JP2019116569A - Heat transport medium and heat transport system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱を輸送する熱輸送媒体および熱輸送システムに関する。 The present invention relates to a heat transport medium for transporting heat and a heat transport system.
エネルギ変換システムを備える車両等においては、エネルギ変換の際に発生した熱を熱輸送媒体によって輸送し、系外に放出する熱輸送システムが設けられていることが多い。熱輸送媒体としてエチレングリコール水溶液が一般的に用いられているが、エチレングリコール水溶液は低温時に粘度が高くなり、放熱部や熱媒体配管等の体格の大型化や、熱媒体を流動させるための動力の増大を招く。 In a vehicle or the like provided with an energy conversion system, a heat transport system is often provided which transports heat generated during energy conversion by a heat transport medium and releases the heat to the outside of the system. An ethylene glycol aqueous solution is generally used as a heat transport medium, but the ethylene glycol aqueous solution has a high viscosity at low temperature, and the power to make the heat medium flow, such as increasing the size of the heat radiating portion or heat medium piping Cause an increase in
これに対し、特許文献1では、低粘度の熱輸送媒体として、ホルムアミドもしくはメチルホルムアミドと、防錆剤を含む水溶液が提案されている。特許文献1では、防錆剤として、ホウ酸、ホウ酸塩、ケイ酸、ケイ酸塩、リン酸、リン酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩、モリブデン酸塩、トリアゾール、ジアゾール、及びチアゾールが記載されている。
On the other hand,
しかしながら、上記特許文献1で挙げられた防錆剤には、ホルムアミドと同時に用いた場合に防錆効果が得られないものが含まれている。
However, the antirust agents mentioned in the above-mentioned
本発明は上記点に鑑み、ホルムアミドを含む熱輸送媒体において、防錆剤による防錆効果を適切に発揮させることを目的とする。 An object of the present invention is, in view of the above-mentioned point, to properly exhibit the antirust effect by an antirust agent in a heat transport medium containing formamide.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、水と、ホルムアミドと、防錆剤とを含有し、熱を輸送する熱輸送媒体であって、防錆剤には、モリブデン酸塩およびセバシン酸塩の少なくともいずれかが含まれており、かつ、硝酸塩およびリン酸塩が含まれていないことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明によれば、防錆剤をホルムアミドと同時に用いた場合に、鉄系金属に対して適切に防錆効果を発揮させることができる。 According to the present invention, when an antirust agent is used simultaneously with formamide, an antirust effect can be appropriately exerted on an iron-based metal.
また、請求項2に記載の発明は、水と、ホルムアミドと、防錆剤とを含有し、熱を輸送する熱輸送媒体であって、防錆剤には、ベンゾトリアゾールが含まれており、かつ、チアゾール塩が含まれていないことを特徴としている。
The invention according to
本発明によれば、防錆剤をホルムアミドと同時に用いた場合に、銅系金属に対して適切に防錆効果を発揮させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when a rust preventive agent is used simultaneously with formamide, a rust preventive effect can be exhibited appropriately with respect to a copper-type metal.
以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明の熱輸送システムをエンジン(内燃機関)の冷却システムに適用したものである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. The present embodiment is an application of the heat transport system of the present invention to a cooling system of an engine (internal combustion engine).
図1に示すように、本実施形態の熱輸送システムは、閉回路を構成する熱輸送媒体流路100を流れる液体状の熱輸送媒体を介して、エンジン101の熱をラジエータ102へ輸送するように構成されている。本実施形態では、熱輸送媒体流路100を構成する材料に、鉄を主成分とする鉄系金属および銅を主成分とする銅系金属の少なくともいずれかが含まれている。鉄系材料には、鉄および鉄合金が含まれており、銅系金属には銅および銅合金が含まれている。
As shown in FIG. 1, the heat transport system of the present embodiment transports the heat of the
エンジン101は、エネルギ変換により熱を発生するものである。また、ラジエータ102は、エンジン101の排熱と熱交換して高温となった熱輸送媒体を外気と熱交換させて冷却する熱交換器である。
The
熱輸送媒体流路100には、熱輸送媒体流路100に熱輸送媒体を循環させるポンプ103が設けられている。熱輸送媒体流路100内の熱輸送媒体は、エンジン101の流出口からラジエータ102を経由してエンジン101の流入口に循環するようになっている。
The heat transport
次に、本実施形態に係る熱輸送システムで用いられる熱輸送媒体について説明する。本実施形態の熱輸送媒体は、溶媒としての水と、溶質と、防錆剤とを含んだ水溶液である。 Next, the heat transport medium used in the heat transport system according to the present embodiment will be described. The heat transport medium of the present embodiment is an aqueous solution containing water as a solvent, a solute, and a rust inhibitor.
