KR20200013787A - 증발 배출 장치 및 흡착제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄화수소 배출물 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 자동차 엔진 및 연료 시스템으로부터 탄화수소의 증발 배출물을 제어하기 위한, 탄화수소 흡착 코팅 조성물으로 코팅된 기판, 공기 흡입 시스템 및 증발 배출물 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

증발 배출 장치 및 흡착제
본 발명은 일반적으로 탄화수소 배출물 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 탄화수소 흡착 코팅 조성물로 코팅된 기판, 증발 배출물 제어 시스템 구성 요소(components), 및 자동차 엔진 및 연료 시스템으로부터의 탄화수소의 증발 배출물을 제어하기 위한 증발 배출물 제어 시스템에 관한 것이다.
내연 엔진에 의해 구동되는 자동차의 연료 시스템으로부터의 가솔린 연료의 증발 손실은 탄화수소에 의한 대기 오염의 주요 원인이다. 연료 시스템으로부터 배출된 연료 증기를 흡착하기 위해 활성탄을 사용하는 캐니스터(canister) 시스템이이러한 증발 배출물을 제한하는데 사용된다. 현재 모든 차량에는 증발 배출물을 제어하기 위해 활성탄 펠릿이 포함된 연료 증기 캐니스터가 있다. 많은 연료 증기 캐니스터에는 또한, 일주 온도 사이클링(diurnal temperature cycling)의 고온 측 동안에 탄소 베드(bed)로부터 배출되는 연료 증기를 포획하기 위한 추가 제어 장치가 포함된다. 이러한 배출물을 위한 현재의 제어 장치는 압력 강하로 인해 탄소-함유 허니콤 흡착제를 전적으로 포함한다. 이러한 시스템에서, 흡착된 연료 증기는, 캐니스터 시스템을 신선한 주변 공기로 퍼지하고 활성탄으로부터 상기 연료 증기를 탈착시켜 연료 증기의 추가 흡착을 위해 탄소를 재생시킴으로써, 활성탄으로부터 주기적으로 제거된다. 캐니스터-기반 증발 손실 제어 시스템을 개시하는 예시적인 미국 특허는 미국 특허 4,877,001; 4,750,465; 및 4,308,841을 포함한다.
허용가능한 탄화수소 배출량에 대한 엄격한 규제 기관은, 심지어 사용 중단 기간 동안에도, 자동차의 탄화수소 배출량을 점진적으로 더 엄격하게 제어할 것을 요구해 왔다. 이러한 기간 동안 (즉, 주차되어 있을 때), 차량 연료 시스템은 따뜻한 환경에 노출될 수 있으며, 이는 연료 탱크의 증기압을 증가시키고, 결과적으로 연료의 대기로의 증발 손실 가능성을 증가시킨다.
전술한 캐니스터 시스템은 용량 및 성능과 관련하여 특정 제한을 갖는다. 예를 들어, 퍼지 공기는 흡착제 용적 상에 흡착된 전체 연료 증기를 탈착시키지 않아 대기로 방출될 수 있는 잔류 탄화수소("힐(heel)")을 초래한다. 본원에 사용된 용어 "힐"은, 캐니스터가 퍼지된 상태 또는 "청정(clean)" 상태에 있을 때 흡착제 물질 상에 일반적으로 존재하는 잔류 탄화수소를 말하며, 이는 흡착제의 흡착 능력을 감소시킬 수 있다. 한편, 블리드(bleed) 배출물은 흡착제 물질에서 빠져나오는 배출물을 말한다. 예를 들어, 흡착과 탈착 사이의 평형이 흡착보다 탈착을 상당히 선호할 때 블리드가 발생할 수 있다. 이러한 배출물은, 차량이 일반적으로, 며칠 기간 동안에 걸친 일주 온도 변화에 노출되었을 때 발생할 수 있다 (통상 "일주 호흡 손실"이라고 칭해짐). 특정 규정에 따르면 상기 캐니스터 시스템의 이러한 일주 호흡 손실(DBL) 배출물이 매우 낮은 수준으로 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 2012 년 3 월 22 일자 캘리포니아 저 배출 차량 규제(LEV-III)는 2001 년에 대한 캐니스터 DBL 배기량을 요구하며 후속 모델 자동차가 블리드 배출물 시험 절차(BETP)에 따를 때 20mg을 초과하지 않을 것을 요구한다.
DBL 배출물에 대한 보다 엄격한 규정은, 특히 퍼지 용적이 감소된 차량(즉, 하이브리드 차량)에 사용하기 위해, 개선된 증발 배출물 제어 시스템의 개발을 계속 유도한다. 이러한 차량은 다르게는, 더 드문 퍼지 빈도로 인해 고 DBL 배출물을 생성할 수 있으며, 이는 총 퍼지 용적을 더 낮추고 잔류 탄화수소 힐을 더 높인다. 따라서, 적은 용적 및/또는 드문 퍼지 주기에도 불구하고 DBL 배출물이 적은 증발 배출물 제어 시스템을 갖는 것이 바람직하다.
초기 흡착제 용적에 연료 증기를 통과시킨 다음 대기 쪽으로 배기시키기 전에 하나 이상의 후속 흡착제 용적에 통과시킴으로써 엄격한 DBL 조건 하에서 탄화수소 배출을 제한하는 방법이 이전에 개시되어 있으며, 여기서 초기 흡착제 용적은 후속 흡착제 용적보다 더 높은 흡착 용량을 갖는다. 미국 특허 RE38,844를 참조한다.
또한, 초기 흡착제 용적 및 적어도 하나의 후속 흡착제 용적을 갖는 고 퍼지 효율 중간 부탄 작업 용량을 갖고, 3 g/dL 미만의 유효 부탄 작업 용량(BWC), 2g 내지 6g의 g-총 BWC, 및 40g/hr 부탄 로딩 단계후 적용된 약 210 리터 이하의 퍼지에서 20mg 이하의 2일 일주 호흡 손실(DBL) 배출물을 갖는 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템 장치가 이전에 개시되어 있다. 미국 특허 출원 공개 2015/0275727을 참조한다.
연료-유래된 탄화수소의 추가 증발 배출원에는 엔진, 배기 가스 재순환(EGR) 시스템 및 공기 흡입 시스템이 포함된다. 엔진이 정지된 후 자동차 엔진의 공기 흡입 시스템에, 여러 공급원으로부터 상당한 양의 휘발성 탄화수소가 수집되는 것으로 밝혀졌다. 증발 배출물 포집 기술이 없으면, 이 탄화수소는 엔진이 정지된 후에 대기로 배출된다. 따라서, 공기 흡입 시스템에서 탄화수소 배출물 방출량을 감소시키거나 제거하는 것이 바람직하다.
연료 주입기 누출, 잔류 연료 퍼들(puddle) 증발 및 포지티브 크랭크케이스 환기(PCV) 시스템으로부터의 블로우-바이(blow-by) 가스의 결과로, 차량의 오프-사이클 동안 차량의 증발 배출물의 상당 부분이 공기 흡입 시스템으로부터 배출된다. 이상적으로는, 배출물 보유 시스템이, 정상적인 배기 배출물 제어 시스템을 통해 소비되고 제어될 탄화수소를 방출하는 경우, 파워트레인이 다시 사용될 때까지, 상기 탄화수소 배출물이 공기 흡입 시스템에 의해 유지된다.
공기 흡입 시스템으로부터의 탄화수소 배출물의 외부 유동을 제어하기 위한 종래 기술의 해결책은 주의깊은 덕트 및 필터 박스의 형상화; 공기 흡입 시스템 내로의 탄소 흡착제의 혼입; 및 필터를 포함한다.
공기 흡입 시스템에서 수집된 배출물을 흡착하기 위한 탄화수소 배출물 흡착 시스템을 생성하는데 있어서의 과제는, 공기 흡입 제한에 미치는 영향을 최소화하고, 시스템에 추가 중량을 거의 가하지 않으면서도, 특정 응용 분야에 충분한 흡착 용량을 제공하는 것이다. 또한, 연료 시스템으로부터 증발 탄화수소 배출물을 포획하기 위한 이전에 개시된 장치에도 불구하고, 다양한 조건 하에서 잠재적인 증발 배출량을 더욱 감소시키면서 공간 요건 및 중량을 감소시키기 위해 고효율의 증발 배출물 제어 시스템이 여전히 필요하다.
탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판, 증발 배출물을 제어하도록 구성된 공기 흡입 시스템 및 증발 배출물 제어 시스템이 제공된다. 개시된 코팅된 기판, 구성 요소 및 시스템은 증발 탄화수소 배출물을 제어하는데 유용하며, 퍼지 조건이 낮더라도 적은 일주 호흡 손실(DBL) 배출을 제공할 수 있다. 제공된 코팅된 기판은 배출물이 대기로 방출되기 전에 내연 엔진 및/또는 관련된 연료 공급원 구성 요소에서 발생된 증발 배출물을 제거한다.
일 양태에서, 탄화수소 흡착제 코팅을 상부에 갖는 하나 이상의 표면을 포함하는 기판을 포함하는, 탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판이 제공되며, 이때 상기 탄화수소 흡착제 코팅은, 미립(particulate) 탄소 및 결합제를 포함하고; 상기 미립 탄소는 약 1400 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖는다. 상기 미립 탄소는, 실온에서 평형화되고 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후 25 분 동안 100 mL/min의 질소 유동으로 퍼지되고 다시 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후, 약 9 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다.
일 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1600 ㎡/g 이상이다. 일 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1400 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g이다. 일부 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1600 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g이다.
일부 실시양태에서, 미립 탄소는 약 12 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다. 일부 실시양태에서, 미립 탄소는 약 9 중량% 내지 약 15 중량%의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다.
일부 실시양태에서, 결합제는 미립 탄소에 대하여 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재한다. 일부 실시양태에서, 결합제는 유기 중합체이다. 일부 실시양태에서, 결합제는 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 실시양태에서, 기판은 플라스틱이다. 일부 실시양태에서, 플라스틱은 폴리프로필렌, 나일론-6, 나일론-6,6, 방향족 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프탈아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에스테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 기판은 발포체(foam), 모놀리쓰성(monolithic) 물질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 꼬인 나선, 리본, 압출된 형태의 구조화된 매체, 감긴 형태의 구조화된 매체, 접힌 형태의 구조화된 매체, 주름진 형태의 구조화된 매체, 물결 형태의 구조화된 매체, 부어진(poured) 형태의 구조화된 매체, 접합된 형태의 구조화된 매체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 실시양태에서, 기판은 부직포이다. 일부 실시양태에서, 기판은 압출된 매체이다. 일부 실시양태에서, 압출된 매체는 허니콤이다. 다른 실시양태에서, 기판은 발포체이다. 일부 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 10 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 20 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 15 내지 약 40 개의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체는 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 폴리우레탄은 폴리에테르 또는 폴리에스테르이다. 일부 실시양태에서, 발포체는 망상(reticulated) 폴리우레탄이다. 다양한 다공성을 갖는 그러한 많은 발포체는 다수의 공급원으로부터 상업적으로 입수가능하고 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 발포체는, 예를 들어, 볼츠(Volz)의 미국 특허 제 3,171,820 호 및 유쿠타(Yukuta) 등의 미국 특허 제 4,259,452 호에 개시된 것과 같은 방법에 따라 제조될 수 있으며, 이들 모두는 망상 폴리우레탄 발포체의 교시를 위해 본원에 참고로 포함된다.
일부 실시양태에서, 기판 상의 코팅의 두께는 약 500 마이크론 미만이다.
