JP2588287B2 - 冷凍機油組成物 - Google Patents

冷凍機油組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、冷凍機油組成物に関するものである。
〔従来技術と発明が解決しようとする課題〕
従来から各種の型式の冷凍機が使用されているが、冷
媒を使用する、所謂、蒸気圧縮式の冷凍機は、その圧縮
機の構造により回転式、往復動式、および遠心式の三種
に分類されている。
回転式、即ち、ロータリー式の圧縮機を有する冷凍機
は小型化が可能であること、静粛な稼動が可能であるこ
となどの特長を有することによって家庭用冷蔵庫、エア
コンなどに汎用されている。
また、往復動式の冷凍機は、大きい冷凍能力が得ら
れ、機械的に信頼性が高いことによってカーエアコンな
どに広く使用されている。
圧縮式冷凍機の冷媒としては、トリクロロモノフルオ
ロメタン（CFC-11）、ジクロロジフルオロメタン（CFC-
12）、モノクロロジフルオロメタン（HCFC-22）、また
はトリクロロトリフルオロエタン（CFC-113）などに代
表されるハロゲン系冷媒、プロパンに代表される炭化水
素系の冷媒、またはアンモニア、炭酸ガスなどに代表さ
れる無機ガス系冷媒が広く使用されている。
更に最近は、CFCによるオゾン層破壊の問題が生じて
いるために、CFC-12の代替品として、1,1,1,2テトラフ
ルオロエタン（HFC-134a）も有用であることが知られて
いる。
これらの冷媒が使用される冷凍機用の潤滑油として、
パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、アルキルベンゼ
ン、ポリ−α−オレフィン、ポリアルキレングリコール
系油、およびこれらの混合物または、これらの各種基油
に添加剤が配合されたものが一般に使用されている。
添加剤としては、フェノール系、またはアミン系の酸
化防止剤、ベンゾトリアゾール型金属不活性化剤（特公
昭60-19352）、エポキシ化合物に代表される脱塩化水素
剤（特公昭57-42119）あるいはトリフェニルホスフェー
ト、トリクレジルホスフェートに代表される燐酸エステ
ル系の耐荷重性添加剤などが主として使用されている。
これらの潤滑油を使用した冷媒圧縮式冷凍機は冷蔵庫
用のように長期間連続的に使用されるか、あるいはカー
エアコン用のように苛酷な雰囲気下に高速かつ断続的に
使用されるが、いずれも安全性と信頼性が高いものでな
ければならない。
また最近は、機器の小型化・軽量化が計られて冷凍機
自体にとって、益々苛酷な条件になりつつある。
云うまでもなく、これらの冷凍機の摺動部分の耐摩耗
性は極めて重要であって、例えば、回転式圧縮機の場
合、そのベーンの先端、あるいはハウジングの内面が摩
耗すれば、冷媒がその間隙から漏洩して圧縮効率が低下
し、更に摩耗が甚だしくなれば、機械的に円滑な運転は
不可能となるのであり、遂には焼付きの事態を招き運転
不能となる。
従来の潤滑油は、近年の冷凍機の小型・軽量化に伴う
苛酷な条件下においては、圧縮機に充分な耐摩耗性を与
え得るものではなくなっている。
また、金属加工油においては、従来から利用されてい
る極圧剤である亜燐酸エステル類は、潤滑性には優れて
いるが、貯蔵安定性、熱安定性、加水分解安定性などの
安定性において問題がありアミン類を併用することによ
り安定性は改善向上させられるものの、潤滑性が低下す
る。
また、燐酸エステル類およびジチオ燐酸亜鉛は安定性
においては優れているが、潤滑性の面では満足できるも
のではない。
発明者らは、上記の課題を解決させ得る冷凍機油組成
物を開発すべく、研究と実験を重ねた結果、分子内に塩
素原子を有する特定された構造の燐酸エステルが配合剤
として使用される冷凍機油組成物が、他の配合剤では与
えることが不可能であった優れた耐摩耗性能を与え得る
ものであることを発見して、この発明を完成するに至っ
た。
この発明は、耐摩耗性と安定性において優れた潤滑油
組成物を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、鉱油系および／または合成系基油100重
量部に対して、 一般式 （式中、Ｘ、Ｙ、およびＺは、同一であっても異なって
いてもよく、それぞれ炭素数が１〜12のアルキル基、酸
素置換アルキル基、フェニル基、クレジル基、キシリル
基、およびこれらの塩素置換基よりなる群から選択され
る基を示し、かつ、Ｘ、Ｙ、およびＺに含まれる塩素原
子の合計数が１〜９である。）を以て表される塩素含有
燐酸エステルが、必須成分として、0.01〜５重量部配合
されることによりなる冷凍機油組成物を提供するもので
ある。
以下、この発明の内容をより詳細に説明する。
