CN118176355A - 碳罐和具备该碳罐的汽车车辆 - Google Patents
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Abstract
提供一种碳罐和具备该碳罐的汽车车辆，其能够提高吸附层的吸附材料的吸附能力，且同时也谋求吸附能力的进一步提高，能够小型化。在与柱形状的成型蓄热材料T的柱轴P2正交的方向观察下，当以在柱轴P2的一端侧的一端侧端面M2的半径方向上将一端侧端面M2与围绕柱轴P2的侧周面M1相连的一端侧缘部的曲面的长度为R1、以在柱轴P2的另一端侧的另一端侧端面M3的半径方向上将另一端侧端面M3与侧周面M1相连的另一端侧缘部的曲面的长度为R2、以与柱轴P2正交的方向上的截面半径为r时，R1/r和R2/r的平均值为0.57以上。
Description
技术领域
本发明涉及具备在内部设有能够吸附解吸蒸发燃料的吸附层的框体的ORVR***用的碳罐和具备该碳罐的汽车车辆。
背景技术
在使用燃料的汽车，由于燃料箱内的燃料的汽化而产生蒸发燃料，该蒸发燃料放出到大气的时机有停车时、行驶时、供油时的3个时间点。其中，供油时的蒸发燃料放出由于供油的燃料将箱内的蒸发燃料挤出到大气中而发生。为了防止该供油时的蒸发燃料向大气的放出，正在推进利用填充有活性炭等吸附材料的碳罐来吸附回收在供油时挤出的蒸发燃料的***(ORVR***：Onboard Refueling Vapor Recovery System，车载加油油气回收***)及其所使用的碳罐的发展。
例如，在专利文献1中，公开了如下的碳罐：具备在内部设有能够吸附解吸蒸发燃料的吸附层的框体，在吸附层，收纳有活性炭和成型蓄热材料，该成型蓄热材料由封入有根据温度而发生潜热的吸收和放出的相变物质的微胶囊成型。
作为利用该相变物质的蓄热材料，例如，在专利文献2、3中，公开了如下的蓄热材料：将伴随着相变而发生潜热的吸收和放出的脂肪族烃等相变物质封入至微胶囊中而成为粉末状的蓄热材料，将该粉末状的蓄热材料与吸附材料混合而一体地成型，或使其附着于粒状的吸附材料(活性炭)的表面，成为潜热蓄热型吸附材料。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-233106号公报。
专利文献2：日本特开2001-145832号公报。
专利文献3：日本特开2003-311118号公报。
发明内容
发明要解决的课题
于是，ORVR***内的碳罐需要吸附相当于供油体积的蒸发燃料，因而与通常的碳罐相比而变得大型，存在压迫车内的空间这一课题。
为了解决该课题，在上述专利文献1所示的碳罐，为了谋求碳罐的小型化，可考虑以进一步提高吸附性能为目标、谋求吸附材料或成型蓄热材料的小粒径化，但在此情况下，特别地，由于吸附材料的小粒径化，吸附速度增加，预想到每单位时间的吸附热的增加和由此导致的吸附能力的限制。
在专利文献1所公开的技术中，并非考虑这些点而发明，在谋求吸附能力进一步提高的方面，存在改善的余地。
本发明鉴于上述的课题而作出，其目的在于提供一种碳罐和具备该碳罐的汽车车辆，关于该碳罐，使吸附层的吸附材料的吸附能力提高，且同时也提高成型蓄热材料相对于吸附材料的分散性并同时抑制分级，将吸附时的从吸附材料产生的吸附热有效地蓄热到蓄热材料，抑制吸附层的升温，谋求吸附能力的进一步提高，能够小型化。
用于解决课题的方案
用于达成上述目的的碳罐是具备在内部设有能够吸附解吸蒸发燃料的吸附层的框体的ORVR***用的碳罐，其特征构成在于如下的点：
在前述吸附层，收纳有吸附材料以及由封入有根据温度而发生潜热的吸收和放出的相变物质的微胶囊成型的成型蓄热材料，
前述成型蓄热材料是平均粒径0.9mm以上1.6mm以下的以圆柱形状成型的蓄热材料，前述吸附材料的平均粒径为1.0mm以上1.8mm以下，
前述成型蓄热材料在与柱形状的前述成型蓄热材料的柱轴正交的方向观察下，具有前述柱轴的一端侧的一端侧端面和另一端侧的另一端侧端面，并且，当以在前述一端侧端面的半径方向上将前述一端侧端面与围绕前述柱轴的侧周面相连的一端侧缘部的曲面的长度为R1、以在前述另一端侧端面的半径方向上将前述另一端侧端面与前述侧周面相连的另一端侧缘部的曲面的长度为R2、以与前述柱轴正交的方向上的截面半径为r时，R1/r和R2/r的平均值为0.57以上。
在上述特征构成，吸附材料和成型蓄热材料成为相对小的粒径，特别地，在吸附材料为小粒径的情况下，每单位体积的吸附材料粒子的外部表面积大，因而吸附对象的蒸发燃料的分子容易到达吸附材料的表面。进而，到达表面的蒸发燃料在吸附材料的内部移动，但如果吸附材料为小粒径，则在吸附材料的内部移动的距离短，因而蒸发燃料容易遍及吸附材料的内部的整个区域。由于这些理由，吸附速度变快。如果吸附速度变快，则当进行了固定层吸附时，穿透曲线的斜率变陡，因而能够在穿透以前使更多的蒸发燃料吸附。
另外，在吸附材料为小粒径的情况下，由于吸附速度的增大而容易产生吸附热，因而存在吸附材料的温度容易上升这一问题点。与此相对的是，在本发明中，通过将成型蓄热材料小粒径化，增大每单位体积的成型蓄热材料粒子的外部表面积，增大传热面积，从而促进吸附热向成型蓄热材料的传热，抑制基于吸附材料的小粒径化的温度上升。
因此，如上述特征构成那样，通过谋求吸附材料(和成型蓄热材料)的小粒径化，能够使吸附层的吸附材料的吸附能力更高效地发挥。
