JPH04249593A - 機械蒸気圧縮型伝熱装置用潤滑剤／作動流体組成物及び潤滑剤 - Google Patents

機械蒸気圧縮型伝熱装置用潤滑剤／作動流体組成物及び潤滑剤

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JPH04249593A
JPH04249593A JP3146781A JP14678191A JPH04249593A JP H04249593 A JPH04249593 A JP H04249593A JP 3146781 A JP3146781 A JP 3146781A JP 14678191 A JP14678191 A JP 14678191A JP H04249593 A JPH04249593 A JP H04249593A
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JP
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ester
working fluid
lubricant
composition
heat transfer
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Thomas F Bunemann
トマス・フリードリック・ビューネマン
Robertus W Pierik
ロベルタス・ウィルヘルムス・ピーリック
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UNICHEMA CHEM BV
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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】本発明は潤滑剤／作動流体組成物
及び潤滑剤に関し、特に伝熱装置用潤滑剤／作動流体組
成物及び潤滑剤に関する。
【０００２】
【従来技術】冷蔵庫、熱ポンプ及び空調システムを包含
する機械蒸気圧縮型の伝熱装置は良く知られている。そ
のような装置で、適した沸点を有する作動流体は、周囲
領域から熱を奪って低圧で蒸発する。生じた蒸気はその
後圧縮され、凝縮器に通され、そこで凝縮し、第２領域
に熱を放出する。次に膨脹バルブを介して蒸発器に凝縮
体を戻し、サイクルを完了する。蒸気を圧縮し、流体を
汲み出すのに必要なエネルギーは、例えば電動機又は内
燃機関によって与えられる。
【０００３】これらの伝熱装置に用いられる作動流体は
、成層圏オゾン層を保護するための国際的取決めにより
その製造が厳格に制限されるようであるジクロロジフル
オロメタンのようなクロロフルオロカーボンを包含する
。他の機械装置の場合と同じように、伝熱装置の可動部
は適当に潤滑剤を施すことが必要であり、この装置は一
般に、作動流体と混合可能な潤滑剤を用いるように設計
されており、通常、鉱油がジクロロジフルオロメタンと
組み合わせて用いられる。
【０００４】米国特許第　４，８５１，１４４号（マク
グローら、ダウ・ケミカル・カンパニー）には、ポリエ
ーテルポリオール及び、多価アルコールとアルカン酸と
の又はアルカン二酸とアルカノールとのエステルから成
る潤滑剤組成物が記載されている。本発明者らは、その
ような組成物は使用目的において容認できない程度の腐
食を生じるという欠点があることを見出だした。
【０００５】英国特許公開第　２，２１６，５４１号（
インペリアル・ケミカル・インダストリーズ）には、ジ
プロピレングリコールベンゾエートのような、　２５０
より多い分子量を有するエステルを含有する、伝熱装置
に用いられる潤滑剤が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ＩＣＩ
の特許公開明細書に記載されている潤滑剤より優れた性
能を与える一定のエステル類を見出だした。それによっ
て、マクグローらにより記載されているポリエーテルグ
リコール類を用いずに済む。
【０００７】本発明に従って、作動流体が塩素を含まず
、潤滑剤が、−２０℃乃至＋８０℃、好ましくは−５０
℃乃至＋８０℃の範囲の温度で作動流体と１０％混合可
能であって、４０℃で測定して５乃至１００ｃＳｔの粘
度を有するエステル又はエステル混合物を含有する、機
