JPWO2008153106A1 - 冷凍機用潤滑油組成物及びこれを用いた圧縮機 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、このHFCも地球温暖化の面で影響が懸念されることから、更に環境保護に適した代替冷媒として二酸化炭素などのいわゆる自然冷媒が注目されているが、この二酸化炭素は高圧を必要とするため、現行のカーエアコンシステムには使用することができない。
地球温暖化係数が低く、現行カーエアコンシステムに使用できる冷媒として、例えば不飽和フッ化炭化水素化合物(例えば、特許文献1参照)、フッ化エーテル化合物(例えば、特許文献2参照)、フッ化アルコール化合物、フッ化ケトン化合物など分子中に特定の極性構造を有する冷媒が見出されている。
このような冷媒を用いる冷凍機用潤滑油に対しては、前記冷媒に対する優れた相溶性を有すると共に、安定性に優れることが要求される。
すなわち、本発明は、
CpOqFrRs ・・・(A)
[式中、Rは、Cl、Br、I又はHを示し、pは1〜6、qは0〜2、rは1〜14、sは0〜13の整数である。但し、qが0の場合は、pは2〜6であり、分子中に炭素−炭素不飽和結合を1以上有する。]
で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の含フッ素有機化合物、又は前記含フッ素有機化合物と飽和フッ化炭化水素化合物との組合せを含む冷媒を用いる冷凍機用の潤滑油組成物であって、基油として、ポリアルキレングリコール誘導体を主成分として含み、かつ水酸基価が5mgKOH/g以下であるものを用いることを特徴とする冷凍機用潤滑油組成物、
(2)冷媒が、炭素数2〜3の不飽和フッ化炭化水素冷媒、又は炭素数1〜2の飽和フッ化炭化水素冷媒と炭素数3の不飽和フッ化炭化水素冷媒との組み合わせからなる上記(1)に記載の冷凍機用潤滑油組成物、
(3)基油の100℃における動粘度が2〜50mm2/sである上記(1)叉は(2)に記載の冷凍機用潤滑油組成物、
(4)基油の分子量が500以上である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の冷凍機用潤滑油組成物、
(5)ポリオキシアルキレングリコール誘導体が一般式(I)
R1−[(OR2)m−OR3]n (I)
(式中、R1は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基、結合部2〜6個を有する炭素数1〜10の炭化水素基又は炭素数1〜10の酸素含有炭化水素基、R2は炭素数2〜4のアルキレン基、R3は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基又は炭素数1〜10の酸素含有炭化水素基、nは1〜6の整数、mはm×nの平均値が6〜80となる数である。)
で表される化合物である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の冷凍機油組成物、
(7)冷凍機の摺動部分がエンジニアリングプラスチックからなるもの、又は有機コーティング膜もしくは無機コーティング膜を有するものである上記(1)〜(6)のいずれかに記載の冷凍機用潤滑油組成物、
(8)有機コーティング膜が、ポリテトラフルオロエチレンコーティング膜、ポリイミドコーティング膜、ポリアミドイミドコーティング膜、又はポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂からなる樹脂基材及び架橋剤を含む樹脂塗料を用いて形成された熱硬化型絶縁膜である上記(7)に記載の冷凍機用潤滑油組成物、
(9)無機コーティング膜が、黒鉛膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、スズ膜、クロム膜、ニッケル膜又はモリブデン膜である上記(7)に記載の冷凍機用潤滑油組成物、
(10)カーエアコン、電動カーエアコン、ガスヒートポンプ、空調、冷蔵庫、自動販売機又はショーケースの各種給湯システム、あるいは冷凍・暖房システムに用いられる上記(1)〜(9)のいずれかに記載の冷凍機用潤滑油組成物、
(11)システム内の水分含有量が300質量ppm以下で、残存空気分圧が10kPa以下である上記(10)に記載の冷凍機用潤滑油組成物、
(12)上記(1)〜(6)のいずれかに記載の冷凍機油組成物を用いた圧縮機、