进而，如后述的实验结果所示，本发明的发明者们在实验上确认，如图3所示，通过使柱形状的成型蓄热材料的形状为使R1/r和R2/r的平均值为0.57以上(即，去除角)的形状，能够提高与吸附材料的混合性(成型蓄热材料相对于吸附材料的分散性)。这样，通过提高成型蓄热材料相对于吸附材料的混合性，特别地，在供油时(在ORVR时)，能够对从小粒径化、吸附速度提高的吸附材料相对多地产生的吸附热有效地进行蓄热，能够发挥高吸附性能。
根据以上，能够实现如下的碳罐：能够提高吸附层的吸附材料的吸附能力，且同时也提高成型蓄热材料相对于吸附材料的分散性并同时抑制分级，将吸附时的来自吸附材料的吸附热有效地蓄热到蓄热材料，抑制吸附层的升温，谋求吸附能力的进一步提高，能够小型化。
此外，对于成型蓄热材料和吸附剂，以由JIS K 1474规定的质量平均粒径为平均粒径。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
前述成型蓄热材料具有从表面向外侧突出的突起物，前述突起物从表面向外侧的突出长度为50μm以上，
在自作为前述突起物突出的方向的突出方向的突出方向观察下，在以从前述突起物的周上的一点到另一点的距离中最大的距离为前述突起物的最大直径、以多个前述突起物的前述最大直径的平均为平均最大直径的情况下，以前述最大直径为100μm以上的前述突起物为对象而求出的前述突起物的前述平均最大直径为800μm以下。
在成型蓄热材料的制造过程中，在将柱形状的成型蓄热材料的角弄圆的工序中，产生数十μm以上数百μm以下的程度的成型蓄热材料的微粉末，在此后的热处理工序中，如图6所示，该微粉末粘结于成型蓄热材料表面而成为突起物。该突起物在自作为从成型蓄热材料的表面向外侧突出的方向的突出方向的突出方向观察下，在以从突起物的周上的一点到另一点的距离中最大的距离为突起物的最大直径、以多个突起物的最大直径的平均为平均最大直径的情况下，如果该平均最大直径大，则当将成型蓄热材料与吸附剂混合时，妨碍两者的表面彼此的接触，妨碍成型蓄热材料与吸附剂之间的热的移动。因而，为了高效地进行吸附剂与成型蓄热材料之间的热的移动，优选的是，存在于成形蓄热材料的表面的突起物的平均最大直径小。
发明者在实验上确认，在以最大直径为100μm以上的突起物为对象而求出的突起物的平均最大直径为800μm以下的情况下，将吸附性能保持为一定以上。
在此，突起物定义为如下的物体：从成型蓄热材料的表面向外侧突出，从表面向外侧的突出长度为50μm以上。作为以最大直径为100μm以上的突起物为对象而求出的突起物的平均最大直径，优选为800μm以下，更优选为100μm以上750μm以下，进一步优选为150μm以上700μm以下。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
前述成型蓄热材料的平均粒径相对于前述吸附材料的平均粒径的比为0.6以上1.3以下。
在至此说明的构成，通过使成型蓄热材料的平均粒径相对于吸附材料的平均粒径的比为0.6以上1.3以下、使吸附材料和成型蓄热材料的两者为相对同程度的平均粒径，能够提高吸附层的成型蓄热材料相对于吸附材料的分散性，并且能够抑制分级。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
在以物体的投影图的面积为S、以周边长度为B、以当以具有与前述投影图的面积S相同的面积的圆的周边长度为C时的C/B为圆形度的情况下，
前述吸附材料的前述圆形度为0.90以上1.0以下，前述成型蓄热材料的前述圆形度为0.90以上1.0以下。
附带而言，在后述的实施方式中，以针对100个的量测定物体的投影图的面积的平均值为S、以针对100个的量测定周边长度的平均值为B、以当以具有与前述投影图的面积的平均值S相同的面积的圆的周边长度为C时的C/B为圆形度。
如图4所示，本发明的发明者们以物体的投影图的面积为S、以周边长度为B、以当以具有与投影图的面积S相同的面积的圆的周边长度为C时的C/B定义为圆形度。
发明者们通过后述的实施例确认，通过使吸附材料和成型蓄热材料的两者圆形度为0.90以上1.0以下，能够提高混合性(成型蓄热材料相对于吸附材料的分散性)。
关于碳罐的进一步的特征构成，除了前述吸附材料的前述圆形度为0.90以上1.0以下、前述成型蓄热材料的前述圆形度为0.90以上1.0以下的点之外，还在于如下的点：前述成型蓄热材料的平均粒径相对于前述吸附材料的平均粒径的比为0.6以上1.3以下。
在至此说明的构成，除了吸附材料的前述圆形度为0.90以上1.0以下、前述成型蓄热材料的前述圆形度为0.90以上1.0以下的特征之外，还具有使成型蓄热材料的平均粒径相对于吸附材料的平均粒径的比为0.6以上1.3以下、使吸附材料和成型蓄热材料的两者为相对同程度的平均粒径的特征，从而能够提高吸附层K的成型蓄热材料相对于吸附材料的分散性，并且能够抑制分级。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
前述框体在一端具有与燃料箱连通的箱端口和用于排出吹扫气体(パージガス)的吹扫端口，并且在另一端具有与大气连通的大气端口，
