JP6570217B2

JP6570217B2 - 冷却液

Info

Publication number: JP6570217B2
Application number: JP2014073231A
Authority: JP
Inventors: 朋生久保; 誠一仲野; 拓也片山; 直樹服部; 伸行加賀; 俊大長岡
Original assignee: Shishiai KK; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Shishiai KK; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015193765A; WO2015151818A1

Description

本発明は、冷却液組成物に関する。

特許文献１及び２に記載されるように、シリコーンオイル又は水に対して、１種以上の有機溶媒を含む冷却液において、その有機溶媒としては、極めて広範囲のものが使用できるとされている。
これらの特許文献には、その広範囲な有機溶媒として、単に炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、およびアルコール類、エーテル類、ケトン・アルデヒド類、エステル類、フェノール類などの含酸素化合物、および含窒素化合物、シリコーン系溶媒、フロン系溶媒が列挙され、これらの有機溶媒が同等に使用されることが示されている。
また、内燃機関の冷却系統に使用される冷却液は、エンジンを冷却することによって温度が上昇され、ラジエータによって冷却されるようにウォーターポンプにより循環される。
そして、このような内燃機関の冷却液としては、エチレングリコール水溶液やプロピレングリコール水溶液が使用されてきた。
ところが、これらの冷却液は外気温が低下することにより粘度が高くなるので、ウォーターポンプへの負担が大きくなり、ひいてはウォーターポンプの寿命が短くなっていた。

特開２０１３−１４２１４９号公報特開２０１３−０５７０３６号公報

特許文献１に記載の発明は、シリコーンオイル冷却液の循環経路に水分を吸着する吸着剤を配置することにより、低温時には吸着剤が水を吸着して冷却液中に水分を含有しないようにし、高温時には吸着剤が吸着していた水分が脱着されて水相とシリコーンオイル相となる冷却液の発明であって、冷却液が高温下および低温下においても冷却液内に水を存在させるものではなく、さらに、冷却液の粘度を低粘度とすることを意図していない。
特許文献２に記載の発明は、水と有機溶媒を含有する冷却液に係る発明ではあるが、高温域にて冷却液の見掛け比熱を増加させることにより、冷却液をより迅速に所定の温度に到達させることを目的としており、決して、冷却液の粘度を低粘度とすることを意図していない。
電気自動車においては、モータ／コントロールユニット冷却システムに液を循環させるために電動ポンプを使用しているが、電動ポンプの消費電力が大きく、車輌の航続距離が短くなっていた。
そして、本発明はこれらの特許文献には記載されていない、従来のグリコール系冷却液と同等の熱特性を持ち、かつ冷却液の粘度をより低粘度とすることによって、電動ポンプの消費電力を低下させることができる低粘度の冷却液組成物の提供を課題とする。

１．ホルムアミド及び／又はメチルホルムアミド２０〜７０重量％、水８０〜３０重量％、防錆剤０．１〜１０重量％含有する冷却液組成物。
２．前記防錆剤が脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸またはそれらの塩から選ばれる少なくとも１種である１に記載の冷却液組成物。
３．前記防錆剤が、ホウ酸、ホウ酸塩、ケイ酸、ケイ酸塩、リン酸、リン酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、トリアゾール、ジアゾール及びチアゾールから選ばれる少なくとも一種である１又は２に記載の冷却液組成物。
４．２０℃における動粘度が２．５ｍｍ^２／ｓ以下である１〜３のいずれかに記載の冷却液組成物。

本発明によれば、従来のグリコール化合物含有冷却液と同等の熱特性を持ちながら、冷却液をより低粘度化させることができる。その結果、電気自動車における、モータ／コントロールユニット冷却システムに液を循環させるための電動ポンプの消費電力を低下させることができ、ひいては車輌の航続距離をより長くすることができる。

（冷却液組成物の用途）
本発明の冷却液組成物は、電気自動車における、モータ／コントロールユニットの冷却、さらに、内燃機関、燃料電池、モータ等の冷却系に用いることができる。
以下、具体的に本発明について述べる。

本発明はホルムアミド及び／又はメチルホルムアミド２０〜７０重量％、水８０〜３０重量％、防錆剤０．１〜１０重量％含有する冷却液組成物である。
［ホルムアミド及び／又はメチルホルムアミド］
冷却液組成物中のホルムアミド及び／又はメチルホルムアミドの含有量は上記の通り２０〜７０重量％であるが、３０〜６０重量％が好ましく、４０〜５０重量％がより好ましい。２０〜７０重量％の範囲とすることにより、他の有機化合物を含有させたときよりも、低温時において低粘度化させることができる。
冷却液組成物中に同じ含有量で含有させる場合、メチルホルムアミドよりも、ホルムアミドの方が、動粘度を低くする効果が高い。

