JP2004536990A - 補助濾過システムおよび濾過方法 - Google Patents

Abstract

エンジン内のオイルを濾過するための補助オイル濾過システムおよび方法が提供される。補助オイル濾過システムは、補助濾過装置２６、電気制御ユニット２２に電気接続された電動機２０によって制御される統合オイル移送ポンプ１８、電子圧力センサ１７１、流体コンダクタ、およびハードウェアを接続するための手段からなっている。補助濾過装置は、一次エンジン潤滑システムから分離され、巻取りリールへの移動が可能な一巻きの濾過材を有する媒体供給リールを備えている。媒体割出しシステムは、濾過材の目詰まりに応じて媒体供給リールを前進させている。電子圧力センサは、濾過材の両側の差圧が所定の値に達すると、濾過材の前進を指令する。すべての濾過材が媒体供給リールから巻取りリールへ移動すると、カートリッジが交換される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン用途における補助濾過システムおよび連続濾過方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両エンジンのための現在のオイル濾過システムは、エンジン・オイルの１００％が濾過器を通って流れる全量通過式濾過器からなっている。濾過器は、オイルの流れを制限してはならないため、大きな粒子のみをオイルから除去するように設計されている。つまり、濾過の有効性が極端に制限されている。現在の全量通過式濾過器は、１５ミクロン以上の粒子を制御する場合にのみ有効である。車両エンジンの内部に生じる汚染の９５％は、１０ミクロン未満である。現在のこの濾過技術は、短期間におけるオイル交換を余儀なくしている。頻繁なオイル交換により、費用および時間が浪費されているばかりでなく、夥しく大量のオイルおよびオイル濾過器がいたずらに廃棄されている。また、ほとんどの全量通過式濾過器にはバイパス弁が設けられており、これらの濾過器は、そのサービス期間が満了する前に目詰まりが生じる傾向にある。目詰まりが生じると、バイパス弁が開き、濾過されないオイルがエンジンを循環する。
【０００３】
このジレンマに加えて、厳しくなる一方の排ガス規制により、排気ガス再循環（ＥＧＲ）技術を使用した新しいエンジン設計が求められている。ＥＧＲシステムは、ＮＯ_ｘの形成を低減するべく、エンジンの排気ガスの一部を燃焼室に送り戻しているが、ＥＧＲは、オイルに沈殿する煤の量を増加させている。煤は、燃焼過程で生じる副産物であり、その主成分は炭素である。これらの煤粒子は極めて微細で、硬く、かつ、粘着性があり、互いに結合すなわち粘着して、より質量の大きい煤が形成される。エンジン・オイル中の煤のレベルが高くなると、オイルの粘性が高くなり、そのために動作温度が高くなる。また、高レベルの煤は、オイルの劣化を防止しているオイル中の化学添加剤が早期に枯渇する原因になっている。オイル中の化学添加剤が枯渇すると、エンジンが極度に摩耗し、エンジンの寿命が短くなる。最後に、質量の大きい煤は、濾過器の早期目詰まりの原因になっている。ＥＧＲは、煤がオイル中に入る多くの可能性を与えている。新しいエンジン設計、とりわけディーゼル機関におけるＥＧＲの使用傾向により、オイルの汚れは、ますます早くなっている。
【０００４】
現状では、業界は、バイパス濾過器システムを適応させることによって、この問題に対処している。通常、バイパス濾過器システムは、全量通過式濾過器に並列に設置される。バイパス濾過器は、エンジン・オイル流の１０％ないし１５％の側流を連続的に転用し、より細かい濾過によってより効率的に濾過し、濾過したオイルをオイル・パンに戻している。バイパス濾過器は、全量通過式濾過器と共に動作することにより、全量通過式濾過器が捕え損ねた粒子および汚染を捕捉している。全量通過式濾過器とバイパス濾過器を並列に使用する場合、全量通過式濾過器の濾過作用が軽減され、それによりサービス期間が長くなるが、バイパス濾過器自体には限界がある。現在のバイパス濾過器は、５ミクロンないし２０ミクロンの範囲の粒子を捕捉することができるが、より微細で、かつ、磨耗性の粒子が大量に残留し、オイル中に懸濁する。煤は、濾過されることなく残留するとりわけ有害な汚染物質の１つである。通常、煤粒子のサイズは１ミクロン未満であり、互いに粘着し、あるいは常に塊になる傾向がある。煤の塊は、煤が懸濁を脱してオイル・パンの底にスラッジを形成するサイズまで成長する。現在のバイパス濾過器のキャニスタ設計に関連する濾過容量に限界があるため、スラッジは、全量通過式濾過器およびバイパス濾過器の両方に早期目詰まりが生じる原因になっている。ＥＧＲによるオイル中への煤の沈殿が多くなるにつれ、これはさらに大きな問題になる。バイパス濾過器システムに関連する最後の問題の１つは、潤滑圧寄生損失の導入である。バイパス・システムは、バイパス濾過器へのエンジンの総オイル流の約１０％を転用しているため、潤滑圧寄生損失が導入される。極限状態では、約１０％の量のオイルを転用することにより、特定のエンジン・コンポーネントに必要な潤滑が枯渇する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
