JP4156892B2 - Refrigeration oil - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍機油に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のオゾン層破壊問題や地球温暖化問題の観点から、冷媒代替化や冷凍システムの高効率化が検討されている。冷媒代替化においては、CFC(クロロフルオロカーボン)やHCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)等の塩素含有冷媒からHFC(ハイドロフルオロカーボン)への切り替えが進められている。またその一方で、HFC冷媒も地球温暖化問題の観点からは規制の対象となり得るため、二酸化炭素やアンモニア、ハイドロカーボン等の自然系冷媒の適用が検討されている。
【0003】
このような冷媒代替化の動きにあわせて、代替冷媒用冷凍機油の開発が進められている。冷凍機油に要求される特性としては潤滑性、冷媒相溶性、熱・加水分解安定性、電気絶縁性、低吸湿性等があり、冷媒の種類や用途によってこれらの要求性能を満たすような基材が選択される。例えばHFC用冷凍機油の基材としては、冷媒との相溶性を有するエステル、エーテル、カーボネート等の含酸素化合物、あるいは冷媒相溶性に劣るものの潤滑性や熱・加水分解安定性に優れたアルキルベンゼン等が使用されている。このうち、エステルとしては、脂肪族多価アルコールと脂肪酸との反応により得られるポリオールエステル(例えば特許文献1、2)、脂環式ポリカルボン酸エステル(例えば特許文献3)等が知られている。
【0004】
【特許文献1】
特表平3−505602号公報
【特許文献2】
特開平3−128991号公報
【特許文献3】
特開平9−221690号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような冷媒代替化の一方で、冷凍システムの高効率化の観点から冷凍機油の低粘度化が検討されている。しかしながら、冷凍機油本来の特性を損なわずに冷凍機油を十分に低粘度化することは非常に困難である。
【0006】
例えば特許文献1、2に記載のポリオールエステルの場合、原料に用いる脂肪酸としてアルキル基の炭素数が小さいものを選定することで冷凍機油の低粘度化が可能である。しかし、一般に脂肪酸のアルキル基が小さくなると、得られるエステルの熱・加水分解安定性が低下してしまう。
【0007】
また、特許文献3に記載の脂環式ポリカルボン酸エステルは比較的良好な熱・加水分解安定性を示すが、エステル部位の末端アルキル基の炭素数が大きいものは冷媒との相溶性が十分でなく、一方、末端アルキル基の炭素数が小さいものは熱・加水分解安定性に劣る上、潤滑性も十分ではない。
【0008】
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、低粘度化した場合であっても潤滑性、熱・加水分解安定性、冷媒相溶性及び電気絶縁性が高水準に維持されており、HFC冷媒や自然系冷媒が使用される冷凍システムにおける高効率化と信頼性の向上との双方を達成可能な冷凍機油を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の冷凍機油は、2個以上の側鎖を有する炭素数9の分岐鎖アルコールとアジピン酸とのエステルを含有することを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、2個以上の側鎖を有する炭素数9の分岐鎖アルコールとアジピン酸とのエステルを冷凍機油に含有せしめることによって、潤滑性、熱・加水分解安定性、冷媒相溶性及び電気絶縁性を損なわずに冷凍機油を十分に低粘度化できる。従って、本発明の冷凍機油をHFC冷媒や自然系冷媒が使用される冷凍システムに使用することで、当該システムにおける高効率化と信頼性の向上との双方が達成可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0012】
本発明の冷凍機油は、炭素数9の分岐鎖アルコールとアジピン酸とのエステル(以下、「本発明にかかるエステル」という)を含有するものである。
【0013】
本発明にかかるエステルのアルコール成分は、炭素数9の分岐鎖アルコールである。なお、アルコール成分が直鎖アルコールであると、得られるエステルの冷媒相溶性が不十分となる。また、アルコール成分が分岐鎖アルコールであっても、炭素数が8以下の場合には得られるエステルの潤滑性が不十分となり、炭素数が10以上の場合には得られるエステルの冷媒相溶性が不十分となる。
【0014】
また、炭素数9の分岐鎖アルコールは飽和アルコール、不飽和アルコールのいずれであってもよいが、熱安定性の点から飽和アルコールであることが好ましい。
【0015】
炭素数9の分岐鎖アルコールにおける主鎖の炭素数は特に制限されないが、冷媒相溶性の点から、7以下であることが好ましい。また、潤滑性の点からは、当該主鎖の炭素数が5以上であることが好ましい。
【0016】
また、炭素数9の分岐鎖アルコールにおける側鎖としては、冷媒相溶性の点から、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
【0017】
また、炭素数9の分岐鎖アルコールにおける側鎖の数は特に制限されないが、熱・加水分解安定性の点から、2個以上が好ましく、3個以上がより好ましい。
【0018】
炭素数9の分岐鎖アルコールとしては、具体的には、テトラメチルペンタノール(メチル基の置換位置は任意である)、エチルジメチルペンタノール(メチル基及びメチル基の置換位置は任意である)、トリメチルヘキサノール(メチル基の置換位置は任意である)、エチルメチルヘキサノール(メチル基及びエチル基の置換位置は任意である)、ジメチルヘプタノール(メチル基の置換位置は任意である)、エチルヘプタノール(エチル基の置換位置は任意である)等が挙げられる。これらの中でも、トリメチルヘキサノール(メチル基の置換位置は任意である)及びジメチルヘプタノール(メチル基の置換位置は任意である)が好ましく、トリメチルヘキサノール(メチル基の置換位置は任意である)がより好ましく、3,5,5−トリメチルヘキサノールが特に好ましい。
【0019】
また、本発明にかかるエステルの酸成分は、アジピン酸である。酸成分がアジピン酸よりも炭素数の小さい二塩基酸である場合には、得られるエステルの熱安定性が不十分となる。また、酸成分がアジピン酸よりも炭素数の大きい二塩基酸である場合には、得られるエステルの冷媒相溶性が不十分となる。さらに、酸成分が分岐鎖状二塩基酸である場合には、得られるエステルの潤滑性が不十分となる。
【0020】
本発明にかかるエステルは、上述の炭素数9の分岐鎖アルコールとアジピン酸とのエステルである。当該エステルは部分エステル(モノエステル)又は完全エステル(ジエステル)のいずれであってもよいが、冷媒相溶性及び熱・加水分解安定性の点からは完全エステル(ジエステル)が好ましい。また、完全エステルの場合、2個の分岐鎖アルコールは同一でも異なっていてもよい。
【0021】
また、本発明にかかるエステルとして部分エステルと完全エステルとの混合物を用いる場合、当該混合物における部分エステルと完全エステルとの比率は特に制限されないが、冷媒相溶性及び熱・加水分解安定性の点から、部分エステルと完全エステルとの合計量を基準として、完全エステルが80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらにより好ましく、98質量%以上であることがより一層好ましく、99質量%以上であることが特に好ましく、99.5質量%以上であることが最も好ましい。
【0022】
本発明にかかるエステルは、所定の酸成分とアルコール成分とを、常法にしたがって(好ましくは窒素等の不活性ガス雰囲気下、エステル化触媒の存在下又は無触媒下で加熱しながら)エステル化することにより調製される。
【0023】
エステル化反応を行うに際し、アルコール成分の総量としては、例えば酸成分1当量に対して1.0〜1.5当量、好ましくは1.05〜1.2当量用いられる。
【0024】
更に、上記酸成分及びアルコール成分の代わりに、当該酸成分の低級アルコールエステル及び/又は当該アルコールの酢酸エステル、プロピオン酸エステル等を用いて、エステル交換反応により本発明に係るエステルを得ることも可能である。
【0025】
エステル化反応に用いられるエステル化触媒としては、ルイス酸類、アルカリ金属塩、スルホン酸類等が挙げられる。より具体的には、ルイス酸としては、アルミニウム誘導体、スズ誘導体、チタン誘導体等が例示され、アルカリ金属塩としては、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド等が挙げられる。また、スルホン酸類としては、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、硫酸等が挙げられる。これらの中でも、得られるエステルの熱・加水分解安定性に及ぼす影響を考慮すると、アルミニウム誘導体、スズ誘導体、チタン誘導体等のルイス酸類が好ましく、さらには反応効率の点でスズ誘導体が特に好ましい。
【0026】
エステル化触媒の使用量は、例えば、原料である酸成分及びアルコール成分の総量に対して、0.1〜1質量%程度である。
【0027】
エステル化反応における反応温度としては150〜230℃が例示され、通常3〜30時間で反応は完結する。
【0028】
エステル化反応終了後、過剰の原料を減圧下又は常圧下において留去し、引き続いて慣用の精製方法、例えば液液抽出、減圧蒸留、活性炭処理等の吸着精製処理等により、エステル化合物を精製することができる。
【0029】
