JP2016124931A - 冷却液組成物及びこれを用いた内燃機関の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の燃費効果を向上させることができる冷却液組成物及びこれを用いた内燃機関の運転方法の提供。
【解決手段】粘度特性改良剤、アルカリ金属塩、アルカリ金属水酸化物から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属化合物、基剤を含有する冷却液組成物であって、粘度特性改良剤が、式（１）で表される化合物であり、基剤が、一価、二価、三価アルコール又はグリコールモノアルキルエーテルから選ばれる少なくとも１種のアルコール類、水からなり、動粘度が、２５℃で８．５ｍｍ^２／秒以上であり、かつ１００℃で２．０ｍｍ^２／秒以下である、冷却液組成物に関する。Ｒ^１Ｏ−（Ｒ^２Ｏ）_ｍ−ＳＯ_３Ｍ（１）［Ｒ^１は直鎖／分岐鎖状のＣ１６〜２４のアルキル基又はアルケニル基；Ｒ^２はエチレン基又はプロピレン基；ｍはＲ^２Ｏの平均付加モル数を示し、０．５〜１０の数；Ｍは陽イオン又は水素原子］
【選択図】図１

Description

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℃以下になると凍結する。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。

しかしながら、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。したがって、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を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、したがって、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、アルカリ金属塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属化合物と共に式（１）の化合物を粘度特性改良剤として添加して冷却液組成物の動粘度を特定の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。また、本発明者らは、アルカリ金属塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属化合物と共に式（１）の化合物を粘度特性改良剤として添加して冷却液組成物の動粘度を特定の範囲とすることにより、従来の粘度特性改良剤を用いた場合と比較して低温において結晶析出及び／又はゲル化しにくい性質を冷却液に付与することが可能となることを見出した。

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
（１）粘度特性改良剤、アルカリ金属塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属化合物、並びに基剤を含有する冷却液組成物であって、
粘度特性改良剤が、式（１）：
Ｒ^１Ｏ−（Ｒ^２Ｏ）_ｍ−ＳＯ_３Ｍ （１）
［式中、
Ｒ^１は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素原子数１６以上かつ２４以下のアルキル基又はアルケニル基であり、
Ｒ^２は、エチレン基又はプロピレン基であり、
ｍは、Ｒ^２Ｏの平均付加モル数を示し、０．５以上かつ１０以下の数であり、
Ｍは、陽イオン又は水素原子である］
で表される化合物であり、
基剤が、一価アルコール、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／又は水からなり、
動粘度が、２５℃で８．５ｍｍ^２／秒以上であり、かつ１００℃で２．０ｍｍ^２／秒以下である、冷却液組成物。
（２）基剤１００ｇに対して、０．０１ｍｍｏｌ以上３ｍｍｏｌ以下の粘度特性改良剤を含有する、（１）に記載の冷却液組成物。
（３）基剤１００ｇに対して、０．５ｍｍｏｌ以上９０ｍｍｏｌ以下のアルカリ金属化合物を含有する、（１）又は（２）に記載の冷却液組成物。
（４）冷却液組成物中、アルカリ金属イオンと粘度特性改良剤とのモル比（アルカリ金属イオン/粘度特性改良剤）が、１．５以上３０００以下である、（１）〜（３）のいずれかに記載の冷却液組成物。
（５）更に防錆剤を含有する、（１）〜（４）のいずれかに記載の冷却液組成物。
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載の冷却液組成物を冷却液として用いる、内燃機関の運転方法。

図１は、実施例において使用した暖機性能及び冷却性能評価装置の概略図である。

本発明の冷却液組成物は、粘度特性改良剤として式（１）の化合物及びアルカリ金属化合物を含み、これにより低温時及び高温時において特定の動粘度を有するものである。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において、各種粘度特性改良剤は、単独で用いてもよく、また組み合わせて用いてもよい。

本発明の冷却液組成物に用いられる粘度特性改良剤は、式（１）：
Ｒ^１Ｏ−（Ｒ^２Ｏ）_ｍ−ＳＯ_３Ｍ （１）
［式中、
Ｒ^１は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素原子数１６以上かつ２４以下のアルキル基又はアルケニル基であり、
Ｒ^２は、エチレン基又はプロピレン基であり、
ｍは、Ｒ^２Ｏの平均付加モル数を示し、０．５以上かつ１０以下の数であり、
Ｍは、陽イオン又は水素原子である］
で表される化合物である。

