JP2012031359A - 機器冷却用基油、該基油を配合してなる機器冷却油、該冷却油により冷却される機器、および該冷却油による機器冷却方法 - Google Patents
機器冷却用基油、該基油を配合してなる機器冷却油、該冷却油により冷却される機器、および該冷却油による機器冷却方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】電気絶縁性と熱伝導性に優れる機器冷却用基油、該基油を配合してなる機器冷却油、該冷却油により冷却される機器、および該冷却油による機器冷却方法を提供する。
【解決手段】機器冷却用基油は、脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルのうち少なくともいずれか１種を３０質量％以上含有し、前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおける主鎖中の末端メチル基、メチレン基およびエーテル基の総数が２０以上であり、前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が２以下であり、該基油の４０℃動粘度が４ｍｍ２／ｓ以上、３０ｍｍ２／ｓ以下である。該基油を配合してなる機器冷却油は、電気絶縁性と熱伝導性に優れるので、電気自動車やハイブリッド車等のモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池等の冷却油として好適である。
【選択図】なし
【解決手段】機器冷却用基油は、脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルのうち少なくともいずれか１種を３０質量％以上含有し、前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおける主鎖中の末端メチル基、メチレン基およびエーテル基の総数が２０以上であり、前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が２以下であり、該基油の４０℃動粘度が４ｍｍ２／ｓ以上、３０ｍｍ２／ｓ以下である。該基油を配合してなる機器冷却油は、電気絶縁性と熱伝導性に優れるので、電気自動車やハイブリッド車等のモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池等の冷却油として好適である。
【選択図】なし
Description
本発明は、機器冷却用基油、該基油を配合してなる機器冷却油、該冷却油により冷却される機器、および該冷却油による機器冷却方法に関する。
電気自動車やハイブリッド車の高性能化によりモーターの出力密度が上がり、発熱量も増えてきている。そのため、コイルや磁石等の耐熱性の向上を図るだけではなく、モーターの高効率化による発熱量の低減など、モーター設計上も種々の工夫がなされている。
モーターの冷却法としては、大きく分けて空冷、水冷および油冷の３方式がある。これらの中で、空冷方式は、冷却媒体を特に準備する必要がないという点では優れるが、大きな冷却容量を確保することが難しい。水冷方式は、水の熱伝導率が高いので冷却性には優れるが、導電性があるためモーターコイルを直接冷却できず冷却パイプを張り巡らせる必要性が生じるので冷却装置が大きくなってしまうという問題がある。
これらの冷却方式に対し、油冷方式では、用いられる油が冷却効率に優れるとともに導電性も低いのでモーターを直接冷却できコンパクトな設計が可能となる。それ故、回転部材の潤滑も同時に必要な場合、同一パッケージ化によりモーター冷却油を兼用油として使用することも可能になる。例えば、ハイブリッド車では、変速機油を循環させてモーターの冷却を同時に行う機構が実用化されている。また、電気自動車のホイール駆動モーターでは、潤滑油を循環させて遊星歯車の潤滑とモーターコイル冷却とを兼ねる設計上の工夫もなされている。
モーターの冷却法としては、大きく分けて空冷、水冷および油冷の３方式がある。これらの中で、空冷方式は、冷却媒体を特に準備する必要がないという点では優れるが、大きな冷却容量を確保することが難しい。水冷方式は、水の熱伝導率が高いので冷却性には優れるが、導電性があるためモーターコイルを直接冷却できず冷却パイプを張り巡らせる必要性が生じるので冷却装置が大きくなってしまうという問題がある。
これらの冷却方式に対し、油冷方式では、用いられる油が冷却効率に優れるとともに導電性も低いのでモーターを直接冷却できコンパクトな設計が可能となる。それ故、回転部材の潤滑も同時に必要な場合、同一パッケージ化によりモーター冷却油を兼用油として使用することも可能になる。例えば、ハイブリッド車では、変速機油を循環させてモーターの冷却を同時に行う機構が実用化されている。また、電気自動車のホイール駆動モーターでは、潤滑油を循環させて遊星歯車の潤滑とモーターコイル冷却とを兼ねる設計上の工夫もなされている。
このように変速機等の潤滑とモーター冷却を同時に行う兼用油としては、例えば、低粘度の鉱物油や合成油に（Ａ）炭化水素基含有ジチオリン酸亜鉛、（Ｂ）トリアリールホスフェート、および（Ｃ）トリアリールチオホスフェートのうち少なくともいずれかを配合してなる潤滑油組成物が提案されている（特許文献１参照）。また、尿素アダクト値が４質量％以下であり、４０℃における動粘度が２５ｍｍ２／ｓ以下であり、粘度指数が１００以上である潤滑油基油を用いた熱伝達係数が７２０Ｗ／ｍ２・℃以上である潤滑油組成物（特許文献２参照）や、エステル系合成油を基油全量基準で１０質量％以上、１００質量％以下含有し、４０℃における動粘度１５ｍｍ２／ｓ未満、粘度指数１２０以上、１５℃における密度０．８５ｇ／ｃｍ３以上である潤滑油基油を用いた熱伝達係数が７８０Ｗ／ｍ２・℃以上である潤滑油組成物（特許文献３参照）も同様の兼用油として提案されている。上述の各文献には、提案された潤滑油組成物は、電気絶縁性、冷却性および潤滑性に優れており、電気自動車またはハイブリッド車等の電動モーター装着車に好適に用いられるとの記載がある。
