JP7454733B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

熱交換器に関する。

複数の伝熱プレートを所定の間隔で積層して第１流体が流れる流路と第２流体が流れる流路とを積層方向に交互に形成し、２つの流体の間での熱交換を行わせるプレート式熱交換器が知られている。

プレート式熱交換器は、流体として冷媒と水を用いた場合に、凍結した水の体積膨張により伝熱プレートが破断して、冷媒が漏洩するおそれがある。特許文献１（特開平１０－１３２４７６号公報）は、実施形態５として、凍結した水が体積膨張を起こしても、弾性変形によりその応力を吸収して破損を抑制できる伝熱プレートを備えた熱交換器を開示している。

特許文献１に開示される伝熱プレートであっても、応力を吸収できる範囲（弾性変形が可能な範囲）には限度があるため充分に伝熱プレートの破損を抑制できず、冷媒が漏洩するおそれがある。

本開示は、水が凍結し体積膨張をした場合に、冷媒が漏洩することが抑制される熱交換器を提供する。

第１観点の熱交換器は、水と冷媒との熱交換を行う熱交換器であって、水が流れる第１流路と、冷媒が流れる第２流路とを備える。第１流路を形成する部材であって第１流路と第２流路とを隔てる隔壁以外の部材のいずれか又は第１流路を形成する部材どうしが接合された接合部のいずれかが第１流路を形成する他の部材よりも低強度な脆弱部として機能する。

本熱交換器では、水が凍結し体積膨張を起こした場合に、他の箇所よりも先に、脆弱部として機能する第１流路を形成する部材であって第１流路と第２流路とを隔てる隔壁以外の部材のいずれか又は第１流路を形成する部材どうしが接合された接合部のいずれかが破断する。このため、本熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、第２流路を形成する部材、第２流路を形成する接合部、又は隔壁が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第２観点の熱交換器は、第１観点の熱交換器であって、第１流路が、２つの隔壁と、インナーフィンと、離間部材とを用いて形成される。インナーフィンは、２つの隔壁の間に積層され、断面が波形に形成される。離間部材は、２つの隔壁の端縁に配置され、２つの隔壁を離間させる。

第３観点の熱交換器は、第２観点の熱交換器であって、脆弱部が、インナーフィンである。

本熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路を形成するインナーフィンが破断するため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第４観点の熱交換器は、第３観点の熱交換器であって、インナーフィンの肉厚をｔｗ、同じ隔壁に接するインナーフィンの頂部の間隔をＬｗ、隔壁の肉厚をｔＲ、インナーフィンの積層方向における高さをｈｗとすると、これらは、次の関係を満たす。
ｔｗ／Ｌｗ＜ｔＲ／ｈｗ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁に生じる応力を、インナーフィンに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁よりも先に破断するインナーフィンに吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第５観点の熱交換器は、第２観点の熱交換器であって、脆弱部が、離間部材である。

本熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路を形成する離間部材が破断するため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第６観点の熱交換器は、第５観点の熱交換器であって、平面視における離間部材の幅をＬｓｐ、インナーフィンの肉厚をｔｗ、同じ隔壁に接するインナーフィンの頂部の間隔をＬｗ、隔壁の肉厚をｔＲ、インナーフィンの積層方向における高さをｈｗとすると、これらは、次の関係を満たす。
（（Ｌｓｐ＋ｔｗ）／Ｌｗ）＜ｔＲ／ｈｗ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁に生じる応力を、離間部材に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁よりも先に破断する離間部材に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第７観点の熱交換器は、第１観点の熱交換器であって、第１流路が、２つの隔壁と、インナーフィンと、離間部材とを用いて形成される。インナーフィンは、２つの隔壁の間に積層され、断面が波形に形成される。離間部材は、２つの隔壁の端縁に配置され、２つの隔壁を離間させる。また、熱交換器は、第１接合部と、第２接合部とを有する。第１接合部は、隔壁とインナーフィンの頂部とが接合された箇所である。第２接合部は、隔壁と離間部材とが接合された箇所である。

第８観点の熱交換器は、第７観点の熱交換器であって、脆弱部が、第１接合部である。

本熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路を形成する部材どうしを接合する第１接合部が破断するため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第９観点の熱交換器は、第８観点の熱交換器であって、第１接合部が、ろう付けによって接合される。第１接合部の幅をｂｗ１、同じ隔壁に接するインナーフィンの頂部の間隔をＬｗ、隔壁の肉厚をｔＲ、インナーフィンの積層方向における高さをｈｗとすると、これらは、次の関係を満たす。
０．３５×ｂｗ１／（２×Ｌｗ）＜ｔＲ／ｈｗ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁に生じる応力を、第１接合部に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁よりも先に破断する第１接合部に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１０観点の熱交換器は、第８観点の熱交換器であって、第１接合部が、拡散接合によって接合される。第１接合部の幅をｂｗ１、同じ隔壁に接するインナーフィンの頂部の間隔をＬｗ、隔壁の肉厚をｔＲ、インナーフィンの積層方向における高さをｈｗとすると、これらは、次の関係を満たす。
ｂｗ１／（２×Ｌｗ）＜ｔＲ／ｈｗ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁に生じる応力を、第１接合部に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁よりも先に破断する第１接合部に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１１観点の熱交換器は、第７観点の熱交換器であって、脆弱部が、第２接合部である。

本熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路を形成する部材どうしを接合する第２接合部が破断するため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１２観点の熱交換器は、第１１観点の熱交換器であって、第２接合部が、ろう付けにより接合される。第２接合部の幅をｂｓｐ２、第１接合部の幅をｂｗ１、同じ隔壁に接するインナーフィンの頂部の間隔をＬｗ、隔壁の肉厚をｔＲ、インナーフィンの積層方向における高さをｈｗとすると、これらは、次の関係を満たす。
０．３５×（２×ｂｓｐ２＋ｂｗ１）／Ｌｗ＜２×ｔＲ／ｈｗ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁に生じる応力を、第２接合部に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁よりも先に破断する第２接合部に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１３観点の熱交換器は、第１１観点の熱交換器であって、第２接合部が、拡散接合により接合される。第２接合部の幅をｂｓｐ２、第１接合部の幅をｂｗ１、同じ隔壁に接するインナーフィンの頂部の間隔をＬｗ、隔壁の肉厚をｔＲ、インナーフィンの積層方向における高さをｈｗとすると、これらは、次の関係を満たす。
（２×ｂｓｐ２＋ｂｗ１）／Ｌｗ＜２×ｔＲ／ｈｗ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁に生じる応力を、第２接合部に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁よりも先に破断する第２接合部に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１４観点の熱交換器は、第１観点の熱交換器であって、第１流路が、２つの伝熱プレートを用いて形成される。熱交換器は、第３接合部と、第４接合部とを有する。２つの伝熱プレートは、互いに積層され、それぞれの断面が波型に形成される。第３接合部は、２つの伝熱プレートの頂部が接合される箇所である。第４接合部は、２つの伝熱プレートの端縁が接合された箇所である。

第１５観点の熱交換器は、第１４観点の熱交換器であって、脆弱部が、第３接合部である。

本熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路を形成する部材どうしが接合された第３接合部２１０ｄが破断するため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１６観点の熱交換器は、第１５観点の熱交換器であって、第３接合部が、ろう付けによって接合される。法線方向に沿って見た第３接合部の幅をｂｗ３、伝熱プレートの肉厚をｔとすると、これらは、次の関係を満たす。
０．３５×ｂｗ３＜２×ｔ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に伝熱プレートに生じる応力を、第３接合部に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、伝熱プレートよりも先に破断する第３接合部に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１７観点の熱交換器は、第１５観点の熱交換器であって、第３接合部が、拡散接合によって接合される。法線方向に沿って見た第３接合部の幅をｂｗ３、伝熱プレートの肉厚をｔとすると、これらは、次の関係を満たす。
ｂｗ３＜２×ｔ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に伝熱プレートに生じる応力を、第３接合部に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、伝熱プレートよりも先に破断する第３接合部に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１８観点の熱交換器は、第１４観点の熱交換器であって、脆弱部が、第４接合部である。

熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路を形成する部材どうしが接合された第４接合部２１０ｅが破断するため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１９観点の熱交換器は、第１８観点の熱交換器であって、第４接合部が、ろう付けによって接合される。法線方向に沿って見た第４接合部の幅をｂｓｐ４、
法線方向に沿って見た第３接合部の幅をｂｗ３、伝熱プレートの肉厚をｔとすると、これらは、次の関係を満たす。
０．３５×（ｂｓｐ４＋ｂｗ３／２）＜２×ｔ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に伝熱プレートに生じる応力を、第４接合部に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、伝熱プレートよりも先に破断する第４接合部に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第２０観点の熱交換器は、第１８観点の熱交換器であって、第４接合部が、拡散接合によって接合される。法線方向に沿って見た第４接合部の幅をｂｓｐ４、法線方向に沿って見た第３接合部の幅をｂｗ３、伝熱プレートの肉厚をｔとすると、これらは、次の関係を満たす。
（ｂｓｐ４＋ｂｗ３／２）＜２×ｔ