この発明における鉱油系および／または合成系基油と
しては、潤滑油の基油として、通常使用のものであるな
らば、その全ての基油の使用が可能である。
鉱物系潤滑油としては、鉱油を常圧または減圧蒸留し
たものを、溶剤脱瀝、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱
蝋、水素化脱蝋、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製など
適宜に組み合わせて、精製したものが使用される。
また、合成系潤滑基油としては、具体的には例えば、
ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポ
リイソブチレン、１−デセンオリゴマーなどのα−オレ
フィンオリゴマー、モノアルキルベンゼン、ジアルキル
ベンゼン、ポリアルキルベンゼンなどのアルキルベンゼ
ン、モノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、
ポリアルキルナフタレンなどのアルキルナフタレン、ジ
−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペー
ト、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペー
ト、ジトリデシルグルタレートなどのジエステル、トリ
メチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロ
パンペラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチ
ルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネー
トなどのポリオールエステル、ポリエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピ
レングリコール、ポリプロピレングリコールモノエーテ
ルなどのポリグリコール、ポリフェニルエーテル、トリ
クレジルホスフェート、シリコン油、パーフルオロアル
キルエーテルなどが挙げられる。
また、上記のような油を二種以上混合して使用しても
よい。
冷凍機油として使用される場合、鉱油系基油として
は、例えば、パラフィン系またはナフテン系の鉱物油
が、減圧蒸留、溶剤脱癧、溶剤抽出、水素化分解、溶剤
脱蝋、水素化脱蝋、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製な
どが適宜組み合わされた方法により精製された硫黄含量
0.05〜2.0wt.％の範囲内、および芳香族炭化水素含量２
〜20wt.％の範囲内である精製鉱油が好ましく使用され
る。
また、合成油としては例えば、α−オレフィン類が重
合したポリα−オレフィン、あるいは側鎖アルキル基の
炭素数が５〜30であるモノ置換、および／またはジ置換
の直鎖型、あるいは分枝型アルキルベンゼン、更にポリ
アルキレングリコール系の油が好ましく使用される。
これらの基油の中で特に好ましいものは、 〔Ｉ〕一般式 R2OR1 aOR3 （式中、ａは５〜70の整数を示し、また、R1は炭素数２
〜４のアルキレン基を示し、またR2およびR3は同一であ
っても異なっていてもよくそれぞれ、水素または炭素数
１〜18のアルキル基を示す。）を以て表わされるポリア
ルキレングリコール、および 〔II〕一般式 （式中、ｂ、ｃ、およびｄは、それぞれ３〜40の整数で
あり、かつ９≦ｂ＋ｃ＋ｄ≦50となる数を示し、また
R4、R5、およびR6は同一であっても異なっていてもよ
く、それぞれ炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ま
た、R7、R8、およびR9は同一であっても異なっていても
よくそれぞれ水素、または炭素数１〜18のアルキル基を
示す。）を以て表わされるポリアルキレングリコールグ
リセロールエーテルからなる群より選択されるポリアル
キレングリコールである。
R1、R4、R5およびR6で表される炭素数２〜４のアルキ
レン基としては、具体的に云えば例えば、 エチレン基（-CH2CH2-）、 トリメチレン基（-CH2CH2CH2-）、 テトラメチレン基（-CH2CH2CH2CH2-）などが挙げられ、
そ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。
また、R2、R3、R7、R8およびR9で表される炭素数１〜
18の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、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル
基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラ
デシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデ
シル基、オクタデシル基などが挙げられその中でも、メ
チル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル
基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、オクタデシル
基がより好ましい。
更に、この発明における〔Ｉ〕ポリ（オキシ）アルキ
レングリコール、および〔II〕ポリ（オキシ）アルキレ
ングリコールグリセロールエーテルにおいては、一分子
中に炭素数が異なるアルキレン基が存在してもよく、即
ち、炭素数が異なるオキシアルキレン基がランダム共重
合、あるいはブロック共重合したものであってもよい
が、その流動点についての観点から〔Ｉ〕ポリオキシア
ルキレングリコールにおいては、一分子中における-OR1
-基（R1はエチレン基）の数/aの比率が、また〔II〕ポ
リオキシアルキレングリコールグリセロールエーテルに
おいては、一分子中の-OR4-基、-OR5-基および-OR6-基
（R4、R5およびR6はエチレン基）の総数／（ｂ＋ｃ＋
ｄ）の比率が、それぞれ、０〜0.8であることが好まし
い。
更に上記ポリアルキレングリコールとしては、通常、
平均分子量300〜4000のものが好ましく使用され、平均
分子量500〜3500のものがより好ましく使用される。
上記の各種の鉱油系基油と合成系基油は、一種のみの
使用も可能であり、二種以上の混合使用も可能である。
また、これらの基油の好ましい粘度の範囲は、40℃に
おいて、2.0〜100cStである。
この発明の組成物は、上記の基油に、一般式 で表される塩素含有燐酸エステルが必須成分として配合
されてなるものである。
上記式中、Ｘ、Ｙ、およびＺは同一であっても異なっ
ていてもよく、それぞれ炭素数が１〜12好ましくは３〜
９のアルキル基、酸素置換アルキル基、フェニル基、ク
レジル基、およびこれらのハロゲン置換基よりなる群か
ら選択される基を示している。
更に、Ｘ、Ｙ、およびＺに含まれる塩素原子合計数は
１〜９、好ましくは２〜６である。
これらの範囲内の数値を満足させないものは、耐摩耗
性の付与などにおいて、潤滑油としての性能が劣ってい
るために好ましくない。
上記の炭素数１〜12の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、プロピル基、ブチル
基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル
基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基な
どが挙げられる。
また、上記の炭素数１〜12の酸素置換アルキル基と
は、アルキル基の一以上の炭素原子が酸素を以て置換さ
れたものを意味するのであり、例えば、一般式R10（OR
11 n、この式中のR10はアルキル基、R11はアルキレン
基を示し、ｎは１以上の整数、を以て表されるエーテル
構造のものなどが挙げられる。
これらの基は、直鎖構造であってもよく、分枝構造で
あってもよい。
また、前記のクレジル基、およびキシリル基のメチル
置換基の位置は問われない。
この発明において、上記塩素含有燐酸エステルの含有
量は、基油100重量部に対して0.01〜5.0重量部、好まし
くは0.1〜2.0重量部であることが必要である。含有量が
上記の範囲に達しない場合には、耐摩耗性の付与におい
て劣るのであり、含有量が上記の範囲を超える場合には
その含有量に対応比例する効果は生じないのであり、い
ずれの場合も好ましくない。
塩素含有燐酸エステルの中には、その分子中の塩素原
子が遊離し易い構造のものもあり、その場合には、冷凍
システム内に使用されている各種の金属材料に腐食が生
じる危険性がある。
従って、この発明の組成物が、冷凍機油として使用さ
れる場合には、冷凍機油の総合性能を向上させる目的を
以て、更に、 （ｉ）フェニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物 （ii）エポキシ化脂肪酸モノエステル、および （iii）エポキシ化植物油 からなる群より選択される一種以上のエポキシ化合物が
配合されてもよい。
ここに云う（ｉ）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、フェニルグリシジルエーテル、あ
