JP6057541B2 - オイル劣化抑制装置 - Google Patents

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１５に示すように、濾材１１０を収容するハウジング１０２には、オイルパンから送られるオイルをハウジング１０２内部に流入させるオイル流入路１０７と、濾材１１０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１０８と、が形成されている。そして、オイル流入路１０７からハウジング１０２内部に流入されるオイルは、濾材１１０で濾過されつつ微粒子１１５によりカーボン等が除去されてオイル流出路１０８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、前記劣化抑制部は、前記劣化抑制剤を保持し且つオイル流路を形成する流路壁を備え、前記劣化抑制剤はメソポーラス無機材を含み、前記流路壁は、渦巻状又は同心円状に設けられるとともに、波状に形成された波状部を有し、前記劣化抑制部と筒状の前記濾過部とを軸方向に沿って収容するハウジングを備え、前記ハウジングの内壁と前記劣化抑制部の外周側との間の空間の横断面積は、前記ハウジングの内壁と前記濾過部の外周側との間の空間の横断面積より小さくされ、前記ハウジングには、前記劣化抑制部の前記濾過部から離間した側の軸方向の一端側の近傍に開口するオイル流入口が形成されており、前記流路壁の空隙率が０．８〜０．９９であることを要旨とする。
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^３／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^２／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。

本発明のオイル劣化抑制装置によると、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オイルの劣化が抑制されるとともに、濾過部でオイルが濾過される。そして、劣化抑制部では、劣化抑制剤を保持した流路壁の表面側に沿ってオイルが流れることでオイルの劣化が抑制される。これにより、劣化抑制部ではオイルがクロ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、流路壁が、渦巻状又は同心円状に設けられており、劣化抑制部の小型化を図りつつオイル流路を大きく確保できるため、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、流路壁が、波状部を有するため、渦巻状又は同心円状の隣り合う流路壁の間隔を大きくして更に大きなオイル流路を確保できる。また、劣化抑制部と筒状の濾過部とを軸方向に沿って収容するハウジングを備え、ハウジングの内壁と劣化抑制部の外周側との間の空間の横断面積は、ハウジングの内壁と濾過部の外周側との間の空間の横断面積より小さくされ、ハウジングには、劣化抑制部の濾過部から離間した側の軸方向の一端側の近傍に開口するオイル流入口が形成されているため、オイル流入路からハウジング内に流入するオイルは、劣化抑制部及び濾過部の順に通過して流れ、劣化抑制部では渦巻状又は同心円状の隣り合う流路壁の隙間をより円滑且つ確実に流れる。
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^３／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^２／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。

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。
参考例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。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ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。 参考例２に係るオイル劣化抑制装置の縦断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ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。 その他の形態の劣化抑制部を説明するための説明図であり、（ａ）は流路壁が同心円状に設けられた形態を示し、（ｂ）は流路壁が波状部を有する形態を示す。 本発明の形態の劣化抑制部の斜視図である。 更にその他の形態の劣化抑制部の縦断面展開図である。 更にその他の形態の劣化抑制部の縦断面展開図である。 更にその他の形態の劣化抑制部を説明するための説明図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は正面図を示す。 更にその他の形態の劣化抑制部を説明するための説明図であり、（ａ）は平面図を示し、（ｂ）は正面図を有する形態を示す。 従来のオイルフィルタの縦断面図である。 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。

ここで示される事項は例示的なもの及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、２１）は、オイルを濾過する濾材（１０）を備える濾過部（３、２３）と、オイルの劣化を抑制する粉状の劣化抑制剤（１５、２７）を備える劣化抑制部（４、２４）と、を備え、劣化抑制部は、劣化抑制剤を保持し且つオイル流路を形成する流路壁（１６、２８）を備え、劣化抑制剤はメソポーラス無機材を含み（例えば、図１及び図６等参照）、流路壁（１６、２８）は、渦巻状（３１）［例えば、図９（ａ）参照］又は同心円状（３３）［例えば、図９（ｂ）参照］に設けられるとともに、波状に形成された波状部（３４）（例えば、図１０参照）を有し、劣化抑制部と筒状の濾過部とを軸方向に沿って収容するハウジング（２）を備え、ハウジングの内壁と劣化抑制部の外周側との間の空間の横断面積は、ハウジングの内壁と濾過部の外周側との間の空間の横断面積より小さくされ、ハウジングには、劣化抑制部の濾過部から離間した側の軸方向の一端側の近傍に開口するオイル流入口（７）が形成されており、流路壁の空隙率が０．８〜０．９９であることを特徴とする。

