(57)【要約】【課題】高圧冷媒を使用した空気調和装置や冷凍装置に搭載可能な遠心分離式油分離器を提供すること。【解決手段】この発明に係る遠心分離式油分離器は、略円筒形状の容器本体と、容器本体の側面上部に水平方向に設けられ、容器本体への流入口が容器本体の側壁内面に近接してその接線方向に向かって開口し、ガス冷媒が流入する入口管と、容器本体の上部に設けられ、ガス冷媒が流出する出口管と、容器本体の下部に設けられ、ガス冷媒から分離された油を外部に戻す油戻し管と、容器本体と入口管とが交差する容器本体側面上部の面に形成された平坦部と、平坦部に形成された入口管差込み穴と、入口管差込み穴縁部に外側に向かって形成されたバーリングと、を備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形状の容器本体と、
前記容器本体の側面上部に水平方向に設けられ、前記容器本体への流入口が前記容器本体の側壁内面に近接してその接線方向に向かって開口し、ガス冷媒が流入する入口管と、
前記容器本体の上部に設けられ、ガス冷媒が流出する出口管と、
前記容器本体の下部に設けられ、ガス冷媒から分離された油を外部に戻す油戻し管と、
前記容器本体と前記入口管とが交差する該容器本体側面上部の面に形成された平坦部と、
前記平坦部に形成された入口管差込み穴と、
前記入口管差込み穴縁部に外側に向かって形成されたバーリングと、
を備えたことを特徴とする遠心分離式油分離器。
【請求項２】
前記入口管差込み穴の前記バーリング内面と、前記入口管外周面を面接触させて溶接固定することを特徴とする請求項１記載の遠心分離式油分離器。
【請求項３】
前記入口管差込み穴の前記バーリング内面と、前記入口管外周面を面接触させて、その外側からろう材を隙間に流し込むとともに外側部分を覆い溶接固定することを特徴とする請求項２記載の遠心分離式油分離器。
【請求項４】
前記容器本体の上部及び下部を絞り加工により所定の形状に成形し、前記出口管及び油戻し管の外周面と前記容器本体の上部及び下部の絞り加工部内面とを面接触させて溶接固定することを特徴とする請求項１記載の遠心分離式油分離器。
【請求項５】
破壊耐圧が１０ＭＰａ以上必要とする冷媒装置であって、請求項１〜４の何れかに記載の遠心分離式油分離器を搭載したことを特徴とする冷媒装置。
【請求項６】
冷媒として、Ｒ４１０Ａ冷媒、Ｒ３２冷媒、ＣＯ２冷媒、自然冷媒等の何れかを使用することを特徴とする請求項５記載の冷媒装置。
【請求項７】
容器本体に、ガス冷媒が流入する入口管と、ガス冷媒が流出する出口管と、油戻し管とを設けた遠心分離式油分離器において、
前記容器本体となる円筒形状の素管を所定の長さに切断し、その内部および外部を洗浄処理する工程と、
前記容器本体の上部を絞り加工で前記出口管の外形寸法に合わせて細く加工する工程と、
前記容器本体側面部の前記入口管が差し込み貫通する位置を塑性変形させて、平坦部となるように成形加工する工程と、
成形された平坦部の所定の位置に入口管差込み穴を開けると共にバーリング加工を行う工程と、
前記容器本体の下部を絞り加工で所定の形状に成形する工程と、
前記容器本体に前記入口管、前記出口管及び前記油戻し管の順に取付け、ろう付けにより固定する工程と、
を備えたことを特徴とする遠心分離式油分離器の製造方法。
【請求項８】
前記容器本体となる円筒形状の素管に、銅管を用いたことを特徴とする請求項７記載の遠心分離式油分離器の製造方法。
【請求項９】
バーリング加工後に、バーリング端部のバリ取りを行うことを特徴とする請求項７記載の遠心分離式油分離器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和装置、冷凍装置等に適用される遠心分離式油分離器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷凍装置の遠心分離式油分離器は、垂直に設置された密閉容器の天井壁中央部を垂直に貫通してガス流出管が取付けられ、その下端吸込み口は容器内中央部に下向きに開口している。一方、容器の側壁上方を貫通しているガス流入管が水平に取り付けられ、その流入口は容器の側壁内面に近接してその接線方向に向かって開口している。また容器の底壁の周縁部には油戻し管が接続されている。
【０００３】
この遠心分離式油分離器では圧縮機から吐出されたガス冷媒がガス流入管を経て密閉容器内に導入されると、ガス冷媒は密閉容器の側壁内面に沿って旋回しながら下降する。すると、ガス冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油は側壁内面に付着して分離され、側壁内面に沿って流下して容器内底部に貯溜される。さらにストレーナを流出管端に設けてミスト状の潤滑油がガス冷媒の流れにのってガス流出管から流出するのを防いでいる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０８−１１０１２８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の遠心分離式油分離器の入口管は容器の側壁面から水平方向に設置されているが、容器内の耐圧構造については触れていない。例えば、入口管を容器側面に差込み、容器の貫通穴端面と入口管側面とによる線接触でロー付け溶接にて接合した場合、容器破壊圧約６〜８ＭＰａで、しかも破壊は差込み口のロー付け部分に亀裂が生じることで発生することを実験的に確認した。
