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JP2024540071A - Graphene-Based Adsorbent for EVAP Canisters Used in Vehicle Emissions Management Systems - Google Patents

Graphene-Based Adsorbent for EVAP Canisters Used in Vehicle Emissions Management Systems Download PDF

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JP2024540071A
JP2024540071A JP2024525291A JP2024525291A JP2024540071A JP 2024540071 A JP2024540071 A JP 2024540071A JP 2024525291 A JP2024525291 A JP 2024525291A JP 2024525291 A JP2024525291 A JP 2024525291A JP 2024540071 A JP2024540071 A JP 2024540071A
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プラガシ ダラパネニ、
アニンディア バナージ、
コリー ドーブル、
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マーティンリア インターナショナル ユーエス インク.
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Abstract

蒸発排出物を削減するための自動車用の蒸発排出物制御システムであって、燃料タンクに連結されたエバポキャニスタを有し、キャニスタは、炭化水素を吸着することができ、単層グラフェン、数層グラフェン、酸化グラフェン、還元酸化グラフェン、及び官能化グラフェンのいずれにも限定されない活性化グラフェン誘導体の群から選択される吸着材を含む、蒸発排出物制御システム。キャニスタの蒸気入口は燃料タンクに接続され、キャニスタのパージ出口は空気導入システムに接続され、吸着材は、エンジンが作動していないときに燃料蒸気を吸着し、エンジンが作動しているときに燃料蒸気を脱着させる。An evaporative emissions control system for a motor vehicle for reducing evaporative emissions, the system having an evaporative canister coupled to a fuel tank, the canister capable of adsorbing hydrocarbons and including an adsorbent material selected from the group of activated graphene derivatives including but not limited to single layer graphene, few layer graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, and functionalized graphene, a vapor inlet of the canister connected to the fuel tank and a purge outlet of the canister connected to an air induction system, the adsorbent material adsorbing fuel vapors when the engine is not running and desorbing fuel vapors when the engine is running.

Description

本発明は、全体として、EVAPキャニスタに組み込まれる吸着材に関する。より詳細には、本発明は、蒸発排出物管理システムにおいて利用され、活性化グラフェン誘導体又はグラフェンベースの発泡体組成物のいずれかを含むことができるグラフェン系吸着材を開示する。 The present invention generally relates to adsorbents incorporated into EVAP canisters. More specifically, the present invention discloses graphene-based adsorbents that are utilized in evaporative emission management systems and can include either activated graphene derivatives or graphene-based foam compositions.

関連出願への相互参照
本出願は、2022年10月27日出願の米国特許出願第17/975,102号の優先権を主張するものであり、同米国出願は、2021年11月1日出願の第63/274,158号の優先権を主張するものであり、図面を含むそれらの全体が参照により本明細書に組み込まれている。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims priority to U.S. Patent Application No. 17/975,102, filed October 27, 2022, which claims priority to U.S. Patent Application No. 63/274,158, filed November 1, 2021, each of which is incorporated by reference in its entirety, including any drawings.

蒸発排出物制御(EVAP)システムは、燃料タンク及び燃料システムからの燃料蒸気が大気中に漏れるのを防ぐために、車両の燃料システムを密閉する。燃料蒸気は空気及び太陽光と反応するとスモッグを形成する様々な炭化水素を含むため、これは重要である。周知のように、ガソリンは非常に速く蒸発するため、燃料システムが大気に開放されている場合、車両は1日中(特に昼間)、電源を入れていなくても汚染する可能性がある。研究によると、これらの制御されていない蒸発排出物は、車両によって発生する汚染物質の20%を占める可能性がある。 Evaporative emission control (EVAP) systems seal a vehicle's fuel system to prevent fuel vapors from the fuel tank and fuel system from escaping into the atmosphere. This is important because fuel vapors contain various hydrocarbons that form smog when they react with air and sunlight. As we all know, gasoline evaporates very quickly, so if the fuel system is open to the atmosphere, the vehicle can pollute throughout the day (especially during the day), even when it is not turned on. Studies have shown that these uncontrolled evaporative emissions can account for 20% of the pollutants produced by vehicles.

典型的なEVAPシステムの主要コンポーネントの1つは、ガソリンを貯蔵する燃料タンクである。充填ポンプの動作は、ノズルがタンク内の達成された充填レベルを検出するとガスの流れを停止するようになっている。これは、タンクに貯蔵された燃料が溢れたり、EVAPシステムに漏れを生じさせたりすることなく膨張できるように、上部に最小限の膨張スペースを保持するためである。 One of the main components of a typical EVAP system is the fuel tank that stores the gasoline. The operation of the filling pump is such that it stops the flow of gas when the nozzle detects the achieved filling level in the tank. This is to maintain a minimum expansion space at the top so that the fuel stored in the tank can expand without overflowing or causing a leak in the EVAP system.

ガスキャップは、ガソリンタンクのフィラーネックを外気から遮断する。ガスキャップの損傷又は欠落は、エンジン警告灯を点灯させる可能性のあるEVAPシステム故障コードの最も一般的な原因である。 The gas cap seals the gas tank's filler neck from the outside air. A damaged or missing gas cap is the most common cause of EVAP system fault codes that can cause the engine warning light to illuminate.

液体蒸気分離器は、燃料蒸気を貯蔵する能力に負担をかけ過ぎる液体ガソリンがEVAPキャニスタに入るのを防ぐ。 The liquid vapor separator prevents liquid gasoline from entering the EVAP canister, which would tax its capacity to store fuel vapors.

EVAPキャニスタが、タンクベントラインによって燃料タンクに接続され、通常は1~2ポンド(0.45~0.91kg)の活性炭を含み、活性炭は、パージ弁が開いてエンジン吸気の負圧により活性炭からエンジン吸気マニホールドに燃料蒸気が吸い上げられること(脱着)を可能にするまで、吸着して貯蔵することによってスポンジのように機能する。ベント制御弁は、燃料タンクからEVAPキャニスタへの燃料蒸気の流れを可能にする。 The EVAP canister is connected to the fuel tank by a tank vent line and typically contains 1-2 pounds (0.45-0.91 kg) of activated carbon that acts like a sponge by absorbing and storing fuel vapors until a purge valve is opened allowing the engine intake vacuum to wick (desorb) the fuel vapors from the activated carbon into the engine intake manifold. A vent control valve allows the flow of fuel vapors from the fuel tank into the EVAP canister.

排出物の最小化に特化したエンジン制御システムは、キャニスタのパージを容易にし、エンジン動作中に、ベントポートを通してキャニスタに引き込まれ、吸着炭素床を流れる周囲空気でキャニスタシステムをパージすることによって、吸着された燃料蒸気が活性炭から除去され、その結果、気化した炭化水素がパージポートを通してエンジン吸気口に脱着されるようにする。再生された炭素は、その後、更なる燃料蒸気を吸着する準備ができ、サイクルが継続される。このように、「EVAP」キャニスタは、気化した炭化水素を一時的に吸着し、清浄な空気のみを排出することにより、現代の蒸発排出物制御技術において重要な役割を果たしている。 Engine control systems dedicated to emissions minimization facilitate purging of the canister and, during engine operation, remove adsorbed fuel vapors from the activated carbon by purging the canister system with ambient air that is drawn into the canister through the vent port and flows through the adsorbent carbon bed, allowing vaporized hydrocarbons to be desorbed through the purge port and into the engine intake. The regenerated carbon is then ready to adsorb additional fuel vapors and the cycle continues. Thus, the "EVAP" canister plays a key role in modern evaporative emissions control technology by temporarily adsorbing vaporized hydrocarbons and allowing only clean air to be exhausted.

パージ弁/センサは、エンジン吸気負圧によりEVAPキャニスタからエンジン吸気マニホールドに燃料蒸気が吸い上げられること(脱着プロセス)を可能にする。ベントホースは、燃料蒸気がEVAPシステムの様々なコンポーネントに流れる手段を提供する。 The purge valve/sensor allows engine intake vacuum to draw fuel vapors up from the EVAP canister into the engine intake manifold (the desorption process). The vent hose provides a means for fuel vapors to flow to the various components of the EVAP system.

