特許 6873047 低温粘度が低く、水分の非常に少ない熱伝達流体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6873047

(24)【登録日】2021年4月22日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】低温粘度が低く、水分の非常に少ない熱伝達流体

(51)【国際特許分類】

   F01P 11/14 20060101AFI20210510BHJP

   C09K 5/10 20060101ALI20210510BHJP

   C09K 5/20 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   F01P11/14 E

   C09K5/10 F

   C09K5/20

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-557932(P2017-557932)

(86)(22)【出願日】2016年5月6日

(65)【公表番号】特表2018-523042(P2018-523042A)

(43)【公表日】2018年8月16日

(86)【国際出願番号】US2016031195

(87)【国際公開番号】WO2016179485

(87)【国際公開日】20161110

【審査請求日】2019年4月23日

(31)【優先権主張番号】62/158,262

(32)【優先日】2015年5月7日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/158,338

(32)【優先日】2015年5月7日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】513055931

【氏名又は名称】エバンス クーリング システムズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ライト ジェイ トーマス

【審査官】 篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０３−５０３９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第８９／００９８０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０９４９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５２３０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６３８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０８７８０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−１８２７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４９４６６１６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５０３６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００２０８２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０１４０２８４８（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４５２７１５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５１３９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００３３４７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１７−５１１４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３２４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１７１０６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｐ １１／１４

Ｃ０９Ｋ ５／１０

Ｃ０９Ｋ ５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エチレングリコールベースの熱伝達流体を用いる、循環液体エンジン冷却システムを有する内燃機関を冷却するための方法であって、
ａ）（１）エチレングリコール、
（２）さらなる多価アルコール成分であって、前記さらなる多価アルコール成分の全質量が前記熱伝達流体の全質量の２％以上１４％以下である、さらなる多価アルコール成分、
（３）次の添加剤：緩衝剤、腐食防止剤、消泡剤、染料、苦味剤、スケール防止剤、界面活性剤、またはキレート剤の少なくとも１つを含む添加剤成分であって、前記熱伝達流体の全質量の２％と７％の間である、添加剤成分、および
（４）前記熱伝達流体の全質量の５％と１０％の間を占める、水
を含む熱伝達流体を配合するステップ；および
ｂ）前記熱伝達流体が、前記内燃機関によって生成される熱を吸収し、吸収された前記熱をより低い温度環境に放出するように、前記内燃機関の冷却システムを、前記熱伝達流体で実質的に満たすステップ；
を含み、
前記熱伝達流体は、１３６℃を超える大気圧沸点、−４０℃で１１００ｍＰａ・ｓ未満の粘性係数、および−４０℃未満の安定な低温作動限界を有することを特徴とする方法。

【請求項2】

請求項１に記載の方法であって、
前記さらなる多価アルコール成分が、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブチレングリコール、グリセロール、およびこれらのうちの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする方法。

【請求項3】

請求項１に記載の方法であって、
前記熱伝達流体が、１４６℃を超える大気圧沸点、−４０℃で１１００ｍＰａ・ｓ未満の粘性係数、および−４５℃未満の安定な低温作動限界を有し、前記さらなる多価アルコール成分が、前記熱伝達流体の全質量の２％と６％の間の質量を有する１，３−プロパンジオールからなり、前記水が、前記熱伝達流体の全質量の５％と６％の間を占めることを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． § １１９（ｅ）の下で、２０１５年５月７日に出願された米国特許仮出願第６２／１５８，２６２号、および２０１５年５月７日に出願された米国特許仮出願第６２／１５８，３３８号の優先権を主張し、これらの各々の全内容は、本願に引用して援用する。

【0002】

本発明は、約１３６℃（約２７７°Ｆ）と約１５４℃（約３０９°Ｆ）の間で、好ましくは約１４８℃（約３００°Ｆ）の大気圧沸点（ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｂｏｉｌｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）、および、−４０℃以下の低温作動限界（ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｌｉｍｉｔ（ＬＴＯＬ））を有し、エチレングリコール（ＥＧ）、ならびに、ゼロ種以上のさらなる多価アルコール、例えば、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）、テトラエチレングリコール、１，２−プロパンジオール（ＰＧ）、１，３−プロパンジオール（ＰＤＯ）、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブチレングリコールおよびグリセロールを含み、さらに、適切な腐食防止剤、および、５と１０質量パーセントの間の濃度で水を含む、水分の非常に少ない（ｖｅｒｙ ｌｏｗ ｗａｔｅｒ（ＶＬＷ））熱伝達流体（ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｌｕｉｄ）を一般に対象とする。前記熱伝達流体は、エンジンの冷却液（ｃｏｏｌａｎｔ）として内燃機関（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ）に、また、他の熱伝達用途に使用されるのに適している。ＶＬＷ熱伝達流体は、非水（ｎｏｎ−ａｑｕｅｏｕｓ）熱伝達流体の特徴の多くを保持しながら、実質的により低い粘度を備える。

