JP4805331B2 - 車両用燃料蒸発ガス排出防止装置のフィルタ構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用燃料蒸発ガス排出防止装置のフィルタ構造に関する。

車両用燃料蒸発ガス排出防止装置は、燃料タンク内で発生した燃料蒸発ガスをキャニスタに一時的に蓄え、エンジンが始動したときに、キャニスタから外気と共にエンジンの吸気系に吸入させるようにしたものである。このような車両用燃料蒸発ガス排出防止装置において、キャニスタは、ドレンホースと称する連通路と、この連通路における大気側の端部に結合されたホースコネクタとを介して、大気に連通している。ホースコネクタは、車体における所定の位置に固定されている。キャニスタ内において、燃料蒸発ガスから分離された空気は、ドレンホース及びホースコネクタを通って大気に放散される。キャニスタに一時的に蓄えられている燃料蒸発ガスをエンジンの吸気系に吸入させるときには、外気はホースコネクタ及びドレンホースを介して取り入れられる。

ところで、ホースコネクタは、外部から異物の侵入を防ぐための配慮が必要であり、改良技術としては、各種のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。異物としては例えば泥、塵、蜘蛛などの小さい昆虫が考えられる。蜘蛛がホースコネクタ内に侵入して巣を作った場合には、ホースコネクタを閉鎖する心配がある。
特許第３６５５１５１号公報

この特許文献１で知られているホースコネクタは、外部から異物の侵入を防ぐためのフィルタを有しているというものである。つまり、ホースコネクタは、エルボ状の部材であって、その一端にドレンホースを結合するとともに、他端にキャップを嵌め込んだ構成である。キャップは、ホースコネクタ内に連通する通気口を有している。この通気口には、格子が一体に形成されている。この格子はフィルタの役割を果たす。空気は格子の目の間から流れる。ホースコネクタに格子状のフィルタを有しているので、外部から異物の侵入を防ぐことができる。

しかしながら、上述のように、特許文献１で知られているホースコネクタは、一方の開口が、格子状のフィルタによって覆われた構成である。このため、一方の開口の面積に対して、フィルタの通過面積は格子を設けた分だけ減少する。この結果、フィルタの通気抵抗は大きくならざるを得ない。それに加え、格子に泥や埃などの付着物が付着する（目詰まりする）ことによって、フィルタの通気抵抗は一層大きくなる傾向にある。車両が走行する環境や駐車する環境が、常に清浄であるとは限らない。従って、フィルタの有効濾過面積を常に確保できることが求められる。

本発明は、フィルタの通気抵抗を抑制することができるとともに、フィルタの有効濾過面積を常に確保できる技術を、提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、燃料タンク及びエンジンに接続されたキャニスタと、このキャニスタを大気に連通させるための連通路と、この連通路における大気側の端部に設けられたフィルタとを備えている、車両用燃料蒸発ガス排出防止装置のフィルタ構造において、前記フィルタは、コイルばねによって構成されることで、このコイルばねにおける１巻き毎の線の間の間隙を、通気可能な通気路とししたものであり、前記連通路は、大気側の端部に通気管を有しており、この通気管の外周面に、前記コイルばねにおけるコイルの少なくとも一部が嵌め込まれ、前記通気管の外周面と、前記コイルばねにおけるコイルとの間に、通気可能な空隙を有し、前記通気管は、前記空隙を介して前記通気路に連通し、前記コイルばねは、前記コイルの長手方向への伸び運動が規制され、且つ、前記コイルの両端が閉鎖された構成であり、前記連通路の大気側の端部がその近傍で車体に固定されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、前記連通路は、ドレンホースからなると共に、前記大気側の端部でホースコネクタに結合され、このホースコネクタに前記コイルばねが収納されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、前記通気管及び前記コイルばねは、互いに略同心に位置するとともに、カバーによって覆われており、前記コイルばねにおける少なくとも一部は、円すいコイルばねによって構成され、この円すいコイルばねは、前記通気管の開口から前記カバーへ向かって先細りとなる円すい状に構成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、コイルばねによってフィルタを構成することで、コイルばねにおける１巻き毎の線の間の間隙を、通気可能な通気路としたものである。この通気路から通気することができる。一方、通気路よりも大きい異物は通過できない。このように、フィルタを、コイルばねだけの極めて少数で且つ簡単な構成にすることができる。

