(57)【要約】本発明のフィルターエレメント（１）は流体、特に潤滑油、を濾過するためのものであって、細目フィルター段（２’）を構成する円筒形の細目フィルター体（２）と、主フィルター段（３’）を構成する円筒形の主フィルター体（３）と、保護フィルター段（４’）を構成する円筒形の保護フィルター体（４）とを備える。細目フィルター体（２）と主フィルター体（３）とが軸方向に隣接してフィルターエレメント（１）内のキャビティ（５）を取り囲んで、細目フィルター段（２’）と主フィルター段（３’）とが流体的に並行に配される。保護フィルター体（４）がキャビティ（５）内に配されて、保護フィルター段（４’）が流体的に細目フィルター段（２’）および主フィルター段（３’）の下流に配される。第１の端板（６）を備え、これに細目フィルター段（２’）および主フィルター段（３’）を迂回するための少なくとも１つのバイパス弁（７）を備える。中間板（９）を備え、これによって細目フィルター体（２）が主フィルター体（３）に軸方向に接続される。本発明に特徴的なのは、中間板（９）に、半径方向に突出する少なくとも２つのスペーサーエレメント（１０）が、周方向に互いに間隔を空けて、中間板（９）の周囲に分散して設けられることである。【選択図】図３
2021512780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体、特に潤滑油、を濾過するためのフィルターエレメント（１）であって、
前記フィルターエレメント（１）が円筒形かつ３段に構成され、
前記フィルターエレメント（１）が
細目フィルター段（２’）を構成する円筒形の細目フィルター体（２）と、
主フィルター段（３’）を構成する円筒形の主フィルター体（３）と、
保護フィルター段（４’）を構成する円筒形の保護フィルター体（４）と
を備え、
前記細目フィルター体（２）と前記主フィルター体（３）とが軸方向に隣接して前記フィルターエレメント（１）内のキャビティ（５）を取り囲むことによって、前記細目フィルター段（２’）と前記主フィルター段（３’）とが流体的に並行に配され、
前記保護フィルター体（４）が前記キャビティ（５）内に配されることによって、前記保護フィルター段（４’）が流体的に前記細目フィルター段（２’）および前記主フィルター段（３’）の下流に配され、
第１の端板（６）を備え、該第１の端板（６）に前記細目フィルター段（２’）および前記主フィルター段（３’）をバイパスするための少なくとも１つのバイパス弁（７）が設けられ、
中間板（９）を備え、該中間板（９）によって前記細目フィルター体（２）が前記主フィルター体（３）に軸方向に接続される
フィルターエレメントにおいて
前記中間板（９）に、半径方向に突出する少なくとも２つのスペーサーエレメント（１０）が、周方向に互いに間隔を空けて、前記中間板（９）の周囲に分散して設けられる
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項２】
請求項１に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記細目フィルター体（２）が、前記流体が半径方向に貫流するリング状フィルター体として構成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記主フィルター体（３）が、前記流体が半径方向に貫流するリング状フィルター体として構成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のフィルターエレメントにおいて、
前記保護フィルター体（４）が、前記流体が半径方向に貫流するリング状フィルター体として構成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のフィルターエレメントにおいて、
前記細目フィルター体（２）、前記主フィルター体（３）および前記保護フィルター体（４）がいずれも、前記流体が半径方向に貫流するリング状フィルター体として構成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のフィルターエレメントにおいて、
前記細目フィルター体（２）が、前記流体から水分および／またはオイル劣化物を吸収するように構成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項７】
請求項６に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記細目フィルター体（２）が、水分を吸収するための高吸収性物質（２３）を含有する
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項８】
請求項７に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記細目フィルター体（２）が少なくとも１層の吸水層（２６）を備え、該吸水層（２６）が前記高吸収性物質（２３）を含有する
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項９】
請求項８に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記吸水層（２６）がポリエステルのフリース（２７）を備え、該フリース（２７）が２層のフリース層（２８、２９）からなり、該２層のフリース層（２８、２９）の間に前記高吸収性物質（２３）が配される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１０】
