DE60022773T2

DE60022773T2 - Schmierölzusammensetzung für kühleinrichtung, betriebsflüssigkeit und kühleinrichtung

Info

Publication number: DE60022773T2
Application number: DE60022773T
Authority: DE
Inventors: Takashi Toda-shi KAIMAI; Hitoshi Toda-shi TAKAHASHI
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: EP1231255A1; EP1231255A4; KR20020068340A; WO2001036571A1; JP3860942B2; JP2001139972A; KR100743179B1; DE60022773D1; US20020193262A1; EP1231255B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlöl für eine Kühlmaschine unter Verwendung von Flon als einem Kühlmittel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine unter Verwendung eines Fluorkohlenwasserstoffes (HFC), der kein Chlor enthält, als einem Kühlmittel, und ebenso betrifft sie eine Arbeitsflüssigkeit und eine Kühlmaschine.
Hintergrund des Standes der Technik
Herkömmlicherweise sind als ein Schmieröl für eine Kühlmaschine, wie zum Beispiel einen Gefrierschrank, eine Klimaanlage, einen Kühlschrank, eine Anzahl von Ölen, wie zum Beispiel ein Mineralöl und ein Alkylbenzolöl, bekannt. Jedoch haben ein Mineralöl, ein Alkylbenzolöl und dergleichen eine unzureichende Mischbarkeit mit einem Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel (HFC), das kein Chlor enthält, wie zum Beispiel R-134a. Daher ist die Eigenschaft der Ölrückführung zu einem Kompressor verschlechtert, und ein Mangel an Schmierfähigkeit und ein Festsitzen werden verursacht, indem lediglich ein getrenntes Kühlmittel geliefert wird, wenn ein Kompressor bei einer hohen Umgebungstemperatur gestartet wird. Darüber hinaus wird ein Wachs-Bestandteil in Abhängigkeit von der Eigenschaft eines Mineralöl-Bestandteils bei einer niedrigen Temperatur ausgefällt, welcher eine ungünstige Wirkung haben kann.
Als ein Schmiermittel für eine Kühlmaschine, welche einen Fluorkohlenwasserstoff, der kein Chlor enthält, als ein Kühl mittel verwendet, sind ein Kühlöl vom Polyalkylenglycol-Typ (PAG) oder ein Kühlöl vom Polyolester-Typ bekannt.
Das Kühlöl vom PAG-Typ ist ausgezeichnet in der Mischbarkeit mit einem HFC-Kühlmittel. Jedoch besitzt das Kühlöl vom PAG-Typ für die Verwendung in einem System mit einem eingebauten Motor, wie zum Beispiel einem Haushaltskühlschrank, eine bemerkenswert geringere elektrische Isoliereigenschaft, verglichen mit dem herkömmlichen Kühlöl vom Mineral-Typ, und besitzt ebenso eine hohe Hygroskopizität.
Andererseits ist das Kühlöl vom Polyolester-Typ ausgezeichnet in der Mischbarkeit mit einem HFC-Kühlmittel in einem großen Temperaturbereich, und besitzt eine höhere elektrische Isoliereigenschaft als jene des Kühlöls vom PAG-Typ. Daher wurde das Kühlöl vom Polyolester-Typ in großem Umfang als Kühlöl für ein HFC-Kühlmittel in einem System mit einem darin eingebauten Motor eingesetzt.
Obwohl die elektrische Isoliereigenschaft des Kühlöls vom Polyolester-Typ höher ist als jene des Kühlöls vom PAG-Typ, ist ein auf das Volumen bezogener spezifischer Widerstand im Falle des Kühlöls vom Polyolester-Typ von der Größenordnung 10¹³ Ω cm am Maximum. Wenn daher eine Nachfrage für eine noch höhere elektrische Isoliereigenschaft besteht, kann das Kühlöl vom Polyolester-Typ nicht notwendigerweise ausreichend sein. Ebenso werden die folgenden Bedenken bezüglich des Kühlöls vom Polyolester-Typ ausgedrückt: das Kühlöl vom Polyolester-Typ besitzt eine höhere Hygroskopizität im Vergleich zum Mineralöl, so dass das Kühlöl vom Polyolester-Typ wahrscheinlich hydrolysiert; eine Schmierfähigkeit kann aufgrund der geringen Viskosität herabgesetzt werden; und haftende Substanzen werden wahrscheinlich in einer Kapillare einer Kühlmaschine erzeugt aufgrund des am Metall arbeitenden Schmiermittels zur Herstellung der Kühlmaschine.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine als ein Schmieröl für eine Kühlmaschine bereitzustellen, die ein Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel, das kein Chlor enthält, verwendet, welche eine ausgezeichnete Mischbarkeit mit einem Kühlmittel, eine Schmierfähigkeit und eine elektrische Isoliereigenschaft und ferner eine geringe Hygroskopizität und Hydrolysierbarkeit besitzt, und darüber hinaus ausgezeichnet ist in der Eigenschaft, Verunreinigungen aufzulösen, und in der Eigenschaft, das Öl zu einem Kompressor in einer Kühlmaschine zurückzuführen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsflüssigkeit für eine Kühlmaschine bereitzustellen, welche die vorstehend erwähnte Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine und ein Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel umfasst, das aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluor besteht.
Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlmaschine vom Kühlmittel-Kompressionstyp bereitzustellen, die mindestens einen Kompressor, einen Kondensator, einen Ausdehnungsmechanismus und einen Verdampfer umfasst, in welchem die vorstehend erwähnte Arbeitsflüssigkeit für eine Kühlmaschine verwendet wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben sich ernsthaft bemüht, und als ein Ergebnis haben wir gefunden, dass das vorstehend erwähnte Problem gelöst werden kann, indem eine Schmieröl-Zusammensetzung verwendet wird, die eine Mischung einer Neopentyl-Polyolester-Verbindung und eines Mineralölbestandteils enthält, welche eine bestimmte Eigenschaft besitzt. Auf der Grundlage dieser Entdeckung wurde die vorliegende Erfindung erreicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft nämlich:

