KR20060094081A - 냉매 조성물 - Google Patents

냉매 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20060094081A
KR20060094081A KR1020067007603A KR20067007603A KR20060094081A KR 20060094081 A KR20060094081 A KR 20060094081A KR 1020067007603 A KR1020067007603 A KR 1020067007603A KR 20067007603 A KR20067007603 A KR 20067007603A KR 20060094081 A KR20060094081 A KR 20060094081A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lubricant
composition
refrigerant
pag
lubricants
Prior art date
Application number
KR1020067007603A
Other languages
English (en)
Inventor
윌리엄 브라운
Original Assignee
유니온 카바이드 케미칼즈 앤드 플라스틱스 테크날러지 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유니온 카바이드 케미칼즈 앤드 플라스틱스 테크날러지 코포레이션 filed Critical 유니온 카바이드 케미칼즈 앤드 플라스틱스 테크날러지 코포레이션
Publication of KR20060094081A publication Critical patent/KR20060094081A/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M129/00Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing oxygen
    • C10M129/02Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing oxygen having a carbon chain of less than 30 atoms
    • C10M129/68Esters
    • C10M129/74Esters of polyhydroxy compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/044Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
    • C09K5/045Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds containing only fluorine as halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M145/00Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular compound containing oxygen
    • C10M145/18Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M145/24Polyethers
    • C10M145/26Polyoxyalkylenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M145/00Lubricating compositions characterised by the additive being a macromolecular compound containing oxygen
    • C10M145/18Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M145/24Polyethers
    • C10M145/26Polyoxyalkylenes
    • C10M145/36Polyoxyalkylenes etherified
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M171/00Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
    • C10M171/008Lubricant compositions compatible with refrigerants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/24Only one single fluoro component present
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28Esters
    • C10M2207/283Esters of polyhydroxy compounds
    • C10M2207/2835Esters of polyhydroxy compounds used as base material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C10M2209/1033Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups used as base material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C10M2209/108Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups etherified
    • C10M2209/1085Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups etherified used as base material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C10M2209/109Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups esterified
    • C10M2209/1095Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups esterified used as base material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/09Characteristics associated with water
    • C10N2020/097Refrigerants
    • C10N2020/101Containing Hydrofluorocarbons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/02Pour-point; Viscosity index
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/12Inhibition of corrosion, e.g. anti-rust agents or anti-corrosives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/64Environmental friendly compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10NINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/30Refrigerators lubricants or compressors lubricants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/18Refrigerant conversion

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

본 발명은 고정형과 이동형 냉장 및 공기 정화 응용에 사용되는 신규한 냉매/윤활제 조합을 설명한다. 이러한 응용에서, 냉매 및 윤활제는 압축기로부터, 응축기, 팽창 장치, 및 증발기를 통과해 다시 압축기로 돌아오는 충분한 윤활제 순환을 보증하기 위해 서로 중에 용해될 수(즉, 섞일 수) 있어야 한다. 불충분한 윤활제 순환은 압축기 고장을 야기할 것이다. 낮은 온도 용해도는 냉각된 증발기를 통과하는 윤활제 흐름을 보증하기 위해 특히 중요하다. 게다가, 윤활제 및 냉매 조합은 강철, 및 알루미늄 및 구리를 함유하는 금속의 존재하에 안정해야 한다. 본 발명은 냉매 디플루오로에탄 (R-152a) 및 극성 함산소 윤활제, 특히 R-134a의 '호환적' 대체물로 사용될 수 있는 폴리알킬렌 글리콜(PAGs) 및 폴리올 에스테르(POEs)에 대해 설명한다.
냉매, 윤활제, 폴리알킬렌 글리콜(PAGs), 폴리올 에스테르(POEs), R-152a

Description

냉매 조성물{REFRIGERANT COMPOSITION}
우선권 청구
본 출원은 본원에 참고자료로 포함된 2003년 10월 21일에 출원된 미국 가출원 제60/512,975호를 우선권 주장의 기초로 한다.
본 발명은 냉각 또는 냉장을 제공하는 장치에서 사용되는 개선된 조성물에 관한 것이다.
1980년대 후반에서 1990년대 초반에, 냉장 및 공기 조절 산업계는 냉매를 R-12(CFC-12)에서 오존 고갈 잠재성이 전혀 없는 R-134a(HFC-134a)로 전환했다. R-12와 함께 사용된 미네랄 오일 윤활제는 R-134a에는 용해되지 않았다. 더 극성인 윤활제가 요구되었고, PAG 및 POE계 윤활제가 개발되었다.
