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WO2013183161A1 - 内燃機関用冷却液組成物及び内燃機関の運転方法 - Google Patents

内燃機関用冷却液組成物及び内燃機関の運転方法 Download PDF

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WO2013183161A1
WO2013183161A1 PCT/JP2012/064773 JP2012064773W WO2013183161A1 WO 2013183161 A1 WO2013183161 A1 WO 2013183161A1 JP 2012064773 W JP2012064773 W JP 2012064773W WO 2013183161 A1 WO2013183161 A1 WO 2013183161A1
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WO
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internal combustion
composition
parts
coolant
combustion engines
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/064773
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
琢也 平井
勇一 島崎
黒木　錬太郎
翔 冨田
山下　実
宮島　和浩
圭二 林
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トヨタ自動車株式会社 filed Critical トヨタ自動車株式会社
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Priority to RU2014126407/06A priority patent/RU2579786C1/ru
Priority to BR112014016241-7A priority patent/BR112014016241B1/pt
Priority to PCT/JP2012/064773 priority patent/WO2013183161A1/ja
Priority to JP2014519777A priority patent/JP5904278B2/ja
Priority to CN201280063065.XA priority patent/CN104011344B/zh
Priority to US14/369,394 priority patent/US9212597B2/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/10—Liquid materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/066—Cooling mixtures; De-icing compositions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/14—Indicating devices; Other safety devices
    • F01P11/16—Indicating devices; Other safety devices concerning coolant temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P2003/001—Cooling liquid

Definitions

  • the present invention relates to a coolant composition for an internal combustion engine that can improve the fuel efficiency of the internal combustion engine, and a method for operating the internal combustion engine using the same.
  • coolants for cooling automobile engines and the like are known.
  • water is preferable because it has the highest cooling performance as an engine coolant.
  • fresh water freezes at temperatures below 0 ° C and increases in volume, which may damage the engine and radiator.
  • it is diluted with water so as to obtain a necessary freezing temperature based on glycols such as ethylene glycol, and if necessary, metals, rubbers, resins, etc. used for engines, radiators, etc.
  • Coolant compositions containing various additives for protecting the deterioration of the liquid have been used.
  • a coolant composition in which various additives are mixed with water may be used.
  • Patent Documents 4-6 describe a technique for improving the viscosity characteristics of a lubricating oil by blending a viscosity index improver.
  • the viscosity index improver described therein exhibits fluidity at low temperatures. It is formulated for the purpose of reducing the decrease in viscosity at high temperatures while maintaining it, and therefore, even when a liquid agent containing such a viscosity index improver is used as a cooling liquid, the cooling loss at low temperatures is reduced, In addition, the cooling capacity at high temperatures cannot be maintained.
  • JP-A-8-183950 JP 2010-236064 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-227859 JP 2011-137089 A JP 2011-132285 A JP 2011-121991 A
  • an object of the present invention to provide a coolant composition for an internal combustion engine that can improve the fuel efficiency effect of the internal combustion engine and an operating method of the internal combustion engine using the same.
  • an object of the present invention is to provide a cooling liquid composition that can reduce cooling loss at low temperatures and maintain cooling capacity at high temperatures, and an operating method of an internal combustion engine using the same.
  • the inventors have made it possible to reduce the cooling loss at low temperatures and maintain the cooling capacity at high temperatures by setting the kinematic viscosity of the coolant composition in a specific range, and thus the fuel consumption of the internal combustion engine. It has been found that the effect is greatly improved.
  • the present invention includes the following inventions.
  • a cooling liquid composition having a kinematic viscosity of 8.5 to 3000 mm 2 / sec at 25 ° C. and 0.3 to 1.3 mm 2 / sec at 100 ° C. is used as a cooling liquid for an internal combustion engine.
  • a method for operating an internal combustion engine is used as a cooling liquid for an internal combustion engine.
  • the coolant composition contains, as a base, at least one alcohol selected from the group consisting of dihydric alcohols, trihydric alcohols and glycol monoalkyl ethers and / or water. The method described.
  • a coolant composition for an internal combustion engine having a kinematic viscosity of 8.5 to 3000 mm 2 / sec at 25 ° C. and 0.3 to 1.3 mm 2 / sec at 100 ° C.
