KR102657773B1 - 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템 - Google Patents

증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템 Download PDF

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티모시 엠. 바이른
로렌스 에이치. 힐트지크
마르타 레온 가르시아
카메론 아이. 톰슨
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인제비티 사우스 캐롤라이나, 엘엘씨
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Abstract

본 개시는, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공; 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공; 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 미립자 흡착제를 포함하고 약 1.0 g/dL 이하의 잔류성을 갖는, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 기술한다. 시스템은 고 부탄 작업 용량 흡착제를 추가로 포함할 수 있다. 본 개시는 또한 증발가스 배출 제어 시스템의 배출량을 감소시키는 방법을 기술한다.

Description

증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템{EVAPORATIVE EMISSION CONTROL CANISTER SYSTEMS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 6월 19일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/521,912호 및 2018년 6월 14일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/685,174호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 모든 목적을 위해 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
기술분야
본 개시는 일반적으로 미립자 흡착제 재료를 포함하는 시스템 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 저 잔류성 미립자 흡착제 재료를 포함하는 시스템, 및 증발성 연료 증기 배출 제어 시스템에서 이를 사용하는 방법에 관한 것이다.
자동차 연료 시스템으로부터 가솔린 연료의 증발은 탄화수소 공기 오염의 주요 공급원이다. 이러한 배출량은, 연료 시스템에 의해 생성된 연료 증기를 흡착하기 위해 활성탄을 채용하는 캐니스터 시스템에 의해 제어될 수 있다. 특정 모드의 엔진 작동 하에서, 흡착된 연료 증기는 주변 공기를 이용하여 캐니스터 시스템을 퍼지하여 활성탄으로부터 연료 증기를 탈착시킴으로써 활성탄으로부터 주기적으로 제거된다. 그 다음, 재생탄은 추가 연료 증기를 흡착하도록 준비된다.
환경 우려 사항의 증가는 차량이 작동하지 않는 경우조차도 자동차로부터 탄화수소 배출량의 엄격한 규제를 계속 추진해 왔다. 차량이 주차되는 동안, 주변 온도가 증가함에 따라 차량 연료 탱크 내의 증기압이 증가할 것이다. 일반적으로, 연료 증기가 차량으로부터 대기로 누출되는 것을 방지하기 위해, 연료 탱크는 도관을 통해, 연료 증기를 일시적으로 흡착할 수 있는 적절한 연료 흡착제 재료를 함유하는 캐니스터로 통기된다. 연료 탱크로부터의 공기와 연료 증기의 혼합물은, 캐니스터의 연료 증기 유입구를 통해 캐니스터에 유입되고, 연료 증기가 일시적인 저장 형태로 흡착된 흡착제 용적으로 확장되거나 확산되고, 정화된 공기는 캐니스터의 통기구 포트를 통해 대기로 방출된다. 일단 엔진이 켜지면, 주변 공기는 캐니스터 통기구 포트를 관통하는 매니폴드 진공을 통해 캐니스터 시스템 내로 흡인된다. 퍼지 공기는 캐니스터 내부의 흡착제 용적을 통해 흐르고, 연료 증기 퍼지 도관을 통해 내부 연소 엔진에 진입하기 전에 흡착제 용적에 흡착된 연료 증기를 탈착시킨다. 퍼지 공기는 흡착제 용적에 흡착된 전체 연료 증기를 탈착시키지 않으므로, 대기로 배출될 수 있는 잔여물 탄화수소("힐")을 생성한다. 게다가, 가스 상과 국부적으로 평형 상태에 있는 힐은 또한, 연료 탱크로부터의 연료 증기가 배출물로서 캐니스터 시스템을 통해 이동할 수 있도록 한다. 차량이 주차된 상태로 몇 일에 걸쳐 주간 온도 변화를 거치는 경우에 이러한 배출물이 일반적으로 생기며, "주간 증발 손실"이라 지칭한다.
미국에서, 캘리포니아 저 배출 차량 규제는, 캐니스터 시스템으로부터의 주간 증발 손실(DBL) 배출량을 2003 연식 모델로 시작하는 다수의 차량에 대해 약 20 mg 이하로("PZEV"), 2004 연식 모델로 시작하는 대다수의 차량에 대해 약 50 mg 이하로("LEV-II") 요구하였다. 현재 캘리포니아 저 배출 차량 규제(LEV-III) 및 EPAs Tier 3 표준은, 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 따라 캐니스터 DBL 배출량이 20 mg을 초과하지 않도록 요구하며, 2001년 그리고 후속하는 자동차 모델에 대한 캘리포니아 증발가스 배출량 표준 및 시험 절차(2012년 3월 22일), 및 자동차로부터 공기 오염의 EPAs 통제: Tier 3 자동차 배출 및 연료 표준; 최종 규칙, 40 CFR 부분 조항 79, 80, 85 등에 쓰여 있는 바와 같다. 대조적으로 전세계적인 증발가스 배출 규제는 미국보다 덜 엄격해졌지만, 그 추세는 미국이 밟고 있는 전철을 따라 더욱 엄격한 규제로 가고 있다. 특히 의무가 가벼운 차량 사용이 빨리 증가하고 공기 질 문제가 긴급한 관심을 요구하는 영역에서, 차량 연료를 더 잘 사용하고 공기를 더 깨끗이 하기 위해 더 엄격한 통제로부터 이점이 있음을 많이 인식하고 있다.
차량 설계 단계에서 증발성 연료 배출 규제 표준을 충족시키기 위해서, 차량 제조업체는 기능적 함량, 외관, 물리적 특징 및 내구성 관점에서 전체 캐니스터 시스템 성능에 대한 목표 사양을 일반적으로 제공하며, 따라서 이러한 목표를 달성하기 위한 적당한 설계 유연성을 캐니스터 시스템 제조업체에게 남겨 놓는다. 예를 들어, 제너럴 모토스 사는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에 대한 설계 사양을 설정한다(GMW16494 참조). 주목할 만한 사양은 탄소 캐니스터 시스템의 총 허용 가능 압력 강하이다. 이 예시에서, 온보드 급유 증기 회수(ORVR)를 위해 의도된 캐니스터 시스템에 대한 최대 흐름 제한치는, "캐니스터 탱크 관으로부터 신선한 공기 관으로 공기를 흘리는 동안 탱크 관에서 측정된 바와 같이, 60 리터/분(lpm)의 공기 흐름에서 0.90 ± 0.225 kPa이어야 한다"(GMW-16494의 섹션 3.2.1.3.2.2 참조). GMW-16494의 이러한 사양 및 기타는 차량 제조업체가 흐름 제한을 허용하는 정도의 예시를 제공한다.
이러한 사양의 결과로, 캐니스터 시스템 설계자는 광범위한 흡착제 옵션의 배열을 용인하는데, 그 이유는 다양한 전세계 연료 배출 규제에 덧붙여, 엔진 유형, 엔진 작동 설계, 공간 가용성, 퍼지 가용성 및 캐니스터 시스템 제어 전략에 따라 상이한 차량 제조업체로부터의 상이한 차량 플랫폼에 걸쳐 그 요구가 상당히 변하기 때문이다. 분명히, 캐니스터 시스템 설계 및 이의 흡착제 충진에 대해 "하나의 크기가 모든 것에 적합하지는 않다". 따라서, 비용, 크기, 유동 제한, 작업 용량, 주간 증발 손실(DBL) 성능, 복잡성, 및 배치 유연성과 관련하여 트레이드 오프를 균형 잡기 위한 새로운 흡착제 옵션 및 접근법에 대한 요구가 많다.
예를 들어, 캐니스터 시스템이 충족해야 하는 사양 측면 중 하나인, DBL 배출량을 감소시키기 위해, 챔버 디자인과 흡착제 특성을 포함하는 여러 접근법이 보고되고 있다.
저 배출량을 달성하기 위한 한 가지 접근법은, 흡착체 용적으로부터 잔여물 탄화수소 힐의 탈착을 향상시키기 위해 퍼지 가스의 용적을 상당히 증가시키는 것이다. 그러나, 이러한 접근법은 퍼지 단계 중에 엔진으로의 연료/공기 혼합물의 관리를 복잡하게 하는 단점을 갖고, 미관 배출량에 악영향을 주는 경향이 있다. 미국 특허 제4,894,072호를 참조한다. 터보 충전식, 가솔린 직접 주입식, 및 하이브리드식 전기 차량을 포함한 특정 고 성능 및 고 연료 효율 엔진 설계의 경우, 이렇게 큰 퍼지는 이용할 수 없거나 엔진 성능에 크게 영향을 미칠 수 있다.
다른 접근법은, 기존 캐니스터 치수를 재설계하거나 또는 적당한 치수의 보충 통기구측 캐니스터 챔버를 설치하여, 캐니스터가 캐니스터의 통기구측에 비교적 작은 단면적을 갖도록 설계하는 것이다. 미국 특허 제5,957,114호를 참조한다. 이러한 접근법은 퍼지 공기의 세기를 증가시킴으로써 잔여물 탄화수소 힐을 감소시킨다. 이러한 접근법의 한 가지 단점은, 비교적 작은 단면적이, DBL 배출 제어를 위해 이 통기구측 챔버의 효과를 달리 절충하는 최단 베드 길이를 제외하고, 1 내지 3 mm 직경인 고체 형상의 종래 미립자 흡착제에 있어서 캐니스터에 과도한 흐름 제한을 부여하는 점이다. 따라서, 시스템의 배기 배출량을 감소시키기 위해 잠재적으로 효과적이나, 과도한 흐름 제한은 종래의 미립자 흡착제에 의해 수용되지 않는다.
퍼지 효율을 증가시키기 위한 추가적인 접근법은, 퍼지 공기 및/또는 흡착된 연료 증기를 갖는 흡착제 용적의 일부를 가열하는 것이다. 미국 특허 제6,098,601호 및 제6,279,548호를 참조한다. 그러나, 이러한 접근법은 제어 시스템 관리의 복잡성을 증가시키고 일부 안전 우려를 준다.
또 다른 접근법은 캐니스터 시스템 챔버 내에 다수의 흡착제를 선택하는 것이고, 예를 들어 캐니스터 시스템의 연료측 포트에 가깝게 또는 근처에 위치하는(즉, 유체 또는 증기 경로 내의 상류에 있는) 하나 이상의 연료측 흡착제 용적을 통한 다음, 대기로 통기하기 전에 연료측 흡착제에 대해 유체 또는 증기 경로의 하류에 위치하는(또는 멀리 있는) 적어도 하나의 통기구측 또는 후속하는 흡착제 용적으로 연료 증기를 라우팅하되, 초기 흡착제 용적은 후속하는 흡착제 용적보다 더 높은 증분 흡수 용량(부탄 흡착 등온선 내의 5와 50% 농도 사이에서 더 큰 기울기)을 갖는다. 미국 특허 제RE38,844호 및 미국 특허 제9.732,649호를 참조하고, 이는 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.
캐니스터 시스템의 통기구측을 향해 후속하는 흡착제 용적을 위한 하나의 유효 구성 방식은, 세장형 세라믹 활성탄 허니콤, 예컨대 Nuchar® HCA (Ingevity®,미국 사우스 캐롤라이나주 노스 찰스턴)이며, 일반적으로 29, 35 및 41 mm의 직경 및 50 내지 200 mm의 특정 길이로 이용 가능하다. 이러한 흡착제 구조는 낮은 흐름 제한을 갖는, 원하는 흡착 특성을 제공하나, 이들 엔지니어링된 부품은 제조하기에 비용이 많이 들고, 제조하기 위한 특별한 기술 및 장비를 필요로 하며, 당면한 초기 소비자인 캐니스터 시스템 설계자는 시스템 설계, 테스트 및 인증을 위해 일반적으로 이용 가능한 크기의 허니콤 부품에만 제한된다.
챔버 설계에 유연성을 주는 통기구측 용적에 대해 대안적으로 효과적인 구성 방식은, 2 내지 3 mm의 팰렛 형태, 예를 들어 Nuchar® BAX LBE 등급 활성탄(Ingevity®, 미국 사우스 캐롤라이나주 노스 찰스턴) 또는 2GK-C7 등급 활성탄(Kuraray Chemical Co., Ltd., 일본 비젠시)이다. 이들 펠렛은 배기 배출 제어를 위해 유용한 흡착 특성을 가질 수 있으면서, 미립자 물질로서, 이들 펠렛이 충진되는 흡착제 챔버 치수에 대한 큰 유연성을 허용하나, 이들 펠렛은 탄소 허니콤에 비해 높은 흐름 제한 특성을 가지며, 이는 미국 특허 제5,957,114호에 의해 교시된 바와 같이 잠재적으로 유용한 저 단면적의 기하학적 구조를 제한한다.
일련의 흡착제 개념에 따라, 흡착 작업 용량, 예를 들어 부탄 작업 용량(BWC), 및 시스템 통기구측의 그램-총 부탄 작업 용량에서 단계적 차이를 갖는 흡착제 용적은, 낮은 퍼지 용적 아래 작동되는 경우에, 예컨대 내부 연소 엔진이 차량 작동 중에 거의 절반은 꺼져 있고 퍼지 빈도수는 정상 미만인 "하이브리드" 차량에 대한 배출 제어 캐니스터 시스템에 대해 특히 유용한 것으로 교시된다. WO 2014/059190(PCT/US2013/064407)을 참조한다. 캐니스터 시스템 퍼지에 어려움을 겪는 다른 엔진 설계는 가솔린 직접 주입식 및 터보 충전식 또는 터보 지원식의 특징부를 포함한다. 그러나, 이들 접근법은 일반적으로 탄소 허니콤 구성 방식으로 제한된다.
위의 접근법 및 기타 접근법(예를 들어, 미국 특허 제7,186,291호 및 미국 특허 제7,305,974호 참조)에 설명된 과제 및 목표는 증발가스 배출 캐니스터 시스템 성능, 특히 DBL 배출량 성능에 대한 흡착된 잔여물 증기의 유해한 효과를 감소시키는 것으로, 흡착된 잔류 증기의 가장 작은 양(최소량의 힐)이 매우 필요하다. 또한, DBL 배출 성능 및 캐니스터 시스템의 작업 용량 성능의 열화(또한 "노화"로도 불림)는, 이러한 흡착된 증기 힐에서 퍼지가 덜 가능한 성분의 축적에 기인하는 것으로도 알려져 있다(예를 들어, SAE Technical Paper Series 2000-01-895 참조). 따라서, 퍼지 후 탄화수소의 저 잔류성의 이점은 두 부분이다: 신 차량에 대한 낮은 수준의 DBL 배출량, 및 저 증기 잔류 특성에 의해 제공된 바와 같이 차량 수명에 걸친 작업 용량 및 배출량 성능의 유지.
접근법으로서 매우 바람직하지만, 증발가스 배출량 제어를 위한 미립자 흡착제가 만드는 낮은 비용, 낮은 생산 복잡성, 높은 재료 구조적 강도, 낮은 흐름 제한치 및 최저 증기 잔류성의 조합은 거의 극복할 수 없는 설계 과제인 것으로 교시된다. 예를 들어, 미국 특허 제9,174,195호("195 특허")에 의해 교시된 바와 같이, 미시적 기공 용적 "m"에 대한 거시적 기공 용적 "M"의 비에 대해 유용한 범위는 65% 내지 150%의 M/m로 제한되고 그 이유는 높은 비에서 기계적 강도를 얻지 못하기 때문이다. 또한, 청구된 기공 비 범위 내에서, 증기 잔류(잔류성)는 표준 ASTM 시험에 의해 부탄의 잔여량으로서 측정된 1 g/dL보다 큰 값으로 수렴하고, 기공 비가 청구범위의 150% 한계를 초과하는 경우, (불량 강도에 덧붙여) 공지된 1.7 g/dL의 목표치보다 크다. 150%를 넘는 M/m 기공 비를 갖는 전형적인 5 mm 직경의 펠렛은 사용에 충분히 견고하지 않음을 '195 특허가 교시하는 것을 주목하는 것이 중요하다(도 6 참조). 기공 비와 펠렛 강도 사이의 트레이드 오프는 2GK-C7 펠렛 흡착제 재료(Kuraray Chemical Co., Ltd., 일본 비젠시)에 의해 강조되고, 이는 약 170%의 M/m을 가졌음에도 불구하고 2.6 mm 평균 직경을 갖고, 그 강도를 개선하면서 흐름 제한치를 증가시키는 원치 않는 효과를 갖는다. 즉, 배출량을 제어하기 위한 기능에도 불구하고, '195 특허는 2GK-C7의 비교적 높은 M/m 비가 직경이 큰 펠렛에 적합하지 않으며, 이는 더 낮은 흐름 제한치를 제공하는 동시에 손상된 강도 및 비교적 높은 잔류성을 가질 수도 있음을 교시한다.
따라서, 증발가스 배출 제어 시스템의 설계자를 위한 추가적인 흡착제 옵션, 특히 견고하지만 저 증기 잔류 및 저 흐름 제한을 시현하는 통기구측 방향의 흡착제 용적에 대한 필요성은 남고, 이는 차량 수명에 걸쳐 시스템에 의한 낮은 DBL 배출량 성능 및 높은 작업 용량을 달성하는 것을 보조한다.
놀랍고도 예상치 못한 특징을 갖는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템이 본원에 기술되며, 약 50 mg 미만 또는 약 20 mg 미만의 2일 주간 증발 손실(DBL) 배출량을 포함하고, 비교적 낮은 퍼지 용적(예, 약 175 BV 미만 또는 100 BV 미만)을 갖는 경우를 포함한다. 낮은 퍼지 및 낮은 DBL 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템이 본원에 기술된 바와 같은 미립자 흡착제 용적을 가지고 가능하다는 것을 놀랍고도 예상치 못하게 발견하였고, 이는 제조하기에 비용 효과적이고 바람직한 잔류성을 가지며, 높은 재료 구조적 강도, 및 낮은 흐름 제한을 갖는다. 예를 들어, 본원에 기술된 저 DBL 캐니스터 시스템을 제공하는 미립자 흡착제 재료는, 과도한 흐름 제한을 부여하지 않고 시스템 내에 활용될 만큼 충분히 견고하고 크면서도 150% 이상의 미시적 다공성(m)에 대한 거시적 다공성(M)의 비(M/m), 1.0 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다.
따라서, 일 양태에서, 본 개시는, 유체(예, 공기, 가스 또는 연료 증기)가 한 챔버에서 그 다음 챔버로 방향성 있게 흐를 수 있도록 유체 연통하며 각각의 챔버가 용적을 한정하는 복수의 챔버를 갖는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하되, 적어도 하나의 챔버는 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 포함하는 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적을 포함하고, 상기 미립자 흡착제 용적은 상기 미립자 흡착제 재료의 43 mm 직경 베드에 가해지는 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 조건 하에 40 Pa/cm 미만의 흐름 제한 특성 및/또는 40 lpm의 공기 흐름 하에 0.3 kPa 미만의 흐름 제한을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 미립자 흡착제 용적은 2 이상의 길이 대 직경 비, 1.0 g/dL 미만의 부탄 잔류성, 또는 이들의 조합을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 부탄 잔류성은 0.5 g/dL 미만이다. 특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적 및/또는 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적을 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 흡착제 용적은 단일 캐니스터 내에 또는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적 및/또는 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적은, 적어도 8 g/dL(예, 적어도 10 g/L)의 공칭 부탄 작업 용량(BWC)을 갖고/갖거나, 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 적어도 35 g/L의 25℃ 공칭 증분 흡착 용량(IAC)을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적 및/또는 상기 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적은 8 g/dL 미만의 공칭 BWC를 갖고/갖거나5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도 사이에서 35 g/L 미만의 25℃ 공칭 IAC를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 미립자 용적은 약 200% 초과의 M/m 비를 갖는다.
추가적인 양태에서, 본 설명은, 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적(즉, 연료 탱크 증기 유입구에서 또는 그 근처에서의 흡착제 용적), 및 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는, 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공한다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 하나 이상의 통기구측 후속 흡착제 용적에 대한 대안으로서 또는 그것과 조합하여 포함된다. 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 및/또는 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은, 단일 캐니스터 내에 또는 연료 증기(및 반대로 퍼지 공기)에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 별도의 캐니스터 내에 포함될 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은, 비미립자 흡착제 재료, 예를 들어 발포체, 모놀리스, 중합체 또는 종이 시트, 또는 허니콤(예, 활성탄 허니콤)을 포함하되, 상기 적어도 하나의 벤트측 후속 흡착제 용적은 낮은 증기 또는 유체 흐름 제한을 부여한다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적의 상류에 있는(즉, 상기 유체 경로 내의 연료측 흡착제 용적 또는 연료 증기 유입구에 더 가깝게 위치하는) 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적의 하류에 있는(즉, 상기 유체 경로 내의 통기구 포트에 더 가깝게 위치하는) 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적, 또는 이들의 조합을 포함한다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적의 상류에 있는(즉, 상기 유체 경로 내의 연료측 흡착제 용적 또는 연료 증기 유입구에 더 가깝게 위치하는) 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적의 하류에 있는(즉, 상기 유체 경로 내의 통기구 포트에 더 가깝게 위치하는) 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 또는 이들의 조합을 포함한다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은 비미립자 흡착제 재료, 예를 들어 발포체, 모놀리스, 허니콤, 중합체 또는 종이 시트를 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 비미립자 흡착제 재료는 낮은 증기 또는 유체 흐름 제한을 부여한다. 특정 구현예에서, 상기 비미립자 흡착제 재료는 균일한 단면적을 갖는 허니콤이다.
상기 흡착제 용적으로 사용하기에 적절한 흡착제는, 상이한 다수의 재료 및 다양한 형태로 유도될 수 있다. 이는 단일 구성 요소 또는 상이한 구성 요소의 배합일 수 있다. 또한, 상기 흡착제(단일 구성 요소 또는 상이한 구성 요소의 배합)는 용량성 희석제를 포함할 수 있다. 상기 용량성 희석제의 비한정적인 예는 스페이서, 불활성 갭, 발포체, 섬유, 스프링 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 임의의 공지된 흡착제 재료가 상기 연료측 흡착제 용적, 통기구측 미립자 흡착제 용적, 및 통기구측 후속 흡착제 용적에 대해 사용될 수 있고, 활성탄, 탄소 숯, 제올라이트, 점토, 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 다공성 실리카, 분자체, 카올린, 티타니아, 세리아, 또는 그들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 활성탄은 다양한 탄소 전구체로부터 유도될 수 있다. 비한정적인 예로서, 탄소 전구체는 목재, 목재 분진, 목재 가루, 면 린터, 토탄, 석탄, 코코넛, 갈탄, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일씨, 핵과, 견과류 껍질, 견과류씨, 야자수, 벼 껍질 또는 볏짚과 같은 채소, 합성 중합체, 천연 중합체, 리그노셀룰로오스 물질, 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 활성탄은 화학적 활성화, 열적 활성화, 또는 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는 다양한 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 임의의 다양한 흡착제 형태를 연료측 흡착제 용적, 통기구측 미립자 흡착제 용적, 및 통기구측 후속 흡착제 용적에 사용할 수 있다. 흡착제 형태의 비한정적인 예는 과립, 펠렛, 구형, 허니콤, 모놀리스, 펠렛화 원통형, 균일한 형상의 미립자 매질, 불균일한 형상의 미립자 매질, 압출 형태의 구조화된 매질, 권취 형태의 구조화된 매질, 접힌 형태의 구조화된 매질, 주름진 형태의 구조화된 매질, 물결 형태의 구조화된 매질, 주입된 형태의 구조화된 매질, 접합된 형태의 구조화된 매질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 발포체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 흡착제(단일 구성 요소 또는 상이한 구성 요소의 배합)는 용량성 희석제를 포함할 수 있다. 상기 용량성 희석제의 비한정적인 예는 스페이서, 불활성 갭, 발포체, 섬유, 스프링 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 흡착제는, 특수하게 얇은 벽 횡단면 형상, 예컨대, 중공 원통형, 별 모양, 꼬인 나선형, 별표 모양, 구성된 리본, 또는 당업계의 기술적 역량 내의 다른 형상으로 압출될 수 있다. 성형시, 무기 및/또는 유기 바인더가 사용될 수 있다.
허니콤 흡착제는, 원형, 원통형, 또는 정사각형을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 임의의 기하학적 형상일 수 있다. 또한, 허니콤 흡착제 셀은 임의의 기하학적 형상일 수 있다. 정사각형 단면 셀을 갖는 정사각형 허니콤, 또는 물결 형태의 나선형 권취 허니콤과 같이, 관류 통로를 위한 균일한 단면 영역의 허니콤은, 단면 영역 범위를 갖는 인접 통로와 이에 따라 균등하게 퍼지되지 않는 통로를 제공하는 직각 매트릭스에서 정사각형 단면 셀을 갖는 둥근 허니콤보다 우수하게 기능할 수 있다. 임의의 이론에 얽매이지 않으면, 허니콤 면을 가로질러 셀 단면 영역이 더욱 균일할수록, 흡착 및 퍼지 사이클 중에 부품 내에서 보다 더 균일한 흐름 분포를 갖고, 따라서 캐니스터 시스템으로부터 DBL 배출량이 더욱 낮아지는 것으로 생각된다.
일부 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 하나 이상의 흡착제 용적(들) 및/또는 하나 이상의 빈 용적(들)을 가열하기 위한, 하나 이상의 열 입력 유닛(들)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 열 입력 유닛은 내부 저항 요소, 외부 저항 요소, 또는 상기 흡착제와 연관된 열 입력 유닛을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 흡착제와 연관된 상기 열 입력 유닛은, 상기 흡착제와는 별개인(즉, 상기 흡착제와 비접촉된) 요소일 수 있다. 대안적으로, 상기 흡착제와 연관된 상기 열 입력 유닛은, 상기 흡착제가 부착되고, 접합되고, 비접합되거나, 물리적으로 접촉하는 기판 또는 층일 수 있다. 상기 흡착제와 연관된 상기 열 입력 유닛은, 적당한 비저항을 가짐으로써 직접 전기 가열되는 흡착제일 수 있다. 상기 흡착제의 비저항 특성은, 전도성 혹은 저항성 첨가제 및 바인더를 흡착제의 원래 준비 상태 및/또는 미립자 또는 모놀리스 형태로 상기 흡착제를 형성하는 상태에 첨가함으로써 변형될 수 있다. 상기 전도성 구성 요소는 전도성 흡착제, 전도성 기판, 전도성 첨가제 및/또는 전도성 바인더일 수 있다. 상기 전도성 재료는 흡착제 준비 상태에서 첨가될 수 있고, 중간 성형 공정 상태에서 첨가될 수 있고/있거나 최종 형태로 흡착제를 성형하는 상태에 첨가될 수 있다. 열 입력 유닛의 임의 모드를 사용할 수 있다. 비한정적인 예로서, 상기 열 입력 유닛은 열 전달 유체, 열 교환기, 열 전도성 요소, 및 양의 온도 계수 재료를 포함할 수 있다. 상기 열 입력 유닛은 상기 가열된 유체 경로 길이를 따라 균일하거나 균일하지 않을 수 있다(즉, 국부적인 세기를 다르게 제공함). 또한, 상기 열 입력 유닛은, 상기 가열된 유체 경로 길이를 따라 상이한 지점에서 더 큰 세기 및 가열 지속 시간을 위해 분포되거나 분포되지 않을 수 있다.