効率の高いバイパス濾過システムの使用は、業界が抱えている問題の完全な解答にはなっていない。オイルおよび濾過器の寿命を延ばすためには、オイル濾過容量を拡張する能力を備えたバイパス・システムの利点を取り入れたシステムを採用する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明には、連続濾過方式と共に補助濾過システムが利用されている。補助濾過システムは、エンジンのメイン潤滑システムとは完全に独立して動作し、ポンプ、濾過装置、および適切なハードウェアおよび流体コンダクタ（導体）からなっている。これらのコンポーネントは、車両エンジンの従来の潤滑システムとは別のサブシステムとして設置される。ポンプは、オイル・パンから濾過装置を通してオイルを連続的に汲み出し、かつ、オイル・パンに戻している。ポンプの流れは可変であり、微小粒子を有効に除去することができるよう、比較的小さな流れになっている。補助濾過ユニットは、既存のエンジン・システムに組み込むための変更が比較的容易であり、また、オイル容量の割増およびオフライン濾過が可能である。また、オイル冷却装置をシステムに組み込むことも可能である。補助濾過システムは、適切な流体コンダクタおよび弁またはクイック接続流体コンダクタと共同して動作する電気オイル・ポンプなどのポンプの使用を介して、オイルのドレンおよび充填プロセスに使用することができる。オイルをドレンしている間、オイルは、オイル・パンから適切な容器にポンプ供給される。また、オイルを充填している間、オイルは、容器からオイル・パンへポンプ供給されるが、濾過装置を介して給送することにより、オイルを予備濾過することができる。また、本明細書において説明する濾過システムは、従来の全量通過式濾過器システムとの置換用として使用するべく設計することも可能である。
【０００７】
また、本発明には、エンジン・オイルを連続的に濾過する方法を提供するべく、補助濾過装置が利用されている。補助濾過装置は、交換可能／リサイクル可能濾過材カートリッジ、きれいな濾過材を連続的に前進させるための自己割出しシステム、およびそれらを封入するためのハウジングからなっている。濾過材カートリッジは、濾過材、供給リールおよび巻取りリールを備えている。また、媒体カートリッジを使用しない補助濾過システムを設計することも可能である。この代替実施例では、濾過材は、濾過装置ハウジング内の媒体リールに直接取り付けられる。
【０００８】
本発明により、エンジン・オイルに連続濾過方法が適用される。リール−リール構成を使用することにより、濾過装置は、使用済みの濾過材、すなわち汚れた濾過材を、制御された連続方式できれいな濾過材に自動的に取り替えることができる。本発明により、汚染物質を保持するための無限の濾過容量が設定サービス期間に渡って提供される。この連続方式により、ＥＧＲによって導入される高レベルの煤によって濾過動作が影響されることはない。リール−リールの原理は、濾過材の上流側と下流側の間の差圧をモニタすることに基づいている。粒子が濾過材に蓄積することによって生じる高い差圧が存在している場合、ポンプ供給手段に信号が送られ、それにより濾過器へのオイルの流れが停止し、かつ、自己割出しシステムによって、きれいな濾過材が供給リールから前進し、同時に、汚れた濾過材が巻取りリールへ吐き出される。きれいな濾過材が供給リールから前進、かつ、汚れた濾過材が巻取りリールへ吐き出されると、ポンプ供給手段は、濾過装置を介したオイルの流れを再開する。このプロセスは、所望の差圧に達するまで継続される。所望のサービス期間に到達すると、濾過材カートリッジが取り外され、新しいカートリッジと交換される。
【０００９】
本発明には、従来の全量通過式濾過器およびバイパス濾過器の両方より多くの煤および懸濁粒子を捕捉するべく、効率の高い、より微細な濾過が利用されている。また、この補助濾過器は、全量通過式濾過器よりはるかに微細なレベルの固体汚染物質を濾過するため、全量通過式濾過器に早期目詰まりが生じることがなく、その寿命が延びる。
【００１０】
煤などの問題となる微小汚染物質を捕捉する本発明の能力を強化するべく、静電集塊を本発明に組み込むことができる。静電集塊の組込みは、電荷を帯びたワイヤ・メッシュを濾過材の前段に設けるか、あるいは電荷を帯びたワイヤ・メッシュを濾過材中に製造することによって達成される。この電荷を帯びたメッシュにより、煤粒子をメッシュに引き寄せ、かつ、メッシュ上に集塊させることができる。塊が一定の大きさに達すると、オイルの流れによって塊が破壊され、濾過材によって収集される。煤を収集するための第２の代替方法には、濾過材およびその煤粒子を引き寄せ、かつ、収集する能力を強化するべく、特殊な化学被覆材が利用されている。
【００１１】
また、濾過装置は、オイルに添加剤を補給するべく設計することができる。添加剤の補給を達成するための手段の１つは、オイルの品質をモニタし、添加剤を補給する必要性が決定された場合に、注入器を使用して濾過材に添加剤を吹き付けるか、あるいは特殊な添加剤化学被覆材を濾過材に吹き付けることである。いずれの場合においても、オイルの流れが濾過材を通過する際に、添加剤がオイル中に溶解する。添加剤を補給するための他の代替方法は、交換可能かつリサイクル可能な添加剤放出カートリッジを戻りのラインに取り付けることである。添加剤は、オイルの流れがカートリッジを通過する際に、オイル中に溶解する。
