KR20220140637A - 저방출 흡착체 및 캐니스터 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는, 좁은 채널 폭 및 낮은 셀 피치를 갖는 탄소 벌집체와 같은 병렬 통로 흡착체를 포함하는 벤트측 공간을 포함함으로써 종래 기술에 의해 가능한 것보다 더 간단하고 더 콤팩트한 증발 연료 방출 제어 시스템의 설계를 가능하게 하는 낮은 DBL 블리드 방출 성능 특성을 제공한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 2020년 3월 27일에 출원된 저방출 흡착체 및 캐니스터 시스템(Low Emission Adsorbent and Canister System)이라는 제목의 미국 특허 가출원 제63/001,164호, 및 2020년 11월 10일에 출원된 저방출 흡착체 및 캐니스터 시스템(Low Emission Adsorbent and Canister System)이라는 제목의 미국 가출원 제63/111,768호의 우선권의 이익을 주장하며, 이들 모두는 그 전체가 참조로서 본원에 통합된다.
발명의 분야
본 개시는, 다양한 구현예에서, 대체적으로 증발 방출 제어 시스템에 관한 것이다.
차량 연료 시스템으로부터의 가솔린 연료의 증발은 탄화수소 대기 오염의 주요 잠재적 공급원이다. 이러한 연료 증기 방출은 차량의 운전 시, 연료 보충 시 또는 주차 시(즉, 엔진이 꺼진 상태에) 발생한다. 이러한 방출은, 연료 시스템으로부터 방출된 연료 증기의 흡착을 위한 활성탄을 사용하는 캐니스터 시스템에 의해 제어될 수 있다. 특정 엔진 작동 모드 하에서, 흡착된 연료 증기는, 캐니스터 시스템을 주변 공기로 퍼징하여 활성탄으로부터 연료 증기를 탈착함으로써, 활성탄으로부터 주기적으로 제거된다. 그런 다음, 재생된 활성탄은 추가 연료 증기를 흡착할 준비가 된다.
이러한 농도-변화 응용을 위한 보다 공간 효율적인 활성탄 흡착체는, 높은 증기 분압 쪽으로 급격히 기울어진 흡착 용량을 갖는 n-부탄 증기 흡착 등온선을 특징으로 하는 것으로 당업계에 공지되어 있다(미국 특허 제6,540,815호). 이와 같은 방식으로, 흡착체는 가솔린 연료와 함께 존재하는 증기 유형의 비교적 높은 농도에서 높은 용량을 가지며, 흡착체는, 예를 들어 퍼징 중에 낮은 증기 농도 또는 분압에 노출될 때, 이러한 포획된 증기의 방출을 선호한다. 이러한 고성능 활성탄은 "소형 중기공"으로서 다량의 기공 부피를 가지며(예를 들어, SAE Technical Papers 902119 및 2001-03-0733, 및 Burchell 1999, pp. 252-253), 이는 바람직하게는 Barrett, Joyner 및 Halenda(BJH) 질소 흡착 등온선 분석 방법에 의해 측정했을 때 약 1.8 nm 내지 약 5 nm 크기이다(예를 들어, 미국 특허 제5,204,310호). (IUPAC 분류에 따르면, 소형 중기공은 < 2 nm 미소기공 크기 범위 내에서 약 1.8 내지 2 nm 크기의 기공에 더하여 2 내지 50 nm 중기공 크기 범위 내에서 약 2 내지 5 nm 크기의 기공임.) 소형 중기공은 응축된 상으로서 증기를 포획하기에 충분히 작지만, 증기의 낮은 분합에 노출 시 쉽게 비워진다. 따라서, 이들 기공에서의 공간은, 가솔린 생성 용량(GWC)으로 알려진, 캐니스터 공간에서의 흡착체에 의한 회수가능 증기 용량과 선형으로 상관되며, 마찬가지로, 본원에 참조로서 통합된 표준 ASTM 5228 방법에 의해 측정했을 때, 흡착체의 ASTM 부탄 생성 용량(본원에서, "ASTM BWC")과 선형으로 상관된다. 이러한 응용을 위한 상업용 활성탄 제품의 ASTM BWC의 범위는 약 3 내지 약 17 g/dL이며, 캐니스터 시스템의 연료 증기 공급원에 대한 생성 용량에 대해 9+g/dL BWC 탄소가 선호되고, 대기 포트 또는 벤트측(즉, 벤트측 흡착체 공간)에 대한 하나 이상의 후속적인 공간에서는 더 낮은 BWC 탄소가 사용된다. 일반적으로, 원통형 펠릿 및 다른 조작된 형상(예를 들어, 구형 과립)의 활성탄은, 특히 연료 재급유 동안 증기 포획과 같은 중간 흐름 제한이 필요한 캐니스터 시스템에 대해, 불규칙하게 형상화되거나 분쇄된 미립자보다 바람직하다. 펠릿화되고 조작된 형상화된 활성탄의 장점은 양호한 기계적 강도, 낮은 먼지, 낮은 먼지 발생율, 가공에서의 높은 온-사이즈 수율, 및 벌크 운송 및 취급 후 리터-사이즈 캐니스터 충진 전체에 걸쳐 일관성을 제공하는 입자 크기의 좁은 분포를 포함한다.
작업 용량에 대해서는 고 다공성인 흡착체가 선호되지만, 흡착체의 높은 ASTM BWC 및 그의 높은 GWC는, 실제로는 차량이 작동하지 않더라도 낮은 방출을 제공하기 위한 연료 증기 방출 제어 시스템의 동시 필요성에 반하는 것으로 보인다.
예를 들어, 환경 우려의 증가는 탄화수소 방출에 대한 엄격한 규제를 계속 추진해 왔다. 주간(즉, 일광 가열) 동안 차량이 따뜻한 환경에 주차되어 있을 경우, 연료 탱크의 온도는 증가하여 연료 탱크의 증기압을 증가시킨다. 일반적으로, 차량으로부터 대기 중으로 연료 증기가 누출되는 것을 방지하기 위해, 연료 탱크는 도관을 통해 연료 증기를 일시적으로 흡착할 수 있는 적절한 연료 흡착 물질을 함유하는 캐니스터로 환기된다. 캐니스터는, 차량이 휴지 상태일 때, 유체의 연료 증기가 연료 탱크로부터, 연료 탱크 도관을 통해, 하나 이상의 흡착체 공간을 통해, 그리고 대기로 열리는 벤트 포트로 빠져나가도록 증기 또는 유체 흐름 경로를 정의한다. 연료 탱크로부터의 연료 증기 및 공기의 혼합물은 캐니스터의 연료 증기 유입구를 통해 캐니스터로 진입하고, 연료 증기가 흡착되는 임시 저장소의 흡착체 공간 내로 확산되고, 정화된 공기는 캐니스터의 벤트 포트를 통해 대기로 방출된다. 엔진이 켜지면, 주변 공기는 캐니스터의 벤트 포트를 통해 캐니스터 시스템 내로 흡인된다. 퍼징 공기는 캐니스터 내부의 흡착체 공간을 통해 흐르고, 연료 증기 퍼징 도관을 통해 내연 기관으로 진입하기 전에 흡착체 공간에 흡착된 연료 증기를 탈착한다. 퍼징 공기는 흡착체 공간에 흡착된 전체 연료 증기를 탈착하지 않으며, 대기로 방출될 수 있는 잔류 탄화수소("힐")를 초래한다.
또한, 가스상과 국부 평형을 이루는 힐은 연료 증기가 연료 탱크로부터의 캐니스터 시스템을 통해 방출로서 이동할 수 있게 한다. 이러한 방출은 일반적으로 차량이 주차되어 흔히 "일광 증발 손실"(diurnal breathing loss, DBL) 방출로 불리는 수일의 기간에 걸쳐 주간 온도 변화를 받을 때 발생한다. 캘리포니아 저방출 차량 규제(The California Low Emission Vehicle Regulations)는 캐니스터 시스템으로부터의 이러한 DBL 방출이 2003년 모델 연도로 시작하는 다수의 차량에 대해 10 mg("PZEV") 미만이고, 2004년 모델 연도로 시작하는 더 많은 수의 차량에 대해 50 mg 미만, 일반적으로 20 mg 미만("LEV-II")인 것을 바람직하다고 한다.
이제, 캘리포니아 저방출 차량 규제("LEV-III") 및 미국 연방 3단계 규정(United States Federal Tier 3 regulations)은, 2012년 3월 22일자 2001년 캘리포니아 증발 방출 표준 및 테스트 절차 및 후속 모델 차량(the California Evaporative Emissions Standards and Test Procedures for 2001 and Subsequent Model Motor Vehicles)에 기재된 바와 같이, 블리드 방출 시험 절차(BETP)에 따른 캐니스터 DBL 방출이 20 mg을 초과하지 않을 것을 요구한다. 또한, DBL 방출에 대한 규제는, 특히 퍼징 공기의 수준이 낮을 때에서의 증발 방출 제어 시스템에 대한 도전을 지속적으로 야기한다. 예를 들어, DBL 방출의 가능성은, 내연 기관 및 전기 모터("HEV") 둘 모두에 대한 파워트레인을 갖는 차량, 및 엔진이 공회전하는 데 소비되는 시간을 감소시키도록 내연 기관을 자동으로 정지시키고 재시작함으로써 연료 소비 및 테일파이프 방출을 감소시키는 시작-정지 시스템이 있는 차량을 포함하는 하이브리드 차량에 대해 더 심각할 수 있다. 이러한 하이브리드 차량에서, 내연 기관은 차량 작동 중 거의 절반의 시간 동안 꺼질 수 있다. 흡착체 상의 흡착된 연료 증기는 내연 기관이 켜져 있을 때에만 퍼징되기 때문에, 하이브리드 차량의 캐니스터 내의 흡착체는 종래의 차량에 비해 절반 미만의 시간 동안 신선한 공기로 퍼징되고, 빈번하게 55 베드 부피(BV) 내지 100 BV의 범위(U.S. EPA Fedral Test Prodedure(FTP)-75-주행 사이클에 기초함) 내에 있다(여기에서 "BV"는 캐니스터 시스템 내의 흡착체의 공간에 대한 퍼징 흐름의 총 부피의 비율임). 그러나, 하이브리드 차량은 종래의 차량과 거의 동일한 양의 증발 연료 증기를 생성한다. 하이브리드 차량의 더 낮은 퍼징 빈도 및 더 낮은 퍼징 부피는 캐니스터 내의 흡착체로부터 잔류 탄화수소 힐을 청소하기에 불충분할 수 있으며, 높은 DBL 방출을 초래한다. 최적의 구동 성능, 연료 효율 및 테일파이프 방출을 위해 설계된 다른 파워트레인도 마찬가지로 캐니스터를 리프레쉬할 수 있는 높은 수준의 퍼징을 제공하고, 최적의 공기-연료 혼합물 및 속도를 엔진에 제공해야 하는 어려움을 갖는다. 이러한 파워트레인은 터보차지 또는 터보 보조 엔진, 및 가솔린 직접 분사("GDI") 엔진을 포함한다.
대조적으로, 전 세계적으로, 증발 방출 규제는 미국보다 덜 엄격했지만, 현 추세는 미국이 취했던 경로를 따르는 보다 엄격한 규제로 나아가고 있다. 특히, 경량 차량 사용이 급속히 성장하고 있고 대기질 문제에 대한 긴급한 주의가 필요한 지역에서, 차량 연료의 보다 양호한 사용 및 보다 깨끗한 공기를 위한 보다 엄격한 규제로부터의 이점에 대한 인식이 증가하고 있다. 주목할 만한 예로서, 중국 환경보호부(the Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China)는 2020년에 시행하기 위한 연료 증기 방출에 대한 제한을 포함하는 규제를 2016년에 발표하였다("중국 6(China 6)"으로도 알려진, "경량 차량으로부터의 방출에 대한 제한 및 측정 방법(Limits and Measurement Methods for Emissions from Light-Duty Vehicles), GB 18352.6-2016" 참조). 이 표준은, 정점화 엔진이 장착된 하이브리드 전기 차량을 포함하는 경량 차량에 대한, 상온 및 저온에서의 배기가스 방출, 실제 운전 방출(RDE), 크랭크케이스 방출, 증발 방출 및 연료 재공급 방출에 대한 제한 및 측정 방법, 기술 요건, 및 오염 제어 장비와 온보드 진단 시스템(OBD)에 대한 내구성 측정 방법을 규정한다.
전체 차량 시험에 대한 시험 프로토콜 및 방출 한계가 규제에 제공되어 있지만, 차량 제조업체에는 총 방출에 기여하는 구성 요소의 설계 제한에 대해 할당된 재량 범위가 있다(예를 들어, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템, 연료 탱크 벽, 호스, 튜브 등). 할당 중에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 제한은 일반적으로 연료 시스템 및 차량 설계 프로세스에서 가장 안좋은 날에서의 DBL 방출에 대해 100 mg 미만으로 설정되는데, 이는 중국 6 규제의 전반적인 차량 요건을 충족하기 위한 설계 밸런스의 일부이다.
차량 설계 단계에서 증발 연료 방출 규제 표준을 충족하기 위해, 차량 제조업체는 일반적으로 기능적 함량, 외관, 물리적 특성 및 내구성 측면에서 전반적인 캐니스터 시스템 성능에 대한 목표 사양을 잠재적 공급업체에 제공하여, 이러한 목표를 달성하기 위한 적절한 설계 유연성을 캐니스터 시스템 제조업체에게 제공한다. 예를 들어, General Motors Corporation은 증발 방출 제어 캐니스터 시스템에 대한 많은 설계 사양을 설정한다(GMW16494 참조). 주목할 만한 사양은 탄소 캐니스터 시스템의 총 허용 압력 강하이다. 이 예에서, 온-보드 재급유 증기 회수(ORVR)에 대한 캐니스터 시스템의 최대 흐름 제한은 "캐니스터 탱크 튜브로부터 신선한 공기 튜브로 공기를 흐르게 하는 동안, 탱크 튜브에서 측정시 60 리터/분(lpm)의 공기 흐름에서 0.90 ± 0.225 kPa가 되어야만 한다"(GMW-16494의 섹션 3.2.1.3.2.2 참조). 본 명세서 및 GMW-16494의 다른 내용은 차량 제조업체가 유량 제한을 허용하는 정도의 예를 제공한다.
이러한 사양의 결과로서, 캐니스터 시스템 설계자는 다양한 챔버 설계 및 흡착체 선택 옵션을 높이 평가하는데, 이는 전 세계의 다양한 연료 방출 규정에 더하여, 엔진 유형, 엔진 작동 설계, 공간 가용성, 퍼징 가용성, 및 캐니스터 시스템 제어 전략에 따른 상이한 차량 플랫폼 전반에 걸쳐 수요가 상당히 다양하기 때문이다. 분명히, 캐니스터 시스템 설계 및 이의 흡착체 충진을 위한 "하나의 크기는 모든 것을 만족시키지 못한다".
높은 생성 능력과 낮은 DBL 방출 성능의 명백한 반대 요구를 충족하기 위해, 여러 가지 접근법이 보고되었다. 하나의 접근법은 퍼징 가스의 부피를 크게 증가시켜 흡착체 공간으로부터 잔류 탄화수소 힐의 탈착을 향상시키는 것이다. 미국 특허 제4,894,072호를 참조한다. 그러나, 이러한 접근법은, 퍼징 단계 동안 엔진에 대한 연료/공기 혼합물의 복잡한 관리의 단점을 가지며, 테일파이프 방출에 악영향을 미치는 경향이 있고, 이러한 높은 수준의 퍼징은 특정 파워트레인 설계에서는 단순한 이용이 불가능하다. 설계 및 설치 비용에 있어서, 달리 엔진 진공에만 의존할 경우, 엔진 진공을 보완하고 엔진 성능 및 테일파이프 방출 제어와 관련된 일부 문제를 피하기 위한 수단으로서, 퍼징 흐름 또는 부피를 보충, 보조 또는 보강하기 위해 증발 방출 제어 시스템 내의 일부 위치에 보조 펌프가 사용될 수 있다.
다른 접근법은 기존의 캐니스터 치수의 재설계에 의해, 또는 적절한 치수의 보충 벤트측 캐니스터의 설치에 의해, 캐니스터의 벤트측에 비교적 낮은 단면적을 갖도록 캐니스터를 설계하는 것이다. 이러한 접근법은 퍼징 공기의 강도를 증가시킴으로써 잔류 탄화수소 힐을 감소시킨다. 이러한 접근법의 하나의 단점은 상대적으로 낮은 단면적이 캐니스터 시스템에 과도한 흐름 제한을 부여한다는 것이다. 미국 특허 제5,957,114호를 참조한다.
퍼징 효율을 증가시키기 위한 다른 접근법은 퍼징 공기, 또는 흡착된 연료 증기를 갖는 흡착체 공간의 일부, 또는 둘 모두를 가열하는 것이다. 그러나, 이러한 접근법은 제어 시스템 관리의 복잡성을 증가시키고 일부 안전 우려를 제기한다. 미국 특허 제6,098,601호 및 제6,279,548호 참조.
또 다른 접근법은 유체 스트림 내에서 연료 공급원에 근접하여 위치한 연료측 흡착체 공간, 이어서 연료측 흡착체로부터 하류에 위치한 적어도 하나의 후속 (즉, 벤트측) 흡착체 공간을 통해, 대기로 방출되기 전, 연료 증기를 라우팅하는 것이며, 여기에서 연료측 흡착체 공간(본원에서, 초기 흡착체 공간)은 증분 흡착 용량으로 정의되고, 후속(즉, 벤트측) 흡착체 공간에 비해 더 높은 등온선 기울기를 갖는다. 그 전체가 본원에서 참조로서 통합되는 미국 특허 제RE38,844,호를 참조한다.
단지 낮은 수준의 퍼징만을 이용할 수 있는 경우에 특히 유용한 또 다른 접근법은, 증분 흡착 용량, 부피-평균 ASTM BWC, 특정 g-총 BWC 용량, 및/또는 그의 흐름 경로 단면 전체에 걸쳐 대략적으로 균일한 공기 및 증기 흐름을 촉진하는 실질적으로 균일한 구조의 창을 포함하는 적어도 하나의 후속 (즉, 벤트측) 흡착체를 통해 연료 증기를 라우팅하는 것이다. 미국 특허 제9,732,649호 및 미국 특허 제10,960,342호를 참조하며, 이들 모두는 그 전체가 참조로서 본원에 통합된다.
캐니스터 시스템의 벤트측을 향해 낮은 증분 흡착 용량을 갖는 후속 흡착 부피에 대한 하나의 효과적인 포맷은, Nuchar® HCA 또는 HCA-LBE(Ingevity®, North Charleston, South Carolina, USA)와 같은 세장형의 원통형으로 세라믹-결합된 활성탄 벌집체이며, 이는 일반적으로 29, 35 내지 41 mm의 직경과 50 내지 200 mm의 소정의 길이로 이용 가능하다. 내부 병렬 통로 구조는 약 제곱 인치 당 200 셀(cpsi)의 정사각형 그리드이며, 두께가 약 0.3 mm인 셀 벽체를 갖는다. 이러한 엔지니어링 부품은 제조 비용이 많이 들고, 제조에 특별한 기술과 장비가 필요하다. 기계적 강도, 흡착 능력 및 흐름 제한의 최종 제품 사양을 충족하기 위해 성분 특성, 제형, 혼합, 압출, 열 처리 및 절단의 정확한 제어를 위해 주의를 기울여야 한다. 완성된 흡착체 부품은 내구성 있고, 결함이 없고, 치수적으로 정확해야 하며, 사실상 차량의 수명 전체에 걸친 방출 제어를 위해 작동해야 한다. 일광 증발 손실 방출을 제어하기 위한 벤트측 흡착체 부피 충전물로서는 매우 효과적이지만, 일부 연료 시스템의 경우, 이러한 세라믹-결합 벌집체는 방출 제어 목표를 충족하기 위해 보다 큰 크기의 부품과 일련의 다수의 부품을 필요로 한다. 그럼에도 불구하고, 매우 낮은 퍼징 수준 하에서, 벌집체는 방출 제어 목표를 충족시키지 못하여, 매우 값비싼 밀봉 탱크 연료 시스템을 사용할 수 있다.
따라서, 비용, 크기, 흐름 제한, 작업 능력, 일광 증발 손실(DBL) 성능, 복잡성, 및 배치 유연성 측면에서 균형을 맞추기 위한 새로운 흡착 옵션 및 접근법이 매우 필요하다. 예를 들어, 정상 수준 또는 낮은 수준의 퍼징를 이용할 수 있는 경우, 시스템 설계 및 작동에 대해 보다 작고 덜 복잡한 접근법을 허용할 수 있는 보다 높은 성능의 흡착체 벌집체를 갖는 것이 바람직할 것이다.
본원에서는, 차량 방출 캐니스터 시스템, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템, 및 이를 사용하는 방법에 통합될 때, 놀랍게도 그리고 예상치 못하게 낮은 DBL 블리드 방출 성능 특성을 제공하도록 구성되는 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV) 형태의 흡착 물질이 기술된다. 기술된 PPAV는 유리하게는 현재 알려져 있거나 이용 가능한 것보다 더 간단하고 보다 콤팩트한 증발 연료 방출 제어 시스템의 설계를 가능하게 한다. 본원에 기술된 바와 같이, 표준 증기 순환 프로토콜 하에 시험할 경우, 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 표준 블리드 방출 시험 절차, 예를 들어 2012년 3월 22일자, 2001년 캘리포니아 증발 방출 표준 및 테스트 절차 및 후속 모델 차량에 작성된 바와 같은 BETP를 사용하여 유의미하게 보다 낮은 방출을 입증하였다.
따라서, 일 양태에서, 본 명세서는 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하는 PPAV를 제공하며, 여기에서 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경(이하, "tc,Dh"), 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치(이하, "CPDh"), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖도록 구성된다. 본원에서 상세히 설명되는 바와 같이, 증발 방출 시스템에 통합될 경우, 본원에서 기술된 바와 같은 PPAV는 덜 복잡한 설계를 제공하는 동시에 놀랍게도 그리고 예기치 않게 DBL 블리드 방출을 감소시켰다.
또 다른 양태에서, 본 명세서는 연료측 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터 및 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)을 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 여기에서 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하며, 여기에서 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이들의 조합을 갖도록 구성된다. 본원에 기술되는 또 다른 양태 또는 구현예에서, 본 명세서는 연료 저장용 연료 탱크, 공기 유도 시스템을 갖고 연료를 소비하도록 구성된 엔진, 및 연료측 흡착체 공간 및 적어도 하나의 벤트측 PPAV를 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 여기에서 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하며, 여기에서 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이들의 조합을 갖도록 구성돠되,
캐니스터는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 연료 탱크에 연결하는 연료 증기 유입구 도관;
증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 엔진의 공기 유도 시스템에 연결하는 연료 증기 퍼징 유출구 도관; 및
증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 대기로 환기시키고 증발 방출 제어 캐니스터 시스템에 퍼징 공기를 유입시키기 위한 벤트 도관을 포함하되, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 연료 증기 유입구 도관으로부터 연료측 흡착체 공간까지 적어도 하나의 PPAV 및 벤트 도관을 향하는 연료 증기 흐름 경로에 의해, 그리고 벤트 도관으로부터 연료측 흡착체 공간 및 연료 증기 퍼징 유출구를 향하는 적어도 하나의 PPAV로의 공기 흐름 경로에 의해 정의된다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 2012 캘리포니아 블리드 방출 시험 절차(BETP)에 의해 결정될 경우, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 2일 일광 증발 손실(DBL)은 315리터 이하의 퍼지에서 50 mg 이하이거나 40g/시간 부탄 로딩 단계 후 도포된 150베드 부피(BV) 이하이다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 활성탄, 탄소 숯, 제올라이트, 점토, 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 다공성 실리카, 분자 체, 카올린, 티타니아, 세리아, 금속 유기체 프레임워크, 및 이의 조합으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 흡착체 물질을 포함한다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 성형된 PPAV 흡착체 물질은 목재, 목재 먼지, 목재 가루, 면 린터, 피트, 석탄, 코코넛, 리그나이트, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일 피트, 과일 스톤, 너트 쉘, 너트 피트, 톱밥, 야자수, 야채, 합성 중합체, 천연 중합체, 목질계 물질, 또는 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 구성원을 포함하는 물질로부터 유래되는 활성탄을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 성형된 PPAV 흡착체 물질은 목재, 목재 먼지, 목재 가루, 면 린터, 피트, 석탄, 코코넛, 리그나이트, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일 피트, 과일 스톤, 너트 쉘, 너트 피트, 톱밥, 야자수, 야채, 또는 이의 조합 중 적어도 하나로부터 유래되는 활성탄을 포함한다.
