KR19980033608A

KR19980033608A - 자동차용 엔진오일 여과장치

Info

Publication number: KR19980033608A
Application number: KR1019980015599A
Authority: KR
Inventors: 고규태; 황광현; 류태경
Original assignee: 황광현; 고규태; 류태경
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1998-07-25
Also published as: KR100283215B1

Abstract

이 발명은 면섬유 내조직 여과체를 포함하는 자동차용 엔진오일 여과장치를 제안하려는 것으로 특히, 엔진오일의 자연 소모분만 보충하고 여과필터는 주기적으로 교환하며 윤활성을 초기상태로 계속 유지하여 현저한 연료절감 효과를 얻게하는 여과장치를 제공하려는 것으로, 덮개(21)로 개폐되는 여과통(2)에 내조직여과체와 외조직여과체를 조성한 캔(30)타입 여과재(3)를 내장하고; 여과통(2)에 도입된 오일이 여과재(3)를 관통하는 유로(22)를 조성하며; 상기 유로(22)는 여과통(2) 내측 유입구(in)와 유출구(out)를 분리하는 구획패킹(23)에 캔(30) 일단의 환테(31)를 밀착 지지하고 덮개(21)에 설치한 가공 지지체(24)에 캔 타단의 환테(33)를 지지시켜 조성하며; 여과재(3) 입구에 철분흡착용 자석(43)을 구비하며, 캔타입 여과재(3)는 굵은면사(34), 가는면사(35), 고흡수성수지(36), 탈지면(37), 가는면사(38)를 오일이 순차 통과하도록 캔 내에 충진하여 면섬유의 적층으로 외조직여과체(70)를 조성함과 동시에 내강의 모세관 작용과 표리층(66, 67)의 관상망조직(70)에 의한 내조직여과체(65)를 조성하며; 캔의 양단에 입구(39) 및 출구(40)를 구성하고, 여과통(2)은 패킹(26)을 설치한 스크류(25) 덮개(21)로 개폐한 것을 특징으로하는 자동차용 엔진오일 여과장치이다.

Description

자동차용 엔진오일 여과장치

이 발명은 면섬유 내조직 여과체를 포함하는 자동차용 엔진오일 여과장치(The Micro-filter System for Car Engine-oil)를 제안하려는 것으로 특히, 엔진오일의 자연 소모분만 보충하고 여과필터는 주기적으로 교환하며 윤활성을 초기상태로 계속 유지하여 현저한 연료절감 효과를 얻게하는 여과장치를 제공하려는 것이다.

종래의 엔진오일필터는 엔진오일 내에 누적되는 슬러지, 카본, 철분미립자 등 불순물을 제한적으로 여과하는 필터로서 잔류분순물이 누적되면 엔진오일과 함께 교환해야 하는 것이다. 즉, 종래의 엔진오일필터는 펄프지를 여과막 표면에 대개 40㎛보다 큰 불순물 입자만을 포착하므로 불순물 퇴적량이 일정치에 이르면 여과기능이 급격히 감퇴되며, 엔진오일에 여과필터에 포착되지 않는 40㎛보다 미세 분순물이 누적된다. 이와같은 불순물의 누적량이 많아지면서 윤활기능이 약화되어 기계요소의 마모를 촉진하고 출력을 감소시킴은 물론 엔진의 소음을 증가시키는 것이다. 불순물 외에도 엔진오일을 노화시키는 또 다른 원인은 고열에의한 엔진오일의 열산화와 온도차에 의해 실린어내에 생성되는 수분에의한 엔진오일의 산폐이다.

이 발명은 엔진오일내의 수분과 철분흡착을 시도한 실용신안등록출원 92-25213호 (실용신안공고 95-3470) 정영래씨의 고안 내연기관의 오일정류장치를 발전시킨 엔지오일 여과장치이다. 정영래씨는 엔진오일의 정류장치를 제안하면서 엔진오일 속에 포함되는 수분과 금속분말을 제거하여 내연기관의 효율을 개선하고자 하였으며; 엔진오일이 도입되는 정류기의 캡 부분에 철분 흡착용 자석을 설치하고; 오일정유통내에 면사 정류필터를 충진하고; 고흡수성수지 정류층을 면사 필터층 내에 포함시키는 정류장치를 제시하고 있다. 그러나 이 발명자들은 내조직여과체가 조성되지않은 위 정영래씨의 엔진오일 정류장치를 사용 하였으나 여과성능이 크게 미달되어 1993년 자동차엔진을 과열로 파손시키는 사고를 발생시켰다. 1993년 1월 이 발명자는 정영래씨의 정류장치를 인수하고 성능을 개선에 몰두 한결과 1996년 상반기 3년여만에 이 발명의 성공적인 성과를 얻게 되었다.

