冷冻机油组合物和应用该冷冻机油组合物的压缩机和制冷设备的制作方法
【专利摘要】本发明提出了冷冻机油组合物及其设备，包括烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂中的至少一种，以及含氧类合成冷冻机油，其中，含氧类合成冷冻机油中的碳原子与氧原子质量比不大于5。利用该组合物和设备可以有效改善压缩机可靠性和系统性能的制冷装置。
【专利说明】冷冻机油组合物和应用该冷冻机油组合物的压缩机和制冷设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料领域，具体而言，本发明涉及冷冻机油组合物和应用该冷冻机油组合物的压缩机和制冷设备。
【背景技术】
[0002]近年来，由于传统的氟利昂R22冷媒对臭氧层有破坏作用，经由蒙特利尔国际条约规定对R22的使用量进行限制并于将来停止使用。另外，随着全球气温变暖，从地球变暖系数GWP考虑，高GWP的R410A冷媒等最终也会被低GWP冷媒所替代。目前业界正在寻找一种环保冷媒进行开发。R32作为不含氯的氟化烃类以及全球变暖指数(GWP)较低的候补制冷剂之一，以其环保、能效高、成本低等特点受到行业界的关注，以及以R32为主体的合成制冷剂均被行业界所关注。
[0003]但是R290和R32用于压缩冷冻机时，采用现行冷冻机油如矿物油、烷基苯、合成POE油等作为润滑油时，均不太理想。R290制冷剂由于与油品完全溶解，因此降低了基础油粘度，降低了润滑效果，从而导致压缩机耐磨性和密封性下降，压缩机性能和寿命大大减少。
[0004]R32制冷剂则相反，与油品相溶性较差，在_20°C~50°C范围内出现油和冷媒分离的现象。如果制冷系统中采用与冷媒不相溶的润滑油，在系统中蒸发器上容易造成油和冷媒的分层，润滑油不容易回到压缩机内，造成压缩机运动部件缺油，影响压缩机的可靠性。同时滞留在蒸发器上的油品又会影响蒸发器的热交换效率，造成系统效率下降。
[0005]因此，需要研究得到一种具有适当相容性的冷冻机油和制冷剂的组合物，以待进一步提高压缩机的工作性能。`
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种冷冻机油组合物和应用该冷冻机油组合物的压缩机和制冷设备，利用该冷冻机油组合物可以有效提高压缩机的可靠性和系统性能。
[0007]在本发明的第一个方面，本发明提出了一种冷冻机油组合物，所述冷冻机油组合物包括烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂中的至少一种，以及含氧类合成冷冻机油。根据本发明的实施例，所述含氧类合成冷冻机油中的碳原子与氧原子质量比不大于5。采用该冷冻机油组合物可以有效改善压缩机的可靠性，提高蒸发器的热交换效率和系统效率。
[0008]另外，根据本发明上述实施例的冷冻机油组合物还可以具有如下附加的技术特征:
[0009]根据本发明的实施例，所述含氧类合成冷冻机油中氧原子的含量不小于10重量％。氧原子含量过低的话，冷冻机油的极性过小，与冷媒的相溶性变差，因此要求冷冻机油具有一定的极性，提出氧原子含量不小于10重量％。[0010]根据本发明的实施例，所述含氧类合成冷冻机油在40摄氏度时的运动粘度为2~200mm2/s。由此可以进一步提高含氧类冷冻机油的润滑作用，以便进一步提高压缩机的耐磨性能和密封性能。
[0011]根据本发明的实施例，所述含氧类合成冷冻机油为聚链烷二醇醚(PAG)、聚乙烯醚(PVE)、多元醇酯(POE)和聚碳酸酯的至少一种。由此可以进一步提高润滑作用。
[0012]根据本发明的实施例，所述含氧类合成冷冻机油含有:0.1~5.0重量％的极压添加剂；0.01~2重量％的抗氧化剂；0.01~2.0重量％的酸清除剂；以及Ippm~IOOppm的金属钝化剂。由此可以进一步提高冷冻机油的润滑性、稳定性以及耐久性能。
[0013]根据本发明的实施例，所述冷冻机油组合物中，所述氢氟碳制冷剂为R32。由此使得冷冻机油与该制冷剂配合使用达到良好的润滑作用，以便更好的支持压缩机的运转。