【００１２】
本発明の代替実施例は、本明細書において説明する、ポンプを装備していない補助濾過システムである。補助濾過システムを介してオイルをオイル・パンへポンプ供給し、また、補助濾過システムを介してオイルをオイル・パンからポンプ供給するための補助ポンプを使用する代わりに、オイルの側流を標準のエンジン潤滑システムから補助濾過器へ単純に転用することが可能である。補助濾過器は、全量通過式濾過器に並列に取り付けられる。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、エンジン・オイル・パンに動作接続された、微小汚染物質をオイルから選択的に濾過するための、濾過材の目詰まりに応じてきれいな濾過材を連続的に前進させるための自己割出しシステムを備えた交換可能／リサイクル可能濾過材カートリッジからなることが好ましい補助濾過器を備えた改良型エンジン・オイル濾過システムを提供することである。
【００１４】
本発明の前述の目的、その他の目的、特徴および利点については、添付の図面に照らして行う、本発明を実行するための最良モードの以下の詳細説明から容易に明らかになることと思われる。
【実施例】
【００１５】
図１は、補助濾過システム１０の全体を示し、すべてのコンポーネントがサブシステムとしてエンジン用途に設置される様子を示している。図に示すエンジン１２は、オイル・パン１４を有している。エンジン・オイル・パン１４に取り付けられた流体コンダクタ１６は、補助オイル・ポンプ１８の吸入口に接続されている。補助オイル・ポンプ１８は、その性能を考慮して、エンジン・オイル・パン１４の近傍に取り付けられている。補助オイル・ポンプ１８は、電動機２０によって駆動され、オイルをポンプ供給するための内部および外部ジェロータ（ｚｅｒｏｔｏｒ）・セット（図示せず）を備えている。ジェロータ・セットの代替として、平歯車セットを使用することもできる。電動機２０は、この実施例では電子制御モジュール２２であるプロセッサによって制御されている。補助オイル・ポンプの出口に取り付けられたもう１つの流体コンダクタ２４は、補助濾過装置２６の入口へ延びている。最後に、補助濾過装置２６の出口には、濾過されたオイルをエンジン・オイル・パン１４に戻すための流体コンダクタ２８が取り付けられている。
【００１６】
システム１０には、遠隔ドレンおよび遠隔充填のための手段３０および３２が設けられている。これは方向切換弁を３０および３２の位置に使用することによって達成される。他の選択事項として、流体コンダクタにクイック接続カップリングを組み込むこともできる。これによりドレンおよび充填プロセスにおける流体コンダクタの交換が可能になる。例えば遠隔ドレン・プロセスの場合、流体コンダクタ２４を取り外し、３０の位置に置くことができる。任意選択の冷却器３４を設置することにより、オイルを冷却することができる。オイル品質／レベル・センサ３５を使用することにより、エンジン・オイルを補給する必要が生じた場合に、電子制御モジュール２２に信号を送ることができる。オイル補給タンクおよび添加剤補給タンクを統合することにより、総合的なオイル管理システムが完成する。
【００１７】
図２は、図１に示す補助濾過システム１０の代替システム構成１０’を示したものである。図１に示すシステム１０は、補助濾過装置２６の後段に任意選択冷却器３４が設置されているが、図２に示すように、任意選択の冷却器３４’を個別のループ上に設置し、それにより上流側の濾過器圧力を小さくすることもできる。このような構成には、２つのジェロータ・セットによる二重出力を生成するためのオイル・ポンプ２０’が必要である。
【００１８】
図３は、補助濾過装置２６を示したもので、補助濾過装置２６は、補助濾過装置への流体の流入および流出を可能にするポートと共に外部ハウジング３６を備えている。オイルは、入口ポート３８を通って補助濾過装置に流入し、出口ポート４０を通って補助濾過装置から流出する。また、この補助濾過装置は、蝶番式あるいはボルト式フランジ設計にすることができるアクセス・カバー４２からなっている。カバー・ハウジングの界面からのオイルの流出を防止するために、整合する表面と表面の間にシール（図示せず）が設けられている。入口ポート３８および出口ポートには、流体コンダクタ２４および２８（図１を参照されたい）がそれぞれ接続されている。
【００１９】
図５に示すように、補助濾過装置ハウジング３６は、頂部コンパートメント４４および底部コンパートメント４６に分割されている。図４は、図３の線４−４に沿って取った頂部コンパートメント４４の断面図を示したものである。頂部コンパートメント４４は、濾過されないオイル流のための入口空洞４８、および濾過されたオイル流のための出口空洞５０を有している。濾過材支持具５２は、２つの空洞４８および５０を分離し、濾過材５４を流れ空洞の両端間で支持している。濾過材支持具５２は、流体の流れが通過することができるよう孔が穿たれたプレートであっても、あるいはワイヤ・メッシュを使用することもできる。また、頂部コンパートメント４４には濾過材カートリッジ５６が収納されている。最後に、１組のローラ５８が頂部コンパートメント４４内に配置されている。ローラ５８は、備付けのばね６２によってばね荷重が掛けられた、枢動可能なアーム６０に取り付けられている。ローラ５８は、濾過材５４を案内し、かつ、張力を付与する手段を提供し、さらに、濾過材５４を濾過材支持具５２に押し付ける手段を提供している。