이 발명에 의해 얻어진 결과는 정영래씨의 목표를 뛰어넘어 오일은 기계적으로 닳아 없어지지 않는다 고 밝힌 미국 상무성 표준국 기술보고서(공시번호86)의 이상적인 목표에 부합하게 되었다. 즉, 이 발명의 엔진오일 필터를 적절히 사용하면 엔진오일을 교환할 필요없이 자연소모분만을 보충하며, 대개 사용연료의 15%를 절감하게 되고, 엔진소음이 크게 감소하고, 엔진내 연소과정에서 발생하여 인체에 해를 끼치는 블로바이가스를 대부분 제거하며, 자동차엔진에서 폐유가 방출되지 않게 되어 이 발명은 자원절약 및 자연 환경보호에 긴요한 발명이라 하겠다.

위와 같은 엔진오일의 무교환 필터의 성능을 이해하기 위해서 이 발명 필터의 주 여과체 면섬유에 대해 자세하게 알아보자.

도4과같이 면섬유(65)를 현미경으로 확대해 보면, 측면은 편평하고 천연으로 꼬인 리본모양이고; 단면은 면섬유파일의 셀룰로오스 조직으로서 두 겹의 나선 표리층(66, 67)이 망상으로 교차되면서 가운데가 빈 원형의 내강(69)을 조성하고 있다. 셀룰로오스(C₆H₁₀O₅)는 펙틴질, 지방질, 단백질, 납질, 색소 등을 포함하며; 이들 포함 물질은 열처리 정련의 탈지 과정을 통해 제거할 수 있다. 표층(Primary Wall)(66)은 제1차세포막으로서 세포층 다발이 늘어선 티클(Cuticle)의 나선 기울기는 섬유축에 대하여 25~30°로 꼬여있다. 티클은 주로 펙틴(Pectin)질과 왁스(WAX)로서 외계 자외선을 차단하고, 액체와 고체를 포지하여 내강을 보호하며, 정련공정으로 섬유질 외의 물질을 제거할 수 있다. 이층(Secondary Wall)(67)은 제2차세포막으로서 세포층다발이 늘어선 피브릴(Fibril)의 나선 기울기는 섬유축에대해서 25~30°로 기울고 표층(66)과 반대방향으로 꼬여있다. 피브릴은 주로 지방질, 단백질로서 외계의 액체와 고체물을 차단하여 내강을 보호하며, 정련공정을 통해 제거할 수 있다. 이층(67)과 내강(69) 사이는 납질, 왁스 등으로 이루어진 박막층인 라멜라(Lamela)(68)로서 내강(69)을 둘러싸고 액체와 고체물을 차단하며 정련공정으로 제거할 수있다. 내강(67)은 속이 비어있는 루멘(Loomen)으로서 표층 이층 표리층(66, 67)에 의한 망상조직 내측의 관상 중공부를 이미한다. 내강(69)은 면섬유의 미숙기에는 발달하지 않으며 완숙기에 최대로 발달하여 표리층의 보호를 받는다. 그러나 표리층의 펙틴질, 지방질, 단백질, 납질 등을 제거하는 탈지 정련공정을 거치면 모세관을 조성하는 관상 망조직이 남게되며, 이 발명에서 이 내강(69)은 모세관 작용을 통해 표리층과 함께 액체형 물순물, 액체와 결합된 미립자 고체물순물을 흡인·포착·포지한다.

즉, 원면이 액체에 젖기 어려운 것은 티클, 피브릴과 라멜라가 함유한 물질들에서 비롯되며, 탈지면이 물과 액체유 등에 젖기 쉬운 것은 이들 물질을 탈지 정련을 통해 제거한 것이기 때문이다.

이 발명에 의하면 위와같은 면섬유 여과체는 두가지 여과기능을 기대할 수 있다. 그 하나는 면섬유파일을 망상으로 적층하여 조성되는 외조직여과체(70)이며; 다른 하나는 충분히 탈지하여 조성되는 표리층 관상망상조직으로서 내강에 통하는 내조직여과체(65)이다.

