JPH04220497A - 冷媒圧縮機用潤滑剤としての錯エステル油の用途 - Google Patents

冷媒圧縮機用潤滑剤としての錯エステル油の用途

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JPH04220497A
JPH04220497A JP3034478A JP3447891A JPH04220497A JP H04220497 A JPH04220497 A JP H04220497A JP 3034478 A JP3034478 A JP 3034478A JP 3447891 A JP3447891 A JP 3447891A JP H04220497 A JPH04220497 A JP H04220497A
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ボイ・コルニルス
Juergen Weber
ユルゲン・ウエーベル
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ペーター・ラッペ
Helmut Springer
ヘルムート・シユプリンゲル
Ewald Preisegger
エーウアルト・プライゼッゲル
Rainer Henrici
ライネル・ヘンリチ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷媒としての塩素不含
、部分的にフッ素化された炭化水素で作動される冷媒圧
縮機用潤滑剤としての錯エステル油の用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業上、営業上の並びに家庭用領域にお
いて冷却するために大量に冷媒圧縮機が使用されている
。この装置は、冷媒を圧縮する機械的圧縮機で作動し、
液化装置において空気、水又は別の媒体による冷却によ
り液化しそして蒸発器において熱吸収下、冷却されるべ
き媒体から蒸発させる。冷媒としては主として大装置用
にアンモニアがそして大装置、営業的冷却装置及び家庭
用品用にフルオルクロル炭化水素、例えばジクロルジフ
ルオルメタン、クロルトリフルオルメタンが使用される
。
【０００３】冷媒圧縮機の潤滑化に高度精製した、ホワ
イトオイル様の、一般にナフテン系鉱油を使用する。冷
媒圧縮機用の完全合成油としてアルキル芳香族体及びそ
のほかに又ポリ−　アルフア−　オレフインが使用され
る。
【０００４】潤滑油の課題は、熱を熱い圧縮機部品から
奪い、圧縮室並びに弁を密閉する、可動性圧縮機部品を
潤滑化させることである。この課題は、潤滑油が満たさ
ねばならない性質も決定する。該潤滑油は機械的負荷に
対し耐性でなければならず、蒸発器の温度においても流
動性のままでなければならない。その上、潤滑油を圧縮
室から冷媒循環に導出しそして後接続した油分離器によ
り完全には除去することが留意されるべきである。それ
ゆえ該潤滑油は、冷媒循環に達した潤滑油の返還が保証
される様に、広い温度−　及び濃度範囲において冷媒と
混合することができなければならない。
【０００５】フルオルクロル炭化水素は、しばらく前か
ら大気のオゾン層を害することが疑われている。それゆ
えこれを代替することができない様な場合にこの使用を
制限する努力がなされている。これを同様に作用するが
、しかし無害の物質に替える試みがなされている。冷却
装置様冷媒の領域において今後塩素不含、部分的にフッ
素化された炭化水素、例えば１，１，１，２−　テトラ
フルオルエタン、１，１，１，２，３，３，３−　ヘプ
タフルオルプロパン、ペンタフルオルエタン、１，１，
１，３，３，３−　ヘキサフルオルプロパン及びトリフ
ルオルメタンが使用されるであろう。これらの物質は、
冷媒圧縮機の作動の際生ずる温度範囲における高い熱安
定性及び相応した熱力学的性質で優れている。
【０００６】しかしこれらの塩素不含、脂肪族フルオル
炭化水素は、従来使用されている冷却装置用潤滑剤との
混和性が非常に低いという欠点を有する。広い濃度範囲
において両種のクラスの物質は、圧縮機から導出される
潤滑剤の返還が就中低い蒸発温度において著しく阻害さ
れる結果を有する二相混合物を形成する。それゆえ公知
の潤滑剤は、装置において塩素不含冷媒−　代替物と共
に一般にもはや使用することができない。
【０００７】これらの困難をポリアルキレングリコール
を基体とする潤滑剤の使用により避ける試みがなされて
いる。大部分のポリアルキレングリコール−　タイプは
、−４０乃至＋５０℃の温度において上記の塩素不含冷
媒と完全に混合することができる。約５０℃以上の温度
ではじめて、温度が一層高くなるにつれて大なる濃度範
囲へ広がる、混合間隙が生ずる。
【０００８】しかしポリアルキレングリコールは潤滑剤
として限定的にしか使用することができないことが予期
