DE69205254T2

DE69205254T2 - Kältemaschinenölzusammensetzung.

Info

Publication number: DE69205254T2
Application number: DE69205254T
Authority: DE
Inventors: Takeo Komatsubara; Takashi Sunaga
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-05-07
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2012-04-21
Also published as: DE69205254D1; KR930701577A; US5369287A; KR960014938B1; EP0538478A1; EP0538478B1; JPH04332793A; WO1992019704A1; EP0538478A4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemaschinenölzusammensetzung, die mit dem als Kältemittel für einen Kühlgerät verwendeten 1,1,1,2-Tetrafluorethan (nachfolgend als "R134a" bezeichnet) gut verträglich ist.

Hintergrund der Erfindung

Eine Mehrzahl von Kompressoren für Kühlgeräte, Verkaufsautomaten und Verkaufsauslagen haben bisher Dichlordifluormethan (nachfolgend als "R12" bezeichnet) als Kältemittel verwendet. Dieses R12 unterliegt wegen des Umweltproblems mit der Zerstörung der Ozonschicht der Fluorkohlenwasserstoffvorschrift und R134a wird als Ersatzkältemittel für R12 untersucht wie es beispielsweise in der (ungeprüften) japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-271491/1989 offenbart ist.
Das Kältemittel R134a weist jedoch mit einem derzeit verwendeten Kältemaschinenöl wie Mineralöl und Alkylbenzolöl keine gute Verträglichkeit auf. Diese mangelnde Verträglichkeit führt zum Problem, daß durch ungenügende Rückführung des Öls zum Kompressor oder durch das Absaugen eines Kältemittels, das vom Öl getrennt wird, wenn der Kompressor kalt gestartet wird, unzureichende Schmierung des Kompressors erfolgt.
Unter diesen Umständen führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung Untersuchungen mit Polyolesterkältemaschinenölen durch, die mit R134a-Kältemittel gut verträglich sind. Die Verwendung von Polyolesteröl in einem Rotationskompressor führt jedoch zu einigen Problemen. Beispielsweise korrodiert die durch thermische Hydrolyse des Öls gebildete Fettsäure die beweglichen Teile und die korrodierten beweglichen Teile werden verschlissen. Ferner übt das durch den Abrieb gebilde te Pulver einen nachteiligen Effekt auf organisches Material des Kompressors wie Magnetdrähte des Elektromotorelementes aus, was die Lebensdauer des Kompressors beeinträchtigt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um eine Kombination von R134a- Kältemittel mit einem Polyolesterkältemaschinenöl in einem Rotationskompressor zu verwenden und haben gefunden, daß ein Polyolesteröl, das in einem Rotationskompressor zum Schmieren der beweglichen Teile verwendet ist, durch Zugabe von speziellen Additiven, um dadurch die Korrosion der beweglichen Teile einzudämmen, die durch die durch Hydrolyse gebildete Fettsäure ausgelöst ist, vor Hydrolyse durch den Reibungshitzeaufbau geschützt werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser Erkenntnis gemacht.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ein Kältemaschinenöl zur Verfügung zu stellen, das Reibungshitze an beweglichen Teilen reduzieren und Hydrolyse eines Polyolesteröls bedingt durch Reibungshitze eindämmen kann, wenn das Polyolesteröl, das mit dem Kältemittel R134a verträglich ist, als Kältemaschinenöl verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemaschinenölzusammensetzung, die mit dem Kältemittel R134a gut verträglich ist, die durch Hinzufügen von 0,01 bis 0,30 Gewichts-% eines phenolischen Antioxidationsmittels, 0,01 bis 0,30 Gewichts-% eines Amins mit einem Schmelzpunkt von -15 ºC oder darunter und einem Siedepunkt von 100 ºC oder darüber und 0,10 bis 1,0 Gewichts-% eines Phosphorsäuretriesters zu einem Polyolesterbasisöl zusammengesetzt aus einem mehrwertigen Alkohol und einer Fettsäure hergestellt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die thermische Hydrolyse eines Polyolesteröls, das mit R134a gut verträglich und als Kältemittel verwendet ist, durch die Zugabe der oben genannten Zusätze eingedämmt, um dadurch das Polyolesteröl vor thermischer Zersetzung zu schützen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt eine vertikale Schnittansicht eines Rotationskompressors als Beispiel dar, der das erfindungsgemäße Kältemaschinenöl verwendet;
Fig. 2 stellt eine Querschnittsansicht des Rotationskompressors dar; und
Fig. 3 stellt eine Draufsicht einer Amsler-Prüfmaschine dar.

