(57)【要約】  幾つかの源から発散し、かつそれ以外に、エンジンが停止している場合に自動車エンジンのエアクリーナを通じて大気中へ放出される揮発性炭化水素の回収のための炭化水素吸着ユニット。前記ユニットは、エンジンを流れる全ての空気が前記ユニットを通過するように、エアインテークシステム中に位置している。前記ユニットは、空気入口と空気出口とを有するハウジングを含有する。前記ハウジングは、基材と、基材の表面上にコーティングされた揮発性炭化水素吸着器材料とを有する。前記吸着器材料は、シリカゲル、モレキュラーシーブ及び／又は活性炭であってよい。前記材料はさらに、材料を基材の表面に付着させるバインダを含有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエアインダクションシステムにおいて使用するための炭化水素吸着ユニットであって、炭化水素吸着剤コーティングされた多孔質基材と、前記基材に隣接している少なくとも１つの保護スクリーンとを有することを特徴とする、炭化水素吸着ユニット。
【請求項２】
前記炭化水素吸着剤が、シリカゲル、活性炭、ホージャサイト、チャバザイト、クリノプチロライト、モルデナイト、シリカライト、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、超安定ゼオライトＹ、ＺＳＭゼオライト、オフレタイト及びベータゼオライトからなる群から選択される、請求項１記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項３】
前記炭化水素吸着剤がベータゼオライトである、請求項１記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項４】
前記多孔質基材がワイヤスクリーンメッシュである、請求項１記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項５】
前記ワイヤスクリーンメッシュが、約０．０１インチ〜約０．０７インチのワイヤ直径を有し、かつ前記ワイヤスクリーンメッシュが、直線インチあたり約８×８〜約２０×２０のワイヤを有する、請求項４記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項６】
前記ワイヤスクリーンメッシュが、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、チタン、アルミニウム、ナイロン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、ＡＢＳ及びポリエチレンからなる群から選択される、請求項４記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項７】
前記ワイヤスクリーンメッシュが、金属酸化物アンダーコート、金属熱アーク溶射された層アンダーコート、金属熱アーク溶射された層及び金属酸化物アンダーコート、ゾル溶液アンダーコート、又は酸エッチング前処理でアンダーコーティングされるか又は前処理され、かつ前記アンダーコーティングされたか又は前処理されたワイヤスクリーンメッシュが、前記炭化水素吸着剤コートでコーティングされる、請求項６記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項８】
前記の金属熱アーク溶射された層アンダーコートが、Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｎｉ／Ｃｒ、Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｃｏ／Ｃｒ、Ｃｏ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｃｏ／Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｆｅ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｃｒ、Ｆｅ／Ｃｒ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｆｅ／Ｎｉ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒ、３００及び４００シリーズステンレス鋼からなる群から選択される、請求項７記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項９】
前記ワイヤスクリーンメッシュが、前記の金属熱アーク溶射された層及び耐火性酸化物層でアンダーコーティングされる、請求項８記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項１０】
前記ユニットが２つの保護スクリーンを有し、かつ前記スクリーンが前記基材の反対側にある、請求項１記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項１１】
エアフィルタ、前記エアフィルタ上流の空気入口及び前記エアフィルタ下流の空気出口、その際前記空気出口は空気をエンジンに指向し、及び前記エアフィルタと前記空気出口との間に置かれた炭化水素吸着剤を含有する自動車のエアインダクションシステムにおいて、その際に前記炭化水素吸着剤が、多孔質基材上でコーティングされる改善を有し、かつ少なくとも１つの保護スクリーンが前記多孔質基材に隣接している、エアインダクションシステム。
【請求項１２】
前記の炭化水素吸着剤コーティングされた多孔質基材が、前記多孔質基材の下流側で前記多孔質基材に隣接している１つの保護スクリーンを有する、請求項１１記載の炭化水素吸着ユニット。
【請求項１３】
前記炭化水素吸着剤コーティングされた多孔質基材が、前記多孔質基材の上流側で前記多孔質基材に隣接している１つの保護スクリーンと、前記多孔質基材の下流側で前記多孔質基材に隣接している１つの保護スクリーンとを有する、請求項１１記載の炭化水素吸着ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2005年6月1日付けで提出した米国仮出願番号60/686,486、名称"COATED SCREEN ADSORPTION UNIT FOR CONTROLLING EVAPORATIVE HYDROCARBON EMISSIONS"（蒸発炭化水素放出を防止するためのコーティングされたスクリーン吸着ユニット）の優先権を主張するものである。
【０００２】
発明の属する分野
本発明は、自動車のエアインダクションシステムにおける揮発性炭化水素燃料蒸気を吸着するユニットに関する。これらの蒸気は、エンジン停止後に発生し、かつ、吸着されない場合に、エアクリーナから大気中へ流れ出る。
【０００３】
発明の背景
自動車の燃料タンクからの揮発性炭化水素燃料蒸気をトラップするシステム及び方法は、十分知られている。そのようなシステムは、典型的には、燃料蒸発ガス排出抑止装置と呼ばれ、かつ再生可能な吸着剤、例えば活性炭を含有するキャニスターに拠る。この吸着剤は、揮発性炭化水素を吸着し、かつ、エンジン運転条件が、トラップされた炭化水素の燃焼に適切である場合に、空気の流れは、吸着剤を通過して吸着剤を脱着させ、かつ炭化水素の負荷された空気流は、エンジン中へ入り、そこで脱着された炭化水素が燃焼する。燃料蒸発ガス排出抑止装置を開示する例示的な米国特許は、次のものを含む：米国特許第4,877,001号明細書；米国特許第4,750,465号明細書；及び米国特許第4,308,841号明細書。
