(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアルキレングリコール系合成油及びエステル系合成油から選ばれる少なくとも一種からなる潤滑油と炭素数１〜８の直鎖脂肪族炭化水素のヨウ素化合物、分岐脂肪族炭化水素のヨウ素化合物及び脂環族炭化水素のヨウ素化合物から選ばれる少なくとも一種のヨウ素化合物とエポキシ系化合物とから組成される非塩素系冷媒用潤滑油組成物であって、
該ヨウ素化合物は０．１〜１０重量％含有されることを特徴とする非塩素系冷媒用潤滑油組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷凍サイクルに使用される冷凍機油として使用され、摺動部の焼き付きを起こしにくくすることのできる潤滑油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍サイクルの冷媒としては、塩素系冷媒、例えばフロンガスＲ１２が広く使われていた。ところが、前記のような塩素系冷媒は、オゾン層破壊の問題から、塩素を含まない非塩素系冷媒、例えばフロンガスＲ１３４ａに置換されてきている。この非塩素系冷媒用の冷凍機油としては、非塩素系冷媒と相溶性のよい合成油が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非塩素系冷媒は塩素を含まないため、その合成油との組み合わせにおいて、従来の塩素系冷媒と鉱油系冷凍機油との組み合わせに比べて、潤滑油が希薄な状態での潤滑性が劣るとされている。このため、例えば冷凍サイクルの一部を構成する圧縮機の摺動部において、潤滑油の圧縮機内への戻り量が少ない場合には、焼き付き等の不具合が発生するおそれがあった。この問題を解決するために、例えば従来から使用されてきた種々の潤滑性向上用添加剤（リン系、モリブデン系、イオウ系、塩素系、無灰系等）を合成油に添加して、焼き付き防止効果を向上させることが考えられる。しかし、いずれの添加剤も若干の焼き付き防止効果の向上は認められるものの、従来の塩素系冷媒と鉱油系冷凍機油との組み合わせにおける焼き付き防止効果には及ばないものであるという問題があった。
【０００４】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的としては、非塩素系冷媒用の冷凍機油に適用できて、焼き付き防止効果の大きい潤滑油組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の非塩素系冷媒用潤滑油組成物の発明では、ポリアルキレングリコール系合成油及びエステル系合成油から選ばれる少なくとも一種からなる潤滑油と炭素数１〜８の直鎖脂肪族炭化水素のヨウ素化合物、分岐脂肪族炭化水素のヨウ素化合物及び脂環族炭化水素のヨウ素化合物から選ばれる少なくとも一種のヨウ素化合物とエポキシ系化合物とから組成される非塩素系冷媒用潤滑油組成物であって、該ヨウ素化合物は０．１〜１０重量％含有されることを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の非塩素系冷媒用潤滑油組成物において、前記エポキシ系化合物は０．５〜１０重量％含有されることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の非塩素系冷媒用潤滑油組成物において、前記ヨウ素化合物は、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化ｎ−プロピル、ヨウ化ｉｓｏ−プロピル、ヨウ化ｎ−ブチル、ヨウ化ｉｓｏ−ブチル、ヨウ化ｔｅｒｔ−ブチル、ヨウ化ｎ−ペンチル、ヨウ化２−メチル−ブチル、ヨウ化２，２−ジメチル−プロピル、ヨウ化ｎ−ヘキシル、ヨウ化ｎ−ヘプチル、ヨウ化ｎ−オクチル及びヨウ化シクロヘキシルから選ばれる少なくとも一種である。
【０００７】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の非塩素系冷媒用潤滑油組成物において、前記エポキシ系化合物は、エポキシ化炭化水素及びエポキシ化脂肪酸エステルから選ばれる少なくとも一種である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態について、順次詳細に説明する。
この発明の潤滑油組成物は、合成油によりなる冷凍機油に、ヨウ素化合物を０．１〜１０重量％、エポキシ系化合物を０．５〜１０重量％含有させてなる。そして、この潤滑油組成物は、例えばフロンガス１３４ａ等の非塩素系冷媒を冷媒とする冷凍サイクルに使用される。
【０００９】
