吸附材料、滤罐及吸附材料的制造方法与流程

文档序号:26005022发布日期:2021-07-23 21:23阅读:93来源:国知局
吸附材料、滤罐及吸附材料的制造方法与流程

本发明涉及滤罐中使用的吸附材料、滤罐及吸附材料的制造方法,所述滤罐用于处理蒸发燃料,防止燃料箱产生的蒸发燃料释放到大气中。



背景技术:

一直以来,使用滤罐处理蒸发燃料,其通过由活性炭等形成的吸附材料来吸附并捕获车辆停止时燃料箱内的汽油燃料挥发所产生的蒸发燃料,并抑制蒸发燃料释放到大气中。

活性炭等吸附材料具有以下特性:温度越低则吸附能力越大,温度越高则吸附能力越低。因此,理想状态是吸附蒸发燃料时吸附材料的温度低,净化时吸附材料的温度高。另一方面,当蒸发燃料被吸附材料吸附时释放出相当于凝结热的热量,从吸附材料解吸(净化)时吸收相当于汽化热的热量。即,蒸发燃料的向吸附材料的吸附是放热反应,从吸附材料的解吸是吸热反应。于是,蒸发燃料的吸附/解吸引起的放热/吸热起到与吸附材料的期望温度状态相反的、即阻碍吸附材料的吸附/解吸性能的作用。由此,为了提高滤罐的性能,期望吸附材料不会因蒸发燃料的吸附/解吸带来的放热/吸热而发生温度变化。

此外,在专利文献1中公开了一种外径为4~6mm的中空圆筒状吸附材料。该吸附材料包括外侧的圆筒壁、及沿着圆筒壁的中心部呈十字形状延伸的放射状壁。并且,圆筒壁及放射状壁的各部分的厚度为0.6~3mm。此外,在专利文献2中公开了一种吸附材料,与专利文献1类似,外径为4~6mm的中空圆筒状,包括外侧的圆筒壁、及沿着圆筒壁的中心部呈十字形状延伸的放射状壁。该吸附材料的各部分的厚度为0.6mm~1.5mm。专利文献1、2的吸附材料为中空,因此相比于实心粒料压损低,且净化性能良好。此外,专利文献1、2的吸附材料尽管圆筒壁及放射状壁的各部的厚度小至0.6~3mm或0.6~1.5mm,但通过在中空圆筒状的内部空间跨接十字形状的放射状壁,从而抑制吸附材料的硬度降低。

(现有技術文献)

(专利文献)

专利文献1:jp专利第5867800号公报;

专利文献2:jp专利第6203043号公报。



技术实现要素:

(发明要解决的问题)

如上所述,在专利文献1、2的吸附材料中,通过吸附材料形成为中空圆筒状,并且通过内部被放射状壁分隔成出十字状,从而减少压损并提高净化性能。但是,还期望有一种进一步提高净化性能的吸附材料。

因此,本发明鉴于上述问题研究,其目的是提供一种能够提高净化性能的吸附材料、滤罐及吸附材料的制造方法。

(用于解决问题的方案)

[构成]

本发明涉及的吸附材料的特征构成为,

吸附材料被填充在滤罐中,并包括:

筒状外壁;及

多个肋,其沿着所述外壁的轴心分隔为多个单元(cell);

所述外壁的厚度及所述多个肋的厚度小于0.6mm,所述外壁与所述多个肋的至少任一个的厚度超过0.4mm,

所述外壁的外径为3.5mm以上且40mm以下,

依据astmd5228的bwc评估方法中的bwc超过3.0g/dl,

依据astmd5228的bwc评估方法中的下式所示的净化效率(purgeefficiency)为0.86以上。

净化效率=(丁烷吸附量-丁烷保持量)/丁烷吸附量…(1)

根据上述特征构成,在吸附材料中,由外壁形成的内部空间被多个肋分隔成沿着筒状外壁的轴心延伸的多个小空间即单元。净化空气可沿着轴心从单元内穿过,但构成吸附材料的外壁及多个肋的厚度相对较薄而小于0.6mm,因此净化空气也容易在厚度方向上穿过外壁及肋。即,由单元形成的小空间使净化空气易于流通,且净化空气容易穿过外壁内及肋内,从而可提高净化性能。类似地,蒸发燃料沿着轴心从单元内穿过,并且在厚度方向也容易穿过外壁及肋,因此能够在外壁及肋中分子级地捕获蒸发燃料中的丁烷等而提高吸附性能。相应地,dbl(diurnalbreathingloss,昼间换气损失)性能也提高。另外,当外壁及肋的厚度为0.6mm以上时,吸附性能及净化性能降低。

如上所述,为了提高吸附性能及净化性能中的至少一个,而减小外壁及多个肋的厚度。在此情况下,外壁形成的内部空间被多个肋分割成多个单元,因此施加于吸附材料的外压及内压等被多个肋分散。由此,可以相对地提高吸附材料的硬度,从而抑制吸附材料的破损等。进而,外壁及肋中至少任一个的厚度超过0.4mm,因此厚度不会过薄,可以确保吸附材料的硬度。另外,当外壁及肋两者的厚度为0.4mm以下时,吸附材料的硬度降低。

另外,上述特征构成的包括外壁及多个肋的吸附材料被构成为,bwc(butaneworkingcapacity(丁烷工作容量))超过3.0g/dl,丁烷的有效吸附量相对较大,吸附性能高。在此情况下,可以实现吸附材料的小型化/轻质化。此外,上述吸附材料吸附丁烷再将丁烷解吸后的丁烷解吸量的比即净化效率为0.86以上,因此减少了吸附材料中残留的丁烷量,可以提高dbl性能。

另外,若bwc过大则净化性能及dbl性能降低,因此bwc优选为13.0g/dl以下。为了抑制净化性能及dbl性能降低,bwc更优选为11.0g/dl以下。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的另一特征构成为,所述外壁的外径为3.5mm以上且10mm以下。

根据上述特征构成,在外壁的外径为3.5mm以上且10mm以下的吸附材料中,外壁及多个肋的厚度相对较薄而小于0.6mm。由此,净化空气在单元内流通,且容易穿过外壁内及肋内。由此,即便是外壁的外径为3.5mm以上且10mm以下的小型吸附材料,也能提高净化性能及dbl性能。类似地,蒸发燃料在单元内流通,且容易穿过外壁内及肋内,从而可以提高吸附性能。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的另一特征构成为,

所述外壁的厚度及所述多个肋的厚度小于0.45mm,

所述外壁的外径为超过10mm且40mm以下。

根据上述特征构成,通过将外壁的外径设为超过10mm且40mm以下而构成吸附材料,从而相比外壁的外径为10mm以下的情况,可以减小外壁的厚度及多个肋的厚度使其小于0.45mm。由此,可以提高净化性能及dbl性能。此外,可以说外壁的厚度及多个肋的厚度如上所述变薄可以提高吸附性能。

另外,当将所述吸附材料的外径设为超过10mm且40mm以下而设为较大时,外壁形成的内部空间变大,该内部空间例如在轴心方向上可形成200单元/英寸2以上的单元。由此,肋的数量对应单元数而变多,施加于吸附材料的外压及内压等可由肋分散,因此即便外壁的厚度及多个肋的厚度小于0.45mm,也能确保吸附材料的硬度。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的特征构成为,

吸附材料被填充在滤罐中,包括:

筒状外壁;及

多个肋,其沿着所述外壁的轴心分隔出多个单元;

所述外壁的厚度及所述多个肋的厚度小于0.6mm,

所述外壁的外径为3.5mm以上且40mm以下,

所述吸附材料中包含相对于所述吸附材料为10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物,

在依据astmd5228的bwc评估方法中,bwc超过3.0g/dl,

在依据astmd5228的bwc评估方法中,下式所示的净化效率为0.86以上。

净化效率=(丁烷吸附量-丁烷保持量)/丁烷吸附量…(1)

根据上述特征构成,在吸附材料中,由外壁形成的内部空间被多个肋分隔成沿着筒状外壁的轴心延伸的多个小空间即单元。净化空气可以沿着轴心在单元内穿过,构成吸附材料的外壁及多个肋的厚度相对较薄而小于0.6mm,因此在厚度方向上也容易穿过外壁及肋。即,由单元形成的小空间使净化空气易于流通,且净化空气容易在外壁内及肋内穿过,从而可以提高净化性能。类似地,蒸发燃料沿着轴心在单元内穿过,并且在厚度方向也容易穿过外壁及肋,因此能够在外壁及肋中分子级地捕获蒸发燃料中的丁烷等而提高吸附性能。相应地,dbl(diurnalbreathingloss,昼间换气损失)性能也提高。另外,当外壁及肋的厚度为0.6mm以上时,吸附性能及净化性能降低。

如上所述,为了提高吸附性能及净化性能中的至少一个,而减小外壁及多个肋的厚度。在此情况下,外壁形成的内部空间被多个肋分隔成多个单元,因此施加于吸附材料的外压及内压等被多个肋分散。由此,可以相对提高吸附材料的硬度,从而抑制吸附材料的破损等。进而,由于外壁及肋两者的厚度超过0.4mm,因此厚度不会过薄,可以确保吸附材料的硬度。另外,当外壁及肋的厚度中至少任一个的厚度为0.4mm以下时,吸附材料的硬度降低。

此外,相对于吸附材料含有10质量%以上且70质量%以下的硬度相对较大的无机物即金属氧化物,因此金属氧化物的每单位体积的较高热容量有助于吸附/解吸时的热控制,而能够进一步提高吸附材料的硬度。

另外,上述特征构成的包括外壁及多个肋的吸附材料构成为,bwc(butaneworkingcapacity(丁烷工作容量))超过3.0g/dl,丁烷的有效吸附量相对较大,吸附性能高。在此情况下,可以实现吸附材料的小型化/轻质化。此外,上述吸附材料吸附丁烷再将丁烷解吸后的丁烷解吸量的比即净化效率为0.86以上,因此减少了吸附材料中残留的丁烷量,可以提高dbl性能。

另外,如果bwc过大则净化性能及dbl性能降低,因此bwc优选为13.0g/dl以下。为了抑制净化性能及dbl性能降低,bwc更优选为11.0g/dl以下。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的另一特征构成为,沿轴心方向观察时,所述多个单元的形状分别为三角形及六边形的至少一种。

根据上述特征构成,当各单元为三角形及六边形的至少一种形状时,肋位于对应于形成三角形及六边形的各个边的位置。由此,在由外壁形成的内部空间,至少一部分肋相对于内部空间的中心呈放射状配置。由此,施加于吸附材料的外压及内压等大体均匀地分散到整个吸附材料,从而可以提高吸附材料的硬度。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的另一特征构成为,所述吸附材料在正丁烷浓度5vol%与50vol%之间对正丁烷浓度的平衡吸附量的差超过35g/l。

根据上述特征构成,由于蒸发燃料中的丁烷等分子的有效吸附量大,因此可以提高吸附材料的吸附性能。由此,可以实现吸附材料的小型化及轻质化。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的另一特征构成为,所述吸附材料至少包含活性炭与温控材料而构成,所述温控材料的体积比热及导热率中的至少一个高于所述活性炭。

