(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、油圧機器、またはオートマッチックトランスミッション用のオイルフィルターにおいて、以下の各部品、すなわち、
第一および第二端板を有し、中空内部を有し、第二端板近くに開口を有するケーシング、
揃っていない繊維材から成る粒子濾過材であって、上記中空内部の大部分を充填している粒子濾過材、
上記ケーシングの第二端部近くの開口を覆う絡み合っている繊維材パッド、および
常温以上の温度のオイルに次第に溶解する、複数のバラバラの形の熱可塑性材であって、オイルの酸化防止剤および酸性化防止剤を含有する熱可塑性材、
を備え、これらの防止剤は、熱可塑性材が溶解するにつれて次第にオイル中へ放出されるものであり、またこの熱可塑性材は、上記の粒子濾過材とパッドとの間に配設されるものであることを特徴とするオイルフィルター。
【請求項２】
前記熱可塑性材が、高分子量ポリプロピレンを包含することを特徴とする請求項１記載のオイルフィルター。
【請求項３】
前記熱可塑性材が、厚さ０.0625〜0.125インチ、長さ０.3〜0.7インチを有する米粒状ペレットの形であることを特徴とする請求項２記載のオイルフィルター。
【請求項４】
前記熱可塑性材が、厚さ０.0625〜0.125インチを有するスパゲッティ状長紐の形であることを特徴とする請求項２記載のオイルフィルター。
【請求項５】
前記ポリプロピレンが、添加物のない状態で、比重０.9、およびショアＤ硬さ７０を有することを特徴とする請求項２記載のオイルフィルター。
【請求項６】
前記ポリプロピレンが、添加物のない状態で、引っ張り強度３900ポンド／平方インチを有することを特徴とする請求項５記載のオイルフィルター。
【請求項７】
添加剤を有する前記熱可塑性材が、エチレンプロピレン系ポリプロピレン８３〜90％、および分散剤、潤滑剤、並びに中和清浄剤の組み合わせから成る添加剤１０〜17％を包含することを特徴とする請求項２記載のオイルフィルター。
【請求項８】
前記洗浄中和剤が、スルフォネートおよびフェネートを共に中和する清浄剤を含有することを特徴とする請求項７記載のオイルフィルター。
【請求項９】
添加剤を有する前記熱可塑性材が、３〜５％の分散剤、１〜1.5％の有機燐酸塩潤滑剤、および２.5〜3.5％のスルフォネート中和清浄剤、および４.5〜5.5％のフェネート中和清浄剤を包含することを特徴とする請求項８記載のオイルフィルター。
【請求項１０】
前記パッドが、厚さ１/32〜1/8インチを有する１ミクロンフェルトパッドを包含することを特徴とする請求項２記載のオイルフィルター。
【請求項１１】
前記粒子濾過材が、バラバラの無漂白天然綿繊維を包含することを特徴とする請求項１記載のオイルフィルター。
【請求項１２】
前記ケーシングが、その上に形成された前記開口を有する端板、および前記パッドから離れて前記端板から立つ唇板を備えていることを特徴とする請求項１記載のオイルフィルター。
【請求項１３】
前記熱可塑性材が、厚さ０.0625〜0.125インチ、長さ０.3〜0.7インチを有する米粒状ペレットの形であることを特徴とする請求項１記載のオイルフィルター。
【請求項１４】
前記熱可塑性材が、厚さ０.0625〜0.125インチを有するスパゲッティ状紐の形であることを特徴とする請求項１記載のオイルフィルター。
【請求項１５】
オイルフィルターを製造する方法において、以下の各ステップ、すなわち、（ａ）酸化防止剤と酸性化防止剤とを液状熱可塑性材と混合して、熱可塑性混合物を製造するステップ、
（ｂ）ステップ（ａ）からの熱可塑性混合物を押し出し成形して、厚さ０.0625〜0.125インチを有するスパゲッティ状の長紐とするステップ、
（ｃ）該長紐を冷却するステップ、
（ｄ）該長紐を切断してバラバラにするステップ、および
（ｅ）該バラバラの短紐をオイルフィルターに収め、常温以上のオイルに接触させ添加剤を徐々に溶解放出させるステップ、
