[发明专利]用于制冷的组合物和方法

说明书

本发明涉及与制冷剂一起用于压缩制冷和空调系统的润滑剂。更具体地说，本发明涉及与有1-4个碳原子的饱和烃一起使用的润滑剂，饱和烃被至少一个氯或氟原子部分或全部取代，其标准沸点为-80℃至+50℃。本发明具体涉及与四氟乙烷（例如1，1，1，2-四氟乙烷（HFC-134a）和1，1，2，2-四氟乙烷（HFC-134）等）、其次与五氟乙烷（HFC-125）一起使用的润滑剂。这些化合物被当作二氯二氟甲烷（CFC-12）的替换品，尤其是在汽车空调系统中。本发明的润滑剂不仅在汽车空调系统的整个运行温度范围内都与HFC-134a等完全混溶，而且在此温度范围内也与CFC-12完全混溶。因此，在从CFC-12向HFC-134a过渡期间，它们可以与CFC-12一起在同一系统内使用。

用CFC-12作制冷剂的制冷系统通常用矿物油来润滑压缩机（例如见1980        ASHRAE系统手册第32章中的讨论）。在制冷系统的整个温度范围，即-45℃至65℃，CFC-12与上述矿物油完全混溶。在汽车空调中，与CFC-12一起使用的常常是100°F的粘度约为500        SUS（赛波特通用秒数）的石蜡油和环烃油。这些油的“倾点”低于-20℃，210°F的粘度约为55        SUS，并且在-10℃至100℃的温度范围内与CFC-12制冷剂完全混溶。因此，溶在制冷剂中的油流过空调系统中的制冷回路并与制冷剂一起返回到压缩机。虽然由于制冷剂的蒸发造成的低温可能使油聚集，但在冷凝期间它并不分离。与此同时，润滑压缩机的这种油会含有一些制冷剂，这可能会影响其润滑性质。

当在这些制冷系统中用HFC-134a或HFC-134代替CFC-12时，最好是能使用与CFC-12一起用的同一种油。这样就不需要设备有重大的变动，系统所使用的条件也无需大的改变。如果在系统运行期间润滑剂与制冷剂分离，可能会产生严重问题，即，压缩机可能润滑不足。这在汽车空调系统中可能最为严重，因为压缩机不是分开润滑，制冷剂与润滑剂的混合物在整个系统内循环。但是遗憾的是，矿物油与四氟乙烷基本上不混溶。

ASHRAE的两份最近的出版物讨论了与润滑剂和制冷剂分离有关的问题。它们是kruse和Schroeder的“制冷系统和热泵中润滑的基础”，登载在ASHRAE        Transactions第90卷，Part2B，763-782页（1984年）;和Spauschus的“制冷和空调压缩机用润滑剂的评价”，刊登在上述刊物同一期的784-798页。

总之，在混合物组成和操作温度的整个范围内与油不完全混溶的制冷剂，随着温度从室温升高或降低，可能会变得混溶或不混溶。不混溶区域可能呈现各种形状，即抛物线形或非抛物线形。作为抛物线，混溶温度对混合物中油百分含量的曲线可能将其开口或凹下部分朝向低温或高温。抛物线的闭口或凸出部分则分别代表最高或最低温度，高于或低于该温度时制冷剂与润滑油完全混溶。这些温度称作最高或最低“会溶温度”。除抛物线外，这些曲线可能呈歪斜的抛物线形，或是斜率变化的曲线，在曲线之上或之下发生不混溶现象。

本发明的目的之一是提供一种润滑油与四氟乙烷等制冷剂（例如HFC-134a）的组合，使混溶区包括在压缩制冷中遇到的整个温度和组成范围，即，在-45℃到至少20℃、最好是到HFC-134 a的临界温度100℃，所有组合物都完全混溶。另一目的则是提供在压缩制冷中使用上述组合物的方法。