(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高容量炭化水素吸収剤材料と、燃料システムから水中炭化水素分散体を受け取るように構成された注入口とを含んでなる高容量炭化水素吸収剤段階であって、前記水中炭化水素分散体が２５００ｐｐｍの水中５％バイオディーゼルブレンド分散体であるとき、前記高容量炭化水素吸収剤材料が材料１グラムあたり７５０ｍｇの炭化水素より高い飽和容量（ｑｓａｔ）を有し、
前記飽和容量（ｑｓａｔ）は以下の経験的Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式の線形化形態を使用して決定され、
ｌｏｇ１０ｑｓａｔ＝ｌｏｇ１０Ｋｆ＋１／ｎ（ｌｏｇ１０ｃｅ）、
式中、ｃｅ（水中平衡炭化水素濃度である）が２５００ｐｐｍで、ｌｏｇ１０Ｋｆおよび１／ｎがＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温定数である、高容量炭化水素吸収剤段階と、
前記高容量炭化水素吸収剤段階と液体連通しかつその下流にある、研磨活性炭を含んでなる研磨炭化水素吸収剤段階であって、前記水中炭化水素分散体が２５００ｐｐｍの水中５％バイオディーゼルブレンド分散体であるとき、前記研磨活性炭が材料１グラムあたり２５ｍｇの炭化水素より高い研磨容量（ｑｔ）を有し、
前記研磨容量（ｑｔ）は以下の経験的Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式の線形化形態を使用して決定され、
ｌｏｇ１０ｑｔ＝ｌｏｇ１０Ｋｆ＋１／ｎ（ｌｏｇ１０ｃｅ）、
式中、ｃｅ（水中平衡炭化水素濃度である）が２ｐｐｍで、ｌｏｇ１０Ｋｆおよび１／ｎがＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温定数である、研磨炭化水素吸収剤段階と、
を含んでなる水中炭化水素精製システムであって、
前記高容量炭化水素吸収剤材料が前記研磨活性炭より高い飽和容量（ｑｓａｔ）を有し、かつ前記研磨活性炭が前記高容量炭化水素吸収剤材料より高い研磨容量（ｑｔ）を有する、水中炭化水素精製システム。
【請求項２】
エンジン燃料ラインに流体接続され、かつ水排水口を有する燃料および水分離器システムと、
前記水排水口と流体連通する、請求項１に記載の水中炭化水素精製システムと
を含んでなる、エンジン燃料および水分離システム。
【請求項３】
燃料システムから水中炭化水素分散体を形成するステップと、
高容量炭化水素吸収剤材料を含んでなり、かつ炭化水素の少なくとも一部を前記分散体から除去して、実質的に水である透過水を形成する高容量炭化水素吸収剤段階に前記水中炭化水素分散体を通過させるステップであって、前記水中炭化水素分散体が２５００ｐｐｍの水中５％バイオディーゼルブレンド分散体であるとき、前記高容量炭化水素吸収剤材料が材料１グラムあたり７５０ｍｇの炭化水素より高い飽和容量（ｑｓａｔ）を有し、
前記飽和容量（ｑｓａｔ）は以下の経験的Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式の線形化形態を使用して決定され、
ｌｏｇ１０ｑｓａｔ＝ｌｏｇ１０Ｋｆ＋１／ｎ（ｌｏｇ１０ｃｅ）、
式中、ｃｅ（水中平衡炭化水素濃度である）が２５００ｐｐｍで、ｌｏｇ１０Ｋｆおよび１／ｎがＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温定数である、ステップと、
炭化水素を吸着し、かつ研磨された水流を形成するための研磨活性炭を含んでなる研磨炭化水素吸収剤段階に前記透過水を通過させるステップであって、前記水中炭化水素分散体が２５００ｐｐｍの水中５％バイオディーゼルブレンド分散体であるとき、前記研磨活性炭が材料１グラムあたり２５ｍｇの炭化水素より高い研磨容量（ｑｔ）を有し、
前記研磨容量（ｑｔ）は以下の経験的Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式の線形化形態を使用して決定され、
ｌｏｇ１０ｑｔ＝ｌｏｇ１０Ｋｆ＋１／ｎｌｏｇ１０ｃｅ、
式中、ｃｅ（水中平衡炭化水素濃度である）が２ｐｐｍで、ｌｏｇ１０Ｋｆおよび１／ｎがＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温定数である、ステップと、を含んでなる方法であって、
前記高容量炭化水素吸収剤材料が前記研磨活性炭より高い飽和容量（ｑｓａｔ）を有し、かつ前記研磨活性炭が前記高容量炭化水素吸収剤材料より高い研磨容量（ｑｔ）を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水中炭化水素精製システムおよび方法、特に、研磨吸収剤要素から上流の高容量吸収剤要素によって水から炭化水素を除去するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料中の水汚染は、それがエンジンの性能および動作に影響を与える場合に懸念される。水汚染は、例えば、燃料フィルターのつまり、燃料枯渇、空洞化および腐食を通したエンジン要素の損傷、ならびに微生物増殖の促進を含む種々の問題を生じる可能性がある。
【０００３】
燃料中の水汚染を低減するために、種々のデバイスが使用されている。例として、デバイスを合体および分離することを利用して、最初に、乳化された水をより大きい液滴中に合体させ、かつ次に、拡大化した液滴を燃料流から除去する。除去または排水された水中炭化水素分散体または乳濁液流は、燃料分離器システムからのこのような水から排出される。
【０００４】
近年、炭化水素流体の燃焼によって生じる大気汚染を低減させることに焦点を当てた努力がなされてきた。ディーゼル燃料は、ディーゼルエンジン排気ガス規制に適合するため、硫黄の量が低減されるように精製された。しかしながら、これらの低硫黄ディーゼル燃料は他の添加剤の使用を必要とした。例として、エンジン用ディーゼル燃料の十分な潤滑性を維持するために、低硫黄ディーゼル燃料に界面活性剤が添加されていた。界面活性剤は、水と炭化水素との間の表面張力を低下させるため、水中炭化水素乳濁液または分散体を安定化させる効果も有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、水中炭化水素精製システムおよび方法、特に、他の態様の中でも、研磨吸収剤要素から上流の高容量吸収剤要素によって水から炭化水素を除去するものに関する。
【０００６】
多くの実施形態において、水中炭化水素精製システムは、高容量炭化水素吸収剤材料と、燃料システムから水中炭化水素分散体を受け取るように構成された注入口とを有する高容量炭化水素吸収剤段階を含む。研磨炭化水素吸収剤段階は、高容量炭化水素吸収剤段階と液体連通しかつその下流にある。研磨炭化水素吸収剤段階は、研磨活性炭を含む。高容量炭化水素吸収剤材料は研磨活性炭より高い飽和容量を有し、かつ研磨活性炭は高容量炭化水素吸収剤材料より高い研磨容量を有する。
【０００７】
さらなる実施形態において、エンジン燃料および水分離システムは、エンジン燃料ラインに流体接続され、かつ水排水口を有する燃料および水分離器システムを含む。本明細書に記載される水中炭化水素精製システムは、水排水口と流体連通する。
【０００８】
なおさらなる実施形態において、方法は、燃料システムから水中炭化水素分散体を形成するステップと、高容量炭化水素吸収剤段階に水中炭化水素分散体を通過させるステップとを含む。高容量炭化水素吸収剤段階は、炭化水素の少なくとも一部を分散体から除去して、実質的に水である透過水を形成する高容量炭化水素吸収剤材料を含む。次いで、研磨炭化水素吸収剤段階に透過水を通過させる。研磨炭化水素吸収剤段階は、炭化水素を吸着し、かつ研磨された水流を形成するための研磨活性炭を含む。高容量炭化水素吸収剤材料は研磨活性炭より高い飽和容量を有し、かつ研磨活性炭は高容量炭化水素吸収剤材料より高い研磨容量を有する。
【０００９】
種々の実施形態において、方法は、水フィルター中の最終精製床における放出可能な水量の精製状態がクリーンであるか、またはクリーンでないかを決定するステップを含む。水フィルターは、１つ以上の水量と、第１の精製床から最終精製床まで配列された複数の精製床とを含み、それにより、第１の精製床が、水回収リザーバから水フィルター中に導入された新たな水を受け取り、かつ最終精製床が水フィルターから水を放出する。１つ以上の水量は複数の精製床に存在する。本方法は、放出可能な水量がクリーンであると決定することに応じて、第１の精製床に新たな水量を導入するステップを含む。新たな水量を導入することは、水フィルター中の１つ以上の水量のそれぞれを移動させ得、それにより、放出可能な水量が最終精製床を出て、かつ１つ以上の水量の次の放出可能な水量が最終精製床に入る。本方法はまた、精製床の少なくとも１つにおける次の放出可能な水量の滞留時間に応じて、次の放出可能な水量と関連する精製状態を追跡するステップと、滞留時間に応じて、精製床の少なくとも１つと関連する床装填状態を追跡するステップとを含む。
【００１０】
追加的な実施形態において、方法は、水フィルターの第１の精製床中に新たな水量を導入するステップを含む。水フィルターは、１つ以上の水量と、第１の精製床から最終精製床まで配列された複数の精製床とを含み、それにより、第１の精製床が、水回収リザーバから水フィルター中に導入された新たな水を受け取り、かつ最終精製床が水フィルターから水を放出する。１つ以上の水量は複数の精製床に存在し得る。本方法は、複数の精製床の１つに対応する関連する精製床を画定する精製床追跡器を更新するステップをさらに含み得る。精製床追跡器は、関連する精製床に存在する現在の水量の滞留時間、現在の水量の現在の精製状態および関連する精製床の現在の床装填状態を維持する。複数の精製床のそれぞれが異なる精製床追跡器および異なる水量と関連する。また、本方法は、第１の精製床と関連する精製床追跡器の現在の精製状態をアンクリーンに更新するステップを含む。
【００１１】
種々のさらなる実施形態において、方法は、水フィルターの第１の精製床に新たな水量を導入するステップを含む。水フィルターは、１つ以上の水量と、第１の精製床から最終精製床まで配列された複数の精製床とを含み、それにより、第１の精製床が、水回収リザーバから水フィルター中に導入された新たな水を受け取り、かつ最終精製床が水フィルターから水を放出する。１つ以上の水量は複数の精製床に存在する。本方法は、水量の１つに対応する関連する水量を定義する水量追跡器を更新するステップをさらに含み得る。水量追跡器は、関連する水量の現在の滞留時間、関連する水量の現在の精製状態、関連する水量が存在する現在の精製床および現在の精製床の現在の床装填状態を維持する。１つ以上の水量のそれぞれが異なる水量追跡器および異なる精製床と関連する。またさらに、本方法は、新たな水量の現在の精製状態がアンクリーンに設定された状態で、新たな水量と関連する水量追跡器を作成するステップを含む。
【００１２】
本発明の実施形態の１つ以上の詳細は、以下の添付の図面および記載において明らかにされる。本発明の他の特徴、対象および利点は、記載および図面からならびに特許請求の範囲から明白となるであろう。
【００１３】
本開示は、添付の図面と関連して、以下の本開示の種々の実施形態の詳細な記載を考慮することにより、より詳細に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】水中炭化水素精製システムの概略図である。
【図２】エンジン燃料および水分離システムの概略図である。
【図３】別の水中炭化水素精製システムの概略図である。
【図４】水中炭化水素精製システムを有するエンジンシステムの概略図である。
【図５】図４のエンジンシステムからの水の排出を管理するプロセスの概略図である。
【図６】図４のエンジンシステムの燃料水分離器および水フィルターの概略図である。
【図７】図４のエンジンシステムのコントローラーの概略図である。
【図８】図５のプロセスの水排出条件を確認するプロセスの概略図である。
【図９】精製床追跡器を維持するプロセスの概略図である。
【図１０】水量追跡器を維持するプロセスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書に提示された概略図は必ずしも一定の縮尺ではない。図面中で使用される同様の数字は、同様の構成要素、ステップなどを参照する。しかしながら、所与の図中の構成要素を参照するための数字の使用は、別の図中において同一の数字でラベリングされた構成要素を限定するように意図されないことが理解されるであろう。加えて、構成要素を参照するための異なる数字の使用は、異なる数字付けされた構成要素が同一または同様であることが不可能であることを示すように意図されない。
【００１６】
以下の詳細な記載において、本明細書の一部を形成し、かつ実例としてデバイス、システムおよび方法のいくつかの特定の実施形態が示される添付の図面が参照される。他の実施形態が考えられ、かつ本開示の範囲または趣旨を逸脱することなく作成され得ることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な記載は限定の意味で解釈されるべきではない。
【００１７】
別途指定されない限り、本明細書に使用される全ての科学用語および技術用語は、一般に当該技術分野において使用される意味を有する。本明細書に提供される定義は、多くの場合、本明細書に使用される特定の用語の理解を容易にするためのものであり、かつ本開示の範囲を限定するような意味はない。
【００１８】
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場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、内容が明らかに他を規定しない限り、複数形の指示対象を有する実施形態を含む。
【００１９】
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場合、内容が明らかに他を規定しない限り、「または」という用語は、一般に「および／または」を含む意味で利用される。
【００２０】
