JP6327658B1 - 潤滑油添加剤、潤滑油、グリース組成物、燃料油添加剤、燃料油およびオイルスラッジ抑制方法 - Google Patents

Abstract

課題：潤滑油中のオイルスラッジを有効に抑制することが可能な潤滑油添加剤、潤滑油、グリース組成物、燃料油添加剤、燃料油およびオイルスラッジ抑制方法を提供する。解決手段：二酸化チタン粒子を有効成分とする、オイルスラッジを抑制するための潤滑油添加剤。

Description

本発明は、潤滑油添加剤、潤滑油、グリース組成物、燃料油添加剤、燃料油およびオイルスラッジ抑制方法に関する。

従来より、潤滑油の摩擦係数を低減させるために、二酸化チタンを含有させた潤滑油が知られている（たとえば特許文献１参照）。

特開２００９−１７９７１５号公報

従来技術における二酸化チタンの潤滑油への添加は、二酸化チタンの粒度や硬さに着目し、金属表面の凹凸部を二酸化チタンで研磨し、あるいは、金属表面の凹凸部に二酸化チタンを入り込ませることで、金属表面の面粗さを改善し、潤滑油の摩擦係数を低減させることを目的としたものである。
二酸化チタンの潤滑油への添加により、潤滑油のオイルスラッジが抑制されることは知られていなかった。

本発明は、オイルスラッジを有効に抑制することが可能な潤滑油添加剤、潤滑油、グリース組成物、燃料油添加剤、燃料油およびオイルスラッジ抑制方法の提供を目的とする。

本発明は二酸化チタン粒子の光触媒機能に着目し、二酸化チタン粒子を有効成分とする潤滑油に添加すると、潤滑油でのオイルスラッジが抑制されるという有用な作用効果を発揮することを見出して本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の（１）ないし（７）の内燃機関用の潤滑油に添加するためのオイルスラッジ抑制剤を要旨とする。
（１）コーティング処理が施されていない二酸化チタン粒子を有効成分とする、内燃機関用の潤滑油に添加するためのオイルスラッジ抑制剤。
（２）前記二酸化チタン粒子を潤滑油中に０．００５重量％以上かつ０．３重量％未満添加するためのものである上記（１）に記載のオイルスラッジ抑制剤。
（３）前記二酸化チタン粒子はアナターゼ型の二酸化チタン粒子である上記（１）または（２）に記載のオイルスラッジ抑制剤。
（４）前記二酸化チタン粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜３００ｎｍのナノ粒子である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
（５）さらにオイルを含む上記（１）ないし（４）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
（６）前記オイル中に前記二酸化チタン粒子を０．１〜５重量％含む、オイルとの組成物である上記（５）に記載のオイルスラッジ抑制剤。
（７）さらに燃費を向上させる、および／または、さらに機械振動を抑制させるための上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。

また、本発明は、以下の（８）または（９）の内燃機関用の潤滑油を要旨とする。
（８）上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤が混合された内燃機関用の潤滑油。
（９）潤滑油中に前記二酸化チタン粒子を０．０１〜０．１重量％含む上記（８）に記載の内燃機関用の潤滑油。

また、本発明は、以下の（１０）のグリース組成物を要旨とする。
（１０）上記（８）ないし（９）のいずれかに記載の内燃機関用の潤滑油が混合されたグリース組成物。

また、本発明は、以下の（１１）ないし（１４）のオイルスラッジ抑制方法を要旨とする。
（１１）上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤を内燃機関用の潤滑油に添加することで、オイルスラッジを抑制する内燃機関のオイルスラッジ抑制方法。
（１２）さらに燃費を向上させるための方法である上記（１１）に記載のオイルスラッジ抑制方法。
（１３）さらに機械振動を抑制させるための方法である上記（１１）または（１２）に記載のオイルスラッジ抑制方法。
（１４）前記二酸化チタン粒子が潤滑油に０．００５重量％以上かつ０．３重量％未満含む上記（１１）ないし（１３）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制方法。

また、本発明は、以下の（１５）ないし（２２）の燃料油に直接添加するためのオイルスラッジ抑制剤を要旨とする。
（１５）コーティング処理が施されていない、光触媒機能を有する二酸化チタン粒子を有効成分とする、燃料油に直接添加するためのオイルスラッジ抑制剤。
（１６）燃料油に前記二酸化チタン粒子を０．００００１重量％以上かつ０．０１重量％未満添加して使用される上記（１５）に記載のオイルスラッジ抑制剤。
（１７）前記二酸化チタン粒子はアナターゼ型の二酸化チタン粒子である上記（１５）または（１６）に記載のオイルスラッジ抑制剤。
（１８）前記二酸化チタン粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜３００ｎｍのナノ粒子である上記（１５）ないし（１７）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
（１９）さらに別の液体状の燃料油添加剤を含む組成物である上記（１５）ないし（１８）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
（２０）さらに燃費を向上させるための上記（１５）ないし（１９）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
（２１）さらに酸性ガスの排出量を低減するための上記（１５）ないし（２０）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
（２２）さらに内燃機関の燃料油の燃焼を促進するための、内燃機関の燃焼室を洗浄するための、または内燃機関のオイルスラッジを分散させるための上記（１５）ないし（２１）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。

また、本発明は、以下の（２３）の内燃機関用の燃料油を要旨とする。
（２３）上記（１５）ないし（２２）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤が添加された内燃機関用の燃料油。

また、本発明は、以下の（２４）ないし（２６）のオイルスラッジ抑制方法を要旨とする。
（２４）上記（１５）ないし（２２）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤を内燃機関用の燃料油に直接添加することで、内燃機関のオイルスラッジを抑制するオイルスラッジ抑制方法。
（２５）さらに燃費を向上させるための方法である上記（２４）に記載のオイルスラッジ抑制方法。
（２６）さらに酸性ガスの排出量を低減するための方法である上記（２４）または（２５）に記載のオイルスラッジ抑制方法。
（２７）さらに内燃機関の燃料油の燃焼を促進するための、内燃機関の燃焼室を洗浄するための、または内燃機関のオイルスラッジを分散させるための上記（２４）ないし（２６）のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制方法。

本発明により、二酸化チタン粒子の光触媒機能を利用して、オイルスラッジを有効に抑制することができる潤滑油添加剤、潤滑油、グリース組成物、燃料油添加剤、燃料油およびオイルスラッジ抑制方法を提供することができる。また、本発明により、オイルスラッジを有効に抑制することに加えて、燃費を向上させることができる、および／または、機械振動を抑制させることができる潤滑油添加剤、潤滑油、グリース組成物、燃料油添加剤、燃料油およびオイルスラッジ抑制方法を提供することができる。

本実施形態に係る潤滑油添加剤を、二酸化チタン粒子が０．３重量％となるように添加した潤滑油（添加潤滑油Ａ）と、二酸化チタン粒子が０．０３重量％となるように添加した潤滑油（添加潤滑油Ｂ）と、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しない無添加潤滑油とを用いた摩耗試験における摩擦係数の変化を示す図である。 図１に示す摩耗試験の結果のうち開始１０分後までの摩擦係数の変化を示す図である。 図１に示す摩耗試験の結果のうち終了１０分前からの摩擦係数の変化を示す図である。 図１に示す摩耗試験における油温の変化を示す図である。 図４に示す油温の変化のうち終了１０分前からの油温の変化を示す図である。 図１に示す摩耗試験における摩耗損失重量を示す図である。 本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した添加潤滑油と、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しない無添加潤滑油を用いた走行試験の結果を示す図である。 本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した添加潤滑油と、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しない無添加潤滑油を用いた振動試験の結果（車体横方向の振動結果）を示す図である。 本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した添加潤滑油と、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しない無添加潤滑油を用いた振動試験の結果（車体前後方向の振動結果）を示す図である。 本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した添加燃料油と、本実施形態に係る燃料油添加剤を添加しない無添加燃料油を用いたエンジン出力試験の結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係る潤滑油添加剤は、内燃機関、産業機器、精密機器、機械機器などの潤滑油に添加して使用される。また、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した潤滑油は、産業機器、精密機器、機械機器などに用いられるグリース組成物に混合して使用することもできる。たとえば、本実施形態に係る潤滑油およびグリース組成物の用途の一例として、船舶や車両などのエンジンオイル、緩衝器や油圧機器用の作動油、回転機器、軸受けまたは歯車用の潤滑油やグリースなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