이 발명의 목적은 면섬유 여과체의 외조직여과체에 의한 불순물 제거와 내조직여과체에 의한 미세불순물 입자를 흡착하고 수분과 철분을 제거하므로써 자동차 엔진오일의 초기 윤활성을 거의 그대로 보존하여 출력을 향상함은 물론 연료를 절약하고 엔진오일의 자연소모분 만을 보충하도록 하는 자동차용 엔진오일 여과장치를 제안함에 있다.

도1은 이 발명 여과장치의 단면도

도2는 도1 A-A선 단면도

도3은 이 발명 여과장치의 분해도

도4는 (가)는 면섬유외조직여과체 확대도, (나)는 내조직여과체 확대도

도면 주요부호의 설명

2:여과통 3:여과재 21:덮개 22:유로 23:구획패킹 24:지지체 26:패킹 27:냉각핀 25:스크류 30:캔 31,33:환테 34:굵은면사 35:가는면사 36:고흡수성수지 37:탈지면 38:가는면사 43:자석 65:내조직여과체 70:외조직여과체

이 발명을 첨부도면에 따라서 상세하게 설명하면 다음과 같다.

엔진의 오일순환계(1)에 씰링(12) 커플러(13)로서 접속되어 오일 유입구(in)가 오일 배출관(10)으로부터 엔진오일을 유출하여 여과통내에 도입하고, 여과통에 도입된 오일은 내장 여과재에서 여과되며, 여과 오일이 유출구(out) 및 오일 공급관(11)을 통해 오일순환계에 복귀하도록 하는것에 있어서,

덮개(21)로 개폐되는 여과통(2)에 내조직여과체와 외조직여과체를 조성한 캔(30)타입 여과재(3)를 내장하고; 여과통(2)에 도입된 오일이 여과재(3)를 관통하는 유로(22)를 조성하며; 상기 유로(22)는 여과통(2) 내측 유입구(in)와 유출구(out)를 분리하는 구획패킹(23)에 캔(30) 일단의 환테(31)를 밀착 지지하고 덮개(21)에 설치한 가공 지지체(24)에 캔 타단의 환테(33)를 지지시켜 조성하며; 상기 여과통(2)은 패킹(26)을 설치한 스크류(25) 덮개(21)로 개폐되는 원통형으로 하여 주면에 냉각핀(27)을 구비하며; 상기 캔타입 여과재(3)는 굵은면사(34), 가는면사(35), 고흡수성수지(36), 탈지면(37), 가는면사(38)를 오일이 순차 통과하도록 캔 내에 충진하고 캔 양단의 입구(39) 및 출구(40)와 상기 환테(31,33)를 구성하며; 철분 흡착용 자석(43)을 여과체의 입구측에 설치하여서 되는 것이다.

상기 여과재(1)는 면섬유를 적층하여 촘촘하게 얽힌 입체여과망을 통해 주로 40㎛ 이상의 상대적으로 큰 불순물 입자를 포착 여과하는 외조직여과체(70)를 조성함과 동시에 내강의 모세관 작용과 표리층(66, 67)의 관상망조직(70)을 통해 주로 0.1~40㎛의 미립자불순물을 흡인·포착·포지하여 여과하도록 면섬유에 의한 내조직여과체(65)를 조성하며, 면섬유를 탈지하여 관상 망조직에의한 불순물 친화력 및 미립자 불순물의 포용력을 강화 하는것이다.

이 발명의 작용효과를 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

표1에 사용된 여과장치의 주요 규격은 아래와 같다.

항목 규격

캔의 규격 원통형 (직경 72mm × 길이 80mm)

충진비체적 탈지면섬유 4 : 고흡습성수지 1

충진밀도 300g/cm²

오일유입구멍 직경 15mm 1개, 직경 3mm 6개

오일유출구멍 직경 15mm 1개, 직경 3mm 6개

여과제뭉치의 수명 2000cc엔진의 경우 5000km주행

여과통의 크기 캔타입 여과재를 수용하는 적정한크기

자석 1500가우스 페라이트자석 2개

이 발명 여과장치는 종래의 엔진오일 필터에 대체하여 씰링커플러(13)로서 자동차의 엔진오일 순환계(1)에 장착하여 사용한다. 엔진오일 필터가 장착되면 엔진오일은 자동차측 배출관(11) 및 유입구(in)를 통해 여과통(2)내에 유입되고 구획패킹(23), 지지체(24) 및 캔(30)에 의해 조성되는 유로(22)를 따라 오일 입구(39)에 이르고, 입구(39)에서 여과재에 입사되어 여과재를 통과한후 출구(40), 유출구(out) 및 공급관(11)을 통해 오일 순환계에 복귀하는 것이다.