本明細書において使用される場合、「有する」、「有している」、「含む」、「含んでいる」、「含んでなる」、「含んでなっている」などは、それらの非限定的な意味で使用され、かつ一般に「含むが、限定されない」ことを意味する。「からなる」および「から本質的になる」という用語は、「含んでなる」などに包括されることが理解されるであろう。
【００２１】
本明細書で参照されるいずれの方向、例えば、「上部」、「底部」、「左」、「右」、「上方」「下方」、「上」、「下」ならびに他の方向および配向は、本明細書中、図面の参照において明快さのために記載され、実際のデバイスもしくはシステムまたはデバイスもしくはシステムの使用を限定するものではない。本明細書に記載されるデバイス、物品またはシステムの多くは、いくつかの方向および配向で使用されてよい。
【００２２】
「炭化水素」という用語は、３０個以下の炭素原子を有する飽和または不飽和分子から主に形成される油または燃料材料を意味する。
【００２３】
「水中炭化水素乳濁液」という句は、水が連続相であり、かつ炭化水素が分散されているか、または不連続相である乳濁液または分散体を意味する。
【００２４】
「吸収」という用語は、水からの炭化水素の除去プロセスを意味し、水からの炭化水素の吸収、吸着または同様の除去プロセスが含まれる。
【００２５】
「高容量炭化水素吸収剤材料」および「高容量材料」という句は、意図されたクリーン度まで水をクリーンにする必要はないが、その代わりに高い飽和容量を導く特性を有する材料を意味する。例えば、２５００ｐｐｍの水中Ｂ５乳濁液または分散体（Ｂ５＝５％バイオディーゼルブレンド）でチャレンジした場合、これらの材料の飽和容量は、好ましくは、材料１グラムあたり７５０ｍｇより高い炭化水素であるか、または材料１グラムあたり１０００ｍｇより高い炭化水素である。好ましい飽和容量は、チャレンジ流体濃度および構成によって異なるであろう。
【００２６】
「研磨炭化水素吸収剤材料」および「研磨材料」という句は、広範囲の入ってくるチャレンジ水濃度において意図されたクリーン度まで水を精製することができる材料を意味する。好ましくは、これらの材料は、意図された目標クリーン度において高い装填特徴を有する。例えば、２５００ｐｐｍの水中Ｂ５乳濁液または分散体で、２ｐｐｍの目標クリーン度でチャレンジした場合、これらの材料は、材料１グラムあたり２５ｍｇより高いか、または材料１グラムあたり５０ｍｇより高い炭化水素の好ましい装填または研磨容量を有する。好ましい装填特徴は、チャレンジ流体濃度および構成ならびに目標クリーン度次第である。
【００２７】
本開示は、水精製システム、特に、他の態様の中でも、研磨吸収剤要素から上流で高容量吸収剤要素によって水から炭化水素を除去するシステムに関する。高容量吸着剤要素は、水中炭化水素分散体から炭化水素の少なくとも一部を除去し、透過水を形成した。次いで、透過水は、研磨吸収剤要素を通過し、研磨された水流を形成する。研磨された水流は、５ｐｐｍ未満の炭化水素、または２ｐｐｍ未満の炭化水素、または１ｐｐｍ未満の炭化水素を有し得る。多くの実施形態において、高容量の吸収剤要素は、活性炭および／またはポリウレタンなどのポリマー材料であり、かつ研磨吸収剤段階は活性炭である。高容量炭化水素吸収剤材料は研磨活性炭より高い飽和容量を有し、かつ研磨活性炭は高容量炭化水素吸収剤材料より高い研磨容量を有する。高容量炭化水素吸収剤段階および研磨炭化水素吸収剤段階は、単一ハウジング内に含まれてもよい。本開示はそのように限定されないが、本開示の種々の態様の認識は、以下に提供された実施例の考察を通して得られるであろう。
【００２８】
燃料投入システムに関する燃料クリーン度必要条件は、信頼性の高いエンジン性能を保証するために必要とされている。大きい程度において、燃料ろ過は、研摩粒子および不溶性水の制御と関連する燃料クリーン度必要条件を満たすことの原因となる。これらの燃料フィルターは、燃料流からの混入水の少なくとも一部を合体することができ、かつ水中燃料分散体または乳濁液廃液流を形成することができる。
【００２９】
図１は、水中炭化水素精製システム１０の概略図である。図３は、別の水中炭化水素精製システム１００の概略図である。水中炭化水素精製システム１０は、高容量炭化水素吸収剤材料３６を含む高容量炭化水素吸収剤段階３０と、水中炭化水素分散体供給源から水中炭化水素分散体２２を受け取るように構成された注入口２１とを含む。高容量炭化水素吸収剤材料３６は、炭化水素の少なくとも一部を除去し、かつ実質的に水である透過水を形成する。透過水は、高容量炭化水素吸収剤段階３０を出る。研磨炭化水素吸収剤段階４０は、高容量炭化水素吸収剤段階３０と液体連通しかつその下流にある。透過水３２は、研磨炭化水素吸収剤材料４６を含む研磨炭化水素吸収剤段階４０に入る。研磨炭化水素吸収剤材料４６は、残りの炭化水素を除去し、精製水流４２が得られ、これは研磨炭化水素吸収剤段階４０を出る。研磨炭化水素吸収剤段階４０は、例えば、活性炭を含むことができる。
【００３０】
好ましくは、高容量炭化水素吸収剤材料３６は研磨活性炭４６より高い飽和容量（ｑｓａｔ）を有し、かつ研磨活性炭４６は高容量炭化水素吸収剤材料３６より高い装填または研磨容量（ｑｔ）を有する。高容量炭化水素吸収剤材料３６は、研磨活性炭４６よりも少なくとも１０％高い、または少なくとも２５％高い、または少なくとも５０％高い、または少なくとも１００％高い飽和容量（ｑｓａｔ）を有し得る。研磨活性炭４６は、高容量炭化水素吸収剤材料３６よりも少なくとも１０％高い、または少なくとも２５％高い、または少なくとも５０％高い、または少なくとも１００％高い装填または研磨容量（ｑｔ）を有する。
【００３１】
図３は、高容量炭化水素吸収剤段階材料３６が空隙空間を画定する容器を形成し、かつ研磨炭化水素吸着剤材料４６（例えば、活性炭）が空隙空間に配置される、二重吸収剤１００の実施形態を例示する。容器を形成する高容量炭化水素吸収剤段階材料３６は、注入口２２（水中燃料分散体を供給する）および排出口４２（精製水流）を有するハウジング１３に含まれ得る。これらの実施形態の多くにおいて、高容量炭化水素吸収剤段階材料３６は、以下に記載するポリマー材料から形成された不織布または織物層である。
【００３２】
図２は、エンジン燃料および水分離システム１１の概略図である。エンジン燃料および水分離システム１１は、エンジン燃料ライン１２に流体接続され、かつ排水排出口２３およびろ過燃料排出口２４を有する燃料および水分離器システム５０（燃料水分離器）を含む。水中炭化水素精製システム１０、１００は、排水排出口２３と流体連通する。
【００３３】
多くの実施形態において、水中炭化水素分散体供給源は、燃料流から粒子をろ去し、水を合体させ、かつ水中炭化水素分散体流を形成することができる燃料フィルター要素５０である。燃料フィルター要素５０は、例えば、車両エンジンなどのディーゼルエンジンで使用されるものなどの燃料システムの一部を形成する。
【００３４】
水中炭化水素精製システム１０、１００は、単一ハウジング内に含まれてもよい。高容量炭化水素吸収剤段階３０および研磨炭化水素吸収剤段階４０は、単一ハウジング１３、例えば、フィルターハウジング内に含まれる。高容量炭化水素吸収剤段階３０は（高容量材料の）第１の体積３６を画定し得、かつ研磨炭化水素吸収剤段階４０は（研磨材料の）第２の体積４６を画定し得、および第１の体積３６および第２の体積４６はフィルターハウジング１３に含まれる。
【００３５】
高容量炭化水素吸収剤段階３０および研磨炭化水素吸収剤段階４０は、単一ハウジング１３内に含まれる場合、互いから物理的に分離され得る。多孔性分割要素１５は、第１の体積３６を第２の体積４６から分離し得る。
【００３６】
多孔性分割要素１５は、（高容量材料の）第１の体積３６と（研磨材料の）第２の体積４６との混合または拡散を防ぎ得るか、または減少し得る。多孔性分散要素１５は、フィルターハウジング１３に固定されていてもよい。多孔性分割要素１５は、複数の開口を含み得る。開口は、高容量材料および研磨材料が多孔性分割要素１５を通過することを防ぐようにサイズ設定されていてもよい。開口は、高容量材料および研磨材料の粒径よりも小さくてよい。多孔性分割要素１５は、スクリーン要素または多孔性金属層であり得る。
【００３７】
多孔性分割要素１５は、多孔性不織物層または不織布層であり得る。不織物層１５は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエステルおよびそれらの組合せなどのポリマー材料から形成され得る。これらのポリマー材料も炭化水素を吸収し得、かつ炭化水素吸収剤材料であり得る。多孔性分割要素１５は、ポリウレタン不織物層であり得る。多孔性分割要素１５は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエステルおよびそれらの組合せなどのポリマー材料から形成されたポリマースクリーンなどの押出成形層であり得る。これらのポリマー材料も炭化水素を吸収し得、かつ炭化水素吸収剤材料であり得る。
【００３８】
水中炭化水素精製システム１０、１００は、高容量炭化水素吸収剤材料３６を含む高容量炭化水素吸収剤段階３０と、水中炭化水素分散体供給源５０から水中炭化水素分散体２２を受け取るための（燃料および水分離器システム５０の排水排出口２３と流体連通した）注入口２３とを含む。高容量炭化水素吸収剤材料３６は、炭化水素の少なくとも一部を除去し、かつ実質的に水である透過水を形成する。透過水は、高容量炭化水素吸収剤段階３０を出る。研磨炭化水素吸収剤段階４０は、高容量炭化水素吸収剤段階３０と液体連通しかつその下流にある。透過水は、研磨炭化水素吸収剤材料４６を含む研磨炭化水素吸収剤段階４０に入る。研磨炭化水素吸収剤材料４６は、残りの炭化水素を除去し、精製水流４２が得られ、これは研磨炭化水素吸収剤段階４０を出る。研磨炭化水素吸収剤段階４０は、例えば、活性炭を含むことができる。
【００３９】
いくつかの実施形態において、水中炭化水素精製システム１０、１００は、抗菌剤を含むことができる。例えば、高容量炭化水素吸収剤段階３０または研磨炭化水素吸収剤段階４０の１つ以上が抗菌剤を含むことができる。抗菌剤は、微生物の成長を抑制するか、または微生物を死滅させるいずれかの有用な材料または化合物でもあり得る。例示的な抗菌剤には、銀、銅、（例えば、第四級アミンなどの）有機殺生剤、オゾンまたは紫外線が含まれる。
【００４０】
多くの実施形態において、水中炭化水素分散体または乳濁液は、少なくとも５００ｐｐｍ、または少なくとも１０００ｐｐｍ、または少なくとも２，０００ｐｐｍ、または少なくとも５，０００ｐｐｍの炭化水素含有量を有する。透過水は、５００ｐｐｍ未満、または２５０ｐｐｍ未満、または１００ｐｐｍ未満の炭化水素含有量を有する。研磨水流は、５ｐｐｍ未満、または２ｐｐｍ未満、または１ｐｐｍ未満の炭化水素含有量を有する。
【００４１】
他の実施形態において、水中炭化水素分散体または乳濁液は、少なくとも１００ｐｐｍ、または少なくとも２５０ｐｐｍ、または１００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの範囲の炭化水素含有量を有する。透過水は、水中炭化水素分散体または乳濁液より低い炭化水素含有量を有する。研磨水流は、５ｐｐｍ未満、または２ｐｐｍ以下未満、または１ｐｐｍ未満の炭化水素含有量を有する。
【００４２】
炭化水素吸収材料
炭化水素吸収材料は、炭化水素を吸収することができるいずれの材料も含む。例示的な炭化水素吸収材料には、ポリマー材料、活性炭または両方が含まれる。水中炭化水素分散体は、研磨炭化水素吸収材料と接触する前に最初に高容量炭化水素と接触する。炭化水素吸収要素の全寿命は、研磨炭化水素吸収材料の上流に高容量炭化水素吸収材料を有することにより長くし得ることが見出されている。
【００４３】
平衡濃度と炭素装填との間の関係は、吸着等温線によって記載することができる。吸着の最も広く使用されるモデルの３つは、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ、ＬａｎｇｍｕｉｒおよびＢＥＴ等温線である。これらの中で、経験的なＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式は、広範囲のチャレンジ条件および装填量における活性炭の装填挙動を最も良好に記載する。Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式は、
【数１】
0006803337.tif 000002
であり、式中、ｑは、吸着剤１グラムあたりの吸着物質のミリグラムでの吸着剤装填（ｘ／ｍ）であり、ｃｅは、溶液中の平衡吸着物質濃度であり、かつＫｆおよび１／ｎは、吸着物質、吸着剤および温度に依存する等温式パラメータである。
【００４４】
Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式は、特定の目標平衡吸着物質濃度における吸着剤装填を決定するために使用することができる。平衡吸着物質濃度（ｃｅ）が、入ってくる吸着物質濃度（ｃｏ）に等しい場合、材料は使い尽くされている。これらの条件下の装填容量は、飽和容量またはｑｓａｔと呼ばれる。材料の飽和容量は、異なる入ってくる吸着物質濃度によって変化する。高い飽和容量を有する材料は、高容量炭化水素吸収剤材料または高容量材料と呼ばれる。
【００４５】
ほとんどの精製用途において、成分を残す目標吸着物質濃度（ｃｔ）は、入ってくる吸着物質濃度より低い。この場合、意図された目標吸着物質濃度において、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式から決定された吸着剤装填は研磨容量またはｑｔであるとみなされる。材料の研磨容量は、異なる入ってくる吸着物質濃度および目標吸着物質濃度によって変化する。研磨容量は、一般に飽和容量より低い。高い研磨容量を有する材料は、研磨炭化水素吸収剤材料または研磨材料と呼ばれる。
【００４６】
好ましくは、高容量炭化水素吸収剤材料は研磨炭化水素吸収剤材料より高い飽和容量（ｑｓａｔ）を有し、かつ研磨炭化水素吸収剤材料は高容量炭化水素吸収剤材料より高い研磨容量（ｑｔ）を有する。飽和容量（ｑｓａｔ）および研磨容量（ｑｔ）は、同一の入ってくる吸着物質濃度によって決定される。