다른 양태에서, 연소 엔진을 구비한 자동차로부터의 증발 배출물을 제어하도록 구성된 공기 흡입 시스템이 제공되며, 이때 상기 시스템은, 공기 흡입 덕트, 상기 공기 흡입 덕트로부터 공기를 수용하도록 위치된 공기 필터 챔버, 및 상기 공기 필터 챔버로부터 상기 연소 엔진으로 공기를 수송하기 위해 상기 공기 필터 챔버 및 상기 연소 엔진과 유체 연통하는 하나 이상의 청정 공기 덕트를 포함한다. 상기 공기 흡입 덕트, 상기 공기 필터 챔버 및 상기 청정 공기 덕트 중 적어도 하나의 내측 표면의 적어도 일부는 탄화수소 흡착제 코팅을 포함하거나, 또는 탄화수소 흡착제 코팅으로 코팅된 기판과 접촉하여, 상기 탄화수소 흡착제 코팅이 상기 자동차의 상기 연소 엔진 내로 연소 공기를 도입하기 위한 경로와 유체 접촉되도록 한다. 탄화수소 흡착제 코팅은 미립 탄소 및 결합제를 포함하고, 여기서 미립 탄소는 약 1400 ㎡/그램 이상의 BET 표면적을 갖고, 미립 탄소는, 실온에서 평형화되고 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출되고 25 분 동안 100 mL/min의 질소 유동으로 퍼지된 후 다시 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후, 약 9 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다. 엔진 오프-사이클 동안, 엔진으로부터 및 공기 흡입 시스템을 통해 대기로 배출될 수 있는 증발 배출물이 탄화수소 흡착제에 의해 흡착되어 증발 배출물이 감소된다. 엔진 작동 중에, 공기가 공기 흡입 시스템 내로 유입되고, 이에 의해, 이전에 흡착된 탄화수소가 탄화수소 흡착제에 의해 탈착되고 공기 필터 배출구 덕트를 통해 연소를 위해 엔진으로 다시 순환된다.
일 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1600 ㎡/g 이상이다. 일 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1400 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g이다. 일부 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1600 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g이다.
일부 실시양태에서, 미립 탄소는 약 12 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다. 일부 실시양태에서, 미립 탄소는 약 9 중량% 내지 약 15 중량%의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다.
일부 실시양태에서, 결합제는 미립 탄소에 대하여 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재한다. 일부 실시양태에서, 결합제는 유기 중합체이다. 일부 실시양태에서, 결합제는 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 실시양태에서, 기판은 플라스틱이다. 일부 실시양태에서, 플라스틱은 폴리프로필렌, 나일론-6, 나일론-6,6, 방향족 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프탈아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에스테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시양태에서, 기판 상의 탄화수소 흡착제 코팅의 두께는 약 500 마이크론 미만이다.
일 실시양태에서, 상기 공기 필터 챔버의 내측 표면의 상기 부분은 탄화수소 흡착제 코팅으로 코팅된다.
다른 실시양태에서, 기판은 발포체, 모놀리쓰성 물질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 꼬인 나선, 리본, 압출된 형태의 구조화된 매체, 감긴 형태의 구조화된 매체, 접힌 형태의 구조화된 매체, 주름진 형태의 구조화된 매체, 물결 형태의 구조화된 매체, 부어진 형태의 구조화된 매체, 접합된 형태의 구조화된 매체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다 .
일 실시양태에서, 기판은 부착된 부직포이다. 일부 실시양태에서, 부착된 부직포는 공기 필터 챔버의 내측 표면의 상기 부분에 부착된다.
또 다른 양태에서, 연료 저장을 위한 연료 탱크; 상기 연료를 소비하도록 구성된 내연 엔진; 및 증발 배출물 제어 캐니스터(canister) 시스템을 포함하는 증발 배출물 제어 시스템이 제공된다. 상기 캐니스터 시스템은 증발 배출물 제어 캐니스터; 및 블리드(bleed) 배출물 스크러버(scrubber)를 포함한다. 상기 증발 배출물 제어 캐니스터는, 제 1 흡착제 용적, 상기 증발 배출물 제어 캐니스터를 상기 엔진에 연결하는 연료 증기 퍼지 튜브, 상기 연료 탱크를 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 쪽으로 배기시키기 위한 연료 증기 유입구 도관, 및 상기 증발 배출물 제어 캐니스터를 대기 쪽으로 배기시키고 퍼지 공기가 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템으로 유입될 수 있게 하는 배기 도관(vent conduit)을 포함한다. 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템은, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 상기 제 1 흡착제 용적으로, 상기 블리드 배출물 스크러버를 향해 상기 배기 도관까지의 연료 증기 유동 경로에 의해, 및 상기 배기 도관으로부터 상기 블리드 배출물 스크러버로, 상기 제 1 흡착제 용적을 향한 및 상기 연료 증기 퍼지 튜브를 향한 왕복 공기 유동 경로에 의해 한정된다. 상기 블리드 배출물 스크러버는 적어도 제 2 흡착제 용적을 포함하고, 제 2 흡착제 용적은 탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판을 포함하고, 여기서 코팅된 기판은 하나 이상의 표면 및 상기 하나 이상의 표면 상의 탄화수소 흡착제 코팅을 포함하고, 탄화수소 흡착제 코팅은 미립 탄소 및 결합제를 포함한다. 미립 탄소는 BET 표면적이 약 1400 ㎡/g 이상이다. 상기 미립 탄소는, 실온에서 평형화되고 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후 25 분 동안 100 mL/min의 질소 유동으로 퍼지되고 다시 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후, 약 9 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다.
연료 탱크로부터 블리드되는 연료 증기는 캐니스터 시스템의 흡착제에 의해 제거되어 대기로 방출되는 연료 증기의 양이 감소되도록 한다. 엔진 작동시, 대기 공기는 퍼지 스트림으로서 캐니스터 시스템 내로 유입되고, 이에 의해, 탄화수소 흡착제에 의해 이전에 흡착되었던 탄화수소는 탈착되어 퍼지 라인을 통해 연소를 위해 엔진으로 재순환된다.
일 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1600 ㎡/g 이상이다. 일 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1400 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g이다. 일부 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1600 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g이다.
일부 실시양태에서, 미립 탄소는 약 12 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다. 일부 실시양태에서, 미립 탄소는 약 9 중량% 내지 약 15 중량%의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다.
일부 실시양태에서, 결합제는 미립 탄소에 대하여 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재한다. 일부 실시양태에서, 결합제는 유기 중합체이다. 일부 실시양태에서, 결합제는 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 실시양태에서, 기판은 플라스틱이다. 일부 실시양태에서, 플라스틱은 폴리프로필렌, 나일론-6, 나일론-6,6, 방향족 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프탈아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에스테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시양태에서, 기판은 발포체, 모놀리쓰성 물질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 꼬인 나선, 리본, 압출된 형태의 구조화된 매체, 감긴 형태의 구조화된 매체, 접힌 형태의 구조화된 매체, 주름진 형태의 구조화된 매체, 물결 형태의 구조화된 매체, 부어진 형태의 구조화된 매체, 접합된 형태의 구조화된 매체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시양태에서, 기판은 압출된 매체이다. 일부 실시양태에서, 압출된 매체는 허니콤이다. 다른 실시양태에서, 기판은 발포체이다. 일 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 10 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 20 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 15 내지 약 40 개의 기공을 갖는다. 일 실시양태에서, 발포체는 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 발포체는 망상 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 폴리우레탄은 폴리에테르 또는 폴리에스테르이다.
일부 실시양태에서, 기판 상의 코팅의 두께는 약 500 마이크론 미만이다.
일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다. 제 3 사이클 부탄 파과는, 부탄 파과 시험의 제 3 로딩 단계 동안 불꽃 이온화 검출에 의해 측정될 때 흡착제 용적으로부터의 출구 부탄 농도가 100 ppm에 도달하는 시간(초)이다. 상기 부탄 파과 시험은, 샘플 셀에 시험 흡착제 용적을 배치하는 단계, 상기 샘플 셀을 1:1 부탄/N₂가스 혼합물로 45 분 동안 134 mL/min의 유량 (10 g/h의 부탄 유동)으로 로딩하는 단계 (이때, 유동 방향은 상기 샘플 셀의 하단부에서 상단부로 위쪽으로 향함), 상기 샘플 셀을 N₂로 100 mL/min으로 10 분 동안 동일한 유동 방향으로 퍼징하는 단계, 상기 샘플 셀을 원하는 수의 1.6L 베드 용적에 도달하기에 충분한 시간 동안 반대 방향으로 (즉, 상단부에서 하단부로) 25 L/min의 공기 유동으로 탈착시키는 단계, 및 상기 로딩, 퍼징 및 탈착 단계를 3 회의 로딩/퍼징/탈착 사이클이 완료될 때까지 반복하는 단계를 포함한다.
일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다. 일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 이내에 드는, 60 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다. 일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 이내에 드는, 40 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다. 일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서 약 800 초 이상의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다.
일부 실시양태에서, 블리드 배출물 스크러버는 제 3 흡착제 용적을 추가로 포함하며, 이때 제 2 흡착제 용적은 모놀리쓰성 기판이고 제 3 흡착제 용적은 망상 폴리우레탄 발포체이다.
일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 2-일 일주 호흡 손실(DBL)은 캘리포니아 블리드 배출물 시험 절차(BETP) 하에서 약 20mg 미만이다.
본 발명은 제한 없이 다음의 실시양태를 포함한다.
실시양태 1: 탄화수소 흡착제 코팅을 상부에 갖는 하나 이상의 표면을 포함하는 기판을 포함하는, 탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판으로서,
상기 탄화수소 흡착제 코팅은, 미립 탄소 및 결합제를 포함하고;
상기 미립 탄소는 약 1400 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖고;
상기 미립 탄소는, 실온에서 평형화되고 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후 25 분 동안 100 mL/min의 질소 유동으로 퍼지되고 다시 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후, 약 9 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는 것인, 코팅된 기판.
실시양태 2: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1600 ㎡/g 이상인, 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 3: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1400 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 4: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1600 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 5: 미립 탄소가 약 12 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 6: 미립 탄소가 약 9 중량% 내지 약 15 중량%의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 7: 결합제는 미립 탄소에 대해 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 8: 결합제는 유기 중합체인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 9: 결합제는 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 10: 기판은 플라스틱인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 11: 플라스틱은 폴리프로필렌, 나일론-6, 나일론-6,6, 방향족 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프탈아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에스테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 12: 기판은 발포체, 모놀리쓰성 물질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 꼬인 나선, 리본, 압출된 형태의 구조화된 매체, 감긴 형태의 구조화된 매체, 접힌 형태의 구조화된 매체, 주름진 형태의 구조화된 매체, 물결 형태의 구조화된 매체, 부어진 형태의 구조화된 매체, 접합된 형태의 구조화된 매체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 13: 기판은 압출된 매체인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 14: 압출된 매체가 허니콤인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 15: 기판은 발포체인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 16: 발포체는 인치당 약 10 개 초과의 기공을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 17: 발포체는 인치당 약 20 개 초과의 기공을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 18: 발포체는 인치당 약 15 내지 약 40 개의 기공을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 19: 발포체가 망상 폴리우레탄인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 20: 코팅 두께가 약 500 마이크론 미만인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 21: 기판은 부직포인, 임의의 전술한 실시양태의 코팅된 기판.
실시양태 22: 연소 엔진을 구비한 자동차로부터의 증발 배출물을 제어하도록 구성된 공기 흡입 시스템으로서,
상기 시스템은, 공기 흡입 덕트, 상기 공기 흡입 덕트로부터 공기를 수용하도록 위치된 공기 청정기 하우징, 및 상기 공기 필터 챔버로부터 상기 연소 엔진으로 공기를 수송하기 위해 상기 공기 청정기 하우징 및 상기 연소 엔진과 유체 연통하는 하나 이상의 청정 공기 덕트를 포함하고,
상기 공기 흡입 덕트, 상기 공기 청정기 하우징 및 상기 청정 공기 덕트 중 적어도 하나의 내측 표면의 적어도 일부는 탄화수소 흡착제 코팅을 포함하거나, 또는 상기 탄화수소 흡착제 코팅으로 코팅된 기판과 접촉하여, 상기 탄화수소 흡착제 코팅이, 상기 자동차의 상기 연소 엔진 내로 연소 공기를 도입하기 위한 경로와 유체 접촉되도록 하며,
상기 탄화수소 흡착제 코팅은 미립 탄소 및 결합제를 포함하고;
상기 미립 탄소는 약 1400 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖고;
상기 미립 탄소는, 실온에서 평형화되고 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후 25 분 동안 100 mL/min의 질소 유동으로 퍼지되고 다시 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후, 약 9 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는 것인, 공기 흡입 시스템.
