JPH0861033A - 内燃機関における潤滑油浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 オイルストレーナー（２）が配入された潤滑
油貯蔵槽（１）と、前記オイルストレーナーを介して潤
滑油を吸入するポンプ（３）と、前記ポンプによる潤滑
油の圧送供給経路に設けられるフィルター装置（４）と
から構成されてなることを特徴とする内燃機関における
潤滑油浄化装置 【効果】 ディーゼル又はガソリン自動車等の内燃機関
における潤滑油から、金属細粉やすす、灰などの微粒子
を効率良く捕集して潤滑油の劣化を防止し、潤滑油の寿
命延長や燃費を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関における潤滑
油浄化装置に係り、その目的は、ディーゼル又はガソリ
ン自動車、船舶、特殊車両、工作機械の歯車装置、その
他産業機械用の軸受等の内燃機関における潤滑油から、
金属細粉やすす、灰などの微粒子を効率良く捕集して潤
滑油の劣化を防止し、潤滑油の円滑な圧送供給を行うこ
とのできる内燃機関における潤滑油浄化装置を提供する
ことにある。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、歯車装置及び軸受等の機械的
運動がなされている機関においては、金属部品同士の摩
擦や焼き付けを防止し、円滑な運動を進行させる目的で
潤滑油が使用されている。この潤滑油による潤滑方式と
しては、現在では、オイルパンに蓄えられた潤滑油を圧
力により各部に送る圧送式が主流とされ、各部で潤滑を
終えたオイルは重力によりオイルパンに戻り、再び使用
されている。ところが、前記潤滑油の循環工程中には、
吸気工程でのほこりや燃焼生成物（内燃機関の場合）、
高温、高圧により生じる添加剤の劣化分解生成物、さら
には金属部品の磨耗による金属細粉などを混入しやすく
なっている。このため、このような異物が潤滑油ととも
に再び各部品に圧送されると、金属部品に異物が付着し
て固形異物と部品同士の磨耗や潤滑不良、部品同士の焼
き付けが生じてしまう。従って、通常は、ストレーナー
エレメントを配設して、潤滑油中に混入した異物を取り
除き、摺動面の摩擦や磨耗損失、或いは部品同士の焼き
付けを防止している。

【０００３】ところが、前記ストレーナーエレメントは
異物の通過面積を小さく設計すると、目詰まりが起こり
やすくなり、エンジン、或いは産業機械の軸受や摺動部
に潤滑油を供給することができなくなってしまうため、
現在では比較的大きな腐食生成物を捕集するよう設計さ
れている。従って、通常はストレーナーエレメントの入
口と吐出口との油圧差を測定し、この油圧差が一定値以
上になると、潤滑油はストレーナーエレメントを通過せ
ず、そのままエンジン等各部品へ送り込まれるよう設計
され、ストレーナーエレメントは一定期間使用後、カー
トリッジ方式で交換するよう構成されている。具体的に
小型発電機エンジンでは、ストレーナーエレメントは５
０時間ごとに交換するよう指示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしなら、前記スト
レーナーエレメント及び潤滑油の交換には時間や手間を
要するとともに、頻繁に交換することにより廃棄潤滑油
や廃棄物が多量に生じるという課題が存在した。 さら
に、ディーゼルエンジンの場合では、ガソリンエンジン
に較べると運転条件が過酷で、温度も上がりやすいため
潤滑油の劣化が著しく、しかも燃焼中に発生するすすや
灰は、その粒子が１μｍ程度以下で高硬度のものである
ことが多く、ストレーナーエレメントでの捕集はでき
ず、そのままエンジンや各部品に供給されてしまい、部
品の磨耗や焼き付けの原因となるという課題も存在し
た。そこで、業界では循環工程において混入される金属
細粉や、燃焼によるすすや灰などの排気微粒子を好適に
捕集し、潤滑油の劣化を防止して純度の高い潤滑油を各
機関へ供給することができ、さらには短期間で交換する
必要がなく、適宜洗浄してそのまま再使用することがで
きる潤滑油の浄化装置の創出が望まれていた。（尚、デ
ィーゼルエンジンの燃焼によって発生するすすは１．０
〜２．０ｇ／燃料１Ｋｇと多く、多量のものが潤滑油に
侵入する。）

