JP2013234581A - オイル劣化抑制装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】オイル劣化成分の捕捉効果が向上するとともに、通油抵抗を減らして圧力損失の上昇を抑制することができるオイル劣化抑制装置を提供する。
【解決手段】本オイル劣化抑制装置1は、オイルを濾過する濾材10を備える濾過部3と、オイルの劣化を抑制する粉状の劣化抑制剤17を備える劣化抑制部4と、を備え、劣化抑制部はメソポーラス無機材を含み、オイル貯留部9から送られるオイルのうちで、濾過部で濾過されたオイルを潤滑対象部に送るとともに、劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルをオイル貯留部に戻すか又は前記潤滑対象部に送るようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、オイル劣化抑制装置に関し、更に詳しくは、オイル劣化成分の捕捉効果が向上するとともに、通油抵抗を減らして圧力損失の上昇を抑制することができるオイル劣化抑制装置に関する。
従来の濾材として、内燃機関で生じるカーボン、酸、劣化物等を除去するための微粒子(例えば、ハイドロタルサイト等)及び繊維からなるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この濾材を用いたオイルフィルタでは、例えば、図9に示すように、濾材210を収容するハウジング202には、オイルパンから送られるオイルをハウジング202内部に流入させるオイル流入路205と、濾材210で濾過されたオイルをエンジンの潤滑対象部(例えば、クランクシャフト、シリンダー壁、動弁機構等)に流出させるオイル流出路206と、が形成されている。そして、オイル流入路205からハウジング202内部に流入されるオイルは、濾材210で濾過されつつ微粒子217によりカーボンが除去されてオイル流出路206からエンジンの潤滑部に流出される。
また、接着性繊維加工材と、セピオライトを含有する濾過材用材料を加熱成形して得られる濾過材を用いたフィルターが知られている(例えば、特許文献2参照。)。このフィルターでは、セピオライトを併用することで、油性の不純成分に対しても優れた捕捉効果を有するフィルターとすることができ、特に自動車エンジン潤滑用として好適である。
特開平03−296408号公報 特開2001−38119号公報
しかし、上記特許文献1に記載された従来のオイルフィルタでは、オイルパンから送られる全てのオイルが濾材を通過する形態(いわゆる、フルフロー形態)であるため、濾材を構成するハイドロタルサイト等の微粒子が抵抗となり圧力損失が上昇してしまう問題がある。また、上記特許文献2に記載されたフィルターでは、カーボンブラック及び酸化第二鉄等を含む特定の試験用ダストを含有する試験用オイルを用いて捕捉効果が評価されているに過ぎない。この文献では、他の劣化成分の捕捉については検証されていない。更に、セピオライトはエンジンオイルの劣化物の1種である硝酸エステルの捕捉効果が小さいという問題もある。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、オイル劣化成分の捕捉効果が向上するとともに、通油抵抗を減らして圧力損失の上昇を抑制することができるオイル劣化抑制装置を提供することを目的とする。
オイルの初期劣化物は重合してスラッジ化する。そこで、硝酸エステル等の初期劣化物を、スラッジ化する前にオイルフィルタ内に備えられた劣化抑制部に保持されたメソポーラス無機材の細孔表面に吸着させる。これにより、スラッジ化を抑制することができ、オイルの劣化が抑えられる。また、オイルフィルタにおいて、オイル流れの抵抗となり得るメソポーラス無機材が保持された劣化抑制部の配設位置を、フィルタ内のオイル流れに対して適正化することにより、圧力損失の上昇が抑制される構造とすることができる。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、オイルを濾過する濾材を備える濾過部と、オイルの劣化を抑制する粉状の劣化抑制剤を備える劣化抑制部と、を備え、前記劣化抑制剤はメソポーラス無機材を含み、オイル貯留部から送られるオイルのうちで、前記濾過部で濾過されたオイルを潤滑対象部に送るとともに、前記劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルを前記オイル貯留部に戻すか又は前記潤滑対象部に送るようにしたことを要旨とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記メソポーラス無機材の平均細孔径が1〜30nmであることを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1において、前記メソポーラス無機材の細孔容積が0.3〜4.0cm/gであることを要旨とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1において、前記メソポーラス無機材の比表面積が120〜2000m/gであることを要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項において、前記メソポーラス無機材が、Si、Al、Fe、Ca及びMgからなる群より選ばれる元素を有する酸化物系無機材であることを要旨とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項において、前記劣化抑制部は、前記劣化抑制剤を保持し且つオイルが通過可能である多孔層を備えることを要旨とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6において、前記多孔層は、オイルの通過方向に積層される第1多孔層及び第2多孔層を有し、上流側となる前記第1多孔層の空隙率は、下流側となる前記第2多孔層の空隙率より大きいことを要旨とする。
請求項8に記載の発明は、請求項6又は7において、前記劣化抑制部は、複数の前記多孔層の間に配置され且つ前記劣化抑制剤が通過不能であり且つオイルが通過可能である中間層を備えることを要旨とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項において、前記濾過部及び前記劣化抑制部を収容するハウジングを備え、前記ハウジングには、前記オイル貯留部から送られるオイルを該ハウジング内部に流入させるためのオイル流入路と、前記濾過部で濾過されたオイルを前記潤滑対象部に流出させるためのオイル流出路と、前記劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルを前記オイル貯留部に戻すためのオイル戻し路と、が形成されていることを要旨とする。
本発明のオイル劣化抑制装置によると、オイル貯留部から送られるオイルのうちで、濾過部で濾過されたオイルは潤滑対象部に送られるとともに、メソポーラス無機材を含む劣化抑制剤を保持した劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルはオイル貯留部に戻されるか又は潤滑対象部に送られる。これにより、オイル貯留部から送られるオイルの一部がバイパスフローされることとなり、オイルの通油抵抗を減らして圧力損失の上昇を抑制することができる。