根据上述特征构成,在吸附材料中作为一个形态包含体积比热高于活性炭、即热容量高于活性炭的温控材料。此外,在吸附材料中作为一个形态包含导热率高于活性炭的温控材料。

由此,吸附蒸发燃料时活性炭释放的热被传递到温控材料,因此抑制了活性炭的温度上升,提高上述吸附材料的吸附性能。另一方面,在净化吸附燃料时,通过活性炭从温控材料吸收热,从而抑制活性炭的温度降低,提高上述吸附材料的净化性能。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的另一特征构成为,所述温控材料是金属氧化物、相变温度36℃以下的相变物质、及相移温度36℃以下的相移物质中的至少一种物质。

与活性炭相比,金属氧化物通常具有更大的体积比热及导热率,且热容量更大。在上述特征构成中,当温控材料是金属氧化物时,可抑制吸附材料的温度上升及温度降低,从而可以提高吸附性能及净化性能。

此外,相变温度36℃以下的相变物质及相移温度36℃以下的相移物质中至少任一温控材料的热容量高于活性炭。在上述特征构成中,当温控材料是所述相变物质及所述相移物质的至少一种时,由于吸附蒸发燃料时活性炭释放的热被传递至温控材料,因此抑制了活性炭的温度上升,提高上述吸附材料的吸附性能。另一方面,当净化吸附燃料时,通过热容量高的金属氧化物、具有相变功能及相移功能的物质的作用来抑制活性炭的温度降低率,并提高上述吸附材料的净化性能。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的另一特征构成为,所述吸附材料至少包含活性炭而构成,

所述吸附材料形成有源于所述活性炭的小于100nm的第1细孔、及源于可熔芯的100nm以上的第2细孔,相对于所述吸附材料的质量,所述第2细孔的容积超过0.05ml/g且为0.35ml/g以下。

根据上述特征构成,相对于吸附材料的质量,孔径100nm以上的第2细孔的细孔容积超过0.05ml/g且为0.35ml/g以下,因此吸附材料内适当地形成供蒸发燃料及净化空气流通的通道,蒸发燃料及净化空气通过第2细孔而良好地流通,从而提高吸附性能及净化性能。

当第2细孔的细孔容积相对于吸附材料的质量为0.05ml/g以下时,吸附材料内的通道比例变小,解吸速度变慢,使得吸附性能及净化性能降低。此外,当第2细孔的细孔容积相对于吸附材料的质量超过0.35ml/g时,吸附材料内过度形成供蒸发燃料及净化空气流通的通道而使得强度降低,并且由于活性炭的含量变少,因此bwc的值降低。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的另一特征构成为,所述多个单元的单元数为200单元/英寸2以上,且所述多个肋的肋数为4根以上。

根据上述特征构成,单元数为200单元/英寸2以上,肋数多达4根以上,因此施加于吸附材料的外压及内压等可由多个肋分散,从而提高了吸附材料的硬度。

[构成]

本发明涉及的滤罐的特征构成为,

用于蒸发燃料处理,包括与内燃机燃料箱的上部空气室连通的箱端口、与内燃机的进气通道连通的净化端口、向大气开放的大气端口、及供蒸发燃料从所述箱端口流向所述大气端口的吸附材料室,

在所述吸附材料室的与所述大气端口相邻的大气侧相邻区域,配置有上述吸附材料。

从吸附材料所含的活性炭的蒸发燃料的解吸(净化)是通过从净化端口吸气,使大气从大气端口流入而进行的。从活性炭解吸蒸发燃料时,热量被带走,因此活性炭的温度降低,而活性炭的净化性能降低。例如,当活性炭的温度低于10℃时,净化性能明显降低。根据上述特征构成,在吸附材料室的与大气端口相邻的大气侧相邻区域,配置有上述吸附材料。上述吸附材料通过使外壁及多个肋的厚度设置得相对较薄而小于0.6mm,从而使净化空气在单元内流通并从外壁内及肋内穿过,因此净化性能及dbl性能优异。由此,通过在大气侧相邻区域配置上述吸附材料,从而可以适当地进行净化处理。

[构成]

本发明涉及的滤罐的另一特征构成为,

在比所述大气侧相邻区域更远离所述大气端口且与所述大气侧相邻区域相邻的大气侧分离区域中,配置有上述吸附材料,

配置在所述大气侧相邻区域中的吸附材料是所述外壁的外径超过10mm且为40mm以下的蜂窝状吸附材料,

配置在所述大气侧分离区域中的吸附材料是所述外壁的外径为3.5mm以上且10mm以下的蜂窝状粒料。

根据上述特征构成,即便配置在比大气侧分离区域更远离大气端口的区域的活性炭的bwc高且丁烷吸附性能高,也能利用分别配置在大气侧分离区域及大气侧相邻区域的蜂窝状粒料及蜂窝状吸附材料来提高滤罐的dbl性能。即,即便因配置在比大气侧分离区域更远离大气端口的区域中的活性炭使得丁烷的吸附量变大时,由于大气侧分离区域配置有相对较小的蜂窝状粒料,因此可利用该蜂窝状粒料较大的外表面积等提高大气侧分离区域的净化性能,从而提高滤罐的dbl性能。此外,由于在与大气侧分离区域相邻的大气侧相邻区域,进一步配置有相对较大的蜂窝状吸附材料,因此大气侧相邻区域的吸附材料(蜂窝状吸附材料)的bwc低,净化后的丁烷残留量少,并提高dbl的性能。

[构成]

本发明涉及的滤罐的另一特征构成为,

满足所述蜂窝状粒料的bwc>所述蜂窝状吸附材料的bwc的关系。

根据上述特征构成,朝向大气端口而在大气侧分离区域及大气侧相邻区域中依次配置蜂窝状粒料及蜂窝状吸附材料。并且,满足蜂窝状粒料的bwc>蜂窝状吸附材料的bwc的关系,越靠大气端口则bwc越小。由此,越靠大气端口,净化后的丁烷残留量越少,从而可提高滤罐的净化性能,并提高dbl性能。

[构成]

本发明涉及的滤罐的另一特征构成为,

在所述吸附材料室中与所述箱端口相邻的箱侧相邻区域配置有包含活性炭及温控材料的吸附材料,该活性炭在依据astmd5228的bwc评估方法中bwc为15.0g/dl以上,该温控材料是相变温度36℃以上的相变物质及相移温度36℃以上的相移物质中的至少一种。

根据上述特征构成,在吸附材料室内的箱侧相邻区域配置有吸附材料,该吸附材料包含根据温度变化而产生潜热吸收及释放的相变物质等温控材料。由此,可利用该吸附材料抑制活性炭的温度变化,从而防止活性炭的性能降低。

此外,当向燃料箱供油时,滤罐内有时一次性流入大量的蒸发燃料。从箱端口流入的蒸发燃料在箱端口附近到大气端口形成吸附带,该吸附带内活性炭由于吸附热而温度上升。当活性炭超过35℃(约35℃)时,吸附性能明显降低。根据上述特征构成,箱侧相邻区域是向燃料箱供油时因活性炭吸附蒸发燃料释放的热量使得活性炭的温度变成35℃以上的区域,该箱侧相邻区域内配置有包含相变温度36℃以上的相变物质及相移温度36℃以上的相移物质中至少任一温控材料的吸附材料。由此,抑制活性炭的温度超过35℃的情况,因此优选。

进而,由于在箱侧相邻区域配置有包含活性炭的吸附材料,因此可抑制吸附材料室内容纳的活性炭量的减少,从而可抑制吸附性能降低。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的制造方法的特征构成为,

其是制造上述吸附材料的方法,其中,

至少将活性炭、有机粘合剂、交联剂、无机材料混合,然后捏合,

将所述捏合的捏合材料制成所述成型体,

并对所述成型体实施100℃以上且200℃以下的干燥处理。

根据上述特征构成,可以制造净化性能及dbl性能得到提高的吸附材料,类似地,能够制造吸附性能得到提高的吸附材料。此外,由于吸附材料包含活性炭,因此可以提高吸附性能,分子级地捕获蒸发燃料中的丁烷等。进而,通过对添加了有机粘合剂与交联剂的成型体实施干燥处理,从而可以使有机粘合剂交联,并提高对蒸发燃料的耐受性。此外,由于含有无机材料,从而提高bwc,并抑制成型体在干燥处理中被破损。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的制造方法的特征构成为,

其是制造上述吸附材料的方法,其中,

至少将活性炭、有机粘合剂、无机材料混合,然后捏合,

将所述捏合的捏合材料制成所述成型体,

并对所述成型体实施700℃以上且900℃以下的烧成处理。

根据上述特征构成,可以制造净化性能及dbl性能得到提高的吸附材料,类似地,能够制造吸附性能得到提高的吸附材料。此外,由于吸附材料含有活性炭,因此可以提高吸附性能,分子级地捕获蒸发燃料中的丁烷等。进而,通过烧成处理使有机粘合剂消失后形成细孔,供蒸发燃料及净化空气流通,从而可提高吸附性能及净化性能。此外,由于含有无机材料,从而提高bwc,并抑制成型体在烧成处理中被破损。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的制造方法的另一特征构成为,

进一步混合体积比热及导热率中的至少一个高于所述活性炭的温控材料并捏合,所述温控材料是金属氧化物、相变温度36℃以下的相变物质、及相移温度36℃以下的相移物质中的至少任一种物质。

根据上述特征构成,通过将体积比热及导热率通常大于活性炭的金属氧化物、相变物质及相移物质中的至少一种作为温控材料添加至吸附材料,从而可抑制吸附材料的温度上升及温度降低,并提高吸附性能及净化性能。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的制造方法的另一特征构成为,进一步混合可熔芯,然后捏合。

根据上述特征构成,通过将包含可熔芯的捏合材料成型并进行干燥处理或烧成处理,可熔芯升华或分解而形成细孔。该细孔变成蒸发燃料及净化空气流通的通道,因此可以提高吸附性能及净化性能。

[构成]

本发明涉及的吸附材料的制造方法的另一特征构成为,进一步混合相对于所述吸附材料为10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物,然后捏合。

相对于吸附材料含有10质量%以上且70质量%以下的硬度相对较大的无机物即金属氧化物,因此金属氧化物的每单位体积的较高热容量有助于吸附/解吸时的热控制,而能够进一步提高吸附材料的硬度。

附图说明

图1是表示具有三角形单元的吸附材料的形状的平面图及侧视图。

图2是表示具有六边形单元的吸附材料的形状的平面图及侧视图。

图3是表示具有四边形单元的吸附材料的形状的平面图及侧视图。

图4是示意性表示滤罐结构的剖视图。

图5是示意性表示滤罐结构的剖视图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下,对第1实施方式涉及的滤罐及用于滤罐的吸附材料进行说明。在本实施方式中,滤罐用于从汽车燃料箱产生的蒸发燃料的处理。吸附材料被填充在该滤罐内。

在发动机驱动或车辆停止时因燃料箱升温而产生的蒸发燃料被滤罐内填充的吸附材料吸附,从而防止蒸发燃料释放到大气中。被吸附材料吸附的蒸发燃料通过发动机驱动时的进气管负压、与发动机驱动独立地进行驱动控制的吸气泵而解吸(净化),吸附材料得以再生。