械蒸気圧縮型伝熱装置に用いられる潤滑剤／作動流体組
成物が供給される。
【０００８】米国特許第　２，８０７，１５５号［ウイ
リアマイティス（Ｗｉｌｌｉａｍｉｔｉｓ　）、ジェネ
ラル・モータースに譲渡］には、ペンタエリトリトール
エステルの使用、例えば塩素含有作動流体とともに用い
る、潤滑剤としてのＣ７脂肪族カルボン酸の使用につい
て記載されている。前記特許明細書には、塩素を含有し
ない作動流体とのそのようなエステルの適合性に関して
は示唆されていない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】塩素を含有しない作動流
体はヒドロフルオロカーボン類から選ばれ、商標名Ｒ１
３４Ａで市販されている１，１，１，２−テトラフルオ
ロエタンが最も好ましい。
【００１０】潤滑剤はアルカノールの又はポリオールの
エステルである。適するアルカノールは４乃至１８の炭
素原子を有する直鎖又は分枝鎖の、飽和又は不飽和の炭
化水素鎖のアルカノールである。一般的な例としては、
イソオクタノール及び３，５，５−トリメチルヘキサノ
ールが挙げられる。適するポリオールは、４乃至１８の
炭素原子を有する２、３、４又は６価のポリオールであ
る。一般的な例としては、グリセリン、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、モノペンタエリトリトー
ル、ジペンタエリトリトール、トリペンタエリトリトー
ル、トリメチロールプロパノールネオペンチルグリコー
ル及びジトリメチロールプロパノールが挙げられる。ア
ルカノール又はポリオールは、エトキシル化のようにア
ルコキシル化され得て、そのような物質の使用により、
改良された混和性及び粘度を有するエステルを生成する
が、腐食を低減させるためにアルコキシル化の程度は低
い方が好ましい。一般的な例は、エトキシル化ペンタエ
リトリトール（３ＥＯ及び５ＥＯ）及びエトキシル化ト
リメチロールプロパノール（５ＥＯ）である。
【００１１】部分エステル化ポリオール及びアルコキシ
ル化ポリオールの使用、すなわち、エステルがいくつか
の非エステル化ＯＨ基を有することにより、利点が生じ
る。このことにより又、混和性を改良することが見出だ
された。非常に高い程度の腐食を避けるために、エステ
ルが不完全エステル化ポリオールを１５重量％以下しか
含有しないことが好ましい。
【００１２】潤滑剤は、１以上の１、２又は多価カルボ
ン酸のエステルであり得る。一般的なモノカルボン酸は
、ペンタン酸、イソヘプタン酸、オクタン酸及びイソオ
クタン酸のような、４乃至１０の炭素原子を有する線状
又は分枝アルキル鎖を含むモノカルボン酸である。一般
的なジカルボン酸は、アジピン酸又はアゼライン酸のよ
うな、４乃至１２の炭素原子を有するジカルボン酸であ
る。
【００１３】前記特定のアルカノール／ポリオールとカ
ルボン酸のエステル類のすべてが本発明において有用と
いうのではない。あるものは作動流体と十分に混和せず
、又は非常に高い粘度を生じるからである。最も好まし
いエステルのほとんどが下記の特徴、すなわち、６以下
の炭素原子を有するアルキル鎖、分岐したアルキル鎖、
アルコキシル化、ポリオール又はジカルボン酸のエステ
ル及び部分エステル化の１以上を有する。一定の粘度の
等級を得るためには、低粘度等級エステル及び高粘度等
級エステルの混合物又はブレンドを製造することが有利
である。
【００１４】最も好ましいエステルは、おおよそ９０重
量％のテトラエステル及び１０重量％のトリエステルを
含有する、ペンタエリトリトールとＣ７の分岐したカル
ボン酸の部分エステルである。又、適するエステルは、
直鎖Ｃ５カルボン酸の相当するエステルである。下記の
エステル、すなわち、Ｃ７乃至Ｃ９カルボン酸トリメチ
ロールプロパントリヘプトネート（−５０℃でＲ１３４
Ａと１０％濃度混和可能でない）及び、非常に低い粘度
を有するジメチルアゼレートの混合物のペンタエリトリ
トールの完全なテトラエステルは特に、不適切であるこ
とが見出だされた。もしエステルが、以前伝熱装置に用
いられていてその微量がなお残り得る鉱油潤滑剤と混和
可能なら有利である。
【００１５】潤滑剤／作動流体組成物は、エステルを２
乃至１０重量％のような　０．５乃至２０重量％含有し
得る。組成物中に任意に存在し得る他の成分は、本発明
組成物を本発明における混和要件の範囲を超えてしまう
組成物を生じない、必要な抗酸化剤、腐食防止剤、金属
