JP3347614B2 - 冷凍機油組成物及び該組成物を用いた潤滑方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機油組成物及び
潤滑方法に関し、さらに詳しくは、炭素数１〜８を有す
る炭化水素を主成分とする冷媒を用いた冷凍機油組成物
及び該組成物を用いた潤滑方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷凍機、例えば圧縮機，凝縮
器，膨張弁，蒸発器からなる圧縮型冷凍機の圧縮式冷凍
サイクルにおいて、冷媒と潤滑油との混合液体がこの密
閉された系内を循環する構造となっている。このような
圧縮型冷凍機には、冷媒として、従来ジクロロジフルオ
ロメタン（Ｒ−１２）やクロロジフルオロメタン（Ｒ−
２２）などが多く用いられ、また潤滑油として種々の鉱
油や合成油が用いられてきた。しかし、上記Ｒ−１２や
Ｒ−２２などのクロロフルオロカーボンは、成層圏に存
在するオゾン層を破壊するなどの環境汚染をもたらすお
それがあることから、最近、世界的にその使用に対する
規制が厳しくなりつつある。そのため、新しい冷媒とし
てハイドロフルオロカーボンやハイドロクロロフルオロ
カーボンなどの水素含有フロン化合物が注目されるよう
になってきた。この水素含有フロン化合物、特に１，
１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ−１３４ａ）で
代表されるハイドロフルオロカーボンは、オゾン層を破
壊するおそれがないが、大気中での寿命が長いため地球
温暖化への影響が懸念され、近年このような問題のない
自然系冷媒として各種の炭化水素、特に炭素数１〜８を
有する炭化水素が検討されつつある。しかしながら、こ
のような炭化水素を圧縮型冷凍機の冷媒として用いた場
合、冷凍機の潤滑油として、従来一般的に使用されてい
る鉱油やアルキルベンゼンを使用すると、基油に冷媒が
完全に溶解するため基油の粘度の減少が起こり、その結
果潤滑性能が不足して、耐摩耗性が不十分となり、また
シール性が悪くなるため長期の安定使用ができなくなる
等の結果となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記観点か
らなされたもので、炭化水素を主成分とする冷媒を用い
た圧縮式冷凍サイクルにおいて、効率よく潤滑を行うこ
とができ、この結果潤滑性能及びシール性を向上させる
ことができ、かつ冷凍効率を向上させることのできる冷
凍機油組成物及び該組成物を用いた潤滑方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、特定のポリアルキレングリコール誘導体
を潤滑油基油として使用することにより、炭化水素冷媒
と適度に相溶することを見出し本発明を完成したもので
ある。すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。 （１）（Ａ）炭素数１〜８を有する炭化水素を主成分と
する冷媒、及び（Ｂ）下記の一般式（Ｉ） Ｒ¹ Ｏ−（ＰＯ）_a −（ＥＯ）_b −Ｒ² ・・・（Ｉ） （式中、Ｒ¹ 及びＲ² は、それぞれ水素原子，炭素数１
〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアシル基を示
し、たがいに同一でも異なっていてもよく、ＰＯはオキ
シプロピレン基、ＥＯはオキシエチレン基を示す。ａ及
びｂは、２≦ａ＋ｂ≦８０を満足する０をも含む正数を
示す。）で表され、かつ下記の式（II）、（III)及び
（IV）から選ばれる一式を満足し、さらに１００℃にお
ける動粘度が５〜２００ｍｍ² ／ｓであるポリアルキレ
ングリコール誘導体からなる基油、を含有することを特
徴とする冷凍機油組成物。 Ｒ¹ ，Ｒ² がいずれも水素である場合 １≦１０Ｘ≦８ ・・・（II） （式中、Ｘは分子中のＰＯのモル分率を示し、Ｘ＝ａ／
（ａ＋ｂ）である。） Ｒ¹ ，Ｒ² のいずれかが水素である場合 １≦１０Ｘ＋Ｙ／４≦９ ・・・（III) （式中、Ｘは前記と同じであり、ＹはＲ¹ とＲ² の炭素
数の和を示す。） Ｒ¹ ，Ｒ² がいずれも水素でない場合 ３≦１０Ｘ＋Ｙ≦１０ ・・・（IV） （式中、Ｘ，Ｙは前記と同じである。） （２）（１）記載の冷凍機油組成物を用いることを特徴
とする圧縮型冷凍機の潤滑方法。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。本願の第一発明において用いられる（Ａ）成分
（冷媒）の主成分である炭化水素の炭素数は１〜８であ
り、好ましくは１〜５、更に好ましくは３〜５である。
炭素数が９以上であると沸点が高くなりすぎ冷媒として
は好ましくない。本発明に用いられる炭化水素の例とし
ては、メタン，エタン，エチレン，プロパン，シクロプ
ロパン，プロピレン，ｎ−ブタン，ｉ−ブタン，ｎ−ペ
ンタン，ｉ−ペンタンなどを挙げることができる。その
炭化水素は一種でもよく、二種以上でもよい。また、炭
化水素だけで使用してもよく、これをＲ−１３４ａ等の
ハイドロフルオロカーボン，エーテル，ＣＯ₂ などの冷
媒と混合したものも使用することができる。