【００２０】
図６は、図４および５に示す頂部コンパートメント４４の代替構成６４を示したものである。頂部コンパートメント４４と同様、頂部コンパートメント６４も、入口空洞６６および出口空洞６８を有している。頂部コンパートメント６４は、膨張式シール７０を入口空洞６６と出口空洞６８の間に有している。膨張式シール７０は、流体圧力が掛かると環状溝７２の内部を軸方向に膨張し、２つの空洞６６および６８を密閉する。膨張式シール７０が膨張すると、濾過材５４がクランプ・リング７４に向かって押し上げられる。クランプ・リング７４は、濾過材支持具７６を所定の位置に保持している。また、クランプ・リング７４は、Ｏリング８０などの密封装置と共に使用するための雄シール領域７８を備えている。Ｏリング８０は、クランプ・リング７４の外側周辺の漏れを防止している。図７に示すように、頂部コンパートメント６４は、膨張式シール７０に流入し、かつ、膨張式シール７０から流出して入口空洞６６に流入するオイルを制御するための２つの電子制御弁８２および８４を備えている。また、頂部コンパートメント６４は、当分野の技術者に知られている一般的な装置である圧力センサ８６および圧力安全装置８８を備えている。以下でより詳細に考察するように、オイルは、メイン通路９０を通って通路９２に流入し、かつ、膨張式シール７０のステム９４に流入する。これにより入口空洞６６および出口空洞６８が密閉され、通路９６を通して導かれたオイルが入口空洞６６に流入する。
【００２１】
図１および２に示すように、静電集塊システム９８および９８’を使用することにより、煤などの微小汚染物質を捕獲する濾過材５４（図４を参照されたい）の能力を強化することができる。これは、電荷を帯びたワイヤ・メッシュ９７（図４に仮想線で示す）を濾過材の前段に配置することによって、あるいは電荷を帯びたワイヤ・メッシュ９７を濾過材中に製造することによって達成される。この電荷を帯びたメッシュにより、煤粒子をメッシュに引き寄せ、かつ、メッシュ上に集塊させることができる。塊が一定の大きさに達すると、オイルの流れによって塊が破壊され、濾過材によって収集される。また、静電集塊システムには、オイルの品質を強化するべく、濾過材に添加剤を供給する添加剤補給システム１００を持たせることもできる。添加剤を補給するための代替方法は、特殊な化学被覆材を濾過材に塗布することである。添加剤を補給するための他の代替方法は、交換可能かつリサイクル可能な添加剤放出カートリッジを戻りのラインに取り付けることである。添加剤は、オイルがカートリッジを通って流れる際に、オイル中に溶解する。
【００２２】
図８は、カバー４２を取り外した濾過材カートリッジ５６を示したものである。濾過材カートリッジ５６は、外部ハウジング１０２および形態がロール形のきれいな濾過材５４を保持する媒体供給リール１０４を備えている。濾過材５４は、濾過材カートリッジ５６を介して巻取りリール１０６に巻き取られる。また、濾過材カートリッジ５６には、１組の案内ローラ１０８および１組の案内ポスト１１０が収納されている。案内ポスト１１０は、濾過材５４を媒体供給リール１０４から案内ローラ１０８へ導き、続いて巻取りリール１０６へ導いている。もう１組の案内ローラを濾過材カートリッジに組み込むことにより、濾過材からオイルを絞り出し、かつ、汚染物質を濾過材中に密集させる手段として使用することができる。濾過材カートリッジは、濾過材５４がすべて使用された後、リサイクルできるように、あるいは再生することができるように製造することができる。図９は、図１１および１２に示す、以下でより詳細に考察する張力装置と共に使用することができる媒体供給リール１０４を示したものである。スロットが施された部分１１２は、媒体供給リール１１２に張力を付与する手段を提供するべく使用することができる１つの構成に過ぎず、十字形部分、六角形部分または駆動ギヤも可能である。巻取りリール１０６の構成は、媒体供給リール１０４の構成に極めて類似しており、さらには媒体供給リールとの交換が可能な構成にすることもできる。
【００２３】
図１０は、図５に示す底部コンパートメント４６内に配置されている濾過材割出し機構１１４を示したものである。この濾過材割出し機構は、濾過材５４を増分割出し、かつ、濾過材５４を前進させるための手段を提供している。濾過材割出し機構１１４は、アクチュエータとしての電気引張り型ソレノイド１１６からなっている。アーム１１８は、ソレノイド電機子１２０とリンクしてアーム１２２を駆動している。これらのリンケージおよび駆動つめ１２４を介して、ソレノイド１１６によって生成される線形運動がつめ車１２６の回転運動に変換される。このつめ車１２６によって、巻取りリール１０６中の整合スロットと嵌り合っている割出し駆動軸１２８が駆動される（巻取りリール１０６は、図９に示す媒体供給リール１０４と同様のスロット部分を備えた構成になっている）。
