JP3097970B2 - 圧縮冷却装置用フッ素化冷却剤のための潤滑組成物 - Google Patents

圧縮冷却装置用フッ素化冷却剤のための潤滑組成物

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JP3097970B2 JP04006765A JP676592A JP3097970B2 JP 3097970 B2 JP3097970 B2 JP 3097970B2 JP 04006765 A JP04006765 A JP 04006765A JP 676592 A JP676592 A JP 676592A JP 3097970 B2 JP3097970 B2 JP 3097970B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱ポンプ、冷却コンプ
レッサー、及び空調コンプレッサーのための圧搾冷却装
置のための流体組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＦＣ−134a（１，１，１，２−テトラ
フルオロエチレン）冷却剤及び他のフッ素化冷却剤と混
和することができる潤滑剤の製造及び用途の進歩が商業
的開発によってもたらされてきた。例えば、米国特許第
4,916,914 号明細書では、Ｒ134aを用いた圧搾冷却装置
のための或る潤滑剤を提案している。ＨＦＣ−134aは、
冷却剤が大気オゾンを破壊する厄介な問題のため1990年
までに冷却剤ＣＦＣ−12（Ｒ−12）の製造を制限するモ
ントリオール協定以来、選り抜かれた冷却剤である。
【０００３】H.H.クルーズ(Kruse）その他は「冷却装置
及び熱ポンプ潤滑の原理」(Fundamentals of Lubricati
on in Refrigeration System and Heat Pumps)、Ashrae
Transactions Vol. 90 part 2B (1984) pp. 763-783
（その記載は参考のためここに入れてある）で、本発明
で利用される種類の系が論じられている。研究によって
種々のエステルが、他のエステル、鉱油、ポリグリコー
ル及びアルキルベンゼンの如き他の流体（又は潤滑剤）
と組合せて、フッ素化冷却剤と併用される潤滑剤流体と
して用いられるように開発されてきた。そのようなエス
テルはアルコールと酸とを反応させることにより製造さ
れる。潤滑剤の場合、アルコールは比較的大きな（エタ
ノールに比較して）分子量を持ち、酸は一般にＣ4 〜Ｃ
12の範囲にある。最も一般的なエステルはＣ5 〜Ｃ10の
酸から誘導されている。
【０００４】例えば、米国特許第4,302,343 号、第4,75
1,012 号、及び第4,851,144 号明細書は、全て寿命の長
い潤滑剤を生ずるポリエーテルポリオールとエステルと
の種々の混合物を含む潤滑剤に関する。米国特許第4,85
1,144 号明細書は、特に大きな粘度及び混和性の必要性
に関する。本発明もこれらの問題に関する。更に米国特
許第4,755,316 号明細書には、ＨＦＣ−134aを用いた冷
却コンプレッサーを潤滑するための一種類以上のポリエ
ーテルポリオールを含む組成物が記載されている。しか
し、従来技術は、使用温度で満足すべき粘度及び潤滑性
を、ポリグリコールを含まないエステルからなる潤滑剤
流体の、それら同じ温度に指定された冷却剤中への混和
性と組合せて与えるものではない。
【０００５】種々の研究によって、作動温度で冷却剤中
に混和することができる一層高い粘度の等級のものを製
造する試みとして変成エステルを含む潤滑剤流体が開発
されてきた。例えば、英国特許出願第2216541 Ａ号明細
書には、機械的蒸気反復圧縮型熱移動装置で用いるため
の実用流体／潤滑剤併用物が記載されており、この場合
流体は冷却剤と組合されたエステルを含むが、本発明の
エステルではない。
【０００６】本発明は、改良された潤滑剤流体、及び混
和性と粘度との優れた均衡を有する流体をもたらす製造
方法に関し、それによって流体は圧縮冷却装置で優れた
成分となることができる。本発明は、ポリグリコールよ
りも良好な潤滑性、広い温度範囲に亙って良好な化学的
安定性、一層良好な摩耗性、及び粘度と混和性特性の良
好な組合せを有するエステルを与える。
【０００７】〔発明の概要〕本発明によれば、分岐鎖カ
ルボン酸を用いて作られた、ネオペンチルアルコール、
トリメチロールプロパン、又はトリメチロールエタン、
モノ及びジ−ペンタエリトリトールエステルを含むポリ
オールエステルからなる潤滑剤組成物で、希望の温度範
囲で非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤と混和すること
ができ、予期せざる粘度・混和性特性を有する潤滑剤組
成物を与える。
【０００８】本発明は、更に分岐鎖カルボン酸を用いて
作られたモノ又はジ−ペンタエリトリトールエステルか
らなる潤滑剤組成物とテトラフルオロエチレン冷却剤と
を混合することを含む、圧縮冷却装置で用いるための流
体組成物の製造方法を与える。
【０００９】本発明の他の利点は、次の詳細な記載を参
照し、図面と一緒に考慮することにより本発明を一層よ
く理解するに従って容易に認められるであろう。
【００１０】〔本発明の詳細な記述〕本発明に従って製