溶質は、熱輸送媒体の凝固点を低下させるために用いられる。本実施形態では、溶質としてホルムアミドを用いている。ホルムアミド水溶液は、不凍液として一般的に用いられるエチレングリコール水溶液に比べて低粘度の液体である。 The solute is used to lower the freezing point of the heat transport medium. In the present embodiment, formamide is used as the solute. The formamide aqueous solution is a liquid having a lower viscosity than an ethylene glycol aqueous solution generally used as an antifreeze liquid.
熱輸送媒体おけるホルムアミドの含有率は、30〜70wt%としている。ホルムアミドの濃度が30wt%を下回ると、熱輸送媒体の凝固点を低下させる効果が低くなる。また、ホルムアミドの濃度が70wt%を上回ると、熱輸送媒体の粘度が高くなり過ぎる。 The content of formamide in the heat transport medium is 30 to 70 wt%. When the concentration of formamide is less than 30% by weight, the effect of lowering the freezing point of the heat transport medium is reduced. In addition, when the concentration of formamide exceeds 70 wt%, the viscosity of the heat transport medium becomes too high.
防錆剤は、熱輸送媒体が流れる配管等を構成する金属の腐食を防ぐために用いられる。本実施形態の防錆剤は、鉄系金属および銅系金属に対する防錆効果を得ることができる。 The anticorrosion agent is used to prevent the corrosion of the metal constituting the piping etc. through which the heat transport medium flows. The anticorrosion agent of the present embodiment can obtain an anticorrosion effect on iron-based metals and copper-based metals.
本実施形態では、熱輸送媒体に複数種類の防錆剤が含まれている。本実施形態では、熱輸送媒体において、防錆剤1種類当たりの濃度を0.2wt%以上とし、複数種類の防錆剤の合計濃度を10wt%以下としている。防錆剤1種類当たりの濃度が0.2wt%を下回ると、充分に防錆効果を発揮させることができない。充分な防錆効果を得るために、防錆剤1種類当たりの濃度は0.5wt%以上であることが望ましく、1.0wt%以上であることがより望ましい。また、防錆剤の合計濃度が10wt%を上回ると、粘度が高くなりすぎる。 In the present embodiment, the heat transport medium contains a plurality of rust inhibitors. In the present embodiment, in the heat transport medium, the concentration per rust inhibitor is 0.2 wt% or more, and the total concentration of the plurality of rust inhibitors is 10 wt% or less. When the concentration per corrosion inhibitor is less than 0.2 wt%, the corrosion inhibiting effect can not be sufficiently exhibited. In order to obtain a sufficient antirust effect, the concentration per rust inhibitor is desirably 0.5 wt% or more, and more desirably 1.0 wt% or more. In addition, when the total concentration of the rust inhibitor exceeds 10 wt%, the viscosity becomes too high.