지구 온난화에 대한 우려 때문에, 오존 고갈 잠재성이 전혀 없을 뿐만 아니라, R-134a보다 지구 온난화 잠재성도 낮은 냉매를 개발하기 위한 노력이 계속되고 있다. 실제로, R-134a는 지구 온난화 잠재성과 관련하여 새로이 제시된 엄격한 환경 표준을 충족시킬 수 없다.
CO2를 냉매로 사용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으나, CO2 냉장 시스템 의 작동 압력은 R-134a에서 경험했던 것보다 5 내지 10배 높다. 이러한 높은 작동 압력은 안전성 및 기계적 신뢰도 문제 양쪽 모두를 제기한다. 실제로, CO2의 이용은 고압을 처리하기 위해 냉장 시스템의 완전한 재설계를 요구한다. 따라서, CO2는 R-134a의 실용적인 호환적 대체물이 아니다. 즉, 현 냉장 시스템은 CO2를 냉매로 사용할 수 없다. 재설계 비용은 CO2가 R-134a의 대체물로서 매력적이지 않게 한다.
디플루오로에탄 또는 R-152a는 다른 대안적 냉매이다. 이것은 오존 고갈 잠재성이 전혀 없고, 지구 온난화 잠재성도 R-134a보다 훨씬 낮아 매력적이다. 그러나, R-134a가 본질적으로 비활성인데 반해, 이것은 약간 가연성이기 때문에 이전에 R-134a의 대체물로 추구된 적이 없다. 이러한 장애물은 호환적 대체물로서의 R-152a의 이용을 막기에 충분할 만큼 중요했다.
본 발명가들은 이러한 문제점 중 하나 이상에 대한 해결책을 알아냈다.
<발명의 요약>
본 발명은 고정형과 이동형 냉장 및 공기 정화 응용에 사용되는 신규한 냉매/윤활제 조합을 설명한다. 이러한 응용에서, 냉매 및 윤활제는 압축기로부터, 응축기, 팽창 장치, 및 증발기를 통과해, 다시 압축기로 돌아오는 충분한 윤활제 순환을 보증하기 위해 서로 중에 용해될 수(즉, 섞일 수) 있어야만 한다. 불충분한 윤활제 순환은 압축기 고장을 야기할 것이다. 낮은 온도 용해도는 냉각된 증발기를 통과하는 윤활제 흐름을 보증하기 위해 특히 중요하다. 게다가, 윤활제 및 냉매 조합은 강철, 및 알루미늄 및 구리 함유 금속의 존재하에 안정해야한다. 본 발 명은 냉매 디플루오로에탄 (R-152a) 및 극성 함산소 윤활제, 특히 R-134a의 '호환적' 대체물로 사용될 수 있는 폴리알킬렌 글리콜(PAGs) 및 폴리올에스테르(POEs)에 대해 설명한다.
본 발명은 냉각 및(또는) 냉장을 위한 개선된 조성물, 방법, 및 시스템을 포함한다. 조성물 및 방법은 냉각을 발생시키는 고정용 또는 이동용 시스템에 사용될 수 있다. 예를 들어, 조성물 및 방법은 상업적, 산업적, 또는 주거 건물을 위한 공기 정화 시스템에 사용될 수 있다. 조성물 및 방법은 상업적, 산업적, 또는 주거용인 냉장고 또는 냉동고 (고정형과 이동용)에도 사용될 수 있다. 본 발명은 차량 공기 정화 시스템 및 다른 운반가능한 냉각 시스템이 본 발명의 바람직한 응용임을 발견했다.
본 발명은 1종 이상의 냉매 및 1종 이상의 윤활제를 포함하는 조성물을 냉장 장치를 통해 순환시키는 것을 포함한다. 냉장 장치는 응축기 및 증발기 사이에 모세관, 오리피스, 또는 열 팽창 밸브와 같은 팽창 장치를 포함하는 액체 냉매 선과 함께, 압축기, 응축기, 및 증발기를 포함할 수 있다. 작동시에, 압축기는 냉매 기체를 압축하고, 이것은 그후 응축기에서 액체 상태로 응축되어 액체선과 팽창장치를 지나 증발기 속으로 들어간다. 냉매는 증발기에서 기화하고, 그에 따라 주변 환경으로부터 증발 잠열을 흡수하며, 이것이 냉각을 제공한다.