燃料タンク圧力センサは、漏れと過剰圧力に関して圧力を監視する。最後に、燃料レベルセンサは、タンク内の燃料レベルを監視する。 The fuel tank pressure sensor monitors the pressure for leaks and overpressure. Finally, the fuel level sensor monitors the fuel level in the tank.

新しい吸着材を備えた既存の蒸発排出物制御システムの例は、Reddyの特許文献1に開示されており、特許文献1は、システムに設けられたほぼ線形の等温線を有する活性炭などの吸着材を教示している。 An example of an existing evaporative emissions control system with a new adsorbent is disclosed in U.S. Patent No. 5,393,323 to Reddy, which teaches an adsorbent such as activated carbon having a nearly linear isotherm provided in the system.

さらに留意されるように、排気排出物とは対照的に、蒸発排出物は無色であるため、気付かれずに漏れる危険性がある。漏出を許すと、これらの気化した炭化水素は太陽光の存在下で空気と反応し、人間や生態系全体に有害なスモッグを発生させる。 It is further noted that, in contrast to exhaust emissions, evaporative emissions are colorless and therefore present a risk of escaping unnoticed. If allowed to escape, these vaporized hydrocarbons can react with air in the presence of sunlight, creating smog that is harmful to humans and the entire ecosystem.

したがって、自動車の蒸発排出物制御技術の主な目的は、気化した炭化水素などの揮発性有機化合物(VOC)が大気中に漏れるのを防ぎ、LEV II/LEV III排出基準の下でEPA/CARB基準を満たすことである。上述の「EVAPキャニスタ」は、気化した炭化水素を一時的に吸着し、清浄な空気のみを排出することにより、現代の蒸発排出物制御技術において重要な役割を果たしている。キャニスタのサイズ及び吸着材の体積はさらに、通常は特定の用途に関連する予測される燃料蒸気の蒸発に適合するように選択される。 Therefore, the primary objective of automotive evaporative emission control technology is to prevent volatile organic compounds (VOCs), such as vaporized hydrocarbons, from escaping into the atmosphere and meeting EPA/CARB standards under LEV II/LEV III emission standards. The above-mentioned "EVAP canister" plays a key role in modern evaporative emission control technology by temporarily adsorbing vaporized hydrocarbons and allowing only clean air to be exhausted. The size of the canister and the volume of the adsorbent are further typically selected to match the expected fuel vapor evaporation associated with a particular application.

蒸発排出物の主な発生源は、燃料補給と日中に関連する排出である。燃料補給中、ディスペンサーノズルから自動車のガソリンタンクに新しい燃料が加えられると、ガソリンタンクから追い出された気化した炭化水素(ブタンやペンタンなど)がキャニスタに排出される。日中の排出は、昼夜の温度変動の結果として発生する燃料蒸気によって起こる。キャニスタは、高表面積(活性)炭などの吸着材を含み、キャニスタのサイズと吸着材の体積は、予想される燃料蒸気の蒸発に適合するように選択される。 The primary sources of evaporative emissions are refueling and diurnal emissions. During refueling, as new fuel is added to a vehicle's gasoline tank through the dispenser nozzle, vaporized hydrocarbons (such as butane and pentane) displaced from the gasoline tank are emitted into the canister. Diurnal emissions are caused by fuel vapors that are generated as a result of day-night temperature fluctuations. The canister contains a sorbent material such as high surface area (activated) carbon, and the size of the canister and the volume of the sorbent material are selected to match the expected evaporation of fuel vapors.

ガソリン蒸気は、この場合も先と同様にブタンやペンタンなどの炭化水素分子から構成されており、活性炭の非極性表面に引き寄せられ、一時的に吸着(物理吸着)され、清浄な空気のみをベントポートから大気中に放出させる。燃料補給プロセスでは高濃度の炭化水素が発生するため、先進的なキャニスタは、蒸発排出物を低く又はゼロにするために、複数のチャンバと特別に設計された炭素吸着材を使用する。
さらに知られているように、従来のEVAPキャニスタで使用される活性炭吸着材の長期性能には一定の限界がある。脱着プロセスが完了していない場合、吸着材に微量の炭化水素が残留し、時間の経過と共に吸着能力が低下する。その結果、燃料補給中又はダイアーナル(日中の)ロス中に、燃料タンクからキャニスタへ、及びベントポートを通って大気中に出る空気の流れは、吸着材の吸着能力の低下により吸着されない微量の有害なガソリン成分を含む可能性がある。したがって、従来は押出ペレットの形態の活性炭がキャニスタ充填のための主要な選択肢であったが、このような持続的な「ブリード」の問題は依然として課題である。
Gasoline vapors, again composed of hydrocarbon molecules such as butanes and pentanes, are attracted to the non-polar surface of the activated carbon where they are temporarily adsorbed (physisorbed), allowing only clean air to escape through the vent port into the atmosphere. Because the refueling process produces high concentrations of hydrocarbons, advanced canisters use multiple chambers and specially designed carbon adsorbents to achieve low or no evaporative emissions.
As is further known, the long-term performance of activated carbon adsorbents used in conventional EVAP canisters has certain limitations. If the desorption process is not completed, traces of hydrocarbons remain in the adsorbent, and the adsorption capacity decreases over time. As a result, during refueling or diurnal losses, the air flow from the fuel tank to the canister and out through the vent port to the atmosphere may contain traces of harmful gasoline components that are not adsorbed due to the decrease in the adsorption capacity of the adsorbent. Therefore, although activated carbon in the form of extruded pellets has traditionally been the primary choice for canister filling, such persistent "bleed" problems remain a challenge.

米国特許第7,467,620号明細書U.S. Pat. No. 7,467,620

本発明は、従来の炭素系吸着材の欠点に対処しようとするものであり、その代わりに、キャニスタからの排出物を削減するために高濃度の蒸発炭化水素を吸着する蒸発排出物管理システムの一部を形成するEVAPキャニスタに使用されるグラフェン系吸着材(粉末、ペレット、発泡体、フェルト又は他の組成物のいずれかを含む)を開示する。 The present invention seeks to address the shortcomings of conventional carbon-based adsorbents and instead discloses a graphene-based adsorbent (including either a powder, pellet, foam, felt or other composition) for use in EVAP canisters that form part of an evaporative emissions management system to adsorb high concentrations of evaporative hydrocarbons to reduce emissions from the canister.

グラフェン誘導体は、キャニスタの容積を維持しかつキャニスタ内の燃料蒸気の適切な吸着を可能にするために使用される、ペレット又は発泡体のいずれかの形態のポリマーに組み込まれる。更なるグラフェン誘導体は、キャニスタ内で吸着材を圧縮するために使用されるフェルトの形態のポリマーに組み込まれる。 Graphene derivatives are incorporated into a polymer in the form of either pellets or foams that are used to maintain the volume of the canister and allow proper adsorption of fuel vapors within the canister. Further graphene derivatives are incorporated into a polymer in the form of felt that is used to compress the adsorbent within the canister.

グラフェン誘導体の群は、単層グラフェン、数層グラフェン、酸化グラフェン、還元酸化グラフェン、及び官能化グラフェンを含むが、これらに限定されない。発泡体及びフェルト用のグラフェン誘導体の充填濃度は、0.1重量パーセントから60重量パーセントまで様々であり得る。ポリマーは、熱可塑性ポリマーであり、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン12、ナイロン6,12、ポリエチレン、テレフタレート、ポリブチレン、ポリフタルアミド、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、及びポリ塩化ビニルから選択することができるが、これらに限定されない。 The group of graphene derivatives includes, but is not limited to, single layer graphene, few layer graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, and functionalized graphene. The loading concentration of graphene derivatives for foams and felts can vary from 0.1 weight percent to 60 weight percent. The polymer is a thermoplastic polymer and can be selected from, but is not limited to, polyurethane, polyester, polypropylene, nylon 6, nylon 6,6, nylon 12, nylon 6,12, polyethylene, terephthalate, polybutylene, polyphthalamide, polyoxymethylene, polycarbonate, and polyvinyl chloride.

