JP2021031597A - 冷却液組成物及び冷却システム - Google Patents

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Abstract

【課題】本開示は、優れた絶縁性及び伝熱特性を有する非水系の冷却液組成物を提供することを目的とする。【解決手段】本実施形態は、非水系基剤として少なくとも1種のカルボン酸エステル化合物を含み、且つ水を実質的に含まない、冷却液組成物である。【選択図】図1

Description

本開示は、冷却液組成物、及び該冷却液組成物を用いた冷却システムに関する。
ハイブリッド車、電気自動車等の走行用モーターを備える自動車は、電力を適切にコントロールするためのパワーコントロールユニット(PCU)を備える。PCUは、モーターを駆動するインバーターや、電圧をコントロールする昇圧コンバーター、高電圧を降圧するDCDCコンバーター等を含む。インバーター又はコンバーターは、半導体素子を内蔵したカード型パワーモジュールであるパワーカードを有し、パワーカードは、スイッチング動作に伴って発熱する。そのため、インバーターやコンバーターは、高温に発熱し得る機器である。また、走行用モーターを備える自動車における発熱機器としては、インバーター及びコンバーターの他にもバッテリーが挙げられる。したがって、走行用モーターを備える自動車には、インバーターやコンバーター、バッテリー等を冷却するための冷却システムが備え付けられる。
例えば、特許文献1には、走行用モーターを備える自動車(例えば、電気自動車又はハイブリッド自動車)の駆動系のインバーターに用いられている半導体装置の構成が記載されている(図1)。図1の半導体装置2は、複数のパワーカード10と複数の冷却器3が積層されたユニットである。なお、図1では、一つのパワーカードだけに符号10を付し、他のパワーカードには符号を省略している。また、半導体装置2の全体が見えるように、半導体装置2を収容するケース31は点線で描いてある。1個のパワーカード10は、2個の冷却器3に挟まれる。パワーカード10と一方の冷却器3との間には絶縁板6aが挟まれており、パワーカード10と他方の冷却器3との間には絶縁板6bが挟まれている。パワーカード10と絶縁板6a、6bの間には、グリスが塗布される。絶縁板6a、6bと冷却器3の間にもグリスが塗布される。なお、図1は、理解し易いように、1個のパワーカード10と絶縁板6a、6bを半導体装置2から抜き出して描いてある。パワーカード10には半導体素子が収容されている。パワーカード10は、冷却器3を通る冷媒により冷却される。冷媒は液体であり、典型的には水である。パワーカード10と冷却器3は交互に積層されており、ユニットの積層方向の両端には冷却器3が位置している。複数の冷却器3は、連結パイプ5a、5bで連結されている。ユニットの積層方向の一端に位置する冷却器3には、冷媒供給管4aと冷媒排出管4bが連結されている。冷媒供給管4aを通じて供給される冷媒は、連結パイプ5aを通じて全ての冷却器3に分配される。冷媒は各冷却器3を通る間に隣接するパワーカード10から熱を吸収する。各冷却器3を通った冷媒は連結パイプ5bを通り、冷媒排出管4bから排出される。
また一方で、特許文献2には、非水系基剤からなる冷却液が開示されており、非水系基剤としては、具体的には、アルキルベンゼン、ジメチルシリコーン、パーフルオロカーボンが記載されている。
特開2017−017228号公報 特開2005−203148号公報
特許文献1に示される半導体装置の構成のように、一般に、冷媒は、パワーカードやバッテリーの近くを循環している。そのため、ハイブリッド車や電気自動車等の走行用モーターを備える自動車において、事故によって冷却液が漏れると、漏れた冷媒がパワーカードやバッテリー等の端子に接触し、ショートを起こす可能性がある。そのため、冷媒が漏れた場合でもそのような二次災害を起こし難くする観点から、冷媒には優れた絶縁性が求められる。特許文献2では、ジメチルシリコーン等のシリコーンオイルが用いられており、絶縁性の観点からはシリコーンオイルは優れている。しかし、シリコーンオイルは、水系の冷媒に比べて著しく冷却性能が低い。
そこで、本開示は、優れた絶縁性及び伝熱特性を有する非水系の冷却液組成物を提供することを目的とする。
本実施形態の態様例は、以下の通りに記載される。
(1) 非水系基剤として少なくとも1種のカルボン酸エステル化合物を含み、且つ水を実質的に含まない、冷却液組成物。
(2) カルボン酸エステル化合物が、炭素数2〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである脂肪族カルボン酸エステル化合物、及び炭素数6〜20の芳香族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである芳香族カルボン酸エステル化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、(1)に記載の冷却液組成物。
(3) カルボン酸エステル化合物が、炭素数2〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである脂肪族カルボン酸エステル化合物から選択される少なくとも1種を含む、(1)に記載の冷却液組成物。
(4) カルボン酸エステル化合物が、炭素数6〜20の芳香族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである芳香族カルボン酸エステル化合物から選択される少なくとも1種を含む、(1)に記載の冷却液組成物。