【０００４】
自動車の排ガス流中の未燃焼炭化水素を吸着するシステム及び方法も、十分知られている。これらのシステム及び方法は、自動車エンジンのコールドスタートの間に排出される未燃焼炭化水素を吸着するために特に有用である。
【０００５】
例えば、米国特許第4,985,210号明細書は、三元触媒の上流の炭化水素トラップにおいて使用されるＹ型ゼオライト又はモルデナイトのいずれかを有する三元触媒を使用する自動車用排ガス浄化装置に向けられている。米国特許第4,985,210号明細書の図２の実施態様において、活性炭床は、吸着剤帯域の上流に配置される。電磁操作されるバルブ機構は、排ガス流を、排ガス流の温度に応じて、活性炭床へ又は活性炭床の周囲へ、ついで吸着剤帯域及び三元触媒へ割り当てるのに役立つ。
【０００６】
米国特許第5,051,244号明細書は、エンジン排ガス流を処理する方法に向けられており、前記方法において、前記ガス流は、エンジン運転のコールドスタート段階の間に吸着剤帯域中のモレキュラーシーブへ割り当てられる。炭化水素が脱着し始める場合に、炭化水素を脱着させ、かつそれらを触媒帯域に運ぶために、ガス流が吸着剤帯域へ再び流されるその運転温度に触媒がなるまで、吸着剤帯域はバイパスされる。M.Heimrich、L.Smith及びJ.KotowskiによるCold-Start Hydrocarbon Collection for Advanced Exhaust Emission Controlという名称の論文、SAE刊行物番号920847には、米国特許第5,051,244号明細書に類似した方法で機能する装置が開示されている。
【０００７】
米国特許第5,125,231号明細書には、炭化水素吸着剤としてのベータゼオライトの使用を含む、炭化水素排出を減少させるためのエンジン排気系が開示されている。７０／１〜２００／１の範囲内のシリカ／アルミナ比を有するゼオライトが好ましい吸着剤である。前記装置は、バイパス管路、及び排ガスをコールドスタート運転の間に第一コンバータから直接に第二コンバータに割り当て、及び第一コンバータがその着火温度に達した場合に、第二コンバータをバイパスするか又は流体をそれから第一のコンバータに再循環させるためのバルブを含む。
【０００８】
米国特許第5,158,753号明細書には、次のものを有する排ガス浄化装置が開示されている：エンジンの排ガスを処理するための内燃機関の排ガス部に取り付けられた触媒装置；エンジンの排ガスを処理するための、触媒装置と内燃機関との間の排ガス部に取り付けられた吸着装置。一実施態様は、内燃機関から吸着装置へ流れる排ガスと、吸着装置から触媒装置へ流れる排ガスとの間の熱移動を実施するための熱交換器を含む。選択的に、触媒装置は、熱交換器の低温側のガスフロー部中に確保された触媒を含み、かつ内燃機関から吸着装置へ流れる排ガスは、熱交換器の高温側のガスフロー部に流れることが可能になる。
【０００９】
米国特許第6,171,556号明細書には、炭化水素及び他の汚染物質を含有する排ガス流を処理する方法及び装置が開示されている。この方法は、第一触媒帯域及び第二触媒帯域を中に有するモノリス体を含有する触媒部へ排ガス流を流す段階を有しており、第一触媒帯域中の触媒と接触して、排ガス流中の汚染物質の少なくとも一部が無害生成物へ変換される。排ガス流は、ついで、触媒部から放出され、かつ吸着剤帯域へ流されて、炭化水素汚染物質の少なくとも一部が吸着剤組成物で吸着される。排ガス流は、吸着剤帯域から放出され、かつ第二触媒帯域へ流されて、汚染物質の少なくとも一部が無害生成物に変換される。こうして処理された排ガス流は、ついで、適した放出手段を通じて大気に放出される。好ましい吸着剤は、相対的に高いシリカ対アルミナ比及び低い相対的ブレーンステッド酸性度を有するゼオライトである。好ましい吸着剤組成物は、ベータゼオライトを含有する。
【００１０】
それ以外に、車両が停止している場合に車両のエアインダクションシステムから大気中へ排出される蒸気を吸着する系も、十分知られている。米国特許出願公開第US2002/0043156 A1号明細書には、空気流入口及び空気流出口を有するエアフィルタを確保しているハウジングが開示されている。このエアフィルタは、ハウジング内部に配置されるか又はハウジングに固定された支持体上に配置されたフィルター媒体を有し、かつ空気透過性で炭化水素を吸着する材料は、フィルター媒体と支持体との間でフィルターの空気流出口端部で配置される。好ましい炭化水素吸着剤は、活性炭布である。
【００１１】
欧州特許出願公開(EP-A1)第1 110 593号明細書は、前記の米国特許出願公開明細書に類似している。この欧州特許出願公開明細書には、ハウジングと、ハウジング中に配置された複数のフィルター層とを含むエアフィルタアッセンブリが開示されている。前記フィルター層の１つは、エンジンが停止している場合に空気入口を経てフィルターに拡散する炭化水素蒸気を除去するための炭素含浸されたポリウレタンフォーム層である。
【００１２】
幾つかの原因からの著しい量の揮発性炭化水素が、エンジンが停止した後の自動車エンジンのエアインダクションシステム中に集まることが見出された。これらの炭化水素は、ついで、エンジンが停止した後に大気中へ放出される。先行技術の系及び方法は、エンジンのエアインダクションシステムを経るそのような炭化水素の排出の防止に相対的にあまり注意が払われていない、それというのも、そのような排出の量は、燃料系及び未処理のまま残った場合に大気中へ出る排ガス流からの炭化水素の排出に比較して相対的に少ないからである。
【００１３】
それにもかかわらず、技術的に可能な程度への大気中の未燃焼炭化水素の全排出の削減を命令するますます厳重な連邦及び州の規制を鑑みて、そのような炭化水素を吸着する装置を提供することが望ましい。
【００１４】
それに応じて、本発明の対象は、エンジンの上流のエアインダクションシステム中の、エンジンが停止した後に排出される揮発性炭化水素を吸着するユニットを提供し、かつそれにより大気中へのそのような炭化水素の排出を防止することである。
【００１５】
発明の要旨
本発明は、エンジン停止の間に車両用エンジンのエアインダクションシステム中へ排出される炭化水素を吸着する新規のユニットを含む。一態様において、本発明は、車両からの蒸発炭化水素排出を防止するための、炭化水素吸着剤コーティングされた多孔質基材(foraminous substrate)の使用に向けられている。特に、本発明は、エンジンを運転していない場合に自動車両のエアインテークシステムからの蒸発炭化水素排出を防止するために、新規の吸着剤コーティングされた多孔質基材の使用に関する。
【００１６】
別の態様において、本発明は、エンジンを運転していない場合に自動車両のエアインテークシステムからの蒸発炭化水素排出を防止するための、炭化水素吸着剤コーティングされた基材と、前記の炭化水素吸着剤コーティングされた基材に隣接している少なくとも１つの保護スクリーンとに向けられている。
【００１７】
本発明の他の目的及び利点は、次の説明及び添付特許請求の範囲から明らかになる。
【００１８】
発明の詳細な説明
