JP2006008954A - 潤滑剤組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性に優れ、コンプレッサーや内燃機関等に用いる場合に電力や燃料消費を低減させ、さらに冷却効率を高め発生出力の低下をより抑制することができる潤滑剤組成物を提供する。
【解決手段】潤滑基油と、金属からなる第一の超微粒子粉末と、鉱物からなる第二の超微粒子粉末と、を含有することを特徴とする潤滑剤組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、潤滑剤組成物に関する。

オイルを含む潤滑剤組成物は、冷媒（例えば、フロンガス）を圧縮するコンプレッサーや内燃機関等に用いられる。このコンプレッサーや内燃機関等においては、潤滑剤組成物の特性を変化させることで、粘性や、冷媒との相溶性を調整し、回転トルクを抑制することが可能である。

このような潤滑剤組成物は、一般に出荷時の製品のコンプレッサーや内燃機関等に、その製品の特性に適合した専用の潤滑剤組成物が充填されている。ところが、使用過程におけるメンテナンス時や故障時のユニット交換時には入手しやすい市販品の汎用オイルが使われることが多い。

したがって、市販品の汎用オイルを使用すると、汎用オイルと専用の潤滑剤組成物に含まれるオイルとが混合されることとなり、コンプレッサーや内燃機関等の内部で金属磨耗が生じたり、エネルギーロスが増加する。その結果、機器本来の性能を十分に発揮できない。

これに対し、市販品のオイルを用い、市販潤滑剤・添加剤、超微粒子セラミックスを配合することにより、コンプレッサーのトラブルを解消する潤滑オイルが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１９５４７０号公報

しかしながら、前述した特許文献１記載の潤滑オイルは、以下に示す課題を有していた。

すなわち、上記潤滑オイルは、コンプレッサーや内燃機関等の内部でのフリクションによりコンプレッサー作動時の電力や燃料消費等のロスが大きく、経済性が充分ではない。

一方、前述した特許文献１記載の潤滑オイルにフリクションを低減させるための添加剤を添加した場合、フリクションを低減させることが可能である。

ところが、フリクションが低減されることに伴って、内燃機関等において、潤滑オイルを用いた場合の冷媒を圧縮する効率が低下する傾向にあるため、内燃機関等の発生出力が低下し、結果として、経済性が充分ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、コンプレッサーや内燃機関等に用いる場合に電力や燃料消費を低減させ、さらに冷却効率を高め発生出力の低下を抑制することができる潤滑剤組成物を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の潤滑剤組成物は、潤滑基油と、金属からなる第一の超微粒子粉末と、鉱物からなる第二の超微粒子粉末と、を含有することを特徴とする。

本発明の潤滑剤組成物は、金属からなる第一の超微粒子粉末と、鉱物からなる第二の超微粒子粉末とを含有するため、コンプレッサーや内燃機関等に用いられる場合に潤滑剤組成物と内燃機関等の金属表面とのフリクションを低減させることができ、かつ冷媒を圧縮する効率を向上させることができる。したがって、回転トルクを抑えることが可能となり、電力や燃料消費が低減されると共に、冷却効率を高め、発生出力の低下を抑制することができる。また、コンプレッサーや内燃機関等の振動や異音を静めることも可能となる。

この理由は定かではないが、例えば、金属を含む超微粒子粉末をコンプレッサーや内燃機関等に用いた場合、金属粉末がコンプレッサーや内燃機関等の内部の金属表面の凹凸に入り込み、金属表面を平滑にすることで潤滑剤組成物と当該金属面との磨耗が低減され（ベアリング効果）、電力や燃料消費を低減することができるためと考えられる。

また、鉱物を含む超微粒子粉末を内燃機関等に用いた場合、鉱物粉末が潤滑剤組成物に含まれるより多くのオイルを表面にまとって潤滑し、さらにオイルを構成する分子の分子間の隙間を充填する作用を発揮するため、当該オイルの機密性が高まり、圧縮効率が向上するため、冷却効率を高め発生出力の低下を抑制することができるものと考えられる。

したがって、本発明の潤滑剤組成物によれば、様々なコンプレッサーや内燃機関等において、専用の潤滑剤組成物に含まれるオイルと混合したとしても、例えば粘性の相違等の特性に起因するフリクションを低減し、かつオイルの機密性が相違すること等に起因する冷却効率の低下を抑制することができる。その結果、コンプレッサーや内燃機関等を有する機器の本来の性能を充分に引き出すことが可能となる。したがって、特に冷媒やコンプレッサー等の種類に左右されない汎用性のある潤滑剤組成物とすることができる。