  • composition according to (5) above which contains at least one alcohol selected from the group consisting of dihydric alcohols, trihydric alcohols and glycol monoalkyl ethers and / or water as a base.
  • composition according to the above (5) or (6), comprising a viscosity characteristic improver comprising a viscosity characteristic improver.
  • the present invention it is possible to provide a coolant composition for an internal combustion engine that can improve the fuel efficiency effect of the internal combustion engine, and a method for operating the internal combustion engine using the same.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the warm-up performance evaluation apparatus used in the examples.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the cooling performance evaluation apparatus used in the examples.
  • the coolant composition of the present invention has a kinematic viscosity of 8.5 to 3000 mm 2 / sec at 25 ° C. and 0.3 to 1.3 mm 2 / sec at 100 ° C. is there.
  • low temperature means 25 ° C.
  • high temperature means 100 ° C.
  • the cooling liquid composition of the present invention has a kinematic viscosity at 25 ° C. of 8.5 to 3000 mm 2 / sec, preferably 10 to 2200 mm 2 / sec, particularly 17.5 to 1000 mm 2 / sec, and therefore heat dissipation at low temperatures. Low cooling loss. Since the coolant composition of the present invention has a kinematic viscosity at 25 ° C. of 3000 mm 2 / sec or less, it is possible to avoid a load on the water pump and prevent deterioration of fuel consumption of the internal combustion engine.
  • the cooling fluid composition of this invention has a kinematic viscosity higher than the conventional 80% ethylene glycol cooling fluid.
  • the ethylene glycol coolant cannot be used as a coolant because the flash point is generated when the ethylene glycol concentration exceeds 80%.
  • the cooling liquid composition of the present invention has a low kinematic viscosity at 100 ° C. of 0.3 to 1.3 mm 2 / sec, preferably 0.5 to 0.9 mm 2 / sec. It is possible to prevent overheating.
  • the cooling capacity of the cooling liquid composition can be evaluated by measuring the radiator heat transmittance.
  • the kinematic viscosity at 100 ° C. of a 100% water coolant is 0.3 mm 2 / sec.
  • the cooling liquid composition of the present invention preferably contains a base having antifreezing properties.
  • the compounding amount of the base is preferably 86 to 98.6 parts by mass, particularly preferably 91 to 96.7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composition.
  • Examples of the base include at least one alcohol selected from the group consisting of dihydric alcohols, trihydric alcohols, and glycol monoalkyl ethers.
  • dihydric alcohol examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, and hexylene glycol. What consists of 1 type, or 2 or more types of mixtures chosen from among these can be mentioned.
  • trihydric alcohol examples include one or more selected from glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, 5-methyl-1,2,4-heptanetriol, and 1,2,6-hexanetriol. The thing which consists of a mixture can be mentioned.
  • glycol monoalkyl ether examples include ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene glycol. Mention may be made of one or a mixture of two or more selected from monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether and tetraethylene glycol monobutyl ether.
  • ethylene glycol, propylene glycol, and 1,3-propanediol are preferable from the viewpoints of handleability, cost, and availability.
  • the amount of the alcohol blended is preferably 8.6 to 78.88 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composition, considering antifreezing properties, and 21.5 to 78.88 parts by mass. It is particularly preferred.
  • the base may contain water, and the water is preferably ion-exchanged water.
  • the blending amount of water is preferably 17.2 to 88.74 parts by mass, particularly preferably 17.2 to 73.95 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the composition.
  • the base contains water and alcohols
  • the ratio of water and alcohols in the base is preferably 20:80 to 90:10 from the viewpoint of avoiding the flash point, and 40: Particularly preferred is 60 to 75:25. If antifreeze is not required, the base may be water alone.
  • the cooling liquid composition of the present invention preferably contains a substance capable of increasing the kinematic viscosity at low temperatures and reducing the kinematic viscosity at high temperatures, that is, a viscosity property improving agent.
  • a viscosity property improving agent capable of increasing the kinematic viscosity at low temperatures and reducing the kinematic viscosity at high temperatures.
  • the viscosity property improver is not particularly limited as long as the kinematic viscosity of the coolant composition can be within the predetermined range.
  • a phase change substance can be used, and it is preferable to use a phase change substance that changes phase at 60 to 100 ° C.
