KR20180004760A - 감소된 저온 점도를 지니는 초저수성 열 전달 유체 - Google Patents

감소된 저온 점도를 지니는 초저수성 열 전달 유체 Download PDF

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KR20180004760A
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제이. 토마스 라이트
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에반스 쿨링 시스템즈, 인크.
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Abstract

약 148℃(약 300℉)의 대기 비점, 및 -40℃ 이하의 저온 작동 한계(LTOL)를 지니고, 하나 이상의 다가 알코올, 하나 이상의 부식 억제제 및 5% 내지 10%의 물로 구성되는 초저수성(VLW) 열 전달 유체에 관한 것이다. 열 전달 유체는 실질적으로 더 낮은 점도를 제공하면서 비-수성 열 전달 유체의 다수의 특징들을 보유한다. 열 전달 유체는 엔진 냉각제로서 내부 연소 엔진에서 및 다른 열 전달 적용에서 사용하기에 적합하다.

Description

감소된 저온 점도를 지니는 초저수성 열 전달 유체
본 출원은 2015년 5월 7일자 출원된 미국 가출원 제62/158,262호, 및 2015년 5월 7일자 출원된 미국 가출원 제62/158,338호에 대해 35 U.S.C. § 119(e) 하에 우선권을 주장하며, 상기 각각의 출원의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 약 136℃(약 277℉) 내지 약 154℃(약 309℉), 바람직하게는 약 148℃(약 300℉)의 대기 비점(atmospheric boiling point), 및 -40℃ 이하의 저온 작동 한계(low temperature operating limit: LTOL)를 지니고, 에틸렌 글리콜(EG) 및 0(zero)개 이상의 추가의 다가 알코올, 예컨대, 디에틸렌 글리콜(DEG), 트리에틸렌 글리콜(TEG), 테트라에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올(PG), 1,3-프로판디올(PDO), 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜 및 글리세롤로 구성되고, 추가로 적합한 부식 억제제 및 5 내지 10질량%의 농도의 물로 구성되는 초저수성(very low water: VLW) 열 전달 유체에 관한 것이다. 열 전달 유체는 엔진 냉각제(engine coolant)로서 내부 연소 엔진에서 및 다른 열 전달 적용에서 사용하기에 적합하다. VLW 열 전달 유체는 실질적으로 더 낮은 점도를 제공하면서 비-수성 열 전달 유체의 다수의 특징들을 보유한다.
비-수성 열 전달 유체는 어떠한 첨가되는 물 없이 포뮬레이션(formulation)되고 사용되는 열 전달 유체이다. ASTM International에서 비-수성 냉각제는 "물로의 희석 없이 포뮬레이션되고 최종 용도로 의도되는 경우에 1.0% 미만의 물을 함유하는 열 전달 유체를 기반으로 하는 글리콜, 디올, 트리올, 또는 이들의 혼합물(a glycol, diol, triol, or mixtures thereof, based heat transfer fluid containing less than 1.0% water when formulated and intended for final use without dilution with water)."로 규정된다. 대조적으로, 수성의 물-글리콜 열 전달 유체는 전형적으로 하나 이상의 다가 알코올 동결점 강하제(freezing point depressant)와 함께 약 50%의 물로 구성된다.
