JP2011132903A - Adsorbent for canister - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャニスタ用吸着材に関する。 The present invention relates to an adsorbent for canister.
周知のように、ガソリンを燃料とする自動車では、燃料タンク内の蒸発燃料が大気に放出されることを抑制するために蒸発燃料処理装置としてキャニスタが用いられている。このキャニスタは、停車時等に燃料タンクから発生する蒸発燃料をチャージポートを通して吸着材である活性炭に吸着させ、エンジン稼働時にキャニスタ側の大気ポート（ドレンポート）を通して吸気を行うことにより、大気ポートから導入した大気によってキャニスタ内をパージし、吸着した蒸発燃料を脱離させた上でパージポートからエンジン側に供給してエンジン内で燃焼させる仕組みとなっている。このパージによる蒸発燃料の脱離によって活性炭の性能が復活して蒸発燃料を良好に且つ繰り返し吸着することが可能となる。 As is well known, in a vehicle using gasoline as a fuel, a canister is used as an evaporative fuel treatment device in order to suppress the evaporative fuel in the fuel tank from being released into the atmosphere. The canister absorbs evaporated fuel generated from the fuel tank when the vehicle is stopped, etc., through the charge port and adsorbs the activated carbon as an adsorbent. When the engine is running, the canister takes in air through the canister side air port (drain port). The inside of the canister is purged by the introduced air, and the adsorbed evaporated fuel is desorbed and then supplied to the engine side from the purge port and burned in the engine. The performance of the activated carbon is restored by the desorption of the evaporated fuel by the purge, and the evaporated fuel can be favorably and repeatedly adsorbed.
上記のような活性炭を吸着材として用いたキャニスタにおいては、蒸発燃料の吸着はいわゆる発熱反応で行われるため、蒸発燃料の吸着に伴いキャニスタの温度が上昇して吸着性能が低下する傾向となる一方、逆に一旦吸着した燃料成分の脱離はいわゆる吸熱反応で行われるため、燃料成分の脱離に伴いキャニスタの温度が低下して燃料成分の脱離性能が低下する傾向となることが知られている。 In a canister using activated carbon as an adsorbent as described above, evaporative fuel is adsorbed by a so-called exothermic reaction, so that the temperature of the canister rises with the evaporative fuel adsorbed and the adsorbing performance tends to decrease. On the other hand, since the desorption of the fuel component once adsorbed is carried out by a so-called endothermic reaction, it is known that the desorption performance of the fuel component tends to decrease with the desorption of the fuel component and the temperature of the canister decreases. ing.
そこで、これらの吸着脱離性能の向上を目的として、特に吸着材である活性炭の配置の観点から種々のものが提案されている。 Therefore, various types have been proposed for the purpose of improving the adsorption / desorption performance, particularly from the viewpoint of the arrangement of activated carbon as an adsorbent.
例えば特許文献１に記載のように、キャニスタのうちパージポートに近い部分ほど細孔の直径が大きい活性炭を配置したものや、特許文献２に記載のように、チャージポートおよびパージポートに近い部分に粒径の大きな活性炭を配置する一方で大気ポートに近い部分に粒径の小さな活性炭を配置したもの、逆に特許文献３に記載のように、チャージポートおよびパージポートに近い部分に粒径の小さな活性炭を配置する一方で大気ポートに近い部分に粒径の大きな活性炭を配置したもの、あるいは特許文献４に記載のように、キャニスタのケーシングに収容される活性炭の粒径の大きさと細孔の大きさの少なくともいずれか一方について蒸発燃料の流れ方向で積極的に変化させたものが提案されている。
For example, as described in
特許文献１〜４に代表されるような従来の技術では、キャニスタのケーシングに充填されることになる活性炭の粒径の大きさや細孔の大きさを蒸発燃料の流れ方向で積極的に変化させてはいても、基本的にはケーシングそのもの断面積ひいてはキャニスタ内における蒸発燃料の通路面積が一定であることを前提としているため、大気ポートがその名のとおり大気に解放されている故に、大気ポートから外部に漏れ出る蒸発燃料を必ずしも十分に抑制することができない。
In the conventional techniques represented by
その上、上記のような従来の技術において、例えば大気ポートに近い部分の活性炭の粒径を積極的に大きくした場合には、通気抵抗（圧力損失）を低減できるものの、それとともに活性炭の粒径の拡大化に伴って蒸発燃料の吸着および脱離の速度が緩慢となり、必ずしも期待したほどの吸着脱離性能の向上が図れない可能性がある。 In addition, in the conventional technology as described above, for example, when the particle size of the activated carbon near the atmospheric port is positively increased, the ventilation resistance (pressure loss) can be reduced, but the activated carbon particle size is also reduced. As the fuel cell size increases, the rate of adsorption and desorption of the evaporated fuel becomes slow, and the adsorption / desorption performance may not necessarily be improved as expected.
