(57)【要約】【課題】水と同程度に熱伝達率が高く、また、長寿命で、しかも使用後の廃冷却液を容易に再生することのできる内燃機関用冷却液を提供する。【解決手段】使用温度で所定の凍結防止性能を発揮しうるようにその種類が採択されるとともにその配合量が規定された無機塩を主な有効成分として含むものである。好適には、前記無機塩は、モリブデン酸塩及びタングステン酸塩のうちの少なくとも一種であり、不凍性成分としては有機溶媒を実質的に含まないものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用温度で所定の凍結防止性能を発揮しうるようにその種類が採択されるとともにその配合量が規定された無機塩を主な有効成分として含むことを特徴とする内燃機関用冷却液。
【請求項２】
前記無機塩は、モリブデン酸塩及びタングステン酸塩のうちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用冷却液。
【請求項３】
前記モリブデン酸塩はモリブデン酸のアルカリ金属塩であり、前記タングステン酸塩はタングステン酸のアルカリ金属塩であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関用冷却液。
【請求項４】
前記アルカリ金属塩は、リチウム塩、カリウム塩及びセシウム塩のうちの一種であることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用冷却液。
【請求項５】
前記無機塩はモリブデン酸リチウムであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用冷却液。
【請求項６】
前記無機塩を２０ｗｔ％以上の配合割合で含むことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の内燃機関用冷却液。
【請求項７】
前記無機塩を３９ｗｔ％以上の配合割合で含む濃度における凍結温度が−３５℃以下であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の内燃機関用冷却液。
【請求項８】
不凍性成分として有機溶媒を実質的に含まないことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の内燃機関用冷却液。
【請求項９】
７以上のｐＨで使用に供されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の内燃機関用冷却液。
【請求項１０】
使用環境で用いられる金属に対して所定の腐食防止性能を発揮しうる腐食防止剤をさらに含むことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の内燃機関用冷却液。
【請求項１１】
前記腐食防止剤はトリアゾール類であることを特徴とする請求項１０記載の内燃機関用冷却液。
【請求項１２】
請求項１乃至１１に記載の内燃機関用冷却液を使用することによって生成した廃冷却液を、ろ過処理により、リユース可能とすることを特徴とする内燃機関用冷却液の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジン等の内燃機関を冷却するための内燃機関用冷却液及びその再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関用冷却液、例えば自動車エンジン用冷却液として、アルコール類やグリコール類、例えばエチレングリコールやプロピレングリコール等の有機溶媒を不凍性成分（凝固点降下剤）として含むものが知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００３】
また、このような自動車エンジン用冷却液には、一般に、エンジンを構成するアルミ鋳物、鋼、鋳鉄、黄銅や銅等の金属材料の腐食を防止すべく、ケイ酸塩やリン酸塩等、種々の腐食防止剤が添加されている。
【特許文献１】特開２０００−２３９６５８号公報
【特許文献２】特開平１１−３４９９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の自動車エンジン用冷却液は、アルコール類やグリコール類等の有機溶媒を不凍性成分として含むことから、以下に示すような問題があった。
【０００５】
