KR101108603B1 - 오일 필터용 첨가제 분배 카트리지 및 이를 내장한 오일필터 - Google Patents

Abstract

내연 엔진에 사용되는 오일 조절 필터는 기계적인 필터 요소와 중앙의 첨가제 카트리지(318)를 포함하여 시간이 경과 함에 따라서 오일 첨가제(316)를 점차 분배한다. 상기 첨가제 카트리지는 그 내부에 포함된 유익한 오일 조절제를 갖는다. 상기 첨가제(316)는 상기 카트리지의 저장 챔버 내의 고형 블록으로 제공되거나, 또는 다수의 펠렛으로 이루어질 수 있다. 상기 카트리지의 중앙 배치는 첨가제가 거기에 부가되기 전에 상기 기계식 필터 요소를 통하여 유체 여과가 이루어지도록 하여 상기 첨가제가 그 초기 방출시에 너무 이르게 여과 배출되는 경향을 감소시킨다. 오일 필터 내에 장착되는 여과 카트리지가 제공되며, 배플과 저장 챔버를 포함한다. 상기 첨가제 카트리지의 다른 예시적인 실시 예는 실린더형 쉘, 오일 필터 중앙 튜브에 동작가능하게 부착된 바스켓, 또는 다공성 중앙 튜브를 포함할 수 있다.

내연 엔진, 오일 조절 필터, 기계식 필터 요소, 첨가제 카트리지, 오일 첨가제, 여과 카트리지

Description

오일 필터용 첨가제 분배 카트리지 및 이를 내장한 오일 필터{ADDITIVE DISPENSING CARTRIDGE FOR AN OIL FILTER AND OIL FILTER INCORPORATING SAME}

본 출원은 2001.5.30자로 출원되고,US 2002/0014447호로 공개된 특허출원 제09/867,973호의 일부 계속 출원(CIP)이며, 그 내용은 여기에 참조로 수록되어 있다.

본 발명은 오일 필터 조립체 용 첨가제 분배 카트리지와 상기 카트리지를 내장한 오일 필터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유익한 첨가제 합성물을 함유하는 첨가제 분배 카트리지에 관한 것이고, 그 내부 중앙에 첨가제 분배기가 위치된 오일 필터에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 중앙에 위치된 첨가제 분배기가 하나 혹은 그 이상의 오일-조절 합성물을 그 내부에 구비한 오일 필터에 관한 것이고, 시간이 지남에 따라 상기 오일 조절 합성물을 후류(downstream) 측의 여과된 엔진 오일 내로 서서히 방출하거나 또는 기계적인 필터 요소의 깨끗한 측면으로 방출하도록 작동가능하다.

많은 다양한 타입의 유체 필터들이 알려져 있다. 대부분의 그러한 필터들은 기계식 또는 스크린 여과방식을 사용하며, 그 내부에는 다공성의 필터 요소를 갖는 교체 가능한 카트리지를 구비하며, 그것을 통하여 오일이 불순물을 제거하도록 반복적으로 순환된다.

상기와 같은 오일 필터 분야에서, 내연 엔진, 특히 디젤 엔진의 정상적인 작동은 오염물의 형성을 초래하는 것으로 알려져 있다. 이러한 오염물들은 다른 것들 중에서도, 화석 연료의 불완전 연소에 의해서 형성되는 매연(soot)과, 연소로부터 초래되는 산성물질(acids)을 포함한다. 이러한 오염물들은 전형적으로 엔진의 작동 도중에 윤활 오일 내에 유입되고, 오일 점도를 증가시키며, 바람직하지 못한 엔진 부착물(deposits)을 생성하고 엔진 마모를 한층 더 증가시킨다.

이와 같은 문제점에 대한 종래의 해결책은 윤활 오일 내부에 그것들의 최초 형성 도중에 다양한 첨가물들을 넣는 것이었다. 매연에 관련된 문제점을 해결하기 위하여, 많은 종래의 윤활 오일들은 그 내부에 매연 응집에 저항하는 분산제(dispersants)들을 포함한다. 이러한 작업은 단기간 동안은 효과가 있으나, 점차적으로 효과가 적어진다. 또한, 오일 내에서 이러한 분산제의 용해성 및 화학적 안정성의 한계 등에 기인하여, 윤활 오일과 오일 필터들의 사용 수명은 최적 수명보다 짧아진다.

산성 연소물질의 작용을 반감시키기 위하여, 많은 종래의 모터 오일들은 오버 베이스 세제(over-based detergents)로서 알려진 중화 첨가제들을 포함한다. 이것들은 TBN(total base number)의 원천이며, 이는 오일 내의 오버 베이스 세제의 양(quantity)의 척도이다. 상기 TBN의 고갈은 많은 내연 엔진에 있어서 중요한 제한 인자(factor)이며, 특히 디젤 엔진을 구비한 중장비들에 대해서는 더욱 그러하다.