本発明の揮発性炭化水素吸着器ユニットは、それ以外に、エンジンが停止した後に自動車エンジンのエアインダクションシステムを経て大気中へ排出される揮発性炭化水素燃料蒸気を吸着するのに特に適している。そのような燃料蒸気は、幾つかの原因から、例えば、残留燃料、液だまり、走行後のインジェクタ漏れ、吹抜け、排ガス再循環からの炭化水素、ＰＣＶからの油状炭化水素等から発散する。本発明の目標は、そのような燃料蒸気を吸着することであり、その際にカリフォルニア大気資源委員会(California Air Resource Board)により課されたLEV II及びPZEV規制及び連邦政府により2004年式の自動車に関して課されたTier II規制に適合するのを助ける。
【００１９】
一実施態様において、本発明の揮発性炭化水素吸着器ユニットは、エンジンを流れる全ての空気がユニットを通過するように、エアインテークシステム中に位置している。別の実施態様において、揮発性炭化水素吸着器ユニットは、エアインテークシステムに通じるダイレクトエアフロー部の外側に位置していてよく、例えば、揮発性炭化水素吸着器ユニットは、エアインテークシステムの１つ又はそれ以上の壁を背に位置していてよい。エアインテークシステムは、空気入口と空気出口とを有するハウジングを含有する。ハウジング内部に、１つ又はそれ以上の揮発性炭化水素吸着器ユニットが含まれており、前記ユニットは、基材と、前記基材の表面にコーティングされた揮発性炭化水素吸着剤材料とを含有する。基材は、炭化水素吸着剤材料を基材の表面に付着させるバインダを含有していてよい。
【００２０】
本発明の揮発性炭化水素吸着器ユニットは、多孔質基材と、基材の表面上にコーティングされた揮発性炭化水素吸着器材料とを有するフレームを含有する。多孔質基材は、金属又はポリマーであってよく、かつ当工業界において知られた任意の材料から製造されていてよい。好ましい金属は、ステンレス鋼合金、例えば、３０４及び３１６ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、チタン又はアルミニウムを含む。好ましいポリマー基材は、ナイロン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、ＡＢＳ又はポリエチレンを含む。多孔質基材は、自動車のアンダーフード環境に耐えることができなければならない。それに応じて、金属基材が好ましく、かつナイロンが他のポリマー基材よりも好ましい。
【００２１】
一実施態様において、多孔質基材は、揮発性炭化水素吸着剤材料でコーティングされた、相対的に大きな目開きのスクリーンである。スクリーンは、織られていてよく、又は織られていなくてよく、その際に織られていることが好ましい。織られたスクリーンは、チャネリングせずに均一な空気流となる均一な目開きを提供する。スクリーンは、ワイヤ接合部で溶接されていてよく、又は溶接されていなくてよい。スクリーンジオメトリーの選択は、考慮されなければならない。典型的には、スクリーンは、炭化水素がスクリーンを経て拡散するように、炭化水素分子が、コーティングされたワイヤと接触する可能性を増加させるために、小さな目開きを有する詰まった織目を有するワイヤメッシュである。しかしながら、エンジンの運転の間に空気流の制限を最小値に減少させるために十分に大きな目開きを有することも望ましい。故に、例えば、ワイヤ直径は、約０．０１〜約０．０７インチ、好ましくは約０．０２インチ〜約０．０３５インチ、より好ましくは約０．０２３〜０．０２８インチであってよく、その際にメッシュサイズは、直線インチ(linear inch)あたり約４×４〜約１００×１００のワイヤ、好ましくは直線インチあたり約８×８〜約２０×２０のワイヤ、より好ましくは直線インチあたり約１２×１２のワイヤである。
【００２２】
例示的な実施態様において、炭化水素吸着ユニットはさらに、炭化水素吸着剤コーティングされた基材に隣接した少なくとも１つの保護スクリーン又は布を含有する。保護スクリーンは、炭化水素吸着剤コーティングされた基材の上流側又は下流側に配置されていてよい。別の実施態様において、炭化水素吸着ユニットは、前記炭化水素吸着剤コーティングされた基材の上流側の第一保護スクリーンと、前記炭化水素吸着剤コーティングされた基材の下流側の第二保護スクリーンとを含有する。保護スクリーン又は布は、織られているか又は織られていない金属又はプラスチック、例えばナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル、ＰＶＣ、ＡＢＳ又はポリエチレンであってよい。好ましい実施態様において、織られたナイロンスクリーンが使用されることができる。このスクリーンの１つの機能は、スクリーンからはがれた吸着剤コーティングを失ってエンジン中へ入るのを防止することにある。自動車エンジンの環境中で、吸着剤コーティングのスポーリングは、問題でありうる。例えば、吸着器材料は、チッピング、ピーリング、クラッキングしうるか、又はそれ以外には、エンジンからの熱及び振動のために多孔質基材からはがれ、エンジンに入り、かつ小さなエンジン通路、例えば燃料噴射管路を詰まらせうる。故に、保護スクリーンは、吸着剤コーティング粒子を捕捉するために十分小さい目開きを有しなければならないが、しかし同時に、エンジン運転の間のエアフローが過度に制限されないほど十分開口していなければならない。保護スクリーンは、約５０〜約１０００ミクロン、好ましくは約２００〜約５００ミクロンの目開き及び約３０〜約１０００ミクロン、好ましくは約８０〜約２００のワイヤ直径を有していてよい。
【００２３】
例示的な他の実施態様において、コーティングされた多孔質基材及び少なくとも１つの保護スクリーン又は布は、フレームと共に保持される。特に有用なフレームは、約１／１６″の厚さで約１／２の幅を有するナイロンフレームである。フレームアッセンブリは、当工業界において知られた任意の手段によって共に保持されることができ、例えば、フレームアッセンブリは、機械的な手段、溶接、化学接着又はポリマーフレームの熱結合によって共に保持されることができる。
【００２４】
本発明の揮発性炭化水素吸着器ユニットは、図を参照することによってより容易に認識されることができるが、これらの図は性質において単に例示しているに過ぎず、かつ決して本発明又はその用途又は使用を限定するものではない。図１に特に関連して、エアクリーナ２は、引き延ばされた平面状のエアクリーナ２を規定する２ピースハウジング４、６から形成される。ハウジングは、閉じた中空内部又はシェル８を規定し、その際に第一部分４は、清浄空気ダクト１２を接続させるための清浄空気ポート１０を有する。第二部分６は、汚れた空気のダクトを接続させるための第二部分６の側に配置される入口ポート（示されていない）を有する。２ピースハウジングは、自動車両のフードの下方に取り付けられる１ピースのエアクリーナ２を規定するために組み立てられる。
【００２５】
好ましくは、２ピースハウジング４、６はプラスチック製であり、かつ前記２ピースは、一緒にスナップ嵌めされて１ピースのエアクリーナ２を提供する。選択的に、ハウジングは、金属又はプラスチック金属複合体から製造されていてよい。図面中で、長方形の形状を有するエアクリーナ２が示され、かつ記載されているけれども、エアクリーナ２は、異なる形状、例えば円形又は楕円形を有していてよいことが理解されなければならない。
【００２６】
