JP2002155290A - 二酸化炭素冷媒用冷凍機油及び冷凍機用流体組成物 - Google Patents
二酸化炭素冷媒用冷凍機油及び冷凍機用流体組成物Info
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Abstract
く、且つ二酸化炭素冷媒に対する十分に広い相溶領域を
有する二酸化炭素冷媒用冷凍機油、並びにそれを用いた
冷凍機用流体組成物を提供すること。 【解決手段】 下記一般式(1): R1{−(OR3)n−OR2}m (1) [式(1)中、R1は3〜10個の水酸基を有する有機
化合物からm個の水酸基を除いた残基を表し、R2は水
素原子、炭素数1〜5のアルキレン基または炭素数1〜
5のアシル基を表し、R3は炭素数2〜4のアルキレン
基を表し、mは3〜10の整数を表し、nはポリアルキ
レングリコール(1)の数平均分子量が500〜300
0となるような整数を表す]で表され、且つ100℃に
おける動粘度が5〜20mm2/sであるポリアルキレ
ングリコールを含有することを特徴とする二酸化炭素冷
媒用冷凍機油。
Description
機用流体組成物に関するものであり、より詳しくは、二
酸化炭素冷媒と共に用いる場合に有用な冷凍機油、並び
にそれを用いた冷凍機用流体組成物に関するものであ
る。
り冷凍機器の冷媒として使用されてきたCFC(クロロ
フルオロカーボン)およびHCFC(ハイドロクロロフ
ルオロカーボン)が規制の対象となり、これらに代わっ
てHFC(ハイドロフルオロカーボン)が冷媒として使
用されつつある。しかしながら、このようなHFC冷媒
においても、地球温暖化能が高いなどの問題がある。そ
こで、これらのフロン系冷媒に代わる代替冷媒として二
酸化炭素、アンモニア、炭化水素などの自然系冷媒の使
用が検討されている。
て無害であり安全性の点で優れており、また、これまで
主流ではなかったものの冷凍機などの冷媒として従来か
ら使用されてきたことから、近年、開放型圧縮機あるい
は密閉型電動圧縮機を用いたカーエアコンやルームエア
コンあるいは給湯用ヒートポンプ用の冷媒としてその適
用が検討されている。
凝縮器、膨張機構、蒸発器などからなる冷媒循環システ
ムを備えるものが一般的であり、このような冷媒循環シ
ステムにおいては冷媒圧縮機の潤滑油である冷凍機油が
冷媒と共にサイクル内を循環する。したがって、冷凍機
油には潤滑性に加えて冷媒相溶性、低温流動性、安定性
などの様々な特性が要求される。しかしながら、これら
の冷凍機油の特性は冷媒の種類に影響されやすく、従来
より一般的に使用されているフロン系冷媒用冷凍機油を
二酸化炭素冷媒と共に用いた場合には潤滑性や安定性な
どの点で十分な特性が得られなかった。
適した新規な冷凍機油の開発が進められており、様々な
基油を用いた冷凍機油が提案されている。例えば、特開
平10−46169号公報に開示されているようなポリ
アルキレングリコール(PAG)は、二酸化炭素冷媒に
対する相溶性が比較的高く、また、低温流動性、加水分
解安定性にも優れているので、二酸化炭素冷媒用冷凍機
油の基材の一つとして注目されている。
おいては、冷媒と冷凍機油との混合物(流体組成物)が
その混合比を変化させながら冷媒循環システム内を循環
するが、冷媒循環システムの所定の部分における流体組
成物の組成(冷媒と冷凍機油との混合比)を制御するこ
とは非常に困難である。したがって、冷媒循環システム
内に冷凍機油が滞留せず十分な油戻り性を確保するため
には、冷凍機油が広い組成範囲で冷媒との相溶性を示す
ことが重要であり、特に、蒸発器の出口部分のような低
温部分において広い相溶領域を有することが望まれる。
油は、二酸化炭素冷媒の比率が低い組成においては相溶
性を示すものの、その相溶領域は非常に狭いものであ
り、実用に供するためには必ずしも十分なものではな
い。そこで、このような冷凍機油において十分な冷媒相
溶性を得るためにPAGを低粘度化する方法があるが、
その場合には潤滑性や安定性が不十分となるといった悪
循環を生じてしまう。
みてなされたものであり、低温流動性、潤滑性及び安定
性が十分に高く、且つ二酸化炭素冷媒に対する十分に広
い相溶領域を有する二酸化炭素冷媒用冷凍機油、並びに
それを用いた冷凍機用流体組成物を提供することを目的
とする。
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の構造を有し
且つ100℃における動粘度が特定の条件を満たすポリ
アルキレングリコールを冷凍機油に含有させた場合に上
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。
機油は、下記一般式(1): R1{−(OR3)n−OR2}m (1) [式(1)中、R1は3〜10個の水酸基を有する有機
化合物からm個の水酸基を除いた残基を表し、R2は水
素原子、炭素数1〜5のアルキレン基または炭素数1〜
5のアシル基を表し、R3は炭素数2〜4のアルキレン
基を表し、mは3〜10の整数を表し、nは上記式
(1)で表されるポリアルキレングリコールの数平均分
子量が500〜3000となるような整数を表す]で表
され、且つ100℃における動粘度が5〜20mm2/
