(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体とを熱交換する熱交換器であって、
前記第２流体が流通する第２流体チューブ（２２１）、及び前記第２流体チューブ（２２１）に接触し、かつ、第１流体を第２流体の流れに対して交差するように蛇行させて流通させる第１流体チューブ（２２３）を有して構成された複数個の熱交換コア（Ｃａ）を備え、
前記複数個の熱交換コア（Ｃａ）は、前記第２流体チューブ（２２１）及び前記第１流体チューブ（２２３）に対して略直交する方向に重なるように並んでおり、
さらに、前記第１流体チューブ（２２３）の下方側には、前記第１流体チューブ（２２３）内の第１流体を抜くための排水口（２２３ｐ）と、前記第１流体チューブ（２２３）内に空気を導入するための空気導入口（２２３ｑ）とが設けられた排水バルブ（２２５）が設けられており、
前記排水口（２２３ｐ）は、前記排水バルブ（２２５）の外面に開口して前記排水バルブ（２２５）における第１流体の出口を構成する第１流体出口を有し、
前記空気導入口（２２３ｑ）は、前記排水バルブ（２２５）の外面に開口して前記排水バルブ（２２５）における空気の入口を構成する空気入口を有し、
前記第１流体出口と前記空気入口とが前記排水バルブ（２２５）の外面に互いに独立して開口していることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記排水バルブ（２２５）は、前記第１流体チューブ（２２３）の流体出口側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記排水バルブ（２２５）のバルブボディ（２２５ａ）には、水平方向に延びる第１流体が流通する流体通路（２２５ｂ）が形成されており、
さらに、前記第１流体出口は前記バルブボディ（２２５ａ）において下方側に向けて開口し、前記空気入口は前記バルブボディ（２２５ａ）において上方側に向けて開口していることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
第１流体と第２流体とを熱交換する熱交換器であって、
前記第２流体が流通する第２流体チューブ（２２１）、及び前記第２流体チューブ（２２１）に熱的に接触して前記第１流体が流通する第１流体チューブ（２２３）を有して構成された熱交換コア（Ｃａ）を備え、
前記第１流体チューブ（２２３）には、前記第１流体チューブ（２２３）内の第１流体を抜くための排水口（２２３ｐ）と、前記第１流体チューブ（２２３）内に空気を導入するための空気導入口（２２３ｑ）とが設けられた排水バルブ（２２５）が設けられており、
前記排水口（２２３ｐ）は、前記排水バルブ（２２５）の外面に開口して前記排水バルブ（２２５）における第１流体の出口を構成する第１流体出口を有し、
前記空気導入口（２２３ｑ）は、前記排水バルブ（２２５）の外面に開口して前記排水バルブ（２２５）における空気の入口を構成する空気入口を有し、
前記第１流体出口と前記空気入口とが前記排水バルブ（２２５）の外面に互いに独立して開口していることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するものであって、高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルにて給湯水を加熱する超臨界ヒートポンプ式給湯器（以下、給湯器と略す。）用の水−冷媒熱交換器に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器用の水−冷媒熱交換器として、出願人は既に特願２０００−２１４９００号を出願しているが、この出願に係る熱交換器では、長期に渡って給湯器を停止させる場合に備えて、熱交換器に残留した水を排出するための排水口を熱交換器の下方側に設け、排水時に水チューブ内に空気を導入するための空気導入口を熱交換器の上方側に設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記出願に記載された構造では、排水口を構成するためのバルブと空気導入口を構成するバルブとを必要とするので、熱交換器の部品点数及び製造工数（組み付け工数）の低減を図ることが難しく、熱交換器の製造原価低減を図ることが難しい。