JP6530563B2

JP6530563B2 - オイルフィルタ用のフィルタ装置

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Publication number: JP6530563B2
Application number: JP2018521295A
Authority: JP
Inventors: デーデリングミヒャエル
Original assignee: IBS Filtran GmbH
Current assignee: IBS Filtran GmbH
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2036-10-17
Also published as: EP3365089B1; US20180291780A1; JP2018537272A; CN108136287A; WO2017067883A1; US10876443B2; KR20180049094A; EP3365089A1; MX2018004824A; DE102015220433B3; MX366044B; KR101960646B1; CN108136287B

Description

本発明は、オイルをろ過するためのフィルタ装置に関する。さらに本発明は、相応のフィルタ装置を備えた吸込フィルタおよび加圧フィルタに関する。

一般にろ過材とも呼ばれる先行技術により公知のフィルタ装置は、例えば自動車、トラック、および／またはオートバイ用の吸込フィルタでオイルをろ過するために使用される。

先行技術により公知のフィルタ装置もしくはろ過材では、効果的なろ過材の使用時に、特に低温時、例えばコールドスタート時に著しい圧力損失が生じるという問題がある。このような欠点の原因は、低温時におけるオイルの高い粘性である。深層ろ過材は、高い異物捕集容量のもとでは圧力損失は許容範囲ではあるが、高いろ過効率を有しない。先行技術により公知のろ過用織布は、僅かな異物捕集容量しか有せず、その上、高いろ過効率を達成することはできない。特に最大１ｂａｒまで減圧可能な吸込フィルタの分野において、前述の問題が、有効かつ長寿命のろ過効果を妨げている。

欧州特許出願公開第２１３３１３０号明細書（EP 2 133 130 A1）により公知のオイルフィルタ用のろ過材では、第１および第２のろ過層の間にフレームエレメントが配置されており、これにより第１のろ過層と第２のろ過層との間に中間室が形成されている。この場合、第１のろ過層は、粗ろ過材を含んでいて、第２のろ過層は密ろ過材を含んでいる。したがって第２のろ過層は、第１のろ過層よりも密なろ過材から成っている。欧州特許出願公開第２１３３１３０号明細書（EP 2 133 130 A1）により公知のろ過材は、ろ過すべきオイルの流れ速度が低く、かつ粘度が高い場合には僅かな圧力損失を有している。さらにこのろ過材は、ろ過すべきオイルの粘度が低い場合に、高い効率を有している。

これに対し、欧州特許出願公開第２１３３１３０号明細書（EP 2 133 130 A1）により公知のろ過材における欠点は、フレームエレメントの剛性的な構成に基づき、フレームエレメントは、ろ過材が組み込まれるべき吸込フィルタのジオメトリに適合されなければならないことにある。第１のろ過層と第２のろ過層との間の間隔を常に保証したままにするために、フレームエレメントは剛性的なプラスチックから成っている。したがって、それぞれ異なる構造と異なるジオメトリを有する様々な吸込フィルタのため、多数のフレームエレメント、第１のろ過層、および第２のろ過層をストックしておかなければならない。欧州特許出願公開第２１３３１３０号明細書（EP 2 133 130 A1）により公知のろ過材のさらなる欠点は、フレームエレメント自体はオイル透過性に形成されていないので、第１のろ過層および第２のろ過層とろ過材との接触領域に、オイルがろ過材を通り抜けることのできないいわゆる死面積が生じることにある。したがって、第１のろ過層および第２のろ過層の、ろ過の際に機能する有効面積は、第１のろ過層および第２ろ過層におけるフレームエレメントの設置面積により減じられている。

したがって本発明の課題は、ろ過性能を同程度に維持したまま、または改善しながら、高められた構造的柔軟性および僅かな寸法を有する改善されたフィルタ装置を提供することである。

本発明の課題は、請求項１の特徴を有したオイルをろ過するためのフィルタ装置により解決された。フィルタ装置の有利な構成は、従属請求項に記載されている。

詳しく述べると、本発明の課題は、オイルをろ過するためのフィルタ装置であって、第１のろ過層と、第２のろ過層と、フレームエレメントとを有しており、前記フレームエレメントは前記第１のろ過層と前記第２のろ過層との間にサンドイッチ状に配置されており、前記フレームエレメントは複数の貫通孔を有しているので、前記第１のろ過層と前記第２のろ過層との間には、前記複数の貫通孔に相当する数の中間室が形成されている、フィルタ装置により解決される。本発明によるフィルタ装置は、前記フレームエレメントがオイル透過性のろ過材を有しており、前記ろ過材によって、前記ろ過材を通り抜けるオイルのろ過が行われることを特徴とする。