本実施形態の防錆剤には、モリブデン酸塩またはセバシン酸塩の少なくともいずれかが含まれており、かつ、硫酸塩、硝酸塩およびリン酸塩が含まれていない。モリブデン酸塩およびセバシン酸塩は、ホルムアミドと同時に用いた場合に、鉄系金属に対して高い防錆効果を発揮する。モリブデン酸塩およびセバシン酸塩には、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩が含まれる。一方、硫酸塩、硝酸塩およびリン酸塩は、ホルムアミドと同時に用いた場合に、鉄系金属に対して防錆効果が低い、あるいは防錆効果がない。なお、亜硝酸塩も硝酸塩と同様に、鉄系金属に対して防錆効果が低い、あるいは防錆効果がないと考えられるので、防錆剤に亜硝酸塩が含まれていないことが望ましい。また、リン酸もリン酸塩と同様に、鉄系金属に対して防錆効果が低い、あるいは防錆効果がないと考えられるので、防錆剤にリン酸が含まれていないことが望ましい。 The rust inhibitor of the present embodiment contains at least one of molybdate or sebacate, and does not contain sulfate, nitrate and phosphate. Molybdate and sebacate exhibit high anticorrosion effects on iron-based metals when used simultaneously with formamide. Molybdate and sebacate salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, amine salts and ammonium salts. On the other hand, when used together with formamide, sulfates, nitrates and phosphates have a low antirust effect on iron-based metals or no antirust effect. In addition, since nitrite is considered to have a low antirust effect or no antirust effect on an iron-based metal as in the case of nitrate, it is desirable that the antirust agent does not contain nitrite. Moreover, since phosphoric acid is considered to have a low antirust effect or no antirust effect on an iron-based metal similarly to phosphate, it is desirable that the antirust agent does not contain phosphoric acid.
ここで、鉄系金属に対する防錆効果を図2を用いて説明する。図2は、ホルムアミド水溶液(濃度50wt%)に、鉄系金属である磁性材料(FeLaSi)と、鉄用の防錆剤として一般的に用いられる物質を投入して25℃の恒温槽内に静置し、磁性材料の腐食の進行を観察した結果を示している。各物質の濃度は、0.5wt%、1.0wt%、2.0wt%とした。図2では、磁性材料の全体が腐食した場合を×、磁性材料の半分程度が腐食した場合を△、磁性材料の一部のみが腐食した場合を○としている。 Here, the anticorrosion effect to iron-based metals will be described with reference to FIG. Fig. 2 shows that a magnetic material (FeLaSi), which is an iron-based metal, and a substance generally used as an anticorrosion agent for iron are added to a formamide aqueous solution (concentration 50 wt%) and kept in a thermostatic chamber at 25 ° C. Shows the results of observing the progress of corrosion of the magnetic material. The concentration of each substance was 0.5 wt%, 1.0 wt%, and 2.0 wt%. In FIG. 2, the case where the entire magnetic material is corroded is indicated by x, the case where about half of the magnetic material is corroded is indicated by Δ, and the case where only a part of the magnetic material is corroded is indicated by ○.
図2に示すように、モリブデン酸ナトリウム(モリブデン酸塩)およびセバシン酸ナトリウム(セバシン酸塩)は、鉄系金属に対する高い防錆効果が得られた。特に、モリブデン酸ナトリウムは、いずれの濃度でも高い防錆効果が得られた。 As shown in FIG. 2, sodium molybdate (molybdate) and sodium sebacate (sebacate) exhibited high anti-corrosion effects on iron-based metals. In particular, sodium molybdate showed high antirust effect at any concentration.
これに対し、図2に示すように、硝酸ナトリウム(硝酸塩)、硝酸亜鉛(硝酸塩)、硫酸ナトリウム(硫酸塩)、硫酸亜鉛(硫酸塩)は、試験開始後1日で磁性材料の全面が腐食した。ポリリン酸ナトリウム(リン酸塩)は、数日間は腐食が見られなかったが、一週間後には磁性材料の全面が腐食した。 On the other hand, as shown in FIG. 2, sodium nitrate (nitrate), zinc nitrate (nitrate), sodium sulfate (sulfate) and zinc sulfate (sulfate) cause corrosion of the entire surface of the magnetic material within one day after the start of the test. did. Sodium polyphosphate (phosphate) did not corrode for several days, but after one week the entire surface of the magnetic material corroded.