(13)摺動部分がエンジニアリングプラスチックからなるもの、又は有機コーティング膜もしくは無機コーティング膜を有するものである上記(12)に記載の圧縮機、
(14)エンジニアリングプラスチックが、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、又はポリアセタール樹脂である上記(13)に記載の圧縮機、
(15)有機コーティング膜が、ポリテトラフルオロエチレンコーティング膜、ポリイミドコーティング膜、ポリアミドイミドコーティング膜、又はポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂からなる樹脂基材及び架橋剤を含む樹脂塗料を用いて形成された熱硬化型絶縁膜である上記(13)に記載の圧縮機、
(16)無機コーティング膜が、黒鉛膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、スズ膜、クロム膜、ニッケル膜又はモリブデン膜である上記(13)に記載の圧縮機、
を提供するものである。
CpOqFrRs ・・・(A)
[式中、Rは、Cl、Br、I又はHを示し、pは1〜6、qは0〜2、rは1〜14、sは0〜13の整数である。但し、qが0の場合は、pは2〜6であり、分子中に炭素−炭素不飽和結合を1以上有する。]
で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の含フッ素有機化合物、又は前記含フッ素有機化合物と飽和フッ化炭化水素化合物との組み合せを含む冷媒を用いる冷凍機用潤滑油組成物である。
前記分子式(A)は、分子中の元素の種類と数を表すものであり、式(A)は、炭素原子Cの数pが1〜6の含フッ素有機化合物を表している。炭素数が1〜6の含フッ素有機化合物であれば、冷媒として要求される沸点、凝固点、蒸発潜熱などの物理的、化学的性質を有することができる。
該分子式(A)において、Cpで表されるp個の炭素原子の結合形態は、炭素−炭素単結合、炭素−炭素二重結合等の不飽和結合、炭素―酸素二重結合などが含まれる。炭素−炭素の不飽和結合は、安定性の点から、炭素−炭素二重結合であることが好ましく、その数は1以上であるが、1であるものが好ましい。
また、分子式(A)において、Oqで表されるq個の酸素原子の結合形態は、エーテル基、水酸基又はカルボニル基に由来する酸素であることが好ましい。この酸素原子の数qは、2であってもよく、2個のエーテル基や水酸基等を有する場合も含まれる。
また、Oqにおけるqが0であり分子中に酸素原子を含まない場合は、pは2〜6であって、分子中に炭素−炭素二重結合等の不飽和結合を1以上有する。すなわち、Cpで表されるp個の炭素原子の結合形態の少なくとも1つは、炭素−炭素不飽和結合であることが必要である。
また、分子式(A)において、Rは、Cl、Br、I又はHを表し、これらのいずれであってもよいが、オゾン層を破壊する恐れが小さいことから、Rは、Hであることが好ましい。
上記のとおり、分子式(A)で表される含フッ素有機化合物としては、不飽和フッ化炭化水素化合物、フッ化エーテル化合物、フッ化アルコール化合物及びフッ化ケトン化合物などが好適なものとして挙げられる。
以下、これらの化合物について説明する。
本発明において、冷凍機の冷媒として用いられる不飽和フッ化炭化水素化合物としては、例えば、分子式(A)において、RがHであり、pが2〜6、qが0、rが1〜12、sは0〜11である不飽和フッ化炭化水素化合物が挙げられる。
このような不飽和フッ化炭化水素化合物として好ましくは、例えば、炭素数2〜6の直鎖状又は分岐状の鎖状オレフィンや炭素数4〜6の環状オレフィンのフッ素化物を挙げることができる。
具体的には、1〜3個のフッ素原子が導入されたエチレン、1〜5個のフッ素原子が導入されたプロペン、1〜7個のフッ素原子が導入されたブテン類、1〜9個のフッ素原子が導入されたペンテン類、1〜11個のフッ素原子が導入されたヘキセン類、1〜5個のフッ素原子が導入されたシクロブテン、1〜7個のフッ素原子が導入されたシクロペンテン、1〜9個のフッ素原子が導入されたシクロヘキセンなどが挙げられる。
これらの不飽和フッ化炭化水素化合物の中では、炭素数2〜3の不飽和フッ化炭化水素化合物が好ましく、プロペンのフッ化物がより好ましい。このプロペンのフッ化物としては、例えばペンタフルオロプロペンの各種異性体、3,3,3−トリフルオロプロペン及び2,3,3,3−テトラフルオロプロペンなどを挙げることができるが、特に、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン及び2,3,3,3−テトラフルオロプロペンが好適である。
