JP2624544B2

JP2624544B2 - 冷凍機油

Info

Publication number: JP2624544B2
Application number: JP1167061A
Authority: JP
Inventors: 貴開米; 久矢野
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPH0333193A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、フロンを冷媒として使用する圧縮機用潤滑
油に関するものであり、特に、フロンのうちでも塩素を
含まないハイドロフロロカーボン（HFC）−R134a（1,1,
1,2−テトラフルオロエタン）などの水素含有フロン冷
媒を圧縮する際に用いるのに好適な潤滑油に関するもの
である。

（従来の技術）従来、冷凍機、空調機、冷蔵庫等には冷媒としてフッ
素と塩素を構成元素とするフロン、例えばクロロフロロ
カーボン（CFC）であるR11（トリクロロモノフルオロメ
タン）、R12（ジクロロジフルオロメタン）、ハイドロ
クロロフロロカーボン（HCFC）であるR22（モノクロロ
ジフルオロメタン）等のフロンが使用されているが、最
近のオゾン層破壊問題に関連し、これへの影響が無い新
しいタイプの冷媒としてHFC−134aなどの水素含有フロ
ン冷媒が出現し始めている。

一方冷凍機用潤滑油に関しては、従来、鉱油系が合成
油系のものが多数知られているが、これらは前記新しい
HFC−134aに対しては、相溶性が全く悪く使用できない
ことが分かった。従って、今日この対策が重要な課題と
なってきた。また、この他にも冷媒機油に必要な性能に
は、潤滑性、電気絶縁性、省エネルギー性、耐摩耗性、
密封性、耐熱性、スラッジ析出防止性が挙げられ、これ
らの点についても考慮が必要である。

因みに、従来知られている合成油の例としてポリエー
テル系合成潤滑油があり、これについては油化学誌，第
29巻，第９号，第336〜343頁（1980）およびペトロテッ
ク誌，第８巻，第６号，第562〜566頁（1985）に紹介が
ある。また、特開昭61−281199号公報には次式、 R₁Ｏ−（R₂O）−R₃〕_ｎで表わされるポリグリコールとアルキルベンゼン等の混
合物、特開昭57−63395号公報にはポリエーテル、例え
ば付加モル数が１官能あたり53のように高分子量のポリ
オキシプロピレンモノブチルエーテルにエポキシシクロ
アルキル系化合物を混合した油、また特開昭59−117590
号公報にはポリエーテル系化合物とパラフィン系又はタ
フテン系鉱油の高粘度混合油が夫々紹介されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述の既知の合成油系の潤滑油はいず
れも相溶性等の問題からHFC−134aを冷媒とする冷凍機
用の潤滑油にはなり得なかった。

そのような中で、米国特許第4,755,316号には、HFC−
134a用冷凍機油として両末端が水酸基（−OH）であるポ
リオキシアルキレングリコール（以下PAGと略す）が紹
介されており、このPAGは末端が水酸基とアルキル基と
より成る一般的なPAGと比較するとHFC−134aとの相溶性
においてより広い温度範囲で溶けあい、冷凍システムで
のコンプレッサへの油戻りが改善され、また高温時コン
プレッサが起動した時の焼付きが防止されるとある。そ
のHFC−134aとの相溶温度範囲は−40℃〜＋50℃と紹介
されている。

一方、HFC−134aはCFC−12の代替冷媒候補であり、主
にカーエアコン、冷蔵庫に使用される。冷蔵庫の場合、
油と冷媒との相溶性が必要であるが、モーターが冷媒シ
ステム内にあるタイプがほとんどであり、油自体の電気
絶性が要求される。しかし、従来、HFC−134a用冷凍機
油として検討されているPAGは米国特許第4,755,316号公
報に開示された化合物を含め電気絶縁性は従来の鉱油系
冷凍機油と較べると著しく劣る。

