TW201619360A - 冷凍機油及冷凍機用作動流體組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種冷凍機油，其含有由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得之酯系基礎油，且酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20，上述冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用。

Description

冷凍機油及冷凍機用作動流體組合物
本發明係關於一種冷凍機油、冷凍機用作動流體組合物、酯系基礎油於冷凍機油或冷凍機用作動流體組合物中之應用、酯系基礎油於冷凍機油或冷凍機用作動流體組合物之製造中之應用、及冷凍機之阻燃化方法。
通常，冰箱、冷凍空調裝置等冷凍機使用冷凍機油作為冷媒壓縮機之潤滑油。冷凍機油於冷凍機之冷媒循環週期內於高溫至低溫之大範圍之溫度區域使用。因此，關於冷凍機油，低溫特性成為要求特性之一。作為滿足此種要求特性之冷凍機油，於專利文獻1中揭示有含有滿足特定條件之羧酸與醇之酯之冷凍機油。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開00/68345號公報
且說，最近所使用之冷媒中存在具有微燃性之冷媒。於使用該微燃性冷媒之冷凍機中，重要的是確保阻燃性。
本發明之目的在於提供一種可兼顧低溫特性與阻燃性之冷凍機油及含有該冷凍機油之冷凍機用作動流體組合物。
由脂肪酸與多元醇獲得之酯系基礎油可含有結構(即鍵結於多元醇之複數個羥基上之脂肪酸之種類及比率)不同之複數種酯，進而可含有未反應之脂肪酸或多元醇，但為了控制冷凍機油之各特性，較理想為酯系基礎油儘量僅含有單一結構之酯(即酯系基礎油之分子量分佈較窄)。本發明者等人對此種酯系基礎油進行研究，結果獲得如下見解，即便用作原料之脂肪酸及多元醇之種類及比率相同，該酯系基礎油之分子量分佈亦有可能根據製造方法或製造條件而發生變化，又，根據分子量分佈之不同，酯系基礎油之特性亦有可能發生變化。並且，本發明者等人基於該見解進而反覆研究，結果發現，於由特定之脂肪酸與多元醇獲得之酯系基礎油中，就兼顧低溫特性與阻燃性之觀點而言，僅含有具有單一分子量之酯未必較佳，反而於酯系基礎油具有特定之分子量分佈之情形時，可兼顧低溫特性與阻燃性，從而完成本發明。
即，本發明提供一種冷凍機油，其含有由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得之酯系基礎油，且酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20，上述冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用。
又，本發明提供一種冷凍機用作動流體組合物，其含有上述冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒。
又，本發明提供一種酯系基礎油於冷凍機油或冷凍機用作動流體組合物中之應用，該酯系基礎油係由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得，且酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20，冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用，冷凍機用作動流體組合物含有冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒。
又，本發明提供一種酯系基礎油於冷凍機油或冷凍機用作動流 體組合物之製造中之應用，該酯系基礎油係由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得，且酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20，冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用，冷凍機用作動流體組合物含有冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒。
