專利名稱：包括隔膜分離器的燃料箱通氣口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大體涉及用于內(nèi)燃機的燃料箱的通氣口 ，且更具體
地，涉及具有經(jīng)疏油性處理的隔膜分離器的燃料箱通氣口。
背景技術(shù)：
諸如用于機器(例如割草機、園藝拖拉機、動力鋸、發(fā)電機 等)的小型內(nèi)燃機等的燃燒發(fā)動機大體需要燃料箱以便于其運行。所使 用的燃料；例如乙醇、曱醇、汽油、柴油燃料、煤油等，在標準條件 下，自然地具有較高的蒸氣壓力。在燃料箱系統(tǒng)中可形成由于液體燃 料的混合或?qū)σ后w燃料的加溫而增加的燃料蒸氣。燃料蒸氣可能會在 箱系統(tǒng)和燃泮+系統(tǒng)上施加壓力。因此適當?shù)膲毫ρa償對箱系統(tǒng)和燃料 系統(tǒng)是合乎需要的。壓力補償可通過對箱和/或燃料系統(tǒng)進行通氣來實現(xiàn)。設(shè)置 在燃料箱中的通向大氣的通氣口可協(xié)助減輕壓力。通氣口可結(jié)合在燃 料蓋本身中，或者其可為箱中的單獨的開口壓力補償還可通過通氣系統(tǒng)實現(xiàn)，其中各種漂浮物和虹吸 管使液體燃泮+與蒸氣隔開，以便防止液體燃料從箱中漏出。對于在某
燃料箱系統(tǒng)泄漏到環(huán)境中，特別是對于機動車輛中的內(nèi)燃機的燃料而 言。因此，機動車輛中的通氣系統(tǒng)大體實施為閉合系統(tǒng)。這種系統(tǒng)也 可復制在小型燃燒發(fā)動機(例如割草機等)中。吸附區(qū)可遵從燃料箱系 統(tǒng)的通氣系統(tǒng)。這種吸附區(qū)包括結(jié)合漏出的蒸氣的燃料吸附器。關(guān)于以上所述的壓力補償系統(tǒng)，筒單的通氣口或通氣的燃 料蓋，或者完全分開的通氣系統(tǒng)、多孔金屬分離器的用途大體為用于允許空氣和/或燃料蒸氣^^人燃料箱中漏出，而不容許液體燃料流過其 中。如果液體燃料與多孔金屬發(fā)生接觸，金屬就可能會迅速地浸滿燃 料。當多孔金屬超負荷地載有燃料時，其作為分離器的有效性減小。 此外，多孔金屬分離器通氣口大體由貴重金屬構(gòu)成。與其相關(guān)聯(lián)的成 本對于諸如割草機、動力鋸等的小型發(fā)動機系統(tǒng)而言是不經(jīng)濟的。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開的是一種特別適用于小型燃燒發(fā)動機的燃料箱通 氣口和通氣系統(tǒng)。根據(jù)一個實施例，燃料箱通氣口包括納米多孔隔 膜分離器，其設(shè)置在燃料箱的開口中，以允許來自燃料的蒸氣流過隔 膜，其中該隔膜包括網(wǎng)狀物，在該網(wǎng)狀物中，網(wǎng)狀物的表面限定延伸 通過隔膜的多個互連孔，其中該多個互連孔具有約0.1納米至約50納 米的平均孔大小，并且該多個互連孔對于燃料蒸氣和空氣中所選擇的 其中之一或兩者是可滲透的，且對于液體燃料是不可滲透的；以及設(shè) 置在多個互連孔的表面上且構(gòu)造成為隔膜提供疏油性的疏油性增強 涂層。在另 一個實施例中，公開了 一種用于存儲燃料和將燃料提 供給小型燃燒發(fā)動機的燃料箱系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括構(gòu)造成用來保持液 體燃料的燃料箱，其包括用于填充該箱的開口；以及構(gòu)造成用來關(guān)閉 燃料箱的開口的燃料蓋，其中該燃料蓋包括具有形成于其中的通氣孔 口的主體部分；設(shè)置在主體部分中且與通氣孔口流體連通的納米多孔 隔膜分離器，其中該納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且該隔膜包括網(wǎng) 狀物，在該網(wǎng)狀物中，網(wǎng)狀物的表面限定了延伸通過隔膜的多個互連 孔，其中該多個互連孔具有約O.l納米至約50納米的平均孔大小，并 且該多個互連孔對于燃料蒸氣和空氣中所選擇的其中之一或兩者是 可滲透的，且對于液體燃料不可滲透；以及設(shè)置在多個互連孔的表面 上且構(gòu)造成為隔膜提供疏油性的疏油性增強涂層。在又一個實施例中，公開了另 一種用于存儲燃料和將燃料提供給小型燃燒發(fā)動機的燃料箱系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包括構(gòu)造成用來保 持液體燃料的燃料箱，其包括用于填充該箱的開口；構(gòu)造成用來關(guān)閉