別の実施形態において、吸着材は、発泡体又はフェルトのいずれかに組み込まれたグラフェン誘導体とリグノセルロース材料又は木炭との組み合わせであり得る。 In another embodiment, the adsorbent may be a combination of graphene derivatives incorporated into either a foam or a felt and lignocellulosic material or charcoal.

蒸発排出物を削減するための自動車用の対応する蒸発排出物制御システムは、燃料タンクに連結されたエバポキャニスタを含む。キャニスタはグラフェン吸着材組成物を含み、キャニスタの蒸気入口が燃料タンクに接続され、パージ出口が空気導入システムに接続されている。動作中、吸着材は、エンジンが作動していないときに燃料蒸気を吸着し、エンジンが作動しているときに燃料蒸気を脱着させる。 A corresponding evaporative emissions control system for a motor vehicle for reducing evaporative emissions includes an evaporative canister coupled to a fuel tank. The canister includes a graphene sorbent composition, the canister has a vapor inlet connected to the fuel tank, and a purge outlet connected to an air induction system. In operation, the sorbent adsorbs fuel vapors when the engine is not running and desorbs fuel vapors when the engine is running.

更なる特徴はこの場合も先と同様に、グラフェン吸着材が、発泡体、フェルトのいずれかとして、又はペレットの形態に押し出されたような粉末として提供されることを含む。一変形例において、有機ポリマー結合剤が、粉末吸着材のペレットの形態へのペレット化をもたらす。結合剤は、さらにセルロース系であってもよい。 A further feature again includes that the graphene adsorbent is provided as either a foam, a felt, or as a powder such as extruded into pellet form. In one variation, an organic polymer binder effects pelletization of the powder adsorbent into pellet form. The binder may further be cellulosic.

他の特徴は、グラフェン吸着材組成物が、気化した炭化水素の適切な吸着及び脱着を提供するために高い表面積及び最適な孔径を維持するように押出プロセス及び低温乾燥プロセスによって製造されることを含む。 Other features include that the graphene adsorbent composition is manufactured by an extrusion process and a low temperature drying process to maintain a high surface area and optimal pore size to provide adequate adsorption and desorption of vaporized hydrocarbons.

ここで、添付の図を参照する。以下の詳細な説明と組み合わせて読む場合、同様の符号は、いくつかの図全体にわたって同様の部分を指している。 Reference is now made to the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like parts throughout the several views when read in conjunction with the following detailed description.

本発明の一応用例に従ってEVAP蒸気キャニスタ内でグラフェン系吸着材を利用する全体的な蒸発排出物制御システムの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an overall evaporative emissions control system utilizing a graphene-based sorbent in an EVAP vapor canister in accordance with one application of the present invention.

図1の蒸発排出物制御システムで使用されるようなEVAPキャニスタの部分分解平面断面図であり、グラフェン誘導体が追加の吸着材の体積で囲まれた高分子発泡体(ポリマー発泡体)の体積補正器に組み込まれ、ロードライン及びパージラインが取り付けられたキャニスタの第1端に第1のフェルト層が配置され、新鮮空気ポートと連通するキャニスタの反対端に第2のフェルト層が配置される、第1の非限定的な変形例を示す。FIG. 2 is a partially exploded cross-sectional plan view of an EVAP canister as used in the evaporative emissions control system of FIG. 1 , showing a first non-limiting variation in which graphene derivatives are incorporated into a volumetric compensator of polymer foam surrounded by a volume of additional adsorbent, with a first felt layer disposed at a first end of the canister where the load and purge lines are attached, and a second felt layer disposed at an opposite end of the canister in communication with a fresh air port.

更なる変形例に従って体積補正器ポリマー発泡体に組み込まれたグラフェン誘導体とリグノセルロースの組み合わせを含む、図2に示されたものと同様のキャニスタの図である。FIG. 3 is a diagram of a canister similar to that shown in FIG. 2 including a combination of graphene derivative and lignocellulose incorporated into a volumetric compensator polymer foam according to a further variant.

更なる変形例に従って体積補正器ポリマー発泡体に組み込まれたグラフェン誘導体と木炭の組み合わせを含む、図2に示されたものと同様のキャニスタの図である。FIG. 3 is a diagram of a canister similar to that shown in FIG. 2 including a combination of graphene derivative and charcoal incorporated in a volumetric compensator polymer foam according to a further modification.

この場合も先と同様に体積補正器ポリマー発泡体に組み込まれたグラフェン誘導体の組み合わせと、キャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体とを含む、図2に示されたものと同様のキャニスタの別の変形例の図である。FIG. 3 is a diagram of another variation of a canister similar to that shown in FIG. 2, again including a combination of graphene derivative incorporated into the volume compensator polymer foam and further graphene derivative incorporated into both felt layers located at opposite ends of the canister.

図3及び図5の態様を組み合わせ、それにより体積補正器ポリマー発泡体がリグノセルロースと共にグラフェン誘導体を組み込み、加えてキャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に更なるグラフェン誘導体が組み込まれた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 6 is a diagram of a further variation of a canister which combines the aspects of FIGS. 3 and 5 whereby the volumetric compensator polymer foam incorporates graphene derivative along with lignocellulose, and in addition further graphene derivative is incorporated into both of the felt layers located at opposite ends of the canister.

図4及び図5の態様を組み合わせ、それにより体積補正器ポリマー発泡体が木炭と共にグラフェン誘導体を組み込み、加えてキャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に更なるグラフェン誘導体が組み込まれた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 6 is a diagram of a further variation of a canister combining the aspects of FIGS. 4 and 5 whereby the volume compensator polymer foam incorporates graphene derivative along with charcoal, in addition further graphene derivative is incorporated into both of the felt layers located at opposite ends of the canister.

吸着材で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及びリグノセルロースと組み合わせた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 11 is a diagram of a further variant of the canister combining a graphene derivative incorporated into a volumetric compensator polymer foam surrounded by an adsorbent with further graphene derivative and lignocellulose incorporated into both felt layers at opposite ends of the canister.

吸着材で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体にリグノセルロースと共に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及びリグノセルロースと組み合わせた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 11 is a diagram of a further variation of the canister combining a graphene derivative incorporated with lignocellulose in a volumetric compensator polymer foam surrounded by an adsorbent, with further graphene derivative and lignocellulose incorporated into both felt layers at opposite ends of the canister.

吸着材で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体に木炭と共に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及びリグノセルロースと組み合わせた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 13 is a diagram of a further variation of the canister combining graphene derivative incorporated with charcoal in a volumetric compensator polymer foam surrounded by an adsorbent, with further graphene derivative and lignocellulose incorporated into both felt layers at opposite ends of the canister.

吸着材で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及び木炭と組み合わせた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 13 is a diagram of a further variation of the canister combining a graphene derivative incorporated into a volumetric compensator polymer foam surrounded by an adsorbent with further graphene derivative and charcoal incorporated into both felt layers at opposite ends of the canister.

吸着材で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体にリグノセルロースと共に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及び木炭と組み合わせた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 13 is a diagram of a further variation of the canister combining graphene derivative incorporated with lignocellulose in a volumetric compensator polymer foam surrounded by an adsorbent, with further graphene derivative and charcoal incorporated into both felt layers at opposite ends of the canister.

吸着材で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体に木炭と共に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及び木炭と組み合わせた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 13 is a diagram of a further variation of the canister combining a graphene derivative incorporated with charcoal in a volumetric compensator polymer foam surrounded by an adsorbent with further graphene derivative and charcoal incorporated into both felt layers at opposite ends of the canister.

外側吸着材に組み込まれたグラフェンペレット、発泡体又はフェルトのいずれかなどを含むグラフェン誘導体を組み込み、外側吸着材の間に体積補正器発泡体が挟まれ、キャニスタの両端に取り付けられた外側フェルト層と組み合わせた、キャニスタの更なる変形例の図である。FIG. 13 shows a further variation of the canister incorporating graphene derivatives including either graphene pellets, foam or felt incorporated into the outer adsorbent material, with a volume compensator foam sandwiched between the outer adsorbents, combined with an outer felt layer attached to either end of the canister.