上記潤滑剤組成物において、第一及び第二の超微粒子粉末の粒子径がそれぞれ０．２μｍ〜１００μｍであり、かつ第二の超微粒子粉末が第一の超微粒子粉末１００質量部に対し１００質量部〜１０００質量部の割合で配合されていることが好ましい。

このような超微粒子粉末であると、表面積を充分に大きくすることができることから、より多くの潤滑基油を表面に吸着し、フリクションをより低減させることができる。

また、第一及び第二の超微粒子粉末を上記配合とすると、フリクションの低減と、冷却効率の向上をバランスよく発揮することができる。したがって、特に冷媒やコンプレッサー等の種類に左右されないより汎用性のある潤滑剤組成物とすることができる。

上記潤滑剤組成物において、第二の超微粒子粉末が粘土鉱物を含むことが好ましい。第二の超微粒子粉末が粘土鉱物を含むと、コンプレッサーや内燃機関等に用いた場合、潤滑剤組成物の機密性が高まるため、冷却効率をより向上させることができる。また、このような粘土鉱物は、フリクションを低下させる作用も有するため、より効果的である。

潤滑基油がポリオールエステルであることが好ましい。潤滑基油がポリオールエステルであると、超微粒子粉末の分散性に優れるため、各種内燃機関に用いた場合は電力や燃料消費をより低減し、冷却効率を高め発生出力の低下をより抑制することができる。

また、ポリオールエステルは各種冷媒との相溶性にも優れるため、ポリオールエステルを含む潤滑剤組成物をコンプレッサーに用いた場合、一般に用いられる冷媒との相溶性に優れるため、ポリオールエステル以外潤滑基油と比べて、冷却効果を一層高めることが可能となる。

本発明の潤滑剤組成物によれば、汎用性に優れ、コンプレッサーや内燃機関等に用いると電力や燃料消費を低減させ、さらに冷却効率を高め発生出力の低下をより抑制することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を示して更に詳細に説明する。

本発明の潤滑剤組成物は、第一及び第二の超微粒子粉末を含有する。この第一の超微粒子粉末は金属からなる。この金属としては、例えば、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、セレン、金、白金、銀、ビスマス、アンチモン等が好ましく用いられる。また、これらの金属を含んでいれば、合金であってもよく、これらの金属は１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

第一の超微粒子粉末が上記金属であると、酸や塩基によって浸食され難いため、潤滑剤組成物自体の安定性にも優れる。更にこの中でも、チタン、ニッケル、銅を用いることが好ましい。これらの金属を所望のサイズに調整して用いることにより、フリクションを十分に低減させることができる。また、ニッケル、銅であれば更に好ましく、ニッケルであれば特に好ましい。これらの金属は柔軟性に優れるため、コンプレッサーや内燃機関等の内部の金属表面の凹凸に入り込み、金属表面を平滑にすることで潤滑剤組成物と当該金属面との磨耗をより低減させることができる。

上記金属をコンプレッサーや内燃機関等に用いた場合、電力や燃料消費を低減することが可能となり、経済性に優れる。また、振動や異音を静めることも可能であり、潤滑剤組成物は環境にもやさしいものとなる。

また、上記第二の超微粒子粉末は鉱物からなる。本発明で用いる鉱物としては、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ソーコナイト、ヘクトライト、マイカ、スチブンサイト等のスメクタイト族、バーミキュライト族等の粘土鉱物や、水晶、膨潤性合成フッ素雲母（Ｎａ型、Ｌｉ型合成マイカ）等が挙げられる。これらは天然物由来のものでも、天然物の処理品でも、膨潤性のフッ素化マイカのように合成品でもよい。なお、これらは１種類を単独で用いてもよく２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

この中でも、粘土鉱物又は水晶を含有させることが好ましく、粘土鉱物及び水晶を用いることが更に好ましい。これらの鉱物はコンプレッサーや内燃機関等に用いた場合、潤滑剤組成物の機密性が高まるため、冷却効率をより向上させることができる。また、この粘土鉱物は、フリクションを低下させる作用も有するため、より効果的である。

