JP6111008B2

JP6111008B2 - フィルタ

Info

Publication number: JP6111008B2
Application number: JP2012263900A
Authority: JP
Inventors: 阿部　賢; 賢阿部
Original assignee: 日本濾過器株式会社
Priority date: 2012-12-01
Filing date: 2012-12-01
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-12-01
Also published as: JP2014108386A

Description

本発明は、濾過対象である流体、例えば燃料を濾過するフィルタに係り、特に水分離フィルタの機能とプレフィルタの機能とを共に有するフィルタに関する。

燃料などの流体を濾過するに際しては、水分離フィルタによる水分離、プレフィルタによる粗い濾過、メインフィルタによる精緻な濾過という手順で濾過を進めていく。このような濾過手順を実現するフィルタとして従来、水分離フィルタとプレフィルタとを一体化したものを各社開発している。

例えば特許文献１には、二以上の濾材を重ね合わせ、それぞれの濾材における燃料の流路の断面積を一次側と二次側とで異ならせるようにして異なる粒径の塵埃を段階的に捕捉するようにした発明が記載されている（特許文献１の特許請求の範囲、段落００２４参照）。この発明では、最も外側に位置する濾材（上流側濾材）を織物メッシとし、燃料に含まれる水分と燃料とを分離させて水分がフィルタ体内に入り込まないようにしている（段落００２４、段落００３４参照）。

ところが特許文献１に記載されているような濾材を有するフィルタを用いて粗悪燃料を濾過した場合、燃料中のダスト量が増大するに従って水分離性能が著しく低下していくことが判明した。想像するに、粗悪燃料を濾過する場合、最初に水分離フィルタを通すとダストがその濾材表面に堆積してケーキ層をなし、その部分において水濾過が叶わなくなるために水分離性能の低下を来たすものと思われる。

このような課題に着目した発明としては特許文献２に記載された発明がある。
この文献は、「１つの濾材が、燃料中のダストと水分とを取り除く場合、濾材がダストを捕集するにしたがって、水分を取り除く機能が低下する傾向にある。このため、濾材は、水分を取り除く機能が早期に低下してしまうことが考えられる」と記述している（特許文献２の段落０００４参照）。

上記課題を解決するために特許文献２に記載された発明は、一つのハウジング内に「濾過すべき液中のダストを取り除く機能を有する筒状の第１のエレメント」つまりはプレフィルタエレメントと「液中の水分を取り除く機能を有する筒状の第２のエレメント」つまりは水分離フィルタエレメントとを隙間を開けて収納し、プレフィルタエレメントから水分離フィルタエレメントの順に燃料を通していく。こうすることで「液中の水分を取り除く機能が早期に低下することを抑制できる」ことが謳われている（特許文献２の段落００１５参照）。確かにこの効果の発生には信憑性が伺われる。水分離フィルタエレメントによる水分離に先立ってプレフィルタエレメントによるプレ濾過を行なうために水分離濾材に生成されるダストのケーキ層形成が抑制され、著しい水分離性能の低下がみられなくなるものと推定されるからである。

ところで特許文献２は、プレフィルタエレメントから水分離フィルタエレメントの順に燃料を通す具体的な実施の形態として、実施例１から実施例３までの三つの実施例を紹介している。

実施例１は、第１のエレメント（プレフィルタエレメント）と第２のエレメント（水分離フィルタエレメント）とを外筒・内筒の二重構造とし、第１のエレメントの外周から隙間を通して第２のエレメントの内周へと燃料を流通させるようにしている（特許文献２の図１参照）。

実施例２は、第１のエレメント（プレフィルタエレメント）と第２のエレメント（水分離フィルタエレメント）とを内筒・外筒の二重構造とし、第１のエレメントの内周から隙間を通して第２のエレメントの外周へと燃料を流通させるようにしている（特許文献２の図６参照）。

実施例３は、第１のエレメント（プレフィルタエレメント）と第２のエレメント（水分離フィルタエレメント）とを直列配置し、第１のエレメントの内周から外周、隙間、そして第２のエレメントの外周から内周へと燃料を流通させるようにしている（特許文献２の図７参照）

特開２００８−１６８１９４号公報特開２０１１−２３０１１１号公報

特許文献２に記載された実施例１及び２の発明は、第１のエレメント（プレフィルタエレメント）と第２のエレメント（水分離フィルタエレメント）とを外筒・内筒の二重構造にしている。このため
・濾過エレメントの構造が複雑化してその組立が難しくなる
・濾過エレメントが大径化するためにフィルタ全体の外径も大きくなってしまう
という問題が発生する。

これに対して特許文献２の実施例３の発明は、第１のエレメント（プレフィルタエレメント）と第２のエレメント（水分離フィルタエレメント）とを直列に配置しているために上記二つの問題を生じさせない。