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明では、オイルス
トレーナーが配入された潤滑油貯蔵槽と、前記オイルス
トレーナーを介して潤滑油を吸入するポンプと、前記ポ
ンプによる潤滑油の圧送供給経路に設けられるフィルタ
ー装置とから構成されてなることを特徴とする内燃機関
における潤滑油浄化装置を提供することにより、前記従
来の課題を悉く解消する。

【０００６】

【作用】請求項１の発明では、オイルストレーナーを配
入した潤滑油貯蔵槽からポンプにより潤滑油を圧送供給
する経路にフィルター装置を設けてなるから、オイルス
トレーナーにより捕集できなかった金属細粉やすす、灰
などの微粒子をフィルター装置により捕集して、純度の
高い潤滑油を所定機関に供給することができるとともに
燃費を向上させることができる。請求項２の発明では、
前記潤滑油の圧送供給経路にフィルター装置を取設し、
このフィルター装置の入口と吐出口に開閉弁を設けると
ともに、この入口と吐出口とにおける油圧差を測定する
検知機構を前記開閉弁と接続して配設し、さらに前記ポ
ンプとフィルター装置との経路途中に開閉弁を備えたバ
イパス経路を設け、一方前記フィルター装置の入口と吐
出口付近に開閉弁を中途部に備えた洗浄経路を接続し、
この洗浄経路の先端に洗浄フィルターとポンプとを備え
た洗浄剤タンクを配設してなるから、フィルター装置が
スラッジや固体微粒子を捕集して目詰まりを起こし、潤
滑油の供給流が停止した場合には、フィルタ装置の入口
と吐出口との油圧差を検知機構が検知し、フィルター装
置の入口と吐出口とに設けられた開閉弁が閉鎖され、潤
滑油はバイパス経路によって所定の機関に供給される。
しかもこの際、洗浄経路の開閉弁を開放し、ポンプを
駆動させることによりフィルタ装置に詰まったスラッジ
や固体微粒子を逆洗により洗浄剤中に分散させることが
でき、この分散されたスラッジや固体微粒子を沈殿又は
洗浄フィルタにより除去することができる。スラッジや
固体微粒子を除去した後、元通りフィルター装置の入口
と吐出口付近の開閉弁を開放して潤滑油をフィルター装
置を介して所定の機関に供給することができる。

【０００７】請求項３の発明では、フィルター装置に複
数枚の濾過膜を設け、この濾過膜には表面に数個の潤滑
油流通孔を設け、一の濾過膜に形成された流通孔が隣接
する他の濾過膜の流通孔と同一軸上に位置しないよう潤
滑油の吸入経路に沿って複数枚の濾過膜を並列して配設
してなるから、潤滑油がフィルター装置を通過する際に
一直線に通過されず、交互に濾過膜と衝突しながら通過
されるため、微粒子やすす、灰などを効率良く濾過膜で
捕集することができる。請求項４の発明ではフィルター
装置に四フッ化エチレン多孔膜を設けてなるから、耐熱
性、防塵性、耐薬品性、耐油性、撥水性、通気性、潤滑
油透過性、固体捕集性等に優れたフィルター装置である
とともに、フィルター装置交換時には簡便に焼却処分す
ることができ、環境破壊を引き起こすことがない。

