JP7334252B2 - 燃料タンクの排液及びポリッシングのためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本開示は、一般に、液相分離の分野、より具体的には、燃料タンク及び他の容器のための液相分離システム及び方法に関する。
液体炭化水素燃料中の水の存在は幾つかの問題を引き起こす。低温において、水は凍結して燃料供給ラインを塞ぐことがある。水は金属部品を腐食させることがある。高圧コモンレール燃料供給システムにおいて、水は摩滅及び摩耗を引き起こすことがある。微生物の増殖は、遊離水が存在する際に起こり、燃料フィルタを閉塞し、酸性条件を作り出すことがあり、その酸性条件は金属部品を腐食させ、燃料タンク内にあるポンプ及び燃料計における電気接続を弱める。
網羅される実施形態は、この要約ではなく、特許請求の範囲によって規定される。この要約は、様々な態様の高レベルの概要であり、以下の「詳細な説明」セクションでさらに記載される幾つかの概念を紹介する。この要約は、特許請求された主題の重要な又は本質的な特徴を特定することが意図されておらず、また、特許請求された主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図されていない。主題は、明細書全体、ありとあらゆる図面及び各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に取り込まれ、その一部を構成し、実施形態を例示している。図面は、記載とともに、本開示の原理を説明するのに役立つ。本明細書で参照される添付の図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、本開示の様々な態様を例示するために誇張されていることがあり、その点に関して、図面は限定として解釈されるべきではない。
当業者は、本開示の様々な態様が、意図された機能を発揮するように構成された任意の数の方法及び装置によって実現されうることを容易に理解するであろう。本明細書で参照される添付の図は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、本開示の様々な態様を説明するために誇張されていることがあり、その点で、図面は限定として解釈されるべきではないことにも留意されたい。
以下の実施例は、本発明の様々な非限定的な実施形態及び特性を提供する。特定の方法及び装置を以下に記載するが、当業者によって適切であると決定される他の方法又は装置を代替的に利用することができる。
燃料中の水汚染の程度は、図2に示されるサンプリングポートからのGammon Technology Products, Inc.のAqua-GlowシリーズV水検出器サンプリングを使用して決定した。検出器を、Gammonの公開された方法に従って較正しそして操作した。簡単に説明すると、検出器は灯油タイプのジェット燃料中の非溶解水の量を測定するために使用される。測定された燃料のサンプルは、処理された検出器パッドを通過する。燃料中の非溶解水は、検出器パッドと反応する。次いで、パッドを紫外線で照らすと、遊離水が接触したコーティングは明るい黄色に蛍光を発し、燃料サンプル中の遊離水の量が増えると明るさが増す。水分含有量は、検出器によって体積百万分率(ppm)で読み取られる。500mLのサンプルサイズで、計器は1~12ppmの水を測定できる。高度に汚染されたサンプルの場合に、計器はサンプルサイズを500mLから100mLに減らし、読み取り値を5倍することで、最大60ppmの水を測定できる。
水汚染性能を、図3において、燃料流速に対してグラフ化した。「HFHB1、高dP」データは表3から取得した。このデータは、HFHB1膜がすべての流速で無視できる水汚染を示すことを表している。LFHB膜は非常に低い流速で許容できる性能を示しているが、乳化した水は高い流速で膜を通過した。HFHB1は、LFHB膜と同様に、高dPで開始したときにも、高流速で良好な水分除去を示す。
図7は、試験したすべての膜の流れ及びバブル点を示すグラフである。青でシェード付けされた領域は、本明細書に開示されたシステムで使用される膜の流れ及びバブル点の下限/範囲を表す。多くのポンプは、15psiの圧力までの流れを提供する。15psiの差圧で水が15ppm未満に除去されるように確保するには、膜はバブル点が少なくとも20.9psi(垂直線)であるべきである。タンクを合理的な時間で排液できることを確保するには、膜はまた、気流が少なくとも0.92フレイジャー(水平線)であるべきである。
(態様)
(態様1)
背圧調整器、及び、
前記背圧調整器の上流にありそして第一の導管の下流にある疎水性膜、
を含む、アセンブリであって、
前記背圧調整器は、背圧調整器の上流の混合物の圧力が所定の設定値を超えると、開くように構成されており、
前記混合物は有機相液体及び水相を含み、
前記所定の設定値は、少なくとも前記疎水性膜のバブル点圧力によって決定され、
前記背圧調整器は、前記第一の導管にその下流に流体的に接続され、そして前記第一の導管にその上流に動作可能に接続されている少なくとも1つのポンプに流体的に接続されるように構成されており、
前記疎水性膜は、第二の導管にその上流に流体的に接続されるように構成され、そして前記第二の導管は、前記有機相液体を前記疎水性膜の下流に輸送するように構成されており、そして、
前記背圧調整器は、第三の導管にその上流に流体的に接続されるように構成され、前記第三の導管は、前記第一の導管の下流に構成されており、前記第三の導管は、水を前記背圧調整器の下流に輸送するように構成されている、アセンブリ。
(態様2)
前記所定の設定値は、前記疎水性膜のバブル点圧力と前記疎水性膜の気流との組み合わせによって決定される、態様1記載のアセンブリ。
