JPH0333193A - 冷凍機油 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、フロンを冷媒として使用する圧縮機用潤滑油
に関するものであり、特に、フロンのうちでも塩素を含
まないハイドロフロロカーボン（ＨＦ　Ｃ）　−Ｒ１３
４ａ　（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）など
の水素含有フロン冷媒を圧縮する際に用いるのに好適な
潤滑油に関するものである。

（従来の技術） 従来、冷凍機、空調機、冷蔵庫等には冷媒としてフッ素
と塩素を構成元素とするフロン、例えばクロロフロロカ
ーボン（ＣＦＣ）であるＲ１１（）リクロロモノフルオ
ロメタン）、Ｒ１２（ジクロロジフルオロメタン）、ハ
イドロクロロフロロカーボン（ＨＣＦＣ）であるＲ２２
（モノクロロジフルオロメタン〉等のフロンが使用され
ているが、最近のオゾン層破壊問題に関連し、これへの
影響が無い新しいタイプの冷媒としてＲＦ　Ｃ−１３４
ａなどの水素含有フロン冷媒が出現し始めている。

一方冷凍機用潤滑油に関しては、従来、鉱油系や合成油
系のものが多数知られているが、これらは前記新しいＲ
Ｆ　Ｃ−１３４ａに対しては、相溶性が全く悪く使用で
きないことが分かった。従って、今日この対策が重要な
課題となってきた。また、この他にも冷凍機油に必要な
性能には、潤滑性、電気絶縁性、省エネルギー性、耐摩
耗性、密封性、耐熱性、スラッジ析出防止性が挙げられ
、これらの点についても考慮が必要である。

因みに、従来知られている合成油の例としてポリエーテ
ル系合成潤滑油があり、これについては油化学誌、第２
９巻、第９号、第３３６〜３４３頁（１９８０）および
ベトロチツク誌、第８巻、第６号、第５６２〜５６６頁
（１９８５）に紹介がある。また、特開昭６１２８１１
９９号公報には次式、 Ｒ＋−＋Ｏ（Ｒｔ　Ｏ）　　Ｒｓ　）　−で表わされる
ポリグリコールとアルキルベンゼン等の混合物、特開昭
５７−６３３９５号公報にはポリエーテル、例えば付加
モル数が１官能あたり５３のように高分子量のポリオキ
シプロピレンモノプチルエーテルにエポキシシクロアル
キル系化合物を混合した油、また特開昭５９−１１７５
９０号公報にはポリエーテル系化合物とパラフィン系又
はナフテン系鉱油の高粘度混合油が夫々紹介されている
。

（発明が解決しようとす名課題） しかしながら、上述の既知の合成油系の潤滑油はいずれ
も相溶性等の問題からＨＦ　Ｃ−１３４ａを冷媒とする
冷凍機用の潤滑油にはなり得なかった。

そのような中で、米国特許第４，７５５．３１６号には
、ＨＦ　Ｃ−１３４ａ用冷凍機油として両末端が水酸基
（−ＯＨ）であるポリオキシアルキレングリコール（以
下ＰＡＧと略す）が紹介されており、このＰＡＧは末端
が水酸基とアルキル基とより成る一般的なＰＡＧと比較
するとＮ　Ｆ　Ｃ−１３４ａとの相溶性においてより広
い温度範囲で溶けあい、冷凍システムでのコンプレッサ
への油戻りが改善され、また高温時コンプレッサが起動
した時の焼付きが防止されるとある。そのＲＦ　Ｃ−１
３４ａとの相溶温度範囲は一４０°Ｃ〜＋５０″Ｃと紹
介されている。

一方、ＨＦ　Ｃ−１３４ａはＣＦＣ−１２の代替冷媒候
補であり、主にカーエアコン、冷蔵庫に使用される。冷
蔵庫の場合、油と冷媒との相溶性が必要であるが、モー
ターが冷媒システム内にあるタイプがほとんどであり、
油自体の電気雄性が要求される。しかし、従来、ＨＦ　
Ｃ−１３４ａ用冷凍機油として検討されているＰＡＧは
米国特許第４．７５５．３１６号公報に開示された化合
物を含め電気絶縁性は従来の鉱油系冷凍機油と較べると
著るしく劣る。

そこで本発明の目的は、特に新しい冷媒であるＲ　Ｆ　
Ｃ−１３４ａに対して広い温度範囲で相溶性に優れ、か
つ電気絶縁性の高い冷凍機用潤滑油を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは各種の合成油を対象に上記課題解決のため
に鋭意研究を進めたところ、特定のカルボキシル基を持
つ化合物と特定のポリアルキレングリコールとのエステ
ルが本発明の目的達成に有効である゛ことを見い出し、
本発明を充放するに至った。