【０００６】本発明において、（Ｂ）成分の基油として
は、下記の一般式（Ｉ） Ｒ¹ Ｏ−（ＰＯ）_a −（ＥＯ）_b −Ｒ² ・・・（Ｉ） （式中、Ｒ¹ 及びＲ² は、それぞれ水素原子，炭素数１
〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアシル基を示
し、たがいに同一でも異なっていてもよく、ＰＯはオキ
シプロピレン基、ＥＯはオキシエチレン基を示す。ａ及
びｂは、２≦ａ＋ｂ≦８０を満足する０をも含む正数を
示す。）で表され、かつ下記の式（II）、（III)及び
（IV）から選ばれる一式を満足するポリアルキレングリ
コール誘導体が使用される。 Ｒ¹ ，Ｒ² がいずれも水素である場合 １≦１０Ｘ≦８ ・・・（II） （式中、Ｘは分子中のＰＯのモル分率を示し、Ｘ＝ａ／
（ａ＋ｂ）である。） Ｒ¹ ，Ｒ² のいずれかが水素である場合 １≦１０Ｘ＋Ｙ／４≦９ ・・・（III) （式中、Ｘは前記と同じであり、ＹはＲ¹ とＲ² の炭素
数の和を示す。） Ｒ¹ ，Ｒ² がいずれも水素でない場合 ３≦１０Ｘ＋Ｙ≦１０ ・・・（IV） （式中、Ｘ，Ｙは前記と同じである。） 上記一般式（Ｉ）のＲ¹ ，Ｒ² におけるアルキル基は炭
素数１〜１０を有し、直鎖状，分岐鎖状，環状のいずれ
であってもよい。該アルキルの具体例としては、メチル
基，エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，各種
ブチル基，各種ペンチル基，各種ヘキシル基，各種へプ
チル基，各種オクチル基，各種ノニル基，各種デシル
基，シクロペンチル基，シクロヘキシル基などを挙げる
ことができる。このアルキル基の炭素数が１０を超える
と、炭化水素との相溶性が著しくよくなり、炭化水素が
任意の割合で完全に溶解するようになる。好ましいアル
キル基の炭素数は１〜６である。

【０００７】また、Ｒ¹ ，Ｒ² におけるアシル基のアル
キル部分は直鎖状，分岐鎖状，環状のいずれであっても
よい。該アシル基のアルキル基部分の具体例としては、
上記アルキル基の具体例として挙げた炭素数１〜９の種
々の基を同様に挙げることができる。該アシル基の炭素
数が１０を超えると、炭化水素との相溶性が著しくよく
なり、炭化水素が任意の割合で完全に溶解するようにな
る。好ましいアシル基の炭素数は２〜６である。

【０００８】上記一般式（Ｉ）の繰り返し単位のＰＯと
ＥＯはブロック体でもランダム体でもよい。本発明の基
油は前記式（II）、（III)及び（IV）から選ばれる一式
を満足するものでなければならない。式（II）におい
て、（１０Ｘ≦８）、式（III)において、（１０Ｘ＋Ｙ
／４≦９）、式（IV）において、（１０Ｘ＋Ｙ≦１０）
を満足しない場合には炭化水素が完全に溶解し好ましく
ない。また、式（II）において、（１≦１０Ｘ）、式
（III)において、（１≦１０Ｘ＋Ｙ／４）、式（IV）に
おいて、（３≦１０Ｘ＋Ｙ）を満足しない場合には炭化
水素との相溶性が低下し相分離を生じる。さらに、次の
式（II）’、（III)’及び（IV）’から選ばれる一式を
満足すると、炭化水素との相溶性の点から好ましい。
Ｒ¹ ，Ｒ² がいずれも水素である場合 ４≦１０Ｘ≦７ ・・・（II）’ Ｒ¹ ，Ｒ² のいずれかが水素である場合 ４≦１０Ｘ＋Ｙ／４≦８ ・・・（III)’ Ｒ¹ ，Ｒ² がいずれも水素でない場合 ５≦１０Ｘ＋Ｙ≦９ ・・・（IV）’ 次に、本発明においては（Ｂ）成分の基油は、１００℃
における動粘度が５〜２００ｍｍ² ／ｓである。この動
粘度が５ｍｍ² ／ｓ未満であると、シール性の低下、潤
滑性能の低下が生じ好ましくない。２００ｍｍ² ／ｓを
超えると、低温時粘性抵抗が大となり、トルク増大によ
り起動不能となり好ましくない。このような観点から、
この範囲は９〜１００ｍｍ² ／ｓであることが好まし
い。

