冷冻机用工作流体组合物、冷冻机油以及其制造方法技术

本发明专利技术的冷冻机用工作流体组合物含有100℃下的运动粘度为2～50mm2/s的冷冻机油和碳数2～4的烃制冷剂，所述冷冻机油含有将新戊基多元醇与二元酸反应得到的酯中间体进一步利用选自碳数1～20的一元醇和碳数2～20的脂肪酸中的至少1种酯化得到的、酸值为0.5mg KOH/g以下的复合酯作为基础油。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷冻机用工作流体组合物、冷冻机油以及其制造方法
本专利技术涉及以全球变暖潜能极低的烃乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等作为制冷剂使用的冷冻机用工作流体组合物、以及与上述的烃制冷剂一起使用的冷冻机油(冷冻机用的润滑油)及其制造方法。
技术介绍
以往，在冷冻机、空调机、冰箱等中作为制冷剂使用以氟和氯为构成元素的氟利昂。作为这样的氟利昂，例如有R-11(三氯单氟甲烷)、R-12(二氯二氟甲烷)等氯氟烃(CFC)，R-22(单氯二氟甲烷)等氢氯氟烃(HCFC)等。但是，由于最近的臭氧层破坏问题，国际上限制其生产和使用，目前，逐渐转换为不含氯的新的含氢氟利昂制冷剂。作为这样的含氢氟利昂制冷剂，例如有四氟乙烷(R-134或R-134a)、作为混合制冷剂的R410A、R407C等的氢氟烃(HFC)。然而，HFC虽然不破坏臭氧层但温室效应强，从近年来成为问题的地球变暖的观点出发不一定是优良的制冷剂。因此，碳数2～4左右的低级烃不会破坏臭氧层，地球温暖化的影响与上述氯系或非氯系氟代烃制冷剂相比非常低，所以最近被关注，研究作为制冷剂，用于为上述氟利昂系制冷剂设计的包含压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等的室内空调、工业用冷冻机等冷却效率高的制冷系统中。这些烃制冷剂与作为当前室内空调用制冷剂广泛使用的氢氟烃(HFC)的混合制冷剂的R410A相比，全球变暖潜能为1/100以下，效率也良好。特别是碳数3的丙烷(R290)可以不大幅改变空调设计地经济地大幅削减温室化的影响。但具有燃烧性，所以为了安全使用的技术开发，作为润滑剂与该制冷剂具有适度的相容性的冷冻机油的选定成为课题。作为低级烃制冷剂用的润滑油，提出与制冷剂具有相容性的、例如环烷系或石蜡系的矿物油、烷基苯油、酯油、醚油、氟化油。另外，作为酯油提出多元醇酯(POE)(参照专利文献1)。先行技術文献特許文献专利文献1：日本特开2003-41278号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，烃制冷剂极性小，所以在上述现有的矿物油、烷基苯、多元醇酯等的冷冻机油中过度地溶解。因此，制冷剂溶解后的润滑油的粘度(即制冷剂和冷冻机油的混合物的粘度)降低，在冷冻压缩机的滑动部难以确保适当的粘度，发生磨损。另外，为矿物油、烷基苯油等的烃系冷冻机油时，制冷剂溶解后的润滑油的粘度降低，不能确保润滑性，并且为了表现出一定的冷却能力而需要增多制冷剂的填充量。在此，作为制冷剂的丙烷那样的低级烃为可燃性的，要求极力减少其填充量，因此不希望增多制冷剂的填充量。此外，在多元醇酯等的酯油中的烃制冷剂的溶解度虽然不像在烃系油中那样，但仍为很高水平。作为粘度下降的对策，需要使冷冻机油自身的分子量变大从而高粘度化，但多元醇酯等酯油的情况下，难以在确保作为冷冻机油的必要的特性的低倾点同时高粘度化。另一方面，聚亚烷基二醇(PAG)等醚油的极性大，因此可以将烃制冷剂的溶解度抑制到很低，但存在作为冷冻机油必要的特性之一的电绝缘性低的缺点，并且由结构所决定的本质的润滑性比酯差。对于氟化油而言，反而难以与烃制冷剂相容，产生在制冷循环回路内的油返回(油戻り)的问题。进而，为极高的价格，在工业上使用是不现实的。本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供对于烃化合物制冷剂具有适度的相容性和溶解性，能够保持不损害润滑性的粘度，并且润滑性、电绝缘性及稳定性优异的冷冻机油及其制造方法、以及使用该冷冻机油的冷冻机用工作流体组合物。用于解决问题的方案本专利技术的专利技术人为了实现上述目的，进行了深入研究，结果发现：在酯中的极有限的特定化学结构的、极性较大的所谓复合酯相对于烃制冷剂具有适当的相容性、溶解性并具有良好的润滑性、高稳定性、低吸湿性，作为丙烷、异丁烷等烃制冷剂用的冷冻机油是优良的，从而完成了本专利技术。即，本专利技术提供以下[1]～[9]记载的冷冻机用工作流体组合物、以下[10]和[11]记载的冷冻机油、以及下述[12]记载的冷冻机油的制造方法。