しかしながら、特許文献１では、潤滑油組成物の冷却性については低粘度にすることしか触れておらず、冷却性能に関しては何のデータも開示されていない。また、実施例に基油として記載されているネオペンチルグリコール２−エチルヘキサン酸ジエステルやアルキルベンゼンは、熱伝導率が低く冷却性がよいとは言えない。また、特許文献２では、明細書段落〔００２０〕に、「尿素アダクト物として・・・熱伝導性を悪化させる成分・・・が、精度よくかつ確実に捕集される」と記載されている。すなわち、尿素アダクト成分は熱伝導性を悪化させる成分であると言及しているが、実際の熱伝導性の面からは正反対であり、「パラフィン主鎖が長い成分は熱伝導性が悪い」との見解は誤りであると思われる。それ故、特許文献２に、冷却性に優れる潤滑油組成物が開示されているといえるかは疑問が残る。また、特許文献３において具体的に開示されているエステル化合物は、アゼライン酸ジ２−エチルヘキシル、ネオペンチルグリコール２−エチルヘキサン酸ジエステル、オレイン酸２−エチルヘキシルであるが、熱伝導率が低く好ましくない。
そこで、本発明の目的は、電気絶縁性と熱伝導性に優れる機器冷却用基油、該基油を配合してなる機器冷却油、該冷却油により冷却される機器、および該冷却油による機器冷却方法を提供することにある。
流体による冷却性を示す尺度として「熱伝達係数（単位面積、単位温度、単位時間あたりの伝熱量）」があり、この値が大きいほど冷却性がよい。ただし、熱伝達係数は物性値ではなく流速や材質などの条件により変化する値なので、この値を高めるような設計上の工夫がなされている。
一方、流体側の工夫で熱伝達係数を増大させるには、ヌッセルト数、レイノルズ数およびプラントル数が関係するので、流体の物性値としては、動粘度、熱伝導率、比熱および密度が冷却性に影響する。具体的には、動粘度は小さいほど、熱伝導率、比熱および密度は大きいほど流体としての冷却性に優れる。それ故、従来は流体（潤滑油等）の低粘度化により冷却性能を上げることが検討されてきた。しかしながら、潤滑油の場合、低粘度化すると冷却性能は向上するが、十分な油膜厚さを確保できず潤滑不良となる。そのため、必要最低限の限界粘度は変速機等の潤滑部分の条件により決まることになる。よって、同じ動粘度でも、熱伝導率、比熱および密度の大きい潤滑油ほど冷却性能に優れる。例えば、温度が均一な板の強制対流による熱伝達係数は、熱伝導率の３分の２乗、比熱の３分の１乗、密度の３分の１乗に比例するので熱伝導率の影響が最も大きい。
一方、流体側の工夫で熱伝達係数を増大させるには、ヌッセルト数、レイノルズ数およびプラントル数が関係するので、流体の物性値としては、動粘度、熱伝導率、比熱および密度が冷却性に影響する。具体的には、動粘度は小さいほど、熱伝導率、比熱および密度は大きいほど流体としての冷却性に優れる。それ故、従来は流体（潤滑油等）の低粘度化により冷却性能を上げることが検討されてきた。しかしながら、潤滑油の場合、低粘度化すると冷却性能は向上するが、十分な油膜厚さを確保できず潤滑不良となる。そのため、必要最低限の限界粘度は変速機等の潤滑部分の条件により決まることになる。よって、同じ動粘度でも、熱伝導率、比熱および密度の大きい潤滑油ほど冷却性能に優れる。例えば、温度が均一な板の強制対流による熱伝達係数は、熱伝導率の３分の２乗、比熱の３分の１乗、密度の３分の１乗に比例するので熱伝導率の影響が最も大きい。
そこで、モーター等の機器で使用される冷却油としても熱伝導率の高い基油が望まれるが、これまで基油の分子構造と熱伝導率との相関については検討された例も知見もなかった。基本的な低分子化合物については、化学便覧に載っている程度、すなわちグリセリン、エチレングリコール、メタノールなどのアルコール類の熱伝導率が高い事が知られている程度である。しかし、アルコールなどの極性化合物は体積抵抗率が低く（電気絶縁性が悪く）、モーター等の機器を直接冷却する冷却油としては全く使用できない。また潤滑油としての潤滑性も期待できない。
これに対して、本発明者は、分子設計の観点より鋭意検討を行い、所定の分子構造を有する化合物が冷却性、電気絶縁性および潤滑性に優れることを見出した。
すなわち、本発明は以下のような機器冷却用基油、該基油を配合してなる機器冷却油、該冷却油により冷却される機器、および該冷却油による機器冷却方法提供するものである。
これに対して、本発明者は、分子設計の観点より鋭意検討を行い、所定の分子構造を有する化合物が冷却性、電気絶縁性および潤滑性に優れることを見出した。
すなわち、本発明は以下のような機器冷却用基油、該基油を配合してなる機器冷却油、該冷却油により冷却される機器、および該冷却油による機器冷却方法提供するものである。
（１）脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルのうち少なくともいずれか１種を３０質量％以上含有する機器冷却用基油であって、前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおける主鎖中の末端メチル基、メチレン基およびエーテル基の総数が２０以上であり、前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が２以下であり、該基油の４０℃動粘度が４ｍｍ２／ｓ以上、３０ｍｍ２／ｓ以下であることを特徴とする機器冷却用基油。
（２）上述の（１）に記載の機器冷却用基油において、２５℃における熱伝導率が０．１４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする機器冷却用基油。
（３）上述の（１）または（２）に記載の機器冷却用基油において、２５℃における体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする機器冷却用基油。
（４）上述の（１）から（３）までのいずれか１つに記載の機器冷却用基油を配合してなることを特徴とする機器冷却油。
（５）上述の（４）に記載の機器冷却油により冷却されることを特徴とする機器。
（６）上述の（５）に記載の機器が電気自動車用またはハイブリッド車用であることを特徴とする機器。
（７）上述の（５）または（６）に記載の機器がモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池の少なくともいずれかであることを特徴とする機器。