【０００６】
動作圧力が低いＲ２２冷媒やＲ４０７Ｃ冷媒では上述の入口管における線接触固定の遠心分離式油分離器でも容器肉厚を厚くすることで耐圧性は確保することは可能かもしれないが、動作圧力が高圧冷媒であるＲ４１０Ａ、Ｒ３２、ＣＯ２など、耐圧が１０ＭＰａ以上必要とする冷媒を使用する空気調和装置や冷凍装置には適用できない、という問題がある。
【０００７】
例えば、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用する場合は、遠心分離式油分離器等の破壊圧力は、最低でも１３ＭＰａ以上確保する必要がある。
【０００８】
また、容器円筒形状側面部にバーリングを立てるのは技術的に難しい。何故ならば容器側面に入口管を差し込む場合、差込む方向が容器上面から見て中央方向では無いため、入口管断面形状が円形だとしても容器側面の指し込み口に開ける穴形状は、円形ではない。むしろ横向きの涙腺形に近い。それ故その穴の周囲に均等な高さのバーリングを立てることは難しい。
【０００９】
この発明は、高圧冷媒を使用した空気調和装置や冷凍装置に搭載可能な遠心分離式油分離器及び遠心分離式油分離器の製造方法を提供することを目的とする。
また、高耐圧の遠心分離式油分離器を搭載した冷媒装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る遠心分離式油分離器は、略円筒形状の容器本体と、容器本体の側面上部に水平方向に設けられ、容器本体への流入口が容器本体の側壁内面に近接してその接線方向に向かって開口し、ガス冷媒が流入する入口管と、容器本体の上部に設けられ、ガス冷媒が流出する出口管と、容器本体の下部に設けられ、ガス冷媒から分離された油を外部に戻す油戻し管と、容器本体と入口管とが交差する容器本体側面上部の面に形成された平坦部と、平坦部に形成された入口管差込み穴と、入口管差込み穴縁部に外側に向かって形成されたバーリングと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１〜６は実施の形態１を示す図で、図１は遠心分離式油分離器の全体構成図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図で、遠心分離式油分離器の入口管差込み部の断面図、図３は遠心分離式油分離器の入口管と容器側面の平坦部の構成図、図４は遠心分離式油分離器の容器側面の平坦部の上面図、図５は図４のＢ−Ｂ線断面図で、遠心分離式油分離器の容器側面の平坦部の断面図、図６は遠心分離式油分離器の入口管と容器側面の平坦部の拡大図である。
【００１２】
図１に示すように、遠心分離式油分離器は、容器本体１に、圧縮機から吐出されたガス冷媒を容器本体１内に導入する入口管２、容器本体１の上端部中央部を垂直に貫通して取り付けられたガスが流出する出口管３、容器本体１の下端部に接続された油戻し管４が取り付けられている。入口管２が取り付けられる容器側面は平坦部５になっていて、この平坦部５に円形の入口管差込み穴６が設けられ、入口管差込み穴６の周囲に容器側面の外側に向けてバーリング７が形成されている。
【００１３】
図２に示すように、入口管２と容器本体１が交差する容器の円筒形状側面部の周辺部分を平らな平坦部５とし、その平坦部５に入口管２が貫通挿入する円形の入口管差込み穴６と、その円形の入口管差込み穴６周囲に外側向きに高さ数ミリのバーリング７を立てる。
【００１４】
図３〜５に示すように、入口管差込み穴６は平坦部５に設けられ、円形である。バーリング７は平坦部５に設けられ、入口管差込み穴６の周囲に容器側面の外側に向けて数ミリの高さで形成する。
入口管２の外側側面とバーリング７は面接触するように構成される。
【００１５】
また、図６に示すように、ろう材８は入口管２とバーリング７の隙間にも入って溶接する。
【００１６】
次に油分離動作について説明する。
冷凍機油が混入した高温高圧ガス冷媒が入口管２を介して容器本体１に水平方向に導入される。導入されたガス冷媒は容器本体１の側壁内面に沿って旋回しながら下降する。その際、ガス冷媒中に含まれるミスト状の冷凍機油は容器本体１の側壁内面に付着して分離された後、側壁内面に沿って流下して容器本体１底部を介して油戻し管４へと流通する。
【００１７】
バーリング７の高さの上限値は容器本体１の肉厚で決まる。バーリング７は穴周辺の側面部をひっぱってきて形成するので、バーリングの高さを高くすると容器本体１の局所の肉厚は薄くなる。容器本体１の耐圧性を確保するためには、局所肉厚の所定管理値を確保する必要があるので、これにより一意的にバーリング高さは決まる。
【００１８】
容器本体１と入口管２とはろう付けにより溶接固定される。容器本体１の側面平坦部５に開けた入口管差込み穴６に入口管２を差込む。このとき入口管２の外側側面とバーリング７の内面は面接触し、その外側からろう材８を図６のように隙間に流し込むとともに外側部分を覆い溶接固定する。このように面接触させた部分は耐圧性能が高くなる。
【００１９】
