層の外側に位置決めされる、請求項３４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３９】
前記フィルタエレメントが、ほぼ円筒形であり、炭素含有フィルタエレメントの少なくとも１つの層が、少なくとも１つの繊維ウェブ層の内側に位置決めされる、請求項３４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項４０】
前記寿命末期指標が、圧力計を含む、請求項３４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項４１】
前記寿命末期指標が、屈折率計測器を含む、請求項３４に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項４２】
液化石油ガスから高分子量炭化水素を除去するように構成されたフィルタアセンブリの耐用寿命を測定するための方法であって：
第１のフィルタ媒体パックを提供し、初期の高分子量炭化水素の少なくとも８０パーセントが除去されるように、液化石油ガスをそれに通過させる工程と；
前記第１のフィルタ媒体パックから下流に位置する第２のフィルタ媒体パックを提供し、前記液化石油ガスをそれに通過させる工程であって、前記第２のフィルタ媒体パックが、残りの高分子量炭化水素の少なくとも５０パーセントを保持する工程と
を含み；
前記第２のフィルタ媒体パックが、前記第１のフィルタ媒体パックの総容量の１０パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総容量を有し、前記第２のフィルタ媒体パックが、総容量に達した際または達する前に、少なくとも５０パーセントの液化石油ガスの流れに対する抵抗の増加を示す方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国以外の全ての国を指定国とする出願人である米国国内企業であるＤｏｎａｌｄｓｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．、ならびに米国のみを指定国とする出願人である、インド人の発明者Ｋａｒｔｈｉｋ  Ｖｉｓｗａｎａｔｈａｎ、英国人の発明者Ｐｈｉｌｉｐ  Ｅｄｗａｒｄ  Ｊｏｈｎｓｏｎ、米国人の発明者Ｄｕｓｔｉｎ  Ｚａｓｔｅｒａ、米国人の発明者Ｊａｍｅｓ  Ｄｏｙｌｅ、および米国人の発明者Ｇｒｅｇｏｒｙ  Ｌ．ＬａＶａｌｌｅｅの名義で、２０１２年５月２５日にＰＣＴ国際特許出願として出願されたものであり、内容が参照により本明細書に援用される、２０１１年５月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／４８９，９３８号明細書の優先権を主張するものである。
【０００２】
本明細書に記載される本発明は、ろ過システムに関する。特に、本発明は、液化石油ガスから高分子量有機化合物を除去するためのろ過システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
原油は、多くの様々な炭化水素化合物を含有する。主な化合物としては、メタン、エタン、プロパン、プロピレン、ブタン、およびブチレンなどの小さいアルカンおよびアルケン（Ｃ１〜Ｃ４）を含む石油ガス；中間炭化水素（Ｃ５〜Ｃ９）を含むナフサ；Ｃ１０〜Ｃ１８アルカンと芳香族化合物との液体混合物である灯油；１２個以上の炭素原子を含有する液体アルカンを含むディーゼル油；長鎖（Ｃ２０〜Ｃ５０）アルカン、シクロアルカン、および芳香族化合物を含む潤滑油；ならびに、コークス、アスファルト、タール、およびワックスなどの様々な固形残留物とともに、長鎖（Ｃ２０〜Ｃ７０）アルカン、シクロアルカン、および芳香族化合物を含む燃料油が挙げられる。様々な炭化水素化合物は、通常、分別蒸留によって分離される。
【０００４】
液化石油ガス（ＬＰＧとも呼ばれる）は、約−４２℃以下で、または圧力下で貯蔵される場合に液体として存在するＣ１〜Ｃ４炭化水素の引火性混合物を指す。大気圧および約−４２℃を超える温度で、ＬＰＧは、無色無臭の気体である。天然ガスと同様に、ＬＰＧの漏れがより容易に検出され得るように、エチルメルカプタンなどの認識用の付臭剤（ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ  ｏｄｏｒａｎｔ）が、通常、添加される。ＬＰＧは、気体としてより液体としての方が大幅にコンパクトであるため、通常、圧力下（約１７２５キロパスカル）で貯蔵および輸送され、この場合、ＬＰＧは、液体および蒸気の両方として存在する。
【０００５】
いくつかのＬＰＧ燃料システムは、燃料から小さい粒状物質を除去するためのフィルタを含む。しかしながら、褐色で油ぎったまたはワックス質の材料が、燃料システム、例えば、蒸気ホースの下流の噴霧器（ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）（転化器（ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と呼ばれることもある）において、気化器（ｃａｒｂｕｒｅｔｏｒ）において、および弁または混合器においてそれでも堆積することがある。堆積は、精製、分配および／または貯蔵の際に得られるＬＰＧ中の微量の高分子量材料（グリース、ワックスまたは重質分とも呼ばれる）による。ＬＰＧが蒸発されると、これらの高分子量材料は、蒸気流から沈殿することがあり、これにより、噴射器、弁、噴霧器または他の構成要素を詰まらせ得る付着物が生じることが多く、燃料システムの運転を妨げ得る。これは、さらなる保守、運転停止、およびコストの増加につながり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、粒子状汚染物質をなお除去しながら、ＬＰＧ燃料システム構成要素における高分子量材料の付着物を減少させることができるシステムが必要とされている。
【０００７】