  • a phase change substance include a carboxylic acid salt having a melting point of 40 ° C. to 80 ° C. as a free carboxylic acid, for example, an aliphatic carboxylic acid salt having 14 to 18 carbon atoms, and Examples thereof include those having a solubility in alcohols used as a base of 5% by mass or less at 25 ° C. and 10% by mass or more at 100 ° C.
  • Specific examples include sodium stearate, potassium stearate, sodium palmitate and potassium palmitate, preferably sodium stearate and potassium stearate.
  • phase change material can be solidified and slurried at a low temperature to increase the kinematic viscosity of the cooling liquid, and can be liquefied at a high temperature to reduce the kinematic viscosity of the cooling liquid.
  • thermoplastic substance for example, a substance that has associative property near 25 ° C. and disappears near 100 ° C.
  • association includes intermolecular hydrogen bonding, hydrophobic interaction (especially polymer), and ⁇ stacking between aromatic organic molecules.
  • the molecules to be associated may be the same or different.
  • Such a substance can increase the kinematic viscosity of the coolant to exhibit behavior as a macromolecule at low temperatures and reduce the kinematic viscosity of the coolant to exhibit behavior as a single molecule at high temperatures. it can.
  • the blending amount of the viscosity property improver is not particularly limited as long as the kinematic viscosity of the cooling composition at a low temperature and a high temperature can be within the predetermined range, and is 1.
  • the amount is preferably 3 to 4.0 parts by mass, and particularly preferably 2.0 to 3.0 parts by mass.
  • the above various viscosity characteristic improvers can be used in combination.
  • cooling composition of the present invention if necessary, other additives can be blended with the base as long as the effects of the present invention are not impaired, in addition to the above-mentioned viscosity characteristic improver.
  • the cooling composition of the present invention includes at least one rust preventive agent in a range that does not affect kinematic viscosity in order to effectively suppress corrosion of metals used in automobile engine cooling circuits.
  • Antirust agents include phosphoric acid and / or salt thereof, aromatic carboxylic acid and / or salt thereof, triazoles, thiazoles, silicates, nitrates, nitrites, borates, molybdates, and amine salts Any 1 type or a mixture of 2 or more types can be mentioned.
  • a pH adjusting agent such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, an antifoaming agent, or a coloring agent can be appropriately added to the cooling composition of the present invention as long as the kinematic viscosity is not affected.
  • the total compounding amount of the above other additives is usually 10 parts by mass or less, preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the composition.
  • Example 1 45.5 parts by mass of ethylene glycol and 50 parts by mass of water were mixed, and 2 parts by mass in total of 1 part by mass of phosphoric acid as a rust inhibitor and 1 part by mass of benzotriazole were added and mixed. After adding 2.5 parts by mass of sodium stearate to the obtained mixed liquid, the mixed liquid was heated to 80 ° C., then stirred for 30 minutes, and allowed to stand to obtain a cooling liquid composition.
  • Example 2 Example 1 with the exception of using 46.5 parts by weight of ethylene glycol instead of 45.5 parts by weight of ethylene glycol and 1.5 parts by weight of sodium stearate instead of 2.5 parts by weight of sodium stearate. A coolant composition was obtained in the same manner.
  • Example 3 In the same manner as in Example 1, except that 46 parts by mass of ethylene glycol was used instead of 45.5 parts by mass of ethylene glycol, and 2 parts by mass of sodium stearate was used instead of 2.5 parts by mass of sodium stearate. A coolant composition was obtained.
  • Example 4 Except for using ethylene glycol, 92 parts by weight of water instead of 50 parts by weight of water, and 2 parts by weight of sodium stearate instead of 2.5 parts by weight of sodium stearate.
  • the cooling liquid composition was obtained by the method.
  • Comparative Example 1 A coolant composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 48 parts by mass of ethylene glycol was used instead of 45.5 parts by mass of ethylene glycol, and sodium stearate was not used.
  • the coolant composition of Comparative Example 1 corresponds to a conventional 50% ethylene glycol coolant having high cooling performance.
  • Example 2 Example 1 except that 58 parts by weight of ethylene glycol was used instead of 45.5 parts by weight of ethylene glycol, 40 parts by weight of water was used instead of 50 parts by weight of water, and sodium stearate was not used. A coolant composition was obtained in the same manner.