물은 이의 액체 상태에서 탁월한 열 전달 특징을 지닌다. 물이 EG와 같은 다가 알코올 동결점 강하제와 조합되는 경우에도, 생성된 수성 열 전달 유체의 열 용량(heat capacity) 및 열 전도도(thermal conductivity)는 유체가 이의 액체 상태로 유지되는 한 열 전달 적용에서 계속해서 바람직하다. 상당량의 물을 함유하는 물-글리콜 열 전달 유체에 대한 과제는 현대의 엔진 및 이의 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation: EGR) 냉각기의 높은 열 밀도 조건하에서 이를 항상 이의 액체 상태로 유지하는 것이다. 전형적인 물-글리콜 열 전달 유체는 이들의 비점에 가깝게 작동되는데, 그 이유는 이들의 비점이 이들이 함유하는 큰 비율의 물에 의해 좌우되기 때문이다. 50%의 EG와 50%의 물의 용액의 대기 비점은 엔진의 냉각제 통로에서 쉽게 도달되는 온도인 107℃(225℉)이다. 전형적인 엔진 냉각 시스템은 냉각제의 비점을 상승시키도록 가압된다. 압력은, 적어도 부분적으로, 냉각제의 비등으로부터의 수증기의 존재로부터 발생된다. 수증기는 열을 잘 전달하지 않는데, 이는 국부적 열점(hot spot)을 초래할 수 있다. 비-수성 열 전달 유체는 이들이 전형적으로 사용되는 온도보다 훨씬 더 높은 대기 비점을 지닌다. 국부적 비등은 여전히 증기를 생성시킬 수 있지만, 증기는 더 낮은 주위의 액체 냉각제로 즉시 응축되어 증기의 축적 및 포켓팅(pocketing)을 방지한다. 고비점의 비-수성 냉각제의 사용은 증기의 축적을 방지함으로써 계속해서 액체를 항상 뜨거운 금속과 접촉되게 하여, 수증기가 존재하는 경우의 조건하에 물을 함유하는 냉각제에 비해, 개선된 열 전달을 제공한다.
미국 특허 제8,394,287호에는, EG의 독성을 감소시키기 위한, 및 이의 저온 작동 한계를 감소시키기 위한, 가장 높은 열 전도도 및 가장 낮은 점도를 지니는 글리콜인 비-수성 EG를 프로필렌 글리콜(PG)과 배합함으로써 제조되는 열 전달 유체의 용도가 기재되어 있다. 글리콜 중에서 단독으로 PG는 과냉각되지 않고, 자체로 일반적인 동결 조짐(결절 또는 결정의 형성)을 나타내지 않고, 오히려 약 -60℃ 미만의 온도에서는 전혀 부어지지 않을 때까지 단순하게 더 걸쭉해진다. PG는 저온에서 매우 점성이지만, 이것이 첨가되는 EG의 LTOL을 감소시키기에 효과적이었다.
미국 특허 공보 제2015/0284617호에는 비-수성 EG의 LTOL을 감소시키기 위한 수단으로서 PDO 및 또는 DEG(둘 모두 과냉각됨)의 용도가 기재되어 있다. PDO 및/또는 DEG 조합은 이들이 자체로 과냉각된다는 사실에도 불구하고, PG와 EG의 조합에 비해, 저온에서 점도를 감소시키면서도 EG의 LTOL을 감소시키는데 효과적이다.
과냉각을 나타내는 글리콜의 동결점은 저온과 관련된 고화가 개시되는 온도보다 훨씬 높은 온도이다. 과냉각을 나타내는 글리콜의 과냉각 온도 범위는 동결 범위이고; 이는 더 낮은 온도에서 동결되기 시작하고, 더 높은 온도에서 계속 동결된 채로 유지된다. 과냉각을 나타내는 글리콜의 공개된 동결점은 실제로 이것이 동결된 후에 고화된 물질의 융점이다. 순수한 EG에 대하여 공개된 동결점은, 동결을 개시하기 위해 도달되는데 필요한 온도보다 훨씬 높은 온도인 -12℃이다. EG는 -22℃에서 동결되기 시작한다. 과냉각을 나타내는 무수 글리콜의 LTOL은 동결 조짐의 시작보다 약간 높은 온도이다. LTOL에 결코 도달하지 않는 경우, 과냉각 범위 내의 작동은 결절, 결정 또는 고화 없이 안정하다. EG가 세계의 많은 지역에서 흔한 겨울철 날씨에 노출된다면, EG에 대한 LTOL은 -21℃(이의 -12℃의 동결점보다 9℃ 더 낮음)에서 쉽게 깨질 수 있다. ASTM International에 의해 현재 고려 중인 사양은 비-수성 엔진 냉각제가 -40℃ 이하의 LTOL을 가져야 하는 것을 요구하고 있다.