しかしながら特許文献２の実施例３の発明は前述したとおり、第１のエレメントの内周から外周、隙間、そして第２のエレメントの外周から内周へと燃料を流通させるようにしている。問題なのは第１のエレメントでの燃料、つまり濾過対象となる流体の流通方向である。濾過エレメントはプリーツ形状をしているために外周側に比べて内周側は濾過面積が小さくなってしまう。このため外周から内周へと流体を流通させることが好ましい。ところが上記実施例３の発明の場合、第１のエレメントにおいて燃料を内周から外周に流通させている。このため第１のエレメントの濾過面積がどうしても小さくなってしまい、フィルタ全体の寿命が短命化してしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、プレフィルタエレメントから水分離フィルタエレメントの順に濾過対象である流体を流して水分離性能の維持を図り、かつプレフィルタエレメントと水分離フィルタエレメントとを直列配置してフィルタ全体の外径が大きくなることを防止しながらも、プレフィルタエレメント及び水分離フィルタエレメントのいずれにおいても外周から内周に流体を流通させてフィルタ全体の寿命を長くできるようにすることを目的とする。

本発明のフィルタは、濾過対象である流体の入口と出口とを備えるカバーで一端側を閉塞され、流体から分離された水を溜めるカップを他端側に取り付けた筒状のハウジングと、筒状の遮断壁を境に外周側の濾過機能部と内周側の流通空間とを遮断し、前記入口に連絡する空間に対面する外周から内周に流体を流通させてダストをプレ濾過する筒状のプレ濾材を前記濾過機能部に備え、前記出口に前記流通空間を連絡させるプレフィルタエレメントと、前記ハウジングの内周面と前記プレフィルタエレメントの前記カップ側の外周面とをシールするシールと、前記プレフィルタエレメントと規定の空隙を開けて直列に配列され、前記プレ濾材を通過して前記空隙を介して流れてきた流体を外周から内周に流通させて水を分離する筒状の水分離濾材を備え、前記カップ側の端面が閉塞する水分離フィルタエレメントと、前記空隙から遮断して前記プレフィルタエレメントの流通空間と前記水分離濾材の内周側の空間とを連絡させる連絡部と、を備え、前記連絡部は、前記水分離フィルタエレメントに対面する側の前記プレフィルタエレメントの端面から突出する前記遮断壁の一部である突出部と、前記突出部の全周からその直交方向に延出して前記空隙の距離を規定する円環部と、前記水分離フィルタエレメントと前記円環部との間に配置されたＯリングと、を備えることによって上記課題を解決した。

本発明によれば、プレフィルタエレメント及び水分離フィルタエレメントのいずれにおいても外周から内周に流体を流通させることができ、したがってフィルタ全体の寿命を長くすることができる。

実施の一形態として、三箇所の拡大図を伴うフィルタの縦断側面図。（ａ）は図１中のＡ部の拡大図、（ｂ）は図１中のＢ部の拡大図、（ｃ）は図１中のＣ部の拡大図。本実施の形態のフィルタと従来フィルタ（水分離濾材＋プレ濾材とを一体化したフィルタ濾材）とを比較してダスト供給量と水分濃度との関係を示すグラフ。本実施の形態のフィルタと従来フィルタ（それぞれ独立した水分離フィルタエレメント＋プレフィルタエレメント）とを比較してダスト供給量と圧力損失との関係を示すグラフ。

実施の一形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態のフィルタ１は、燃料を濾過対象流体とする燃料フィルタへの適用例である。
次の項目にしたがって説明する。
１．構造
（１）概要
（２）ハウジング
（３）カバー
（４）ブラケット
（５）プレフィルタエレメント
（６）シール
（７）水分離フィルタエレメント
（８）連絡部
（９）カップとその取り付け構造
２．フィルタの組み立て
（１）ハウジング
（２）エレメントの組み込み
（３）ブラケットの取り付け
（４）カップの取り付け
３．作用効果
（１）濾過対象流体の流通経路
（２）水分離性能の維持
（３）フィルタの寿命
（４）ハウジングとプレフィルタエレメントとの間のシール
（５）プレフィルタエレメントの装着作業性
（６）連絡部に関する作用効果
（７）カップの取付構造に関する作用効果
４．変形例

１．構造
（１）概要
図１に示すように本実施の形態のフィルタ１は、ハウジング１１の内部にプレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とを収納しいている。プレフィルタエレメント１０１は濾過対象流体である燃料をプレ濾過、つまり粗く濾過するフィルタエレメントである。水分離フィルタエレメント２０１は燃料から水を分離するフィルタエレメントである。フィルタ１は入口３２（流入口５２）から導入した燃料をプレフィルタエレメント１０１でまずプレ濾過し、その後に水分離フィルタエレメント２０１で燃料から水を分離する。そして水から分離した燃料を出口３３（流出口５３）に案内する。その一方で燃料から分離した水をカップ７１に溜める。

図１中、矢印は濾過対象流体の流通経路を示している。次のとおり。
・太い実線矢印：プレフィルタエレメント１０１でのプレ濾過前の燃料の経路
・太い破線矢印：プレフィルタエレメント１０１でのプレ濾過後の燃料の経路
・細い実線矢印：水分離フィルタエレメント２０１での水分離後の燃料の経路
・細い破線矢印：水分離フィルタエレメント２０１で分離された水の経路

