JP2010235889A - 冷却液組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン液体を基剤とした場合において、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金といった金属に対する腐食性を改善することのできる冷却液組成物を提供する。
【解決手段】冷却液組成物には、イオン液体から選ばれる少なくとも一種の基剤、及び、防錆剤が含有されている。イオン液体は、例えば一般式（１）で示される。

一般式（１）中、Ｒ１及びＲ２は、アルキル、アリール、アルコキシアルキル、アルキレンアリール、ヒドロキシアルキル、又はハロアルキルからなる群から選ばれる基であり、Ｘは陰イオンであり、ｍ及びｎは電気的に中性とする数である。
【選択図】なし

Description

本発明は、例えば内燃機関、燃料電池等の冷却系に用いられる冷却液組成物に関する。

例えば内燃機関、燃料電池等の冷却系には、冷却液組成物が用いられている。冷却液組成物の基剤としては、グリコール類が広く使用されている（特許文献１及び２参照）。ところで、近年、イオン液体の各種用途への応用が広まっている。一般に、イオン結合により構成される物質は、溶融温度が高い。ところが、特定のイオンで構成される物質は、例えば室温（約２５℃）付近の温度で溶融している。こうしたイオン液体は、不揮発性、耐熱性等を有するといった特徴がある。特許文献３は、洗濯洗剤、食器洗い洗剤、硬質表面洗浄組成物、ドライクリーニング組成物、空気ケア組成物、カーケア組成物、織物処理組成物、工業用脱脂組成物等に、イオン液体を含有させた構成について開示している。特許文献３には、イオン性液体を自動車不凍液組成物としての使用法を見出してもよい旨記載されている。しかしながら、特許文献３は、イオン性液体が自動車不凍液組成物としての利用可能性を述べるに留まっている。

特開２００５−１８７７４８号公報 特開２００５−１８７９０５号公報 国際公開２００４／００３１２０号パンフレット

ところで、上述したようにイオン液体は耐熱性に優れるため、冷却液組成物の基剤として含有させることで、例えばエチレングリコールを基剤とした場合よりも、耐熱性に優れた冷却液組成物を提供することができる。また、近年、例えば自動車用エンジンは燃費向上及び排出有害物質の低減のため、稼働時の温度が高温化される傾向にある。これに伴って冷却液組成物の温度も高温となる。この点において、イオン液体は冷却液組成物の基剤として好適である。ところが、イオン液体を基剤として含む冷却液組成物では、イオン液体がイオン化することで、冷却系に用いられている金属の腐食性が高まるおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、イオン液体を基剤とした場合において、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金といった金属に対する腐食性を改善することのできる冷却液組成物を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の冷却液組成物は、下記一般式（１）から（４）：

（一般式（１）〜（４）中、Ｒ１〜Ｒ４は、アルキル、アリール、アルコキシアルキル、アルキレンアリール、ヒドロキシアルキル、又はハロアルキルからなる群から選ばれる基であって、Ｒ１〜Ｒ４は、直鎖又は分岐鎖であってもよいし、水素が置換されていてもよい。Ｘは陰イオン、ｍ及びｎは電気的に中性とする数である。）
に示されるイオン液体から選ばれる少なくとも一種の基剤、及び防錆剤を含有することを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷却液組成物において、前記陰イオンは、塩素イオン、臭素イオン、四フッ化ホウ酸イオン、六フッ化リン酸イオン、硝酸イオン、酢酸イオン、ジシアンアミドイオン、チオシアン酸イオン、アルキル硫酸イオン、又はトリフルオロメチルスルホニルイオンであることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の冷却液組成物において、前記一般式（１）に示されるイオン流体を含み、前記一般式（１）中の陽イオンが、イミダゾリニウム陽イオンであることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却液組成物において、前記防錆剤が、ホウ酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、脂肪族一塩基酸、脂肪族二塩基酸、芳香族一塩基酸、芳香族二塩基酸、トリアゾール、及びチアゾールから選ばれる少なくとも一種であることを要旨とする。

本発明によれば、イオン液体を基剤とした場合において、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金といった金属に対する腐食性を改善することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の冷却液組成物は、イオン液体を基剤として含有するとともに防錆剤を含有している。