허용되는 분량의 정보에서는 10% 미만의 물 비율에 대해 온도가 높은 동결점이 나타나 있기 때문에, 연구원들은 에틸렌 글리콜의 LTOL 또는 에틸렌 글리콜의 점도를 감소시키기 위한 수단으로서 에틸렌 글리콜과 함께 작은 분율의 포함되는 물(예를 들어, 5% 내지 10% 범위의 비율)을 연구하는 것이 단념된다. 5% 내지 10% 범위 내의 물 비율의 경우에는 EG에 대하여 공개된 동결점 온도 어느 것도 -30℃보다 낮은 것은 없다.
1) 전형적인 물-글리콜 냉각제보다 훨씬 더 높은 비점을 지니고, 2) 비-수성 냉각제만큼 우수한 LTOL을 지니고, 3) 비-수성 냉각제에 비해 대략 50% 정도 감소된 저온 점도를 지닐 열 전달 유체를 지니는 것이 요망될 것이다.
본 발명은 일반적으로 약 136℃(약 277℉) 내지 약 154℃(약 309℉), 바람직하게는 약 148℃(약 300℉)의 대기 비점, 및 -40℃ 이하의 저온 작동 한계(LTOL)를 지니고, 에틸렌 글리콜, 및 0개 이상의 추가의 다가 알코올, 예컨대, DEG, TEG, 테트라에틸렌 글리콜, PG, PDO, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 또는 글리세롤로 이루어지는 추가의 다가 알코올 성분으로 구성되는 초저수성(VLW) 열 전달 유체에 관한 것이다. 추가의 다가 알코올의 총 질량은 열 전달 유체의 총 질량의 0% 내지 30%이다. 열 전달 유체는 적합한 부식 억제제, 완충제, 비터런트(bitterant), 및 염료를 포함하는 첨가제 성분을 함유한다. 첨가제 성분은 열 전달 유체의 질량의 2% 내지 7%로 포함된다. 열 전달 유체의 질량의 5% 내지 10%로 포함되는 물이 포함된다.
EG는 열 전달 유체의 주된 구성성분인데, 그 이유는 EG가 모든 다가 알코올 중에서 가장 높은 열 전도도뿐만 아니라 가장 낮은 점도를 지니기 때문이다. 본 발명자들은, 예기치 않게도, 소량의 물이 EG와 함께 첨가되는 경우, 높은 동결점 온도를 나타내는 업계에서 허용되는 동결점 값에도 불구하고, 실제로, 매우 작은 비율의 물이 EG에 첨가되는 경우에는 EG에 대한 상당한 LTOL 개선이 달성되고, 열 전달 유체가 추가로 하나 이상의 다른 다가 알코올을 포함하는 경우에는 훨씬 더 낮은 LTOL이 달성될 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명의 VLW 엔진 냉각제는 과냉각의 영역에서 작동될 수 있다. 본 발명의 작업에서 두 번째 예기치 않은 발견은 과냉각 범위에서의 작동 안정성이 에틸렌 글리콜과 함께 하나 이상의 다가 알코올을 포함함으로써 뛰어나게 향상된다는 것이다. 본 발명의 경험은 "엔진 냉각제가 이의 정상 동결점 미만에서 액체로서 존재하는 불안정한 상태(an unstable state in which an engine coolant exists as a liquid below its normal freezing point)."로서의 과냉각에 대한 ASTM International의 규정과는 다른 것이다. 본 발명의 VLW 열 전달 유체는 엔진 냉각제로서 내부 연소 엔진에서 및 마찬가지로 다른 열 전달 적용에서 사용하기에 안정하고 적합하다. 본 발명의 VLW 열 전달 유체는 전형적인 수성 냉각제보다 훨씬 높은 비점, 및 비-수성 열 전달 유체의 점도보다 많이 감소된 점도를 제공한다.
도 1은 과냉각을 나타내는 글리콜의 일반적인 온도 프로파일을 보여주는 차트이다.
도 2는 순수한(즉, 100%) EG의 0℃ 미만 온도 프로파일을 보여주는 차트이다.
도 3은 물과 배합되는 EG에 대한 동결점 및 LTOL의 차트이고, 여기서 물의 질량은 혼합물의 질량의 5% 내지 10%이다.