本発明の冷凍機油は、本発明にかかるエステルのみからなるものであってもよく、当該エステルと他の基油及び/又は添加剤との混合物であってもよいが、本発明にかかるエステルの含有量は、冷凍機油全量基準で、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましく、60質量%以上であることが特に好ましい。本発明にかかるエステルの含有量が上記の条件を満たすと、当該エステルに起因する優れた各種特性がより効果的に発揮される。
【0030】
本発明の冷凍機油においては、上述した通り、本発明にかかるエステル以外の基油を用いることができる。かかる基油としては、ポリオールエステルやコンプレックスエステル等の本発明にかかるエステル以外のエステル、ポリグリコール、ポリビニルエーテル、ケトン、ポリフェニルエーテル、シリコーン、ポリシロキサン、パーフルオロエーテル等の酸素を含有する合成油が挙げられる。
【0031】
本発明の冷凍機油が本発明にかかるエステル以外の酸素を含有する合成油を含有する場合、当該合成油の含有量は特に制限されない。しかしながら、冷凍システムの高効率化と冷凍機油の熱・加水分解安定性との両立という観点からは、当該合成油の含有量は、質量換算で、本発明にかかるエステルの含有量の1.5倍以下であることが好ましく、1倍以下であることがより好ましく、0.5倍以下であることがさらに好ましく、0.25倍以下であることがさらにより好ましく、0.1倍以下であることが一層好ましく、0.05倍以下であることが特に好ましい。
【0032】
本発明の冷凍機油は、本発明にかかるエステル及び必要に応じてその他の酸素を含有する合成油を含有するものであり、これらの成分は主として基油として用いられる。本発明の冷凍機油は、添加剤未添加の状態(すなわち基油100質量%)でも好適に用いることができるが、必要に応じて後述する各種添加剤を配合した態様で使用することもできる。
【0033】
すなわち、本発明の冷凍機油の耐摩耗性、耐荷重性をさらに改良するために、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルのアミン塩、塩素化リン酸エステル、亜リン酸エステル及びチオリン酸エステルから選ばれる少なくとも1種のリン化合物を配合することができる。これらのリン化合物は、リン酸又は亜リン酸とアルカノール、ポリエーテル型アルコールとのエステルあるいはその誘導体である。
【0034】
本発明で用いられるリン酸エステルとしては、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリヘプチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリノニルホスフェート、トリデシルホスフェート、トリウンデシルホスフェート、トリドデシルホスフェート、トリトリデシルホスフェート、トリテトラデシルホスフェート、トリペンタデシルホスフェート、トリヘキサデシルホスフェート、トリヘプタデシルホスフェート、トリオクタデシルホスフェート、トリオレイルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート等;
酸性リン酸エステルとしては、モノブチルアシッドホスフェート、モノペンチルアシッドホスフェート、モノヘキシルアシッドホスフェート、モノヘプチルアシッドホスフェート、モノオクチルアシッドホスフェート、モノノニルアシッドホスフェート、モノデシルアシッドホスフェート、モノウンデシルアシッドホスフェート、モノドデシルアシッドホスフェート、モノトリデシルアシッドホスフェート、モノテトラデシルアシッドホスフェート、モノペンタデシルアシッドホスフェート、モノヘキサデシルアシッドホスフェート、モノヘプタデシルアシッドホスフェート、モノオクタデシルアシッドホスフェート、モノオレイルアシッドホスフェート、ジブチルアシッドホスフェート、ジペンチルアシッドホスフェート、ジヘキシルアシッドホスフェート、ジヘプチルアシッドホスフェート、ジオクチルアシッドホスフェート、ジノニルアシッドホスフェート、ジデシルアシッドホスフェート、ジウンデシルアシッドホスフェート、ジドデシルアシッドホスフェート、ジトリデシルアシッドホスフェート、ジテトラデシルアシッドホスフェート、ジペンタデシルアシッドホスフェート、ジヘキサデシルアシッドホスフェート、ジヘプタデシルアシッドホスフェート、ジオクタデシルアシッドホスフェート、ジオレイルアシッドホスフェート等;
酸性リン酸エステルのアミン塩としては、上記の酸性リン酸エステルと、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン等のアミンと、の塩等;
塩素化リン酸エステルとしては、トリス・ジクロロプロピルホスフェート、トリス・クロロエチルホスフェート、トリス・クロロフェニルホスフェート、ポリオキシアルキレン・ビス[ジ(クロロアルキル)]ホスフェート等;
亜リン酸エステルとしては、ジブチルホスファイト、ジペンチルホスファイト、ジヘキシルホスファイト、ジヘプチルホスファイト、ジオクチルホスファイト、ジノニルホスファイト、ジデシルホスファイト、ジウンデシルホスファイト、ジドデシルホスファイト、ジオレイルホスファイト、ジフェニルホスファイト、ジクレジルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリペンチルホスファイト、トリヘキシルホスファイト、トリヘプチルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリノニルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリウンデシルホスファイト、トリドデシルホスファイト、トリオレイルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト等;
チオリン酸エステルとしては、トリブチルフォスフォロチオネート、トリペンチルフォスフォロチオネート、トリヘキシルフォスフォロチオネート、トリヘプチルフォスフォロチオネート、トリオクチルフォスフォロチオネート、トリノニルフォスフォロチオネート、トリデシルフォスフォロチオネート、トリウンデシルフォスフォロチオネート、トリドデシルフォスフォロチオネート、トリトリデシルフォスフォロチオネート、トリテトラデシルフォスフォロチオネート、トリペンタデシルフォスフォロチオネート、トリヘキサデシルフォスフォロチオネート、トリヘプタデシルフォスフォロチオネート、トリオクタデシルフォスフォロチオネート、トリオレイルフォスフォロチオネート、トリフェニルフォスフォロチオネート、トリクレジルフォスフォロチオネート、トリキシレニルフォスフォロチオネート、クレジルジフェニルフォスフォロチオネート、キシレニルジフェニルフォスフォロチオネート、トリス(n−プロピルフェニル)フォスフォロチオネート、トリス(イソプロピルフェニル)フォスフォロチオネート、トリス(n−ブチルフェニル)フォスフォロチオネート、トリス(イソブチルフェニル)フォスフォロチオネート、トリス(s−ブチルフェニル)フォスフォロチオネート、トリス(t−ブチルフェニル)フォスフォロチオネート等、
が挙げられる。本発明においては、これらのリン化合物のうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0035】
本発明の冷凍機油における上記リン化合物の含有量は特に制限されないが、冷凍機油全量基準で、好ましくは0.01〜5.0質量%、より好ましくは0.02〜3.0質量%である。
【0036】
また、本発明の冷凍機油においては、下記化合物(i)〜(viii):
(i)フェニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物
(ii)アルキルグリシジルエーテル型エポキシ化合物
(iii)グリシジルエステル型エポキシ化合物
(iv)アリルオキシラン化合物
(v)アルキルオキシラン化合物
(vi)脂環式エポキシ化合物
(vii)エポキシ化脂肪酸モノエステル
(viii)エポキシ化植物油
から選ばれる少なくとも1種のエポキシ化合物を配合することができる。これらのエポキシ化合物を用いると、冷凍機油の熱・加水分解安定性が向上する傾向にある。
【0037】
(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、具体的には、フェニルグリシジルエーテル又はアルキルフェニルグリシジルエーテルが例示できる。ここでい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個有するものが挙げられ、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n−ブチルフェニルグリシジルエーテル、i−ブチルフェニルグリシジルエーテル、sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、tert−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等が好ましいものとして例示できる。
【0038】
(ii)アルキルグリシジルエーテル型エポキシ化合物としては、具体的には、デシルグリシジルエーテル、ウンデシルグリシジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテル、トリデシルグリシジルエーテル、テトラデシルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリアルキレングリコールモノグリシジルエーテル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル等が例示できる。
【0039】
(iii)グリシジルエステル型エポキシ化合物としては、具体的には下記一般式(1):
