濾毒罐的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于例如汽車用內燃機的燃料蒸汽處理等的、使用具有微觀細孔和宏 觀細孔的活性炭作為吸附材料的濾毒罐。
【背景技術】
[0002] 例如在汽車用內燃機中，為了防止從車輛的燃料罐蒸發的燃料蒸汽向外部的放 出，設計了能夠吸附和解吸燃料蒸汽的濾毒罐。如所公知，該濾毒罐的盒內填充有吸附材 料，在流動方向的一端側設置有大氣開放口，在另一端側設置有連通燃料罐的燃料蒸汽流 入部（充氣口）和連通內燃機的進氣通路的燃料蒸汽流出部（清洗口）。在車輛停止后等 產生的燃料蒸汽通過流入部從燃料罐被導入濾毒罐中，被吸附材料暫時吸附。在其后的行 駛中，在內燃機的進氣循環中來自大氣開放口的大氣流入，產生由流出部流出的空氣流，通 過該進氣流，吸附于吸附材料的燃料成分與新鮮氣體一起解吸，從流出部經由內燃機的進 氣通路于燃燒室內進行燃燒處理。
[0003] 在這樣的濾毒罐中，為了使得吸附解吸有效進行，例如在專利文獻1中公開有，在 濾毒罐的盒內，沿著流動方向豎列配置填充有吸附材料的數個室，在大氣開放側的室中，配 置熱容大的吸附材料。
[0004] 并且，在專利文獻2中，作為大幅降低晝夜換氣損失排放（Diurnal breathing Loss ;DBL)的技術，將填充于濾毒罐的吸附材料劃分為在正丁烷濃度在5體積％至50體 積％之間時正丁烷濃度的平衡吸附量的差別超過35g/L的活性炭（以下稱為"A炭"）和在 35g/L以下的活性炭（以下稱為"B炭"）兩種，在流入/流出部側的室內填充使用A炭的吸 附材料，在大氣開放側的室內填充使用B炭的吸附材料。由此，通過在大氣開放側配置平衡 吸附量的差別小的活性炭，即有效吸附量（吸附時與解吸后的吸附量的差別）小且解吸性 能優異的B炭，抑制燃料蒸汽向大氣開放側的排出，謀求晝夜換氣損失排放（DBL)的降低。
[0005] [現有技術文獻]
[0006] [專利文獻]
[0007] [專利文獻1]日本特開2009-19572號公報
[0008] [專利文獻2]日本特表2005-510654號公報
【發明內容】
[0009] [發明要解決的課題]
[0010] 然而，如果如上所述在大氣開放側配置使用有效吸附量小的B炭的吸附材料，則 具有用于確保規定有效吸附量的必要活性炭的容量（體積）增加，濾毒器的大型化或重量 增加的問題。
[0011]因此，本發明的目的為提供一種新型濾毒罐，其即使在大氣開放側配置使用有效 吸附量大的活性炭的吸附材料的情況下，也具有優異的解吸性能，能夠充分降低晝夜換氣 損失排放（DBL)。
[0012] [解決課題的方法]
[0013] 本發明所述濾毒罐，其在沿著盒內的流動方向豎列配置的數個室內填充吸附材 料，并且在所述流動方向的一端具備燃料蒸汽的流入/流出部，在另一端具備大氣開放口。
[0014] 所述數個室中，至少在所述大氣開放側的室內填充的吸附材料為，在具有不足 50nm大小的微觀細孔的活性炭粉末中，添加在燒制時消失的熔芯和粘結劑進行燒制，由此 形成50nm以上大小的宏觀細孔的物質。
[0015] 并且，在該大氣開放側的室內填充的吸附材料為外徑為4~6mm的圓柱狀或直徑 為4~6mm的球形并且各部位的壁厚為0. 6mm~I. 5mm的中空形狀，吸附材料中50nm以上 大小的宏觀細孔中，不足500nm大小的宏觀細孔的體積比在30~70%的范圍內。換言之， 超過500nm大小的宏觀細孔的體積比在70~30%的范圍內。
[0016] 在這樣的本發明中，濾毒罐的大氣開放側的室內填充的吸附材料由于其外形尺寸 為比較大的4~6mm，因此當填充至濾毒罐內時，通氣阻力小。并且，由于制成中空形狀而使 得與外形尺寸相比各部位的壁厚設定得比較小，因此解吸性能也優異。
[0017] 此外，本發明人等著眼于大氣開放側填充的吸附材料的宏觀細孔的大小，發現了 不足500nm大小的宏觀細孔的體積比例在30~70%的范圍內的情況下的有效性。即，通過 按照宏觀細孔的大小以500nm左右為基準并使其平均分布而設定細孔結構，通過所述吸附 材料的大小、形狀（中空形狀和其壁厚）的組合，不僅能夠將對于濾毒器重要的通氣阻力維 持在低水平，而且能夠兼顧吸附性能和解吸性能。
