JP2000119678A - 炭化水素系冷媒用冷凍機油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微量の硫黄分が含まれた安価な炭化水素系冷
媒を用いても圧縮機の潤滑不良やドライヤのスラッジに
よる詰まり問題などがなく、冷凍サイクル中の熱交換
器、管路などに使用されている銅、銅合金などが腐食し
たり熱交換率が低下したりしない冷凍機油組成物を提供
する。 【解決手段】 例えば流動点が−１５℃以下のナフテン
油、パラフィン油、アルキルベンゼン油およびこれらの
２つ以上の混合物から選択される基油に、例えばベンゾ
トリアゾールおよびその誘導体から選択される銅不活性
化剤を添加した炭化水素系冷媒用冷凍機油組成物を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炭化水素系冷媒用冷
凍機油組成物に関するものであり、さらに詳しくは硫黄
分を含む炭化水素系冷媒を用いた冷凍サイクルに使用す
る冷凍機油組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫、自動販売機及びショーケース用
の圧縮機は従来冷媒としてジクロロジフルオロメタン
（Ｒ１２）が多く使用され、また、空気調和機等は冷媒
としてクロロジフルオロメンタ（Ｒ２２）が使用されて
いた。そして、冷凍機油としては流動点が−１５℃以下
のナフテン油、パラフィン油、アルキルベンゼン油およ
びこれらの２つ以上の混合物が用いられて信頼性の高い
製品が提供されていた。しかし、これらのＣＦＣ系冷媒
やＨＣＦＣ系冷媒は、その高いオゾン破壊の潜在性によ
り、大気中に放出されて地球上空のオゾン層に到達する
と、このオゾン層を破壊する問題からフロン規制の対象
となっている。

【０００３】このオゾン層の破壊は、冷媒中の塩素基
（Ｃｌ）により引き起こされる。そこで、塩素基を含ま
ない冷媒、例えば、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２、
Ｒ−３２）、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５
２ａ、Ｒ−１５２ａ）、トリフルオロメタン（ＨＦＣ−
２３、Ｒ−２３）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１
２５、Ｒ−１２５）、１，１，１，２−テトラフルオロ
エタン（ＨＦＣ−１３４ａ、Ｒ−１３４ａ）、１，１，
１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ、Ｒ−１４
３ａ）、塩素基と水素を含まないフルオロカーボン系冷
媒（ＦＣ系冷媒）などが前記冷媒の代替冷媒として考え
られている。しかしＲ１３４ａ等のＨＦＣ系冷媒などは
オゾン層の破壊の危険は抑制されるものの、地球温暖化
効果が炭酸ガスより高い問題があるとともに、前記の鉱
物油（ナフテン油、パラフィン油）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る。

【０００４】このため、Ｒ１３４ａ等のＨＦＣ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が
検討されているが、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る問題があった。

【０００５】そこで、オゾン層の破壊の危険がなく、地
球温暖化効果も抑制されたメタン、エタン、プロパン、
ブタン、ペンタン、ヘキサンなどの炭化水素系冷媒を用
いることが検討されている。しかし、炭化水素系冷媒に
は微量の硫黄分（例えば、２〜５ｐｐｍ程度）が有機化
合物などとして含まれているものがあり、硫黄分が含ま
れた炭化水素系冷媒を用いると冷凍サイクル中の熱交換
器、管路、その他部品に使用されている銅、銅合金など
が酸化劣化して、腐食されて、冷媒の漏洩の原因となっ
たり、熱伝導率が低下して冷凍能力が落ちるなどの悪影
響が発生する問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、オゾ
ン層の破壊の危険がなく、地球温暖化効果も抑制された
炭化水素系冷媒を用いた冷凍サイクルにおいて、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
げなどから圧縮機が潤滑不良になるなどの問題がなく、
そして、微量の硫黄分が含まれた安価な炭化水素系冷媒
を用いても冷凍サイクル中の熱交換器、管路、その他部
品に使用されている銅、銅合金などが悪影響を受けるこ
となくこれらを長期に亘り安定して使用できる冷凍機油
組成物を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、銅不活性化剤
を添加した鉱物油（ナフテン油、パラフィン油）やアル
キルベンゼン油等の冷凍機油組成物を用いることにより
課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに
至った。