(態様3)
前記疎水性膜の決定気流は0.92フレイジャー~40フレイジャーである、態様2記載のアセンブリ。
(態様4)
前記疎水性膜の決定バブル点圧力は20.9psi~500psiである、先行の態様のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様5)
前記第二の導管は、清浄燃料収集容器に流体的に接続されている、先行の態様のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様6)
前記第二の導管は前記混合物のための容器に流体的に接続され、それによってろ過された燃料が前記容器に戻される、態様1~4のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様7)
前記容器は、燃料タンク、燃料フィルタハウジング及び燃料供給システムからなる群より選ばれる、態様6記載のアセンブリ。
(態様8)
前記有機相液体は燃料、バイオ燃料及び絶縁油からなる群より選ばれる、先行の態様のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様9)
前記背圧調整デバイスは逆止弁を含む、先行の態様のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様10)
前記背圧調整デバイスはダイヤフラム弁を含む、先行の態様のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様11)
前記膜はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から形成されている、先行の態様のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様12)
前記膜はePTFEから形成されている、態様11記載のアセンブリ。
(態様13)
前記背圧調整器は、タンク、ポンプ又はハウジングのうちの1つに統合されている、先行の態様のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様14)
前記水相は非溶解水である、先行の態様のいずれか1項記載のアセンブリ。
(態様15)
有機相液体及び水相を含む混合物を受け入れるように構成された容器、
前記容器を疎水性膜に流体的に接続する第一の導管、
前記第一の導管にその上流に動作可能に接続されている少なくとも1つのポンプ、
前記疎水性膜にその下流に流体的に接続された第二の導管、
前記第一の導管の下流にありそして前記疎水性膜の上流にある第三の導管、
前記第三の導管にその上流に流体的に接続され、そして前記第一の導管にその下流に流体的に接続された背圧調整器、
を含む、システムであって、
前記少なくとも1つのポンプは、混合物を前記容器から前記第一の導管を介して前記疎水性膜に輸送するように構成されており、
前記背圧調整器は、背圧調整器の上流の混合物の圧力が所定の設定値を超えると開くように構成されており、
前記所定の設定値は、少なくとも前記疎水性膜のバブル点圧力によって決定される、システム。
(態様16)
前記所定の設定値は、前記疎水性膜のバブル点圧力と前記疎水性膜の気流との組み合わせによって決定される、態様13記載のシステム。
(態様17)
前記疎水性膜の決定気流は0.92フレイジャー~40フレイジャーである、態様14記載のシステム。
(態様18)
前記疎水性膜の決定バブル点圧力は20.9psi~500psiである、態様13、14又は15のいずれか1項記載のシステム。
(態様19)
有機相液体及び水相を含む混合物を含む容器を排液するための方法であって、
背圧調整器及び前記背圧調整器の上流の疎水性膜を含むフィルタハウジングに前記混合物を輸送すること、
前記混合物の圧力が所定の設定値に達したときに、前記疎水性膜の下流で前記背圧調整器を開くこと、
前記水相を前記疎水性膜から離れて前記背圧調整器を通して輸送し、それによって前記水相を前記有機相液体から分離すること、
前前記疎水性膜を通して記有機相液体を前記フィルタハウジングの下流に輸送すること、及び、
前記フィルタハウジングの下流で前記有機相液体を収集すること、
を含む、方法。
(態様20)
前記収集工程は、前記有機相液体を清浄燃料収集容器に輸送することを含む、態様17記載の方法。
(態様21)
前記収集工程は、前記有機相液体を前記容器に戻すことを含む、態様17記載の方法。
(態様22)
前記背圧調整器の所定の設定値は、少なくとも前記疎水性膜のバブル点圧力によって決定される、態様17記載の方法。
(態様23)
前記所定の設定値は、前記疎水性膜のバブル点圧力と前記疎水性膜の気流との組み合わせによって決定される、態様20記載の方法。
Claims (25)
- 背圧調整器、
第一の導管、
前記背圧調整器の上流にありそして前記第一の導管の下流にある疎水性膜、
少なくとも1つのポンプ、
第二の導管、及び、
第三の導管、
を含む、アセンブリであって、
前記背圧調整器は、背圧調整器の上流の混合物の圧力が所定の設定値を超えると、開くように構成されており、
前記混合物は有機相液体及び水相を含み、
前記所定の設定値は、少なくとも前記疎水性膜のバブル点圧力によって決定され、
前記背圧調整器は、前記第一の導管にその下流に流体的に接続され、そして前記第一の導管にその上流に動作可能に接続されている前記少なくとも1つのポンプに流体的に接続されるように構成されており、
前記疎水性膜は、前記第二の導管にその上流に流体的に接続されるように構成され、そして前記第二の導管は、前記有機相液体を前記疎水性膜の下流に輸送するように構成されており、そして、