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に伝熱プレートに生じる応力を、第４接合部に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、伝熱プレートよりも先に破断する第４接合部に吸収させることができるため、第２流路を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第２１観点の熱交換器は、第１観点の熱交換器であって、第１伝熱プレートと、第２伝熱プレートとを有する。第１伝熱プレートは、第１流路が内部に形成されている。第２伝熱プレートは、第２流路が内部に形成されている。脆弱部は、第１伝熱プレートである。

本熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路を形成する第１伝熱プレートが破断するため、第２流路を形成する第２伝熱プレートが破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第２２観点の熱交換器は、第２１観点の熱交換器であって、第１伝熱プレートは、第１流路を形成する溝が形成された２つの板状部材を積層することで形成される。脆弱部は、２つの板状部材が接合された箇所である。

本熱交換器によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１伝熱プレートを形成する２つの板状部材が接合された箇所が破断するため、第２流路を形成する第２伝熱プレートが破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第２３観点の熱交換器は、第１観点から第２２観点の熱交換器のいずれかであって、冷媒が、可燃性又は毒性を有する。

本熱交換器によれば、可燃性又は毒性を有する冷媒を使用した場合でも、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することを抑制できる。

第２４観点の熱交換器は、第１観点から第２３観点の熱交換器のいずれかであって、脆弱部は、水が凍結した際に破断する強度に形成される。

熱交換器１００を備える冷媒サイクル装置１を示す概略構成図である。 熱交換器１００の斜視図である。 図２のＡ部の拡大図である。 熱交換器１００に収容された第１インナーフィン１１０を示した断面図である。 熱交換器１００に収容された第２インナーフィン１２０を示した断面図である。 図３の熱交換器１００をＢ－Ｂ’線で切断した断面図である。 熱交換器２００の分解斜視図である。 熱交換器２００の断面図である。 熱交換器３００の斜視図である。 図９のＣ部の拡大図である。 図１０の熱交換器３００をＤ－Ｄ’線で切断した断面図である。

＜第１実施形態＞
（１）冷媒サイクル装置１
はじめに、本開示の第１実施形態に係る熱交換器１００を備える冷媒サイクル装置１について説明する。冷媒サイクル装置１は、市水（水道水）等の、冷媒サイクル装置１の外部から供給される水を加熱又は冷却して供給する。冷媒サイクル装置１は、取水部１ａと、給水部１ｂと、熱交換器１００と、冷媒回路１０と、水回路２０と、給水部３０と、制御部４０とを有する。限定するものではないが、本実施形態では、給水部３０は屋内へ設置され、水回路２０及び冷媒回路１０は屋外へ設置される。詳細は後述するが、冷媒回路１０では冷媒が循環し、水回路２０では水が循環する。

取水部１ａは、外部から供給される水を冷媒サイクル装置１の内部へ取り入れる。給水部１ｂは、冷媒サイクル装置１が加熱又は冷却した水を外部へ供給する。

（１－１）熱交換器１００
熱交換器１００は、冷媒回路１０を循環する冷媒と水回路２０を循環する水との間で熱交換をさせる。熱交換器１００は、第１流通管１７０ａ、１７０ｂと、第２流通管１８０ａ、１８０ｂと、第１流路１１１と、第２流路１２１とを有する。

第１流路１１１は、水が流れる流路である。第１流路１１１は、第１流通管１７０ａと第１流通管１７０ｂとの間に設けられている。

第２流路１２１は、冷媒が流れる流路である。第２流路１２１は、第２流通管１８０ａと第２流通管１８０ｂとの間に形成される。熱交換器１００の詳細な構造については、後述する。

（１－２）冷媒回路１０
冷媒回路１０では、冷媒が加熱又は冷却される。冷媒回路１０は、圧縮機１１と、四路切換弁１２と、熱源熱交換器１３と、膨張弁１４と、熱交換器１００の第２流路１２１とにより構成される。圧縮機１１、四路切換弁１２、熱源熱交換器１３、膨張弁１４、及び熱交換器１００の第２流路１２１は、配管で接続され、内部を冷媒が循環する。本実施形態では、冷媒は、プロパンである。

圧縮機１１は、冷媒回路１０における低圧の冷媒を吸入部１１ａから吸入し、それを圧縮して、高圧の冷媒として吐出部１１ｂから吐出する。

四路切換弁１２は、第１ポートＰ１と、第２ポートＰ２と、第３ポートＰ３と、第４ポートＰ４とを有する。四路切換弁１２は、制御部４０の指示に基づいて、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、第４ポートＰ４の連通状態が異なる第１状態と第２状態との間で切り換わる。第１状態では、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２とが連通し、第３ポートＰ３と第４ポートＰ４とが連通する。第２状態では、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４とが連通し、第２ポートＰ２と第３ポートＰ３とが連通する。

第１ポートＰ１は、圧縮機１１の吐出部１１ｂに接続されている。第２ポートＰ２は、熱交換器１００の第２流通管１８０ａに接続されている。第３ポートＰ３は、圧縮機１１の吸入部１１ａに接続されている。第４ポートＰ４は、熱源熱交換器１３の一端に接続されている。

熱源熱交換器１３は、冷媒回路１０を循環する冷媒と熱源（例えば、屋外の空気）との間で熱交換をさせる。

膨張弁１４は、冷媒回路１０を循環する冷媒の流量を調節し、冷媒を減圧させる減圧装置として機能する。

膨張弁１４の一端は、熱源熱交換器１３の他端に接続されている。膨張弁１４の他端は、熱交換器１００の第２流通管１８０ｂに接続されている。

（１－３）水回路２０
水回路２０では、冷媒との間で熱交換した水が循環する。水回路２０は、熱交換器１００の第１流路１１１と、水循環ポンプ２１と、流量調節弁２２と、利用熱交換器２３とにより構成される。熱交換器１００の第１流路１１１、水循環ポンプ２１、流量調節弁２２、及び利用熱交換器２３は、配管で接続され、内部を水が循環する。

水循環ポンプ２１は、水回路２０の内部において水を循環させる。水循環ポンプ２１は、水回路２０の内部の水を吸入部２１ａから吸入し、吐出部２１ｂから吐出する。

吸入部２１ａは、熱交換器１００の第１流通管１７０ａに接続されている。吐出部２１ｂは、流量調節弁２２の一端に接続されている。

流量調節弁２２は、水回路２０を循環する水の流量を調節する。

利用熱交換器２３は、水回路２０を循環する水と給水部３０の貯水タンク３１（後述）内部に貯留された水との間で熱交換をさせる。利用熱交換器２３は、内部を通る水が貯水タンク３１に貯留された水と熱交換できるように、貯水タンク３１の内部に配置される。

利用熱交換器２３の一端は、流量調節弁２２の他端に接続されている。利用熱交換器２３の他端は、熱交換器１００の第１流通管１７０ｂに接続されている。

水回路２０は、循環する水を用いて屋内の空気を加熱又は冷却するための熱交換器をさらに備えてもよい。

（１－４）給水部３０
給水部３０は、冷媒サイクル装置１の外部から供給される水と水回路２０を循環する水との間で熱交換をさせた後、冷媒サイクル装置１の外部へ供給する。給水部３０は、貯水タンク３１と、給水ポンプ３２と、混合弁３３とにより構成される。貯水タンク３１、給水ポンプ３２、及び混合弁３３は、配管で接続される。

貯水タンク３１は、外部から供給される水を貯留する。貯留された水は、利用熱交換器２３を通る水との間で熱交換をする。貯水タンク３１は、外部から供給される水を入水部３１ａから取り入れ貯留する。貯留された水は、利用熱交換器２３を通る水との間で熱交換をし、出水部８１ｂから排出される。

入水部３１ａは、外部からの水が供給される取水部１ａに接続されている。

給水ポンプ３２は、貯水タンク３１に貯留された水を吸入し、混合弁３３へ供給する。給水ポンプ３２は、貯水タンク３１の内部の水を吸入部３２ａから吸入し、吐出部３２ｂから吐出する。

吸入部３２ａは、出水部３１ｂに接続されている。吐出部３２ｂは、混合弁３３の第２ポート３３ｂ（後述）に接続されている。

混合弁３３は、外部から供給される水と貯水タンク３１に貯留された水とを混合する。混合弁３３は、第１ポート３３ａと、第２ポート３３ｂと、第３ポート３３ｃとを有する。

第１ポート３３ａは、外部からの水が供給される取水部１ａに接続されている。第２ポート３３ｂは、給水ポンプ３２の吐出部３２ｂに接続されている。第３ポート３３ｃは、冷媒サイクル装置１の外部と連通する給水部１ｂに接続されている。