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^３／ｇであることが好ましく、０．４〜２．０ｃｍ^３／ｇであることが特に好ましい。細孔容積が０．３ｃｍ^３／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^３／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^３／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^３／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^２／ｇであることが好ましく、４００〜１２００ｍ^２／ｇであることがより好ましい。比表面積が１２０ｍ^２／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^２／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^２／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^２／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^３／ｇ、好ましくは０．４〜２．０ｃｍ^３／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^２／ｇ、好ましくは４００〜１２００ｍ^２／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^３／ｇ、好ましくは０．４〜２．０ｃｍ^３／ｇであり、且つ比表面積が１２０〜２０００ｍ^２／ｇ、好ましくは４００〜１２００ｍ^２／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^３／ｇ、好ましくは０．４〜２．０ｃｍ^３／ｇであって、且つ比表面積が１２０〜２０００ｍ^２／ｇ、好ましくは４００〜１２００ｍ^２／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。

上記「流路壁」は、劣化抑制剤を保持し且つオイル流路を形成する限り、その材質等は特に問わない。この流路壁は、多孔層である。この流路壁としては、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。この流路壁の空隙率は、０．８〜０．９９である。これにより、劣化抑制剤を適当に分散して保持できるとともに、オイルが滲入し易く且つ厚さ方向に通過し難くい流路壁とすることができる。なお、上記「空隙率」は、通常、｛１−〔流路壁の目付量／（流路壁の厚さ×流路壁を構成する材質の密度）〕｝の式で算定される。この流路壁の目付量とは、流路壁の単位面積当たりの重量を意図する。

本実施形態１．のオイル劣化抑制装置（１）では、例えば、上記流路壁（１６、３１、３３、３８）は、渦巻状又は同心円状に設けられている形態（例えば、図２、図９及び図１０等参照）である。この場合、通常、オイルは隣り合う流路壁の隙間を通過することで劣化が抑制される。なお、上記流路壁の巻き数、厚さ等はオイル流量等に応じて適宜選択できる。

上述の形態の場合、例えば、上記流路壁（３３、３８）は、波状に形成された波状部（３４）を有する（例えば、図９（ｂ）及び図１０等参照）。この場合、例えば、上記流路壁（３３）は、上記波状部（３４）の両表面側に積層される板状部（３５）を有することができる（例えば、図１０等参照）。これにより、オイル流路を高強度なハニカム構造とすることができる。

上述の形態の場合、例えば、上記劣化抑制部（４）と筒状の濾過部（３）とを軸方向に沿って収容するハウジング（２）を備え、ハウジングの内壁と劣化抑制部の外周側との間の空間の横断面積（Ｓ１）は、ハウジングの内壁と濾過部の外周側との間の空間の横断面積（Ｓ２）より小さくされ、ハウジングには、劣化抑制部の濾過部から離間した側の軸方向の一端側の近傍に開口するオイル流入路（７）が形成されている（例えば、図１〜図３等参照）。この場合、例えば、上記オイル流入路（７）は、劣化抑制部（４）の軸方向の端面と対向して開口していることができる（例えば、図１等参照）。これにより、オイルは、渦巻状又は同心円状の隣り合う流路壁の間を更に円滑且つ確実に流れる。なお、上記各横断面積の比（Ｓ１／Ｓ２）は、例えば、０．１〜１未満（好ましくは０．２５〜０．７５）であることができる。

本参考形態１．のオイル劣化抑制装置（２１）としては、例えば、上記流路壁（２８）は、濾過部（２３）の外周を覆うように配置されている形態（例えば、図６等参照）を挙げることができる。この場合、例えば、筒状の上記濾過部（２３）及び劣化抑制部（２４）を収容するハウジング（２）を備え、ハウジングには、濾過部及び劣化抑制部のうちの少なくとの一方の軸方向の端面と対向して開口するオイル流入路（７）が形成されていることができる（例えば、図６等参照）。これにより、オイルは、流路壁と濾材との隙間をさらに円滑且つ確実に流れる。

以下、図面を用いて参考例を説明する。尚、本参考例では、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
＜参考例１＞
（１）オイル劣化抑制装置の構成
本参考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内に軸方向に並んで収容される濾過部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第１ケース５及び第２ケース６を備えている。これら各ケース５、６は、その開放端側に形成されたネジ部により着脱可能に固定されている。