ろ過材とも呼ぶことができる本発明によるフィルタ装置は、フレームエレメントの柔軟な構成により全体として高い柔軟性を有しているので、このフィルタ装置が例えば組み込まれる吸込フィルタの所与の形状的特性に、このフィルタ装置を適合させることができるという利点を提供する。さらに本発明によるフィルタ装置は、フレームエレメントがオイルの通過もしくは貫流の妨げとならないので、第１のろ過層の全面積および第２のろ過層の全面積をオイルのろ過のために使用することができるという利点を提供する。したがって、本発明によるフィルタ装置の横断面寸法を小さくすることができる。さらに、本発明によるフィルタ装置は、フレームエレメント自体がろ過層として機能するので、フィルタ装置の単位面積当たりでより大きなろ過体積が提供され、これにより本発明によるフィルタ装置のろ過効率が向上するので、全体的なろ過効率が向上するという利点を提供する。

第２のろ過層における差圧は、完全に貫流されるフィルタ装置と多孔質のフレームエレメントとを通って第１のろ過層の平面に伝播するので、本発明によるフィルタ装置は、差圧の低減という利点を提供する。これにより、中間室に向かうろ過層の境界領域におけるよりも、フレームエレメントの接触個所における貫流の方が高くなる。このことは、第１および第２のろ過層の多孔質のろ過材とフレームエレメントとの接触個所で流れが著しく減少する、固体材料から成るフレームエレメントとの基本的な相違点である。したがって、本発明によるフィルタ装置では、例えば第１のろ過層における大きな入口開口にも関わらず、フレームエレメントのオイル透過性のろ過材により、ろ過すべきオイルの増加した流れを実現することができる。

本発明によるフィルタ装置は特に、トランスミッションと内燃機関のオイル回路のために形成されている。フレームエレメントはスペーサエレメントと呼ぶこともできる。フレームエレメントのオイル透過性のろ過材は好適にはフィルタフリースを含む。さらに好適にはフレームエレメントは専らオイル透過性のろ過材から、好適には専らフィルタフリースから成っている。フレームエレメントの貫通孔とは、この貫通孔の領域では第１のろ過層と第２のろ過層との間にろ過材／フィルタ材料が配置されていない／存在しないような、オイル透過性のろ過材の材料の切欠部を意味する。

好適にはフィルタ装置は、各中間室がそれぞれ端面側では第１のろ過層と第２のろ過層とによって直接画定されており、縁部側ではフレームエレメントの貫通孔の側方の周面によって直接画定されているように形成されている。

フィルタ装置のこのような構成により、フィルタ装置の構造的な柔軟性が高められるので、フィルタ装置はより良好に、このフィルタ装置を組み込むべき吸込フィルタの形状的特性に適合することができる。

さらに好適にはフィルタ装置は、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の少なくとも１／１０に相当するように構成されている。

さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の１％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の２０％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の３０％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の４０％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の５０％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の６０％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の７０％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の８０％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の９０％よりも多い。さらに好適には、フレームエレメントの貫通孔の横断面積の合計は、フレームエレメントの全面積の９９％よりも多い。

さらに好適にはフィルタ装置は、第１のろ過層が、フィルタ装置の中間室の１つにそれぞれ開口する複数の入口開口を有しているように形成されている。

さらに好適には、第１のろ過層の複数の入口開口は好適には、フレームエレメントの複数の貫通孔に対応する。したがって、第１のろ過層の入口開口は、フレームエレメントの貫通孔に、したがって中間室に開口する。フィルタ装置の平面図では、第１のろ過層の各入口開口は、フレームエレメントの各貫通孔によって取り囲まれている。好適にはフィルタ装置の平面図では、第１のろ過層の各入口開口は、フレームエレメントの各貫通孔によって少なくとも部分的に取り囲まれている。したがって入口開口は部分的に、フレームエレメントのオイル透過性のろ過材によって部分的に覆われていてよい。

フィルタ装置のこのような構成により、特に、例えば低温時の場合のように粘度が高い場合にオイルは第１のろ過層を完全に通り抜ける必要がないので、ろ過したいオイルの広範な粘度範囲にわたってフィルタ装置の使用が可能となる。