【０００９】本発明の冷凍機油組成物においては、基油
として前記ポリアルキレングリコール誘導体を一種用い
ても二種以上を組み合わせてもよい。本発明においては
上記（Ａ）成分の炭化水素冷媒と（Ｂ）成分の基油の使
用量については、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の重量比で９
９／１〜１０／９０の範囲にあることが好ましい。
（Ａ）成分の量が上記範囲よりも少ない場合は冷凍能力
の低下がみられる場合があり、また上記範囲より多い場
合は潤滑性能が低下する場合があり好ましくない。この
ような観点から、上記（Ａ）成分／（Ｂ）成分の重量比
は、９５／５〜３０／７０の範囲にあるのが更に好まし
い。

【００１０】本発明の冷凍機油組成物には、必要に応じ
公知の各種の添加剤、トリクレジルホスフェート（ＴＣ
Ｐ）などのリン酸エステルやトリスノニルフェニルホス
ファイトなどの亜リン酸エステルなどの極圧剤；フェノ
ール系，アミン系の酸化防止剤；フェニルグリシジルエ
ーテル，シクロヘキセンオキシド，エポキシ化大豆油な
どの安定剤；ベンゾトリアゾールやその誘導体などの銅
不活性化剤；シリコーン油やフッ化シリコーン油などの
消泡剤などを適宜配合することができる。更に、耐荷重
添加剤，塩素捕捉剤，清浄分散剤，粘度指数向上剤，油
性剤，防錆剤，腐食防止剤，流動点降下剤等を所望に応
じて添加することができる。これらの添加剤は、通常本
発明の組成物中に、０．５〜１０重量％の量で含有され
る。

【００１１】本発明の冷凍機油組成物は、種々の冷凍機
に使用可能である。特に、圧縮型冷凍機の圧縮式冷凍サ
イクルに適用でき、添付図１で示されるように圧縮機−
凝縮器−膨張弁−蒸発器からなる通常の圧縮式冷凍サイ
クルに好ましく適用できる。すなわち、本願の第二発明
は、第一発明の冷凍機油組成物を用いることを特徴とす
る圧縮型冷凍機の潤滑方法である。

【００１２】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに具体的に
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。 実施例１〜５及び比較例１〜３ 第１表に示す性状のポリアルキレングリコール誘導体
（ＰＯ，ＥＯのランダム共重合体）を調製し、以下に示
す方法でｎ−ペンタン溶解量を測定した。結果を第２表
に示す。 ＜ｎ−ペンタン溶解量（２０℃）＞試料油２０ｇをガラ
スビーカーに採取し、攪拌しながらｎ−ペンタンを添加
していき、曇りが生じる点を終点とした。溶解量は、

【００１３】

【数１】

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、炭素数１〜８を有する
炭化水素を主成分とする冷媒を用いた圧縮式冷凍サイク
ルにおいて、効率よく潤滑を行うことができ、その結果
潤滑性能及びシール性を向上させることができ、かつ冷
凍効率を向上させることのできる冷凍機油組成物及び該
組成物を用いた潤滑方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】「圧縮機−凝縮器−膨張弁−蒸発器」の圧縮式
冷凍サイクルの流れ図である。

【符号の説明】

１：圧縮機 ２：凝縮器 ３：膨張弁 ４：蒸発器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C10M 107/34 C10M 105/18 C10N 20:02 C10N 40:30 C09K 5/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）炭素数１〜８を有する炭化水素を
   主成分とする冷媒、及び（Ｂ）下記の一般式（Ｉ） Ｒ¹ Ｏ−（ＰＯ）_a −（ＥＯ）_b −Ｒ² ・・・（Ｉ） （式中、Ｒ¹ 及びＲ² は、それぞれ水素原子，炭素数１
   〜１０のアルキル基又は炭素数２〜１０のアシル基を示
   し、たがいに同一でも異なっていてもよく、ＰＯはオキ
   シプロピレン基、ＥＯはオキシエチレン基を示す。ａ及
   びｂは、２≦ａ＋ｂ≦８０を満足する０をも含む正数を
   示す。）で表され、かつ下記の式（II）、（III)及び
   （IV）から選ばれる一式を満足し、さらに１００℃にお
   ける動粘度が５〜２００ｍｍ² ／ｓであるポリアルキレ
   ングリコール誘導体からなる基油、を含有することを特
   徴とする冷凍機油組成物。 Ｒ¹ ，Ｒ² がいずれも水素である場合 １≦１０Ｘ≦８ ・・・（II） （式中、Ｘは分子中のＰＯのモル分率を示し、Ｘ＝ａ／
   （ａ＋ｂ）である。） Ｒ¹ ，Ｒ² のいずれかが水素である場合 １≦１０Ｘ＋Ｙ／４≦９ ・・・（III) （式中、Ｘは前記と同じであり、ＹはＲ¹ とＲ² の炭素
   数の和を示す。） Ｒ¹ ，Ｒ² がいずれも水素でない場合 ３≦１０Ｘ＋Ｙ≦１０ ・・・（IV） （式中、Ｘ，Ｙは前記と同じである。）
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷凍機油組成物を用いる
   ことを特徴とする圧縮型冷凍機の潤滑方法。