본원에 기술된 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템은 가열 유닛을 추가로 포함할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 명세서는 증발 방출 제어 시스템에서 연료 증기 방출을 감소시키는 방법을 제공하며, 방법은 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함하는, 본원에 기술된 바와 같은 증발 방출 제어 시스템과 연료 증기를 접촉시키는 단계를 포함한다.
전술한 대체적인 유용성 영역은 단지 예시로서 주어지며, 본 발명 및 첨부된 청구 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 조성물, 방법 및 공정과 관련된 추가적인 목적 및 이점은 본 발명의 청구 범위, 상세한 설명 및 실시예에 비추어 당업자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 양태 및 구현예는 다수의 조합으로 이용될 수 있으며, 이들 모두는 본 명세서에서 명백히 고려된다. 이러한 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 자료들은 참조로서 통합된다.
본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 여러 구현예를 도시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면은 본 발명의 구현예를 도시하기 위한 목적으로만 사용되며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 추가적인 목적, 특징 및 이점은 본 발명의 예시적인 구현예를 도시하는 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본원에 기술된 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 2는 본원에 기술된 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 3은 주 캐니스터(201, 202, 203 및 204) 내의 4개의 흡착체 공간, 및 그 안에 후속하는 흡착체 공간(301)를 포함하는 보조 캐니스터(300)를 포함하는, 본원에 기술된 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 4는 주 캐니스터(201, 202, 203 및 204) 내의 4개의 흡착체 공간, 및 그 안에 후속하는 2개의 흡착체 공간(301, 302)를 포함하는 보조 캐니스터(300)를 포함하는, 본원에 기술된 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 5는 단일 PPAV 벌집체(502)가 보조 벤트측 캐니스터(300) 내에 존재할 경우에서의, 주 캐니스터(501, 203, 204) 내에 3개의 흡착체 공간을 포함하는, 비교예 및 본 발명의 실시예의 DBL 방출 성능이 측정되는 시스템을 도시하는, 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 6은 주 캐니스터(501, 202) 내에 2개의 흡착체 공간만을 포함하고, 단일 PPAV 벌집체(502)가 보조 벤트측 캐니스터(300) 내에 존재하는 경우에서의, 비교예 및 본 발명의 실시예의 DBL 방출 성능이 측정되는 시스템을 도시하는, 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 7은 주 캐니스터(501, 202) 내에 2개의 흡착체 공간만을 포함하고, 2개의 PPAV 벌집체(502, 504)가 직렬 보조 벤트측 캐니스터(300, 503) 내에 존재하는 경우에서의, 비교예 및 본 발명의 실시예의 DBL 방출 성능이 측정되는 시스템을 도시하는, 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 8은 주 캐니스터(501, 203, 204)의 일부 공간 내에 3개의 흡착체 공간을 포함하고, 2개의 PPAV 벌집체(502, 504)가 캐니스터의 다른 부분 내에 직렬로 존재하는 경우에서의, 비교예 및 본 발명의 실시예의 DBL 방출 성능이 측정되는 시스템을 도시하는, 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 9는 본원에 기술된 벌집체-기반 단면 특징부를 도시하는 도면이며, 본원에 기술된 예시적인 벌집체-형상 PPAV에 대한 셀 벽 두께(tw), 채널 폭(tc), 채널 면적(Ac), 채널 주변부 길이(Pc), 및 스킨 두께(ts)를 도시한다.
도 10은 예시적인 벌집체-형상 PPAV의 외경(Do)을 캘리퍼 및 이미지 분석 측정 둘 모두에서 측정한 4개의 회전을 도시하는 도면이다.
도 11은 예시적인 벌집체-형상 PPAV의 내경(Di)을 이미지 분석 측정에서 측정한 4개의 회전을 도시하는 도면이다.
도 12는 예시적인 벌집체-형상 PPAV의 이미지 분석을 통해 중간 채널 폭 및 벽 두께(tc,m 및 tw,m) 및 베이스 채널 폭 및 벽 두께(tc,b 및 tw,b)를 수득한 수직 및 수평 십자선을 도시하는 도면이다.
도 13은 예시적인 벌집체-형상 PPAV의 이미지 분석을 통해 n-by-n("nxn") 그리드 채널 폭(tc,nxn) 및 nxn 벽 두께(tc,m 및 tw,nxn)를 수득한 nxn 사각형 셀 그리드를 도시하는 도면이다.
도 14는 동적 부탄 흡착 용량 시험에 따른 초기 포화 동안 순수 PPAV에 대한 유출물 농도 반응 특성을 도시한다. 효율은 포화 지점(예를 들어, 95%)까지의 누적 유입량에 대한 흡착된 누적 질량 분율(음영 영역)이다.
도 15는 동적 부탄 흡착 용량 시험에 따른 초기 포화 및 퍼징 단계 후 포화 단계 동안 순환된 PPAV에 대한 유출물 농도 반응 특성을 도시한다. 이전의 흡착 및 퍼징을 통해 순환된 PPAV의 경우, 마찬가지로 MTZ 돌파점이 존재한다. 또한, 이전의 퍼징 단계로부터의 불완전한 흡착물 제거로부터의 잔여 힐은 MTZ의 돌파 이전에 유출물 내의 흡착물의 블리드를 초래한다.
도 16은 0.5 vol% 유입 부탄 농도의 25% 중간 돌파점에 대대한 동적 부탄 흡착 용량 시험에 따른 초기 포화 및 퍼징 단계 후 포화 단계 동안 순환된 PPAV에 대한 유출물 농도 반응 특성을 도시한다.
도 17은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 평균 채널 유압 직경(tc,Dh)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 18은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 채널 유압 직경 셀 피치(CPDh)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 19는 2일차 DBL 방출에 대한, 복수의 PPAV 채널 폭(tc, 평균)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 20은 2일차 DBL 방출에 대한, 복수의 채널 폭 기반 PPAV 셀 피치(CPtc,평균; 즉 "복수의 폭 셀 피치")의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 21은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 22는 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 셀 벽 두께(tw,평균)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 23은 거대기공 비율(M/M 및 M/m)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원 및 개방형 사각형) 및 발명예(채워진 원 및 채워진 사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 24는 거대기공 부피(PV)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원 및 개방형 사각형) 및 발명예(채워진 원 및 채워진 사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 25는 2일차 DBL 방출에 대한, 40 lpm에서의 PPAV 흐름 제한(kPa)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 26은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 평균 채널 유압 직경(tc,Dh)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 27은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 29 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 다이아몬드) 및 발명예(채워진 다이아몬드), 및 슬릿-형상 셀을 갖는 PPAV(채워진 직사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 28은 2일차 DBL 방출에 대한, 유압 직경 기반 PPAV 셀 피치(CPDh)의 함수로서의 29 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 다이아몬드) 및 발명예(채워진 다이아몬드), 및 슬릿-형상 셀을 갖는 PPAV(채워진 직사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 29는 2일차 DBL 방출에 대한, 복수의 채널 폭 또는 슬릿 형상 셀 실시예에 대한 좁은 채널 폭 기반 셀 피치를 기반으로 하는 PPAV 셀 피치(CPtc, 평균)의 함수로서의 29 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 다이아몬드) 및 발명예(채워진 다이아몬드), 및 슬릿-형상 셀을 갖는 PPAV(채워진 직사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 30은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV BWC(g/dL)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 31은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV IAC(g/L-베드)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 32는 2일차 DBL 방출에 대한, 퍼징 부피 리터(L)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 33은 2일차 DBL 방출에 대한, 퍼징 베드 부피(BL)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 34는 2일차 DBL 방출에 대한, 퍼징 부피 리터(L)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 35는 2일차 DBL 방출에 대한, 퍼징 베드 부피(BL)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 36은 초기 부품 흡착 효율(DAEV95%)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 37은 초기 부품 흡착 효율(DAEV95%)에 대한, 유압 직경 기반 셀 피치(CPDH)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 38은 순환된 부품 흡착 효율(DAEV95%)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 39는 순환된 부품 흡착 효율(DAEC95%)에 대한, 유압 직경 기반 셀 피치(CPDH)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 40은 순환된 부품 흡착 효율(DAEC0.125 vol%)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 41은 순환된 부품 흡착 효율(DAEC0.125 vol%)에 대한, 유압 직경 기반 셀 피치(CPDH)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 42는 2일차 DBL 방출에 대한, 5% BT 이전의 PPAV 질량 블리드스루(bleedthrough)(g)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 43은 2일차 DBL 방출에 대한, 95% BT 이전의 총 부탄 전달에 대한 블리드스루와 같은 PPAV 백분율 유출의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 44는 2일차 DBL 방출에 대한, 95% BT 이전에 흡수된 총 질량에 대한 PPAV 블리드스루의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 45는 가솔린 작업 용량(g)에 대한, PPAV 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 46은 슬릿 형상 셀을 갖는 PPAV 부분의 이미지 분석에 적용된 x 및 y-축 배향을 도시한다.
도 1은 본원에 기술된 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 2는 본원에 기술된 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 3은 주 캐니스터(201, 202, 203 및 204) 내의 4개의 흡착체 공간, 및 그 안에 후속하는 흡착체 공간(301)를 포함하는 보조 캐니스터(300)를 포함하는, 본원에 기술된 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 4는 주 캐니스터(201, 202, 203 및 204) 내의 4개의 흡착체 공간, 및 그 안에 후속하는 2개의 흡착체 공간(301, 302)를 포함하는 보조 캐니스터(300)를 포함하는, 본원에 기술된 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 5는 단일 PPAV 벌집체(502)가 보조 벤트측 캐니스터(300) 내에 존재할 경우에서의, 주 캐니스터(501, 203, 204) 내에 3개의 흡착체 공간을 포함하는, 비교예 및 본 발명의 실시예의 DBL 방출 성능이 측정되는 시스템을 도시하는, 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 6은 주 캐니스터(501, 202) 내에 2개의 흡착체 공간만을 포함하고, 단일 PPAV 벌집체(502)가 보조 벤트측 캐니스터(300) 내에 존재하는 경우에서의, 비교예 및 본 발명의 실시예의 DBL 방출 성능이 측정되는 시스템을 도시하는, 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 7은 주 캐니스터(501, 202) 내에 2개의 흡착체 공간만을 포함하고, 2개의 PPAV 벌집체(502, 504)가 직렬 보조 벤트측 캐니스터(300, 503) 내에 존재하는 경우에서의, 비교예 및 본 발명의 실시예의 DBL 방출 성능이 측정되는 시스템을 도시하는, 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 8은 주 캐니스터(501, 203, 204)의 일부 공간 내에 3개의 흡착체 공간을 포함하고, 2개의 PPAV 벌집체(502, 504)가 캐니스터의 다른 부분 내에 직렬로 존재하는 경우에서의, 비교예 및 본 발명의 실시예의 DBL 방출 성능이 측정되는 시스템을 도시하는, 예시적인 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 단면도이다.
도 9는 본원에 기술된 벌집체-기반 단면 특징부를 도시하는 도면이며, 본원에 기술된 예시적인 벌집체-형상 PPAV에 대한 셀 벽 두께(tw), 채널 폭(tc), 채널 면적(Ac), 채널 주변부 길이(Pc), 및 스킨 두께(ts)를 도시한다.
도 10은 예시적인 벌집체-형상 PPAV의 외경(Do)을 캘리퍼 및 이미지 분석 측정 둘 모두에서 측정한 4개의 회전을 도시하는 도면이다.
도 11은 예시적인 벌집체-형상 PPAV의 내경(Di)을 이미지 분석 측정에서 측정한 4개의 회전을 도시하는 도면이다.
도 12는 예시적인 벌집체-형상 PPAV의 이미지 분석을 통해 중간 채널 폭 및 벽 두께(tc,m 및 tw,m) 및 베이스 채널 폭 및 벽 두께(tc,b 및 tw,b)를 수득한 수직 및 수평 십자선을 도시하는 도면이다.
도 13은 예시적인 벌집체-형상 PPAV의 이미지 분석을 통해 n-by-n("nxn") 그리드 채널 폭(tc,nxn) 및 nxn 벽 두께(tc,m 및 tw,nxn)를 수득한 nxn 사각형 셀 그리드를 도시하는 도면이다.
도 14는 동적 부탄 흡착 용량 시험에 따른 초기 포화 동안 순수 PPAV에 대한 유출물 농도 반응 특성을 도시한다. 효율은 포화 지점(예를 들어, 95%)까지의 누적 유입량에 대한 흡착된 누적 질량 분율(음영 영역)이다.
도 15는 동적 부탄 흡착 용량 시험에 따른 초기 포화 및 퍼징 단계 후 포화 단계 동안 순환된 PPAV에 대한 유출물 농도 반응 특성을 도시한다. 이전의 흡착 및 퍼징을 통해 순환된 PPAV의 경우, 마찬가지로 MTZ 돌파점이 존재한다. 또한, 이전의 퍼징 단계로부터의 불완전한 흡착물 제거로부터의 잔여 힐은 MTZ의 돌파 이전에 유출물 내의 흡착물의 블리드를 초래한다.
도 16은 0.5 vol% 유입 부탄 농도의 25% 중간 돌파점에 대대한 동적 부탄 흡착 용량 시험에 따른 초기 포화 및 퍼징 단계 후 포화 단계 동안 순환된 PPAV에 대한 유출물 농도 반응 특성을 도시한다.
도 17은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 평균 채널 유압 직경(tc,Dh)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 18은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 채널 유압 직경 셀 피치(CPDh)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 19는 2일차 DBL 방출에 대한, 복수의 PPAV 채널 폭(tc, 평균)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 20은 2일차 DBL 방출에 대한, 복수의 채널 폭 기반 PPAV 셀 피치(CPtc,평균; 즉 "복수의 폭 셀 피치")의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 21은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 22는 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 셀 벽 두께(tw,평균)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 23은 거대기공 비율(M/M 및 M/m)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원 및 개방형 사각형) 및 발명예(채워진 원 및 채워진 사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 24는 거대기공 부피(PV)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원 및 개방형 사각형) 및 발명예(채워진 원 및 채워진 사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 25는 2일차 DBL 방출에 대한, 40 lpm에서의 PPAV 흐름 제한(kPa)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 26은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 평균 채널 유압 직경(tc,Dh)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 27은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 29 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 다이아몬드) 및 발명예(채워진 다이아몬드), 및 슬릿-형상 셀을 갖는 PPAV(채워진 직사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 28은 2일차 DBL 방출에 대한, 유압 직경 기반 PPAV 셀 피치(CPDh)의 함수로서의 29 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 다이아몬드) 및 발명예(채워진 다이아몬드), 및 슬릿-형상 셀을 갖는 PPAV(채워진 직사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 29는 2일차 DBL 방출에 대한, 복수의 채널 폭 또는 슬릿 형상 셀 실시예에 대한 좁은 채널 폭 기반 셀 피치를 기반으로 하는 PPAV 셀 피치(CPtc, 평균)의 함수로서의 29 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 다이아몬드) 및 발명예(채워진 다이아몬드), 및 슬릿-형상 셀을 갖는 PPAV(채워진 직사각형)에 대한 시험 데이터이다.
도 30은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV BWC(g/dL)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 31은 2일차 DBL 방출에 대한, PPAV IAC(g/L-베드)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 32는 2일차 DBL 방출에 대한, 퍼징 부피 리터(L)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 33은 2일차 DBL 방출에 대한, 퍼징 베드 부피(BL)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 34는 2일차 DBL 방출에 대한, 퍼징 부피 리터(L)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 35는 2일차 DBL 방출에 대한, 퍼징 베드 부피(BL)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 36은 초기 부품 흡착 효율(DAEV95%)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 37은 초기 부품 흡착 효율(DAEV95%)에 대한, 유압 직경 기반 셀 피치(CPDH)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 38은 순환된 부품 흡착 효율(DAEV95%)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 39는 순환된 부품 흡착 효율(DAEC95%)에 대한, 유압 직경 기반 셀 피치(CPDH)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 40은 순환된 부품 흡착 효율(DAEC0.125 vol%)에 대한, 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 41은 순환된 부품 흡착 효율(DAEC0.125 vol%)에 대한, 유압 직경 기반 셀 피치(CPDH)의 함수로서의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 42는 2일차 DBL 방출에 대한, 5% BT 이전의 PPAV 질량 블리드스루(bleedthrough)(g)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 43은 2일차 DBL 방출에 대한, 95% BT 이전의 총 부탄 전달에 대한 블리드스루와 같은 PPAV 백분율 유출의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 44는 2일차 DBL 방출에 대한, 95% BT 이전에 흡수된 총 질량에 대한 PPAV 블리드스루의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 45는 가솔린 작업 용량(g)에 대한, PPAV 셀 밀도(제곱 인치 당 셀; cpsi)의 함수로서의 35 mm 직경 x 150 mm 길이의 비교예(개방형 원) 및 발명예(채워진 원)에 대한 시험 데이터이다.
도 46은 슬릿 형상 셀을 갖는 PPAV 부분의 이미지 분석에 적용된 x 및 y-축 배향을 도시한다.
이제, 본 개시는 이하에서 보다 충분히 기술될 것이지만, 본 개시의 모든 구현예를 나타내지는 않는다. 본 개시는 예시적인 구현예를 참조하여 기술되지만, 당업자는 본 개시의 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있고 균등물이 이의 요소를 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 개시의 필수 범주로부터 벗어나지 않고, 본 개시의 교시에 적응시키기 위해 특정 구조 또는 물질에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
값의 범위가 제공되는 경우, 그 범위의 상한 및 하한과 언급된 범위 내의 임의의 다른 진술된 값 또는 개입 값 사이의 각각의 개입 값이 본 발명 내에 포함된다는 것을 이해할 것이다. 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 발명에 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, "A 및/또는 B"에 대한 언급은, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, 일 구현예에서, 오직 A만(선택적으로, B 이외의 요소를 포함함); 또 다른 구현예에서, 오직 B만(선택적으로 A 이외의 요소를 포함함); 또 다른 구현예에서, A 및 B 둘 다(선택적으로 다른 요소를 포함함); 등을 지칭할 수 있다.
본 명세서 및 청구 범위에 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 요소만를 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, 10 미국 특허국 매뉴얼의 특허 심사 절차, 섹션 제2111.03항에 명시된 바와 같이, 각각 폐쇄형 또는 반폐쇄형 접속 문구이다.
본 명세서 및 청구 범위에 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 균등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 균등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 구현예에서, B가 존재하지 않는 (및 선택적으로 B 이외의 요소를 포함하는) 적어도 하나의 A(선택적으로 하나보다 많은 A를 포함함); 또 다른 구현예에서, A가 존재하지 않는 (및 선택적으로 A 이외의 요소를 포함하는) 적어도 하나의 B(선택적으로 하나보다 많은 B를 포함함); 또 다른 구현예에서, 적어도 하나의 A(선택적으로 하나보다 많은 A를 포함함), 및 적어도 하나의 B(선택적으로 하나보다 많은 B를 포함함); 등을 지칭할 수 있다. 또한, 둘 이상의 단계 또는 행위를 포함하는 본원에서 청구된 임의의 방법에서, 단계 또는 행위의 순서는, 문맥에서 그 반대로 달리 명시되지 않는 한, 방법의 단계 또는 행위가 언급되는 순서로 반드시 한정되지는 않는다는 점을 이해해야 한다.
본원에서 사용되는, 임의의 숫자와 함께 사용되는 문구 "미만"(예를 들어, 약 2 미만)" 또는 "이하" (예를 들어, 약 2 이하)은, 각각 언급된 숫자보다 작은 0이 아닌 숫자 또는 언급된 숫자보다 작거나 같은 0이 아닌 숫자를 의미한다.
본원에서 사용되는 용어, "유체", "가스" 또는 "가스의" 및 "증기" 또는 "증기의"는 일반적인 의미로 사용되고, 문맥상 달리 명시하지 않는 한, 상호교환 가능하도록 의도된다.
본원에서는, PPAV가 시스템의 벤트측을 향해 위치하는 결과로서, 저감된 일광 증발 손실(DBL) 방출을 놀랍게도 그리고 예기치 않게 입증하는, 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV) 물품(본원에서, "성형된 PPAV" 또는 "PPAV") 및 이를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템이 기술된다. 문맥에서 달리 언급하지 않는 한, 본원에서 사용되는 PPAV는 개별 물품 또는 파트(즉, 명목 공간)을 지칭하며, 여기에서 PPAV는 흡착체 물질을 포함하고, 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 가지며, 여기에서 병렬 통로 또는 채널은 본원에 기술된 바와 같이 구성된다.
따라서, 일 양태에서, 본 명세서는 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하는 PPAV를 제공하며, 여기에서 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖도록 구성된다. 본원에서 상세히 설명되는 바와 같이, 증발 방출 시스템에 통합될 경우, 본원에서 기술된 바와 같은 PPAV는 덜 복잡한 설계를 제공하는 동시에 놀랍게도 그리고 예기치 않게 DBL 블리드 방출을 감소시켰다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 바와 같이 4ΣAc/ΣPc로서 계산된 PPAV의 평균 채널 유압 직경(tc, Dh)은, 예를 들어, 1.25 mm 이하, 1.20 mm 이하, 1.10 mm 이하, 1.0 mm 이하; 또는 약 0.01 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.25 mm; 또는 약 0.1 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.10 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.95 mm, 또는 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm, 및 이의 모든 하위범위 및 조합으로부터 독립적으로 선택된다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 바와 같이 평균 채널 유압 직경(tc, Dh)과 평균 벽 두께(tw,평균)의 합으로서 계산된 PPAV의 유압 직경 셀 피치(CPDh)는, 예를 들어, 1.50 mm 미만, 1.40 mm 미만, 또는 1.30 mm 미만; 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.8 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.2 mm, 및 이의 모든 하위범위 및 조합으로부터 독립적으로 선택된다.
또 다른 양태에서, 본 명세서는 연료측 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터 및 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)을 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 여기에서 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하며, 여기에서 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이들의 조합을 갖도록 구성된다.
특정 양태에서, 본 명세서는 복수의 챔버를 갖는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 각각의 챔버는 유체 또는 증기가 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 방향을 가지고 흐를 수 있도록 유체 연통하는 공간을 정의하고, 연료 증기 유입구 근처의 챔버(즉, 연료 포트 또는 연료 탱크 포트)는 연료측 흡착 공간을 포함하고, 벤트 포트 근처에 있는 하나의 챔버는 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)을 포함하며, 여기에서 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하고, 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 갖도록 구성된다.