また、メソポーラス無機材の平均細孔径が1〜30nmである場合は、初期劣化物がメソポーラス無機材の細孔内に侵入し易く、細孔内に十分に吸着され、スラッジ化がより抑制されてオイルの劣化が抑えられる。
更に、細孔容積が0.3〜4.0cm/gである場合は、初期劣化物を吸着するための十分な細孔空間を有するため、初期劣化物が吸着され易く、スラッジ化がより抑制されてオイルの劣化が抑えられる。
また、比表面積が120〜2000m/gである場合は、メソポーラス無機材が初期劣化物を吸着するための十分な表面積を有するため、初期劣化物が吸着され易く、スラッジ化がより抑制されてオイルの劣化が抑えられる。
更に、メソポーラス無機材が、Si、Al、Fe、Ca及びMgからなる群より選ばれる元素を有する酸化物系無機材である場合は、劣化抑制剤として十分に機能し、初期劣化物が細孔表面に吸着されてスラッジ化が抑制され、オイルの劣化が十分に抑えられる。
また、前記劣化抑制部が多孔層を備える場合は、多孔層において劣化抑制剤を適当に分散された状態で保持できるため、オイルの通油抵抗を更に低減できるとともに、劣化抑制部によるオイルの劣化抑制効果を更に高めることができる。
更に、前記多孔層が第1多孔層及び第2多孔層を有し、上流側となる前記第1多孔層の空隙率が下流側となる前記第2多孔層の空隙率より大きい場合は、第1多孔層に比べて第2多孔層で多くの劣化抑制剤を保持できるため、オイルは第1多孔層から第2多孔層に向かって徐々に拡がりつつ流れる。よって、オイルの通油抵抗を更に低減できるとともに、劣化抑制部によるオイルの劣化抑制効果を更に高めることができる。
また、前記劣化抑制部が中間層を備える場合は、中間層により複数の多孔層間で劣化抑制剤が移動しないため、下流側の多孔層への劣化抑制剤の凝集が防止される。よって、オイルの通油抵抗を更に低減できるとともに、劣化抑制部によるオイルの劣化抑制効果を更に高めることができる。
更に、前記濾過部及び前記劣化抑制部を収容するハウジングを備え、前記ハウジングには、オイル流入路と、オイル流出路と、オイル戻し路と、が形成されている場合は、オイル貯留部から送られるオイルがオイル流入路を介してハウジング内部に流入され、濾過部で濾過されたオイルがオイル流出路を介して潤滑対象部に流出され、劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルがオイル戻し路を介してオイル貯留部に戻される。これにより、オイル劣化抑制装置や濾過部及び劣化抑制部を容易に交換することができる。
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例1に係るオイル劣化抑制装置の縦断面図である。 図1のII−II線断面拡大図である。 上記オイル劣化抑制装置の作用を説明するための説明図である。 上記オイル劣化抑制装置の作用を説明するための説明図である。 実施例2に係るオイル劣化抑制装置の縦断面図である。 上記オイル劣化抑制装置の作用を説明するための説明図である。 その他の形態の劣化抑制部の要部縦断面図を示し、(a)は複数の多孔層のそれぞれが単層である形態を示し、(b)は単層の多孔層と複層の多孔層とが組み合わせられた形態を示す。 その他の形態の劣化抑制部の要部縦断面図を示し、(a)は単一の多孔層を備える形態を示し、(b)は多孔層を備えずに劣化抑制剤を封入した形態を示す。 従来のオイル劣化抑制装置の縦断面図である。 試験例1に係る劣化物捕捉の評価をする濾過装置の模式図である。 初期劣化物である硝酸エステルの赤外分光分析のチャートである。 硝酸エステルの捕捉結果を示すグラフである。 試験例2の劣化試験に用いた装置の模式図である。 活性白土の使用時、無使用時の酸価を比較して示すグラフである。 試験例3における初期劣化物量を示すグラフである。 試験例3における塩基価を示すグラフである。 試験例3における酸価を示すグラフである。
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
本実施形態1.に係るオイル劣化抑制装置(1、101)は、オイルを濾過する濾材(10)を備える濾過部(3、103)と、オイルの劣化を抑制する粉状の劣化抑制剤(17)を備える劣化抑制部(4、104)と、を備え、劣化抑制剤はメソポーラス無機材を含み、オイル貯留部(9)から送られるオイルのうちで、濾過部で濾過されたオイルを潤滑対象部に送るとともに、劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルをオイル貯留部に戻すか又は潤滑対象部に送るようにしたことを特徴とする(例えば、図1及び図5等参照)。
なお、上記「オイル貯留部」としては、例えば、ウェットサンプエンジンで用いられるオイルパン、ドライサンプエンジンで用いられるオイルタンク、自動変速機で用いられるオイルパン等を挙げることができる。また、上記「潤滑対象部」としては、例えば、エンジンの各機構部(例えば、クランクシャフト、シリンダー壁、動弁機構等)や自動変速機の各機構部などを挙げることができる。また、上記「濾材」は、オイルを濾過する限り、その種類、形状等は特に問わない。この濾材としては、例えば、不織布、紙、織物、編物等の繊維体、ウレタン等の樹脂連泡体、樹脂多孔質フィルムなどを挙げることができる。
更に、上記「粉状の劣化抑制剤」は、メソポーラス無機材を含み、オイルの劣化を抑制できる限り、その種類、劣化抑制形態等は特に問わない。メソポーラス無機材は、メソ孔を有する多孔質の無機材であり、メソ孔の平均細孔径は、通常、1〜50nm、更に1〜30nmであり、2〜25nmであることが好ましい。メソ孔の平均細孔径が1nm未満であると、メソ孔の径が捕捉対象物質の大きさ未満になることが多く、捕捉性能が低下する傾向がある。一方、平均細孔径が30nm、特に50nmを超えるときは、比表面積が小さくなり、捕捉性能が低下する傾向がある。そのため、捕捉対象物質の寸法に適した平均細孔径を有するメソポーラス無機材を選択して用いることが好ましい。
また、メソポーラス無機材の細孔容積は、0.3〜4.0cm/gであることが好ましく、0.4〜2.0cm/gであることが特に好ましい。細孔容積が0.3cm/g未満であると、初期劣化物が十分に吸着されず、スラッジの発生を十分に抑制することができない傾向がある。一方、細孔容積が4.0cm/gを超えるメソポーラス無機材の作製は物理的に困難である。更に、細孔容積が4.0cm/gを超えるメソポーラス無機材を作製することができたとしても、メソポーラス構造体としての強度及び形状を保持できなくなることがある。この細孔容積が0.4〜2.0cm/gであれば、初期劣化物が十分に吸着される。また、メソポーラス無機材の作製も容易であり、十分な強度を有し、且つ形状が保持されるメソポーラス無機材とすることができる。
メソポーラス無機材は、細孔径分布曲線における平均細孔径の約±40%の範囲に、全細孔容積の約60%以上が含まれることが好ましい。この条件を満たすメソポーラス無機材は、細孔の直径の均一性が高いことを意味する。ここで、「細孔径分布曲線における平均細孔径の約±40%の範囲に全細孔容積の約60%以上が含まれる」とは、例えば、平均細孔径が約3nmである場合、この約3nmの約±40%、即ち、平均細孔径が約1.8〜4.2nmの範囲にあるメソ孔の容積の合計が、全細孔容積の約60%以上を占めていることを意味する。