そこで本発明の目的は、特に新しい冷媒であるHFC−1
34aに対して広い温度範囲で相溶性に優れ、かつ電気絶
縁性の高い冷凍機用潤滑油を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは各種の合成油を対象に上記課題解決のた
めに鋭意研究を進めたところ、特定のカルボキシル基を
持つ化合物と特定のポリアルキレングリコールとのエス
テルが本発明の目的達成に有効であることを見い出し、
本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、次の一般式（１）、（式中、AO₁及びAO₂は炭素数１〜４のオキシアルキレン
基、R₁及びR₂は炭素数１〜17の炭化水素基、ｎは１〜50
の整数、ｍは０〜50の整数を示す）で表わされる、ポリ
アルキレングリコールの末端の水酸基をモノカルボキシ
ル化合物でエステル化した化合物を主成分とする冷凍機
油に関するものである。

上記（１）式中、AO₁及びAO₂で示されるオキシアルキ
レン基としては、オキシメチレン、オキシエチレン、オ
キシプロピレン、オキシブチレン等を挙げることができ
る。

また、R₁及びR₂で示される炭素数１〜17の炭化水基と
しては、メチル基、エチル基、アリル基、プロピル基、
イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ターシャリ
ブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプ
チル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル
基、デシル基、オキソ法合成アルコールの残基、チーグ
ラー法合成アルコールの残基、ゲルベ法合成アルコール
の残基、ベンジル基、クレジル基、ブチルフェニル基等
を挙げることができる。

上記一般式（１）で示される本発明に係るエステルは
ポリアルキレングリコールとカルボキシル基を持つ化合
物との脱水反応によるエステル化反応、あるいはカルボ
キシル基を持つ化合物の誘導体である酸無水物、酸クロ
ライド、低級アルコールエステル等を経由してのエステ
ル化等の一般的なエステル合成方法によって得ることが
できる。また、エステル化率は70％以上が好ましく、70
％未満だと電気絶縁性が低下するとともに吸湿性が高ま
る。

本発明に係るエステルは上述の方法で得ることができ
るがカルボキシル基が残存しないことが好ましい。

（作用）上記一般式（１）中のAO₁あるいはAO₂が炭素数５以上
のオキシアルキレン基になると、冷媒HFC−134aとの相
溶性が悪くなることから、本発明では１〜４と規定す
る。

またR₁及びR₂で示される炭化水素基の炭素数が18以
上、もしくはｎまたはｍが50を超える場合にも同様に冷
媒HFC−134aとの相溶性が悪くなる。

経済性、特性面を考慮すると、より好ましいものでは
アルキレンオキサイドがエチレンオキサイド、プロピレ
ンオキサイドまたはエチレンオキサイドとプロピレンオ
キサイドの共重合体であり、かつR₁及びR₂がアルキル基
であり、低温におけるエステルの凝固点を考慮すると当
該アルキル基は分枝アルキル基がより好ましい。尚、ｎ
とｍは粘度を考慮して調整することができる。

本発明は係るエステルは、特にHFC−134aを冷媒とし
た冷凍機に用いる潤滑油として、HFC−134aと低温から
高温までの広い領域で相互に良好な溶解性を示し、その
潤滑性及び熱安定性に優れている。さらに、一般にHFC
−134a用冷凍機油として検討されているポリアルキレン
グリコール（PAG）に較べると、はるかに電気絶縁性が
高くかつ吸湿性も小さい。したがって、上記エステルを
主成分とする冷凍機油は従来からの課題であるHFC−134
aに対する相溶性の問題、吸湿性の問題を解決し得るも
のである。

一方、HFC−134aを冷蔵庫用冷凍コンプレッサーに使
用する場合、モーター内蔵タイプがほとんどであるため
電気絶縁性が大きな問題となる。HFC−134a自体、極性
が大きく電気絶縁性が劣るため、その分冷凍機油には高
い電気絶縁性が要求される。一般のポリアルキレングリ
コール（PAG）は電気絶縁性が低く、漏電の危険性があ
り使用することができないが、本発明に係るエステルは
PAGの1000倍以上高い電気絶縁性があることから、冷蔵
庫用冷凍コンプレッサーに冷媒HFC−134aを使用する場
合の冷凍機油として好適である。

なお、本発明の冷凍機油には、従来、冷凍機油に使用
されている酸化防止剤や摩耗防止剤、フッ酸歩捕捉剤と
なるエポキシ化合物等の添加剤を適宜添加し得るのは勿
論である。