본원에 기술되는 또 다른 양태 또는 구현예에서, 본 명세서는 연료 저장용 연료 탱크, 공기 유도 시스템을 갖고 연료를 소비하도록 구성된 엔진, 및 연료측 흡착체 공간 및 적어도 하나의 벤트측 PPAV를 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하고, 여기에서 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하며, 여기에서 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이들의 조합을 갖도록 구성돠되,
캐니스터는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 연료 탱크에 연결하는 연료 증기 유입구 도관;
증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 엔진의 공기 유도 시스템에 연결하는 연료 증기 퍼징 유출구 도관; 및
증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 대기로 환기시키고 증발 방출 제어 캐니스터 시스템에 퍼징 공기를 유입시키기 위한 벤트 도관을 포함하되, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 연료 증기 유입구 도관으로부터 연료측 흡착체 공간까지 적어도 하나의 PPAV 및 벤트 도관을 향하는 연료 증기 흐름 경로에 의해, 그리고 벤트 도관으로부터 연료측 흡착체 공간 및 연료 증기 퍼징 유출구를 향하는 적어도 하나의 PPAV로의 공기 흐름 경로에 의해 정의된다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 증발 방출 제어 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 바와 같은 적어도 하나의 벤트측 PPAV의 평균 채널 유압 직경(tc, Dh)은, 예를 들어, 1.25 mm 이하, 1.20 mm 이하, 1.10 mm 이하, 1.0 mm 이하; 또는 약 0.01 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.25 mm; 또는 약 0.1 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.10 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 0.4 mm 내지 약 0.95 mm, 또는 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm, 및 이의 모든 하위범위 및 조합으로부터 독립적으로 선택된다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 증발 방출 제어 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 바와 같은 적어도 하나의 벤트측 PPAV의 유압 직경 셀 피치(CPDh)는, 예를 들어, 1.50 mm 이하, 1.40 mm 이하, 또는 1.30 mm 이하; 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.2 mm, 및 이의 모든 하위범위 및 조합으로부터 독립적으로 선택된다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는, (i) 약 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭(tc, 평균); (ii) 약 1.5 mm 미만의 복수의 폭 셀 피치(CPtc); (iii) 약 285 내지 약 1000 cpsi의 셀 밀도; (iv) 약 0.5 mm 미만의 셀 벽 두께; (v) 약 10 g/dL 미만의 BWC; (vi) 25 C에서 약 50 g/L 미만의 5% 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량; 또는 (vii) 이들의 조합 중 적어도 하나를 추가로 포함한다. 특징 (i) 내지 (vii)는 tc, Dh 및/또는 CPDh에 대해 전술한 옵션 중 하나와 함께 본원에 기술된 모든 조합으로 고려된다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV의 복수의 채널 폭(tc, 평균)은, 예를 들어, 약 1.25 mm 미만, 약 1.20 mm 미만, 약 1.15 mm 미만, 약 1.1 mm 미만, 1.0 mm 미만; 또는 약 0.1 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.10 mm, 약 0.1 mm 내지 약 1.0 mm; 또는 약 0.2 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.2 mm 내지 약 1.0 mm; 또는 약 0.3 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm; 또는 약 0.4 mm 내지 약 1.25 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.20 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.15 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.1 mm, 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 0.4 mm 내지 약 0.9 mm이고, 이의 모든 하위범위 및 조합을 포함한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 대략 동일한 단면 치수의 채널의 복수 채널 폭의 평균이고, 해당 단면의 주변 채널(즉, 주변 셀)을 포함하지 않고 평균 채널 벽 두께(외부 스킨 벽 두께 제외)를 더한, PPAV의 복수의 폭 셀 피치(CPtc)는, 예를 들어, 1.6 mm 미만, 1.55 mm 미만, 1.5 mm, 약 1.45 mm 미만, 약 1.4 mm 미만, 약 1.35 mm 미만, 약 1.3 mm 미만, 약 1.25 mm 미만; 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.5 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.6 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.7 mm 내지 약 1.2 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.5 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.4 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.3 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.25 mm, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.2 mm이고, 및 이의 모든 하위범위 및 조합을 포함한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV의 셀 밀도(즉, 단면에서의 시점에서의 제곱 인치 당 채널 또는 셀("cpsi")은, 예를 들어, 약 285 내지 약 1000 cpsi, 약 300 내지 약 1000 cpsi, 약 325 내지 약 1000 cpsi, 약 350 내지 약 1000 cpsi, 약 375 내지 약 1000 cpsi, 약 400 내지 약 1000 cpsi, 약 425 내지 약 1000 cpsi, 약 450 내지 약 1000 cpsi, 약 500 내지 약 1000 cpsi, 약 550 내지 약 1000 cpsi, 약 600 내지 약 1000 cpsi; 또는 300 내지 약 950 cpsi, 300 내지 약 900 cpsi, 약 300 내지 약 850 cpsi, 약 300 내지 약 800 cpsi; 또는 약 400 내지 약 900 cpsi, 약 400 내지 약 850 cpsi, 약 400 내지 약 800 cpsi이며, 이의 모든 하위범위 및 조합을 포함한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV의 셀 벽 두께는, 예를 들어, 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 약 0.1 mm 내지 약 0.45 mm; 또는 약 0.15 mm 내지 약 0.5 mm, 0.15 mm 내지 약 0.4 mm; 또는 약 0.2 mm 내지 약 0.5 mm; 또는 약 0.2 mm 내지 약 0.45 mm이며, 이의 모든 하위범위 및 조합을 포함한다. 평균 채널 벽 두께는 본원에 기술된 바와 같이 결정된다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV의 BWC(g/dL)는, 예를 들어, 약 9.5 미만, 약 9.0 미만, 약 8.5 미만, 약 8.0 미만, 약 7.5 미만, 약 7.0 미만, 약 6.5 미만, 약 6.0 미만, 약 5.5 미만, 약 5.0 미만, 약 4.5 미만, 약 4.0 미만, 약 3.5 미만, 약 3.0 미만, 약 2.5 미만, 약 2.0 g/dL 미만, 약 1.5 g/dL 미만, 약 1.0 미만 g/dL, 또는 약 0.5 g/dL 미만; 또는 약 0.5 내지 약 10 g/dL, 약 0.5 내지 약 9 g/dL, 약 0.5 내지 약 8 g/dL, 약 0.5 내지 약 7 g/dL, 약 0.5 내지 약 6 g/dL, 약 0.5 내지 약 5 g/dL, 약 0.5 내지 약 4 g/dL, 약 0.5 내지 약 3 g/dL, 약 0.5 내지 약 2 g/dL, 약 0.5 내지 약 1 g/dL; 또는 약 1 내지 약 10 g/dL, 약 1 내지 약 9 g/dL, 약 1 내지 약 8 g/dL, 약 1 내지 약 7 g/dL, 약 1 내지 약 6 g/dL, 약 1 내지 약 5 g/dL, 약 1 내지 약 4 g/dL, 약 1 내지 약 3 g/dL, 약 1 내지 약 2 g/dL; 또는 약 2.0 내지 약 10, 약 2.0 내지 약 9.5, 약 2.0 내지 약 9.0, 약 2.0 내지 약 8.5, 약 2.0 내지 약 8.0, 약 2.0 내지 약 7.5, 약 2.0 내지 약 7.0, 약 2.0 내지 약 6.5, 약 2.0 내지 약 6.0 g/dL, 약 2.0 내지 약 5.5 g/dL, 약 2.0 내지 약 5.0 g/dL, 약 2.0 내지 약 4.5 g/dL; 또는 약 2.5 내지 약 10, 약 2.5 내지 약 9.5, 약 2.5 내지 약 9.0, 약 2.5 내지 약 8.5, 약 2.5 내지 약 8.0, 약 2.5 내지 약 7.5, 약 2.5 내지 약 7.0, 약 2.5 내지 약 6.5, 약 2.5 내지 약 6.0 g/dL, 약 2.5 내지 약 5.5 g/dL, 약 2.5 내지 약 5.0 g/dL, 약 2.5 내지 약 4.5 g/dL; 또는 약 3.0 내지 약 10, 약 3.0 내지 약 9.5, 약 3.0 내지 약 9.0, 약 3.0 내지 약 8.5, 약 3.0 내지 약 8.0, 약 3.0 내지 약 7.5, 약 3.0 내지 약 7.0, 약 3.0 내지 약 6.5, 약 3.0 내지 약 6.0 g/dL, 약 3.0 내지 약 5.5 g/dL, 약 3.0 내지 약 5.0 g/dL, 또는 약 3.0 내지 약 4.5 g/dL이며, 이의 모든 하위범위 및 조합을 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, BWC는 본원에 기술된 방법에 따라 결정된다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 PPAV(즉, 각각의 물품 또는 파트)는 약 25 mm 내지 250 mm, 또는 약 50 mm 내지 150 mm의 길이를 갖는다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV의 25℃에서의 5% 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량(IAC)은, 예를 들어, 약 50 g/L 미만, 약 45 g/L 미만, 약 40 g/L 미만, 약 35 g/L 미만, 약 30 g/L 미만, 약 25 g/L 미만, 약 20 g/L 미만, 약 15 g/L 미만, 약 10 g/L 미만, 약 5 g/L 미만, 약 4 g/L 미만, 약 3 g/L 미만, 약 2 g/L 미만, 또는 약 1 g/L 미만; 또는 약 5 내지 약 50 g/L, 약 5 내지 약 45 g/L, 약 5 내지 약 40 g/L, 약 5 내지 약 35 g/L, 약 5 내지 약 30 g/L, 약 5 내지 약 25 g/L, 약 5 내지 약 20 g/L, 약 5 내지 약 15 g/L, 약 5 내지 약 10 g/L; 또는 약 10 내지 약 50 g/L, 약 10 내지 약 45 g/L, 약 10 내지 약 40 g/L, 약 10 내지 약 35 g/L, 약 10 내지 약 30 g/L, 약 10 내지 약 25 g/L, 약 10 내지 약 20 g/L; 또는 약 15 내지 약 50 g/L, 약 15 내지 약 45 g/L, 약 15 내지 약 40 g/L, 약 15 내지 약 35 g/L, 약 15 내지 약 30 g/L, 약 15 내지 약 25 g/L, 또는 약 15 내지 약 20 g/L이며, 이의 모든 하위범위 및 조합을 포함한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 2012 캘리포니아 블리드 방출 시험 절차(BETP)에 의해 결정될 경우, 40g/시간 부탄 로딩 단계 후에 인가되는 350, 340, 330, 320, 315, 310, 300, 290, 280, 270, 260, 250, 240, 230, 220, 210, 200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 또는 100 리터 이하(즉, 이와 같거나 미만임) 또는 150, 140,130, 120, 110, 100, 90, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 또는 30의 베드 부피(BV) 이하(즉, 이와 같거나 미만임)의 퍼징에서 50, 49, 48, 47, 46, 45, 44, 43, 42, 41, 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22, 21, 20, 19, 18, 17, 16, 15,14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 mg 이하(즉, 이와 같거나 미만임)의 2일 일광 증발 손실(DBL)을 갖는다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는,
1.25 mm 미만의 폭을 갖는 채널, 및 1.5 mm 미만의 셀 피치를 포함한다. 특정 구현예에서, PPAV는, 25℃에서의 5 vol% 및 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 50 g/L 미만의 5 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량에 의해 측정했을 경우 낮은 증기 방출 특성을 나타낸다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는,
예를 들어, 실험 결과에서의 데이터에 기초한 수치 범위를 포함하는, 본원에 제공된 실험 결과에 의해 예시되는 특징을 갖는다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 프리즘, 예를 들어, 원형(즉, 실린더형), 사각형, 삼각형, 오각형, 오각형 등의 형태이고, 이와 같이, 병렬 통로는 서로 평행하게 그리고 외부 표면에 평행하게 프리즘의 길이를 따라 내부적으로 연장된다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 목재, 목재 먼지, 목재 가루, 면 린터, 피트, 석탄, 코코넛, 리그나이트, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일 피트, 과일 스톤, 너트 쉘, 너트 피트, 톱밥, 야자수, 야채, 합성 중합체, 천연 중합체, 목질계 물질, 또는 이의 조합 중 적어도 하나로부터 유래된 흡착체 물질을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 목재 또는 목재 먼지로부터 유래된 흡착체 물질을 포함한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 활성탄 또는 탄소 목탄과 같은 흡착체를 포함한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 활성탄, 탄소 숯, 제올라이트, 점토, 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 다공성 실리카, 분자 체, 카올린, 티타니아, 세리아, 금속 유기체 프레임워크, 및 이의 조합으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 흡착체 물질을 포함한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 하나 이상의 결합제, 예를 들어, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC)와 같은 유기 결합제, 또는 벤토나이트 점토와 같은 무기 결합제, 또는 결합제의 조합을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 하나 이상의 셀룰로오스 결합제, 예를 들어, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 및 하나 이상의 무기 결합제, 예를 들어, 점토를 포함한다. 소정의 구현예에서, 결합제는 점토 또는 실리케이트 물질 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 소정의 구현예에서, 결합제는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬트모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙 점토, 풀러 어스 점토, 오르말라이트 점토, 바이탈라이트 점토, 레토라이트 점토, 코디어라이트, 볼 점토, 카올린 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다.
추가적인 잠재적 결합제는 열경화성 결합제 및 고온 용융 결합제를 포함한다. 열경화성 결합제는 상온에서 액체 또는 고체인 열경화성 수지, 특히, 우레아-포름알데히드, 멜라민-우레아-포름알데히드 또는 페놀-포름알데히드 유형의 수지, 바람직하게는 멜라민-우레아-포름알데히드 유형의 수지, 및 라텍스 발포체 내의 열경화성 (공)중합체의 유화액에 기반하는 조성물이다. 가교제가 혼합물에 혼입될 수 있다. 가교제의 예로서, 염화암모늄을 언급할 수 있다. 고온 용융 결합제는 상온에서 일반적으로 고형이며, 고온 용융 유형의 수지를 기반으로 한다. 또한, 결합제로서, 피치, 타르 또는 임의의 다른 공지된 결합제가 사용될 수 있다.
본원에 기술된 구현예 중 어느 하나에서, 결합제는, 메틸 및 에틸 셀룰로오스 및 이의 유도체, 예를 들어, 카르복시메틸 셀룰로오스(CMC), 에틸셀룰로오스, 에틸 메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(HPMC), 에틸 히드록시에틸 셀룰로오스, 방향족 황화물의 결정질 염, 폴리푸르푸릴 알코올, 폴리에스테르, 폴리에폭시드 또는 폴리우레탄 중합체 등을 포함하는 셀룰로오스 결합제 및 관련 에스테르를 포함하나 이에 한정되지 않는 수성 가용성 결합체(예를 들어, 극성 결합제)를 포함할 수 있다.
본원에 기술된 구현예 중 어느 하나에서, 결합제는, 점토, 페놀 수지, 리그닌, 리그노술포네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리 비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 등, 플루오로중합체, 예를 들어, 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF), 폴리이염화비닐리덴(PVDC), 폴리아미드(예를 들어, 나일론-6,6' 또는 나일론-6), 고성능 플라스틱(예를 들어, 폴리페닐렌 술파이드), 폴리케톤, 폴리술폰, 및 액정 중합체, 플루오로중합체(예를 들어, 폴리(비닐리덴 디플루오라이드), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 플루오르화 에틸렌 프로필렌, 또는 퍼플루오로알콕시 알칸)를 갖는 공중합체, 폴리아미드(예를 들어, 나일론-6,6' 또는 나일론-6)를 갖는 공중합체, 폴리이미드를 갖는 공중합체, 고성능 플라스틱(예를 들어, 폴리페닐렌 술파이드)를 갖는 공중합체, 또는 이의 조합과 같은 비수성 결합제를 포함할 수 있다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 분쇄된 전구체 활성 탄소 물질의 결합제 가교 결합으로부터 생성되며, 여기에서 분쇄된 활성 탄소 물질은 분말 형태이다. 예를 들어, 소정의 구현예에서, 본원에 기술된 성형된 PPAV는 분말화된 활성탄 물질을 취하고 미국 특허 제6,472,343호의 가교 결합 결합제 기술을 적용함으로써 생성된다.
대안적으로 또는 조합하여, 무기 결합제가 사용될 수 있다. 무기 결합제는 점토 또는 실리케이트 물질일 수 있다. 예를 들어, 결합제는 제올라이트 점토, 벤토나이트 점토, 몬트모릴로나이트 점토, 일라이트 점토, 프렌치 그린 점토, 파스칼라이트 점토, 레드몬드 점토, 테라민 점토, 리빙 점토, 풀러 어스 점토, 오르말라이트 점토, 바이탈라이트 점토, 레토라이트 점토, 코디어라이트, 볼 점토, 카올린 또는 이의 조합 중 적어도 하나일 수 있다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 벌집체 구조와 같은 모노리스 구조로 성형된다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV 모노리스 구조는 흡착체 물질 및 결합제를 포함하는 배합물을 압출하여 병렬 통로 형상을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다. 본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV(예를 들어, PPAV 모노리스 구조)는 병렬 통로 구조 스캐폴드의 채널을 흡착체 물질을 포함하는 코팅 층으로 코팅하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다. 본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV 모노리스 구조는 병렬 통로 구조 스캐폴드의 채널을 흡착체 물질을 추가의 열 및/또는 화학적 처리(예를 들어, 열분해 또는 화학적 활성화)에 의해 제자리에서 흡착제로 전환되는 탄소질 물질을 포함하는 코팅 층으로 코팅하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV 모노리스 구조는 주름진 시트를 적층하거나 감아 병렬 통로 형상을 형성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 병렬 통로 형상은 흡착체를 함유하는 주름진 시트로 만들어진다. 소정의 구현예에서, 병렬 통로 형상은 코팅 층에 흡착체가 존재하는 주름진 시트로 만들어진다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 증발 방출 제어 시스템의 PPAV 또는 적어도 하나의 벤트측 PPAV에서의 모노리스 구조는 다른 시트 또는 다른 물질과 고체 흡착체 시트 또는 층을 공동 롤링하여 병렬 통로를 생성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다. 본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV 모노리스 구조는 리브(rib) 또는 너브(nub)를 포함하는 고체 흡착체 시트 또는 층을 롤링하여 병렬 통로를 생성하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 흡착체 물질은 전술한 것 중 어느 하나의 조합을 포함하는 구조로 형성된다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 2 내지 약 35 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 추가적인 벤트측 흡착체 공간을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 2 내지 약 30 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 2 내지 약 25 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 2 내지 약 20 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 2 내지 약 15 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 2 내지 약 10 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 2 내지 약 5 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 5 내지 약 30 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 10 내지 약 30 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다. 본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 25℃에서의 5 vol% 내지 50 vol%의 n-부탄의 증기 농도에서 약 15 내지 약 25 그램의 리터 당 n-부탄(g/L)의 증분 흡착 용량을 갖는 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 20 g 미만, 19 g 미만, 18 g 미만, 17 g 미만, 16 g 미만, 15 g 미만, 14 g 미만, 13 g 미만, 12 g 미만, 11 g 미만, 10 g 미만, 9 g 미만, 8 g 미만, 7 g 미만, 6 g 미만, 5 g 미만, 4 g 미만, 3 g 미만, 2 g 미만, 1 g 미만의 총-그램("총-g") BWC를 갖는다. 소정의 구현예에서, PPAV는, 0.1 내지 20 g, 0.1 내지 20 g, 0.1 내지 19.5 g, 0.1 내지 18 g, 0.1 내지 17.5 g, 0.1 내지 17 g, 0.1 내지 16.5 g, 0.1 내지 16 g, 또는 0.1 내지 15.5 g, 0.1 내지 15 g, 0.1 내지 14.5 g, 0.1 내지 14 g, 0.1 내지 13.5 g, 0.1 내지 13 g, 0.1 내지 12.5 g, 0.1 내지 12 g, 0.1 내지 11.5 g, 또는 0.1 내지 11 g, 0.1 내지 10.5 g, 0.1 내지 10 g, 0.1 내지 9.5 g, 0.1 내지 9 g, 0.1 내지 8.5 g, 0.1 내지 8 g, 0.1 내지 7.5 g, 0.1 내지 7 g, 또는 0.1 내지 6.5 g, 0.1 내지 6 g, 0.1 내지 5.5 g, 또는 0.1 내지 5 g의 총-g BWC, 또는 하나 의상의 실시예의 총-g BWC를 갖는다. 본원에서 사용되는 "그램-총 BWC"는 PPAV로부터 퍼징된 부탄의 그램-양을 지칭한다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 PPAV는 20 mm 내지 75 mm, 또는 약 29 mm 내지 41 mm의 단면 유압 직경을 갖는다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 PPAV는 약 0.3 내지 12.5, 또는 약 1.2 내지 5.2의 길이/유압 직경 비율을 갖는다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 PPAV는, 부분적인 셀, 예를 들어, 원통형 파트의 단면의 주변부의 셀을 포함하여, 약 140 내지 6450개의 채널(또는 단면의 셀), 또는 약 680 내지 1365개의 채널(또는 단면의 셀)을 갖는다. 당업자에게 용이하게 명백해지는 바와 같이, PPAV의 셀은 PPAV의 내부 길이를 따라 연장되는 채널의 횡단면을 나타낸다. 이와 같이, 셀의 수 및 밀도는 채널의 수 및 밀도와 동등하다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 PPAV는 약 60 mm2 내지 2760 mm2, 또는 약 125 mm2 내지 660 mm2의 총 채널 면적을 갖는다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 PPAV는 약 0.01 내지 2.7 kPa, 또는 약 0.03 내지 0.9 kPa의 40 lpm에서의 흐름 제한을 갖는다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 캐니스터 시스템은 총 1 리터 내지 5 리터의 흡착체 미립자 공간을 갖는다.
본원에 기술된 PPAV, 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, PPAV는 활성탄, 탄소 숯, 제올라이트, 점토, 다공성 중합체, 다공성 알루미나, 다공성 실리카, 분자 체, 카올린, 티타니아, 세리아, 금속 유기체 프레임워크, 및 이의 조합으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 흡착체 물질을 포함한다.
흡착체 물질은, 본 발명에 따른 임의의 수의 방식으로 조합될 수 있고 본원에서 명시적으로 고려되는, 전술한 특징들 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다.
추가의 양태에서, 본 명세서는 본원에 기술된 바와 같은 적어도 하나의 PPAV를 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발 방출 제어 시스템을 제공한다.
도 1은 단일 캐니스터 내에 직렬 흡착체 공간을 갖는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템(100)의 예시적인 구현예를 도시한다. 캐니스터 시스템(100)은 스크린 또는 발포체(102), 분할 벽체(103), 연료 탱크로부터의 연료 증기 유입구(104), 대기에 대한 벤트 포트(105) 개구부, 엔진에 대한 퍼징 유출구(106), 연료 측 또는 초기 흡착체 공간(201), 및 벤트 측 또는 후속 흡착체 공간(202)을 포함한다. 스크린 또는 발포체(102)는 흡착체 공간의 봉쇄 및 지지를 제공할 뿐만 아니라, 흡착체 공간 내로의 증기 흐름의 분포를 균일하게 하기 위한 분배기로서의 역할을 한다. 흡착체 공간(201 및 202)을 포함하는 2개의 챔버는 분할 벽체(103)에 의해 분리되고, 순차적 증기 흐름을 위해 캐니스터 플리넘(plenum)으로 불리는 통로(107)를 통해 지지 스크린(102) 아래로 연결된다. 따라서, 이 예에서, 캐니스터 시스템은 연료 포트(104)로부터, 연료측 흡착체 공간(201), 플리넘 공간(107), 벤트측 흡착체(202)를 통한 벤트 포트(105)까지의 증기 흐름 경로를 정의한다. 엔진이 꺼질 때, 연료 탱크로부터의 연료 증기는 연료 증기 유입구(104)를 통해 캐니스터 시스템(100)으로 진입한다. 연료 증기는, 캐니스터 시스템의 벤트 포트(105)를 통해 대기로 방출되기 전에, 연료측 또는 초기 흡착체 공간(201), 이어서 벤트측 또는 후속 흡착체 공간(202)으로 확산되거나 흐른다. 엔진이 켜지면, 주변 공기는 벤트 포트(105)를 통해 캐니스터 시스템(100) 내로 흡인된다. 퍼징 공기는 캐니스터 내의 공간(202)을 통해 흐르고, 최종적으로 연료 측 또는 초기 흡착체 공간(201)을 통해 흐른다. 이러한 퍼징 흐름은, 퍼징 유출구(106)를 통해 내연 기관 엔진에 진입하기 전에, 흡착체 공간(202 내지 201) 상에 흡착된 연료 증기를 탈착시킨다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 도 2 내지 도 8은 유사한 연료 증기/공기 흐름 경로를 따라 유체 연통하는 흡착체 공간을 정의하는 추가 예시적인 캐니스터 시스템을 제공한다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 구현예 중 어느 하나에서, 캐니스터 시스템은 둘 이상의 벤트-측 또는 후속 흡착체 공간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 연료측 또는 초기 흡착체 공간(201)은 도 2에 도시된 바와 같이, 플리넘(107) 위의 지지 스크린(102) 앞에 추가 또는 복수의 벤트측(또는 후속적인) 흡착체 공간(202)을 가질 수 있다. 추가의 벤트측(또는 후속적인) 흡착체 공간(203 및 204)은 분할 벽체의 다른 측면 상에서 찾을 수 있다.
