ＨＦＣ用途のための合成冷却オイル組成物
新規の冷却組成物が本明細書中で開示されている。ある実施形態において、冷却組成物はヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物を有する。そのヒドロキシカルボン酸は８から２２の炭素原子の範囲の鎖長を有する。また組成物は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択されるキャリア流体又はベースオイルを有し、改善された流動性および熱伝導性、そして向上されたオイルの戻りを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して冷却潤滑の分野に関連する。より詳細には、本発明は本明細書中で説明される一級ハイドロフルオロカーボンおよび他の冷却剤と共に使用するための合成冷却オイル組成物に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）システム用の現在の冷却潤滑剤は、二つのカテゴリー：１）ポリオールエステル（ＰＯＥ）、ポリビニルエーテル（ＰＶＥ）およびポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）を含む広い温度範囲にわたってＨＦＣ冷却剤に可溶性である潤滑剤、および２）例えばミネラルオイル（ＭＯ）、アルキルベンゼン（ＡＢ）およびポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）であるハイドロカーボンベースのオイルのもののようなＨＦＣ冷却剤に部分的又は完全に混合しない潤滑剤に分類できる。一般に、混和性オイルはより良い冷却効率のための優れたオイルの循環をもたらすことが認められている。ＰＯＥは混和性冷却潤滑剤として最も広く用いられている。しかしながら、ＰＯＥのような混和性オイルは吸湿性である極性官能基を有しており、それはシステムおよびコンプレッサの部品にとって望ましくない。また、ＰＯＥの化学構造は、広く用いられており受け入れられている潤滑性向上添加物に非反応性である。また、ＰＯＥはＨＦＣ冷却剤の存在下において発泡を促進せず、そのことはコンプレッサの騒音レベルに望ましくない上昇をもたらす。一方、非混和性オイルは、より良いコンプレッサの耐久性をもたらし、更なる潤滑性向上添加物に対して好ましく反応する。また、その安いコストのために、非混和性オイルはＨＦＣシステムにおける使用に非常に望ましくもある。しかしながら、ＨＦＣ冷却剤とハイドロカーボンオイルの非混和性が、システムにおけるオイル層の増加を引き起こし、結果的により非効率な熱伝達と低下したステム効率とをもたらす。極端な場合、非混和性は、過剰量のオイルをシステム内に移動させてコンプレッサに戻らないようにし、結果的にオイルの枯渇およびコンプレッサにおける最終的に壊滅的な故障をもたらす。したがって、冷却コンプレッサへの適度なオイルの循環を保証することは、効率の低下および／またはコンプレッサの故障を避けるために不可欠である。ＰＯＥは、重大な潤滑性の欠陥、非発泡促進性、および高い吸湿性を有することが当業者に知られているが、適切なオイル循環を保証するという最も重要な要求のためにいまだに広く用いられている。
【０００３】
ＡＢ／ＰＯＥのような混合冷却潤滑剤システムが提案されている。そのような混和性および非混和性潤滑剤の混合システムは、一方向において非混和性オイルのオイル循環性を改善し、混和性潤滑剤の吸湿性およびシステムにおける潤滑剤の全体のコストを低減する。しかしながら、混和性および非混和性オイルの混合は、一般にコンプレッサの全体的な性能、又は純粋な混和性潤滑剤システムからの当然な変化に対して十分にシステム効率を改善しない。
【０００４】
同様に、相溶化剤が、混和性および非混和性オイル間の相互の可溶性を改善し、それによって純粋な混和性潤滑剤システムのオイル移動性と同程度の改善されたオイル移動性を可能にするための代替メカニズムとして提案されている。また、改良されたプール沸騰（pool boiling）が冷却剤と冷却オイルとの間のより高い熱伝達率をもたらし、結果的に熱伝達効率を向上することが報告されている。しかしながら、これらの提案された解決策のいずれもが完全な混和性システムに対する適切な代替物を提供することを示してはいない。したがって、対象が混和性のＰＯＥ、ＰＶＥ又はＰＡＧの化学的性質に基づいていても、又は対象が代替的な潤滑剤システムの化学的性質に基づいていても、冷却コンプレッサへのオイルの循環は、いまだにそのような研究において最重要の要素である。今日まで、非混和性潤滑剤の化学的性質に基づく潤滑剤システムは、そのようなシステムを現在完全に受け入れられている混和性システムに対する実施可能な代替案とするのに必要なシステムの効率および寿命、優れた潤滑性およびコストパフォーマンスをもたらすために、適切なオイル移動性／オイル循環性の必要なバランスを達成できていない。
【０００５】
前述のものは潤滑剤配合に対する産業界の要望を表しており、それは混和性または非混和性システムのそれぞれの欠点を有することなく、適用範囲全体にわたってＨＦＣと共に使用可能であり；向上した熱伝達およびオイル移動、向上した潤滑性を提供し、結果的にＰＯＥのような混和性潤滑剤又は非混和性配合物のいずれを用いたものよりもより効率的でコストパフォーマンスの良い冷却システムをもたらす配合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第５５９３９５７号明細書
【発明の概要】
【０００７】
当該分野におけるこれら及び他の要望は、ヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物を含む冷却組成物に対する本明細書中における実施形態において対処されている。そのヒドロキシカルボン酸は８から２２の炭素原子の範囲の鎖長を有する。また、組成物は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステルおよびそれらの組み合わせから成るグループから選択される本明細書中においてベースオイルとも呼ばれるキャリア流体を有する。
【０００８】
ある実施形態においては、冷却組成物はヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物を含む。ヒドロキシカルボン酸は少なくとも二つのカルボン酸基を有する。組成物は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択されるキャリア流体又はベースオイルを更に有する。
【０００９】
別の実施形態においては、冷却組成物はヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物を含む。ヒドロキシカルボン酸は環系を含む。組成物は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択されるキャリア流体を有する。
【００１０】
ある実施形態では、冷却組成物を作成する方法はヒドロキシカルボン酸のエステルを提供することを含む。ヒドロキシカルボン酸は８から２２炭素の鎖長を有する。方法は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから選択されるキャリア流体にエステルを添加することも含む。
【００１１】
