JPH09183605A - 耐劣化性活性炭とその製造方法およびそれを用いたキャニスタ - Google Patents

耐劣化性活性炭とその製造方法およびそれを用いたキャニスタ

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JPH09183605A
JPH09183605A JP7353980A JP35398095A JPH09183605A JP H09183605 A JPH09183605 A JP H09183605A JP 7353980 A JP7353980 A JP 7353980A JP 35398095 A JP35398095 A JP 35398095A JP H09183605 A JPH09183605 A JP H09183605A
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JP
Japan
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activated carbon
boiling point
layer
hydrocarbon
low boiling
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JP7353980A
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English (en)
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Hideaki Itakura
秀明 板倉
Naoya Kato
直也 加藤
Toru Yoshinaga
融 吉永
Tokio Kohama
時男 小浜
Katsuo Azegami
勝男 畔上
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 活性炭の細孔第1層への高沸点成分の吸着を
防止して、活性炭の劣化の進行を遅らせることを目的と
する。 【解決手段】 表面に多数の細孔31を有する活性炭3
の、少なくとも細孔31内表面に低沸点炭化水素4を吸
着せしめて、細孔31内表面を覆う低沸点炭化水素4の
層を設ける。この活性炭3をキャニスタ用の吸着材とす
れば、脱離しにくい高沸点成分が第1層に吸着すること
が防止され、高沸点成分の堆積による細孔容積の減少が
抑制されて吸着能力が持続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸着材として使用
される耐劣化性に優れた活性炭とその製造方法、および
それを用いたキャニスタに関する。
【0002】
【従来の技術】車両停止時、燃料タンクの昇温により蒸
発する燃料を、活性炭を充填したキャニスタで吸着保持
し、車外への放出を防止することが行われている。活性
炭に吸着した燃料蒸気(以下、ベーパという)は、エン
ジン作動時に、吸気系が負圧となることによりキャニス
タ内に導入される大気によって脱離(パージ)し、吸気
系に送られる。
【0003】ところで、燃料吸着材である活性炭の吸着
能力は、ベーパの吸脱着の繰り返しにより徐々に低下し
ていく。燃料タンクで発生するベーパの量がその時点に
おけるキャニスタ内の活性炭の吸着能力を越える場合に
は、ベーパが車外に放出されて異臭等の原因となる。
【0004】従来、キャニスタ内の活性炭には、何の処
理も行われないか、吸着能力を挙げるために極性を付与
する等が行われている。その状態でベーパが活性炭の細
孔内に侵入すると、ベーパはまず細孔内表面に吸着して
第1層を形成し、さらにその上層に順次吸着していく。
エンジンパージの際には、上層に吸着している成分から
脱離する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このエ
ンジンパージの際、活性炭との結合が比較的強い第1層
では吸着物が脱離しにくく、特に、高沸点成分は低沸点
成分よりも脱離が困難であるため、細孔内に残存しやす
い。つまり、第1層で脱離が起こる場合には、低沸点成
分から脱離し、この低沸点成分が抜けた穴に、高沸点成
分が吸着して、次第に高沸点成分の割合が増加すること
により、活性炭の劣化が進行していく。しかも、高沸点
成分は分子量が大きく、細孔内に占める体積が大きいた