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、熱交換器に残留した水等の流体を排出するための排水口を設けつつ、熱交換器の製造原価低減を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、第１流体と第２流体とを熱交換する熱交換器であって、第２流体が流通する第２流体チューブ（２２１）、及び第２流体チューブ（２２１）に接触し、かつ、第１流体を第２流体の流れに対して交差するように蛇行させて流通させる第１流体チューブ（２２３）を有して構成された複数個の熱交換コア（Ｃａ）を備え、複数個の熱交換コア（Ｃａ）は、第２流体チューブ（２２１）及び第１流体チューブ（２２３）に対して略直交する方向に重なるように並んでおり、さらに、第１流体チューブ（２２３）の下方側には、第１流体チューブ（２２３）内の第１流体を抜くための排水口（２２３ｐ）及び第１流体チューブ（２２３）内に空気を導入するための空気導入口（２２３ｑ）とが設けられた排水バルブ（２２５）が設けられており、排水口（２２３ｐ）は、排水バルブ（２２５）の外面に開口して排水バルブ（２２５）における第１流体の出口を構成する第１流体出口を有し、空気導入口（２２３ｑ）は、排水バルブ（２２５）の外面に開口して排水バルブ（２２５）における空気の入口を構成する空気入口を有し、第１流体出口と空気入口とが排水バルブ（２２５）の外面に互いに独立して開口していることを特徴とする。
【０００６】
これにより、排水口（２２３ｐ）と空気導入口（２２３ｑ）とが設けられた排水バルブ（２２５）を第１流体チューブ（２２３）に組み付けることにより、排水口（２２３ｐ）及び空気導入口（２２３ｑ）を設けることができるので、排水口（２２３ｐ）を構成するためのバルブと空気導入口（２２３ｑ）を構成するバルブとを必要としない。したがって、熱交換器の部品点数及び製造工数（組み付け工数）の低減を図ることができるので、熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【０００７】
なお、請求項３に記載の発明のごとく、排水バルブ（２２５）のバルブボディ（２２５ａ）に水平方向に延びる第１流体が流通する流体通路（２２５ｂ）を形成するとともに、第１流体出口をバルブボディ（２２５ａ）において下方側に向けて開口させ、空気入口をバルブボディ（２２５ａ）において上方側に向けて開口させることが望ましい。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、第１流体と第２流体とを熱交換する熱交換器であって、第２流体が流通する第２流体チューブ（２２１）、及び第２流体チューブ（２２１）に熱的に接触して第１流体が流通する第１流体チューブ（２２３）を有して構成された熱交換コア（Ｃａ）を備え、第１流体チューブ（２２３）には、第１流体チューブ（２２３）内の第１流体を抜くための排水口（２２３ｐ）及び第１流体チューブ（２２３）内に空気を導入するための空気導入口（２２３ｑ）とが設けられた排水バルブ（２２５）が設けられており、排水口（２２３ｐ）は、排水バルブ（２２５）の外面に開口して排水バルブ（２２５）における第１流体の出口を構成する第１流体出口を有し、空気導入口（２２３ｑ）は、排水バルブ（２２５）の外面に開口して排水バルブ（２２５）における空気の入口を構成する空気入口を有し、第１流体出口と空気入口とが排水バルブ（２２５）の外面に互いに独立して開口していることを特徴とする。
【０００９】
これにより、排水口（２２３ｐ）と空気導入口（２２３ｑ）とが設けられた排水バルブ（２２５）を第１流体チューブ（２２３）に組み付けることにより、排水口（２２３ｐ）及び空気導入口（２２３ｑ）を設けることができるので、排水口（２２３ｐ）を構成するためのバルブと空気導入口（２２３ｑ）を構成するバルブとを必要としない。したがって、熱交換器の部品点数及び製造工数（組み付け工数）の低減を図ることができるので、熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【００１０】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る熱交換器を家庭用給湯器に適用したものであって、図１は給湯器１００の外観図であり、図２は給湯器１００の模式図である。
【００１２】
図２中、２００（２点鎖線で囲まれたもの）は、給湯水を加熱し高温（本実施形態では約８５℃）の温水を生成する超臨界ヒートポンプ式給湯器（以下、ヒートポンプと略す。）である。
【００１３】
なお、超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素等を冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【００１４】