【００２４】
ソレノイド１１６に電圧が印加されると磁界が生成され、その磁界によってソレノイド電機子１２０が引き寄せられる。ソレノイド電機子１２０が引き寄せられると、リンケージ・アーム１１８を介して駆動アーム１２２が反時計方向に回転する（図１０から見て）。駆動つめ１２４により、つめ車１２６が同じく反時計方向への回転を強いられる。ソレノイド１１６がその行程を完了すると、電機子１２０は、戻しばね１３０を介して元の位置に復帰する。ばね荷重拘束つめ１３２は、駆動アーム１２２が同じく元の位置へ復帰する際のその方向へのつめ車１２６の逆進を禁止している。
【００２５】
割出し機構のコンポーネントはすべて、濾過装置ハウジング３６の底部コンパートメント４６に取り付けられるベース・プレート１３４（図５を参照されたい）に取り付けられている。割出しのための代替方法には、線形ソレノイド、リンケージ・アーム、駆動アーム、駆動つめ、拘束つめ、つめ車およびばねと、電気回転型ソレノイドとの置換がある。ソレノイド電機子軸および割出し駆動軸には、一方の方向に駆動し、かつ、もう一方の方向に対しては自由なころがりを許容するローラ・クラッチが結合されている。回転ソレノイドに電圧が印加されると電機子軸が回転し、それにより巻取りリール軸が駆動される。電機子がその全行程に達すると、電機子は、組込み戻しばねによって元の位置へ強制復帰される。ローラ・クラッチは、巻取りリール軸を元の位置へ駆動することなく、その復帰を可能にしている。割出しのための他の代替方法には、線形ソレノイド、リンケージ・アーム、駆動アーム、駆動つめ、拘束つめ、つめ車およびばねと、電子ステッパ電動機との置換がある。ステッパ電動機の出力軸が、巻取りリール軸に結合されることになる。歯車列またはプーリ／ベルト・システムをそれぞれの割出し方法に組み込み、必要に応じて巻取りリール軸へのトルク出力を大きくすることができる。
【００２６】
図１１は、濾過材５４を前進させる際の濾過材５４のあそびを除去するべく、媒体供給リール１０４に取り付けられる張力装置１３６を示したものである。張力装置１３６は、ハウジング１３８、ラチェット機構１４０、およびファスナ１４３でハウジング１３８に取り付けられるカバー１４２を備えている。ラチェット機構１４０は、ハウジング１３８に固定される静止部材１４４、媒体供給リール１０４に結合される回転部材１４６およびばね１４８を備えている。ばね１４８は、静止部材１４４および回転部材１４６の整合する歯１５０と１５２の間の圧力を一定に保持している。媒体供給リール１０４が回転すると、ばね１４８が縮み、それにより整合する歯１５０および１５２の係合を解除し、かつ、再び係合させている。
【００２７】
また、張力装置１３６は、標準の位置センサを収納するためのカバー１５４を追加装備するべく構成されている。カバー１５４は、ハウジング１３８にファスナ１５６で取り付けられることになる。この構成により、濾過材の破損または巻付き、およびその他のシステム状態の診断が可能になる。位置センサにより、回転部材１４６の回転運動を検出することができ、例えば割出しサイクルの間、回転部材１４６が回転していない場合、それは濾過材の破損または巻付きを表している。図１２は、濾過装置外部ハウジング３６のベースに取り付けられた張力装置１３６を示したものである。回転部材１４６は、媒体供給リール１０４に結合されている。濾過装置２６からのオイル漏れを防止するべく、ハウジング３６のベース１５８には標準リップ・シール１６０が設けられている（図５に示すように、これと同じタイプのシールが巻取りリール１０６に使用されている）。封止界面は、シール１６０と媒体供給リール１０４の間に生じている。
【００２８】
代替張力装置には、歯を備えた媒体供給リール１０４のフランジの構成がある。図６に、フランジ１６６の周囲に歯１６４を備えた媒体供給リール１６２が示されている。タブ１６８が配置され、ばね荷重拘束つめとして作用している。タブ１６８は、媒体供給リール１６２が反時計方向に回転すると、歯１６４との係合を解除し、かつ、再び係合する。したがってタブ１６８は、媒体供給リール１６２の時計方向の運動を防止し、それにより濾過材１７０が前進する際のその張力を維持している。
【００２９】
通常の動作の下では、電気オイル・ポンプ１８（図１を参照されたい）は、エンジン・オイル・パン１４からオイルを引き出し、オイルを濾過するべく補助濾過装置２６に送っている。オイルの流れは、入口ポート３８（図５を参照されたい）を介して濾過装置に流入し、入口空洞４８を充填する。オイルの流れは、次に濾過材５４を通過して濾過された後、濾過材支持具５２を通って出口空洞５０に流入し、次に出口ポート４０から流出してエンジン・オイル・パン１４に戻る。この一連の循環は連続的に実行される。オイル圧は、電気圧力センサ１７１（図１に図式的に示す）を介して、入口空洞４８内および出口空洞５０内の両方でモニタされる。露出している濾過材に汚染物質および粒子が蓄積すると、出口空洞５０に対する入口空洞４８の圧力が高くなる。差圧センサ１７１によって検出されるこの圧力差が所定の設定ポイントに達すると、電子制御モジュール２２に信号が送られ、電子制御モジュール２２の制御によって電気オイル・ポンプが停止し、それにより補助濾過装置２６へのオイルの流れが停止する。差圧タイプの圧力センサが使用されているが、この用途には、とりわけ差圧スイッチが適している。