  • the coolant composition of Comparative Example 2 corresponds to a conventional 60% ethylene glycol coolant having high cooling performance.
  • Example 3 Example 1 except that 80 parts by mass of ethylene glycol was used instead of 45.5 parts by mass of ethylene glycol, 18 parts by mass of water was used instead of 50 parts by mass of water, and sodium stearate was not used. A coolant composition was obtained in the same manner.
  • the coolant composition of Comparative Example 3 corresponds to a conventional 80% ethylene glycol coolant having a limit concentration that improves warm-up performance and does not generate a flash point.
  • Example 4 The coolant was used in the same manner as in Example 1 except that 47.5 parts by weight of water was used instead of 50 parts by weight of water, and 5 parts by weight of sodium stearate was used instead of 2.5 parts by weight of sodium stearate. A composition was obtained.
  • Example 1-4 and Comparative Example 1-5 The kinematic viscosity at 25 ° C. and 100 ° C. of the cooling compositions obtained in Example 1-4 and Comparative Example 1-5 was measured, and the thermal characteristics (warming-up performance and cooling performance) were evaluated.
  • the kinematic viscosity at 25 ° C. and 100 ° C. of the cooling composition is JIS K 2283 or ASTM D445. It measured based on the test method using the glass capillary viscometer of D446. Specifically, it measured by the following method.
  • a Ubbelohde viscometer defined in JIS K K 2283 was prepared, and the sample was filled in a specified amount while tilting so that bubbles did not enter.
  • the warm-up performance was measured using a warm-up performance evaluation apparatus as shown in FIG. 1 (see FIG. 1a).
  • thermocouple 3 (see FIG. 1b) of the heater unit rose from 25 ° C. to 60 ° C. was measured. Based on the result of Comparative Example 3 (40 seconds), which is a conventional cooling liquid composition having a limit ethylene glycol concentration that improves the warm-up performance and does not generate a flash point, the warm-up is performed when the time is shorter than this. The machine performance was evaluated as high.
  • the pump power was fixed, the pressure was increased to 20 kPa or more, and the amount of air heat received when the temperature of the coolant composition was 100 ° C. was measured. The higher the amount of air heat received, the higher the cooling performance. It was evaluated that the cooling performance was maintained when the amount of air heat received was comparable to the results of Comparative Examples 1 and 2, which are conventional cooling station compositions with high cooling performance, that is, 14.2 to 14.7 kW. .
  • Table 1 shows the measurement results of the kinematic viscosity, warm-up performance, and cooling performance of the coolant compositions obtained in Example 1-4 and Comparative Example 1-5.
  • the coolant composition of Example 1-4 improves warm-up performance and has a shorter time than the coolant composition of conventional Comparative Example 3 having a limit ethylene glycol concentration at which no flash point is generated. It can be seen that the temperature rises and thus the warm-up performance is excellent.
  • Example 1-3 has the same amount of heat received by air as Comparative Examples 1 and 2, which are conventional cooling station compositions having high cooling performance, so that the cooling performance is maintained. I understand that.
  • the coolant composition of the present invention is suitably used for cooling an internal combustion engine, particularly an automobile engine.