を実質的に連続、順次に行なうことを包含するオイルフィルター製造方法。
【請求項１６】
ステップ（ａ）が、熱可塑性材として高分子量ポリプロピレンを用いて行われることを特徴とする請求項15記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｄ）が、長紐を切断して、長さ０.3〜0.7インチを有する米粒状ペレットとすることによって行われることを特徴とする請求項16記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（ｄ）が、長紐を切断して、長さ２インチ超えを有するスパゲッティ状のバラバラの短紐エレメントとすることによって行われることを特徴とする請求項16記載の方法。
【請求項１９】
ステップ（ａ）が、エチレンプロピレン系ポリプロピレン83〜90％、および分散剤３〜５％、有機燐酸塩潤滑剤１〜1.5％、スルフォネートを中和する清浄剤２.5〜3.5％、およびフェネートを中和する清浄剤４.5〜5.5％を混ぜ合わせることによって行われることを特徴とする請求項15記載の方法。
【請求項２０】
複数の種類の米粒状ペレットにおいて、各ペレットは、厚さ０.0625〜0.125インチ、長さ０.3〜0.7インチを有し、比重０.9、ショアＤ硬さ７０を有するエチレンプロピレン系ポリプロピレン８３〜90％、および分散剤、潤滑剤、並びに中和清浄剤の組み合わせから成る添加剤１０〜17％なる成分を有し、該プロピレンが常温以上のオイル中に溶解し、該添加物を放出することを特徴とする米粒状ペレット。
【請求項２１】
前記熱可塑性材が、ペレット状であることを特徴とする請求項１記載のオイルフィルター。
【請求項２２】
前記ペレットが、厚さ０.0625〜0.125インチ、長さ０.3〜0.7インチを有することを特徴とする請求項21記載のオイルフィルター。
【請求項２３】
エンジン、油圧機器、またはオートマッチックトランスミッション用のオイルフィルターにおいて、以下の各部品、すなわち、
第一および第二端板を有し、中空内部を有し、更に入口および出口開口を有するケーシング、
前記中空内部に配設されている、揃っていない繊維材から成る粒子濾過材、
および
常温以上の温度のオイルに次第に溶解する、複数のバラバラの形の熱可塑性材であって、オイルの酸化防止剤および酸性化防止剤を含有する熱可塑性材を備え、これらの防止剤は、熱可塑性材が溶解するにつれて次第にオイル中へ放出されるものであり、またこれらのペレットは、上記の揃っていない繊維近くの前記中空内部に配設されることを特徴とするオイルフィルター。
【請求項２４】
前記ペレットが、厚さ０.0625〜0.125インチ、長さ０.3〜0.7インチを有することを特徴とする請求項23記載のオイルフィルター。
【請求項２５】
前記ペレットが、米粒状であることを特徴とする請求項24記載のオイルフィルター。
【請求項２６】
エンジン、油圧機器、またはオートマッチックトランスミッション用のオイルフィルターにおいて、以下の各部品、すなわち、
第一および第二端板を有し、中空内部を有し、更に入口および出口開口を有するケーシング、
前記中空内部に配設されている、揃っていない繊維材から成る粒子濾過材、
および
前記揃っていない繊維材近くの前記中空内部に配設されている熱可塑性材を備え、前記熱可塑材がオイルの酸化防止剤および酸性化防止剤を添加物として含有し、これらの添加物は、前記熱可塑性材が溶解するにつれて次第にオイル中へ放出されるものであり、また前記熱可塑性材が、各々厚さ０.0625〜0.125インチを有する複数の揃っていない形のポリプロピレンを包含するものであることを特徴とするオイルフィルター。
【請求項２７】
添加剤を有する前記熱可塑性材が、エチレンプロピレン系ポリプロピレン83〜90％、および分散剤、潤滑剤、並びに中和洗浄剤の組み合わせから成る添加剤１０〜17％を包含することを特徴とする請求項26記載のオイルフィルター。