실시양태 23: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1600 ㎡/g 이상인, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 24: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1400 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g인, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 25: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1600 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g인, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 26: 미립 탄소는 약 12 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 27: 미립 탄소는 약 9 중량% 내지 약 15 중량%의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 28: 결합제는 미립 탄소에 대하여 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하는, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 29: 결합제는 유기 중합체인, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 30: 결합제는 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 31: 기판은 플라스틱인, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 32: 플라스틱은 폴리프로필렌, 나일론-6, 나일론-6,6, 방향족 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프탈아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리탄산염, 폴리염화비닐, 폴리에스테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 33: 탄화수소 흡착제 코팅 두께가 약 500 마이크론 미만인, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 34: 공기 필터 챔버의 내측 표면의 상기 부분은 탄화수소 흡착제 코팅으로 코팅되는, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 35: 기판은 발포체, 모놀리쓰성 물질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 꼬인 나선, 리본, 압출된 형태의 구조화된 매체, 감긴 형태의 구조화된 매체, 접힌 형태의 구조화된 매체, 주름진 형태의 구조화된 매체, 물결 형태의 구조화된 매체, 부어진 형태의 구조화된 매체, 접합된 형태의 구조화된 매체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 36: 기판은 부착된 부직포인, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 37: 부착된 부직포는 공기 필터 챔버의 내측 표면의 상기 부분에 부착되는, 임의의 전술한 실시양태의 공기 흡입 시스템.
실시양태 38: 연료 저장을 위한 연료 탱크;
상기 연료를 소비하도록 구성된 내연 엔진; 및
증발 배출물 제어 캐니스터(canister) 시스템
을 포함하는 증발 배출물 제어 시스템으로서,
상기 캐니스터 시스템은 증발 배출물 제어 캐니스터 및 블리드(bleed) 배출물 스크러버(scrubber)를 포함하고,
상기 증발 배출물 제어 캐니스터는, 제 1 흡착제 용적, 상기 증발 배출물 제어 캐니스터를 상기 엔진에 연결하는 연료 증기 퍼지 튜브, 상기 연료 탱크를 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 쪽으로 배기시키기 위한 연료 증기 유입구 도관, 및 상기 증발 배출물 제어 캐니스터를 대기 쪽으로 배기시키고 퍼지 공기가 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템으로 유입될 수 있게 하는 배기 도관을 포함하고,
상기 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템은, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 상기 제 1 흡착제 용적으로, 상기 블리드 배출물 스크러버를 향해 상기 배기 도관까지의 연료 증기 유동 경로에 의해, 및 상기 배기 도관으로부터 상기 블리드 배출물 스크러버로, 상기 제 1 흡착제 용적을 향한 및 상기 연료 증기 퍼지 튜브를 향한 왕복 공기 유동 경로에 의해 정의되고,
상기 블리드 배출물 스크러버는 적어도 제 2 흡착제 용적을 포함하고,
상기 제 2 흡착제 용적은, 탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판을 포함하고, 여기서 코팅된 기판은 하나 이상의 표면 및 상기 하나 이상의 표면 상의 탄화수소 흡착제 코팅을 포함하고, 탄화수소 흡착제 코팅은 미립 탄소 및 결합제를 포함하고, 미립 탄소는 BET 표면적이 약 1400 ㎡/g 이상이고, 상기 미립 탄소는, 실온에서 평형화되고 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후 25 분 동안 100 mL/min의 질소 유동으로 퍼지되고 다시 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후, 약 9 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는, 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 39: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1600 ㎡/g 이상인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 40: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1400 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 41: 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1600 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 42: 미립 탄소는 약 12 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 43: 미립 탄소는 약 9 중량% 내지 약 15 중량%의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 44: 결합제는 미립 탄소에 대하여 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 45: 결합제는 유기 중합체인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 46: 결합제가 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 47: 기판은 플라스틱인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 48: 플라스틱은 폴리프로필렌, 나일론-6, 나일론-6,6, 방향족 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프탈아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에스테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 49: 기판은 발포체, 모놀리쓰성 물질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 꼬인 나선, 리본, 압출된 형태의 구조화된 매체, 감긴 형태의 구조화된 매체, 접힌 형태의 구조화된 매체, 주름진 형태의 구조화된 매체, 물결 형태의 구조화된 매체, 부어진 형태의 구조화된 매체, 접합된 형태의 구조화된 매체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 50: 기판은 압출 매체인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 51: 압출된 매체는 허니콤인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 52: 기판은 발포체인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 53: 발포체가 인치당 약 10 개 초과의 기공을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 54: 발포체가 인치당 약 20 개 초과의 기공을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 55: 발포체가 인치당 약 15 내지 약 40 개의 기공을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 56: 발포체가 망상 폴리우레탄인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 57: 코팅 두께가 약 500 마이크론 미만인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 58: 상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖고,
상기 제 3 사이클 부탄 파과는, 부탄 파과 시험의 제 3 로딩 단계 동안 불꽃 이온화 검출에 의해 측정될 때 상기 흡착제 용적으로부터의 출구 부탄 농도가 100ppm에 도달하는 시간(초 단위)이며,
상기 부탄 파과 시험은, 샘플 셀에 시험 흡착제 용적을 배치하는 단계, 상기 샘플 셀을 1:1 부탄/N₂가스 혼합물로 45 분 동안 134 mL/min의 유량 (10 g/h의 부탄 유동)으로 로딩하는 단계 (이때, 유동 방향은 상기 샘플 셀의 하단부에서 상단부로 위쪽으로 향함), 상기 샘플 셀을 N₂로 100 mL/min으로 10 분 동안 동일한 유동 방향으로 퍼징하는 단계, 상기 샘플 셀을 원하는 수의 1.6L 베드 용적에 도달하기에 충분한 시간 동안 반대 방향으로 (즉, 상단부에서 하단부로) 25 L/min의 공기 유동으로 탈착시키는 단계, 및 상기 로딩, 퍼징 및 탈착 단계를 3 회의 로딩/퍼징/탈착 사이클이 완료될 때까지 반복하는 단계를 포함하는, 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 59: 상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 80 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 60: 상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 60 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 61: 상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 40 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 62: 상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서 약 800 초 이상의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 63: 블리드 배출물 스크러버는 제 3 흡착제 용적을 추가로 포함하고, 이때 제 2 흡착제 용적은 모놀리쓰성 기판이고; 제 3 흡착제 용적은 망상 폴리우레탄 발포체인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
실시양태 64: 상기 시스템의 2-일 일주 호흡 손실(DBL)이 캘리포니아 블리드 배출물 시험 절차(BETP) 하에서 약 20 mg 미만인, 임의의 전술한 실시양태의 증발 배출물 제어 시스템.
본 개시의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점은 이하에서 간단히 설명되는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 명백해질 것이다. 본 발명은, 상기 언급된 실시양태 중 임의의 2, 3, 4 개 또는 그 이상의 조합뿐만 아니라 본 개시에서 제시된 임의의 2, 3, 4 개 또는 그 이상의 특징 또는 요소의 조합을 포함한다 (상기 특징 또는 요소가, 본원에서 특정 실시양태의 설명에 명시적으로 조합되는지와는 무관함). 본 개시는, 다양한 양태 및 실시양태에서 개시된 발명의 임의의 분리가능한 특징 또는 요소가, 문맥상 명백하게 다르게 기재되지 않는 한, 조합가능한 것으로 간주되도록 전적으로 판독되도록 의도된다.
본 개시의 상기 양태들, 실시양태들 및 다른 특징들은 첨부 도면과 관련하여 다음의 설명에서 설명된다.
도 1은 내연 엔진의 공기 흡입 시스템의 개략도이다.
도 2는 일 실시양태에 따라 제공된 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템을 포함하는 증발 연료 배출물 제어 시스템을 포함하는 연료 시스템의 개략도이다.
도 3은 일 실시양태에 따라 제공된 블리드 배출물 스크러버의 단면도이다.
도 4는 일 실시양태에 따라 제공된 블리드 배출물 스크러버의 단면도이다.
도 5는 일 실시양태에 따라 제공된 블리드 배출물 스크러버의 단면도이다.
도 6은 일 실시양태에 따라 제공된 블리드 배출물 스크러버의 단면도이다.
본원에서 단수 형태 표현은 문법적 대상 중 하나 또는 하나 초과(즉, 하나 이상)을 지칭하기 위해 사용된다. 예로서, "요소"는 하나 이상의 요소를 의미하고 하나 초과의 요소를 포함할 수 있다.
"약"은, 주어진 값이 원하는 결과에 영향을 미치지 않으면서 끝점 "약간 위" 또는 "약간 아래"일 수 있음을 제공함으로써 수치 범위 끝점에 융통성을 제공하는데 사용된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "흡착제 물질"는 증기 유동 경로를 따라 있는 흡착제 물질 또는 흡착제-함유 물질을 지칭하고, 미립 물질의 베드, 모놀리쓰, 허니콤, 시트 또는 다른 물질로 이루어질 수 있다.
I. 탄화수소 흡착을 위한 코팅된 기판
하나의 양태에서, 미립 탄소 및 결합제를 포함하는 코팅을 상부에 가진 하나 이상의 표면을 포함하는 기판을 포함하는, 탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판이 제공된다. 미립 탄소는 약 1400 ㎡/g 이상의 BET 표면적 및 약 9 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다. "제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량"은 탄소 1g 당 흡착된 부탄 g을 의미하며 (중량%로 표현됨), 미립 탄소-코팅된 기판 또는 물품을 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 20 분 동안 노출시켜 안정한 중량을 수득하고, 미립 탄소-코팅된 기판 또는 물품을 25 분 동안 100 mL/min 질소의 유동으로 퍼징하고, 다시 미립 탄소-코팅된 기판 또는 물품을 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출시키고, 미립 탄소-코팅된 기판 또는 물품을 칭량하여 흡착된 부탄의 중량을 얻음으로써 측정된다.
미립 탄소는 활성탄이며, 활성탄은 매우 큰 표면적, 일반적으로 약 400 ㎡/g 이상을 가진 고 다공성 탄소이다. 활성탄은 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 공동-양도된 미국 특허 7,442,232를 참조한다. 또한, 미국 특허 7,467,620를 참조한다. 일 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1600 ㎡/g 이상이다. 일 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1400 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g이다. 일부 실시양태에서, 미립 탄소의 BET 표면적은 약 1600 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g이다. 본원에 사용된 용어 "BET 표면적"은 N₂흡착에 의해 표면적을 결정하기 위한 브루나우어 에멧 텔러(Brunauer, Emmett, Teller) 방법을 지칭하는 통상적인 의미를 갖는다. 기공 직경 및 기공 용적은 또한 BET-타입 N₂흡착 또는 탈착 실험을 사용하여 결정될 수 있다.
일부 실시양태에서, 미립 탄소는 약 12 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다. 일부 실시양태에서, 미립 탄소는 약 9 중량% 내지 약 15 중량%의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는다.
본원에 사용된 용어 "기판"은, 흡착제 물질이 전형적으로 워시코트 형태로 배치되는 물질을 지칭한다. 워시코트는, 액체에 특정 고형분 함량(예를 들어, 10-50 중량%)의 흡착제를 함유하는 슬러리를 제조한 후, 이를 기판 상에 코팅하고 건조하여 워시코트 층을 제공함으로써 형성된다. 본원에 사용된 용어 "워시코트"는 기재 물질에 적용된 얇은 접착성 물질 코팅의 기술 분야에서 통상적인 의미를 갖는다. 일부 실시양태에서, 건조된 워시코트 층의 코팅 두께는 약 500 마이크론 미만이다.
일부 실시양태에서, 기판은, 연소 엔진을 구비한 자동차로부터의 증발 배출물을 제어하도록 구성된 공기 유도 시스템의 구성 요소, 증발 배출물 제어 시스템의 구성 요소, 또는 둘 모두이다. 일부 실시양태에서, 기판은 플라스틱이다. 일부 실시양태에서, 기판은, 폴리프로필렌, 나일론-6, 나일론-6,6, 방향족 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프탈아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에스테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 플라스틱이다.