【化1】

Figure 0004156892
[式(1)中、Rは炭素数1〜18の炭化水素基を表す]
で表される化合物が挙げられる。
【0040】
上記一般式(1)においてRで表される炭化水素基としては、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のアルケニル基、炭素数5〜7のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアルキルシクロアルキル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜18のアルキルアリール基、炭素数7〜18のアリールアルキル基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数5〜15のアルキル基、炭素数2〜15のアルケニル基、フェニル基及び炭素数1〜4のアルキル基を有するアルキルフェニル基が好ましい。
【0041】
このようなグリシジルエステル型エポキシ化合物の中でも、好ましいものとしては、具体的には例えば、グリシジル−2,2−ジメチルオクタノエート、グリシジルベンゾエート、グリシジル−tert−ブチルベンゾエート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が例示できる。
【0042】
(iv)アリルオキシラン化合物としては、具体的には、1,2−エポキシスチレン、アルキル−1,2−エポキシスチレン等が例示できる。
【0043】
(v)アルキルオキシラン化合物としては、具体的には、1,2−エポキシブタン、1,2−エポキシペンタン、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシヘプタン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシノナン、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシウンデカン、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシトリデカン、1,2−エポキシテトラデカン、1,2−エポキシペンタデカン、1,2−エポキシヘキサデカン、1,2−エポキシヘプタデカン、1,1,2−エポキシオクタデカン、2−エポキシノナデカン、1,2−エポキシイコサン等が例示できる。
【0044】
(vi)脂環式エポキシ化合物としては、下記一般式(2):
【化2】
Figure 0004156892
で表される化合物のように、エポキシ基を構成する炭素原子が直接脂環式環を構成している化合物が挙げられる。
【0045】
このような脂環式エポキシ化合物としては、具体的には、1,2−エポキシシクロヘキサン、1,2−エポキシシクロペンタン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、エキソ−2,3−エポキシノルボルナン、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、2−(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)−スピロ(1,3−ジオキサン−5,3'−[7]オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン、4−(1'−メチルエポキシエチル)−1,2−エポキシ−2−メチルシクロヘキサン、4−エポキシエチル−1,2−エポキシシクロヘキサン等が例示できる。
【0046】
(vii)エポキシ化脂肪酸モノエステルとしては、具体的には、エポキシ化された炭素数12〜20の脂肪酸と炭素数1〜8のアルコール又はフェノール、アルキルフェノールとのエステル等が例示できる。特にエポキシステアリン酸のブチルエステル、ヘキシルエステル、ベンジルエステル、シクロヘキシルエステル、メトキシエチルエステル、オクチルエステル、フェニルエステル及びブチルフェニルエステルが好ましく用いられる。
【0047】
(viii)エポキシ化植物油としては、具体的には、大豆油、アマニ油、綿実油等の植物油のエポキシ化合物等が例示できる。
【0048】
これらのエポキシ化合物の中でも、熱・加水分解安定性をより向上させることができることから、フェニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物、グリシジルエステル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、エポキシ化脂肪酸モノエステルが好ましく、グリシジルエステル型エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物がより好ましい。
【0049】
本発明の冷凍機油におけるエポキシ化合物の含有量は特に制限されないが、冷凍機油全量基準で好ましくは0.1〜5.0質量%であり、より好ましくは0.2〜2.0質量%である。なお、本発明においては、上記のエポキシ化合物のうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0050】
さらに、本発明における冷凍機油に対して、その性能をさらに高めるため、必要に応じて従来より公知の冷凍機油添加剤、例えばジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ビスフェノールA等のフェノール系の酸化防止剤;フェニル−α−ナフチルアミン、N,N−ジ(2−ナフチル)−p−フェニレンジアミン等のアミン系の酸化防止剤;ジチオリン酸亜鉛等の摩耗防止剤;塩素化パラフィン、硫黄化合物等の極圧剤;脂肪酸等の油性剤;シリコーン系化合物等の消泡剤;ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤;粘度指数向上剤;流動点降下剤:清浄分散剤等の添加剤のうちの1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて配合することも可能である。本発明のジフルオロメタン冷媒用冷凍機油におけるこれらの添加剤の含有量の総和は、特に制限されないが、冷凍機油全量基準で好ましくは10質量%以下であり、より好ましくは5質量%以下である。
【0051】
本発明の冷凍機油の動粘度は特に限定されないが、40℃における動粘度が好ましくは3〜100mm2/s、より好ましくは4〜50mm2/s、最も好ましくは5〜40mm2/sとすることができる。また、100℃における動粘度は好ましくは1〜20mm2/s、より好ましくは2〜10mm2/sとすることができる。さらに、低粘度化しても熱・加水分解安定性が良好であるという本発明の冷凍機油の特徴は、40℃における動粘度が好ましくは5〜35mm2/s、より好ましくは5〜25mm2/s、さらにより好ましくは5〜20mm2/s、最も好ましくは5〜15mm2/sの場合により顕著となる。
【0052】
また、本発明の冷凍機油の体積抵抗率は特に限定されないが、好ましくは1.0×1011Ω・cm以上、より好ましくは1.0×1012Ω・cm以上、最も好ましくは1.0×1013Ω・cm以上とすることができる。特に、密閉型冷凍機用に用いる場合には高い電気絶縁性が必要となる傾向にある。なお、本発明において、体積抵抗率とは、JIS C 2101「電気絶縁油試験方法」に準拠して測定した25℃での値を表す。
【0053】
本発明の冷凍機油の水分含有量は特に限定されないが、冷凍機油全量基準で好ましくは200ppm以下、より好ましくは100ppm以下、最も好ましくは50ppm以下とすることができる。特に密閉型の冷凍機用に用いる場合には、油の熱・加水分解安定性や電気絶縁性への影響の観点から、水分含有量が少ないことが求められる。
【0054】
また、本発明の冷凍機油の全酸価は特に限定されないが、冷凍機又は配管に用いられている金属への腐食を防止するため、好ましくは0.1mgKOH/g以下、より好ましくは0.05mgKOH/g以下とすることができる。なお、本発明において、全酸価とは、JIS K 2501「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法」に準拠して測定した全酸価の値を表す。
【0055】
また、本発明の冷凍機油の灰分は特に限定されないが、本発明の冷凍機油の熱・加水分解安定性を高めスラッジ等の発生を抑制するため、好ましくは100ppm以下、より好ましくは50ppm以下とすることができる。なお、本発明において、灰分とは、JIS K 2272「原油及び石油製品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」に準拠して測定した灰分の値を表す。
【0056】
本発明の冷凍機油は、HFC冷媒、パーフルオロエーテル類等の含フッ素エーテル系冷媒、ジメチルエーテル等の非フッ素含有エーテル系冷媒及び二酸化炭素や炭化水素等の自然系冷媒と共に好適に使用される。これらの冷媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
【0057】