【００４７】
高容量材料と、それに続いて研磨材料の別個の部分とを含む水中炭化水素精製システムは、単一材料の同サイズのシステムを上回る増加した寿命を有する。特に、高容量の材料と、それに続いて研磨材料の別個の部分とを含むフィルターハウジングは、単一材料の同サイズのフィルターハウジングを上回る増加した寿命を有することができる。高容量材料および研磨材料は互いに直列流配向で配置され、研磨材料が高容量材料の下流にある。
【００４８】
活性炭は、極めて高い表面積および非常に多孔性の構造を有する微粒炭素である。そのため、その吸着容量は特に高く、特に炭化水素に関して特に顕著である。活性炭は、非常に多孔性の構造を有する炭素（ほとんど＞９０％）から主になる。加えて、活性炭の内部表面積は５００〜２０００ｍ２／ｇ炭素であり、これは活性炭の高い吸着容量を説明する。
【００４９】
「高容量」活性炭は、（本明細書中、研磨炭化水素吸収材料と呼ばれる）活性炭の参照試料よりも少なくとも２５％、または少なくとも５０％、または少なくとも７５％高い、飽和における装填（ｑｓａｔ）を有する。一般に、高容量炭化水素吸収剤材料は研磨炭化水素吸収剤材料より高い飽和容量（ｑｓａｔ）を有する。
【００５０】
いくつかの実施形態において、高容量炭化水素吸収ポリマー材料には、炭化水素吸収ポリマーポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエステルおよびそれらの組合せが含まれる。これらの吸収ポリマー材料は、不織布層、ナノ繊維層、スポンジまたはポリマーフォーム要素または層の形態であり得る。他の実施形態において、高容量炭化水素吸収材料は活性炭である。いくつかの実施形態において、高容量炭化水素吸収材料は、高容量炭化水素吸収ポリマー材料および高容量炭化水素吸収活性炭材料の両方を含む。
【００５１】
高容量炭化水素吸収材料は、１種以上または２種以上の異なるタイプまたは種類の高容量炭化水素吸収材料を含む。２種以上の高容量炭化水素吸収材料は、単一体積内で一緒に混合され得るか、または仕切りもしくはスペーサー要素によって互いから分離され得、それらは互いに直列流配向であり得る。
【００５２】
いくつかの実施形態において、高容量炭化水素吸収材料は、２種以上の高容量炭化水素吸収活性炭材料を含む。２種以上の高容量炭化水素吸収活性炭材料は、単一体積内で一緒に混合され得るか、または仕切りもしくはスペーサー要素によって互いから分離され得、それらは互いに直列流配向であり得る。
【００５３】
いくつかの実施形態において、高容量炭化水素吸収材料は、２種以上の高容量炭化水素吸収ポリマー材料を含む。２種以上の高容量炭化水素吸収ポリマー材料は、単一体積内で一緒に混合され得るか、または仕切りもしくはスペーサー要素によって互いから分離され得、それらは互いに直列流配向であり得る。
【００５４】
いくつかの実施形態において、高容量炭化水素吸収材料は、高容量炭化水素吸収ポリマー材料および高容量炭化水素吸収活性炭材料を含む。高容量炭化水素吸収ポリマー材料および高容量炭化水素吸収活性炭材料は、単一体積内で一緒に混合され得るか、または仕切りもしくはスペーサー要素によって互いから分離され得、それらは互いに直列流配向であり得る。これらの実施形態において、高容量炭化水素吸収ポリマー材料は、全高容量炭化水素吸収材料の１０〜９０重量％を表し得、かつ高容量炭化水素吸収活性炭材料は、全高容量炭化水素吸収材料の９０〜１０重量％を表し得る。高容量炭化水素吸収ポリマー材料は、全高容量炭化水素吸収材料の２５〜５０重量％を表し得、かつ高容量炭化水素吸収活性炭材料は、全高容量炭化水素吸収材料の７５〜５０重量％を表し得る。高容量炭化水素吸収ポリマー材料は、全高容量炭化水素吸収材料の７５〜５０重量％を表し得、かつ高容量炭化水素吸収活性炭材料は、全高容量炭化水素吸収材料の２５〜５０重量％を表し得る。
【００５５】
多くの実施形態において、研磨炭化水素吸収剤材料は活性炭である。いくつかの実施形態において、研磨炭化水素吸収材料は、２種以上の研磨炭化水素吸収活性炭材料を含む。２種以上の研磨炭化水素吸収活性炭材料は、単一体積内で一緒に混合され得るか、または仕切りもしくはスペーサー要素によって互いから分離され得、それらは互いに直列流配向であり得る。
【００５６】
高容量炭化水素吸収材料および研磨炭化水素吸収剤材料が異なる材料であることが理解される。例えば、炭化水素吸収材料および炭化水素吸収剤材料の両方が活性炭であり得るが、それらは、異なる吸収特性を有する異なる種類の活性炭である。一般に、研磨活性炭は高容量炭化水素吸収剤材料より高い装填または研磨容量（ｑｔ）を有する。
【００５７】
いくつかの実施形態において、水中炭化水素精製システムは、研磨炭化水素吸収剤材料と比較して、ほぼ等しい重量または体積量の高容量炭化水素吸収剤材料を有する。高容量炭化水素吸収剤材料は、（水中炭化水素精製システムに含まれる）全吸収剤材料の４５〜５５重量％を表し、かつ研磨炭化水素吸収剤材料は、全吸収剤材料の約５５％〜４５％である。
【００５８】
いくつかの実施形態において、研磨炭化水素吸収剤材料と比較して、より高い重量％の高容量炭化水素吸収剤材料を有することは、水精製システムにおける全炭化水素の寿命を改善することが知られている。これらの実施形態のいくつかにおいて、高容量炭化水素吸収剤材料は、全吸収剤材料の５５重量％〜９５重量％を表し、かつ研磨炭化水素吸収剤材料は、全吸収剤材料の約４５％〜５％である。
【００５９】
他の実施形態において、高容量炭化水素吸収剤材料と比較して、より高い重量％の研磨炭化水素吸収剤材料を有することは、水精製システムにおける全炭化水素の寿命を改善することが知られている。これらの実施形態のいくつかにおいて、高容量炭化水素吸収剤材料は、全吸収剤材料の１５重量％〜４５重量％を表し、かつ研磨炭化水素吸収剤材料は、全吸収剤材料の約８５重量％〜５５重量％である。
【００６０】
いくつかの実施形態において、水中炭化水素精製システムは、約２／３の高容量炭化水素吸収剤材料および１／３の研磨炭化水素吸収剤材料を有する。高容量炭化水素吸収剤材料は、（水中炭化水素精製システムに含まれる）全吸収剤材料の６０〜７５重量％を表し、かつ研磨炭化水素吸収剤材料は、全吸収剤材料の約４０％〜２５％である。
【００６１】
本明細書で使用される場合、「内側」、「外側」、「垂直」、「水平」、「上」、「下」、「左」、「右」、「上方」および「下方」、「時計回り」および「逆時計回り」ならびに他の同類語などの用語は、図面に示される相対位置を参照する。一般に、物理的な実施形態は異なる配向を有し得、そのような場合、用語は、デバイスの実際の配向に変更された相対位置を参照するように意図される。
【００６２】
図４は、燃料水分離が必要となる可能性を有する燃料の供給源からの流体流を提供および制御するために使用することができる、様々な要素を示すエンジンシステム１５０の概略図である。示されるように、エンジンシステム１５０は、燃料供給源１５２、燃料水分離器１５４、水フィルター１５６、燃料ポンプ１５８、エンジン１６０、コントローラー１６２、燃料ライン１６４および水ライン１６６を含む。燃料ラインバルブ１７０、水ラインバルブ１７２、燃料中水（ＷＩＦ）センサー１７４、温度センサー１７６もエンジンシステム１５０の本例示された実施形態に含められる。
【００６３】
これらの構成要素は、例示された実施形態に含まれているが、本開示は、示されたそれぞれの構成要素を含むことに限定されず、さらには、示されていないかまたは燃料から水を分離し、かつ分離した水を精製して炭化水素を除去するための本明細書に記載の制御技術とともに使用され得る他の配列で見出され得る他の構成要素が含まれていてもよい。例えば、エンジンシステム１５０は、２０１３年１１月２９日出願の“Ｆｕｅｌ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ，Ｆｉｌｔｅｒ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｒａｉｎｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｆｕｅｌ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ”という名称の欧州特許出願第２，８７８，３５２号明細書に記載されるように構成されてもよい。上記の特許出願は、全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
【００６４】
動作中、エンジンシステム１５０は、燃料から水を分離し得る。水は、例えば、大気凝結または非理想的な燃料管理のために燃料に存在し得る。いくつかの場合、燃料供給源１５２中の燃料は水と混合され得る。それがエンジン１６０に達する前に、エンジンシステム１５０は、好ましくは燃料から水を除去する。
【００６５】
しかしながら、エンジンシステム１５０中の水は有用ではなくなり得、種々の実施形態において、水は、好ましくはエンジンシステム１５０から排除され、これは環境１８０中に入り得る。少なくとも１つの実施形態において、水は環境１８０中に蒸発し得る。
【００６６】
しかしながら、分離された水はアンクリーンであり得る。本明細書で使用される場合、「アンクリーンな水」は、炭化水素などの汚染物質を含有し得るか、またはそれを含有すると考えられる水を意味する。したがって、「クリーンな水」は、汚染物質を有さないか、または汚染物質が十分に存在しないと考えられる水を意味する。環境１８０中へのアンクリーンな水の放出を防ぐことは、例えば、司法上の必要条件に従うために望ましいことができる。種々の実施形態において、汚染物質のしきい値は司法上の必要条件に応じて決定され得る。多くの場合、「アンクリーンな水」は、好ましくは、司法上の必要条件に従って、環境１８０中に入り得る「クリーンな水」へと精製される。
【００６７】
種々の例示的な実施形態において、エンジンシステム１５０は、好ましくは、エンジンシステム１５０を出る前に、分離されたアンクリーンな水を精製する。アンクリーンな水を精製することに関連するエンジンシステム１５０の種々の構成要素およびそれらの動作は、本明細書中でさらに詳細に記載される。
【００６８】
燃料供給源１５２は、燃料を含むことができ、かつ燃料ライン１６４を通して燃料をエンジン１６０に供給することができる燃料タンクであり得る。エンジン１６０は、例えば、正常動作中に機械的エネルギー（例えば、自動車動力のためのトルク）を提供するために燃料（例えば、ディーゼル）を燃焼する内部燃焼エンジンであり得る。エンジン１６０の正常動作中、燃料ライン１６４は、典型的に燃料供給源１５２、燃料水分離器１７４、燃料ポンプ１５８およびエンジン１６０と流体連通する。
【００６９】
燃料ライン１６４に沿った流体連通は、開放または閉鎖が可能である燃料ラインバルブ１７０によって中断され得る。閉鎖した燃料ラインバルブ１７０は、好ましくは両方向においてバルブにわたる流体連通を妨げる。少なくとも例示された実施形態において、燃料ラインバルブ１７０は、燃料ライン１６４に沿って燃料供給源１５２と燃料水分離器１５４との間に位置する。エンジン１６０の正常動作中、燃料ラインバルブ１７０は、好ましくは開放している。
【００７０】
燃料は、好ましくは燃料ライン１６４に沿って上流また下流の燃料ポンプ１５８によって引き出される。本明細書でエンジンシステム１５０を記載するために使用される場合、燃料ライン１６４に沿った「上流」という用語は、燃料供給源１５２に向かう方向を意味する。したがって、燃料ライン１６４に沿った「下流」という反対の用語は、エンジン１６０に向かう方向を意味する。
【００７１】
燃料ポンプ１５８は、燃料ライン１６４に沿って圧力差を提供し得る。正常動作中、燃料ポンプ１５８は、燃料を下流方向に引き出すために、下流で比較的より高い圧力（＋）および上流で比較的より低い圧力（−）を提供する。
【００７２】
いくつかの実施形態において、燃料ポンプ１５８は逆方向に動作し得る。例えば、燃料ポンプ１５８は、燃料を上流方向に引き出すために、上流で比較的より高い圧力および下流で比較的より低い圧力を提供し得る。
【００７３】
燃料水分離器１５４は、好ましくは、エンジン１６０への危害を防ぐかまたは緩和するために、燃料から十分な量の水を除去する。示されるように、燃料水分離器１５４は、燃料供給源１５２の下流かつ燃料ポンプ１５８およびエンジン１６０の下流に配置される。
【００７４】
多くの実施形態において、燃料水分離器１５４は、図２中の燃料フィルター要素５０に類似している。種々の例示的な実施形態において、燃料水分離器１５４は、上流の注入口で水と混合された燃料を受け取り、燃料から水をろ過し、燃料ライン１６４への下流排出口にろ過された燃料を提供し、水ライン１６６に水を提供する。
【００７５】
水ライン１６６は、環境１８０と燃料水分離器１５４との間に流体連通を提供し得る。例示された実施形態において、水ライン１６６は、燃料水分離器１５４、水フィルター１５６および環境１８０間で典型的に流体連通を提供する。示されるように、水フィルター１５６は、燃料水分離器１５４の下流かつ環境１８０の上流に配置される。
【００７６】
本明細書で使用される場合、水ライン１６６に沿って「上流」とは、燃料水分離器に１５４に向かう方向を意味する。したがって、水ライン１６６に沿って「下流」という反対の用語は、環境１８０に向かう方向を意味する。
【００７７】
多くの実施形態において、燃料水分離器１５４から水ライン１６６へと提供される水は、アンクリーンな水であると考えられて、水中炭化水素分散体を含み得る。アンクリーンな水は、環境１８０にクリーンな水を提供するために、好ましくは水フィルター１５６によって精製される。例えば、水フィルター１５６は、炭化水素を炭化水素吸収材料中に吸収し、水を精製する図１または３の水中炭化水素精製システム１０、１００を含み得る。
【００７８】
水ライン１６６に沿った流体連通は、水ラインバルブ１７２によって制限され得、それにより、水ライン１６６に沿って一方向のみで流体が流れることが可能となり得る。例えば、水ラインバルブ１７２は、チェックバルブであり得、これは、開放して一方向で流動を可能にし、かつ閉鎖して他の方向での流体流動を防ぐために感圧性であり得る。少なくとも１つの実施形態において、水ラインバルブ１７２は、受動的チェックバルブである。例示された実施形態において、水ラインバルブ１７２は、水ライン１６６に沿って燃料水分離器１５４と水フィルター１５６との間に配置される。