도 4는 5% 내지 10% 범위의 물 함량에 대한 EG의 비점의 차트이다.
도 5는 5% 내지 10% 범위의 물 함량에 대한 EG의 동점도(dynamic viscosity)의 차트이다.
도 6은, 물이 총 질량의 6%인 경우, EG, 부식 억제제, 및 물을 포함하는 열 전달 유체의 0℃ 미만 온도 프로파일을 보여주는 차트이다.
도 7은, PDO가 열 전달 유체의 총 질량의 4%이고 물이 6%인, EG, PDO, 및 물을 포함하는 열 전달 유체의 0℃ 미만 온도 프로파일을 보여주는 차트이다.
도 8은, PDO가 열 전달 유체의 총 질량의 14%이고 물이 6%인, EG, PDO, 부식 억제제, 및 물을 포함하는 열 전달 유체의 0℃ 미만 온도 프로파일을 보여주는 차트이다.
도 9는, 글리세롤이 열 전달 유체의 총 질량의 4%이고 물이 6%인, EG, 글리세롤, 및 물을 포함하는 열 전달 유체의 0℃ 미만 온도 프로파일을 보여주는 차트이다.
도 10 및 11은 넓은 범위의 온도에 대한 넓은 범위의 EG/물 농도의 점도를 보여주는 차트이다. 특히 흥미로운 것은 90% 내지 95% 범위의 EG의 농도에서 나타나 있는 값, 및 그러한 농도 범위에서 저온에 대한 동결점 곡선 교차이다.
도 12는 90% 내지 95% 범위의 EG(5% 내지 10%의 물)에서의 통상적인 통념을 보여주는 수성 EG 용액의 동결점의 차트이고, 여기서 동결점은 저온(예를 들어, -40℃)에서 작동되는 것으로 예상되는 냉각제 유체에 대해 고려되는 혼합물의 경우에 높다.
본 발명은 일반적으로 초저수성(VLW) 열 전달 유체로서, 상기 유체가 약 136℃(약 277℉) 내지 약 154℃(약 309℉), 바람직하게는 약 148℃(약 300℉)의 대기 비점, 및 -40℃ 이하의 저온 작동 한계(LTOL)를 지니고, 에틸렌 글리콜 및 0개 이상의 추가의 다가 알코올, 예컨대, DEG, TEG, 테트라에틸렌 글리콜, PG, PDO, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 또는 글리세롤로 구성되고, 추가로 적합한 부식 억제제 및 물로 구성되고, 물이 열 전달 유체의 질량의 5 내지 10질량%의 농도인, 초저수성(VLW) 열 전달 유체에 관한 것이다. EG는 열 전달 유체의 주된 구성성분인데, 그 이유는 EG가 모든 글리콜 중에서 가장 낮은 점도 및 가장 높은 열 전도도를 지니기 때문이다. 다가 알코올 구성성분에 대해 물을 조금 첨가하는 것은 비-수성 혼합물에 비해 점도를 더 많이 감소시켰다. 그러나, 본 발명자들은, 예기치 않게도, EG와 함께 포함되는 물이 소량인 경우, 높은 동결점 온도를 나타내는, 업계에서 허용되는 동결점 값에도 불구하고, 매우 적은 비율의 물이 EG에 첨가되는 때에는 EG에 대한 상당한 LTOL 개선이 달성된다는 것을 발견하였다. 열 전달 유체가 추가로 상기 열거된 하나 이상의 다른 다가 알코올을 포함하는 경우에는 훨씬 더 낮은 LTOL이 달성될 수 있다. VLW 열 전달 유체는 엔진 냉각제로서 내부 연소 엔진에서 및 다른 열 전달 적용에서 사용하기에 적합하다. VLW 열 전달 유체는 실질적으로 더 낮은 점도를 제공하면서 비-수성 열 전달 유체의 다수의 특징들을 보유한다.
PG를 제외하고, 대부분의 글리콜은 도 1에 일반적으로 나타나 있는 과냉각 범위를 지닌다. 과냉각 범위를 지니는 글리콜은, 결정 또는 결절이 액체 형태로 다시 용융할 온도보다 훨씬 낮은 온도에 유체가 도달할 때까지, 고체 결정 또는 결절의 형태와 같은 동결의 임의의 물리적 특징을 나타내지 않는다. 과냉각을 나타내는 글리콜의 과냉각 온도 범위는 동결 범위이며; 이는 더 낮은 온도에서 동결되기 시작하고, 더 높은 온도까지 계속 동결이 유지되는 것으로 기술될 수 있다. 과냉각을 나타내는 글리콜의 동결점은 실제로 이것이 동결된 후 고화된 물질의 융점이다. 실제로, "동결점"으로 흔히 지칭되는 온도는 일반적으로 고체 물질의 융점을 측정하는 장치를 사용하여 결정된다. 과냉각을 나타내는 무수 글리콜의 LTOL은 동결 조짐의 시작 온도보다 약간 높은 온도이다. LTOL이 결코 위배되지 않는 경우, 과냉각 범위 내의 작동은 결절, 결정 또는 고화 없이 안정하다.
도 2에 나타나 있는 바와 같이, 순수한 EG는 -13℃의 동결점 및 -22℃에서 -13℃로 연장되는 과냉각 범위를 지닌다. EG의 LTOL은 약 -21℃이다. 즉, 동결 조짐이 개시되는 온도인 -22℃보다 약 1도 더 높다.
물이, 과냉각되는 무수 글리콜에 첨가되는 경우, 글리콜-물 혼합물은 그 자체로 과냉각 특징을 나타낸다. 도 3의 차트는 물의 질량이 5% 내지 10% 범위인 EG/물 혼합물에 대한 공개된 동결점의 플롯을 포함한다. 동결점에 대한 데이터는 MEGlobal 에틸렌 글리콜 제품 안내서 MEG-0002_MEG_Guide_Rev_Aug_2013의 13쪽에 있다. 5% 내지 10%의 물을 지니는 열 전달 유체에 대한 저온 작동 한계의 곡선은 실험 데이터로부터 만들어졌다. "과냉각의 영역"은 두 곡선 사이에 있다. 두 곡선 사이의 거리가 매우 컸다는 것이 놀라웠다. 과냉각이 "엔진 냉각제가 이의 정상 동결점 미만에서 액체로서 존재하는 불안정한 상태"라는 ASTM의 특징화와는 다르게, 본 발명자들은 과냉각의 영역 내의 작동이 매우 안정하다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 안정성을 시험하기 위해 다음 방법들을 이용하였다: EG/물 혼합물을 -40℃로 하면서 EG/물 혼합물과 소량의 물을 혼합하였다. 첨가된 물은 즉시 동결될 것이다. 6% 이상의 물을 지니는 EG/물 혼합물의 모든 경우에, 첨가된(동결된) 물은 EG/물 혼합물에 간단히 용해되거나 용융되었다. 5%의 물을 지니는 EG/물 혼합물의 경우에, 첨가된(동결된) 물은 다중 동결된 결절의 성장 및 일반적인 동결의 시작을 초래하였다. 5%의 물을 지니는 EG/물 혼합물에 대한 2%의 PDO의 첨가는 기재된 문제를 방지하고 막는 안정성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 2%의 임의의 다른 비-EG 다가 알코올, 즉, DEG, TEG, 테트라에틸렌 글리콜, PG, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 또는 글리세롤의 첨가는 마찬가지로 불안정성을 진정시키는 작용을 한다. 5% 내지 6% 범위의 물을 지니는 VLW 포뮬레이션은 -40℃에서의 안정성을 보장하기 위해서 적어도 총 2질량%의 하나 이상의 비-EG 다가 알코올의 첨가를 필요로 한다.
도 4 및 5는, 물이 5% 내지 10%의 범위인 경우, EG/물 조합의 비점 및 동점도를 각각 보여주는 것이다. 물 함량이 증가됨에 따라서 동점도가 떨어진다는 것이 주지되어야 하는데, 이는 열 전달 유체에 바람직하다. 이와 동시에, 비점이 떨어지는데, 이는 바람직하지 않다. 일반적으로, 약 6%의 물 함량은 바람직한 비점을 유지하면서 점도를 전형적인 비-수성 냉각제의 대략 절반으로 야기하는 것으로 나타나 있다.
도 6은 완전히 포뮬레이션된 VLW 열 전달 유체의 구체예이고, 여기서 물은 유체의 질량의 6%이다. 부식 억제제는 0.5질량%의 소듐 니트레이트, 0.25질량%의 소듐 몰리브데이트, 0.33질량%의 아졸, 0.75질량%의 2-EHA, 및 0.38질량%의 포타슘 하이드록사이드로 이루어진다. 이의 LTOL은 -45℃이다. 열 전달 유체의 LTOL은 6%의 PDO를 첨가함으로써 -53℃로 감소될 수 있다.
도 7에서, VLW 열 전달 유체는 첨가제 없이 EG, PDO, 및 물을 포함한다. 열 전달 유체의 총 질량에 대한 PDO 및 물의 비율은 각각 4% 및 6%이다. PDO는 LTOL을 -47℃로 감소시켰다.
VLW 열 전달 유체에서의 상당량의 PDO의 영향은 도 8에 나타나 있다. 도 8의 열 전달 유체는 EG, PDO, 부식 억제제, 및 물의 조합이다. 열 전달 유체의 총 질량에 대한 PDO 및 물의 비율은 각각 14% 및 6%이다. 소량으로 포함되는 물과 조합되는 추가의 PDO는 온도에 상관없이 임의의 결절 또는 결정 형성을 중지시켰다. 이러한 조합은 전혀 과냉각되지 않는다. 매우 낮은 온도에서, 혼합물은 -65℃에서 간신히 부어질 수 있게 단순하게 점점 점성이 된다. 적용에 좌우하여, 열 전달 유체를 위한 포뮬레이션에서 사용될 다른 비-EG 다가 알코올, 즉, DEG, TEG, 테트라에틸렌 글리콜, PG, PDO, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 또는 글리세롤의 비율은 0% 내지 30%로 다양하다.
글리세롤이 EG 및 물과 조합되는 경우, VLW 열 전달 유체는 유의하게 더 낮은 LTOL을 나타냈다. 도 9는 생성되는, LTOL이 -48℃로, EG, 글리세롤, 및 물의 혼합물이고, 여기서 열 전달 유체의 총 질량에 대한 글리세롤 및 물의 비율은 각각 4% 및 6%이다.
통상적인 통념은 저온(예를 들어, -40℃)에서 및 분명하게는 5% 내지 10%의 물 범위(90% 내지 95%의 EG 범위)에서 엔진 냉각제로서 고농축된 EG/물 혼합물의 사용에 대하여 교시하고 있다. 도 10 및 11은 각각 1971년에 Union Carbide Inc.에 의해 및 2013년에 MEGlobal에 의해 제출된 EG 농도에 대한 수성 에틸렌 글리콜 용액의 점도이다. 각각의 차트의 상단 우측 섹션에는 "동결점 곡선"이 있고, 이를 지나서는 플롯팅된 데이터가 없는데, 이는 그러한 위치에서 혼합물이 동결된다는 것을 나타낸다. 그러나, 본 발명의 기술은 규정된 동결 영역 내에서 성공적으로 그리고 안정적으로 작동된다.
도 12는 2013년에 MEGlobal에 의해 제출된 EG 농도에 대한 수성 에틸렌 글리콜 용액의 동결점을 보여주는 것이다. 90% 내지 95%의 EG 농도는, -40℃만큼 저온이거나 이보다 더 낮은 온도에 견디는 것이 필요한 엔진 냉각제를 위한 후보 물질로서 유체들을 이러한 범위에서 분석하는 것을 연구원들이 단념하게 하기에 충분히 높은 동결 온도(-30℃ 내지 약 -22℃)를 보여주고 있다.
