专利名称：机器冷却用基础油、混合该基础油而成的机器冷却油、通过该冷却油冷却的机器以及用该 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器冷却用基础油、混合该基础油而成的机器冷却油、通过该冷却油冷却的机器以及用该冷却油进行的机器冷却方法。
背景技术：
由于电动汽车、混合动力汽车的高性能化，马达的功率密度升高，发热量也逐渐增力口。因此，不仅仅考虑线圈、磁铁等的耐热性的改善，还要考虑由于马达的高效率化导致的发热量的减少等，在马达设计上也要进行各种研究。马达的冷却方法，大体上分为气冷、水冷以及油冷3种方式。其中，气冷方式在不 需要特别准备冷却介质的方面是优异的，但难以确保大的冷却容量。水冷方式因为水的导热率高，冷却性优异，但是由于具有导电性不能直接冷却马达线圈，就产生了布满冷却管的必要性，因此就有冷却装置变得很大的问题。相对于这些冷却方式，油冷方式中，使用的油冷却效率优异，同时导电性也低，因此能直接冷却马达，可进行紧凑的设计。所以，回转部件的润滑也同时需要时，由于同一包装化，也可以将马达冷却油作为兼用油使用。例如，混合动力汽车中，使变速机油循环并同时进行马达的冷却的机构被实用化。此外，在电动汽车的车轮驱动马达中，使润滑油循环、兼顾行星齿轮的润滑与马达线圈冷却的设计上也做了研究。作为如此同时进行变速机等的润滑与马达冷却的兼用油，提出有例如低粘度的矿物油或合成油中混合(A)含烃基的二硫代磷酸锌、(B)三芳基磷酸酯以及(C)三芳基硫代磷酸酯中的至少一项而成的润滑油组合物(参照专利文献I)。此外，使用尿素加合值在4质量％以下、40°C时的运动粘度在25mm2/s以下、粘度指数在100以上的润滑油基础油的热传导系数在720W/m2 · °C以上的润滑油组合物(参照专利文献2);使用了含有以基础油总量为基准在10质量％以上、100质量％以下的酯系合成油、40°C时的运动粘度不足15mm2/s、粘度指数在120以上、15°C时的密度O. 85g/cm3以上的润滑油基础油的热传导系数为780W/m2 · °C以上的润滑油组合物(参照专利文献3)也被作为同样的兼用油提出。上述的各文献中记载了 被提出的润滑油组合物的绝缘性、冷却性以及润滑性优异，适用于电动汽车或者混合动力汽车等的安装了电动马达的车。现有技术文献专利文献专利文献I :W02002/097017号公报专利文献2 :日本专利特开2009-161604号公报专利文献3 :日本专利特开2009-242547号公报
发明内容
本发明要解决的课题
然而，专利文献I中关于润滑油组合物的冷却性只涉及到做成低粘度，而没有公开任何关于冷却性能的数数据。此外，实施例中作为基础油记载的新戊二醇2-乙基己酸二酯和烷基苯，导热率低，并不能称为导热率冷却性好。此外，专利文献2的说明书段落〔0020〕中记载了，“作为尿素加合物……使导热性恶化的成分……，但精度好且准确地捕集了”。即，提及尿素加合物成分是使导热性恶化的成分，但从实际的导热性方面来看正相反，认为“链烷烃主链长的成分的导热性差”的见解是错误的。所以，能否说专利文献2中公开了冷却性优异的润滑油组合物，留有疑问。此外，专利文献3中具体公开的基础油是酯化合物，因为体积电阻率低，因此绝缘性差，作为马达冷却油不一定理想。因此，本发明的目的是提供一种电绝缘性与导热性优异的机器冷却用基础油、混合该基础油而成的机器冷却油、用该冷却油冷却的机器以及用该冷却油进行的机器冷却方法。