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
【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、脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）のうち少なくともいずれか１種を３０質量％以上含有し、前記各エステル、前記各エーテルおよび前記各エーテルエス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１８以上であり、前記各エステル、前記各エーテルおよび前記各エーテルエステルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が１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。
【解決手段】機器冷却用基油は、脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）のうち少なくともいずれか１種を３０質量％以上含有し、前記各エステル、前記各エーテルおよび前記各エーテルエス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１８以上であり、前記各エステル、前記各エーテルおよび前記各エーテルエステルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００２／０９７０１７号公報
【特許文献２】特開２００９−１６１６０４号公報
【特許文献３】特開２００９−２４２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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を提供するものである。
【０００９】
（１）脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）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、前記各エステル、前記各エーテル、および前記各エーテルエス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１８以上であり、前記各エステル、前記各エーテルおよび前記各エーテルエステルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が１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から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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の機器冷却用基油（以下、単に「基油」ともいう。）は、脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）のうち少なくともいずれか１種を基油の主成分とする。また、上述の各エステル分子、各エーテル分子、各エーテルエステル分子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は１８以上であり、さらに上述の各エステル分子および各エーテル分子におけるメチル分岐およびエチル分岐の総数は１以下である。ここで、主鎖とは芳香環を経由してもよい分子中で一番長い鎖状構造部分をいう。また、脂肪族トリ（エーテルエステル）とは、エーテル基とエステル基を合計３つ有する化合物をいい、脂肪族テトラ（エーテルエステル）とは、エーテル基とエステル基を合計４つ有する化合物をいい、芳香族ジ（エーテルエステル）とは，エーテル基とエステル基を合計２つ有する化合物をいう。
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
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、長い鎖状構造を有するエステルやエーテルが有利である。また芳香族環は非常に剛直で分子振動エネルギーをあまり拡散させないので、長い鎖状構造が芳香族環を介して繋がっていても熱伝導率をあまり低下させない。それ故、本発明では、芳香族化合物の場合、芳香族環を介する最も長い鎖状構造を主鎖とする。
【００１３】
そこで、本発明では、脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）のうち少なくともいずれか１種の化合物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、上述の各エステル、各エーテルおよび各エーテルエス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は１８以上である。さらに、上述の各エステル、各エーテルおよび各エーテルエステルの分子中のメチル分岐およびエチル分岐の総数は、冷却性向上の観点より１以下である。また、冷却性向上の観点より、上述のメチル分岐およびエチル分岐をいずれも有さないことが好ましい。
【００１４】
このようなエステルは、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、カルボン酸とアルコールとの脱水縮合反応、カルボン酸ハロゲン化物とアルコールとの縮合反応、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１８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１以下となる様に反応させ合成してもよい。
【００１５】
原料のカルボン酸としては、脂肪族カルボン酸や芳香族カルボン酸が挙げられる。例えば、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、オレイン酸、エチルヘキサン酸、ブチルオクタン酸、ペンチルノナン酸、ヘキシルデカン酸、ヘプチルウンデカン酸、オクチルドデカン酸、メチルヘプタデカン酸、サリチル酸、４−ヒドロキシ安息香酸、安息香酸、フェニル酢酸などのモノカルボン酸や、フタル酸，イソフタル酸，テレフタル酸などのジカルボン酸などが挙げられる。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。
【００１６】
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、メチルヘプタデカノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、およびトリエチレングリコールモノブチルエーテルなどのモノオールやトリメチロールプロパン、トリメチロールエタンのようなトリオール、ペンタエリスリトールのようなテトラ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。
【００１７】
本発明の基油は、上述のエステルやエーテルを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。上述のエステルや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。
【００１８】
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。
【００１９】
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２５℃における体積抵抗率が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く、１０１３Ω・ｃｍ以上であることが特に好ましい。
【００２０】
本発明の基油としては、上述の炭化水素化合物に他の成分（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【実施例】
【００２７】
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。
【００２８】
【表１】
【００２９】
〔実施例１〕
５００ＭＬのDean-Stark装置付き四つ口フラスコにｎオクタン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１７３ｇと、ペンタエリスリトール（東京化成工業株式会社製 試薬）３４ｇ、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、ペンタエリスリトールテトラｎオクタン酸エステル１４８ｇ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。
【００３０】
〔実施例２〕
ｎオクタン酸１７３ｇと，ペンタエリスリトール３４ｇの代わりにｎオクタン酸１５９ｇと、トリメチロールプロパン（東京化成工業株式会社製 試薬）４０ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、トリメチロールプロパントリｎオクタン酸エステル１３９ｇ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。