燃料箱的開口的燃料蓋；以及在燃料箱的第二開口中的、遠離燃料蓋
而設(shè)置的通氣系統(tǒng)，其中該通氣系統(tǒng)構(gòu)造成為燃料箱提供壓力補償。
該系統(tǒng)包括限定了與第二開口流體連通的室的殼體；設(shè)置在殼體上且 與該殼體物理連通的罩蓋；設(shè)置在殼體中且與室流體連通的納米多孔 隔膜分離器，其中納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且該隔膜包括網(wǎng)狀 物，在該網(wǎng)狀物中，網(wǎng)狀物的表面限定了延伸通過隔膜的多個互連孔， 其中該多個互連孔具有約0.1納米至約50納米的平均孔大小，并且該 多個互連孔對于燃料蒸氣和空氣中所選擇的其中之一或兩者是可滲 透的，且對于液體燃料不可滲透；以及設(shè)置在多個互連孔的表面上且 構(gòu)造成為隔膜提供疏油性的疏油性增強涂層。以上所述的和其它特征由以下附圖和詳細描述來例示。
附圖簡述現(xiàn)參看附圖，其為示例性實施例，并且其中相似的元件以 相似的方式編號

圖1是具有通氣的隔膜分離器燃料蓋的燃料箱系統(tǒng)的示意
圖；圖2是圖1的通氣的隔膜分離器燃料蓋的分解組裝圖；
圖3是具有燃料蓋和包括隔膜分離器的通氣系統(tǒng)的燃料箱 系統(tǒng)的示意圖；以及圖4是圖3的通氣系統(tǒng)和隔膜分離器的分解組裝圖。
部件列表 燃泮牛箱系統(tǒng) 10 燃料箱12 蓋 14主體部分 20 通氣孔口 22 墊圏 26
納米多孔隔膜分離器30 邊緣部分32 中心部分 34 燃料箱系統(tǒng) 100 燃料箱 102 蓋 104 開口 106
遠處的通氣系統(tǒng) 110 第二開口 112 殼體 114 罩蓋 116 端口 118
納米多孔隔膜分離器120
具體實施例方式本文所述的燃料箱通氣口和通氣系統(tǒng)包括經(jīng)疏油性處理的 納米多孔隔膜分離器。如本文所用，用語"納米多孔"指的是具有約 0.1納米(nm)至約50nm的平均孔大小的隔膜分離器。對隔膜分離器的 疏油性處理可增加隔膜分離器的燃料排斥性，且允許燃料箱通氣口即 使作為小發(fā)動機應用中的翻轉(zhuǎn)通氣口時也是有效的。此外，疏油性處 理可通過有助于防止由液體燃料造成的通氣口過負荷或浸透(特別是 當發(fā)動機傾轉(zhuǎn)時)，來增加隔膜分離器的工作壽命。這種處理防止隔膜 被浸透，從而即便是當燃料與隔膜直接接觸時，也允許蒸氣/空氣經(jīng)過 且防止液體燃料通過。本文所述的納米多孔隔膜分離器包括比當前用 于燃料箱通氣應用中的多孔金屬分離器有利地更便宜的材料。在一個示例性實施例中，納米多孔隔膜分離器包括乙酸纖維素隔膜。本文所 述的燃料箱通氣口和通氣系統(tǒng)可設(shè)置在任何小型燃燒發(fā)動機應用中， 例如但不限于割草機、園藝拖拉機、動力鋸、發(fā)電機等。如所提到的，隔膜分離器包括設(shè)置在燃料箱通氣口或通氣 系統(tǒng)中的經(jīng)疏油性處理的納米多孔隔膜，以在燃料箱系統(tǒng)中提供壓力 補償。疏油性隔膜分離器幾乎不會被箱中液體燃料弄濕。隔膜的納米 多孔性質(zhì)僅允許液體燃料在極高的箱壓力下穿過。有利地，液體燃料 和燃料蒸氣的簡單隔離因此而變得可行，且可實現(xiàn)燃料箱系統(tǒng)中的壓 力補償。因此，納米多孔隔膜分離器適用于箱通氣口的構(gòu)件，以使燃 料蒸氣與燃料本身隔開。但是，燃料蒸氣和空氣可擴散通過隔膜中的 納米大小的孔。圖l-4說明了燃料箱系統(tǒng)io及其包括納米多孔隔膜分離器