また、特許文献５には、粉末状の活性炭に対して、常温で固体であり且つ焼成時の温度で気化、昇華または分解するメルタブルコア物質をバインダーとともに加えて成形した上でこれを焼成することにより、微視的多孔質性状に加えて巨視的多孔質性状を有し。吸着脱離効率を落とさずに、圧力損失を低減するようにした大粒吸着材が開示されている。 Patent Document 5 discloses that powdered activated carbon is solidified at room temperature and melted, sublimated, or decomposed at a firing temperature, added with a binder and molded, and then fired. In addition to microscopic porous properties, it has macroscopic porous properties. A large-sized adsorbent is disclosed in which pressure loss is reduced without reducing the adsorption / desorption efficiency.
しかしながら、この特許文献５においては、大粒の吸着材が巨視的な多孔質性状（マクロポーラス）となるために混合されるメルタブルコア材料が粉末状であるため、この大粒の吸着材内に形成されるマクロポア同士が離れて配置される場合にこれらの連結が悪いと、本来の機能である、この大粒の吸着材内部での吸着物質を速やかに拡散させる能力を十分に得られない虞がある。 However, in this patent document 5, since the large adsorbent becomes macroscopic porous property (macroporous), the meltable core material to be mixed is in the form of powder, so it is formed in the large adsorbent. If the macropores are arranged apart from each other and their connection is poor, there is a possibility that the original function, that is, the ability to quickly diffuse the adsorbed substance inside the large adsorbent may not be obtained.
そこで、本発明は、自動車の蒸発燃料処理装置として用いられるキャニスタのケーシング内に充填されるとともに、微視的多孔質性状を有する細粒吸着材と併用され且つ当該細粒吸着材よりも粒子径の大きな大粒吸着材であって、この大粒吸着材は、粉末状の活性炭に対して、常温で固体であり且つ焼成時の温度で気化、昇華または分解するメルタブルコア物質をバインダーとともに加えて成形した上でこれを焼成することにより、微視的多孔質性状に加えて巨視的多孔質性状を有し、前記メルタブルコア物質は、粉末状のメルタブルコア物質と、繊維状のメルタブルコア物質との重量比が８５：１５〜４０：６０の範囲となるよう配合されたものであることを特徴としている。 Therefore, the present invention is filled in a canister casing used as an evaporative fuel processing apparatus for an automobile, is used in combination with a fine-grain adsorbent having a microscopic porous property, and has a particle diameter larger than that of the fine-grain adsorbent. The large-sized adsorbent is formed by adding a meltable core substance, which is solid at room temperature and vaporizes, sublimates or decomposes at the temperature at the time of firing, together with a binder to powdered activated carbon. And having a macroscopic porous property in addition to the microscopic porous property, the meltable core material has a weight ratio of the powdery meltable core material to the fibrous meltable core material of 85: It is characterized by being formulated so as to be in the range of 15-40: 60.
また、前記繊維状のメルタブルコア物質は、具体的には、その繊維長が３〜５ｍｍの範囲となっている。 The fibrous meltable core material has a fiber length in the range of 3 to 5 mm.
