JP2781589B2 - 冷凍機油組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍機油組成物に関し、詳しくは、フロン冷
媒下において、安定性，潤滑性に優れるとともに、フロ
ック点が低いなど低温性能に優れ、しかも比較的高粘度
であっても冷媒との相溶性が良好な冷凍機油組成物に関
する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

一般に、冷凍機油に要求される性能は、（１）冷媒と
の相溶性が良いこと、（２）冷媒と接触した状態での安
定性が良いこと及び（３）潤滑性（耐焼付性，耐摩耗
性）が良いこと等である。

これらの要求を満たすものとしては、異種の基油を混
合して、その硫黄分を調整することにより、安定性，潤
滑性，低温性等の向上した冷凍機油が知られている（特
開昭62−295995号公報）。しかしながら、この冷凍機油
は、ロータリー圧縮機を用いる冷凍機等で使用されるよ
うな比較的高粘度油では、特にフロン冷媒との相溶性
が低い、二層分離温度が高くなる、系内での油戻り
の不良が生じる、フロック点が上昇し、低温性能が劣
る等の問題があった。

そこで、本発明者らは、上述の如き問題を解決した冷
凍機油、すなわちフロン冷媒下において、比較的高粘度
油でも冷媒との相溶性が良好であり、また低温性，安定
性，潤滑性等の良好な冷凍機油を開発すべく鋭意研究を
重ねた。

〔課題を解決するための手段〕

その結果、40℃における動粘度が30cSt以上という比
較的高粘度のアルキルベンゼンに、特定のパラフィン系
鉱油及びナフテン系鉱油を所定量配合したものが、上記
課題を解決し得るものであることを見出した。本発明は
かかる知見に基いて完成したものである。

すなわち、本発明は、（Ａ）40℃における動粘度が30
cSt以上のアルキルベンゼン85〜30重量％，（Ｂ）40℃
における動粘度が20〜500cSt,流動点−35℃以下，粘度
指数60以上でありかつ硫黄分100ppm以下であるパラフィ
ン系鉱油10〜70重量％及び（Ｃ）40℃における動粘度が
５〜500cSt,硫黄分0.05〜１重量％でありかつ流動点−3
0℃以下であるナフテン系鉱油１〜30重量％からなる組
成物であって、該組成物中の硫黄分が0.01〜0.10重量％
であることを特徴とする冷凍機油組成物を提供するもの
である。

本発明の組成物の（Ａ）成分であるアルキルベンゼン
は、従来の冷凍機油等に用いられているアルキルベンゼ
ンに比べて比較的粘度の高いものであり、通常は40℃に
おける動粘度が30cSt以上、好ましくは50〜500cSt、さ
らに好ましくは70〜400cStのものである。ここで、動粘
度が30cSt未満のものでは、潤滑性が低く、ゴム膨潤性
が大きくなり、好ましくない。

このような高粘度アルキルベンゼンとしては、様々な
ものがあるが、アルキル基の総炭素数（アルキル基が複
数の場合は、それぞれのアルキル基の炭素数の合計）が
20以上のアルキルベンセン（モノアルキルベンセン，ジ
アルキルベンセン，トリアルキルベンセンなど）、好ま
しくは総炭素数が20以上でしかもアルキル基を２個以上
有するもの（ジアルキルベンセンなど）が好適に使用さ
れる。なお、この高粘度アルキルベンセンは、動粘度が
上記範囲に入るものであれば、一種類単独のものでも、
あるいは二種以上を混合したものでもよい。