イオン液体は、下記一般式（１）から（４）に示されるイオン液体から選ばれる少なくとも一種である。

一般式（１）〜（４）中、Ｒ１〜Ｒ４は、アルキル、アリール、アルコキシアルキル、アルキレンアリール、ヒドロキシアルキル、又はハロアルキルからなる群から選ばれる基であって、Ｒ１〜Ｒ４は、直鎖又は分岐鎖であってもよいし、水素が置換されていてもよい。Ｘは陰イオン、ｍ及びｎは電気的に中性とする数である。

上記イオン液体は、水とともに含有されることで水の凝固点を降下する。一般に、イオン液体は、例えばエチレングリコールよりも、不揮発性、耐熱性等に優れている。本実施形態のイオン液体は、水溶性のものを適宜選択して使用される。

一般式（１）〜（４）に示されるイオン液体の中でも、Ｘで示される陰イオンは、塩素イオン、臭素イオン、四フッ化ホウ酸イオン、六フッ化リン酸イオン、硝酸イオン、酢酸イオン、ジシアンアミドイオン、チオシアン酸イオン、アルキル硫酸イオン、又はトリフルオロメチルスルホニルイオンであるであることが好ましい。

また、イオン液体は、一般式（１）に示されるイオン流体を含み、前記一般式（１）中の陽イオンが、イミダゾリニウム陽イオンであることが好ましい。こうした一般式（１）に示されるイオン流体であって、陽イオンがイミダゾリニウム陽イオンであるとともに、陰イオンが、塩素イオン、臭素イオン、四フッ化ホウ酸イオン、六フッ化リン酸イオン、硝酸イオン、酢酸イオン、ジシアンアミドイオン、チオシアン酸イオン、アルキル硫酸イオン、又はトリフルオロメチルスルホニルイオンであるであることが好ましい。

冷却液組成物中におけるイオン液体の含有量は、好ましくは２０〜９５質量％である。
冷却液組成物に含まれる防錆剤としては、ホウ酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、脂肪族一塩基酸、脂肪族二塩基酸、芳香族一塩基酸、芳香族二塩基酸、トリアゾール、及びチアゾールから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。ホウ酸塩としては、例えばアルカリ金属塩が挙げられる。ケイ酸塩としては、例えばアルカリ金属塩が挙げられる。リン酸塩としては、例えばリン酸、ピロリン酸及びポリリン酸のアルカリ金属塩が挙げられる。亜硝酸塩及び硝酸塩としては、例えばアルカリ金属塩が挙げられる。モリブデン酸塩としては、例えばアルカリ金属塩が挙げられる。

脂肪族一塩基酸は、脂肪族一塩基酸塩であってもよい。脂肪族一塩基酸としては、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、リシノール酸及びステアリン酸が挙げられる。脂肪族一塩基酸塩としては、例えばナトリウム塩及びカリウム塩等のアルカリ金属塩が挙げられる。

脂肪族二塩基酸は、脂肪族二塩基酸であってもよい。脂肪族二塩基酸としては、例えばシュウ酸、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、及びタプチン酸が挙げられる。脂肪族二塩基酸塩としては、例えばナトリウム塩及びカリウム塩等のアルカリ金属塩が挙げられる。

芳香族一塩基酸は、芳香族一塩基酸塩であってもよい。芳香族一塩基酸としては、例えば安息香酸、ニトロ安息香酸ヒドロキシ安息香酸等の安息香酸類、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−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＯＯＨ（Ｒは炭素数１〜５のアルキル基）で表されるアルコキシ安息香酸、及び、一般式Ｒ−Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ＝ＣＯＯＨ（Ｒは炭素数１〜５のアルキル基又はアルコキシ基）で表されるケイ皮酸類（ケイ皮酸、アルキルケイ皮酸及びアルコキシケイ皮酸）が挙げられる。芳香族一塩基酸塩としては、例えばナトリウム塩、カリウム塩及びリチウム塩等のアルカリ金属塩が挙げられる。

芳香族二塩基酸は、芳香族二塩基酸塩であってもよい。芳香族二塩基酸としては、例えばフタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸が挙げられる。芳香族二塩基酸塩としては、例えばナトリウム塩、カリウム塩及びリチウム塩等のアルカリ金属塩が挙げられる。

トリアゾールは、トリアゾール塩であってもよい。トリアゾールとしては、例えばベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、４−フェニル−１、２、３−トリアゾール、２−ナフトトリアゾール、及び４−ニトロベンゾトリアゾールが挙げられる。トリアゾール塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩及びリチウム塩等のアルカリ金属塩が挙げられる。