補正器発泡体内部を取り囲む外側吸着材にグラフェン誘導体と共に組み込まれたリグノセルロースを、この場合も先と同様にEVAPキャニスタの反対端にある外側フェルト層と共にさらに含む、図14と同様の図である。FIG. 15 is a view similar to FIG. 14 further including lignocellulose incorporated with graphene derivative in an outer adsorbent material surrounding the compensator foam interior, again with an outer felt layer at the opposite end of the EVAP canister.

体積補正器発泡体内部を取り囲む外側吸着材にグラフェン誘導体と共に組み込まれたリグノセルロースを木炭に置き換え、この場合も先と同様にEVAPキャニスタの外側フェルト層とさらに組み合わせた、図15と同様の図である。FIG. 16 is a similar view to FIG. 15, in which lignocellulose incorporated with graphene derivative has been substituted for charcoal in the outer adsorbent surrounding the volumetric compensator foam interior, again further combined with an outer felt layer of the EVAP canister.

前述のものと同様であり、グラフェン誘導体、リグノセルロース、及び木炭の任意の組み合わせを含む発泡体又はフェルト吸着材を、グラフェン誘導体、リグノセルロース、及び木炭の任意の組み合わせを同様に含む外側フェルト層と共に組み込んだ、キャニスタの更なる断面図を示す。FIG. 1 shows a further cross-sectional view of a canister similar to that described above, incorporating a foam or felt adsorbent material comprising any combination of graphene derivatives, lignocellulose, and charcoal, along with an outer felt layer also comprising any combination of graphene derivatives, lignocellulose, and charcoal.

添付の図を参照すると、本発明は、従来の炭素系吸着材の欠点に対処しようとするものであり、代わりに、蒸発排出物管理システムの一部を形成するEVAPキャニスタに使用されるグラフェン系吸着材を開示する。 With reference to the accompanying drawings, the present invention seeks to address the shortcomings of conventional carbon-based adsorbents and instead discloses a graphene-based adsorbent for use in EVAP canisters that form part of evaporative emissions management systems.

図1は、炭化水素を吸着することができる本発明の新しい吸着材を使用する、全体として10で参照される蒸発排出物制御システムの概略図である。システムは、延伸する充填ネック14と密閉された燃料キャップ16とを備えた燃料タンク12を含む。ガソリンタンクは断面図で示されており、燃料レベルセンサ22によって読み取られる充填レベル18を定める液体ガソリンを示している。充填レベルより上では、タンクの上部の空いている膨張空間又は膨張容積が、燃料蒸気24(例えば、ペンタン、ブタンなど)によって占有される。燃料タンク圧力センサ26もタンク12内に配置されており、燃料レベルセンサ22と組み合わせて、充填レベル及びタンク圧力の測定値を適切なパワートレイン制御モジュール(PCM)28に供給する。 Figure 1 is a schematic diagram of an evaporative emissions control system, generally referenced 10, using the novel sorbent material of the present invention capable of sorbing hydrocarbons. The system includes a fuel tank 12 with an extending fill neck 14 and a sealed fuel cap 16. The gasoline tank is shown in cross section, showing liquid gasoline defining a fill level 18 that is read by a fuel level sensor 22. Above the fill level, the vacant expansion space or volume at the top of the tank is occupied by fuel vapor 24 (e.g., pentane, butane, etc.). A fuel tank pressure sensor 26 is also located within the tank 12 and, in combination with the fuel level sensor 22, provides measurements of the fill level and tank pressure to an appropriate powertrain control module (PCM) 28.

EVAP蒸気キャニスタ30が設けられており、燃料タンク12から延びる蒸気入口ライン32によって連通され、これは、燃料タンクからEVAPキャニスタ30への燃料蒸気の流れを可能にするベント制御弁と連通している。キャニスタ30から延びるEVAPベント33が、常開EVAPソレノイド弁34を含む。更なるライン36が、キャニスタ30からパージ流量センサ38、EVAPパージセンサ(通常は閉じている)40まで延びており、EVAPパージセンサ40は、空気導入システムに接続されており、エンジン吸気負圧により、EVAPキャニスタ内にそれまでに吸着された正確な量の燃料蒸気がエンジン吸気マニホールドへの送達及び最終的な燃焼のために吸い上げられる(脱着する)ことを可能にする。PCMモジュール28はまた、EVAPベントソレノイド34、パージ流量センサ38及びEVAPパージソレノイド40のそれぞれからの入力を受信する。 An EVAP vapor canister 30 is provided and communicated by a vapor inlet line 32 extending from the fuel tank 12, which communicates with a vent control valve that allows the flow of fuel vapor from the fuel tank to the EVAP canister 30. An EVAP vent 33 extending from the canister 30 includes a normally open EVAP solenoid valve 34. A further line 36 extends from the canister 30 to a purge flow sensor 38, an EVAP purge sensor (normally closed) 40, which is connected to the air induction system, allowing the engine intake vacuum to siphon off a precise amount of fuel vapor previously adsorbed in the EVAP canister for delivery to the engine intake manifold and eventual combustion. The PCM module 28 also receives inputs from each of the EVAP vent solenoid 34, the purge flow sensor 38, and the EVAP purge solenoid 40.

後続の図2~16のそれぞれをさらに参照してさらに説明するように、キャニスタ30は、グラフェン吸着材組成物を含み、動作中、吸着材は、エンジンが作動していないときに燃料タンクから排出される燃料蒸気を吸着し、その後、エンジンが作動しているときに燃料蒸気を脱着させてエンジン吸気マニホールドに戻す。図2以降の各図には直線状のキャニスタが示されているが、非直線状を含むキャニスタのあらゆる形状が本発明の範囲内で想定されることがさらに理解される。 As further described with further reference to each of the following Figures 2-16, the canister 30 includes a graphene adsorbent composition, and in operation, the adsorbent adsorbs fuel vapors discharged from the fuel tank when the engine is not running, and then desorbs and returns the fuel vapor to the engine intake manifold when the engine is running. Although a straight canister is shown in each of the figures following Figure 2, it is further understood that all shapes of the canister, including non-linear shapes, are contemplated within the scope of the present invention.

さらに説明するように、グラフェン吸着材は、発泡体、フェルト又はペレットの形態で押し出された粉末のいずれかとして提供され、グラフェン又はグラフェン誘導体は、化学的手法又は熱的手法のいずれかを用いてさらに活性化される。有機ポリマー結合剤が、キャニスタの表面へのグラフェン吸着材の接着性を向上させる。結合剤は、さらにセルロース系であってもよい。他の特徴は、グラフェン吸着材組成物が、気化した炭化水素の適切な吸着及び脱着を提供するために高い表面積及び最適な孔径を有するように押出プロセス及び低温乾燥プロセスによって製造されることを含む。 As further described, the graphene adsorbent is provided either as an extruded powder in the form of a foam, felt or pellets, and the graphene or graphene derivative is further activated using either chemical or thermal methods. An organic polymer binder improves adhesion of the graphene adsorbent to the surface of the canister. The binder may also be cellulosic. Other features include that the graphene adsorbent composition is manufactured by an extrusion process and a low temperature drying process to have a high surface area and optimal pore size to provide suitable adsorption and desorption of vaporized hydrocarbons.

図2に進むと、図1の蒸発排出物制御システムで使用されるようなEVAPキャニスタの部分分解平面切断図が、全体として50で示されている。EVAPキャニスタは、メインハウジング52(中空の内部を備えた円筒形状を有する非限定的な形でも示されている)を含む。 Proceeding to FIG. 2, a partially exploded cutaway plan view of an EVAP canister as used in the evaporative emissions control system of FIG. 1 is shown generally at 50. The EVAP canister includes a main housing 52 (also shown in non-limiting form as having a cylindrical shape with a hollow interior).