造された潤滑剤組成物は、ヒドロフルオロカーボン、フ
ッ素含有非塩素系冷却剤中に混和することができ、モノ
及び（又は）ジ−ペンタエリトリトールと分岐鎖カルボ
ン酸とから作られたモノ及び（又は）ジ−ペンタエリト
リトールエステル、及びネオペンチルアルコール、トリ
メチロールプロパン及びトリメチロールエタンから作ら
れたエステルを含めたポリオールエステルを含む。用い
られる酸は、次ものを含めた直鎖及び分岐鎖酸の混合物
からなっていてもよい：
【００１１】 記号 化学的名称 化学式 Ｃ−４ ブタン酸 ＣＨ3(ＣＨ2)2 ＣＯＯＨ Ｃ−５ ペンタン酸 ＣＨ3(ＣＨ2)3 ＣＯＯＨ Ｃ−６ 分岐鎖ヘキサン酸 ＣＨ3 ＣＨ2 ＣＨ（ＣＨ2 ＣＨ3)ＣＯＯＨ （２−エチルブタン酸） Ｃ−７ ヘプタン酸 ＣＨ3(ＣＨ2)5 ＣＯＯＨ Ｃ−８ 分岐鎖オクタン酸 ＣＨ3(ＣＨ2)3 ＣＨ（ＣＨ2 ＣＨ3)ＣＯＯＨ （２−エチルヘキサン酸） ５−エチルヘキサン酸ＣＨ3 ＣＨ（ＣＨ2 ＣＨ3)（ＣＨ2)3 ＣＯＯＨ Ｃ−９ ノナン酸 ＣＨ3(ＣＨ2)7 ＣＯＯＨ 記号 化学的名称 化学式 分岐鎖Ｃ−９ ３，５，５−トリメチルヘキサン酸 （ＣＨ3)3 ＣＣＨ2 ＣＨ（ＣＨ3)ＣＨ2 ＣＯＯＨ Ｃ−10 デカン酸 ＣＨ3(ＣＨ2)8 ＣＯＯＨ
【００１２】ジペンタエリトリトールは、化学的には
（２，２，−［オキシビス（メチレン）］−ビス［２−
（ヒドロキシメチル）１）−１，３−プロパンジオー
ル］）、又は（ＨＯＣＨ2)3 ＣＣＨ2 ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ
2 ＯＨ)3である多価アルコールである。それはペンタエ
リトリトール、化学的にはＣ（ＣＨ2 ＯＨ)4を製造する
時の副生成物として含まれており、分別結晶化により分
離される。
【００１３】本発明で有用な分岐鎖カルボン酸は、Ｃ4
〜Ｃ18の範囲にあると考えられ、好ましくはＣ5 〜Ｃ10
の範囲にあると考えられる。最も好ましい分岐鎖カルボ
ン酸はＣ8 又はＣ9 である。
【００１４】分岐鎖酸は、炭素鎖に結合した少なくとも
一つの分岐アルキル基で、それらの対応する直鎖異性体
とは異なった物理的性質、或る場合には異なった化学的
性質を酸に与える分岐アルキル基を含む。例えば、ステ
アリン酸は約69℃の融点を有するのに対し、イソステア
リン酸は約58℃の融点を有する。工業的には分岐鎖脂肪
酸は、ペイント乾燥剤、ビニル安定化剤、化粧品製品と
して種々の用途を有する。本発明によれば、分岐鎖酸は
直鎖脂肪酸よりも良いことが見出されているが、一般に
モノ又はジ−ペンタエリトリトールエステル（他のアル
コール誘導体でも）の粘度は直鎖酸の分子量が増大する
と共に増大するが、直鎖酸の分子量が大きくなる程、Ｈ
ＦＣ−134a冷却剤の如き冷却剤との混和性（液・液溶解
度）が低くなる。分岐鎖酸を用いると、直鎖酸で必要に
なる重量よりも少ない重量の酸で粘度の増大を行うこと
ができ、それによって直鎖酸よりも大きな混和性を維持
することができる。
【００１５】本出願人は、第三ブチル基を含む３，５，
５トリメチルヘキサン酸の如き多分岐鎖酸が優れた混和
性を与えることを決定した。更にネオ酸〔トリアルキル
酢酸としても言及されている（エクソン）〕を用いるこ
とができる。ネオ酸は式： （式中、Ｒ、Ｒ′、Ｒ″は１〜15の炭素原子を有するア
ルキル基である）を有する。そのような酸は酸塩化物又
は直接エステル化によりエステルへ転化することができ
る。それらのエステルにはポリオールエステル、モノエ
ステル、ペルオキシエステル等が含まれる。Ｃ9 ネオ酸
が好ましい。
【００１６】本出願人は、本発明の好ましい組成物が、
最も遠い炭素以外の位置に分岐のある分岐鎖酸を含むも
のであることを決定した。即ち、分岐は、末端炭素では
ない少なくとも一つの炭素、時には二つ以上の炭素の所
にある。３，５，５−トリメチルヘキサン酸との混和性
を示すここでの実施例はこの種の組成物を例示してい
る。他の実施例は２−エチルヘキサン酸である。
【００１７】分岐鎖酸の使用重量％は、エステルを製造
するのに用いた酸の20〜50％の低さから50〜100 ％まで
にさえなる範囲にある。好ましくはＩＳＯ68（40℃で68
ｃＳｔの運動粘度）に等しいか又はそれより大きな粘度
では、その％は約45重量％以上（全酸の分岐鎖酸の％）
である。
【００１８】本発明で有用であると考えられる更に別の
分岐鎖酸の例は、２−エチルブチル酸、１，２−ジメチ
ルバレリアン酸、イソブチル酸、及び２−メチル−２−
ペンタン酸である。分岐鎖酸から誘導されたエステルと
他のエステルとの混合物が改良された性質をもたらすこ
とがある。
【００１９】流体組成物は、更にジペンタエリトリトー
ルエステルと混合されたトリメチロールプロパンポリオ
ールエステルを含むことができる。トリメチロールプロ
パンポリオールは、０％〜95％の混合物として存在する
ことができる。好ましくはトリメチロールプロパンポリ
オールエステルはトリメチロールプロパン（２−エチル
−２−（ヒドロキシメチル）１，３−プロパンジオー
ル）、化学的にはＨ3 ＣＣＨ2 Ｃ（ＣＨ2 ＯＨ)3、及び
分岐鎖脂肪酸、好ましくはＣ8 又はＣ9 酸から作られ
る。別法として、トリメチロールプロパンポリオールエ
ステルはトリメチロールプロパン及び直鎖脂肪酸、好ま
しくはＣ5 〜Ｃ7 酸から作ることができる。第２図及び