請求項６から請求項９のいずれかに記載のフィルターエレメントにおいて、
前記細目フィルター体（２）が、オイル劣化物を吸収するためのフィルター層構造（３０）を備え、該フィルター層構造（３０）が複数のフィルター層（３１、３２、３３）からなり、該フィルター層（３１、３２、３３）が互いに異なる目開きを有するとともに前記細目フィルター体（２）内において前記細目フィルター体（２）の貫流方向（３４）に沿って目開きが順次小さくなるように配される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記フィルター層構造（３０）が、粗目フィルター層（３１）と細目フィルター層（３３）とを含む少なくとも２層のフィルター層を備え、該２層のフィルター層が、前記細目フィルター体（２）の貫流方向（３４）に沿って、前記流体がまず前記粗目フィルター層（３１）を通り、次に前記細目フィルター層（３３）を通るように配される、または
前記フィルター層構造（３０）が、粗目フィルター層（３１）と、中目フィルター層（３２）と、細目フィルター層（３３）とを含む少なくとも３層のフィルター層を備え、該３層のフィルター層が、前記細目フィルター体（２）の貫流方向（３４）に沿って、前記流体がまず前記粗目フィルター層（３１）を通り、次に前記中目フィルター層（３２）を通り、最後に前記細目フィルター層（３３）を通るように配される、
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記フィルター層構造（３０）を構成する少なくとも１層のフィルター層（３１、３２、３３）がガラス繊維布で形成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１３】
請求項７から請求項９のいずれか、または請求項１０から請求項１２のいずれかに記載のフィルターエレメントにおいて、
前記フィルター層構造（３０）を構成する少なくとも１層のフィルター層（３１、３２、３３）が、前記高吸収性物質（２３）を含有するか、または前記高吸収性物質（２３）を含有する吸水層（２６）で形成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１４】
流体、特に潤滑油、を濾過するためのフィルターエレメント（１）であって、
前記フィルターエレメント（１）が円筒形かつ３段に構成され、
前記フィルターエレメント（１）が
細目フィルター段（２’）を構成する円筒形の細目フィルター体（２）と、
主フィルター段（３’）を構成する円筒形の主フィルター体（３）と、
保護フィルター段（４’）を構成する円筒形の保護フィルター体（４）と
を備え、
前記細目フィルター体（２）と前記主フィルター体（３）とが軸方向に隣接して前記フィルターエレメント（１）内のキャビティ（５）を取り囲むことによって、前記細目フィルター段（２’）と前記主フィルター段（３’）とが流体的に並行に配され、
前記保護フィルター体（４）が前記キャビティ（５）内に配されることによって、前記保護フィルター段（４’）が流体的に前記細目フィルター段（２’）および前記主フィルター段（３’）の下流に配され、
第１の端板（６）を備え、該第１の端板（６）に前記細目フィルター段（２’）および前記主フィルター段（３’）をバイパスするための少なくとも１つのバイパス弁（７）が設けられ、
中間板（９）を備え、該中間板（９）によって前記細目フィルター体（２）が前記主フィルター体（３）に軸方向に接続される
フィルターエレメントにおいて
前記細目フィルター体（２）が、前記流体から水分および／またはオイル劣化物を吸収するように構成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１５】
請求項１４に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記中間板（９）に、半径方向に突出する少なくとも２つのスペーサーエレメント（１０）が、周方向に互いに間隔を空けて、前記中間板（９）の周囲に分散して設けられる
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１６】
請求項１から請求項１３のいずれか、または請求項１５に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記スペーサーエレメント（１０）が、軸方向および半径方向に延びるリブ（１１）として構成される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれかに記載のフィルターエレメントにおいて、
前記細目フィルター体（２）の目開きが３μｍ±１μｍであり、
前記主フィルター体（３）の目開きが１０μｍ±３μｍであり、
前記保護フィルター体（４）の目開きが５０μｍ±１０μｍである
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１８】
請求項１から請求項１７のいずれかに記載のフィルターエレメントにおいて、
前記フィルターエレメント（１）が第２の端板（１７）を備え、該第２の端板（１７）が排出口（１８）を有し、
前記保護フィルター体（４）が前記第２の端板（１７）の領域に配されることにより、前記キャビティ（５）を流れ出た前記流体が前記保護フィルター体（４）を介してのみ排出口（１８）に達する