냉매는 1종 이상의 히드로플루오로카본일 수 있고, 예를 들어, 각각 R-152a, R-125, R-32, R-143a, R-23 및 R-134a로 흔히 알려진 CH3CHF2, C2HF5, CH2F2, C2H3F3, CHF3, 및 C2H2F4이다. 바람직한 냉매는, 끓는 점 또는 증기압을 원하는 범위 안에서 유지하는 것과 같이, 냉매의 전체적인 성질을 조절하기 위해 다른 냉매와 조합될 수 있지만, 단독으로 사용되는 R-152a이다. 프로판 및 부탄과 같은 탄화수소는 히드로플루오로카본 냉매와 함께 사용되는 이차 냉매로 사용될 수 있다.
윤활제는 폴리알킬렌 글리콜 (PAGs)로도 알려진 폴리알킬렌 옥시드, 및 폴리올 에스테르(POEs)를 포함하는 1 이상의 극성 함산소 화합물일 수 있다. 바람직한 PAG 윤활제는 메틸 에테르 캡핑된 화합물, 에스테르 캡핑된 화합물, 및 적어도 하나의 단일 히드록시기를 가지는 모노올을 포함한다. 디올 및 트리올도 적절할 수 있다. POE 윤활제는 다가 알콜, 즉, 디올, 트리올, 및 폴리올 및(또는) 다가 폴리에테르를 가지는 지방산 에스테르이다. 지방산은 탄소원자수 2 내지 20인 직쇄 및 분지쇄 지방산과 탄소원자수 4 내지 36인 다중산(즉, 이산) 지방산도 포함한다. 폴리올 에스테르 윤활제는 1 이상의 지방산과 함께 다가 알콜 또는 다가 폴리에테르를 에스테르화하여 얻을 수 있다. 윤활제는 40℃에서 약 10 내지 약 460 cSt 사이, 바람직하게 40℃에서 약 22 내지 220 cSt 사이, 가장 바람직하게 40℃에서 약 40 내지 약 150 cSt 사이의 점성도를 가지는 것으로 선택한다.
윤활제가 증발기로부터 압축기로 회귀할 수 있음을 보증하기 위해 윤활제는 냉매에 충분한 용해도를 가져야 한다. 게다가, 냉매 및 윤활제 조성물은 낮은 온도 점성도를 가져야 윤활제가 냉각된 증발기를 통하여 지나갈 수 있다. 한 바람직한 실시태양에서, 냉매 및 윤활제는 넓은 범위의 온도에 걸쳐서 섞일 수 있다.
조성물 중 냉매 및 윤활제의 비율은 압축기를 윤활하기에 충분한 윤활제가 존재하도록 결정된다. 전형적으로, 윤활제는 조성물이 시스템 안으로 충전될 때 약 1 중량% 내지 약 50 중량% 이상, 바람직하게 약 5 중량% 내지 약 30 중량%을 차지한다. 윤활제의 중량%는 전형적으로 냉매 및 윤활제의 상호적인 용해도에 영향을 미치며 따라서 냉장 장치의 이용가능한 작동 온도에도 영향을 미친다.
본 발명의 다른 면에서, 냉매에 대한 윤활제의 용해도는 압축기 내부의 온도가 보통 증발기 내부 온도보다 훨씬 높기 때문에 온도 의존적이다. 바람직하게, 압축기 내에서, 윤활제 및 냉매는 서로 분리되며 용해되지 않는다. 윤활제는 액체이며, 냉매는 압축되고 있는 가스이다. 반면에, 증발기 내에서, 바람직하게 윤활제 및 냉매는 상호적으로 용해될 수 있다. 이러한 이상적인 상황은 냉매에 의한 최소의 희석으로 인한 압축기 내 윤활제 점성도의 최소한의 감소로 이어질 것이다. 이는 다시 더 우수한 윤활성 및 압축기로부터 윤활제 방출 감소로 이어진다. 동시에, 낮은 온도 용해도는 압축기로부터 방출된 모든 윤활제가 냉각된 윤활제를 희석하여 점성도를 낮게 유지함으로써 회귀한다는 것을 보증하게 한다. 따라서, 한 실시태양에서, 낮은 온도 용해도 및 높은 온도 불용해도를 보이는 윤활제가 바람직하다. 바람직한 실시태양에서, 윤활제는 약 -40℃ 내지 약 100℃ 사이, 더욱 바람직하게는 약 -40℃ 내지 약 40℃의 범위의 온도에서 냉매에 용해될 수 있다. 다른 실시태양에서, 압축기 내의 윤활제를 유지하려는 시도는 우선순위가 아니므로 높은 온도 불용해도는 바람직하지 않다. 본 실시태양에서, 윤활제는 약 80℃가 넘는 온도, 더욱 바람직하게 약 90℃가 넘는 온도, 가장 바람직하게 약 100℃가 넘는 온도에서 용해될 수 있다.