又，本發明提供一種冷凍機之阻燃化方法，該冷凍機使用微燃性氫氟碳冷媒，且該方法係藉由使用含有由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得之酯系基礎油，且酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20之組合物作為冷凍機油，而將冷凍機阻燃化。
根據本發明，可提供一種可兼顧低溫特性與阻燃性之冷凍機油及含有該冷凍機油之冷凍機用作動流體組合物。
1‧‧‧冷媒壓縮機
2‧‧‧氣體冷卻器
3‧‧‧膨脹機構
4‧‧‧蒸發器
5‧‧‧流路
10‧‧‧冷凍機
圖1係表示冷凍機之構成之一例之概略圖。
本實施形態之冷凍機油含有由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得之酯系基礎油，且酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20，上述冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用。
酯系基礎油係由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得，其至少含有下述通式(1)所表示之酯。
式(1)中，R1、R2、R3及R4分別獨立地表示碳數8或9之烷基。R1、R2、R3及R4之至少一者表示碳數8之烷基，且R1、R2、R3及R4之至少一者表示碳數9之烷基。
酯系基礎油除了含有式(1)所表示之酯以外，亦可含有碳數8之脂肪酸與季戊四醇之四酯、碳數9之脂肪酸與季戊四醇之四酯、碳數8之脂肪酸及/或碳數9之脂肪酸與季戊四醇之偏酯、或未反應之碳數8之脂肪酸、碳數9之脂肪酸或季戊四醇。
作為碳數8之脂肪酸，可使用直鏈狀及支鏈狀之任一者，例如可較佳地使用正辛酸、2-乙基己酸、3-乙基己酸、3,5-二甲基己酸、2,4-二甲基己酸、3,4-二甲基己酸、4,5-二甲基己酸、2,2-二甲基己酸、2-甲基庚酸、3-甲基庚酸、4-甲基庚酸、5-甲基庚酸、6-甲基庚酸、2-丙基戊酸。
作為碳數9之脂肪酸，可使用直鏈狀及支鏈狀之任一者，例如可較佳地使用正壬酸、2,2-二甲基庚酸、2-甲基辛酸、2-乙基庚酸、3-甲基辛酸、3,5,5-三甲基己酸、2-乙基-2,3,3-三甲基丁酸、2,2,4,4-四甲基戊酸、2,2,3,3-四甲基戊酸、2,2,3,4-四甲基戊酸、2,2-二異丙基丙酸。
就低溫特性、尤其是抑制低溫下之析出之觀點而言，酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn較佳為1.06以上，更佳為1.07以上，進而較佳為1.08以上，尤佳為1.09以上。就低溫特性、尤其是抑制低溫下之析出之觀點及提高阻燃性之觀點而言，酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn較佳為1.20以下，更佳為1.18以下，進而較佳為1.15以下，尤佳為1.13以下。就低溫特性、尤其是抑制低溫下之析出之觀點及提高阻燃性之觀點而言，酯系基礎油之Mw/Mn較佳為1.06~1.20、1.06~1.18、1.06~1.15、1.06~1.13、1.07~1.20、1.07~1.18、1.07~ 1.15、1.07~1.13、1.08~1.20、1.08~1.18、1.08~1.15、或1.08~1.13。
於酯系基礎油除了含有式(1)所表示之酯以外，亦含有碳數8之脂肪酸與季戊四醇之四酯、碳數9之脂肪酸與季戊四醇之四酯、碳數8之脂肪酸及/或碳數9之脂肪酸與季戊四醇之偏酯、或未反應之碳數8之脂肪酸、碳數9之脂肪酸或季戊四醇之情形時，將對含有該等成分之酯系基礎油所測得之Mw/Mn設為本發明中之酯系基礎油之Mw/Mn。
酯系基礎油之Mw/Mn例如可藉由以下之方法而測定。使用氯仿作為溶劑，將各基礎油加以稀釋而製備使試樣濃度成為1質量%之溶液。使用GPC(Gel Permeation Chromatography，凝膠滲透層析)裝置(Waters Alliance2695)對該溶液進行分析。使用溶劑之流速為1ml/min、可分析分子量100至10,000之管柱，利用折射率檢測器實施分析。再者，使用分子量明確之聚丙二醇標準求出管柱保持時間與分子量之關係，另行製作校準曲線後，根據所獲得之保持時間決定分子量。
