(57)【要約】  本発明は少なくとも1つのバッテリーを含む電気車両又はハイブリッド車両の推進システムを冷却するための組成物であって、(i)少なくとも1つのベースオイル、又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素流体、(ii)式(I) RF-L-RH (I)に対応し、RFがペルフルオロ基又は部分フッ化基であり、RHが炭化水素系基であり、Lがリンカーである、少なくとも1つの難燃剤、(iii)50〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物を含む、組成物に関する。本発明は、熱暴走が検出された場合、式(I)の難燃剤と電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの部品との間の接触を促進するための、50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物の使用であって、前記式(I)の難燃剤がベースオイル又は50℃以上の沸点を有する炭化水素流体の中に配合されている、使用にも関する。本発明は、少なくとも1つのバッテリーを本発明の組成物と接触させる少なくとも1つの工程を含む、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの少なくとも1つのバッテリーを冷却及び防火する方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つのバッテリーを含む電気車両又はハイブリッド車両の推進システムを冷却するための組成物であって、
(i)少なくとも1つのベースオイル、又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体、
(ii)式(I)
RF-L-RH (I)
に対応し、
RFが特に1〜22個、好ましくは1〜20個、更により優先的には1〜16個の炭素原子を含むペルフルオロ基又は部分フッ化基であり、
RHが特に1〜22個、好ましくは1〜20個、更により優先的には1〜16個の炭素原子を含む炭化水素系基であり、
Lがリンカーである、少なくとも1つの難燃剤、及び
(iii)50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物
を含む組成物。
【請求項２】
前記50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物が前記式(I)に対応する難燃剤とは異なり、かつ前記ベースオイル又は前記50℃以上の沸点を有する炭化水素系流体が前記組成物の全質量に対して80質量%以上、好ましくは80質量%〜99.5質量%の範囲の含量で前記組成物中に存在することを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
【請求項３】
前記式(I)に対応する難燃剤/50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物の質量比が0.2〜200、好ましくは0.5〜50であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物。
【請求項４】
請求項1に規定の前記式(I)に対応する難燃剤によって形成され、前記50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物を含むミセルを含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項５】
Lが以下の二価の基、-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、又は-PO4-から選択されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項６】
前記式(I)の難燃剤が、前記組成物の全質量に対して0.5質量%〜40質量%の含量で、特に2質量%〜30質量%の含量で、更により詳細には2質量%〜20質量%の含量で、有利には3質量%〜10質量%で存在していることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項７】
前記フッ素化合物の沸点が55℃〜120℃であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項８】
前記フッ素化合物がペルフルオロ化合物であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項９】
前記フッ素化合物がペルフルオロオクタン及びペルフルオロシクロヘキサン、並びにそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１０】
前記フッ素化合物が、前記組成物の全質量に対して0.01質量%〜20質量%、特に0.1質量%〜10質量%、更により特定すると0.2質量%〜5質量%の含量で前記組成物中に存在することを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１１】
前記ベースオイルが、カルボン酸とアルコールとのある種のエステル等の合成油から、ポリ-α-オレフィンから、及び2〜8個の炭素原子、特に2〜4個の炭素原子を含むアルキレンオキシドの重合又は共重合によって得られるポリアルキレングリコールから、選択されることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１２】
前記炭化水素系流体が、50℃〜350℃、特に60℃〜250℃、更により特定すると80℃〜200℃の沸点を有することを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１３】
前記炭化水素系流体が完全に飽和されており、好ましくは、前記炭化水素系流体の成分が、12〜30個の炭素原子、優先的には13〜19個の炭素原子、より優先的には14〜18個の炭素原子を含むイソパラフィンから選択されることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１４】
前記炭化水素系流体が、炭化水素系流体の全質量に対して90質量%以上、特に95質量%以上、更により有利には98質量%以上の含量のイソパラフィンを含むことを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１５】
前記炭化水素系流体が、80℃〜180℃の範囲の温度及び50バール〜160バールの範囲の圧力における、生物起源の脱酸素化及び/又は異性化された原料の接触水素化のプロセスを介して得られることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１６】
前記炭化水素系流体が、前記炭化水素系流体の全質量に対して98%〜100%の範囲のイソパラフィンの質量含量を有し、40℃で5cSt以下、好ましくは4cSt以下、優先的には3.5cSt以下の動粘度を有することを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１７】
(i)前記組成物の全質量に対して60質量%〜99.5質量%、好ましくは70質量%〜98質量%、更により優先的には80質量%〜98質量%、有利には90質量%〜97質量%の、少なくとも1つのベースオイル又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体、
(ii)前記組成物の全質量に対して2質量%〜30質量%、好ましくは2質量%〜20質量%、有利には3質量%〜10質量%の式(I)に対応する難燃剤、及び
(iii)前記組成物の全質量に対して0.01質量%〜20質量%、好ましくは0.1質量%〜10質量%、更により特定すると0.2質量%〜5質量%の、50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物
を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項１８】
熱暴走が観察された場合、特に温度が50℃、とりわけ55℃に達すれば直ちに、請求項1に規定の式(I)に対応する難燃剤と、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの要素、特にバッテリー又はパワーエレクトロニクス、より特定するとバッテリーとの間の接触を促進するための、50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物の使用であって、前記式(I)の難燃剤がベースオイル又は50℃以上の沸点を有する炭化水素系流体の中に配合されている、使用。
【請求項１９】
少なくとも1つのバッテリー、特にリチウムイオンバッテリー又はニッケル-カドミウムバッテリーを請求項1から17のいずれか一項に規定の組成物と接触させる少なくとも1つの工程を含む、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの少なくとも1つのバッテリーを冷却及び防火するための方法。
【請求項２０】
前記少なくとも1つのバッテリーが、前記組成物中で浸漬され若しくは半浸漬され、静止している若しくは循環しているか、又は前記組成物が、圧力下で前記バッテリーへの重力によって、前記組成物を用いて、注入により、ジェットにより、噴霧により、又はミストの形成によって前記バッテリーと直接接触させられることを特徴とする、請求項19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気車両又はハイブリッド車両のための推進システムの分野に関し、より詳細にはこれらを潤滑及び/又は冷却するための手段に関する。したがって本発明は、パワーエレクトロニクス及びバッテリーに対する冷却特性、並びに任意選択で推進システムの変速装置(transmission)に関する潤滑特性、並びに電気車両又はハイブリッド車両の推進システムにおけるモーターに関して組み合わされたこれら2つの特性を少なくとも有する組成物を提案することを指向している。組成物はまた発火耐性特性を有し、これはバッテリーに関してその有用性を呈する。換言すれば、本発明は特に、冷却することができるが、火災(fire)の伝播を遅延させる又は防止することもできる流体を介して電気車両又はハイブリッド車両のバッテリーを冷却するための手段を提案することを指向している。
【背景技術】
【０００２】
CO2の排出の低減、またエネルギー消費の低減のための国際標準の変化により、自動車メーカーは燃焼エンジンに代わる解決策を提案することが迫られている。
【０００３】
自動車メーカーによって特定される解決策の1つは、燃焼エンジンを電気モーターで置き換えることで構成される。したがって、CO2排出の低減を目的とする研究により、いくつかの自動車会社による電気車両の開発が進んできた。
【０００４】
本発明の目的のために、用語「電気車両」は、推進の唯一の手段として電気モーターを含む車両を意味し、組み合わされた推進の手段として燃焼エンジンと電気モーターとを含むハイブリッド車両とは対照的である。
【０００５】
本発明の目的のために、用語「推進システム」は、電気車両を推進するために必要な機械的部品を含むシステムを意味する。したがって推進システムはより詳細にはローター-ステーターアセンブリー、パワーエレクトロニクス(速度を調節するために用いられる)、変速装置、及びバッテリーを含む電気モーターを包含する。
【０００６】
一般に電気車両又はハイブリッド車両においては、上で想起した推進システムの種々の部品を潤滑及び/又は冷却するという制約に合致する組成物を用いる必要がある。
【０００７】
システムによっては同じ組成物が潤滑剤及び冷却剤として作用してもよいのに対し、他のシステムでは、ちょうど今述べたような推進システムの要素に対する作用のための潤滑組成物と、特にバッテリー及びパワーエレクトロニクスのための別の冷却組成物の両方があってもよい。
