JP2020080312A - 飽和ダイマー酸ジエステル誘電流体 - Google Patents
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Abstract
【課題】様々な用途において使用される非導電性流体を提供する。【解決手段】電気デバイスまたは電気部品において、1つ以上の飽和ダイマー酸ジエステルを含む、誘電流体であって、そのような誘電流体はまた、抗酸化剤、酸化防止剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、流動点降下剤またはそれらの組み合わせ等の1つ以上の添加剤を含んでもよい。加えて、1つ以上のダイマー酸の飽和ジエステルを含む誘電流体を備える。【選択図】なし
Description
関連出願の参照
本出願は、2014年6月26日に出願された米国仮出願特許第62/017,309
号の利益を主張する。
本出願は、2014年6月26日に出願された米国仮出願特許第62/017,309
号の利益を主張する。
本発明の様々な実施形態は、ダイマー酸の飽和ジエステル、及び誘電流体としてのそれ
らの使用に関する。
らの使用に関する。
序文
誘電体は、様々な用途において使用される非導電性流体である。誘電流体の絶縁性及び
冷却性は、変圧器、コンデンサ、スイッチギヤ、伝送部品、配電部品、スイッチ、レギュ
レータ、回路遮断器、自動リクローザ、流体充填伝送線、及び他の電気装置等の電気部品
において用途がある。
誘電体は、様々な用途において使用される非導電性流体である。誘電流体の絶縁性及び
冷却性は、変圧器、コンデンサ、スイッチギヤ、伝送部品、配電部品、スイッチ、レギュ
レータ、回路遮断器、自動リクローザ、流体充填伝送線、及び他の電気装置等の電気部品
において用途がある。
変圧器において、誘電流体は、内部変圧器部品に対して冷却剤及び絶縁性を提供する。
誘電流体は変圧器を冷却し、また内部活電部間の電気絶縁部分を提供する。誘電流体に対
する要件は、長い動作寿命(10〜20年)及び高温での長期間の安定性である。
誘電流体は変圧器を冷却し、また内部活電部間の電気絶縁部分を提供する。誘電流体に対
する要件は、長い動作寿命(10〜20年)及び高温での長期間の安定性である。
かつて変圧器において誘電流体として使用されたポリ塩化ビフェニル化合物(「PCB
」としても知られる)は、その毒性及び負の環境影響に起因して段階的に排除された。P
CBに取って代わった非毒性変圧器油としては、シリコーンベースの、またはフッ化炭化
水素油、鉱物油、脂肪酸エステル、植物ベースの油、及び植物種子油が挙げられる。これ
らの非毒性油は、粘度、引火点、燃焼点、流動点、水飽和点、絶縁耐力、及び/または誘
電流体としてのそれらの有用性を制限する他の特性に関する欠点を有し得る。
」としても知られる)は、その毒性及び負の環境影響に起因して段階的に排除された。P
CBに取って代わった非毒性変圧器油としては、シリコーンベースの、またはフッ化炭化
水素油、鉱物油、脂肪酸エステル、植物ベースの油、及び植物種子油が挙げられる。これ
らの非毒性油は、粘度、引火点、燃焼点、流動点、水飽和点、絶縁耐力、及び/または誘
電流体としてのそれらの有用性を制限する他の特性に関する欠点を有し得る。
一実施形態は、飽和ダイマー酸ジエステルを含む誘電流体である。
本発明の様々な実施形態は、ダイマー酸の飽和ジエステル、及び誘電流体におけるそれ
らの使用に関する。そのような誘電流体は、任意選択で、抗酸化剤、酸化防止剤、腐食防
止剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、またはそれらの組み合わせ等の追加的な構成成分
を含んでもよい。加えて、様々な実施形態が、1つ以上のダイマー酸の飽和ジエステルを
含む誘電流体を備える、電気部品に関する。
らの使用に関する。そのような誘電流体は、任意選択で、抗酸化剤、酸化防止剤、腐食防
止剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、またはそれらの組み合わせ等の追加的な構成成分
を含んでもよい。加えて、様々な実施形態が、1つ以上のダイマー酸の飽和ジエステルを
含む誘電流体を備える、電気部品に関する。
飽和ダイマー酸ジエステル
上述されるように、本明細書に記載される誘電流体は、1つ以上のダイマー酸の飽和ジ
エステルを含む。本明細書で使用する場合、用語「ダイマー酸」は、不飽和脂肪酸を二量
体化することによって調製される、ジカルボン酸を意味する。結果として得られるダイマ
ー酸が未だ飽和されていない場合は、水素化して飽和分子を作成してもよい。当該技術分
野において知られているように、用語「飽和」は、炭素−炭素二重結合及び炭素−炭素三
重結合のどちらも有さない分子を意味する。ダイマー酸を生成するための好適な脂肪酸出
発材料としては、限定されるものではないが、例えばオレイン酸等の不飽和C18脂肪酸
が挙げられる。様々な実施形態において、脂肪酸出発材料は、例えばトール油において見
られるもの等の脂肪酸の複合混合物であってもよい。
上述されるように、本明細書に記載される誘電流体は、1つ以上のダイマー酸の飽和ジ
エステルを含む。本明細書で使用する場合、用語「ダイマー酸」は、不飽和脂肪酸を二量
体化することによって調製される、ジカルボン酸を意味する。結果として得られるダイマ
ー酸が未だ飽和されていない場合は、水素化して飽和分子を作成してもよい。当該技術分
野において知られているように、用語「飽和」は、炭素−炭素二重結合及び炭素−炭素三
重結合のどちらも有さない分子を意味する。ダイマー酸を生成するための好適な脂肪酸出
発材料としては、限定されるものではないが、例えばオレイン酸等の不飽和C18脂肪酸
が挙げられる。様々な実施形態において、脂肪酸出発材料は、例えばトール油において見
られるもの等の脂肪酸の複合混合物であってもよい。
脂肪酸出発材料の二量体化は、当該技術分野において公知の方法を用いて実現すること
ができる。例えば、一実施形態においては、二量体化は、酸処理粘土触媒の存在下におい
て不飽和脂肪酸(例えば、トール油脂肪酸)を200℃超の温度に加熱することによって
実現できる。これらの条件の下では、脂肪酸の一部が二量体化し、より少ない量が三量体
化し、一部は異性化してモノマーとなる。結果として得られた混合物は粗ダイマーと呼ば
れる。次いで、この粗ダイマーを蒸留してモノマーから不飽和ダイマーを分離し得、不飽
和ダイマーは、任意のトリマー含有量を分離するために更に蒸留されてもよい。蒸留した
不飽和ダイマーはその後水素化されて、本発明における使用にとって好適な飽和ダイマー
酸を生成することができる。
ができる。例えば、一実施形態においては、二量体化は、酸処理粘土触媒の存在下におい