상기 오일이 여과재(3)에 입사되기 전에 오일은 여과재 입구(39)측 페라이트 자석(43)의 자계를 지나게 되므로 오일에 함유된 철분은 자석에 흡착되어 제거되는 것이고; 여과재(3)에 입사되는 오일은 굵은면사(34), 가는면사(35), 고흡수성수지(36), 탈지면(37), 가는면사(38) 등 5단계를 차례로 통과하면서 오일속에 포함된 수분과 분순물이 제거되는 것이다. 즉, 대체로 40㎛ 이상의 불순물입자가 면사(34,35,38) 및 탈지면(37)의 적층으로 조성되는 외조직여과체(70)에서 여과되고; 대체로 40㎛ 이하의 미세 불순물은 면섬유를 충분히 탈지하여 활성화시켜 조성되는 내조직여과체(65)를 통해 면섬유의 내강에 흡인되어 여과되며; 오일 속에 함유된 수분은 고흡수성수지(36)에 흡수되어 제거되는 것이다.

이 발명은 위 과정이 반복되는 동안 전체 엔진오일의 철분, 불순물, 미세불순물 및 수분이 거의 전량 제거되어 윤활 기능을 초기상태로 유지시켜 엔진오일이 폐유화 됨을 방지하고, 윤활기능의 최적화에 의한 연소의 촉진으로 엔진의 출력을 향상시키며, 또한 위 과정을 반복하는 동안 엔진의 상,하부는 물론 연소실 내부를 세척함으로써 마모, 훼손과 소음발생을 감소시켜 엔진의 수명을 연장시키는 것이다.

이 발명은 자동차 엔진에 실제 장착되면 수분 이내에 현저한 소음 감소와 엔진의 출력 향상을 별도의 측정장치 없이도 확연히 느낄 수 있다.

표1은 운행실험표는 이 발명 실험취지를 수락한 영업용택시 또는 자가용 승용차에 이 발명 엔진오일 여과재를 실제로 적용한 17예로서 1996년 5월부터 1997년 7월까지의 결과를 기록한 것이다.

표1에 따르면 6개월부터 20개월까지 90,000km 내지 300,000km를 엔진오일을 교환하지 않고 운행하였다. 여과재는 5000km 주행시마다 교환하였고 이때마다 엔진오일의 자연소모분 0.3~0.5ℓ을 보충하였다. 엔진오일보충시 점검결과 엔진오일의 점도 윤활상기능 및 엔진상태는 매우 양호하였고 앞으로도 계속사용될 수 있으며 표2와 같이 10~20%의 연료(개솔린 또는 LPG가스) 절약 효과를 수반하였다.

종래 엔진오일필터를 사용했다면 5,000km주행시마다 필터와 엔진오일을 모두 교환해야 했을 것이다. 또한 엔진오일을 교환하지 않고 주행 하였다면 20,000km 주행전에 과열로 엔진이 파손되었을 것이다. 이러한 점을 고려할 때 표1은 이 발명 여과장치의 엔진오일의 무교환 효과를 단적으로 보여준다.

표1) 이발명 여과재의 자동차 적용실험 17예

시험차량및차 종	장착월	장착전주행거리(1000km)	중간측정일	장착후주행거리(1000km)	현재계속사용여부
1 소나타	96.5	195	-	-	사용중
2 소나타92년식	96.6	280	97.8.25	150	사용중
3 프라이드베타95년식	96.7	15	-	-	사용중
4 콩코드94년식	96.7	62	97.8.1	148	사용중
5 소나타90년식	96.8	165	-	-	사용중
6 브로웜	96.9	-	-	-	사용중
7 크레도스95년식	96.10	40.2	-	-	사용중
8 크레도스97년식	97.2	9.1	97.8.22	15	사용중
9 크레도스97년식	97.2	8.5	97.4.6	17	사용중
10 크레도스97년식	97.2	9	97.6.11	17	사용중
11 프린스	97.2	-	-	-	사용중
12 뉴세피아94	97.3	310	-	-	사용중
13 소나타II95년식	97.3	25	-	-	사용중
14 프린스	97.4	55	97.6.23	65	사용중
15 레간자	97.7	8.8	-	-	사용중
16 엑센트96년식	97.7	33	-	-	사용중
17 프린스	97.7	-	-	-	사용중