【００７９】
正常動作中、燃料ポンプ１５８は、環境１８０の圧力（例えば、大気圧）よりも低い上流圧力を生じ得、これにより、水ライン１６６に沿って上流で低く（−）かつ下流で高い（＋）、水ラインバルブにわたる圧力差が生じ得る。例示された実施形態において、水ラインバルブ１７２は、圧力差に応じて閉鎖する傾向があり、かつ流体が水ライン１６６に沿って上流に流れることを防ぐ。
【００８０】
水は、好ましくは水ラインバルブ１７２を通して水を下流に流すことにより、エンジンシステム１５０から排出される。いくつかの実施形態において、分離された水は、圧力差により、燃料水分離器１５４から水フィルター１５６を通してかつエンジンシステム１５０から流れ得る。例えば、水は、特に水ラインバルブ１７２を開放し、水が水ライン１６６に沿って下流に流れることを可能にして水を排出するために、下流よりも上流でより高い圧力となる水ラインバルブ１７２にわたる十分な圧力差構成を構築することによって排出され得る。多くの実施形態において、水ラインバルブ１７２は、好ましくは、流体が水ライン１６６に沿って下流にのみ流れることを可能にする。
【００８１】
例示された実施形態において、燃料ポンプ１５８は、水を排出するために必要とされる圧力差を提供するために使用され得る。例えば、燃料ポンプ１５８は、水ラインバルブ１７２を開放するために十分である、環境１８０の圧力より高い上流の圧力を生じるために逆方向に動作し得る。特に、燃料ラインバルブ１７０は、閉鎖されて、例えば、上流にポンプされた燃料が燃料供給源１５２へと戻ることを防ぐことにより、燃料水分離器１５４中の圧力の増加を促進してもよい。十分な圧力差のため、開放されると、開放水ラインバルブ１７２は、流体が環境１８０に向かって圧力差を越えて水ライン１６６に沿って下流に流れることを可能にする。
【００８２】
多くの実施形態において、燃料ポンプ１５８が逆にされる間、エンジン１６０は、好ましくは動作しない（例えば、燃料を消費しない）。したがって、水の排出前に、エンジン１６０は、好ましくは止められ得る。しかしながら、他の実施形態において、燃料ポンプ１５８以外の別の構成要素が水を排出するための圧力を提供するために使用され得るか、または燃料ライン１６４において圧力に対して応答性である必要のないアクティブワンウェイバルブなど、チェックバルブ以外の異なるバルブが、水が回出のために下流に流れることを可能にするために使用され得る。
【００８３】
種々の実施形態において、アンクリーンな水（例えば、水中炭化水素分散体）は、それを通って燃料が流れると、燃料水分離器１５４によって連続方式で分離されるものとして記載され得る。エンジン１６０の運転時、分離された水の量は、１つ以上のパラメータに応じてモデル化および推測され得る。水分離パラメータの非限定的な例には、とりわけ以下のものが含まれる：燃料水分離器１５４中のフィルター材料の種類、そのようなフィルター材料の「飽和」（例えば、フィルター装填の量）、燃料中水の濃度、燃料の温度および燃料の流量。
【００８４】
しかしながら、エンジン１６０の運転時、燃料ポンプ１５８は、好ましくは正常動作にあり、水は排出されない。水を排出することができるまで水を回収および貯蔵することは有利であり得る。したがって、アンクリーンな水は、バッチ中の燃料水分離器１５４から排出されるものとして記載され得る。連続的に水を分離し、バッチ中でそれを排出するプロセスは、「マルチバッチ」プロセスと記載され得る。いくつかの例示的な実施形態において、燃料水分離器１５４は、水が水フィルター１５６中に排出されるまでアンクリーンな水を回収するためのリザーバを含む。
【００８５】
多くの例示的な実施形態において、アンクリーンな水は、好ましくは水フィルター１５６中に存在している間に精製される。エンジンシステム１５０から排出するために、アンクリーンな水を十分に精製するために水フィルター１５６において必要とされるか、または最小の時間量は、１つ以上のパラメータに応じてモデル化および推測され得る。例えば、水精製パラメータには、吸着剤装填、吸着物質対吸着剤の比率、平衡吸着物質濃度、吸着物質特徴、吸着剤特徴（例えば、表面積などの物理的特徴）および温度などの動力学的パラメータが含まれ得る。多くの実施形態において、水フィルター１５６中の時間量に対する水中炭化水素の濃度をモデル化する動力学的パラメータの特定のセットに基づく動力学的プロフィールを使用して、滞留時間しきい値、ならびに本明細書の他の箇所において記載されるような制御技術の他の態様を決定し得る。
【００８６】
多くの実施形態において、燃料水分離器１５４からバッチ中でかつ水フィルター１５６中に排出され得る、アンクリーンな水が水フィルター１５６に滞在する時間の量を最大化または最適化することが好ましいことができる。他方、燃料水分離器１５４から水を排出するためにエンジンシステム１５０が止められる頻度を最小化または最適化すること（換言すれば、作動時間の中断を最小化すること）も好ましいことができる。本明細書に記載された技術は、エンジンシステム１５０で使用され得る水の精製および排出を最適化するための技術を定義する。
【００８７】
多くの例示的な実施形態において、エンジンシステム１５０は、燃料水分離器１５４から水フィルター１５６中に事前に決定された水量を排出する。水フィルター１５６は、好ましくは事前に決定された水量の対象数（例えば、１つ、２つ、３つまたはそれを超える）を受け取り、かつ貯蔵するために設計される。事前に決定された水量の対象数は、特定の用途に従って、燃料水分離器１５４中での推定された水分離速度に基づき、水フィルター１５６中での水の十分な滞留時間を促進するために選択され得る。
【００８８】
１つの例示的な自動車用途において、例えば、燃料水分離器１５４による水分離の推定速度は、典型的な条件下で１時間のエンジン動作あたり約４０ｍＬであると決定され得る。同じエンジンシステム１５０において、水フィルター１５６による水精製の推定速度は、典型的な条件下で１時間の滞留時間あたり約４０ｍＬであると決定され得る。さらに、排出のための事前に決定された水量は、設計によって約４０ｍＬであり得、これは、３つの水量が３時間かけて排出される（例えば、０、１および２時間マークで水フィルターに入る）ことを意味する。３つ全ての水量のために水フィルター１５６で望ましい滞留時間を促進するため、水フィルター１５６は、複数の事前に決定された水量（例えば、少なくとも３つ）を貯蔵するように設計され得る。３時間マークで第４の排出時までに、第１の水量は、水フィルター１５６において少なくとも３時間の滞留時間を有し、水フィルター１５６からの排出のためにクリーンであると考えられ得る。
【００８９】
水フィルター１５６は、先入れ先出しプロセス（ＦＩＦＯ）に従って、事前に決定された水量を受け取り、かつ排出するよう設計され得る。ＦＩＦＯプロセスは、好ましくは、水フィルター１５６中で最も長い時間にわたり滞在した水をエンジンシステム１５０から排出することにより、複数の水量を含み得る水フィルター１５６中に水量が存在する時間量を最大化する。記載された例示的な自動車用途において、例えば、０時間マークにおいて水フィルター１５６に排出された第１の４０ｍＬの水量は、３時間にわたり水フィルター１５６に存在し得、かつ第２および第３の水量の前に水フィルター１５６から排出され得る（例えば、第４の水量が水フィルター１５６中に排出される場合の３時間マークにおいて）。
【００９０】
エンジンシステム１５０は、水フィルター１５６を通した燃料および水の流量を管理するための制御システムを含み得る。例示された実施形態において、制御システムは、特に水の排出を管理および制御するために、エンジンシステム１５０中の種々の構成要素と動作連通するコントローラー１６２を含む。多くの例示的な実施形態において、コントローラー１６２は、水排出の管理を容易にするために、水フィルター１５６中のアンクリーンな水の滞留時間も追跡する。コントローラー１６２は、本明細書の他の箇所において記載される水の排出を管理および制御するために、種々の例示的な方法を実施するように設定され得る。
【００９１】
本開示の多くの態様は、コンピュータシステムまたはプログラム学習を実行することができる他のハードウェアであり得る、制御および／または通信システムの構成要素によって実行される一連の動作を含むレシーバー、タイマー、マネージャー、オペレーターまたはコントローラーに関して記載される。これらの構成要素は、エンジンシステムのコントローラー（例えば、エンジン制御モジュール／ユニット（ＥＣＭ／ＥＣＵ））、複数のコントローラー、またはエンジンシステムから独立し、エンジンコントローラーと通信するコントローラーにおいて実現化可能である。少なくとも１つの実施形態において、描写されかつ記載された構成要素は、コントローラー、センサー、アクチュエーターがデジタルのメッセージによって通信する、コントローラーエリアネットワーク（ＣＡＮ）などの有線または無線ネットワークの一部であり得る。本開示と一貫する実施形態において、種々の動作のそれぞれが、１つ以上のプロセッサー（例えば、セントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）またはマイクロプロセッサー）により、またはその全てがコントローラー１６２および／または他のコントローラーで実行可能である組合せによって実行されるプログラム指示による特殊化回路（例えば、特殊化関数を実行するために相互連結した不連続論理ゲート）によって実行可能であることが認識されるであろう。コントローラーは、必要とされる動作を実行するためにプロセッサーを利用し得るか、または別の構成要素とプロセッサーを共有し得る。本開示と一貫した実施形態の論理は、コンピュータによって読み取り可能な媒体において指示を実行するように構成され得る、いずれの適切なデータプロセッサーによっても実行可能である。コンピュータによって読み取り可能な媒体には、明白な形態のメディア、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能リードオンリーメモリ（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバーおよびポータブルコンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、または他のいずれかの固体状態、磁性および／もしくは情報を記憶し得る光ディスク媒体が含まれる。したがって、種々の態様は、多くの異なる形態で実現可能であり、かつ全てのそのような形態は本開示と矛盾しないと想定される。
【００９２】
コントローラー１６２は、燃料ラインバルブ１７０および燃料ポンプ１５８と動作連通し得る。多くの例示的な実施形態において、コントローラー１６２は、燃料ポンプ１５８が正常に動作するように、および逆方向に動作するように命令する信号を提供する。さらに、コントローラー１６２は、燃料ラインバルブ１７０が開放または閉鎖するように命令する信号を提供し得る。このように、コントローラー１６２は、水の排出を制御するように構成される。
【００９３】
また、コントローラー１６２は、センサーデータを受け取るためにセンサーと動作連通し得る。いくつかの例示的な実施形態において、コントローラー１６２は、センサーデータを表す種々のセンサー信号を受け取るために、ＷＩＦセンサー１７４および温度センサー１７６に動作連結される。コントローラー１６２は、水排出の管理を容易にするためにセンサーデータを使用し得る。
【００９４】
ＷＩＦセンサー１７４は、好ましくは、事前に決定された水量が燃料水分離器１５４から排出する準備ができていることを示す信号を提供する。種々の例示的な実施形態において、ＷＩＦセンサー１７４は、燃料水分離器１５４の水回収リザーバと流体連通し得、かつリザーバ中の水位（例えば、燃料−水界面）が事前に決定されたトリガー量に適合するか、またはそれを超える時に誘引されるように配置され得る。
【００９５】
多くの実施形態において、事前に決定されたトリガー量は、好ましくは、分離された燃料が水フィルター１５６に流れるのを防ぐ安定係数によって事前に決定された水量と関連する。例えば、ＷＩＦセンサー１７４の位置は、少なくとも５０ｍＬの水が燃料水分離器１５４中で回収され、かつ４０ｍＬのみの水が水フィルター１５６に排出され得る場合に誘引し得る。
【００９６】
種々の実施形態において、１つのＷＩＦセンサー１７４が含まれる。しかしながら、種々の実施形態において２つ以上のＷＩＦセンサー１７４が含まれ得る。
【００９７】
いくつかの例示的な実施形態において、コントローラー１６２は、誘引されたＷＩＦセンサー１７４への応答（例えば、エンジン１６０の停止）において、事前に決定された時間量で燃料ポンプ１５８を逆戻りさせるように命令することによって排出を制御する。少なくとも１つの実施形態において、コントローラー１６２は、典型的な動作条件下で、事前に決定された水量を排出するために推定された事前に決定された時間量間にわたり、燃料ポンプ１５８を逆戻りさせる。
【００９８】
温度センサー１７６は、好ましくは、水ラインに沿った温度を示す信号を提供する。水温は、エンジンシステム１５０から水を排出する能力に影響を与え得る。例えば、温度センサー１７６は、水の流れを限定し得る氷の可能な堆積を示唆する低温信号を提供し得る。水温は、水フィルター１５６の動力学、または水から炭化水素をろ過するためのその能力に影響を与え得る。低温信号を受信することに応じて、コントローラー１６２は、水が、例えば、水排出管理を促進する後の時間まで排出されないべきであることを示す欠陥状態を更新し得る。
【００９９】
温度センサー１７６は、水温を示すことに関して専用であり得るか、または典型的に、他の温度を示すためにエンジンシステム１５０に存在する温度センサーであり得る。多くの例示的な実施形態において、水ライン１６６の水温がエンジン１６０の５℃以内であるように、水ライン１６６はエンジン１６０に近接して配置される。そのような実施形態において、水温用のセンサーは必要とされなくてもよい。例えば、温度センサー１７６は、例えば、ＥＣＵにエンジンブロック温度を提供するためにすでに使用され得るエンジンブロックセンサーであり得る。そのような場合、コントローラー１７６は、ＥＣＵから水ラインに沿って温度を示す信号を受信し得る。この構成は、水ライン１６６の温度をほぼエンジンブロック温度まで標準化するというさらなる利益を有し、これは、加温される時に凍結および氷堆積を防ぎ得る。