本発明によれば、繊維状のメルタブルコアを混合することにより、大粒吸着材の内部にトンネル状のマクロポアが構成され、蒸発燃料や大気の内部拡散速度が大幅に向上させることが可能となり、吸着脱離性能を維持しつつ、大粒径の大粒吸着材を得ることができる。特に、粉末状のメルタブルコアと繊維状のメルタブルコアを適切な配合比で混合することにより得られた大粒吸着材においては、強度低下を抑制しつつ、内部拡散速度を大幅に向上させるのに必要なマクロポーラス構造を得ることができる。 According to the present invention, by mixing the fibrous meltable core, a tunnel-like macropore is formed inside the large-sized adsorbent, and the internal diffusion rate of the evaporated fuel and the atmosphere can be greatly improved. A large particle adsorbent having a large particle size can be obtained while maintaining the separation performance. In particular, in the large-sized adsorbent obtained by mixing a powdery meltable core and a fibrous meltable core at an appropriate blending ratio, the macro necessary for greatly improving the internal diffusion rate while suppressing a decrease in strength. A porous structure can be obtained.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明に係るキャニスタ用吸着材が適用されたキャニスタの例を示している。 FIG. 1 shows an example of a canister to which a canister adsorbent according to the present invention is applied.
図１に示すように、密閉式のキャニスタ１のケーシング２は例えばポリアミド樹脂材料にていわゆる双筒状のものとして形成されていて、内部には容量の大きな主室３Ａと容量の小さな副室３Ｂとが隔離形成されている。主室３Ａは、角筒状に形成され、それと並列関係にある副室３Ｂも角筒状に形成されている。また、主室３Ａと副室３Ｂとは、後述する蒸発燃料の通流方向においては両者が直列関係となるように、底部側の連通路４を介して相互に連通している。
As shown in FIG. 1, the
主室３Ａ側の一端には、図示外の燃料タンクからの蒸発燃料を導入するためのチャージポート５が開口形成されているとともに、後述する大気導入によって吸着材層１４あるいは吸着材層１０，１１から離脱した燃料をエンジンの吸気系側に戻すためのパージポート６がチャージポート５と隣接するように開口形成されている。他方、副室３Ｂ側の一端には大気を導入するための大気ポート７が開口形成されている。
A charge port 5 for introducing evaporated fuel from a fuel tank (not shown) is formed at one end on the
主室３Ａには不織布等の通気性材料からなるシート状の複数のフィルター８ａ，８ｂ，８ｃを介して細粒吸着材９が二層にわたり充填されていて、それぞれに吸着材層１０，１１を形成している。他方、副室３Ｂには同じく複数のフィルター１２ａ，１２ｂを介して細粒吸着材９よりも粒径が数倍大きな大粒吸着材１３が充填されていて、それによって吸着材層１４を形成している。
The
主室３Ａ側では、通気性を有しながらも剛性のある多孔板状のグリッド１５ａまたは１５ｂをフィルター８ａまたは８ｂと重ねて配置してあり、それぞれのフィルター８ａまたは８ｂがグリッド１５ａまたは１５ｂにてバックアップされているとともに、一方のグリッド１５ｂとそれに対向する底壁面との間には圧縮コイルスプリング１６を介装してあり、これによって吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９全体を適度な弾性力で圧締保持している。このように、吸着材層１０，１１の両側にフィルター８ａまたは８ｂとグリッド１５ａまたは１５ｂとがあることによって、チャージポート５やパージポート６側、あるいは連通路４側への細粒吸着材９の漏れ出しが未然に防止されているとともに、吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９に圧縮コイルスプリング１６の力が加わることでケーシング２内での細粒吸着材９の無用な移動あるいはいわゆる踊り現象が阻止されている。なお、このような構造は副室３Ｂ側においても全く同様であり、その副室３Ｂ側のグリッドを符号１７ａ，１７ｂで、圧縮コイルスプリングを符号１８でそれぞれ示してある。
On the side of the
図１に示すように、主室３Ａ側での蒸発燃料の流れ方向に直交する断面での面積に比べて、副室３Ｂ側での蒸発燃料の流れ方向に直交する断面での面積の方が小さくなるように設定してある。
As shown in FIG. 1, the area in the cross section orthogonal to the flow direction of the evaporated fuel on the
ここで、上記主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９としては、例えば粒径（直径）が２ｍｍ程度の木質系あるいは石炭系等の成形活性炭（バインダーを使用するか否かにかかわらず、粉末状の活性炭を所定の大きさに成形あるいは造粒したもの）あるいは破砕活性炭が使用される。このような成形活性炭あるいは破砕活性炭からなる細粒吸着材９は、例えば直径が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満の大きさの細孔を多数有している微視的多孔質性状のもので、いわゆるミクロポーラス構造のものである。