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項１９】
請求項１８に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記保護フィルター体（４）が開端板（１９）と閉端板（２０）とを備え、
前記保護フィルター体（４）がその前記開端板（１９）を介して、前記第２の端板（１７）の領域において、前記細目フィルター体（２）または前記主フィルター体（３）に対して半径方向に密着して支持される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項２０】
請求項１９に記載のフィルターエレメントにおいて、
前記保護フィルター体（４）がその前記閉端板（２０）において、半径方向に突出する支持エレメント（２１）を備え、該支持エレメント（２１）が周方向に分散しつつ互いに間隔を空けて配され、該支持エレメント（２１）を介して前記保護フィルター体（４）が前記細目フィルター体(２)、前記主フィルター体（３）または前記中間板（９）に対して半径方向に支持される
ことを特徴とするフィルターエレメント。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０のいずれかに記載のフィルターエレメント（１）を少なくとも１つ備えた、好ましくは風力発電所において潤滑油を濾過するためのフィルター装置（１６）において、
少なくとも１つの実質的に円筒形のフィルターハウジング（１２）を備え、該フィルターハウジング（１２）内に前記フィルターエレメント（１）が配され、
前記フィルターハウジング（１２）の内壁（１３）と前記フィルターエレメント（１）との間に、前記フィルターハウジング（１２）の長手方向沿い中心軸（１４）に沿って延びる環状のスペース（１５）が形成される
ことを特徴とするフィルター装置。
【請求項２２】
請求項１または請求項１５に記載のフィルターエレメント（１）を少なくとも１つ備えた、請求項２１に記載のフィルター装置において、
各前記フィルターエレメント（１）が前記スペーサーエレメント（１０）を介して前記フィルターハウジング（１２）に対して半径方向に支持される
ことを特徴とするフィルター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルまたは請求項３のプリアンブルに記載のような、流体を濾過するためのフィルターエレメントに関する。本発明は、また、そのようなフィルターエレメントを備えたフィルター装置に関する。
【発明の概要】
【０００２】
流体がフィルターエレメントを通過するとき、フィルターエレメントにおいて流体に圧力損失が生じる。フィルター体の目開き（濾過粒度）が小さいほど、フィルターエレメントにおいて流体に生じる圧力損失は大きい。過大な望ましからぬ圧力損失を抑制するために、フィルターエレメントを複数の、目開きが互いに異なるフィルター体で構成して、複数のフィルター段を設けることがる。また、複数のフィルター段の一以上をバイパスするための少なくとも１つのバイパス弁をフィルターエレメントに設けることがある。フィルターエレメントにおける圧力損失の大きさ、また流体が複数のフィルター段のどれを通るか、は流体の粘度に依存する。流体の粘度は流体の温度に依存する。各フィルター体の目開きと少なくとも１つのバイパス弁を、流体がその粘度と温度に応じて異なるフィルター体を通るように設計することで、濾過後の流体において、異なる清浄度が得られる。
【０００３】
フィルターエレメントは、カバー付きのフィルターハウジングに収めることができ、固定用の突起を備える。カバーがフィルターハウジングに取り付けられ、フィルターハウジングが閉じた状態になると、突起がカバーと係合する。これにより、フィルターハウジングが傾いて設置されていても、フィルターエレメントはフィルターハウジング内の中心に位置決めされる。ここで、不都合なことに、固定用の突起がカバーと係合するのはフィルターハウジングが閉じた状態にあるときだけである。例えばフィルターエレメントの交換時にカバーをフィルターハウジングから取り外すと、フィルターエレメントはフィルターハウジング内の中心から逸れる。カバーを外すと、フィルターエレメントはフィルターハウジングの内壁に寄りかかり、フィルターエレメントの交換を困難にする。加えて不都合なことに、水分とオイル劣化物をフィルターエレメントによって十分に分離することができない。
【０００４】
本発明の課題は、フィルターエレメントの改善された、または少なくとも代替的な、実施形態を提供することであって、それによって、例えばフィルターエレメントの交換の際に、フィルターエレメントがフィルターハウジングに寄りかかることを防ぎ、また流体の濾過時に流体から水分とオイル劣化物を分離することを可能にすることである。
【０００５】
すなわち、本発明の課題は、フィルターエレメントの改善された、または少なくとも代替的な実施形態を提供することであって、それによりフィルターエレメントの濾過性能の改善を可能にすることある。
【０００６】
本発明によれば、上に述べた問題が、独立請求項に記載の構成によって解決される。種々の好ましい実施形態の構成が各従属請求項に記載される。
【０００７】
本発明の基本思想は、円筒形かつ３段に構成された、流体、特に潤滑油、を濾過するためのフィルターエレメントを提供することであって、そのフィルターエレメントは以下の特徴を有する。細目フィルター段を構成する円筒形の細目フィルター体と