（潤滑油添加剤）
本実施形態に係る潤滑油添加剤は、光触媒機能を有する二酸化チタン粒子を含む。このような二酸化チタン粒子としては、アナターゼ型の結晶構造を有する二酸化チタン粒子を用いることができる。アナターゼ型の二酸化チタンは、太陽光などの紫外線の作用によって光触媒機能を発揮させることができるため、通常は太陽光（紫外線）が照射される物品の表面にアナターゼ型の二酸化チタンの層を形成させるなどし、太陽光（紫外線）の当たる環境下で使用される。そのため、内燃機関の内部、産業機器の内部、精密機器の内部、あるいは機械機器の内部で使用される潤滑油は、通常、紫外線が届かない暗所で使用されることとなるため、光触媒機能を期待して、アナターゼ型の二酸化チタンを含む潤滑油添加剤をこのような潤滑油に添加することはなかった。

本実施形態に係る潤滑油添加剤は、このような太陽光（紫外線）が届かない暗所で使用される潤滑油に混合するための添加剤である。本発明者らは、内燃機関の内部、産業機器の内部、精密機器の内部、または機械機器の内部で使用する潤滑油に対して、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した場合でも、潤滑油でオイルスラッジが抑制されることを見出した。これは、これら機械の摺動によりプラズマが発生し、発生したプラズマにより、潤滑油添加剤に含まれるアナターゼ型の二酸化チタン粒子が光触媒機能を発揮したためと考えられる（桜井俊男著「潤滑の物理化学」の１５１−１５２ページ 幸書房出版）。その結果、二酸化チタン粒子の光触媒機能により、潤滑油の重合反応や酸化反応が抑制され、また、これら重合反応や酸化反応により生成された生成物の分解が行われることで、潤滑油でのオイルスラッジの増加を抑制することが可能になったと考えられる。

さらに、潤滑油でのオイルスラッジの増加が抑制されることで、燃費の向上や機械振動の抑制などの効果を奏することができる。すなわち、潤滑油中でオイルスラッジが増加した場合には、オイルスラッジが機械部品間に入り込むことで機械部品間の摩擦力が増大し、燃費が悪化してしまうことが知られている。また、オイルスラッジにより機械部品間の摩擦力が増加することで機械部品間が円滑に摺動せず（機械部品が左右に振れてしまい）、機械振動が発生してしまうことも知られている。これに対して、本実施形態に係る潤滑油添加剤を潤滑油に添加した場合には、オイルスラッジが抑制されるため、オイルスラッジによる機械部品同士の摩擦が抑制され、燃費の向上や機械振動の抑制などの効果も発揮される。

本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜３００ｎｍのナノ粒子、より好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍのナノ粒子である。このように二酸化チタン粒子をナノ粒子とすることで、潤滑油添加剤を潤滑油に添加した場合に、光触媒機能に加えて、二酸化チタン粒子が金属表面の凹凸部を研磨し、また、二酸化チタン粒子が金属表面の凹凸部に入り込むことで、金属表面（機械表面）を鏡面に近づけることができる。これにより、金属表面の油膜比（油膜厚さ（μｍ）/平均面粗さ（μｍ）＝Λ（ラムダ値））が大きくなり、機械部品同士の摩擦を抑制することができる。

また、本実施形態に係る潤滑油添加剤は粉状であり、潤滑油添加剤の運搬性や品質保持性が良好となっている。使用者は、使用直前に対象潤滑油少量（例えば１００ｍｌ程度）を別容器に分取し、これに粉状の潤滑油添加剤を必要量添加し、２〜３分撹拌した後、対象潤滑油に混入することで、オイルスラッジの抑制などの機能を発揮させることができる。

さらに、本実施形態に係る二酸化チタン粒子には、分散や沈降防止などのためのコーティング処理が施されていない。これは、二酸化チタンの光触媒機能を十分に発揮できるようにするためである。ただし、本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、ナノ粒子であるために凝縮性が高く、また潤滑油に比べ、比重が大きいので沈降性が高い。そのため、本実施形態に係る潤滑油添加剤には、二酸化チタン粒子の分散性を向上させるための分散剤と、二酸化チタン粒子の沈降を抑制するための沈降抑制剤とを含ませることができる。

潤滑油添加剤に添加される分散剤は、二酸化チタン粒子の表面に吸着することで、二酸化チタン粒子間の凝集を有効に防ぎ、これにより、潤滑油での二酸化チタン粒子の分散性を向上させることができる。このような分散剤は、特に限定されず、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミノ系、アクリル系、スチレン・アクリル系、スチレン・マレイン酸共重合体等の高分子型分散剤や、アルキルスルホン酸系、四級アンモニウム系、高級アルコールアルキレンオキサイド系、多価アルコールエステル系、アルキルポリアミン系等の界面活性剤型分散剤などを使用することができる。

また、潤滑油添加剤に添加される沈降抑制剤は、分散剤に梱包された二酸化チタン粒子を、潤滑油中に浮遊、または懸濁状態とすることで、二酸化チタン粒子の沈降を抑制することができる。このような沈降抑制剤も、特に限定されず、アマイド、エタノール、イソプロパノール、酢酸ブチル、アルキルシクロヘキサン、および酸化ポリエチレンなどを使用することができる。

次に、本実施形態に係る潤滑油添加剤の使用方法について説明する。本実施形態では、潤滑油中における二酸化チタン粒子が０．００５重量％以上かつ０．３重量％未満（重量比で５０ｐｐｍ以上かつ３０００ｐｐｍ未満）となるように、潤滑油添加剤が潤滑油に添加される。これは、潤滑油中の二酸化チタン粒子が０．００５重量％（５０ｐｐｍ）未満では、二酸化チタンによる光触媒効果が有効に発揮されず、一方、二酸化チタン粒子が０．３重量％（３０００ｐｐｍ）以上では二酸化チタン粒子による摩耗効果が大きくなりすぎてしまい、却って機械を劣化させてしまう恐れがあるためである。特に、潤滑油中の二酸化チタン粒子の濃度は、０．０１〜０．１重量％（重量比で１００〜１０００ｐｐｍ）であることが好適であり、さらに好適には０．０３〜０．０４重量％（重量比で３００〜４００ｐｐｍ）であることが望ましい。たとえば、潤滑油添加剤の二酸化チタン粒子の濃度が３重量％である場合、使用者は、密度が０．８５の潤滑油１０００ｍｌ（８５０ｇ）に０．２５５ｇの潤滑油添加剤を加えることで、潤滑油中の二酸化チタン粒子の濃度を０．０３重量％（３００ｐｐｍ）とすることができる。