め、細孔容積を減らし、吸着能力をさらに低下させるこ
とになる。
【0006】このように、第1層に高沸点成分が残存す
ることにより活性炭の劣化が促進されることが判明して
おり、第1層への高沸点成分の吸着を防止する対策が必
要となっている。しかして、本発明は、活性炭の細孔第
1層への高沸点成分の吸着を防止して、活性炭の劣化の
進行を遅らせることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記問題点
を解決するために鋭意検討し、図1(a)に示すよう
に、表面に多数の細孔31を有する活性炭3の、少なく
とも細孔31内表面に低沸点炭化水素4を吸着せしめ
て、細孔31内表面を覆う低沸点炭化水素4の層を設け
ることで、劣化に対し高い耐性を有する活性炭3が得ら
れることを見出した(請求項1)。
【0008】このように、予め細孔31の内表面に低沸
点成分の層を形成しておくことで、高沸点成分、すなわ
ち高沸点炭化水素5は第2層以上にのみ吸着することに
なる(図1(b))。炭化水素間の結合は、活性炭3と
の結合に比べて弱いため、第2層以上に吸着している高
沸点炭化水素5は容易に脱離する(図1(c))。一
方、第1層の低沸点炭化水素4は活性炭3との結合であ
るため、脱離されにくく、高沸点炭化水素5は第2層以
上で吸脱着を繰り返すことになる。従って、活性炭3の
劣化の原因となっている第1層への高沸点炭化水素5の
吸着を防止でき、高沸点炭化水素5の堆積による細孔容
積の減少のスピードが遅くなる。かくして吸着能力が従
来に比し長く持続し、劣化を遅延させることができる。
【0009】このように劣化遅延された活性炭を得る方
法としては、例えば、活性炭を低沸点炭化水素のガスと
接触させて活性炭の表面全面に低沸点炭化水素を吸着さ
せた後、得られた活性炭を空気と接触させて、活性炭の
細孔内表面を除く表面の低沸点炭化水素を除去する方法
があり、細孔内表面のみに容易に低沸点炭化水素の層を
形成することができる(請求項2)。
【0010】また、上記のようにして得られた耐劣化性
活性炭をキャニスタに適用することで、耐久性に優れた
キャニスタを実現することができる。この場合、図3に
示すように、筒状容器体1内に耐劣化性活性炭3を充填
して燃料吸着層2となし、上記容器体1の一端を燃料タ
ンクに、他端を大気に連通せしめてキャニスタを構成す
ればよい(請求項3)。なお、活性炭に吸着させる低沸
点炭化水素は、具体的には炭素数4以下の炭化水素であ
ることが望ましい(請求項4)。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。図3には本発明の耐劣化性活性炭を吸着材とす
るキャニスタ構造の一例を示し、両端閉鎖の円筒状容器
体1には、一方の端面(図の左端面)に図略の燃料タン
クに連通するタンクポート11が、他の端面(図の右端
面)に大気に連通する大気ポート12が設けてある。上
記容器体1内には、左右両端面に近接して、多数の通孔
を有する仕切り壁13、14がそれぞれ設けてあり、こ
れら仕切り壁13、14の間に本発明の耐劣化性活性炭
3が充填されて燃料吸着層2を形成している。
【0012】本発明では上記活性炭3として、図1
(a)に示すように、少なくとも細孔31の内表面に低
沸点炭化水素4の層を形成した活性炭を用いる。ここ
で、低沸点炭化水素4としては、常温(20℃)で気体
である炭素数4以下の低沸点炭化水素、具体的にはブタ
ン等が好適に使用できる。この低沸点炭化水素4の層
は、細孔31の内表面が露出しない程度に、ごく薄く形
成されていればよく、脱離しにくい高沸点炭化水素が、
細孔31内表面の第1層に吸着して活性炭を劣化させる
のを防止する。低沸点炭化水素4の層が厚くなると、有
効な細孔容積が減少するので、低沸点炭化水素4の層は
できるだけ薄い方が好ましい。
【0013】本発明の耐劣化性活性炭を得るには、ま
ず、第1工程として、市販の活性炭を低沸点炭化水素の
ガスと十分接触させ、活性炭の表面全面に低沸点炭化水
素を吸着させる。具体的には、活性炭を図3のキャニス
タ容器1内に封入し、タンクポート11より容器1内に
低沸点炭化水素4のガスを導入すればよい。ここで、低
沸点炭化水素4のガスの導入量は、容器1の大気ポート
12から低沸点炭化水素4が破過してくる程度とし、こ
れにより活性炭の表面全面に満遍なく低沸点炭化水素を
吸着させることができる。