すなわち、本発明は、次の一般式（１）、（式中、ＡＯ
，及びＡＯ，は炭素数ｌ〜４のオキシアルキレン基、Ｒ
１及びＲ２は炭素数１〜１７の炭化水素基、ｎは１〜５
０の整数、ｍは０〜５ｏの整数を示す）で表わされる、
ポリアルキレングリコールの末端の水酸基をモノカルボ
キシル化合物でエステル化した化合物を主成分とする冷
凍機油に関するものである。

上記（１）式中、ＡＯ，及びＡＯ，で示されるオキシア
ルキレン基としては、オキシメチレン、オキシエチレン
、オキシプロピレン、オキシブチレン等を挙げることが
できる。

また、Ｒ１及びＲ２で示される炭素数１〜１７の炭化水
基としては、メチル基、エチル基、アリル基、プロピル
基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ターシ
ャリブチル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、
ヘプチル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニ
ル基、デシル基、オキソ法合成アルコールの残基、チー
グラー法合戒アルコールの残基、ゲルベ法合成アルコー
ルの残基、ベンジル基、クレジル基、ブチルフェニル基
等を挙げることができる。

上記一般式（１）で示される本発明に係るエステルはポ
リアルキレングリコールとカルボキシル基を持つ化合物
との脱水反応によるエステル化反応、あるいはカルボキ
シル基を持つ化合物の誘導体である酸無水物、酸クロラ
イド、低級アルコールエステル等を経由してのエステル
化等の一般的なエステル合成方法によって得ることがで
きる。また、エステル化率は７０％以上が好ましく、７
０％未満だと電気絶縁性が低下するとともに吸湿性が高
まる。

本発明に係るエステルは上述の方法で得ることができる
が、カルボキシル基が残存しないことが好ましい。

（作　用） 上記一般式（１）中のＡＯ，あるいはＡＯ，が炭素数５
以上のオキシアルキレン基になると、冷媒ＨＦ　Ｃ−１
３４ａとの相溶性が悪くなることから、本発明では１〜
４と規定する。

またＲ３及びＲｔで示される炭化水素基の炭素数が１８
以上、もしくはｎまたはｍが５０を超える場合にも同様
に冷媒ＨＦ　Ｃ−１３４ａとの相溶性が悪くなる。

経済性、特性面を考慮すると、より好ましいものはアル
キレンオキサイドがエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイドまたはエチレンオキサイドとプロピレンオキサ
イドの共重合体であり、かつＲ１及びＲ２がアルキル基
であり、低温におけるエステルの凝固点を考慮すると当
該アルキル基は分枝アルキル基がより好ましい。尚、ｎ
とｍは粘度を考慮して調整することができる。

本発明に係るエステルは、特にＨＦ　Ｃ−１３４ａを冷
媒とした冷凍機に用いる潤滑油として、ＨＦＣ１３４ａ
と低温から高温までの広い領域で相互に良好な溶解性を
示し、その潤滑性及び熱安定性に優れている。さらに、
一般にＲＦ　Ｃ−１３４ａ用冷凍機油として検討されて
いるポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）に較べると、
はるかに電気絶縁性が高くかつ吸湿性も小さい。したが
って、上記エステルを主成分とする冷凍機油は従来から
の課題であるＨ　Ｆ　Ｃ−１３４ａに対する相溶性の問
題、吸湿性の問題を解決し得るものである。

一方、ＲＦ　Ｃ−１３４ａを冷蔵庫用冷凍コンプレッサ
ーに使用する場合、モーター内蔵タイプがほとんどであ
るため電気絶縁性が大きな問題となる。

Ｎ　Ｆ　Ｃ−１３４ａ自体、極性が大きく電気絶縁性が
劣るため、その分冷凍機油には高い電気絶縁性が要求さ
れる。一般のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）は電
気絶縁性が低く、漏電の危険性があり使用することがで
きないが、本発明に係るエステルはＰＡＧの１０００倍
以上高い電気絶縁性があることから、冷蔵庫用冷凍コン
プレッサーに冷媒Ｉ（ＦＣ１３４ａを使用する場合の冷
凍機油として好適である。

なお、本発明の冷凍機油には、従来、冷凍機油に使用さ
れている酸化防止剤や摩耗防止剤、フッ酸捕捉剤となる
エポキシ化合物等の添加剤を適宜添加し得るのは勿論で
ある。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