【背景技術】

【0003】

非水熱伝達流体は、如何なる添加水もなしに配合され、使用される熱伝達流体である。ＡＳＴＭインターナショナルは、非水冷却液を、「配合されたときに１．０％未満の水を含み、水で希釈されないで最終使用されることが意図された、グリコール、ジオール、トリオール、またはこれらの混合物をベースとする熱伝達流体」と定義している。対照的に、水を含有する（ａｑｕｅｏｕｓ）水−グリコール熱伝達流体は、通常、約５０パーセントの水を、１種以上の多価アルコール凝固点降下剤（ｆｒｅｅｚｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ｄｅｐｒｅｓｓａｎｔ）と一緒に含む。

【0004】

水は、その液体状態において、優れた熱伝達特性を有する。水が多価アルコール凝固点降下剤、例えばＥＧと一緒にされた場合でさえ、得られる水含有熱伝達流体の熱容量および熱伝導率は、流体がその液体状態を保つ限り、依然として熱伝達用途にとって好ましいままである。かなりの量の水を含む水−グリコール熱伝達流体に伴う難題は、最新エンジンおよびそれらの排気再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（ＥＧＲ））クーラの大きな熱密度条件下において、この熱伝達流体を、その液体状態に常に保つことである。典型的な水−グリコール熱伝達流体はそれらの沸点近くで作動されるが、これは、それらの沸点が、それらが含む大きなパーセンテージの水によって支配されているためである。５０％のＥＧおよび５０％の水の溶液の大気圧沸点は、１０７℃（２２５°Ｆ）であり、エンジンの冷却液の通路において、容易に到達される温度である。典型的なエンジン冷却システムは、冷却液の沸点を上げるために加圧されている。圧力は、少なくとも部分的に、冷却液の沸騰による水蒸気の存在に由来する。水蒸気は熱を十分に伝達しないため、結果として、局所的ホットスポットが生じ得る。非水熱伝達流体は、それらが通常使用される温度より、はるかに高い大気圧沸点を有する。それでもなお、局部沸騰が蒸気を生成し得るが、その蒸気は、より低温の周囲の液体冷却液中に直ちに液化して、蒸気の蓄積および孤立化（ｐｏｃｋｅｔｉｎｇ）は回避できる。高沸点の非水冷却液の使用は、蒸気の蓄積を防ぐことによって、液体を常に高温金属と接触させ続け、水蒸気が存在する条件下で、水を含む冷却液に比べて、向上した熱伝達をもたらす。

【0005】

米国特許第８，３９４，２８７号は、最大の熱伝導率および最低の粘度を有するグリコールである非水ＥＧを、ＥＧの毒性を弱め、また、その低温作動限界を低下させるために、プロピレングリコール（ＰＧ）とブレンドすることによって調製される、熱伝達流体の使用を記載する。ＰＧは、グリコールの中で唯一、過冷却されず、それ自体、通常の凝固の徴候（小塊（ｎｏｄｕｌｅ）または結晶の形成）を示さず、むしろ単に増粘し、終には、約−６０℃未満の温度で全く流動しなくなる。ＰＧは、低温で非常に粘稠であるが、それが添加されたＥＧのＬＴＯＬを低下させるのに有効であった。

【0006】

米国特許出願公開第２０１５／０２８４６１７号は、非水ＥＧのＬＴＯＬを低下させる手段として、ＰＤＯおよび／またはＤＥＧ（これらのどちらも過冷却される）の使用を記載する。ＰＤＯおよび／またはＤＥＧの組合せは、それらが、それら自体、過冷却されるという事実にもかかわらず、ＥＧとＰＧの組合せに比べて、ＥＧのＬＴＯＬを低下させるのに有効であるとともに、また低温での粘度も低下させる。

