冷凍機油組合物和應用該冷凍機油組合物的壓縮機和制冷設備的制作方法
【專利摘要】本發明提出了冷凍機油組合物及其設備，包括烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑中的至少一種，以及含氧類合成冷凍機油，其中，含氧類合成冷凍機油中的碳原子與氧原子質量比不大于5。利用該組合物和設備可以有效改善壓縮機可靠性和系統性能的制冷裝置。
【專利說明】冷凍機油組合物和應用該冷凍機油組合物的壓縮機和制冷設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料領域，具體而言，本發明涉及冷凍機油組合物和應用該冷凍機油組合物的壓縮機和制冷設備。
【背景技術】
[0002]近年來，由于傳統的氟利昂R22冷媒對臭氧層有破壞作用，經由蒙特利爾國際條約規定對R22的使用量進行限制并于將來停止使用。另外，隨著全球氣溫變暖，從地球變暖系數GWP考慮，高GWP的R410A冷媒等最終也會被低GWP冷媒所替代。目前業界正在尋找一種環保冷媒進行開發。R32作為不含氯的氟化烴類以及全球變暖指數(GWP)較低的候補制冷劑之一，以其環保、能效高、成本低等特點受到行業界的關注，以及以R32為主體的合成制冷劑均被行業界所關注。
[0003]但是R290和R32用于壓縮冷凍機時，采用現行冷凍機油如礦物油、烷基苯、合成POE油等作為潤滑油時，均不太理想。R290制冷劑由于與油品完全溶解，因此降低了基礎油粘度，降低了潤滑效果，從而導致壓縮機耐磨性和密封性下降，壓縮機性能和壽命大大減少。
[0004]R32制冷劑則相反，與油品相溶性較差，在_20°C~50°C范圍內出現油和冷媒分離的現象。如果制冷系統中采用與冷媒不相溶的潤滑油，在系統中蒸發器上容易造成油和冷媒的分層，潤滑油不容易回到壓縮機內，造成壓縮機運動部件缺油，影響壓縮機的可靠性。同時滯留在蒸發器上的油品又會影響蒸發器的熱交換效率，造成系統效率下降。
[0005]因此，需要研究得到一種具有適當相容性的冷凍機油和制冷劑的組合物，以待進一步提高壓縮機的工作性能。`
【發明內容】
[0006]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種有用的商業選擇。為此，本發明的一個目的在于提出一種冷凍機油組合物和應用該冷凍機油組合物的壓縮機和制冷設備，利用該冷凍機油組合物可以有效提高壓縮機的可靠性和系統性能。
[0007]在本發明的第一個方面，本發明提出了一種冷凍機油組合物，所述冷凍機油組合物包括烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑中的至少一種，以及含氧類合成冷凍機油。根據本發明的實施例，所述含氧類合成冷凍機油中的碳原子與氧原子質量比不大于5。采用該冷凍機油組合物可以有效改善壓縮機的可靠性，提高蒸發器的熱交換效率和系統效率。
[0008]另外，根據本發明上述實施例的冷凍機油組合物還可以具有如下附加的技術特征:
[0009]根據本發明的實施例，所述含氧類合成冷凍機油中氧原子的含量不小于10重量％。氧原子含量過低的話，冷凍機油的極性過小，與冷媒的相溶性變差，因此要求冷凍機油具有一定的極性，提出氧原子含量不小于10重量％。[0010]根據本發明的實施例，所述含氧類合成冷凍機油在40攝氏度時的運動粘度為2~200mm2/s。由此可以進一步提高含氧類冷凍機油的潤滑作用，以便進一步提高壓縮機的耐磨性能和密封性能。
[0011]根據本發明的實施例，所述含氧類合成冷凍機油為聚鏈烷二醇醚(PAG)、聚乙烯醚(PVE)、多元醇酯(POE)和聚碳酸酯的至少一種。由此可以進一步提高潤滑作用。
[0012]根據本發明的實施例，所述含氧類合成冷凍機油含有:0.1~5.0重量％的極壓添加劑；0.01~2重量％的抗氧化劑；0.01~2.0重量％的酸清除劑；以及Ippm~IOOppm的金屬鈍化劑。由此可以進一步提高冷凍機油的潤滑性、穩定性以及耐久性能。
