JP2002038175A - 冷凍機油組成物 - Google Patents

冷凍機油組成物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 HFC冷媒及び二酸化炭素やハイドロカーボ
ン等の自然系冷媒と共に用いた場合に、潤滑性、冷媒相
溶性、熱・加水分解安定性及び電気絶縁性の全てをバラ
ンスよく満たす冷凍機油を提供すること。 【解決手段】 下記化合物(a)〜(c): (a)脂環式環と2個以上のカルボキシル基とを有し、
且つ前記カルボキシル基の少なくとも2個が前記脂環式
環上の互いに隣接する炭素原子に結合した脂環式多価カ
ルボン酸又はその誘導体、(b)水酸基を2個以上有す
る化合物又はその誘導体、及び(c)水酸基を1個有す
る化合物又はその誘導体を用いて得られる脂環式多価カ
ルボン酸エステル化合物を含有することを特徴とする冷
凍機油組成物。

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に関
するものであり、詳しくは脂環式多価カルボン酸エステ
ル化合物を含有する冷凍機油組成物に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、オゾン層破壊問題や地球温暖化問
題の観点から、冷媒代替化や冷凍システムの高効率化が
検討されている。冷媒代替化においては、CFC(クロ
ロフルオロカーボン)やHCFC(ハイドロクロロフル
オロカーボン)等の塩素含有冷媒からHFC(ハイドロ
フルオロカーボン)への切り替えが進められている。ま
たその一方で、HFC冷媒も地球温暖化問題の観点から
は規制の対象となり得るため、二酸化炭素やアンモニ
ア、ハイドロカーボン等の自然系冷媒の適用が検討され
ている。
【0003】このような冷媒代替化の動きにあわせて、
代替冷媒用冷凍機油の開発が進められている。冷凍機油
には、潤滑性、冷媒相溶性、熱・加水分解安定性、電気
絶縁性、低吸湿性等多くの性能が要求されるため、冷媒
の種類や用途によってこれら要求性能を満たす化合物が
選択される。例えばHFC用冷凍機油としては、冷媒と
の相溶性を有するエステルやエーテル、カーボネート等
の含酸素化合物、あるいは冷媒相溶性に劣るものの潤滑
性や熱・加水分解安定性に優れたアルキルベンゼン等が
使用されている。
【0004】一方、冷凍システムの高効率化の観点から
冷凍機油の低粘度化が検討されている。エステル系冷凍
機油としては、特表平3−505602や特開平3−1
28991等に開示されているような脂肪族多価アルコ
ールと脂肪酸との反応により得られるポリオールエステ
ルが知られており、このようなエステル系冷凍機油を低
粘度化する場合、原料に用いる脂肪酸のアルキル基の炭
素数が小さいものを選定することは有効な手段の一つで
ある。ところが一般に脂肪酸のアルキル基が小さくなる
と、得られるエステルの熱・加水分解安定性が低下する
という不具合が生じる。一方、このようなエステルを高
粘度化する場合には脂肪酸のアルキル基の炭素数が大き
いものを選定することになるが、この場合、十分な冷媒
相溶性が得られないという問題がある。
【0005】また、熱・加水分解安定性に優れたエステ
ル系冷凍機油としては特開平9−221690に開示さ
れているような脂環式多価カルボン酸エステルが知られ
ているが、エステル部位の末端アルキル基の炭素数が大
きいものは冷媒との相溶性が十分でなく、一方、末端ア
ルキル基の炭素数が小さいものは熱・加水分解安定性に
劣る上、潤滑性も十分ではないという問題がある。
【0006】このように、潤滑性、熱・加水分解安定性
及び冷媒相溶性の全てをバランスよく満たし、同時に電
気絶縁性等の要求性能をも有するエステル系冷凍機油は
未だ開発されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の有する課題に鑑みてなされたものであり、HFC冷
媒及び二酸化炭素やハイドロカーボン等の自然系冷媒と
共に用いた場合に、潤滑性、冷媒相溶性、熱・加水分解
安定性及び電気絶縁性の全てをバランスよく満たす冷凍
機油組成物を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の酸成分及び
特定のアルコール成分を用いて得られる脂環式多価カル
ボン酸エステル化合物を用いることによって上記課題が
解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】すなわち、本発明の冷凍機油組成物は、下
記化合物(a)〜(c): (a)脂環式環と2個以上のカルボキシル基とを有し、
且つ前記カルボキシル基の少なくとも2個が前記脂環式
環上の互いに隣接する炭素原子に結合した脂環式多価カ
ルボン酸又はその誘導体、(b)水酸基を2個以上有す
る化合物又はその誘導体、及び(c)水酸基を1個有す
る化合物又はその誘導体を用いて得られる脂環式多価カ
ルボン酸エステル化合物を含有することを特徴とするも
のである。
【0010】本発明においては、前記化合物(a)が有
するカルボキシル基の個数が2であり、且つ前記化合物
(b)が有する水酸基の個数が2であることが好まし
い。
【0011】また、本発明においては、前記化合物
(c)が、炭素数1〜5の脂肪族1価アルコールからな
る群から選ばれる少なくとも1種の1価アルコール、及
び炭素数6〜18の脂肪族1価アルコールからなる群か
ら選ばれる少なくとも1種の1価アルコールの混合物で
あることが好ましい。
【0012】さらに、本発明の冷凍機油組成物は、リン
酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステル
のアミン塩、塩素化リン酸エステル及び亜リン酸エステ
ルからなる群より選ばれる少なくとも1種をさらに含有
することが好ましい。
【0013】さらにまた、本発明の冷凍機油組成物は、
フェニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物、アルキ
ルグリシジルエーテル型エポキシ化合物、グリシジルエ
ステル型エポキシ化合物、アリルオキシラン化合物、ア
ルキルオキシラン化合物、脂環式エポキシ化合物、エポ
キシ化脂肪酸モノエステル及びエポキシ化植物油からな
る群より選ばれる少なくとも1種をさらに含有すること
が好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて詳細に説明する。
【0015】本発明の冷凍機油組成物は、下記化合物
(a)〜(c): (a)脂環式環と2個以上のカルボキシル基とを有し、
且つ前記カルボキシル基の少なくとも2個が前記脂環式
環上の互いに隣接する炭素原子に結合した脂環式多価カ
ルボン酸又はその誘導体、(b)水酸基を2個以上有す
る化合物又はその誘導体、及び(c)水酸基を1個有す
る化合物又はその誘導体を用いて得られる脂環式多価カ
ルボン酸エステル化合物を含有することを特徴とするも
のである。
【0016】本発明において酸成分として用いられる
(a)脂環式多価カルボン酸又はその誘導体としては、
脂環式環と2個以上のカルボキシル基とを有することが
必要である(以下、脂環式多価カルボン酸の誘導体も含
めて化合物(a)と総称する)。カルボキシル基が1個
である場合には、冷媒相溶性や熱・加水分解安定性が不
十分となる。また、カルボキシル基の個数には特に上限
値はないが、好ましくは4個以下であり、より好ましく
は3個以下であり、最も好ましくは2個である。カルボ
キシル基の個数が前記上限値を超えると、得られる脂環
式多価カルボン酸エステル化合物の低温流動性が不十分
となる傾向にある。
【0017】また、本発明にかかる化合物(a)が有す
るカルボキシル基のうち少なくとも2個は、脂環式環上
の互いに隣接する炭素原子に結合していることが必要で
ある。脂環式環上の互いに隣接する炭素原子に結合した
2個のカルボキシル基を有さない場合には、得られる脂
環式多価カルボン酸エステルの熱・加水分解安定性が不
十分となる。
【0018】本発明において用いられる化合物(a)が
脂環式多価カルボン酸である場合、カルボキシル基の立
体配置については特に制限はなく、脂環式環上の互いに
隣接する炭素原子に結合するカルボキシル基の配向に関
してcis体、trans体のいずれであってもよい。
また、cis体又はtrans体を単独で用いてもよ
く、両者の混合物として用いてもよい。しかしながら、
熱・加水分解安定性の観点からはcis体が好ましく、
熱・加水分解安定性と潤滑性の両立という観点からはt
rans体が好ましい。また、cis体とtrans体
との混合物を用いる場合、そのモル比は好ましくは20
/80〜80/20、より好ましくは25/75〜75
/25、さらに好ましくは30/70〜70/30であ
る。cis体とtrans体とのモル比が前記の範囲内
であると、より高い潤滑性とより高い熱・加水分解安定
性とを両立することができる。
【0019】本発明にかかる脂環式多価カルボン酸とし
ては、シクロアルカンポリカルボン酸、シクロアルケン
ポリカルボン酸等のうち、カルボキシル基の少なくとも
2個が脂環式環上の互いに隣接した炭素原子に結合した
ものが挙げられ、これらは1種を単独で用いてもよく、
2種以上の混合物として用いてもよい。このような構造
