(57)【要約】【課題】本発明は、電気伝導率の上昇につながる電離性の添加剤を必要とせず、不凍性と冷却性能とを併せ持つ冷却液組成物を提供する。【解決手段】本発明の冷却液組成物は、水、エチレングリコール、及び、下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルを含有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、
エチレングリコール、及び
下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテル
を含有することを特徴とする、冷却液組成物。
【請求項２】
前記グリコールジアルキルエーテルが、ジエチレングリコールジエチルエーテル及びトリエチレングリコールブチルメチルエーテルから選択される１以上である、請求項１に記載の冷却液組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却液組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関、ハイブリッドシステム等を冷却するための冷却液には冷却性能と不凍性が求められる。
【０００３】
特許文献１には、水と、曇点を有する界面活性剤とを含む冷却液組成物が記載されている。特許文献１には、この冷却液組成物は、低温域（曇点以下）では水と界面活性剤が混合して不凍性が向上し、冷却性能が必要とされる高温域（曇点以上）では水と界面活性剤が分離し、水のみが冷却液として機能するため高い冷却性能を発揮すると記載されている。
【０００４】
特許文献２には、２０〜８０℃の範囲の、ＬＣＳＴと呼ばれる下部臨界溶液温度を呈するポリエーテルアミンから選択される少なくとも１種のポリマーを含む組成物を凍結防止剤として使用することが記載されている。特許文献２では、ＬＣＳＴを超える温度において該組成物は相分離し、熱伝導率が顕著に増大することが記載されている。
【０００５】
特許文献３では、プロピレングリコール、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、及び、水溶性であり且つ２５℃における粘度が１ｍＰａ・ｓ以下の化合物のうち少なくとも１つと水とを含む不凍液が記載されている。特許文献３では、この不凍液は、安全性が高く環境負荷が小さいにも関わらず良好な低温粘性を保持していると記載されている。特許文献３では、水溶性であり且つ２５℃における粘度が１ｍＰａ・ｓ以下の化合物として、アルキレングリコールジアルキルエーテルが記載されている。
【０００６】
特許文献４では、水と有機溶媒とを含む多成分冷却液であって、４０℃以下の低温状態においては水成分に富む水相と有機成分に富む有機相とに分離し、４５℃以上の高温状態においては有機成分に富む有機相が増加した水分率を有する冷却液が記載されている。特許文献４では更に、この冷却液の循環方法であって、低温状態において有機相を循環させ、高温状態において有機相又は有機相と水相とが溶解した均一相を循環させる、方法が記載されている。特許文献４では、この冷却液は、高温域では見かけ比熱が大きいと記載されている。
【０００７】
特許文献５には、燃料電池を冷却するための冷却液として、メタノール及び／又はグリコールエーテル類と、水と、グリコール類とを含む冷却液が記載されている。グリコールエーテル類の具体例として、アルキレングリコールモノアルキルエーテルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２７０２５６号公報
【特許文献２】特表２０１４−５１４４０６号公報
【特許文献３】特開２００４−１８９８５３号公報
【特許文献４】特開２０１３−５７０３６号公報
【特許文献５】特開２０１１−８９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
水は熱伝達率が高いため、冷却性能に関しては、水のみからなる冷却液が優れている。しかし水は０℃以下になると凍結してしまう。そこで極低温環境下でも使用される冷却液の基剤として、凍結防止剤として水に、エチレングリコール、プロプレングリコール等のグリコールを添加した、グリコール水溶液が知られている。
【００１０】
グリコールは水よりも熱伝達率が低いためグリコール水溶液の冷却性能は水よりも劣る。
そこで不凍性と冷却性能とを両立した冷却液組成物が求められる。
【００１１】
一方で、燃料電池スタックやバッテリー、電気回路基板等を冷却するための冷却液組成物は、絶縁性が求められ、そのためには電気伝導率が低く高抵抗であることが望ましい。例えば、特許文献２に記載の、２０〜８０℃の範囲の、ＬＣＳＴと呼ばれる下部臨界溶液温度を呈するポリエーテルアミンは、水中で電離するため、それを含む冷却液組成物は電気伝導率が高く、絶縁性が求められる用途には適さない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、電気伝導率の上昇につながる電離性の添加剤を必要とせず、不凍性と冷却性能とを併せ持つ冷却液組成物として以下の組成物を完成するに至った。
【００１３】
本発明の冷却液組成物は、
水、
エチレングリコール、及び
下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテル
を含有することを特徴とする。
【００１４】