(1)吸附材料的外观构成

下面,首先使用图1对吸附材料的外观构成进行说明。

如图1所示,本实施方式的吸附材料10包括筒状外壁10a、及多个肋10b,所述多个肋10b沿着外壁10a的轴心将外壁10a内部分隔成多个单元10c。即,吸附材料10构成为中空形状的成型体,由筒状外壁10a及肋10b形成,所述肋10b构成将筒状外壁10a内侧的内部空间分隔的壁。并且,肋10b在轴心方向上将外壁10a形成的内部空间分隔成蜂窝形状,并形成多个单元10c。在此,蜂窝形状不仅包括轴心方向上单元10c为六边形的情况,也包括三角形、四边形、五边形等多种形状。另外,在图1中,在轴心方向上各单元10c为三角形。

尤其若单元10c在轴心方向上为正三角形,则通过组合6个单元10c而形成正六边形,并可以在内部空间有效地形成大量单元10c从而确保单元数量,因此优选。

外壁10a及肋10b在长度方向(侧面观察的高度方向)上延伸。由此,被分隔成蜂窝形状的多个单元10c在长度方向上延伸形成。若吸附材料10具有这种蜂窝形状,则净化空气容易在单元10c的中空区域流通,并增加活性炭与净化空气的接触时间及接触面积等,从而可以提高净化性能。类似地,单元10c内的蒸发燃料良好地流通,增加构成吸附材料10的活性炭与蒸发燃料的接触时间及接触面积等,从而也可以提高吸附性能。即,根据本实施方式的吸附材料10,可以提高净化性能。此外,可以说能够同时提高净化性能及吸附性能。

吸附材料10的外径(直径)d例如为3.5mm以上且40mm以下,长度方向的长度l例如为200mm以下。此外,在本实施方式中,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ形成得较薄而小于0.6mm。进而,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ中至少任一厚度超过0.4mm。另外,有时将外径d及长度l相对较大的吸附材料10简称为蜂窝状吸附材料,将相对较小的吸附材料10简称为蜂窝状粒料。例如,有时将外径d为3.5mm以上且10mm以下的吸附材料10称为蜂窝状粒料,将外径超过10mm且为40mm以下的吸附材料10称为蜂窝状吸附材料。

在上述外径d的吸附材料10中,如上所述减小了外壁10a的厚度dα、及肋10b的厚度dβ,在外壁10a围住的内部空间内,在轴心方向上可以形成例如200单元/英寸2以上的单元10c。由此,肋的数量对应于单元数而变多,施加于吸附材料10的外压及内压等被肋10b分散,从而可以确保吸附材料10的硬度。

该吸附材料10中,进一步地,bwc(butaneworkingcapacity(丁烷工作容量))超过3.0g/dl。另外,bwc是通过依据astmd5228的bwc评估方法测量的丁烷吸附性能的评估值。此外,吸附材料10在依据astmd5228的bwc评估方法中的下式所示的净化效率为0.86以上。

净化效率=(丁烷吸附量-丁烷保持量)/丁烷吸附量…(1)

根据上述吸附材料10,在吸附材料10中,由外壁10a形成的内部空间被多个肋10b分隔成多个小空间即单元10c。净化空气可以沿着单元10c的延伸方向在单元10c内穿过,但由于构成吸附材料10的外壁10a及多个肋10b的厚度相对较薄而小于0.6mm,因此在厚度方向也容易穿过外壁10a及肋10b。即,净化空气沿着单元10c的延伸方向穿过,并在厚度方向也容易穿过外壁10a及肋10b,从而可以提高净化性能。相应地,dbl(diurnalbreathingloss,昼间换气损失)性能也得到提高。类似地,由单元10c形成的小空间使蒸发燃料易于流通,且蒸发燃料容易从外壁10a及肋10b内穿过,从而在外壁10a及肋10b中分子级地捕获蒸发燃料中的丁烷等而提高吸附性能。即,根据如本实施方式外壁10a及肋10b的厚度相对较薄的吸附材料10,可以提高净化性能,此外,可以说能够同时提高净化性能及吸附性能。另外,当外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ为0.6mm以上时,吸附性能及净化性能降低。

虽然为了提高净化性能及吸附性能中的至少一个而减小了外壁10a的厚度dα及多个肋10b的厚度dβ,但外壁10a形成的内部空间被多个肋10b分隔成多个单元10c,从而可利用多个肋10b分散施加于吸附材料10的外压及内压等。由此,可以相对提高吸附材料10的硬度,并抑制吸附材料10的破损等。进而,由于外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ中至少任一厚度超过0.4mm,因此厚度不会过薄,从而可以确保吸附材料10的硬度。另外,当外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ均为0.4mm以下时,吸附材料10的硬度降低。

此外,如上述图1所示,在吸附材料10中,单元10c被形成为三角形。由此,多个肋10b的至少一部相对于外壁10a形成的内部空间的中心呈放射状延伸,因此施加于各单元10c的外压及内压等通过该放射状的肋10b而分散至整个吸附材料10。由此,即便减小外壁10a的厚度dα及多个肋10b的厚度dβ,也能确保吸附材料10的硬度。尤其若单元10c为正三角形,则能够通过组合6个单元10c而形成正六边形,并使施加于各单元10c的外压及内压等更均匀地呈放射状分散,因此可以进一步确保吸附材料10的硬度,而优选。

另外,上述吸附材料10构成为bwc超过3.0g/dl,丁烷的有效吸附量相对较大,吸附性能高。在此情况下,可以实现吸附材料10的小型化/轻质化。此外,在上述吸附材料10中,吸附丁烷再将丁烷解吸后的丁烷解吸量的比即净化效率为0.86以上,因此减少在吸附材料10中残留的丁烷量,可以提高dbl性能。

此外,上述图1的吸附材料10的各单元10c为三角形,但单元10c的形状并不限于此。例如,如图2的吸附材料10所示,各单元10c也可以是六边形。进而,例如,如图3的吸附材料10所示,各单元10c也可以是四边形。

在图2、图3的吸附材料10中,与图1相同的标记表示相同的构成要素。在图2的吸附材料10中,在轴心方向上外壁10a的内部空间被分成多个六边形的单元10c,肋10b构成单元10c的六边形外廓。由此,多个肋10b的至少一部分相对于外壁10a形成的内部空间的中心呈放射状延伸,因此施加于各单元10c的外压及内压等通过该放射状的肋10b而分散至整个吸附材料10。由此,即便减小外壁10a的厚度dα及多个肋10b的厚度dβ,也能确保吸附材料10的硬度。此外,当外壁10a的内部空间形成有多个六边形的单元10c时,即便单元数量少于形成三角形单元10c的情况,也能确保吸附材料10的硬度。

此外,在图3的吸附材料10中,在轴心方向上外壁10a的内部空间被分成多个四边形单元10c,肋10b构成单元10c的四边形外廓。多个肋10b呈矩阵状延伸,因此施加于各单元10c的外压及内压等被分散,可以在确保吸附材料10的硬度的同时减小外壁10a的厚度dα及多个肋10b的厚度dβ。

如上所述,由于吸附材料10的外壁10a及多个肋10b的厚度相对较薄而小于0.6mm,因此净化空气在单元10c内流通,并且也在厚度方向上穿过外壁10a及肋10b,从而对形成在外壁10a及肋10b的后述第1细孔所吸附的丁烷等的净化性能高。类似地,蒸发燃料不仅在单元10c内流通,也容易在厚度方向穿过外壁10a及肋10b,并且活性炭内的第1细孔容易捕获蒸发燃料中的丁烷等,从而也能提高吸附材料10的吸附性能。

(2)吸附材料的构成材料及制造方法

吸附材料10由至少包括具有细孔(后述第1细孔)的活性炭、有机粘合剂、交联剂、无机材料的原材料形成。

吸附材料10的制造方法如下。将包含上述活性炭、有机粘合剂、交联剂及无机材料的原材料例如使用带式混合器等混合器与水混合并捏合。然后,利用挤压成型或模具成型等将捏合的捏合材料制成图1~图3所示的蜂窝形状。然后,使用红外线、热风、蒸汽及微波等在约200℃以下、例如约120℃的温度下将成型材料干燥约3小时,制造吸附材料10。在约200℃以下、例如约120℃的相对低温下的干燥,例如可以是成型时去除成型体的水分的工序、利用交联剂使有机粘合剂交联的工序、使无机材料固化的工序等。

作为活性炭,可以使用市售的煤炭类、椰壳类、木材类、木质素类等各种原料形成的活性炭。进而,也可以使用蒸汽活化产物、二氧化碳活化产物、磷酸、氯化锌、碱金属等的化学活化产物等活性炭的活化产物。此外,活性炭被形成为多孔,且具有孔径小于100nm的第1细孔。第1细孔优选为50nm以下,更优选为40nm以下。进一步地,例如优选为1~10nm,更优选为2~5nm。

并且,活性炭优选为颗粒或粉末状,以增强蒸发燃料的吸附能力。活性炭的平均粒径优选为例如约1μm~10mm,例如可将活性炭粉碎,而使用粒径为350μm以下(42目)的粉末状活性炭。此外,比表面积通常为500~2500m2/g,优选为800~2300m2/g。另外,要选择的活性炭的比表面积可以根据吸附材料的bwc的值及活性炭的添加量而适当地选择。

在此,孔径表示平均细孔直径,例如使用氮吸附/解吸法的吸附、解吸等温线的测量、压汞法等测量。在本实施方式中,使用压汞法进行测量。此外,利用sem进行粒径分析也能求出孔径。

作为有机粘合剂,在制造吸附材料10时实施干燥工序的本实施方式中,例如可使用羧甲基纤维素(cmc)、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素及羟乙基甲基纤维素等纤维素、eva(ethylenevinylacetate)、环氧树脂、乳胶、苯乙烯及丁二烯之类的乳液粘合剂等有机粘合剂。相对于制造吸附材料10所用原材料的总质量,这种有机粘合剂的添加量约为3~15质量%。

作为交联剂,优选将有机粘合剂交联而提高耐汽油性及耐水性等的交联剂。作为交联剂,例如可使用通常作为交联剂的多价金属离子、脲、多胺、羟甲基三聚氰胺、聚酰胺、环氧树脂、异氰酸酯、含噁唑啉基的聚合物等。

此外,也可以代替交联剂,而采用自交联型粘合剂作为有机粘合剂。

作为无机材料,使用粉末状膨润土、木结粘土、硅胶、氧化铝凝胶、白粘土等粉末或凝胶的固形物。添加无机材料可以提高bwc及吸附材料10的硬度。此外,添加无机材料可以在使成型体干燥等时抑制破损。相对于制造吸附材料10所使用的活性炭、有机粘合剂、交联剂及无机材料在内的原材料的总质量,这种无机材料的添加量约为10~50质量%。

(3)吸附材料中的添加材料

上述吸附材料10至少由包括活性炭、有机粘合剂、交联剂、无机材料的原材料形成,但也可以进一步添加以下的添加材料。

(a)碳化产品

在吸附材料10的原材料中,作为添加材料也可以进一步添加例如将椰壳及木粉等原料干蒸而得的碳化产品。添加碳化产品可以调整bwc、并且可提高吸附材料10的硬度。此外,相对于原材料例如以5质量%以上且30质量%以下的比例添加碳化产品。

