JPH10102079A - 潤滑油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定性および潤滑性に優れているのでＨＦＣ
系冷媒を使用した冷凍装置の冷凍機油として用いても酸
の発生、スラッジの発生などが抑えられる潤滑油組成物
を提供すること。 【解決手段】 ＨＦＣ系冷媒に対して使用されるアルキ
ルベンゼン油とポリエーテル系油を基油として使用す
る。好ましくはこの基油中のポリエーテル系油に対して
０．１〜２．０重量％のトリクレジルフォスフェート
（ＴＣＰ）、グリシジルエーテルからなるエポキシまた
はカルボジイミドを添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は潤滑油組成物に関
し、さらに詳しくは、１，１，１，２−テトラフルオロ
エタン（以下Ｒ１３４ａという）単体又はＲ１３４ａと
ジフルオロメタン（以下Ｒ−３２という）とペンタフル
オロエタン（以下Ｒ−１２５という）との混合冷媒、Ｒ
−３２とＲ−１２５との混合冷媒などのＨＦＣ系冷媒を
用いた冷凍装置の冷凍機油として良好に使用できる、安
定性および潤滑性に優れた潤滑油組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述したＲ１３４ａ等のＨＦＣ系冷媒は
鉱物油やアルキルベンゼン油等の冷凍機油との相溶性が
悪く、圧縮機への油の戻りの悪化や寝込み起動時の分離
冷媒の吸い上げなどから圧縮機の潤滑不良に至る問題が
あった。

【０００３】このため、本発明者らはＲ１３４ａ等のＨ
ＦＣ系冷媒と相溶性のある冷凍機油としてポリオールエ
ステル系油を検討した。しかし、このポリオールエステ
ル系油は圧縮機に使用する場合に、圧縮機内部の摺動部
材の摩擦・摩耗で温度が上昇しやすく、その熱により加
水分解したり、酸化鉄などの作用で分解したりして、脂
肪酸や金属石鹸などが生じ、この脂肪酸などにより摺動
部材に腐食を起こさせたり、摩耗によってスラッヂ成分
が発生してキャピラリチューブなどを詰まらせたり、ま
た、これらにより圧縮機の電動要素のマグネットワイヤ
などの有機系材料に悪影響がでるなど、圧縮機の耐久性
を損なう問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安定
性および潤滑性に優れた潤滑油組成物を提供することで
あり、また、冷媒としてＲ１３４ａ等のＨＦＣ系冷媒を
使用した冷凍装置の冷凍機油として使用しても、摺動部
材の摩擦熱による熱分解や加水分解によるカルボン酸の
発生、及びこれに伴うスラッジの発生を抑え、摺動部材
の腐食の発生やスラッヂによるキャピラリチューブなど
の詰りがなく、圧縮機の電動要素のマグネットワイヤな
どの有機系材料への悪影響などの問題のない、長期に亘
り安定して冷凍装置を運転することができる安定性およ
び潤滑性に優れた潤滑油組成物を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる問題
について鋭意検討した結果、ＨＦＣ系冷媒と相溶性の悪
いアキルベンゼン油と、ＨＦＣ系冷媒と相溶性がよく、
かつポリオールエステル系油よりも耐加水分解性のよい
ポリエーテル系油を基油として用いることにより、さら
に好ましくはこの基油に特定の添加剤を配合した潤滑油
組成物が安定性および潤滑性に優れており、ＨＦＣ系冷
媒を使用した冷凍装置の冷凍機油として使用できること
を見いだし、本発明を完成するに至った。

【０００６】例えば、冷凍装置の回転式圧縮機の耐久試
験の結果、その摺動部材であるベーンやローラーが激し
く摩耗し、ポリオールエステル系油の全酸価が高くな
り、ローラー表面にピットが発生し、腐食摩耗が起きる
ことが観察された。この原因はこの摺動部材の摩擦熱に
よってポリオールエステル系油が加水分解してカルボン
酸が発生し、これが鉄系材料を腐食させたり、鉄系材料
と反応して金属石鹸やスラッジとなることが推測でき
た。