(5) 飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールが、一価アルコールを含む、(1)〜(4)のいずれか1つに記載の冷却液組成物。
(6) カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が、10質量%以上である、(1)〜(5)のいずれか1つに記載の冷却液組成物。
(7) 鉱油をさらに含む、(1)〜(6)のいずれか1つに記載の冷却液組成物。
(8) カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が、10〜90質量%であり、
鉱油の冷却液組成物中の含有量が、10〜90質量%である、(7)に記載の冷却液組成物。
(9) カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が、30〜70質量%であり、
鉱油の冷却液組成物中の含有量が、30〜70質量%である、(7)に記載の冷却液組成物。
(10) 20℃における導電率が、0.1μS/cm以下である、(1)〜(9)のいずれか1つに記載の冷却液組成物。
(11) 20℃における導電率が、0.001μS/cm以下である、(1)〜(10)のいずれか1つに記載の冷却液組成物。
(12) (1)〜(11)のいずれか1つに記載の冷却液組成物を冷媒として用いる冷却システム。
(13) 走行用モーターを備える自動車に搭載される発熱機器を冷却するための、(12)に記載の冷却システム。
(14) 発熱機器が、インバーター、コンバーター、ジェネレーター、モーター又はバッテリーである、(13)に記載の冷却システム。
(15) 発熱機器がパワーカードを有し、冷却液組成物とパワーカードが物理的に接触している、(13)又は(14)に記載の冷却システム。
本開示により、優れた絶縁性及び伝熱特性を有する非水系の冷却液組成物を提供することができる。
走行用モーターを備える自動車の駆動系のインバーターに用いられている半導体装置の構成例を示す模式的斜視図である。
1.冷却液組成物
本実施形態は、非水系基剤として少なくとも1種のカルボン酸エステル化合物を含み、水を実質的に含まない、冷却液組成物である。
本実施形態に係る冷却液組成物は、優れた絶縁性及び伝熱特性を有する。特に、本実施形態に係る冷却液組成物は、非常に優れた絶縁性を有するため、事故等で冷却液組成物が漏れた場合でも、ショート等の二次災害を抑制することができる。そのため、ハイブリッド車や電気自動車等の走行用モーターを備える自動車において、好ましく用いることができる。
本実施形態に係る冷却液組成物の別の効果として、以下の点も挙げられる。従来、一般的に使用されるエチレングリコールベースの水系冷却液は、伝熱特性に優れる一方で、絶縁性に劣る。そのため、図1に示すように、冷却対象の部品側を絶縁構造にする必要があった。具体的には、図1に示すように、絶縁板(図1の6a、6b)を設けて、電子機器と冷却液組成物との間の絶縁性を確保する必要があった。しかし、絶縁板を設置すると、冷却液組成物と電子機器との間の伝熱特性が低下するため、結果として冷却性能は低下してしまう。本実施形態に係る冷却液組成物は絶縁性に優れるため、絶縁板の設置は不要とすることができ、結果として、冷却性能に優れる冷却システムを提供することができる。
本実施形態に係る冷却液組成物の別の効果として、以下の点も挙げられる。電子機器の冷却手段の例として、電子機器を冷却液組成物中に少なくとも部分的に(部分的に又は完全に)浸漬させる方法がある。例えば、冷却のために、パワーカードを冷却液組成物と物理的に接触させて配置することができる。このような冷却構造は、熱伝導効率に非常に優れているが、電子機器と冷却液組成物が直接接するため、冷却液組成物に非常に優れた絶縁性が求められる。本実施形態に係る冷却液組成物は、非常に優れた絶縁性を有するとともに、非毒性であり、腐食を起こし難いため、このような冷却構造を有する冷却システムにも好ましく用いることができる。
本実施形態に係る冷却液組成物は、その構成成分として非水系基剤を含み、かつ水を実質的に含まない。
本明細書において、「水を実質的に含まない」とは、冷却液組成物が本実施形態の効果の発現を妨げるような含有量の範囲で水を含まないことを意味し、好ましくは、水の冷却液組成物中の含有量が1.0質量%以下であることを意味し、より好ましくは、水の冷却液組成物中の含有量が0.5質量%以下であることを意味し、さらに好ましくは、水の冷却液組成物中の含有量が0.1質量%以下であることを意味し、特に好ましくは、水の冷却液組成物中の含有量が0質量%(検出不可)であることを意味する。
本実施形態に係る冷却液組成物は、非水系基剤として、少なくとも1種のカルボン酸エステル化合物を含む。カルボン酸エステル化合物は、優れた絶縁性及び伝熱特性を備えている。カルボン酸エステル化合物としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
カルボン酸エステル化合物が、炭素数2〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである脂肪族カルボン酸エステル化合物、及び炭素数6〜20の芳香族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである芳香族カルボン酸エステル化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