的構(gòu)件。如圖1所示，系統(tǒng)10包括燃料箱12和用于關(guān)閉和打開該箱 的蓋14。在這個實施例中，蓋14可用作通氣結(jié)構(gòu)，其可允許空氣和 燃料蒸氣從燃料箱12中通出。通氣蓋14在其中包括納米多孔隔膜分 離器。圖2說明了蓋14的示例性實施例。蓋14可具有主體部分20， 該主體部分20具有形成于其中的通氣孔口 22。主體部分20構(gòu)造成包 括用于接合和打開蓋14的螺紋。還可在蓋14中包括墊圈26,且該墊 圏26構(gòu)造成在燃料箱12中的蓋14和開口 16之間形成周邊密封。納 米多孔隔膜分離器30有利地設(shè)置成與通氣孔口 22流體連通。納米多 孔隔膜分離器30可具有比通氣孔口 22的直徑更大的直徑，從而使得 隔膜由主體部分20支承。納米多孔隔膜分離器30可進一步包括周邊 邊緣部分32,以進一步支承隔膜。邊緣部分32可具有比中心部分34 的厚度更大的厚度，且該邊緣部分32可構(gòu)造成與蓋主體部分20物理 連通，而中心部分34則與通氣孔口 22流體連通。如這個實施例所說 明的，納米多孔隔膜分離器30大體為平坦的且為圓盤形形狀。在其 它實施例中，納米多孔隔膜分離器可具有適于燃料箱中的壓力補償?shù)?任何形狀，且尤其是，納米多孔隔膜分離器將取決于燃料箱設(shè)計、燃料蓋設(shè)計、工作燃料壓力等?，F(xiàn)轉(zhuǎn)到圖3,其說明了燃料箱系統(tǒng)100。燃料箱系統(tǒng)100包 括燃料箱102和遠處的通氣系統(tǒng)110。蓋104設(shè)置在箱的開口 106上， 且構(gòu)造用來可打開和關(guān)閉，從而允許和/或防止液體燃料流入箱中及液 體燃料從箱中流出。如這個實施例所說明的，蓋104不包括用于對系 統(tǒng)IOO進行通氣的納米多孔隔膜分離器。但是，在其它實施例中，蓋 可與通氣系統(tǒng)110 —起對系統(tǒng)提供壓力補償。通氣系統(tǒng)110包括納米 多孔隔膜分離器，且其構(gòu)造成用來對燃料箱系統(tǒng)IOO提供壓力補償。 通氣系統(tǒng)IIO設(shè)置在遠離蓋104的第二開口 112中。如圖4所示，通 氣系統(tǒng)110可包括殼體114和罩蓋116。罩蓋116可包括端口 118， 該端口 118可連接到管道、軟管或其它導管上，以用于將燃料蒸氣導 向存儲罐，從而防止燃料蒸氣泄漏到大氣中。納米多孔隔膜分離器120 可設(shè)置在殼體114和罩蓋116之間。殼體114限定從燃料箱102到罩 蓋116中的端口 118的路徑。納米多孔隔膜分離器120設(shè)置在殼體114 的內(nèi)部和罩蓋116中的端口 118之間的流徑中。因此，對從燃料存儲 系統(tǒng)100中離開的任何空氣、燃料蒸氣和/或液體燃料而言，其必須穿 過納米多孔隔膜分離器120。如圖4所示，隔膜120可具有基本與圖 2的隔膜形狀相似的形狀。在另一個實施例中，納米多孔隔膜分離器 120可具有不同的形狀。隔膜120可以可移除地設(shè)置在通氣口殼體114中，或者隔 膜120可永久地固定在殼體內(nèi)。用于構(gòu)造燃料箱通氣口或通氣系統(tǒng)的 示例性方法/結(jié)構(gòu)可包括例如但不限于(進行)粘結(jié)、模制、夾在鄰近 部分之間等，來將隔膜安裝或連接到主體部分20或通氣口殼體114 上。此外，燃料箱蓋10或通氣系統(tǒng)100可用于各種應用中，包括不 同類型(例如蓋式、遠程翻轉(zhuǎn)式等)、不同大小的通氣口等。在某些實 施例中，隔膜分離器可在箱和易揮發(fā)有機化合物罐或空氣凈化器之間 提供燃料/蒸氣隔離。當包括隔膜分離器的燃料箱蓋安裝在箱開口上時，補充空氣能夠被拉入燃料箱中，且燃料箱中的過大壓力能夠得以減輕。當隔膜分離器設(shè)置在通氣系統(tǒng)中時，燃料箱中過大壓力可得以減輕，而不釋放任何大量的燃料蒸氣到外界大氣中。&十于在操作期間(例如操作割草機、使用鏈鋸期間等)防止操作員暴露于任何大量的燃料蒸氣可能是特別有益的。隔膜分離器包括納米多孔隔膜和疏油性涂層。隔膜包括具有對于燃料蒸氣和空氣可滲透而對于液體燃料不可滲透的納米多孔結(jié)構(gòu)的材料。重申，用語"納米多孔"指的具有約0.1納米(nm)至約50nm的平均孔大小的隔膜分離器。在一個特定的實施例中，納米多孔隔膜的平均孔大小在約lnm至約20nm的范圍內(nèi)?；诟裟さ目?cè)萘?，納米多孔隔膜的孔隙率可在約50%至約95%的范圍內(nèi)，特別是約60%至約80%。如以下更詳細地描述，涂層合乎需要地較薄，且不會顯著影響隔膜分離器(即經(jīng)涂覆的納米多孔隔膜)的孔隙率。但是，在某些實施例中，有用的是選擇具有比隔膜分離器中所期望的孔大小和容量略大的孔大小和容量的納米多孔隔膜，以便補償涂層上的任何容量損失。