【０００７】本発明の請求項１の発明は、ＨＦＣ系冷媒
に対して使用されるアルキルベンゼン油とポリエーテル
系油を基油とした安定性および潤滑性に優れた潤滑油組
成物である。

【０００８】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
の潤滑油組成物において、この基油中のポリエーテル系
油に対して０．１〜２．０重量％のトリクレジルフォス
フェート（ＴＣＰ）、グリシジルエーテルからなるエポ
キシまたはカルボジイミドを添加したことを特徴とす
る。

【０００９】本発明の請求項３の発明は、請求項１ある
いは請求項２記載の潤滑油組成物において、密閉容器内
に圧縮機部を収納した圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器
を順次冷媒管でつないで冷凍サイクルを形成した冷凍装
置の前記圧縮器に封入する冷凍機油として使用すること
を特徴とする。

【００１０】本発明の請求項４の発明は、請求項１ない
し請求項３記載の潤滑油組成物において、前記基油にさ
らに基油中のポリエーテル系油に対して０．０１〜１．
０重量％のフェノール系酸化防止剤が添加含有されてい
ることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明で基油として用いるポリエ
ーテル系油は特に限定されない。具体的には例えば、下
記の一般式（１）で表されるポリビニルエーテル系油は
好ましく使用できる。式中、Ｒ₁ 〜Ｒ₃ は各々水素原子
または炭素数１〜８の炭化水素基を示し、それらは同一
でもよく、異なっていてもよい。Ｒ₄ は炭素数１〜４の
炭化水素基を示す。ｎは１以上の整数である。

【００１２】

【化１】

【００１３】本発明において、基油中のアルキルベンゼ
ン油とポリエーテル系油の割合は特に限定されず、例え
ばアルキルベンゼン油１〜９９重量％、ポリエーテル系
油９９〜１重量％の範囲で混合して使用できる。前記基
油中のポリエーテル系油に対して０．１〜２．０重量％
のトリクレジルフォスフェート（ＴＣＰ）を添加するこ
とが好ましいが、この範囲未満であるとＴＣＰによるリ
ン酸皮膜がうまく生成されないため、潤滑性が低下し、
境界潤滑域で摩耗が起こるとともに基油の劣化が生じ
る。この範囲を超えるとＴＣＰによる腐食摩耗が生じる
とともにＴＣＰの分解物が基油に悪影響を及ぼし基油の
劣化を促進する。

【００１４】前記基油中のポリエーテル系油に対して
０．０１〜１０重量％のグリシジルエーテルからなるエ
ポキシを添加することが好ましいが、この範囲未満であ
るとエポキシの効果が現れないため、熱化学的安定性が
劣る。この範囲を超えるとエポキシが重合し、スラッジ
化して堆積する恐れがある。前記基油中のポリエーテル
系油に対するエポキシの好ましい添加範囲は０．１〜
２．０重量％である。

【００１５】前記基油中のポリエーテル系油に対して
０．０１〜１０重量％のカルボジイミドを添加すること
が好ましいが、この範囲未満であるとカルボジイミドの
効果が現れないため、熱化学的安定性が劣る。この範囲
を超えるとカルボジイミドが重合し、スラッジ化して堆
積したり、安定性を悪くする恐れがある。前記基油中の
ポリエーテル系油に対するカルボジイミドの好ましい添
加範囲は０．１〜２．０重量％、さらに好ましくは０．
０５〜０．５重量％の範囲である。

【００１６】この基油には、長期保存下の酸化劣化を防
止する目的で、添加剤としてフェノール系酸化防止剤を
加えることが好ましく、その量は前記基油中のポリエー
テル系油に対して０．０１〜１．０重量％、さらに好ま
しくは０．０５〜０．３重量％である。酸化防止剤とし
ては、２，６−ジ−ｔ−ブチル−パラクレゾール、２，
６−ジ−ｔ−ブチル−フェノール、２，４，６−トリ−
ｔ−ブチル−フェノール等を用いることができる。

【００１７】また、この前記基油には、必要に応じてベ
ンゾトリアゾール系の銅不活性化剤を加えることが好ま
しく、その量は前記基油中のポリエーテル系油に対して
１〜１００ｐｐｍ、さらに好ましくは５〜５０ｐｐｍで
ある。ベンゾトリアゾール系の銅不活性化剤としては例
えば、具体的には５−メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾー
ル、１−ジオクチルアミノメチルベンゾトリアゾール等
を用いることができる。

