JP2009256524A - 熱媒体組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】主としてソーラーシステムや床暖房システム、或いは空調設備、エンジン等の内燃機関の冷却系統等に使用される熱媒体組成物に関し、特には長期間に亘って優れた防錆効果を有する熱媒体組成物を提供すること。
【解決手段】ベース中に、トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分を含有することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、主としてソーラーシステムや床暖房システム、空調設備、或いはエンジン等の内燃機関の冷却系統等に使用される熱媒体組成物に関し、特には長期間に亘って優れた防錆効果を有する熱媒体組成物に関する。

ソーラーシステムや床暖房システム、空調設備、或いはエンジン等の内燃機関の冷却系統等に使用される熱媒体組成物には、グリコール類やアルコール類を主成分とし、これに各種防錆剤を添加したものが用いられている。

従来、ソーラーシステムや床暖房システム等に使用されている熱媒体組成物としては、安全性の観点からプロピレングリコールを主成分としたものが使用されている（特許文献１参照）。

ところが、このような熱媒体組成物において、主成分として使用されるプロピレングリコールは、使用時の高温、高圧の条件下で酸素と接触することになるため、僅かではあるが酸化され、グリコール酸などの酸に変化する。

このため、長期使用により、主成分であるグリコール類やアルコール類の酸化はさらに進行し、これに伴って熱媒体のｐＨ値は、使用当初の実用域ｐＨ６〜１０から次第に低下していくことになる。

この結果、防錆剤が存在するにも拘らず、ソーラーシステムや床暖房システム、空調設備、或いは冷却系統等を構成するアルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄、鋼、黄銅、はんだ及び銅などの金属が金属イオンとして熱媒体中に溶出し、金属腐食を生じることになる。

例えばソーラーシステムや床暖房システムの場合、熱伝達性、加工性の観点から銅配管が多く使用されているが、主成分であるプロピレングリコールの酸化に伴い、銅が銅イオンとして熱媒体中に多く溶出することになる。この場合、溶出した銅イオンは銅防錆剤と反応して銅塩として析出するため、その析出物が配管内に堆積し、配管を閉塞させることがあった。同様にエンジン等の内燃機関の冷却系統の場合も、主成分であるプロピレングリコールの酸化による腐食は、ラジエータチューブの貫通の原因となり、また、シリンダヘッド結合部または冷却ホース接続部でのすきま腐食を引き起こす。これらの腐食は最終的には冷却剤の損失、引き続くエンジンのオーバーヒート及び部品の損傷の原因ともなり得る。

特開２００３−３２７９５７号公報

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、長期間の使用によっても、優れた防錆効果を維持することができる熱媒体組成物を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ベース中に、トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分を含有することを特徴とする熱媒体組成物をその要旨とした。

請求項２記載の発明は、トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種とグリセリンの含有割合が０．０１：９９．９９〜５：９５であることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体組成物をその要旨とした。

請求項３記載の発明は、トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分が１〜１００質量％の割合で含まれていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の熱媒体組成物をその要旨とした。

請求項４記載の発明は、ベースが、水、グリコール類、アルコール類、或いはグリコールエーテル類の中から選ばれるいずれか１種若しくはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱媒体組成物をその要旨とした。

請求項５記載の発明は、ベース中に、さらに脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸又はそれらのアルカリ金属塩の中から選ばれるいずれか１種若しくはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱媒体組成物をその要旨とした。

請求項６記載の発明は、ベース中に、さらにリン酸、硝酸、ケイ酸、ホウ酸、亜硝酸、モリブテン酸又はそれらの塩の中から選ばれるいずれか１種若しくはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱媒体組成物をその要旨とした。

本発明の熱媒体組成物は、ベース中に、トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分を含有することにより、前記トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分が、協働してベースの分解、酸化を抑制して劣化生成物の発生を抑えると共に、金属、特には銅系金属に対して優れた防錆効果を発揮するようになっている。