脂肪族カルボン酸エステル化合物は、上述の通り、炭素数2〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである。飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸の炭素数は、2以上であり、好ましくは、4以上であり、6以上であり、7以上であり、8以上である。飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸の炭素数は、30以下であり、好ましくは、26以下であり、22以下であり、18以下であり、14以下、10以下である。飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールの炭素数は、1以上であり、好ましくは2以上である。飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールの炭素数は、30以下であり、好ましくは26以下であり、22以下であり、18以下であり、14以下であり、10以下であり、6以下である。脂肪族カルボン酸エステル化合物としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脂肪族カルボン酸は、炭化水素にカルボキシル基が結合したカルボン酸である。脂肪族カルボン酸としては、例えば、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、又はこれらの混合物が挙げられる。脂肪族カルボン酸は、好ましくは脂肪族モノカルボン酸である。脂肪族アルコールとしては、例えば、脂肪族一価アルコール、脂肪族二価アルコール、又はこれらの混合物が挙げられる。脂肪族アルコールは、好ましくは、脂肪族一価アルコールである。
飽和脂肪族カルボン酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、ピバリン酸、吉草酸、ヘキサン酸、へプタン酸、オクタン酸(カプリル酸)、2−エチルヘキサン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸(ラウリン酸)、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、オクタデカン酸(ステアリン酸)、マロン酸、こはく酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、又はこれらの混合物が挙げられる。不飽和脂肪族カルボン酸としては、例えば、オレイン酸、ウンデセン酸、エルカ酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、フマル酸、又はこれらの混合物が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
飽和脂肪族アルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、オクチルアルコール、ラウリルアルコール、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、又はこれらの混合物が挙げられる。不飽和脂肪族アルコールとしては、例えば、オレイルアルコール等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脂肪族カルボン酸エステル化合物は、脂肪族モノカルボン酸エステル化合物又は脂肪族ジカルボン酸エステル化合物を含む。脂肪族カルボン酸エステル化合物としては、例えば、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、吉草酸メチル、吉草酸エチル、ヘキサン酸メチル、ヘキサン酸エチル、ヘキサン酸プロピル、ヘキサン酸ブチル、2−エチルヘキサン酸メチル、ヘプタン酸メチル、ヘプタン酸エチル、オクタン酸メチル、オクタン酸エチル、デカン酸メチル、デカン酸エチル、ウンデカン酸メチル、ウンデカン酸エチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸エチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、こはく酸ジメチル、こはく酸ジエチル、グルタル酸ジメチル、グルタル酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、アジピン酸ジエチル、ピメリン酸ジメチル、ピメリン酸ジエチル、スベリン酸ジメチル、スベリン酸ジエチル、アゼライン酸ジメチル、アゼライン酸ジエチル、セバシン酸ジメチル、セバシン酸ジエチル、又はこれらの混合物である。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
芳香族カルボン酸エステル化合物は、上述の通り、炭素数6〜20の芳香族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである。芳香族カルボン酸の炭素数は、6以上であり、好ましくは、7以上である。芳香族カルボン酸の炭素数は、20以下であり、好ましくは、18以下であり、16以下であり、14以下であり、12以下であり、10以下である。飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとしては、脂肪族カルボン酸エステル化合物について記述したものを挙げることができる。