前記Ｒ^１について、アルキル基は、直鎖状でも分岐鎖状であってもよいが、低温時及び高温時において特定の動粘度を有する観点から、直鎖状であることが好ましい。アルキル基の炭素原子数は１６以上かつ２４以下であり、１８以上かつ２２以下のものが好ましく、２０以上かつ２２以下のものがより好ましい。

前記Ｒ^１について、アルケニル基は、直鎖状でも分岐鎖状であってもよいが、低温時及び高温時において特定の動粘度を有する観点から、直鎖状であることが好ましい。アルケニル基の炭素原子数は１６以上かつ２４以下であり、１８以上かつ２２以下のものが好ましく、２０以上かつ２２以下のものがより好ましい。具体的には、セチル基、マルガリル基、イソステアリル基、２−ヘプチルウンデシル基、ステアリル基、アラキジル基、ベヘニル基、リグノセリル基等のアルキル基；オレイル基等のアルケニル基が挙げられ、セチル基、ステアリル基、ベヘニル基が好ましく、ベヘニル基が更に好ましい。

前記Ｒ^２は、エチレン基又はプロピレン基であり、低温時及び高温時において特定の動粘度を有する観点から、エチレン基が好ましい。

前記ｍはＲ^２Ｏの平均付加モル数を示し、低温時及び高温時において特定の動粘度を有する観点から、０．５以上かつ１０以下の数であり、１以上かつ８以下の数であることが好ましく、２以上かつ７以下の数であることが更に好ましく、３以上かつ６以下の数であることより好ましい。

前記Ｍは陽イオン又は水素原子であり、陽イオンが好ましく、陽イオンとしては、具体的には、アルカリ金属イオン及びアンモニウムイオン等が挙げられ、アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げることができ、ナトリウム又はカリウムが好ましい。

本発明の一実施形態において、Ｒ^１が直鎖状の炭素原子数１８以上かつ２２以下のアルキル基であり、Ｒ^２がエチレン基であり、ｍがＲ^２Ｏの平均付加モル数を示す１以上かつ８以下の数であり、Ｍがナトリウムイオン又はカリウムイオンである、式（１）の化合物を用いることが好ましい。

本発明の一実施形態において、Ｒ^１が、直鎖状の炭素原子数２０以上かつ２２以下のアルキル基であり、Ｒ^２がエチレン基であり、ｍがＲ^２Ｏの平均付加モル数を示す２以上かつ７以下の数であり、Ｍがナトリウムイオン又はカリウムイオンである、式（１）の化合物を用いることがより好ましく、本発明の一実施形態において、Ｒ^１が、直鎖状の炭素原子数２０以上かつ２２以下のアルキル基であり、Ｒ^２がエチレン基であり、ｍがＲ^２Ｏの平均付加モル数を示す３以上かつ６以下の数であり、Ｍがナトリウムイオン又はカリウムイオンである、式（１）の化合物を用いることが更に好ましい。

式（１）の化合物としては、具体的には、Ｃ_１８Ｈ_３７Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_３−ＳＯ_３Ｎａ、Ｃ_１８Ｈ_３７Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_３−ＳＯ_３Ｋ、Ｃ_２２Ｈ_４５Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_４−ＳＯ_３Ｎａ及びＣ_２２Ｈ_４５Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_４−ＳＯ_３Ｋを挙げることができる。