（１－５）制御部４０
制御部４０は、圧縮機１１、四路切換弁１２、膨張弁１４、水循環ポンプ２１、流量調節弁２２、給水ポンプ３２、及び混合弁３３を制御する。図示は省略するが、制御部４０は、圧縮機１１、四路切換弁１２、膨張弁１４、水循環ポンプ２１、流量調節弁２２、給水ポンプ３２、及び混合弁３３に制御信号を送受信可能なように電気的に接続されている。

（１－６）冷媒サイクル装置１の動作
冷媒サイクル装置１は、加熱運転、冷却運転、及びデフロスト運転を行う。

（１－６－１）加熱運転
加熱運転は、冷媒サイクル装置１が、外部から取水部１ａへ供給される水を加熱して給水部１ｂから供給する運転である。加熱運転では、制御部４０は、四路切換弁１２を第１状態とし、圧縮機１１、水循環ポンプ２１、及び給水ポンプ３２を駆動し、膨張弁１４、流量調節弁２２、及び混合弁３３の開度を制御する。

（１－６－１－１）冷媒回路１０
圧縮機１１は、冷媒回路１０における低圧気相の冷媒を吸入部１１ａから吸入し、高圧気相の冷媒として吐出部１１ｂから吐出する。高圧気相である冷媒は、四路切換弁１２を第１ポートＰ１、第２ポートＰ２の順に通って熱交換器１００の第２流路１２１へ到達する。熱交換器１００の第２流路１２１で、高圧気相の冷媒は凝縮して高圧液相の冷媒となる。このとき、冷媒は、第１流路１１１を通る水へ熱を放出する。高圧液相の冷媒は、膨張弁１４へ到達する。適切な開度に設定された膨張弁１４は、高圧液相の冷媒を減圧し低圧気液二相の冷媒とする。低圧気液二相の冷媒は、熱源熱交換器１３で蒸発して低圧気相の冷媒となる。このとき、冷媒は、熱源（外気）から熱を吸収する。低圧気相の冷媒は、四路切換弁１２を第４ポートＰ４、第３ポートＰ３の順に通った後、吸入部１１ａから圧縮機１１に吸入される。

（１－６－１－２）水回路２０
水循環ポンプ２１は、水回路２０を循環する水を吸入部２１ａから吸入し吐出部２１ｂから吐出する。吐出された水は、流量調節弁２２を通って利用熱交換器２３へ到達する。利用熱交換器２３へ到達した水は、利用熱交換器２３で貯水タンク３１に貯留された水へ熱を放出する。言い換えると、利用熱交換器２３へ到達した水は、利用熱交換器２３で貯水タンク３１に貯留された水を加熱する。利用熱交換器２３で熱を放出した水は、熱交換器１００の第１流路１１１へ到達する。熱交換器１００の第１流路１１１へ到達した水は、第２流路１２１を通る冷媒から熱を吸収する。熱を吸収した水は、吸入部２１ａから水循環ポンプ２１に吸入される。

（１－６－１－３）給水部３０
貯水タンク３１に貯留された水は、利用熱交換器２３を通る水から熱を吸収することで加熱される。給水ポンプ３２は、貯水タンク３１で加熱された水を吸入部３２ａから吸入する。給水ポンプ３２に吸入された水は、吐出部３２ｂから混合弁３３へ吐出される。給水ポンプ３２から吐出された水は、第２ポート３３ｂを通った後、取水部１ａを通って第１ポート３３ａに到達した外部からの水と混合される。混合弁３３で混合された水は、第３ポート３３ｃを通った後、給水部１ｂから冷媒サイクル装置１の外部へ供給される。

（１－６－２）冷却運転
冷却運転は、冷媒サイクル装置１が、外部から取水部１ａへ供給される水を冷却して給水部１ｂから供給する運転である。冷却運転では、制御部４０は、四路切換弁１２を第２状態とし、圧縮機１１、水循環ポンプ２１、及び給水ポンプ３２を駆動し、膨張弁１４、流量調節弁２２、及び混合弁３３の開度を制御する。

（１－６－２－１）冷媒回路１０
圧縮機１１は、冷媒回路１０における低圧気相の冷媒を吸入部１１ａから吸入し、高圧気相の冷媒として吐出部１１ｂから吐出する。高圧気相である冷媒は、四路切換弁１２を第１ポートＰ１、第４ポートＰ４の順に通って熱源熱交換器１３へ到達する。熱源熱交換器１３で、高圧気相の冷媒は凝縮して高圧液相の冷媒となる。このとき、冷媒は、熱源（外気）へ熱を放出する。高圧液相の冷媒は、膨張弁１４へ到達する。適切な開度に設定された膨張弁１４は、高圧液相の冷媒を減圧し低圧気液二相の冷媒とする。低圧気液二相の冷媒は、熱交換器１００の第２流路１２１で蒸発して低圧気相の冷媒となる。このとき、冷媒は、第１流路１１１を通る水から熱を吸収する。低圧気相の冷媒は、四路切換弁１２を第２ポートＰ２、第３ポートＰ３の順に通った後、吸入部１１ａから圧縮機１１に吸入される。

（１－６－２－２）水回路２０
水循環ポンプ２１は、水回路２０を循環する水を吸入部２１ａから吸入し吐出部２１ｂから吐出する。吐出された水は、流量調節弁２２を通って利用熱交換器２３へ到達する。利用熱交換器２３へ到達した水は、利用熱交換器２３で貯水タンク３１に貯留された水から熱を吸収する。言い換えると、利用熱交換器２３へ到達した水は、利用熱交換器２３で貯水タンク３１に貯留された水を冷却する。利用熱交換器２３で熱を吸収した水は、熱交換器１００の第１流路１１１へ到達する。熱交換器１００の第１流路１１１へ到達した水は、第２流路１２１を通る冷媒へ熱を放出する。熱を放出した水は、吸入部２１ａから水循環ポンプ２１に吸入される。

（１－６－２－３）給水部３０
貯水タンク３１に貯留された水は、利用熱交換器２３を通る水へ熱を放出することで冷却される。給水ポンプ３２は、貯水タンク３１で冷却された水を吸入部３２ａから吸入する。給水ポンプ３２に吸入された水は、吐出部３２ｂから混合弁３３へ吐出される。給水ポンプ３２から吐出された水は、第２ポート３３ｂを通った後、取水部１ａを通って第１ポート３３ａに到達した外部からの水と混合される。混合弁３３で混合された水は、第３ポート３３ｃを通った後、給水部１ｂから冷媒サイクル装置１の外部へ供給される。

（１－６－３）デフロスト運転
デフロスト運転は、加熱運転において熱源熱交換器１３の表面に付着した霜を、熱源熱交換器１３で凝縮する冷媒の熱で融解させて除去する運転である。デフロスト運転における冷媒サイクル装置１の各部の動作は、上述した冷却運転と同様である。このため、デフロスト運転の詳細な説明は省略する。

（２）熱交換器
（２－１）全体構成
熱交換器１００は、複数の第１インナーフィン１１０と、複数の第２インナーフィン１２０と、複数の隔壁１３０と、第１離間部材１４０と、第２離間部材１５０と、ケーシング１６０と、第１流通管１７０ａと、第１流通管１７０ｂと、第２流通管１８０ａと、第２流通管１８０ｂとを備える熱交換器である。熱交換器１００は、内部に、水が流れる第１流路１１１と、冷媒が流れる第２流路１２１が形成されている。詳細は後述するが、熱交換器１００は、水が凍結した際に、第２流路１２１を流れる冷媒が第１流路１１１に流入することを抑制する脆弱部１９０を有する。

第１インナーフィン１１０、第２インナーフィン１２０、及び隔壁１３０は、外形が同じ矩形状に形成された金属製の板状部材である。本実施形態では、図２に示されるように、第１インナーフィン１１０、第２インナーフィン１２０、及び隔壁１３０の外形は、第１方向に長い矩形に形成されている。

第１インナーフィン１１０と第２インナーフィン１２０とは、隔壁１３０を挟んで交互に積層され、ケーシング１６０に収容される。第１インナーフィン１１０及び第２インナーフィン１２０のそれぞれの枚数は、特に限定されず、要求される性能に応じて適宜設定される。