液化石油ガスから高分子量有機成分を除去するためのフィルタアセンブリ、ならびに液化石油ガスから高分子量成分を除去するための方法が本明細書に記載される。フィルタアセンブリは、ある実装例において、２つの別個のフィルタ媒体パックを含み得る：第１のフィルタ媒体パックは、液化石油ガスから高分子量化合物を除去するように構成される。この第１のフィルタ媒体パックは、通常、高分子量化合物を保持する容量に達した後でも、液化石油ガスがなお、フィルタ媒体を容易に通過することができるように構成される。この第１のフィルタ媒体パックは、容量に達した際、流れを過剰に制限せずに、かなりの量の高分子量汚染物質を容易に負荷するように構成される。第１の媒体パックから下流に位置決めされる第２のフィルタ媒体パックも、通常、第１の媒体パックよりかなり少ない量であるが、高分子量汚染物質を負荷するように構成される。しかしながら、第１の媒体パックとは異なり、第２の媒体パックは、一般に、高分子量炭化水素の負荷の際の流量の制限の非常に大きな増加を有するように構成される。したがって、第１の媒体パックとは異なり、特定の実施形態において、下流の媒体パックは、下流の媒体パックに高分子量汚染物質が負荷された後、液化石油ガスの流量を大きく制限する。特に、下流の媒体パックにほぼ理論容量まで高分子量汚染物質が負荷された後、下流の媒体パックは、流体流れに対するかなりの抵抗を与える。本明細書において使用される際、理論容量は、高分子量炭化水素を含有するＬＰＧに長時間曝した際のフィルタ媒体パックの質量の全体的変化を指す。一般に、このような容量は、吸着および保持された高分子量炭化水素の量がもはや増加していない媒体の飽和点において測定される。実際には、媒体は、飽和に近づいたら、少量の高分子量炭化水素を非常に緩やかに吸収し続けることができ、したがって、別の容量測定値は、「機能的容量」である。機能的容量は、媒体の飽和に実質的に達した時点、汚染物質の吸収が、通常、大幅に減速された時点、および高分子量汚染物質が容易にフィルタ媒体を通過する時点である。したがって、かなりの汚染物質の破過が起こる時点で機能的容量に達する。機能的容量は、一般に、理論容量と実質的に異ならない。実際、この２つは非常に近似していることが多い。しかしながら、媒体は、ろ過の機能的効果が完全に低下した後、長い期間にわたって、わずかではあるが、ほとんど測定できない量の汚染物質を負荷し続けることができるため、「機能的容量」という用語は、完全な理論容量がある点では仮想的概念であることを明らかにするために使用され得る。
【０００８】
通常、第１のフィルタ媒体パック（上流の媒体パック）は、高分子量汚染物質を保持するための、下流のフィルタ媒体パックよりはるかに高い容量を有する。上流の媒体パックは、高分子量汚染物質を吸着および保持するための比較的高い容量を有する、充填炭素床などの活性炭を含み得る。第２のフィルタ媒体パック（下流の媒体パック）は、ナノ繊維などの細繊維を含む材料で形成され得る。下流の媒体パックは、一般に、上流の媒体パックと比べて、高分子量汚染物質を吸着および保持するための比較的低い容量を有するが、容量に達すると、下流の媒体パックは、媒体パックを通る液体の流れに対する制限を与える。
【０００９】
ここで、上流の媒体パックは、液化石油ガス中の汚染物質を減少させるという主な機能を果たす。下流の媒体パックの主な機能は、それが上流の媒体パックの性能の低下により、高分子量汚染物質に曝されると、流体流れに対する抵抗を迅速に与えることである。したがって、上流の媒体パックが容量に近づくかまたは容量に達すると、高分子量汚染物質が、この上流の媒体パックを通って流れ、下流の媒体パックは、フィルタアセンブリを通る流体流れが有意に妨げられるのに十分な負荷点に迅速に達する。流れに対するこの抵抗は、媒体パックの上流側から下流側への差圧の変化によって測定され得る。このように、下流の（または第２の）フィルタ媒体パックは、上流の（または第１の）フィルタ媒体パックが高分子量汚染物質をもはや十分に除去しなくなると、流れを制限することによって、フィルタアセンブリの寿命末期指標（ｅｎｄ  ｏｆ  ｌｉｆｅ  ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）として働く。
【００１０】
一実施形態例において、第１のフィルタ媒体パックは、高分子量化合物を保持するために、飽和に達すると、２００パーセント未満の上流から下流への差圧の変化を示すように構成され、第２のフィルタ媒体パックは、高分子量化合物の飽和に達すると、２００パーセントを超える上流から下流への差圧の変化を示すように構成される。第２のフィルタ媒体パックは、高分子量化合物の飽和に達すると、４００パーセントを超える上流から下流への差圧の変化を示すように構成され得る。第１のフィルタ媒体パックは、容量に達すると、流量制限をさらに避けるために、開放チャネル形態で配置され得る。
【００１１】
さらに、さらなる要素が、アセンブリに追加され得る。例えば、第３の媒体パックが、粒子状汚染物質を除去するために（また、任意選択で、第１のフィルタ媒体パックから出る可能性のある炭素または他の材料を除去するために）追加され得る。第３のフィルタ媒体パックは、例えば１０μｍ以下の平均流量孔径を有し得る。ある実装例において、第３のフィルタ媒体パックは、５μｍの平均粒度を有する粒子状汚染物質の除去のための少なくとも９９．９パーセントの効率を有する。粒子フィルタは、例えば、第１および第２のフィルタ媒体パックの上流で、第１および第２のフィルタ媒体パックの間に、または第１および第２のフィルタ媒体パックの両方から下流に位置決めされ得る。
【００１２】
一実施形態例において、フィルタアセンブリは、上流の炭素含有フィルタエレメントと、細繊維ウェブを含む下流の寿命末期指標とを含む。一実施形態において、炭素含有フィルタエレメントは、少なくとも約５００ｍ２／ｇの表面積および少なくとも約２０オングストロームの平均孔径（細孔容積を測定する、後述されるＢＥＴ表面分析を用いて測定される）を有する、木材、ヤシまたは石炭に由来する活性炭を含む。活性炭は、例えば、粉末状または粒状、あるいはそれらの組合せであり得る。
【００１３】
ある実装例において、第２のフィルタ媒体パックは、高分子量炭化水素を保持するための第１のフィルタ媒体パックの総容量の５パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総容量を有する。第２のフィルタ媒体パックは、細繊維ウェブを含み得る。好適な細繊維ウェブは、約２５μｍ以下の孔径（後述される走査電子顕微鏡法分析を用いて測定される）を有するものを含む。約１０μｍ以下の孔径を有する第２のフィルタ媒体パックが、ある実施形態に好適である。