主フィルター段を構成する円筒形の主フィルター体と、保護フィルター段を構成する円筒形の保護フィルター体とを備える。第１の端板を備え、この第１の端板に細目フィルター段および主フィルター段をバイパスするための少なくとも１つのバイパス弁を備える。中間板を備え、この中間板によって細目フィルター体が主フィルター体に軸方向に接続される。細目フィルター体と主フィルター体とが軸方向に隣接してフィルターエレメント内のキャビティを取り囲むことによって、細目フィルター段と主フィルター段とが流体的に並行に配される。保護フィルター体がキャビティ内に配されることによって保護フィルター段が細目フィルター段および主フィルター段の下流に配される。ここで本発明の第１の解決法によれば、中間板に、半径方向に突出する少なくとも２つのスペーサーエレメントが、周方向に互いに間隔を空けて、中間板の周囲に分散して設けられる。これにより、フィルターエレメントの交換時にフィルターエレメントはフィルターハウジングに支持される。これはフィルターエレメントの交換を容易にする。スペーサーエレメントによって、フィルターエレメントがフィルターハウジング内において同心に位置決めされる。これは流体の均一な濾過を可能にし、好都合である。スペーサーエレメントは、例えば、フィルターエレメントを通過する流体に対してスペーサーエレメントが示す流れ抵抗ができるだけ小さくなるように構成するとよい。流体がフィルターエレメントを通過する間に、流体から汚れが除去されるが、その際、流体の大部分が主フィルター体と保護フィルター体によって、流体の小部分が細目フィルター体によって濾過される。この過程で流体はフィルターエレメントをその外側から内側へ通過する。例えば風力発電所の運転開始時など、オイルが冷えた状態のとき、オイルの粘性は高い。このため、主フィルター段および細目フィルター段を通過するのは流体のほんの一部である。その結果、バイパス弁に作用する圧力が高くなり、バイパス弁が開く。流体、すなわちオイル、はバイパス弁を介してキャビティに流れ込み、それから保護フィルター段を通過する。
【０００８】
以上のようにして、風力発電所にはその運転開始時であっても濾過された潤滑油が供給できる。運転開始後、オイルの温度が上がってオイルが温まった状態で風力発電所を循環するようになると、流体の大部分が主フィルター段を通れるようになる。結果としてバイパス弁に作用する圧力が低下し、バイパス弁が閉じる。温まった流体は、その大部分が主フィルター段を通り、それから保護フィルター段を通過するが、一部は細目フィルター段を通る。オイル、すなわち流体、は、温まった状態では細目フィルター段と主フィルター段を同時に通過して、それから保護フィルター段を通過する。ここで、流体における所望の清浄度は主フィルター段と細目フィルター段で得られる。保護フィルター段において流体のクリーニングが行われるのは、汚れた状態の流体がバイパス弁から保護フィルター段を通過する場合にほぼ限られる。流体からは汚れが特に細目フィルター段によって効果的に除去される一方で、フィルターエレメントにおいて流体に過大な圧力損失が生じることを主フィルター段およびバイパス弁が防ぐ。少なくとも１つのバイパス弁を圧力作動弁として構成するとよい。流体によりバイパス弁に作用する圧力が一定値に達すると、バイパス弁が開く。バイパス弁に作用する圧力が一定値を下回ると、バイパス弁が閉じる。フィルター材として、細目フィルター体および主フィルター体にはガラス繊維を、保護フィルター体には金網を用いるとよい。また、第１の端板に固定用の突起を設けるとよい。フィルターハウジングには、フィルターハウジングを閉じるためのカバーを設けるとよい。カバーには、固定用の突起に対応して、それを受けるための開口を設けるとよい。固定用の突起が開口と係合することにより、カバーがフィルターハウジングに取り付けられたとき、すなわちフィルターハウジングが閉じられた状態の時、固定用の突起によってフィルターエレメントはフィルターハウジング内において同心に位置決めされる。固定用の突起は第１の端板から軸方向に突出する。固定用の突起および／または第１の端板は射出成型で形成するとよい。
【０００９】
本明細書に開示されるフィルターエレメントは、交換可能なユニットとして、流体を濾過するためのフィルター装置のフィルターハウジングに交換可能に挿入される。
【００１０】
好ましい実施形態において、フィルター体の少なくとも１つ、すなわち細目フィルター体および／または主フィルター体および／または保護フィルター、がリング状フィルター体として構成される。フィルターエレメントを装着したフィルター装置の稼働時に、流体が各リング状フィルターを半径方向に貫流することによってそれぞれにおける所期の濾過が行われる。このような、流体を半径方向に貫流させることができるフィルター体は、占有スペースが小さい割りに流路断面が大きく、その結果逆圧が低いという特徴がある。特に好ましい実施形態において、少なくとも保護フィルター体がリング状フィルターとして構成される。そうすれば、細目フィルター体および主フィルター体によって取り囲まれた、フィルターエレメント内の内部空間、すなわちキャビティ、に保護フィルターを収めることが比較的容易になる。さらに好ましい形態において、３つのフィルター体がいずれもリング状フィルター体として構成される。
【００１１】