第３図に示したように、トリメチロールプロパンポリオ
ールエステルを誘導するのに直鎖Ｃ7 とＣ5 直鎖酸の5
0：50の比率の混合物を用いて優れた結果が得られてい
る。
【００２０】流体組成物は、更にジペンタエリトリトー
ルエステルと一緒にしたモノ、トリ、又はテトラ−ペン
タエリトリトールポリオールエステルを含むことができ
る。この場合もモノ、トリ、又はテトラ−ペンタエリト
リトールポリオールエステルは、分岐鎖カルボン酸と組
合せた対応するアルコールから作ることができる。市販
のジペンタエリトリトールは通常85〜95％の純粋生成物
しか含んでいないので、一般に混合物が生ずる。不純物
は一般に約10％のモノペンタエリトリトールと残りの５
％がトリ−及びテトラ−ペンタエリトリトールである。
【００２１】ネオペンチル、トリメチロールプロパン
（ＴＭＰ）及びトリエタノールプロパンも望ましいアル
コールであり、特に後で例示するように３，５，５トリ
−メチルヘキサン酸と一緒にすると望ましい。本出願人
はモノ−及びジ−ペンタエリトリトールはこの酸と一緒
になってよく機能を果たすことも決定した。
【００２２】流体組成物は、更にそれと混合された鉱油
又はアルキルベンゼンを含むことができる。これらの化
合物は、組成物の製造中に計画的にそのエステルと混合
してもよい。別法として、鉱油又はアルキルベンゼン
は、流体組成物を含む装置による汚染によって組成物と
混合されてもよい。これは冷却装置で用いたコンプレッ
サーで一般に起きていることである。
【００２３】好ましい組成物は次のものを含んでいる： モノペンタエリトリトール ３，５，５トリメチルヘキサン酸 約70％ 直鎖Ｃ7 、Ｃ8 及びＣ10 約30％
【００２４】別法として、この配合物は80％〜90％の分
岐鎖Ｃ9 を含むことができる。そのような配合物は、混
合物が分岐鎖Ｃ9 ジペンタエリトリトールを用い、又は
同じアルコールであるが増大したＣ9 を用いて製造する
かによって、10％〜20％のジペンタエリトリトールを含
むことができる。
【００２５】更に他の方法として、85〜100 ％の酸が分
岐鎖Ｃ9 でアルコールが好ましくはジペンタエリトリト
ールである非常に高粘度の生成物を製造することであ
る。アルコールは各配合物で通常90％〜95％の純度を持
ち、少量のモノ、トリ、及び恐らくテトラ−ペンタエリ
トリトールを含有する。
【００２６】組成物は最大５％の鉱油又はアルキルベン
ゼンを溶解して含むのが好ましい。本発明の組成物と一
緒に５％の鉱油又はアルキルベンゼンを含む組成物は、
鉱油又はアルキルベンゼンのＨＦＣ−134aとの溶解度
を、ジペンタエリトリトールエステル自体の混和性を著
しく失うことなく改良することが見出されている。
【００２７】上述から分かるように、本発明は、ヒドロ
フルオロカーボン冷却剤と混和することができ、多価ア
ルコールと分岐鎖カルボン酸から誘導されたエステルか
らなる潤滑剤組成物を用いることにより、圧縮冷却装置
に潤滑性を与える方法を与える。即ち、主題の流体組成
物は、ＨＦＣ−134a（米国特許第4,311,863 号明細書に
従って製造することができる）の如きヒドロフルオロカ
ーボンと混合して圧縮冷却装置に潤滑性を与えることが
できる。
【００２８】潤滑性及び密封性を与えるために、コンプ
レッサー中にかなりの量の潤滑剤が存在するのが好まし
い。コンプレッサーを取り扱う場合、潤滑用流体は冷却
剤が潤滑剤中に溶解した溶液になっていると考えられ
る。そのような組成物は一般に多量の潤滑剤を含有す
る。勿論、コンプレッサーの状態及び装置の設計により
冷却剤対潤滑剤の比率は非常に大きな濃度になっている
ことがある。蒸発器の如き冷却装置の他の部分では、油
が冷却剤中に溶解しているものと考えることができるで
あろう。冷却剤はそれらの潤滑剤との相対的溶解度によ
り、完全混和性、部分的混和性、又は不完全混和性に分
類される。冷却剤と潤滑剤との部分的混和性混合物は、
或る温度及び冷却剤中潤滑剤濃度で相互に可溶性であ
り、別の条件下で二つ以上の液体相に分離する。
【００２９】一般に、蒸発器中で高度の混和性を有する
ことが望ましい。蒸発器は、冷却装置の最も低い温度の
部分なので、殆どの場合、その装置中で相分離が起きる
場所になっているであろう。部分的混和性は熱移動に問
題を起こすことがあり、油がコンプレッサーへ戻るのを
妨害することもある。コンプレッサー排出部に潤滑剤分
離器を具えたコンプレッサーでは、混和性である条件は
冷却剤中の油はわずか数％にしかならないであろう。こ
のことは５重量％（一般に約３重量％）までの範囲であ
る。このことは、潤滑剤が蒸発器へ行くようには考えら
れていない遠心分離コンプレッサーにも当て嵌まるが、
コンプレッサー密封部からの漏洩物は冷却剤系に入り、
最終的には凝縮器及び蒸発器中に入るであろう。従っ
て、これらの装置では冷却剤中の潤滑剤濃度が蒸発器温
度で（即ち、−40℃〜20℃の温度）で５重量％までであ
る完全混和性を有することが望ましい。
【００３０】油分離器が用いられない場合、凝縮器中の
冷却剤中の潤滑剤の量は15〜20重量％に達するであろ
う。従って、或る装置での混和性に対する要件は、凝縮
器温度で重量で15％〜20％になり、恐らく冷却剤が蒸発
で除去される場合にはもっと高くなるであろう。本発明
は、更に自動車で用いられるような直接膨張（ＤＸ）蒸
発器に対して理想的な性質を有する組成物を与える。