【０００８】
以下に詳細に述べるように、50℃以上、とりわけ50〜350℃、特に60〜200℃、更により特定すると80〜150℃の沸点を有する炭化水素系流体がバッテリー及びパワーエレクトロニクスを冷却するために用いられる場合に、この第2の選択肢がとりわけ用いられる。そのような炭化水素系流体は、潤滑特性を何ら有していない。
【０００９】
本発明による冷却用及び任意選択で潤滑用の組成物は、バッテリーの安全性を保証し、同時にバッテリーを冷却する。
【００１０】
特定の実施形態によれば、本発明による組成物は冷却剤及び潤滑剤の両方として作用する。
【００１１】
更に本実施形態によれば、電気モーターそれ自体に関して、組成物は潤滑剤及び冷却剤の両方として作用する。パワーエレクトロニクスに関しては、組成物は冷却剤として作用する。変速装置は組成物によって潤滑され、最終的にバッテリーは前記組成物によって冷却される。
【００１２】
潤滑剤組成物は「潤滑剤」とも称され、電気モーター等の推進システムにおいてモーターの運動における種々の金属部品の間の摩擦力を低減する目的で一般的に使用されている。潤滑剤組成物は、これらの部品の、特にそれらの表面の早すぎる摩耗又は損傷さえも防止するためにも、効果的である。
【００１３】
これを行なうため、潤滑剤組成物は通常、一般にベースオイルの潤滑性能を増強することを意図したいくつかの添加物、たとえば摩擦改質用添加物と組み合わせた1つ若しくは複数のベースオイルからなっている。
【００１４】
更に、電気推進システムは、電気モーター、パワーエレクトロニクス、及びバッテリーを介してそれらが機能している間に熱を発生する。発生する熱の量は環境に通常放散される熱の量より大きいので、モーター、パワーエレクトロニクス、及びバッテリーの冷却を保証することが必要である。一般に、冷却は、危険な温度に達することを防止するため、熱を発生する推進システムのいくつかの部品及び/又は前記システムの熱に弱い部品、並びにとりわけパワーエレクトロニクス及びバッテリーで行なわれる。
【００１５】
通常、電気モーターを空気又は任意選択でグリコールと組み合わせた水で冷却することが既知の慣行である。これらの冷却法は最適ではなく、電気車両及びハイブリッド車両の推進システムの新たな進化に関しては不十分でさえある。
【００１６】
油性流体を含む流体中で用いることができる難燃剤は、とりわけ工業的用途では、更に既知である。
【００１７】
しかし、ある種の実質的に不燃性の油は一般に、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)等の重いハロゲン化化合物からなっている。更に、エーテル型又はケトン型のある種のペルフルオロ有機流体は、電気車両の推進システムの冷却流体としても知られている。
【００１８】
これらのハロゲン化化合物は極めて高価であり、それらの使用は規制上及び環境上の理由で望ましくない。更に、これらのハロゲン化化合物は密度が高く、そのためバッテリーの質量が増加し、その最終的な結果として車両の自律性が低下することになる。
【００１９】
電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの潤滑の分野において知られている冷却システムにも関わらず、バッテリーのセルにおける過熱のリスクを完全に除去することはできず、爆発及び「暴走効果(runaway effect)」として知られているバッテリー全体の発火がもたらされることがある。これは、本発明に関して特に目標としているLi-イオンバッテリーの機能において特に懸念され得ることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】WO 2014/033762
【特許文献２】EP 1728844
【特許文献３】EP 2084245
【特許文献４】EP 2368967
【特許文献５】WO 2016/185046
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明はまさに、一方では少なくとも上述の推進システムの要素の冷却を満足し、かつ他方では発火耐性特性を付与することによってバッテリー、特にリチウムイオン(Li-イオン)バッテリー又はニッケル-カドミウム(Ni-Cd)バッテリーの安全性を保証する新規な組成物を提案することを指向している。
【００２２】
より正確には、本発明者らは、少なくとも50℃の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体を含む冷却用組成物において、以下に定義する少なくとも1つの式(I)の難燃剤を、50〜250℃、好ましくは55℃〜120℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物と組み合わせて用いることによって、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムのための少なくとも冷却機能及び発火耐性機能を保証することができることを発見した。
【００２３】
このようにして形成された組成物は推進システムと直接接触させられ、前記組成物とモーター、パワーエレクトロニクス、及びバッテリーとのこの直接接触によってこれらの部材を冷却する一方、同時に前記バッテリーの暴走事象において増大した安全性を保証する。
【００２４】
これらの部材とこのように直接接触する組成物は、従来の空気冷却及び間接的な接触による水冷却よりも優れた冷却を提供する。この直接接触によって、より良い熱の放散が可能になる。
【００２５】
その理由は、空気冷却によって直接冷却は可能であるが、空気は極めて貧弱な熱放散流体であるからである。逆に、水は効率的な冷却流体であるが、モーター、パワーエレクトロニクス、及びバッテリーとの直接接触にはふさわしくない。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
したがって、その第1の態様によれば、本発明の主題は、少なくとも1つのバッテリーを含む電気車両又はハイブリッド車両の推進システムを冷却するための組成物であって、
(i)少なくとも1つのベースオイル、又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体、
(ii)式(I)
RF-L-RH (I)
に対応し、
RFが特に1〜22個、好ましくは1〜20個、更により優先的には1〜16個の炭素原子を含むペルフルオロ基又は部分フッ化基であり、
RHが特に1〜22個、好ましくは1〜20個、更により優先的には1〜16個の炭素原子を含む炭化水素系基であり、
Lがリンカーである、少なくとも1つの難燃剤、及び
(iii)50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物
を含む組成物である。
【００２７】
本発明の主題はまた、熱暴走が観察された場合、特に温度が50℃、とりわけ55℃に達すれば直ちに、既に定義した式(I)に対応する難燃剤と、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの要素、特にバッテリー又はパワーエレクトロニクス、より特定するとバッテリーとの間の接触を促進するための、50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物の使用であって、前記式(I)の難燃剤がベースオイル又は50℃以上の沸点を有する炭化水素系流体の中に配合されている、使用である。
【００２８】
このようにして得られた組成物は、有利には上で定義した式(I)の難燃剤によって形成され、50〜250℃、好ましくは55℃〜120℃の沸点を有するフッ素化合物を含むミセルを含み、前記化合物の目的は、推進システムの要素が過熱すれば直ちに、より正確には少なくとも1つのバッテリーが過熱すれば、前記ミセルの破壊を惹起し、以下に定義する式(I)の難燃剤がその防炎機能を完全に発揮することを可能にすることである。
【００２９】
したがって、強力な温度上昇の事象において、50〜250℃、好ましくは55℃〜120℃の沸点を有するフッ素化合物は、下で定義する式(I)の難燃剤の存在下で形成されたミセルの少なくとも部分的な破壊の開始剤のように挙動する。換言すれば、フッ素化合物の目的は、バッテリーの暴走事象において、式(I)の難燃剤と、冷却、特に迅速な冷却を必要とするバッテリーとの間の接触を促進することである。
【００３０】
具体的には、50〜250℃の沸点を有するそのようなフッ素化合物の非存在下では、ミセルはミセル形態のままであり、下で定義する式(I)の難燃剤のフッ素成分、又はRF基の作用は、前記フッ素成分と過熱したバッテリーとの間の最適の接触を欠くために完全に発揮されないという欠点を有する。具体的には、ミセルがそのままの状態であれば、前記フッ素成分はミセルのコアの中にそのまま残り、バッテリーとの直接接触を制限する。或いは、以下に定義する前記式(I)の難燃剤の量を大幅に増加しなければならず、それは望ましくない。
【００３１】
換言すれば、推進システムの種々の要素の周囲を循環する組成物のミセルがバッテリーの過熱又は暴走の事象において操作不能になるか、極めて少なくとも部分的に操作不能になるリスクを防止するために、50〜250℃の沸点を有するフッ素化合物の存在により、以下に定義する式(I)の難燃剤が組成物の表面に接近することが可能になり、その結果として、式(I)の難燃剤のフッ素成分、又はRF基が防火すべき推進システムの要素、特にバッテリーと接触することを増大させることが可能になる。
【００３２】
より詳細には、このように補完された潤滑剤組成物は、とりわけ前記補完された潤滑剤組成物又は本発明による組成物の中に静止して若しくは循環して浸漬され若しくは半浸漬されている、電気車両のバッテリー、とりわけLi-イオンバッテリー又はNi-Cdバッテリーと直接接触させられることが意図されているか、又はオイル噴霧、ジェット、又はミストの形態で直接噴霧されることが意図されている。
【００３３】
本発明はまた、少なくとも1つのバッテリー、特にリチウムイオンバッテリー又はニッケル-カドミウムバッテリーを本発明による組成物と接触させる少なくとも1つの工程を含む、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムのバッテリーを冷却及び防火するための方法に関する。
【００３４】
本発明による組成物の使用のその他の特徴、変形、及び利点は、本発明の非限定的な説明として与えられる以下の記載及び図面を読むことによってより明瞭になる。
【００３５】
本発明に関して、用語「防炎剤」、「防火を提供する」ことができる、「難燃剤」、「火災の伝播を遅延させ及び/又は防止する」、又は「発火耐性」は相互交換可能に用いられる。これらの用語は全て、特に過熱後の爆発又は発火の事象において対象物を安全に保つ能力を有する化合物を修飾する。
【００３６】
明細書本文の継続において、「〜の間」、「〜の範囲」、及び「〜に変動する」という表現は等価であり、他に述べない限り、境界が含まれることを意味していると意図される。
【００３７】
「〜を含む」という表現は、他に特定しない限り、「少なくとも1つの〜を含む」と同義と理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】電気又はハイブリッドの推進システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜組成物＞
既に示したように、本発明による組成物は少なくとも1つのベースオイル又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体を含む。
【００４０】
より詳細には、本発明による組成物は、標準ASTM D445に従って100℃で測定して、2〜8mm2/s、好ましくは3〜7mm2/sの動粘度を有する。
【００４１】
＜ベースオイル＞