更に、メソポーラス無機材の比表面積は、120〜2000m/gであることが好ましく、400〜1200m/gであることがより好ましい。比表面積が120m/g未満であると、初期劣化物が十分に吸着されず、スラッジの発生を十分に抑制することができない傾向がある。一方、比表面積が2000cm/gを超えるメソポーラス無機材の作製は物理的に困難である。また、比表面積が2000m/gを超えるメソポーラス無機材を作製することができたとしても、メソポーラス構造体としての強度及び形状を保持できなくなることがある。この比表面積が400〜1200m/gであれば、初期劣化物が十分に吸着されるとともに、十分な強度を有し、且つ形状が保持されるメソポーラス無機材とすることができる。
メソポーラス無機材は、メソ孔を有し、オイルの劣化を抑制することができればよく、特に限定されないが、前述のような、平均細孔径、細孔容積、及び比表面積を有するメソポーラス無機材が好ましい。また、平均細孔径が1〜30nm、好ましくは2〜25nmであり、且つ細孔容積が0.3〜4.0cm/g、好ましくは0.4〜2.0cm/gであるメソポーラス無機材がより好ましい。更に、平均細孔径が1〜30nm、好ましくは2〜25nmであり、且つ比表面積が120〜2000m/g、好ましくは400〜1200m/gであるメソポーラス無機材がより好ましい。また、細孔容積が0.3〜4.0cm/g、好ましくは0.4〜2.0cm/gであり、且つ比表面積が120〜2000m/g、好ましくは400〜1200m/gであるメソポーラス無機材がより好ましい。更に、平均細孔径が1〜30nm、好ましくは2〜25nmであり、細孔容積が0.3〜4.0cm/g、好ましくは0.4〜2.0cm/gであって、且つ比表面積が120〜2000m/g、好ましくは400〜1200m/gであるメソポーラス無機材が特に好ましい。
メソポーラス無機材の平均細孔径、細孔容積、及び比表面積は下記のようにして測定することができる。
77Kにおける窒素吸着等温線を、全自動ガス吸着測定装置(日本ベル社製、型式「BELSORP−mini II」)を用いて、定容法により測定する。尚、吸着水の影響を除去するため、前処理として、真空下で150℃、2時間の熱処理を行った。得られた吸着等温線より、P/P0(相対圧)=0.95における吸着量から細孔容積(Vp)を求めた。また、BJH法により細孔径分布を求め、この細孔径分布のピーク値を平均細孔径とした。更に、P/P0(相対圧)が0.05〜0.20における吸着量からBETプロットにより比表面積を算出した。
メソポーラス無機材の具体例としては、各種の元素を有する酸化物系無機材が挙げられる。例えば、Si、Al、Fe、Ca及びMgからなる群より選ばれる元素を有する酸化物系無機材を用いることができる。この他に、Nb、Ta、Zr、Ti、Zn等の元素を有する酸化物系無機材を用いることもできる。メソポーラス無機材としては、Si及び/又はAlを有する酸化物系無機材が好ましい。このような酸化物系無機材としては、例えば、蜂の巣型構造を有するFSM(Folded Sheet Mesoporous Material)と呼ばれる不定形メソポーラスシリカ系無機材、Si及びAl等を有する活性白土、シリカゲル、活性アルミナ等が挙げられる。尚、セピオライトは、メソ孔を有していても、細孔容積が小さく、且つオイルの初期劣化物である硝酸エステルの吸着能が低いため、本発明におけるメソポーラス無機材からは除くものとする。
また、劣化抑制剤にはメソポーラス無機材が含まれておればよいが、劣化抑制剤の全量を100質量%とした場合に、メソポーラス無機材は10質量%以上であることが好ましい。更に、メソポーラス無機材は20質量%以上であることがより好ましく、劣化抑制剤の全量がメソポーラス無機材であることが特に好ましい。メソポーラス無機材を除く他の劣化抑制剤が含まれる場合、この他の劣化抑制剤は特に限定されず、例えば、酸性白土、珪藻土、ゼオライト、無孔シリカ、ハイドロタルサイト、及び各種のイオン交換樹脂の粉末などを挙げることができる。
更に、メソポーラス無機材の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、0.1〜200μmの範囲であることが好ましく、2.5〜150μmの範囲であることが更に好ましく、10〜100μmの範囲であることが特に好ましい。この平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定において累積重量が50%となるときの粒子径(メジアン径)である。
本実施形態1.に係るオイル劣化抑制装置としては、例えば、上記劣化抑制部(4、104)は、劣化抑制剤(17)を保持し且つオイルが通過可能である多孔層(18、118)を備える形態(例えば、図1及び図5等参照)を挙げることができる。この多孔層としては、例えば、不織布、紙、織物、編物等の繊維体、ウレタン等の樹脂連泡体、樹脂多孔質フィルムなどを挙げることができる。
上述の形態の場合、例えば、上記多孔層(18、118)は、オイルの通過方向に積層される第1多孔層(18a、118a)及び第2多孔層(18b、118b)を有し、上流側となる第1多孔層の空隙率は、下流側となる第2多孔層の空隙率より大きいことができる(例えば、図4等参照)。この場合、例えば、第1多孔層の空隙率は0.7〜0.99(好ましくは0.9〜0.99)であり、第2多孔層の空隙率は0.5〜0.95(好ましくは0.8〜0.95)であることができる。なお、上記「空隙率」は、通常、{1−〔多孔層の目付量/(多孔層の厚さ×多孔層を構成する材質の密度)〕}の式で算定される。この多孔層の目付量とは、多孔層の単位面積当たりの重量を意図する。更に、上記劣化抑制剤のうちのメソポーラス無機材を除く他の劣化抑制剤の平均粒子径は、上述のメソポーラス無機材の平均粒子径と同様の数値範囲とすることができる。また、この平均粒子径は同様にメジアン径である。
上述の形態の場合、例えば、上記劣化抑制部(4、104)は、複数の多孔層(18、118)の間に配置され且つ劣化抑制剤(17)が通過不能であり且つオイルが通過可能である中間層(19、119)を備えることができる(例えば、図4等参照)。この中間層の材質としては、例えば、不織布、紙、織物、編物等の繊維体、ウレタン等の樹脂連泡体、樹脂多孔質フィルムなどを挙げることができる。
本実施形態1.に係るオイル劣化抑制装置としては、例えば、〔A〕上記濾過部(3)及び劣化抑制部(4)を収容するハウジング(2)を備え、ハウジングには、オイル貯留部(9)から送られるオイルをハウジング内部に流入させるためのオイル流入路(5)と、濾過部で濾過されたオイルを潤滑対象部に流出させるためのオイル流出路(6)と、劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルをオイル貯留部に戻すためのオイル戻し路(7)と、が形成されている形態(例えば、図1等参照)、〔B〕上記濾過部(103)及び劣化抑制部(104)を収容するハウジング(102)を備え、ハウジングには、オイル貯留部(9)から送られるオイルをハウジング内部に流入させるためのオイル流入路(105)と、濾過部で濾過されたオイル及び劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルを潤滑対象部に流出させるためのオイル流出路(106)と、が形成されている形態(例えば、図5等参照)を挙げることができる。