前記グリコールジアルキルエーテルは、好ましくは、ジエチレングリコールジエチルエーテル及びトリエチレングリコールブチルメチルエーテルから選択される１以上である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電気伝導率の上昇につながる電離性の添加剤を必要とせず、不凍性と冷却性能とを併せ持つ冷却液組成物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は熱伝達率測定装置の概要を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の冷却液組成物は、水とエチレングリコールとを基材として含み、更にＬＣＳＴ型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルを含むことにより、以下の効果を生じる。なお下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）とは、温度を上げていく際に、親水性から疎水性に変化する温度を指す。ＬＣＳＴ型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルは、曇点未満の温度では親水性を示し水中に溶解し、曇点以上の温度では疎水性を示し水から分離して水中で分散相を形成する。
【００１８】
グリコールジアルキルエーテルの曇点未満の低温条件では、本発明の冷却液組成物は、水と、エチレングリコールと、グリコールジアルキルエーテルとが溶解して、均一な液体を形成し、エチレングリコールとグリコールジアルキルエーテルとの作用により凍結温度が低下して不凍性が付与される。
【００１９】
一方、グリコールジアルキルエーテルの曇点以上の高温条件では、本発明の冷却液組成物中のグリコールジアルキルエーテルは、水及びエチレングリコールを含む基材から分離して分散相を形成し、前記基材は液状の連続相を形成する。すなわち、高温条件では、水及びエチレングリコールを含む基材からなる連続相中に、グリコールジアルキルエーテルを含む分散相が分散した状態となる。二相分離することにより、連続相中の水の見掛け比率は上昇し、冷却液組成物全体の熱伝達率よりも連続相の熱伝達率が高くなる。二相分離した本発明の冷却液組成物を通じて熱伝達する際には、熱は熱伝達率の良い連続相を経由して伝達するため、分散相の熱伝達率の影響は小さく、連続相の熱伝達率が支配的となる。このため、グリコールジアルキルエーテルの曇点以上の高温条件では、本発明の冷却液組成物は良好な冷却性能を示す。
【００２０】
また、グリコールジアルキルエーテルは水中でイオン化しないため電気伝導率の上昇の原因とはならないことから、本発明の冷却液組成物は、絶縁性が求められる用途での冷却に有用である。
【００２１】
本発明の冷却液組成物は、水と、エチレングリコールと、ＬＣＳＴ型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルとを少なくとも含めばよい。
【００２２】
本発明の冷却液組成物は更に他の成分を含んでもよい。他の成分としてはプロピレングリコール等の他のグリコール化合物や、１価又は３価以上のアルコール化合物等が例示できる。本発明の冷却組成物は、好ましくは水中で電離する成分を含まない。
【００２３】
本発明に用いるＬＣＳＴ型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルの曇点は、好ましくは、０℃以上８０℃以下であり、より好ましくは、１０℃以上７０℃以下、より好ましくは２０℃以上５０℃以下である。
【００２４】
本発明に用いるＬＣＳＴ型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルは、好ましくは、次式：
Ｒ１−（Ｏ−Ｒ３）ｎ−Ｒ２
［式中、Ｒ１及びＲ２は、独立に、炭素数１〜５のアルキル基であることが好ましく、炭素数１〜４のアルキル基であることがより好ましく、メチル基、エチル基又はｎ−ブチル基であることが最も好ましく、
Ｒ３は、独立に、炭素数１〜３のアルキレン基であることが好ましく、エチレン基、１，２−プロピレン基又は１，３−プロピレン基であることがより好ましく、エチレン基又は１，２−プロピレン基であることが最も好ましく、
ｎは、１〜４の整数であることが好ましく、２又は３であることが特に好ましい。］
で表される化合物であり、特に好ましくは、ジエチレングリコールジエチルエーテル及びトリエチレングリコールブチルメチルエーテルから選択される１以上である。
【００２５】
なお、上記のグリコールジアルキルエーテルの代わりに、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（ＬＣＳＴ型の曇点を示すノニオン系界面活性剤）を配合した冷却液組成物は、泡立ち性が大きくなるため、冷却液経路中で空気相が混入し易く、熱伝達率が低下するという問題がある（比較例３〜５参照）。上記のグリコールジアルキルエーテルの代わりにポリエーテルアミン類を配合した冷却液組成物は、電気伝導率が高く、絶縁性が求められる用途に適さないという問題がある（比較例６、７参照）。上記のグリコールジアルキルエーテルの代わりにポリエーテル類を配合した冷却液組成物は、高粘性となり送液ポンプへの負荷が大きくなる懸念があるとともに、高温条件での熱伝達性が劣るという問題がある（比較例８、９参照）。上記のグリコールジアルキルエーテルの代わりにグリコールモノアルキルエーテルを配合した冷却液組成物は、高温条件での熱伝達性が劣るという問題がある（比較例１０〜１３参照）。
【００２６】