Beste Ausführungsweise der Erfindung

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Rotationskompressors. Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Rotationskompressors entlang der Linie A-A von Fig. 1. In den Fig. 1 und 2 ist ein Elektromotorelement 2 in einer oberen Seite des geschlossenen Behälters 1 untergebracht, während ein Rotationskompressionselement 3, das durch das Kraftelement 2 angetrieben ist, in einer unteren Seite des geschlossenen Behälters 1 untergebracht ist. Das Elektromotorelement 2 ist gebildet aus einem Stator 5 mit einer Spulenwicklung 4, die durch organisches Material isoliert ist und einem Rotor 6, der im Stator 5 vorgesehen ist.
Das Rotationskompressionselement 3 ist gebildet aus einem Zylinder 7, einer Rolle 10, die durch einen exzentrischen Teil 9 einer Rotationswelle 8 um die Innenwand des Zylinders 7 rotiert, einem Flügel 12, der durch eine Feder 11 und ein Hochdruckkältemittel gedrückt wird, das in den geschlossenen Behälter 1 in der Weise abgegeben wird, daß es gegen die Außenseite der Rolle 10 gedrückt wird, um das Innere des Zylinders 7 in eine Aufnahmeseite und eine Abgabeseite zu teilen, und oberen und unteren Lagern 13 und 14 zum Abdichten entsprechender Öffnungen des Zylinders 7 und zum drehbaren Lagern der Rotationswelle 8.
Das obere Lager 13 besitzt ein Ausgabeloch 15, das mit der Ausgabeseite des Zylinders 7 in Verbindung steht. Das obere Lager 13 besitzt auch ein Auslaßventil 16 zum Öffnen/Schließen des Ausgabelochs 15 und einen Ausgabedämpfer 17, der so angebracht ist, daß er das Auslaßventil 16 abdeckt.
Die Rolle 10 und der Flügel 12 bestehen aus einem Eisenmaterial.
Ein Polyolesteröl 18 zusammengesetzt aus einem mehrwertigen Alkohol und einer Fettsure ist auf dem Boden des geschlossenene Behälters 1 vorhanden. Dieses Öl enthält 0,01 bis 0,30 Gewichts-% eines phenolischen Antioxidationsmittels, 0,01 bis 0,30 Gewichts-% eines Amins mit einem Schmelzpunkt von -15 ºC oder darunter und einem Siedepunkt von 100 ºC oder darüber und 0,10 bis 1,0 Gewichts-% eines Phosphorsäuretriesters.
Das phenolische Antioxidationsmittel ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2,6-Di-t-butyl-p-kresol, 2,6-Di-t-butylphenol, 2,4,6-Tri-t-butylphenol und so weiter. Wenn die Menge an einzusetzendem phenolischem Antioxidationsmittel weniger als 0,01 Gewichts-% beträgt, wird der gesamte Säurewert der erhaltenen Ölzusammensetzung zu hoch, während wenn sie über 0,30 Gewichts-% beträgt, das Öl abgebaut wird.
Das Amin ist ausgewählt aus der Gruppe umfassend Amylamin, Hexylamin, Heptylamin, Dipropylamin, Tripropylamin, Trinonylamin, Dibenzylamin. Wenn die Menge an einzusetzendem Amin weniger als 0,01 Gewichts-% beträgt, wird der Phosphorsäuretriester abgebaut und die Hydrolyse des Öls kann nicht eingedämmt werden, während wenn sie über 0,30 Gewichts-% beträgt, wird das Verschlammen und der Abbau des Öls unvorteilhaft beschleunigt.
Der Phosphorsäuretriester ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Triphenylphosphat, Trikresylphosphat, Tri-t- butylphenylphosphat, Tripropylphosphat, Tributylphosphat, Tribenzylphosphat, Trihexylphosphat, Trioctylphosphat, Tridecylphosphat und so weiter. Diese Triester können entweder allein oder in einer Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden. Wenn die Menge an einzusetzendem Phosphorsäuretriester weniger als 0,10 Gewichts-% beträgt, ist die schmierwirkung der erhaltenen Ölzusammensetzung schlecht, während wenn sie über 1,0 Gewichts-% beträgt, werden Verschlammen und Abbau des Öls unvorteilhaft beschleunigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind drei Additive, d. h. ein phenolisches Antioxidationsmittel, ein bestimmtes Amin und ein Phosphorsäuretriester gleichzeitig in jeweils geeigneten Mengen verwendet, wodurch der Abbau des Öls eingedämmt und die Abriebfestigkeit der beweglichen Teile verbessert werden kann.
Das Öl 18 schmiert die Gleitoberflächen der Rolle 10 und des Flügels 12, die die beweglichen Teile des Rotationskompressorelementes 3 darstellen.
Das Kältemittel, das in den Zylinder 7 des Rotationskompressorelementes 3 fließt und durch die Kooperation der Rolle 10 und des Flügels 12 komprimiert wird, ist R134a, das mit dem Polyolesteröl 18 gut verträglich ist.
Auf dem hermetisch geschlossenen Behälter 1 ist ein Saugrohr 19 angebracht und dieses saugrohr 19 führt das Kältemittel zur Ansaugseite des Zylinders 7. Ein Auslaßrohr 20 ist auf der oberen Wand des geschlossenen Behälters 1 angebracht und das durch das Rotationskompressionselement 3 komprimierte Kältemittel wird durch das Rohr 20 aus dem geschlossenen Behälter 1 abgelassen.
Beim oben beschriebenen Rotationskompressor fließt R134a durch das saugrohr 19 in die Ansaugseite des Zylinders 7 und wird durch die Kooperation der Rolle 10 und des Flügels 12 komprimiert. Das Auslaßventil 16 wird geöffnet und das komprimierte Kältemittel durch das Auslaßloch 15 in den Auslaßdämpfer 17 ausgestoßen. Das Kältemittel wird weiter durch das Elektromotorelement 2 geleitet und durch das Auslaßrohr 20 aus dem geschlossenen Behälter 1 ausgestoßen. Andererseits wird Öl 18 auf die Gleitoberflächen der beweglichen Teile (wie der Rolle 10 und dem Flügel 12) des Rotationskompressorelements 3 zugeführt und schmiert die beweglichen Teile, wodurch das im Zylinder 7 komprimierte Kältemittel daran gehindert ist, durch einen Schlitz zwischen den Gleitoberflächen auf die Seite mit geringerem Druck durchzusickern.