作為酯系基礎油之製造方法，並無特別限制，可使用公知之製造方法。酯系基礎油例如可藉由以下之方法而獲得。首先，使碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇進行反應，獲得式(1)所表示之酯。於該情形時，通常所獲得之酯之Mw/Mn未達1.06，因此藉由於該酯中添加碳數8之脂肪酸與季戊四醇之四酯、碳數9之脂肪酸與季戊四醇之四酯等，而獲得具有1.06~1.20之Mw/Mn之酯系基礎油。
就提高阻燃性之觀點而言，酯系基礎油之燃點較佳為200℃以上，更佳為210℃以上，進而較佳為220℃以上。本發明中之燃點意指依據JIS K2265-4：2007所測得之燃點。
就提高阻燃性之觀點而言，酯系基礎油之自然發火點較佳為350 ℃以上，更佳為360℃以上，進而較佳為370℃以上。本發明中之自然發火點意指藉由依據ASTM E 659-1978之方法所測得之自然發火點。
冷凍機油除了含有上述酯系基礎油以外，亦可進而含有其他基礎油。作為其他基礎油，可例示：礦物油、烯烴聚合物、萘化合物、烷基苯等烴油，或者碳數8~9之脂肪酸與季戊四醇之酯以外之酯、聚伸烷基二醇、聚乙烯醚、酮、聚苯醚、聚矽氧、聚矽氧烷、全氟醚等含有氧原子之合成油。該等中，作為其他基礎油，可較佳地使用碳數8~9之脂肪酸與季戊四醇之酯以外之酯，尤其可較佳地使用碳數4~7之脂肪酸與季戊四醇之酯、碳數4~9之脂肪酸與二季戊四醇之酯等。
酯系基礎油之含量以冷凍機油總量為基準，可設為例如30質量%以上、40質量%以上、或50質量%以上。
冷凍機油可視需要進而含有各種添加劑。作為添加劑，可例示：縛酸劑、抗氧化劑、極壓添加劑、油性劑、消泡劑、金屬減活劑、抗磨劑、黏度指數提高劑、流動點下降劑、清潔分散劑、摩擦調整劑、防銹劑等。添加劑之含量以冷凍機油總量為基準，可設為例如5質量%以下、或2質量%以下。
於上述添加劑中，就提高熱穩定性、化學穩定性之觀點而言，冷凍機油較佳為進而含有縛酸劑。作為縛酸劑，可例示環氧化合物、碳二醯亞胺化合物。
作為環氧化合物，例如可列舉：縮水甘油醚型環氧化合物、縮水甘油酯型環氧化合物、環氧乙烷化合物、烷基環氧乙烷化合物、脂環式環氧化合物、環氧化脂肪酸單酯、環氧化植物油。該等環氧化合物可單獨使用一種或組合使用兩種以上。
作為縮水甘油醚型環氧化合物，例如可使用下述通式(2)所表示之芳基縮水甘油醚型環氧化合物或烷基縮水甘油醚型環氧化合物。
[化2]
[式(2)中，R5表示芳基或碳數5~18之烷基]
作為式(2)所表示之縮水甘油醚型環氧化合物，較佳為正丁基苯基縮水甘油醚、異丁基苯基縮水甘油醚、第二丁基苯基縮水甘油醚、第三丁基苯基縮水甘油醚、戊基苯基縮水甘油醚、己基苯基縮水甘油醚、庚基苯基縮水甘油醚、辛基苯基縮水甘油醚、壬基苯基縮水甘油醚、癸基苯基縮水甘油醚、癸基縮水甘油醚、十一烷基縮水甘油醚、十二烷基縮水甘油醚、十三烷基縮水甘油醚、十四烷基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油醚。
作為縮水甘油醚型環氧化合物，除了式(2)所表示之環氧化合物以外，亦可使用新戊二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、季戊四醇四縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚、山梨醇聚縮水甘油醚、聚伸烷基二醇單縮水甘油醚、聚伸烷基二醇二縮水甘油醚等。
作為縮水甘油酯型環氧化合物，例如可使用下述通式(3)所表示之化合物。
[式(3)中，R6表示芳基、碳數5~18之烷基、或烯基]
作為式(3)所表示之縮水甘油酯型環氧化合物，較佳為苯甲酸縮水甘油酯、新癸酸縮水甘油酯、2,2-二甲基辛酸縮水甘油酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯。
所謂脂環式環氧化合物係具有下述通式(4)所表示之構成環氧基之碳原子直接構成脂環式環之部分結構之化合物。