さらには、コイルばねは、線が螺旋状に巻かれた構成であるから、通気路の全体の面積（開口面積）は大きい。この開口面積は、コイルばねによる有効濾過面積（実質的に濾過可能な面積）である。有効濾過面積が大きいので、通気抵抗を抑制することができる。

さらにまた、エンジンが発生した振動や、車両の走行時に発生した車体の振動は、車体を介してコイルばねに伝わる。コイルばねは伝わった振動に応じて、長手方向及び径方向に揺れる。このため、コイルばねに付着している泥や埃などの付着物が振るい落とされるので、コイルばねによる有効濾過面積は常に確保される。この結果、コイルばねによる濾過性能を、長期にわたって十分に維持することができる。

加えて、請求項１に係る発明では、通気管は、この通気管の外周面とコイルとの間の空隙を介して、通気路（コイルばねにおける１巻き毎の線の間の間隙）に連通している。このため、コイルばねの通気路を有効に活用し、通気させることができる。
さらには、通気管の外周面に、コイルばねにおけるコイルの少なくとも一部を嵌め込んだだけで、通気管に対してコイルばねを容易に位置決めできる。別個の位置決め部材が必要なく簡単な構成にできる。

さらに、請求項１に係る発明では、コイルばねは、コイルの長手方向への伸び運動が規制されている。このため、コイルばねにおける１巻き毎の線の間の間隙（通気路）が、広がることはない。間隙の大きさが広がらないので、間隙を通過可能な異物の大きさを、確実に制限できる。この結果、コイルばねによる濾過性能を、より十分に確保することができる。
さらには、コイルの両端を閉鎖したので、コイルの両端から異物が通過することはできない。このため、コイルばねにおける１巻き毎の線の間の間隙だけを、通気可能な通気路とすることができる。この結果、コイルばねによる濾過性能を、より十分に確保することができる。

請求項３に係る発明では、コイルばねにおける少なくとも一部を、円すいコイルばねによって構成し、この円すいコイルばねを、通気管の開口からカバーへ向かって先細りとなる円すい状に構成したものである。このため、カバーにおいて、円すいコイルばねを覆う部分の形状を、円すいコイルばねに合わせて小型にすることができる。この結果、フィルタ全体の小型化を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。図１は、本発明に係る車両用燃料蒸発ガス排出防止装置の概要を示すフロー図である。
車両用燃料蒸発ガス排出防止装置１０は、車両に搭載されている燃料タンク１１内で発生した燃料蒸発ガスをキャニスタ１２に一時的に蓄え、エンジン１３が始動したときに、キャニスタ１２から外気と共にエンジン１３の吸気系（エアクリーナ、気化器、インテークマニホールド等からなる）に吸入させるようにした装置である。

キャニスタ１２は、燃料蒸発ガスを吸着する活性炭等の吸着剤を充填したものである。このキャニスタ１２は、ドレンホースと称する連通路１４と、この連通路１４における大気側の端部に結合されたホースコネクタ２０とを介して、大気に連通している。

キャニスタ１２内において、燃料蒸発ガスから分離された空気は、ドレンホース１４（連通路１４）及びホースコネクタ２０を通って大気に放散される。キャニスタ１２に一時的に蓄えられている燃料蒸発ガスをエンジン１３の吸気系に吸入させるときには、外気はホースコネクタ２０及びドレンホース１４を介して取り入れられる。

以下、ホースコネクタ２０について、図２及び図３に基づき詳しく説明する。図２は、図１に示すホースコネクタの断面図である。図３は図２の３−３線断面図である。
図２及び図３に示すように、ホースコネクタ２０は、基盤２１とカバー３１と通気管４１（筒部４１）とフィルタ５１とからなる。