또한, 추가의 구현예에서, 캐니스터 시스템은 독립적으로 선택될 수 있고/있거나 하나 이상의 용기에 포함된, 하나 이상의 유형의 벤트 측 흡착체 공간을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 본원에 기술된 PPAV와 같은 벤트측 흡착체 공간(301)를 포함하는 보조 챔버(300)가 복수의 흡착체 공간을 포함하는 주 캐니스터(101)와, 증기 흐름이 연결 호스 또는 스노클(108)을 통해 연결되어, 공기 및 증기 흐름의 측면에서 직렬로 연결될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 보조 챔버(300)는, 예를 들어 본원에 기술된 적어도 하나의 PPAV를 포함하여, 2개의 벤트측 직렬 흡착체 공간(301 및 302)을 포함할 수 있다. 흡착체 공간(301 및 302)는 도 4의 단일 챔버(300)보다는 직렬 챔버 또는 보조 캐니스터 내에 포함될 수도 있다.
도 5 내지 도 8은 본 개시에 의해 고려되는 추가 예시적인 캐니스터 시스템을 도시한다. 도 5 및 도 6은 초기(연료측) 흡착체 공간(501) 및 후속(벤트측) 흡착체 공간(202, 203 및 204)을 포함하는 주 캐니스터(101)를 포함하는 시스템을 도시한다. 시스템은 벤트 포트(105) 이전에, 추가적인 벤트측 흡착체 공간(502), 예를 들어 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함하는, 벤트측 상의 보조 캐니스터(300)로 이어지는 연결 호스 또는 스노클(108)을 포함한다. 도 7은, 벤트 포트(105) 이전에 후속(벤트측) 흡착체 공간(502, 504)를 포함하는 보조 캐니스터(300 및 503)에 연결 호스(108)를 통해 연결된, 주 캐니스터(101)에 초기(연료측) 흡착체 공간(501) 및 후속 흡착체 공간(202)을 갖는 시스템을 도시한다. 예시적인 구현예에서, 흡착체 공간(502 또는 504) 중 적어도 하나는 본원에 기술된 PPAV이다. 도 8은 초기(연료측) 흡착체 공간(501), 후속(벤트측) 흡착체 공간(203 및 204)로 이어지는 플리넘 공간(107), 벤트 포트(105) 이전의 추가 후속(벤트측) 흡착체 공간(502 및 504)로 이어지는 제2 플리넘 공간(109)을 포함하는 단일 캐니스터(101) 설계의 예를 도시한다. 예시적인 구현예에서, 흡착체 공간(502 또는 504) 중 적어도 하나는 본원에 기술된 PPAV이다.
본원에서 사용되는 용어 "상류"는 유체, 예를 들어 연료 증기와 접촉하게 되는 시스템 흐름 경로 내의 위치/공간을 지칭하며, 이는 동일한 상대적 방향의 흐름 경로를 따르는 시스템의 다른 위치/공간에 대해 이전 또는 앞에 있다. 용어 "하류"는 유체, 예를 들어 연료 증기와 접촉하게 되는 시스템 흐름 경로 내의 위치/공간을 지칭하며, 이는 동일한 상대적 방향의 흐름 경로를 따르는 시스템의 상류 위치/공간에 대해 이후 또는 뒤에 있다. 즉, 연료 증기 흐름 경로를 지칭할 경우, 상류 위치/공간은 다른 위치/공간에 대해 연료 증기 유입구에 보다 가깝게 위치한다.
용어 "연료 측 흡착체 공간"은 연료 증기 공급원에 근위인 흡착체 물질의 공간을 지칭하기 위해 사용되며, 따라서, 이는 벤트 포트(본원에서, "벤트 측 흡착체 공간")에 더 가깝게 위치하는 후속 흡착체 공간에 비해 연료 증기 유동 경로에서 더 앞에 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 퍼징 사이클 동안, 벤트 측 또는 후속 흡착체 공간(들)은 퍼징 공기 흐름 경로에서 초기에 접촉된다. 편의상, 연료 측 흡착체는, 벤트 측 또는 후속 흡착체 공간에 대해 연료 증기 유동 경로의 상류에 위치하기 때문에 "초기 흡착체 공간"으로 지칭될 수 있지만, 초기 흡착체 공간이 반드시 캐니스터 내의 제1 흡착체 공간이 되어야 하는 것은 아니다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 캐니스터(들)는 본원에 기술된 바와 같은 추가의 흡착체 공간, 예를 들어, 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함하여, 연료 탱크에 가장 가까운 챔버 내에 적어도 하나의 흡착체 공간(즉, 연료측 흡착체 공간), 및/또는 대기 방향 유출구에 근접한 적어도 하나의 흡착체 공간(즉, 후속 또는 벤트측 흡착체 공간)을 추가로 포함할 수 있다.
추가의 구현예에서, 본 개시는, 유체(예를 들어, 공기, 가스 또는 연료 증기)가 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 방향적으로 그리고 순차적으로 흐르도록 하는 연결되거나 유체 연통하는 공간을 각각 정의하는 복수의 챔버를 갖는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하며, 여기에서 적어도 하나의 챔버는 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함한다. 소정의 구현예에서, 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 추가 흡착체 공간을 포함한다. 소정의 구현예에서, 흡착체 공간은 단일 캐니스터 내에, 또는 연료 증기에 의한 순차적 접촉을 허용하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본원에 기술된 바와 같은 PPAV는 본원에 기술된 바와 치수를 갖는 2.1 리터 시험 캐니스터의 벤트측 공간에 통합되고, 약 100 mg 이하, 약 90 mg 이하, 약 80 mg 이하, 약 70 mg 이하, 약 60 mg 이하, 약 50 mg 이하, 약 40 mg 이하, 약 30 mg 이하, 약 20 mg 이하, 또는 약 10 mg이하의 2일 DBL 블리드 방출 성능(2일차 일광 증발 손실(DBL) 방출)을 나타낸다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서,양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 약 10 mg 내지 약 100 mg, 약 10 mg 내지 약 90 mg, 약 10 mg 내지 약 80 mg, 약 10 mg 내지 약 70 mg, 약 10 mg 내지 약 60 mg, 약 10 mg 내지 약 50 mg, 약 10 mg 내지 약 40 mg, 약 10 mg 내지 약 30 mg, 약 10 mg 내지 약 20 mg, 약 15 mg 내지 약 100 mg, 약 15 mg 내지 약 90 mg, 약 15 mg 내지 약 80 mg, 약 15 mg 내지 약 70 mg, 약 15 mg 내지 약 60 mg, 약 15 mg 내지 약 50 mg, 약 15 mg 내지 약 40 mg, 약 15 mg 내지 약 30 mg, 약 15 mg 내지 약 20 mg, 약 20 mg 내지 약 100 mg, 약 20 mg 내지 약 90 mg, 약 20 mg 내지 약 80 mg, 약 20 mg 내지 약 70 mg, 약 20 mg 내지 약 60 mg, 약 20 mg 내지 약 50 mg, 약 20 mg 내지 약 40 mg, 약 20 mg 내지 약 30 mg, 약 30 mg 내지 약 100 mg, 약 30 mg 내지 약 90 mg, 약 30 mg 내지 약 80 mg, 약 30 mg 내지 약 70 mg, 약 30 mg 내지 약 60 mg, 약 30 mg 내지 약 50 mg, 약 30 mg 내지 약 40 mg, 약 40 mg 내지 약 100 mg, 약 40 mg 내지 약 90 mg, 약 40 mg 내지 약 80 mg, 약 40 mg 내지 약 70 mg, 약 40 mg 내지 약 60 mg, 약 40 mg 내지 약 50 mg, 약 50 mg 내지 약 100 mg, 약 50 mg 내지 약 90 mg, 약 50 mg 내지 약 80 mg, 약 50 mg 내지 약 70 mg, 약 50 mg 내지 약 60 mg, 약 60 mg 내지 약 100 mg, 약 60 mg 내지 약 90 mg, 약 60 mg 내지 약 80 mg, 약 60 mg 내지 약 70 mg, 약 70 mg 내지 약 100 mg, 약 70 mg 내지 약 90 mg, 약 70 mg 내지 약 80 mg, 약 80 mg 내지 약 100 mg, 약 80 mg 내지 약 90 mg, 또는 약 90 mg 내지 약 100 mg의 2일 DBL 블리드 방출 성능(중첩되거나 이에 포함된 모든 값과 범위를 포함함)을 나타낸다.
본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함하는, 본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 2012 BETP로 결정할 경우, 40 g/시간 부탄 로딩 단계 이후 인가되는 210 리터(즉, 100 BV) 이하 또는 315 리터(150BV) 이하의 퍼징에서 전술한 2일 DBL 블리드 방출 성능을 제공한다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 연료 측 흡착체 공간 및 적어도 하나의 후속(즉, 벤트 측) 흡착체 공간을 포함하며, 여기에서 적어도 하나의 연료측 흡착체 공간 또는 적어도 하나의 후속 흡착체 공간 중 적어도 하나는 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함한다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 가열 유닛 또는 전기 저항 또는 열 전도를 통해 가열하기 위한 수단을 추가로 포함한다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 연료 증기 유동 경로의 말단 또는 그 근처에 후속적으로 균일한 셀 구조를 갖는 하나 이상의 벤트측 흡착체 공간을 포함한다.
특정 구현예에서, 적어도 하나의 연료측 또는 초기 흡착체 공간 및 적어도 하나의 벤트측 또는 후속 흡착체 공간(또는 공간들)은 증기 또는 기체 연통하고, 이를 통해 공기 및 증기 흐름 경로를 정의한다. 공기 및 증기 흐름 경로는 캐니스터 시스템 내의 각각의 흡착체 공간 사이의 방향성 공기 또는 증기 흐름 또는 확산을 허용하거나 용이하게 한다. 예를 들어, 공기 및 증기 흐름 경로는, 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함하여, 적어도 하나의 연료측 또는 초기 흡착체 공간으로부터 적어도 하나의 벤트측 또는 후속 흡착체 공간(또는 공간들)까지 연료 증기의 흐름 또는 확산을 용이하게 한다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 적어도 하나의 연료측 또는 초기 흡착체 공간 및 적어도 하나의 벤트측 또는 후속 흡착체 공간(들)은 단일 캐니스터, 별도의 캐니스터 또는 둘 모두의 조합 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 소정의 구현예에서, 시스템은 연료측 또는 초기 흡착체 공간, 및 하나 이상의 벤트측 또는 후속 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하고, 여기에서 벤트측 또는 후속 흡착체 공간은 연료측 초기 흡착체 공간에 연결되어, 이들이 증기 흐름 경로를 형성하는 증기 또는 기체 연통 상태를 형성하고, 공기 및/또는 증기가 그를 통해 흐르거나 확산되게 하고, 적어도 하나의 벤트측 흡착체 공간은 본원에 기술된 바와 같은 벤트측 PPAV이다. 소정의 양태에서, 캐니스터는 공기 또는 연료 증기에 의한 흡착체 공간의 순차적 접촉을 허용한다.
추가의 구현예에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은, 적어도 하나의 추가적인 후속 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 별도의 캐니스터에 연결된 초기 흡착체 공간, 및 본원에 기술된 바와 같은 벤트측 PPAV를 포함하여, 하나 이상의 후속 흡착체 공간을 포함하는 캐니스터를 포함하고, 여기에서 후속 흡착체 공간은 초기 흡착체 공간에 연결되어, 이들이 증기 흐름 경로를 형성하는 증기 또는 기체 연통 상태를 형성하고, 공기 및/또는 연료 증기가 그를 통해 흐르거나 확산되게 한다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 연료측 또는 초기 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터, 및 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장하는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하는 하나 이상의 벤트측 PPAV를 포함하며, 여기에서 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이의 조합 및: (i) 약 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭(tc, 평균); (ii) 약 1.5 mm 미만의 복수의 채널 폭 셀 피치(CPtc, 평균); (iii) 약 285 내지 약 1000 cpsi의 셀 밀도; (iv) 약 0.5 mm 미만의 셀 벽 두께; (v) 약 10 g/dL 미만의 BWC; (vi) 25 C에서 약 50 g/L 미만의 5% 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량; 또는 (vii) 이들의 조합 중 하나 이상을 갖도록 구성되며, 여기에서 연료측 흡착체 공간 및 PPAV는 증기 흐름 경로를 형성하는 증기 또는 기체 연통 상태를 형성하고/하거나, 공기 및/또는 연료 증기가 그를 통해 흐르거나 확산되게 한다.
특정 구현예에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은, 2012 캘리포니아 블리드 방출 시험 절차(BETP)에 의해 결정될 경우, 40 g/시간 부탄 로딩 단계 후에 인가되는 315, 300, 290, 280, 270, 260, 250, 240, 230, 220, 210, 200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 또는 100 리터 이하의 퍼징 또는 150, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 또는 30의 베드 부피(BV) 이하에서 50, 40, 30, 20, 또는 10 mg 이하의 2일 일광 증발 손실(DBL)을 갖는다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 연료측 또는 초기 흡착체 공간을 포함하는 캐니스터, 및 PPAV를 포함하며, 여기에서 PPAV는 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경 및 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치를 갖는 벌집체와 같은 모노리스이다. 소정의 구현예에서, 대략 동일한 단면 치수의 복수의 채널은, 단면에 주변 채널을 포함하지 않고, 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭 및 1.5 mm 미만의 복수의 폭 셀 피치를 갖는다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 연료측 또는 초기 흡착체 공간은 제1 및/또는 제2 흡착체 공간이며, 이와 같이, 벤트측 또는 후속 흡착체 공간은, 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 포함하여, 동일한 캐니스터 또는 별도의 캐니스터 또는 둘 모두 중 어디에 있는지의 여부와 상관없이 벤트 포트를 향하는 유체 흐름 경로의 하류에 있다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본 개시는 복수의 챔버를 갖는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하며, 각각의 챔버는 유체 또는 증기가 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 방향을 가지고 흐를 수 있게 하는 유체 연통되어 있는 공간을 정의하고, 적어도 하나의 챔버는 적어도 하나의 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)를 포함하되, 적어도 하나의 PPAV는 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경, 및 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치(평균 셀 채널 유압 직경 + 평균 셀 벽 두께(외부 스킨 벽 두께 제외)의 합)를 갖는다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본 개시는 적어도 하나의 연료측 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터; 및 적어도 하나의 벤트측에 적어도 하나의 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하며, 여기에서 적어도 하나의 PPAV는 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경, 및 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치를 갖는다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본 개시는 적어도 하나의 연료측 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터; 및 적어도 하나의 벤트측에 적어도 하나의 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하며, 여기에서 적어도 하나의 PPAV는 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 및 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치(CPDh)를 갖는다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본 개시는 복수의 챔버를 갖는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하며, 각각의 챔버는 유체 또는 증기가 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 방향을 가지고 흐를 수 있게 하는 유체 연통되어 있는 공간을 정의하고, 적어도 하나의 챔버는 본원에 기술된 바와 같은 적어도 하나의 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)를 포함하되, 적어도 하나의 PPAV는 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경, 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 50 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭(tc, 평균), 및 1.5 mm 미만의 복수의 폭 셀 피치(CPtc, 평균)(대략 동일한 단면 치수의 채널의 복수의 채널 폭의 평균(단면의 주변 채널 또는 셀을 포함하지 않음) + 평균 채널 벽 두께(외부 스킨 벽 두께 제외)의 합)의 합)을 갖는다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본 개시는 적어도 하나의 연료측 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터; 및 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하며, 여기에서 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 35 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭(tc,평균), 및 1.5 mm 미만의 복수의 폭 셀 피치(CPtc, 평균)를 갖는다.
본원에 기술된 증발 방출 제어 시스템 또는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템의 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 본 개시는 적어도 하나의 연료측 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터; 및 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 제공하며, 여기에서 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 25 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭(tc,평균), 및 1.5 mm 미만의 복수의 폭 셀 피치(CPtc, 평균)를 갖는다.
또 다른 양태에서, 본 개시는, 연료를 저장하기 위한 연료 탱크; 공기 유도 시스템을 갖는, 연료를 소비하기에 적합한 엔진; 적어도 하나의 연료측 흡착체 공간을 포함하는 복수의 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하는 증발 방출 제어 캐니스터 시스템; 및 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)를 포함하는 증발 방출 제어 시스템을 제공하며, 여기에서 적어도 하나의 PPAV는 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경, 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 50 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 및 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치(CPDh); 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 연료 탱크에 연결하는 연료 증기 유입구 도관; 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 엔진의 공기 유도 시스템에 연결하는 연료 증기 퍼징 도관; 및 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 환기시키고 증발 방출 제어 캐니스터 시스템에 퍼징 공기를 유입시키기 위한 벤트 포트를 가지며, 여기에서 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은, 연료 증기 유입구 도관으로부터의 복수의 흡착체를 통한 벤트 포트로의 연료 증기 흐름 경로, 및 복수의 흡착체 공간 및 연료 증기 퍼징 유출구를 통한 벤트 포트로부터의 공기 흐름 경로에 의해 정의된다.
추가의 양태에서, 본 개시는 증발 방출 제어 시스템에서 연료 증기 방출을 감소시키는 방법을 제공하며, 방법은, 연료측 흡착체 공간 및 적어도 하나의 병렬 통로 흡착제 공간(PPAV)을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 제공하는 단계, 및 연료 증기를 흡착제 공간과 접촉시키는 단계를 포함하되, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경, 및 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치, 및 선택적으로, 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 50 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC)을 갖는다.
추가의 양태에서, 본 개시는 증발 방출 제어 시스템에서 연료 증기 방출을 감소시키는 방법을 제공하며, 방법은, 적어도 하나의 연료측 흡착체 공간을 포함하는 복수의 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터; 및 적어도 하나의 병렬 통로 흡착제 공간(PPAV)을 제공하는 단계를 포함하되, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경, 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭, 및 1.5 mm 미만의 복수의 폭 셀 피치, 및 선택적으로, 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 50 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC)을 갖는다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 적어도 하나의 병렬 통로 흡착체 공간, 또는 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간은, 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 50 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경, 및 1.5 mm 미만의 유압 직경 셀 피치, 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 갖는다. 본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 적어도 하나의 병렬 통로 흡착체 부피, 또는 적어도 하나의 벤트-사이드 병렬 통로 흡착체 부피는, 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서 50 g/L 미만의 증분 흡착 용량(IAC), 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭, 및 1.5 mm 미만의 복수의 폭 셀 피치, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖는다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 연료측 흡착체 공간, 적어도 하나의 벤트측 PPAV, 및 선택적으로 적어도 하나의 추가적인 벤트측 흡착체 공간을 포함한다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 흡착체 공간은 단일 캐니스터 내에, 또는 연료 증기에 의한 순차적 접촉을 허용하도록 연결된 복수의 캐니스터 내에 위치한다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 활성탄 벌집체이다.
본원에 기술된 임의의 양태 또는 구현예에서, 적어도 하나의 추가적인 벤트측 흡착체 공간은 활성탄 벌집체이다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 활성탄은 목재, 목재 먼지, 목재 가루, 면 린터, 피트, 석탄, 코코넛, 리그나이트, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일 피트, 과일 스톤, 너트 쉘, 너트 피트, 톱밥, 야자수, 야채, 합성 중합체, 천연 중합체, 목질계 물질, 또는 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 구성원을 포함하는 물질로부터 유래된다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 흡착체의 형상은 과립형, 펠릿형, 구체형, 벌집체, 모노리스형, 펠릿화된 원통형, 균일한 형상의 미립자 매체형, 불균일한 형상의 미립자 매체형, 압출된 형태의 구조화된 매체형, 감긴 형태의 구조화된 매체형, 접힌 형태의 구조화된 매체형, 주름형의 구조화된 매체형, 골판지 형태의 구조화된 매체형, 비스듬한 형태의 구조화된 매체형, 결합된 형태의 구조화된 매체형, 부직포형, 직물형, 시트형, 종이, 발포체형, 중공-원통형, 별형, 꼬인 나선형, 별표형, 구성된 리본형, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 구성원을 포함한다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 캐니스터 시스템은 가열 유닛을 추가로 포함한다.
본원에 기술된 양태 또는 구현예 중 어느 하나에서, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)을 포함하고, 여기에서 적어도 하나의 PPAV는 1.25 mm 미만의 평균 채널 유압 직경, 및 1.50 mm 미만의 유압 직경 셀 피치를 포함하되, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 선택적으로 약 10 g/dL 미만의 유효 BWC, 25℃에서 5 vol%와 50 vol% 사이의 n-부탄의 증기 농도에서의 리터 당 약 50 그램 n-부탄(g/L) 미만의 유효 증분 흡착 용량(IAC), 또는 이들의 조합을 갖는다.
추가의 양태 및 구현예는, 본원에서 명시적으로 기술된 바와 같이 본 명세서의 일부인 것으로 명시적으로 고려되는, 전술한 설명에 기초하는 다음의 실시예의 관점에서 당업자에게 명백할 것이다.
실시예
겉보기 밀도, BWC, 및 분말 부탄 활성의 결정
ASTM D2854는 미립자 흡착체, 예컨대 연료 시스템을 위한 증발 방출 제어에 일반적으로 사용되는 크기 및 형상의 입상 및 펠릿화된 흡착체의 겉보기 밀도를 결정하는 데 사용될 수 있다.
ASTM D5228은 미립자 과립형 및/또는 펠릿화된 흡착체를 함유하는 흡착체 공간의 부탄 생성 용량(BWC)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 부탄 보유율은 부피 부탄 활성(즉, g/cc 겉보기 밀도에 g/100g 부탄 활성을 곱한 값)과 g/dL BWC 사이의 g/dL 단위의 차이로서 계산된다.
압출용 분말형 활성탄 성분의 경우, 분말 부탄 활성("pBACT")은 해당 값을 확인하기 위해 등가로 인식되는 당업자에게 공지된 임의의 방법, 즉, n-부탄의 1.00 atm 분압에 노출되었을 때, 25℃에서 온도 조절된 샘플에 대한, 오븐 건조된 분말 샘플의 평형 그램 중량 용량을 측정하는 방법에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, pBACT에 대한 하나의 적절한 대안은, 미국 특허 제2019/0226426A1호에 기술된 바와 같은 ASTM 5228 방법에 기초하고, 이는 그 전체가 본원에 참조로서 통합된다.
ASTM D5228 방법의 변형된 버전은 미립자, 벌집 형태, 단일체 및/또는 시트 흡착체 공간의 부탄 생성 용량(BWC)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 변형된 ASTM D5228 방법은 미립자 흡착체에 사용될 수도 있으며, 여기에서 미립자 흡착체는 필러, 공극, 구조체 성분, 또는 첨가제를 포함한다. 또한, 미립자 흡착체가 표준 방법 ASTM D5228과 호환성이 없는 경우, 예를 들어, 대표적인 흡착체 샘플이 시험의 샘플 튜브 중 16.7 mL 충진체로서 용이하게 배치되지 않는 경우, 변형된 ASTM D5228 방법이 사용될 수 있다.