また、本実施形態の防錆剤には、ベンゾトリアゾールが含まれており、かつ、チアゾール塩が含まれていない。ベンゾトリアゾールは、ホルムアミドと同時に用いた場合に、銅系金属に対して高い防錆効果を発揮する。ベンゾトリアゾールには、1H−ベンゾトリアゾール、5−メチル−1H−ベンゾトリアゾール、フェニル−1,2,3−トリアゾール、2−ナフトトリアゾール、4−ニトロベンゾトリアゾールが含まれている。一方、チアゾール塩は、ホルムアミドと同時に用いた場合に、銅系金属に対して防錆効果が低い、あるいは防錆効果がない。なお、チアゾールもチアゾール塩と同様に、鉄系金属に対して防錆効果が低い、あるいは防錆効果がないと考えられるので、防錆剤にチアゾールが含まれていないことが望ましい。 In addition, the anticorrosion agent of the present embodiment contains benzotriazole, and does not contain a thiazole salt. Benzotriazole exerts a high anticorrosion effect on copper-based metals when used simultaneously with formamide. The benzotriazoles include 1H-benzotriazole, 5-methyl-1H-benzotriazole, phenyl-1,2,3-triazole, 2-naphthotriazole, 4-nitrobenzotriazole. On the other hand, when used simultaneously with formamide, the thiazole salt has a low antirust effect or no antirust effect on a copper-based metal. Since thiazole is also considered to have a low rusting effect or no rusting effect on an iron-based metal, similarly to the thiazole salt, it is desirable that the rusting agent does not contain thiazole.
図3は、ホルムアミド水溶液(濃度50wt%)に、銅系金属である黄銅と、銅用の防錆剤として一般的に用いられる物質を投入して50℃の恒温槽内に静置し、黄銅の腐食の進行を観察した結果を示している。各物質の濃度は、1.0wt%、2.0wt%とした。図3では、黄銅の腐食が観察された場合を×、黄銅の腐食が観察されなかった場合を○としている。 In FIG. 3, brass which is a copper-based metal and a substance generally used as a rust inhibitor for copper are added to an aqueous solution of formamide (concentration 50 wt%), and allowed to stand in a thermostat at 50 ° C. It shows the results of observing the progress of corrosion. The concentration of each substance was 1.0 wt% and 2.0 wt%. In FIG. 3, the case where the corrosion of brass is observed is indicated by x, and the case where the corrosion of brass is not observed is indicated by ○.
図3に示すように、1H−ベンゾトリアゾールおよび5−メチル−1H−ベンゾトリアゾールは、銅系金属に対する高い防錆効果が得られた。一方、メルカプトベンゾチアゾールナトリウム(チアゾール塩)は、銅系金属に対する防錆効果が得られなかった。 As shown in FIG. 3, 1H-benzotriazole and 5-methyl-1H-benzotriazole had high antirust effects on copper-based metals. On the other hand, mercaptobenzothiazole sodium (thiazole salt) did not have an antirust effect on copper-based metals.
以上説明した本実施形態では、熱輸送媒体の防錆剤は、ホルムアミドと同時に用いた場合に、鉄系金属に対して防錆効果が高いモリブデン酸塩およびセバシン酸塩の少なくともいずれかを含んでおり、かつ、鉄系金属に対して防錆効果が低い硫酸塩、硝酸塩およびリン酸塩を含んでいない。これにより、熱輸送媒体流路100を構成する材料に鉄系金属が含まれている場合に、適切に防錆効果を発揮させることができる。
In the embodiment described above, the antirust agent of the heat transport medium contains at least one of molybdate and sebacate having a high antirust effect on the iron-based metal when used simultaneously with formamide. Also, it does not contain sulfate, nitrate and phosphate, which have a low antirust effect on ferrous metals. Thereby, when the material which comprises the heat transport
また、本実施形態では、熱輸送媒体の防錆剤は、ホルムアミドと同時に用いた場合に、銅系金属に対して防錆効果が高いベンゾトリアゾールを含んでおり、かつ、銅系金属に対して防錆効果が低いチアゾール塩を含んでいない。これにより、熱輸送媒体流路100を構成する材料に銅系金属が含まれている場合に、適切に防錆効果を発揮させることができる。
Further, in the present embodiment, the antirust agent of the heat transport medium contains benzotriazole having a high antirust effect to the copper-based metal when used simultaneously with formamide, and to the copper-based metal. It does not contain thiazole salt, which has a low antirust effect. Thereby, when the material which comprises the heat transport
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上記実施形態では、熱源としてエンジン101を採用した例について説明したが、熱源はこれに限定されない。例えば、熱源として、燃料電池、バッテリ、インバータ等を採用してもよい。
(1) Although the said embodiment demonstrated the example which employ | adopted the
(2)上記実施形態では、モリブデン酸塩またはセバシン酸塩の少なくともいずれかと、ベンゾトリアゾールが含まれており、かつ、亜硝酸塩、硝酸塩、リン酸、リン酸塩、チアゾール、チアゾール塩が含まれていない防錆剤について説明した。これに限らず、熱輸送媒体流路100を構成する材料として、鉄系金属および銅系金属のいずれかが含まれている場合には、それぞれの金属に対応する防錆剤を選択して用いてもよい。
(2) In the above embodiment, at least one of molybdate or sebacate and benzotriazole are contained, and nitrite, nitrate, phosphoric acid, phosphate, thiazole and thiazole salt are contained. No antirust agent was described. Not limited to this, when any of iron-based metals and copper-based metals is contained as the material constituting the heat
例えば、熱輸送媒体流路100を構成する材料として鉄系金属が用いられている場合には、モリブデン酸塩またはセバシン酸塩の少なくともいずれかが含まれており、かつ、硫酸塩、硝酸塩およびリン酸塩が含まれていない防錆剤を用いることができる。また、熱輸送媒体流路100を構成する材料として銅系金属が用いられている場合には、ベンゾトリアゾールが含まれており、かつ、チアゾール塩が含まれていない防錆剤を用いることができる。
For example, when an iron-based metal is used as a material constituting the heat
100 熱輸送媒体流路
101 エンジン(熱源)
102 ラジエータ(放熱部)
103 ポンプ
100 heat transport
102 Radiator (heat radiation part)
103 pumps
Claims (9)
前記防錆剤には、モリブデン酸塩およびセバシン酸塩の少なくともいずれかが含まれており、かつ、硫酸塩、硝酸塩およびリン酸塩が含まれていない熱輸送媒体。 A heat transport medium containing water, formamide and an antirust agent to transport heat,
The antirust agent contains at least one of molybdate and sebacate and is free of sulfate, nitrate and phosphate.
前記防錆剤には、ベンゾトリアゾールが含まれており、かつ、チアゾール塩が含まれていない熱輸送媒体。 A heat transport medium containing water, formamide and an antirust agent to transport heat,
The antirust agent contains benzotriazole and is a heat transport medium which does not contain a thiazole salt.
前記熱輸送媒体が流れる熱輸送媒体流路(100)とを備え、
前記熱輸送媒体流路を構成する材料には、鉄系金属が含まれている熱輸送システム。 A heat transport medium according to claim 1;
And a heat transport medium channel (100) through which the heat transport medium flows.
The heat transport system, wherein the material that constitutes the heat transport medium flow path contains an iron-based metal.
前記熱輸送媒体が流れる熱輸送媒体流路(100)とを備え、
前記熱輸送媒体流路を構成する材料には、銅系金属が含まれている熱輸送システム。 A heat transport medium according to claim 2;
And a heat transport medium channel (100) through which the heat transport medium flows.
The heat transport system in which the material which comprises the said heat transport medium flow path contains copper-type metal.
前記熱輸送媒体が流れる熱輸送媒体流路(100)とを備え、
前記熱輸送媒体流路を構成する材料には、鉄系金属および銅系金属が含まれている熱輸送システム。 A heat transport medium according to claim 3;
And a heat transport medium channel (100) through which the heat transport medium flows.
The heat transport system according to claim 1, wherein the material of the heat transport medium flow path includes an iron-based metal and a copper-based metal.
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