て不飽和脂肪酸(例えば、トール油脂肪酸)を200℃超の温度に加熱することによって
実現できる。これらの条件の下では、脂肪酸の一部が二量体化し、より少ない量が三量体
化し、一部は異性化してモノマーとなる。結果として得られた混合物は粗ダイマーと呼ば
れる。次いで、この粗ダイマーを蒸留してモノマーから不飽和ダイマーを分離し得、不飽
和ダイマーは、任意のトリマー含有量を分離するために更に蒸留されてもよい。蒸留した
不飽和ダイマーはその後水素化されて、本発明における使用にとって好適な飽和ダイマー
酸を生成することができる。
脂肪酸の複合混合物が不飽和脂肪酸出発材料として使用される場合、結果として得られ
る二量体化された脂肪酸は、様々なダイマー酸の混合物であり得る。そのような二量体化
脂肪酸としては、例えば、以下の構造のうちの1つ以上を有するダイマー酸(水素化後)
を挙げることができる。
る二量体化された脂肪酸は、様々なダイマー酸の混合物であり得る。そのような二量体化
脂肪酸としては、例えば、以下の構造のうちの1つ以上を有するダイマー酸(水素化後)
を挙げることができる。
様々な実施形態において、市販の飽和(例えば、水素化)ダイマー酸を採用することが
できる。好適な市販の飽和ダイマー酸の例としては、限定されるものではないが、Sig
ma−Aldrich,St.Louis,MOから入手可能である、約570g/mo
lの平均数平均分子量(「Mn」)を有する水素化ダイマー酸、CAS No.6878
3−41−5が挙げられる。
できる。好適な市販の飽和ダイマー酸の例としては、限定されるものではないが、Sig
ma−Aldrich,St.Louis,MOから入手可能である、約570g/mo
lの平均数平均分子量(「Mn」)を有する水素化ダイマー酸、CAS No.6878
3−41−5が挙げられる。
本発明における使用にとって好適なダイマー酸ジエステルは、上記のもの等の飽和ダイ
マー酸と、1つ以上のアルコールとの公知のエステル化技法によって調製できる。様々な
実施形態において、エステル化反応は、酸及び/または塩基等の触媒を伴って実行できる
。あるいは、エステル化は、触媒の不在下において高温で実行してもよい。加えて、エス
テル化反応は、周囲圧力または減圧において、溶媒を伴って、または溶媒を伴わずに実行
してもよい。あるいは、溶媒(例えば、ベンゼンまたはトルエン)を共沸エステル化のた
めの担体として使用してもよい。
マー酸と、1つ以上のアルコールとの公知のエステル化技法によって調製できる。様々な
実施形態において、エステル化反応は、酸及び/または塩基等の触媒を伴って実行できる
。あるいは、エステル化は、触媒の不在下において高温で実行してもよい。加えて、エス
テル化反応は、周囲圧力または減圧において、溶媒を伴って、または溶媒を伴わずに実行
してもよい。あるいは、溶媒(例えば、ベンゼンまたはトルエン)を共沸エステル化のた
めの担体として使用してもよい。
エステル化反応において使用される好適なアルコールは、第一級アルコール、第二級ア
ルコール、第三級アルコール、またはそれらの混合物であり得る。好適なアルコールの例
としては、限定されるものではないが、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール
、1−ペンタノール、2−エチルヘキサノール、イソプロパノール、メチルイソプロピル
カルビノール、及びそれらのうちの2つ以上の混合物が挙げられる。
ルコール、第三級アルコール、またはそれらの混合物であり得る。好適なアルコールの例
としては、限定されるものではないが、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール
、1−ペンタノール、2−エチルヘキサノール、イソプロパノール、メチルイソプロピル
カルビノール、及びそれらのうちの2つ以上の混合物が挙げられる。
結果として得られる飽和ダイマー酸ジエステルは、飽和ダイマー酸のジアルキルジエス
テルであってもよい。様々な実施形態において、飽和ダイマー酸ジエステルは、ダイマー
酸のジ−2−エチルヘキシルジエステル、ダイマー酸のジヘキシルジエステル、ダイマー
酸のジブチルジエステル、ダイマー酸のジペンチルジエステル、及びそれらのうちの2つ
以上の組み合わせからなる群から選択され得る。
テルであってもよい。様々な実施形態において、飽和ダイマー酸ジエステルは、ダイマー
酸のジ−2−エチルヘキシルジエステル、ダイマー酸のジヘキシルジエステル、ダイマー
酸のジブチルジエステル、ダイマー酸のジペンチルジエステル、及びそれらのうちの2つ
以上の組み合わせからなる群から選択され得る。
様々な実施形態において、1つ以上のダイマー酸の飽和ジエステルは、誘電流体の全重
量に基づいて、誘電流体の少なくとも10重量パーセント(「重量%」)、少なくとも2
5重量%、少なくとも50重量%、少なくとも75重量%、少なくとも95重量%、また
は少なくとも99重量%を構成し得る。
量に基づいて、誘電流体の少なくとも10重量パーセント(「重量%」)、少なくとも2
5重量%、少なくとも50重量%、少なくとも75重量%、少なくとも95重量%、また
は少なくとも99重量%を構成し得る。
添加剤
上述されるように、誘電流体は、ダイマー酸ジエステルに加えて、1つ以上の添加剤を
含んでもよい。そのような添加剤としては、限定されるものではないが、抗酸化剤、酸化
防止剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、またはそれらのうちの2つ以上の
組み合わせが挙げられる。
上述されるように、誘電流体は、ダイマー酸ジエステルに加えて、1つ以上の添加剤を
含んでもよい。そのような添加剤としては、限定されるものではないが、抗酸化剤、酸化
防止剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、またはそれらのうちの2つ以上の
組み合わせが挙げられる。
1つ以上の実施形態において、誘電流体は、1つ以上の抗酸化剤を含む。抗酸化剤は、
誘電流体の酸化安定性を改善することができる。ある実施形態においては、抗酸化剤は、
フェノール系抗酸化剤またはアミン抗酸化剤である。好適なフェノール系抗酸化剤の非限
定的例としては、IRGANOX(商標)L 64、IRGANOX(商標)L 94、
VANOX(商標)MBPC(2,2′−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−
ブチルフェノール))、IRGANOX(商標)L 109(ビス(3,5−ジ−ter
t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)、ジ−tert−ブチル−パラ−クレ
ゾール、2,6−ジ−tert−ブチル−メチルフェノール、2,4−ジメチル−6−t
