蒸氣壓縮式制冷機中，除離心式制冷機外，制冷劑都要與壓縮機潤滑油充分接觸。兩者的溶解性對系統中機器設備的工作和系統的流程設計都有影響。
制冷劑與油的溶解性分為有限溶解和完全溶解兩種情況。完全溶解時，制冷劑與油混合成均勻溶液。有限溶解時，制冷劑與油的混合物出現明顯分層。一層為貧油層（富含制冷劑）：另一層為富油層（富含油）。
因溶解度與溫度有關，所以有限溶解與完全溶解可以相互轉化。圖3-3示出制冷劑的溶油性臨界曲線。圖中曲線包圍的區域為有限溶油區。例如：R22與油的混合0204060物，含油濃度20%，溫度為18℃，該狀態處于圖中A點，在臨界曲線之上，因而混合物是互溶的，不出現分層。但若溫度降到一5℃，如圖中B點所示，B狀態進入有限溶油區，液體混合物將出現分層。過B點作水平線與臨界曲線有兩個交點B和B”。它們所對應的橫坐標值分別代表了貧油層中的油質量分數和富油層中的油質量分數。
氨與油是典型的有限溶解。氨在油中的溶解度不超過1%（wt）。氨比油輕，混合物分層時，油在下部，可以方便地從下部將油引出（回油或放油）。
氟里昂制冷劑若溶油性差，會帶來種種不利。因為氟里昂一般都比油重，發生分層時，下部為貧油層。對滿液式蒸發器，油浮在上面，造成機器回油困難：另外，上面的油層影響蒸發器下部制冷劑的蒸發。對干式蒸發器，因為制冷劑是在管內沿程蒸發的，靠制冷劑氣流裹挾油滴回油，回油情況好壞取決于氣流速度和油黏性。制冷劑溶油越充分，越容易將油帶回壓縮機。
對壓縮機，運行時曲軸箱處于低壓高溫，制冷劑在油中含量低：停機時，油池中制冷劑含量增多，出現分層，下部為貧油層：再開機時油泵吸入貧油液體，使壓縮機供油不充分，影響潤滑，因而氟里昂制冷機中要求采用與制冷劑互溶性好的潤滑油。傳統氟里昂（R12，R22）的冷凍機油為烷基苯油，這類油對不含氯的氟里昂制冷劑（HFC類）的溶解性很差。因此，在更新制冷劑的同時也必須更新潤滑油。有關新冷凍油的研究表明：與HFC類制冷劑的互溶性以酯類潤滑油（Ester）最好；其次是聚烯醇類潤滑油（PAG）和氨基油。
圖3-4是制冷劑R134a與酯基油SE55的溶解性曲線。可以看出，在高溫區和低溫區各有一個有限溶油區。圖3-5給出二元混合物R152a/R23與酯基透平油E3的溶解性。當混合物中R152a的含量超過80%時，能夠與油完全溶解；隨著R152a含量的減少，混合物與油的互溶性變差。圖3-6示出R134a與酯基透平油E3的溶解性以及在R134a中添入R152a對溶油性的改善。