(b)金属氧化物

在吸附材料10的原材料中,作为添加材料可以添加金属氧化物。金属氧化物例如是铝、铁等的氧化物。添加金属氧化物不仅可以利用金属氧化物的每单位体积的高热容量来控制吸附/解吸时的热,还能提高吸附材料10的硬度。此外,相对于原材料例如以10质量%以上且70质量%以下的比例添加金属氧化物。

(c)温控材料

在吸附材料10的原材料中,作为添加材料可以添加对吸附材料10的温度进行控制的温控材料。

温控材料优选使用热容量高于活性炭的材料。例如,作为温控材料,优选使用体积比热大于活性炭的物质。进而,作为温控材料,优选使用导热率高于活性炭的物质。

例如,通常可以使用体积比热及导热率均大于活性炭的金属氧化物。金属氧化物例如是铝、铁等的氧化物。金属氧化物的体积比热优选为0.4kcal/l·℃以上,导热率优选为0.5kcal/m·h·℃以上。此外,金属氧化物的比热优选为0.25~0.4kcal/kg·℃以上。另外,例如活性炭的体积比热为0.05~0.12kcal/l·℃,导热率为0.064kcal/m·h·℃。

除了包含活性炭以外还包含每单位体积的热容量及导热率高于活性炭的金属氧化物的吸附材料10的体积比热优选为0.08kcal/l·℃以上。进而,包含上述金属氧化物的吸附材料10的导热率优选为0.1kcal/m·h·℃以上。此外,吸附材料10的体积比热更优选为0.12kcal/l/℃以上,进一步优选为大于0.12kcal/l·℃。此外,吸附材料10的比热例如优选为0.2kcal/kg·℃以上。

通过向吸附材料10中添加金属氧化物,从而提高吸附蒸发燃料时活性炭释放的热被转移到金属氧化物的功能,并抑制活性炭的温度上升,且提高吸附材料10的吸附性能。另一方面,当净化吸附燃料时,提高活性炭吸收金属氧化物的热的功能,从而抑制活性炭的温度降低,并提高吸附材料10的净化性能。尤其是,如上所述,使用体积比热及导热率大于活性炭的金属氧化物作为温控材料,可以提高吸附性能及净化性能。

另外,在吸附材料10中,金属氧化物如上所述还具有提高吸附材料10的硬度的功能,因此考虑到兼具作为温控材料的功能来决定原材料中的添加比例。金属氧化物过少时,不仅硬度降低,吸附性能及净化性能也降低。另一方面,金属氧化物过多时,活性炭的含有比例变少,吸附性能降低。例如,在上述吸附材料10中,由于较薄地形成外壁10a及肋10b,因此可以优先确保硬度而决定吸附材料10中的金属氧化物的添加量。例如,相对于吸附材料10添加10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物,可以提高吸附材料10的硬度,由于该金属氧化物的存在,可以抑制温度上升及温度降低,从而可提高吸附性能及净化性能。另外,如上所述,外壁10a及多个肋10b的厚度相对较薄而小于0.6mm,并且可以提高净化性能,进一步可提高吸附性能。

另外,温控材料只要体积比热及导热率大于活性炭即可,并不限于金属氧化物,也可以是硅等的无机氧化物等。

此外,作为温控材料,也可以代替金属氧化物而使用相变物质及相移物质中的至少一种。相变物质及相移物质是热容量高于活性炭的物质,优选添加方式为,例如在相变物质的相变温度及相移物质的相移温度下,吸附材料10的体积比热为0.08kcal/l·/℃以上。

另外,上述相变物质及相移物质是在规定的相变温度及相移温度下相发生变化及转移的物质,该物质具有与上述金属氧化物相同的作用。即,吸附蒸发燃料时活性炭释放的热被转移到相移物质,因此抑制活性炭的温度上升,而提高吸附材料10的吸附性能。另一方面,在净化吸附燃料时,活性炭吸收相移物质的热,从而抑制活性炭的温度降低,而提高吸附材料10的净化性能。

此外,相变物质及相移物质的潜热量相对较高,并且如上所述可以提高包含相变物质及相移物质中的至少一种的吸附材料的吸附性能及净化性能。

相变物质的相变温度及相移物质的相移温度优选为36℃以下。此外,相变物质及相移物质优选为胶囊状。

作为相变物质并无特别限定,只要是能够根据活性炭的温度变化而在固相与液相之间改变相的物质即可,可以使用有机化合物或无机化合物。具体来说,可列举十四烷、十五烷、十六烷、庚烷、十八烷、壬二烷、二十烷、二十一烷、二十二烷等直链脂族烃、天然蜡、石油蜡、lino3·3h2o、na2so4·10h2o、na2hpo4·12h2o等无机化合物的水合物、癸酸、月桂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸等脂肪酸类、碳原子数为12~15的高级醇、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、棕榈酸异丙酯、硬脂酸丁酯、硬脂酸硬脂基酯、肉豆蔻酸肉豆蔻酸酯等酯化合物等。

因此,在使用相变物质的情况下,可以通过调整相变物质的种类、添加量,将相变温度下的吸附材料10的体积比热设为例如0.08kcal/l·℃以上。

此外,作为相移物质,例如可列举二氧化钒与钨的合金(vxwyo2)(x+y=1)。例如,可列举x=0.98(98质量份)、y=0.02(2质量份)的二氧化钒与钨的合金(v0.98w0.02o2)。在此情况下,相移物质(v0.98w0.02o2)的相移温度为20℃,该相移物质的相移温度下,吸附材料10的体积比热例如可为0.08kcal/l·℃以上。

在包括所述二氧化钒与钨的合金的相移物质中,通过使y(钨的含有比例)少于y=0.02(2质量份),可以将相移温度调整得大于20℃。进而,通过减少y(钨的含有比例),可以将相移温度调整为大于20℃且为36℃以下。相反地,通过使y(钨的含有比例)多于y=0.02(2质量份),可以将相移温度调整得小于20℃。以此方式调整y(钨的含有比例),可以将相移温度下的吸附材料10的体积比热例如设为0.08kcal/l·℃以上。此外,在使用相移物质的情况下,可以通过调整相移物质的种类、吸附材料10中的添加量,将相移温度下的吸附材料10的体积比热例如设为0.08kcal/l·℃以上。

原材料中,相变物质及相移物质中至少任一个的质量优选为活性炭的质量的5质量%以上且30质量%以下。

在此,当蒸发燃料从活性炭解吸时,热量被带走,因此活性炭的温度降低,而使得活性炭的净化性能降低。例如,当活性炭的温度低于10℃时,净化性能明显降低。在上述吸附材料10中,包含相变温度及相移温度为36℃以下的相变物质及相移物质等添加材料,因此抑制吸附材料10包含的活性炭的温度过度降低,从而适当地进行净化处理。

此外,通过将相变物质及相移物质等的添加比例设为活性炭的质量的5质量%以上且30质量%以下,从而可以将活性炭的温度调整为适当的温度。例如,当添加比例小于5质量%时,不能充分发挥利用相变物质及相移物质等抑制活性炭的温度过度降低的效果。另一方面,当添加比例超过30质量%时,由于相变物质及相移物质等的添加,吸附材料中的活性炭的比例变少,使得吸附性能降低。

(d)可熔芯

在吸附材料10的原材料中,作为添加材料可以添加可熔芯。

作为可熔芯,使用熔点高且易于分解的材料,通过规定温度下的干燥等而升华或分解及挥发。若对包含可熔芯的原材料进行干燥等,则可熔芯升华或分解及挥发,从而形成第2细孔。第2细孔被形成为直径及长度与可熔芯相似。例如,第2细孔是孔径1μm以上的细孔。这种第2细孔变成蒸发燃料及净化空气流通的通道,因此可以提高吸附性能及净化性能。

作为可熔芯,可使用聚酯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、纸浆纤维、芳族聚酰胺纤维及纤维素纤维等聚合物。更优选地,作为可熔芯可使用聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯及纸浆纤维等。

在本实施方式的吸附材料10中,净化空气在多个单元10c内流通,且净化空气穿过厚度小的外壁10a及肋10b,因此净化性能高。类似地,蒸发燃料在多个单元10c内流通,且蒸发燃料穿过厚度小的外壁10a及肋10b,因此也能提高吸附性能。由此,聚乙烯及纸浆纤维等可粉末化而形成长度短的第2细孔。即,即便不增加第2细孔的长度也能改善蒸发燃料及净化空气的穿透,因此可缩短第2细孔的长度,并抑制吸附材料10的硬度降低。

第2细孔的孔径为1μm以上,优选为1μm以上且100μm以下。由于第2细孔的孔径处于这样的范围内,因此可以抑制吸附材料的硬度降低。另外,若第2细孔的孔径超过100μm,则吸附材料中的第2细孔变得过大而无法确保硬度,而缺乏作为吸附材料的实用性。

第2细孔的孔径优选为1μm以上且60μm以下,更优选为1μm以上且50μm以下。

另外,当第2细孔的直径小于1μm时,蒸发燃料及净化空气不易流通,解吸速度变慢,使得净化性能降低。另一方面,当第2细孔的直径超过100μm时,吸附材料10的骨架中存在的第2细孔的容积变大,导致吸附材料10的硬度降低。

当可熔芯是纸浆纤维时,优选长度为0.5mm以下。

此外,优选可熔芯具有c-n键。当形成吸附材料10时,若将具有c-n键的可熔芯、活性炭及添加材料等捏合并加热,则可熔芯的c-n键因加热而断裂,容易分解及挥发。由此,在吸附材料10上可形成源于具有c-n键的纤维状可熔芯的第2细孔。此外,由于c-n键的存在,可抑制加热时生成的炭化物导致的第2细孔的堵塞。

当吸附材料10包含上述可熔芯时,在吸附材料10上形成的细孔包括源于活性炭的小于100nm的第1细孔、及源于可熔芯的1μm以上的第2细孔。更详细来说,如图1所示,吸附材料10的成型体是由外壁10a及肋10b组成的骨架形成,且具有源于活性炭的小于100nm的第1细孔及源于可熔芯的1μm以上的第2细孔。这样的吸附材料10可利用小于100nm的第1细孔,分子级地捕获蒸发燃料中的例如丁烷等,从而可提高吸附性能。此外,1μm以上的第2细孔变成蒸发燃料及净化空气流通的通道,因此可提高吸附性能及净化性能。

(4)吸附材料的另一构成

(a)蜂窝状粒料

在上述实施方式的吸附材料10(外径d例如大于3.5mm且为40mm以下,长度方向的长度l例如为200mm以下)中,在吸附材料10的外径d例如大于3.5mm且为10mm以下的相对较小的蜂窝状粒料中,也可以减小外壁10a及肋10b的厚度。即,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ小于0.6mm,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ中至少任一厚度超过0.4mm。

由此,相对较小的蜂窝状粒料也能提高净化性能及dbl性能。此外,相对较小的蜂窝状粒料还能提高吸附性能。

(b)蜂窝状吸附材料

在上述实施方式的吸附材料10中,在吸附材料10的外径d例如大于10mm且为40mm以下的蜂窝状吸附材料中,也可以减小外壁10a及肋10b的厚度。即,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ小于0.6mm,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ中至少任一厚度超过0.4mm。