を有する脂環式多価カルボン酸としては、具体的には、
1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、4−シクロヘキ
セン−1,2−ジカルボン酸、1−シクロヘキセン−
1,2−ジカルボン酸、3−メチル−1,2−シクロヘ
キサンジカルボン酸、4−メチル−1,2−シクロヘキ
サンジカルボン酸、3−メチル−4−シクロヘキセン−
1,2−ジカルボン酸、4−メチル−4−シクロヘキセ
ン−1,2−ジカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサ
ントリカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテ
トラカルボン酸が開示される。このうち、得られる脂環
式多価カルボン酸エステル化合物の長期又は過酷な条件
下での使用時における粘度の上昇を抑えるという観点か
らは、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、3−メチ
ル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、4−メチル
−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4−
シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4,5−シク
ロヘキサンテトラカルボン酸が好ましく、一方長期又は
過酷な条件下での使用時における全酸価の上昇を抑える
という観点からは、4−シクロヘキセン−1,2−ジカ
ルボン酸、1−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン
酸、4−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン
酸、3−メチル−4−シクロヘキセン−1,2−ジカル
ボン酸、4−メチル−4−シクロヘキセン−1,2−ジ
カルボン酸が好ましい。
【0020】また、本発明にかかる化合物(a)は、脂
環式多価カルボン酸の酸無水物、エステル、酸ハロゲン
化物等の誘導体であってもよい。本発明において使用さ
れる脂環式多価カルボン酸の誘導体としては、上記脂環
式多価カルボン酸の説明において例示された化合物の酸
無水物、エステル、酸ハロゲン化物等が挙げられる。
【0021】これら、脂環式多価カルボン酸及びその誘
導体の製造方法には特に制限はなく、任意の方法で得ら
れたものが使用可能である。具体的には例えば、4−シ
クロヘキセン−1,2−ジカルボン酸は、ブタジエンと
マレイン酸無水物とを、ベンゼン溶媒中、100℃で反
応せしめて得ることができる。
【0022】また、本発明において使用されるアルコー
ル成分のうちの一方である化合物(b)は、水酸基を2
個以上有することが必要である。このような化合物
(b)としては、例えば、多価アルコール、多価フェノ
ール、多価アミノアルコール及びこれらの縮合物等、並
びにこれらの化合物の水酸基が酢酸等の低級カルボン酸
によりエステル化された化合物等が挙げられる(以下、
水酸基を2個以上有する化合物の誘導体を含めて化合物
(b)と総称する)。これらの中でも、多価アルコール
又はその縮合物を用いると、冷媒相溶性、電気絶縁性及
び熱安定性がより向上する傾向にあるので好ましい。
【0023】本発明において好適に使用される多価アル
コールは、好ましくは炭素数2〜10、より好ましくは
2〜8のものであり、その分子中にはエーテル結合が含
まれていてもよい。このような多価アルコールとして
は、具体的には例えば、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ブチレングリコール、1,3−ブタンジ
オール、1,4−ブタンジオール、グリセリン、ネオペ
ンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロ
ールプロパン、トリメチロールブタパン、ペンタエリス
リトール、1,3,5,−ペンタントリオール、ソルビ
トール、ソルビタン、イソソルバイド、ソルビトールグ
リセリン縮合物、アドニトール、アラビトール、キシリ
トール、マンニトール、キシロース、アラビノース、リ
ボース、ラムノース、グルコース、フルクトース、ガラ
クトース、マンノース、ソルボース、セロビオース、マ
ルトース、イソマルトース、トレハロース、シュクロー
ス、ラフィノース、ゲンチアノース、メレジトース、メ
チルグルコシド、並びにこれらの部分エーテル化物等が
挙げられる。
【0024】また、本発明において好適に使用される多
価アルコール縮合物は、好ましくは炭素数2〜10、よ
り好ましくは炭素数2〜8の多価アルコールを縮合させ
て得られるものである。電気特性や製造容易性の観点か
ら、多価アルコール縮合物の縮合度は好ましくは2〜1
0であり、より好ましくは2〜5である。このような構
造を有する多価アルコール縮合物としては、具体的には
例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコ
ール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコ
ール、テトラプロピレングリコール、ペンタプロピレン
グリコール、ジブチレングリコール、トリブチレングリ
コール、テトラブチレングリコール、ペンタブチレング
リコール、ジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリ
セリン、ペンタグリセリン、ジ(ネオペンチルグリコー
ル)、トリ(ネオペンチルグリコール)、テトラ(ネオ
ペンチルグリコール)、ペンタ(ネオペンチルグリコー
ル)、ジ(トリメチロールエタン)、トリ(トリメチロ
ールエタン)、テトラ(トリメチロールエタン)、ペン
タ(トリメチロールエタン)、ジ(トリメチロールプロ
パン)、トリ(トリメチロールプロパン)、テトラ(ト
リメチロールプロパン)、ペンタ(トリメチロールプロ
パン)、ジ(トリメチロールブタン)、トリ(トリメチ
ロールブタン)、テトラ(トリメチロールブタン)、ペ
ンタ(トリメチロールブタン)、ジ(ペンタエリスリト
ール)、トリ(ペンタエリスリトール)、テトラ(ペン
タエリスリトール)、ペンタ(ペンタエリスリトール)
等が挙げられる。
【0025】本発明においてアルコール成分のうちの一
方として使用される化合物(b)は、前述の通りその水
酸基が低級カルボン酸によってエステル化された誘導体
であってもよい。このような誘導体としては、上記の多
価アルコール及び多価アルコール縮合物の説明において
例示された化合物の酢酸エステル又はプロピオン酸エス
テルが好適に使用される。
【0026】また、本発明において使用されるアルコー
ル成分のうちの他方である化合物(c)は1個の水酸基
を有することが必要である。このような化合物(c)と
しては、一価アルコール、一価フェノール、一価アミノ
アルコール、並びにこれらの水酸基が酢酸等の低級カル
ボン酸によりエステル化された化合物等が挙げられる
(以下、誘導体も含めて化合物(c)と総称する)。こ
れらの中でも、炭素数3〜18の直鎖状の一価アルコー
ル、炭素数3〜18の分枝状の一価アルコール又は炭素
数5〜10の一価シクロアルコールを用いることが好ま
しい。このような一価アルコールとしては、具体的に
は、直鎖状又は分枝状のプロパノール(n−プロパノー
ル、1−メチルエタノール等を含む)、直鎖状又は分枝
状のブタノール(n−ブタノール、1−メチルプロパノ
ール、2−メチルプロパノール等を含む)、直鎖状又は
分枝状のペンタノール(n−ペンタノール、1−メチル
ブタノール、2−メチルブタノール、3−メチルブタノ
ール等を含む)、直鎖状又は分枝状のヘキサノール(n
−ヘキサノール、1−メチルペンタノール、2−メチル
ペンタノール、3−メチルペンタノール等を含む)、直
鎖状又は分枝状のヘプタノール(n−ヘプタノール、1
−メチルヘキサノール、2−メチルヘキサノール、3−
メチルヘキサノール、4−メチルヘキサノール、5−メ
チルヘキサノール、2,4−ジメチルペンタノール等を
含む)、直鎖状又は分枝状のオクタノール(n−オクタ
ノール、2−エチルヘキサノール、1−メチルヘプタノ
ール、2−メチルヘプタノール等を含む)、直鎖状又は
分枝状のノナノール(n−ノナノール、1−メチルオク
タノール、3,5,5−トリメチルヘキサノール、1−
(2‘−メチルプロピル)−3−メチルブタノール等を
含む)、直鎖状又は分枝状のデカノール(n−デカノー
ル、iso−デカノール等を含む)、直鎖状又は分枝状
のウンデカノール(n−ウンデカノール等を含む)、直
鎖状又は分枝状のドデカノール(n−ドデカノール、i
so−ドデカノール等を含む)、直鎖状又は分枝状のト
リデカノール、直鎖状又は分枝状のテトラデカノール
(n−テトラデカノール、iso−テトラデカノール等
を含む)、直鎖状又は分枝状のペンタデカノール、直鎖
状又は分枝状のヘキサデカノール(n−ヘキサデカノー
ル、iso−ヘキサデカノール等を含む)、直鎖状又は
分枝状のヘプタデカノール、直鎖状又は分枝状のオクタ
デカノール(n−オクタデカノール、iso−オクタデ
カノール等を含む)、シクロヘキサノール、メチルシク