1. Eine Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine unter Verwendung eines Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mischung 1) einer Esterverbindung und 2) eines Mineralöl-Bestandteils umfasst, der nachfolgend beschrieben wird, und ferner als einen Hauptbestandteil eine Zusammensetzung umfasst, die ein Gewichtsverhältnis des Mineralöl-Bestandteils/der Esterverbindung von 9/1 bis 2/8 besitzt, 1) einen Polyolester oder eine komplexe Esterverbindung, die ein Neopentylpolyol und eine Monocarbonsäure und/oder eine Dicarbonsäure umfasst, 2) einen Mineralöl-Bestandteil, der einen % Cp-Wert von 70 % oder weniger besitzt, wie durch n-d-M-Ringanalyse gemessen, der eine Temperatur, die einer 50 % Destillation entspricht, von 400 °C oder weniger, wie durch das Testverfahren für die Siedebereichs-Verteilung von Petroleumfraktionen mittels Gaschromatographie gemessen, und der einen Fließpunkt von –30 °C oder weniger besitzt;
2. Die Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine, die im vorstehenden Punkt 1 beschrieben wurde, in welcher der Fließpunkt der Mischung der Esterverbindung und des Mineralöl-Bestandteils –35 °C oder weniger beträgt;
3. Die Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine, die in den vorstehenden Punkten 1 oder 2 beschrieben wurde, in welcher der Mineralöl-Bestandteil einen Normalparaffin-Gehalt von 2 % oder weniger besitzt;
4. Eine Arbeitsflüssigkeit für eine Kühlmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine, die in einem der vorstehend erwähnten Punkte 1 bis 3 beschrieben wurde, und ein Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel umfasst, das aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluor besteht; und
5. Eine Kühlmaschine vom Kühlmittel-Kompressionstyp, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Kompressor, einen Kondensator, einen Ausdehnungsmechanismus und einen Verdampfer umfasst, und dass sie eine Arbeitsflüssigkeit für eine Kühlmaschine gemäß dem vorstehend erwähnten Punkt 4 verwendet.