（添加剤組成物）
本発明の潤滑油添加剤の別の実施形態は、上述した潤滑油添加剤とオイルとを含む液状の組成物である。このように、潤滑油添加剤を液状の添加剤組成物とすることで、この添加剤組成物を潤滑油に添加した場合に、粉状の潤滑油添加剤と比べて、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を潤滑油により効果的に拡散させることができる。添加剤組成物に用いるオイルは、特に限定されないが、添加する潤滑油（たとえばエンジンオイル）に用いられるベースオイルを使用することができる。また、添加剤組成物を添加する前の潤滑油の一部を、添加剤組成物に用いるオイルとすることもできる。なお、添加剤組成物に用いるオイルとしては、４０℃における動粘度が５〜１００ｍｍ^２／ｓの鉱油または合成油を使用することが好ましい。このような鉱油としては、たとえば、パラフィン系原油、ナフテン系原油、芳香族系原油などからの潤滑油留分を使用することができる。また、合成油としては、ポリアルファオレフィンなどのポリオレフィン系合成油、ジエステルなどのエステル系合成油、およびアルキルナフタレンなどを使用することができる。本実施形態では、ＳＡＥ基油分類でＧ３のオイルを潤滑油添加剤の基油として使用するものとする。

本実施形態に係る添加剤組成物は、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を０．１〜５重量％含む。本実施形態に係る添加剤組成物も、潤滑油に添加する場合には、上述した粉状の潤滑油添加剤と同様に、潤滑油中における二酸化チタン粒子の濃度が０．００５重量％以上かつ０．３重量％未満（重量比で５０ｐｐｍ以上かつ３０００ｐｐｍ未満）となるように、より好適には潤滑油における二酸化チタン粒子の濃度が０．０１〜０．１重量％（重量比で１００〜１０００ｐｐｍ）となるように、さらに好適には二酸化チタン粒子の濃度が０．０３〜０．０４重量％（重量比で３００〜４００ｐｐｍ）となるように、この添加剤組成物を潤滑油に添加することができる。

たとえば、密度が０．８５のオイル１００ｍｌ（８５ｇ）を含む容器に、１ｇの二酸化チタン粒子を添加することで、二酸化チタン粒子の濃度を約１．１８重量％とした添加剤組成物を構成することができる。この場合、使用者は、密度が０．８５の潤滑油３５００ｍｌ（２９７５ｇ）に、当該容器１本分の添加剤組成物（１ｇの二酸化チタン粒子を含む）を加えることで、潤滑油中のアナターゼ型の二酸化チタン粒子の濃度を約０．０３重量％（約３００ｐｐｍ）とすることができる。

本実施形態に係る添加剤組成物は、上述した分散剤を１〜５容量％含むことができる。本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、１〜３００ｎｍのナノ粒子であるため、オイルを含む添加剤組成剤とした場合に凝集が起こり易い。そこで、添加剤組成物に分散剤を添加することで、オイルを含む添加剤組成物中において、さらには、添加剤組成物を添加した潤滑油中において、二酸化チタン粒子の凝集を有効に抑制することができ、二酸化チタン粒子を潤滑油全体に拡散させることができる。その結果、潤滑油中で二酸化チタン粒子の光触媒機能を十分に発揮させることができる。

また、本実施形態に係る添加剤組成物は、上述した沈降抑制剤を１〜５容量％含むことができる。通常、二酸化チタン粒子は、比重が比較的高く、沈降し易い性質がある。本実施形態では、沈降抑制剤を潤滑油添加剤に添加することで、オイルを含む添加剤組成物中において、さらには、添加剤組成物を添加した潤滑油中において、二酸化チタン粒子が沈降してしまうことを防止することができる。その結果、使用者が添加剤組成物を潤滑油に添加する場合に添加剤組成物中の二酸化チタン粒子を比較的均等な濃度で潤滑油に添加することができ、また、潤滑油中において二酸化チタン粒子を比較的均等に分散させることができ、二酸化チタン粒子の光触媒機能をより効果的に発揮させることができる。

（潤滑油）
本実施形態に係る潤滑油は、上述した潤滑油添加剤（上述した添加剤組成物も含む）が混合された潤滑油である。潤滑油添加剤を混合する前の潤滑油は、特に限定されず、たとえば一般に販売、利用されている潤滑油を使用することができる。本実施形態では、潤滑油中の二酸化チタン粒子の濃度が０．００５重量％以上かつ０．３重量％未満（重量比で５０ｐｐｍ以上かつ３０００ｐｐｍ未満）となるように、より好適には潤滑油中の二酸化チタン粒子の濃度が０．０１〜０．１重量％（重量比で１００〜１０００ｐｐｍ）となるように、さらに好適には潤滑油中の二酸化チタン粒子の濃度が０．０３〜０．０４重量％（重量比で３００〜４００ｐｐｍ）となるように、潤滑油添加剤が潤滑油に混合されている。そして、このように潤滑油添加剤を混合した潤滑油を、内燃機関、産業機器、精密機器、機械機器などに充填して用いることができる。

（グリース組成物）
本実施形態に係るグリース組成物は、上述した潤滑油を混合したグリース組成物である。当該グリース組成物のうち潤滑油以外の成分は、特に限定されず、一般的に用いられている成分を使用することができる。本実施形態に係るグリース組成物は、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を含有する潤滑油を含むため、産業機器、精密機器および機械機器などに適用する場合に、これら機器で生じたプラズマによる光触媒機能により、グリース組成物中の潤滑油の酸化を抑制することができる。これにより、上述したオイルスラッジ抑制機能に加えて、グリース組成物が潤滑油を保持する性能をより長い期間維持することができるなど、グリース組成物の長寿命化を図ることができる。

（摩耗試験）
次に、本実施形態に係る潤滑油添加剤を、二酸化チタン粒子が０．３重量％（重量比で３０００ｐｐｍ）となるように添加した潤滑油（以下、添加潤滑油Ａともいう。）と、二酸化チタン粒子が０．０３重量％（重量比で３００ｐｐｍ）となるように添加した潤滑油（以下、添加潤滑油Ｂともいう。）と、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しない潤滑油（以下、無添加潤滑油ともいう。）とを用いて摩擦係数μを測定した実施例について説明する。具体的には、Ｐｉｎ−ＶｅｅＢｌｏｃｋの高速ＦＡＬＥＸ試験機を用いて、下記の表１に示す条件にて６０分間の摩耗試験を実施し、摩擦係数μを測定した。なお、潤滑油は、ＳＡＥ粘度グレードが０Ｗ−２０のエンジンオイルを用いた。なお、本実施例では、平均粒径が３０ｎｍとなるように二酸化チタン粒子を生成しているが、二酸化チタン粒子の生成方法上、二酸化チタン粒子の粒径は約３０ｎｍをピークにばらつきが生じている（以下の実施例でも同様）。なお、二酸化チタン粒子を０．０３重量％となるように添加した添加潤滑油Ｂは、本実施形態に係る潤滑油添加剤を上述した使用方法にて混合した潤滑油となる。

（摩擦係数）
図１は、添加潤滑油Ａ，Ｂおよび無添加潤滑油を用いた摩耗試験における摩擦係数μの変化を示す図であり、図２は、図１に示す摩耗試験の結果のうち開始１０分後までの摩擦係数μの変化を示す図であり、図３は、図１に示す摩耗試験の結果のうち終了１０分前からの摩擦係数μの変化を示す図である。

まず、開始１０分までのそれぞれの潤滑油での摩擦係数μについて説明する。図１，２に示すように、無添加潤滑油と二酸化チタン粒子を０．３重量％含む添加潤滑油Ａとを比べた場合、添加潤滑油Ａを用いた場合では無添加潤滑油を用いた場合と比べて開始１０分までの摩擦係数μが小さくなった。同様に、無添加潤滑油と二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂとを比べた場合、添加潤滑油Ｂを用いた場合では無添加潤滑油を用いた場合と比べて開始１０分までの摩擦係数μが小さくなった。また、二酸化チタン粒子を０．３重量％含む添加潤滑油Ａと二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂと比べた場合、添加潤滑油Ａを用いた場合では添加潤滑油Ｂを用いた場合と比べて開始１０分までの摩擦係数μが小さくなった。これは、潤滑油に二酸化チタン粒子を添加した直後は、二酸化チタン粒子により金属表面の摩耗が促進されて摩擦面の面粗さが改善され、その結果、金属表面の油膜がより厚く形成され摩擦係数μが低下したためと考えられる。

