JP2008179679A - 回転ガス圧縮機用潤滑油組成物およびこれを充填した回転ガス圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な潤滑油性能を有するとともに、省エネルギー効果や潤滑油の消費量低減効果にも優れる回転ガス圧縮機用潤滑油組成物およびこれを充填した回転ガス圧縮機を提供する。
【解決手段】回転ガス圧縮機用潤滑油組成物は、１００℃における動粘度が５ｍｍ^２／ｓ以下、引火点が２００℃以上、および蒸留における５容量％留出温度が３５０℃以上であり、リン系極圧剤および酸化防止剤の少なくともいずれか一つを含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、回転ガス圧縮機用潤滑油組成物およびこれを充填した回転ガス圧縮機に関する。

回転ガス圧縮機は、往復式ガス圧縮機に比べ、振動が少なく、大量の潤滑油を圧縮部に噴射させながら運転することで、吐き出しガスの温度を下げることが可能である。また、回転ガス圧縮機の中でも油冷式スクリュー圧縮機は，容積式でありながら回転式の特性もあわせもち，高効率，コンパクト，長期連続運転性などの特徴により産業界で広く使用されている（例えば、特許文献１、２）。また、このような圧縮機用の潤滑油としては、一般に１００℃における動粘度が５ｍｍ^２／ｓを越えるような高粘度の潤滑油が用いられている。

特開平０９−１５１８７０号公報 特開平１１−０１３６６１号公報

特許文献１、２のような従来の回転ガス圧縮機（油冷式スクリュー圧縮機）では、前記したように高粘度の潤滑油が用いられてきたため、回転ガス圧縮機の運転時における駆動力が過大となり、省エネルギーの観点からは十分な性能を発揮することができなかった。
そこで、本発明の目的は、十分な潤滑油性能を有するとともに、省エネルギー効果や潤滑油の消費量低減効果にも優れる回転ガス圧縮機用潤滑油組成物およびこれを充填した回転ガス圧縮機を提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、動粘度、引火点および蒸留時の留出温度が特定の範囲にある潤滑油組成物が回転ガス圧縮機用として特に優れることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、以下のような回転ガス圧縮機用潤滑油組成物およびこれを充填した回転ガス圧縮機を提供するものである。
（１）１００℃における動粘度が５ｍｍ^２／ｓ以下、引火点が２００℃以上、および蒸留における５容量％留出温度が３５０℃以上であることを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
（２）上記（１）に記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物において、４０℃における動粘度が２８ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
（３）上記（１）または（２）に記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物において、リン系極圧剤および酸化防止剤の少なくともいずれか一つを含有することを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
（４）上記（３）に記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物において、前記リン系極圧剤が正リン酸エステルおよびリン酸エステルアミン塩の少なくともいずれか一つであることを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
（５）上記（３）または（４）に記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物において、酸化防止剤がアミン系化合物、リン化合物、硫黄化合物およびリン・硫黄含有化合物の少なくともいずれか一つであることを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物を充填したことを特徴とする回転ガス圧縮機。

本発明の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物によれば、回転ガス圧縮機に充填して運転した際に、十分な潤滑性能を維持できるとともに、動粘度が低いために省エネルギー効果にも優れる。しかも、本潤滑油組成物の蒸発性が低いために回転ガス圧縮機を長時間運転してもその損失が少ない。このような本発明の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物は、特に、油冷式スクリュー圧縮機に充填した場合にその効果が著しい。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物（以下、「本組成物」ともいう。）は、潤滑油基油と添加剤とから構成され、１００℃における動粘度が５ｍｍ^２／ｓ以下、引火点が２００℃以上、および蒸留における５容量％留出温度が３５０℃以上である。
ここで、潤滑油基油は、特に限定されるものではなく、通常潤滑油の基油として使用されているものであれば鉱油および合成油を問わず使用できる。
鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留および減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、あるいは白土処理等の精製処埋を適宜組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系などの基油が好適に使用できる。