（２）ハウジング
ハウジング１１は一端側が全面的に開口して他端側が閉じた筒状のもので、金属によって形成されている。もっともハウジング１１の閉じられた他端側には取付孔１２が形成されている。この取付孔１２には後述するカップ７１、つまり水分離フィルタエレメント２０１が燃料から分離した水を溜めるいわゆるクリアカップを取り付けるための構造が組み込まれている。カップ７１の取付構造の詳細については「１．構造（９）カップとその取り付け構造」の項目で詳しく述べる。

図１に示すようにハウジング１１は、いずれの部分においても直径が同一であるいわば直菅形状をしている。

（３）カバー
ハウジング１１の開口する一端側には金属製のカバー３１が固定されている。かしめ止めである。カバー３１は燃料の入口３２と出口３３とを形成している。出口３３はカバー３１の中心に配置された外部に向けて突出する筒状のもので、内周面に雌ねじ３３ａを切っている。入口３２は出口３３の周囲に複数個形成された孔である。本実施の形態では出口３３の周囲に開けられた七つの孔が入口３２を形成している。

カバー３１は出口３３を生成する筒状の部分の根元を鋭角に屈曲させ、傾斜した領域を形成している。この傾斜した領域に七つの入口３２を配列している。また鋭角に屈曲する部分は曲面状に屈曲し、押当部３４を形成している。押当部３４はプレフィルタエレメント１０１及びパッキンＳ２に押し当たり、ハウジング１１の内部でプレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とを位置決めする役割を担う。この辺のことについては「１．構造（５）プレフィルタエレメント」及び「２．フィルタの組み立て（２）エレメントの組み込み」の項目で詳しく述べる。

（４）ブラケット
カバー３１にはブラケット５１が取り付けられている。ブラケット５１は例えば樹脂製であり、その中心部分は筒状に形成されている。筒状になった部分の外周面には雄ねじ５２ａが切られ、この雄ねじ５２ａがカバー３１の雌ねじ３３ａに螺合して締め込まれることで、カバー３１にブラケット５１が連結固定されている。

ブラケット５１は燃料の配管（図示せず）にフィルタ１を介在接続するためのもので、フィルタ１から見て上流側の配管に接続する流入口５２と下流側の配管に接続する流出口５３とを備えている。流入口５２はブラケット５１の側面に開口し、カバー３１の入口３２に連絡するように形成されている。流出口５３はカバー３１の出口３３にねじ込まれた筒状になった部分内周部分からブラケット５１の側面に連絡するように形成されている。

このようなブラケット５１とカバー３１との間には断面矩形形状をした円環状のパッキンＳ１が介在している。パッキンＳ１は、ブラケット５１の流入口５２とカバー３１の入口３２との間の空間を外部空間からシールして隔絶する。

（５）プレフィルタエレメント
プレフィルタエレメント１０１は一対のエンドプレート１１１ｕ，１１１ｄで筒状の遮断壁１１２を挟み、遮断壁１１２の外周側に濾過機能部１３１を形成し、遮断壁１１２の内周側を流通空間１５１としたものである。遮断壁１１２は金属製の部材であり、一対のエンドプレート１１１ｕ，１１１ｄに接着で固定され、濾過機能部１３１と流通空間１５１とを完全に遮断している。

濾過機能部１３１にはダストをプレ濾過するプレ濾材１３２が設けられている。
つまり一対のエンドプレート１１１ｕ，１１１ｄの間には複数個のパンチ孔１３３が開けられた金属製のプレ濾材基部１３４がプレ濾材１３２と共に接着で固定されている。このプレ濾材基部１３４は遮断壁１１２よりも大径の筒状部材であり、遮断壁１１２との間に空間を開けて配置されている。プレ濾材１３２はプレ濾材基部１３４の周囲を取り囲むように配置された筒状のもので、複数個のプリーツを形成している。材質はポリエステルである。ポリエステルは親水性の樹脂であり、水分による性能低下が少ないという特質を備えている。このようなプレ濾材１３２は一対のエンドプレート１１１ｕ，１１１ｄに接着によって固定されている。

カバー３１に対面する方のエンドプレート１１１ｕは流通空間１５１に連絡する中心部分にのみ孔が開けられ、濾過機能部１３１の領域を完全に覆っている。中心部の孔はブラケット５１の流出口５３を形成する筒状部分を貫通させるもので、その周囲はすり鉢状に窪み、この窪んだ部分に前述のパッキンＳ２を配置している。パッキンＳ２は断面矩形形状をした円環状のものである。ブラケット５１の流出口５３を形成する筒状部分を嵌め込ませ、流通空間１５１を外部空間から遮断する役割を担っている。このようなエンドプレート１１１ｕの窪んだ部分及びパッキンＳ２は、カバー３１が押当部３４を押し当てる領域となる。