また、３００はヒートポンプ２００にて加熱された温水を保温貯蔵する複数個の保温タンクであり、各保温タンク３００は、温水（給湯水）流れに対して並列となるように配設されている。
【００１５】
図２中、２１０は冷媒（本実施形態では二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機２１０は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（図示せず）及び圧縮機構を駆動する電動モータ（図示せず）が一体となった電動圧縮機である。
【００１６】
２２０は本実施形態に係る熱交換器であり、圧縮機２１０から吐出する冷媒と給湯水とを熱交換する水熱交換器（放熱器）である。なお、詳細は後述する。
【００１７】
２３０は水熱交換器２２０から流出する冷媒を減圧する電気式膨張弁（減圧器）であり、２４０は、電気式膨張弁２３０（以下、膨張弁２３０と略す。）から流出する冷媒を蒸発させて大気中の熱を冷媒に吸収させるとともに、後述するアキュムレータ２５０（圧縮機２１０の吸入側）に向けて冷媒を流出する蒸発器である。
【００１８】
２５０は、蒸発器２４０から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機２１０の吸入側に流出するとともに、ヒートポンプ２００中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータである。
【００１９】
２６０は蒸発器２４０に空気（外気）を送風するとともにその送風量を調節することができる送風機（送風量調節手段）であり、この送風機２６０、圧縮機２１０及び膨張弁２３０は、後述する各センサの検出信号に基づいて電子制御装置（ＥＣＵ）２７０により制御されている。
【００２０】
そして、２７１は水熱交換器２２０から流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ（冷媒温度検出手段）であり、２７２は水熱交換器に流入する給湯水の温度を検出する第１温水温度センサ（第１温水温度検出手段）である。
【００２１】
２７３は水熱交換器２２０から流出する冷媒の圧力（高圧側の冷媒圧力）を検出する冷媒圧力センサ（冷媒圧力検出手段）であり、２７４は水熱交換器２２０から流出する給湯水の温度を検出する第２温水温度センサ（第２温水温度検出手段）である。そして、各センサ２７１〜２７４の検出信号は、ＥＣＵ２７０に入力されている。
【００２２】
ここで、高圧側の冷媒圧力とは、圧縮機２１０の吐出側から膨張弁２３０の流入側に至る冷媒通路に存在する冷媒の圧力を言い、その圧力は、圧縮機２１０の吐出圧（水熱交換器２２０の内圧）に略等しい。一方、低圧側の冷媒圧力とは、膨張弁２３０の流出側から圧縮機２１０の吸入側に至る冷媒通路に存在する冷媒の圧力を言い、その圧力は、圧縮機２１０の吸入圧（蒸発器２４０の内圧）に略等しい。
【００２３】
また、４００は、水熱交換器２２０に給湯水を供給する（循環させる）と共に、その給湯水量を調節する電動ウォータポンプ（以下、ポンプと略す。）であり、４１０は水道管（図示せず）から給水される水道水が水熱交換器２２０に流入することを防止する閉止弁である。そして、ポンプ４００及び閉止弁４１０もＥＣＵ２７０により制御されている。
【００２４】
次に、水熱交換器２２０について述べる。
【００２５】
図３は水熱交換器２２０の正面図であり、図４は図３の側面図である。図４中、２２１は冷媒（第２流体）が流通する断面形状が扁平に形成された冷媒チューブ（第２流体チューブ）であり、この冷媒チューブ２２１は、上下方向にＵ字状に蛇行しながら紙面左右方向に延びている。
【００２６】
なお、冷媒チューブ２２１はアルミニウム材を押し出し加工又は引き抜き加工にて成形したものであり、この冷媒チューブ２２１は、図５に示すように、１本の冷媒チューブ２２１内に複数本の冷媒通路２２１ａを有する多穴構造とすることで耐圧強度を高めたものである。
【００２７】
そして、図３中、２２２ａ、２２２ｂは冷媒チューブ２２１の冷媒流通方向両端側に配設されて複数本の冷媒通路２２１ａに連通する冷媒チューブヘッダであり、冷媒チューブヘッダ２２２ａは各冷媒通路２２１ａに冷媒を分配供給するもので、冷媒チューブヘッダ２２２ｂは給湯水と熱交換を終えた冷媒を集合回収するものである。
【００２８】