Die Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine der vorliegenden Erfindung enthält einen Mineralöl-Bestandteil, der in der Mischbarkeit mit einem HFC-Kühlmittel nicht ausgezeichnet ist. Wenn jedoch der Mineralöl-Bestandteil mit einer Esterverbindung gemischt wird, die ausgezeichnet in der Mischbarkeit mit einem HFC-Kühlmittel ist, kann der Mineralöl-Bestandteil in dem Kühlmittel verteilt werden. Wenn darüber hinaus ein Mineralöl-Bestandteil mit einem niedrigen Fließpunkt verwendet wird, beginnt die Zusammensetzung leichter in einem Verdampfer zu fließen. Daher wird die Öl-Rückführung zu einem Kompressor in einer Kühlmaschine verstärkt.
Da ferner der Mineralöl-Bestandteil, der nicht ausgezeichnet in der Mischbarkeit ist, nicht in einem Kühlmittel verdünnt wird, wird somit die Viskosität nicht herabgesetzt. Somit ist die vorstehend erwähnte Zusammensetzung geeignet zum Schmieren eines Kompressors mit Kühlmittel.
Darüber hinaus wird ein verunreinigender Bestandteil, von dem man glaubt, dass er von dem am Metall arbeitenden Schmiermittel verursacht wird, das in der Kühlmaschine verbleibt, in dem Mineralöl gelöst, so dass es möglich ist, das Verkleben der Kapillare zu vermeiden.
Da darüber hinaus der Mineralöl-Bestandteil mit einer hohen elektrischen Isoliereigenschaft eingesetzt wird, ist es möglich, die elektrische Isoliereigenschaft des gemischten Öls zu erhöhen.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Einzelheiten beschrieben werden.
Die vorliegende Erfindung ist für eine Kühlmaschine verwendbar, die ein Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel verwendet. Insbesondere umfassen Beispiele für ein Kühlmittel ein Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel, das aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Fluor besteht, wie zum Beispiel 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a), 1,1,2,2-Tetrafluorethan (R-134), Difluormethan (R-32), Pentafluorethan (R-125), 1,1-Difluorethan (R-152a) oder ein gemischtes Kühlmittel derselben (z.B. R407C (R32 : R125 R134a = 23 : 25 : 52), etc.).
Ein Basisöl in der Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine der vorliegenden Erfindung umfasst eine Mischung aus der folgenden 1) Esterverbindung und 2) dem Mineralöl-Bestandteil.

1) Eine Polyolester- oder eine komplexe Esterverbindung, die aus einem Neopentylpolyol und einer Monocarbonsäure und/oder einer Dicarbonsäure hergestellt wird.
2) Ein Mineralöl-Bestandteil, mit einem % Cp-Wert von 70 % oder weniger, wie durch n-d-M-Ringanalyse gemessen, mit einer Temperatur, die einer 50 % Destillation entspricht, von 400 °C oder weniger, wie durch das Testverfahren zur Siedebereichs-Verteilung von Petroleumfraktionen durch Gaschromatographie bestimmt, und mit einem Fließpunkt von –30 °C oder weniger.

