KR101530865B1

KR101530865B1 - 냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물

Info

Publication number: KR101530865B1
Application number: KR1020097007330A
Authority: KR
Inventors: 켄 사와다; 유지 시모무라; 가쓰야 다키가와
Original assignee: 제이엑스 닛코닛세키에너지주식회사
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2015-06-23
Also published as: JP2008239817A; CN101568625B; WO2008117657A1; EP2141219A1; CN101568625A; US8318040B2; US20100051854A1; JP5193485B2; EP2141219B1; EP2141219A4; KR20090123850A

Abstract

본 발명의 냉동기유는 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 지방산과 다가 알코올과의 에스테르를 함유하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 냉동기용 작동 유체 조성물은 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 지방산과 다가 알코올과의 에스테르 및 냉매를 함유하는 것을 특징으로 한다.

냉동공조기기, 냉동기유, 작동 유체, 냉매, 에스테르

Description

냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물 {Refrigerator oil and working fluid composition for refrigerating machine}

본 발명은 냉동공조기기에 사용되는 냉동기유(冷凍幾油) 및 냉동기용 작동 유체 조성물에 관한 것이다.

최근의 오존층 파괴의 문제로부터, 종래 냉동공조기기의 냉매로서 사용되어 온 CFC(클로로플루오로카본) 및 HCFC(하이드로클로로플루오로카본)이 규제 대상이 되어, 이들 대신 HFC(하이드로플루오로카본)가 냉매로서 사용되고 있다. 그러나, HFC 냉매에도 지구 온난화능이 높다는 문제가 있어, 이들 프레온계 냉매를 대신할 대체 냉매로서 자연계 냉매의 사용이 검토되고 있다. 이 중에서 이산화탄소 냉매는 환경에 대해 무해하고 안전성의 점에서 우수한데다가 오일이나 기계 재료와의 적합성이나 입수성 등의 이점을 갖고 있다. 또한, 최근, 개방형 압축기 또는 밀폐형 전동 압축기를 사용한 카 에어컨용 냉매로서의 이의 적용이 검토되고 있다.

HFC 냉매용의 냉동기유로는 HFC 냉매와 상용하는 에스테르, 탄산에스테르, PAG(폴리알킬렌글리콜), 폴리비닐에테르 등이 검토되거나 사용되고 있다[참조: 특 허문헌 1 내지 10]. 또한, 이산화탄소 냉매용의 냉동기유로는, 예를 들면, 에스테르계 냉동기유가 있다[참조: 특허문헌 11].

한편, 최근 각종 분야에서 에너지 절약에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데, 냉동공조기기 분야에서도 열 효율의 향상이나 소비 전력 저감 등의 에너지 절약 대책이 검토되고 있다. 따라서, 에너지 절약 대책에 대해 냉동기유 측으로부터 공헌하기 위해, 냉동기유의 저점도화에 의해 에너지 효율을 향상시키는 기술이 제안되고 있다[참조: 특허문헌 12, 13].

특허문헌 1: 일본 국제특허공개공보 제(평)3-505602호

특허문헌 2: 일본 특허공개공보 제(평)3-88892호

특허문헌 3: 일본 특허공개공보 제(평)3-128991호

특허문헌 4: 일본 특허공개공보 제(평)3-128992호

특허문헌 5: 일본 특허공개공보 제(평)3-200895호

특허문헌 6: 일본 특허공개공보 제(평)3-227397호

특허문헌 7: 일본 특허공개공보 제(평)4-20597호

특허문헌 8: 일본 특허공개공보 제(평)4-72390호

특허문헌 9: 일본 특허공개공보 제(평)4-218592호

특허문헌 10: 일본 특허공개공보 제(평)4-249593호

특허문헌 11: 일본 특허공개공보 2000-104084호

특허문헌 12: 일본 특허공개공보 제(평)10-204458호

특허문헌 13: 일본 특허공개공보2000-297753호

[발명의 개시]

[발명이 해결해야 하는 과제]

그러나, 상기 종래의 냉동기유는 다음과 같은 점에서 아직 개선의 여지가 있다.

즉, 종래 냉동공조기기 분야에서는, 상기와 같이, 냉동기유의 성능 평가의 하나로서 냉매 상용성이 중시되고 있다. 그러나, 냉동기유의 냉매 상용성이 양호하면, 냉매의 용해에 의해 냉동기유의 점도가 저하되어 윤활성이 불충분해지기 쉽다. 보다 구체적으로는, 냉동 시스템 내에서 냉매가 냉동기유에 용해됨에 따라 냉동기유와 냉매의 혼합물인 유체 조성물의 점도(냉매 용해 점도)가 저하되면, 냉매 압축기의 압축부에서의 취입, 윤활 불량 등의 문제가 우려된다.

또한, 윤활성을 개선하는 방법의 하나로서 고점도화가 고려되는데, 냉동기유의 고점도화는 에너지 절약성이나 취급성의 관점에서 바람직하지 않다. 특히, 냉동공조기기에 대해 냉동기유 측으로부터 에너지 절약 대책에 공헌하기 위해, 냉동기유를 저점도화하여, 에너지 효율의 향상 및 냉매 압축기 내에서의 교반 저항의 저감을 도모할 필요가 있으며, 냉동기유의 고점도화는 이러한 에너지 절약 대책의 취지에 역행하는 것이다.

또한, 냉동기유는, 냉매의 존재하에 사용된다는 점에서, 공기 분위기 등에서 사용되는 다른 윤활유와는 사용 환경이 크게 상이하다. 또한, 이것이 다른 윤활유 분야에서의 윤활성의 개선 기술을 냉동기유에 그대로 적용할 수 없는 한 가지 원인이다.

또한, 냉동기유의 고점도화에 의해 냉매 용해 점도를 유지하면 그만큼 냉매 상용성은 손상되지만, 이 경우는 다른 이유에 의해 윤활 불량이 우려된다. 즉, 냉동공조기기의 냉매 순환 시스템에서는, 그 기구상, 냉매 압축기내의 냉동기유의 일부가 냉매와 함께 순환 유로로 토출된다. 여기서, 냉매 압축기내의 냉동기유의 양이 부족한 것에 의한 윤활 불량 등을 방지하기 위해, 토출된 냉동기유가 순환 유로를 통해 냉매 압축기로 복귀하는 것(오일 복귀성)이 중요하여, 오일 복귀성의 관점에서는 냉매 상용성의 저하는 바람직하다고는 할 수 없다.