また、２２３は給湯水（第１流体）が流通する水チューブ（第１流体チューブ）であり、この水チューブ２２３は、冷媒チューブ２２１の長手方向（上下方向）全域に渡って、長手方向が冷媒チューブ２２１の長手方向（冷媒の流通方向）に対して直交するようにして冷媒チューブ２２１に接触した状態で配設された複数本の水チューブ本体２２３ａ、及び水チューブ本体２２３ａの長手方向端部にて隣り合う水チューブ本体２２３ａを接続して給湯水の流通方向を１８０°転向させる水チューブヘッダ２２３ｂ、並びに水熱交換器２２０（熱交換コアＣａ）と保温タンク３００と繋ぐ配管部２２３ｍ、２２３ｎ等から構成されたものである。
【００２９】
一方、冷媒チューブ２２１は、図４に示すように、水チューブヘッダ２２３ｂの長手方向（上下方向）に１回屈曲するようにＵ字状に蛇行しながら、水チューブヘッダ２２３ｂ及び水チューブ本体２２３ａの長手方向と直交する方向（紙面左右方向）に延びている。
【００３０】
このため、水熱交換器２２０は、図６に示すように、冷媒チューブ２２１、及びこの冷媒チューブ２２１に接触し、かつ、給湯水を冷媒の流れに対して交差するように蛇行させて流通させる水チューブ２２３からなる２個の熱交換コアＣａを、冷媒チューブ２２１及び水チューブ２２３に対して略直交する方向（紙面左右方向）に重ねた構成となる。
【００３１】
このとき、隣り合う熱交換コアＣａ間には空間（隙間）２２４が設けられているので、冷媒チューブ２２１のうち水チューブ２２３と接触している部位と反対側は、空間２２４により隣接する熱交換コアＣａから断熱された状態となる。
【００３２】
また、各熱交換コアＣａにおいては、図３に示すように、水チューブ２２３内を流通する給湯水は、冷媒の流れに対して直交（交差）するように蛇行しながら冷媒チューブ２２１の長手他端側から一端側に向けて流通するので、冷媒流れと給湯水流れとは直交対向流れとなる。
【００３３】
ところで、水チューブ２２３（水チューブ本体２２３ａ）は、図６に示すように、断面形状がバスタブ状（弓なり）となるようにプレス成形された第１、２プレート２２３ｃ、２２３ｄをろう付け接合したもので、内部（水通路２２３ｅ内）にオフセット型のインナーフィン２２３ｆが配設されている。なお、第１、２プレート２２３ｃ、２２３ｄ及びインナーフィン２２３ｆは、銅等の耐食性に優れた金属製である。
【００３４】
因みに、オフセット型のフィン（マルチエントリ型フィン）とは、熱交換器設計ハンドブック（工学図書株式会社発行）や第１９回・日本伝熱シンポジウム講演論文集等に記載されているように、複数枚の板状のセグメント２２３ｇを千鳥状にオフセット配置したものである。
【００３５】
ところで、インナーフィン２２３ｆは、水チューブ２２３の給湯水入口側と給湯水出口側とで、その仕様（セグメント間のピッチピッチ寸法やセグメントの向き等）が相違している。
【００３６】
具体的には、水チューブ２２３の給湯水入口側では、図７に示すように、セグメント２２３ｇの板面２２３ｈが給湯水流れに対して略平行となるように配設され、一方、水チューブ２２３の給湯水出口側では、図８に示すように、セグメント２２３ｇの板面２２３ｈが給湯水流れに対して略直交するように配設されている。
【００３７】
以下、セグメント２２３ｇの板面２２３ｈが給湯水流れに対して略平行な部位を平行セグメント部位２２３ｊと呼び、セグメント２２３ｇの板面２２３ｈが給湯水流れに対して略直交する部位を直交セグメント部位２２３ｋと呼ぶ。
【００３８】
そしてさらに、本実施形態では、セグメント２２３ｇ間の寸法のうち、水チューブ２２３内を流通する給湯水流れに対して略直交する方向に図ったピッチ寸法Ｐ（図７、８参照）を平行セグメント部位２２３ｊと直交セグメント部位２２３ｋとで（水チューブ２２３の入口側と出口側とで）相違させている。
【００３９】
具体的には、図６に示すように、直交セグメント部位２２３ｋ（水チューブ２２３の出口側）におけるピッチ寸法Ｐを平行セグメント部位２２３ｊ（水チューブ２２３の入口側）におけるピッチ寸法Ｐより大きくしている。
【００４０】
また、図３、４に示すように、水チューブ２２３の下方側には、水チューブ２２３内の給湯水を抜くための排水口（水抜き栓）２２３ｐ及び水チューブ２２３内に空気を導入するための空気導入口２２３ｑが設けられており、特に、水チューブ２２３のうち水の出口側の配管部２２３ｎに設けられた排水口２２３ｐと空気導入口２２３ｑは、図９に示すように、配管部２２３ｎに接続された１つの排水バルブ２２５に設けられている。
【００４１】
このとき、排水バルブ２２５のバルブボディ２２５ａには、水平方向に延びる給湯水が流通する給湯水通路（流体通路）２２５ｂが形成されており、排水口２２３ｐはバルブボディ２２５ａにおいて下方側に向けて開口し、空気導入口２２３ｑはバルブボディ２２５ａにおいて上方側に向けて開口している。