【００１４】
液化石油ガスから高分子量化合物をろ過するためのフィルタアセンブリも開示され、このフィルタアセンブリは、高分子量化合物を除去するように構成された第１のフィルタ媒体パックであって、高分子量炭化水素を保持するための第１の総容量を有する第１のフィルタ媒体パックと；高分子量化合物を除去するように構成された第２のフィルタ媒体パックであって、第１のフィルタ媒体パックから下流に位置し、高分子量炭化水素を保持するための第２の総容量を有する第２のフィルタ媒体パックとを含む。第２のフィルタ媒体パックは、高分子量炭化水素を保持するための第１のフィルタ媒体パックの総容量の１０パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総容量を有し、第２のフィルタ媒体パックは、総容量に達した際または達する前に、液化石油ガスの流れに対する抵抗の少なくとも２５パーセントの増加を示す。ある実装例において、流れに対する抵抗の該当する増加は、少なくとも５０パーセント、あるいは少なくとも１００パーセント、任意選択で少なくとも２００パーセント、他の実装例において、少なくとも４００パーセントである。
【００１５】
任意選択で、第３のフィルタ媒体パックが、第１のフィルタ媒体パックと第２のフィルタ媒体パックとの中間に位置決めされ、第３のフィルタ媒体パックは、５μｍの平均粒度を有する粒子状汚染物質の除去のための少なくとも９９．９パーセントの効率を有する。第１のフィルタ媒体パックと第２のフィルタ媒体パックとの中間の第３のフィルタ媒体パックは、ある実施形態において１０μｍ未満の平均流量孔径（例えば、Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によって製造される自動化された透気度ポロメータ（ａｉｒ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定される）を有し得る。
【００１６】
第１のフィルタ媒体パックは、少なくとも約５００ｍ２／ｇの表面積および少なくとも約２０オングストロームの平均孔径を有する活性炭などの活性炭を含み得る。ある実装例において、第２のフィルタ媒体パックは、高分子量炭化水素を保持するための第１のフィルタ媒体パックの総容量の２パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総容量を有し、開放チャネル形態を有し得る。第１のフィルタ媒体パックに好適な媒体は、炭素繊維も含む。第２のフィルタ媒体パックは、約２５μｍ以下の孔径を有する細繊維ウェブなどの細繊維ウェブを含み得る。あるいは、第２のフィルタ媒体パックは、約１０μｍ以下の孔径を有する細繊維ウェブを含む。
【００１７】
さらに、液化石油ガスから高分子量化合物をろ過するためのフィルタアセンブリが開示され、ここで、第１のフィルタ媒体パックが、液化石油ガスからの高分子量炭化水素の除去のための初期効率が、最大で０．５重量パーセントの高分子量炭化水素濃度で少なくとも８０パーセントであるように高分子量化合物を除去するように構成される。第１のフィルタ媒体パックは、高分子量炭化水素を保持するための第１の総容量を有する。第２のフィルタ媒体パックも、高分子量化合物を除去するように構成される。第２のフィルタ媒体パックは、第１のフィルタ媒体パックから下流に位置する。第２のフィルタ媒体パックは、液化石油ガスの最大で０．５重量パーセントの元の濃度で少なくとも８０パーセントの高分子量炭化水素を除去する初期効率を有し、第２のフィルタ媒体パックは、第１のフィルタ媒体パックの第１の総容量の１０パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための第２の総容量を有する。特定の実施形態において、第２のフィルタ媒体パックは、総容量に達した際または達する前に、少なくとも２５パーセントの液化石油ガスの流れに対する抵抗の増加を示す。
【００１８】
液化石油ガスから高分子量炭化水素を除去するように構成されたフィルタアセンブリの耐用寿命を測定するための方法も開示される。本方法は、本明細書に記載されるフィルタアセンブリおよび媒体パックのいずれかを使用することができる。一実装例において、本方法は、第１のフィルタ媒体パックを提供し、初期の高分子量炭化水素の少なくとも８０パーセントが除去されるように、液化石油ガスをそれに通過させる工程を含む。第２のフィルタ媒体パックは、第１のフィルタ媒体パックから下流に位置する。液化石油ガスを、第２のフィルタ媒体パックに通過させるとき、第２のフィルタ媒体パックは、第１の媒体パックを通過した残りの高分子量炭化水素の少なくとも５０パーセントを保持する。第２のフィルタ媒体パックは、第１のフィルタ媒体パック総容量の１０パーセント以下の、高分子量炭化水素を保持するための総容量を有し、第２のフィルタ媒体パックは、総容量に達した際または達する前に、少なくとも５０パーセントの液化石油ガスの流れに対する抵抗の増加を示す。
【００１９】
この概要は、本出願の教示の一部の概説であり、本発明の主題の排他的または包括的な取扱いであることは意図されていない。さらなる詳細が、詳細な説明および添付の特許請求の範囲に見出される。他の態様が、以下の詳細な説明を読んで理解し、本発明の一部をなす図面を参照すると、当業者に明らかになり、それらのそれぞれは、限定的な意味で解釈されるものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物によって規定される。
【００２０】
これより、本発明が、図を参照して説明される：
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実装例にしたがって構築および配置されたフィルタアセンブリの一実施形態の概略図である。
【図２】線２−２に沿った、図１のフィルタアセンブリの断面図である。
【図３】本発明の一実装例にしたがって構築および配置された代替的なフィルタアセンブリの断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実装例にしたがって構築および配置されたフィルタアセンブリの一実施形態の概略図である。