또한, 상반되는 관계에 있는 냉동기유의 저점도화와 냉매 용해 점도의 유지가 양립하는 것의 곤란성, 및 냉동기유의 냉매 상용성과 냉매 용해 점도의 유지가 양립하는 것의 곤란성은, HFC 냉매, 이산화탄소 냉매 등과 함께 사용되는 냉동기유의 개발에서의 공통의 과제가 될 수 있지만, 특히 이산화탄소 냉매의 경우, 냉매 용해 점도의 저하가 현저하기 때문에 상기의 곤란성이 더욱 높다고 할 수 있다.

본 발명은 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 저점도화와 냉매 용해 점도 유지의 양립 및 냉동기유의 냉매 상용성과 냉매 용해 점도 유지의 양립이 가능한 냉동기유를 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해, 우선, 상기 과제 중에서도 특히 달성이 곤란하다고 사료되는 이산화탄소 냉매의 공존하에서의 에스테르계 냉동기유의 이산화탄소 냉매와의 냉매 용해 점도의 개선에 관해 검토하였다. 그 결과, 지방산과 다가 알코올과의 에스테르에서의 지방산 조성이 이산화탄소 냉매의 공존하에서의 냉매 용해 점도에 관한 중요한 결정 인자인 것으로 판명되었다. 또한, 이러한 지견에 기초하여 더욱 검토를 거듭한 결과, 본 발명자들은 에스테르의 구성 지방산으로서 특정한 지방산 조성을 갖는 지방산을 사용하고, 구성 알코올로서 다가 알코올을 사용함으로써, 상기 과제가 해결되는 것을 밝혀내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 냉동기유는 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 지방산과 다가 알코올과의 에스테르(이하, 「본 발명에 따르는 에스테르」라고도 한다)를 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 냉동기유는, 상기 구성을 구비하기 때문에, 이산화탄소 냉매와 함께 사용하는 경우에도, 상반되는 관계에 있는 냉동기유의 저점도화와 냉매 용해 점도의 유지가 양립할 수 있으며, 또한, 냉매 상용성과 냉매 용해 점도의 유지가 양립할 수 있다. 또한, 본 발명의 냉동기유는 열ㆍ화학적 안정성 및 전기 절연성도 우수하다. 따라서, 본 발명의 냉동기유를 사용함으로써, 냉매 압축기의 접동부에서의 냉매 가스의 밀봉성, 접동부에서의 윤활성, 냉매 압축기의 에너지 효율 모두를 고수준으로 달성할 수 있으며, 그 결과, 냉동공조기기의 에너지 절약성과 고신뢰성이 양립할 수 있다.

또한, 본 발명의 냉동기유에서, ¹³C-NMR 분석법에 의해 수득되는, 본 발명에 따르는 에스테르를 구성하는 지방산의 구성 탄소에서 차지하는 3급 탄소의 비율이 2질량% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 냉동기유가 적용되는 냉동공조기기의 냉매는 특별히 제한되지 않지만, 본 발명의 냉동기유는, 특히 이산화탄소 냉매와 함께 사용되는 경우, 상기의 우수한 효과를 발휘할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 지방산과 다가 알코올과의 에스테르 및 냉매를 함유하는 것을 특징으로 하는 냉동기용 작동 유체 조성물을 제공한다.

본 발명의 냉동기용 작동 유체 조성물은, 상기 본 발명의 냉동기유를 함유하기 때문에, 이산화탄소 냉매를 함유하는 경우라도, 상반되는 관계에 있는 냉동기유의 저점도화와 냉매 용해 점도의 유지가 양립할 수 있으며, 또한, 냉매 상용성과 냉매 용해 점도의 유지가 양립할 수 있다. 또한, 본 발명의 냉동기유는 열ㆍ화학적 안정성 및 전기 절연성도 우수하다. 따라서, 본 발명의 냉동기용 작동 유체 조성물을 사용함으로써, 냉매 압축기의 접동부에서의 냉매 가스의 밀봉성, 접동부에서의 윤활성, 냉매 압축기의 에너지 효율 모두를 고수준으로 달성할 수 있으며, 그 결과, 냉동공조기기의 에너지 절약성과 고신뢰성이 양립할 수 있다.

본 발명의 냉동기용 작동 유체 조성물에 함유되는 냉매는 특별히 제한되지 않지만, 특히 냉매가 이산화탄소 냉매를 함유하는 경우, 상기의 우수한 효과를 발휘할 수 있다.

[발명의 효과]

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 저점도화와 냉매 용해 점도 유지의 양립이 가능하고 냉동기유의 냉매 상용성과 냉매 용해 점도의 유지의 양립이 가능한 냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물이 제공된다.

도 1은 실시예에서 사용한 냉매 용해 점도 측정 장치를 도시한 개략 구성도이다.

[부호의 설명]

1…점도계, 2…압력계, 3…열전대, 4…교반자, 5…압력 용기, 6…항온조, 7…유로, 8…샘플링 봄베.

[발명을 실시하시 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 관해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 냉동기유는, 지방산에서 차지하는 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 지방산과 다가 알코올의 폴리올에스테르를 함유하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 냉동기용 작동 유체 조성물은, 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 지방산과 다가 알코올과의 에스테르 및 냉매를 함유한다. 또한, 본 발명의 냉동기용 작동 유체 조성물에는, 본 발명의 냉동기유와 냉매를 함유하는 형태가 포함된다.

본 발명에 따르는 에스테르에서, 이산화탄소 냉매의 공존하에서의 상용성 및 냉매 용해 점도를 적합하게 확보하는 관점에서, 구성 지방산에서 차지하는 탄소수 10 내지 13의 지방산의 비율이 50mol% 이상, 바람직하게는 60 내지 100mol%, 더욱 바람직하게는 80 내지 100mol%, 가장 바람직하게는 90 내지 100mol%인 것이 필요하다. 탄소수 10 내지 13의 지방산의 비율이 50mol% 미만인 경우, 이산화탄소 냉매와의 상용성과 이산화탄소 냉매 공존하에서의 냉매 용해 점도가 양립할 수 없으므로 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에 따르는 에스테르에 있어서는, 이산화탄소 냉매의 공존하에서의 상용성 및 냉매 용해 점도를 적합하게 확보하는 관점에서, 구성 지방산에서 차지하는 탄소수 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 것이 필요하고, 더욱 바람직하게는 60 내지 100mol%, 더욱 바람직하게는 70 내지 100mol%인 것이 필요하다.