上記記述は、以下における本発明の詳細な説明がより良く理解されるようにするために、本発明の特徴および技術的利点をかなり広く概説している。本発明の請求項の対象を形成する本発明の更なる特徴および利点は、これ以降に置いて説明される。開示される概念および特有の実施形態は、本発明と同じ目的を実施するための他の構造を改良又は設計するための基礎として容易に利用することができることが当業者によって理解されるべきである。また、そのような同等の構成は添付される請求項に規定される発明の精神および範囲から逸脱しないことが当業者によって認識されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本明細書中で説明される実施例３、５、６、７、８および９に関するＯＭＳ試験に用いられる試験装置の模式図であり、参照番号１、３、１３および２０はそれぞれのぞき窓；２はコンプレッサ；４、７、９、１４、１７および１９はそれぞれ熱電温度計；５および１８はそれぞれ圧力計；６はコンデンサ；８および１５はそれぞれファン及びモータアセンブリ；１０は拡張バルブ；１１はバイパス回路バルブ；１２はキャピラリーチューブ；１６は蒸発器を表す。
【００１３】
表記および用語
特定の用語は、特定のシステムの構成要素に言及する以下の説明および請求項全体において使用される。この文書は、名称は異なるが機能は異ならない構成要素の間で区別することを意図しない。
【００１４】
以下の考察および請求項において、「含む」および「有する」の用語は、制約がない態様で用いられており、それ故に「・・・を含むが・・・に限定されない」を意味するよう解釈されなければならない。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ある実施形態において、新規の冷却オイル組成物は、ヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物と、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択されるベースオイル潤滑剤とを有する。一般に、ヒドロキシカルボン酸エステルは、アルコールとのヒドロキシカルボン酸のエステル化の産物である。本明細書において規定されるように、ヒドロキシカルボン酸は、少なくとも一つの−ＣＯＯＨ基と少なくとも一つの単独の−ＯＨ基とを含むカルボン酸である。通常、ヒドロキシカルボン酸のエステルは、わずか一つのエステル基を有する。好適な実施形態によると、ヒドロキシカルボン酸は８から２２炭素原子の範囲である直線状の鎖長を有する。
【００１６】
少なくとも一つの実施形態においては、ヒドロキシカルボン酸はモノヒドロキシ脂肪酸である。エステル化可能なヒドロキシカルボン酸の例は、限定されることなくリシノール酸（ＲＡ）、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシラウリン酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシアラキジン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシエルカ酸、ヒドロキシリノール酸、ヒドロキシアラキドン酸およびそれらの組み合わせを含む。ある実施形態では、ヒドロキシカルボン酸はヒドロキシジカルボン酸のように一つより多くのカルボン酸基を有する。ヒドロキシポリカルボン酸の例は、限定されることなくクエン酸、リンゴ酸、酒石酸およびそれらの組み合わせを含む。更に別の実施形態において、ヒドロキシカルボン酸は、芳香族、単素環、複素環などである環構造を含む。そのようなヒドロキシ酸の例は、限定されることなくサリチル酸、ジヒドロキシ安息香酸およびそれらの組み合わせを含む。更なる実施形態において、ヒドロキシカルボン酸はハロゲン基、付加的なアルキル置換基、アミン基などを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態において、組成物は一つ以上の付加的なエステルを有する。例えば、組成物はヒドロキシカルボン酸のエステルおよび脂肪酸のエステルを有することができる。限定されることなく、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、イコサン酸、オレイン酸、２−エチルヘキサン酸およびそれらの組み合わせを含むあらゆる脂肪酸が使用可能である。さらにエステルは、エチレンオキシドより高い一つ以上の酸化物モノマーを有するアルコキシル化部を有することができる。別の実施形態においては、組成物は一つより多いヒドロキシカルボン酸のエステルを有することが好ましい。言い換えると、各々のエステルは異なるヒドロキシカルボン酸から作成することが可能である。例示的な目的のみのために、そのような実施形態において、組成物はリシノール酸エステルおよびヒドロキシステアリン酸エステルを含むことができる。
【００１８】
少なくとも一つの実施形態によると、ヒドロキシカルボン酸がエステル化される対応するアルコールは、直鎖または長鎖のアルコール、すなわち一価アルコールである。適切なアルコールの例は、限定されることなくメタノール、エタノール、カプロンアルコール、カプリルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール、カプリンアルコール、ラウリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、パルミトレイルアルコール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、エライジルアルコール、ペトロセリニルアルコール、リノリルアルコール、リノレニルアルコール、エラエオステアリルアルコール、アラキジルアルコール、ガドレイルアルコール、ベヘニルアルコール、エルキルアルコール、ブラシジルアルコール、およびそれらの組み合わせを含む。又は、ポリアルキレングリコールがヒドロキシカルボン酸と反応することが可能であり、ポリアルキレングリコールは、アルコキシル化の分野に詳しい人によって一般に理解されるポリマー開始／停止官能性のいずれをも有し、少なくとも二つの酸化物モノマー型の測定可能な比率からなるポリマー鎖を含む又はエチレンオキシドより高い単一モノマー型（プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなど）からなるポリマー鎖を含むように規定することができる。したがって、実施例は、限定されることなくジヒドロキシおよびポリヒドロキシ官能性ポリアルキレングリコールを含み、それら全てにおいてエチレンオキシドから成らない全てのポリアルキレングリコールであって、少なくとも一つのヒドロキシル官能性を有し、それ故にエステル化されることができるものを含む。
【００１９】
別の実施形態においては、アルコールはジオール又はトリオールなどのポリオールとすることができる。若しくは、アルコールは構造において、分岐、環状、又は芳香族とすることができる。
【００２０】
ある実施形態において、組成物は、重量で約１％から６０％、好ましくは約５％から約４０％、より好ましくは約１０％から約２０％のヒドロキシカルボン酸エステルを有する。組成物は、十分な量のヒドロキシカルボン酸のエステルを含むことによって、コンプレッサに戻るオイルの増加したレベルによって測定される測定可能なシステム効率の改善をもたらすことが好ましい。
【００２１】
いくつかの好適な実施形態においては、キャリア流体／ベースオイルは、ポリオールエステル、ポリビニルエーテル、又はポリアルキレングリコールなどの混和性オイルと、アルキルベンゼン、ポリアルファオレフィン、アルキル化ナフテン酸およびミネラルオイルなどの非混和性オイルとそれらの組み合わせとを有することが好ましい。
【００２２】
ある実施例においては、混和性および非混和性潤滑剤は、重量で１％の混和性オイルから重量で９９％の混和性オイルの範囲の割合で組み合わせ可能であることが好ましい。本明細書中で説明される実施形態の組成物の利点の一つは、主としてＨＦＣから構成される冷却剤と混和性あるいは非混和性である潤滑剤又はキャリア流体と組み合せて用いることができる能力である。限定ではなく説明として、本明細書中で説明される組成物と使用するためのそのような冷却材の例は、Ｒ１３４ａ，Ｒ１２５、Ｒ３２、Ｒ２３、Ｒ１４３ａ、Ｒ１１６、Ｒ１５２ａ、およびそれらの組み合わせと、イソブテン、ＣＯ２、およびＨＣＦＣ（ヒドロクロロフルオロカーボン）およびそれらの組み合わせなどの少数の冷却剤成分とを含む。