在某些實施例中，燃料箱中的隔膜的厚度可在約0.5pm至約500pm的范圍內(nèi)。在一個示例性實施例中，隔膜的厚度可在從約4pm至約200pm的范圍內(nèi)，特別是從約10pm至約150pm，且更特別的是從約25pm至約100pm。然而，可使用更大和更小的厚度。納米多孔隔膜可由多種不同的聚合物材料制成。對適當材料的選擇將取決于以下因素，例如耐用性、與疏油性涂層的兼容性、可用性、成本、制造容易性等考慮?？商貏e地談到聚合物材料，且其包括例如聚烯烴(例如聚乙烯或聚丙烯)、聚砜、聚醚砜、聚囟、纖維素材料(例如硝化纖維、纖維素醚和纖維素酯，諸如乙酸纖維素)、聚酰胺(尼龍)、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚芳酰胺、聚苯并咪唑、聚醚醚酮、丙烯酸聚(Cw)烷基酯、曱基丙烯酸聚(Cw)烷基酯、含氟聚合物(例如膨脹聚四氟乙烯)、聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物(例如聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚酯等。在一個示例性實施例中，納米多孔隔膜分離器包括纖維素隔膜，例如，但不限于，纖維素醚、纖維素酯等。在一個特定的示例性實施例中，納米多孔隔膜分離器包括乙酸纖維素隔膜。纖維素納米多孔隔膜可由任何適當?shù)姆椒ㄖ瞥?，這些方法中的所有方法對本領(lǐng)域技術(shù)人員都是已知的。在一個實施例中，纖維素隔膜由這樣的過程制成其中在隔膜的一個表面上形成具有對隔開燃料和燃料蒸氣有效的孔隙率的層。這個層有時^f皮稱為"活性"層，且該隔膜具有在通過隔膜遠離"活性，，層的方向上前進而漸增的孔隙率。這個構(gòu)造為隔膜提供了選擇性地多孔性質(zhì)。納米多孔隔膜分離器的選擇性性質(zhì)可取決于一個或多個關(guān)鍵的制造過程元素，例如但不限于過程中所使用的特定溶劑、澆注摻雜溶劑系統(tǒng)(casting dope solvent system)中的某種無機或有機鹽的存在與否、隔膜從包含主要材料的藥劑(d叩e)中"開發(fā)"出來的特定方式、在隔膜開發(fā)出來之后所得隔膜所接受的特定處理等。用于制造納米多孔纖維素隔膜的一個示例性過程可包括以薄膜的形式將摻雜劑澆注在鑄網(wǎng)上。納米多孔隔膜分離器進一步包括設(shè)置在其上的疏油性涂層。根據(jù)AATCC測試118-1992(通過引用而結(jié)合在本文中)，隔膜的"疏油性"可分級為1至8級。這個測試評價隔膜的抗?jié)裥浴Ｔ跍y試中^f吏用了標為#1至#8的八種標準油。#1油為礦物油(表面張力在25攝氏度(。C)下31.5達因(dyne)/厘米)，#8油為庚烷(表面張力在25。 C下14.8達因/厘米)。將五滴各個等級的油放置在隔膜上。當發(fā)生隔膜在30秒內(nèi)^^皮選定的油潤濕時，則發(fā)生失敗。隔膜的疏油性等級與成功地測試的最后的油相符。疏油性等級越高，疏油性就越好。在處理之后，隔膜10可具有增強的疏油性。在一個示例性實施例中，隔膜10的疏油性至少為1,特別是至少為2，更特別的是至少為4，甚至更特別的是至少為6，且最特別的是至少為8。在一個實施例中，使用疏油性涂層材沖牛來處理納米多孔隔膜，以增強該隔膜的疏油性。示例性疏油性涂層材料包括氟化聚合物，如本文所用，該氟化聚合物包括具有氟代烴和/或全氟代烴部分的均聚物和共聚物。氟代或全氟代烴部分可結(jié)合在聚合物主鏈中、作為聚合物主鏈的側(cè)鏈，或者其組合。因此，可使用多種不同類型的聚合物，包括例如聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚曱基丙烯酸酯、聚酯、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚磺酰胺、聚硅氧烷和聚氨酯。氟化聚合物可源自已知為用以產(chǎn)生合乎需要的主鏈的各種
單體或低聚物的聚合，其包括氟化或全氟化d-32碳氫化合物部分，特別是氟代(d.32)烷基和/或全氟代(d.32)烷基部分。在一個實施例中，存
在全氟代(d.36)烷基部分，特別是-CF3 、 -CF2CF"。-CF2CF2CF3。在另一個實施例中，存在全氟代(Cw)亞烷基部分，特別是-CF2-、-CF2CF2-和-CF2CF2CF2-。示例性單體或低聚物單元可包括例如丙烯