以下の説明では、便宜上、第１方向を長手方向ＤＬと呼ぶことがある。また、第１方向に直交する方向を幅方向ＤＷと呼ぶことがある。さらに、第１インナーフィン１１０、隔壁１３０、及び第２インナーフィン１２０が積層される方向を積層方向ＤＳと呼ぶことがある。長手方向ＤＬ、幅方向ＤＷ、及び積層方向ＤＳの各方向は、各図に矢印で示した方向に対応する。以下の説明で用いられる、奥、手前、左、及び右の方向は、図２から図５に矢印で示した方向に対応する。

（２－２）詳細構成
（２－２－１）第１インナーフィン１１０
第１インナーフィン１１０は、断面が波形に形成された波形フィンである。第１インナーフィン１１０の波形は、平面視において、波形の頂部１１０ｔが長手方向ＤＬに沿って延びるように形成される。第１インナーフィン１１０は、隣接して積層される隔壁１３０及び隔壁１３０を隔離する第１離間部材１４０とともに第１流路１１１を形成する。第１インナーフィン１１０は、限定するものではないが、例えば、プレス加工を用いて形成される。

なお、第１インナーフィン１１０の形状に関して、「波形」とは、図６に示されるような半円形状の凹凸を周期的に並べた形状に限定されず、正弦波、矩形波、三角波等の周期的に変化する形状であってもよい。これは、第２インナーフィン１２０についても同様である。

（２－２－２）第２インナーフィン１２０
第２インナーフィン１２０は、断面が波形に形成された波形フィンである。第２インナーフィン１２０の波形は、平面視において、波形の頂部１２０ｔが幅方向ＤＷに沿って延びるように形成される。第２インナーフィン１２０は、隣接して積層される隔壁１３０とともに第２流路１２１を形成する。第２インナーフィン１２０は、限定するものではないが、例えば、プレス加工を用いて形成される。

（２－２－３）隔壁１３０
隔壁１３０は、第１インナーフィン１１０と第２インナーフィン１２０とを積層方向ＤＳにおいて隔てる平板である。

（２－２－４）第１離間部材１４０
第１離間部材１４０は、積層方向ＤＳにおいて隣り合う隔壁１３０の間に第１インナーフィン１１０を配置するため、２つの隔壁１３０を隔離する部材である。第１離間部材１４０は、長手方向ＤＬに沿って延びる帯状の部材である。第１離間部材１４０は、隔壁１３０の幅方向ＤＷにおける両端縁に沿って配置される。第１離間部材１４０の積層方向ＤＳにおける高さは、第１インナーフィン１１０の積層方向ＤＳにおける高さと同じに形成されている。隔壁１３０の幅方向ＤＷにおける両端縁に沿って配置された第１離間部材１４０の間に第１インナーフィン１１０が配置される。

（２－２－５）第２離間部材１５０
第２離間部材１５０は、積層方向ＤＳにおいて隣り合う隔壁１３０の間に第２インナーフィン１２０を配置するため、２つの隔壁１３０を隔離する部材である。第２離間部材１５０は、幅方向ＤＷに沿って延びる帯状の部材である。第２離間部材１５０は、隔壁１３０の長手方向ＤＬにおける両端縁に沿って配置される。第２離間部材１５０の積層方向ＤＳにおける高さは、第２インナーフィン１２０の積層方向ＤＳにおける高さと同じに形成されている。隔壁１３０の長手方向ＤＬにおける両端縁に沿って配置された第２離間部材１５０の間に第１インナーフィン１１０が配置される。

（２－２－６）ケーシング１６０
ケーシング１６０は、第１インナーフィン１１０と、第２インナーフィン１２０と、隔壁１３０と、第１離間部材１４０と、第２離間部材１５０とを収容する略直方体の部材である。ケーシング１６０は、積層方向ＤＳに直交する２つの主面１６０ａと、２つの第１側面１６０ｂと、２つの第２側面１６０ｃとを有する。主面１４０ａは、積層方向ＤＳに直交する面である。第１側面１６０ｂは、長手方向ＤＬに直交する面である。第２側面１６０ｃは、幅方向ＤＷに直交する面である。ケーシング１６０は、第１ヘッダ１４１と、第２ヘッダ１４２と、第３ヘッダ１４３と、第４ヘッダ１４４と、第５ヘッダ１４５とが内部に形成されている。

第１ヘッダ１４１は、ケーシング１６０に流入した水を複数の第１流路１１１に分流させる空間である。第１ヘッダ１４１は、奥側の第１側面１６０ｂに沿って形成されている。

第２ヘッダ１４２は、第１流路１１１を通過した水を合流させる空間である。第２ヘッダ１４２は、手前側の第１側面１６０ｂに沿って形成されている。

第３ヘッダ１４３は、ケーシング１６０に流入した冷媒を複数の第２流路１２１に分流させる空間である。第３ヘッダ１４３は、右側の第２側面１６０ｃ奥側に沿って形成されている。

第４ヘッダ１４４は、第２流路１２１を通過した冷媒を合流させる空間である。第４ヘッダ１４４は、右側の第２側面１６０ｃの手前側に沿って形成されている。

第５ヘッダ１４５は、第２流路１２１を通過した冷媒を合流させた後、流れる向きを変え、再び第２流路１２１に分流させる空間である。第５ヘッダ１４５は、第５ヘッダ１４５ａと、第５ヘッダ１４５ｂと、第５ヘッダ１４５ｃとを含む。図５に示されるように、第５ヘッダ１４５ａは、左側の第２側面１６０ｃの奥側に沿って形成されている。第５ヘッダ１４５ｂは、右側の第２側面１６０ｃの第４ヘッダ１４４及び第５ヘッダ１４５の間に沿って形成されている。第５ヘッダ１４５ｃは、左側の第２側面１６０ｃの手前側に沿って形成されている。

（２－２－７）第１流通管１７０ａ及び第１流通管１７０ｂ
第１流通管１７０ａは、水を第１流路１１１に流通させる配管である。第１流通管１７０ａは、ケーシング１６０に、手前側の第１側面１６０ｂを貫通し、第１ヘッダ１４１と連通するように設けられている。

第１流通管１７０ｂは、水を第１流路１１１に流通させる配管である。第１流通管１７０ｂは、ケーシング１６０に、奥側の第１側面１６０ｂを貫通し、第２ヘッダ１４２と連通するように設けられている。

（２－２－８）第２流通管１８０ａ及び第２流通管１８０ｂ
第２流通管１８０ａは、冷媒を第２流路１２１に流通させる配管である。第２流通管１８０ａは、ケーシング１６０に、右側の第２側面１６０ｃを貫通し、第３ヘッダ１４３と連通するように設けられている。

第２流通管１８０ｂは、水を第２流路１２１に流通させる配管である。第２流通管１８０ｂは、ケーシング１６０に、右側の第２側面１６０ｃを貫通し、第４ヘッダ１４４と連通するように設けられている。

（２－２－９）第１流路１１１及び第２流路１２１
積層方向ＤＳにおいて隣り合う２つの隔壁１３０とこれらの隔壁１３０の間に配置された２つの第１離間部材１４０とに囲まれた空間に、第１インナーフィン１１０が収容されることにより、幅方向ＤＷに並んだ複数の第１流路１１１が形成される。第１流路１１１は、第１インナーフィン１１０と隔壁１３０とに囲まれた長手方向ＤＬに延びる空間及び第１インナーフィン１１０と、隔壁１３０と、第１離間部材１４０とに囲まれた長手方向ＤＬに延びる空間である。

本実施形態では、第１インナーフィン１１０と、隔壁１３０と、第１離間部材１４０とは、ろう付けにより接合される。より詳細には、第１インナーフィン１１０は、波形の頂部１１０ｔがろう付けにより隔壁１３０に接合される。第１離間部材１４０は、積層方向ＤＳに直交する面がろう付けにより隔壁１３０に接合される。以下では、便宜上、頂部１１０ｔと隔壁１３０とが接合された箇所を第１接合部１１０ｃと呼び、隔壁１３０と第１離間部材１４０とが接合された箇所を第２接合部１４０ｃと呼ぶ。第１接合部１１０ｃ及び第２接合部１４０ｃは、接合部の一例である。

積層方向ＤＳにおいて隣り合う２つの隔壁１３０とこれらの隔壁１３０の間に配置された２つの第２離間部材１５０とに囲まれた空間に、第２インナーフィン１２０が収容されることにより、長手方向ＤＬに並んだ複数の第２流路１２１が形成される。第２流路１２１は、第２インナーフィン１２０と隔壁１３０とに囲まれた幅方向ＤＷに延びる空間及び第２インナーフィン１２０と、隔壁１３０と、第２離間部材１５０とに囲まれた幅方向ＤＷに延びる空間である。

複数の第１インナーフィン１１０と複数の第２インナーフィン１２０とが隔壁１３０を挟んで交互に積層されることで、幅方向ＤＷに並んだ複数の第１流路１１１と長手方向ＤＬに並んだ複数の第２流路１２１とが積層方向ＤＳに井桁状に積層される。