るいはアルキルフェニルグリシジルエーテルが例示され
得る。
ここに云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個有するもので
あり、その中でも炭素数４〜10のアルキル基を１個有す
るもの、例えば、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
ルエーテルが好ましい。
また、（ii）エポキシ化脂肪酸モノエステルとして
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、またはフェノール、アルキルフェノ
ールとのエステルが例示され得る。
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、およびブチルフェニルエステルが好ましく使
用される。
また、（iii）エポキシ化植物油としては、大豆油、
亜麻仁油、綿実油などの植物油のエポキシ化合物が例示
され得る。
これら（ｉ）〜（iii）のエポキシ化合物の中でも好
ましいものは、フェニルグリシジルエーテル型エポキシ
化合物、およびエポキシ化脂肪酸モノエステルである。
その中でもフェニルグリシジルエーテル型エポキシ化
合物がより好ましく、フェニルグリシジルエーテル、ブ
チルフェニルグリシジルエーテルおよびこれらの混合物
が、特に好ましい。
この発明の潤滑油組成物において、更に、エポキシ化
合物が必須の成分として併用される場合のその配合量
は、基油100重量部に対して、0.1〜5.0重量部であり、
好ましくは0.2〜2.0重量部である。この配合量がこの範
囲に達しない場合は、その化合物の配合による腐食防止
性の向上の効果が乏しいのであり、一方、配合量がこの
範囲を超える場合には、圧縮機の耐摩耗性と耐荷重性に
悪影響が及ぶのであり、いずれの場合においても好まし
くない。
この発明の冷凍機油組成物に対して、その性能を更に
向上させるために、必要に応じて、従来より公知である
潤滑油添加剤、例えば、フェノール系、アミン系などの
酸化防止剤、アルカリ土類金属スルホネート、フェネー
ト、サリシレート、アルケニル琥珀酸イミド、ベンジル
アミンなどの清浄分散剤、ポリメタクリレート、ポリス
チレン、ポリブテン、エチレン−プロピレン共重合体な
どの流動点降下剤、ポリメタクリレート、ポリイソブチ
レン、ポリスチレン、エチレン−プロピレン共重合体な
どの粘度指数向上剤、脂肪酸、エステル、アルコールな
どの油性剤、燐系、塩素系、硫黄系、有機金属系などの
極圧剤、スルホネート、カルボキシレート、ソルビタン
エステルなどの錆止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属
不活性化剤、シリコーン油などの消泡剤、その他、乳化
剤、抗乳化剤、殺菌剤、着色剤などを添加することもで
きる。これら各種添加剤の詳細については、例えば、潤
滑学会誌15巻６号、あるいは桜井俊男編著「石油製品添
加剤」（幸書房刊行）中に開示されている。
この発明の冷凍機油組成物は、自動車用や家庭用など
のエアコン、冷蔵庫、冷凍庫、冷凍冷蔵倉庫、自動販売
機、ショーケース、化学プラントなどの冷却装置、ある
いは除湿機などの圧縮機用の冷凍機油などの広範な用途
に利用され得る。
〔実施例〕
以下、実施例と比較例により、この発明の内容を更に
具体的に説明する。
この実施例においては下記の略号が使用されている。
この発明に関わる添加剤 TDCPP :トリス・ジクロロプロピルホスフェート TCEP :トリス・クロロエチルホスフェート PGDCPP: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 TCPP :トリス・クロロフェニルホスフェート PGE :フェニルグリシジルエーテル その他の添加剤 TCP :トリクレジルホスフェート TPP :トリフェニルホスフェート DBDS :ジベンジルジサルファイド Zn-DTP:亜鉛ジチオホスフェート CPW :塩素化パラフィンワックス DBPC :2,6−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール DLHP :ジラウリルハイドロゲンホスファィト 〔実施例１〜９、および比較例１〜８〕 実施例と比較例に使用された冷凍機油の組成、動粘
度、および添加剤種類が第１表に示される。
この発明に関わる実施例１〜９の冷凍機油性能の評価
のためにファレックス焼付荷重試験、ファレックス摩耗
試験、およびシールドチューブ試験が行われて、その結
果が第２表に示される。
また、比較のために、従来から冷凍機油に使用されて