【００３０】
次に、割出し機構１１４（図１０を参照されたい）に信号が送られ、濾過材５４が前進を開始する。割出し駆動軸１２８によって巻取りリール１０６が駆動され、濾過材５４の汚れた部分が巻き取られる。汚れた部分が巻き取られると、媒体供給リール１０４からきれいな濾過材が繰り出され、オイルが流れる経路中に濾過材支持具５２の両端間を横断して前進する（図４および５を参照されたい）。濾過材５４の前進が完了すると、電気オイル・ポンプ１８は、補助濾過装置２６へのオイル供給を再開する。これは、センサによる差圧のモニタに応じて、増分方式で実行される。差圧が、設定されている高レベル未満である場合、割出しは、濾過材の目詰まりによって圧力が再び上昇するまで停止する。
【００３１】
別法として、差圧降下によってではなく、所定の量に基づく量だけ単純に濾過材５４を前進させることができる。例えば、使用済み濾過材のすべてが巻取りリール１０６に移動するように、つまり濾過材の１つの全フレームが前進するように濾過材を前進させることができる。逆に、オイルの一部がきれいな媒体を通過し、残りの部分が使用済み媒体を通過するよう、１つの全フレームに満たない量だけ濾過材を前進させることもできる。この方法は、濾過材に既に付着している粒子（「濾塊」）を利用したもので、より微細なオイル濾過器が生成される。濾塊を通過するオイルの流量がきれいな媒体を通過する流量より少ないことは当然であるが、濾過が追加され、かつ、媒体の寿命が長くなる利点があるため、この方法は、いくつかの用途においては魅力的な任意選択になっている。
【００３２】
前進させる濾過材５４の量は、多くの方法によって決定することができる。その方法の１つは、例えば、濾過材５４が前進する量に直接関係しているつめ車１２６の回転を制御することである。回転ソレノイドまたはステッパ電動機を使用して割出しシステムを構成する場合、この方法に類似した方法を使用することができる。エンジンの拡張予防保全期間に到達すると、濾過装置のアクセス・カバー４２が取り外され、濾過材５４、媒体供給リール１０４および巻取りリール１０６が交換される。補助オイル濾過器が、図４に示すような濾過材カートリッジ５６を使用して構成されている場合は、カートリッジ全体が交換される。拡張予防保全期間の長さは、設定時間あるいは濾過材の総使用量のモニタに基づいている。より大きなスプールの濾過材を設置し、かつ、各割出しサイクルにおける濾過材の前進量を少なくすることにより、この拡張予防保全期間を長くすることができる。次に、きれいな濾過材の設置が完了すると、補助濾過装置２６は、いつでも新しい濾過サイクルを実行することができる。
【００３３】
補助濾過装置２６の動作は、補助濾過装置２６が膨張式シール７０（図６および７を参照されたい）を使用して構成されている場合、上で説明した動作とは異なった動作になる。先ず、メイン通路９０にオイルが流入すると、弁８２が閉じて弁８４が開き、それにより通路９２にオイルが流入し、通路１７２および膨張式シールのステム９４を介して膨張式シール７０に供給される。オイル圧によってシール７０が軸方向に膨張し、濾過材１７０を濾過材サポート７６およびクランプ・リング７４に向けて押し上げる。所定の封止圧に達したことを圧力センサ８６が検出すると、弁８２が開いて弁８４が閉じ、それによりオイルの流れは通路９６に向けられる。通路９６から入口空洞６６にオイルが供給され、濾過プロセスが開始される。
【００３４】
膨張式シール７０は、弁８４が閉じる際に、オイルを該シール内に捕らえることによって、入口空洞６６と出口空洞６８の間を正の封止に維持している。封止圧は、圧力センサ８６を使用してモニタされ、封止圧が所定の圧力を超えると、圧力安全装置８８が開いてオイルを通路１７４に流入させ、入口空洞６６に流出させる。他の実施例の場合と同様、濾過材１７０の両側の差圧が所定の値に達すると、電子オイル・ポンプによる濾過装置へのオイルの供給が停止する。通路９２が開き、それにより圧力が解放され、膨張式シール７０が収縮する。次に濾過材１７０が前進し、膨張式シール７０の膨張に伴ってプロセスが再開される。他の代替シール設計には、入口空洞６６の周囲から内側に突出した可撓リップ・シール１７６（図６に仮想線で示す）の使用がある。濾過材１７０の両側の差圧により、可撓リップ・シール１７６と濾過材１７０が係合し、それによりエンジン・オイルが実質的に入口空洞６６および出口空洞６８の内部に密封される。
【００３５】
本発明により、エンジン用途のための現在の潤滑システム濾過技術が著しく改善される。主要な改善の中には、（１）エンジン潤滑システムとは完全に独立して動作する補助濾過システムの使用、（２）より微細な連続濾過を無限の濾過容量に適用する濾過方式、（３）サービスを促進するための遠隔充填およびドレンの追加、（４）問題となる汚染物質の収集技法および添加剤補給スキームを統合するための機会、および（５）総合的なオイル管理システムを完成するための、オイル・レベルおよびオイル品質センサ、オイル補給スキームおよびオイル冷却器を統合するための機会が含まれている。