[防錆剤]
本発明において使用される防錆剤として、脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸またはそれらの塩、ホウ酸塩、ケイ酸塩、ケイ酸、リン酸塩、リン酸、亜硝酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、トリアゾール、及びチアゾールから選ばれる少なくとも一種を使用することができる。
これらの防錆剤の冷却液組成物中の含有量としては０．１〜１０重量％であり、１．０〜５．０重量％がより好ましい。０．１重量％未満であると、十分に防錆性を発揮することができず、１０重量％を超えて含有させてもさらに防錆性が良くなることはない。
以下に使用できる防錆剤について説明する。

（脂肪族モノカルボン酸）
脂肪族モノカルボン酸としては、ペンタン酸、ヘキサン酸、へプタン酸、オクタン酸、２−エチルヘキサン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、ステアリン酸等、及びそれらのアルカリ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩が使用される。
（芳香族モノカルボン酸）
芳香族モノカルボン酸としては、安息香酸、ニトロ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸等の安息香酸類、ｐ−トルイル酸、ｐ−エチル安息香酸、ｐ−プロピル安息香酸、ｐ−イソプロピル安息香酸、ｐ−ｔｅｒｔブチル安息香酸等のアルキル安息香酸、一般式ＲＯ−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＯＯＨ（ＲはＣ１〜５のアルキル基）で示されるアルコキシ安息香酸、一般式Ｒ−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ＝ＣＯＯＨ（ＲはＣ１〜５のアルキル基又はアルコキシ基）で示されるケイヒ酸、アルキルケイヒ酸、アルコキシケイヒ酸、及びこれらのアルカリ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩が使用される。
（脂肪族ジカルボン酸）
脂肪族ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピペリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン酸、ドデカン２酸、ブラシル酸、タブチン酸等、及びそれらのアルカリ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩が使用される。
（芳香族ジカルボン酸）
芳香族ジカルボン酸としては、イソフタル酸、無水フタル酸又はテレフタル酸等、及びそれらのアルカリ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩が使用される。

（ホウ酸、ホウ酸塩）
ホウ酸、及びホウ酸塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が使用される。
（ケイ酸、ケイ酸塩）
ケイ酸、及びケイ酸塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が使用される。
（リン酸、リン酸塩）
リン酸、及びリン酸塩としては、正リン酸、ピロリン酸、トリメタリン酸、テトラリン酸等のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩が使用される。
（亜硝酸塩）
亜硝酸塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が使用される。
（硝酸塩）
硝酸塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が使用される。
（モリブデン酸塩）
モリブデン酸塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等が使用される。

（トリアゾール）
トリアゾールとしては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、４−フェニル−１，２，３−トリアゾール、２−ナフトトリアゾール、４−ニトロベンゾトリアゾール等を使用することができる。
（ジアゾール）
イミダゾリン、イミダゾール、メルカプトイミダゾリン、メルカプトイミダゾール、ベンズイミダゾール、メチルイミダゾール等を使用することができる。
（チアゾール）
チアゾールとしては、ベンゾチアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、及びそのアルカリ金属塩を使用することができる。

（動粘度）
本発明の冷却液組成物は、好ましくは動粘度が２．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、２．３ｍｍ^２／ｓ以下がより好ましく、２．０ｍｍ ^２／ｓ以下がさらに好ましく、それ以上に１．８ｍｍ^２／ｓ以下が好ましい。

（酸化防止剤）
酸化防止剤としては、シクロアルキルアミン及びその誘導体、チオ尿素及びその誘導体、ポリアミン及びその誘導体、ピペリジン及びその誘導体、アミノアルコール類及びアミノフェノール類、炭素同素体、及び糖アルコール等を使用することができる。これらの酸化防止剤は優れた抗酸化性を有し、本発明の冷却液組成物中に含有させることができる。その結果、冷却液組成物中にイオン物質の発生を抑制することができる。
これらの酸化防止剤の冷却液組成物中の含有量としては１０重量％以下であり、５．０重量％以下がより好ましい。１０重量％を超えて含有させてもさらに酸化防止性が良くなることはない。

（シクロアルキルアミン及びその誘導体）
シクロアルキルアミン及びその誘導体としては、シクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン及びシクロドデシルアミン及びその誘導体を使用することができる。
（チオ尿素及びその誘導体）
チオ尿素及びその誘導体としては、チオ尿素、メチルチオ尿素、ジオチルチオ尿素、トリメチルチオ尿素、テトラメチルチオ尿素、ジエチルチオ尿素、ジイソプロピルチオ尿素、ジブチルチオ尿素、アリルチオ尿素、アリルヒドロキシエチルチオ尿素、アセチルチオ尿素、シアノジメチルチオ尿素、アミジノチオ尿素、二酸化チオ尿素、ジシクロヘキシルチオ尿素、フェニルチオ尿素、メチルフェニルチオ尿素、ベンゾイルチオ尿素、ジトリルチオ尿素、ジフェニルチオ尿素、ナフチルチオ尿素、アダマンチルチオ尿素、チオセミカルバシド、メチルチオセキカルバシド、ジメチルチオセキカルバシド、イソプロピルチオセキカルバシド、フェニルチオセキカルバシド、ジフェニルチオセキカルバシド等を使用することができる。
（ポリアミン及びその誘導体）
ポリアミン及びその誘導体としては、ヒドラジン、グアニジン及びこれらの誘導体を使用することができる。