하나 이상의 실시양태에서, 기판은 발포체, 모놀리쓰성 물질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 꼬인 나선, 리본, 압출된 형태의 구조화된 매체, 감긴 형태의 구조화된 매체, 접힌 형태의 구조화된 매체, 주름진 형태의 구조화된 매체, 물결 형태의 구조화된 매체, 부어진 형태의 구조화된 매체, 접합된 형태의 구조화된 매체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본원에서 사용되는 용어 "모놀리쓰성 기판"은, 통로가 유체 유동을 위해 개방되도록 통로가 기판의 입구 또는 출구 면으로부터 연장되는 미세하고 평행한 가스 유동 통로를 갖는 유형의 기판이다. 본질적으로 직선 경로일 수 있거나 유체 유입구로부터 유체 배출구까지의 패턴화된 경로(예를 들어, 지그재그, 헤링본 등)일 수 있는 상기 통로는 벽에 의해 정의되며, 상기 벽은 그 상부에 흡착 물질이 워시코트로서 코팅되어 통로를 통해 흐르는 가스가 흡착제 물질과 접촉하도록 한다. 모놀리쓰성 기판의 유동 통로는 사다리꼴, 직사각형, 정사각형, 정현파형(sinusoidal), 6 각형, 타원형, 원형 등과 같은 임의의 적합한 단면 형상 및 크기일 수 있는 얇은 벽 채널이다. 이러한 구조는 단면의 제곱 인치당 약 60 개 내지 약 900 개 또는 그 이상의 가스 유입 개구(즉, 셀)를 포함할 수 있다. 모놀리쓰성 기판은 예를 들어 금속, 세라믹, 플라스틱, 종이, 함침된 종이 등을 포함할 수 있다.
일 실시양태에서, 기판은 압출된 매체이다. 일부 실시양태에서, 압출된 매체는 허니콤이다. 허니콤은 원형, 원통형 또는 정사각형을 포함하는(이에 제한되지 않음) 임의의 기하학적 형상일 수 있다. 또한, 허니컴 기판의 셀은 임의의 기하학적 형상일 수 있다. 관통 통로용의 균일한 단면적의 허니컴, 예컨대 정사각형 단면 셀이 있는 정사각형 허니컴 또는 주름진 형태의 나선형 권취 허니콤이, 다양한 단면적을 가진 인접 통로를 제공하고 따라서 동등하게 퍼지되지 않는 통로를 제공하는 직각 매트릭스로 정사각형 단면 셀이 있는 원형 허니컴보다 성능이 우수할 수 있다.
일 실시양태에서, 기판은 발포체이다. 일부 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 10 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 20 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체는 인치당 약 15 내지 약 40 개의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체는 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 발포체는 망상 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 폴리우레탄은 폴리에테르 또는 폴리에스테르이다. 일부 실시양태에서, 기판은 부직포이다.
탄화수소 흡착제 코팅은 추가로, 흡착제 코팅이 기재에 부착되게 하는 유기 결합제를 포함한다. 코팅을 슬러리로서 적용하고 건조시킬 때, 결합제 물질은 탄화수소 흡착제 입자를 그 자체 및 기판에 고정시킨다. 일부 경우에, 결합제는 그 자체로 가교되어 개선된 접착성을 제공할 수 있다. 이는, 코팅의 일체성 및 기판에 대한 접착성을 향상시키고, 자동차에서 발생하는 진동 조건 하에서 구조적 안정성을 제공한다. 결합제는 또한, 내수성을 개선하고 접착성을 향상시키기 위한 첨가제를 포함할 수 있다. 슬러리의 제형에 사용하기 위한 전형적인 결합제는 비제한적으로 유기 중합체; 알루미나, 실리카 또는 지르코니아의 졸; 알루미늄, 실리카 또는 지르코늄의 무기 염, 유기 염 및/또는 가수분해 생성물; 알루미늄, 실리카 또는 지르코늄의 수산화물; 실리카로 가수분해가능한 유기 실리케이트; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 결합제는 유기 중합체이다. 유기 중합체는 열경화성 또는 열가소성 중합체일 수 있고, 플라스틱 또는 엘라스토머일 수 있다. 결합제는 예를 들어 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다. 중합체 결합제는 중합체 기술 분야에 공지된 적합한 안정제 및 노화방지제를 함유할 수 있다. 일부 실시양태에서, 결합제는 흡착제 조성물에 라텍스로서, 임의적으로 수성 슬러리로서 도입된 열경화성 엘라스토머 중합체이다. 흡착제 조성물에 라텍스로서, 바람직하게는 수성 슬러리로서 도입된 열경화성 엘라스토머 중합체가 바람직하다.
유용한 유기 중합체 결합제 조성물은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리올레핀 공중합체, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리부타디엔 공중합체, 클로라이드 고무, 니트릴 고무, 폴리클로로프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 엘라스토머, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(비닐 에스테르), 폴리(비닐 할라이드), 폴리아미드, 셀룰로오스 중합체, 폴리이미드, 아크릴계, 비닐 아크릴계 및 스티렌 아크릴계, 폴리비닐 알코올, 열가소성 폴리에스테르, 열경화성 폴리에스테르, 폴리(페닐렌 옥사이드), 폴리(페닐렌 설파이드), 플루오르화된 중합체, 예컨대 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리(비닐 플루오라이드) 및 클로로/플루오로 공중합체, 예컨대 에틸렌 클로로트리플루오로-에틸렌 공중합체, 폴리아미드, 페놀 수지 및 에폭시 수지, 폴리우레탄, 아크릴계/스티렌 아크릴계 공중합체 라텍스 및 실리콘 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 중합체 결합제는 아크릴계/스티렌 아크릴계 공중합체 라텍스, 예컨대 소수성 스티렌-아크릴계 에멀젼이다. 일부 실시양태에서, 결합제는 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
탄화수소 흡착제 물질 및 중합체 결합제를 포함하는 슬러리, 예컨대 라텍스 에멀젼의 성분의 상용성에 관한 고려는 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어 공동-양도된 미국 특허출원 공개 2007/0107701을 참조한다. 일부 실시양태에서, 유기 결합제는 낮은 유리 전이 온도 Tg를 가질 수 있다. Tg는 종래에 공지된 방법에 의해 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 측정된다. 낮은 Tg를 갖는 예시적인 소수성 스티렌-아크릴계 에멀젼 결합제로는 로플렉스(Rhoplex)TM P-376(다우 케미칼의 상표명, 미국 펜실바니아주 필라델피아 인디펜던스 몰 웨스트 소재의 롬 앤드 하스(Rohm and Haas)로부터 입수가능함)이 있다. 일부 실시양태에서, 결합제는 약 0℃ 미만의 Tg를 갖는다. 약 0℃ 미만의 Tg를 갖는 예시적인 결합제는 로플렉스TM NW-1715K(다우 케미칼의 상표명, 또한 롬 앤드 하스로부터 입수가능함)이다. 일부 실시양태에서, 결합제는 알킬 페놀 에톡실레이트(APEO)가 없는 초저 포름알데히드, 스티렌화된 아크릴 에멀젼이다. 하나의 이러한 예시적인 결합제는 존크릴(Joncryl)TM 2570이다. 일부 실시양태에서, 결합제는 지방족 폴리우레탄 분산액이다. 하나의 이러한 예시적인 결합제는 존크릴TM FLX 5200이다. 존크릴TM은 BASF의 상표이며; 존크릴TM 제품은 BASF(미국 미시간주 48192 와이안도트 소재)에서 구입할 수 있다. 일부 실시양태에서, 결합제는 미립 탄소에 대하여 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재한다.
본 발명의 탄화수소 흡착제 코팅, 특히 중합체 라텍스를 함유하는 슬러리는 증점제, 분산제, 계면활성제, 살생물제, 산화 방지제 등과 같은 통상적인 첨가제를 함유할 수 있다. 증점제는 비교적 낮은 표면적 기판 상에서 충분한 양의 코팅(따라서 충분한 탄화수소 흡착 용량)을 달성할 수 있게 한다. 증점제는 또한 분산된 입자의 입체 장애에 의해 슬러리 안정성을 증가시킴으로써 이차적인 역할을 할 수 있다. 또한 이는 코팅 표면의 결합을 도울 수 있다. 증점제는 잔탄 검 증점제 또는 카르복시메틸-셀룰로스 증점제이다. CP 켈코(Kelco)(미국 조지아주 30339 애틀란타 3100 큠버랜드 불러바드 스위트 600 큠버랜드 센터 II)의 제품인 켈잔(Kelzan)® CC는 이러한 대표적인 잔탄 증점제 중 하나이다.
일부 실시양태에서, 결합제와 함께 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 분산제는 음이온성, 비이온성 또는 양이온성일 수 있으며, 전형적으로 물질의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10 중량%의 양으로 사용된다. 당연히, 분산제의 특이적 선택이 중요하다. 적합한 분산제는 폴리아크릴레이트, 알콕실레이트, 카복실레이트, 포스페이트 에스테르, 설포네이트, 타우레이트, 설포석시네이트, 스테아레이트, 라우레이트, 아민, 아미드, 이미다졸린, 소듐 도데실벤젠 설포네이트, 소듐 디옥틸 설포석시네이트 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 분산제는, 산 상의 양성자의 대부분이 나트륨으로 대체된 저 분자량 폴리아크릴산이다. 일부 실시양태에서, 분산제는 폴리카복실레이트 암모늄 염이다. 일부 실시양태에서, 분산제는 소수성 공중합체 안료 분산제이다. 예시적인 분산제는 타몰(Tamol)TM 165A(다우 케미칼의 상품명; 롬 앤 하스에서 입수가능)이다. 슬러리 pH를 증가시키거나 음이온성 분산제를 단독으로 첨가하는 것이 슬러리 혼합물에 충분한 안정화를 제공할 수 있지만, 증가된 pH 및 음이온성 분산제를 모두 사용하는 경우 최상의 결과를 얻을 수 있다. 일부 실시양태에서, 분산제는 서피놀(Surfynol)® 420(에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc))과 같은 비이온성 계면활성제이다. 일부 실시양태에서, 분산제는 디스펙스(Dispex)® 울트라(Ultra) PX 4575(BASF)와 같은 아크릴계 블록 공중합체이다.
일부 실시양태에서, 소포제로서 작용할 수 있는 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 일부 실시양태에서, 계면활성제는 저분자량의 비-음이온성 분산제이다. 오일-비함유 및 실리콘-비함유 소포제 계면활성제의 예로는 로돌린(Rhodoline)® 999(솔베이(Solvay))가 있다. 다른 예시적인 계면활성제는 탄화수소와 비이온성 계면활성제, 예컨대 발포체 마스터(Foammaster)(등록상표) NXZ(BASF)의 혼합물이다.
II. 증발 배출물 제어를 위한 공기 흡입 시스템
상기 개시된 탄화수소 흡착을 위한 코팅된 기판은, 연소 엔진을 구비한 차량으로부터의 증발 배출물을 제어하도록 구성된 공기 흡입 시스템의 구성 요소로서 사용될 수 있다. 따라서, 다른 양태에서, 공기 흡입 덕트, 공기 흡입 덕트로부터 공기를 수용하도록 위치된 공기 청정기 하우징, 및 공기 필터 챔버 및 연소 엔진과 유체 연통하여 공기 필터 챔버로부터 연소 엔진으로 공기를 이송하기 위한 하나 이상의 청정 공기 덕트를 포함하는 공기 흡입 시스템이 제공된다.
공기 흡입 시스템의 구성 요소는 전형적으로, 성형된 열가소성 올레핀과 같은 형상화된 평면 물질에 의해 적어도 부분적으로 한정된 3차원 중공 내부 공간 또는 챔버를 포함한다. "형상화된 평면 물질"은 실질적으로 제 3 치수보다 큰 2 개의 치수를 갖는 물질을 의미하며, 상기 물질은 3차원 형상으로 성형되거나 달리 형상화된다. "중공"은 공기 또는 배기 가스와 같은 유체로 실질적으로 채워진 공동을 의미한다. 평면 물질은 중공 내부 챔버를 향하는 측면인 내측 표면 및 내부 챔버를 향하지 않는 측면인 외부 표면을 포함한다.