広い濾過面積を得るため、各フィルター体には襞の付いたフィルター材を用いるとよい。リング状フィルターとしての構成において、フィルター材には星形に襞が付けられる。このことは細目フィルター体および／または主フィルター体および／または保護フィルター体に適用され、好ましくは少なくとも細目フィルター体および／または主フィルター体に適用される。
【００１２】
本発明の第２の解決法によれば、少なくとも細目フィルター体が流体から水分および／またはオイル劣化物を吸収するように構成される。細目フィルター体に加えて、主フィルター体も流体から水分および／またはオイル劣化物を吸収するように構成してもよい。オイルに含まれる水分は最小にするのが好ましい。オイルに水分が含まれると、圧力低下時に蒸気泡が発生し、それが圧力上昇時に消滅する現象が発生する。また、水分は一種の触媒として作用し、オイルの酸化を早める。その結果、長鎖で不溶性のオイル劣化物が例えば樹脂、スラッジまたはワニスとして析出する。これは、例えばそのオイルが循環する風力発電所において、摩耗の増大や保守費用の増加につながる。オイル劣化物が生成するにつれて、オイルの冷却剤としての能力も低下する。このため、特に好ましくは、細目フィルター体を、そして必要であれば主フィルター体も、水分を吸収しさらにはオイル劣化物を吸収するように構成するとよい。本明細書に開示される本発明の２つの解決法は、それぞれを別々に、すなわち互いから独立して、実施してもよいし、一緒に、すなわち合わせて、実施してもよい。
【００１３】
好ましい実施形態において、細目フィルター体および／または主フィルター体は水分を吸収するための高吸収性物質を含有する。高吸収性物質は樹脂、一般にポリマー、であって、自重の何倍もの極性液体、特に水、を吸収することができる。液体、あるいは水、を吸収することによって、高吸収性物質は膨張してヒドロゲルとなる。言い換えれば、細目フィルター体または主フィルター体は、水分を吸収することによってヒドロゲルとなる吸水ポリマーのような高吸収性物質を含有するとよい。
【００１４】
好ましくは、細目フィルター体または主フィルター体は少なくとも１層の吸水層を備え、この吸水層が高吸収性物質または吸水ポリマーであって特に粉状、顆粒状または繊維状のものを含有する。吸水層は例えば環状に、かつ細目フィルター体または主フィルター体の他の部分と同軸に延びる。
【００１５】
好ましくは、吸水層はポリエステルのフリースを備え、このフリースが２層のフリース層からなり、この２層のフリース層の間に高吸収性物質または吸水ポリマーが配される。ポリエステルのフリースは、２つの層を互いに固定しつつ高吸収性物質または吸水ポリマーを２層の間に、すなわちポリエステルのフリースの中に、固定するように積層するとよい。
【００１６】
好ましい実施形態において、細目フィルター体または主フィルター体はオイル劣化物を吸収するためのフィルター層構造を備え、このフィルター層構造が複数のフィルター層からなり、これらフィルター層が互いに異なる目開きを有するとともに細目フィルター体内または主フィルター体内においてフィルター体の貫流方向に沿って目開きが順次小さくなるように配される。これにより、貫流方向に沿って１つのフィルター層から次のフィルター層へと濾過効果が順次高くなる。これは、あまり大きな圧力損失を伴わずに比較的長鎖のオイル劣化物を長期にわたって吸収するのに都合がよい。目開きは濾過効果と相関の関係にあり、濾過効果はメッシュサイズまたは孔の大きさと相関の関係にあり、これはさらに濾過対象の固体に対する透過性と相関の関係にある。メッシュサイズまたは孔の大きさが小さいほどフィルター材は細目で、より小さい固体が捕捉できる。フィルター層構造、あるいはそれを構成するフィルター層、は環状に、かつ細目フィルター体の他の部分と同軸に、延びる。
【００１７】
例えば、フィルター層構造は、粗目フィルター層と細目フィルター層とを含む少なくとも２層のフィルター層を備え、これら２層のフィルター層が、細目フィルター体の貫流方向に沿って、流体がまず粗目フィルター層を通り、次に細目フィルター層を通るように配される。好ましくは、フィルター層構造は、粗目フィルター層と、中目フィルター層と、細目フィルター層とを含む少なくとも３層のフィルター層を備え、これら３層のフィルター層が、細目フィルター体の貫流方向に沿って、流体がまず粗目フィルター層を通り、次に中目フィルター層を通り、次に細目フィルター層を通るように配される。
【００１８】
好ましくは、フィルター層構造を構成する各フィルター層はガラス繊維布で形成される。異なるフィルター層に用いるガラス繊維布はメッシュサイズまたは透過性が互いに異なる。
【００１９】
特に好ましい実施形態において、フィルター層構造を構成する少なくとも１層のフィルター層が高吸収性物質を含有するか、または高吸収性物質を含有する吸水層で形成される。これにより、フィルター層構造には水分の吸収という追加の機能が与えられる。これに代えて、吸水層をフィルター層構造の下流または望ましくは上流に別途設けてもよい。
【００２０】
細目フィルター体または主フィルター体には複数層で構成可能なフィルター材を用いることにより、上述の吸水層および／または上述のフィルター層構造を設けることができる。さらに層を設けてもよい。例えばフィルター材を安定させるための１層以上の金網層および／またはガラス繊維層を保護するための１層以上の樹脂層を設けてもよい。フィルター材に星形に襞を付けて環状のフィルター体を形成してもよい。
【００２１】