ert−ブチルフェノール、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
誘電流体の酸化安定性を改善することができる。ある実施形態においては、抗酸化剤は、
フェノール系抗酸化剤またはアミン抗酸化剤である。好適なフェノール系抗酸化剤の非限
定的例としては、IRGANOX(商標)L 64、IRGANOX(商標)L 94、
VANOX(商標)MBPC(2,2′−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−
ブチルフェノール))、IRGANOX(商標)L 109(ビス(3,5−ジ−ter
t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート)、ジ−tert−ブチル−パラ−クレ
ゾール、2,6−ジ−tert−ブチル−メチルフェノール、2,4−ジメチル−6−t
ert−ブチルフェノール、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
アミン抗酸化剤の非限定的例としては、N,N′ジオクチルジフェニルアミン、ジ−β
−ナフチル−パラ−フェニレンジアミン、IRGANOX(商標)L 57(オクチル化
/ブチル化ジフェニルアミン)、NAUGALUBE(商標)438L(ノニル化ジフェ
ニルアミン)、ブチルオクチルジフェニルアミン、IRGANOX(商標)L 74(ジ
アルキルジフェニルアミン)、ジクミルジフェニルアミン、N,N′−ジ−イソプロピル
−パラ−フェニレンジアミン、N,N′−ビス−(1,4−ジメチルフェニル)−パラ−
フェニレンジアミン、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
−ナフチル−パラ−フェニレンジアミン、IRGANOX(商標)L 57(オクチル化
/ブチル化ジフェニルアミン)、NAUGALUBE(商標)438L(ノニル化ジフェ
ニルアミン)、ブチルオクチルジフェニルアミン、IRGANOX(商標)L 74(ジ
アルキルジフェニルアミン)、ジクミルジフェニルアミン、N,N′−ジ−イソプロピル
−パラ−フェニレンジアミン、N,N′−ビス−(1,4−ジメチルフェニル)−パラ−
フェニレンジアミン、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
好適な抗酸化剤の更なる非限定的例としては、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)
、ブチル化ヒドロキシアニソール(BHA)、モノ−tert−ブチルヒドロキノン(T
BHQ)、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
、ブチル化ヒドロキシアニソール(BHA)、モノ−tert−ブチルヒドロキノン(T
BHQ)、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
好適な抗酸化剤のなおも更なる非限定的例としては、2,2−ジ(4−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン、フェノールチアジン、フェノールチザジンカルボン酸エステル(phe
nolthizazine carboxylic ester)、重合トリメチルジヒ
ドロキノリン、フェニル−α−ナフチルアミン、N,N′ジオクチルジフェニルアミン、
N,N′−ジイソプロピル−p−フェニルジアミン、ジブチルクレゾール、ブチルヒドロ
キシアニソール、アントラキノン、キノリン、ピロカテコール、ジ−β−ナフチル−パラ
−フェニレンジアミン、没食子酸プロピル、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリ
ス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、亜リン酸トリ
ス(2,4−ジtert−ブチルフェニル)、セバシン酸ビス(1,2,2,6,6−ペ
ンタメチル−4−ピペリジル)、テトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−
ヒドロキシヒドロシンナメート)]メタン、チオジエチレンビス(3,5−ジ−tert
−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート、4,4′−チオビス(6−tert−ブ
チル−m−クレゾール)、2,2′−チオビス(6−t−ブチル−4−メチルフェノール
)、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ベンゼ
ンアミン、4−(1−メチル−1−フェニルエチル)−N−4[4−(1−メチル−1−
フェニルエチル)フェニル]−、タキシル酸(taxilic acid)、クエン酸、
及び前述の任意の組み合わせが挙げられる。
ニル)プロパン、フェノールチアジン、フェノールチザジンカルボン酸エステル(phe
nolthizazine carboxylic ester)、重合トリメチルジヒ
ドロキノリン、フェニル−α−ナフチルアミン、N,N′ジオクチルジフェニルアミン、
N,N′−ジイソプロピル−p−フェニルジアミン、ジブチルクレゾール、ブチルヒドロ
キシアニソール、アントラキノン、キノリン、ピロカテコール、ジ−β−ナフチル−パラ
−フェニレンジアミン、没食子酸プロピル、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリ
ス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、亜リン酸トリ
ス(2,4−ジtert−ブチルフェニル)、セバシン酸ビス(1,2,2,6,6−ペ
ンタメチル−4−ピペリジル)、テトラキス[メチレン(3,5−ジ−t−ブチル−4−
ヒドロキシヒドロシンナメート)]メタン、チオジエチレンビス(3,5−ジ−tert
−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート、4,4′−チオビス(6−tert−ブ
チル−m−クレゾール)、2,2′−チオビス(6−t−ブチル−4−メチルフェノール
)、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ベンゼ
ンアミン、4−(1−メチル−1−フェニルエチル)−N−4[4−(1−メチル−1−
フェニルエチル)フェニル]−、タキシル酸(taxilic acid)、クエン酸、
及び前述の任意の組み合わせが挙げられる。
抗酸化剤が採用される場合、誘電流体は、誘電流体の全重量に基づいて、0.1〜1.