【０１００】
ここで、図４および５を一緒に参照すると、水の排出を管理する例示的プロセス２００の概略図が示される。プロセス２００は、例えば、コントローラー１６２で実行され得る。
【０１０１】
ステップ２０２において、水を排出する準備ができているという指示が決定される。指示は、事前に決定された水量を燃料水分離器１５４から排出する準備ができていることを示す、誘引されたＷＩＦセンサー１７２への応答において決定され得る。また、そのような実施形態において、エンジンシステム１５０オペレーターは、ＷＩＦセンサー１７２が誘引されたことを（例えば、計測器クラスターのライトランプによって）知らせ得る。
【０１０２】
ステップ２０４において、水排出条件が確認される。種々の実施形態において、エンジン動作状態が確認される。例えば、エンジンキーが「オフ」の位置にある場合、エンジン１６０は、動作しないように決定される（例えば、オフ状態で運転しない）。いくつかの例示的な実施形態において、水排出条件は、「オフ」の位置に向けられたエンジンキーに応じて確認される。
【０１０３】
他方、エンジンキーが「オン」の位置にある場合、エンジン１６０が動作していることを示し、タイマーが開始され得る。事前に決定された期間後、タイマーは期限が切れ得、これは、ＷＩＦセンサー１７４が事前に決定された期間で誘引されたことを示す。事前に決定された期間は、水回収リザーバのサイズを超え、かつ／または特定の時間限界内に精製される水フィルター１５６の能力を超える、事前に決定された期間で燃料水分離器１５４によって分離された水の推定量に対応し得る。
【０１０４】
エンジンシステム１５０のオペレーターは、水が特定の期間内に排出されなければならないことを知らせ得、かつ第２のタイマーが開始し得る。第２のタイマーの期限において、水が排出可能であるようにオペレーターがエンジン１６０（例えば、プルオーバー）を止めるまで、エンジンシステム１５０は、水を十分に精製する水フィルター１５６の能力を維持するための厳格な基準を必要とし得る。厳格な基準の非限定的な例には、エンジンアウトプット負荷軽減、計測器ランプの点滅、および可聴式アラームが含まれる。
【０１０５】
さらなる実施形態において、排出前に水温を確認する。水温がしきい値より低いことが決定される場合、水は、水の凍結の可能性のために排出され得ない。例えば、温度センサー１７６が低水温（例えば、１０℃未満）を示す場合、水は排出され得ない。
【０１０６】
追加的な実施形態において、水フィルター１５６から排出される水量の精製進捗が確認される。排出された水量がアンクリーンであると決定される場合、水は水フィルター１５６から排出され得ない。好ましくは、この決定を容易にするために、水量が水フィルター１５６から排出されるまで水量の精製が水量の流入から水フィルター１５６まで追跡される。
【０１０７】
ステップ２０６において、排出条件が満足のいくものである場合、水は燃料水分離器１５４から水フィルター１５６中に排出される。水フィルター１５６が排出前に水で満たされる場合、より古い水量が水フィルター１５６から排出され得る。
【０１０８】
ステップ２０８において、フィルターの状態を示すパラメータが更新される。例えば、欠陥状態が決定および設定され得る。欠陥状態の非限定的な例としては、低温度欠陥、過剰制限欠陥、バルブ故障欠陥、過剰水欠陥およびフィルター期限切れ欠陥が含まれる。欠陥状態は、好ましくは、排出の試みが失敗したことおよび水が排出されなかったことを示す。いずれの欠陥状態の不在も排出が成功していたことを示す。エンジンオペレーターは、それに応じて知らされ得る。
【０１０９】
一例において、温度センサー１７６からの低温信号に応じて、低温度欠陥が決定および設定され得、これは、水の凍結によって水を排出する能力に影響を与え得る。第２の例において、逆動作中（例えば、排出中）の燃料ポンプ特徴における過度の相違に応じて過剰制限欠陥が決定および設定され得、これは、限定される流れの可能性によって水を排出する能力に影響を与え得る。第３の例において、逆動作中（例えば、排出中、燃料ラインバルブ１７０が閉鎖しないか、または水ラインバルブ１７２が開放しない）の燃料ポンプ特徴における過度の相違に応じてバルブ故障欠陥が決定および設定され得、これは、圧力の望ましくない損失または圧力の堆積によって水を排出する能力に影響を与え得る。第４の例において、特定の時間限界内で精製するための水フィルター１５６の能力を超えて燃料水分離器１５４によって回収された水に応じて過剰水欠陥が決定および設定され得、これは、アンクリーンな水の望ましくない排出をもたらし得る。第５の例において、有効実用寿命の終了に達した水フィルター１５６または精製床３００に応じてフィルター期限切れ欠陥が決定および設定され得、これは、滞留時間にかかわらず、アンクリーンな水の不十分な精製をもたらし得る。少なくとも１つの実施形態において、有効実用寿命（例えば、その床装填しきい値）の終了に達した最終精製床３００に応じてフィルター期限切れ欠陥が決定される。
【０１１０】
図６は、例示的な燃料水分離器１５４および例示的な水フィルター１５６の概略図である。例示された実施形態において、燃料水分離器１５４は水１９２を燃料１９０から除去する。分離された燃料１９０は、正常動作において下流に続き得る。分離された水１９２は、好ましくは、燃料水分離器１５４の底部において水回収リザーバ１９４中で回収され得る。
【０１１１】
いくつかの例示的な実施形態において、燃料１９０および水１９２は、分離後に同じ体積で存在し得る。分離された燃料１９０は、例えば、別個の相として、分離された水１９２上に浮遊し得る。水回収リザーバ１９４は、燃料水分離器１５４中の体積のより低い部分と定義され得る。水回収リザーバ１９４はシリンダーとして概略的に示されるが、水および燃料を分離および含み得るいずれの適切な形状も本開示内で考慮される。
【０１１２】
また、示されるように、ＷＩＦセンサー１７４は、水回収リザーバ１９４に配置される。ＷＩＦセンサー１７４は、水１９２のレベルが事前に決定された水量に達した時を検出することに応じて誘引され得る。誘引は、好ましくは、水量が排出される準備ができていることを示す。排出時、水量は、好ましくは燃料水分離器１５４を出て水ラインバルブ１７２を越え、水フィルター１５６に入る。多くの例示的な実施形態において、水量は、安定係数によって事前に決定された水量と関連し得る。例えば、事前に決定された水量は５０ｍＬであり得、かつ排出される水量は４０ｍＬであり得る。
【０１１３】
水フィルター１５６は、注入口１９６および排出口１９８を含む。新しい水量が注入口１９６に入る時、水フィルター１５６は、好ましくは、排出口１９８から第１のおよび最も古い水量を排出するように設計される。例えば、水フィルター１９６が最初に取り付けられた時、水フィルター１９６中に水量は存在せず、最初の排出時に、好ましくは事前に決定された水量と等しい第１の水量が水フィルター１５６に入る。次いで、追加的な排出により、好ましくは、事前に決定された水量の増加においてフィルター１５６中の水準を上昇させる。概略的に示されるように、注入口１９６は、水フィルター１５６の底部に隣接して配置され、排出口１９８は、水フィルター１５６の上部または反対端部に配置される。好ましくは、排出口１９８から精製されたクリーンな水のみが出るかまたは排出される。
【０１１４】
多くの実施形態において、水フィルター１５６は、１つ以上の炭化水素吸収剤を含む。炭化水素吸収剤は、好ましくは、水中炭化水素精製システム１０、１００において記載された炭化水素吸収剤材料を含む。水フィルター１５６は、１つ以上の種類の炭化水素吸収剤材料を含み得る。段階は、材料の種類に従って水フィルター１５６によって画定され得る。少なくとも１つの実施形態において、それぞれ高容量段階および研磨段階を画定する高容量材料および研磨材料などの２種の炭化水素吸収剤材料が利用される。
【０１１５】
複数の不連続精製床３００（例えば、区分け、段階または地域）として、水フィルター１５６の全体積を考慮することにより、水が水フィルター１５６を通して進む時の炭化水素除去の挙動を予測するモデルが作成され得る。水量が精製床３００に「入り」かつ「出る」ことができる。そのようなモデルは、新たな水量が水フィルター１５６に入る時に、水フィルター１５６中の既存の水量が上流に追い出されること、およびそれらが水フィルター１５６を通して進む時に、それぞれの水量が実質的に他の水量と混合しないことを仮定し得る。
【０１１６】
多くの例示的な実施形態において、それぞれの精製床３００は、好ましくは事前に決定された水量と等しい空隙量を有するものとして定義される。例えば、精製床３００の全体積は約７５ｍＬであり、材料を吸収するために約４０ｍＬおよび約３５ｍＬの空隙量を有する。換言すれば、水は、モデルにより、一列で不連続量において水フィルター１５６を通して前進しているものとして推定され得、それぞれの不連続量は不連続精製床３００に存在し、かつそれぞれの新たな水量が１つの精製床３００によって上流に存在する水量を追い出す。
【０１１７】
例示された実施形態において、いずれの数の精製床３００も画定され得るが、水フィルター１５６は、第１の精製床３０１から最終精製床３０８まで配列された８つの精製床３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８を含む。それぞれの精製床３００は、水ライン１６６に沿って別の精製床３００から上流または下流であると定義され得る。
【０１１８】
精製床３００は、特定の吸収材料または特定の吸収段階を含み得る。さらに、それぞれの精製床３００は、特定の吸収剤、吸収剤材料または吸収段階に対応し得る。例えば、少なくともいくつかの実施形態において、最終精製床３０８は、研磨材料から製造された１種の研磨吸収剤を含む研磨吸収段階に対応する。同じく、少なくとも１つの実施形態において、精製床３０１〜３０７は、高容量材料から製造された１種の高容量吸収剤を有する１つの高容量吸収段階に対応する。
【０１１９】
それぞれの精製床３００は、精製床３００が、例えば、水から炭化水素を吸収する能力を表す対応または関連する床装填状態を有し得る。例えば、水量が精製床３００において完全にまたは部分的にクリーンにされる場合、床装填状態は増加し得る。精製床３００が十分な炭化水素を吸収したら、精製床３００は、吸着等温線モデルによって定義され得るその有効寿命の終了に達したと考えられ得る。したがって、精製床３００のための床装填しきい値は、吸着等温線モデルに応じて決定され得る。床装填状態は、精製床３００がもはや効果的にアンクリーンな水から炭化水素を吸収することができないことを示す「しきい値到達」または「無効」に設定され得る。逆に、「しきい値に達していない」または「有効」の床装填状態は、精製床３００が炭化水素を吸収し続け、アンクリーンな水の精製に影響を与え得ることを示すことができる。
【０１２０】
床装填しきい値は、吸着等温線モデルにより、それぞれの精製床３００に関して異なり得る。一例において、炭化水素吸収剤の材料、サイズ、形状および他の特徴は、その有用使用寿命に関して炭化水素を吸収するその能力に影響を与え得、床装填しきい値はそれに応じて調整され得る。例えば、高容量精製床は、１００の床装填しきい値を有し得、それに対して研磨精製床は１０の床装填しきい値を有し得る。
【０１２１】
さらに、水フィルター１５６における精製床３００の位置は、床装填しきい値に影響を与え得る。床装填状態は、吸着等温線モデルを使用してマルチバッチプロセスをモデル化することに基づいて設定される。少なくとも１つの実施形態において、精製床３００の床装填しきい値は、下流方向で減少し得、上流の精製床３００が、水フィルター１５６の有効寿命の早期により多くの炭化水素を吸収するであろうことが認識される。例えば、床装填しきい値は、第１の精製床３０１に関して１００、第２の精製床３０２に関して９５、第３の精製床３０３に関して８５など、最終精製床３０８に関して１０に設定され得る（例えば、最終精製床は、床装填しきい値に達する前に１０のアンクリーンな水量をクリーンにすることができる）。
【０１２２】
それぞれの精製床３００内のそれぞれの水量は、どの程度の量の水量が精製されたかを表す関連する精製段階を有するものとしても考えられ得る。多くの実施形態において、水フィルター１５６に入る新たな水量は、アンクリーンな水であると考えられる。したがって、新たな水量の精製段階は、初期化されるかまたは「アンクリーン」に設定される。しかしながら、水量が、滞留時間しきい値の間、１つ以上の有効な精製床３００に存在する場合、水はクリーンな水であると考えられ得る。したがって、精製状態は「クリーン」に設定され、これは、水量が水フィルター１５６から排出され得る「クリーンな水」を含むことを示す。逆に、水量が「アンクリーンな水」を含むと考えられる限り、精製状態は「アンクリーン」のままであり得る。
【０１２３】
精製床３００は、ＦＩＦＯプロセスを促進するために、水フィルター１５６中でいずれかの適切な方式で配列され得る。多くの実施形態において、第１の精製床３０１は、注入口１９６の下流および全ての他の精製床３０２〜３０８の上流として定義される。例えば、水フィルター１５６に入る水は、他のいずれかの精製床前に第１の精製床３０１に入り得る。
【０１２４】
種々の実施形態において、最終精製床３０８は、排出口１９８の上流および全ての他の精製床３０１〜３０７の下流として定義される。例えば、水フィルター１５６を出る水は、他のいずれの精製床の代わりに最終精製床３０８から出ることができる。
【０１２５】
例示された実施形態において、水１９２が水フィルター１５６に導入される時、水が最終精製床３０８通過するまで、水は、第１の精製床３０１、次いで第２の精製床３０２、次いで第３の精製床３０３などを通過し、排出口１９８を通して水フィルターを出る。
【０１２６】