【発明の詳細な説明】
発明の背景と概要
稼働中のエンジン、特に自動車用の潤滑された内燃エンジン、（および油圧機器やオートマチックトランスミッション）において潤滑油を濾過する際に、オイルの酸化および硫黄による酸性化が起こるのが普通であり、オイルやオイルフィルターの頻繁な交換をしなければならず、しないと次第にエンジンの作動に不具合が起こるようになる。この理由のために、添加物、例えば、酸化防止剤を含有させた熱可塑性ポリマーを用い、オイルフィルターの交換時期間隔を伸ばしたり、このような劣化を適当に防止したりすることが知られている。これらの技法の例は、米国特許第4,066,559号および第4,144,166号に記載されているので、本明細書にこれらを参考文献として引用するものとする。
本発明によれば、オイルフィルターの能力を最適化して酸化および硫黄による酸性化を中和する特定の材料および幾何学的構成が提供される。本発明に用いられる材料は、オイルフィルターに特定のやり方で用いられ、その機能性を向上するものである。本発明の製品は簡単であり、従来の機器を用いて製作することが容易であり、製作に用いられる材料は全て商業的に容易に入手可能である。
本発明の態様の一つによれば、エンジン、油圧機器、またはオートマッチックトランスミッション用のオイルフィルターが提供される。このオイルフィルターは、以下の各部品を備える。すなわち、第一および第二端板を有し、中空内部を有し、第二端板近くに開口を有するケーシング。バラバラの繊維材から成る粒子濾過材であって、上記中空内部の大部分を充填している粒子濾過材。上記ケーシングの第二端部近くの開口を覆う絡まっている繊維材パッド。常温以上の温度のオイルに次第に溶解する熱可塑性材であって、オイルの酸化防止剤および酸性化防止剤を含有する熱可塑性材。これらの防止剤は、熱可塑性材が溶解するにつれて次第にオイル中へ放出されるものであり、またこの熱可塑性材は上記の粒子濾過材とパッドとの間に配設されるものである。
上記ケーシングは、普通金属製またはプラスチック製のケーシングで、断面が円形で、二枚の円盤型端板とリブ付きの壁面を有し、両端板にはそれぞれ開口を有しているものである。粒子濾過材は普通従来的長繊維の、天然無漂白綿繊維の充填物（バラバラになっており、絡み合っていない）から成り、この充填物は、特定の空気通過密度になるように流体で圧力をかけて圧縮されており、流れの短絡が防止され、粒子は最大限に保持されるようになっている。天然の綿繊維はある程度硫黄を除去するので、酸性化を少なくするのに役立つ。絡み合っている繊維材から成るパッド（詰め物）は、厚さ約1/32〜1/8インチ（例えば約1/16インチ）を有する１ミクロンフェルトパッド（すなわち、１ミクロン寸法の範囲の粒子を濾過除去する目的なので）であるのが好ましい。このフィルターには、所望ならば、従来的スピンオン（spin−on）型ケーシングを用いて差支えない。
熱可塑性材として用いるには、ポリエステルポリカーボネート、ポリアロマー、ポリエチレン、およびポリスルフォンに比較して、高分子量のポリプロピレンが優れていることが分かった。特に好ましいポリプロピレンは、比重約0.9、ショアＤ硬さ約70、および引っ張り強度（添加物の寄与を考慮しないで）約3900（例えば、3940）ポンド／平方インチを有するエチレンプロピレン系ポリプロピレンである。この材料は、厚さ約0.065〜0.125インチ、長さ約２インチ超えを有するスパゲッティ状の長紐、または厚さ約0.0625〜0.125インチ、長さ約0.3〜0.7（例えば、約0.5）インチを有する米粒状ペレットの形であることが特に好ましい。
