[发明专利]压缩型冷冻机用润滑油以及使用该润滑油的冷冻装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种压缩型冷冻机用润滑油，更详细地涉及一种使用 天然类制冷剂的压缩型冷冻机用润滑油以及使用该润滑油的冷冻装 置。

背景技术

以前，在冷冻机，例如包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的 压缩式冷冻循环中，作为制冷剂使用CFC(氯氟烃)、HCFC(氢氯氟烃)， 或者与它们并用来制造使用多种润滑油。

然而，以前作为制冷剂使用的这些氟隆(フロン)化合物，被释放到 大气中时，担心其可能会破坏臭氧层，导致环境污染问题。

近年来，从处理该环境污染方面考虑，开展了可以成为其代替品 的HFC(氢氟烃)的开发，即以1，1，1，2-四氟乙烷(R-134a)为代表的、对 环境污染可能性小的各种所谓氟隆代替品逐渐进入市场。

但是，这种HFC中，仍然存在全球暖化能量高等问题，近年来正 在考虑使用不存在这种问题的天然类制冷剂。

另一方面，作为不会破坏臭氧层、且对全球变暖几乎没有影响的 天然类制冷剂，正在研究碳酸气体(二氧化碳)、氨气、烃类气体作为不 久的将来的制冷剂。

例如，碳酸气体(二氧化碳)对环境无害，从对人的安全性的观点来 看是优良的制冷剂，而且还具有以下优点：i)接近经济上最适水平的压 力、ii)与以前的制冷剂相比，压力比非常小、iii)对于通常的油和机械 的构造材料具有优异的适应性、iv)无论何处均可简单地获得、v)不需 要回收，非常廉价等，一直以来作为一部分冷冻机等的制冷剂被使用， 近年来正在研究其作为汽车空调、热水供应用热泵的制冷剂的应用。

一般，压缩型冷冻机至少由压缩机、冷凝器、膨胀结构(膨胀阀等)、 蒸发器等构成，其结构为：在这种压缩型冷冻机润滑油中作为冷冻装 置润滑油的冷冻机油和制冷剂的混合液体，在该密闭系统内循环。

在这种压缩型冷冻机中，虽然装置的种类也有影响，但是一般在 压缩机内为高温、在冷却器内为低温，因此需要制冷剂和润滑油在从 低温到高温的较宽温度范围内不发生相分离，而在该系统内循环。

一般，作为制冷剂和润滑油不发生相分离而相溶的温度区域，优 选为-20℃以下至0℃以上的范围，特别优选高温侧为10℃以上。

但是，如果在冷冻机的运转中发生相分离，那么会对装置的寿命 和效率产生显著的不良影响。

例如，如果在压缩机部分制冷剂和润滑油发生相分离，则活动部 会变得润滑不良，从而引起烧结等使装置的寿命显著缩短；另一方面 如果在蒸发器内发生相分离，则由于存在粘度高的润滑油而导致热交 换的效率降低。

另外，使用压缩型冷冻机用润滑油的目的是润滑冷冻机的活动部 分，所以其润滑性能当然也是很重要的。

特别是由于压缩机内为高温，所以能够保持润滑所必要的油膜的 粘度是很重要的。

必要的粘度，根据所用的压缩机的种类、使用条件而不同，通常， 与制冷剂混合之前的润滑油的粘度(运动粘度)在100℃下优选为1～ 50mm²/s，特别优选为5～20mm²/s。

如果粘度低于该范围，则油膜变薄容易引起润滑不良；如果粘度 高于该范围，则热交换的效率降低。

另一方面，假设如汽车空调等在寒冷处使用时，为确保低温下的 起动性，在低温下润滑油的粘度不能过高是必须的，而且要求流动点 低以及高粘度指数。

通常，流动点为-20℃，优选为-30℃以下，更优选为-40℃以下； 粘度指数至少为80以上，优选为100以上，更优选为120以上。

进而，对于冷冻机油，除了制冷剂相溶性、低温流动性之外，还 要求润滑性、水解稳定性等各种特性。

但是，这些冷冻机油的特性容易受制冷剂种类的影响，以前常用 的氟隆类制冷剂用冷冻机油与天然类制冷剂(例如二氧化碳制冷剂)一 起使用时，难以满足众多的要求特性。

因此，正在开发适合与天然类制冷剂，特别是二氧化碳制冷剂一 起使用的新型冷冻机油，聚亚烷基二醇(PAG)对二氧化碳制冷剂的相溶 性较低，但低温流动性、水解稳定性优异，因此作为二氧化碳制冷剂 用冷冻机油的基材之一备受关注(例如参照专利文献1)。

但是，上述现有的PAG类冷冻机油，虽然在二氧化碳制冷剂比率 较低的组成中显示出相溶性，但其相溶领域不一定充分。