[0013]根據本發明的實施例，所述冷凍機油組合物中，所述氫氟碳制冷劑為R32。由此使得冷凍機油與該制冷劑配合使用達到良好的潤滑作用，以便更好的支持壓縮機的運轉。
[0014]根據本發明的實施例，所述冷凍機油組合物中所述烴類制冷劑為選自乙烷、丙烷、丁烷和異丁烷的至少一種。由此使得冷凍機油與該制冷劑配合使用達到良好的潤滑作用，以便更好的支持壓縮機的運轉。
[0015]根據本發明的實施例，所述冷凍機油組合物包含:5~95重量份的所述含氧類合成冷凍機油；以及5~95重量份的所述烴類制冷劑或者氫氟碳類制冷劑。以便能夠顯著提高潤滑劑的綜合性能。
[0016]在本發明的第二個方面，本發明提出了一種壓縮機，所述壓縮機采用上述實施例的所述冷凍機油組合物。由此能夠顯著提高壓縮機的工作效率以及性能，以便最大限度的延長壓縮機使用壽命。
[0017]在本發明的第三個方面，本發明提出了一種制冷設備，所述制冷設備包括上述實施例所述壓縮機。由此能夠顯`著提高制冷設備的綜合制冷性能，以便有效提高制冷設備的使用壽命。
[0018]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【具體實施方式】
[0019]下面詳細描述本發明的實施例，下面描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0020]本發明的是基于發明人的下列發現完成的:
[0021]發明人發現，現有的制冷劑和潤滑油組合物多存在潤滑油與制冷劑的完全溶解和分層較嚴重的現象，導致潤滑油過多溶解在制冷劑中無法達到潤滑的作用，使得壓縮機耐磨性和密封性下降，壓縮機性能降低、壽命減少，或者殘留在蒸發器內，影響蒸發器的熱交換效率，造成系統效率下降。本發明的發明人著重解決潤滑油與制冷劑的相容性，通過調節潤滑油中的碳氧含量比值進而對潤滑油的極性進行調節，從而得到具有更加合適冷媒溶解度的潤滑油和制冷劑組合物，使得潤滑劑發揮較好的潤滑作用，進而完成本發明。
[0022]根據本發明的具體實施例，本發明中提到的“溶解度”是指在一定溫度和壓力下，溶解在潤滑油中液體制冷劑的質量占潤滑油和制冷劑混合物總質量的百分含量。
[0023]為此，在本發明的第一個方面，本發明提出了一種冷凍機油組合物。根據本發明一個實施例，該組合物包括:烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑中的至少一種，以及含氧類合成冷凍機油。其中，含氧類合成冷凍機油中的碳原子與氧原子質量比不大于5。根據本發明的具體實施例，上述冷凍機油組合物中，潤滑油與制冷劑之間具有適當的溶解度，使得該組合物能夠很好的發揮潤滑劑的潤滑作用。根據本發明的具體實施例，由于含氧類合成冷凍機油中的碳原子與氧原子質量比不大于5，進而使得該潤滑油具有適當的極性，與烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑之間能夠保持適當的相溶性，該含氧類合成冷凍機油在烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑中具有適當的溶解度，進而能夠更好的發揮含氧類合成冷凍機油的潤滑作用。
[0024]根據本發明一個實施例，含氧類合成冷凍機油中氧原子的含量不小于10重量％。由此具有該氧原子含量的含氧類合成冷凍機油具有適當的極性，具有該極性的含氧類合成冷凍機油能夠保持其與烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑之間具有適當的相溶性。進而可以使得含氧類合成冷凍機油返回其潤滑作用。由此可以進一步提高壓縮機的耐磨性和密封性，進而提高壓縮機的可靠性和壽命。
[0025]根據本發明一個實施例，含氧類合成冷凍機油在40攝氏度時的運動粘度為2~200mm2/s。以便使得該冷凍機油能夠有效的發揮較佳的潤滑作用。同時可以更加確信的保證該含氧類合成冷凍機油與烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑之間具有適當的相溶性，更好地發揮其潤滑作用，保證壓縮機和換熱器優質運行，提高系統效率。
