使用烃制冷剂的压缩式制冷机用润滑剂制造技术

本发明专利技术提供一种以在４０℃的运动粘度为５—１５０ｍｍ＃＋［２］／ｓ、流点在－２５℃以下、粘度指数在５０以上、由ｎ－ｄ－Ｍ环分析法测得的％Ｃｐ和％Ｃ＃－［Ａ］分别在５０以上和在１２以下、氮含量在２０ｐｐｍ以下、硫含量为０．０２—０．３　％、碘价为１０ｇＩ＃－［２］／１００ｇ以下的矿物油为主要成分的、用于使用低级烃制冷剂的压缩式制冷机的润滑剂、由该润滑剂和低级烃制冷剂组成的用于制冷机的工作流体组合物及充填有该工作流体组合物的制冷装置。本发明专利技术的润滑剂与烃制冷剂的相溶性优异、稳定性、润滑性均佳，因此，作为没有破坏臭氧层、地球温室效应的担忧的用于使用烃制冷剂的制冷机的润滑剂是非常有用的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用由没有破坏臭氧层的担忧且其地球温室化能力也远低于含卤烃制冷剂的低级烃组成的制冷剂的用于压缩式制冷机的润滑剂。此外，本专利技术还涉及由上述烃制冷剂和润滑剂组成的工作流体组合物和充填有该工作流体组合物的制冷装置。以往，所用的制冷剂是三氯氟甲烷(R11)、二氯二氟甲烷(R12)、氯二氟甲炕(R22)等含有氯的氟代烃(CFC或HCFC)。但由于这些CFC和HCFC会引起破坏臭氧层的环境问题，其生产和使用在国际范围内受到限制，现在，它们正被例如二氟甲烷(R32)、四氟乙烷(R134或R134a)、二氟乙烷(R152或R152a)等不含氯的非氯系氟代烃(HFC)替代。然而，这些HFC虽然不会破坏臭氧层，但其地球温室化能力大，因此，从地球环境保护的长远观点看，人们担心其仍存在问题。为此，碳原子数为1-5个左右的低分子量的低级烃、氨等由于不会破坏臭氧层、地球温室化能力也远低于上述含氯系或非氯系氟代烃而作为对环境友善的制冷剂而受到关注。这些化合物以往虽然不属于制冷剂的主流，但也具有长期使用的历史。此外，例如日本特许公开公报1998年第130685号还公开了用环烷系或石蜡系矿物油、烷基苯油、醚油、酯油、氟化油等合成油作为由上述烃组成的制冷剂的润滑剂。在这些润滑剂中，由于合成油一般较贵，因此，从实用的观点出发，人们对价格低廉、容易购得的矿物油抱有期望。然而，在低分子量烃制冷剂(低级烃制冷剂)和矿物油系润滑剂的组合中，也存在各种问题。尤其是由于下述原因，人们希望使用烃制冷剂的制冷机用润滑剂自身具有优异的润滑性能。作为制冷剂的低分子量的烃与作为润滑剂的矿物油虽然相溶，但由于比重差异大，因此，仅通过自然扩散，两者有时难以彼此混合。在制冷机中，常常出现它们被置于难以彼此混合的状态。例如，在将制冷剂充填入压缩机中时，形成密度小的制冷剂层叠在先装入的密度大的润滑剂的上面的形式。此外，在压缩机停机过程中制冷剂以液体状态回流至压缩机内时(即所谓溢流时)也会出现上述状态。在上述状态时若启动压缩机，则离心力会使润滑剂聚集在旋转外侧，导致在需要润滑的内部轴承等滑动部没有足够的润滑剂。其结果是，滑动部出现磨耗或容易出现咬粘。为此，希望使用低分子量烃制冷剂的制冷机用润滑剂具有优异的润滑性能。此外，烃制冷剂与可期望由分子内的氯而产生的极压效果的氯系氟代烃制冷剂不同，其自身分子量小，因此，完全不能期望其有润滑性能。运也促使人们要求使用烃制冷剂的制冷机用润滑剂具有优异的润滑性能。虽然说制冷机用润滑剂一般在密闭系统中使用，但由于其通常暴露于高温和低温重复进行的制冷循环中，因此，还要求其不易劣化、稳定性好。专利技术的公开本专利技术是为了解决上述问题而进行的。本专利技术的目的是提供一种用于使用低分子量烃制冷剂的制冷机的润滑剂，该润滑剂与所述制冷剂的相溶性优异且其润滑性、稳定性也优异。本专利技术者为寻求与烃制冷剂的相容性良好的矿物油系润滑剂进行了深入的研究，结果发现，以具有特定物理性状和成分组成的矿物油为主要成分的润滑剂与烃制冷剂的相溶性优异、在烃制冷剂的存在下稳定性、润滑剂性异，由此完成了本专利技术。即，本专利技术是一种以具有以下特性的矿物油为主要成分的用于使用烃制冷剂的压缩式制冷机的润滑剂在40℃的运动粘度为5-150mm2/s(cSt)、流点在-25℃以下、粘度指数在50以上、由n-d-M环分析法测得的％Cp和％CA分别在50以上和在12以下、氮含量在20ppm以下，硫含量为0.02-0.3％，碘价为10g I2/100g以下。此外，本专利技术还是一种由1-5个碳原子的烃化合物组成的至少一种烃制冷剂与上述润滑剂混合而成的用于压缩式制冷机的工作流体组合物以及充填有该工作流体组合物的制冷装置。