【0014】次に、第2工程で、得られた活性炭を空気
と接触させて、活性炭の細孔内表面を除く表面の低沸点
炭化水素を除去する。具体的には、大気ポート12から
容器1内に十分な量の大気を導入すればよく、活性炭外
表面の低沸点炭化水素がこれにより脱離する。また、細
孔内の低沸点炭化水素のうち、活性炭表面との結合力が
強く脱離しにくい第1層を除く、第2層以上の低沸点炭
化水素が脱離してタンクポート11より排出される。
【0015】ここで、大気の導入量(l)は、通常、活
性炭容量(l)×300以上とする。この場合、仮に活
性炭容量を2lとすれば、2×300=600lの大気
を流すことになり、大気流量が25l/minならば2
4分、連続して流せばよい。好ましくは活性炭容量
(l)×600程度とする。かくして細孔内表面第1層
のみに低沸点炭化水素4の層を有する図1の活性炭3が
得られる。
【0016】なお、本発明の耐劣化性活性炭の製造方法
は、上記方法に限らず、例えば、攪拌器に市販の活性炭
を入れて低沸点炭化水素を導入し、攪拌しながら低沸点
炭化水素に十分曝した後、大気を導入して余剰の低沸点
炭化水素を除去する方法を採用することもできる。ま
た、低沸点炭化水素4の層は、少なくとも活性炭細孔3
1内表面に形成されていれば本発明の効果が得られる
が、活性炭の外表面に低沸点炭化水素4が吸着していて
もかまわない。
【0017】図2は、表面処理を行っていない従来の活
性炭3´にベーパが吸着して劣化していく様子を模式的
に示したもので、図2(a)の初期状態の活性炭3´の
細孔31´内に、分子量の大きい高沸点炭化水素5と分
子量の小さい低沸点炭化水素4が侵入して、その内表面
第1層にランダムに吸着する(図2(b))。
【0018】エンジンパージの際には(図2(c))、
第2層以上の吸着物は容易に脱離するが、第1層の吸着
物、特に高沸点炭化水素5は脱離しにくく、残存しやす
い。このため第1層で脱離が起こる場合には、低沸点炭
化水素4から先に脱離し、その抜けた穴に高沸点炭化水
素5が吸着して、これを繰り返すことにより、第1層の
高沸点炭化水素5の割合が次第に増加する。また、分子
自体が大きい高沸点炭化水素5は細孔31´内に占める
体積が大きいため、他の成分の細孔31´内への侵入を
妨げ、吸着能力を発揮できない空間(デッドスペース)
311´をつくる。このように第1層に直接吸着する高
沸点炭化水素5とデッドスペース311´により、劣化
が急速に進行することになる。
【0019】これに対し、図1に示す本発明の活性炭に
ベーパが吸着する場合には、予め第1層に低沸点炭化水
素4の層が形成されているため(図1(a))、この状
態から吸着を開始すると高沸点炭化水素5は第2層以上
に順次、積層吸着する(図1(b))。エンジンパージ
の際には(図1(c))、上層から順に脱離していき、
第2層、第3層以上にのみ存在する高沸点炭化水素5は
容易に脱離する。この時、活性炭3と比較的強く結合し
ている第1層は、第2層以上の吸着物に比べて脱離しに
くく、その上に再度ベーパが吸着していくことになる。
よって、第1層の高沸点炭化水素5の吸着量の増加が抑
制され、細孔31容積の減少スピードが遅くなる。かく
して、吸着能力が長期間持続し、劣化が遅延される。
【0020】
【実施例】図4に示す装置を用いて本発明の効果を確認
するための試験を行った。市販の活性炭をキャニスタ容
器体1内に封入し、タンクポート11を低沸点炭化水素
成分であるブタンガスのボンベ6に、レギュレータ7、
流量調整バルブ8を介して接続した。一方、大気ポート
12を破過検出濃度計9に接続した。ここで、容器体1
の大きさは、直径50mm×長さ80mmであり、燃料
吸着層2の長さは60mm、活性炭容量は120ccと
した。
【0021】上記装置を用いて、容器体1内にタンクポ
ート11よりブタンガスを流量1〜3l/minで導入
し、活性炭表面にブタンを吸着させた。上記破過検出濃
度計9において検出されるブタンガス濃度が2容量%を
越えるまでブタンガスを流し、その後、ブタンガスの導
入を停止した。次に、大気ポート12から容器体1内に
大気を導入して活性炭を空気と接触させ、細孔内表面を
除く表面のブタンを除去した。大気の導入量は、活性炭
容量0.12(l)×600=72(l)とした。
【0022】このようにして細孔内表面にブタンを吸着
させた活性炭を吸着材とするキャニスタの吸着性能評価