【００３１】冷却剤としてＨＦＣ−134aを用いた装置で
は、空調蒸発器は60°Ｆ位の高さの温度で操作されるで
あろう。冷却蒸発器は20°Ｆより低い温度で作動するで
あろう。勿論それらの中間の場合が存在する。本発明
は、40°Ｆで20重量％を越える冷却剤中潤滑剤濃度の混
和性を持つ高粘度潤滑剤を与える。一方本発明は、蒸発
器中の冷却剤中潤滑剤濃度が油分離装置の使用又は或る
他の方法によって制御される場合、一層低い温度の冷却
用に用いることができる高粘度を有する潤滑剤を与え
る。そのような潤滑剤は、回転スクリューコンプレッサ
ー、及び潤滑剤粘度が高いと改良されたコンプレッサー
シリンダー密封効率及び改良された潤滑性を与える他の
コンプレッサーにとって理想的なものである。
【００３２】本発明で有用なヒドロフルオロカーボン冷
却剤の例は、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、
１，１，２，２−テトラフルオロエタン、１，１，１−
トリフルオロエタン、２，２−ジフルオロエタン、テト
ロフルオロジメチルエーテル、トリフルオロメタン、フ
ッ化メチレン、フッ化メチル、ジフルオロエチレン、及
びペンタフルオロエタンである。
【００３３】本発明は、更に上述の如きヒドロフルオロ
カーボンの群から選択された冷却剤と、多価アルコール
及び分岐鎖酸から作られたエステルからなる潤滑剤組成
物とを混合する工程を含む、圧縮冷却装置で用いるため
の流体組成物を製造するための方法を与える。特に本発
明は、冷却剤に対する潤滑剤組成物の混和性を低下する
ことなく、潤滑剤組成物の粘度を増大する工程を含む。
これは上で論じたように、分岐鎖脂肪酸を用いて潤滑剤
エステル組成物を製造することにより達成される。
【００３４】
【実施例】全ての粘度は40℃(104°Ｆ）及び100 ℃(212
°Ｆ）で試験された。
【００３５】第１図〜第24図は、本発明を用いた混和性
及び粘度の改良を例示している。特に精製され冷却用に
用いられる従来の鉱油はＨＦＣ−134aとは混和しないこ
とに注意すべきである。このことはアルキルベンゼンの
場合にも当て嵌まる。これらの油とＨＦＣ−134aとの混
和は、非常に低い冷却剤中油濃度で、非常に高い油対冷
却剤の水準で起きる。この種の混和は限られた場合にし
か役に立たない。
【００３６】特に第１図は、分岐鎖（イソ）Ｃ−９含有
量を増大し、それによって粘度を増大することにより誘
導された種々のポリオールエステルについての混和性研
究の結果を示している。後に記述するような本発明のエ
ステルは表Ｉに記載されている。この表では、ジペンタ
エリトリトールエステルは時々ＤＩ−ＰＥとして省略さ
れており、トリメチロールプロパンポリオールエステル
は時々ＴＭＰとして省略されている。エステルを製造す
るのに用いられた酸混合物の重量％ととしてＤＩ−ＰＥ
とＴＭＰエステルの混合物を特定化する場合、そのエス
テルの記号に従う。本明細書中、特に体積％で示さない
限り、重量％を用いている。エステルを誘導するのに用
いた酸は、実質的に100 ％分岐している分岐鎖として示
すＣ−９酸を除き、直鎖である。エステルが誘導された
酸中に存在するＣ−５〜Ｃ−10の種々の有機酸の％は、
表Ｉの段落に示した指定に従っている。
【００３７】第１図は、70％分岐鎖Ｃ−９含有量を有す
る酸との反応から誘導されたエステルの含有量の増大
は、57.3％分岐鎖Ｃ−９含有量を有する酸から誘導され
たエステルよりも温度変化による影響は遥かに受けにく
いことを示している。この効果は試験された広い温度範
囲に亙って示されている。
【００３８】第２図は、一般に用いられる冷却剤ＨＦＣ
−134a中のＥＸＰ−0316の混和限界を示している。図示
されているように、エステルは論じた殆どの用途を含む
かなり広い温度範囲に亙って広い範囲の重量％の油に対
して混和することができる。
【００３９】第３図は、５％のナフテン系鉱油を含んだ
場合及び含まない場合についてのＥＸＰ−0316の混和限
界を示している。図示されているように、５％のナフテ
ン系鉱油を含む場合でも、混和性は少なくとも実質的に
維持されている。
【００４０】比較の目的から、第４図は、エステルＥＸ
Ｐ−0440と冷却剤ＨＦＣ−134aとの混和限界を示してい
る。ＥＸＰ−0440は、120 ｃＳｔの粘度を有する二種類
のジペンタエリトリトールエステルの混合物である。
【００４１】エステルＥＸＰ−0396は、70％の分岐鎖Ｃ
−９酸と、30％の直鎖Ｃ−７、Ｃ−８、及びＣ−10酸か
らなる酸混合物から誘導されたものであり、約64ｃＳｔ
の粘度を有するモノペンタエリトリトールエステルであ
る。
【００４２】更に比較の目的から、第５図は、本出願の
エステルＥＸＰ−0396と冷却剤ＨＦＣ−134aとの種々の
温度対種々の重量％の油についての混和限界を示してい
る。エステルＥＸＰ−0396は、ＥＸＰ−0395及びＥＸＰ
−0323に比較して、約64ｃＳｔの比較的低い粘度を有す
る。
【００４３】第６図は、ＥＸＰ−0395及びＨＦＣ−134a
についての混和限界を示し、ジペンタエリトリトールエ
ステル中に分岐鎖Ｃ−９酸を含む別の配合物を例示して
いる。
【００４４】第７図は、本出願のエステルＥＸＰ−0323
と冷却剤ＨＦＣ−134aの混和限界を示している。このエ
ステルは123.9 ｃＳｔの粘度を有する。そのエステル