エアクリーナ２は、エアフィルタ材料１４を含有する。エアフィルタ材料１４は、２ピースハウジング４、６の中空内部８中に配置される。エアフィルタ材料１４は、周囲空気中に存在するダートを吸収するために機能し、かつハウジングを、エアフィルタ材料１４の上流に配置された汚れた空気部分１６と、エアフィルタ材料１４の下流に配置された清浄空気部分１８とに分割する。典型的には、エアフィルタ材料１４は、圧縮織物から形成された紙から製造されている。空気を通過させることができるように、エアフィルタ材料１４には、微視的な穴が設けられている。空気は環境から抜き出されるので、エアフィルタ材料１４は、ダート及びダスト粒子を捕集する。選択的に、エアフィルタ材料１４は、ダート及びダストがエアフィルタ材料１４に粘着するように、油ベースの材料が添加されていてよく、又は油ベースの材料から形成されていてよい。矢印２０により示されている、エアフィルタ材料１４を出て行く清浄空気は、ダート及びダスト粒子を実質的に含まない。
【００２７】
エンジンのスイッチが入っている場合に、空気は、環境から抜き出され、エアフィルタ材料１４によりろ過され、かつ清浄空気２０は、エンジンに運ばれる。しかしながら、エンジンのスイッチを切っている場合に、未燃焼炭化水素は環境に放出されうる。故に、炭化水素が環境に逃散するのを防止するために、エアクリーナ２に、炭化水素を吸着するユニット２１が設けられている。
【００２８】
図１に示されているように、炭化水素を吸着するユニット２１は、ハウジング４、６の清浄空気部分１８中でエアフィルタ材料１４の下流に位置している。別の実施態様において、炭化水素を吸着するユニット２１は、ハウジング４、６の汚れた空気部分１６中でエアフィルタ材料１４の上流に位置していてよい（示されていない）。図１に明らかに示されているように、炭化水素を吸着するユニット２１は、ハウジングの第一部分４と同じ形状を有する。好ましくは、炭化水素を吸着するユニット２１は、炭化水素吸着剤コーティングされた基材２２を含有し、前記基材は、それぞれ、上流及び下流の保護スクリーン２４及び２６の間にはさまれている。選択的な実施態様において、上流のスクリーン２４は存在しないが、しかしながら、いずれかの吸着剤コーティング粒子がエンジンに入ってくるのを防止するために、下流のスクリーン２６を使用することは重要である。炭化水素を吸着するユニット２１は、当工業界において知られた任意の手段によって、例えばインサート成形又は永久的なスナップによって、ユニット２１がハウジングから容易に取り外されることができないように、第一部分４に取り付けられていてよい。故に、エンジン（示されていない）が運転している場合に、エアフィルタ材料１４を出て行く清浄空気２０は、上流の保護スクリーン２４、炭化水素吸着剤コーティングされた基材２２、及び下流の保護スクリーン２６を通過して清浄空気ダクト１２へ達する。
【００２９】
好ましい実施態様において、炭化水素吸着剤コーティングされた基材２２は、自己再生する。炭化水素吸着剤コーティングされた基材２２が飽和になるまで炭化水素を吸収し、かつそれらをトラップするよりもむしろ、炭化水素は、炭化水素吸着剤コーティングされた基材２２から相対的に容易に放出されうる。放出は、エンジンを運転しており、かつ中速ないし高速で空気を清浄空気ダクト１２に引き入れる場合に起こる。好ましくは、空気がエアクリーナ２を通過する場合に、炭化水素吸着剤コーティングされた基材２２中にトラップされた炭化水素は、引き出され、かつ清浄空気ダクト１２を下ってエンジンへ移動し、そこで炭化水素は燃え尽きる。炭化水素が、炭化水素を吸着するユニット２１から放出されることが可能になることにより、本発明の好ましい実施態様は、自己再生し、かつ炭化水素を吸着するユニット２１は、炭化水素蓄積の結果として、車両の寿命の間、交換される必要がない。
【００３０】
炭化水素を吸着するユニット２１を有するエアクリーナ２は、２ピースハウジング４、６を提供することにより製造されることができる。炭化水素を吸着するユニット２１は、炭化水素を吸着する材料２８でコーティングすることにより得られる。エアクリーナ２は、ついで、ハウジングの内部にエアフィルタ材料１４を挿入し、かつ上流２４及び下流２６の保護スクリーンを有する炭化水素吸着剤コーティングされた基材２２を、ハウジングの第一部分４に取り付けることによって、組み立てられる。
【００３１】
特に図２に関連して、炭化水素を吸着するユニット３０は、それぞれ、上流及び下流の保護スクリーン３４及び３６又は布を有する炭化水素吸着剤コーティングされた基材３２を含有する。炭化水素吸着剤コーティングされたスクリーンは、上記で記載された通りの多孔質基材によって形成される。炭化水素吸着剤コーティングされたスクリーン３２及び保護スクリーン又は布３４、３６は、フレーム３８と共に保持される。図３は、それぞれ、上流及び下流の保護スクリーン３４及び３６又は布を有する炭化水素吸着剤コーティングされた基材３２を含有し、かつフレーム３８と共に保持された炭化水素を吸着するユニット３０の横断面図を示す。
【００３２】
上記のことから分かるように、本発明は、エアインダクションシステム中の構成要素のうちの１つの部材であってよい炭化水素を吸着するユニットを提供する。本発明はまた、エアインダクションシステム中の現存の任意の構成要素を、炭化水素を吸着する材料で前記構成要素をコーティングすることにより炭化水素を吸着するユニットにするのを助ける。このことは、エアインダクションシステム中の構成要素の数を著しく減少させる。自動車両のエアインダクションシステム中の炭化水素を吸着する材料であることが特に強調されているけれども、本発明が、自動車両の排気系に使用されることができることが理解されなければならない。
【００３３】
前記材料により吸着された揮発性炭化水素の脱着は、エンジンが運転モードである、すなわち、車両が動いている及び／又はアイドリングモードである場合に、清浄空気流が前記ユニットを通過し、かつ脱着された炭化水素が燃焼することによって起こる。本発明のユニット中の揮発性炭化水素の吸着は、相対的に低い温度で、例えば、約０〜約３５０°Fで行われる。（より高い温度は、吸着よりもむしろ脱着を優先する傾向がある）。
【００３４】
エアクリーナ用のハウジングは、多様な金属又はポリマーから構成されていてよい。選択される金属又はポリマーは、もちろん、多様なエンジン運転条件、特に長引くアイドリングの間に、エアインダクションシステム中に存在している温度に耐性があるべきであり、かつ好ましくは軽量であるべきである。もちろん、ハウジングは、エンジン運転に通常使用される油、燃料、グリース等に耐性がなければならない。ハウジングの寸法は重要ではないが、しかし、エアクリーナからエンジンのエアインテークマニホールドまで導く導管の寸法によって規定される、それというのも、ハウジングは、そのような導管内でぴったりと嵌るべきだからである（典型的な耐油性及び耐炭化水素性のガスケットは、本体の外側と導管の内壁との間での蒸気密のシールを確実にするためにハウジングの（両）端部で使用されることができる）。
【００３５】
ハウジングは、空気入口と空気出口とを有し、かつ典型的にはその両端部で開口している。ハウジングの形状は重要ではない、すなわち、円筒形、三角形、正方形、長方形、多角形等の形状であってよい。ハウジングの長さは重要ではないが、しかし典型的には、約５〜約１２インチの長さ、約５〜約１２インチの幅又は直径、及び約０．２５インチの壁厚を有する。
【００３６】