HFC冷媒としては、炭素数1〜3、好ましくは1〜2のハイドロフルオロカーボンが挙げられる。具体的には例えば、ジフルオロメタン(HFC−32)、トリフルオロメタン(HFC−23)、ペンタフルオロエタン(HFC−125)、1,1,2,2−テトラフルオロエタン(HFC−134)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)、1,1−ジフルオロエタン(HFC−152a)等のHFC、又はこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。これらの冷媒は用途や要求性能に応じて適宜選択されるが、例えばHFC−32単独;HFC−23単独;HFC−134a単独;HFC−125単独;HFC−134a/HFC−32=60〜80質量%/40〜20質量%の混合物;HFC−32/HFC−125=40〜70質量%/60〜30質量%の混合物;HFC−125/HFC−143a=40〜60質量%/60〜40質量%の混合物;HFC−134a/HFC−32/HFC−125=60質量%/30質量%/10質量%の混合物;HFC−134a/HFC−32/HFC−125=40〜70質量%/15〜35質量%/5〜40質量%の混合物;HFC−125/HFC−134a/HFC−143a=35〜55質量%/1〜15質量%/40〜60質量%の混合物等が好ましい例として挙げられる。さらに具体的には、HFC−134a/HFC−32=70/30質量%の混合物;HFC−32/HFC−125=60/40質量%の混合物;HFC−32/HFC−125=50/50質量%の混合物(R410A);HFC−32/HFC−125=45/55質量%の混合物(R410B);HFC−125/HFC−143a=50/50質量%の混合物(R507C);HFC−32/HFC−125/HFC−134a=30/10/60質量%の混合物;HFC−32/HFC−125/HFC−134a=23/25/52質量%の混合物(R407C);HFC−32/HFC−125/HFC−134a=25/15/60質量%の混合物(R407E);HFC−125/HFC−134a/HFC−143a=44/4/52質量%の混合物(R404A)等が挙げられる。
【0058】
また、自然系冷媒としては二酸化炭素や炭化水素等が挙げられる。ここで、炭化水素冷媒としては、25℃、1気圧で気体のものが好ましく用いられる。具体的には炭素数1〜5、好ましくは1〜4のアルカン、シクロアルカン、アルケン又はこれらの混合物である。具体的には例えば、メタン、エチレン、エタン、プロピレン、プロパン、シクロプロパン、ブタン、イソブタン、シクロブタン、メチルシクロプロパン又はこれらの2種以上の混合物等があげられる。これらの中でも、プロパン、ブタン、イソブタン又はこれらの混合物が好ましい。
【0059】
本発明の冷凍機油は、通常、冷凍システム内では上記冷媒と混合された冷凍機用流体組成物の形で存在している。この流体組成物における冷凍機油及び冷媒の含有割合は特に制限されないが、冷凍機油の含有量が、質量換算で、冷媒の含有量の0.01〜5倍であることが好ましく、0.02〜4倍であることが好ましい。
【0060】
本発明の冷凍機油は、その優れた電気特性や低い吸湿性から、あらゆる冷凍機の冷媒圧縮機の潤滑油として用いられる。使用される冷凍機としては、具体的にはルームエアコン、パッケージエアコン、冷蔵庫、自動車用エアコン、除湿機、冷凍庫、冷凍冷蔵倉庫、自動販売機、ショーケース、化学プラント等の冷却装置等が挙げられる。また、本発明の冷凍機油は、密閉型圧縮機を有する冷凍機に特に好ましく用いられる。さらに、本発明の冷凍機油は、往復動式、回転式、遠心式等の何れの形式の圧縮機にも使用可能である。
【0061】
本発明の冷凍機油は、前述の通り様々な冷凍機に好適に用いることが可能であるが、その冷凍機が備える冷媒循環サイクルの代表的な構成としては、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器、並びに必要に応じて乾燥器を具備するものが例示される。
【0062】
圧縮機としては、冷凍機油を貯留する密閉容器内に回転子と固定子からなるモーターと、前記回転子に嵌着された回転軸と、この回転軸を介して、前記モーターに連結された圧縮機部とを収納し、前記圧縮機部より吐出された高圧冷媒ガスが密閉容器内に滞留する高圧容器方式の圧縮機、冷凍機油を貯留する密閉容器内に回転子と固定子からなるモーターと、前記回転子に嵌着された回転軸と、この回転軸を介して、前記モーターに連結された圧縮機部とを収納し、前記圧縮機部より吐出された高圧冷媒ガスが密閉容器外へ直接排出される低圧容器方式の圧縮機、等が例示される。
【0063】
モーター部の電機絶縁システム材料である絶縁フィルムとしては、ガラス転移点50℃以上の結晶性プラスチックフィルム、具体的には例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリアミドイミド、ポリイミド群から選ばれる少なくとも一種の絶縁フィルム、あるいはガラス転移温度の低いフィルム上にガラス転移温度の高い樹脂層を被覆した複合フィルムが、引っ張り強度特性、電気電気絶縁性の劣化現象が生じにくく、好ましく用いられる。また、モーター部に使用されるマグネットワイヤとしては、ガラス転移温度120℃以上のエナメル被覆、例えば、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミド及びポリアミドイミド等の単一層、あるいはガラス転移温度の低い層を下層に、高い層を上層に複合被覆したエナメル被覆を有するものが好ましく用いられる。複合被覆したエナメル線としては、ポリエステルイミドを下層に、ポリアミドイミドを上層に被覆したもの(AI/EI)、ポリエステルを下層に、ポリアミドイミドを上層に被覆したもの(AI/PE)等が挙げられる。
【0064】
乾燥器に充填する乾燥剤としては、細孔径3.3オングストローム以下、25℃の炭酸ガス分圧250mmHgにおける炭酸ガス吸収容量が、1.0%以下であるケイ酸、アルミン酸アルカリ金属複合塩よりなる合成ゼオライトが好ましく用いられる。具体的には例えば、ユニオン昭和(株)製の商品名XH−9,XH−10,XH−11,XH−600等が挙げられる。
【0065】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明の内容を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何等限定されるものではない。
【0066】
[実施例1〜5、比較例1〜8]
実施例1〜5及び比較例1〜8に用いた基油及び添加剤は以下の通りである。これらを表1又は2に示す組成となるように配合して試料油を調製した。得られた各試料油の40℃及び100℃における動粘度、並びに全酸価を表1、2に示す。
【0067】
(基油)
基油1:3,5,5−トリメチルヘキサノールとアジピン酸とのエステル
基油2:3,6−ジメチルヘプタノールとアジピン酸とのエステル
基油3:2,4−ジメチルヘプタノールとアジピン酸とのエステル
基油4:2−エチルヘキサノールとアジピン酸とのエステル
基油5:2−メチルノナノールとアジピン酸とのエステル
基油6:3,5,5−トリメチルヘキサノールとセバシン酸とのエステル
基油7:2−エチルヘキサノールとテレフタル酸とのエステル
基油8:3,5,5−トリメチルヘキサノールとシュウ酸とのエステル
基油9:3,5,5−トリメチルヘキサノールとエチルマロン酸とのエステル
基油10:n−ノナノールとアジピン酸とのエステル。
【0068】
(添加剤)
添加剤1:グリシジル−2,2−ジメチルオクタノエート
添加剤2:トリクレジルホスフェート。
【0069】
次に、実施例1〜5及び比較例1〜8の各試料油について、以下に示す試験を行った。
【0070】
(冷媒との相溶性試験)
JIS−K−2211「冷凍機油」の「冷媒との相溶性試験方法」に準拠して、HFC134a冷媒40gに対して各試料油を10g配合し、−70〜40℃の間で冷媒と試料油との分離温度を測定した。得られた結果を表1、2に示す。なお、表1、2中、「>40」は冷媒/試料油混合物を40℃まで加温しても当該混合物が分離又は白濁していたことを意味する。また、「<−70」は冷媒/試料油混合物を−70℃まで冷却しても当該混合物の分離又は白濁が見られなかったことを意味する。
【0071】
(電気絶縁性試験)
JIS−C−2101「電気絶縁油試験方法」に準拠して、25℃における各試料油の体積抵抗率を測定した。得られた結果を表1、2に示す。
【0072】
(熱安定性試験)
JIS K 2211に準拠して、以下の手順で熱安定性試験を行った。先ず、試料油1mlをシールドグラスチューブに秤取し、HFC134a冷媒1ml及び触媒(鉄、銅、アルミニウムの各線)を加えてチューブを封管した。このチューブを175℃に加熱して2週間保持した後、試料油の外観、触媒の外観、析出物の有無を目視により観察した。得られた結果を表1、2に示す。
【0073】
(潤滑性試験)
ASTM D 2670“FALEX WEAR TEST”に準拠して、試料油の温度100℃の条件下で、慣らし運転を150lb荷重の下に1分行った後に、250lb荷重の下に2時間試験機を運転した。各試料油について試験後のテストジャーナル(ピン)の摩耗量を測定した。得られた結果を表1、2に示す。
【0074】
【表1】
Figure 0004156892
【0075】
【表2】
Figure 0004156892
【0076】
表1に示した結果から明らかなように、実施例1〜5の試料油は冷凍システムの高効率化のための十分に低い粘度を有すると共に、冷媒相溶性、電気絶縁性、熱安定性及び潤滑性が高水準でバランスよく達成されたものであった。
【0077】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の冷凍機油は、低粘度化した場合であっても潤滑性、熱・加水分解安定性、冷媒相溶性及び電気絶縁性が高水準に維持されるという優れた特性を有するものである。従って、本発明の冷凍機油をHFC冷媒や自然系冷媒が使用される冷凍システムに使用することによって、当該システムおける高効率化と信頼性の向上との双方が達成可能となる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to refrigerator oil.