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Abstract

　内燃機関の燃費効果を向上させることができる内燃機関用冷却液組成物及びこれを用いた内燃機関の運転方法を提供する。　本発明は、動粘度が、２５℃で８．５～３０００ｍｍ２／秒であり、かつ１００℃で０．３～１．３ｍｍ２／秒である内燃機関用冷却液組成物に関する。また、本発明は、該組成物を用いた内燃機関の運転方法にも関する。

Description

内燃機関用冷却液組成物及び内燃機関の運転方法
　本発明は、内燃機関の燃費効果を向上させることができる内燃機関用冷却液組成物及びこれを用いた内燃機関の運転方法に関する。
　自動車エンジン等を冷却するための冷却液としては様々なものが知られているが、その中でも水はエンジン用冷却液として冷却性能が最も高いために好ましい。しかし真水は摂氏０℃以下になると凍結し体積が増大するため、エンジンやラジエーターに損傷を与える恐れがある。このような事情から、不凍性を目的としてエチレングリコール等のグリコール類をベースに必要な凍結温度を得るように水で希釈し、必要によりエンジンやラジエーター等に使用される金属、ゴム及び樹脂等の劣化を保護するための各種添加剤を配合した冷却液組成物が使用されてきた。一方、凍結のおそれのない地域では、水に各種添加剤を配合した冷却液組成物が使用されることもある。
　エチレングリコール等のグリコール類を使用した場合、特に低温において冷却液組成物の粘度が著しく上昇してしまうという問題があった。よって、従来の粘度特性改良技術においては、一般に、低温時の流動性向上のための低粘度化が行われてきた（特許文献１－３）。
　しかしながら、低粘度化を行った場合、冷却液とボア壁との境界層が薄くなり、また対流が起こりやすくなるため、冷却液がボア壁から熱を奪いやすくなり、その結果、冷却損失が増大し、燃費悪化を招くという問題が新たに生じた。一方、放熱性を低下させて冷却損失を低減させるために、エチレングリコール等のグリコール類の濃度を上げて低温時の冷却液の粘度を増大させると、高温時において冷却能力不足となり、オーバーヒートを招くという問題が生じた。
　例えば、特許文献４－６には、粘度指数向上剤を配合することにより潤滑油の粘度特性改良する技術が記載されているが、これらに記載される粘度指数向上剤は低温時の流動性を維持しつつ、高温時の粘度低下を少なくする目的で配合されており、よって、このような粘度指数向上剤が配合された液剤を冷却液として用いても、低温時の冷却損失を低減させ、かつ高温時の冷却能力を維持することはできない。
特開平８－１８３９５０号公報 特開２０１０－２３６０６４号公報 特開平９－２２７８５９号公報 特開２０１１－１３７０８９号公報 特開２０１１－１３２２８５号公報 特開２０１１－１２１９９１号公報
　本発明は、内燃機関の燃費効果を向上させることができる内燃機関用冷却液組成物及びこれを用いた内燃機関の運転方法を提供することを目的とする。具体的には、低温時の冷却損失を低減させ、かつ高温時の冷却能力を維持することが可能な冷却液組成物及びこれを用いた内燃機関の運転方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、冷却液組成物の動粘度を特定の範囲にすることにより、低温時の冷却損失を低減させ、かつ高温時の冷却能力を維持することが可能となり、よって内燃機関の燃費効果が大きく向上することを見出した。
　すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
（１）動粘度が、２５℃で８．５～３０００ｍｍ２／秒であり、かつ１００℃で０．３～１．３ｍｍ２／秒である冷却液組成物を内燃機関の冷却液として用いる、内燃機関の運転方法。
（２）冷却液組成物が、基剤として、二価アルコール、三価アルコール及びグリコールモノアルキルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種のアルコール類及び／又は水を含有する、上記（１）に記載の方法。
（３）冷却液組成物が粘度特性改良剤を含む、上記（１）又は（２）に記載の方法。
（４）粘度特性改良剤が相変化物質である、上記（３）に記載の方法。
（５）動粘度が、２５℃で８．５～３０００ｍｍ２／秒であり、かつ１００℃で０．３～１．３ｍｍ２／秒である内燃機関用冷却液組成物。
（６）基剤として、二価アルコール、三価アルコール及びグリコールモノアルキルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種のアルコール類及び／又は水を含有する、上記（５）に記載の組成物。
（７）粘度特性改良剤を含む、上記（５）又は（６）に記載の組成物。
（８）粘度特性改良剤が相変化物質である、上記（７）に記載の組成物。
　本発明によれば、内燃機関の燃費効果を向上させることができる内燃機関用冷却液組成物及びこれを用いた内燃機関の運転方法を提供することができる。