【００２３】
冷却システム内に分離した油層を形成しないように、広範な温度範囲にわたってＨＦＣの流動性を維持することが重要である。分離は、キャピラリーの詰まりおよびシステムにおける停滞の原因となるオイルの沈積をもたらすであろう。したがって、説明される実施形態の組成物は、約−１００℃から約１５０℃、好ましくは約−７０℃から約１００℃、より好ましくは約−４０℃から約２０℃の範囲である広い温度領域に渡ってＨＦＣの流動性を維持することができる。理論によって限定されることなく、オイルおよび冷却剤が均一相を形成する冷却剤の混和性に対する従来のパラダイムとは異なり、本明細書中で説明される実施形態の組成物は、オイルおよび冷却剤を分散させ、分離した流体層を回避するその能力により試験温度範囲にわたって流動性を促進すると考えられる。
【００２４】
別の実施形態においては、冷却組成物は少なくとも一つの添加物を有する。添加物成分は、潤滑性および／またはシステムの安定性を向上させるために当該分野において周知であり一般に用いられているあらゆる冷却システムの添加物とすることができる。実施例は、耐磨耗剤、極圧潤滑剤、腐食および酸化防止剤、金属表面不活性化剤、フリーラジカル捕捉剤、発泡および消泡制御剤、および漏洩検出剤などをふくむ。一般に、これらの添加物は、潤滑剤組成物全体に対して比較的少量のみが存在する。しかしながら、添加物はあらゆる適切な濃度で存在することができる。ある実施形態において、添加物成分は、重量で約０．１％未満から重量で約３％程度の各添加物の濃度で使用される。
【００２５】
これらの添加物は個々のシステムの必要性に基づいて選択可能である。ある実施形態においては、潤滑を向上させる添加物が、本明細書において説明される組成物中に含まれるであろう。そのような添加物の例は、それらの潤滑向上利点が良く特徴付けられており、アルキル又はアリルエステルのリン酸およびチオリン酸エステルを含む亜リン酸塩およびリン酸塩のファミリーを含む。これらは、ＥＰ潤滑性添加物のトリアリルリン酸塩ファミリーのメンバー、およびリン酸トリクレジルと関連する化合物とを含む。さらに、金属ジアルキルジチオリン酸塩および化合物のこのファミリーの他のメンバーが本発明の組成物において使用可能である。別の耐磨耗添加物は、トールオイル（tall oil）脂肪酸エステルなどの潤滑エステルを含む。別の実施形態においては、抗酸化剤、フリーラジカル捕捉剤、および水捕捉剤などの安定化剤が組成物に添加可能である。このカテゴリーにおける化合物は、限定されることなく、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）およびエポキシドを含むことができる。
【００２６】
添加物の添加は、使用者が結果物たる組成物を調整することでさらなる潤滑性をもたらすことを可能にする。そのようなものとして、開示される組成物は広範なＨＦＣの要望に対して最適な潤滑の要求をもたらすことができる。さらに、これらの添加物の組み合わせは、当該分野において周知のように必要に応じて採用することができる。
【００２７】
実施例
本発明の様々な例示的な実施形態を更に説明するために、以下の実施例が提供される。
【００２８】
エステルの調製および評価
実施例１−イソトリデカノールのリシノール酸エステル
リシノール酸（ＲＡ）エステルは、チタン触媒の存在下において２００℃で１２時間にわたるイソトリデカノールとのリシノール酸のエステル化によって調製された。理論上の水がエステル化から回収されると、産物は中性化および乾燥された。その後、産物は固形触媒を除去するためにフィルター濾過された。結果物のエステルは、０．３１ｍｇＫＯＨ／ｇの全酸価（ＴＡＮ）を有し、４０℃で２４センチストークス（centistokes）（cSt）の粘度を有した。ヒドロキシカルボン酸の別のエステルは、以下に説明されるように更なる実施例に関連して合成され同様に試験された。
【００２９】
卓上発泡試験は、冷却剤を有するＩＳＯ６８ＰＯＥのベースオイルに添加された１０％の処理レベルの上述のエステルによって２０℃において２００ｃｃ／分から２０ｃｃ／分の流速範囲で行われた。全ての試験は、高い又は低い流速のいずれにおいてもＨＦＣ冷却剤との使用においてそれ自体は発泡しないＩＳＯ６８ＰＯＥにおいて行われた。結果は表１に示されている。
【００３０】
実施例２−ブタノールのレシノール酸エステル
この実施例においては、エステルは実施例１に関する上述の手順に従ってレシノール酸およびブタノールのエステル化によって調製された。
【００３１】
卓上発泡試験は上述のように行われ、結果は表１に示されている。
【００３２】
ＨＦＣ流動性を試験するために、ＨＦＣ（１３４ａ）冷却剤：オイルの９０：１０の混合物からなる冷却組成物は、冷却剤中のオイルの流動性が算出された後に密閉されて−４０℃の低温槽に３０分間沈められた。冷却剤／オイルの混合物が−４０℃において完全な流動性を示した場合にはパスが記録された。結果は表１に示されている。
【００３３】
実施例３−３ｃ−ブタノールが開始したポリアルキレングリコール（butanol initiated polyalkylene glycol）のレシノール酸エステル
本実施例において、エステルは実施例１に関して上述された手順に従って、２７０ｇ／モルの分子量のブタノールが開始したポリアルキレングリコールとのレシノール酸のエステル化によって調製されており、ポリマー鎖中に５０／５０ｗｔ／ｗｔＥＯ／ＰＯ（ランダム）を含み、単一の末端ヒドロキシル基を有する。
【００３４】
卓上発泡試験は上述のとおり行われ、結果は表１に示されている。
【００３５】
ＨＦＣ流動性試験は上述のとおり行われ、結果は表１に示されている。
【００３６】
オイル移動試験（oil migrationstudy）（ＯＭＳ）は以前に説明されたミニスプリットＡ／Ｃシステム（mini-split A/C system）で行われており、それは、２０フィート（約６メートル）の戻り配管と、２５００から７０００ｒｐｍの間の圧縮速度で２４０００ｂｔｕ／時の回転式コンプレッサと、インバータとを備えており、のぞき窓がコンプレッサの汚水槽に設置されることで、１０℃及び−４０℃の中間蒸発器温度において、もしあるのであれば、詰まりを検出するためにキャピラリチューブの直後にオイルのレベルを測定することができる。使用されるＨＦＣ冷却材はＲ４１０ａ（高温用途）およびＲ４０４ａ（低温用途）であり、合計のオイル量は５００ｍｌであった。コンプレッサの汚水槽に設置されたのぞき窓は、既知量のオイルを添加することによって目盛り付けされた。その後、対応するオイル戻り量が記録されることによって、混和性潤滑剤（ＰＯＥ）が使用される際に得られるオイルの戻りの基準値と量が比較される際に向上したオイルの戻りが観察されるか否かを決定することができる。結果は以下の表１に提示される。
【００３７】
実施例４（比較）−ポリエチレングリコールのリシノール酸エステル
本実施例において、実施例１に関して上述された手順に従って、１：１のモル比でポリエチレングリコール（２００ｇ／モルの分子量）とリシノール酸のエステル化によってモノエステルが調製された。
【００３８】
卓上発泡試験は上述のように行われ、結果は表１に示されている。
【００３９】
ＨＦＣ流動性試験は上述のように行われ、結果は表１に示されている。
【００４０】
実施例５−５ａ（比較）−ポリエチレングリコールのリシノール酸ジエステル
本実施例において、２：１のモル比でリシノール酸のポリエチレングリコール（２００ｇ／モルの分子量）とのエステル化によってジエステルが調製されており、それは実施例１に関して上述されたように調製されている。