これらの鉱物を内燃機関等に用いた場合、機密性が高まり、冷却効率を高め発生出力の低下をより抑制することができ、経済性に優れる。

本発明の潤滑剤組成物によれば、第一及び第二の超微粒子粉末を混合して用いるため、コンプレッサーや内燃機関等において、第一の超微粒子粉末がフリクションを十分に低減し、第二の超微粒子粉末がフリクションを低減することに伴って潤滑剤組成物を用いた場合に冷媒を圧縮する効率が低下することを抑制することができる。

以上より、専用の潤滑剤組成物に含まれるオイルと混合したとしても、例えば粘性の相違等の特性に起因するフリクションを低減し、かつオイルの機密性が相違すること等に起因する冷却効率の低下を抑制することができる。その結果、コンプレッサーや内燃機関等を有する機器の本来の性能を充分に引き出すことが可能となる。

用いる第一及び第二の超微粒子粉末の含有量は、潤滑基油１００質量部に対して０．０２質量部〜２．０質量部が好ましい。含有量が０．０２質量部未満であると、コンプレッサーや内燃機関等に用いた場合に、冷媒を圧縮させる効率を十分に向上させることが困難となり、２．０質量部を超えると、内燃機関等に用いた場合にピストンやシリンダ間の摩擦抵抗が高くなる傾向にある。更に好ましくは０．０８質量部〜１．０質量部の場合である。

また、用いる第一及び第二の超微粒子粉末のモース硬度は共に２〜７が好ましい。モース硬度が２未満であると、超微粒子粉末を分散させる際や、超微粒子粉末を含む潤滑剤組成物を潤滑させる際の作業性に劣る傾向にあり、７を超えると、コンプレッサーや内燃機関等の内部の金属表面に傷をつける虞がある。

上述した第一及び第二の超微粒子粉末は超微粒子粉末として用いる。ここでいう超微粒子とはナノサイズからミクロアンダーサイズのものを指し、好ましくは、第一及び第二の超微粒子粉末のそれぞれの粒子径が０．２μｍ〜１００μｍである。このような超微粒子粉末であると、表面積を充分に大きくすることができることから、より多くの潤滑基油を表面に吸着し、フリクションをより低減させることができる。また、０．４μｍ〜５０μｍであると更に好ましく、０．５μｍ〜１０μｍであると特に好ましい。

粒子径が０．２μｍ未満であると、粒子同士が凝集する虞があり、安定した潤滑ができない傾向にある。また、粒子径が１００μｍを超えると、コンプレッサーや内燃機関等の内部で目詰まりを起こす虞があり、安定した潤滑ができない傾向にある。

なお、第一の微粒子粉末と、第二の微粒子粉末との粒子径は同一であっても異なっていてもよい。この微粒子粉末の粒子径は使用する金属又は鉱物によって適宜変更することが可能である。例えば、第一の微粒子粉末としてモース硬度の高いニッケルを用いる場合は、粒子径は１μｍ以下であることが好ましく、第二の微粒子粉末としてモース硬度の低い水晶を用いる場合は、粒子径は１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。また、上記超微粒子粉末の形状は特に限定されず、あらゆる形状のものを用いることが可能である。

また、第一及び第二の超微粒子粉末の配合比を調整することにより、目的に応じて特性を変化させることができる。具体的には、第二の超微粒子粉末が第一の超微粒子粉末１００質量部に対し１００質量部〜１０００質量部の割合で配合されていることが好ましく、第二の超微粒子粉末が３００質量部〜８００質量部であることが更に好ましい。第一及び第二の超微粒子粉末を上記配合とすると、フリクションの低減と、機密性の向上をバランスよく発揮することができる。したがって、特に冷媒やコンプレッサー等の種類に左右されない汎用性のある潤滑剤組成物とすることができる。

第二の超微粒子粉末が１００質量部未満であると、上記配合比の範囲内にある場合と比べて機密性が不十分となる傾向にある。また、１０００質量部を超えるとコンプレッサーに用いた場合、コンプレッサー内部の摩擦抵抗が大きくなる傾向にある。

なお、この超微粒子粉末の製造方法は、金属粉及び鉱物粉を潤滑基油に添加し、従来から用いられている分散機等で分散することによって得ることができる。この分散機としては、撹拌機、ホモジナイザー、コロイドミル、ボールミル、ビーズミル、サンドグラインダー等を適宜用いることができる。