【００３６】
また、本発明には、従来の全量通過式濾過器との置換用として、取外し可能媒体カートリッジを有するこのような濾過器の使用が意図されている。また、本発明には、独立したポンプとの使用ではなく、バイパス濾過器として従来の濾過器との並列使用が意図されている。さらに、本発明には、媒体カートリッジの取替可能態様を排除し、濾過器ハンジング内への濾過材リールの単純な永久保管が意図されている。
【００３７】
以上、本発明を実践するための最良モードについて詳細に説明したが、本発明に関連する分野の技術者には、本発明を実践するための、特許請求の範囲の各請求項の範囲内における様々な代替設計および実施例が認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】補助濾過システム回路の概略構造およびエンジンへの補助濾過システムの適応を示す図である。
【図２】補助濾過システムの代替構成の概略構造およびエンジンへの補助濾過システムの適応を示す図である。
【図３】補助濾過装置の等角図である。
【図４】図３の線４−４に沿って取った補助濾過装置の横断面上面図である。
【図５】図３の線５−５に沿って取った補助濾過装置の横断面側面図である。
【図６】補助濾過装置の代替実施例の横断面上面図である。
【図７】図６に示す補助濾過装置の部分横断面図である。
【図８】濾過材カートリッジの等角図である。
【図９】媒体供給リールの等角図である。
【図１０】濾過材割出し機構の等角図である。
【図１１】媒体供給リールに使用される張力装置の分解組立等角図である。
【図１２】図４の線１２−１２に沿って取った補助濾過装置の部分横断面正面図である。

Claims (33)

1. エンジン潤滑システムを有する車両のための補助オイル濾過器であって、補助オイル濾過器が、
   エンジン潤滑システムとは別にエンジン・オイルを受け取るための入口ポート、および濾過オイルをエンジンに戻すための出口ポートを有し、入口ポートと流体連絡した入口空洞および出口ポートと流体連絡した出口空洞を画定するハウジングと、
   ハウジング内に配置された、エンジン・オイルを実質的に入口空洞および出口空洞内に密閉するためのシールと、
   ハウジング内に配置された、一巻きの濾過材を有する媒体供給リールと、
   ハウジング内に配置された、媒体供給リールから濾過材を受け取るようになされた巻取りリールと、
   ハウジング内に配置された、使用済み濾過材を受け取るべく巻取りリールを回転させるように動作する媒体割出しシステムとを備えた補助オイル濾過器。
2. シールが、少なくとも一部が入口空洞内に配置された、濾過材と係合するようになされたリップ・シールである、請求項１に記載の補助オイル濾過器。
3. 少なくとも媒体割出しシステムおよび補助オイル濾過器に流入するエンジン・オイルの流れを制御するためのプロセッサをさらに備えた、請求項１に記載の補助オイル濾過器。
4. 入口空洞内および出口空洞内のオイル圧をモニタし、かつ、プロセッサに信号を送るための圧力センサをさらに備えた、請求項３に記載の補助オイル濾過器。
5. シールが、エンジン・オイルによって膨張するようになされた膨張式シールである、請求項３に記載の補助オイル濾過器。
6. 膨張式シールに流入するオイルの流れを制御するための少なくとも１つの電子制御弁をさらに備えた、請求項５に記載の補助オイル濾過器。
7. 膨張式シール内のオイル圧をモニタするための封止圧センサをさらに備えた、請求項５に記載の補助オイル濾過器。
8. 膨張式シール内のオイルが所定の圧力に達した場合に、膨張式シールからオイルを分流させるための圧力安全弁をさらに備えた、請求項７に記載の補助オイル濾過器。
9. ハウジング内に配置された、少なくとも媒体供給リールおよび巻取りリールを備えた取外し可能媒体カートリッジをさらに備えた、請求項１に記載の補助オイル濾過器。
10. ハウジング内に配置され、かつ、媒体供給リールに動作接続された、濾過材の張力を維持するための張力装置をさらに備えた、請求項１に記載の補助オイル濾過器。
11. ハウジング内に配置された、エンジン・オイルを濾過する際に、濾過材をサポートするための濾過材サポートをさらに備えた、請求項１に記載の補助オイル濾過器。
12. エンジンのためのオイル濾過システムであって、
    エンジンからオイルを受け取り、かつ、濾過するための、
    ａ）エンジン・オイルを受け取るための入口ポート、および濾過オイルをエンジンに戻すための出口ポートを有するハウジングと、
    ｂ）ハウジング内に配置された、一巻きの濾過材を有する媒体供給リールと、
    ｃ）ハウジング内に配置された、媒体供給リールから濾過材を受け取るようになされた巻取りリールと、
    ｄ）ハウジング内に配置された、使用済み濾過材を受け取るべく巻取りリールを回転させるように動作する媒体割出しシステムとを備えた補助オイル濾過器と、