添加剤含有の熱可塑性材の構成としては、エチレンプロピレン系ポリプロピレン約83〜90％、分散剤、潤滑剤、清浄剤含めて約10〜17重量％となろう。この洗浄中和剤は、スルフォネートとフェネートとを中和する清浄剤でよい。例えば、この添加剤の成分としては、分散剤約３〜５％、有機燐酸塩潤滑剤約１〜1.5％、スルフォネートを中和する清浄剤約2.5〜3.5％、およびフェネートを中和する清浄剤約4.5〜5.5％となろう。
本発明の態様の別の一つによれば、オイルフィルターを製造する方法が提供される。この方法は、以下の各ステップを実質的に連続、順次に行なうことを包含する。すなわち、（ａ）酸化防止剤と酸性化防止剤とを液状熱可塑性材と混合して、熱可塑性混合物を製造するステップ。（ｂ）ステップ（ａ）からの熱可塑性混合物を押し出し成形して、厚さ約0.0625〜0.125インチを有するスパゲッティ状の長紐とするステップ。（ｃ）該長紐を冷却するステップ。（ｄ）該長紐を切断してバラバラにするステップ。および（ｅ）該バラバラの短紐をオイルフィルターに収め、常温以上のオイルに接触させ添加剤を徐々に溶解放出させるステップ。ステップ（ｃ）は冷却槽を用いて行なうことができ、ステップ（ｄ）は、プラスチック長紐をペレット形に切断し、これらを袋に入れるチョッパーを用いて行なうことができる。長さ約0.3〜0.7インチを有する米粒状ペレットが好ましいが、別法として長さ約２インチ超えを有するスパゲッティ状のバラバラの紐を製造するようにステップ（ｄ）を行なうこともできる。
本発明の更に別の態様によれば、複数の種類の米粒状ペレットも提供される。各ペレットは、厚さ約0.0625〜0.125インチ、長さ約0.3〜0.7インチを有し、比重約0.9、ショアＤ硬さ約70を有するエチレンプロピレン系ポリプロピレン約83〜90％、および分散剤、潤滑剤、並びに洗浄中和剤の組み合わせから成る添加剤約10〜17％なる成分を有する。このポリプロピレンは常温以上のオイルに溶解し、添加剤を該ポリプロピレンから放出する。
本発明の主な目的は、硫黄による酸性化を中和し、かつ酸化を防止するオイルフィルターの効果的な構造を提供することである。本発明のこの目的と、他の目的とは本発明の詳細な説明と後記の請求の範囲をよく吟味すれば明白になろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の例示的オイルフィルターの側面図を示し、一部は断面、一部は立面を示すものである。
図２は、図１のオイルフィルターの上部平面図である。
図３は、図１および図２のフィルターの頂部または底部端板の縦断面図であり、その端フランジの変形前のものである。
図４は、本発明の熱可塑性材が取り得る幾何学的構造の一つの拡大透視図である。
図５は、図４の長紐の縦断面図である。
図６と図７とは、図１と図５のものと同じような図であるが、本発明の熱可塑性材の幾何学的構造の別法的態様に対する図である。
図８は、図１のものと同じような図であるが、本発明のスピンオンフィルターアセンブリに対する図である。
図面の詳細な説明
本発明のオイルフィルターは、図１で参照数字10と総称されている。オイルフィルター10はケーシング11を有し、このケーシングは一般に外形が円筒形で、その両端には円盤型端板12を有し、該円盤には同心円状に設けられた開口13が開けられ、開口13を規定する開口縁14がある。図１および図２に見られるように頂部端板12には取っ手またはハンドル16を設けてもよく、フィルター10の円筒壁11には補強リブ17を設けてもよい。
フィルター10に賦与される粒子濾過作用は、円筒ケーシング11の中空内部の大部分、例えば、普通90％以上に充填された粒子濾過材19によって行われる。従来のように、粒子濾過材19は、バラバラの（すなわち、織り込まれていない、もしくは絡み合っていない）天然無漂白綿繊維から構成されるのが好ましい。濾過材19を構成する繊維はバラバラの形ではあるけれども、ケーシング11内に上下の端板12間に高密度で充填され、オイル流れの短絡を防止するようにされており、特にオイルの濾過速度（開口13を出入りする）を約６ガロン／時の流量に減ずる計量ジェットを用いる場合は、最小約１ミクロンの粒子を濾過し除去することになる。