몇몇의 윤활제에 대해 R-152a와 함께 사용되는 것의 적합성을 조사했다. 시험된 윤활제는 표 1에 요약되어 있으며, 몇몇의 PAG 및 POE 윤활제와 비교용 미네랄 오일 윤활제를 포함한다. 윤활제의 점성도도 40℃에서 기록했다.
윤활제의 설명
윤활제(종류) 제조사 윤활제 성분 윤활 점성도(40℃)
YN-9 (미네랄 오일) 이데미츠 미네랄 오일(탄화수소) 100 cSt
RL-488 (PAG) 다우 PAG 모노올* 135 cSt
RP-897 (PAG) 다우 PAG 모노올* 62 cSt
SP-10 (PAG) 이데미츠 메틸 에테르 캡핑된 PAG 46 cSt
레트로 100 (POE) 카스트롤 POE 100 cSt
* PAG 모노올은 단일 말단 히드록시 기를 가진다.
PAG 윤활제 각각에 대해, R-152a로 네 개의 조성물을 제조했는데, POE 윤활제 및 비교용 미네랄 오일 윤활제를 가지고 각각 두 개씩 제조했다. 조성물 각각은 냉매 및 윤활제만을 함유한 조성물에서 윤활제의 중량%을 변화시켰다. 조성물을 그후 다양한 온도에서 또는 온도 범위에 걸쳐 시험했다. 조성물이 구성 성분 부분으로 분리되는지, 어느 온도에서 분리되는지를 측정하기 위해 조성물을 가시적으로 관찰했다. 다른 시각적인 특성도 적절히 기록하였다.
R-152a 중 윤활제의 용해도 온도 범위
윤활제 3 중량% 10 중량% 30 중량% 50 중량%*
YN-9 용해되지 않음 용해되지 않음
RL-488 -40℃미만 내지 58℃ -40℃미만 내지 36℃ -40℃미만 내지 39℃ 22℃에서 용해됨
RP-897 -40℃미만 내지 96℃ -40℃미만 내지 89℃ -40℃미만 내지 93℃ 22℃에서 용해됨
SP-10 -40℃**미만 내지 97℃ -40℃**미만 내지 91℃ -40℃**미만 내지 95℃ 22℃에서 용해됨
레트로 100 -40℃미만 내지 100℃초과 22℃에서 용해됨
* R-152a 중 윤활제 농도 50%로 용해할 수 있는 온도 범위는 측정되지 않았다. ** SP-10 희석액은 실온(22℃)에서 고온인 운점까지 무색 투명했다. 그러나 -40℃에서 샘플은 흐려졌다.
시험의 결과로부터, PAG 및 POE 윤활제 양쪽 모두 넓은 범위의 온도 및 중량 백분율에 걸쳐 R-152a에 우수한 용해도를 나타내었으나, 미네랄 오일은 온도 또는 중량 백분율에 상관없이 냉매 중에 전혀 용해되지 않은 것을 볼 수 있다. 또한, RL-488은 유리한 온도 의존적 용해도 수준, 즉 낮은 온도 용해도 및 높은 온도 불용해도를 나타냈다.
비슷하게, 위에서 설명된 바와 동일한 과정에 따라 R-152a를 R-134a로 대체하여 세 가지 PAG 윤활제의 용해도를 R-134a에 대하여 시험했다. 위에서 언급한 대로, 시험 PAG 윤활제 세 가지 각각에 대해 R-134a로 네 개의 조성물을 제조했다. 조성물 각각에서 윤활제 중량%를 변화시켰다. 조성물을 그후 온도 범위에 걸쳐 시험했다. 조성물이 구성 성분 부분으로 분리되는지, 어느 온도에서 분리되는지를 측정하기 위해 조성물을 가시적으로 관찰했다. 다른 시각적 특성들도 적절히 기록했다.