基盤２１は、平面視矩形状を呈した概ね平盤であって、上面２２において外周の縁を囲む縁部２３を一体に形成するとともに、下面２４には車体Ｂｄ（例えば、フロントサイドフレーム、リヤサイドフレーム、バンパビーム）に取り付けるためのブラケット２５を一体に形成した、樹脂成型品である。このため、ホースコネクタ２０は、車体Ｂｄにおける所定の位置に固定される。なお、車体Ｂｄに対するホースコネクタ２０の固定構造は、図２に示すボルト・ナットによる取付けに限定されるものではなく、例えば、スナップフィットによる取付けであってもよい。

カバー３１は、下方を開放した箱状の樹脂成型品であって、基盤２１の上面２２に被せるとともに縁部２３の外周面に嵌め込むものである。カバー３１の側壁は、縁部２３に複数のスナップフィット係止部３２によって取り外し可能に取り付けられている。スナップフィット係止部３２とは、一方に形成された係止凸部と、他方に形成された係止孔とを、嵌め込むことによって、互いに弾性を有して一体化するものである。

カバー３１は、基盤２１の上面２２からの高さが大きい大カバー部３３と、小さい小カバー部３４とからなる。大カバー部３３と小カバー部３４とは、互いに内部が開放している。基盤２１とカバー３１とによって囲まれた空間３５はチャンバをなす。以下、空間３５のことを「チャンバ３５」と言う。このチャンバ３５は、基盤２１と大カバー部３３とによって囲まれた第１チャンバ３５ａと、基盤２１と小カバー部３４とによって囲まれた第２チャンバ３５ｂとからなる。第１チャンバ３５ａと第２チャンバ３５ｂとは、互いに連通している。小カバー部３４は、天板３４ａに通気口３４ｂを有している。このため、第１及び第２チャンバ３５ａ，３５ｂは、大気に開放されている。

通気管４１は、側面視Ｌ字状のパイプ（エルボ）からなり、基盤２１に一体に形成されている。この通気管４１は、基盤２１の下面２４に沿っている横向きの水平部４２と、この水平部４２の一端から湾曲しつつ起立した縦向きの垂直部４３とからなる。水平部４２の他端における接続部４２ａには、ドレンホース１４（図１参照）が接続される。垂直部４３は、基盤２１を貫通して第１チャンバ３５ａ内へ延びている。垂直部４３において、第１チャンバ３５ａ内へ延びている部分４４のことを「内部通気管４４」（内筒４４）と言うことにする。

内部通気管４４及びフィルタ５１は、カバー３１によって覆われている。内部通気管４４の開放された上端の開口４４ａは、大カバー部３３の天板３３ａを向いており、この天板３３ａよりも低く且つ小カバー部３４の天板３４ａよりも高く、設定されている。通気管４１はチャンバ３５を介して大気に開放されている。このように、ドレンホース１４（図１参照）は大気側の端部に通気管４１を有していることになる。

フィルタ５１は、コイルばねによって構成されることで、このコイルばねにおける１巻き毎の線５２ａ，５３ａの間の間隙５２ｂ，５３ｂを、通気可能な通気路としたことを特徴とする。以下、フィルタ５１のことを、適宜「コイルばね５１」と言うことにする。また、間隙５２ｂ，５３ｂのことを、適宜「通気路５２ｂ，５３ｂ」と言うことにする。

コイルばね５１は「圧縮コイルばね」からなる。コイルばね５１の材質は、例えば、ばね鋼等の金属材料又は樹脂材料である。より具体的には、コイルばね５１は円筒コイルばね５２と、この円筒コイルばね５２の一端（大カバー部３３の天板３３ａを向く上端）から先細り状となる円すいコイルばね５３とからなる、複合ばねである。つまり、円筒コイルばね５２の線５２ａの端が、そのまま、円すいコイルばね５３の線５３ａに連なる。このように、コイルばね５１における少なくとも一部は、円すいコイルばね５３によって構成されている。

さらに、コイルばね５１は、第１チャンバ３５ａにおいて、基盤２１の上面２２と大カバー部３３の天板３３ａとの間に、若干圧縮された状態で嵌め込まれている。このため、コイルばね５１は、コイルの長手方向への伸び運動が規制され、且つ、コイルの両端が閉鎖されている。