由此,即使在相对较大的蜂窝状吸附材料中,也能提高净化性能及dbl性能,并同样可以提高吸附性能。进而,若蜂窝状吸附材料的外径d相对较大而超过10mm且为40mm以下,则由外壁形成的内部空间变大,该内部空间内在轴心方向上可形成例如200单元/英寸2以上的单元10c。由此,肋数量对应单元数而变多,施加于吸附材料10的外压及内压等可由肋10b分散,因此即便外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ小于0.45mm也能确保吸附材料10的硬度。

(c)包含金属氧化物的吸附材料

当吸附材料10包含10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物时,可以使外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ小于0.6mm。与上述实施方式的吸附材料10类似地,外径d例如为大于3.5mm且40mm以下,长度方向的长度l例如可设为200mm以下。施加于吸附材料10的外压及内压等被多个肋分散,使得吸附材料10的硬度变高,但通过使吸附材料10包含10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物,不仅可利用金属氧化物的每单位体积的高热容量控制吸附/解吸时的热,还能进一步提高硬度。当可以提高吸附材料10的硬度时,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ优选小于0.44mm,更优选为0.4mm以下,进一步优选为0.3mm以下。此外,考虑到吸附材料10的硬度降低可以将厚度设为0.15mm以上,更优选为0.23mm以上。通过以此方式提高吸附材料10的硬度,从而可以减小外壁及多个肋的厚度,进一步提高净化性能及dbl性能,同样可以提高吸附性能。

(d)bwc

在上述说明中设为bwc超过3.0g/dl。若bwc过大则净化性能及dbl性能降低,因此优选bwc为13.0g/dl以下。为了抑制净化性能及dbl性能的降低,更优选bwc为11.0g/dl以下。

(e)净化效率

上述吸附材料10的净化效率为0.86以上,但优选为0.88以上,更优选为0.9以上。当净化效率低于0.86时dbl性能降低。

(f)单元数及肋数

在上述吸附材料10中,通过以上述方式减小外壁10a的厚度dα、及肋10b的厚度dβ,从而可以在被外壁10a围住的内部空间内在轴心方向上形成例如200单元/英寸2以上的单元10c。优选可形成200单元/英寸2以上的单元10c。此外,优选形成300单元/英寸2以上的单元10c,更优选形成500单元/英寸2以上的单元10c,进一步优选形成600单元/英寸2以上的单元10c,进一步更优选形成700单元/英寸2以上的单元10c。通过像这样形成多个单元10c,从而肋数至少为4个以上。肋数量对应于多个单元数而变多,施加于吸附材料10的外压及内压等被多个肋10b分散,从而可以确保吸附材料10的硬度。

此外,考虑到单元10c内的净化空气易流通性、外壁10a及肋10b的硬度等,优选将单元数设为800单元/英寸2以下,以便将外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ控制在上述范围内。类似地,考虑到蒸发燃料的易流通性,优选将单元数设为800单元/英寸2以下。

(g)平衡吸附量的差

在上述吸附材料10中,优选正丁烷浓度在5vol%与50vol%之间的平衡吸附量的差超过35g/l。在此情况下,蒸发燃料中的丁烷等分子的有效吸附量大,因此可提高吸附材料10的吸附性能。由此,可以实现吸附材料10的小型化及轻质化。

(h)第2细孔的容积

在上述吸附材料10构成为在原材料中包含可熔芯时,形成有源于活性炭的小于100nm的第1细孔、及源于可熔芯的1μm以上的第2细孔。在此,优选相对于吸附材料10的质量,第2细孔的容积为超过0.05ml/g且0.35ml/g以下。在此情况下,蒸发燃料及净化空气易于在第2细孔流通,提高吸附性能、净化性能及dbl性能,因此优选。

更优选第2细孔的容积相对于吸附材料10的质量的比例为0.1ml/g以上,进一步优选为0.15ml/g以上。

(i)吸附功能材料

在上述说明中,在吸附材料10的原材料中包含活性炭。但是,只要在吸附材料10中能够吸附蒸发燃料中的丁烷等分子,则在吸附材料10的原材料中也可以包含活性炭、活性氧化铝、硅胶、沸石、有机金属络合物、二氧化硅多孔材料等、或它们的混合物。其中,例如可优选使用活性炭、活性氧化铝、或它们的混合物,更优可使用活性炭。

(4)滤罐

其次,使用图4对使用上述吸附材料10的滤罐100进行说明。滤罐100被设置成用于处理从汽车燃料箱产生的蒸发燃料。滤罐100包括壳体21、盖22、板28、螺旋弹簧29、及过滤器f。在滤罐100的内部形成有吸附材料室r,其中容纳上述制造的滤罐用吸附材料10。

壳体21是下方开口的中空筒状合成树脂(例如尼龙)制成的部件。盖22是圆盘形状的合成树脂(例如尼龙)制成的部件。盖22例如通过振动焊接或粘合等方式接合到壳体21的下侧,将壳体21的开口封住。

在壳体21的上侧形成有箱端口23、净化端口24、及大气端口25。箱端口23与汽车的燃料箱(未图示)的上部连通,从燃料箱产生的蒸发燃料通过箱端口23流入到壳体21的内部。净化端口24与内燃机的进气通道(未图示)连通。进气通道与内燃机的进气管连通、或者与独立于发动机而驱动控制的吸气泵连接。大气端口25向大气开放,大气通过大气端口25而流入到壳体21的内部。

在壳体21的内部形成有分隔壁26及辅助分隔壁27。分隔壁26是从壳体21内部的上端延伸到盖22附近的分隔壁,位于净化端口24与大气端口25之间。辅助分隔壁27是从壳体21内部的上端延伸到盖22的短分隔壁,位于箱端口23与净化端口24之间。

壳体21的内部空间被分隔壁26左右划分。并且,图中右侧的空间(大气端口25侧的空间)被过滤器f上下划分。该大气端口25侧的空间的下侧空间(盖22侧的空间)为第2区域32,上侧空间(大气端口25侧的空间)为第3区域33。此外,被分隔壁26划分的箱端口23侧的空间为第1区域31。在本实施方式中,上述滤罐用吸附材料10配置在第3区域33,活性炭配置在第1区域31及第2区域32。

配置在第1区域31与第2区域32之间的过滤器f由合成树脂制成的无纺布或聚氨酯泡沫制成,并构成为允许蒸发燃料、空气流通。在第1区域31及第2区域32的下部配置有板28。板28是形成有多个通孔的金属板,构成为允许蒸发燃料、空气流通。板28被螺旋弹簧29向上推动,从而将封入到第1区域31、第2区域32及第3区域33的滤罐用吸附材料10及活性炭向上方压紧。

根据以上构成,在滤罐100的内部形成遍布在箱端口23(及净化端口24)与大气端口25之间的u形流路。从箱端口23流入的蒸发燃料首先流入第1区域31,经过板28的下方流入第2区域32,然后流入第3区域33。第1区域31、第2区域32及第3区域33是对从箱端口23流向大气端口25的蒸发燃料进行吸附的区域,其中容纳活性炭及滤罐用吸附材料10,下面有时会将其统称为吸附材料室r。此外,第1区域31与箱端口23相邻,有时会称为箱侧相邻区域t。第3区域33与大气端口25相邻,有时会称为大气侧相邻区域u。

如上所诉,在本实施方式中,上述滤罐用吸附材料10配置在第3区域33即大气侧相邻区域u。从滤罐用吸附材料10包含的活性炭(吸附体)的蒸发燃料的解吸(净化)是通过从净化端口24进气,使大气从大气端口25流入而进行的。在上述滤罐用吸附材料10中,外壁10a及肋10b的厚度形成得相对较薄,因此净化性能优异。由此,通过在滤罐100内的大气侧相邻区域u配置上述滤罐用吸附材料10,可以提高滤罐的净化性能。

此外,在滤罐用吸附材料包含金属氧化物、相移物质及相移物质中至少任一种添加材料时,能够抑制活性炭等吸附体的温度上升及温度降低而优选。即,蒸发燃料从活性炭等吸附体解吸时,热被带走,因此吸附体的温度降低,导致净化性能降低。例如,若吸附体活性炭的温度低于10℃,则净化性能明显降低。根据上述构成,在吸附材料室r的与大气端口25相邻的大气侧相邻区域u配置有上述滤罐用吸附材料10,因此抑制大气侧相邻区域u的滤罐用吸附材料10包含的活性炭的温度过度降低,从而适当地进行净化处理。

另外,在本实施方式中,上述滤罐用吸附材料10配置在大气侧相邻区域u,但上述滤罐用吸附材料10也可以配置在箱侧相邻区域t。

(第2实施方式)

接下来,对第2实施方式涉及的滤罐及滤罐中使用的吸附材料进行说明。第2实施方式涉及的吸附材料10在部分原材料的构成及制造方法等方面不同于第1实施方式涉及的吸附材料10。下面主要对不同点进行说明,其他吸附材料的外观构成及滤罐应用等其它方面与第1实施方式相同,因此省略说明。

第2实施方式涉及的吸附材料10由至少包含具有第1细孔的活性炭、有机粘合剂、无机材料的原材料形成。即,在第1实施方式涉及的吸附材料10中,原材料包含交联剂,但在第2实施方式涉及的吸附材料10中,交联剂并非原材料中添加的必需材料。

经过烧成工序将这样的原材料形成为吸附材料10。在第1实施方式中,主要是有机粘合剂及交联剂作为将吸附材料10制成成型体的粘合剂而发挥功能,但在第2实施方式中,主要是无机材料作为将吸附材料10制成成型体的粘合剂而发挥功能。

第2实施方式涉及的吸附材料10的制造方法如下所示。将包含上述活性炭、有机粘合剂及无机材料的原材料例如使用带式混合器等混合器与水混合并捏合。然后,利用挤压成型或模具成型等,将捏合的捏合材料成型为图1~图3所示的蜂窝形状。然后,使用红外线、热风、蒸汽及微波等方式在约200℃以下、例如约120℃的温度下将成型材料干燥约3小时。然后,利用带式窑等在惰性气体气氛下以650℃~1000℃、例如800℃的温度将成型体烧成约3小时,从而制造吸附材料10。

在约200℃以下、例如约120℃的相对低温下的干燥、及在650℃~1000℃的相对高温下的烧成,例如可以是成型时将成型体的水分去除的工序、将无机材料固化的工序等。

此外,在本实施方式中,制造吸附材料10时要实施烧成工序,因此作为有机粘合剂可使用通常的蜂窝成型时使用的有机粘合剂。作为有机粘合剂,例如可使用羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素等。相对于制造吸附材料10所用原材料的总质量,这样的有机粘合剂的添加量约为3~15质量%。

此外,如上所述第2实施方式涉及的吸附材料10的形成过程包含烧成工序。当第2实施方式涉及的吸附材料10的原材料包含可熔芯时,相对低温下的干燥及相对高温下的烧成可以是可熔芯等升华性物质的升华工序等。

另外,与上述第1实施方式的吸附材料10类似地,在第2实施方式涉及的吸附材料10的原材料中也可以包含碳化产品、金属氧化物、温控材料及可熔芯等。此外,第1实施方式所述的能够应用于吸附材料10的构成也可以应用于第2实施方式涉及的吸附材料10。此外,与第1实施方式类似地,第2实施方式涉及的吸附材料10可应用于滤罐。