される。何となれば該グリコールは著しく吸湿性である
からである。該グリコールの＜１００ｐｐｍの残留水分
への乾燥は高い経費を必要とする。さらに完全な空気し
ゃ断により、再度の水分吸収が避けられることが配慮さ
れるべきである。それゆえこれは気密に密閉した小冷却
系、例えば家庭用冷却装置においてしか使用することが
できない。冷媒循環系における場合による機械分解を伴
った整備作業が必要である、大なる冷却装置において、
時のたつうちに著しい水分吸収が予想される。ポリアル
キレングリコールに結合した水分はろ過乾燥器を使用し
てももはや除去することができない。それゆえ系におい
て金属材料を用いた場合問題が生ずる。その上ポリエチ
レングリコールの熱安定性は全ての要求を満たさない。 約１８０℃以上の温度、圧縮機の圧力弁における過度の
作動条件において生ずる様な温度においてすでにこれは
分解し始める。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、塩素不含、
部分的にフッ素化された炭化水素を冷媒として使用する
場合、公知の潤滑剤の上記の欠点を有せず、常に使用す
ることができる、冷媒圧縮機様潤滑剤を提供する課題が
あった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】それゆえ本発明は、冷媒
としての塩素不含部分的にフッ素化された炭化水素で作
動される冷媒圧縮機用潤滑剤として、ジカルボン酸及び
グリコール又はポリグリコール及びモノカルボン酸又は
モノアルコールから製造されたエステルを使用する方法
にある。
【００１１】ジカルボン酸及びグリコール又はポリグリ
コール及びモノカルボン酸又はモノアルコールから誘導
されるカルボン酸エステルは、自動車エンジン及び変速
装置の潤滑化に大量に使用される。これに関しては錯エ
ステル油が取り入れられている。しかし該油のこの使用
に求められる性質は、圧縮冷却機用潤滑剤が有しなけれ
ばならない特徴とは根本的に異なる。それゆえ就中自動
車エンジン及び変速装置の潤滑化に有効である合成油は
全く別の技術分野にも上首尾に使用することができるこ
とが予想できなかった。
【００１２】本発明により使用されるエステルは、直鎖
又は枝分れ、飽和ジカルボン酸、特に４乃至１２、殊に
６乃至１０個の炭素原子を含有する該カルボン酸から誘
導される。この様な酸の例はアジピン酸、ピメリン酸、
スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸及び１，１２−
　ドデカンジ酸である。
【００１３】アルコール成分としてエステルはグリコー
ル又はポリグリコールを含有する。適当なグリコールの
例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、プロパンジオール−　１，２、
ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、
プロパンジオール−　１，３、ブタンジオール−　１，
３、ブタンジオール−　１，４、ネオペンチルグリコー
ル、ヘキサンジオール−　１，６である。ポリアルアル
キレングリコール（ポリグリコール）、すなわちヒドロ
キシル末端基を有するポリエーテルが好ましい。このク
ラスの最重要な代表例は、ポリエチレングリコール及び
ポリプロピレングリコールである。一般式ＨＯ（ＣＨ２
−ＣＨ２　Ｏ）ｎＨ（ｎ＝２乃至６）で示されるポリエ
チレングリコールは特別な結果を以て使用される。ポリ
グリコールは、単一化合物として又は異なるグリコール
、例えば異なる分子量を有するポリエチレングリコール
の混合物として使用することができる。
【００１４】エステル油の分子量及びしたがって粘度を
一定の値にするために、ジカルボン酸とジオールとの間
の反応を制御されずに進行せず、適当な時点で中断され
る様に、配慮されねばならない。この目的は、両反応成
分であるジオール又はジカルボン酸を過剰で使用し、ジ
カルボン酸の未反応カルボキシル基をモノアルコールと
又はジオールの未反応ヒドロキシル基をモノカルボン酸
と反応させることによって達成される。これらの反応に
適するモノアルコールは、２−　エチルブタノール、２
−　メチルペンタノール、ｎ−　ヘキサノール、ヘプタ
ノール（異性体混合物）、オクタノール（異性体混合物
）、２−　エチルヘキサノール、ｎ−　オクタノール、
イソノナノール、イソデカノール、イソトリデカノール
、イソヘキサデカノール、イソオクタデカノールである
。オキソ合成及び引き続いての水素添加により得られる
Ｃ８−乃至Ｃ１３−　アルコール又はアルコール混合物
が好ましい。モノカルボン酸としては、ｎ−　酪酸、ｎ
−　バレリアン酸、２−　メチル酪酸エステル、３−　
メチル酪酸、ピバリン酸、２−　メチルバレリアン酸、