前述吸附层的与前述箱端口和前述吹扫端口邻接的区域与和前述大气端口邻接的区域相比，前述成型蓄热材料相对于前述吸附材料的质量比更低。
在吸附对象的蒸发燃料从箱端口供给并被吸附材料吸附的情况下，该蒸发燃料在吸附层从箱端口侧流通到大气端口侧的过程中，从上游侧起按顺序产生吸附热，该吸附热的一部分依次向下游侧移动，因而大气端口侧比箱端口侧温度更容易上升，箱端口侧温度相对地难以上升。
于是，如上述特征构成那样，通过减小与箱端口邻接的区域的成型蓄热材料相对于吸附材料的质量比，能够在箱端口侧减少比吸附剂更高价的成型蓄热材料的使用量，能够抑制成本。
在将吸附层在气体的流动方向上分割的情况下，使吸附层的分割的数量增加关系到制造成本的增加，因而实际上，分割区域的数量优选为2至6。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
前述吸附层具有接近前述箱端口和前述吹扫端口的箱侧吸附区域以及接近前述大气端口的大气侧吸附区域，使前述大气侧吸附区域的前述成型蓄热材料相对于前述吸附材料的质量比为0.15以上0.80以下，使前述箱侧吸附区域的前述成型蓄热材料相对于前述吸附材料的质量比为0.05以上0.50以下。
如上述那样，在吸附对象的蒸发燃料从箱端口供给并被吸附材料吸附的情况下，该蒸发燃料在吸附层从箱侧吸附区域流通到大气侧吸附区域的过程中，从上游侧起按顺序产生吸附热，该吸附热的一部分依次向下游侧移动，因而大气侧吸附区域比箱侧吸附区域温度更容易上升。
于是，如上述特征构成那样，通过使成型蓄热材料相对于吸附材料的质量比在大气侧吸附区域比箱侧吸附区域更高，能够抑制在温度容易上升的大气侧的升温，防止吸附性能的下降。
附带而言，优选的是，在大气侧吸附区域内，越是接近大气端口的区域，就越提高成型蓄热材料相对于吸附材料的质量比。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
前述箱侧吸附区域的前述成型蓄热材料的熔点比前述大气侧吸附区域的前述成型蓄热材料的熔点更低。
如上述那样，在吸附对象的蒸发燃料从箱端口供给并被吸附材料吸附的情况下，该蒸发燃料在吸附层从箱侧吸附区域流通到大气侧吸附区域的过程中，从上游侧起按顺序产生吸附热，该吸附热的一部分依次向下游侧移动，因而箱侧吸附区域比大气侧吸附区域温度更难以上升。
如上述特征构成那样，通过使箱侧吸附区域的成型蓄热材料的熔点比大气侧吸附区域的成型蓄热材料的熔点更低，特别地，在蒸发燃料的供给初期，能够将箱侧吸附区域的吸附材料的温度抑制得低，提高吸附性能。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
在将前述燃料箱与前述箱端口连通的蒸汽流路，配置能够将该蒸汽流路开闭的开闭阀。
依据上述特征构成，例如，在车辆停车时，使开闭阀为封闭状态，从而能够防止来自燃料箱的蒸发燃料被向碳罐侧引导，因而例如在图1中，即使在使用蒸发燃料J的流通方向X的吸附层的长度L小的碳罐的框体(或吸附层)的情况下，也能够防止蒸发燃料从碳罐泄漏。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
前述成型蓄热材料的填充密度为0.40g/mL以上0.60g/mL以下。
如上述特征构成那样，通过使成型蓄热材料的填充密度为0.40g/mL以上，能够防止每单位体积的蓄热材料的蓄热量过低，在将吸附材料和成型蓄热材料以一定体积混合的情况下，容易使吸附热为蓄热量以下，良好地抑制温度上升。
另一方面，通过使成型蓄热材料的填充密度为0.60g/mL以下、成型蓄热材料的填充密度不会过高，能够使吸附材料的填充密度和成型蓄热材料的填充密度相对接近，能够防止分散性下降。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
前述成型蓄热材料的潜热为150J/g以上200J/g以下。
如上述特征构成那样，通过使成型蓄热材料的潜热为150J/g以上，每单位体积的蓄热材料的蓄热量为一定以上，能够良好地发挥蓄热效果。另外，成型蓄热材料的潜热由原料的石蜡的潜热和微胶囊的膜、粘合剂的量决定。
另一方面，通过使成型蓄热材料的潜热为200J/g以下，能够防止微胶囊的膜过薄或粘合剂的量过少，因而能够将成型蓄热材料的强度或耐久性维持为一定以上。
碳罐的进一步的特征构成在于如下的点：
在碳罐的框体，当以蒸发燃料的流通方向的吸附层的长度为L、以与流通方向正交的方向的吸附层的截面积为S、以在使与流通方向正交的方向的吸附层的截面为正圆的情况下的直径为D时，吸附层的L/D/S为0.07以下。
已知在使蒸发燃料或空气等流体流通于碳罐时的压力损失相对于L/D/S具有线性正相关。一般而言，在将吸附剂小粒径化的情况下，碳罐的压力损失变大，因而需要将L/D/S设计得小、以使压力损失成为一定的值以下，但在此情况下，蒸发燃料容易漏气，ORVR吸附量变小。
可得到如下的这一见解：由于如上述特征构成那样将吸附剂和成型蓄热材料小粒径化，将L/D/S设计成0.07以下、以使压力损失成为一定的值以下，从而通过吸附速度的提高、分散性的提高的效果，能够抑制在减小L/D/S的情况下的ORVR吸附量的下降。
达成上述目的的汽车车辆优选搭载有至此说明的碳罐。