ロヘキサノール、ジメチルシクロヘキサノール等が挙げ
られる。
【0027】さらに、化合物(c)として、(c−I)
炭素数1〜5の脂肪族1価アルコールからなる群から選
ばれる少なくとも1種の1価アルコール、及び(c−I
I)炭素数6〜18の脂肪族1価アルコールからなる群
から選ばれる少なくとも1種の1価アルコールの混合物
を用いると、十分に高い熱・加水分解安定性及び潤滑性
と、より優れた冷媒相溶性と、が得られるので特に好ま
しい。上記(c−I)成分のアルコール1種のみを用い
た場合、得られる脂環式ジカルボン酸エステル化合物は
熱・加水分解安定性に劣る上、潤滑性も不十分となる傾
向にある。また、上記(c−II)成分のアルコール1
種のみを用いた場合、得られる脂環式ジカルボン酸エス
テル化合物の冷媒相溶性が不十分となる傾向にある。
【0028】さらに、本発明にかかる脂環式ジカルボン
酸エステル化合物は、化合物(c)として2種以上のア
ルコールを用いて得られるものが好ましいが、その中で
も上記(c−I)成分のアルコールと(c−II)成分
のアルコールとの両方を用いることが特に好ましい。化
合物(c)として(c−I)成分のアルコールのみを2
種以上用いても、得られる脂環式ジカルボン酸エステル
化合物は熱・加水分解安定性に劣る上、潤滑性も不十分
となる傾向にある。また、化合物(c)として(c−I
I)成分のアルコールのみを2種以上用いても、得られ
る脂環式ジカルボン酸エステル化合物は冷媒との相溶性
が不十分となる傾向にある。
【0029】上記(c−I)成分のアルコールとして
は、炭素数1〜5の直鎖状のアルコール又は炭素数3〜
5の分岐鎖状のアルコール、具体的には例えば、メタノ
ール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノー
ル、n−ペンタノール、iso−プロパノール、iso
−ブタノール、sec−ブタノール、iso−ペンタノ
ール等が挙げられる。これらの中でも潤滑性の観点から
はn−ブタノール、n−ペンタノールが好ましく、熱・
加水分解安定性の観点からはiso−ブタノール、is
o−ペンタノールが好ましい。
【0030】一方、上記(c−II)成分のアルコール
としては、炭素数6〜18の直鎖状のアルコール又は炭
素数6〜18の分岐鎖状のアルコール、具体的には例え
ば、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタ
ノール、n−ノナノール、n−デカノール、n−ウンデ
カノール、n−ドデカノール、n−テトラデカノール、
n−ヘキサデカノール、n−オクタデカノール、iso
−ヘキサノール、2−メチルヘキサノール、1−メチル
ヘプタノール、2−メチルヘプタノール、iso−ヘプ
タノール、2−エチルヘキサノール、2−オクタノー
ル、iso−オクタノール、3,5,5−トリメチルヘ
キサノール、iso−デカノール、iso−テトラデカ
ノール、iso−ヘキサデカノール、iso−オクタデ
カノール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール等が挙
げられる。これらの中でも、潤滑性と相溶性との両立と
いう観点からはn−ヘプタノール、n−オクタノール、
n−ノナノール、n−デカノールが好ましく、相溶性と
熱・加水分解安定性との両立という観点からはiso−
ヘプタノール、2−エチルヘキサノール、3,5,5−
トリメチルヘキサノールが好ましい。
【0031】上記(c−I)成分と(c−II)成分を
併用する場合、(c−I)成分と(c−II)成分との
モル比は特に制限されないが、潤滑性、熱・加水分解安
定性、冷媒相溶性の全てを同時に満足させることができ
ることから1:99〜99:1の範囲にあることが好ま
しい。また、相溶性をより重視する観点からは、上記の
比は60:40〜99:1の範囲にあることが好まし
く、70:30〜99:1の範囲にあることがより好ま
しく、80:20〜99:1の範囲にあることが最も好
ましい。さらにまた、熱・加水分解安定性及び潤滑性を
より重視する観点からは、上記の比は1:99〜60:
40の範囲にあることが好ましく、1:99〜50:5
0の範囲にあることがより好ましく、1:99〜40:
60の範囲にあることが最も好ましい。
【0032】本発明においてアルコール成分として使用
される化合物(c)は、水酸基が低級カルボン酸でエス
テル化された誘導体であってもよい。このような誘導体
としては、上記一価アルコールの説明において例示され
た化合物の酢酸エステル、プロピオン酸エステル等が好
適に使用される。
【0033】ここで、本発明においては、化合物
(a)、(b)及び(c)として、下記化合物
(a’)、(b’)及び(c’): (a’)1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、4−シ
クロヘキセン−1,2−ジカルボン酸並びにそれらの酸
無水物、エステル及び酸ハロゲン化物からなる群より選
ばれる1種、(b’)エチレングリコール、プロピレン
グリコール、ブチレングリコール、グリセリン、ネオペ
ンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレ
ングリコール、ジブチレングリコール、ジグリセリン、
ジネオペンチルグリコール、並びにそれらのエステル化
物からなる群より選ばれる1種、及び(c’)n−ブタ
ノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−ヘ
プタノール、n−オクタノール、n−ノナノール、n−
デカノール、iso−ブタノール、iso−ペンタノー
ル、iso−ヘキサノール、iso−ヘプタノール、2
−エチルヘキサノール、3,5,5−トリメチルヘキサ
ノール、n−ブタノールとn−ヘキサノールとの混合ア
ルコール、n−ブタノールとn−ヘプタノールとの混合
アルコール、n−ブタノールとn−オクタノールとの混
合アルコール、n−ブタノールとn−ノナノールとの混
合アルコール、n−ブタノールとn−デカノールとの混
合アルコール、n−ブタノールとiso−ヘキサノール
との混合アルコール、n−ブタノールとiso−ヘプタ
ノールとの混合アルコール、n−ブタノールと2−エチ
ルヘキサノールとの混合アルコール、n−ブタノールと
3,5,5−トリメチルヘキサノールとの混合アルコー
ル、iso−ブタノールとn−ヘキサノールとの混合ア
ルコール、iso−ブタノールとn−ヘプタノールとの
混合アルコール、iso−ブタノールとn−オクタノー
ルとの混合アルコール、iso−ブタノールとn−ノナ
ノールとの混合アルコール、iso−ブタノールとn−
デカノールとの混合アルコール、iso−ブタノールと
iso−ヘキサノールとの混合アルコール、iso−ブ
タノールとiso−ヘプタノールとの混合アルコール、
iso−ブタノールと2−エチルヘキサノールとの混合
アルコール、iso−ブタノールと3,5,5−トリメ
チルヘキサノールとの混合アルコール、n−ペンタノー
ルとn−ヘキサノールとの混合アルコール、n−ペンタ
ノールとn−ヘプタノールとの混合アルコール、n−ペ
ンタノールとn−オクタノールとの混合アルコール、n
−ペンタノールとn−ノナノールとの混合アルコール、
n−ペンタノールとn−デカノールとの混合アルコー
ル、n−ペンタノールとiso−ヘキサノールとの混合
アルコール、n−ペンタノールとiso−ヘプタノール
との混合アルコール、n−ペンタノールと2−エチルヘ
キサノールとの混合アルコール、n−ペンタノールと
3,5,5−トリメチルヘキサノールとの混合アルコー
ル、iso−ペンタノールとn−ヘキサノールとの混合
アルコール、iso−ペンタノールとn−ヘプタノール
との混合アルコール、iso−ペンタノールとn−オク
タノールとの混合アルコール、iso−ペンタノールと
n−ノナノールとの混合アルコール、iso−ペンタノ
ールとn−デカノールとの混合アルコール、iso−ペ
ンタノールとiso−ヘキサノールとの混合アルコー
ル、iso−ペンタノールとiso−ヘプタノールとの
混合アルコール、iso−ペンタノールと2−エチルヘ
キサノールとの混合アルコール、iso−ペンタノール
と3,5,5−トリメチルヘキサノールとの混合アルコ
ール、並びにそれらのエステル化物からなる群より選ば
れる1種、を組み合わせて用いることが特に好ましい。
【0034】上記の化合物(a)〜(c)を用いてエス
テル化反応を行うに際し、アルコールである化合物
(b)と化合物(c)との総量としては、(a)脂環式
多価カルボン酸あるいはその無水物1当量に対して通常
1.0〜1.5当量、好ましくは1.05〜1.2当量
用いられる。
【0035】また、化合物(b)と化合物(c)とのモ
ル比は特に限定されるものではないが、潤滑性、熱・加
水分解安定性、冷媒相溶性の全てを同時に満足させるこ
とができることから1:99〜99:1の範囲にあるこ
とが好ましい。さらに、相溶性をより重視する観点から
は、上記の比は1:99〜80:20の範囲にあること
が好ましく、5:95〜70:30の範囲にあることが
より好ましく、10:90〜60:40の範囲にあるこ
とが最も好ましい。
【0036】本発明にかかる脂環式多価カルボン酸エス
テル化合物は、(a)の酸成分と(b)及び(c)のア
ルコール成分とを常法にしたがって、好ましくは窒素等