上記第１ケース５の底部には、ハウジング２内部にオイルを流入させるオイル流入路７と、ハウジング２内部からオイルを流出させるオイル流出路８と、が形成されている。このオイル流入路７は、劣化抑制部４の軸方向の端面と対向して開口している。また、オイル流入路７は、配管等を介してオイルを貯留するオイルパン９（図５参照）に接続されている。また、オイル流出路８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（例えば、クランクシャフト、シリンダー壁、動弁機構等）に接続されている。

上記濾過部３は、図１及び図３に示すように、オイルを濾過する濾材１０と、この濾材１０を支持する筒状のプロテクタ１１と、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。また、プロテクタ１１は、濾材１０を支持する第１支持部１１ａと、この第１支持部１１ａの一端側に連なり劣化抑制部４を支持する第２支持部１１ｂと、を有している。この第１支持部１１ａには、多数の貫通孔１２が形成されている。また、プロテクタ１１は、その軸方向の一端側と第２ケース６の底部との間に設けられたバネ１４により第１ケース５側に向かって付勢されている。また、プロテクタ１１の軸方向の他端側は、第１ケース５の底部に形成された凸部５ａに嵌挿されている。

ここで、上記ハウジング２の内部空間は、濾材１０及びプロテクタ１１により、オイル流入路７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、オイル流出路８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）とに仕切られている。

上記劣化抑制部４は、図１及び図２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１５と、この劣化抑制剤１５を保持し且つオイル流路を形成する流路壁１６と、を備えている。この流路壁１６は、プロテクタ１１の第２支持部１１ｂの外周側に巻き付けられ、ハウジング２の軸を中心として渦巻状に配置されている。また、流路壁１６は、不織布製の多孔層からなり、その空隙率が約０．９０とされている。よって、流路壁１６は、劣化抑制剤１５を適当に分散して保持するとともにオイルが滲入し易く且つ厚さ方向に通過し難くいものとされている。なお、本参考例では、流路壁１６を成形する過程で粉状の劣化抑制剤１５が分散混入されるものとする。また、上記劣化抑制部４及び濾過部３の軸方向の端縁はゴム製のシール材１７で密封されている。

ここで、上記第１ケース５の内周壁と劣化抑制部４の外周側との間の空間の横断面積Ｓ１（図２参照）は約２４０ｍｍ^２とされ、第２ケース６の内周壁と濾過部３の外周側との間の空間の横断面積Ｓ２（図３参照）は約４６０ｍｍ^２とされている。このように、上記間隔Ｓ１を間隔Ｓ２より小さく設定することで、オイルは渦巻状の隣り合う流路壁１６の隙間を円滑且つ確実に流れる。

（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１８（図５参照）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７に送られるオイルは、ハウジング２内部の上流側空間Ｒ１内に流入してハウジング２の軸方向に沿って流れて劣化抑制部４及び濾過部３を順次通過する。この劣化抑制部４において、オイルは、渦巻状の隣り合う流路壁１６の隙間及びハウジング２の内壁と最外周側の流路壁１６との間を通過する。このとき、流路壁１６の表面側を流れるオイルは、流路壁１６内に滲入して劣化抑制剤１７と接触することで劣化が抑制されてから流路壁１６の表面側に戻る（図４参照）。そして、劣化抑制部４を通過したオイルは、濾過部３に至り、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８を通ってエンジンの潤滑対象部に送られる。

（３）参考例の効果
以上より、本参考例によると、劣化抑制部４でオイルの劣化が抑制されるとともに濾過部３でオイルが濾過される。そして、劣化抑制部４では、劣化抑制剤１５を保持した流路壁１６の表面側に沿ってオイルが流れることでオイルの劣化が抑制される。これにより、劣化抑制部４ではオイルがクロ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、本参考例では、流路壁１６が、渦巻状に設けられているので、劣化抑制部４の小型化を図りつつオイル流路を大きく確保できる。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、本参考例では、劣化抑制部４と筒状の濾過部３とを軸方向に沿って収容するハウジング２を備え、ハウジング２の内壁と劣化抑制部４の外周側との間の空間の横断面積Ｓ１は、ハウジング２の内壁と濾過部３の外周側との間の空間の横断面積Ｓ２より小さくされ、ハウジング２には、劣化抑制部４の濾過部３から離間した側の軸方向の一端側の近傍に開口するオイル流入路７が形成されているので、オイル流入路７からハウジング２内に流入するオイルは、劣化抑制部４及び濾過部３の順に通過して流れ、劣化抑制部４では渦巻状の隣り合う流路壁１６の隙間をより円滑且つ確実に流れる。特に、本参考例では、オイル流入路７が、劣化抑制部４の軸方向の端面と対向しているので、オイルは、渦巻状の隣り合う流路壁１６の間を更に円滑且つ確実に流れる。