依据具备至此说明的碳罐的汽车车辆，能够实现如下的汽车车辆：能够提高吸附层的吸附材料的吸附能力，且同时也提高成型蓄热材料相对于吸附材料的分散性并同时抑制分级，将吸附时的来自吸附材料的吸附热有效地蓄热到蓄热材料，抑制吸附层的升温，谋求吸附能力的进一步提高，燃料利用效率高。
附图说明
图1是包含实施方式所涉及的碳罐的汽车车辆的概略构成图。
图2是包含实施方式所涉及的碳罐的汽车车辆的概略构成图。
图3是实施方式所涉及的蓄热材料的概略构成图。
图4是用于说明圆形度的概念图。
图5是使用扫描型电子显微镜来取得的实施例的成型蓄热材料的图像。
图6是使用扫描型电子显微镜来取得的实施例1的成型蓄热材料在突起物的突出方向观察下的图像。
图7是使用扫描型电子显微镜来取得的实施例1的成型蓄热材料在与突起物的突出方向正交的方向观察下的图像。
具体实施方式
本发明的实施方式所涉及的ORVR用的碳罐100和具备碳罐100的汽车车辆200涉及如下的碳罐和汽车车辆：能够提高吸附层的活性炭的吸附能力，且同时也提高成型蓄热材料相对于活性炭的分散性并同时抑制分级，将吸附时的来自活性炭的吸附热有效地蓄热到蓄热材料，抑制吸附层的升温，谋求吸附能力的进一步提高，能够小型化。
以下，关于该实施方式所涉及的碳罐100和具备碳罐100的汽车车辆200，基于附图而说明。
该实施方式所涉及的碳罐100具备在内部设有能够吸附蒸发燃料J的吸附层K的框体10而构成，能够针对一般已知的汽车车辆合适地适用。如图1所示，该实施方式所涉及的汽车车辆200具备下者而构成：燃料箱12，其存积汽油等燃料；碳罐100，其吸附特别地在供给燃料时(在ORVR时)在燃料箱12汽化的蒸发燃料J，并且将所吸附的蒸发燃料J向发动机11引导；以及发动机11，其使包含从碳罐100引导的蒸发燃料J的燃料和燃烧用空气在燃烧室(未图示)燃烧而得到轴输出。
如图1所示，该碳罐100具有框体10，在流通方向X的一端具有与燃料箱12连通而将来自燃料箱12的蒸发燃料J纳入的箱端口10c和在解吸时将在碳罐100解吸的蒸发燃料J向发动机11送出的吹扫端口10b、并且在另一端具备与大气连通的大气端口10a而构成。附带而言，吹扫端口10b经由吹扫流路11a与发动机11连通，箱端口10c经由蒸汽流路12a与燃料箱12连通连接，在该蒸汽流路12a，具备切换流路的开放状态和封闭状态的开闭阀V而设置。在发动机11与燃料箱12之间，设有将两者连通连接的连接流路13a。
于是，在吸附层K收纳有：吸附材料Q，其吸附解吸蒸发燃料J；和成型蓄热材料T，其由封入有根据温度而发生潜热的吸收和放出的相变物质的微胶囊成型。
成型蓄热材料T例如将在微胶囊中封入有根据温度变化而发生潜热的吸收和放出的相变物质的蓄热材料与粘合剂一起以粒状成型。作为微胶囊化的蓄热材料，能够使用专利文献2或专利文献3等所公开的众所周知的蓄热材料。
上述相变物质例如由熔点为10℃以上80℃以下的有机化合物和无机化合物构成，可列举例如十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、二十一烷、二十二烷等直链脂肪族烃、天然蜡、石油蜡、LiXO3·3H2O、Xa2SO4·10H2O、Xa2HPO4·12H2O等无机化合物的水合物、癸酸、月桂酸等脂肪酸、碳数为12至15的高级醇、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯等酯等。上述相变物质也可以将从上述选择的2种以上的化合物并用。
而且，能够使用以它们为芯材料并通过凝聚法、原位法(界面反应法)等众所周知的方法而成为微胶囊的材料。作为微胶囊的外壳，能够使用三聚氰胺、明胶、玻璃等众所周知的材料。该微胶囊化的蓄热材料的粒径优选为数μm至数十μm左右。如果微胶囊过小，则构成胶囊的外壳所占据的比例增加，反复溶解/凝固的相变物质的比例相对地减少，因而粉末状蓄热材料的每单位体积的蓄热量下降。相反，即使微胶囊过大也需要胶囊的强度，因而构成胶囊的外壳所占据的比例依然增加，粉末状蓄热材料的每单位体积的蓄热量下降。
进而，将粉末状的蓄热材料与粘合剂一起大致以圆柱形状成型，成为粒状的成型蓄热材料T。作为粘合剂，能够使用各种粘合剂，但出于在碳罐100使用时所要求的温度或对溶剂的稳定性以及强度的观点，酚醛树脂或丙烯酸树脂等热固化性树脂是合适的。而且，通过将该粒状的成型蓄热材料T与同样为粒状的吸附材料Q混合使用，确保蓄热作用。
附带而言，该成型蓄热材料T的潜热优选为150J/g以上200J/g以下。
作为上述吸附材料Q，能够利用众所周知的各种吸附材料，例如能够使用活性炭。而且，也可以使用各自成型或破碎成既定尺寸的吸附材料。
另一方面，关于成型蓄热材料T，如图3所示，在例如上述的通过挤出成型而以圆柱形状成型的成型蓄热材料T，在与柱轴P2正交的方向观察下，具有柱轴P2的一端侧的一端侧端面M2和另一端侧的另一端侧端面M3，并且，当以在一端侧端面M2的半径方向上将一端侧端面M2与围绕柱轴P2的侧周面M1相连的一端侧缘部M2a的曲面的长度为R1、以在另一端侧端面M3的半径方向上将另一端侧端面M3与侧周面M1相连的另一端侧缘部M3a的曲面的长度为R2、以与柱轴P2正交的方向上的截面半径为r时，R1/r和R2/r的平均值为0.57以上。
如后述的实验结果所示，在实验上确认，通过如该形状那样成为去除角的带圆角的形状，能够提高与吸附材料Q的混合性(成型蓄热材料T相对于吸附材料Q的分散性)。