【００４１】
卓上発泡、ＨＦＣ流動性、およびＯＭＳ試験は上述のように行われており、結果は表１に示されている。
【００４２】
実施例６−６ａ−イソプロパノールのリシノール酸エステル
本実施例において、エステルはイソプロパノールのリシノール酸エステルを有し、実施例１に関して上述されたように調製された。
【００４３】
卓上発泡、ＨＦＣ流動性、およびＯＭＳ試験は上述のように行われ、結果は以下において表１に示されている。
【００４４】
実施例７（比較）ＩＳＯ６８ＰＯＥ
本実施例において、卓上発泡およびＯＭＳ試験はＩＳＯ６８ＰＯＥにおいて行われており、結果は以下において表１に示されている。
【００４５】
実施例８（比較）ＩＳＯ３２ＡＢ
本実施例において、卓上発泡、ＨＦＣ流動性およびＯＭＳ試験はＩＳＯ３２ＡＢにおいて行われており、結果は以下において表１に示されている。
【００４６】
実施例９（比較）ＩＳＯ３２ミネラルオイル
本実施例において、ＨＦＣ流動性およびＯＭＳ試験はＩＳＯ３２ミネラルオイルにおいて行われており、結果は以下において表１に示されている。
【表１】
＊キー
Ｐ−パス
Ｆ−不合格
Ｍ−低い流動性の観察
＊＊キー
Ｘ−試験の実施
Ｙ−向上したオイルの戻りの観察
【００４７】
実施例３のヒドロキシカルボン酸エステル組成物の使用は、実施例３ａおよび７の結果の比較によって示されるように、ＯＭＳ試験においてＰＯＥなどの純粋な混和性オイルシステムと比較して向上したオイルの戻りをもたらした。同様に、実施例６のヒドロキシカルボン酸エステル組成物の使用は、実施例６ａおよび７の結果の比較によって示されるように、ＯＭＳ試験において純粋な混和性システムと比較して向上したオイルの戻りをもたらした。これら両方の実施例において、基準のＰＯＥシステムと比べてオイルの量における最小限の５−１０％の増加は、コンプレッサのオイル廃液槽上に設置されたのぞき窓を介して直ちに明らかになった；いくつかの個々の実験例においては、７０％の最大値に至るオイル量の増加が観察された。最も重要なことは、実施例３ｂおよび８の結果を比較することによって示されるように、同レベルの向上がＡＢなどの非混和性オイルにおいても観察されたことである。そのような向上は、混和性および非混和性オイルシステムの両方に対してコンプレッサへの冷却オイルのより効率的な循環を表す。この予想できず驚くべき結果は前例がないと考えられる。このレベルのオイルの戻りの向上は、コンプレッサおよびシステムの性能を改善するために非常に価値がある。
【００４８】
また、卓上発泡試験において、実施例３および６のヒドロキシルカルボン酸エステルは、実施例３、３ａおよび６の実施例７との比較によって示されるようにＨＦＣ冷却剤流の存在下において混和性冷却剤オイルの発泡を促進することと、実施例３ｂ、３ｃおよび６の実施例８との比較によって示されるように、ＨＦＣ冷却剤流の存在下において非混和性冷却剤オイルの発泡を促進することとが観察された。このことは、冷却剤と組成物との間の相互作用の兆候であると解釈することができ、それは改善された熱伝達効率（および、理論的には向上したプール沸騰）を最終的にもたらす。また、改善された発泡性は、非発泡潤滑剤と比較した際に、より低いコンプレッサの騒音レベルをもたらすことが予想される。
【００４９】
本発明の好適な実施形態が示されて説明されたが、それらの変更は本発明の精神および教示から逸脱することなく当業者によって実施可能である。本明細書中で説明される実施形態は例示のみであり、限定することを意図していない。本明細書中で開示される本発明の多くの変更および改良は、本発明の範囲内である。したがって、保護の範囲は上述の説明によって限定されず、以下の請求項によってのみ限定され、その範囲は請求項の対象物の全ての同等物を含む。
【００５０】
本明細書中で引用された全ての特許、特許出願および公報の開示は、それら全体を参照することによって、本明細書中に記載されていることを補完する例示の、手順の又は他の詳細をそれらが示す範囲において、本明細書中に援用される。本開示中における参照の考察は、特に本願の優先日後の発行日を有する全ての引例について、それが本発明の先行技術であることを認めるものではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して冷却潤滑の分野に関連する。より詳細には、本発明は本明細書中で説明される一級ハイドロフルオロカーボンおよび他の冷却剤と共に使用するための合成冷却オイル組成物に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）システム用の現在の冷却潤滑剤は、二つのカテゴリー：１）ポリオールエステル（ＰＯＥ）、ポリビニルエーテル（ＰＶＥ）およびポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）を含む広い温度範囲にわたってＨＦＣ冷却剤に可溶性である潤滑剤、および２）例えばミネラルオイル（ＭＯ）、アルキルベンゼン（ＡＢ）およびポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）であるハイドロカーボンベースのオイルのもののようなＨＦＣ冷却剤に部分的又は完全に混合しない潤滑剤に分類できる。一般に、混和性オイルはより良い冷却効率のための優れたオイルの循環をもたらすことが認められている。ＰＯＥは混和性冷却潤滑剤として最も広く用いられている。しかしながら、ＰＯＥのような混和性オイルは吸湿性である極性官能基を有しており、それはシステムおよびコンプレッサの部品にとって望ましくない。また、ＰＯＥの化学構造は、広く用いられており受け入れられている潤滑性向上添加物に非反応性である。また、ＰＯＥはＨＦＣ冷却剤の存在下において発泡を促進せず、そのことはコンプレッサの騒音レベルに望ましくない上昇をもたらす。一方、非混和性オイルは、より良いコンプレッサの耐久性をもたらし、更なる潤滑性向上添加物に対して好ましく反応する。また、その安いコストのために、非混和性オイルはＨＦＣシステムにおける使用に非常に望ましくもある。しかしながら、ＨＦＣ冷却剤とハイドロカーボンオイルの非混和性が、システムにおけるオイル層の増加を引き起こし、結果的により非効率な熱伝達と低下したステム効率とをもたらす。極端な場合、非混和性は、過剰量のオイルをシステム内に移動させてコンプレッサに戻らないようにし、結果的にオイルの枯渇およびコンプレッサにおける最終的に壊滅的な故障をもたらす。したがって、冷却コンプレッサへの適度なオイルの循環を保証することは、効率の低下および／またはコンプレッサの故障を避けるために不可欠である。ＰＯＥは、重大な潤滑性の欠陥、非発泡促進性、および高い吸湿性を有することが当業者に知られているが、適切なオイル循環を保証するという最も重要な要求のためにいまだに広く用いられている。
【０００３】
ＡＢ／ＰＯＥのような混合冷却潤滑剤システムが提案されている。そのような混和性および非混和性潤滑剤の混合システムは、一方向において非混和性オイルのオイル循環性を改善し、混和性潤滑剤の吸湿性およびシステムにおける潤滑剤の全体のコストを低減する。しかしながら、混和性および非混和性オイルの混合は、一般にコンプレッサの全体的な性能、又は純粋な混和性潤滑剤システムからの当然な変化に対して十分にシステム効率を改善しない。
【０００４】