1) Esterverbindung
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Neopentylpolyol verwendet, das 5 bis 10 Kohlenstoffatome enthält. Beispiele hierfür umfassen Neopentylglycol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Trimethylolbutan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit und dergleichen.
Als eine Carbonsäure kann eine Monocarbonsäure oder Dicarbonsäure mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen verwendet werden. Eine an die Carboxyl-Gruppe gebundene Alkylgruppe kann entweder geradkettig oder verzweigt-kettig sein.
Beispiele einer Monocarbonsäure umfassen Propionsäure, Isopropionsäure, Butansäure, Isobutansäure, Pentansäure, Isopentansäure, Hexansäure, Heptansäure, Isoheptansäure, Octansäure, 2-Ethylhexansäure, Nonansäure, 3,5,5-Trimethylhexansäure, Decansäure, Undecansäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure (Hexadec-9-ensäure; palmitoleic acid), Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure und dergleichen.
Beispiele einer Dicarbonsäure umfassen Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Maleinsäure und dergleichen.
Die Esterverbindung der vorliegenden Erfindung kann als eine Polyol-Esterverbindung oder eine komplexe Esterverbindung hergestellt werden, indem in geeigneter Weise das vorstehend erwähnte Neopentyl-Polyol mit mindestens einer Art von Monocarbonsäure und/oder Dicarbonsäure gemischt wird, um eine Veresterungsreaktion durchzuführen.
In Anbetracht der Widerstandsfähigkeit gegenüber Hydrolyse ist es wünschenswert, dass die Esterverbindung der vorliegenden Erfindung einen Gesamtsäurewert von 0,1 mg KOH/g oder weniger besitzt, vorzugsweise 0,05 mg KOH/g oder weniger, und einen Hydroxyl-Wert von 10 mg KOH/g oder weniger, vorzugsweise 5 mg KOH/g oder weniger. Eine Esterverbindung mit einem hohen Gesamtsäure-Wert oder einem hohen Hydroxyl-Wert wird wahrscheinlich aufgrund ihrer hohen Hygroskopizität hydrolysiert, und wirkt sich nachteilig auf ein organisches Material aus. Wenn daher ein Neopentylpolyol mit einer Carbonsäure umgesetzt wird, ist es vorzuziehen, dass eine Reaktionszeit gewählt wird, die ausreichend lang ist, um eine verbleibende Menge nicht umgesetzter Hydroxylgruppen des Polyols zu reduzieren, und nach der Reaktion wird der Ester gereinigt, indem nicht umgesetzte Carbonsäure entfernt wird.
2) Mineralöl-Bestandteil
Der Mineralöl-Bestandteil der vorliegenden Erfindung besitzt einen % Cp-Wert von 70 % oder weniger, wie durch n-d-M-Ringanalyse gemessen, und eine Temperatur, die einer 50 %-Destillation entspricht, von 400 °C oder weniger, wie durch das Testverfahren zur Siedebereichs-Verteilung von Petroleumfraktionen mittels Gaschromatographie gemessen, sowie einen Fließpunkt von –30 °C oder weniger.
Der Mineralöl-Bestandteil der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise erhalten werden, indem ein Destillat, welches durch Destillation bei atmosphärischem Druck oder durch Vakuumdestillation von Rohöl erhalten wird, einer geeigneten Kombination eines Raffinationsverfahrens unterzogen wird, wie zum Beispiel einer Deasphaltierung mit Lösungsmittel, Lösungsmittel-Extraktion, Hydro-Cracken, Entwachsen mit Lösungsmittel, katalytischem Entwachsen, Hydro-Raffination, Behandlung mit Ton und dergleichen.
Zum Beispiel wird das Wachs aus einem Destillat einer Vakuumdestillation durch katalytisches Entwachsen entfernt, gefolgt von einer Hydro-Raffination, wobei ein Mineralöl-Bestandteil erhalten werden kann. Angesichts der Stabilität wird der so erhaltene Mineralöl-Bestandteil vorzugsweise einer Behandlung mit Ton unterzogen. Um eine Spurenmenge eines Wachsbestandteils weiter zu reduzieren, ist es vorzuziehen, das Leicht- und Mittel-Destillat zu trennen, welche aus dem Schwer-Destillat durch Destillation erhalten wurden, und sie zu verwenden. Was darüber hinaus das Entwachsen betrifft, ist ein katalytisches Entwachsen vorzuziehen, welches es ermöglicht, dass ein Öl mit einem noch geringeren Fließpunkt erhalten wird.
Der Mineralöl-Bestandteil der vorliegenden Erfindung besitzt einen % Cp-Wert von 70 % oder weniger, vorzugsweise 60 % oder weniger, stärker bevorzugt 50 % oder weniger, wie durch n-d-M-Ringanalyse gemessen. Wenn der % Cp-Wert 70 % überschreitet, nimmt der Normalparaffin-Bestandteil zu und fällt wahrschein lich als ein Wachs in Gegenwart eines Kühlmittels aus, was nicht vorzuziehen ist.
In diesem Zusammenhang bezieht sich die n-d-M-Ringanalyse auf ein Verfahren zur Berechnung einer Kohlenstoff-Verteilung und eines Ring-Gehaltes, indem eine empirische Formel des n-d-M-Verfahrens verwendet wird, das in ASTM D3238 definiert ist, nachdem ein Brechungsindex, eine Dichte, eine kinematische Viskosität und ein Schwefelgehalt des Öl gemessen wurden.
Darüber hinaus besitzt der Mineralöl-Bestandteil der vorliegenden Erfindung eine Temperatur, die einer 50 % Destillation entspricht, von 400 °C oder weniger, bevorzugt 350 °C oder weniger, stärker bevorzugt 300 °C oder weniger, wie durch das Testverfahren zur Siedebereichs-Verteilung von Petroleumfraktionen mittels Gaschromatographie gemessen. Wenn eine Temperatur, die einer 50 %-Destillation entspricht, 400 °C übersteigt, nimmt das Verhältnis des Schwerdestillates zu, und die Menge des Normalparaffins mit einem hohen Molekulargewicht nimmt zu, welches in nachteiliger Weise wahrscheinlich als ein Wachs ausgefällt wird.