[0018] 根據本發明，典型地，作為所述大氣開放側的室內填充的吸附材料，可以使用在丁 烷濃度在5體積％至丁烷濃度在50體積％之間時正丁烷的平衡吸附量的差別超過35g/L 的A炭，通過使用這樣的有效吸附量多的A炭，能夠抑制吸附材料的體積、重量，謀求濾毒器 的小型化/輕量化。即使在使用這樣的A炭的情況下，通過調整如上所述的吸附材料的大 小、形狀，進一步調整宏觀細孔的大小分布，能夠確保充分的解吸性能，并且能夠充分降低 晝夜換氣損失排放（DBL)。
[0019] 并且，在沿著所述盒內的流動方向豎列配置4個以上室的濾毒罐中，優選，在該4 個以上室中，作為在從所述大氣開放側起第1個室和第2室內填充的吸附材料，填充具有上 述大小、形狀和宏觀細孔大小分布的結構的吸附材料，由此通過這兩個室能夠更加確實地 降低燃料蒸汽從大氣開放口的排出，并且能夠大幅降低晝夜換氣損失排放（DBL)。
[0020] [發明效果]
[0021] 根據本發明，通過將吸附材料的外形尺寸設置為足夠大能夠謀求通氣阻力的降 低，通過將吸附材料形成為中空形狀并限制各部分的壁厚，并且通過以500nm左右為基準 分布宏觀細孔的大小，能夠兼顧燃料蒸汽的吸附性能和解吸性能，并且能夠抑制吸附材料 的容量，提供輕量且小型的濾毒罐。
【附圖說明】
[0022] 圖1為顯示濾毒罐的一個實施例的截面圖。
[0023] 圖2為大氣開放側的室內填充的吸附材料的側視圖（a)和正視圖（b)。
[0024] 圖3為顯示能夠作為吸附材料使用的5種活性炭的各個數據的表格。
[0025] 圖4為顯示圖3的5種活性炭的形狀的截面圖。
[0026] 圖5為顯示圖3的5種活性炭的宏觀細孔大小分布的圖。
[0027] 圖6為顯示3種活性炭的宏觀細孔大小分布的圖。
[0028] 圖7為顯示圖6的3種活性炭的透過量（破過量）的圖。
[0029] [符號說明]
[0030] 1…濾毒罐
[0031] 2 …盒
[0032] 3…充氣口（流入部）
[0033] 4…清洗口（流出部）
[0034] 5…大氣口（大氣開放口）
[0035] 6、7、8、9…室
[0036] 10、11…吸附材料。
【具體實施方式】
[0037] 圖1顯示根據本發明的濾毒罐1的一個實施例。該濾毒罐1為由合成樹脂制的盒 2以兩層U形彎形狀形成流路，在流動方向的一端設置有作為燃料蒸汽流入部的充氣口 3和 作為燃料蒸汽流出部的清洗口 4,在流動方向的另一端設置有作為大氣開放口的大氣口 5。 上述充氣口 3例如被連接至圖中未示出的汽車燃料罐，上述清洗口 4例如被連接至內燃機 的進氣系統。
[0038] 上述盒2內，作為容納吸附材料的室，從上述充氣口 3和清洗口 4 一側按順序豎列 設置第1室6、第2室7、第3室8和第4室9。第1室6和第2室7中填充有如下所述的由 活性炭A-I或活性炭A-3形成的相對粒徑小的吸附材料10。在第3室8和第4室9中填充 有如下所述的由活性炭A-2形成的相對粒徑大的吸附材料11。由此，能夠達到濾毒罐1的 流路中，特別是在大氣口 5附近的部分的通氣阻力的降低，提高濾毒罐1整體的解吸性能。 上述第1室6、第2室7、第3室8和第4室9之間，通過例如具有通氣性的多孔板或過濾器 彼此劃分。
[0039] 上述吸附材料10、11除了具有活性炭本身的微觀細孔（直徑在2nm以上且不足 50nm的細孔），還具有形成燃料蒸汽通路的宏觀細孔（直徑在50nm以上且不足1000 OOnm 的細孔），例如，為在粉末狀的活性炭中，將常溫下為固體且在下述燒制時的溫度下氣化、升 華或分解的熔芯與粘結劑一起添加，進行成型并且燒制，從而制得規定大小的粒狀物質。
[0040] 活性炭為例如將市售的石炭類、木質類等活性炭粉碎成粒徑在350 μπι以下（過42 孔篩）的粉末狀物質。粘結劑可以使用粉末狀的膨潤土、木節土、二氧化硅溶膠、氧化鋁溶 膠等的粉末或溶膠的固體成分。熔芯可以使用常溫下為固體且在燒制時的溫度下氣化、升 華和分解，進一步難溶于制造時的介質水的粉末狀（優選粒徑為〇. I ym~Imm)的材料，例 如升華性有機化合物（萘、對二氯苯等），或者熔點高、易分解的聚合物（聚乙烯等），或者 纖維狀的材料(φΟ.Ιμηι~100μπ?χ纖維長Imm以下），例如尼龍、聚醋、聚丙稀等。
[0041] 然后，將這三者以適當的混合比例，加入適當的水進行混合，通過擠出成形成形為 直徑約4~6mm、長度約2~12mm(優選與直徑幾乎相等的長度）的圓柱狀。然后，使用回 轉爐等，在惰性氣氛下，于650°C~KKKTC，將該成形體燒制3~4小時，得到粒狀吸附材料 11(活性炭A-2)。
[0042] 上述熔芯在燒制時消失，由此能夠形成活性炭本身的微觀細孔（直徑在2nm以上 且不足50nm的細孔）和成為燃料蒸汽通路的宏觀