以下、本発明の熱媒体組成物（以下、単に組成物という）について更に詳しく説明する。本発明の組成物は、ベース中に、トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分を含有することで特徴づけられたものである。本発明の組成物のベースとしては、水、グリコール類、アルコール類、或いはグリコールエーテル類の中から選ばれるいずれか１種若しくはこれらの混合物を用いることができる。

グリコール類としては、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、１，３−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種若しくは２種以上からなるものを挙げることができる。

アルコール類としては、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、オクタノールの中から選ばれる１種若しくは２種以上からなるものを挙げることができる。

グリコールエーテル類としては、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種若しくは２種以上からなるものを挙げることができる。

上記ベース中に含まれるトリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分は、協働してベースの分解、酸化を抑制して劣化生成物の発生を抑えると共に、金属、特には黄銅及び銅などの銅系金属に対して優れた防錆効果を発揮するようになっている。トリアゾール類としては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、シクロベンゾトリアゾール、４−フェニル−１，２，３−トリアゾールなどを好ましい例として挙げることができる。一方、チアゾール類としては、ベンゾチアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、およびそのアルカリ金属塩、好ましくはナトリウム塩及びカリウム塩などを好ましい例として挙げることができる。

防錆成分を構成するトリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種とグリセリンの含有割合（重量比率）としては、０．０１：９９．９９〜５：９５の範囲が好ましい。さらに好ましくは０．０５：９９．９５〜３：９７であり、最適には０．１：９９．９〜２：９８である。防錆成分を構成する両成分の含有割合が０．０１：９９．９９〜５：９５の範囲外の場合、ベースの分解、酸化を抑制し、かつ金属の腐食を防止する十分な効果が得られないことになる。

トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンのベース中における含有量としては、１〜１００質量％の範囲が好ましい。さらに好ましくは１０〜９８質量％、最適には２０〜９５質量％である。防錆成分の含有量が１質量％を下回る場合、ベースの分解、酸化を抑制し、かつ金属の腐食を防止する十分な効果が得られないことになる。

また、本発明の組成物の防錆成分を構成するグリセリンは、水と併用して、又は単独でベースとしても使用することができる。

本発明の組成物が適用されるソーラーシステムや床暖房システム、空調設備、内燃機関等の冷却系統等には、黄銅及び銅など銅系金属の他にアルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄、及び鋼などの金属が使用されている。このため、これらの金属の腐食を効果的に抑制するため、上記トリアゾール類及び又はチアゾール類とグリセリンとからなる防錆成分のほかに、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、リン酸、硝酸、ケイ酸、ホウ酸、亜硝酸、モリブテン酸又はそれらの塩を複数種組み合わせて使用するのが望ましい。

脂肪族カルボン酸又はその塩としては、例えばペンタン酸、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、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸、ステアリン酸などの脂肪族１塩基酸、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２酸、ドデカン２酸、ブラシル酸、タプチン酸などの脂肪族二塩基酸、又はそれらのアルカリ金属塩、好ましくはナトリウム塩及びカリウム塩を挙げることができる。脂肪族カルボン酸又はその塩の含有量としては、０．０５〜５重量％の範囲で含むことが望ましい。

芳香族カルボン酸又はその塩としては、例えば安息香酸、ニトロ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸などの安息香酸類、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ブチル安息香酸などのアルキル安息香酸、一般式ＲＯ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯＯＨ（ＲはＣ１〜Ｃ５のアルキル基）で表されるアルコキシ安息香酸、一般式Ｒ−Ｃ６Ｈ４−ＣＨ＝ＣＯＯＨ（ＲはＣ１〜Ｃ５のアルキル基またはアルコキシ基）で表されるケイ皮酸、アルキルケイ皮酸、アルコキシケイ皮酸、又はそれらのアルカリ金属塩、好ましくはナトリウム塩及びカリウム塩が挙げられる。などを挙げることができる。芳香族カルボン酸又はその塩の含有量としては、０．１〜１０重量％の範囲で含むことが望ましい。