すなわち、アルコール類やグリコール類を不凍性成分として含む従来の冷却液は、熱伝導率が水よりもかなり低くなる。冷却液の熱伝導率が低いと、エンジンの冷却効率を高める上で不利となる。このため、冷却効率を高めるべく、ラジエータ等の熱交換器の大型化や、冷却液の循環量の増大によるポンプの大型化が必要になる。
【０００６】
一方、アルコール類やグリコール類は、空気や熱等により酸化劣化されるので、酸化劣化生成物としての複数の酸（ギ酸やグリコール酸等）を生成する。そして、この酸化劣化による酸の生成は冷却液のｐＨ低下を引き起こすので、これによって、腐食防止性能が低下したり、腐食防止剤の溶解性が低下して不溶解物が生成したりして、冷却液の短寿命化に繋がる。また、従来の冷却液を使用することによって生じた廃冷却液は劣化生成物としての複数の酸を含んでいるため、この廃冷却液を再生して再使用することは困難となる。したがって、使用後の廃冷却液は、通常、焼却等により処分していた。なお、イオン交換樹脂による脱イオン処理や蒸留操作等により廃冷却液を再生する方法もあるが、このような再生方法はきわめて面倒である。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、水と同程度に熱伝達率が高く、また、長寿命で、しかも使用後の廃冷却液を容易に再生することのできる内燃機関用冷却液を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の内燃機関用冷却液は、使用温度で所定の凍結防止性能を発揮しうるようにその種類が採択されるとともにその配合量が規定された無機塩を主な有効成分として含むことを特徴とするものである。
【０００９】
好適な態様において、前記無機塩は、モリブデン酸塩及びタングステン酸塩のうちの少なくとも一種である。
【００１０】
好適な態様において、前記モリブデン酸塩はモリブデン酸のアルカリ金属塩であり、前記タングステン酸塩はタングステン酸のアルカリ金属塩である。
【００１１】
好適な態様において、前記アルカリ金属塩は、リチウム塩、カリウム塩及びセシウム塩のうちの一種である。
【００１２】
好適な態様において、前記無機塩はモリブデン酸リチウムである。
【００１３】
本発明の内燃機関用冷却液は、好適な態様において、前記無機塩を２０ｗｔ％以上の配合割合で含む。
【００１４】
本発明の内燃機関用冷却液は、好適な態様において、前記無機塩を３９ｗｔ％以上の配合割合で含む濃度における凍結温度が−３５℃以下である。
【００１５】
本発明の内燃機関用冷却液は、好適な態様において、不凍性成分としてアルコール類やグリコール類等の有機溶媒を実質的に含まない。
【００１６】
本発明の内燃機関用冷却液は、好適な態様において、７以上のｐＨで使用に供される。
【００１７】
本発明の内燃機関用冷却液は、好適な態様において、使用環境で用いられる金属に対して所定の腐食防止性能を発揮しうる腐食防止剤をさらに含む。
【００１８】
好適な態様において、前記腐食防止剤はトリアゾール類である。
【００１９】
本発明の内燃機関用冷却液の再生方法は、請求項１乃至１１に記載の内燃機関用冷却液を使用することによって生成した廃冷却液を、ろ過処理により、リユース可能とすることを特徴とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の内燃機関用冷却液は、使用温度で所定の凍結防止性能を発揮しうるようにその種類が採択されるとともにその配合量が規定された無機塩を主な有効成分として含むものである。すなわち、本発明の内燃機関用冷却液は、使用温度で所定の凍結防止性能を発揮しうる凝固点降下剤として機能する無機塩を主な有効成分として含む。
【００２１】
このため、本発明の内燃機関用冷却液は、優れた凍結防止性能を発揮する。
【００２２】
また、本発明の内燃機関用冷却液は、後述する実施例で示すように、水と同程度の熱伝導率を有し、現存のＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）よりも優れた熱伝導性を示す。このため、熱交換器の小型化や、冷却液の循環の減少によるポンプの小型化（ポンプ負荷の低減）が可能となる。
【００２３】