酸氟代(Cw6)烷基酯、甲基丙烯酸氟代(Cw6)烷基酯、丙烯酸全氟代(Cw6)烷基酯、甲基丙烯酸全氟代(d-6)烷基酯、氟化和全氟代Cw2烯烴(諸如四氟乙烯)、馬來酸氟代(Cw2)烷基酯、馬來酸全氟代(Cw2)烷基酯、氟代(Cw2)烷基(C6.u)芳基尿烷低聚物、氟代(d.u)烷基丙烯
基尿烷低聚物、氟代(Q.u)烷基尿烷丙烯酸酯低聚物、氟代(Cw2)烷基
尿烷丙烯酸酯低聚物等。氟化單體或低聚物可以可選地與額外的非氟化單體或低聚物(包括例如未飽和的碳氫化合物(例如烯烴)、丙烯酸
(Cw2)烷基酯和曱基丙烯酸(Cw2)烷基酯)聚合。這些疏油性聚合物的特定示例性分類包括但不限于:具有-CF3、 -CF2CF3和-CF2CF2CF3部分(PFPE)的無極性全氟代烷基聚醚，無極性(PFPE)與極性單功能PFPE的混合物、具有磷酸酯、硅烷或酰胺端基的無極性不溶于水的PFPE、無極性PFPE與曱基丙烯酸氟化(Cw2)烷基酯聚合物或曱基丙烯酸全氟化(Cw2)烷基酯聚合物或丙烯
酸氟化(Cw2)烷基酯或丙烯酸全氟化(Cw2)烷基酯聚合物的混合物，以及包括全氟代(d.3)烷基醚單元和甲基丙烯酸氟化(Cw2)烷基酯單元或甲基丙烯酸全氟化(Cw2)烷基酯單元或丙烯酸氟化(Cw2)烷基酯單元或丙烯酸全氟化(Cw2)烷基酯單元的共聚物。上述聚合物可通過(例如)對水性的溶液或乳劑進行UV輻射來產(chǎn)生交聯(lián)。也可使用氟化聚合物的混合物。疏油性聚合物可作為乳劑在商業(yè)上獲得。示例性乳劑可包括但不限于基于硅氧烷和全氟代(Cw2)烷基取代的丙烯酸酯或曱基丙烯酸酯的共聚物的那些乳劑、基于氟化或全氟化共聚物或三元共聚物的乳劑、包含至少六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚的一種類型的單
元、基于全氟代(Cw2)烷基取代的聚丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的乳劑
等。這些聚合物及其制備對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。特定的疏油性氟聚合物為可從特拉華州威爾明頓的Dupont公司獲得的Zonyl 8195:7040, 8412和/或8300的全氟代烷基丙烯酸共聚物和/或全氟代烷基曱基丙烯酸共聚物水基分散物。通過用疏油性涂覆合成物處理納米多孔隔膜分離器來使其成為疏油性的。處理隔膜的過程可包括用于疏油性地涂覆物品的任何適當?shù)姆椒?，且其對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。示例性技術(shù)可包括以液體形式(例如該材料的熔融或溶解或乳膠散布)應用疏油性涂覆合成物。用于應用液體疏油性涂覆合成物的示例性方法可包括但不限于在隔膜的表面上進行浸漬、涂抹、噴涂、滾動涂覆、刷涂等。在不考慮技術(shù)的情況下，可執(zhí)行該應用，直到納米多孔隔膜結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面涂覆有疏油性涂覆合成物，但不是直到孔被填充得可能減弱隔膜的氣體一液體吸收屬性。因此，疏油性涂覆合成物的存在對孔隙率具有較小的影響；也就是說，限定了納米多孔隔膜中的空隙的壁僅具有非常薄的疏油性材料涂層。可通過改變濃度、溶劑或散布的固體含量，以及/或通過改變應用溫度或壓力，來實現(xiàn)疏油性涂覆合成物的應用。有機或無機溶劑的使用可有助于促進疏油性氟化聚合物在整個納米多孔隔膜上的分配。通常，納米多孔隔膜最初不是疏油性的，且可為親油性的。因此，溶劑的使用有時可降低用疏油性涂覆合成物潤濕和/或浸透隔膜結(jié)構(gòu)的困難。可使用各種溶劑。在應用到隔膜上期間，疏油性涂覆合成物可潤濕和浸透隔膜。疏油性聚合物設(shè)置在隔膜上，且可將疏油性賦予納米多孔隔膜分離器。在某些實施例中，在疏油性涂層和隔膜之間實現(xiàn)共價聯(lián)接是可行的。在一個可選的實施例中，經(jīng)疏油性處理的納米多孔隔膜分離器可通過加熱而"處理"(cure)。這個"處理"過程可能能夠通過允許將含氟聚合物重新布置成特定的疏油性定向來增強疏油性。熱的應用可允許疏油性含氟聚合物在多孔隔膜的節(jié)點和微絲周圍流動，以形成涂層。處理溫度在疏油性含氟聚合物之間可以不同。示例性范圍可包括從約40° C至約140° C,特別是約50° C至約130。 C，且更特別的是約70° C和約125° C。在一個特定實施例中，氟化聚合物處于聚合物固體的穩(wěn)定的水溶性散布的形式。在這個實施例中，疏油性含氟聚合物固體也可