【0007】

過冷却を示すグリコールの凝固点は、低温に関連する固化が開始される温度より、はるかに上の温度である。過冷却を示すグリコールの過冷却温度範囲は、凝固範囲であり、それは、より低い温度で凝固し始め、より高い温度まで凝固したままである。過冷却を示すグリコールの公表されている凝固点は、実際には、それが凝固した後の固化した塊の融点である。混ぜ物のない（ｎｅａｔ）ＥＧの公表されている凝固点は−１２℃であり、凝固を開始させるために到達される必要がある温度よりもはるかに高い温度である。ＥＧは、−２２℃で凝固し始める。過冷却を示す無水（ａｎｈｙｄｒｏｕｓ）グリコールのＬＴＯＬは、凝固の徴候の発現のすぐ上の温度である。ＬＴＯＬに達することがなければ、過冷却範囲内での作動は、小塊、結晶または固化を伴わずに安定している。−２１℃というＥＧのＬＴＯＬ（その凝固点−１２℃より９℃低い）は、世界の多くの地域において一般的な冬の気候にＥＧが曝された場合、容易に突破され得る。ＡＳＴＭインターナショナルによって現在検討されている規定は、非水エンジン冷却液が、−４０℃以下のＬＴＯＬを有することを要求する。

【0008】

研究者らは、受け入れられている知識の集まりが、１０パーセントより少ない水のパーセンテージでは温度が高い凝固点を示しているという理由で、エチレングリコールのＬＴＯＬ、またはエチレングリコールの粘度を低下させる手段として、エチレングリコールに含まれる少量の水（例えば、５％から１０％の範囲のパーセンテージ）を調べることを思いとどまらされている。５％から１０％の範囲の水パーセンテージを有するＥＧについて公表されている凝固点温度はどれも、−３０℃より低温ではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】米国特許第８，３９４，２８７号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１５／０２８４６１７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

１）従来の水−グリコール冷却液よりはるかに高い沸点を有する、２）非水冷却液と同じ程度に良好なＬＴＯＬを有する、および３）非水冷却液に比べて、５０パーセント程度、低下した低温粘度を有する、熱伝達流体を得ることは望ましいことであろう。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、約１３６℃（約２７７°Ｆ）と約１５４℃（約３０９°Ｆ）の間で、好ましくは約１４８℃（約３００°Ｆ）の大気圧沸点、および、−４０℃以下の低温作動限界（ＬＴＯＬ）を有し、エチレングリコール、ゼロ種以上のさらなる多価アルコール、例えば、ＤＥＧ、ＴＥＧ、テトラエチレングリコール、ＰＧ、ＰＤＯ、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、またはグリセロールからなるさらなる多価アルコール成分を含む、水分の非常に少ない（ＶＬＷ）熱伝達流体を一般に対象とする。さらなる多価アルコールの全質量は、熱伝達流体の全質量の０％と３０％の間である。熱伝達流体は、適切な腐食防止剤、緩衝剤、苦味剤（ｂｉｔｔｅｒａｎｔ）、および染料が含まれる、添加剤成分を含む。添加剤成分は、熱伝達流体の質量の２％と７％の間を占める。水が含まれ、水は、熱伝達流体の質量の５％と１０％の間を占める。

【0012】

ＥＧは、全ての多価アルコールの中で、最も低い粘度、さらには、最も大きな熱伝導率を有するので、ＥＧが熱伝達流体の主要成分である。少量の水がＥＧに含まれる場合、高い凝固点温度を示す、業界で受け入れられている凝固点の値にもかかわらず、実際には、非常に小さいパーセンテージの水がＥＧに添加された場合、ＥＧに対するかなりのＬＴＯＬの改善が達成され、熱伝達流体が１種以上の他の多価アルコールをさらに含む場合、より一層低いＬＴＯＬが達成され得ることを、本発明者は、予想外に見出した。本発明のＶＬＷエンジン冷却液は、過冷却（ｓｕｐｅｒｃｏｏｌｉｎｇ）の領域で作動できる。本発明の努力における第２の予想外の発見は、過冷却範囲における作動の安定性は、エチレングリコールと共に１種以上の多価アルコールを含めることによって著しく高められることである。本発明に関する体験は、「エンジン冷却液がその通常の凝固点未満で液体として存在する、不安定状態」という、ＡＳＴＭインターナショナルの過冷却の定義に矛盾する。本発明のＶＬＷ熱伝達流体は、安定であり、エンジン冷却液として内燃機関に、また他の熱伝達用途にも、使用されるのに適している。本発明のＶＬＷ熱伝達流体は、従来の水含有冷却液よりはるかに高い沸点、および非水熱伝達流体の粘度よりはるかに低い粘度を備える。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】過冷却を示すグリコールの一般的な温度プロフィールを示す図である。