本発明の冷却液組成物に用いられるアルカリ金属化合物は、アルカリ金属塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、アルカリ金属塩は、前記式（１）で表される化合物を除く。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウム等が挙げられる。前記アルカリ金属塩としては、無機酸又は有機酸のアルカリ金属塩、トリアゾールやチアゾールのアルカリ金属塩等が挙げられる。前記無機酸のアルカリ金属塩としては、亜硝酸ナトリウム及び亜硝酸カリウム等の亜硝酸のアルカリ金属塩；硝酸ナトリウム及び硝酸カリウム等の硝酸のアルカリ金属塩；モリブデン酸ナトリウム及びモリブデン酸カリウム等のモリブテン酸のアルカリ金属塩；次亜塩素酸ナトリウム及び次亜塩素酸カリウム等の次亜塩素酸のアルカリ金属塩；硫酸ナトリウム及び硫酸カリウム等の硫酸のアルカリ金属塩；炭酸ナトリウム及び炭酸カリウム等の炭酸のアルカリ金属塩；塩化ナトリウム及び塩化カリウム等の塩酸のアルカリ金属塩；リン酸ナトリウム及びリン酸カリウム等のリン酸のアルカリ金属塩；ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウム等のケイ酸のアルカリ金属塩；ホウ酸ナトリウム及びホウ酸カリウム等のホウ酸のアルカリ金属塩等が挙げられる。前記有機酸のアルカリ金属塩としては、安息香酸、ｐ−トルイル酸、ｐ−ｔｅｒｔブチル安息香酸等の芳香族カルボン酸のアルカリ金属塩；ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、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、オレイン酸等の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ金属塩；アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、クエン酸等の脂肪族多価カルボン酸のアルカリ金属塩等が挙げられる。前記トリアゾールやチアゾールのアルカリ金属塩としては、ベンゾトリアゾールのアルカリ金属塩等が挙げられる。上述したアルカリ金属塩の中では、低温時及び高温時の冷却液組成物の動粘度を前記所定の範囲とする観点から、脂肪族多価カルボン酸のアルカリ金属塩が好ましく、セバシン酸ジカリウム塩がより好ましい。尚、防錆剤等にアルカリ金属塩を用いる場合は、アルカリ金属塩として用いられたものとする。その場合、必ずしも別途アルカリ金属化合物を添加する必要はない。

本発明の冷却液組成物に用いられるアルカリ金属水酸化物としては、特に限定されるものではないが、具体的には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム等が挙げられる。上述したアルカリ金属水酸化物の中では、低温時及び高温時の冷却液組成物の動粘度を前記所定の範囲とする観点から、水酸化カリウムが好ましい。

本発明の冷却液においては、上述したように式（１）の化合物を粘度特性改良剤とアルカリ金属塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属化合物とを含むことにより、動粘度を前記所定の範囲とすることが可能となる。２５℃における動粘度を高くしたい場合には、粘度特性改良剤の含有量を増加させる方法、アルカリ金属化合物の含有量を調整する方法、基剤がアルコール類を含む場合アルコール類の含有量を増加させる方法等により達成することができ、また１００℃における動粘度を低くしたい場合には、粘度特性改良剤の含有量を減少させる方法、アルカリ金属化合物の含有量を調整する方法、基剤がアルコール類を含む場合アルコール類の含有量を低下させ方法等により達成することができる。

前記粘度特性改良剤の含有量は、低温時及び高温時の冷却液組成物の動粘度を前記所定の範囲とする観点から、後述する基剤を基準にして（１００ｇに対して）、好ましくは０．０１ｍｍｏｌ以上、より好ましくは０．０５ｍｍｏｌ以上、更に好ましくは０．１ｍｍｏｌ以上、更に好ましくは０．１５ｍｍｏｌ以上、更に好ましくは０．２ｍｍｏｌ以上、更に好ましくは０．２５ｍｍｏｌ以上、更に好ましくは０．３ｍｍｏｌ以上、更に好ましくは０．４ｍｍｏｌ以上であり、冷却性を高める観点及び半固体化を抑制する観点から、好ましくは３ｍｍｏｌ以下、より好ましくは２ｍｍｏｌ以下、更に好ましくは１ｍｍｏｌ以下、更に好ましくは０．８ｍｍｏｌ以下であり、これらの観点から、０．０１ｍｍｏｌ以上３ｍｍｏｌ以下であることが好ましく、０．１５ｍｍｏｌ以上３ｍｍｏｌ以下であることがより好ましく、０．２ｍｍｏｌ以上２ｍｍｏｌ以下であることがより好ましく、０．２ｍｍｏｌ以上１ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましく、０．２５ｍｍｏｌ以上０．８ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましく、０．３ｍｍｏｌ以上０．８ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましく、０．４ｍｍｏｌ以上０．８ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましい。尚、防錆剤を用いる場合、粘度特性改良剤の含有量は、基剤と防錆剤との合計量を基準にして（１００ｇに対して）、前記の範囲とすることも好ましい。