ハウジング52は、炭化水素を吸着することができ、この場合も先と同様にグラフェン、数層グラフェン、酸化グラフェン、還元酸化グラフェン、及び官能化グラフェンのいずれかを含むが、これらに限定されない一定量の吸着材を封入する。発泡体及びフェルト用のグラフェン誘導体の充填濃度は、0.1重量パーセントから60重量パーセントまで様々であり得る。吸着材は、上部セクション54及び下部セクション56として示されており、上部セクション54及び下部セクション56は、ポリマーに組み込まれたグラフェン誘導体58を有する更なる量のポリマーベースの発泡体によって分離され、かつこの発泡体を取り囲み、この発泡体は、キャニスタの容積を維持し、キャニスタ内の燃料蒸気の適切な吸着を可能にするために使用される。 The housing 52 is capable of adsorbing hydrocarbons and again encapsulates a quantity of adsorbent material including, but not limited to, graphene, few layer graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, and functionalized graphene. The loading concentration of the graphene derivative for the foam and felt can vary from 0.1 weight percent to 60 weight percent. The adsorbent material is shown as upper and lower sections 54, 56 separated by and surrounding a further quantity of polymer-based foam having graphene derivative 58 incorporated into the polymer, which is used to maintain the volume of the canister and allow proper adsorption of the fuel vapors within the canister.

限定されないが、グラフェン誘導体の群は、この場合も先と同様に単層グラフェン、数層グラフェン、酸化グラフェン、還元酸化グラフェン、及び官能化グラフェンのいずれかを含むことができるが、これらに限定されない。グラフェン誘導体の充填濃度は、0.1重量パーセントから50重量パーセントまで様々であり得る。ポリマーは、熱可塑性ポリマーのいずれかを含むことができ、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン12、ナイロン6,12、ポリエチレン、テレフタレート、ポリブチレン、ポリフタルアミド、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、及びポリ塩化ビニルから選択することができるが、これらに限定されない。 Without being limited thereto, the group of graphene derivatives can again include, but are not limited to, any of single layer graphene, few layer graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, and functionalized graphene. The loading concentration of the graphene derivatives can vary from 0.1 weight percent to 50 weight percent. The polymer can include any of the thermoplastic polymers and can be selected from, but are not limited to, polyurethane, polyester, polypropylene, nylon 6, nylon 6,6, nylon 12, nylon 6,12, polyethylene, terephthalate, polybutylene, polyphthalamide, polyoxymethylene, polycarbonate, and polyvinyl chloride.

第1のフェルト層60が、キャニスタメインハウジング52の一端に位置し、第1のフェルト層60を覆って、新鮮空気ポート64を組み込んだトップカバー62が取り付けられる。第2のフェルト層66が、キャニスタメインハウジング52の反対端に位置し、第2のフェルト層66を覆って、ロードライン70及びパージライン72のそれぞれを組み込んだ更なるカバー68が取り付けられる。フェルト層は、各実施形態において、キャニスタ内で吸着材を圧縮するのを補助するために設けられる。 A first felt layer 60 is located at one end of the canister main housing 52 and a top cover 62 incorporating a fresh air port 64 is attached over the first felt layer 60. A second felt layer 66 is located at the opposite end of the canister main housing 52 and a further cover 68 incorporating a load line 70 and a purge line 72, respectively, is attached over the second felt layer 66. The felt layer is provided in each embodiment to assist in compressing the adsorbent within the canister.

EVAPキャニスタ50の動作は、前述のものと同様であり、燃料タンクを延長する蒸気入口(ロード)ライン70によって蒸気キャニスタが連通され、この場合も先と同様に燃料タンクからEVAPキャニスタへの燃料蒸気の流れを可能にするベント制御弁と連通することを含む。EVAPベントは(エアポート64も)、キャニスタ50から延びており、常開EVAPソレノイド弁(図1の34を再度参照)を含み、更なるライン72は、キャニスタ50からパージ流量センサ(図1で説明したように前に38であった)、EVAPパージセンサ40(通常は閉じている)まで延びており、EVAPパージセンサ40は、空気導入システムに接続され、エンジン吸気負圧により、EVAPキャニスタ内にそれまでに吸着された正確な量の燃料蒸気が、エンジンの動作中のエンジン吸気マニホールドへの送達及び最終的な燃焼のために吸い上げられる(脱着する)ことを可能にする。 The operation of the EVAP canister 50 is similar to that described above, including communication with the vapor canister by a vapor inlet (load) line 70 that extends to the fuel tank, again in communication with a vent control valve that allows the flow of fuel vapor from the fuel tank to the EVAP canister. The EVAP vent (also air port 64) extends from the canister 50 and includes a normally open EVAP solenoid valve (see again 34 in FIG. 1), and a further line 72 extends from the canister 50 to a purge flow sensor (previously 38 as described in FIG. 1), an EVAP purge sensor 40 (normally closed), which is connected to the air induction system, allowing the engine intake vacuum to siphon off (desorb) the precise amount of fuel vapor previously adsorbed in the EVAP canister for delivery to the engine intake manifold and eventual combustion during engine operation.

続いて図3~16を参照すると、同様のEVAPキャニスタ構造が示されており、同一の構成要素には繰り返し番号が付され、説明は図2で開示された組成物の違いに限定される。図3は、ポリマー発泡体組成物58’が体積補正器発泡体に組み込まれたグラフェン誘導体とリグノセルロースの両方の組み合わせを含むことを除いて、図2に示されたものと同様のキャニスタ(全体として74)の図である。図4は、図2に示されたものと同様の、関連する部分では、更なる変形例に従って58”で示される体積補正器ポリマー発泡体の更なるバージョンに組み込まれたグラフェン誘導体と木炭の組み合わせを含むキャニスタ76の図である。 With continued reference to Figures 3-16, similar EVAP canister structures are shown with identical components numbered repeatedly and the description limited to the compositional differences disclosed in Figure 2. Figure 3 is a view of a canister (generally 74) similar to that shown in Figure 2, except that polymer foam composition 58' includes a combination of both graphene derivative and lignocellulose incorporated into the volumetric compensator foam. Figure 4 is a view of a canister 76 similar to that shown in Figure 2, in relevant part, including a combination of graphene derivative and charcoal incorporated into a further version of the volumetric compensator polymer foam designated 58" according to a further modification.

図5は、この場合も先と同様に体積補正器ポリマー発泡体(58)に組み込まれたグラフェン誘導体の組み合わせと、キャニスタの反対端に位置するフェルト層(これらはさらに符号62’及び66’で示されている)の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体とを含む、図2に示されたものと同様のキャニスタの別の変形例78の図である。 Figure 5 is an illustration of another variation 78 of a canister similar to that shown in Figure 2, again including a combination of graphene derivatives incorporated into the volumetric compensator polymer foam (58) and additional graphene derivatives incorporated into both felt layers (further indicated at 62' and 66') located at the opposite ends of the canister.

図6は、図3及び図5の態様を組み合わせ、それにより体積補正器ポリマー発泡体がリグノセルロース(再び58’)と共にグラフェン誘導体を組み込み、加えてキャニスタの反対端に位置するフェルト層(60’及び66’)の両方に更なるグラフェン誘導体が組み込まれた、キャニスタの更なる変形例80の図である。 Figure 6 is an illustration of a further variation 80 of a canister combining the aspects of Figures 3 and 5, whereby the volumetric compensator polymer foam incorporates graphene derivative along with lignocellulose (again 58'), and in addition further graphene derivative is incorporated into both felt layers (60' and 66') located at opposite ends of the canister.

図7は、図4及び図5の態様を組み合わせ、それにより体積補正器ポリマー発泡体が木炭(再び58’)と共にグラフェン誘導体を組み込み、加えてキャニスタの反対端に位置するフェルト層(60’及び66’)の両方に更なるグラフェン誘導体が組み込まれた、キャニスタの更なる変形例82の図である。 Figure 7 is an illustration of a further variation 82 of the canister combining the aspects of Figures 4 and 5 whereby the volumetric compensator polymer foam incorporates graphene derivative along with charcoal (again 58') and in addition further graphene derivative is incorporated into both felt layers (60' and 66') located at opposite ends of the canister.

図8は、この場合も先と同様に、吸着材(54及び56)で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体(58)に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層(60”及び66”で示される)の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及びリグノセルロースと組み合わせた、キャニスタの更なる変形例84の図である。 Figure 8 is an illustration of a further variation of the canister 84, again combining graphene derivatives incorporated into a volumetric compensator polymer foam (58) surrounded by adsorbent material (54 and 56) with further graphene derivatives and lignocellulose incorporated into both felt layers (designated 60" and 66") at the opposite ends of the canister.