R-134a 중 윤활제의 용해도 온도 범위
윤활제 3 중량% 5 중량% 10 중량% 20 중량%
RL-488 -40℃미만 내지 41℃ -40℃미만 내지 36℃ -40℃미만 내지 33℃ -40℃미만 내지 31℃
RL-897 -40℃미만 내지 68℃ -40℃미만 내지 66℃ -40℃미만 내지 57℃ -40℃미만 내지 61℃
SP-10 -40℃미만 내지 75℃ -40℃미만 내지 69℃ -40℃미만 내지 65℃ -40℃미만 내지 68℃
R-152a 및 R-134a 중 윤활제의 용해도 시험은 R-134a의 온도 상한이 R-152a보다 낮다는 점에서 상이했다. 더 높은 온도에서의 R-134a의 불용해도는 단일 상이 아닌 조성물을 생성시키고 이는 냉장 시스템의 응축기를 통해 운반되는 조성물의 능력을 방해할 수 있다. 응축기 내의 단일 상 조성물은 몇몇 시스템에서 바람직할 수 있다.
다음으로, 냉매 및 윤활제 조성물의 장기 안정성을 연구했다. 50 중량% 윤활제 및 50 중량% R-152a의 혼합물을 강철, 알루미늄 및 구리 함유 금속과 함께 고압 유리 튜브에 봉입했다. 튜브를 그후 2주 동안 175℃, 오븐 내에서 가열했다. 조성물을 상의 수 및 흐려짐에 대해 가시적으로 관찰했다. 또한, 금속도 가시적으로 관찰했다. 결과는 표 4에 나타냈다. 보여지듯이, 냉매 및 윤활제는 냉장 시스템에서 발견될 수 있는 금속의 존재 하에서 연장된 기간의 시간에 걸쳐 용해가능하고 안정되게 남아있었다.
R-152a 중 윤활제의 안정성
윤활제 윤활제-R-152a 용액 강철 알루미늄 구리
YN-9 투명, 두 개의 상 광택있음 광택있음 약간 변색됨
RL-488 투명, 단일 상 광택있음 광택있음 광택있음
RL-897 투명, 단일 상 광택있음 광택있음 광택있음
SP-10 흐려짐, 단일 상 광택있음 광택있음 광택있음
레트로 100 투명, 단일 상 광택있음 광택있음 약간 어두워짐
다음으로, R-152a/윤활제 조성물 및 R-134a/윤활제 조성물의 윤활성을 ASTM D3223 수정된 절차 A에 따라 시험했다. 시험 과정은 핀 상에 V-블록의 힘을 증분적으로 증가시키기 위한 핀 및 V-블록 장치의 사용을 포함한다. 이 시험을 위해, 윤활제 샘플(95 ㎖)을 R-134a 또는 R-152a로 포화시켰다. 하중 손상(lb.)으로 측정되는 윤활성을 약 24℃에서 시험했다.
R-152a 및 R-134a 조성물의 윤활성
윤활제 R-134a 조성물에 대한 하중 손상 R-152a 조성물에 대한 하중 손상
RL-488 2729 lb 2321 lb
RL-897 1252 lb 1190 lb
SP-10 1282 lb 1287 lb
레트로 100 2924 lb 780 lb
시험은 R-152a 조성물이 R-134a 조성물과 비슷한 윤활성을 가짐을 나타내고, 이는 금속에 대해 양호한 친화성을 가짐을 의미한다.
위에서 보여지듯이, R-152a/윤활제 조성물은 바람직한 온도 용해도 수준을 가지고, 조성물은 안정적이다. 그러나, 가격과 약한 가연성 때문에, 이전에 R-152a는 R-134a의 적절한 대체물인 적이 없었다. R-134a는 지구 온난화 잠재성과 관련된 엄격한 환경적 규제를 충족시킬 수 없기 때문에, R-152a/윤활제 조성물은, 그들의 단점에도 불구하고, 현재 R-134a/윤활제 조성물의 적절한 대체물이다.
또한, R-152a/윤활제 조성물은 CO2가 그럴 수 없는데 반해 R-152a는 R-134a에 대한 '호환적' 대체물로 사용될 수 있기 때문에 CO2를 이용하는 것보다 바람직하다. 따라서, R-152a/윤활제 조성물은 단지 기존의 냉매를 새로운 조성물로 대체함으로써 기존 시스템을 개장(改裝)하거나 또는 재조정하는데 사용될 수 있다. 또한, R-152a의 약한 가연성을 모니터하거나 또는 제어하는 비용은 고압 CO2 시스템을 설계, 제조, 및 사용하는 비용에 비해 적다.