    少なくとも媒体割出しシステムおよび補助オイル濾過器に流入するエンジン・オイルの流れを制御するためのプロセッサとを備えたオイル濾過システム。
13. 補助オイル濾過器が、ハウジング内に配置された、少なくとも媒体供給リールおよび巻取りリールを備えた取外し可能媒体カートリッジをさらに備えた、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
14. 補助オイル濾過器が、ハウジング内に配置され、かつ、媒体供給リールに動作接続された、濾過材の張力を維持するための張力装置をさらに備えた、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
15. 補助オイル濾過器が、ハウジング内に配置された、エンジン・オイルを濾過する際に、濾過材を支持するための濾過材支持具をさらに備えた、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
16. 濾過材と動作結合した、濾過材への微小汚染物質の集積を強化するための静電集塊システムをさらに備えた、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
17. 補助オイル濾過器と動作結合した、添加剤をオイル中に放出するための添加剤補給システムをさらに備えた、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
18. エンジン内のオイルの品質およびレベルを検出するためのセンサをさらに備えた、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
19. 補助オイル濾過器ハウジングが、エンジン・オイルを受け取るための入口空洞、および濾過材の一部を通過したオイルを受け取るための出口空洞を画定している、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
20. 補助オイル濾過器が、入口空洞内および出口空洞内のオイル圧をモニタし、かつ、プロセッサに信号を送るための圧力センサをさらに備えた、請求項１９に記載のオイル濾過システム。
21. 補助オイル濾過器が、オイルを入口空洞および出口空洞内に密閉するための膨張式シールをさらに備えた、請求項１９に記載のオイル濾過システム。
22. 補助オイル濾過器が、膨張式シールに流入するオイルの流れを制御するための少なくとも１つの電子制御弁をさらに備えた、請求項２１に記載のオイル濾過システム。
23. 補助オイル濾過器が、膨張式シール内のオイル圧をモニタするためシール圧センサをさらに備えた、請求項２２に記載のオイル濾過システム。
24. 補助オイル濾過器が、膨張式シール内のオイルが所定の圧力に達した場合に、膨張式シールからオイルを分流させるための圧力安全弁をさらに備えた、請求項２３に記載のオイル濾過システム。
25. 補助オイル濾過器とエンジンの間に動作接続されたオイル冷却器をさらに備えた、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
26. エンジンと補助オイル濾過器の間に動作接続された、オイルをエンジンから補助オイル濾過器へポンプ供給するための補助ポンプをさらに備えた、請求項１２に記載のオイル濾過システム。
27. 補助ポンプとエンジンの間に動作接続されたオイル冷却器をさらに備えた、請求項２６に記載のオイル濾過システム。
28. オイルを交換するための遠隔充填およびドレン用サブシステムをさらに備えた、請求項２６に記載のオイル濾過システム。
29. サブシステムが、エンジンと補助ポンプの間に動作接続された、オイルを遠隔充填するための第１の方向切換弁、および補助ポンプと補助濾過器の間に動作接続された、オイルをドレンするための第２の方向切換弁を備えた、請求項２８に記載のオイル濾過システム。
30. エンジンを通って流れるすべてのオイルを受け取り、かつ、濾過する全量通過式濾過器を提供する段階と、
    媒体供給リールと巻取りリールの間に配置される、連続したロール形式の濾過材を備えた補助オイル濾過器を通過するオイルの少なくとも一部をポンプ供給する段階と、
    濾過するエンジン・オイルに少なくとも若干の未使用濾過材を提供するための、巻取りリールを選択的に割出しする段階とを含む、エンジン・オイルを濾過する方法。
31. 補助オイル濾過器が、
    ハウジングと、
    ハウジング内に配置された、少なくとも媒体供給リールおよび巻取りリールを備えた取外し可能媒体カートリッジを備えた、請求項３０に記載の方法。
32. ハウジングの入口空洞内のオイル圧を検出する段階と、ハウジングの出口空洞内のオイル圧を検出する段階と、入口空洞と出口空洞の間のオイル差圧を測定する段階とをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
33. オイル差圧が所定の設定ポイントに達すると、巻取りリールが割出しされる、請求項３２に記載の方法。

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