包含相對較d、量的丙酮和乙二醇或其它水溶性溶劑，以及在制造氟化聚合物固體時用于聚合反應中的表面活化劑。可選地，用穩(wěn)定劑-例如但不限于去離子的和/或去礦物質(zhì)的水-使疏油性氟化聚合物固體的散布穩(wěn)定。穩(wěn)定劑減小了疏油性氟化聚合物固體沉淀和聚結(jié)成不能進入待涂覆的隔膜中的孔的大小的傾向。雖然涂覆合成物可包括其它量的穩(wěn)定劑，但是在某些實施例中，形成涂覆層的涂覆合成物包括處于約5%(重量)至50 %(重量)范圍內(nèi)的穩(wěn)定劑量。例如，在某些實施例中，涂覆合成物包括處于約15%(重量)至約25 %(重量)范圍內(nèi)的穩(wěn)定劑量。疏油性氟化聚合物固體的穩(wěn)定了的散布可稀釋于一種或多種適當?shù)娜軇┲?，以形成將會形成涂覆層的涂覆合成物。雖然可使用其它溶劑，但是適當?shù)娜軇┛砂ǖ幌抻谒?、乙醇、異丙醇、丙酮、曱醇、正丙醇、正丁醇、N,N-二甲基曱酰胺、曱基乙基酮和水溶性e和p系列乙二醇醚。此外，雖然溶劑可具有其它表面張力，但在某些實施例中，涂覆合成物包括具有小于約每厘米31達因的表面張力的溶劑。在涂覆之后，如上所述，然后例如通過加熱被涂覆的隔膜來鞏固涂覆合成物，從而使得疏油性氟化聚合物固體流動和凝聚，并且使得穩(wěn)定劑和溶劑被移除。在應用熱期間，疏油性含氟聚合物固體的熱移動性允許固體移動，且在隔膜的表面周圍流動、接合隔膜的表面、以及粘附到隔膜的表面上，并且因此凝聚，以形成涂覆層。不考慮所使用的溶劑或載體，涂覆合成物可基于涂覆合成物的總重量而包括處于約0.1%(重量)至約10%(重量)范圍內(nèi)的量的疏油性含氟聚合物固體。例如在某些實施例中，涂覆合成物包括處于約0.5%(重量)至約1.5%(重量)范圍內(nèi)的疏油性含氟聚合物固體。當涂覆合成物包括其它量的不同于水的溶劑時，形成涂覆層的涂覆合成物包括處于約40%(重量)至約80%(重量)范圍內(nèi)的量的不同于水的溶劑。例如，在某些實施例中，涂覆合成物包括處于約50%(重量)至約75%(重量)范圍內(nèi)的量的不同于水的溶劑。涂覆合成物具有使得該涂覆合成物能夠潤濕隔膜中的孔的表面張力和相對的接觸角，從而使得孔涂覆有涂覆合成物中的疏油性氟化聚合物固體。但是，在如以上所述來使用有機溶劑的某些實施例中，在將涂覆合成物應用于隔膜之前，該隔膜被包含溶劑的溶液潤濕，從而使得涂覆合成物將穿過隔膜孔，且"浸濕"隔膜的表面。所形成的涂覆層的厚度和該涂覆層中的氟化聚合物固體的量和類型可取決于若干個因素，包括固體的粘附到限定了隔膜孔的隔膜表面上且符合該表面的親和力、涂覆合成物內(nèi)的最終固體含量、涂覆過程，以及使用期間的預期用途和期望的耐用性。涂覆合成物不必完全封裝隔膜網(wǎng)狀物的整個表面，或者涂覆合成物不必是連續(xù)的以增強隔膜的疏油性。但是，在一個實施例中，隔膜表面的至少50%，特別的是至少75%，且更特別的是至少90%被涂覆。經(jīng)疏油性處理的納米多孔隔膜分離器可有利地用于燃料箱系統(tǒng)的開口中，以允許釋^:箱中積聚的燃料蒸氣，而不允許液體燃料燒發(fā)動機的燃料箱的燃料箱蓋或通氣系統(tǒng)中可特別有用。連同壓力補償一起，納米多孔
隔膜分離器可進一步為燃料箱提供翻轉(zhuǎn)的通氣口 ，再次允許燃料蒸氣離開，而不允許燃料泄漏，即使是當發(fā)動機經(jīng)歷約90度或更大的姿態(tài)變化時也是如此。納米多孔隔膜分離器特別地優(yōu)于當前的多孔金屬通氣口構(gòu)件，因為納米多孔隔膜分離器比其金屬對應物更輕且更便宜。本文所使用的用語僅僅是用于描述特定實施例的目的，且不意圖限制本發(fā)明。本文公開的范圍是包括性的且是可組合的(例如"高達約25%(重量)，或者更具體地，約5 %(重量)至約20 %(重量)"的范圍包括和"約5 %(重量)至約25 %(重量)"范圍的端點和所有中間值等)。"組合"包括調(diào)和物、混合物、合金、反應產(chǎn)物等。