もう一方のエンドプレート１１１ｄは濾過機能部１３１にのみ設けられ、流通空間１５１に干渉しない。そしてプレ濾材１３２（プレ濾材基部１３４）の内周面と遮断壁１１２との間の空間を外部に連絡させる。この空間はプレ濾材１３２によってプレ濾過された燃料を流通させるための流通空間となる。ここではこの流通空間をプレ流通空間１３５と呼ぶ。この部分の構造については図１中、Ａ部として示している。

図２（ａ）は図１中のＡ部の拡大図である。
エンドプレート１１１ｄはプレ濾材１３２の端面が直接接着される内側プレート１１１ｄ１とこの内側プレート１１１ｄ１に接合固定する外側プレート１１１ｄ２とよりなる。内側プレート１１１ｄ１はその端部がプレ濾材１３２の方に向けて直角に屈曲し、遮断壁１１２との間に隙間を形成している。この隙間が第１の連絡孔１１３である。外側プレート１１１ｄ２は内周側の端部がプレ濾材１３２とは反対側に向けて直角に屈曲し、この屈曲部分で遮断壁１１２と一体になっている。外側プレート１１１ｄ２は第１の連絡孔１１３に連絡する第２の連絡孔１１４を形成している。エンドプレート１１１ｄは、第１の連絡孔１１３と第２の連絡孔１１４とをもってプレ濾材１３２（プレ濾材基部１３４）の内周面と遮断壁１１２との間のプレ流通空間１３５を外部に連絡させているわけである。

図２（ａ）を参照すると、エンドプレート１１１ｄは内側プレート１１１ｄ１と外側プレート１１１ｄ２とに加えてもう一層あるように見える。１１５で示す部分である。しかしこの部分は遮断壁１１２を折り曲げ加工して形成した支持片１１５であり、エンドプレート１１１ｄではない。この部分については「１．構造（８）連絡部」の項目で詳しく述べる。

（６）シール
ハウジング１１の内周面とプレフィルタエレメント１０１のカップ７１側の外周面、具体的には一方のエンドプレート１１１ｄとの間の部分はシールＳ３によってシールされている。この部分の構造については図１中、Ｂ部として示している。

図２（ｂ）は図１中のＢ部の拡大図である。
シールＳ３はハウジング１１の内周面に二重に接触して弾性変形するダブルリップ構造のものである。プレフィルタエレメント１０１の一方のエンドプレート１１１ｄをなす内側プレート１１１ｄ１と遮断壁１１２の支持片１１５との間に挟み込まれて保持されている。ダブルリップをなす先端側、つまりカップ７１側は断面が半円形ないし半楕円形の形状に形成され、後端側、つまりカバー３１の側は断面が三角形の形状に形成されている。ここでは便宜上、断面が半円形ないし半楕円形の形状に形成された部分をシール基部Ｓ３ａと呼び、断面が三角形の形状に形成された部分をシール舌部Ｓ３ｂと呼ぶことにする。シール舌部Ｓ３ｂはその頂点をカバー３１の側に向けている。このためシール舌部Ｓ３ｂは、ハウジング１１に対してプレフィルタエレメント１０１を収納する方向に押し込む場合には順方向に弾性変形し、ハウジング１１からプレフィルタエレメント１０１を引き出す方向に引っ張る場合にはその弾性変形方向が逆方向（カウンター方向）になる。

（７）水分離フィルタエレメント
水分離フィルタエレメント２０１は一対のエンドプレート２１１ｕ，２１１ｄで水分離濾材２３１を挟んでいる。
つまり一対のエンドプレート２１１ｕ，２１１ｄの間には複数個のパンチ孔２３２が開けられた金属製の水分離濾材基部２３３が水分離濾材２３１と共に接着で固定されている。この水分離濾材基部２３３はプレ濾材基部１３４と同径の筒状部材である。水分離濾材２３１は水分離濾材基部２３３の周囲を取り囲むように配置された筒状のもので、複数個のプリーツを形成している。材質はセルロースに疎水性樹脂を混ぜたものである。プレ濾材１３２に対しておよそ１０倍の濾過効率となっている。このような水分離濾材２３１は一対のエンドプレート２１１ｕ，２１１ｄに接着によって固定されている。

カバー３１の側のエンドプレート２１１ｕは中央部分のみが開口するドーナツ形状をしている。エンドプレート２１１ｕの中央開口部分は、水分離濾材２３１（水分離濾材基部２３３）の内周とプレフィルタエレメント１０１の流通空間１５１とを連絡させる。このようなエンドプレート２１１ｕはその中央開口部分の縁部を垂直に立ち上げて連結筒２１２とし、その周囲に円環状の溝２１３を形成している（図２（ａ）参照）。この溝２１３はプレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とをシールするためのＯリングＳ４を嵌め込むための溝である。この部分については「１．構造（８）連絡部」の項目で詳しく述べる。