芳香族カルボン酸は、例えば、芳香族モノカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸であり、好ましくは芳香族モノカルボン酸である。脂肪族アルコールは、例えば、脂肪族一価アルコール又は脂肪族二価アルコールであり、好ましくは脂肪族一価アルコールである。
芳香族カルボン酸としては、例えば、安息香酸、トルイル酸、シクロへキシル安息香酸、フェニル安息香酸、ナフトエ酸、フタル酸、又はこれらの混合物が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
芳香族カルボン酸エステル化合物としては、例えば、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、シクロヘキシル安息香酸メチル、シクロヘキシル安息香酸エチル、フェニル安息香酸メチル、フェニル安息香酸エチル、ナフトエ酸メチル、ナフトエ酸エチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、又はこれらの混合物が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量は、例えば、10質量%以上であり、好ましくは、30質量%以上であり、40質量%以上であり、50質量%以上である。カルボン酸エステル化合物の含有量を10質量%以上とすることにより、冷却液組成物の絶縁性及び伝熱特性を向上することができる。カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量は、例えば、100質量%以下であり、90質量%以下である。
本実施形態に係る冷却液組成物は、上記カルボン酸エステル化合物以外にも、他の非水系基剤を含んでもよい。他の非水系基剤としては、例えば、鉱油、合成油、又はこれらの混合物が挙げられる。合成油としては、例えば、エステル系合成油、合成炭化水素油、シリコーン油、フッ素化油、又はこれらの混合物が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本実施形態に係る冷却液組成物は、非水系基剤として、上記カルボン酸エステル化合物の他に、鉱油を含むことが好ましい。鉱油を含有することにより、冷却液組成物の絶縁性を向上させることができる。鉱油としては、例えば、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、又はこれらの混合物が挙げられる。基油としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
鉱油の動粘度(40℃)は、特に制限されるものではないが、例えば、0.5〜100mm/sであり、好ましくは0.5〜20mm/sであり、より好ましくは0.5〜10mm/sである。
鉱油の冷却液組成物中の含有量は、好ましくは、10質量%以上であり、20質量%以上であり、30質量%以上であり、40質量%以上であり、50質量%以上である。
冷却液組成物が鉱油を含む場合、好ましくは、カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が10〜90質量%であり、鉱油の冷却液組成物中の含有量が10〜90質量%である。冷却液組成物が鉱油を含む場合、好ましくは、カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が30〜70質量%であり、鉱油の冷却液組成物中の含有量が30〜70質量%である。冷却液組成物が鉱油を含む場合、好ましくは、カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が40〜60質量%であり、鉱油の冷却液組成物中の含有量が40〜60質量%である。
本実施形態に係る冷却液組成物は、上述の成分以外に、抗酸化剤、防錆剤、摩擦緩和剤、防食剤、粘度指数改良剤、流動点降下剤、分散剤/界面活性剤、耐摩耗剤、又は固体潤滑剤等の任意成分を含んでもよい。任意成分の冷却液組成物中の含有量は、例えば、0.1〜20質量%であり、好ましくは10質量%以下であり、5質量%以下であり、1質量%以下である。
本実施形態に係る冷却液組成物の動粘度(20℃)は、例えば、0.1〜100mm/sであり、好ましくは、0.1〜10mm/sである。
冷却液組成物は冷却システム中で強制的に循環されるため、粘度は低い方が好ましい。冷却液組成物の粘度は、例えば、添加する鉱油の粘度とその量で調整することができる。本実施形態に係る冷却液組成物の動粘度(40℃)は、好ましくは、0.1〜10mm/sである。
本実施形態に係る冷却液組成物の導電率(20℃)は、好ましくは0.1μS/cm以下であり、より好ましくは0.01μS/cm以下であり、さらに好ましくは0.001μS/cm以下である。
2.冷却システム
本実施形態に係る冷却液組成物は、冷却システムに用いられ、好ましくは、走行用モーターを備える自動車に備えられる冷却システムに用いられる。すなわち、本実施形態の一態様は、本実施形態に係る冷却液組成物を冷媒として用いる冷却システムである。また、本実施形態の一態様は、走行用モーターを備える自動車に搭載される発熱機器を冷却するための冷却システムである。また、本実施形態の一態様は、本実施形態に係る冷却システム、及び該冷却システムで冷却される発熱機器を有する、走行用モーターを備える自動車である。