엔진 보호를 증대시키고 다른 문제점들을 해소하기 위해서, 종래의 윤활 오일들은 종종 하나 또는 그 이상의 추가적인 첨가제들을 포함하는 것이고, 이것들은 부식 억제제, 산화 방지제, 마모 개선제, 유동점 강하제, 세척제, 점도 지수 개선제, 내 마모제 및/또는 극한 압력 첨가제 등일 수 있다. 이러한 추가적인 첨가제들의 도입은 유익할 수 있으나; 그렇지만, 종래의 방식에서는, 이러한 첨가제들의 량과 농도(concentration)가 이러한 첨가제들을 현탁(suspend) 시키는 윤활 오일의 성능과, 동시에 오일 내에서 이러한 첨가제들의 화학적 안정성에 의해서도 제한되는 것이다. 오일에 대한 부가적인 첨가제를 포함하는 오일 필터들의 예들은 미국 특허 4,075,097, 4,144,169, 5,591,330, 5,725,031, 및 6,045,692 등을 포함한다.

분말 형태의 고체 윤활제를 유지하고 분배시키는 중앙 용기를 갖는 오일 필터가 미국 특허 5,032,259호에서 개시되고, He et al.에게 부여되어 있다.

첨가제를 윤활 오일에 혼합시키는 종래의 방식에 더하여 다른 해결책이 제시되어 있다. 예를 들면, 오일 내의 슬러지 형성을 해소하기 위하여, 1991년에 Brownawell에게 특허 부여되고, 윤활오일 내의 슬러지 존재를 감소시키는 방법으로 명칭이 부여된 미국 특허 5,042,617호; 및 1995년에 Brownawell et al.에게 특허 부여되고, 윤활오일 내의 슬러지와 바니시 전구체(varnish precursor)를 감소시키는 방법으로 명칭이 부여된 미국 특허 5,478,463호 등 각각은 윤활 오일이 엔진을 통하여 순환하는 경우, 윤활 오일 내의 슬러지 량을 감소시키는 오일 필터와 방법을 개시하고 있다. 이와 같은 Brownawell의 특허들은 오일 필터 내에서 오일에 의해 용해하지 않고, 오일에 의해 습윤 가능(wettable)하며, 슬러지와 뒤섞여서 이러한 입자들과 접촉하는 슬러지의 적어도 일부분이 상기 입자들 상에서 움직이지 못하도록 된 입자들의 도입을 제공하고 있다. 상기 Brownawell의 '617 특허는 분할된 기판상에서 유지되는 오일 필터 내로, 오일 불 용해성이고 오일 습윤성의 입자들의 도입을 개시하며, 그에 반하여 Brownawell의 '463 특허는 기판상에 유지되지는 않지만, 그럼에도 불구하고, 오일 필터 내에는 유지되는 입자들의 도입을 개시한다.

또 다른 Brownawell의 특허는 윤활 오일 내의 연소 산성 물질의 감소에 관한 것으로서, 이는 미국 특허 5,069,799호로 1991년에 특허된 것이며, 윤활 오일의 회복 방법으로 명칭이 부여된 것이다. 이 특허는 윤활 오일 내의 연소 산성 물질 량을 감소시키기 위한 오일 필터 및 방법을 개시한다. 특히, 이는 윤활 오일의 회복 방법을 개시하며, 상기 오일을 직렬적으로 처음에는 화학적 활성 필터 매체, 그 다음은 물리적인 활성 필터 매체 및 마지막으로는 비활성(inactive) 필터 매체들을 통과시킴으로서 연소 산성 물질을 감소시키는 것이다. 이러한 '799 특허에서, 상기 화학적 활성 필터 매체는 강한 베이스를 포함하며, 연소 산성 물질들과 조합된 약한 베이스들을 치환(displace)시킨다. 상기 연소 산성 물질과 상기 강한 베이스는 그 다음 서로 조합되어 염(salt)을 형성하고 후속적인 기계식 필터 매체에 의해서 물리적으로 포획처리된다.

Brownawell에게 부여된 미국 특허 제5,225,081호는 사용된 윤활 오일로부터 다핵 향료(polynuclear aromatics)를 제거하는 방식을 개시한다. 상기 Brownawell의 '081 참조 방식은 오일을 단이 형성된 오일 필터 시스템으로 통과시키며, 상기 시스템은 화학적 활성 필터 매체를 포함할 수 있다. 상기 화학적 활성 필터 매체는 활성 성분과 열가소성 바인더로 이루어진 입자들을 포함하며, 가열 압출 공정의 생산물인 합성 재료로 이루어진 것이다. 기본적인 조절물질들이 화학적 활성 필터 매체로서 사용되기에 적합한 재료들의 예로서 제시되어 있다. 또한, 활성 카본은 이러한 자료에서 필터 매체의 바람직한 성분으로서 강조되어 있다.

다단 오일 필터를 위한 몇가지 구조들이 알려져 있으며, 미국 특허 제 4,557,829호 및 제4,886,599호에 제시되어 있다. Bachmann et al.에게 부여된 미국특허 제4,886,599호에서는 후속적인 원심 실린더형 필터 요소들을 구비한 필터 카트리지를, 오일 밀봉된 진공 펌프 내에 담겨진 오일의 화학적 및 기계적 여과 모두를 위해서 사용하고 있다.