【００４２】
因みに、図３中、２４５は水熱交換器２２０を固定するための固定用ブラケットであり、この固定用ブラケット２４５は水チューブ２２３（水チューブ本体２２３ａ）にろう付け接合されている。
【００４３】
次に、本実施形態に係る水熱交換器２２０の製造方法の概略について述べる。
【００４４】
先ず、所定形状（バスタブ形状）にプレス成形された第１、２プレート２２３ｃ、２２３ｄのうち両プレート２２３ｃ、２２３ｄの接触面、及びインナーフィン２２３ｆのうち両プレート２２３ｃ、２２３ｄとの接触面にフラックス及びろう材（本実施形態では、リンと銅との合金）を塗布し（ろう材塗布工程）、両プレート２２３ｃ、２２３ｄ及びインナーフィン２２３ｆを図６に示すように組み立てて、ワイヤー等の治具により組み立てた状態を保持する（第１仮組工程）。
【００４５】
次に、第１ろう付け工程で製造されたチューブ２２３と冷媒チューブ２２１との間に、図５に示すように、ろう材（本実施形態では、冷媒チューブ２２１より融点の低いアルミニウム材）が被覆（クラッド）された接合プレート（ろう付け用分離プレート）２４６を挟んだ状態で、ワイヤー等の治具にて両チューブ２２１、２２３を図６に示すように固定する（第２仮組工程）。
【００４６】
ここで、接合用プレート２４６は、鉄系金属を母材としてその表裏両面にアルミニウムを被覆（メッキ）するとともに、そのアルミニウム被覆層（メッキ層）の表面にろう材を被覆（クラッド）又は挿入したものである。
【００４７】
そして、接合用プレート２４６の端部は、図５に示すように、アルミニウム製の冷媒チューブ２２１と銅製の水チューブ２２３（水チューブ本体２２３ａ及び水チューブヘッダ２２３ｂ）とが、ろう付け時に接触してしまうことを確実に防止するためにＬ字状に屈曲している。
【００４８】
次に、第２仮組工程を終了したものを炉内で加熱して両チューブ２２１、２２３をろう付け接合する（ろう付け工程）。
【００４９】
次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述べる。
【００５０】
本実施形態では、排水口２２３ｐと空気導入口２２３ｑとが設けられた排水バルブ２２５（バルブボディ２２５ａ）を配管部２２３ｎ（水チューブ２２３）に組み付けることにより、排水口２２３ｐ及び空気導入口２２３ｑを設けることができるので、排水口２２３ｐを構成するためのバルブと空気導入口２２３ｑを構成するバルブとを必要としない。したがって、水熱交換器２２０の部品点数及び製造工数（組み付け工数）の低減を図ることができるので、水熱交換器２２３の製造原価低減を図ることができる。
【００５１】
なお、排水口２２３ｐ及び空気導入口２２３ｑは、通常時は、ねじ込み式の栓（図示せず。）により閉塞されており、水チューブ２２３（水熱交換器２２０）から給湯水を排水するときのみ、パイプレンチやスパナ等の治具を用いて栓を外す。
【００５２】
このとき、排水口２２３ｐの栓を外した後、空気導入口２２３ｑの栓を外す、又は同時に両者２２３ｐ、２２３ｑの栓を外すことにより、空気導入口２２３ｑから水チューブ２２３内に空気が導入され、図１０に示すように、給湯水が流通する部分の圧力が下がるため、給湯水がスムーズに排水される。
【００５３】
なお、排水口２２３ｐ及び空気導入口２２３ｑの水平方向に対する角度θ１、θ２は水熱交換器２２０の設置環境を考量して、排水時に、排水口２２３ｐ（及び空気導入口２２３ｑ）から流出した給湯水が作業者に向けて飛散しないように適宜選定することが望ましい。因みに、本実施形態では、角度θ１、θ２を共に略４５°としている。
【００５４】
また、給湯水流れと冷媒流れとが直交対向流れとなっているので、給湯水と冷媒とを効率良く熱交換することができる。
【００５５】
また、冷媒チューブ２２１及び水チューブ２２３は、共に蛇行してサーペンタイン状となっているので、水熱交換器２２０の体格を大きくすることなく、給湯水と冷媒との熱交換面積を増大させることができる。
【００５６】
したがって、本実施形態によれば、水熱交換器２２０の小型化を図りつつ、熱交換効率の高めることができる。
【００５７】
ところで、水の中（特に、水道水）には、カルシウム（Ｃａ）が含まれているため、加熱されて水の温度が上昇すると、カルシウムの溶解度が低下して水に溶けていたカルシウムが析出する。そして、析出したカルシウムが水チューブの内壁に付着すると、水チューブが詰まってしまい、熱交換器が機能しなくなる。