【００１８】本発明の潤滑油組成物に対して本発明の主
旨を逸脱しない範囲において他の公知の添加剤を配合し
ても差し支えない。

【００１９】以下本発明を図１〜６に基づいて説明す
る。図１に、蒸発気化したＨＦＣ系冷媒を圧縮して凝縮
器に吐出する密閉電動型圧縮機ａ、同冷媒を凝縮液化す
る凝縮器ｂ、同冷媒の圧力を減じるキャピラリチューブ
ｃ、液化冷媒を蒸発させる蒸発器ｄなどを順次冷媒管で
つないで形成した冷凍装置の冷凍サイクルを示す。上記
の密閉電動型圧縮機ａの形式は特に限定されず、具体的
には、回転式圧縮機、レシプロ式圧縮機、振動式圧縮
機、マルチベーン式回転式圧縮機、スクロール式圧縮機
などを例示することができる。以下、本発明の潤滑油組
成物を図２〜３に示す回転式圧縮機および図４に示すレ
シプロ式圧縮機に使用した場合について説明する。

【００２０】図２は、回転式圧縮機の縦断面図である。
図３は、回転式圧縮機の横断面図である。図２及び図３
において、１は密閉容器で、この容器内には上側に電動
要素２が、下側にこの電動要素によって駆動される回転
圧縮要素３が夫々収納されている。電動要素２は有機系
材料で絶縁された巻線４を有する固定子５とこの固定子
の内側に設けられた回転子６とで構成されている。回転
圧縮要素３はシリンダ７と、回転軸８の偏心部９によっ
てシリンダ７の内壁に沿って回転させるローラー１０
と、このローラーの周面に圧接されてシリンダ７内を吸
込側と吐出側とに区画するようにバネ１１で押圧される
ベーン１２と、シリンダ７の開口を封じるとともに、回
転軸８を軸支する上部軸受１３及び下部軸受１４とで構
成されている。

【００２１】そして、上部軸受１３にはシリンダ７の吐
出側と連通する吐出孔１５が設けられている。また、上
部軸受１３には吐出孔１５を開閉する吐出弁１６と、こ
の吐出弁を覆うように吐出マフラ１７とが取付けられて
いる。

【００２２】ローラー１０は鋳鉄等の鉄系材料で形成さ
れており、ベーン１２は鉄系材料、アルミニウムとカー
ボンの複合材料、窒化クロムで表面処理された鋼などの
鉄系材料で形成されている。

【００２３】密閉容器１内の底部にはＨＦＣ系冷媒、例
えば、Ｒ１３４ａとＲ３２とＲ１２５との３種混合冷媒
あるいはＲ３２とＲ１２５との２種混合冷媒が封入され
ている。

【００２４】尚、エポキシであるグリシジルエーテル
は、ヘキシルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシル
グリシジルエーテル、イソオクタデシルグリシジルエー
テル等の群から選ばれる。

【００２５】そして、オイル１８は回転圧縮要素３の摺
動部材であるローラー１０とベーン１２との摺動面を潤
滑している。

【００２６】回転圧縮要素３のシリンダ７内に流入して
ローラー１０とベーン１２との協働で圧縮される冷媒は
上述のように、例えばＲ４０７Ｃ［Ｒ１３４ａとＲ３２
とＲ１２５との混合冷媒］やＲ４１０Ａ［Ｒ３２とＲ１
２５との混合冷媒］などである。

【００２７】１９は密閉容器１に取付けてシリンダ７の
吸込側に冷媒を案内する吸込管、２０は密閉容器１の上
壁に取付けられて回転圧縮要素３で圧縮されて電動要素
２を介して密閉容器１外に冷媒を吐出する吐出管であ
る。