同様に、相溶化剤が、混和性および非混和性オイル間の相互の可溶性を改善し、それによって純粋な混和性潤滑剤システムのオイル移動性と同程度の改善されたオイル移動性を可能にするための代替メカニズムとして提案されている。また、改良されたプール沸騰（pool boiling）が冷却剤と冷却オイルとの間のより高い熱伝達率をもたらし、結果的に熱伝達効率を向上することが報告されている。しかしながら、これらの提案された解決策のいずれもが完全な混和性システムに対する適切な代替物を提供することを示してはいない。したがって、対象が混和性のＰＯＥ、ＰＶＥ又はＰＡＧの化学的性質に基づいていても、又は対象が代替的な潤滑剤システムの化学的性質に基づいていても、冷却コンプレッサへのオイルの循環は、いまだにそのような研究において最重要の要素である。今日まで、非混和性潤滑剤の化学的性質に基づく潤滑剤システムは、そのようなシステムを現在完全に受け入れられている混和性システムに対する実施可能な代替案とするのに必要なシステムの効率および寿命、優れた潤滑性およびコストパフォーマンスをもたらすために、適切なオイル移動性／オイル循環性の必要なバランスを達成できていない。
【０００５】
前述のものは潤滑剤配合に対する産業界の要望を表しており、それは混和性または非混和性システムのそれぞれの欠点を有することなく、適用範囲全体にわたってＨＦＣと共に使用可能であり；向上した熱伝達およびオイル移動、向上した潤滑性を提供し、結果的にＰＯＥのような混和性潤滑剤又は非混和性配合物のいずれを用いたものよりもより効率的でコストパフォーマンスの良い冷却システムをもたらす配合である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第５５９３９５７号明細書
【発明の概要】
【０００７】
当該分野におけるこれら及び他の要望は、ヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物を含む冷却組成物に対する本明細書中における実施形態において対処されている。そのヒドロキシカルボン酸は８から２２の炭素原子の範囲の鎖長を有する。また、組成物は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステルおよびそれらの組み合わせから成るグループから選択される本明細書中においてベースオイルとも呼ばれるキャリア流体を有する。
【０００８】
ある実施形態においては、冷却組成物はヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物を含む。ヒドロキシカルボン酸は少なくとも二つのカルボン酸基を有する。組成物は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択されるキャリア流体又はベースオイルを更に有する。
【０００９】
別の実施形態においては、冷却組成物はヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物を含む。ヒドロキシカルボン酸は環系を含む。組成物は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択されるキャリア流体を有する。
【００１０】
ある実施形態では、冷却組成物を作成する方法はヒドロキシカルボン酸のエステルを提供することを含む。ヒドロキシカルボン酸は８から２２炭素の鎖長を有する。方法は、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから選択されるキャリア流体にエステルを添加することも含む。
【００１１】
上記記述は、以下における本発明の詳細な説明がより良く理解されるようにするために、本発明の特徴および技術的利点をかなり広く概説している。本発明の請求項の対象を形成する本発明の更なる特徴および利点は、これ以降に置いて説明される。開示される概念および特有の実施形態は、本発明と同じ目的を実施するための他の構造を改良又は設計するための基礎として容易に利用することができることが当業者によって理解されるべきである。また、そのような同等の構成は添付される請求項に規定される発明の精神および範囲から逸脱しないことが当業者によって認識されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本明細書中で説明される実施例３、５、６、７、８および９に関するＯＭＳ試験に用いられる試験装置の模式図であり、参照番号１、３、１３および２０はそれぞれのぞき窓；２はコンプレッサ；４、７、９、１４、１７および１９はそれぞれ熱電温度計；５および１８はそれぞれ圧力計；６はコンデンサ；８および１５はそれぞれファン及びモータアセンブリ；１０は拡張バルブ；１１はバイパス回路バルブ；１２はキャピラリーチューブ；１６は蒸発器を表す。
【００１３】
表記および用語
特定の用語は、特定のシステムの構成要素に言及する以下の説明および請求項全体において使用される。この文書は、名称は異なるが機能は異ならない構成要素の間で区別することを意図しない。
【００１４】
以下の考察および請求項において、「含む」および「有する」の用語は、制約がない態様で用いられており、それ故に「・・・を含むが・・・に限定されない」を意味するよう解釈されなければならない。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ある実施形態において、新規の冷却オイル組成物は、ヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物と、アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、およびそれらの組み合わせから成るグループから選択されるベースオイル潤滑剤とを有する。一般に、ヒドロキシカルボン酸エステルは、アルコールとのヒドロキシカルボン酸のエステル化の産物である。本明細書において規定されるように、ヒドロキシカルボン酸は、少なくとも一つの−ＣＯＯＨ基と少なくとも一つの単独の−ＯＨ基とを含むカルボン酸である。通常、ヒドロキシカルボン酸のエステルは、わずか一つのエステル基を有する。好適な実施形態によると、ヒドロキシカルボン酸は８から２２炭素原子の範囲である直線状の鎖長を有する。
【００１６】
少なくとも一つの実施形態においては、ヒドロキシカルボン酸はモノヒドロキシ脂肪酸である。エステル化可能なヒドロキシカルボン酸の例は、限定されることなくリシノール酸（ＲＡ）、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシラウリン酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシアラキジン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシエルカ酸、ヒドロキシリノール酸、ヒドロキシアラキドン酸およびそれらの組み合わせを含む。ある実施形態では、ヒドロキシカルボン酸はヒドロキシジカルボン酸のように一つより多くのカルボン酸基を有する。ヒドロキシポリカルボン酸の例は、限定されることなくクエン酸、リンゴ酸、酒石酸およびそれらの組み合わせを含む。更に別の実施形態において、ヒドロキシカルボン酸は、芳香族、単素環、複素環などである環構造を含む。そのようなヒドロキシ酸の例は、限定されることなくサリチル酸、ジヒドロキシ安息香酸およびそれらの組み合わせを含む。更なる実施形態において、ヒドロキシカルボン酸はハロゲン基、付加的なアルキル置換基、アミン基などを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態において、組成物は一つ以上の付加的なエステルを有する。例えば、組成物はヒドロキシカルボン酸のエステルおよび脂肪酸のエステルを有することができる。限定されることなく、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、イコサン酸、オレイン酸、２−エチルヘキサン酸およびそれらの組み合わせを含むあらゆる脂肪酸が使用可能である。さらにエステルは、エチレンオキシドより高い一つ以上の酸化物モノマーを有するアルコキシル化部を有することができる。別の実施形態においては、組成物は一つより多いヒドロキシカルボン酸のエステルを有することが好ましい。言い換えると、各々のエステルは異なるヒドロキシカルボン酸から作成することが可能である。例示的な目的のみのために、そのような実施形態において、組成物はリシノール酸エステルおよびヒドロキシステアリン酸エステルを含むことができる。