さらに好適にはフィルタ装置は、各貫通孔が円形の横断面を有しているように形成されている。

このような構成のフィルタ装置は、高い安定性を有しており、同時に、第１のろ過層と第２のろ過層との間の間隔は、このように構成されたフレームエレメントによって確実に保証されたままであることが保証されている。選択的に、貫通孔は、正方形または長方形または六角形または八角形または任意の多角形の横断面を有していてもよい。したがってフレームエレメントの貫通孔の形状的構成に関する制限はない。

さらに好適にはフィルタ装置は、第１のろ過層が微細ろ過材を有していて、第２のろ過層は粗ろ過材を有しているように形成されている。

粗ろ過材は第１の平均孔径を有しており、微細ろ過材は第２の平均孔径を有しており、第１の平均孔径は第２の平均孔径よりも大きい。粗ろ過材とは微細ろ過材に関して、より大きな平均孔径を有しているろ過材を意味しており、したがって粗ろ過材は、微細ろ過材によりろ過される粒子よりも大きな直径を有する粒子をろ過するために形成されている。換言すると、微細ろ過材によっては、粗ろ過材によりろ過することができる粒子よりも小さい直径／小さい広がりを有した粒子をろ過することができる。

さらに好適にはフィルタ装置は、フレームエレメントが専ら、オイル透過性のろ過材から成っているように構成されている。このように構成されたフィルタ装置は、極めて簡単な構造を有し、したがって製造コストが著しく削減されている。さらにはこのように構成されたフィルタ装置は特に柔軟であり、このフィルタ装置が組み込まれるべき吸込フィルタの形状的特性に特に良好に適合することができる。

さらに好適にはフィルタ装置は、フレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第１のろ過層のろ過材の平均孔径以上の平均孔径を有しており、かつ／またはフレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第１のろ過層のろ過材よりも高い透過率を有しているように構成されている。

さらに好適にはフィルタ装置は、フレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第１のろ過層のろ過材の平均孔径以下の平均孔径を有しており、かつ／またはフレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第１のろ過層のろ過材よりも低い透過率を有しているように構成されている。

さらに好適にはフィルタ装置は、フレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第２のろ過層のろ過材の平均孔径以上の平均孔径を有しており、かつ／またはフレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第２のろ過層のろ過材よりも高い透過率を有しているように構成されている。

さらに好適にはフィルタ装置は、フレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第２のろ過層のろ過材の平均孔径以下の平均孔径を有しており、かつ／またはフレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第２のろ過層のろ過材よりも低い透過率を有しているように構成されている。

さらに好適にはフィルタ装置は、フレームエレメントのオイル透過性のろ過材が、第２のろ過層のろ過材の平均孔径以下、かつ第１のろ過層のろ過材の平均孔径以上の平均孔径を有しているように構成されている。

本発明によるフィルタ装置は、第１のろ過層も第２のろ過層も１つ以上の面状のろ過材を有することができるので、フィルタ装置のろ過特性を様々な使用目的に合わせることができるものであると理解されたい。例えば第１のろ過層は、２つ、３つまたはそれ以上の面状のろ過材を有することができる。さらに第２のろ過層は、例えば２つ、３つまたはそれ以上の面状のろ過材を有することができる。

さらに本発明は、第１のろ過層を折られたろ過層として形成することができるので、第１のろ過層はこの場合、横断面でジグザク形状または波形状を有するものであると理解されたい。さらに第１のろ過層は、例えば２つ、４つ、または４つ以上のそれぞれ折られた複数のろ過材を有することもできる。さらに第２のろ過層を折られたろ過層として形成することができるので、第２のろ過層はこの場合、横断面でジグザク形状または波形状を有する。さらに第２のろ過層は、例えば２つ、４つ、または４つ以上のそれぞれ折られた複数のろ過材を有することもできる。さらにフレームエレメントを折られたフレームエレメントとして形成することができるので、フレームエレメントはこの場合、横断面でジグザク形状または波形状を有する。さらにフレームエレメントは、例えば２つ、４つ、または４つ以上のそれぞれ折られた複数のオイル透過性のろ過材を有することもできる。