【００５８】
これに対して、付着（析出）するカルシウム量を見込んで水チューブの通路断面積を大きく設定すると、水チューブ内を流通する水の流速が小さくなり、水の流通状態が層流状態となるので、水と水チューブとの熱伝達率が小さくなり、熱交換効率が低下する。
【００５９】
これに対して、本実施形態では、水チューブ２２３内にインナーフィン２２３ｆを配設しているので、給湯水と水チューブ２２３との間における伝熱面積が増大するとともに、水チューブ２２３内を流通する給湯水がインナーフィン２２３ｆにより乱されて乱流状態となり、水と水チューブ２２３との熱伝達率が大きくなる。
【００６０】
このため、水チューブ２２３の通路断面積を大きく設定しても、熱交換効率が大きく低下することがないので、付着（析出）するカルシウム量を見込んで水チューブ２２３の通路断面積を大きく設定することができる。したがって、付着（析出）したカルシウムにより水チューブ２２３が詰まってしまうことを防止しつつ、熱交換効率を向上させることができる。
【００６１】
ところで、仮に、水チューブ２２３を単純な直線状のもとし、給湯水を冷媒流れに対して蛇行させることなく冷媒流れと反対向きに流通させた（対向流流れとした）場合には、水チューブ２２３と冷媒チューブ２２１との伝熱面積（接触面積）を確保すべく、水チューブ２２３の長径寸法（幅寸法）と冷媒チューブ２２１の長径寸法（幅寸法）とを等しくせざるを得ない。
【００６２】
ここで、チューブの長径寸法（幅寸法）とは、チューブのうち長手方向と直交する方向と平行な部位の寸法を言うものである。
【００６３】
しかし、水チューブ２２３の長径寸法を冷媒チューブ２２１の長径寸法と等しくすると、水チューブ２２３（水通路２２３ｅ）の幅が大きくなるので、水チューブ２２３（水通路２２３ｅ）の長径方向全域に渡って給湯水を均一に流通させることが難しい。このため、水チューブ２２３のうち流量が小さい部位では、熱交換能力が低下するので、水熱交換器２２０の熱交換能力が低下してしまう。
【００６４】
これに対して、本実施形態では、図３に示すように、冷媒チューブ２２１の長手方向全域に渡って、水チューブ本体２２３を冷媒チューブ２２１に対して直交するように配設して直交対向型の熱交換器を構成しているので、水チューブ２２３と冷媒チューブ２２１との伝熱面積（接触面積）を確保しつつ、水チューブ２３の長径寸法（幅寸法）を小さくすることができるので、水チューブ２２３（水通路２２３ｅ）の長径方向全域に渡って給湯水を均一に流通させることが可能となり、水熱交換器２２０の熱交換能力を向上させることができる。
【００６５】
ところで、水チューブ２２３の通路断面積をカルシウム量を見込んで大きくしているものの、水チューブ２２３（水チューブ本体２２３ａ）内にインナーフィン２２３ｆを配設しているので、このインナーフィン２２３ｆの存在により実質的な通路断面積が縮小してしまうおそれがある。
【００６６】
これに対して、本実施形態では、給湯水温度が高くカルシウムが析出し易い給湯水出口側（直交セグメント部位２２３ｋ）におけるピッチ寸法Ｐを、給湯水出口側に比べて給湯水温度が低く比較的カルシウムが析出し難い給湯水入口側（平行セグメント部位２２３ｊ）におけるピッチ寸法Ｐより大きくしているので、実質的な通路断面積が縮小してしまうことを防止しつつ、カルシウムの析出による水チューブ２２３の詰まりを防止できる。
【００６７】
因みに、本実施形態では、直交セグメント部位２２３ｋにおけるピッチ寸法Ｐを１０ｍｍとし、平行セグメント部位２２３ｊにおけるピッチ寸法Ｐを４ｍｍとしている。
【００６８】
ところで、ピッチ寸法Ｐを大きくすると、給湯水流れが層流域に近づき、インナーフィン２２３ｆと給湯水との熱伝達率αが小さくなり、熱交換効率が低下するおそれがある。
【００６９】
しかし、本実施形態では、インナーフィン２２３ｆのピッチ寸法Ｐが大きくなる水チューブ２２３の給湯水出口側において、セグメント２２３ｇの板面２２３ｈが給湯水流れに対して略直交しているので、セグメント２２３ｇの板面２２３ｈに給湯水が衝突することにより給湯水流れを乱すことができ、熱伝達率αが小さくなることを防止できる。
【００７０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、水チューブ２２３の給湯水入口側と出口側とのインナーフィンの仕様を相違させたが、給湯水入口側から出口側まで全域、同じ仕様のインナーフィン２２３としてもよい。
【００７１】
