蒸气压缩式制冷机中，除离心式制冷机外，制冷剂都要与压缩机润滑油充分接触。两者的溶解性对系统中机器设备的工作和系统的流程设计都有影响。
制冷剂与油的溶解性分为有限溶解和完全溶解两种情况。完全溶解时，制冷剂与油混合成均匀溶液。有限溶解时，制冷剂与油的混合物出现明显分层。一层为贫油层（富含制冷剂）：另一层为富油层（富含油）。
因溶解度与温度有关，所以有限溶解与完全溶解可以相互转化。图3-3示出制冷剂的溶油性临界曲线。图中曲线包围的区域为有限溶油区。例如：R22与油的混合0204060物，含油浓度20%，温度为18℃，该状态处于图中A点，在临界曲线之上，因而混合物是互溶的，不出现分层。但若温度降到一5℃，如图中B点所示，B状态进入有限溶油区，液体混合物将出现分层。过B点作水平线与临界曲线有两个交点B和B”。它们所对应的横坐标值分别代表了贫油层中的油质量分数和富油层中的油质量分数。
氨与油是典型的有限溶解。氨在油中的溶解度不超过1%（wt）。氨比油轻，混合物分层时，油在下部，可以方便地从下部将油引出（回油或放油）。
氟里昂制冷剂若溶油性差，会带来种种不利。因为氟里昂一般都比油重，发生分层时，下部为贫油层。对满液式蒸发器，油浮在上面，造成机器回油困难：另外，上面的油层影响蒸发器下部制冷剂的蒸发。对干式蒸发器，因为制冷剂是在管内沿程蒸发的，靠制冷剂气流裹挟油滴回油，回油情况好坏取决于气流速度和油黏性。制冷剂溶油越充分，越容易将油带回压缩机。
对压缩机，运行时曲轴箱处于低压高温，制冷剂在油中含量低：停机时，油池中制冷剂含量增多，出现分层，下部为贫油层：再开机时油泵吸入贫油液体，使压缩机供油不充分，影响润滑，因而氟里昂制冷机中要求采用与制冷剂互溶性好的润滑油。传统氟里昂（R12，R22）的冷冻机油为烷基苯油，这类油对不含氯的氟里昂制冷剂（HFC类）的溶解性很差。因此，在更新制冷剂的同时也必须更新润滑油。有关新冷冻油的研究表明：与HFC类制冷剂的互溶性以酯类润滑油（Ester）最好；其次是聚烯醇类润滑油（PAG）和氨基油。
图3-4是制冷剂R134a与酯基油SE55的溶解性曲线。可以看出，在高温区和低温区各有一个有限溶油区。图3-5给出二元混合物R152a/R23与酯基透平油E3的溶解性。当混合物中R152a的含量超过80%时，能够与油完全溶解；随着R152a含量的减少，混合物与油的互溶性变差。图3-6示出R134a与酯基透平油E3的溶解性以及在R134a中添入R152a对溶油性的改善。