【図４Ｂ】本発明の一実装例にしたがって構築および配置されたフィルタアセンブリの一実施形態の概略図である。
【図５Ａ】ろ過されていないＬＰＧ液体とともに使用されたＬＰＧ分配装置中の調整器アセンブリの内部の写真であり、調整器アセンブリは、高分子量炭化水素の付着物を示している。
【図５Ｂ】本明細書における教示にしたがってろ過されたＬＰＧ液体とともに使用されたＬＰＧ分配装置中の調整器アセンブリの内部の写真であり、調整器アセンブリは、高分子量炭化水素の目に見える付着物を示していない。
【図６】媒体表面を実質的に覆うのに十分な高分子量炭化水素の付着物を示す細繊維媒体の写真である。
【図７】炭素フィルタエレメントから下流の粒子の除去に使用される粒子除去媒体の写真であり、粒子除去媒体は、高分子量炭化水素の比較的少ない負荷を示している。
【図８】ヘキサン含有高分子量汚染物質に曝された様々なフィルタ媒体材料における相対圧力の低下を示すグラフである。
【図９】ヘキサン含有高分子量汚染物質に曝された様々なフィルタ媒体材料の質量増加を示すグラフである。
【図１０】液化石油ガスへの曝露の際の媒体における差圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、様々な変更形態および改変形態をとることが可能であるが、本発明の明細は、例および図面として示されており、詳細に記載される。しかしながら、本発明が、記載される特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。逆に、本発明の趣旨および範囲に含まれる第２の変更形態、均等物、および代替形態が意図される。
【００２３】
液化石油ガス（ＬＰＧ）から汚染物質を除去するためのシステム、特に、ＬＰＧから高分子量有機材料を吸着し、分離し、および／またはろ過して取り除くろ過システムが本明細書に記載される。これらの高分子量有機材料は、除去されない限り、燃料システム中に堆積し得る。
【００２４】
より具体的には、本明細書に記載されるシステムは、精製、分配、および貯蔵によって得られる高分子量有機物を除去する。このシステムは、ＬＰＧ燃料システム噴射器、弁、噴霧器または他の構成要素への付着物の堆積を減少させる。本明細書に記載されるシステムおよび方法は、例えば、商用グレードのプロパン；エンジン燃料グレードのプロパン（ＨＤ−５プロパンとしても知られている）；および商用グレードのブタンを含む、様々なグレードのＬＰＧとともに使用するのに好適である。
【００２５】
システムおよび方法は、以下を含むがこれらに限定されない様々な条件下で、ＬＰＧ燃料のサプライチェーンにおける様々な場所で使用され得る：石油精製所または天然ガス処理プラント；幹線道路輸送トラック上（通常、約２５，０００〜５０，０００リットルのＬＰＧを運ぶ）およびより小型の配達用トラック上（通常、約４，０００〜２０，０００リットルのＬＰＧを運び、毎分約７５リットル（ＬＰＭ）から最大で約２００ＬＰＭまでの流量でＬＰＧを分配する）を含む輸送中；「大型プラント（ｂｕｌｋ  ｐｌａｎｔ）」（小売用プロパン貯蔵設備）における貯蔵中；ディスペンサ貯蔵タンク（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｔａｎｋ）、例えば、プロパンシリンダを充填するのに使用される給油所におけるプロパンタンクおよび／またはポンプ（通常、約２０ＬＰＭほど、および最大で約５０ＧＰＭの流量でＬＰＧを分配する）において；または例えば、エンジンへの燃料供給（毎時４リットル（ＬＰＨ）ほど、または最大で約４０ＬＰＨ、または最大で６０ＬＰＨの流量でＬＰＧを移動させ得る）における使用の時点で。
【００２６】
システムおよび方法によって除去される汚染物質としては、以下に限定はされないが、１６個を超える炭素原子を有する（Ｃ１６を超える）炭化水素、または約Ｃ２０〜約Ｃ６０または約Ｃ６０を超える炭化水素などの高分子量有機材料が挙げられる。特に、除去される汚染物質としては、ＬＰＧに少なくとも部分的に溶解する高分子量有機材料が挙げられる。
【００２７】
システムおよび方法は、安全対策としてＬＰＧ中によく含まれる、エチルメルカプタンなどの過剰量の付臭剤を除去せずに、ＬＰＧから高分子量成分を吸着し、分離し、および／またはろ過して取り除くことが可能である。一般に、エチルメルカプタンは、少なくとも約３５ｐｐｍの量で添加され、１２ｐｐｍ未満のレベルで検出不能とみなされる。一実施形態において、フィルタシステムによってメルカプタンが実質的に全く除去されない。他の実装例において、５０パーセント未満のメルカプタンが除去され、任意選択で２５パーセント未満のメルカプタンが除去され、望ましくは１０パーセント未満のメルカプタンが除去される。
【００２８】
一実施形態において、フィルタシステムは、ワンパスフィルタ（ｓｉｎｇｌｅ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）、例えば、大量の充填（ｂｕｌｋ  ｆｉｌｌ）または大量の分配（ｂｕｌｋ  ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）の際に使用されるフィルタとして構成される。より具体的な実施形態において、フィルタシステムは、カートリッジ（または交換式のエレメント）フィルタとして構成され得、このフィルタでは、持続して使用できる（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ）ハウジングが、交換式のフィルタエレメントまたはカートリッジを含む。代替的な実施形態において、フィルタシステムは、スピンオン式フィルタとして構成され、このフィルタでは、自給式ハウジングおよびエレメントアセンブリが、その取り付け具からねじって外され、廃棄され、新しいハウジングおよびフィルタアセンブリと交換される。
【００２９】