上下の端板12近くに配設されているのは、絡み合った繊維からできている一組のパッド20、21である。パッド20,21は開口13を覆い、フィルター11へ異物が入って来るのを防止し、同時に充填物19、または他の内部部品が外へ流出するのを防止するものである。パッド20は、厚さ約1/32〜1/8インチ、例えば、1/16インチの１ミクロンフェルトパッドであることが好ましい。
「底部」パッド21の近くで、しかもその内部に配設されているのは、本発明の熱可塑性材であり、図１と図４では参照数字22で総称されている。この熱可塑性材22は、パッド21と境をなし、綿繊維19とパッド21との間に配設されるのが好ましい。パッド20の所のオイルは、冷たいので、熱可塑性材22を溶解しないのが普通である。
熱可塑性材22は、オイルの酸化と酸性化とを防止する添加物を有し、これらの添加物は濾過中にオイルへ徐々に放出される。添加物を保持している熱可塑性材構造が、常温（例えば、約1500F超）以上のオイルと接触すると、次第に溶解するからである。図１と図４とに示される態様では、この熱可塑性材は、厚さ約0.0625〜0.125インチを有する複数のスパゲッティ状の長紐の形をしており、断面は多角形、楕円形または円形のいずれでもよく、作るのが容易である限り、不規則な断面であっても構わない。好ましい熱可塑性材は、エチレンプロピレン系ポリプロピレンから製造される高分子量ポリプロピレンで、普通、比重約0.9、ショアＤ硬さ約70、引っ張り強度（添加物を含まないで）約3900ポンド／平方インチ（例えば、3940）を有する。この長紐24は、長さは問わないが、普通は長さ約２インチ以上である（しかし、取り扱いが容易なのは約１フィート未満）。
スパゲッティ状の長紐24の代わりに、本発明の熱可塑性材22を（図６の22‘に示されているように）一般に米粒状ペレット26の構成とすることもある。これも最大厚さ約0.0625〜0.125インチを有する。このペレット26は、長さ約0.3〜0.7インチ（例えば、約0.5インチ）を有するのが好ましい。
熱可塑性材22および22'は、好ましくは、約83〜90％（本明細書では％は全て重量％で示される）のエチレンプロピレン系ポリプロピレン、および約10〜17％の分散剤、潤滑剤、並びに清浄中和剤の組み合わせから成る添加剤から成る。例えば、ポリプロピレン中の添加物は、約３〜５％の分散剤、約１〜1.5％の有機燐酸塩潤滑剤、約2.5〜3.5％のスルフォネート中和清浄剤、および約4.5〜5.5％のフェネート中和清浄剤から成るものでよい。本発明の具体的な態様の一つでは、エチレンプロピレン系ポリプロピレンが86.8部、クーパー（Cooper）Ｅー644分散剤が4.0部、クーパーＥー685亜鉛有機燐酸塩潤滑剤が1.2部、クーパーＥー654スルフォネート中和清浄剤が3.0部、およびクーパーＭー6148フェネート中和清浄剤が5.0部で構成することができる。本発明のペレット26または長紐24の製造においては、酸化防止および酸性化防止のための添加剤を、液状熱可塑性材に混ぜ込み、可塑剤混合物を形成する。次にこの混合物を、普通の押し出し成形機を用いて、厚さ約0.0625〜0.125インチを有するスパゲッティ状の長紐へと押し出し成形する。次にこの長紐を、冷却槽で冷却し、普通のチョッパーを用いて切断し、バラバラのエレメント24とし、次いでこれを袋積めにする。
バラバラのエレメント24,26をフィルター10内で充填綿繊維19と接触させて装填し（底板12を外しておく）、パッド21を装着し、次にパッド21の上に板12を被せ、該板の周辺部分を曲げ、若しくははめ込んで、密閉されたフィルター10を、図１に見られるように形成する。別法としては、この手順の逆を採用することもできる（すなわち、底のふた12を手順の最初に装着する）。熱可塑性材22の容積および重量は、特定のフィルター10の必要性に応じて変化する。ペレット26を用いる場合は、各々異なる寸法のフィルター10へ添加する可塑性材の量の測定は、より正確にできる。