[1]一种冷冻机用工作流体组合物，其含有100℃下的运动粘度为2～50mm2/s的冷冻机油和碳数2～4的烃制冷剂，所述冷冻机油含有将新戊基多元醇与二元酸反应得到的酯中间体进一步利用选自碳数1～20的一元醇和碳数2～20的脂肪酸(一元的链式羧酸)中的至少一种酯化得到的、酸值为0.5mgKOH/g以下的复合酯作为基础油。[2]一种冷冻机用工作流体组合物，其含有100℃下的运动粘度为2～50mm2/s的冷冻机油和碳数2～4的烃制冷剂，所述冷冻机油含有由新戊基多元醇、二元酸和选自碳数1～20的一元醇以及碳数2～20的脂肪酸中的至少1种构成的、酸值为0.5mgKOH/g以下的复合酯作为基础油。[3]根据[1]或[2]所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述新戊基多元醇是选自新戊二醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的至少1种，所述二元酸是选自己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸中的至少1种，所述烃制冷剂是选自丙烷、丁烷和异丁烷中的至少1种。[4]根据[1]～[3]中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述一元醇是选自碳数4～18的直链醇、2-乙基己醇和3,5,5-三甲基己醇中的至少1种。[5]根据[1]～[4]中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述脂肪酸是选自碳数5～18的直链脂肪酸、2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸中的至少1种。[6]根据[1]～[5]中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，所述复合酯是将1摩尔三羟甲基丙烷与1.5摩尔以上且小于3摩尔的二元酸反应得到的酯中间体进一步用碳数1～20的一元醇酯化而得到的复合酯。[7]根据[1]～[6]中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，其还含有受阻酚化合物、芳香胺化合物、环氧化合物、碳二亚胺和磷酸酯中的至少1种添加剂，该添加剂的含量的合计以上述冷冻机油总量为基准计为0.05～5.0质量％。[8]根据[1]～[7]中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述冷冻机油的80℃下的体积电阻率为1011Ω·cm以上。[9]根据[1]～[8]中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述烃制冷剂是丙烷。[10]一种冷冻机油，其100℃下的运动粘度为2～50mm2/s，与碳数2～4的烃制冷剂一起使用，所述冷冻机油含有将新戊基多元醇与二元酸反应得到的酯中间体进一步利用碳数1～20的一元醇或碳数2～20的脂肪酸酯化得到的、酸值为0.5mgKOH/g以下的复合酯作为基础油。[11]一种冷冻机油，其100℃下的运动粘度为2～50mm2/s，与碳数2～4的烃制冷剂一起使用，所述冷冻机油含有由新戊基多元醇、二元酸和选自碳数1～20的一元醇以及碳数2～20的脂肪酸中的至少1种构成的、酸值为0.5mgKOH/g以下的复合酯作为基础油。[12]一种用于碳数2～4的烃制冷剂的冷冻机油的制造方法，所述制造方法具备：第一工序，使新戊基多元醇与二元酸反应得到酯中间体；第二工序，将所述酯中间体用选自碳数1～20的一元醇和碳数2～20的脂肪酸中的至少一种进行酯化，得到酸值为0.5mgKOH/g以下的复合酯；第三工序，以所述复合酯作为基础油，调和100℃下的运动粘度为2～50mm2/s的冷冻机油。专利技术的效果本专利技术可以提供对于烃制冷剂具有适度的相容性和溶解性，可以保持不损害润滑性的粘度，并且能够减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷冻机用工作流体组合物，其含有100℃下的运动粘度为2～50mm2/s的冷冻机油和碳数2～4的烃制冷剂，所述冷冻机油含有将新戊基多元醇与二元酸反应得到的酯中间体进一步利用选自碳数1～20的一元醇和碳数2～20的脂肪酸中的至少1种酯化得到的、酸值为0.5mg KOH/g以下的复合酯作为基础油。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.02 JP 2012-0469961.