本発明の組成物の（Ｂ）成分であるパラフィン系鉱油
は、次の如き性状を有するものである。即ち、このパラ
フィン系鉱油は、40℃における動粘度が20〜500cSt、好
ましくは30〜450cSt特に好ましくは70〜400cStのもので
あり、かつ粘度指数が60以上、好ましくは70以上のもの
である。ここで、動粘度が20cSt未満であると潤滑性、
特に耐焼付性，耐摩耗性等が著しく低下し、冷凍機の運
転が不可能になり、また500cStを超えると、粘性抵抗に
よるエネルギー損失が大きくなるので好ましくない。一
方、粘度指数が60未満であると安定性が悪くなるなどの
不都合を生ずる。さらに、この（Ｂ）成分としてのパラ
フィン系鉱油は、流動点が−35℃以下、好ましくは−40
℃以下でありかつ硫黄分が100ppm以下、好ましくは50pp
m以下のものである。ここで流動点が−35℃より高いも
のでは、極めて低温下に曝されたときに、冷凍機油が円
滑に作動しにくくなり、また硫黄分が100ppmを超える
と、フロン雰囲気下での安定性が悪化するので好ましく
ない。

本発明の（Ｂ）成分は上記の如きパラフィン系鉱油で
あって、パラフィン系原油を蒸留して得られた留出油
（常圧換算で沸点250〜450℃）を、常法に従って精製し
た後、深脱ろう処理（ゼオライト触媒を用いた水素化脱
ろう処理）を行なうことなどによって得ることができ
る。なお、ここで留出油とは、常圧蒸留するかあるいは
常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られるものを意味す
る。精製法は特に制限はないが、次の〜のいずれか
の処理をすることによって得ることができる。留出油
を水素化処理するか、または水素化処理したのち、アル
カリ蒸留もしくは硫酸洗浄を行なう。留出油を溶剤精
製処理するか、または溶剤精製処理した後、アルカリ蒸
留もしくは硫酸洗浄を行なう。留出油を水素化処理し
たのち、続いて第２段目の水素化処理を行なう。留出
油を水素化処理したのち、第２段目の水素化処理、さら
に第３段目の水素化処理を行なう。留出油を水素化処
理したのち、第２段目の水素化処理を行ない、さらにア
ルカリ蒸留もしくは硫酸洗浄を行なう。なお、具体的な
処理操作としては、特開昭62−295995号公報に記載され
ているとおりである。

上記の如き処理により、前記した性状を有するパラフ
ィン系鉱油を得ることができるが、さらにこのものを白
土処理したものが好ましい。

本発明の組成物は、上述の（Ａ）成分及び（Ｂ）成分
に、さらに（Ｃ）成分としてナフテン系鉱油を配合した
ものである。

本発明の（Ｃ）成分のナフテン系鉱油は、次に示す如
き性状のものである。すなわち、40℃における動粘度が
５〜500cSt、好ましくは６〜300cStであり、流動点−30
℃以下、好ましくは−40℃以下であって、しかも硫黄分
0.05〜１重量％、好ましくは0.1〜0.6重量％のナフテン
系鉱油である。ここで、40℃における動粘度が5cSt未満
であると、耐焼付性が低下するという問題があり、また
500cStを超えると、粘性抵抗によるエネルギー損失が大
きくなるという不都合が生ずる。また、流動点が−30℃
を超えるものでは、低温下における冷凍機油の円滑な作
動が困難になる。硫黄分については0.05重量％未満のも
のであると、目的とする性状を有する冷凍機油組成物が
得られず、１重量％を超えるとフロン冷媒下における安
定性が低下するため好ましくない。

上記性状のナフテン系鉱油の製造方法については特に
制限はないが、一般的には、ナフテン基系原油を常圧蒸
留，減圧蒸留して得られた留分を通常の方法で溶剤抽出
した後、水添処理，白土処理等を行ったものが好まし
い。

本発明の冷凍機油組成物は、上記（Ａ）成分85〜30重
量％、好ましくは80〜35重量％、（Ｂ）成分５〜70重量
％、好ましくは10〜60重量％及び（Ｃ）成分１〜30重量
％、好ましくは３〜20重量％を配合してなるものであ
る。（Ａ）成分が、85重量％を超えると、得られる組成
物の耐摩耗性が低下し、また30重量％未満であると、安
定性や冷媒との相溶性が悪化して好ましくない。（Ｂ）
成分については、５重量％未満では、得られる組成物の
潤滑性能が不充分となり、70重量％を超えると冷媒との
相溶性が低下して、実用的でない。さらに、（Ｃ）成分
に関しては、配合割合が１重量％未満では、得られる組
成物の潤滑性や冷媒との相溶性が悪化し、30重量％を超
えると安定性が低下するなどの問題がある。