（８）上述の（４）に記載の機器冷却油を用いることを特徴とする機器冷却方法。
（２）上述の（１）に記載の機器冷却用基油において、２５℃における熱伝導率が０．１４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする機器冷却用基油。
（３）上述の（１）または（２）に記載の機器冷却用基油において、２５℃における体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする機器冷却用基油。
（４）上述の（１）から（３）までのいずれか１つに記載の機器冷却用基油を配合してなることを特徴とする機器冷却油。
（５）上述の（４）に記載の機器冷却油により冷却されることを特徴とする機器。
（６）上述の（５）に記載の機器が電気自動車用またはハイブリッド車用であることを特徴とする機器。
（７）上述の（５）または（６）に記載の機器がモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池の少なくともいずれかであることを特徴とする機器。
（８）上述の（４）に記載の機器冷却油を用いることを特徴とする機器冷却方法。
本発明の機器冷却用基油を配合してなる機器冷却油は、電気絶縁性と熱伝導性に優れるので、電気自動車やハイブリッド車等に搭載されるモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池等の冷却用として好適である。
本発明の機器冷却用基油（以下、単に「基油」ともいう。）は、脂肪族二価カルボン酸ジエステル、脂肪族二価アルコールジエステルおよび脂肪族二価アルコールのジエーテルのうち少なくともいずれか１種を基本成分とする。また、前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおける主鎖中の末端メチル基、メチレン基およびエーテル基の総数が２０以上であり、前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が２以下である。ここで、主鎖とは分子中で一番長い鎖状構造部分をいう。
以下に、本発明を詳細に説明する。
以下に、本発明を詳細に説明する。
液体分子による熱伝導性を向上させるためには、分子間の衝突による熱振動エネルギーの授受を良くすることと、分子内で振動エネルギーが拡散しないような構造とする分子設計が重要である。また、分子間の衝突頻度を増やすには、分子の主鎖を長くして炭素−炭素結合間の回転運動により、分子末端の可動範囲を広くすることが有効である。具体的には、分子内で振動エネルギーを拡散させずに、分子主鎖に集約されたままにするために、振動エネルギーを拡散させる短いメチル分岐、エチル分岐を少なくする。メチル基、エチル基は可動範囲も小さいので隣接分子への衝突（エネルギー授受）にも不利である。このような構造を有する分子としては、長い鎖状分子を有するエステルやエーテルが考えられる。
そこで、本発明では、主鎖中の末端メチル基、メチレン基およびエーテル基の総数が２０以上であり、分子中のメチル分岐およびエチル分岐の総数が２以下である脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルのうち少なくともいずれか１種を、基油の主要成分として用いる。また、冷却性向上の観点より、上述のジエステルやジエーテルにおけるメチレン基の数は１８以上であることが好ましく、１９以上であることがより好ましい。
さらに、上述のジエステルやジエーテルは、基油としての冷却性能向上の観点より直鎖状であることが好ましい。
さらに、上述のジエステルやジエーテルは、基油としての冷却性能向上の観点より直鎖状であることが好ましい。
このような脂肪族ジエステルは、通常知られたエステル製造法で得ることができ、特に制限はない。例えば、二価カルボン酸とアルコールとの脱水縮合反応あるいは二価アルコールとカルボン酸との脱水縮合反応、二価カルボン酸二ハロゲン化物とアルコールとの縮合反応あるいは二価アルコールとカルボン酸ハロゲン化物との縮合反応、あるいはエステル交換反応などが挙げられる。例えば、直鎖アルキル鎖が長い原料を用い、分子の一番長い鎖状部分である主鎖中の末端メチル基、メチレン基、エーテル基の総数が２０以上、分子中の短いアルキル側鎖（メチル分岐、エチル分岐）の総数が２以下となる様に反応させ合成するのが好ましい。
原料のカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、１，１０−デカメチレンジカルボン酸などのジカルボン酸、ｎブタン酸、ｎペンタン酸、ｎヘキサン酸、ｎヘプタン酸、ｎオクタン酸、ｎノナン酸、ｎデカン酸、ｎウンデカン酸、ｎドデカン酸、ｎトリデカン酸、ｎテトラデカン酸、エチルヘキサン酸、ブチルオクタン酸などのモノカルボン酸が挙げられる。また、エステル製造用原料としては、これらのカルボン酸の誘導体であるカルボン酸エステル、カルボン酸塩化物なども使用できる。
原料のアルコールとしては、例えば、ｎヘキサノール、ｎヘプタノール、ｎオクタノール、ｎノナノール、ｎデカノール、ｎウンデカノール、ｎドデカノール、ｎトリデカノール、ｎテトラデカノール、オレイルアルコール、エチルヘキサノール、ブチルオクタノール、ペンチルノナノール、ヘキシルデカノール、ヘプチルウンデカノール、オクチルドデカノール、およびメチルヘプタデカノールなどのモノオール、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、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、ポリエチレングリコール、およびポリテトラメチレングリコールなどのジオールが挙げられる。
エステル化触媒としては、チタンテトライソプロポキシドなどの触媒を用いてもよいし、無触媒でもよい。
また、上述のジエーテルは、通常のウイリアムソンエーテル合成法などの一般的なエーテル製造法で製造すればよく、特に制限はない。
エステル化触媒としては、チタンテトライソプロポキシドなどの触媒を用いてもよいし、無触媒でもよい。