は、中間範囲の粘度と考えられる粘度を有する非混合ジ
ペンタエリトリトールエステルである。グラフは広い範
囲の温度に亙ってエステルの混和性があることを示して
いる。このエステルは12.6％のＣ−７酸、57.3％のＣ−
９分岐鎖酸、及び29.1％のＣ−10酸を有する酸から誘導
されたものである。
【００４５】第８図は、ＥＸＰ−0397エステルと冷却剤
ＨＦＣ−134aの混和限界を示している。ＥＸＰ−0397は
ジペンタエリトリトールとＴＭＰとの混合物である。試
験限界までの広い重量％の油範囲で、広い温度範囲にわ
たる混和性範囲が示されている。
【００４６】第９図は、鉱油を含む場合、及び含まない
場合についてのＥＸＰ−397 の混和限界に対する効果を
示されている。
【００４７】第10図は、鉱油が添加された場合及び添加
されていない場合についてのＨＦＣ−134a冷却剤とエス
テルＥＸＰ−0395の混和限界を示している。このエステ
ルは178 ｃＳｔの粘度を有する高粘度エステルである。
このエステルは全てＤｉ−ＰＥエステル組成物であり、
即ち、それは非混合物である。
【００４８】第11図〜第13図はＥＸＰ−0323、ＥＸＰ−
0396、及びＥＸＰ−0448（ＥＸＰ−0323と68ＩＳＯ５％
ナフテン系鉱油）と、夫々別の非塩素化、フッ素化冷却
剤、テトラフルオロジメチルエーテルとの混和可能範囲
を例示している。
【００４９】第14図〜第24図は、Ｃ−９分岐鎖酸を用い
た配合物の特別な有用性を示している。第14図〜第22図
は、特にＣ−９分岐鎖酸又はＣ−７、Ｃ−８、及びＣ−
10分岐鎖酸との混合物である上記種々の配合物の混和限
界を示している。用いられた分岐鎖Ｃ−９は、末端基が
第三ブチルである３，５，５トリメチルヘキサン酸であ
った。第三ブチル及び他の大きな分岐鎖末端基は立体障
害を与える。これは加水分解安定性と同様、熱的及び酸
化安定性を改善する。この化合物は、同じく望ましいβ
−炭素での分岐も含んでいる。
【００５０】第23図及び第24図は、特に第23図の異なっ
た濃度の分岐鎖Ｃ−９酸及び第24図の種々のアルコール
の混和限界を示している。このデーターは一般に本発明
の広い範囲の有用性、及び広い範囲に亙って異なった混
和性を必要とする種々の用途に対する適合性を例示して
いる。
【００５１】実験的潤滑剤流体の各々について、本出願
人は、Ｒ134aと、少なくとも20°Ｆ〜80°Ｆの温度でそ
の冷却剤に対し３重量％の油との混和性を、40℃で少な
くとも実質的に39ｃＳｔの粘度を与えながら得ている。
圧縮冷却装置の蒸発器でのそのような混和性は、流体
を、多くのそのような装置に対し適したものににする。
実際それらの流体は、40℃で55.9ｃＳｔ以上の粘度で約
170 °Ｆまでの混和性を示している。
【００５２】実験的潤滑剤流体の各々について、本出願
人は、Ｒ134aと、少なくとも70°Ｆ〜150 °Ｆの温度で
その冷却剤に対し５％の油との混和性を、40℃で少なく
とも実質的に39ｃＳｔの粘度を与えながら得ている。含
まれる流体についてＥＸＰ−0323は上記粘度で最小の混
和性を示しているのに対し、ＥＸＰ−0523は記載した実
験的流体の最も大きな粘度範囲を示している。ＥＸＰ−
0323は回転及び遠心分離圧縮装置で用いるのによく適し
ており、、この場合、油対冷却剤の％は、油分離器又は
油対冷却剤比を限定するための他の装置の存在により、
その装置の蒸発段階では低くなっている。ＥＸＰ−0396
は、油含有量が蒸発器で潤滑剤の15〜20重量％になるよ
うな自動車空調で用いられるような往復コンプレッサー
装置で用いるのによく適している。流体のあるものは、
必要な混和性を依然として維持しながら、重量で僅かな
量の鉱油を含むことができる。
【００５３】これらの流体の幾つかの、例えば水冷却用
圧縮冷却装置で用いられているテトラフルオロジメチル
エーテルとの広い範囲の混和性が認められている。
【００５４】上記データーを考慮して、本願では、混合
及び非混合エステルを用いて誘導された分岐鎖カルボン
酸誘導体の増大と共に増大した粘度及び改良されたヒド
ロフルオロカーボン混和性が示されていると結論付ける
ことができる。加水分解安定性、潤滑性、粘度指数、及
び流動性が改良されることが見出されたと言う意味で、
エステルを形成するのに用いた分岐鎖酸と共に直鎖酸を
用いることにより他の結果が得られている。しかし、Ｃ
−11より大きな直鎖酸は、混和性を不適切になる程低下
するので有用ではない。
【００５５】潤滑剤組成物は、米国特許第4,851,144 号
明細書（その記載は参考のためここに入れてある）で挙
げられているような酸化防止剤、腐食防止剤、加水分解
防止剤等の如き通常の添加物を含んでいてもよいことは
分かるであろう。前記記載及び特許請求の範囲で用いら
れている％は、そのような添加物を添加する前に規定さ
れた組成物として考えるべきである。
【００５６】本出願人は、更にエステルを含まない冷却
剤と比較して、冷却剤に対する影響を示すためエステル
ＥＸＰ−0323についての安定性及びファレックス(fale
x）試験を行なった。エステルは、重量で12.6％のＣ−
７酸、57.3％の分岐鎖酸、及び29.1％のＣ−10酸を含む
ジペンタエリトリトールエステルであった。
【００５７】ＥＸＰ−0323を密閉モーター材料及びパー
ル(Parr)ボンベ（密封したステンレス鋼容器）中の種々