また、本発明の冷却液組成物１００質量部中、前記粘度特性改良剤の含有量は、低温時及び高温時の冷却液組成物の動粘度を前記所定の範囲とする観点から好ましくは０．００５質量部以上、より好ましくは０．０１質量部以上、更に好ましくは０．０５質量部以上、更に好ましくは０．０８質量部以上、更に好ましくは０．１質量部以上、更に好ましくは０．２質量部以上であり、冷却性を高める観点及び半固体化を抑制する観点から、好ましくは３質量部以下、より好ましくは１．８質量部以下、更に好ましくは１質量部以下、更に好ましくは０．６質量部以下であり、これらの観点から、好ましくは０．００５〜３質量部、より好ましくは０．０１〜１．８質量部、更に好ましくは０．０８〜１質量部、更に好ましくは０．１〜０．６質量部、更に好ましくは０．２〜０．６質量部である。

前記アルカリ金属化合物の含有量は、用いる粘度特性改良剤との組み合わせにおいて低温時及び高温時の冷却液組成物の動粘度を前記所定の範囲とする観点から、後述する基剤を基準にして（１００ｇに対して）、好ましくは０．５ｍｍｏｌ以上、より好ましくは１．０ｍｍｏｌ以上、更に好ましくは１．５ｍｍｏｌ以上であり、更に好ましくは３ｍｍｏｌ以上、更に好ましくは５ｍｍｏｌ以上であり、冷却性を高める観点及び析出を抑制する観点から、好ましくは９０ｍｍｏｌ以下、より好ましくは７０ｍｍｏｌ以下、更に好ましくは４５ｍｍｏｌ以下、更に好ましくは２０ｍｍｏｌ以下、更に好ましくは１５ｍｍｏｌ以下であり、これらの観点から、０．５ｍｍｏｌ以上９０ｍｍｏｌ以下であることが好ましく、１ｍｍｏｌ以上９０ｍｍｏｌ以下であることがより好ましく、１ｍｍｏｌ以上７０ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましく、１ｍｍｏｌ以上４５ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましく、１．５ｍｍｏｌ以上２０ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましく、３ｍｍｏｌ以上２０ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましく、５ｍｍｏｌ以上１５ｍｍｏｌ以下であることが更に好ましい。尚、防錆剤を用いる場合、アルカリ金属化合物の含有量は、基剤と防錆剤との合計量を基準（１００ｇに対して）として、前記の範囲とすることも好ましい。

前記アルカリ金属化合物の含有量は、前記粘度特性改良剤としてＣ_１８Ｈ_３７Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_３−ＳＯ_３Ｎａ又はＣ_１８Ｈ_３７Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_３−ＳＯ_３Ｋと共に用いる場合には、後述する基剤を基準（１００ｇに対して）として、１．０ｍｍｏｌ以上４５ｍｍｏｌ以下であることが好ましい。前記アルカリ金属化合物の含有量は、前記粘度特性改良剤としてＣ_２２Ｈ_４５Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_４−ＳＯ_３Ｎａ又はＣ_２２Ｈ_４５Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_４−ＳＯ_３Ｋと共に用いる場合には、後述する基剤を基準（１００ｇに対して）として、１．０ｍｍｏｌ以上９０ｍｍｏｌ以下であることが好ましい。尚、アルカリ金属化合物の含有量は、アルカリ金属塩とアルカリ金属水酸化物と両方用いる場合は、合計モル数である。また、防錆剤としてアルカリ金属化合物を用いる場合、当該防錆剤をアルカリ金属化合物として含有量を計算する。

また、本発明の冷却液組成物１００質量部中、用いる粘度特性改良剤との組み合わせにおいて低温時及び高温時の冷却液組成物の動粘度を前記所定の範囲とする観点から、アルカリ金属化合物の含有量は、好ましくは０．０１質量部以上、より好ましくは０．０２質量部以上、更に好ましくは０．０３質量部以上、更に好ましくは０．０５質量部以上、更に好ましくは０．１質量部以上、更に好ましくは０．２５質量部以上、更に好ましくは０．５質量部以上、更に好ましくは１質量部以上であり、冷却性を高める観点及び析出を抑制する観点から、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２１質量部以下、より好ましくは２０質量部以下、更に好ましくは１０質量部以下、更に好ましくは７質量部以下、更に好ましくは５質量部以下であり、これらの観点から、アルカリ金属化合物の含有量は、好ましくは０．０１〜３０質量部、より好ましくは０．０１〜２０質量部、更に好ましくは０．０２〜１０質量部、更に好ましくは０．０３〜１０質量部、更に好ましくは０．０５〜７質量部、更に好ましくは０．１〜７質量部、更に好ましくは０．５〜７質量部、更に好ましくは１〜７質量部、更に好ましくは１〜５質量部である。尚、防錆剤にアルカリ金属化合物を用いる場合、当該防錆剤をアルカリ金属化合物として含有量を計算する。