【０００８】

【発明の構成】以下、この発明に係る内燃機関における
潤滑油浄化装置の構成を図面に基づいて詳述する。図１
は、この発明の一実施例に係る自動車内燃機関における
潤滑油浄化装置の概略を示す模式説明図である。図中、
（１）は潤滑油が貯蔵されたオイルパン、（２）は先端
に濾過器（２１）を備えたオイルストレーナー、（３）
は吸入圧送ポンプ、（４）はフィルター装置、（５）は
バイパス経路、（６）は洗浄経路、（７）は吸入圧送ポ
ンプ、（８）は洗浄フィルタ、（９）は洗浄剤タンク
で、（４ａ）・（４ｂ）・（５ａ）・（６ａ）・（６
ｂ）は開閉弁、（１０）は前記開閉弁と遠隔的に接続さ
れる検知機構である。尚、（１１）はクランク軸、（１
２）は給油管、（１３）はカム軸、（１４）はロッカー
アーム軸である。

【０００９】以上の構成からなる実施例において、クラ
ンク下部のオイルパン（１）に貯蔵されている潤滑油
（１ａ）は、エンジン起動とともにオイルストレーナー
（２）を経て、ポンプ（３）で吸引されフィルタ装置
（４）を通ってロッカーアーム軸（１４）、カム軸（１
３）、給油管（１２）、クランク軸（１１）に供給され
る。ロッカーアーム軸（１４）、カム軸（１３）に送ら
れた潤滑油は、これら機関を潤滑させた後、再びオイル
パン（１）に戻る。また、給油管（１２）に供給されて
きた潤滑油は、クランク軸（１１）、ピストン、ピスト
ンピン（図示せず）を経てシリンダ面を潤滑して再びオ
イルパン（１）に戻る。尚、この循環工程中は、開閉弁
（４ａ）・（４ｂ）は開放し、開閉弁（５ａ）・（６
ａ）・（６ｂ）は閉鎖しておく。

【００１０】また、潤滑油（１ａ）中のスラッジや固体
微粒子をフィルター装置（４）が捕集し、フィルター装
置（４）が目詰まりを起こして、潤滑油の供給流が停止
した場合には、フィルター装置（４）の入口（４１）と
吐出口（４２）との油圧差を検知機構が検出し、この油
圧差が一定値以上に達すると開閉弁（４ａ）・（４ｂ）
が閉鎖され、開閉弁（５ａ）が開放され、ポンプ（３）
により圧送された潤滑油はバイパス経路（５）を通って
ロッカーアーム軸（１４）、カム軸（１３）、給油管
（１２）、クランク軸（１１）に供給される。この後、
開閉弁（６ａ）・（６ｂ）を開放し、ポンプ（７）を駆
動させると、洗浄剤が貯蔵されている洗浄剤タンク
（９）から、洗浄剤が洗浄経路（６１）を介してフィル
ター装置（４）へと供給され、フィルター装置が逆洗さ
れる。洗浄剤中に分散されたスラッジや固体微粒子は、
洗浄経路（６２）により沈殿又は洗浄フィルタ（８）に
より除去される。この洗浄工程終了後、再び開閉弁（５
ａ）・（６ａ）・（６ｂ）を閉鎖し、（４ａ）・（４
ｂ）を開放すると、通常の潤滑油供給工程を再開するこ
とができる。