Das Testverfahren zur Siedebereichs-Verteilung von Petroleumfraktionen mittels Gaschromatographie betrifft ein Verfahren, um eine Eichkurve eines Normalparaffins aus der Retentionszeit der Gaschromatographie und dem Siedepunkt einer Verbindung zu erhalten, und um die Destillationseigenschaft einer Probe zu erhalten. Dieses Verfahren ist in ASTM D2887 definiert. Hierbei wird eine Gesamtflächenmethode verwendet.
Darüber hinaus besitzt der Mineralöl-Bestandteil der vorliegenden Erfindung einen Fließpunkt von –30 °C oder weniger, bevorzugt –40 °C oder weniger, stärker bevorzugt –50 °C oder we niger. Wenn der Fließpunkt oberhalb von –30 °C liegt, ist ein Wachs-Bestandteil in einer großen Menge enthalten, und wird wahrscheinlich als ein Feststoff ausgefällt, was nicht vorzuziehen ist.
Es ist vorzuziehen, dass der Mineralöl-Bestandteil der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften sowie die vorstehend erwähnten Eigenschaften erfüllt.
Trübungspunkt (JIS K2269): –30 °C oder weniger, bevorzugt –40 °C oder weniger, stärker bevorzugt –50 °C oder weniger. Da der Trübungspunkt dem Wachs-Gehalt im Öl entspricht, ist es vorzuziehen, dass der Trübungspunkt niedriger ist, das heißt, ein Wachs-Bestandteil in einer geringen Menge vorliegt.
Schwefelgehalt (JIS K2541): 1000 ppm oder weniger, bevorzugt 500 ppm oder weniger, stärker bevorzugt 100 ppm oder weniger. Eine große Menge eines Schwefelgehaltes wirkt sich ungünstig auf die Stabilität aus bei gleichzeitiger Gegenwart von Kühlmittel und Öl. Daher ist ein Schwefelgehalt vorzugsweise gering.
Normalparaffin-Gehalt: 2 % oder weniger, bevorzugt 1 % oder weniger, stärker bevorzugt 0,5 % oder weniger. Wenn der Normalparaffin-Gehalt 2 % übersteigt, verfestigt sich das Normalparaffin wahrscheinlich als ein Wachs und fällt aus, was nicht vorzuziehen ist. Der Normalparaffin-Gehalt ist aus der Retentionszeit und einem Flächenwert mittels Gaschromatographie erhältlich, wobei Normalparaffin als eine Standardverbindung verwendet wird.
Die Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine der vorliegenden Erfindung enthält als einen Hauptbestandteil eine Zusammensetzung, bei der ein Gewichtsverhältnis der vorstehend erwähnten Esterverbindung zum vorstehend erwähnten Mineralöl-Bestandteil 9/1 bis 2/8 beträgt, bevorzugt 9/1 bis 3/7, stärker bevorzugt 7/3 bis 3/7.
Wenn das Gewichtsverhältnis des Mineralöl-Bestandteils zur Esterverbindung zu hoch ist, ist die Menge des Mineralöl-Bestandteils, der nicht mit einem Kühlmittel mischbar ist, zu sehr erhöht, und die Eigenschaft der Öl-Rückführung zu einem Kompressor nimmt ab. Wenn andererseits das Gewichts-Verhältnis zu klein ist, werden die Eigenschaften des gemischten Öls im Wesentlichen zu denselben wie jene, die nur der reine Ester besitzt, so dass die Merkmale des gemischten Öls in nachteiliger Weise nicht in Erscheinung treten können.
Die Mischung der Esterverbindung und des Mineralöl-Bestandteiles besitzt einen Fließpunkt von –35 °C oder weniger, vorzugsweise –40 °C oder weniger.
Die Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine der vorliegenden Erfindung enthält als einen Hauptbestandteil eine Mischung einer Esterverbindung und eines Mineralöl-Bestandteils, wie vorstehend erklärt. Solange die Funktion als ein Kühlöl jedoch nicht verloren geht, können andere Schmieröl-Bestandteile, wie zum Beispiel PAG und ein anderer Mineralöl-Bestandteil, der von jenen verschieden ist, die in der vorliegenden Erfindung definiert wurden, in geeigneter Weise mit der Verbindung gemischt werden.
Darüber hinaus können die folgenden Zusatzstoffe mit der Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine der vorliegenden Erfindung gemischt werden.
Anti-Verschleißmittel: Schwefel-Typ, Phosphor-Typ, Zinkthiophosphat-Typ, etc.
Antioxidationsmittel: Phenol-Typ, Amin-Typ, Phosphor-Typ, etc.
Metallpassivierungsmittel: Benzotriazol, Thiadiazol, Dithiocarbamat, etc.
Mittel zum Abfangen der Säure: Epoxy-Verbindung, Carbodiimid-Verbindung, etc.
Öligkeits-Mittel: Höhere Fettsäuren, Alkohole, etc.
Andere: bekannte Zusatzstoffe für ein Schmieröl.
Die Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine der vorliegenden Erfindung und das Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel können als eine Arbeitsflüssigkeit eingesetzt werden, indem sie in einem Gewichtsverhältnis von Schmieröl:Kühlmittel von 5:95 bis 80:20 gemischt werden. Für den Fall, dass das Gewichtsverhältnis außerhalb dieses Bereiches liegt und die Menge des Öls zu knapp ist, besteht in nachteiliger Weise das Risiko eines Mangels an Schmierfähigkeit. Für den Fall, dass die Menge des Öls zu groß ist, wird die Wirksamkeit in nachteiliger Weise herabgesetzt.
Die Arbeitsflüssigkeit für eine Kühlmaschine der vorliegenden Erfindung kann als eine Arbeitsflüssigkeit für eine Kühlmaschine vom Kühlmittel-Kompressionstyp eingesetzt werden, die mindestens einen Kompressor, einen Kondensator, einen Ausdehnungsmechanismus und einen Verdampfer umfasst. Beispielsweise ist die Arbeitsflüssigkeit für einen Gefrierschrank, eine Klimaanlage, einen Kühlschrank und dergleichen anwendbar.
Beispiel
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der Beispiele beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt.
(Mineralöl-Bestandteil)
Die folgenden vier Arten von Mineralöl-Bestandteilen wurden durch das nachfolgend beschriebene Verfahren hergestellt.

