JP2977972B2 - 圧縮式冷凍システムの潤滑方法 - Google Patents

圧縮式冷凍システムの潤滑方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮式冷凍システムの
潤滑方法に関し、詳しくは1,1,1,2−テトラフル
オロエタン(R−134a)の代替フロン系冷媒とクロ
ロジフルオロメタン(R−22)とからなる混合冷媒と
共に、冷凍機油として特定の炭化水素化合物及び/又は
ポリグリコールを併用することにより、圧縮式冷凍シス
テムを、安定性及び耐摩耗性を損なうことなく効率的に
潤滑する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
圧縮機,凝縮器,膨張弁又はキャピラリーチューブ及び
蒸発器からなる圧縮式冷凍システムには、冷媒として主
にジクロロジフルオロメタン(R−12)等の塩化弗化
炭化水素系のフロン化合物が用いられてきた。また、そ
れらと併用して問題のない冷凍機油が多数製造され、使
用されてきた。しかし、従来、冷媒として使用されてき
たこれらのフロン化合物は、大気中に放出されたとき
に、オゾン層を破壊するとの疑いから、世界的にそれに
替わって所謂代替フロン系冷媒が使用されるようになっ
て来た。すなわち、1,1,1,2−テトラフルオロエ
タン(R−134a)をはじめとして、1,1,2,2
−テトラフルオロエタン(R−134b)、1,1−ジ
クロロ−2,2,2−トリフルオロエタン(R−12
3)、1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン(R−1
42b)、1,1−ジクロロ−1−フルオロエタン(R
−141b)等の代替フロン系冷媒が開発され、上市さ
れるようになった。これらの代替フロン系冷媒の中で
は、現在、R−134aが、従来のR−12に代わって
奨用される趨勢にある。一般に、これらの代替フロン系
冷媒は、従来のフロン系冷媒とは性質を異にしており、
従来のフロン系冷媒に主として使用されて来た鉱油とは
相溶性が悪い欠点を有する。このため、これらの代替フ
ロン系冷媒に適した冷凍機油として、ポリアルキレング
リコール化合物(PAG)やエステル化合物等の合成油
が開発され、使用されるようになった(米国特許第4,7
55,316号明細書,特開平3−33193号公報
等)。しかるに、これらの合成油も、代替フロン系冷媒
に対して幾つかの問題点を有する。すなわち、代替フロ
ン系冷媒のR−134aに対して、PAGやエステルと
は相溶性は良いが、安定性が充分でないという欠点を有
する。また、R−134aに対して、安定性の良い鉱油
等の炭化水素化合物は、R−134aに対して相溶性が
悪く、これら相溶性と安定性の両方の要請を同時に満足
する冷凍機油は、なかなか見当たらないのが実情であ
る。
【0003】そこで、本発明者は、圧縮式冷凍システム
において、代替フロン系冷媒の中で奨用されているR−
134aを冷媒として用いるときの潤滑方法について鋭
意研究を重ねた。その結果、R−22とR−134a冷
媒との併用及び特定の冷凍機油とを組み合わせて使用す
ることによって、圧縮式冷凍システムを効率よく潤滑で
きる方法を見出した。本発明はこのような知見に基いて
完成したものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、圧
縮機,凝縮器,膨張弁又はキャピラリーチューブ及び蒸
発器からなる圧縮式冷凍システムにおいて、冷媒とし
て、1,1,1,2−テトラフルオロエタンとクロロジ
フルオロメタンとを主成分とする混合冷媒を用いるとと
もに、冷凍機油として、40℃の動粘度が5〜500cS
t でかつ界面張力が8dyne/cm以上の炭化水素化合物及
び/又はポリグリコールを用いることを特徴とする圧縮
式冷凍システムの潤滑方法を提供するものである。
【0005】通常、圧縮式冷凍システムは、圧縮機−凝
縮器−膨張弁(又はキャピラリーチューブ)−蒸発器か
らなる。そして、この冷凍システムに用いられる冷凍機
油は、一般に、冷凍システムに使用される冷媒との相溶
性が良好な、安定性の優れたものが使用される。しか
し、上記の圧縮式冷凍システムで代替フロン冷媒を用い
たときに、冷凍機に一般的に使用されている冷凍機油で
潤滑すると、耐摩耗性が不十分であったり、安定性が不
足して長期安定使用ができなかった。特に、電気冷蔵庫
や小型エアコンディショナーなどのような冷凍システム