【００１１】この発明において、フィルター装置（４）
としては、逆洗工程により再使用可能な濾過膜（４
１）、具体的には高分子膜、金属性膜及び多孔質セラミ
ックス膜、多孔質セラミックスブロックなどがいずれの
ものでも好適に使用できる。さらに望ましくは、フィル
ター装置（４）として四フッ化エチレン多孔膜（商品
名：プレフィルタ用ミクロテックス、日東電工株式会社
製）が、撥水性、耐熱性、耐薬品、通気性、防塵性等に
優れているため好ましく使用される。しかも四フッ化エ
チレン多孔膜は、耐油性にも優れ、流体透過、固体捕集
など潤滑油用のフィルターとして優れた性能を発現す
る。また、この濾過膜（４１）は、図２に示すよう複数
枚を並列させて配置してフィルター装置（４）を構成す
る構造としてもよい。この場合、濾過膜（４１）表面に
直径１〜５ｍｍ程度の潤滑油流通孔（４１ａ）を４〜５
ヵ所に設け、第１段目のフィルタ膜のみで捕集し、流れ
の圧力損失を増加させて装置内の流量低下と、多段フィ
ルタ膜に一様に固体微粒子が付着するよう配慮すること
が好ましい。但し、濾過膜は０．１〜０．２μｍ粒径の
ものは通過させ、０．３μｍ程度以上のものを捕集する
構成とするのが望ましい。さらに、隣接する他の濾過膜
（４１）の潤滑油流通孔（４１ａ）同士が同一軸上に位
置しないよう、潤滑油の吸入経路に沿って複数枚の濾過
膜（４１）が並列して配設される構成とされる。より具
体的には図３に示すよう潤滑油流通孔（４１ａ）同士が
同一軸上に位置しないよう二枚の濾過膜を隣接して配置
し、これを一組みとして、フィルター装置（４）中に２
〜６組みの濾過膜（４１）を配設するのが好ましい。こ
のように、表面に潤滑油流通孔（４１ａ）を設けた濾過
膜（４１）を配設することによって、フィルター装置
（４）内を潤滑油が一直線に通過せず、交互に濾過膜
（４１）と衝突しながら通過するため、潤滑油中に混入
されている固体微粒子やすす、灰などの異物を効率よく
捕集することができる。

【００１２】また、この発明では、フィルター装置
（４）をカセット式に設ける構成とすることもできる。
すなわち、図４に示すよう、通水可能なフランジ付容器
（４０）に濾過膜（４１）からなるフィルタ装置を着脱
自在に収納し、一定期間運転後、フランジ（ｆ）を開放
して、新規なものと適宜取り替える構成とすることがで
きる。さらに、自動車や特殊車両、船舶における内燃期
間の場合、前述のフランジ構造ではなく、図５に示すよ
うなヒンジ（ｈ）を用いた蓋（Ｈ）を設けたクランプ或
いはボルト締めの容器（４０）を用いることもできる。
このようにフィルター装置（４）をカセット式とするこ
とによりすす等を捕集したフィルターを適宜交換すると
ともに使用済のフィルター装置（４）をそのまますす等
と共に焼却処分に付すことができる。

【００１３】さらに、この発明においては、前述した濾
過膜（４１）がスラッジや固体微粒子を捕集し、目詰ま
りを起こした場合には、バイパス経路（５）及び洗浄経
路（６）を開放し、逆洗を行うことによって、再び濾過
膜（４１）を使用可能とすることができる。すなわち、
この逆洗工程ではポンプ（７）を駆動させて、タンク
（９）内の洗浄剤を、通常の潤滑油供給工程とは逆の流
れでフィルター装置（４）に供給する。するとフィルタ
ー装置（４）の目詰まりが解消され、スラッジや固体微
粒子等が分散された洗浄剤がタンク（９）へと供給さ
れ、沈殿又は洗浄フィルタ（８）により濾過して除去す
る。この発明において洗浄剤としては特に限定はされ
ず、ガソリン、灯油或いは他の公知の洗浄剤がいずれの
ものでも好ましく使用することができる。また、超音波
攪拌機によりフィルタより捕集粒子を取外してて浮遊さ
せて、逆洗して再生して再使用することもできる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明に係る内燃機関における潤滑
油浄化装置の効果を実施例により一層明確なものとす
る。但し、この発明は以下の実施例により何ら限定はさ
れない。

【００１５】（実施例）１９９ｍｌの４サイクル単筒デ
ィーゼルエンジン発電機（３０００ｒｐｍ）のオイルパ
ンに図１に示すようストレーナーを配設し、このストレ
ーナーに吸入圧送ポンプを取り付け、且つこのポンプに
よる供給経路にプレフィルタ用ミクロテックス（商品
名、日東電工株式会社製）からなる濾過膜を取り付けた
フィルタ装置を取り付けた。また、図１に示すようにバ
イパス経路、洗浄経路をそれぞれ設けて実施例１の装置
とした。 （比較例）オイルパンにストレーナーが配設され、この
ストレーナーに吸入圧送ポンプが取り付けられて潤滑油
がエンジンに供給される構造の１９９ｍｌの４サイクル
単筒ディーゼルエンジン発電機（３０００ｒｐｍ）を比
較例の装置とした。

