JPH11349970A - 冷凍機油および冷凍装置 - Google Patents

冷凍機油および冷凍装置

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JPH11349970A
JPH11349970A JP16502598A JP16502598A JPH11349970A JP H11349970 A JPH11349970 A JP H11349970A JP 16502598 A JP16502598 A JP 16502598A JP 16502598 A JP16502598 A JP 16502598A JP H11349970 A JPH11349970 A JP H11349970A
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JP
Japan
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machine oil
refrigerating machine
composition
refrigerant
groups
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JP16502598A
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English (en)
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Masaki Nomura
雅樹 野村
Hideki Matsuura
秀樹 松浦
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 HC系冷媒と用いた場合に潤滑性を確保する
と共に、冷媒の充填量を抑えることができる冷凍機油を
提供する。 【解決手段】 空気調和機1の圧縮機2にHC系冷媒と
共に充填する冷凍機油として、下記の化学式で表される
組成物I〜IVの単体あるいは混合物を使用する。こうし
て、HC系冷媒の溶解量を低下させて、粘度の低下に伴
う潤滑性の低下を防止し、HC系冷媒の不必要な充填量
を減少する。 組成物I R1−(CH2CH2O)l−R5 組成物II R2−〔CH(CH3)CH2O〕m−R6 組成物III R3−(CH2CH2O)o〔CH(CH3)CH2
O〕p−R7 組成物IV R4−〔CH(OR9)CH2n−R8 但し、l,m,n,o,p:自然数

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ハイドロカーボ
ン(HC)を主成分とする冷媒と共に使用される冷凍機
油、および、この冷凍機油を用いた冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、冷凍装置の冷媒としてハイド
ロクロロフルオロカーボン(HCFC)系冷媒が使用され
ている。しかしながら、近年、HCFC系冷媒のオゾン
層破壊に鑑みてハイドロフルオロカーボン(HFC)系冷
媒の使用が積極的に検討されている。さらには、HFC
系冷媒の地球環境の温暖化に鑑みてHC系冷媒の検討も
行われるようになってきている。既に、冷蔵庫では、H
C系冷媒としてイソブタンを主成分とする冷媒を用いた
ものが商品化されている。このようなHCを主成分とす
る冷媒を使用した冷凍サイクル装置として、特開平9−
264619号公報に開示されているようなものがあ
る。
【0003】この冷凍サイクル装置においては、圧縮機
として高圧型圧縮機を用いる場合には、冷媒に対して相
溶性を有すると共に、40℃における粘度が動粘性係数
で46cSt以上となる冷凍機油を用いる。また、低圧型
圧縮機を用いる場合には、冷媒に対して相溶性を有する
と共に、40℃における粘度が動粘性係数で15cSt以
上となる冷凍機油を用いる。さらに、使用最高温度での
粘度が動粘性係数で1cSt以上になるようにする一方、
使用最低温度での粘度が動粘性係数で2200cSt以下
になるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のHC系冷媒を用いた冷凍装置には、以下のような問
題がある。上記イソブタンを主成分とする冷媒を用いた
冷蔵庫では、冷凍機油として鉱物油(炭化水素系油)が使
用されている。また、上記HC系冷媒を使用した冷凍サ