sであるポリアルキレングリコールを含有することを特
徴とするものである。
記本発明の二酸化炭素冷媒用冷凍機油と二酸化炭素冷媒
とを含有することを特徴とするものである。
ついて詳細に説明する。
記一般式(1): R1{−(OR3)n−OR2}m (1) で表されるポリアルキレングリコールを含有するもので
ある。ここで、R1は3〜10個の水酸基を有する有機
化合物からm個の水酸基を除いた残基を表す(mは3〜
10の整数を表す)。なお、本発明でいう3〜10個の
水酸基を有する化合物とは、3〜10個の水酸基を有す
る多価アルコール、多価フェノール、糖類などのポリオ
ールを包含するものである。
には、グリセリン、2−ヒドロキシメチル−1,3−プ
ロパンジオール、1,2,3−ブタントリオール、1,
2,3−ペンタントリオール、2−メチル−1,2,3
−プロパントリオール、2−メチル−2,3,4−ブタ
ントリオール、2−エチル−1,2,3−ブタントリオ
ール、2,3,4−ペンタントリオール、2,3,4−
ヘキサントリオール、4−プロピルー3,4,5−ヘプ
タントリオール、2,4−ジメチルー2,3,4−ペン
タントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,
2,4−ペンタントリオール、トリメチロールエタン、
トリメチロールプロパンなどの3価アルコール;ペンタ
エリスリトール、エリスリトール、1,2,3,4−ペ
ンタンテトロール、2,3,4,5−ヘキサンテトロー
ル、1,2,4,5−ペンタンテトロール、1,3,
4,5−ヘキサンテトロール、ジグリセリン、ソルビタ
ンなどの4価アルコール;アドニトール、アラビトー
ル、キシリトール、トリグリセリンなどの5価アルコー
ル;ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニト
ール、イジトール、イノシトール、ダルシトール、タロ
ース、アロース等の6価アルコール;ショ糖などの8価
アルコール、ポリグリセリン又はこれらの脱水縮合物等
が挙げられる。これらの中でも、3〜8個の水酸基を有
するものが好ましく、3〜6個の水酸基を有するものが
より好ましく、3又は4個の水酸基を有するものがさら
に好ましい。
10の整数であり、好ましくは3〜8の整数であり、よ
り好ましくは3〜6の整数であり、さらに好ましくは3
または4である。mが前記の範囲外であると、得られる
ポリアルキレングリコールの分子量が過剰に大きくな
り、その結果、粘度が過剰に高くなって、特に低温域で
の相溶領域が狭くなるなど二酸化炭素冷媒との相溶性が
不十分となる。
ルキレングリコールは、mが上記の条件を満たす限り、
上記の有機化合物が有する水酸基のうち全てが−(OR
3)n−OR2で表される基で置換されているもの(以
下、「完全エーテル化物」という)であってもよく、ま
た、水酸基の一部が−(OR3)n−OR2で置換されて
おり且つ他の水酸基が残存するもの(以下、「部分エー
テル化物」という)であってもよいが、完全エーテル化
物を用いると低温流動性、潤滑性及び安定性がより向上
するとともに、二酸化炭素冷媒との相溶領域がより広く
なるので好ましい。
子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のア
シル基を表す。ここで、R2としてのアルキル基または
アシル基は直鎖状のものであっても分枝状のものであっ
てもよく、具体的には、メチル基、エチル基、直鎖状ま
たは分枝状のプロピル基、直鎖状または分枝状のブチル
基、直鎖状または分枝状のペンチル基、アセチル基、エ
タノイル基、直鎖状または分枝状のプロパノイル基、直
鎖状または分枝状のブタノイル基、直鎖状または分枝状
のペンタノイル基などが挙げられる。これらの中でも、
二酸化炭素冷媒との相溶性、特に低温域でより広い相溶
領域を示す点から、水素原子、メチル基、エチル基、直
鎖状または分枝状のプロピル基、直鎖状または分枝状の
ブチル基、アセチル基、エタノイル基、直鎖状または分
枝状のプロパノイル基、直鎖状または分枝状のブタノイ
ル基がより好ましく、メチル基、エチル基、アセチル基
またはエタノイル基がさらに好ましく、水素原子、メチ
ル基またはアセチル基が最も好ましい。なお、アルキル
基およびアシル基の炭素数が5を越えると、特に低温で
の相溶領域が狭くなるなど、二酸化炭素冷媒との相溶性
が不十分となる。
数2〜4のアルキレン基を表す。このようなアルキレン
基としては、具体的には、エチレン基(−CH2CH
2−)、プロピレン基(−CH(CH3)CH2−)、ト
リメチレン基(−CH2CH2CH 2−)、ブチレン基
(−CH(CH2CH3)CH2−)、テトラメチレン基
(−CH2CH2CH2CH2−)などが挙げられる。これ
らのアルキレン基の中でもエチレン基、プロピレン基、
ブチレン基、テトラメチレン基がより好ましい。
R3で表されるオキシアルキレン基の繰り返し数(重合
度)を表す。ここで、上記一般式(1)で表されるポリ
アルキレングリコールは、通常、nの異なる複数の化合
物の混合物として得られるが、本発明においては、当該
ポリアルキレングリコールの数平均分子量は500〜3