부가적인 첨가제를 함유하고, 이러한 첨가제들을 오일로 시간이 지남에 따라서 분배하는 다른 구조의 오일 필터들이 미국 특허 제5,552,040호 와 제5,591,330호에 개시되어 있다. 몇몇의 구조들은 미국 특허 RE 37,369, 5,741,433 및 5,948,248호등에 개시된 것과 같은 첨가제들을 시간이 지남에 따라 방출하는 중장비용 냉각제 필터들을 위해 알려져 있다.

Martin,Jr. et al에게 부여된 미국 특허 제6,238,554호는 용해성 연료 첨가제 합성물을 함유하는 내부 하우징 조립체를 갖는 연료 필터를 개시한다.

알려진 필터들은 그들의 의도된 목적으로 사용가능하지만, 상기 알려진 필터 로부터 보충적인 첨가제의 방출은 종종 장착후 즉각적으로, 또는 오일을 보호하기 위해 필요한 것보다 훨씬 빠르게 일어난다. 그 결과로, 다소의 시간이 지난 후에는, 필터 내에는 거의 첨가제가 남아 있지 않게 된다.

많은 알려진 필터 설계에 관련된 다른 문제점들은 오일이 필터 요소를 통하여 기계적으로 여과되기 전에, 유익한 첨가제들이 오일에 더해진다는 점이다. 그 결과, 그 오일이 기계적으로 여과되면, 바로 전에 첨가된 유익한 첨가제들이 여과되어 배출될 수 있다.

유익한 오일 첨가제들을 내부에 수용한 개선된 오일 필터에 대한 필요성이 여전히 존재하고 있으며, 여기서는 첨가제가 필터의 사용 수명에 걸쳐서 서서히 방출되는 것이다. 또한, 엔진 오일의 사용 수명을 연장시켜 사용자로 하여금 차량 내에서, 특히 디젤 엔진을 갖는 차량 내에서 오일 교환 주기를 연장할 수 있도록 된 개선된 오일 필터에 대한 필요성이 여전히 존재하는 것이다.

본 발명은 개선된 오일 필터를 제공하며, 기본적인 조절제(a basic conditioner) 및/또는 그 내부에 함유된 다른 유익한 첨가제를 갖는다. 본 발명의 실행에 있어서, 상기 유익한 첨가제는 중앙에 위치된 첨가제 분배기 카트리지 내에 내장되고, 상기 분배기는 첨가제 합성물을 기계적 필터 요소를 이미 통과한 상태의 상대적으로 깨끗하게 여과된 오일 내로 분배한다.

본 발명의 특정한 실시 예에서, 첨가제 챔버는 중공 쉘(shell)로 이루어지는 첨가제 카트리지와, 상기 하우징 내에 수용된 유익한 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제 챔버는 상기 필터의 중앙부에서 기계적인 필터 요소의 내측에 위치되어 있어서, 첨가제가 그곳에 부가될 때에는 상기 오일은 이미 기계적으로 여과된 것이다.

본 발명에 따른 장치는 또한 오일 흐름을 유도하기 위한 배플(baffle)을 포함할 수 있고, 상기 첨가제 카트리지는 상기 배플에 장착가능하다. 상기 배플이 사용되는 곳에서, 분할 벽이 상기 배플과 첨가제 챔버 사이에 제공될 수 있다.

상기 첨가제 카트리지는 적어도 하나의 개구를 갖추며, 그 내부에 제한된 수의 개구들을 형성하여 그로부터 확산 속도(rate of diffusion)를 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 필터의 사용 수명에 걸쳐서 서서히 방출되는 하나 또는 그 이상의 유익한 오일 첨가제를 포함하는 개선된 오일 필터를 제공함에 있다.

본 발명의 보다 완벽한 이해를 위하여, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이러한 상세한 설명과 도면을 통하여 동일 번호는 동일 부품을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 오일 필터를 도시한 사시도;

도 2A는 도 1에 도시된 오일 필터의 제1 변형 예를 도시한 측면도로서, 부분적으로 절단하고 부분적으로 단면으로 도시하고 있으며, 중공의 첨가제 카트리지가 첨가제 합성물의 고체 블록을 포함하고 있는 구성도;

도 2B는 도 1에 도시된 오일 필터의 제2 변형 예를 도시한 측면도로서, 부분적으로 절단하고 부분적으로 단면으로 도시하고 있으며, 중공의 첨가제 카트리지가 첨가제 합성물의 다수의 펠렛(pellets)을 포함하고 있는 구성도;

도 3은 첨가제 카트리지의 사시도로서, 도1, 2A 및 2B에 도시된 오일 필터의 구성품을 도시한 구성도;

도 4는 도 3에 도시된 첨가제 카트리지의 측면도;

도 5는 도 3의 선 5-5를 따라서, 도 3 및 도 4의 첨가제 카트리지를 도시한 단면도;

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 다른 구조의 첨가제 카트리지를 도시한 것으로서, 상기 카트리지는 바스켓(basket)의 일반적인 형태를 취하고 있는 구조를 도시한 부분 절개 측 단면도;

도 7은 도 6의 카트리지를 도시한 단면도로서, 그 내부에 고형 첨가제 농축물을 도시한 구성도; 그리고,

도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 또 다른 구조의 첨가제 카트리지를 도시한 것으로서, 상기 카트리지는 중공형 튜브의 일반적인 형태를 취하고, 그 내부에는 첨가제 합성물을 구비한 구조를 도시한 부분 절개 측 단면도.