カップ７１の側に位置付けられるもう一方のエンドプレート２１１ｄは、水分離フィルタエレメント２０１の端面を完全に覆い外部空間から遮蔽している。ただエンドプレート２１１ｄは中央部に窪みを形成している。この窪みはスプリングＳＰを座らせるためのスプリングシート２１４となる。スプリングＳＰは圧縮コイルスプリングである。

（８）連絡部
プレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とは規定の距離の空隙Ｇを開けて配置され、この空隙Ｇから遮断した状態でプレフィルタエレメント１０１の流通空間１５１と水分離濾材２３１（水分離濾材基部２３３）の内周側の空間とを連絡させている。これを実現しているのが連絡部４０１である。

図２（ａ）に示すように、連絡部４０１はプレフィルタエレメント１０１の遮断壁１１２の先端部を箱形に屈曲させて形成されている。つまり遮断壁１１２の先端部は全周に渡って箱形に折り曲げ形成され、その終端部を前述した支持片１１５としている。こうして箱形に折り曲げ形成された部分のうち、プレフィルタエレメント１０１の端面から突出する部分をここでは突出部４０２と呼ぶ。また突出部４０２から直角に折り曲がり、突出部４０２の全周からその直交方向に延出する部分をここでは円環部４０３と呼ぶ。突出部４０２は水分離フィルタエレメント２０１の一方のエンドプレート２１１ｕに形成した連結筒２１２と嵌り合う。円環部４０３はエンドプレート２１１ｕに形成した溝２１３に嵌め込んだＯリングＳ４に押し当てられる。したがって突出部４０２と円環部４０３とは、プレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１との間の空隙Ｇの距離を規定することになる。

図２（ａ）に示すように、連絡部４０１はプレフィルタエレメント１０１の一方のエンドプレート１１１ｄ（内側プレート１１１ｄ１，外側プレート１１１ｄ２）にそれぞれ形成した第１の連絡孔１１３及び第２の連絡孔１１４を介してプレ流通空間１３５に連絡する。連絡するのは箱形に折り曲げ形成した部分の内部空間である。このためこのままでは箱形部分の内部空間で閉じてしまい、プレ流通空間１３５を水分離フィルタエレメント２０１の外周に連絡させることができない。そこで本実施の形態では連絡部４０１に第３の連絡孔４０４を形成している。これによってプレ流通空間１３５から第１の連絡孔１１３、第２の連絡孔１１４、第３の連絡孔４０４、空隙Ｇを介して水分離フィルタエレメント２０１の水分離濾材２３１の外周に至る流通経路が確保される。

ところでプレ流通空間１３５から第１の連絡孔１１３、第２の連絡孔１１４、第３の連絡孔４０４、空隙Ｇを介して水分離フィルタエレメント２０１の水分離濾材２３１の外周に至る流通経路は、水分離フィルタエレメント２０１の内周及びこの内周に連絡する流通空間１５１と隔絶されていなければならない。このような二つの空間の隔絶を実現しているのがＯリングＳ４である。つまり図２（ａ）に示すように、水分離フィルタエレメント２０１の一方のエンドプレート２１１ｕに形成した溝２１３に嵌め込んだＯリングＳ４に連絡部４０１の円環部４０３を押し当てることで、上記二つの空間を隔絶しているわけである。

（９）カップとその取り付け構造
カップ７１は透光性を有する樹脂製のクリアカップである。下部カップ７２と上部蓋７３とが組み合わさって形成されている。

下部カップ７２は上面が開口したカップ形状のもので、底部中央にボス７４を立てている。ボス７４には底がなく、この部分において下部カップ７２の底面を開口させている。このような下部カップ７２にはドレンプラグ７５とドレンボルト７６とが取り付けられている。ドレンプラグ７５は回転自在であり、ドレンプラグ７５を回転させることで下部カップ７２に溜まった水を排水することができる。

上部蓋７３は下部カップ７２の開口面を閉鎖する。その外周には上方に向けて突出するフランジ７７が形成され、その下面中央部分には湾曲したお椀形状が与えられている。このお椀形状になった部分には複数個の開口７８が形成され、これらの開口７８が上部蓋７３の上面と下部カップ７２の内部とを連絡している。

上部蓋７３のお椀形状になった部分はさらに下すぼまりのテーパー形状の結合筒７９となって下方に延び、下部カップ７２のボス７４に結合している。したがってカップ７１は、結合筒７９とボス７４との内周側に形成された空間によって上面と底面とを貫通させている。カップ７１の上面と底面とを貫通させている結合筒７９とボス７４との内周側空間をここでは貫通孔８０と呼ぶ。