Here, as the fine-grain
他方、副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３としては、粒径（直径）が４〜１０ｍｍ程度の木質系あるいは石炭系等の大粒の成形活性炭であり、例えば粉末状の活性炭に、常温で固体であり且つ後述する焼成時の温度で気化、昇華または分解するメルタブルコア物質をベントナイト等のバインダーとともに加えて円柱状に成形した上でこれを焼成したものが使用される。この大粒吸着材１３は、先に述べた細粒吸着材９と同様の直径が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満の大きさの細孔を有する多数の粉末状の活性炭と活性炭とのまわりに前記メルタブルコア物質により生じた多数の空隙が不規則に存在し、粉末状の活性炭と活性炭との間で三次元構造をなしており、空隙は取りも直さず直径が１００ｎｍ以上の大きさ多数の細孔をも有しており、巨視的多孔質性状であるところのいわゆるマクロポーラス構造が併存しているところに特徴がある。なお、図１では細粒吸着材９と大粒吸着材１３との粒径の違いを作図上誇張して描いてある。
On the other hand, the large-
ここで、上記大粒吸着材１３の組成とその製造方法の一例を示せば次のとおりである。
Here, an example of the composition of the
市販されている石炭系、木質系等の活性炭を使用し、これを粉砕して粒子径が３５０μｍ以下（４２メッシュパス）の粉末状の活性炭とする。その比表面積は通常５００〜２５００ｍ２／ｇ、好ましくは１０００〜２０００ｍ２／ｇであり、さらに好ましくは１５００〜２０００ｍ２／ｇであり、比表面積が小さすぎると充分な吸着能力が得にくく、大きすぎると充分な強度が得られない。また、バインダーとして粉末状のベントナイト、例えば粒径が１〜１００μｍ程度のベントナイトを用意する。さらに、常温で固体であり且つ後述する焼成時の温度で気化、昇華または分解すると共に、製造時の媒体とする水に溶けにくい粉末状及び繊維状のメルタブルコア物質を用意する。 Commercially available activated carbon such as coal or wood is used and pulverized to obtain powdered activated carbon having a particle size of 350 μm or less (42 mesh pass). The specific surface area is usually 500-2500 m2 / g, preferably 1000-2000 m2 / g, more preferably 1500-2000 m2 / g. If the specific surface area is too small, it will be difficult to obtain sufficient adsorption capacity, and if it is too large, it will be sufficient. A sufficient strength cannot be obtained. Moreover, powdery bentonite, for example, bentonite having a particle size of about 1 to 100 μm is prepared as a binder. Further, a powdery and fibrous meltable core material that is solid at normal temperature and is vaporized, sublimated or decomposed at a firing temperature described later and hardly soluble in water as a medium during production is prepared.
ここでは、粉末状のメルタブルコア物質として熱分解し易い有機化合物であるところのポリエチレンを粉砕して１００μｍ以下（１４０メッシュパス）の粉末状のものを用意する。本実施形態では、最大粒子径が１００μｍで平均粒子径が３０μｍの粉末状のポリエチレンを使用した。繊維状のメルタブルコア物質としては、比較的融点が低く分解もしやすく、かつ水に溶けにくい繊維径が１〜１００μｍ、繊維長が１〜５ｍｍの繊維状物質を用意する。本実施形態では、繊維径が１７μｍ、繊維長が５ｍｍの繊維状のポリプロピレンを使用した。 Here, polyethylene which is an organic compound that is easily thermally decomposed as a powdery meltable core material is pulverized to prepare a powdery material of 100 μm or less (140 mesh pass). In this embodiment, powdered polyethylene having a maximum particle size of 100 μm and an average particle size of 30 μm was used. As the fibrous meltable core material, a fibrous material having a fiber diameter of 1 to 100 μm and a fiber length of 1 to 5 mm, which has a relatively low melting point and is easily decomposed and hardly dissolves in water, is prepared. In this embodiment, fibrous polypropylene having a fiber diameter of 17 μm and a fiber length of 5 mm was used.