図9は、吸着材(再び54及び56)で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体(再び58’)にリグノセルロースと共に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置する60”及び66”のフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及びリグノセルロースと組み合わせた、キャニスタの更なる変形例の図86である。 Figure 9 is a diagram 86 of a further variation of the canister combining graphene derivatives incorporated with lignocellulose in a volumetric compensator polymer foam (again 58') surrounded by adsorbent material (again 54 and 56) with further graphene derivatives and lignocellulose incorporated in both 60" and 66" felt layers at the opposite ends of the canister.

図10は、吸着材(この場合も先と同様に体積54/56を囲む)で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体(58’)に木炭と共に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置する、この場合も先と同様に60”及び66”のフェルト層の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及びリグノセルロースと組み合わせた、キャニスタの更なる変形例88の図である。 Figure 10 is an illustration of a further variation of the canister 88, combining graphene derivatives incorporated with charcoal in a volumetric compensator polymer foam (58') surrounded by adsorbent (again enclosing volume 54/56) with further graphene derivatives and lignocellulose again incorporated in both the 60" and 66" felt layers at the opposite end of the canister.

図11は、この場合も先と同様に、吸着材(54/56)で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体58に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層(60”及び66”で示される)の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及び木炭と組み合わせた、キャニスタの更なる変形例90の図である。 Figure 11 is an illustration of a further variation of the canister 90, again combining graphene derivatives incorporated into a volumetric compensator polymer foam 58 surrounded by adsorbent material (54/56) with further graphene derivatives and charcoal incorporated into both felt layers (designated 60" and 66") at the opposite ends of the canister.

図12は、吸着材で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体(58’)にリグノセルロースと共に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層(再び60”及び66”)の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及び木炭と組み合わせた、キャニスタの更なる変形例92の図である。 Figure 12 is an illustration of a further variation of the canister 92, combining graphene derivatives incorporated with lignocellulose in a volumetric polymer foam (58') surrounded by an adsorbent, with further graphene derivatives and charcoal incorporated in both felt layers (again 60" and 66") located at the opposite ends of the canister.

図13は、吸着材(54/56)で囲まれた体積補正器ポリマー発泡体(58”)に木炭と共に組み込まれたグラフェン誘導体を、キャニスタの反対端に位置するフェルト層(再び60”及び66”)の両方に組み込まれた更なるグラフェン誘導体及び木炭と組み合わせた、キャニスタの更なる変形例94の図である。 Figure 13 is an illustration of a further variation of the canister 94, combining graphene derivatives incorporated with charcoal in a volumetric compensator polymer foam (58") surrounded by an adsorbent (54/56), with further graphene derivatives and charcoal incorporated in both felt layers (again 60" and 66") at the opposite ends of the canister.

図14は、外側吸着材(98及び100参照)に組み込まれたペレットなどを含むグラフェン誘導体を組み込み、外側吸着材の間に体積補正器発泡体内部(102)が挟まれ、これを、前に図2~13で示したようなフェルト層の代わりに、キャニスタの両端に取り付けられた外側フェルト層(104及び106)と組み合わせた、キャニスタの更なる変形例96の図である。 Figure 14 shows a further variation 96 of the canister incorporating graphene derivatives, including pellets etc., incorporated into the outer adsorbents (see 98 and 100) with a volumetric compensator foam interior (102) sandwiched between the outer adsorbents, combining this with outer felt layers (104 and 106) attached to either end of the canister, instead of the felt layers as previously shown in Figures 2-13.

図15は、外側吸着材(96’及び98’参照)にグラフェン誘導体と共に組み込まれたリグノセルロース(これらは体積補正器発泡体内部102を取り囲む)を、この場合も先と同様にEVAPキャニスタの反対端にある外側フェルト層104及び106と共にさらに含む、図14と同様の図(108)である。 Figure 15 is a view (108) similar to Figure 14, further including lignocellulose incorporated with graphene derivatives in the outer adsorbent material (see 96' and 98') (which surround the volumetric compensator foam interior 102), again with outer felt layers 104 and 106 at opposite ends of the EVAP canister.

図16は、体積補正器発泡体内部102を取り囲む外側吸着材(96”及び98”で示すもの参照)にグラフェン誘導体と共に組み込まれたリグノセルロースを木炭に置き換え、この場合も先と同様にEVAPキャニスタ110の外側フェルト層104及び106とさらに組み合わせた、図15と同様の図(110)である。 Figure 16 is a view (110) similar to Figure 15, where lignocellulose incorporated with graphene derivatives has been substituted for charcoal in the outer adsorbent (see 96" and 98") surrounding the volumetric compensator foam interior 102, again further combined with the outer felt layers 104 and 106 of the EVAP canister 110.

図17は、前述のものと同様であり、発泡体又はフェルト吸着材114のいずれかを組み込み、これにグラフェン誘導体、リグノセルロース、及び木炭の任意の組み合わせが設けられた、キャニスタ(全体として112)の更なる断面図を示す。また、外側フェルト層116及び118も示されており、これらもグラフェン誘導体、リグノセルロース及び木炭の任意の組み合わせを含む。 Figure 17 shows a further cross-sectional view of a canister (generally 112) similar to that described above, incorporating either a foam or felt adsorbent material 114, which is provided with any combination of graphene derivatives, lignocellulose, and charcoal. Also shown are outer felt layers 116 and 118, which also include any combination of graphene derivatives, lignocellulose, and charcoal.

本発明を説明してきたが、他の更なる好ましい実施形態は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明が関係する技術分野の当業者には明らかになるであろう。詳細な説明及び図面は開示を支持するものであり、開示の範囲は特許請求の範囲によって定義されることがさらに理解される。請求項に記載された教示を実施するための最良の形態及び他の実施形態のいくつかが詳細に説明されているが、添付の特許請求の範囲で定義される開示を実施するための様々な代替的な設計及び実施形態が存在する。 Having described the present invention, other and further preferred embodiments will become apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the scope of the appended claims. It is further understood that the detailed description and drawings support the disclosure, the scope of which is defined by the claims. Although some of the best modes and other embodiments for carrying out the teachings set forth in the claims have been described in detail, there are various alternative designs and embodiments for carrying out the disclosure as defined in the appended claims.

前述の開示は、本開示を開示された正確な形態又は特定の使用分野に限定することを意図したものではないことがさらに理解される。したがって、本明細書に明示的に記載されているか暗示されているかにかかわらず、本開示に照らして、本開示に対する様々な別の実施形態及び/又は修正が可能であると考えられる。本開示の実施形態をこのように説明してきたが、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、形態及び詳細の変更を行うことができることを認識するであろう。したがって、本開示は特許請求の範囲によってのみ限定される。 It is further understood that the foregoing disclosure is not intended to limit the disclosure to the precise form or particular field of use disclosed. Accordingly, various alternative embodiments and/or modifications to the disclosure are possible in light of the present disclosure, whether expressly described or implied herein. Having thus described an embodiment of the present disclosure, those skilled in the art will recognize that changes in form and detail can be made without departing from the scope of the present disclosure. Accordingly, the present disclosure is limited only by the scope of the claims.