000、好ましくは600〜2000、より好ましくは
600〜1500であり、nは当該ポリアルキレングリ
コールの数平均分子量が上記の条件を満たすような整数
である。ポリアルキレングリコールの数平均分子量が前
記下限値未満であると二酸化炭素共存下での潤滑性が不
十分となる傾向にあり、他方、前記上限値を越えると、
特に低温での相溶領域が狭くなるなど、二酸化炭素冷媒
との相溶性が不十分となる。また、前記ポリアルキレン
グリコールにおいては、重量平均分子量(Mw)と数平
均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)が1.00〜1.
20であることが好ましい。Mw/Mnが1.20を越
えると、二酸化炭素冷媒との相溶性が不十分となる傾向
にある。
ポリアルキレングリコールにおいては、R3で表される
アルキレン基のうちエチレン基の占める割合が80モル
%以下であることが好ましく、60モル%以下であるこ
とがより好ましく、50モル%以下であることがさらに
好ましく、40モル%以下であることが特に好ましい。
R3で表されるアルキレン基のうちエチレン基の占める
割合が80モル%を越える場合には冷凍機油が常温で固
体となるか、またはその流動点が高くなる傾向にある。
ングリコールの100℃における動粘度は5〜20mm
2/sであることが必要であり、好ましくは6〜18m
m2/s、より好ましくは7〜16mm2/s、さらに好
ましくは8〜15mm2/sである。100℃における
動粘度が5mm2/s未満であると二酸化炭素冷媒共存
下での潤滑性が不十分となり、他方、20mm2/sを
越えると、特に低温における相溶領域が狭くなるなど二
酸化炭素冷媒との相溶性が不十分となる。また、当該ポ
リアルキレングリコールの40℃における動粘度は、1
00℃における動粘度が上記の条件を満たす限りにおい
て特に限定されるものではないが、40℃における動粘
度が10〜200mm2/sであることが好ましく、2
0〜150mm2/sであることがより好ましい。40
℃における動粘度が10mm2/s未満であると潤滑性
や圧縮機の密閉性が低下する傾向にあり、また、200
mm2/sを越えると、特に低温での相溶領域が狭くな
るなど二酸化炭素冷媒との相溶性不十分となる傾向にあ
る。
ルキレングリコールの流動点は−10℃以下であること
が好ましく、−20〜−50℃であることがより好まし
い。流動点が−10℃以上のポリアルキレングリコール
を用いると、低温時に冷媒循環システム内で冷凍機油が
固化しやすくなる傾向にある。
は、従来より公知の方法を用いて合成することができる
が(「アルキレンオキシド重合体」、柴田満太他、海文
堂、平成2年11月20日発行、など)、例えば、3〜
10価の多価アルコール[R 1−(OH)m;R1および
mはそれぞれ上記一般式(1)中のR1及びmと同一の
定義内容を表す]にアルキレンオキサイド1種以上を付
加重合させ、さらに必要に応じて末端水酸基をエーテル
化またはエステル化することによって、上記一般式
(1)で表されるポリアルキレングリコールが得られ
る。ここで、当該ポリアルキレングリコールの製造工程
において、異なる2種以上のアルキレンオキサイドを使
用する場合、得られるポリアルキレングリコールはラン
ダム共重合体、ブロック共重合体の何れであってもよい
が、より酸化安定性に優れる傾向にあることからブロッ
ク共重合体であることが好ましく、また、より低温流動
性に優れる傾向にあることからランダム共重合体である
ことが好ましい。
ルキレングリコールを製造する際に、その製造工程にお
いてプロピレンオキサイドが副反応を起こして分子中に
アリル基などの不飽和基が形成される場合がある。ポリ
アルキレングリコール分子中に不飽和基が形成される
と、ポリアルキレングリコール自体の熱安定性が低下す
る、重合物を生成してスラッジを生成する、あるいは抗
酸化性(酸化防止性)が低下して過酸化物を生成すると
いった現象が起こりやすくなる。特に、過酸化物が生成
すると、分解してカルボニル基を有する化合物を生成
し、さらにカルボニル基を有する化合物が二酸化炭素冷
媒と反応して酸アミドを生成してキャピラリー詰まりが
起こりやすくなる。
ングリコールとしては、不飽和基等に由来する不飽和度
が低いものが好ましく、具体的には0.04meq/g
以下であることが好ましく、0.03meq/g以下で
あることがより好ましく、0.02meq/g以下であ
ることが最も好ましい。また、過酸化物価は10.0m
eq/kg以下であることが好ましく、5.0meq/
kg以下であることがより好ましく、1.0meq/k
gであることが最も好ましい。さらに、カルボニル価
は、100重量ppm以下であることが好ましく、50
重量ppm以下であることがより好ましく、20重量p
pm以下であることが最も好ましい。
価及びカルボニル価とは、それぞれ日本油化学会制定の
基準油脂分析試験法により測定した値をいう。すなわ
ち、本発明にかかる不飽和度とは、試料にウィス液(I
Cl−酢酸溶液)を反応させ、暗所に放置し、その後、
過剰のIClをヨウ素に還元し、ヨウ素分をチオ硫酸ナ
トリウムで滴定してヨウ素価を算出し、このヨウ素価を