そして、上記粉末状の活性炭１００重量部、バインダーである粉末状のベントナイト８５重量部、メルタブルコア物質である同じく粉末状のポリエチレン７１重量部、メルタブルコア物質である繊維状のポリプロピレン３６重量部の配合で適量の水を加えながら混合する。 Then, 100 parts by weight of the above powdered activated carbon, 85 parts by weight of powdered bentonite as the binder, 71 parts by weight of the same powdery polyethylene as the meltable core material, and 36 parts by weight of fibrous polypropylene as the meltable core material are adequate amounts. Mix while adding water.
そして、上記のように配合されたものを押出成形または金型成形により直径が５〜１０ｍｍ程度の円柱状（ペレット状）、直径が１０ｍｍで長さが４ｍｍ程度の円柱状に成形する。そして、この成形体を１１５℃の熱風乾燥炉で６時間乾燥させた後、ロータリーキルンなどを使用して二酸化炭素雰囲気下にて６５０℃で３〜４時間焼成し、その後に放冷して得たものを大粒吸着材１３とする。
And what was mix | blended as mentioned above is shape | molded by the extrusion molding or metal mold | die shaping | molding in the column shape (pellet shape) with a diameter of about 5-10 mm, the diameter of 10 mm, and the length of about 4 mm. And after drying this molded object for 6 hours with a 115 degreeC hot-air drying furnace, it baked at 650 degreeC for 3 to 4 hours in a carbon dioxide atmosphere using a rotary kiln etc., and it stood to cool and obtained after that. The
バインダーとしては、先に述べたベントナイトのほかシリカゾル、アルミナゾル等を用いることが可能であるが、ベントナイトを用いる場合には粒径の細かさからナトリウムベントナイトまたはカルシウムベントナイトを用いるのが望ましい。 As the binder, it is possible to use silica sol, alumina sol, etc. in addition to the bentonite described above. When bentonite is used, it is desirable to use sodium bentonite or calcium bentonite because of the fineness of the particle size.
粉末状のメルタブルコア物質としては、熱分解し易い有機化合物としてポリエチレンを先に例示したが、この他に昇華性のある有機化合物としてパラジクロロベンゼン（Ｐ−ジクロロベンゼン）やナフタレンや樟脳を挙げることができる。これらの物質は、常温で固体でありながら常温以上２００℃以下の温度で気体へと相変化する性質があり、同等の機能があれば他の物質を使用することももちろん可能である。 As the powdery meltable core substance, polyethylene has been exemplified as an organic compound that is easily thermally decomposed. In addition to this, as a sublimable organic compound, paradichlorobenzene (P-dichlorobenzene), naphthalene, and camphor can be exemplified. . Although these substances are solid at normal temperature, they have a property of changing to a gas at a temperature of normal temperature to 200 ° C., and it is of course possible to use other substances as long as they have equivalent functions.