특정 구현예에서, 상기 통기구측 후속 흡착제 용적은 활성탄 모놀리스 또는 활성탄 허니콤이고, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적의 위치에 대해 상기 연료 증기 경로의 상류, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적의 위치에 대해 상기 연료 증기 경로의 하류 또는 이들의 조합으로 위치한다.
특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적은, 비교적 높은 부탄 작업 용량(BWC) 및/또는 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 리터당 약 35 그램 n-부탄(g/L) 이상의 유효 증분 흡착 용량 중 적어도 하나를 갖는다. 예를 들어 특정 구현예에서, 상기 시스템은, 통기구측 미립자 흡착제 용적으로부터 상류에 또는 그 이전에 위치한 적어도 하나의 추가적인 고 부탄 작업 용량(BWC) 흡착제 용적을 추가로 포함한다(즉, 상기 고 부탄 작업 용량 흡착제 용적은, 차량이 쉬는 동안 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적 이전에 연료 증기와 접촉함). 특정 구현예에서, 상기 연료측 흡착제 용적은, i) 예를 들어 데시리터당 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 이상의 그램(g/dL)을 초과하는 비교적 높은 부탄 작업 용량(BWC), 및/또는 ii) 5 부피% 내지 50 부피%의 n-부탄 증기 농도에서 리터당 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 이상의 그램 n-부탄(g/L)을 초과하는 증분 흡착제 용량 중 적어도 하나를 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적(즉, 상기 연료 탱크로부터 통기구 포트까지의 상기 증기 경로에서 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적에 대해 하류에 있음)을 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 낮은 부탄 잔류성, 비교적 높은 미시적 크기의 기공 용적에 대한 거시적 크기의 기공 용적의 비(M/m), 및 비교적 낮은 흐름 제한 특성을 갖는다. 특정 구현예에서, 낮은 부탄 잔류성 및 낮은 흐름 제한 특성을 갖는 상기 미립자 흡착제는, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 210%, 또는 220% 이상을 초과하는 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비(M/m)를 갖되, 상기 미립자 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 미만의 잔류성, 및 46 cm/s의 겉보기 선형 가스 흐름 속도 하에서 40 Pa/cm 미만의 압력 강하의 흐름 제한치를 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은 40 lpm의 공기 흐름 하에서 약 0.3 kPa 미만의 흐름 제한을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 약 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5 이상의 길이 대 직경 비를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 2 초과의 길이 대 직경 비(L/D)를 갖는 세장형이다.
특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 위한 M/m은 150%를 초과하고, 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 하에서 40 Pa/cm 미만의 압력 강하의 흐름 제한 특성을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적을 위한 M/m은 200%를 초과하고 1 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적에 대한 M/m은 150%를 초과하고 부탄 잔류성은 0.5 g/dL 미만이다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 본원에 기술된 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하고, 예를 들어 비교적 낮은 부탄 잔류성과 낮은 흐름 제한치를 갖되, 상기 캐니스터 시스템은, 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 약 175, 150, 125, 120, 115, 110, 100 베드 용적 이하의 퍼지 또는 315, 300, 275, 250, 225, 200, 175, 150 리터 이하의 퍼지에서 약 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20 mg 이하의 2일 DBL 배출량을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 낮은 부탄 잔류성 및 낮은 흐름 제한성 미립자 흡착제를 갖는 적어도 하나의 흡착제 용적을 포함하고, 상기 BETP 시험에서 100 베드 용적 미만 또는 210 리터 미만의 퍼지 하에 50 mg 이하, 또는 20 mg 이하의 2일차 DBL 배출량을 갖는다.
일부 구현예에서, 상기 시스템은, 유체, 예를 들어 연료 증기에 의해 순차적 접촉을 허용하도록 구성되는 복수의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함한다. 특정 구현예에서, 예를 들어 상기 흡착제는, 관통하는 유체 흐름 경로를 정의하는 직렬로 연결된다.
특정 구현예에서, 상기 시스템은, 유체, 예를 들어 연료 증기에 의한 순차적 접촉을 허용하도록 연결된 복수의 캐니스터를 포함한다.
다른 구현예에서, 상기 시스템은 본원에 기술된 바와 같이 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적으로부터 하류에 있거나 이에 후속하는, 후속 흡착제 용적을 추가로 포함한다(즉, 상기 후속 흡착제 용적은, 상기 엔진이 쉬는 경우에 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적과 만난 이후에 상기 연료 증기와 접촉함).
특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 후속 흡착제 용적은 i) 약 8 g/dL 미만의 BWC, ii) 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 약 35 g n-부탄/L 미만의 IAC, 또는 iii) 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 후속 흡착제 용적은 활성화된 허니콤이다.
다른 양태에서, 본 설명은 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 상기 하나 이상의 캐니스터 시스템은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비와 약 1.0 g/dL 미만의 잔류성을 갖는 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적; 및 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 1.0 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도를 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적의 43 mm 직경 베드에 적용하는 경우에 40 Pa/cm 미만의 흐름 제한 특성을 갖는다. 추가 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 40 lpm의 공기 흐름 하에서 0.3 kPa 미만의 흐름 제한을 갖는다. 추가 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은 2 이상의 길이 대 직경 비를 갖는다. 추가적인 구현예에서, 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적은 8 g/dL 초과의 공칭 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 초과의 25 C 공칭 IAC를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적을 추가로 포함하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은 8 g/dL 미만의 공칭 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도 사이에서 35 g/L 미만의 25 C 공칭 IAC를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적 및/또는 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 용적은 약 200% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖되, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 1.0 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 시스템은, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 연료 탱크에 연결시키는 연료 증기 유입구 도관; 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 상기 엔진의 공기 유도 시스템에 연결하는 연료 증기 퍼지 도관; 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 통기하고 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에 퍼지 공기를 인입하기 위한 통기구 도관; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 시스템은, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 상기 복수의 흡착제 용적(즉, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적 상류의 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적, 및 선택적으로 적어도 하나의 후속 흡착제 용적) 각각을 통해 상기 통기구 도관으로의 연료 증기 흐름 경로; 및/또는 상기 통기구 도관으로부터 상기 복수의 흡착제 용적(즉, 상기 선택적인 적어도 하나의 후속 흡착제 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적, 및 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적) 각각을 통해 상기 연료 증기 퍼지 유출구로의 공기 흐름 경로 중 적어도 하나를 갖는다.
또 다른 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적으로 패킹된 베드는, 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도에서 40 Pa/cm 이하의 압력 강하를 갖는다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 증발가스 배출 제어 시스템을 제공하고, 상기 시스템은, 연료 저장용 연료 탱크; 공기 유도 시스템을 갖고 상기 연료를 소비하도록 조정되는 엔진; 상기 엔진의 공기 유도 시스템에 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 연결하는 연료 증기 퍼지 도관; 및 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 통기하고 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에 퍼지 공기를 인입하기 위한 통기구 도관을 포함하되, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 상기 연료 탱크에 연결하는 연료 증기 유입구 도관, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 복수의 흡착제 용적을 통해 상기 통기구 도관으로의 연료 증기 흐름 경로, 및 상기 통기구 도관으로부터 상기 복수의 흡착제 용적과 상기 연료 증기 퍼지 유출구를 통한 공기 흐름 경로에 의해 정의된다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은 하나 이상의 캐니스터를 포함하고, 상기 하나 이상의 캐니스터는, 미립자 흡착제 용적, 예를 들어 (i) 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비(M/m), (ii) 약 1 내지 0.25 g/dL 이하의 잔류성, (iii) 약 210 mm의 입자 직경 또는 (iv) 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는 저 잔류성 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 복수의 흡착제 용적을 포함한다. 특정 구현예에서, 입자 직경은 약 3 내지 10 mm, 약 3 내지 9 mm, 약 3 내지 8 mm, 약 3 내지 7 mm, 약 3 내지 6 mm, 약 3 내지 5 mm, 약 2 내지 약 9 mm, 약 2 내지 8 mm, 약 2 내지 7 mm, 또는 약 2 내지 6 mm이다.
특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 적어도 0.5, 1, 1.5, 2 이상의 길이/직경(L/D) 비를 갖는다.
다른 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 연료 증기에 의해 순차적 접촉을 허용하도록 연결된 복수의 캐니스터를 포함한다.
추가적인 양태에서, 본 개시는 증발가스 배출 제어 시스템에서 연료 증기 배출량을 감소시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공; 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공; 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비(M/m), 약 1 내지 0.25 g/dL 이하의 잔류성, 3 내지 6 mm의 입자 직경 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제와 상기 연료 증기를 접촉시키는 단계를 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 방법은, 본원에 설명된 바와 같이 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제를 접촉하기 이전에 본원에 설명된 바와 같이 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적과 상기 연료 증기를 접촉시키는 단계를 추가로 포함한다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 흡착제는 단일 캐니스터 내에 위치한다. 특정 구현예에서, 상기 흡착제는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다.
전술한 대체적인 유용 영역은 단지 예시로서만 주어지며, 본 개시 및 첨부된 청구범위를 한정하고자 의도된 것은 아니다. 본 개시의 조성물, 방법 및 공정과 연관된 추가적인 목적 및 이점은, 본원의 청구범위, 상세한 설명 및 실시예에 비추어 당업자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 양태 및 구현예는 다수의 조합으로 이용될 수 있으며, 이들 모두는 본 개시에서 명백히 고려된다. 이들 추가적인 이점, 목적 및 구현예는 본 발명의 범위 내에 명백히 포함된다. 본 발명의 배경을 밝히기 위해, 그리고 특별한 경우, 사례를 나타내는 추가적인 세부 사항을 제공하기 위해 본원에서 사용된 간행물 및 다른 자료는 참조로서 포함된다.
본 명세서의 일부를 형성하고 이에 포함되는 첨부 도면은 본 발명의 여러 구현예를 나타내고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면은 본 발명의 구현예를 예시하기 위한 목적으로만 사용되며, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 추가적인 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 예시적인 구현예를 나타내는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템의 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 개시에 따른 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템의 단면도를 나타낸다.
도 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h1, 3h2 및 3i는 저 잔류성 미립자 흡착제의 대안적인 흡착제 형태의 예를 나타낸다.
도 4는 미립자 흡착제에 의해 생성된 압력 강하를 측정하기 위한 장치의 단면도이다.
도 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 및 12는 공칭 용적 겉보기 밀도를 계산하는 방법을 설명하는 데 도움이 된다.
도 13은 부탄 흡착 용량의 측정을 위해 사용되는 장치의 단순화된 개략도이다.
도 14는 표 1을 나타낸다. 메인 캐니스터 구성(특정 구현예에서, 다수의 챔버 및/또는 다수의 흡착제 용적을 포함하는 메인 캐니스터를 포함).
도 15는 표 2-A, 표 2-B, 및 표 2-C를 나타낸다. 보충 캐니스터 구성.
도 16은 표 3-A, 표 3-B, 및 표 3-C를 나타내며, 이는 실시예 29 내지 33, 73, 74, 94, 96 및 106 내지 111에 대한 보충 캐니스터 통기구측 흡착제 용적 정보를 제공한다.
도 17은 시스템 퍼지 BV에 대한 실시예 29 내지 31의 2일차 배출량 그래프이다.
도 18은 흡착제 증분 흡착 용량 대 증기 경로 길이의 그래프이다.
도 19는 흡착제 부탄 작업 용량 대 증기 경로 길이의 그래프이다.
도 20은 흡착제 g-총 부탄 작업 용량 대 증기 경로 길이의 그래프이다.
도 21은 합리적인 흐름 제한 및 DBL 배출량 성능의 목표 유연성을 제공하기 위해, 2 내지 5 mm의 직경을 갖는 종래의 고체 미립자 흡착제(원통형 펠렛)으로 공지된 성능 트레이드 오프를 나타낸다. 이들 실시예는, 표 2 및 표 3에 기술된 바와 같이, 대안적인 흡착제 충진을 갖는 하나 이상의 통기구측 흡착제 용적을 이용한 메인 캐니스터에 대한 것이다.
도 22는 표 2 및 표 3에 기술된 바와 같이, 대안적인 흡착제 충진을 갖는 하나 이상의 통기구측 흡착제 용적을 이용한 캐니스터를 갖는 증발가스 배출 제어 시스템에 있어서, 2일 DBL에 대한 길이/직경 비의 영향을 나타낸다.
도 23은 표 2 및 표 3에 기술된 바와 같이, 대안적인 흡착제 충진을 갖는 하나 이상의 통기구측 흡착제 용적을 이용한 캐니스터를 갖는 증발가스 배출 제어 시스템에 있어서, 압력 강하에 대한 길이/직경 비의 영향을 나타낸다. 본원에서 설명하는 바와 같은 미립자 흡착제는, 현재 이용 가능한 미립자 흡착제에 비해 감소된 베드 압력 강하를 제공하는 점에 주목한다.
도 24는 통상적인 유량(slpm 또는 lpm)에 대한 종래의 미립자 흡착제 및 탄소 허니콤의 흐름 제한을 나타낸다.
도 25는 도 21 내지 도 23의 통기구측 용적에 대한 가스 속도의 관점에서 이들 통상적인 유량을 나타낸다.
도 26은 도 21에 예시된 종래의 재료에 비해 낮은 DBL 배출량 및 낮은 흐름 제한 성능을 제공할 수 있는 미립자 흡착제의 본 발명의 실시예를 나타낸다.
도 27은 탄소 허니콤에 비교하여, 2를 초과하는 높은 챔버 L/D를 갖는 고 성능의 예시적 또는 본 발명의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 나타낸다.
도 28은 통상적인 유량(slpm)에 대한 예시적 또는 본 발명의 미립자 흡착제 및 탄소 허니콤의 흐름 제한을 나타낸다.
도 29는 탄소 허니콤에 비해 하나 이상의 예시적 또는 본 발명의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 갖는 증발가스 배출 제어 시스템에 있어서, 압력 강하에 대한 길이/직경 비의 영향을 나타낸다.
도 30은 탄소 허니콤에 비해 예시적 또는 본 발명의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 배출 캐니스터 시스템에 있어서, 가스 속도의 관점에서의 유량을 나타낸다.
도 31은 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 100 BV 미만 및 210 리터 미만의 퍼지 수준을 적용한 도 26의 실시예를 나타낸다.
도 32는 본 발명의 실시예를 베드("흡착제 2")에 포함하는 제2 챔버가 추가되는 경우, 시스템 배출량은 낮은 흐름 제한 및 낮은 배출량을 나타냄을 보여준다.
도 33은 본원에서 설명하는 바와 같이 통기구측 미립자 흡착제 용적에 대한 낮은 퍼지 조건(즉, 100 BV 미만) 하에서의 2일 DBL 배출량을 나타내며, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은 탄소 허니콤의 것과 유사한 L/D 비를 갖는 흡착제 2 챔버에 함유되고, 더 낮은 L/D 값으로 이동한다.
도 34는 도 32 및 도 33의 예시적 또는 본 발명의 통기구측 미립자 흡착제 용적에 대한 베드 압력 강하를 나타내고, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은 상기 탄소 허니콤의 것과 유사한 L/D 비를 갖는 흡착제 2 챔버에 함유된다.
도 35는 150% 이상의 M/m 비를 갖는 본 발명의 미립자에 대한 315 L(139 BV) 퍼지 조건 하에서의 2일 DBL 배출량을 나타낸다.
도 36은 약 0.5 g/dL 미만의 잔류성을 갖는 본 발명의 미립자에 대한 315 L(139 BV) 퍼지 조건 하에서의 2일 DBL 배출량을 나타낸다.
도 37은 150% 이상의 M/m 비를 갖는 본 발명의 미립자에 대한 315 L(137 내지 147 BV) 퍼지 조건 하에서의 2일 DBL 배출량을 나타낸다.
도 38은 약 0.5 g/dL 미만의 잔류성을 갖는 본 발명의 미립자에 대한 315 L(137 내지 147 BV) 퍼지 조건 하에서의 2일 DBL 배출량을 나타낸다.
도 39는 탄소 허니콤 및 종래의 미립자와 비교하여, 배출 캐니스터 시스템 내의 예시적인 통기구측 저흐름 제한 미립자에 대한 낮은 흐름 제한 특성을 나타낸다.
도 40은 탄소 허니콤 및 종래의 미립자와 비교하여, 배출 캐니스터 시스템 내의 예시적인 통기구측 저흐름 제한 미립자에 대한 낮은 흐름 제한 특성을 나타낸다.
도 41은 탄소 허니콤 및 종래의 미립자와 비교하여, 2 초과의 높은 챔버 L/D를 갖는 고 성능 통기구측 미립자 흡착제 용적을 예시적으로 나타낸다.
도 42는 도 26 및 도 27의 실시예에서의 미립자 흡착제의 펠렛 강도를 M/m 특성의 함수로서 나타내되, "LFR"는 낮은 흐름 제한을 나타낸다.
도 43은 도 26 및 도 27의 실시예의 저 흐름 제한 미립자 흡착제를 나타내며, 이는 양호한 펠렛 강도를 시현하고 (또는 그것에도 불구하고) 이들의 높은 M/m 특성을 가지면서 DBL 배출량의 우수한 제어를 달성할 수 있다.
도 44는 도 35 및 도 36의 실시예에서 예시적인 저 흐름 제한 미립자 흡착제의 펠렛 강도를 나타낸다.
이제 본 개시를 이하에서 더욱 충분히 설명하지만, 본 개시의 모든 구현예를 나타내는 것은 아니다. 본 개시는 예시적인 구현예를 참조하여 설명되었지만, 다양한 변경이 이루어질 수 있고, 본 개시의 범주를 벗어나지 않으면서 균등물이 그 요소를 대체할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 본 개시의 필수적인 범주를 벗어나지 않고 본 개시의 교시에 특정 구조 또는 재료를 조정시키기 위해 많은 변형이 이루어질 수 있다.
본 출원에 첨부된 도면은 단지 예시적인 목적을 위한 것이다. 이들은 본 개시의 구현예를 한정하기 위해 의도된 것은 아니다. 또한, 도면이 실제 축적대로 도시된 것은 아니다. 도면 사이에 공통된 요소는 동일한 수치 지정을 유지할 수 있다.
값의 범위가 제공되는 경우, 그 범위의 상한 및 하한치 사이의 각각의 개재 값, 및 명시된 범위에서의 임의의 다른 진술되거나 개입 값이 본 발명에 포함되는 것으로 이해된다. 이러한 더 작은 범위의 상한치 및 하한치는 독립적으로 더 작은 범위 내에 포함될 수 있고, 또한 명시된 범위 내의 임의의 구체적으로 배제된 제한치에 종속되어 본 발명의 범위 내에 포함된다. 명시된 범위가 제한치 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 포함된 제한치 중 어느 하나 또는 둘 모두를 배제하는 범위 또한 본 개시에 포함된다.
다음의 용어는 본 발명을 설명하기 위해 사용된다. 용어가 본원에서 구체적으로 정의되지 않는 경우, 해당 용어는 본 발명을 설명함에 있어서 그 용어의 용도와 관련하여 적용되며, 그 용어는 당업자에 의해 당 업계에 공지된 의미로 주어진다.
본원 및 첨부된 청구 범위에서 사용되는, "일" 및 "하나"라는 단수형은 문맥상 달리 명시하지 않는 한, 그 단수형의 문법상 대상의 하나 또는 둘 이상(예를 들어, 적어도 하나)을 언급하는 데 사용된다. 예로서, "일 요소"는 하나의 요소 또는 둘 이상의 요소를 의미한다.
본 명세서 및 청구 범위에서 사용된 "및/또는"이라는 문구는, 결합되는 요소들의 "하나 또는 둘 다", 즉, 일부 경우에서는 결합하여 존재하고 다른 경우에서는 분리되어 존재하는 요소들을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"과 함께 열거된 다수의 요소들은 동일한 방식, 즉, 결합되는 요소들의 "하나 또는 그 이상의"로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별되는 요소들과 관련되든 관련되지 않든, "및/또는" 문구에 의해 구체적으로 식별되는 요소들 이외의 다른 요소들도 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 경우, "A 및/또는 B"에 대한 언급은, 일 구현예에서는 A 단독(선택적으로 B 이외의 요소를 포함함); 다른 구현예에서는 B 단독(선택적으로 A 이외의 요소를 포함함); 또 다른 구현예에서는 A와 B 둘 모두(선택적으로 다른 요소를 포함함); 등을 지칭할 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 있어서 본원에서 사용되는 바와 같이, "또는"은 위에서 정의한 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 목록 내의 항목들을 분리할 경우, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것, 즉, 적어도 하나를 포함하지만, 둘 이상의 개수 또는 요소의 항목, 그리고 선택적으로, 열거되지 않은 추가적인 항목들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 반대로, "단지 하나" 또는 "정확히 하나"와 같이 명확하게 표시되거나, 또는 청구항에서 사용되는 경우에서만, "~(으)로 이루어지는(이루어진)"은, 하나의 숫자 또는 요소들의 항목 중 정확히 하나의 요소만을 포함하는 것을 의미한다. 대체적으로, 본원에서 사용된 용어 "또는"이 배타적인 다른 용어(예를 들어, "~ 중 어느 하나의", "~ 중 하나의", "단지 하나의" 또는 "정확히 하나의")에 선행하는 경우, 배타적 대안(즉, "하나 또는 다른 하나, 그러나 둘 모두는 아닌")을 나타내는 것으로서 해석되어야 한다.
전술한 명세서뿐만 아니라, 청구항에서, "~을(를) 포함하는", "~을(를) 가지는", "~을(를) 수반하는", "~을(를) 갖는", "~을(를) 함유하는", "~을(를) 포괄하는", "~을(를) 보유하는", "~(으)로 이루어지는" 등과 같은 모든 접속 문구는 개방된 것, 즉, 이에 한정되지 않는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "~(으)로 구성된" 및 "~(으)로 본질적으로 구성된"이라는 접속 문구만이, 10차 미국 특허청 매뉴얼의 특허 심사 절차, 섹션 2111.03에 명시된 바와 같이, 각각 폐쇄형 또는 반폐쇄형 접속 문구여야 한다.
본 명세서 및 청구범위에 있어서 본원에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 요소의 항목에 관하여 "적어도 하나의"라는 문구는, 요소들의 항목 내의 임의의 요소 또는 그 이상의 요소들로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하지만, 요소들의 항목 내에서 구체적으로 나열된 적어도 하나의 각 요소 및 모든 요소를 반드시 포함할 필요는 없으며, 요소들의 항목 내에서의 요소들의 임의의 조합을 배제하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 이러한 정의는, 구체적으로 식별된 요소들이 관련되든 관련되지 않든, "적어도 하나"라는 문구가 언급된 요소들의 목록 내에서 구체적으로 식별되는 요소 이외의 요소가 또한 선택적으로 존재할 수 있게 한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 이와 동등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 이와 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 구현예에서, 둘 이상을 포함하는 적어도 하나의 A, 그러나 B는 존재하지 않음 (및 B 이외의 요소를 선택적으로 포함); 다른 구현예에서, 둘 이상을 포함하는 적어도 하나의 B, 그러나 A는 존재하지 않음 (및 A 이외의 요소를 선택적으로 포함); 또 다른 구현예에서, 둘 이상을 포함하는 적어도 하나의 A, 그리고 둘 이상을 포함하는 적어도 하나의 B (및 다른 요소를 선택적으로 포함); 등을 지칭할 수 있다. 또한, 하나 이상의 단계 또는 작동을 포함하는, 본원에서 청구된 임의의 방법에서, 명확히 반대라고 나타내지 않는 한, 상기 방법의 단계 또는 작동의 순서는 상기 방법의 단계 또는 작동이 언급되는 순서로 반드시 한정되지는 않는 점을 이해해야 한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "가스의" 및 "증기의" 용어는 일반적인 의미로 사용되고, 문맥상 달리 나타내지 않는 한, 상호 교환 가능하도록 의도된 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "흡착제 구성 요소" 또는 "흡착제 용적"은 증기 흐름 경로를 따라 흡착제 재료 또는 흡착제 함유 재료를 지칭하며, 미립자 재료, 모놀리스, 허니콤, 시트 또는 기타 재료의 베드로 이루어질 수 있다.
본원에서 설명되는 바와 같이, 용어 "상류"는 시스템의 다른 위치/용적 이전 또는 앞에, 유체, 예를 들어 연료 증기와 접촉하게 되는 시스템 내의 위치/용적을 지칭한다. 즉, 상류의 위치/용적은 위치/용적에 대해 연료 증기 유입구를 향해 위치한다.
본원에서 설명하는 바와 같이, 용어 "하류"는 시스템의 다른 위치/용적 이후 또는 후속하여, 유체, 예를 들어 연료 증기와 접촉하게 되는 시스템 내의 위치/용적을 지칭한다. 즉, 하류의 위치/용적은 위치/용적에 대해 연료 증기 유입구의 원위에 위치한다.
본 발명은 본원에 기술된 바와 같은 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공한다. 캐니스터는 본원에서 설명하는 바와 같이 추가적인 흡착제 용적, 예를 들어 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적, 및/또는 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적을 추가로 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은, 상기 유체 경로에서 상기 연료측 흡착제 용적으로부터 하류에 위치한다(즉, 통기구측 미립자 흡착제 용적). 추가 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은 저 잔류성 통기구측 미립자 흡착제 용적이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 문맥상 달리 나타내지 않는 한, "저 잔류성" 또는 "저 부탄 잔류성"은 약 2 g/dL 미만, 바람직하게는 약 1 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 지칭한다.