본 발명의 조성물은 본원에 참고자료로 포함된 미국 특허 제5,152,926호에 제시된 것과 같은 윤활 첨가제 또는 내마모제와 같은 다른 첨가제를 또한 선택적으로 포함할 수 있다.
복수의 구성요소 또는 단계의 기능 또는 구조가 단일 구성요소 또는 단계로 결합될 수 있고, 또는 단일 단계 또는 구성 요소의 기능 또는 구조가 복수 단계 또는 구성요소로 나뉠 수도 있다는 것이 또한 인정된다. 본 발명은 이들 조합 모두를 고려한다. 달리 기술되지 않으면, 본원에 도시된 다양한 구조의 치수와 형상은 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 다른 치수 또는 형상도 가능하다. 복수의 구조적 구성요소 또는 단계는 단일 통합 구조 또는 단계로 제공될 수 있다. 대안적으로, 단일 통합 구조 또는 단계가 분리된 복수 구성요소 또는 단계로 나뉠 수 있다. 또한, 본 발명의 특징이 단지 하나의 예시된 실시태양의 맥락에서 설명된 것에 반해, 이러한 특징은 어떤 응용에서, 다른 실시태양의 하나 이상의 다른 특징과 결합될 수 있다. 본원에 제시된 독특한 구조의 제조 및 그의 작동 또한 본 발명에 따른 방법을 구성한다는 것이 인정될 것이다.
본원에 제시된 설명 및 예시는 당업자로 하여금 본 발명, 그 원리, 및 그 실제적인 적용을 알게하기 위한 의도이다. 당업자는 본 발명을 특정 용도의 요구에 가장 부합되는 수많은 형태로 조정하고 응용할 수 있다. 따라서, 앞서 제시된 본 발명의 특정한 실시태양은 본 발명을 완벽히 설명하거나 또는 제한하려고 의도된 것이 아니다. 따라서 본 발명의 권리범위는 상기 설명을 참조하여 결정될 것이 아니라, 첨부된 청구항 및 이러한 청구항에 부여된 동등물의 전체 권리범위를 함께 참조하여 결정되어야 한다. 특허 출원과 공보를 포함한 모든 문헌과 참고자료의 개시 내용은 모든 목적으로 참고자료로 첨부되었다.

Claims (19)

  1. 디플루오로에탄을 포함하는 냉매; 및
    조성물 중에 약 3 중량%의 양으로 존재하는, 극성 함산소 윤활제를 포함하는 윤활제
    를 포함하며, 여기서 냉매 및 윤활제는 40℃에서 약 75 cSt보다 큰 점성도를 가지는 윤활제에 대해 약 -40℃ 미만 내지 약 45℃ 초과하는 온도 사이에서 가용성으로 남아있거나, 또는 냉매 및 윤활제는 40℃에서 약 40 내지 약 75 cSt 사이의 점성도를 가지는 윤활제에 대해 약 -40℃ 미만 내지 약 80℃ 초과하는 온도 사이에서 가용성으로 남아있는 조성물을 냉장 장치 안에서 순환시키는 것을 포함하는 냉각 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 순환 단계가, 상기 극성 함산소 윤활제가 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 폴리올 에스테르(POE), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물을 순환시키는 것을 포함하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 윤활제가 PAG 모노올, 메틸 에테르 캡핑된 PAG 또는 POE를 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 1 이상의 금속의 존재하에 고온에서 2주 이상 안정되게 남아있는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 강철, 알루미늄, 구리, 또는 이들의 조합의 존재하에 안정되게 남아있는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 내마모제 또는 윤활 첨가제를 추가로 포함하는 것인 방법.
  7. 디플루오로에탄을 포함하는 냉매; 및
    극성 함산소 화합물을 포함하는 약 3 중량%의 윤활제
    를 포함하고, 여기서 냉매 및 윤활제는 40℃에서 약 75 cSt보다 큰 점성도를 가지는 윤활제에 대해 약 -40℃ 미만 내지 약 45℃ 초과하는 온도 사이에서 가용성으로 남아있거나, 또는 냉매 및 윤활제는 40℃에서 약 40 내지 약 75 cSt 사이의 점성도를 가지는 윤활제에 대해 약 -40℃ 미만 내지 약 80℃ 초과하는 온도 사이에서 가용성으로 남아있는 것인, R-134a 함유 냉매의 호환적 대체물로 이용될 수 있는 냉매 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 극성 함산소 윤활제가 PAG, POE, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조성물.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 윤활제가 PAG 모노올, 메틸 에테르 캡핑된 PAG 또는 POE를 포함하는 것인 조성물.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 약 750 lb 내지 약 2500 lb의 윤활성을 가지는 것인 조성물.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 1종 이상의 금속의 존재하에 고온에서 2주 이상을 안정되게 남아있는 것인 방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 강철, 알루미늄, 구리 또는 이들의 조합의 존재하에 안정되게 남아있는 것인 방법.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매 조성물이 내마모제 또는 윤활 첨가제를 추가로 포함하는 것인 조성물.