少なくとも１つの実施形態において、精製床３００は、水フィルター１５６の高さに沿って画定された軸に沿って線形に配列される。例えば、精製床３００は、水フィルター１５６の高さに沿って「積層されている」として定義され得る。精製床３００の形状およびサイズは、図３で示された吸収剤材料３６、４６と同様に、同心または重ねられた方式を含むいずれの他の適切な方式でも画定され得る。
【０１２７】
図７は、例示的なコントローラー１６２の概略図である。例示されるように、コントローラー１６２は、センサーデータを受け取るためにＷＩＦセンサー１７４および温度センサー１７６に連結される。センサーデータは、新たな水量が、例えば、水回収リザーバから排出される準備ができていることを示し得る。センサーデータレシーバー４００は、燃料中の水のパラメータ４０４および水温パラメータ４２２など、センサーデータに応じて１つ以上のパラメータを決定し得る。
【０１２８】
コントローラー１６２は、水排出を制御するため、燃料ラインバルブ１７０および燃料ポンプ１５８に連結されて示される。多くの例示的な実施形態において、コントローラー１６２は、水排出管理および制御と関連する１つ以上のパラメータを決定および提供し、かつ記憶するために使用可能である。本明細書で使用される場合、データの決定は、コントローラー１６２にデータを受け取ることも含み得る。
【０１２９】
少なくともいくつかの実施形態において、コントローラー１６２は、水の排出を管理するための様々なパラメータ、しきい値および状態を決定するように構成される水フィルターマネージャー４０１を含む。種々の実施形態において、水フィルターマネージャー４０１は、水排出の管理を容易にするために、精製床追跡器または水量追跡器も含む。例えば、精製床追跡器は、その関連する動力学的モデルに基づき、それぞれの精製床に関して床装填状態４１６を維持および更新し得る。別の例において、水量追跡器は、現在の精製床の関連する動力学的モデルに基づき、それぞれの水量に関して精製状態４１０を維持および更新し得る。追跡器の種類は、例えば、コントローラー１６２のプロセッシングまたはメモリで利用可能なリソースに基づいて選択され得る。
【０１３０】
さらに、種々の実施形態において、コントローラー１６２は、アラームコマンド４０８、欠陥状態４２０および水排出コマンド４２０などの１つ以上のコマンドまたは状態を提供するように構成される排出オペレーター４０３を含む。例えば、欠陥状態４２０は、コントローラー１６２の外側のＥＣＵに提供され得る。コマントおよび状態は信号によって表され得る。
【０１３１】
少なくとも１つの実施形態において、コントローラー１６２は、エンジンキーが「オン」または「オフ」に向けられるかどうかを示すエンジンキーパラメータ４０２を決定するように構成される。コントローラー１６２は、好ましくは、ＷＩＦセンサー１７４が事前に決定された水量の存在によって誘引されるか、または誘引されないかを示す燃料中の水のパラメータ４０４を決定するようにも構成される。
【０１３２】
例示されるように、コントローラー１６２は、経過した１つ以上の期間を追跡し得るタイマー４０６を維持するようにさらに構成される。異なるタイマー４０６は、追跡されるそれぞれの期間で維持され得る。いくつかの実施形態において、タイマー４０６は、ＷＩＦセンサーが誘引されてから経過した期間を追跡し得る。種々の実施形態において、タイマー４０６は、水量が１つ以上の有効精製床に存在した期間と定義され得る水量の滞留時間を追跡し得る。タイマー４０６は、例えば、秒、分または時間の単位でいずれの適切な時間増加においても更新され得る。
【０１３３】
なおさらに、例示されたコントローラー１６２は、タイマー４０６の期限に応じて１つ以上のアラームコマンド４０８を提供するように構成される。アラームコマンド４０８は、エンジンオペレーターに警告し得るか、または十分に精製された水を排出するエンジンシステムの能力を維持するための作用を取り得る。
【０１３４】
種々の実施形態において、コントローラー１６２は、１つ以上の滞留時間４１２および１つ以上の滞留時間しきい値４１４に応じて、１つ以上の水量の１つ以上の生成状態を決定するように構成される。例えば、精製状態４１０は、滞留時間４１２が水量の滞留時間しきい値４１４に適合するかまたはそれを超えるまで、アンクリーンに設定され得る。精製状態４１０は、次いでクリーンに設定され得る。
【０１３５】
さらなる実施形態において、コントローラー１６２は、１つ以上の精製床に関して、１つ以上の床装填状態４１６および１つ以上の床装填しきい値４１８を決定するように構成される。コントローラー１６２は、床装填状態４１６と、関連する床装填しきい値４１８とを比較し得る。１つ以上の床装填状態４１６が関連する床装填しきい値４１８に達すると、欠陥状態４２０は更新され、期限切れフィルターを示し得る。
【０１３６】
多くの実施形態において、コントローラー１６２は、温度センサー１７６において水温を示す水温パラメータ４２２を決定するように構成される。コントローラー１６２は、水温パラメータ４２２との比較のために、低温しきい値４２４も決定し得る。低温しきい値４２４より低下した水温パラメータ４２２に応じて、コントローラー１６２は欠陥状態を更新し、低温を示し得る。
【０１３７】
少なくともいくつかの例示的な実施形態において、コントローラー１６２は、「オフ」の位置を示すエンジンキーパラメータ４０２、誘引されたＷＩＦセンサーを示す燃料中の水のパラメータ４０４、低温（または他の欠陥）を示さない欠陥状態４２０、およびクリーンである水フィルター中の次の放出可能な水量と関連する精製状態４１０に応じて、水排出コマンドを決定し得る。種々の例示的な実施形態において、排出オペレーター４０３は、好ましくは燃料ラインバルブ１７０を閉鎖し、かつ燃料ポンプ１５８を逆戻りさせる排出コマンド４２６を提供する。
【０１３８】
コントローラー１６２において実行され得るプロセスは、図８、９、１０および１１に関して本明細書中に詳細に記載される。
【０１３９】
図８は、水排出条件を確認するための例示的なプロセス２０２の概略図である。プロセス２０２は、ステップ５０１において新たな水量が排出される準備ができていることを決定することによって開始する。次いで、ステップ５０２において、水温が低温しきい値未満であるかどうかが決定される。水温が低温しきい値より低い場合、プロセス２０２は、新たな水量を導入する（例えば、水量を排出する）ステップを回避し、ステップ５０３が続けられる。
【０１４０】
ステップ５０３において、欠陥状態は、低温、過剰量の水および期限切れフィルターなどの１つ以上の条件に応じて更新される。条件のそれぞれは、新たな水量が排出可能ではなく、したがって排出の試みが失敗であったことを示し得る。
【０１４１】
しかしながら、ステップ５０２において、水温が低温しきい値より低くない場合、プロセス２０２は５０４ステップに続き得る。
【０１４２】
多くの実施形態において、プロセス２０２は、水フィルターであって、１つ以上の水量と、第１の精製床から最終精製床まで配列された複数の精製床とを含み、それにより、第１の精製床が、水回収リザーバから水フィルター中に導入された新たな水を受け取り、かつ最終精製床が水フィルターから水を放出する、水フィルターを用いて使用され得る。１つ以上の水量は、好ましくは複数の精製床に存在する。
【０１４３】
ステップ５０４によると、新たな水量が水フィルター中に導入された場合、放出されるであろう最終精製床中の水量の精製状態が決定される。精製状態は、精製床の少なくとも１つにおける次の放出可能な水量の滞留時間を追跡することに応じて決定され得る。
【０１４４】
ステップ５０５が続いて、水フィルター中の最終精製床中の放出可能な水量がクリーンであるか、またはクリーンでないかは、例えば、ステップ５０４で決定される精製状態に応じて決定される。放出可能な水量がクリーンである場合、プロセス２０２は、ステップ５０６に続き、水フィルターの第１の精製床中に新たな水量を導入するために水回収リザーバから水を排出し得る。他方、放出可能な水量がクリーンでない場合、プロセスは、ステップ５０７に続き、１つ以上の精製床が関連する床装填しきい値に達したかどうかが決定される。
【０１４５】
ステップ５０６によると、新たな水量は、放出可能な水量がクリーンであるかどうかという決定に応じて第１の精製床中に導入される。導入された新たな水量は、放出可能な水量が最終精製床を出て、かつ１つ以上の水量の次の放出可能な水量が最終精製床に入るように、水フィルター中の１つ以上の水量のそれぞれを移動させる。
【０１４６】
他方、ステップ５０７において、精製床の少なくとも１つと関連する床装填状態が関連する床装填しきい値を超えているかどうかが決定される。床装填状態は、例えば、少なくとも１つの精製床中の水の滞留時間を追跡することに応じて決定され得る。
【０１４７】
種々の実施形態において、フィルターは、１つ以上の精製床がそれらの関連する床装填しきい値を超える床装填状態を有すると決定することに応じて、期限切れとして決定され得る。水フィルターの残りの有効精製床が１つの水量をクリーンにするために不十分な能力を有する場合、水フィルターは、別の水量をクリーンにすることが不可能であり得る。次いで、水フィルターは期限切れとみなされ得る。一例において、最終精製床がその関連する床装填しきい値に達した場合、フィルターは期限切れとして考えられ得る。別の例において、精製床のいくらかまたは全てがそれらの関連する床装填しきい値に達した場合、フィルターは期限切れとして考えられ得る。
【０１４８】
ステップ５０７から続いて、排出中の過剰制限またはバルブ欠陥など、低温、過剰水または期限切れフィルター以外の欠陥がステップ５０８において確認され得る。次いで、ステップ５０３において、欠陥状態が更新されて、例えば、診断のためにコントローラー上に提供され得る。
【０１４９】
ステップ５０６または５０３のいずれかの後、プロセス２０２は、次いで、ステップ５０９において終了する。このように、水フィルターに入る水量は、水フィルターからクリーンな水のみが排出されることを促進するために評価され得る。
【０１５０】
図９は、水量が、例示的な水フィルターを通って進む時に、精製床追跡器において精製状態（ＰＳ）および床装填状態（ＬＳ）を追跡するための例示的なプロセス６００を示す概略図である。多くの実施形態において、水フィルター中のそれぞれの精製床は、異なる精製床追跡器および任意の所定の時点で異なる水量と関連し得る。
【０１５１】
例示された実施形態において、精製床追跡器は、精製床Ｘを通して進む種々の水量Ｙを追跡し続ける。例えば、プロセス６００は、例示的なコントローラーからの水排出コマンドによって開始可能であるステップ６０１における水排出によって開始し得る。これにより、前の水量Ｙ−１は下流方向に精製床Ｘを出て、かつ水量Ｙはステップ６０２において上流方向から精製床Ｘへと入り得る。
【０１５２】
多くの例示的な実施形態において、精製床追跡器は、関連する精製床Ｘに存在する現在の水量Ｙの滞留時間、現在の水量Ｙの現在の精製状態および関連する精製床Ｘの床装填状態などのパラメータを維持する。パラメータは、プロセス６００によって更新され得る表などのデータ構造で記憶され得る。
【０１５３】
プロセス６００は、アンクリーンな状態を表すＰＳ＝１およびクリーンな状態を表すＰＳ＝０で１〜０の水量Ｙの精製状態を追跡し得る。少なくともいくつかの例示的な実施形態において、精製状態は、０または１のみとしてＢｏｏｌｅａｎ値として追跡される。プロセス６００によれば、水量は、好ましくは、完全滞留時間しきい値と等しい全滞留時間にわたり水量が１つ以上の有効な精製床に存在する場合のみ、クリーンであると考えられる。例えば、アンクリーンな水量（ＰＳ＝１）が、滞留時間しきい値の半分の間、第１の有効精製床に存在し、かつ滞留時間しきい値の別の半分の間、第２の有効精製床に存在する場合、精製状態は、第２の有効精製床からの排出時にクリーンである（ＰＳ＝０）と考えられ得る。
【０１５４】
追跡プロセス６００は、アンクリーンな水が環境に達することを防ぐことにおける安全限界を好ましく維持するため、精製床Ｘの装填を過度に概算し得る。プロセス６００は、整数、例えば、ＬＳ＝０（床装填なし）〜ＬＳ＝１００（床装填しきい値が１００である場合には無効）の範囲の整数で床装填状態を追跡し得る。したがって、床装填状態は、ＬＳ＝０〜ＬＳ＝９９で有効である。床装填状態は、例えば、それぞれの増加が精製床Ｘ中への１つの完全水量の炭化水素の吸収を表して、増加し得る（＋１）。しかしながら、滞留時間しきい値に達する前に水量Ｙが精製床Ｘを出る場合、精製床Ｘの床装填状態は、水量Ｙからの炭化水素の完全量が精製床Ｘ中に吸収され得なかったが、なお増加する（ＬＳ＝ＬＳ＋１）。床装填状態は、水量Ｙが完全滞留時間しきい値後に精製床Ｘを出る時にも増加する（ＬＳ＝ＬＳ＋１）。したがって、精製床Ｘの床装填状態は過度に概算され得る。
【０１５５】
多くの例示的な実施形態において、新たな水量が水フィルターに入る時、現在の精製状態は、ステップ６０３における上流の精製床Ｘ−１の精製状態から精製床Ｘに対して更新され得る。さらに、第１の精製床（Ｘ＝１）と関連する精製床追跡器の現在の精製状態は、ステップ６０４において、新たな水量が炭化水素の完全量を有することを示すアンクリーン（ＰＳ＝１）へと更新され得る。
【０１５６】
ステップ６０５において、現在の水量Ｙがクリーンであるかどうかがステップ６０５で決定される。例えば、精製状態がクリーンである（ＰＳ＝０）場合、水量はクリーンな水を含むと決定される。水量がアンクリーンである場合、精製床Ｘの現在の床装填しきい値に達した（無効となった）かどうかはステップ６０７で決定される。
【０１５７】
現在の床装填状態が床装填しきい値に達した場合、欠陥状態は、ステップ６０８において精製床Ｘが床装填しきい値に達した（無効である）ことを示すように更新され得る。精製状態および滞留時間は、水量Ｙが無効な精製床Ｘに留まる限り水量Ｙがさらに精製され得ないため、好ましくは更新されない。しかしながら、現在の床装填状態が床装填しきい値に達しなかった（有効である）場合、現在の水量Ｙの現在の滞留時間は、ステップ６０９で更新される（例えば、１時間増加する）。
【０１５８】
ステップ６０９の後、現在の滞留時間が精製床Ｘにおける滞留時間しきい値以上であるかどうかがステップ６１０で決定される。現在の滞留時間が滞留時間しきい値に適合するかまたはそれを超える場合、現在の精製状態は、ステップ６１１においてクリーンに更新され得る。さらに、現在の床装填状態は、１の水量における炭化水素が精製床Ｘ中に吸収されたことを示すため、ステップ６１３で増加し得る。