の不活性ガス雰囲気下、エステル化触媒の存在下又は無
触媒下で加熱しながら、エステル化することにより調製
される。
【0037】また、化合物(a)として当該脂環式ジカ
ルボン酸の低級アルコールエステルを用いる場合、ある
いは化合物(b)又は(c)として当該アルコールの酢
酸エステル、プロピオン酸エステル等を用いる場合は、
エステル交換反応により本発明にかかる脂環式ジカルボ
ン酸エステル化合物を得ることも可能である。
【0038】上記のエステル化反応におけるエステル化
触媒としては、アルミニウム誘導体、スズ誘導体、チタ
ン誘導体等のルイス酸類;ナトリウムアルコキシド、カ
リウムアルコキシド等のアルカリ金属塩;パラトルエン
スルホン酸、メタンスルホン酸、硫酸等のスルホン酸
類、等が例示されるが、これらの中でも、得られた脂環
式ジカルボン酸エステル化合物の熱・加水分解安定性に
及ぼす影響を考慮すると、アルミニウム誘導体、スズ誘
導体、チタン誘導体等のルイス酸類が好ましく、中でも
反応効率の点でスズ誘導体が特に好ましい。また、前記
エステル化触媒の使用量は、例えば、原料である酸成分
及びアルコール成分の総量に対して、0.1〜1質量%
程度である。
【0039】上記のエステル化反応における反応温度と
しては150〜230℃が例示され、通常3〜30時間
で反応は完結する。
【0040】また、エステル化反応終了後、過剰の原料
を減圧下又は常圧下において留去し、引き続いて慣用の
精製方法、例えば液液抽出、減圧蒸留、活性炭処理等の
吸着精製処理等により、エステル化合物を精製すること
ができる。
【0041】上記のエステル化反応において、例えば、
化合物(a)として使用される多価カルボン酸あるいは
その誘導体が有するカルボキシル基が2個であり、且つ
化合物(b)として使用される化合物が有する水酸基が
2個である場合、反応生成物は、通常、下記式(A)〜
(E): R2−X−R1−X−R2 (A) R2−X−R1−X−R1−X−R2 (B)
【化1】
【化2】 2−X−R2 (E) (上記式中、Xは化合物(a)に由来する脂環式ジカル
ボン酸残基を表し、R1は化合物(b)に由来する2個
の水酸基を有する化合物の残基を表し、R2は化合物
(c)に由来する1個の水酸基を有する化合物の残基を
表す)で表される化合物を包含するものである。
【0042】上記式(A)〜(E)におけるXで表され
る脂環式ジカルボン酸残基は、シクロペンタン環、シク
ロペンテン環、シクロヘキサン環、シクロヘキセン環、
シクロヘプタン環、シクロヘプテン環等の脂環式環上の
互いに隣接する炭素原子にカルボキシル基が結合した基
である。このような脂環式ジカルボン酸残基としては、
シクロヘキサン環及びシクロヘキセン環を有する基が好
ましい。さらに、これらの中でもシクロヘキサン環を有
する基は長期又は過酷な条件下での使用時において粘度
上昇が小さいことからより好ましく、シクロヘキセン環
を有する基は長期又は過酷な条件下での使用時において
全酸価の上昇が小さいことからより好ましい。
【0043】上記式(A)〜(E)においてR1で表さ
れる基は、化合物(b)として使用される水酸基を2個
有する化合物から水酸基を除いた残基である。
【0044】化合物(b)として2価アルコールを用い
る場合、R1はエーテル結合を含んでいてもよいが、そ
の炭素数は2〜10であることが好ましく、2〜8であ
ることがより好ましい。このようなR1としては、具体
的には例えば、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ブチレングリコール、1,3−ブタンジオール、
1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等の
化合物から水酸基を除いた残基が挙げられる。
【0045】また、化合物(b)として2価アルコール
の縮合物を用いる場合、R1は炭素数2〜10(より好
ましくは2〜8)、縮合度2〜10(より好ましくは2
〜5)の縮合物の残基であることが好ましい。このよう
なR1としては、具体的には例えば、ジエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコ
ール、ペンタエチレングリコール、ジプロピレングリコ
ール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレング
リコール、ペンタプロピレングリコール、ジブチレング
リコール、トリブチレングリコール、テトラブチレング
リコール、ペンタブチレングリコール、ジ(ネオペンチ
ルグリコール)、トリ(ネオペンチルグリコール)、テ
トラ(ネオペンチルグリコール)、ペンタ(ネオペンチ
ルグリコール)等の化合物から水酸基を除いた残基が挙
げられる。
【0046】上記式(A)〜(E)におけるR2で表さ
れる基は、化合物(c)として使用される水酸基を1個
有する化合物から水酸基を除いた残基である。R2の炭
素数は1〜30であることが好ましく、2〜24である
ことがより好ましく、3〜18であることがさらに好ま
しい。このようなR2としては、アルキル基、アルケニ
ル基、シクロアルキル基、アルキルシクロアルキル基、
アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基
等が挙げられる。この中でも、熱・加水分解安定性の点
からアルキル基、シクロアルキル基又はアルキルシクロ
アルキル基であることが好ましい。
【0047】R2で表される基のうち、アルキル基は、
直鎖状のものであっても分枝状のものであってもよい。
炭素数3〜18のアルキル基としては、具体的には例え
ば、直鎖状又は分枝状のプロピル基、直鎖状又は分枝状
のブチル基、直鎖状又は分枝状のペンチル基、直鎖状又
は分枝状のヘキシル基、直鎖状又は分枝状のヘプチル
基、直鎖状又は分枝状のオクチル基、直鎖状又は分枝状
のノニル基、直鎖状又は分枝状のデシル基、直鎖状又は
分枝状のウンデシル基、直鎖状又は分枝状のドデシル
基、直鎖状又は分枝状のトリデシル基、直鎖状又は分枝
状のテトラデシル基、直鎖状又は分枝状のペンタデシル
基、直鎖状又は分枝状のヘキサデシル基、直鎖状又は分
枝状のヘプタデシル基、直鎖状又は分枝状のオクタデシ
ル基等が挙げられる。
【0048】これらのアルキル基の中でも、直鎖状のア
ルキル基としては、熱・加水分解安定性の点から炭素数
4以上のものが好ましく、冷媒相溶性の点から炭素数1
8以下のものが好ましい。また、分枝状のアルキル基と
しては、熱・加水分解安定性の点から炭素数3以上のも
のが好ましく、冷媒相溶性の点から炭素数18以下のも
のが好ましい。
【0049】また、R2で表される基のうち、シクロア
ルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル
基、シクロヘプチル基等が挙げられるが、熱・加水分解
安定性の点からシクロヘキシル基が好ましい。また、ア
ルキルシクロアルキル基とは、シクロアルキル基にアル
キル基が結合したものであるが、熱・加水分解安定性の
点からシクロヘキシル基にアルキル基が結合したものが
好ましい。さらに、アルキルシクロアルキル基として
は、熱・加水分解安定性の点から総炭素数が6以上のも
のが好ましく、冷媒相溶性、低温流動性の点から総炭素
数が10以下のものが好ましい。
【0050】化合物(c)として上記(c−I)及び
(c−II)の1価アルコールの混合アルコールを使用
する場合、得られる化合物(A)〜(E)におけるR2
のうち(c−I)成分に由来するアルキル基は炭素数1
〜5のアルキル基であり、熱・加水分解安定性の観点か
ら好ましくは炭素数3〜5のアルキル基である。
【0051】(c−I)成分に由来する炭素数1〜5の
アルキル基としては、直鎖状のものであっても分岐鎖状
のものであっても良いが、潤滑性の観点からは直鎖状ア
ルキル基が、冷媒相溶性及び熱・加水分解安定性の観点
からは分岐鎖状アルキル基がそれぞれ好ましい。このよ
うなアルキル基としては、具体的には例えば、メチル
基、エチル基、直鎖状又は分岐鎖状のプロピル基、直鎖
状又は分岐鎖状のブチル基、直鎖状又は分岐鎖状のペン
チル基等が挙げられ、これらの中でも潤滑性の観点から
はn−ブチル基、n−ペンチル基が好ましく、熱・加水
分解安定性の観点からはiso−ブチル基、iso−ペ
ンチル基が好ましい。
【0052】他方、上記式(A)〜(E)におけるR2
のうち、(c−II)成分に由来するアルキル基は炭素
数6〜18のアルキル基であるが、相溶性の観点からは
炭素数6〜12のアルキル基が好ましく、炭素数7〜9
のアルキル基がより好ましい。炭素数6〜18のアルキ
ル基としては、直鎖状のものであっても分岐鎖状のもの
であっても良いが、潤滑性の観点からは直鎖状アルキル
基が、相溶性及び熱・加水分解安定性の観点からは分岐
鎖状アルキル基がそれぞれ好ましい。なお、炭素数が1
8を超えるアルキル基の場合は、冷媒相溶性及び低温流
動性に劣るため好ましくない。
【0053】(c−II)成分に由来する炭素数6〜1
8のアルキル基としては、具体的には例えば、直鎖状又
は分岐鎖状のヘキシル基、直鎖状又は分岐鎖状のヘプチ
ル基、直鎖状又は分岐鎖状のオクチル基、直鎖状又は分
岐鎖状のノニル基、直鎖状又は分岐鎖状のデシル基、直
鎖状又は分岐鎖状のウンデシル基、直鎖状又は分岐鎖状