본 출원의 명세서를 통하여 '상측','하측','상부','하부,'수평','수직'등과 같은 상대적인 위치 용어들과, 동일 용어들은 도면에 도시된 필터와 부품들의 위치 를 나타내도록 사용된다. 이러한 용어들은 도시된 실시 예들을 묘사하기 위하여 예시적인 측면에서 사용되는 것이고, 이들에 제한되려는 의도는 아니다. 그 특정 응용 예에 있어서, 필터는 도면에서 도시된 것과는 다른 위치에서 엔진에 장착될 수 있으며, 예를 들면 도시된 것에 대하여 180°역전되거나 또는 가로지르도록 장착가능하며, 그러한 경우에는 상기에서 기재된 상대 위치 용어들은 더 이상 정확하지 않을 것이다.

도 1 및 2A에 관련하여, 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 오일 필터(20)가 도시되어 있다. 상기 필터(20)를 통한 오일의 흐름 방향은 도 2A에서 화살표로 도시되어 있으며, 이는 상기 필터를 통한 흐름 통로를 나타낸다.

상기 오일 필터(20)는 일반적으로 중공 실린더형 하우징(22)을 포함하며, 그 내부에 중공 챔버(14)를 형성하고, 상기 챔버 내에 다공성, 기계적인 필터 요소(15) 및 상기 하우징 챔버(14) 내측에서 지지되는 중앙에 위치된 첨가제 카트리지(18)를 포함한다.

상기 하우징(22)은 중공형의 일반적인 실린더형 케이스(21)와, 상기 케이스에 밀봉식으로 부착된 베이스 플레이트(24)를 포함한다.

다공성(foraminous) 중앙 튜브(17)는 선택적으로 필터 하우징(22)의 내부에 제공되어 그 위에 기계적인 필터 요소(15)를 지지하여 보강할 수 있다.

드레인 백 방지 밸브(anti-drainback)(19)가 중앙 튜브(17)의 베이스에서 상기 필터 하우징(22)의 내측에 제공되며, 상기 필터가 도 2의 위치에 장착되는 경우 엔진 정지(shutoff) 도중에 상기 필터(20) 내에 오일을 유지한다. 상기 오일 필터(20)는 당 업계에서 알려진 스프링 부하식 압력 해제 밸브를 수용할 수 있다. 리테이너(45)가 상기 중앙 튜브(17) 위에 제공되어 그 위에 하향 압력을 가할 수 있다.

상기 하우징 베이스 플레이트(24)는 그것을 관통하여 형성되고, 환형의 패턴으로 배열된 다수의 유입구(28)를 포함한다. 상기 베이스 플레이트(24)는 또한 중앙 배출구(26)를 포함한다. 상기 배출구(26)는 그 내부에 형성된 다수의 암 나사부를 구비하여 엔진 블록(미 도시) 상의 외측으로 나사가 형성된 중공 튜브형 장착구(fitting)상에 필터(20)의 회전가능한 장착을 허용한다. 환형의 외측 씨일 또는 가스켓(33)(도 1)은 베이스 플레이트의 바닥 표면에 형성된 요홈(30) 내에 맞물리도록 장착되어 상기 필터의 베이스로부터 외부로의 오일 누설에 저항한다.

도 1-2의 예시된 실시 예에서, 상기 기계적인 필터 요소(15)는 아코디온 형으로 주름진(accordion-pleated) 필터 종이로 이루어진 종래의 실린더형 부재를 포함한다.

첨가제 카트리지- 제1 실시 예

도 1-2A 및 도 3-5의 실시 예에 더하여, 상기 필터(20)는 상기 기계적인 필터 요소(15)의 중간에서, 상기 중앙 튜브(17)의 중앙 및 동축(coaxially) 내측에 배치된 첨가제 카트리지(18)를 포함한다. 상기 첨가제 카트리지(18)는 중공 카트리지 쉘(35)을 포함하며, 이는 통상적인 실린더 형상으로 제공되고, 도시된 위치에서 그 상부는 밀폐되고, 그 하부는 개방된 것이다. 또한, 상기 첨가제 카트리지(18)는 상기 카트리지 쉘(35) 내측의 고체 첨가제 합성물(16)을 포함한다.

상기 중공 카트리지 쉘(35)은 그 하부에 다수의 구멍(37)들이 형성된 실린더형 측벽(36)을 갖는다. 또한, 상기 카트리지 쉘(35)은 캡(38)을 포함하며, 이는 측벽(36)의 상부를 덮고, 그것에 일체로 형성된다.