本発明の熱可塑性材の構造、およびその使用に関して実験室で例を実施した。試験標本の具体的な成分は上記の通りであった（すなわち、エチレンプロピレン系ポリプロピレンが86.8重量部、分散剤が4.0重量部など）。
実験室試験標本は、ビューラー（Buehler）100.0標本製造機で１インチラム（ram）と作動圧力5,000ポンド／平方インチとを用いて製造した。温度は最大250℃であった。挿入量は50グラムであった。冷却後、該標本重量を秤量し、30重量モーターオイル（「30重量」とはモーターオイルの粘度の尺度を示すもので、約10〜13センチストークに相当する）を600ml含有するビーカーに浸漬し、定温150℃に保持した。試験の結果が示すところによれば、過剰塩基が、164時間当たり約0.4中和価の速度で放出された。酸価1.0のオイル試料を用い、表面が２インチ平方のコーポリマーをこのオイル600mlに一週間浸漬・放置した。一週間後、過剰塩基反応により酸含有量は1.0酸価から0.1酸価へと減少した。
図８には、スピンオン型のオイルフィルター29を示すが、これは図１のケーシング構造に対する別法として本発明の構造となり得るものである。この態様では、外側の金属製ケーシング30は、閉じた第一端31と、従来の（商業的スピンオン型フィルター用の）端板が設けられている第二端とを有する。少なくとも一個の開口33が、第二端の近くで、端板構造32に設けられる。複数のオイル入口開口33が、従来のように、円形のパターンで設けられるのが典型である。従来のシール装置も、エンジンブロックなどに適合スルように設けられる。轍の模様のシールも設けられる。
ケーシング31内に装着されているのは、金属製のエンドキャップ35で、これは、多孔の金属製コア36の一体部分であるか、もしくはそれと境を接するもので、このコアは頭部37を有し、それはバネ38で押さえられている。オイル出口の中央開口39は、端板32の真ん中にある。フェルトパッド40は、前述のパッド21と同じように、開口33を覆うように備えられ、このパッド40は円盤形状である。エンドキャップ35と頭板37との間には、100％天然無漂白綿繊維を巻いたもの、普通直径0.125インチのものがあり、多孔コア36の回りに巻き付けられている。キャップ35とパッド40の間には、図４〜７の熱可塑性材22、22'のものと同じ基本構造、同じ幾何学的形状、および同じ組成の熱可塑性材42がある。
図８の態様では、エンジンなどからのオイルが、開口33を通じ、パッド40を通過し、熱可塑剤42を徐々に溶解してオイル酸化防止剤並びに酸性化防止剤を放出させ、綿繊維41で濾過され、次いで多孔コア36の穿孔を通過し、開口39を通じてエンジンなどへ戻る。
従って、分かることは、本発明に従えば、オイルの硫黄分による酸性化および酸化を中和するために特に有利な製品が提供され、同時にこの製品を用いる構造のオイルフィルターおよびこのようなオイルフィルターの製造法が提供される。本発明については、最も実際的でかつ好ましい態様であると現在考えられたものを本明細書に示し、かつ説明したものであるので、多くの部分的改変点が本発明の範囲内で当業者には明らかになろう。従って、本発明の特許請求の範囲については、すべての等価の製品および方法を含むように最も広く解釈すべきである。
【図５】
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【図７】
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【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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