증발가스 배출 캐니스터 시스템
도 1은 적어도 하나의 흡착제 용적, 예컨대 연료측 흡착제 용적과 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적(즉, 초기 흡착제로부터 하류에 있음)을 갖는 단일 캐니스터를 포함하는, 본원에서 설명하는 바와 같은 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템의 일부 구현예의 비한정적 예를 나타낸다. 캐니스터 시스템(100)은 지지 스크린(102), 분할 벽(103), 연료 탱크로부터의 연료 증기 유입구(104), 대기로 개방된 통기구 포트(105), 엔진으로의 퍼지 유출구(106), 연료측 흡착제 용적(201), 및 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적(202, 203, 204)을 포함한다. 그러나, 임의의 특정 흡착제 용적은 201, 202, 203, 및 204 중 하나 이상을 포함할 수 있음에 유의해야 한다. 즉, 연료측 흡착제 용적은 201과 202를 포함할 수 있고/있거나, 통기구측 흡착제 용적은 203과 204를 포함할 수 있다. 흡착제 용적은 (유체 연통 상태에서) 연결되어 유체(예, 공기, 가스 또는 연료 증기)에 의해 방향성 있게 그리고 순차적으로 접촉을 허용한다.
엔진이 꺼지는 경우, 연료 탱크로부터의 연료 증기는 연료 증기 유입구(104)를 통해 캐니스터 시스템(100)으로 진입한다. 이 예에서, 상기 연료 증기는, 상기 캐니스터 시스템의 통기구 포트(105)를 통해 대기로 방출되기 전에 초기 연료측 흡착제 용적(201) 내로, 그 다음 상기 적어도 하나의 통기구측(즉, 하류) 흡착제 용적으로 확산된다. 일단 엔진이 켜지면, 주변 공기는 통기구 포트(105)를 통해 캐니스터 시스템(100) 내로 흡인된다. 퍼지 공기는, 적어도 하나의 통기구측(즉, 하류) 흡착제 용적(204, 203, 202) 그리고 다음 연료측 흡착제 용적(201)을 통해 흐르고, 퍼지 유출구(106)를 통해 내부 연소 엔진에 들어가기 전에 흡착제 용적(204, 203, 202, 201)에 흡착된 연료 증기를 탈착시킨다.
상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 상기 캐니스터 내에 빈 용적을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "빈 용적"은 임의의 흡착제를 포함하지 않는 용적을 지칭한다. 이러한 용적은 공기 갭, 발포체 스페이서, 스크린, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 비흡착제를 포함할 수 있다. 상기 빈 용적은 도 1에 나타낸 임의의 도시된 용적(201, 202, 203, 204) 중 임의의 것에 위치할 수 있거나, 도시된 용적(201, 202, 203, 204) 중 임의의 것 사이, 앞, 또는 뒤에서 찾을 수 있다.
도 2는 복수의 흡착제 용적을 포함하는 캐니스터를 하나 이상 포함하는 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템의 추가 구현예의 비한정적 예시를 나타낸다. 예를 들어, 연료측 흡착제 용적 및 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적은 별도의 캐니스터에 위치하되, 상기 흡착제 용적은 (유체 연통 상태에서) 연결되어 하나의 용적(및 캐니스터)으로부터 다음 용적으로 연료 증기에 의해 방향성 있게 그리고 순차적으로 접촉시킨다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 캐니스터 시스템(100)은 메인 캐니스터(101), 지지 스크린(102), 분할 벽(103), 연료 탱크로부터의 연료 증기 유입구(104), 대기로 개방된 통기구 포트(105), 엔진으로의 퍼지 유출구(106), 메인 캐니스터(101)의 초기 연료측 흡착제 용적(201), 메인 캐니스터(101)의 초기 연료측 흡착제 용적(201)으로부터 하류에 있는 통기구측 흡착제 용적(202, 203, 204), 적어도 하나의 추가 통기구측 흡착제 용적(301, 302, 303, 304, 305)을 포함하는 보충 캐니스터(300), 및 메인 캐니스터(101)를 보충 캐니스터(300)에 연결하는 도관(107)을 포함한다. 메인 캐니스터의 것과 유사하게, 보충 캐니스터의 추가 통기구측 흡착제 용적은, 도시된 다수의 용적(301, 302, 303, 304, 305)에 위치한 단일 흡착제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템의 보충 캐니스터는, 도 2에 나타낸 임의의 도시된 용적(301, 302, 303, 304, 305)에서 발견되거나 임의의 도시된 용적(301, 302, 303, 304, 305) 사이, 앞 또는 뒤에서 발견되는 빈 용적을 포함할 수 있다. 예를 들어, 302 및/또는 304 중 적어도 하나는 빈 용적이다. 전술한 바와 같이, 용어 "빈 용적"은 임의의 흡착제를 포함하지 않는 용적을 지칭한다. 이러한 용적은 공기 갭, 발포체 스페이서, 스크린, 도관 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 비흡착제를 포함할 수 있다.
엔진이 꺼지는 경우, 연료 탱크로부터의 연료 증기는, 연료 증기 유입구(104)를 통해 메인 캐니스터(101) 내로 캐니스터 시스템(100)에 진입한다. 상기 연료 증기는, 도관(107)을 통해 보충 캐니스터(300)로 들어가기 이전에 초기 연료측 흡착제 용적(201)을 통해 그리고 그 다음 메인 캐니스터(101)의 통기구측 흡착제 용적(202, 203 및 204)을 통해 확산된다. 상기 연료 증기는, 상기 캐니스터 시스템의 통기구 포트(105)를 통해 대기로 방출되기 이전에 보충 캐니스터(300) 내부의 통기구측 흡착제 용적 또는 용적(301, 302, 303, 304, 305)을 통해 확산된다. 일단 엔진이 켜지면, 주변 공기는 통기구 포트(105)를 통해 캐니스터 시스템(100) 내로 흡인된다. 상기 퍼지 공기는, 보충 캐니스터(300) 내의 통기구측 흡착제 용적 또는 용적(305, 304, 303, 302, 301), 메인 캐니스터(101) 내의 통기구측 흡착제 용적(204, 203, 202)을 통해, 그리고 그 다음 메인 캐스터(101) 내의 연료측 흡착제 용적(201)을 통해 흘러, 퍼지 유출구(106)를 통해 상기 내부 연소 엔진으로 진입하기 전에 흡착제 용적(305, 304, 303, 302, 301, 204, 203, 202, 201)에 흡착된 연료 증기를 탈착시킨다.
또한, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 메인 캐니스터와 보충 캐니스터 사이에 빈 용적을 포함할 수 있다.
원하는 경우, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 본원에서 설명되는 바와 같이 하나 이상의 보충 캐니스터를 포함할 수 있다. 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 하나 이상의 빈 용적을 상기 메인 캐니스터와 제1 보충 캐니스터 사이, 상기 보충 캐니스터 사이 및/또는 마지막 보충 캐니스터의 말단에 추가로 포함할 수 있다. 비한정적인 예로서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 메인 캐니스터, 제1 보충 캐니스터, 제2 보충 캐니스터, 제3 보충 캐니스터, 상기 메인 캐니스터와 제1 보충 캐니스터 사이의 빈 용적, 상기 제1 및 제2 보충 캐니스터 사이의 빈 용적, 및 상기 제3 보충 캐니스터의 말단에서의 빈 용적을 포함할 수 있다. 각각의 보충 캐니스터는 하나 이상의 추가적인 흡착제 용적을 포함할 수 있다.
원하는 경우, 총 흡착제 용적(즉, 상기 흡착제 용적의 합)은 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템의 용적과 동일할 수 있다. 대안적으로, 상기 총 흡착제 용적은 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템의 용적 미만일 수 있다.
따라서, 일 양태에서, 본 개시는, 유체(예, 공기, 가스 또는 연료 증기)를 한 챔버에서 그 다음 챔버로 방향성 있게 그리고 순차적으로 흐를 수 있도록 유체 연통하거나 연결되는 용적을 각각 한정하는 복수의 챔버를 갖는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하되, 적어도 하나의 챔버는 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 포함하는 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적을 포함하고, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 (i) 상기 미립자 흡착제 재료의 43 mm 직경 베드에 가해지는 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 조건 하에 40 Pa/cm 미만의 흐름 제한 특성, (ii) 40 lpm의 공기 흐름 하에 0.3 kPa 미만의 흐름 제한, (iii) 약 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성, (iv) 약 2 초과의 길이 대 직경(L/D) 비, 또는 (v) 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는다.
특정 구현예에서, 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 추가적인 흡착제 용적을 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 흡착제 용적은 단일 캐니스터 내에 또는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다.
특정 구현예에서, 상기 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적을 추가로 포함하되, 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적은 8 g/dL 초과의 공칭 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 초과의 25℃ 공칭 IAC를 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적을 추가로 포함하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은 8 g/dL 미만의 공칭 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 미만의 25℃ 공칭 IAC를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적 및/또는 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적은 8 g/dL 미만의 공칭 BWC, 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 미만의 25℃ 공칭 IAC를 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 적어도 8 g/dL(예, 적어도 10 g/L)의 공칭 부탄 작업 용량(BWC) 및/또는 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 적어도 35 g/L의 25℃ 공칭 증분 흡착 용량(IAC)을 갖는 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적을 포함한다.
특정 구현예에서, 상기 흡착제 용적은 단일 캐니스터 내에 또는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다.
특정 구현예에서, 상기 미립자 흡착제 용적은 약 200% 초과의 M/m 비를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 미립자 흡착제 용적은 약 2.0 g/dL 미만 또는 1.0 g/dL 미만 또는 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제는, 상기 캐니스터 시스템의 통기구측 및/또는 상기 캐니스터 시스템의 연료측에 위치한다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적 및/또는 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적을 포함한다.
특정 구현예에서, 상기 흡착제 용적은 단일 캐니스터 내에 또는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적 및/또는 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적은 적어도 8 g/dL(예, 적어도 10 g/L)의 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 적어도 35 g/L의 25℃ IAC를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적 및/또는 상기 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적은 8 g/dL 미만의 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄 증기 농도 사이에서 35 g/L 미만의 25℃ IAC를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 미립자 용적은 약 200% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는다.
다른 양태에서, 본 설명은, 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적(즉, 연료 탱크 증기 유입구(104)에서 또는 그 근처에서의 흡착제 용적), 및 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적을 포함하는, 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공한다. 용어 "통기구측"은 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적에 대해 하류에 있거나 통기구 포트에 더 가까운 위치를 지칭한다. 이와 같이, 차량이 쉬는 동안, 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적은, 연료 탱크로부터 통기구 포트로의 유체 경로(즉, 104에서 105 방향으로 하류임)에서 상기 연료측 흡착제 용적으로부터 하류에 위치하는 다른 흡착제 용적에 앞서 가스 탱크로부터의 연료 증기와 접촉한다.
일부 구현예에서, 상기 시스템은, 유체, 예를 들어 연료 증기에 의한 순차적 접촉을 허용하도록 구성된 복수의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적을 포함한다. 특정 구현예에서, 예를 들어 상기 흡착제는, 관통하는 유체 흐름 경로를 정의하는 직렬로 연결된다. 특정 구현예에서, 상기 시스템은, 유체, 예를 들어 연료 증기에 의한 순차적 접촉을 허용하도록 연결된 복수의 캐니스터를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 흡착제는 단일 캐스터 내에 또는 유체, 예를 들어 연료 증기에 의해 순차적 접촉을 허용하도록 연결된 다수의 캐니스터(예, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8 캐니스터) 내에 위치할 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 흡착제는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다. 예를 들어 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 예컨대 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은 상기 메인 캐니스터의 적어도 하나의 용적(예, 도 1 및 도 2를 참조하면 202, 203, 또는 201), 및/또는 보충 캐니스터의 적어도 하나의 용적(예, 301, 302, 303, 304, 또는 305)에 있다. 이와 같이, 특정 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 상기 메인 캐니스터의 적어도 하나의 용적(201, 202, 203, 및 204), 보충 캐니스터의 적어도 하나의 용적(301, 302, 303, 304, 305), 또는 이들의 조합에서 발견될 수 있다.
본 개시는 본 개시로부터 쉽게 이해될 수 있는 임의의 수의 조합으로 추가적인 흡착제 용적을 포함하는 것을 또한 고려한다. 예를 들어, 본원에 기술된 바와 같이, 추가적인 통기구측 또는 저 잔류성 미립자 흡착제는, 통기구측 후속 흡착제 용적의 이후 또는 하류에 존재할 수 있다. 보충 캐니스터가 존재하는 경우, 상기 보충 캐니스터는, 상기 통기구 포트측에서의 통기구측 또는 저 잔류성 흡착제 용적(예, 용적(305)), 및 상기 메인 캐니스터측에서의 용적(예, 용적(301)), 그 사이에 위치한 하류 통기구측 후속 흡착제 용적(들)(예, 용적(302, 303, 304))을 갖는다. 유사하게, 통기구측 또는 저 잔류성 흡착제가 상기 보충 캐니스터의 메인 캐니스터측(예, 용적(301))과 상기 메인 캐니스터의 보충 캐니스터측(예, 용적(204)) 상에 존재할 수 있되, 상기 캐니스터 시스템은 통기구측 또는 저 잔류성 흡착제로부터 상류에 고 부탄 작업 용량 흡착제를 포함한다. 상기 시스템은, 통기구측 또는 저 잔류성 흡착제 용적(예, 용적(301))으로부터 하류에 있는 통기구측 후속 흡착제 용적(예, 용적(304))을 포함하도록 또한 구성될 수 있고, 이는 상기 후속 흡착제 용적 이후의 추가 저 잔류성 흡착제 용적(예, 용적(305))을 선택적으로 포함할 수 있다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 통기구측 미립자 흡착제는 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150%, 160%, 170%, 180%, 190%, 200%, 210%, 220%, 250%, 275%, 280%, 300% 이상 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비(M/m)를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제는, 150% 내지 약 170%, 약 160% 내지 약 180%, 약 170% 내지 약 190%, 약 180% 내지 약 200%, 190% 내지 약 210%, 200% 내지 약 220%, 또는 220% 초과의 M/m 비를 갖는다. 다른 구현예에서, 용적 비는 약 150% 내지 약 1000%, 약 150% 내지 약 800%, 약 150% 내지 약 600%, 약 150% 내지 약 500%, 약 150% 내지 약 400%, 약 150% 내지 약 300%, 약 150% 내지 약 200%, 약 175% 내지 약 1000%, 약 175% 내지 약 800%, 약 175% 내지 약 600%, 약 175% 내지 약 500%, 약 175% 내지 약 400%, 약 175% 내지 약 300%, 약 175% 내지 약 200%, 약 200% 내지 약 800%, 약 200% 내지 약 600%, 약 200% 내지 약 500%, 약 200% 내지 약 400%, 약 200% 내지 약 300%, 약 300% 내지 약 800%, 약 300% 내지 약 600%, 약 300% 내지 약 500%, 약 300% 내지 약 400%, 약 400% 내지 약 800%, 약 400% 내지 약 600%, 약 400% 내지 약 500%, 약 500% 내지 약 800%, 약 500% 내지 약 600%, 또는 약 600% 내지 약 800%이다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은 40 lpm의 공기 흐름 하에서 약 0.3 kPa 미만의 흐름 제한을 갖고/갖거나, 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 하에서 40 Pa/cm 미만인 압력 강하의 흐름 제한 특성을 갖는다.
본원에서 설명된 임의의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은, 약 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5 이상 그리고 이들 사이의 모든 값을 포함하는 길이 대 직경 비(L/D)를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은 약 2 초과의 L/D 비를 갖는 세장형이다. 특정 구현예에서, 상기 L/D 비는 약 1.0 내지 약 6.0, 약 1.25 내지 약 5.75, 약 1.5 내지 약 5.5, 약 1.75 내지 약 5.0, 또는 약 2 내지 약 4.75이다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적은, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은, 약 2 g/dL 이하, 약 1.5 g/dL 이하, 약 1 g/dL 이하, 약 0.9 g/dL 이하, 약 0.8 g/dL 이하, 약 0.7 g/dL 이하, 약 0.6 g/dL 이하, 약 0.5 g/dL 이하, 약 0.4 g/dL 이하, 약 0.3 g/dL 이하, 약 0.2 g/dL 이하, 또는 약 0.1 g/dL 이하의 부탄 잔류성을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적은, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은, 약 0.01 g/dL 내지 약 2.5 g/dL, 약 0.01 g/dL 내지 약 2.0 g/dL, 약 0.01 g/dL 내지 약 1.5 g/dL, 약 0.01 g/dL 내지 약 1.0 g/dL, 약 0.01 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 1.00 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 0.50 g/dL, 약 0.50 g/dL 내지 약 1.00 g/dL, 약 0.50 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 또는 약 0.75 g/dL 내지 약 1.00 g/dL의 부탄 잔류성을 갖는다.
본원에 기술된 상기 미립자 흡착제, 예를 들어 본원에 기술된 상기 저 잔류성 흡착제의 유리한 특징은, 충분히 낮은 흐름 제한 특성을 가지므로, 예를 들어 발포체, 중합체 또는 종이 시트, 또는 허니콤 모놀리스 흡착제를 위한 대체물로서 사용될 수 있는 점이다. 예를 들어, 도 21은 2 내지 3 mm 직경의 종래 기술의 미립자 흡착제가 배출물 "스크러버"로서 캐니스터 시스템의 통기구측에 채용되는 시판 중인 탄소 허니콤의 흐름 제한보다 많은 배수를 어떻게 갖는지 나타낸다. 따라서, 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 흡착제는 약 3 내지 10 mm, 약 3 내지 9 mm, 약 3 내지 8 mm, 약 3 내지 7 mm, 약 3 내지 6 mm, 약 3 내지 5 mm, 또는 약 3 내지 4 mm인 입자 직경을 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 메인 캐니스터는 고 부탄 작업 용량 흡착제를 포함하고, 상기 메인 캐니스터의 통기구측 및/또는 보충 캐니스터의 메인 캐니스터측은 본원에서 설명된 바와 같은 저 잔류성 미립자 흡착제를 포함하고, 상기 보충 캐니스터의 통기구 부분은 통기구측 후속 흡착제 용적을 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 후속 흡착제 용적은, 낮은 흐름 제한을 제한 재료, 예를 들어 발포체, 중합체 또는 종이 시트, 또는 활성탄 허니콤과 같은 허니콤이다.
특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적은, 상기 통기구측 흡착제 용적에 비해 높은 부탄 작업 용량(BWC), 및/또는 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 리터당 약 35 그램 n-부탄(g/L) 초과의 유효 증분 흡착 용량 중 적어도 하나를 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 캐니스터 시스템 연료측 흡착제 용적은, i) 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 g/dL 또는 그 이상의 데시리터당 그램(g/dL) 초과의 공칭 부탄 작업 용량(BWC), 및/또는 ii) 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도 사이에서, 리터당 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 이상의 그램 n-부탄(g/L)를 초과하는 증분 흡착제 용량 중 적어도 하나를 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 고 부탄 작업 용량 흡착제는 고 작업 용량 활성탄을 포함한다. 이러한 것은, NUCHAR® BAX 1100, NUCHAR® BAX 1100 LD, NUCHAR® BAX 1500, 및 NUCHAR® BAX 1700(Ingevity®, 미국 사우스 캐롤라이나주 노스 찰스턴)로서 시판되고 있다. 고 부탄 작업 용량 용적은, 고 부탄 작업 용량 흡착제를 포함하는 복수의 용적을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 메인 캐니스터는 2개의 고 부탄 작업 용량 용적(예, NUCHAR® BAX 1100 용적 및 NUCHAR® BAX 1500 용적)을 포함할 수 있다.
본원에 설명된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적을 추가로 포함하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 g/dL 미만의 공칭 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 37, 36, 35, 34 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 77, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 g/L 미만의 25 C 공칭 IAC를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은, BWC로서 약 1 g/dL 내지 약 8 g/dL, 약 1 g/dL 내지 약 7 g/dL, 약 1 g/dL 내지 약 6 g/dL, 약 1 내지 약 5 g/dL, 약 1 g/dL 내지 약 4 g/dL, 또는 약 1 g/dL 내지 약 3 g/dL을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은, IAC(그램 n-부탄/L)로서, 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 약 1 g/dL 내지 약 35 g/dL, 약 2 g/dL 내지 약 30 g/dL, 약 3 g/dL 내지 약 25 g/dL, 약 3 내지 약 20 g/dL, 약 3 g/dL 내지 약 15 g/dL, 또는 약 3 g/dL 내지 약 10 g/dL을 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은 i) 약 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 또는 1 g/dL 미만의 BWC, ii) 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 약 35, 30, 25, 20, 15, 10, 또는 5 g n-부탄/L 미만의 IAC, 또는 iii) 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 후속 흡착제 용적은 활성탄 허니콤이다.
특정 구현예에서, 상기 후속 흡착제 용적은, 본원에서 기술된 바와 같이 상기 증기 경로 내에서 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적으로부터 상류 및/또는 하류에 있다(즉, 통기구측 후속 흡착제 용적).
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 통기구측 후속/하류 흡착제/용적은 허니콤 흡착제(예, 미국 사우스 캐롤나이나 노스 찰스턴의 Ingevity®로부터 상용 가능한 HCA, HCA-LBE, 또는 정사각형 HCA), 및/또는 모놀리스 흡착제로 이루어진 군으로부터 선택된다.
상기 개시된 증발가스 배출 제어 시스템은, 낮은 퍼지 조건 하에서도 낮은 주간 증발 손실(DBL) 배출량을 제공한다. 특정 구현예에서, 상기 개시된 증발가스 배출 제어 시스템의 증발가스 배출 성능은 50 mg 이하 또는 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 정의된 규제 제한치 20 이하 이내일 수 있다. 본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 본원에 기술된 증발가스 배출 캐니스터 시스템은, 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 약 175, 150, 125, 120, 115, 110, 100 베드 용적 이하의 퍼지, 또는 315, 300, 275, 250, 225, 200, 175, 150 리터 이하의 퍼지에서, 약 5 내지 약 50 mg, 약 6 내지 약 50 mg, 약 7 내지 약 50 mg, 약 8 내지 약 50 mg, 약 9 내지 약 50 mg, 약 10 내지 약 50 mg, 약 5 내지 약 45 mg, 약 5 내지 약 40 mg, 약 5 내지 약 35 mg, 또는 약 5 내지 약 30 mg, 약 5 내지 약 20 mg, 또는 약 5 내지 약 15 mg, 또는 약 5 내지 약 10 mg의 2일 DBL을 갖는다.
상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 40 g/hr 부탄 로딩 단계 이후에 적용된 210 리터 이하로 퍼지될 때조차 낮은 주간 증발 손실(DBL) 배출량을 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은 40 g/hr 부탄 로딩 단계 이후에 적용된 157.5 리터 이하에서 퍼지될 수 있다.
상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 40 g/hr 부탄 로딩 단계 이후에 적용된 150 BV 이하로 퍼지될 때조차 낮은 주간 증발 손실(DBL) 배출량을 제공할 수 있다. 상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 40 g/hr 부탄 로딩 단계 이후에 적용된 100 BV 이하로 퍼지될 때조차 낮은 주간 증발 손실(DBL) 배출량을 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은 40 g/hr 부탄 로딩 단계 이후에 적용된 75 BV 이하로 퍼지될 수 있다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적을 포함하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제는 150% 초과의 M/m 비를 갖고, 비교적 낮은 흐름 제한 특성 및/또는 1.0 g/dL 미만의 부탄 잔류성 중 적어도 하나를 갖는다. 예를 들어, 특정 구현예에서, 통기구측 미립자 흡착제는 150% 초과의 M/m을 갖고, 약 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성, 46 cm/s의 겉보기 선형 가스 흐름 속도 하에서 40 Pa/cm 미만의 압력 강하의 흐름 제한, 40 lpm의 공기 흐름 하에서 0.3 kPa 미만의 흐름 제한, 2 초과의 길이 대 직경 비(L/D) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는다. 추가 구현예에서, 통기구측 미립자 흡착제는 200% 초과의 M/m을 갖고, 약 1 g/dL 미만의 부탄 잔류성, 겉보기 선형 가스 흐름 속도 46 cm/s 미만에서 40 Pa/cm 미만의 압력 강하의 흐름 제한, 40 lpm 공기 흐름 하에서 0.3 kPa 미만의 흐름 제한, 2 초과의 길이 대 직경 비율(L/D) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은 본원에 기술된 바와 같이 150% 초과의 M/m을 갖고 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 하에서 40 Pa/cm 미만인 압력 강하의 흐름 제한 특성을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제에 대한 M/m은 200%를 초과하고 부탄 잔류성은 1 g/dL 미만이다. 특정 구현예에서, 상기 통기구측 미립자 흡착제에 대한 M/m은 150%를 초과하고 부탄 잔류성은 0.5 g/dL 미만이다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은 하나 이상의 캐니스터를 포함하고, 상기 하나 이상의 캐니스터는, 예를 들어 (i) 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비(M/m), (ii) 약 1 g/dL 내지 약 0.25 g/dL 이하의 부탄 잔류성, (iii) 약 210 mm의 입자 직경 또는 (iv) 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는 저 잔류성 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 복수의 흡착제 용적을 포함한다.
본원에 설명된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 약 175, 150, 125, 120, 115, 110, 100 베드 용적 이하의 퍼지 또는 315, 300, 275, 250, 225, 200, 175, 150 리터 이하의 퍼지에서 약 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20 mg 이하의 2일 DBL 배출량을 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 150% 초과의 M/m을 갖는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제를 포함하되, 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 용적은, 46 cm/s의 겉보기 선형 가스 흐름 속도 하에서 40 Pa/cm 미만의 압력 강하의 흐름 제한, 또는 40 lpm의 공기 흐름 하에 0.3 kPa 미만의 흐름 제한 중 적어도 하나를 갖고, 상기 캐니스터 시스템은 BETP 시험에서 100 베드 용적 미만의 퍼지 또는 210 리터 미만의 퍼지에서 50 mg 이하 또는 20mg 이하의 2일차 DBL 배출량을 갖는다.
추가 양태에서, 본 개시는, 저 잔류성을 갖는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적(상기 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은 하나 이상의 저 잔류성 미립자 흡착제 재료를 포함함)을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공한다. 특정 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제 재료는, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공; 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공; 및 약 200% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖되, 상기 미립자 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 이하의 잔류성을 갖는다.