次に、終了１０分前から（開始５０分から６０分まで）のそれぞれの潤滑油の摩擦係数μについて説明する。図１，３に示すように、無添加潤滑油と二酸化チタン粒子を０．３重量％含む添加潤滑油Ａとを比べた場合、添加潤滑油Ａを用いた場合では無添加潤滑油を用いた場合と比べて終了１０分までの摩擦係数μは高くなった。一方、無添加潤滑油と二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂとを比べた場合、添加潤滑油Ｂを用いた場合では無添加潤滑油を用いた場合と比べて終了１０分前からの摩擦係数μが小さくなった。これは、二酸化チタン粒子の濃度が０．０３重量％である添加潤滑油Ｂでは、潤滑油に二酸化チタン粒子を添加してから一定時間が経過すると、アナターゼ型の二酸化チタン粒子の光触媒機能が発揮され、オイルスラッジが抑制されることで、オイルスラッジによる摩擦力の増加が抑制され、その結果、無添加潤滑油と比べて摩擦係数μが低下したためと考えられる。このように添加潤滑油Ｂにおいて二酸化チタン粒子の光触媒機能が発揮したことは、後述する実施例２および実施例３からも裏付けることができる。なお、二酸化チタン粒子が０．３重量％である添加潤滑油Ａでは、潤滑油中に二酸化チタン粒子を過剰に含むため、潤滑油に二酸化チタン粒子を添加してから一定時間が経過すると、二酸化チタン粒子の多くが摩擦面に入り込んで摩擦力が増加してしまい、無添加潤滑油よりも摩擦係数μが高くなったと考えられる。

（油温）
次に、図４および図５を参照して、添加潤滑油Ａ，Ｂおよび無添加潤滑油の摩耗試験における油温の変化について説明する。図４は、添加潤滑油Ａ，Ｂおよび無添加潤滑油の摩耗試験における油温の変化を示す図であり、図５は、図４に示す油温の変化のうち終了１０分前からの油温の変化を示す図である。

図４および図５に示すように、添加潤滑油Ａ，Ｂおよび無添加潤滑油ではともに摩耗試験の開始とともに油温が上昇している。そして、試験開始後２０〜３０分ごろから油温が上昇しなくなる。無添加潤滑油および二酸化チタン粒子を０．３重量％含む添加潤滑油Ａでは、試験開始後４０分経過後も油温はほぼ一定のままだが、二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂにおいては、試験開始後４０分ごろから油温が低下し、図５に示すように、試験開始後６０分後には、無添加潤滑油と比べて２０℃程度低くなった。

このように二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂでは、無添加潤滑油と比べて、特に試験開始から一定時間を経過した後に、油温の上昇を抑制することができる。これにより、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した潤滑油では、油温の上昇による潤滑油の酸化反応や重合反応を抑制することができ、酸化反応や重合反応によるオイルスラッジの生成を抑制することができ、潤滑油の長寿命化を図ることができる。また、油温が上昇してしまうと潤滑油の粘度が低下してしまい、その結果、油膜の厚みが小さくなり摩擦力が上昇してしまう傾向にあることが知られている。本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した潤滑油では油温の上昇を抑制することができるため、このような油膜が薄くなることによる摩擦力の増加も抑制することができる。このことは、上述した図１〜図３に示す摩擦係数μの変化からも確認することができる。

（摩耗損失重量）
次いで、図６を参照して、添加潤滑油Ａ，Ｂおよび無添加潤滑油と金属の摩耗損失重量との関係について説明する。図６（Ａ）は、図１に示す摩耗試験における摩耗損失重量を示す表であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す摩耗損失重量を棒グラフにした図である。本実施例の摩耗試験では、Ｐｉｎと呼ばれる円柱形状の金属（ＳＵＪ−２）をＶｅｅＢｌｏｃｋと呼ばれる金属（ＳＣＭ４２１）で挟み、その状態でＰｉｎを回転させて、ＰｉｎおよびＶｅｅ Ｂｌｏｃｋのそれぞれの摩耗損失重量（ｍｇ）を検出した。本実施例では、無添加潤滑油を用いた場合にＰｉｎが０．７ｍｇ、ＶｅｅＢｌｏｃｋが０．２ｍｇ損失した。また、二酸化チタン粒子を０．３重量％含む添加潤滑油Ａを用いた場合にＰｉｎが０．４ｍｇ、Ｖｅｅ Ｂｌｏｃｋが０．１ｍｇ損失し、二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂを用いた場合にＰｉｎが０．４ｍｇ、ＶｅｅＢｌｏｃｋが０．４ｍｇ損失した。

ここで、本実施例の摩耗試験では、上記表１に記載しているとおり、使用したＰｉｎの硬度（ＨＲＣ）は６０であり、ＶｅｅＢｌｏｃｋの硬度（ＨＲＣ）は４５であり、Ｐｉｎの方がＶｅｅ Ｂｌｏｃｋよりも硬度が高い。図６を参照すると、無添加潤滑油および二酸化チタン粒子を０．３重量％含む添加潤滑油Ａでは、Ｐｉｎの方がＶｅｅＢｌｏｃｋと比べて約４倍摩耗していることがわかる。これに対して、二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂでは、ＰｉｎとＶｅｅ Ｂｌｏｃｋとが同程度摩耗していることがわかる。さらに、二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂでは、無添加潤滑油と比べて、Ｐｉｎの摩耗量が０．７から０．４に低下したことがわかる。これらのことから、二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂでは、金属同士の摩耗において硬度がより高い方の金属の摩耗を抑制する効果があると考えられる。このような効果は、たとえば下記のような効果に繋がるものと考えられる。

たとえば、エンジンバルブでは、略楕円形のカムノーズが回転運動してシムを押し出すことで、シムに連接されているバルブが開き、燃焼室内にガソリンの混合気体を導入することができる。このように、エンジンバルブでは、カムノーズがシムと当接しながら回転する機構であるため、カムノーズとシムとの間に摩耗が生じる。そして、カムノーズが摩耗してしまうとシムを充分に押し出すことができず、エンジンバルブを充分に開けることができなくなってしまう。本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した潤滑油では、金属同士の摩耗において硬度のより高い方の金属の摩耗を抑制することができるため、硬度がより高いカムノーズの摩耗を抑制することができ、カムノーズの長寿命化を図ることができる。

（赤外分光分析）
本実施形態に係る潤滑油添加剤を潤滑油に添加した場合に、潤滑油において二酸化チタン粒子の光触媒機能が発揮されることを裏付けるために、本発明者は、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した潤滑油の赤外分光分析（以下、ＦＴ−ＩＲ分析ともいう。）を行った。本実施例では、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加する前の無添加潤滑油と、本実施形態に係る潤滑油添加剤を二酸化チタン粒子が０．０３重量％となるように添加し５００ｋｍを走行した後の添加潤滑油Ｂとを、ＫＢｒのＣｅｌｌを用いて、膜厚０．１にて、液膜法により、ＦＴ−ＩＲ分析を行った。また、オイルスラッジが分解されるとエステルが生成されることが知られているため、本発明者は、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂと、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を含まない無添加潤滑油とを用いてＦＴ−ＩＲ分析を行い、エステル（Ｃ＝Ｏ）が吸収する１７３０ｃｍ^−１の波長の吸光度（透過率）を検出した。以下の表２にＦＴ−ＩＲ分析の結果（検出した１７３０ｃｍ^−１の波長の吸光度）を示す。