0重量%、または1.5重量%の抗酸化剤を含み得る。
0重量%、または1.5重量%の抗酸化剤を含み得る。
上述されるように、誘電流体は、1つ以上の金属不活性化剤を含んでもよい。金属不活
性化剤は、誘電流体の酸化安定性を改善することができる。好適な金属不活性化剤の非限
定的例としては、銅不活性化剤及びアルミニウム不活性化剤が挙げられる。銅は、油の酸
化において触媒効果を有する。抗酸化剤は遊離酸素と反応し、それによって遊離酸素が油
を攻撃することを防止する。ベンゾトリアゾール誘導体等の銅不活性化剤は、誘電流体中
の銅の触媒活性を低減する。ある実施形態においては、誘電流体は、1重量%未満の銅不
活性化剤を含む。IRGAMET(商標)30は、CIBA SPECIALTY CH
EMICALSから市販されている金属不活性化剤であり、トリアゾール誘導体、N,N
−ビス(2−エチルヘキシル)−1H−1,2,4−トリアゾール−1メタンアミンであ
る。
性化剤は、誘電流体の酸化安定性を改善することができる。好適な金属不活性化剤の非限
定的例としては、銅不活性化剤及びアルミニウム不活性化剤が挙げられる。銅は、油の酸
化において触媒効果を有する。抗酸化剤は遊離酸素と反応し、それによって遊離酸素が油
を攻撃することを防止する。ベンゾトリアゾール誘導体等の銅不活性化剤は、誘電流体中
の銅の触媒活性を低減する。ある実施形態においては、誘電流体は、1重量%未満の銅不
活性化剤を含む。IRGAMET(商標)30は、CIBA SPECIALTY CH
EMICALSから市販されている金属不活性化剤であり、トリアゾール誘導体、N,N
−ビス(2−エチルヘキシル)−1H−1,2,4−トリアゾール−1メタンアミンであ
る。
他の好適な金属不活性化剤の非限定的例としては、2′,3−ビス[[3−[3,5−
ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]プロピオニル]]プロピオノヒドラジ
ン(propionohydrazine)、ベンゾ−トリアゾール脂肪アミン塩、1−
(ジ−イソオクチルアミノメチル)−1,2,4−トリアゾール、1−(2−メトキシプ
ロプ−2−イル)トリルトリアゾール、1−(1−シクロへキシルオキシプロピル)トリ
ルトリアゾール、1−(1−シクロヘキシルオキシヘプチル)トリルトリアゾール、1−
(1−シクロヘキシルオキシブチル)トリルトリアゾール、1−[ビス(2−エチルヘキ
シル)アミノメチル−4−メチルベンゾトリアゾール、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリプ
ロピル、ホウ酸トリイソプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリペンチル、ホウ酸トリ
ヘキシル、ホウ酸トリシクロヘキシル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリイソオクチル、
及びN,N−ビス(2−エチルヘキシル)−アル−メチル−1H−ベンゾトリアゾール−
1−メタンアミンが挙げられる。
ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]プロピオニル]]プロピオノヒドラジ
ン(propionohydrazine)、ベンゾ−トリアゾール脂肪アミン塩、1−
(ジ−イソオクチルアミノメチル)−1,2,4−トリアゾール、1−(2−メトキシプ
ロプ−2−イル)トリルトリアゾール、1−(1−シクロへキシルオキシプロピル)トリ
ルトリアゾール、1−(1−シクロヘキシルオキシヘプチル)トリルトリアゾール、1−
(1−シクロヘキシルオキシブチル)トリルトリアゾール、1−[ビス(2−エチルヘキ
シル)アミノメチル−4−メチルベンゾトリアゾール、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリプ
ロピル、ホウ酸トリイソプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリペンチル、ホウ酸トリ
ヘキシル、ホウ酸トリシクロヘキシル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリイソオクチル、
及びN,N−ビス(2−エチルヘキシル)−アル−メチル−1H−ベンゾトリアゾール−
1−メタンアミンが挙げられる。
金属不活性化剤が採用される場合、誘電流体は、誘電流体の総重量に基づいて、0.1
重量%から0.7重量%未満、または1.0重量%未満の金属不活性化剤を含み得る。
重量%から0.7重量%未満、または1.0重量%未満の金属不活性化剤を含み得る。
上述されるように、誘電流体は、1つ以上の流動点降下剤を含んでもよい。好適な流動
点降下剤の非限定的例としては、メタクリル酸エステル、ポリメタクリル酸アルキル、脂
肪酸に由来する脂肪酸アルキルエステル、ポリ酢酸ビニルオリゴマー、アクリル系オリゴ
マー、VISCOPLEX(商標)10−310、VISCOPLEX(商標)10−9
30、及びVISCOPLEX(商標)10−950が挙げられる。ある実施形態におい
ては、流動点降下剤はポリメタクリレート(PMA)である。
点降下剤の非限定的例としては、メタクリル酸エステル、ポリメタクリル酸アルキル、脂
肪酸に由来する脂肪酸アルキルエステル、ポリ酢酸ビニルオリゴマー、アクリル系オリゴ
マー、VISCOPLEX(商標)10−310、VISCOPLEX(商標)10−9
30、及びVISCOPLEX(商標)10−950が挙げられる。ある実施形態におい
ては、流動点降下剤はポリメタクリレート(PMA)である。
ある実施形態においては、流動点は、誘電流体を脱蝋することによって更に低下させる
ことができる。「脱蝋」は、低温で誘電流体中に現れる沈殿物を取り除くプロセスである
。沈殿は、油の粘度の減少を伴う。脱蝋は、数時間にわたって5℃、0℃、及び−12℃
へと温度を連続的に低下させ、かつ珪藻土を伴う固形物を濾過することによって実行でき