のドデシル基、直鎖状又は分岐鎖状のトリデシル基、直
鎖状又は分岐鎖状のテトラデシル基、直鎖状又は分岐鎖
状のペンタデシル基、直鎖状又は分岐鎖状のヘキサデシ
ル基、直鎖状又は分岐鎖状のヘプタデシル基、直鎖状又
は分岐鎖状のオクタデシル基等が挙げられ、潤滑性と相
溶性の両立という観点からはn−ヘプチル基、n−オク
チル基、n−ノニル基、n−デシル基が好ましく、相溶
性と熱・加水分解安定性の両立という観点からはiso
−ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、3,5,5−ト
リメチルヘキシル基が好ましい。
【0054】また、化合物(c)として(c−I)成分
のアルコール及び(c−II)成分のアルコールを用い
る場合、上記式(A)、(B)、(E)で表される化合
物はそれぞれ下記(I)〜(III): (I) 同一分子中に存在する2つの一般式R2で表さ
れるアルキル基の一方が(c−I)成分に由来する基で
あり、他方が(c−II)成分に由来する基であるエス
テル、(II) 同一分子中に存在する2つの一般式R
2で表されるエステル基が共に(c−I)成分に由来す
る基であるエステルと、同一分子中に存在する2つの一
般式R2で表されるエステル基が共に(c−II)成分
に由来する基であるエステルとの混合物、(III)
(1)と(2)との混合物。に示す態様のものを包含す
る。
【0055】本発明においては、上記(I)〜(II
I)のうちのいずれの態様のものも使用可能であるが、
熱・加水分解安定性の点から、(I)又は(III)で
あることが好ましい。
【0056】また、(III)の場合において、(I)
と(II)との含有割合については特に制限はないが、
熱・加水分解安定性の点から、(I)と(II)との合
計量を基準として、(I)が5質量%以上であることが
好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、
15質量%以上であることがさらにより好ましく、20
質量%以上であることが特に好ましい。
【0057】さらに、上記式(A)、(B)、(E)の
2のうち、(c−I)成分のアルコールに由来するR2
と(c−II)成分のアルコールに由来するR2との比
(モル比)は特に制限されるものではないが、潤滑性、
熱・加水分解安定性、冷媒相溶性の全てを同時に満足さ
せることができることから1:99〜99:1の範囲に
あることが好ましい。さらにまた、相溶性をより重視す
る観点からは、上記の比は60:40〜99:1の範囲
にあることが好ましく、70:30〜99:1の範囲に
あることがより好ましく、80:20〜99:1の範囲
にあることが最も好ましい。また、熱・加水分解安定性
及び潤滑性をより重視する観点からは、上記の比は1:
99〜60:40の範囲にあることが好ましく、1:9
9〜50:50の範囲にあることがより好ましく、1:
99〜40:60の範囲にあることが最も好ましい。
【0058】本発明においては、上記のエステル化反応
において得られる化合物が上記式(A)〜(E)で表さ
れるものである場合、上記式(A)〜(D)で表される
化合物のうちの1種を単独で用いてもよく、上記式
(A)〜(E)で表される化合物のうちの2種以上の混
合物として用いてもよい。なお、本発明にかかる脂環式
多価カルボン酸エステル化合物が、上記式(A)〜
(D)で表される化合物のうちのいずれも含まず上記式
(E)で表される化合物のみで構成される場合には、高
粘度化と冷媒相溶性とのバランスに劣り好ましくない。
【0059】また、本発明にかかる脂環式多価カルボン
酸エステル化合物が上記式(A)〜(E)で表される化
合物のうちの2種以上の混合物である場合、各化合物の
含有割合は任意であり、特に限定されるものではない
が、冷媒相溶性と各種性能のバランス、及び製造のしや
すさの点から、混合物全量を基準とした含有量は以下の
通りとすることが好ましい。 (A):0〜100mol%、好ましくは1〜99mo
l%、さらに好ましくは5〜95mol% (B):0〜100mol%、好ましくは1〜90mo
l%、さらに好ましくは2〜80mol% (C):0〜100mol%、好ましくは1〜99mo
l%、さらに好ましくは5〜95mol% (D):0〜100mol%、好ましくは1〜90mo
l%、さらに好ましくは2〜80mol% (E):0〜90mol%、好ましくは1〜80mol
%、さらに好ましくは5〜75mol%。
【0060】なお、ここでは、酸成分として上記化合物
(a)、アルコール成分として上記化合物(b)、
(c)、をそれぞれ用いたエステル化反応について説明
したが、本発明にかかる脂環式多価カルボン酸エステル
化合物は、その分子中における酸成分の構造が上記化合
物(a)に由来するものであり、アルコール成分の構造
が上記化合物(b)及び/又は(c)に由来するもので
ある限り、その製造方法は上記のエステル化反応による
方法に制限されるものではない。例えば、芳香環の互い
に隣接する炭素原子に2個のカルボキシル基を有する芳
香族多価カルボン酸と、上記化合物(b)及び(c)の
アルコールと、のエステル化反応により芳香族多価カル
ボン酸エステル化合物を得、さらに、得られた芳香族多
価カルボン酸エステルに水素添加処理(水添処理)を行
うことによって、目的の脂環式多価カルボン酸エステル
化合物を得ることが可能である。
【0061】また、このようにして得られる脂環式多価
カルボン酸エステル化合物においては、脂環式環上の炭
素原子に炭化水素基が1個又は複数個結合していても良
いことは勿論である。このような炭化水素基としてはア
ルキル基が好ましく、特に相溶性の点からメチル基が好
ましい。
【0062】本発明の冷凍機油組成物における脂環式多
価カルボン酸エステル化合物の含有量には特に制限はな
いが、脂環式多価カルボン酸エステル化合物の有する優
れた各種性能をより引き出すことができることから、冷
凍機油全量基準で5質量%以上含有することが好まし
く、10質量%以上含有することがより好ましく、30
質量%以上含有することがさらにより好ましく、50質
量%以上含有することが最も好ましい。
【0063】本発明の冷凍機油組成物において、上記の
脂環式多価カルボン酸エステル化合物は主として基油と
して用いられる。本発明の冷凍機油の基油としては、脂
環式多価カルボン酸エステル化合物のみを単独で用いて
もよいが、これに加えて、ポリオールエステルやコンプ
レックスエステル等の本発明で規定する脂環式多価カル
ボン酸エステル化合物以外のエステル、ポリグリコー
ル、ポリビニルエーテル、ケトン、ポリフェニルエーテ
ル、シリコーン、ポリシロキサン、パーフルオロエーテ
ル等の酸素を含有する合成油を併用して用いてもよい。
【0064】酸素を含有する合成油を配合する場合の配
合量には特に制限はない。しかしながら、熱効率の向上
と冷凍機油の熱・加水分解安定性との両立という観点か
らは、脂環式ジカルボン酸エステル化合物100重量部
に対して、それ以外の酸素を含有する合成油が150重
量部以下であることが好ましく、100重量部以下であ
ることがより好ましい。
【0065】本発明の冷凍機油組成物は、脂環式多価カ
ルボン酸エステル化合物並びに必要に応じて酸素を含有
する合成油を含有するものであり、主にこれらを基油と
して用いる。本発明の冷凍機油組成物は、添加剤未添加
の状態でも好適に用いることができるが、必要に応じて
各種添加剤を配合した形で使用することもできる。
【0066】本発明の冷凍機油の耐摩耗性、耐荷重性を
さらに改良するために、リン酸エステル、酸性リン酸エ
ステル、酸性リン酸エステルのアミン塩、塩素化リン酸
エステル及び亜リン酸エステルからなる群より選ばれる
少なくとも1種のリン化合物を配合することが好まし
い。これらのリン化合物は、リン酸又は亜リン酸とアル
カノール、ポリエーテル型アルコールとのエステルある
いはその誘導体である。
【0067】具体的には例えば、リン酸エステルとして
は、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェー
ト、トリヘキシルホスフェート、トリヘプチルホスフェ
ート、トリオクチルホスフェート、トリノニルホスフェ
ート、トリデシルホスフェート、トリウンデシルホスフ
ェート、トリドデシルホスフェート、トリトリデシルホ
スフェート、トリテトラデシルホスフェート、トリペン
タデシルホスフェート、トリヘキサデシルホスフェー
ト、トリヘプタデシルホスフェート、トリオクタデシル
ホスフェート、トリオレイルホスフェート、トリフェニ
ルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシ
レニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェー
ト、キシレニルジフェニルホスフェート等;酸性リン酸
エステルとしては、モノブチルアシッドホスフェート、
モノペンチルアシッドホスフェート、モノヘキシルアシ
ッドホスフェート、モノヘプチルアシッドホスフェー
ト、モノオクチルアシッドホスフェート、モノノニルア
シッドホスフェート、モノデシルアシッドホスフェー
ト、モノウンデシルアシッドホスフェート、モノドデシ
ルアシッドホスフェート、モノトリデシルアシッドホス
フェート、モノテトラデシルアシッドホスフェート、モ