作為脂環式環氧化合物，可列舉：1,2-環氧環己烷、1,2-環氧環戊烷、3,4-環氧環己烷羧酸3',4'-環氧環己基甲酯、己二酸雙(3,4-環氧環己基甲基)酯、外-2,3-環氧降烷、己二酸雙(3,4-環氧-6-甲基環己基甲基)酯、2-(7-氧雜雙環[4.1.0]庚-3-基)-螺(1,3-二烷-5,3'-[7]氧雜雙環[4.1.0]庚烷、4-(1'-甲基環氧乙基)-1,2-環氧-2-甲基環己烷、4-環氧乙基-1,2-環氧環己烷。
作為烯丙基環氧乙烷化合物，可列舉1,2-環氧苯乙烯、烷基-1,2-環氧苯乙烯。
作為烷基環氧乙烷化合物，可列舉：1,2-環氧丁烷、1,2-環氧戊烷、1,2-環氧己烷、1,2-環氧庚烷、1,2-環氧辛烷、1,2-環氧壬烷、1,2-環氧癸烷、1,2-環氧十一烷、1,2-環氧十二烷、1,2-環氧十三烷、1,2-環氧十四烷、1,2-環氧十五烷、1,2-環氧十六烷、1,2-環氧十七烷、1,2-環氧十八烷、1,2-環氧十九烷、1,2-環氧二十烷。
作為環氧化脂肪酸單酯，可列舉經環氧化之碳數12~20之脂肪酸與碳數1~8之醇或者酚或烷酚之酯。作為環氧化脂肪酸單酯，可較佳地使用環氧硬脂酸之丁酯、己酯、苄酯、環己酯、甲氧基乙酯、辛酯、苯酯及丁基苯酯。
作為環氧化植物油，可列舉大豆油、亞麻仁油、棉籽油等植物油之環氧化合物。
作為碳二醯亞胺化合物，並無特別限制，例如可使用二烷基碳二醯亞胺、二苯基碳二醯亞胺、雙(烷基苯基)碳二醯亞胺。作為二烷基碳二醯亞胺，可列舉：二異丙基碳二醯亞胺、二環己基碳二醯亞胺 等。作為雙(烷基苯基)碳二醯亞胺，可列舉：二甲苯基碳二醯亞胺、雙(異丙基苯基)碳二醯亞胺、雙(二異丙基苯基)碳二醯亞胺、雙(三異丙基苯基)碳二醯亞胺、雙(丁基苯基)碳二醯亞胺、雙(二丁基苯基)碳二醯亞胺、雙(壬基苯基)碳二醯亞胺等。
於上述添加劑中，冷凍機油較佳為進而含有抗磨劑。作為較佳之抗磨劑，例如可列舉磷酸酯、硫代磷酸酯、硫醚化合物、二烷基二硫代磷酸鋅。磷酸酯中，較佳為磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三甲苯酯(TCP)。硫代磷酸酯中，較佳為硫代磷酸三苯酯(TPPT)。作為硫醚化合物，就可確保冷凍機油之穩定性，抑制冷凍機器內部大量使用之銅之變質之方面而言，較佳為單硫醚化合物。
於上述添加劑中，冷凍機油較佳為進而含有抗氧化劑。作為抗氧化劑，可列舉二第三丁基對甲酚等酚系化合物、烷基二苯基胺等胺系化合物等。冷凍機油可含有以冷凍機油總量為基準為0.02~0.5質量%之酚系化合物作為抗氧化劑。
於上述添加劑中，冷凍機油較佳為進而含有摩擦調整劑、極壓添加劑、防銹劑、金屬減活劑、消泡劑。作為摩擦調整劑，可列舉脂肪族胺、脂肪族醯胺、脂肪族醯亞胺、醇、酯、磷酸酯胺鹽、亞磷酸酯胺鹽等。作為極壓添加劑，可列舉硫化烯烴、硫化油脂等。作為防銹劑，可列舉烯基丁二酸之酯或偏酯等。作為金屬減活劑，可列舉苯并三唑、苯并三唑衍生物等。作為消泡劑，可列舉聚矽氧化合物、聚酯化合物等。
就提高潤滑性之觀點而言，冷凍機油於40℃下之動黏度較佳為3mm2/s以上，更佳為4mm2/s以上，進而較佳為5mm2/s以上。就提高回油性之觀點而言，冷凍機油於40℃下之動黏度較佳為1000mm2/s以下，更佳為500mm2/s以下，進而較佳為400mm2/s以下。就提高穩定性之觀點而言，冷凍機油於100℃下之動黏度較佳為1mm2/s以上，更 佳為2mm2/s以上。就提高回油性之觀點而言，冷凍機油於100℃下之動黏度較佳為100mm2/s以下，更佳為50mm2/s以下。本發明中之動黏度意指依據JIS K2283：2000所測得之動黏度。
冷凍機油之流動點可較佳為-10℃以下，更佳為-20℃以下。本發明中之流動點意指依據JIS K2269-1987所測得之流動點。
冷凍機油之體積電阻率可較佳為1.0×109Ω．m以上，更佳為1.0×1010Ω．m以上，進而較佳為1.0×1011Ω．m以上。尤其是於用於密閉型冷凍機用之情形時，較佳為電絕緣性較高。本發明中之體積電阻率意指依據JIS C2101：1999所測得之25℃下之體積電阻率。
冷凍機油之水分含量以冷凍機油總量為基準，可較佳為200ppm以下，更佳為100ppm以下，進而較佳為50ppm以下。尤其是於用於密閉型冷凍機用之情形時，就對冷凍機油之熱穩定性、化學穩定性或電絕緣性之影響之觀點而言，較佳為水分含量較少。
