冷凍機(jī)用工作流體組合物及其應(yīng)用
【專利說(shuō)明】
[00011 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年10月25日，申請(qǐng)?zhí)枮?01280052794.5,發(fā)明名稱為"冷凍 機(jī)用工作流體組合物以及冷凍機(jī)油"的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及冷凍機(jī)用工作流體組合物以及冷凍機(jī)油，更詳細(xì)而言，涉及含有以二 氟甲烷(也稱為"HFC-32"或"R32"）和不飽和氟化烴的混合物作為主要成分的制冷劑的冷凍 機(jī)用工作流體組合物、以及在該冷凍機(jī)用工作流體組合物中使用的冷凍機(jī)油。
【背景技術(shù)】
[0003] 由于近年來(lái)的臭氧層破壞的問(wèn)題，以往作為冷凍機(jī)器的制冷劑而使用的CFC(氯氟 烴)以及HCFC(氫氯氟烴)成為限制的對(duì)象，逐漸使用HFC(氫氟烴)作為制冷劑來(lái)替代它們。
[0004] HFC制冷劑之中，HFC-134a、R407C、R410A普遍用作汽車空調(diào)用、冰箱用或室內(nèi)空調(diào) 用的制冷劑。然而，這些HFC制冷劑雖然臭氧破壞系數(shù)(0DP)為零但地球溫暖化系數(shù)(GWP) 高，因此逐漸成為限制的對(duì)象。作為這些制冷劑的替代候選之一，研究二氟甲烷，存在地球 溫暖化系數(shù)不足夠低，沸點(diǎn)過(guò)低、熱力學(xué)特性不能直接適用于現(xiàn)有的冷凍系統(tǒng)，此外，與在 以往的HFC制冷劑中所使用的多元醇酯、聚乙烯基醚等潤(rùn)滑油(冷凍機(jī)油)難以相容的問(wèn)題 點(diǎn)。另一方面，不飽和氟化烴類的0DP以及GWP兩者非常小，由于結(jié)構(gòu)而具有阻燃性，其中， HF0-1234yf的作為制冷劑性能的尺度的熱力學(xué)特性與HFC-134a大致相等或在其以上，因此 提出將其用作制冷劑(專利文獻(xiàn)1~3)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)W02004/037913號(hào)小冊(cè)子 [0008] 專利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開(kāi)W02005/105947號(hào)小冊(cè)子 [0009] 專利文獻(xiàn)3:國(guó)際公開(kāi)W02009/057475號(hào)小冊(cè)子

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0011] 將制冷劑和冷凍機(jī)油應(yīng)用于冷凍系統(tǒng)的情況下，對(duì)于制冷劑，謀求不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生 壞影響、熱力學(xué)特性適合于冷凍系統(tǒng)。此外，在制冷劑與冷凍機(jī)油共存下，謀求兩者相互溶 解(相容性）、熱穩(wěn)定性/化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異、為了抑制滑動(dòng)構(gòu)件的磨耗而維持油膜（潤(rùn)滑性） 等。
[0012] 使用不飽和氟化烴的冷凍系統(tǒng)中，HFC中所使用的多元醇酯、聚乙烯基醚等冷凍機(jī) 油表現(xiàn)出與不飽和氟化烴的相容性，因此認(rèn)為這些冷凍機(jī)油是可以應(yīng)用的。然而，根據(jù)本發(fā) 明人等的研究，明確了不飽和氟化烴在分子內(nèi)具有不穩(wěn)定的雙鍵，因此存在熱穩(wěn)定性/化學(xué) 穩(wěn)定性差的問(wèn)題。