ビニル当量に換算した値(meq/g)をいい;本発明
にかかる過酸化物価とは、試料にヨウ化カリウムを加
え、生じた遊離のヨウ素をチオ硫酸ナトリウムで滴定
し、この遊離のヨウ素を試料1kgに対するミリ当量数
に換算した値(meq/kg)をいい;本発明にかかる
カルボニル価とは、試料に2,4−ジニトロフェニルヒ
ドラジンを作用させ、発色性あるキノイドイオンを生ぜ
しめ、この試料の480nmにおける吸光度を測定し、
予めシンナムアルデヒドを標準物質として求めた検量線
を基に、カルボニル量に換算した値(重量ppm)をい
う。
びカルボニル価の低いポリアルキレングリコールを得る
ためには、プロピレンオキサイドを反応させる際の反応
温度を120℃以下(より好ましくは110℃以下)と
することが好ましい。また、製造に際してアルカリ触媒
を使用することがあれば、これを除去するために無機系
の吸着剤、例えば、活性炭、活性白土、ベントナイト、
ドロマイト、アルミノシリケート等を使用すると、不飽
和度を減ずることができる。また、当該ポリアルキレン
グリコールを製造又は使用する際に酸素との接触を極力
避けたり、酸化防止剤を添加することによっても過酸化
物価又はカルボニル価の上昇を防ぐことができる。
の構成を有するポリアルキレングリコールを含有するも
のであり、当該ポリアルキレングリコールのみを単独で
用いた場合であっても、低温流動性、潤滑性及び安定性
が十分に高く、且つ二酸化炭素冷媒に対する十分に広い
相溶領域を有するといった優れた特性を示すものである
が、必要に応じて後述する他の基油や添加剤を添加して
もよい。なお、本発明の二酸化炭素冷媒用冷凍機油中の
当該ポリアルキレングリコールの含有量については、上
記の優れた特性を損なわない限りにおいて特に制限され
ないが、冷凍機油全量基準で50質量%以上であること
が好ましく、70質量%以上であることがより好まし
く、80質量%以上であることがさらに好ましく、90
質量%以上含有することが特に好ましい。上記一般式
(1)で表されるポリアルキレングリコールの含有量が
50質量%未満であると、冷凍機油の潤滑性、冷媒相溶
性、熱・化学安定性などの各種性能のうちのいずれかが
不十分となる傾向にある。
て、上記したポリアルキレングリコールと共に使用可能
な基油としては、具体的には、鉱油、オレフィン重合
体、ナフタレン化合物、アルキルベンゼンなどの炭化水
素系基油;エステル、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、
ポリビニルエーテル、本発明にかかるポリアルキレング
リコール以外のポリグリコールなどの酸素を含有する合
成油、などが挙げられる。酸素を含有する合成油として
は、上記の中でもポリビニルエーテルおよび/または本
発明にかかるポリアルキレングリコール以外のポリグリ
コールが好ましく用いられる。
凍機油は、上記のポリプロピレングリコール並びに必要
に応じて炭化水素系油および/または酸素を含有する合
成油を含有するものであり、主にこれらは基油として用
いられる。本発明の二酸化炭素冷媒用冷凍機油は、添加
剤が未添加であっても好適に使用することができるが、
必要に応じて後述する各種添加剤を配合して使用するこ
ともできる。
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、亜リン酸エステルおよびフォスフォロチオネ
ート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できる。これらのリン化合物は、リ
ン酸、亜リン酸またはチオリン酸と、アルカノールまた
は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。
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など;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
ドホスフェートなど;酸性リン酸エステルのアミン塩と
しては、上記の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
アミンとの塩など;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)]ホスフェートなど;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など;フォ
スフォロチオネートとしては、トリブチルフォスフォロ
チオネート、トリペンチルフォスフォロチオネート、ト
リヘキシルフォスフォロチオネート、トリヘプチルフォ
スフォロチオネート、トリオクチルフォスフォロチオネ
ート、トリノニルフォスフォロチオネート、トリデシル
フォスフォロチオネート、トリウンデシルフォスフォロ
チオネート、トリドデシルフォスフォロチオネート、ト
リトリデシルフォスフォロチオネート、トリテトラデシ
ルフォスフォロチオネート、トリペンタデシルフォスフ
ォロチオネート、トリヘキサデシルフォスフォロチオネ
ート、トリヘプタデシルフォスフォロチオネート、トリ
オクタデシルフォスフォロチオネート、トリオレイルフ