[0014]根据本发明的实施例，所述冷冻机油组合物中所述烃类制冷剂为选自乙烷、丙烷、丁烷和异丁烷的至少一种。由此使得冷冻机油与该制冷剂配合使用达到良好的润滑作用，以便更好的支持压缩机的运转。
[0015]根据本发明的实施例，所述冷冻机油组合物包含:5~95重量份的所述含氧类合成冷冻机油；以及5~95重量份的所述烃类制冷剂或者氢氟碳类制冷剂。以便能够显著提高润滑剂的综合性能。
[0016]在本发明的第二个方面，本发明提出了一种压缩机，所述压缩机采用上述实施例的所述冷冻机油组合物。由此能够显著提高压缩机的工作效率以及性能，以便最大限度的延长压缩机使用寿命。
[0017]在本发明的第三个方面，本发明提出了一种制冷设备，所述制冷设备包括上述实施例所述压缩机。由此能够显`著提高制冷设备的综合制冷性能，以便有效提高制冷设备的使用寿命。
[0018]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【具体实施方式】
[0019]下面详细描述本发明的实施例，下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0020]本发明的是基于发明人的下列发现完成的:
[0021]发明人发现，现有的制冷剂和润滑油组合物多存在润滑油与制冷剂的完全溶解和分层较严重的现象，导致润滑油过多溶解在制冷剂中无法达到润滑的作用，使得压缩机耐磨性和密封性下降，压缩机性能降低、寿命减少，或者残留在蒸发器内，影响蒸发器的热交换效率，造成系统效率下降。本发明的发明人着重解决润滑油与制冷剂的相容性，通过调节润滑油中的碳氧含量比值进而对润滑油的极性进行调节，从而得到具有更加合适冷媒溶解度的润滑油和制冷剂组合物，使得润滑剂发挥较好的润滑作用，进而完成本发明。
[0022]根据本发明的具体实施例，本发明中提到的“溶解度”是指在一定温度和压力下，溶解在润滑油中液体制冷剂的质量占润滑油和制冷剂混合物总质量的百分含量。
[0023]为此，在本发明的第一个方面，本发明提出了一种冷冻机油组合物。根据本发明一个实施例，该组合物包括:烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂中的至少一种，以及含氧类合成冷冻机油。其中，含氧类合成冷冻机油中的碳原子与氧原子质量比不大于5。根据本发明的具体实施例，上述冷冻机油组合物中，润滑油与制冷剂之间具有适当的溶解度，使得该组合物能够很好的发挥润滑剂的润滑作用。根据本发明的具体实施例，由于含氧类合成冷冻机油中的碳原子与氧原子质量比不大于5，进而使得该润滑油具有适当的极性，与烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂之间能够保持适当的相溶性，该含氧类合成冷冻机油在烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂中具有适当的溶解度，进而能够更好的发挥含氧类合成冷冻机油的润滑作用。
[0024]根据本发明一个实施例，含氧类合成冷冻机油中氧原子的含量不小于10重量％。由此具有该氧原子含量的含氧类合成冷冻机油具有适当的极性，具有该极性的含氧类合成冷冻机油能够保持其与烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂之间具有适当的相溶性。进而可以使得含氧类合成冷冻机油返回其润滑作用。由此可以进一步提高压缩机的耐磨性和密封性，进而提高压缩机的可靠性和寿命。
[0025]根据本发明一个实施例，含氧类合成冷冻机油在40摄氏度时的运动粘度为2~200mm2/s。以便使得该冷冻机油能够有效的发挥较佳的润滑作用。同时可以更加确信的保证该含氧类合成冷冻机油与烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂之间具有适当的相溶性，更好地发挥其润滑作用，保证压缩机和换热器优质运行，提高系统效率。