例えば、主フィルター体にはさらにオイル劣化物を吸収するためのフィルター層構造を設けてもよい。このフィルター層構造は上に述べた細目フィルター体のフィルター層構造とほぼ同様に構成される。ただし、細目フィルター体のほうがより小さいあるいは細かい粒子に濾過効果を有するように設計される。これに加えて、またはこれに代えて、主フィルター体に、上述のように細目フィルター体に設けられるような吸水層を設けてもよい。主フィルター体においては高吸収性物質のためにより大きな容積が取れるので、全体としてより多くの水分の吸収が可能になる。
【００２２】
中間板に、半径方向に突出する少なくとも２つのスペーサーエレメントを周方向に互いに間隔を空けて中間板の周囲に分散して設けるとよい。そうすれば、フィルターエレメントの交換時に、フィルターエレメントがフィルターハウジングに支持される。それとともに、細目フィルター体を、流体から水分およびオイル劣化物を吸収するように構成するとよい。
【００２３】
一実施形態において、細目フィルター体は目開きが３μｍ±１μｍであり、主フィルター体は目開きが１０μｍ±３μｍであり、保護フィルター体は目開きが５０μｍ±１０μｍである。本明細書において、目開き（濾過粒度）とは、それに対応する特定粒径の粒子の９９．５％が流体から除去される粒度のことである。すなわち例えば、目開きが１０μｍであるフィルターエレメントは、最小１０μｍの粒径の粒子の９９．５％を流体から除去できるということである。
【００２４】
例えば、スペーサーエレメントは軸方向および半径方向に延びるリブとして構成するとよい。軸方向および半径方向に延びるリブを備えた中間板は比較的安価に作製でき、また軸方向および半径方向に延びるリブであれば、流体がリブ間を流れるので、好都合である。流体に対するリブの流れ抵抗は小さいので、リブにおける望ましからぬ圧力損失がほぼ防げる。
【００２５】
本発明のさらなる一実施形態において、フィルターエレメントは第２の端板を備え、この第２の端板の中央に排出口を設ける。保護フィルター体は第２の端板の領域に配され、キャビティを流れ出た流体は前記保護フィルター体を介してのみ排出口に達する。こうすることで、キャビティを流れ出た流体が、その一部さえ保護フィルター体を通ることなく、フィルターエレメントから排出されることが防げる。これは、フィルターエレメントのフィルター性能の向上につながるので都合がよい。少なくとも１つのバイパスバルブを通った汚れた状態の流体は保護フィルター体を通って、濾過された状態で、第２の端板の排出口からフィルターエレメントから排出される。
【００２６】
他の一実施形態において、保護フィルター体は開端板と閉端板とを備える。保護フィルター体はその開端板を介して、第２の端板の領域において、細目フィルター体または主フィルター体に対して半径方向に密着して支持される。これにより、流体が細目フィルター体または主フィルター体と保護フィルター体との間を通って開端板を通過することがほぼ防げる。第２の端板の領域において、流体は開端板によって流れを変えられて保護フィルター体を通る。この過程で流体から粗い汚れが除去される。言うまでもなく、それ以前に流体の一部は保護フィルター体を通っている。流体は保護フィルター体の開端板を介して流れ、それから第２の端板の排出口を介してフィルターエレメントから排出される。
【００２７】
さらなる好ましい実施形態において、保護フィルター体はその閉端板において、半径方向に突出する支持エレメントを備え、この支持エレメントが周方向に分散しつつ互いに間隔を空けて配される。保護フィルター体は、支持エレメントを介して細目フィルター体、主フィルター体または中間板に対して半径方向に支持される。これにより、保護フィルター体はキャビティ内において同心に位置決めされる。これにより、保護フィルター体を通じた流れが均一になるので、都合がよい。流体は隣り合う２つの支持エレメント間を通って閉端板を通り過ぎる。例えば、支持エレメントは流体に対する流れ抵抗ができるだけ小さくなるように構成するとよい。
【００２８】
上に述べたようなタイプのフィルターエレメントは、実質的に円筒形のフィルターハウジングに収めることができる。フィルターハウジングの内壁とフィルターエレメントの間に、フィルターハウジングの長手方向沿い中心軸に沿って延びる環状のスペースが形成される。フィルターエレメントはスペーサーエレメントを介して、フィルターハウジングに対して半径方向に支持される。さらに、フィルターエレメントはスペーサーエレメントによって、フィルターエレメントの長手方向沿い中心軸がフィルターハウジングの内壁と、またはフィルターハウジングの長手方向沿い中心軸と実質的に平行になるように、フィルターハウジング内において同心に位置決めされる。これにより、環状スペースの直径が一定に保たれる。これにより流体の均一な濾過が可能になるので、都合がよい。
【００２９】
フィルター装置に、上に述べたようなタイプのフィルターエレメントを少なくとも１つ設け、これを実質的に円筒形のフィルターハウジングに収める。このようなフィルター装置は、好ましくは、風力発電所において潤滑油を濾過するために用いられる。
【００３０】
本発明の他の重要な特徴や効果は、従属請求項、図面、そして図面を参照した関連説明から明らかになろう。
【００３１】
以上で説明した様々な特徴および以下にこれから説明する様々な特徴は、記載された通りの組み合わせでのみ実施されるものではなく、他のいかなる組み合わせにおいて、あるいは単独で、実施することも本発明の範囲を逸脱するものではないことを理解されたい。
【００３２】
本発明の好ましい、例示的な実施形態を図面に示し、以下に詳細に説明する。以下の説明において、同一、同様、あるいは機能的に等価な構成要素は、同じ参照符号を以て参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