ハウジングの構成に適した材料は、温度、及びエンジンコンパートメント内部に存在する材料（例えば、液体燃料、燃料蒸気、油、グリース等）に耐性のある、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー及び金属、特にアルミニウム、Ｆｅ−Ｃｒ合金又はＣｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金を含む。
【００３７】
本発明の実施のために使用される吸着材料は、基材上にコーティングされた炭化水素吸着剤材料を含有する。炭化水素吸着剤は好ましくは、疎水性並びに有機親和性(organophilic)（すなわち、有機化学薬品に高吸着性）である。好ましくは、前記基材は、シート、メッシュ、ホイル等の形の、ポリマー又は金属、例えばアルミニウム、チタン、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ合金又はＣｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金を含有する。吸着剤の表面積を増加させるために、金属基材が波形の様式で存在することが望ましい。典型的には、炭化水素吸着剤は、約０．０５〜約１g/in2、より好ましくは約０．１〜約０．４g/in2、例えば、０．２g/in2の負荷で基材上に配置される。
【００３８】
炭化水素吸着剤は、シリカゲル、モレキュラーシーブ、活性炭又はそれらの混合物であってよい。前記材料は、シリカゲル、モレキュラーシーブ又は活性炭の単一層又は別個の層として、基材上に配置されていてよい。好ましくは前記材料は、モレキュラーシーブを単独で又は約５〜約５００Åの孔径を有する活性炭約５〜約５０質量％との混合物で含有する。
【００３９】
好ましくは、モレキュラーシーブは、天然又は合成のゼオライト、例えばホージャサイト、チャバザイト、クリノプチロライト、モルデナイト、シリカライト、ゼオライトＸ、ゼオライトＹ、超安定ゼオライトＹ、ＺＳＭゼオライト、オフレタイト又はベータゼオライトである。
【００４０】
基材の前処理は、炭化水素吸着剤コーティングのスポーリングを防止するのを助けるのに必要でありうる。一実施態様において、基材は、例えばアンダーコートを基材に塗布することにより、前処理されていてよく、それにより、基材と、炭化水素吸着ウォッシュコートとの間の付着が改善する。例えば、基材は、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム、酸化セリウム又は酸化ジルコニウム）、金属アーク溶射された層、金属アーク溶射された層及び金属酸化物、ゾル溶液（例えば、シリカゾル、チタニアゾル又はアルミナゾル）での前処理によりアンダーコーティングされてよく、又は酸エッチングされてよい。
【００４１】
場合により、スクリーンはまず最初に、高表面積の成分でコーティングされてよく、その際に、前記成分は前処理の金属熱アーク溶射された層及び場合によりウォッシュコート層、例えば酸化アルミニウム、酸化セリウム及び酸化ジルコニウムを含有する。金属熱アーク溶射された層コーティングは、ウォッシュコート層の付着を促進するために有用でありうる。本発明の金属熱アーク溶射された層が塗布されることができ、その際に、溶射法は一般的に、プラズマ溶射、シングルワイヤプラズマ溶射、高速ガス式溶射、燃焼ワイヤ溶射及び／又は粉末溶射、電気アーク溶射等を含む。本発明の一態様において、基材上への金属（本明細書及び特許請求の範囲において使用されるような金属という用語は、限定するものではないが、金属合金、擬合金(pseudoalloys)及び他の金属間組合せ物を含めた金属の混合物を含む）の、電気アーク溶射、例えば、ツインワイヤアーク溶射は、ウォッシュコート層、例えば、耐火性金属酸化物用の基材として、予期しないことに優れた有用性を有する構造を生じさせる。ツインワイヤアーク溶射（本明細書において"ワイヤアーク溶射"という用語により及びより広い"電気アーク溶射"という用語により包含される）は、知られた方法であり、例えば、米国特許第4,027,367号明細書参照、前記明細書は本明細書に参照により取り入れられる。簡潔に記載すると、ツインワイヤアーク溶射法において、２つの供給原料ワイヤは、２つの消耗可能な電極として作用する。これらのワイヤは互いに隔離される、それというのも、それらは、ワイヤフレームガンに類似した様式のスプレーガンのスプレーノズルに供給されるからである。ワイヤは、ノズル中で発生されるガス流の中心で交わる。電気アークは、ワイヤ間で起こり、かつワイヤを流れる電流は、ワイヤの先端を溶融させる。圧縮された噴霧ガス、通常、空気は、ノズルを経て指向され、かつアーク帯域を横切り、その際に溶融された小滴をせん断してスプレーを形成し、基材上へ推進される。金属ワイヤ供給原料のみがアーク溶射系において使用されることができる、それというのも、供給原料が導電性でなければならないからである。スプレーガンにより発生された高い粒子温度は、金属基材上の衝突点で微細な溶接帯域を生じさせる。結果として、そのような電気アーク溶射（時には本明細書において"アンカー層"と呼ばれる）は、良好な凝集強さ及び基材への極めて良好な接着結合を有する。
【００４２】
多様な組成の熱アーク溶射された層は、限定するものではないが、次の金属及び金属混合物の供給原料を使用することにより、本発明による基材上に堆積されることができる：Ｎｉ、Ａｌ、Ｎｉ／Ａｌ、Ｎｉ／Ｃｒ、Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｃｏ／Ｃｒ、Ｃｏ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｃｏ／Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｆｅ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｃｒ、Ｆｅ／Ｃｒ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｃｒ／Ａｌ／Ｙ、Ｆｅ／Ｎｉ／Ａｌ、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒ、３００及び４００シリーズステンレス鋼及び、場合により、１つ又はそれ以上のそれらの混合物。一実施態様において、金属熱アーク溶射された層は、ニッケル及びアルミニウムを含有していてよい。前記アルミニウムは、金属熱アーク溶射された層中にニッケル及びアルミニウムの組み合わされた質量の約３〜１０％、場合により約６〜８％を含有していてよい。
【００４３】
別の実施態様において、基材、又は熱アーク溶射コーティングされた基材は、高表面積の耐火性金属酸化物のスラリーでコーティングされ、約９０〜約１２０℃で約０．５〜約２時間乾燥され、かつその後、約４５０〜約６５０℃で０．５〜約２時間か焼されてよい。高表面積の耐火性金属酸化物は、先行技術において十分知られている。典型的には、耐火性金属酸化物は、約６０〜約３００m2/gの比表面積を有する。有用な耐火性金属酸化物は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、及びアルミナと、チタニア、ジルコニア、セリア、バリア及びケイ酸塩の１つ又はそれ以上との混合物を含む。好ましくは、耐火性金属酸化物は、γ−アルミナを含有する。
【００４４】