此外，成型蓄热材料T为沿着柱轴P2的长度和与柱轴P2正交的截面直径相差不大的形状。
作为这样提高成型蓄热材料T相对于吸附材料Q的分散性的构成，引入圆形度这一概念。如图4所示，圆形度定义为以物体(成型蓄热材料T相对于吸附材料Q)的投影图的面积为S、以周边长度为B、以当以具有与投影图的面积S相同的面积的圆的周边长度为C时的C/B。
在该定义中，优选的是，吸附材料Q的圆形度为0.90以上1.0以下，成型蓄热材料T的圆形度为0.90以上1.0以下。
关于成型蓄热材料T的大小和粒状的吸附材料Q的大小，为了抑制两者随时间的分离并且恰当地确保气体流动的流路，理想的是，尽可能为相同大小。
具体而言，对于成型蓄热材料T，当以由JIS K 1474规定的质量平均粒径为平均粒径时，理想的是，平均粒径为平均粒径0.9mm以上1.6mm以下，成型蓄热材料T的平均粒径相对于吸附材料Q的平均粒径的比为0.6以上1.3以下。
另外，通过后述的实施例确认，通过使吸附材料Q的平均粒径为1.0mm以上1.8mm以下，能够提高ORVR时的吸附量。
上述成型蓄热材料的填充密度优选为0.4g/mL以上0.6g/mL以下。而且，理想的是，相对于上述成型蓄热材料T的填充密度，吸附材料Q的填充密度为0.2倍以上1.1倍以下，优选为0.3倍以上1.0倍以下，更优选为0.4倍以上0.9倍以下。如果两者的填充密度大不相同，则当作为碳罐100搭载于车辆等而被励振时，相对地重的一方欲在壳体内向下方移动，促进两者的分离。
在吸附层K的整体，理想的是，成型蓄热材料T相对于吸附材料Q的质量比为5质量％以上50质量％以下，更优选为8质量％以上48质量％以下，更优选为10质量％以上45质量％以下。如果成型蓄热材料T的比例过少，则不可充分地得到抑制基于蓄热作用的吸附材料Q的温度变化的效果，相反，如果成型蓄热材料T的比例过多，则吸附材料Q的比例减少，其结果是，碳罐100的每单位体积的吸附量下降。在本发明中，通过使用将相变物质微胶囊化的蓄热材料，利用相对少的配合比例的成型蓄热材料T就可得到充分的蓄热作用，能够得到高的碳罐100的每单位体积的吸附量。
如图1所示，上述吸附层K也可以具有作为箱端口10c和吹扫端口10b侧的区域的箱侧吸附区域K2以及作为大气端口10a侧的区域的大气侧吸附区域K1。在该实施方式中，箱侧吸附区域K2和大气侧吸附区域K1通过既定的分离膜等分离。
在此，如果对上述质量比追加说明，则成型蓄热材料T相对于吸附材料Q的质量比优选在箱侧吸附区域K2和大气侧吸附区域K1设定成不同值，优选的是，在箱侧吸附区域K2，质量比为5质量％以上50质量％以下，在大气侧吸附区域K1，质量比为15质量％以上80质量％以下。根据该构成，通过使大气侧吸附区域K1的成型蓄热材料T相对于吸附材料Q的质量比与箱侧吸附区域K2相比而更高，能够抑制在供油时(在ORVR时)在温度容易上升的大气侧的升温，防止吸附性能的下降。
另外，吸附区域也能够分割为2个部分以上地分割。在此情况下，通过使成形蓄热材料T的比例从在供油时温度难以上升的箱侧的区域朝向温度容易上升的大气侧的区域阶段性地增加，能够使成型蓄热材料T和吸附剂Q为更恰当的比例，能够得到高的碳罐100的每单位体积的吸附量。
换而言之，例如，吸附层K能够使与箱端口10c和吹扫端口10b邻接的区域与和大气端口10a邻接的区域相比，成型蓄热材料T相对于吸附材料Q的质量比更低。
进而，在该实施方式中，箱侧吸附区域K2的成型蓄热材料T的熔点(例如，25℃以上40℃以下的熔点)比大气侧吸附区域K1的成型蓄热材料T的熔点(例如，40℃以上60℃以下的熔点)更低。由此，特别地，在蒸发燃料J的供给初期，能够将箱侧吸附区域K2的吸附材料Q的温度抑制得低，提高吸附性能。
另外，如图6、7所示，成型蓄热材料T能够合适地使用具有从表面向外侧突出的突起物Ta的成型蓄热材料。
如果追加说明，则突起物Ta从成型蓄热材料T的表面向外侧的突出长度(在图7中，Lb)为50μm以上，在自作为突起物Ta突出的方向的突出方向的突出方向观察(图6所示的方向观察)下，在以从突起物Ta的周上的一点(在图6中，LaX)到另一点(在图6中，LaY)的距离中最大的距离(在图6中，La)为突起物Ta的最大直径、以最大直径的平均为平均最大直径的情况下，以最大直径为100μm以上的突起物Ta为对象而求出的突起物Ta的平均最大直径为800μm以下。
此外，突起物Ta的平均最大直径比成型蓄热材料T的平均粒径更小。
于是，如图1所示，优选的是，当以框体10的蒸发燃料J的流通方向X的吸附层的长度为L、以与蒸发燃料J的流通方向X正交的方向的吸附层的截面积为S、以在使与蒸发燃料J的流通方向X正交的方向的吸附层的截面为正圆的情况下的直径为D时，作为圆柱状形状的碳罐100的框体10的尺寸形状由L/D/S规定。
已知在使蒸发燃料或空气等流体流通于碳罐时的压力损失相对于L/D/S具有线性正相关。一般而言，在将吸附剂小粒径化的情况下，碳罐的压力损失变大，因而需要将L/D/S设计得小、以使压力损失成为一定的值以下，但在此情况下，蒸发燃料容易漏气，ORVR吸附量变小。
在本发明中，还可得到如下的这一见解：将吸附剂和成型蓄热材料小粒径化，因而将L/D/S设计成0.07以下、优选0.05以下、以使压力损失成为一定的值以下，通过吸附速度的提高、分散性的提高的效果，能够抑制在减小L/D/S的情况下的ORVR吸附量的下降。