A1: leichtes Destillatöl, welches erhalten wurde, indem das Destillatöl aus der Vakuumdestillation einem katalytischen Entwachsen, einer Hydro-Raffination und einer weiteren Destillation unterzogen wurde.
A2: Öl, welches erhalten wurde, indem das Destillatöl aus der Vakuumdestillation der Hydro-Raffination und dem katalytischen Entwachsen unterzogen wurde.
B1: Öl, welches erhalten wurde, indem das Destillatöl aus der Vakuumdestillation der Hydro-Raffination und dem Entwachsen mit einem Lösungsmittel unterzogen wurde.
B2: Öl, welches erhalten wurde, indem das Destillatöl aus der Vakuumdestillation der Lösungsmittel-Extraktion unterzogen wurde, um ein Raffinat zu erhalten, und indem das Raffinat der Hydro-Raffination unterzogen wurde, gefolgt von einem Entwachsen mit einem Lösungsmittel.

Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften eines jeden Mineralöl-Bestandteils. Von diesen liegen A-1 und A-2 im Rahmen der vorliegenden Erfindung. B-1 und B-2 liegen jedoch außerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung.
(Esterverbindung)
Die folgenden drei Arten von Polyolester-Verbindungen wurden hergestellt.

C1: Ester von Neopentylglycol und 2-Ethylhexansäure
C2: Ester von Pentaerythrit und 2-Ethylhexansäure
C3: Ester von Pentaerythrit und 2-Ethylhexansäure/3,5,5-Trimethylhexansäure (50 Gew.-%/50 Gew.-%)

Tabelle 2 zeigt die Eigenschaften einer jeden Esterverbindung.
(Gemischtes Öl)
Die vorstehend erwähnten Mineralöl-Bestandteile und die Esterverbindungen wurden in den folgenden Verhältnissen gemischt, um gemischte Öle der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 zu erhalten. Für einen weiteren Vergleich wurden Basisöle eines einzelnen Mineralöl-Bestandteils (Vergleichsbeispiele 4 und 5) und Basisöle eines einzelnen Esters (Vergleichsbeispiel 6) ebenso hergestellt.
Beispiel 1: A1(50 %) + C1(10 %) + C2 (40 %)
Beispiel 2: A1(40 %) + C3(60 %)
Beispiel 3: A2(40 %) + C3(60 %)
Vergleichsbeispiel 1: B1(50 %) + C1(10 %) + C2(40 %)
Vergleichsbeispiel 2: B1(40 %) + C3(60 %)
Vergleichsbeispiel 3: B2(40 %) + C3(60 %)
Vergleichsbeispiel 4: A2(100 %)
Vergleichsbeispiel 5: B2(100 %)
Vergleichsbeispiel 6: C1(100 %)
In Bezug auf diese Beispiele sind die Eigenschaften (Dichte, Viskosität, Fließpunkt, Gesamtsäurewert) einer jeden Schmieröl-Zusammensetzung, Trübungspunkt-Testergebnisse, auf das Volumen bezogener spezifischer Widerstand, hygroskopischer Feuchtigkeitsgehalt, Hydrolyse-Testergebnisse in Tabelle 3 gezeigt.
Das jeweilige Testverfahren verläuft wie folgt.
Flockungspunkt-Test: (gemessen in Übereinstimmung mit einem Flockungspunkt-Testverfahren in JIS K2211 Appendix 1)