본 발명의 공기 흡입 시스템은 도 1을 참조하여 보다 쉽게 인식될 수 있는데, 이는 단지 예시적이며, 본 발명 또는 그 적용 또는 사용을 제한하려는 의도가 아니다. 도 1은 공기 흡입 시스템(1)의 개략도이다. 시스템(1)은, 공기 청정기(10)가 위치되는 중공 내부 공간을 적어도 부분적으로 한정하는 공기 청정기 하우징(2)에 유체 연결되는 공기 흡입 덕트(4)의 개구(6)를 포함한다. 공기 청정기 하우징(2)은 직선 형태로 도시되어 있지만, 타원형 또는 원형과 같은 임의의 형상일 수 있다. 공기 청정기(10)는, 주변 공기에 존재할 수 있는 먼지 및 다른 입자상 물질(예를 들어, 먼지 입자)을 흡수하는 기능을 하며, 공기 청정기 하우징을 공기 청정기(10)의 상류에 위치한 오염된 공기 부분(8) 및 공기 청정기(10)의 하류에 위치한 청정 공기 부분(8)으로 분리한다. 공기 청정기는 임의의 형상 및 크기일 수 있음을 인식해야 한다. 공기 청정기 하우징(2)은 공기 덕트(12)에 연결되고, 이는, 스로틀(throttle) 밸브(14)를 포함하는 스로틀 바디(13)와 연결된다. 서지(surge) 탱크(18)를 포함하는 공기 흡입 매니폴드(16)가 상기 스로틀 바디를 엔진(20) (이는 연료 주입기 및 피스톤 어셈블리(22) 및 크랭크 케이스(24)를 포함함)에 연결한다. PCV 밸브(28)를 포함하는 호스(26)는 크랭크 케이스(24) 및 서지 탱크(18) 둘다와 연통된다. 공기 흡입 시스템의 구성 요소는 금속, 플라스틱 또는 플라스틱 금속 복합체로 만들어질 수 있다.
엔진(20)이 작동될 때, 공기 흡입 시스템(2)은 공기 흡입 덕트(4)를 통해 주위 환경으로부터 공기를 흡인한다. 공기는 공기 흡입 덕트(4)의 개구(6)를 통해 공기 청정기 하우징(2)의 내부 공간의 오염된 공기 부분(8)으로 흡인되고, 하우징의 내부에 포함된 공기 청정기(10)를 통해 내부 공간의 청정 공기 부분(11) 내로 흡인된다. 공기 청정기(10)는 주변 공기에 존재할 수 있는 먼지 및 기타 입자상 물질을 수집하여 청정 공기 스트림을 생성한다. 청정 공기 스트림은 청정 공기 부분(11)으로부터 청정 공기 덕트(12)를 통해 배출된다. 청정 공기 스트림은 스로틀 바디 밸브(14)를 가진 스로틀 바디(13)를 통과하고, 서지 탱크(18)를 포함하는 공기 흡입 매니폴드(16)로 보내진다. 상기 청정 공기는, 연소에 사용하기 위해, 연료 분사기 및 피스톤 조립체를 포함하는 부분(22) 및 크랭크 케이스(24)를 함유하는 엔진(20) 내로 이송된다. 크랭크케이스 연소 가스는, 포지티브 크랭크케이스 통기(PCV) 밸브(28)를 포함하는 브리더(breather) 튜브(26)를 통해 공기 흡입 매니폴드(16)로 다시 공급된다.
탄화수소 흡착제 코팅 또는 부착된 탄화수소 흡착제 코팅된 기판은 공기 흡입 시스템 내의 몇몇 가능한 위치 중 하나 이상에 적용될 수 있다. 이는 공기 흡입 덕트(4)의 내측 표면에 적용될 수 있다. 이는, 내측 표면이 오염된 공기 부분(8)과 접촉하는 공기 청정기 하우징(2)의 내측 표면에 적용될 수 있다. 이 위치는, 임의의 코팅 손실이 공기 필터(10)에 의해 포집되어 엔진(20)을 잠재적인 손상으로부터 보호할 수 있는 이점을 갖는다. 단점은, 이 위치는 많은 양의 먼지 및 기타 오염 물질을 견뎌야 한다는 점이다. 흡착제 코팅 또는 코팅된 기판은, 청정 공기 부분(11)과 접촉하는 내측 표면 상의 공기 청정기 하우징(2)의 내측 표면에 적용될 수 있다. 상기 코팅 또는 코팅된 기판은 또한, 청정 공기 덕트(12)의 내측 표면, 스로틀 바디(13)의 내측 벽 및/또는 청정 공기가 통과하는 공기 흡입 매니폴드(16)에 적용될 수 있다. 공기 필터의 청정 측에 있는 이러한 위치는 외부 오염으로부터 보호된다는 이점이 있다. 그러나, 상기 코팅 또는 코팅된 기판은 여전히 엔진 오일 등으로부터의 오염에 노출될 수 있다. 이들 위치에서는, 엔진으로의 임의의 코팅 손실 유동을 갖는 것이 바람직하지 않기 때문에 접착 요건이 극단적이다. 스로틀 바디(12)는 전형적으로 금속이고 표면적이 매우 작다. 공기 흡입 매니폴드(16)는, 스로틀 바디의 엔진 측에서 다른 측으로 탄화수소 농도가 크게 감소하기 때문에, 고온, 및 고농도 연료 증기 및 오염물에의 노출의 단점을 갖는다. 상기 코팅 또는 코팅된 기판은 공기 흡입 시스템 내의 단일 위치 또는 복수 위치에 적용될 수 있다. 주어진 위치는 흡착제로 완전히 코팅되거나 부분적으로 코팅될 수 있다. 주어진 위치는 부착된 코팅된 기판으로 완전히 코팅될 수 있거나 부분적으로 코팅될 수 있다. 상기 코팅 또는 코팅된 기판은 위치 또는 공기 흡입 시스템에 걸쳐 전반적으로 실질적으로 동일한 두께일 수 있거나 또는 더 얇은 코팅을 갖는 다른 위치와 비교하여 한 위치에서 흡착제 물질의 양이 증가되도록 두께가 변할 수 있다.
엔진으로부터의 증발 배출물은 엔진 오프 타임 동안 상기 탄화수소 흡착제 코팅 또는 코팅된 기판에 의해 흡착된다. 엔진 작동 동안, 대기 공기는 공기 흡입 시스템으로 유입되고, 이때, 탄화수소 흡착제에 의해 이전에 흡착된 탄화수소는 탈착되어 청정 공기 덕트(12)를 통해 연소를 위해 엔진으로 다시 순환된다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 공기 흡입 덕트(4), 공기 청정기 하우징(2) 및 청정 공기 덕트(12) 중 적어도 하나의 내측 표면의 적어도 일부는 본원에 개시된 탄화수소 흡착제 코팅을 포함하거나, 또는 본원에 개시된 바와 같은 탄화수소 흡착제 코팅으로 코팅된 기판과 접촉하여, 상기 탄화수소 흡착제 코팅이, 연소 공기가 상기 자동차의 연소 엔진 내로 진입하기 위한 경로와 유체 접촉하도록 한다. 탄화수소 흡착제 코팅 및 코팅된 기판은 이전 섹션 (I. 탄화수소 흡착을 위한 코팅된 기판)에서 제공되고 설명된 바와 같다.
일부 실시양태에서, 공기 청정기 하우징(2)의 내측 표면의 적어도 일부는 탄화수소 흡착제 코팅으로 코팅된다. 일부 실시양태에서, 코팅 층의 두께는 약 500 마이크론 미만이다.
일부 실시양태에서, 기판은 부착된 부직포이다. 일부 실시양태에서, 부직포 상의 코팅 층의 두께는 약 500 마이크론 미만이다. 일부 실시양태에서, 부착된 부직포는 하나 이상의 공기 흡입 덕트(4), 공기 청정기 하우징(2) 또는 청정 공기 덕트(12)의 내측 표면의 적어도 일부에 부착된다. 부착된 부직포는 공기 필터 챔버의 내측 표면의 적어도 일부에 부착된다.
III. 연료 저장을 위한 증발 배출물 제어 시스템
상기 개시된 탄화수소 흡착을 위한 코팅된 기판은 연료 저장을 위한 증발 배출물 제어 시스템의 구성 요소로서 사용될 수 있다. 따라서, 또 다른 양태에서, 연료 저장을 위한 연료 탱크, 연료를 소비하도록 구성된 내연 엔진, 및 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템을 포함하는 증발 배출물 제어 시스템이 제공된다. 상기 캐니스터 시스템은 증발 배출물 제어 캐니스터 및 블리드 배출물 스크러버를 포함한다. 상기 증발 배출물 제어 캐니스터는 제 1 흡착제 용적, 증발 배출물 제어 캐니스터를 엔진에 연결하는 연료 증기 퍼지 튜브, 연료 탱크를 증발 배출물 제어 캐니스터 쪽으로 배기시키기 위한 연료 증기 유입구 도관, 및 증발 배출물 제어 캐니스터를 대기 쪽으로 배기시키고 퍼지 공기가 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템으로 유입될 수 있게 하는 배기 도관을 포함한다. 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템은, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 상기 제 1 흡착제 용적으로, 상기 블리드 배출물 스크러버를 향해 상기 배기 도관까지의 연료 증기 유동 경로에 의해, 및 상기 배기 도관으로부터 상기 블리드 배출물 스크러버로, 상기 제 1 흡착제 용적을 향한 및 상기 연료 증기 퍼지 튜브를 향한 왕복 공기 유동 경로에 의해 한정된다. 블리드 배출물 스크러버는 적어도 제 2 흡착제 용적을 포함하고, 제 2 흡착제 용적은 탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판을 포함하며, 여기서 코팅된 기판은 하나 이상의 표면 및 상기 하나 이상의 표면 상의 코팅을 포함하고, 상기 코팅은 본원에 제공된 바와 같이 미립 탄소 및 결합제를 포함한다 (I. 탄화수소 흡착을 위한 코팅된 기판 참조).
연료 탱크로부터의 증발 배출물은 엔진 오프 시간 동안 증발 가스 배출 제어 시스템에 의해 흡착된다. 엔진 작동 동안, 대기 공기는 증발 배출물 제어 시스템으로 유입되고, 여기서, 이전에 흡착제 용적에 의해 흡착되었던 탄화수소가 탈착되고 연소를 위해 엔진으로 다시 순환된다. 증발 배출물 제어 시스템의 캐니스터는 전형적으로, 성형된 열가소성 올레핀과 같은 형상화된 평면 물질에 의해 적어도 부분적으로 한정된 3차원 중공 내부 공간 또는 챔버를 포함한다. 본 발명의 증발 배출물 제어 시스템은 도 2를 참조하여 보다 쉽게 인식될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시양태에 따른 증발 배출물 제어 시스템(30)을 개략적으로 도시한다. 증발 배출물 제어 시스템(30)은 연료 저장을 위한 연료 탱크(38), 연료를 소비하도록 구성된 내연 엔진(32) 및 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템을 포함한다. 엔진(32)은 바람직하게는, 제어기(34)에 의해 제어되는 내연 엔진이다. 엔진(32)은 전형적으로, 가솔린, 에탄올 및 다른 휘발성 탄화수소계 연료를 연소시킨다. 제어기(34)는 별도의 제어기일 수 있거나, 엔진 제어 모듈(ECM), 파워트레인 제어 모듈(PCM) 또는 임의의 다른 차량 제어기의 일부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따르면, 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템은 증발 배출물 제어 캐니스터(46) 및 블리드 배출물 스크러버(58)를 포함한다. 증발 배출물 제어 캐니스터(46)는 제 1 흡착제 용적(48로 표시됨), 증발 배출물 제어 캐니스터(46)를 엔진(32)에 연결하는 연료 증기 퍼지 튜브(66), 연료 탱크(38)를 증발 배출물 제어 캐니스터(46) 쪽으로 배기시키기 위한 연료 증기 유입구 도관(42), 및 증발 배출물 제어 캐니스터(46)를 대기 쪽으로 배기시키고 퍼지 공기가 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템으로 유입될 수 있게 하는 배기 도관(56, 59, 60)을 포함한다.
증발 배출물 제어 캐니스터 시스템은 추가로, 연료 증기 유입구 도관(42)으로부터 제 1 흡착제 용적(48)으로, 블리드 배출물 스크러버(58)를 향한 배기 도관(56)을 통해 배기 도관(59, 60)까지의 연료 증기 유동 경로에 의해, 및 배기 도관(60, 59)으로부터 블리드 배출물 스크러버(58)로, 배기 도관(56)을 통해 제 1 흡착제 용적(48)을 향한 및 연료 증기 퍼지 튜브(66)를 향한 왕복 공기 유동 경로에 의해 한정된다. 블리드 배출물 스크러버(58)는 적어도 제 2 흡착제를 포함한다. 제 2 흡착제 용적은 본원에서 제공되고 기재된 바와 같이 탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판(74)을 포함한다 (I. 탄화수소 흡착을 위한 코팅된 기판 참조).