上述の〔A〕形態の場合、例えば、上記オイル流出路(6)の最大横断面積(S1)は、オイル戻し路(7)の最大横断面積(S2)より大きい形態(例えば、図2等参照)を挙げることができる。これにより、オイル流出路に比較的多量のオイルを流して潤滑対象部を好適に潤滑し得る一方、オイル戻し路に比較的少量のオイルを流してオイルの通油抵抗を更に低減できる。この場合、例えば、上記各通路の最大横断面積の比(S1/S2)は10〜1000(好ましくは50〜200)であることができる。
上述の〔A〕形態の場合、例えば、上記濾過部(3)及び劣化抑制部(4)は、ハウジング(2)の内部空間を、上記オイル流入路(5)に連なる上流側空間(R1)と上記オイル流出路(6)に連なる下流側空間(R2)とに仕切るように設けられ、上記劣化抑制部(4)は、劣化抑制剤(17)を収容する収容ケース(20)を備え、この収容ケースには、上流側空間に開口する流入口(21)と、上流側空間及び下流側空間に対して隔離されて上記オイル戻し路(7)に連なる流出口(22)と、が形成されていることができる(例えば、図1等参照)。これにより、オイル貯留部から送られるオイルがオイル流入路を介してハウジング内部の上流側空間に流入され、濾過部で濾過されたオイルが下流側空間及びオイル流出路を介して潤滑対象部に流出される一方、流入口から収容ケース内に流入するオイルは劣化抑制剤により劣化が抑制されてから流出口及びオイル戻し路を介してオイル貯留部に戻される。
上述の〔B〕形態の場合、例えば、上記濾過部(103)及び劣化抑制部(104)は、ハウジング(102)の内部空間を、上記オイル流入路(105)に連なる上流側空間(R1)と上記オイル流出路(106)に連なる下流側空間(R2)とに仕切るように設けられ、上記劣化抑制部(104)は、劣化抑制剤(17)を収容する収容部(120)を備え、この収容部には、上流側空間に開口する流入口(121)と、下流側空間に開口する流出口(122)と、が形成されていることができる(例えば、図5等参照)。これにより、オイル貯留部から送られるオイルがオイル流入路を介してハウジング内部の上流側空間に流入され、濾過部で濾過されたオイルが下流側空間及びオイル流出路を介して潤滑対象部に流出される一方、流入口から収容部内に流入するオイルは劣化抑制剤により劣化が抑制されてから流出口、下流側空間及びオイル流出路を介して潤滑対象部に流出される。
上述の〔A〕形態の場合、例えば、上記ハウジング(2)内部には、その軸方向に沿って筒状の上記濾過部(3)及び劣化抑制部(4)が配置され、上記収容ケース(20)は、筒状の内壁(20a)及び外壁(20b)と、これら内壁及び外壁の一端側を繋ぐ板状の底壁(20c)と、を有し、上記流入口(21)は、収容ケースの軸方向の一端側に筒状の濾材(10)の軸方向の端面に対向して開口するように設けられ、上記流出口(22)は、収容ケースの軸方向の他端側に設けられ、この収容ケースの内壁、外壁及び底壁で囲まれた空間に上記劣化抑制剤(17)が収容されていることができる(例えば、図1等参照)。これにより、流入口から収容ケース内に流入したオイルは、劣化抑制剤の全体にわたって流れて流出口からオイル戻し路に流れるため、劣化抑制部によるオイルの劣化抑制効果を更に高めることができる。さらに、濾過部及び劣化抑制部を容易に配置できるとともに装置の小型化を図ることができる。
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、エンジンオイル(以下、単に「オイル」とも記載する。)の劣化を抑制するオイル劣化抑制装置を例示する。また、各種のメソポーラス無機材等を用いて、その劣化抑制効果を評価する試験を行った。
1.劣化抑制装置
<実施例1>
(1)オイル劣化抑制装置
本実施例に係るオイル劣化抑制装置1は、図1に示すように、ハウジング2内に収容される濾過部3及び劣化抑制部4を備えている。このハウジング2は、軸方向の一端側を開放した有底筒状のケース2aと、このケース2aの一端開放部を閉鎖する円盤状のボトムプレート2bと、このボトムプレート2bの中央部に形成された孔部に螺合される軸部材2cと、を備えている。このボトムプレート2bの孔部の周囲には円周方向に沿って所定間隔で複数のオイル流入路5が形成されている。これら各オイル流入路5は、配管等を介してオイルを貯留するオイルパン9(本発明に係る「オイル貯留部」として例示する。図3参照)に接続されている。また、ハウジング2内には、オイル流入路5の開口を覆うようにゴム製のチェック弁16が設けられている。
上記軸部材2cの中央部には、濾過部3で濾過されたオイルをエンジンの潤滑対象部(例えば、クランクシャフト、シリンダー壁、動弁機構等)に送るためのオイル流出路6が形成されている。このオイル流出路6は、エンジン内部に形成された通路等を介してエンジンの潤滑対象部に接続されている。さらに、軸部材2cのオイル流出路6の外周側には、劣化抑制部4で劣化が抑制されたオイルをオイルパン9に戻すためのオイル戻し路7が形成されている。このオイル戻し路7は、配管等を介してオイルパン9に接続されている。ここで、図2に示すように、上記オイル流出路6の横断面積S1は約113mmとされ、オイル戻し路7の横断面積S2は約1.13mmとされている。よって、これら各通路6、7の横断面積の比(S1/S2)は約100とされている。
上記濾過部3は、図1に示すように、オイルを濾過する濾材10を備えている。この濾材10は、不織布製のシート材をひだ折りして筒状(「菊花状」とも称される。)とされている。この濾材10の内周側には、多数の貫通孔12を有する筒状のプロテクタ11が取り付けられている。このプロテクタ11は、濾材10を支持する大径部11aと、この大径部11aの一端側から軸方向に突出する小径部11bと、を有している。また、上記濾材10は、ハウジング2の内部空間を、上記オイル流入路5に連なる濾過前の上流側空間R1(すなわち、濾過前のオイルが存在する空間)と、上記オイル流出路6に連なる濾過後の下流側空間R2(すなわち、濾過後のオイルが存在する空間)とに仕切るように設けられている。
上記プロテクタ11は、ケース2aとの間に設けられたバネ14によりボトムプレート2b側に向かって付勢されている。また、プロテクタ11の軸方向の一端側には、周知のリリーフ弁15が設けられている。このリリーフ弁15は、ハウジング2内における濾材10の上流側及び下流側空間R1、R2の圧力差が設定値を超えた場合に、これら両空間R1、R2を連通するようになっている。
上記劣化抑制部4は、図1に示すように、オイルの劣化を抑制するメソポーラス無機材からなる粉状の劣化抑制剤17を備えている。この劣化抑制剤17は、オイルが通過可能である不織布製で筒状の複数(図1中で5つ)の多孔層18に保持されている。なお、本実施例では、多孔層18を成形する過程で粉状の劣化抑制剤17が分散混入されるものとする。