1. Kühlmittel: R407C, Schmieröl/Kühlmittel = 1/9, beobachtet bei einer Temperatur von –10 °C
2. Kühlmittel: R134a, Schmieröl/Kühlmittel = 1/9, beobachtet bei einer Temperatur von –20 °C

Der Flockungspunkt-Test betrifft ein Verfahren zur Messung einer Temperatur, bei der ein haarförmiges Präzipitat zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn eine gemischte Lösung aus Öl und einem Kühlmittel gekühlt wird, und zur Bewertung der Neigung, Wachs auszufällen.
Auf das Volumen bezogener spezifischer Widerstand: (gemessen in Übereinstimmung mit einem Test zur Bestimmung des auf das Volumen bezogenen spezifischen Widerstands nach JIS C2101), gemessen bei 25 °C
Menge der hygroskopischen Feuchtigkeit: (gemessen mit der Titrationsmethode nach Karl Fischer in Übereinstimmung mit einem Feuchtigkeitst-Testverfahren von JIS K2275)
Eine Probe wurde bei einer Temperatur von 30 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 80 % 24 Stunden gehalten, und anschließend wurde die Feuchtigkeitsmenge als eine Menge der hygroskopischen Feuchtigkeit gemessen.
Hydrolyse-Test: (gemessen in Übereinstimmung mit einem chemischen Stabilitäts-Testverfahren nach JIS K2211)
Eine Mischung von 7 ml eines Schmieröls und 3 ml eines Kühlmittels (R134a) wurde unter der Bedingung einer Feuchtigkeitsmenge in Öl von 500 ppm und einer Temperatur von 175 °C 14 Tage lang gehalten, und anschließend wurde der Gesamtsäurewert des Öls gemessen.
(Ergebnisse)
Als ein Ergebnis des Flockungspunkt-Tests wurde kein Ausfallen eines Wachses in einem der Beispiele 1 bis 3 gefunden. Im Gegensatz dazu wurde ein Ausfallen eines Wachses in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 beobachtet.
In den Beispielen 1 bis 3 lag ein auf das Volumen bezogener spezifischer Widerstand in der Größenordnung von 10¹⁴ Ω·cm bei 25 °C. In den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 6 lag ein auf das Volumen bezogener spezifischer Widerstand lediglich in der Größenordnung von 10¹³ Ω·cm.
Darüber hinaus war in Vergleichsbeispiel 6, einer Probe eines einzelnen Esters, der hygroskopische Feuchtigkeitsgehalt groß, und die Hydrolyse-Stabilität war ebenso nicht zufriedenstellend, verglichen mit den anderen Proben.
(Kompressortest)
Unter Verwendung der Schmieröl-Zusammensetzungen in den Beispielen 1 und 2, sowie in den Vergleichsbeispielen 1, 5 und 6 wurde mittels eines Kompressors für einen Kühler ein Haltbarkeitstest durchgeführt. Ein EIN/AUS-Test, der ein harter Test in Bezug auf die Öl-Rückführung ist, wurde an die Betriebsweise angepasst.
Testbedingungen:

Kompressor: 1 HP, 220 V, 50 Hz
Schmieröl-Zusammensetzung: 250 g
Kühlmittel: R134a, 50 g
Entladungsdruck: 1,5 MPa
Saugdruck: 0,05 MPa
Entladungs-Temperatur: 90 °C
Verdampfer-Einlasstemperatur: –10°C
EIN/AUS-Zeit: 2 Minuten/2 Minuten
Betriebszeit: 500 Stunden