また、上述のジエーテルは、通常のウイリアムソンエーテル合成法などの一般的なエーテル製造法で製造すればよく、特に制限はない。
本発明の基油は、上述のジエステルやジエーテルを３０質量％以上含むが、基油としての含有量は５０％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることがさらに好ましく、８０質量％以上であることが特に好ましい。上述のジエステルやジエーテルの含有量が３０質量％未満であるような基油を用いると、冷却性能を十分に発揮できないおそれがある。もちろん、機器冷却用基油として本発明の基油を単独（１００質量％）で用いてもよい。
本発明の基油は、４０℃動粘度が４ｍｍ２／ｓ以上、３０ｍｍ２／ｓ以下であり、好ましくは４ｍｍ２／ｓ以上、２０ｍｍ２／ｓ以下である。４０℃動粘度が４ｍｍ２／ｓ未満であると、例えば、モーターと変速機等との兼用油として用いた場合に潤滑性が不足するおそれがある。一方、４０℃動粘度が３０ｍｍ２／ｓを超えると、冷却性が不足するおそれがあり、また、モーター等の冷却油としての系内循環等に支障をきたすおそれがある。
本発明の基油は、２５℃における熱伝導率が０．１４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが冷却性の点で好ましく、より好ましくは、０．１４４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。
また、本発明の基油は、電気絶縁性の観点より体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０１１Ω・ｃｍ以上であることがより好ましく、１０１２Ω・ｃｍ以上であることがさらに好ましい。
また、本発明の基油は、電気絶縁性の観点より体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０１１Ω・ｃｍ以上であることがより好ましく、１０１２Ω・ｃｍ以上であることがさらに好ましい。
本発明の基油としては、上述の化合物に他の成分（基油）を混合して使用することもできる。その場合、他の成分の種類としては特に制限はないが、上述した粘度範囲を損なわず、さらに冷却性、絶縁性および潤滑性を損なわない成分を、本発明の効果を損なわない程度に混合する必要がある。
このような他の成分としては、鉱油あるいは合成油が好ましく挙げられる。鉱油としては、例えばナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油、ＧＴＬ鉱油、ＷＡＸ異性化鉱油などが挙げられる。具体的には、溶剤精製あるいは水添精製による軽質ニュートラル油、中質ニュートラル油、重質ニュートラル油、ブライトストックなどが例示できる。
一方、合成油としては、ポリブテンまたはその水素化物、ポリα−オレフィン（１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー等）またはその水素化物、α−オレフィンコポリマー、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、ヒンダードエステル、シリコーンオイルなどが挙げられる。
このような他の成分としては、鉱油あるいは合成油が好ましく挙げられる。鉱油としては、例えばナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油、ＧＴＬ鉱油、ＷＡＸ異性化鉱油などが挙げられる。具体的には、溶剤精製あるいは水添精製による軽質ニュートラル油、中質ニュートラル油、重質ニュートラル油、ブライトストックなどが例示できる。
一方、合成油としては、ポリブテンまたはその水素化物、ポリα−オレフィン（１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー等）またはその水素化物、α−オレフィンコポリマー、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、ヒンダードエステル、シリコーンオイルなどが挙げられる。
上述した本発明の基油からなる機器冷却油は、電気自動車やハイブリッド車等のモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池等の冷却用として好適に使用できる。また、基油の４０℃粘度も所定の範囲にあるので、潤滑性にも優れており、遊星歯車や変速機等の潤滑も行う兼用油としても好ましい。
なお、本発明の機器冷却油に対しては、本発明の目的を阻害しない範囲で種々の添加剤を配合することができる。例えば、粘度指数向上剤、酸化防止剤、清浄分散剤、摩擦調整剤（油性剤、極圧剤）、耐摩耗剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、および消泡剤などを必要に応じて配合することができる。ただし、機器冷却油を兼用油として用いる場合は、電気絶縁性を損なわずに潤滑性能を発揮させるような配合処方とするよう留意すべきである。それ故、機器冷却油として、２５℃における熱伝導率が０．１４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、２５℃における体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上であって、さらに４０℃動粘度も４ｍｍ２／ｓ以上、３０ｍｍ２／ｓ以下であるように配合処方を決定することが望ましい。
なお、本発明の機器冷却油に対しては、本発明の目的を阻害しない範囲で種々の添加剤を配合することができる。例えば、粘度指数向上剤、酸化防止剤、清浄分散剤、摩擦調整剤（油性剤、極圧剤）、耐摩耗剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、および消泡剤などを必要に応じて配合することができる。ただし、機器冷却油を兼用油として用いる場合は、電気絶縁性を損なわずに潤滑性能を発揮させるような配合処方とするよう留意すべきである。それ故、機器冷却油として、２５℃における熱伝導率が０．１４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、２５℃における体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上であって、さらに４０℃動粘度も４ｍｍ２／ｓ以上、３０ｍｍ２／ｓ以下であるように配合処方を決定することが望ましい。