[0002]
[Prior art]
From the viewpoint of ozone layer depletion problems and global warming problems in recent years, alternative refrigerants and higher efficiency of refrigeration systems are being studied. In refrigerant replacement, switching from chlorine-containing refrigerants such as CFC (chlorofluorocarbon) and HCFC (hydrochlorofluorocarbon) to HFC (hydrofluorocarbon) is being promoted. On the other hand, HFC refrigerants can also be subject to regulation from the viewpoint of global warming, and therefore, application of natural refrigerants such as carbon dioxide, ammonia, and hydrocarbons is being studied.
[0003]
In line with such movement of refrigerant substitution, the development of refrigerant refrigerant for alternative refrigerants is underway. The characteristics required for refrigeration oil include lubricity, refrigerant compatibility, thermal / hydrolysis stability, electrical insulation, low hygroscopicity, etc., and base materials that meet these required performances depending on the type and application of the refrigerant. Is selected. For example, as a base material for refrigerating machine oil for HFC, oxygen-containing compounds such as esters, ethers, and carbonates having compatibility with refrigerants, or alkylbenzenes having poor lubricity and heat / hydrolysis stability, although having poor refrigerant compatibility Is used. Among these, as esters, polyol esters (for example, Patent Documents 1 and 2) obtained by reaction of aliphatic polyhydric alcohols and fatty acids, alicyclic polycarboxylic acid esters (for example, Patent Document 3), and the like are known. .
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese National Patent Publication No. 3-505602
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-128991
[Patent Document 3]
JP-A-9-221690
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, in order to increase the efficiency of the refrigeration system, a reduction in the viscosity of the refrigeration oil has been studied. However, it is very difficult to sufficiently reduce the viscosity of the refrigeration oil without impairing the original characteristics of the refrigeration oil.
[0006]
For example, in the case of the polyol ester described in Patent Documents 1 and 2, the viscosity of the refrigerating machine oil can be reduced by selecting a fatty acid used as a raw material having a small number of carbon atoms in the alkyl group. However, generally, when the alkyl group of the fatty acid becomes small, the thermal and hydrolytic stability of the resulting ester is lowered.
[0007]
In addition, the alicyclic polycarboxylic acid ester described in Patent Document 3 shows relatively good heat / hydrolysis stability, but those having a large number of carbon atoms in the terminal alkyl group at the ester site are sufficiently compatible with the refrigerant. On the other hand, those having a small number of carbon atoms in the terminal alkyl group are inferior in heat / hydrolysis stability and also have insufficient lubricity.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and maintains lubricity, thermal / hydrolysis stability, refrigerant compatibility, and electrical insulation at a high level even when the viscosity is lowered. It is an object of the present invention to provide a refrigerating machine oil that can achieve both high efficiency and improved reliability in a refrigeration system in which an HFC refrigerant or a natural refrigerant is used.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the refrigerating machine oil of the present invention is Has two or more side chains It contains an ester of a C9 branched chain alcohol and adipic acid.
[0010]
According to the present invention, Has two or more side chains By incorporating an ester of a C9 branched-chain alcohol and adipic acid into the refrigerating machine oil, the refrigerating machine oil has a sufficiently low viscosity without impairing lubricity, heat / hydrolysis stability, refrigerant compatibility and electrical insulation. Can be Therefore, by using the refrigerating machine oil of the present invention in a refrigeration system in which an HFC refrigerant or a natural refrigerant is used, both high efficiency and improved reliability in the system can be achieved.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
[0012]
The refrigerating machine oil of the present invention contains an ester of a branched chain alcohol having 9 carbon atoms and adipic acid (hereinafter referred to as “ester according to the present invention”).
[0013]
The alcohol component of the ester according to the present invention is a branched chain alcohol having 9 carbon atoms. In addition, when the alcohol component is a linear alcohol, the refrigerant compatibility of the resulting ester becomes insufficient. Further, even if the alcohol component is a branched chain alcohol, the resulting ester has insufficient lubricity when the carbon number is 8 or less, and when the carbon number is 10 or more, the resulting ester has refrigerant compatibility with the ester. It becomes insufficient.
[0014]
The branched-chain alcohol having 9 carbon atoms may be either a saturated alcohol or an unsaturated alcohol, but is preferably a saturated alcohol from the viewpoint of thermal stability.
[0015]
The carbon number of the main chain in the branched-chain alcohol having 9 carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 7 or less from the viewpoint of refrigerant compatibility. From the viewpoint of lubricity, the main chain preferably has 5 or more carbon atoms.
[0016]
Moreover, as a side chain in C9 branched-chain alcohol, a methyl group or an ethyl group is preferable from a refrigerant | coolant compatibility point, and a methyl group is more preferable.
[0017]
Further, the number of side chains in the branched-chain alcohol having 9 carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 or more and more preferably 3 or more from the viewpoint of thermal and hydrolytic stability.
[0018]
Specific examples of the branched chain alcohol having 9 carbon atoms include tetramethylpentanol (the substitution position of the methyl group is arbitrary), ethyldimethylpentanol (the substitution position of the methyl group and the methyl group is arbitrary), Trimethylhexanol (the substitution position of the methyl group is arbitrary), ethylmethylhexanol (the substitution position of the methyl group and the ethyl group is arbitrary), dimethylheptanol (the substitution position of the methyl group is arbitrary), ethylheptanol (The substitution position of the ethyl group is arbitrary). Among these, trimethylhexanol (the substitution position of the methyl group is arbitrary) and dimethylheptanol (the substitution position of the methyl group is arbitrary) are preferable, and trimethylhexanol (the substitution position of the methyl group is arbitrary) is more preferable. Preferred is 3,5,5-trimethylhexanol.
[0019]
The acid component of the ester according to the present invention is adipic acid. When the acid component is a dibasic acid having a carbon number smaller than that of adipic acid, the resulting ester has insufficient thermal stability. Further, when the acid component is a dibasic acid having a carbon number larger than that of adipic acid, the resulting ester has insufficient refrigerant compatibility. Furthermore, when the acid component is a branched dibasic acid, the resulting ester has insufficient lubricity.
[0020]
The ester according to the present invention is an ester of the above-described branched chain alcohol having 9 carbon atoms and adipic acid. The ester may be either a partial ester (monoester) or a complete ester (diester), but a complete ester (diester) is preferred from the viewpoint of refrigerant compatibility and heat / hydrolysis stability. In the case of a complete ester, the two branched chain alcohols may be the same or different.
[0021]
In addition, when a mixture of a partial ester and a complete ester is used as the ester according to the present invention, the ratio of the partial ester and the complete ester in the mixture is not particularly limited, but from the viewpoint of refrigerant compatibility and thermal / hydrolysis stability. , Based on the total amount of partial ester and complete ester, complete ester is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, More preferably, it is 98 mass% or more, It is especially preferable that it is 99 mass% or more, It is most preferable that it is 99.5 mass% or more.
[0022]
The ester according to the present invention is obtained by esterifying a predetermined acid component and an alcohol component according to a conventional method (preferably while heating in an inert gas atmosphere such as nitrogen in the presence or absence of an esterification catalyst). To be prepared.
[0023]
In carrying out the esterification reaction, the total amount of the alcohol component is, for example, 1.0 to 1.5 equivalents, preferably 1.05 to 1.2 equivalents per 1 equivalent of the acid component.
[0024]
Furthermore, it is also possible to obtain the ester according to the present invention by transesterification using a lower alcohol ester of the acid component and / or an acetic acid ester or propionic acid ester of the alcohol instead of the acid component and the alcohol component. It is.
[0025]
Examples of the esterification catalyst used in the esterification reaction include Lewis acids, alkali metal salts, sulfonic acids and the like. More specifically, examples of the Lewis acid include aluminum derivatives, tin derivatives, titanium derivatives, and the like, and examples of the alkali metal salt include sodium alkoxide, potassium alkoxide, and the like. Examples of the sulfonic acids include p-toluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, and sulfuric acid. Of these, Lewis acids such as aluminum derivatives, tin derivatives and titanium derivatives are preferred, and tin derivatives are particularly preferred from the viewpoint of reaction efficiency, in view of the influence on the thermal and hydrolysis stability of the resulting ester.
[0026]
The usage-amount of an esterification catalyst is about 0.1-1 mass% with respect to the total amount of the acid component and alcohol component which are raw materials, for example.
[0027]
The reaction temperature in the esterification reaction is exemplified by 150 to 230 ° C., and the reaction is usually completed in 3 to 30 hours.