또한, 구성 지방산은, 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 상기 조건을 만족시키는 한에 있어서, 측쇄 지방산만을 함유해도 양호하며, 또는 측쇄 지방산과 직쇄 지방산의 혼합물이여도 양호하다. 또한, 구성 지방산은, 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산 이외의 지방산을 함유해도 양호하다. 탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산 이외의 지방산으로는, 예를 들면, 탄소수 6 내지 24의 직쇄 지방산, 탄소수 6 내지 9의 측쇄 지방산, 14 내지 24의 측쇄 지방산을 들 수 있고, 보다 구 체적으로는, 직쇄 또는 측쇄의 헥산산, 직쇄 또는 측쇄의 헵탄산, 직쇄 또는 측쇄의 옥탄산, 직쇄 또는 측쇄의 노난산, 직쇄의 데칸산, 직쇄의 운데칸산, 직쇄의 도데칸산, 직쇄의 트리데칸산, 직쇄 또는 측쇄의 테트라데칸산, 직쇄 또는 측쇄의 펜타데칸산, 직쇄 또는 측쇄의 헥사데칸산, 직쇄 또는 측쇄의 헵타데칸산, 직쇄 또는 측쇄의 옥타데칸산, 직쇄 또는 측쇄의 노나데칸산, 직쇄 또는 측쇄의 에이코산산, 직쇄 또는 측쇄의 헨에이코산산, 직쇄 또는 측쇄의 도코산산, 직쇄 또는 측쇄의 트리코산산, 직쇄 또는 측쇄의 테트라코산산 등을 들 수 있다.

본 발명에 따르는 에스테르에서는, 상용성과 냉매 용해 점도의 균형의 관점에서, 이의 구성 지방산의 구성 탄소에서 차지하는 3급 탄소의 비율이 2질량% 이상, 바람직하게는 2 내지 10질량%, 더욱 바람직하게는 2.5 내지 5질량%인 것이 바람직하다. 상기 3급 탄소의 비율은 ¹³C-NMR 분석법에 의해 구할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 에스테르를 구성하는 다가 알코올로는, 하이드록실기를 2 내지 6개 갖는 다가 알코올이 바람직하게 사용된다. 이산화탄소 냉매의 공존하에서 매우 고수준의 윤활성을 수득하는 관점에서, 하이드록실기를 4 내지 6개 갖는 다가 알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 에너지 효율 등의 관점에서, 냉동기유의 저점도화가 요구되는 경우가 있지만, 본 발명에 따르는 에스테르를 구성하는 다가 알코올로서 하이드록실기를 2개 또는 3개 갖는 다가 알코올을 사용하면, 이산화탄소 냉매의 공존하에서의 윤활성과 저점도화가 고수준으로 양립할 수 있다.

2가 알코올(디올)로는, 구체적으로는 예를 들면, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,2-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥산디올, 2-에틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 1,7-헵탄디올, 2-메틸-2-프로필-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 1,11-운데칸디올, 1,12-도데칸디올 등을 들 수 있다. 또한, 3가 이상의 알코올로는, 구체적으로는 예를 들면, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 디-(트리메틸올프로판), 트리-(트리메틸올프로판), 펜타에리트리톨, 디-(펜타에리트리톨), 트리-(펜타에리트리톨), 글리세린, 폴리글리세린(글리세린의 2 내지 20량체), 1,3,5-펜탄트리올, 소르비톨, 소르비탄, 소르비톨 글리세린 축합물, 아도니톨, 아라비톨, 크실리톨, 만니톨 등의 다가 알코올; 크실로스, 아라비노스, 리보스, 람노스, 글루코스, 프룩토스, 갈락토스, 만노스, 소르보스, 셀로비오스, 말토스, 이소말토스, 트레할로스, 슈크로스, 라피노스, 겐티아노스, 멜레지토스 등의 당류; 및 이들의 부분 에테르화물, 및 메틸글루코시드(배당체) 등을 들 수 있다. 이 중에서, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 디-(트리메틸올프로판), 트리-(트리메틸올프로판), 펜타에리트리톨, 디-(펜타에리트리톨), 트리-(펜타에리트리톨) 등의 장애 알코올이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르는 에스테르는, 다가 알코올의 하이드록실기의 일부가 에스테르화되지 않고 하이드록실기 그대로 남아 있는 부분 에스테르도 양호하도, 모든 하이드록실기가 에스테르화된 완전 에스테르도 양호하며, 부분 에스테르와 완 전 에스테르의 혼합물도 양호하지만, 완전 에스테르인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르는 에스테르로는, 가수분해 안정성이 더 우수하다는 점에서, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 디-(트리메틸올프로판), 트리-(트리메틸올프로판), 펜타에리트리톨, 디-(펜타에리트리톨), 트리-(펜타에리트리톨) 등의 장애 알코올과의 에스테르가 더욱 바람직하고, 네오펜틸글리콜, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄 및 펜타에리트리톨과의 에스테르가 더욱 더 바람직하고, 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판, 네오펜틸글리콜이 더욱 바람직하고, 냉매와의 상용성 및 가수분해 안정성이 특히 우수하다는 점에서 펜타에리트리톨과의 에스테르가 가장 바람직하다.

본 발명에 따르는 에스테르는, 단일 구조의 에스테르의 1종으로 이루어지는 것도 양호하며, 구조가 상이한 2종 이상의 에스테르의 혼합물도 양호하다.

또한, 본 발명에 따르는 에스테르는, 1종의 지방산과 1종의 다가 알코올과의 에스테르, 2종 이상의 지방산과 1종의 다가 알코올과의 에스테르, 1종의 지방산과 2종 이상의 다가 알코올과의 에스테르, 2종 이상의 지방산과 2종 이상의 다가 알코올과의 에스테르 중 어느 것도 양호하다. 이 중에서, 혼합 지방산을 사용한 폴리올에스테르, 특히 에스테르 분자 중에 2종 이상의 지방산을 함유하여 구성되는 폴리올에스테르는, 저온 특성이나 냉매와의 상용성이 우수하다.