【００１６】

【試験例】潤滑油として１０Ｗ３０油を用い、前記実施
例及び比較例の発電機をそれぞれ作動させた〔この時、
実施例の発電機では、５０時間毎に潤滑油を逆洗（洗浄
剤：ガソリン）し、繰り返し使用した〕。（尚、再使用
時には略元に戻っていた（９８％））。この運転時の潤
滑油の全酸価度（ＫＯＨ ｍｇ／ｇ）と運転時間との関
係を表１に、また全塩基価度（ＫＯＨ ｍｇ／ｇ）と運
転時間との関係を表２に示す。さらに運転５０時間後の
潤滑油中のすず濃度（ボッシュ濃度計による比色法によ
り測定）と運転時間との関係及び燃料消費率を表３にそ
れぞれ示す

【００１７】

【化１】

【化２】

【化３】

【００１８】化１乃至化２の結果から明らかな如く、実
施例の発電機では、腐食、磨耗を生じる限界レベルとさ
れる全塩基価度に達するまでの運転時間が、比較例の発
電機の略２倍であり、比較例の発電機よりも潤滑油の劣
化が顕著に防止され、運転時間を大幅に延長してもエン
ジンの運転に不良をきたさないことが判る。化３の結果
から明らかな如く、実施例の発電機では潤滑油中のすす
濃度が比較例の発電機と較べて顕著に低いことが判る。
従って、ディーゼルその他の内燃機関の潤滑油の劣化
が、潤滑油中のすすの蓄積に影響されると言われている
が、実施例では潤滑油の中のすす濃度を低減できるの
で、劣化を防止することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１に係る発明
はオイルストレーナーが配入された潤滑油貯蔵槽と、前
記オイルストレーナーを介して潤滑油を吸入するポンプ
と、前記ポンプによる潤滑油の圧送供給経路に設けられ
るフィルター装置とから構成されてなることを特徴とす
る内燃機関における潤滑油浄化装置であるから、ディー
ゼル又はガソリン自動車、船舶、特殊車両、工作機械の
歯車装置、その他産業機械用の軸受等の内燃機関におけ
る潤滑油から、金属細粉やすす、灰などの微粒子を効率
良く捕集して潤滑油の劣化を防止し、潤滑油の寿命延長
や燃費の向上を可能とし、潤滑油の円滑な供給とエンジ
ンの駆動を可能とすることができるという優れた効果を
奏する。請求項２に係る発明はオイルストレーナーが配
入された潤滑油貯蔵槽からポンプにより潤滑油を所定機
関へ圧送してなる潤滑系において、前記潤滑油の圧送供
給経路にフィルター装置が取設され、且つこのフィルタ
ー装置の入口と吐出口に開閉弁が設けられるとともに、
この入口と吐出口とにおける油圧差を測定する検知機構
が前記開閉弁と接続して配設され、さらに前記ポンプと
フィルター装置との経路途中に開閉弁を備えたバイパス
経路が設けられ、一方前記フィルター装置の入口と吐出
口付近に開閉弁を中途部に備えた洗浄経路が接続され、
この洗浄経路の先端にポンプと洗浄フィルターとを備え
た洗浄剤タンクが配設されてなることを特徴とする内燃
機関における潤滑油浄化装置であるから、フィルタ装置
にスラッジや固体微粒子が捕集され目詰まりを起こし、
潤滑油の供給流が停止された場合には、潤滑油はフィル
ター装置を素通りして、バイパス経路によって所定の機
関に供給され、しかもこの際、フィルタ装置に詰まった
スラッジや固体微粒子は逆洗されて除去されるから、洗
浄後、前記フィルター装置を再使用することができ、取
り替えによる煩雑さを解消することができるという効果
を奏する。