前記背圧調整器は、前記第三の導管にその上流に流体的に接続されるように構成され、前記第三の導管は、前記第一の導管の下流に構成されており、前記第三の導管は、水を前記背圧調整器の下流に輸送するように構成されている、アセンブリ。 - 前記所定の設定値は、前記疎水性膜のバブル点圧力と前記疎水性膜の気流のフレイジャー値との組み合わせによって決定される、請求項1記載のアセンブリ。
- 前記疎水性膜の気流のフレイジャー値は0.92フレイジャー~40フレイジャーである、請求項2記載のアセンブリ。
- 前記疎水性膜のバブル点圧力は144kPa(20.9psi)~3447kPa(500psi)である、請求項1記載のアセンブリ。
- 前記第二の導管は、清浄燃料収集容器に流体的に接続されている、請求項1~4のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記第二の導管は前記混合物のための容器に流体的に接続され、それによってろ過された燃料が前記容器に戻される、請求項1~4のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記容器は、燃料タンク、燃料フィルタハウジング及び燃料供給システムからなる群より選ばれる、請求項6記載のアセンブリ。
- 前記有機相液体は燃料、バイオ燃料及び絶縁油からなる群より選ばれる、請求項1~7のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記背圧調整器は逆止弁を含む、請求項1~8のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記背圧調整器はダイヤフラム弁を含む、請求項1~8のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記疎水性膜はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含む、請求項1~10のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記疎水性膜はePTFEを含む、請求項11記載のアセンブリ。
- 前記背圧調整器は、燃料タンク、前記ポンプ又は燃料フィルタハウジングのうちの1つに統合されている、請求項1~12のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 前記水相は非溶解水である、請求項1~13のいずれか1項記載のアセンブリ。
- 有機相液体及び水相を含む混合物を受け入れるように構成された容器、
前記容器を疎水性膜に流体的に接続する第一の導管、
前記第一の導管にその上流に動作可能に接続されている少なくとも1つのポンプ、
前記疎水性膜にその下流に流体的に接続された第二の導管、
前記第一の導管の下流にありそして前記疎水性膜の上流にある第三の導管、
前記第三の導管にその上流に流体的に接続され、そして前記第一の導管にその下流に流体的に接続された背圧調整器、
を含む、システムであって、
前記少なくとも1つのポンプは、混合物を前記容器から前記第一の導管を介して前記疎水性膜に輸送するように構成されており、
前記背圧調整器は、背圧調整器の上流の混合物の圧力が所定の設定値を超えると開くように構成されており、
前記所定の設定値は、少なくとも前記疎水性膜のバブル点圧力によって決定される、システム。 - 前記所定の設定値は、前記疎水性膜のバブル点圧力と前記疎水性膜の気流のフレイジャー値との組み合わせによって決定される、請求項15記載のシステム。
- 前記疎水性膜の気流のフレイジャー値は0.92フレイジャー~40フレイジャーである、請求項16記載のシステム。
- 前記疎水性膜のバブル点圧力は144kPa(20.9psi)~3447kPa(500psi)である、請求項15記載のシステム。
- 有機相液体及び水相を含む混合物を含む容器を排液するための方法であって、
背圧調整器及び前記背圧調整器の上流の疎水性膜を含むフィルタハウジングに前記混合物を輸送すること、
前記混合物の圧力が所定の設定値に達したときに、前記疎水性膜の下流で前記背圧調整器を開くことであって、前記背圧調整器の前記所定の設定値は、少なくとも前記疎水性膜のバブル点圧力によって決定される、開くことと、
前記水相を前記疎水性膜から離れて前記背圧調整器を通して輸送し、それによって前記水相を前記有機相液体から分離すること、
前前記疎水性膜を通して記有機相液体を前記フィルタハウジングの下流に輸送すること、及び、
前記フィルタハウジングの下流で前記有機相液体を収集すること、
を含み、
前記背圧調整器のクラッキング圧力が34kPa(5psi)~1034kPa(150psi)の間の所定の設定値を超えると前記背圧調整器は開くように構成されている、
方法。 - 前記収集することは、前記有機相液体を清浄燃料収集容器に輸送することを含む、請求項19記載の方法。
- 前記収集することは、前記有機相液体を前記容器に戻すことを含む、請求項19記載の方法。
- 前記所定の設定値は、前記疎水性膜のバブル点圧力と前記疎水性膜の気流のフレイジャー値との組み合わせによって決定される、請求項19記載の方法。
- 前記疎水性膜は、そこを通る水の流れを遮断するように構成されている、請求項19記載の方法。
- 前記疎水性膜は、そこを通る水の流れを遮断するように構成されている、請求項1記載のアセンブリ。
- 疎水性膜をさらに含む、請求項15記載のシステムであって、前記疎水性膜は、そこを通る水の流れを遮断するように構成されている、システム。
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