本発明で用いられる潤滑基油としては、特に限定されず、市販の潤滑オイルを使用してもよい。この潤滑基油の具体例としては、天然物や合成物が挙げられる。例えば、天然物としては、ヒマシ油、ラード油等の植物油、動物油が挙げられ、合成物としては、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン−イソブチレン共重合体、塩素化ポリブチレン等の炭化水素、ドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ（２−エチルヘキシル）ベンゼン、ビフェニル、ターフェニル、アルキル化ポリフェノール、アルキル化ジフェニルエーテル、アルキル化ジフェニルスルフィド等の芳香族、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド、フタル酸、琥珀酸、マレイン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、リノール酸二量体、マロン酸、アルキルマロン酸、アルケニルマロン酸等の高級脂肪酸、アジピン酸ジブチル、セバシン酸ジ（２−エチルヘキシル）、フマル酸ジ−ｎ−ヘキシル、セバシン酸ジオクチル、アゼライン酸ジイソオクチル、アゼライン酸ジイソデシル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジデシル、セバシン酸ジエイコシル、リノール酸二量体の２−エチルヘキシルジエステル等の高級脂肪酸エステル、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエーテル、プロピレングリコール等の高級アルコール、炭素数５〜１２のモノカルボン酸とポリオールから作られるエステル、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、トリペンタエリトリトール等のポリオールエステル、シリコーンオイルやシリケートオイル等の珪素系、リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチル、デシルホスホン酸のジエチルエステル等のリン含有酸が挙げられる。

なお、これらの潤滑基油であれば、未精製オイルであっても、精製オイルであっても、また再精製オイルであってもよい。

この中でも合成物を用いることが好ましく、ポリオールエステルを用いることが更に好ましい。潤滑基油が合成物であると、超微粒子粉末の分散性に優れるため、各種内燃機関に用いた場合は電力や燃料消費をより低減し、冷却効率を高め発生出力の低下をより抑制することができる。また、合成物からなる潤滑基油を含む潤滑剤組成物をコンプレッサーに用いた場合、一般に用いられる冷媒との相溶性に優れるため、冷却効果を一層高めることが可能となる。

また、本発明の潤滑剤組成物の動粘度は４０℃の温度条件下において、３０×１０^−６ｍ^２／ｓ〜６０×１０^−６ｍ^２／ｓが好ましい。３０×１０^−６ｍ^２／ｓ未満であると、コンプレッサーや内燃機関等に用いた場合に、コンプレッサーや内燃機関等の内部の金属面を傷つける傾向にあり、６０×１０^−６ｍ^２／ｓを超えると、コンプレッサーや内燃機関等に用いた場合に、コンプレッサーや内燃機関等の起動時の摩擦抵抗が大きくなるため、消費電力が大きくなる傾向にある。なお、上記動粘度は１００℃の温度条件下において、３×１０^−６ｍ^２／ｓ〜１０×１０^−６ｍ^２／ｓであることが更に好ましい。この場合、高温においても本発明の効果をより発揮することが可能となる。なお、動粘度は、規格ＡＳＴＭＤ４４５に基づいて測定したものである。

本発明の潤滑剤組成物には、上述した潤滑基油及び超微粒子粉末を含んでいればよく、適宜助剤や添加剤を含んでいてもよい。例えば、水抜き剤、ガス漏れ防止剤、オイル漏れ防止剤、防腐剤、減摩剤（磨耗防止剤）、抗酸剤（酸化防止剤）、酸処理剤、清浄分散剤、粘性維持剤（粘土指数向上剤）、抗泡剤（消泡剤）、流動点改良剤（流動点降下剤）、乾式皮膜潤滑剤、固体潤滑剤、燃料添加剤、潤滑防錆剤、ガス漏れ検知剤等が挙げられる。

本発明の潤滑剤組成物は、コンプレッサーや内燃機関等の潤滑油として適用可能である。この場合に、当該コンプレッサーや内燃機関等に用いられる冷媒は特に限定されない。

本発明の潤滑剤組成物は、冷凍・冷蔵機及び空調機、自動車用エアコン、各種内燃機関、各種ギア、コンプレッサー等に好適に用いることができる。

以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

［実施例１］

下記処方Ａに示す材料を混合した。
（処方Ａ）
Ｄａｙｔｏｎ ＰＯＥ＋（サーテックインターナショナル社製） １００質量部
（潤滑基油：ポリオールエステル）
ニッケル（第一の超微粒子粉末：粒子径１μｍ、モース硬度４） ０．０４質量部
水晶（第二の超微粒子粉末：粒子径１μｍ、モース硬度７） ０．１６質量部