る。
ことができる。「脱蝋」は、低温で誘電流体中に現れる沈殿物を取り除くプロセスである
。沈殿は、油の粘度の減少を伴う。脱蝋は、数時間にわたって5℃、0℃、及び−12℃
へと温度を連続的に低下させ、かつ珪藻土を伴う固形物を濾過することによって実行でき
る。
特性
本ダイマー酸ジエステルは、それらを誘電流体としての使用にとって好適とする特定の
物理的特性を有し得る。
本ダイマー酸ジエステルは、それらを誘電流体としての使用にとって好適とする特定の
物理的特性を有し得る。
本ダイマー酸ジエステルの引火点は、ASTM D92に従って測定した場合、少なく
とも250℃、少なくとも275℃、または少なくとも300℃であり得る。様々な実施
形態において、ダイマー酸ジエステルの引火点は、ASTM D92で測定した場合、2
50℃〜350℃、300℃〜325℃、または306℃〜312℃の範囲内であり得る
。更に、本誘電流体全体としての引火点は、ASTM D92に従って測定した場合、少
なくとも250℃、少なくとも275℃、または少なくとも300℃であり得る。加えて
、誘電流体全体としての引火点は、ASTM D92で測定した場合、250℃〜350
℃、300℃〜325℃、または306℃〜312℃の範囲内であり得る。
とも250℃、少なくとも275℃、または少なくとも300℃であり得る。様々な実施
形態において、ダイマー酸ジエステルの引火点は、ASTM D92で測定した場合、2
50℃〜350℃、300℃〜325℃、または306℃〜312℃の範囲内であり得る
。更に、本誘電流体全体としての引火点は、ASTM D92に従って測定した場合、少
なくとも250℃、少なくとも275℃、または少なくとも300℃であり得る。加えて
、誘電流体全体としての引火点は、ASTM D92で測定した場合、250℃〜350
℃、300℃〜325℃、または306℃〜312℃の範囲内であり得る。
本ダイマー酸ジエステルの燃焼点温度は、ASTM D92に従って測定した場合、少
なくとも300℃、少なくとも320℃、または少なくとも340℃であり得る。様々な
実施形態において、ダイマー酸ジエステルの燃焼点は、300〜400℃、320〜38
0℃、または337〜350℃の範囲内であり得る。更に、本誘電流体全体としての燃焼
点は、ASTM D92に従って測定した場合、少なくとも300℃、少なくとも320
℃、または少なくとも340℃であり得る。加えて、誘電流体全体としての燃焼点は、3
00〜400℃、320〜380℃、または337〜350℃の範囲内であり得る。
なくとも300℃、少なくとも320℃、または少なくとも340℃であり得る。様々な
実施形態において、ダイマー酸ジエステルの燃焼点は、300〜400℃、320〜38
0℃、または337〜350℃の範囲内であり得る。更に、本誘電流体全体としての燃焼
点は、ASTM D92に従って測定した場合、少なくとも300℃、少なくとも320
℃、または少なくとも340℃であり得る。加えて、誘電流体全体としての燃焼点は、3
00〜400℃、320〜380℃、または337〜350℃の範囲内であり得る。
本ダイマー酸ジエステルの流動点は、ASTM D97に従って測定した場合、−10
℃未満、−15℃未満、−20℃未満、−30℃未満、または−40℃未満であり得る。
様々な実施形態において、ダイマー酸ジエステルは、−40℃で流動可能であり得る。更
に、本誘電流体全体としての流動点は、ASTM D97に従って測定した場合、−10
℃未満、−15℃未満、−20℃未満、−30℃未満、または−40℃未満であり得る。
様々な実施形態において、誘電流体全体としては、−40℃で流動可能であり得る。
℃未満、−15℃未満、−20℃未満、−30℃未満、または−40℃未満であり得る。
様々な実施形態において、ダイマー酸ジエステルは、−40℃で流動可能であり得る。更
に、本誘電流体全体としての流動点は、ASTM D97に従って測定した場合、−10
℃未満、−15℃未満、−20℃未満、−30℃未満、または−40℃未満であり得る。
様々な実施形態において、誘電流体全体としては、−40℃で流動可能であり得る。
本誘電流体は、ASTM D1533に従って測定した場合、200ppm未満、また
は0ppmもしくは10ppmから、100ppm、もしくは200ppm未満の初期含
水率を有し得る。
は0ppmもしくは10ppmから、100ppm、もしくは200ppm未満の初期含
水率を有し得る。
本誘電流体は、ポリ塩化ビフェニル(「PCB」)を含まないか、欠くか、または別様
に有せずともよい。換言すれば、誘電流体中に存在するPCBの量は(たとえ存在したに
せよ)、ASTM D4059の方法では検出できない。
に有せずともよい。換言すれば、誘電流体中に存在するPCBの量は(たとえ存在したに
せよ)、ASTM D4059の方法では検出できない。
ある実施形態においては、本誘電流体は、ASTM D445(Brookfield
)に従って測定した場合、40℃で約50cSt未満、及び100℃で15cSt未満の
粘度を有し得る。
)に従って測定した場合、40℃で約50cSt未満、及び100℃で15cSt未満の
粘度を有し得る。
本誘電流体は、前述の特性のうちの任意の組み合わせを有し得る。
デバイス
本開示はデバイスを提供する。デバイスは電気部品を含み、本誘電流体がこの電気部品
と操作的に連通している。本誘電流体は、上記のダイマー酸のジエステルのうちの1つ以
上と、任意選択で抗酸化剤等の1つ以上の添加剤とを含む。好適な電気部品の非限定的例
としては、変圧器、コンデンサ、スイッチギヤ、伝送部品、配電部品、スイッチ、レギュ
レータ、回路遮断器、自動リクローザ、もしくは類似の部品、流体充填伝送線、及び/ま
たはそれらの組み合わせが挙げられる。
本開示はデバイスを提供する。デバイスは電気部品を含み、本誘電流体がこの電気部品
と操作的に連通している。本誘電流体は、上記のダイマー酸のジエステルのうちの1つ以