일 실시양태에서, 증발 배출물 제어 캐니스터(46)는 배기 도관(56)을 통해 블리드 배출물 스크러버(58)와 유체 연통되고 연료 증기 퍼지 튜브(66), 퍼지 밸브(68) 및 퍼지 라인(72)을 통해 엔진(32)과 유체 연통된다. 이 실시양태에서, 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템을 대기로 배기시키고 퍼지 공기가 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템으로 유입될 수 있게 하는 배기 도관은 몇 개의 배기 도관 세그먼트(56, 59, 60) 및 밸브(62)를 포함한다. 일 실시양태에서, 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템은, 연료 증기 유입구 도관(42)으로부터 캐니스터 증기 유입구(50)를 통해 제 1 흡착제 용적(48)까지, 블리드 배출물 스크러버(58)를 향한 캐니스터 증기 배출구(54) 및 배기 도관(56)을 통해 배기 도관 및 밸브(59, 60 및 62)까지의 연료 증기 유동 경로에 의해, 및 배기 도관 및 밸브(60, 62 및 59)로부터 블리드 배출물 스크러버(58)까지, 배기 도관(56) 및 캐니스터 증기 배출구(54)를 통해 제 1 흡착제 용적(48)을 향한 및 연료 증기 퍼지 배출구(66)를 향한 왕복 공기 유동 경로에 의해 한정된다.
엔진 작동 동안, 가솔린은 연료 라인을 통해 연료 펌프에 의해 연료 탱크(38)로부터 연료 주입기로 전달되며, 모두 라인(40)으로 개략적으로 표시된다. 연료 주입기의 타이밍 및 작동, 및 주입되는 연료의 양은 제어기(34)에 의해 신호 라인(36)을 통해 관리된다. 연료 탱크(38)는 전형적으로, 증발 연료 증기 입구 도관(42) 및 충전 튜브(44)를 제외하고는 폐쇄 용기이다. 연료 탱크(38)는 종종, 하나 이상의 가솔린 불투과성 내부 층이 구비된 블로우 성형된 고밀도 폴리에틸렌으로 제조된다.
일 실시양태에서, 연료 탱크(38)는 연료 탱크(38)로부터 증발 배출물 제어 캐니스터(46)의 제 1 흡착제 용적(48)까지 연장되는 증발 연료 증기 유입구 도관(42)을 포함한다. 연료 탱크(38)로부터 증발된 탄화수소를 함유하는 연료 증기는, 연료 탱크(38)로부터 증발 연료 증기 유입구 도관(42)을 통해 캐니스터(46) 내의 제 1 흡착제 용적(48)으로 보내질 수 있다. 증발 배출물 제어 캐니스터(46)는 임의의 적합한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 나일론과 같은 성형된 열가소성 중합체가 전형적으로 사용된다.
연료 탱크(38) 내의 가솔린의 온도가 증가함에 따라 연료 증기압이 증가한다. 본 발명의 증발 배출물 제어 시스템(30)이 없으면, 연료 증기는 처리되지 않은 대기로 방출될 것이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 연료 증기는 증발 배출물 제어 캐니스터(46) 및 증발 배출물 제어 캐니스터(46)의 하류에 위치한 블리드 배출물 스크러버(58)에 의해 처리된다.
배기 밸브(62)가 개방되고 퍼지 밸브(68)가 폐쇄될 때, 연료 증기는 연료 증기 탱크(38)로부터 증발 증기 유입구 도관(42), 캐니스터 증기 유입구(50)를 통해 그리고 순차적으로 증발 배출물 제어 캐니스터(46) 내부에 포함된 제 1 흡착제 용적(48)을 통해 가압 하에 유동된다. 이어서, 제 1 흡착제 용적에 의해 흡착되지 않은 임의의 연료 증기는 배기 도관 개구(54) 및 배기 도관(56)을 통해 증발 배기 제어 용기(46) 밖으로 흘러 나간다. 이후, 연료 증기는 추가의 흡착을 위해 블리드 배출물 스크러버(58)로 유입된다. 블리드 배출물 스크러버(58)를 통과한 후, 임의의 잔류 연료 증기는 도관(59), 배기 밸브(62) 및 배기 도관(60)을 통해 블리드 배출물 스크러버(58)를 빠져 나가서 대기로 방출된다.
점차적으로, 증발 배출물 제어 캐니스터(46) 및 블리드 배출물 스크러버(58)의 흡착제 용적 둘다에 포함된 탄화수소 흡착제 물질은 연료 증기로부터 흡착된 탄화수소로 채워진다. 탄화수소 흡착제가 연료 증기, 따라서 탄화수소로 포화되면, 연료 탱크(38)로부터 방출된 연료 증기의 연속적인 제어를 위해, 상기 탄화수소가 탄화수소 탱크로부터 탈착되어야 한다. 엔진 작동 중에, 엔진 제어기(34)는, 밸브(62 및 68)에게 신호 리드(64, 70)를 통해 각각 개방하도록 명령을 내려, 이로써 대기와 엔진(32) 사이에 공기 유동 경로를 생성한다. 퍼지 밸브(68)의 개방은, 대기로부터 배기 도관(60), 배기 도관(59) 및 배기 도관(56)을 통해, 흡인된 청정 공기가 블리드 배출물 스크러버(58) 내로 그리고 이어서 증발 배출물 제어 캐니스터(46) 내로 유입되도록 한다. 청정 공기 또는 퍼지 공기는 청정 공기 배기 도관(60)을 통해, 블리드 배출물 스크러버(58)를 통해, 배기 도관(56)을 통해, 배기 도관 개구(54)를 통해 증발 배출물 제어 캐니스터(46)로 유입된다. 청정 공기는 블리드 배출물 스크러버(58) 및 배출 제어 캐니스터(46) 내에 함유된 탄화수소 흡착제를 지나서 및/또는 이들을 통해 유동되어, 각 용적 내의 포화된 탄화수소 흡착제로부터 탄화수소를 탈착시킨다. 퍼지 공기 및 탄화수소 스트림은 이어서 퍼지 개구 출구(52), 퍼지 라인(66) 및 퍼지 밸브(68)를 통해 증발 배출물 제어 캐니스터(46)를 빠져 나간다. 퍼지 공기 및 탄화수소는 퍼지 라인(72)을 통해 엔진(32)으로 유동되고, 이어서 탄화수소가 연소된다.
일부 실시양태에서, 코팅된 기판(74)은 압출된 매체이다. 일부 실시양태에서, 압출된 매체는 허니콤이다. 도 3은 블리드 배출물 스크러버(58)의 실시양태를 도시하며, 코팅된 기판(74)은 주름진 형태(74a)의 구조화된 매체이다. 도 4는 코팅된 기판(74)이 발포체(74b)인 실시양태를 도시한다. 일 실시양태에서, 발포체(74b)는 인치당 약 10 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체(74b)는 인치당 약 20 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체(74b)는 인치당 약 15 내지 약 40 개의 기공을 갖는다. 일 실시양태에서, 발포체(74b)는 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 발포체(74b)는 망상 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 폴리우레탄은 폴리에테르 또는 폴리에스테르이다.
도 5는 코팅된 기판(74)이 압출 매체(74c)인 실시양태를 도시한다. 일부 실시양태에서, 압출된 매체(74c)는 허니콤이다. 허니콤 흡착제는 원형, 원통형 또는 정사각형을 포함하는(이에 제한되지 않음) 임의의 기하학적 형상일 수 있다. 또한, 허니콤 흡착제의 셀은 임의의 기하학적 구조일 수 있다. 정사각형 단면 셀을 갖는 정사각형 허니컴 또는 주름진 형태의 나선형 권취된 허니콤과 같이 관통 통로를 위한 균일한 단면적의 허니컴이, 다양한 단면적을 가진 인접 통로를 제공하고 따라서 동등하게 퍼지되지 않는 통로를 제공하는 직각 매트릭스로 정사각형 단면 셀을 갖는 원형 허니컴보다 더 잘 수행될 수 있다. 이론에 얽매임이 없이, 허니컴 면을 가로지르는 셀 단면적이 보다 균일할수록 흡착 및 퍼지 주기 동안 스크러버 내의 유동 분포가 더 균일하고, 따라서 캐니스터 시스템으로부터의 일주 호흡 손실(DBL) 배출이 더 감소되는 것으로 여겨진다. 일부 실시양태에서, 상기 시스템은 낮은 일주 호흡 손실(DBL; BETP 프로토콜 당 20 mg 미만)을 달성할 수 있으며, 이는 탄화수소 배출에 효과적인 제어 장치임을 나타낸다.
놀랍게도, 본원에 개시된 바와 같은 블리드 배출물 스크러버의 흡착제 용적은 일부 실시양태에서 경쟁 모놀리쓰보다 부탄 작업 용량(BWC)이 낮을 수 있지만, 낮은 퍼지 조건에서 증발 배출물 제어 캐니스터로부터의 탄화수소 배출물을 여전히 효과적으로 제어할 수 있음이 밝혀졌다.
일부 실시양태에서, 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다. 제 3 사이클 부탄 파과는, 부탄 파과 시험의 제 3 로딩 단계 동안 불꽃 이온화 검출에 의해 측정될 때 흡착제 용적으로부터의 출구 부탄 농도가 100 ppm에 도달하는 시간(초)이다. 상기 부탄 파과 시험은, 샘플 셀에 시험 흡착제 용적을 배치하는 단계, 상기 샘플 셀에 1:1 부탄/N₂가스 혼합물을 45 분 동안 134 mL/min의 유량 (10 g/h의 부탄 유동)으로 로딩하는 단계 (이때, 유동 방향은 상기 샘플 셀의 하단부에서 상단부로 위쪽으로 향함), 상기 샘플 셀을 N₂로 100 mL/min으로 10 분 동안 동일한 유동 방향으로 퍼징하는 단계, 상기 샘플 셀을 원하는 수의 1.6L 베드 용적에 도달하기에 충분한 시간 동안 반대 방향으로 (즉, 상단부에서 하단부로) 25 L/min의 공기 유동으로 탈착시키는 단계, 및 상기 로딩, 퍼징 및 탈착 단계를 3 회의 로딩/퍼징/탈착 사이클이 완료될 때까지 반복하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 80 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다. 일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 60 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다. 일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 40 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다. 일부 실시양태에서, 증발 배출물 제어 시스템의 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서 약 800 초 이상의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는다.
특히, 본원에 개시된 바와 같은 발포체 기판은 경쟁 모놀리쓰보다 낮은 부탄 작업 용량을 나타내지만, 낮은 퍼지 용적 하에서 배출을 여전히 보다 효율적으로 제어한다. 이론에 구속됨이 없이, 이는 흡착제 코팅의 두께 및/또는 발포체를 통한 가스 유동의 높은 난류도 때문일 수 있으며, 이는 경쟁 제품에 사용되는 벌크 모놀리쓰보다 더 빠른 퍼지를 제공할 수 있다.
일부 실시양태에서, 블리드 배출물 스크러버는 제 3 흡착제 용적을 추가로 포함한다. 도 6은, 제 2 흡착제 용적이 상기 개시된 바와 같은 코팅된 기판(74)을 포함하고, 제 3 흡착제 용적이 상기 개시된 바와 같은 코팅된 기판을 포함하는 그러한 실시양태를 도시하며, 여기서 기판은 발포체(74b)이다. 일부 실시양태에서, 제 2 흡착제 용적은 모놀리쓰성 기판이다. 일부 실시양태에서, 제 3 흡착제 용적은 망상 폴리우레탄 발포체이다. 일부 실시양태에서, 발포체(74b)는 인치당 약 10 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체(74b)는 인치당 약 20 개 초과의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체(74b)는 인치당 약 15 내지 약 40 개의 기공을 갖는다. 일부 실시양태에서, 발포체(74b)는 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 발포체(74b)는 망상 폴리우레탄이다. 일부 실시양태에서, 폴리우레탄은 폴리에테르 또는 폴리에스테르이다. 일부 실시양태에서, 코팅된 모놀리쓰성 기판이, 코팅된 발포체 기판과 하류에서 조합되어, 낮은 퍼지 조건 하에서 탄화수소 배출을 제어하는데 특히 높은 효율을 제공하고, 고 용량 기판을 발포체 기판과 조합하는 것은 낮은 퍼지 용적 하에서 우수한 성능을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 도 2 내지 도 6은 개시된 증발 배출물 제어 시스템의 예시적인 실시양태일 뿐이며, 당업자는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 추가 실시양태를 구상할 수 있다.