フィルタシステムは、ある実装例において、２つの別個のフィルタ媒体パックを含み得る：第１のフィルタ媒体パックは、液化石油ガスから高分子量化合物を除去するように構成される。この第１のフィルタ媒体は、通常、高分子量化合物を保持する容量に達した後でも、液化石油ガスがなお、フィルタ媒体を容易に通過することができるように構成される。したがって、この第１のフィルタ媒体は、容量に達した際、流れを過剰に制限せずに、かなりの量の高分子量汚染物質を容易に負荷するように構成される。第２のフィルタ媒体パックは、第１の媒体パックから下流に位置決めされる。第１の媒体パックとは異なり、特定の実施形態において、下流の媒体パックは、下流の媒体パックに高分子量汚染物質が負荷された後、液化石油ガスの流量を大きく制限する。特に、下流の媒体パックにほぼ容量まで高分子量汚染物質が負荷された後、下流の媒体パックは、流体流れに対するかなりの抵抗を与える。
【００３０】
通常、第１のフィルタ媒体パック（上流の媒体パック）は、高分子量汚染物質を保持するための、下流のフィルタ媒体パックよりはるかに高い容量を有する。上流の媒体パックは、高分子量汚染物質を吸着および保持するための比較的高い容量を有する、充填炭素床などの活性炭を含み得る。第２のフィルタ媒体パック（下流の媒体パック）は、ナノ繊維などの細繊維を含む材料で形成され得る。下流の媒体パックは、高分子量汚染物質を吸着および保持するための比較的低い容量を有するが、容量に達すると、下流の媒体パックは、媒体パックを通る液体の流れに対する制限を与える。
【００３１】
ここで、使用の際、上流の媒体パックは、液化石油ガス中の汚染物質を減少させるという主な機能を果たす。下流の媒体パックの主な機能は、それが高分子量汚染物質に曝された後できるだけ早く、流体流れに対する抵抗を迅速に与えることである。したがって、上流の媒体パックが容量に近づくかまたは容量に達すると、高分子量汚染物質は、保持されずにこの上流の媒体パックを通って流れ、下流の媒体パックは、フィルタアセンブリを通って流れる流体が有意に妨げられる（場合により、完全に停止される）のに十分な負荷点に迅速に達する。このように、下流の（または第２の）フィルタ媒体パックは、上流の（または第１の）フィルタ媒体パックが、高分子量汚染物質を十分に除去しなくなると、流れを制限することによって、フィルタアセンブリの寿命末期指標として働く。
【００３２】
さらに、さらなる要素が、アセンブリに追加され得る。例えば、第３の媒体パック中の粒子フィルタが、粒子状汚染物質を除去するために（また、任意選択で、第１のフィルタ媒体パックから放出される炭素または他の吸着剤を除去するために）追加され得る。第３のフィルタ媒体パックは、例えば１０μｍ以下の平均流量孔径を有し得る。このような細孔の試験は、全体が参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２０１１／０１９８２８０号明細書に記載されるように、例えば、Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によって製造される自動化された透気度ポロメータを用いて行われ得る。粒子フィルタは、例えば、第１および第２のフィルタ媒体パックの上流、第１および第２のフィルタ媒体パックの間、または第１および第２のフィルタ媒体パックから下流に位置決めされ得る。
【００３３】
フィルタアセンブリの形態
ここで、図面を参照して、フィルタシステム１８の一実施形態が、図１に示される。他の形態が可能であるが、図１に示される実施形態において、フィルタシステムは、フィルタエレメント１２が位置決めされるチャンバを画定するほぼ円筒形のハウジング１４を含むフィルタアセンブリ１０を含む。この実施形態において、ハウジング１４は、少なくとも約５００キロパスカル、または約１０００キロパスカル〜２０００キロパスカル、および最大で３０００キロパスカルの圧力に耐えることが可能な、金属または他の合成材料などの薄肉材料から構築される。一実施形態において、ハウジング１４は、約０．２５ミリメートル〜２．５ミリメートル、または約０．５ミリメートル〜１．２５ミリメートルの壁厚を有する深絞り鋼板から形成され得る。
【００３４】
示される実施形態において、フィルタアセンブリ１０は、通常、フィルタアセンブリ１０上の雌ねじによってフィルタアセンブリ１０をフィルタヘッド１６にねじ留めすることによって、フィルタブロックまたはフィルタヘッド１６に動作可能に取り付けられる。フィルタシステム１８は、フィルタヘッド１６の入口２２を通してフィルタアセンブリ１０に流体を供給するための供給部２０を含む。流体が入り、フィルタエレメント１２によってろ過され、フィルタヘッド１６の出口２４においてフィルタヘッド１６を出て、通路２６によって運ばれる。フィルタアセンブリ１０が例としての形態で示されていること、およびフィルタアセンブリのための多くの他の形態が、本発明の範囲から逸脱せずに可能であることが理解されるであろう。
【００３５】
図２は、線２−２に沿った、図１のフィルタアセンブリ１０の断面図を示し、ここで、フィルタエレメント１２は、ろ過されていない流体がほぼ半径方向にフィルタ媒体を通って流れるように、１つまたは複数の端部キャップ２３、２５を介してキャニスタ内で支持されたほぼ円筒形のフィルタ媒体を含む。図２に示される実施形態において、ＬＰＧ燃料は、図２中の「Ｆ」の印が付いた矢印によって示されるように、ＬＰＧ燃料がフィルタ１２の外面３０からフィルタ１２の内面３１に向かって通過するパターンの外／中を辿る。しかしながら、燃料が、フィルタの内面からフィルタの外面に向かって通過するパターン（図示せず）の外／中を辿るようにフィルタアセンブリ１８を設計することも可能である。図２に示される実施形態において、燃料の流れの方向に対して、外面３０は「上流」であり、内面３１は「下流」である。
【００３６】
図３に示される代替的な実施形態において、フィルタエレメント１８は、例えば、２〜５０層の範囲で、炭素含有フィルタエレメント２０および寿命末期指標層２２の多層を含み、ここで、各「層」は、炭素含有フィルタエレメントおよび寿命末期指標層を含む。
【００３７】
図４Ａは、一次フィルタ１８１および二次フィルタ１８２を含むフィルタシステム１８０を示す。ＬＰＧ流体は、供給部１２０を通って、システムの一次フィルタ１８１に入る。一次フィルタ１８１を通過した後、ＬＰＧは、管路１３０によって二次フィルタ１８２に運ばれる。ＬＰＧは、二次フィルタ１８２を横断した後、通路１２６を介してシステムを出る。図４Ａに示される二重フィルタ（ｄｕａｌ−ｆｉｌｔｅｒ）の実施形態において、一次フィルタ１８１は、炭素含有フィルタエレメントが配置されるハウジングを含む。