此外，用語"第一"、"第二"等在本文中不表示任何順序、數(shù)量或重要性，而是用于使一個元素區(qū)別于另一個元素，而且本文中的用語"一"不表示對數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個所引用的項目。結(jié)合數(shù)量使用的修飾語"約"包括所闡述的值，且具有上下文所規(guī)定的意思(例如包括與特定數(shù)量的測量相關(guān)聯(lián)的誤差程度)。如本文所用，后綴"(s)"意圖包括其所修飾的項目的單數(shù)和復數(shù)，從而包括該項目的其中之一或多個(例如著色劑(s)包括一種或多種著色劑)。整個說明書中對"一個實施例，，、"另一個實施例"、"實施例"等的引用表示結(jié)合該實施例描述的特定元素(例如特征、結(jié)構(gòu)和/或特點)包括在本文所述的至少一個實施例中，且可或可不存在于其它實施例中。另外，應當理解，除非另作限定，本文所使用的所有用語(包括技術(shù)和科學用語)具有與本發(fā)明的實施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員中任何一人所普遍地理解的相同的意思。將進一步理解，用語(例如通用的辭典中所限定的那些)應理解為具有與相關(guān)領(lǐng)域和本公開的上下文中的意思一致的意思，且將不會以理想化的或過分正式的意義來理解，除非在本文中明確地作出這^=羊的限定。雖然已經(jīng)參照示例性實施例對本^Hf進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離本公開的范圍的情況下，可進行各種修改且可用等效物替換本公開的元件。此外，在不偏離本公開的實質(zhì)范圍的情況下，可以進行多種修改，以使特定情況或材料適應本公開的教導。因此，意圖本公開并不局限于作為構(gòu)思成用于實施本公開的最佳模式而公開的特定實施例，相反，本公開將包括落在所附的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于存儲燃料和將燃料提供給小型燃燒發(fā)動機的燃料箱系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括構(gòu)造成用來保持液體燃料的燃料箱(12)，其包括用于填充所述箱的開口；以及構(gòu)造成用來關(guān)閉所述燃料箱的所述開口的燃料蓋(14)，其中所述燃料蓋包括具有形成于其中的通氣孔口(22)的主體部分(20)；設(shè)置在所述主體部分中且與所述通氣孔口流體連通的納米多孔隔膜分離器(30)，其中所述納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且所述隔膜包括網(wǎng)狀物，其中，所述網(wǎng)狀物的表面限定了延伸通過所述隔膜的多個互連孔，其中所述多個互連孔具有約0.1納米至約50納米的平均孔大小，并且對于燃料蒸氣和空氣中選定的其中之一或兩者是可滲透的，且對于液體燃料是不可滲透的；以及設(shè)置在所述多個互連孔的表面上且構(gòu)造成為所述隔膜提供疏油性的疏油性增強涂層。
2. —種用于存儲燃料和將燃料提供給小型燃燒發(fā)動機的燃料箱 系統(tǒng)(IOO)，所述系統(tǒng)包括構(gòu)造成用來保持液體燃料的燃料箱(102),其包括用于填充所述箱 的開口(106);以及構(gòu)造成用來關(guān)閉所述燃料箱的所述開口的燃料蓋(104);以及 在所述燃料箱的第二開口 (112)中的、遠離所述燃料蓋而設(shè)置的通 氣系統(tǒng)(l 10)，其中所述通氣系統(tǒng)構(gòu)造成為所述燃料箱提供壓力補償， 所述系統(tǒng)包括限定了與所述第二開口流體連通的室的殼體(l 14); 設(shè)置在所述殼體上且與所述殼體物理連通的罩蓋(116); 設(shè)置在所述殼體中且與所述室流體連通的納米多孔隔膜分離器(120)，其中所述納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且所述隔膜包括網(wǎng)狀物，其中，所述網(wǎng)狀物的表面限定延伸通過所述隔膜的多個互連孔，其中所述多個互連孔具有約O.l納米至約50納米的平均孔大小，并且 對于燃料蒸氣和空氣中選定的其中之一或兩者是可滲透的，且對于液 體燃料是不可滲透的；以及設(shè)置在所述多個互連孔的表面上且構(gòu)造成為所述隔膜提供疏油 性的疏油性增強涂層。