上記のように焼成を最終工程として製造された大粒吸着材１３は、多数の細孔を本来的に有している粉末状の活性炭の粒子同士がバインダーを媒体として相互に結合されて、細粒吸着材９と比べてその形状もさることながら空隙率が非常に大きないわゆるマクロポーラス構造のものとして成形される。
As described above, the
これは、粉末状の活性炭とバインダー、メルタブルコア物質および水とを相互に混合したものを押出成形した段階では、成形体のうちかなりの容積をメルタブルコア物質が占有しているものの、その後の焼成工程においてメルタブルコア物質が当該焼成時の熱的影響を受けて気化、昇華または分解によって実質的に消失してしまうためで、成形後の大粒吸着材１３には、粉末状の活性炭そのもが本来的に有している１ｎｍ以上で１００ｎｍ未満程度の大きさの多数の細孔（いわゆるミクロポーラス構造）とは別に、粉末状及び繊維状のメルタブルコア物質が気化、昇華または分解によって消失した後の痕跡として、その大きさが１００ｎｍ以上の多数の細孔が形成されることになり（いわゆるマクロポーラス構造）、その結果として大粒吸着材１３は細粒吸着材９と比べてその形状もさることながら空隙率が非常に大きなものとして成形されることになる。
This is because the meltable core material occupies a considerable volume of the molded body at the stage of extruding a mixture of powdered activated carbon and binder, meltable core material and water, but in the subsequent firing step. This is because the meltable core material is substantially lost by vaporization, sublimation or decomposition under the influence of heat during the firing, and the powdery activated carbon itself is inherently present in the
そして、いわゆるミクロポーラス構造に基づくところの１ｎｍ以上で１００ｎｍ未満程度の大きさの多数の細孔は、蒸発燃料を分子レベルで捕集する役目をすることになる一方で、いわゆるマクロポーラス構造に基づくところの１００ｎｍ以上の大きさの多数の細孔は、蒸発燃料を分子レベルで捕集するには大きすぎることから、一粒の大粒吸着材１３の比表面積を可及的に大きく確保しつつ、蒸発燃料が通流する際の通路としての機能を発揮することになる。
A large number of pores having a size of 1 nm or more and less than 100 nm based on the so-called microporous structure serve to collect the evaporated fuel at the molecular level, while based on the so-called macroporous structure. However, a large number of pores with a size of 100 nm or more are too large to collect the evaporated fuel at the molecular level, so that the specific surface area of one
このように構成されたキャニスタ１によれば、車両の停車時においては燃料タンクから発生する蒸発燃料がチャージポート５からケーシング２内に導入されて、主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９のほか、副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３に吸着される。
According to the
その一方、エンジン稼働時には当該キャニスタ１を通して吸気を行うことにより大気ポート７から大気が導入され、その導入された大気はケーシング２内を通過してパージポート６からエンジン側に吸入される。この導入空気の流れにより副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３のほか、主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９がいわゆるパージされ、大粒吸着材１３または細粒吸着材９に吸着されている蒸発燃料が脱離して導入空気とともにエンジン側に吸気されて燃焼処理される。そして、このパージによる蒸発燃料の脱離によって大粒吸着材１３または細粒吸着材９の性能が復活することになる。なお、これらの蒸発燃料の吸着および脱離のメカニズムは従来のものと基本的に同様である。
On the other hand, when the engine is operating, air is introduced through the atmospheric port 7 by performing intake through the
そして、上記のように副室３Ｂ側の吸着材層１４を形成している大粒吸着材１３の粒径を、主室３Ａ側の吸着材層１０，１１を形成している細粒吸着材９の粒径よりも数倍大きく設定してあるため、チャージあるいはパージの際の通流抵抗（圧力損失）の増大を抑制することができるとともに、大粒吸着材１３にはミクロポーラス構造に基づく１ｎｍ以上で１００ｎｍ未満程度の大きさの細孔とは別にマクロポーラス構造に基づくところの１００ｎｍ以上の大きさの多数の細孔を具備させてあるため、粒径の拡大化に伴って蒸発燃料の吸着・脱離の作用あるいは速度が緩慢になることもない。
Then, as described above, the particle size of the
そして、本実施形態においては、メルタブルコア物質として、粉末状のメルタブルコアに加え繊維状のメルタブルコアをも配合しているので、図２に示すように、大粒吸着材１３内部に、球状のマクロポア２０とトンネル状のマクロポア２１が形成される。メルタブルコア物質として、粉末状のメルタブルコアのみを配合したものでは、図３に示すように、大粒吸着材１９内部に、球状のマクロポア２０のみが形成され、トンネル状のマクロポアが形成されることはない。そのため、図２に示すように、トンネル状のマクロポア２１が内部に形成された大粒吸着材１３においては、このトンネル状のマクロポア２１の働きにより、蒸発燃料や大気の内部拡散速度を大幅に向上させることが可能となり、吸着脱離効率を維持しつつ、大粒径の大粒吸着材１３を得ることができる。
In the present embodiment, since the meltable core material is blended with a fibrous meltable core in addition to a powdery meltable core, a
また、粉末状のメルタブルコア物質と、繊維状のメルタブルコア物質とは、重量比が８５：１５〜４０：６０の範囲で配合されるのが好ましい。これは、粉末状のメルタブルコア物質の配合比が過度に大きくなると破過量（吸着しきれない蒸発燃料の量）が低下しにくく、繊維状のメルタブルコア物質の配合比が過度に大きくなると破過量は低下するものの、強度の低下が大きくなるからである。また、繊維状のメルタブルコア物質の配合比が過度に大きくなると、活性炭内部に形成されるマクロ孔の分散性が低下するため、破過量が微小ながら増える傾向となることが確認されているからである。 Moreover, it is preferable to mix | blend a powdery meltable core substance and a fibrous meltable core substance in the range of 85: 15-40: 60 weight ratio. This is because the breakthrough amount (amount of evaporated fuel that cannot be adsorbed) is difficult to decrease when the blending ratio of the powdery meltable core material is excessively large, and the breakthrough amount is decreased when the blending ratio of the fibrous meltable core material is excessively large. However, the strength is greatly reduced. In addition, it is confirmed that when the blending ratio of the fibrous meltable core material becomes excessively large, the dispersibility of the macropores formed inside the activated carbon decreases, and therefore the breakthrough amount tends to increase while being minute. .