【００３１】
〔実施例３〕
ｎオクタン酸１７３ｇと、ペンタエリスリトール３４ｇの代わりに無水フタル酸（東京化成工業株式会社製 試薬）４４ｇと、１−ドデカノール（東京化成工業株式会社製 試薬）１４９ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、フタル酸ジｎドデシル１３７ｇ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。
【００３２】
〔実施例４〕
ｎオクタン酸１７３ｇと、ペンタエリスリトール３４ｇの代わりにイソフタル酸（東京化成工業株式会社製 試薬）５０ｇと、１−オクタノール（東京化成工業株式会社製 試薬）１０４ｇを用いた事以外は実施例１と同様に行って、イソフタル酸ジｎオクチル１０７ｇ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。
【００３３】
〔実施例５〕
１Ｌのガラス製フラスコに、トリメチロールプロパン（東京化成工業株式会社製 試薬）３４ｇ、１−ブロモオクタン（東京化成工業株式会社製 試薬）２１７ｇ、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た反応混合物とｎオクタン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）５０ｇ、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５００ＭＬのDean-Stark装置付き四つ口フラスコに入れ、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，トリメチロールプロパンの未反応アルコール部分をエステル化した。飽和食塩水洗浄後、過剰のｎオクタン酸を留去して、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、溶媒を留去して、トリメチロールプロパンのｎオクチルトリエーテル２４％，トリメチロールプロパンのｎオクチルジエーテルｎオクタン酸モノエステル５８％，トリメチロールプロパンのｎオクチルモノエーテルｎオクタン酸ジエステル１８％の混合物を１０２ｇ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。
【００３４】
〔比較例１〕
トリメチロールプロパン２−エチルヘキサン酸トリエステル（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。
【００３５】
〔比較例２〕
フタル酸ジ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。
【００３６】
〔比較例３〕
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。
【００３７】
〔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。
【００３８】
（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。
【００３９】
〔評価結果〕
表１の結果からわかるように、実施例１から５までに示される本発明の基油（化合物）は、いずれも主鎖中の末端メチル基およびメチレン基の総数が１８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１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は、実施例２と同じトリメチロールプロパンのトリエステルであるが、主鎖が短くエチル分岐が多いので熱伝導性に劣る。比較例２は、実施例３と同じフタル酸エステルであるが、主鎖が短くエチル分岐が多いので熱伝導性に劣る。比較例３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。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００２／０９７０１７号公報
【特許文献２】特開２００９−１６１６０４号公報
【特許文献３】特開２００９−２４２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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を提供するものである。
【０００９】
（１）脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）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、前記各エステル、前記各エーテル、および前記各エーテルエス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１８以上であり、前記各エステル、前記各エーテルおよび前記各エーテルエステルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が１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から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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の機器冷却用基油（以下、単に「基油」ともいう。）は、脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）のうち少なくともいずれか１種を基油の主成分とする。また、上述の各エステル分子、各エーテル分子、各エーテルエステル分子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は１８以上であり、さらに上述の各エステル分子および各エーテル分子におけるメチル分岐およびエチル分岐の総数は１以下である。ここで、主鎖とは芳香環を経由してもよい分子中で一番長い鎖状構造部分をいう。また、脂肪族トリ（エーテルエステル）とは、エーテル基とエステル基を合計３つ有する化合物をいい、脂肪族テトラ（エーテルエステル）とは、エーテル基とエステル基を合計４つ有する化合物をいい、芳香族ジ（エーテルエステル）とは，エーテル基とエステル基を合計２つ有する化合物をいう。
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
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、長い鎖状構造を有するエステルやエーテルが有利である。また芳香族環は非常に剛直で分子振動エネルギーをあまり拡散させないので、長い鎖状構造が芳香族環を介して繋がっていても熱伝導率をあまり低下させない。それ故、本発明では、芳香族化合物の場合、芳香族環を介する最も長い鎖状構造を主鎖とする。
【００１３】
そこで、本発明では、脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）のうち少なくともいずれか１種の化合物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、上述の各エステル、各エーテルおよび各エーテルエス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は１８以上である。さらに、上述の各エステル、各エーテルおよび各エーテルエステルの分子中のメチル分岐およびエチル分岐の総数は、冷却性向上の観点より１以下である。また、冷却性向上の観点より、上述のメチル分岐およびエチル分岐をいずれも有さないことが好ましい。
【００１４】
このようなエステルは、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、カルボン酸とアルコールとの脱水縮合反応、カルボン酸ハロゲン化物とアルコールとの縮合反応、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１８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１以下となる様に反応させ合成してもよい。
【００１５】
原料のカルボン酸としては、脂肪族カルボン酸や芳香族カルボン酸が挙げられる。例えば、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、オレイン酸、エチルヘキサン酸、ブチルオクタン酸、ペンチルノナン酸、ヘキシルデカン酸、ヘプチルウンデカン酸、オクチルドデカン酸、メチルヘプタデカン酸、サリチル酸、４−ヒドロキシ安息香酸、安息香酸、フェニル酢酸などのモノカルボン酸や、フタル酸，イソフタル酸，テレフタル酸などのジカルボン酸などが挙げられる。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。
【００１６】