一种冷冻机用工作流体组合物，其含有100℃下的运动粘度为2～50mm2/s的冷冻机油和由碳数2～4的烃组成的制冷剂，所述冷冻机油含有将新戊基多元醇与二元酸反应得到的酯中间体进一步利用碳数1～20的一元醇酯化、或进一步利用碳数1～20的一元醇和碳数2～20的脂肪酸酯化得到的、酸值为0.5mgKOH/g以下的复合酯作为基础油。2.一种冷冻机用工作流体组合物，其含有100℃下的运动粘度为2～50mm2/s的冷冻机油和由碳数为2～4的烃组成的制冷剂，所述冷冻机油含有由新戊基多元醇、二元酸和碳数1～20的一元醇构成的、或由新戊基多元醇、二元酸、碳数1～20的一元醇以及碳数2～20的脂肪酸构成的、酸值为0.5mgKOH/g以下的复合酯作为基础油。3.根据权利要求1或2所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，新戊基多元醇是选自新戊二醇、三羟甲基丙烷和季戊四醇中的至少1种，所述二元酸是选自己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸和癸二酸中的至少1种，所烃制冷剂是选自丙烷、丁烷和异丁烷中的至少1种。4.根据权利要求1或2所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述一元醇是选自碳数4～18的直链醇、2-乙基己醇和3,5,5-三甲基己醇中的至少1种。5.根据权利要求3所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述一元醇是选自碳数4～18的直链醇、2-乙基己醇和3,5,5-三甲基己醇中的至少1种。6.根据权利要求1、2、5中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述脂肪酸是选自碳数5～18的直链脂肪酸、2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸中的至少1种。7.根据权利要求3所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述脂肪酸是选自碳数5～18的直链脂肪酸、2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸中的至少1种。8.根据权利要求4所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述脂肪酸是选自碳数5～18的直链脂肪酸、2-乙基己酸和3,5,5-三甲基己酸中的至少1种。9.根据权利要求1、2、5、7、8中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述复合酯是将1摩尔三羟甲基丙烷与1.5摩尔以上且小于3摩尔的二元酸反应得到的酯中间体进一步利用碳数1～20的一元醇进行酯化而得到的复合酯。10.根据权利要求3所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述复合酯是将1摩尔三羟甲基丙烷与1.5摩尔以上且小于3摩尔的二元酸反应得到的酯中间体进一步利用碳数1～20的一元醇进行酯化而得到的复合酯。11.根据权利要求4所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述复合酯是将1摩尔三羟甲基丙烷与1.5摩尔以上且小于3摩尔的二元酸反应得到的酯中间体进一步利用碳数1～20的一元醇进行酯化而得到的复合酯。12.根据权利要求6所述的冷冻机用工作流体组合物，其中，所述复合酯是将1摩尔三羟甲基丙烷与1.5摩尔以上且小于3摩尔的二元酸反应得到的酯中间体进一步利用碳数1～20的一元醇进行酯化而得到的复合酯。13.根据权利要求1、2、5、7、8、10～12中任一项所述的冷冻机用工作流体组合物，其还含有选自受阻酚化合物、芳香胺化合物、环氧化合物、碳二亚胺和磷酸酯中的至少1种添加剂，该添加剂的含量的总计以所述冷冻机油总量为基准计为0.05～5.0质量％。14.根据权利要求3所述的冷冻机用工作流体组合物，其还含有选自受阻酚化合物、芳香胺化合物、环氧化合物、碳二亚胺和磷酸酯中的至少1种添加剂，该添加剂的含量的总计以所述冷冻机油总量为基准计为0.05～5.0质量％。15.根据权利要求4所述的冷冻机用工作流体组合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤正典，大城户武，泽田健，阿出川邦子，
申请(专利权)人：吉坤日矿日石能源株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP