[发明专利]活性炭以及利用该活性炭的滤罐和进气过滤器

说明书

本申请是申请号为200780037881.2、申请日为2007年10月4日、发明名称为“活性炭以及利用该活性炭的滤罐和进气过滤器”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有优异的燃料气体吸附性质的、基本为球形的高密度活性炭。此外，本发明涉及利用所述具有优异的燃料气体吸附性质的、基本为球形的高密度活性炭作为吸附剂的滤罐和进气过滤器。

背景技术

作为汽车燃料的汽油是高挥发性的。因此，在烈日下行驶和停放会造成燃料箱中汽油的汽化，以致汽油蒸气排放到空气中。此外，在加油过程中产生汽油蒸气。

因此，为了防止汽油蒸气排放到车外，为车辆提供滤罐，以使装在这种滤罐中的活性炭吸附剂吸附汽油蒸气。例如，为汽车内燃机提供能够吸附/解吸燃料蒸气的滤罐，以防止燃料蒸气排放到车外(这类蒸气从燃料箱中蒸发出来)。在这种情况下，滤罐暂时吸附在例如停车后产生的燃料蒸气，并在之后行驶过程中用新鲜空气解吸吸附的燃料组分，以用于在内燃机中燃烧处理。

此外，滤罐中的吸附剂吸附加油时产生的汽油蒸气。由于发动机旋转，被吸附的汽油蒸气从活性炭中解吸(清出)。然后，该蒸气与外来的进气混合，通过进气管被导向发动机，并燃烧。

通常，使用粒状活性炭或纤维活性炭作为供应给进气系统的吸附剂。在最近设计的技术中，可以通过限制纤维活性炭的孔隙分布来防止吸附剂的吸附容量的降低，从而造成被吸附物的优异解吸。但是，即使使用这种纤维活性炭，吸附容量在一些情况下也会因长期使用而降低。此外，当这种活性炭固定在过滤器或类似物上使用时，会发生活性炭的脱离，且过滤器的气流阻力(这种气流被导向内燃机内部)提高，这些是成问题的。

因此，为了获得即使在长期使用后也不太可能变差的燃料蒸气吸附剂，日本专利公开(Kokai)2003-314387A公开了一种粒状吸附剂，其具有孔径大小为1.4纳米至2.8纳米的孔隙(50％或更多孔隙)和每1毫升吸附剂0.3毫升或更大的孔隙体积，位于内燃机的进气系统内。

此外，传统活性炭的形式可以选自粉末形、颗粒形、成型形式(例如圆柱形、块形、压块形或球形)。但是，在需要每单位体积具有大的容量的活性炭的情况下，在许多情况下进行加压成型以提高粒子密度。在这种情况下，难以获得球形活性炭。也就是说，大致为球形的产品由于自造粒(如滚动造粒)而具有低的粒子密度。因此，当对这种产品施以进一步活化以便用于汽车等时，每单位体积的容量不提高，以致硬度降低。

例如，汽车滤罐需要每单位体积具有大的吸附率的活性炭。但是，即使用这类活性炭最大程度地填充容器，仍会发生与通风压损失相关的问题。即使是适合填充的球形活性炭，如果粒子密度低，也不能表现出这种每单位体积吸附容量，这造成工作容量降低(WC：吸附/解吸容量)。此外，具有低粒子密度的活性炭具有低硬度，从而造成裂化或粉化。这在使用中是成问题的。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的目的是提供具有基本为球形的构造和优异的烃吸附/解吸容量的活性炭，并提供利用这种活性炭作为吸附剂的滤罐和吸附过滤器。

本发明人专注于活性炭的平均长度/平均直径(L/D)比率和基于体积的苯吸附率之差。然后，他们发现，当这些值处于特定范围内时，可以解决上述问题。由此得出了本发明。

具体而言，第一方面，本发明活性炭的特征在于具有0.8至1.0的平均长度/平均直径(L/D)和6.0克/100毫升或更高的1/1-体积苯吸附率与1/10-体积苯吸附率之差。

使用上述平均长度/平均直径(L/D)值作为代表活性炭形状的指数。在是本发明活性炭的情况下，该值为0.8至1.2，优选0.9至1.1。

上述术语“1/1-体积苯吸附率”是指通过将根据JIS 1474 5.12使用1/1苯蒸气计算而得的基于体积的平衡苯吸附容量(％)乘以根据JIS 1474 5.7获得的填充容量(克/100毫升)而获得的积。此外，上述术语“1/10-体积苯吸附率”是指通过将根据JIS 1474 5.12使用1/10苯蒸气计算而得的基于体积的平衡苯吸附容量(％)乘以根据JIS 1474 5.7获得的填充容量(克/100毫升)而获得的积。此外，1/1-体积苯吸附率与1/10-体积苯吸附率之差是指代表苯吸附/解吸容量的值。在是本发明活性炭的情况下，上述值为6.0克/100毫升或更高，优选7.0克/100毫升或更高，更优选8.8克/100毫升或更高。

此外，上述1/1-体积苯吸附率代表可被吸附的苯的量。该量优选为20克/100毫升或更高，更优选25克/100毫升或更高。