上記各多孔層18は、図4に示すように、オイルの通過方向に積層される第1多孔層18a及び第2多孔層18bを有している。ここで、上流側となる第1多孔層18aの空隙率は約0.98とされ、下流側となる第2多孔層18bの空隙率は約0.92とされている。よって、第1多孔層18aの密度は、第2多孔層18bの密度より小さな値とされており、第1多孔層18aに比べて第2多孔層18bで多くの劣化抑制剤17が保持されている。また、複数の多孔層18の間には、劣化抑制剤17が通過不能であり且つオイルが通過可能である不織布製でリング板状の中間層19が配置されている。
上記多孔層18及び中間層19は、図1に示すように、収容ケース20内に収容されている。この収容ケース20は、同心円状に配置される筒状の内壁20a及び外壁20bと、これら内壁20a及び外壁20bの一端側を繋ぐリング板状の底壁20cと、を有している。この収容ケース20には、その軸方向の一端側に濾材10の軸方向の端面に対向して開口する流入口21が形成され、その軸方向の他端側に上記オイル戻し路7に連なる流出口22が形成されている。そして、この収容ケース20の内壁20a、外壁20b及び底壁20cで囲まれた空間に上記多孔層18及び中間層19が積層状態で収容されている。
上記収容ケース20の内壁20aには、その一端側に上記プロテクタ11の小径部11bが挿入され、その他端側に上記軸部材2cの先端側が挿入されている。また、収容ケース20の内壁20aには、軸部材2cの先端外周側に設けられたゴム製でリング状のシール部材23が圧接している。さらに、収容ケース20は、プロテクタ11の小径部11bの外周側に配置されたゴム製でリング状のシール材24とチェック弁16との間で軸方向に挟持されている。そして、収容ケース20の内壁20aの内側空間25は、プロテクタ11の内側空間26と上記オイル流出路6とに連なっている。また、収容ケース20の流出口22は、チェック弁16、シール材23、内壁20a及び軸部材2cで囲まれた空間27を介して内壁20aの内側空間25から隔離されて上記オイル戻し路7に連なっている。
(2)オイル劣化抑制装置の作用
次に、上記構成のオイル劣化抑制装置1の作用について説明する。ポンプ29(図3参照)の作動によりオイルパン9内に貯留されるオイルがオイル劣化抑制装置1に送られる。そして、図1に示すように、オイル流入路5に送られるオイルは、チェック弁16を弾性変形させてハウジング2内部の上流側空間R1内に流入して濾過部3及び劣化抑制部4に至る。
上記濾過部3に至るオイルは、濾材10によりオイル中の異物(例えば、塵埃、金属磨耗片、スラッジ等)が捕捉され、プロテクタ11の貫通孔12を介して下流側空間R2及びオイル流出路6を通ってエンジンの潤滑対象部に送られる。一方、劣化抑制部4に至るオイルは、流入口21を介して収容ケース20内に流入して多孔層18及び中間層19を通過して劣化抑制剤17によりオイル中の異物(例えば、エンジンで生じる酸性物質等)が吸着除去され、流出口22を介して空間27及びオイル戻し路7を通ってオイルパン9に戻される。ここで、通常、濾過部3の差圧P1(数kPa)より劣化抑制部4の差圧P2(数百kPa)が大きいため(図3参照)、適量のオイルを劣化抑制部4を通過させることができ、オイルの劣化抑制効果が大きい。
(3)実施例の効果
以上より、本実施例のオイル劣化抑制装置1によると、オイルパン9から送られるオイルは濾過部3及び劣化抑制部4のそれぞれに分流し、濾過部3で濾過されたオイルは劣化抑制部4を通らずにエンジンの潤滑対象部に送られるとともに、劣化抑制部4で劣化が抑制されたオイルは濾過部3を通らずにオイルパン9に戻される。これにより、オイルパン9から送られるオイルの一部がバイパスフローされることとなり、オイルの通油抵抗を減らして圧力損失の上昇を抑制することができる。
また、本実施例では、劣化抑制部4が多孔層18を備えるので、多孔層18において劣化抑制剤17(メソポーラス無機材)を適当に分散された状態で保持できるため、オイルの通油抵抗を更に低減できるとともに、劣化抑制部4によるオイルの劣化抑制効果を更に高めることができる。
また、本実施例では、多孔層18が第1多孔層18a及び第2多孔層18bを有し、上流側となる第1多孔層18aの空隙率が下流側となる第2多孔層18bの空隙率より大きいので、第1多孔層18aに比べて第2多孔層18bで多くの劣化抑制剤17を保持でき、オイルは第1多孔層18aから第2多孔層18bに向かって徐々に拡がりつつ流れる(図4参照)。よって、オイルの通油抵抗を更に低減できるとともに、劣化抑制部4によるオイルの劣化抑制効果を更に高めることができる。
また、本実施例では、劣化抑制部4が中間層19を備えるので、中間層19により複数の多孔層18間で劣化抑制剤17が移動しないため、下流側の多孔層18への劣化抑制剤17の凝集が防止される。よって、オイルの通油抵抗を更に低減できるとともに、劣化抑制部4によるオイルの劣化抑制効果を更に高めることができる。
更に、本実施例では、濾過部3及び劣化抑制部4を収容するハウジング2を備え、ハウジング2には、オイル流入路5と、オイル流出路6と、オイル戻し路7と、が形成されているので、オイルパン9から送られるオイルがオイル流入路5を介してハウジング2内部に流入され、濾過部3で濾過されたオイルがオイル流出路6を介してエンジンの潤滑対象部に流出され、劣化抑制部4で劣化が抑制されたオイルがオイル戻し路7を介してオイルパン9に戻される。これにより、オイル劣化抑制装置1や濾過部3及び劣化抑制部4を容易に交換することができる。
また、本実施例では、オイル流出路6の横断面積S1は、オイル戻し路7の横断面積S2より大きいので、オイル流出路6に比較的多量のオイルを流してエンジンの潤滑対象部を好適に潤滑し得る一方、オイル戻し路7に比較少量のオイルを流してオイルの通油抵抗を更に低減することができる。
また、本実施例では、濾過部3及び劣化抑制部4は、ハウジング2の内部空間を、オイル流入路5に連なる上流側空間R1とオイル流出路6に連なる下流側空間R2とに仕切るように設けられ、劣化抑制部4は、劣化抑制剤17を収容する収容ケース20を備え、この収容ケース20には、上流側空間R1に開口する流入口21と、上流側空間R1及び下流側空間R2に対して隔離されてオイル戻し路7に連なる流出口22と、が形成されているので、オイルパン9から送られるオイルがオイル流入路5を介してハウジング2内部の上流側空間R1に流入され、濾過部3で濾過されたオイルが下流側空間R2及びオイル流出路6を介してエンジンの潤滑対象部に流出される一方、流入口21から収容ケース20内に流入するオイルは劣化抑制剤17により劣化が抑制されてから流出口22及びオイル戻し路7を介してオイルパン9に戻される。
更に、本実施例では、ハウジング2内部には、その軸方向に沿って筒状の濾過部3及び劣化抑制部4が配置され、収容ケース20は、筒状の内壁20a及び外壁20bと、これら内壁20a及び外壁20bの一端側を繋ぐ板状の底壁20cと、を有し、流入口21は、収容ケース20の軸方向の一端側に筒状の濾材10の軸方向の端面に対向して開口するように設けられ、流入口22は、収容ケース20の軸方向の他端側に設けられ、この収容ケース20の内壁20a、外壁20b及び底壁20cで囲まれた空間に劣化抑制剤17が収容されているので、流入口21から収容ケース20内に流入したオイルは、劣化抑制剤17の全体にわたって流れて流出口22からオイル戻し路7に流れる。よって、劣化抑制部4によるオイルの劣化抑制効果を更に高めることができる。さらに、濾過部3及び劣化抑制部4を容易に配置できるとともに装置の小型化を図ることができる。