[0026]根据本发明一个实施例，含氧类合成冷冻机油的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，含氧类合成冷冻机油可以为聚链烷二醇醚(PAG)、聚乙烯醚(PVE)、多元醇酯(POE)和聚碳酸酯的至少一种。由此可以使得其与烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂配合使用发挥良好的润滑作用，提高压缩机性能和系统效率。
[0027]根据本发明实施例，含氧类合成冷冻机油含有:0.1~5.0重量％的极压添加剂；
0.01~2重量％的抗氧化剂；0.01~2.0重量％的酸清除剂；以及Ippm~IOOppm的金属钝化剂。由此提高冷冻机油的润滑性、稳定性以及耐久性能，以便使得该冷冻机油能够发挥较佳的润滑作用。根据本发明 的具体实施例，极压添加剂的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，极压添加剂可以为磷酸的一个以上的羟基被酯化而得的磷酸酯。由此可以达到在运动部件表面形成一层保护膜，有利于减轻运动部件的磨损，由此可以进一步提高冷冻机油的润滑性能。根据本发明的具体实施例，抗氧化剂可以与油中酸性物质和金属碎屑等氧化因子进行反应，减少这些氧化因子对油品的劣化作用，延长油品的使用寿命。根据本发明的具体实施例，添加适量的酸清除剂可以将油中生成的酸性物质进行捕捉、中和，降低油品劣化，延长油品寿命，由此可以对含氧类合成冷冻机油的极性进行调节，由此可以使得含氧类合成冷冻机油与制冷剂能够适当混合，以便进一步提冷冻机油组合物的润滑性能以及制冷性能。根据本发明的具体实施例，上述冷冻机油组合物中含有极微量的金属钝化剂，由此可以进一步减少运动部件镀铜的发生。
[0028]根据本发明一个实施例，氢氟碳制冷剂的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，氢氟碳制冷剂可以为R32。R32制冷剂作为不含氯的氟化烃类以及全球变暖指数(GffP)较低的制冷剂，因此具有环保、能效高和成本低等优异特点。同时采用R32制冷剂与含氧类合成冷冻机油配合使用，可以使含氧类合成冷冻机油具有适当的溶解度，以便更好的发挥润滑油的润滑作用，由此可以进一步提高压缩机的性能，延长使用寿命。
[0029]根据本发明一个实施例，烃类制冷剂的类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，烃类制冷剂可以为选自乙烷、丙烷、丁烷和异丁烷的至少一种。由此采用该制冷剂能够使得含氧类合成冷冻机油具有适当的溶解度，由此可以进一步提高压缩机的性能，延长使用寿命。[0030]根据本发明一个实施例，冷冻机油组合物包含:5~95重量份的所述含氧类合成冷冻机油；以及5~95重量份的所述烃类制冷剂或者氢氟碳类制冷剂。以便能够最大限度提高润滑剂的综合性能。
[0031]在本发明的第二个方面，本发明提出了一种压缩机，根据本发明的具体实施例，该压缩机采用上述任一实施例的冷冻机油组合物。由于该冷冻机油组合物中含氧类合成冷冻机油具有适当的极性，使其在烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂中具有适当的溶解度，进而使得该冷冻机油组合物具有良好的润滑性能。本发明的压缩机由于采用该冷冻机油组合物，因此该压缩机具有良好的耐磨性和密封性。前面关于冷冻机油组合物的特征和优点所进行的描述，仍适用于该制冷设备，在此不再赘述。
[0032]在本发明的第三个方面，本发明提出了一种制冷设备，根据本发明的具体实施例，该制冷设备包括上述实施例的压缩机。由于上述压缩机具有性能较佳的冷冻机油组合物使得压缩机的综合性能得到显著提高，因此，采用上述具有高性能的压缩机，能够显著提高制冷设备的综合制冷性能，以便进一步提高制冷设备的制冷效率以及制冷设备的使用寿命。根据本发明的实施例，制冷设备的例子可以包括空调、冰箱、冷冻机等。前面关于冷冻机油组合物的特征和优点所进行的描述，仍适用于该制冷设备，在此不再赘述。
[0033]下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
[0034]实施例1
[0035]冷冻机油组合物:制冷剂为R32，润滑油为新多元醇酯(POE) (C/0=4.5/1)。
[0036]实施例2
[0037]冷冻机油组合物:制冷剂为R290，润滑油为聚链烷二醇醚(PAG) (C/0=3.1/1)。
[0038]实施例3
[0039]冷冻机油组合物:制冷剂为R290，润滑油为聚链烷二醇醚(PAG) (C/0=2.6/1)。
[0040]对比例I
[0041]冷冻机油组合物:制冷剂为R410A，润滑油为多元醇酯(POE) (C/0=5/l)。
[0042]对比例2
[0043]冷冻机油组合物:制冷剂为R32，润滑油为多元醇酯(POE) (C/0=5/l)。
[0044]对比例3
[0045]冷冻机油组合物:制冷剂为R410A，润滑油为多元醇酯(POE) (C/0=5/l)。
[0046]对比例4
[0047]冷冻机油组合物:制冷剂为R290，润滑油为多元醇酯(POE) (C/0=5/l)。
[0048]评价:
[0049]1、对实施例1和对比例1-2的冷冻机油组合物的二层分离温度进行测定。
[0050]2、对实施例2-3和对比例3-4的冷冻机油组合物的溶解度进行测定。
[0051]“溶解度”是指在一定温度和压力下，溶解在润滑油中液体制冷剂的质量占润滑油和制冷剂混合物总质量的百分含量。
[0052]3、二层分离温度进行测定方法:将制冷剂和润滑油按一定比率混合，封入玻璃压力容器中，将容器放入到恒温箱中，混合物从室温逐渐冷却，冷却到一定温度时，混合物从单一混合的溶液开始出现两相分层，将出现两相分层的温度记为该比率下的二层分离温度，通过测定不同的混合比率，就可以得到一条二层分离温度曲线，在这里将最高的分离温度点记为油和冷媒的二层分离温度。
[0053]测定结果见表1-2。
【权利要求】
1.一种冷冻机油组合物，包括烃类制冷剂和氢氟碳类制冷剂中的至少一种，以及含氧类合成冷冻机油，其特征在于，所述含氧类合成冷冻机油中的碳原子与氧原子质量比不大于5。
2.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述含氧类合成冷冻机油中氧原子的含量不小于10重量％。
3.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述含氧类合成冷冻机油在40摄氏度时的运动粘度为2~200mm2/s。
4.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述含氧类合成冷冻机油为聚链烷二醇醚(PAG)、聚乙烯醚(PVE)、多元醇酯(POE)和聚碳酸酯的至少一种。
5.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述含氧类合成冷冻机油含有: 0.1~5.0重量％的极压添加剂； 0.01~2重量％的抗氧化剂； 0.01~2.0重量％的酸清除剂；以及 Ippm~IOOppm的金属钝化剂。
6.根据权利要求1所述 的冷冻机油组合物，其特征在于，所述氢氟碳制冷剂为R32。
7.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，所述烃类制冷剂为选自乙烷、丙烷、丁烷和异丁烷的至少一种。
8.根据权利要求1所述的冷冻机油组合物，其特征在于，包含: 5~95重量份的所述含氧类合成冷冻机油；以及 5~95重量份的所述烃类制冷剂或者氢氟碳类制冷剂。
9.一种压缩机，其特征在于，采用权利要求1~8任一项所述的冷冻机油组合物。
10.一种制冷设备，其特征在于，所述制冷设备包括权利要求9所述的压缩机。
【文档编号】C10N30/06GK103509638SQ201310331850
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2013年8月1日
【发明者】龙春仙, 江波 申请人:广东美芝制冷设备有限公司