前述の明細書では、開示は特定の実施形態を参照して記載されている。しかしながら、当業者が理解するように、本明細書に開示された様々な実施形態は、本開示の主旨及び範囲から逸脱することなく、様々な他の方法で修正又は実施することができる。したがって、この説明は、例示とみなされるべきであり、本開示の様々な実施形態を作成及び使用する方法を当業者に教示することを目的としている。本明細書に示され、記載された開示の形態は、代表的な実施形態として解釈されるべきであることが、理解されるべきである。本明細書に代表的に示され、記載された要素、材料、プロセス又はステップは、等価な要素、材料、プロセス又はステップに置き換えることができる。また、本開示の特定の特徴は、他の特徴の使用から独立して利用することができ、そのすべてが、本開示のこの説明の恩恵を受けた後の当業者には明らかであろう。本開示を説明し、特許請求するために使用される「備える」、「含む」、「組み込む」、「から成る」、「有する」、「である」などの表現は、非排他的に解釈されることが意図されており、すなわち、明示的に記載されていないアイテム、構成要素又は要素も存在することを許容する。単数への言及は、複数にも関係すると解釈されるべきである。 In the foregoing specification, the disclosure has been described with reference to specific embodiments. However, as those skilled in the art will appreciate, the various embodiments disclosed herein can be modified or embodied in various other ways without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Thus, this description should be considered as illustrative and is intended to teach those skilled in the art how to make and use the various embodiments of the present disclosure. It should be understood that the forms of the disclosure shown and described herein should be taken as representative embodiments. The elements, materials, processes or steps typically shown and described herein may be replaced with equivalent elements, materials, processes or steps. Also, certain features of the present disclosure may be utilized independently of the use of other features, all of which will be apparent to those skilled in the art after the benefit of this description of the present disclosure. The terms "comprises," "includes," "incorporates," "consists of," "has," "is," and the like, used to describe and claim the present disclosure, are intended to be interpreted in a non-exclusive manner, i.e., allowing for the presence of items, components or elements not expressly described. References to the singular should be interpreted to relate to the plural as well.

さらに、本明細書に開示された様々な実施形態は、例示的及び説明的な意味で解釈されるべきであり、決して本開示を限定するものと解釈されるべきではない。すべての結合の表現(例えば、取り付けられる、固定される、連結される、接続される等)は、本開示の読者の理解を助けるためにのみ使用され、特に本明細書に開示されたシステム及び/又は方法の位置、方向、又は使用に関して制限を設けることはできない。したがって、結合の表現は、もしあれば、広く解釈されるべきである。また、このような結合の表現は、必ずしも2つの要素が互いに直接接続されていることを暗示するものではない。 Furthermore, the various embodiments disclosed herein should be construed in an illustrative and explanatory sense, and should not be construed as limiting the present disclosure in any way. All connector references (e.g., attached, secured, coupled, connected, etc.) are used only to aid the reader's understanding of the present disclosure, and cannot impose limitations on the position, orientation, or use of the systems and/or methods specifically disclosed herein. Thus, connector references, if any, should be interpreted broadly. Also, such connector references do not necessarily imply that two elements are directly connected to each other.

さらに、限定されるものではないが、「第1」、「第2」、「第3」、「一次」、「二次」、「主要」などのすべての数字的な用語、又は他のあらゆる一般的及び/又は数字的な用語も、本開示の様々な要素、実施形態、変形及び/又は修正に関する読者の理解を助けるための識別子としてのみ解釈されるべきであり、特に、任意の要素、実施形態、変形及び/又は修正の、他の要素、実施形態、変形及び/又は修正に対する順序又は優先順位に関して、いかなる制限を設けるものではない。 Furthermore, without limitation, all numerical terms such as "first," "second," "third," "primary," "secondary," "main," or any other general and/or numerical terms should be construed merely as identifiers to aid the reader in understanding the various elements, embodiments, variations and/or modifications of the present disclosure, and in particular do not impose any limitations as to the order or priority of any element, embodiment, variation and/or modification relative to other elements, embodiments, variations and/or modifications.

また、図面/図に示された要素の1つ以上が、特定の用途に従って有用であるように、より分離又は統合された方法で実装することも、場合によっては除去するか又は動作不能にすることさえできることが理解されるであろう。さらに、図面/図のシグナルハッチは、特に明記されない限り、例示としてのみ考慮されるべきであり、限定するものではない。 It will also be understood that one or more of the elements shown in the drawings/diagrams may be implemented in a more separate or integrated manner, or even removed or rendered inoperative in some cases, as may be useful according to a particular application. Furthermore, the signal hatches in the drawings/diagrams are to be considered as illustrative only and not limiting, unless otherwise noted.

Claims (20)