예를 들어, 상기 시스템은, 저 잔류성 흡착제 용적으로부터 상류에 또는 그 이전에 위치하는 고 부탄 작업 용량 흡착제를 포함하는 상류의 흡착제 용적을 포함할 수 있다(즉, 상기 고 부탄 작업 용량 흡착제 용적은 상기 저 잔류성 흡착제 이전에 유체, 예를 들어 연료 증기와 접촉함). 고 부탄 작업 용량 흡착제 용적은, 적어도 8 g/dL(예, 적어도 10 g/dL)의 공칭 부탄 작업 용량; 적어도 35 g/L(예, 적어도 45 g/L)의 공칭 증분 흡착 용량(IAC); 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는 흡착제를 가질 수 있다.
본 개시의 시스템은 저 잔류성 흡착제 용적으로부터 하류에 위치하거나 이에 후속하는 흡착제 용적을 포함할 수 있다(즉, 상기 상류의 흡착제 용적은 상기 저 잔류성 흡착제 용적 이후에 연료 증기와 접촉함). 상기 하류의 흡착제 용적은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공; 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공; 및 약 150% 이하의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 흡착제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하류의 또는 후속 흡착제는, 약 150% 이하, 약 145% 이하, 약 140% 이하, 약 135% 이하, 또는 약 130% 이하의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 가질 수 있다.
특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은 하나 이상의 통기구측 후속 흡착제 용적에 대한 대안으로서 또는 그것과 조합하여 포함된다. 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 및/또는 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은, 단일 캐니스터 내에 또는 연료 증기(및 반대로 퍼지 공기)에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 별도의 캐니스터 내에 포함될 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은, 비미립자 흡착제 재료, 예를 들어 발포체, 모놀리스, 중합체 또는 종이 시트, 또는 허니콤(예, 활성탄 허니콤)을 포함하되, 상기 적어도 하나의 벤트측 후속 흡착제 용적은 낮은 증기 또는 유체 흐름 제한을 부여한다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적의 상류에 있는(즉, 상기 유체 경로 내의 연료측 흡착제 용적 또는 연료 증기 유입구에 더 가깝게 위치하는) 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적의 하류에 있는(즉, 상기 유체 경로 내의 통기구 포트에 더 가깝게 위치하는) 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적, 또는 이들의 조합을 포함한다.
특정 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적의 상류에 있는(즉, 상기 유체 경로 내의 연료측 흡착제 용적 또는 연료 증기 유입구에 더 가깝게 위치하는) 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 예를 들어 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적의 하류에 있는(즉, 상기 유체 경로 내의 통기구 포트에 더 가깝게 위치하는) 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적, 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 하나 이상의 흡착제 용적(들) 및/또는 하나 이상의 빈 용적(들)을 가열하기 위한, 하나 이상의 열 입력 유닛(들)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 열 입력 유닛은 내부 저항 요소, 외부 저항 요소, 또는 상기 흡착제와 연관된 열 입력 유닛을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 흡착제와 연관된 상기 열 입력 유닛은, 상기 흡착제와는 별개인(즉, 상기 흡착제와 비접촉된) 요소일 수 있다. 대안적으로, 상기 흡착제와 연관된 상기 열 입력 유닛은, 상기 흡착제가 부착되고, 접합되고, 비접합되거나, 물리적으로 접촉하는 기판 또는 층일 수 있다. 상기 흡착제와 연관된 상기 열 입력 유닛은, 적당한 비저항을 가짐으로써 직접 전기 가열되는 흡착제일 수 있다. 상기 흡착제의 비저항 특성은, 전도성 혹은 저항성 첨가제 및 바인더를 흡착제의 원래 준비 상태 및/또는 미립자 또는 모놀리스 형태로 상기 흡착제를 형성하는 상태에 첨가함으로써 변형될 수 있다. 상기 전도성 구성 요소는 전도성 흡착제, 전도성 기판, 전도성 첨가제 및/또는 전도성 바인더일 수 있다. 상기 전도성 재료는 흡착제 준비 상태에서 첨가될 수 있고, 중간 성형 공정 상태에서 첨가될 수 있고/있거나 최종 형태로 흡착제를 성형하는 상태에 첨가될 수 있다. 열 입력 유닛의 임의 모드를 사용할 수 있다. 비한정적인 예로서, 상기 열 입력 유닛은 열 전달 유체, 열 교환기, 열 전도성 요소, 및 양의 온도 계수 재료를 포함할 수 있다. 상기 열 입력 유닛은 상기 가열된 유체 경로 길이를 따라 균일하거나 균일하지 않을 수 있다(즉, 국부적인 세기를 다르게 제공함). 또한, 상기 열 입력 유닛은, 상기 가열된 유체 경로 길이를 따라 상이한 지점에서 더 큰 세기 및 가열 지속 시간을 위해 분포되거나 분포되지 않을 수 있다.
일반적으로, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제는, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공; 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공; 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 흡착제를 포함하되, 상기 미립자 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 이하의 잔류성을 갖는다.
활성탄, 탄소 숯, 제올라이트, 점토, 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 다공성 실리카, 분자체, 카올린, 티타니아, 세리아, 또는 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는, 임의의 적절한 재료가 본원에 설명된 대로 상기 흡착제 용적을 준비하는 데 사용될 수 있다. 활성탄은 다양한 탄소 전구체로부터 유도될 수 있다. 비한정적인 예로서, 탄소 전구체는 목재, 목재 분진, 목재 가루, 면 린터, 토탄, 석탄, 코코넛, 갈탄, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일씨, 핵과, 견과류 껍질, 견과류씨, 야자수, 벼 껍질 또는 볏짚과 같은 채소, 합성 중합체, 천연 중합체, 리그노셀룰로오스 물질, 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 활성탄은 화학적 활성화, 열적 활성화, 또는 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는 다양한 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
상기 설명된 저 잔류성 미립자 흡착제는, 활성탄(목재, 목재 분진, 목재 가루, 면 린터, 토탄, 석탄, 코코넛, 갈탄, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일씨, 핵과, 견과류 껍질, 견과류씨, 톱밥, 야자수, 채소, 합성 중합체, 천연 중합체, 리그노셀룰로오스 물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로부터 유도될 수 있음), 탄소 숯, 분자체, 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 다공성 실리카, 카올린, 제올라이트, 금속 유기 프레임워크, 티타니아, 세리아, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
다양한 흡착제 형태가 사용될 수 있다. 흡착제 형태의 비한정적인 예는 과립, 펠렛, 구형, 허니콤, 모놀리스, 펠렛화 원통형, 균일한 형상의 미립자 매질, 불균일한 형상의 미립자 매질, 압출 형태의 구조화된 매질, 권취 형태의 구조화된 매질, 접힌 형태의 구조화된 매질, 주름진 형태의 구조화된 매질, 물결 형태의 구조화된 매질, 주입된 형태의 구조화된 매질, 접합된 형태의 구조화된 매질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 발포체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 흡착제(단일 구성 요소 또는 상이한 구성 요소의 배합)는 용량성 희석제를 포함할 수 있다. 상기 용량성 희석제의 비한정적인 예는 스페이서, 불활성 갭, 발포체, 섬유, 스프링 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 흡착제는, 특수하게 얇은 벽 횡단면 형상, 예컨대, 중공 원통형, 별 모양, 꼬인 나선형, 별표 모양, 구성된 리본, 또는 당업계의 기술적 역량 내의 다른 형상으로 압출될 수 있다. 성형시, 무기 및/또는 유기 바인더가 사용될 수 있다.
허니콤 흡착제는, 원형, 원통형, 또는 정사각형을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 임의의 기하학적 형상일 수 있다. 또한, 허니콤 흡착제 셀은 임의의 기하학적 형상일 수 있다. 정사각형 단면 셀을 갖는 정사각형 허니콤, 또는 물결 형태의 나선형 권취 허니콤과 같이, 관류 통로를 위한 균일한 단면 영역의 허니콤은, 단면 영역 범위를 갖는 인접 통로와 이에 따라 균등하게 퍼지되지 않는 통로를 제공하는 직각 매트릭스에서 정사각형 단면 셀을 갖는 둥근 허니콤보다 우수하게 기능할 수 있다. 임의의 이론에 얽매이지 않으면, 허니콤 면을 가로질러 셀 단면 영역이 더욱 균일할수록, 흡착 및 퍼지 사이클 중에 부품 내에서 보다 더 균일한 흐름 분포를 갖고, 따라서 캐니스터 시스템으로부터 DBL 배출량이 더욱 낮아지는 것으로 생각된다.
본 개시의 시스템은, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 연료 탱크에 연결시키는 연료 증기 유입구 도관; 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 상기 엔진의 공기 유도 시스템에 연결하는 연료 증기 퍼지 도관; 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 통기하고 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에 퍼지 공기를 인입하기 위한 통기구 도관; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 시스템은, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 상기 복수의 흡착제 용적(즉, 적어도 하나의 후속 흡착제 용적의 초기 흡착제 용적 상류로서 적어도 하나의 흡착제 용적은 저 잔류성 미립자 흡착제를 포함함) 각각을 통해 상기 통기구 도관으로의 연료 증기 흐름 경로, 및/또는 상기 통기구 도관으로부터 상기 복수의 흡착제 용적(즉, 후속 흡착제 용적에 이이서 상기 후속 흡착제 용적의 초기 흡착제 상류) 각각을 통해 상기 연료 증기 퍼지 유출구로의 공기 흐름 경로 중 적어도 하나를 갖는다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 증발가스 배출 제어 시스템을 제공하고, 상기 시스템은, 연료 저장용 연료 탱크; 공기 유도 시스템을 갖고 상기 연료를 소비하도록 조정되는 엔진; 상기 엔진의 공기 유도 시스템에 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 연결하는 연료 증기 퍼지 도관; 및 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 통기하고 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에 퍼지 공기를 인입하기 위한 통기구 도관을 포함하되, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 상기 연료 탱크에 연결하는 연료 증기 유입구 도관, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 복수의 흡착제 용적을 통해 상기 통기구 도관으로의 연료 증기 흐름 경로, 및 상기 통기구 도관으로부터 상기 복수의 흡착제 용적과 상기 연료 증기 퍼지 유출구를 통한 공기 흐름 경로에 의해 정의된다. 상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공; 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공; 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비; 및 약 1.0 g/dL 이하의 잔류성을 갖는 저 잔류성 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 저 잔류성 흡착제 용적을 포함하는 복수의 흡착제 용적을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함한다. 상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 연료 증기에 의해 순차적 접촉을 허용하도록 연결된 복수의 캐니스터를 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은 퍼지 효율을 더 향상시키기 위한 열 유닛을 포함할 수 있다. 비한정적인 예로서, 상기 증발가스 배출 제어 시스템은, 퍼지 공기를 가열하기 위한 열 유닛, 저 잔류성 흡착제 용적 및/또는 상기 후속 흡착제 용적 중 적어도 하나, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
일 양태에 따라, 본 개시는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에서 연료 증기 배출량을 감소시키는 방법을 제공하고, 상기 방법은 미립자 흡착제 용적, 예를 들어 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적과 상기 연료 증기를 접촉시키는 단계를 포함하되, 상기 미립자 흡착제 재료는 상기 미립자 흡착제 재료의 43 mm 직경 베드에 가해지는 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 조건 하에서 약 40 Pa/cm 미만의 흐름 제한 특성을 갖는다.
연료측 및 통기구측
다른 양태에서, 본 설명은 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 상기 하나 이상의 캐니스터 시스템은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비와 약 0.5 g/dL 미만의 잔류성 또는 약 200% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비와 약 1 g/dL 미만의 잔류성을 갖는 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적; 및 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 약 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성 또는 약 200% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비와 약 1 g/dL 미만의 잔류성을 갖는다. 특정 구현예에서, 상기 연료측 미립자 흡착제 용적 및/또는 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도가 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적의 43 mm 직경 베드에 가해지는 경우에 40 Pa/cm 미만의 흐름 제한 특성을 갖는다. 추가 구현예에서, 상기 적어도 하나의 연료측 미립자 흡착제 용적 및/또는 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 40 lpm의 공기 흐름 하에서 0.3 kPa 미만의 흐름 제한을 갖는다. 추가 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 2 이상의 길이 대 직경 비를 갖는다. 추가적인 구현예에서, 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적은 8 g/dL 초과의 공칭 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 초과의 25° C 공칭 IAC를 갖는다.
특정 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 약 225 cc/L 이하(약 0.5 cc/g 이하)의 미세 기공 용적을 갖는다. 예를 들면, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 미세 기공 용적은 약 200 cc/L 이하, 약 175 cc/L 이하, 약 150 cc/L 이하, 약 125 cc/L 이하, 약 100 cc/L 이하, 약 75 cc/L 이하, 약 50 cc/L 이하, 또는 약 25 cc/L 이하일 수 있다. 추가 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 미세 기공 용적은, 약 1.0 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 100 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 75 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 50 cc/L, 약 1.0 cc/L 내지 약 25 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 100 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 75 cc/L, 약 25 cc/L 내지 약 50 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 100 cc/L, 약 50 cc/L 내지 약 75 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 75 cc/L 내지 약 100 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 100 cc/L 내지 약 125 cc/L, 약 125 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 125 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 125 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 125 cc/L 내지 약 150 cc/L, 약 150 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 150 cc/L 내지 약 200 cc/L, 약 150 cc/L 내지 약 175 cc/L, 약 175 cc/L 내지 약 225 cc/L, 약 175 cc/L 내지 약 200 cc/L, 또는 약 200 cc/L 내지 약 225 cc/L일 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 외부 표면과 3차원 저 흐름 저항 형상 또는 형태를 정의하는 몸체를 포함한다. 상기 3차원 저 흐름 저항 형상 또는 형태는, 당업자가 낮은 흐름 저항을 갖는 것으로 이해하는 임의의 형상과 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 3차원 저 흐름 저항 형상 또는 형태는 실질적으로 원통형, 실질적으로 타원형 프리즘, 실질적으로 구, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형 프리즘, 실질적으로 직사각형 프리즘, 로브형 프리즘, 3차원 나선 또는 나선형, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다. 형태의 다른 유용한 예는 흡수 컬럼 패키지의 당업자에게 공지된 형상을 포함하고, 라치그 링, 크로스 파티션 링, Pall® 링, Intalox® 새들, Berl 새들, Super Intalox® 새들, 콘주게이트 링, 캐스케이드 미니 링, 및 레싱 링을 포함한다. 형태의 다른 유용한 예는, 파스타 제조의 당업자에게 알려져 있는 형상을 포함하고, 리본, 고체, 중공형, 로브형 및 스트립의 로브형 중공 복합물 형상, 스프링, 코일, 코르크스크류, 쉘, 관, 예컨대, 게멜리, 푸실릴, 푸실릴 콜 부코, 마카로니, 리가토니, 셀렌타니, 파르팔레, 고미티 리가티, 카사레치, 카바텔리, 크레스테 디 갈리, 기글리, 루마코니, 쿼드레피오르, 라디아토레, 루오테, 콘치글리, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
비한정적 예로서, 도 3a 내지 도 3i는 본 개시의 예시적인 형상 형태를 나타내고, 복합 로브 형상(A), 정사각형 프리즘 형상(B), 원통 형상(C), 별 모양 단면을 갖는 형상(D), 교차 단면(E), 중심축을 횡단하는 내부 벽을 갖는 삼각형 프리즘(F), 중심축을 횡단하지 않는 내부 벽을 갖는 삼각형 프리즘(G), 나선형 또는 꼬인 리본 형상(H2의 말단 형상을 갖는 H1), 및 중공 원통형(I)을 포함한다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제 재료는 약 1 mm 내지 약 20 mm(예, 약 1 mm, 약 2 mm, 약 3 mm, 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 약 15 mm, 약 16 mm, 약 17 mm, 약 18 mm, 약 19 mm, 또는 약 20 mm)의 단면 폭을 가질 수 있다. 미립자 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 단면 폭은 약 1 mm 내지 약 18 mm, 약 1 mm 내지 약 16 mm, 약 1 mm 내지 약 14 mm, 약 1 mm 내지 약 12 mm, 약 1 mm 내지 약 10 mm, 약 1 mm 내지 약 8 mm, 약 1 mm 내지 약 6 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 20 mm, 약 2 mm 내지 약 18 mm, 약 2 mm 내지 약 16 mm, 약 2 mm 내지 약 14 mm, 약 2 mm 내지 약 12 mm, 약 2 mm 내지 약 10 mm, 약 2 mm 내지 약 8 mm, 약 2 mm 내지 약 6 mm, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 4 mm 내지 약 20 mm, 약 4 mm 내지 약 18 mm, 약 4 mm 내지 약 16 mm, 약 4 mm 내지 약 14 mm, 약 4 mm 내지 약 12 mm, 약 4 mm 내지 약 10 mm, 약 4 mm 내지 약 8 mm, 약 4 mm 내지 약 6 mm, 약 6 mm 내지 약 20 mm, 약 6 mm 내지 약 18 mm, 약 6 mm 내지 약 16 mm, 약 6 mm 내지 약 14 mm, 약 6 mm 내지 약 12 mm, 약 6 mm 내지 약 10 mm, 약 6 mm 내지 약 8 mm, 약 8 mm 내지 약 20 mm, 약 8 mm 내지 약 18 mm, 약 8 mm 내지 약 16 mm, 약 8 mm 내지 약 14 mm, 약 8 mm 내지 약 12 mm, 약 8 mm 내지 약 10 mm, 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 10 mm 내지 약 18 mm, 약 10 mm 내지 약 16 mm, 약 10 mm 내지 약 14 mm, 약 10 mm 내지 약 12 mm, 약 12 mm 내지 약 20 mm, 약 12 mm 내지 약 18 mm, 약 12 mm 내지 약 16 mm, 약 12 mm 내지 약 14 mm, 약 14 mm 내지 약 20 mm, 약 14 mm 내지 약 18 mm, 약 14 mm 내지 약 16 mm, 약 16 mm 내지 약 20 mm, 약 16 mm 내지 약 18 mm, 약 18 mm 내지 약 20 mm이다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 상기 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 공동을 포함할 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 중공 형상 단면을 가질 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 적어도 하나의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 채널을 포함할 수 있다.
특정 추가 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 각 부분은 약 3.0 mm 이하의 두께를 갖는다. 예를 들어, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 각각의 부분은 2.5 mm 이하, 2.0 mm 이하, 1.5 mm 이하, 1.25 mm 이하, 1.0 mm 이하, 0.75 mm 이하, 0.5 mm 이하, 또는 0.25 mm 이하인 두께를 가질 수 있다. 즉, 상기 흡착제의 각각의 부분은 약 0.1 mm 내지 약 3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 3 mm, 약 0.2 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 3 mm, 약 0.4 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 3 mm, 약 0.4 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.75 mm 내지 약 3 mm, 약 0.75 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.75 mm 내지 약 2.0 mm, 약 0.75 mm 내지 약 1.5 mm, 약 0.75 mm 내지 약 1.0 mm, 약 1.25 mm 내지 약 3 mm, 약 1.25 mm 내지 약 2.5 mm, 약 1.25 mm 내지 약 2.0 mm, 약 2.0 mm 내지 약 3 mm, 약 2.0 mm 내지 약 2.5 mm, 또는 약 2.5 mm 내지 약 3.0 mm의 두께를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 중공 형상의 적어도 하나의 외부 벽은 약 1.0 mm 이하(예, 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm, 약 0.6 mm, 약 0.7 mm, 약 0.8 mm, 약 0.9 mm, 또는 약 1.0 mm)의 두께를 갖는다. 예를 들어, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 중공 형상의 외부 벽은, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.6 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.8 mm 내지 약 0.9 mm, 또는 약 0.9 mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 가질 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 중공 형상은, 외부 벽 사이에 연장되는 적어도 하나의 내부 벽을 갖고 약 1.0 mm 이하(예, 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm, 약 0.6 mm, 약 0.7 mm, 약 0.8 mm, 약 0.9 mm, 또는 약 1.0 mm)의 두께를 갖는다. 예를 들어, 내부 벽은, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.6 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.8 mm 내지 약 0.9 mm, 또는 약 0.9 mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 가질 수 있다.
특정 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 내부 벽, 외부 벽, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나의 두께는 약 1.0 mm 이하(예, 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm, 약 0.6 mm, 약 0.7 mm, 약 0.8 mm, 약 0.9 mm, 또는 약 1.0 mm)이다. 예를 들어, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 내부 벽, 외부 벽, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나의 두께는 약 1.0 mm 이하, 약 0.6 mm 이하, 또는 약 0.4 mm 이하이다. 특정 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 내부 벽, 외부 벽, 또는 이들의 조합은, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.2 mm 내지 약 0.3 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.5 mm 내지 약 0.6 mm, 약 0.6 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.6 mm 내지 약 0.7 mm, 약 0.7 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.9 mm, 약 0.7 mm 내지 약 0.8 mm, 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.8 mm 내지 약 0.9 mm, 또는 약 0.9 mm 내지 약 1.0 mm 범위의 두께를 갖는다.
일부 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 내부 벽은 상기 미립자 흡착제 재료의 중공 부분(예컨대, 상기 미립자 흡착제 재료의 중심으로부터)으로부터 적어도 2개의 방향으로 외부 벽으로 외향 연장된다.
예를 들어, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 내부 벽은, 상기 미립자 흡착제 재료의 중공 부분으로부터 (예를 들어, 상기 미립자 흡착제 재료의 중심으로부터) 적어도 3개의 방향으로 또는 상기 미립자 흡착제 재료의 중공 부분으로부터(예를 들어, 상기 미립자 흡착제 재료의 중심으로부터) 적어도 4개의 방향으로 외부 벽으로 외향 연장될 수 있다.
특정 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제 재료는 약 1 mm 내지 약 20 mm(예, 약 1 mm, 약 2 mm, 약 3 mm, 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 약 15 mm, 약 16 mm, 약 17 mm, 약 18 mm, 약 19 mm, 또는 약 20 mm)의 길이를 가질 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 길이는 약 1 mm 내지 약 18 mm, 약 1 mm 내지 약 16 mm, 약 1 mm 내지 약 14 mm, 약 1 mm 내지 약 12 mm, 약 1 mm 내지 약 10 mm, 약 1 mm 내지 약 8 mm, 약 1 mm 내지 약 6 mm, 약 1 mm 내지 약 4 mm, 약 1 mm 내지 약 3 mm, 약 2 mm 내지 약 20 mm, 약 2 mm 내지 약 18 mm, 약 2 mm 내지 약 16 mm, 약 2 mm 내지 약 14 mm, 약 2 mm 내지 약 12 mm, 약 2 mm 내지 약 10 mm, 약 2 mm 내지 약 8 mm, 약 2 mm 내지 약 6 mm, 약 2 mm 내지 약 4 mm, 약 4 mm 내지 약 20 mm, 약 4 mm 내지 약 18 mm, 약 4 mm 내지 약 16 mm, 약 4 mm 내지 약 14 mm, 약 4 mm 내지 약 12 mm, 약 4 mm 내지 약 10 mm, 약 4 mm 내지 약 8 mm, 약 4 mm 내지 약 6 mm, 약 6 mm 내지 약 20 mm, 약 6 mm 내지 약 18 mm, 약 6 mm 내지 약 16 mm, 약 6 mm 내지 약 14 mm, 약 6 mm 내지 약 12 mm, 약 6 mm 내지 약 10 mm, 약 6 mm 내지 약 8 mm, 약 8 mm 내지 약 20 mm, 약 8 mm 내지 약 18 mm, 약 8 mm 내지 약 16 mm, 약 8 mm 내지 약 14 mm, 약 8 mm 내지 약 12 mm, 약 8 mm 내지 약 10 mm, 약 10 mm 내지 약 20 mm, 약 10 mm 내지 약 18 mm, 약 10 mm 내지 약 16 mm, 약 10 mm 내지 약 14 mm, 약 10 mm 내지 약 12 mm, 약 12 mm 내지 약 20 mm, 약 12 mm 내지 약 18 mm, 약 12 mm 내지 약 16 mm, 약 12 mm 내지 약 14 mm, 약 14 mm 내지 약 20 mm, 약 14 mm 내지 약 18 mm, 약 14 mm 내지 약 16 mm, 약 16 mm 내지 약 20 mm, 약 16 mm 내지 약 18 mm, 약 18 mm 내지 약 20 mm이다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제는, 100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우 승화하거나, 기화하거나, 화학적으로 분해, 용해시키거나 용융시키는 기공 형성 재료 또는 가공 보조제; 바인더; 필러; 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제는, 약 5% 내지 약 60%의 흡착제, 약 60% 이하의 필러, 약 6% 이하의 기공 형성 재료(또는 가공 보조제), 약 10% 이하의 규산염, 약 5% 내지 약 70%의 점토, 또는 이들의 조합을 포함한다. 상기 저 잔류성 미립자 흡착제는, 상기 미립자 흡착제 재료의 약 5% 내지 약 60%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 40%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 40%, 약 20% 내지 약 30%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 50%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 50%, 또는 약 50% 내지 약 60%로 존재할 수 있다.