(吸附材料的实施例及比较例)

以下,制造实施例及比较例涉及的吸附材料,获得表1~表3的结果。

下述实施例及比较例中以绝对量(g)描述了各原材料的量,但各原材料的量并不限于此,也可以替换成相对量(质量份)。

(实施例1)

将包含bwc为15的活性炭53g、作为有机粘合剂的cmc6.5g、作为交联剂的含噁唑啉基的聚合物1g、作为无机材料的膨润土25g、椰壳碳化产品14.5g的原材料使用混合器与水混合并捏合。以各单元10c在轴心方向上成为三角形的方式利用挤压成型机将捏合的捏合材料成型,并在120℃下干燥3小时,从而获得吸附材料。

吸附材料的外径为6mm、外壁的厚度为0.59mm、肋的厚度为0.27mm,在轴心方向上单元数为700单元/英寸2

(实施例2)

在原材料中添加作为无机材料的膨润土14.5g、作为金属氧化物的fe2o325g,并未添加椰壳碳化产品,除此以外,以与实施例1相同的原材料通过相同方法获得吸附材料。

(实施例3)

在原材料中添加椰壳碳化产品4.5g、作为相变物质的具有内包十六烷的三聚氰胺被膜的7μm微胶囊10g,除此以外,以与实施例1相同的原材料通过相同方法获得吸附材料。

(实施例4)

在原材料中添加相移物质(v0.98w0.02o2)10g来代替相变物质,除此以外,以与实施例3相同的原材料通过相同方法获得吸附材料。

(实施例5)

在原材料中添加作为可熔芯的聚乙烯(pe)20g、椰壳碳化产品15.5g,并未添加交联剂,除此以外,原材料与实施例1相同。将原材料使用混合器与水混合并捏合,以各单元10c在轴心方向上成为三角形的方式,利用挤压成型机将所得捏合材料成型,在120℃下干燥3小时。然后在800℃将成型体烧成约3小时,从而获得吸附材料。

(实施例6)

在原材料中添加作为金属氧化物的fe2o325g,并未添加椰壳碳化产品,除此以外,以与实施例5相同的原材料通过相同方法获得吸附材料。

(实施例7)

在原材料中添加bwc为15的活性炭59g、作为无机材料的膨润土19g,除此以外,使用与实施例1相同的原材料,使用混合器与水混合并捏合。以各单元10c在轴心方向上成为六边形的方式利用挤压成型机将捏合的捏合材料成型,在120℃下干燥3小时,从而获得吸附材料。

吸附材料的外径为36mm、外壁的厚度为0.42mm、肋的厚度为0.19mm,单元数为600单元/英寸2

(实施例8)

在原材料中添加bwc为15的活性炭53g、作为无机材料的膨润土25g,除此以外,使用与实施例7相同的原材料。此外,吸附材料的外径为36mm、外壁的厚度为0.5mm、肋的厚度为0.25mm,单元数为300单元/英寸2,除此以外,使用与实施例7相同的方法获得吸附材料。

(实施例9)

将包含bwc为15的活性炭53g、作为有机粘合剂的cmc6.5g、作为无机材料的膨润土25g、作为金属氧化物的fe2o353g的原材料使用混合器与水混合并捏合。以各单元10c在轴心方向上成为四边形的方式,利用挤压成型机将捏合的捏合材料成型,在120℃下干燥3小时,从而获得吸附材料。

吸附材料的外径为4mm、外壁的厚度为0.3mm、肋的厚度为0.25mm,单元数为600单元/英寸2

(实施例10)

将包含bwc为17的活性炭41g、作为有机粘合剂的cmc6.5g、作为无机材料的膨润土14g、作为金属氧化物的fe2o321g、作为可熔芯的聚乙烯(pe)6.5g的原材料使用混合器与水混合并捏合。以各单元10c在轴心方向上成为六边形的方式,利用挤压成型机将捏合的捏合材料成型,在120℃下干燥3小时,从而获得吸附材料。

吸附材料的外径为36mm、外壁的厚度为0.55mm、肋的厚度为0.42mm,单元数为300单元/英寸2

(实施例11)

在原材料中使用bwc为17的活性炭47g,除此以外,使用与实施例10相同的原材料并按相同方法获得吸附材料。

实施例11的吸附材料的外壁的厚度为0.45mm,除此以外,与实施例10相同,外径为36mm、肋的厚度为0.42mm、单元数为300单元/英寸2

(实施例12)

在原材料中使用bwc为17的活性炭49g,除此以外,使用与实施例10相同的原材料并按相同方法获得吸附材料。

实施例12的吸附材料的外径、外壁的厚度、肋的厚度及单元数与实施例11的吸附材料相同。

(实施例13)

在原材料中作为可熔芯使用平均粒径1.5μm的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)6.5g,除此以外,使用与实施例12相同的原材料并按相同方法获得吸附材料。

实施例13的吸附材料的外径、外壁的厚度、肋的厚度及单元数与实施例11的吸附材料相同。

另外,所谓平均粒径是指利用激光衍射/散射法测量的粒径。

(比较例1)

以各单元10c在轴心方向上成为四边形的方式,利用挤压成型机将使用与实施例1相同的原材料得到的捏合材料成型,在120℃下干燥3小时,从而获得吸附材料。

吸附材料的外径为6mm、外壁的厚度为0.8mm、肋的厚度为0.44mm、单元数为290英寸2

(比较例2)

在原材料中添加bwc为11的活性炭56g、椰壳碳化产品11.5g,除此以外,使用与比较例1相同的原材料并通过相同方法获得吸附材料。

(比较例3)

在原材料中添加bwc为13的活性炭50g、作为无机材料的膨润土37g、作为可熔芯的聚乙烯(pe)13g,并未添加有机粘合剂cmc、交联剂及椰壳碳化产品,除此以外,使用与比较例1相同的原材料。此外,吸附材料的外径为4.9mm、外壁的厚度为0.8mm、肋的厚度为0.7mm、单元数为200单元/英寸2,除此以外,使用与比较例1相同的方法获得吸附材料。

(比较例4)

在原材料中添加bwc为11的活性炭75g、作为有机粘合剂的cmc10g、作为无机材料的膨润土15g,并未添加椰壳碳化产品,除此以外,使用与比较例1相同的原材料。此外,吸附材料的外径为4mm、外壁的厚度为0.28mm、肋的厚度为0.29mm、单元数为500单元/英寸2,除此以外,使用与比较例1相同的方法获得吸附材料。

(比较例5)

使用与比较例1相同的原材料。此外,吸附材料的外径为6mm、外壁的厚度为0.4mm、肋的厚度为0.3mm、单元数为500单元/英寸2,除此以外,使用与比较例1相同的方法获得吸附材料。

针对上述实施例及比较例制造的各吸附材料,获得表1~表3所示的物性值。在表1~表3的物性评估中,“bwc”、“丁烷浓度5容量%-50容量%之间的平衡吸附量的差”、“净化效率”、“b.r”、“硬度”、“第2细孔(孔径100nm以上)的容积/吸附材料的质量”是实施例1~13、比较例1~5的各吸附材料10的评估值。另一方面,dbl是将实施例1~13、比较例1~5的各吸附材料10配置在图4的滤罐的第3区域33时滤罐的评估值。

[表1]

[表2]

[表3]

依据astmd5228测量bwc、及丁烷浓度5容量%-50容量%之间的平衡吸附量的差、br(butaneretentivity)等各种物性值。

根据下式求出净化效率。

净化效率=(丁烷吸附量-丁烷保持量)/丁烷吸附量…(1)

在多孔质树脂的第2细孔分析中,将施加1.7psia~27500psia压力时的总压汞量(ml)除以试料重量(g),从而求出累积细孔容积(ml/g)。

关于硬度,使用市售的木屋式硬度计测量破坏强度。

当吸附材料是所述蜂窝状粒料时,将破坏强度为15n以上设为aa(excellent),将10n以上且小于15n设为a(good),将5n以上且小于10n设为b(belowaverage),将小于5n则设为c(poor)。

另一方面,当吸附材料是所述蜂窝状吸附材料时,将破坏强度为50n以上设为aa,将30n以上且小于50n设为a,将10n以上且小于30n设为b,将小于10n设为c。

按如下方式评估dbl性能。

利用美国排放测试方法(betp)判断滤罐的dbl排出量小于20mg时的净化量。

aa(excellent)表示添加40g/hr丁烷的步骤后,以100bv(滤罐容量的100倍的净化量)以下净化两天后的dbl排出量小于20mg的情况。

a(good)表示添加40g/hr丁烷的步骤后,以157bv(滤罐容量的157倍的净化量)以下净化两天后的dbl排出量小于20mg的情况。

b(belowaverage)表示添加40g/hr丁烷的步骤后,以210bv(滤罐容量的210倍的净化量)以下净化两天后的dbl排出量小于20mg的情况。

c(poor)表示添加40g/hr丁烷的步骤后,以210bv(滤罐容量的210倍的净化量)以下净化两天后的dbl排出量为20mg以上的情况。

(外径、外壁的厚度及肋的厚度)

在实施例1~6中,外壁10a的厚度dα为0.59mm,在实施例7中外壁10a的厚度dα为0.42mm,在实施例8中,外壁10a的厚度dα为0.5mm。

在实施例1~8中,bwc为6.4~7.1g/dl,丁烷浓度5容量%-50容量%之间的平衡吸附量的差(以下仅描述为平衡吸附量的差)为36~40g/l。此外,在实施例1~8中,净化效率为0.89~0.93。关于硬度,在实施例1~4中为aa,特别优异,实施例5~8为a,大致良好。关于dbl性能,实施例1、7,8为a,大致良好,在实施例2~6中为aa,特别优异。

此外,在实施例10中外壁10a的厚度dα为0.55mm,在实施例11~13中,外壁10a的厚度dα为0.45mm。

在实施例10~13中,bwc为9.2~10g/dl,平衡吸附量的差为43~47g/l。此外,在实施例10~13中,净化效率为0.9~0.92。在实施例10~13中,硬度为a,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。

另一方面,在比较例1~3中,外壁10a的厚度dα为0.8mm。

在比较例1~3中,bwc为5.7~7.5g/dl,平衡吸附量的差为32~42g/l。此外,在比较例1~3中,净化效率为0.78~0.82。关于硬度,在比较例3中为aa,特别优异,比较例1、2为a,大致良好。但是,关于dbl性能,比较例1~3均为c,较低。

根据上述结果,可知在实施例1~8、10~13中,外壁10a的厚度dα小于0.6mm,并且bwc、平衡吸附量的差、净化效率、硬度、dbl性能等优于外壁10a的厚度dα为0.6mm以上的比较例1~3。尤其是,可知外壁10a的厚度dα为0.6mm以上时dbl性能降低。此外,在比较例2中,平衡吸附量的差为32g/l,低于实施例1~8、10~13。比较例1~3的净化效率低于实施例1~8、10~13的净化效率。