ォスフォロチオネート、トリフェニルフォスフォロチオ
ネート、トリクレジルフォスフォロチオネート、トリキ
シレニルフォスフォロチオネート、クレジルジフェニル
フォスフォロチオネート、キシレニルジフェニルフォス
フォロチオネート、トリス(n−プロピルフェニル)フ
ォスフォロチオネート、トリス(イソプロピルフェニ
ル)フォスフォロチオネート、トリス(n−ブチルフェ
ニル)フォスフォロチオネート、トリス(イソブチルフ
ェニル)フォスフォロチオネート、トリス(s−ブチル
フェニル)フォスフォロチオネート、トリス(t−ブチ
ルフェニル)フォスフォロチオネートなど、が挙げられ
る。
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0.01〜10.0質量%、より好
ましくは0.02〜5.0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。
・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。
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など
が好ましいものとして例示できる。
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などが例示できる。
物としては、具体的には下記一般式(2):
す)で表される化合物が挙げられる。
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などが挙げられる。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。
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
ートなどが例示できる。
具体的には、1,2−エポキシスチレン、アルキル−
1,2−エポキシスチレンなどが例示できる。
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−エポキシイコサンなどが例示できる。
記一般式(3):
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。
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
などが例示できる。
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などが例示できる。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。
には、大豆油、アマニ油、綿実油等の植物油のエポキシ
化合物などが例示できる。
・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。
炭素冷媒用冷凍機油に配合する場合、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。
を2種以上併用してもよいことは勿論である。
油においては、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用添加剤、例えばジ−te
rt−ブチル−p−クレゾール、ビスフェノールAなど
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
ジアミンなどのアミン系酸化防止剤、ジチオリン酸亜鉛
等の摩耗防止剤、塩素化パラフィン、硫黄化合物などの
極圧剤、脂肪酸などの油性剤、シリコーン系などの消泡
剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性化剤、粘度指
数向上剤、流動点降下剤、清浄分散剤などの添加剤を単
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10質量%以下、より好ましくは5質
量%以下である。
度は特に限定されないが、40℃における動粘度が10
〜200mm2/sであることが好ましく、20〜15
0mm2/sであることがより好ましい。40℃におけ
る動粘度が10mm2/s未満であると潤滑性や圧縮機
の密閉性が低下する傾向にあり、また、200mm2/
sを越えると、特に低温での相溶領域が狭くなるなど二
酸化炭素冷媒との相溶性が不十分となる傾向にある。ま
た、本発明の二酸化炭素冷媒用冷凍機油の100℃にお
ける動粘度は5〜20mm2/sであることが好まし
く、6〜18mm2/sであることがより好ましい。1
00℃における動粘度が5mm2/s未満であると潤滑
性や圧縮機の密閉性が低下する傾向にあり、また、20
mm2/sを越えると、特に低温での相溶領域が狭くな
るなど二酸化炭素冷媒との相溶性不十分となる傾向にあ
る。
常、系内に混入する水分量を極力少なくする必要があ
り、この点で本発明の冷凍機油の含有水分量は500p
pm以下であることが好ましく、200ppm以下であ
ることがより好ましく、100ppm以下であることが
さらに好ましい。一般に、ポリアルキレングリコールは