本発明においては、この不飽和フッ化炭化水素化合物は、1種を単独で用いてよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
また、炭素数1〜2の飽和フッ化炭化水素冷媒と炭素数3の不飽和フッ化炭化水素冷媒との組み合わせも好適に用いられる。このような組み合せとしては、例えば前記の1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペンとCH2F2との組み合わせ、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペンとCHF2CH3との組み合わせ、及び前記の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとCF3Iとの組み合わせなどを挙げることができる。
本発明において、冷凍機の冷媒として用いられるフッ化エーテル化合物としては、例えば、分子式(A)において、RがHであり、pが2〜6、qが1〜2、rが1〜14、sは0〜13であるフッ化エーテル化合物が挙げられる。
このようなフッ化エーテル化合物として好ましくは、例えば、炭素数が2〜6で、1〜2個のエーテル結合を有し、アルキル基が直鎖状又は分岐状の鎖状脂肪族エーテルのフッ素化物や、炭素数が3〜6で、1〜2個のエーテル結合を有する環状脂肪族エーテルのフッ素化物を挙げることができる。
具体的には、1〜6個のフッ素原子が導入されたジメチルエーテル、1〜8個のフッ素原子が導入されたメチルエチルエーテル、1〜8個のフッ素原子が導入されたジメトキシメタン、1〜10個のフッ素原子が導入されたメチルプロピルエーテル類、1〜12個のフッ素原子が導入されたメチルブチルエーテル類、1〜12個のフッ素原子が導入されたエチルプロピルエーテル類、1〜6個のフッ素原子が導入されたオキセタン、1〜6個のフッ素原子が導入された1,3−ジオキソラン、1〜8個のフッ素原子が導入されたテトラヒドロフランなどを挙げることができる
本発明においては、このフッ化エーテル化合物は、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。
本発明において、冷凍機の冷媒として用いられる一般式(A)で表されるフッ化アルコール化合物としては、例えば、分子式(A)において、RがHであり、pが1〜6、qが1〜2、rが1〜13、sは1〜13であるフッ化エーテル化合物が挙げられる。
このようなフッ化アルコール化合物として好ましくは、例えば、炭素数が1〜6で、1〜2個の水酸基を有する直鎖状又は分岐状の脂肪族アルコールのフッ素化物を挙げることができる。
具体的には、1〜3個のフッ素原子が導入されたメチルアルコール、1〜5個のフッ素原子が導入されたエチルアルコール、1〜7個のフッ素原子が導入されたプロピルアルコール類、1〜9個のフッ素原子が導入されたブチルアルコール類、1〜11個のフッ素原子が導入されたペンチルアルコール類、1〜4個のフッ素原子が導入されたエチレングリコール、1〜6個のフッ素原子が導入されたプロピレングリコールなどを挙げることができる。
本発明においては、これらのフッ化アルコール化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。
本発明において、冷凍機の冷媒として用いられるフッ化ケトン化合物としては、例えば、分子式(A)において、RがHであり、pが2〜6、qが1〜2、rが1〜12、sは0〜11であるフッ化ケトン化合物が挙げられる。
このようなフッ化ケトン化合物として好ましくは、例えば、炭素数が3〜6で、アルキル基が直鎖状又は分岐状の脂肪族ケトンのフッ素化物を挙げることができる。
具体的には、1〜6個のフッ素原子が導入されたアセトン、1〜8個のフッ素原子が導入されたメチルエチルケトン、1〜10個のフッ素原子が導入されたジエチルケトン、1〜10個のフッ素原子が導入されたメチルプロピルケトン類などが挙げられる。
本発明においては、これらのフッ化ケトン化合物は、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。
この飽和フッ化炭化水素化合物は、前記の一般式(A)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の含フッ素有機化合物に、必要に応じて混合することのできる冷媒である。