【図2】混ぜ物のない（すなわち、１００％の）ＥＧの０℃以下の温度プロフィールを示す図である。

【図3】水とブレンドされたＥＧについての凝固点およびＬＴＯＬのグラフであり、ここで、水の質量は混合物の質量の５％と１０％の間である。

【図4】ＥＧの沸点対５％から１０％の範囲における水含有量のグラフである。

【図5】ＥＧの粘性係数対５％から１０％の範囲における水含有量のグラフである。

【図6】ＥＧ、腐食防止剤、および水を含み、水が全質量の６％である熱伝達流体の０℃以下の温度プロフィールを示す図である。

【図7】ＥＧ、ＰＤＯ、および水を含み、ＰＤＯが熱伝達流体の全質量の４％であり、水が６％である熱伝達流体の０℃以下の温度プロフィールを示す図である。

【図8】ＥＧ、ＰＤＯ、腐食防止剤、および水を含み、ＰＤＯが熱伝達流体の全質量の１４％であり、水が６％である熱伝達流体の０℃以下の温度プロフィールを示す図である。

【図9】ＥＧ、グリセロール、および水を含み、グリセロールが熱伝達流体の全質量の４％であり、水が６％である熱伝達流体の０℃以下の温度プロフィールを示す図である。

【図10】広い範囲の温度について、広い範囲のＥＧ／水濃度での粘度を示すグラフである。特に興味深いのは、９０％から９５％のＥＧの範囲の濃度で示される値、および、その濃度範囲における低温での凝固点曲線交差点である。

【図11】広い範囲の温度について、広い範囲のＥＧ／水濃度での粘度を示すグラフである。特に興味深いのは、９０％から９５％のＥＧの範囲の濃度で示される値、および、その濃度範囲における低温での凝固点曲線交差点である。

【図12】９０％から９５％のＥＧ（５％から１０％の水）の範囲では、低温（例えば、−４０℃）で作動することが予想される冷却液流体に検討される混合物にとっては、凝固点が高いという従来の見識を示す、ＥＧ水溶液の凝固点のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明は、約１３６℃（約２７７°Ｆ）と約１５４℃（約３０９°Ｆ）の間で、好ましくは約１４８℃（約３００°Ｆ）の大気圧沸点、および、−４０℃以下の低温作動限界（ＬＴＯＬ）を有し、エチレングリコール、および、０種以上のさらなる多価アルコール、例えば、ＤＥＧ、ＴＥＧ、テトラエチレングリコール、ＰＧ、ＰＤＯ、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、またはグリセロールを含み、適切な腐食防止剤および水をさらに含み、水が、熱伝達流体の質量の５と１０パーセントの間の質量濃度にある、水分の非常に少ない（ＶＬＷ）熱伝達流体を一般に対象とする。ＥＧは、熱伝達流体の主要成分であり、ＥＧは、全てのグリコールの中で最低の粘度および最大の熱伝導率を有する。多価アルコール成分への少量の水の添加は、非水混合物に比べて、非常に低下した粘度を生じた。しかし、本発明者は、少量の水がＥＧに含まれる場合、高い凝固点温度を示すという、業界で受け入れられている凝固点の値にもかかわらず、非常に小さいパーセンテージの水がＥＧに添加された場合、ＥＧに対するかなりのＬＴＯＬの改善が達成されることを、予想外に見出した。熱伝達流体が、上で列挙された１種以上の他の多価アルコールをさらに含む場合、より一層低いＬＴＯＬが達成され得る。ＶＬＷ熱伝達流体は、エンジン冷却液として内燃機関に、また他の熱伝達用途に使用されるのに適している。ＶＬＷ熱伝達流体は、非水熱伝達流体の特徴の多くを保持しながら、かなり、より低い、粘度を備える。