図１は、実施例において使用した暖機性能評価装置の原理を示す図である。 図２は、実施例において使用した冷却性能評価装置の原理を示す図である。
　本発明の冷却液組成物は、動粘度が、２５℃で８．５～３０００ｍｍ２／秒であり、かつ１００℃で０．３～１．３ｍｍ２／秒であることを特徴とするものである。尚、本発明において、低温とは２５℃を意味し、高温とは１００℃を意味する。
　本発明の冷却液組成物は、２５℃における動粘度が８．５～３０００ｍｍ２／秒、好ましくは１０～２２００ｍｍ２／秒、特に１７．５～１０００ｍｍ２／秒と高いため、低温時における放熱性が低く冷却損失が低い。本発明の冷却液組成物は、２５℃における動粘度が３０００ｍｍ２／秒以下であることから、ウォーターポンプへの負荷を回避し、内燃機関の燃費悪化を防ぐことが可能である。また、本発明の冷却液組成物は、２５℃における動粘度が８．５ｍｍ２／秒以上であることから、従来の８０％エチレングリコール冷却液よりも動粘度が高い。尚、エチレングリコール冷却液は、エチレングリコール濃度が８０％を超える場合、引火点が発生するため冷却液として使用することができない。
　本発明の冷却液組成物は、１００℃における動粘度が０．３～１．３ｍｍ２／秒、好ましくは０．５～０．９ｍｍ２／秒と低いため、高温時の冷却能力が維持され、オーバーヒートを防ぐことが可能である。冷却液組成物の冷却能力は、ラジエータ熱透過率を測定することにより評価することができる。尚、水１００％の冷却液の１００℃における動粘度は０．３ｍｍ２／秒である。
　本発明の冷却液組成物は、不凍性を有する基剤を含むことが好ましい。基剤の配合量は、組成物１００質量部に対して８６～９８．６質量部であることが好ましく、９１～９６．７質量部であることが特に好ましい。
　上記基剤としては、例えば、二価アルコール、三価アルコール及びグリコールモノアルキルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種のアルコール類を挙げることができる。
　二価アルコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、ヘキシレングリコールの中から選ばれる１種又は２種以上の混合物からなるものを挙げることができる。
　三価アルコールとしては、例えばグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、５－メチル－１，２，４－ヘプタントリオール、１，２，６－ヘキサントリオールの中から選ばれる１種又は２種以上の混合物からなるものを挙げることができる。
　グリコールモノアルキルエーテルとしては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルの中から選ばれる１種又は２種以上の混合物からなるものを挙げることができる。
　上記基剤の中でもエチレングリコール、プロピレングリコール及び１，３－プロパンジオールが、取り扱い性、価格、入手容易性の観点から好ましい。
　上記アルコール類の配合量は、不凍性を考慮した場合、組成物１００質量部に対して８．６～７８．８８質量部であることが好ましく、２１．５～７８．８８質量部であることが特に好ましい。
　基剤は水を含んでいてもよく、水としてはイオン交換水が好ましい。水の配合量は、組成物１００質量部に対して１７．２～８８．７４質量部であることが好ましく、１７．２～７３．９５質量部であることが特に好ましい。基剤が水とアルコール類を含む場合、基剤中の水とアルコール類の割合は、引火点を発生するのを回避する観点から、２０：８０～９０：１０であることが好ましく、４０：６０～７５：２５であることが特に好ましい。不凍性が必要とされない場合には、基剤は水単独であってもよい。
　本発明の冷却液組成物は、低温時の動粘度を増大させ、かつ高温時の動粘度を低減させることが可能な物質、すなわち粘度特性改良剤を含むことが好ましい。粘度特性改良剤を用いて２５℃及び１００℃における動粘度を上述した範囲とすることにより、低温時の冷却損失を低減させ、かつ高温時の冷却能力を維持することができる。
　上記粘度特性改良剤としては、冷却液組成物の動粘度を上記所定の範囲とすることができるものであれば特に制限されない。
　上記粘度特性改良剤としては、例えば、相変化物質を用いることができ、６０～１００℃で相変化する相変化物質を用いることが好ましい。このような相変化物質としては、遊離カルボン酸としての融点が４０℃～８０℃であるカルボン酸の塩、例えば炭素数が１４～１８である脂肪族カルボン酸の塩であって、かつ、上記基剤に用いるアルコール類への溶解度が２５℃で５質量％以下、１００℃で１０質量％以上であるものが挙げられる。具体的には、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、パルミチン酸ナトリウム及びパルミチン酸カリウム、好ましくはステアリン酸ナトリウム及びステアリン酸カリウムが挙げられる。このような相変化物質は、低温で固化しスラリー化することで冷却液の動粘度を増大させ、かつ高温において液化することにより冷却液の動粘度を低減させることができる。