また、上述の実施形態では、水チューブ２２３の給湯水入口側と出口側とで板面２２３ｅの傾きを給湯水流れに対して変えたが、給湯水入口側から出口側まで全域、同じ傾きとし、ピッチ寸法のみ相違させてもよい。なお、この場合に使用するインナーフィン２２３ｆは、図７、８に示すインナーフィン又はその他のインナーフィンのいずれであってもよい。
【００７２】
また、上述の実施形態では、水チューブ２２３の給湯水入口側と出口側とでピッチ寸法が異なるインナーフィンであったが、給湯水入口側から出口側まで全域、同じピッチ寸法とし、板面２２３ｅの傾きを給湯水流れに対して変えてもよい。
【００７３】
また、上述の実施形態では、水チューブ２２３の給湯水入口側と出口側とを区別するにあたって、熱交換コアＣａを一単位として区別したが、本発明はこれに限定されるものではなく、給湯水温度が略６５℃未満となる部位と、略６５℃以上（〜９０℃程度）となる部位とで区別してもよい。
【００７４】
また、上述の実施形態では、超臨界ヒートポンプ式給湯器に本発明に係る熱交換器を適用したが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、臨界圧力未満で稼働するヒートポンプ式給湯器等のその他のヒートポンプにも適用することができる。
【００７５】
なお、本発明により給湯される温水は、飲料用、暖房用、加熱用等のその用途は限定されるものではない。また、冷媒は二酸化炭素に限定されるものではなく、水やアルコール等のその他のものであってもよい。
【００７６】
また、上述の実施形態では、冷媒チューブ２２１はアルミニウム材を押し出し加工又は引く抜き加工にて成形して１本の冷媒チューブ２２１内に複数本の冷媒通路２２１ａを有する多穴構造であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、冷媒通路２２１ａを構成する細管を並列に並べることにより冷媒チューブ２２１を構成してもよい。
【００７７】
また、上述の実施形態では、排水バルブ２２５を下方側に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えは上方側に設けてもよい。
【００７８】
また、上述の実施形態では、水チューブ２２３のうち水の出口側に排水バルブ２２５を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えは水チューブ２２３のうち水の入口側に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯器の外観図である。
【図２】本発明の実施形態に係る給湯器の模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図４】図３の右側面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る熱交換器のチューブ部分における断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る熱交換器の水平セグメント部位を示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態に係る熱交換器の垂直セグメント部位を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態に係る熱交換器の排水バルブの拡大図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る熱交換器の排水状態を示す模式図である。
【図１１】本発明のその他の実施形態に係る熱交換器の断面図である。
【符号の説明】
２２１…冷媒チューブ、２２２ａ、２２２ｂ…冷媒チューブヘッダ、
２２３…水チューブ、２２３ａ…水チューブ本体、
２２３ｂ…水チューブヘッダ、２２３ｍ、ｎ…配管部、２２３ｐ…排水口、
２２３ｑ…空気導入口、２２５…排水バルブ。
【図１】
0004273670.tif 000002
【図２】
0004273670.tif 000003
【図３】
0004273670.tif 000004
【図４】
0004273670.tif 000005
【図５】
0004273670.tif 000006
【図６】
0004273670.tif 000007
【図７】
0004273670.tif 000008
【図８】
0004273670.tif 000009
【図９】
0004273670.tif 000010
【図１０】
0004273670.tif 000011
【図１１】
0004273670.tif 000012