油圧システムは、エンジンやモーターで発生した動力を運動エネルギー（力や動き）に変換するサブシステムとして、多くの大型機器に搭載されています。 油圧システムは、そのエネルギーを中継し、加圧された流体として伝達することで、機器のコンポーネントを動かします。 そのため、建設、鉱山、農業、製造業などの大きなプロジェクトでは、油圧が原動力となるケースが大半を占めます。
油圧オイルは非圧縮性であるため、動力の伝達に適しています。 液体である油圧オイルは流体搬送（チューブやホース）の中を流れます。また、油圧オイルは油でもあり、流体動力の伝達と同時に可動部品を潤滑します。
注： 油ではなくグリコールを使用する特殊な油圧システムもあります。
フィルター付き油圧オイルのメリット
油圧システムがその機能を発揮するためには、フィルターは必要ありません。 しかし、油圧システムにとって重要な成功要因は、機能を最適化するために、流体の清浄度を維持することにあります。 油圧システムに含まれる代表的な汚染物質は、砂/シリカ、シルト、金属、酸化物、炭素、空気です。 水もまた、独自の問題を引き起こす主要な汚染物質です。 水は油よりも圧縮性が高く、シール性や潤滑性がないため、油圧システムの性能に悪影響を及ぼします。 また、金属表面の腐食を促進し、性能を低下させるとともに、新たな汚染源となる可能性があります。
すべての油圧フィルトレーション システムにおいて、汚染物質を捕捉、保持することは重要な目標です。 油圧オイルの汚染は、システムのコンポーネントに破壊的な影響を与えるだけでなく、システムのエネルギー、潤滑能力、放熱能力を失わせ、さらに汚染による漏れの可能性も引き起こします。 これらの悪影響を防ぐだけでなく、効果的なフィルトレーションを行うことで、油圧オイルの交換や廃棄のコストを削減することができます。
クリーンな油圧オイルによって、システムの性能と信頼性を維持することができます。 さらに、油圧オイルフィルターは、従来の「フィルトレーション」の役割を超えて、日々複雑化するシステムに対応するために、システム機能を改善してくれます。
性能
製造ラインから搬出された機械は、意図した機能を発揮するために、非常に特殊な性能レベルで動作します。 一定量の汚れを押し込んだり、重いものを持ち上げたり、難しい場所に移動させたりすることができます。 油圧オイルが汚れていると、システムの部品が摩耗して、性能が低下し、 機器が意図したとおりの性能を発揮できない可能性があります。 さらに、汚染によって機械の安定性が損なわれ、機器の制御や動作の一貫性に影響を与える可能性があります。
油圧オイルフィルトレーションにおける最も重要な発展の1つとして、すべての油圧システムが経験しているような常に変化する流量条件など、動的な運転条件をしっかりと反映した新しいISO規格の施行が挙げられます。 新しい規格（ISO 23369）は、定常状態のマルチパスフロー（ISO 16889）として性能を測定するのではなく、実際の運転状態における油圧システムのサイクルや流量変化を認めています。 また、このような測定の変化は、変動する圧力や流量の条件下でより優れた汚染物質保持を実現するフィルター技術（メディア）の交換を促しています。 汚染物質保持力の向上によって保護機能が強化され、機器の性能をより良く、より長く、摩耗や損傷、計画外ダウンタイムのリスクを低減させることができます。
信頼性
また、機器の主要な機能を喪失するような油圧システムの故障はできれば回避したいところです。 プロジェクトを予定通り、予算内で進めるためには、計画外ダウンタイムを避けなければなりません。
信頼性を維持するために、フィルトレーションは2つの意味で重要な役割を担っています。
- システム全体の保護: フィルターは、油圧システムのコンポーネントの摩耗や致命的な故障の原因となる汚れを除去します。
- フィルター自体の信頼性: 油圧システムは加圧されているため、システム全体の強度は最も弱い部分を基準にしたものになります。 そのため、フィルトレーションの信頼性は非常に重要です。 漏れがあると、機械全体の機能や稼働率に壊滅的な影響を及ぼしかねません。
複雑さ
新しい油圧システムの設計には、より小さなスペースと容器サイズ、より少ない流体使用量、システム内の空気の減少、システム性能のリアルタイムモニタリングの必要性などが要求されるようになりました。
環境規制により後処理システムの大型化が進み、機器内の油圧システムのスペースが圧迫されています。 また、省スペース化だけでなく、環境面や運転コスト面を考慮し、オイル量も削減するよう望まれています。
油圧システムの汚染
油圧システムの汚染は複数の箇所から侵入する可能性がありますが、汚染の原因となり得る油圧容器から保護を始めるべきです（たとえば、外気が冷却されるとタンク内に水分が発生することがあります）。 また、新品の油圧オイルが必ずしもクリーンであるとは限らないことも重要なポイントです。 ISOの清浄度規格は21/19程度で、通常はOEMの規格を満たしていません。 このため、多くのOEMは、ポンプで機器タンクにオイルを送り込む前に、オフラインのキドニーループで新しいオイルをフィルトレーションすることを推奨しています。
油圧システムの汚染は、さまざまな箇所（ブリーザー、シール、新しいオイル、メンテナンスなど）で外部から発生することに加え、内部でも発生し、多くの場合、通常の運転でシステムコンポーネントが摩耗した結果、汚染されます。 また、コンポーネントの故障はいつでも起こり得ますが、フィルトレーションシステムには故障による影響を抑え、システム全体にダメージが拡大しないようにします。
下図は油圧回路を簡略化したもので、フィルトレーション統合の可能性のある箇所をラベルで示したものです。
- サクションストレーナー - 組み立て時にシステムに組み込まれた、あるいは標準メンテナンス時に混入した大きな粒子や物体を除去します。 致命的な故障を防ぎます。 安全フィルターとも呼ばれます。
- サクションラインフィルター - 5～150ミクロンの粒子を除去するように設計されています。 メンテナンスが容易で、他のタイプのフィルターよりも安価です。 ポンプの欠乏を防ぐため、ローバイパスバルブの使用を推奨します。
- 圧力ラインフィルター - 高圧側コンポーネントを保護します。 システム内のゴミによるコンポーネントの摩耗や故障を防ぐことができます。
- リターンラインフィルター - コンポーネントの摩耗や浸入によるゴミを、容器に移動する前に捕捉します。
- インタンク リターンライン フィルター - 省スペース型のインタンク リターンラインおよびサクションライン フィルターです。
- キドニーループフィルター - オフラインのフィルトレーションでシステムの清浄度を高めます。 固定式および移動式の装置を使用し、適切なISO清浄度レベルを達成・維持します。
- 容器エアブリーザー- 空気中の汚染物質が容器タンクに侵入しないよう防止します。
油圧回路はそれぞれ異なりますが、ドナルドソンの油圧専門家が、お客様の用途や予算に応じて、最適なフィルトレーション システムをご提案します。