前記合成油としては、例えばポリアルキレングリコール系合成油、エステル系合成油等が挙げられる。この合成油は非塩素系冷媒との相溶性がよいため、液冷媒に均一溶解されると共に、冷媒ガスに対してミスト状で安定分散される。このため、冷凍サイクル内の冷媒ガスの流れにのせて、例えば圧縮機の摺動部等潤滑の必要な部分に安定して潤滑油組成物を供給することができる。
【００１０】
前記ヨウ素化合物としては、例えば炭素数１〜８の直鎖脂肪族炭化水素、分岐脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、あるいは、芳香族炭化水素のヨウ化物が挙げられる。具体的には、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化ｎ−プロピル、ヨウ化ｉｓｏ−プロピル、ヨウ化ｎ−ブチル、ヨウ化ｉｓｏ−ブチル、ヨウ化ｔｅｒｔ−ブチル、ヨウ化ｎ−ペンチル、ヨウ化２−メチル−ブチル、ヨウ化２，２−ジメチル−プロピル、ヨウ化ｎ−ヘキシル、ヨウ化ｎ−ヘプチル、ヨウ化ｎ−オクチル、ヨウ化シクロヘキシル、ヨウ化フェニル等が挙げられる。
【００１１】
このように、ヨウ素化合物が添加された合成油が、冷媒ガスの流れにのって、冷凍サイクル内を循環することによって、ヨウ素化合物が圧縮機の摺動表面に接触する。そして、摺動表面の金属原子とヨウ素化合物中のヨウ素とが反応して、摺動表面に金属ヨウ化物の皮膜が形成される。そして、摺動表面の潤滑特性が向上されて、摺動表面上の潤滑油が希薄になった場合においても焼き付き等の不具合が起こりにくいものとなる。
【００１２】
ここで、ヨウ素化合物の合成油に対する含有量が０．１重量％未満では、焼き付き防止効果の向上がほとんど認められない。一方、含有量が１０重量％を越えると、焼き付き防止効果のさらなる向上は認められないばかりか、製造コストが高いものとなって好ましくない。つまり、ヨウ素化合物の含有量は０．１〜１０重量％の範囲内が好適であり、十分な焼き付き防止効果を得るためには１〜１０重量％の範囲が特に好ましい。
【００１３】
ところで、合成油にヨウ素化合物を数重量％以上加えると、合成油の高温下での化学安定性が低下する。ヨウ素化合物を含む合成油に対して、所定の条件でシールドチューブ試験を行うと、合成油の劣化、つまり合成油の全酸価の上昇が観察される。このような酸化された潤滑油が冷凍サイクル内を循環されると、金属部品の腐食、プラスチック及びゴム部品の劣化等の不具合を生じるおそれがある。
【００１４】
これに対して、この実施形態の潤滑油組成物では、エポキシ系化合物が添加されている。このため、高温条件下で酸化された合成油分子及びヨウ素化合物から遊離されたヨウ素が、エポキシ系化合物に捕捉されて、金属部品の腐食、プラスチック及びゴム部品の劣化等の不具合の発生が防止される。このエポキシ系化合物としては、例えばエポキシ化炭化水素、エポキシ化脂肪酸エステル等が挙げられる。
【００１５】
ここで、エポキシ系化合物の含有量が０．５重量％未満では、十分な安定化効果が得られない。一方、含有量が１０重量％を越えると、安定化効果が飽和状態となるとともに、製造コストが高いものとなって好ましくない。つまり、エポキシ系化合物の含有量は０．５〜１０重量％の範囲内が好適であり、十分な安定化効果を得るためには１．５〜１０重量％の範囲が特に好ましい。
【００１６】
以上のようなこの実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）  ヨウ素化合物を添加することより、非塩素系冷媒の循環する冷凍サイクル内の圧縮機の摺動表面において、ヨウ化物の被膜が形成される。そして、摺動表面上の潤滑油が希薄な状態となっても、焼き付き等の不具合が起こりにくくすることができる。
【００１７】
（２）  ヨウ素化合物に加えて、エポキシ系化合物を添加することにより、ヨウ素化合物による合成油の熱劣化が抑制されて、金属部品の腐食、プラスチック及びゴム部品の劣化が抑制される。
【００１８】
（３）  冷凍機油として、非塩素系冷媒との相溶性に優れた合成油が採用されている。このため、ヨウ素化合物を含む合成油が冷媒に均一分散され、その冷媒が冷凍回路内を循環されることにより、ヨウ素化合物を圧縮機の摺動表面に確実に導くことができる。
【００１９】
【実施例】
次に、実施例及び比較例により、この発明をさらに具体的に説明するが、この発明はこの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００２０】
なお、潤滑油組成物の性能評価は次のようにして行った。
（焼き付き防止性評価）
斜板式圧縮機を実装する冷凍サイクルに、冷媒としてフロンガスＲ１３４ａを潤滑油組成物とともに封入した。そして、圧縮機への潤滑油戻り量が通常運転時の１／１０以下となるような条件下で、圧縮機を４０００ｒｐｍで運転し、摺動部の焼き付きが発生するまでの焼付時間を時間を測定した。この試験の条件は、圧縮機内の潤滑油が少なくなって、摺動表面上の潤滑油が希薄な状態を反映している。