【００１８】
少なくとも一つの実施形態によると、ヒドロキシカルボン酸がエステル化される対応するアルコールは、直鎖または長鎖のアルコール、すなわち一価アルコールである。適切なアルコールの例は、限定されることなくメタノール、エタノール、カプロンアルコール、カプリルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール、カプリンアルコール、ラウリルアルコール、イソトリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、パルミトレイルアルコール、ステアリルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール、エライジルアルコール、ペトロセリニルアルコール、リノリルアルコール、リノレニルアルコール、エラエオステアリルアルコール、アラキジルアルコール、ガドレイルアルコール、ベヘニルアルコール、エルキルアルコール、ブラシジルアルコール、およびそれらの組み合わせを含む。又は、ポリアルキレングリコールがヒドロキシカルボン酸と反応することが可能であり、ポリアルキレングリコールは、アルコキシル化の分野に詳しい人によって一般に理解されるポリマー開始／停止官能性のいずれをも有し、少なくとも二つの酸化物モノマー型の測定可能な比率からなるポリマー鎖を含む又はエチレンオキシドより高い単一モノマー型（プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなど）からなるポリマー鎖を含むように規定することができる。したがって、実施例は、限定されることなくジヒドロキシおよびポリヒドロキシ官能性ポリアルキレングリコールを含み、それら全てにおいてエチレンオキシドから成らない全てのポリアルキレングリコールであって、少なくとも一つのヒドロキシル官能性を有し、それ故にエステル化されることができるものを含む。
【００１９】
別の実施形態においては、アルコールはジオール又はトリオールなどのポリオールとすることができる。若しくは、アルコールは構造において、分岐、環状、又は芳香族とすることができる。
【００２０】
ある実施形態において、組成物は、重量で約１％から６０％、好ましくは約５％から約４０％、より好ましくは約１０％から約２０％のヒドロキシカルボン酸エステルを有する。組成物は、十分な量のヒドロキシカルボン酸のエステルを含むことによって、コンプレッサに戻るオイルの増加したレベルによって測定される測定可能なシステム効率の改善をもたらすことが好ましい。
【００２１】
いくつかの好適な実施形態においては、キャリア流体／ベースオイルは、ポリオールエステル、ポリビニルエーテル、又はポリアルキレングリコールなどの混和性オイルと、アルキルベンゼン、ポリアルファオレフィン、アルキル化ナフテン酸およびミネラルオイルなどの非混和性オイルとそれらの組み合わせとを有することが好ましい。
【００２２】
ある実施例においては、混和性および非混和性潤滑剤は、重量で１％の混和性オイルから重量で９９％の混和性オイルの範囲の割合で組み合わせ可能であることが好ましい。本明細書中で説明される実施形態の組成物の利点の一つは、主としてＨＦＣから構成される冷却剤と混和性あるいは非混和性である潤滑剤又はキャリア流体と組み合せて用いることができる能力である。限定ではなく説明として、本明細書中で説明される組成物と使用するためのそのような冷却材の例は、Ｒ１３４ａ，Ｒ１２５、Ｒ３２、Ｒ２３、Ｒ１４３ａ、Ｒ１１６、Ｒ１５２ａ、およびそれらの組み合わせと、イソブテン、ＣＯ２、およびＨＣＦＣ（ヒドロクロロフルオロカーボン）およびそれらの組み合わせなどの少数の冷却剤成分とを含む。
【００２３】
冷却システム内に分離した油層を形成しないように、広範な温度範囲にわたってＨＦＣの流動性を維持することが重要である。分離は、キャピラリーの詰まりおよびシステムにおける停滞の原因となるオイルの沈積をもたらすであろう。したがって、説明される実施形態の組成物は、約−１００℃から約１５０℃、好ましくは約−７０℃から約１００℃、より好ましくは約−４０℃から約２０℃の範囲である広い温度領域に渡ってＨＦＣの流動性を維持することができる。理論によって限定されることなく、オイルおよび冷却剤が均一相を形成する冷却剤の混和性に対する従来のパラダイムとは異なり、本明細書中で説明される実施形態の組成物は、オイルおよび冷却剤を分散させ、分離した流体層を回避するその能力により試験温度範囲にわたって流動性を促進すると考えられる。
【００２４】
別の実施形態においては、冷却組成物は少なくとも一つの添加物を有する。添加物成分は、潤滑性および／またはシステムの安定性を向上させるために当該分野において周知であり一般に用いられているあらゆる冷却システムの添加物とすることができる。実施例は、耐磨耗剤、極圧潤滑剤、腐食および酸化防止剤、金属表面不活性化剤、フリーラジカル捕捉剤、発泡および消泡制御剤、および漏洩検出剤などをふくむ。一般に、これらの添加物は、潤滑剤組成物全体に対して比較的少量のみが存在する。しかしながら、添加物はあらゆる適切な濃度で存在することができる。ある実施形態において、添加物成分は、重量で約０．１％未満から重量で約３％程度の各添加物の濃度で使用される。
【００２５】
これらの添加物は個々のシステムの必要性に基づいて選択可能である。ある実施形態においては、潤滑を向上させる添加物が、本明細書において説明される組成物中に含まれるであろう。そのような添加物の例は、それらの潤滑向上利点が良く特徴付けられており、アルキル又はアリルエステルのリン酸およびチオリン酸エステルを含む亜リン酸塩およびリン酸塩のファミリーを含む。これらは、ＥＰ潤滑性添加物のトリアリルリン酸塩ファミリーのメンバー、およびリン酸トリクレジルと関連する化合物とを含む。さらに、金属ジアルキルジチオリン酸塩および化合物のこのファミリーの他のメンバーが本発明の組成物において使用可能である。別の耐磨耗添加物は、トールオイル（tall oil）脂肪酸エステルなどの潤滑エステルを含む。別の実施形態においては、抗酸化剤、フリーラジカル捕捉剤、および水捕捉剤などの安定化剤が組成物に添加可能である。このカテゴリーにおける化合物は、限定されることなく、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）およびエポキシドを含むことができる。
【００２６】
添加物の添加は、使用者が結果物たる組成物を調整することでさらなる潤滑性をもたらすことを可能にする。そのようなものとして、開示される組成物は広範なＨＦＣの要望に対して最適な潤滑の要求をもたらすことができる。さらに、これらの添加物の組み合わせは、当該分野において周知のように必要に応じて採用することができる。
【００２７】
実施例
本発明の様々な例示的な実施形態を更に説明するために、以下の実施例が提供される。
【００２８】
エステルの調製および評価
実施例１−イソトリデカノールのリシノール酸エステル
リシノール酸（ＲＡ）エステルは、チタン触媒の存在下において２００℃で１２時間にわたるイソトリデカノールとのリシノール酸のエステル化によって調製された。理論上の水がエステル化から回収されると、産物は中性化および乾燥された。その後、産物は固形触媒を除去するためにフィルター濾過された。結果物のエステルは、０．３１ｍｇＫＯＨ／ｇの全酸価（ＴＡＮ）を有し、４０℃で２４センチストークス（centistokes）（cSt）の粘度を有した。ヒドロキシカルボン酸の別のエステルは、以下に説明されるように更なる実施例に関連して合成され同様に試験された。