本発明による組成物は、少なくとも1つのベースオイル、特に標準ASTM D445に従って100℃で測定して、1.5〜8mm2/s、特に1.5〜6.1mm2/s、より特定すると1.5〜4.1mm2/s、更により特定すると1.5〜2.1mm2/sの範囲の動粘度を有する1つ又は複数のベースオイルから形成された流体ベースを用いる。
【００４２】
このベースオイルはいくつかのベースオイルの混合物、即ち2つ、3つ、又は4つのベースオイルの混合物であってよい。
【００４３】
明細書本文の継続において、用語「流体ベース」は、標準ASTM D445に従って100℃で測定して1.5〜8mm2/sの範囲の動粘度を有するベースオイル又はベースオイルの混合物を指すことになる。
【００４４】
本発明による冷却組成物に用いるベースオイルは、油又は油の混合物が上述の望ましい粘度を有することを前提として、API分類(又はATIEL分類によるその等価物)によって定義され、下の表Aに提示されたクラスによる群I〜Vに属する鉱物又は合成起源の油又はその混合物から選択してよい。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
鉱物ベースオイルには、原油の常圧及び真空での蒸留、並びにそれに続く溶媒抽出、脱瀝、溶媒脱パラフィン化、水素処理、水素化分解、水素化異性化、及び水素化仕上げ法等の精製操作によって得られる全ての種類のベースオイルが含まれる。
【００４７】
生物由来であってもよい合成油及び鉱物油の混合物を用いてもよい。
【００４８】
本発明による組成物を調製するための種々のベースオイルの使用に関しては、これらが上述の粘度の基準に合致することに加えて、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムのための使用に適した特性、とりわけ粘度指数、硫黄含量、又は耐酸化性に関する特性を有しなければならないという事実は別として、一般に制限はない。
【００４９】
一実施形態によれば、本発明による組成物のベースオイルは炭化水素系油、好ましくはアルカンである。
【００５０】
更にこの実施形態によれば、ベースオイルは、少なくとも8個の炭素原子、たとえば8〜22個の炭素原子、好ましくは15〜22個の炭素原子を含むアルカンから選択してよい。たとえば、これらはC8〜C22、好ましくはC15〜C22のアルカンであってよい。
【００５１】
本発明による組成物のベースオイルは、カルボン酸とアルコールとのある種のエステル等の合成油から、ポリ-α-オレフィン(PAO)から、及び2〜8個の炭素原子、特に2〜4個の炭素原子を含むアルキレンオキシドの重合又は共重合によって得られるポリアルキレングリコール(PAG)から、選択してもよい。
【００５２】
ベースオイルとして用いられるPAOは、たとえば4〜32個の炭素原子を含むモノマーから、たとえばオクテン又はデセンから得られる。
【００５３】
PAOの重量平均分子量は極めて広範囲に変動してよい。好ましくは、PAOの重量平均分子量は600Da未満である。PAOの重量平均分子量は100〜600Da、150〜600Da、又は200〜600Daの範囲であってよい。
【００５４】
たとえば、本発明に関して用いられ、標準ASTM D445に従って100℃で測定して1.5〜8mm2/sの範囲の動粘度を有するPAOは、Ineos社によってDurasyn(登録商標)162、Durasyn(登録商標)164、Durasyn(登録商標)166、及びDurasyn(登録商標)168の商品名の下に市販されている。
【００５５】
カルボン酸とアルコールとのエステルは、たとえば式(II)
Ra-C(O)-O-([C(R)2]n-O)s-C(O)-Rb (II)
のジエステルであり、ここで
-  Rは互いに独立に水素原子又は直鎖状若しくは分枝状の(C1〜C5)アルキル基、特にメチル基、エチル基、又はプロピル基、とりわけメチル基を表わし、
-  sは1、2、3、4、5、又は6であり、
-  nは1、2、又は3であって、sが1以外の場合にはnは同一又は異なってよいことが理解され、かつ
-  Ra及びRbは同一又は異なってよく、互いに独立に飽和若しくは不飽和の直鎖状若しくは分枝状の炭化水素系基を表わし、6〜18個の炭素原子を有する直鎖を有する。
【００５６】
好ましくは、s及びnが同一で2に等しい場合にはR基の少なくとも1つは直鎖状又は分枝状の(C1〜C5)アルキル基を表わし、sが1かつnが3の場合にはエステル官能基の酸素原子に対してベータ位にある炭素に結合したR基の少なくとも1つは水素原子を表わす。
【００５７】
有利には、本発明による組成物のベースオイルは、ポリ-α-オレフィン(PAO)から選択される。
【００５８】
好ましくは、本発明による組成物は、標準ASTM D445に従って100℃で測定して1.5〜8mm2/sの動粘度を有する1つ又は複数のベースオイルから形成された流体ベースを含む。
【００５９】
換言すれば、本発明による組成物は、標準ASTM D445に従って100℃で測定した動粘度の基準に合致しないベースオイル又はベースオイルの混合物を含まなくてよく、特に9mm2/sを超える粘度を有するベースオイル又はベースオイルの混合物を含まなくてよい。
【００６０】
特に、ベースオイルは、少なくとも8個の炭素原子、たとえば8〜22個の炭素原子、好ましくは15〜22個の炭素原子を含むアルカンから、又はカルボン酸とアルコールとのエステル等の型の合成油、ポリ-α-オレフィン(PAO)、又は2〜8個の炭素原子、特に2〜4個の炭素原子を含むアルキレンオキシドの重合若しくは共重合によって得られるポリアルキレングリコール(PAG)から、選択してよい。
【００６１】
組成物について所望の粘度を達成するために、本発明による組成物に用いる流体ベースの含量を調整することは、当業者に任される。
【００６２】
既に示したように、流体ベースは本発明による組成物の潤滑及び冷却の能力を提供する。特に、ベースの流動性はとりわけ、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムのバッテリーと接触する組成物の使用の間、優れた冷却特性を提供する。
【００６３】
用いられる組成物の冷却特性は、より有利には、注入時に組成物に適用される剪断(shear)によって増大し、この剪断は流体に静止時よりも低いレベルの粘度をもたらす。
【００６４】
特に、本発明に従って用いられる組成物は、組成物の全質量に対して質量で60%〜99.5%、好ましくは70%〜98%、たとえば質量で80%〜99.5%、更により優先的には80%〜98%、有利には質量で90%〜97%の、標準ASTM D445に従って100℃で測定して1.5〜8mm2/sの範囲の動粘度を有するベースオイル又はベースオイルの混合物を含む。
【００６５】
＜炭化水素系流体＞
本発明による電気車両又はハイブリッド車両の推進システムを冷却するための組成物は、50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体を含んでよい。
【００６６】
本発明の特定の実施形態によれば、炭化水素系流体は、50℃〜350℃、特に60℃〜250℃、更により特定すると80℃〜200℃の沸点を有する。
【００６７】
好ましくは、本発明による炭化水素系流体は、炭化水素系油の全質量に対して質量で90%以上の生物起源の炭素含量を有する。
【００６８】
本発明の目的のために、用語「炭化水素系流体」は、飽和若しくは不飽和の直鎖状炭化水素分子を含む任意の流体を意味し、この炭化水素分子は芳香族基若しくは環状の基、又はヘテロ原子を含んでもよい。
【００６９】
有利には、本発明による炭化水素系流体は、少なくとも8個の炭素原子、たとえば8〜22個の炭素原子、好ましくは15〜22個の炭素原子を含む炭化水素である。たとえば、これはC8〜C22、好ましくはC15〜C22のアルカンであってよい。
【００７０】
有利には、本発明による炭化水素系流体は完全に飽和されている。好ましくは、炭化水素系流体の成分は、12〜30個の炭素原子、優先的には13〜19個の炭素原子、より優先的には14〜18個の炭素原子を含むイソパラフィンから選択される。
【００７１】
本発明による冷却組成物は、有利には50%以下の質量含量のイソヘキサデカンを含む。
【００７２】
本発明の特定の実施形態によれば、炭化水素系流体は、特に12〜30個の炭素原子を含むアルカン、又は非環式鎖を有する飽和直鎖状炭化水素分子を、炭化水素系流体の全質量に対して質量で80%〜100%、又は質量で90%〜100%、たとえば質量で95%〜100%の含量で含む。
【００７３】
本発明に関して、用語「パラフィン」は、直鎖状炭化水素(「ノルマルパラフィン」としても知られる)又は分枝鎖状炭化水素(「イソパラフィン」としても知られる)を意味する。
【００７４】
ヘテロ原子としては、本発明に関して、窒素及び酸素がとりわけ言及され得る。
【００７５】
本発明の特定の実施形態によれば、炭化水素系流体は質量で90%〜100%のイソパラフィンを含み、炭化水素系流体の全質量に対してノルマルパラフィンの含量は質量で0〜10%であり、生物起源の炭素の含量は質量で90%以上である。
【００７６】
炭化水素系流体は、有利には炭化水素系流体の全質量に対して質量で90%以上、特に質量で95%以上、更により有利には質量で98%以上の含量のイソパラフィンを含む。
【００７７】
本発明の一実施形態によれば、炭化水素系流体の中に存在するイソパラフィンは、12〜30個の炭素原子、好ましくは13〜19個の炭素原子、更により好ましくは14〜18個の炭素原子を含む。
【００７８】
炭化水素系流体は、有利には炭化水素系流体の全質量に対して質量で10%以下、優先的には質量で5%以下、更により優先的には質量で2%以下の含量のノルマルパラフィンを含む。
【００７９】
イソパラフィンは、有利には非環式イソパラフィンである。好ましくは、炭化水素系流体は少なくとも12/1、優先的には少なくとも15/1、より優先的には少なくとも20/1の、イソパラフィンのノルマルパラフィンに対する質量比を有する。更により特定の実施形態によれば、炭化水素系流体はノルマルパラフィンを何ら含まない。
【００８０】
一実施形態によれば、炭化水素系流体は、好ましくは90%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン及び0〜10%の範囲の含量のノルマルパラフィンを含み、優先的には12〜30個の炭素原子、好ましくは12〜24個の炭素原子、より好ましくは12〜22個の炭素原子を含むアルカンから選択される95%〜100%のイソパラフィンを含む。
【００８１】
特定の実施形態によれば、本発明による炭化水素系流体は、イソパラフィンなどの14〜18個の炭素原子を含む分子の大部分、すなわち質量で90%を超えるものを含む。
【００８２】
別の実施形態によれば、本発明による炭化水素系流体は、C15イソパラフィン、C16イソパラフィン、C17イソパラフィン、C18イソパラフィン、及びそれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される質量で60%〜95%、好ましくは質量で80%〜98%のイソパラフィンを含む。
【００８３】
一実施形態によれば、炭化水素系流体は、
-  炭化水素系流体の全質量に対して質量で80%〜98%の範囲の全含量で、15個の炭素原子を含むイソパラフィン及び16個の炭素原子を含むイソパラフィン、又は
-  炭化水素系流体の全質量に対して質量で80%〜98%の範囲の全含量で、16個の炭素原子を含むイソパラフィン、17個の炭素原子を含むイソパラフィン、及び18個の炭素原子を含むイソパラフィン、又は
-  炭化水素系流体の全質量に対して質量で80%〜98%の範囲の全含量で、17個の炭素原子を含むイソパラフィン及び18個の炭素原子を含むイソパラフィン
を含む。
【００８４】
本発明の好ましい実施形態によれば、炭化水素系流体は、炭化水素系流体の全質量に対して質量で80%〜98%の範囲の全量で、17個の炭素原子を含むイソパラフィン及び18個の炭素原子を含むイソパラフィンを含む。
【００８５】
本発明による好ましい炭化水素系流体の例は、
-  炭化水素系流体の全質量に対して質量で30%〜70%のC15イソパラフィン及び質量で30%〜70%のC16イソパラフィン、好ましくは質量で40%〜60%のC15イソパラフィン及び質量で35%〜55%のC16イソパラフィン、