ASTM D5228 방법의 변형된 버전은 다음과 같다. 흡착 샘플(예를 들어, PPAV 벌집체 또는 모노리스)을 110 ± 5oC에서 최소 3시간 동안 오븐 건조시킨 다음, 건조기에 넣어 냉각시킨다. 흡착체 샘플의 건조 질량을 기록한다. 빈 시험 조립체(47 mm 내경 x 200 mm 길이)의 질량은 흡착체 샘플이 시험 조립체로 조립되기 전에 결정된다. 이어서, 시험 조립체를 유동 장치에 설치하고, n-부탄 가스를 25oC 및 1 기압에서 500 ml/분의 부탄 유속으로 최소 25분(± 0.2분) 동안 로딩한다. 이어서, 시험 조립체를 BWC 시험 장치로부터 제거한다. 시험 조립체의 질량을 측정하고 0.001 그램 단위로 가장 가까운 값을 기록한다. 이러한 n-부탄 로딩 단계는 일정한 질량이 달성될 때까지 연속적인 5분의 흐름 간격 동안 반복될 수 있다. 본원에 기술된 실시예에서, 로딩 및 퍼징 시간은 파트 부피에 기초하여 계산되었다. 예를 들어, 35 mm 직경 X 150 mm 길이의 벌집 형태에 대한 총 부탄 로딩 시간은 87 내지 92분이었다. 시험 조립체는, 해당 용량이 제거되고 온전한 상태로 시험될 수 있는 경우, 벌집체 또는 모노리스 파트용 홀더가 될 수 있다. 대안적으로, 용량은 캐니스터 시스템의 섹션이거나, 그렇지 않으면 캐니스터 시스템에서 마주치게 되는 바와 같은, 가스 흐름에 적절히 배향된 내용물을 갖는 용량의 적절한 재구성이 필요할 수 있다.
시험 조립체를 시험 장치에 재설치하고, 다음 식에 따라 설정된 퍼징 시간(± 0.2분) 동안 25℃ 및 1 기압에서 2 리터/분의 공기로 퍼징한다:
퍼징 시간(분) = (719 X 부피(ml))/(2000(ml/분)).
BWC 시험에서 공기 퍼징 흐름의 방향은 캐니스터 시스템에 적용될 퍼징 흐름과 동일한 방향이다. 퍼징 단계 후, 시험 조립체를 BWC 시험 장치로부터 제거한다. 시험 종료 후 15분 내에 시험 조립체의 질량을 측정하고 0.001 그램 단위로 가장 가까운 값을 기록한다.
흡착체 샘플의 부탄 생성 용량(BWC)은 다음 식을 사용하여 결정하였다:
BWC(g/dL) = 퍼징된 부탄의 양(g) / 명목 흡착체 부피(dL).
여기에서, 퍼징된 부탄의 양 = 로딩 후 시험 조립체의 질량 - 퍼징 후 시험 조립체의 질량이다. 원통형 PPAV를 포함하는 실시예의 경우, 다음의 계산식을 또한 사용하였다:
-
겉보기 밀도(g/mL)는 용량(mL)/흡착체 질량(g)으로 계산된다.
-
흡착체 용량(ml)는 ð Do,c(mm)2 L(mm) / 4000으로 계산된다;
-
부탄 활성(g/100g)은, BACT(g/100g) = 로딩된 부탄의 양(g)/(100 x 흡착체 질량(g))으로 계산된다;
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부탄 퍼징 비율(%) = BPR(%)은 퍼징된 부탄의 양(g)/로딩된 부탄의 양(g) x 100으로 계산된다.
BETP 시험에 따른 일광 증발 손실(DBL) 방출의 결정
실시예의 증발 방출 제어 시스템을 다음을 포함하는 프로토콜로 시험하였다. 유형 A 캐니스터 시스템을 사용하는 시험의 경우, DBL 방출 데이터를 생성하는 데 사용된 정의된 2.1 L 캐니스터는 도 5에 도시된 유형이었다. 3개의 펠릿 베드 공간(501, 203 및 204)은, 주 캐니스터(101) 내에 위치하며, 각각 1.40 L, 0.40 L 및 0.30 L 펠릿을 함유한다. 예시적인 PPAV 벌집체는 벌집체의 각 말단부(도 5의 102) 상에 밀봉용 실린더 주위의 밀봉부(캐니스터 도면에는 도시되지 않음) 및 비흡착성 개방 셀 발포체의 얇은 디스크를 포함하는, 보조 캐니스터(300) 내의 흡착체 공간(502)으로서 존재한다.
유형 B 캐니스터 시스템(본원에서 해당 실시예는 'B' 접미사를 가짐)을 사용하는 시험의 경우, 흡착체 베드 구성은, 1) 상이한, 단일 등급의 탄소 펠릿을 주 캐니스터에 사용하고, 2) 도 4의 2개의 흡착체 공간(203 및 204)를 도 6에 도시된 바와 같이 단일 0.70 L 부피의 펠릿으로서 구성하였다는 점을 제외하고는, 유형 A 시스템과 동일하였다. "12a+bB"로 표시된 실시예의 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 2개의 보조 캐니스터가 직렬식이었다는 것을 제외하고는, 캐니스터 시스템은 유형 B였다. 제1 보조 캐니스터(300)는 흡착체 공간(502)으로서 벌집 형태 PPAV(12a)를 포함하였고, 직렬로 연결된 제2 보조 캐니스터(503)는 흡착체 공간(504)으로서 벌집 형태 PPAV(12b)를 포함하였으며, 2개의 벌집 형태 PPAV의 각 단부에 밀봉부(미도시), 및 비흡착 개방 셀 발포체 디스크(102)를 가졌다.
유형 A 시스템에서, 흡착체 공간(501)으로서, 플리넘(107) 위에 위치한 지지 스크린(102) 위에 약 19.5 cm 높이를 갖는 1.40 L의 NUCHAR® BAX 1500(Ingevity®, North Charleston, South Carolina, USA), 플리넘(107) 위에 위치한 지지 스크린(102) 위에 약 11.1 cm 높이를 갖는 BAX 1500의 0.40 L의 흡착체 공간(203), 및 흡착체 공간(203)과 흡착체 공간(204) 사이의 지지 스크린(102) 위에 약 8.4 cm 높이를 갖는 NUCHAR® BAX LBE의 0.3 L의 흡착체 공간(204)이 존재한다. 흡착체 공간(501)은 분할 벽체(103)로부터 캐니스터의 우측 벽체까지 9.0 cm의 평균 폭을 가졌고, 흡착체 공간(203) 및 흡착체 공간(204)은 분할 벽체(103)로부터 그의 좌측 벽체까지 약 4.5 cm의 평균 폭을 갖는다. 흡착체 공간(501, 203 및 204)는 (도 5의 페이지의 깊이 방향으로) 8.0 cm의 유사한 깊이를 갖는다. 펠릿의 각각의 흡착체 베드를 겉보기 밀도에 의해 결정된 각각의 용량 목표(질량 충진 = AD x 용량 목표)를 충족시킬 건식-평형 질량으로 충진하였다. 표 1은 주 캐니스터 흡착체 공간 충진물의 등급 및 특성을 기술한다. 유형 B 캐니스터 시스템의 경우, 표 1에 기술된 바와 같이, 주 캐니스터 내의 흡착체 공간은 NUCHAR® BAX 1100LD로만 채워졌다.
유형 C 캐니스터를 사용하는 시험의 경우, DBL 방출 데이터를 생성하는 데 사용된 정의된 캐니스터는 도 8에 도시된 유형이었다. 이 캐니스터 시스템은 Honda CR-V 모델 2017년식 차량(Evap Family HHNXR01221SA/B)에 사용된 상업용 캐니스터였다. 유형 C 캐니스터는 20 a+bC 및 21 a+bC로 표시된 예와 함께 사용되었다. 유형 C 시스템은, 흡착체 공간(501)으로서, 플리넘(107) 위에 위치한 지지 스크린(102) 위에 약 22.6 cm 높이를 갖는 1.86 L의 NUCHAR® BAX 1100 LD(Ingevity®, North Charleston, South Carolina, USA), 플리넘(107) 위에 위치한 지지 스크린(102) 위에 약 7.8 cm 높이를 갖는 NUCHAR® BAX 1100 LD의 0.26 L의 흡착체 공간(203), 및 흡착체 공간(203)과 흡착체 공간(204) 사이의 지지 스크린(102) 위에 약 7.4 cm 높이를 갖는 NUCHAR® BAX LBE의 0.23 L의 흡착체 공간(204)을 갖는다. 흡착체 공간(501)은 원통형이었고, 11.1 cm의 직경을 가졌고, 또한 약 6.8 cm의 평균 직경을 갖는 원통형인 흡착체 공간(203 및 204)을 가졌다. 공기 갭(109)에 이어서, 흡착체 공간(502)으로서의 PPAV 벌집체(20a 또는 21a)가 흡착체 공간(504)으로서의 직렬로 연결된 제2 PPAV 벌집체(20b 또는 21b)가, 2개의 PPAV 벌집체의 각 단부에 밀봉부(미도시), 및 비흡착 개방 셀 발포체 디스크(102)를 가지고 있다.
각각의 예시적인 캐니스터 시스템은 인증된 Tier 3 연료(8.7 내지 9.0 RVP, 10 vol% 에탄올) 및 주 캐니스터 기준 22.7 LPM에서의 건조 공기 퍼징의 베드(300) 용량(예를 들어, 2.1 L 주 캐니스터의 경우 630 L)을 사용하여 가솔린 증기 흡착을 반복적으로 순환시킴으로써 균일하게 전처리(에이징)되었다. 가솔린 증기 부하율은 40 g/시간이었고, 탄화수소 조성물은 50 vol%였으며, 이는 2 L의 가솔린을 약 38℃로 가열하고 200 ml/분으로 공기를 버블링함으로써 생성되었다. 2 L 분량의 연료를, FID(화염 이온화 검출기) 또는 적외선 검출기에 의한 부탄 검출에 따라, 5000 ppm의 돌파까지 대략적으로 일정한 증기 발생율을 유지하기 위해 정기적으로 새로운 가솔린으로 자동 교체하였다. 새로운 캐니스터에 최소 25회의 에이징 사이클을 사용하였다. 가솔린 생성 용량(GWC)은 마지막 2 또는 3 사이클 동안 로딩된 증기의 평균 중량 증가 및 퍼징된 증기의 손실로서 측정되었고, 캐니스터 시스템 내의 흡착체 공간의 리터당 그램으로서 기록하였다. 블리드 방출 성능을 추가로 측정하기 위해, GWC 에이징 사이클에 이어서 단일 부탄 흡착/공기 퍼징 단계를 수행하였다. 부탄을 1 기압에서 5000 ppm 돌파까지 공기 중 50 vol% 농도로 40 g/시간으로 로딩하고, 이어서 1시간 동안 융착시킨 다음, 해당 기간 동안 적절한 일정 공기 퍼징 속도를 선택함으로써 도달된 총 퍼징 부피로 21분 동안 건조 공기로 퍼징하였다. 이어서, 캐니스터 시스템을 약 25℃에서 약 14 내지 18시간 동안 밀봉된 포트로 융착시켰다(여기에서 12 내지 36시간은 융착 시간에 대한 요건임). 도 17 내지 도 22, 도 25 내지 도 32, 및 도 42 내지 도 44의 경우, 전술한 단일 부탄 흡착 로딩 후의 총 퍼징 부피는 210 L이었고, 이는 예를 들어, 제시된 모든 흡착체 공간을 포함하는 완전한 캐니스터 시스템, 즉 정의된 캐니스터를 채우는 2.1 L 흡착체 공간, 후속 보조 캐니스터(300)에 배치된 벤트 측 활성탄 벌집 형태 흡착체(502), 또는 후속 직렬 보조 캐니스터(300 및 503)에 배치된 2개의 활성탄 벌집 형태 흡착체(502 및 504)를 포함하는 완전한 캐니스터 시스템에 대해 약 91 내지 95 BV에 해당한다. 이들 구성에서, 정의된 주 캐니스터 내의 흡착체 펠릿 공간에 추가될 공간은 보조 캐니스터(300) 내에 존재하는 벌집 형태 활성탄의 캘리퍼스 측정 치수 공간, 및 존재하는 경우, 직렬 보조 캐니스터(503) 내의 벌집 형태 제2 활성탄의 캘리퍼스 측정 치수 공간이었다.
도 32 및 도 33의 DBL 데이터의 경우, 총 퍼징 부피는 210 내지 310 리터의 범위였으며, 이는 존재하는 모든 흡착체 공간을 포함하는 전체 캐니스터 시스템에 대해 약 94 내지 138 BV에 해당한다. 도 34 및 도 35의 DBL 데이터의 경우, 총 퍼징 부피는 124 내지 210 리터의 범위였으며, 이는 존재하는 모든 흡착체 공간을 포함하는 전체 캐니스터 시스템에 대해 약 50 내지 85 BV에 해당한다.
후속하여, 실시예의 탱크 포트를 CARB LEV III 연료(6.9 내지 7.2 RVP, 10% 에탄올)로 채워진 연료 탱크에 부착함으로써 DBL 방출을 생성하였다. 주 캐니스터 내에 BAX 1500 등급 탄소로서 존재하는 대부분의 펠릿을 갖는 실시예의 캐니스터 시스템을 6.2 갤런의 액체 연료(13.8 갤런의 양)로 채워진 20 갤런(총 부피) 탱크에 연결하였다. 주 캐니스터 내에 BAX 1100 LD를 갖는 실시예의 캐니스터 시스템을 4.0 갤런의 액체 연료(11 갤런의 양)로 채워진 15 갤런(총 부피) 탱크에 연결하였다. 유형 C 캐니스터 시스템을 5.6 갤런의 액체 연료로 채워진 14 갤런 (측정된 부피) 탱크에 연결하였다.
부착 전에, 충진된 연료 탱크는 벤팅 동안 18.3℃에서 18 내지 20시간 동안 안정화되었다(여기에서, 12 내지 36시간은 벤팅 동안 요구되는 융착 시간임). 이어서, 탱크 및 캐니스터 시스템을 CARB의 2일 온도 프로파일에 따라, 매일 11시간에 걸쳐 18.3℃에서 40.6℃, 이어서 13시간에 걸쳐 18.3℃로 낮추는 온도 사이클링에 적용시켰다. 방출 샘플을 (탱크 내의 연료가 최고 온도에 도달할 수 있도록 하기 위해) 가열 단계 동안 6시간차 및 12시간차에서 실시예 벤트로부터 Kynar 백 내로 수집하였다. Kynar 백을 압력에 기초하여 알려진 총 부피까지 질소로 충진한 다음, FID로 방출시켜 탄화수소 농도를 결정하였다. 약 5000 ppm 농도의 정확하게 알려진 부탄 표준으로 FID를 교정하였다. Kynar 백의 부피, 방출 농도로부터, 이상(ideal) 기체로 가정하여, 방출량(부탄)을 계산하였다. 매일, 6시간차 및 12시간차에서의 방출량을 추가하였다. CARB의 프로토콜에 따라, 총 방출이 가장 높은 날은 "2일차 방출"로 기록하였다. 모든 경우, 실시예 24를 제외하고, 가장 높은 방출은 2일차에 이루어졌다. 실시예 24의 경우, 1일차 방출은 278 mg인 반면, 2일차 방출은 178 mg이었다. 이 절차는 일반적으로 R. S. Williams 및 C. R. Clontz의 "Impact and Control of Canister Bleed Emissions"이라는 제목의 SAE Technical Paper 2001-01-0733 및 CARB의 LEV III BETP 절차(California Evaporative Emissions Standards and Test Procedures for 2001 and Subsequent Model Motor Vehicles, March 22, 2012의 섹션 D.12)에 기술되어 있다.
흐름 제한의 결정
벌집체 PPAV 모노리스에 대해, 흐름 제한(kPa)을 10 slpm 증분에서의 10 내지 100 slpm으로, 그렇지 않으면 캐니스터 시스템 시험을 위해 일반적으로 사용되는 PPAV 홀더(예를 들어, 도 3 내지 도 5에 도시된 홀더(300))를 사용하여 측정하였다. 동일한 유량에서 빈 홀더의 압력 강하에 대해 흐름 제한에 대한 보정을 적용하였다. 흐름 제한 데이터를 유량의 함수로서 피팅하기 위해 이차 방정식을 사용하였다. 데이터는 직경에 대한 캘리퍼로 측정했을 경우의 모노리스의 단면적을 고려함으로써, 40 slpm 및 46 cm/s의 피상적 속도와 등가인 흐름에서 계산된 흐름 제한으로서 본원에서 기록된다. 주 캐니스터 및 벤트측의 PPAV 모노리스 함유 보조 캐니스터(들)를 포함하는 캐니스터 시스템에 대해, 흐름 제한을 도 3 내지 도 5에서의, 연료 탱크 포트(104)로부터 엔진 퍼징 포트(106)를 갖는 벤트 포트(105)로의 가압 부하 흐름 하에서 측정하였고("시스템 부하 dP"), 연료 탱크 포트(104)가 폐쇄된 상태에서 벤트 포트(105)로부터 엔진 포트(106)로의 가압 퍼징 흐름 하에서 측정하였다(시스템 퍼징 dP). 흐름 제한 데이터를 유량의 함수로서 피팅하기 위해 이차 방정식을 사용하였고, 시스템 부하 및 퍼징 dP는 계산된 40 slpm에서 본원에서 기록된다.
동적 부탄 흡착 용량의 측정
PPAV 벌집체 모노리스 파트 샘플을 수직 방향으로 배향된 원통형 샘플 홀더 내부에 배치하고, 25 C 챔버에서 부하-퍼징-재부하 프로토콜에 따라 동적 흡착 용량(DAC)에 대해 시험하였다(그 전체가 본원에 참조로서 통합되는 미국 특허 제2020/0018265A1호 참조).
DAC 테스트에서, 샘플 및 그의 홀더를 초기에 칭량한 다음, 포화될 때까지 134 mL/분의 25C, 1:1 n-부탄:N2 시험 가스 유량(50 vol% n-부탄)(9.5 g/시간의 부탄 흐름)으로 로딩하였다. 흐름 방향은 샘플 홀더의 상단으로부터 하단으로의 하향이었다. 샘플 홀더로부터의 유출물 흐름의 가스 조성을 Emerson X-STREAM IR 분광계로 모니터링하였다. 포화 단계 후, 샘플 및 그의 홀더를 재칭량한 다음, 포화 단계까지와 동일한 흐름 방향으로 100 mL/분으로 10분 동안 N2로 잠깐 퍼징하였다. 짧은 퍼지 후, 샘플 및 그의 홀더를 재칭량한 다음, 샘플에 대한 초기 포화 흐름 방향과 반대 방향의 흐름(즉, 10 L/분 퍼징 가스 흐름은 하향이지만, 샘플은 180° 뒤집힌 상태)으로 10 L/분으로 15분 동안 N2의 흐름으로 탈착하였다. 기계적 조정을 위한 최종 표준 5분 정지 후의 다음 단계에서, 가스 조성물을 134 ml/분의 N2 중 0.5 vol% 부탄의 혼합물로 전환하고(0.1 g/시간의 부탄 흐름), 또한 이러한 로딩 단계를 샘플에 대한 초기 포화 단계까지와 동일한 흐름 방향인 하향 흐름(즉, 0.5 vol% 부탄 흐름은 하향이지만, 샘플은 이의 초기 배향에 대해 다시 180° 상태)으로 수행하였다. 유출물 스트림 내 흡착물의 돌파 곡선을 전술한 IR 분광계를 사용하여 기록하였다.
DAC 테스트에서 PPAV 파트의 측정된 주요 결과는, 샘플이, 블리드스루라고 불리는 흡착물 방출의 임의의 백그라운드 침투, 및 질량 전달 구역(MTZ)으로 알려진, 공간을 통과하는 흡착물 농도 구배의 파면의 돌파를 포함하여, 흡착체 공간의 길이에 걸쳐 점진적 포화를 겪음에 따른 유출물 농도이다. 따라서, 이러한 흡착의 진행은 3개의 기간을 갖는다: 1) 유입된 흡착물 전부 또는 거의 전부가 흡착체 베드에 의해 제거됨에 따라 유출물 내 흡착물의 농도가 비교적 일정하게 0 또는 낮은 농도로 유지되는 블리드스루의 초기 기간, 2) MTZ의 돌파가 있을 때 유출물 스트림에서 흡착물 농도의 가속 상승 및 이에 이어지는 감속 상승 기간, 및 3) MTZ 돌파 후 흡착체 길이에 걸친 흡착체 베드가 유입 스트림 조건과 열 및 농도 평형에 도달함에 따른, 흡착체 베드의 최종 완전 평형 포화 기간. 당업계에서 일반적인 바와 같이, MTZ 파면은 유출물에서 검출된 유입된 흡착물 농도의 5%의 지점 및 유출물에서 검출된 유입된 흡착물 농도의 95%의 지점으로 정량화된다. 고도로 효율적인 흡착체 베드는 포화 전에 유출물 내에 최소 질량의 흡착물이 있도록, 즉, 주어진 MTZ 농도 돌파("BT") 지점에 대한 유출물 내의 손실과 비교하여 흡착체 베드의 잠재적 용량이 더 많이 이용되도록 날카로운 MTZ를 갖는다. MTZ의 돌파 이전에, 흡착체 베드가, 예를 들어 순차적 흡착 및 퍼징 단계로부터와 같은 흡착체와의 이전 접촉으로부터 흡착체의 잔류 힐을 갖는 경우, 상당한 양의 블리드스루가 존재할 수 있으며, 이는 유입된 흡착물의 방해받지 않은 흐름이 베드를 통과할 수 있게 한다.
초기 PPAV 파트(즉, 흡착물이 없는 t(시간) = 0)의 경우, 유출물 곡선은 통상적으로 도 14의 외관을 갖는다. 유출물 곡선의 핵심 포인트는, 유출물 중 유입물 흡착물 농도가 초기 블리드스루 농도를 5% 초과하는 시간인 tv5%, 및 유출물 흡착물 농도가 초기 블리드스루 농도와 유입물 흡착물 농도 간의 차이의 95%에 도달할 때의 시간, 즉 "초기 블리드스루를 초과하는 95% BT의 시간"인 tv95%에서 발생한다. (초기 흡착체 베드의 경우, 블리드스루는 약 0이므로, tv5%는 본질적으로 유출물에서 측정된 유입물의 5%의 시간이고, tv95%는 유출물 내에 존재하는 유입물 농도의 95%의 시간임.) tv5%에서, 시간 경과에 따른 흡착물 흐름의 유입 및 유출율에 대한 질량 밸런스로부터, 베드에 의해 흡착된 누적 질량은 m흡착,V5%(도 14의 음영 영역의 일부, t = 0과 tv5% 사이)이고, 유출물 내 흡착물의 누적 질량은 m유출,V5%이다. 해당 초기 기간에 대한 흡착의 효율, DAEV5%는 해당 시간까지 흡착된 양, m흡착,V5% 및 해당 기간 동안 흡착체 베드에 전달된 흡착물의 총 유입 질량의 비율(예를 들어, m유출,V5% + m흡착,V5%에 대한 m흡착,V5%의 비율)이다. 시간 tv95%까지, MTZ의 대부분이 베드 유출물로 통과하게 되며, 베드에 흡착된 누적 질량은 m흡착,V95%이다(도 14의 전체 음영 영역). 이러한 MTZ 돌파 기간 동안 유출물 내의 흡착물의 질량은 다음의 2개의 구성으로 나뉘어질 수 있다: 1) t = 0에서의 초기 블리드스루 농도에 기초하는 지속적인 블리드스루에 기인한 유출물 질량, m유출,VB5-95%(초기 흡착체 베드의 경우 약 0과 동일함), 및 2) 5 내지 95% 돌파 사이의 MTZ 통과에 기인한 질량을 포함하는 나머지 유출물 질량, m유출,VM5-95%. t = 0에서 tv95%까지의 기간 동안, 유출물의 총 질량은 m유출,V95%이고, 이는 m유출,V5% + m유출,VB5-95% + m유출, VM5-95%의 합과 같다. t = 0에서 tv95%까지의 기간 동안의 흡착의 효율, DAEV95%는 해당 시간까지 흡착된 누적량, m흡착,V95%과 해당 기간에 걸쳐 흡착체 베드에 전달된 흡착물의 총 유입량, m전달,V95의 비율(예를 들어, DAEV95%는 m전달,V95%에 대한 m흡착,V95%이고, 이는 m흡착,V95% + m유출,V95%에 대한 m흡착,V95%과 같음)이다.