<実施例2>
次に、本実施例2に係るオイル劣化抑制装置の構成について説明する。なお、本実施例2のオイル劣化抑制装置では、上記実施例1に係るオイル劣化抑制装置1と略同じ構成部位には同符号を付けて詳説を省略する。
(1)オイル劣化抑制装置
本実施例に係るオイル劣化抑制装置101は、図5に示すように、ハウジング102内に収容される濾過部103及び劣化抑制部104を備えている。このハウジング102は、軸方向の一端側を開放した有底筒状のケース102aと、このケース102aの一端開放部を閉鎖する円盤状のボトムプレート102bと、このボトムプレート102bの中央部に形成された孔部に螺合される軸部材102cと、を備えている。このボトムプレート102bの孔部の周囲には円周方向に沿って所定間隔で複数のオイル流入路105が形成されている。これら各オイル流入路105は、配管等を介してオイルを貯留するオイルパン9(本発明に係る「オイル貯留部」として例示する。図6参照)に接続されている。また、ハウジング102内には、オイル流入路105の開口を覆うようにゴム製のチェック弁16が設けられている。
上記軸部材102cの中央部には、濾過部103で濾過されたオイルをエンジンの潤滑対象部(例えば、クランクシャフト、シリンダー壁、動弁機構等)に送るためのオイル流出路106が形成されている。このオイル流出路106は、エンジン内部に形成された通路等を介してエンジンの潤滑対象部に接続されている。さらに、軸部材102cの外周側には、オイル流出路106に連なる連絡路107が形成されている。
上記濾過部103は、オイルを濾過する濾材10を備えている。この濾材10の内周側には筒状のプロテクタ111が取り付けられている。このプロテクタ111は、濾材10を支持する大径部111aと、この大径部111aの一端側から軸方向に突出する小径部111bと、を有している。この大径部111aの外周側には多数の貫通孔112が形成されている。また、小径部111bの一端側は、軸部材102cの外周に固定されている。また、濾材10は、ハウジング102の内部空間を、上記オイル流入路105に連なる濾過前の上流側空間R1(すなわち、濾過前のオイルが存在する空間)と、上記オイル流出路106に連なる濾過後の下流側空間R2(すなわち、濾過後のオイルが存在する空間)とに仕切るように設けられている。なお、上記プロテクタ111は、ケース2aとの間に設けられたバネ14によりボトムプレート2b側に向かって付勢されている。また、プロテクタ111の軸方向の一端側には、周知のリリーフ弁15が設けられている。
上記劣化抑制部104は、オイルの劣化を抑制するメソポーラス無機材からなる粉状の劣化抑制剤17を備えている。この劣化抑制剤17は、オイルが通過可能である不織布製で筒状の複数(図5中で3つ)の多孔層118に保持されている。これら複数の多孔層118は、ハウジング102の軸心を中心として同心円状に配設されている。なお、本実施例では、多孔層118を成形する過程で粉状の劣化抑制剤17が分散混入されるものとする。
上記各多孔層118は、オイルの通過方向に積層される第1多孔層118a及び第2多孔層118bを有している。ここで、上流側となる第1多孔層118aの空隙率は約0.98とされ、下流側となる第2多孔層118bの空隙率は約0.92とされている。よって、第1多孔層118aの密度は、第2多孔層118bの密度より小さな値とされており、第1多孔層118aに比べて第2多孔層118bで多くの劣化抑制剤17が保持されている。また、複数の多孔層118の間には、劣化抑制剤17が通過不能であり且つオイルが通過可能である不織布製でリング板状の中間層119が配置されている。
上記多孔層118及び中間層119は、収容部120内に収容されている。この収容部120は、プロテクタ111の小径部111bと、この小径部111bの外周に配設される上下の環状板120aと、を備えている。また、収容部120の外周側には、上流側空間R1に開口する流入口121が形成されている。また、小径部111bには、下流側空間R2に開口する流出口122が形成されている。
(2)オイル劣化抑制装置の作用
次に、上記構成のオイル劣化抑制装置101の作用について説明する。ポンプ29(図6参照)の作動によりオイルパン9内に貯留されるオイルがオイル劣化抑制装置101に送られる。そして、図5に示すように、オイル流入路105に送られるオイルは、チェック弁16を弾性変形させてハウジング102内部の上流側空間R1内に流入して濾過部103及び劣化抑制部104に至る。
上記濾過部103に至るオイルは、濾材10によりオイル中の異物(例えば、塵埃、金属磨耗片、スラッジ等)が捕捉され、プロテクタ111の貫通孔112を介して下流側空間R2及びオイル流出路106を通ってエンジンの潤滑対象部に送られる。一方、劣化抑制部104に至るオイルは、流入口121を介して収容部120内に流入して多孔層118及び中間層119を通過して劣化抑制剤17によりオイル中の異物(例えば、エンジンで生じる酸性物質等)が吸着除去され、流出口122を介して下流側空間R2及びオイル流出路106を通ってエンジンの潤滑対象部に送られる。
(3)実施例の効果
以上より、本実施例のオイル劣化抑制装置101によると、上記実施例1のオイル劣化抑制装置1と略同様の作用・効果を奏することに加えて、オイルパン9から送られるオイルは濾過部103及び劣化抑制部104のそれぞれに分流し、濾過部103で濾過されたオイルは劣化抑制部104を通らずにエンジンの潤滑対象部に送られるとともに、劣化抑制部104で劣化が抑制されたオイルは濾過部103を通らずにエンジンの潤滑対象部に送られる。これにより、オイルパン9から送られるオイルの一部がバイパスフローされることとなり、オイルの通油抵抗を減らして圧力損失の上昇を抑制することができる。
また、本実施例では、濾過部103及び劣化抑制部104を収容するハウジング102を備え、ハウジング102には、オイル流入路105と、オイル流出路106と、が形成されているので、オイルパン9から送られるオイルはオイル流入路105を介してハウジング102内部に流入され、濾過部103で濾過されたオイルはオイル流出路106を介して潤滑対象部に流出されるとともに、劣化抑制部104で劣化が抑制されたオイルはオイル流出路106を介して潤滑対象部に流出される。
また、本実施例では、濾過部103及び劣化抑制部104は、ハウジング102の内部空間を、オイル流入路105に連なる上流側空間R1とオイル流出路106に連なる下流側空間R2とに仕切るように設けられ、劣化抑制部104は、劣化抑制剤17を収容する収容部120を備え、この収容部120には、上流側空間R1に開口する流入口121と、下流側空間R2に開口する流出口122と、が形成されているので、オイルパン9から送られるオイルがオイル流入路105を介してハウジング102内部の上流側空間R1に流入され、濾過部103で濾過されたオイルが下流側空間R2及びオイル流出路106を介して潤滑対象部に流出される一方、流入口121から収容部120内に流入するオイルは劣化抑制剤17により劣化が抑制されてから流出口122、下流側空間R2及びオイル流出路106を介して潤滑対象部に流出される。