また、合成油としては、例えば、ポリα−オレフィン（１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマーなど）、ポリブテン、イソパラフィン、オレフィンコポリマー（エチレン−プロピレン共重合体など）、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、モノエステル（ブチルステアレート等）、二塩基酸エステル（ジトリデシルグルタレート、ジ−２−エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート等）、三塩基酸エステル（トリメリット酸エステル等）、ポリオールエステル（トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等）、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、アルキルジフェニルサルファイド、ポリフェニルエーテル、シリコーンオイル（ジメチルシリコーンなど）、パーフルオロポリエーテルなどが好適に使用できる。

これらの鉱油や合成油は単独で使用しても良く、またこれらの中から選ばれる２種以上の基油を任意の割合で混合して使用してもよい。
また、本組成物で使用する基油の粘度は任意であるが、潤滑性、冷却性および攪拌時における摩擦損失を考慮すると、４０℃における動粘度が1〜１００００ｍｍ^２／ｓ、好ましくは５〜１００、さらに好ましくは、１０〜６８ｍｍ^２／ｓのものを用いるのが望ましい。なお、本組成物に用いる基油としてはＡＰＩ分類グループII〜IVから選定するとよい。

本発明の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物には、リン系極圧剤および酸化防止剤の少なくともいずれか一つを含有することが好ましい。
ここでリン系極圧剤としては、正リン酸エステル類、亜リン酸エステル類、酸性リン酸エステル類、酸性亜リン酸エステル類あるいはこれらのアミン塩が好ましい。
正リン酸エステルとしては、トリアリールホスフェート、トリアルキルホスフェート、トリアルキルアリールホスフェート、トリアリールアルキルホスフェート、トリアルケニルホスフェートなどがあり、具体的には、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、ベンジルジフェニルホスフェート、エチルジフェニルホスフェート、トリブチルホスフェート、エチルジブチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、ジクレジルフェニルホスフェート、エチルフェニルジフェニルホスフェート、ジエチルフェニルフェニルホスフェート、プロピルフェニルジフェニルホスフェート、ジプロピルフェニルフェニルホスフェート、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、ブチルフェニルジフェニルホスフェート、ジブチルフェニ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、トリヘキシルホスフェート、トリノルマルオクチルフォスフェート、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリデシルホスフェート、トリラウリルホスフェート、トリミリスチルホスフェート、トリパルミチルホスフェート、トリステアリルホスフェート、トリオレイルホスフェート、
などが挙げられる。

亜リン酸エステルとしては、例えば、トリエチルホスファイト、トリブチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリクレジルホスファイト、トリ（ノニルフェニル）ホスファイト、トリ（２−エチルヘキシル）ホスファイト、トリデシルホオスファイト、トリラウリルホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリオレイルホスファイトなどが挙げられる。
酸性リン酸エステルとしては、例えば、２−エチルヘキシルアシッドホスフェート、ジノルマルオクチルアシッドフォスフェート、エチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、オレイルアシッドホスフェート、テトラコシルアシッドホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、トリデシルアシッドホスフェート、ステアリルアシッドホスフェート、イソステアリルアシッドホスフェートなどが挙げられる。

酸性亜リン酸エステルとしては、例えば、ジエチルハイドロジェンフォスファイト、ジブチルハイドロゲンホスファイト、ジラウリルハイドロゲンホスファイト、ジオレイルハイドロゲンホスファイト、ジステアリルハイドロゲンホスファイト、ジフェニルハイドロゲンホスファイトなどが挙げられる。さらに、これらとアミン塩を形成するアミン類としては、例えば、下記式（１）で表されるモノ置換アミン、ジ置換アミン又はトリ置換アミンが挙げられる。式（１）におけるＲのうちの炭素数３〜３０のアルキル基もしくはアルケニル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。
Ｒ_nＮＨ_3-n （１）
（式中、Ｒは、炭素数３〜３０、好ましくは炭素数４〜１８のアルキル基もしくはアルケニル基、炭素数６〜３０、好ましくは炭素数６〜１５のアリール基もしくはアリールアルキル基又は炭素数２〜３０、好ましくは炭素数２〜１８のヒドロキシアルキル基を示し、ｎは１、２又は３を示す。また、Ｒが複数ある場合、複数のＲは同一でも異なっていてもよい。）