본 발명의 냉동기유에서, 본 발명에 따르는 에스테르의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 윤활성, 냉매 상용성, 열ㆍ화학 안정성, 전기 절연성 등의 각종 성능이 더 우수하다는 점에서, 냉동기유 전량을 기준으로 하여, 50질량% 이상 함유하 는 것이 바람직하고, 70질량% 이상 함유하는 것이 더욱 바람직하고, 80질량% 이상 함유하는 것이 더욱 더 바람직하고, 90질량% 이상 함유하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 냉동기유는, 본 발명에 따르는 에스테르만으로 이루어지는 것도 양호하지만, 본 발명에 따르는 에스테르 이외의 기유(基油)를 추가로 함유해도 양호하다. 본 발명에 따르는 에스테르 이외의 기유로는, 광유, 올레핀 중합체, 나프탈렌 화합물, 알킬벤젠 등의 탄화수소계 오일; 및 본 발명에 따르는 에스테르 이외의 에스테르계 기유(모노에스테르, 구성 지방산으로서 직쇄 지방산만을 함유하는 폴리올에스테르 등), 폴리글리콜, 폴리비닐에테르, 케톤, 폴리페닐에테르, 실리콘, 폴리실록산, 퍼플루오로에테르 등의 산소를 함유하는 합성유를 병용하여 사용해도 양호하다. 산소를 함유하는 합성유로는, 상기 중에서도, 본 발명에 따르는 에스테르 이외의 에스테르계 기유, 폴리글리콜, 폴리비닐에테르가 바람직하게 사용된다.

또한, 본 발명의 냉동기유는, 본 발명에 따르는 에스테르를 함유하기 때문에 첨가제를 첨가하지 않은 상태에서도 적합하게 사용할 수 있지만, 필요에 따라 각종 첨가제를 배합한 형태로 사용할 수도 있다.

본 발명의 냉동기유의 내마모성, 내하중성을 더욱 개량하기 위해, 인산에스테르, 산성 인산에스테르, 티오인산에스테르, 산성 인산에스테르의 아민염, 염소화 인산에스테르 및 아인산에스테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종의 인 화합물을 배합할 수 있다. 이러한 인 화합물은, 인산 또는 아인산과 알칸올, 폴리에테르형 알코올과의 에스테르 또는 이의 유도체이다.

구체적으로는 예를 들면, 인산에스테르로는, 트리부틸포스페이트, 트리펜틸 포스페이트, 트리헥실포스페이트, 트리헵틸포스페이트, 트리옥틸포스페이트, 트리노닐포스페이트, 트리데실포스페이트, 트리운데실포스페이트, 트리도데실포스페이트, 트리트리데실포스페이트, 트리테트라데실포스페이트, 트리펜타데실포스페이트, 트리헥사데실포스페이트, 트리헵타데실포스페이트, 트리옥타데실포스페이트, 트리올레일포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레딜포스페이트, 트리크실레닐포스페이트, 크레딜디페닐포스페이트, 크실레닐디페닐포스페이트 등을 들 수 있다.

산성 인산에스테르로는, 모노부틸액시드 포스페이트, 모노펜틸액시드 포스페이트, 모노헥실액시드 포스페이트, 모노헵틸액시드 포스페이트, 모노옥틸액시드 포스페이트, 모노노닐액시드 포스페이트, 모노데실액시드 포스페이트, 모노운데실액시드 포스페이트, 모노도데실액시드 포스페이트, 모노트리데실액시드 포스페이트, 모노테트라데실액시드 포스페이트, 모노펜타데실액시드 포스페이트, 모노헥사데실액시드 포스페이트, 모노헵타데실액시드 포스페이트, 모노옥타데실액시드 포스페이트, 모노올레일액시드 포스페이트, 디부틸액시드 포스페이트, 디펜틸액시드 포스페이트, 디헥실액시드 포스페이트, 디헵틸액시드 포스페이트, 디옥틸액시드 포스페이트, 디노닐액시드 포스페이트, 디데실액시드 포스페이트, 디운데실액시드 포스페이트, 디도데실액시드 포스페이트, 디트리데실액시드 포스페이트, 디테트라데실액시드 포스페이트, 디펜타데실액시드 포스페이트, 디헥사데실액시드 포스페이트, 디헵타데실액시드 포스페이트, 디옥타데실액시드 포스페이트, 디올레일액시드 포스페이트를 들 수 있다.

티오인산에스테르로는, 트리부틸 포스포로티오네이트, 트리펜틸 포스포로티 오네이트, 트리헥실 포스포로티오네이트, 트리헵틸 포스포로티오네이트, 트리옥틸 포스포로티오네이트, 트리노닐 포스포로티오네이트, 트리데실 포스포로티오네이트, 트리운데실 포스포로티오네이트, 트리도데실 포스포로티오네이트, 트리트리데실 포스포로티오네이트, 트리테트라데실 포스포로티오네이트, 트리펜타데실 포스포로티오네이트, 트리헥사데실 포스포로티오네이트, 트리헵타데실 포스포로티오네이트, 트리옥타데실 포스포로티오네이트, 트리올레일 포스포로티오네이트, 트리페닐 포스포로티오네이트, 트리크레딜 포스포로티오네이트, 트리크실레닐 포스포로티오네이트, 크레딜디페닐 포스포로티오네이트, 크실레닐디페닐 포스포로티오네이트 등을 들 수 있다.

산성 인산에스테르의 아민염으로는, 상기 산성 인산에스테르의 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디헵틸아민, 디옥틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 트리헥실아민, 트리헵틸아민, 트리옥틸아민 등의 아민과의 염을 들 수 있다.

염소화 인산에스테르로는, 트리스ㆍ디클로로프로필포스페이트, 트리스ㆍ클로로에틸포스페이트, 트리스ㆍ클로로페닐포스페이트, 폴리옥시알킬렌ㆍ비스[디(클로로알킬)]포스페이트 등을 들 수 있다. 아인산에스테르로는, 디부틸포스파이트, 디펜틸포스파이트, 디헥실포스파이트, 디헵틸포스파이트, 디옥틸포스파이트, 디노닐포스파이트, 디데실포스파이트, 디운데실포스파이트, 디도데실포스파이트, 디올레 일포스파이트, 디페닐포스파이트, 디크레딜포스파이트, 트리부틸포스파이트, 트리펜틸포스파이트, 트리헥실포스파이트, 트리헵틸포스파이트, 트리옥틸포스파이트, 트리노닐포스파이트, 트리데실포스파이트, 트리운데실포스파이트, 트리도데실포스파이트, 트리올레일포스파이트, 트리페닐포스파이트, 트리크레딜포스파이트 등을 들 수 있다. 또한, 이들의 혼합물도 사용할 수 있다.