【实施例1用成型蓄热材料的制作】
使用以相转变温度为40至45℃的直链脂肪族烃为内含物、用现有的方法制作的由三聚氰胺膜覆盖的微胶囊。
针对100质量份的上述的微胶囊，添加13质量份的热固化性酚醛类有机粘合剂(DIC(株式会社)制的水溶性酚醛树脂)和24质量份的水并混合。此后，用挤出机((株式会社)道尔顿(Dalton)制的盘式制粒机)将混合物成型。此时，丝网模具的网眼使用1.2mm。此后，使用球形整粒机((株式会社)道尔顿(Dalton)制)来以600rpm整粒3分钟。在如该整粒物的温度成为160℃以上那样的条件下，干燥40分钟，得到成型蓄热材料。
【实施例2、3用成型蓄热材料的制作】
使用以相转变温度为40至45℃的直链脂肪族烃为内含物、用现有的方法制作的由三聚氰胺膜覆盖的微胶囊。
针对100质量份的上述的微胶囊，添加13质量份的热固化性酚醛类有机粘合剂(DIC(株式会社)制的水溶性酚醛树脂)和26质量份的水并混合。此后，用挤出机((株式会社)道尔顿(Dalton)制的盘式制粒机)将混合物成型。此时，丝网模具的网眼使用1.2mm。此后，使用球形整粒机((株式会社)道尔顿(Dalton)制)来以750rpm整粒1分钟。在如该整粒物的温度成为160℃以上那样的条件下，干燥40分钟，得到成型蓄热材料。
此外，作为实施例1至3的成型蓄热材料T，使用突起物Ta从成型蓄热材料T的表面向外侧的突出长度(在图7中，Lb)为50μm以上的成型蓄热材料，但发明者们通过扫描型电子显微镜确认，包含突出长度(在图7中，Lb)至少为98.1、118、149、175μm的成型蓄热材料。
【比较例1用成型蓄热材料的制作】
使用以相转变温度为40至45℃的直链脂肪族烃为内含物、用现有的方法制作的由三聚氰胺膜覆盖的微胶囊。
针对100质量份的上述的微胶囊，添加13质量份的热固化性酚醛类有机粘合剂(DIC(株式会社)制的水溶性酚醛树脂)和24质量份的水并混合。此后，用挤出机((株式会社)道尔顿(Dalton)制的盘式制粒机)将混合物成型。此时，丝网模具的网眼使用1.0mm。此后，使用球形整粒机((株式会社)道尔顿(Dalton)制)来以500rpm整粒1分钟。在如该整粒物的温度成为160℃以上那样的条件下，干燥40分钟，得到成型蓄热材料。
【比较例2用成型蓄热材料的制作】
使用以相转变温度为40至45℃的直链脂肪族烃为内含物、用现有的方法制作的由三聚氰胺膜覆盖的微胶囊。
针对100质量份的上述的微胶囊，添加13质量份的热固化性酚醛类有机粘合剂(DIC(株式会社)制的水溶性酚醛树脂)和24质量份的水并混合。此后，用挤出机((株式会社)道尔顿(Dalton)制的盘式制粒机)将混合物成型。此时，丝网模具使用网眼1.2mm的丝网模具。此后，使用球形整粒机((株式会社)道尔顿(Dalton)制)来以500rpm整粒1分钟。在如该整粒物的温度成为160℃以上那样的条件下，干燥40分钟，得到成型蓄热材料。
【比较例3用成型蓄热材料的制作】
使用以相转变温度为40至45℃的直链脂肪族烃为内含物、用现有的方法制作的由三聚氰胺膜覆盖的微胶囊。
针对100质量份的上述的微胶囊，添加10质量份的热固化性酚醛类有机粘合剂(DIC(株式会社)制的水溶性酚醛树脂)和24质量份的水并混合。此后，用挤出机((株式会社)道尔顿(Dalton)制双轴挤出成形机)将混合物成型。此时，丝网模具使用网眼1.5mm的丝网模具。此后，使用球形整粒机((株式会社)道尔顿(Dalton)制)来以500rpm整粒1分钟。在如该整粒物的温度成为160℃以上那样的条件下，干燥40分钟，得到成型蓄热材料。
【参考例1用成型蓄热材料的制作】
使用以相转变温度为40至45℃的直链脂肪族烃为内含物、用现有的方法制作的由三聚氰胺膜覆盖的微胶囊。
针对100质量份的上述的微胶囊，添加10质量份的热固化性酚醛类有机粘合剂(DIC(株式会社)制的水溶性酚醛树脂)和28质量份的水并混合。此后，用挤出机((株式会社)道尔顿(Dalton)制双轴挤出成形机)将混合物成型。此时，丝网模具使用网眼1.5mm的丝网模具。此后，使用球形整粒机((株式会社)道尔顿(Dalton)制)来以500rpm整粒1分钟，在如该整粒物的温度成为160℃以上那样的条件下，干燥40分钟，得到成型蓄热材料。
在实施例1至3、比较例1至3中，作为活性炭，使用由ASTM-D5228定义的丁烷工作容量相当于15g/100mL的球形活性炭。
在参考例1中，作为活性炭，使用由ASTM-D5228定义的丁烷工作容量相当于15g/100mL的颗粒形状的活性炭。
【关于分散性/ORVR吸附量的测定试验】
作为实施例1至3、比较例1至3、参考例1，对将作为调整过平均粒径、圆形度的吸附材料Q的活性炭和调整过平均粒径、圆形度、R/r值的成型蓄热材料T填充至既定的容量/形状的框体10的示例测定分散性和ORVR吸附量。此外，实施例1至3、比较例1至3、参考例1中的平均粒径、圆形度、R/r值如【表1】【表2】所示。另外，对于实施例1至3、比较例1至3、参考例1中的成型蓄热材料T的平均粒径相对于活性炭的平均粒径的比、成型蓄热材料T的填充密度以及潜热，也一并在【表1】【表2】中示出。