上記表２に示すように、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂの方が、無添加潤滑油よりも、１７３０ｃｍ^−１の波長の吸光度が高くなった。これは、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を０．０３重量％含む添加潤滑油Ｂでは、無添加潤滑油と比べて、アナターゼ型の二酸化チタン粒子の光触媒機能によりオイルスラッジの分解が促進され、エステル（Ｃ＝０）が生成されたためと考えられる。なお、上述したように、本実施例では、実施例１に示す摩耗試験を行った後の添加潤滑油Ｂ、すなわち、摩耗試験を６０分間行った後の添加潤滑油Ｂおよび無添加潤滑油を用いてＦＴ−ＩＲ分析を行ったが、摩耗試験を６０分間よりも長い時間行った場合には、その分、オイルスラッジが発生し光触媒により分解されるため、添加潤滑油Ｂにおけるエステル（Ｃ＝Ｏ）はより検出されるものと考えられる。

さらに、本発明者は、以下の調査から、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加した潤滑油において二酸化チタン粒子の光触媒機能が発揮することを発見した。すなわち、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しないエンジンオイルでレース用バイクを走行させた場合に、レース走行後に、エンジンオイル内にガソリンが混入していることが発見された。調査の結果、ガソリン混入を防止するピストンリングがオイルスラッジにより固着したことが原因でシリンダーとピストンとの隙間からガソリンが漏れたためであることが分かった。そこで、本発明者らはエンジンオイルに本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加して同様にレース用バイクを走行させたところ、オイルスラッジが抑制され、結果、ガソリンがエンジンオイルに混入することを防げることを発見した。このようなオイルスラッジの抑制は、単に二酸化チタン粒子による摩擦係数μの低下だけでは説明することができず、アナターゼ型の二酸化チタン粒子により光触媒機能が発揮されたことを裏付けるものである。

（走行試験）
次に、図７を参照して、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加したエンジンオイル（以下、添加エンジンオイルともいう）と、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しないエンジンオイル（以下、無添加エンジンオイルともいう）とを用いた走行試験について説明する。図７は、添加エンジンオイルと、無添加エンジンオイルとを用いた走行試験の結果を示す図である。

本実施例では、本実施形態に係る潤滑油添加剤を、二酸化チタン粒子が０．０３重量％（重量比で３００ｐｐｍ）となるように添加した添加エンジンオイルと、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しない無添加エンジンオイルとを同一の車両にそれぞれ充填し、それぞれのエンジンオイルで同じ区間（高速道路の同一の約１００Ｋｍの区間）を２回ずつ走行し、添加エンジンオイルでの平均燃費（添加エンジンオイルで走行した各走行時間における燃費の走行２回分の平均）と、無添加エンジンオイルでの平均燃費（無添加エンジンオイルで走行した各走行時間における燃費の走行２回での平均）とを算出した。

図７（Ａ）に、添加エンジンオイルでの平均燃費および無添加エンジンオイルでの平均燃費を示す。図７（Ａ）に示すように、添加エンジンオイルでは、無添加エンジンオイルと比べて、燃費が良いことがわかる。これは、添加エンジンオイルでは、アナターゼ型の二酸化チタン粒子によりオイルスラッジが抑制され、オイルスラッジによる摩擦力の増加が抑制されることで、燃費が向上したためと考えられる。具体的には、図７（Ｂ）に示すように、車両の走行中５〜１０％程度の燃費の向上が確認された。

（振動試験）
次に、図８および図９を参照して、添加エンジンオイルと無添加エンジンオイルを用いた振動試験について説明する。図８は、添加エンジンオイルと無添加エンジンオイルを用いた振動試験の車体横方向の振動の検出結果を示す図であり、図９は、添加エンジンオイルと無添加エンジンオイルを用いた振動試験の車体前後方向の振動の検出結果を示す図である。

本実施例では、本実施形態に係る潤滑油添加剤を、二酸化チタン粒子が０．０３重量％（重量比で３００ｐｐｍ）となるように添加した添加エンジンオイルと、本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加しない無添加エンジンオイルとを同一の車両にそれぞれ充填した。そして、エンジンカバーに振動計を設置し、車両を停車させたままエンジンを稼動させることで、それぞれのエンジンオイルでの車体横方向の振動（横加速度）および車体前後方向の振動（縦加速度）を測定した。

図８（Ａ）に、無添加エンジンオイルでの車体横方向の振動（横加速度）の検出結果を示し、図８（Ｂ）には、添加エンジンオイルでの車体横方向の振動（横加速度）の検出結果を示す。図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、車体横方向の振動（横加速度）は、無添加エンジンオイルと比べて、添加エンジンオイルにおいて大幅に振動が抑制された。車体横方向の振動（横加速度）は、エンジンピストンのヘッド振れによる振動であると考えられ、エンジンオイルに本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加することで、ピストンリングとシリンダーとの摩擦力低減やスティックスリップ現象を抑制し、機械振動を抑制することができたと考えられる。

また、図９（Ａ）に、無添加エンジンオイルでの車体前後方向の振動（縦加速度）の検出結果を示し、図９（Ｂ）には、添加エンジンオイルでの車体前後方向の振動（縦加速度）の検出結果を示す。図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、車体前後方向の振動（縦加速度）では、無添加エンジンオイルの場合の振動の周期がＴ１であるのに対して、添加エンジンオイルの場合の振動の周期がＴ１よりも長いＴ２となった。これば、エンジンオイルに本実施形態に係る潤滑油添加剤を添加することで、振動（振幅の変化）が緩やかとなり、機械振動が抑制されたためと考えられる。なお、図９（Ｂ）においては、Ｔ１とＴ２とを比べやすくするために、Ｔ１の周期を破線で示している。

以上のように、本実施形態に係る潤滑油添加剤は、太陽光（紫外線）が届かない内燃機関の内部、産業機器の内部、精密機器の内部、または機械機器の内部で使用する潤滑油に添加される添加剤であり、光触媒機能を有する二酸化チタン粒子を有効成分とする。そして、本実施形態に係る潤滑油添加剤を潤滑油に添加することで、太陽光（紫外線）が届かない内燃機関の内部、産業機器の内部、精密機器の内部、または機械機器の内部であっても、二酸化チタン粒子の光触媒機能によりオイルスラッジを抑制することができる。また、オイルスラッジを抑制することで、オイルスラッジによる摩擦係数μの増加が抑制され、また、燃費の向上や機械振動の抑制などの効果を発揮することができる。

また、本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、分散や沈降防止などのためのコーティング処理が施されていないため、二酸化チタン粒子の光触媒機能を十分に発揮することができる。さらに、本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜３００ｎｍのナノ粒子、より好ましくはが１ｎｍ〜１００ｎｍのナノ粒子であるため、潤滑油添加剤を潤滑油に添加した場合に、光触媒機能に加えて、金属表面の凹凸部を研磨し、また、金属表面の凹凸部に入り込むことで、金属表面を鏡面に近づけることができる。

さらに、本実施形態では、潤滑油中の二酸化チタン粒子の濃度が０．００５重量％以上かつ０．３重量％未満（重量比で５０ｐｐｍ以上かつ３０００ｐｐｍ未満）、より好適には潤滑油中の二酸化チタン粒子の濃度が０．０１〜０．１重量％（重量比で１００〜１０００ｐｐｍ）、さらに好適には潤滑油中の二酸化チタン粒子の濃度が０．０３〜０．０４重量％（重量比で３００〜４００ｐｐｍ）となるように、潤滑油添加剤が潤滑油に混合される。これにより、二酸化チタン粒子が光触媒機能を有効に発揮することができるとともに、過剰な二酸化チタン粒子による弊害も抑制することができる。

続いて、本実施形態に係る燃料油添加剤について説明する。本実施形態に係る燃料油添加剤は、たとえば、ガソリンなどの燃料油に添加して使用することができる。また、本実施形態に係る燃料油添加剤は、ガソリンの他に、灯油、軽油、および重油などの燃料油に適用することもできる。そして、本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した燃料油は、たとえば、車両、船舶、飛行機、暖房器具、火力発電所などに使用することができる。