  14. 자동추진 차량에 위치하여 감압 증기를 고압, 고온 증기로 압축하기 위한 압축기;
    고압, 고온 증기로부터 열을 제거하고 응축시켜 고압 액체를 형성하기 위한 응축기;
    고압 액체의 압력을 감소시켜 감압 액체를 형성하기 위한 팽창 장치;
    감압 액체를 증발시켜 감압 증기를 형성하기 위한 증발기; 및
    디플루오로에탄 및 약 3 중량%의 극성 함산소 윤활제를 포함하며, 여기서 디플루오로에탄 및 윤활제는 40℃에서 약 75 cSt보다 큰 점성도를 가지는 윤활제에 대해 약 -40℃ 미만 내지 약 45℃ 초과하는 온도 사이에서 가용성으로 남아있거나, 또는 냉매 및 윤활제는 40℃에서 약 40 내지 약 75 cSt 사이의 점성도를 가지는 윤활제에 대해 약 -40℃ 미만 내지 약 80℃ 초과하는 온도 사이에서 가용성으로 남아있는 것인 냉매 조성물
    을 포함하는 공기 정화 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 극성 함산소 윤활제는 PAG, POE, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 윤활제는 PAG 모노올, 메틸 에테르 캡핑된 PAG 또는 POE를 포함하는 것인 시스템.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 1종 이상의 금속의 존재하에 고온에서 2주 이상 안정되게 남아있는 것인 시스템.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 강철, 알루미늄, 구리, 또는 이들의 조합의 존재하에 안정되게 남아있는 것인 시스템.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 내마모제 또는 윤활 첨가제를 추가로 포함하는 것인 시스템.
KR1020067007603A 2003-10-21 2004-10-20 냉매 조성물 KR20060094081A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US51297503P 2003-10-21 2003-10-21
US60/512,975 2003-10-21
US10/969,621 US20050109977A1 (en) 2003-10-21 2004-10-20 Refrigerant composition
US10/969,621 2004-10-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060094081A true KR20060094081A (ko) 2006-08-28

Family

ID=34555887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067007603A KR20060094081A (ko) 2003-10-21 2004-10-20 냉매 조성물

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20050109977A1 (ko)
EP (1) EP1678282A1 (ko)
JP (1) JP2007509227A (ko)
KR (1) KR20060094081A (ko)
BR (1) BRPI0415586A (ko)
CA (1) CA2542981A1 (ko)
WO (1) WO2005042679A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2912420B1 (fr) * 2007-02-12 2012-08-17 Arkema France Fluide frigorigene a base de perfluorodimethoxymethane.