[0013] 此外，要求制冷劑與冷凍機(jī)油的相容性（以下根據(jù)情況簡(jiǎn)稱為"相容性"）的理由之 一，是因?yàn)樵诶鋬鰴C(jī)器的制冷劑循環(huán)周期中，潤(rùn)滑制冷劑壓縮機(jī)的冷凍機(jī)油與制冷劑一起 在周期內(nèi)循環(huán)。即，冷凍機(jī)器中，根據(jù)制冷劑中使用的冷凍機(jī)油的選擇不同，不能得到制冷 劑與冷凍機(jī)油的足夠的相容性，從制冷劑壓縮機(jī)噴出的冷凍機(jī)油在周期內(nèi)容易滯留。然后， 其結(jié)果，產(chǎn)生由制冷劑壓縮機(jī)內(nèi)的油量降低、潤(rùn)滑不良導(dǎo)致的磨耗，或阻塞毛細(xì)管等膨脹結(jié) 構(gòu)的問(wèn)題。由此，適合于制冷劑的冷凍機(jī)油的選定是重要的。然而，在使用二氟甲烷的冷凍 系統(tǒng)中，存在難以與冷凍機(jī)油相容的問(wèn)題，進(jìn)而，也存在熱力學(xué)特性的問(wèn)題。
[0014] 本發(fā)明鑒于這樣的實(shí)情而開(kāi)發(fā)，其目的在于提供在使用含有二氟甲烷以及不飽和 氟化烴的制冷劑的冷凍系統(tǒng)中，不需要大幅變更既存系統(tǒng)，可以達(dá)成相容性以及熱穩(wěn)定性/ 化學(xué)穩(wěn)定性的冷凍機(jī)用工作流體組合物以及冷凍機(jī)油。
[0015] 用于解決問(wèn)題的方案
[0016] 本發(fā)明人等為了達(dá)成上述目的而重復(fù)深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用以規(guī)定的質(zhì)量 比含有二氟甲烷以及不飽和氟化烴的制冷劑、和以特定的酯或者醚作為基礎(chǔ)油的冷凍機(jī) 油，從而能夠以高水準(zhǔn)達(dá)成足夠高的相容性和熱穩(wěn)定性/化學(xué)穩(wěn)定性兩者，以致完成本發(fā) 明。
[0017] 即，本發(fā)明提供如下的冷凍機(jī)用工作流體組合物，其包含:含有二氟甲烷以及不飽 和氟化烴且二氟甲烷與不飽和氟化烴的質(zhì)量比為95:5~10:90的制冷劑；以及含有選自碳/ 氧摩爾比為3.2以上且5.8以下的多元醇酯以及碳/氧摩爾比為3.2以上且5.8以下的聚乙烯 基醚中的至少1種基礎(chǔ)油的冷凍機(jī)油。
[0018] 本發(fā)明中，優(yōu)選二氟甲烷與不飽和氟化烴的總計(jì)占上述制冷劑的80質(zhì)量％以上。 [0019] 此外，上述制冷劑與上述冷凍機(jī)油的質(zhì)量比優(yōu)選為90:10~30:70。
[0020] 此外，二氟甲烷與不飽和氟化烴的質(zhì)量比優(yōu)選為90:10~50:50。
[0021 ]此外，不飽和氟化烴優(yōu)選為氟丙烯。
[0022]上述基礎(chǔ)油為碳/氧摩爾比為3.2以上且5.8以下的多元醇酯的情況下，作為該多 元醇酯的優(yōu)選例子，可以列舉出由碳數(shù)4以上且9以下的脂肪酸與碳數(shù)4以上且12以下的多 元醇合成的酯。
[0023]此外，上述基礎(chǔ)油為碳/氧摩爾比為3.2以上且5.8以下的聚乙烯基醚的情況下，作 為該聚乙烯基醚的優(yōu)選例子，可以列舉出具有由下述通式（1)表示的結(jié)構(gòu)單元的聚乙烯基 醚。
[0025] [式（1)中，R\R2以及R3可以相同也可以不同，分別表示氫原子或碳數(shù)1~8的烴基， R4表示碳數(shù)1~10的二價(jià)烴基或碳數(shù)2~20的二價(jià)的含醚鍵氧的烴基，R5表示碳數(shù)1~20的烴 基，m表示所述聚乙烯基醚的m的平均值為0~10的數(shù)，R 1~R5在各個(gè)結(jié)構(gòu)單元中可以相同也 可以不同，在一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中m為2以上的情況下，多個(gè)R 40可以相同也可以不同。]