このように、コイルばね５１は、コイルの長手方向への伸び運動が規制されている。このため、コイルばね５１における１巻き毎の線５２ａ，５３ａの間の間隙５２ｂ，５３ｂが、広がることはない。間隙５２ｂ，５３ｂの大きさが広がらないので、間隙５２ｂ，５３ｂを通過可能な異物の大きさを、確実に制限できる。この結果、コイルばね５１による濾過性能を、より十分に確保することができる。

さらには、コイルばね５１は、コイルの両端を閉鎖したので、コイルの両端から異物が通過することはできない。このため、コイルばね５１における１巻き毎の線５２ａ，５３ａの間の間隙５２ｂ，５３ｂだけを、通気可能な通気路とすることができる。この結果、コイルばね５１による濾過性能を、より十分に確保することができる。

コイルばね５１のコイル中心Ｌｓは、コイルばね５１を設けた内部通気管４４の中心Ｌｐに対して略一致している。コイルばね５１は、コイルの少なくとも一部が内部通気管４４に嵌め込まれている。より具体的には、円筒コイルばね５２だけが内部通気管４４に嵌め込まれている。円筒コイルばね５２のコイル内径ｄ１は、内部通気管４４の外径ｄ２よりも大きく設定されている。このため、内部通気管４４の外周面と円筒コイルばね５２のコイルとの間には、通気可能な空隙５５を有している。この結果、内部通気管４４は、空隙５５を介して間隙５２ｂ（通気路５２ｂ）に連通している。このため、コイルばね５１の間隙５２ｂを有効に活用し、通気させることができる。

さらには、通気管４１において、内部通気管４４の外周面に、コイルばね５１におけるコイルの少なくとも一部を嵌め込んだだけで、通気管４１に対してコイルばね５１を容易に位置決めできる。別個の位置決め部材が必要なく簡単な構成にできる。

円筒コイルばね５２の全長（コイル長さ）は、第１チャンバ３５ａに組み込まれた状態において、内部通気管４４の全長よりも若干大きい、Ｌ１の値である。この状態において、円筒コイルばね５２の間隙５２ｂの大きさは、δ１である。

円すいコイルばね５３は、円筒コイルばね５２の上端（つまり、内部通気管４４の開口４４ａの位置）から大カバー部３３の天板３３ａへ向かって先細り状となる円すい状に構成されている。このため、カバー３１において、円すいコイルばね５３を覆う部分、つまり、大カバー部３３は天板３３ａを水平な平板ではなく、円すいコイルばね５３の形状に合わせた円すい形（図２において想像線によって表した形状）とすることができる。その分、大カバー部３３を小型化することができる。この結果、ホースコネクタ２０全体の小型化を図ることができる。

円すいコイルばね５３の全長は、第１チャンバ３５ａに組み込まれた状態において、Ｌ２の値である。この状態において、円すいコイルばね５３の間隙５３ｂ（通気路５３ｂ）の大きさは、δ２である。この間隙５３ｂの大きさδ２は、円筒コイルばね５２の間隙５２ｂの大きさδ１に対して、略同一に設定されている。

これらの間隙５２ｂ，５３ｂの大きさδ１，δ２は、１〜２ｍｍに設定されることが好ましい。この程度の大きさであれば、通気口３４ｂからチャンバ３５へ侵入した蜘蛛などの小さい昆虫が、コイルばね５１を通って内部通気管４４へ侵入することを極力防止できるので、フィルタの役割を果たすことができる。さらには、外気と共に異物（例えば、落ち葉、泥、埃）が、通気口３４ｂからチャンバ３５へに侵入した場合に、フィルタの役割を果たすことができる。しかも、通気性能を十分に確保することができる。

ところで、チャンバ３５にはバッフルプレート６１が配置されている。このバッフルプレート６１は、チャンバ３５に導入した外気に含まれている水分を分離するために、基盤２１の上面２２から起立した平板である。チャンバ３５は、バッフルプレート６１に対して、内部通気管４４とは反対側にドレン口６２を有している。ドレン口６２は、分離された水を外部へ排出するために、基盤２１に貫通した孔であり、図示せぬホースが接続される。このホースによって、車体の所定位置へ排水される。