上と、任意選択で抗酸化剤等の1つ以上の添加剤とを含む。好適な電気部品の非限定的例
としては、変圧器、コンデンサ、スイッチギヤ、伝送部品、配電部品、スイッチ、レギュ
レータ、回路遮断器、自動リクローザ、もしくは類似の部品、流体充填伝送線、及び/ま
たはそれらの組み合わせが挙げられる。
デバイスは電気部品を含み、本誘電流体がこの電気部品と操作的に連通している。本明
細書で使用する場合、「操作的に連通する」とは、誘電流体が電気部品を冷却及び/また
は絶縁することを可能にする構成及び/または空間的関係のことである。その結果、操作
的連通としては、誘電流体と電気部品との間の、以下の構成による直接的及び/または間
接的接触が挙げられる:電気部品の中の、その上の、その周囲の、それに隣接する、それ
を通って包囲する(全体的もしくは部分的に)、及び/またはそれに近位の誘電流体、な
らびに誘電流体中に浸漬された電気部品(全体的もしくは部分的)。
細書で使用する場合、「操作的に連通する」とは、誘電流体が電気部品を冷却及び/また
は絶縁することを可能にする構成及び/または空間的関係のことである。その結果、操作
的連通としては、誘電流体と電気部品との間の、以下の構成による直接的及び/または間
接的接触が挙げられる:電気部品の中の、その上の、その周囲の、それに隣接する、それ
を通って包囲する(全体的もしくは部分的に)、及び/またはそれに近位の誘電流体、な
らびに誘電流体中に浸漬された電気部品(全体的もしくは部分的)。
ある実施形態においては、電気部品は、セルロース系絶縁材料を含む。好適なセルロー
ス系絶縁材料の非限定的例としては、クラフト紙及び/またはプレスボードが挙げられる
。
ス系絶縁材料の非限定的例としては、クラフト紙及び/またはプレスボードが挙げられる
。
ある実施形態においては、電気部品は変圧器である。1つ以上のダイマー酸ジエステル
を含む本誘電流体が、この変圧器と操作的に連通し得る。変圧器において、本誘電流体は
、(1)変圧器の運転によって生成された熱エネルギーを放散する液体冷却材、及び/ま
たは(2)電気部品が変圧器と接触する、または変圧器に弧絡することを防止する、内部
活電部間の絶縁を提供する。誘電流体は、電気部品を絶縁するのに有効な量で存在し得る
。
を含む本誘電流体が、この変圧器と操作的に連通し得る。変圧器において、本誘電流体は
、(1)変圧器の運転によって生成された熱エネルギーを放散する液体冷却材、及び/ま
たは(2)電気部品が変圧器と接触する、または変圧器に弧絡することを防止する、内部
活電部間の絶縁を提供する。誘電流体は、電気部品を絶縁するのに有効な量で存在し得る
。
ある実施形態においては、変圧器は配電変圧器であり得る。配電変圧器は、一次コイル
及び二次コイルまたは巻線をハウジングまたはタンク内に含み、タンク内の誘電流体が、
巻線と操作的に連通している。巻線は誘電流体によって互いから絶縁されており、鉄また
は鋼鉄等の磁気的に好適な材料の共通のコアの周囲に巻かれている。コア及び/または巻
線はまた、更に絶縁するため、ならびに熱を吸収するため、積層物、絶縁コーティング、
または絶縁紙材料を有してもよい。コア及び巻線は誘電流体中に浸漬され得、流体の自由
な循環が可能である。誘電流体が、コア及び巻線を覆い、包囲する。誘電流体は、絶縁物
中の全ての小さな空隙及びハウジング内の他の場所を完全に充填し得る。変圧器のハウジ
ングは、タンクの周囲で気密及び流体密封シールを提供し、蓄積される可能性があり、最
終的には変圧器の故障を引き起こし得る、空気及び/または汚染物質の進入を防止する。
配電変圧器は、典型的には36kV以下の範囲の系統電圧を有する。
及び二次コイルまたは巻線をハウジングまたはタンク内に含み、タンク内の誘電流体が、
巻線と操作的に連通している。巻線は誘電流体によって互いから絶縁されており、鉄また
は鋼鉄等の磁気的に好適な材料の共通のコアの周囲に巻かれている。コア及び/または巻
線はまた、更に絶縁するため、ならびに熱を吸収するため、積層物、絶縁コーティング、
または絶縁紙材料を有してもよい。コア及び巻線は誘電流体中に浸漬され得、流体の自由
な循環が可能である。誘電流体が、コア及び巻線を覆い、包囲する。誘電流体は、絶縁物
中の全ての小さな空隙及びハウジング内の他の場所を完全に充填し得る。変圧器のハウジ
ングは、タンクの周囲で気密及び流体密封シールを提供し、蓄積される可能性があり、最
終的には変圧器の故障を引き起こし得る、空気及び/または汚染物質の進入を防止する。
配電変圧器は、典型的には36kV以下の範囲の系統電圧を有する。
ある実施形態においては、電気部品は電力変圧器である。電力変圧器は、典型的には3
6kV以上の範囲の系統電圧を有する。
6kV以上の範囲の系統電圧を有する。
コア及びコイルアセンブリからの伝熱率を改善するために、変圧器は、例冷却を提供す
るのに利用可能な表面積を増加させるために設けられたタンク上のフィン、またはタンク
の頂部まで上がった高温の流体がチューブを通って循環してタンクの底部に戻る際に冷却
できるように設けられた、タンクに取り付けられたラジエータまたはチューブ等の、増強
された冷却を提供するための追加的構造を含んでもよい。これらのチューブ、フィン、ま
たはラジエータにより、タンク壁単独によって提供される冷却表面よりも多くの追加的な
冷却表面が提供される。また、高温の誘電流体及び加熱されたタンクからの熱を周囲の空
気へとより良好に伝達するために、加熱された変圧器エンクロージャにわたって、または
ラジエータもしくはチューブにわたって強制的に空気の流れを送るように、ファンを設け
てもよい。また、一部の変圧器は強制的油冷却システムを含み、このシステムは、誘電流
体をタンクの底部からパイプもしくはラジエータを通してタンクの頂部へと循環させる(
またはタンクから別の離れた冷却装置まで循環させ、その後変圧器に戻す)ポンプを含む
。
るのに利用可能な表面積を増加させるために設けられたタンク上のフィン、またはタンク
の頂部まで上がった高温の流体がチューブを通って循環してタンクの底部に戻る際に冷却