のエラストマーと14日間ＨＦＣ−134aに対して曝した。
試験は50％の冷却剤及び50％のＥＸＰ−0323を用いて19
4 °Ｆ及び347 °Ｆで行なった。材料に対する効果は、
コンプレッサー製造業者及びモーター製造業者の両方に
よって受け入れることができるものであることが判明し
た。潤滑剤又は冷却剤に対する悪影響は本質的に存在し
ていなかった。ＥＸＰ−0395及びＥＸＰ−0396について
347 °Ｆで更に試験を行い、同様な結果を得た。
【００５８】次に記載するファレックス試験は、鋼ピン
及びベー(vee）ブロックを用いて行われた。荷重装置を
適用して350 lbの荷重を生じさせた。この荷重又は約8
7,000サイクルで５時間機械を操作した。鋼試験片の摩
耗を重量減少について測定した。ＨＦＣ−134aを用いた
場合及び用いない場合についての結果を得た。試験は、
ポリグリコール及び本願のエステルＥＸＰ−0323を存在
させて行われた。結果を表IIに示す。
【００５９】ＨＦＣ−134aを用いないと、結果はＥＸＰ
−0323エステル及びポリグリコールの場合と本質的に同
じであった。ＥＸＰ−0323は、ＨＦＣ−134a冷却剤が存
在している場合の方が冷却剤が存在しない場合よりも実
質的によかった。ポリグリコールは冷却剤の存在下でＥ
ＸＰ−0323よりも劣っていた。ＨＦＣ−134aと共に用い
たポリグリコール潤滑剤は、銅成分と問題を生ずること
も知られている。用いられたポリグリコールは、エステ
ルＥＸＰ−0323と本質的に同じ粘着をもっていた。
【００６０】冷却剤潤滑に対する化学的安定性について
の測定は、一般に「密封管法」により測定された。この
試験では、潤滑剤及び冷却剤をバルブ鋼の帯と一緒にガ
ラス管の中にいれ、上昇させた温度で或る時間老化させ
た〔スポーシャス(Spauschus）1984〕。銅又はアルミニ
ウムの如き付加的金属を加えてもよい。潤滑剤及び金属
片を肉眼検査する。ガスクロマトグラフ法によりガスを
分析してもよい。潤滑剤を組成及び金属含有量の変化に
ついて分析してもよい〔サンフォルデンケルSanvordenk
er) 1985〕。
【００６１】ＥＸＰ−0396を次の冷却剤に入れて14日間
試験したが、観察できる変化はなかった：Ｅ−134 、Ｅ
−245 値及びＲ134a。
【００６２】特に潤滑剤及び冷却剤を、銅及び鋼触媒と
一緒に密封管中に入れ、14日間347°Ｆに加熱し、前記
表に記載したエステル及び図面に記載した冷却剤を用い
て非常に好ましい結果が得られた。更に14日間試験を延
長しても反応或は劣化は認められなかった。
【００６３】それらの結果は潤滑剤がこの環境中で安定
であることを示している。銅メッキの徴候は認められな
かった。Ｒ−134aを劣化について試験し、組成物中本質
的に変化しないことが見出された。潤滑剤に対して行わ
れた初期物理的及び化学的試験では、観察可能な変化は
示していなかった。同様に良好な結果が、ＨＦＣエーテ
ル及び殆どのＣＦＣ及びＨＣＦＣ型の冷却剤を用いて得
られている。
【００６４】本発明を例示するやり方で記述してきた
が、用いられた用語は限定的性質を持つものではなく記
載上の言葉としての性質を持つものである事は分かるで
あろう。例えば、本願の実験的流体で用いられているカ
ルボン酸はモノカルボン酸である。しかし、特許請求の
範囲で用いられているカルボン酸と言う用語は、カルボ
キシル基、−ＣＯＯＨを有する化合物を意味する。従っ
て、特許請求されている組成物は、カルボン酸と言う用
語の意味内で、分岐していても或は直鎖でも、ジカルボ
ン酸、又はモノカルボン酸とジカルボン酸との組合せか
ら誘導されたものでもよい。特許請求の範囲で用いられ
ている用語モノ又はジ−ペンタエリトリトールエステル
とは、エステルを生ずる有機酸との反応の前にアルコー
ルがフッ素化されている場合に形成されたエステルも更
に含むものである。
【００６５】本発明の多くの変更及び修正が上記教示を
考慮して可能であることは明らかである。従って、特に
記述したもの以外で、特許請求の範囲内で本発明を実施
できることは分かるであろう。
【００６６】 表Ｉ 実験的流体の物理的特性 潤滑剤 粘度 粘度 エステルについての記載 cSt 40℃ cSt100℃ EXP-0316 55.9 8.6 混合物 ジペンタエリトリトールエステルとＴＭＰエス テル (1.)Ｄｉ−ＰＥエステル73％（12.6％Ｃ−７； 57.3％分岐鎖Ｃ−９；29.1％Ｃ−10酸から誘導 ）（2.) ＴＭＰエステル27％（50％Ｃ−５；50 ％Ｃ−７酸から誘導） EXP-0323 123.9 14.7 ジペンタエリトリトールエステル（12.6％Ｃ− ７；57.3％分岐鎖Ｃ−９；29.1％Ｃ−10酸から 誘導） EXP-0440 114.3 13.87 一方のＤｉ−ＰＥエステルと他方のＤｉ−ＰＥ エステルとの混合物（1.）Ｄｉ−ＰＥ67％（15 ％Ｃ−７；15％Ｃ−８、Ｃ−10；70％分岐鎖Ｃ −９酸から誘導）（2.）Ｄｉ−ＰＥエステル33 ％（60％Ｃ5 ；25％Ｃ−８；15％Ｃ−10酸から 誘導） 表Ｉ（続き） 潤滑剤 粘度 粘度 エステルについての記載 cSt 40℃ cSt100℃ EXP-0395 177.7 12.8 ジペンタエリトリトールエステル（15％Ｃ−７ ；15％Ｃ−８、Ｃ−10；70％分岐鎖Ｃ−９酸か ら誘導） EXP-0396 63.7 8.8 モノペンタエリトリトールエステル（70％分岐 鎖Ｃ−９；30％Ｃ−７、Ｃ−８、Ｃ−10酸から 誘導） EXP-0397 107 12.9 混合物、 ジペンタエリトリトールエステルとＴＭＰエス テル、 （1.）