チアゾールは、チアゾール塩であってもよい。チアゾールとしては、ベンゾチアゾール、及びメルカプトベンゾチアゾールが挙げられる。チアゾール塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩及びリチウム塩等のアルカリ金属塩が挙げられる。

冷却液組成物中における防錆剤の含有量は、好ましくは０．１〜１０質量％である。
本実施形態の冷却液組成物には、上記成分以外に水が含有されている。こうした冷却液組成物には、必要に応じて着色剤、消泡剤、ｐＨ調整剤等を含有させてもよい。

本実施形態の冷却液組成物は、例えば内燃機関、燃料電池、モーター等の冷却系に用いることができる。
本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。

（１）冷却液組成物は、上記一般式（１）から（４）から選ばれる少なくとも一種のイオン液体を基剤として含有するとともに防錆剤を含有している。このため、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金といった金属に対する腐食性を改善することができる。したがって、イオン性液体を基剤とした場合であっても、冷却系の腐食を抑制することができる。

（２）近年、例えば自動車用エンジンは燃費向上及び排出有害物質の低減のため、稼働時の温度が高温化される傾向にある。これに伴って冷却液組成物の温度も高温となる。この点、本実施形態の冷却液組成物は、耐熱性に優れるイオン液体を基剤としているため、例えばエチレングリコールを基剤とした場合よりも、長期にわたって安定した冷却性能が発揮され易くなる。

（３）イオン液体は不燃性を有するため、冷却液組成物の製造設備、又は保管設備を簡略化することができる。
なお、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。

・前記冷却液組成物には、水が含有されているが、例えば、イオン液体及び防錆剤を含有する組成物と、水とを別々に構成するとともに、使用時に前記組成物と水と混合して冷却液組成物を調製するようにしてもよい。すなわち、冷却液組成物を複数の剤に分割して構成し、例えば使用時に混合するように構成してもよい。

・冷却液組成物は、使用条件下において液状をなしていればよい。すなわち、例えば、冷却液組成物の保存時、冷却対象の非稼働時等においては固体状をなしていてもよい。
・前記冷却液組成物には水が含有させているが、水を含有させずに冷却液組成物を構成してもよい。このように構成した場合であっても、金属の腐食が促進されるといった不具合を抑制することができる。なお、この場合、イオン液体は、水溶性であってもよいし、非水溶性であってもよい。

次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜３）
表１に示されるように、イオン液体、防錆剤及び水を混合して冷却液組成物を調製した。

（比較例１〜３）
表２に示されるように、イオン液体及び水を混合して冷却液組成物を調製した。
（防食試験）
各例の冷却液組成物にアルミ試験片を浸漬した後、９０℃で２４時間放置した。このときのアルミ試験片について腐食の有無を確認した。

表１に示されるように、各実施例の冷却液組成物は、腐食なしの結果が得られた。これに対して、表２に示されるように、各比較例では腐食が確認された。

Claims (4)

1. 下記一般式（１）から（４）：
   

   

   （一般式（１）〜（４）中、Ｒ１〜Ｒ４は、アルキル、アリール、アルコキシアルキル、アルキレンアリール、ヒドロキシアルキル、又はハロアルキルからなる群から選ばれる基であって、Ｒ１〜Ｒ４は、直鎖又は分岐鎖であってもよいし、水素が置換されていてもよい。Ｘは陰イオン、ｍ及びｎは電気的に中性とする数である。）
   に示されるイオン液体から選ばれる少なくとも一種の基剤、及び防錆剤を含有することを特徴とする冷却液組成物。
2. 前記陰イオンは、塩素イオン、臭素イオン、四フッ化ホウ酸イオン、六フッ化リン酸イオン、硝酸イオン、酢酸イオン、ジシアンアミドイオン、チオシアン酸イオン、アルキル硫酸イオン、又はトリフルオロメチルスルホニルイオンであることを特徴とする請求項１に記載の冷却液組成物。
3. 前記一般式（１）に示されるイオン流体を含み、前記一般式（１）中の陽イオンが、イミダゾリニウム陽イオンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却液組成物。
4. 前記防錆剤が、ホウ酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、脂肪族一塩基酸、脂肪族二塩基酸、芳香族一塩基酸、芳香族二塩基酸、トリアゾール、及びチアゾールから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷却液組成物。