[发明专利]压缩型冷冻机用润滑油以及使用其的冷冻装置

说明书

技术领域

本发明涉及压缩型冷冻机用润滑油，更具体地说，涉及使用天然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

以往，在冷冻机例如含有压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的压缩型冷冻循环中，使用CFC(含氯氟烃)或HCFC(氢氯氟烃)作为制冷剂，还与它们一起制备了很多种润滑油使用。 

然而，以往作为制冷剂使用的该氟利昂化合物在释放到大气中时会破坏臭氧层，可能引发环境污染问题。 

近来，从应对环境污染的角度考虑，人们开发了可作为其替代品的HFC(氢氟烃)，以1，1，1，2-四氟乙烷(R-134a)为代表的、对环境污染的危险性小的各种所谓替代氟利昂已经出现在市场中。 

但是，上述HFC也有使地球暖化的能力高等问题，近年来人们开始考虑使用没有上述问题的天然制冷剂等。 

另一方面，作为几乎不会破坏臭氧层或对地球暖化有影响的天然制冷剂，作为未来的制冷剂，人们对碳酸气体(二氧化碳)、氨、烃气体进行了研究。 

例如，碳酸气体(二氧化碳)对环境无害，在对人体的安全性方面优异，并且还具有以下优点：i)接近于经济的最佳水准的压力，ii)与以往的制冷剂相比有非常小的压力比，iii)与通常的油和机械的结构材料具有优异的相适性，iv)可随处简单地获得，v)无需回收，非常便宜等，以往一直作为一些冷冻机等的制冷剂使用，近年来，人们探讨将其作为汽车空调和热水用加热泵的制冷剂使用。 

通常，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，在上述压缩型冷冻机润滑油中，冷冻装置的润滑油——冷冻机油与制冷剂的混合液体在该密闭体系内循环。 

上述压缩型冷冻机中，通常压缩机内是高温，而冷却器内为低温，因此必须确保制冷剂和润滑油在由低温至高温的宽温度范围不会相分 离地在该体系内循环。当然这也根据装置的种类而不同。 

通常，使制冷剂与润滑油不发生相分离地相容的温度区域优选-20℃以下至0℃以上的范围，特别是高温侧优选10℃以上。 

如果在冷冻机的运转中发生相分离，则对装置的寿命或效率有显著不良影响。 

例如，如果在压缩机部分发生制冷剂与润滑油的相分离，则可动部分润滑不良，引发烧结等，装置的寿命显著缩短，而在蒸发器内发生相分离，则存在粘度高的润滑油，导致热交换效率降低。 

另外，压缩型冷冻机用润滑油是为了润滑冷冻机的可动部分而使用的，因此润滑性能当然也非常重要。 

特别是由于压缩机内是高温，可保持润滑时必要的油膜的粘度是很重要的。 

所必需的粘度根据所使用的压缩机的种类、使用条件而不同，通常，在与制冷剂混合之前的润滑油的粘度(运动粘度)优选在100℃下为1-50mm²/s，特别优选5-20mm²/s。 

粘度比该范围低则油膜变薄，容易引发润滑不良，比该范围高则热交换效率降低。 

另一方面，在像汽车空调那样设想在寒冷地区使用的情况下，为了确保低温下的启动性，必须保证在低温下润滑油的粘度不会过高，要求流点低和粘度指数高。 

通常，流点为-20℃，优选-30℃以下，进一步优选-40℃以下，粘度指数至少为80以上，优选100以上，进一步优选120以上。 

并且，冷冻机油除制冷剂相容性、低温流动性之外，还要求润滑性或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，以往在将通常使用的氟利昂类制冷剂用冷冻机油与天然制冷剂例如二氧化碳制冷剂共同使用时，难以满足所要求的很多特性。 

人们对适合与天然制冷剂、尤其是二氧化碳制冷剂共同使用的新型冷冻机油进行了开发，发现聚亚烷基二醇(PAG)与二氧化碳制冷剂的相容性较高，低温流动性、水解稳定性也优异，因此作为二氧化碳制冷剂用冷冻机油的基材之一受到人们的关注(例如参照专利文献1)。 

但是，上述现有技术的PAG类冷冻机油虽然在二氧化碳制冷剂的 比例低的组成中显示相容性，但其相容区域并不足够。 

因此，为了在上述冷冻机油中获得充分的制冷剂相容性，采取了使PAG粘度降低的方法，但这种情况下容易发生润滑性或稳定性不充分的恶性循环。 

专利文献1：日本特开平10-46169号公报 

发明内容