（実施例）以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１〜8,比較例１〜３本発明に係るエステルとして第１表に示すA1〜８の供
試油（いずれも市販品はなく試製油）を使用して冷媒HF
C−134a冷凍機用潤滑油としての性能を評価した。な
お、比較例として第２表に示す一般的なPAG（B1〜３）
の評価も併せて行なった。

第１表および第２表に示す供試油の圧縮機用潤滑油と
しての性能として潤滑性、相溶性および熱安定性を下記
に示す条件の下で評価した。

潤滑性 ASTM D−3233−73に準拠し、ファレックス（Falex）
焼付荷重をHFC−134aの吹き込み制御雰囲気下（70ml/mi
n）、で測定した。

相溶性供試油0.6gと冷媒（HFC−134a）2.4gとをガラスチュ
ーブに封入した後、毎分１℃での冷却と昇温とを行い、
二相分離を起こす温度、すなわち二相分離温度を測定し
た。

熱安定性供試油1gと冷媒（HFC−134a）1gと触媒（鉄、銅、ア
ルミニウムの各線）をガラスチューブに封入した後、17
5℃に加熱し、10日後に供試油の色相をASTM表示にて判
定した。

電気絶縁性 JIS C2101の80℃での体積抵抗率試験によった。

上記評価結果は第３表に示すとおりである。

第３表にみられるとおり、供試油の性能に関する焼付
荷重、熱安定性については実施例、比較例とも良好であ
って問題はないが、二層分離温度及び電気絶縁性につい
ては明確に差があり、本発明（実施例）は比較例よりは
るかに優れている。

HFC−134aはR12フロンに代る冷媒として有力であって
カーエアコン、冷蔵庫に用いられ、特に冷蔵庫、カーエ
アコンの場合は夏の時期でもコンプレッサーが起動する
ため高温での油と冷媒との相溶性が重要となる。上記起
動時にコンプレッサー内で油と冷媒が二層分離をおこす
と、比重の大きな冷媒が下層に留まるため、コンプレッ
サー焼付きの原因となる。

また冷蔵庫の場合は、モーターがコンプレッサー内へ
の内蔵タイプであり、漏電が問題となるが、本発明に係
るエステルはPAGより1000倍以上高い体積抵抗率を有す
ることから、電気絶縁性に優れた冷凍機用潤滑油である
といえる。

（発明の効果）昨今、全地球的規模で大きな問題となっているフロン
によるオゾン層破壊に対応すべく、冷媒として広く使用
されているR12の代替として、オゾン層破壊のほとんど
ないHFC−134aがクローズアップされているが、冷凍機
油との相溶性が悪いという欠点があり、代替システム開
発の壁となっていた。しかし、本発明の冷凍機用潤滑油
組成物は冷媒としてのフロンHFC−134aに対し充分な相
溶性を維持しかつ高い電気絶縁性を有しており、総合性
能にも優れていることから、従来のR12やR22のフロンに
代わりHFC−134aを用いても従来システムをそのまま使
用することができるという効果が得られる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】次の一般式（１）、（式中、AO₁及びAO₂は炭素数１〜４のオキシアルキレン
基、R₁及びR₂は炭素数１〜10の炭化水素基、ｎは３〜36
の整数、ｍは０〜12の整数を示す）で表わされる、ポリ
アルキレングリコールの末端の水酸基をモノカルボキシ
ル化合物でエステル化した化合物を主成分とする冷凍機
油。
【請求項２】上記一般式（１）式中のAO₁がオキシエチ
レン、オキシプロピレンまたはオキシブチレンでｎは３
〜36の整数、ｍは０であり、かつR₁及びR₂がアルキル基
である請求項１記載の冷凍機油。
【請求項３】上記一般式（１）式中のAO₁がエチレンオ
キサイド、AO₂がプロピレンオキサイドであり、かつR₁
及びR₂がアルキル基である請求項１記載の冷凍機油。
【請求項４】アルキル基が分枝したアルキル基である請
求項２又は３記載の冷凍機油。