１〜８　　　１〜３ 本発明に係るエステルとして第１表に示すＡ１〜８の供
試油（いずれも市販品はなく試製油）を使用して冷媒Ｈ
Ｆ　Ｃ１３４ａ冷凍機用潤滑油としての性能を評価した
。なお、比較例として第２表に示す一般的なＰＡＧ（Ｂ
ｌ〜３）の評価も併せて行なった。

第１表および第２表に示す供試油の圧縮機用潤滑油とし
ての性能として潤滑性、相溶性および熱安定性を下記に
示す条件の下で評価した。

皿盈辻 ＡＳＴＭ　Ｄ−３２３３−７３に準拠し、ファレックス
（Ｆａｌｅｘ）焼付荷重をＨＦ　Ｃ−１３４ａの吹き込
み制御雰囲気下（７０１１ｄ１１０＋ｉｎ）、で測定し
た。

相ｊ列生 供試波０．６ｇと冷媒（ＨＦ　Ｃ−１３４ａ）２．４　
ｇとをガラスチューブに封入した後、毎分１℃での冷却
と昇温とを行い、二相分離を起こす温度、すなわち二相
分離温度を測定した。

熱安定性 供試波１ｇと冷媒（ＨＦ　Ｃ−１３４ａ）　１　ｇと触
媒（鉄、銅、アルミニ、ラムの各＆？りをガラスチュー
ブに封入した後、１７５°Ｃに加熱し、１０日後に供試
波の色相をＡＳＴＭ表示にて判定した。

ＪＩＳ　Ｃ２１０１の８０°Ｃでの体積抵抗率試験によ
った。

上記評価結果は第３表に示すとおりである。

第３表にみられるとおり、供試波の性能に関する焼付荷
重、熱安定性については実施例、比較例とも良好であっ
て問題はないが、二層分離温度及プ電気絶縁性について
は明確に差があり、本発明（実施例）は比較例よりはる
かに優れている。

ＨＦ　Ｃ−１３４ａはＲ１２フロンに代る冷媒として有
力であってカーエアコン、冷蔵庫に用いられ、特こ冷蔵
庫、カーエアコンの場合は夏の時期でもコノプッサーが
゛起動するため高温での油と冷媒との１溶性が重要とな
る。上記起動時にコンプッサー１で油と冷媒が二層分離
をおこすと、比重の大き１冷媒が下層に留まるため、コ
ンプッサー焼付きつ原因となる。

また冷蔵庫の場合は、モーターがコンプレッサー内への
内蔵タイプであり、漏電が問題となるが、本発明に係る
エステルはＰＡＧより１０００倍以上高１体積抵抗率を
有することから、電気絶縁性に優ｔた冷凍機用潤滑油で
あるといえる。

（発明の効果） 昨今、全地球的規模で大きな問題となっているフロンに
よるオゾン層破壊に対応すべく、冷媒として広く使用さ
れているＲ１２の代替として、オゾン層破壊のほとんど
ないＲＦ　Ｃ−１３４８がクローズアップされているが
、冷凍機油との相溶性が悪いという欠点があり、代替シ
ステム開発の壁となっていた。しかし、本発明の冷凍機
用潤滑油組成物は冷媒としてのフロンＨＦ　Ｃ−１３４
ａに対し充分な相溶性を維持しかつ高い電気絶縁性を有
しており、総合性能にも優れていることから、従来のＲ
１２やＲ２２のフロンに代わりＲＦ　Ｃ−１３４ａを用
いても従来システムをそのまま使用することができると
いう効果が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の一般式（１）、 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） （式中、ＡＯ＿１及びＡＯ＿２は炭素数１〜４のオキシ
   アルキレン基、Ｒ＿１及びＲ＿２は炭素数１〜１７の炭
   化水素基、ｎは１〜５０の整数、ｍは０〜５０の整数を
   示す）で表わされる、ポリアルキレングリコールの末端
   の水酸基をモノカルボキシル化合物でエステル化した化
   合物を主成分とする冷凍機油。 ２、上記一般式（１）式中のＡＯ＿１がオキシエチレン
   、オキシプロピレンまたはオキシブチレンでｎは１〜５
   ０の整数、ｍは０であり、かつＲ＿１及びＲ＿２がアル
   キル基である請求項１記載の冷凍機油。 ３、上記一般式（１）式中のＡＯ＿１がエチレンオキサ
   イド、ＡＯ＿２プロピレンオキサイドでｎ及びｍが共に
   １〜５０の整数であり、かつＲ＿１及びＲ＿２がアルキ
   ル基である請求項１記載の冷凍機油。 ４、アルキル基が分枝したアルキル基である請求項２ま
   たは３記載の冷凍機油。