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、メチルヘプタデカノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、およびトリエチレングリコールモノブチルエーテルなどのモノオールやトリメチロールプロパン、トリメチロールエタンのようなトリオール、ペンタエリスリトールのようなテトラ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。
【００１７】
本発明の基油は、上述のエステルやエーテルを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。上述のエステルや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。
【００１８】
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。
【００１９】
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２５℃における体積抵抗率が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く、１０１３Ω・ｃｍ以上であることが特に好ましい。
【００２０】
本発明の基油としては、上述の炭化水素化合物に他の成分（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【実施例】
【００２７】
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。
【００２８】
【表１】
【００２９】
〔実施例１〕
５００ＭＬのDean-Stark装置付き四つ口フラスコにｎオクタン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）１７３ｇと、ペンタエリスリトール（東京化成工業株式会社製 試薬）３４ｇ、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、ペンタエリスリトールテトラｎオクタン酸エステル１４８ｇ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。
【００３０】
〔実施例２〕
ｎオクタン酸１７３ｇと，ペンタエリスリトール３４ｇの代わりにｎオクタン酸１５９ｇと、トリメチロールプロパン（東京化成工業株式会社製 試薬）４０ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、トリメチロールプロパントリｎオクタン酸エステル１３９ｇ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。
【００３１】
〔実施例３〕
ｎオクタン酸１７３ｇと、ペンタエリスリトール３４ｇの代わりに無水フタル酸（東京化成工業株式会社製 試薬）４４ｇと、１−ドデカノール（東京化成工業株式会社製 試薬）１４９ｇを用いた以外は実施例１と同様に行って、フタル酸ジｎドデシル１３７ｇ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。
【００３２】
〔実施例４〕
ｎオクタン酸１７３ｇと、ペンタエリスリトール３４ｇの代わりにイソフタル酸（東京化成工業株式会社製 試薬）５０ｇと、１−オクタノール（東京化成工業株式会社製 試薬）１０４ｇを用いた事以外は実施例１と同様に行って、イソフタル酸ジｎオクチル１０７ｇ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。
【００３３】
〔実施例５〕
１Ｌのガラス製フラスコに、トリメチロールプロパン（東京化成工業株式会社製 試薬）３４ｇ、１−ブロモオクタン（東京化成工業株式会社製 試薬）２１７ｇ、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た反応混合物とｎオクタン酸（東京化成工業株式会社製 試薬）５０ｇ、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５００ＭＬのDean-Stark装置付き四つ口フラスコに入れ、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，トリメチロールプロパンの未反応アルコール部分をエステル化した。飽和食塩水洗浄後、過剰のｎオクタン酸を留去して、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、溶媒を留去して、トリメチロールプロパンのｎオクチルトリエーテル２４％，トリメチロールプロパンのｎオクチルジエーテルｎオクタン酸モノエステル５８％，トリメチロールプロパンのｎオクチルモノエーテルｎオクタン酸ジエステル１８％の混合物を１０２ｇ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。
【００３４】
〔比較例１〕
トリメチロールプロパン２−エチルヘキサン酸トリエステル（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。
【００３５】
〔比較例２〕
フタル酸ジ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。
【００３６】
〔比較例３〕
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。
【００３７】
〔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。
【００３８】
（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。
【００３９】
〔評価結果〕
表１の結果からわかるように、実施例１から５までに示される本発明の基油（化合物）は、いずれも主鎖中の末端メチル基およびメチレン基の総数が１８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１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は、実施例２と同じトリメチロールプロパンのトリエステルであるが、主鎖が短くエチル分岐が多いので熱伝導性に劣る。比較例２は、実施例３と同じフタル酸エステルであるが、主鎖が短くエチル分岐が多いので熱伝導性に劣る。比較例３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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）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、
前記各エステル、前記各エーテル、および前記各エーテルエス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１８以上であり、前記各エステル、前記各エーテルおよび前記各エーテルエステルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が１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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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８】
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。
【請求項１】
脂肪族トリエステル、脂肪族トリエーテル、脂肪族トリ（エーテルエステル）、脂肪族テトラエステル、脂肪族テトラエーテル、脂肪族テトラ（エーテルエステル）、芳香族ジエステル、芳香族ジエーテル、および芳香族ジ（エーテルエステル）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、
前記各エステル、前記各エーテル、および前記各エーテルエス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１８以上であり、前記各エステル、前記各エーテルおよび前記各エーテルエステルにおけるメチル分岐およびエチル分岐の総数が１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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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８】
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。
【公開番号】特開２０１１−１５７５４１（Ｐ２０１１−１５７５４１Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０４７６（Ｐ２０１０−１８０４７６）
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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