

オイルフィルターは、エンジンオイル、トランスミッションオイル、潤滑油、または作動油から汚染物質を除去するように設計されたフィルターです。主な用途は、自動車(オンロードおよびオフロード)、 動力付き航空機、鉄道機関車、船舶、発電機やポンプなどの静止型エンジンの内燃機関です。自動変速機やパワーステアリングなどの他の車両油圧システムにも、オイルフィルターが装備されていることがよくあります。ジェット機などに搭載されているガスタービンエンジンも、オイルフィルターの使用が必要です。オイルフィルターは、さまざまな種類の油圧機械で使用されています。石油業界自体も、石油生産、石油ポンプ、石油リサイクルにフィルターを使用しています。現代のエンジンオイルフィルターは、「フルフロー」(インライン)または「バイパス」のいずれかです。
初期の自動車エンジンにはオイルフィルターがなく、オイルポンプの吸入口に基本的なメッシュ状のふるいが取り付けられているだけでした。そのため、一般的に入手できるオイルの品質が低かったこともあり、非常に頻繁なオイル交換が必要でした。ピュロレーターオイルフィルターは自動車用オイルフィルターの先駆けであり、ろ過業界に革命をもたらし、現在でも生産されています。[ 1 ]ピュロレーターはバイパスフィルターで、オイルの大部分はオイルサンプから直接エンジンの作動部品にポンプで送られ、少量のオイルが2番目の流路を通ってフィルターを通過し、時間をかけてオイルをろ過します。[ 2 ]
フルフローシステムでは、ポンプが加圧されたオイルをフィルターを通してエンジンベアリングに送り込み、その後、オイルは重力によってオイルパンに戻ります。ドライサンプエンジンの場合、オイルパンに到達したオイルは、別のポンプによって別のオイルタンクに排出されます。フルフローフィルターの機能は、摩耗によるエンジンの損傷を防ぐことです。
現代のバイパスオイルフィルターシステムは、メインオイルポンプからのブリードオイルがバイパスフィルターに供給され、オイルがエンジンに送られずにオイルパンまたはオイルタンクに戻る二次システムです。バイパスの目的は、オイルを汚れ、すす、水のない良好な状態に保つ二次ろ過システムであり、フルフローろ過で実用的なよりもはるかに小さな粒子を保持します。フルフローフィルターは、過度に大きな粒子がエンジン内で大きな摩耗や急激な詰まりを引き起こすのを防ぐために依然として使用されています。元々は、オイル分析テストと追加のろ過によるオイル交換間隔の延長のコストが経済的に理にかなう、オイル容量の大きい商用および産業用ディーゼルエンジンで使用されていましたが、バイパスオイルフィルターは、一般消費者向けアプリケーションでより一般的になりつつあります。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ](バイパスがフルフローシステム内の加圧オイル供給を損なわないことが不可欠です。このような損ないを避ける1つの方法は、バイパスシステムを完全に独立させることです)。

ほとんどの加圧潤滑システムには、オイルの流量制限が過大な場合にオイルがフィルターを迂回してエンジンをオイル不足から保護するための過圧リリーフバルブが組み込まれています。フィルターのバイパスは、フィルターが詰まっている場合や、寒冷な気候でオイルが粘度を増した場合に発生する可能性があります。過圧リリーフバルブは、多くの場合、オイルフィルターに組み込まれています。オイルがフィルターから流れ出やすいように取り付けられたフィルターには、エンジン(またはその他の潤滑システム)が停止した後もフィルター内にオイルを保持するための逆流防止バルブが組み込まれているのが一般的です。これは、システムが再起動された後に油圧が上昇するまでの遅延を回避するためです。逆流防止バルブがない場合、加圧されたオイルはエンジンの作動部品に送られる前にフィルターを満たす必要があります。このような状況では、初期段階でオイルが不足するため、可動部品の早期摩耗が発生する可能性があります。
機械式フィルターは、綿くずなどのバルク材、またはプリーツ状のろ紙を用いて、浮遊汚染物質を捕捉・隔離します。ろ過媒体上に(または内部に)物質が蓄積すると、油の流れが徐々に制限されます。そのため、フィルターエレメント(またはエレメントが個別に交換できない場合はフィルター全体)を定期的に交換する必要があります。