附带而言，在该试验中，平均粒径是由JIS K1474规定的质量平均粒径，填充密度是由JIS K1474规定的填充密度，ORVR吸附量是使颗粒状活性炭的吸附量为100时的相对值。
[表1]
[表2]
以下，首先，对各种值的测定方法进行说明。
<R/r值的测定方法>
如图5所示，使用扫描型电子显微镜来对成型蓄热材料T的图像进行摄影，印刷于纸，测定10个样品的量的R和r，算出R/r值的平均值。
在此，在上述实施方式中，成型蓄热材料T在与柱轴P2正交的方向观察下，当以在柱轴P2的一端侧的一端侧端面M2的半径方向上将一端侧端面M2与围绕柱轴P2的侧周面M1相连的一端侧缘部的曲面的长度为R1、以在柱轴P2的另一端侧的另一端侧端面M3的半径方向上将另一端侧端面M3与侧周面M1相连的另一端侧缘部的曲面的长度为R2、以与柱轴P2正交的方向上的截面半径为r时，算出R1/r和R2/r的平均值。
此外，如图5所示，将一端侧端面M2与围绕柱轴P2的侧周面M1相连的一端侧缘部的曲面的长度R1有时其一侧曲面R1a和另一侧曲面R1b不同。另外，对于将另一端侧端面M3与侧周面M1相连的另一端侧缘部的曲面的长度R2，也有时其一侧曲面R2a和另一侧曲面R2b不同。
于是，R/r值也可以为R1a/r、R1b/r、R2a/r以及R2b/r的平均值，在该测定中的计算中，也采用该平均值。
<圆形度的测定方法>
如在图4中示出概念图那样，使用图像尺寸测定装置(KEYENCE(基恩士)制，IM-7020)，将光照射至成型蓄热材料T，针对100个样品的量测定所投影的图的面积和周长B。算出具有与投影图的平均面积相同的面积的圆的圆周C，将该圆的圆周C除以投影图的周长B的平均值，从而算出圆形度。
<突起物Ta的平均最大直径的测定方法>
使用扫描型电子显微镜来对成型蓄热材料T的图像进行摄影，在扫描型电子显微镜的软件上测定突起物Ta的最大直径。测定10个的量的成形蓄热材料T的突起物Ta的最大直径，以突起物Ta的最大直径为100μm以上的突起物为对象而算出突起物Ta的平均最大直径。
在此，突起物Ta从成型蓄热材料T的表面向外侧突出，定义为从表面向外侧的突出长度为50μm以上的物体。当通过突出方向观察来观察突起物Ta时，将从突起物Ta的周上的一点到另一点的距离中最大的距离定义为突起物Ta的最大直径，以10个的量的成形蓄热材料T的突起物Ta的最大直径的平均为突起物Ta的平均最大直径。
<分散性的测定方法>
向既定的容器内流入160mL的成型蓄热材料T和840mL的活性炭，此后，将活性炭和成型蓄热材料T连同容器一起放置于励振机(神钢电机(Sinfonia Technology)株式会社，型号VP-15D)上，施加120秒左右的振动，从而使活性炭和成型蓄热材料T混合。通过目视确认混合状态。
<ORVR的吸附量的测定方法>
使1000mL的使活性炭和成型蓄热材料T以成为成型蓄热材料T的重量比0.25的方式混合而成的材料填充至既定容量的碳罐100的框体10。仅实施例3将碳罐沿燃料流通方向均等地分割成4个部分，在最靠大气侧的区域，仅填充吸附材料Q，不使成型蓄热材料T填充。作为供油条件(由EPA规定的ORVR试验条件)，使残存于燃料箱12内的液体汽油温度为26.7℃，使供油的汽油温度为既定的一般的供油温度，使供油的汽油的停止条件为突破3000ppm。作为活性炭和成型蓄热材料T的前处理，重复6次汽油的供油，在将蒸汽汽油向活性炭吸附解吸之后，以供给汽油燃料的形式使蒸汽汽油向活性炭吸附，直到突破2g，此后，使空气作为吹扫气体流通，使蒸汽汽油从活性炭解吸。
如【表1】、【表2】所示，可以说，在R/r的值为0.57以上的值的实施例1至3中，分散性良好，在R/r的值均不到0.57的比较例1至3中，分散性变差。
另外，可以说，在活性炭和成型蓄热材料T的圆形度均为0.9以上1.0以下的范围内的实施例1至3中，分散性良好，在活性炭和成型蓄热材料T的圆形度的至少任一个脱离0.9以上1.0以下的范围的比较例1至3中，分散性变差。
附带而言，在参考例1中，虽然R/r的值为0.48而不到0.6，可是分散性变好，这推测为活性炭和成型蓄热材料T的平均粒径大、且圆形度均为0.9以上1.0以下的范围内是一个主要原因。
进而，在成型蓄热材料T的平均粒径为0.9mm以上1.6mm以下的范围内、且活性炭的平均粒径为1.0mm以上1.8mm以下的范围内的实施例1至3和比较例1至3中，ORVR吸附量示出相对高的值，与此相对的是，在成型蓄热材料T的平均粒径为0.9mm以上1.6mm以下的范围外、且活性炭的平均粒径为1.0mm以上1.8mm以下的范围外的参考例1中，与实施例1至3和比较例1至3相比，ORVR吸附量成为低的值，因而可以说，通过成为该实施方式中所规定的粒径范围，能够提高吸附量。
另外，如实施例1至3所示，能够确认，至少关于突起物Ta的平均最大直径592μm以下，不会对ORVR吸附量造成不良影响，能够发挥一定以上的吸附性能。
【其它实施方式】
(1)在上述实施方式中，示出了吸附层K为一个吸附区域的情况以及设有箱侧吸附区域K2和大气侧吸附区域K1的2个吸附区域的情况的构成示例，但也可以设有多个吸附区域作为吸附层K。
另外，示出了箱侧吸附区域K2和大气侧吸附区域K1两者之间通过分离膜分离的构成示例，但如图2所示，也可以不设置该分离膜。