次に、本発明の第２実施形態における大粒吸着材について説明する。この第２実施形態の大粒吸着材は、上述した第１実施形態の大粒吸着材１３において、繊維状のメルタブルコアの繊維径が異なるものであり、繊維状のポリプロピレンとして、繊維径は第１実施形態と同じ１７μｍであるが、その繊維長は３ｍｍのものを使用している。つまり、この第２実施形態における大粒吸着材も上述した第１実施形態の大粒吸着材１３と同様に、粉末状の活性炭１００重量部、バインダーである粉末状のベントナイト８５重量部、メルタブルコア物質である同じく粉末状のポリエチレン７１重量部、メルタブルコア物質である繊維状のポリプロピレン３６重量部の配合で適量の水を加えながら混合したものを円柱状に成形し、乾燥、焼成、放冷して得られるものである。
Next, the large adsorbent in the second embodiment of the present invention will be described. The large particle adsorbent of the second embodiment is different from the
このような第２実施形態の大粒吸着材においても、上述した第１実施形態の大粒吸着材１３と同様の作用効果を得ることができる。
Also in such a large adsorbent of the second embodiment, the same effect as the
図４〜７は、吸着材に配合されるメルタブルコア物質において、粉末状のメルタブルコア物質と、繊維状のメルタブルコア物質との配合比を変化させた際の各種性能の変化を比較して示した説明図である。 4-7 is explanatory drawing which compared and showed the change of the various performance at the time of changing the compounding ratio of a powdery meltable core substance and a fibrous meltable core substance in the meltable core substance mix | blended with an adsorbent. It is.
ここで、比較例１は、上述した第１実施形態の大粒吸着材１３において、メルタブルコア物質として、粉末状のメルタブルコアのみを使用したものであり、粉末状の活性炭１００重量部、バインダーである粉末状のベントナイト８５重量部、メルタブルコア物質である粉末状のポリエチレン１０７重量部、の配合で適量の水を加えながら混合したものを円柱状に成形し、乾燥、焼成、放冷して得たものである。
Here, the comparative example 1 uses only the powdery meltable core as the meltable core material in the large-
比較例２は、上述した第１実施形態の大粒吸着材１３において、メルタブルコア物質として、繊維状のメルタブルコアのみを使用したものであり、粉末状の活性炭１００重量部、バインダーである粉末状のベントナイト８５重量部、メルタブルコア物質である繊維状のポリプロピレン１０７重量部、の配合で適量の水を加えながら混合したものを円柱状に成形し、乾燥、焼成、放冷して得たものである。
In Comparative Example 2, only the fibrous meltable core is used as the meltable core material in the large-
比較例３は、上述した第１実施形態の大粒吸着材１３とは粉末状のメルタブルコアと繊維状のメルタブルコアとの配合比が異なるものであり、粉末状の活性炭１００重量部、バインダーである粉末状のベントナイト８５重量部、メルタブルコア物質である粉末状のポリエチレン３６重量部、メルタブルコア物質である繊維状のポリプロピレン７１重量部、の配合で適量の水を加えながら混合したものを円柱状に成形し、乾燥、焼成、放冷して得たものである。なお、この第３比較例における繊維状のポリプロピレンは、繊維径は、第１実施形態と同じ１７μｍであるが、その繊維長は３ｍｍのものを使用している。
Comparative Example 3 is different from the above-described large-
図４及び図５に示すように、配合されるメルタブルコア物質のうち、繊維状のメルタブルコアの配合比率が大きくなると、強度（質量分率）が低下することが分かる。要求される強度は、ＪＩＳＫ１４７４に規定される硬さ試験の結果（質量分率）でいえば、７０％以上の質量分率であることが望ましい。 As shown in FIG.4 and FIG.5, when the compounding ratio of a fibrous meltable core becomes large among the meltable core materials mix | blended, it turns out that intensity | strength (mass fraction) falls. The required strength is desirably a mass fraction of 70% or more in terms of the hardness test result (mass fraction) defined in JISK1474.