この飽和フッ化炭化水素化合物としては、炭素数1〜4のアルカンのフッ化物が好ましく、特に炭素数1〜2のメタンやエタンのフッ化物であるトリフルオロメタン、ジフルオロメタン、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン、1,1,2−トリフルオロエタン、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、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンが好適である。また、飽和フッ化炭化水素化合物としては、上記アルカンのフッ化物を、さらにフッ素以外のハロゲン原子でハロゲン化したものであっても良く、例えば、トリフルオロヨードメタン(CF3I)などが例示できる。これらの飽和フッ化炭化水素化合物は、1種を単独で用いてよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
また、当該飽和フッ化炭化水素化合物の配合量は、冷媒全量に基づき、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。
[基油]
本発明の冷凍機油組成物の基油としては、ポリオキシアルキレングリコール誘導体が用いられる。
ポリオキシアルキレングリコール誘導体としては、例えば、一般式(I)
R1−[(OR2)m−OR3]n (I)
(式中、R1は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基、結合部2〜6個を有する炭素数1〜10の炭化水素基又は炭素数1〜10の酸素含有炭化水素基、R2は炭素数2〜4のアルキレン基、R3は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基又は炭素数1〜10の酸素含有炭化水素基、nは1〜6の整数、mはm×nの平均値が6〜80となる数である。)
で表される化合物が好ましく挙げられる。
上記一般式(I)において、R1及びR3の各々における炭素数1〜10の炭化水素基は直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。該炭化水素基はアルキル基が好ましく、その具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、各種ブチル基、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、各種ノニル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができる。このアルキル基の炭素数が10を超えると冷媒との相溶性が低下し、相分離を生じる場合がある。好ましいアルキル基の炭素数は1〜6である。
R1及びR3が、いずれも炭化水素基又はアシル基である場合には、R1とR3は同一であってもよいし、たがいに異なっていてもよい。
さらにnが2以上の場合は、1分子中の複数のR3は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
この炭化水素基の炭素数が10を超えると冷媒との相溶性が低下し、層分離が生じる場合がある。好ましい炭素数は2〜6である。
さらに、R1及びR3の各々における炭素数2〜10の酸素含有炭化水素基としては、エーテル結合を有する鎖状の脂肪族基や環状の脂肪族基などを挙げることができるが、特にテトラヒドロフルフリル基が好ましい。
本発明においては、上記R1及びR3は少なくとも一つがアルキル基、特に炭素数1〜3のアルキル基であることが好ましく、とりわけメチル基であることが粘度特性の点から好ましい。更には、上記と同様の理由からR1及びR3の両方がアルキル基、特にメチル基であることが好ましい。
前記一般式(I)中のnは1〜6の整数で、R1の結合部位の数に応じて定められる。例えばR1がアルキル基やアシル基の場合、nは1であり、R1が結合部位2,3,4,5及び6個を有する脂肪族炭化水素基である場合、nはそれぞれ2,3,4,5及び6となる。また、mはm×nの平均値が6〜80となる数であり、該平均値が80を超えると、相溶性が低下し油戻り性が悪化する恐れがあり本発明の目的が充分に達せられないことがある。