就防止對冷凍機或配管所使用之金屬之腐蝕之觀點、及防止冷凍機油所含之酯之分解之觀點而言，冷凍機油之酸值較佳為10.0mgKOH/g以下，更佳為1.0mgKOH/g以下，進而較佳為0.1mgKOH/g以下。就同樣之觀點而言，冷凍機油之羥值較佳為50.0mgKOH/g以下，更佳為30.0mgKOH/g以下，進而較佳為10.0mgKOH/g以下。本發明中之酸值意指依據JIS K2501：2003所測得之酸值。本發明中之羥值意指依據JIS K0070：1992所測得之羥值。
就提高冷凍機油之熱穩定性、化學穩定性而抑制沈澱物等之產生之觀點而言，冷凍機油之灰分可較佳為100ppm以下，更佳為50ppm以下。本發明中之灰分意指依據JIS K2272：1998所測得之灰分。
本實施形態之酯系基礎油可較佳地用作與微燃性氫氟碳冷媒一併使用之冷凍機油之構成成分、或含有冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒之冷凍機用作動流體組合物之構成成分。
本實施形態之酯系基礎油可較佳地用於與微燃性氫氟碳冷媒一併使用之冷凍機油、或含有冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒之冷凍機用作動流體組合物之製造。
本實施形態之冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用者，本實施形態之冷凍機用作動流體組合物含有本實施形態之冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒。氫氟碳冷媒中包括飽和氟化烴冷媒(亦稱為氫氟烷冷媒)及不飽和氟化烴冷媒(亦稱為氫氟烯冷媒、氫氟烯烴冷媒、或HFO冷媒)。本發明中之所謂微燃性冷媒意指ASHRAE(The American Society of Heating,Refrigerating and Air-conditioning Engineers，美國採暖、製冷與空調工程師學會)34之燃燒性分類中之A2L類所包括之冷媒。
作為微燃性氫氟碳冷媒，可例示二氟甲烷(HFC-32)、1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)、2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)。作為微燃性氫氟碳冷媒，較佳為1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)或2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)。
與本實施形態之冷凍機油一併使用之冷媒可為僅由微燃性氫氟碳冷媒構成之冷媒，亦可為微燃性氫氟碳冷媒與其他冷媒之混合冷媒。作為其他冷媒，可列舉：微燃性氫氟碳冷媒以外之氫氟碳冷媒、全氟醚類等含氟醚系冷媒、雙(三氟甲基)硫醚冷媒、三氟碘甲烷冷媒、二甲醚、二氧化碳、氨及烴等自然系冷媒。作為其他冷媒，可較佳地使用含有不具有氧原子之化合物之冷媒。
作為微燃性氫氟碳冷媒以外之氫氟碳冷媒，可例示：三氟甲烷(HFC-23)、五氟乙烷(HFC-125)、1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1,1-三氟乙烷(HFC-143a)、1,1-二氟乙烷(HFC-152a)、氟乙烷(HFC-161)、1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(HFC-227ea)、1,1,1,2,3,3-六氟丙烷(HFC-236ea)、1,1,1,3,3,3-六氟丙烷 (HFC-236fa)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1,1,1,3,3-五氟丁烷(HFC-365mfc)、1,2,3,3,3-五氟丙烯(HFO-1225ye)等。
作為烴冷媒，較佳為碳數3~5之烴，可例示：甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、環丙烷、正丁烷、異丁烷、環丁烷、甲基環丙烷、2-甲基丁烷、正戊烷或該等之兩種以上之混合物。該等中，可較佳地使用於25℃、1個大氣壓下為氣體者，較佳為丙烷、正丁烷、異丁烷、2-甲基丁烷或該等之混合物。