（燃料油添加剤）
本実施形態に係る燃料油添加剤は、光触媒機能を有する二酸化チタン粒子を含む。このような二酸化チタン粒子としては、アナターゼ型の結晶構造を有する二酸化チタン粒子を用いることができる。上述したように、アナターゼ型の二酸化チタン粒子は紫外線により光触媒機能を発揮することが知られているが、ガソリン（燃料油）が循環する内燃機関内においては、太陽光（紫外線）が届かない暗所であるため、紫外線による光触媒機能は発揮されない。しかしながら、本発明者らは、内燃機関で燃焼されるガソリン（燃料油）に本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した場合に、燃費が向上することを見出した。また、本発明者は、燃料油に本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した場合に、ガソリン（燃料油）の燃焼効率が増加し、排出ガス中の酸性ガス、たとえば一酸化炭素（ＣＯ）、メタンガス（ＣＨ_４）、窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）などの排出量が低減されることを見出した。これは、燃焼室での燃焼（爆発）により生じた火炎（光）により、燃料油添加剤に含まれるアナターゼ型の二酸化チタン粒子が光触媒として機能し、ガソリン（燃料油）のオイルスラッジを抑制、分解することで、燃費が向上したものと考えられる。特に、燃焼室内で二酸化チタンが光触媒として働くことで、燃料油の重合反応を抑制しオイルスラッジを抑制するとともに、光触媒で発生したイオンがオイルスラッジを分解する。また、二酸化チタンの働きによって、燃料油を低分子化することができ、燃料油の燃焼を促進することができる。これにより、燃料油の完全燃焼を促進することができ、不完全燃焼により生じる酸性ガスの排出を抑制することができるとともに、燃費を向上することができたものと考える。

本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜３００ｎｍのナノ粒子、より好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍのナノ粒子である。このように二酸化チタン粒子をナノ粒子とすることで、燃料油添加剤を燃料油に添加した場合に、光触媒機能に加えて、二酸化チタン粒子が金属表面の凹凸部を研磨し、また、二酸化チタン粒子が金属表面の凹凸部に入り込むことで、金属表面（機械表面）を鏡面に近づけることができる。これにより、金属表面の油膜比（油膜厚さ（μｍ）/平均面粗さ（μｍ）＝Λ（ラムダ値））が大きくなり、機械部品同士の摩擦を抑制することもできる。

本実施形態に係る燃料油添加剤は粉状であり、運搬性や品質保持性が良好となっている。使用者は、使用直前に、たとえば、いわゆる水抜き剤や洗浄剤などの、本実施形態に係る燃料油添加剤とは別の液体状の燃料油添加剤に、本実施形態に係る粉状の燃料油添加剤を必要量添加し、２〜３分撹拌した後、対象のガソリンに混入させることで、内燃機関においてオイルスラッジの抑制などの機能を発揮させることができる。

本実施形態に係る二酸化チタン粒子には、分散や沈降防止などのためのコーティング処理は施されていない。これは、二酸化チタンの光触媒機能を十分に発揮できるようにするためである。ここで、本実施形態に係る燃料油添加剤は内燃機関内に添加されるためピストンやエンジンシャフトの動作によりある程度撹拌され分散されることとなる。ただし、本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、上述した潤滑油添加剤と同様に、ナノ粒子であるために凝縮性が高く、また燃料油に比べ、比重が大きいので沈降性が高い。そのため、本実施形態に係る燃料油添加剤には、二酸化チタン粒子の分散性を向上させるための分散剤と、二酸化チタン粒子の沈降を抑制するための沈降抑制剤とを含ませることができる。

燃料油添加剤に添加される分散剤は、上述した潤滑油添加剤と同様に、二酸化チタン粒子の表面に吸着することで、二酸化チタン粒子間の凝集を有効に防ぎ、これにより、燃料油での二酸化チタン粒子の分散性を向上させることができる。このような分散剤は、特に限定されず、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミノ系、アクリル系、スチレン・アクリル系、スチレン・マレイン酸共重合体等の高分子型分散剤や、アルキルスルホン酸系、四級アンモニウム系、高級アルコールアルキレンオキサイド系、多価アルコールエステル系、アルキルポリアミン系等の界面活性剤型分散剤などを使用することができる。

また、燃料油添加剤に添加される沈降抑制剤は、上述した潤滑油添加剤と同様に、分散剤に梱包された二酸化チタン粒子を、燃料油中に浮遊、または懸濁状態とすることで、二酸化チタン粒子の沈降を抑制することができる。このような沈降抑制剤も、特に限定されず、アマイド、エタノール、イソプロパノール、酢酸ブチル、アルキルシクロヘキサン、および酸化ポリエチレンなどを使用することができる。

さらに、本実施形態に係る燃料油添加剤では、二酸化チタン粒子にコーティング処理を施していないが、沈降抑制効果や分散効果を促進するために、有機チタンなどにより二酸化チタン粒子をコーティングする構成とすることもできる。

次に、本実施形態に係る燃料油添加剤の使用方法について説明する。本実施形態では、燃料油における二酸化チタン粒子が０．００００１重量％以上かつ０．０１重量％未満（重量比で０．１ｐｐｍ以上かつ１００ｐｐｍ未満）となるように、燃料油添加剤が燃料油に添加される。これは、燃料油中の二酸化チタン粒子が０．００００１重量％（０．１ｐｐｍ）未満では、二酸化チタンによる光触媒効果が有効に発揮されず、一方、二酸化チタン粒子が０．０１重量％（１００ｐｐｍ）以上では、沈殿する二酸化チタン粒子の量が増えるため二酸化チタン粒子の量に対して効果が低減してしまい、またコストも高くなるためである。なお、燃料油中の二酸化チタン粒子の濃度は、０．００００１〜０．０１重量％（重量比で０．１〜１００ｐｐｍ）であることが好適であり、さらに好適には０．０００１〜０．００５重量％（重量比で１〜５０ｐｐｍ）であることが望ましい。たとえば、燃料油添加剤の二酸化チタン粒子の濃度が３重量％である場合、使用者は、密度が０．７５の燃料油４５Ｌ（３３７５０ｇ）に３５ｇの燃料油添加剤を加えることで、燃料油中の二酸化チタン粒子の濃度を０．００３１重量％（３１ｐｐｍ）とすることができる。

（添加剤組成物）
本発明の燃料油添加剤の別の実施形態は、上述した二酸化チタンを含む燃料油添加剤と、いわゆる水抜き剤や洗浄剤など本実施形態に係る燃料油添加剤とは別の液体状の燃料油添加剤とを含む組成物である。本実施形態に係る燃料油添加剤を液体状の組成物とすることで、この添加剤組成物を燃料油に添加した場合に、粉状の燃料油添加剤のまま添加する場合と比べて、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を燃料油により効果的に拡散させることができる。なお、本実施形態に係る燃料油添加剤とは別の液体状の燃料油添加剤としては、いわゆる水抜き剤や洗浄剤の他、燃料油に添加可能な、堆積物改良剤、アンチノック剤、酸化防止剤、金属付活性剤、防錆剤、腐食防止剤、着色剤、着臭剤、芳香剤、帯電防止剤、低温流動性向上剤、セタン価向上剤、潤滑性向上剤、識別剤、消泡剤、氷結防止剤、煤煙防止剤、助燃剤、スラッジ分散剤などが挙げられる。