본 발명의 냉동기유가 상기 인 화합물을 함유하는 경우, 인 화합물의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 냉동기유 전량을 기준으로 하여(기유와 전체 배합 첨가제의 합계량 기준으로 하여), 바람직하게는 0.01 내지 5.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 3.0질량%이다.

또한, 상기 인 화합물은 1종을 단독으로 사용해도 양호하며, 2종 이상을 병용해도 양호하다.

또한, 본 발명의 냉동기유는, 이의 안정성을 더욱 개량하기 위해, 페닐글리시딜에테르형 에폭시 화합물, 알킬글리시딜에테르형 에폭시 화합물, 글리시딜에스테르형 에폭시 화합물, 알릴옥실란 화합물, 알킬옥실란 화합물, 지환식 에폭시 화합물, 에폭시화 지방산 모노에스테르 및 에폭시화 식물유로부터 선택되는 적어도 1종의 에폭시 화합물을 함유할 수 있다.

페닐글리시딜에테르형 에폭시 화합물로는 구체적으로는 페닐글리시딜에테르 또는 알킬페닐글리시딜에테르를 예시할 수 있다. 여기서, 알킬페닐글리시딜에테르로는 탄소수 1 내지 13의 알킬기를 1 내지 3개 갖는 것을 들 수 있으며, 이 중에서도 탄소수 4 내지 10의 알킬기를 1개 갖는 것, 예를 들면, n-부틸페닐글리시딜에테 르, i-부틸페닐글리시딜에테르, 2급-부틸페닐글리시딜에테르, 3급-부틸페닐글리시딜에테르, 펜틸페닐글리시딜에테르, 헥실페닐글리시딜에테르, 헵틸페닐글리시딜에테르, 옥틸페닐글리시딜에테르, 노닐페닐글리시딜에테르, 데실페닐글리시딜에테르 등을 바람직한 것으로서 예시할 수 있다.

알킬글리시딜에테르형 에폭시 화합물로는 구체적으로는 데실글리시딜에테르, 운데실글리시딜에테르, 도데실글리시딜에테르, 트리데실글리시딜에테르, 테트라데실글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 펜타에리트리톨테트라글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 소르비톨폴리글리시딜에테르, 폴리알킬렌글리콜모노글리시딜에테르, 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르 등을 예시할 수 있다.

글리시딜에스테르형 에폭시 화합물로는 구체적으로는 페닐글리시딜에스테르, 알킬글리시딜에스테르, 알케닐글리시딜에스테르 등을 들 수 있으며, 바람직한 것으로는, 글리시딜-2,2-디메틸옥타노에이트, 글리시딜벤조에이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트 등을 예시할 수 있다.

알릴옥실란 화합물로는 구체적으로는 1,2-에폭시스티렌, 알킬-1,2-에폭시스티렌 등을 예시할 수 있다.

알킬옥실란 화합물로는 구체적으로는 1,2-에폭시부탄, 1,2-에폭시펜탄, 1,2-에폭시헥산, 1,2-에폭시헵탄, 1,2-에폭시옥탄, 1,2-에폭시노난, 1,2-에폭시데칸, 1,2-에폭시운데칸, 1,2-에폭시도데칸, 1,2-에폭시트리데칸, 1,2-에폭시테트라데칸, 1,2-에폭시펜타데칸, 1,2-에폭시헥사데칸, 1,2-에폭시헵타데칸, 1,1,2-에폭시옥타 데칸, 2-에폭시노나데칸, 1,2-에폭시에이코산 등을 예시할 수 있다.

지환식 에폭시 화합물로는 구체적으로는 1,2-에폭시사이클로헥산, 1,2-에폭시사이클로펜탄, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥산카복실레이트, 비스(3,4-에폭시사이클로헥실메틸)아디페이트, 엑소-2,3-에폭시노보난, 비스(3,4-에폭시-6-메틸사이클로헥실메틸)아디페이트, 2-(7-옥사비사이클로[4.1.0]헵토-3-일)-스피로(1,3-디옥산-5,3'-[7]옥사비사이클로[4.1.0]헵탄), 4-(1'-메틸에폭시에틸)-1,2-에폭시-2-메틸사이클로헥산, 4-에폭시에틸-1,2-에폭시사이클로헥산 등을 예시할 수 있다.

에폭시화 지방산 모노에스테르로는 구체적으로는 에폭시화된 탄소수 12 내지 20의 지방산과 탄소수 1 내지 8의 알코올 또는 페놀, 알킬페놀과의 에스테르 등을 예시할 수 있다. 특히 에폭시스테아르산의 부틸, 헥실, 벤질, 사이클로헥실, 메톡시에틸, 옥틸, 페닐 및 부틸페닐에스테르가 바람직하게 사용된다.

에폭시화 식물유로는 구체적으로는 대두유, 아마니유, 면실유 등의 식물유의 에폭시 화합물 등을 예시할 수 있다.

이러한 에폭시 화합물 중에서, 페닐글리시딜에테르형 에폭시 화합물, 글리시딜에스테르형 에폭시 화합물, 지환식 에폭시 화합물 및 에폭시화 지방산 모노에스테르가 바람직하다. 이 중에서, 페닐글리시딜에테르형 에폭시 화합물 및 글리시딜에스테르형 에폭시 화합물이 더욱 바람직하고, 페닐글리시딜에테르, 부틸페닐글리시딜에테르, 알킬글리시딜에스테르 또는 이들의 혼합물이 특히 바람직하다.

본 발명의 냉동기유가 상기 에폭시 화합물을 함유하는 경우, 에폭시 화합물 의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 냉동기유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 0.1 내지 5.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 2.0질량%이다. 또한, 상기 에폭시 화합물은 1종을 단독으로 사용해도 양호하며 2종 이상을 병용해도 양호하다.