作為含氟醚系冷媒，可例示：HFE-134p、HFE-245mc、HFE-236mf、HFE-236me、HFE-338mcf、HFE-365mcf、HFE-245mf、HFE-347mmy、HFE-347mcc、HFE-125、HFE-143m、HFE-134m、HFE-227me等。
於冷媒為混合冷媒之情形時，微燃性氫氟碳冷媒與其他冷媒之混合比(質量比，微燃性氫氟碳冷媒：其他冷媒)可為1：99~99：1，且可為5：95~95：5。
冷凍機油通常於冷凍空調機器中以單獨之微燃性氫氟碳冷媒或與混合冷媒混合而成之冷凍機用作動流體組合物之狀態存在。冷凍機用作動流體組合物中之冷凍機油之含量相對於冷媒100質量份，可為1~500質量份，亦可為2~400質量份。
本實施形態之冷凍機至少具備具有冷媒壓縮機、氣體冷卻器、膨脹機構及蒸發器之冷媒循環系統。該冷凍機包括汽車用空調、除濕器、冰箱、冷凍冷藏倉庫、自動販賣機、展示櫃、化學工廠等中之冷卻裝置、住宅用空調、套裝空調、供給熱水用熱泵等。
圖1係表示本實施形態之冷凍機之構成之一例之概略圖。如圖1所示，冷凍機10例如至少具備藉由流路5依序連接有冷媒壓縮機1、氣體冷卻器2、膨脹機構3(毛細管、膨脹閥等)、及蒸發器4之冷媒循環系統。於該冷媒循環系統中，首先，自冷媒壓縮機1噴出至流路5內之 高溫(通常70~120℃)之微燃性氫氟碳冷媒(以下亦簡稱為「冷媒」)藉由氣體冷卻器2而成為高密度之流體(超臨界流體等)。其次，冷媒藉由通過膨脹機構3所具有之狹窄之流路而液化，進而藉由蒸發器4汽化而成為低溫(通常-40~0℃)。
於圖1中之冷媒壓縮機1內，於高溫(通常70~120℃)條件下，少量冷媒與大量冷凍機油共存。自冷媒壓縮機1噴出至流路5之冷媒為氣體狀，以霧之形式含有少量(通常1~10%)冷凍機油，但該霧狀之冷凍機油中溶解有少量冷媒(圖1中之點a)。繼而，於氣體冷卻器2內，氣體狀之冷媒被壓縮而成為高密度之流體，於相對高溫(通常50~70℃左右)條件下，大量冷媒與少量冷凍機油共存(圖1中之點b)。進而，大量冷媒與少量冷凍機油之混合物依序被送至膨脹機構3、蒸發器4，溫度急遽變低(通常-40~0℃)(圖1中之點c、d)，而再次被送回至冷媒壓縮機1中。
藉由將含有本實施形態之酯系基礎油之組合物用作冷凍機油，可實現如上述之使用微燃性氫氟碳冷媒之冷凍機之阻燃化。
本實施形態之冷凍機油及冷凍機用作動流體組合物可較佳地用於具有往復移動式或旋轉式之密閉型壓縮機之空調、冰箱、或開放型或密閉型之車載空調。本實施形態之冷凍機油及冷凍機用作動流體組合物可較佳地用於除濕機、熱水器、冷庫、冷凍冷藏倉庫、自動販賣機、展示櫃、化學工廠等之冷卻裝置等。本實施形態之冷凍機油及冷凍機用作動流體組合物亦可較佳地用於具有離心式壓縮機之冷凍機。
[實施例]
以下，基於實施例對本發明進行更具體之說明，但本發明並不限定於實施例。
首先，按照以下合成順序A或B合成酯a。
(酯a之合成順序A)
於安裝有溫度計、氮氣導入管、攪拌機、戴氏冷卻管及容量30mL之油水分離管之2L之四口燒瓶(反應器)中，以混合脂肪酸：季戊四醇=5：1之比率(莫耳比)裝入按表1、2所示之比率混合之2-乙基己酸與3,5,5-三甲基己酸之混合脂肪酸、及季戊四醇。視需要進而加入觸媒後，於氮氣氣流下藉由加熱套加熱反應器，反應器達到200℃後，使混合脂肪酸與季戊四醇反應直至酯之羥基成為3mgKOH/g以下為止。其後，將反應器內減壓至50Torr，將過剩之脂肪酸蒸餾去除直至酸值成為5mgKOH/g以下為止。將反應器冷卻至85℃後，藉由離子交換水對根據上述酸值算出之氫氧化鉀量之1.5當量進行稀釋，製作10%之水溶液，將其添加至反應液中並攪拌1小時。停止攪拌後，靜置30分鐘，去除分離至下層之水層。繼而，相對於反應液總量而添加20質量%之離子交換水，於85℃下攪拌10分鐘，靜置15分鐘後，去除分離之水層，將上述操作重複5次。其後，藉由於100℃、30Torr下攪拌1小時進行脫水。最後，相對於反應液總量而添加2質量%之活性白土，於80℃、30Torr之條件下攪拌1小時，過濾而去除吸附劑，藉此獲得所需之酯。
(酯a之合成順序B)