粘度指数向上剤としては、例えば、非分散型ポリメタクリレート、分散型ポリメタクリレート、オレフィン系共重合体（例えば、エチレン−プロピレン共重合体など）、分散型オレフィン系共重合体、スチレン系共重合体（例えば、スチレン−ジエン水素化共重合体など）などが挙げられる。これら粘度指数向上剤の質量平均分子量は、例えば分散型および非分散型ポリメタクリレートでは５千以上、３０万以下が好ましい。また、オレフィン系共重合体では８００以上、１０万以下程度が好ましい。これらの粘度指数向上剤は、単独でまたは複数種を任意に組合せて配合させることができるが、その配合量は、冷却油全量基準で０．１質量％以上、２０質量％以下の範囲が好ましい。
酸化防止剤としては、アルキル化ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール）、イソオクチル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、ｎ−オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート等のフェノール系酸化防止剤、ジラウリル−３，３’−チオジプロピオネイト等の硫黄系酸化防止剤、ホスファイト等のリン系酸化防止剤、さらにモリブデン系酸化防止剤が挙げられる。これらの酸化防止剤は単独でまたは複数種を任意に組合せて含有させることができるが、通常２種以上の組み合わせが好ましく、その配合量は、冷却油全量基準で０．０１質量％以上、５質量％以下が好ましい。
清浄分散剤としては、アルカリ土類金属スルホネート、アルカリ土類金属フェネート、アルカリ土類金属サリチレート、アルカリ土類金属ホスホネート等の金属系洗浄剤、並びにアルケニルコハク酸イミド、ベンジルアミン、アルキルポリアミン、アルケニルコハク酸エステル等の無灰系分散剤が挙げられる。これらの清浄分散剤は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。その配合量は、冷却油全量基準で、０．１質量％以上、３０質量％以下が好ましい。
摩擦調整剤や耐摩耗剤としては、例えば硫化オレフィン、ジアルキルポリスルフィド、ジアリールアルキルポリスルフィド、ジアリールポリスルフィドなどの硫黄系化合物、リン酸エステル、チオリン酸エステル、亜リン酸エステル、アルキルハイドロゲンホスファイト、リン酸エステルアミン塩、亜リン酸エステルアミン塩などのリン系化合物、塩素化油脂、塩素化パラフィン、塩素化脂肪酸エステル、塩素化脂肪酸などの塩素系化合物、アルキル若しくはアルケニルマレイン酸エステル、アルキル若しくはアルケニルコハク酸エステルなどのエステル系化合物、アルキル若しくはアルケニルマレイン酸、アルキル若しくはアルケニルコハク酸などの有機酸系化合物、ナフテン酸塩、ジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）、ジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＤＴＣ）、硫化オキシモリブデンオルガノホスホロジチオエート（ＭｏＤＴＰ）、硫化オキシモリブデンジチオカルバメート（ＭｏＤＴＣ）などの有機金属系化合物などが挙げられる。その配合量は、冷却油全量基準で０．１質量％以上、５質量％以下が好ましい。
金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール、トリアゾール誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体等が挙げられ、その配合量は、冷却油全量基準で０．０１質量％以下、３質量％以下が好ましい。
流動点降下剤としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化パラフィンとナフタレンとの縮合物、塩素化パラフィンとフェノールとの縮合物、ポリメタクリレート、ポリアルキルスチレン等が挙げられ、特に、ポリメタクリレートが好ましく用いられる。これらの配合量は、冷却油全量基準で０．０１質量％以上、５質量％以下が好ましい。
消泡剤としては、液状シリコーンが適しており、例えば、メチルシリコーン、フルオロシリコーン、ポリアクリレートなどが好適である。これら消泡剤の好ましい配合量は、冷却油全量基準で０．０００５質量％以上、０．０１質量％以下である。
流動点降下剤としては、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化パラフィンとナフタレンとの縮合物、塩素化パラフィンとフェノールとの縮合物、ポリメタクリレート、ポリアルキルスチレン等が挙げられ、特に、ポリメタクリレートが好ましく用いられる。これらの配合量は、冷却油全量基準で０．０１質量％以上、５質量％以下が好ましい。
消泡剤としては、液状シリコーンが適しており、例えば、メチルシリコーン、フルオロシリコーン、ポリアクリレートなどが好適である。これら消泡剤の好ましい配合量は、冷却油全量基準で０．０００５質量％以上、０．０１質量％以下である。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
具体的には、表１に示すような各基油を調製して、各種の評価を行った。基油の調製方法および評価方法（物性測定方法）は以下の通りである。
具体的には、表１に示すような各基油を調製して、各種の評価を行った。基油の調製方法および評価方法（物性測定方法）は以下の通りである。
〔実施例１〕
５００ｍＬのDean-Stark装置付き四つ口フラスコにアゼライン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）９４ｇ，１−オクタノール（東京化成工業株式会社製 試薬）１５６ｇ、混合キシレン１００mＬ（東京化成工業株式会社製 試薬）、チタンテトライソプロポキシ