[0026]根據本發明一個實施例，含氧類合成冷凍機油的類型并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，含氧類合成冷凍機油可以為聚鏈烷二醇醚(PAG)、聚乙烯醚(PVE)、多元醇酯(POE)和聚碳酸酯的至少一種。由此可以使得其與烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑配合使用發揮良好的潤滑作用，提高壓縮機性能和系統效率。
[0027]根據本發明實施例，含氧類合成冷凍機油含有:0.1~5.0重量％的極壓添加劑；
0.01~2重量％的抗氧化劑；0.01~2.0重量％的酸清除劑；以及Ippm~IOOppm的金屬鈍化劑。由此提高冷凍機油的潤滑性、穩定性以及耐久性能，以便使得該冷凍機油能夠發揮較佳的潤滑作用。根據本發明 的具體實施例，極壓添加劑的類型并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，極壓添加劑可以為磷酸的一個以上的羥基被酯化而得的磷酸酯。由此可以達到在運動部件表面形成一層保護膜，有利于減輕運動部件的磨損，由此可以進一步提高冷凍機油的潤滑性能。根據本發明的具體實施例，抗氧化劑可以與油中酸性物質和金屬碎屑等氧化因子進行反應，減少這些氧化因子對油品的劣化作用，延長油品的使用壽命。根據本發明的具體實施例，添加適量的酸清除劑可以將油中生成的酸性物質進行捕捉、中和，降低油品劣化，延長油品壽命，由此可以對含氧類合成冷凍機油的極性進行調節，由此可以使得含氧類合成冷凍機油與制冷劑能夠適當混合，以便進一步提冷凍機油組合物的潤滑性能以及制冷性能。根據本發明的具體實施例，上述冷凍機油組合物中含有極微量的金屬鈍化劑，由此可以進一步減少運動部件鍍銅的發生。
[0028]根據本發明一個實施例，氫氟碳制冷劑的類型并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，氫氟碳制冷劑可以為R32。R32制冷劑作為不含氯的氟化烴類以及全球變暖指數(GffP)較低的制冷劑，因此具有環保、能效高和成本低等優異特點。同時采用R32制冷劑與含氧類合成冷凍機油配合使用，可以使含氧類合成冷凍機油具有適當的溶解度，以便更好的發揮潤滑油的潤滑作用，由此可以進一步提高壓縮機的性能，延長使用壽命。
[0029]根據本發明一個實施例，烴類制冷劑的類型并不受特別限制，根據本發明的具體實施例，烴類制冷劑可以為選自乙烷、丙烷、丁烷和異丁烷的至少一種。由此采用該制冷劑能夠使得含氧類合成冷凍機油具有適當的溶解度，由此可以進一步提高壓縮機的性能，延長使用壽命。[0030]根據本發明一個實施例，冷凍機油組合物包含:5~95重量份的所述含氧類合成冷凍機油；以及5~95重量份的所述烴類制冷劑或者氫氟碳類制冷劑。以便能夠最大限度提高潤滑劑的綜合性能。
[0031]在本發明的第二個方面，本發明提出了一種壓縮機，根據本發明的具體實施例，該壓縮機采用上述任一實施例的冷凍機油組合物。由于該冷凍機油組合物中含氧類合成冷凍機油具有適當的極性，使其在烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑中具有適當的溶解度，進而使得該冷凍機油組合物具有良好的潤滑性能。本發明的壓縮機由于采用該冷凍機油組合物，因此該壓縮機具有良好的耐磨性和密封性。前面關于冷凍機油組合物的特征和優點所進行的描述，仍適用于該制冷設備，在此不再贅述。
[0032]在本發明的第三個方面，本發明提出了一種制冷設備，根據本發明的具體實施例，該制冷設備包括上述實施例的壓縮機。由于上述壓縮機具有性能較佳的冷凍機油組合物使得壓縮機的綜合性能得到顯著提高，因此，采用上述具有高性能的壓縮機，能夠顯著提高制冷設備的綜合制冷性能，以便進一步提高制冷設備的制冷效率以及制冷設備的使用壽命。根據本發明的實施例，制冷設備的例子可以包括空調、冰箱、冷凍機等。前面關于冷凍機油組合物的特征和優點所進行的描述，仍適用于該制冷設備，在此不再贅述。