これらのポリオキシアルキレングリコール誘導体としては、前記一般式(I)で表される化合物の中で、ポリプロピレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレンポリプロピレングリコール共重合体ジメチルエーテル、ポリエチレンポリプロピレングリコール共重合体メチルブチルエーテル、ポリプロピレングリコールジアセテートなどを好ましく挙げることができる。
本発明における基油は、特に前述した不飽和フッ化炭化水素冷媒用として好適であるが、該冷媒はオレフィン構造を有するため、安定性に劣ることから、基油は、水酸基価が5mgKOH/g以下であることを要す。好ましい水酸基価は3mgKOH/g以下であり、1mgKOH/g以下であることが特に好ましい。
また、この基油としては、ASTM色が1以下、灰分が0.1質量%以下であることが好ましい。このような性状を有する基油は安定性が良好で、好適である。
また、炭素数1〜10の一価のアルコール又はそのアルカリ金属塩を開始剤とし、炭素数2〜4のアルキレンオキシドを重合させて、一方の末端にエーテル結合を有し、他方の末端が水酸基である、ポリオキシアルキレングリコールモノアルキルエーテルを得た後、この水酸基をエーテル化又はエステル化することによって製造することもできる。なお、一般式(I)でmが2以上の化合物を製造する場合は、一価のアルコールに換えて、2〜6価の多価アルコールを開始剤とすればよい。
このような方法でポリオキシアルキレングリコール誘導体を製造するに際し、エーテル化又はエステル化反応におけるポリオキシアルキレングリコール等とハロゲン化アルキルやハロゲン化アシルとの割合において、ハロゲン化アルキルやハロゲン化アシルの量が、化学量論的量より少ない場合は、水酸基が残存し、水酸基価が高まる。したがって、ポリオキシアルキレングリコール等とハロゲン化アルキルやハロゲン化アシルとのモル比は、最適にすることが望ましい。また、不活性ガス雰囲気で重合、エーテル化、エステル化反応を行うことにより、着色を抑制することができる。
また、基油の分子量は、500以上であることが好ましく、500〜3000がより好ましく、600〜2500がさらに好ましい。基油の引火点は150℃以上であることが好ましい。基油の分子量が500以上であれば、冷凍機油としての所望の性能を発揮することができると共に、基油の引火点を150℃以上にすることができる。
当該ポリオキシアルキレングリコール誘導体と併用できる基油としては、例えば、ポリビニルエーテル類、ポリ(オキシ)アルキレングリコール又はそのモノエーテルとポリビニルエーテルとの共重合体、ポリエステル類、ポリオールエステル系化合物、ポリカーボネート類、α−オレフィンオリゴマーの水素化物、さらには鉱油、脂環式炭化水素化合物、アルキル化芳香族炭化水素化合物などを挙げることができる。
本発明の冷凍機油組成物には、極圧剤、油性剤、酸化防止剤、酸捕捉剤及び消泡剤などの中から選ばれる少なくとも1種の添加剤を含有させることができる。
前記極圧剤としては、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル及びこれらのアミン塩などのリン系極圧剤を挙げることができる。
これらのリン系極圧剤の中で、極圧性、摩擦特性などの点からトリクレジルホスフェート、トリチオフェニルホスフェート、トリ(ノニルフェニル)ホスファイト、ジオレイルハイドロゲンホスファイト、2−エチルヘキシルジフェニルホスファイトなどが特に好ましい。
一方、金属塩を構成する金属としてはアルカリ金属又はアルカリ土類金属が好ましく、特に、アルカリ金属が最適である。
また、極圧剤としては、さらに、上記以外の極圧剤として、例えば、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイド、チオカーバメート類、チオテルペン類、ジアルキルチオジプロピオネート類などの硫黄系極圧剤を挙げることができる。
上記極圧剤の配合量は、潤滑性及び安定性の点から、組成物全量に基づき、通常0.001〜5質量%、特に0.005〜3質量%の範囲が好ましい。
前記の極圧剤は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。
これらは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。また、その配合量は、組成物全量に基づき、通常0.01〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%の範囲で選定される。