できるように設けられた、タンクに取り付けられたラジエータまたはチューブ等の、増強
された冷却を提供するための追加的構造を含んでもよい。これらのチューブ、フィン、ま
たはラジエータにより、タンク壁単独によって提供される冷却表面よりも多くの追加的な
冷却表面が提供される。また、高温の誘電流体及び加熱されたタンクからの熱を周囲の空
気へとより良好に伝達するために、加熱された変圧器エンクロージャにわたって、または
ラジエータもしくはチューブにわたって強制的に空気の流れを送るように、ファンを設け
てもよい。また、一部の変圧器は強制的油冷却システムを含み、このシステムは、誘電流
体をタンクの底部からパイプもしくはラジエータを通してタンクの頂部へと循環させる(
またはタンクから別の離れた冷却装置まで循環させ、その後変圧器に戻す)ポンプを含む
。
他の実施形態もまた可能であり、変圧器における使用に限定されない。
ある実施形態においては、本開示は、本誘電流体を電気部品と操作的に連通するように
配置することを含むプロセスを提供する。誘電流体は、1つ以上のダイマー酸ジエステル
と、任意選択で抗酸化剤等の1つ以上の添加剤とを含む本誘電流体である。プロセスは更
に、電気部品を本誘電流体で冷却または絶縁することを含む。電気部品は、変圧器、コン
デンサ、スイッチギヤ、電源ケーブル、配電部品(油入配電ケーブル等)、スイッチ、レ
ギュレータ、回路遮断器、自動リクローザ、流体充填伝送線、及び/またはそれらの組み
合わせのうちのいずれか1つを含み得る。
配置することを含むプロセスを提供する。誘電流体は、1つ以上のダイマー酸ジエステル
と、任意選択で抗酸化剤等の1つ以上の添加剤とを含む本誘電流体である。プロセスは更
に、電気部品を本誘電流体で冷却または絶縁することを含む。電気部品は、変圧器、コン
デンサ、スイッチギヤ、電源ケーブル、配電部品(油入配電ケーブル等)、スイッチ、レ
ギュレータ、回路遮断器、自動リクローザ、流体充填伝送線、及び/またはそれらの組み
合わせのうちのいずれか1つを含み得る。
試験方法
引火点
引火点は、ASTM D92に従って判定する。
引火点
引火点は、ASTM D92に従って判定する。
燃焼点
燃焼点は、ASTM D92に従って判定する。
燃焼点は、ASTM D92に従って判定する。
−40℃での流動可能性
8ドラムの透明ガラスバイアル(Fisher Scientific、25×95m
mの8ドラムバイアル部、03−339−22H)のおよそ半分を流体で充填する。次い
で、流体の入ったバイアルを24時間、−40℃の冷凍装置(Cincinnati s
ub−zeroモデルWU−24−2−2−SC/AC)内で馴化させる。24時間後、
試験体を冷凍装置から取り出す。冷凍装置から取り出した5〜10分後に、その流動性を
視覚的に特性評価する。流動性の特性評価は、バイアルを横倒しにすることと、材料が動
いたか/流れたか、及びその見かけについて説明することとからなる。
8ドラムの透明ガラスバイアル(Fisher Scientific、25×95m
mの8ドラムバイアル部、03−339−22H)のおよそ半分を流体で充填する。次い
で、流体の入ったバイアルを24時間、−40℃の冷凍装置(Cincinnati s
ub−zeroモデルWU−24−2−2−SC/AC)内で馴化させる。24時間後、
試験体を冷凍装置から取り出す。冷凍装置から取り出した5〜10分後に、その流動性を
視覚的に特性評価する。流動性の特性評価は、バイアルを横倒しにすることと、材料が動
いたか/流れたか、及びその見かけについて説明することとからなる。
材料
以下の材料を下の実施例において採用する。
以下の材料を下の実施例において採用する。
飽和ダイマー酸は、Sigma−Aldrich,St.Louis,MO,USAか
ら市販されている、約570g/molの平均Mnを有する水素化ダイマー酸、CAS
No.68783−41−5である。
ら市販されている、約570g/molの平均Mnを有する水素化ダイマー酸、CAS
No.68783−41−5である。
CAS No.61788−89−4を有する不飽和ダイマー酸は、BOC Scie
nces,Shirley,NY,USAから市販されている。
nces,Shirley,NY,USAから市販されている。
N−ブタノールは、Sigma−Aldrich,St.Louis,MO,USAか
ら市販されている。
ら市販されている。
2−エチルヘキサノールは、Sigma−Aldrich,St.Louis,MO,
USAから市販されている。
USAから市販されている。
1−ヘキサノールは、Sigma−Aldrich,St.Louis,MO,USA
から市販されている。
から市販されている。
1−ペンタノールは、Sigma−Aldrich,St.Louis,MO,USA
から市販されている。
から市販されている。
硫酸は、Sigma−Aldrich,St.Louis,MO,USAから市販され
ている。
ている。
トルエンは、Sigma−Aldrich,St.Louis,MO,USAから市販
されている。
されている。
MIDEL(商標)7131は、ペンタエリスリトールのテトラエステルである合成エ
ステルであり、M&I Materials,Manchester,United K
ingdomから市販されている。
ステルであり、M&I Materials,Manchester,United K
ingdomから市販されている。
実施例1−ダイマー酸ジエステルの調製
4つの飽和ダイマー酸ジエステル(S1〜S4)と、2つの不飽和ダイマー酸ジエステ
ル(CS2及びCS3)を、以下の手順に従って調製する。アルコール(1mol)、ト
ルエン(100mL)、ダイマー酸(0.45mol)、及びH2SO4(濃度、1mo
l%)をフラスコに装填する。試料S1はアルコールとして2−エチルヘキサノールを用
いて調製し、試料S2はアルコールとして1−ヘキサノールを用いて調製し、試料S3は
アルコールとして1−ブタノールを用いて調製し、試料S4はアルコールとして1−ペン