各図はいずれも概略図であって、それぞれ以下のものを示す。
【００３４】
【図１】は本発明に係るフィルターエレメントの斜視図である。
【００３５】
【図２】は本発明に係るフィルターエレメントの上面図である。
【００３６】
【図３】は本発明に係るフィルターエレメントの一部断面側面図である。
【００３７】
【図４】はフィルター材の、大幅に簡略化した断面図である。
【００３８】
【図５】は他の実施形態のフィルター材の、図４と同様の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１に示すように、フィルターエレメント１は円筒形かつ３段に構成され、流体、特に潤滑油、を濾過するためのものである。フィルターエレメント１は、細目フィルター段２’を構成する円筒形の細目フィルター体２と、主フィルター段３’を構成する円筒形の主フィルター体３と、保護フィルター段４’を構成する円筒形の保護フィルター体４とを備える。細目フィルター体２と主フィルター体３とは軸方向に隣接し、図３にのみ示されるキャビティ５を取り囲んでいる。これにより、細目フィルター段２’と主フィルター段３’は流体的に並行して設けられる。同じく図３にみ示される保護フィルター体４はキャビティ５に設けられる。これにより、保護フィルター段４’は流体的に細目フィルター段２’および主フィルター段３’の下流に設けられる。図１および図３においては、保護フィルター体４は主フィルター体３の領域に設けられている。保護フィルター体４を細目フィルター体２の領域に設けてもよい。
【００４０】
図示された好ましい実施形態において、３つのフィルター体、すなわち細目フィルター体２、主フィルター体３および保護フィルター体４、はいずれもリング状フィルター体として構成されている。これにより、フィルターエレメント１を備えたフィルター装置の稼働時に、流体が各環状フィルター体２、３、４を半径方向に貫流することによってそれぞれにおける所期の濾過が行われる。このような、流体を半径方向に貫流させることができるフィルター体は、占有スペースが小さい割りに流路断面が大きく、その結果逆圧が低いという特徴がある。
【００４１】
フィルターエレメント１はまた、第１の端板６を備える。この第１の端板６に、細目フィルター段２’および主フィルター段３’をバイパス(迂回)するためのバイパス弁７が少なくとも１つ設けられる。図１〜図３に示すバイパス弁の数は例示に過ぎない。第１の端板６に固定用の突起８を設けるとよい。
【００４２】
図１および図３に示すように、フィルターエレメント１は中間板９を備える。この中間板９により、細目フィルター体２が主フィルター体３に軸方向に接続される。中間板９には放射状に突出するスペーサーエレメント１０が複数形成され、これらは周方向に互いに間隔を空けて、中間板９の周囲に分散して設けられる。図１および図３におけるスペーサーエレメント１０の数は例示に過ぎない。スペーサーエレメント１０は軸方向および半径方向に延びるリブ１１として構成するとよい。本発明の技術範囲に含まれるスペーサーエレメント１０はその幾何形状を問わない。
【００４３】
細目フィルター体２の目開き（濾過粒度）は３μｍ±１μｍ、主フィルター体３の目開きは１０μｍ±３μｍ、保護フィルター体４の目開きは５０μｍ±１０μｍとするとよい。細目フィルター体２はまた、流体から水分やオイル劣化物を吸収するように構成するとよい。これについては後に図４および図５を参照して詳細に説明する。
【００４４】
フィルターエレメント１は、実質的に円筒形のフィルターハウジング１２内に配され、フィルターハウジング１２の内壁１３とフィルターエレメント１との間には、フィルターハウジング１２の長手方向沿い中心軸１４に沿って延びる環状のスペース１５が形成される。フィルターエレメント１は、中間板９に形成されたスペーサーエレメント１０を介して、フィルターハウジング１２に対して半径方向に支持される。フィルターハウジング１２、内壁１３および環状のスペース１５は図１および図３においてのみ概略的に示されている。
【００４５】
図１および図３に示すように、フィルターエレメント１は第２の端板１７を備える。第２の端板１７にはその中央に排出口１８が設けられる。保護フィルター体４は第２の端板１７の領域に設けられる。これにより、キャビティ５を出た流体は保護フィルター体４のみを通って排出口１８に達する。
【００４６】
図３に示すように、保護フィルター体４は開端板１９と閉端板２０を備える。保護フィルター体４はその開端板１９を介して、第２の端板１７の領域において、細目フィルター体２または主フィルター体３に対して半径方向に密着して支持されている。保護フィルター体４の閉端板２０には、半径方向に突出する支持エレメント２１を、周方向に分散しつつ互いに間隔を空けて設けるとよい。保護フィルター体４は支持エレメント２１を介して、細目フィルター体２または主フィルター体３または中間板９に対して半径方向に支持される。
【００４７】
フィルターハウジング１２と、少なくとも１つの上に述べたようなタイプのフィルターエレメント１とを備えたフィルター装置１６は、例えば、風力発電所において潤滑油を濾過するために用いられる。
【００４８】
図４および図５に示すように、主フィルター体２は、図４および図５においてその一部を断面にて示すようなフィルター材２２を備えるとよい。環状の細目フィルター体２において、フィルター材２２も環状に延びるようにするとよい。好ましくはフィルター材２２にはさらに襞を付けて、環状の細目フィルター体２内において、星形に広がらせるとよい。