モノ置換アミンとしては、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ベンジルアミンなどを挙げることができる。ジ置換アミンとしては、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジラウリルアミン、ジステアリルアミン、ジオレイルアミン、ジベンジルアミン、ステアリル・モノエタノールアミン、デシル・モノエタノールアミン、ヘキシル・モノプロパノールアミン、ベンジル・モノエタノールアミン、フェニル・モノエタノールアミン、トリル・モノプロパノールなどが挙げられる。トリ置換アミンとしては、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、トリシクロヘキシルアミン、トリオクチルアミン、トリラウリルアミン、トリステアリルアミン、トリオレイルアミン、トリベンジルアミン、ジオレイル・モノエタノールアミン、ジラウリル・モノプロパノールアミン、ジオクチル・モノエタノールアミン、ジヘキシル・モノプロパノールアミン、ジブチル・モノプロパノールアミン、オレイル・ジエタノールアミン、ステアリル・ジプロパノールアミン、ラウリル・ジエタノールアミン、オクチル・ジプロパノールアミン、ブチル・ジエタノールアミン、ベンジル・ジエタノールアミン、フェニル・ジエタノールアミン、トリル・ジプロパノールアミン、キシリル・ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、ターシャリードデシルアミンなどが挙げられる。
これらのリン系極圧剤のなかでは、耐熱性の観点よりトリクレジルフォスフェートやジエチルハイドロジェンフォスファイトターシャリードデシルアミン塩が好ましい。
これらの極圧剤の配合量は、配合効果及び経済性の点から、潤滑油組成物全量基準で、通常０．０１〜３０質量％程度であり、より好ましくは０．０１〜１０質量％である。

酸化防止剤としては、アミン系化合物、リン化合物、硫黄化合物およびリン・硫黄含有化合物やフェノール系化合物など、潤滑油に一般的に使用されているものであれば使用可能である。例えば、アミン系化合物としては、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミンなどのモノアルキルジフェニルアミン系化合物、４，４’−ジブチルジフェニルアミン、４，４’−ジペンチルジフェニルアミン、４，４’−ジヘキシルジフェニルアミン、４，４’−ジヘプチルジフェニルアミン、４，４’−ジオクチルジフェニルアミン、４，４’−ジノニルジフェニルアミンなどのジアルキルジフェニルアミン系化合物、テトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、テトラノニルジフェニルアミンなどのポリアルキルジフェニルアミン系化合物、α−ナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、ブチルフェニル−α−ナフチルアミン、ペンチルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘキシルフェニル−α−ナフチルアミン、ヘプチルフェニル−α−ナフチルアミン、オクチルフェニル−α−ナフチルアミン、ノニルフェニル−α−ナフチルアミン、デシルフェニル−α−ナフチルアミン、ドデシルフェニル−α−ナフチルアミンなどのナフチルアミン系化合物が挙げられる。

リン化合物、硫黄化合物およびリン・硫黄含有化合物としては、例えば、ジエチル［［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル−４−ヒドロキシフェニル］メチル］ホスフォネートのようなリン化合物、ジ−２−エチルヘキシルジチオリン酸亜鉛のようなジアルキルジチオリン酸亜鉛類、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−（４，６−ビス（オクチルチオ）−１，３，５−トリアジン−２−イルアミノ）フェノール、五硫化リンとピネンとの反応物などのチオテルペン系化合物、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネートなどのジアルキルチオジプロピオネートなどが挙げられる。
フェノール系化合物として、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノールなどのアルキルフェノール類、メチレン−４，４−ビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール）などのビスフェノール類が挙げられる。
これらの酸化防止剤の中では、耐熱性の点でジエチル［［３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル−４−ヒドロキシフェニル］メチル］ホスフォネートが好ましい。
また、これらの酸化防止剤の配合量は、潤滑油全量基準で、通常０．０１〜１０質量％程度であり、好ましくは０．０３〜５質量％である。

