JP2585429B2

JP2585429B2 - 冷凍機油組成物

Info

Publication number: JP2585429B2
Application number: JP15673289A
Authority: JP
Inventors: 貴開米; 久矢野; 圭祐奥田; 博人菊地; 慶江荒川
Original assignee: Japan Energy Corp; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Eneos Corp
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1989-06-21
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPH0324197A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、熱的、化学的に安定でかつ極めて潤滑性の
良好な冷凍機油組成物に関するものである。

（従来の技術）冷凍機油はエアコン、カーエアコン、冷凍庫などの冷
凍コンプレッサーに導入され、その摺動部の潤滑、密
封、冷却に用いられる。近年このコンプレッサーが、高
性能かつ小型軽量化される傾向にある。そのため、回転
部の速度が高速化されることなどにより、冷凍機油に対
して、耐荷重性、耐摩耗性が、さらには高温のため熱安
定性が一層求められるようになってきた。

一般の潤滑油には種々の添加剤が使用さるが、冷凍機
油は冷媒雰囲気で使用されるという特殊性がある。した
がって冷凍機油用添加剤は、このような冷媒雰囲気下で
の油の安定性を阻害せず、しかも低温特性に優れている
必要がある。一般の潤滑油に用いられる添加剤の多く
は、冷媒雰囲気下での安定性に悪影響を及ぼすため、冷
凍機油に適用できる添加剤は限られている。現在主に、
鉱油系冷凍機油添加剤として、トリフェニルホスフェー
トやトリクレジルホスフェートなどのりん酸エステル系
の極圧剤が使用されているのみである。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このようなりん酸エステル系の極圧剤は、鉄
系の材料摺動面に対しては潤滑性を向上させるが、アル
ミ系などでは必ずしも有効ではない。特にカーエアコン
用コンプレッサーの場合は、その軽量化のためアルミ系
材料が多く用いられるようになっており、アルミ系材料
の摩耗を抑制する冷凍機油が求められている。

さらに、最近のフロン規制の動きにともない、カーエ
アコンの場合、フロンＲ−12（ジクロロジフルオロメタ
ン）の代替品としてフロンＲ−134a（1,1,1,2-テトラフ
ルオロエタン）が検討されているが、このフロンＲ−13
4aは油との相溶性がほとんどなく、フロンＲ−134a用の
冷凍機油としては合成油であるポリエーテルが有用な候
補として挙げられている。このポリエーテルは、従来の
鉱油と比べると、同じ圧力下でも油膜が薄く、しかも相
手の冷媒（フロンＲ−134a）が塩素を含んでいないた
め、冷媒による摩耗抑制の効果も期待できない。

そこで本発明の目的は、冷凍機油基材が主に合成油の
とき、これに適する耐摩耗性向上剤を添加することによ
り、摺動材料としてアルミを用いている冷凍コンプレッ
サーにおいても、耐摩耗性、熱安定性の良好な冷凍機油
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、合成系冷凍機油の潤滑性向上のための
添加剤について鋭意検討した結果、安定性を阻害するこ
となく低温特性にも優れ、さらにアルミ材料の耐摩耗性
の極めて良好な化合物を見いだし、本発明を完成するに
至った。

すなわち本発明は、ポリエーテル、アルキルベンゼン
及びエステルからなる群から選ばれた合成油のうち１種
または２種以上を混合した基材に対して、次の一般式
（１）、（式中、Ｒは炭素数５〜17の炭化水素基を、X¹は水素原
子または炭素数１〜４のアルキル基を、またX²およびX³
は水素原子または水酸基で、両基は同じかもしくは異な
った基を示すが、式中全体で炭素数が８〜20である）で
表わされる化合物を添加した冷凍機油組成物に関するも
のである。

摩擦により酸化膜がなくなったアルミの表面はかなり
活性となり、耐摩耗性が低下していることから種々検討
を行った結果、一般式（１）に示す化合物が耐摩耗性を
よく向上させることを見いだしたのである。一般式
（１）に示す化合物は、冷凍機油基材に添加して使用す
る場合、熱安定性や酸化安定性が高く、基材の低温特性
を阻害することがない。このことから本発明とは、冷凍
機油基材の、アルミ系材料に対する潤滑性を向上させる
ための一般式（１）で表わされる化合物を添加した。冷
凍油組成物である。