상기 필러는, 상기 미립자 흡착제 재료의 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 약 5% 내지 약 60%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 40%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 40%, 약 20% 내지 약 30%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 50%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 50%, 또는 약 50% 내지 약 60%로 상기 저 잔류성 미립자 흡착제 내에 존재할 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 기공 형성 재료는 상기 미립자 흡착제 재료의 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하, 또는 약 1% 이하로 존재할 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 규산염은 상기 미립자 흡착제 재료의 약 10% 이하, 약 9% 이하, 약 8% 이하, 약 7% 이하, 약 6% 이하, 약 5% 이하, 약 4% 이하, 약 3% 이하, 약 2% 이하 또는 약 1% 이하로 존재할 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 점토는, 상기 미립자 흡착제 재료의 약 5% 내지 약 70%, 약 5% 내지 약 60%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 70%, 약 10% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 40%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 70%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 40%, 약 20% 내지 약 30%, 약 30% 내지 약 70%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 50%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 70%, 약 40% 내지 약 60%, 약 40% 내지 약 50%, 약 50% 내지 약 70%, 약 50% 내지 약 60%, 또는 약 60% 내지 약 70%로 존재할 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 기공 형성 재료(또는 가공 보조제)는 승화, 기화, 화학적으로 분해되거나, 용해되거나, 용융되는 경우에 거시적인 기공을 생성한다. 이는 상기 저 잔류성 미립자 흡착제 재료의 공간적 희석을 제공한다. 기공 형성 재료는 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리에틸렌 글리콜, 페놀-포름알데히드 수지(노볼락, 레졸), 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르 수지와 같은 셀룰로오스 유도체일 수 있다. 상기 셀룰로오스 유도체는, 메틸 기를 갖는 공중합체 및/또는 히드록시프로필 및/또는 히드록시에틸 기와의 부분적 치환을 포함할 수 있다. 상기 기공 형성 재료 또는 가공 보조제는, 약 125℃ 내지 약 640℃의 범위인 온도로 가열되는 경우에 승화, 기화, 화학적으로 분해 또는 용융될 수 있다. 예를 들어, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 가공 보조제는, 약 125℃ 내지 약 600℃, 약 125℃ 내지 약 550℃, 약 125℃ 내지 약 500℃, 약 125℃ 내지 약 450℃, 약 125℃ 내지 약 400℃, 약 125℃ 내지 약 350℃, 약 125℃ 내지 약 300℃, 약 125℃ 내지 약 250℃, 약 125℃ 내지 약 200℃, 약 125℃ 내지 약 150℃, 약 150℃ 내지 약 640℃, 150℃ 내지 약 600℃, 약 150℃ 내지 약 550℃, 약 150℃ 내지 약 500℃, 약 150℃ 내지 약 450℃, 약 150℃ 내지 약 400℃, 약 150℃ 내지 약 350℃, 약 150℃ 내지 약 300℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 200℃ 내지 약 640℃, 200℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 550℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 450℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 200℃ 내지 약 350℃, 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 200℃ 내지 약 250℃, 약 250℃ 내지 약 640℃, 250℃ 내지 약 600℃, 약 250℃ 내지 약 550℃, 약 250℃ 내지 약 500℃, 약 250℃ 내지 약 450℃, 약 250℃ 내지 약 400℃, 약 250℃ 내지 약 350℃, 약 250℃ 내지 약 300℃, 약 300℃ 내지 약 640℃, 300℃ 내지 약 600℃, 약 300℃ 내지 약 550℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 450℃, 약 300℃ 내지 약 400℃, 약 300℃ 내지 약 350℃, 약 350℃ 내지 약 640℃, 350℃ 내지 약 600℃, 약 350℃ 내지 약 550℃, 약 350℃ 내지 약 500℃, 약 350℃ 내지 약 450℃, 약 350℃ 내지 약 400℃, 약 400℃ 내지 약 640℃, 400℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 550℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 400℃ 내지 약 450℃, 약 450℃ 내지 약 640℃, 450℃ 내지 약 600℃, 약 450℃ 내지 약 550℃, 약 450℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 640℃, 500℃ 내지 약 600℃, 약 500℃ 내지 약 550℃, 약 550℃ 내지 약 640℃, 550℃ 내지 약 600℃, 또는 약 600℃ 내지 약 640℃ 범위인 온도로 가열되는 경우에 승화, 기화, 화학적으로 분해 또는 용융될 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 바인더는 점토 또는 규산염 재료일 수 있다. 예를 들어, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 바인더는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬트모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙 점토, 풀러스 어스 점토, 오말라이트 점토, 비탈라이트 점토, 레토라이트 점토, 코디어라이트, 볼 점토, 카올린 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 필러는, 형상 형성 및 기계적 무결성을 보조하고 보존하기 위해, 그리고 상기 최종 미립자 제품 내의 거시기공 용적의 양을 향상시키기 위해 상기 미립자 흡착제 구조에서 기능할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 필러는 마이크론 크기 이상일 수 있는 고체 또는 중공형 미소구체이다. 다른 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 필러는 유리 재료 및/또는 세라믹 재료와 같은 무기 필러이다. 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 필러는, 당업자가 상기 장점을 제공하는 것으로 인정하는 임의의 적당한 필러일 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제 재료는, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공을 갖는 흡착제를, 100℃ 이상의 온도로 가열되는 경우에 승화, 기화, 화학적으로 분해, 용해, 또는 용융되는 기공 형성 재료 또는 가공 보조제와 섞는 단계; 및 코어 재료가 승화, 기화, 화학적으로 분해, 용해, 또는 용융되는 경우에 약 100 내지 100,000 nm 직경을 갖는 거시적 기공을 형성하도록 약 100℃ 내지 약 1200℃ 범위의 온도로 약 0.25 시간 내지 약 24 시간 동안 상기 혼합물을 가열하는 단계에 의해 준비될 수 있되, 상기 흡착제 내에서 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비는 150%를 초과한다. 상기 흡착제는 본 개시 전반에 걸쳐 논의된 상기 저 잔류성 미립자 흡착제 재료의 임의의 특성을 가질 수 있다.
상기 혼합물은, 약 100℃ 내지 약 1200℃, 약 100℃ 내지 약 1000℃, 약 100℃ 내지 약 900℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 500℃, 약 100℃ 내지 약 400℃, 약 100℃ 내지 약 300℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 200℃ 내지 약 1200℃, 약 200℃ 내지 약 1100℃, 약 200℃ 내지 약 1000℃, 약 200℃ 내지 약 900℃, 약 200℃ 내지 약 800℃, 약 200℃ 내지 약 700℃, 약 200℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 500℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 300℃ 내지 약 1200℃, 약 300℃ 내지 약 1100℃, 약 300℃ 내지 약 1000℃, 약 300℃ 내지 약 900℃, 약 300℃ 내지 약 800℃, 약 300℃ 내지 약 700℃, 약 300℃ 내지 약 600℃, 약 300℃ 내지 약 500℃, 약 300℃ 내지 약 400℃, 약 400℃ 내지 약 1200℃, 약 400℃ 내지 약 1100℃, 약 400℃ 내지 약 1000℃, 약 400℃ 내지 약 900℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 700℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 500℃ 내지 약 1200℃, 약 500℃ 내지 약 1100℃, 약 500℃ 내지 약 1000℃, 약 500℃ 내지 약 900℃, 약 500℃ 내지 약 800℃, 약 500℃ 내지 약 700℃, 약 500℃ 내지 약 600℃, 약 600℃ 내지 약 1200℃, 약 600℃ 내지 약 1100℃, 약 600℃ 내지 약 1000℃, 약 600℃ 내지 약 900℃, 약 600℃ 내지 약 800℃, 약 600℃ 내지 약 700℃, 약 700℃ 내지 약 1200℃, 약 700℃ 내지 약 1100℃, 약 700℃ 내지 약 1000℃, 약 700℃ 내지 약 900℃, 약 700℃ 내지 약 800℃, 약 800℃ 내지 약 1200℃, 약 800℃ 내지 약 1100℃, 약 800℃ 내지 약 1000℃, 약 800℃ 내지 약 900℃, 약 900℃ 내지 약 1200℃, 약 900℃ 내지 약 1100℃, 약 900℃ 내지 약 1000℃, 약 1000℃ 내지 약 1200℃, 약 1000℃ 내지 약 1100℃, 약 1100℃ 내지 약 1200℃로 가열될 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 혼합물을 가열하는 단계는 약 2.5℃/분, 약 1.0℃/분, 약 1.25℃/분, 약 1.5℃/분, 약 1.75℃/분, 약 2.0℃/분, 약 2.25℃/분, 약 2.75℃/분, 약 3.0℃/분, 약 3.25℃/분, 약 3.5℃/분, 약 3.75℃/분, 약 4.0℃/분, 또는 4.25℃/분의 승온 속도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 승온 속도는, 약 0.5℃/분 내지 약 20℃/분, 약 0.5℃/분 내지 약 15℃/분, 약 0.5℃/분 내지 약 10℃/분, 약 0.5℃/분 내지 약 5.0℃/분, 약 0.5℃/분 내지 약 2.5℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 20℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 15℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 10℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 5.0℃/분, 약 1.0℃/분 내지 약 2.5℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 20℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 15℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 10℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 5.0℃/분, 약 2.0℃/분 내지 약 2.5℃/분, 약 5.0℃/분 내지 약 20℃/분, 약 5.0℃/분 내지 약 15℃/분, 약 5.0℃/분 내지 약 10℃/분, 약 10℃/분 내지 약 20℃/분, 약 10℃/분 내지 약 15℃/분, 또는 약 15℃/분 내지 약 20℃/분일 수 있다. 특정 구현예에서, 가열 승온 속도는 약 20℃/분 내지 약 100℃/분, 30℃/분 내지 약 100℃/분, 40℃/분 내지 약 100℃/분, 50℃/분 내지 약 100℃/분, 60℃/분 내지 약 100℃/분, 70℃/분 내지 약 100℃/분, 80℃/분 내지 약 100℃/분, 또는 90℃/분 내지 약 100℃/분이다.
예를 들면, 상기 온도로의 승온은, 약 5분 내지 약 2시간, 약 5분 내지 약 1.75시간, 약 5분 내지 약 1.5시간, 약 5분 내지 약 1.25시간, 약 5분 내지 약 1.0시간, 약 5분 내지 약 45분, 약 5분 내지 약 30분, 약 5분 내지 약 15분, 약 15분 내지 약 2시간, 약 15분 내지 약 1.75시간, 약 15분 내지 약 1.5시간, 약 15분 내지 약 1.25시간, 약 15분 내지 약 1.0시간, 약 15분 내지 약 45분, 및 약 15분 내지 약 30분, 약 30분 내지 약 2시간, 약 30분 내지 약 1.75시간, 약 30분 내지 약 1.5시간, 약 30분 내지 약 1.25시간, 약 30분 내지 약 1.0시간, 약 30분 내지 약 45분, 약 45분 내지 약 2시간, 약 45분 내지 약 1.75시간, 약 45분 내지 약 1.5시간, 약 45분 내지 약 1.25시간, 약 45분 내지 약 1.0시간, 약 1.0시간 내지 약 2시간, 약 1.0시간 내지 약 1.75시간, 약 1.0시간 내지 약 1.5시간, 약 1.0시간 내지 약 1.25시간, 약 1.25시간 내지 약 2시간, 약 1.25시간 내지 약 1.75시간, 약 1.25시간 내지 약 1.5시간, 약 1.5시간 내지 약 2시간, 약 1.5시간 내지 약 1.75시간, 또는 약 1.75시간 내지 약 2.0시간이 걸릴 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 혼합물은 약 0.25시간 내지 약 24시간 동안 상기 온도에서(즉, 승온 후) 유지된다. 예를 들어, 상기 혼합물은 상기 온도에서 약 0.25시간 내지 약 18시간, 약 0.25시간 내지 약 16시간, 약 0.25시간 내지 약 14시간, 약 0.25시간 내지 약 12시간, 약 0.25시간 내지 약 10시간, 약 0.25시간 내지 약 8시간, 약 0.25시간 내지 약 6시간, 약 0.25시간 내지 약 4시간, 약 0.25시간 내지 약 2시간, 약 1시간 내지 약 24시간, 약 0.25시간 내지 약 18시간, 약 1시간 내지 약 16시간, 약 1시간 내지 약 14시간, 약 1시간 내지 약 12시간, 약 1시간 내지 약 10시간, 약 1시간 내지 약 8시간, 약 1시간 내지 약 6시간, 약 1시간 내지 약 4시간, 약 1시간 내지 약 2시간, 약 2시간 내지 약 24시간, 약 2시간 내지 약 18시간, 약 2시간 내지 약 16시간, 약 2시간 내지 약 14시간, 약 2시간 내지 약 12시간, 약 2시간 내지 약 10시간, 약 2시간 내지 약 8시간, 약 2시간 내지 약 6시간, 약 2시간 내지 약 3시간, 약 3시간 내지 약 24시간, 약 3시간 내지 약 18시간, 약 3시간 내지 약 16시간, 약 3시간 내지 약 14시간, 약 3시간 내지 약 12시간, 약 3시간 내지 약 10시간, 약 3시간 내지 약 8시간, 약 3시간 내지 약 6시간, 약 3시간 내지 약 4시간, 약 4시간 내지 약 24시간, 약 4시간 내지 약 18시간, 약 4시간 내지 약 16시간, 약 4시간 내지 약 14시간, 약 4시간 내지 약 12시간, 약 4시간 내지 약 10시간, 약 4시간 내지 약 8시간, 약 4시간 내지 약 6시간, 약 6시간 내지 약 24시간, 약 6시간 내지 약 18시간, 약 6시간 내지 약 16시간, 약 6시간 내지 약 14시간, 약 6시간 내지 약 12시간, 약 6시간 내지 약 10시간, 약 6시간 내지 약 8시간, 약 8시간 내지 약 24시간, 약 8시간 내지 약 18시간, 약 8시간 내지 약 16시간, 약 8시간 내지 약 14시간, 약 8시간 내지 약 12시간, 약 8시간 내지 약 10시간, 약 10시간 내지 약 24시간, 약 10시간 내지 약 18시간, 약 10시간 내지 약 16시간, 약 10시간 내지 약 14시간, 약 10시간 내지 약 12시간, 약 12시간 내지 약 24시간, 약 12시간 내지 약 18시간, 약 12시간 내지 약 16시간, 약 12시간 내지 약 14시간, 약 14시간 내지 약 24시간, 약 14시간 내지 약 18시간, 약 14시간 내지 약 16시간, 약 16시간 내지 약 24시간, 약 16시간 내지 약 18시간, 약 18시간 내지 약 24시간, 약 18시간 내지 약 22시간, 약 18시간 내지 약 20시간, 약 20시간 내지 약 24시간, 약 20시간 내지 약 22시간, 또는 약 22시간 내지 약 24시간 동안 유지할 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제를 제조하는 방법은, 상기 혼합물을 (예를 들어, 대략 실온으로) 냉각하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 혼합물은 약 0.5 내지 약 10시간 동안 냉각될 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합물은 약 0.5시간 내지 약 9시간, 약 0.5시간 내지 약 8시간, 약 0.5시간 내지 약 7시간, 약 0.5시간 내지 약 6시간, 약 0.5시간 내지 약 5시간, 약 0.5시간 내지 약 4시간, 약 0.5시간 내지 약 3시간, 약 0.5시간 내지 약 2시간, 약 0.5시간 내지 약 1시간, 약 5시간 내지 약 10시간, 약 5시간 내지 약 9시간, 약 5시간 내지 약 8시간, 약 5시간 내지 약 7시간, 약 5시간 내지 약 6시간, 약 6시간 내지 약 10시간, 약 6시간 내지 약 9시간, 약 6시간 내지 약 8시간, 약 6시간 내지 약 7시간, 약 7시간 내지 약 10시간, 약 7시간 내지 약 9시간, 약 7시간 내지 약 8시간, 약 8시간 내지 약 10시간, 약 8시간 내지 약 9시간, 또는 약 9시간 내지 약 10시간에 걸쳐 냉각될 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제를 제조하기 위한 혼합물의 가열은 불활성 분위기(예, 질소, 아르곤, 네온, 크립톤, 크세논, 라돈, 스팀과 산소 함량이 제어되는 플루 가스, 또는 이들의 조합)에서 수행될 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제 재료는 약 1.0 g/dL 이하, 약 0.75 g/dL 이하, 약 0.50 g/dL 이하, 또는 약 0.25 g/dL 이하의 잔류성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 저 잔류성 흡착제는 약 0.25 g/dL 내지 약 1.00 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 약 0.25 g/dL 내지 약 0.50 g/dL, 약 0.50 g/dL 내지 약 1.00 g/dL, 약 0.50 g/dL 내지 약 0.75 g/dL, 또는 약 0.75 g/dL 내지 약 1.00 g/dL의 잔류성을 가질 수 있다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 저 잔류성 흡착제의 미시적 기공의 직경의 적어도 하나는 약 100 nm 미만이고, 거시적 기공의 직경은 100 nm 이상 100,000 nm 미만, 또는 이들의 조합이다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제를 제조하는 방법은, 성형 구조로 상기 혼합물을 압출 또는 압축하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압출된 또는 압축된 저 잔류성 미립자 흡착제 재료는, 외부 표면과 3차원 저 흐름 저항 형상 또는 형태를 정의하는 몸체를 포함할 수 있다. 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 저 흐름 저항 형상 또는 형태는, 예를 들어 상기 흡착제 재료에 대해 본원에서 설명되는 임의의 형상 또는 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 3차원 저 흐름 저항 형상 또는 형태는, 실질적으로 원통형, 실질적으로 타원형 프리즘, 실질적으로 구, 실질적으로 정육면체, 실질적으로 타원형 프리즘, 실질적으로 직사각형 프리즘, 로브형 프리즘, 3차원 나선, 도 3a 내지 도 3i에 도시된 형상 또는 형태, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 흡착제는 활성탄, 분자체, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 제올라이트, 금속 유기 프레임워크, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 혼합물은 바인더(예컨대, 점토, 규산염 또는 이들의 조합), 및/또는 필러를 추가로 포함할 수 있다. 상기 필러는 임의의 공지로 충진된 것일 수도 있고 당 기술 분야에 공지되는 것일 수도 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 약 1 mm 내지 약 20 mm의 범위의 단면 폭을 가질 수 있다.
상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 상기 흡착제의 외부 표면과 유체 연통하는 적어도 하나의 공동 또는 채널을 포함할 수 있다. 상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 중공 형상 단면을 가질 수 있다. 상기 저 잔류성 미립자 흡착제의 각 부분은 약 3.0 mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 중공 형상의 외부 벽은 3 mm 이하(예, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm)의 두께를 가질 수 있다. 상기 중공 형상은, 예를 들어 약 3.0 mm 이하(예, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm)의 두께를 가질 수 있는 외부 벽 사이에서 연장되는 내부 벽을 가질 수 있다.
내부 벽은 내부 용적으로부터(예컨대, 중공 부분으로부터), 예를 들어 중심으로부터 적어도 2개의 방향으로, 적어도 3개의 방향으로, 또는 적어도 4개의 방향으로 외부로 외향 연장될 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제는 약 1 mm 내지 약 20 mm(예, 약 2 mm 내지 약 7 mm)의 길이를 갖는다.
방법
추가적인 양태에서, 본 개시는 증발가스 배출 제어 시스템에서 연료 증기 배출량을 감소시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비(M/m)를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적과 상기 연료 증기를 접촉시키는 단계를 포함하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 약 1 내지 0.25 g/dL 이하의 부탄 잔류성 및/또는 3 내지 6 mm의 입자 직경을 갖는다.
일부 구현예에서, 상기 방법은, 본원에 설명된 바와 같이 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제를 접촉하기 이전에 본원에 설명된 바와 같이 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적, 예를 들어 고 BWC, 고 IAC 흡착제 용적과 상기 연료 증기를 접촉시키는 단계를 추가로 포함한다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 흡착제는 단일 캐니스터 내에 위치한다. 특정 구현예에서, 상기 흡착제는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다.
추가 구현예에서, 상기 방법은 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적 이전에, 본원에서 설명된 바와 같은 고 부탄 작업 용량 흡착제 용적과 상기 연료 증기를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 고 부탄 작업 용량 흡착제는, 상기 저 잔류성 미립자 흡착제에 대해 상기 연료 증기 흐름 경로의 상류에 위치한다. 예를 들어, 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적이 메인 캐니스터의 용적(204)에 존재하는 경우, 고 부탄 작업 용량 흡착제는 메인 캐니스터의 부피(203, 202, 201) 또는 메인 캐니스터의 이들 조합 중 적어도 하나에 존재할 수 있다. 유사하게, 상기 보충 캐니스터가 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적을 포함하는 경우, 상기 고 부탄 작업 용량 흡착제는, 상기 보충 캐니스터 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적의 이전 또는 상류에 있는 상기 보충 캐니스터의 적어도 하나의 용적 및/또는 적어도 하나의 메인 캐니스터 용적(201 내지 204)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적이 용적(304)에 존재하는 경우, 고 부탄 작업 용량 흡착제는 201 내지 204, 301 내지 303, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 용적에 존재할 수 있다. 당업자는 이 특징을 충족하는 다른 수많은 구성이 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일 구현예에서, 상기 메인 캐니스터는 (예를 들어, 부피(201 내지 204) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나에서) 고 부탄 작업 용량 흡착제를 포함하는 한편, 상기 보충 캐니스터는 (예를 들어, 부피(301 내지 305) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나에서) 고 부탄 흡착제를 포함한다.
상기 방법은, 상기 유체 증기를 추가적인 통기구측 미립자 흡착제 용적, 예를 들어 상기 유체 또는 증기 경로에서 다른 것의 하류에 있거나 후속하는 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적과 접촉시키는 단계를 추가로 포함할 수 있되, 상기 통기구측 후속 흡착제는 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 이하의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는다. 예를 들어, 메인 캐니스터의 용적(203)이 저 잔류성 미립자 흡착제를 포함하는 경우, 하류의 통기구측 후속 흡착제 용적은, 메인 캐니스터의 용적(204), 보충 캐니스터(301 내지 305)의 적어도 하나의 용적, 또는 이들의 조합 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 특정 구현예에서, 저 잔류성 미립자 흡착제가 상기 보충 캐니스터(예, 301 내지 303)의 메인 캐니스터측에 존재하고, 상기 하류/후속 흡착제 용적은 상기 보충 캐니스터의 통기구 포트측(예, 용적 304 및 305)에 존재한다.
이와 같이, 특정 구현예에서, 상기 방법은 상기 고 부탄 작업 용량 흡착제/용적, 상기 저 잔류성 흡착제/용적, 및 상기 후속 흡착제/용적을 그 순서대로 상기 연료 증기 유입구로부터의 연료 증기에 접촉시키는 단계를 포함한다.
이와 같이, 특정 구현예에서, 상기 방법은 상기 고 부탄 작업 용량 흡착제/용적, 상기 저 잔류성 흡착제/용적, 및 상기 후속 흡착제/용적을 그 순서대로 상기 연료 증기 유입구로부터의 연료 증기에 접촉시키는 단계를 포함한다.
상기 흡착제 용적으로 사용하기에 적절한 흡착제는, 상이한 다수의 재료 및 다양한 형태로 유도될 수 있다. 이는 단일 구성 요소 또는 상이한 구성 요소의 배합일 수 있다. 또한, 상기 흡착제(단일 구성 요소 또는 상이한 구성 요소의 배합)는 용량성 희석제를 포함할 수 있다. 상기 용량성 희석제의 비한정적인 예는 스페이서, 불활성 갭, 발포체, 섬유, 스프링 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
실시예
겉보기 밀도의 측정
표준 방법 ASTM D 2854 - 09(2014)(이하, "표준 방법")을 사용해 미립자 흡착제의 겉보기 밀도를 측정할 수 있으며, 상기 미립자 재료의 평균 입자 직경에 대한 원통 직경을 측정하기 위해 10으로 규정된 최소 비를 고려하며, 규정된 표준 스크리닝 방법에 따라 평균 입자 직경이 측정된다.
거시적 기공 용적의 측정
거시적 기공의 용적은 수은 침입 다공성측정 방법 ISO 15901-1:2016에 의해 측정된다. 실시예에 사용된 장비는 마이크로메트릭스 오토포어 V(조지아주 노르크로스)였다. 사용된 샘플은 크기가 약 0.4g이었고, 이를 105℃의 오븐에서 적어도 1시간 동안 전처리하였다. 와시번 등식에 사용되는 접촉각과 수은의 표면 장력은 각각 130°와 485 dynes/cm였다. 본원에서 지칭되는 바와 같은 거시기공은 약 100 nm 내지 약 100,000 nm의 직경을 갖는 것이다.
미시적 기공 용적의 측정
미시적 기공의 용적은 마이크로메트릭스 ASAP 2420(조지아주 노르크로스)을 사용하여 질소 가스 흡착 방법 ISO 15901-2:2006에 의한 질소 흡착 다공성측정 방법에 의해 측정된다. 본원에서 지칭되는 미세기공은 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 기공이다. 샘플 준비 절차는 10 ㎛Hg 미만의 압력으로 탈기하는 것이었다. 미시적 기공 크기에 대한 기공 용적은, 0.1g 샘플에 대한 77K 등온선의 탈착 분지로부터 측정되었다. 켈빈 및 할시 등식을 이용해 질소 흡착 등온선 데이터를 분석하여, Barrett, Joyner, 및 Halenda("BJH")의 모델에 따라 원통형 기공의 기공 크기에 따른 기공 용적의 분포를 구하였다. 비이상성 인자는 0.0000620이었다. 밀도 변환 인자는 0.0015468이었다. 열 발산 경질-구 직경은 3.860 Å이었다. 분자 단면적은 0.162 nm2이었다. 계산에 사용된 기공 직경(D, Å)과 관련하여 응축 층의 두께(Å)는 0.4977 [ln(D)]2 - 0.6981 ln(D) + 2.5074이었다. 등온선에 대한 목표 상대 압력은 다음과 같았다: 0.04, 0.05, 0.085, 0.125, 0.15, 0.18, 0.2, 0.355, 0.5, 0.63, 0.77, 0.9, 0.95, 0.995, 0.95, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.45, 0.4, 0.35, 0.3, 0.25, 0.2, 0.15, 0.12, 0.1, 0.07, 0.05, 0.03, 0.01. 실제 포인트는 각각 5 mmHg 또는 5%의 절대 또는 상대 압력 허용 오차 내에, 어느 것이든 가장 엄격한 값으로 기록되었다. 평형 중에 연속하는 압력 판독값 사이의 시간은 10초였다.
흡착제 용적의 직경의 측정
흡착제 용적의 직경, D는 "원 상당 직경"이고, 상기 흡착제 용적의 부피 V와 상기 증기 경로 길이 L로부터 유도된다. 상기 직경, D는 원 상당 치수이며, (4V/πL)½로서 계산된다. 예를 들어, 계산의 일반적인 예시로서, 200 cc의 흡착제 용적은 10 cm의 증기 경로 길이를 갖는다. 직경은 [(4x200)/(10π)]½ = 5.0 cm이다. 따라서 L/D는 10 cm/5 cm = 2.0이다.