比較的高い吸湿性を有するため、本発明の二酸化炭素冷
媒用冷凍機油を冷媒循環システム内に導入する際にはそ
の含有水分量に細心の注意を払うことが好ましい。
媒用冷凍機油は、二酸化炭素冷媒用冷凍機において、二
酸化炭素冷媒と混合された流体組成物として使用され
る。すなわち、本発明の冷凍機用流体組成物は、上記本
発明の二酸化炭素冷媒用冷凍機油と二酸化炭素冷媒とを
含有するものである。ここで、本発明の冷凍機用流体組
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1〜500重量部、より好ましくは2〜400重量
部である。
述の通り二酸化炭素冷媒を含有するものであるが、ハイ
ドロフルオロカーボン(HFC)、炭化水素、アンモニ
アなどの他の冷媒をさらに含有していてもよい。
カーボン冷媒としては、炭素数1〜3、好ましくは炭素
数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−32)、
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)、またはこれら
の2種以上の混合物などが挙げられる。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HF
C−32単独;HFC−23単独;HFC−134a単
独;HFC−125単独;HFC−134a/HFC−
32=60〜80質量%/40〜20質量%の混合物;
HFC−32/HFC−125=40〜70質量%/6
0〜30質量%の混合物;HFC−125/HFC−1
43a=40〜60質量%/60〜40質量%の混合
物;HFC−134a/HFC−32/HFC−125
=60質量%/30質量%/10質量%の混合物;HF
C−134a/HFC−32/HFC−125=40〜
70質量%/15〜35質量%/5〜40質量%の混合
物;HFC−125/HFC−134a/HFC−14
3a=35〜55質量%/1〜15質量%/40〜60
質量%の混合物など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=7
0/30質量%の混合物;HFC−32/HFC−12
5=60/40質量%の混合物;HFC−32/HFC
−125=50/50質量%の混合物(R410A);
HFC−32/HFC−125=45/55質量%の混
合物(R410B);HFC−125/HFC−143
a=50/50質量%の混合物(R507C);HFC
−32/HFC−125/HFC−134a=30/1
0/60質量%の混合物;HFC−32/HFC−12
5/HFC−134a=23/25/52質量%の混合
物(R407C);HFC−32/HFC−125/H
FC−134a=25/15/60質量%の混合物(R
407E);HFC−125/HFC−134a/HF
C−143a=44/4/52質量%の混合物(R40
4A)などが挙げられる。
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、好ましくは炭素数1〜
4、のアルカン、シクロアルカン、アルケンまたはこれ
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
パンまたはこれらの2種以上の混合物などが挙げられ
る。これらの中でも、プロパン、ブタン、イソブタンま
たはこれらのうちの2種以上の混合物が好ましい。
ボンおよび/または炭化水素との混合比については特に
制限はないが、二酸化炭素100重量部に対してハイド
ロフルオロカーボンと炭化水素の合計量として好ましく
は1〜200重量部、より好ましくは10〜100重量
部である。
性、低温流動性、安定性などの要求性能全てをバランス
よく十分に満足させるものであり、往復動式あるいは回
転式の開放型または密閉型圧縮機を有する冷凍機器ある
いはヒートポンプなどに好適に使用することができる。
前記冷凍機器として、より具体的には、自動車用エアコ
ン、除湿器、冷蔵庫、冷凍冷蔵倉庫、自動販売機、ショ
ーケース、化学プラントなどの冷却装置、住宅用エアコ
ン、給湯用ヒートポンプなどが挙げられる。
をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何
ら限定されるものではない。
式(4)〜(13)で表される構造を有する基油1〜1
0を用いて試料油を調製した。得られた試料油の動粘
度、流動点および全酸価を表1に示す。なお、下記式
(4)〜(13)中、EOはオキシエチレン基を表し、
POはオキシプロピレン基を表し、Meはメチル基を表
し、Acはアセチル基を表す。また、−(EO,PO)
n−はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの
ランダム共重合によって形成されるポリオキシアルキレ
ン基を表す。
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全
てのオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:0モル%]