本発明の組成物は、前述の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）
成分を上記範囲で配合することにより得られるものであ
るが、この組成物全体の硫黄分（硫黄含有率）が0.01〜
0.10重量％、好ましくは0.02〜0.06重量％のものとなる
ように調節する。つまり、上記三成分を所定量配合した
組成物であっても、硫黄分がこの範囲のものでなけれ
ば、本発明の目的を達成することはできず、硫黄分0.01
〜0.10重量％の範囲であることは、不可欠な条件であ
る。硫黄分が0.01重量％未満であると潤滑性が低いもの
であり、0.10重量％を超えると安定性が悪化し、実用的
でない。

本発明の組成物の性状は、上述の硫黄分の範囲を満た
すものであれば、他の性状については特に必須のものは
ないが、40℃における動粘度は、15cSt以上、好ましく
は15〜400cStのものが好ましい。

本発明の冷凍機油組成物は、上記三成分を主成分とす
るもであるが、必要に応じて、通常用いられる種々の添
加剤を適当量配合することができる。具体的には、トリ
クレシルホスフェート，ジオクチルアジペート，フッ化
シリコーンなどの極圧剤又は油性剤、グリシジルエーテ
ル型エポキシ化合物の如き塩素捕捉剤、α−ナフチルア
ミン,2,6−ジ−ターシャリーブチル−パラクレゾール
（DBPC）等の酸化防止剤、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などが挙げら
れる。

〔実施例〕 次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１〜６及び比較例１〜10 第１表に示すアルキルベンゼン，パラフィン系鉱油及
びナフテン系鉱油を所定割合で配合し、冷凍機油組成物
を調製し、これを試料油として下記の方法に従ってその
性能評価を行った。結果を第１表に示す。

耐焼付性試験 ASTM Ｄ 3233に準拠し、油温30℃，荷重150ポンド
で５分間ならし運転後の焼付荷重（ポンド）を測定し
た。

耐摩耗性試験 ASTM Ｄ 2670に準拠し、荷重150ポンドで１時間，
冷媒としてモノクロロジフルオロメタン（フロン−22）
を用い、吹き込み量10／時間の条件で評価した。

シールドチューブ試験 試料油とフロン冷媒との2:1（重量）混合物を鉄，
銅，アルミニウムの触媒とともに、ガラス管に封入し、
175℃において720時間加熱後、その外観ならびにアンプ
ル内の発生塩酸量（mg・HCl/4ml）を測定した。

二層分離温度 試料油とフロン−22を85:15（重量）の割合で混合し
た混合物4gを、シードルチューブ用アンプルに封入し、
約80℃から順次降温し、両層に分離する温度を測定し
た。

ゴム膨潤 オートクレーブに試料油100gを採り、ゴム（材質NB
R、形状JIS Ｋ 6301のダンベル）を入れた後、ジクロ
ロジフルオロメタン（フロン−12）を封入した後、150
℃で10日後のゴムの膨潤量を測定した。

評価基準 A:膨潤％ ５％未満のもの B:膨潤％ ５〜10％未満のもの C:膨潤％ 10％を超えたもの シールドフロック点 内容積10mlのガラス製耐圧アンプルに油を0.4gとり、
アンプル内を減圧にして液体窒素で冷却しながら、冷媒
（ジクロロジフロロメタン）を3.6g入れたのち、バーナ
ーでシールした。シールしたアンプルを常温から低温浴
槽に移し、段階的な温度で冷却し、各温度毎のアンプル
内の観察を行なった。この観察でフロックが現れる温度
をフロック点とした。