２−　エチル酪酸、ｎ−　ヘプタン酸、イソオクタン酸
、２−　エチルヘキサン酸、イソノナン酸、イソデカン
酸、イソトリデカン酸、パルミチン酸及びステアリン酸
が有効である。
【００１５】エステルの製造は、公知の方法で前記の酸
及びアルコールから酸性触媒の存在下で行われる。触媒
として殊に鉱酸、例えば硫酸、リン酸及びその酸性塩並
びにトリアルキル−　又はトリアリールホスフエート及
びｐ−　トルオールスルホン酸が使用される。実際はジ
カルボン酸をまず小化学量論的量のジオールと反応させ
、対応する量のモノアルコールの添加により酸のエステ
ル化を完結させる。しかし、ジオールを第一反応段階に
おいてジカルボン酸でエステル化し、次に第二反応段階
において対応する量のモノカルボン酸の添加により反応
を完結させることも可能である。最後に又ジカルボン酸
をまず部分的にモノアルコールでエステル化し、次にジ
オールとの反応を完結させるか又はジオールを一部モノ
カルボン酸と反応させ、残余のヒドロキシル基をジカル
ボン酸と反応させることができる。使用される単官能化
合物の量は、錯エステル油の目的とする粘度、したがっ
てその平均分子量に左右される。一般に、平均分子量が
少なくとも３００ｇ／モルである錯エステル油が有効で
ある。
【００１６】反応成分間の反応は、直接的に行うことが
できる。しかし反応混合物に溶剤、例えばトルエン、キ
シレン、シクロヘキサンを添加することがしばしば推奨
される。溶剤としてトルエン及びキシレンが殊に有効で
ある。
【００１７】酸とアルコールとの間の、できるだけ定量
的な反応を達成させるために、反応水を分離することが
有利である。このために、公知の技術、例えば蒸留、特
に共沸剤の添加下の蒸留が適する。
【００１８】本発明により使用される潤滑剤は、なお−
４０℃においても、要するに圧縮冷却装置において生ず
る温度範囲においても、冷媒として使用される塩素不含
、部分的にフッ素化された炭化水素との良好な混和性を
有する。その粘度は、４０℃において約１０乃至１００
ｍｍ２　／ｓであり、したがって前記の使用領域用潤滑
剤に設定される要求に合う。しかしこれは一層高い粘稠
な錯エステル油も使用することを排除しない。その流動
性は、低粘稠なエステル油又は錯エステル油との配合に
より所望の値にすることができる。
【００１９】錯エステル油は、空気酸素及び水分のしゃ
断下で、要するに冷媒循環において満たされねばならな
い条件下で優れた熱安定性を有する。該エステル油は吸
湿性でなく、それゆえこれは大なる経費なしに乾燥する
ことができる。ドイツ規格ＤＩＮ第５１５０３号により
３５ｐｐｍを超えてはならない残留水分が容易に達する
ことができる。
【００２０】
【実施例】次の例において錯エステルの製造を記載し、
さらに、該錯エステルが潤滑剤としてのエステルの使用
にとって重要である限りでは、該錯エステルの性質を記
載する。当然本発明の範囲は記載された実施態様に限定
されない。
【００２１】例：ジエチレングリコール−　アジピン酸
　−２−　エチルヘキサン酸−　錯エステル錯エステル
の製造は２段階で行われる。
【００２２】第一段階においてジエチレングリコール２
１２ｇ（２モル）、アジピン酸１４６ｇ（１モル）及び
シクロヘキサン１００ｇを仕込み、ｐ−　トルエンスル
ホン酸１．９ｇ（０．０１モル）の添加後１３５℃に加
熱する。２．５時間の時間にわたって生ずる反応水を共
沸混合物として分離する。
【００２３】反応水を除いた粗生成物に第二段階におい
て２−　エチルヘキサン酸３１７ｇ（２．２モル）並び
に付加的にｐ−　トルエンスルホン酸０．９ｇ（０．０
０５モル）を加え、７．５時間の時間にわたって１３５
℃において共沸混合物としての反応水の除去下でエステ
ル化する。
【００２４】後処理するために有機相に５重量％苛性ソ
ーダ液を、１０〜１１のｐＨ−　値に達するまで添加す
る。相分離及び中性点の到達までの水による洗浄後水含
有粗エステルを１３５℃の温度及び２０〜３０ｍバール
（２〜３ｋＰａ）の圧力において４時間乾燥させる。ろ
過後生成物４４０ｇ──７７％（アジピン酸に対し）の
収率に相当する──が得られる。
【００２５】例中に記載のエステルの性質前記エステル
の潤滑剤としての使用にとって重要である規準としてそ
の熱挙動、その粘度及び冷媒──典型なものは１，１，
１，２−　テトラフルオルエタン及び２−　ヘプタフル
オルプロパンである──とのその混和性を記載する。
【００２６】エステルの熱安定性の試験は、ＤＩＮ第５
１５９３号を準拠してＵ−　管中で２５０／４０℃及び
９６時間において行われる。油を充填した、Ｕ−　管の
リムを２５０℃にし、第二リム中に凝縮されている冷媒
の蒸気相と接触させ、次に４０℃にする。評価は光学的
に行われる（油変色）。付加的に蒸気相の水性抽出度を
イオン感受性電極によりフッ化物イオンに関して試験す
る。