【０００８】本発明の請求項１の発明は、冷媒として硫
黄分を含む炭化水素系冷媒を用いた冷凍サイクルに使用
する冷凍機油組成物であって、基油に銅不活性化剤を添
加したことを特徴とする炭化水素系冷媒用冷凍機油組成
物。

【０００９】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
の炭化水素系冷媒用冷凍機油組成物において、基油が流
動点が−１５℃以下のナフテン油、パラフィン油、アル
キルベンゼン油およびこれらの２つ以上の混合物から選
択される油であり、銅不活性化剤がベンゾトリアゾール
およびその誘導体から選択される少なくとも１つの化合
物であることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で用いる炭化水素系冷媒と
しては、例えば、メタン、エタン、ｎ−プロパン、ｉ−
プロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、ｎ−ペンタン、ｉ
−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｉ−ヘキサンなどの直鎖状
あるいは分枝状炭化水素あるいはこれらの混合物などか
ら成る炭化水素系冷媒などを挙げることができる。これ
らの炭化水素系冷媒は微量の硫黄分を含むものがあるが
微量の硫黄分を含むものは安価であり使用できればコス
トダウンを計ることができる。

【００１１】本発明で用いる冷凍機油組成物の基油は天
然物あるいは天然物由来のものでも合成品でも特に限定
されない。しかし、Ｒ１２などのＣＦＣ系冷媒を使用し
た時に用いられていた流動点が−１５℃以下のナフテン
油、パラフィン油、アルキルベンゼン油などが入手も容
易で安価で安定性がよく、しかも炭化水素系冷媒と相溶
性があるので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が潤滑不良になる
問題がなく、好ましく使用できる。

【００１２】本発明で用いる銅不活性化剤は、ベンゾト
リアゾールおよびその誘導体（例えば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）、イミダゾリン、ピリミジン、イ
ンダゾールなどの窒素化合物、１，３，４−チアジアゾ
ールポリスルフィド、１，３，４−チアジアゾリル−
２，５−ビスジアルキルジチオカルバメート、２−（ア
ルキルジチオ）ベンゾイミダゾールなどの硫黄および窒
素を含む化合物、その他β−（ｏ−カルボキシベンジル
チオ）プロピオンニトリルまたはプロピン酸、ジアルキ
ルジチオりん酸亜鉛などでもよく特に限定されない。

【００１３】しかし、これらの内ベンゾトリアゾールお
よびその誘導体は好ましく使用できる。基油に対する銅
不活性化剤の添加量は炭化水素系冷媒中の硫黄分の含有
量によっても異なるので特に限定されないが、具体的に
は例えば、１〜１００ｐｐｍ（重量）程度、好ましくは
５〜５０ｐｐｍ（重量）程度、基油に添加する例を挙げ
ることができる。

【００１４】ベンゾトリアゾール系の化合物は鉱油など
の飽和炭化水素系冷媒に難溶で、溶解性が小さい場合が
多いので、溶解助剤としてスルフォネートなどを併用し
て添加することができる。

【００１５】基油に対してさらに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。

【００１６】本発明で用いる銅不活性化剤が有効である
理由は明らかでないが、銅分と反応して不活性な金属錯
塩を作るとともに銅配管などの表面に安定な被膜を作る
ので微量の硫黄分を含む炭化水素系冷媒を用いても冷凍
サイクル中の熱交換器、管路、その他部品に使用されて
いる銅、銅合金などが悪影響を受ける問題がなくこれら
を長期に亘り安定して使用できるようになると考えられ
る。もちろん銅不活性化剤が有効である理由はこの考え
に限定されるものではない。