【0015】

大部分のグリコールは、ＰＧを例外として、図１に概略的に示された過冷却範囲を有する。過冷却範囲を有するグリコールは、結晶または小塊が溶けて液体状態に戻る温度よりはるかに低い温度に流体が達するまで、凝固の物理的特徴、例えば、固体結晶または小塊の形成のいずれも示さない。過冷却を示すグリコールの過冷却温度範囲は、凝固範囲であると言い得、それは、より低い温度で凝固し始め、より高い温度まで凝固したままである。過冷却を示すグリコールの凝固点は、実際には、それが凍結した後の固化した塊の融点である。実際に、「凝固点（ｆｒｅｅｚｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）」としてしばしば参照される温度は、通常、固体材料の融点を測定する装置を用いて決定される。過冷却を示す無水グリコールのＬＴＯＬは、凝固の徴候の発現のすぐ上の温度である。ＬＴＯＬが突破されることがなければ、過冷却範囲内での作動は、小塊または固化は無く安定である。

【0016】

図２に示されているように、混ぜ物のないＥＧは、−１３℃の凝固点、および、−２２℃から−１３℃まで広がる過冷却範囲を有する。ＥＧのＬＴＯＬは、約−２１℃であり、すなわち、凝固の徴候が始まる温度である−２２℃より約１度高い。

【0017】

過冷却される無水グリコールに水が添加された場合、グリコール−水の混合物は、それ独自の過冷却の特徴を示す。図３のグラフは、５％から１０％の範囲の水の質量を有するＥＧ／水の混合物について公表されている凝固点のプロットを含む。凝固点のデータは、ＭＥＧｌｏｂａｌ「Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｇｕｉｄｅ」ＭＥＧ−０００２＿ＭＥＧ＿Ｇｕｉｄｅ＿Ｒｅｖ＿Ａｕｇ＿２０１３の１３頁による。低温作動温度限界対５％から１０％の水を含む熱伝達流体の曲線は、実験データから明らかにされた。「過冷却の領域」は、２つの曲線の間にある。２つの曲線の間の間隔は非常に大きいことは驚くべきであった。過冷却は、「エンジン冷却液がその通常の凝固点未満で液体として存在する、不安定状態」というＡＳＴＭの特徴付けに反して、本発明者は、過冷却領域内での作動は、非常に安定であることを見出した。本発明者は、次の方法、ＥＧ／水の混合物が−４０℃である間に、少量の水をＥＧ／水の混合物と混合することを用いて、安定性を試験した。添加された水は、瞬時に凝固した。６％以上の水を有するＥＧ／水の混合物の全ての場合において、添加された（凝固した）水は、ＥＧ／水の混合物に、単に溶解するかまたは溶け込んだ。５％の水を含むＥＧ／水の混合物の場合、添加された（凝固した）水は、多数の凝固した小塊の成長、および全体の凝固の発現を引き起こした。５％の水を含むＥＧ／水の混合物への２％のＰＤＯの添加は、安定性をもたらし、上記の問題を回避し、防止することが見出された。ＥＧではない他の多価アルコール、すなわち、ＤＥＧ、ＴＥＧ、テトラエチレングリコール、ＰＧ、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、またはグリセロールのいずれかの２％の添加も同様に、不安定性を消滅させるように作用する。５％から６％の範囲の水を含むＶＬＷ配合物は、−４０℃での安定性を保証するために、ＥＧではない１種以上の多価アルコールを合計で少なくとも２質量％添加する必要がある。

【0018】

図４および図５は、それぞれ、ＥＧ／水の組合せの沸点および粘性係数を示し、水は５％から１０％の範囲にある。水含有量が増すにつれて、粘性係数は低下し、これは、熱伝達流体では望ましいことが特筆されるべきである。同時に、沸点は低下し、これは望ましくない。一般に、約６％の水含有量は、粘度を通常の非水冷却液のおよそ半分にするとともに、望ましい沸点を保持するようである。

【0019】

図６は、水が流体の質量の６％である、完全に配合されたＶＬＷ熱伝達流体の実施形態である。腐食防止剤は、質量で、０．５％の硝酸ナトリウム、０．２５％のモリブデン酸ナトリウム、０．３３％のアゾール、０．７５％の２−ＥＨＡ、および０．３８％の水酸化カリウムからなる。そのＬＴＯＬは、−４５℃である。熱伝達流体のＬＴＯＬは、６％のＰＤＯを添加することによって、−５３℃まで低下させることができる。

【0020】

図７では、ＶＬＷ熱伝達流体は、添加剤なしに、ＥＧ、ＰＤＯ、および水を含む。熱伝達流体の全質量に対するＰＤＯおよび水のパーセンテージは、それぞれ、４％および６％である。ＰＤＯは、ＬＴＯＬを−４７℃まで低下させた。