本発明のさらなる利点、詳細及び特徴は、説明する実施例につき以下に記載する。

第２のろ過層が示されていない本発明によるフィルタ装置の平面図である。第２のろ過層が示されている図１に示したフィルタ装置のＡ−Ａ線に沿った概略的な断面図である。

以下の説明では、同じ符号は同じ構成部分若しくは同じ特徴を示すので、１つの図面において１つの構成部分について行った説明は、他の図面にも当てはまるので、説明の繰り返しは省く。

図１には、ろ過材１とも呼ぶことのできる本発明によるフィルタ装置１の平面図が示されており、図２には、図１に示したフィルタ装置１のＡ−Ａ線に沿った概略的な断面図が示されている。この場合、注意されたいのは、図１には第２のろ過層３０が示されていないので、図１によってはフィルタ装置１のフレームエレメント２０と、その下に位置する第１のろ過層１０のみが見えており、これに対して図２には、フレームエレメント２０の上に配置された第２のろ過層３０も示されているということである。

既に説明したように、本発明によるオイルをろ過するためのフィルタ装置１は、第１のろ過層１０と、第１のろ過層１０の上に配置されたフレームエレメント２０と、フレームエレメント２０の上に配置された第２のろ過層３０とを含む。したがって、フレームエレメント２０は第１のろ過層１０と第２のろ過層３０との間にサンドイッチ状に配置されている。フレームエレメント２０はオイル透過性のろ過材２１を有しており、このろ過材によって、オイル透過性のろ過材２１を通り抜けるオイルのろ過が行われる。フレームエレメント２０はスペーサエレメント２０と呼ぶこともできる。

図１および図２により、フレームエレメント２０が複数の貫通孔２２を有しているので、第１のろ過層１０と第２のろ過層３０との間には、この貫通孔２２の数に相当する数の中間室２２が形成されていることがわかる。この場合、各中間室２２はそれぞれ端面側で第１のろ過層１０と第２のろ過層３０とによって直接画定されている。各中間室２２は縁部側では、フレームエレメント２０の貫通孔２２の側方の周面２３によって直接画定されている。

図示した実施例では、フレームエレメント２０の貫通孔２２の横断面積の合計、したがって、フィルタ装置１の中間室２２の横断面積の合計は、フレームエレメント２０の全面積の約５０％〜６０％である。しかしながら本発明は、フレームエレメント２０の全面積に対する貫通孔２２の横断面の合計のこのような割合に限定されるものではない。

図面によりさらに、第１のろ過層１０は、フィルタ装置１の中間室２２の１つにそれぞれ開口する複数の入口開口１２を有していることがわかる。フィルタ装置１が組み込まれている吸込フィルタ（図示せず）内に負圧が形成されると、オイルは入口開口１２を介してフィルタ装置１の中間室２２内に入る。負圧に基づきオイルは中間室２２から第２のろ過層３０のろ過材３１を通って吸い込まれる。オイルは勿論、第１のろ過層１０のろ過材１１を介しても中間室２２およびフレームエレメント２０のオイル透過性のろ過材２１に入り、次いでオイルは、負圧が存在していることにより、中間室２２とオイル透過性のろ過材２１とから、微細ろ過材３１として形成されてよいろ過材３１を通って吸い込まれる。

第１のろ過層１０のろ過材１１は例えば粗ろ過材１１として形成されてよい。第２のろ過層３０のろ過材３１は例えば微細ろ過材３１として形成されてよいので、微細ろ過材３１の平均孔径は、粗ろ過材１１の平均孔径よりも小さい。フレームエレメント２０を形成するオイル透過性のろ過材２１は、粗ろ過材１１の平均孔径よりも小さく、かつ微細ろ過材３１の平均孔径よりも大きい平均孔径を有していてよい。さらに、フレームエレメント２０のオイル透過性のろ過材２１の平均孔径は、第１のろ過層１０の粗ろ過材１１の平均孔径以上であることも可能である。さらに、フレームエレメント２０のオイル透過性のろ過材２１の平均孔径は、第２のろ過層の微細ろ過材３１の平均孔径未満であることも可能である。したがって、粗ろ過材１１および微細ろ過材３１の平均孔径に対するオイル透過性のろ過材２１の平均孔径のサイズ比に関する制限はない。

図１によりさらに、各貫通孔２２、したがって各中間室２２は円形の横断面を有していることがわかる。しかしながら本発明は、中間室２２のこのような横断面ジオメトリに限定されるものではない。中間室２２は例えば、正方形、長方形、六角形、八角形、または任意の多角形の横断面を有していてよい。したがって、中間室２２の横断面形状に関する制限はない。