도 5에서 단면으로 도시된 바와 같이, 상기 카트리지 쉘(35)은 또한, 상기 구멍(37)들 위에서 측벽(36)의 일 부분을 가로질러서 연장하는 수평 분할 벽(39)을 포함한다. 상기 분할 벽(39)은 상기 쉘(35)을 2 부분, 즉 하부 배플 부분(40)과 내부에 중공 저장 챔버(42)를 포함하는 상부 분배기 하우징(41)으로 세분한다.

상기 카트리지 쉘(35)은 상기 저장 챔버(42)와 상기 카트리지의 외측 사이에서 유체 연통을 허용하도록 그 사이에 형성된 적어도 하나의 개구(25)를 갖는다. 상기 개구(들)는 측벽(36), 캡(38) 및/또는 분할 벽(39)으로 형성가능하다. 상기 개구(들)(25)의 개수와 크기는 특정 응용 예에 대하여 분배기 하우징(41)으로부터 첨가제 재료(16)의 용해 속도를 조절하도록 선택될 수 있다.

도 2-5의 실시 예에서, 또한 상기 첨가제 카트리지(35)는 상기 배플(40)의 베이스에서 상기 측벽(36)으로부터 외측으로 횡 방향으로 연장하는 수평 플랜지(44)를 갖는다. 상기 플랜지(44)는 드레인 백 방지 밸브(anti-drainback)(19)와 상호 작용하도록 포함되어 통상적인 작동 조건하에서 상기 기계적인 필터(15)를 우회(bypassing)하는 유체에 대해 밀봉작용을 도와 주도록 할 수 있다.

본 발명의 실현에서, 상기 첨가제 카트리지(18)는 상기 기계식 필터 요소(15)의 흐름 통로 하류 측에 위치되는 것이 바람직하며, 그에 따라 그것의 유익한 첨가제 합성물이 기계적인 여과가 이루어진 후의 필터 요소의 깨끗한 측면에서 오일내로 방출되도록 할 수 있다.

첨가제 합성물

상기 첨가제 카트리지(18)는 그 내부에 유익한 첨가제 합성물을 포함하며, 이는 도 2A에 도시된 바와 같이, 고형 블록(16)으로 이루어질 수 있다. 다른 말로 표현하면, 상기 첨가제 합성물(16)은 25℃와 1 기압으로 규정된 표준 온도 및 압력에서 고체로 존재할 수 있다.

상기 첨가제 합성물(16)은 고온의 액체 상태에서 카트리지 쉘(35) 내로 분사되고, 그것이 냉각할 때 응고된다. 다르게는, 상기 첨가제 합성물(16)은 분말 형태로 부가되거나, 또는 그리스 또는 왁스 내에 확산될 수 있다. 상기 첨가제 합성물(16)은 고온의 엔진오일 내에 적어도 부분적으로 용해되는 것이 바람직하다.

상기 첨가제 합성물(16)은 기본 조절제, 부식 억제제, 금속 불활성제, 산화 방지제, 분산제, 마모 개선제, 오일 안정제, 유동점 강하제, 세척제, 점도 지수 개선제, 내 마모제, 극한 압력 첨가제, 상기 첨가제들의 혼합물 및/또는 다른 공지된 유익한 첨가제 등을 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제 카트리지에 사용되는 기본 조절제는, 칼슘 카보네이트, 포타슘 카보네이트, 포타슘 바이카보네이트, 알루미늄 디하이드록시 소듐 카보네이트, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 징크 옥사이드, 소듐 바이카보네이트, 소듐 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 및 그 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기본 염(salt)이 바람직하다.

상기 카트리지 쉘(35)로부터 선택된 재료는 고온의 오일 환경 내에서 안정된 상태로 남아 있는 재료들이 바람직하다. 바람직한 재료들로는 철과 같은 금속 및 폴리 아세탈과 같은 오일 내성 플라스틱 등이 있다. 상기 카트리지(18)는 유익한 첨가제 합성물(16)들이 오일 내로 서서히 방출되도록 함으로써 계량된 방식으로 시간이 경과 함에 따라 오일을 조절하도록 한다.

다르게는, 도 2B에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지(18) 내의 농축된 첨가제 합성물이 다수 개의 별개의 개별 펠렛(48) 들로서 제공되어, 도 2A에 도시된 고체 첨가제 블록(16)으로 제공되는 것보다 큰 표면적을 제공할 수 있다.

펠렛(48)들이 사용되는 곳에서는, 그것들은 서로서로 분리되고 개별적으로 형성될 수 있다.

다르게는, 상기 카트리지 쉘(35) 내에 내장된 개별적인 첨가제 분배 펠렛(48)들은 서로 접착되거나 또는 다르게는 서로 응집력 있게 결합되어 거의 일체형을 형성하고 그리고 독립적으로 자립(self-support)이 가능한 고 다공성 구조를 형성한다. 상기 펠렛(48)들이 이와 같은 방식으로 서로 연결되는 곳에서는, 상기 카트리지 쉘(35)은 필요치 않으며, 만일 필요하다면 생략가능하다.

