專利名稱：冷凍機油組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及冷凍機油組合物，尤其是涉及利用碳原子數為3或4的烴類致冷劑的冷凍機的冷凍機油組合物。
背景技術：
冷凍機由壓縮機、冷凝器、膨脹機構(例如膨脹閥)、蒸發器等構成，在蒸發高揮發性致冷劑時，吸取周圍熱量作為蒸發熱，進行冷卻。用于冷藏庫、冷凍庫、空調、陣列窗、飲料和冰琪淋等自動銷售機等。另外，空調和自動銷售機等在進行冷凝時，可利用所產生的熱量進行室內加熱，或利用來持續加熱飲料和食品。
以往，作為上述致冷劑，用了包含一氟三氯甲烷(R11)、二氟二氯甲烷(R12)、二氟一氯甲烷(R22)等含氯氟烴(CFC或HCFC)。但是，這些CFC及HCFC會破壞臭氧層，引起環境問題，所以被國際上控制其生產及使用，現在，變化為不含氯的致冷劑，例如，二氟甲烷(R32)、四氟乙烷(R134或R134a)、二氟乙烷(R152或R152a)等不含氯的氟烴(HFC)。但是，這些HFC雖然不破壞臭氧層，但由于其使地球溫室化的能量較高，從保護地球環境的長期考慮出發，還存在問題。
因此，碳原子數為1-5左右的低分子量烴和氨等不會破壞臭氧層，比起上述含氯或不含氯的氟烴，其使地球溫室化的能量非常低，所以，作為對環境有益的致冷劑而備受關注。這些化合物雖然不是以往作為致冷劑的主流化合物，但是很早就在使用。
作為該烴類致冷劑的潤滑劑，日本特許公開公報平10-130685號建議用例如環烷類或鏈烷烴類礦物油、烷基苯油、醚油、酯油、氟油等的合成油。其中，由于合成油通常價格高，所以從實用角度出發，人們對容易得到的低價礦物油產生期望。因此，本申請人就提議以礦物油作為主成分的潤滑油來作為和低分子量的烴類致冷劑相溶性優良、且潤滑性、穩定性也都優異的冷凍機油，該礦物油在40℃的運動粘度為5-150mm2/s、流動點為-25℃以下、粘度指數在50以上及n-d-M環分析的％Cp在50以上及％CA在12以下、含氮量在20ppm以下，硫成分為0.02-0.3％及碘價為10gI2/100g以下(國際專利公開2000/60031號公報)。
發明內容
但是，即使是上述潤滑油，長期使用后，在壓縮機的排出閥處，會生成油泥，或滑動部磨損，存在阻礙機器運轉的問題。為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種即使長期使用，也幾乎不在壓縮機排出閥上產生油泥，且能夠抑制滑動部磨損，不使效率降低的，能夠穩定運轉冷凍機的冷凍機油組合物。
本發明是利用氣相色譜法的蒸餾試驗方法測得沸點在300℃以下的餾分為5-30重量％，沸點在500℃以上的餾分為5-35重量％，且通過相同方法，測得20％餾出溫度在250℃以上，n-d-M環分析的％Cp在35％以上，含氮量在10ppm以下，流動點為-20℃以下，40℃的運動粘度為7-150mm2/s的冷凍機油組合物。本發明涉及用烴來作為致冷劑的冷凍機的潤滑油組合物，較好是將碳原子數為3或4的烴來作為致冷劑。
本發明的冷凍機油組合物是通過氣相色譜法的蒸餾試驗方法測得沸點在300℃以下的餾分為5-30重量％，沸點在500℃以上的餾分為5-35重量％，且20％的餾出溫度在250℃以上的組合物。即，它較多含有沸點300℃以下的低沸點餾分和沸點500℃以上的高沸點餾分，而使沸點400℃附近的中間餾分少于以往的量。這樣通過良好平衡低沸點餾分和高沸點餾分，可以使潤滑性優異，同時抑制油泥生成。
另外，所謂氣相色譜法的蒸餾試驗方法是指JIS K2254的“氣相色譜法的蒸餾試驗方法”。
本發明的冷凍機油組合物的n-d-M環分析的％Cp在35％以上。對于潤滑劑，越多含有鏈狀烴，換言之，越多利用％Cp值大的礦物油，潤滑性越高，所以，即使被潤滑性差的低分子量的烴類致冷劑稀釋，也能確保足夠的潤滑性，很難產生軸承磨損和燒結等情況。另外，％CA值對粘度指數影響較大，若將其變大，則粘度指數降低，所以較好在12以下。
再者，該％Cp及％CA是利用ASTM D3238規定的n-d-M環分析方法求得的。
冷凍機油組合物的含氮量對潤滑油的特性有影響。若含氮量超過10ppm，就容易產生油泥，同時色澤穩定性變差，所以較好是在10ppm以下。另外，硫成分對腐蝕性有影響，若量少，則潤滑性降低，所以存在少量為好，較好為0.01-0.3％，特好為0.01-0.1％。
本發明的冷凍機油組合物要具有-20℃以下的流動點。若流動點高，和致冷劑一起來自壓縮機的潤滑劑則因為膨脹機構或蒸發器等，流動性降低，在冷凍設備的低溫部位被滯留，而引起導熱效率低下，同時會因壓縮機內的潤滑劑不夠，而使軸承磨損，有可能引起燒結等問題。