-  炭化水素系流体の全質量に対して5%〜25%のC15イソパラフィン、30%〜70%のC16イソパラフィン、及び10%〜40%のC17イソパラフィン、好ましくは8%〜15%のC15イソパラフィン、40%〜60%のC16イソパラフィン、及び15%〜25%のC17イソパラフィン、
-  炭化水素系流体の全質量に対して5%〜30%のC17イソパラフィン及び70%〜95%のC18イソパラフィン、好ましくは10%〜25%のC17イソパラフィン及び70%〜90%のC18イソパラフィン
を含む炭化水素系流体である。
【００８６】
炭化水素系流体は、好ましくは3%以下、優先的には1%以下、より優先的には0.5%以下、更により優先的には500ppm以下、又は100ppm以下若しくは50ppm以下の質量含量のナフテン化合物を含む。
【００８７】
別の好ましい実施形態によれば、炭化水素系流体は、90%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン、0〜10%の範囲の質量含量のノルマルパラフィン、及び1%以下の質量含量のナフテン化合物を含む。優先的には、炭化水素系流体は、95%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン、0〜5%のノルマルパラフィン、及び0.5%以下の質量含量のナフテン化合物を含む。より優先的には、炭化水素系流体は、98%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン、0〜2%のノルマルパラフィン、及び100ppm以下の質量含量のナフテン化合物を含む。
【００８８】
炭化水素系流体は、有利には芳香族化合物を含まない。用語「含まない」は、たとえばUV分光法で測定して500ppm以下、好ましくは300ppm以下、優先的には100ppm以下、より優先的には50ppm以下、有利には20ppm以下の質量含量の芳香族化合物を意味する。
【００８９】
炭化水素系流体の中のイソパラフィン、ノルマルパラフィン、ナフテン化合物、及び/又は芳香族化合物の質量含量は、当業者には公知の方法に従って測定してよい。非限定的な例として、ガスクロマトグラフィー法が言及され得る。
【００９０】
別の好ましい実施形態によれば、炭化水素系流体は、90%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン、0〜10%の範囲の質量含量のノルマルパラフィン、1%以下の質量含量のナフテン化合物、及び500ppm以下の質量含量の芳香族化合物を含む。優先的には、炭化水素系流体は、95%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン、0〜5%のノルマルパラフィン、0.5%以下の質量含量のナフテン化合物、及び300ppm以下、好ましくは100ppm未満、優先的には50ppm未満、有利には20ppm未満の質量含量の芳香族化合物を含む。優先的にはまた、炭化水素系流体は、95%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン、0〜5%のノルマルパラフィン、及び100ppm以下の質量含量の芳香族化合物を含む。より優先的には、炭化水素系流体は、98%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン、0〜2%のノルマルパラフィン、100ppm以下の質量含量のナフテン化合物、及び100ppm以下の質量含量の芳香族化合物を含む。
【００９１】
炭化水素系流体は好ましくはまた、極めて低い質量含量、典型的には5ppm以下、優先的には3ppm以下、より優先的には0.5ppm以下の、従来の低硫黄含量分析器によって検出されるには低すぎるレベルの硫黄系化合物を有する。
【００９２】
炭化水素系流体は好ましくはまた、標準EN ISO 2719に従って110℃以上、優先的には120℃以上、より優先的には140℃以上の引火点を有する。典型的には110℃を超える高い引火点によりとりわけ第一に、炭化水素系流体の過度に敏感な燃焼性を避けることによって、保存及び輸送の間の安全性の問題を克服することが可能になる。
【００９３】
炭化水素系流体は好ましくはまた、20℃で0.01kPa以下の蒸気圧を有する。
【００９４】
一実施形態によれば、炭化水素系流体は好ましくはまた、標準EN ISO 2719に従って110℃以上の引火点及び20℃で0.01kPa以下の蒸気圧を有する。優先的には、炭化水素系流体は120℃以上の引火点及び20℃で0.01kPa以下の蒸気圧を有する。より優先的には、炭化水素系流体は140℃以上の引火点及び20℃で0.01kPa以下の蒸気圧を有する。
【００９５】
炭化水素系流体は、燃焼性、臭気、及び揮発性の問題を克服することを可能にする沸点、引火点、及び蒸気圧を有する。
【００９６】
炭化水素系流体は好ましくはまた、標準EN ISO 3104に従って40℃で5cSt以下、優先的には4cSt以下、より優先的には3.5cSt以下の動粘度を有する。
【００９７】
＜炭化水素系流体を得るための方法＞
この炭化水素系流体は、以下のようにして得てよい。本発明による炭化水素系流体は、バイオマスの変換によって得られる炭化水素画分(cut)である。
【００９８】
本発明に関して、用語「バイオマスの変換によって得られる」は、生物起源の出発材料から生成した炭化水素画分を意味する。
【００９９】
好ましくは、生物起源の炭化水素画分は、水素化脱酸素反応(HDO)工程及び異性化反応(ISO)工程を含むプロセスを介して得られる。水素化脱酸素反応(HDO)工程は、生物エステル(biological ester)又はトリグリセリド成分の構造の分解、酸素系、リン系、及び硫黄系の化合物の除去、並びにオレフィン結合の水素化をもたらす。水素化脱酸素反応から得られた生成物は次に異性化される。好ましくは分別工程が水素化脱酸素工程及び異性化の工程に続く。有利には、本発明による所望の炭化水素系流体の仕様を得るために、次に目的の画分が水素化処理及び次の蒸留の工程に供される。
【０１００】
このHDO/ISOプロセスは、植物油、動物脂、魚油、及びこれらの混合物からなる群から選択されるバイオマス又は生物起源の出発材料としても知られる無加工の(raw)生物学的原料について実施される。好適な生物起源の出発材料としては、たとえば菜種油、キャノーラ油、トール油、ヒマワリ油、大豆油、大麻油、オリーブ油、亜麻仁油、からし油、ヤシ油、落花生油、ヒマシ油、ココナツ油、獣脂等の動物脂、リサイクルされた食用脂、遺伝子操作によって得られた出発材料、及び藻類及び細菌等の微生物から生成された生物学的出発材料がある。無加工の生物学的材料から得られた縮合生成物、エステル類、又はその他の誘導体も、出発材料として役立ち得る。
【０１０１】
好ましくは、生物起源の出発材料は、エステル又はトリグリセリド誘導体である。この材料は最初に水素化脱酸素反応(HDO)工程に供されて成分のエステル又はトリグリセリドの構造が分解され、オレフィン結合の水素化に付随して、酸素系、リン系、及び硫黄系の化合物が除去される。この生物起源の出発材料の水素化脱酸素反応(HDO)の工程に、このようにして得られた生成物の異性化が続き、炭化水素系の鎖の分枝化及び低温におけるパラフィンの特性の改善がもたらされる。
【０１０２】
HDO工程の間に、水素及び生物起源の出発材料が水素化脱酸素反応の触媒床の上を同時に又は向流で通過する。HDO工程の間、圧力及び温度は、それぞれ20〜150バール及び200〜500℃である。従来既知の水素化脱酸素反応触媒が、この工程の間に用いられる。任意選択で、HDO工程の前の二重結合の副反応を避けるために、生物起源の出発材料を温和な条件で予備水素化に供してもよい。水素化脱酸素反応工程の後、反応から得られた生成物は異性化(ISO)工程に供され、そこでは水素及び生成物、並びに任意選択でn-パラフィンの混合物が異性化触媒床の上を同時に又は向流で通過する。ISO工程の間、圧力及び温度は、それぞれ20〜150バール、及び200〜500℃である。従来既知の異性化反応触媒が、この工程の間に用いられる。
【０１０３】
さらなる二次的プロセス(中間混合操作、トラップ操作、又はその他のこの種の操作)も実施してよい。
【０１０４】
目的の画分を得るために、HDO/ISO工程から得られた生成物を任意選択で分画してもよい。
【０１０５】
種々のHDO/ISOプロセスが文献に記載されている。特許出願WO 2014/033762は、向流で実施される予備水素化工程、水素化脱酸素反応(HDO)工程、及び異性化工程を含むプロセスを記載している。特許出願EP 1728844は、植物及び動物の起源の化合物の混合物から炭化水素系化合物を生成するプロセスを記載している。このプロセスは、夾雑物、たとえばアルカリ金属塩の除去を可能にする混合物の前処理の工程、それに続く水素化脱酸素反応(HDO)工程及び異性化工程を含む。特許出願EP 2084245は、任意選択で遊離脂肪酸と混合された脂肪酸エステル、たとえばヒマワリ油、菜種油、キャノーラ油、ヤシ油、又は松根油等の植物油を含む生物起源の混合物の水素化脱酸素反応、及びそれに続く特定の触媒の上の水素化異性化反応による、ガスオイルとして又はガスオイル組成物中で用いられ得る炭化水素系混合物を生成するためのプロセスを記載している。特許出願EP 2368967は、そのようなプロセス及びこのプロセスを介して得られる生成物を記載している。特許出願WO 2016/185046は、本発明に従って用いられる炭化水素系流体を得るためのプロセスを記載しており、そこでは炭化水素系流体は、80℃〜180℃の温度及び50バール〜160バールの圧力における、脱酸素化及び/又は異性化された生物起源の原料の接触水素化のプロセスを介して得られる。このプロセスは、有利には本発明による炭化水素系流体を得ることに関して用いられる。
【０１０６】
有利には、生物起源の出発材料は、標準EN ISO 20846に従って15ppm未満、好ましくは8ppm未満、優先的には5ppm未満、より優先的には1ppm未満の硫黄を含む。理想的には、原料は生物起源の出発材料として硫黄を全く含まない。
【０１０７】
水素処理工程の前に、予備分画工程を行なってもよい。水素化ユニットの入口の画分を狭くすれば、ユニット出口で狭い画分を得ることが可能になる。具体的には、予備分画された画分の沸点は220〜330℃である一方、予備分画しなかった画分は、典型的には150〜360℃の沸点を有する。
【０１０８】
HDO/ISOプロセスから得られた脱酸素及び異性化された原料は、次に水素化される。
【０１０９】
水素化ユニットで用いる水素は、典型的には高度に精製された水素である。用語「高度に精製された」は、たとえば99%を超える純度を有する水素を意味するが、他のグレードを用いてもよい。
【０１１０】
水素化工程は、触媒を用いて実施される。典型的な水素化触媒はバルク触媒又は支持触媒であってよく、以下の金属、ニッケル、白金、パラジウム、レニウム、ロジウム、タングステン酸ニッケル、ニッケル-モリブデン、モリブデン、コバルト-モリブデンを含んでよい。支持体はシリカ、アルミナ、シリカ-アルミナ、又はゼオライトであってよい。
【０１１１】
好ましい触媒はアルミナ支持体上のニッケルに基づく触媒であり、その比表面積は触媒又はニッケル系バルク触媒あたりで100〜200m2/gの範囲である。水素化条件は、典型的には下記の通りである。
-  圧力:50〜160バール、好ましくは80〜150バール、より優先的には90〜120バール、
-  温度:80〜180℃、好ましくは120〜160℃、より優先的には150〜160℃、
-  時間あたり空間速度(HSV):0.2〜5hr-1、好ましくは0.4〜3hr-1、より優先的には0.5〜0.8hr-1、
-  水素処理の程度:上述の条件に適合し、場合により処理すべき原料トンあたり200Nm3までの範囲。
【０１１２】