（２－２－１０）脆弱部１９０
熱交換器１００は、他の箇所よりも低強度であり、水が凍結し体積膨張をすることで破断する脆弱部１９０を有する。脆弱部１９０は、第１流路１１１を形成する部材であって第１流路１１１と第２流路１２１とを隔てる隔壁１３０以外の部材のいずれかである。本実施形態では、第１インナーフィン１１０及び第１離間部材１４０が、脆弱部１９０として機能する。この場合、第１インナーフィン１１０及び第１離間部材１４０は、水が一定以上の体積膨張を起こすと、初めに第１インナーフィン１１０が破断し、その後、第１離間部材１４０が破断するように形成されることが好ましい。

第１インナーフィン１１０を脆弱部１９０として機能させるためには、第１流路１１１を形成する各部の寸法は、次の（式１）の関係を満たすことが好ましい。ここで、第１インナーフィン１１０の肉厚をｔｗ、同じ隔壁１３０に接する頂部１１０ｔの間隔をＬｗ、隔壁１３０の肉厚をｔＲ、第１インナーフィンの積層方向ＤＳにおける高さをｈｗとする。
ｔｗ／Ｌｗ＜ｔＲ／ｈｗ ・・・（式１）

なお、ｔｗは、例えば、０．１５ｍｍである。Ｌｗは、例えば、２ｍｍである。ｔＲは、例えば、０．１５ｍｍである。ｈｗは、例えば、１ｍｍである。

また、第１離間部材１４０を脆弱部１９０として機能させるためには、第１流路１１１を形成する各部の寸法は、次の（式２）の関係を満たすことが好ましい。ここで、平面視における第１離間部材１４０の幅をＬｓｐとする。
（（Ｌｓｐ＋ｔｗ）／Ｌｗ）＜ｔＲ／ｈｗ ・・・（式２）

なお、Ｌｓｐは、例えば、０．１ｍｍである。

（２－３）冷媒及び水の流れ
熱交換器１００の第１流通管１７０ａから導入された水は、第１ヘッダ１４１を通過し第１流路１１１に流入する。第１流路１１１に流入した水は、第１流路１１１を長手方向ＤＬに沿って奥側へ向かって流れる。奥側まで達した水は、第２ヘッダ１４２を通過し第１流通管１７０ｂから導出される。また、熱交換器１００の第１流通管１７０ｂから導入された水は、第２ヘッダ１４２を通過し第１流路１１１に流入する。第１流路１１１に流入した水は、第１流路１１１を長手方向ＤＬに沿って手前側へ向かって流れる。手前側まで達した水は、第１ヘッダ１４１を通過し第１流通管１７０ａから導出される。いずれの場合も、第１流路１１１を流れる水は、隔壁１３０を介して隣り合う第２流路１２１の冷媒と熱交換を行う。

一方、熱交換器１００の第２流通管１８０ａから導入された冷媒は、第３ヘッダ１４３を通過し第２流路１２１に流入する。第２流路１２１に流入した冷媒は、第２流路１２１を幅方向ＤＷに沿って右側から左側へ向かって流れる。左側まで達した冷媒は、第５ヘッダ１４５ａで合流した後、長手方向ＤＬに沿って手前側へ向かって流れ、再び複数の第２流路１２１に分流する。第５ヘッダ１４５ａから第２流路１２１に流入した冷媒は、第２流路１２１を幅方向ＤＷに沿って左側から右側へ向かって流れる。これ以降も同様にして、冷媒は、第５ヘッダ１４５ｂ、第２流路１２１、第５ヘッダ１４５ｃ、第２流路１２１の順に、分流と合流とを繰り返して流れた後、第４ヘッダ１４４を通過し第２流通管１８０ｂから導出される。また、熱交換器１００の第２流通管１８０ｂから導入された冷媒は、第４ヘッダ１４４を通過し第２流路１２１に流入する。第２流路１２１に流入した冷媒は、第２流路１２１を幅方向ＤＷに沿って右側から左側へ向かって流れる。左側まで達した冷媒は、第５ヘッダ１４５ｃで合流した後、長手方向ＤＬに沿って奥前側へ向かって流れ、再び複数の第２流路１２１に分流する。第５ヘッダ１４５ｃから第２流路１２１に流入した冷媒は、第２流路１２１を幅方向ＤＷに沿って左側から右側へ向かって流れる。これ以降も同様にして、冷媒は、第５ヘッダ１４５ｂ、第２流路１２１、第５ヘッダ１４５ａ、第２流路１２１の順に、分流と合流とを繰り返して流れた後、第３ヘッダ１４３を通過し第２流通管１８０ａから導出される。いずれの場合も、第２流路１２１を流れる水は、隔壁１３０を介して隣り合う第１流路１１１の水と熱交換を行って凝縮（加熱運転時）又は蒸発（冷却運転及びデフロスト運転時）する。

（３）特徴
（３－１）
熱交換器１００は、水と冷媒との熱交換を行う熱交換器であって、水が流れる第１流路１１１と、冷媒が流れる第２流路１２１とを備える。第１流路１１１を形成する部材であって第１流路１１１と第２流路１２１とを隔てる隔壁１３０以外の部材のいずれかは、第１流路１１１を形成する他の部材よりも低強度な脆弱部１９０として機能する。

熱交換器１００では、第１流路１１１を通る水が凍結し体積膨張を起こした場合に、他の箇所よりも先に、脆弱部１９０として機能する第１流路１１１を形成する部材であって第１流路１１１と第２流路１２１とを隔てる隔壁１３０以外の部材のいずれかが破断する。このため、熱交換器１００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、第２流路１２１を形成する部材、第２流路１２１を形成する接合部、又は隔壁１３０が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

特に限定するものではないが、冷媒サイクル装置１では、例えば、冷却運転、デフロスト運転、及び冷媒回路１０の設置場所の気温低下により第１流路１１１を通る水が凍結することが想定される。冷却運転及びデフロスト運転では、熱交換器１００において第２流路１２１を通る冷媒が蒸発をして第１流路１１１を通る水から熱を吸収する（水を冷却する）ため、水が凍結するおそれがある。また、冷媒回路１０の設置場所の気温が低下した場合、周囲の温度低下にともない熱交換器１００が冷却されることで、水が凍結するおそれがある。

（３－２）
熱交換器１００は、第１流路１１１が、２つの隔壁１３０と、第１インナーフィン１１０と、第１離間部材１４０とを用いて形成される。第１インナーフィン１１０は、２つの隔壁１３０の間に積層され、断面が波形に形成される。第１離間部材１４０は、２つの隔壁１３０の端縁に配置され、２つの隔壁１３０を離間させる。

（３－３）
脆弱部１９０は、第１インナーフィン１１０である。

熱交換器１００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路１１１を形成する第１インナーフィン１１０が破断するため、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（３－４）
第１インナーフィン１１０の肉厚をｔｗ、同じ隔壁１３０に接する第１インナーフィン１１０の頂部１１０ｔの間隔をＬｗ、隔壁１３０の肉厚をｔＲ、第１インナーフィン１１０の積層方向ＤＳにおける高さをｈｗとすると、これらは、次の関係を満たす。
ｔｗ／Ｌｗ＜ｔＲ／ｈｗ ・・・（式１）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁１３０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第１インナーフィン１１０に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁１３０よりも先に破断する第１インナーフィン１１０に吸収させることができるため、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（３－５）
脆弱部１９０は、第１離間部材１４０である
熱交換器１００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路１１１を形成する第１離間部材１４０が破断するため、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（３－６）
平面視における第１離間部材１４０の幅をＬｓｐ、第１インナーフィン１１０の肉厚をｔｗ、同じ隔壁１３０に接する第１インナーフィン１１０の頂部１１０ｔの間隔をＬｗ、隔壁１３０の肉厚をｔＲ、第１インナーフィン１１０の積層方向における高さをｈｗとすると、これらは、次の関係を満たす。
（（Ｌｓｐ＋ｔｗ）／Ｌｗ）＜ｔＲ／ｈｗ ・・・（式２）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁１３０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第１離間部材１４０に生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁１３０よりも先に破断する第１離間部材１４０に吸収させることができるため、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（４）変形例
（４－１）変形例１Ａ
上記実施形態では、第１インナーフィン１１０及び第１離間部材１４０が脆弱部１９０として機能したが、第２流路１２１を形成する部材の破断を防止することができれば、第１インナーフィン１１０及び第１離間部材１４０の一方だけが脆弱部１９０として機能するように形成されてもよい。