제 2 흡착제 용적 (및 임의의 추가 흡착제 용적)은 용적 희석제(volumetric diluent)를 포함할 수 있다. 용적 희석제의 비-제한적인 예는 스페이서, 불활성 갭, 발포체, 섬유, 스프링 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템은 시스템 내의 임의의 곳에 빈 용적을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "빈 용적"는 임의의 흡착제를 포함하지 않는 용적을 지칭한다. 이러한 용적은, 비제한적으로, 공기 갭, 발포체 스페이서, 스크린 또는 이들의 조합물을 포함하는 임의의 비-흡착제를 포함할 수 있다.
관련 기술 분야의 통상의 기술자에게는 본원에 기술된 조성물, 방법 및 응용에 대한 적합한 변형 및 적응이 임의의 실시양태 또는 측면의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 자명할 것이다. 제공된 조성물 및 방법은 예시적이며 청구된 실시양태의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 본원에 개시된 다양한 실시양태, 양태 및 옵션은 모든 변형으로 조합될 수 있다. 본원에 기재된 조성물, 제형, 방법 및 공정의 범위는 실시양태, 양태, 옵션, 실시예 및 선호도의 모든 실제적 또는 잠재적 조합을 포함한다. 본원에 인용된 모든 특허 및 공보는 다른 특정 진술이 구체적으로 제공되지 않는 한, 언급된 바와 같은 특정 교시를 위해 본원에 참고로 포함된 것이다.
실시예
하기 실시예는 제한이 아닌 예시로서 제공된다.
실시예 1: 흡착제 물질의 선택
다음의 열 중량 분석 프로토콜(TGA)을 사용하여 다수의 상업적으로 입수가능한 탄소 물질을 시험하였다. 시험될 물질을 실온에서 평형화시키고, 질소 중의 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 20 분 동안 노출시켜 물질의 총 부탄 흡착 용량을 수득하였다. 중량의 안정화 후, 샘플을 100 mL/min 질소의 유동으로 25 분 동안 퍼지하였다. 상기 부탄의 흡착을 반복하여 부탄 작업 용량을 얻었다. 이것은 제 2 주기 % 부탄 흡착으로서 제시되며, 부탄 그램/탄소 그램의 중량% 값을 반영한다.
질소 기공 크기 분포 및 표면적 분석은 마이크로메리틱스(Micromeritics) 트리스타(TriStar) 3000 시리즈 기기에서 수행되었다. 시험할 물질을 마이크로메리틱스 스마트프렙(SmartPrep) 탈기 장치에서 총 6 시간 동안 탈기시켰다 (건조 질소 유동 하에서 300℃로 2 시간 상승시키고, 이어서 300℃에서 4 시간 유지함). 질소 BET 표면적은 0.08 내지 0.20 사이의 5 개의 부분 압력 점을 사용하여 측정하였다. 질소 기공 크기는 BJH 계산 및 33 개의 탈착 점을 사용하여 결정되었다. BET 표면적 및 흡착 용량의 결과가 표 1에 제시되어 있다.
표 1. 흡착제 물질 표면적 및 BWC
Figure pct00001
표 1에 열거된 흡착 용량에 기초할 때, 몇몇 탄소 물질은 상업용 탄화수소 트랩 또는 상업용 탄화수소 흡착 탄소 캐니스터보다 높은 제 2 사이클 부탄 흡착 용량을 제공하였다.
실시예 2: 기판 코팅을 위한 탄소 슬러리의 제조
제형 A
물 중의 1.4% 켈잔 CC 용액을 사용하기 하루 전에 제조하였다. 물(310 ml)을 21 ml의 켈잔 CC 증점제 용액, 0.65 g의 서피놀 420 분산제 및 0.5 g의 폼마스터(Foammaster) NXZ 소포제와 조합하고 철저히 혼합하였다. 이 혼합물에 100g의 활성탄 흡착제(표 1의 "탄소 1")를 교반하면서 첨가하였다. 생성된 탄소 분산액을, 교반하면서, 40g의 존크릴(Joncryl) 2570 결합제(50% 용액)를 함유하는 제 2 용기에 첨가하였다. 슬러리 점도가 코팅 목적에 충분할 때까지 추가의 켈잔 CC 증점제 용액을 첨가하였다.
제형 B
물(193 ml)을 2.96 g의 디스펙스 울트라(Dispex Ultra) PX 4575 분산제 및 0.37 g의 폼마스터 NXZ 소포제와 조합하고 조합물을 철저히 혼합하였다. 이 혼합물에 76 g의 활성탄 흡착제 (표 1의 "탄소 1")를 교반하면서 첨가하였다. 생성된 탄소 분산액을, 교반하면서, 14.8 g의 존크릴 2570 결합제 (50% 용액)를 함유하는 제 2 용기에 첨가하였다. 생성된 탄소 슬러리를, 교반하면서, 37g 존크릴 FLX 5200 결합제 (40% 용액)를 함유하는 제 3 용기에 첨가하였다. 슬러리 점도가 코팅 목적에 충분할 때까지 레오비스(Rheovis) 1152 증점제를 첨가하였다.
실시예 3: 발포체 기판의 코팅
29x100mm(폭 x 길이) 크기의 원통형 발포체 조각 (10ppi 폴리우레탄)을 제형 B 슬러리에 침지시켰다. 이어서 발포체를 압착하여 과량의 슬러리를 제거하였다. 15 psig 압력에서 작동되는 에어 나이프를 사용하여 발포체의 기공을 세정하였다. 발포체를 110℃에서 2 시간 동안 건조시켰다. 원하는 탄소 로딩이 달성될 때까지 상기 절차를 반복하였다.
실시예 4: 모놀리쓰성 기판의 코팅
29x100 mm 크기(폭 x 길이)의 원통형 세라믹 모놀리쓰 기판 (제곱 인치당 230개의 셀)을 제형 A 슬러리에 침지시켰다. 15psig 압력에서 작동되는 에어 나이프를 사용하여 채널을 세정하여 과잉 슬러리를 제거하였다. 기판을 110℃에서 2 시간 동안 건조시켰다. 원하는 탄소 로딩이 달성될 때까지 상기 절차를 반복하였다.
실시예 5: 모의 캐니스터 적용에서의 흡착 용량 및 탈착 시간
상업적인 탄소 모놀리쓰 및 실시예 3 및 4에서와 같이 제조된 여러 코팅된 모놀리쓰 및 발포체를 부탄 흡착-탈착 셋업으로 시험하였다. 29x100 mm 크기의 원통형 샘플을 수직 방향으로 배향된 원통형 샘플 셀 내에 넣었다. 이어서 샘플 셀에 45 분 동안 134 mL/min의 유속(10 g/시간의 부탄 유동)으로 1:1 부탄/N₂시험 가스를 로딩하였다. 유동 방향은 샘플 셀의 하단에서 상단 쪽으로 향했다. 샘플 셀로부터의 출구 유동의 가스 조성을 FID(불꽃 이온화 검출기)에 의해 모니터링하였다. 45 분 부탄 흡착 단계 후, 샘플 셀을 동일한 유동 방향으로 10 분 동안 100 mL/min으로 N₂로 퍼지하였다. 이어서, 샘플을 반대 방향으로(상단에서 하단으로) 25 L/min의 공기 유동으로 25 분 동안 탈착시켰다. 상기 흡착 퍼지 탈착 순서를 총 3 회 반복하였다.
상대적 유효 부탄 흡착 용량은, 부탄 파과가 샘플을 통해 발생하는데 걸리는 시간과 상관지어질 수 있다. 부탄 파과는, 샘플 셀로부터의 출구 부탄 농도가 100 ppm에 도달하는 시간으로 정의된다. 이 시험 셋업에서, 흡착제 코팅이 적용되지 않은 블랭크 10ppi 발포체 조각이 샘플 셀에 놓여질 때, 제 3 흡착 사이클에서 부탄 파과가 발생하는데 636 초가 필요했다 (표 2 참조). 2.43g, 2.19g, 2.37g 및 2.24g의 활성 탄소 슬러리(건조 게인, 실시예 2의 제형 B)로 코팅된 10ppi, 20ppi, 30ppi 및 40ppi 발포체 조각의 파과 시간은 각각 857 초, 833 초, 854 초 및 842 초의 파과 시간을 가졌다. 블랭크 발포체(636 초)과 비교될 때 파과 시간의 증가는 흡착제 코팅의 상대적 유효 부탄 흡착 용량과 관련이 있다. 이 결과는, 발포체의 셀 밀도에 의존하지 않고 발포체 상에 코팅을 로딩함으로써 부탄 용량이 비례적으로 증가함을 입증한다. 상업용 탄소 모놀리쓰가 이 방법으로 시험되었으며 세 번의 시험에서 평균 파과 시간은 1452 초였다. 이 결과는, 상기 코팅된 발포체가 상업적인 탄소 모놀리쓰의 부탄 용량의 약 25%를 가짐을 보여준다.
표 2. 부탄 파과 시간
Figure pct00002
45 분에서 2.5 분까지 탈착 시간을 변화시키면서 상업적 탄소 모놀리쓰에 대해 추가 시험을 수행했다. 유속은 25 L/min으로 일정하게 유지되었다. 제 3 흡착 사이클의 부탄 파과 시간에 대한 효과는 하기 표 3에 제시되어 있다. 이 시험 결과는, 부탄-포화된 상업용 탄소 모놀리쓰를 5 분 이하 동안 탈착시키는 것은 완전히 재생되게 하지 않으며, 후속 흡착 사이클에서의 부탄 용량이 감소함을 보여준다. 1.6L 연료 증기 캐니스터의 경우, 5 분 및 2.5 분의 탈착 시간은 각각 125L 및 62.5L (또는 78 및 39 베드 용적) 퍼지에 해당한다.
표 3. 상업적 탄소 모놀리쓰에 대한 부탄 파과 시간
Figure pct00003
10ppi 및 40ppi 발포체의 코팅된 샘플을, 또한 감소된 탈착 시간(5 분 및 2.5 분) 하에서 시험하였다. 제 3 흡착 사이클의 부탄 파과 시간에 대한 효과는 하기 표 4에 제시되어 있다. 이러한 시험 결과는, 탈착 시간의 감소가, 상업적 탄소 모놀리쓰와 비교하여, 10ppi의 발포체에 유사한 영향을 미쳤지만, 40ppi의 코팅된 발포체의 유효 부탄 용량의 감소는 현저히 적음을 나타냈다. 이 결과는, 40ppi 코팅된 발포체 조각이 낮은 퍼지 조건에서 더 완전히 탈착됨을 나타낸다.
표 4. 코팅된 발포체 기판에 대한 부탄 파과 시간.
Figure pct00004
실시예 6: 에어박스의 코팅
공기 흡입 시스템의 시판되는 공기 청정기 하우징(에어박스)의 내측 표면에 탄화수소 흡착제 물질을 코팅하였다. 상기 공기 청정기 하우징은 자동차 등급의 유리-충전된 폴리프로필렌으로 만들어졌으며, 코팅 전에, 시판되는 접착 촉진제로 프라이머 처리되었다. 흡착제 물질은 탄소 1(실시예 1)이었다. 흡착제 코팅 조성물은 실시예 2(제형 A)에 기재된 바와 같았다. 스프레이 건을 사용하여 코팅을 수성 슬러리 (물 중 28% 고형분)로서 적용한 다음, 110℃에서 30 분 동안 건조시켰다.
실시예 7: 부직포 기판의 코팅 및 설치
중량 86 g/㎡의 노멕스(Nomex) 부직포(11" x 11")를, 편평한 경질 기판에 대해 내열성 테이프로 가장자리 주위로 테이핑하였다. 탄소 슬러리 샘플(55.8g, 실시예 2에 따라 제조됨, 제형 A(27% 고형분))을 부직포 상에 붓고 균일하게 분포시켜 완전한 커버리지를 달성하였다. 주걱을 손으로 부직포에 대해 앞뒤로 작업처리하여 부직포에 잘 침투된 균일한 코팅을 형성하였다. 이어서, 처리된 부직포-기판 조합물을 110℃의 건조 오븐에 넣고 지촉 건조시까지 건조시켰다. 이어서 오븐으로부터 꺼내어, 테이프를 제거하고 코팅된 부직포를 기판으로부터 박리하고 완전히 건조될 때까지 건조 오븐으로 복귀시켰다. 기재된 바와 같이 제조된 코팅된 부직포의 시트를 시판되는 에어박스 내에 맞도록 적합한 크기로 가위로 절단하였다. 적절한 크기의 코팅된 부직포 시트를 에폭시를 사용하여 에어박스 내에 고정시켰다.