ド（東京化成工業株式会社製 試薬）０．１ｇを入れ、窒素気流攪拌下に水を留去しながら１４０℃で２時間反応させた。その後、飽和食塩水洗浄、０．１規定水酸化ナトリウム水溶液洗浄を各３回行った後、無水硫酸マグネシウム（東京化成工業株式会社製 試薬）で乾燥した。硫酸マグネシウムを濾過した後、過剰の原料アルコールを留去してアゼライン酸ジｎオクチル１８８ｇを得た。この化合物について、各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。結果を表１に示す。以下の各実施例、各比較例についても同様に結果を表1に示す。
５００ｍＬのDean-Stark装置付き四つ口フラスコにアゼライン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）９４ｇ，１−オクタノール（東京化成工業株式会社製 試薬）１５６ｇ、混合キシレン１００mＬ（東京化成工業株式会社製 試薬）、チタンテトライソプロポキシ
ド（東京化成工業株式会社製 試薬）０．１ｇを入れ、窒素気流攪拌下に水を留去しながら１４０℃で２時間反応させた。その後、飽和食塩水洗浄、０．１規定水酸化ナトリウム水溶液洗浄を各３回行った後、無水硫酸マグネシウム（東京化成工業株式会社製 試薬）で乾燥した。硫酸マグネシウムを濾過した後、過剰の原料アルコールを留去してアゼライン酸ジｎオクチル１８８ｇを得た。この化合物について、各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。結果を表１に示す。以下の各実施例、各比較例についても同様に結果を表1に示す。
〔実施例２〕
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりにアゼライン酸７５ｇ、１−オクタノール（東京化成工業株式会社製 試薬）５３ｇと２−エチルヘキサノール（東京化成工業株式会社製 試薬）６５ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、アゼライン酸ジｎオクチル３０質量％、アゼライン酸ｎオクチル２−エチルヘキシル４５質量％、およびアゼライン酸ジ２−エチルヘキシル２５質量％からなる混合物１４５ｇを得た。この混合物について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりにアゼライン酸７５ｇ、１−オクタノール（東京化成工業株式会社製 試薬）５３ｇと２−エチルヘキサノール（東京化成工業株式会社製 試薬）６５ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、アゼライン酸ジｎオクチル３０質量％、アゼライン酸ｎオクチル２−エチルヘキシル４５質量％、およびアゼライン酸ジ２−エチルヘキシル２５質量％からなる混合物１４５ｇを得た。この混合物について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔実施例３〕
ドデカン二酸ジ２−エチルヘキシル（東京化成工業株式会社製 試薬）について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
ドデカン二酸ジ２−エチルヘキシル（東京化成工業株式会社製 試薬）について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔実施例４〕
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりにセバシン酸８１ｇ、１−オクタノール（東京化成工業株式会社製 試薬）５３ｇと２−エチルヘキサノール（東京化成工業株式会社製 試薬）６５ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、セバシン酸ジｎオクチル３２質量％、セバシン酸ｎオクチル２−エチルヘキシル４６質量％、およびセバシン酸ジ２−エチルヘキシル２２質量％の混合物１４７ｇを得た。この混合物について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりにセバシン酸８１ｇ、１−オクタノール（東京化成工業株式会社製 試薬）５３ｇと２−エチルヘキサノール（東京化成工業株式会社製 試薬）６５ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、セバシン酸ジｎオクチル３２質量％、セバシン酸ｎオクチル２−エチルヘキシル４６質量％、およびセバシン酸ジ２−エチルヘキシル２２質量％の混合物１４７ｇを得た。この混合物について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔実施例５〕
１Ｌのガラス製フラスコに、１，４−ブタンジオール（東京化成工業株式会社製 試薬）２７ｇ、１−ブロモオクタン（東京化成工業株式会社製 試薬）１７４ｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド（東京化成工業株式会社製 試薬）１０ｇ、水酸化ナトリウム水溶液２００ｇ（水酸化ナトリウム６０ｇを水１４０ｇに溶解したもの）を入れ、７０℃で２０時間攪拌し反応させた。反応終了後、反応混合物を分液ロートに移し、有機相を水３００ｍＬで５回洗浄した後、過剰の１−ブロモオクタンを留去してビスｎオクチル 1，４−ブタンジエーテル７６ｇを得た。この化合物について、各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
１Ｌのガラス製フラスコに、１，４−ブタンジオール（東京化成工業株式会社製 試薬）２７ｇ、１−ブロモオクタン（東京化成工業株式会社製 試薬）１７４ｇ、テトラブチルアンモニウムブロマイド（東京化成工業株式会社製 試薬）１０ｇ、水酸化ナトリウム水溶液２００ｇ（水酸化ナトリウム６０ｇを水１４０ｇに溶解したもの）を入れ、７０℃で２０時間攪拌し反応させた。反応終了後、反応混合物を分液ロートに移し、有機相を水３００ｍＬで５回洗浄した後、過剰の１−ブロモオクタンを留去してビスｎオクチル 1，４−ブタンジエーテル７６ｇを得た。この化合物について、各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔実施例６〕