尚、本発明においては、上記実施例1及び2に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例1及び2では、複数の多孔層18、118のそれぞれが第1及び第2多孔層18a、18b、118a、118bを備える複層である劣化抑制部4、104を例示したが、これに限定されず、例えば、図7(a)に示すように、複数の多孔層31のそれぞれが単層である劣化抑制部32としたり、図7(b)に示すように、単層の多孔層33aと複層の多孔層33bとを組み合わせてなる劣化抑制部34としたりしてもよい。
また、上記実施例1及び2では、多孔層18、118が2つの第1及び第2多孔層18a、18b、118a、118bを備える形態を例示したが、これに限定されず、例えば、多孔層が3以上の空隙率の異なる層からなるようにしてもよい。また、上記実施例1及び2では、複数の多孔層18、118の間に中間層19、119を配置してなる劣化抑制部4、104を例示したが、これに限定されず、例えば、中間層19を配置せずに、複数の多孔層18、118のうちの隣接する多孔層18、118が直接積層される劣化抑制部としてもよい。さらに、上記実施例1及び2では、収容ケース20又は収容部120内に多孔層18、118を収容してなる劣化抑制部4を例示したが、これに限定されず、例えば、収容ケース20又は収容部120を設けずに、多孔層18、118をハウジング2内に配置するようにしてもよい。
また、上記実施例1及び2では、複数の多孔層18、118を備える劣化抑制部4、104を例示したが、これに限定されず、例えば、図8(a)に示すように、単一の多孔層35を備える劣化抑制部36としてもよい。また、上記実施例1及び2では、粉状の劣化抑制剤17を保持する多孔層18、118を備える劣化抑制部4、104を例示したが、これに限定されず、例えば、図8(b)に示すように、多孔層18、118を備えずに、収容ケース20内(又は収容部120内)に劣化抑制剤17を封入してなる劣化抑制部39としてもよい。
また、上記実施例1及び2では、オイル劣化抑制装置1、101としてハウジング2、102を含む装置全体を交換する形態(いわゆる、スピンオン形態)を例示したが、これに限定されず、例えば、ハウジング2、102が分解可能とされ、濾過部3、103及び/又は劣化抑制部4、104を直接的に交換可能とされたオイル劣化抑制装置としてもよい。
また、上記実施例1及び2では、単一のハウジング2、102内に濾過部3、103及び劣化抑制部4、104を収容してなる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、第1ハウジングに収容された濾過部3、103と、第1ハウジングとは別の第2ハウジングに収容された劣化抑制部4、104と、を備えるようにしてもよい。
更に、上記実施例1及び2では、ウェットサンプエンジンで用いられるオイル劣化抑制装置1、101を例示したが、これに限定されず、例えば、ドライサンプエンジンで用いられるオイル劣化抑制装置としたり、自動変速機で用いられるオイル劣化抑制装置としたりしてもよい。
2.劣化抑制剤の評価試験例
<試験例1>[各種の劣化抑制剤を濾過材として用いた劣化抑制効果(劣化物捕捉効果)の評価]
オイル劣化抑制技術における劣化物除去の一手法として、初期劣化物が重合してスラッジ化する前に初期劣化物を捕捉し、オイル劣化を抑制することを検討した。劣化抑制剤(濾過材)としては、所定の平均細孔径等を有するメソ孔を備える複数のメソポーラス無機材を用いた。また、劣化物捕捉効果を比較するため、細孔径分布がピーク値を有さないセピオライト、細孔径分布がピーク値を有さない酸性白土、平均細孔径が過大な珪藻土、平均細孔径が過小なゼオライト、及び無孔シリカを試験に供した。
(1)試験に供した濾過材
表1、2に記載の各種の濾過材を用いた。各濾過材の詳細は表1、2に記載のとおりである。尚、表2に記載の5種類の濾過材[下記の(e)〜(i)]は比較試験例である。
(a)不定形メソポーラスシリカ(FSM)(太陽化学社製、商品名「TMPS−4」)
(b)活性白土(武蔵油化社製、商品名「ムサシライトV」)
(c)シリカゲル(和光純薬工業社製、商品名「C−500HG」)
(d)活性アルミナ(ユニオン昭和社製、商品名「VGL15」)
(e)セピオライト(近江工業社製、商品名「P−80V」)
(f)酸性白土(日本活性白土社製、商品名「ニッカナイトS−200」)
(g)珪藻土(昭和化学社製、商品名「ラジオライト スペシャルフロー」)
(h)ゼオライト(東ソー社製、商品名「ゼオラム A−3」)
(i)無孔シリカ(アドマッテックス社製、商品名「SO−E2」)
Figure 2013234581
Figure 2013234581
(2)試験
NOx劣化オイルを使用し、濾過材として用いたメソポーラス無機材と、比較試験例の濾過材による濾過試験を実施した。具体的には、濾過後のオイル成分をフーリエ変換赤外分光分析(FT−IR)により解析して、初期の劣化成分である硝酸エステルの捕捉効果を検証した。
(3)供試NOx劣化オイル
市販のガソリンエンジンオイルであるトヨタ純正オイル(商品名「トヨタ キャッスル SM 5W−30」)にNOガスをバブリングさせて劣化させ、ガソリンエンジンで長期間使用されたオイルを模擬したNOx劣化オイルを調製し、試験に供した。バブリング条件は表3に記載のとおりである。
Figure 2013234581
尚、表3において、総ガス流量283mL/minのうちの、空気流量205mL/min及び窒素ガス50mL/minとの差、28mL/minは、1質量%のNOを含む窒素ガスとしてガスボンベから供給した。
(4)濾過方法
NOx劣化オイルの濾過は、図10に記載の装置を用いて行った。見掛け体積約6cmの粒子状の濾過材をメンブランフィルタ(住友電工社製、商品名「POREFLON FP045」、ポアサイズ;0.45μm)上に分散させ、油圧成形機により圧力4MPaで圧縮成形した。その後、成形された濾過材上に、メンブランフィルタ(住友電工社製、商品名「POREFLON FP100」、ポアサイズ;1μm)を載せ、この積層体を濾過装置に装着し、NOx劣化オイルを3mL注入した。次いで、Nガスにより、20、50、100、150及び200kPaと段階的に昇圧させながら、各圧力で2時間加圧した。
(5)劣化物捕捉効果の評価方法
(5−1)オイル成分の解析
供試NOx劣化オイルと、濾過後のオイルの各々を、FT−IRにより解析した。使用装置と解析条件は下記のとおりである。
フーリエ変換赤外分光分析装置;サーモニコレー・ジャパン社製、型式「Avatar360」
使用セル;JASCO社製、液体用固定セル、KBr、t=0.1mm
積算回数;32回
(5−2)捕捉された劣化物の定量
捕捉された劣化物の定量は、初期劣化生成物の1成分である硝酸エステル(波数;1630cm−1)に着目し、濾過前後のNOx劣化オイルの硝酸エステルのピーク高さを測定し、その減少割合から捕捉率を求めた。図11に供試NOx劣化オイルの硝酸エステルのIRスペクトルの一例を示す。
(6)劣化物捕捉効果の評価結果