解决课题的手段作为表示流体冷却性的尺度有“热传导系数(每单位面积、单位温度、单位时间的导热量)”，此值越大冷却性越好。但是，因为热传导系数不是物性值而是随着流速或材质等的条件变化的值，所以在提高该值这样的设计上做研究。另一方面，要用流体方面的研究使热传导系数增大，就关系到努塞尔数(Nusseltnumber)、雷诺数(Reynoleds number)以及普朗特数(Prandtl number),因此作为流体的物性值，运动粘度、导热率、比热以及密度对冷却性产生影响。具体来讲，运动粘度越小导热率、比热以及密度越大，作为流体的冷却性越优异。所以，经以往研究，由流体(润滑油等)的低粘度化提高冷却性能。然而，润滑油的情况下，如果使之低粘度化，冷却性能提高，但不能确保充足的油膜厚度，导致润滑不良。因此，必要最低限度的界限粘度取决于变速器等的润滑部分的条件。从而，即使是相同的运动粘度，导热率、比热以及密度越大的润滑油，冷却性能越优异。例如、由温度均一的板的强制对流得到的热传导系数是导热率的3分之2次方、比热的3分之I次方、密度的3分之I次方的比例，因此导热率的影响是最大的。于是，作为马达等的机器中使用的冷却油，期望导热率高的基础油，但此前对基础油的分子构造和导热率之间的关联既没有研究的例子也没有知识。对于基本的低分子化合物，如化学手册中记载的程度，即已知甘油、乙二醇、甲醇等的醇类的导热率高的程度。但是，醇类等极性化合物的体积电阻率低(电绝缘性差)，完全不能作为直接冷却马达等机器的冷却油使用。此外也不能期待有作为润滑油的润滑性。对此，本发明人从分子设计的观点进行专心研究，发现具有规定的分子结构的烃类化合物的冷却性、电绝缘性以及润滑性优异。S卩，本发明提供如下的机器冷却用基础油、混合该基础油而成的机器冷却油、通过该冷却油冷却的机器以及用该冷却油进行的机器冷却方法。(I) 一种机器冷却用基础油，其特征在于,含有30%质量以上的主链中的末端甲基以及亚甲基的总数在16以上、分子中的甲基分支以及乙基分支的总数在I以下的烃化合物,40°C时的运动粘度在4mm2/s以上、30mm2/s以下。(2)上述⑴中所述的机器冷却用基础油，其特征在于，上述主链中的亚甲基的总数在16以上。(3)上述的⑴或⑵中所述的机器冷却用基础油，其特征在于，上述烃化合物是、链状结构。(4)上述的⑴至⑶的任意一项中所述的机器冷却用基础油，其特征在于，上述烃化合物是饱和结构。(5)上述的⑴至⑶中的任意一项所述的机器冷却用基础油，其特征在于，上述烃化合物具有不饱和结构。(6)上述的(I)至(5)的任意一项中所述的机器冷却用基础油，其特征在于，25°C时的导热率为O. 138W/(m · K)以上。(7)上述的(I)至(6)的任意一项中所述的机器冷却用基础油，其特征在于，25°C时的体积电阻率是IO13 Ω · Cm以上。
(8) 一种机器冷却油，其特征在于，混合上述的(I)至(7)的任意一项中所述的机器冷却用基础油而成。(9) 一种机器，其特征在于，用上述⑶中所述的机器冷却油冷却。(10)上述(9)中所述的机器，其特征在于，所述机器是电动汽车用或者混合动力汽车用的机器。(11)上述(9)或者(10)中所述的机器，其特征在于，所述机器选自马达、蓄电池、变换器(、>'—夕一，inverter)、引擎以及电池中的至少一种。(12) 一种机器冷却方法，其特征在于，使用上述⑶中所述的机器冷却油。发明的效果混合本发明的机器冷却用基础油而成的机器冷却油，因为绝缘性与导热性优异，因此适用于电动汽车、混合动力汽车等中安装的马达、蓄电池、变换器、引擎以及电池等的冷却。