WO2008120536A1 (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Nippon Oil Corporation 冷凍機油組成物及び冷凍機用作動流体組成物
JP5290533B2 (ja) * 2007-03-29 2013-09-18 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 冷凍機用作動流体組成物
JP2011528394A (ja) * 2008-07-16 2011-11-17 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー シリル末端ポリアルキレングリコールを潤滑剤として含む冷媒組成物およびその製造方法
AU2014392299A1 (en) * 2014-04-28 2016-09-15 Electrolux Appliances Aktiebolag Heat pump laundry dryer

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5543068A (en) * 1988-04-08 1996-08-06 Japan Energy Corporation Lubricating oils for flon compressors, compositions adapted for flon compressors and composed of mixtures of said lubricating oils and flon, and process for lubricating flon compressor by using said lubricating oils
US6458288B1 (en) * 1988-12-06 2002-10-01 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Lubricating oil for refrigerator with compressor
JP2844804B2 (ja) * 1989-04-26 1999-01-13 日本油脂株式会社 潤滑油
US4971712A (en) * 1989-06-02 1990-11-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Compositions for compression refrigeration and methods of using them
US6582621B1 (en) * 1989-12-28 2003-06-24 Nippon Mitsubishi Oil Corporation Refrigerator oils for use with chlorine-free fluorocarbon refrigerants
JP2967574B2 (ja) * 1990-11-16 1999-10-25 株式会社日立製作所 冷凍装置
JP2580448B2 (ja) * 1991-09-19 1997-02-12 株式会社ジャパンエナジー フロン圧縮機用潤滑油、該澗滑油とフロン冷媒とを混合したフロン圧縮機用組成物及び前記潤滑油を用いたフロン圧縮機の潤滑方法
AU648435B2 (en) * 1991-09-19 1994-04-21 Japan Energy Corporation Lubricating oils for flon compressors, compositions adapted for flon compressors and composed of mixtures of said lubricating oils and flon, and process for lubricating flon compressor by using said lubricating oils
US5976399A (en) * 1992-06-03 1999-11-02 Henkel Corporation Blended polyol ester lubricants for refrigerant heat transfer fluids
JPH06100881A (ja) * 1992-09-18 1994-04-12 Kyoseki Seihin Gijutsu Kenkyusho:Kk 冷凍機油組成物
US5946921A (en) * 1995-08-22 1999-09-07 General Electric Company Method for repairing HFC refrigerant system
US5954995A (en) * 1996-03-22 1999-09-21 Goble; George H. Drop-in substitutes for 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R-134a) refrigerant
JP3405653B2 (ja) * 1997-04-03 2003-05-12 三菱電機株式会社 密閉型電動圧縮機およびその製法、ならびにそれを用いてなる冷凍・空調装置
FI107341B (fi) * 1997-04-11 2001-07-13 Fortum Oil & Gas Oy Fluorattujen jäähdytysnesteiden kanssa käytettävät kompleksiesterit
US6056891A (en) * 1998-09-01 2000-05-02 Goble; George H. Drop-in performance increasing substitute for 1,1,1,2-tetrafluoroethane refrigerant
JP2001266367A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ディスク装置
US20020055442A1 (en) * 2000-04-26 2002-05-09 Schnur Nicholas E. Method of reducing wear of metal surfaces and maintaining a hydrolytically stable environment in refrigeration equipment during the operation of such equipment

Also Published As

Publication number Publication date
US20050109977A1 (en) 2005-05-26
BRPI0415586A (pt) 2007-01-02
WO2005042679A1 (en) 2005-05-12
CA2542981A1 (en) 2005-05-12
EP1678282A1 (en) 2006-07-12
JP2007509227A (ja) 2007-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0131016B1 (ko) 냉각 윤활제
EP0498152B1 (en) Lubricant composition for fluorinated refrigerants
JP2514090B2 (ja) 冷凍冷蔵装置用潤滑油組成物
US7560045B2 (en) Refrigerant composition
JP3909744B2 (ja) 炭化水素冷媒用冷凍機油
JP2595346B2 (ja) カーエアコン用冷凍機油組成物
KR101580319B1 (ko) 냉매용 냉동기유
JPH11511193A (ja) 冷媒組成物
RU2177026C2 (ru) Композиция, предназначенная для использования в испарительной компрессионной охлаждающей установке, испарительная компрессионная охлаждающая установка и способ смазки ее
MXPA97001644A (en) Improved hydrocarbon lubricants for use with inmiscib refrigerants
HU218032B (hu) Szénhidrogén kenőanyagot tartalmazó hűtőfolyadék-kompozíciók
CA2227857A1 (en) Refrigerant compositions
KR20060094081A (ko) 냉매 조성물
EP0913457A2 (en) Low viscosity energy efficient polyol-ester containing refrigerant
KR100848063B1 (ko) 냉매 압축식 냉동 사이클 장치용 윤활유 및 작동 매체
JPH11511192A (ja) 冷媒組成物
CN108138066A (zh) 冷冻机油、冷冻机用组合物、和冷冻机
JP4023726B2 (ja) 冷凍機用潤滑油組成物
WO2024106514A1 (ja) 作動流体組成物、冷凍機油及び冷凍機
CN101575502A (zh) 制冷剂组合物
JP2977971B2 (ja) 圧縮式冷凍システムの潤滑方法
JPH05263071A (ja) 圧縮型熱伝達装置用組成物
JPH08259975A (ja) 冷凍装置
JPH08240362A (ja) 冷凍装置
JPH0333192A (ja) 冷凍機用潤滑油組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application