反応器中の温度は典型的には150〜160℃で、圧力は約100バール、時間あたり空間速度は約0.6hr-1であり、処理の程度は処理すべき原料の品質及び第1の水素化反応器のパラメータに応じて適合される。
【０１１３】
水素化は1つ又は一連の複数の反応器で行なってよい。反応器は1つ又は複数の触媒床を含んでよい。触媒床は一般に、固定化触媒床である。
【０１１４】
水素化プロセスは好ましくは2基又は3基、好ましくは3基の反応器を含み、より優先的には一連の3基の反応器で実施される。
【０１１５】
第1の反応器は硫黄系化合物を捕捉し、本質的に全ての不飽和化合物及び約90%までの芳香族化合物の水素化を実施する。第1の反応器から得られる生成物は硫黄系化合物を実質的に含まない。第2段階では、即ち第2の反応器では、芳香族化合物の水素化が継続され、このようにして芳香族化合物の99%までが水素化される。
【０１１６】
第3の反応器における第3段階は、たとえば300℃を超える高沸点を有する生成物の場合であっても、500ppm以下、好ましくは300ppm以下、優先的には100ppm以下、より優先的には50ppm以下、理想的には20ppm以下の芳香族化合物含量を得るための仕上げ段階である。
【０１１７】
2つ、3つ、又はそれを超える触媒床を含む反応器を用いることが可能である。触媒はそれぞれの反応器において変動する又は本質的に同じ量で存在してよく、3基の反応器については、質量の関数としての量は、たとえば0.05〜0.5/0.10〜0.70/0.25〜0.85、好ましくは0.07〜0.25/0.15〜0.35/0.4〜0.78、より優先的には0.10〜0.20/0.20〜0.32/0.48〜0.70であってよい。
【０１１８】
3基の代わりに1基又は2基の水素化反応器を用いることも可能である。
【０１１９】
第1の反応器が交互に用いられる対の反応器からなることも可能である。この操作モードはとりわけ、触媒の装荷(loading)及び除荷の促進を可能にする。第1の反応器が最初に飽和される触媒を含む(実質的に全ての硫黄が触媒の上及び/又は中に捕捉される)場合には、これは定期的に交換しなければならない。
【０１２０】
その中に2つ、3つ、又はそれを超える触媒床が設置される単一の反応器を用いてもよい。
【０１２１】
1基の反応器から別の反応器への、又は1つの触媒床から別の触媒床への流出物を冷却し、それぞれの反応の温度及び熱水平衡(hydrothermal equilibrium)を制御するため、リサイクルシステムに、又は反応器の間に、急冷ボックス(反応を急冷するため)を挿入することが必要なこともある。好ましい実施形態によれば、中間体を冷却又は急冷することはない。
【０１２２】
一実施形態によれば、プロセスから得られる生成物及び/又は分離されて出てくるガスは、水素化反応器に供給するために、少なくとも部分的にシステムにリサイクルされる。この希釈は、特に第1段階において、反応の発熱性を制御限界の中に維持することに寄与する。リサイクルにより、反応の前の熱交換及び温度のより優れた制御も可能になる。
【０１２３】
水素化ユニットからの流出物は主として水素化生成物及び水素を含む。主として残留水素である気相流出物と主として水素化炭化水素画分である液相流出物とを分離するために、フラッシュセパレータが用いられる。このプロセスは3台のフラッシュセパレータ、即ち高圧のフラッシュセパレータ、中圧のフラッシュセパレータ、及び大気圧に極めて近い低圧のフラッシュセパレータを用いて実施してよい。
【０１２４】
フラッシュセパレータの頂部で収集される水素ガスは、水素化ユニットに供給するためのシステムに、又は反応器の間の水素化ユニットの異なるレベルにリサイクルしてよい。
【０１２５】
一実施形態によれば、最終生成物は大気圧で分離して取り出される。これは次に真空分画ユニットに直接供給される。好ましくは、分画は10〜50ミリバール、より優先的には約30ミリバールの圧力で実施されることになる。
【０１２６】
分画は、分画カラムから種々の炭化水素系流体を同時に取り出すことができ、それらの沸点が予め決定されるように実施してよい。
【０１２７】
原料をその初期及び最終の沸点を介して適合させることによって、中間タンクを使用する必要性なしに、水素化反応器、セパレータ、及び分画ユニットを直接連結することができる。水素化及び分画のこの一体化によって、装置の数の低減及びエネルギーの節約と組み合わせた熱統合の最適化が可能になる。
【０１２８】
炭化水素系油の全質量に対して質量で90%以上の生物起源の炭素の含量を有する本発明による炭化水素系流体は、理想的には生物起源の出発材料の処理から得られる。バイオマテリアルの炭素は、植物の光合成及びしたがって大気中のCO2に起源がある。これらのCO2系材料の分解(用語「分解」は、寿命の最後における燃焼/焼却をも意味する)は、大気中に放出される炭素の増加がないので、したがって温暖化に寄与しない。したがってバイオマテリアルのCO2の評価は顕著に良好で、得られる生成物のカーボンフットプリント(carbon footprint)の低減に寄与する(製造のためのエネルギーのみを考慮すべきである)。対照的に、同様にCO2に分解する化石起源の材料はCO2レベルの増大に寄与し、したがって地球温暖化に寄与することになる。したがって本発明に従って用いる炭化水素系流体は、化石供給源から得られる化合物のカーボンフットプリントよりも良好なカーボンフットプリントを有することになる。
【０１２９】
用語「バイオカーボン」は、以下に示すように炭素が天然起源でバイオマテリアルに由来することを意味する。バイオカーボン含量とバイオマテリアル含量は同じ価値を示す用語である。再生可能起源の材料又はバイオマテリアルは、その中の炭素が大気からの光合成によって(人間の時間スケールで)最近に固定されたCO2から誘導されている有機材料である。バイオマテリアル(100%天然起源の炭素)は10-12を超え、典型的には約1.2×10-12の14C/12C同位体比を有する一方、化石材料はゼロの比を有する。具体的には、14C同位体は大気中で形成され、次いで最大でも数十年の時間スケールで光合成によって一体化される。14Cの半減期は5730年である。したがって、光合成から得られる材料、即ち一般には植物は必然的に最大の14C同位体含量を有する。
【０１３０】
バイオマテリアル又はバイオカーボンの含量の決定は、標準ASTM D 6866-12の方法B(ASTM D 6866-06)及びASTM D 7026(ASTM D 7026-04)に従って与えられる。標準ASTM D 6866は、「質量分析による放射性カーバイド及び同位体比分析を用いる天然範囲の材料のバイオベース含量の決定」に関し、一方、標準ASTM D 7026は、「炭素同位体の分析によるバイオベース含量の決定のための結果のサンプリング及び報告」に関する。2番目の標準はその第1パラグラフで1番目の標準を述べている。
【０１３１】
1番目の標準は試料の14C/12C比を測定する試験について記載し、これを100%再生可能起源の参照試料の14C/12C比と比較して、試料中の再生可能起源のCの相対百分率を与える。標準は14C年代決定(14C dating)と同じ概念に基づいているが、年代決定式を適用しない。このようにして計算された比は「pMC」(現代炭素の百分率)として示される。分析すべき材料がバイオマテリアルと化石材料(放射性同位体を有しない)の混合物であれば、得られるpMC値は、試料中に存在するバイオマテリアルの量に直接相関する。14C年代決定に用いる参照値は、1950年代からの年代決定値である。その年代は、その日付以降に大量の同位体を大気中に導入した大気核実験の存在を考慮して選択した。1950年代の参照はpMC値100に相当する。熱核実験を考慮すると、採用すべき現在の値は約107.5である(これは補正係数0.93に相当する)。したがって現在の植物の放射性炭素のシグネチャー(signature)は107.5である。したがって54pMC及び99pMCのシグネチャーは、それぞれ50%及び93%の試料中のバイオマテリアルの量に相当する。
【０１３２】
本発明による炭化水素系流体は、少なくとも90%のバイオマテリアル含量を有する。この含量は有利にはより高く、特に95%以上、好ましくは98%以上であり、有利には100%と等しい。
【０１３３】
一実施形態によれば、本発明で用いる炭化水素系流体の14C/12C同位体比は1.15〜1.2×1012である。
【０１３４】
特に高いバイオマテリアル含量に加えて、本発明による炭化水素系流体は、特に優れた生分解性を有する。有機化学製品の生分解性は、微生物の代謝活性による化学化合物の複雑さの低減を意味する。好気性条件下では、微生物は有機物質を二酸化炭素、水、及びバイオマスに変換する。海水中の個別の物質の生分解性を評価するために、OCDE 306法が用いられる。この方法によれば、炭化水素系流体は、少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%、より好ましくは少なくとも75%、有利には少なくとも80%の、28日における生分解性を有する。
【０１３５】
OCDE 306法は以下の通りである。
【０１３６】
密閉ボトル法は、所定量の試験物質を通常は2〜10mg/Lの濃度、任意選択で用いられる1つ又は複数の濃度で、対照媒体中に溶解する工程からなる。溶液を、光から保護した密閉ボトルに入れ、15〜20℃の範囲の一定温度で、保管する。分解は28日の期間にわたる酸素の分析によってモニターする。24本のボトル(試験物質用に8本、参照化合物用に8本、栄養素用に8本)  を用いる。全ての分析は数本のボトルについて実施する。化学的方法又は電気化学的方法を用いて、少なくとも4回(0日目、5日目、15日目、及び20日目)の溶存酸素の測定を実施する。
【０１３７】
本発明の特定の実施形態によれば、炭化水素系流体は、
-  炭化水素系流体の全質量に対して95%〜100%、優先的には98%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィン、及び
-  炭化水素系流体の全質量に対して5%以下、優先的には2%以下の質量含量のノルマルパラフィン、及び
-  炭化水素系流体の全質量に対して0.5%以下、優先的には100ppm以下の質量含量のナフテン化合物、及び
-  炭化水素系流体の全質量に対して300ppm以下、優先的には100ppm以下、より優先的には50ppm以下、有利には20ppm以下の質量含量の芳香族化合物
を含む。
【０１３８】
本発明の特定の実施形態によれば、炭化水素系流体は、炭化水素系流体の全質量に対して98%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィンを有し、40℃で5cSt以下、好ましくは4cSt以下、優先的には3.5cSt以下の動粘度を有する。
【０１３９】
有利には、本発明に従って用いられる組成物は、組成物の全質量に対して質量で80%〜99.5%、更により優先的には80%〜98%、有利には90%〜97%の、少なくとも1つのベースオイル又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体を含む。
【０１４０】
＜難燃剤＞
本発明に関して、式(I)
RF-L-RH (I)
に対応する少なくとも1つの難燃剤が、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの冷却用組成物に組み込まれ、ここで
RFは特に1〜22個、好ましくは1〜20個、更により優先的には1〜16個の炭素原子を含むペルフルオロ基又は部分フッ化基であり、
RHは特に1〜22個、好ましくは1〜20個、更により優先的には1〜16個の炭素原子を含む炭化水素系基であり、
Lはリンカーである。
【０１４１】
本発明に関して、用語「部分フッ化基」は、関連する基の中の水素原子の少なくとも60%、たとえば60%〜80%がフッ素原子で置き換えられていることを意味する。
【０１４２】
出願人はいずれの理論にも縛られないが、少なくとも1つの式(I)の難燃剤の存在は、冷却用組成物の中にミセルを形成するために好適であることが述べられる。火災によって惹起されやすい加熱の事象において、組成物の表面にミセルが存在し、組成物が火災に対抗することを可能にする。