上述润滑剂最好还含有磷酸酯极压剂和/或酚系或胺系抗氧化剂。以上述矿物油为主要成分的润滑剂与烃制冷剂的相溶性优异、对压缩机滑动部的耐磨耗性高且稳定性优异。此外，矿物油的流点在-25℃以下。若流点高，则与制冷剂一起被压缩机吐出的润滑剂的流动性在膨胀机构或蒸发器等中下降并在制冷设备的低温部分滞留，可能导致导热效率下降或引起由压缩机内的润滑剂不足而产生的轴承磨耗、咬粘等。此外，矿物油的粘度指数在50以上。在制冷循环中，润滑剂在较大的温度范围内被使用，即，它被压缩机吐出时达到高温，然后在膨胀机构的出口被暴露于低温。因此，希望有一种由温度导致的粘度变化小的高粘度指数润滑剂，即，一种粘度指数高的矿物油。一般地，长链烃含量高的润滑剂的粘度指数高，润滑性能也高。矿物油的粘度指数最好在80以上。根据n-d-M环分析法测得的矿物油的％Cp在50以上，％CA在12以下。润滑剂中的链烃的含量越高，换言之，使用％Cp值大的矿物油，则润滑剂的润滑性越大，因此，即使被润滑性差的低分子量烃制冷机稀释，也能保持充分的润滑性，轴承不易出现磨耗和咬粘等。％Cp在80％以上则更佳。此外，％CA对粘度指数的影响大，％CA增大，则粘度指数下降，因此，是不适宜的。％CA更好地在10以下。％Cp和％CA可根据ASTM D3238中定义的n-d-M环分析法求出。矿物油中所含的氮和硫会影响润滑油的性能。由于氮含量超过20重量ppm时，色相的稳定性会变差，因此，氮含量宜在20重量ppm以下。此外，硫含量为0.02-0.3重量％，以0.02-0.1重量％为佳。若硫含量大，则腐蚀性增大，而若硫含量小，则润滑性下降，因此，将硫含量保持在上述范围内是很重要的。用于本专利技术的制冷机用润滑剂的矿物油的碘价在10gI2/100g以下，以确保其对劣化的稳定性。若碘价超过10gI2/100g，则稳定性变差。本专利技术中使用的烃制冷剂是1-5个碳原子的低分子量烃化合物。具体例子有甲烷、乙烷、丙烷、正丙烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷等烷烃化合物和环丙烷、环丁烷、环戊烷等环烷烃化合物。还可使用一部分碳键为双键的上述化合物的衍生物(对应于上述化合物的烯烃)。此外，作为烃制冷剂，这些化合物可单独使用，也可将二种以上适当组合后使用。在使用低分子量烃制冷剂的压缩制冷机中将具有上述物性的矿物油组合后使用，可发挥本专利技术的效果。即，上述矿物油在烃制冷剂的存在下具有上述良好的润滑性和稳定性，而且，由于上述矿物油与烃化合物制冷剂在分子结构上的类似性远胜于酯油或醚油，因此，它们还具有良好的相溶性。此外，上述矿物油的价格比酯油和醚油低廉，因此，在实用方面也非常有用。本专利技术的润滑剂可视需要含有其他成分。例如，可适当掺入周知的制冷机用润滑剂基油(如本专利技术中使用的上述矿物油以外的矿物油，例如，环烷系矿物油)或合成油(如烷基苯油、醚油、酯油、氟化油等)和周知的添加剂。该添加剂的例子有2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-对甲酚、4,4-亚甲基-二(2,6-二叔丁基-对甲酚)、p,p′-二辛基-二苯基胺等酚系或胺系抗氧化剂、缩水甘油苯醚、缩水甘油烷基醚等稳定剂、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯等极压剂、甘油一油酸酯、甘油油基醚、甘油一月桂基醚等油性剂、苯并三唑等金属灭活剂、聚二甲硅氧烷、聚丙烯酸甲基丙烯基酯等消泡剂或制泡剂等。此外，视需要，还可掺入周知的分散剂、粘度指数改善剂、防锈剂、防腐蚀剂、降流点剂等添加剂。这些添加剂在本专利技术润滑剂中的掺入量通常为10重量ppm～10重量％左右。本文档来自技高网...

【技术保护点】
润滑剂，用于使用烃制冷剂的压缩式制冷机，其特征在于，以在４０℃的运动粘度为５－１５０ｍｍ↑［２］／ｓ、流点在－２５℃以下、粘度指数在５０以上、由ｎ－ｄ－Ｍ环分析法测得的％Ｃｐ和％Ｃ↓［Ａ］分别在５０以上和在１２以下、氮含量在２０ｐｐｍ以下、硫含量为０．０２－０．３％、碘价为１０ｇ Ｉ↓［２］／１００ｇ以下的矿物油为主要成分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：开米贵，高桥仁，
申请(专利权)人：日本能源株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]