【０１５９】
しかしながら、現在の滞留時間が滞留時間しきい値未満である場合、別の水量が排出される準備ができているかどうかはステップ６１２で決定される。次の排出の準備ができていない場合、水量がクリーンであるかどうかは、６０５ステップに戻るループにおいて確認される。
【０１６０】
しかしながら、次の排出の準備ができている場合、水量Ｙは排出され得る。さらに、現在の床装填状態は、精製床Ｘ中に吸収された炭化水素の量を過度に概算するために、ステップ６１３において増加し得る（ＬＳ＝ＬＳ＋１）。さらに、滞留時間しきい値に達する前、現在の水量Ｙは精製床Ｘから排出され得、かつ水量Ｙはなおアンクリーンであると考えられる（ＰＳ＝０）。
【０１６１】
ステップ６０５、６０８または６１３のいずれかの後、プロセスはステップ６１４で終了する。しかしながら、プロセス６００は、新たな水量が排出されるたびに繰り返され得る。このように、水フィルター中のそれぞれの水量は、滞留時間に基づき純度に関して追跡され得、それぞれの精製床は、クリーンにされた水量に基づき有用な使用寿命の終わりまで追跡され得る。
【０１６２】
図１０は、水量が例示的な水フィルターを通って進む時に、水量追跡器において精製状態および床装填状態を追跡するための例示的なプロセス７００を示す概略図である。多くの実施形態において、水フィルター中の水量は、異なる水量追跡器および任意の所定の時点で異なる精製床と関連し得る。より特に、新たな水量が水フィルターに入るたびに新たな水量追跡器が作成され得る。
【０１６３】
例示された実施形態において、水量追跡器は、種々の精製床Ｘを通して進む時の水量Ｙを追跡し続ける。例えば、プロセス７００は、ステップ７０１における水排出によって開始し得る。これにより、水量Ｙは、前の精製床Ｘ−１を下流方向で出て、かつステップ７０２において現在の精製床Ｘへと入る。
【０１６４】
多くの例示的な実施形態において、水量追跡器は、関連する水量Ｙの現在の滞留時間、関連する水量Ｙの現在の精製状態、関連する水量が存在する現在の精製床Ｘおよび現在の精製床Ｘの現在の床装填状態などのパラメータを維持する。パラメータは、プロセス７００によって更新され得る表などのデータ構造で記憶され得る。
【０１６５】
プロセス７００は、クリーンな状態を表すＰＳ＝０およびアンクリーンな状態を表すＰＳ＝１で、例えば、１０分の１（０．１）の増加において１〜０の範囲の水量Ｙの精製状態を追跡し得る。プロセス７００によれば、水量は、好ましくは、完全滞留時間しきい値と等しい全滞留時間にわたり水量が１つ以上の有効な精製床に存在する場合のみ、クリーンであると考えられる。
【０１６６】
特に、プロセス７００は１つ以上の精製床の運動のプロフィールを表しているデータ構造（例えば、テーブル）を維持し得る。それぞれの表は、水量Ｙが有効精製床に存在する時間を表す一連の滞留時間しきい値（ＴＲによってインデックス付けられる）と、水量中に残ることが推定される炭化水素の標準化された濃度（例えば、水量純度）を表す一連の精製状態（ＰＳ）とに関連し得る。それぞれの動力学的プロフィールは、それぞれの精製床の関連する動力学的パラメータに基づいて決定され得る。１つの例示的な例において、動力学的プロフィールを表す表は、以下に関連する：
０時間の滞留時間しきい値（ＴＲ＝０）および１００％の残留炭化水素（ＰＳ＝１）；
１時間の滞留時間しきい値（ＴＲ＝１）および２０％の残留炭化水素（ＰＳ＝０．２）；
３時間の滞留時間しきい値（ＴＲ＝２）および１０％の残留炭化水素（ＰＳ＝０．１）；ならびに
６時間の滞留時間しきい値（ＴＲ＝３）および０％の残留炭化水素（ＰＳ＝０）。
【０１６７】
種々の実施形態において、滞留時間しきい値および精製状態中の差異は、経時的な様々な精製変化を定義し得る。一例において、炭化水素吸収速度は、時間１〜３（例えば、５％の炭化水素が１時間あたり除去される）よりも、時間０〜１（例えば、８０％の炭化水素が１時間あたり除去される）でより高くなり得る。換言すれば、いくつかの実施形態において、それぞれのその後の経時的な精製変化は、直前の経時的な精製変化未満であり得る。経時的な精製変化は、温度および精製床の吸収剤材料の種類などの動力学的または吸着等温線パラメータに依存し得る。１つ以上の精製床に関する動力学的または吸着等温線パラメータの異なる組合せを表すために、異なる表が使用され得る。
【０１６８】
多くの例示的な実施形態において、全滞留時間が滞留時間しきい値（ＴＲ）に達する場合は常に、水量Ｙの精製状態（ＰＳ）が更新され得る。水量Ｙが次の滞留時間しきい値に達する前に排出される場合でさえ、水ショット追跡器は、例えば、タイマーで滞留時間を更新し、次の有効精製床Ｘ＋１において全滞留時間を追跡し続け得る。
【０１６９】
プロセス７００は、全整数の代わりに、１０分の１（０．１）でＬＳ＝０（床装填なし）〜ＬＳ＝１００（床装填しきい値が１００である場合には無効）の範囲において精製床Ｘの床装填状態を追跡し得る。水量Ｙから除去された炭化水素の量が１０分の１（０．１）で追跡されるため、精製状態間の差異は、床装填を増加させるために使用され得る。例えば、水量Ｙの全滞留時間が１時間に達したら、現在の精製状態はＰＳ＝１からＰＳ＝０．２まで減少し得、精製床Ｘの床装填状態は差異（ＬＳ＝ＬＳ＋０．８）で増加し得る。
【０１７０】
プロセス７００は、例えば、次の装填しきい値に達する前に水量Ｙが排出された場合、床装填状態を増加させることにより、床装填状態を過度に概算し得る。例えば、０時間に精製床Ｘに入り、３０分のみの後に出る水量Ｙに対する水量追跡器は、水量Ｙが１時間（ＬＳ＝ＬＳ＋０．８）における次の滞留時間しきい値まで精製床Ｘに存在する場合のように、現在の床装填状態を増加させ得る。このように、プロセス７００は、水フィルターからのアンクリーンな水の排出を防ぐことにおける安全限界を提供し得る。
【０１７１】
多くの例示的な実施形態において、新たな水量が水フィルターに入ると、水量Ｙの現在の精製床は、ステップ７０３においてＸ−１からＸへと更新され得る。さらに、水量追跡器は、ステップ７０４において、第１の精製床（Ｘ＝１）およびアンクリーンな精製状態（ＰＳ＝１）と関連する現在の精製床を有する水量を作成し得、かつそれと関連し得る。
【０１７２】
ステップ７０５において、現在の水量Ｙがクリーンであるかどうかが決定される。例えば、精製状態がクリーンである場合（ＰＳ＝０）、水量はクリーンな水を含むと決定される。水量がアンクリーンである場合、精製床Ｘの現在の床装填しきい値に達した（無効になった）かどうかはステップ７０７で決定される。
【０１７３】
現在の床装填状態が、床装填しきい値に達した場合、欠陥状態は、ステップ７０８において精製床Ｘが床装填しきい値に達した（無効である）ことを示すように更新され得る。精製状態および滞留時間は、水量Ｙが無効な精製床Ｘに残留する限り水量Ｙがさらに精製されないため、好ましくは更新されない。しかしながら、現在の床装填状態が床装填しきい値に達しなかった（無効である）場合、水量Ｙの現在の滞留時間はステップ７０９で更新される（例えば、１時間増加する）。
【０１７４】
ステップ７０９の後、別の水量が排出される準備ができているかどうかがステップ７１０で決定される。次の排出の準備ができている場合、水量Ｙは排出され得る。さらに、現在の床装填状態は、精製床Ｘ中に吸収された炭化水素の量を過度に概算するために、任意のステップ７１１において増加し得る（ＬＳ＝ＬＳ＋ＰＳ（ＴＲ）−ＰＳ（ＴＲ＋１））。なおさらに、水量Ｙは、精製床Ｘ＋１に入り得、精製床Ｘ＋１の床装填限界に達したかどうかはステップ７０７に戻るループ（図示されず）で決定され、精製床Ｘ＋１は、プロセス７００の次のステップにおいて、現在の精製床Ｘであると考えられ得る。
【０１７５】
しかしながら、次の排出が準備されない場合、現在の滞留時間が次の滞留時間しきい値（ＴＲ＋１）以上であるかどうかはステップ７１２で決定される。現在の滞留時間が滞留時間しきい値に適合するかまたは超える場合、現在の精製状態は、ステップ７１３の次の滞留時間しきい値（ＴＲ＋１）と関連する次の精製状態（ＰＳ＝ＰＳ（ＴＲ＋１））に更新され得る。
【０１７６】
さらに、精製床Ｘの床装填状態（ＬＳ）は、それに応じてステップ７１４において増加し得る（ＬＳ＝ＬＳ＋ＰＳ（ＴＲ）−ＰＳ（ＴＲ＋１））。例えば、床装填状態（ＬＳ）は、現在の滞留時間しきい値の精製状態（ＰＳ（ＴＲ））と、次の滞留時間しきい値の精製状態（ＰＳ（ＴＲ＋１））との差異によって増加し得る。ステップ７１４の後、水量Ｙがクリーンであるかどうかは、ステップ７０５に戻るループにおいて決定される。
【０１７７】
ステップ７０５、７０８のいずれかの後、プロセスはステップ７１５で終了する。しかしながら、プロセス７００は、新たな水量が排出されるたびに繰り返され得る。このように、水フィルター中のそれぞれの水量は、滞留時間に基づき純度に関して追跡され得、それぞれの精製床は、クリーンにされた水量に基づき有用な使用寿命の終わりまで追跡され得る。
【０１７８】
開示された系および構造の利点のいくつかを以下の実施例によってさらに例証する。本実施例において記載された特定の材料、量および寸法、ならびに他の条件および詳細は、本開示を不当に限定するものとして解釈されるべきではない。
【実施例】
【０１７９】
飽和および研磨容量の決定
Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温曲線定数、Ｋｆおよび１／ｎは、吸着物質と吸着剤との間の相互作用の範囲を示す適合定数である。本実施例において、フィルターは、ディーゼル炭化水素を水から除去するために設計される。典型的な実験において、様々な材料の吸着剤特性を次のように決定した。種々の質量のそれぞれの材料（５０ｍｇ〜５００ｍｇ）は、２０ｍＬの水中Ｂ５ディーゼル燃料分散体でチャレンジされた（典型的に、１０００〜２５００ｐｐｍの炭化水素含有量）。試料を一晩で平衡化し、それぞれの試料の平衡炭化水素濃度をｎ−ヘキサデカン（Ｃ１６）標準と比較して、ＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフィー−質量分析）を使用して決定した。データは、経験的Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式の線形化形態を使用して仕上げた。
【数２】
0006803337.tif 000003
式中、ｑは、炭化水素／ｇ吸着剤（ｘ／ｍ）のｍｇでの吸着剤装填であり、ｃｅは、水中平衡炭化水素濃度であり、Ｋｆおよび１／ｎは、材料依存性および温度依存性の等温パラメータである。ディーゼル燃料などの多成分吸着物質において、等温パラメータは、最初の水中燃料分散体濃度に依存する傾向があった。様々な材料の等温定数および容量値を表１（２５００ｐｐｍの水中Ｂ５ディーゼル燃料分散体でチャレンジされた材料）および表２（１０００ｐｐｍの水中Ｂ５ディーゼル燃料分散体でチャレンジされた材料）に表す。
【０１８０】
【表１】
0006803337.tif 000004
【０１８１】
【表２】
0006803337.tif 000005
【０１８２】
Ｎｏｒｉｔ  ＧＣＮ  １２４０は、Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）から商業的に入手可能である。
【０１８３】
Ｓｉｌｃａｒｂｏｎ  Ｋ４８は、Ｓｉｌｃａｒｂｏｎ  Ａｋｔｉｖｋｏｈｌｅ  ＧｍｂＨ（Ｋｉｒｃｈｈｕｎｄｅｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商業的に入手可能である。
【０１８４】
Ｎｏｒｉｔ  ＲＯＷ  ０．８  Ｓｕｐｒａは、Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）から商業的に入手可能である。
【０１８５】
Ｏｂｅｒｍｅｉｅｒ  ＴｙＰ  Ａｑｕａ  Ｓ８１６は、Ｋｕｒｔ  Ｏｂｅｒｍｅｉｅｒ  ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．（Ｂａｄ  Ｂｅｒｌｅｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商業的に入手可能である。
【０１８６】
Ｃｈｅｍｖｉｒｏｎ  Ｃａｒｂｏｓｒｂ  ２８ＦＢは、Ｃｈｅｍｖｉｒｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ（Ｆｅｌｕｙ，Ｂｅｌｇｉｕｍ）から商業的に利用可能である。
【０１８７】
Ｃａｌｇｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒｓｏｒｂ  Ｆ３００は、Ｃａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍｏｏｎ  Ｔｏｗｎｓｈｉｐ，ＰＡ）から商業的に入手可能である。
【０１８８】
Ｃａｌｇｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒｓｏｒｂ  Ｆ４００は、Ｃａｌｇｏｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍｏｏｎ  Ｔｏｗｎｓｈｉｐ，ＰＡ）から商業的に入手可能である。
【０１８９】
実施例Ａ
高容量炭素（Ｓｉｌｃａｒｂｏｎ  Ｋ４８）および研磨炭素（Ｎｏｒｉｔ  ＧＣＮ  １２４０）の吸着剤特性は、上記の等温実験を行なうことによって決定した。２５００ｐｐｍの水中Ｂ５ディーゼル燃料分散体チャレンジのための等温パラメータは表１に提示される。本実施例の目標クリーン度は２ｐｐｍである。
【０１９０】
観察されるように、Ｓｉｌｃａｒｂｏｎ  Ｋ４８炭素は、より高い飽和容量を有するのに対し、Ｎｏｒｉｔ  ＧＣＮ  １２４０炭素は、２ｐｐｍの排出口炭化水素濃度を目標とする場合、より高い装填容量を有する。したがって、Ｓｉｌｃａｒｂｏｎ  Ｋ４８高容量段階と、それに続いてＮｏｒｉｔ  ＧＣＮ  １２４０研磨段階とを含む水中炭化水素精製システムは、Ｎｏｒｉｔ  ＧＣＮ  １２４０研磨炭素のみを含む等しい質量系よりも長い寿命を有するであろう。