【０１４３】
特定の実施形態によれば、RF基は1〜22個、好ましくは1〜20個、より特定すると1〜16個の炭素原子を含む。前記基は、任意選択で、窒素原子及び酸素原子から選択される1〜4個のヘテロ原子で中断されていてもよい。この基は更に直鎖状又は分枝状であってもよい。
【０１４４】
有利には、これは任意選択で窒素原子及び酸素原子から選択される1つ又は2つのヘテロ原子で中断されたペルフルオロ又は部分フッ化(C1〜C16)アルキル基である。
【０１４５】
そのようなRF基は、たとえば以下の基
・CF3(CF2)m-、
・C(CF3)3(CF2)m-、
・(CF3)2CF(CF2)m-、
・(CF3)2CF-、及び
・(CF3)CF2-、
・(CF3)(CF2)3-
から選択してよく、mは1〜15であってよい整数、mは0〜14の整数である。
【０１４６】
これらの例は限定的ではない。
【０１４７】
別の特定の実施形態によれば、RH基は1〜22個の炭素原子、より特定すると8〜22個の炭素原子を含む。特定の実施形態によれば、このRH基は窒素原子及び酸素原子から選択される1〜4個のヘテロ原子を含んでよい。この基は更に直鎖状又は分枝状でよい。この基は更に飽和していてもよく、1〜4個の不飽和を含んでもよい。
【０１４８】
別の実施形態によれば、RH基は好ましくは3〜22個の炭素原子、より優先的には3〜18個、たとえば5〜15個、又は更に10〜15個の炭素原子を含んでよい。
【０１４９】
有利には、RH基は(C1〜C15)アルキル基、とりわけ(C3〜C15)アルキル基又は(C2〜C15)アルケニル基であり、前記基は任意選択で(C3〜C6)シクロアルキル基、フェニル基、又はベンジル基等の炭化水素系環で置換されている。
【０１５０】
そのようなRH基はとりわけ、以下の群
・-(CH2)nCH3、
・-(CH2)pC6H4、
・-(CH2)qO(CH2)rCH3、及び
・-(CH2)sC=C(CH2)tCH3
から選択されてもよいが、これらに限定されず、
nは1〜21、たとえば2〜21、特に7〜21であってよい整数であり、pは1〜16、特に2〜10であり、q及びrは独立に1〜16であり、q+rは21以下で有利には7より大きく、s及びtは独立に1〜16であり、s+tは19以下で有利には5より大きい。
【０１５１】
リンカーLはとりわけ以下の二価の基、-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、又は-PO4-から選択してよい。
【０１５２】
特定の実施形態によれば、難燃剤は式(I)の化合物から選択してよく、ここでRFはペルフルオロ又は部分フッ化された(C2〜C12)アルキル基であり、RHは(C1〜C12)アルキル基、とりわけ(C3〜C12)アルキル基、特に(C6〜C12)アルキル基又は(C2〜C12)アルケニル基、特に(C6〜C12)アルケニル基であり、前記基は任意選択で(C3〜C6)シクロアルキル基、フェニル基、又はベンジル基等の炭化水素系環で置換されており、前記基は窒素及び酸素から選択される1つ又は2つのヘテロ原子で中断される可能性があり、Lは-CH2-、-CH=CH-、及び-O-から選択されるリンカーである。
【０１５３】
本発明に関して、既に定義した式(I)の難燃剤は、既に定義した式(I)の難燃剤の混合物の形態であってもよいことが理解される。
【０１５４】
本発明に関して、以下の用語は以下のように定義される。
-  「(C1〜Cx)アルキル」は、1〜x個の炭素原子を含む直鎖状又は分枝状の飽和炭化水素系鎖、たとえば(C1〜C12)アルキル基を意味する。言及され得る非限定的な例には以下の基、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、へプチル、及びデシルが含まれる。
-  「(C2〜Cx)アルケニル」は、2〜x個の炭素原子を含む直鎖状又は分枝状の不飽和炭化水素系鎖、たとえば(C2〜C12)アルケニル基を意味する。言及され得る非限定的な例には以下の基、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、及びデシレンが含まれる。
-  「(C3〜C6)シクロアルキル」は、飽和環状炭化水素系鎖を意味する。言及され得る非限定的な例には以下の基、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、及びシクロヘキシルが含まれる。
【０１５５】
本発明によれば、式(I)の難燃剤は、本発明による組成物の全質量に対して質量で0.5%〜40%の含量で、特に質量で2%〜30%の含量で、更により特定すると質量で2%〜20%の含量で、有利には質量で3%〜10%で存在してよい。
【０１５６】
本発明による組成物の配合に関して、炭化水素系流体を少なくとも1つの難燃剤で補うために、当業者には既知の任意の方法を用いてよい。
【０１５７】
＜フッ素化合物＞
本発明による冷却用組成物は、50〜250℃、好ましくは55℃〜120℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物を含む。
【０１５８】
好ましくは、50〜250℃、好ましくは55℃〜120℃の沸点を有するフッ素化合物は、上で定義した式(I)の難燃剤とは異なる。
【０１５９】
本発明に関して、フッ素化合物は、少なくとも5個のフッ素原子を含む有機化合物を意味する。
【０１６０】
本発明の特定の実施形態によれば、フッ素化合物は少なくとも8個のフッ素原子、又は少なくとも10個、又は少なくとも12個のフッ素原子を含む。
【０１６１】
別の特定の実施形態によれば、本発明によるフッ素化合物はペルフルオロ化合物、即ちそれぞれの水素原子がフッ素原子で置き換えられた化合物である。
【０１６２】
本発明の特定の実施形態によれば、前記フッ素化合物はペルフルオロオクタン、ペルフルオロシクロヘキサン、及びそれらの混合物から選択される。
【０１６３】
本発明の一実施形態によれば、フッ素化合物はフッ素化合物の混合物であってよい。したがって本発明に関して、フッ素化合物に関しては、これは実際には、フッ素化合物の混合物であってよい。
【０１６４】
発明者らはいずれの理論にも縛られないが、この特定の沸点範囲を有するフッ素化合物によって、バッテリーの過熱の事象において、既に述べた式(I)の難燃剤から形成されるミセルの破壊をもたらすことが可能になり、それにより、既に述べた式(I)の難燃剤のフッ素成分の間の接触の増大が保証される。換言すれば、異常な温度上昇によってバッテリーが過熱すると、50〜250℃の沸点を有するフッ素化合物が熱移動によって気体に変換され、したがって難燃剤がミセルの破壊と並行して特にバッテリー又はパワーエレクトロニクスと接触している組成物の表面に移動し、期待される防炎特性が付与される。
【０１６５】
フッ素化合物は、組成物の全質量に対して質量で0.01%〜20%、特に質量で0.1%〜10%、更により特定すると質量で0.2%〜5%の含量で本発明による組成物の中に存在してよい。
【０１６６】
本発明の一実施形態によれば、冷却用組成物は、組成物の全質量に対して質量で2%〜30%、好ましくは質量で2%〜20%、有利には質量で3%〜10%の、少なくとも1つの上で定義した式(I)の難燃剤、及び質量で0.01%〜20%、特に質量で0.1%〜10%、好ましくは0.2%〜5%の、50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物を含む。
【０１６７】
本発明の更に別の実施形態によれば、組成物は、少なくとも1つの式(I)の難燃剤及び50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物を、0.2〜200、好ましくは0.5〜50の難燃剤/フッ素化合物の質量比で含む。
【０１６８】
本発明の特定の実施形態によれば、50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物は式(I)に対応する難燃剤とは異なり、かつベースオイル又は50℃以上の沸点を有する炭化水素系流体は組成物の全質量に対して質量で80%以上、好ましくは質量で80%〜99.5%の範囲の含量で組成物中に存在する。
【０１６９】
本発明の特定の実施形態によれば、組成物は
(i)組成物の全質量に対して質量で60%〜99.5%、好ましくは質量で70%〜98%、更により優先的には80%〜98%、有利には質量で90%〜97%の、少なくとも1つのベースオイル又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体、
(ii)組成物の全質量に対して質量で2%〜30%、好ましくは2%〜20%、有利には質量で3%〜10%の式(I)に対応する難燃剤、及び
(iii)組成物の全質量に対して質量で0.01%〜20%、好ましくは質量で0.1%〜10%、更により特定すると質量で0.2%〜5%の、50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物
を含む。
【０１７０】
本発明による冷却用組成物は、少なくとも1つのフリーラジカル阻害剤を含んでもよい。
【０１７１】
そのようなフリーラジカル阻害剤はそれ自体、当業者には既知であり、種々の化学的性質を有してよく、特に種々の化学ファミリー(chemical family)に属してよい。
【０１７２】
本発明による組成物の配合に関しては、このように流体を補うために当業者には既知の任意の方法を用いてよい。
【０１７３】
フリーラジカル阻害剤の中では、リン系フリーラジカル阻害剤がとりわけ言及され得る。
【０１７４】
特筆すべきリン系フリーラジカル阻害剤の中には、リンがP(V)又は五価リンである化合物、及びリンがP(III)又は三価リンである化合物がある。
【０１７５】
五価リン、P(V)の形態のこれらの化合物の中では、ホスフェートファミリー、特にトリエチルホスフェート、トリメチルホスフェート、任意選択でフッ素化されたアルキルホスフェート、又はアリールホスフェートがとりわけ言及され得る。
【０１７６】
とりわけ言及され得るフッ素化アルキルホスフェートは、トリス(2,2,2-トリフルオロエチル)ホスフェートである。
【０１７７】
とりわけ言及され得るアリールホスフェートには、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、及びトリキシレニルホスフェートが含まれる。
【０１７８】
P(V)の形態のこれらの化合物の中ではさらに、ホスファゼンファミリーがとりわけ言及され得る。その代表的なものは五価リン原子と窒素原子との間に少なくとも1つの二重結合を含むという特徴があるこのファミリーの中では、環式化合物が好ましい。ヘキサメトキシシクロトリホスファゼンがとりわけ言及され得る。
【０１７９】
三価リン、P(III)の形態のこれらの化合物の中では、ホスファイトファミリーがとりわけ言及され得る。このファミリーの中では、トリス(2,2,2-トリフルオロエチル)ホスファイトがとりわけ言及され得る。
【０１８０】
本発明による冷却用組成物は、上記の式(I)の難燃剤の他に、少なくとも1つの追加の難燃剤を含んでもよい。
【０１８１】
これらの他の難燃剤の中で、とりわけフッ素化合物以外のハロゲン化化合物が言及され得る。
【０１８２】
本発明に従って要求される粘度、及び任意選択で組成物の密度に適合させるために、組成物の種々の成分、とりわけ流体ベース、既に定義した式(I)の難燃剤、及び任意選択でフリーラジカル阻害剤、及び／又は追加の難燃剤の割合を調整することは、当業者に任される。
【０１８３】
既に定義した式(I)の難燃剤及び任意選択でフリーラジカル阻害剤及び/又は追加の難燃剤は、本発明による炭化水素系流体に直接組み込んでよい。
【０１８４】
特定の実施形態によれば、本発明による冷却用組成物は、炭化水素系流体の全質量に対して質量で90%以上、特に質量で95%以上、更により有利には質量で98%以上の含量のイソパラフィンを含む少なくとも1つの炭化水素系流体、少なくとも1つの既に定義した式(I)の難燃剤、及び任意選択で少なくとも1つのリン系フリーラジカル阻害剤を含む。