このアルキルグリシジルエーテルのアルキル基、及びアルキレングリコールグリシジルエーテルのアルキレン基は、分岐を有していてもよく、炭素数は通常3〜30、好ましくは4〜24、特に6〜16のものである。また、α−オレフィンオキシドは全炭素数が一般に4〜50、好ましくは4〜24、特に6〜16のものを使用する。本発明においては、上記酸捕捉剤は1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、効果及びスラッジ発生の抑制の点から、組成物に対して、通常0.005〜5質量%、特に0.05〜3質量%の範囲が好ましい。
前記消泡剤としては、シリコーン油やフッ素化シリコーン油などを挙げることができる。
本発明の冷凍機油組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、他の公知の各種添加剤、例えばN−[N,N’−ジアルキル(炭素数3〜12のアルキル基)アミノメチル]トリアゾールなどの銅不活性化剤などを適宣配合することができる。
本発明の冷凍機油組成物を使用する冷凍機の潤滑方法において、前記各種冷媒と冷凍機油組成物の使用量については、冷媒/冷凍機油組成物の質量比で99/1〜10/90、更に95/5〜30/70の範囲にあることが好ましい。冷媒の量が上記範囲よりも少ない場合は冷凍能力の低下が見られ、また上記範囲よりも多い場合は潤滑性能が低下し好ましくない。本発明の冷凍機油組成物は、種々の冷凍機に使用可能であるが、特に、圧縮型冷凍機の圧縮式冷凍サイクルに好ましく適用できる。
ここで乾燥器中には、細孔径0.33nm以下のゼオライトからなる乾燥剤を充填することが好ましい。また、このゼオライトとしては、天然ゼオライトや合成ゼオライトを挙げることができ、さらにこのゼオライトは、25℃、CO2ガス分圧33kPaにおけるCO2ガス吸収容量が1%以下のものが一層好適である。このような合成ゼオライトとしては、例えばユニオン昭和(株)製の商品名XH−9、XH−600等を挙げることができる。
本発明において、このような乾燥剤を用いれば、冷凍サイクル中の冷媒を吸収することなく、水分を効率よく除去できると同時に、乾燥剤自体の劣化による粉末化が抑制され、したがって粉末化によって生じる配管の閉塞や圧縮機摺動部への進入による異常摩耗等の恐れがなくなり、冷凍機を長時間にわたって安定的に運転することができる。
本発明においては、この摺動部分として特にシール性の点から、エンジニアリングプラスチックからなるもの、又は有機コーティング膜もしくは無機コーティング膜を有するものが用いられる。
前記エンジニアリングプラスチックとしては、シール性、摺動性、耐摩耗性などの点で、例えばポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアセタール樹脂などを好ましく挙げることができる。
また、有機コーティング膜としては、シール性、摺動性、耐摩耗性などの点で、例えばフッ素含有樹脂コーティング膜(ポリテトラフルオロエチレンコーティング膜など)、ポリイミドコーティング膜、ポリアミドイミドコーティング膜、さらには、ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂からなる樹脂基材及び架橋剤を含む樹脂塗料を用いて形成された熱硬化型絶縁膜などを挙げることができる。
一方、無機コーティング膜としては、シール性、摺動性、耐摩耗性などの点で、黒鉛膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、ニッケル膜、モリブデン膜、スズ膜、クロム膜などが挙げられる。この無機コーティング膜は、メッキ処理で形成してもよいし、PVD法(物理的気相蒸着法)で形成してもよい。
なお、当該摺動部分として、従来の合金系、例えばFe基合金、Al基合金、Cu基合金などからなるものを用いることもできる。
本発明においては、前記システム内の水分含有量は、300質量ppm以下が好ましく、200質量ppm以下がより好ましい。また該システム内の残存空気分圧は、10kPa以下が好ましく、5kPa以下がより好ましい。
本発明の冷凍機油組成物は、基油として、特定の含酸素化合物を主成分として含むものであって、粘度が低くて省エネルギー性の向上を図ることができ、しかもシール性に優れている。
この圧縮機の摺動部分は、その一部又は全部が、エンジニアリングプラスチックからなるもの、又は有機コーティング膜もしくは無機コーティング膜を有するものを用いることが好ましい。摺動部分としては、例えば、斜板式圧縮機においては、斜板とシューとの摺動面、シューとピストンとの摺動部面、ピストンとシリンダーブロックとの摺動面などの摺動部分が挙げられる。