사용 도중에, 고온의 오일이 상기 카트리지(18)를 지나서 그 주위로 흐르는 때, 상기 오일 중의 약간은 개구(25)를 통하여 분배기 하우징(41)으로 유입하고, 소량의 유익한 첨가제(16)가 분배기 하우징으로부터 외측으로 통과하도록 하여 오일과 혼합되도록 한다. 사용되는 곳에서, 상기 첨가제(16)의 기본 염 성분은 산성 연소 생성물에 반작용하고 중성화하도록 작용한다. 이러한 산성 연소 생성물의 중성화 작용은 몇몇의 다른 오일 첨가제, 예를 들면 분산제 및 징크 디알킬디티오포스페이트(zinc dialkyldithiophosphate)(ZDP)와 같이 제작자에 의해서 오일 내에 제공된 것의 사용 수명을 현저히 길게 하는 것이다. 이는 차례로 화학적으로 활성인 필터 요소의 필요없이 오일 교환 주기를 가능한 것보다 크게 늘려 준다.

첨가제 카트리지- 제2 실시 예

도 6에 관련하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 첨가제 카트리지(218)가 도시되어 있다. 여기에서 다른 것으로 특정되거나 또는 다르게 열거되지 않는 한, 상기 첨가제 카트리지(218)는 상기에서 설명한 바와 같은 첨가제 카트리지(18)와 거의 유사하다. 당업자들은 도 6에 도시된 첨가제 카트리지(218)가 도 2A의 오일 필터(20) 내에 도 6에서 도시된 중앙 튜브 상의 위치에서 첨가제 카트리지(18) 대신에 대체가능한 것임을 알 수 있을 것이다.

이러한 실시 예에서 상기 카트리지(218)는 바스켓 형태의 중공 카트리지 쉘(235)을 포함한다. 상기 쉘(235)은 중앙 튜브(217)에 의해 지지 되거나 또는 다르게는 부착된다. 상기 중앙 튜브(217)는 참조도면에서 단순화된 형태로 도시되어 있지만, 그것은 다공성 부재인 것으로 이해될 것이다. 상기 쉘(235)은 상기 중앙 튜브를 연결하기 위한 상부 플랜지(219)를 포함할 수 있다. 상기 쉘(235)은 그 상부에 형성된 오목한 공간을 갖추어 리테이너 스프링(245)을 지지가능하게 수용한다. 또한, 상기 쉘(235)은 그 내부에 형성된 하나 또는 그 이상의 개구(225)들을 갖추어 그 내부와 상기 쉘을 에워 싸는 공간 사이에서 유체 연통하도록 한다. 고형의 첨가제 농축물(216)이 상기 쉘(235)의 내측에 상기 제1 실시 예에 관련하여 설명한 바와 같은 유사한 방식으로 제공된다. 상기 첨가제는 하나의 부재이거나 펠렛 형으로 이루어질 수 있다.

첨가제 카트리지- 제3 실시 예

도 8에 관련하여, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 첨가제 카트리지(318)가 도시되어 있다. 여기에서 다른 것으로 특정되거나 또는 다르게 열거되지 않는 한, 상기 첨가제 카트리지(318)는 상기에서 설명한 바와 같은 첨가제 카트리지(18)와 거의 유사하다. 당업자들은 도 8에 도시된 첨가제 카트리지(318)가 도 2A의 오일 필터(20) 내에, 그 첨가제 카트리지(18)와 중앙 튜브(17) 대신에 대체가능한 것임을 알 수 있을 것이다.

이러한 실시 예에서 상기 카트리지(318)는 개선된 중앙 튜브로 이루어진다. 도 6-7에 도시된 실시 예에서, 상기 카트리지(318)는 그 내부에 고형 첨가제(316)가 포함된 중공 실린더형 쉘(335)을 포함한다. 상기 쉘(235)은 그 내부에 하나 또는 그 이상의 개구부(325)를 형성하고, 그 내부와 상기 쉘을 에워 싸는 공간 사이에서 유체 연통하도록 한다. 고형의 첨가제 농축물(316)이 상기 쉘(235)의 내측에 상기 제1 실시 예에 관련하여 설명한 바와 같은 유사한 방식으로 제공된다. 상기 첨가제는 하나의 부재이거나 펠렛 형으로 이루어질 수 있다.

비록 본 발명은 상기에서 몇 가지의 바람직한 실시 예들에 관하여 설명하였지만, 상기 설명된 내용은 단지 예시적인 것이고, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 당업자들은 상기 바람직한 실시 예들의 많은 변형 예들이 작동 가능하게 제작될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러한 개선안들 모두는 특허청구범위의 권리범위 내에 있는 것이고, 본 발명의 범위와 기술 사상 내에 있는 것임은 명백한 것이다.