由此,在吸附材料10中,由于外壁10a的厚度dα优选小于0.6mm,净化效率等优异,尤其可以提高dbl性能。

此外,在比较例4中,外壁10a的厚度dα为0.28mm,在比较例5中,外壁10a的厚度dα为0.4mm。在比较例4、5中,bwc为7.1、6.3,平衡吸附量的差为41、35g/l。此外,净化效率为0.9、0.89。比较例4的硬度为c,特别差,比较例5的硬度为b,比较差。此外,比较例4的dbl性能为a,大致良好,但比较例5的dbl性能为b,比较差。

另一方面,在实施例7中,外壁10a的厚度dα为0.42mm,硬度为a,大致良好,dbl性能为a,大致良好。此外,在实施例10中,外壁10a的厚度dα为0.55mm,在实施例11~13中,外壁10a的厚度dα为0.45mm,在实施例7、10~13中,硬度为a,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。由此,在吸附材料10中,外壁10a的厚度dα优选超过0.4mm,可以提高硬度及dbl性能。

根据以上,在吸附材料10中,外壁10a的厚度dα小于0.6mm。此外,厚度dα优选超过0.4mm。

另外,在实施例7中,外壁10a的厚度dα为0.42mm时硬度及dbl性能大致良好。在实施例7中,吸附材料10的外径d为36mm,因此相对较大的吸附材料10中,外壁10a的厚度dα可小于0.45mm,在此情况下,外壁10a的厚度dα优选超过0.4mm。

此外,在实施例11~13中,当外壁10a的厚度dα为0.45mm时,硬度大致良好,dbl性能特别优异。

关于吸附材料10的肋10b的厚度dβ,可以与外壁10a的厚度dα类似地进行定义。即,肋10b的厚度dβ至少要小于0.6mm。此外,厚度dβ也可以超过0.4mm。

另外,在实施例1~6的相对较小的吸附材料10中,肋10b的厚度dβ为0.27mm。此外,在相对较大的吸附材料10中,实施例7中肋10b的厚度dβ为0.19mm,实施例8中肋10b的厚度dβ为0.25mm。

此外,在作为相对较大的吸附材料10的实施例10~13中,肋10b的厚度dβ为0.42mm。在这些情况下,硬度及dbl性能大致良好或者特别优异。

在实施例1~6中外径d为6mm,是外径d为3.5mm以上且10mm以下的相对较小的蜂窝状粒料。此外,在实施例7、8、10~13中外径d为36mm,是外径超过10mm且为40mm以下的相对较大的蜂窝状吸附材料。无论是蜂窝状粒料还是蜂窝状吸附材料,均优选外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ小于0.6mm,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ中至少一个超过0.4mm。

进一步探讨肋10b的厚度dβ。在实施例1~6中,肋10b的厚度dβ为0.27mm,在实施例7中,肋10b的厚度dβ为0.19mm,在实施例8中,肋10b的厚度dβ为0.25mm,在实施例10~13中,肋10b的厚度dβ为0.42mm。另一方面,在比较例1、2中,肋10b的厚度dβ为0.44mm,在比较例3中,肋10b的厚度dβ为0.7mm。如上所述,比较例1~3的dbl性能低于实施例1~8、10~13的dbl性能。由此,更优先肋10b的厚度dβ小于0.44mm,进一步优选为0.3mm以下。此外,优选肋10b的厚度dβ为0.15mm以上,更优选为0.19mm以上。另外,若参考实施例1~8、10~13,则可以根据构成吸附材料的单元的形状、添加的交联剂、无机材料、碳化产品、金属氧化物等的量,将肋10b的厚度dβ适当地调整为小于0.6mm。

此外,在实施例9中,外径d为4mm,外壁10a的厚度dα为0.3mm,肋10b的厚度dβ为0.25mm。在实施例9中,含有53g的fe2o3作为金属氧化物。金属氧化物的添加量为38.5质量%。金属氧化物由相对较硬的无机物形成,因此通过使吸附材料10包含金属氧化物,提高吸附材料10的硬度。由此,在实施例9中,硬度为a,大致良好。此外,在实施例9中,dbl性能为aa,也特别优异。

此外,在实施例2中,外径d为6mm,外壁10a的厚度dα为0.59mm,肋10b的厚度dβ为0.27mm,含有25g的fe2o3作为金属氧化物。金属氧化物的添加量为25质量%。在实施例2中,硬度为aa,特别优异。此外,在实施例2中,dbl性能为aa,也特别优异。

此外,在实施例6中,外径d为6mm,外壁10a的厚度dα为0.59mm,肋10b的厚度dβ为0.27mm,含有25g的fe2o3作为金属氧化物。金属氧化物的添加量为19.3质量%。在实施例6中,硬度为aa,特别优异。此外,在实施例6中,dbl性能为a,大致良好。

此外,在实施例10中,外径d为36mm,外壁10a的厚度dα为0.55mm,肋10b的厚度dβ为0.42mm,含有21g的fe2o3作为金属氧化物。金属氧化物的添加量为23.6质量%。在实施例10中,硬度为a,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。

此外,在实施例11中,外径d为36mm,外壁10a的厚度dα为0.45mm,肋10b的厚度dβ为0.42mm,含有21g的fe2o3作为金属氧化物。金属氧化物的添加量为22.1质量%。在实施例11中,硬度为a,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。

此外,在实施例12、13中,外径d为36mm,外壁10a的厚度dα为0.45mm,肋10b的厚度dβ为0.42mm,含有21g的fe2o3作为金属氧化物。在实施例12中,包含6.5g的聚乙烯(pe)作为可熔芯,在实施例13中,包含6.5g的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)作为可熔芯。在实施例12、13中,金属氧化物的添加量为21.6质量%。在实施例12、13中,硬度为a,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。

据此,相对于吸附材料10含有10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物的吸附材料10可以使外壁的厚度dα及肋的厚度dβ小于0.6mm。另外,实施例9是外径d为4mm,外径d为3.5mm以上且10mm以下的相对较小的蜂窝状粒料。但研究得出,通过在一定程度上增大外径d,使得内部空间形成的单元10c的单元数变多,并且硬度变大,可以减小外壁10a的厚度dα及肋的厚度dβ,因此所述金属氧化物的含量、外壁的厚度dα及肋的厚度dβ可以应用于外径d为3.5mm以上且40mm以下的蜂窝状粒料及蜂窝状吸附材料。

此外,对比形成四边形单元10c的实施例9的吸附材料10、与形成四边形单元10c的比较例1、2的吸附材料10。在实施例9中,外壁10a的厚度dα为0.3mm,相对于此,在比较例1、2中,外壁10a的厚度dα为0.8mm。此外,在实施例9中,肋10b的厚度dβ为0.25mm,相对于此,在比较例1、2中,肋10b的厚度dβ为0.44mm。比较例1、2的dbl性能为c,特别差,相对于此,实施例9的dbl性能为aa,特别优异。

由此,可知在相对于吸附材料10而含有10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物的吸附材料10中,优选外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ小于0.44mm,更优选为0.4mm以下,进一步优选为0.3mm以下。

此外,在相对于吸附材料10含有10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物的吸附材料10中,考虑到硬度降低,可以使外壁的厚度dα及肋的厚度dβ为0.15mm以上,更优选为0.23mm以上。例如,如实施例9所示,外壁的厚度dα优选为0.3mm以上,且肋的厚度dβ优选为0.25mm以上。

另外,在如实施例9的吸附材料单元10c为四边形的情况下,相比在实施例1~8、10~13的具有三角形及六边形单元10c的吸附材料10,有硬度降低趋向。但是,如上所述,通过相对于吸附材料10含有10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物,从而能够提高吸附材料10的硬度。

(bwc)

实施例1~9的bwc为6.4~7.1g/l,实施例10~13的bwc为9.2~10g/l。由此,优选bwc为超过3.0g/dl且13.0g/dl以下。为了提高吸附性能,更优选bwc为5.0g/dl以上,进一步优选为6.0g/dl以上。为了抑制净化性能及dbl性能的降低,更优选bwc为11.0g/dl以下。

(净化效率)

实施例1~9、10~13的净化效率为0.89~0.94。由此,实施例的吸附材料10的净化效率宜为0.86以上,优选为0.88以上,更优选为0.9以上。

(单元的形状、单元数及肋数)

在实施例1~6中,单元10c为三角形,在轴心方向上单元数为700单元/英寸2,在实施例1~4中,硬度为aa,特别优异,在实施例5、6中,硬度为a,大致良好。此外,在实施例1中,dbl性能为〇,大致良好,在实施例2~6中,dbl性能为aa,特别优异。

在实施例7中,单元10c为六边形,单元数为600单元/英寸2,硬度为〇,大致良好,dbl性能为〇,大致良好。

在实施例8中,单元10c为六边形,单元数为300单元/英寸2,硬度为〇,大致良好,dbl性能为〇,大致良好。

在实施例9中,单元10c为四边形,单元数为600单元/英寸2,硬度为〇,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。

在实施例10~13中,单元10c为六边形,单元数为300单元/英寸2,硬度为〇,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。

另一方面,在比较例1、2中,单元10c为四边形,单元数为290单元/英寸2,在比较例1、2中,硬度为〇,大致良好,但dbl性能为c,特别差。

在比较例3中,单元10c为四边形,单元数为200单元/英寸2,硬度为aa,特别优异,但dbl性能为c,特别差。

在比较例4中,单元10c为四边形,单元数为500单元/英寸2,硬度为c,特别差,dbl性能为〇,大致良好。

在比较例5中,单元10c为四边形,单元数为500单元/英寸2,硬度为b,比较差,dbl性能也为b,比较差。

由此,优选单元数为200单元/英寸2以上。更优选为300单元/英寸2以上,进一步优选为500单元/英寸2以上,进一步更优选为600单元/英寸2以上,尤其优选为700单元/英寸2以上。

由于单元数为200单元/英寸2以上,从而肋数至少为4根以上。由此,吸附材料10优选形成有以对应于肋数而使单元数成为4根以上的方式形成的肋10b。

若对比实施例1~13与比较例1~5,则相比具有四边形单元10c的比较例1~5的吸附材料,具有三角形及六边形单元10c的实施例1~13的特性优异。在实施例9中,与比较例1~5类似具有四边形单元10c,但硬度为〇,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。在实施例9中,由于吸附材料10含有10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物,因此外壁10a的厚度dα小至0.3mm,且肋10b的厚度dβ小至0.25mm,而提高净化性能及dbl性能等。类似地,外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ较小,因此也提高吸附性能。

由此,单元10c的形状优选为三角形及六边形。此外,在能够确保硬度并能减小外壁10a的厚度dα及肋10b的厚度dβ的情况下,也可以采用四边形单元10c。

(平衡吸附量的差)

在实施例1~9中,平衡吸附量的差为36~40g/l,吸附性能高。由此,平衡吸附量的差优选超过35g/l。此外,在实施例10~13中,平衡吸附量的差为43~47g/l,吸附性能更高。另一方面,实施例10~13的吸附材料的dbl性能为aa,特别优异。由此,实施例10~13的吸附材料尤其提高了吸附性能及净化性能。

(第2细孔的容积)

在实施例5中,相对于吸附材料10的质量,第2细孔的容积为0.34ml/g,平衡吸附量的差为36g/l,硬度为〇,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。在实施例6中,相对于吸附材料10的质量,第2细孔的容积为0.31ml/g,平衡吸附量的差为39g/l,硬度为〇,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。在实施例10~13中,相对于吸附材料10的质量,第2细孔的容积为0.2ml/g,平衡吸附量的差为43~47g/l,硬度为〇,大致良好,dbl性能为aa,特别优异。