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全
てのオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:40モル%]
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全
てのオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:0モル%]
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全
てのオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:0モル%]
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全
てのオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:40モル%]
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全
てのオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:0モル%]基油7 : Me−O−(PO)n'−H (10) [数平均分子量:1200、重量平均分子量(Mw)と
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全
てのオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:0モル%]基油8 : Me−O−(PO)n'−Me (11) [数平均分子量:1200、重量平均分子量(Mw)と
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全
てのオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:0モル%]
平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn):1.1、全て
のオキシアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割
合:0モル%]
数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)、全てのオキ
シアルキレン基に占めるオキシエチレン基の割合:0モ
ル%]。
試料油を用いて以下に示す試験を行った。
11「冷凍機油」の「冷媒との相溶性試験方法」に準拠
して、試料油と二酸化炭素冷媒との混合物中における試
料油の割合が表1に示す割合であり、且つ混合物の全量
が3gとなるように混合し、冷媒と試料油が−30℃に
おいて相溶あるいは分離しているかを観察した。得られ
た結果を表1に示す。
レーブ中に、各試料油50g、二酸化炭素冷媒10gお
よび触媒(1.6mmφ×50mmの鉄線、アルミニウム線、
銅線各3本)を封入した後、175℃に加熱して2週間
保持した。その後、試料油から二酸化炭素を除去し、試
料油の外観および触媒の外観を観察すると共に、試料油
の全酸価を測定した。得られた結果を表1に示す。
準拠して、試料油60gに二酸化炭素冷媒を10L/h
の流量で吹き込みながら、試料油の温度50℃の条件下
で慣らし運転を250lb荷重の下に5分行った後、焼
き付き荷重を測定した。得られた結果を表1に示す。
施例1〜6の試料油は、二酸化炭素冷媒と共に用いた場
合に、潤滑性、低温流動性、安定性の全ての性能が十分
にバランスよく優れているとともに、低温(−30℃)
において十分に広い相溶領域を有することが確認され
た。
レングリコール以外のポリアルキレングリコール化合物
を使用した比較例1〜4の試料油は、二酸化炭素冷媒と
共に用いた場合に、冷媒相溶性、潤滑性のうちのいずれ
かが不十分であった。
低温流動性、潤滑性及び安定性が十分に高く、且つ二酸
化炭素冷媒に対する十分に広い相溶領域を有する二酸化
炭素冷媒用冷凍機油、並びにそれを用いた冷凍機用流体
組成物が提供される。
Claims (2)
- 【請求項1】 下記一般式(1): R1{−(OR3)n−OR2}m (1) [式(1)中、R1は3〜10個の水酸基を有する有機
化合物からm個の水酸基を除いた残基を表し、R2は水
素原子、炭素数1〜5のアルキレン基または炭素数1〜
5のアシル基を表し、R3は炭素数2〜4のアルキレン
基を表し、mは3〜10の整数を表し、nは上記式
(1)で表されるポリアルキレングリコールの数平均分
子量が500〜3000となるような整数を表す]で表
され、且つ100℃における動粘度が5〜20mm2/
sであるポリアルキレングリコールを含有することを特
徴とする二酸化炭素冷媒用冷凍機油。 - 【請求項2】 請求項1に記載の二酸化炭素冷媒用冷凍
機油と二酸化炭素冷媒とを含有することを特徴とする冷
凍機用流体組成物。
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