こうして形成されたカップ７１は、上部蓋７３の上面に環状のリブ８１を形成し、このリブ８１の内側にＯリングＳ５を配置している。

次にハウジング１１に対するカップ７１の取付構造について説明する。この部分の構造については図１中、Ｃ部として示している。

図２（ｃ）は図１中のＣ部の拡大図である。
前述したとおりハウジング１１はその底部に取付孔１２を形成し、ここにカップ７１を取り付けるための構造を組み込んでいる。つまりハウジング１１は取付孔１２の部分にカップ固定基部９１をネジ固定し、このカップ固定基部９１に円板形状のベース９２を有するナット９３を保持させている。カップ固定基部９１は樹脂製であり、ナット９３は金属製である。カップ固定基部９１を射出成型するに際してベース９２の部分を樹脂で覆うことで、カップ固定基部９１にナット９３を保持させることができる。このときカップ固定基部９１は、ハウジング１１の中心軸とナット９３のねじ孔である雌ねじ９３ａの中心軸とを同軸上に位置付ける位置にナット９３を保持する。こうすることでカップ７１の貫通孔８０に挿入したボルト９４をナット９３の雌ねじ９３ａに螺合させることができ、そのままボルト９４を締め込めばハウジング１１の底面にカップ７１を固定することが可能となる。このときカップ７１の上面に配置したＯリングＳ５が弾性変形してハウジング１１とカップ７１とをシールし、水の漏れ出しを遮断する。またボルト９４にはヘッド側にＯリングＳ６が装着されている。ＯリングＳ６はボルト９４の締め付けによって貫通孔８０の入口部分で弾性変形し、貫通孔８０からの水の漏れ出しを遮断する。

ハウジング１１に形成した取付孔１２にカップ７１を取り付けるための上記構造は、ハウジング１１の内外を連絡させて水の流通を可能にする仕組みを備えている。ナット９３のベース９２に形成した複数個の流出孔９６である。これらの流出孔９６は複数個が円環上に配列されている。

ハウジング１１の内外を連絡させるための仕組みは、ボルト９４にも形成されている。第２の流出孔９７である。第２の流出孔９７は、ボルト９４の先端部から外周に抜ける通路である。第２の流出孔９７が抜けるボルト９４の外周は、カップ固定基部９１のお椀状の部材の辺りである。

２．フィルタの組み立て
フィルタ１の組み立てについて説明する。

（１）ハウジング
まずハウジング１１を用意する。
ハウジング１１にはカップ固定基部９１によってナット９３が予め固定されている。

（２）エレメントの組み込み
次にハウジング１１にプレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とを組み込む。そのための手順は次のとおり。

ハウジング１１にスプリングＳＰを入れてから水分離フィルタエレメント２０１を収納する。水分離フィルタエレメント２０１はエンドプレート２１１ｄの側からハウジング１１に収める。これによってスプリングＳＰの一端側がカップ固定基部９１の上面に載置され、他端側がエンドプレート２１１ｄに形成したスプリングシート２１４に収まる。

続いてハウジング１１にプレフィルタエレメント１０１を収納する。プレフィルタエレメント１０１はエンドプレート１１１ｄの側からハウジング１１に収める。このときダブルリップ構造を有するシールＳ３のシール舌部Ｓ３ｂは順方向に弾性変形し、ハウジング１１に対してプレフィルタエレメント１０１を押し込み易くする。

プレフィルタエレメント１０１を奥まで押し込むに際しては、水分離フィルタエレメント２０１の一方のエンドプレート２１１ｕに形成した連結筒２１２に連絡部４０１の突出部４０２を嵌め合わせる。これによって連結筒２１２の円環部４０３は、自ずと水分離フィルタエレメント２０１の一方のエンドプレート２１１ｕに形成した溝２１３に嵌め込んだＯリングＳ４に押し当たる。こうしてプレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とが連結される。

この状態でハウジング１１の開口にカバー３１を被せてかしめて固定する。
するとスプリングＳＰが圧縮されて伸びようとするため、プレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とがスプリングＳＰとカバー３１との間で加圧されて位置保持される。このときカバー３１の押当部３４がプレフィルタエレメント１０１の一方のエンドプレート１１１ｕの上面とパッキンＳ２とに押し当てられるため、プレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とは自ずと予定の位置に位置決めされる。

（３）ブラケットの取り付け
カバー３１にパッキンＳ１を載せ、その出口３３に形成した雌ねじ３３ａにブラケット５１の雄ねじ５３ａを螺合させて締め込む。これによってカバー３１にブラケット５１が取り付けられ、ブラケット５１の流入口５２がカバー３１の入口３２に連絡し、カバー３１の出口３３に取り付けたブラケット５１の流出口５３が外部に連絡する。

（４）カップの取り付け
ハウジング１１の底部にカップ７１を押し当てる。カップ７１に形成した貫通孔８０にボルト９４を挿入する。ボルト９４に形成した雄ねじ９４ａをナット９３の雌ねじ９３ａに螺合させて締め込む。するとカップ７１の上面に配置したＯリングＳ５が弾性変形し、ハウジング１１とカップ７１とをシールする。

３．作用効果
（１）濾過対象流体の流通経路
フィルタ１における濾過対象流体の流通経路について説明する。
まずブラケット５１の流入口５２から導入された燃料は、カバー３１の入口３２を通ってプレフィルタエレメント１０１のプレ濾材１３２の外周に至る（図１中の太い実線矢印参照）。このときシールＳ３がハウジング１１の内周面とプレフィルタエレメント１０１とをシールしているので、プレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１との間の空隙Ｇに燃料が漏れ出すことがない。