【００２８】冷凍機油として本発明の潤滑油組成物を使
用した回転型圧縮機において、吸込管１９からシリンダ
７内の吸込側に流入した冷媒はローラー１０とベーン１
２との協働で圧縮され、吐出孔１５を通って吐出弁１６
を開放して吐出マフラ１７内に吐出される。この吐出マ
フラ内の冷媒は電動要素２を介して吐出管２０から密閉
容器１外に吐出れさる。そして、オイル１８は回転圧縮
要素３のローラー１０やベーン１２等の摺動部材の摺動
面に供給されて潤滑を行っている。また、シリンダ７内
で圧縮された冷媒が低圧側にリークしないようにしてい
る。

【００２９】図４はレシプロ式圧縮機の断面説明図であ
る。１ａは密閉容器で、この容器内には下側に配置され
た電動機部２ａと、上側に配置された往復圧縮部３ａと
が収納されている。往復圧縮部３ａと電動機部２ａとは
密閉容器１ａの内壁に弾性的に取り付けられている。電
動機部２ａは内部に巻線４ａを巻回した固定子５ａと、
この固定子の内側に配置された回転子６ａと、この回転
子の中央に挿着して軸受１３ａで軸支される回転軸８ａ
とで構成されている。

【００３０】往復圧縮部３ａはシリンダ７ａと、このシ
リンダ内を回転軸８ａのクランクピン２４に嵌合されて
往復運動するピストン２５と、シリンダ７ａの端面に設
けられる弁座２６と、この弁座を介してシリンダ７ａに
取り付けられるシリンダヘッド２７とで構成されてい
る。弁座２６にはシリンダヘッド２７側に吐出ポートを
開閉する吐出弁（図示せず）が取り付けられている。

【００３１】冷凍機油として本発明の潤滑油組成物を使
用したレシプロ式圧縮機において、ピストン２５の往復
摺動によってシリンダ７ａ内に流入した前記３種混合Ｈ
ＦＣ系冷媒はこのシリンダ７ａ内で圧縮され、吐出弁を
開放して外部冷媒回路（図示せず）に吐出される。

【００３２】そして、密閉容器１ａの底部に入れられた
オイル１８ａは潤滑油カップ２８の孔２９から潤滑油カ
ップ内を満たし、潤滑油カップ２８の中央部分には、中
空の潤滑油通路３０を有する回転軸８ａがあり、回転軸
８ａの高速回転によって上方開放端にできる渦流による
真空現象によってオイル１８ａが吸い上げられ、ピスト
ン２５／シリンダ７ａ、回転軸８ａ／軸受１３ａなどの
各摺動部に循環して潤滑させるように自己潤滑を行って
いる。

【００３３】

【実施例】以下本発明を実施例および比較例により具体
的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。 （実施例１）回転式圧縮機、凝縮機、膨張弁、蒸発器を
配管で連結したベンチスタンド試験装置を使用し下記の
試験条件で耐久試験を行い、回転式圧縮機のベーン、ロ
ーラ、回転軸、軸受などの摺動部の摩耗度を測定し、基
油の酸価を測定した。 圧力条件：高圧２７〜２８ｋｇ／ｃｍ² ・Ｇ、低圧：４．６ｋｇ／ｃｍ² ・Ｇ 運転周波数：１００ＨＺ、運転時間：１０００ｈｒ、 冷媒：デュポン社製Ｒ４０７Ｃ［Ｒ１３４ａとＲ３２とＲ１２５との ５２：２３：２５の混合冷媒］ ケース上部温度：９５〜１００℃ 摺動部の各材料は以下の通りである。 ベーン：高速度工具鋼（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｓｔｅｅｌ） ローラー：鋳鉄 組成（ｗｔ％）：Ｔ．Ｃ（トータルカーボン）：３．２〜３．６ Ｓｉ：２．２〜２．９，Ｍｎ：０．６〜１．０， Ｐ：０．１８ｍａｘ，Ｓ：０．０８ｍａｘ Ｎｉ：０．１〜０．２，Ｃｒ：０．２０ｍａｘ ＭＯ：０．０７〜０．２，Ｔｉ：０．２５ｍａｘ 残部は鉄