[0028]
After completion of the esterification reaction, excess raw materials are distilled off under reduced pressure or normal pressure, and then the ester compound is purified by a conventional purification method such as adsorption purification treatment such as liquid-liquid extraction, reduced-pressure distillation, activated carbon treatment, etc. be able to.
[0029]
The refrigerating machine oil of the present invention may be composed only of the ester according to the present invention, or may be a mixture of the ester and other base oils and / or additives. The content is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more, based on the total amount of refrigerating machine oil. Particularly preferred. When the content of the ester according to the present invention satisfies the above conditions, various excellent properties resulting from the ester are more effectively exhibited.
[0030]
In the refrigerating machine oil of the present invention, as described above, a base oil other than the ester according to the present invention can be used. Examples of such base oils include synthetic esters containing oxygen, such as esters other than the esters according to the present invention such as polyol esters and complex esters, polyglycols, polyvinyl ethers, ketones, polyphenyl ethers, silicones, polysiloxanes, and perfluoroethers. Is mentioned.
[0031]
When the refrigerating machine oil of the present invention contains a synthetic oil containing oxygen other than the ester according to the present invention, the content of the synthetic oil is not particularly limited. However, from the viewpoint of achieving both high efficiency of the refrigeration system and heat / hydrolysis stability of the refrigerating machine oil, the content of the synthetic oil is 1.5% of the content of the ester according to the present invention in terms of mass. Is preferably 1 or less, more preferably 1 or less, still more preferably 0.5 or less, even more preferably 0.25 or less, and even more preferably 0.1 or less More preferably, it is particularly preferably 0.05 times or less.
[0032]
The refrigerating machine oil of the present invention contains the ester according to the present invention and, if necessary, other synthetic oils containing oxygen, and these components are mainly used as a base oil. The refrigerating machine oil of the present invention can be suitably used even in a state in which no additive is added (that is, 100% by mass of the base oil), but it can also be used in a mode in which various additives described later are blended as necessary.
[0033]
That is, in order to further improve the wear resistance and load resistance of the refrigerating machine oil of the present invention, phosphoric acid ester, acidic phosphoric acid ester, amine salt of acidic phosphoric acid ester, chlorinated phosphoric acid ester, phosphorous acid ester and At least one phosphorus compound selected from thiophosphates can be blended. These phosphorus compounds are esters of phosphoric acid or phosphorous acid with alkanols and polyether type alcohols or derivatives thereof.
[0034]
Examples of the phosphate ester used in the present invention include tributyl phosphate, tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, tridecyl phosphate, triundecyl phosphate, tridodecyl phosphate, tritridecyl phosphate. , Tritetradecyl phosphate, tripentadecyl phosphate, trihexadecyl phosphate, triheptadecyl phosphate, trioctadecyl phosphate, trioleyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylenyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, xyle Nildiphenyl phosphate and the like;
Examples of acidic phosphate esters include monobutyl acid phosphate, monopentyl acid phosphate, monohexyl acid phosphate, monoheptyl acid phosphate, monooctyl acid phosphate, monononyl acid phosphate, monodecyl acid phosphate, monoundecyl acid phosphate, monododecyl Acid phosphate, monotridecyl acid phosphate, monotetradecyl acid phosphate, monopentadecyl acid phosphate, monohexadecyl acid phosphate, monoheptadecyl acid phosphate, monooctadecyl acid phosphate, monooleyl acid phosphate, dibutyl acid phosphate, dipentyl acid , Dihexyl reed Dophosphate, diheptyl acid phosphate, dioctyl acid phosphate, dinonyl acid phosphate, didecyl acid phosphate, diundecyl acid phosphate, didodecyl acid phosphate, ditridecyl acid phosphate, ditetradecyl acid phosphate, dipentadecyl acid, dipentadecyl acid Hexadecyl acid phosphate, diheptadecyl acid phosphate, dioctadecyl acid phosphate, dioleyl acid phosphate, etc .;
Examples of the amine salt of acidic phosphate ester include the above acidic phosphate ester, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, heptylamine, octylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, Salts with amines such as butylamine, dipentylamine, dihexylamine, diheptylamine, dioctylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, etc .;
Examples of the chlorinated phosphate ester include tris-dichloropropyl phosphate, tris-chloroethyl phosphate, tris-chlorophenyl phosphate, polyoxyalkylene bis [di (chloroalkyl)] phosphate, and the like;
As phosphites, dibutyl phosphite, dipentyl phosphite, dihexyl phosphite, diheptyl phosphite, dioctyl phosphite, dinonyl phosphite, didecyl phosphite, diundecyl phosphite, didodecyl phosphite, dioleyl Phosphite, diphenyl phosphite, dicresyl phosphite, tributyl phosphite, tripentyl phosphite, trihexyl phosphite, triheptyl phosphite, trioctyl phosphite, trinonyl phosphite, tridecyl phosphite, triundecyl phosphite Phyto, tridodecyl phosphite, trioleyl phosphite, triphenyl phosphite, tricresyl phosphite etc .;
Examples of thiophosphates include tributyl phosphorothioate, tripentyl phosphorothioate, trihexyl phosphorothionate, triheptyl phosphorothioate, trioctyl phosphorothionate, trinonyl phosphorothionate, tridecyl phosphorothioate. Phosphorothioate, triundecyl phosphorothionate, tridodecyl phosphorothionate, tritridecyl phosphorothionate, tritetradecyl phosphorothionate, tripentadecyl phosphorothionate, trihexadecyl phosphorothionate, Triheptadecyl phosphorothioate, trioctadecyl phosphorothioate, trioleyl phosphorothioate, triphenyl phosphorothioate, tricres Ruphophosphothioate, Trixylenyl phosphorothioate, Cresyl diphenyl phosphorothioate, Xylenyl diphenyl phosphorothionate, Tris (n-propylphenyl) phosphorothionate, Tris (isopropylphenyl) phosphoro Thionate, tris (n-butylphenyl) phosphorothionate, tris (isobutylphenyl) phosphorothionate, tris (s-butylphenyl) phosphorothionate, tris (t-butylphenyl) phosphorothionate,
Is mentioned. In the present invention, one of these phosphorus compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
[0035]
The content of the phosphorus compound in the refrigerator oil of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 5.0 mass%, more preferably 0.02 to 3.0 mass%, based on the total amount of the refrigerator oil. .
[0036]
In the refrigerator oil of the present invention, the following compounds (i) to (viii):
(I) Phenyl glycidyl ether type epoxy compound
(Ii) Alkyl glycidyl ether type epoxy compounds
(Iii) Glycidyl ester type epoxy compound
(Iv) Allyloxirane compounds
(V) Alkyloxirane compounds
(Vi) Alicyclic epoxy compound
(Vii) Epoxidized fatty acid monoester
(Viii) Epoxidized vegetable oil
At least one epoxy compound selected from can be blended. When these epoxy compounds are used, the heat / hydrolysis stability of the refrigerating machine oil tends to be improved.
[0037]
(I) Specific examples of the phenyl glycidyl ether type epoxy compound include phenyl glycidyl ether and alkylphenyl glycidyl ether. As used herein, the alkylphenyl glycidyl ether includes those having 1 to 3 alkyl groups having 1 to 13 carbon atoms, and those having one alkyl group having 4 to 10 carbon atoms, such as n-butylphenyl glycidyl. Ether, i-butylphenyl glycidyl ether, sec-butylphenyl glycidyl ether, tert-butylphenyl glycidyl ether, pentylphenyl glycidyl ether, hexylphenyl glycidyl ether, heptylphenyl glycidyl ether, octylphenyl glycidyl ether, nonylphenyl glycidyl ether, decylphenyl A glycidyl ether etc. can be illustrated as a preferable thing.
[0038]
(Ii) As the alkyl glycidyl ether type epoxy compound, specifically, decyl glycidyl ether, undecyl glycidyl ether, dodecyl glycidyl ether, tridecyl glycidyl ether, tetradecyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, neopentyl glycol di Examples thereof include glycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, polyalkylene glycol monoglycidyl ether, polyalkylene glycol diglycidyl ether and the like.
[0039]
(Iii) Specific examples of the glycidyl ester type epoxy compound include the following general formula (1):
[Chemical 1]
Figure 0004156892
[In formula (1), R represents a C1-C18 hydrocarbon group]
The compound represented by these is mentioned.