プレフィルタエレメント１０１の外周に至った燃料はプレ濾材１３２を通りプレ濾過される。これによって燃料から粗いダストが取り除かれる。プレ濾材１３２によってプレ濾過された燃料はプレ流通空間１３５から第１の連絡孔１１３、第２の連絡孔１１４、第３の連絡孔４０４、そして空隙Ｇを通って水分離フィルタエレメント２０１の外周に至る（図１中の太い破線矢印参照）。このときＯリングＳ４がプレ流通空間１３５から空隙Ｇを介して水分離フィルタエレメント２０１の外周に至る空間と水分離フィルタエレメント２０１の内周側の空間及び流通空間１５１とをシールしているので、水分離フィルタエレメント２０１の内周側の空間及び流通空間１５１に燃料が漏れ出すことがない。

水分離フィルタエレメント２０１の外周に燃料が至ると、水分離濾材２３１によって燃料から水が分離される。水が分離された燃料は水分離濾材２３１を通り抜け、水分離フィルタエレメント２０１の内周側の空間から流通空間１５１を通って流出口５３から流出する（図１中の細い実線矢印参照）。

これに対して燃料から分離された水はハウジング１１の底部に落ち、カップ固定基部９１に形成した流出孔９６及びボルト９４に形成した第２の流出孔９７を通って下部カップ７２に導かれて溜められる（図１中の細い破線矢印参照）。

（２）水分離性能の維持
本実施の形態では、プレフィルタエレメント１０１によってプレ濾過した後の燃料から水分離フィルタエレメント２０１によって水を分離している。このため粗悪燃料を濾過する場合であっても、水分離性能を高いレベルに維持することができる。このことを裏付ける実験結果を図３及び図４に示す。

図３は、本実施の形態のフィルタ１と従来フィルタ（水分離濾材＋プレ濾材とを一体化したフィルタ濾材）とを比較してダスト供給量と水分濃度との関係を示すグラフである。菱形のプロットが従来フィルタ、四角形のプロットが本実施の形態のフィルタ１のデータである。水分濃度は、水分離フィルタ（本実施の形態では水分離フィルタエレメント２０１）で水分離した後の燃料中に含まれる水分の濃度を示している。

図３のグラフから、従来フィルタではダスト供給量が２５０ｇ近くになると濾過燃料中の水分濃度が急激に高まることが分かる。これに対して本実施の形態のフィルタ１では、ダスト供給量が２７０ｇを超えても水分濃度に大きな変化が見られない。このことから本実施の形態のフィルタ１によれば、粗悪燃料を濾過する場合であっても水分離性能を高いレベルに維持できることが裏付けられる。

図４は、本実施の形態のフィルタ１と従来フィルタ（それぞれ独立した水分離フィルタエレメント＋プレフィルタエレメント）とを比較してダスト供給量と圧力損失との関係を示すグラフである。従来フィルタは水分離フィルタエレメントで水分離した後にプレフィルタエレメントでプレ濾過を行なう濾過方式のものである。

図４のグラフから、従来フィルタではダスト供給量が増えるにしたがって圧力損失が急増していくことが分かる。これに対して本実施の形態のフィルタ１では、ダスト供給量が増えても従来フィルタほどには圧力損失が増大しない。これはプレフィルタエレメント１０１や水分離フィルタエレメント２０１の目詰まりが少ないことを意味している。このことから本実施の形態のフィルタ１によれば、粗悪燃料を濾過する場合であっても水分離性能を高いレベルに維持できることが裏付けられる。

（３）フィルタの寿命
このように本実施の形態のフィルタ１は、プレフィルタエレメント１０１から水分離フィルタエレメント２０１の順に濾過対象である燃料を流して水分離性能を高いレベルに維持している。しかもプレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とを直列配置しているので、フィルタエレメントが大径化することによるフィルタ１全体の大型化を抑制している。このような構成を採用しながらも本実施の形態のフィルタ１は、プレフィルタエレメント１０１及び水分離フィルタエレメント２０１のいずれにおいても外周から内周に燃料を流通させることができるようにしている。このためプレフィルタエレメント１０１の濾過面積を広く取ることができ、フィルタ１全体としてその寿命を長くすることに成功している。

（４）ハウジングとプレフィルタエレメントとの間のシール
プレフィルタエレメント１０１及び水分離フィルタエレメント２０１のいずれにおいても外周から内周に燃料を流通させるために本実施の形態では、プレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１との間に空隙Ｇを設けている。そしてプレフィルタエレメント１０１の外周に導いた燃料を空隙Ｇに流出させないための仕組みとして、ハウジング１１とプレフィルタエレメント１０１の一方のエンドプレート１１１ｄとの間にシールＳ３を設けている。