【００３４】潤滑油組成物（オイル）：粘度がＶＧ１５
のアルキルベンゼン油２０重量％と粘度がＶＧ６８のポ
リビニエーテル系油８０重量％を基油とし、この基油中
のポリエーテル系油に対して０．１〜２．０重量％のト
リクレジルフォスフェート（ＴＣＰ）と０．０１〜１０
重量％のエポキシとの添加剤（ＥＰ）を添加含有したも
の。さらに、基油には０．０５〜０．３重量％の２，６
−ジ−ｔ−ブチル−パラクレゾールが添加されている。

【００３５】試験結果を表１に示す。表１中の数字は摩
耗度および全酸価度を５段階評価で表したものであり、
５は悪い、３迄が許容される範囲、１は良好であること
を示す。

【００３６】（比較例１）実施例１で用いたアルキルベ
ンゼン油のみを基油として使用した以外は実施例１と同
様にして試験した。結果を表１に示す。

【００３７】（比較例２）実施例１で用いたポリエーテ
ル系油のみを基油として使用した以外は実施例１と同様
にして試験した。結果を表１に示す。

【００３８】（比較例３）実施例１で用いたポリエーテ
ル系油の代わりにポリオールエステル系油をアルキルベ
ンゼン油と組み合わせて使用した以外は実施例１と同様
にして試験した。結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１から判るように、実施例１においては
摺動部の摩耗度、酸価がともに低く良好である（すべて
レベル１）のに対して、比較例１ではアルキルベンゼン
油の回転式圧縮機への戻りが不良で摺動部の摩耗度が高
く、比較例２ではポリエーテル系油の酸価が高くなり、
ベーン表面にスラッジの発生が見られた。比較例３では
基油の酸価が高くなり、ベーン表面にスラッジの発生が
見られた。

【００４１】

【発明の効果】この発明は上記のように構成したことに
より、本発明の潤滑油組成物は安定性および潤滑性に優
れている。本発明の潤滑油組成物をＨＦＣ系冷媒を使用
した冷凍装置の冷凍機油として使用すれば、摺動部材の
腐食の発生やスラッヂによるキャピラリチューブなどの
詰りがなく、圧縮機の電動要素のマグネットワイヤなど
の有機系材料への悪影響などの問題がなく、長期に亘り
安定して運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 冷凍装置の冷凍回路図である。

【図２】 本発明で用いる回転式圧縮機の縦断面図であ
る。

【図３】 図２の回転式圧縮機の横断面図である。

【図４】 本発明で用いるレシプロ式圧縮機の縦断面図
である。

【符号の説明】

１、１ａ 密閉容器 ２ 電動要素 ２ａ 電動機部 ３ 回転圧縮要素 ３ａ 往復圧縮部 ４、４ａ 巻線 ５、５ａ 固定子 ６、６ａ 回転子 ７、７ａ シリンダ ８、８ａ 回転軸 ９ 偏心部 １０ ローラー １１ バネ １２ ベーン １３ 上部軸受 １３ａ 軸受 １４ 下部軸受 １５ 吐出孔 １６ 吐出弁 １７ 吐出マフラ １８、１８ａ オイル １９ 吸込管 ２０ 吐出管 ２４ クランクピン ２５ ピストン ２６ 弁座 ２７ シリンダヘッド ２８ 潤滑油カップ ２９ 孔 ３０ 潤滑油通路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＨＦＣ系冷媒に対して使用されるアルキ
   ルベンゼン油とポリエーテル系油を基油とした安定性お
   よび潤滑性に優れた潤滑油組成物。
2. 【請求項２】 この基油中のポリエーテル系油に対して
   ０．１〜２．０重量％のトリクレジルフォスフェート
   （ＴＣＰ）、グリシジルエーテルからなるエポキシまた
   はカルボジイミドを添加したことを特徴とする請求項１
   記載の潤滑油組成物。
3. 【請求項３】 密閉容器内に圧縮機部を収納した圧縮
   機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次冷媒管でつないで冷
   凍サイクルを形成した冷凍装置の前記圧縮器に封入する
   冷凍機油として使用することを特徴とする請求項１ある
   いは請求項２記載の潤滑油組成物。
4. 【請求項４】 前記基油にさらに基油中のポリエーテル
   系油に対して０．０１〜１．０重量％のフェノール系酸
   化防止剤が添加含有されていることを特徴とする請求項
   １ないし請求項３記載の潤滑油組成物。