【００２７】ガス相のガスクロマトグラフィー分析は、
エステル又は冷媒の可能なガス状分解生成物に関する情
報を与える。クロマトグラムの比較は空試験により行わ
れる。
【００２８】エステルの粘度の測定は、ウッベローデ−
　粘度計において４０℃で行われる。エステルと冷媒と
の混和性の試験をするために、定義量（約０．２乃至３
ｇ）のエステルを内容量約１０ｍｌのガラス管中に加え
る。液体窒素中に浸漬後、設定されるべき濃度次第で冷
媒６乃至３ｇをこれに凝縮する。次にガラス管を排気し
、これを溶融により密封し、ある組成の混合物と共に−
４０℃乃至＋８０℃の温度範囲を導通させる。二相が形
成する際又は混濁が開始する際分解点すなわち混合ダイ
アグラムの限界カーブに関する点を測定することができ
る。その場合実施した分解点の総計は混合間隙の限界カ
ーブを与える。
【００２９】熱安定性　　　　：わずかな程度で検出可
能な分解生成物 粘度　　　　　　　　：ν＝３６．５ｍｍ２　／ｓ混和
性　　　　　　：−２０℃における混合間隙
【００３０
】
【発明の効果】以上説明したように本発明による冷媒圧
縮機用潤滑剤は、公知の該潤滑剤の欠点、すなわち塩素
不含、部分的にフッ素化された炭化水素−　冷媒代替物
と共に使用する際に生ずる、該潤滑剤と該冷媒との非混
和性等の欠点を有せず、常に使用することができるとい
う利点を有する。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　冷媒としての塩素不含、部分的にフッ
    素化された炭化水素で作動される冷媒圧縮機用潤滑剤と
    して、ジカルボン酸及びグリコール又はポリグリコール
    及びモノカルボン酸又はモノアルコールから製造された
    エステルを使用する方法。
  2. 【請求項２】　　エステルが直鎖又は枝分れ、飽和ジカ
    ルボン酸、特に４乃至１２、好ましくは６乃至１０個の
    炭素原子を含有する該カルボン酸から誘導されることを
    特徴とする請求項１記載のエステルを使用する方法。
  3. 【請求項３】　　エステルがアジピン酸、ピメリン酸、
    スベリン酸、アゼライン酸、セバジン酸又は１，１２−
    　ドデカンジ酸から誘導されることを特徴とする請求項
    ２記載のエステルを使用する方法。
  4. 【請求項４】　　エステルがエチレングリコール、ジエ
    チレングリコール、トリエチレングリコール、プロパン
    ジオール−　１，２、プロパンジオール−　１，３、ジ
    プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブ
    タンジオール−　１，３、ブタンジオール−　１，３、
    ブタンジオール−　１，４、ネオペンチルグリコール又
    はヘキサンジオール−　１，６から誘導されることを特
    徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のエステ
    ルを使用する方法。
  5. 【請求項５】　　エステルがポリエチレングリコール又
    はポリプロピレングリコールから誘導されることを特徴
    とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のエステル
    を使用する方法。
  6. 【請求項６】　　エステルが一般式ＨＯ（ＣＨ２−ＣＨ
    ２　Ｏ）ｎＨ（式中ｎは２乃至６である）で示されるポ
    リエチレングリコールから誘導されることを特徴とする
    請求項５記載のエステルを使用する方法。
  7. 【請求項７】　　エステルがモノアルコールとしてオキ
    ソ合成及び引き続いての水素添加により製造された、８
    乃至１３個の炭素原子を有するアルコール又はこの様な
    アルコールの混合物を含有することを特徴とする請求項
    １乃至６のいずれか一つに記載のエステルを使用する方
    法。
  8. 【請求項８】　　エステルがｎ−　酪酸、ｎ−　バレリ
    アン酸、２−メチル酪酸、３−メチル酪酸、ピバリン酸
    、２−メチルバレリアン酸、２−エチル酪酸、ｎ−　ヘ
    プタン酸、イソオクタン酸、２−エチルヘキサン酸、イ
    ソノナン酸、イソデカン酸、イソトリデカン酸、パルミ
    チン酸又はステアリン酸をモノカルボン酸として含有す
    ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記
    載のエステルを使用する方法。
JP3034478A 1990-03-05 1991-02-28 冷媒圧縮機用潤滑剤としての錯エステル油の用途 Pending JPH04220497A (ja)

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