１フィルタ装置／ろ過材
１０第１のろ過層
１１（第１のろ過層の）ろ過材／粗ろ過材
１２（第１のろ過層の）入口開口
２０フレームエレメント／スペーサエレメント
２１（フレームエレメントの）オイル透過性のろ過材
２２貫通孔／中間室
２３貫通孔の側方の周面
３０第２のろ過層
３１（第２のろ過層の）ろ過材／微細ろ過材

Claims

オイルをろ過するためのフィルタ装置（１）であって、第１のろ過層（１０）と、第２のろ過層（３０）と、フレームエレメント（２０）とを有しており、
前記フレームエレメント（２０）は前記第１のろ過層（１０）と前記第２のろ過層（３０）との間にサンドイッチ状に配置されており、
前記フレームエレメント（２０）は複数の貫通孔（２２）を有しているので、前記第１のろ過層（１０）と前記第２のろ過層（３０）との間には、前記複数の貫通孔（２２）に相当する数の中間室（２２）が形成されており、
前記フィルタ装置（１）は、
前記フレームエレメント（２０）が、
多孔性に形成されており、
前記フレームエレメント自体がろ過層として機能し、
オイルの通流を妨げることがなく、
オイル透過性のろ過材（２１）を有しており、前記ろ過材によって、前記ろ過材を通り抜けるオイルのろ過が行われることを特徴とする、オイルをろ過するためのフィルタ装置（１）。
前記各中間室（２２）はそれぞれ端面側では前記第１のろ過層（１０）と前記第２のろ過層（３０）とによって直接画定されており、縁部側では前記フレームエレメント（２０）の前記貫通孔（２２）の側方の周面（２３）によって直接画定されている、請求項１記載のフィルタ装置（１）。
前記フレームエレメント（２０）の前記貫通孔（２２）の横断面積の合計は、前記フレームエレメント（２０）の全面積の少なくとも１／１０に相当する、請求項１または２記載のフィルタ装置（１）。
前記第１のろ過層（１０）は、前記フィルタ装置（１）の前記中間室（２２）の１つにそれぞれ開口する複数の入口開口（１２）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記各貫通孔（２２）は円形の横断面を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記第１のろ過層（１０）は微細ろ過材（１１）を有していて、前記第２のろ過層（３０）は粗ろ過材（３１）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記粗ろ過材（３１）は第１の平均孔径を有しており、前記微細ろ過材（１１）は第２の平均孔径を有しており、前記第１の平均孔径は前記第２の平均孔径よりも大きい、請求項６記載のフィルタ装置（１）。
前記第１のろ過層（１０）は粗ろ過材（１１）を有していて、前記第２のろ過層（３０）は微細ろ過材（３１）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記微細ろ過材（３１）の平均孔径は、前記粗ろ過材（１１）の平均孔径よりも小さい、請求項８記載のフィルタ装置（１）。
前記フレームエレメント（２０）は専ら、オイル透過性のろ過材（２１）から成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第１のろ過層（１０）のろ過材（１１）の平均孔径以上の平均孔径を有しており、かつ／または前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第１のろ過層（１０）の前記ろ過材（１１）よりも高い透過率を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第１のろ過層（１０）のろ過材（１１）の平均孔径以下の平均孔径を有しており、かつ／または前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第１のろ過層（１０）の前記ろ過材（１１）よりも低い透過率を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第２のろ過層（３０）のろ過材（３１）の平均孔径以上の平均孔径を有しており、かつ／または前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第２のろ過層（３０）の前記ろ過材（３１）よりも高い透過率を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第２のろ過層（３０）のろ過材（３１）の平均孔径以下の平均孔径を有しており、かつ／または前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第２のろ過層（３０）の前記ろ過材（３１）よりも低い透過率を有している、請求項１から１３までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
前記フレームエレメント（２０）の前記オイル透過性のろ過材（２１）は、前記第２のろ過層（３０）のろ過材（３１）の平均孔径以下の、かつ前記第１のろ過層（１０）のろ過材（１１）の平均孔径以上の平均孔径を有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）。
請求項１から１５までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）を備えた吸込フィルタ。
請求項１から１５までのいずれか１項記載のフィルタ装置（１）を備えた加圧フィルタ。