次に、上記図１〜図３に示すホースコネクタ２０の作用を説明する。
図１に示すように、燃料タンク１１内が高圧になると、燃料タンク１１内で発生した燃料蒸発ガスがキャニスタ１２に流入する。燃料蒸発ガスのうち、ハイドロカーボン（ＨＣ）等の成分は、キャニスタ１２の内部に収納されている吸着剤に吸着されることによって、空気と分離される。ここで分離された空気は、ドレンホース１４を通ってホースコネクタ２０の通気管４１に流入する。通気管４１に流入した空気は、図２に示すように、コイルばね５１（フィルタ５１）における各間隙５２ｂ，５３ｂを通過した後に、第１・第２チャンバ３５ａ，３５ｂを通って、通気口３４ｂから大気に放出される。

一方、図１に示すように、エンジン１３が作動しているときには、エンジン１３の吸気系が負圧になる。この負圧によって、ホースコネクタ２０から吸引された外気は、ドレンホース１４を通ってキャニスタ１２に流入する。キャニスタ１２の吸着剤に吸着されているハイドロカーボン等の成分は、外気と共にエンジン１３の吸気系へ供給され、エンジン１３の燃焼室で燃焼される。

このときには、図２に示すように、外気は通気口３４ｂから吸引されて、第２チャンバ３５ｂ及び第１チャンバ３５ａを通った後に、コイルばね５１の各間隙５２ｂ，５３ｂを通過する。外気と共に流入した異物は、間隙５２ｂ，５３ｂを通過することができないので、除去される。間隙５２ｂ，５３ｂを通過した後の清浄な外気は、通気管４１に流入し、図１に示すドレンホース１４を通ってキャニスタ１２に流入する。

以上の説明をまとめると、次の通りである。
本発明は、コイルばね５１によってフィルタを構成することで、コイルばね５１における１巻き毎の、線５２ａの間の間隙５２ｂ及び線５３ａの間の間隙５３ｂを、通気可能な通気路としたものである。この通気路５２ｂ，５３ｂ（間隙５２ｂ，５３ｂ）から通気することができる。一方、通気路５２ｂ，５３ｂよりも大きい異物は通過できない。このように、フィルタ５１を、コイルばねだけの極めて少数で且つ簡単な構成にすることができる。

さらには、コイルばね５１は、線５２ａ，５３ａが螺旋状に巻かれた構成であるから、通気路５２ｂ，５３ｂの全体の面積（開口面積）は大きい。この開口面積は、コイルばね５１による有効濾過面積（実質的に濾過可能な面積）である。有効濾過面積が大きいので、通気抵抗を抑制することができる。

さらにまた、エンジン１３（図１参照）が発生した振動や、車両の走行時に発生した車体Ｂｄ（図２参照）の振動は、車体Ｂｄを介してコイルばね５１に伝わる。コイルばね５１は伝わった振動に応じて、長手方向及び径方向に揺れる。このため、コイルばね５１に付着している泥や埃などの付着物が振るい落とされるので、コイルばね５１による有効濾過面積は常に確保される。この結果、コイルばね５１による濾過性能を、長期にわたって十分に維持することができる。

次に、図２及び図３に示すホースコネクタ２０の変形例について説明する。なお、上記図１〜図３に示す実施例と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略する。

図４は本発明に係る第１変形例のホースコネクタの断面図であり、上記図２に合わせて表してある。第１変形例のホースコネクタ２０Ａは、コイルばね５１Ａが、円筒コイルばね５２Ａだけによって構成されていることを特徴とする。このため、フィルタを構成するためのコイルばね５１Ａの構成が、一層簡単になる。第１変形例の円筒コイルばね５２Ａは、上記図２及び図３に示す円筒コイルばね５２と実質的に同じ構成であって、円すいコイルばね５３（図２参照）の分だけ長く設定されている。