【００３８】
二次フィルタ１８２は、細繊維ウェブが配置されるハウジングを含み、ここで、細繊維ウェブは、一次フィルタによって吸着されない「破過」高分子量有機物を取り込むように構成される。上述されるように、「破過」高分子量有機物は、繊維ウェブ上に膜を形成し、これは、背圧を上昇させ、寿命末期を判定するためのヒューズ（ｆｕｓｅ）として働く。必要に応じて、このシステムは、ＬＰＧ流れから炭素粒子などの粒子を除去するように構成された１つまたは複数の下流の粒子フィルタも含み得る。
【００３９】
図４Ｂは、第１のフィルタ２８１、第２のフィルタ２８２、および第３のフィルタ２８３を含むフィルタシステム２８０を示す。ＬＰＧ流体は、供給部２２０を通って、システムの第１のフィルタ２８１に入る。第１のフィルタ２８１を通過した後、ＬＰＧは、管路２３０によって第２のフィルタ１８２に運ばれる。ＬＰＧは、第２のフィルタ２８２を横断した後、管路２２７を介して第３のフィルタ２８４に移動してから、通路２２８を介してシステムを出る。図４Ｂに示されるフィルタの実施形態において、フィルタフィルタ２８１は、炭素含有フィルタエレメントが配置されるハウジングを含み、第２のフィルタ２８２は、粒子フィルタが配置されるハウジングを含み、第３のフィルタ２８３は、細繊維ウェブが一次フィルタによって吸着されない「破過」高分子量有機物を取り込むように構成されるハウジングを含む。上述されるように、「破過」高分子量有機物は、繊維ウェブ上に膜を形成し、これは、背圧を上昇させ、寿命末期を判定するためのヒューズとして働く。
【００４０】
図５Ａおよび図５Ｂは、液化石油ガスに長時間曝した後の、ＬＰＧ処理アセンブリの内部の写真を示す。図５Ａでは、液化石油ガスは、本明細書に記載されるアセンブリを用いてろ過されていない。図５Ｂでは、液化石油ガスは、本明細書に記載されるアセンブリを用いてろ過されている。高分子量炭化水素として特定される汚染物質材料の付着物が、アセンブリに形成されている。このような付着物は、次第に非常に大きくなって、調整器の性能を低下させ、最終的には、燃料の流路を完全に覆い隠すことがある。
【００４１】
上流の吸着剤材料
様々な吸着剤材料が、上流の吸着剤媒体パックに好適である。特に、炭素含有フィルタエレメントが、本発明のシステムに使用するのに好適である。一般に、活性炭などの、高表面積および開放細孔構造（ｏｐｅｎ  ｐｏｒｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する炭素媒体を含有する炭素含有フィルタエレメントが、ＬＰＧから高分子量有機不純物を吸着するのに有効である。
【００４２】
一般に、約０．２５％体積／体積を超える高分子量有機不純物を含むＬＰＧは使用できない。本明細書に開示されるシステムおよび方法は、このような不純物を許容可能なレベルまで減少させることができる。約０．０５％体積／体積未満の高分子量有機不純物を有するＬＰＧが望ましい。一実施形態において、ＬＰＧは、約０．０３％体積／体積未満の高分子量有機不純物を含む。より具体的な実施形態において、ＬＰＧは、１０％未満のＣ１６を含む。
【００４３】
活性炭は、顆粒、粉末、繊維などを含む様々な形態で市販されている。活性炭粉末は、サイズが約１ミリメートル未満の顆粒を有する。粒状活性炭（ＧＡＣ）のサイズは、公知のＡＳＴＭ方法を用いて測定可能であり、液相用途では８×２０；２０×４０；８×３０を含み、気相用途では４×６；４×８または４×１０を含む。活性炭は、バインダーと組み合わせられ、押し出されて、押し出された活性炭（ＥＡＣ）を形成することもできる。活性炭繊維は、その長さ、直径、多孔性、比表面積、および元素組成によって特徴付けられ得る。長さは、繊維の端部間の距離を表すことが意図される。直径は、繊維の平均直径を指す。多孔性は、繊維内の平均細孔容積によって特徴付けられる。比表面積は、繊維の質量の単位当たりの、細孔内の面積を含む繊維の表面積の尺度である。開放チャネルフィルタを作製するのに使用するのに好適な活性炭繊維は、約５００〜約１３００ｍ２／ｇの比表面積；約５０ｎｍ〜約２００μｍの平均直径；および約５〜５００オングストロームの平均孔径を有する活性炭繊維を含む。孔径および媒体表面積は、Ｐ．Ａ．Ｅｂｂ，Ｃ．Ｏｒｒ，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｄｏｓ  ｉｎ  Ｆｉｎｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９７，Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐ．の教示にしたがって測定され得る。繊維は、中実または中空であり得る。
【００４４】
好ましくは、炭素媒体は、プロパンおよびブタンなどの低分子量炭化水素および／またはエチルメルカプタンなどの付臭剤のための低い容量を有するかまたは容量を有しない（破過試験に基づく）。
【００４５】
一実施形態において、炭素含有フィルタエレメントは、活性炭（例えば、２０×４０または３５×６０のメッシュを有する粒状活性炭）が樹脂と組み合わされ、スクリムの層間に入れられるひだ付きの媒体を含む。好適な樹脂の例としては、ポリウレタン（ＰＵＲ）接着剤などの接着剤が挙げられる。好適なスクリム材料としては、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエステル、またはポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられる。この得られる媒体は可撓性であり、公知の方法を用いてひだを入れられ、カートリッジシステムに関連して使用され得る。
【００４６】
別の実施形態において、炭素含有フィルタエレメントは、開放チャネルフィルタとして構築され、ここで、繊維の少なくとも一部が活性炭繊維を含む。活性炭繊維を作製するための方法は公知であり、活性炭繊維は市販されている。好適な活性炭繊維としては、レーヨン、フェノール、ポリアクリロニトリルから生成される繊維が挙げられる。炭素繊維は、ナノ繊維であり得、および／またはナノチューブ、バッキーチューブ、ナノワイヤ、およびナノホーンのカテゴリーに分類され得る。これらの繊維材料は、所要の利用性能を得るために、任意の範囲または組合せで構造化され得る。