＜参考例２＞
次に、本参考例２に係るオイル劣化抑制装置について説明する。なお、本参考例２のオイル劣化抑制装置において、上記参考例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の構成
本参考例に係るオイル劣化抑制装置２１は、図６及び図７に示すように、ハウジング２内に収容される複数組（図中２組）の濾過部２３及び劣化抑制部２４を備えている。このハウジング２は、第１ケース５及び第２ケース６を備えている。この第１ケース５の底部に形成されたオイル流入路７は、一方の組の濾過部２３及び劣化抑制部２４の軸方向の端面と対向して開口している。

上記濾過部２３は、オイルを濾過する濾材１０と、この濾材１０を支持する筒状のプロテクタ２５と、を備えている。このプロテクタ２５は、一方の組の濾材１０を支持する第１支持部２５ａと、この第１支持部２５ａの軸方向の一端側に連なり他方の組の濾材１０を支持する第２支持部２５ｂと、を有している。これら各支持部２５ａ、２５ｂには、多数の貫通孔１２が形成されている。

ここで、上記ハウジング２の内部空間は、濾材１０及びプロテクタ２５により、オイル流入路７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、オイル流出路８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）とに仕切られている。

上記劣化抑制部２４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２７と、この劣化抑制剤２７を保持し且つオイル流路を形成する円筒状の流路壁２８と、を備えている。この流路壁２８は、濾過部２３の外周を覆うように配置されている。具体的には、流路壁２８は、濾材１０の外周側に接着剤等により固定されている。また、流路壁２８は、不織布製の多孔層からなり、その空隙率が約０．９８とされている。よって、流路壁２８は、劣化抑制剤２７を適当に分散して保持するとともにオイルが滲入し易く且つ厚さ方向に通過し難くいものとされている。なお、本実施例では、流路壁２８を成形する過程で粉状の劣化抑制剤２７が分散混入されるものとする。

（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２１の作用について説明する。図６に示すように、オイル流入路７に送られるオイルは、ハウジング２内部の上流側空間Ｒ１内に流入してハウジング２の軸方向に沿って流れて複数組の劣化抑制部２４及び濾過部２３を順次通過する。各組の劣化抑制部２４及び濾過部２３において、オイルは、流路壁２８の内周側と濾材１０の外周側との間及びハウジング２の内壁と流路壁２８の外周側との間を通過する。このとき、流路壁２８の表面側を流れるオイルは、流路壁２８に滲入して劣化抑制剤２７と接触することで劣化が抑制されてから流路壁２８の表面側に戻る（図８参照）。そして、劣化が抑制されたオイルは、濾過部２３に至り、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２５の貫通孔１２を介して下流側空間Ｒ２及びオイル流出路８を通ってエンジンの潤滑対象部に送られる。

（３）参考例の効果
以上より、本参考例のオイル劣化抑制装置２１によると、参考例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、流路壁２８が、濾過部２３の外周を覆うように配置されているので、装置２１の小型化を図りつつ流路壁２８の内周側と濾過部２３の外周側との間にオイル流路を構成できる。

更に、本参考例では、劣化抑制部２４と筒状の濾過部２３とを収容するハウジング２を備え、ハウジング２には、濾過部２３及び劣化抑制部２４の軸方向の端面と対向して開口するオイル流入路７が形成されているので、オイルは流路壁２８と濾材１０との隙間をより円滑且つ確実に流れる。

尚、本発明においては、上記参考例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、上記参考例１では、渦巻状に配置される流路壁１６を例示したが、これに限定されず、例えば、図９（ａ）に示すように、同心円状に配置される流路壁３１としてもよい。

また、上記参考例１及び２では、板状部のみからなる流路壁１６、２８を例示したが、これに限定されず、例えば、図９（ｂ）に示すように、波状に形成された波状部からなる流路壁３３を採用してもよい。これにより、隣り合う流路壁３３の間隔を大きくして更に大きなオイル流路を確保できる。また、本発明では、図１０に示すように、波状に形成された波状部３４と、この波状部３４の両表面側に積層される板状部３５と、を有し、一方の板状部３５と波状部３４との間に第１流路３６を形成し且つ他方の板状部３５と波状部３４との間に第２流路３７を形成してなる流路壁３８が採用される。これにより、オイル流路を高強度なハニカム構造とすることができる。