由此,优选相对于吸附材料10的质量,第2细孔的容积为超过0.05ml/g且0.35ml/g以下。当第2细孔的细孔容积相对于吸附材料10的质量为0.05ml/g以下时,吸附材料10内的通道比例小,解吸速度变慢,使得吸附性能及净化性能降低。此外,当第2细孔的细孔容积相对于吸附材料10的质量超过0.35ml/g时,吸附材料10内过度形成蒸发燃料及净化空气流通的通道使得强度降低,并且由于活性炭的含量变少而导致bwc的值降低。

(金属氧化物的添加比例)

在实施例2中,含有活性炭53g、羧甲基纤维素6.5g、交联剂1g、及无机材料14.5g,并添加金属氧化物25g。在此情况下,金属氧化物的添加量为25质量%。

在实施例6中,含有活性炭53g、羧甲基纤维素6.5g、无机材料25g、可熔芯20g,并添加金属氧化物25g。在此情况下,金属氧化物的添加量为19.3质量%。

在实施例9中,含有活性炭53g、羧甲基纤维素6.5g、无机材料25g,并添加金属氧化物53g。在此情况下,金属氧化物的添加量为38.5质量%。

在实施例10中,含有活性炭41g、羧甲基纤维素6.5g、无机材料14g,并添加金属氧化物21g、作为可熔芯的聚乙烯(pe)6.5g。在此情况下,金属氧化物的添加量为23.6质量%。

在实施例11中,含有活性炭47g、羧甲基纤维素6.5g、无机材料14g,并添加金属氧化物21g、作为可熔芯的聚乙烯(pe)6.5g。在此情况下,金属氧化物的添加量为22.1质量%。

在实施例12中,含有活性炭49g、羧甲基纤维素6.5g、无机材料14g,并添加金属氧化物21g、作为可熔芯的聚乙烯(pe)6.5g。在此情况下,金属氧化物的添加量为21.6质量%。

在实施例13中,含有活性炭49g、羧甲基纤维素6.5g、无机材料14g,并添加金属氧化物21g、作为可熔芯的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)6.5g。在此情况下,金属氧化物的添加量为21.6质量%。

根据以上结果,优选在吸附材料10中含有10质量%以上且70质量%以下的金属氧化物,更优选为15质量%以上且50质量%以下,进一步优选为19质量%以上且40质量%以下。金属氧化物具有提高吸附材料10硬度的功能,并且还具有作为温控材料的功能,因此可以考虑这两个功能来决定原材料中的添加比例。

(碳化产品的添加比例)

原材料中碳化产品的添加比例在实施例1、7、8中为14.5质量%,在实施例3中为4.5质量%、在实施例4中为14.5质量%、在实施例5中为12.9质量%。由此,原材料中碳化产品的添加比例优选相对于原材料例如为5质量%以上且30质量%以下,更优选为10质量%以上且20质量%以下。通过添加碳化产品能调整bwc,还能提高吸附材料10的硬度。

(相变物质或相移物质的添加比例)

相变物质相对于活性炭的添加比例在实施例3中为18.9质量%。相移物质相对于原材料的添加比例在实施例4中为18.9质量%。由此,相变物质或相移物质相对于活性炭的添加比例优选为5质量%以上且30质量%以下。

(其它实施方式)

另外,上述实施方式(包括其它实施方式,以下相同)所公开的构成只要不产生矛盾就可以与其它实施方式公开的构成组合应用,且本说明书中公开的实施方式是示例,本发明的实施方式并不限于此,在不脱离本发明的目的的范围内可以适当地进行变更。

(1)在上述实施方式中,滤罐用吸附材料10配置在大气侧相邻区域u,但也可以在箱侧相邻区域t配置以下滤罐用吸附材料。

该变形例的滤罐用吸附材料所用活性炭在依据astmd5228的bwc评估方法中的bwc优选为15.0g/dl以上。

并且,包含在依据astmd5228的bwc评估方法中的bwc为15.0g/dl以上的活性炭、相变温度为36℃以上的相变物质及相移温度为36℃以上的相移物质中的至少任一种添加材料。

根据上述构成,在吸附材料室r的箱侧相邻区域t配置滤罐用吸附材料,该滤罐用吸附材料包含根据温度变化而吸收/释放潜热的相变物质等添加材料。由此,该滤罐用吸附材料可抑制活性炭的温度变化,从而防止活性炭的性能降低。

此外,当向燃料箱供油时,滤罐100内有可能一次性流入大量的蒸发燃料。从箱端口23流入的蒸发燃料在箱端口23附近到大气端口25形成吸附带,该吸附带内活性炭由于吸附热而温度上升。当活性炭超过35℃(约35℃)时,吸附性能明显降低。根据上述构成,箱侧相邻区域t是向燃料箱供油时因活性炭吸附蒸发燃料释放的热量使得活性炭的温度变成35℃以上的区域,该箱侧相邻区域t内配置有包含相变温度为36℃以上的相变物质及相移温度为36℃以上的相移物质中的至少任一添加材料的吸附材料。由此,抑制活性炭的温度超过35℃,因此优选。

进而,由于在箱侧相邻区域t配置包含活性炭的吸附材料,可抑制吸附材料室r内容纳的活性炭的量减少,从而可抑制吸附性能降低。

(2)在上述实施方式中,吸附材料10的外廓为中空形状的圆筒状,但吸附材料10的外廓形状并不限于此。吸附材料10例如可以是椭圆形、长方形及正方形等。

(3)在上述实施方式中,如图4所示,吸附材料室r被划分成第1区域31、第2区域32及第3区域33。但是,包括第2区域32及第3区域33的区域也可以划分成三个以上,而非划分成两个。类似地,在这种情况下,最靠近大气端口25的区域是大气侧相邻区域u,在该大气侧相邻区域u内配置上述实施方式的吸附材料10。

(4)在上述实施方式中,如图4所示的滤罐100,在大气侧相邻区域u配置上述实施方式的吸附材料10。但是,也可以将大气端口25侧的吸附材料室r划分成多个区域,将吸附材料10的蜂窝状吸附材料及蜂窝状粒料组合配置到各区域。

以下,使用图5对这种滤罐进行说明。

在图4的滤罐100中,右侧空间(大气端口25侧的空间)被过滤器f划分成上下两个,但在图5的滤罐100中,右侧空间(大气端口25侧的空间)被过滤器f划分成上下三个。图5的滤罐100的其它构成与图4相同。

在该大气端口25侧的空间内,从下侧(离开大气端口25的侧)开始,将下侧的空间(盖22侧的空间)设为第2区域32,将中央的空间设为第3区域(大气侧分离区域)33,将上侧的空间(大气端口25侧的空间)设为第4区域(大气侧相邻区域u)34。此外,被分隔壁26划分的箱端口23侧的空间为第1区域31。在本例中,在第4区域34中配置有吸附材料10之中外径d及长度l相对较大的蜂窝状吸附材料,在第3区域33中配置有吸附材料10之中外径d及长度l相对较小的蜂窝状粒料,在第1区域31及第2区域32中配置有活性炭。例如,有时将外径d为3.5mm以上且10mm以下的吸附材料10称为蜂窝状粒料,将外径超过10mm且40mm以下的吸附材料10称为蜂窝状吸附材料。

第2区域32、第3区域33、第4区域34优选沿着朝向大气端口25的方向相邻。但,也可以至少在第2区域32与第3区域33之间、或第3区域33与第4区域34之间设置其它空间。

在本例中,以此方式在第4区域34及第3区域33内依次配置吸附材料10中的蜂窝状吸附材料及吸附材料10中的蜂窝状粒料。

并且,配置第3区域33的吸附材料10的蜂窝状粒料的bwc、配置在第4区域34的吸附材料10的蜂窝状吸附材料的bwc依次变小。即,满足吸附材料10的蜂窝状粒料的bwc(第3区域33)>吸附材料10的蜂窝状吸附材料的bwc(第4区域34)的关系。

如上所述,在本例中,在作为第4区域34的大气侧相邻区域u配置滤罐用吸附材料10中的蜂窝状吸附材料,在第3区域33配置滤罐用吸附材料10中的蜂窝状粒料。从滤罐用吸附材料10所含活性炭(吸附体)的蒸发燃料的解吸(净化)是通过从净化端口24吸气而使大气从大气端口25流入来进行的。上述滤罐用吸附材料10的外壁10a及肋10b的厚度形成得相对较薄,因此净化性能优异。由此,通过在滤罐100内的作为大气侧相邻区域u的第4区域34及与其相邻的第3区域33内配置上述滤罐用吸附材料10,可以提高滤罐的净化性能。

在本例中,即使配置在第2区域32的活性炭的bwc高且丁烷吸附性能高,也能利用第2区域32到大气端口25的区域、即第3区域33(大气侧分离区域)33、及第4区域34(大气侧相邻区域)34内分别配置的蜂窝状粒料及蜂窝状吸附材料来提高滤罐100的dbl性能。即,即使第2区域32内配置的活性炭对丁烷的吸附量大,由于第3区域33配置了相对较小的蜂窝状粒料,因此通过第3区域33内配置的蜂窝状粒料的较大外表面积来提高第3区域33的净化性能,从而可以提高滤罐100的dbl性能。此外,由于与第3区域33相邻的第4区域34内进一步配置有相对较大的蜂窝状吸附材料,因此抑制净化后的蒸发燃料中的丁烷吸附在第4区域34,从而可提高滤罐100的净化性能,并提高dbl性能。

此外,在本例中,尤其满足吸附材料10的蜂窝状粒料的bwc(第3区域33)>吸附材料10的蜂窝状吸附材料的bwc(第4区域34)的关系,越靠近大气端口25,bwc变得越小。由此,越靠近大气端口25,净化后的丁烷残留量越少,从而提高了dbl的性能。

此外,在滤罐用吸附材料10中包含金属氧化物、相移物质及相移物质中的至少任一添加材料时,可以抑制活性炭等吸附体的温度上升及温度降低,而优选。即,蒸发燃料从活性炭等吸附体解吸时,热被带走,因此吸附体的温度降低,使得净化性能降低。例如,当作为吸附体的活性炭的温度低于10℃时,净化性能明显降低。根据上述构成,在吸附材料室r的与大气端口25相邻的大气侧相邻区域u即第4区域34内配置滤罐用吸附材料10的蜂窝状吸附材料,在与其相邻的第3区域33内配置上述滤罐用吸附材料10的蜂窝状粒料,因此抑制滤罐用吸附材料10所含活性炭的温度过度降低,可以适当地进行净化处理。

作为一个实施例,也可以在第4区域34配置实施例1~13中的任一吸附材料10的蜂窝状吸附材料,在第3区域33配置实施例1~13中的任一吸附材料10的蜂窝状粒料,并在其它第1区域31及第2区域32配置活性炭,而构成滤罐100。尤其优选为利用dbl性能优异的实施例2~6、9、10~13中的任一吸附材料10来构成蜂窝状吸附材料及蜂窝状粒料。这种滤罐100的dbl性能为aa,特别优异。

附图标记说明

10吸附材料;10a外壁;10b肋;10c单元。

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