初期のエンジンオイルフィルターはカートリッジ(または交換可能なエレメント)構造で、永久的なハウジング内に交換可能なフィルターエレメントまたはカートリッジが収められていました。ハウジングはエンジンに直接取り付けられるか、供給パイプと戻りパイプでエンジンに接続して離れた場所に取り付けられていました。1950 年代半ばに、スピンオンオイルフィルター設計が導入されました。これは、ハウジングとエレメントアセンブリが一体化されており、マウントからねじを緩めて取り外し、廃棄して新しいものと交換するものでした。これにより、フィルターの交換がより便利になり、汚れも少なくなる可能性があり、すぐに世界の自動車メーカーが取り付けるオイルフィルターの主流となりました。元々カートリッジタイプのフィルターが装備されていた車両向けに変換キットが提供されました。[ 6 ] 1990 年代には、特にヨーロッパとアジアの自動車メーカーが、フィルター交換ごとに発生する廃棄物が少ないため、交換可能なエレメント フィルター構造に回帰し始めました。アメリカの自動車メーカーも同様に交換可能なカートリッジフィルターに移行し始めており、スピンオンからカートリッジタイプのフィルターに変換する改造キットが一般的な用途向けに提供されています。[ 7 ]市販の自動車用オイルフィルターは、設計、材質、構造の詳細が異なります。内部の金属製ドレンシリンダーを除いて完全に合成素材で作られたものは、依然として主流となっている従来の段ボール/セルロース/紙タイプよりもはるかに優れており、長持ちします。これらの変数は、フィルターの有効性、耐久性、およびコストに影響します。[ 8 ]

磁気フィルターは、永久磁石または電磁石を使用して強磁性粒子を捕捉します。磁気ろ過の利点は、フィルターのメンテナンスが磁石の表面から粒子を清掃するだけで済むことです。自動車の自動変速機には、磁性粒子を隔離してメディアタイプのフルードフィルターの寿命を延ばすために、フルードパンに磁石がよく使用されています。一部の企業は、これらの金属粒子を捕捉するのに役立つ、オイルフィルターの外側に取り付ける磁石や磁気ドレンプラグ(1930年代半ばに自動車やオートバイ向けに初めて発明され提供された[ 9 ])を製造していますが、そのような装置の有効性については議論が続いています[ 10 ] 。
沈殿式または重力式フィルターは、油よりも重い汚染物質を重力の影響で容器の底に沈殿させる。
遠心分離式オイルクリーナーは、他の遠心分離機と同様に、重力ではなく遠心力を用いてオイルから不純物を分離する回転式沈殿装置です。加圧されたオイルはハウジングの中央から入り、ベアリングとシール上で自由に回転するドラムローターへと流れます。ローターには、オイルの流れをハウジングの内側に向けてドラムを回転させるように配置された2つのジェットノズルがあります。オイルはハウジングの壁の底に流れ落ち、微粒子状のオイル不純物はハウジングの壁に付着します。ハウジングは定期的に洗浄する必要があります。洗浄しないと、粒子が蓄積してドラムの回転が停止するほどの厚さになります。この状態では、ろ過されていないオイルが再循環されます。遠心分離機の利点は、(i) 洗浄されたオイルは水から分離でき、水はオイルよりも重いため底に沈殿し、排出できること(ただし、水がオイルと乳化していない場合に限る)、(ii) 従来のフィルターよりも目詰まりしにくいことです。遠心分離機を回転させるのに十分な油圧が得られない場合は、機械的または電気的に駆動してもよい。
注:一部のスピンオフフィルター[ 11 ]は遠心式と説明されていますが、真の遠心分離機ではありません。むしろ、オイルはフィルターの外側に汚染物質が付着するのに役立つ遠心旋回が発生するように導かれます。
高効率オイルフィルターは、オイル交換間隔を延長できるとされるバイパスフィルターの一種です。[ 5 ] HEオイルフィルターの孔径は通常3マイクロメートルで、研究によるとエンジンの摩耗が軽減されることが示されています。[ 12 ]一部のフリートでは、オイル交換間隔を最大5~10倍に延長することができました。[ 13 ]
油の清浄度をどの程度にする必要があるかを決定することは重要です。清浄度が高くなるにつれてコストが急速に増加するためです。汚染制御プログラムの最適な目標清浄度レベルを決定した後、多くのエンジニアはフィルターの位置を最適化するプロセスに苦慮します。効果的な固体粒子侵入バランスを確保するには、エンジニアは、フィルターが保護用か汚染制御用か、メンテナンスの容易さ、目標設定の課題を満たすために検討されているユニットの性能など、さまざまな要素を考慮する必要があります。[ 14 ]