於安裝有溫度計、氮氣導入管、攪拌機、戴氏冷卻管及容量30mL之油水分離管之2L之四口燒瓶(反應器)中，以混合脂肪酸：季戊四醇=5：1之比率(莫耳比)裝入按表1、2所示之比率混合之2-乙基己酸與3,5,5-三甲基己酸之混合脂肪酸、及季戊四醇。視需要進而加入觸媒後，於氮氣氣流下藉由加熱套加熱反應器，反應器達到200℃後，使混合脂肪酸與季戊四醇反應直至酯之羥基成為3mgKOH/g以下為止。將反應器冷卻至85℃後，藉由離子交換水對根據反應物之酸值算出之氫氧化鉀量之1.5當量進行稀釋，製作10%之水溶液，將其添加至反應液中並攪拌1小時。停止攪拌後，靜置30分鐘，去除分離至下 層之水層。繼而，相對於反應液總量而添加20質量%之離子交換水，於85℃下攪拌10分鐘，靜置15分鐘後，去除分離之水層，將上述操作重複5次。其後，藉由於100℃、30Torr下攪拌1小時而進行脫水，獲得所需之酯。
繼而，使用藉由合成順序A或B獲得之酯a、以及下述酯b及酯c，製備具有表1、2所示之組成之基礎油。
酯b：2-乙基己酸與季戊四醇之四酯
酯c：3,5,5-三甲基己酸與季戊四醇之四酯
對於所獲得之基礎油，依據以下所示之試驗方法，進行Mw/Mn、燃點及自然發火點之測定、以及低溫析出性試驗。將結果示於表1、2。
(Mw/Mn之測定)
使用氯仿作為溶劑，將各基礎油加以稀釋而製備使試樣濃度成為1質量%之溶液。使用GPC裝置(Waters Alliance2695)對該溶液進行分析。使用溶劑之流速為1ml/min、可分析分子量100至10,000之管柱，利用折射率檢測器實施分析。再者，使用分子量明確之聚丙二醇標準求出管柱保持時間與分子量之關係，另行製作校準曲線後，根據所獲得之保持時間決定分子量。
(燃點、自然發火點之測定)
燃點：JIS K2265-4：2007
自然發火點：ASTM E 659-1978
(低溫析出性試驗)
將各基礎油裝入試驗管中，於加入有乾冰之乙醇浴(-70℃)中浸漬24小時後，觀察基礎油中有無白濁。
[表1]
於冷凍機中，於將實施例1~4之冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒一併使用之情形時，可實現阻燃化。
1‧‧‧冷媒壓縮機
2‧‧‧氣體冷卻器
3‧‧‧膨脹機構
4‧‧‧蒸發器
5‧‧‧流路
10‧‧‧冷凍機

Claims (5)

  1. 一種冷凍機油，其含有由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得之酯系基礎油，且上述酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20，上述冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用。
  2. 一種冷凍機用作動流體組合物，其含有如請求項1之冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒。
  3. 一種酯系基礎油於冷凍機油或冷凍機用作動流體組合物中之應用，該酯系基礎油係由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得，且上述酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20，上述冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用，上述冷凍機用作動流體組合物含有上述冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒。
  4. 一種酯系基礎油於冷凍機油或冷凍機用作動流體組合物之製造中之應用，該酯系基礎油係由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得，且上述酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20，上述冷凍機油係與微燃性氫氟碳冷媒一併使用，上述冷凍機用作動流體組合物含有上述冷凍機油及微燃性氫氟碳冷媒。
  5. 一種冷凍機之阻燃化方法，該冷凍機使用微燃性氫氟碳冷媒，且 該方法係藉由使用含有由碳數8之脂肪酸及碳數9之脂肪酸之混合脂肪酸與季戊四醇獲得之酯系基礎油，且上述酯系基礎油之重量平均分子量Mw與數量平均分子量Mn之比Mw/Mn為1.06~1.20之組合物作為冷凍機油，而將上述冷凍機阻燃化。
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