さらに、本発明の内燃機関用冷却液は、前記無機塩と水とを主成分とし、好適な態様において、アルコール類及びグリコール類等の有機溶媒を何れも含まない。このため、冷却液としての使用中に、アルコール類やグリコール類等の熱・酸化劣化による劣化生成物（ギ酸やグリコール酸等の酸）が生成されない。したがって、劣化生成物に起因する冷却液のｐＨ低下により腐食防止性能が低下したり、腐食防止剤の不溶解物が生成したりするようなことがない。よって、冷却液の寿命が長くなる。そして、この内燃機関用冷却液を使用することによって生じた廃冷却液は、劣化生成物としての酸を含んでいないので、この廃冷却液をろ過処理等することによって使用中の混入異物を除去すれば、容易に廃冷却液を再生することができ、そのままリユース（再使用）が可能となる。
【００２４】
ここに、使用環境で所定の凍結防止性能を発揮しうるとは、無機塩による凍結防止（凝固点降下）効果により、本発明の内燃機関用冷却液の凍結温度を、該冷却液が使用される可能性のある環境の温度（使用温度）として想定される温度範囲よりも十分に低い温度にすることができること、言い換えれば、無機塩による凍結防止（凝固点降下）効果により、本発明の内燃機関用冷却液が使用中に凍結することを確実に防止することができることをいう。
【００２５】
本発明の内燃機関用冷却液に用いることのできる前記無機塩の種類及びその配合量としては、使用温度で所定の凍結防止性能を発揮しうるものであれば特に限定されないが、無機塩による凍結防止（凝固点降下）効果により、本発明の内燃機関用冷却液の凍結温度が−１５℃以下（より好ましくは−３５℃以下）となるようにすることが好ましい。また、使用環境で用いられる金属に対して所定の腐食防止性能を発揮しうるようにすることが好ましい。
【００２６】
前記無機塩として、例えば、モリブデン酸塩やタングステン酸塩等の無機酸塩を好適に用いることができる。これらの無機酸塩は、単独で用いてもよいし、又は二種以上を同時に用いてもよい。一方、凝固点降下剤として一般的な塩化カルシウムや臭化リチウム等は、良好な凍結防止性能を発揮するが、十分な金属防食性能を得ることが困難なため、好ましくない。
【００２７】
また、前記モリブデン酸塩はモリブデン酸のアルカリ金属塩であり、前記タングステン酸塩はタングステン酸のアルカリ金属塩であることが好ましい。このアルカリ金属塩としては、リチウム塩、カリウム塩及びセシウム塩のうちの一種であることが好ましい。また、前記無機塩として、モリブデン酸又はタングステン酸のナトリウム塩を用いることも可能ではある。しかし、ナトリウム塩は、リチウム塩、カリウム塩及びセシウム塩と比較して低温での溶解度が低い。このため、ナトリウム塩を採用した場合は、低温で不溶解物が生成してしまうので、凍結防止性能の不足により、本発明の内燃機関用冷却液を使用することのできる環境温度の範囲が高温側に移行して、使用可能な地域が制限される。
【００２８】
したがって、好適な前記無機塩として、モリブデン酸リチウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸セシウム、タングステン酸リチウム、タングステン酸カリウム及びタングステン酸セシウムを挙げることができる。これらの中では、モリブデン酸リチウムが特に好ましい。前記無機塩としてモリブデン酸リチウムを用いた場合は、三酸化モリブデンと水酸化リチウムとの配合割合により冷却液のｐＨを７とすることが可能で、かつモリブデン酸リチウムとしての配合割合が３９ｗｔ％以上の濃度となるように配合、調製された冷却液の凍結防止温度を−３５℃以下とすることができ、優れた凍結防止性能と金属に対する腐食防止性能とを示す。このように無機塩としてモリブデン酸リチウムを採用した場合に優れた凍結防止性能及び腐食防止性能を発揮するのは、ｐＨを金属を防食可能な中性域（特にアルミ）に設定可能で、さらにｐＨ中性域でのモリブデン酸リチウムの溶解性が優れるためである。
【００２９】
そして、本発明の内燃機関用冷却液は、前記無機塩を２０ｗｔ％以上の配合割合で含むことが好ましい。この無機塩の配合割合が２０ｗｔ％よりも少ないと、十分な凍結防止性能が得られない。なお、本発明の内燃機関用冷却液は、温度等の使用環境によっては必要に応じて適宜水で希釈して使用に供することもできる。このため、実際の使用に供される際の冷却液において、前記無機塩の配合割合とされていることが好ましい。すなわち、本発明の内燃機関用冷却液は、前記無機酸塩を２０ｗｔ％以上の配合割合で含む濃度で使用に供されることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の内燃機関用冷却液は、前記無機塩を３９ｗｔ％以上の配合割合で含む濃度における凍結温度が−３５℃以下になる態様とすることが好ましい。例えば、上述したように、前記無機塩としてモリブデン酸リチウムを採用した場合は、このモリブデン酸リチウムの配合割合を３９ｗｔ％以上とすることにより、冷却液の凍結温度を−３５℃以下とすることができる。