【０１８５】
特定の実施形態によれば、本発明による冷却用組成物は、炭化水素系流体の全質量に対して98%〜100%の範囲の質量含量のイソパラフィンを含み、40℃で5cSt以下、好ましくは4cSt以下、優先的には3.5cSt以下の動粘度を有する少なくとも1つの炭化水素系流体、少なくとも1つの既に定義した式(I)の難燃剤、及び任意選択でとりわけ既により詳細に記述したリン系フリーラジカル阻害剤を含む。
【０１８６】
或いは、本発明による組成物は、以下の本文により正確に定義する1つ又は複数の添加物を含んでもよい。
【０１８７】
＜その他の添加物＞
本発明の1つの変形によれば、本発明による冷却用組成物は、ベースオイルの特性を改変する添加物をも含む。
【０１８８】
本発明による組成物に組み込まれ得る添加物は、洗浄剤、分散剤、抗酸化剤、流動点改善剤、消泡剤、及びそれらの混合物から選択してよい。
【０１８９】
用いられる添加物の性質及び量は、本発明による組成物の冷却能力及び防火の組み合わされた特性に影響しないように選択されることが理解される。
【０１９０】
本発明による冷却用組成物は、少なくとも1つの抗酸化性添加物を含んでよい。
【０１９１】
抗酸化性添加物は一般に、使用中の組成物の分解を遅延させることを可能にする。この分解はとりわけ、堆積物の形成、スラッジの存在、又は組成物の粘度の増大に反映され得る。
【０１９２】
抗酸化性添加物はとりわけ、フリーラジカル阻害剤又は過酸化水素破壊剤として作用する。一般に用いられる抗酸化性添加物の中で、フェノール型の抗酸化性添加物、アミン型の抗酸化性添加物、及びリン-硫黄系抗酸化性添加物が言及され得る。これらの抗酸化性添加物のいくつか、たとえばリン-硫黄系抗酸化性添加物は、灰分発生剤(ash generator)であってよい。フェノール型抗酸化性添加物は、無灰であってよく、又は中性若しくは塩基性の金属塩の形態であってよい。抗酸化性添加物はとりわけ、立体障害のあるフェノール類、立体障害のあるフェノールエステル類及びチオエーテル架橋を含む立体障害のあるフェノール類、ジフェニルアミン類、少なくとも1つのC1〜C12アルキル基で置換されたジフェニルアミン類、N,N'-ジアルキル-アリール-ジアミン類、並びにそれらの混合物から選択してよい。
【０１９３】
好ましくは本発明により、立体障害のあるフェノール類はフェノール基を含む化合物から選択され、その中で、アルコール官能基を有する炭素に隣接する少なくとも1つの炭素は、少なくとも1つのC1〜C10アルキル基、好ましくはC1〜C6アルキル基、好ましくはC4アルキル基、好ましくはtert-ブチル基で置換されている。
【０１９４】
アミン化合物は、任意選択でフェノール型抗酸化性添加物と組み合わせて用い得る別のクラスの抗酸化性添加物である。アミン化合物の例としては、芳香族アミン、たとえば式NR4R5R6の芳香族アミンがあり、ここでR4は任意選択で置換された脂肪族基又は芳香族基を表わし、R5は任意選択で置換された芳香族基を表わし、R6は水素原子、アルキル基、アリール基、又は式R7S(O)zR8の基を表わし、ここでR7はアルキレン基又はアルケニレン基を表わし、R8はアルキル基、アルケニル基、又はアリール基を表わし、zは0、1、又は2を表わす。
【０１９５】
硫黄化アルキルフェノール類又はそのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩も、抗酸化性添加物として用い得る。
【０１９６】
別のクラスの抗酸化性添加物としては、銅化合物の添加物、たとえば銅チオホスフェート若しくは銅ジチオホスフェート、カルボン酸の銅塩、並びに銅のジチオカーバメート、スルホネート、フェネート、及びアセチルアセトネートがある。銅のI塩及びII塩、並びにコハク酸又は無水物の塩も用いてよい。
【０１９７】
本発明による冷却用組成物は、当業者には既知の任意の種類の抗酸化性添加物を含んでよい。
【０１９８】
有利には、本発明による冷却用組成物は、少なくとも1つの無灰抗酸化性添加物を含む。
【０１９９】
本発明による冷却用組成物は、組成物の全質量に対して質量で0.5%〜2%の、少なくとも1つの抗酸化性添加物を含んでよい。
【０２００】
本発明による冷却用組成物は、少なくとも1つの洗浄剤添加物を含んでもよい。
【０２０１】
洗浄剤添加物は一般に、酸化及び燃焼の副生物を溶解することによって、金属部品の表面における堆積物の形成を低減することを可能にする。
【０２０２】
本発明による冷却用組成物に用い得る洗浄剤添加物は当業者には一般に知られている。洗浄剤添加物は、長い親油性炭化水素系の鎖と親水性の頭部とを含むアニオン性化合物であってよい。会合したカチオンはアルカリ金属又はアルカリ土類金属の金属カチオンであってよい。
【０２０３】
洗浄剤添加物は、優先的にはカルボン酸のアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩、スルホネート、サリシレート、及びナフテネート、並びにまたフェネートの塩から選択される。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、優先的にはカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、又はバリウムである。
【０２０４】
これらの金属塩は一般に、化学量論量で、又は過剰、即ち化学量論量より多い量で、金属を含む。これらは塩基過剰の洗浄剤添加物であり、洗浄剤添加物に塩基過剰の性質を与える過剰の金属は一般に、油に不溶の金属塩の形態であり、たとえば炭酸塩、水酸化物、シュウ酸塩、酢酸塩、又はグルタミン酸塩、優先的には炭酸塩である。
【０２０５】
本発明による冷却用組成物は、たとえば組成物の全質量に対して質量で2%〜4%の洗浄剤添加物を含んでよい。
【０２０６】
本発明による冷却用組成物は、少なくとも1つの流動点降下剤(depressant)添加物を含んでもよい。
【０２０７】
流動点降下剤添加物は、パラフィン結晶の形成を遅延させることによって一般に、組成物の低温挙動を改善する。
【０２０８】
言及され得る流動点降下剤添加物の例には、ポリアルキルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアリールアミド、ポリアルキルフェノール、ポリアルキルナフタレン、及びポリアルキルスチレンが含まれる。
【０２０９】
本発明による冷却用組成物はまた、少なくとも1つの分散剤を含んでよい。
【０２１０】
分散剤は、マンニッヒ塩基、スクシンイミド、及びそれらの誘導体から選択してよい。
【０２１１】
本発明による冷却用組成物は、組成物の全質量に対して、たとえば質量で0.2%〜10%の分散剤を含んでよい。
【０２１２】
特定の実施形態によれば、本発明による組成物は、
(i)質量で80%〜99.5%、好ましくは80%〜98%、より優先的には質量で90%〜97%の、少なくとも1つのベースオイル又は50℃以上の沸点を有し、好ましくは少なくとも8個の炭素原子、たとえば8〜22個の炭素原子を含む炭化水素から選択される少なくとも1つの炭化水素系流体、
(ii)0.5%〜40%、好ましくは質量で2%〜30%、好ましくは2%〜20%、有利には質量で3%〜10%の、式(I)に対応する難燃剤、特に式(I)においてRFがペルフルオロ又は部分フッ化された(C2〜C12)アルキル基であり、RHが(C6〜C12)アルキル基又は(C6〜C12)アルケニル基であり、前記基が任意選択で(C3〜C6)シクロアルキル基、フェニル基、又はベンジル基で置換されており、前記基が窒素及び酸素から選択される1つ又は2つのヘテロ原子で中断されていてもよく、Lが-CH2-、-CH=CH-、及び-O-から選択されるリンカーである、難燃剤、
(iii)質量で0.01%〜20%、好ましくは質量で0.1%〜10%、更により特定すると質量で0.2%〜5%の、50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物、及び
(iv)任意選択で0.1%〜10%の、リン系フリーラジカル阻害剤、洗浄剤、分散剤、抗酸化剤、流動点改善剤、消泡剤、及びそれらの混合物から選択される1つ又は複数の添加物
を含むか、又はこれらからなり、
含量は組成物の全質量に対して表わされている。
【０２１３】
＜用途＞
既に示したように、本発明による組成物は、その冷却及び難燃に関する組み合わされた特性によって、電気車両又はハイブリッド車両の推進システム、より詳細にはパワーエレクトロニクス及びバッテリーの冷却用流体として、かつバッテリーの火災の伝播を遅延させ及び/又は防止するための流体として、用い得る。
【０２１４】
有利には、本発明による組成物は、浸漬又は半浸漬によってバッテリーと接触させられ、バッテリーに関する冷却剤及び防火剤として作用する。
【０２１５】
用語「浸漬」は、バッテリーの全てが本発明による冷却用組成物に取り囲まれていることを意味する。用語「半浸漬」は、バッテリーの一部のみが前記組成物と接触していることを意味する。
【０２１６】
或いは、本発明による冷却用組成物は、有利には以下に記載する方法でバッテリーと直接接触させられる。
【０２１７】
電気車両又はハイブリッド車両の推進システムに好適なバッテリーとしては、Li-イオンバッテリー又はニッケル-カドミウムバッテリーが言及される。
【０２１８】
電気モーターは典型的には電気バッテリー(2)によって動力を与えられる。リチウムイオンバッテリーは電気車両の分野において最も一般に遭遇するバッテリーである。出力がますます増大し、サイズがますます低減するバッテリーの開発によって、このバッテリーの冷却の問題が生じる。具体的には、バッテリーの温度が50〜60℃のオーダーを超えると、バッテリーの発火又は爆発の高いリスクさえも生じる。バッテリーが余りに早く放電することを防止し、その耐用年数を延長するために、バッテリーの温度を約20℃〜25℃超に保つ必要もある。
【０２１９】
したがって、本発明の組成物は、電気車両又はハイブリッド車両のバッテリーを冷却し、火災の伝播を遅延させ及び/又は防止するために用い得る。
【０２２０】
本発明による組成物は、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの冷却すべきゾーンに比較的高い圧力で注入され、注入器で生じる剪断によって、有利には注入ゾーンにおける流体の粘度を静止時の動粘度に対して低減させることが可能になり、組成物の冷却能力を更に増大させることができる。
【０２２１】
図1に図式的に表わしたように、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムは、とりわけ電気モーター部品(1)を含む。前記部品は典型的にはステーター(13)及びローター(14)に連結されたパワーエレクトロニクス(11)を含む。
【０２２２】
ステーターは、交流電流によって動力を与えられるコイル、特に銅コイルを含む。それにより、回転磁場を生じることができる。その部品として、ローターはコイル、永久磁石、又はその他の磁気材料を含み、回転磁場によって回転の中に置かれる。
【０２２３】
推進システム(1)のパワーエレクトロニクス(11)、ステーター(13)、及びローター(14)は、モーターの運転の間に大量の熱を発生する複雑な構造の部品である。したがって、電気モーター及びパワーエレクトロニクスの冷却を保証することは必須である。
【０２２４】
ステーター(13)とローター(14)の間には、一般に転がり軸受(12)が組み込まれる。
【０２２５】
電気車両又はハイブリッド車両の推進システムは、変速装置、特に電気モーターの出口での回転速度を低減して車輪に伝達される速度を適合させることを可能にし、同時に車両の速度を制御することを可能にする減速装置(3)を含む。
【０２２６】
したがって、本発明は、バッテリー及びパワーエレクトロニクスを冷却するため、並びに電気車両又はハイブリッド車両の推進システム、とりわけバッテリーに防火を提供するための、既に記載した組成物の使用に関する。
【０２２７】