ノペンタデシルアシッドホスフェート、モノヘキサデシ
ルアシッドホスフェート、モノヘプタデシルアシッドホ
スフェート、モノオクタデシルアシッドホスフェート、
モノオレイルアシッドホスフェート、ジブチルアシッド
ホスフェート、ジペンチルアシッドホスフェート、ジヘ
キシルアシッドホスフェート、ジヘプチルアシッドホス
フェート、ジオクチルアシッドホスフェート、ジノニル
アシッドホスフェート、ジデシルアシッドホスフェー
ト、ジウンデシルアシッドホスフェート、ジドデシルア
シッドホスフェート、ジトリデシルアシッドホスフェー
ト、ジテトラデシルアシッドホスフェート、ジペンタデ
シルアシッドホスフェート、ジヘキサデシルアシッドホ
スフェート、ジヘプタデシルアシッドホスフェート、ジ
オクタデシルアシッドホスフェート、ジオレイルアシッ
ドホスフェート等;酸性リン酸エステルのアミン塩とし
ては、前記酸性リン酸エステルのメチルアミン、エチル
アミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミ
ン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミ
ン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミ
ン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルア
ミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、トリメチ
ルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ト
リブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルア
ミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン等のア
ミンとの塩等;塩素化リン酸エステルとしては、トリス
・ジクロロプロピルホスフェート、トリス・クロロエチ
ルホスフェート、トリス・クロロフェニルホスフェー
ト、ポリオキシアルキレン・ビス[ジ(クロロアルキ
ル)]ホスフェート等;亜リン酸エステルとしては、ジ
ブチルホスファイト、ジペンチルホスファイト、ジヘキ
シルホスファイト、ジヘプチルホスファイト、ジオクチ
ルホスファイト、ジノニルホスファイト、ジデシルホス
ファイト、ジウンデシルホスファイト、ジドデシルホス
ファイト、ジオレイルホスファイト、ジフェニルホスフ
ァイト、ジクレジルホスファイト、トリブチルホスファ
イト、トリペンチルホスファイト、トリヘキシルホスフ
ァイト、トリヘプチルホスファイト、トリオクチルホス
ファイト、トリノニルホスファイト、トリデシルホスフ
ァイト、トリウンデシルホスファイト、トリドデシルホ
スファイト、トリオレイルホスファイト、トリフェニル
ホスファイト、トリクレジルホスファイト等、が挙げら
れる。また、これらの混合物も使用できる。
【0068】これらのリン化合物を本発明の冷凍機油組
成物に配合する場合、その配合量は特に制限されない
が、通常、冷凍機油組成物全量基準(基油と全配合添加
剤の合計量基準)でその含有量が0.01〜5.0質量
%、より好ましくは0.02〜3.0質量%となるよう
な量のリン化合物を配合することが望ましい。
【0069】また、本発明の冷凍機油において、その熱
・加水分解安定性をさらに改良するために、 (1)フェニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物 (2)アルキルグリシジルエーテル型エポキシ化合物 (3)グリシジルエステル型エポキシ化合物 (4)アリルオキシラン化合物 (5)アルキルオキシラン化合物 (6)脂環式エポキシ化合物 (7)エポキシ化脂肪酸モノエステル (8)エポキシ化植物油 からなる群より選ばれる少なくとも1種のエポキシ化合
物を配合することが好ましい。
【0070】(1)フェニルグリシジルエーテル型エポ
キシ化合物としては、具体的には、フェニルグリシジル
エーテル又はアルキルフェニルグリシジルエーテルが例
示できる。ここでいうアルキルフェニルグリシジルエー
テルとは、炭素数1〜13のアルキル基を1〜3個有す
るものが挙げられ、中でも炭素数4〜10のアルキル基
を1個有するもの、例えばn−ブチルフェニルグリシジ
ルエーテル、i−ブチルフェニルグリシジルエーテル、
sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、tert
−ブチルフェニルグリシジルエーテル、ペンチルフェニ
ルグリシジルエーテル、ヘキシルフェニルグリシジルエ
ーテル、ヘプチルフェニルグリシジルエーテル、オクチ
ルフェニルグリシジルエーテル、ノニルフェニルグリシ
ジルエーテル、デシルフェニルグリシジルエーテル等が
好ましいものとして例示できる。
【0071】(2)アルキルグリシジルエーテル型エポ
キシ化合物としては、具体的には、デシルグリシジルエ
ーテル、ウンデシルグリシジルエーテル、ドデシルグリ
シジルエーテル、トリデシルグリシジルエーテル、テト
ラデシルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリ
シジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジル
エーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエー
テル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテ
ル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、
ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリアルキレン
グリコールモノグリシジルエーテル、ポリアルキレング
リコールジグリシジルエーテル等が例示できる。
【0072】(3)グリシジルエステル型エポキシ化合
物としては、具体的には下記一般式(1):
【化3】 (上記式(1)中、Rは炭素数1〜18の炭化水素基を
表す)で表される化合物が挙げられる。
【0073】上記式(1)中、Rは炭素数1〜18の炭
化水素基を表すが、このような炭化水素基としては、炭
素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニ
ル基、炭素数5〜7のシクロアルキル基、炭素数6〜1
8のアルキルシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリ
ール基、炭素数7〜18のアルキルアリール基、炭素数
7〜18のアリールアルキル基等が挙げられる。この中
でも、炭素数5〜15のアルキル基、炭素数2〜15の
アルケニル基、フェニル基及び炭素数1〜4のアルキル
基を有するアルキルフェニル基が好ましい。
【0074】グリシジルエステル型エポキシ化合物の中
でも、好ましいものとしては、具体的には例えば、グリ
シジル−2,2−ジメチルオクタノエート、グリシジル
ベンゾエート、グリシジル−tert−ブチルベンゾエ
ート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレ
ート等が例示できる。
【0075】(4)アリルオキシラン化合物としては、
具体的には、1,2−エポキシスチレン、アルキル−
1,2−エポキシスチレン等が例示できる。
【0076】(5)アルキルオキシラン化合物として
は、具体的には、1,2−エポキシブタン、1,2−エ
ポキシペンタン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−
エポキシヘプタン、1,2−エポキシオクタン、1,2
−エポキシノナン、1,2−エポキシデカン、1,2−
エポキシウンデカン、1,2−エポキシドデカン、1,
2−エポキシトリデカン、1,2−エポキシテトラデカ
ン、1,2−エポキシペンタデカン、1,2−エポキシ
ヘキサデカン、1,2−エポキシヘプタデカン、1,
1,2−エポキシオクタデカン、2−エポキシノナデカ
ン、1,2−エポキシイコサン等が例示できる。
【0077】(6)脂環式エポキシ化合物としては、下
記一般式(2):
【化4】 で表される化合物のように、エポキシ基を構成する炭素
原子が直接脂環式環を構成している化合物が挙げられ
る。
【0078】脂環式エポキシ化合物としては、具体的に
は例えば、1,2−エポキシシクロヘキサン、1,2−
エポキシシクロペンタン、3,4−エポキシシクロヘキ
シルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキ
シレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチ
ル)アジペート、エキソ−2,3−エポキシノルボルナ
ン、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシ
ルメチル)アジペート、2−(7−オキサビシクロ
[4.1.0]ヘプト−3−イル)−スピロ(1,3−
ジオキサン−5,3’−[7]オキサビシクロ[4.