冷凍機油組合物在40℃的運動粘度為7-150mm2/s。若運動粘度低，則壓縮機中的密封性及潤滑性變低，另外，若變高，則流動點過高，能量效率也降低。最好為7-100mm2/s。另外，在冷凍循環中，冷凍機油會在壓縮機的排出處溫度增高，在膨脹機構的出口處，暴露在低溫下，所以使用于較寬的溫度范圍。因此，以粘度指數較高為好，較好在50以上，特好在80以上。通常，含有較多長鏈的鏈烴的冷凍機油粘度指數高，潤滑性能也高。
對于上述本發明的冷凍機油組合物，可以通過多個成分，例如環烷類礦物油、烷基苯油、醚油、酯油、氟油等合成油等公知的冷凍機用潤滑劑基油或將適當調整了沸點范圍的潤滑油餾分混合而得。尤其是，將原油進行常壓蒸餾及減壓蒸餾而得的潤滑油餾分適當經脫涂溶劑、溶劑提取、氫解、氫化脫蠟、溶劑脫蠟、氫化精制、硫酸洗滌、白土處理中的1種或多種精制手段組合處理得到不同沸點的多個餾分，按照上述規定比例將所得的這些不同沸點的餾分，例如沸點為250-430℃范圍的低沸點潤滑油餾分和沸點為380-600℃的高沸點潤滑油餾分，以及沸點在300℃以下的餾分和沸點在500℃以上的餾分適當混合，較簡便地制成。
另外，在本發明冷凍機油組合物中，可以摻入以下物質2，6-二-叔-丁基-p-甲酚、4，4-亞甲基-雙-(2，6-二-叔丁基-p-甲酚)、p，p’-二辛基-二苯胺等防氧化劑；苯基縮水甘油基醚、烷基縮水甘油基醚等穩定劑；磷酸三甲苯酚酯、磷酸三苯酯等耐高壓劑；甘油一油酸酯、甘油一油基醚、甘油一月桂基醚等油性添加劑；苯并三唑等金屬失活劑、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸酯等消泡劑或抑泡劑等。另外，根據需要，還可以摻入公知的去垢分散劑、粘度指數提高劑、防銹劑、防腐蝕劑、降流動點劑等添加劑。在本發明的潤滑劑中，這些添加劑的摻入量為10重量ppm-10重量％。
本發明的冷凍機油組合物雖然可以用于以R32、R134、R134a、R152、R152a等HFC和碳原子數為1-5左右的低分子量的烴和氨等作為致冷劑的冷凍機中，但是它尤其適用于以碳原子數為3或4的烴(例如可以單獨使用丙烷、n-丁烷、i-丁烷、環丙烷、環丁烷等，或將其混合使用)作為致冷劑的冷凍機中。
具體實施例方式
實施例下面，通過實施例來更詳細說明本發明。
調制供試油將原油常壓蒸餾及減壓蒸餾而得的潤滑油餾分經溶劑提取及溶劑脫蠟后，氫化精制而得到多種沸點在250-430℃的低沸點潤滑油餾分和沸點為380-600℃的高沸點潤滑油餾分。再者，為調整含氮量，對這些餾分中的一部分進行白土吸附處理。
利用這樣得到的低沸點潤滑油餾分及高沸點的潤滑油餾分，再加上這些經白土吸附處理的油以制成具有表1所示特性的供試油。
表1
評價供試油將表1中的供試油220ml注入到冷藏庫用的壓縮機中，使用30g異丁烷作為致冷劑，以下面條件進行耐久性試驗。
條件排出壓力為10kg/cm2/G、吸入壓力為0kg/cm2/G、壓縮機表面溫度(頂面)為100℃、工作時間為1000小時。
耐久性試驗后，拆卸壓縮機，對排出閥的污物及滑動部的磨損進行評估。該評價分為4檔進行A無污物或磨損B有少許的污物或磨損C有污物或磨損D多污物或多磨損評估結果表示在表2中。
表2
本發明的冷凍機油組合物是以特定比例含有300℃以下的低沸點餾分和500℃以上的高沸點餾分，且具有特定餾出溫度、％Cp、含氮量、流動點、運動粘度的組合物，所以致冷劑存在時其穩定性及潤滑性優異，同時能夠抑制在壓縮機的排出閥上生成油泥及滑動部磨損，長期使用，有能夠使冷凍機穩定運轉的特別功效。
權利要求
1.一種冷凍機油組合物，其特征在于，利用氣相色譜法的蒸餾試驗方法測得沸點在300℃以下的餾分為5-30重量％，沸點在500℃以上的餾分為5-35重量％，且利用相同方法，測得20％餾出溫度在250℃以上，n-d-M環分析的％Cp在35％以上、含氮量在10ppm以下，流動點為-20℃以下，40℃的運動粘度為7-150mm2/s。
2.根據權利要求1所述的冷凍機油組合物，其特征在于，冷凍機使用碳原子數為3或4的烴類致冷劑。
全文摘要
本發明提供一種冷凍機油組合物，即使長期使用，在壓縮機排出閥上也幾乎不生成油泥，且能夠抑制滑動部的磨損，能夠長期穩定地使冷凍機工作。該冷凍機油組合物，利用氣相色譜法的蒸餾試驗方法測得沸點在300℃以下的餾分為5－30重量％，沸點在500℃以上的餾分為5－35重量％，利用相同方法，測得20％餾出溫度在250℃以上，n－d－M環分析的％C
文檔編號C10M101/00GK1470626SQ0314863
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月12日 優先權日2002年6月14日
發明者開米貴, 高橋仁 申請人:日本能源株式會社