WO2019156124A1 - 冷凍機油及び冷凍機用作動流体組成物 - Google Patents

冷凍機油及び冷凍機用作動流体組成物 Download PDF

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文之 奈良
武 大城戸
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    • C10N2040/30Refrigerators lubricants or compressors lubricants

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerating machine oil and a working fluid composition for a refrigerating machine.
  • Refrigerators such as refrigerators and air conditioners are equipped with a compressor for circulating the refrigerant in the refrigerant circulation system.
  • the compressor is filled with refrigerating machine oil for lubricating the sliding member.
  • the lower the viscosity of the refrigerating machine oil the lower the stirring resistance and the friction of the sliding portion. Therefore, lowering the viscosity of the refrigerating machine oil leads to energy saving of the refrigerating machine.
  • Patent Document 1 discloses a predetermined refrigerating machine oil of VG3 or more and VG8 or less.
  • an additive for improving the seizure resistance is added to the refrigerating machine oil.
  • an additive may reduce the stability of refrigerating machine oil, it is desirable that the addition amount thereof be as small as possible. That is, a refrigerating machine oil that can provide a greater effect of improving seizure resistance when the same amount of additive is added is required.
  • an object of the present invention is to obtain a large effect of improving seizure resistance in a low viscosity refrigerating machine oil.
  • One aspect of the present invention contains a base oil containing an ester of an alcohol and a fatty acid, and a compound represented by the following formula (1), and has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 10 mm 2 / s or less. It is machine oil.
  • R 1 and R 2 each independently represent a monovalent hydrocarbon group
  • R 3 represents a divalent hydrocarbon group
  • R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
  • Another aspect of the present invention contains a base oil containing an ester of an alcohol and a fatty acid, and a compound represented by the above formula (1), and has a kinematic viscosity at 40 ° C. of 10 mm 2 / s or less. It is the working fluid composition for refrigerators containing refrigerator oil and a refrigerant
  • the alcohol preferably contains at least one selected from the group consisting of monohydric alcohols and dihydric alcohols.
  • the fatty acid preferably includes a branched fatty acid. In these cases, a greater effect of improving seizure resistance can be obtained.
  • the non-polarity index of the base oil may be 60 or less.
  • Refrigerator oil contains a base oil containing an ester of alcohol and fatty acid.
  • the alcohol may be an aliphatic alcohol.
  • the aliphatic alcohol may be linear or branched.
  • Carbon number of alcohol may be 3 or more, 4 or more, or 5 or more, for example, 12 or less, 10 or less, or 8 or less.
  • the alcohol preferably contains at least one selected from the group consisting of monohydric alcohols and dihydric alcohols, more preferably monohydric aliphatic alcohols and from the viewpoint of obtaining a greater effect of improving seizure resistance. It contains at least one selected from the group consisting of divalent aliphatic alcohols.
  • the ratio (total) of monohydric alcohol and dihydric alcohol in the alcohol may be 50% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more.
  • the proportion (total) of monovalent aliphatic alcohol and divalent aliphatic alcohol in the alcohol may be 50% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more.
  • the alcohol may consist of at least one selected from the group consisting of monohydric alcohols and dihydric alcohols, and may consist of only at least one selected from the group consisting of monovalent aliphatic alcohols and divalent aliphatic alcohols. It may be.
  • the monovalent aliphatic alcohol may be, for example, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, and the like. These monovalent aliphatic alcohols may be linear or branched.
  • divalent aliphatic alcohol examples include 1,3-propanediol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,2-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, and 1,5-pentane.
  • Diol Diol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 2-ethyl-2-methyl-1,3-propanediol, 1,7-heptanediol, 2-methyl-2-propyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1,11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, etc. It's okay.
  • the carbon number of the fatty acid may be, for example, 4 or more, 5 or more, or 6 or more, and may be 20 or less, 15 or less, or 10 or less.
  • the fatty acid may contain a linear fatty acid, may contain a branched fatty acid, and preferably contains a branched fatty acid from the viewpoint of obtaining a greater effect of improving seizure resistance.
  • the fatty acid is preferably selected from the group consisting of a linear fatty acid having 4 to 12 carbon atoms and a branched fatty acid having 4 to 12 carbon atoms from the viewpoint of being able to lower the viscosity and obtaining a greater effect of improving seizure resistance. It contains at least one, more preferably at least one selected from the group consisting of branched fatty acids having 6 to 8 carbon atoms.
  • Such fatty acids may be, for example, n-hexanoic acid, n-heptanoic acid, n-octanoic acid, 2-methylpentanoic acid, 2-ethylbutanoic acid, 2-methylhexanoic acid, or 2-ethylhexanoic acid.
  • the ratio (total) of the straight chain fatty acid having 4 to 10 carbon atoms and the branched fatty acid having 4 to 10 carbon atoms in the fatty acid may be 50 mass% or more, 70 mass% or more, or 90 mass% or more.
  • the proportion (total) of the branched fatty acid having 6 to 8 carbon atoms in the fatty acid may be 50% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more.
  • the fatty acid may consist of at least one selected from the group consisting of linear fatty acids having 4 to 10 carbon atoms and branched fatty acids having 4 to 10 carbon atoms, and selected from the group consisting of branched fatty acids having 6 to 8 carbon atoms. It may consist of at least one kind.
  • the ester may contain only an ester of a monohydric alcohol (preferably a monovalent aliphatic alcohol) and a fatty acid, and may contain only an ester of a dihydric alcohol (preferably a divalent aliphatic alcohol) and a fatty acid. From the viewpoint of obtaining a greater effect of improving seizure resistance, an ester of a monohydric alcohol (preferably a monovalent aliphatic alcohol) and a fatty acid and a dihydric alcohol (preferably a divalent aliphatic alcohol) Only esters with fatty acids may be included.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C. of the base oil may be, for example, 1 mm 2 / s or more, 1.5 mm 2 / s or more, or 2 mm 2 / s or more, and a greater effect of improving seizure resistance is obtained, and From the viewpoint of excellent wear resistance (amount of wear can be reduced), it is preferably 10 mm 2 / s or less, 9 mm 2 / s or less, or 8 mm 2 / s or less.
  • the base oil may be, for example, 0.5 mm 2 / s or more, 1 mm 2 / s or more, or 1.5 mm 2 / s or more, and a greater effect of improving seizure resistance is obtained.
  • it is preferably 8 mm 2 / s or less, 5 mm 2 / s or less, or 2.5 mm 2 / s or less.
  • the kinematic viscosity in this specification means the kinematic viscosity measured based on JIS K2283: 2000.
  • the non-polarity index of the base oil is preferably 60 or less, may be 55 or less, 50 or less, 45 or less or 40 or less, and may be 20 or more, 30 or more, or 35 or more.
  • the fatty acid ester having a nonpolar index of 60 or less is used, the effect of improving the abrasion resistance or seizure resistance by the compound represented by the formula (1) (improvement) is improved as compared with the case of using a fatty acid ester having a nonpolar index exceeding 60. Rate) increases.
  • the improvement effect (improvement rate) of abrasion resistance or seizure resistance by the compound represented by the formula (1) is higher when the branched fatty acid ester is used as the base oil than when the straight chain fatty acid ester is used as the base oil. There is a tendency.
  • the nonpolarity index of the fatty acid ester is calculated according to the following formula (A).
  • Nonpolarity index (number of carbon atoms ⁇ molecular weight) / (number of ester groups ⁇ 100) (A)
  • the number of carbon atoms represents the number of carbon atoms constituting the fatty acid ester
  • the molecular weight represents the molecular weight of the fatty acid ester
  • the number of ester groups represents the number of ester groups that one molecule of the fatty acid ester has.
  • the base oil may further contain other known base oils in addition to the ester.
  • the ester content may be 50% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more based on the total amount of the base oil.
  • the base oil may consist only of the ester.
  • the content of the base oil may be 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more based on the total amount of refrigerating machine oil. It may be 5% by mass or less, 99% by mass or less, or 98.5% by mass or less.
  • the refrigerating machine oil further contains a compound represented by the following formula (1).
  • R 1 and R 2 each independently represents a monovalent hydrocarbon group.
  • the monovalent hydrocarbon group include an alkyl group and an aryl group.
  • the carbon number of the monovalent hydrocarbon group represented by R 1 and R 2 may be 1 or more, 2 or more, 3 or more, and may be 10 or less, 9 or less, or 8 or less.
  • the total number of carbon atoms in the monovalent hydrocarbon group represented by R 1 and R 2 may be 2 or more, 3 or more, 4 or more, and 20 or less, 19 or less, or 18 or less.
  • R 3 represents a divalent hydrocarbon group.
  • the divalent hydrocarbon group include an alkylene group.
  • the carbon number of the divalent hydrocarbon group represented by R 3 may be 1 or more, 2 or more, or 3 or more, and may be 10 or less, 9 or less, or 8 or less.
  • R 4 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group.
  • the monovalent hydrocarbon group include an alkyl group.
  • the monovalent hydrocarbon group represented by R 4 may have 1 or more, 2 or more, or 3 or more carbon atoms, or 10 or less, 9 or less, or 8 or less.
  • the compound represented by the formula (1) is preferably a compound represented by the following formula (2).
  • R 1, R 2 and R 4 are the same meanings as R 1, R 2 and R 4 in Formula (1).
  • R 5 and R 6 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group may be either linear or branched, and is preferably linear.
  • the alkyl group may have, for example, 1 to 4, 1 to 3, or 1 to 2 carbon atoms.
  • At least one of R 5 and R 6 is preferably a hydrogen atom. More preferably, one of R 5 and R 6 is an alkyl group and the other is a hydrogen atom.
  • Such compounds include 3- (diisobutoxy-thiophosphorylsulfanyl) -2-methyl-propionic acid, ethyl-3-[[bis (1-methylethoxy) phosphinothioyl] thio] propionate.
  • the content of the compound represented by the formula (1) is preferably 0.001% by mass or more, more preferably 0.005% by mass or more, based on the total amount of refrigerating machine oil, from the viewpoint of further improving seizure resistance. More preferably, it is 0.01 mass% or more.
  • the content of the compound represented by the formula (1) is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less, based on the total amount of refrigerating machine oil, from the viewpoint of improving stability. It is.
  • the content of the compound represented by the formula (1) is preferably 0.001 to 5% by mass, 0.001 to 4% by mass, 0 from the viewpoint of further improving seizure resistance and improving stability.
  • the content of the compound represented by the formula (1) is to obtain a refrigerating machine oil having excellent stability by suppressing the initial oxidation, and a phosphorus-based extreme pressure agent other than the compound represented by the formula (1) (details will be described later). ) Is further included, from the viewpoint of further enhancing the combined effect, 1% by mass or less, 0.1% by mass or less, 0.06% by mass or less, or 0.04% by mass or less, based on the total amount of refrigerating machine oil.
  • the refrigerating machine oil may further contain a phosphorus-based extreme pressure agent other than the compound represented by the formula (1).
  • the phosphorus extreme pressure agent only needs to contain phosphorus in the molecule.
  • the phosphorus extreme pressure agent may be, for example, a phosphate ester, an acidic phosphate ester, an amine salt of an acidic phosphate ester, a chlorinated phosphate ester, a phosphite ester, a thiophosphate ester, or the like.
  • Phosphate esters include tributyl phosphate, tripentyl phosphate, trihexyl phosphate, triheptyl phosphate, trioctyl phosphate, trinonyl phosphate, tridecyl phosphate, triundecyl phosphate, tridodecyl phosphate, tritridecyl phosphate, tritetradecyl phosphate , Tripentadecyl phosphate, trihexadecyl phosphate, triheptadecyl phosphate, trioctadecyl phosphate, trioleyl phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, tri (ethylphenyl) phosphate, tri (propylphenyl) phosphate, tri (butyl Phenyl) phosphate, trixylenyl phosphate, cresyl dipheny Phosphates, and the like x
  • acidic phosphate esters include monobutyl acid phosphate, monopentyl acid phosphate, monohexyl acid phosphate, monoheptyl acid phosphate, monooctyl acid phosphate, monononyl acid phosphate, monodecyl acid phosphate, monoundecyl acid phosphate, monododecyl Acid phosphate, monotridecyl acid phosphate, monotetradecyl acid phosphate, monopentadecyl acid phosphate, monohexadecyl acid phosphate, monoheptadecyl acid phosphate, monooctadecyl acid phosphate, monooleyl acid phosphate, dibutyl acid phosphate, dipentyl acid , Dihexylua Phosphate, diheptyl acid phosphate, dioctyl acid phosphate, dinonyl acid phosphate, didecyl acid phosphate
  • Examples of the amine salt of acidic phosphate ester include methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, heptylamine, octylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, and dibutylamine.
  • salts with amines such as dipentylamine, dihexylamine, diheptylamine, dioctylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, and trioctylamine.
  • chlorinated phosphate ester examples include tris-dichloropropyl phosphate, tris-chloroethyl phosphate, tris-chlorophenyl phosphate, polyoxyalkylene bis [di (chloroalkyl)] phosphate and the like.
  • thiophosphates examples include tributyl phosphorothioate, tripentyl phosphorothionate, trihexyl phosphorothionate, triheptyl phosphorothionate, trioctyl phosphorothionate, trinonyl phosphorothionate, tridecyl phosphorothioate.
  • Phorothionate triundecyl phosphorothionate, tridodecyl phosphorothionate, tritridecyl phosphorothionate, tritetradecyl phosphorothionate, tripentadecyl phosphorothionate, trihexadecyl phosphorothionate, Triheptadecyl phosphorothioate, trioctadecyl phosphorothionate, trioleyl phosphorothionate, triphenyl phosphorothionate, tricresyl phosphorothionate, trikis Les sulfonyl phosphorothionate, cresyldiphenyl phosphorothionate, like carboxymethyl Les sulfonyl diphenyl phosphorothionate.
  • the thiophosphate is preferably triphenyl phosphorothionate.
  • the content of the phosphorus extreme pressure agent is 0.1% by mass or more, 1% by mass or more, 1.5% by mass or more, or 1.6% by mass, based on the total amount of refrigerating machine oil, from the viewpoint of further excellent seizure resistance. It may be 5 mass% or less, 3 mass% or less, 2.5 mass% or less, or 2 mass% or less.
  • the ratio of the compound represented by the formula (1) to the content of the phosphorus-based extreme pressure agent may be 0.0001 / 1 or more, 0.0002 / 1 or more, or 0.0005 / 1 or more, 1/1 or less, 0.5 / 1 or less, 0. It may be 1/1 or less, 0.05 / 1 or less, or 0.01 / 1 or less.
  • the kinematic viscosity at 40 ° C. of the refrigerating machine oil may be, for example, 1 mm 2 / s or more, 1.5 mm 2 / s or more, or 2 mm 2 / s or more, and a greater effect of improving seizure resistance is obtained, and From the viewpoint of excellent wear resistance (amount of wear can be reduced), it is preferably 10 mm 2 / s or less, 9 mm 2 / s or less, or 8 mm 2 / s or less.
  • the refrigerating machine oil may be, for example, 0.5 mm 2 / s or more, 1 mm 2 / s or more, or 1.5 mm 2 / s or more, and a greater effect of improving seizure resistance is obtained.
  • it is preferably 8 mm 2 / s or less, 5 mm 2 / s or less, or 2.5 mm 2 / s or less.
  • the ISO viscosity classification of the refrigerating machine oil is not particularly limited as long as the kinematic viscosity at 40 ° C. of the refrigerating machine oil is 10 mm 2 / s or less.
  • the ISO viscosity classification of the refrigerating machine oil is classified into, for example, VG2, 3, 5, 7, and 10, and is preferably VG10 or less, more preferably VG7 or less, and further preferably VG5 from the viewpoint of ensuring low friction in the fluid lubrication region. It is as follows.
  • VG 7 or 5 refrigeration oil generally has a lower friction coefficient in the fluid lubrication region than the higher viscosity grade refrigeration oil, but the lubricity in the mixed lubrication or boundary lubrication region deteriorates. The coefficient of friction tends to be high.
  • the lubricity in the mixed lubrication or boundary lubrication region is remarkably improved and contributes to the low friction. The degree of improvement is higher for refrigeration oil of VG10 or less.
  • the ISO viscosity classification means a viscosity grade defined in JIS K 2001 (1993) “Industrial Lubricating Oil—ISO Viscosity Classification” or ISO 3448/1992 “Industrial liquid lubrication-ISO viscosity classification”. .
  • the flash point of the refrigerating machine oil may be 100 ° C. or higher, 110 ° C. or higher, or 120 ° C. or higher from the viewpoint of safety, and may be 155 ° C. or lower or 145 ° C. or lower from the viewpoint of reducing the viscosity.
  • the flash point in this specification means a flash point measured according to JIS K2265-4: 2007 (Cleveland Release (COC) method).
  • the pour point of the refrigerating machine oil may be ⁇ 10 ° C. or lower, ⁇ 20 ° C. or lower, or ⁇ 50 ° C. or lower, and may be ⁇ 40 ° C. or higher from the viewpoint of purification cost.
  • the pour point in this specification means the pour point measured according to JIS K2269: 1987.
  • the acid value of the refrigerating machine oil may be 1.0 mgKOH / g or less, or 0.1 mgKOH / g or less.
  • the acid value in this specification means the acid value measured based on JIS K2501: 2003.
  • the volume resistivity of the refrigerating machine oil may be 1.0 ⁇ 10 9 ⁇ ⁇ m or more, 1.0 ⁇ 10 10 ⁇ ⁇ m or more, or 1.0 ⁇ 10 11 ⁇ ⁇ m or more.
  • the volume resistivity in this specification means the volume resistivity at 25 ° C. measured according to JIS C2101: 1999.
  • the water content of the refrigerating machine oil may be 200 ppm or less, 100 ppm or less, or 50 ppm or less based on the total amount of the refrigerating machine oil.
  • the ash content of the refrigerating machine oil may be 100 ppm or less, or 50 ppm or less.
  • the ash content in this specification means the ash content measured according to JIS K2272: 1998.
  • Refrigerator oil exists in the state of the working fluid composition for refrigerators mixed with the refrigerant in the refrigerator. That is, refrigerating machine oil is used with a refrigerant
  • the content of the refrigerating machine oil in the working fluid composition for the refrigerating machine may be 1 part by mass or more or 2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the refrigerant, and may be 500 parts by mass or less or 400 parts by mass or less. .
  • refrigerant examples include hydrocarbon refrigerants, saturated fluorinated hydrocarbon refrigerants, unsaturated fluorinated hydrocarbon refrigerants, fluorinated ether refrigerants such as perfluoroethers, bis (trifluoromethyl) sulfide refrigerant, and difluoroiodomethane.
  • refrigerant examples include natural refrigerants such as ammonia and carbon dioxide.
  • the hydrocarbon refrigerant is preferably a hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon having 2 to 4 carbon atoms.
  • Specific examples of the hydrocarbon include methane, ethylene, ethane, propylene, propane (R290), cyclopropane, normal butane, isobutane (R600a), cyclobutane, methylcyclopropane, 2-methylbutane, normal pentane, and these.
  • the mixture of 2 or more types is mentioned.
  • the hydrocarbon refrigerant is preferably a hydrocarbon refrigerant which is gaseous at 25 ° C. and 1 atm, more preferably propane, normal butane, isobutane, 2-methylbutane or a mixture thereof.
  • the saturated fluorinated hydrocarbon refrigerant is preferably a saturated fluorinated hydrocarbon having 1 to 3 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms.
  • Specific examples of the saturated fluorinated hydrocarbon refrigerant include difluoromethane (R32), trifluoromethane (R23), pentafluoroethane (R125), 1,1,2,2-tetrafluoroethane (R134), 1, 1,1,2-tetrafluoroethane (R134a), 1,1,1-trifluoroethane (R143a), 1,1-difluoroethane (R152a), fluoroethane (R161), 1,1,1,2,3 , 3,3-heptafluoropropane (R227ea), 1,1,1,2,3,3-hexafluoropropane (R236ea), 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (R236fa), 1,1,1,3,3-penta
  • the saturated fluorinated hydrocarbon refrigerant is appropriately selected from the above depending on the application and required performance.
  • the unsaturated fluorinated hydrocarbon (HFO) refrigerant is preferably an unsaturated fluorinated hydrocarbon having 2 to 3 carbon atoms, more preferably fluoropropene, and still more preferably fluoropropene having 3 to 5 fluorine atoms.
  • the unsaturated fluorinated hydrocarbon refrigerant is preferably 1,2,3,3,3-pentafluoropropene (HFO-1225ye), 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze), 2, Any of 3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), 1,2,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ye), and 3,3,3-trifluoropropene (HFO-1243zf) One or a mixture of two or more.
  • the unsaturated fluorinated hydrocarbon refrigerant is preferably one or more selected from HFO-1225ye, HFO-1234ze and HFO-1234yf from the viewpoint of the physical properties of the refrigerant.
  • the unsaturated fluorinated hydrocarbon refrigerant may be fluoroethylene, preferably 1,1,2,3-trifluoroethylene.
  • the refrigerating machine oil and the working fluid composition for the refrigerating machine according to the present embodiment include an air conditioner having a reciprocating or rotating hermetic compressor, a refrigerator, an open type or a sealed car air conditioner, a dehumidifier, a water heater, and a freezer. It is suitably used for refrigerators such as refrigerators, refrigerators, vending machines, showcases, chemical plants, refrigerators having a centrifugal compressor, and the like.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a refrigerator to which the refrigerator oil and the working fluid composition for a refrigerator according to the present embodiment are applied.
  • a refrigerator 10 includes, for example, a refrigerant compressor 1, a gas cooler 2, an expansion mechanism 3 (capillary, expansion valve, etc.), and an evaporator 4 that are sequentially connected by a flow path 5.
  • At least a refrigerant circulation system is provided.
  • a high-temperature (usually 70 to 120 ° C.) refrigerant discharged from the refrigerant compressor 1 into the flow path 5 is mixed with a high-density fluid (supercritical fluid or the like) in the gas cooler 2. Become.
  • the refrigerant is liquefied by passing through a narrow flow path of the expansion mechanism 3 and further vaporized by the evaporator 4 to become a low temperature (usually ⁇ 40 to 0 ° C.).
  • refrigerant compressor 1 in FIG. 1 a small amount of refrigerant and a large amount of refrigerating machine oil coexist at high temperature (usually 70 to 120 ° C.).
  • the refrigerant discharged from the refrigerant compressor 1 into the flow path 5 is in the form of gas and contains a small amount (usually 1 to 10%) of refrigerating machine oil as a mist.
  • the mist refrigerating machine oil contains a small amount of refrigerating machine oil.
  • the refrigerant is dissolved (point a in FIG. 1).
  • the gaseous refrigerant is compressed into a high-density fluid, and a large amount of refrigerant and a small amount of refrigerating machine oil coexist at a relatively high temperature (about 50 to 70 ° C.) ( Point b) in FIG. Furthermore, a mixture of a large amount of refrigerant and a small amount of refrigerating machine oil is sequentially sent to the expansion mechanism 3 and the evaporator 4 and suddenly becomes low temperature (usually ⁇ 40 to 0 ° C.) (points c and d in FIG. 1). Returned to the refrigerant compressor 1.
  • the refrigerating machine oil according to the present embodiment can be used together with the above-described refrigerant, but is particularly preferably used together with a hydrocarbon refrigerant in terms of cold temperature characteristics and compatibility at the time of refrigerant mixing.
  • the working fluid composition for a refrigerator particularly preferably contains a hydrocarbon refrigerant.
  • Refrigerating machine oils having the compositions shown in Tables 1 to 4 (mass% based on the total amount of base oil and mass% based on the total amount of refrigerating machine oil for refrigerating machine oil) shown in Tables 1 to 4 were prepared using the components shown below.
  • 0.1% by mass of 2,6-di-tert-butyl-p-cresol and 0.3% by mass of glycidyl neodecanoate were used. Added.
  • A1 ester of neopentyl glycol and n-octanoic acid (kinematic viscosity at 40 ° C .: 7.4 mm 2 / s, nonpolar index: 38.5)
  • A2 ester of neopentyl glycol and 2-ethylhexanoic acid (kinematic viscosity at 40 ° C .: 7.5 mm 2 / s, nonpolar index: 38.5)
  • A3 ester of 2-ethylhexanol and 2-ethylhexanoic acid (kinematic viscosity at 40 ° C .: 2.7 mm 2 / s, nonpolar index: 41)
  • a1 ester of pentaerythritol and 2-ethylhexanoic acid / 3,5,5-trimethylhexanoic acid mixed fatty acid (mass ratio: 50/50) (kinematic viscosity at 40 ° C .:
  • the FALEEX Pin / Vee-Block test was performed. Rotating speed: 290 rpm, temperature: 60 ° C., oil amount: 120 mL, air atmosphere, running-in for 5 minutes under a load of 300 lbf, then applying the load and when seizure occurs The load (lbf) was set as a seizure load. In addition, the ASTM standard piece was used as a test piece. Additive B1 and / or addition when the seizure load is 100 when additive B1 and additive C1 are not included (Comparative Example 1, Comparative Example 2-1, Comparative Example 3-1, or Reference Example 2) The seizure load in the case of containing the agent C1 was determined as a relative value. The larger the seizure load value, the greater the effect of improving seizure resistance.
  • Abrasion resistance was evaluated by a high-speed four-ball test according to ASTM D4172-94. Using SUJ2 as a hard sphere, the test oil amount was 20 mL, the test temperature was 80 ° C., the rotation speed was 1200 rpm, the load was 196 N, the test time was 15 minutes, and the wear scar diameter (mm) of the fixed sphere was measured. The smaller the value of the wear scar diameter, the better the wear resistance.
  • the refrigerating machine oil 4 same as that of Example 2-1 or 2-2 except that the content of B1 in the refrigerating machine oil of Example 2-1 or 2-2 was changed to 0.05 mass% or 0.1 mass%. Got a seed.
  • These refrigerating machine oils had a kinematic viscosity at 40 ° C. of 10 mm 2 / s or less.
  • These refrigerating machine oils were found to have the same effects of improving seizure resistance and abrasion resistance as in Example 2-1 or 2-2, but the stability tends to deteriorate as the B1 content increases. It was suggested that there is.
  • Example 2-1 or 2-2 the same four refrigerating machine oils as in Example 2-1 or 2-2 except that the compound represented by the following formula (4) was used instead of B1.
  • These refrigerating machine oils had a kinematic viscosity at 40 ° C. of 10 mm 2 / s or less.
  • These refrigerating machine oils were found to have the same effects of improving seizure resistance and wear resistance as in Example 2-1 or 2-2.
  • Example 2 was carried out except that C1 was replaced with triphenyl phosphate, tri (propylphenyl) phosphate, tri (butylphenyl) phosphate or triphenylphosphorothionate.
  • Eight kinds of refrigerating machine oils identical to -1 or 2-2 were obtained. These refrigerating machine oils had a kinematic viscosity at 40 ° C. of 10 mm 2 / s or less.
  • These refrigerating machine oils were also found to have the same effects of improving seizure resistance and wear resistance as in Example 2-1 or 2-2.

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Abstract

本発明の一側面は、アルコールと脂肪酸とのエステルを含む基油と、下記式(1)で表される化合物と、を含有し、40℃における動粘度が10mm/s以下である、冷凍機油である。式(1)中、R及びRはそれぞれ独立に1価の炭化水素基を表し、Rは2価の炭化水素基を表し、Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表す。

Description

冷凍機油及び冷凍機用作動流体組成物
 本発明は、冷凍機油及び冷凍機用作動流体組成物に関する。
 冷蔵庫、空調等の冷凍機は、冷媒を冷媒循環システム内に循環させるための圧縮機を備えている。圧縮機には、摺動部材を潤滑するための冷凍機油が充填される。一般的に、冷凍機油の粘度が低いほど撹拌抵抗及び摺動部の摩擦を低減できるため、冷凍機油の低粘度化は、冷凍機の省エネルギー化につながる。特許文献1には、例えば、VG3以上でVG8以下の所定の冷凍機油が開示されている。
国際公開第2006/062245号
 しかしながら、冷凍機油の粘度が低くなると、摺動部における油膜の保持が難しくなるため、例えば耐焼付き性を維持できなくなるおそれがある。そのため、冷凍機油には、耐焼付き性を向上させるための添加剤が添加される。一方で、このような添加剤は、冷凍機油の安定性を低下させる可能性があるため、その添加量はできる限り少ないことが望ましい。つまり、同じ量の添加剤を添加した場合に、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られるような冷凍機油が求められる。
 そこで本発明は、低粘度の冷凍機油において、大きな耐焼付き性の向上効果を得ることを目的とする。
 本発明の一側面は、アルコールと脂肪酸とのエステルを含む基油と、下記式(1)で表される化合物と、を含有し、40℃における動粘度が10mm/s以下である、冷凍機油である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
式(1)中、R及びRはそれぞれ独立に1価の炭化水素基を表し、Rは2価の炭化水素基を表し、Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表す。
 本発明の他の一側面は、アルコールと脂肪酸とのエステルを含む基油と、上記式(1)で表される化合物とを含有し、40℃における動粘度が10mm/s以下である、冷凍機油と、冷媒と、を含有する冷凍機用作動流体組成物である。
 アルコールは、好ましくは、1価アルコール及び2価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。脂肪酸は、好ましくは、分岐脂肪酸を含む。これらの場合、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られる。
 基油の非極性指数は、60以下であってよい。
本発明によれば、低粘度の冷凍機油において、大きな耐焼付き性の向上効果を得ることができる。
冷凍機の構成の一例を示す概略図である。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 一実施形態に係る冷凍機油は、アルコールと脂肪酸とのエステルを含む基油を含有する。アルコールは、脂肪族アルコールであってよい。脂肪族アルコールは、直鎖状であっても分岐状であってもよい。アルコールの炭素数は、例えば、3以上、4以上、又は5以上であってよく、12以下、10以下、又は8以下であってよい。
 アルコールは、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られる観点から、好ましくは、1価アルコール及び2価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、より好ましくは、1価の脂肪族アルコール及び2価の脂肪族アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。
 アルコールに占める1価アルコール及び2価アルコールの割合(合計)は、50質量%以上、70質量%以上、又は90質量%以上であってよい。アルコールに占める1価の脂肪族アルコール及び2価の脂肪族アルコールの割合(合計)は、50質量%以上、70質量%以上、又は90質量%以上であってよい。アルコールは、1価アルコール及び2価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種のみからなっていてよく、1価の脂肪族アルコール及び2価の脂肪族アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種のみからなっていてよい。
 1価の脂肪族アルコールは、例えば、プロパノール、ブタノール、ペンタンノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール等であってよい。これらの1価の脂肪族アルコールは、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
 2価の脂肪族アルコールは、例えば、1,3-プロパンジオール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、2-エチル-2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,7-ヘプタンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,12-ドデカンジオール等であってよい。
 脂肪酸の炭素数は、例えば、4以上、5以上、又は6以上であってよく、20以下、15以下、又は10以下であってよい。脂肪酸は、直鎖脂肪酸を含んでいてよく、分岐脂肪酸を含んでいてよく、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られる観点から、好ましくは分岐脂肪酸を含む。
 脂肪酸は、低粘度化できるとともに、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られる観点から、好ましくは、炭素数4~12の直鎖脂肪酸及び炭素数4~12の分岐脂肪酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、より好ましくは、炭素数6~8の分岐脂肪酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。このような脂肪酸は、例えば、n-ヘキサン酸、n-ヘプタン酸、n-オクタン酸、2-メチルペンタン酸、2-エチルブタン酸、2-メチルヘキサン酸、又は2-エチルヘキサン酸であってよい。
 脂肪酸に占める炭素数4~10の直鎖脂肪酸及び炭素数4~10の分岐脂肪酸の割合(合計)は、50質量%以上、70質量%以上、又は90質量%以上であってよい。脂肪酸に占める炭素数6~8の分岐脂肪酸の割合(合計)は、50質量%以上、70質量%以上、又は90質量%以上であってよい。脂肪酸は、炭素数4~10の直鎖脂肪酸及び炭素数4~10の分岐脂肪酸からなる群より選ばれる少なくとも1種のみからなっていてよく、炭素数6~8の分岐脂肪酸からなる群より選ばれる少なくとも1種のみからなっていてよい。
 エステルは、1価アルコール(好ましくは1価の脂肪族アルコール)と脂肪酸とのエステルのみを含んでいてよく、2価アルコール(好ましくは2価の脂肪族アルコール)と脂肪酸とのエステルのみを含んでいてよく、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られる観点から、1価アルコール(好ましくは1価の脂肪族アルコール)と脂肪酸とのエステル及び2価アルコール(好ましくは2価の脂肪族アルコール)と脂肪酸とのエステルのみを含んでいてもよい。
 基油の40℃における動粘度は、例えば、1mm/s以上、1.5mm/s以上、又は2mm/s以上であってよく、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られ、かつ耐摩耗性にも優れる(摩耗量を低減できる)観点から、好ましくは、10mm/s以下、9mm/s以下、又は8mm/s以下である。基油の100℃における動粘度は、例えば、0.5mm/s以上、1mm/s以上、又は1.5mm/s以上であってよく、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られ、かつ耐摩耗性にも優れる(摩耗量を低減できる)観点から、好ましくは、8mm/s以下、5mm/s以下、又は2.5mm/s以下である。本明細書における動粘度は、JIS K2283:2000に準拠して測定された動粘度を意味する。
 基油の非極性指数は、好ましくは60以下であり、55以下、50以下、45以下又は40以下であってよく、20以上、30以上又は35以上であってよい。非極性指数が60以下の脂肪酸エステルを使用すると、非極性指数が60を超える脂肪酸エステルを使用した場合よりも式(1)で表される化合物による耐摩耗性又は耐焼付き性の向上効果(向上率)がより高まる。また、式(1)で表される化合物による耐摩耗性又は耐焼付き性の向上効果(向上率)は、直鎖脂肪酸エステルを基油とするよりも分岐脂肪酸エステルを基油とした方が高い傾向にある。なお、脂肪酸エステルの非極性指数は、下記式(A)に従って算出される。
 非極性指数=(炭素原子数×分子量)/(エステル基の数×100)  …(A)
式(A)中、炭素原子数は脂肪酸エステルを構成する炭素原子の数を表し、分子量は脂肪酸エステルの分子量を表し、エステル基の数は脂肪酸エステル1分子が有するエステル基の数を表す。
 基油は、上記エステルに加えて、その他の公知の基油を更に含んでいてもよい。上記エステルの含有量は、基油全量基準で、50質量%以上、70質量%以上、又は90質量%以上であってよい。基油は、上記エステルのみからなっていてよい。
 基油の含有量は、冷凍機油全量基準で、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上であってよく、99.5質量%以下、99質量%以下、又は98.5質量%以下であってよい。
 冷凍機油は、下記式(1)で表される化合物を更に含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式(1)中、R及びRは、それぞれ独立に1価の炭化水素基を表す。該1価の炭化水素基としては、アルキル基、アリール基等が例示される。R及びRで表される1価の炭化水素基の炭素数は、それぞれ独立に、1以上、2以上又は3以上であってよく、10以下、9以下又は8以下であってよい。R及びRで表される1価の炭化水素基における炭素数の合計は、2以上、3以上又は4以上であってよく、20以下、19以下又は18以下であってよい。
 式(1)中、Rは、2価の炭化水素基を表す。該2価の炭化水素基としては、アルキレン基等が例示される。Rで表される2価の炭化水素基の炭素数は、1以上、2以上又は3以上であってよく、10以下、9以下又は8以下であってよい。
 式(1)中、Rは、水素原子又は1価の炭化水素基を表す。該1価の炭化水素基としては、アルキル基等が例示される。Rで表される1価の炭化水素基における炭素数は、1以上、2以上又は3以上であってよく、10以下、9以下又は8以下であってよい。
 式(1)で表される化合物は、好ましくは、下記式(2)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式(2)中、R、R及びRは、式(1)におけるR、R及びRとそれぞれ同義である。R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。該アルキル基は、直鎖状及び分岐状のいずれであってもよく、好ましくは直鎖状である。該アルキル基の炭素数は、例えば、1~4、1~3、又は1~2であってよい。R及びRの少なくとも一方は水素原子であることが好ましい。R及びRの一方はアルキル基であり他方は水素原子であることがより好ましい。
 このような化合物としては、具体的には、3-(ジイソブトキシ-チオホスホリルスルファニル)-2-メチル-プロピオン酸、エチル-3-[[ビス(1-メチルエトキシ)ホスフィノチオイル]チオ]プロピオネートや、3-(O,O-ジイソプロピル-ジチオホスホリル)-プロピオン酸、3-(O,O-ジイソプロピル-ジチオホスホリル)-2-メチル-プロピオン酸、3-(O,O-ジイソブチル-ジチオホスホリル)-プロピオン酸、3-(O,O-ジイソブチル-ジチオホスホリル)-2-メチル-プロピオン酸及びこれらの化合物のエチルエステル等のアルキルエステルなどが挙げられる。
 式(1)で表される化合物の含有量は、耐焼付き性の更なる向上の観点から、冷凍機油全量基準で、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上、更に好ましくは0.01質量%以上である。式(1)で表される化合物の含有量は、安定性の向上の観点から、冷凍機油全量基準で、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。式(1)で表される化合物の含有量は、耐焼付き性の更なる向上及び安定性の向上の観点から、好ましくは、0.001~5質量%、0.001~4質量%、0.001~3質量%、0.005~5質量%、0.005~4質量%、0.005~3質量%、0.01~5質量%、0.01~4質量%、又は0.01~3質量%である。
 式(1)で表される化合物の含有量は、初期酸化を低く抑えて安定性に優れる冷凍機油を得るとともに、式(1)で表される化合物以外のリン系極圧剤(詳細は後述)を更に含む場合において、その併用効果をより高める観点からは、冷凍機油全量基準で、1質量%以下、0.1質量%以下、0.06質量%以下、又は0.04質量%以下であってよく、0.001~1質量%、0.001~0.1質量%、0.001~0.06質量%、0.001~0.04質量%、0.005~1質量%、0.005~0.1質量%、0.005~0.06質量%、0.005~0.04質量%、0.01~1質量%、0.01~0.1質量%、0.01~0.06質量%、又は0.01~0.04質量%であってよい。
 冷凍機油は、式(1)で表される化合物以外のリン系極圧剤を更に含有してもよい。当該リン系極圧剤は、リンを分子中に含んでいればよい。当該リン系極圧剤は、例えば、リン酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルのアミン塩、塩素化リン酸エステル、亜リン酸エステル、チオリン酸エステル等であってよい。
 リン酸エステルとしては、トリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリヘプチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリノニルホスフェート、トリデシルホスフェート、トリウンデシルホスフェート、トリドデシルホスフェート、トリトリデシルホスフェート、トリテトラデシルホスフェート、トリペンタデシルホスフェート、トリヘキサデシルホスフェート、トリヘプタデシルホスフェート、トリオクタデシルホスフェート、トリオレイルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリ(エチルフェニル)ホスフェート、トリ(プロピルフェニル)ホスフェート、トリ(ブチルフェニル)ホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェートなどが挙げられる。リン酸エステルは、好ましくは、トリフェニルホスフェート又はトリクレジルホスフェートである。
 酸性リン酸エステルとしては、モノブチルアシッドホスフェート、モノペンチルアシッドホスフェート、モノヘキシルアシッドホスフェート、モノヘプチルアシッドホスフェート、モノオクチルアシッドホスフェート、モノノニルアシッドホスフェート、モノデシルアシッドホスフェート、モノウンデシルアシッドホスフェート、モノドデシルアシッドホスフェート、モノトリデシルアシッドホスフェート、モノテトラデシルアシッドホスフェート、モノペンタデシルアシッドホスフェート、モノヘキサデシルアシッドホスフェート、モノヘプタデシルアシッドホスフェート、モノオクタデシルアシッドホスフェート、モノオレイルアシッドホスフェート、ジブチルアシッドホスフェート、ジペンチルアシッドホスフェート、ジヘキシルアシッドホスフェート、ジヘプチルアシッドホスフェート、ジオクチルアシッドホスフェート、ジノニルアシッドホスフェート、ジデシルアシッドホスフェート、ジウンデシルアシッドホスフェート、ジドデシルアシッドホスフェート、ジトリデシルアシッドホスフェート、ジテトラデシルアシッドホスフェート、ジペンタデシルアシッドホスフェート、ジヘキサデシルアシッドホスフェート、ジヘプタデシルアシッドホスフェート、ジオクタデシルアシッドホスフェート、ジオレイルアシッドホスフェートなどが挙げられる。
 酸性リン酸エステルのアミン塩としては、上記の酸性リン酸エステルのメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミンなどのアミンとの塩が挙げられる。
 塩素化リン酸エステルとしては、トリス・ジクロロプロピルホスフェート、トリス・クロロエチルホスフェート、トリス・クロロフェニルホスフェート、ポリオキシアルキレン・ビス[ジ(クロロアルキル)]ホスフェートなどが挙げられる。亜リン酸エステルとしては、ジブチルホスファイト、ジペンチルホスファイト、ジヘキシルホスファイト、ジヘプチルホスファイト、ジオクチルホスファイト、ジノニルホスファイト、ジデシルホスファイト、ジウンデシルホスファイト、ジドデシルホスファイト、ジオレイルホスファイト、ジフェニルホスファイト、ジクレジルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリペンチルホスファイト、トリヘキシルホスファイト、トリヘプチルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリノニルホスファイト、トリデシルホスファイト、トリウンデシルホスファイト、トリドデシルホスファイト、トリオレイルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイトなどが挙げられる。
 チオリン酸エステルとしては、トリブチルホスフォロチオネート、トリペンチルホスフォロチオネート、トリヘキシルホスフォロチオネート、トリヘプチルホスフォロチオネート、トリオクチルホスフォロチオネート、トリノニルホスフォロチオネート、トリデシルホスフォロチオネート、トリウンデシルホスフォロチオネート、トリドデシルホスフォロチオネート、トリトリデシルホスフォロチオネート、トリテトラデシルホスフォロチオネート、トリペンタデシルホスフォロチオネート、トリヘキサデシルホスフォロチオネート、トリヘプタデシルホスフォロチオネート、トリオクタデシルホスフォロチオネート、トリオレイルホスフォロチオネート、トリフェニルホスフォロチオネート、トリクレジルホスフォロチオネート、トリキシレニルホスフォロチオネート、クレジルジフェニルホスフォロチオネート、キシレニルジフェニルホスフォロチオネートなどが挙げられる。チオリン酸エステルは、好ましくは、トリフェニルホスフォロチオネートである。
 リン系極圧剤の含有量は、耐焼付き性に更に優れる観点から、冷凍機油全量基準で、0.1質量%以上、1質量%以上、1.5質量%以上、又は1.6質量%以上であってよく、5質量%以下、3質量%以下、2.5質量%以下、又は2質量%以下であってよい。
 冷凍機油がリン系極圧剤を更に含有する場合、当該リン系極圧剤の含有量に対する式(1)で表される化合物の含有量の比(質量比、式(1)で表される化合物/リン系極圧剤)は、0.0001/1以上、0.0002/1以上、又は0.0005/1以上であってよく、1/1以下、0.5/1以下、0.1/1以下、0.05/1以下、又は0.01/1以下であってよい。
 冷凍機油の40℃における動粘度は、例えば、1mm/s以上、1.5mm/s以上、又は2mm/s以上であってよく、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られ、かつ耐摩耗性にも優れる(摩耗量を低減できる)観点から、好ましくは、10mm/s以下、9mm/s以下、又は8mm/s以下である。冷凍機油の100℃における動粘度は、例えば、0.5mm/s以上、1mm/s以上、又は1.5mm/s以上であってよく、より大きな耐焼付き性の向上効果が得られ、かつ耐摩耗性にも優れる(摩耗量を低減できる)観点から、好ましくは、8mm/s以下、5mm/s以下、又は2.5mm/s以下である。
 冷凍機油のISO粘度分類は、当該冷凍機油の40℃における動粘度が10mm/s以下である限りにおいて特に制限されない。冷凍機油のISO粘度分類は、例えばVG2、3、5、7、10に分類され、流体潤滑領域における低摩擦性を確保する観点から、好ましくはVG10以下、より好ましくはVG7以下、更に好ましくはVG5以下である。例えば、VG7又は5の冷凍機油では、これより高い粘度グレードの冷凍機油と比べると、一般的には流体潤滑領域における摩擦係数が低くなるものの、混合潤滑ないし境界潤滑領域における潤滑性は悪化し、摩擦係数は高くなる傾向にある。しかし、本発明における上記一般式(1)で表される化合物を添加することで、混合潤滑ないし境界潤滑領域における潤滑性が著しく改善され、低摩擦性にも寄与することになる。この改善度合いはVG10以下の冷凍機油の方が高い。なお、ここでいうISO粘度分類とは、JIS K 2001(1993)「工業用潤滑油-ISO粘度分類」若しくはISO 3448・1992「Industrial liquid lubricants-ISO viscosity classification」に規定された粘度グレードを意味する。
 冷凍機油の引火点は、安全性の観点から、100℃以上、110℃以上、又は120℃以上であってよく、粘度を低下させる観点から、155℃以下、又は145℃以下であってよい。本明細書における引火点は、JIS K2265-4:2007(クリーブランド解放(COC)法)に準拠して測定された引火点を意味する。
 冷凍機油の流動点は、-10℃以下、-20℃以下、又は-50℃以下であってよく、精製コストの観点からは、-40℃以上であってもよい。本明細書における流動点は、JIS K2269:1987に準拠して測定された流動点を意味する。
 冷凍機油の酸価は、1.0mgKOH/g以下、又は0.1mgKOH/g以下であってよい。本明細書における酸価は、JIS K2501:2003に準拠して測定された酸価を意味する。
 冷凍機油の体積抵抗率は、1.0×10Ω・m以上、1.0×1010Ω・m以上、又は1.0×1011Ω・m以上であってよい。本明細書における体積抵抗率は、JIS C2101:1999に準拠して測定した25℃での体積抵抗率を意味する。
 冷凍機油の水分含有量は、冷凍機油全量基準で、200ppm以下、100ppm以下、又は50ppm以下であってよい。
 冷凍機油の灰分は、100ppm以下、又は50ppm以下であってよい。本明細書における灰分は、JIS K2272:1998に準拠して測定された灰分を意味する。
 冷凍機油は、冷凍機において、冷媒と混合された冷凍機用作動流体組成物の状態で存在している。すなわち、冷凍機油は、冷媒と共に用いられ、冷凍機用作動流体組成物は、上記の冷凍機油と冷媒とを含有する。冷凍機用作動流体組成物における冷凍機油の含有量は、冷媒100質量部に対して、1質量部以上又は2質量部以上であってよく、500質量部以下又は400質量部以下であってよい。
 冷媒としては、炭化水素冷媒、飽和フッ化炭化水素冷媒、不飽和フッ化炭化水素冷媒、パーフルオロエーテル類等の含フッ素エーテル系冷媒、ビス(トリフルオロメチル)サルファイド冷媒、2フッ化ヨウ化メタン冷媒、及び、アンモニア、二酸化炭素等の自然系冷媒が例示される。
 炭化水素冷媒は、好ましくは炭素数1~5の炭化水素、より好ましくは炭素数2~4の炭化水素である。炭化水素としては、具体的には例えば、メタン、エチレン、エタン、プロピレン、プロパン(R290)、シクロプロパン、ノルマルブタン、イソブタン(R600a)、シクロブタン、メチルシクロプロパン、2-メチルブタン、ノルマルペンタン又はこれらの2種以上の混合物が挙げられる。炭化水素冷媒は、好ましくは、25℃、1気圧で気体の炭化水素冷媒であり、より好ましくは、プロパン、ノルマルブタン、イソブタン、2-メチルブタン又はこれらの混合物である。
 飽和フッ化炭化水素冷媒は、好ましくは炭素数1~3、より好ましくは1~2の飽和フッ化炭化水素である。飽和フッ化炭化水素冷媒としては、具体的には、ジフルオロメタン(R32)、トリフルオロメタン(R23)、ペンタフルオロエタン(R125)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(R134)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(R134a)、1,1,1-トリフルオロエタン(R143a)、1,1-ジフルオロエタン(R152a)、フルオロエタン(R161)、1,1,1,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロパン(R227ea)、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロプロパン(R236ea)、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン(R236fa)、1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン(R245fa)、及び1,1,1,3,3-ペンタフルオロブタン(R365mfc)、又はこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
 飽和フッ化炭化水素冷媒は、上記の中から用途や要求性能に応じて適宜選択される。飽和フッ化炭化水素冷媒は、例えばR32単独;R23単独;R134a単独;R125単独;R134a/R32=60~80質量%/40~20質量%の混合物;R32/R125=40~70質量%/60~30質量%の混合物;R125/R143a=40~60質量%/60~40質量%の混合物;R134a/R32/R125=60質量%/30質量%/10質量%の混合物;R134a/R32/R125=40~70質量%/15~35質量%/5~40質量%の混合物;R125/R134a/R143a=35~55質量%/1~15質量%/40~60質量%の混合物などである。飽和フッ化炭化水素冷媒は、さらに具体的には、R134a/R32=70/30質量%の混合物;R32/R125=60/40質量%の混合物;R32/R125=50/50質量%の混合物(R410A);R32/R125=45/55質量%の混合物(R410B);R125/R143a=50/50質量%の混合物(R507C);R32/R125/R134a=30/10/60質量%の混合物;R32/R125/R134a=23/25/52質量%の混合物(R407C);R32/R125/R134a=25/15/60質量%の混合物(R407E);R125/R134a/R143a=44/4/52質量%の混合物(R404A)などであってよい。
 不飽和フッ化炭化水素(HFO)冷媒は、好ましくは炭素数2~3の不飽和フッ化炭化水素、より好ましくはフルオロプロペン、更に好ましくはフッ素数が3~5のフルオロプロペンである。不飽和フッ化炭化水素冷媒は、好ましくは、1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225ye)、1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ze)、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、1,2,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234ye)、及び3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1243zf)のいずれか1種又は2種以上の混合物である。不飽和フッ化炭化水素冷媒は、冷媒物性の観点からは、好ましくは、HFO-1225ye、HFO-1234ze及びHFO-1234yfから選ばれる1種又は2種以上である。不飽和フッ化炭化水素冷媒は、フルオロエチレンであってもよく、好ましくは1,1,2,3-トリフルオロエチレンである。
 本実施形態に係る冷凍機油及び冷凍機用作動流体組成物は、往復動式や回転式の密閉型圧縮機を有するエアコン、冷蔵庫、開放型又は密閉型のカーエアコン、除湿機、給湯器、冷凍庫、冷凍冷蔵倉庫、自動販売機、ショーケース、化学プラント等の冷凍機、遠心式の圧縮機を有する冷凍機等に好適に用いられる。
 図1は、本実施形態に係る冷凍機油及び冷凍機用作動流体組成物が適用される冷凍機の構成の一例を示す概略図である。図1に示すように、冷凍機10は、例えば、冷媒圧縮機1と、ガスクーラー2と、膨張機構3(キャピラリ、膨張弁など)と、蒸発器4とが流路5で順次接続された冷媒循環システムを少なくとも備えている。かかる冷媒循環システムにおいては、まず、冷媒圧縮機1から流路5内に吐出された高温(通常70~120℃)の冷媒が、ガスクーラー2にて高密度の流体(超臨界流体等)となる。続いて、冷媒は膨張機構3が有する狭い流路を通ることによって液化し、さらに蒸発器4にて気化して低温(通常-40~0℃)となる。
 図1中の冷媒圧縮機1内においては、高温(通常70~120℃)条件下、少量の冷媒と多量の冷凍機油とが共存する。冷媒圧縮機1から流路5に吐出される冷媒は、気体状であり、少量(通常1~10%)の冷凍機油をミストとして含んでいるが、このミスト状の冷凍機油中には少量の冷媒が溶解している(図1中の点a)。次に、ガスクーラー2内においては、気体状の冷媒が圧縮されて高密度の流体となり、比較的高温(50~70℃前後)条件下で多量の冷媒と少量の冷凍機油とが共存する(図1中の点b)。さらに、多量の冷媒と少量の冷凍機油との混合物は膨張機構3、蒸発器4に順次送られて急激に低温(通常-40~0℃)となり(図1中の点c、d)、再び冷媒圧縮機1に戻される。
 本実施形態に係る冷凍機油は、上述の冷媒とともに使用することができるが、冷媒混合時の冷温特性及び相溶性の点で、特に炭化水素冷媒とともに好適に用いられる。同様の観点から、冷凍機用作動流体組成物は、特に好ましくは炭化水素冷媒を含有する。
 以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
 以下に示す各成分を用いて、表1~4に示す組成(基油については基油全量基準での質量%、冷凍機油については冷凍機油全量基準での質量%)の冷凍機油を調製した。なお、実施例、比較例及び参考例の冷凍機油すべてにおいて、0.1質量%の2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールと、0.3質量%のグリシジルネオデカノエートとを添加した。
(基油)
A1:ネオペンチルグリコールとn-オクタン酸とのエステル(40℃動粘度:7.4mm/s、非極性指数:38.5)
A2:ネオペンチルグリコールと2-エチルヘキサン酸とのエステル(40℃動粘度:7.5mm/s、非極性指数:38.5)
A3:2-エチルヘキサノールと2-エチルヘキサン酸とのエステル(40℃動粘度:2.7mm/s、非極性指数:41)
a1:ペンタエリスリトールと2-エチルヘキサン酸/3,5,5-トリメチルヘキサン酸の混合脂肪酸(質量比:50/50)とのエステル(40℃動粘度:67.4mm/s、非極性指数:65)
(添加剤)
B1:3-(ジイソブトキシ-チオホスホリルスルファニル)-2-メチル-プロピオン酸(下記式(3)で表される化合物)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
C1:トリクレジルホスフェート
 実施例、比較例及び参考例の各冷凍機油について、以下に示す手順で耐焼付き性を評価した。結果を表1~4に示す。
(耐焼付き性の評価)
 FALEX Pin/Vee-Block試験を実施した。回転数:290rpm、温度:60℃、油量:120mL、空気雰囲気の条件下で、300lbfの荷重の下で慣らし運転を5分間行い、次いで、荷重を加えていき、焼付きが発生した時点での荷重(lbf)を焼付き荷重とした。なお、試験片として、ASTM標準片を用いた。添加剤B1及び添加剤C1を含有しない場合(比較例1、比較例2-1、比較例3-1又は参考例2)の焼付き荷重を100としたときの、添加剤B1及び/又は添加剤C1を含有する場合の焼付き荷重を相対値として求めた。焼付き荷重の値が大きいほど、耐焼付き性の向上効果が大きいことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 実施例1,2-1,2-2,3で示されるように、低粘度の冷凍機油の場合、式(1)で表される化合物を添加することで、大きな耐焼き付き性の向上効果が得られることが確認された。一方、参考例1,2で示されるように、低粘度の冷凍機油ではない場合、式(1)で表される化合物を添加しても、低粘度の冷凍機油の場合と比較して、耐焼き付き性の向上効果が小さいことが確認された。
 実施例2-1,2-2,3、比較例2-1,2-1,3-1,3-2、及び参考例1,2の各冷凍機油については、以下に示す手順で耐摩耗性も評価した。結果を表5に示す。
(耐摩耗性の評価)
 耐摩耗性は、ASTM D4172-94に準拠する高速四球試験により評価した。剛球としてSUJ2を用い、試験油量20mL、試験温度80℃、回転数1200rpm、負荷荷重196N、試験時間15分間の条件で試験を行い、固定球の摩耗痕径(mm)を測定した。摩耗痕径の値が小さいほど、耐摩耗性に優れていることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 また、実施例2-1又は2-2の冷凍機油におけるB1の含有量を0.05質量%又は0.1質量%とした以外は、実施例2-1又は2-2と同じ冷凍機油4種を得た。これらの冷凍機油の40℃における動粘度は、10mm/s以下であった。これらの冷凍機油は、実施例2-1又は2-2と同様の耐焼き付き性や耐摩耗性の向上効果が認められたが、B1の含有量が多くなると安定性が悪化していく傾向にあることが示唆された。
 また、実施例2-1又は2-2の冷凍機油において、B1の代わりに下記式(4)で表される化合物を用いた以外は実施例2-1又は2-2と同じ冷凍機油4種を得た。これらの冷凍機油の40℃における動粘度は、10mm/s以下であった。これらの冷凍機油は、実施例2-1又は2-2と同様の耐焼き付き性や耐摩耗性の向上効果が認められた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 また、実施例2-1又は2-2の冷凍機油において、C1をトリフェニルホスフェート、トリ(プロピルフェニル)ホスフェート、トリ(ブチルフェニル)ホスフェート又はトリフェニルホスフォロチオネートに代えた以外は実施例2-1又は2-2と同じ冷凍機油8種を得た。これらの冷凍機油の40℃における動粘度は、10mm/s以下であった。これらの冷凍機油も、実施例2-1又は2-2と同様の耐焼き付き性や耐摩耗性の向上効果が認められた。
 1…冷媒圧縮機、2…ガスクーラー、3…膨張機構、4…蒸発器、5…流路、10…冷凍機。

Claims (8)

  1.  アルコールと脂肪酸とのエステルを含む基油と、
     下記式(1)で表される化合物と、を含有し、
     40℃における動粘度が10mm/s以下である、冷凍機油。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(1)中、R及びRはそれぞれ独立に1価の炭化水素基を表し、Rは2価の炭化水素基を表し、Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表す。]
  2.  前記アルコールが、1価アルコール及び2価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1に記載の冷凍機油。
  3.  前記脂肪酸が分岐脂肪酸を含む、請求項1又は2に記載の冷凍機油。
  4.  前記基油の非極性指数が60以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の冷凍機油。
  5.  アルコールと脂肪酸とのエステルを含む基油と、下記式(1)で表される化合物とを含有し、40℃における動粘度が10mm/s以下である、冷凍機油と、
     冷媒と、を含有する冷凍機用作動流体組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    [式(1)中、R及びRはそれぞれ独立に1価の炭化水素基を表し、Rは2価の炭化水素基を表し、Rは水素原子又は1価の炭化水素基を表す。]
  6.  前記アルコールが、1価アルコール及び2価アルコールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、請求項5に記載の冷凍機用作動流体組成物。
  7.  前記脂肪酸が分岐脂肪酸を含む、請求項5又は6に記載の冷凍機用作動流体組成物。
  8.  前記基油の非極性指数が60以下である、請求項5~7のいずれか一項に記載の冷凍機用作動流体組成物。
     
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