本発明の冷却液組成物中、アルカリ金属イオンと粘度特性改良剤とのモル比（アルカリ金属イオン/粘度特性改良剤）は、低温時及び高温時の冷却液組成物の動粘度を前記所定の範囲とする観点から、好ましくは１．５以上、好ましくは２．５以上、より好ましくは３以上、更に好ましくは５以上、更に好ましくは１０以上、更に好ましくは２０以上、更に好ましくは３０以上、更に好ましくは５０以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは３０００以下、より好ましくは２５００以下、更に好ましくは２０００以下、更に好ましくは１５００以下、更に好ましくは１１００以下、更に好ましくは１０００以下、更に好ましくは７００以下、更に好ましくは５００以下、更に好ましくは３００以下、更に好ましくは２００以下、更に好ましくは１００以下、であり、これらの観点から、好ましくは１．５以上３０００以下、より好ましくは２．５以上３０００以下、更に好ましくは３以上２５００以下、更に好ましくは５以上２０００以下、更に好ましくは５以上１５００以下、更に好ましくは１０以上１０００以下、更に好ましくは１０以上７００以下、更に好ましくは２０以上５００以下、更に好ましくは３０以上３００以下、更に好ましくは３０以上２００以下、更に好ましくは３０以上１００以下、更に好ましくは５０以上１００以下である。

尚、アルカリ金属イオンのモル数は、アルカリ金属が複数種ある場合には、各アルカリ金属の合計モル数である。アルカリ金属イオンは、冷却液中の全アルカリ金属のイオンを意味し、前記アルカリ金属化合物由来のアルカリ金属イオンだけでなく、前記粘度特性改良剤由来のアルカリ金属イオン、防錆剤のような他の任意成分由来のアルカリ金属イオンを含む。また、粘度特性改良剤のモル数は、粘度特性改良剤が混合物である場合には、該混合物の各成分の合計モル数である。

本発明の冷却液組成物は、動粘度が、２５℃で８．５ｍｍ^２／秒以上であり、かつ１００℃で２．０ｍｍ^２／秒以下である。

本発明の冷却液組成物は、低温時の冷却損失を抑制する観点から、２５℃における動粘度が８．５ｍｍ^２／秒以上であり、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抑制する観点から、２５℃における動粘度が３０００ｍｍ^２／秒以下が好ましく、これらの観点から、好ましくは８．５〜３０００ｍｍ^２／秒、より好ましくは９〜２０００ｍｍ^２／秒、更に好ましくは５０〜１０００ｍｍ^２／秒である。

本発明の冷却液組成物は、高温時の冷却能力が維持され、オーバーヒートを防ぐ観点から、１００℃における動粘度が２．０ｍｍ^２／秒以下であり、好ましくは０．３〜２．０ｍｍ^２／秒、より好ましくは０．４〜１．８ｍｍ^２／秒である。冷却液組成物の冷却能力は、例えば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０．３ｍｍ^２／秒である。

本発明の冷却液組成物は基剤を含む。本発明の冷却液組成物に用いられる基剤は、一価アルコール、二価アルコール、三価アルコール等の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／又は水からなる。

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が、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。

一価アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール等の好ましくは炭素数１〜８、より好ましくは１〜３の一価アルコールが挙げられ、これらの中から選ばれる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。

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等の好ましくは炭素数２〜８、より好ましくは２〜３の二価アルコールが挙げられ、これらの中から選ばれる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等の好ましくは炭素数３〜６、より好ましくは３の三価アルコールが挙げられ、これらの中から選ばれる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のアルキル基の炭素数は１〜４が好ましく、炭素数１〜２が更に好ましく、グリコールの炭素数は２〜６が好ましく、炭素数２が更に好ましい。グリコールモノアルキルエーテルの具体例として、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。

前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。

従って、基剤は、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール及び水からなる群から選ばれる一種以上を含むことが好ましく、エチレングリコールと水とを含むことが更に好ましい。また、基剤は、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール及び水からなる群から選ばれる一種以上からなることが好ましく、エチレングリコールと水とからなることが更に好ましい。
前記基剤として用いる水としてはイオン交換水が好ましい。