【０１９１】
第１の段階が高容量材料を使用し、かつ第２の段階が研磨材料を使用する２段階に吸収剤床を分割することにより、水精製フィルターの寿命を増加させることができる。計算結果では、２５００ｐｐｍの初期炭化水素濃度を有する５０ｍＬの水試料で床が連続的にチャレンジされる場合、このような寿命の増加が確認される。このモデルにおいて、水および炭素は、次のフィルター段階に移される前または要素を出る前に、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温式に従って完全に平衡化することが可能となる。高容量材料および研磨材料のＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温パラメータは、水中ディーゼル燃料分散体チャレンジを使用する等温実験に基づく（表１）。このモデルは全ての実施例で使用された。本実施例において、両材料は活性炭であった。
【０１９２】
３５７ｇのＮｏｒｉｔ  ＧＣＮ  １２４０を含むフィルターは、２ｐｐｍの目標濃度を突破する前に６８Ｌの水を精製するであろう。Ｓｉｌｃａｒｂｏｎ  Ｋ４８（高容量）およびＮｏｒｉｔ  ＧＣＮ  １２４０）（研磨）の２段階にフィルターを分割することにより、マルチバッチモデルの最適寿命は、６０重量％の高容量炭素および４０重量％の研磨炭素である。この比率において、２ｐｐｍでの破過前に８２Ｌが精製される。これは、炭化水素吸収剤フィルター寿命の２１％増加である。
【０１９３】
実施例Ｂ
Ｃｈｅｍｖｉｒｏｎ  Ｃａｒｂｓｏｒｂ  ２８ＦＢの３５７ｇを含むフィルターは、２ｐｐｍの目標濃度を突破する前に１１２Ｌの水を精製するであろう。Ｎｏｒｉｔ  ＲＯＷ  ０．８  Ｓｕｐｒａ（高容量炭素）およびＣａｒｂｓｏｒｂ  ２８ＦＢ（研磨炭素）の２つの等質量段階にフィルターを分割することにより、フィルターの寿命は水の１４８Ｌまで増加する。さらにシステムを改善することにより、マルチバッチモデルの最適寿命は、９０重量％の高容量炭素および１０重量％の研磨炭素であることが見出された。これらの比率は異なる特定の吸着剤のために異なり得る。この比率において、２ｐｐｍでの破過前に１６７Ｌが精製される。これは、炭化水素吸収剤フィルター寿命の４９％増加である。
【０１９４】
実施例Ｃ
高容量材料の別の実施例において、典型的な研磨炭素は、ポリウレタンフォーム（Ｒｅｓｔｅｋ；カタログ番号２２９５７）と比較された。ポリウレタンおよび研磨炭素は、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温パラメータ  Ｌｏｇ  Ｋおよび１／ｎを決定するために、１０００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５）分散体でチャレンジされた（表２）。これらの値から、飽和および目標クリーン度（研磨）における装填が計算される。ここで、目標クリーン度は、２ｐｐｍの水中炭化水素である。実験データから、Ｒｅｓｔｅｋポリウレタンは、単独で、意図されたクリーン度まで水を精製することができない（ｑｔ＝０ｍｇ炭化水素／ｇ材料）。それとは対照的に、典型的な研磨炭素は、２ｐｐｍの目標クリーン度においてｑｔ＝４５．７ｍｇ炭化水素／ｇ炭素の容量を有する。
【０１９５】
Ｒｅｓｔｅｋポリウレタンは、研磨炭素より有意に高い飽和容量を有する（Ｒｅｓｔｅｋポリウレタン：ｑｓａｔ＝３６８６ｍｇ炭化水素／ｇ材料；研磨炭素：ｑｓａｔ＝５６１ｍｇ炭化水素／ｇ材料）。したがって、高容量ポリマー段階と、それに続いて研磨炭素とを有する２段階フィルターは、単独で、炭素のフィルターより長い予想寿命を有する。
【０１９６】
例えば、マルチバッチ適用（チャレンジ水＝１０００ｐｐｍ水中炭化水素）において、２５０ｇ研磨炭素要素の計算された寿命は、２ｐｐｍの目標濃度を突破する前に１１２Ｌである。５０ｇのＲｅｓｔｅｋポリウレタンと、それに続いて２００ｇの研磨炭素とを使用して設計されたフィルター要素は、破過前に１３２Ｌまでの計算された生涯スコアを有する。これは、炭化水素吸収剤フィルター寿命の１８％増加である。
【０１９７】
吸収剤段階の順序は、水中炭化水素精製システムの全寿命を増加させるために重要である。上記の実施例における段階が逆にされる場合（２００ｇの研磨炭素およびそれに続く５０ｇのＲｅｓｔｅｋポリウレタン）、システムの寿命は破過前に８０Ｌに減少する。これは、炭化水素吸収剤フィルター寿命の２９％減少である。
【０１９８】
実施例Ｄ
マルチバッチ適用フィルターは、１２０ｇのＣａｌｇｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒｓｏｒｂ  Ｆ４００炭素の高容量段階と、それに続いて６０ｇのＣｈｅｍｖｉｒｏｎ  Ｃａｒｂｓｏｒｂ  ２８ＦＢの研磨段階とを有する。フィルターは、連続的な４０ｍＬ容量の２５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。２ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは６４Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（５０Ｌ寿命）より２８％の寿命増加である。
【０１９９】
寿命の増加は、水精製対象の範囲において生じる。床を出ることができる最大炭化水素濃度が２０ｐｐｍである場合、上記の高容量／研磨フィルターは、破過前に６９Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（５４Ｌ寿命）より２８％の寿命増加である。
【０２００】
あるいは、フィルターが１２０ｇのＮｏｒｉｔ  ＲＯＷ  ０．８  Ｓｕｐｒａ炭素の高容量段階と、それに続いて６０ｇのＣｈｅｍｖｉｒｏｎ  Ｃａｒｂｓｏｒｂ  ２８ＦＢの研磨段階とを含む場合、２ｐｐｍ炭化水素含有量における破過前にフィルターは７０Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（５０Ｌ寿命）より４０％の寿命増加である。
【０２０１】
実施例Ｅ
マルチバッチ適用フィルターは、７０ｇのＮｏｒｉｔ  Ｒｏｗ  ０．８  Ｓｕｐｒａ炭素の高容量段階と、それに続いて７０ｇのＣｈｅｍｖｉｒｏｎ  Ｃａｒｂｓｏｒｂ  ２８ＦＢ炭素の研磨段階とを有する。フィルターは、連続的な５０ｍＬ容量の１０００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。５ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは８０Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（５９Ｌ寿命）より３６％の寿命増加である。
【０２０２】
実施例Ｆ
マルチバッチ適用フィルターは、１４０ｇのＳｉｌｃａｒｂｏｎ  Ｋ４８炭素の高容量段階と、それに続いて１４０ｇのＯｂｅｒｍｅｉｅｒ  ＴｙＰ  Ａｑｕａ  Ｓ８１６の研磨段階とを有する。フィルターは、連続的な５０ｍＬ容量の２５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。２ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは６４Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（５９Ｌ寿命）より８％の寿命増加である。
【０２０３】
実施例Ｇ
マルチバッチ適用フィルターは、３０ｇのポリウレタンフォーム（Ｒｅｓｔｅｋ；カタログ番号２２９５７）の高容量段階と、それに続いて６０ｇのＯｂｅｒｍｅｉｅｒ  ＴｙＰ  Ａｑｕａ  Ｓ８１６の研磨段階とを有する。フィルターは、連続的な４０ｍＬ容量の２５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。２ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは１８Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（１２Ｌ寿命）より５０％の寿命増加である。
【０２０４】
実施例Ｈ
高容量の材料で開始するフィルター設計は、フィルターの下流部分を研磨材料で置き換えることによって増加した寿命を有することができる。例えば、フィルターは、連続的な１０ｍＬ容量の１０００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体を精製するよう設計される。５ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前に３７．５ｇ高容量材料（Ｎｏｒｉｔ  ＲＯＷ  ０．８  Ｓｕｐｒａ）を含むフィルターは、２６Ｌの水を精製するであろう。この設計を、３０ｇの高容量炭素材料と、それに続いて７．５ｇの研磨材料（Ｃａｌｇｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒｓｏｒｂ  Ｆ３００）とを含むように変更することにより、寿命が２９Ｌの水精製まで増加した。これは１２％の寿命増加である。
【０２０５】
実施例Ｉ
マルチバッチ適用フィルターは、１５０ｇのポリウレタンフォーム（Ｒｅｓｔｅｋ；カタログ番号２２９５７）の高容量段階と、それに続いて１５０ｇのＮｏｒｉｔ  ＲＯＷ  ０．８  Ｓｕｐｒａ炭素の研磨段階とを有する。フィルターは、連続的な１００ｍＬ容量の２５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。１０ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは１３１Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（１０６Ｌ寿命）より２４％の寿命増加である。
【０２０６】
実施例Ｊ
マルチバッチ適用フィルターは、２．２５ｋｇのＮｏｒｉｔ  ＲＯＷ  ０．８  Ｓｕｐｒａ炭素の高容量段階と、それに続いて３．７５ｋｇのＣｈｅｍｖｉｒｏｎ  Ｃａｒｂｓｏｒｂ  ２８ＦＢ炭素の研磨段階とを有する。フィルターは、連続的な１Ｌ容量の１５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。１ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは３２６０Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（２４９０Ｌ寿命）より３１％の寿命増加である。
【０２０７】
実施例Ｋ
実施例Ｊからのフィルターは、連続する多数の高容量材料を使用することにより、さらに強化し得る。上記のフィルター中の高容量段階は、７５０ｇのポリウレタンフォーム（Ｒｅｓｔｅｋ；カタログ番号２２９５７）と、それに続いて１．５ｋｇのＮｏｒｉｔ  Ｒｏｗ  ０．８  Ｓｕｐｒａ炭素とを含むように変更する。研磨段階は変更しない。フィルターは、連続的な１Ｌ容量の１５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。１ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは４１３７Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（２４９０Ｌ寿命）より６６％の寿命増加である。高容量段階がポリウレタンフォームのみである場合、寿命は３７６０Ｌまで減少する。
【０２０８】
実施例Ｌ
マルチバッチ適用フィルターは、７０ｇのＣａｌｇｏｎ  Ｆｉｌｔｅｒｓｏｒｂ  Ｆ４００炭素の高容量段階と、それに続いて７０ｇのＣｈｅｍｖｉｒｏｎ  Ｃａｒｂｓｏｒｂ  ２８ＦＢ炭素の研磨段階とを有する。フィルターは、連続的な５０ｍＬ容量の５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。１０ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは１０６Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（９８Ｌ寿命）より８％の寿命増加である。
【０２０９】
実施例Ｍ
実施例Ｌの高容量段階を７０ｇのＮｏｒｉｔ  ＲＯＷ  ０．８  Ｓｕｐｒａ炭素と置き換える。研磨段階は変更しない。フィルターは、連続的な５０ｍＬ容量の５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。１０ｐｐｍの炭化水素含有量での破過前にフィルターは１２０Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（９８Ｌ寿命）より２２％の寿命増加である。
【０２１０】
実施例Ｎ
実施例Ｍの高容量段階を１０５ｇに増加した。研磨段階を３５ｇに減少した。フィルターは、連続的な５０ｍＬ容量の５００ｐｐｍの水中炭化水素（Ｂ５ディーゼル燃料）分散体でチャレンジされる。５００ｐｐｂの炭化水素含有量での破過前にフィルターは１０１Ｌの水を精製するであろう。これは、研磨材料のみを含む均等な質量フィルター（７４Ｌ寿命）より４２％の寿命増加である。
【０２１１】
したがって、水中炭化水素精製システムの実施形態が開示される。当業者は、開示されたもの以外の実施形態で本明細書に記載の精製システムを実施し得ることを理解するであろう。開示された実施形態は、限定ではなく例証の目的で提示される。
【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５】
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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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