本明細書における「走行用モーターを備える自動車」には、エンジンを備えず走行用モーターだけを動力源として備える電気自動車と、走行用モーター及びエンジンの両者を動力源として備えるハイブリッド車の双方を含む。また、燃料電池車も「走行用モーターを備える自動車」に含まれる。
環境問題対策の一つとして、モーターの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車等の走行用モーターを備える自動車が注目されている。このような自動車において、モーター、ジェネレーター、インバーター、コンバーター及びバッテリーなどの発熱機器は高温に発熱するため、これらの発熱機器を冷却する必要がある。本実施形態に係る冷却液組成物は、上述の通り、優れた絶縁性及び伝熱特性を有しており、事故等で冷却液組成物が漏れた場合でも、ショート等の二次災害が起こり難い。そのため、走行用モーターを備える自動車における冷却システムに好ましく用いることができる。
冷却システムは、例えば、冷媒である冷却液組成物が流れる冷媒管、冷却液組成物を収容するリザーブタンク、冷却液組成物を循環経路内で循環させるための循環装置、又は冷却液組成物の温度を低下させるための冷却装置を含む。循環装置としては、例えば、電動ポンプが挙げられる。冷却装置としては、例えば、ラジエーター、チラー又はオイルクーラー等が挙げられる。冷却システムの冷却対象は、インバーター、コンバーター、ジェネレーター、モーター又はバッテリー等の発熱機器である。
冷却システムの構成は、特に制限されるものではない。冷却システムは、例えば、冷媒管、リザーブタンク、電動ポンプ、ラジエーター、及び発熱機器に備えられた冷却ユニットを含む。冷却ユニットは、発熱機器から熱を受け取る部分であり、例えば、図1の冷却器3が冷却ユニットに相当する。例えば、冷却液組成物は、電動ポンプによりリザーブタンクから汲み上げられた後、冷却ユニットで発熱機器を冷却し、その後、下流のラジエーターを経由し、リザーブタンクに戻る。冷却ユニットを冷却した冷却液組成物は、その温度が上昇するため、ラジエーターにより温度上昇した冷却液組成物の温度が下げられる。また、冷媒管の途中にオイルクーラーを配置し、このオイルクーラーによりモーターを冷却する構成を採用することもできる。
本実施形態に係る冷却システムは、走行用モーターを備える自動車に用いられることが好ましい。すなわち、本実施形態の一態様は、本実施形態に係る冷却システムを備える走行用モーターを備える自動車である。また、本実施形態の一態様は、本実施形態に係る冷却システムを備える電動自動車、ハイブリッド車又は燃料電池車である。
また、上述したように、本実施形態に係る冷却液組成物は、絶縁性に非常に優れるとともに、非毒性であり、腐食を起こし難いため、電子機器を冷却液組成物中に少なくとも部分的に(部分的に又は完全に)浸漬させる冷却構造を有する冷却システムに好ましく用いることができる。電子機器としては、半導体素子を内蔵したパワーカードやCPU等が挙げられる。このような冷却システムの具体的な形態は、例えば、米国特許第7,403,392号、又は米国特許出願公開第2011/0132579号に見出すことができる。具体的には、本実施形態の一態様は、発熱機器がパワーカードを有し、冷却液組成物とパワーカードが物理的に接触している、走行用モーターを備える自動車である。
以下、実施例を挙げて本実施形態を説明するが、本開示はこれらの例によって限定されるものではない。
<材料>
・オクタン酸エチル(東京化成工業社製)
・デカン酸メチル(東京化成工業社製)
・安息香酸エチル(東京化成工業社製)
・鉱油:動粘度(20℃)0.1〜10mm/s
・従来LLC(トヨタ純正、商品名:スーパーロングライフクーラント、エチレングリコールと添加剤を含む。)
・エチレングリコール(東京化成工業社製)(以下、EGとも称す。)
・イオン交換水
<調製方法>
下記表1−1及び1−2に記載の組成で、各冷却液組成物を調製した。
<導電率>
各冷却液組成物の20℃における導電率は、導電率測定機(横河電機株式会社製、パーソナルSCメータSC72、検出器:SC72SN−11)を用いて測定した。結果を表1に示す。
<伝熱特性>
各冷却液組成物の伝熱特性は、冷媒として各冷却液組成物を用いたラジエーター、オイルクーラー及びインバーターにおける冷却性能を下記式で算出することにより比較した。結果を表1−1及び1−2に示す。
(ラジエーターにおける冷却性能)
冷媒として各冷却液組成物を用いたラジエーターにおける冷却性能を下記式で算出した。冷媒は、入口温度が65℃となるように調整した。その他の条件は、以下の通りである。ラジエーターへの送風量:4.5m/sec、冷媒流量:10L/min、冷媒と外気の温度差:40℃(冷媒:65℃、外気:25℃)。

:冷却性能、V:冷媒の流量、γ:冷媒の密度、CPW:冷媒の比熱、tW1:冷媒の入口温度、tW2:冷媒の出口温度
(オイルクーラーにおける冷却性能)
冷媒として各冷却液組成物を用いたオイルクーラーにおける冷却性能を下記式で算出した。冷媒は、入口温度が30℃となるように調整した。その他の条件は、以下の通りである。トランスミッションオイルの流量:6L/min、冷媒流量:10L/min、トランスミッションオイルと冷媒の温度差:30℃(トランスミッションオイル:60℃、冷媒:30℃)。