本発明の冷却液組成物１００質量部中、基剤の含有量は、冷却液として機能する観点から、好ましくは５０質量部以上、より好ましくは７５質量部以上、より好ましくは８０質量部以上、更に好ましくは９０質量部以上であり、粘度特性改良剤やアルカリ金属化合物を配合する観点から、好ましくは９９．９２質量部以下であり、より好ましくは９９．９質量部以下であり、更に好ましくは９９質量部以下、より更に好ましくは９８質量部以下であり、これらの観点から、５０〜９９．９２質量部であることが好ましく、８０〜９９．９質量部であることがより好ましく、９０〜９９．９質量部であることが更に好ましく、９０〜９９質量部であることが更に好ましく、９０〜９８質量部であることが更に好ましい。

本発明の冷却液組成物１００質量部中、前記アルコール類の含有量、好ましくはエチレングリコールの含有量は、不凍性を考慮し、１〜９９．８５質量部であることが好ましく、１０〜９５質量部であることがより好ましく、２５〜８９質量部であることが更に好ましく、２５〜７４質量部であることが更に好ましい。

本発明の冷却液組成物１００質量部中、水の含有量は、０．１〜９９．８５質量部であることが好ましく、０．３〜９５質量部であることがより好ましく、１０〜７４質量部であることが更に好ましく、２５〜７４質量部であることが更に好ましい。

基剤が水とアルコール類を含む場合、水とアルコール類の配合割合については不凍性・引火性を考慮し、任意に調整できる。基剤中の水とアルコール類の質量割合は、引火点を発生することを回避する観点から２０：８０〜９０：１０（水：アルコール類）であることが好ましく、４０：６０〜７５：２５であることが好ましい。

本発明の冷却液組成物は、基剤、前記粘度特性改良剤、前記アルカリ金属塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属化合物、必要により防錆剤並びに必要により防錆剤以外の添加剤とを混合して得られるものが好ましく、混合後、好ましくは６０℃以上、より好ましくは８０℃以上、そして、好ましくは１００℃以下に、加熱し、必要に応じ攪拌し、溶解させた後、室温（２０℃）まで、冷却することで得られるものであることがより好ましい。

本発明の冷却液組成物には、エンジン冷却液経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、脂肪族カルボン酸及び／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。防錆剤の含有量は、冷却液組成物１００質量部中、０．０１〜２５質量部であることが好ましく、０．０５〜１５質量部であることがより好ましく、０．１〜１０質量部であることが更に好ましく、０．１〜５質量部であることが更に好ましい。

本発明の冷却液組成物には、必要に応じて、前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。その他の添加剤としては、例えばｐＨ調整剤、消泡剤又は着色剤、苦味剤等が挙げられる。前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。

本発明の冷却液組成物の２５℃におけるｐＨは、好ましくは６以上、より好ましくは７以上であり、そして、好ましくは１０以下、より好ましくは９以下である。

本発明の冷却液組成物は、一般に冷却液として用いることができ、内燃機関の冷却液として用いることが好ましい。よって、本発明は、本発明の冷却液組成物を冷却液として用いる、内燃機関の運転方法（以下、本発明の内燃機関の運転方法ともいう）にも関する。本発明の内燃機関の運転方法によれば、内燃機関の燃費効果が大きく向上させることが可能となる。尚、本発明の冷却液組成物は、電池スタック、燃料電池スタック等の冷却液にも用いることができる。

本発明は、本発明の冷却液組成物を得るための濃縮組成物にも関する。本発明の濃縮組成物は、前記粘度特性改良剤及び前記基剤を含む組成物であり、アルカリ金属化合物等を含有していてもよい。前記粘度特性改良剤を、冷却液として用いる際よりも高濃度で含む濃縮組成物とすることが可能である。本発明の濃縮組成物に残余の基剤及び場合によりその他の添加剤を加えて、粘度特性改良剤の濃度を２分の１〜１００分の１に希釈することにより、本発明の冷却液組成物を得ることができる。