1.0]ヘプタン、4−(1’−メチルエポキシエチ
ル)−1,2−エポキシ−2−メチルシクロヘキサン、
4−エポキシエチル−1,2−エポキシシクロヘキサン
等が例示できる。
【0079】(7)エポキシ化脂肪酸モノエステルとし
ては、具体的には、エポキシ化された炭素数12〜20
の脂肪酸と炭素数1〜8のアルコール又はフェノール、
アルキルフェノールとのエステル等が例示できる。特に
エポキシステアリン酸のブチル、ヘキシル、ベンジル、
シクロヘキシル、メトキシエチル、オクチル、フェニル
及びブチルフェニルエステルが好ましく用いられる。
【0080】(8)エポキシ化植物油としては、具体的
には、大豆油、アマニ油、綿実油等の植物油のエポキシ
化合物等が例示できる。
【0081】これらのエポキシ化合物の中でも、より熱
・加水分解安定性を向上させることができることから、
フェニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物、グリシ
ジルエステル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合
物、エポキシ化脂肪酸モノエステルが好ましく、グリシ
ジルエステル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物
がより好ましい。
【0082】これらのエポキシ化合物を本発明の冷凍機
油組成物に配合する場合、その配合量は特に制限されな
いが、通常、冷凍機油組成物全量基準(基油と全配合添
加剤の合計量基準)でその含有量が0.1〜5.0質量
%、より好ましくは0.2〜2.0質量%となるような
量のエポキシ化合物を配合することが望ましい。
【0083】また、上記リン化合物及びエポキシ化合物
を2種以上併用してもよいことは勿論である。
【0084】さらに本発明における冷凍機油組成物に対
して、その性能をさらに高めるため、必要に応じて従来
より公知の冷凍機油添加剤、例えばジ−tert−ブチ
ル−p−クレゾール、ビスフェノールA等のフェノール
系の酸化防止剤、フェニル−α−ナフチルアミン、N,
N−ジ(2−ナフチル)−p−フェニレンジアミン等の
アミン系の酸化防止剤、ジチオリン酸亜鉛等の摩耗防止
剤、塩素化パラフィン、硫黄化合物等の極圧剤、脂肪酸
等の油性剤、シリコーン系等の消泡剤、ベンゾトリアゾ
ール等の金属不活性化剤、粘度指数向上剤、流動点降下
剤、清浄分散剤等の添加剤を単独で、又は数種類組み合
わせて配合することも可能である。これらの添加剤の合
計配合量は特に制限されないが、冷凍機油組成物全量基
準(基油と全配合添加剤の合計量基準)で好ましくは1
0質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。
【0085】本発明の冷凍機油組成物の動粘度は特に限
定されないが、40℃における動粘度が好ましくは3〜
500mm2/s、より好ましくは4〜400mm2
s、最も好ましくは5〜300mm2/sとすることが
できる。また、100℃における動粘度は好ましくは1
〜50mm2/s、より好ましくは1.5〜40mm2
s、最も好ましくは2〜30mm2/sとすることがで
きる。
【0086】また、本発明の冷凍機油組成物の体積抵抗
率は特に限定されないが、好ましくは1.0×1011Ω
・cm以上、より好ましくは1.0×1012Ω・cm以
上、最も好ましくは1.0×1013Ω・cm以上とする
ことができる。特に、密閉型冷凍機用に用いる場合には
高い電気絶縁性が必要となる傾向にある。なお、ここで
いう体積抵抗率とは、JIS C 2101「電気絶縁
油試験方法」に準拠して測定した25℃での値[Ω・c
m]を意味する。
【0087】さらに、本発明の冷凍機油組成物の水分含
有量は特に限定されないが、冷凍機油組成物全量基準で
好ましくは200ppm以下、より好ましくは100p
pm以下、最も好ましくは50ppm以下とすることが
できる。特に密閉型の冷凍機用に用いる場合には、油の
熱・加水分解安定性や電気絶縁性への影響の観点から、
水分含有量が少ないことが求められる。
【0088】さらにまた、本発明の冷凍機油組成物の全
酸価は特に限定されないが、冷凍機又は配管に用いられ
ている金属への腐食を防止するため、好ましくは0.1
mgKOH/g以下、より好ましくは0.05mgKO
H/g以下とすることができる。なお、ここでいう全酸
価とは、JIS K 2501「石油製品及び潤滑油−
中和価試験方法」に準拠して測定した値[mgKOH/
g]を意味する。
【0089】さらにまた、本発明の冷凍機油組成物の灰
分は特に限定されないが、本発明の冷凍機油組成物の熱
・加水分解安定性を高めスラッジ等の発生を抑制するた
め、好ましくは100ppm以下、より好ましくは50
ppm以下とすることができる。なお、本発明におい
て、灰分とは、JIS K 2272「原油及び石油製
品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」に準拠して測定した
値[ppm]を意味する。
【0090】本発明の冷凍機油組成物を用いる冷凍機に
用いられる冷媒は、HFC冷媒、パーフルオロエーテル
類等の含フッ素エーテル系冷媒、ジメチルエーテル等の
非フッ素含有エーテル系冷媒及び二酸化炭素や炭化水素
等の自然系冷媒であるが、これらは各々単独で用いても
よいし、2種以上の混合物として用いてもよい。
【0091】HFC冷媒としては、炭素数1〜3、好ま
しくは1〜2のハイドロフルオロカーボンが挙げられ
る。具体的には例えば、ジフルオロメタン(HFC−3
2)、トリフルオロメタン(HFC−23)、ペンタフ
ルオロエタン(HFC−125)、1,1,2,2−テ
トラフルオロエタン(HFC−134)、1,1,1,
2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)、1,
1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)、
1,1−ジフルオロエタン(HFC−152a)等のH
FC、又はこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。
これらの冷媒は用途や要求性能に応じて適宜選択される
が、例えばHFC−32単独;HFC−23単独;HF
C−134a単独;HFC−125単独;HFC−13
4a/HFC−32=60〜80質量%/40〜20質
量%の混合物;HFC−32/HFC−125=40〜
70質量%/60〜30質量%の混合物;HFC−12
5/HFC−143a=40〜60質量%/60〜40
質量%の混合物;HFC−134a/HFC−32/H
FC−125=60質量%/30質量%/10質量%の
混合物;HFC−134a/HFC−32/HFC−1
25=40〜70質量%/15〜35質量%/5〜40
質量%の混合物;HFC−125/HFC−134a/
HFC−143a=35〜55質量%/1〜15質量%
/40〜60質量%の混合物等が好ましい例として挙げ
られる。さらに具体的には、HFC−134a/HFC
−32=70/30質量%の混合物;HFC−32/H
FC−125=60/40質量%の混合物;HFC−3
2/HFC−125=50/50質量%の混合物(R4
10A);HFC−32/HFC−125=45/55
質量%の混合物(R410B);HFC−125/HF
C−143a=50/50質量%の混合物(R507
C);HFC−32/HFC−125/HFC−134
a=30/10/60質量%の混合物;HFC−32/
HFC−125/HFC−134a=23/25/52
質量%の混合物(R407C);HFC−32/HFC
−125/HFC−134a=25/15/60質量%
の混合物(R407E);HFC−125/HFC−1
34a/HFC−143a=44/4/52質量%の混
合物(R404A)等が挙げられる また、自然系冷媒としては二酸化炭素や炭化水素等が挙
げられる。ここで、炭化水素冷媒としては、25℃、1
気圧で気体のものが好ましく用いられる。具体的には炭
素数1〜5、好ましくは1〜4のアルカン、シクロアル
カン、アルケン又はこれらの混合物である。具体的には
例えば、メタン、エチレン、エタン、プロピレン、プロ
パン、シクロプロパン、ブタン、イソブタン、シクロブ
タン、メチルシクロプロパン又はこれらの2種以上の混
合物等があげられる。これらの中でも、プロパン、ブタ
ン、イソブタン又はこれらの混合物が好ましい。
【0092】本発明の冷凍機油組成物は、通常、冷凍機
中においては上述したような冷媒と混合された冷凍機用
流体組成物の形で存在している。この流体組成物におけ
る冷凍機油と冷媒との配合割合は特に制限されないが、
冷媒100重量部に対して冷凍機油が好ましくは1〜5
00重量部、より好ましくは2〜400重量部である。
【0093】本発明の冷凍機油組成物は、その優れた電
気特性や低い吸湿性から、あらゆる冷凍機の冷媒圧縮機
の潤滑油として用いられる。使用される冷凍機として
は、具体的にはルームエアコン、パッケージエアコン、
冷蔵庫、自動車用エアコン、除湿機、冷凍庫、冷凍冷蔵
倉庫、自動販売機、ショーケース、化学プラント等の冷
却装置等が挙げられる。また、本発明の冷凍機油組成物
は、密閉型圧縮機を有する冷凍機に特に好ましく用いら
れる。さらに、本発明の冷凍機油は、往復動式、回転
式、遠心式等の何れの形式の圧縮機にも使用可能であ
る。
【0094】本発明の冷凍機油組成物を好適に用いるこ
とのできる冷凍サイクルの構成としては、代表的には、
圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器、必要に応じて乾
燥器を具備するものが例示される。
【0095】圧縮機としては、冷凍機油を貯留する密閉
容器内に回転子と固定子からなるモーターと、前記回転
子に嵌着された回転軸と、この回転軸を介して、前記モ
ータに連結された圧縮機部とを収納し、前記圧縮機部よ
り吐出された高圧冷媒ガスが密閉容器内に滞留する高圧
容器方式の圧縮機、冷凍機油を貯留する密閉容器内に回
転子と固定子からなるモーターと、前記回転子に嵌着さ
れた回転軸と、この回転軸を介して、前記モータに連結
された圧縮機部とを収納し、前記圧縮機部より吐出され