실시예 8: 시뮬레이션된 응용에서의 흡착 능력 및 탈착 시간
시판되는 자동차 에어박스로부터의 공기유동 튜브를 사용하여, 부탄 흡착-탈착 셋업에서, 실시예 6 및 7에 기재된 바와 같이, 코팅 및 부직포에 적용된 코팅을 시험하였다. 공기유동 튜브는 에어박스의 청정 측면의 입구에 위치한 에어박스의 구성 요소이다. 공기유동 튜브에는 내측 표면을 라이닝한 상업용 탄소 종이가 포함되었다. 이 탄소 종이는 코팅 또는 코팅된 부직포를 적용하기 전에 제거되었다. 코팅 또는 부직포가 덮는 공기유동 튜브의 내측 표면의 면적은 상업용 탄소 종이가 덮혀있던 면적과 동일하였다. 블랭크 공기유동 튜브 및 상업용 탄소 종이가 제자리에 있는 튜브도 시험되었다. 공기유동 튜브를, 유입구 및 배출구를 갖는 밀봉된 박스로 구성된 샘플 셀에 적재하여, 유입구로부터 공기 박스를 통한 유동이 공기유동 튜브를 통해 흐르도록 하였다. 샘플 셀에 시험 가스로서 부탄/N₂의 1:1 혼합물을 134 mL/min의 유속 (10 g/시간의 부탄 유동)으로 30 분 동안 로딩하였다. 에어박스로부터의 배출구 유동의 가스 조성을 FID (불꽃 이온화 검출기)에 의해 모니터링하였다. 부탄 흡착 단계 후, 샘플 셀을 동일한 유동 방향으로 10 분 동안 100 mL/min으로 N₂로 퍼지하였다. 이어서 샘플을 25 분 또는 75 분 동안 반대 방향으로 150 L/min의 공기 유동으로 탈착시켰다. 상기 흡착-퍼지-탈착 순서를 총 6 회 반복하였다.
상대적 유효 부탄 흡착 용량은 샘플을 통한 부탄 파과가 발생하는데 필요한 시간과 상관지어질 수 있다. 부탄 파과는, FID에 의해 모니터링될 때 (제 2 내지 제 6 흡착 사이클 동안) 54 mg의 부탄이 샘플 셀을 파과하는 평균 시간으로 정의된다. 시험 결과는 하기 표 5에 제시되어 있다. 블랭크(1113 초)와 비교할 때 파과 시간의 증가는 흡착제 코팅의 상대적 유효 부탄 흡착 용량과 상관관계가 있다. 25 분의 탈착 시간이 사용될 때, 3.3g의 코팅을 갖는 공기유동 튜브는 상업적 탄소 종이를 갖는 공기유동 튜브보다 덜 효과적인 부탄 흡착 용량을 갖지만, 75 분의 탈착 시간이 사용될 때는 약간 더 높은 부탄 흡착 용량을 갖는다. 부직포 상에 5.5 g의 코팅 및 4.0 g의 코팅을 갖는 공기유동 튜브는 둘 모두의 탈착 시간 하에서 상업적 탄소 종이를 갖는 공기유동 튜브보다 효과적인 부탄 흡착 용량을 갖는다.
표 5. 부탄의 파과 시간, 에어박스 코팅
Figure pct00005
관련 기술 분야의 통상의 기술자에게는 본원에 기술된 조성물, 방법 및 응용에 대한 적합한 변형 및 적응이 임의의 실시양태 또는 양태의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 자명할 것이다. 제공된 조성물 및 방법은 예시적이며 청구된 실시양태의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 본원에 개시된 다양한 실시양태, 양태 및 옵션은 모든 변형으로 조합될 수 있다. 본원에 기재된 조성물, 제형, 방법 및 공정의 범위는 실시양태, 양태, 옵션, 실시예 및 선호도의 모든 실제적 또는 잠재적 조합을 포함한다. 본원에 인용된 모든 특허 및 공보는 다른 특정 진술이 구체적으로 제공되지 않는 한, 언급된 바와 같은 특정 교시를 위해 본원에 참고로 포함된 것이다.

Claims (27)

  1. 탄화수소 흡착제 코팅을 상부에 갖는 하나 이상의 표면을 포함하는 기판
    을 포함하는, 탄화수소 흡착을 위해 구성된 코팅된 기판으로서,
    상기 탄화수소 흡착제 코팅은 미립(particulate) 탄소 및 결합제를 포함하고;
    상기 미립 탄소는 약 1400 ㎡/g 이상의 BET 표면적을 갖고;
    상기 미립 탄소는, 실온에서 평형화되고 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후 25 분 동안 100 mL/min의 질소 유동으로 퍼지되고 다시 20 분 동안 질소 중 5% n-부탄의 100 mL/min의 유동에 노출된 후, 약 9 중량% 이상 n-부탄의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는 것인, 코팅된 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미립 탄소의 BET 표면적이 약 1400 ㎡/g 내지 약 2500 ㎡/g인, 코팅된 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미립 탄소가 약 9 중량% 내지 약 15 중량%의 제 2 사이클 n-부탄 흡착 용량을 갖는 것인, 코팅된 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제는 상기 미립 탄소에 대해 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재하는, 코팅된 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제는 유기 중합체인, 코팅된 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제는 아크릴계/스티렌 공중합체 라텍스, 스티렌-부타디엔 공중합체 라텍스, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 코팅된 기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 플라스틱인, 코팅된 기판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플라스틱이 폴리프로필렌, 나일론-6, 나일론-6,6, 방향족 나일론, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프탈아미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리에스테르 및 폴리우레탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 코팅된 기판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 발포체(foam), 모놀리쓰성 물질, 부직포, 직포, 시트, 종이, 꼬인 나선(twisted spirals), 리본, 압출된(extruded) 형태의 구조화된 매체, 감긴(wounded) 형태의 구조화된 매체, 접힌(folded) 형태의 구조화된 매체, 주름진(pleated) 형태의 구조화된 매체, 물결(corrugated) 형태의 구조화된 매체, 부어진(poured) 형태의 구조화된 매체, 접합된(bonded) 형태의 구조화된 매체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 코팅된 기판.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 압출된 매체인, 코팅된 기판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 압출된 매체가 허니콤(honeycomb)인, 코팅된 기판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 발포체인, 코팅된 기판.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 발포체가 인치당 약 15 내지 약 40 개의 기공(pore)을 갖는 것인, 코팅된 기판.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 발포체가 망상(reticulated) 폴리우레탄인, 코팅된 기판.
  15. 제 1 항에 있어서,
    코팅 두께가 약 500 마이크론 미만인, 코팅된 기판.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 부직포인, 코팅된 기판.
  17. 연소 엔진을 구비한 자동차로부터의 증발 배출물을 제어하도록 구성된 공기 흡입(air intake) 시스템으로서,
    상기 시스템은, 공기 흡입 덕트, 상기 공기 흡입 덕트로부터 공기를 수용하도록 위치된 공기 청정기 하우징, 및 상기 공기 청정기 하우징으로부터 상기 연소 엔진으로 공기를 수송하기 위해 상기 공기 청정기 하우징 및 상기 연소 엔진과 유체 연통하는 하나 이상의 청정 공기 덕트를 포함하고,
    상기 공기 흡입 덕트, 상기 공기 청정기 하우징 및 상기 청정 공기 덕트 중 적어도 하나의 내측 표면의 적어도 일부가 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 탄화수소 흡착제 코팅을 포함하거나, 또는 상기 탄화수소 흡착제 코팅으로 코팅된 기판과 접촉하여, 상기 탄화수소 흡착제 코팅이, 상기 자동차의 상기 연소 엔진 내로 연소 공기를 도입하기 위한 경로와 유체 접촉되는, 공기 흡입 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 공기 필터 챔버의 내측 표면의 상기 부분이 상기 탄화수소 흡착제 코팅으로 코팅된, 공기 흡입 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 공기 필터 챔버의 내측 표면의 상기 부분에 부착되어 있는 부착된 부직포인, 공기 흡입 시스템.
  20. 연료 저장을 위한 연료 탱크;
    상기 연료를 소비하도록 구성된 내연 엔진; 및
    증발 배출물 제어 캐니스터(canister) 시스템
    을 포함하는 증발 배출물 제어 시스템으로서,
    상기 캐니스터 시스템은 증발 배출물 제어 캐니스터 및 블리드(bleed) 배출물 스크러버(scrubber)를 포함하고,
    상기 증발 배출물 제어 캐니스터는, 제 1 흡착제 용적, 상기 증발 배출물 제어 캐니스터를 상기 엔진에 연결하는 연료 증기 퍼지 튜브, 상기 연료 탱크를 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 쪽으로 배기시키기 위한 연료 증기 유입구 도관(inlet conduit), 및 상기 증발 배출물 제어 캐니스터를 대기 쪽으로 배기시키고 퍼지 공기가 상기 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템으로 유입될 수 있게 하는 배기 도관(vent condiut)을 포함하고,
    상기 증발 배출물 제어 캐니스터 시스템은, 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 상기 제 1 흡착제 용적으로, 상기 블리드 배출물 스크러버를 향해 상기 배기 도관까지의 연료 증기 유동 경로에 의해, 및 상기 배기 도관으로부터 상기 블리드 배출물 스크러버로, 상기 제 1 흡착제 용적을 향한 및 상기 연료 증기 퍼지 튜브를 향한 왕복 공기 유동 경로에 의해 정의되고,
    상기 블리드 배출물 스크러버는 적어도 제 2 흡착제 용적을 포함하고,
    상기 제 2 흡착제 용적은, 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 코팅된 기판을 포함하는, 증발 배출물 제어 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖고,
    상기 제 3 사이클 부탄 파과는, 부탄 파과 시험의 제 3 로딩 단계 동안 불꽃 이온화 검출에 의해 측정될 때 상기 흡착제 용적으로부터의 출구 부탄 농도가 100ppm에 도달하는 시간(초 단위)이며,
    상기 부탄 파과 시험은, 샘플 셀에 시험 흡착제 용적을 배치하는 단계, 상기 샘플 셀에 1:1 부탄/N₂가스 혼합물을 45 분 동안 134 mL/min의 유량 (10 g/h의 부탄 유동)으로 로딩하는 단계 (이때, 유동 방향은 상기 샘플 셀의 하단부에서 상단부로 위쪽으로 향함), 상기 샘플 셀을 N₂로 100 mL/min으로 10 분 동안 동일한 유동 방향으로 퍼징하는 단계, 상기 샘플 셀을 원하는 수의 1.6L 베드 용적에 도달하기에 충분한 시간 동안 반대 방향으로 (즉, 상단부에서 하단부로) 25 L/min의 공기 유동으로 탈착시키는 단계, 및 상기 로딩, 퍼징 및 탈착 단계를 3 회의 로딩/퍼징/탈착 사이클이 완료될 때까지 반복하는 단계를 포함하는, 증발 배출물 제어 시스템.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과(breakthrough) 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는, 증발 배출물 제어 시스템.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 60 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는, 증발 배출물 제어 시스템.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 390 1.6L 베드 용적의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간의 약 10% 내에 드는, 40 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는, 증발 배출물 제어 시스템.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 흡착제 용적은, 29x100 mm의 흡착제 용적에서 부탄 파과 시험으로 시험될 때, 100 1.6L 베드 용적 미만의 퍼지 용적에서 약 800 초 이상의 제 3 사이클 부탄 파과 시간을 갖는, 증발 배출물 제어 시스템.
  26. 제 20 항에 있어서,
    상기 블리드 배출물 스크러버는 제 3 흡착제 용적을 추가로 포함하고; 상기 제 2 흡착제 용적은 모놀리쓰성 기판이고; 제 3 흡착제 용적은 망상 폴리우레탄 발포체인, 증발 배출물 제어 시스템.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 시스템의 2일 일주 호흡 손실(Diurnal Breathing Loss; DBL)은 캘리포니아 블리드 배출물 시험 절차(BETP) 하에서 약 20mg 미만인, 증발 배출물 제어 시스템.
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