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりに２−エチルヘキサン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１３０ｇ、ポリテトラヒドロフラン２５０（シグマ−アルドリッチ社製 試薬）７５ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、ポリテトラヒドロフラン２５０の２−エチルヘキサン酸ジエステル１２６ｇを得た。このエステルについて各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりに２−エチルヘキサン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１３０ｇ、ポリテトラヒドロフラン２５０（シグマ−アルドリッチ社製 試薬）７５ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、ポリテトラヒドロフラン２５０の２−エチルヘキサン酸ジエステル１２６ｇを得た。このエステルについて各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔実施例７〕
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりにｎオクタン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１８０ｇ、トリエチレングリコール（東京化成工業株式会社製 試薬）７５ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、トリエチレングリコールのｎオクタン酸ジエステル１６３ｇを得た。このエステルについて各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりにｎオクタン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１８０ｇ、トリエチレングリコール（東京化成工業株式会社製 試薬）７５ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、トリエチレングリコールのｎオクタン酸ジエステル１６３ｇを得た。このエステルについて各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔比較例１〕
アゼライン酸ジ２−エチルヘキシル（東京化成工業株式会社製 試薬）について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
アゼライン酸ジ２−エチルヘキシル（東京化成工業株式会社製 試薬）について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔比較例２〕
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりにｎオクタン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１７３ｇと、ネオペンチルグリコール（東京化成工業株式会社製 試薬）５２ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、ネオペンチルグリコールｎオクタン酸ジエステル１６０ｇを得た。この化合物について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりにｎオクタン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１７３ｇと、ネオペンチルグリコール（東京化成工業株式会社製 試薬）５２ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、ネオペンチルグリコールｎオクタン酸ジエステル１６０ｇを得た。この化合物について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔比較例３〕
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりに２−エチルヘキサン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１６５ｇと、ネオペンチルグリコール（東京化成工業株式会社製 試薬）５２ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、ネオペンチルグリコール２−エチルヘキサン酸ジエステル１６０ｇを得た。この化合物について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
アゼライン酸９４ｇ、１−オクタノール１５６ｇの代わりに２−エチルヘキサン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１６５ｇと、ネオペンチルグリコール（東京化成工業株式会社製 試薬）５２ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、ネオペンチルグリコール２−エチルヘキサン酸ジエステル１６０ｇを得た。この化合物について各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔比較例４〕
グループＩＩ精製鉱油（出光興産(株)製）について、各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
グループＩＩ精製鉱油（出光興産(株)製）について、各種の物性（熱伝導率、体積抵抗率、動粘度、粘度指数、密度）を測定した。
〔物性測定方法〕
（１）熱伝導率
デカゴン社製 熱特性計ＫＤ２ｐｒｏを用い、シングルニードルセンサーにて室温２５℃で測定した。
（１）熱伝導率
デカゴン社製 熱特性計ＫＤ２ｐｒｏを用い、シングルニードルセンサーにて室温２５℃で測定した。