표2) 이 발명 여과재 사용에 수반된 열료절감치

적용차량(변속장치)	운행거리 및 조건(km)	장착전의연료소모량(ℓ)	장착후의 연료소모량(ℓ)	절약율(%)
영업용 소나타2000 cc급(스틱)	시내주행 250	LPG 45	LPG 39	13.3
영업용 소나타 2000cc급(오토)	시내주행 250	LPG 53	LPG 49	7.54
자가용 프린스 2000cc급(오토)	고속도로 350	개솔린 38	개솔린 29	23.6

표2에 의하면 이 발명은 7~23%의 현저한 연료절약 효과를 얻었다. 이러한 연료 절약 효과는 엔진오일 속의 철분, 수분 및 불순물을 제거하고 최적의 윤활상태를 유지하여 에너지의 마찰손실을 최소화 함에 의한 것이다. 특히 이 발명은 40㎛ 이하의 미세물순물의 누적을 방지하고 동시에 열산화되거나 산폐된 윤활유 등 불순물을 내조직여과체에서 흡인 또는 흡착하므로써 초기 윤활상태를 거의 그대로 유지시키고 윤활유의 폐유화 진행을 방지함에 의한 것이다.

이 발명 냉각핀(45)은 용기(31)의 냉각 효율을 높여준다. 따라서 엔진오일의 과열을 방지하므로 열산화를 감소시킨다.

이 발명 여과재를 교환하자면 여과통(2)의 덮개(21)를 열고 캔(30)을 새것으로 교체한후 덮개(21)를 덮는다. 덮개(21)를 열었을 때 유출되는 엔진오일은 용기에 수집하여 용량을 측정하여 소모분을 보충하고 다시 엔진에 주입한다. 따라서 이 발명은 엔진오일의 폐유방출이 방지되고 캔타입 여과재(3)만을 교체하는 것으로 경제적, 환경친화적 효과가 매우크다.

그리고 자석(43)은 실시예에서 캔(30) 부착되어 있어 캔의 교환과 함께 새것으로 교체된다. 그러나 자석(43)을 덮개(21)에 부착한 경우 덮개(21)를 덮기전에 자석(43)에 붙은 불순물을 제거하여 재사용한다.

상기와 같이 이 발명은 면섬유를 적충한 외조직여과체와 면섬유를 탈지하여 활성화시킨 내조직여과체를 조성하여 미세불순물이 엔진오일 내에 누적됨을 방지하고, 동시에 엔진오일에 포함되는 수분과 철분을 제거하므로, 엔진오일의 초기 윤활성을 거의 그대로 보존하여 엔진오일을 교환할 필요가 없게 함은 물론, 내연기관의 출력을 향상하고 연료를 절약할 수 있게 하는 엔진오일 무교환 여과장치를 제공하는 것으로서, 자원을 절약하고 폐유 방출을 방지하며, 엔진소음을 감소시키고, 블로바이가스를 감소시키는 등 경제적 환경친화적 이점이 큰 것이다.

Claims

엔진의 오일순환계(1)에 씰링(12) 커플러(13)로서 접속되어 오일 유입구(in)가 오일 배출관(10)으로부터 엔진오일을 유출하여 여과통내에 도입하고, 여과통에 도입된 오일은 내장 여과재에서 여과되며, 여과 오일이 유출구(out) 및 오일 공급관(11)을 통해 오일순환계에 복귀하도록 하는것에 있어서,

덮개(21)로 개폐되는 여과통(2)에 내조직여과체와 외조직여과체를 조성한 캔(30)타입 여과재(3)를 내장하고; 여과통(2)에 도입된 오일이 여과재(3)를 관통하는 유로(22)를 조성하며; 상기 유로(22)는 여과통(2) 내측 유입구(in)와 유출구(out)를 분리하는 구획패킹(23)에 캔(30) 일단의 환테(31)를 밀착 지지하고 덮개(21)에 설치한 가공 지지체(24)에 캔 타단의 환테(33)를 지지시켜 조성하며; 여과재(3) 입구에 철분흡착용 자석(43)을 구비한것을 특징으로하는 자동차용 엔진오일 여과장치.
제1항에 있어서, 상기 캔타입 여과재(3)는 굵은면사(34), 가는면사(35), 고흡수성수지(36), 탈지면(37), 가는면사(38)를 오일이 순차 통과하도록 캔 내에 충진하여 면섬유를 적층으로 외조직여과체(70)를 조성함과 동시에 내강의 모세관 작용과 표리층(66, 67)의 관상망조직(70)에의한 내조직여과체(65)를 조성하며; 캔의 양단에 입구(39) 및 출구(40)를 구성한것을 특징으로하는 자동차용 엔진오일 여과장치.