（４－２）変形例１Ｂ
上記実施形態では、第１流路１１１を形成する部材が脆弱部１９０として機能したが、脆弱部１９０は、第１流路１１１を形成する部材どうしが接合された接合部のいずれかであってもよい。具体的には、脆弱部１９０は、第１接合部１１０ｃであってもよい。また、脆弱部１９０は、第１接合部１１０ｃ及び第２接合部１４０ｃであってもよい。この場合、水が一定以上の体積膨張を起こすと、初めに第１接合部１１０ｃが破断し、その後、第２接合部１４０ｃが破断するように形成されることが好ましい。

変形例１Ｂに係る熱交換器１００は、水と冷媒との熱交換を行う熱交換器であって、水が流れる第１流路１１１と、冷媒が流れる第２流路１２１とを備える。第１流路１１１を形成する部材どうしが接合された接合部である第１接合部１１０ｃ又は第２接合部１４０ｃは、第１流路１１１を形成する他の部材よりも低強度な脆弱部として機能する。

変形例１Ｂに係る熱交換器１００では、水が凍結し体積膨張を起こした場合に、他の箇所よりも先に、脆弱部１９０として機能する第１接合部１１０ｃ又は第２接合部１４０ｃが破断する。このため、変形例１Ｂに係る熱交換器１００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１接合部１１０ｃを脆弱部１９０として機能させるためには、第１流路１１１を形成する各部の寸法は、次の（式３）の関係を満たすことが好ましい。ここで、平面視における第１接合部１１０ｃの幅をｂｗ１とする。
０．３５×ｂｗ１／（２×Ｌｗ）＜ｔＲ／ｈｗ ・・・（式３）

なお、ｂｗ１は、例えば、０．０３５ｍｍである。

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁１３０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第１接合部１１０ｃに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁１３０よりも先に破断する第１接合部１１０ｃに吸収させることができるため、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第２接合部１４０ｃを脆弱部１９０として機能させるためには、第１流路１１１を形成する各部の寸法は、次の（式４）の関係を満たすことが好ましい。ここで、平面視における第２接合部１４０ｃの幅をｂｓｐ２とする。
０．３５×（２×ｂｓｐ２＋ｂｗ１）／Ｌｗ＜２×ｔＲ／ｈｗ ・・・（式４）

なお、ｂｓｐ２は、例えば、０．１ｍｍである。

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁１３０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第２接合部１４０ｃに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁１３０よりも先に破断する第２接合部１４０ｃに吸収させることができるため、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（４－３）変形例１Ｃ
上記実施形態では、第１接合部１１０ｃ及び第２接合部１４０ｃがろう付けにより接合されたが、第１接合部１１０ｃ及び第２接合部１４０ｃは、拡散接合により接合されてもよい。

第１接合部１１０ｃ及び第２接合部１４０ｃが拡散接合により接合された変形例１Ｃに係る熱交換器１００でも、変形例１Ｂに係る熱交換器１００と同様に、水が凍結し体積膨張を起こした場合に、他の箇所よりも先に、脆弱部１９０として機能する第１接合部１１０ｃ又は第２接合部１４０ｃが破断する。このため、変形例１Ｂに係る熱交換器１００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第１接合部１１０ｃを脆弱部１９０として機能させるためには、第１流路１１１を形成する各部の寸法は、次の（式５）の関係を満たすことが好ましい。
ｂｗ１／（２×Ｌｗ）＜ｔＲ／ｈｗ ・・・（式５）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁１３０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第１接合部１１０ｃに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁１３０よりも先に破断する第１接合部１１０ｃに吸収させることができるため、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第２接合部１４０ｃを脆弱部１９０として機能させるためには、第１流路１１１を形成する各部の寸法は、次の（式６）の関係を満たすことが好ましい。
（２×ｂｓｐ２＋ｂｗ１）／Ｌｗ＜２×ｔＲ／ｈｗ ・・・（式６）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に隔壁１３０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第２接合部１４０ｃに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、隔壁１３０よりも先に破断する第２接合部１４０ｃに吸収させることができるため、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（４－４）変形例１Ｄ
上記実施形態では、使用される冷媒がプロパンであったが、使用される冷媒はこれに限定されず、ＨＣ、ＨＦＣ（Ｒ４１０Ａなど）、ＨＣＦＣ（Ｒ２２、Ｒ３２など）、自然冷媒などの周知の冷媒が用いることができる。

熱交換器１００によれば、可燃性又は毒性を有する冷媒を使用した場合でも、第２流路１２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することを抑制できる。なお、可燃性の冷媒とは、米国ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ３４の規格において、２Ｌ以上に分類されている冷媒のことを指す。

＜第２実施形態＞
（１）熱交換器
本開示の第２実施形態に係る熱交換器２００について説明する。熱交換器１００と熱交換器２００との主な相違点は、熱交換器１００がインナーフィンと隔壁とを積層することで流路を形成するのに対して、熱交換器２００は、２つの伝熱プレートを積層して流路を形成する点である。

冷媒サイクル装置１は、熱交換器１００に代えて熱交換器２００を備えることができる。熱交換器２００を備える冷媒サイクル装置１の構成及び動作は、熱交換器１００と同じであるため、詳細な説明は省略する。

長手方向ＤＬ、幅方向ＤＷ、及び積層方向ＤＳの各方向は、各図に矢印で示した方向に対応する。以下の説明で用いられる、奥、手前、上、下、左、及び右の方向は、図７、図８に矢印で示した方向に対応する。

（１－１）全体構成
熱交換器２００は、複数の第１伝熱プレート２１０と、複数の第２伝熱プレート２２０と、第１フレーム２３０と、第２フレーム２４０と、第１流通管２５０ａと、第１流通管２５０ｂと、第２流通管２６０ａと、第２流通管２６０ｂとを備える熱交換器である。

熱交換器２００は、内部に、第１流路２１１と、第２流路２２１とが設けられている。詳細は後述するが、熱交換器２００は、水が凍結した際に、第２流路２２１を流れる冷媒が第１流路２１１に流入することを抑制する脆弱部２９０を有する。

第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とは、外形が同じ矩形状に形成された金属製の板状部材である。第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とは、厚みが同じである。本実施形態では、図７に示されるように、第１伝熱プレート２１０、第２伝熱プレート２２０、第１フレーム２３０、及び第２フレーム２４０の外形は、第１方向（長手方向ＤＬ）に長い矩形に形成されている。

複数の第１伝熱プレート２１０と複数の第２伝熱プレート２２０とは、交互に積層される。複数の第１伝熱プレート２１０及び複数の第２伝熱プレート２２０のそれぞれの枚数は、特に限定されず、要求される性能に応じて適宜設定される。

（１－２）詳細構成
（１－２－１）第１伝熱プレート２１０
第１伝熱プレート２１０は、断面が波形に形成された波形フィンである。本実施形態では、第１伝熱プレート２１０の波形は、平面視において、頂部２１０ｔが、上方に向かって凸なヘリンボーンパターンを描くように形成される。第１伝熱プレート２１０は、隣接して積層される第２伝熱プレート２２０とともに第１流路２１１及び第２流路２２１を形成する。第１伝熱プレート２１０は、第１接合領域２１０ａと、２つの第１流通孔２１０ｂと、２つの第１貫通孔２１０ｃと、第１面２１０ｓａと、第２面２１０ｓｂとを有する。

第１接合領域２１０ａは、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とを互いに接合する領域である。第１接合領域２１０ａは、所定幅の端縁が手前側に向かって折れ曲がった帯状の領域である。

第１流通孔２１０ｂは、水を第１流路２１１へ流通させる孔である。第１流通孔２１０ｂは、上方右側及び下方左側のそれぞれに形成される。

第１貫通孔２１０ｃは、冷媒を積層方向ＤＳへ通過させる孔である。第１貫通孔２１０ｃは、上方左側及び下方右側に形成される。

第１面２１０ｓａは、第１伝熱プレート２１０の手前側の面である。第１面２１０ｓａは、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とを積層した場合に、後述する第２伝熱プレート２２０の第２面２２０ｓｂと対向する面である。

第２面２１０ｓｂは、第１伝熱プレート２１０の奥側の面である。第２面２１０ｓｂは、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とを積層した場合に、後述する第２伝熱プレート２２０の第１面２２０ｓａと対向する面である。

第１伝熱プレート２１０は、限定するものではないが、例えば、プレス加工を用いて形成される。

なお、第１伝熱プレート２１０の形状に関して、「波形」とは、図８に示されるような半円形状の凹凸を周期的に並べた形状に限定されず、正弦波、矩形波、三角波等の周期的に変化する形状であってもよい。これは、第２伝熱プレート２２０についても同様である。