蒸発排出物を削減するための自動車用の蒸発排出物制御システムであって、
燃料タンクに連結されたエバポキャニスタであって、炭化水素を吸着することができ、単層グラフェン、数層グラフェン、酸化グラフェン、還元酸化グラフェン、及び官能化グラフェンのいずれにも限定されない活性化グラフェン誘導体の群から選択された吸着材を含む、キャニスタと、
前記燃料タンクに接続された前記キャニスタの蒸気入口と、
空気導入システムに接続された前記キャニスタのパージ出口と
を備え、
前記吸着材は、前記エンジンが作動していないときに燃料蒸気を吸着し、前記エンジンが作動しているときに燃料蒸気を脱着させる、蒸発排出物制御システム。
1. An evaporative emissions control system for a motor vehicle for reducing evaporative emissions, comprising:
an evaporative canister coupled to a fuel tank, the canister being capable of adsorbing hydrocarbons and comprising an adsorbent selected from the group of activated graphene derivatives including but not limited to single layer graphene, few layer graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, and functionalized graphene;
a vapor inlet of the canister connected to the fuel tank;
a purge outlet of the canister connected to an air induction system;
An evaporative emissions control system, wherein the adsorbent adsorbs fuel vapors when the engine is not operating and desorbs fuel vapors when the engine is operating.
グラフェン又はグラフェン誘導体の前記吸着材は、粉末押出しペレット、型抜きペレット又は成形ペレットのいずれかとして提供され、化学的手法又は熱的手法のいずれかを用いて活性化されることをさらに含む、請求項1に記載の発明。 The invention of claim 1 further comprises that the graphene or graphene derivative adsorbent is provided as either a powder extruded pellet, a die-cut pellet or a molded pellet, and is activated using either a chemical or thermal method. 前記吸着材は、前記吸着材を圧縮して前記キャニスタの内部容積を維持し、前記炭化水素の適切な吸着を可能にするために、粉末押出ペレット、型抜きペレット又は成形ペレットと、前記キャニスタ内に膨張するポリマー発泡体又はフェルト層との組み合わせとして提供されることをさらに含む、請求項1に記載の発明。
10. The invention of claim 1 further comprising the sorbent being provided as a combination of powdered extruded, stamped or molded pellets and a layer of polymeric foam or felt which expands into the canister to compress the sorbent to maintain the interior volume of the canister and enable proper adsorption of the hydrocarbons.
前記ペレット又は粒状吸着材の形状を保持するための有機ポリマー結合剤をさらに含む、請求項2に記載の発明。 The invention of claim 2 further comprises an organic polymer binder for maintaining the shape of the pellet or granular adsorptive material. 前記有機結合剤はセルロース系であることをさらに含む、請求項4に記載の発明。 The invention of claim 4 further includes that the organic binder is cellulosic. 前記吸着材は、気化した炭化水素の吸着及び脱着に適した高い表面積及び最適な孔径を維持するために、押出プロセス及び低温乾燥プロセスによって製造されることをさらに含む、請求項1に記載の発明。 The invention of claim 1 further includes that the adsorbent is manufactured by an extrusion process and a low temperature drying process to maintain a high surface area and optimal pore size suitable for adsorption and desorption of vaporized hydrocarbons. 前記吸着材は、前記活性化グラフェン誘導体と組み合わせたリグノセルロース又は木炭材料のいずれかをさらに含む、請求項1に記載の発明。 The invention of claim 1, wherein the adsorbent further comprises either a lignocellulosic or charcoal material in combination with the activated graphene derivative. 前記発泡体又はフェルト層に対する前記グラフェン誘導体の充填濃度が0.1~60重量パーセントの範囲で提供されることをさらに含む、請求項3に記載の発明。 The invention of claim 3 further includes providing a loading concentration of the graphene derivative in the foam or felt layer in the range of 0.1 to 60 weight percent. 前記ポリマー発泡体は、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン12、ナイロン6,12、ポリエチレン、テレフタレート、ポリブチレン、ポリフタルアミド、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、及びポリ塩化ビニルのいずれかから選択されるがこれらに限定されないことをさらに含む、請求項3に記載の発明。 The invention of claim 3 further comprising, but not limited to, the polymer foam selected from the group consisting of polyurethane, polyester, polypropylene, nylon 6, nylon 6,6, nylon 12, nylon 6,12, polyethylene, terephthalate, polybutylene, polyphthalamide, polyoxymethylene, polycarbonate, and polyvinyl chloride. 前記ポリマーは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン12、ナイロン6,12、ポリエチレン、テレフタレート、ポリブチレン、ポリフタルアミド、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、及びポリ塩化ビニルのいずれかから選択されるがこれらに限定されない熱可塑性ポリマーをさらに含む、請求項3に記載の発明。 The invention of claim 3, wherein the polymer further comprises a thermoplastic polymer selected from, but not limited to, polyurethane, polyester, polypropylene, nylon 6, nylon 6,6, nylon 12, nylon 6,12, polyethylene, terephthalate, polybutylene, polyphthalamide, polyoxymethylene, polycarbonate, and polyvinyl chloride. 前記吸着材は、グラフェン誘導体、リグノセルロース、及び木炭のいずれかの組み合わせが組み込まれた発泡体又はフェルトをさらに含む、請求項1に記載の発明。 The invention of claim 1, wherein the adsorbent further comprises a foam or felt incorporating any combination of graphene derivatives, lignocellulose, and charcoal. 蒸発排出物を削減するための自動車用の蒸発排出物制御システムであって、
燃料タンクに連結されたエバポキャニスタであって、粉末押出ペレット、型抜きペレット、又は成形ペレットのいずれかとして提供され、炭化水素を吸着することができる吸着材を含み、前記吸着材は、単層グラフェン、数層グラフェン、酸化グラフェン、還元酸化グラフェン、及び官能化グラフェンのいずれにも限定されない活性化グラフェン誘導体の群から選択される、キャニスタと、
前記吸着材ペレット材料の形状を保持するためのセルロース系有機ポリマー結合剤と、
前記燃料タンクに接続された前記キャニスタの蒸気入口と、
空気導入システムに接続された前記キャニスタのパージ出口と
を備え、
前記吸着材は、前記エンジンが作動していないときに燃料蒸気を吸着し、前記エンジンが作動しているときには燃料蒸気を脱着させる、蒸発排出物制御システム。
1. An evaporative emissions control system for a motor vehicle for reducing evaporative emissions, comprising:
an evaporative canister coupled to a fuel tank, the canister being provided as either a powder extruded pellet, a die-cut pellet, or a molded pellet, and including an adsorbent material capable of adsorbing hydrocarbons, the adsorbent material being selected from the group of activated graphene derivatives including, but not limited to, single layer graphene, few layer graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, and functionalized graphene;
a cellulosic organic polymer binder for maintaining the shape of the adsorbent pellet material;
a vapor inlet of the canister connected to the fuel tank;
a purge outlet of the canister connected to an air induction system;
The evaporative emissions control system, wherein the adsorbent adsorbs fuel vapors when the engine is not operating and desorbs fuel vapors when the engine is operating.
前記吸着材はポリマー発泡体として提供され、発泡体又はフェルト外側層のいずれかが、前記吸着材を圧縮して前記キャニスタの内部容積を維持し、前記炭化水素の吸着を可能にするために、前記キャニスタ内に膨張することをさらに含む、請求項12に記載の発明。 The invention of claim 12 further comprises the sorbent material being provided as a polymer foam, and either the foam or a felt outer layer expanding into the canister to compress the sorbent material to maintain the interior volume of the canister and enable the sorption of the hydrocarbons. 前記吸着材は、気化した炭化水素の吸着及び脱着に適した高い表面積及び最適な孔径を維持するために、押出プロセス及び低温乾燥プロセスによって製造されることをさらに含む、請求項12に記載の発明。 The invention of claim 12 further comprises that the adsorbent is manufactured by an extrusion process and a low temperature drying process to maintain a high surface area and optimal pore size suitable for adsorption and desorption of vaporized hydrocarbons. 前記吸着材は、前記活性化グラフェン誘導体と組み合わせたリグノセルロース又は木炭材料のいずれかをさらに含む、請求項12に記載の発明。 The invention of claim 12, wherein the adsorbent further comprises either a lignocellulosic or charcoal material in combination with the activated graphene derivative. 前記発泡体又はフェルト層に対する前記グラフェン誘導体の充填濃度が0.1~60重量パーセントの範囲で提供されることをさらに含む、請求項13に記載の発明。 The invention of claim 13 further comprises providing a loading concentration of the graphene derivative in the foam or felt layer in the range of 0.1 to 60 weight percent. 前記ポリマー発泡体は、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン12、ナイロン6,12、ポリエチレン、テレフタレート、ポリブチレン、ポリフタルアミド、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、及びポリ塩化ビニルのいずれかから選択されるがこれらに限定されないことをさらに含む、請求項13に記載の発明。 The invention of claim 13 further comprising, but not limited to, the polymer foam selected from the group consisting of polyurethane, polyester, polypropylene, nylon 6, nylon 6,6, nylon 12, nylon 6,12, polyethylene, terephthalate, polybutylene, polyphthalamide, polyoxymethylene, polycarbonate, and polyvinyl chloride. 前記ポリマーは、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン12、ナイロン6,12、ポリエチレン、テレフタレート、ポリブチレン、ポリフタルアミド、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、及びポリ塩化ビニルのいずれかから選択されるがこれらに限定されない熱可塑性ポリマーをさらに含む、請求項13に記載の発明。 The invention of claim 13, wherein the polymer further comprises a thermoplastic polymer selected from, but not limited to, polyurethane, polyester, polypropylene, nylon 6, nylon 6,6, nylon 12, nylon 6,12, polyethylene, terephthalate, polybutylene, polyphthalamide, polyoxymethylene, polycarbonate, and polyvinyl chloride. 前記吸着材は、グラフェン誘導体、リグノセルロース、及び木炭のいずれかの組み合わせが組み込まれた発泡体又はフェルトをさらに含む請求項12に記載の発明。 The invention of claim 12, wherein the adsorbent further comprises a foam or felt incorporating any combination of graphene derivatives, lignocellulose, and charcoal. 蒸発排出物を削減するための自動車用の蒸発排出物制御システムであって、
燃料タンクに連結されたエバポキャニスタであって、炭化水素を吸着することができ、単層グラフェン、数層グラフェン、酸化グラフェン、還元酸化グラフェン、及び官能化グラフェンのいずれにも限定されない活性化グラフェン誘導体の群から選択された吸着材を含む、キャニスタと、
前記燃料タンクに接続された前記キャニスタの蒸気入口と、
空気導入システムに接続された前記キャニスタのパージ出口と
を含み、
前記吸着材はポリマー発泡体として提供され、発泡体又はフェルト外側層のいずれかが、前記吸着材を圧縮して前記キャニスタの内容積を維持し、前記炭化水素の吸着を可能にするために、前記キャニスタ内に膨張し、
前記ポリマー発泡体は、ポリウレタン、ポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン12、ナイロン6,12、ポリエチレン、テレフタレート、ポリブチレン、ポリフタルアミド、ポリオキシメチレン、ポリカーボネート、及びポリ塩化ビニルのいずれかから選択されるがこれらに限定されず、
前記吸着材は、前記エンジンが作動していないときに燃料蒸気を吸着し、前記エンジンが作動しているときに燃料蒸気を脱着させる、蒸発排出物制御システム。
1. An evaporative emissions control system for a motor vehicle for reducing evaporative emissions, comprising:
an evaporative canister coupled to a fuel tank, the canister being capable of adsorbing hydrocarbons and comprising an adsorbent selected from the group of activated graphene derivatives including but not limited to single layer graphene, few layer graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, and functionalized graphene;
a vapor inlet of the canister connected to the fuel tank;
a purge outlet of the canister connected to an air induction system;
the sorbent material is provided as a polymer foam, and either the foam or a felt outer layer expands into the canister to compress the sorbent material to maintain the internal volume of the canister and enable the sorption of the hydrocarbons;
the polymer foam is selected from, but not limited to, polyurethane, polyester, polypropylene, nylon 6, nylon 6,6, nylon 12, nylon 6,12, polyethylene, terephthalate, polybutylene, polyphthalamide, polyoxymethylene, polycarbonate, and polyvinyl chloride;
An evaporative emissions control system, wherein the adsorbent adsorbs fuel vapors when the engine is not operating and desorbs fuel vapors when the engine is operating.
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