【００２０】請求項３に係る発明は前記フィルター装置
には複数枚の濾過膜が設けられ、且つこの濾過膜は表面
に数個の潤滑油流通孔が設けられてなり、一の濾過膜に
形成された流通孔が隣接する他の濾過膜の流通孔と同一
軸上に位置しないよう潤滑油の吸入経路に沿って複数枚
の濾過膜が並列して配設されてなることを特徴とする請
求項１又は２に記載の内燃機関における潤滑油浄化装置
であるから、フィルター装置内を潤滑油が一直線に通過
せず、交互に濾過膜と衝突しながら通過するため、潤滑
油中に混入されている固体微粒子やすす、灰などの異物
を効率よく捕集することができるという優れた効果を奏
する。請求項４に係る発明は前記フィルター装置には、
四フッ化エチレン多孔膜が設けられてなることを特徴と
する請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関に
おける潤滑油浄化装置であるから、耐熱性、防塵性、耐
薬品性、耐油性、撥水性、通気性、潤滑油透過性、固体
捕集性等に優れたフィルター装置であるとともに、フィ
ルター装置交換時には簡便に焼却処分することができ、
環境破壊を引き起こすことがないという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る内燃機関における潤滑油浄化装
置の一実施例を示す模式説明図である。

【図２】この発明において使用されるフィルター装置の
一例を示す模式説明図である。

【図３】この発明において使用されるフィルター装置の
別の実施例を示す模式説明図である。

【図４】この発明において使用されるフィルター装置の
別の実施例を示す模式説明図である。

【図５】この発明において使用されるフィルター装置の
別の実施例を示す模式説明図である。

【符号の説明】

１ 潤滑油貯蔵槽（オイルパン） ２ オイルストレーナー ３ 吸入圧送ポンプ ４ フィルター装置 ５ バイパス経路 ６ 洗浄経路 ７ ポンプ ８ 洗浄フィルター ９ 洗浄剤タンク ４ａ・４ｂ・５ａ・６ａ・６ｂ 開閉弁

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｍ 11/10 Ｄ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイルストレーナーが配入された潤滑油
   貯蔵槽と、前記オイルストレーナーを介して潤滑油を吸
   入するポンプと、前記ポンプによる潤滑油の圧送供給経
   路に設けられるフィルター装置とから構成されてなるこ
   とを特徴とする内燃機関における潤滑油浄化装置。
2. 【請求項２】 オイルストレーナーが配入された潤滑油
   貯蔵槽からポンプにより潤滑油を所定機関へ圧送してな
   る潤滑系において、前記潤滑油の圧送供給経路にフィル
   ター装置が取設され、且つこのフィルター装置の入口と
   吐出口に開閉弁が設けられるとともに、この入口と吐出
   口とにおける油圧差を測定する検知機構が前記開閉弁と
   接続して配設され、さらに前記ポンプとフィルター装置
   との経路途中に開閉弁を備えたバイパス経路が設けら
   れ、一方前記フィルター装置の入口と吐出口付近に開閉
   弁を中途部に備えた洗浄経路が接続され、この洗浄経路
   の先端にポンプと洗浄フィルターとを備えた洗浄剤タン
   クが配設されてなることを特徴とする内燃機関における
   潤滑油浄化装置。
3. 【請求項３】 前記フィルター装置には複数枚の濾過膜
   が設けられ、且つこの濾過膜は表面に数個の潤滑油流通
   孔が設けられてなり、一の濾過膜に形成された流通孔が
   隣接する他の濾過膜の流通孔と同一軸上に位置しないよ
   う潤滑油の吸入経路に沿って複数枚の濾過膜が並列して
   配設されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の内燃機関における潤滑油浄化装置。
4. 【請求項４】 前記フィルター装置には四フッ化エチレ
   ン多孔膜が設けられてなることを特徴とする請求項１〜
   ３のうちのいずれ１項に記載の内燃機関における潤滑油
   浄化装置。