尚、本発明の組成物には、上記ベース及び防錆成分、公知の防錆剤のほかに、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、あるいは着色剤などを適宜添加することができる。

以下、表１にはトリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分を含む本発明の好ましい実施例として１〜４を挙げるとともに、防錆成分を含まない比較例１及び２を挙げ、これら各実施例１〜４並びに比較例１及び２を対比しつつ、その性能（ベースの酸化抑制効果及び金属腐食防止効果）を評価した。その結果を表２（ベースの酸化抑制効果）並びに表３（金属腐食防止効果）に示した。尚、ベースの酸化抑制効果及び金属腐食防止効果の評価には、下記表１に示す各実施例１〜４並びに比較例１及び２について、ＪＩＳ Ｋ２２３４に準拠して調製した試料を用いた。

尚、ベースの酸化抑制効果及び金属腐食防止効果の評価は、実機相当にて２００００時間使用したときの銅イオンの溶出量（ｍｇ／ｌ）並びに各金属の質量変化（ｍｇ／ｃｍ²）を測定することで行った。また、金属腐食防止効果の評価は、ＪＩＳ Ｋ ２２３４に規定する方法に準じて行った。

表１に示す実施例１及び２は、水及び防錆成分を構成するグリセリンをベースとし、実施例３及び４並びに比較例１及び２は、水及びプロピレングリコールをベースとしている。また、実施例１、３及び４並びに比較例１には、各ベースに水酸化カリウムを添加することによって初期ｐＨ値を８．５となるように調整した。また、実施例２及び比較例２は、初期ｐＨ値を７．８となるように調整した。

表２から、プロピレングリコール及び水を主成分とする比較例３の組成物の銅イオン溶出量が５５．０ｍｇ／ｌとなっており、初期ｐＨ値が８．５の比較例１の組成物の銅イオン溶出量が４．６ｍｇ／ｌとなっているのに対し、実施例１、３及び４の各組成物は、その銅イオン溶出量が１．１〜３．７ｍｇ／ｌとなっており、ベースの酸化抑制効果に優れることが確認された。

また、初期ｐＨ値が７．８の比較例２の組成物の銅イオン溶出量が３７．０ｍｇ／ｌであるのに対し、実施例２の組成物は、銅イオン溶出量が０．０ｍｇ／ｌとなっており、ベースの酸化抑制効果に極めて良いことが確認された。

表３から、金属腐食防止効果の評価を行った実施例１及び２並びに比較例１の各組成物の金属の質量変化を見たとき、水及びグリセリンをベースとし、トリアゾール類及びチアゾール類とグリセリンからなる防錆成分を含む実施例１の組成物に対し、水及びプロピレングリコールをベースとし、同量のトリアゾール類及びチアゾール類を含む比較例１の組成物において、各金属の大きな質量変化が見られるのに対し、実施例１の組成物の場合、各金属の質量変化は小さく、防錆成分の含有により金属腐食防錆効果が飛躍的に改善されていることが確認された。

Claims (6)

1. ベース中に、トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分を含有することを特徴とする熱媒体組成物。
2. トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種とグリセリンの含有割合が０．０１：９９．９９〜５：９５であることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体組成物。
3. トリアゾール類及びチアゾール類の少なくとも１種と、グリセリンとからなる防錆成分が１〜１００質量％の割合で含まれていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の熱媒体組成物。
4. ベースが、水、グリコール類、アルコール類、或いはグリコールエーテル類の中から選ばれるいずれか１種若しくはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱媒体組成物。
5. ベース中に、さらに脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸又はそれらのアルカリ金属塩の中から選ばれるいずれか１種若しくはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱媒体組成物。
6. ベース中に、さらにリン酸、硝酸、ケイ酸、ホウ酸、亜硝酸、モリブテン酸又はそれらの塩の中から選ばれるいずれか１種若しくはこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱媒体組成物。