【００３１】
さらに、本発明の内燃機関用冷却液は、７以上のｐＨで使用に供されることが好ましい。冷却液のｐＨは腐食防止性能に影響し、ｐＨが７未満になると金属に対する腐食防止効果が十分に得られない。
【００３２】
加えて、本発明の内燃機関用冷却液は、使用環境で用いられる金属に対して所定の腐食防止性能を発揮しうる腐食防止剤をさらに含むことが好ましい。この腐食防止剤は、使用環境により必要に応じて適宜含ませることができる。例えば、銅系金属が用いられた使用環境に本発明の内燃機関用冷却液を使用する場合は、銅系金属に対する腐食防止剤として、ベンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール類を含ませることが好ましい。このトリアゾール類の配合量は、本発明の内燃機関用冷却液がトリアゾール類を０．００５ｗｔ％以上の配合割合で含む濃度で使用に供されるようにすることが好ましい。トリアゾール類の配合割合が０．００５ｗｔ％よりも少ないと、銅系金属に対する十分な腐食防止性能を期待できない。一方、トリアゾール類の配合割合を多くし過ぎてもトリアゾール類による効果が飽和となるため、上限は１．０ｗｔ％程度とすることができる。
【００３３】
本発明の内燃機関用冷却液に含ませることができる他の腐食防止剤としては、ケイ酸塩、リン酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩や有機酸塩等を挙げることができる。なお、腐食防止剤の他に、着色剤、消泡剤や苦味剤等を含ませてもよい。
【００３４】
本発明の内燃機関用冷却液は、予め準備した前記無機塩をそのまま水に溶解して製造してもよいし、無機酸とアルカリ金属等の水酸化物等とを水に溶解して製造してもよい。酸とアルカリを水に溶解して製造する場合は、酸とアルカリの配合割合を変えることにより冷却液のｐＨを調製することができる。
【００３５】
本発明の内燃機関用冷却液は、前述のとおり、使用後の廃冷却液中に有機溶媒の劣化生成物を含むことがない。このため、本発明の内燃機関用冷却液を使用することによって生成した廃冷却液は、使用中に混入した異物のみをろ過処理で除去することにより、リユース可能な状態に再生することができる。すなわち、このろ過処理の方法は特に限定されない。例えば、上記混入異物を効果的に除去すべく、５〜５０μｍ程度のメッシュ幅をもつメッシュを用いてろ過することができる。なお、こうしてろ過処理により再生した冷却液は、必要に応じて腐食防止剤等を適宜添加してからリユースしてもよい。
【００３６】
したがって、本発明の内燃機関用冷却液は、水と同程度に熱伝達率が高く、また、長寿命で、しかも使用後の廃冷却液を容易に再生することができるため、内燃機関、特に自動車エンジン用冷却液として好適に利用することができる。
【実施例】
【００３７】
表１に示される組成の水溶液からなる試料Ｎｏ．１〜１２を準備した。これらの試料Ｎｏ．１〜１２は、予め準備した無機塩をそのまま水に溶解して製造したり、無機酸とアルカリ金属等の水酸化物等とを水に溶解して製造したりした。酸とアルカリを水に溶解して製造する場合は、酸とアルカリの配合割合を変えることにより冷却液のｐＨを調製した。
【００３８】
なお、試料ＮＯ．１１は、エチレングリコールの５０％水溶液よりなる現存のＬＬＣの主成分である。
【００３９】
例えば、試料ＮＯ．４、７及び８は、溶液のｐＨを７に調製するために、三酸化モリブデン（ＭｏＯ3 ）、水酸化リチウム・一水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ2 Ｏ）及びイオン交換水を下記に示す配合割合で混合して製造した。
【００４０】
三酸化モリブデン（ＭｏＯ3 ）                ：３４．２ｗｔ％
水酸化リチウム・一水和物（ＬｉＯＨ・Ｈ2 Ｏ）：１９．８ｗｔ％
イオン交換水                                ：４６．０ｗｔ％
（凍結防止性能の評価）
そして、試料Ｎｏ．１〜１２について、ｐＨ及び凍結温度を調べた。それらの結果を表１に併せて示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