本実施形態に係る添加剤組成物は、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を０．３〜１．４重量％含む。本実施形態に係る添加剤組成物も、燃料油に添加する場合には、上述した粉状の潤滑油添加剤と同様に、燃料油中における二酸化チタン粒子の濃度が０．００００１重量％以上かつ０．０１重量％未満（重量比で０．１ｐｐｍ以上かつ１００ｐｐｍ未満）となるように、より好適には燃料油における二酸化チタン粒子の濃度が０．０００１〜０．００５重量％（重量比で１〜５０ｐｐｍ）となるように、この添加剤組成物を燃料油に添加することができる。

たとえば、密度が０．７８のイソプロピルアルコールを主成分とする水抜き剤３６０ｍｌ（２８０．７ｇ）を含む容器に、二酸化チタン粒子１ｇを含む燃料油添加剤を添加することで、二酸化チタン粒子の濃度を約０．７重量％とした添加剤組成物を構成することができる。この場合、使用者は、密度が０．７５の燃料油４５Ｌ（３３７５０ｇ）に、当該容器１本分の添加剤組成物（１ｇの二酸化チタン粒子を含む）を加えることで、燃料油中のアナターゼ型の二酸化チタン粒子の濃度を約０．０３重量％（約３０ｐｐｍ）とすることができる。

本実施形態に係る添加剤組成物は、上述した分散剤を１〜５容量％含むことができる。本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、１〜３００ｎｍのナノ粒子であるため、添加剤組成剤とした場合に凝集が起こり易い。そこで、添加剤組成物に分散剤を添加することで、添加剤組成物中において、さらには、添加剤組成物を添加した燃料油中において、二酸化チタン粒子の凝集を有効に抑制することができ、二酸化チタン粒子を燃料油全体に拡散させることができる。その結果、燃料油中で二酸化チタン粒子の光触媒機能を十分に発揮させることができる。

また、本実施形態に係る添加剤組成物は、上述した沈降抑制剤を１〜５容量％含むことができる。通常、二酸化チタン粒子は、比重が比較的高く、沈降し易い性質がある。本実施形態では、沈降抑制剤を燃料油添加剤に添加することで、添加剤組成物中において、さらには、添加剤組成物を添加した燃料油中において、二酸化チタン粒子が沈降してしまうことを防止することができる。その結果、使用者が添加剤組成物を燃料油に添加する場合に添加剤組成物中の二酸化チタン粒子を比較的均等な濃度で燃料油に添加することができ、また、燃料油中において二酸化チタン粒子を比較的均等に分散させることができ、二酸化チタン粒子の光触媒機能をより効果的に発揮させることができる。

（燃料油）
本実施形態に係る燃料油は、上述した燃料油添加剤（上述した添加剤組成物も含む）が混合された燃料油である。燃料油添加剤を混合する前の燃料油は、特に限定されず、たとえば一般に販売、利用されている燃料油を使用することができる。本実施形態では、燃料油中の二酸化チタン粒子の濃度が０．００００１重量％以上かつ０．０１重量％未満（重量比で０．１ｐｐｍ以上かつ１００ｐｐｍ未満）となるように、より好適には燃料油中の二酸化チタン粒子の濃度が０．０００１〜０．００５重量％（重量比で１〜５０ｐｐｍ）となるように、燃料油添加剤が燃料油に混合されている。そして、このように燃料油添加剤を混合した燃料油を、内燃機関に充填して用いることができる。

（燃費試験１）
本実施形態に係る燃料油添加剤をガソリンに添加した場合の燃費を計測した。燃費試験１では、（Ａ）ガソリンのみ、（Ｂ）ガソリン４５Ｌ中の二酸化チタンの濃度が０．００３重量％（重量比で３０ｐｐｍ）となるように、ガソリン４５Ｌに、水抜き剤１８０ｍｌおよび本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した、２種類のガソリンを用いて燃費を測定した。なお、測定条件として、車種トヨタポルテ（型式ＣＢＡ−ＮＮＰ１１）により、高速道路３１．８Ｋｍを時速８０Ｋｍ固定で走行し、テクトム社燃費マネージャー（ＦＣＭ−ＮＸ１）を自動車のＯＢＤ（On-board diagnostics）に取り付けて計測した。その結果を下記表３に示す。なお、燃費試験１ではＡ地点からＢ地点までを往復して走行しており、Ａ地点からＢ地点までの往路での結果と、Ｂ地点で折り返した後Ａ地点に到達するまでの往復での結果とを示している。

上記表３に示すように、（Ｂ）ガソリン４５Ｌ中の二酸化チタンの濃度を約０．００３重量％（重量比で約３０ｐｐｍ）とした場合には、ガソリンだけの場合と比べて、走行距離が１６．０Ｋｍである場合には燃費が約１０．４％向上し、走行距離が３５．２Ｋｍである場合には燃費が約１３．０％向上した。なお、走行距離が１６．０Ｋｍである場合の燃費が、走行距離が３１．８Ｋｍである場合の燃費よりも低いのは、走行経路上、Ａ地点からＢ地点までの経路における傾斜が上りにある傾向が高かったためである（燃費試験２も同様。）。

（燃費試験２）
また、燃費試験２では、（Ｃ）ガソリンのみ、（Ｄ）ガソリン４５Ｌに水抜き剤３６０ｍｌのみを添加、（Ｅ）ガソリン４５Ｌ中の二酸化チタンの濃度が０．００３重量％（重量比で３０ｐｐｍ）となるように、ガソリン４５Ｌに、水抜き剤３６０ｍｌおよび本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した、３種類のガソリンを用いて燃費を測定した。なお、測定条件として、車種スバルサンバー（型式ＥＢＤ−Ｓ３３１Ｄ）により、高速道路３５．２Ｋｍを時速８０Ｋｍ固定で走行し、テクトム社燃費マネージャー（ＦＣＭ−ＮＸ１）を自動車のＯＢＤ（On-board diagnostics）に取り付けて計測した。その結果を下記表４に示す。なお、燃費試験１と同様に、燃費試験２ではＣ地点からＤ地点までを往復して走行しており、Ｃ地点からＤ地点までの往路での結果と、Ｄ地点で折り返した後Ｃ地点に到達するまでの往復での結果とを示している。

上記表４に示すように、（Ｃ）ガソリン４５Ｌ中の二酸化チタンの濃度を０．００３重量％（重量比で３０ｐｐｍ）とした場合には、ガソリン４５Ｌに水抜き剤３６０ｍｌのみを加えた場合と比べて、走行距離が１７．７Ｋｍである場合には燃費が約２．８％向上し、走行距離が３５．２Ｋｍである場合には燃費が約１．２％向上した。

燃費試験１，２から、二酸化チタン粒子を含有する燃料油添加剤を燃料油に添加することで、燃料油の燃費を向上させることができることが分かった。

（酸性ガスの排出量測定試験）
本実施形態に係る燃料油添加剤をガソリンに添加した場合のガス排出量について試験した。具体的には、（Ａ）ガソリンのみ、（Ｂ）ガソリン３０Ｌに水抜き剤３６０ｍｌのみを添加、（Ｃ）ガソリン３０Ｌ中の二酸化チタンの濃度が０．００３重量％（重量比で３０ｐｐｍ）となるように、ガソリン３０Ｌに水抜き剤３６０ｍｌおよび本実施形態に係る燃料油添加剤を添加の、３種類のガソリンを用いて酸性ガスの排出量を測定した。具体的には、車両を２Ｋｍ走行させた場合の排ガス中のＣＯ量、ＨＣ量を、排ガス測定機器（製品：ＢＡＮＺＡＩ ＭＥＸＡ−３２４）を用いて計測した。下記表５にその結果を示す。

上記表５に示すように、（Ｃ）ガソリン３０Ｌ中の二酸化チタンの濃度が０．００３重量％（重量比で３０ｐｐｍ）となるように、ガソリン３０Ｌに水抜き剤３６０ｍｌおよび本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した場合には、（Ｂ）ガソリン３０Ｌに水抜き剤３６０ｍｌのみを添加した場合と比べて、酸性ガスの排出量を大幅に削減できることが分かった。