Claims (19)

1. 오일 필터에 있어서,

   유입구와 배출구를 갖는 필터 하우징으로서, 상기 필터 하우징에 의해 형성된 챔버를 통해 흐름 통로를 형성하는 필터 하우징;

   상기 흐름 통로 내에서 상기 필터 하우징의 내측에 배치된 기계식 필터 요소;

   상기 기계식 필터 요소 내에 동축으로 배치된 실린더형 중앙 튜브; 및

   상기 필터 하우징 내에 배치되고, 상기 중앙 튜브 내측에 배치된 첨가제 카트리지의 적어도 일부분을 구비한 첨가제 카트리지;를 포함하며,

   상기 첨가제 카트리지는,

   첨가제 저장 챔버를 형성하는 중공형 쉘로 이루어지는 분배기 하우징으로서, 하나 이상의 구멍 및 상기 기계식 필터 요소 내에 상기 분배기 하우징을 지지하기 위해 상기 분배기 하우징으로부터 형성되는 플랜지부를 갖는 분배기 하우징; 및

   상기 첨가제 저장 챔버 내에 배치된 오일 첨가제 합성물로서, 상기 분배기 하우징은 제 1 흐름 통로와 제 2 흐름 통로를 형성하며, 상기 제 1 흐름 통로는 상기 유입구에 인접하고, 상기 제 2 흐름 통로는 상기 첨가제 저장 챔버 및 상기 첨가제 저장 챔버 내에 배치된 상기 오일 첨가제 합성물과 유체 연통하는, 상기 오일 첨가제 합성물;을 포함하며,

   상기 분배기 하우징은 상기 제 1 흐름 통로를 상기 제 2 흐름 통로와 분리하는 분할 벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 첨가제 합성물은 기본 조절제, 부식 억제제, 금속 불활성제, 산화 방지제, 분산제, 마모 개선제, 오일 안정제, 유동점 강하제, 세척제, 점도 지수 개선제, 내 마모제, 극한 압력 첨가제 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 첨가제 합성물은 칼슘 카보네이트, 포타슘 카보네이트, 포타슘 바이카보네이트, 알루미늄 디하이드록시 소듐 카보네이트, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 징크 옥사이드, 소듐 바이카보네이트, 소듐 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드 및 그 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기본 염(salt)을 포함함을 특징으로 하는 오일 필터.
4. 제1항에 있어서,

   상기 첨가제 카트리지는 상기 필터 하우징 내의 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
5. 오일 필터에 있어서,

   유입구와 배출구를 갖는 필터 하우징으로서, 상기 필터 하우징에 의해 형성된 챔버를 통해 흐름 통로를 형성하는 필터 하우징;

   상기 흐름 통로 내에서 상기 필터 하우징의 내측에 배치된 기계식 필터 요소; 및

   상기 기계식 필터 요소 내의 필터 하우징 내에 위치된 첨가제 카트리지;를 포함하며,

   상기 첨가제 카트리지는,

   첨가제 저장 챔버를 형성하는 중공형 쉘로 이루어지는 분배기 하우징으로서, 하나 이상의 구멍 및 상기 기계식 필터 요소 내에 상기 분배기 하우징을 지지하기 위해 상기 분배기 하우징으로부터 형성되는 플랜지부를 갖는 분배기 하우징; 및

   상기 첨가제 저장 챔버 내에 배치된 오일 첨가제 합성물로서, 상기 분배기 하우징은 제 1 흐름 통로와 제 2 흐름 통로를 형성하며, 상기 제 1 흐름 통로는 상기 유입구에 인접하고, 상기 제 2 흐름 통로는 상기 첨가제 저장 챔버 및 상기 첨가제 저장 챔버 내에 배치된 상기 오일 첨가제 합성물과 유체 연통하는, 상기 오일 첨가제 합성물;을 포함하며,

   상기 분배기 하우징은 상기 제 1 흐름 통로를 상기 제 2 흐름 통로와 분리하는 분할 벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
6. 제5항에 있어서,

   상기 첨가제 합성물은 기본 조절제, 부식 억제제, 금속 불활성제, 산화 방지제, 분산제, 마모 개선제, 오일 안정제, 유동점 강하제, 세척제, 점도 지수 개선제, 내 마모제, 극한 압력 첨가제 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
7. 제5항에 있어서,

   상기 첨가제 합성물은 칼슘 카보네이트, 포타슘 카보네이트, 포타슘 바이카보네이트, 알루미늄 디하이드록시 소듐 카보네이트, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 카보네이트, 징크 옥사이드, 소듐 바이카보네이트, 소듐 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드 및 그 혼합물들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기본 염(salt)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
8. 제5항에 있어서,

   상기 첨가제 카트리지는 그 내부에 형성된 적어도 하나의 개구를 갖는 실린더형 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
9. 오일 여과를 위한 오일 필터에 있어서,

   유입구와 배출구를 갖는 필터 하우징으로서, 상기 필터 하우징에 의해 형성된 챔버를 통해 흐름 통로를 형성하는 필터 하우징;

   상기 흐름 통로 내에서 상기 필터 하우징의 내측에 배치된 기계식 필터 요소; 및

   상기 필터 하우징의 내부에 배치되며 상기 기계식 필터 요소를 통과한 유체를 수용하도록 상기 흐름 통로 내에 배치되는 첨가제 카트리지;를 포함하며,

   상기 첨가제 카트리지는,

   상기 기계식 필터 부재와 상기 배출구 사이의 흐름 통로 내에 위치된 배플부;