동적 흡착 시험에서 흡착 및 퍼징의 이전 단계를 거친 PPAV 파트의 경우, 유출물 농도 반응은 도 15와 유사하며, 초기 PPAV 파트에 적용된 바와 같은 유사한 질량 밸런스가 순환된 PPAV파트에 적용될 수 있고, 동적 흡착 효율이 유사하게 유도될 수 있다. tC5%에서, 시간 경과에 따른 흡착물 흐름의 유입 및 유출율에 대한 질량 밸런스로부터, 베드에 의해 흡착된 누적 질량은 m흡착,C5%(도 15의 음영 영역의 일부, t = 0과 tC5% 사이)이고, 유출물 내 흡착물의 누적 질량은 m유출,C5%이다. 해당 초기 기간에 대한 흡착의 효율, DAEC5%는 해당 시간까지 흡착된 양, m흡착,C5% 및 해당 기간 동안 흡착체 베드에 전달된 흡착물의 총 유입 질량의 비율(예를 들어, m유출,C5% + m흡착,C5%에 대한 m흡착,C5%의 비율)이다. 시간 tC95%까지, MTZ의 대부분이 베드 유출물로 통과하게 되며, 베드에 흡착된 누적 질량은 m흡착,C95%이다(도 15의 전체 음영 영역). 이러한 MTZ 돌파 기간 동안 유출물 내의 흡착물의 질량은 다음의 2개의 구성으로 나뉘어질 수 있다: 1) t = 0에서의 초기 블리드스루 농도에 기초하는 지속적인 블리드스루에 기인한 유출물 질량, m유출,CB5-95%(순환된 흡착체 베드에 대해 유의하게 측정 가능함), 및 2) 초기 블리드스루에 의해 돌파 농도 베이스라인으로 정의된 바와 같은 5 내지 95% 돌파 사이의 MTZ 통과에 기인한 질량을 포함하는 나머지 유출물 질량, m유출,CM5-95%. t = 0에서 tC95%까지의 기간 동안, 유출물의 총 질량은 m유출,C95%이고, 이는 m유출,C5% + m유출,CB5-95% + m유출, CM5-95%의 합과 같다. t = 0에서 tC95%까지의 기간 동안의 흡착의 효율, DAEC95%는 해당 시간까지 흡착된 누적량, m흡착,C95%과 해당 기간에 걸쳐 흡착체 베드에 전달된 흡착물의 총 유입량, m전달,C95의 비율(예를 들어, DAEC95%는 m전달,C95%에 대한 m흡착,C95%이고, 이는 m흡착,C95% + m유출,C95%에 대한 m흡착,C95%과 같음)이다. 순환된 PPAV 파트에 대해 유의미하게 측정 가능한 농도를 감안하면, 블리드스루는, 절대 질량 값(m유출,C5%)의 관점에서, 그리고 전달된 총 부탄(m전달,C95%)에 대한, 및 흡착된 총 질량(m흡착,C95%)에 대한 질량 값 관점에서의 이의 흡착 비효율에 대한 기여 측정으로서 실시예 간에서 비교될 수 있다.
블리드스루 및 효율에 대한 순환된 PPAV에 대한 5% 및 95% 돌파에서의 유출 데이터의 분석 이외에, 유출물 데이터의 분석은 유입물 0.5 vol% 부탄의 25%, 즉 유출물 중 0.125 vol% 부탄의 중간 돌파 지점에서 수행하였다(미국 특허 제2020/0018265A1호 참조). 도 16은 유출물 중 0.125 vol% 흡착물의 중간 돌파로부터의 유출물 질량 값의 도출을 도시한다.
기공 부피 및 표면적의 결정
크기가 < 1.8 nm 내지 100 nm인 기공의 부피(PV)는 Micromeritics ASAP 2420(Norcross, GA)을 사용하는 질소 가스 흡착 방법 ISO 15901-2:2006에 의한 질소 흡착 기공도로 측정하였다. 질소 흡착 시험을 위한 샘플 준비 절차는 250oC에서 적어도 2시간 동안, 일반적으로는 샘플이 단리된 상태에서 안정적인 < 2 μmHg의 진공까지 탈기하는 것이었다. 크기가 < 1.8 nm 내지 100 nm인 기공에 대한 기공 부피의 결정은 0.1 g 샘플에 대한 77 K 등온선의 탈착 분지로부터 이루어졌다. 질소 흡착 등온 데이터를 Kelvin 및 Halsey 방정식에 의해 분석하여, Barrett, Joyner 및 Halenda("BJH")의 모델에 따라 원통형 기공의 기공 크기를 갖는 기공 부피의 분포를 결정하였다. 비-이상성 인자는 0.0000620이었다. 밀도 변환 계수는 0.0015468이었다. 열 증산 경질구 직경은 3.860 Å이었다. 분자 단면적은 0.162 nm2 였다. 계산에 사용된 기공 직경(D, Å)과 관련된 응축된 층 두께(Å)는 0.4977 [ln(D)]2 - 0.6981 ln(D) + 2.5074였다. 등온선에 대한 목표 상대 압력은 다음과 같다: 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 공차 이내 중 보다 엄격한 것으로 기록하였다. 평형화 동안 연속 압력 판독 사이의 시간은 10초였다. 기공 부피는 정의된 기공 범위, 예를 들어, PV <1.8 nm와 같은 크기 < 1.8 nm(< 18 Å)인 기공 부피에 따라 기록된다.
증분 흡착 용량의 결정
Micromeritics 방법. 당업계에 공지된 바와 같이, 흡착 용량은 부피 측정, 중량 측정, 및 동적(흐름) 방법을 포함하는 다수의 수단에 의해 동등하게 측정될 수 있다.
"Micromeritics 방법"은, 흡착성 기체상 압력의 변화에 노출될 때, 공지된 부피 및 온도를 갖는 흡착성 샘플 함유 시스템에 대한 기체상 질량 밸런스를 기반으로 하는 부피 측정 방법이다. 본원의 실시예의 경우, Micromeritics 모델 ASAP 2020A 확장 유닛을 사용하였다(Micromeritics Instrument Corporation, Norcross, GA USA). 이러한 방법에 의해, 초기 상태로서, 흡착 가스는 알려진 온도, 압력 및 부피를 갖는 하나의 용기에 포함되고, 흡착성 가스는 알려진 부피 및 온도, 그리고 알려진 상이한 압력의 제2 흡착체 함유 용기에 함유된다. 이어서, 2개의 용기는 연결 밸브의 개구부에 의해 유체 접촉하게 된다. 최종 상태로 평형을 맞춘 후(즉, 안정화된 연결된 시스템 압력에 의해 입증되는 바와 같이, 흡착체 샘플에 의한 열 평형 및 평형화된 흡착물 흡수를 위한 충분한 시간 후), 초기 상태와 최종 상태 사이의 기체상 흡착물의 질량 밸런스 차이는 흡착체 샘플에 의한 흡착된 흡착물의 질량 밸런스이다. 본원에서 보고된 모든 실시예에서, 흡착물은 n-부탄이다.
IAC를 결정하는 제1 단계는 샘플 제조이다. 대표적인 흡착체 샘플을 110℃에서 3시간 이상 오븐 건조시킨다. 겉보기 밀도 값 결정이 그의 분자(numerator)인 질량에 불활성 결합제, 필러 및 구조적 성분의 질량을 동등하게 포함할 경우, 흡착체 샘플은 흡착체 성분의 공칭 부피에 존재하는 비활성 결합제, 필러, 및 구조적 성분의 대표적인 양을 포함해야 한다. 반대로, 겉보기 밀도 값이 그의 분자에 불활성 결합제, 필러 및 구조적 성분의 질량을 동등하게 배제할 경우, 흡착체 샘플은 이들 불활성 결합제, 필러 및 구조적 성분을 배제해야 한다. 보편적인 개념은 공간 내에서 부피 기준으로 부탄의 흡착 특성을 정확하게 정의하는 것이다.
석영 샘플 튜브를 고무 스토퍼와 함께 칭량하고 중량을 기록한다(WO). 약 0.1 g의 흡착체 샘플을 칭량한 샘플 튜브 내에 로딩하고 고무 스토퍼를 다시 닫는다. 고무 스토퍼를 제거하고, 로딩된 샘플 튜브를 온도가 10℃/분의 속도로 250℃까지 상승하는 탈기 포트 하에 위치시킨다. 샘플을 250℃에서 약 2시간 동안 탈기한다. 샘플을 냉각시키고 튜브를 질소로 다시 채운다. 고무 마개로 다시 닫고 탈기된 튜브를 칭량한다(W). 건조 샘플 중량은 W-WO로서 계산된다. 절차의 제2 단계는 샘플 분석이다. 수조를 25 ± 0.1℃로 설정한다. 기기 샘플 압력을 10 μmHg 미만(보통 1 μmHg 미만)으로 설정한다. 기기 플러그 및 샘플 고무 마개를 제거하고, 탈기된 튜브를 샘플 분석 포트에 삽입한다. 시험을 시작한다. 기기는 다음의 절대 압력(mmHg) 주변의 평형 부탄 등온선 데이터 포인트를 수집한다: 10, 20, 30, 40, 45, 150, 300, 350, 400, 450, 600, 800, 600, 500, 450, 400, 350, 300, 150, 50, 45, 40, 35, 30, 25. 본원에서 보고된 1 기압(3.8 mmHg)에서의 0.5 vol%에 대한 질량 흡착 등온선 데이터 포인트는 10, 20, 30 및 40 mmHg 등온선 데이터 포인트의 피팅으로부터 유도된 거듭제곱법 회귀(power law regression: 흡착된 질량 = 압력b)로부터 계산되었다.
IAC는 25℃에서 5 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량으로 정의되었다. 임의의 압력에서의 5 vol% n-부탄 농도(부피 단위)는 38mmHg의 샘플 튜브 내부의 평형 압력으로 제공된다. 임의의 압력에서의 50 vol% n-부탄 농도는 380 mmHg의 샘플 튜브 내부의 평형 압력으로 제공된다. 정확하게 38 mmHg 및 380 mmHg에서의 평형화가 용이하게 얻어지지 않을 수 있기 때문에, 5 vol% n-부탄 농도 및 50 vol% n-부탄 농도에서의 흡착체 샘플의 질량 당 흡착된 n-부탄의 질량은 목표 38 및 380 mmHg 압력에 대해 수집된 데이터 포인트를 사용한 그래프로부터 보간된다. 본원에서 제공된 실시예에서, 이는 일반적으로 등온선의 탈착 분지에 대해, 약 300 내지 약 450 mmHg의 압력과 약 30 내지 45 mmHg의 압력 사이의 선형 회귀를 사용하여 수행하였다. 이어서, n-부탄에 대한 이상 기체 법칙 및 흡착체 겉보기 밀도를 사용하여, 50 vol% n-부탄에서의 용량(g/g 단위) - 5 vol% n-부탄에서의 용량을 겉보기 밀도(g/L)로 곱한 값으로서 IAC를 계산할 수 있다.
McBain 방법은 중량 측정 방법이다. 샘플 튜브 내부의 스프링에 부착된 샘플 팬 상에 로딩하기 전, 흡착체 샘플을 110℃에서 3시간 이상 오븐 건조시킨다. 이어서, 샘플 튜브를 기술된 바와 같은 장치 내에 설치한다. 겉보기 밀도 값 결정이 그의 분자(numerator)인 질량에 불활성 결합제, 필러 및 구조적 성분의 질량을 동등하게 포함할 경우, 흡착체 샘플은 흡착체 성분의 부피에 존재하는 비활성 결합제, 필러, 및 구조적 성분의 대표적인 양을 포함해야 한다. 반대로, 겉보기 밀도 값이 그의 분자에 불활성 결합제, 필러 및 구조적 성분의 질량을 동등하게 배제할 경우, 흡착체 샘플은 이들 불활성 결합제, 필러 및 구조적 성분을 배제해야 한다. 보편적인 개념은 공간 내에서 부피 기준으로 부탄의 흡착 특성을 정확하게 정의하는 것이다.
1 torr 미만의 진공이 샘플 튜브에 유지되고, 흡착체 샘플은 105oC에서 1시간 동안 가열된다. 이어서, 흡착체 샘플의 질량은 캐시토미터(cathetometer)를 사용하는 스프링의 연장량으로 결정한다. 그 후, 샘플 튜브를 25℃의 온도 조절 수조에 침지시킨다. 샘플 튜브 내부의 압력이 10-4 torr가 될 때까지 공기를 샘플 튜브로부터 펌핑하였다. n-부탄은 선택된 압력에서 평형에 도달할 때까지 샘플 튜브 내로 도입된다. 시험은 각각 약 38 torr 및 약 380 torr로 취해진 4개의 선택된 평형 압력의 2개의 데이터 세트에 대해 수행되었다. n-부탄의 농도는 샘플 튜브 내부의 평형 압력에 기초한다. 선택된 평형 압력에서의 각각의 시험 후, 흡착체 샘플의 질량은 캐시토미터를 사용하는 스프링의 연장량을 기초로 하여 결정한다. 흡착체 샘플의 증가된 질량은 흡착체 샘플에 의해 흡착된 n-부탄의 양이다. 흡착체 샘플의 질량(g 단위) 당 흡착된 n-부탄의 질량(g 단위)을 상이한 n-부탄 평형 압력에서의 각 시험에 대해 결정하고, n-부탄의 농도(vol% 단위)의 함수로서 그래프로 도표화한다. 임의의 압력에서의 5 vol% n-부탄 농도(부피 단위)는 38 torr의 샘플 튜브 내부의 평형 압력으로 제공된다. 임의의 압력에서의 50 vol% n-부탄 농도는 380 torr의 샘플 튜브 내부의 평형 압력으로 제공된다. 정확하게 38 torr 및 380 torr에서의 평형화가 용이하게 얻어지지 않을 수 있기 때문에, 5 vol% n-부탄 농도 및 50 vol% n-부탄 농도에서의 흡착체 샘플의 질량 당 흡착된 n-부탄의 질량은 목표 38 및 380 torr 압력에 대해 수집된 데이터 포인트를 사용한 그래프로부터 보간된다. 이어서, 본원에 기술된 바와 같이 IAC를 계산한다.
유효 부피 특성의 결정
전술한 방법은 흡착체의 공칭 BWC, 부탄 활성, IAC, 및 밀도 특성을 정의하는 데 적용 가능하다. 대조적으로, 흡착체의 유효 부피는 흡착체가 없는 증기 흐름 경로를 따라 흡착체의 공칭 용량 사이에 끼워진 공기 갭, 공극 및 다른 공간을 고려한다. 예를 들어, 흡착체가 없는 공간은, 도 4의 흡착체 공간(301)과 흡착체 공간(302) 사이의 공간, 도 4의 캐니스터(101)와 캐니스터(300) 사이의 포트(108) 및 연결 도관을 포함하는 흡착체 공간(204)과 흡착체 공간(301) 사이의 공간, 및 도 4의 플레넘 공간(107)을 포함하는 흡착체 공간(202)과 흡착체 공간(203) 사이의 공간을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 따라서, 흡착체의 유효 공간 특성은, 증기 흐름 경로를 따라 흡착체가 없는 흡착체의 공칭 부피 사이의 공기 갭, 공극 및 다른 공간을 고려하는 흡착체 공간의 공간-평균화 특성을 지칭한다.
증기 유동 경로의 주어진 길이에 대한 유효 공간(V유효)은, 그 증기 경로 길이를 따라 존재하는 흡착체의 공칭 공간(V공칭, i )과 그 증기 유동 경로를 따르는 흡착체 무함유 공간(V갭, j)의 합이다.
증분 흡착 용량(g/L), 겉보기 밀도(g/mL) 및 BWC(g/dL)와 같은 유효 공간의 체적 흡착 특성(B 유효)은 유효 공간(B 공칭, i )의 일부로서 고려될 개별 공칭 공간의 각 특성에 각각의 개별 공칭 공간(V공칭, i)을 곱한 다음 총 유효 공간(V유효)로 나눈 값이다.
따라서, 용어 "유효 증분 흡착 용량"은 각각의 공칭 증분 흡착 용량에 각각의 개별 공칭 공간을 곱한 다음 총 유효 공간으로 나눈 값의 합이다.
용어 "유효 부탄 생성 용량(BWC)"은 각각의 BWC 값에 각각의 개별 공칭 공간을 곱한 다음 총 유효 공간으로 나눈 값의 합이다.
용어 "유효 겉보기 밀도"는 각 겉보기 밀도 값에 각각의 개별 공칭 공간을 곱한 다음 총 유효 공간으로 나눈 값의 합이다.
용어 "유효 공간의 g-총 BWC"는 유효 공간 내의 공칭 공간의 g-총 BWC 그램 값의 합이다.
임의의 양태 또는 구현예에서, 본 명세서는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템에서 유효 BWC(예를 들어, 약 10 g/dL 미만의 유효 BWC 또는 본원의 BWC에 대해 기술된 값), 유효 IAC(예를 들어, 약 50 g/L 미만의 유효 IAC 또는 본원의 IAC에 대해 기술된 바와 같은 값), 유효 겉보기 밀도, 유효 부피의 g-총 BWC, 또는 이의 조합을 갖는, 본원에 기술된 바와 같은 PPAV를 제공한다.
벌집체 치수 및 셀 구조의 결정
도 9는 외부 에지 또는 외부 표면(601), 병렬 채널(또는 단면의 셀)(602), 셀 벽(603), 및 주변 에지 벽, 또는 "스킨"(604)을 포함하는 주요 구조 특징부를 도시하기 위한 벌집체 단면(600)의 이상화된 일반 예시도이다. 채널은 폭 tc, 단면적 Ac 및 둘레 길이 Pc를 갖는다. 셀은 벽 두께 tw를 가지며, 스킨은 두께 ts를 갖는다.
단면의 치수를 결정하기 위해, 예시적인 벌집체 파트를 다이아몬드 블레이드 톱을 사용해 1 mm 두께의 슬라이스로 절단하였다. 그런 다음, 스케일 기준용 자를 갖는 백색 프린터 종이 시트 상에 슬라이스를 배치시키고, 도 9에 도시된 회전 배향으로 셀의 사각형 그리드를 사용하여 카메라 뷰 파인더 내의 수평 및 수직 축과 수평으로 위치시켰다. 사진 촬영을 위해 위에 DSLR 카메라(Cannon EOS Rebel T3)가 장착된 5000°K 컬러 보정 램프 라이트박스 상에 종이 시트 및 샘플 슬라이스를 놓았다. 카메라는 라이트박스 위로 대략 7.5 인치의 높이이며, 50 mm 고정 렌즈(1:1.8) 및 13 mm 연장 렌즈 튜브가 장착되어 있다. 슬라이스를 역광으로 밝힌 상태에서, 선명한 이미지를 얻기 위한 대안적인 카메라 위치를 갖는 단면 슬라이스의 다수의 사진을 촬영하였다. 이미지는 국립보건원(National Institutes of Health) 및 광학 및 컴퓨터 기기 실험실(Laboratory for Optical and Computational Instrumentation)에서 개발된 공공 도메인, Java 기반 이미지 프로세싱 무료 소프트웨어 프로그램인 ImageJ에 의해 분석되었다. 디지털 이미지의 픽셀을 교정하고, 이미지의 면을 가로질러 그려진 선으로 직경, 폭 및 두께의 다양한 측정치를 얻었다. 채널 영역은 "입자 분석(Analyze particles)" 명령에 의해 분석되었다. 일반적으로, DBL 방출에 대해 시험한 부분과 동일한 제조 로트로부터의 1개 내지 5개의 샘플 파트의 슬라이스 상에서 이미지 분석을 측정하였으며, 이러한 치수 분석 값의 평균을 표 2 내지 표 6에 보고하였다.
도 10 및 도 11은 벌집체(600)의 외경 Do 및 내경 Di를 측정하기 위해 적용된 4개의 0°, 45°, 90° 및 135° 회전 배향을 도시한다. 파트 부피, V, 및 해당 파트 부피로부터의 g-총 BWC를 계산하기 위해 사용된 외경을 DBL 방출(Do,캘리퍼)에 대해 시험된 동일한 실시예의 파트 상의 캘리퍼스로 측정하였다. 4개의 회전 측정 평균 값인 Do,캘리퍼의 평균 값이 표 2 내지 표 6에 제공된다. 파트 길이 L 또한 캘리퍼스로 측정하였다.
높은 종횡비, 슬릿-형상 셀을 갖는 실시예의 경우, PPAV 파트는 이들의 구성요소 폭 및 좁은 채널 폭의 배향에 따르는, 채널 폭 및 벽 두께의 별도 측정을 특징으로 한다. x-축은, 십자선 분석을 위한 도 12의 선(901 및 903)의 방향의 넓은 채널 폭, 및 nxn 분석을 위한 도 13의 선(911 및 911)으로 배향된 바와 같은(도 46 참조), 넓은 폭 방향에 대해 이루어진 측정선을 지칭하며, 모든 채널은 이와 동일한 수평 방향으로 신장된다. y-축은, 십자선 분석을 위한 도 12의 선(902 및 904)의 방향의 좁은 채널 높이, 및 nxn 크롭 분석을 위한 도 13의 선(912 및 914)으로 배향된 바와 같은 좁은 폭 방향에 대해 이루어진 측정선을 지칭한다.
표 2 내지 표 6의 내부 및 외부 직경 ts,D로부터의 스킨 두께는, 이미지 분석 외부 직경 Do와 내부 직경 Di의 차이였으며, 두 직경 모두 4개의 회전 측정 값, 즉 Do,0°, Do,45°, Do,90°, Do,135°, 및 Di,0°, Di,45°, Di,90°, Di,135°의 평균 값이었다.
이미지 분석을 사용하여, "입자 분석" 명령으로 총 채널 단면적(Ac) 및 주변부(Pc)를 얻었다. 평균 채널 유압 직경(tc,Dh)을 4ΣAc/ΣPc로서 계산하였다.
도 12 및 도 13은 평균 벽 두께 값 tw,평균을 계산한 다음, 평균 셀 피치 계산에 대해서 또한 적용되는, 셀 벽 두께를 측정하기 위한 이미지 분석에 의해 사용된 2개의 구성을 도시한다. 벽 두께를 측정하기 위한 일 구성(도 12)에서, 슬라이스 단면의 중심 주위에 4개의 십자선이 그려졌고, 2개의 십자선은 셀의 중간(선 901 및 902)을 통과하고 2개의 십자선은 셀의 바닥(선 903 및 904)를 향하고, 4개의 모든 선의 단부는 주변 셀의 내부 벽을 통해서만 멀리 연장된다. 중간 셀 벽 두께, tw,m, 및 바닥 셀 벽 두께, tw,b를 중간 셀 선(901 및 902) 및 바닥 셀 선(903 및 904)이 각각 횡단한 벽 두께의 평균으로 결정하였다. 도 12의 예시적인 예의 경우, 각각의 선(901 내지 904)은 7개의 채널 및 8개의 셀 벽을 횡단한다. 벽 두께의 측정을 위한 제2 구성(도 13)에서, 단면의 면으로부터 셀의 정사각형 "nxn" 크롭을 선택하였고, 여기에서, 크롭은 임의의 주변 셀(즉, 외부 스킨에 위치한 것들)을 포함하지 않는다. 4개의 모든 선의 단부가 주변 셀의 코너 채널을 통해 최대한 멀리 연장되는, 도 13에서 선(910 내지 913)으로 도시된 4개의 중간 셀을 크롭의 주변 셀의 중간부를 통해 연장하였다. nxn 크롭의 벽 두께, tw,nxn는 선(910 내지 913)이 횡단한 모든 벽의 두께의 평균이다. 도 13의 예시적인 예의 경우, 각각의 선(910 내지 913)은 5개의 채널 및 4개의 셀 벽을 횡단한다. 이미지 분석이 이루어질 주어진 단면 슬라이스에 대해, 표 2 내지표 6의 평균 벽 두께 tw,평균을 tw,m, tw,b, 및 tw,nxn의 평균으로서 계산하였다.