表１からわかるように、タングステン酸のアルカリ金属塩の水溶液及びモリブデン酸のアルカリ金属塩（ナトリウム塩を除く）の水溶液である試料Ｎｏ．１〜８は、何れも凍結温度が−３５℃以下であり、現存のＬＬＣである試料Ｎｏ．１１と同等以上の凍結防止性能を示した。
【００４３】
また、モリブデン酸リチウムの場合は、モリブデン酸及び水酸化リチウムの水溶液である試料Ｎｏ．４、７及び８に示すように、三酸化モリブデンと水酸化リチウムの配合割合により水溶液のｐＨを変えることができ、かつ、ｐＨ中性でも、現存のＬＬＣである試料Ｎｏ．１１と同等以上の凍結防止性能にすることもできた。
【００４４】
なお、モリブデン酸のナトリウム塩の水溶液よりなる試料Ｎｏ．９では、ナトリウム塩の低温での溶解度が低く、十分な凍結防止性能が得られなかった。このため、凍結防止性能の観点からは、アルカリ金属として、ナトリウムを採用することは好ましくなく、リチウム、カリウム及びセシウムを採用することが好ましいことがわかる。
【００４５】
また、試料Ｎｏ．４について、モリブデン酸リチウムとしての配合割合（濃度）を種々変化させ、濃度と凍結温度との関係を調べた。一方、現存のＬＬＣである試料Ｎｏ．１１についても同様に濃度と凍結温度との関係を調べた。それらの結果を図１に示すように、モリブデン酸リチウムの配合割合が２０ｗｔ％未満のときは、現存のＬＬＣと同程度の凍結防止性能を示すが、モリブデン酸リチウムの配合割合が２０ｗｔ％以上になると、現存のＬＬＣよりも優れた凍結防止性能を示すことがわかる。また、モリブデン酸リチウムの配合割合を２５ｗｔ％以上にすると凍結温度が−１５℃以下になり、モリブデン酸リチウムの配合割合を３９ｗｔ％以上にすると凍結温度が−３５℃以下になることがわかる。
【００４６】
（熱伝導性の評価）
前記試料Ｎｏ．７、１１及び１２並びにエチレングリコールについて、非定常熱線法により、液温と熱伝導率との関係を調べた。その結果を図２に示す。
【００４７】
図２からわかるように、モリブデン酸リチウムの４１％水溶液である試料ＮＯ．７の熱伝導性は、水と同レベルにあり、また、現存のＬＬＣである試料ＮＯ．１１よりも優れていた。なお、試料ＮＯ．７、１１及び１２の８０℃における熱伝導率は、以下のとおりであった。
【００４８】
ＮＯ．７（モリブデン酸リチウムの水溶液）：０．００１６８cal/sec・deg
Ｎｏ．１１（現存ＬＬＣ）                ：０．０００９９cal/sec・deg
Ｎｏ．１２（イオン交換水）              ：０．００１６０cal/sec・deg
（金属防食性能の評価）
試料試料ＮＯ．４、７、８及び１０について、８８℃×３３６ｈの高温試験（ＪＩＳ  Ｋ２２３４  不凍液の金属腐食性に準拠）により、各種金属に対する腐食防止性能を調べた。その結果を表１に併せて示す。なお、ＪＩＳ  Ｋ２２３４の質量変化規格値は、アルミ鋳物が±０．３０以内、鋳鉄、鋼、黄銅及び銅は±０．１５以内である。
【００４９】
＜アルミ・鉄系金属に対する腐食防止性能＞
表１からわかるように、モリブデン酸リチウムの４１％水溶液である試料Ｎｏ．４、７及び８は、いずれもアルミ系及び鉄系の金属に対して良好な腐食防止性能を示した。
【００５０】
これに対し、臭化リチウムを主成分とする試料Ｎｏ．１０は、アルミ・鉄系防食剤として機能しうるモリブデン酸ナトリウムを添加したにもかかわらず、アルミ鋳物、鋳鉄及び鋼に大きな腐食減量がみられた。
【００５１】
＜銅系金属に対する腐食防止性能＞
また、試料Ｎｏ．４にベンゾトリアゾールを添加した試料Ｎｏ．７及び８は、銅系の金属に対しても良好な腐食防止性能を示し、特にベンゾトリアゾールを０．００５ｗｔ％添加した試料Ｎｏ．７は、特に良好な腐食防止性能を示した。
【００５２】
（長寿命・リユース性の評価）
試料Ｎｏ．４について前記金属防食性の試験を行った後の液には、０．２５ｖｏｌ％の異物が混入していたが、この液を５０μｍ幅のメッシュでろ過することにより、液中の異物を除去することができ、その後そのまま再使用可能であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】モリブデン酸リチウム水溶液及びＬＬＣについて、濃度と凍結温度との関係を示すグラフである。
【図２】モリブデン酸リチウム水溶液、ＬＬＣ及びエチレングリコールについて、液温と熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図１】
2005126596.tif 000004
【図２】
2005126596.tif 000005