【００１７】以下本発明を図１〜２に基づいて説明す
る。図１に、蒸発気化した炭化水素系冷媒を圧縮して凝
縮器ｂに吐出する電動型圧縮機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減圧器（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ｅでつないで形成した冷凍装置の冷凍サイクル
を示す。ｆは冷凍サイクル中の水分を除去するためのド
ライヤである。

【００１８】上記の電動型圧縮機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、図２に
示す回転式圧縮機ａの場合について説明する。

【００１９】図２は、回転式圧縮機ａの縦断面図であ
る。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２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はマグネット
ワイヤ４を有する固定子５とこの固定子５の内側に設け
られた回転子６とで構成されている。

【００２０】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１
１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】密閉容器１内の底部には、硫黄分を５ｐｐ
ｍ含むｉ−ペンタンが封入されており、この冷媒と相溶
性があり、ベンゾトリアゾールを５ｐｐｍ添加した流動
点が−１５℃以下の鉱油（ナフテン油およびパラフィン
油からなる鉱油）からなる冷凍機油組成物１８が封入さ
れている。そして、冷凍機油組成物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。

【００２３】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（銅パイプ）、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（銅パイプ）である。

【００２４】前記冷凍機油組成物１８を使用した回転型
圧縮機ａを運転すると、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１２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、冷凍機油組成物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循環して使用される。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。

【００２５】熱交換器である凝縮器ｂや蒸発器ｄの図示
しない冷媒管、減圧器（キャピラリチューブ）ｃ、吸入
管１９や吐出管２０を含む冷媒管ｅなどは銅あるいは銅
合金で作られているが、上記のように硫黄分を５ｐｐｍ
含むｉ−ペンタン冷媒を用いても、ベンゾトリアゾール
を５ｐｐｍ添加した冷凍機油組成物１８を用いたので硫
黄分に起因する悪影響を受けることなくこれらを長期に
亘り安定して使用できた。また、圧縮機ａへの冷凍機油
組成物１８の戻りの悪化などの問題がなかった。またド
ライヤｆもこの系内ではスラッジが詰まることもなく、
特に問題なく水分のドライヤとして安定的に長期間にわ
たり使用できた。

【００２６】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明の炭化水素冷媒用冷凍機油組成物
を用いると、オゾン層の破壊の危険がなく、地球温暖化
効果も抑制された炭化水素系冷媒を用いた冷凍サイクル
において、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が潤滑不良になるな
どの問題がなくなり、またドライヤにスラッジなどが詰
まる問題もなくなり、そして、微量の硫黄分が含まれた
安価な炭化水素系冷媒を用いても冷凍サイクル中の熱交
換器、管路、その他部品に使用されている銅、銅合金な
どが悪影響を受ける問題がなくなりこれらを長期に亘り
安定して使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の炭化水素冷媒用冷凍機油組成物を用
いた冷凍装置の冷凍サイクルを示す説明図である。

【図２】 図１に示した冷凍サイクルを形成した冷凍装
置の回転式圧縮機の縦断面図である。

【符号の説明】

ａ 電動型圧縮機 ｂ 凝縮器 ｃ 減圧器（キャピラリチューブ） ｄ 蒸発器 ｅ 冷媒管 ｆ ドライヤ １８ 冷凍機油

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｎ 30:12 40:30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒として硫黄分を含む炭化水素系冷媒
   を用いた冷凍サイクルに使用する冷凍機油組成物であっ
   て、基油に銅不活性化剤を添加したことを特徴とする炭
   化水素系冷媒用冷凍機油組成物。
2. 【請求項２】 基油が流動点が−１５℃以下のナフテン
   油、パラフィン油、アルキルベンゼン油およびこれらの
   ２つ以上の混合物から選択される油であり、銅不活性化
   剤がベンゾトリアゾールおよびその誘導体から選択され
   る少なくとも１つの化合物であることを特徴とする請求
   項１記載の炭化水素系冷媒用冷凍機油組成物。