プレッシャーの中で： 循環フローフィルトレーション

油圧オイルのフィルトレーションに関する新しいISO/NWIP 23369規格が承認・施行され、実際の性能を反映したフィルター試験用のより良いモデルが提供されるようになりました。

油圧機器を現場で使っている人なら誰でも、実環境と試験ベンチの条件がかけ離れている現状を把握しています。 現実世界には汚れがあり、 ストレスがあり、 不確定要素が存在します。 実世界の環境を制御することは、不可能ではないにせよ、困難です。一方、試験環境は、コントロールできることを前提として設計されています。

油圧システムは、実環境での試験を経て市場に投入されますが、 油圧（および潤滑）システムを保護する流体フィルトレーションについても同じことが言えます。 そのため、フィルトレーションの試験規格は、できるだけその条件を反映したものにする必要があります。 ISO/NWIP 23369の承認により、油圧オイルとルーブのマルチパスフィルトレーション試験には、実際の用途で使用される油圧機器により近い循環フロー条件を適用する規格が追加されました。

効率的なフィルトレーションはシステムの重要な要素

油圧システムの効率的な運用には、徹底的かつ効率的なフィルトレーションをはじめとした、こまめなメンテナンスが必要ですが、  これまでの油圧およびルーブ試験の規格であるISO 16889は、実際のフィルター性能を考慮したものではありませんでした。

現場で使用される油圧オイルフィルターは、通常、現在のISO 16889の試験で使用されている定常流ではなく、さまざまな程度の循環フローにさらされます。 ISO/NWIP 23369に盛り込まれるような、より厳しい試験やさまざまな循環フロー条件に従うと、より高いエレメントの効率と容量能力が問われることが分かっています。

新しい規格を作ることは、これまでの規格を否定するものではなく、時代や技術の変化によるものであり、 10年前に比べて、業界のフィルトレーション製品の適用試験の能力が上がったというシンプルな理由です。 ISO/NWIP 23369は少なくとも2011年から動いており、ようやく業界が実装できるレベルまで技術が追いついてきたのです。

油圧および潤滑油フィルターの従来の業界標準であるISO 16889は、実際にその目的を達成しています。 その目的とは、試験スタンドの設計と構築、汚染物質の用途、フィルトレーション製品の試験中に使用される手順の詳細を説明することです。 一定の流量で、フィルターの容器に連続的に注入される「中程度の」試験粉塵を使用し、正確な結果を得るために簡単に繰り返し行うことができる試験です。 しかし、油圧フィルターの効果を調べるあらゆる試験の中で、最も実世界の用途からかけ離れている試験であり、流量の変動がフィルターの性能を変化させる過程を正確に観察することはできません。

「ISO 16889規格の主な問題は、一定量の汚染物質を保持できるフィルター用の機器を設計することです」とKreslinsは話します。 しかし、実際の現場では流量が変化するため、フィルターに捕捉された汚染物質がさまざまな要因で放出される可能性があり、保持できる汚染物質の量はラボ試験で示した数値よりもはるかに少なくなります。 実際のメディアのプリーツ、バッキング材、その他フィルター内の構造物や支持物は、ストレス下で性能を低下させる可能性があります。」

「新しい規格によってフィルター仕様の精度が向上し、さらに機器を効率的に運用できるようになります。」

ISO/NWIP 23369の実践

ISO委員会には、ドナルドソンを含む主要なオイルおよびルーブのフィルトレーションメーカーのほとんどがメンバーとして参加しており、追加試験の必要性が認識される大きな理由となっています。 宣伝広告で謳っているものよりも実際のフィルター効率の方が劣っている、と非難されたいメーカーなど存在しませんが、現在承認されているフィルターがストレスを受けると実際に効率は劣ってしまいます。

ISOは、循環フロー環境で使用されることが予想されるフィルターエレメントについて、ISO 16889の基本定常流量試験を補足するために、油圧フィルター用の循環フローマルチパス試験手順を開発しました。 16889ガイドラインでは、業界調査とラウンドロビン方式による実験室での試験方法を用いて、より厳しい流量サイクル（0.1Hz）を推奨していますが、実稼働時により高いサイクルレートが予想される場合は、「より有意義な結果を得るためにその周波数で試験を実施すべきである」とも指摘しています。 ただし、0.1Hzの流量サイクルで実施した試験で得られた値のみ認識されます。

循環流量を利用するマルチパス試験において、オペレーターは電流変化の循環比率を、通常2対1または4対1の間で選択する必要があります。 試験中はこの比率を一貫して維持し、試験流体の流れが変化する間に試験中のフィルターから粒子が流出する様子を示すことで、「実世界」のフィルター性能結果に一歩近づいたアプローチを提供します。 新しい規格では、流量（1分あたりのリットル数で測定）を4対1の割合で5秒ごとに変更するよう推奨しています。

また、ISO 16889で要求される中程度の粉塵（5ミクロン以上）に対して、1ミクロン以下の微細な粉塵を要求していることも重要な点となります。 5秒間の変化と変動率から、正確なデータではなく平均化されたデータではありますが、2倍のデータを記録することができます。

新しい規格の意義

「フィルトレーション作業を行う人は皆、高価な機器を守るためにフィルターに依存しています」とKreslinsは言います。 「重要なのは、ダウンタイムや予期せぬコストを最小限に抑えるために、徹底して信頼できるフィルトレーションを実現することです。 一定の品質と性能を保証するために、当社では国際規格を設けているため、 現在の技術や機器の使用状況に合わせて、こうした規格を定期的に評価する必要があります。」

エンドユーザーや機器メーカーにとって、この新しい規格の一番のメリットは、より効率的で信頼性の高いフィルトレーションを実現できることに加えて、不測の事態を最小限に抑えることにあります。 機器の設計にせよ、実際の用途にせよ、フィルターを購入する際は認定ラベルなどで証明された一定の信頼が必要となります。 フィルターには、汚染物質を確実に捕捉、保持することが求められます。 特定の大きさの汚染物質を特定の効率で捕捉できなければ、意味がないのです。 しかし、それ以上に重要なのが保持能力です。 フィルターが効果的に流体を浄化していても、汚染物質の行き場がない場合、皮肉にも油圧システムの有害な汚染源となってしまうことがあります。

ここで、循環フローに話を戻します。 現在のラボ試験では流量は一定であり、実際に稼働している機器ではさまざまな速度で流体がフィルターに送られているという状況を考慮していません。 このようなさまざまな速度に対応できる機器でないと、フィルターの効率が悪くなり、能力が低下することがあります。 （たとえば）ユーザーが汚染物質100グラムを捕捉したいとしたら、フィルターはその期待に応える性能を発揮する必要があります。

「現在、あらゆる側面でISO 16889の規格を満たしているフィルターが市場に出回っています」とKreslinsは言います。 「ISO 16889の規格が十分でないために、予期せぬ不具合が発生していますが、 通常、これはフィルターのせいではなく、実際よりも効率的に思われる基準に縛られているだけなのです。」

ISO/NWIP 23369が追加されたことで、油圧フィルターやオイルフィルターに期待される性能レベルを保証できるようになり、機器のオーナーにとっても喜ばしいことです。