（２）体積抵抗率
ＪＩＳ Ｃ ２１０１の２４（体積抵抗率試験）に準拠し，室温２５℃で測定した。
（３）動粘度
ＪＩＳ Ｋ ２２８３に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
（４）粘度指数
ＪＩＳ Ｋ ２２８３に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
（５）密度
ＪＩＳ Ｋ２２４９「原油および石油製品−密度試験方法」に準拠して測定した。
（６）主鎖中の末端メチル基、メチレン基、およびエーテル基の総数、および分子中のメチル分岐とエチル分岐の総数
Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製６８５０型ガスクロマトグラフと，ＪＥＯＬ製ＡＬ−４００型ＮＭＲで目的物の生成を確認した後，構造式から求めた。
ＪＩＳ Ｃ ２１０１の２４（体積抵抗率試験）に準拠し，室温２５℃で測定した。
（３）動粘度
ＪＩＳ Ｋ ２２８３に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
（４）粘度指数
ＪＩＳ Ｋ ２２８３に規定される「石油製品動粘度試験方法」に準拠して測定した。
（５）密度
ＪＩＳ Ｋ２２４９「原油および石油製品−密度試験方法」に準拠して測定した。
（６）主鎖中の末端メチル基、メチレン基、およびエーテル基の総数、および分子中のメチル分岐とエチル分岐の総数
Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製６８５０型ガスクロマトグラフと，ＪＥＯＬ製ＡＬ−４００型ＮＭＲで目的物の生成を確認した後，構造式から求めた。
〔評価結果〕
表１の結果からわかるように、実施例１から７までに示される本発明の基油（化合物）は、所定のエステルあるいはエーテルであって、いずれも主鎖中の末端メチル基、メチレン基およびエーテル基の総数が２０以上であり、分子中のメチル分岐およびエチル分岐の総数が２以下であるので、熱伝導性（冷却性）および電気絶縁性の双方に優れる。さらに、動粘度も所定の範囲内であるので潤滑性能にも優れる。それ故、本発明の基油を用いた機器冷却油は、電気自動車やハイブリッド車用のモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池等の部材冷却用として、さらに変速機等の潤滑も兼ねた兼用油としても好適であることが理解できる。
一方、比較例１、２のエステルは、主鎖が短く、メチレン基の数が少ないため熱伝導性に劣る。また、比較例３のエステルは、主鎖が短く、メチレン基の数が少ないだけでなく、メチル分岐、エチル分岐が多いため熱伝導性に非常に劣る。比較例４は、精製鉱油を用いた場合であるが、多種類の異性体混合物であり、前記した主鎖や分子中の各種パラメータが所定の範囲にないので、熱伝導性に劣る。
表１の結果からわかるように、実施例１から７までに示される本発明の基油（化合物）は、所定のエステルあるいはエーテルであって、いずれも主鎖中の末端メチル基、メチレン基およびエーテル基の総数が２０以上であり、分子中のメチル分岐およびエチル分岐の総数が２以下であるので、熱伝導性（冷却性）および電気絶縁性の双方に優れる。さらに、動粘度も所定の範囲内であるので潤滑性能にも優れる。それ故、本発明の基油を用いた機器冷却油は、電気自動車やハイブリッド車用のモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池等の部材冷却用として、さらに変速機等の潤滑も兼ねた兼用油としても好適であることが理解できる。
一方、比較例１、２のエステルは、主鎖が短く、メチレン基の数が少ないため熱伝導性に劣る。また、比較例３のエステルは、主鎖が短く、メチレン基の数が少ないだけでなく、メチル分岐、エチル分岐が多いため熱伝導性に非常に劣る。比較例４は、精製鉱油を用いた場合であるが、多種類の異性体混合物であり、前記した主鎖や分子中の各種パラメータが所定の範囲にないので、熱伝導性に劣る。
Claims (8)
- 脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルのうち少なくともいずれか１種を３０質量％以上含有する機器冷却用基油であって、
前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおける主鎖中の末端メチル基、メチレン基およびエーテル基の総数が２０以上であり、
前記脂肪族ジエステルおよび脂肪族ジエーテルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が２以下であり、
該基油の４０℃動粘度が４ｍｍ２／ｓ以上、３０ｍｍ２／ｓ以下である
ことを特徴とする機器冷却用基油。 - 請求項１に記載の機器冷却用基油において、
２５℃における熱伝導率が０．１４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である
ことを特徴とする機器冷却用基油。 - 請求項１または請求項２に記載の機器冷却用基油において、
２５℃における体積抵抗率が１０１０Ω・ｃｍ以上である
ことを特徴とする機器冷却用基油。 - 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の機器冷却用基油を配合してなる
ことを特徴とする機器冷却油。 - 請求項４に記載の機器冷却油により冷却される
ことを特徴とする機器。 - 請求項５に記載の機器が電気自動車用またはハイブリッド車用である
ことを特徴とする機器。 - 請求項５または請求項６に記載の機器がモーター、バッテリー、インバーター、エンジンおよび電池の少なくともいずれかである
ことを特徴とする機器。 - 請求項４に記載の機器冷却油を用いる
ことを特徴とする機器冷却方法。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130214 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20140210 |