【0021】

ＶＬＷ熱伝達流体における、かなりの量のＰＤＯの効果が、図８に示される。図８の熱伝達流体は、ＥＧ、ＰＤＯ、腐食防止剤、および水の組合せである。熱伝達流体の全質量に対するＰＤＯおよび水のパーセンテージは、それぞれ、１４％および６％である。割増しのＰＤＯは、少量の水を含めることと組み合わされて、温度に関係なく、小塊または結晶の如何なる形成も阻止した。この組合せは、全く過冷却されない。混合物は、非常に低い温度で、単に、益々粘稠になり、−６５℃では、ほとんど流動しない。用途に応じて、熱伝達流体の配合に使用される、ＥＧではない他の多価アルコール、すなわち、ＤＥＧ、ＴＥＧ、テトラエチレングリコール、ＰＧ、ＰＤＯ、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、またはグリセロールのパーセンテージは、０％と３０％の間で変わる。

【0022】

グリセロールがＥＧおよび水と組み合わされたとき、ＶＬＷ熱伝達流体は、かなり低いＬＴＯＬを示した。図９は、熱伝達流体の全質量に対するグリセロールおよび水のパーセンテージが、それぞれ、４％および６％であり、結果として、ＬＴＯＬが−４８℃であった、ＥＧ、グリセロール、および水の混合物である。

【0023】

従来の見識は、低温（例えば、−４０℃）で、５％から１０％の水の範囲（９０％から９５％のＥＧ範囲）では確かに、エンジン冷却液として、高濃度のＥＧ／水の混合物の使用に反対することを教示した。図１０および図１１は、それぞれ、Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｉｎｃ．（１９７１）、および、ＭＥＧｌｏｂａｌ（２０１３）によって与えられた、エチレングリコール水溶液の粘度対ＥＧ濃度である。各グラフの右上部分に、「凝固点曲線」があり、それを越えると、プロットされたデータはなく、その位置での混合物が凝固していることを示す。しかし、本発明の技術は、範囲が限定された凝固領域内で、うまく、安定に作動する。

【0024】

図１２は、ＭＥＧｌｏｂａｌ（２０１３）によって与えられた、エチレングリコール水溶液の凝固点対ＥＧ濃度を示す。９０％と９５％の間のＥＧ濃度は、−４０℃以下の低温に耐える必要があるエンジン冷却液の候補として、この範囲の流体を探査することを研究者らに思いとどまらせるのに十分なだけ高い凝固温度（−３０℃から約−２２℃）を示す。

【0025】

ＶＬＷ熱伝達流体は非常に少ない水しか含まないので、腐食防止添加剤は、含まれる多価アルコールに溶けることができなければならない。熱伝達流体に使用され得る腐食防止剤添加剤には、硝酸塩、例えば硝酸ナトリウム、モリブデン酸塩、例えばモリブデン酸ナトリウム、アゾール化合物、例えば、トリルトリアゾール（ＴＴ）、水素化トリルトリアゾール（ＴＨＴ）、ブチルベンゾトリアゾール（ＢＢＴ）、またはこれらの混合物、ならびに、１種以上の有機酸腐食防止剤、例えば、２−エチルヘキサン酸およびネオデカン酸が含まれる。これらの腐食防止剤の組合せもまた使用され得る。さらに、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムが、熱伝達流体のｐＨを望まれるレベルに上げるために、適宜添加されてもよい。腐食防止剤添加剤は、個々に、約０．０５質量％から約３質量％の濃度で存在し得る。

【0026】

エンジン冷却液として使用されるＶＬＷ熱伝達流体にとって重要である、様々な基準がある。最も重要であるのは−４０℃というＬＴＯＬであり、これは、地表の大部分において、温度は常にこれ程低い温度に達することはないからである。ＶＬＷ熱伝達流体中の水は、ＬＴＯＬを下げ、また粘度も下げる手段としての役割を果たし、どちらも非常に好ましい寄与である。しかし、水が添加されてもよい範囲は、非常に限られている。好ましくは、１４８℃（約３００°Ｆ）の流体の沸点を保つには、水の含有量は、６質量パーセント近くであるべきである。

【0027】

本明細書における教示に基づいて、当業者によって理解されるように、多数の変形および変更が、本発明の上記実施形態に対して、本発明の精神および範囲から逸脱することなく成され得る。したがって、本発明の特定の実施形態の詳細な説明は、限定の意味でなく、むしろ例示の意味で解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】