では、膨張弁としてキャピラリーチューブを使用してい
るのでこの傾向が著しい。本発明は、このような問題を
解消することに成功し、完成させたものである。
【0006】先ず、本発明では、冷媒としては1,1,
1,2−テトラフルオロエタン(R−134a)の代替
フロン系冷媒と、これにクロロジフルオロメタン(R−
22)を選択し、併用するものである。この結果、代替
フロン系の冷媒であっても、冷凍機油として合成油は勿
論のこと、鉱油を用いても、圧縮式冷凍システムで冷凍
効率に全く支障なく潤滑することができるようになっ
た。本発明においては、このR−22とR−134aと
を併用するが、R−22とR−134aとの混合比率
は、状況に応じて適宜選定すればよく、通常はR−22
を30〜95重量%、R−134aを70〜5重量%、
好ましくはR−22を50〜90重量%、R−134a
を50〜10重量%の範囲で定める。この混合比率は、
R−22が30重量%未満では、蒸気圧が低くなって冷
凍効率が悪く、また二層に分離しやすくなることがあり
好ましくない。また、R−22が95重量%を超える
と、安定性が悪くなり好ましくない。なお、このR−1
34aとR−22とからなる混合冷媒には、第3成分の
冷媒として、下記の第一群の冷媒及び/又は第二群の冷
媒の一種以上を1〜30重量%未満の範囲で配合するこ
とができる。 第一群 1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオ
ロプロパン(R−225cb) 1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオ
ロプロパン(R−225ca) 1,1−ジクロロトリフルオロエタン(R−141b) 1−クロロ−1,1−ジフルオロエタン(R−142
b) クロロテトラフルオロエタン(R−124) 第二群 ジフルオロエタン(R−152a) ペンタフルオロエタン(R−125) トリフルオロエタン(R−143a) ジフルオロメタン(R−32) トリフルオロメタン(R−23) ここで、第一群の冷媒は、冷凍機油の溶解性を向上させ
る効果を有し、また第二群の冷媒は、蒸気圧を上昇させ
る効果を有する。
【0007】一方、冷凍機油としては、40℃の動粘度
が5〜500cSt 、好ましくは10〜300cSt であ
り、またこれらの動粘度を有すると同時に、界面張力
(JIS−K−2241)が8dyne/cm以上、好ましく
は10dyne/cm以上の炭化水素化合物やポリグリコール
が挙げられる。ここで、40℃の動粘度が5cSt 未満の
炭化水素化合物やポリグリコールでは、潤滑性が悪くな
り、また500cSt を超えると冷媒と冷凍機油とが二層
に分離し安定性に欠け、同時に油戻りが悪くなって好ま
しくない。また、界面張力が8dyne/cm未満では、吸湿
性が高く、安定性が悪くなって使用できない。このよう
な冷凍機油として、本発明において使用することができ
るものは、様々なものがある。具体的には、鉱油として
は、パラフィン系鉱油,中間基系鉱油,ナフテン系鉱
油,芳香族系鉱油等の炭化水素化合物を挙げることがで
きる。また、合成油としては、例えば、炭素数2〜16
のオレフィン(共)重合物(オリゴマーを含む),アル
キルベンゼン,アルキルナフタレン等の炭化水素化合物
等を挙げることができる。そして、ポリグリコールは、
例えば、ポリアルキレングリコールとして、ポリプロピ
レングリコールモノメチルエーテル,ポリプロピレング
リコールモノブチルエーテル,ポリプロピレングリコー
ルジメチルエーテル,ポリプロピレングリコールジプロ
ピルエーテル等を挙げることができる。これらの冷凍機
油は、単独もしくは混合して使用される。さらに、これ
らの冷凍機油には、必要に応じて各種添加剤を配合する
ことができる。その添加剤としては、リン酸エステル,
亜リン酸エステル等の極圧剤をはじめ、酸化防止剤,塩
素捕捉剤,金属不活性化剤,消泡剤,清浄分散剤,粘度
指数向上剤,防錆剤,腐食防止剤,流動点降下剤等を挙
げることができる。
【0008】本発明においては、R−134aとR−2
2とからなる混合冷媒と冷凍機油とは、様々な混合比率
で使用できるが、通常は混合冷媒が50〜95重量%、
冷凍機油が50〜5重量%の混合比で使用される。この
ような混合比率で混合冷媒と冷凍機油とを用いることに
よって、両者の相溶性を高めるとともに、潤滑性を高め
ることができる。ここで、冷凍機油が5重量%未満で
