[发明专利]冷冻机用工作流体组合物、冷冻机油以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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

发明内容

发明要解决的问题

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。

本发明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

本发明的发明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，从而完成了本发明。

即，本发明提供以下[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，