（安定性評価）
潤滑油組成物の化学的安定性は、いわゆるシールドチューブ試験に準拠して行った。つまり、潤滑油組成物を所定量ガラスチューブ内に入れ、水２０００ｐｐｍを添加し、触媒としてＦｅ、Ｃｕ、Ａｌの細線を浸漬し、ガラスチューブ内の上方空間部に微量の空気を含むフロンガスＲ１３４ａを満たして、ガラスチューブを封緘した。このガラスチューブを１７５℃で９０時間放置後開封して、潤滑油組成物の全酸価を測定した。
（実施例）
冷凍機油用合成油として代表的なポリアルキレングリコールに、ヨウ素化合物としてヨウ化ｎ−ブチルを所定量添加し、さらにエポキシ系化合物としてエポキシヘキサデカンを所定量添加して潤滑油組成物を得た。ヨウ化ｎ−ブチルの含有量をそれぞれ変更して得られた各潤滑油組成物の焼き付き防止性評価結果を、表１及び図１に示した。ヨウ化ｎ−ブチルの含有量を３重量％とし、エポキシヘキサデカンの含有量を変更して得られた各潤滑油組成物の安定性評価結果を、図２に示した。
（比較例１）
ポリアルキレングリコール単独での、焼き付き防止性評価結果を表１及び図１に示した。
（比較例２〜６）
ポリアルキレングリコールに、表１に示す各種の潤滑性向上用添加剤を５重量％添加して比較例２〜６の潤滑油組成物を得た。これらの潤滑油組成物の焼き付き防止性評価結果を表１に示した。また、比較例２については、リン系の潤滑性向上用添加剤であるリン酸エステルの含有量をそれぞれ変更して得られた各潤滑油組成物の焼き付き防止性評価結果を、図１に示した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
図１に示したように、ポリアルキレングリコール単独の比較例１では、前記圧縮機内の潤滑油が希薄な条件での焼き付き防止性評価において、１００秒で圧縮機の摺動部の焼き付きが認められた。これに対して、実施例においては、ヨウ化ｎ−ブチルを０．１重量％添加するのみでも焼付時間の延長が認められ、さらにヨウ化ｎ−ブチルを１重量％添加することにより焼付時間が比較例１の約１６倍に延長された。そして、ヨウ化ｎ−ブチルの含有量が３重量％以上では、３６００秒を経過しても摺動部の焼き付きが認められず、焼き付き防止効果が著しく向上された。ここで、従来の塩素系冷媒であるフロンガスＲ１２を鉱油系の潤滑油とともに使用して前記焼き付き防止性試験を行った場合には、３６００秒を経過しても摺動部の焼き付きが認められない。つまり、非塩素系冷媒であるフロンガスＲ１３４ａを使用する冷凍サイクルにおいて、ポリアルキレングリコールにヨウ化ｎ−ブチルを３重量％以上添加することにより、塩素系冷媒であるフロンガスＲ１２を使用する場合に匹敵する焼き付き防止効果が認められた。
【００２３】
一方、表１に示したように、ポリアルキレングリコールに各種の潤滑性向上用添加剤を５重量％添加しても、いずれも比較例２のポリアルキレングリコールのみの場合に比べ、わずかに焼付時間が延長されたにすぎないものであった。
【００２４】
また、図２に示したように、前記実施例の潤滑油組成物において、エポキシヘキサデカンを０．５重量％添加することにより、シールドチューブ試験後の全酸価が、エポキシ系化合物を添加しない場合に比べて半減された。そして、エポキシ系化合物の含有量が２．５重量％以上では、全酸価の低下が飽和した状態となった。従って、エポキシヘキサデカンを０．５重量％以上添加することにより、ヨウ化ｎ−ブチルの添加に伴って引き起こされる潤滑油の劣化が抑制されることが認められた。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の潤滑油組成物によれば以下の優れた効果を奏する。
【００２６】
請求項１〜４に記載の発明によれば、摺動表面において、ヨウ化物の被膜が形成される。そして、潤滑油が希薄な状態となっても、摺動部の焼き付き等の不具合が起こりにくいものとなる。
【００２７】
さらに、ヨウ素化合物による合成油の熱劣化が抑制されて、冷凍サイクルの金属部品の腐食、プラスチック及びゴム部品の劣化が抑制される。
また、ヨウ素化合物を含む合成油が冷媒に均一分散され、その冷媒が冷凍回路内を循環されることにより、ヨウ素化合物を圧縮機の摺動表面に確実に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  添加剤含有量と潤滑油組成物の焼き付き防止効果との関係を示す説明図。
【図２】  エポキシ系化合物含有量と潤滑油組成物の焼き付き防止効果との関係を示す説明図。
【図１】
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【図２】
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