:冷却性能、V:冷媒の流量、γ:冷媒の密度、CPW:冷媒の比熱、tW1:冷媒の入口温度、tW2:冷媒の出口温度
(インバーターにおける冷却性能)
冷媒として各冷却液組成物を用いたインバーターにおける冷却性能を下記式で算出した。冷媒は、入口温度が65℃となるように調整した。その他の条件は、以下の通りである。インバーター(パワーカード)の発熱量:500W、冷媒流量:10L/min。

:冷却性能、V:冷媒の流量、γ:冷媒の密度、CPW:冷媒の比熱、tW1:冷媒の入口温度、tW2:冷媒の出口温度
いずれの実施例の冷却液組成物も、導電率が0.0009μS/cm未満であり、非常に優れた絶縁性を有していた。一方、従来の冷却液組成物の構成(エチレングリコールと水の混合物又は水単独)を有する比較例1、2及び4では、導電率が高くなり、絶縁性が不十分であった。また、いずれの実施例の冷却液組成物も、製品に求められる十分な冷却性能を有していた。特に、カルボン酸エステル化合物の含量が多くなるに従って、冷却性能が向上した。したがって、本実施形態に係る冷却液組成物が、優れた絶縁性及び伝熱特性を有することが実証された。
本明細書中に記載した数値範囲の上限値及び/又は下限値は、それぞれ任意に組み合わせて好ましい範囲を規定することができる。例えば、数値範囲の上限値及び下限値を任意に組み合わせて好ましい範囲を規定することができ、数値範囲の上限値同士を任意に組み合わせて好ましい範囲を規定することができ、また、数値範囲の下限値同士を任意に組み合わせて好ましい範囲を規定することができる。
以上、本実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本開示に含まれるものである。

Claims (15)

  1. 非水系基剤として少なくとも1種のカルボン酸エステル化合物を含み、且つ水を実質的に含まない、冷却液組成物。
  2. カルボン酸エステル化合物が、炭素数2〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである脂肪族カルボン酸エステル化合物、及び炭素数6〜20の芳香族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである芳香族カルボン酸エステル化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の冷却液組成物。
  3. カルボン酸エステル化合物が、炭素数2〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである脂肪族カルボン酸エステル化合物から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の冷却液組成物。
  4. カルボン酸エステル化合物が、炭素数6〜20の芳香族カルボン酸と炭素数1〜30の飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールとのエステルである芳香族カルボン酸エステル化合物から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の冷却液組成物。
  5. 飽和若しくは不飽和脂肪族アルコールが、一価アルコールを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷却液組成物。
  6. カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が、10質量%以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷却液組成物。
  7. 鉱油をさらに含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷却液組成物。
  8. カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が、10〜90質量%であり、
    鉱油の冷却液組成物中の含有量が、10〜90質量%である、請求項7に記載の冷却液組成物。
  9. カルボン酸エステル化合物の冷却液組成物中の含有量が、30〜70質量%であり、
    鉱油の冷却液組成物中の含有量が、30〜70質量%である、請求項7に記載の冷却液組成物。
  10. 20℃における導電率が、0.1μS/cm以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の冷却液組成物。
  11. 20℃における導電率が、0.001μS/cm以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の冷却液組成物。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の冷却液組成物を冷媒として用いる冷却システム。
  13. 走行用モーターを備える自動車に搭載される発熱機器を冷却するための、請求項12に記載の冷却システム。
  14. 発熱機器が、インバーター、コンバーター、ジェネレーター、モーター又はバッテリーである、請求項13に記載の冷却システム。
  15. 発熱機器がパワーカードを有し、冷却液組成物とパワーカードが物理的に接触している、請求項13又は14に記載の冷却システム。
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