图I是显示本发明的实施例2中使用的化合物的气相色谱仪的图。图2是显示本发明的比较例I中使用的化合物的气相色谱仪的图。
具体实施例方式本发明的机器冷却用基础油(下面简称“基础油”)的特征在于，含有30质量％以上的主链中的末端甲基以及亚甲基的总数在16以上、分子中的甲基分支以及乙基分支的总数在I以下的烃化合物，40°C时运动粘度是4mm2/s以上、30mm2/s以下。此处，主链是指分子中最长的链状结构部分。以下，详细说明本发明。为了改善液体分子的导热性，重要的是使由于分子间冲突的热振动能的授受良好和做成使分子内振动能不扩散的结构的分子设计。此外，要增加分子间的冲突频率，使分子的主链变长、通过碳-碳键间的旋转运动扩大分子末端的可动范围是有效的。具体地讲，为了不使分子内的振动能扩散而是汇集在分子主链中，减少使振动能扩散的短的甲基分支、乙基分支。由于甲基、乙基的可动范围也小，因此也不利于与邻接分子的冲突(能量授受)。作为具有这样的结构的分子，具有长链状分子的烃化合物是有利的。于是，在本发明中，将主链中的末端甲基以及亚甲基的总数在16以上、分子中的甲基分支以及乙基分支的总数在I以下的烃化合物，作为基础油的主要成分使用。此外，从冷却性提高的观点，优选上述烃化合物中亚甲基的总数在16以上。此外，从作为基础油的冷却性能提高的观点，上述烃化合物优选为链状结构，进一步优选为直链状。进一步地，此烃化合物可以是饱和结构，也可以是不饱和结构。作为这样的烃化合物，可以直接使用众所周知的α烯烃的低聚物，或可以进一步氢化后使用。作为α烯烃，可以使用I-辛烯、I-癸烯、I-十二碳烯以及I-十四碳烯等。作为低聚物化催化剂，也可以使用一般使用的BF3络合物催化剂、固体酸催化剂等，由于容易生成分支多的骨架异构体，因此可能难以得到目的结构的生成物。所以，优选使用难以引起骨架异构化的金属茂络合物催化剂。低聚物的氢化中，适用普通的海绵镍、镍硅藻土等的镍催化剂、钯活性炭、或者钌活性炭等的贵金属催化剂等。此外，负载型催化剂、络合物催化剂等，使用的催化剂的种类没有限制。 本发明的基础油含有30质量％以上的上述烃化合物，作为基础油的含量优选在50%以上，更优选在60质量％以上，进一步优选在70质量％以上，特别优选在80 %质量％以上。如果使用上述的烃类化合物的含量未满30质量％的基础油，可能不能充分发挥冷却性能。当然，将本发明的基础油作为机器冷却用基础油单独(100质量％)使用也可以。本发明的基础油在40°C的运动粘度在4mm2/s以上、30mm2/s以下，优选在4mm2/s以上、20mm2/s以下。如果40°C时的运动粘度未满4mm2/s，例如，作为马达与变速器等的兼用油使用的情况下，润滑性可能不够。另一方面，如果40°C时的运动粘度超过30mm2/s，可能冷却性不够，此外，可能会给作为马达等的冷却油的系统内循环等带来故障。本发明的基础油，从冷却性的角度出发，优选25°C时的导热率为O. 138W/(m*K)以上时，更优选在O. 139W/(m · K)以上。此外，从绝缘性的观点，本发明的基础油优选在25°C的体积电阻率在IO13 Ω ^cm以上，更优选在IO14Ω · Cm以上。也可以向上述的烃化合物中混合入其他的成分(基础油)作为本发明的基础油来使用。这种情况下，虽然作为其他的成分的种类没有特别限制，但需要以不损害本发明的效果的程度混合不损害上述粘度范围、进一步地不损害冷却性、绝缘性以及润滑性的成分。