흐름 제한의 측정
도 4에 도시된 장치를 이용해서, 30 cm 길이의 밀집 배치된 베드 전체에 걸쳐 소정의 표준 분당 리터(slpm)에서 상이한 형상의 흡착제 입자에 대한 압력 강하(Pa/cm)로 상기 흐름 제한을 측정하였다. 특히, 10 내지 70 slpm(11.5 내지 80.3 cm/s)의 공기 흐름 범위에 대하여 43 mm 직경의 펠렛 베드의 중심에서 30 mm 깊이에 걸쳐 압력 강하(Pa/cm)를 측정하였다. 흡착제를 ASTM 절차 D2854에 따라 43 mm 내경의 튜브 내로 로딩하였고, 상기 베드 길이를 따라 중간 포인트로부터 측정했을 때 포트는 +/- 15 mm로 드릴링되었다. 개방형 셀 발포체를 사용하여 탄소 베드를 함유하였다. 압력 퍼지의 경우, 압축 공기를 포트(1)를 통해 포트(2)의 대기로 로딩하였고, 포트(3 및 4) 양단의 상기 압력 강하를 측정하였다. 진공 퍼지의 경우, 포트(1)를 통해 진공을 당겨, 포트(3 및 4) 양단의 상기 압력 강하를 측정하였다. 흐름을 10 내지 70 slpm(11.5 내지 80.3 cm/s)로 조정하였고 각각의 조정치에서 압력 강하를 측정하였다. 모놀리스의 경우, 상기 압력 강하(Pa/cm)는 전체 모놀리스 전체 양단에서 10 내지 70 slpm로 측정되었다. 35 mm 직경의 모놀리스의 경우, 46 cm/s에서의 상기 압력 강하를 30 lpm 흐름에서의 측정으로부터 근사시켰고, 29 mm 직경의 모놀리스의 경우, 46 cm/s에서의 압력 강하를 20 lpm 흐름에서의 측정으로부터 근사시켰다.
(도 4의 포트(1 및 2) 사이에서와 같은) 부분 흐름 제한은, 캐니스터 시험에 사용된 하우징 내의 부분에 대한 압력 강하(kPa)로서 측정되었다. 상기 부분 하우징의 흐름 제한은 또한 흡착제 없이 측정되었다. 흐름을 10 내지 70 SLPM(11.5 내지 80.3 cm/s)로 조정하였고 각각의 조정치에서 압력 강하를 측정하였다. 흡착제 베드 또는 모놀리스 부분의 압력 강하(kPa)를, 동일한 유량으로 상기 하우징의 압력 강하에 대한 보정을 이용해 기록하였다.
캐니스터 내의 흡착된 베드의 경우, 먼저 도 25와 도 30에 나타내고 전술한 바와 같이 43 mm 내경(ID)의 보조 튜브 내의 43 x 110 mm 베드에 대해 근본적인 Pa/cm 대 cm/s 플롯을 먼저 구하여 압력 강하를 계산하였다. 그 다음, 상기에서 계산된 평균 유압식 직경을 사용하고, 주어진 cm/s 흐름에서 그 흡착제 베드의 Pa/cm을 구한 다음, 계산된 베드 길이를 곱함으로써, 40 LPM에서의 상기 압력 강하를 계산하였다. 베드의 길이는, 상기 용적을 상기 캐니스터 베드 섹션의 평균 단면적으로 나눈 값으로 결정되었다.
본원에서 사용된 용어 "총 공칭 용적"은 흡착제 구성 요소의 용적의 합을 지칭하며, 증기 흐름 경로에 수직인 평면에 걸쳐서 흡착제 재료가 없는 증기 흐름 경로의 길이에 따른, 간극, 공극, 관, 도관, 튜빙, 플레넘 공간 또는 다른 용적을 포함하지 않는다. 예를 들어, 도 1에서, 캐니스터 시스템의 총 공칭 용적은, 흡착제 용적(201, 202, 203, 및 204)의 용적 합에서 빈 용적인 임의의 용적을 뺀 것이다. 예를 들어, 도 2에서, 캐니스터 시스템의 총 공칭 용적은, 흡착제 용적(201, 202, 203, 204, 301, 302, 303, 304, 및 305)의 용적 합에서 빈 용적인 임의의 용적을 뺀 것이다.
공칭 용적 겉보기 밀도의 측정
본원에서 사용된 용어 "공칭 용적 겉보기 밀도"는 흡착제 용적에서 대표적인 흡착제의 질량을 흡착제의 공칭 용적으로 나눈 것이고, 상기 용적의 길이는, 상기 캐니스터 시스템 내에서 상기 흡착제 구성 요소와 초기에 접촉하는 상기 증기 흐름 경로의 수직 평면과 흡착제 구성 요소를 빠져 나가는 상기 증기 흐름 경로의 수직 평면 사이의 인시츄 거리로서 정의된다.
다양한 형태의 흡착제에 대한 공칭 용적 겉보기 밀도를 계산하는 방법의 비한정적인 예시가 본원에 설명되어 있다.
(A) 상기 흡착제 구성 요소 흐름 경로의 길이에 걸쳐 균일한 흡착 용량의 과립형, 펠렛형 또는 구형 흡착제
표준 방법 ASTM D 2854(이하 "표준 방법")를 사용해, 미립자 흡착제, 예컨대 연료 시스템용 증발가스 배출 제어를 위해 통상적으로 사용되는 크기와 형상의 과립형 및 펠렛형 흡착제의 공칭 용적 겉보기 밀도를 측정할 수 있다. 표준 방법을 사용해, 상기 캐니스터 시스템에서 발견되는 상기 흡착제 베드의 질량 및 공칭 용적의 비와 동일한 겉보기 밀도 값을 제공하는 경우의 흡착제 용적의 겉보기 밀도를 측정할 수 있다. 표준 방법에 의한 상기 흡착제의 질량은 증분 흡착 분석에 사용된 대표적인 흡착제의 질량이고, 즉 상기 흡착제 샘플로서 분석되는 대표적인 물질이 무엇인지에 따라 상기 흡착제 용적 내의 불활성 바인더, 필러 및 구조적 성분을 등가적으로 포함하거나 배제한다.
또한, 아래에서 정의된 바와 같이 대안적인 겉보기 밀도 방법을 사용하여 흡착제 용적의 공칭 용적 겉보기 밀도를 측정할 수 있다. 상기 표준 방법에 의해 동등하게 또는 적절하게 측정되지 않는 겉보기 밀도를 갖는 공칭 흡착제 용적에 대해 대안적인 방법을 적용할 수 있다. 추가적으로, 보편적인 적용성으로 인해 대안적인 겉보기 밀도 방법을 표준 방법 대신 미립자 흡착제에 적용할 수 있다. 미립자 흡착제, 비미립자 흡착제, 그리고 순 감소된 증분 용적 용량의 효과를 위해 용적 또는 순차적으로 유사한 흡착제 용적 내에서 스페이서, 공극, 공극 첨가제에 의해 강화된 임의 형태의 흡착제를 포함할 수 있는 흡착제 용적에 대해 대안적인 방법을 적용할 수 있다.
대안적인 겉보기 밀도 방법에서, 흡착제 용적의 겉보기 밀도는 흡착제의 질량을 흡착제의 용적으로 나누어 얻어지며,
(1) 상기 흡착제 용적에서 대표적인 흡착제의 건조 질량 기준을 측정한다. 예를 들어, 흡착제 용적에서 25.0g의 총 흡착제 질량의 대표적인 샘플 0.200 g을 맥베인 방법으로 흡착 용량에 대해 측정한다. 맥베인 방법은 g-흡착제당 g-부탄의 흡착 값을 산출하는 반면, 흡착제 용적의 겉보기 밀도에서 분자로 적용 가능한 질량은 25.0 g이고, 이는 맥베인 분석 값을 흡착제 용적의 용적 특성으로 전환시키고;
(2) 상기 겉보기 밀도의 분모에서 상기 흡착제 구성 요소의 용적은, 상기 캐니스터 시스템 내에서 표면적인 증기 흐름 경로가 발생하는 인시츄 기하 구조의 용적으로서 정의된다. 용적의 길이는, 문제의 흡착제 용적의 표면적인 증기 흐름 입구에 수직인 평면(즉, 수직 평면 상에 존재하는 흡착제의 지점)과 문제의 흡착제 용적의 증기 흐름 출구에서 표면적인 흐름에 수직인 평면(즉, 증기 흐름에 수직인 평면 전체에 걸쳐 흡착제가 없는 지점)에 의해 경계가 지어진다.
(B) 허니콤, 모놀리스 또는 발포체 흡착제
(1) 원통형 허니콤 흡착제
원통형 허니콤 흡수제의 겉보기 밀도는, 퓨리피케이션 셀류션, LLC(조지아주 웨인스보로) SOP 500-115의 절차에 따라 측정될 수 있다. 흡착제 용적은 상기 흡착제의 단면적(A)과 길이(h)의 배수이다. 상기 흡착제의 길이(h)는. 흡착제에 들어가는 증기 또는 가스 흐름에 수직인 흡착제의 전방 표면과 상기 증기 또는 가스가 상기 흡착제를 빠져 나가는 상기 흡착제의 후방 평면 사이의 거리로서 정의된다. 용적 측정은 상기 공칭 용적의 측정이고, 이는 또한 퍼지에 대한 베드 용적 비를 정의하기 위해 사용된다. 둥근 단면의 원통형 허니콤 흡착제의 경우, 상기 흡착제 단면적은 πd2/4로 결정되고, d는 허니콤의 각 말단 상의 4개 지점에서 측정된 평균 직경이다. 상기 공칭 흡착제 용적과 상기 공칭 용적 겉보기 밀도는 다음과 같이 계산된다:
공칭 흡착제 용적=h×A
공칭 용적 겉보기 밀도=부분 질량/(h×A)
여기에서 "부분 질량"은, 불활성 또는 흡착성 바인더 및 필러의 대표적인 비율을 포함한 흡착 특성에 대해 대표적 흡착제 샘플이 시험된 흡착제의 질량이다.
비한정적인 예로서, 도 5는 단면적(A)을 갖는 허니콤 흡착제(109)의 공칭 용적에 대한 경계 정의를 나타낸다. 증기 또는 가스는 D1에서 D2의 방향으로 허니콤 흡착제(109)를 통해 흐른다. 증기 또는 가스는 흡착제(109)의 전방 평면(F)으로 들어가고, 흡착제(109)의 길이(h)를 통해 흐르고, 흡착제(109)의 후방 평면(B)을 빠져나간다. 허니콤 흡착제(109)의 공칭 용적은 단면적(A) × 길이(h)와 같다. 유사하게, 도 6은 발포체 흡착제(110)의 공칭 용적에 대한 경계 정의를 나타낸다.
(2) 주름형, 물결형 및 시트형 흡착제
주름지고 물결진 흡착제의 경우, 상기 공칭 흡착제 용적은 주름과 물결에 의해 생성된 모든 빈 공간을 포함한다. 용적 측정은 상기 공칭 용적의 측정이고, 이는 또한 퍼지에 대한 베드 용적 비를 정의하기 위해 사용된다. 상기 흡착제 겉보기 밀도와 공칭 용적은 다음과 같이 계산된다:
공칭 흡착제 용적=h×A
공칭 용적 겉보기 밀도=부분 질량/(h×A)
여기에서,
"부분 질량"은, 대표적인 흡착제 샘플이 흡착 특성에 대해 시험된 흡착제의 질량이고, 불활성 또는 흡착성 바인더 및 필러의 대표적인 비율을 포함하고,
h는 흡착제의 길이이고, 필터에 들어가는 증기 또는 가스 흐름에 수직인 상기 흡착제의 전방 표면과 상기 증기 또는 가스가 상기 필터를 빠져 나가는 상기 흡착제의 후방 평면 사이의 거리로서 정의되고,
A는 흡착제의 단면적이다.
비한정적인 예로서, 도 7은 적층된 물결형 시트 흡착제 모놀리스(111)의 용적에 대한 경계 정의를 나타낸다. 또한, 이러한 모놀리스를 압출된 허니콤으로서 형성하는 것은 또한 당업자에게 있다.
주름형 흡착제의 경우, 흡착제 단면적은 L×W에 의해 결정되고, L은 X 방향으로 상기 흡착제의 한 가장자리에서 반대쪽 가장자리까지의 거리이고, W는 Y 방향으로 상기 흡착제의 한 가장자리에서 반대쪽 가장자리까지의 거리이다.
비한정적인 예로서, 도 8은 단일 주름형 또는 물결형(112)의 용적에 대한 경계 정의를 나타낸다. 도 9는 가스 흐름에 대한 일부 형태의 투과성으로 시트를 통해 제공된 증기 흐름 경로를 갖는 주름형 또는 물결형 시트(113)의 용적에 대한 경계 정의를 나타낸다. 상기 시트의 면은 증기 흐름에 수직이다. 대조적으로, 도 10은 시트 면이 가스 흐름에 대해 각을 이루는 주름형 또는 물결형 시트(114)의 용적에 대한 경계 정의를 나타낸다. 도 11은 평행한 흡착제 시트의 흡착제 용적(115)의 용적에 대한 경계 정의를 나타낸다. 유사하게, 도 12는 흡착제 슬리브(116)의 용적에 대한 경계 정의를 나타낸다.
증분 흡착 용량의 측정
도 13은 부탄 흡착 용량의 측정을 위해 사용되는 장치의 단순화된 개략도를 나타낸다. 이는 맥베인 방법으로 당 분야에서 공지되어 있다. 장치(800)는 샘플 튜브(803) 내부의 샘플 팬(801) 및 스프링(802), 러프 진공 펌프(804), 확산 펌프(805), 스톱콕(806), 금속/O-링 진공 밸브(807 내지 809), 부탄 실린더(810), 압력 판독 유닛(811), 및 장치(800)의 구성 요소를 연결하는 적어도 하나의 도관(812)을 포함한다.
대표적인 흡착제 구성 요소 샘플("흡착제 샘플")을, 샘플 튜브(803) 내부의 스프링(802)에 부착된 샘플 팬(801) 상에 로딩하기 전에 110℃에서 3시간 이상 오븐 건조하였다. 그 다음, 샘플 튜브(803)를 장치(800) 내에 설치하였다. 겉보기 밀도 값의 측정이 불활성 바인더, 필러, 및 구조 성분의 질량을 질량 분자 내에 등가적으로 포함하는 경우, 흡착제 샘플은 흡착제 성분의 공칭 용적에 존재하는 임의의 불활성 바인더, 필러 및 구조 성분의 대표적인 양을 포함해야 한다. 역으로, 겉보기 밀도 값이 불활성 바인더, 필러, 및 구조 성분의 질량을 질량 분자에서 등가적으로 배제하는 경우, 흡착제 샘플은 이러한 불활성 바인더, 필러, 및 구조 성분을 배제해야 한다. 범용 개념은 공칭 용적 내에서 용적 기반으로 부탄에 대한 흡착 특성을 정확하게 정의하기 위한 것이다.
1 토르 미만의 진공을 샘플 튜브에 적용하고, 흡착제 샘플을 105℃에서 1시간 동안 가열하였다. 그 다음, 캐시토미터를 사용한 스프링의 연장 양에 의해 흡착제 샘플의 질량을 구하였다. 그 후, 샘플 튜브를 온도 제어된 수조에 25℃로 침지하였다. 샘플 튜브 내부에서 압력이 10-4 토르가 될 때까지 공기를 샘플 튜브 밖으로 펌핑하였다. 선택된 압력에서 평형에 도달할 때까지 n-부탄을 샘플 튜브에 도입하였다. 4개의 선택된 평형 압력의 2개의 데이터 집합 각각에 대해 시험을 수행하였고, 각각은 약 38 토르와 약 380 토르를 취하였다. n-부탄의 농도는 샘플 튜브 내부의 평형 압력에 기초하였다. 상기 선택된 평형 압력에서 각각의 시험 후, 캐시토미터를 사용하는 스프링의 연장 양에 기초하여 흡착제 샘플의 질량을 측정하였다. 상기 흡착제 샘플의 증가된 질량은 흡착제 샘플에 의해 흡착된 n-부탄의 양이었다. 각각의 시험에 대해 상이한 n-부탄 평형 압력에서 흡착제 샘플의 질량(그램 단위)당 흡착된 n-부탄의 질량(그램 단위)을 측정하고 n-부탄 농도(부피%)의 함수로서 그래프로 작도하였다. 하나의 대기에서 5 부피%의 n-부탄 농도(부피 단위)가 38 토르의 샘플 튜브 내부의 평형 압력에 의해 제공된다. 하나의 대기에서 50 부피%의 n-부탄 농도가 380 토르의 샘플 튜브 내부의 평형 압력에 의해 제공된다. 정확하게 38 토르 및 380 토르에서의 평형을 얻지 못할 수 있기 때문에, 5 부피% n-부탄 농도 및 50 부피% n-부탄 농도에서 흡착제 샘플의 질량당 흡착된 n-부탄의 질량을 목표 38 및 380 토르 압력 주위에서 수집된 데이터 포인트를 사용하여 그래프로부터 보간하였다.
대안적으로, 증분 부탄 흡착 용량을 측정하기 위해 멕베인 방법 대신 마이크로메트릭스(예컨대, 마이크로메트릭스 ASAP 2020)를 사용할 수 있다.
공칭 증분 흡착 용량의 측정
본원에서 사용되는 용어 "공칭 증분 흡착 용량"은 다음의 식에 따른 흡착 용량을 지칭한다:
공칭 증분 흡착 용량=[50 부피%에서 흡착된 부탄 - 5 부피%에서 흡착된 부탄]×공칭 용적 겉보기 밀도×1000
여기에서,
"50 부피%에서 흡착된 부탄"은 50 부피% 부탄 농도에서 흡착제 샘플의 그램 질량당 흡착된 n-부탄의 그램 질량이고;
"5 부피%에서 흡착된 부탄"은 5 부피% 부탄 농도에서 흡착제 샘플의 그램 질량당 흡착된 n-부탄의 그램 질량이고;
"공칭 용적 겉보기 밀도"는 본원에서 정의된 바와 같다.
부탄 작업 용량의 측정
표준 방법 ASTM D5228 - 16을 사용해, 미립자 과립형 및/또는 펠렛형 흡착제를 함유하는 흡착제 용적의 부탄 작업 용량(BWC)을 측정할 수 있다. 잔류성(g/dL)은 용적당 부탄 활성도(g/dL)[즉, 질량 기반 포화 부탄 활성도(g/100g)와 겉보기 밀도(g/cc)의 곱]와 BWC(g/dL)의 차이로 계산된다.
공칭 용적 부탄 작업 용량(BWC)의 측정
표준 방법 ASTM D5228을 사용해, 미립자 과립형 및/또는 펠렛형 흡착제를 함유하는 흡착제 용적의 공칭 용적 부탄 작업 용량(BWC)을 측정할 수 있다.
변형된 버전의 ASTM D5228 방법을 사용하여 미립자, 허니콤, 모놀리스, 및/또는 시트 흡착제 용적의 공칭 용적 부탄 작업 용량(BWC)을 측정할 수 있다. 상기 변형된 방법은 또한 미립자 흡착제에 사용될 수 있으며, 상기 미립자 흡착제는 필러, 공극, 구조 성분, 또는 첨가제를 포함한다. 또한, 상기 변형된 방법은 상기 미립자 흡착제가 표준 방법 ASTM D5228과 호환되지 않는 경우, 예를 들어 대표적인 흡착제 샘플이 16.7 mL의 시험의 샘플 튜브를 채울 때 쉽게 배치되지 않는 경우에 사용될 수 있다.
ASTM D5228 방법의 변형된 버전은 다음과 같다. 흡착제 샘플을 110±5℃에서 최소 8시간 동안 오븐 건조시킨 다음, 데시케이터에 배치하여 냉각한다. 흡착제 샘플의 건조 질량을 기록한다. 빈 시험 조립체의 질량은, 흡착제 샘플을 시험 조립체에 조립하기 전에 측정된다. 그 다음, 시험 조립체를 흐름 장치에 설치하고, n-부탄 가스를 25℃ 및 1 기압에서 500 ml/분의 부탄 유량으로 최소 25분(±0.2분) 동안 로딩한다. 그 다음, 시험 조립체를 BWC 시험 장치로부터 제거한다. 시험 조립체의 질량을 측정하여 최소 0.001 그램 단위로 기록한다. 이러한 n-부탄 로딩 단계는 일정한 질량이 달성될 때까지 연속적인 5분 흐름 간격으로 반복된다. 예를 들어, 35 mm 직경 × 150 mm 길이의 허니콤(실시예 27 보충 캐니스터 흡착제)에 대한 총 부탄 로딩 시간은 66분이었다. 시험 조립체는, 공칭 용적이 제거되고 접촉 없이 시험될 수 있는 경우에 허니콤 또는 모놀리스 부분용 홀더일 수 있다. 대안적으로, 공칭 용적은 캐니스터 시스템의 섹션일 필요가 있을 수 있거나, 상기 캐니스터 시스템에서 달리 접촉되는 것과 같이 가스 흐름에 적당하게 배향된 내용물과 함께 공칭 용적의 적절한 재구성을 필요로 할 수 있다.
시험 조립체를 상기 시험 장치에 재설치하고, 25℃ 및 1 기압 압력에서 다음 식에 따라 선택된 퍼지 시간(±0.2분) 세트 동안 2.00 리터/분 공기로 퍼지한다: 퍼지 시간(분)=(719 × 공칭 용적(cc)/(2000(cc/분)).
BWC 시험에서의 공기 퍼지 흐름의 방향은, 캐니스터 시스템에 적용될 퍼지 흐름과 동일한 방향이다. 퍼지 단계 이후, 상기 시험 조립체를 상기 BWC 시험 장치로부터 제거한다. 상기 시험 조립체의 질량을 측정하여 시험 완료후 15분 내에 최소 0.001 그램 단위로 기록한다.
다음의 식을 사용하여 상기 흡착제 샘플의 공칭 용적 부탄 작동 용량(BWC)을 구하였다:
공칭 용적 BWC(g/dL) = 퍼지된 부탄 양(g) / 공칭 흡착제 용적(dL).
여기에서,
퍼지된 부탄 양 = 로딩 후 시험 조립체의 질량 - 퍼지 후 시험 조립체의 질량
본원에서 사용된 용어 "g-총 BWC"는 퍼지된 부탄의 g-량을 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "캐니스터 근사 총 증기 부하"는 2일 주간 시험 중에 캐니스터의 총 질량 증가를 지칭한다. 이는 1일차 부하(g) + 2일차 부하(g) - 역퍼지(g)와 같다.
본원에서 사용되는 용어 "역퍼지"는 주간 시험시 1일차 냉각 중에 연료 탱크 진공에 의해 야기되는 공기 흐름으로 인한 상기 캐니스터의 질량 손실을 지칭한다.
주간 증발 손실(DBL) 배출량의 측정
실시예 1 내지 118의 증발가스 배출 제어 시스템을 표 1 내지 표 3에 나타낸 바와 같이 선택된 양과 흡착제의 유형으로 조립하였다(도 14 내지 도 16 참조).
각각의 실시예는, 인증된 TF-1 연료(9 RVP, 10 부피%의 에탄올) 또는 EPA 인증 Tier-3 연료(9 RVP, 10 부피%의 에탄올), 및 메인 캐니스터를 기초로 22.7 lpm에서 300 공칭 베드 용적의 건조 공기 퍼지(예, 2.1 L 메인 캐니스터에 대해 630 리터)를 사용한 가솔린 증기 흡착의 반복적인 사이클링에 의해 균일하게 미리 조절되었다(노화). 가솔린 증기 로딩 속도는 40 g/hr이었고 가솔린 2 리터를 약 36℃로 가열하고 공기를 200 mL/분으로 버블링 통과시켜 생성된 탄화수소 조성물은 50 부피%였다. 연료의 2 리터 분취량이 FID(불꽃 이온화 검출기)에 의해 5000 ppm 분기점이 검출될 때까지 2시간마다 새로운 가솔린으로 자동 교체되었다. 최소 25회 노화 사이클을 신규 캐니스터에 사용하였다. 노화 사이클 다음에 단일 부탄 흡착/공기 퍼지 단계를 수행하였다. 이 단계는 한 대기에서 50 부피% 농도의 공기 중에서 부탄을 40 g/hr로 5000 ppm 분기점까지 로딩시키고, 1시간 동안 침지한 다음, 21분 동안 건조 공기로 퍼지하였고, 그 시간 동안 적당한 일정 공기 퍼지 속도를 선택하여 총 퍼지 용적을 얻었다. 이전의 부탄 로딩 및 퍼지 단계는 대략 20 내지 25C의 대기 온도를 갖는 챔버 내에서 발생하였다. 그 다음, 캐니스터를 20℃에서 24시간 동안 밀봉된 포트에 침지시켰다.
CARB LEV III 연료(7 RVP, 10 부피%의 에탄올) 또는 Phase II(7 RVP, 0 부피%의 에탄올)로 40 부피%(그 등급 용적에 기초함)를 채운 연료 탱크에 상기 실시예의 탱크 포트를 부착함으로써, DBL 배출물은 후속으로 생성되었다. 부착 전에, 충진된 연료 탱크는 통기하면서 24시간 동안 18.3℃에서 안정화되었다. 그 다음, 상기 탱크와 상기 실시예는 CARB의 2일 온도 프로파일에 따라 온도 순환 되었고, 각각의 일은 18.3℃에서 40.6℃로 11시간, 그 다음 다시 18.3℃로 13시간에 걸쳐 다시 낮추었다. 본 발명에서 설명된 68 L 탱크 및 2.1 L 캐니스터에 대한 이들 2일 사이클 동안, 약 61.7 g의 순 증기 목표치에 대해, 1일차에 가솔린 증기 생성은 평균 약 34 g이었고, 역퍼지는 평균 약 8.2 g이었고, 2일차 증기 발생은 평균 약 34.3g이었다. 모든 경우에, 1일차 가열(1일차 증기 생성), 1일차 냉각(역퍼지), 및 2일차 가열(2일차 증기 생성) 중에 상기 실시예 캐니스터 중량 변화에 의해 증기 생성 및 역퍼지를 측정하였다. 본 발명에서 설명된 시스템 외의 연료 시스템의 경우, 증기 생성 및 역퍼지는, 특정 또는 상업용 차량 시스템 연료 탱크 및 캐니스터를 사용하여 전술한 바와 같이 측정된다. 배출 샘플을 가열 단계 중에 6시간 및 12시간에서 상기 실시예의 통기구로부터 키나르 백 안에 수집하였다. 압력에 기초한 알려진 총 용적으로 키나르 백을 질소로 충진한 다음 FID로 배기하여 탄화수소 농도를 측정하였다. 5000 ppm 부탄 표준으로 FID를 보정하였다. 키나르 백의 용적, 배출물 농도 및 이상적인 가스로 가정하는 것으로부터, 배출물의 질량을 (부탄으로서) 계산하였다. 매일, 6 시간 및 12 시간에서 배출물의 질량을 추가하였다. CARB의 프로토콜에 따라 최대 총 배출량을 가진 날을 "2일 배출량"으로 기록하였다. 모든 경우에, 최대 배출량은 2일차에 이루어졌다. 이 절차는 일반적으로 R. S. 윌리암스 및 C. R. 클론츠에 의해 "캐니스터 배기 배출량의 충격 및 제어"로 명칭된 SAE 기술 논문 2001-01-0733, 및 CARB의 LEV III BETP 절차(2001 연식 후속 모델 차량에 대한 캘리포니아 증발가스 배출량 표준 및 테스트 절차 중 D.12, 2012년 3월 22일)에 설명되어 있다.