[0033]下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。
[0034]實施例1
[0035]冷凍機油組合物:制冷劑為R32，潤滑油為新多元醇酯(POE) (C/0=4.5/1)。
[0036]實施例2
[0037]冷凍機油組合物:制冷劑為R290，潤滑油為聚鏈烷二醇醚(PAG) (C/0=3.1/1)。
[0038]實施例3
[0039]冷凍機油組合物:制冷劑為R290，潤滑油為聚鏈烷二醇醚(PAG) (C/0=2.6/1)。
[0040]對比例I
[0041]冷凍機油組合物:制冷劑為R410A，潤滑油為多元醇酯(POE) (C/0=5/l)。
[0042]對比例2
[0043]冷凍機油組合物:制冷劑為R32，潤滑油為多元醇酯(POE) (C/0=5/l)。
[0044]對比例3
[0045]冷凍機油組合物:制冷劑為R410A，潤滑油為多元醇酯(POE) (C/0=5/l)。
[0046]對比例4
[0047]冷凍機油組合物:制冷劑為R290，潤滑油為多元醇酯(POE) (C/0=5/l)。
[0048]評價:
[0049]1、對實施例1和對比例1-2的冷凍機油組合物的二層分離溫度進行測定。
[0050]2、對實施例2-3和對比例3-4的冷凍機油組合物的溶解度進行測定。
[0051]“溶解度”是指在一定溫度和壓力下，溶解在潤滑油中液體制冷劑的質量占潤滑油和制冷劑混合物總質量的百分含量。
[0052]3、二層分離溫度進行測定方法:將制冷劑和潤滑油按一定比率混合，封入玻璃壓力容器中，將容器放入到恒溫箱中，混合物從室溫逐漸冷卻，冷卻到一定溫度時，混合物從單一混合的溶液開始出現兩相分層，將出現兩相分層的溫度記為該比率下的二層分離溫度，通過測定不同的混合比率，就可以得到一條二層分離溫度曲線，在這里將最高的分離溫度點記為油和冷媒的二層分離溫度。
[0053]測定結果見表1-2。
【權利要求】
1.一種冷凍機油組合物，包括烴類制冷劑和氫氟碳類制冷劑中的至少一種，以及含氧類合成冷凍機油，其特征在于，所述含氧類合成冷凍機油中的碳原子與氧原子質量比不大于5。
2.根據權利要求1所述的冷凍機油組合物，其特征在于，所述含氧類合成冷凍機油中氧原子的含量不小于10重量％。
3.根據權利要求1所述的冷凍機油組合物，其特征在于，所述含氧類合成冷凍機油在40攝氏度時的運動粘度為2~200mm2/s。
4.根據權利要求1所述的冷凍機油組合物，其特征在于，所述含氧類合成冷凍機油為聚鏈烷二醇醚(PAG)、聚乙烯醚(PVE)、多元醇酯(POE)和聚碳酸酯的至少一種。
5.根據權利要求1所述的冷凍機油組合物，其特征在于，所述含氧類合成冷凍機油含有: 0.1~5.0重量％的極壓添加劑； 0.01~2重量％的抗氧化劑； 0.01~2.0重量％的酸清除劑；以及 Ippm~IOOppm的金屬鈍化劑。
6.根據權利要求1所述 的冷凍機油組合物，其特征在于，所述氫氟碳制冷劑為R32。
7.根據權利要求1所述的冷凍機油組合物，其特征在于，所述烴類制冷劑為選自乙烷、丙烷、丁烷和異丁烷的至少一種。
8.根據權利要求1所述的冷凍機油組合物，其特征在于，包含: 5~95重量份的所述含氧類合成冷凍機油；以及 5~95重量份的所述烴類制冷劑或者氫氟碳類制冷劑。
9.一種壓縮機，其特征在于，采用權利要求1~8任一項所述的冷凍機油組合物。
10.一種制冷設備，其特征在于，所述制冷設備包括權利要求9所述的壓縮機。
【文檔編號】C10N30/06GK103509638SQ201310331850
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】龍春仙, 江波 申請人:廣東美芝制冷設備有限公司