このような摺動部分の少なくとも一部が、前記エンジニアリングプラスチックからなるもの、又は有機コーティング膜もしくは無機コーティング膜を有するものであることにより、圧縮機、及び該圧縮機を含む冷凍機のシール性が向上し、さらに摺動性、耐摩耗性を高めることができる。
エンジニアリングプラスチック、有機コーティング膜、及び無機コーティング膜の好ましい例は、前述のとおりである。
なお、基油の性状及び冷凍機油組成物の諸特性は、以下に示す要領に従って求めた。
<基油の性状>
(1)100℃動粘度
JIS K2283−1983に準じ、ガラス製毛管式粘度計を用いて測定した。
(2)水酸基価
JIS K 0070に準拠して測定する。
(3)分子量
基油を構成する化合物の化学構造に基づく計算値である。
(4)引火点
JIS K 2265(COC法)に準拠して測定する。
<冷凍機油組成物の諸特性>
(5)二層分離温度
二層分離温度測定管(内容積10mL)に油/冷媒(0.6g/2.4g)を充填し、恒温槽に保持した。恒温槽の温度を室温(25℃)より、温度を1℃/minの割合で上げ、二層分離温度を測定した。
なお、冷媒は1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン(アポロサイエンティフィック・リミィテド製「PC07052」)及び2,3,3,3−テトラフルオロプロペンを用いた。
(6)安定性(シールドチューブ試験)
ガラス管に、油/冷媒4mL/1g(水分含有量200ppm)、及び鉄、銅、アルミニウムの金属触媒を充填して封管し、空気圧26.6kPa、温度175℃の条件にて10日間保持後、油外観、触媒外観、スラッジの有無を目視観察すると共に、酸価を測定した。冷媒は上記(5)と同じである。
基油として、A1〜A21を用いた。各基油の化合物名及び性状を第1表に示す。
Me−PO−Me:ポリオキシプロピレングリコールジメチルエーテル
Bu−PO−Me:ポリオキシプロピレングリコールメチルブチルエーテル
Me−PO/EO−Me:ポリオキシプロピレンポリオキシエチレングリコール共重合体ジメチルエール
Me−PO−OH:ポリオキシプロピレングリコールモノメチルエーテル
HO−PO−OH:ポリオキシプロピレングリコール
Bu−PO/EO−OH:ポリオキシプロピレングリコールポリオキシエチレングリコール共重合体モノブチルエール
THFF−PO−Me:ポリプロピレングリコールテトラヒドロフルフリルエーテルメチルエーテル
第2表に示す組成の冷凍機油組成物を調製し、冷媒として1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン(実施例1〜13及び比較例1〜7)、及び2,3,3,3−テトラフフルオロプロペン(実施例14〜23及び比較例8〜14)を用いて、前記組成物の特性を評価した。その結果を第2表に示す。但し、参考例では冷媒として1,1,1,2−テトラフルオロエタンを用いた。
また、実施例14〜23は、冷媒2,3,3,3−テトラフフルオロプロペンに対して、二層分離温度は、10℃超40℃未満であるが、2,3,3,3−テトラフフルオロプロペンを用いたシールドチューブ試験において安定性に優れている。
これに対し、基油としてA7,A8及びA16〜A20を用いる冷凍機油組成物(比較例1〜14)は、安定性が極めて劣る。
なお、冷媒として1,1,1,2−テトラフルオロエタンを用いた場合、本発明の冷凍機油組成物(参考例1,2,4,5)と比較例で用いた冷凍機油組成物(参考例3、6〜9)は、いずれも良好な安定性を有する。
Claims (16)
- 下記の分子式(A)
CpOqFrRs ・・・(A)
[式中、Rは、Cl、Br、I又はHを示し、pは1〜6、qは0〜2、rは1〜14、sは0〜13の整数である。但し、qが0の場合は、pは2〜6であり、分子中に炭素−炭素不飽和結合を1以上有する。]