得られた混合物を撹拌し、動粘度４６×１０^−６ｍ^２／ｓである潤滑剤組成物Ａを得た。なお、動粘度は４０℃の温度条件下、規格ＡＳＴＭＤ４４５に基づいて測定した。

［比較例１］
第一及び第二の微粒子粉末を除いた以外は実施例１と同様にして、潤滑剤組成物Ｂを得た。

［評価方法１：燃料消費試験］
上記潤滑剤組成物Ａ、Ｂをバスサブエンジンキット（ディーゼル機器社製 エアーコンディショナー ＭＯＤＥＬ：ＣＬ−７）を用いて燃料消費量について試験を行った。試験は冷媒（Ｒ１３４ａ）を５．６ｋｇ、潤滑剤組成物Ａ、Ｂをそれぞれ２０ｍＬ用いた。

まず、バスサブエンジンキットに冷媒及び潤滑剤組成物等をセットし、３０分間アイドリング運転をして、運転中の燃料消費量を測定した。この試験を５回１セットとして、２セット行った。得られた結果を表１及び表２に示す。

［評価方法２：冷却効率試験］
上記潤滑剤組成物Ａを冷凍冷蔵庫（ＳＡＮＹＯ社製 直冷式冷凍冷蔵庫 ＳＲ−１１１Ｃ（ＳＢ）形）を用いて冷却効率について試験を行った。試験は上記冷凍冷蔵庫を２台並べて設置し、１台は潤滑剤組成物Ａを用いて、もう１台に潤滑剤組成物Ｂを用いて、１２時間運転し「最低温度」「消費電力」「フリクション」について評価を行った。得られた結果を表３に示す。

なお、「最低温度」については佐藤計量器製作所社製 記憶計 ＳＫ−Ｌ２００Ｔにて冷凍庫内温度を測定した。「消費電力」については、タケモトデンキ社製 簡易型電力量表示器 Ｔ３Ｔ−Ｒを１００Ｖコンセントプラグに差し込んで、消費電力を測定した。「フリクション」は、コンプレッサー本体のアウターケースの温度を測定した。温度が抑えられる場合、フリクションが低減されていると推測することができる。

［評価方法３：発生出力試験］
軽自動車（ＳＵＺＵＫＩ社製 ワゴンＲ：平成１０年式 型式ＧＦ−ＭＣ２１Ｓ 原動機 Ｋ６Ａ 走行距離 ７５０００ｋｍの仕様過程車）を用いて発生出力について試験を行った。試験は軽自動車のエアーコンプレッサーに潤滑剤組成物Ａ、Ｂを１５ｍＬを充填し、テストコース（平坦路）を時速１２５ｋｍで走行した。このときエアーコンプレッサーを稼動させ、最高速度の変化について調査を行った。得られた結果を表４に示す。

実施例１の潤滑剤組成物は、評価方法１において、約１５％の燃料消費量を削減できることがわかった。これに対して本発明によらない比較例１は、燃料消費量がグランドと比較しても十分に低減することができないことがわかった。また、評価方法２において、実施例１の潤滑剤組成物は、最低温度を本発明によらない比較例１よりも充分に低くすることができ、またフリクションも充分に低減することができることがわかった。さらに評価方法３において、実施例１の潤滑剤組成物は発生出力の低下を抑制できることがわかった。これらのことから、本発明の潤滑剤組成物によれば、燃料消費を十分に低減でき、冷却効率を高め発生出力の低下をより抑制することができるため、経済性に優れることが確認された。

Claims (4)

1. 潤滑基油と、金属からなる第一の超微粒子粉末と、鉱物からなる第二の超微粒子粉末と、を含有することを特徴とする潤滑剤組成物。
2. 前記第一及び第二の超微粒子粉末の粒子径がそれぞれ０．２μｍ〜１００μｍであり、かつ前記第二の超微粒子粉末が前記第一の超微粒子粉末１００質量部に対し１００質量部〜１０００質量部の割合で配合されていることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤組成物。
3. 前記第二の超微粒子粉末が粘土鉱物を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の潤滑剤組成物。
4. 前記潤滑基油がポリオールエステルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の潤滑剤組成物。