[发明专利]压缩型制冷机用润滑油

说明书

本发明涉及用于压缩型制冷机的润滑油。本发明具体涉及可用于压缩型制冷机的一种润滑油，制冷机使用含有五氟乙烷的氢氟烃制冷剂，该润滑油包括聚乙烯醚化合物，表现出与含有五氟乙烷的氢氟烃制冷剂有优异的相容性，其中制冷剂代替对环境造成污染的氯氟烃，该润滑油的固有体积电阻在80℃是10¹²Ω·cm或更多，并展现优异的稳定性和润滑性。

压缩型制冷机的构造至少有压缩机，冷凝器，膨胀机械(诸如膨胀阀和毛细管)，蒸发器和干燥器，并有一种结构，使制冷剂和润滑油的混合流体在封闭体系内循环。尽管压缩型制冷机根据机械类型有不同情况，但在其中压缩机里的温度一般是高的而在制冷室却是低的，这一般需要制冷剂和润滑油在体系内循环而不会在宽广温度范围内造成相的分离。制冷剂和润滑油混合物在高温一侧和在低温一侧一般有相分离的区域。低温一侧的相分离区域内最高温度优选-10℃或更低，更优选-20℃或更低。而高温一侧相分离区域内最低温度优选30℃或更高，更优选40℃或更高。当制冷机作业期间发生相分离时，装置的效率和寿命大大受损。例如，当制冷剂和润滑油在压缩机部分发生相分离时，运动部件的润滑受到损坏，并且发生窒塞会使装置寿命有很大程度降低。当在蒸发器内发生相分离时，热交换效率由于存在润滑油的高粘度而降低。

由于制冷机使用润滑油的目的是润滑制冷机内的运动部件，润滑性能当然重要。特别是压缩机内温度较高，润滑需要的油膜所持有的粘度特别重要。所要求的粘度可以不同，取决于所用压缩机类型和工作条件，并且润滑油在混合制冷剂之前一般优选其运动粘度在40℃时为5-200cSt，更优选5-100cSt。当粘度低于这个范围时，油膜变薄使润滑不充分。而粘度高于这个范围时会降低热交换效率。

电动制冷机和空调都将马达和压缩机建成一体，要求它们所用的润滑油会高度的电绝缘性。一般要求固有体积电阻在80℃时为10¹²Ω·cm或更高。电阻低于这个值时会加大漏电能力。还要求润滑油的高稳定性。例如，当通过水解等形成有机酸时，尽管腐蚀和磨损程度取决于有机酸的量，但总是趋于发生装置的腐蚀和磨损。

作为压缩型制冷机特别是空调的制冷剂，以前主要使用一氯二氟甲烷(下文记作R22)或重量比是48.8与51.2的一氯二氟甲烷与一氯五氟乙烷(下文记作R502)的混合物。作为润滑油，使用各种类型的矿物油或合成油都能满足上述所要求的性能。但是R22和R502由于有破坏臭氧层造成环境污染的能力，其使用在全球受到更加严格的限制。出于这个原因，引人注目的新型制冷剂是氢氟烃，代表性的是1,1,1,2-四氟乙烷，二氟甲烷，五氟乙烷和1,1,1-三氟乙烷(下文分别记作R134a,R32,R125和R143a)。特别优选R134a,R32,R125和R143a的氢氟烃作压缩型制冷机的制冷剂，因为基本没有破坏臭氧层的能力。但是上述氢氟烃单独使用时也有问题。例如“Energy Shigen”(能源)Vol.,16,No.5,p474报导：(1)当R134a用于空调代替R22时，运行压力低，同使用R22情况相比，运行能力降低大约40％，运行效率降低大约5％；(2)R32同R22相比表现较高效率但处于高压力运行，并且是轻度可燃；以及(3)R125尽管不可燃但有较低的临界压力会降低效率。R143a的问题类似R32的可燃性。

使用压缩型制冷机的制冷剂而并不改变目前所用制冷机的构造，这是合乎要求的。但是，由于上述问题实际上必须使用上述混合氢氟烃制冷剂。而且从效率角度出发，要求使用可燃的R32和R143a代替目前使用的R22和R502,R125或R134a混合到R32或R143a可得到不可燃性。在R22和R502替换致冷剂国际论文(The International Symposiumon R22 & R502 Alternative Refrigerants,1994,p166)中叙述了R32和R134a的混合物在R32含量为56wt％或更多时可燃。从不可燃角度考虑，含有45％或更多不可燃氢氟烃诸如R125和R134a的制冷剂是合乎要求的，尽管根据制冷剂的组成其含量可以不同。

另一方面，制冷剂可在各种制冷体系情况下使用，而含有氢氟烃制冷剂的组分在制冷体系的各种部件中有很大程度的不同，这是不合要求的。制冷剂在一种制冷体系中是气态以及液态。因此，当以混合物使用的氢氟烃沸点有很大不同时，就有可能是混合制冷剂的组分由于上述原因在制冷体系的各种部件中有很大程度不同。