[0026] 此外，本發(fā)明提供一種冷凍機(jī)油，其含有選自碳/氧摩爾比為3.2以上且5.8以下的 多元醇酯以及碳/氧摩爾比為3.2以上且5.8以下的聚乙烯基醚中的至少1種基礎(chǔ)油，被用于 含有二氟甲烷以及不飽和氟化烴且二氟甲烷與不飽和氟化烴的質(zhì)量比為95:5~10:90的制 冷劑中。
[0027] 發(fā)明的效果
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供在使用含有二氟甲烷以及不飽和氟化烴的制冷劑的冷凍系 統(tǒng)中，不需要大幅變更既存系統(tǒng)，可以達(dá)成相容性以及熱穩(wěn)定性/化學(xué)穩(wěn)定性的冷凍機(jī)用工 作流體組合物以及冷凍機(jī)油。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下，對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0030] (冷凍機(jī)用工作流體組合物）
[0031] 本實(shí)施方式所述的冷凍機(jī)用工作流體組合物包含:含有二氟甲烷以及不飽和氟化 烴且二氟甲烷與不飽和氟化烴的質(zhì)量比為95:5~10:90的制冷劑，和含有選自碳/氧摩爾比 為3.2以上且5.8以下的多元醇酯以及碳/氧摩爾比為3.2以上且5.8以下的聚乙烯基醚中的 至少1種基礎(chǔ)油的冷凍機(jī)油。此外，本實(shí)施方式所述的冷凍機(jī)油含有選自碳/氧摩爾比為3.2 以上且5.8以下的多元醇酯以及碳/氧摩爾比為3.2以上且5.8以下的聚乙烯基醚中的至少1 種基礎(chǔ)油，被用于含有二氟甲烷以及不飽和氟化烴且二氟甲烷與不飽和氟化烴的質(zhì)量比為 95:5~10:90的制冷劑中。
[0032] 在本實(shí)施方式所述的冷凍機(jī)用工作流體組合物中，制冷劑與冷凍機(jī)油的配合比例 沒(méi)有特別限制，制冷劑與冷凍機(jī)油的質(zhì)量比優(yōu)選為90:10~30:70、更優(yōu)選為80:20~40:60。
[0033] 接著，對(duì)于冷凍機(jī)用工作流體組合物的含有成分進(jìn)行詳細(xì)敘述。
[0034] [制冷劑]
[0035] 本實(shí)施方式中，制冷劑含有二氟甲烷以及不飽和氟化烴，二氟甲烷與不飽和氟化 烴的混合比例以質(zhì)量比計(jì)為95:5~10:90、優(yōu)選為80:20~20:80?；騼?yōu)選為90:10~50:50、 更優(yōu)選為90:10~60:40。
[0036]需要說(shuō)明的是，二氟甲烷(R32)單獨(dú)時(shí)沸點(diǎn)低、壓力高，因此作為制冷劑的熱力學(xué) 特性不能稱為優(yōu)選。此外，地球溫暖化系數(shù)，即GWP值約為600,比代表性的氫氟碳制冷劑 HFC-134a的1300低，但是不能稱為足夠低。此外，存在難以與冷凍機(jī)油相容的性質(zhì)。然而，即 便與冷凍機(jī)油共存，穩(wěn)定性也良好。
[0037] 另一方面，不飽和氟化烴的熱力學(xué)特性可以通過(guò)選定不飽和氟化烴的種類來(lái)改 善。對(duì)于GWP值，例如HF0-1234yf為4、極其低。這是因?yàn)樵诜肿觾?nèi)具有雙鍵，因此在大氣中容 易分解。
[0038] 此外，不飽和氟化烴具有與冷凍機(jī)油適度的相容性。然而，容易分解，因此存在穩(wěn) 定性差的問(wèn)題。
[0039] 在此，本實(shí)施方式中，以上述的