本発明に係る冷凍機油基材は、流動点が−20℃以下
で、その他の低温特性や熱安定性が冷凍機油として適応
可能なポリエーテル、アルキルベンゼン及びエステルか
ら成る群から選ばれた合成油のうち１種または２種以上
を混合した基材である。ここでポリエーテルとしてはポ
リオキシプロピレンのアルキルエーテル、ポリオキシエ
チレンプロピレングリコールのアルキルエーテル、ある
いはそれらの末端エステル化物などが挙げられ、エステ
ルとしてはモノエステル、ジエステル、ポリオールエス
テルさらにはコンプレックスエステルなどが挙げられ
る。また、アルキルベンゼンとしては分枝アルキル基を
有するハード型アルキルベンゼン、直鎖アルキル基を有
するソフト型アルキルベンゼンが挙げられる。特にアル
ミ系材料の摺動面に対して潤滑性の劣るポリエーテルを
基材として用いる場合には一般式（１）に示す化合物の
添加が効果的である。これは次のような理由による。す
なわち、アルミ系材料は柔らかいうえに、その酸化膜が
除かれると化学的にも不安定になる。その不安定なアル
ミ系材料に吸着し易く、かつ密な吸着膜を形成する化合
物が冷凍機油の潤滑性に有効となる。従って、添加剤は
酸化還元にあまり関与せず、比較的ルイス塩基である配
位型分子構造で官能基のそばに立体障害となる置換基が
少ないことが望ましい。また、ポリエーテル類は、その
分子内に多くのエーテル結合（‐O-）と数個の水酸基
（‐OH）を持っているので、一般式（１）に示す化合物
はこれらに対し溶解性がよく、低温で基油からの分離が
なく、低温特性のうちくもり点やフロック点などを上昇
させることは殆どない。このためには分子量があまり大
きくならず、アルキル基のα位付近に立体障害となるよ
うな置換基が少ない方がよりよく摺動材料に吸着し易
い。さらに、一般式（１）に示す化合物の添加は、基材
としてポリエーテルを用いている場合にその低い電気絶
縁性を更に向上させる作用があることが分かった。電気
絶縁性の向上は冷蔵庫用コンプレッサー等のモーターを
内蔵する冷凍機にとって、極めて有益である。

尚、冷凍機油には一般式（１）で示される化合物を0.
1〜20.0重量％の範囲内で添加することが好ましい。該
化合物の添加量が少ないと後述の実施例から分かるよう
に、鉄やアルミの摩耗を抑制する効果がなく、また多過
ぎると添加量の割合に対し効果の程度が減少し、更には
経済的にも好ましくない。

コンプレッサーの摺動部は鉄−アルミ系材料の場合も
多々あることから、本発明の冷凍機油組成物にはリン酸
エステル類（例えばトリクレジルフォスフェート、トリ
フェニルフォスフェート等）または塩化パラフィン（塩
素分20〜80重量％）を0.01〜10.0重量％添加することが
できる。この際、基材が合成油である場合には、冷凍機
油配合系の安定性が阻害されることがなく、潤滑性の大
幅な向上が可能となることが分かった。

尚、上記一般式（１）における化合物は合成油のみな
らず鉱油に対しても使用することができるが、鉱油に用
いた場合は使用条件によっては冷凍機油の熱安定性に悪
影響を及ぼす場合がある。従って、本発明においてはか
かる問題の生ずることのない合成油を対象とすることが
好ましい。また、本発明の冷凍機油組成物においては、
消泡剤、酸化防止剤、塩酸捕捉剤など一般的に冷凍機油
に用いる添加剤の併用を妨げるものではない。

（実施例）次に本発明を実施例により具体的に説明する。

上記一般式（１）に示す化合物を所定量添加した冷凍
機油の諸性能を評価した。化合物としては、下記のもの
を用いた。

基油として使用した化合物無添加ポリエーテル（ユニルーブMB-11:日本油脂（株）
製）無添加アルキルベンゼン（パンソルブH:三菱油化（株）
製）一般式（１）で示される化合物として使用した化合物 2-エチル‐1,3-ヘキサンジオール（協和油化（株）製）（以下アルコール１と表示） 2-エチルヘキサノール（協和油化（株）製）（以下アルコール２と表示）ラウリルアルコール（カルコール20H:花王（株）製）（以下アルコール３と表示）デカノール（カルコール10H:花王（株）製）その他の添加剤として使用した化合物りん酸エステル（TCP:大八化学（株）製）塩化パラフィン〔塩素分60重量％〕（塩パラ60:東洋重
曹達工業（株）製）性能評価は、ファレックス試験（ASTM D-2670）によ
り耐摩耗性を、シールドチューブを用いる熱安定度試験
により熱安定性を、また体積抵抗率試験（JIS C2101）
により電気絶縁性を調べることにより行った。更に、冷
媒と油が二相分離を起こすと冷媒コンプレッサーから持
出された油がコンプレッサーに戻らず、焼付きの原因と
なることから、冷媒と油の二相分離温度も調べた。