　上記粘度特性改良剤としては、熱可塑性の物質、例えば、２５℃付近では会合性があり、１００℃付近では会合性がなくなる物質を用いることができる。ここで、会合とは、分子間の水素結合、疎水性相互作用（特に高分子）、芳香族有機分子間のπスタッキングによるものが挙げられる。会合する分子は同一であっても異なるものであってもよい。このような物質は、低温で巨大分子としての挙動を示すために冷却液の動粘度を増大させ、かつ高温において１個の分子としての挙動を示すために冷却液の動粘度を低減させることができる。
　上記粘度特性改良剤の配合量は、低温時及び高温時の冷却組成物の動粘度を上記所定の範囲とすることが可能であれば特に制限されず、組成物１００質量部に対して１．３～４．０質量部であることが好ましく、２．０～３．０質量部であることが特に好ましい。本発明の冷却液組成物において、上記各種粘度特性改良剤は組み合わせて用いることもできる。
　本発明の冷却組成物には、必要に応じて、上記粘度特性改良剤以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、その他の添加剤を基剤に配合することができる。
　例えば、本発明の冷却組成物には、自動車エンジン冷却回路に使用されている金属の腐食を効果的に抑制するため、少なくとも１種以上の防錆剤を動粘度に影響を与えない範囲で含ませることができる。防錆剤としては、リン酸及び／又はその塩、芳香族カルボン酸及び／又はその塩、トリアゾール類、チアゾール類、ケイ酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ホウ酸塩、モリブテン酸塩、及びアミン塩のいずれか１種又は２種以上の混合物を挙げることができる。
　また、本発明の冷却組成物には、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのｐＨ調整剤、消泡剤、又は着色剤などを動粘度に影響を与えない範囲で適宜添加することができる。
　上記その他の添加剤の合計配合量は、組成物１００質量部に対して、通常１０質量部以下、好ましくは５質量部以下である。
　以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は実施例の範囲に限定されない。
［実施例１］
　エチレングリコール４５．５質量部と水５０質量部を混合し、これに防錆剤としてのリン酸１質量部及びベンゾトリアゾール１質量部の計２質量部を添加して混合した。得られた混合液に、ステアリン酸ナトリウム２．５質量部を添加した後、混合液を８０℃に昇温し、その後３０分攪拌し、静置して冷却液組成物を得た。
［実施例２］
　エチレングリコール４５．５質量部の代わりにエチレングリコール４６．５質量部を使用し、ステアリン酸ナトリウム２．５質量部の代わりにステアリン酸ナトリウム１．５質量部を使用した以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。
［実施例３］
　エチレングリコール４５．５質量部の代わりにエチレングリコール４６質量部を使用し、ステアリン酸ナトリウム２．５質量部の代わりにステアリン酸ナトリウム２質量部を使用した以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。
［実施例４］
　エチレングリコールを使用せず、水５０質量部の代わりに水９２質量部を使用し、ステアリン酸ナトリウム２．５質量部の代わりにステアリン酸ナトリウム２質量部を使用した以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。
［比較例１］
　エチレングリコール４５．５質量部の代わりにエチレングリコール４８質量部を使用し、ステアリン酸ナトリウムを使用しなかったこと以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。比較例１の冷却液組成物は、冷却性能が高い従来の５０％エチレングリコール冷却液に相当する。
［比較例２］
　エチレングリコール４５．５質量部の代わりにエチレングリコール５８質量部を使用し、水５０質量部の代わりに水４０質量部を使用し、ステアリン酸ナトリウムを使用しなかったこと以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。比較例２の冷却液組成物は、冷却性能が高い従来の６０％エチレングリコール冷却液に相当する。
［比較例３］
　エチレングリコール４５．５質量部の代わりにエチレングリコール８０質量部を使用し、水５０質量部の代わりに水１８質量部を使用し、ステアリン酸ナトリウムを使用しなかったこと以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。比較例３の冷却液組成物は、暖機性能を向上させ、かつ引火点が発生しない限界の濃度を有する従来の８０％エチレングリコール冷却液に相当する。
［比較例４］