図５は本発明に係る第２変形例のホースコネクタの断面図であり、上記図２に合わせて表してある。第２変形例のホースコネクタ２０Ｂは、コイルばね５１Ｂが、円すいコイルばね５３Ｂだけによって構成されていることを特徴とする。

第２変形例のコイルばね５１Ｂは、内部通気管４４の開口４４ａから大カバー部３３の天板３３ａへ向かって先細りとなる円すい状に構成されている。第２変形例の円すいコイルばね５３Ｂは、上記図２及び図３に示す円すいコイルばね５３と実質的に同じ構成である。つまり、コイルばね５１Ｂは、第１チャンバ３５ａにおいて、内部通気管４４の上面と大カバー部３３の天板３３ａとの間に、若干圧縮された状態で嵌め込まれている。このため、コイルばね５１Ｂは、コイルの長手方向への伸び運動が規制され、且つ、コイルの両端が閉鎖されている。第２変形例によれば、コイルばね５１Ｂのコイル長さを、より短くできる。

本発明の車両用燃料蒸発ガス排出防止装置１０のフィルタ構造は、乗用車に搭載されたエンジンのためのホースコネクタに用いるのに好適である。

本発明に係る車両用燃料蒸発ガス排出防止装置の概要を示すフロー図である。 図１に示すホースコネクタの断面図である。 図２の３−３線断面図である。 本発明に係る第１変形例のホースコネクタの断面図である。 本発明に係る第２変形例のホースコネクタの断面図である。

符号の説明

１０…車両用燃料蒸発ガス排出防止装置、１１…燃料タンク、１２…キャニスタ、１３…エンジン、１４…連通路（ドレンホース）、２０，２０Ａ，２０Ｂ…ホースコネクタ、３１…カバー、４１…通気管、４４…内部通気管、４４ａ…通気管の開口、５１，５１Ａ，５１Ｂ…フィルタ（コイルばね）、５２，５２Ａ…円筒コイルばね、５２ｂ…１巻き毎の線の間の間隙、５３，５３Ｂ…円すいコイルばね、５３ｂ…１巻き毎の線の間の間隙、５５…空隙、ｄ１…コイルばねのコイル内径、ｄ２…内部通気管の外径、Ｌｐ…内部通気管の中心、Ｌｓ…コイルばねのコイル中心、Ｂｄ…車体。

Claims (3)

1. 燃料タンク及びエンジンに接続されたキャニスタと、このキャニスタを大気に連通させるための連通路と、この連通路における大気側の端部に設けられたフィルタとを備えている、車両用燃料蒸発ガス排出防止装置のフィルタ構造において、
   前記フィルタは、コイルばねによって構成されることで、このコイルばねにおける１巻き毎の線の間の間隙を、通気可能な通気路としたものであり、
   前記連通路は、大気側の端部に通気管を有しており、
   この通気管の外周面に、前記コイルばねにおけるコイルの少なくとも一部が嵌め込まれ、
   前記通気管の外周面と、前記コイルばねにおけるコイルとの間に、通気可能な空隙を有し、
   前記通気管は、前記空隙を介して前記通気路に連通し、
   前記コイルばねは、前記コイルの長手方向への伸び運動が規制され、且つ、前記コイルの両端が閉鎖された構成であり、
   前記連通路の大気側の端部がその近傍で車体に固定されていることを特徴とした車両用燃料蒸発ガス排出防止装置のフィルタ構造。
2. 前記連通路は、ドレンホースからなると共に、前記大気側の端部でホースコネクタに結合され、このホースコネクタに前記コイルばねが収納されていることを特徴とした請求項１記載の車両用燃料蒸発ガス排出防止装置のフィルタ構造。
3. 前記通気管及び前記コイルばねは、互いに略同心に位置するとともに、カバーによって覆われており、
   前記コイルばねにおける少なくとも一部は、円すいコイルばねによって構成され、
   この円すいコイルばねは、前記通気管の開口から前記カバーへ向かって先細りとなる円すい状に構成されていることを特徴とした請求項１又は請求項２記載の車両用燃料蒸発ガス排出防止装置のフィルタ構造。

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