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料箱系統(tǒng)(IO,IOO),其特 征在于，所述隔膜為乙酸纖維素隔膜。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料箱系統(tǒng)(IO,IOO),其特 征在于，所述隔膜為膨脹聚四氟乙烯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚氨 酯、聚酯、聚烯烴或者包括上述中至少一種的組合。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料箱系統(tǒng)(10,100)，其特 征在于，所述納米多孔隔膜分離器(30,120)具有至少2的疏油性等級。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料箱系統(tǒng)(IO,IOO)，其特 征在于，所述納米多孔隔膜分離器(30,120)具有至少4的疏油性等級。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料箱系統(tǒng)(IO,IOO)，其特 征在于，所述納米多孔隔膜分離器(30,120)具有至少6的疏油性等級。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料箱系統(tǒng)(IO,IOO)，其特 征在于，所述納米多孔隔膜分離器(30,120)具有至少8的疏油性等級。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃料箱系統(tǒng)(IO,IOO)，其特征在于，所述疏油性涂層包括聚合物，所述聚合物包括氟化d-32碳氫化合物部分，其中所述聚合物包括來源于以下物質(zhì)的聚合的單元丙烯酸氟代(Cw6)烷基酯、甲基丙烯酸氟代(Cw6)烷基酯、丙烯酸全氟代 (Cw6)烷基酯、曱基丙烯酸全氟代(Cw6)烷基酯、氟化和全氟化CW2 烯烴、馬來酸氟代(Cw2)烷基S旨、馬來酸全氟代(Cw2)烷基酯、氟代(Cw2) 烷基(C^2)芳基尿烷低聚物、氟代(Cw2)烷基烯丙基尿烷低聚物、氟代 (Cw2)烷基尿烷丙烯酸酯低聚物、氟代(Cw2)烷基尿烷丙烯酸酯低聚物，或者包括上述至少一種的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料箱系統(tǒng)(IO)，其特征在于，所述納米多孔隔膜分離器(30)進一步包括周邊邊緣部分(32)和中心部分 (34)，其中所述邊緣部分與所述主體部分(20)物理連通，且所述中心部 分與所述通氣孔口 (22)流體連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括隔膜分離器的燃料箱通氣口。一種用于存儲燃料和將燃料提供給小型燃燒發(fā)動機的燃料箱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括構(gòu)造成用來保持液體燃料的燃料箱，其包括用于填充燃料箱的開口；以及構(gòu)造成用來關(guān)閉燃料箱開口的燃料蓋，其中燃料蓋包括其中形成有通氣孔口的主體部分；設(shè)置在主體部分中且與通氣孔口流體連通的納米多孔隔膜分離器，其中納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且隔膜包括網(wǎng)狀物，其中網(wǎng)狀物的表面限定了延伸通過隔膜的多個互連孔，其中該多個互連孔具有約0.1納米至約50納米的平均孔大小，且該多個互連孔可被燃料蒸氣和空氣中的選定的一種或兩者滲透，且不可被液體燃料滲透；以及設(shè)置在多個互連孔的表面上且構(gòu)造成為隔膜提供疏油性的疏油性增強涂層。
文檔編號B60K15/03GK101638054SQ20091015921
公開日2010年2月3日 申請日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者N·法扎納, V·班薩爾 申請人:通用電氣公司