で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の含フッ素有機化合物、又は前記含フッ素有機化合物と飽和フッ化炭化水素化合物との組合せを含む冷媒を用いる冷凍機用の潤滑油組成物であって、基油として、ポリオキシアルキレングリコール誘導体を主成分として含み、かつ水酸基価が5mgKOH/g以下であるものを用いることを特徴とする冷凍機用潤滑油組成物。 - 冷媒が、炭素数2〜3の不飽和フッ化炭化水素冷媒、又は炭素数1〜2の飽和フッ化炭化水素冷媒と炭素数3の不飽和フッ化炭化水素冷媒との組み合わせからなる請求項1に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- 基油の100℃における動粘度が2〜50mm2/sである請求項1に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- 基油の分子量が500以上である請求項1に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- ポリオキシアルキレングリコール誘導体が
一般式(I)
R1−[(OR2)m−OR3]n (I)
(式中、R1は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基、結合部2〜6個を有する炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数1〜10の酸素含有炭化水素基、R2は炭素数2〜4のアルキレン基、R3は水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、炭素数2〜10のアシル基又は炭素数1〜10の酸素含有炭化水素基、nは1〜6の整数、mはm×nの平均値が6〜80となる数である。)
で表される化合物である請求項1に記載の冷凍機油組成物。 - 極圧剤、油性剤、酸化防止剤、酸捕捉剤及び消泡剤の中から選ばれる少なくとも1種の添加剤を含む請求項1に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- 冷凍機の摺動部分がエンジニアリングプラスチックからなるもの、又は有機コーティング膜もしくは無機コーティング膜を有するものである請求項1に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- 有機コーティング膜が、ポリテトラフルオロエチレンコーティング膜、ポリイミドコーティング膜、ポリアミドイミドコーティング膜、又はポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂からなる樹脂基材及び架橋剤を含む樹脂塗料を用いて形成された熱硬化型絶縁膜である請求項7に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- 無機コーティング膜が、黒鉛膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、スズ膜、クロム膜、ニッケル膜又はモリブデン膜である請求項7に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- カーエアコン、電動カーエアコン、ガスヒートポンプ、空調、冷蔵庫、自動販売機又はショーケースの各種給湯システム、あるいは冷凍・暖房システムに用いられる請求項1に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- システム内の水分含有量が300質量ppm以下で、残存空気分圧が10kPa以下である請求項10に記載の冷凍機用潤滑油組成物。
- 請求項1に記載の冷凍機油組成物を用いた圧縮機。
- 摺動部分がエンジニアリングプラスチックからなるもの、又は有機コーティング膜もしくは無機コーティング膜を有するものである請求項12に記載の圧縮機。
- エンジニアリングプラスチックが、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、又はポリアセタール樹脂である請求項13に記載の圧縮機。
- 有機コーティング膜が、ポリテトラフルオロエチレンコーティング膜、ポリイミドコーティング膜、ポリアミドイミドコーティング膜、又はポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂からなる樹脂基材及び架橋剤を含む樹脂塗料を用いて形成された熱硬化型絶縁膜である請求項13に記載の圧縮機。
- 無機コーティング膜が、黒鉛膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、スズ膜、クロム膜、ニッケル膜又はモリブデン膜である請求項13に記載の圧縮機。
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