尚、ファレックス試験（ASTM D-2670）とは、直径約6
mmの円筒形の回転軸を２個のＶブロックで左右から対象
に挟んで、これに直線的に荷重をかけ、試料中で、冷媒
ガスを70ml/minで吹き込みつつ、一定の油温、回転数、
負荷荷重、および試験時間で、これらの回転軸とＶブロ
ックの摩耗重量を秤量する試験である。

また、熱安定度試験とは、シールドチューブと呼ばれ
る長さ200mm、内径6mm、厚さ2mmの強化ガラス管に、
鋼、銅、アルミの金属線とともに冷媒フロンガス（低温
液体）と試料油をそれぞれ1g封じ込め、175℃の恒温槽
で加熱して一定時間ごとに内容物の着色度（ASTM colo
r）を記録して経時変化を見る試験である。

二相分離温度測定は、ガラス管に、冷媒フロンガスと
試料油を8:2の重量比で封じ込め、これを例えばドライ
アイスのアセトン溶液で１℃/minでゆっくり冷却してい
き、内容成分が相分離を起こす温度を求めた。

実施例１〜8,比較例１〜３冷凍機油基材として無添加ポリエーテル（100℃の粘
度:11cSt）を用い、下記の第１表に示す油種に対して行
ったファレックス摩耗試験、シールドチューブによる熱
安定度試験、体積抵抗率試験および二相分離温度測定の
結果を第１表に併記する。

尚、ここでは冷媒としてフロンＲ−134aを用いた。ま
た、ファレックス耐摩耗性試験に用いたブロックはアル
ミ系材料のものであり、回転軸には鉄系材料を用いた。

第１表から、一般式（１）に示す化合物の添加によ
り、アルミ系材料の摩耗量が減少し、またりん酸エステ
ル類や塩化パラフィンなどの添加剤の弱点を補うことも
認められた。また、熱安定性は一般式（１）に示す化合
物の添加によっても高い安定度を維持し、フロック点に
も問題はなかった。

従って、ポリエーテル類を基材とする冷凍機油に一般
式（１）に示す化合物を添加しても、ポリエーテル類の
優れた特性を阻害することなく、目的である耐摩耗性の
向上が得られることが確認できた。

実施例９〜16,比較例４〜６冷凍機油基材として無添加アルキルベンゼン（100℃
の粘度:5cSt）を用いて、体積抵抗率試験以外実施例１
と同様の評価試験をなった結果を下記の第２表に示す。
ここで、用いた冷媒フロンガスはＲ−22である。

第２表から一般式（１）に示す化合物はその潤滑性を
高め、他の添加剤との相乗効果も示し、冷凍機油基材の
特性を低下させることなく、耐摩耗性を向上させること
が確かめられた。

〔発明の効果〕

以上のことから次のような効果を奏することが明らか
になった。

上記一般式（１）に示す化合物は、耐摩耗性向上剤と
して、アルミなどの活性度の高い金属の摩耗を抑制する
効果を持っている。しかも、冷凍機油基材の熱安定性や
低温特性に悪影響を及ぼすことはない。

現在、フロン規制により、冷凍機の冷媒であるフロン
ガスのＲ−12の代替冷媒がフロンＲ−134aとなる可能性
は極めて高い。特にこのＲ−134aに対応し得る新しい合
成系冷凍機油の潤滑性を高める添加剤としても、一般式
（１）に示す化合物は不可欠であり、これを添加した冷
凍機油も種々の要求性能を満たすことが期待できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 129:08 137:04 131:04）Ｃ１０Ｎ 30:06 40:30 (72)発明者奥田圭祐埼玉県戸田市新曽南３丁目17―35 株式会社共石製品技術研究所内 (72)発明者菊地博人神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者荒川慶江神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭53−83148（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−26997（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエーテル、アルキルベンゼン及びエス
テルからなる群から選ばれた合成油のうち１種または２
種以上を混合した基材に対して、次の一般式（１）、（式中、Ｒは炭素数５〜17の炭化水素基を、X¹は水素原
子または炭素数１〜４のアルキル基を、またX²およびX³
は水素原子または水酸基で、両基は同じかもしくは異な
った基を示すが、式中全体で炭素数が８〜20である）で
表わされる化合物を添加した冷凍機油組成物。
【請求項２】上記一般式（１）で表わされる化合物を0.
1〜20.0重量％添加した請求項１記載の冷凍機油組成
物。
【請求項３】リン酸エステルおよび／または塩化パラフ
ィン（塩素分20〜80重量％）を0.01〜10.0重量％添加し
た請求項１または２記載の冷凍機油組成物。