＊1:アルキルベンゼン（40℃における動粘度83cSt） ＊2:アルキルベンゼン（40℃における動粘度56cSt） ＊3:アルキルベンゼン（40℃における動粘度14cSt） ＊4:パラフィン系鉱油（40℃における動粘度110cSt,流
動点−45℃，粘度指数100,硫黄分5ppm以下） ＊5:パラフィン系鉱油（40℃における動粘度36cSt,流動
点−45℃，粘度指数100,硫黄分5ppm以下） ＊6:パラフィン系鉱油（40℃における動粘度8cSt,流動
点−45℃，粘度指数80,硫黄分5ppm以下） ＊7:パラフィン系鉱油（40℃における動粘度105cSt,流
動点−15℃，粘度指数95,硫黄分0.5重量％） ＊8:ナフテン系鉱油（40℃における動粘度9cSt,流動点
−50℃，硫黄分0.3重量％） ＊9:極圧剤としてトリクレシルホスフェートを0.5重量
％添加して行なった。

＊10:ナフテン系鉱油（40℃における動粘度29cSt,流動
点−45℃，硫黄分0.04重量％） 実施例７ 実施例２で得られた冷凍機油組成物をロータリーコン
プレッサー（フロンＲ−12（ジクロロジフルオロメタ
ン）使用）にて２か月間使用し、試料油の色相測定を行
なった。色相をJIS Ｋ−2580に準拠して測定した結果
0.5であった。

比較例11 実施例７において、実施例２で得られた冷凍機油組成
物の代わりに、比較例10の試料油を用いること以外は、
実施例７と同様の操作を行なった。その結果色相は、0.
2であった。

以上の結果から、本発明の組成物（実施例１〜６）
は、潤滑性が良好（焼付荷重400ポンド以上，摩耗量10m
g未満）であり、また安定性が良好（外観良好，塩酸発
生量0.5mg・HCl/4ml未満）であるとともに、二層分離温
度が30℃未満，ゴム膨潤が５％未満，シールドフロック
点が−40℃以下であって、いずれの性状も良好であっ
た。また、実施例７は外観（色相）変化はほとんどな
く、安定性が高い。

一方、（Ａ）成分を含有しないと二層分離温度が非常
に高くなり、安定性も不充分なものとなる（比較例1,2
参照）。また、（Ａ）成分が少量の場合も同様も結果で
ある（比較例４参照）。

さらに（Ａ）成分を粘度の小さいものに置き換える
と、潤滑性が低下し、ゴム膨潤性も悪化する（比較例６
参照）。（Ａ）成分が多すぎると潤滑性が不充分（摩耗
量12mg）となる（比較例３参照）。また、（Ａ）成分が
低粘度のものは、極圧剤を加えても、耐摩耗性が不充分
で、ゴム膨潤性も悪化する（比較例８参照）。

（Ｂ）成分を含まない場合には、潤滑性が不充分（比
較例９参照）であり、また（Ｂ）成分が低粘度のものに
ついても同様に潤滑性が不充分（比較例７参照）であ
る。

（Ｃ）成分に関しては、この量が多すぎると安定性が
不良（比較例５参照）となる。

〔発明の効果〕

如上の如く、本発明の冷凍機油組成物は、フロン冷媒
下で安定性，潤滑性を良好に維持し、しかも比較的高粘
度下であっても、冷媒との相溶性，低温性等が良好なも
のである。

従って、本発明の組成物は、ルームエアコン，カーエ
アコン，カークーラー，冷蔵庫をはじめとする冷凍機の
潤滑油として有効に用いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｎ 30:06 30:08 40:30 (72)発明者 須永 高史 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小松原 健夫 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 武藤 平 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−295995（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6092（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C10M 101/02 C10M 105/06 C10N 40:30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）40℃における動粘度が30cSt以上の
   アルキルベンゼン85〜30重量％，（Ｂ）40℃における動
   粘度が20〜500cSt,流動点−35℃以下，粘度指数60以上
   でありかつ硫黄分100ppm以下であるパラフィン系鉱油10
   〜70重量％及び（Ｃ）40℃における動粘度が５〜500cS
   t,硫黄分0.05〜１重量％でありかつ流動点−30℃以下で
   あるナフテン系鉱油１〜30重量％からなる組成物であっ
   て、該組成物中の硫黄分が0.01〜0.10重量％であること
   を特徴とする冷凍機油組成物。