(Ergebnisse)
Nach dem Haltbarkeitstest wurde der Kompressor, die Leitungen und die Kapillare geöffnet, um sie zu beobachten. In den Beispielen 1 und 2 wurde keinerlei Abnormalität innerhalb der Maschine gefunden, und es gab keinen Abrieb an den gleitenden Materialien. Darüber hinaus betrug der Gesamtsäurewert der Öle nach dem Haltbarkeitstest 0,01 mg KOH/g. Somit haben sich die Öle dieser Beispiele nicht verschlechtert und zeigten zufriedenstellende Ergebnisse.
Im Vergleichsbeispiel 1 haftete eine beträchtliche Menge Öl auf der Innenseite der Leitungen und der Kapillare, und abnormale Schwingungen traten gelegentlich während des Betriebes auf. Darüber hinaus betrug der Gesamtsäurewert des Öls nach dem Haltbarkeitstest 0,03 mg KOH/g. Somit wurde ein leichter Anstieg gefunden.
Im Falle des Mineralöls des Vergleichsbeispiels 5 war es aufgrund der ernsthaften Schwankungen schwierig, Bedingungen festzusetzen, und als ein Ergebnis war der Betrieb unmöglich.
Im Fall des einzelnen Esters im Vergleichsbeispiel 6 wurde der Betrieb ohne jegliches Problem durchgeführt. Jedoch wurde eine anhaftende Substanz in der Kapillare nach dem Öffnen gefunden, von der man glaubt, dass sie durch das am Metall arbeitende Schmiermittel hervorgerufen wurde. Darüber hinaus wurde an den gleitenden Abschnitten ein Verschleiß beobachtet. Der Gesamtsäurewert des Öls betrug 0,05 mg KOH/g.
Die Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine der vorliegenden Erfindung als ein Schmieröl für eine Kühlmaschine unter Verwendung eines Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittels, welches kein Chlor enthält, ist ausgezeichnet in der Mischbarkeit mit einem Kühlmittel, in der Schmierfähigkeit und einer elektrischen Isoliereigenschaft, sie ist niedrig in der Hygroskopizität und der Hydrolysierbarkeit, und darüber hinaus ist sie ausgezeichnet in der Eigenschaft, Verunreinigungen in einer Kühlmaschine zu lösen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Daher zeigt eine Kühlmaschine, die eine Arbeitsflüssigkeit verwendet, welche eine Mischung aus einer Schmieröl-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung und einem Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel enthält, kaum ein Verstopfen der Kapillare, und sie kann ausgezeichnete Eigenschaften der Öl-Rückführung zu einem Kompressor zeigen. Somit kann eine solche Kühlmaschine vorzugsweise als eine Kühlmaschine eingesetzt werden, in die einen Motor eingebaut ist und die eine hohe Isolierung erfordert.

Claims

Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine unter Verwendung eines Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittels, dadurch gekennzeichnet, dass es als einen Hauptbestandteil eine Zusammensetzung umfasst, die aus einer Mischung der folgenden Bestandteile zusammengesetzt ist 1) einer Esterverbindung und 2) einem Mineralöl-Bestandteil, wobei das Gewichtsverhältnis des Mineralöl-Bestandteils/Ester-Verbindung 9/1 bis 2/8 beträgt, 1) ein Polyolester oder eine komplexe Esterverbindung, umfassend ein Neopentylpolyol, und eine Monocarbonsäure und/oder eine Dicarbonsäure, 2) ein Mineralölbestandteil mit einem %Cp-Wert von 70 % oder weniger, wie durch die n-d-M-Ringanalyse gemessen, einer Temperatur, die einer Destillation von 50 % entspricht, von 400 °C oder weniger, wie durch das Testverfahren zur Siedebereichs-Verteilung von Petroleum-Fraktionen mittels Gaschromatographie bestimmt, sowie einen Fließpunkt von –30°C oder niedriger.
Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine nach Anspruch 1, wobei der Fließpunkt der Mischung der Esterverbindung und des Mineralöl-Bestandteils –35 °C oder niedriger ist.
Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gehalt an Normalparaffin des Mineralöl-Bestandteils 2 % oder weniger beträgt.
Arbeitsflüssigkeit für eine Kühlmaschine, umfassend die Schmieröl-Zusammensetzung für eine Kühlmaschine, die in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert wurde, sowie ein Fluorkohlenwasserstoff-Kühlmittel, bestehend aus Kohlenstoff, Wasserstoff, und Fluor.
Kühlmaschine vom Kühlmittel-Kompressionstyp, umfassend mindestens einen Kompressor, einen Kondensator, einen Ausdehnungsmechanismus sowie einen Verdampfer, und Verwendung der Arbeitsflüssigkeit für eine Kühlmaschine, die in Anspruch 4 definiert ist.