失活剤、潤滑添加剤、粘度指数改良剤、極圧添加剤（ｅ
ｘｔｒｅｍｅｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｄｄｉｔｉｖｅｓ）
のような通常の添加剤を包含するが、そのような添加剤
の使用を低減させ得るか又は全くなくし得ることが本発
明の利点である。作動流体は、腐食を非常に増大させる
ような成分を実質的に含有すべきでない。米国特許第　
４，８５１，１４４号に記載されたタイプのポリエーテ
ルポリオールは特に存在すべきでなく、もし存在するな
ら潤滑剤中５重量％以下、最も好ましくは約１重量％以
下しか存在してはならない。
【００１６】本発明を下記の非限定的な実施例により説
明する。
【００１７】実施例１ 　　溶解性試験 　　多くのエステルをＲ１３４Ａ中で溶解性（混和性）
の試験を行った。その結果を、特定の温度での最大混和
性に関して下記に示す。一般に温度が高くなるとともに
混和性が改良される。各エステルの粘度（４０℃でのの
ｃＳｔ　）も示す。
【００１８】 　　エステル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　温度　　　　　　　　　　混和性　　　　　
　　　粘度　　プリオルーベ（Ｐｒｉｏｌｕｂｅ）　　
　　　　　　　　　　　　　　３９３９１　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　−９℃　　　　　　　　
２．７％　　　　２３．５　　プリオルーベ 　　　　３９２４２　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　−９℃　　　　　　　　２　　　　％　　　　
３４．０　　プリオルーベ 　　　　３９７０３　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　＋６℃　　　　　　　　２．１％　　　　１９
．５　　プリオルーベ 　　　　１８２９４　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　−６℃　　　　　　　　２．５％　　　　５２
．０ＵＣＮ　　８７１６４５　　　　　　　　　　　　
−３３℃　　　　　　　　２．２％　　　　　　３．１
ＵＣＮ　　８３９６５６　　　　　　　　　　　　−５
０℃　　　　　　１０．１％　　　　１７．３ＵＣＮ　
　９００３４７　　　　　　　　　　　　−４３℃　　
　　　　　　　　１１％）　　２９．５　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
−５０℃　　　　　　　　＞１０％）　　ＵＣＮ　　９
００８９８　　　　　　　　　　　　−５０℃　　　　
　　　　＞１０％　　　　２０．４ＵＣＮ　　９００９
０９　　　　　　　　　　　　−５０℃　　　　　　　
　＞１０％　　　　１２．１ＵＣＮ　　９００９１１０
　　　　　　　　　　　　−５０℃　　　　　　　　＞
１０％　　　　１７．２注： １−　　直鎖Ｃ５−Ｃ９カルボン酸混合物のペンタエリ
トリトール（Ｐｅ）エステル（完全テトラエステル）２
−　　直鎖Ｃ９カルボン酸のＰｅエステル３−　　直鎖
Ｃ８−Ｃ１０カルボン酸のトリメチオールプロパン（Ｔ
ＭＴ）エステル ４−　　セバシン酸でエステル化されたポリエチレング
リコール（ＰＥＧ２００）と２−エチルヘキサノールの
混合物 ５−　　直鎖Ｃ８／Ｃ１０カルボン酸でエステルした２
−エチルヘキサノール ６−　　直鎖Ｃ５カルボン酸のＰｅ部分エステル（１０
％トリエステル） ７−　　分岐したＣ７カルボン酸のＰｅ部分エステル（
１０％トリエステル） ８−　　直鎖Ｃ５及びＣ７及び、分岐したＣ７及びＣ８
カルボン酸のＰｅエステル ９−　　直鎖Ｃ５及びＣ８及び、分岐したＣ７及びＣ８
カルボン酸のＴＭＰエステル １０−　　ＵＣＮ　　９００８９と９００９０のブレン
ド（７０重量％／３０重量％の割合）
【００１９】上記の結果から、ＵＣＮ８３９６５、９０
０３４、９００８９、９００９０及び９００９１のみが
本発明の混和性の要件を満たすことが明らかである。
【００２０】本発明におけるさらに有用なエステル類及
びエステル混合物は、 ａ）直鎖Ｃ５及びＣ８及び、分岐したＣ７及びＣ８カル
ボン酸のＴＭＴエステル（平均鎖長Ｃ６．５　、粘度１
２．９　ｃＳｔ） ｂ）直鎖Ｃ５及びＣ８及び、分岐したＣ７及びＣ８カル