その後、耐火性金属酸化物コーティングされた基材は、所望の吸着剤のスラリーでコーティングされ、かつ乾燥される（例えば、約１０５℃で）。選択的に、耐火性金属酸化物コーティングされた基材は、シリカゲル、モレキュラーシーブ及び／又は活性炭の別個のスラリーでコーティングされて複数の層を形成してよく、その際にそれぞれの層の間での乾燥は、前記のように行われる。
【００４５】
所望の場合には、高表面積の耐火性金属酸化物のさらなるトップコート層は、吸着剤の上面に塗布されることができ、その後、各層の塗布後の前記のように乾燥される。
【００４６】
各層が、基材の層全体に広がっている必要がないことに注意されるべきである。例えば、基材の長さ全体が、γ−アルミナでコーティングされ、乾燥され、かつか焼されてよい。アルミナコーティングされた基材の長さ全体が、ついで、選択されたゼオライト＋バインダでコーティングされ、かつ乾燥される。その後、ゼオライト＋バインダ層の一部のみが、乾燥に引き続いて、活性炭の層でコーティングされてよい。選択的に、アルミナ−コーティングされた基材の前面部分は、選択されたゼオライト＋バインダでコーティングされ、かつ背面部分は、乾燥に引き続いて、活性炭＋バインダで同時にコーティングされる。別の選択肢として、選択されたゼオライトの中間層を有するアルミナコーティングされた基材はついで、乾燥に引き続いて、γ−アルミナ及び活性炭の混合物（アルミナ２０〜８０質量％及びその際に残余は活性炭である）でコーティングされてよい。
【００４７】
好ましい吸着剤材料は、高いシリカ対アルミナ比を有するゼオライトである。特に好ましい吸着剤は、米国特許第6,171,556号明細書に開示されたタイプのベータゼオライトを含有し、前記明細書は本明細書に参照により全面的に取り入れられる。
【００４８】
一般的に、いわゆる三次元の細孔配置を有するシーブ材料は、一次元又は二次元の細孔配置を有するシーブ材料よりも好ましいが、けれども、後者の一部は十分許容できる機能を有する。許容される材料は典型的には、約３〜８Åのミクロ孔径を有する。予期しないことに、約２５／１〜３００／１及び好ましくは約１００／１〜約２５０／１のシリカ／アルミナ比を有するゼオライト（特にベータゼオライト）が、特に効率的な吸着剤であることが明らかになった。好ましいベータゼオライトは、イオン交換されたベータゼオライト、例えばＨ／ベータゼオライト及びＦｅ／ベータゼオライトである。
【００４９】
好ましいゼオライトは、ＺＳＭ−５、Ｙ及びベータゼオライトを含み、その際にベータゼオライトが特に好ましい。好ましいゼオライトは、酸サイトの数を減少させるために処理されることができる。これは、ゼオライトを有機酸又は無機酸で浸出することにより達成されることができる。好ましい酸は、強い無機酸、例えば硫酸、硝酸、塩酸、リン酸等、及びカルボン酸、例えばトリフルオロ酢酸、及びジカルボン酸、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸等を含む。有用な酸は好ましくは、ポリ酸、好ましくは二官能性の酸、より好ましくはジカルボン酸を含み、その際にシュウ酸が最も好ましい。酸の使用は０．０２〜１２N、好ましくは０．１〜１０Nの濃度、及び０．０１〜１．０g/ml及び好ましくは０．０５〜０．５g/mlの固体ゼオライト濃度である。浸出は、適した温度範囲で、典型的に１０〜１００℃で；例えば、好ましくは硫酸を用いる場合に７０〜１００℃で及びシュウ酸を用いる場合に１０〜５０℃で行われる。浸出は、浸出条件及び濃度で到達可能な所望のシリカ対アルミナ比を達成するために十分な時間にわたって行われ、かつ典型的に、約０．５〜５時間、及び好ましくは０．５〜３時間である。
【００５０】
ゼオライトは、それ自体として使用されてよく、又は水蒸気で約３５０〜約９００℃で処理されてよい。好ましくは、水蒸気処理は４００〜８００℃及びより好ましくは５００〜７５０℃で行われ、その際に最も好ましい範囲は５５０〜７５０℃である。水蒸気温度は、適した速度で、例えば毎時１００〜６００℃で増加されることができる。典型的な水蒸気濃度は、１０〜１００％及び好ましくは３０〜１００％であり、その際に好ましい濃度は約５０〜１００％であり、その際に残余は空気である。水蒸気処理は好ましくは大気圧で行われる。水蒸気処理の期間は、ゼオライトを処理するのに十分であり、かつ典型的には、０．５〜４８時間、好ましくは０．５〜２４時間、より好ましくは０．５〜８時間及び最も好ましくは０．５〜５時間である。水蒸気処理は、シリカ対アルミナ比を著しく増加させない。しかしながら、アルミニウムの少なくとも一部をゼオライトの骨格から除去することによってゼオライトの酸性度を減少させることが考えられる。水蒸気処理されたゼオライトは、ガス状流中の炭化水素を吸着するのに使用される場合に、ゼオライトの耐久性を増加させ、かつコーク形成を阻止することが見出された。好ましくは、ゼオライトは、酸（例えば、硫酸）浸出及び水蒸気処理の双方を用いて処理される。
【００５１】
特に好ましい方法において、ゼオライトは水蒸気処理に引き続いて、最初に酸浸出される。場合により、水蒸気処理及び酸浸出の段階は、任意の所望の順序で繰り返されてよい。例えば、浸出され、かつ水蒸気処理されたゼオライトは、水蒸気処理に引き続いて、繰り返して浸出されてよい。特別な実施態様において、ゼオライトは、浸出され、水蒸気処理され、かつ再び浸出されてよい。
【００５２】
ベータゼオライトを処理する有用な方法は、1992年3月25日に発行されたCN 1059701 Aに開示されており、かつ本明細書に参照により取り入れられる。この参照文献には、オルガノアミンテンプレート法を通して製造されたベータゼオライトから窒素化合物を除去するためにか焼することによって製造された高Ｓｉベータゼオライトが開示されている。ベータゼオライトの浸出は、０．０２〜１２N、好ましくは０．１〜１０Nの濃度を有する有機酸又は無機酸の溶液及び０．０１〜１．０g/ml及び好ましくは０．０５〜０．５g/mlの固体ゼオライト濃度で、１０〜１００℃で０．５〜５時間及び好ましくは１〜３時間行われる。浸出は、４００〜９００℃での水蒸気でのゼオライトの処理に引き続いて行われ、その際に水蒸気温度は毎時１００〜６００℃で増加する。開示される水蒸気濃度は、５０〜５００KPaの系圧で１００％である。水蒸気処理の期間は０．５〜５時間である。
【００５３】
本発明の好ましい実施態様によれば、シリカ対アルミナ比を増加させるために水蒸気処理が補われて処理されたゼオライトが使用されることができる。シリカ対アルミナ比を増加させる方法は、ゼオライトからアルミナを除去することになる。浸出は例えば、ゼオライト構造の骨格からアルミニウムを除去する。アルミニウムイオンの塩の形で除去されたアルミニウムは、浸出液と共に除去される。
【００５４】
本発明に関連して特に興味深いのは、ゼオライト骨格中のアルミナにより付与される酸性度である。浸出により達成される高いシリカ対アルミナ比は、ゼオライトの酸性度に関連していることが考えられる。ゼオライトの酸性度は、排気流、例えば、典型的に３００〜８００℃及びより典型的に３５０〜６００℃の範囲内の温度である自動車及び工業的な排気流から、炭化水素を吸着するのに使用される場合に、ゼオライトの耐久性に影響を及ぼすことが考えられる。ゼオライトは、そのような環境中で使用される場合に、主として細孔の目詰まり及び／又はゼオライト骨格のつぶれのために吸着効率を失う傾向にある。安定なゼオライト骨格の維持は、ゼオライトが処理される条件を制御することにより達成されることができる。そのような条件は、酸濃度、水蒸気温度等を含む。より温和な条件は、ゼオライト骨格が処理の間に劣化する傾向を減少させ、かつ前記骨格を、アルミナが除去された位置で安定化されることが可能にする。