上記ハニカム構造の流路壁３８を採用する場合は、例えば、図１１に示すように、第１流路３６の長尺方向の一端側を封止材４０で封止するとともに、第２流路３７の長尺方向の他端側を封止材４０で封止して構成してもよい。また、例えば、図１２に示すように、第１流路３６の長尺方向の両端側を封止材４０で封止するとともに、第１流路３６内に劣化抑制剤を封入して構成してもよい。

また、上記参考例１及び２では、ハウジング２の軸方向に沿ってオイルが流れる流路壁１６、２８を例示したが、これに限定されず、例えば、図１３に示すように、ハウジング２の軸方向に対して蛇行してオイルが流れる迷路構造を有する流路壁４１を採用したり、図１４に示すように、ハウジング２の軸を中心としてらせん状にオイルが流れる流路壁４２を採用したりしてもよい。

また、上記参考例１及び２では、不織布製の濾材１０を例示したが、これに限定されず、例えば、濾材の材質としては、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採用することができる。

また、上記参考例１では、ハウジング２の内壁と流路壁１６の外周面との間に隙間を形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、ハウジング２の内壁に流路壁１６の外周面を接触させるようにしてもよい。また、上記参考例２では、濾材１０の外周側に流路壁２８を固定するようにしたが、これに限定されず、例えば、ハウジング２の内壁に流路壁２８を固定するようにしてもよい。また、上記参考例２では、単一の筒状の流路壁２８を例示したが、これに限定されず、例えば、渦巻状又は同心円状の流路壁を採用してもよい。

また、上記参考例１及び２では、ハウジング２が分解可能とされ、濾過部３、２３及び劣化抑制部４、２４を直接的に交換する形態（いわゆる、エレメント交換型）のオイル劣化抑制装置１、２１を例示したが、これに限定されず、例えば、ハウジング２を含む装置全体を交換する形態（いわゆる、スピンオン型）のオイル劣化抑制装置としてもよい。

また、上記参考例１及び２では、流路壁１６、２８内に劣化抑制剤１５、２７を保持し、流路壁１６、２８内へオイルを滲入させてオイルを劣化抑制剤に接触させる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、流路壁の表面から露出するように劣化抑制剤を保持し、流路壁の表面側でオイルを劣化抑制剤に接触させるようにしてもよい。

更に、上記参考例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、２１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」）

（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_２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。

尚、表３において、総ガス流量２８３ｍＬ／ｍｉｎのうちの、空気流量２０５ｍＬ／ｍｉｎ及び窒素ガス流量５０ｍＬとの差、２８ｍＬ／ｍｉｎは、１質量％のＮＯ_２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１６に記載の装置を用いて行った。見掛け体積約６ｃｍ^３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_２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１７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１８に示す。図１８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^２／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１９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_２による劣化試験を２４時間実施した。ＮＯ_２及び水分を含む空気は、図１９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。

尚、表４において、総ガス流量２８３ｍＬ／ｍｉｎのうちの、空気流量２０５ｍＬ／ｍｉｎ及び窒素ガス流量５０ｍＬとの差、２８ｍＬ／ｍｉｎは、１質量％のＮＯ_２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２０に示す。図２０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。

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、本発明の記述及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及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、材料及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、２１；オイル劣化抑制装置、２；ハウジング、３，２３；濾過部、４，２４；劣化抑制部、１０；濾材、１５，２７；劣化抑制剤、１６，２８，３１，３３，３８，４１，４２；流路壁。

Claims (5)

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、
   前記劣化抑制部は、前記劣化抑制剤を保持し且つオイル流路を形成する流路壁を備え、 前記劣化抑制剤はメソポーラス無機材を含み、
   前記流路壁は、渦巻状又は同心円状に設けられるとともに、波状に形成された波状部を有し、
   前記劣化抑制部と筒状の前記濾過部とを軸方向に沿って収容するハウジングを備え、
   前記ハウジングの内壁と前記劣化抑制部の外周側との間の空間の横断面積は、前記ハウジングの内壁と前記濾過部の外周側との間の空間の横断面積より小さくされ、前記ハウジングには、前記劣化抑制部の前記濾過部から離間した側の軸方向の一端側の近傍に開口するオイル流入口が形成されており、
   前記流路壁の空隙率が０．８〜０．９９である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^３／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^２／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。

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