イクル装置においては、HC系冷媒と相溶性を有する冷
凍機油を使用するのであるが、その場合には冷媒は炭化
水素系の化合物であるから冷凍機油も炭化水素系の化合
物である。ところで、上述のように、冷凍機油として炭
化水素化合物を用いた場合には、冷媒および冷凍機油と
も炭化水素であって同種の化学構造を有している。した
がって、非常に溶解性が高く、従来のHCFC系冷媒や
HFC系冷媒のようなフロン系冷媒よりも溶解量が多く
なる。
【0005】したがって、上記冷凍機油の粘度が低くな
り、潤滑性が確保できないという問題がある。そればか
りか、無駄に使用される冷媒が多くなって冷凍装置に充
填される冷媒量も必要以上に多くなるという問題もあ
る。特に、HC系冷媒は可燃性を有するため、できる限
り充填量は少ない方が望ましい。
【0006】そこで、この発明の目的は、HC系冷媒と
用いた場合に潤滑性を確保できると共に冷媒の充填量を
少なく抑えることができる冷凍機油、および、この冷凍
機油を使用する冷凍装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、HCを主成分とする冷媒と
共に用いられる冷凍機油であって、下記の化学式で表さ
れる組成物I乃至組成物IVの何れか一つの組成物あるい
は複数の組成物の混合物で成ることを特徴としている。 組成物I R1−(CH2CH2O)l−R5 組成物II R2−〔CH(CH3)CH2O〕m−R6 組成物III R3−(CH2CH2O)o〔CH(CH3)CH2
O〕p−R7 組成物IV R4−〔CH(OR9)CH2n−R8 但し、l,m,n,o,p:自然数 R1〜R4:水素,水酸基,炭素数1〜8の炭化水素基また
はアルコキシ基 R5〜R8:R1〜R4のうち水酸基を除く水素,炭素数1
〜8の炭化水素基またはアルコキシ基 R9:水素,炭素数1〜4のアルキル基
【0008】上記構成によれば、本冷凍機油に対するH
C系冷媒の溶解量が、従来の炭化水素系冷凍機油に対す
る溶解量よりも減少される。したがって、HC系冷媒の
溶解量増大に伴う粘度の低下が防止され、潤滑性の低下
が防止される。さらに、冷凍装置等に対するHC系冷媒
の充填量が必要最小限に押さえられる。
【0009】また、請求項2に係る発明は、請求項1に
係る発明の冷凍機油において、平均分子量が500以上
であることを特徴とする冷凍機油。
【0010】上記構成によれば、上記平均分子量を有す
る冷凍機油は、HC系冷媒が溶解しても粘度が著しく低
下することはない。したがって、必要とする潤滑性を得
ることができる。
【0011】また、請求項3に係る発明は、請求項1に
係る発明の冷凍機油において、正燐酸エステルを3%以
下添加したことを特徴としている。
【0012】上記構成によれば、上記組成を有する冷凍
機油に、極圧添加剤として正燐酸エステルが添加されて
いる。したがって、金属同志の接触が緩和されて金属接
触摩擦が低下される。その場合、正燐酸エステルの添加
量は3%以下である。したがって、正燐酸エステル自身
の安定性に悪影響が生ずることがなく、スラッジが発生
したり、金属材が腐食したりすることがない。
【0013】また、請求項4に係る発明の冷凍装置は、
HCを主成分とする冷媒と、請求項1乃至請求項3の何
れか一つに係る発明の冷凍機油とを充填したことを特徴
としている。
【0014】上記構成によれば、密度が従来のフロン系
冷媒より小さいHC系冷媒を使用しているために、本冷
凍装置に対する冷媒の充填量が少なくなる。その場合
に、冷凍機油として、請求項1乃至請求項3の何れか一
つに係る発明の冷凍機油が使用されている。したがっ
て、HC系冷媒の溶解量が抑えられて、粘度の低下に伴
う潤滑性の低下が防止される。さらに、HC系冷媒の更
なる充填量の低下が図られる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図1は、本実施の形態の冷凍
装置としての空気調和機の冷媒回路図である。空気調和
機1の圧縮機2から吐出された冷媒は、冷房時には、四
方弁3を介して室外熱交換器4に供給される。そして、
室外熱交換器4で凝縮された高温高圧の冷媒は、減圧部
5で減圧されて室内熱交換器6に供給されて蒸発し、ガ
ス冷媒となって四方弁3およびアキュムレータ7を介し
て圧縮機2に戻る。その際に、蒸発潜熱によって室内を
冷却するのである。尚、暖房時には、四方弁3を切り替
えて、室内熱交換器6を凝縮器として機能させる一方、
室外機を蒸発器として機能させる。こうして、凝縮潜熱