したがって、本発明は、電気車両又はハイブリッド車両においてバッテリーを冷却及び防火し、同時に電気車両又はハイブリッド車両のパワーエレクトロニクスに冷却機能を提供する流体として、冷却剤及び防炎剤若しくは難燃剤の特性を組み合わせた単一の組成物の使用を可能にするという利点を有している。
【０２２８】
特定の実施形態によれば、その冷却剤及び防炎剤としての役割の他に、本発明の組成物は潤滑剤としても作用する。この三つの役割はとりわけ、既に定義した式(I)の難燃剤が既に記載したベースオイルの中で用いられる場合に達成され得る。具体的には、既に記載した50℃以上の沸点を有する炭化水素系流体は、潤滑剤としては作用できない。
【０２２９】
換言すれば、本実施形態によれば、組成物は、
(i)少なくとも1つのベースオイル、
(ii)式(I)
RF-L-RH (I)
に対応し、
RFが特に1〜22個、好ましくは1〜20個、更により優先的には1〜16個の炭素原子を含むペルフルオロ基又は部分フッ化基であり、
RHが特に1〜22個、好ましくは1〜20個、更により優先的には1〜16個の炭素原子を含む炭化水素系基であり、
Lがリンカーである、少なくとも1つの難燃剤、及び
(iii)50〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物
を含む。
【０２３０】
更にこの特定の実施形態によれば、組成物は、潤滑、冷却、及び難燃に関するその組み合わされた特性により、モーター及び変速装置の潤滑用流体として、及び電気車両又はハイブリッド車両の推進システム、より詳細にはモーター、パワーエレクトロニクス、及びバッテリーの冷却用流体としてのみならず、バッテリーの火災の伝播を遅延させ及び/又は防止するための流体としても、用い得る。したがって、本発明は電気車両又はハイブリッド車両の推進システムを潤滑し、冷却し、及び安全な状態にするための、既に定義した組成物の使用にも関する。
【０２３１】
更に本実施形態によれば、組成物は電気車両又はハイブリッド車両において、バッテリーの冷却機能及び防火機能の他に、特に、接触する部材の潤滑及び摩耗からの保護並びにモーター及びパワーエレクトロニクスの冷却の機能も保証する。
【０２３２】
電気車両又はハイブリッド車両の推進システムは、変速装置、特に電気モーターの出口での回転速度を低減して車輪に伝達される速度を適合させることを可能にし、同時に車両の速度を制御することを可能にする減速装置(3)を含む。
【０２３３】
この減速装置は高い摩擦ストレスに供されて、したがって、あまりに早く損傷を受けることを防止するために適切に潤滑する必要がある。
【０２３４】
したがって、この特定の実施形態による組成物は、電気車両又はハイブリッド車両における変速装置、特に減速装置を潤滑することを可能にする。
【０２３５】
したがって、本発明は、バッテリー、モーター、及びパワーエレクトロニクスを冷却するため、モーター及び変速装置を潤滑するため、並びに電気車両又はハイブリッド車両の推進システム、とりわけバッテリーに防火を提供するための、既に記載した組成物の使用に関する。
【０２３６】
特に、そのような組成物は、パワーエレクトロニクス並びに/又は電気モーターのローター及び/若しくはステーターを冷却することを可能にする。これは、電気車両又はハイブリッド車両の電気モーターのローターとステーターとの間に位置する転がり軸受の潤滑を保証することもできる。
【０２３７】
したがって、本発明のこの実施形態は、電気車両又はハイブリッド車両においてバッテリーを冷却及び防火し、同時に電気車両又はハイブリッド車両の推進システムに全体として潤滑及び冷却の機能を提供する流体として、冷却剤及び防炎剤若しくは難燃剤の特性を組み合わせた単一の組成物の使用を可能にするという利点を有している。
【０２３８】
本発明は、少なくとも1つのバッテリー、特にリチウムイオンバッテリー又はニッケル-カドミウムバッテリーを上で定義した組成物と接触させる少なくとも1つの工程を含む、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの少なくとも1つのバッテリーを冷却及び防火するための方法にも関する。
【０２３９】
特定の実施形態によれば、接触させる工程は、前記組成物中のバッテリーの浸漬若しくは半浸漬、又はバッテリーの表面での前記組成物の注入からなる。
【０２４０】
本発明による冷却用組成物及びその使用について記載した特徴及び選択の全ては、この方法にも適用される。
【０２４１】
本発明による組成物を用いる冷却は、当業者には既知の任意の方法によって実施してよい。
【０２４２】
バッテリーは前記組成物中に浸漬し又は半浸漬し、静止している又は循環している。
【０２４３】
直接接触させる工程の例として、圧力下でバッテリーへの重力によって、本発明による組成物を用いて、注入により、ジェットにより、噴霧により、又はミストの形成によって冷却する工程が言及され得る。
【０２４４】
有利には、組成物は比較的高い圧力でジェットにより、冷却すべき推進システムのゾーンに注入される。有利には、この注入から生じる剪断によって、注入ゾーンにおける流体の粘度を静止時の動粘度に対して低減させることが可能になり、組成物の冷却能力を更に増大させることができる。
【符号の説明】
【０２４５】
1  電気モーター部品/推進システム
2  電気バッテリー
3  減速装置
11  パワーエレクトロニクス
12  転がり軸受
13  ステーター
14  ローター
【図１】
2021524538.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月15日(2021.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つのバッテリーを含む電気車両又はハイブリッド車両の推進システムを冷却するための組成物であって、
(i)少なくとも1つのベースオイル、又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体、
(ii)式(I)
RF-L-RH (I)
に対応し、
RFがペルフルオロ基又は部分フッ化基であり、
RHが炭化水素系基であり、
Lがリンカーである、少なくとも1つの難燃剤、及び
(iii)50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物
を含む組成物。
【請求項２】
前記50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物が前記式(I)に対応する難燃剤とは異なり、かつ前記ベースオイル又は前記50℃以上の沸点を有する炭化水素系流体が前記組成物の全質量に対して80質量%以上の含量で前記組成物中に存在することを特徴とする、請求項1に記載の組成物。
【請求項３】
前記式(I)に対応する難燃剤/50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物の質量比が0.2〜200であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の組成物。
【請求項４】
請求項1に規定の前記式(I)に対応する難燃剤によって形成され、前記50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物を含むミセルを含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項５】
Lが以下の二価の基、-CH2-、-CH=CH-、-O-、-S-、又は-PO4-から選択されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項６】
前記式(I)の難燃剤が、前記組成物の全質量に対して0.5質量%〜40質量%の含量で存在していることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項７】
前記フッ素化合物の沸点が55℃〜120℃であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項８】
前記フッ素化合物がペルフルオロ化合物であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項９】
前記フッ素化合物がペルフルオロオクタン及びペルフルオロシクロヘキサン、並びにそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１０】
前記フッ素化合物が、前記組成物の全質量に対して0.01質量%〜20質量%の含量で前記組成物中に存在することを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１１】
前記ベースオイルが、合成油から、ポリ-α-オレフィンから、及び2〜8個の炭素原子を含むアルキレンオキシドの重合又は共重合によって得られるポリアルキレングリコールから、選択されることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１２】
前記炭化水素系流体が、50℃〜350℃の沸点を有することを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１３】
前記炭化水素系流体が完全に飽和されていることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１４】
前記炭化水素系流体が、炭化水素系流体の全質量に対して90質量%以上の含量のイソパラフィンを含むことを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１５】
前記炭化水素系流体が、80℃〜180℃の範囲の温度及び50バール〜160バールの範囲の圧力における、生物起源の脱酸素化及び/又は異性化された原料の接触水素化のプロセスを介して得られることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１６】
前記炭化水素系流体が、前記炭化水素系流体の全質量に対して98%〜100%の範囲のイソパラフィンの質量含量を有し、40℃で5cSt以下の動粘度を有することを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項１７】
(i)前記組成物の全質量に対して60質量%〜99.5質量%の、少なくとも1つのベースオイル又は50℃以上の沸点を有する少なくとも1つの炭化水素系流体、
(ii)前記組成物の全質量に対して2質量%〜30質量%の式(I)に対応する難燃剤、及び
(iii)前記組成物の全質量に対して0.01質量%〜20質量%の、50℃〜250℃の沸点を有するフッ素化合物
を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項１８】
熱暴走が観察された場合、請求項1に規定の式(I)に対応する難燃剤と、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの要素との間の接触を促進するための、50℃〜250℃の沸点を有する少なくとも1つのフッ素化合物の使用であって、前記式(I)の難燃剤がベースオイル又は50℃以上の沸点を有する炭化水素系流体の中に配合されている、使用。
【請求項１９】
少なくとも1つのバッテリーを請求項1から17のいずれか一項に規定の組成物と接触させる少なくとも1つの工程を含む、電気車両又はハイブリッド車両の推進システムの少なくとも1つのバッテリーを冷却及び防火するための方法。
【請求項２０】
前記少なくとも1つのバッテリーが、前記組成物中で浸漬され若しくは半浸漬され、静止している若しくは循環しているか、又は前記組成物が、圧力下で前記バッテリーへの重力によって、前記組成物を用いて、注入により、ジェットにより、噴霧により、又はミストの形成によって前記バッテリーと直接接触させられることを特徴とする、請求項19に記載の方法。
【国際調査報告】
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