Ｄｉ−ＰＥエステル87.5％（15％Ｃ−７ ；15％Ｃ−８、Ｃ−10；70％分岐鎖Ｃ−９酸か ら誘導）（2.）ＴＭＰエステル12.5％（50％Ｃ −５；50％Ｃ−７酸から誘導） EXP-0372 29.5 5.5 75％Ｃ−７；25％分岐鎖Ｃ−９ EXP-0521 13-14 3.15 分岐鎖Ｃ−９、ＮＰＧ EXP-0522 37.26 7.04 分岐鎖Ｃ−９、ＴＭＰ EXP-0523 371.42 24.9 分岐鎖Ｃ−９、Ｄｉ−ＰＥ EXP-0504 111.5 12.4 分岐鎖Ｃ−９、ＰＥ 表II ＨＦＣ−134a無し ＨＦＣ−134a有り 重量減少（g) 重量減少（g) ポリグリコール 0.0375 0.0578 EXP-0323 0.0445 0.0007
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は、分岐鎖Ｃ−９カルボン酸を増大して
誘導した幾つかのポリオールエステルとＨＦＣ−134aと
の混和性及び粘度を示すグラフである。
【図２】第２図は、冷却剤ＨＦＣ−134aと試験化合物Ｅ
ＸＰ−0316との、種々の温度及び種々の油（油とは用
語、潤滑剤又は合成潤滑剤と同じ）重量％での混和限界
を示すグラフである。
【図３】第３図は、エステルＥＸＰ−0316単独及び鉱油
を含んだ場合と比較した、冷却剤ＨＦＣ−134aと混合し
た本願のＥＸＰ−0316の混和限界を示すグラフである。
【図４】第４図は、種々の油重量％及び種々の温度で
の、本願のエステルＥＸＰ−0440と冷却剤ＨＦＣ−134a
との混和限界を示すグラフである。
【図５】第５図は、本願のエステルＥＸＰ−0396とＨＦ
Ｃ−134aとの、種々の温度対種々の油重量％での混和限
界を示すグラフである。
【図６】第６図は、本願のエステルＥＸＰ−0395と冷却
剤ＨＦＣ−134aとの、種々の温度対種々の油重量％での
混和限界を示すグラフである。
【図７】第７図は、本願のエステルＥＸＰ−0323と冷却
剤ＨＦＣ−134aとの、種々の温度対種々の油重量％での
混和限界を示すグラフである。
【図８】第８図は、本願のエステルＥＸＰ−0397と冷却
剤ＨＦＣ−134aとの、種々の温度対種々の油重量％での
混和限界を示すグラフである。
【図９】第９図は、鉱油を含む場合及び含まない場合に
ついてのエステルＥＸＰ−0397の混和限界を示すグラフ
である。
【図１０】第10図は、鉱油を含む場合及び含まない場合
と比較したＥＸＰ−0395の混和限界を示すグラフであ
る。
【図１１】第11図は、冷却剤がテトラフルオロジメチル
エーテルである場合の第７図と同様なグラフである。
【図１２】第12図は、冷却剤がテトラフルオロジメチル
エーテルである場合の第６図と同様なグラフである。
【図１３】第13図は、ＥＸＰ−0448がＥＸＰ−0323と鉱
油との混合物であり、冷却剤がテトラフルオロジメチル
エーテルである場合の第11図と同様なグラフである。
【図１４】第14図は、ＥＸＰ−0372とＨＦＣ−134aとの
混和限界を示すグラフである。
【図１５】第15図は、ＥＸＰ−0521の混和限界を示す第
14図と同様なグラフである。
【図１６】第16図は、ＥＸＰ−0522の混和限界を示す第
14図と同様なグラフである。
【図１７】第17図は、ＥＸＰ−0523の混和限界を示す上
記グラフと同様なグラフである。
【図１８】第18図は、ＥＸＰ−0504とＨＦＣ−134aとの
混和限界を示すグラフである。
【図１９】第19図は、ＥＸＰ−0323とＨＦＣ−134aとの
混和限界を示すグラフである。
【図２０】第20図は、ＥＸＰ−0341の混和限界を示す第
19図と同様なグラフである。
【図２１】第21図は、ＥＸＰ−0396とＨＦＣ−134aとの
混和限界を示すグラフである。
【図２２】第22図は、ＥＸＰ−0395の混和限界を示す第
21図と同様なグラフである。
【図２３】第23図は、ペンタエリトリトールエステルＩ
ＳＯ68-100と、ＨＦＣ−134aとの混和限界を示すグラフ
である。
【図２４】第24図は、ほぼ100 ％分岐鎖Ｃ−９酸と種々
のアルコールとの混和限界を示す第23図と同様なグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｎ 30:08 40:30 70:00 (56)参考文献 特開 昭54−64264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−131548（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開406479（ＥＰ，Ａ １) 国際公開90／12849（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C10M 105/38 C10N 40:30 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤、お
    よびエステル潤滑剤ベースを含む流体組成物であって、
    該エステル潤滑剤ベースは、圧縮冷却に適した粘度を有