【００２９】
卓上発泡試験は、冷却剤を有するＩＳＯ６８ＰＯＥのベースオイルに添加された１０％の処理レベルの上述のエステルによって２０℃において２００ｃｃ／分から２０ｃｃ／分の流速範囲で行われた。全ての試験は、高い又は低い流速のいずれにおいてもＨＦＣ冷却剤との使用においてそれ自体は発泡しないＩＳＯ６８ＰＯＥにおいて行われた。結果は表１に示されている。
【００３０】
実施例２−ブタノールのレシノール酸エステル
この実施例においては、エステルは実施例１に関する上述の手順に従ってレシノール酸およびブタノールのエステル化によって調製された。
【００３１】
卓上発泡試験は上述のように行われ、結果は表１に示されている。
【００３２】
ＨＦＣ流動性を試験するために、ＨＦＣ（１３４ａ）冷却剤：オイルの９０：１０の混合物からなる冷却組成物は、冷却剤中のオイルの流動性が算出された後に密閉されて−４０℃の低温槽に３０分間沈められた。冷却剤／オイルの混合物が−４０℃において完全な流動性を示した場合にはパスが記録された。結果は表１に示されている。
【００３３】
実施例３−３ｃ−ブタノールが開始したポリアルキレングリコール（butanol initiated polyalkylene glycol）のレシノール酸エステル
本実施例において、エステルは実施例１に関して上述された手順に従って、２７０ｇ／モルの分子量のブタノールが開始したポリアルキレングリコールとのレシノール酸のエステル化によって調製されており、ポリマー鎖中に５０／５０ｗｔ／ｗｔＥＯ／ＰＯ（ランダム）を含み、単一の末端ヒドロキシル基を有する。
【００３４】
卓上発泡試験は上述のとおり行われ、結果は表１に示されている。
【００３５】
ＨＦＣ流動性試験は上述のとおり行われ、結果は表１に示されている。
【００３６】
オイル移動試験（oil migrationstudy）（ＯＭＳ）は以前に説明されたミニスプリットＡ／Ｃシステム（mini-split A/C system）で行われており、それは、２０フィート（約６メートル）の戻り配管と、２５００から７０００ｒｐｍの間の圧縮速度で２４０００ｂｔｕ／時の回転式コンプレッサと、インバータとを備えており、のぞき窓がコンプレッサの汚水槽に設置されることで、１０℃及び−４０℃の中間蒸発器温度において、もしあるのであれば、詰まりを検出するためにキャピラリチューブの直後にオイルのレベルを測定することができる。使用されるＨＦＣ冷却材はＲ４１０ａ（高温用途）およびＲ４０４ａ（低温用途）であり、合計のオイル量は５００ｍｌであった。コンプレッサの汚水槽に設置されたのぞき窓は、既知量のオイルを添加することによって目盛り付けされた。その後、対応するオイル戻り量が記録されることによって、混和性潤滑剤（ＰＯＥ）が使用される際に得られるオイルの戻りの基準値と量が比較される際に向上したオイルの戻りが観察されるか否かを決定することができる。結果は以下の表１に提示される。
【００３７】
実施例４（比較）−ポリエチレングリコールのリシノール酸エステル
本実施例において、実施例１に関して上述された手順に従って、１：１のモル比でポリエチレングリコール（２００ｇ／モルの分子量）とリシノール酸のエステル化によってモノエステルが調製された。
【００３８】
卓上発泡試験は上述のように行われ、結果は表１に示されている。
【００３９】
ＨＦＣ流動性試験は上述のように行われ、結果は表１に示されている。
【００４０】
実施例５−５ａ（比較）−ポリエチレングリコールのリシノール酸ジエステル
本実施例において、２：１のモル比でリシノール酸のポリエチレングリコール（２００ｇ／モルの分子量）とのエステル化によってジエステルが調製されており、それは実施例１に関して上述されたように調製されている。
【００４１】
卓上発泡、ＨＦＣ流動性、およびＯＭＳ試験は上述のように行われており、結果は表１に示されている。
【００４２】
実施例６−６ａ−イソプロパノールのリシノール酸エステル
本実施例において、エステルはイソプロパノールのリシノール酸エステルを有し、実施例１に関して上述されたように調製された。
【００４３】
卓上発泡、ＨＦＣ流動性、およびＯＭＳ試験は上述のように行われ、結果は以下において表１に示されている。
【００４４】
実施例７（比較）ＩＳＯ６８ＰＯＥ
本実施例において、卓上発泡およびＯＭＳ試験はＩＳＯ６８ＰＯＥにおいて行われており、結果は以下において表１に示されている。
【００４５】
実施例８（比較）ＩＳＯ３２ＡＢ
本実施例において、卓上発泡、ＨＦＣ流動性およびＯＭＳ試験はＩＳＯ３２ＡＢにおいて行われており、結果は以下において表１に示されている。
【００４６】
実施例９（比較）ＩＳＯ３２ミネラルオイル
本実施例において、ＨＦＣ流動性およびＯＭＳ試験はＩＳＯ３２ミネラルオイルにおいて行われており、結果は以下において表１に示されている。
【表１】
＊キー
Ｐ−パス
Ｆ−不合格
Ｍ−低い流動性の観察
＊＊キー
Ｘ−試験の実施
Ｙ−向上したオイルの戻りの観察
【００４７】
実施例３のヒドロキシカルボン酸エステル組成物の使用は、実施例３ａおよび７の結果の比較によって示されるように、ＯＭＳ試験においてＰＯＥなどの純粋な混和性オイルシステムと比較して向上したオイルの戻りをもたらした。同様に、実施例６のヒドロキシカルボン酸エステル組成物の使用は、実施例６ａおよび７の結果の比較によって示されるように、ＯＭＳ試験において純粋な混和性システムと比較して向上したオイルの戻りをもたらした。これら両方の実施例において、基準のＰＯＥシステムと比べてオイルの量における最小限の５−１０％の増加は、コンプレッサのオイル廃液槽上に設置されたのぞき窓を介して直ちに明らかになった；いくつかの個々の実験例においては、７０％の最大値に至るオイル量の増加が観察された。最も重要なことは、実施例３ｂおよび８の結果を比較することによって示されるように、同レベルの向上がＡＢなどの非混和性オイルにおいても観察されたことである。そのような向上は、混和性および非混和性オイルシステムの両方に対してコンプレッサへの冷却オイルのより効率的な循環を表す。この予想できず驚くべき結果は前例がないと考えられる。このレベルのオイルの戻りの向上は、コンプレッサおよびシステムの性能を改善するために非常に価値がある。
【００４８】
また、卓上発泡試験において、実施例３および６のヒドロキシルカルボン酸エステルは、実施例３、３ａおよび６の実施例７との比較によって示されるようにＨＦＣ冷却剤流の存在下において混和性冷却剤オイルの発泡を促進することと、実施例３ｂ、３ｃおよび６の実施例８との比較によって示されるように、ＨＦＣ冷却剤流の存在下において非混和性冷却剤オイルの発泡を促進することとが観察された。このことは、冷却剤と組成物との間の相互作用の兆候であると解釈することができ、それは改善された熱伝達効率（および、理論的には向上したプール沸騰）を最終的にもたらす。また、改善された発泡性は、非発泡潤滑剤と比較した際に、より低いコンプレッサの騒音レベルをもたらすことが予想される。
【００４９】
本発明の好適な実施形態が示されて説明されたが、それらの変更は本発明の精神および教示から逸脱することなく当業者によって実施可能である。本明細書中で説明される実施形態は例示のみであり、限定することを意図していない。本明細書中で開示される本発明の多くの変更および改良は、本発明の範囲内である。したがって、保護の範囲は上述の説明によって限定されず、以下の請求項によってのみ限定され、その範囲は請求項の対象物の全ての同等物を含む。
【００５０】
本明細書中で引用された全ての特許、特許出願および公報の開示は、それら全体を参照することによって、本明細書中に記載されていることを補完する例示の、手順の又は他の詳細をそれらが示す範囲において、本明細書中に援用される。本開示中における参照の考察は、特に本願の優先日後の発行日を有する全ての引例について、それが本発明の先行技術であることを認めるものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却組成物であって、
ヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物と、
アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、及びそれらの組み合わせから成るグループから選択されるキャリア流体と
を有し、前記ヒドロキシカルボン酸は８から２２個の炭素原子の範囲の鎖長を有する。
【請求項２】
ヒドロキシカルボン酸はモノヒドロキシ脂肪酸を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項３】
ヒドロキシカルボン酸は一つより多くのカルボン酸基を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項４】
ヒドロキシカルボン酸は、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシラウリン酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシアラキジン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシリノール酸、ヒドロキシエルカ酸、ヒドロキシアラキドン酸、リシノール酸およびそれらの組み合わせから成るグループから選択される請求項１の冷却組成物。
【請求項５】
エステルは、ヒドロキシカルボン酸とアルコールとのエステルを有する請求項１の冷却組成物。
【請求項６】
アルコ−ルは、一価アルコール、直長鎖アルコール、分岐鎖アルコールおよびそれらの組み合わせからなるグループから選択される請求項５の冷却組成物。
【請求項７】
エステルはヒドロキシカルボン酸とポリアルキレングリコールとのエステルを有し、エステルはエチレンオキシドよりも高い一つ以上の酸化物モノマーを有するアルコキシル化部位を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項８】
ヒドロキシカルボン酸のエステルおよび脂肪酸のエステルの混合物を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項９】
キャリア流体は、ハイドロフルオロカーボン冷却剤と混和性である化合物を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項１０】
キャリア流体は、ハイドロフルオロカーボン冷却剤と非混和性である化合物を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項１１】
Ｒ１３４ａ、Ｒ１２５、Ｒ３２、Ｒ２３、Ｒ１４３ａ、Ｒ１１６、Ｒ１５２ａおよびそれらの組み合わせから成るグループから選択される冷却剤と、イソブテン、ＣＯ２、ＨＣＦＣおよびそれらの組み合わせから成る少数冷却剤化合物とを有する請求項１の冷却組成物。
【請求項１２】
冷却組成物を製造する方法であって、
ａ）ヒドロキシカルボン酸のエステルを提供することと、
ｂ）アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステルおよびそれらの組み合わせを添加すること
を有し、前記ヒドロキシカルボン酸は、８から２２個の炭素の鎖長を有する。
【請求項１】
冷却組成物であって、
ヒドロキシカルボン酸のエステルの混合物と、
アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステル、及びそれらの組み合わせから成るグループから選択されるキャリア流体と
を有し、前記ヒドロキシカルボン酸は８から２２個の炭素原子の範囲の鎖長を有する。
【請求項２】
ヒドロキシカルボン酸はモノヒドロキシ脂肪酸を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項３】
ヒドロキシカルボン酸は一つより多くのカルボン酸基を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項４】
ヒドロキシカルボン酸は、ヒドロキシステアリン酸、ヒドロキシラウリン酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシアラキジン酸、ヒドロキシパルミチン酸、ヒドロキシリノール酸、ヒドロキシエルカ酸、ヒドロキシアラキドン酸、リシノール酸およびそれらの組み合わせから成るグループから選択される請求項１の冷却組成物。
【請求項５】
エステルは、ヒドロキシカルボン酸とアルコールとのエステルを有する請求項１の冷却組成物。
【請求項６】
アルコ−ルは、一価アルコール、直長鎖アルコール、分岐鎖アルコールおよびそれらの組み合わせからなるグループから選択される請求項５の冷却組成物。
【請求項７】
エステルはヒドロキシカルボン酸とポリアルキレングリコールとのエステルを有し、エステルはエチレンオキシドよりも高い一つ以上の酸化物モノマーを有するアルコキシル化部位を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項８】
ヒドロキシカルボン酸のエステルおよび脂肪酸のエステルの混合物を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項９】
キャリア流体は、ハイドロフルオロカーボン冷却剤と混和性である化合物を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項１０】
キャリア流体は、ハイドロフルオロカーボン冷却剤と非混和性である化合物を有する請求項１の冷却組成物。
【請求項１１】
Ｒ１３４ａ、Ｒ１２５、Ｒ３２、Ｒ２３、Ｒ１４３ａ、Ｒ１１６、Ｒ１５２ａおよびそれらの組み合わせから成るグループから選択される冷却剤と、イソブテン、ＣＯ２、ＨＣＦＣおよびそれらの組み合わせから成る少数冷却剤化合物とを有する請求項１の冷却組成物。
【請求項１２】
冷却組成物を製造する方法であって、
ａ）ヒドロキシカルボン酸のエステルを提供することと、
ｂ）アルキルベンゼン、アルキル化ナフテン酸、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリアルファオレフィン、ミネラルオイル、ポリオールエステルおよびそれらの組み合わせを添加すること
を有し、前記ヒドロキシカルボン酸は、８から２２個の炭素の鎖長を有する。
【図１】
【公表番号】特表２０１０−５０３７５７（Ｐ２０１０−５０３７５７Ａ）
【公表日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２８５０７（Ｐ２００９−５２８５０７）
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７８５４２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０３４０８８
【国際公開日】平成２０年３月２０日（２００８．３．２０）
【出願人】（５０８０２９８５９）シュリーブ ケミカル プロダクツ インコーポレーテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０７８５４２
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０３４０８８
【国際公開日】平成２０年３月２０日（２００８．３．２０）
【出願人】（５０８０２９８５９）シュリーブ ケミカル プロダクツ インコーポレーテッド (2)
【Ｆターム（参考）】
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