주변부에 부분 셀을 포함하지 않는 대략 동일한 단면 치수를 갖는 벌집체 단면 내의 복수의 채널로부터 채널 폭 tc,평균을 얻었다. 도 12 및 도 13에 도시된 중간 및 바닥 셀 및 nxn 크롭 이미지 분석 방법으로부터 유도된 바와 같이, 채널 폭 tc,평균을 채널 폭 tc,m, tc,b, 및 tc,nxn의 평균으로서 계산하였다. 예를 들어, 채널 폭 tc,m은 도 12의 중간 셀 선(901 및 902)이 횡단한 셀에 대한 평균 채널 폭이었다. 채널 폭 tc,b는 도 12의 바닥 셀 선(903 및 904)이 횡단한 셀에 대한 평균 채널 폭이었다. 각 셀의 면적(공극 면적)을 산출하는 크롭 면적에서 전체 셀의 식별에 의한 입자 분석을 사용하여 채널 폭 tc,nxn을 결정하였다. 평균 셀 면적을 계산하고, 면적의 제곱근을 사용하여 채널 폭을 결정하는 데 사용하였다(즉, tc,nxn= (Ac,평균)^1/2).
셀 피치의 하나의 값인 CPDh를 모든 셀을 포함하는 전체 벌집체 단면 영역의 평균 채널 유압 직경으로부터 계산하였다: tc,Dh + tw,평균의 합. 제2 셀 피치인 CPtc는 주변부에 부분 셀을 포함하지 않는 대략 동일한 단면 치수를 갖는 복수의 채널의 채널 폭에 기초한다. 복수의 채널에 대한 셀 피치, CPtc는 tc,평균 + tw,평균의 합이다.
벌집체 PPAV 실시예에 대한 외부 표면 대 솔리드 부피의 비율, Sv에 대한 값을, 총 채널 벽 표면적(총 채널 주변부 x 캘리퍼 길이) 더하기 두 면의 솔리드 벽 면적을 이미지 분석에 의해 결정된, 기공 비율에 대해 보정된 캘리퍼-결정 부피, ε로 나눈 비율, 또는 [(ΣPc)L + ε ðDo, c 2/4] / [(1-ε)V]로 계산하였다.
예시적인 구현예
첨부된 표 및 도면을 참조하여, 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)의 실시예는, 미국 특허 제5,914,294호(그 전체가 참조로서 본원에 통합됨)에 개략된 성분 유형 및 공정 단계(즉 볼 점토, 플럭스, 유기 압출 보조제, 활성탄, 소성 카올린의 배합 및 압출, 건조, 및 고온 소성)와 유사한 세라믹 결합제 시스템 및 활성탄 분말로 제조된다. 비교예 1 및 12a는 구매 가능한 NUCHAR® HCA 벌집체 파트이다. 비교예 12b는 상업적으로 이용 가능한 NUCHAR® HCA-LBE 벌집체 파트(Ingevity®, North Charleston, South Carolina, USA)이다. 실시예 2 내지 9는 NUCHAR® RGC-PC 산-활성화 목재-기반 탄소 분말(Ingevity®, North Charleston, South Carolina, USA)로 제조었고, 다음의 특성을 가졌다: 21.4 마이크론의 평균 입자 크기, 3.8 마이크론의 d10%, 15.5 마이크론의 d50%, 34.1 마이크론의 d90%, 44.8 g/100 g의 분말 부탄 활성(pBACT), 0.185 cc/g의 PV<1.8nm, 0.678 cc/g의 PV1.8-5nm, 및 0.285 cc/g의 PV5-50nm, 및 1607 m2/g의 BET 면적. 실시예 10 및 11은 Sabre Series® 열 활성화 코코넛 기반 탄소 분말(Carbon Resources, Oceanside, California, USA)로 제조되었고, 다음의 특성을 가졌다: 18.0 마이크론의 평균 입자 크기, 3.6 마이크론의 d10%, 16.3 마이크론의 d50%, 39.4 마이크론의 d90%, 29.4 g/100 g의 분말 부탄 활성(pBACT), 0.470 cc/g의 PV<1.8nm, 0.114 cc/g의 PV1.8-5nm, 및 0.025 cc/g의 PV5-50nm, 및 1226 m2/g의 BET 면적.
예시적인 PPAV 벌집체를 제조함에 있어서, 채널 폭, 벽 두께, 및 셀 피치를 압출 다이 내로 가공된 슬롯 및 핀의 크기 및 간격으로 변화시켰다(예를 들어, 그 전체가 참조로서 본원에 통합되는 미국 특허 제6,080,348호 참조). 대부분의 실시예는 직사각형 또는 "슬릿" 단면 형상의 채널을 갖는 2개의 주요 실시예에서의, 사각형 단면 형상의 채널을 형성하는 다이로 압출되다. 본 발명의 실시예와 비교예 사이의 완성된 PPAV 벌집체에서의 유사한 범위의 BWC 및 IAC가 다이 선택으로 인한 완성된 부분의 다양한 공극 분획을 고려하여 달성될 수 있도록, 배합 성분의 비율, 특히, 활성탄의 비율을 조정하였다. 일부 경우, 부피 흡착 용량을 추가로 조정하기 위한 희석제로서 추가적인 유리 미소구체 분말 성분을 첨가하였다.
표 2는, 비교예 및 4.1 내지 4.7 g/dL의 BWC 범위 및 17 내지 20 g/L의 IAC 범위 내에서 직경이 약 35 mm이고 길이가 150 mm인 활성탄 벌집체 형태의 예시적인 병렬 통로 흡착체 공간의 본 발명의 실시예의 구조적 특성을 제공한다. 이들 표는, 이들 실시예에 대한 흡착 특성 데이터와 함께, 이들 실시예가 유형 A 증발 방출 제어 시스템의 벤트측에 흡착체 공간으로서 구성될 경우의 최악의 날(2일)의 일광 증발 손실 방출 성능을 제공한다. 이들 예시적인 PPAV 벌집체는 유압 직경과 등가인 (면적/주변부와 동일한) 측정된 직경의 원형 외부 단면으로 원통형으로 형성되었지만, 구현예는 유압 직경을 특징으로 하는 단면 치수의 대안적인 외부 단면 형상의 PPAV 벌집체를 포함한다.
표 2 내지 표 6의 데이터에서 알 수 있는 바와 같이, 본 개시의 증발 방출 제어 시스템은, 비교예의 사용 대비, 벤트측 공간에서 병렬 통로 흡착체의 본 발명의 실시예를 사용하여 DBL 방출을 실질적으로 감소시킨다. 약 35 mm 직경 및 150 mm 길이의 활성탄 PPAV 벌집체 형태의 표 2의 실시예를, 전술한 바와 같이 그리고 표 1에 기재된 바와 같이, 유형 A 캐니스터 시스템의 벤트측 보조 캐니스터(300)에서 시험하였다. 도 17은 39 mg을 초과하는 2일차 DBL 방출을 갖고, 1.8 내지 1.25 mm의 유압 직경에서 레벨 오프로 나타내는 1.25 mm 이상의 평균 채널 유압 직경을 갖는 비교예의 탄소 벌집체(개방 기호, ○)를 도시한다. 대조적으로, 0.4 내지 0.9 mm 채널 유압 직경의 보다 좁은 채널을 갖는 본 발명의 실시예는 실질적으로 더 낮은 방출, 30 mg 미만의 2일차 방출을 갖는다(폐쇄 기호, ●). 도 18은, 특히 높은 방출이 피치의 함수로서 레벨 오프된 것으로 보이는 비교예에 대한 1.6 내지 2.2 mm 셀 피치와 비교하여, 본 발명의 실시예에 대한 보다 낮은 방출이 유압 직경에 기초하는 0.8 내지 1.2 mm의 보다 낮은 셀 피치와 상관된다는 것을 나타낸다.
마찬가지로, 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 보다 낮은 방출은 또한 1.3 mm 초과의 비교예의 채널 폭보다 훨씬 작은 약 0.4 내지 0.9 mm의 복수의 채널 폭과 상관되며, 또한 보다 높은 방출이 피치의 함수로서 레벨 오프된 것으로 보이는 비교예에 대한 약 1.6 내지 2 mm와 비교하여, 복수의 채널 폭에 기초하는 셀 피치에 대해서도 0.9 내지 1.2 mm로 보다 작다(도 20). 효과를 나타내는 대안적인 방법은 셀 밀도에 따른 것이며, 비교예의 경우 방출이 약 125 내지 240 cpsi로 레벨 오프된 것으로 나타났지만, 본 발명의 실시예의 보다 높은 셀 밀도의 경우 방출은 실질적으로 보다 낮았다(도 21).
놀랍게도, 도 22에 도시된 바와 같이, 비교예에 대한 본 발명의 실시예의 사용에 의한 캐니스터 시스템 방출에 대한 이점은 보다 낮은 벽 두께의 결과가 아니었다. 예를 들어, 비교예 1 및 17은 셀 벽 두께의 2배 초과의 차이에도 불구하고 동일한 46 내지 47 mg의 방출을 가졌다. 마찬가지로, 동일한 0.27 내지 0.42 mm 범위의 벽 두께 내에 속함에도 불구하고, 비교예 1 및 16은 본 발명의 실시예 2, 4 및 7보다 실질적으로 더 높은 방출을 가졌다.
본 발명의 실시예의 DBL 방출과 거대기공 분포 및 거대기공 부피 특성의 경향 또는 상관성이 없었다는 것을 강조해야 한다. 표 7 내지 11을 참조하면, M/M 및 M/m의 거대기공 분포 값은 그 전체가 본원에 참조로서 통합되는 미국 특허 제9,322,368호 및 제9,174,195호에 따라 각각 결정된다. '368 특허 및 '195 특허는 30 내지 70% M/M 및 65 내지 150% M/m 범위에 있을 때 방출 제어 성능이 최적임을 교시한다. 예를 들어, 도 23에 도시된 바와 같이, 비교예 및 발명예 파트 모두에 대한 표 7 내지 표 11의 다양한 PPAV 파트의 값은 동일한 범위였으므로, 성분, BWC, 외형 치수, IAC의 유사성이 서로 필적하기 때문에, 이들은 본 발명예의 차별화된 성능의 요인이 아니다. 실제로, M/M 및 M/m 값은 종종 두 실시예 군에 대해 교시된 최적 범위를 벗어났다. (잠재적으로 압출 제형의 차이로부터 기인하는 입자 밀도 차이에 대해 정규화된) 셀 벽 부피 기준의 기공 부피의 관점에서, 도 24는 작은 크기(0.05 내지 1 μm) 및 큰 크기(1 내지 100 μm) 둘 모두의 거대기공의 부피에 대해 비교예 및 본 발명의 실시예 군 간의 차이가 없음을 나타낸다. 벽 부피의 약 20%(0.2 cc/cc-벽)는 작은 크기의 거대기공이고, 벽 부피의 5% 미만(<0.05 cc/cc-벽)은 큰 크기의 거대기공이다. (실시예 7은 그의 부피 흡착 특성을 표 7의 다른 실시예 군과 대등한 범위로 조정하기 위해 제조에 사용된 성분 제형으로 인해, 특히 작은 크기의 거대기공의 부피가 높은 이상치임에 유의해야 한다).
본 발명의 실시예에 의한 보다 낮은 방출에 대한 원인을 찾을 때, 보조 캐니스터 내의 PPAV 파트에 의한 흐름 제한의 효과를 고려하였고, 이는 완전한 개선을 부분적으로만 설명하는 것으로 밝혀졌다. 한 세트의 실험에서, 실시예 1의 흐름 제한은 비교예 18과 같이 실시예 1의 PPAV 파트 "앞"(도 5의 위치 "B")에 오리피스 플레이트를 배치하거나, 비교예 19와 같이 실시예 1의 PPAV 파트 "뒤"(도 5의 위치 "A")에 오리피스 플레이트를 배치함으로써 증가되었다. 실시예 18 및 19를 표 7의 실시예 1과 동일한 방식으로 시험하고 DBL 방출을 측정하였다. 도 25에 도시된 바와 같이, 오리피스 플레이트가 없는 실시예 1과 비교하여 실시예 18 및 19에 존재하는 오리피스 플레이트에 대해 부가된 흐름 제한의 일부 이점이 있었지만, 실시예 1과 달리 동등한 크기 및 흡착 특성을 갖는 높은 셀 밀도, 낮은 셀 피치의 본 발명의 실시예 2 내지 4 및 7은 일관되게 보다 낮은 방출을 나타냈으며, 이는 이들의 이점이 흐름 제한 효과에 기인할 수 있는 임의의 작은 이점을 넘어선다는 것을 의미한다. 흐름 제한 효과의 또 다른 실험에서, 실시예 1과 유사한 1.6 mm 셀 피치 크기의 PPAV를 준비하였지만(실시예 14), 대안적인 압출 다이의 사용에 의해 보다 작은 병렬 통로 채널 및 보다 두꺼운 셀 벽을 가지고 제형을 변형시켜 순 체적 흡착 특성이 실시예 1 및 표 2의 다른 실시예와 거의 동일하도록 하였다. 두꺼운 벽 압출의 결과물은 비교예의 1.6 mm 셀 피치에서 높은 흐름 제한을 갖지만, 본 발명의 실시예의 크기의 채널 폭을 갖는 실시예였다. 도 25에 도시된 바와 같이, 실시예 14의 두꺼운 셀 벽의 블리드 방출은 실시예 18 및 19로부터의 다소 보다 낮은 방출의 경향을 따랐고, 이에 의해, (특히, 그의 셀 벽 두께가 거의 4배 더 컸음에도 불구하고 실시예 1에 비해 실시예 14의 보다 낮은 방출과 함께) 보다 낮은 방출이 그의 보다 높은 흐름 제한 특성에 기인할 수 있게 한다. 또한, 실시예 14의 블리드 방출은 그의 좁은 채널 폭에도 불구하고, 유사한 채널 폭이지만 낮은 피치의 본 발명의 실시예만큼 낮은 방출을 갖지 않았으며, 본 발명의 실시예에 의한 방출 성능에서 낮은 셀 피치 및 높은 셀 밀도의 특별한 유의성을 보강하였다(도 26 참조).
추가의 테스트는, 높은 종횡비 형상의 채널, 예를 들어 슬릿 형상의 채널에 의해 제공되는 바와 같은, 단지 부분적인 복수의 낮은 셀 피치 및 단지 부분적인 복수의 좁은 채널 폭의 PPAV 파트에 대해, 낮은 방출을 위한 채널의 낮은 피치 및 작은 유압 직경의 예상치 못한 중요성을 나타냈다. 각각 4:1 및 3:1 비율의 슬릿-형상의 채널(짧은 변의 길이의 4배 또는 3배의 긴 변을 갖는 직사각형 형상의 셀)을 갖는 실시예 24 및 25를 제조하기 위해 특수 다이를 사용하였으며, 여기에서 짧은 채널 면의 길이는 약 1 mm였다(표 4 및 9 참조). 이들 슬릿 형상의 채널 파트는 약 4.3 g/dL의 BWC를 갖는 직경 29 mm x 길이 150 mm 길이의 모느리스의 형태였다. (참고: 유압 직경 셀 피치를 결정하는 데 사용된 벽 두께 값은 x 및 y 벽 두께의 평균이었다.) 166 내지 179 cpsi의 전체 셀 밀도 및 유압 직경 기반 셀 피치 및 채널 폭 특성은 다른 비교예와 유사하였지만, 1.2 내지 1.5 mm에서, 짧은 방향에 수직인 셀 피치는 비교예보다 훨씬 짧았다. 유사한 크기 및 234 및 441 cpsi의 셀 밀도(각각 실시예 22 및 23)의 정사각형 채널을 갖는 BWC 파트 또한 제조하고 캐니스터 시스템에서 시험하였다(도 27). 캐니스터 시스템 데이터는 정사각형 채널 실시예 22 및 23 둘 모두와 비교하여, 슬릿-형 채널 실시예 24 및 25에 의한 예기치 못한 높은 방출을 나타내며, 슬릿-형 실시예 24 및 25에 대한 방출 경향은 이들의 좁은 채널 특성과 반대이며, 그럼에도 불구하고 이들의 평균 폭-기반 셀 피치 또는 유압 직경 셀 피치 특성을 따른다(도 28 및 도 29 참조).
보다 낮은 셀 피치의 실시예와 비교하여 종래의 1.6 mm 셀 피치를 갖지만 달리 동등한 외부 크기 및 흡착 특성(BWC, IAC)을 갖는 실시예의 경우, 넓은 범위의 흡착 특성에 걸쳐, 낮은 피치 실시예에 의한 동일한 유형 A 캐니스터 시스템에서 보다 낮은 방출의 일관된 경향을 갖는다. 도 30 및 도 31은 각각 넓은 범위의 BWC 및 IAC에 걸친 보다 낮은 방출을 나타낸다. 이들 2개의 도면의 1.6 mm 셀에서의 비교예 데이터 포인트는, 그렇지 않으면 보다 낮은 셀 피치에서 동등한 실시예를 가지며, 다음을 포함한다(표 2 및 표 3의 실시예). 비교예 8 및 본 발명의 실시예 9는 약 42 mm의 직경 및 142 mm의 길이의 유사한 치수, 약 0.3 mm의 유사한 셀 벽 두께, 약 3 g/dL의 유사한 BWC, 및 약 10 g/L의 유사한 IAC로 제조되었다; 그러나, 보다 낮은 셀 피치(약 1.6 내지 1.7 mm와 비교시, 복수의 채널 폭 또는 평균 채널 유압 직경을 기준으로 약 1 mm) 및 보다 작은 채널 개구부(약 1.3 내지 1.4 mm와 비교시, 복수의 채널 폭 또는 평균 채널 유압 직경을 기준으로 약 0.7 mm)로 인해, 유형 A 캐니스터의 보조 캐니스터 내의 흡착체 공간 충진제로서의 실시예 9는 8 mg DBL의 2일차 방출을 가졌고, 이는 보조 캐니스터 흡착체 공간 충진제로서의 실시예 8의 약 29 mg의 방출과 비교하여 73% 더 낮은 방출량이었다. 비교예 10 및 본 발명의 실시예 11은 다공성 목재 기반 탄소 분말 대신 고 다공성 코코넛 기반 탄소 분말로 제조하였으며, 이를 통해 제조된 PPAV 벌집체는 약 35 mm의 직경 및 150 mm 길이의 유사한 치수, 약 3 g/dL의 유사한 BWC, 및 약 10 g/L의 유사한 IAC를 가졌다. 그러나, 보다 낮은 피치(약 1.6 내지 1.7 mm와 비교시, 복수의 채널 폭 또는 평균 채널 유압 직경에 대해 약 0.9 mm) 및 보다 작은 채널 피치(약 1.3 내지 1.4 mm와 비교시, 복수의 채널 폭 또는 평균 채널 유압 직경을 기준으로 약 0.6 mm)로 인해, 유형 A 캐니스터의 보조 캐니스터 내의 흡착체 공간 충진제로서의 실시예 11은 17 mg DBL의 2일차 방출을 가졌고, 이는 보조 캐니스터 흡착체 공간 충진제로서의 실시예 10으로 생성된 34 mg의 방출의 약 절반이었다. 비교예 1 및 6 대비 본 발명의 실시예 2 내지 5 및 7은 길이 35 mm x 150 mm였고, 4.2 내지 5.9 g/dL의 BWC 및 17 내지 26 g/L의 IAC(표 2 및 3)를 가지고, 전술한 실시예 8 내지 11과 유사한 셀 피치, 채널 폭 및 방출 비교 및 대조를 갖는다.
보다 낮은 셀 피치 및 보다 작은 채널 폭의 구현예를 실시예에서 활용하였다. 예상치 않게, 본원에 기술된 PPAV는 보다 큰 캐니스터 단순성, 보다 낮은 흐름 제한, 및 보다 낮은 DBL 방출을 입증하였다. 예를 들어, 비교예 12a 및 12b는 종래의 1.6 내지 1.7 mm 셀 피치 및 1.2 내지 1.3 mm 채널 폭을 갖는 대략 29 mm 직경 및 100 mm 길이의 상업적으로 구매 가능한 PPAV 벌집체 NUCHAR® HCA 및 HCA-LBE 파트로서 입수되었고, < 20mg DBL 2일차 방출량(12.4 mg)을 달성하기 위해, 유형 B 캐니스터 시스템(실시예 12a+bB) 내에서 직렬 쌍으로서 조합하여 시험하였다. 방출 요건을 충족하기 위해, 캐니스터 시스템은, 시스템 벤트에 가장 가깝게 배치된 < 3 g/dL의 BWC를 갖는 다른 하나의 파트와 직렬로 연결된 약 4 내지 4.5 g/dL의 BWC를 갖는 하나의 파트를 갖는, 특히 하이브리드 차량, GDI 엔진, 시동/정지 및 터보 보조 엔진과 같은 고급 엔진 기술로 적은 양의 퍼징만을 사용할 수 있는 경우 필요한, 다수의 PPAV 벌집체가 이러한 방식으로 직렬로 있는 일부 차량 플랫폼에서 구성된다. 이에 비해, 유형 B 캐니스터 시스템의 보조 캐니스터에서, 단일 PPAV 벌집체를 갖는 본 발명의 실시예 9B는, 실시예 12a 또는 12b보다 약 1 mm의 훨씬 작은 피치 및 0.7 mm 미만의 유압 직경을 가지며, 쌍을 이룬 종래의 PPAV 벌집체 실시예 12a+bB보다 24% 낮은 9 mg의 방출을 가졌다. 유의미하게, 실시예 9B 및 12a+bB 둘 모두는 < 20 mg DBL의 2일차 방출을 가진 반면, 실시예 9B는 설계의 단순성을 추가하기 위해 단일 PPAV 벌집체를 적소에 배치하여 캐니스터 시스템 B의 실질적인 보다 낮은 방출을 가능하게 하였고, 추가적으로 실시예 12a+bB의 것보다 25% 적은 40 slpm(1.18 kPa)에서의 시스템 부하 흐름 제한 및 실시예 12a+bB의 것보다 22% 적은40 slpm(1.90 kPa)에서의 시스템 퍼징 흐름 제한을 추가로 가질 수 있게 하였으며, 이는 흐름 제한에 영향을 미치는 캐니스터 시스템 설계 선택(예를 들어, 스크린, 필터, 밸브, 도관 등)에 보다 많은 유연성을 허용하였다.
또한, 넓은 범위의 퍼징 부피로 챌린지된 캐니스터 시스템에서 구현예를 시험하여, 퍼징의 양이 감소함에 따라 낮은 셀 피치 및 낮은 채널 폭으로부터, 비교예에 비해 일관된 이점을 입증하였다. 도 32 및 도 33은 PPAV 파트로서 2.1 L LEV II 유형 A 캐니스터 시스템에 배치되고 210 내지 310 L 및 94 내지 138 BV의 범위에 걸쳐 시험될 경우에서의, 비교예 1 대비 본 발명의 실시예 4에 의해 일관되게 보다 낮은 2일차 DBL 방출을 나타낸다(또한, 표 12 참조).