本組成物は、上述した基油と各種の添加剤とから好ましく構成されるが、１００℃における動粘度（ＪＩＳ Ｋ ２２８３準拠）は、５ｍｍ^２／ｓ以下であり、好ましくは、４．９５ｍｍ^２／ｓ以下、より好ましくは、４．５ｍｍ^２／ｓ以下である。１００℃における動粘度が５ｍｍ^２／ｓを越えると、回転ガス圧縮機の駆動力が過大となる。
本組成物の引火点（Ｃ.Ｏ.Ｃ、ＪＩＳ Ｋ ２２６５準拠）は、２００℃以上であり、好ましくは２１０℃以上、より好ましくは２２０℃以上である。引火点が２００℃未満であると、本組成物を充填した回転ガス圧縮機を運転した際に引火する危険が増す。
本組成物の蒸留における５容量％留出温度（ＪＩＳ Ｋ ２２５４準拠）は、３５０℃以上であり、好ましくは３７０℃以上、より好ましくは３９０℃以上である。５容量％留出温度が３５０℃未満であると、回転ガス圧縮機を長時間運転した際に潤滑油の消費量が増加して好ましくない。
上述した本組成物を潤滑油として充填した回転ガス圧縮機は、潤滑油消費量も少なく、また十分な潤滑性能を維持できるとともに、省エネルギー効果にも優れ、特に、油冷式スクリュー圧縮機に充填した場合に冷却性および耐熱性に優れる点で、その効果が著しい。
また、本組成物の４０℃における動粘度は、２８ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは２５ｍｍ^２／ｓ以下、さらに好ましくは２３でｍｍ^２／ｓ以下である。４０℃における動粘度が２８ｍｍ^２／ｓを越えると、回転ガス圧縮機の駆動力が過大となる。

なお、本発明の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物には、他に必要に応じて油性剤、防錆剤、清浄分散剤および金属不活性化剤を添加することができる。
油性剤としては、脂肪族アルコール、脂肪酸や脂肪酸金属塩などの脂肪酸系化合物、ポリオールエステル、ソルビタンエステル、グリセライドなどのエステル化合物、脂肪族アミンなどのアミン化合物などを挙げることができる。これらの化合物中では、耐熱性と潤滑性とを両立させることができる点でエステル化合物が好ましい。
これらの油性剤の配合量は、配合効果の点から、潤滑油組成物全量基準で、通常０．１〜３０質量％程度であり、好ましくは０．５〜１０質量％である。

防錆剤としては、例えば、金属スルホネート、脂肪族アミン類、有機亜リン酸エステル、有機リン酸エステル、有機スルフォン酸金属塩、有機リン酸金属塩、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステルなどが挙げられる。これら防錆剤の配合量は、配合効果の点から、潤滑油組成物全量基準で、通常０．０１〜１０質量％程度であり、好ましくは０．０５〜５質量％である。

清浄分散剤としては、金属スルホネート、金属サリチレート、金属フィネート、コハク酸イミドなどが挙げられる。これらの中では、清浄分散性と、抗乳化特性との兼ね合いから金属系清浄分散剤が好ましい。
これら清浄分散剤の配合量は、配合効果の点から、潤滑油組成物全量基準で、通常０．１〜３０質量％程度であり、好ましくは０．５〜１０質量％である。

金属不活性剤としては、ベンゾトリアゾール類、チアジアゾール類などを挙げることができる。これら金属不活性化剤の好ましい配合量は、配合効果の点から、潤滑油組成物全量基準で、通常０．０１〜１０質量％程度であり、好ましくは０．０１〜１質量％である。
消泡剤としては、メチルシリコーン油、フルオロシリコーン油、ポリアクリレートなどを挙げることができる。これらの消泡剤の配合量は、配合効果の点から、潤滑油組成物全量基準で、通常０．０００５〜０．０１質量％程度である。

以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例等の内容に何ら限定されるものではない。
〔実施例１〜６、比較例１，２〕
所定の基油（ＡＰＩ分類グループI〜IV）に添加剤を配合して各性状の潤滑油組成物を調製し、耐荷重特性、耐摩耗特性、蒸発量および実機消費電力について評価した。潤滑油組成物の性状測定方法および各評価方法を以下に示す。また、評価結果を表１に示す。