を行った。評価試験は、上記容器体1のタンクポート1
1よりガソリン蒸気を導入して破過吸着させた後、大気
ポート12から活性炭容量(l)×600の大気を導入
してエアパージを行い、これを1サイクルとして、15
0サイクルまで同様の試験を繰り返し行った。サイクル
数とキャニスタ内のHC残存量、劣化率の関係を実施例
として図5に示す。また、比較のため市販の活性炭をそ
のままキャニスタに封入して同様の試験を行い、結果を
従来例として図5に併記した。
【0023】図5に明らかなように、従来例ではHC残
存量が急速に増加し、劣化の進行が速い。これに対し、
本発明の耐劣化性活性炭を用いた場合には、HCの残存
のしかたが緩やかでしかもその量は従来に比べてはるか
に少ない。よって、本発明により活性炭の劣化の進行を
抑制して、キャニスタの耐久性を大きく向上できること
がわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)〜(c)は本発明の耐劣化性活性炭
へのベーパの吸着状態を説明するための模式図である。
【図2】図2(a)〜(c)は従来の活性炭へのベーパ
の吸着状態を説明するための模式図である。
【図3】図3は本発明の耐劣化性活性炭を吸着材として
用いたキャニスタの全体概略断面図である。
【図4】図4は実施例におけるキャニスタの吸着性能評
価試験方法を示す図である。
【図5】図5は実施例におけるキャニスタの吸着性能評
価試験結果を示す図である。
【符号の説明】
1 容器体 11 タンクポート 12 大気ポート 2 燃料吸着層 3 活性炭 31 細孔 4 低沸点炭化水素 5 高沸点炭化水素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小浜 時男 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 畔上 勝男 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に多数の細孔を有する活性炭の、少
    なくとも細孔内表面に低沸点炭化水素を吸着せしめて、
    細孔内表面を覆う低沸点炭化水素の層を形成してなるこ
    とを特徴とする耐劣化性活性炭。
  2. 【請求項2】 活性炭を低沸点炭化水素のガスと接触さ
    せて活性炭の表面全面に低沸点炭化水素を吸着させる工
    程と、得られた活性炭を空気と接触させて、活性炭の細
    孔内表面を除く表面の低沸点炭化水素を除去する工程と
    からなることを特徴とする耐劣化性活性炭の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の耐劣化性活性炭を筒状容
    器体内に充填して燃料吸着層となし、上記容器体の一端
    を燃料タンクに、他端を大気に連通せしめてなるキャニ
    スタ。
  4. 【請求項4】 上記低沸点炭化水素が炭素数4以下の炭
    化水素である請求項1ないし3記載の耐劣化性活性炭と
    その製造方法およびそれを用いたキャニスタ。
JP7353980A 1995-12-28 1995-12-28 耐劣化性活性炭とその製造方法およびそれを用いたキャニスタ Withdrawn JPH09183605A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000053971A1 (fr) * 1999-03-05 2000-09-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Procede de stockage de gaz naturel par adsorption et agent adsorbant associe
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US7906078B2 (en) * 2002-06-18 2011-03-15 Osaka Gas Co., Ltd. Adsorbent of latent-heat storage type for canister and process for producing the same

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Effective date: 20030304