作为这样的其他的成分，例如优选的为矿物油或者合成油。作为矿物油，可以列举，例如，环烷烃系矿物油、石蜡系矿物油、GTL矿物油、WAX异构化矿物油等。具体地，可以举例，经由溶剂提纯或者氢化提纯的轻质中性油、中质中性油、重质中性油或者光亮油(bright stock)等。另一方面，作为合成油，可以列举，聚丁烯或者其氢化物、聚α-烯烃(I-辛烯低聚物、I-癸烯)或者其氢化物、α-烯烃共聚物、烷基苯、多元醇酯、二元酸酯、聚氧亚烷基二醇、聚氧亚烷基二醇酯、聚氧亚烷基二醇醚、位阻酯、硅酮油等。由上述的本发明的基础油构成的机器冷却油适用于作为电动汽车、混合动力汽车等的马达、蓄电池、变换器、引擎以及电池等的冷却用途中使用。此外，因为基础油的40°C粘度也在规定的范围中，因此润滑性也优异，所以作为进行行星齿轮或变速机等的润滑的兼用油也令人满意。另外，本发明的机器冷却油中，可以在不妨碍本发明的目的的范围根据需要进一步混合种种添加剂。例如，粘度指数改进剂、抗氧化剂、洗涤分散剂、摩擦调整剂(油性剂、极压添加剂)、抗磨剂、金属减活剂、流动点降低剂以及消泡剂等。但是，将机器冷却油作为兼用油使用的情况下，应该留意要做成不损害电绝缘性而发挥润滑性能的混合配方。所以，作为机器冷却油，优选决定25°C时的导热率在O. 138ff/(m*K)以上、25°C时的体积电阻率在IO13 Ω · cm以上、进一步地40°C时的运动粘度也在4mm2/s以上、30mm2/s以下的混合处方作为粘度指数改进剂，可以举例，例如，非分散型聚甲基丙烯酸酯、分散型聚甲基丙烯酸酯、烯烃系共聚物(例如，乙烯-丙烯共聚物等)、分散型烯烃系共聚物、苯乙烯系共聚物(例如，苯乙烯-二烯氢化共聚物等)等。这些粘度指数改进剂的质均分子量，例如在分散型以及非分散型聚甲基丙烯酸酯的情况，优选在5千以上、30万以下。此外，烯烃系共聚物的情况优选在800以上、10万以下的程度。这些粘度指数改进剂可以单独或多种任意组合混合，其混合量优选以冷却油总量为基准，在O. I质量％以上、20质量％以下的范围。作为抗氧化剂，可以举例有烷基化二苯胺、苯基-α -萘胺、烷基化苯基-α -萘胺等的胺系抗氧化剂、2,6- 二 -叔丁基苯酌·、4,4’ -亚甲基双(2,6- 二 -叔丁基苯酌·)、异辛 基_3_ (3, 5_ 二-叔丁基-4-轻苯基)丙酸酷、正十八烧基_3_ (3, 5_ 二-叔丁基-4-轻苯基)丙酸酯等的苯酚系抗氧化剂、二月桂基_3，3’ -硫代二丙酸酯等的硫系抗氧化剂、磷酸酯等的磷系抗氧化剂、进一步地有钥系抗氧化剂。这些抗氧化剂可以单独或多种任意组合含有，通常优选2种以上的组合，其混合量以冷却油总量为基准，优选在O. 01质量％以上、5质量％以下。作为洗涤分散剂，举例有碱土类金属磺酸盐、碱土类金属酚盐、碱土类金属水杨酸盐、碱土类金属膦酸盐等的金属系洗涤剂、及烯基琥珀酰亚胺、苯甲胺、烷基多胺、烯基琥珀酸酯等的无灰系分散剂。这些洗涤分散剂可以单独使用一种，也可以2种以上组合使用。其混合量，以冷却油的总量为基准，优选在O. I质量％以上、30质量％以下。作为摩擦调整剂、抗磨剂，例如举出有硫化烯烃、二烷基多硫化物、二芳基烷基多硫化物、二芳基多硫化物等的硫系化合物；磷酸酯、硫代磷酸酯、亚磷酸酯、亚磷酸烷基酯、磷酸酯胺盐、亚磷酸酯胺盐等的磷系化合物；氯化油脂、氯化石蜡、氯化脂肪酸酯、氯化脂肪酸等的氯系化合物；烷基或者烯基马来酸酯、烷基或者烯基琥珀酸酸酯等的酯系化合物；烷基或者烯基马来酸、烷基或者烯基琥珀酸等的有机酸系化合物；环烷酸盐、二硫代磷酸锌(ZnDTP)、二硫代氨基甲酸锌(ZnDTC)、二硫代磷酸硫化氧钥(MoDTP)、二硫代氨基甲酸硫化氧钥(MoDTC)等的有机金属系化合物等。