【００４９】
好ましい実施形態において、水分を吸収する細目フィルター体２は高吸収性物質２３を含有するとよい。高吸収性物質２３は樹脂、一般にポリマー、であって、自重の何倍もの極性液体、特に水、を吸収することができる。高吸収性物質２３は、液体、あるいは水、を吸収することによって、膨張してヒドロゲル２５となる。言い換えれば、細目フィルター体２は、水分を吸収することによってヒドロゲル２５となる吸水ポリマー２４のような高吸収性物質を含有するとよい。
【００５０】
そのために好ましくは、細目フィルター体２はフィルター材２２に少なくとも１層の吸水層２６を備え、その吸水層２６が高吸収性物質２３または吸水ポリマー２４を含有するとよい。吸水層２６は例えば環状に、かつ細目フィルター体２の他の部分と同軸に延びる。好ましくは、吸水層２６はポリエステルのフリース２７を備えるか、またはそのような材質で形成され、２層のフリース層２８、２９からなり、その層間に高吸収性物質２３または吸水ポリマー２４が配される。ポリエステルのフリース２７は、２つの層を互いに固定しつつ高吸収性物質２３または吸水ポリマー２４を２層２８、２９の間に、すなわちポリエステルのフリース２７の中に、固定するように積層されるとよい。
【００５１】
以上に加えて、または以上に代えて、細目フィルター体２はフィルター材２２に、オイル劣化物を吸収するためのフィルター層構造３０を備える。フィルター層構造３０は複数のフィルター層３１、３２、３３からなり、これらは互いに異なる目開き（濾過粒度）を有していて、矢印で示す細目フィルター体２の貫流方向３４に沿って目開きが順次小さくなるように配されている。これにより、貫流方向３４に沿って１つのフィルター層３１、３２、３３から次のフィルター層３１、３２、３３へと濾過効果が順次増加する。フィルター層３１、３２、３３、すなわちフィルター層構造３０、は、例えば環状に、かつ細目フィルター体２の他の部分に対して同軸に延びる。
【００５２】
例えば、フィルター層構造３０は少なくとも２層、３層またはそれ以上のフィルター層３１、３２、３３を備える。図４の例においては、３層のフィルター層がフィルター層構造３０に設けられる。３層は粗目フィルター層３１、中目フィルター層３２および細目フィルター層３３からなり、細目フィルター体２の貫流方向３４に沿って、流体がまず粗目フィルター層３１を通り、次に中目フィルター層３２を通り、最後に細目フィルター層３３を通るように配される。一方で図５に示す実施形態においては、２層のフィルター層がフィルター層構造３０に設けられる。２層は粗目フィルター３１および細目フィルター３３からなり、細目フィルター体２の貫流方向３４に沿って、流体がまず粗目フィルター層３１を通り、次に細目フィルター層３３を通るように配される。前に述べたように、細目フィルター体２の目開き（濾過粒度）は３μｍ±１μｍとするとよい。このようにして漸進的な濾過効果が得られ、多層細目フィルター体２の目開きは最終的に最も小さい目開きを有する層によって決まる。つまりこの例においては、細目フィルター層３３が３μｍ±１μｍの目開きを有する一方で、中目フィルター層３２および粗目フィルター層３１がより大きな目開きを有する。例えば中目フィルター層３２は６μｍ±２μｍ以上の目開きを有し、粗目フィルター層３１は９μｍ±３μｍ以上の目開きを有する。好ましくは、フィルター層構造３０を構成するフィルター層３１、３２、３３はそれぞれガラス繊維布またはガラス繊維フリースを用いて形成してもよい。異なるフィルター層３１、３２、３３に用いるガラス繊維布またはガラス繊維フリースは、メッシュサイズ、透過性または孔の大きさにおいて互いに異なる。繊維の長さおよび／または繊維の太さを異ならせてもよい。
【００５３】
図４の例においては、吸水層２６がフィルター層構造３０に対して付加的に設けられている。図４において、吸水層２６は貫流方向３４に関してフィルター層構造３０の上流側に設けられる。これにより、高吸収性物質２３が、また稼働時にヒドロゲル２５が、フィルター材２２中により適切に保持される。
【００５４】
図５に示す実施形態においては、高吸収性物質２３がフィルター層構造３０に統合されている。そうするために、吸水層２６はフィルター層構造３０を構成する２層のフィルター層３１、３２、３３の間に配されている。図５の例において、吸水層２６は粗目フィルター層３１と細目フィルター層３３との間の中間層を成している。これにより、フィルター層構造３０には水分を吸収するという追加の機能が与えられる。
【００５５】
このように、細目フィルター体２は、フィルター材２２を備え、このフィルター材２２が複数の層からなることによって、いずれも上に述べたような吸水層２６および／またはフィルター層構造３０を備える。さらに層を設けてもよく、そのような層として例えばフィルター材２２を安定させるため１層以上の金網層があげられる。図４および図５の例では、フィルター材２２は、流入側においてワイヤメッシュ層３５によって、流出側においてワイヤメッシュ層３６によって、安定させられ、保護されている。図示しないが、さらに少なくとも１層の樹脂フリース層をガラス繊維層の保護用に設けてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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