（ピペリジン及びその誘導体）
ピペリジン及びその誘導体としては、ピペリジンの環に結合する基が、オキソ基、水酸基、アミノ基、炭素数が１〜２０の炭化水素基、さらに、水酸基、アミノ基、アルコキシカルボニル基から選ばれた１つ以上で置換された炭化水素基を使用することができる。
具体的には、２，６―ジメチルピペリジン、２−ピペコリン、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−アミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−ピペリジンエタノール、１−メチルピペリジン、４−ヒドロキシ−１−メチルピペリジン、１−メチル−４−ピペリドン、及び１−ベンジル−４−ピペリドンを使用することができる。
（アミノアルコール類及びアミノフェノール類）
アミノアルコール類及びアミノフェノール類としては、アミノプロパノール、アミノメチルプロパノール、ジメチルアミノプロパノール、アミノエチルプロパノール、ジエチルアミノプロパノール、アミノプロパンジオール、アミノメチルプロパンジオール、アミノエチルプロパンジオール、アミノヒドロキシメチルプロパンジオール、（ジメチルアミノ）プロパンジオール、アミノブタノール、アミノメチルブタノール、ジメチルアミノブタノール、アミノエチルブタノール、アミノペンタノール、アミノヘキサノール、アミノヘプタノール、アミノオクタール、ジメチルアミノオクタール、（アミノエチルアミノ）エタノール、（アミノエチルアミノ）プロパノール、アミノエトキシエタノール、（ｔｅｒｔ−ブチルアミノ）エタノール、ジエチルアミノエトキシエタノール、アミノプロペノール、メチルアミノプロペノール、アミノプロピノール、メチルアミノプロピノール、アミノブテノール、メチルアミノブテノール、アミノブチノール、メチルアミノブチノール、ジメチルアミノブチノール、メチルアミノブチノール、（ベンジルアミノ）エタノール、アミノベンジルエタノール、（メチルアミノメチル）ベンジルアルコール、アミノシクロヘキサノール、アミノフェニルエタノール、アミノフェニルプロパノール、アミノクレゾール、アミノナフトール、アミノフェノール、アミノニトロフェノール、アミノメチルフェノール、ジメチルアミノフェノール、アミノエチルフェノール、ジエチルアミノフェノール等から選ばれる１種以上を使用することができる。

（炭素同素体）
炭素同素体としては、グラファイト、ダイヤモンド、フラーレン、炭素ナノチューブ、バッキーオニオン、ヘテロフラーレン、フラーレンの水酸化物、水素化物、フッ化物、臭素化物を使用することができる。
（糖アルコール）
糖アルコールとしては、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、イノシトール、クエルシトール、パラチニット、ラクチトール、マルチトール、スクロース、ラフィノース、ゲンチアノース、メレジトース、プランテオース、スタキオース等を使用することができる。

［その他添加剤］
本発明の冷却液組成物には、用途等に応じて潤滑剤、耐磨耗剤、消泡剤、極圧剤、着色剤、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のｐＨ調整剤の１種以上を含有させることができる。

（実施例）
下記表１の記載に基づいて、本発明の実施例１及び２の冷却液組成物及び比較例１及び２の冷却液組成物を調製し、これらの冷却液組成物に対して動粘度及び凍結温度を測定した。
これらの実施例及び比較例にて使用した冷却液組成物の組成と、これらの試験結果を以下の表１に示す。表１中の数値は重量部を示す。

（動粘度の測定）
ＪＩＳＫ２２８３に基づいて冷却液組成物の動粘度を測定した。

上記の表に示されているように、本発明に沿った例である実施例１及び２によれば、得られた冷却液組成物は、十分に低い凍結温度を有すると同時に、その動粘度は２．２ｍｍ^２／ｓ及び１．５ｍｍ^２／ｓであり、十分に低い動粘度となった。また、特にホルムアミドを使用した場合のほうが、メチルホルムアミドを使用するよりも良好な結果となった。これらのような低い動粘度であれば、冷却液組成物として使用したときに循環用モータにかかる負荷を低減させることができる。
しかしながら、エチレングリコールやジメチルホルムアミドを使用した比較例１及び２によれば、動粘度は３．３及び２．８ｍｍ^２／ｓと低い動粘度ではなく、このような冷却液組成物を使用すると循環用モータにかかる負荷は高いといえる。

Claims

メチルホルムアミド２０〜６９重量％、水７９〜３０重量％、防錆剤１〜５重量％含有する、凍結温度が−３０℃以下の冷却液組成物（但しエチレングリコールを２６．６〜７４．４重量％含有することはない）。
前記防錆剤が脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸またはそれらの塩から選ばれる少なくとも１種、及び、ホウ酸、ホウ酸塩、ケイ酸、ケイ酸塩、リン酸、リン酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、トリアゾール、ジアゾール及びチアゾールから選ばれる少なくとも一種である請求項１に記載の冷却液組成物。
２０℃における動粘度が２．５ｍｍ^２／ｓ以下である請求項２に記載の冷却液組成物。