本発明の濃縮組成物に含まれる基剤は、冷却液組成物を得るために更に加える基剤と同一であっても異なっていてもよい。例えば、基剤として最初にエチレングリコール等のアルコールを用いて濃縮組成物を得た後に、残余の基剤として水を添加して希釈してもよい。本発明の濃縮組成物１００質量部中、前記粘度特性改良剤を０．１〜９９質量部含有することが好ましく、１〜９０質量部含有することがより好ましく、３〜５０質量部含有することが更に好ましい。また、本発明の濃縮組成物１００質量部中、前記基剤を１〜９９．９質量部含有することが好ましく、５０〜９９質量部含有することがより好ましく、７０〜９５質量部含有することが更に好ましい。
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４９．８質量部とイオン交換水５０質量部を混合し、これに防錆剤としてのベンゾトリアゾール０．２質量部を添加し、粘度特性改良剤Ａ（Ｃ_１８Ｈ_３７Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_３−ＳＯ_３Ｎａ）０．２５質量部、アルカリ金属化合物としてのセバシン酸ジカリウム３．０６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、室温まで撹拌冷却して冷却液組成物を得た。

基剤を基準として（１００ｇとして）、粘度特性改良剤Ａ（Ｃ_１８Ｈ_３７Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_３−ＳＯ_３Ｎａ）は、０．５ｍｍｏｌであり、アルカリ金属化合物としてのセバシン酸ジカリウムは１１ｍｍｏｌであった。

冷却液組成物１００質量部中、アルカリ金属化合物の含有量は、２．９６質量部であり、粘度特性改良剤の含有量は、０．２４質量部であった。

アルカリ金属イオンは、アルカリ金属化合物由来のものと粘度特性改良剤の由来の合計量を用いる。
従って、アルカリ金属イオンと粘度特性改良剤とのモル比（アルカリ金属イオン/粘度特性改良剤）は、（１１×２＋０．５）／０．５＝４５となる。

［実施例２］
粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ａ０．２５ｍｍｏｌ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］
粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ｂ（Ｃ_２２Ｈ_４５Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_４−ＳＯ_３Ｎａ）０．６６ｍｍｏｌ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］
粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ｂ０．２５ｍｍｏｌ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５］
エチレングリコール４９．８質量部の代わりにエチレングリコール５０質量部を用い、アルカリ金属化合物１ｍｍｏｌ、粘度特性改良剤Ａ０．２５ｍｍｏｌを使用し、防錆剤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。

［実施例６］
エチレングリコール４９．８質量部の代わりにエチレングリコール５０質量部を用い、アルカリ金属化合物１ｍｍｏｌ、粘度特性改良剤Ｂ０．６６ｍｍｏｌを使用し、防錆剤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。

［実施例７］
エチレングリコール７９．７質量部、イオン交換水２０質量部、防錆剤を０．３質量部用い、アルカリ金属化合物１１ｍｍｏｌ、粘度特性改良剤Ｂ０．０１ｍｍｏｌを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で冷却液組成物を得た。

［実施例８］
アルカリ金属化合物１ｍｍｏｌ、粘度特性改良剤Ｂ３．０ｍｍｏｌ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９］
エチレングリコール７９．７質量部、イオン交換水２０質量部、防錆剤を０．３質量部用い、アルカリ金属化合物９０ｍｍｏｌ、粘度特性改良剤Ｂ０．１７ｍｍｏｌ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］
粘度特性改良剤Ａ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、従来の５０％エチレングリコール冷却液に相当し、暖機性能及び冷却性能を評価する際の基準とした。

［比較例２］
イオン交換水９９．８質量部に防錆剤としてのベンゾトリアゾール０．２質量部を添加して混合した。比較例２の冷却液組成物は、水を基剤とした、従来の冷却性能が高い冷却液に相当する。

［比較例３］
エチレングリコール４９．８質量部の代わりにエチレングリコール４９．７５質量部を使用し、粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりにキサンタンガム［三晶株式会社製］０．０５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４］
粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ｂ３．３１ｍｍｏｌ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］
粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ａ０．１ｍｍｏｌ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６］
粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ｂ０．０８ｍｍｏｌ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７］
エチレングリコール５０質量部とイオン交換水５０質量部を混合した。

［比較例８］
エチレングリコール４９．８質量部の代わりにエチレングリコール５０質量部、粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ａ０．２５ｍｍｏｌを使用し、アルカリ金属化合物及び防錆剤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９］
エチレングリコール４９．８質量部の代わりにエチレングリコール５０質量部、粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ｂ０．６６ｍｍｏｌを使用し、アルカリ金属化合物及び防錆剤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１０］
エチレングリコール４９．８質量部の代わりにエチレングリコール５０質量部、アルカリ金属化合物１１ｍｍｏｌの代わりにアルカリ金属化合物１００ｍｍｏｌ、粘度特性改良剤Ａ０．５ｍｍｏｌの代わりに粘度特性改良剤Ｂ０．６６ｍｍｏｌを使用し、防錆剤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。