（１－２－２）第２伝熱プレート２２０
第２伝熱プレート２２０は、断面が波形に形成された波形フィンである。本実施形態では、第２伝熱プレート２２０の波形は、平面視において、頂部２２０ｔが、下方に向かって凸なヘリンボーンパターンを描くように形成される。第２伝熱プレート２２０は、隣接して積層される第１伝熱プレート２１０とともに第１流路２１１及び第２流路２２１を形成する。第２伝熱プレート２２０は、第２接合領域２２０ａと、２つの第２流通孔２２０ｂと、２つの第２貫通孔２２０ｃと、第１面２２０ｓａと、第２面２２０ｓｂとを有する。

第２接合領域２２０ａは、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とを互いに接合する領域である。第２接合領域２２０ａは、所定幅の端縁が手前側に向かって折れ曲がった帯状の領域である。

第２流通孔２２０ｂは、冷媒を第２流路２２１へ流通させる孔である。第２流通孔２２０ｂは、上方右側及び下方左側に形成される。第２流通孔２２０ｂは、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とを積層した場合に、第１貫通孔２１０ｃに重なり合い連通する位置に形成される。第２流通孔２２０ｂの大きさ及び形状は、第１貫通孔２１０ｃと同じである。

第２貫通孔２２０ｃは、水を積層方向ＤＳへ通過させる孔である。第２貫通孔２２０ｃは、上方左側及び下方右側に形成される。第２貫通孔２２０ｃは、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とを積層した場合に、第１流通孔２１０ｂに重なり合い連通する位置に形成される。第２貫通孔２２０ｃの大きさ及び形状は、第１流通孔２１０ｂと同じである。

第１面２２０ｓａは、第２伝熱プレート２２０の手前側の面である。第１面２２０ｓａは、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とを積層した場合に、第１伝熱プレート２１０の第２面２１０ｓｂと対向する面である。

第２面２２０ｓｂは、第２伝熱プレート２２０の奥側の面である。第２面２２０ｓｂは、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とを積層した場合に、第１伝熱プレート２１０の第１面２１０ｓａと対向する面である。

第２伝熱プレート２２０は、限定するものではないが、例えば、プレス加工を用いて形成される。

（１－２－３）第１フレーム２３０及び第２フレーム２４０
第１フレーム２３０と第２フレーム２４０とは、交互に積層された複数の第１伝熱プレート２１０及び複数の第２伝熱プレート２２０を、積層方向ＤＳにおける両端で挟む金属製の板状部材である。

（１－２－４）第１流通管２５０ａ及び第１流通管２５０ｂ
第１流通管２５０ａは、水を第１流路２１１に流通させる配管である。第１流通管２５０ａは、第１フレーム２３０の上方左側を貫通し、第１流路２１１と連通するように設けられている。より詳細には、第１流通管２５０ａは、第１伝熱プレート２１０、第２伝熱プレート２２０、及び第１フレーム２３０を積層した場合に互いに連通する、上方左側に形成された第１流通孔２１０ｂ及び第２貫通孔２２０ｃに連通するように形成される。

第１流通管２５０ｂは、水を第１流路２１１に流通させる配管である。第１流通管２５０ａは、第１フレーム２３０の下方右側を貫通し、第１流路２１１と連通するように設けられている。より詳細には、第１流通管２５０ａは、第１伝熱プレート２１０、第２伝熱プレート２２０、及び第１フレーム２３０を積層した場合に互いに連通する、下方右側に形成された第１流通孔２１０ｂ及び第２貫通孔２２０ｃに連通するように形成される。

なお、第１流通管２５０ａは、熱交換器１００の第１流通管１７０ａに対応する。第１流通管２５０ｂは、熱交換器１００の第１流通管１７０ｂに対応する。

（１－２－５）第２流通管２６０ａ及び第２流通管２６０ｂ
第２流通管２６０ａは、冷媒を第２流路２２１に流通させる配管である。第２流通管２６０ａは、第１フレーム２３０の上方右側を貫通し、第２流路２２１と連通するように設けられている。より詳細には、第２流通管２６０ａは、第１伝熱プレート２１０、第２伝熱プレート２２０、及び第１フレーム２３０を積層した場合に互いに連通する、上方右側に形成された第２流通孔２２０ｂ及び第１貫通孔２１０ｃに連通するように形成される。

第２流通管２６０ｂは、冷媒を第２流路２２１に流通させる配管である。第２流通管２６０ａは、第１フレーム２３０の下方左側を貫通し、第２流路２２１と連通するように設けられている。より詳細には、第２流通管２６０ａは、第１伝熱プレート２１０、第２伝熱プレート２２０、及び第１フレーム２３０を積層した場合に互いに連通する、下方左側に形成された第２流通孔２２０ｂ及び第１貫通孔２１０ｃに連通するように形成される。

なお、第２流通管２６０ａは、熱交換器１００の第２流通管１８０ａに対応する。第２流通管２６０ｂは、熱交換器１００の第２流通管１８０ｂに対応する。

（１－２－６）第１流路２１１及び第２流路２２１
第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とが交互に積層されることで第１流路２１１と第２流路２２１とが積層方向ＤＳに交互に形成される。より詳細には、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とが交互に積層されることで、第１伝熱プレート２１０の第１面２１０ｓａと第２伝熱プレート２２０の第２面２２０ｓｂとが対向した空間が第１流路２１１となる。また、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とが交互に積層されることで、第１伝熱プレート２１０の第２面２１０ｓｂと第２伝熱プレート２２０の第１面２２０ｓａとが対向した空間が第１流路２１１となる。

なお、第１流路２１１は、熱交換器１００の第１流路１１１に対応する。第２流路２２１は、熱交換器１００の第２流路１２１に対応する。

本実施形態では、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とは、ろう付けにより接合される。より詳細には、第１伝熱プレート２１０と第２伝熱プレート２２０とは、第１接合領域２１０ａと第２接合領域２２０ａとがろう付けにより互いに接合されるとともに、第１伝熱プレート２１０の頂部２１０ｔと第２伝熱プレート２２０の頂部２２０ｔとがろう付けにより互いに接合される。以下では、便宜上、第１伝熱プレート２１０の頂部２１０ｔの第１面２１０ｓａ側と第２伝熱プレート２２０の頂部２２０ｔの第２面２２０ｓｂ側とが接合された箇所を第３接合部２１０ｄと呼び、第１接合領域２１０ａの第１面２１０ｓａ側と第２接合領域２２０ａの第２面２２０ｓｂ側とが接合された箇所を第４接合部２１０ｅと呼ぶ。

（１－２－７）脆弱部２９０
熱交換器２００は、他の箇所よりも低強度であり、水が凍結し体積膨張をすることで破断する脆弱部２９０を有する。脆弱部２９０は、第１流路２１１を形成する部材どうしが接合された接合部のいずれかである。本実施形態では、第３接合部２１０ｄ及び第４接合部２１０ｅが、脆弱部２９０として機能する。この場合、第３接合部２１０ｄ及び第４接合部２１０ｅは、水が一定以上の体積膨張を起こすと、初めに第３接合部２１０ｄが破断し、その後、第４接合部２１０ｅが破断するように形成されることが好ましい。

第３接合部２１０ｄを脆弱部２９０として機能させるためには、第１流路２１１を形成する各部の寸法は、次の（式７）の関係を満たすことが好ましい。ここで、法線方向に沿って見た第３接合部２１０ｄの幅をｂｗ３、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレートの肉厚をｔとする。
０．３５×ｂｗ３＜２×ｔ ・・・（式７）

なお、ｂｗ３は、例えば、１ｍｍである。ｔは、例えば、２ｍｍである。

また、第４接合部２１０ｅを脆弱部２９０として機能させるためには、第１流路２１１を形成する各部の寸法は、次の（式８）の関係を満たすことが好ましい。ここで、法線方向に沿って見た第４接合部２１０ｅの幅をｂｓｐ４とする。
０．３５×（ｂｓｐ４＋ｂｗ３／２）＜２×ｔ ・・・（式８）

なお、ｂｓｐ４は、例えば、１ｍｍである。

（１－３）冷媒及び水の流れ
熱交換器２００の第１流通管２５０ａから導入された水は、上側の第２貫通孔２２０ｃ及び第１流通孔２１０ｂを通過して第１流路２１１に流入する。第１流路２１１に流入した水は、第１流路２１１を下側の第１流通孔２１０ｂへ向かって流れる。下側の第１流通孔２１０ｂまで達した水は、下側の第２貫通孔２２０ｃを通過し第１流通管２５０ｂから導出される。また、熱交換器２００の第１流通管２５０ｂから導入された水は、下側の第２貫通孔２２０ｃ及び第１流通孔２１０ｂを通過して第１流路２１１に流入する。第１流路２１１に流入した水は、第１流路２１１を上側の第１流通孔２１０ｂへ向かって流れる。上側の第１流通孔２１０ｂまで達した水は、上側の第２貫通孔２２０ｃを通過し第１流通管２５０ａから導出される。いずれの場合も、第１流路２１１を流れる水は、第１伝熱プレート２１０又は第２伝熱プレート２２０を介して隣り合う第２流路２２１の冷媒と熱交換を行う。