面接触でのろう付けのポイントを簡単に説明する。ろう付けは、ろう付けするものの間にフラックスを用いて溶けたろうを溶着させ、接着力とせん断に対する抵抗力でもたせるものである。故に接合面積を十分にとること、適当な隙間をとることが大切である。
【００２０】
「上級標準テキスト  冷凍空調技術」（日本冷凍空調学会編）Ｐ．１２９、表９．４には管径毎に適切なはまり込み深さと隙間について示している。管径が１０ｍｍの場合、はまり込み深さを７ｍｍ以上、隙間を０．０５〜０．２１ｍｍと確保すると良いことがわかる。
【００２１】
バーリング７がある場合とない場合の容器耐圧実験を行ない、この実験に用いた容器仕様と実験条件と実験結果を以下にまとめる。
・遠心分離式油分離器仕様
容器    ：外径４５ｍｍ，肉厚１．２ｍｍ，長さ２４０ｍｍ
入口管  ：外径９．５２ｍｍ，肉厚０．８ｍｍ
出口管  ：外径１２．７ｍｍ，肉厚０．８ｍｍ，容器と長さ６ｍｍ分面接触
油戻し管：外径６ｍｍ，肉厚０．７ｍｍ，容器と長さ６ｍｍ分面接触
・実験条件
内部に水を詰め、水圧上昇により破壊時の圧力を測定
・実験結果
バーリング無：６〜８ＭＰａ
バーリング有：１３．７ＭＰａ
以上のように、バーリングの効果を実験的に検証した。
【００２２】
図１のように出口管３、油戻し管４も容器本体１と面接触するようにろう付けで溶接固定すると耐圧性が向上するのは言うまでもない。
【００２３】
ここで、本実施の形態における遠心分離式油分離器の製造手順について説明する。
まず、容器本体１となる円筒形状の素管（例えば、銅管）を所定の長さに切断し、その内部および外部を洗浄処理する。
次に、容器本体１の上方側（出口管３が接続される側）を絞り加工で出口管３の外形寸法に合わせて細く加工する。
その後、容器本体１側面部の入口管２が差し込み貫通する位置をプレス機にて塑性変形させて、平坦部５となるように成形加工する。そして成形された平坦部５の所定の位置に入口管差込み穴６を開けると共にバーリング加工を行い、バーリング７端部のバリ取り処理をおこなう。
次に、容器本体１の下方側（油戻し管４が接続される側）を絞り加工で所定の形状に成形する。最後に、容器本体１に入口管２、出口管３および油戻し管４の順に取付け、そしてろう付けにより固定して、遠心分離式油分離器を成形・組立て完了する。
【００２４】
これにより、容器本体１に差し込み固定する入口管２、出口管３および油戻し管４の全てがバーリングが施された穴に取付けられて充分な面接触保持となるので、遠心分離式油分離器内耐圧の向上が図れ、作動圧力が高い冷媒を用いた冷媒装置にも広く使用することができる。
【００２５】
本実施の形態においては、冷媒の種類によらず、高圧冷媒全般が適用対象となる。具体的にはＲ４１０Ａ冷媒、Ｒ３２冷媒、ＣＯ２冷媒、自然冷媒などがあげられる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、容器本体１の側面上部かつ端部に水平方向に入口管２を、容器本体１上部に上下方向に出口管３を、容器本体１下部に油戻し管４を設置し、容器本体１に導入されるミスト状冷凍機油が混合した高圧高温ガス冷媒を、容器本体１の側壁内面に沿って旋回させることで油を遠心力で分離して壁面に付着させる遠心分離式の遠心分離式油分離器において、入口管２と容器本体１が交差する容器本体１側面部の面を平らにし、その平坦部５に円形の入口管差込み穴６と、穴周囲に外側向けにバーリング７とを形成することで、高圧冷媒を使用した空気調和装置や冷凍装置の冷媒装置に搭載可能な遠心分離式油分離器を提供することができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明に係る遠心分離式油分離器は、容器本体と入口管とが交差する容器本体側面上部の面に平坦部を形成し、この平坦部に入口管差込み穴を開け、入口管差込み穴縁部に外側に向かってバーリングを形成することにより、入口管の外周面とバーリングの内面は面接触し、面接触させた部分は耐圧性能が高くなるので、高圧冷媒を使用した空気調和装置や冷凍装置に搭載可能な遠心分離式油分離器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示す図で、遠心分離式油分離器の全体構成図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、遠心分離式油分離器の入口管と容器側面の平坦部の構成図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、遠心分離式油分離器の容器側面の平坦部の上面図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】実施の形態１を示す図で、遠心分離式油分離器の入口管と容器側面の平坦部の拡大図である。
【符号の説明】
１  容器本体、２  入口管、３  出口管、４  油戻し管、５  平坦部、６  入口管差込み穴、７  バーリング、８  ろう材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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