本実施の形態によれば、このような簡単な構造によってプレフィルタエレメント１０１の外周に導いた燃料を空隙Ｇに流出させないようにすることができる。したがって構造の簡略化とこれに伴うフィルタ１の組み立ての容易化とを図ることができる。

（５）プレフィルタエレメントの装着作業性
ハウジング１１とプレフィルタエレメント１０１の一方のエンドプレート１１１ｄとの間のシールＳ３として、例えばＯリングの採用を想定する。この場合には一つの問題が発生する。Ｏリングがきつすぎると（ハウジング１１内径に対してＯリングの外径が大きすぎると）装着が困難で、緩すぎると（ハウジング１１内径に対してＯリングの外径が小さすぎると）シール漏れが発生するのである。これはある程度許容すべきハウジング１１内径の誤差にも起因して発生する現象である。そこで本実施の形態ではいわゆるダブルリップ構造をしたダブルリップシールをシールＳ３に採用し、これによって上記問題の発生を回避した。

つまり本実施の形態のシールＳ３は、シール構造部分をシール基部Ｓ３ａとシール舌部Ｓ３ｂとに分担させている。シール基部Ｓ３ａとシール舌部Ｓ３ｂとの両者がシール効果を果たすわけである。このためシール基部Ｓ３ａを大きく弾性変形させることなく十分なシール効果を生じさせることができる。そして何より、ハウジング１１に対するプレフィルタエレメント１０１の装着に際して、シール舌部Ｓ３ｂが順方向に弾性変形することからハウジング１１に対して大きな摺動抵抗を与えない。これによりプレフィルタエレメント１０１の装着作業性が著しく向上する。

（６）連絡部に関する作用効果
本実施の形態ではプレフィルタエレメント１０１の構造部品である遮断壁１１２の端部を折り曲げ加工して連絡部４０１を実現させている。しかも水分離フィルタエレメント２０１の一方のエンドプレート２１１ｕに形成した連結筒２１２に連絡部４０１の突出部４０２を嵌め合わせるようにしてプレフィルタエレメント１０１を押し込むだけでプレフィルタエレメント１０１と水分離フィルタエレメント２０１とを連結することができる。したがって構造の簡略化、部品コスト・組み立てコストの低廉化を実現することができる。

（７）カップの取付構造に関する作用効果
本実施の形態によれば、ハウジング１１の取付孔１２の周囲にＯリングＳ５を介して接触した状態のままのカップ７１を、カップ７１に形成した貫通孔８０に貫通させたボルト９４をカップ固定基部９１のナット９３に螺合させて締め付けるだけで固定することができる。このためナット９３にボルト９４が固着してしまったような場合でも工具を用いてボルト９４を回転させることができ、ハウジング１１からカップ７１を容易に取り外すことができる。したがってその作業性を向上させることができる。しかもカップ７１それ自体に形成した貫通孔８０に貫通させたボルト９４を締め付ける構成であるため、フィルタ１全体の大型化を回避することも可能である。

４．変形例
実施に際しては各種の変形や変更が可能である。

１１ハウジング
３１カバー
３２入口
３３出口
７１カップ
１０１プレフィルタエレメント
１１２遮断壁
１３１濾過機能部
１３２プレ濾材
１５１流通空間
２０１水分離フィルタエレメント
２３１水分離濾材
４０１連絡部
４０２突出部
４０３円環部
Ｇ空隙
Ｓ３シール（ダブルリップシール）
Ｓ４Ｏリング

Claims

濾過対象である流体の入口と出口とを備えるカバーで一端側を閉塞され、流体から分離された水を溜めるカップを他端側に取り付けた筒状のハウジングと、
筒状の遮断壁を境に外周側の濾過機能部と内周側の流通空間とを遮断し、前記入口に連絡する空間に対面する外周から内周に流体を流通させてダストをプレ濾過する筒状のプレ濾材を前記濾過機能部に備え、前記出口に前記流通空間を連絡させるプレフィルタエレメントと、
前記ハウジングの内周面と前記プレフィルタエレメントの前記カップ側の外周面とをシールするシールと、
前記プレフィルタエレメントと規定の空隙を開けて直列に配列され、前記プレ濾材を通過し前記空隙を介して流れてきた流体を外周から内周に流通させて水を分離する筒状の水分離濾材を備え、前記カップ側の端面が閉塞する水分離フィルタエレメントと、
前記空隙から遮断して前記水分離濾材の内周側の空間と前記プレフィルタエレメントの流通空間とを連絡させる連絡部と、
を備え、
前記連絡部は、
前記水分離フィルタエレメントに対面する側の前記プレフィルタエレメントの端面から突出する前記遮断壁の一部である突出部と、
前記突出部の全周からその直交方向に延出して前記空隙の距離を規定する円環部と、
前記水分離フィルタエレメントと前記円環部との間に配置されたＯリングと、
を備えることを特徴とするフィルタ。
前記シールは、前記ハウジングの内周面に二重に接触して弾性変形するダブルリップ構造をしたダブルリップシールである、
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
前記円環部は前記遮断壁を折り曲げ加工して形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ。