JP2002294227A - 不凍液／冷却液組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディーゼルエンジンに発生し易いキャビテーシ
ョンの抑制、及びアルミニウム伝熱面の腐食抑制に効果
的な不凍液／冷却液組成物を提供すること。 【解決手段】不凍液や冷却液に適用されるグリコール類
を主成分とする不凍液／冷却液組成物であって、（Ａ）
０．０５〜８．０重量％のｐ−トルイル酸塩と、（Ｂ）
０．０５〜８．０重量％のｐ−ｔｅｒｔブチル安息香酸
と、（Ｃ）０．１〜５．０重量％のリン酸塩と、（Ｄ）
０．０００１〜０．１重量％のストロンチウム化合物と
を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンに発生し易いキャビテーションの抑制、及びアルミニ
ウム伝熱面の腐食抑制に効果的な不凍液／冷却液組成物
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ディーゼルエンジンには、アルミニウム、アルミニウム
合金、鋳鉄、鋼、黄銅、はんだ、銅などの金属が使用さ
れている。これらの金属は、水あるいは空気との接触に
より腐食を生じるので、これら金属の腐食を防止するた
め、ディーゼルエンジンには腐食防止剤を含む不凍液／
冷却液組成物が水と共に充填されている。

【０００３】ところが、ディーゼルエンジン内部では、
燃料の爆発によるピストン運動によって、図１に示すよ
うな振動が発生しているため、これが原因で気泡が発生
し、この気泡により金属、特には鉄表面が浸食される、
いわゆるキャビテーションが発生していた。

【０００４】また、この不凍液／冷却液組成物及び水中
には僅かながら空気が溶存しており、当該不凍液／冷却
液組成物が水と共にディーゼルエンジン内を循環する過
程で圧力差が生じることによっても気泡が発生し、キャ
ビテーションを引き起こしていた。

【０００５】こうした圧力差や振動による気泡の発生に
よって引き起こされるキャビテーションに対しては、当
該不凍液／冷却液組成物中に、亜硝酸塩を添加すること
で、その対策が採られていた。

【０００６】不凍液／冷却液組成物中に添加された亜硝
酸塩は、ディーゼルエンジン内において金属、特に鉄表
面に皮膜を形成し、この皮膜が気泡による浸食を防いで
いるものと考えられる。

【０００７】亜硝酸塩は、キャビテーションに対してき
わめて有効に作用する成分ではあるものの、アミン塩と
反応して発ガン性物質であるニトロソアミンを発生する
ことも知られており、その使用はかねてより問題視され
ていた。

【０００８】しかしながら、キャビテーションに対する
有効な手段が未だ見つけられていないことから、亜硝酸
塩は危険ではあるものの、それを承知で使用せざるを得
ないというのが現状であった。

【０００９】一方、最近のディーゼルエンジン部品の軽
量化に伴い、エンジン等の内燃機関の冷却系統を構成し
ているシリンダーヘッド、シリンダーブロック、ラジエ
ータ、オイルクーラーハウジング、ウォーターポンプな
どの部品のアルミニウム化が進んでいる。これら部品の
アルミニウム化によって、特に熱負荷の高いシリンダー
ヘッド部分や高流速のオイルポンプやオイルクーラーハ
ウジングでは著しい腐食が発生するという問題が生じて
いた。

【００１０】本発明は、このような事情から、より安全
なキャビテーションの抑制手段、及びアルミニウム伝熱
面の腐食抑制手段を探すべく鋭意研究した結果、完成さ
れたものであり、ディーゼルエンジンに発生し易いキャ
ビテーションの抑制、及びアルミニウム伝熱面の腐食抑
制に効果的な不凍液／冷却液組成物を提供することを目
的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、不凍液や冷却液に適用され
るグリコール類を主成分とする不凍液／冷却液組成物で
あって、（Ａ）０．０５〜８．０重量％のｐ−トルイル
酸塩と、（Ｂ）０．０５〜８．０重量％のｐ−ｔｅｒｔ
ブチル安息香酸と、（Ｃ）０．１〜５．０重量％のリン
酸塩と、（Ｄ）０．０００１〜０．１重量％のストロン
チウム化合物とを含むことを特徴とする不凍液／冷却液
組成物をその要旨とした。

【００１２】請求項２記載の発明は、０．０５〜８．０
重量％の安息香酸塩を含むことを特徴とする請求項１に
記載の不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。

【００１３】請求項３記載の発明は、０．０１〜１．０
重量％のモリブデン酸塩を含むことを特徴とする請求項
１に記載の不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。

【００１４】請求項４記載の発明は、アミン塩及び亜硝
酸塩を含まないことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の不凍液／冷却液組成物をその要旨とした。

【００１５】請求項５記載の発明は、さらにホウ酸塩を
含まないことを特徴とする請求項４記載の不凍液／冷却
液組成物をその要旨とした。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の不凍液／冷却液組
成物をさらに詳しく説明する。この不凍液／冷却液組成
物は、不凍液や冷却液に適用されるグリコール類を主成
分とする不凍液／冷却液組成物である。

【００１７】グリコール類としては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、１，３ブチレングリコー
ル、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、グ
リセリン等が挙げられるが、その中でも特にエチレング
リコール、或いはプロピレングリコールが望ましい。

【００１８】この不凍液／冷却液組成物中には、（Ａ）
ｐ−トルイル酸塩、（Ｂ）ｐ−ｔｅｒｔブチル安息香
酸、（Ｃ）リン酸塩、及び（Ｄ）ストロンチウム化合物
が含まれており、これら（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び
（Ｄ）の４つ成分の組み合わせが、不凍液／冷却液組成
物中において、優れたキャビテーション抑制、及びアル
ミニウム伝熱面の腐食抑制に効果を引き出している。

【００１９】（Ａ）ｐ−トルイル酸塩としては、アルカ
リ金属塩、アンモニウム塩、及びアミン塩を挙げること
ができる。好ましくはアルカリ金属塩であり、中でもナ
トリウムとカリウムがより好ましい。この（Ａ）成分の
不凍液／冷却液組成物中における含有量は０．０５〜
８．０重量％であり、この範囲よりも（Ａ）成分の含有
量が少ない場合には、十分なキャビテーション抑制効果
が得られなくなり、多い場合には不経済となる。

【００２０】また（Ａ）成分は、上記作用効果の他に、
鉄、アルミ系の金属に対して、優れた腐食防止性を有し
ており、当該（Ａ）成分を含ませることで、より効果的
なアルミニウム及び鉄系金属の防錆効果が発揮されるよ
うになっている。また（Ａ）成分は、硬水成分との反応
による沈殿が発生し難い成分でもあることから、その使
用により硬水安定性も向上する。

【００２１】（Ｂ）ｐ−ｔｅｒｔブチル安息香酸は、前
述の（Ａ）成分と同様に、アルミニウム及び鉄系金属に
対し、優れた腐食防止性を発揮し、硬水安定性を向上さ
せる機能を有する。この（Ｂ）成分の不凍液／冷却液組
成物中における含有量としては、０．０５〜８．０重量
％の範囲が好ましい。

【００２２】（Ｃ）リン酸塩としては、アルカリ金属塩
及びアンモニウム塩を挙げることができる。好ましくは
アルカリ金属塩であり、中でもナトリウムとカリウムが
より好ましい。（Ｃ）成分の不凍液／冷却液組成物中に
おける含有量は０．１〜５．０重量％であり、この範囲
よりも（Ｃ）成分の含有量が少ない場合には、十分なア
ルミニウム伝熱面の腐食抑制効果が得られなくなり、多
い場合には不経済となるばかりでなく、不凍液／冷却液
中に含まれる硬水成分と反応して腐食防止性を低下させ
る恐れがある。

【００２３】（Ｄ）ストロンチウム化合物としては、例
えば酸化ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、塩化
ストロンチウム、弗化ストロンチウム、ヨウ化ストロン
チウム、硫酸ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、チ
タン酸ストロンチウム、ホウ酸ストロンチウム、タング
ステン酸ストロンチウム、燐酸ストロンチウム、燐酸二
水素ストロンチウム、蟻酸ストロンチウム、酢酸ストロ
ンチウム、プロピオン酸ストロンチウム、酪酸ストロン
チウム、吉草酸ストロンチウム、ラウリン酸ストロンチ
ウム、ステアリン酸ストロンチウム、オレイン酸ストロ
ンチウム、グルタミン酸ストロンチウム、乳酸ストロン
チウム、コハク酸ストロンチウム、リンゴ酸ストロンチ
ウム、酒石酸ストロンチウム、マレイン酸ストロンチウ
ム、クエン酸ストロンチウム、蓚酸ストロンチウム、マ
ロン酸ストロンチウム、セバシン酸ストロンチウム、安
息香酸ストロンチウム、フタル酸ストロンチウム、サリ
チル酸ストロンチウム、マンデル酸ストロンチウム、ま
たはそれらのアルカリ金属塩の中から選ばれる１種若し
くは２種以上の混合物が採用できる。上記化合物の中で
も、特に硝酸ストロンチウム、硫酸ストロンチウム、燐
酸ストロンチウムが望ましい。

【００２４】（Ｄ）成分の不凍液／冷却液組成物中にお
ける含有量は０．０００１〜０．１重量％であり、この
範囲よりも（Ｄ）成分の含有量が少ない場合には、十分
なアルミニウム伝熱面の腐食抑制効果が得られなくな
り、多い場合には不経済となる。

【００２５】またこの不凍液／冷却液組成物は、アミン
塩及び亜硝酸塩を含有しない形態を採ることもできる。
このような形態とした場合、亜硝酸塩とアミン塩とが反
応して発ガン性物質であるニトロソアミンを発生するこ
ともなく、より安全性の高い不凍液／冷却液組成物とな
る。

【００２６】またこの不凍液／冷却液組成物には、上記
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の４つ成分以外に安
息香酸塩をさらに含ませることができる。この安息香酸
塩を含ませることで、キャビテーションはさらに効果的
に抑制されることになる。また安息香酸塩は、周知の如
くアルミニウム、アルミ鋳物などのアルミニウム系及び
鉄系金属に対する優れた防錆機能を有しており、前述の
キャビテーション抑制と共に金属の防錆効果をさらに向
上させるようになる。この安息香酸塩としては、安息香
酸ナトリウム、安息香酸カリウムを挙げることができ
る。不凍液／冷却液組成物中における安息香酸塩の含有
量としては０．０５〜８．０重量％の範囲が上記効果を
導く上で好ましい。

【００２７】またこの不凍液／冷却液組成物には、モリ
ブデン酸塩をさらに含ませることもできる。モリブデン
酸塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、及び
アミン塩を挙げることができる。好ましくはアルカリ金
属塩であり、中でもナトリウムとカリウムがより好まし
い。このモリブデン酸塩を追加使用することで、前述の
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）の４つ成分のよるキ
ャビテーション抑制効果をより高めることができる。モ
リブデン酸塩の不凍液／冷却液組成物中における含有量
は０．０１〜１．０重量％であり、この範囲よりもモリ
ブデン酸塩の含有量が少ない場合には、キャビテーショ
ン抑制効果の向上が期待できず、多い場合には主成分で
ある前述のグリコール類の酸化を促進するという弊害を
招くことになる。

【００２８】またこの不凍液／冷却液組成物には、０．
０５〜１．０重量％の範囲でトリアゾール類を含ませる
ことができる。トリアゾール類としては、トリルトリア
ゾール、ベンゾトリアゾールなどを挙げることができ
る。トリアゾール類は、銅系の金属に対して優れた腐食
防止性を有しており、そのような性能を不凍液／冷却液
組成物中において十分に発揮させるためには、０．０５
〜１．０重量％の範囲で含ませるのが望ましい。

【００２９】またこの不凍液／冷却液組成物には、０．
０１〜１．０重量％の範囲でチアゾール類を含ませるこ
とができる。チアゾール類としては、メルカプトベンゾ
チアゾールなどを挙げることができる。チアゾール類
は、銅系の金属に対して優れた腐食防止性を有してお
り、そのような性能を不凍液／冷却液組成物中において
十分に発揮させるためには、０．０１〜１．０重量％の
範囲で含ませるのが望ましい。

【００３０】またこの不凍液／冷却液組成物中にさらに
ホウ酸塩を含ませないようにすることもできる。ホウ酸
塩はアルミやその合金を腐食させる性質があり、これを
使用しないことにより、当該不凍液／冷却液組成物の腐
食防止性が早期に低下してしまうという不具合が発生す
ることもない。

【００３１】尚、この不凍液／冷却液組成物中には、上
記成分以外に必要に応じて、消泡剤、着色剤などを含有
させても良い。また他の公知の腐食防止剤であるタング
ステン酸や硝酸塩などを使用しても良い。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の不凍液／冷却液組成物を実施
例に従ってさらに詳しく説明する。

【００３３】本発明の実施例及び比較例の成分組成を表
１に示す。尚、比較例は、本願の請求項１に対してｐ−
トルイル酸塩を含まない例を比較例１とし、ｐ−ｔｅｒ
ｔブチル安息香酸塩を含まない例を比較例２とし、リン
酸塩を含まない例を比較例３とし、ストロンチウム化合
物を含まない例を比較例４として示した。また、表１
中、従来例１として亜硝酸ナトリウムを含む例を示し
た。

【００３４】

【表１】 上記実施例１〜３、比較例１及び２、並びに従来例１に
ついて、磁歪式振動法によるキャビテーション破損防止
性能試験を行った。その結果を表３に示す。尚、試験
は、図２に示す装置を用い、下記表２に示す試験条件の
下で行った。

【００３５】 表３から明らかなように、実施例１〜３の質量減が小さ
いという結果が得られ、実施例１〜３のものがキャビテ
ーション損傷の防止効果に優れているということがわか
った。これに対しｐ−トルイル酸塩又はｐ−ｔｅｒｔブ
チル安息香酸塩を含まない比較例１及び２の例は質量減
が大きく、キャビテーション損傷の防止効果に乏しいこ
とがわかった。また従来例１のものは亜硝酸塩を含有し
ているため、キャビテーション損傷の防止効果に優れて
いることがわかった。

【００３６】次に、磁歪式振動法によるキャビテーショ
ン破損防止性能試験でキャビテーション損傷の防止効果
に優れていることが確認された実施例１と、キャビテー
ション損傷の防止効果に乏しいことが確認された比較例
１及び２とについて、実際のエンジンを用いた、エンジ
ンベンチ試験によるキャビテーション破損防止性能試験
を行った。その結果を図３〜図５に示した。尚、試験
は、下記表４に示す試験条件で行った。

【００３７】 図３〜図５から明らかなように、磁歪式振動法によるキ
ャビテーション破損防止性能試験でキャビテーション損
傷の防止効果に優れていることが確認された実施例１
は、実際のエンジンを用いたエンジンベンチ試験におい
ても、キャビテーション損傷の防止効果に優れているこ
とがわかり、キャビテーション損傷の防止効果に乏しい
ことが確認された比較例１及び２は、実際のエンジンを
用いたエンジンベンチ試験においても、キャビテーショ
ン損傷の防止効果に乏しいことがわかった。

【００３８】次に、上記実施例１〜３、並びに比較例３
及び４について、アルミニウムの腐食性について評価し
た。その結果を表５に示した。尚、試験は、ＪＩＳ Ｋ
２２３４ ７．１０の規定に準じて行った。

【００３９】 表５から明らかなように、リン酸塩またはストロンチウ
ム化合物を含まない比較例３又は４の例では、アルミニ
ウムの伝熱面に著しい質量変化及び黒変が確認されたの
に対し、実施例１〜３の例は、アルミニウムの伝熱面に
質量変化はなく、優れた防食性を有することが確認され
た。

【００４０】尚、本発明は、上記実施例に限定されず、
「特許請求の範囲」に記載された範囲で自由に変更する
ことができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の不凍液／冷却液組成物は、０．
０５〜８．０重量％の（Ａ）成分と、０．０５〜８．０
重量％の（Ｂ）成分と、０．１〜５．０重量％の（Ｃ）
成分と、０．０００１〜０．１重量％の（Ｄ）成分とを
含んでいるため、ディーゼルエンジンに発生し易いキャ
ビテーション及びアルミニウム伝熱面の腐食を効果的に
抑制する。

【００４２】またこの不凍液／冷却液組成物において、
アミン塩及び亜硝酸塩を含まない形態とすることで、キ
ャビテーション抑制及びアルミニウム伝熱面の腐食抑制
に有効であり、かつニトロソアミンのような人体に有害
な物質が発生せず、より安全性の高い不凍液／冷却液組
成物となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディーゼルエンジンのシリンダライナーでの振
動波形を示したグラフ。

【図２】磁歪式キャビテーション破損防止性能試験に用
いた試験装置を示す模式図。

【図３】実施例１の例を用いたときのシリンダライナー
の外観（金属表面）を示す写真。

【図４】比較例１の例を用いたときのシリンダライナー
の外観（金属表面）を示す写真。

【図５】比較例２の例を用いたときのシリンダライナー
の外観（金属表面）を示す写真。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 聰 神奈川県川崎市川崎区中瀬３−20−１ 株 式会社小松製作所システム開発センタ内 (72)発明者 辻井 哲也 岐阜県関市新迫間12番地 シーシーアイ株 式会社化成品事業部内 (72)発明者 伊藤 直嗣 岐阜県関市新迫間12番地 シーシーアイ株 式会社化成品事業部内 Ｆターム(参考） 4K062 AA03 BA08 BA10 BB06 CA05 FA05 FA20 GA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】不凍液や冷却液に適用されるグリコール類
   を主成分とする不凍液／冷却液組成物であって、 （Ａ）０．０５〜８．０重量％のｐ−トルイル酸塩と、 （Ｂ）０．０５〜８．０重量％のｐ−ｔｅｒｔブチル安
   息香酸と、 （Ｃ）０．１〜５．０重量％のリン酸塩と、 （Ｄ）０．０００１〜０．１重量％のストロンチウム化
   合物とを含むことを特徴とする不凍液／冷却液組成物。
2. 【請求項２】０．０５〜８．０重量％の安息香酸塩を含
   むことを特徴とする請求項１に記載の不凍液／冷却液組
   成物。
3. 【請求項３】０．０１〜１．０重量％のモリブデン酸塩
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の不凍液／冷却
   液組成物。
4. 【請求項４】アミン塩及び亜硝酸塩を含まないことを特
   徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の不凍液／冷却
   液組成物。
5. 【請求項５】さらにホウ酸塩を含まないことを特徴とす
   る請求項４記載の不凍液／冷却液組成物。