実施例１−９及び比較例１−１０により得られた冷却液組成物の２５℃における外観を目視により観察した。また、実施例１−９及び比較例１−１０により得られた冷却液組成物の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。結果を表１に記載する。

＜外観＞
以下の基準に従い、目視により判定した：
透明液体：沈殿又は異物等の生成が観察されない状態；
半透明液体：常温で流動する状態；
白濁ペースト：常温で流動しない状態；
析出：目視で液中に結晶の固形物が認められる状態。

＜動粘度の測定＞
冷却液組成物の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２５℃室温における簡易熱特性評価試験装置（図１参照）を用い、アルミ鋳物が２５℃から６０℃に昇温するまでの時間を測定した。比較例1の結果（２４０秒）を基準値１．０とした。

＜冷却性能＞
冷却性能は２５℃室温における簡易熱特性評価試験装置（図１参照）を用い、アルミ鋳物が９０℃から８０℃に冷却されるまでの時間を測定した。比較例1の結果（３００秒）を基準値１．０とした。

表１に、１−９及び比較例１−１０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。

表１より、実施例１−９の冷却液組成物は、低温時における動粘度が高く、かつ高温時における動粘度低下が十分であるため、いずれも比較例１に対しの冷却液組成物より暖機性能が向上しており、かつ冷却性能が維持されていることがわかる。また、実施例１−９の冷却液組成物はいずれも、析出が生じす、また白濁ペーストとなることもなく、透明又は半透明の液体であった。

一般的な増粘剤であるキサンタンガムを用いた比較例３の冷却液組成物は、高温において動粘度の低下が小さいため冷却性能に劣ることがわかった。一方、比較例２の冷却液組成物は、冷却性能が高いが、低温時の動粘度が低く、暖機性能に劣ることがわかった。

比較例４の冷却液組成物は、暖機性が向上するものの、冷却性は低下し、半固体化する程粘度が高いため、ウォータポンプへの負荷が高く、内燃機関の燃費悪化が起こる。

比較例５−９の冷却液組成物は、増粘が不十分で暖機性が向上しない。
比較例１０の冷却液組成物は、アルカリ金属化合物が析出した。

本発明の冷却液組成物は、自動車、作業用車両（トラック、重機等）等の車両、船舶、航空機、発電機、冷暖房システムの内燃機関（ハイブリッドシステムを含む）及び、電池及び燃料電池の冷却に好適に使用される。

Claims (6)

1. 粘度特性改良剤、アルカリ金属塩及びアルカリ金属水酸化物からなる群から選ばれる少なくとも１種のアルカリ金属化合物、並びに基剤を含有する冷却液組成物であって、
   粘度特性改良剤が、式（１）：
   Ｒ^１Ｏ−（Ｒ^２Ｏ）_ｍ−ＳＯ_３Ｍ （１）
   ［式中、
   Ｒ^１は、直鎖状又は分岐鎖状の炭素原子数１６以上かつ２４以下のアルキル基又はアルケニル基であり、
   Ｒ^２は、エチレン基又はプロピレン基であり、
   ｍは、Ｒ^２Ｏの平均付加モル数を示し、０．５以上かつ１０以下の数であり、
   Ｍは、陽イオン又は水素原子である］
   で表される化合物であり、
   基剤が、一価アルコール、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／又は水からなり、
   動粘度が、２５℃で８．５ｍｍ^２／秒以上であり、かつ１００℃で２．０ｍｍ^２／秒以下である、冷却液組成物。
2. 基剤１００ｇに対して、０．０１ｍｍｏｌ以上３ｍｍｏｌ以下の粘度特性改良剤を含有する、請求項１に記載の冷却液組成物。
3. 基剤１００ｇに対して、０．５ｍｍｏｌ以上９０ｍｍｏｌ以下のアルカリ金属化合物を含有する、請求項１又は２に記載の冷却液組成物。
4. 冷却液組成物中、アルカリ金属イオンと粘度特性改良剤とのモル比（アルカリ金属イオン/粘度特性改良剤）が、１．５以上３０００以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却液組成物。
5. 更に防錆剤を含有する、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却液組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の冷却液組成物を冷却液として用いる、内燃機関の運転方法。

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