Beispiel und Vergleichsbeispiele

Das Verhalten der Ölzusammensetzung wurde durch Verwendung eines Amsler-Abriebprüfgerätes ermittelt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Abrieb von Teststücken Basisöl Additive Gesamtsäurewert des Polyolesteröls nach Test (mg KOH/g) max. Abriebstat. Teil (mm) Dimensänderung Drehteil (Außendurchm. um) Oberflächenrauheit Drehteil
Ein stationäres Teil 21 entsprechend dem Flügel besitzt eine gewölbte Spitze und trägt eine Last L. Ein Drehteil 22 entsprechend der Rolle rotiert 20 Stunden lang, während ein Öl 23, das durch Zugeben von 0,05 Gew.-% 2,6-Di-t-butyl-p- kresol, 0,1 Gew.-% Heptylamin und 0,3 Gew.-% Trikresylphosphat zu einem Polyolesterbasisöl hergestellt wurde, zu einem Teil zugeführt wird, worin das Drehteil 22 gegen das stationäre Teil 21 gedrückt wird.
Aus den in Tabelle 1 angegebenen Ergebnissen ist verständlich, daß die Abriebfestigkeit ausgezeichnet ist, wenn das Polyolesteröl mit den erfindungsgemäßen Additiven auf die Gleitoberflächen des stationären Teils 21 und des Drehteils 22 zugeführt wird, wobei angenommen wird, daß dies daran liegt, daß die Hydrolyse des Polyolesteröls durch den Reibungshitzeaufbau der Gleitoberflächen des Drehteils 22 und des stationären Teils 21 durch die synergistische Wirkung einer Kombination von drei Additiven eingeschränkt ist, d. h. einem phenolischen Antioxidationsmittel, einem bestimmten Amin und einem Phosphorsäuretriester, um dadurch die Korrosion der Teile zu verhindern, die durch die bei der Hydrolyse des Öls gebildete Fettsäure ausgelöst wird.
Wenn das Polyolesteröl kein Amin enthält, wird der Phosphorsäuretriester abgebaut, was zu schlechter schmierwirkung (siehe Vergleichsbeispiel 1) führt. Wenn das Öl weder Phosphorsäuretriester noch ein Amin enthält, zeigt die erhaltene Ölzusammensetzung eine schlechte Schmierwirkung und es kann nicht verhindert werden, daß sie hydrolysiert (siehe Vergleichsbeispiel 2). Wenn ferner das Öl keinen Phosphorsäuretriester enthält, ist seine Schmierwirkung schlecht (siehe Vergleichsbeispiel 3).
Wie oben beschrieben wird bei der vorliegenden Erfindung die Hydrolyse eines Polyolesteröls, das zusammengesetzt ist aus einem mehrwertigen Alkohol und einer Fettsäure und das gut verträglich ist mit R134a, das als Kältemittel in einer Kältemaschine verwendet wird, durch Zugeben von 0,01 bis 0,03 Gew.-% eines phenolischen Alkohols, 0,01 bis 0,30 Gew.-% eines Amins mit einem Schmelzpunkt von -15 ºC oder darunter und einem Siedepunkt von 100 ºC oder darüber und 0,10 bis 1,0 Gew.-% eines Phosphorsäuretriesters zum Öl eingeschränkt, wodurch die Abriebfestigkeit der beweglichen Teile des Kompressors verbessert wird.

Claims

1. Kältemaschinenölzusammensetzung, die mit dem als Kältemittel verwendeten 1,1,1,2-Tetrafluorethan gut verträglich ist, worin die Ölzusammensetzung hergestellt ist durch Hinzufügen von 0,01 bis 0,30 Gewichts-% eines phenolischen Antioxidationsmittels, 0,01 bis 0,30 Gewichts-% eines Amins mit einem Schmelzpunkt von -15 ºC oder darunter und einem Siedepunkt von 100 ºC oder darüber und 0,10 bis 1,0 Gewichts-% eines Phosphorsäuretriesters zu einem Polyolesterbasisöl zusammengesetzt aus einem mehrwertigen Alkohol und einer Fettsäure.