【００５５】
さらに付加的に、水蒸気処理が、ゼオライト骨格からアルミニウムを除去することが考えられる。影響を受けたアルミニウムは、ゼオライト中、おそらく細孔中に存在し続ける。ゼオライト骨格は、細孔中のアルミニウム及びアルミニウムイオンがアルミナになることなく安定化すると考えられる。細孔中に残留しているアルミナは、減少されるゼオライトの酸性度に寄与しないと考えられる。細孔中のアルミナは、残留してよく、又はその後の浸出段階において洗浄又は浸出されてよい。
【００５６】
水蒸気処理されない又は水蒸気処理された、ゼオライトは、改善された耐コーキング性を有する、すなわち、エンジン試験の間のコークの形成が、著しく減少されることが見出された。ゼオライトのシリカ対アルミナ比を増加させる酸浸出法は、酸性度を減少させることが知られており、そのような方法は、ゼオライト粒子から無差別にアルミニウム原子を除去することが考えられる。水蒸気処理のような方法は、ブレーンステッド酸サイトで優先的にゼオライトの骨格からアルミニウムを除去する。このことの重要性は、より有効な耐コーキング性により、及びそのような性能を達成し、その際に骨格の劣化を最小限にするためにどのようにゼオライトを処理するとという知識により、認識されることができる。本質的に、極端なゼオライトの浸出は、減少されたブレーンステッド酸性度となる；しかし、単独で又はより好ましくは浸出とのバランスを取った水蒸気処理のような方法を用いて、本発明による炭化水素吸着器としての使用のためにより耐久性のあるゼオライトとなる。
【００５７】
炭化水素吸着剤材料は、材料を基材の表面に付着させるバインダを含んでいてもよい。そのようなバインダは、ウォッシュコートバインダとも呼ばれる。スラリーの処方における使用のために典型的なウォッシュコートバインダは、次のものを含むが、これらに限定するものではない：有機ポリマー；アルミナ、シリカ又はジルコニアのゾル；アルミニウム、シリカ又はジルコニウムの無機塩、有機塩及び／又は加水分解生成物；アルミニウム、シリカ又はジルコニウムの水酸化物；シリカに加水分解可能である有機ケイ酸塩；及びそれらの混合物。
【００５８】
好ましいバインダは、前記材料の質量を基準として、バインダ０．５〜２０質量％、好ましくは２〜１０質量％の量で使用される有機ポリマーである。有機ポリマーは、熱硬化性又は熱可塑性のポリマーであってよく、かつ可塑性又はゴム弾性であってよい。ポリマーバインダは、ポリマー業界において知られた適した安定剤及び老化防止剤を含有していてよい。最も好ましくは、ラテックスとして吸着剤組成物中へ、好ましくは水性スラリーとして、導入される熱硬化性のゴム弾性ポリマーである。組成物の塗布及び乾燥の際に、バインダ材料は、炭化水素吸着剤粒子をそれら自体に及び基材表面に固定し、かつ一部の場合に、それ自体で架橋して改善された付着を提供することができる。このことは、コーティングの完全性、基材へのその付着を高め、かつ自動車両において遭遇される振動下での構造安定性を提供する。バインダの使用は、アンダーコート層を必要とすることなく、材料を基材に付着させることを可能にする。バインダは、耐水性を改善し、かつ付着を改善するための添加剤を含有していてもよい。
【００５９】
有用な有機ポリマーバインダ組成物は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィンコポリマー、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリブタジエンコポリマー、塩素化ゴム、ニトリルゴム、ポリクロロプレン、エチレン−プロピレン−ジエンエラストマー、ポリスチレン、ポリアクリラート、ポリメタクリラート、ポリアクリロニトリル、ポリ（ビニルエステル）、ポリ（ハロゲン化ビニル）、ポリアミド、セルロースポリマー、ポリイミド、アクリル、ビニルアクリル及びスチレンアクリル、ポリビニルアルコール、熱可塑性ポリエステル、熱硬化性ポリエステル、ポリ（フェニレンオキシド）、ポリ（フェニレンスルフィド）、フッ素化ポリマー、例えばポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（フッ化ビニル）及びクロロ／フルオロコポリマー、例えばエチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー、ポリアミド、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂、ポリウレタン、アクリル／スチレンアクリルコポリマーラテックス及びシリコーンポリマーを含む。特に好ましいポリマーバインダは、アクリル／スチレンアクリルコポリマーラテックスである。
【００６０】
吸着剤材料と、ポリマーバインダ、例えばラテックス乳濁液とを含有するスラリーの成分の相容性が、スラリー安定性及び均一性を保持するために重要であることが見出された。本発明のためには、相容性は、バインダ及び吸着剤材料が、スラリー中で別個の粒子の混合物として残留することを意味する。ポリマーバインダが、ラテックス乳濁液であり、かつ乳濁液及び炭化水素吸着剤材料が、乳濁液及び炭化水素吸着剤材料を互いにはじかせる電荷を有する場合に、乳濁液及び炭化水素吸着剤材料は相容性であり、かつスラリーは、安定であり、かつ液体媒体、例えば水性流体、例えば水中での炭化水素吸着剤材料及びポリマーラテックスの均一な分布を有することが考えられる。吸着剤材料及びラテックス乳濁液粒子が互いにはじかない場合に、吸着剤材料上のラテックスの不可逆的なアグロメレーションが起こる。これらの材料は故に不相容性であり、かつラテックスは乳濁液から出てくる。
【００６１】
水中に分散される場合に低いｐＨ混合物を発生させるそれらのゼオライトについては、さらに付加的な安定化は、ｐＨを増加させることによって達成されることができる。このことは重要である、それというのも、当工業界において通常使用される有機ラテックスバインダ乳濁液はアニオン帯電され、かつ故に、典型的に７よりも高いｐＨを有するからである。高いｐＨのバインダ乳濁液を低ｐＨのゼオライトスラリーと組み合わせることにより、しばしばスラリー凝集となる不安定性を生じさせる。スラリーのｐＨは、吸着剤材料の酸性度に応じて制御されることができ、その場合にｐＨレベルは約４〜約１０である。好ましい範囲は、約５〜約８、より好ましくは約６〜約７．５である。
【００６２】