評価結果を図12に示す。図12によれば、比較試験例である細孔径分布がピーク値を有さないセピオライト、細孔径分布がピーク値を有さない酸性白土、平均細孔径が300nmと過大な珪藻土、平均細孔径が0.3nmと過小なゼオライト、及び無孔シリカでは、いずれも初期劣化物捕捉率が20%未満であり、捕捉効果が劣っている。一方、メソポーラス無機材であるFSM、活性白土、シリカゲル及び活性アルミナでは、捕捉率が50%を超えており、優れた捕捉効果を有していることが分かる。特に、平均細孔径が2.7〜7nmと小さく、且つ比表面積が426〜900m/gであるFSM、活性白土及びシリカゲルでは、捕捉率は80%を超えており、より優れた捕捉効果を有していることが分かる。
<試験例2>(オイル劣化試験装置による劣化抑制評価)
試験例1の濾過試験において捕捉率が80%を超え、優れた捕捉効果を有していた活性白土を使用し、実際のエンジンでのオイル劣化条件により近いリアルタイム試験での劣化抑制効果を評価した。
(1)試験方法
リアルタイム試験には図13に示すNOx劣化試験装置を用いた。具体的には、三口フラスコ型のガラス製の試験容器の下部を、所定温度に調温されたオイルバスに浸漬し、中央口より、供試油として、3質量%の活性白土を分散させ、含有させた市販のガソリンエンジンオイルであるトヨタ純正オイル(商品名「トヨタ キャッスル SM 5W−30」、新油時の酸価;2.5mgKOH/g)を投入し、表4に記載の試験条件により、NOによる劣化試験を24時間実施した。NO及び水分を含む空気は、図13における左側の流入口から供試油中に流入させ、右側の流出口から流出させて試験を行った。
Figure 2013234581
尚、表4において、総ガス流量283mL/minのうちの、空気流量205mL/min及び窒素ガス50mL/minとの差、28mL/minは、1質量%のNOを含む窒素ガスとしてガスボンベから供給した。
(2)試験結果
試験結果を試験後のオイルの酸価の変化によって評価した。評価結果を図14に示す。図14によれば、活性白土を含有させたときの酸価は、含有させなかった時の酸価の50%未満である。このことから、活性白土を含有させることによって、NOx劣化試験に伴う酸価の上昇が十分に抑制されており、オイル中の酸性物質の増加が抑えられていることが分かる。
[3]試験例3(実機エンジンによるオイル劣化抑制評価)
(1)オイル劣化抑制装置
図1のバイパスフロー構造のオイル劣化抑制装置を作製した。また、劣化抑制剤としては、試験例1の濾過試験において捕捉率が90%を超え、優れた捕捉効果を有していたFSMを使用し、劣化抑制部に10g保持させた。このオイル劣化抑制装置を使用し、実機エンジンによるオイル劣化抑制の評価試験を実施した。
(2)試験方法
試験は、エンジンオイルパンから取り出したオイルをポンプにより、上記(1)に記載のFSMが保持された劣化抑制部を備えるオイル劣化抑制装置に循環させた場合と、この装置を取り付けない場合について、表5に記載の試験条件によりエンジンを運転させて実施した。そして、エンジンの運転に伴ってオイル中に生成し、混入してくる初期劣化物量、並びにオイルの塩基価及び酸価を測定することにより評価した。
Figure 2013234581
(3)試験結果
試験中のオイルを採取し、遠心分離機を用いて測定した初期劣化物量を図15に示す。図15によれば、オイル劣化抑制装置により濾過したオイルは、150サイクル(走行距離にして約15000kmに相当する。)における初期劣化物量が、装置を用いないときと比べて54%低減できることが分かる。また、JIS K 2501 石油製品及び潤滑油−中和価試験方法に準拠し、塩酸法により測定した塩基価を示す図16によれば、オイル劣化抑制装置により濾過したオイルは、オイル劣化度合いの指標の一つである塩基価が1mgKOH/gに低下するまでに要する時間が、装置を用いないときと比べて約2倍になることが分かる。更に、酸価の上昇を示す図17によれば、150サイクルにおける酸価が、装置を用いないときと比べて74%低く、酸性物質の増加を抑制できることが分かる。
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。
オイルの劣化を抑制する技術として広く利用される。特に、乗用車、バス、トラック等の他、列車、汽車等の鉄道車両、建設車両、農業車両、産業車両などの車両のエンジンオイルの劣化を抑制する技術として好適に利用される。
1,101;オイル劣化抑制装置、2,102;ハウジング、3、103;濾過部、4,104,32,34,36,39;劣化抑制部、5,105;オイル流入路、6,106;オイル流出路、7;オイル戻し路、9;オイルパン、10;濾材、17;劣化抑制剤、18,118、31,33a,33b,35;多孔層、18a、118a;第1多孔層;18b、118b;第2多孔層、19、119;中間層。

Claims (9)

  1. オイルを濾過する濾材を備える濾過部と、
    オイルの劣化を抑制する粉状の劣化抑制剤を備える劣化抑制部と、を備え、
    前記劣化抑制剤はメソポーラス無機材を含み、
    オイル貯留部から送られるオイルのうちで、前記濾過部で濾過されたオイルを潤滑対象部に送るとともに、前記劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルを前記オイル貯留部に戻すか又は前記潤滑対象部に送るようにしたことを特徴とするオイル劣化抑制装置。
  2. 前記メソポーラス無機材の平均細孔径が1〜30nmである請求項1記載のオイル劣化抑制装置。
  3. 前記メソポーラス無機材の細孔容積が0.3〜4.0cm/gである請求項1記載のオイル劣化抑制装置。
  4. 前記メソポーラス無機材の比表面積が120〜2000m/gである請求項1記載のオイル劣化抑制装置。
  5. 前記メソポーラス無機材が、Si、Al、Fe、Ca及びMgからなる群より選ばれる元素を有する酸化物系無機材である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のオイル劣化抑制装置。
  6. 前記劣化抑制部は、前記劣化抑制剤を保持し且つオイルが通過可能である多孔層を備える請求項1乃至5のいずれか1項に記載のオイル劣化抑制装置。
  7. 前記多孔層は、オイルの通過方向に積層される第1多孔層及び第2多孔層を有し、上流側となる前記第1多孔層の空隙率は、下流側となる前記第2多孔層の空隙率より大きい請求項6記載のオイル劣化抑制装置。
  8. 前記劣化抑制部は、複数の前記多孔層の間に配置され且つ前記劣化抑制剤が通過不能であり且つオイルが通過可能である中間層を備える請求項6又は7に記載のオイル劣化抑制装置。
  9. 前記濾過部及び前記劣化抑制部を収容するハウジングを備え、
    前記ハウジングには、前記オイル貯留部から送られるオイルを該ハウジング内部に流入させるためのオイル流入路と、前記濾過部で濾過されたオイルを前記潤滑対象部に流出させるためのオイル流出路と、前記劣化抑制部で劣化が抑制されたオイルを前記オイル貯留部に戻すためのオイル戻し路と、が形成されている請求項1乃至8のいずれか1項に記載のオイル劣化抑制装置。
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