（１．潤滑油組成物の性状）
以下に、各性状の測定方法（規格）を示す。
（1.1）動粘度（１００℃、４０℃）：ＪＩＳ Ｋ ２２８３準拠
（1.2）粘度指数：ＪＩＳ Ｋ ２２８３準拠
（1.3）密度（１５℃）：ＪＩＳ Ｋ ２２４９準拠
（1.4）引火点（Ｃ.Ｏ.Ｃ）：ＪＩＳ Ｋ ２２６５準拠
（1.5）蒸留性状（５容量％留出温度、１０容量％留出温度）： ＪＩＳ Ｋ ２２５４準拠（１３３ＭＰａの減圧下に蒸留を行い、大気圧下の値に換算した。）

（２．評価項目・評価方法）
（2.1）耐荷重性試験（シェルＥＰ試験）：
ＡＳＴＭ Ｄ２７８３に準拠して、回転数１，８００ｒｐｍ、室温の条件で行った。最大非焼付荷重（ＬＮＬ）と融着荷重（ＷＬ）から荷重摩耗指数（ＬＷＩ）を求めた。この値が大きいほど耐荷重性が良好である。
（2.2）耐摩耗性試験（シェル摩耗試験）：
ＡＳＴＭ Ｄ２７８３に準拠して、荷重３９２Ｎ、回転数１，２００ｒｐｍ、油温８０℃、試験時間６０分の条件で行った。１／２インチ球３個の摩耗痕径を平均して平均摩耗痕径を算出した。
（2.3）薄膜残渣試験：
ＪＩＳ Ｋ ２５４０に準拠した容器に、サンプルを１ｇ充填し、１５０℃の恒温雰囲気のもと、空気を流通量１０Ｌ／ｈの条件で６時間流して、試験後のサンプル（蒸発残渣）の質量を測定した。当初のサンプル量に対する蒸発残渣の量を質量百分率で示した。
（2.4）実機消費電力量：
回転ガス圧縮機として、市販の油冷式スクリュー圧縮機（モータ出力：２２ｋＷ、油量：１０Ｌ、吸込気体：空気、吸込圧力：大気圧、吸込温度：２５℃）を用い、平均油温８０℃において、市販のクランプオンセンサー型電力計により、連続運転３時間における圧縮用モータの有効消費電力を測定した。
なお、計測は、以下の２通りの運転モードで実施した。
運転モードI：吐出圧力 ０．６５ＭＰａ
運転モードII：吐出圧力 ０．２４ＭＰａ

〔評価結果〕
表１の結果より、本組成物を用いた実施例１〜６では、いずれも、潤滑油としての潤滑性能に優れるだけでなく、省エネルギー効果に優れ、そして潤滑油の消費量も少ないことがわかる。一方、比較例１では、１００℃動粘度が高く、回転ガス圧縮機の消費電力が大きい。また、１００℃動粘度が高い割には潤滑油消費量もやや多い。比較例２では、蒸留における５容量％留出温度が低いため潤滑油の消費量が過大となり、回転ガス圧縮機を長時間運転することが困難となる。

本発明は、回転ガス圧縮機用の潤滑油として好適に利用できる。

Claims (6)

1. １００℃における動粘度が５ｍｍ^２／ｓ以下、引火点が２００℃以上、および蒸留における５容量％留出温度が３５０℃以上であることを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
2. 請求項１に記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物において、
   ４０℃における動粘度が２８ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物において、
   リン系極圧剤および酸化防止剤の少なくともいずれか一つを含有することを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
4. 請求項３に記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物において、
   前記リン系極圧剤が正リン酸エステルおよびリン酸エステルアミン塩の少なくともいずれか一つであることを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
5. 請求項３または請求項４に記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物において、
   酸化防止剤がアミン系化合物、リン化合物、硫黄化合物およびリン・硫黄含有化合物の少なくともいずれか一つであることを特徴とする回転ガス圧縮機用潤滑油組成物。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の回転ガス圧縮機用潤滑油組成物を充填したことを特徴とする回転ガス圧縮機。