DBL 방출 성능에 대한 퍼징 부피의 영향에 대한 또 다른 세트의 실험을, 도 8에 도시된 바와 같이 흡착체 공간이 벤트측에 2개의 직렬식 PPAV 벌집체 파트(공간 502 및 504, 비교예 21a 및 21b를 포함함)가 있는 유형 C 캐니스터 시스템으로서 구성된 상업용 LEV III 캐니스터 시스템을 사용하여 수행하였다. 이들 테스트에서, 캐니스터 시스템을 입수한 그대로 시험한 다음, 2개의 원래 입수한 바와 같은 파트 각각을 동등한 외부 치수 및 흡착 특성(BWC 및 IAC)을 갖는 본 발명의 예시적인 PPAV 벌집체(실시예 20a 및 20b)로 교체한 흡착체 공간(502 및 504)을 사용하여 재시험하였다. 도 34 및 도 35 및 표 13에 나타낸 바와 같이, 이러한 캐니스터 시스템에 대한 결과는 극적이었다. 예를 들어, 186 내지 211 L 및 71 내지 81BV의 보다 높은 퍼징 수준에서 입수한 바와 같은 비교예 방출 사이에는 단지 작은 차이만이 있었으며, 본 발명의 실시예 20a+bC에 의한 몇 mg의 보다 낮은 방출은 비교예 21a+bC 결과의 44 내지 47%였다. 그러나, 그 차이는 보다 낮은 퍼징에서 점진적으로 더 커지며, 본 발명의 실시예 20a+bC의 경우 약 18 mg의 방출 대비 비교예 21a+bC의 경우 97mg의 방출로, 52 BV 퍼징에서의 비교예 결과의 19%만큼 낮아졌다. LEV III에 대한 BETP 방출 목표가 캐니스터 시스템에 대해 < 20 mg이고 선행 기술은 단지 50 내지 80 BV 미만일 경우 LEV III 증발 방출 목표를 충족하는 데 극도의 어려움을 지적했기 때문에, 이러한 낮은 수준의 방출은 유의미하며, 특히 < 50 BV 퍼징에 대해 유용하다(미국 특허 제2011/0168025Al호, 제9,657,691호, JSAE 20077051/SAE 2007-01-1929, 및 Tank tech 2015, Trends for Fuel Subsystems (Part 1), "Low Bleed Solutions Meeting LEV III/Tier 3 Evaporative Emission Standards")를 참조하며, 이들 모두는 그 전체가 본원에 참조로서 통합됨). 매우 낮은 퍼징의 경우, 캐니스터 시스템에 열 또는 열 교환기 기능을 추가하거나, 심지어 일광 손실을 방지하기 위해 밀봉된 연료 탱크 시스템을 사용하는 것을 포함하여, 방출 규제을 충족하기 위한 보다 극단적인 수단에 의존할 필요가 있는 것이 일반적인 정보였다. 그러나, 이들 시험 데이터로부터, 놀랍게도 그리고 예기치 않게 본원에 기술된 바와 같은 낮은 셀 피치 및 작은 채널 폭을 갖는 PPAV 흡착체 공간의 사용은 히터 또는 밀봉된 탱크의 필요 없이 저 방출 목표를 충족할 수 있다는 것이 명백하다.
PPAV 모노리스의 보다 높은 셀 밀도(단면적 단위당 보다 많은 수의 셀, 또는 보다 낮은 셀 피치의 거리)가 예리한 질량 전달 구역(MTZ) 및 동적 흐름 흡착 하에 보다 효율적으로 포화된 흡착체 공간으로 이어진다는 것이 당업계에 교시되어 있지만, 흡착-퍼징 전처리 프로토콜 후 초기 파트의 포화 또는 파트 포화에 대해 질량 전달 구역을 측정하기 위해 공개된 방법을 적용할 경우 시험된 셀 밀도 또는 셀 피치에 대한 MTZ 또는 효율성 이점의 놀라운 결여가 관찰되었다. 놀랍게도, 기술된 셀 밀도 및 셀 피치의 범위는 본 발명의 실시예에 대한 DBL 방출에 이점을 제공하는 것으로 관찰되었으며, 이러한 임의의 MTZ의 결여 또는 셀 밀도 또는 셀 피치로 시험된 PPAV에 대한 효율성 효과는 본원에 기술된 본 발명의 범위 외부 및 내로 포함된다.
초기 모노리스 파트를 사용하는 이산화탄소 흡착에 대해 Rezaei 및 Webley(2009)가 기술한 바와 같이, 예상되는 효과는 포화 전 유출 스트림 내의 흡착물의 보다 적은 질량을 갖는, 셀 밀도가 증가된 흡착체의 돌파 곡선의 대칭 축회전된 예리화이다. 그러나, n-부탄 흡착의 경우, 셀 밀도 효과는 약 200 cpsi에서 사라지는 것으로 보인다. Valdes-Solis 등 (2004)은 200 및 400 cpsi 셀 밀도를 단면화된 모노리스의 동등한 150 mm 총 길이에 대해 비교할 때의 5% 내지 95% 돌파 프로파일의 유사한 폭을 입증하였다. 비교예 1 및 15 내지 17, 및 본 발명의 실시예 2 내지 4 및 7에 대한 초기 상태의 동적 흡착 테스트는 셀 밀도가 약 4 mm의 유압 직경 기반 셀 피치인 30 cpsi로부터 증가함에 따르는 MTZ 돌파의 예리화를 나타냈지만(실시예 15), MTZ 예리화는 증가된 셀 밀도 및 감소된 셀 피치와 함께 점진적으로 감소하였다. 이러한 비교로부터 이들 실시예의 중요한 양태는 실시예가 대략 동일한 외부 치수, BWC, 및 탄소 성분 특성을 갖고, 셀 구조, 즉 채널 크기 및 피치만 상이하다는 것이다. 95% 포화도에 대한 동적 흡착 효율(DAEV95%)은 실시예 15의 경우 약 50%였고, 이어서 약 200 cpsi의 셀 밀도(도 36) 및 약 2 mm의 셀 피치(도 37)에 의해 약 60 내지 70%의 효율 평탄부에 도달하였다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의한 캐니스터 시스템 방출 성능에서의 실시예의 임의의 이점은 초기 파트의 동적 흡착 MTZ 및 효율 거동으로부터 예측 가능하지 않았다(표 14 내지 17 참조).
미국 특허 제2020/0018265호에서 교시한 바와 같이, PPAV 모노리스가 흡착 및 퍼징 전처리를 통해 순환된 후의 동적 흡착 MTZ 특성은 증발 방출 제어와 같은 순환 적용을 위한 PPAV 모노리스에 대한 잠재적으로 더 적절한 성능 예측자가 될 수 있다. 거의 동일한 외부 치수, BWC 및 탄소 성분 특성의 실시예 1 내지 4, 7 및 15 내지 17에 대해 이 시험을 적용할 경우, 셀 밀도가 가장 낮은 값으로부터 증가함에 따라, 예를 들어, 셀 피치가 가장 높은 값으로부터 감소함에 따라, 획기적인 MTZ의 수렴이 있었다. 예를 들어, 가장 낮은 셀 밀도의 PPAV의 상당한 조기 돌파 및 조기 포화가 있었으며(실시예 15), 이는 그의 넓은 채널 폭에 의해 탄소를 재생시키기 위한 퍼징 전처리의 효과 부족에 기인하고, 단지 약 45%의 95% 포화도(DAEC95%)까지의 낮은 순환 동적 흡착 효율을 제공하였다. 실시예 전반에 걸쳐 셀 밀도 및 셀 피치가 증가함에 따라, DAEC95%는 본 발명의 실시예에 의한 구별되는 동적 흡착 효율 거동 없이 약 200 cpsi의 셀 밀도 및 약 2 mm의 셀 피치(각각 도 38 및 39 참조)에 의해 약 55 내지 65%의 평탄부로 증가하였다. 미국 특허 제2020/0018265호에 기술된 25% 포화도의 축약된 메트릭(0.5 vol%의 유입에 대한 0.125 vol% n-부탄 유출)을 고려할 때, 마찬가지로, 셀 밀도(도 40) 및 셀 피치(도 41)에 따라 동적 흡착 DAEC 25% 포화에서 평탄부가 존재하였으며, 다시, 본 발명의 실시예에 의해 구별되는 동적 흡착 효율 거동은 없었다. 시스템 용량 효과의 척도로서, 비교예 또는 본 발명의 실시예 중 어느 하나를 포함하는 캐니스터 시스템은, 벤트측 PPAV 공간으로부터 방출되는 누적된 돌파 질량에 의해 유발된 흡착 순환 종점을 갖는 GWC에서 차이를 나타내지 않았다(도 45 참조). 따라서, 실제로 캐니스터 시스템 내에서, PPAV 파트의 높은 셀 밀도, 낮은 셀 피치 pf가 시스템의 벤트측에 미치는 영향은, 독립형 PPAV 파트의 동적 흡착 성능을 차별화하지 못하는 것과 일치하게, 해당 시스템의 작동 용량에 큰 이점이나 손해 없이 설치된 시스템의 방출 성능에 엄격하게 나타났다.
순환된 PPAV의 블리드스루 방출 성분(m유출, C5%)은 대안적으로 BETP 시험 동안 PPAV 파트를 포함하는 캐니스터 시스템이 직면하는 일광 증발 손실 방출의 잠재적 예측자로서 간주될 수 있다. 그러나, 이러한 상관관계는 명백하지 않았다. 예를 들어, 비교예 1 및 15 내지 17을 본 발명의 실시예 2 내지 4 및 7과 비교함에 있어서, 95% MTZ 돌파 이전의 총 유입의 백분율(도 43) 또는 95% MTZ 돌파 이전의 로딩된 총 질량의 백분율(도 44)로서의 질량으로서(도 42) 고려될 때, 5% 돌파 이전의 블리드스루 질량인, m유출,C5%에 대한 본 발명의 실시예와 비교예 사이에 뚜렷한 차이는 없었다. 따라서, 캐니스터 시스템 내의 흡착체 공간 구성 요소로서의 PPAV 파트의 성능은 동적 흡착에 대해 이용 가능한 시험 방법으로부터 예측 가능하지 않았다(표 14 내지 17 참조). 실제로, BETP 시험의 증발 손실 단계에서 벤트측 PPAV에 부과된 증기 챌린지가 측정되는 특수 비교 테스트에서, 실제로는 PPAV 파트의 셀 밀도가 증가하고 셀 피치가 감소된 시스템을 위한 PPAV를 함유하는 보조 캐니스터에 대한 챌린지가 증가하는 것으로 나타났다. 유형 A 캐니스터 시스템을 사용하는 이들 테스트에서, BETP 프로토콜의 DBL 부분 직전에 PPAV 파트를 제거하고(도 5의 보조 캐니스터(300)을 제거함), DBL 방출을 측정하였다. 표 18에 나타낸 바와 같이, (각각의 실시예에 대한 반복 실험에서, 그러나, 보조 캐니스터(300)가 제거된 상태에서 수행된 BETP 프로토콜의 DBL 방출 단계에서의) BETP 프로토콜의 DBL 부분의 2일차 동안 주 캐니스터에 의해 부과된 증기 부하는 놀랍게도 이전 준비 단계 동안 보조 캐니스터 내에 설치된 PPAV 파트의 셀 밀도와 거의 선형 비례관계로 증가하였으며, 이는 본 발명의 실시예를 사용하는 시스템이 추가적인 증기 부하 문제에도 불구하고 시스템에 낮은 방출 성능을 제공하였음을 의미한다.
이론에 구속되지는 않지만, 하나의 중심 인자는 PPAV 모노리스 채널 내의 벌크 상 질량 전달이며, 높은 셀 밀도에 의해 제공되는 바와 같은 좁은 채널 치수가 유리하다. 그러나, 좁은 채널 폭은 저 방출 효과에 충분한 것으로 보이지는 않는다(실시예 14, 24 및 25 참조). 두 번째 인자는 순환 프로세스의 특정 지점에서 PPAV 파트를 통한 가스 흐름 속도가 과도하지 않고 충분한 체류 시간이 있게 하는, 높은 셀 밀도에 의해 제공되는 충분한 총 개방 면적인 것으로 보인다(비교적으로 좁은 채널 폭을 가지지만, 종래의 셀 밀도 및 피치로부터의 개방 면적이 불충분한 실시예 14 참조). 그럼에도 불구하고, 본 구현예를 따르는 본 발명의 실시예가, 퍼징의 양이 매우 작은 경우에도, 증발 방출 캐니스터 시스템으로 예기치 않게 낮은 블리드 방출을 달성하기 위한 방법을 교시한다는 것은 명백하다. 또한, 캐니스터 시스템의 DBL 방출에 대한 놀라운 효과는 PPAV 파트 단독의 특성 및 동적 성능에 대한 이용 가능한 시험에 의해 예측되지 않는다.
본 출원 전반에 걸쳐 인용된 모든 참조, 특허, 출원 중인 특허 출원 및 공개된 특허의 내용물을 본원에 명백하게 참조로서 포함된다.
당업자는 본원에 기술된 본 발명의 특정 구현예와 많은 등가물을 통상적인 실험을 사용하여 인지하거나 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 다음의 청구범위에 포함되는 것으로 의도된다. 본원에서 기술되는 상세한 실시예 및 구현예는 설명의 목적을 위한 예시로서 주어지며, 본 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이에 대한 다양한 변형 또는 변경은 당업자에게 제안될 것이고, 이는 본 출원의 사상 및 범위 내에 포함되며 첨부된 청구범위의 범위 내에서 고려될 것이다. 예를 들어, 성분의 상대적인 양은 목적하는 효과를 최적화하기 위해 변경될 수 있고, 부가 성분이 첨가될 수 있고/있거나 유사한 성분들은 기술된 성분 중 하나 이상을 대체할 수 있다. 본 발명의 시스템, 방법 및 절차와 관련된 부가적인 유리한 특징 및 기능은 첨부된 청구범위들로부터 명백해질 것이다. 또한, 당업자는 본원에 기술된 본 발명의 특정 구현예와 많은 등가물을 통상적인 실험을 사용하여 인지하거나 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 다음의 청구범위에 포함되는 것으로 의도된다.
Claims (32)
- 증발 방출 제어 캐니스터 시스템으로서,
연료측 흡착체 공간, 및 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)를 포함하는 하나 이상의 캐니스터로서, 상기 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 외부 표면 및 이를 따라 상기 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하는, 하나 이상의 캐니스터를 포함하되,
상기 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh) 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖도록 구성되는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템. - 제1항에 있어서, 평균 채널 유압 직경(tc,Dh)은 1.20 mm 이하(예를 들어, 1.10 mm 이하, 1.0 mm 이하)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 유압 직경 셀 피치(CPDh)는 1.45 mm 이하(예를 들어, 1.4 mm 이하, 1.30 mm 이하)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, PPAV는, (i) 약 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭(tc,평균); (ii) 약 1.5 mm 미만의 복수의 채널 폭 셀 피치(CPtc,평균); (iii) 약 285 내지 약 1000 cpsi의 셀 밀도; (iv) 약 0.5 mm 미만의 셀 벽 두께; (v) 약 10 g/dL 미만의 BWC; (vi) 25 C에서 약 50 g/L 미만의 5% 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량; 또는 (vii) 이들의 조합 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제4항에 있어서, PPAV의 복수의 채널 폭(tc,평균)은 약 1.20 mm 미만(예를 들어, 1.10 mm 이하, 1.0 mm 이하)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, PPAV의 복수의 채널 폭 셀 피치(CPtc,평균)은 약 1.45 mm 미만(예를 들어, 약 1.4 mm 미만, 또는 약 1.3 mm 미만)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 셀 밀도는 약 300 내지 약 900 cpsi(예를 들어, 약 400 내지 약 900 또는 약 400 내지 800 또는 약 400 내지 약 600 cpsi)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, PPAV의 셀 벽 두께는 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 약 9.5 g/dL 미만(예를 들어, 약 9 g/dL 미만, 또는 약 6 g/dL 미만, 또는 약 2.0 g/dL 내지 약 9 g/dL)의 BWC를 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 10 g 미만의 그램-총 BWC를 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 25 ℃에서 45 g/L 미만(예를 들어, 약 40 g/L 미만, 약 35 g/L 미만, 약 5 내지 약 45 g/L, 약 5 내지 약 40 g/L, 약 5 내지 약 35 g/L)의 5% 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량(IAC)을 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 벌집체 또는 원통형 벌집체 구조인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 목재, 목재 먼지, 목재 가루, 면 린터, 피트, 석탄, 코코넛, 리그나이트, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일 피트, 과일 스톤, 너트 쉘, 너트 피트, 톱밥, 야자수, 야채, 합성 중합체, 천연 중합체, 목질계 물질, 또는 이의 조합 중 적어도 하나로부터 유래되는 흡착체 물질을 포함하는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 활성탄 또는 탄소 목탄을 포함하는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 2012 캘리포니아 블리드 방출 시험 절차(BETP)에 의해 결정될 경우, 40 g/시간 부탄 로딩 단계 후에 인가되는 315 리터 이하(예를 들어, 300, 290, 280, 270, 260, 250, 240, 230, 220, 210, 200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 또는 100 리터)의 퍼징 또는 150 이하(예를 들어, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 또는 30)의 베드 부피(BV) 이하에서 50 mg 이하(예를 들어, 40, 30, 20, 또는 10 mg)의 2일 일광 증발 손실(DBL)을 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 증발 방출 제어 시스템으로서,
연료를 저장하기 위한 연료 탱크;
공기 유도 시스템을 갖는 연료를 소비하기에 적합한 엔진; 및
연료측 흡착체 공간 및 적어도 하나의 벤트측 병렬 통로 흡착체 공간(PPAV)을 포함하는 하나 이상의 캐니스터를 포함하되, 상기 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하며, 여기에서 상기 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이들의 조합을 갖도록 구성되고,
여기에서, 상기 캐니스터는 상기 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 상기 연료 탱크에 연결하는 연료 증기 유입구 도관;
상기 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 상기 엔진의 공기 유도 시스템에 연결하는 연료 증기 퍼징 도관; 및
상기 증발 방출 제어 캐니스터 시스템을 대기로 환기시키고 상기 증발 방출 제어 캐니스터 시스템에 퍼징 공기를 유입시키기 위한 벤트 도관을 포함하되, 상기 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 상기 연료 증기 유입구 도관으로부터 상기 연료측 흡착체 공간까지 상기 적어도 하나의 PPAV 및 상기 벤트 도관을 향하는 연료 증기 흐름 경로에 의해, 그리고 상기 벤트 도관으로부터 상기 연료측 흡착체 공간 및 상기 연료 증기 퍼징 유출구를 향하는 적어도 하나의 PPAV로의 공기 흐름 경로에 의해 정의되는, 증발 방출 제어 시스템. - 제16항에 있어서, 평균 채널 유압 직경(tc,Dh)은 1.20 mm 이하(예를 들어, 1.10 mm 이하, 1.0 mm 이하)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 유압 직경 셀 피치(CPDh)는 1.45 mm 이하(예를 들어, 1.4 mm 이하, 1.30 mm 이하)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, PPAV는, (i) 약 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭(tc,평균); (ii) 약 1.5 mm 미만의 복수의 채널 폭 셀 피치(CPtc,평균); (iii) 약 285 내지 약 1000 cpsi의 셀 밀도; (iv) 약 0.5 mm 미만의 셀 벽 두께; (v) 약 10 g/dL 미만의 BWC; (vi) 25 C에서 약 50 g/L 미만의 5% 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량; 또는 (vii) 이들의 조합 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제19항에 있어서, PPAV의 복수의 채널 폭(tc,평균)은 약 1.20 mm 미만(예를 들어, 1.10 mm 이하, 1.0 mm 이하)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제19항 또는 제20항에 있어서, PPAV의 복수의 채널 폭 셀 피치(CPtc,평균)은 약 1.45 mm 미만(예를 들어, 약 1.4 mm 미만, 또는 약 1.3 mm 미만)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 셀 밀도는 약 300 내지 약 900 cpsi(예를 들어, 약 400 내지 약 900 또는 약 400 내지 800 또는 약 400 내지 약 600 cpsi)인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, PPAV의 셀 벽 두께는 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 약 9.5 g/dL 미만(예를 들어, 약 9 g/dL 미만, 또는 약 6 g/dL 미만, 또는 약 2.0 g/dL 내지 약 9 g/dL)의 BWC를 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 10 g 미만의 그램-총 BWC를 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 25℃에서 45 g/L 미만(예를 들어, 약 40 g/L 미만, 약 35 g/L 미만, 약 5 내지 약 45 g/L, 약 5 내지 약 40 g/L, 약 5 내지 약 35 g/L)의 5% 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량(IAC)을 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 벌집체 또는 원통형 벌집체 구조인, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제16항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 목재, 목재 먼지, 목재 가루, 면 린터, 피트, 석탄, 코코넛, 리그나이트, 탄수화물, 석유 피치, 석유 코크스, 석탄 타르 피치, 과일 피트, 과일 스톤, 너트 쉘, 너트 피트, 톱밥, 야자수, 야채, 합성 중합체, 천연 중합체, 목질계 물질, 또는 이의 조합 중 적어도 하나로부터 유래되는 흡착체 물질을 포함하는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제16항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 활성탄 또는 탄소 목탄을 포함하는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 제16항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템은 2012 캘리포니아 블리드 방출 시험 절차(BETP)에 의해 결정될 경우, 40 g/시간 부탄 로딩 단계 후에 인가되는 315 리터 이하(예를 들어, 300, 290, 280, 270, 260, 250, 240, 230, 220, 210, 200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 또는 100 리터)의 퍼징 또는 150 이하(예를 들어, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 또는 30)의 베드 부피(BV) 이하에서 50 mg 이하(예를 들어, 40, 30, 20, 또는 10 mg)의 2일 일광 증발 손실(DBL)을 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
- 증발 방출 제어 캐니스터 시스템으로서,
연료측 흡착체 공간을 포함하는 하나 이상의 캐니스터; 및
외부 표면 및 이를 통해 외부 표면에 평행하게 연장되는 복수의 병렬 통로 또는 채널을 포함하는 하나 이상의 벤트측 PPAV를 포함하되, 여기에서 상기 병렬 통로 또는 채널은 1.25 mm 이하의 평균 채널 유압 직경(tc,Dh), 1.5 mm 이하의 유압 직경 셀 피치(CPDh), 또는 이들의 조합, 및
(i) 약 1.25 mm 미만의 복수의 채널 폭 셀 피치(CPtc, 평균);
(ii) 약 1.5 mm 미만의 복수의 채널 폭 셀 피치(CPtc, 평균);
(iii) 약 285 내지 약 1000 cpsi의 셀 밀도;
(iv) 약 0.5 mm 미만의 셀 벽 두께;
(v) 약 10 g/dL 미만의 BWC;
(vi) 25℃에서 약 50 g/L 미만의 5% 내지 50% n-부탄의 증분 흡착 용량; 또는
(vii) 이들의 조합 중 적어도 하나를 갖도록 구성되고.
여기에서 상기 연료측 흡착체 공간 및 상기 PPAV는 증기 또는 기체 연통 상태이고, 공기 및/또는 연료 증기가 그를 통해 흐르거나 확산되게 하는 증기 흐름 경로를 정의하고,
상기 증발 방출 제어 캐니스터 시스템은 2012 캘리포니아 블리드 방출 시험 절차(BETP)에 의해 결정될 경우, 40 g/시간 부탄 로딩 단계 후에 인가되는 315 리터 이하(예를 들어, 300, 290, 280, 270, 260, 250, 240, 230, 220, 210, 200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 120, 110, 또는 100 리터)의 퍼징 또는 150 이하(예를 들어, 140, 130, 120, 110, 100, 90, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 또는 30)의 베드 부피(BV) 이하에서 50 mg 이하(예를 들어, 40, 30, 20, 또는 10 mg)의 2일 일광 증발 손실(DBL)을 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템. - 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 벤트측 PPAV는 약 10 g/dL 미만의 유효 BWC, 약 50 g/L 미만의 25℃에서의 5% 내지 50% n-부탄의 유효 증분 흡착 용량, 또는 이들의 조합을 갖는, 증발 방출 제어 캐니스터 시스템.
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