실시예 1 내지 16에 있어서, 68 리터 연료 탱크 및 2.1 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #1)는, 2.1 리터의 시판 가능한 활성탄 흡착제 펠렛(사우스 캐롤라이나주 노스 찰스턴 Ingevity로부터의 NUCHAR® BAX 1500)을 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다. 상기 메인 캐니스터 활성탄 흡착제 펠렛은, 통상적으로, 길이가 약 2 내지 2.8 mm이고, 본원에서 설명하는 상기 통기구측 미립자 흡착제 재료에 비해 높은 BWC, 낮은 흐름 제한, 및 낮은 M/m을 갖는다. NUCHAR® BAX 1500 활성탄 흡착제는 1.4 리터 및 0.7 리터의 2개로 연결된 용적에 존재하였다. 실시예 17 내지 25, 99 및 100에 있어서, 표 1에 나타낸 바와 같이, 68 리터 연료 탱크 및 2.1 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #2)는, 1.8 리터의 NUCHAR® BAX 1500을 1.4 리터 및 0.4 리터의 2개로 연결된 용적으로, 그리고 0.3 리터의 다른 시판 가능한 활성탄 흡착제 펠렛(사우스 캐롤나이나주 노스 찰스턴의 Ingevity로부터의 NUCHAR® BAX LBE)을 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다. NUCHAR® BAX 1500과 유사하게, NUCHAR® BAX LBE 활성탄 흡착제 펠렛은, 통상적으로 길이가 약 2 내지 2.8 mm이고, 본원에서 설명하는 상기 통기구측 미립자 흡착제 재료에 비해 높은 BWC, 낮은 흐름 제한, 및 낮은 M/m을 갖는다. 실시예 26 및 27에 있어서, 표 1에 나타낸 바와 같이, 68 리터 연료 탱크 및 2.1 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #3)는, 1.8 리터의 NUCHAR® BAX 1500를 1.4 리터 및 0.4 리터의 2개로 연결된 용적으로, 그리고 0.3 리터의 다른 시판 가능한 활성탄 흡착제 펠렛(Mahle사의 MPAC ITM)를 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다. 실시예 29 내지 62, 101 및 111에 있어서, 60 리터 연료 탱크 및 2.1 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #4)는, 2.1 리터의 시판 가능한 활성탄 흡착제 펠렛(사우스 캐롤라이나주 노스 찰스턴 Ingevity로부터의 NUCHAR® BAX 1100)을 1.4 및 0.7 리터의 2개로 연결된 용적으로 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다. NUCHAR® BAX 1100 활성탄 흡착제 펠렛은, 통상적으로, 길이가 약 2 내지 2.8 mm이고, 본원에서 설명하는 통기구측 미립자 흡착제 재료에 비해 높은 BWC, 낮은 흐름 제한, 및 낮은 M/m을 갖는다.
실시예 63 내지 92에 있어서, 60 리터 연료 탱크 및 2.1 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #5)는, 2.1 리터의 NUCHAR® BAX 1100 LD(저밀도) 활성탄 흡착제를 1.4 및 0.7 리터의 2개로 연결된 용적으로 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다. 실시예 93 및 94에 있어서, 72.7 리터 연료 탱크 및 2.875 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #6)는, NUCHAR® BAX 1100 활성탄 흡착제를 2.7, 0.135 및 0.04 리터의 용적으로 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다. 실시예 95에 있어서, 표 1에 나타낸 바와 같이, 72 리터 연료 탱크 및 2.75 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #7)는, 2.3 리터의 NUCHAR® BAX 1500 활성탄 흡착제를 1.8 및 0.5 리터의 용적으로, 그리고 0.45 리터의 NUCHAR® BAX 1100 활성탄 흡착제를 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다. 실시예 96에 있어서, 47 리터 연료 탱크 및 1.8 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #8)는, NUCHAR® BAX 1100 활성탄 흡착제를 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다. 실시예 97 및 98에 있어서, 68 리터 연료 탱크 및 2.1 리터 메인 캐니스터(표 1 및 표 2, 메인 캐니스터 유형 #9)는, 1.8 리터의 NUCHAR® BAX 1500 활성탄 흡착제를 1.4 및 0.4 리터의 2개로 연결된 용적으로, 그리고 본원에서 설명된 저 잔류성 미립자 활성탄 흡착제 재료를 0.3 리터로 충진한 메인 캐니스터로서 사용되었다.
각각의 흡착제의 특징은 표 1 내지 표 3에 제공되어 있다(도 14 내지 도 16 참조). 보충 캐니스터가 있는 곳에 보충 캐니스터의 상기 흡착제 부피는 표 2에 설명되어 있다. 또한, 실시예 29 내지 33, 73, 74, 94, 96, 및 106 내지 111은, 표 1에 기술된 상기 보충 캐니스터의 제1 흡착제의 하류에 있는 상기 보충 캐니스터 내의 추가 흡착제(표 3에 설명됨, 도 15 참조)를 포함하였다.
표 1에 설명된 예시적인 메인 캐니스터 몇 가지에 대한 흡착제 용적 충진 및 치수를 아래에 제공한다. 흡착제 용적(201, 202, 203, 및 204)은 도 1에 도시된 용적을 지칭한다. 명칭 "201+202"는 도 1 예시의 캐니스터의 우측을 에워싸는 단일 흡착제 용적을 지칭한다. 명칭 "203+204"는 도 1 예시의 캐니스터의 좌측을 에워싸는 단일 흡착제 용적을 지칭한다.
캐니스터 유형 #1의 경우
상기 201+202 용적은 1400 cc의 NUCHAR® BAX 1500이고, 상기 201+202 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.7 cm이다. 평균 단면적은 84 cm2이고, 원 상당 직경은 10.3 cm이고, L/D는 1.6이다.
상기 203+204 용적은 700 cc의 NUCHAR® BAX 1500이고, 상기 203+204 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.6 cm이다. 평균 단면적은 45 cm2이고, 원 상당 직경은 7.6 cm이고, L/D는 2.1이다.
캐니스터 유형 #2의 경우
상기 201+202 용적은 1400 cc의 NUCHAR® BAX 1500이고, 상기 201+202 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.7 cm이다. 평균 단면적은 84 cm2이고, 원 상당 직경은 10.3 cm이고, L/D는 1.6이다.
상기 203 용적은 400 cc의 NUCHAR® BAX 1500이고, 상기 203 용적의 증기 흐름 경로 길이는 7.8 cm이다. 평균 단면적은 51 cm2이고, 원 상당 직경은 8.1 cm이고, L/D는 1.0이다.
상기 204 용적은 300 cc의 NUCHAR® LBE이고, 상기 증기 흐름 경로 길이는 7.8 cm이다. 평균 단면적은 38 cm2이고, 원 상당 직경은 7.0 cm이고, L/D는 1.1이다.
캐니스터 유형 #3의 경우
상기 201+202 용적은 1400 cc의 NUCHAR® BAX 1500이고, 상기 201+202 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.7 cm이다. 평균 단면적은 84 cm2이고, 원 상당 직경은 10.3 cm이고, L/D는 1.6이다.
상기 203 용적은 400 cc의 NUCHAR® BAX 1500이고, 상기 203 용적의 증기 흐름 경로 길이는 7.8 cm이다. 평균 단면적은 51 cm2이고, 원 상당 직경은 8.1 cm이고, L/D는 1.0이다.
상기 204 용적은 300 cc의 MPAC 1™이고, 상기 증기 흐름 경로 길이는 7.8 cm이다. 평균 단면적은 38 cm2이고, 원 상당 직경은 7.0 cm이고, L/D는 1.1이다.
캐니스터 유형 #4의 경우
상기 201+202 용적은 1400 cc의 NUCHAR® BAX 1100이고, 상기 201+202 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.7 cm이다. 평균 단면적은 84 cm2이고, 원 상당 직경은 10.3 cm이고, L/D는 1.6이다.
상기 203+204 용적은 700 cc의 NUCHAR® BAX 1100이고, 상기 203+204 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.6 cm이다. 평균 단면적은 45 cm2이고, 원 상당 직경은 7.6 cm이고, L/D는 2.1이다.
캐니스터 유형 #5의 경우
상기 201+202 용적은 1400 cc의 NUCHAR® BAX 1100 LD이고, 상기 201+202 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.7 cm이다. 평균 단면적은 84 cm2이고, 원 상당 직경은 10.3 cm이고, L/D는 1.6이다.
상기 203+204 용적은 700 cc의 NUCHAR® BAX 1100 LD이고, 상기 203+204 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.6 cm이다. 평균 단면적은 45 cm2이고, 원 상당 직경은 7.6 cm이고, L/D는 2.1이다.
캐니스터 유형 #9의 경우
상기 201+202 용적은 1400 cc의 NUCHAR® BAX 1500이고, 상기 201+202 용적의 증기 흐름 경로 길이는 16.7 cm이다. 평균 단면적은 84 cm2이고, 원 상당 직경은 10.3 cm이고, L/D는 1.6이다.
상기 203 용적은 400 cc의 NUCHAR® BAX 1500이고, 상기 203 용적의 증기 흐름 경로 길이는 7.8 cm이다. 평균 단면적은 51 cm2이고, 원 상당 직경은 8.1 cm이고, L/D는 1.0이다.
상기 204 용적은 실시예 101에서 또한 발견되는 본 발명의 저 흐름 제한 펠렛의 300cc이고, 상기 증기 흐름 경로 길이는 7.8 cm이다. 평균 단면적은 38 cm2이고, 원 상당 직경은 7.0 cm이고, L/D는 1.1이다.
표 1 내지 3은 실시예 1 내지 111의 캐니스터 시스템 및 이들을 측정한 2일 DBL 배출량의 조건을 요약하고 있다. 상기 설명한 바와 같이, 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)는 20mg 미만의 2일 DBL 배출량을 요구한다. 다음의 단락에서 설명되는 바와 같이, 150 BV 이하의 퍼지 하에 BETP에 대해 20 mg을 초과하지 않는 요건이, 본 개시의 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에 의해 충족되었다.
표 2에 제공된 데이터에서 볼 수 있는 바와 같이, 그리고 아래에서 논의되는 바와 같이, 본 개시의 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 낮은 2일 DBL, 예를 들어, 약 50 mg 미만 또는 약 20 mg 미만을 갖는다. 상기 실시예에서의 흡착제 용적은 상기 연료 증기 흐름 경로를 통해, 즉 순차척으로 상기 연료 증기 유입구로부터 상기 통기구 포트까지 설명된다. "연료측" 및 "통기구측"으로서 흡착제 용적의 예시와 설명은, 특정 양태 및 구현예에 대해 제공되며, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 개시의 범주를 한정하지 않는 점을 이해해야 한다. 상기 설명된 저 잔류성 미립자 흡착제 용적(들)은 연료 유입구(도 2의 104)로부터 통기구 포트(도 2의 105)까지의 흐름 경로에서 임의의 수의 위치에 위치할 수 있는 것으로 명백히 고려된다. 실제로, 상기 설명된 저 잔류성 미립자 흡착제 용적(들) 중 하나 이상은, (i) 하나 이상의 고 작업 용량 흡착제 용적, (ii) 하나 이상의 또 다른 저 용량 흡착제 용적, 예를 들어 모놀리스, 허니콤, 중합체 또는 종이 시트, 또는 (iii) 이들의 임의의 조합의 상류 및/또는 하류에 배치될 수 있다.
예를 들어 도 2를 참조하면, 특정 예에서 연료측 흡착제 용적(201)은, 연료 증기 유입구(104)로부터 통기구 포트(105)로의 흐름 경로에서의 제1 흡착제 용적이다. 이러한 경우에, 증기 흐름 경로에서 각각의 추가적인 흡착제 용적(즉, 202, 203, 204, 301, 302, 303, 304, 및 305)은 통기구측 흡착제 용적으로서 간주될 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 제1 흡착제 용적은, 미립자와 같은 고 작업 용량 흡착제 재료를 포함한다. 그러나, 상기 시스템은 그렇게 한정되지 않는다. 예를 들어, 고 작업 용량 흡착제 재료가 제1 용적의 하류에 있거나 상기 흐름 경로를 따라 복수의 흡착제 용적을 포함하는 캐니스터 시스템이 또한 고려된다. 특정 구현예에서, 고 작업 용량 흡착제 용적은, 본원에서 설명하는 바와 같은 상기 미립자 흡착제 용적, 모놀리스, 허니콤, 중합체 또는 종이 시트 또는 이들의 조합과 같은 저 작업 용량 흡착제 용적의 상류 및/또는 하류에 있다. 또한, 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 본원에서 설명하는 바와 같은 각각의 흡착제 용적은 동일한 캐니스터 및/또는 별도의 캐니스터에 위치할 수 있고, 도 2의 특정 구성은 상기 설명된 캐니스터 시스템에 한정되지 않는다. 또한, 임의의 수의 흡착제 용적은 이들 사이에 공극을 포함할 수 있다.
예시적인 시스템(32 및 33)은 메인 캐니스터 4를 이용하고, 이는 상기 시스템의 연료 증기측에서 NUCHAR® BAX 1100 LD를 포함한다. 실시예 32의 보충 캐니스터는, MPAC I 다음에 29x100 활성탄 허니콤(HCA)(미국 사우스 캐롤라이나주 찰스턴의 Ingevity®)을 포함하는 반면에, 실시예 33의 보충 캐니스터는, 본원에 기술된 바와 같은 저 잔류성 미립자 흡착제 다음에 29x100 HCA를 포함한다. 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 비교예 32(50.9 mg)와 비교하여, 실시예 33은 실질적으로 낮은 2일 DBL(31.1 mg)을 갖는다. 유사하게, 실시예 29(44.6 mg; NUCHAR® BAX 1100, 5 mm NUCHAR® BAX LBE, 29x100 HCA)에 비해, 실시예 31(NUCHAR® BAX 1100, 저 잔류성 미립자 흡착제, 29x100 HCA)은 실질적으로 감소한 값(17.1 mg)을 가졌다.
또한, 실시예 43, 52, 53, 57, 58, 59, 60, 및 62를 포함하는 저 잔류성 미립자 흡착제는 20 mg 미만의 2일 DBL을 또한 나타냈다. 실시예 35와 유사하게, NUCHAR® BAX 1100은 메인 캐니스터 내의 연료 증기측 상에 위치하고, 저 잔류성 미립자 흡착제는 하류에(즉, 통기구 포트를 향해) 존재한다. 유사한 퍼지 처리(즉, 150 BV의 퍼지와 315 리터의 퍼지)를 수용한 비교예과 비교했을 때(예, 실시예 64, 65, 66, 67, 89, 90, 91, 및 68), 이들 실시예는 상당히 낮은 2일 DBL을 가지며 이는 20 mg을 요구하는 캘리포니아 BETP보다 낮다. 메인 캐니스터 5(NUCHAR® BAX 1100 LD 연료 증기측) 및 저 잔류성 미립자 흡착제를 갖는 보충 캐니스터를 포함하는 실시예(예, 실시예 80, 85, 79, 88, 86 및 87)는, 20 mg 미만의 2일 DBL을 또한 가졌다.
도 17 내지 도 20은, 실시예 31(즉, 본원에서 설명하는 바와 같은 저 잔류성 흡착제)에서의 보충 캐니스터의 제1 흡착제의 용량 대 경로 길이 함수가 비단조형임을 입증한다. 즉, 특정 경로 길이에 있어서 상기 흡착제가 예기치 못한 용량의 증가를 갖는다는 것을 놀랍고도 예상치 못하게 관찰되었다.
도 21은, 합리적인 흐름 제한 및 DBL 배출량 성능의 목표 유연성을 제공하기 위해, 2 내지 5 mm의 직경을 갖는 종래의 고체 미립자 흡착제(원통형 펠렛, "속이 채워진 다이아몬드 표식")으로 공지된 성능 트레이드 오프를 예시적으로 나타낸다. 이들 실시예는, 표 2 및 표 3에 기술된 바와 같이, 대안적인 흡착제 충진을 갖는 하나 이상의 통기구측 흡착제 용적을 이용한 메인 캐니스터에 대한 것이다. 상기 시스템 내의 흡착제의 총 공칭 용적을 기초로 150 베드 용적(BV) 미만의, 40 g/hr 부탄 로딩 단계 후에 적용된 퍼지를 채용한 BETP 프로토콜 하에 시험되는 경우(시스템 설명에 대해 표 1 내지 3의 종래 실시예를 참조), 탄소 허니콤 실시예만이 챔버(즉, 빈 홀더를 빼고 상기 흡착제 용적을 포함한 챔버)에 대해 40 slpm(분당 표준 리터)에서 통기구측 용적에 대한 합리적인 흐름 제한 0.3 kPa 미만의 공간에 있고, 2일 DBL 배출량에 대해 50 mg 미만의 BETP 테스트 결과를 갖는다. 대조적으로, 3 mm 미만인 종래의 펠렛은 저비용 해결책이지만 흐름 제한 및 배출량 성능 사이에 좋지 않은 트레이드 오프를 갖는다. 이들 펠렛은 배출량 성능에 일치하지만, 상기 흡착제 베드의 기하 구조 비율을 요구하거나(예를 들어, 직경에 비해 낮은 베드 길이, 이는 과도한 흐름 제한을 부여함), 보다 유리한 베드 비율은 합리적 흐름 제한을 제공하지만 DBL 배출량은 과도하다. 미국 특허 제5,957,114호의 교시에 따라 흡착제 용적 또는 챔버 치수에 낮은 단면적을 적용하기 위해 전술한 바와 같이, 길이 대 직경 비 L/D가 2를 초과하는 세장형 챔버는, 유사한 치수의 탄소 허니콤 흡착제와 비교하여 종래의 미립자 흡착제에 대해 낮은 DBL 배출량 반응(도 22)을 선호하나, 이들 종래의 흡착제는 과도한 흐름 제한을 갖는다(도 23). 특히, 상기 큰 직경의 고체 펠렛(실시예 1)은 2 초과인 L/D의 유리한 챔버 기하 구조에 대한 흐름 제한 장벽을 극복하나, 상기 시스템의 DBL 배출량 성능은 심각하게 손상되고, 이는 상기 큰 직경의 고체 펠렛의 불량한 퍼지 가능성에 기인한다.
도 24 및 25는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에 종종 인용되는 유량에 대한 종래의 펠렛과 탄소 허니콤의 흐름 제한을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 캐니스터 시스템 제조자는 초기에 전체 흡착제 챔버 전략을 설계한 다음에 무엇보다 비용, 흐름 제한, 작업 용량 성능 및 배기 제어의 인자를 비교하고 균형을 맞추기 위해 이용 가능한 제품을 비교할 수 있다. 도 24 및 25의 비교에 있어서, 43 mm 직경 x 150 mm 길이("43x150") 미립자 흡착제 베드는 미립자 흡착제로 챔버를 충진한 용적의 대표적인 예시이며, 이는 달리 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 탄소 허니콤("35x150"), 즉 35 mm 직경의 탄소 허니콤과 4 mm 두께의 O-링을 포함한다. O-링 및/또는 다른 실란트 재료는 허니콤을 제자리에 있게 하고 허니콤의 외부 벽과 챔버 내부 벽 사이를 밀봉하여, 공기와 증기가 허니콤 셀을 통과시키고 모놀리스 주위의 주변 간극에서 우회하지 않도록 한다. 도 24에서, 캐니스터 시스템의 시험 및 검증에서의 일반적인 흐름이 강조 표시되어 있다. 15 slpm은 2.1 리터 캐니스터 시스템을 위한 150 BV DBL 준비에 사용되는 퍼지 흐름이다. 22.7 slpm의 퍼지 속도는 일반적으로 EPA GWC 및 GWC 측정에서 사용된다. 미국의 ORVR에 대한 최대 연료 흐름은 분당 약 10갤런이며, 이는 약 40 slpm의 캐니스터 시스템으로의 변위된 공기 증기 흐름을 의미한다. 배경 기술에 언급된 바와 같이, ORVR 하에서의 최대 흐름 제한에 대한 GM에 의한 캐니스터 시스템 사양은 60 slpm에서이다. 도 25는, 도 21 내지 도 23의 상기 통기구측 용적에 대한 가스 속도의 관점에서 이들 중요한 흐름, 및 챔버 제한의 관점이 아니라 상기 미립자 실시예에 대한 43 mm 직경의 베드 부분 또는 베드의 길이당 상기 흐름 제한 관점에서, 재료의 흐름 제한 특성을 비교하기 위한 수단으로서 상기 흐름 제한을 나타낸다. 분명하게, 메인 캐니스터 챔버 내에서 발견되는 것과 같이 전형적인 2 내지 2.8 mm 직경의 종래의 고체 펠렛은, 탄소 허니콤과 경쟁적이지 않으며, 이는 잠재적으로 낮은 배출량 성능을 2 초과의 L/D로 요구되는 챔버 기하 구조에 대해 비실용적으로 만든다.
통기구측 충진용 종래 펠렛 매질에 의해 나타나는 한계점을 다루기 위해, 본 설명은 상기 캐니스터 시스템 내의 적어도 하나의 용적에 미립자 흡착제를 제공하고, 상기 캐니스터 시스템은 1) 충분하게 큰 크기, 예를 들어 공칭 직경의 미립자 형상을 채용하여 저 흐름 제한 특성(Pa/cm 압력 강하)을 얻음으로써 유리하게 세장형 기하 구조를 갖는 챔버의 흐름 제한을 완화시키고, 2) 고체 원통형과 같은 고체 형태를 피하여 DBL 배출량 성능을 향상시키고, 3) 필러, 바인더, 및 압출 보조제를 적당하게 선택해서 준비된 흡착제 재료를 채용하여 저 잔류성에 대해 150+%의 범위로 M/m 비를 얻고, 이는 종래의 지식과는 반대이고, 저 흐름 제한 통기구측 미립자 흡착제를 얻는다. 따라서, 본 설명은 놀랍고도 예상치 못하게, 150+ M/m 특성, 및 43 mm의 직경 베드로서 측정했을 경우에 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 하에 40 Pa/cm 미만의 압력 강하의 흐름 제한 특성을 갖는 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 캐니스터 시스템을 제공한다.
예를 들어, 미국 특허 제9,174,195호는, 우수한 DBL 배출량 제어, 양호한 강도, 및 낮은 잔류 특성을 제공하는 저 흐름 제한 흡착제 미립자 재료를 제조하는 것으로부터 선행기술에 반대되는 교시를 한다. 이와 같이, 본 발견은 놀랍고도 예상치 못한 것이다. 추가로, 미국 특허 출원 제2007/78056A1에 설명된 바와 같이 (캘리퍼스에 의해 측정된) 2.6 mm 직경의 종래 고체 활성탄 펠렛 2GK-C7(Kuraray Chemical Co., Ltd.)은, 흐름 제한을 제하는 더 큰 펠렛으로부터 이러한 성능을 얻을 수 없음을 또한 교시한다.
2010 연식 모델 미쯔비시 OutlanderTM "PZEV" 및 "연방" 차량(즉, EPA Tier 2를 통해 인증된 것들로 500 mg/일의 2일 완전 차량 테스트 요건을 충족함), 및 2010 연식 모델의 스즈키 SX-4 차량에 설치된 캐니스터 시스템에서 2GK-C7을 발견할 수 있다. 이러한 차량에 대해 제조된 캐니스터 시스템으로부터 2010년에 수득된 바와 같이, 2GK-C7은 약 2.7 mm의 펠렛 직경을 가지며, 본원에서 설명한 바와 같은 방법을 사용하여 측정시 164%의 M/m 특성과 약 0.6 g/dL의 잔류성을 갖는다. 2GK-C7 펠렛은, 본원에서 사용되는 상업적으로 수용된 방법에 의해 99+의 강도를 갖는다. '195 특허는, 150%를 초과하는 수준으로 증가된 M/m을 갖는 큰 직경의 펠렛을 준비함에 있어서, 잔류성을 약 1 g/dL로 점근적인 수준에서 유지하며 강도가 급격하게 감소하고('195 특허의 도 5 및 도 6 각각), 이에 따라 적절한 강도 및 흡착 특성을 갖는 큰 직경의 펠렛을 150% 미만의 M/m 그리고 바람직하게는 65 내지 150%의 범위에 의해 정의되는 공간으로 제한한다.
특정 구현예에서, 본 설명은 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 증발가스 배출 캐니스터 시스템을 제공하되, 상기 미립자 흡착제 재료는 200% 초과의 M/m, 및 1 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다. 다른 구현예에서, 상기 미립자 흡착제 재료는 150% 초과의 M/m 및 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다. 이들 구현예에 대한 본 발명의 실시예가 본원에 설명되어 있다.
본원에서 정의된 프로토콜에 의해 측정된 Pa/cm 흐름 제한을 사용하는 것이 펠렛 직경보다 더 적당한데, 그 이유는 복잡한 기하 구조 형상은, 둥근 단면의 원통형, 삼각형 고체, 정사각형 고체, 오각형 고체, 육각형 고체 등에 대해 달리 쉽게 배정되는 것처럼 특징적인 직경의 정확한 측정을 배제하기 때문이다. 본 발명의 물리적인 실시예를 위해, 중공형 고체 벽의 원통형이 본원에서 사용되었다. 그러나, 중공형 특징(예, 얇은 벽, 및 벌크상 및 흡착제 내부 사이의 저 확산 경로 길이 저항)을 갖는 저 흐름 제한에 대한 대안적인 형상을 이용할 수 있고, 이들 형상은 꼬인 리본, 코일형 가닥, 새들, 또는 중공형 쉘을 포함한다. 이들 형상은, 더 양호한 강도 및 흡착 퍼지가능 특성을 부여하기 위해 횡문, 압입, 및 천공을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 더 복잡한 이들 형상(또는 달리 축방향으로 배향된 평행 채널을 갖는 고체 벽의 원통형으로서 형성된 미립자와 비교하여 예를 들어 개방형 스프링, 꼬인 리본 또는 새들을 수용함)은 더 작은 겉보기 기하학적 "직경"을 가능할 수 있게 하고, 이는 유사한 직경의 단순한 원통형 또는 기하학적 고체보다 더욱 낮은 흐름 제한을 수용할 수 있다
도 21에서의 종래의 미립자 흡착제 예시와 대조적으로, 도 26은 도 21에서 예시된 바와 같이 종래의 재료로 가능하지 않았던 저 DBL 배출량 및 저 흐름 제한 성능을 제공할 수 있는, 본원에 기술된 바와 같은 특징을 갖는 미립자 흡착제의 예시를 나타낸다. 탄소 허니콤뿐만 아니라 본원에서 설명하는 바와 같은 재료("본 발명의 실시예")의 특정 구성은, 성능 박스를 채우지 않는다. 본 발명의 수 많은 실시예는, 챔버 흐름 제한이 탄소 허니콤의 것에 가까워짐에 따라 탄소 허니콤에 의해 나타낸 것보다 더 낮은 DBL 배출량을 갖는 박스를 채운다. 이들 고성능 예시 모두는 150% 초과의 M/m 특성을 특징으로 갖지만, 많은 수는 200% 초과의 M/m 특성을 갖는다.