   첨가제 저장 챔버를 형성하는 중공형 쉘로 이루어지며 하나 이상의 구멍을 갖는 분배기 하우징으로서, 상기 배플부에 작동가능하게 고정되고 상기 첨가제 저장 챔버를 구비하며 상기 배플부에 근접하게 위치된, 상기 분배기 하우징;

   상기 기계식 필터 요소 내에서 상기 첨가제 카트리지를 지지하는 플랜지부로서, 상기 배플부로부터 연장되는 플랜지부; 및

   상기 첨가제 저장 챔버 내에 배치된 오일 첨가제 합성물로서, 상기 배플부는 오일 필터에 의해 여과되는 오일 중 적어도 일부분이 상기 첨가제 저장 챔버를 통해 보내지지 않고서 상기 첨가제 카트리지를 통과하게 하는 또 다른 흐름 통로를 형성하는, 상기 오일 첨가제 합성물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 여과용 오일 필터.
10. 제9항에 있어서,

    상기 첨가제 카트리지는 상기 필터 하우징의 중앙에 위치되는 것임을 특징으로 하는 오일 여과용 오일 필터.
11. 제9항에 있어서,

    상기 첨가제 합성물은 기본 조절제, 부식 억제제, 금속 불활성제, 산화 방지제, 분산제, 마모 개선제, 오일 안정제, 유동점 강하제, 세척제, 점도 지수 개선제, 내 마모제, 극한 압력 첨가제 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 여과용 오일 필터.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,

    상기 플랜지부는 상기 필터 하우징의 제 1 단부에서 상기 분배기 하우징을 지지하고,

    상기 필터 하우징은 상기 제 1 단부에 배치된 베이스 플레이트를 더 포함하고, 상기 베이스 플레이트는 복수의 유입구 포트와, 상기 필터 하우징의 상기 유입구와 상기 배출구를 형성하는 배출구 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
14. 제1항에 있어서,

    상기 플랜지부는 상기 필터 하우징의 제 1 단부에서 상기 분배기 하우징을 지지하고,

    상기 필터 하우징은 상기 제 1 단부에 배치된 베이스 플레이트를 더 포함하고, 상기 베이스 플레이트는 복수의 유입구 포트와, 상기 필터 하우징의 상기 유입구와 상기 배출구를 형성하는 배출구 포트를 포함하며,

    상기 플랜지부는 상기 복수의 유입구 포트를 선택적으로 차단하기 위해 상기 베이스 플레이트와 드레인 백 방지 밸브 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
15. 제5항에 있어서,

    상기 플랜지부는 상기 필터 하우징의 제 1 단부에서 상기 분배기 하우징을 지지하고,

    상기 필터 하우징은 상기 제 1 단부에 배치된 베이스 플레이트를 더 포함하고, 상기 베이스 플레이트는 복수의 유입구 포트와, 상기 필터 하우징의 상기 유입구와 상기 배출구를 형성하는 배출구 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
16. 제5항에 있어서,

    상기 플랜지부는 상기 필터 하우징의 제 1 단부에서 상기 분배기 하우징을 지지하고,

    상기 필터 하우징은 상기 제 1 단부에 배치된 베이스 플레이트를 더 포함하고, 상기 베이스 플레이트는 복수의 유입구 포트와, 상기 필터 하우징의 상기 유입구와 상기 배출구를 형성하는 배출구 포트를 포함하며,

    상기 플랜지부는 상기 복수의 유입구 포트를 선택적으로 차단하기 위해 상기 베이스 플레이트와 드레인 백 방지 밸브 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 오일 필터.
17. 오일 필터용 첨가제 카트리지에 있어서,

    상기 첨가제 카트리지는,

    제 1 챔버와 제 2 챔버의 외주부를 형성하는 측벽, 및 카트리지 하우징 내에 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버를 형성하도록 상기 측벽으로부터 연장되는 분할 벽을 갖는 카트리지 하우징;

    상기 제 1 챔버와 유체 연통하도록 상기 측벽 내에 형성되는 복수의 제 1 개구;

    상기 제 2 챔버와 유체 연통하도록 상기 측벽 내에 형성되는 복수의 제 2 개구;

    상기 첨가제 카트리지의 일단부 상에 배치되며, 상기 제 1 챔버 내로 유체 연통하는 배출구 개구;

    상기 배출구 개구와 떨어져 형성되는 플랜지부; 및

    상기 제 2 챔버 내에 저장된 첨가제 합성물;을 포함하며,

    상기 제 1 챔버는 상기 첨가제 카트리지를 통과하는 유체를 위한 배플을 제공하고, 상기 복수의 제 2 개구는 상기 첨가제 합성물이 상기 배플에 의해 통과한 유체와 유체 연통하게 하는 것을 특징으로 하는 오일 필터용 첨가제 카트리지.
18. 제17항에 있어서,

    상기 측벽은 실린더를 형성하고, 상기 분할 벽은 상기 실린더의 직경을 완전히 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 오일 필터용 첨가제 카트리지.
19. 제18항에 있어서,

    상기 플랜지부는 상기 측벽으로부터 떨어져 형성된 실린더형 표면을 제공하는 것을 특징으로 하는 오일 필터용 첨가제 카트리지.

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