本発明の冷却液組成物中での、水、エチレングリコール、ＬＣＳＴ型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルの配合比率は特に限定されないが、冷却液組成物全量に対し、水：エチレングリコールの比率が好ましくは８０：２０〜５５：４５、より好ましくは７５：２５〜６０：４０であり、水が好ましくは２５〜７５重量％、より好ましくは３０〜６５重量％であり、エチレングリコールが好ましくは１０〜４５重量％、より好ましくは１０〜３５重量％であり、ＬＣＳＴ型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルが好ましくは５〜５０重量％、より好ましくは２０〜５０重量％である。より好ましくは、冷却液組成物全量に対し、水、エチレングリコール、ＬＣＳＴ型の曇点を示すグリコールジアルキルエーテルの合計量が好ましくは８０重量％以上、より好ましくは８５重量％以上、より好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上、より好ましくは９８重量％以上である。
【００２７】
本発明の冷却液組成物は、より好ましくは、以下の物性：
（１）曇点が０〜８０℃である、
（２）−３５℃において流動性を有する、
（３）熱伝達率がエチレングリコール５０％水溶液よりも大きい、
（４）ＪＩＳ  Ｋ２２３４：２００６に規定の方法で測定した２５℃泡立ち性が４ｍＬ以下である、並びに、
（５）電気伝導率が１０μＳ／ｃｍ以下である
のうち１以上、より好ましくは２以上、より好ましくは３以上、より好ましくは４以上、最も好ましくは全てを備える。各物性の測定方法は実施例に記載の通りである。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を、実施例に基づき具体的に説明する。ただし本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２９】
曇点、−３５℃流動性、８８℃熱伝達率比、２５℃電気伝導率、２５℃泡立ち性、２５℃粘度を以下の手順で測定した。
【００３０】
＜曇点＞
試験液を室温から加熱し、試験液の相分離挙動を目視で確認した。相分離し始める温度を熱電対から読み取り曇点とした。
【００３１】
＜−３５℃流動性＞
試験液３０ｇを収容したガラス容器を−３５℃に保たれた恒温槽に入れ、４時間後に取り出し、真横に傾け流動性を観察した。試験液の入ったガラス容器を傾けたときに試験液の液面が動く（なだれる）場合を「流動性あり」とし、動かない（なだれない）場合を「凝固」とした。
【００３２】
＜８８℃熱伝達率比＞
図１に示す熱伝達率測定装置２０を用いて測定した。
装置２０内の配管２１を試験液で満たし、ポンプ２２を用いて試験液を流量０．５Ｌ／ｍｉｎで循環させた。流量は流量計２３によりモニターした。水槽Ａ２４内の水はスターラー２５で撹拌しながらヒーター（図示せず）で加温されており、配管２１内の試験液を一定の温度に保つ役割がある。試験液の温度が８８℃になったら水槽Ｂ２６へ純水を投入し、スターラー２７で撹拌した。配管２１内を通る試験液によって水槽Ｂ２６内の純水の温度が２５℃から３５℃になるまでの時間（ｍｉｎ）を測定した。下記の（１）式から、配管２１内を通る試験液による水槽Ｂ２６内の純水の温度上昇速度（℃／ｍｉｎ）を求めた。同様の手順で、エチレングリコール５０重量％水溶液（ＥＧ５０ｗｔ％）を用いた場合の温度上昇速度（℃／ｍｉｎ）を求めた。下記の（２）式により、ＥＧ５０ｗｔ％の温度上昇速度（℃／ｍｉｎ）に対する、試験液の温度上昇速度（℃／ｍｉｎ）の比（８８℃熱伝達率比）（％）を求めた。
【００３３】
（１）  温度上昇速度（℃／ｍｉｎ）＝ΔＴ／ｔ
（ΔＴ：純粋の温度変化（℃）、ｔ：純粋を２５℃から３５℃に加熱するのに要した時間（ｍｉｎ））
（２）  ８８℃熱伝達率比（％）＝（試験液の温度上昇速度／ＥＧ５０ｗｔ％の温度上昇速度）×１００  
【００３４】
＜２５℃電気伝導率＞
試験液をイオン交換樹脂処理した後、液温を２５℃に温調した。
横河電機株式会社製パーソナルＳＣメータＳＣ７２、検出器ＳＣ７２  ＳＮ−１１（純水用）を用いて、２５℃電気伝導率を測定した。
【００３５】
イオン交換樹脂は以下のものを使用した。
陰イオン交換樹脂は三菱化学株式会社製ＤＩＡＩＯＮ  ＳＡ１０Ａ  ＯＨ型
陽イオン交換樹脂は三菱化学株式会社製ＤＩＡＩＯＮ  ＳＫ１Ｂ  Ｈ型
処理方法は、試験液１００ｍＬに対し、混合イオン交換樹脂（陰イオン交換樹脂：陽イオン交換樹脂を８：２で混合したもの）を１．４ｇ加えて１０分間撹拌した。
【００３６】
＜２５℃泡立ち性＞
日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ２２３４：２００６不凍液「泡立ち性」に準拠して測定した。
【００３７】
＜２５℃粘度＞        
レオメーター（Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ製ＭＣＲ  １０２）を用いて以下の条件で測定した。
測定温度：２５℃
せん断速度：１００ｓ−１一定
プレートタイプ：パラレルプレート
プレート径：４９．９６９ｍｍ
ギャップ：０．５ｍｍ
【００３８】
＜試験液の組成及び評価結果＞
実施例１、２、比較例１〜１３の組成（重量％）と、曇点、−３５℃流動性、８８℃熱伝達率比、２５℃電気伝導率、２５℃泡立ち性、２５℃粘度の測定値を次表に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
【表２】
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【００４１】
【表３】
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【図１】
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