によって室内を暖房するのである。
【0016】ところで、本実施の形態においては、上記
冷媒としてHC系冷媒を使用する。HC系冷媒は、その
密度がフロン系冷媒よりも小さいために、上記冷媒回路
への充填量を減らすことができる。ところが、上記HC
系冷媒は、炭化水素系の冷凍機油との相溶性がよいため
に非常によく溶ける。その場合、上記冷凍機油に溶けた
冷媒は冷媒として機能することがなく、無駄に充填量を
多くするだけである。また、上述したように、上記冷凍
機油の粘度が低くなるために潤滑性が確保できない。
【0017】そこで、本実施の形態においては、HC系
冷媒の溶解量が少ない冷凍機油を使用することによっ
て、冷凍機油に対する溶解量が減った分だけHC系冷媒
の充填量を減少させるのである。こうして、可燃性を有
するHC系冷媒の使用量を減らすのである。
【0018】その場合、上記冷凍機油として、下記の化
学式を呈する組成物I〜IVの単体あるいは混合物を使用
する。 組成物I R1−(CH2CH2O)l−R5 組成物II R2−〔CH(CH3)CH2O〕m−R 組成物III R3−(CH2CH2O)o〔CH(CH3)C
2O〕p−R7 組成物IV R4−〔CH(OR9)CH2n−R8 但し、l,m,n,o,p:自然数
【0019】ここで、R1〜R4は、水素、水酸基、炭素
数1〜8の炭化水素基またはアルコキシ基である。具体
的には、メチル基、エチル基、nプロピル基、isoプロ
ピル基、nブチル基、isoブチル基、secブチル基、tert
ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプ
チル基、各種オクチル基のアルキル基、シクロペンチル
基、シクロヘキシル基、各種メチルシクロヘキシル基、
各種エチルシクロヘキシル基、各種ジメチルシクロヘキ
シル基等のシクロアルキル基、フェニル基、各種メチル
フェニル基、各種エチルフェニル基、各種ジメチルフェ
ニル基のアリール基、ベンジル基、各種メチルベンジル
基、各種フェニルエチル基のアラルキル基、メトキシ
基、エトキシ基、各種プロポキシ基、各種ブトキシ基、
各種ペンチロキシ基、各種ヘキシロキシ基、各種ヘプチ
ロキシ基、各種オクチロキシ基、フェノキシ基、メチル
フェノキシ基、エチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ
基、ベンジロキシ基、メチルベンジロキシ基、フェニル
エトキシ基等のアルコキシ基等がある。尚、上記炭化水
素の炭素数が9以上になるとプロパン,ブタン,イソブタ
ン等のHC系冷媒の溶解量が急激に大きくなって、粘度
の低下に伴う潤滑性の低下、充填量の必要以上の増加等
の問題が発生する。
【0020】また、R5〜R8は、上記R1〜R4のうち、
上記水酸基を除く水素および炭素数1〜8の炭化水素基
またはアルコキシ基である。
【0021】また、R9は、水素および炭素数1〜4の
アルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、
nプロピル基、isoプロピル基、各種ブチル基である。
尚、上記アルキル基の炭素数が5以上になるとHC系冷
媒の溶解量が急激に大きくなって、潤滑性の低下や充填
量の増加等の問題が発生する。
【0022】ところで、上記組成を有する冷凍機油は、
その平均分子量が500未満の場合には、HC系冷媒が
溶解した場合に粘度が低下して潤滑性の低下を招く。し
たがって、本実施の形態の冷凍機油としては、平均分子
量が500以上であることが望ましい。
【0023】また、上記組成を有する冷凍機油に、極圧
添加剤として3%以下の正燐酸エステルを添加すること
によって、金属表面と反応して金属同志の接触が緩和さ
れて金属接触摩擦を低下することができる。ただし、上
記正燐酸エステルの添加量を3%より多くすると正燐酸
エステル自身の安定性に悪影響が生じ、スラッジが発生
したり、金属材が腐食したりする。したがって、上記正
燐酸エステルの添加量は3%以下が望ましい。
【0024】上述のように、本実施の形態においては、
HC系冷媒と共に用いる冷凍機油として、上記の化学式
で表される組成物I〜IVの単体あるいは混合物を使用す
る。こうすることによって、HC系冷媒の溶解量を炭化
水素系冷凍機油よりも低下させることができる。したが
って、粘度の低下に伴う潤滑性の低下を防止し、冷凍装
置に対するHC系冷媒の無用な充填量を減少できる。