도 27은 저 DBL 배출량에 대한 기여 인자인 것으로 간주되는, 2 초과의 유리한 고 챔버 L/D를 갖는 본 발명의 고 성능 실시예를 나타낸다. 도 28, 29, 및 30은 유리하게 높은 L/D를 위해 저 흐름 제한의 실현 가능성이 본 발명의 실시예의 저 흐름 제한 특성에 의해 어떻게 가능하도록 만들어지는지를 나타낸다. 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도에서, 본 발명의 실시예는 유사한 43 mm 직경의 챔버에 배치되는 경우에 종래의 2 내지 2.8 mm 직경의 고체 펠렛의 Pa/cm 압력 강하의 흐름 제한치의 기본적인 일부이다.
본 발명의 또 다른 놀라운 양태는, 선행 기술의 교시, 특히 미국 특허 제9,174,195호에도 불구하고, 150% 이상의 M/m 비에서 본 발명의 샘플의 양호한 강도 특성이다. 도 42는 도 26 및 도 27의 실시예에서의 미립자 흡착제의 펠렛 강도를 M/m 특성의 함수로서 나타내되, "LFR"는 낮은 흐름 제한을 나타낸다. 비교 목적을 위해, 허용 가능한 강도의 한 계량치는 이 시험에 의해 35이다. 35의 강도는 차량에서 증발가스 배출량 제어를 위해 제조된 캐니스터 시스템으로부터 얻어진 MPAC1(Kuraray Chemical Co., Ltd.; 도 42의 고체 삼각형 기호로 나타냄)에 대해 측정된 특성이다. MPAC1은 중공형, 원통형, 저 흐름 제한 펠렛으로 미국 특허 제 9,174,195호 펠렛에 의해 교시된 범위 내에 속하는 기하학적 구조 및 특성을 가지며, 66%의 M/m을 포함하고, 상업용 캐니스터 시스템의 통기측 용적 내에서 흡착제 충진으로서 발견되었다. 비교 목적용으로 업계에서 수용하는 제2 계량치는 40의 최소 제품 강도 사양으로, 이는 고 작업 용량 2 mm Nuchar® BAX 1700 활성탄 펠렛에 대해 일부 캐니스터 시스템 제조업체에서 요구하는 사양이다. 도 42로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 저 흐름 제한 펠렛에 대해 35의 상업적으로 통상적인 값 이상으로 그리고 고 작업 용량 펠렛의 최소 사양 40 이상으로 좋은 강도를 갖는다. 도 26 및 도 27의 본 발명의 캐니스터 시스템 실시예 세트에 대해 도 43에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 저 흐름 제한 미립자 흡착제는, 이들의 높은 M/m 특성을 가지면서(또는 높은 M/m 특성임에도 불구하고) 양호한 펠렛 강도를 나타내면서 DBL 배출량의 우수한 제어를 달성할 수 있다. 캐니스터 시스템 실시예에서 본 발명의 저 흐름 제한 미립자 흡착제의 쌍은, 상기 상대적 35 및 40의 강도 계량치에서 또는 바로 밑에서 펠렛 강도를 갖는 반면에 샘플의 강도는, 예를 들어 결합제 제형을 변경함으로써 더욱 최적화될 수 있으나 본 개시에 따른 다른 원하는 특성을 유지함으로써 더욱 최적화될 수 있다.
본 발명의 실시예의 다목적성은, 특히 낮은 퍼지의 까다로운 조건 하에서의 성능에 의해 나타난다. 예를 들어, 미국 특허 제9,732,649호는, 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 이후 적용되는 100 BV 미만의 낮은 퍼지 조건 또는 210 리터 미만의 퍼지 조건 하에 DBL 배출량을 매우 낮은 수준으로 제어하는 것은 BETP 시험 프로토콜에 따라 시험했던 것처럼 어려울 수 있음을 교시한다. 이러한 까다로운 낮은 퍼지 하에, 도 31은 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 이후 100 BV 미만 및 210 리터 미만의 퍼지 수준이 적용되는 실시예에 대해 필터링된 도 26의 실시예를 나타내고, 도 26 및 31의 모든 실시예는 상기 메인 캐니스터의 외부에 단지 하나의 통기구측 흡착제 용적을 가졌다. 도 32는, 추가적인 통기구측 미립자가 베드("흡착제 2")에 첨가되었을 경우에 저 흐름 제한을 갖는 시스템 배출량이 낮게 관찰됨을 나타낸다. 도 33 및 34에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 미립자는 탄소 허니콤의 것과 유사한 L/D 비를 갖는 흡착제 2 챔버 내의 베드로서 포함되었다. 낮은 L/D 값으로 이동하는 것은, 단면적이 제한되고 공간 소비적인 밀봉과 유지 O-링 또는 달리 탄소 허니콤에 대해 요구되는 유사한 실란트가 부족한 것을 반영한다. 낮은 퍼지 조건 하에서 이들 캐니스터 시스템의 저 배출량을 생성하는 실시예 107 내지 110에서 흡착제 2로 된 본 발명의 미립자 베드는, 심지어 260%의 높은 M/m 비를 가지고서도 51의 펠렛 강도를 의미있게 가졌다.
이러한 유형 4의 메인 캐니스터에 있어서, 후속 흡착제 용적 내의 특정 35x100 탄소 허니콤과 결합한 본 발명의 펠렛 흡착제의 결합에 대해 낮은 퍼지 조건 하에서의 매우 낮은 DBL 배출량을 얻었다. 35x100 탄소 허니콤을 시스템 통기구를 향해 최종 흡착제 용적으로서 갖는 경우(실시예 106의 캐니스터 시스템), 2일차 DBL 배출량은 15 mg이었다. 그러나, 그 마지막 챔버를 충진하는 본 발명의 펠렛이 43x100 흡착제 2를 함유하는 경우(실시예 107의 캐니스터 시스템), 2일차 DBL 배출량은 훨씬 더 낮았고, 12 mg이었다. 종래의 지식은 특히 낮은 퍼지 조건 하에서 20 mg 미만을 달성하기 위해 DBL 배출량에 가장 유익한 것으로서 시스템 대기 통기구를 향해 작업 용량의 단조로운 감소 변화 단계의 이점을 제시하였기 때문에 이 결과는 놀라운 것이다. 본 발명은 그 결과를 달성하기 위해 통기구측 미립자 흡착제 충진을 갖는 새로운 옵션을 제공하고, 예를 들어 미립자 용적이 위치할 수 있는 유연성을 갖는 다수의 용적보다는 오히려 탄소 허니콤을 포함한 캐니스터 시스템 내에 단지 하나의 흡착제 용적만 갖고, 아직까지 반대로 교시되었던 미립자 다공 특성이 지금은 더 우수한 DBL 배출 성능이 되도록 나타냄을 포함한다. 캐니스터 시스템 설계의 의미와 기회는, 예를 들어 기존의 캐니스터 시스템을 취할 수 있는 장점이라는 것으로, 통기구측에서 탄소 허니콤을 수용하는 다수의 직렬 흡착제 용적으로 설계되고, 시스템을 재설계 및 재구축해야 할 필요 없이 이들 용적 중 하나 이상에서 통기구측 미립자 흡착제 해결책에 대한 선택의 유연성을 갖고, 또한 전체 시스템의 압력 강하 제약 조건 내에서 원하는 DBL 배출량 성능을 얻는 것이다.
특정 구현예에서, 본 설명은 150% 초과의 M/m 및 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성 특성을 갖는 통기구측 미립자 흡착제를 포함하는 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 통기구측 흡착제 용적의 적당한 흐름 제한에 수반되는 낮은 DBL 배출량 결과를 갖는다. 예를 들어, 유형 4의 메인 캐니스터(2.1 리터 탄소 충진)를 이의 통기구측에 저 흐름 제한 중공형 펠렛 미립자의 43mm 직경 x 100mm 길이의 흡착제 베드를 포함하는 챔버로 피팅하였고, 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 315 리터의 퍼지로, 또는 그 총 흡착제 용적에 대한 139 BV의 퍼지로 상기 시스템을 순환시켰다(실시예 36 내지 62 참조). 상기 베이스 캐니스터에 대한 2일 DBL 배출량은 76 mg이었다(예를 들어 실시예 28; 메인 캐니스터는 43x100의 외부 통기구측 챔버 없이 시험되었고, 따라서 315 리터의 퍼지는 2.1 리터의 총 흡착제 베드에 대해 150 BV이었음). 상기 캐니스터 통기구측 상에 위치한 보조 챔버 내의 흡착제 용적의 L/D 비는 2.56이었다. 그 챔버 내의 펠렛 베드의 흐름 제한은, 실시예 47의 Kuraray MPAC1 종래 기술의 펠렛에 대해 더 높은 0.26 kPa(46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도에서 13.3 Pa/cm의 흐름 제한 특성)를 제외하고, 40 lpm의 흐름(46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도에서 10.0 Pa/cm)에서 0.22 kPa이었다. 도 35 및 36에 나타낸 바와 같이, 이러한 캐니스터 시스템은 20 mg 미만의 배출량을 갖고 150+%의 M/m을 갖는 다수의 본 발명 실시예, 및 저 흐름 제한 펠렛의 부탄 잔류 특성이 0.5 g/dL 미만이었을 경우 10 mg 미만의 배출량을 갖는 일부 실시예를 갖는다. 도 44는 도 35 및 36의 실시예에서 본 발명의 저 흐름 제한 미립자 흡착제의 펠렛 강도를 나타낸다. 200+%를 초과하는 M/m 특성을 포함하여 150+%의 M/m, 그리고 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류 특성을 갖는 본 발명의 저 흐름 제한 미립자는, 펠렛 강도를 35에서 또는 빈번하게 이를 초과해서 갖는다.
또 다른 구현예를, 통기구측 상에 흡착제 1 보조 챔버로 피팅된 유형 5의 메인 캐니스터(2.1 리터 탄소 충진)로 나타낸다. 상기 베이스 캐니스터에 대한 2일 DBL 배출량은 93 mg이었다(예를 들어 실시예 63; 보조 흡착제 1 챔버 없이 시험된 메인 캐니스터, 따라서 315 리터 퍼지는 2.1 리터의 총 흡착제 베드에 대해 150 BV이었음). 상기 보조 챔버는 종래의 펠렛, 저 흐름 제한 중공형 펠렛 미립자, 또는 탄소 허니콤의 다양한 크기의 흡착제 1 베드로 이루어져 있다. 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 315 리터의 퍼지, 또는 총 공칭 흡착제 용적에 대한 137 내지 147 BV의 퍼지로 캐니스터 시스템을 순환시켰다. 모든 실시예는 동일한 315 리터로 퍼지되었지만, BV 값은 메인 캐니스터 외부의 통기구측 챔버의 크기에 의존하고 이는 실시예 중에 변했다(실시예 64 내지 69, 76, 79 및 88 내지 92 참조). 도 35 및 36의 실시예와 유사하게, 도 37 및 38은, 미립자 및 허니콤 형태 모두를 포함하는 시험된 흡착제 중, 최소의 배출량은 150% 초과의 M/m 특성 및 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는 흐름 제한 미립자 흡착제에 의한 것임을 나타낸다. 상기 흡착제 1 용적에서 시험된 다른 피시험 미립자 및 허니콤 재료에 비해 놀라운 저 배기 배출 성능 때문에, 이 재료를 복제하여 시험하였다(실시예 86 및 87). 이 저 흐름 제한 미립자에 대한 저 흐름 제한 특성(도 39의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 46 cm/s에서 10 Pa/cm)은, 43 mm 직경과 132 mm 길이의 치수를 갖는 흡착제 1 베드의 낮은 흐름 제한(도 40의 40 lpm에서 0.72 kPa)을 합리적으로 가능하게 하였고, 따라서 3 초과(도 41 참조)의 유리한 베드 L/D를 가능하게 하고 이는 향상된 배기 배출량 제어에 기여했다.
예시적인 구현예
일 양태에서, 본 개시는, 유체 또는 증기를 한 챔버에서 그 다음 챔버로 방향성 있게 흐를 수 있도록 유체 연통하며 각각의 챔버가 용적을 한정하고 적어도 하나의 챔버는 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적을 포함하는 복수의 챔버를 갖는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하되, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 포함하는 미립자 흡착제를 포함하고, 상기 미립자 흡착제 용적은 상기 미립자 흡착제 재료의 43 mm 직경 베드에 가해지는 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도 조건 하에 40 Pa/cm 미만의 흐름 제한 특성을 갖는다.
추가적인 양태에서, 본 개시는, 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적 및 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하되(상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 미립자 흡착제를 포함함), 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도가 상기 통기구측 미립자 흡착제 용적의 43 mm 직경 베드에 가해지는 경우, 상기 통기구측 흡착제 용적은 40 Pa/cm 미만의 압력 강하의 흐름 제한 특성을 갖는다.
추가적인 양태에서, 본 개시는, 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적 및 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하되(상기 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 미립자 흡착제를 포함함), 상기 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다.
추가적인 양태에서, 본 개시는, 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적; 및 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적(상기 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 흡착제 용적은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 약 200% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 미립자 흡착제를 포함함)을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 1 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다.
다른 양태에서, 본 개시는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 상기 시스템은, 연료 저장용 연료 탱크; 공기 유도 시스템을 갖고 상기 연료를 소비하도록 조정되는 엔진; 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적, 및 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비, 그리고 0.5 g/dL 이하의 잔류성을 갖는 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 복수의 흡착제 용적을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템; 상기 연료 탱크에 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 연결하는 연료 증기 유입구 도관; 상기 엔진의 공기 유도 시스템에 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 연결하는 연료 증기 퍼지 도관; 및 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 통기하고 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템에 퍼지 공기를 인입하기 위한 통기구 도관을 포함하되, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 복수의 흡착제를 통해 상기 통기구 포트로의 연료 증기 흐름 경로, 및 상기 통기구 포트로부터 상기 복수의 흡착제 용적과 상기 연료 증기 퍼지 유출구를 통한 공기 흐름 경로에 의해 정의된다.
추가적인 양태에서, 본 개시는 증발가스 배출 제어 시스템에서 연료 증기 배출량을 감소시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적 및 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하는 복수의 흡착제 용적과 상기 연료 증기를 접촉시키는 단계(상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 nm의 이상의 직경을 갖는 거시적 기공, 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비, 및 약 1.0 g/dL의 잔류성을 포함하는 미립자 흡착제를 포함함)를 포함한다.
추가 양태에서, 본 개시는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 상기 하나 이상의 캐니스터 시스템은, 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비와 약 1.0 g/dL 미만의 잔류성을 갖는 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적; 및 약 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 약 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 약 150% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적을 포함하되, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적은 1.0 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적 또는 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 용적은, 40 lpm의 공기 흐름 하에서 약 0.3 kPa 미만의 흐름 제한, 46 cm/s의 겉보기 선형 공기 흐름 속도가 43 mm 직경의 베드에 가해지는 경우에 40 Pa/cm 미만인 압력 강하의 흐름 제한 특성, 2 이상의 길이 대 직경 비 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적 또는 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 용적은, (i) 1.0 g/dL 미만의 잔류성, (ii) 약 200% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비, (iii) 약 2 이상의 길이 대 직경 비, 또는 (iv) 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 315 리터 이하의 퍼지에서 50 mg 이하의 2일 주간 증발 손실(DBL)을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 210 리터 이하의 퍼지에서 20 mg 이하의 2일 주간 증발 손실(DBL)을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 150 베드 용적 이하의 퍼지에서 50 mg 이하의 2일 주간 증발 손실(DBL)을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 100 베드 용적 이하의 퍼지에서 20 mg 이하의 2일 주간 증발 손실(DBL)을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적 및/또는 적어도 하나의 통기구측 흡착제 용적을 포함한다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 흡착제 용적은 단일 캐니스터 내에 또는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적 또는 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적 또는 이들의 조합은, 8 g/dL 미만의 공칭 BWC를 갖고/갖거나, 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 미만의 25C 공칭 IAC를 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은 활성탄 허니콤이다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적 또는 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 용적은, 0.5 g/dL 미만의 잔류성을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 연료측 흡착제 용적은 적어도 8 g/dL(예, 적어도 10 g/L)의 공칭 부탄 작업 용량을 갖고/갖거나, 5 부피%와 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 적어도 35 g/L의 25℃ 공칭 증분 흡착 용량(IAC)을 갖는다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 연료측 흡착제 용적, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적, 적어도 하나의 통기구측 미립자 흡착제 용적 또는 적어도 하나의 통기구측 저 잔류성 미립자 용적, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적, 또는 이들의 조합은 활성탄, 탄소 숯, 제올라이트, 점토, 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 다공성 실리카, 분자체, 볼 점토, 카올린, 티타니아, 세리아, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 흡착제 재료를 포함한다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 적어도 하나의 통기구측 후속 흡착제 용적은 활성탄 허니콤이다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 활성탄은, 목재, 목재 분진, 목재 가루, 면 린터, 토탄, 석탄, 코코넛, 갈탄, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일씨, 핵과, 견과류 껍질, 견과류씨, 톱밥, 야자수, 채소, 합성 중합체, 천연 중합체, 리그노셀룰로오스 물질, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 부재를 포함하는 재료로부터 유도된다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 흡착제의 형태는, 과립, 펠렛, 구형, 허니콤, 모놀리스, 펠렛화 원통형, 균일한 형상의 미립자 매질, 불균일한 형상의 미립자 매질, 압출 형태의 구조화된 매질, 권취 형태의 구조화된 매질, 접힌 형태의 구조화된 매질, 주름진 형태의 구조화된 매질, 물결 형태의 구조화된 매질, 주입된 형태의 구조화된 매질, 접합된 형태의 구조화된 매질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 발포체, 중공 원통형, 별 모양, 꼬인 나선형, 별표 모양, 구성된 리본 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 부재를 포함한다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 흡착제 용적은 용량성 희석제를 포함한다. 본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 용량성 희석제는, 불활성 스페이서 입자, 포획된 공기 공간, 발포체, 섬유, 스크린 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 부재를 포함한다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 상기 캐니스터 시스템은 열 유닛을 추가로 포함한다.
본 발명의 몇몇 구현예를 본원에 나타내고 설명했지만, 이러한 구현예는 단지 예시로서 제공된다는 것을 이해해야 할 것이다. 많은 변형, 변경 및 대체가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 가능할 것이다. 오히려, 본 개시는 다음의 첨부된 청구범위 및 그의 법적 균등물에 의해 정의되는 바와 같이 본 개시의 범주 내에 속하는 모든 변형예, 균등물 및 대안예를 다루기 위한 것이다. 따라서, 본 설명과 첨부된 청구범위는 본 발명의 사상 및 범주 내에 속하는 모든 이러한 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
본 출원 전반에 걸쳐 인용된 모든 참조, 특허, 출원 중인 특허 출원 및 공개된 특허의 내용은 본원에 명백하게 참조로서 포함된다.
당업자는 본원에 기술된 본 발명의 특정 구현예에 대한 많은 균등물을 통상적인 실험을 사용하여 인지하거나 확인할 수 있을 것이다. 이러한 균등물은 다음의 청구범위에 포함되는 것으로 의도된다. 본원에서 기술되는 상세한 실시예 및 구현예는 설명의 목적을 위한 예시로서만 주어지며, 본 발명을 한정하는 것으로 절대 간주되지 않음을 이해해야 한다. 이에 대한 다양한 변형 또는 변경은 당업자에게 제안될 것이고, 이는 본 출원의 사상 및 범위 내에 포함되며 첨부된 청구범위의 범주 내인 것으로 간주된다. 예를 들어, 성분의 상대적인 양은 목적하는 효과를 최적화하기 위해 변경될 수 있고, 부가 성분이 첨가될 수 있고/있거나 유사한 성분은 기술된 성분 중 하나 이상을 대체할 수 있다. 본 발명의 시스템, 방법 및 절차와 연관된 추가적인 유리한 특징 및 기능은 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다. 또한, 당업자는 본원에 기술된 본 발명의 특정 구현예에 대한 많은 균등물을 통상적인 실험을 사용하여 인지하거나 확인할 수 있을 것이다. 이러한 균등물은 다음의 청구범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (91)

  1. 유체 또는 증기가 한 챔버에서 그 다음 챔버로 방향성 있게 흐를 수 있도록 유체 연통하며 각각의 챔버가 용적을 한정하는 복수의 챔버를 갖고, 적어도 하나의 챔버는 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 160% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖고,
    상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 (i) 8 g/dL 미만의 부탄 작업 용량(BWC) 및 (ii) 2 g/dL 미만의 부탄 잔류성 중 적어도 하나를 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 (i) 40 lpm의 공기 흐름 하에서 0.3 kPa 미만의 흐름 제한 및 (ii) 2 이상의 길이 대 직경 비 중 적어도 하나를 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 (i) 1.0 g/dL 미만의 부탄 잔류성, (ii) 200% 초과의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비, 또는 (iii) 2 이상의 길이 대 직경 비 중 적어도 하나를 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 5 부피% 내지 50 부피% n-부탄의 증기 농도에서 적어도 35 g/L의 25℃ 공칭 증분 흡착 용량(IAC)을 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 315 리터 이하의 퍼지에서 50 mg 이하의 2일 주간 증발 손실(DBL)을 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 2일 주간 증발 손실(DBL)은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 210 리터 이하의 퍼지에서 20 mg 이하인, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 150 베드 용적(bed volumes) 이하의 퍼지 공기에서 50 mg 이하의 2일 주간 증발 손실(DBL)을 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 2일 주간 증발 손실(DBL)은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 100 베드 용적(bed volumes) 이하의 퍼지 공기에서 20 mg 이하인, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 단일 캐니스터 내에 또는 연료 증기에 의해 순차적으로 접촉하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치하는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 활성탄, 탄소 숯, 제올라이트, 점토, 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 다공성 실리카, 분자체, 카올린, 티타니아, 세리아, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 흡착제 재료를 포함하는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 활성탄은, 목재, 목재 분진, 목재 가루, 면 린터, 토탄, 석탄, 코코넛, 갈탄, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일씨, 핵과, 견과류 껍질, 견과류씨, 톱밥, 야자수, 채소, 합성 중합체, 천연 중합체, 리그노셀룰로오스 물질, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 부재를 포함하는 재료로부터 유도되는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 용량성 희석제를 포함하는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 용량성 희석제는 불활성 스페이서 입자, 포획된 공기 공간, 발포체, 섬유, 스크린 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 부재를 포함하는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 열 유닛을 추가로 포함하는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 미립자 흡착제 용적은 0.5 g/dL 미만의 부탄 잔류성을 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  16. 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템으로서, 상기 하나 이상의 캐니스터는,
    적어도 하나의 연료측 흡착제 용적; 및
    100 nm 미만의 직경을 갖는 미시적 기공, 100 내지 100,000 nm의 직경을 갖는 거시적 기공, 및 65% 미만의 미시적 기공 용적에 대한 거시적 기공 용적의 비를 갖는 미립자 흡착제를 포함하는 적어도 하나의 통기구측 미립자 활성탄 흡착제 용적을 포함하되,
    상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 활성탄 흡착제 용적은
    (i) 1.0 g/dL 이하의 부탄 잔류성,
    (ii) 8 g/dL 미만의 부탄 작업 용량(BWC), 또는
    (iii) (i)과 (ii)의 조합
    중 적어도 하나를 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
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  18. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 활성탄 흡착제 용적은 0.25 내지 1.0 g/dL의 부탄 잔류성을 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  19. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 활성탄 흡착제 용적은 1 내지 8 g/dL 미만의 부탄 작업 용량(BWC)을 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  20. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 활성탄 흡착제 용적은 4 내지 8 g/dL 미만의 부탄 작업 용량(BWC)을 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  21. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 통기구측 미립자 활성탄 흡착제 용적은 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 점토, 다공성 실리카, 카올린, 제올라이트, 금속 유기 프레임워크, 티타니아, 세리아, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  22. 제16항에 있어서, 상기 활성탄은 목재, 목재 분진, 목재 가루, 면 린터, 토탄, 석탄, 코코넛, 갈탄, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일씨, 핵과, 견과류 껍질, 견과류씨, 톱밥, 야자수, 채소, 합성 중합체, 천연 중합체, 리그노셀룰로오스 물질, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료로부터 유도되는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 점토는 제올라이트 점토(Zeolite clay), 벤토나이트 점토(Bentonite clay), 몬트모릴로나이트 점토(Montmorillonite clay), 일라이트 점토(Illite clay), 프렌치 그린 점토(French Green clay), 파스칼라이트 점토(Pascalite clay), 레드몬드 점토(Redmond clay), 테라민 점토(Terramin clay), 리빙 점토(Living clay), 풀러스 어스 점토(Fuller's Earth clay), 오말라이트 점토(Ormalite clay), 비탈라이트 점토(Vitallite clay), 레토라이트 점토(Rectorite clay), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나인, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
  24. 제16항에 있어서, 상기 시스템은 2012년 캘리포니아 배기 배출량 시험 절차(BETP)에 의해 측정시 40 g/hr의 부탄 로딩 단계 후에 적용된 315 리터 이하의 퍼지에서 50 mg 이하의 2일 주간 증발 손실(DBL)을 갖는, 증발가스 배출 제어 캐니스터 시스템.
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