其混合量，以冷却油的总量为基准，优选在O. I质量％以上、5质量％以下。作为金属减活剂可以列举，苯并三唑、三唑衍生物、苯并三唑衍生物、噻二唑衍生物等，其混合量以冷却油总量为基准，优选在O. 01质量％以下、3质量％以下。流动点降低剂可列举，例如乙烯一醋酸乙烯酯共聚物、氯化石蜡和萘的缩合物、氯化石蜡和苯酚的缩合物、聚甲基丙烯酸酯、聚烷基苯乙烯等，特别优选聚甲基丙烯酸酯。这些混合量，以冷却油总量为基准，优选为O. 01质量％以上,5质量％以下。作为消泡剂使用液态硅酮较合适，例如甲基硅酮、氟硅酮、聚丙烯酸酯等适用。这些消泡剂优选的混合量以冷却油总量为基准，在O. 0005质量％以上，O. 01质量％以下。实施例接着，通过实施例更详细说明本发明，但本发明并不被这些例子做任何的限定。
具体地，配制表I中所示的各基础油，进行各种评价。基础油的配制方法以及评价方法(物性测定方法)如下。 [表 I]
权利要求
1.一种机器冷却用基础油，其特征在于，含有30质量％以上的主链中的末端甲基以及亚甲基的总数在16以上、分子中的甲基分支以及乙基分支的总数在I以下的烃化合物，40°C运动粘度在4mm2/s以上、30mm2/s以下。
2.根据权利要求I所述的机器冷却用基础油，其特征在于，上述主链中的亚甲基的总数在16以上。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的机器冷却用基础油，其特征在于，上述烃化合物是链状结构。
4.根据权利要求I 3任意一项中所述的机器冷却用基础油，其特征在于，上述烃化合物是饱和结构。
5.根据权利要求I 3任意一项中所述的机器冷却用基础油，其特征在于，上述烃化合物有不饱和结构。
6.根据权利要求I 5任意一项中所述的机器冷却用基础油,其特征在于,在25°C时的导热率是O. 138W/ (m · K)以上。
7.根据权利要求I 6任意一项所述的机器冷却用基础油，其特征在于，在25°C时的体积电阻率在 ο13 Ω · Cm以上。
8.一种机器冷却油，其特征在于，混合权利要求I 7任意一项所述的机器冷却用基础油而成。
9.一种机器，其特征在于，用权利要求8中所述的机器冷却油冷却。
10.根据权利要求9所述的机器，其特征在于，所述机器是用于电动汽车或者混合动力汽车的机器。
11.根据权利要求9或权利要求10中所述的机器，其特征在于，所述机器是马达、蓄电池、变换器、引擎以及电池中的至少任一种。
12.一种机器冷却方法，其特征在于，使用权利要求8中所述的机器冷却油。
全文摘要
一种机器冷却用基础油，其含有30质量％以上的主链中的末端甲基以及亚甲基的总数在16以上、分子中的甲基分支以及乙基分支的总数在1以下的烃化合物，40℃时运动粘度是4mm2/s以上、30mm2/s以下。混合该基础油而成的机器冷却油，因为电绝缘性与导热性优异，因此适用于电动汽车、混合动力汽车等的马达、蓄电池、变换器、引擎以及电池等的冷却。
文档编号C10N20/00GK102666815SQ201080059380
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月5日 优先权日2009年12月24日
发明者坪内俊之 申请人:出光兴产株式会社