【００４７】
別の実施形態において、炭素含有フィルタエレメントは、成形された繊維を含み、その中に活性炭顆粒が取り込まれる。好適な粒状活性炭（ＧＡＣ）は、液相用途では８×２０；２０×４０；または８×３０および気相用途では４×６；４×８または４×１０のサイズ；少なくとも約５００ｍ２／ｇ、または約６００ｍ２／ｇ〜約１２００ｍ２／ｇの表面積；および少なくとも約２０オングストローム、少なくとも約３０オングストローム、または約２０〜１００オングストロームの平均孔径を有する顆粒を含む。
【００４８】
本明細書において使用される際、「高表面積」という用語は、例えば、少なくとも約５００ｍ２／ｇ、または約５００ｍ２／ｇ〜約２３００ｍ２／ｇの表面積を有する炭素媒体を指す。「開放細孔構造」および「マクロ多孔性」という用語は、同義的に使用することができ、少なくとも約２０オングストローム、少なくとも約３０オングストローム、または約５〜５００オングストロームの平均孔径を有する炭素媒体を指す。ある実装例において、約２０〜１００オングストローム。マクロ多孔性炭素含有フィルタエレメントの例としては、木材、ヤシ、または石炭をベースとする炭素が挙げられる。孔径および媒体表面積は、Ｐ．Ａ．Ｅｂｂ，Ｃ．Ｏｒｒ，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｄｏｓ  ｉｎ  Ｆｉｎｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９７，Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐ．の教示にしたがって測定され得る。
【００４９】
別の実施形態において、上流のフィルタエレメントは、ナノ繊維ウェブを含み、その中に活性炭顆粒が取り込まれる。好適な粒状活性炭（ＧＡＣ）は、液相用途では８×２０；２０×４０；または８×３０および気相用途では４×６；４×８または４×１０のサイズ；少なくとも約５００ｍ２／ｇ、または約６００ｍ２／ｇ〜約１２００ｍ２／ｇの表面積；および少なくとも約２０オングストローム、少なくとも約３０オングストローム、または約５〜５００オングストロームの平均孔径を有する顆粒を含む。ある実装例において、平均孔径は、約２０〜１００オングストロームである。粒子を含有する好適な繊維ウェブとしては、全体が参照により援用される、“Ｗｅｂ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｆｉｎｅ  Ｆｉｂｅｒ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ，Ａｄｓｏｒｐｔｉｖｅ，ｏｒ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｖｅ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ”という発明の名称の、２０１０年２月２日に発行された米国特許第７，６５５，０７０号明細書に開示されるものが挙げられる。
【００５０】
下流のフィルタ媒体
下流の媒体パックは、高分子量汚染物質を吸着および保持するための比較的低い容量を有するが、容量に達すると、下流の媒体パックは、媒体パックを通る液体の流れに対する制限を与える。第２のフィルタ媒体パック（下流の媒体パック）は、ナノ繊維などの細繊維を含む材料で形成され得る。
【００５１】
一実施形態において、下流の媒体パックは、繊維のウェブを含む。より具体的な実施形態において、ウェブは、例えば、約２５μｍ未満、または約０．０１〜約２５μｍ、または約０．１〜約１０μｍといった、繊維間の比較的小さい細孔を有し、したがって、高分子量材料の通路に対する障壁を提供する。寿命末期指標の孔径測定は、全体が参照により本明細書に援用される、Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ、１９９〜２０６頁（第５章）、Ｒａｍａｋｒｉｓｎａら著、ＩＳＢＮ  ９８１−２５６−４１５−２に記載される方法を用いて測定され得る。
【００５２】
上流の媒体パックが飽和状態になると、高分子量不純物が、繊維のウェブの下流の炭素含有フィルタエレメントを通って流れ始める。ウェブの細孔は、高分子量不純物が通過するには小さ過ぎるため、高分子量不純物は、ウェブの上流表面に比較的急速に膜を形成する。膜により、背圧が上昇し、これは、フィルタの交換が必要である（寿命末期）という警告を与える。背圧は、差圧センサーを用いて検出され得る。有利なことには、繊維ウェブは、ＬＰＧ透過物からフィルタアセンブリから流れ得る炭素粒子をろ過して取り除くこともできる。必要に応じて、１つまたは複数のさらなる粒子フィルタが、炭素粒子をろ過して取り除くために、フィルタシステムの下流に含まれ得る。
【００５３】
一実施形態において、繊維ウェブは、交絡（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ）繊維の不織ウェブを含む。より具体的な実施形態において、繊維ウェブは、ナノ繊維または極細繊維ポリマーウェブを含む。本明細書において使用される際の「ナノ繊維」という用語は、２０００ナノメートルまたは２．０マイクロメートル未満の直径を有する繊維を指す。「極細繊維」という用語は、２．０μｍより大きいが、１０μｍ未満の直径を有する繊維を指す。ポリマーウェブを形成するための方法が公知であり、電界紡糸法、メルトブロー法などの方法を含む。ウェブの孔径は、例えば、繊維の幅、繊維の密度および繊維層の厚さを調整することによって変更され得る。
【００５４】
好適なナノ繊維材料の例としては、開示内容が参照により本明細書に援用される米国特許第６，７４３，２７３号明細書に記載されるような、ナイロン、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール（またはそれらのブレンド）などのポリマーが挙げられる。好適なナノ繊維材料の別の例としては、開示内容が参照により本明細書に援用される米国特許第７，６４１，０５５号明細書に記載されるような、ポリスルホン／ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）合金が挙げられる。