    し、−６．６７℃〜２６．６７℃（２０°Ｆ〜８０°
    Ｆ）の範囲で潤滑剤ベース対冷却剤の重量％で少なくと
    も３％で該非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤に混和す
    ることができ、該潤滑剤ベースは、モノペンタエリスリ
    トールを、実質的に７０％の分岐３，５，５，トリ−メ
    チルヘキサン酸ならびに３０％のＣ7、Ｃ8およびＣ10直
    鎖カルボン酸からなる酸ブレンドと反応させることによ
    って作られたエステルから本質的になる、流体組成物。
  2. 【請求項２】 圧縮冷却システムでの使用のための流体
    組成物を調製する方法であって、非塩素化、フッ素化炭
    化水素冷却剤、および潤滑剤ベース組成物を混合する工
    程を包含し、該潤滑剤ベース組成物は圧縮冷却に適した
    粘度を有し、−６．６７℃〜２６．６７℃（２０°Ｆ〜
    ８０°Ｆ）の範囲で潤滑剤ベース対冷却剤の重量％で少
    なくとも３％で該非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤に
    混和することができるエステル潤滑剤ベースを含み、該
    潤滑剤ベースは、モノペンタエリスリトールを、実質的
    に７０％の分岐３，５，５，トリ−メチルヘキサン酸お
    よび３０％のＣ7、Ｃ8およびＣ10直鎖カルボン酸からな
    る酸ブレンドと反応させることによって作られたエステ
    ルから本質的になる、方法。
  3. 【請求項３】 流体組成物で圧縮冷却装置を潤滑するこ
    とによって該圧縮冷却装置を潤滑する方法であって、該
    流体組成物は、非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤、お
    よびエステル潤滑剤ベースを含み、該エステル潤滑剤ベ
    ースは圧縮冷却に適した粘度を有し、−６．６７℃〜２
    ６．６７℃（２０°Ｆ〜８０°Ｆ）の範囲で潤滑剤ベー
    ス対冷却剤の重量％で少なくとも３％で該非塩素化、フ
    ッ素化炭化水素冷却剤に混和することができ、該潤滑剤
    ベースは、モノペンタエリスリトールを、実質的に７０
    ％の分岐３，５，５，トリ−メチルヘキサン酸ならびに
    ３０％のＣ7、Ｃ8およびＣ10直鎖カルボン酸からなる酸
    ブレンドと反応させることによって作られる、方法。
  4. 【請求項４】 非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤、お
    よびエステル潤滑剤ベースを含む流体組成物であって、
    該エステル潤滑剤ベースは、圧縮冷却に適し た粘度を有
    し、−６．６７℃〜２６．６７℃（２０°Ｆ〜８０°
    Ｆ）の範囲で潤滑剤ベース対冷却剤の重量％で少なくと
    も３％で該非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤に混和す
    ることができ、該潤滑剤ベースは、ジペンタエリスリト
    ールを、実質的に７０％の分岐３，５，５，トリ−メチ
    ルヘキサン酸ならびに３０％のＣ 7 、Ｃ 8 およびＣ 10 直鎖
    カルボン酸からなる酸ブレンドと反応させることによっ
    て作られたエステルから本質的になる、流体組成物。
  5. 【請求項５】 圧縮冷却システムでの使用のための流体
    組成物を調製する方法であって、非塩素化、フッ素化炭
    化水素冷却剤、および潤滑剤ベース組成物を混合する工
    程を包含し、該潤滑剤ベース組成物は圧縮冷却に適した
    粘度を有し、−６．６７℃〜２６．６７℃（２０°Ｆ〜
    ８０°Ｆ）の範囲で潤滑剤ベース対冷却剤の重量％で少
    なくとも３％で該非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤に
    混和することができるエステル潤滑剤ベースを含み、該
    潤滑剤ベースは、ジペンタエリスリトールを、実質的に
    ７０％の分岐３，５，５，トリ−メチルヘキサン酸およ
    び３０％のＣ 7 、Ｃ 8 およびＣ 10 直鎖カルボン酸からなる
    酸ブレンドと反応させることによって作られたエステル
    から本質的になる、方法。
  6. 【請求項６】 流体組成物で圧縮冷却装置を潤滑するこ
    とによって該圧縮冷却装置を潤滑する方法であって、該
    流体組成物は、非塩素化、フッ素化炭化水素冷却剤、お
    よびエステル潤滑剤ベースを含み、該エステル潤滑剤ベ
    ースは圧縮冷却に適した粘度を有し、−６．６７℃〜２
    ６．６７℃（２０°Ｆ〜８０°Ｆ）の範囲で潤滑剤ベー
    ス対冷却剤の重量％で少なくとも３％で該非塩素化、フ
    ッ素化炭化水素冷却剤に混和することができ、該潤滑剤
    ベースは、ジペンタエリスリトールを、実質的に７０％
    の分岐３，５，５，トリ−メチルヘキサン酸ならびに３
    ０％のＣ 7 、Ｃ 8 およびＣ 10 直鎖カルボン酸からなる酸ブ
    レンドと反応させることによって作られる、方法。
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