VLW 열 전달 유체는 너무 적은 물을 함유하기 때문에, 부식방지 첨가제가 포함되는 다가 알코올 중에 용해될 수 있어야 한다. 열 전달 유체에 사용될 수 있는 부식 억제제 첨가제는 니트레이트, 예컨대, 소듐 니트레이트, 몰리브데이트, 예컨대, 소듐 몰리브데이트, 아졸 화합물, 예컨대, 톨릴트리아졸(TT), 수소화 톨릴트리아졸(THT), 부틸벤조트리아졸(BBT), 또는 이들의 혼합물, 및 하나 이상의 유기 산 부식 억제제, 예컨대, 2-에틸헥산산 및 네오데칸산을 포함한다. 이러한 부식 억제제들의 조합물이 또한 사용될 수 있다. 추가로, 포타슘 또는 소듐 하이드록사이드는 열 전달 유체의 pH를 요망되는 수준으로 상승시키기 위해 적합하게 첨가될 수 있다. 부식 억제제 첨가제는 약 0.05질량% 내지 약 3질량%의 농도로 개별적으로 존재할 수 있다.
엔진 냉각제로서 사용되는 VLW 열 전달 유체에 있어서 중요한 다양한 벤치마크(benchmark)가 있다. 가장 중요한 것은 -40℃의 LTOL인데, 그 이유는 대부분의 세계의 표면에 대한 온도가 냉각되는 온도에 항상 도달하는 것이 아니기 때문이다. VLW 열 전달 유체에서 물은, 둘 모두 매우 긍정적인 속성으로서, LTOL을 낮추기도 하면서 점도를 감소시키기도 하는 수단으로 작용한다. 그러나, 물이 첨가될 수 있는 정도는 매우 제한된다. 바람직하게는, 유체의 비점을 148℃(약 300℉)에서 유지하기 위해서, 물 함량은 6질량%에 가까워야 한다.
본원의 교시를 기초로 하여 당업자에 의해 인식될 바와 같이, 본 발명의 상술된 구체예에 대하여 이의 사상 또는 범위에서 벗어나지 않고 다수 변화 및 변경이 이루어질 수 있다. 이에 따라서, 본 발명의 특정 구체예의 상세한 설명은 제한적인 의미가 아니라 오히려 예시적인 것으로 이해되어야 한다.

Claims (3)

136℃ 초과의 대기 비점(atmospheric boiling point), 1200 mPa-s 미만의 동점도(dynamic viscosity), 및 -40℃ 미만의 안정한 저온 작동 한계(low temperature operating limit)를 지니는 에틸렌 글리콜-기반 열 전달 유체를 사용하여 내부 연소 엔진을 냉각시키기 위한 방법으로서, 상기 방법이
a) (1) 에틸렌 글리콜, (2) 0(제로)개 이상의 추가의 다가 알코올로 이루어지는, 추가의 다가 알코올 성분으로서, 추가의 다가 알코올 성분의 총 질량이 열 전달 유체의 총 질량의 0% 내지 30%인, 추가의 다가 알코올 성분, (3) 완충제, 부식 억제제, 소포제, 염료, 비터런트(bitterant), 스케일 억제제(scale inhibitor), 계면활성제, 또는 킬레이트제(chelant)의 첨가제들 중 적어도 하나로 구성되는, 첨가제 성분으로서, 첨가제 성분이 열 전달 유체의 총 질량의 2% 내지 7%인, 첨가제 성분, 및 (4) 열 전달 유체의 총 질량의 5% 내지 10%로 포함되는 물을 포함하는 열 전달 유체를 포뮬레이션(formulation)하는 단계; 및
b) 열 전달 유체가 내부 연소 엔진에 의해 생성되는 열을 흡수하고 흡수된 열을 대기로 방출하도록 열 전달 유체로 내부 연소 엔진의 냉각 시스템을 실질적으로 충전시키는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 추가의 다가 알코올이 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 및 글리세롤의 목록으로부터 선택되는 방법.
제1항에 있어서, 열 전달 유체가 146℃ 초과의 대기 비점, 1100 mPa-s 미만의 동점도, 및 -46℃ 미만의 안정한 저온 작동 한계를 지니고, 추가의 다가 알코올이, 열 전달 유체의 총 질량의 2% 내지 6%인 질량을 지니는 1,3-프로판디올로 이루어지고, 물이 열 전달 유체의 총 질량의 약 6%로 포함되는 방법.
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