ボン酸（平均鎖長Ｃ６．５　）、及びセバシン酸のＴＭ
Ｔエステル（粘度　７３．６ｃＳｔ） ｃ）ｂ）でのセバシン酸を、ＵＣＮ９００９０（６１部
）とブレンドしたアジピン酸（３９部）で置換したエス
テルｄ）Ｃ７カルボン酸のエトキシル化Ｐｅ（５ＥＯ）
エステル（粘度　２５．８ｃＳｔ）
【００２１】実施例２ 　　比較のために、ヘプタン酸のペンタエリトリトール
エステル（４０℃での粘度２１．３ｍｍ２／ｓ）の混和
性を調べた。そのエステルは、約１℃より低い温度でＲ
１３４Ａと混和できなかった。
【００２２】実施例３ 　　本発明における他のエステルをＲ１３４Ａとの混和
性を試験し、下記の結果を得た。
【００２３】 　　エステル　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　粘度　　　　　　　　　　　　相分
離　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　（４０℃）　　　　　　
　　温度（１０％）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｃＳ
ｔ　）　　Ｃ５／Ｃ７酸のＴＭＰエステル　　　　　　
　　１２　　　　　　　　　　　　＜−５０℃　　Ｃ５
酸のＰｅエステル　　　　　　　　　　　　　　　　１
７　　　　　　　　　　　　＜−５０℃　　Ｐｅ／イソ
Ｃ９酸とＰｅ／Ｃ５酸の　　　　ブレンド（６１：３９
重量％）　　　　　　　　　　４６．７　　　　　　　
　＜−５０℃　　Ｐｅ／イソＣ９酸とＰｅ／Ｃ５酸との
　　　　ブレンド（３５：６５重量％）　　　　　　　
　　　２９．１２　　　　　　＜−５０℃　　Ｐｅ／イ
ソＣ９酸とＰｅ／Ｃ５酸との　　　　ブレンド（９５．
７：４．３　重量％）　　　　　　９９．７．　　　　
　　約−２７℃
【００２４】実施例４ 　　Ｒ１３４ＡとともにエステルＵＣＮ９００３４（１
：１）を、　１７０℃で２週間という試験条件で腐食の
ための遮蔽管試験（ｓｈｉｅｌｄ　ｔｕｂｅ　ｔｅｓｔ
）を用いて試験し、その後、銅、鉄及びアルミニウムに
関して分析を行ったが腐食は検出されなかった。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　作動流体が塩素を含まず、潤滑剤が、
    −２０℃乃至＋８０℃の温度範囲で作動流体と１０％混
    和可能であって、４０℃で測定して５乃至　１００の粘
    度を有するエステル又はエステル混合物を含有する機械
    蒸気圧縮型伝熱装置用潤滑剤／作動流体組成物。
  2. 【請求項２】　　エステル又はエステル混合物が−５０
    ℃乃至＋８０℃の温度範囲で作動流体と１０％混和可能
    な、請求項１に記載の組成物。
  3. 【請求項３】　　前記作動流体がヒドロフルオロカーボ
    ンを含む、請求項１に記載の組成物。
  4. 【請求項４】　　エステル又はエステル混合物がアルカ
    ノールのアルキルエステルを含有する、請求項１に記載
    の組成物。
  5. 【請求項５】　　エステル又はエステル混合物が、不完
    全にエステル化されたポリオールを１５重量％まで含有
    する、ポリオールのアルキルエステルを含む請求項１に
    記載の組成物。
  6. 【請求項６】　　ポリオールがペンタエリトリトールで
    ある、請求項５に記載の組成物。
  7. 【請求項７】　　エステル又はエステル混合物が、４乃
    至１０の炭素原子を有するモノカルボン酸１種以上から
    生成されるエステルを含む、請求項１に記載の組成物。
  8. 【請求項８】　　エステル又はエステル混合物がアルコ
    キシル化エステルを含む、請求項１に記載の組成物。
  9. 【請求項９】　　０．５　乃至２０重量％、好ましくは
    ２乃至１０重量％の前記エステル又はエステル混合物を
    含有する、請求項１に記載の組成物。
  10. 【請求項１０】　　Ｃ７分枝鎖又はＣ５直鎖カルボン酸
    を有し、不完全エステル化ポリオールを１５重量％まで
    含有するペンタエリトリトールの部分エステルから成る
    、機械蒸気圧縮型伝熱装置用潤滑剤作動流体塩素非含有
    組成物中の潤滑剤。
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