또한 본 발명의 냉동기유는, 이러한 성능을 더욱 향상시키기 위해, 필요에 따라 종래부터 공지된 냉동기유 첨가제를 함유할 수 있다. 이러한 첨가제로는, 예를 들면, 디-3급-부틸-p-크레졸, 비스페놀 A 등의 페놀계의 산화방지제; 페닐-α-나프틸아민, N,N-디(2-나프틸)-p-페닐렌디아민 등의 아민계의 산화방지제; 디티오인산아연 등의 마모방지제; 염소화파라핀, 황 화합물 등의 극압제; 지방산 등의 유성제, 실리콘계 등의 소포제; 벤조트리아졸 등의 금속 불활성화제; 점도 지수 향상제; 유동점 강하제; 청정 분산제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는, 1종을 단독으로 사용해도 양호하며, 2종 이상을 조합하여 사용해도 양호하다. 이들 첨가제의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 냉동기유 전량을 기준으로 하여, 바람직하게는 10질량% 이하, 더욱 바람직하게는 5질량% 이하이다.

본 발명의 냉동기유의 동점도는 특별히 한정되지 않지만, 40℃에서의 동점도는 바람직하게는 3 내지 1000㎟/s, 더욱 바람직하게는 4 내지 500㎟/s, 가장 바람직하게는 5 내지 400㎟/s로 할 수 있다. 또한, 100℃에서의 동점도는 바람직하게는 1 내지 100㎟/s, 더욱 바람직하게는 2 내지 50㎟/s로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 냉동기유의 부피 저항율은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1.0×10¹²Ωㆍcm 이상, 더욱 바람직하게는 1.0×10¹³Ωㆍcm 이상, 가장 바람 직하게는 1.0×10¹⁴Ωㆍcm 이상으로 할 수 있다. 특히, 밀폐형의 냉동기용에 사용하는 경우는 높은 전기 절연성이 필요해지는 경향이 있다. 또한, 본 발명에서 부피 저항율은 JIS C2101「전기 절연유 시험방법」에 기초하여 측정한 25℃에서의 값을 의미한다.

또한, 본 발명의 냉동기유의 수분 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 냉동기유 전량 기준으로 바람직하게는 200ppm 이하, 더욱 바람직하게는 100ppm 이하, 가장 바람직하게는 50ppm 이하로 할 수 있다. 특히 밀폐형의 냉동기용에 사용하는 경우, 오일의 안정성이나 전기 절연성에 대한 영향의 관점에서, 수분 함유량이 적은 것이 요구된다.

또한, 본 발명의 냉동기유의 산가는 특별히 한정되지 않지만, 냉동기 또는 배관에 사용되고 있는 금속에 대한 부식을 방지하기 위해, 및 본 발명의 냉동기유에 함유되는 에스테르유의 분해를 방지하기 위해, 바람직하게는 0.1mgKOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 0.05mgKOH/g 이하로 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 산가는 JIS K 2501「석유 제품 및 윤활유-중화가 시험방법」에 기초하여 측정한 산가를 의미한다.

또한, 본 발명의 냉동기유의 회분(灰分)은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 냉동기유의 안정성을 높여 슬러지 등의 발생을 억제하기 위해, 바람직하게는 100ppm 이하, 더욱 바람직하게는 50ppm 이하로 할 수 있다. 또한, 본 발명에 회분은 JIS K 2272「원유 및 석유 제품의 회분 및 황산 회분 시험방법」에 기초하여 측 정한 회분의 값을 의미한다.

본 발명의 냉동기유는, 특히 이산화탄소 냉매와 함께 사용되는 경우 우수한 효과를 발휘하는 것이며, 사용되는 냉매는, 이산화탄소 냉매 단독도 양호하고, 이산화탄소 냉매 이외의 냉매 단독도 양호하며, 또는 이산화탄소 냉매와 다른 냉매의 혼합 냉매도 양호하다. 이산화탄소 냉매 이외의 냉매로는 HFC 냉매, 퍼플루오로에테르류 등의 불소 함유 에테르계 냉매, 테트라플루오로프로펜, 3플루오르화 요오드화 메탄, 디메틸에테르, 암모니아, 탄화수소 등을 들 수 있다.

HFC 냉매로는 탄소수 1 내지 3, 바람직하게는 1 내지 2의 하이드로플루오로카본을 들 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 디플루오로메탄(HFC-32), 트리플루오로메탄(HFC-23), 펜타플루오로에탄(HFC-125), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄(HFC-134), 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a), 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a), 1,1-디플루오로에탄(HFC-152a) 등의 HFC, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물 등을 들 수 있다. 이들 냉매는 용도나 요구 성능에 따라 적절하게 선택되지만, 예를 들면, HFC-32 단독; HFC-23 단독; HFC-134a 단독; HFC-125 단독; HFC-134a/HFC-32=60 내지 80질량%/40 내지 20질량%의 혼합물; HFC-32/HFC-125=40 내지 70질량%/60 내지 30질량%의 혼합물; HFC-125/HFC-143a=40 내지 60질량%/60 내지 40질량%의 혼합물; HFC-134a/HFC-32/HFC-125=60질량%/30질량%/10질량%의 혼합물; HFC-134a/HFC-32/HFC-125=40 내지 70질량%/15 내지 35질량%/5 내지 40질량%의 혼합물; HFC-125/HFC-134a/HFC-143a=35 내지 55질량%/1 내지 15질량%/40 내지 60질량%의 혼합물 등을 바람직한 예로 들 수 있다. 더욱 구체적으로는, HFC-134a/HFC-32=70/30질량% 의 혼합물; HFC-32/HFC-125=60/40질량%의 혼합물; HFC-32/HFC-125=50/50질량%의 혼합물(R410A); HFC-32/HFC-125=45/55질량%의 혼합물(R410B); HFC-125/HFC-143a=50/50질량%의 혼합물(R507C); HFC-32/HFC-125/HFC-134a=30/10/60질량%의 혼합물; HFC-32/HFC-125/HFC-134a=23/25/52질량%의 혼합물(R407C); HFC-32/HFC-125/HFC-134a=25/15/60질량%의 혼합물(R407E); HFC-125/HFC-134a/HFC-143a=44/4/52질량%의 혼합물(R404A) 등을 들 수 있다.

불소 함유 에테르계 냉매로는 구체적으로는 HFE-134p, HFE-245mc, HFE-236mf, HFE-236me, HFE-338mcf, HFE-365mc-f, HFE-245mf, HFE-347mmy, HFE-347mcc, HFE-125, HFE-143m, HFE-134m, HFE-227me 등을 들 수 있다.