【００５５】
図６は、高分子量炭化水素を含有するＬＰＧに曝された細繊維媒体の写真を示す。細繊維媒体は、媒体表面を実質的に覆うのに十分な高分子量炭化水素の付着物を堆積していた。高分子量炭化水素への曝露の際に（面速度に応じて）比較的急速に生じ得るこの被覆は、媒体を通る流れを著しく減少させ、細繊維媒体の上流側から下流側への差圧を増加させる。
【００５６】
粒子フィルタ
図７は、炭素フィルタエレメントから下流の粒子の除去に使用される粒子除去媒体の写真であり、粒子除去媒体は、高分子量炭化水素の比較的少ない負荷を示している。好適な粒子除去媒体としては、以下に限定はされないが、“Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍｅｄｉｕｍ  ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”という発明の名称の米国特許第７，３１４，４９７号明細書、および同じく“Ｆｉｌｔｅｒ  Ｍｅｄｉｕｍ  ａｎｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ”という発明の名称の米国特許第７，３０９，３７２号明細書（いずれも、全体が参照により援用される）に開示されるものが挙げられる。
【実施例】
【００５７】
活性炭フィルタシステムを、ＬＰＧ自体を吸着せずに、ＬＰＧ流れから高分子量有機材料をろ過するその能力について試験した。
【００５８】
プロパンの破過およびプロパンの脱着を測定することによって、プロパンの吸着を分析した。結果は、活性炭、特にマクロ多孔性活性炭が、プロパンを有意に吸着しないことを示し、このため、ヘキサン（ＬＰＧの代替として）における高分子量材料には、吸収をめぐる競合がないことになる。エネルギーを炭素媒体と結合することにより、高分子量有機物が、炭素表面／細孔にごく緩く結合されたプロパンを「追い出す（ｋｉｃｋ  ｏｆｆ）」。
【００５９】
様々なフィルタ媒体パックによる相対的圧力低下の変化を測定するために、高分子量炭化水素を含有するＬＰＧへの曝露の後、様々な媒体の流れに対する抵抗を測定した。フィルタの付着物の重量を、フィルタの最終重量から初期重量を差し引くことによって求めた。図８は、上流および下流のフィルタ媒体パックのフィルタ媒体による相対的な差圧を示す。示されるように、活性炭の上流の媒体パックは、下流の細繊維媒体よりはるかに少ない差圧の変化を有していた。
【００６０】
フィルタによって保持される高分子量炭化水素の量を測定するために、フィルタを試験前および試験後に秤量した。フィルタの付着物の重量を、フィルタの最終重量から初期重量を差し引くことによって求めた。図９は、ヘキサン（ＬＰＧＥの代替として）および高分子量炭化水素に曝された上流および下流のフィルタ媒体パックのフィルタ媒体による相対的な質量増加を示す。示されるように、活性炭の上流の媒体パックは、はるかに多い重量増加、したがってはるかに多い容量を有していた。
【００６１】
図１０は、液化石油ガスへの曝露の際の要素における差圧を示すグラフである。示される実施形態において、炭素および粒子除去層は、覆われた層である（図３に示される構成に類似しているが、活性炭層および粒子除去層が覆われている）一方、寿命末期指標は、フィルタエレメントの軸方向出口において活性炭層および粒子除去層から下流に位置決めされたナノ繊維媒体を含む平坦なディスクであった。
【００６２】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される際、単数形（「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」）は、文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、複数形の指示対象を含むことに留意されたい。「または」という用語が、一般に、文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、「および／または」を含むその意味で用いられることにも留意されたい。
【００６３】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される際、「構成された（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）」という語句は、特定の役割を果たし、または特定の形態をとるように構築または構成されたシステム、装置、または他の構造を表すことにも留意されたい。「構成された」という語句は、「配置された（ａｒｒａｎｇｅｄ）」、「配置および構成された」、「構築および配置された」、「構築された（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ）」、「製造および配置された」などの他の類似の語句と同義的に使用することができる。
【００６４】
本明細書における全ての刊行物および特許出願は、本発明が関する技術分野の当業者レベルを示す。全ての刊行物および特許出願は、各個々の刊行物または特許出願が参照により具体的にかつ個別に示されるのと同じ程度に、参照により本明細書に援用される。
【００６５】
本出願は、本発明の主題の適応例または変形形態を包含することが意図される。上記の説明は、例示的なものであり、限定的なものではないことが意図されることが理解されるべきである。本明細書に記載される設計特徴のいずれか１つまたは複数が、任意の特定の形態と組み合わせて使用され得ることが容易に明らかになるはずである。成形プロセスの使用により、このような設計特徴は、実質的な追加の製造コストを伴わずに組み込まれ得る。組合せの数は多過ぎて、記載することができず、本発明は、本明細書に記載される任意の特定の例示的な組合せによってまたはそれに限定されない。本発明の主題の範囲は、特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲を参照して、決定されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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