（エンジン出力試験）
次いで、本実施形態に係る燃料油添加剤をガソリンに添加した場合のエンジン出力について試験した。具体的には、本実施形態に係る燃料油添加剤を添加していない無添加燃料油と、ガソリン４０Ｌ中の二酸化チタンの濃度が０．００１２５重量％（重量比で１２．５ｐｐｍ）となるように、本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した添加燃料油について、エンジンのトルクおよび馬力を測定した。図１０（Ａ）は、トルクの測定結果を示す図であり、太線が添加燃料油を、細線が無添加燃料油を示す。また、図１０（Ｂ）は、馬力の測定結果を示す図であり、図１０（Ａ）と同様に、太線が添加燃料油を、細線が無添加燃料油を示す。また、図１０（Ａ）に示すグラフの縦軸はトルクであり横軸は回転数である。さらに、図１０（Ｂ）に示すグラフの縦軸は馬力であり横軸は回転数である。なお、本試験において使用したエンジンはチューニングエンジンである。

図１０（Ａ）に示すように、本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した添加燃料油では、本実施形態に係る燃料油添加剤を添加していない無添加燃料油と比べて、エンジンの回転数にかかわらずに、トルクが向上した。たとえば、回転数が４５００ｒｐｍである場合には、添加燃料油でのトルクは約１６．３ｋｇｆ・ｍとなり、無添加燃料油のトルクは約１５．８ｋｇｆ・ｍとなり、添加燃料油の方が無添加燃料油よりも約０．５ｋｇｆ・ｍ大きくなった。

また、図１０（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る燃料油添加剤を添加した添加燃料油では、本実施形態に係る燃料油添加剤を添加していない無添加燃料油と比べて、エンジンの回転数にかかわらずに、馬力が向上した。たとえば、回転数が６８００ｒｐｍ程度である場合には、添加燃料油でのトルクは１３９．３ＰＳとなり、無添加燃料油のトルクは１３７．２ＰＳとなり、添加燃料油の方が無添加燃料油よりも約２．１ＰＳも大きくなった。

以上のように、本実施形態に係る燃料油添加剤は、二酸化チタン粒子を有効成分とすることで、オイルスラッジを抑制し、その結果、燃費向上や酸性ガスの排出量を低減することができる。特に、本実施形態に係る二酸化チタン粒子は、コーティング処理が施されていないため、二酸化チタン粒子による光触媒機能をより発揮することができる。また、本実施形態では、燃料油に二酸化チタン粒子が０．００００１重量％以上かつ０．００１重量％未満となるように添加されることで、二酸化チタン粒子による光触媒機能をより効果的に機能させることができ、オイルスラッジを適切に抑制することができる。加えて、二酸化チタン粒子は平均粒径が１ｎｍ〜３００ｎｍのナノ粒子であるため、二酸化チタン粒子による光触媒機能を有する燃料油添加剤を燃料油に添加した場合に、光触媒機能に加えて、金属表面の凹凸部を研磨し、また、金属表面の凹凸部に入り込むことで、金属表面を鏡面に近づけることができ、摩擦力を低減することもできる。

また、本実施形態では、粉状の上記燃料油添加剤を、別の液体状の燃料油添加剤と混合して、液体状の燃料油添加剤とすることで、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を燃料油により効果的に拡散させることができる。また、上記燃料油添加剤を添加された燃料油として提供することもできる。

さらに、本実施形態に係る燃料油添加剤では、二酸化チタン粒子の働きにより、燃料油を低分子化することができ、燃料油の燃焼を促進する助燃効果も奏する。また、二酸化チタン粒子の光触媒機能により、オイルスラッジを分解、分散するオイルスラッジ分散効果、及び、カーボン、ワニス、ガム質などの分解する洗浄効果も奏することができる。また、燃料油の燃焼を促進することでエンジンのトルクや馬力を向上する効果も奏する。

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

たとえば、上述した実施形態では、光触媒機能を有する二酸化チタン粒子として、アナターゼ型の二酸化チタン粒子を例示して説明したが、この構成に限定されるものではなく、光触媒機能を有する二酸化チタン粒子として、ルチル型の二酸化チタン粒子を用いる構成としてもよい。

Claims (27)

1. コーティング処理が施されていない、光触媒機能を有する二酸化チタン粒子を有効成分とする、内燃機関用の潤滑油に添加するためのオイルスラッジ抑制剤。
2. 前記二酸化チタン粒子を潤滑油中に０．００５重量％以上かつ０．３重量％未満添加するためのものである請求項１に記載のオイルスラッジ抑制剤。
3. 前記二酸化チタン粒子はアナターゼ型の二酸化チタン粒子である請求項１または２に記載のオイルスラッジ抑制剤。
4. 前記二酸化チタン粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜３００ｎｍのナノ粒子である請求項１ないし３のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
5. さらにオイルを含む請求項１ないし４のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
6. 前記オイル中に前記二酸化チタン粒子を０．１〜５重量％含む、オイルとの組成物である請求項５に記載のオイルスラッジ抑制剤。
7. さらに燃費を向上させる、および／または、さらに機械振動を抑制させるための請求項１ないし６のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤が混合された内燃機関用の潤滑油。
9. 潤滑油中に前記二酸化チタン粒子を０．０１〜０．１重量％含む請求項８に記載の内燃機関用の潤滑油。
10. 請求項８または９に記載の内燃機関用の潤滑油が混合されたグリース組成物。
11. 請求項１ないし７のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤を内燃機関用の潤滑油に添加することで、オイルスラッジを抑制する内燃機関のオイルスラッジ抑制方法。
12. さらに燃費を向上させるための方法である請求項１１に記載のオイルスラッジ抑制方法。
13. さらに機械振動を抑制させるための方法である請求項１１または１２に記載のオイルスラッジ抑制方法。
14. 前記二酸化チタン粒子が潤滑油に０．００５重量％以上かつ０．３重量％未満含む請求項１１ないし１３のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制方法。
15. コーティング処理が施されていない、光触媒機能を有する二酸化チタン粒子を有効成分とする、燃料油に直接添加するためのオイルスラッジ抑制剤。
16. 燃料油に前記二酸化チタン粒子を０．００００１重量％以上かつ０．０１重量％未満添加して使用される請求項１５に記載のオイルスラッジ抑制剤。
17. 前記二酸化チタン粒子はアナターゼ型の二酸化チタン粒子である請求項１５または１６に記載のオイルスラッジ抑制剤。
18. 前記二酸化チタン粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜３００ｎｍのナノ粒子である請求項１５ないし１７のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
19. さらに別の液体状の燃料油添加剤を含む組成物である請求項１５ないし１８のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
20. さらに燃費を向上させるための請求項１５ないし１９のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
21. さらに酸性ガスの排出量を低減するための請求項１５ないし２０のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
22. さらに内燃機関の燃料油の燃焼を促進するための、内燃機関の燃焼室を洗浄するための、または内燃機関のオイルスラッジを分散させるための請求項１５ないし２１のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤。
23. 請求項１５ないし２２のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤が添加された内燃機関用の燃料油。
24. 請求項１５ないし２２のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制剤を内燃機関の燃料油に直接添加することで、内燃機関のオイルスラッジを抑制するオイルスラッジ抑制方法。
25. さらに燃費を向上させるための方法である請求項２４に記載のオイルスラッジ抑制方法。
26. さらに酸性ガスの排出量を低減するための方法である請求項２４または２５に記載のオイルスラッジ抑制方法。
27. さらに内燃機関の燃料油の燃焼を促進するための、内燃機関の燃焼室を洗浄するための、または内燃機関のオイルスラッジを分散させるための請求項２４ないし２６のいずれかに記載のオイルスラッジ抑制方法。