た高圧冷媒ガスが密閉容器外へ直接排出される低圧容器
方式の圧縮機、等が例示される。
【0096】モータ部の電機絶縁システム材料である絶
縁フィルムとしては、ガラス転移点50℃以上の結晶性
プラスチックフィルム、具体的には例えばポリエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエチレンナフタレート、ポリアミドイミド、ポリイ
ミド群から選ばれる少なくとも一種の絶縁フィルム、あ
るいはガラス転移温度の低いフィルム上にガラス転移温
度の高い樹脂層を被覆した複合フィルムが、引っ張り強
度特性、電気絶縁特性の劣化現象が生じにくく、好まし
く用いられる。また、モータ部に使用されるマグネット
ワイヤとしては、ガラス転移温度120℃以上のエナメ
ル被覆、例えば、ポリエステル、ポリエステルイミド、
ポリアミド及びポリアミドイミド等の単一層、あるいは
ガラス転移温度の低い層を下層に、高い層を上層に複合
被覆したエナメル被覆を有するものが好ましく用いられ
る。複合被覆したエナメル線としては、ポリエステルイ
ミドを下層に、ポリアミドイミドを上層に被覆したもの
(AI/EI)、ポリエステルを下層に、ポリアミドイ
ミドを上層に被覆したもの(AI/PE)等が挙げられ
る。
【0097】乾燥器に充填する乾燥剤としては、細孔径
3.3オングストローム以下、25℃の炭酸ガス分圧2
50mmHgにおける炭酸ガス吸収容量が、1.0%以
下であるケイ酸、アルミン酸アルカリ金属複合塩よりな
る合成ゼオライトが好ましく用いられる。具体的には例
えば、ユニオン昭和(株)製の商品名XH−9,XH−
10,XH−11,XH−600等が挙げられる。
【0098】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明の内容
を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に
何等限定されるものではない。
【0099】実施例1〜14及び比較例1〜2 実施例1〜14及び比較例1〜2においては、以下に示
す基油及び添加剤を、それぞれ表1〜4に示す配合比と
なるように混合して試料油を調製した。得られた各試料
油の性状(40℃及び100℃における動粘度、全酸
価)を表1〜4に示す。
【0100】(脂環式多価カルボン酸エステル化合物)
実施例1〜14においては、化合物(a)、(b)及び
(c)((c−I)及び(c−II)成分)として、下
記の化合物を表1〜3に示す配合比で用いて得られる脂
環式多価カルボン酸エステル化合物を用いた。なお、用
いた脂環式多価カルボン酸エステルはいずれも、上記式
(A)〜(E)で表される化合物を含有するものであっ
た。各実施例における化合物(A)〜(E)の組成を表
1〜3に示す。なお、表1〜3中、E(c−I,c−
I)は化合物(E)の2つのR2が共に(c−I)成分
由来のアルキル基であるもの、E(c−I,c−II)
は化合物(E)の2つのR2のうち一方が(c−I)成
分由来のアルキル基であり他方が(c−II)成分由来
のアルキル基であるのもの、E(c−II,c−II)
は化合物(E)の2つのR2が共に(c−II)成分由
来のアルキル基であるもの、をそれぞれ表す。
【0101】化合物(a) a−1:4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸 a−2:1,2−シクロヘキサンジカルボン酸化合物(b) b−1:エチレングリコール b−2:プロピレングリコール b−3:ジプロピレングリコール b−4:ブチレングリコール化合物(c−I) c−I−1:iso−ブチルアルコール化合物(c−II) c−II−1:2−エチルヘキサノール c−II−2:3,5,5−トリメチルヘキサノール。
【0102】(その他の基油) 基油1:ペンタエリスリトールと、2−エチルヘキサン
酸及び3,5,5−トリメチルヘキサン酸の混合酸(混
合比(重量換算):50/50)と、を用いて得られる
エステル 基油2:ビニルエチルエーテルとビニルブチルエーテル
との共重合体(平均分子量:900、エチル基とブチル
基とのモル比:7/1) 基油3:4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸と
2−エチルヘキサノールとを用いて得られるエステル 基油4:4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸と
iso−ブタノールとを用いて得られるエステル。
【0103】(添加剤) 添加剤1:グリシジル−2,2−ジメチルオクタノエー
ト 添加剤2:シクロヘキセンオキシド 添加剤3:トリクレジルホスフェート。
【0104】次に、実施例1〜14及び比較例1〜2の
各試料油について、以下に示す試験を行った。
【0105】(冷媒との相溶性試験)冷媒としてHFC
−134a又はR410A(HFC−32/HFC−1
25=50/50質量%の混合物)を用いて、JIS−
K−2211「冷凍機油」の「冷媒との相溶性試験方
法」に準拠して各試料油の冷媒相溶性を評価した。すな
わち、冷媒40gに対して各試料油10gを配合し、2
0℃から−70℃まで徐々に温度を下げ、分離又は白濁
した温度を測定した。得られた結果を表1〜4に示す。
なお、表1〜4中、「<−70」は−70℃まで温度を
下げても分離又は白濁が見られなかったことを表し、
「>20」は測定開始温度(20℃)において既に分離
又は白濁が見られたことを表す。
【0106】(絶縁特性試験)JIS−C−2101
「電気絶縁油試験方法」に準拠して、25℃における各
試料油の体積抵抗率を測定した。得られた結果を表1〜
4に示す。
【0107】(熱・加水分解安定性試験)含有水分量を
500ppmに調整した試料油90gをオートクレーブ
に秤取し、HFC134a冷媒10gと触媒(鉄、銅、
アルミの各線)を加えて密閉した後、175℃で3週間
保持し、試料油の全酸価を測定した。得られた結果を表
1〜4に示す。
【0108】(潤滑性試験)ASTM D 2670
“FALEX WEAR TEST”に準拠して、試料
油温度100℃の条件下で、慣らし運転を150lb荷
重の下に1分行った後、250lb荷重の下に2時間試
験機を運転した。各試料油について試験後のテストジャ
ーナル(ピン)の摩耗量を測定した。得られた結果を表
1〜4に示す。
【0109】
【表1】
【0110】
【表2】
【0111】
【表3】
【0112】
【表4】
【0113】表1〜3に示した結果から明らかなよう
に、本発明の冷凍機油組成物である実施例1〜14の試
料油は、HFC冷媒と共に用いた場合に、粘度が高いも
のであっても冷媒相溶性、電気絶縁性、耐加水分解性、
熱安定性及び潤滑性の全ての性能をバランスよく満たす
ものであることが確認された。また、添加剤としてエポ
キシ化合物を用いた実施例10〜12の試料油は、より
高い熱・加水分解安定性を示し、リン化合物を用いた実
施例12の試料油はより高い潤滑性を示した。
【0114】これに対して、表4に示すように、比較例
1の試料油は、実施例1〜14の試料油に比べて低粘度
であるにもかかわらず、冷媒相溶性が不十分であった。
また、比較例2の試料油は、熱・加水分解安定性が不十
分であった。
【0115】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の冷凍機油
組成物によれば、HFC冷媒及び二酸化炭素やハイドロ
カーボン等の自然系冷媒と共に用いた場合に、潤滑性、
冷媒相溶性、熱・加水分解安定性及び電気絶縁性の全て
をバランスよく満たすことが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C10M 129/70 C10M 129/70 137/02 137/02 137/04 137/04 137/08 137/08 // C10N 30:00 C10N 30:00 Z 30:08 30:08 40:30 40:30

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記化合物(a)〜(c): (a)脂環式環と2個以上のカルボキシル基とを有し、
    且つ前記カルボキシル基の少なくとも2個が前記脂環式
    環上の互いに隣接する炭素原子に結合した脂環式多価カ
    ルボン酸又はその誘導体、(b)水酸基を2個以上有す
    る化合物又はその誘導体、及び(c)水酸基を1個有す
    る化合物又はその誘導体を用いて得られる脂環式多価カ
    ルボン酸エステル化合物を含有することを特徴とする冷
    凍機油組成物。
  2. 【請求項2】 前記化合物(a)が有するカルボキシル
    基の個数が2であり、且つ前記化合物(b)が有する水
    酸基の個数が2であることを特徴とする、請求項1に記
    載の冷凍機油組成物。
  3. 【請求項3】 前記化合物(c)が、 炭素数1〜5の脂肪族1価アルコールからなる群から選
    ばれる少なくとも1種の1価アルコール、及び炭素数6
    〜18の脂肪族1価アルコールからなる群から選ばれる
    少なくとも1種の1価アルコールの混合物であることを
    特徴とする、請求項1又は2に記載の冷凍機油組成物。
  4. 【請求項4】 リン酸エステル、酸性リン酸エステル、
    酸性リン酸エステルのアミン塩、塩素化リン酸エステル
    及び亜リン酸エステルからなる群より選ばれる少なくと
    も1種をさらに含有することを特徴とする、請求項1〜
    3のうちのいずれか一項に記載の冷凍機油組成物。
  5. 【請求項5】 フェニルグリシジルエーテル型エポキシ
    化合物、アルキルグリシジルエーテル型エポキシ化合
    物、グリシジルエステル型エポキシ化合物、アリルオキ
    シラン化合物、アルキルオキシラン化合物、脂環式エポ
    キシ化合物、エポキシ化脂肪酸モノエステル及びエポキ
    シ化植物油からなる群より選ばれる少なくとも1種をさ
    らに含有することを特徴とする、請求項1〜4のうちの
    いずれか一項に記載の冷凍機油組成物。
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