【0025】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1に係
る発明の冷凍機油は、HCを主成分とする冷媒と共に用
いられて、上記の化学式で表される組成物I乃至組成物I
Vの何れか一つの組成物あるいは複数の組成物の混合物
で成るので、本冷凍機油に対するHC系冷媒の溶解量
を、従来の炭化水素系冷凍機油に対する溶解量よりも減
少できる。したがって、HC系冷媒の溶解量増大に伴う
粘度の低下を防止でき、潤滑性の低下を防止できる。さ
らに、冷凍装置等に対するHC系冷媒の必要以上の充填
を防止できる。 組成物I R1−(CH2CH2O)l−R5 組成物II R2−〔CH(CH3)CH2O〕m−R6 組成物III R3−(CH2CH2O)o〔CH(CH3)CH2
O〕p−R7 組成物IV R4−〔CH(OR9)CH2n−R 但し、l,m,n,o,p:自然数 R1〜R4:水素,水酸基,炭素数1〜8の炭化水素基また
はアルコキシ基 R5〜R8:R1〜R4のうち水酸基を除く水素,炭素数1
〜8の炭化水素基またはアルコキシ基 R9:水素,炭素数1〜4のアルキル基
【0026】また、請求項2に係る発明の冷凍機油は、
平均分子量は500以上なので、HC系冷媒が溶解した
場合の粘度の低下を防止できる。したがって、必要とす
る潤滑性を容易に得ることができる。
【0027】また、請求項3に係る発明の冷凍機油は、
正燐酸エステルを3%以下添加したので、金属同志の接
触が緩和されて金属接触摩擦を低下できる。その場合
に、上記正燐酸エステルの添加量は3%以下であるの
で、正燐酸エステル自身が不安定になることはなく、ス
ラッジの発生や金属材の腐食を防止できる。
【0028】また、請求項4に係る発明の冷凍装置は、
HCを主成分とする冷媒と、請求項1乃至請求項3の何
れか一つに係る発明の冷凍機油とを充填したので、密度
が従来のフロン系冷媒より小さいHC系冷媒の使用によ
って本冷凍装置に対する冷媒の充填量を少なくできる。
その場合に、冷凍機油として、請求項1乃至請求項3の
何れか一つに係る発明の冷凍機油を使用しているので、
上記HC系冷媒の溶解量を抑えて、粘度の低下に伴う潤
滑性の低下を防止できる。さらに、上記HC系冷媒の更
なる充填量の低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の冷凍装置としての空気調和機の冷媒
回路図である。
【符号の説明】
1…空気調和機、 2…圧縮機、3
…四方弁、 4…室外熱交換
器、5…減圧部、 6…室内熱
交換器。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハイドロカーボンを主成分とする冷媒と
    共に用いられる冷凍機油であって、 下記の化学式で表される組成物I乃至組成物IVの何れか
    一つの組成物あるいは複数の組成物の混合物で成ること
    を特徴とする冷凍機油。 組成物I R1−(CH2CH2O)l−R5 組成物II R2−〔CH(CH3)CH2O〕m−R6 組成物III R3−(CH2CH2O)o〔CH(CH3)CH2
    O〕p−R7 組成物IV R4−〔CH(OR9)CH2n−R8 但し、l,m,n,o,p:自然数 R1〜R4:水素,水酸基,炭素数1〜8の炭化水素基また
    はアルコキシ基 R5〜R8:R1〜R4のうち水酸基を除く水素,炭素数1
    〜8の炭化水素基またはアルコキシ基 R9:水素,炭素数1〜4のアルキル基
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の冷凍機油において、 平均分子量が500以上であることを特徴とする冷凍機
    油。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の冷凍機油において、 正燐酸エステルを3%以下添加したことを特徴とする冷
    凍機油。
  4. 【請求項4】 ハイドロカーボンを主成分とする冷媒
    と、請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載の冷凍機
    油とを充填したことを特徴とする冷凍装置。
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Cited By (3)

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