また図６及び図７に示すように、配合されるメルタブルコア物質のうち、繊維状のメルタブルコアの配合比率が大きくなると、破過量が低下することが分かる。なお、繊維状のメルタブルコアの配合比率が大きすぎると、マクロポアの分散性（均一性）が低下するため、破過量が若干悪化する傾向にある。要求される破過量としては、０．４ｍｇ以下であることが望ましい。 Moreover, as shown in FIG.6 and FIG.7, when the compounding ratio of a fibrous meltable core becomes large among the meltable core materials mix | blended, it turns out that the amount of breakthrough falls. If the blending ratio of the fibrous meltable core is too large, the dispersibility (uniformity) of the macropores is lowered, and the breakthrough amount tends to be slightly deteriorated. The required breakthrough amount is desirably 0.4 mg or less.
よって、上述したように、粉末状のメルタブルコア物質と、繊維状のメルタブルコア物質との配合は、重量比で、８５：１５〜４０：６０であることが好ましいのである。また、繊維状のポリプロピレンについては、その繊維長が３〜５ｍｍの範囲のものが使用可能であることが分かる。 Therefore, as described above, the blending ratio of the powdery meltable core material and the fibrous meltable core material is preferably 85:15 to 40:60 by weight. Moreover, about fibrous polypropylene, it turns out that the thing whose fiber length is the range of 3-5 mm can be used.
そして、このように、粉末状のメルタブルコアと繊維状のメルタブルコアとを適切な配合比で混合することにより得られた大粒吸着材においては、強度低下を抑制しつつ、蒸発燃料や大気の内部拡散速度を向上させるのに必要なマクロポーラス構造を得ることができる。 And in this way, in the large-sized adsorbent obtained by mixing the powdery meltable core and the fibrous meltable core at an appropriate blending ratio, the internal diffusion rate of the evaporated fuel and the atmosphere while suppressing the strength reduction It is possible to obtain a macroporous structure necessary for improving the resistance.
１３…大粒吸着材
２０…球状のマクロポア
２１…トンネル状のマクロポア
13 ...
Claims (2)
この大粒吸着材は、粉末状の活性炭に対して、常温で固体であり且つ焼成時の温度で気化、昇華または分解するメルタブルコア物質をバインダーとともに加えて成形した上でこれを焼成することにより、微視的多孔質性状に加えて巨視的多孔質性状を有し、
前記メルタブルコア物質は、粉末状のメルタブルコア物質と、繊維状のメルタブルコア物質との重量比が８５：１５〜４０：６０の範囲となるよう配合されたものであることを特徴とするキャニスタ用吸着材。 A large-sized adsorbent that is filled in a canister casing used as an evaporative fuel treatment device for automobiles, is used in combination with a fine-grain adsorbent having a microscopic porous property, and has a larger particle diameter than the fine-grain adsorbent. There,
This large adsorbent is obtained by adding a meltable core substance, which is solid at room temperature and vaporizes, sublimates or decomposes at the firing temperature, together with a binder to a powdered activated carbon and then fires it. In addition to the visual porous property, it has a macroscopic porous property,
The adsorbent for canisters, wherein the meltable core material is blended so that the weight ratio of the powdery meltable core material to the fibrous meltable core material is in the range of 85:15 to 40:60.
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