테트라플루오로프로펜 냉매로는 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234ze), 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf) 등을 들 수 있다

또한, 탄화수소 냉매로는, 25℃ 및 1기압에서 기체인 것이 바람직하게 사용된다. 구체적으로는, 탄소수 1 내지 5, 바람직하게는 1 내지 4의 알칸, 사이클로알칸, 알켄 또는 이들의 혼합물이다. 구체적으로는 예를 들면, 메탄, 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판, 사이클로프로판, 부탄, 이소부탄, 사이클로부탄, 메틸사이클로프로판 또는 이들의 2종 이상의 혼합물 등을 들 수 있다. 이 중에서, 프로판, 부탄, 이소부탄 또는 이들의 혼합물이 바람직하다.

이산화탄소와 HFC 냉매, 불소 함유 에테르계 냉매, 디메틸에테르, 암모니아와의 혼합비는 특별히 제한되지 않지만, 이산화탄소 냉매와 병용하는 냉매의 합계량은 이산화탄소 100질량부에 대해 바람직하게는 1 내지 200질량부, 더욱 바람직하 게는 10 내지 100질량부이다. 적합한 형태로는, 이산화탄소 냉매와 하이드로플루오로카본 및/또는 탄화수소를, 이산화탄소 100질량부에 대해, 하이드로플루오로카본과 탄화수소 합계량으로서 바람직하게는 1 내지 200질량부, 더욱 바람직하게는 10 내지 100질량부를 배합한 혼합 냉매를 들 수 있다.

본 발명의 냉동기유는, 통상적으로 냉동공조기기에 있어서는 상기한 바와 같은 이산화탄소를 함유하는 냉매와 혼합된 냉동기용 유체 조성물의 형태로 존재하고 있다. 당해 조성물에서의 냉동기유와 냉매의 배합 비율은 특별히 제한되지 않지만, 냉매 100질량부에 대해 냉동기유는 바람직하게는 1 내지 500질량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 400질량부이다.

본 발명의 냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물은 이의 우수한 전기 특성이나 낮은 흡습성으로 인해, 왕복동식이나 회전식의 밀폐형 압축기를 갖는 룸 에어컨, 패키지 에어컨 및 냉장고에 바람직하게 사용된다. 또한, 본 발명의 냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물은 자동차용 에어컨이나 제습기, 급탕기, 냉동고, 냉동냉장창고, 자동판매기, 쇼케이스, 화학플랜트 등의 냉각 장치 등에 바람직하게 사용된다. 또한, 본 발명의 냉동기유 및 냉동기용 작동 유체 조성물은 원심식 압축기를 갖는 것에도 바람직하게 사용된다.

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만 본 발명은 이하의 실시예한정되지 않는다.

[지방산의 조성]

이하의 실시예에서 사용한 지방산 A 및 지방산 B의 조성을 표 1에 기재한다.

		지방산 A		지방산 B
지방산 조성 (mol%)	지방산의 탄소수	직쇄 지방산	측쇄 지방산	직쇄 지방산	측쇄 지방산
	5 내지 9	0.0	0.0	0.0	0.0
	10	0.0	2.0	0.0	96.0
	11	0.0	0.0	0.0	0.0
	12	0.0	0.0	0.0	0.0
	13	0.0	95.0	0.0	2.0
	14 내지 22	0.0	3.0	0.0	0.0
	기타 지방산	0		0
탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율 (mol%)		97.0		98.0

[실시예 1 내지 10, 비교예 1 내지 6]

실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 6에서, 각각 이하에 나타낸 기유 1 내지 16을 사용하여 냉동기유를 조제하였다. 수득된 냉동기유의 각종 성상을 표 2 내지 표 5에 기재한다.

(기유)

기유 1: 지방산 A와 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 2: 지방산 A 및 n-데칸산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 A/n-데칸산=85/15)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 3: 지방산 A 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 A/3,5,5-트리메틸헥산산=85/15)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 4: 지방산 A 및 n-데칸산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 A/n-데칸산=70/30)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 5: 지방산 A 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 A/3,5,5-트리메틸헥산산=70/30)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 6: 지방산 B와 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 7: 지방산 B 및 n-데칸산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 B/n-데칸산=85/15)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 8: 지방산 B 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 B/3,5,5-트리메틸헥산산=85/15)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 9: 지방산 B 및 n-데칸산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 B/n-데칸산=70/30)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 10: 지방산 B 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 B/3,5,5-트리메틸헥산산=70/30)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 11: 2-에틸헥산산 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 2-에틸헥산산/3,5,5-트리메틸헥산산=50/50(몰 비))와 디펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 12: 올레산과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 13: 스테아르산과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 14: 지방산 A 및 n-데칸산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 A/n-데칸산=40/60)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 15: 지방산 A 및 3,5,5-트리메틸헥산산의 혼합 지방산(혼합비(질량비): 지방산 A/3,5,5-트리메틸헥산산=40/60)과 펜타에리트리톨과의 에스테르

기유 16: 폴리프로필렌글리콜모노메틸에테르.

아래에, 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 6의 각각의 냉동기유에 대해 이하에 나타내는 평가 시험을 실시하였다.

(냉매 상용성)

JIS-K-2211「냉동기유」의「냉매와의 상용성 시험방법」에 준거하여, 이산화탄소 냉매 18g에 냉동기유를 2g 배합하고, 이산화탄소 냉매와 냉동기유가 0℃에서 서로 용해되고 있는가를 관찰하여 「상용」,「백탁」 및 「분리」로서 평가하였다. 수득된 결과를 표 2 내지 표 5에 기재한다.

(냉매 용해 점도)

도 1에 도시한 장치는, 점도계(1), 압력계(2), 열전대(3) 및 교반자(4)를 구비한 압력 용기(5)(스테인레스제, 내용적: 200ml); 압력 용기(5)내의 온도를 제어하기 위한 항온조(6); 및 밸브를 구비하고 있고 유로(7)를 개재하여 압력 용기(5)와 접속된 샘플링 봄베(8)를 구비하고 있다. 또한, 샘플링 봄베(8)와 유로(7)는 탈착 가능하고, 샘플링 봄베(8)는, 측정시에 진공 탈기한 후, 또는 이산화탄소 냉매와 냉동기유의 혼합물을 칭량한 후에 이의 중량을 측정하는 것이 가능하다. 또한, 열전대(3) 및 항온조(6)는 각각 온도 제어 수단(도시하지 않음)과 전기적으로 접속되어 있고, 열전대(3)로부터 온도 제어 수단으로 시료유(또는 이산화탄소 냉매와 냉동기유의 혼합물)의 온도에 관한 데이터 신호가 보내어지는 동시에, 온도 제어 수단으로부터 항온조(6)로 제어 신호가 보내어져서, 냉동기유 또는 혼합물의 온도를 제어하는 것이 가능해지고 있다. 또한, 점도계(1)는 정보 처리 장치(도시하지 않음)와 전기적으로 접속되어 있고, 압력 용기(5)내의 액체의 점도에 관한 측정 데이터가 점도계(1)로부터 정보 처리 장치로 보내어져 소정의 조건하에서의 점도를 측정하는 것이 가능해지고 있다.