タノールを用いて調製する。試料S1〜S4は、飽和ダイマー酸を用いて調製する。比較
試料CS2はアルコールとして1−ブタノールを用いて調製し、比較試料CS3はアルコ
ールとして2−エチルヘキサノールを用いて調製する。CS2及びCS3は、不飽和ダイ
マー酸を用いて調製する。
4つの飽和ダイマー酸ジエステル(S1〜S4)と、2つの不飽和ダイマー酸ジエステ
ル(CS2及びCS3)を、以下の手順に従って調製する。アルコール(1mol)、ト
ルエン(100mL)、ダイマー酸(0.45mol)、及びH2SO4(濃度、1mo
l%)をフラスコに装填する。試料S1はアルコールとして2−エチルヘキサノールを用
いて調製し、試料S2はアルコールとして1−ヘキサノールを用いて調製し、試料S3は
アルコールとして1−ブタノールを用いて調製し、試料S4はアルコールとして1−ペン
タノールを用いて調製する。試料S1〜S4は、飽和ダイマー酸を用いて調製する。比較
試料CS2はアルコールとして1−ブタノールを用いて調製し、比較試料CS3はアルコ
ールとして2−エチルヘキサノールを用いて調製する。CS2及びCS3は、不飽和ダイ
マー酸を用いて調製する。
結果として得られた混合物を、ディーン・スターク装置を用いて水を共沸蒸留しながら
還流させる。水がそれ以上分離されなくなるまで反応を継続する(およそ5時間)。過剰
なトルエン及びアルコールを留去して、ダイマー酸ジエステルを得る。その後、得られた
ダイマー酸ジエステルを、塩基性アルミナと共に室温で5時間撹拌することで中和する。
塩基性アルミナを濾過して取り除き、対応する中和されたダイマー酸ジエステルを得る。
還流させる。水がそれ以上分離されなくなるまで反応を継続する(およそ5時間)。過剰
なトルエン及びアルコールを留去して、ダイマー酸ジエステルを得る。その後、得られた
ダイマー酸ジエステルを、塩基性アルミナと共に室温で5時間撹拌することで中和する。
塩基性アルミナを濾過して取り除き、対応する中和されたダイマー酸ジエステルを得る。
実施例2−誘電流体の燃焼点、引火点、及び流動点
試料S1〜S4、及び比較試料CS1〜CS3を、上記の試験方法に従って、燃焼点、
引火点、及び流動点について分析する。CS1は、MIDEL(商標)7131である。
試料S1〜S4、及び比較試料CS1〜CS3を、上記の試験方法に従って、燃焼点、
引火点、及び流動点について分析する。CS1は、MIDEL(商標)7131である。
表1の結果から確認できるように、試料S1〜S4の各々が、CS1〜CS3と比較し
てより高い引火点及び燃焼点を提示した。加えて、CS1の従来型の合成エステルと同様
に、試料S1〜S4の全てが−40℃で流動可能である一方で、不飽和ダイマー酸ジエス
テルであるCS2及びCS3は、この温度では流動可能ではない。
てより高い引火点及び燃焼点を提示した。加えて、CS1の従来型の合成エステルと同様
に、試料S1〜S4の全てが−40℃で流動可能である一方で、不飽和ダイマー酸ジエス
テルであるCS2及びCS3は、この温度では流動可能ではない。
Claims (10)
- 飽和ダイマー酸ジエステルを含む、誘電流体。
- 飽和ダイマー酸ジエステルと、
抗酸化剤、酸化防止剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、及びそれらのう
ちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される、1つ以上の添加剤と、
から本質的になる、誘電流体。 - 飽和ダイマー酸ジエステルと、
抗酸化剤、酸化防止剤、腐食防止剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、及びそれらのう
ちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される、1つ以上の添加剤と、
からなる、誘電流体。 - 電気部品と、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の誘電流体と、
を備える、デバイス。 - 前記電気部品が、変圧器、コンデンサ、スイッチ、レギュレータ、回路遮断器、リクロ
ーザ、流体充填伝送線、及びそれらのうちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択さ
れる、請求項4に記載のデバイス。 - 前記電気部品が変圧器であり、前記誘電流体の少なくとも一部が前記変圧器内に配置さ
れる、請求項4に記載のデバイス。 - 前記飽和ダイマー酸ジエステルが、ASTM D92に従って測定した場合、少なくと
も250℃の引火点を有し、前記飽和ダイマー酸ジエステルが、ASTM D92に従っ
て測定した場合、少なくとも300℃の燃焼点を有する、請求項1〜3のいずれか1項に
記載の誘電流体。 - 前記飽和ダイマー酸ジエステルが、飽和ダイマー酸のジアルキルジエステルである、請
求項1〜3のいずれか1項に記載の誘電流体。 - 前記飽和ダイマー酸ジエステルが、ダイマー酸のジ−2−エチルヘキシルジエステル、
ダイマー酸のジヘキシルジエステル、ダイマー酸のジブチルジエステル、ダイマー酸のジ
ペンチルジエステル、及びそれらのうちの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され
る、請求項1〜3のいずれか1項に記載の誘電流体。 - 前記飽和ダイマー酸ジエステルが、−40℃で流動可能である、請求項1〜3のいずれ
か1項に記載の誘電流体。
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---|---|
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WO (1) | WO2015199867A1 (ja) |
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