　水５０質量部の代わりに水４７．５質量部を使用し、ステアリン酸ナトリウム２．５質量部の代わりにステアリン酸ナトリウム５質量部を使用した以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。
［比較例５］
　エチレングリコール４５．５質量部の代わりにエチレングリコール４７質量部を使用し、ステアリン酸ナトリウム２．５質量部の代わりにステアリン酸ナトリウム１質量部を使用した以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。
　実施例１－４及び比較例１－５により得られた冷却組成物の２５℃及び１００℃における動粘度を測定し、また熱特性（暖機性能及び冷却性能）を評価した。
＜動粘度の測定＞
　冷却組成物の２５℃及び１００℃における動粘度は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３又はＡＳＴＭ Ｄ４４５．Ｄ４４６のグラス毛管式粘度計を用いる試験方法に準拠して測定した。具体的には以下の方法で測定した。
（１）ＪＩＳ Ｋ ２２８３規定のウベローデ粘度計を用意し、気泡が入らないように傾けながら試料を規定量充填した。
（２）試料を充填した粘度計を１５分間恒温水槽で調温した。
（３）試料を上部の測時標線以上まで吸い上げた後、自然落下させ、メニスカスが測時標線上部から下部を通過する時間を測定した。
（４）測定時間が２００秒未満の場合は粘度計を取り替えて（１）－（３）の操作を行った。
（５）測定時間が２００秒以上となる粘度計を用いて測定を２回行い、その測定時間の差が平均値の０．２％以内である場合に、その平均測定時間と用いた粘度計の粘度計定数から動粘度を算出した。
＜暖機性能＞
　暖機性能は図１に示すような暖機性能評価装置を用いて測定した（図１ａ参照）。
　ポンプ動力を固定し、ヒーター部の熱伝対３（図１ｂ参照）が２５℃から６０℃に上昇するまでの時間を測定した。暖機性能を向上させ、かつ引火点が発生しない限界のエチレングリコール濃度を有する従来の冷却液組成物である比較例３の結果（４０秒）を基準とし、これより短時間である場合に暖機性能が高いと評価した。
＜冷却性能＞
　冷却性能は、図２に示すような冷却性能評価装置を用いて測定した。
　ポンプ動力を固定し、２０ｋＰａ以上に加圧し、冷却液組成物の温度が１００℃であるときの空気熱受熱量を測定した。空気熱受熱量が高いほど冷却性能は高い。冷却性能が高い従来の冷却駅組成物である比較例１及び２の結果と同程度の空気熱受熱量、すなわち１４．２～１４．７ｋＷである場合に冷却性能が維持されていると評価した。
　表１に、実施例１－４及び比較例１－５で得られた冷却液組成物の動粘度、暖機性能及び冷却性能の測定結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１より、実施例１－４の冷却液組成物は、暖機性能を向上させ、かつ引火点が発生しない限界のエチレングリコール濃度を有する従来の比較例３の冷却液組成物よりも短時間で温度が上昇し、よって、暖機性能に優れることがわかる。
　また、実施例１－３の冷却液組成物は、冷却性能が高い従来の冷却駅組成物である比較例１及び２と同等の空気熱受熱量を有し、よって、冷却性能が維持されていることがわかる。
　本発明の冷却液組成物は、内燃機関、特には自動車用エンジンの冷却に好適に使用される。
　本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。

Claims (8)

  1. 　動粘度が、２５℃で８．５～３０００ｍｍ２／秒であり、かつ１００℃で０．３～１．３ｍｍ２／秒である冷却液組成物を内燃機関の冷却液として用いる、内燃機関の運転方法。
  2. 　冷却液組成物が、基剤として、二価アルコール、三価アルコール及びグリコールモノアルキルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種のアルコール類及び／又は水を含有する、請求項１に記載の方法。
  3. 　冷却液組成物が粘度特性改良剤を含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 　粘度特性改良剤が相変化物質である、請求項３に記載の方法。
  5. 　動粘度が、２５℃で８．５～３０００ｍｍ２／秒であり、かつ１００℃で０．３～１．３ｍｍ２／秒である内燃機関用冷却液組成物。
  6. 　基剤として、二価アルコール、三価アルコール及びグリコールモノアルキルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種のアルコール類及び／又は水を含有する、請求項５に記載の組成物。
  7. 　粘度特性改良剤を含む、請求項５又は６に記載の組成物。
  8. 　粘度特性改良剤が相変化物質である、請求項７に記載の組成物。
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