본 시험에서, 우선, 압력 용기(5)내에 냉동기유 100g를 넣고 용기내를 진공 탈기한 후, 이산화탄소 냉매를 도입하여, 이산화탄소 냉매와 냉동기유의 혼합물을 교반자(4)로 교반하고 냉매를 취출하면서 40℃에서 5MPa가 되도록 조정하였다. 안정시킨 후, 이산화탄소 냉매와 냉동기유의 혼합물의 점도를 측정하였다. 수득된 40℃에서의 냉매 용해 점도의 측정 결과를 표 2 내지 표 5에 기재한다.

(전기 절연성)

JIS-C-2101「전기 절연유 시험방법」에 기초하여 25℃에서의 냉동기유의 부피 저항율을 측정하였다. 수득된 결과를 표 2 내지 표 5에 기재한다.

(열안정성)

오토클레이브 중에, 냉동기유 90g과 이산화탄소 냉매 10g과 촉매(철, 구리, 알루미늄의 각 선)를 봉입한 후, 200℃로 가열하고 2주간 보지하였다. 2주간후의 냉동기유에 관해서 전체 산가를 측정하였다. 수득된 결과를 표 2 내지 표 5에 기재한다.

(윤활성)

ASTM D 2670 "FALEX WEAR TEST"에 기초하여, 냉동기유의 온도 100℃의 조건하에서, 연습 운전을 150lb 하중하에 1분간 실시하였다. 이어서, 이산화탄소 냉매 10L/h를 취입하면서, 250lb 하중하에 2시간 동안 시험기를 운전하여, 시험후의 테스트저널(핀)의 마모량을 측정하였다. 수득된 결과를 표 2 내지 표 5에 기재한다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
기유	기유 1	기유 2	기유 3	기유 4	기유 5
40℃에서의 동점도	179.8	135.2	153.4	103.3	131.6
100℃에서의 동점도	15.1	13.1	13.7	11.4	12.5
탄소수 10 내지 13의 지방산 (mlo%)	100	85	85	70	70
지방산의 구성원소에서 차지하는 3급 탄소의 비율 (질량%)	5.0	4.5	7.0	3.5	9.0
냉매 상용성	상용	상용	상용	상용	상용
냉매 용해점도 (㎟/s)	13	12	12	12	10
전기절연성 (TΩm)	4.5	3.8	5.6	5.3	2.4
열안정성 (산가, mgKOH/g)	0.39	0.34	0.29	0.25	0.33
윤활성 (마모량, mg)	10	9	12	9	13

	실시예 6	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
기유	기유 6	기유 7	기유 8	기유 9	기유 10
40℃에서의 동점도	84.0	72.8	81.3	63.4	78.8
100℃에서의 동점도	9.7	9.1	9.5	8.5	9.2
탄소수 10 내지 13의 지방산 (mlo%)	100	85	85	70	70
지방산의 구성원소에서 차지하는 3급 탄소의 비율 (질량%)	5.0	4.5	7.0	3.5	9.0
냉매 상용성	상용	상용	상용	상용	상용
냉매 용해점도 (㎟/s)	8.2	8.3	7.0	7.9	6.8
전기절연성 (TΩm)	3.4	4.5	5.6	4.3	2.9
열안정성 (산가, mgKOH/g)	0.31	0.29	0.34	0.42	0.31
윤활성 (마모량, mg)	15	13	16	12	17

	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
기유	기유 11	기유 12	기유 13	기유 14	기유 15
40℃에서의 동점도	68.0	68.0	고체	62.8	98.0
100℃에서의 동점도	8.3	12.2	ㅡ	8.8	10.4
탄소수 10 내지 13의 지방산 (mlo%)	0	0	0	40	40
지방산의 구성원소에서 차지하는 3급 탄소의 비율 (질량%)	0	0	0	1.8	12
냉매 상용성	상용	분리	분리	분리	상용
냉매 용해점도 (㎟/s)	3.2	11	ㅡ	13	3.8
전기절연성 (TΩm)	4.5	2.8	ㅡ	3.4	4.6
열안정성 (산가, mgKOH/g)	0.35	1.03	ㅡ	0.42	0.39
윤활성 (마모량, mg)	25	20	ㅡ	18	26

	비교예 6
기유	기유 16
40℃에서의 동점도	150
100℃에서의 동점도	24.9
탄소수 10 내지 13의 지방산 (mlo%)	ㅡ
지방산의 구성원소에서 차지하는 3급 탄소의 비율 (질량%)	ㅡ
냉매 상용성	분리
냉매 용해점도 (㎟/s)	22
전기절연성 (TΩm)	0.00032
열안정성 (산가, mgKOH/g)	2.54
윤활성 (마모량, mg)	24

표 2 내지 표 5에 기재한 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 내지 10의 냉동기유는 이산화탄소 냉매와 함께 사용하는 경우 냉매 상용성, 전기 절연성, 열안정성, 윤활성 및 동점도의 모든 성능이 균형적이고 우수함을 알 수 있다.

Claims

탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 지방산과 다가 알코올과의 에스테르를 함유하고, 이산화탄소 냉매와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는, 냉동기유.
제1항에 있어서, ¹³C-NMR 분석법에 의해 수득되는, 상기 지방산의 구성 탄소에서 차지하는 3급 탄소의 비율이 2질량% 이상인 것을 특징으로 하는, 냉동기유.
탄소수 10 내지 13의 측쇄 지방산의 비율이 50mol% 이상인 지방산과 다가 알코올과의 에스테르 및 이산화탄소 냉매를 함유하는 것을 특징으로 하는, 냉동기용 작동 유체 조성물.
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