いる摩耗防止剤、あるいは一般の潤滑油に使用されてい
る摩耗防止剤が添加された場合の試験結果も第２表に併
記されている。
ファレックス焼付荷重試験： ASTM D 3233に準拠して、初期油温25℃、慣らし運転2
50 1b、５分間の条件を以て、焼付荷重が測定された。
ファレックス摩耗試験： ASTM D 2670に準拠して、初期油温25℃にて慣らし運
転250 1b、５分間が行われた後に、350 1bの荷重下に３
時間運転されてテストジャーナルの摩耗量が測定され
た。
シールドチューブ試験： 実施例１〜６と比較例１〜６では、CFC-12であり、実
施例７〜９と比較例７〜８では、HFC-134aである冷媒と
潤滑油の等体積混合物が、銅と鉄の触媒とともにガラス
管中に密封して封入され150℃にて480時間、加熱された
後に、潤滑油と触媒の変色状態が観察され測定された。
なお、潤滑油の変色度は、黒褐色を11、無色を０とし
て12段階に分類された。
また、金属触媒の変色は、その光沢を失う程度である
ならば問題はないが、鉄触媒が銅メッキされるか、ある
いは黒化させられた場合には不良である。
第２表の実施例１〜９が示す通り、この発明による冷
凍機油は、比較例１〜３に示されるが如き従来品の冷凍
機油に使用されている摩耗防止剤が配合されたものに比
較して、ファレックス試験における焼付荷重は200〜300
1bも高く、また摩耗量も1/4〜1/5に減少させられ、更
にシールドチューブ試験においても充分な安定性を示し
ており優れていることが認められる。
一方、比較例４〜８が示す通り、一般の潤滑油に使用
されている摩耗防止剤は、ファレックス試験において
は、この発明による冷凍機油と略々同等の性能を示す
が、シールドチューブ試験においては、その安定性が著
しく劣悪であって実用には耐え得ない。
以上の説明と実施例によって明らかである通り、この
発明の組成物は、耐摩耗性の付与の性能と安定性が優れ
た冷凍機油組成物である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｎ 30:06 30:10 40:30 (56)参考文献 特開 平１−319589（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−18496（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】鉱油系および／または合成系の基油100重
    量部に対し、一般式 （式中、Ｘ、Ｙ、およびＺは、同一であっても異なって
    いてもよく、それぞれ炭素数が１〜12のアルキル基、酸
    素置換アルキル基、フェニル基、クレジル基、キシリル
    基、およびこれらの塩素置換基よりなる群から選択され
    る基を示し、かつＸ、Ｙ、およびＺに含まれる塩素原子
    の合計数が１〜９である。）を以て表される塩素含有燐
    酸エステルが、必須成分として、0.01〜５重量部配合さ
    れてなる冷凍機油組成物。
  2. 【請求項２】基油がポリアルキレングリコール系合成油
    である請求項１記載の組成物。
  3. 【請求項３】ポリアルキレングリコールが、 〔Ｉ〕一般式 R2OR1OR3 （式中、ａは５〜70の整数を示し、また、R1は炭素数２
    〜４のアルキレン基を示し、またR2およびR3は同一であ
    っても異なっていてもよくそれぞれ、水素または炭素数
    １〜18のアルキル基を示す。）を以て表されるポリアル
    キレングリコール、および 〔II〕一般式 （式中、ｂ、ｃ、およびｄは、それぞれ３〜40の整数で
    あり、かつ９≦ｂ＋ｃ＋ｄ≦50となる数を示し、R4、
    R5、およびR6は、同一であっても異なっていてもよく、
    それぞれ炭素数が２〜４のアルキレン基を示し、R7、
    R8、およびR9は、同一であっても異なっていてもよく、
    それぞれ、水素または炭素数１〜18のアルキル基を示
    す。）を以て表されるポリアルキレングリコールグリセ
    ロールエーテルからなる群より選択されるポリアルキレ
    ングリコールである請求項２記載の組成物。
  4. 【請求項４】上記の請求項１〜３記載の組成物におい
    て、更に必須成分として、エポキシ化合物が、基油の10
    0重量部に対し、0.1〜5.0重量部配合されてなる請求項
    １〜３記載の組成物。
  5. 【請求項５】冷媒として、1,1,1,2−テトラフルオロエ
    タンを使用することを特徴とする請求項１〜４記載の組
    成物。
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