は、潤滑性が悪くなり、また50重量%を超えると、冷
媒の蒸気圧が低下して、冷凍効率の低下を招くおそれが
ある。
【0009】
【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例に基づい
て、更に詳しく説明する。先ず、実施例及び比較例で用
いた各冷凍機油の性状,代替混合フロン冷媒の混合比率
その他を第1表,第2表に示す。なお、界面張力及び吸
湿性は、次の通り測定した。 1)界面張力 JIS−K−2241に従って測定した。 2)吸湿性 50ccのビーカーに冷凍機油10g を取り、温度25
℃,湿度85%の恒温恒湿槽に2日間静置した後の吸湿
水分量(重量%)を測定した。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】実施例1〜10及び比較例1〜7 各実施例及び比較例では、冷凍機油と冷媒との比率を1
0/90(重量比率)で、「圧縮機−凝縮器−キャピラ
リーチューブ−蒸発器」からなる圧縮式冷凍機(容量1
60W)を用いてテストを実施した。テストの結果は、
第3表の通りであった。
【0015】
【表5】
【0016】
【表6】
【0017】なお、各性能試験は、次の通り実施した。 1)二層分離温度の測定 冷凍機油と冷媒の混合比率(重量%)=10/90 2)油冷媒混合下の蒸気圧の測定 冷凍機油と冷媒の混合比率(重量%)=10/90 温度40℃ 3)実機冷却速度の測定 冷蔵庫(容量160W)のフリーザーの温度が−20℃
に到達する相対冷却速度比で評価した。 4)シールドチューブ試験 175℃,10日間、触媒:Fe ,Cu ,Al 冷媒=1g ,冷凍機油=4cc,水=1wt%(油に対し
て) 試験方法 上記実験後、冷凍機油の外観観察と全酸価の測定を行っ
た。 5)ファレックス摩耗試験 冷媒10wt%混合し、回転数290rpm ,荷重300L
bsで60分間摩耗させた。なお、テストピースは、規格
テストピースを使用した。
【0018】
【発明の効果】以上のように、R−134aの代替フロ
ン系冷媒と、R−22を併用し、40℃の動粘度が5〜
500cSt でかつ界面張力が8dyne/cm以上の炭化水素
化合物やポリグリコールを使用することによって、経済
的に有利な鉱油をはじめ、合成油であっても、耐摩耗
性,冷却性及び安定性に問題なく運転することができ
る。したがって、本発明の潤滑方法は、冷凍装置を小型
化する際に特に効果的であり、その工業的利用価値は高
い。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10M 107/34 C10M 107/34 // C10N 20:00 20:02 30:00 30:06 40:30 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10M 105/02 - 105/06 C09K 5/04 C10M 101/00 - 101/04 C10M 107/34 C10N 20:00 C10N 20:02 C10N 40:30 CA(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、凝縮器、膨張弁又はキャピラリ
    ーチューブ及び蒸発器からなる圧縮式冷凍システムにお
    いて、冷媒として1,1,1,2−テトラフルオロエタ
    70〜5重量%とクロロジフルオロメタン30〜95
    重量%とを主成分とする混合冷媒を用いるとともに、冷
    凍機油として、40℃の動粘度が5〜500cStでか
    つ界面張力が8dyne/cm以上の炭化水素化合物及
    び/又はポリグリコールを用いることを特徴とする圧縮
    式冷凍システムの潤滑方法。
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KR1019920019866A KR0152537B1 (ko) 1991-10-31 1992-10-28 압축식 냉동 시스템의 윤활방법

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JP3319499B2 (ja) * 1996-08-06 2002-09-03 出光興産株式会社 冷凍機用潤滑油組成物及び該組成物を用いた潤滑方法
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