[0040]
Examples of the hydrocarbon group represented by R in the general formula (1) include an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 7 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 18 alkyl cycloalkyl groups, aryl groups having 6 to 10 carbon atoms, alkylaryl groups having 7 to 18 carbon atoms, arylalkyl groups having 7 to 18 carbon atoms, and the like. Among these, an alkylphenyl group having an alkyl group having 5 to 15 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, a phenyl group, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable.
[0041]
Among such glycidyl ester type epoxy compounds, preferred examples include glycidyl-2,2-dimethyloctanoate, glycidyl benzoate, glycidyl-tert-butyl benzoate, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, and the like. It can be illustrated.
[0042]
Specific examples of (iv) allyloxirane compounds include 1,2-epoxystyrene and alkyl-1,2-epoxystyrene.
[0043]
Specific examples of the (v) alkyloxirane compound include 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxypentane, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyheptane, 1,2-epoxyoctane, 1 , 2-epoxynonane, 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxyundecane, 1,2-epoxydodecane, 1,2-epoxytridecane, 1,2-epoxytetradecane, 1,2-epoxypentadecane, 1, 2,2-epoxyhexadecane, 1,2-epoxyheptadecane, 1,1,2-epoxyoctadecane, 2-epoxynonadecane, 1,2-epoxyicosane and the like.
[0044]
(Vi) As the alicyclic epoxy compound, the following general formula (2):
[Chemical 2]
Figure 0004156892
And a compound in which the carbon atom constituting the epoxy group directly constitutes an alicyclic ring.
[0045]
Specific examples of such alicyclic epoxy compounds include 1,2-epoxycyclohexane, 1,2-epoxycyclopentane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, bis ( 3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, exo-2,3-epoxynorbornane, bis (3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl) adipate, 2- (7-oxabicyclo [4.1.0] hept -3-yl) -spiro (1,3-dioxane-5,3 ′-[7] oxabicyclo [4.1.0] heptane, 4- (1′-methylepoxyethyl) -1,2-epoxy Examples thereof include 2-methylcyclohexane and 4-epoxyethyl-1,2-epoxycyclohexane.
[0046]
Specific examples of (vii) epoxidized fatty acid monoesters include esters of epoxidized fatty acids having 12 to 20 carbon atoms with alcohols or phenols having 1 to 8 carbon atoms and alkylphenols. In particular, butyl ester, hexyl ester, benzyl ester, cyclohexyl ester, methoxyethyl ester, octyl ester, phenyl ester and butylphenyl ester of epoxy stearic acid are preferably used.
[0047]
(Viii) Specific examples of the epoxidized vegetable oil include epoxy compounds of vegetable oils such as soybean oil, linseed oil and cottonseed oil.
[0048]
Among these epoxy compounds, a phenylglycidyl ether type epoxy compound, a glycidyl ester type epoxy compound, an alicyclic epoxy compound, and an epoxidized fatty acid monoester are preferable because the heat and hydrolysis stability can be further improved. An ester type epoxy compound and an alicyclic epoxy compound are more preferable.
[0049]
The content of the epoxy compound in the refrigerating machine oil of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5.0% by mass, more preferably 0.2 to 2.0% by mass based on the total amount of the refrigerating machine oil. . In the present invention, one of the above epoxy compounds may be used alone, or two or more may be used in combination.
[0050]
Furthermore, in order to further improve the performance of the refrigerating machine oil in the present invention, conventionally known refrigerating machine oil additives, for example, phenol-based oxidation such as di-tert-butyl-p-cresol, bisphenol A, etc. Antioxidants; Amine-based antioxidants such as phenyl-α-naphthylamine and N, N-di (2-naphthyl) -p-phenylenediamine; Antiwear agents such as zinc dithiophosphate; Chlorinated paraffin, sulfur compounds, etc. Extreme pressure agents; oily agents such as fatty acids; antifoaming agents such as silicone compounds; metal deactivators such as benzotriazole; viscosity index improvers; pour point depressants: one of additives such as detergent dispersants It is also possible to mix seeds alone or in combination of two or more. The total content of these additives in the refrigerating machine oil for difluoromethane refrigerant of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the total amount of refrigerating machine oil.
[0051]
The kinematic viscosity of the refrigerating machine oil of the present invention is not particularly limited, but the kinematic viscosity at 40 ° C. is preferably 3 to 100 mm. 2 / S, more preferably 4 to 50 mm 2 / S, most preferably 5-40 mm 2 / S. The kinematic viscosity at 100 ° C. is preferably 1 to 20 mm. 2 / S, more preferably 2 to 10 mm 2 / S. Furthermore, the feature of the refrigerating machine oil of the present invention that heat / hydrolysis stability is good even when the viscosity is lowered is that the kinematic viscosity at 40 ° C. is preferably 5 to 35 mm. 2 / S, more preferably 5 to 25 mm 2 / S, even more preferably 5-20 mm 2 / S, most preferably 5-15 mm 2 / S becomes more conspicuous.
[0052]
The volume resistivity of the refrigerating machine oil of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1.0 × 10 11 Ω · cm or more, more preferably 1.0 × 10 12 Ω · cm or more, most preferably 1.0 × 10 13 It can be set to Ω · cm or more. In particular, when used for a hermetic refrigerator, high electrical insulation tends to be required. In addition, in this invention, volume resistivity represents the value in 25 degreeC measured based on JISC2101 "electrical insulation oil test method".
[0053]
Although the water content of the refrigerating machine oil of the present invention is not particularly limited, it is preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and most preferably 50 ppm or less, based on the total amount of refrigerating machine oil. In particular, when used for a closed type refrigerator, the water content is required to be low from the viewpoint of the influence on the heat and hydrolysis stability of oil and electrical insulation.
[0054]
Further, the total acid value of the refrigerating machine oil of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 mgKOH / g or less, more preferably 0.05 mgKOH in order to prevent corrosion to the metal used in the refrigerating machine or piping. / G or less. In addition, in this invention, a total acid value represents the value of the total acid value measured based on JISK2501 "Petroleum products and lubricating oil-neutralization number test method".
[0055]
Further, the ash content of the refrigerating machine oil of the present invention is not particularly limited, but is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less in order to increase the heat / hydrolysis stability of the refrigerating machine oil of the present invention and suppress the generation of sludge and the like. be able to. In addition, in this invention, ash content represents the value of the ash content measured based on JISK2272 "The test method of the ash content and sulfated ash content of crude oil and petroleum products".
[0056]
The refrigerating machine oil of the present invention is suitably used with HFC refrigerants, fluorine-containing ether refrigerants such as perfluoroethers, non-fluorine-containing ether refrigerants such as dimethyl ether, and natural refrigerants such as carbon dioxide and hydrocarbons. These refrigerant | coolants may be used individually by 1 type, and may be used as a 2 or more types of mixture.
[0057]
Examples of the HFC refrigerant include hydrofluorocarbons having 1 to 3 carbon atoms, preferably 1 to 2 carbon atoms. Specifically, for example, difluoromethane (HFC-32), trifluoromethane (HFC-23), pentafluoroethane (HFC-125), 1,1,2,2-tetrafluoroethane (HFC-134), 1, HFC such as 1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), 1,1,1-trifluoroethane (HFC-143a), 1,1-difluoroethane (HFC-152a), or two or more of these And the like. These refrigerants are appropriately selected depending on the application and required performance. For example, HFC-32 alone; HFC-23 alone; HFC-134a alone; HFC-125 alone; HFC-134a / HFC-32 = 60 to 80 mass % / 40-20 mass% mixture; HFC-32 / HFC-125 = 40-70 mass% / 60-30 mass% mixture; HFC-125 / HFC-143a = 40-60 mass% / 60-40 mass % Mixture; HFC-134a / HFC-32 / HFC-125 = 60 wt% / 30 wt% / 10 wt% mixture; HFC-134a / HFC-32 / HFC-125 = 40-70 wt% / 15- 35 mass% / 5 to 40 mass% mixture; HFC-125 / HFC-134a / HFC-143a = 35-55 mass% / 1-15 mass% / 40-60 mass Mixtures of preferred examples include. More specifically, a mixture of HFC-134a / HFC-32 = 70/30 mass%; a mixture of HFC-32 / HFC-125 = 60/40 mass%; HFC-32 / HFC-125 = 50/50 mass % Mixture (R410A); HFC-32 / HFC-125 = 45/55 wt% mixture (R410B); HFC-125 / HFC-143a = 50/50 wt% mixture (R507C); HFC-32 / HFC -125 / HFC-134a = 30/10/60 wt% mixture; HFC-32 / HFC-125 / HFC-134a = 23/25/52 wt% mixture (R407C); HFC-32 / HFC-125 / HFC-134a = 25/15/60 mass% mixture (R407E); HFC-125 / HFC-134a / HFC-143a = Mixtures of 4/4/52 wt% (R404A), and the like.