进而，也可以是如下的构成：在箱侧吸附区域K2与大气侧吸附区域K1之间，成型蓄热材料T相对于吸附材料Q(活性炭)的质量比沿着蒸发燃料J的流通方向X阶段性地变化。
(2)成型蓄热材料T除了圆柱形以外，还能够采用方筒形状等各种形状。
此外，上述实施方式(包含其它实施方式，以下相同)中所公开的构成只要不产生矛盾，就能够与其它实施方式中所公开的构成组合而适用，另外，本说明书中所公开的实施方式是例示，本发明的实施方式不限定于此，在不脱离本发明的目的的范围内，能够适当改变。
产业上的可利用性
本发明所涉及的碳罐和具备该碳罐的汽车车辆能够作为如下的碳罐和具备该碳罐的汽车车辆而有效地利用：能够提高吸附层的吸附材料的吸附能力，且同时也提高成型蓄热材料相对于吸附材料的分散性并同时抑制分级，将吸附时的来自吸附材料的吸附热有效地蓄热到蓄热材料，抑制吸附层的升温，谋求吸附能力的进一步提高，能够小型化。
符号说明
10：框体
10a：大气端口
10b：吹扫端口
10c：箱端口
12a：蒸汽流路
100：碳罐
200：汽车车辆
J：蒸发燃料
K：吸附层
K1：大气侧吸附区域
K2：箱侧吸附区域
Lb：突出长度
M1：侧周面
M2：一端侧端面
M3：另一端侧端面
M2a：一端侧缘部
M3a：另一端侧缘部
P2：柱轴
Q：吸附材料
R1：一端侧缘部的曲面的长度
R2：另一端侧缘部的曲面的长度
T：成型蓄热材料
Ta：突起物
V：开闭阀
X：流通方向
r：截面半径。
Claims (13)
1.一种碳罐，其是具备在内部设有能够吸附解吸蒸发燃料的吸附层的框体的ORVR***用的碳罐，其中，
在所述吸附层，收纳有吸附材料以及由封入有根据温度而发生潜热的吸收和放出的相变物质的微胶囊成型的成型蓄热材料，
所述成型蓄热材料是平均粒径0.9mm以上1.6mm以下的以圆柱形状成型的蓄热材料，所述吸附材料的平均粒径为1.0mm以上1.8mm以下，
所述成型蓄热材料在与柱形状的所述成型蓄热材料的柱轴正交的方向观察下，具有所述柱轴的一端侧的一端侧端面和另一端侧的另一端侧端面，并且，当以在所述一端侧端面的半径方向上将所述一端侧端面与围绕所述柱轴的侧周面相连的一端侧缘部的曲面的长度为R1、以在所述另一端侧端面的半径方向上将所述另一端侧端面与所述侧周面相连的另一端侧缘部的曲面的长度为R2、以与所述柱轴正交的方向上的截面半径为r时，R1/r和R2/r的平均值为0.57以上。
2.根据权利要求1所述的碳罐，其中，
所述成型蓄热材料具有从表面向外侧突出的突起物，所述突起物从表面向外侧的突出长度为50μm以上，
在自作为所述突起物突出的方向的突出方向的突出方向观察下，在以从所述突起物的周上的一点到另一点的距离中最大的距离为所述突起物的最大直径、以多个所述突起物的所述最大直径的平均为平均最大直径的情况下，以所述最大直径为100μm以上的所述突起物为对象而求出的所述突起物的所述平均最大直径为800μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的碳罐，其中，
所述成型蓄热材料的平均粒径相对于所述吸附材料的平均粒径的比为0.6以上1.3以下。
4.根据权利要求1或2所述的碳罐，其中，
在以物体的投影图的面积为S、以周边长度为B、以当以具有与所述投影图的面积S相同的面积的圆的周边长度为C时的C/B为圆形度的情况下，
所述吸附材料的所述圆形度为0.90以上1.0以下，所述成型蓄热材料的所述圆形度为0.90以上1.0以下。
5.根据权利要求4所述的碳罐，其中，
所述成型蓄热材料的平均粒径相对于所述吸附材料的平均粒径的比为0.6以上1.3以下。
6.根据权利要求5所述的碳罐，其中，
所述框体在一端具有与燃料箱连通的箱端口和用于排出吹扫气体的吹扫端口，并且在另一端具有与大气连通的大气端口，
所述吸附层的与所述箱端口和所述吹扫端口邻接的区域与和所述大气端口邻接的区域相比，所述成型蓄热材料相对于所述吸附材料的质量比更低。
7.根据权利要求6所述的碳罐，其中，
所述吸附层具有接近所述箱端口和所述吹扫端口的箱侧吸附区域以及接近所述大气端口的大气侧吸附区域，使所述大气侧吸附区域的所述成型蓄热材料相对于所述吸附材料的质量比为0.15以上0.80以下，使所述箱侧吸附区域的所述成型蓄热材料相对于所述吸附材料的质量比为0.05以上0.50以下。
8.根据权利要求7所述的碳罐，其中，
所述箱侧吸附区域的所述成型蓄热材料的熔点比所述大气侧吸附区域的所述成型蓄热材料的熔点更低。
9.根据权利要求8所述的碳罐，其中，
在将所述燃料箱与所述箱端口连通的蒸汽流路，配置能够将该蒸汽流路开闭的开闭阀。
10.根据权利要求9所述的碳罐，其中，
所述成型蓄热材料的填充密度为0.40g/mL以上0.60g/mL以下。
11.根据权利要求10所述的碳罐，其中，
所述成型蓄热材料的潜热为150J/g以上200J/g以下。
12.根据权利要求11所述的碳罐，其中，
在碳罐的所述框体，当以蒸发燃料的流通方向的所述吸附层的长度为L、以与流通方向正交的方向的所述吸附层的截面积为S、以在使与流通方向正交的方向的所述吸附层的截面为正圆的情况下的直径为D时，所述吸附层的L/D/S为0.07以下。
13.一种汽车车辆，其中，
搭载有根据权利要求12所述的碳罐。
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