別の実施態様において、バインダと共に分散剤を使用することが好ましい。分散剤は、アニオン性、非イオン性又はカチオン性であってよく、かつ典型的には、前記材料の質量を基準として、約０．１〜約１０質量％の量で使用される。意外ではないが、分散剤の特別な選択が重要である。適した分散剤は、ポリアクリラート、アルコキシラート、カルボキシラート、リン酸エステル、スルホン酸塩、酒石酸塩、スルホコハク酸塩、ステアリン酸塩、ラウリン酸塩、アミン、アミド、イミダゾリン、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム及びそれらの混合物を含んでいてよい。一実施態様において、好ましい分散剤は、低分子量のポリアクリル酸であり、前記酸上のプロトンの多くがナトリウムで置換されている。特に好ましい実施態様において、低分子量のアニオン分散剤、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム及びジオクチルスルホコハク酸ナトリウムが、卓越したゼオライト分散及びゼオライト−バインダ安定性を提供することが見出された。例えば、高いＳｉ／Ａｌ比のＳＡＬ−ベータゼオライト（すなわち、硫酸浸出されたベータゼオライト）及びスチレン−アクリルラテックスバインダ乳濁液を用いて処方されたスラリーの場合に、低分子量のアニオン分散剤は、卓越したゼオライト分散及びゼオライト−バインダ安定性を提供することが見出された。好ましい複合体は、ベータゼオライト約９０質量％、アクリルポリマーラテックス約９質量％及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム又はジオクチルスルホコハク酸ナトリウム約１質量％を含有する。
【００６３】
スラリーｐＨを増加させること又はアニオン分散剤を添加することは単独で、スラリー混合物に十分に安定化を提供しうる一方で、最良の結果は、増加されたｐＨ及びアニオン分散剤の双方が使用される場合に得られうる。例えば、水及び／又は分散剤中に分散される場合に低いｐＨを発生させるゼオライトベースのスラリーについては、さらに付加的に安定化は、前記の通り、ｐＨを増加させることによって達成されることができる。
【００６４】
本発明の炭化水素吸着剤スラリー、特にポリマーラテックスを含有するスラリーは、常用の添加剤、例えば増粘剤、殺生物剤、酸化防止剤等を含有していてよい。一実施態様において、増粘剤、例えばキサンタンガム増粘剤又はカルボキシメチルセルロース増粘剤が使用されることができる。増粘剤は、相対的に低表面積の基材上に十分な量のコーティング（及びそれゆえ十分な炭化水素吸着能）を達成するのを可能にする。増粘剤は、分散される粒子の立体障害性によりスラリー安定性を増加させることによって副次的な役割も果たしうる。これは、コーティング表面の結合を促進しうる。
【００６５】
コーティングを塗布する好ましい方法は、スプレー法を使用することである。ゼオライトスラリー（ゼオライト、水、バインダ、増粘剤  −  適切な粘度を有する）は、任意の常用の手段によって、例えば、ペイントガンを使用することによってスクリーン上にスプレーされることができる。過剰のスラリーは、乾燥空気又は窒素で吹き飛ばされて、コーティングを乾燥させ、かつスクリーンの目開きを清浄にすることができる。この方法は、所望の量の吸着剤を蓄積させるために、繰り返されることができる。コーティングされたスクリーンは、ついで、機械的な対流炉中で、２５℃〜２００℃、好ましくは９０℃で完全に乾燥されることができる。コーティングを塗布する他の方法は、浸漬法又はスクリーンが、連続式のコンベヤスタイル系においてロールから引き出され、かつスラリーの浴を通過する方法を含みうる。
【００６６】
次の例は、本発明を説明するものであり、限定するものではない。他に示されていない限り、全ての部及び百分率は、質量基準である。
【００６７】
実施例
例１
硫酸浸出された（"ＳＡＬ"）ベータゼオライトを、米国特許第6,171,556号明細書の例５に示されている手順に従って製造した。ＳＡＬベータゼオライトを、ついで、水蒸気６０％を有する空気の雰囲気中で６５０℃で２４時間、水蒸気処理して、約２００のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3比を有する最終生成物が得られた。
【００６８】
水蒸気処理されたＳＡＬ最終生成物５００gを脱イオン水５２１g中に分散させて４８％の固形分を有するスラリーを形成させた。スラリーを、ついで、粒子の９０％が９．５ミクロン未満の粒度を有するようにボールミル粉砕した。最終スラリーは、約５０質量％の固形分、約６のｐＨ及び４００cpsの最大粘度を有するコロイド状ポリアクリル分散剤２１g及びポリアクリルラテックスバインダ１５４gを有するスラリーを添加することにより達成された。
【００６９】
例２
０．０２８インチのワイヤ直径及び直線インチあたり１２×１２のワイヤを有するＣｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金を含有するワイヤスクリーンメッシュを、例１から得られた最終スラリーでコーティングする。コーティングされたスクリーンを、乾燥させ、かつプログラム可能な炉中に置き、温度をゆっくりと１０５℃に上昇させ、その温度で１時間維持した。ウォッシュコート乾燥増量は６．４gである。スクリーンを同じ手順によって再びコーティングし、１２．１gの最終的な乾燥増量を有するコーティングとなった。
【００７０】
例３
硫酸浸出されたベータゼオライトのスラリーを例１のように製造したが、ポリアクリルラテックスバインダ、有機増粘剤、約５０％の固形分及び約６のｐＨを有する。スラリーを、直径０．０２３″のワイヤを有しインチあたり１２×１２のワイヤのメッシュサイズを有するアルミニウムワイヤスクリーン上へスプレーコーティングした。コーティングほぼ２２gを、１２″×８・１／４″の面積のスクリーンに塗布した。アルミニウムスクリーンのコーティングの前に、これをシリカゾル溶液でプレコーティングし、７０℃で乾燥させた。コーティングされたスクリーンを、ナイロンのフレーム中で３００ミクロンの目開きを有するナイロンメッシュの２つの層の間に組み立てた。
【００７１】
このアッセンブリを、車両のエアクリーナ中へエアフィルタとエンジンとの間に取り付けた。４８時間ダイアーナル(diurnal)ＳＨＥＤ（エバポエミッション測定室(Sealed Housing for Evaporative Determination)）試験に引き続いて標準ホットソークを、ゼオライトコーティングされたスクリーンアッセンブリを有するこのエアインテークで行い、炭化水素吸着器を有しないストックエアインテークシステムを用いて行われたＳＨＥＤ試験と比較した。エアインテークからの排出を捕集し、試験の終了時での炭化水素含量について分析した。結果は第１表に示されている。
【００７２】
【表１】
2008542620.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明によるエアクリーナの分解図。
【図２】本発明による炭化水素吸着ユニットの、基礎をなす構造を示している切り取り部分を有する斜視図。
【図３】本発明による炭化水素吸着ユニットの図２の３−３線に沿った横断面図。
【符号の説明】
【００７４】
２  エアクリーナ、  ４，６  ２ピースハウジング、  ８  閉じた中空内部又はシェル、  １０  清浄空気ポート、  １２  清浄空気ダクト、  １４  フィルター材料、  １６  汚れた空気部分、  １８  清浄空気部分、  ２０  清浄空気、  ２１  炭化水素を吸着するユニット、  ２２  炭化水素吸着剤コーティングされた基材、  ２４及び２６  保護スクリーン、  ２８  炭化水素を吸着する材料、  ３０  炭化水素を吸着するユニット、  ３２  炭化水素吸着剤コーティングされた基材、  ３４及び３６  保護スクリーン又は布、  ３８  フレーム
【図１】
2008542620.tif 000003
【図２】
2008542620.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
2008542620.tif 000006
2008542620.tif 000007