[0058]
Examples of natural refrigerants include carbon dioxide and hydrocarbons. Here, as the hydrocarbon refrigerant, a gas refrigerant at 25 ° C. and 1 atm is preferably used. Specifically, it is an alkane, cycloalkane, alkene or a mixture thereof having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms. Specific examples include methane, ethylene, ethane, propylene, propane, cyclopropane, butane, isobutane, cyclobutane, methylcyclopropane, or a mixture of two or more thereof. Among these, propane, butane, isobutane or a mixture thereof is preferable.
[0059]
The refrigerating machine oil of the present invention is usually present in the form of a refrigerating machine fluid composition mixed with the refrigerant in the refrigerating system. The content ratio of the refrigerating machine oil and the refrigerant in the fluid composition is not particularly limited, but the content of the refrigerating machine oil is preferably 0.01 to 5 times the refrigerant content in terms of mass, 0.02 to It is preferably 4 times.
[0060]
The refrigerating machine oil of the present invention is used as a lubricating oil for refrigerant compressors of all refrigerating machines because of its excellent electrical characteristics and low hygroscopicity. Specific examples of the refrigerator used include room air conditioners, packaged air conditioners, refrigerators, automotive air conditioners, dehumidifiers, freezers, refrigerated warehouses, vending machines, showcases, chemical plant cooling devices, and the like. . The refrigerating machine oil of the present invention is particularly preferably used for a refrigerating machine having a hermetic compressor. Furthermore, the refrigerating machine oil of the present invention can be used in any type of compressor such as a reciprocating type, a rotary type, and a centrifugal type.
[0061]
The refrigerating machine oil of the present invention can be suitably used for various refrigerating machines as described above, but typical configurations of the refrigerant circulation cycle provided in the refrigerating machine include a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and Examples include an evaporator, and optionally a dryer.
[0062]
The compressor includes a motor composed of a rotor and a stator in a sealed container for storing refrigerating machine oil, a rotating shaft fitted to the rotor, and a compression connected to the motor via the rotating shaft. A high-pressure container type compressor in which high-pressure refrigerant gas discharged from the compressor unit stays in a sealed container, a motor composed of a rotor and a stator in a sealed container storing refrigerating machine oil, The rotary shaft fitted to the rotor and the compressor unit connected to the motor via the rotary shaft are housed, and the high-pressure refrigerant gas discharged from the compressor unit is outside the sealed container. Examples include a low-pressure container type compressor that is directly discharged.
[0063]
As an insulating film which is an electric insulation system material of a motor part, a crystalline plastic film having a glass transition point of 50 ° C. or more, specifically, for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyethylene naphthalate, At least one kind of insulating film selected from polyamideimide and polyimide group, or a composite film in which a resin layer having a high glass transition temperature is coated on a film having a low glass transition temperature, causes deterioration of tensile strength characteristics and electrical / electrical insulation properties. It is difficult to use. Moreover, as a magnet wire used for the motor part, an enamel coating having a glass transition temperature of 120 ° C. or higher, for example, a single layer such as polyester, polyesterimide, polyamide and polyamideimide, or a layer having a low glass transition temperature as a lower layer, Those having an enamel coating in which a high layer is composite-coated on the upper layer are preferably used. Examples of the composite enameled wire include polyester imide as a lower layer and polyamide imide as an upper layer (AI / EI), polyester as a lower layer and polyamide imide as an upper layer (AI / PE), and the like. .
[0064]
As the desiccant to be filled in the dryer, silicic acid and alkali metal aluminate composite salt having a pore diameter of 3.3 angstroms or less and a carbon dioxide absorption capacity at 25 ° C. carbon dioxide partial pressure of 250 mmHg is 1.0% or less. The synthetic zeolite is preferably used. Specifically, trade names XH-9, XH-10, XH-11, XH-600 manufactured by Union Showa Co., Ltd., and the like can be given.
[0065]
【Example】
Hereinafter, the contents of the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[0066]
[Examples 1-5, Comparative Examples 1-8]
The base oils and additives used in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 8 are as follows. These were blended so as to have the composition shown in Table 1 or 2 to prepare a sample oil. Tables 1 and 2 show the kinematic viscosities and the total acid values of the obtained sample oils at 40 ° C and 100 ° C.
[0067]
(Base oil)
Base oil 1: ester of 3,5,5-trimethylhexanol and adipic acid
Base oil 2: ester of 3,6-dimethylheptanol and adipic acid
Base oil 3: ester of 2,4-dimethylheptanol and adipic acid
Base oil 4: ester of 2-ethylhexanol and adipic acid
Base oil 5: ester of 2-methylnonanol and adipic acid
Base oil 6: Esters of 3,5,5-trimethylhexanol and sebacic acid
Base oil 7: ester of 2-ethylhexanol and terephthalic acid
Base oil 8: Esters of 3,5,5-trimethylhexanol and oxalic acid
Base oil 9: ester of 3,5,5-trimethylhexanol and ethylmalonic acid
Base oil 10: ester of n-nonanol and adipic acid.
[0068]
(Additive)
Additive 1: Glycidyl-2,2-dimethyloctanoate
Additive 2: tricresyl phosphate.
[0069]
Next, the test shown below was done about each sample oil of Examples 1-5 and Comparative Examples 1-8.
[0070]
(Compatibility test with refrigerant)
In accordance with JIS-K-2211 “Refrigerating Machine Oil” “Compatibility Test Method with Refrigerant”, 10 g of each sample oil is blended with 40 g of HFC134a refrigerant, and the refrigerant and sample oil are between −70 to 40 ° C. The separation temperature was measured. The obtained results are shown in Tables 1 and 2. In Tables 1 and 2, “> 40” means that the mixture was separated or clouded even when the refrigerant / sample oil mixture was heated to 40 ° C. Further, “<−70” means that separation or white turbidity of the mixture was not observed even when the refrigerant / sample oil mixture was cooled to −70 ° C.
[0071]
(Electrical insulation test)
The volume resistivity of each sample oil at 25 ° C. was measured according to JIS-C-2101 “Electrical insulating oil test method”. The obtained results are shown in Tables 1 and 2.
[0072]
(Thermal stability test)
In accordance with JIS K 2211, a thermal stability test was performed according to the following procedure. First, 1 ml of sample oil was weighed into a shield glass tube, 1 ml of HFC134a refrigerant and catalyst (iron, copper, and aluminum wires) were added to seal the tube. After heating this tube to 175 degreeC and hold | maintaining for 2 weeks, the external appearance of sample oil, the external appearance of a catalyst, and the presence or absence of the deposit were observed visually. The obtained results are shown in Tables 1 and 2.
[0073]
(Lubricity test)
In accordance with ASTM D 2670 “FALEX WEAR TEST”, after running for 1 minute under a load of 150 lb under the condition of a sample oil temperature of 100 ° C., the tester was operated under a load of 250 lb for 2 hours. . The amount of wear of the test journal (pin) after the test was measured for each sample oil. The obtained results are shown in Tables 1 and 2.
[0074]
[Table 1]
Figure 0004156892
[0075]
[Table 2]
Figure 0004156892
[0076]
As is clear from the results shown in Table 1, the sample oils of Examples 1 to 5 have sufficiently low viscosity for improving the efficiency of the refrigeration system, and are compatible with refrigerant, electrical insulation, thermal stability and The lubricity was achieved at a high level with a good balance.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, the refrigerating machine oil of the present invention has excellent characteristics that lubricity, heat / hydrolysis stability, refrigerant compatibility and electrical insulation are maintained at a high level even when the viscosity is lowered. It is what you have. Therefore, by using the refrigerating machine oil of the present invention in a refrigeration system in which an HFC refrigerant or a natural refrigerant is used, both high efficiency and improved reliability in the system can be achieved.

Claims (1)

2個以上の側鎖を有する炭素数9の分岐鎖アルコールとアジピン酸とのエステルを含有することを特徴とする冷凍機油。A refrigerating machine oil comprising an ester of a C9 branched-chain alcohol having two or more side chains and adipic acid.
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