一方、熱交換器２００の第２流通管２６０ａから導入された冷媒は、上側の第１貫通孔２１０ｃ及び第２流通孔２２０ｂを通過して第２流路２２１に流入する。第２流路２２１に流入した冷媒は、第２流路２２１を下側の第２流通孔２２０ｂへ向かって流れる。下側の第２流通孔２２０ｂまで達した冷媒は、下側の第１貫通孔２１０ｃを通過し第２流通管２６０ｂから導出される。また、熱交換器２００の第２流通管２６０ｂから導入された冷媒は、下側の第１貫通孔２１０ｃ及び第２流通孔２２０ｂを通過して第２流路２２１に流入する。第２流路２２１に流入した冷媒は、第２流路２２１を上側の第２流通孔２２０ｂへ向かって流れる。上側の第２流通孔２２０ｂまで達した冷媒は、上側の第１貫通孔２１０ｃを通過し第２流通管２６０ａから導出される。いずれの場合も、第２流路２２１を流れる水は、第１伝熱プレート２１０又は第２伝熱プレート２２０を介して隣り合う第１流路２１１の水と熱交換を行って凝縮（加熱運転時）又は蒸発（冷却運転及びデフロスト運転時）する。

（２）特徴
（２－１）
熱交換器２００は、第１流路２１１が、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０と、第３接合部２１０ｄと、第４接合部２１０ｅとを有する。第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０は、互いに積層される。第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０のそれぞれは、断面が波型に形成される。第３接合部は、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０の頂部２１０ｔ、２２０ｔが接合される箇所である。第４接合部２１０ｅは、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０の端縁が接合された箇所である。

（２－２）
脆弱部２９０は、第３接合部２１０ｄである。

熱交換器２００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路２１１を形成する部材どうしが接合された第３接合部２１０ｄが破断するため、第２流路２２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（２－３）
第３接合部２１０ｄは、ろう付けによって接合される。法線方向に沿って見た第３接合部２１０ｄの幅をｂｗ３、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０の肉厚をｔとすると、これらは、次の関係を満たす。
０．３５×ｂｗ３＜２×ｔ ・・・（式７）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第３接合部２１０ｄに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０よりも先に破断する第３接合部２１０ｄに吸収させることができるため、第２流路２２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（２－４）
脆弱部２９０は、第４接合部２１０ｅである。

熱交換器２００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路２１１を形成する部材どうしが接合された第４接合部２１０ｅが破断するため、第２流路２２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（２－５）
第４接合部２１０ｅは、ろう付けによって接合される。法線方向に沿って見た第４接合部２１０ｅの幅をｂｓｐ４、法線方向に沿って見た第３接合部の幅をｂｗ３、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０の肉厚をｔとすると、これらは、次の関係を満たす。
０．３５×（ｂｓｐ４＋ｂｗ３／２）＜２×ｔ ・・・（式８）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第４接合部２１０ｅに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０よりも先に破断する第４接合部２１０ｅに吸収させることができるため、第２流路２２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（３）変形例
（３－１）変形例２Ａ
上記実施形態では、第３接合部２１０ｄ及び第４接合部２１０ｅが脆弱部２９０として機能したが、第２流路１２１を形成する部材の破断を防止することができれば、第３接合部２１０ｄ及び第４接合部２１０ｅの一方だけが脆弱部２９０として機能するように形成されてもよい。

（３－２）変形例２Ｂ
上記実施形態では、第３接合部２１０ｄ及び第４接合部２１０ｅがろう付けにより接合されたが、第３接合部２１０ｄ及び第４接合部２１０ｅは、拡散接合により接合されてもよい。

変形例２Ｂに係る熱交換器２００でも、第２実施形態に係る熱交換器２００と同様に、水が凍結し体積膨張を起こした場合に、他の箇所よりも先に、脆弱部２９０として機能する第３接合部２１０ｄ又は第４接合部２１０ｅが破断する。このため、変形例２Ｂに係る熱交換器２００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、第２流路２２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第３接合部２１０ｄを脆弱部２９０として機能させるためには、第１流路２１１を形成する各部の寸法は、次の（式９）の関係を満たすことが好ましい。
ｂｗ３＜２×ｔ ・・・（式９）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第３接合部２１０ｄに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０よりも先に破断する第３接合部２１０ｄに吸収させることができるため、第２流路２２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第４接合部２１０ｅを脆弱部２９０として機能させるためには、第１流路２１１を形成する各部の寸法は、次の（式１０）の関係を満たすことが好ましい。
（ｂｓｐ４＋ｂｗ３／２）＜２×ｔ ・・・（式１０）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第４接合部２１０ｅに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、第１伝熱プレート２１０及び第２伝熱プレート２２０よりも先に破断する第４接合部２１０ｅに吸収させることができるため、第２流路２２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

＜第３実施形態＞
（１）熱交換器
本開示の第３実施形態に係る熱交換器３００について説明する。熱交換器１００と熱交換器３００との主な相違点は、熱交換器１００がインナーフィンと隔壁とを積層することで流路を形成するのに対して、熱交換器３００は、２つの伝熱プレートを積層して流路を形成する点である。

冷媒サイクル装置１は、熱交換器１００に代えて熱交換器３００を備えることができる。熱交換器３００を備える冷媒サイクル装置１の構成及び動作は、熱交換器１００と同じであるため、詳細な説明は省略する。

長手方向ＤＬ、幅方向ＤＷ、及び積層方向ＤＳの各方向は、各図に矢印で示した方向に対応する。以下の説明で用いられる、奥、手前、上、下、左、及び右の方向は、図９、図１０に矢印で示した方向に対応する。なお、第１実施形態と同様又は対応する特徴については、同一の符号を付して、適宜説明を省略する。

（１－１）全体構成
熱交換器３００は、複数の第１伝熱プレート３１０と、複数の第２伝熱プレート３２０と、ケーシング１６０と、第１流通管１７０ａと、第１流通管１７０ｂと、第２流通管１８０ａと、第２流通管１８０ｂとを備える熱交換器である。言い換えると、熱交換器３００は、熱交換器１００の第１インナーフィン１１０、第２インナーフィン１２０、隔壁１３０、第１離間部材１４０、及び第２離間部材１５０に代えて、第１伝熱プレート３１０及び第２伝熱プレート３２０を備える。熱交換器３００は、内部に、水が流れる第１流路３１１と、冷媒が流れる第２流路３２１が形成されている。詳細は後述するが、熱交換器３００は、水が凍結した際に、第２流路３２１を流れる冷媒が第１流路３１１に流入することを抑制する脆弱部３９０を有する。

第１伝熱プレート３１０及び第２伝熱プレート３２０は、外形が同じ矩形状に形成された金属製の板状部材である。本実施形態では、図９、図１０に示されるように、第１伝熱プレート３１０及び第２伝熱プレート３２０は、第１インナーフィン１１０、第２インナーフィン１２０、及び隔壁１３０と同様に第１方向（長手方向ＤＬ）に長い矩形に形成されている。

第１伝熱プレート３１０と第２伝熱プレート３２０とは、積層方向ＤＳに沿って交互に積層され、ケーシング１６０に収容される。第１伝熱プレート３１０及び第２伝熱プレート３２０のそれぞれの枚数は、特に限定されず、要求される性能に応じて適宜設定される。

（１－２）詳細構成
（１－２－１）第１伝熱プレート３１０及び第１流路３１１
第１伝熱プレート３１０は、複数の第１流路３１１が内部に形成された板状部材である。第１流路３１１は、平面視において、長手方向ＤＬに沿って延びるように形成される。複数の第１流路３１１は、幅方向ＤＷに所定の間隔を空けて並んで形成される。本実施形態では、第１流路３１１は、水が流れる方向に直交する平面で切断した断面形状が矩形に形成される。第１流路３１１は、限定するものではないが、例えば、エッチングを用いて形成される。

より詳細には、第１伝熱プレート３１０は、板状部材３１０ａ及び板状部材３１０ｂを積層方向ＤＳに積層することで形成される。板状部材３１０ａ、３１０ｂには、積層された際に対向して第１流路３１１を形成する溝３１１ａ，３１１ｂがエッチングを用いて形成される。

本実施形態では、板状部材３１０ａと板状部材３１０ｂとは、ろう付けにより接合される。以下では、便宜上、板状部材３１０ａと板状部材３１０ｂとが接合された箇所であって、平面視において隣り合う第１流路３１１の間に位置する箇所を第５接合部３１０ｃと呼ぶ。また、板状部材３１０ａと板状部材３１０ｂとが接合された箇所であって、第１伝熱プレート３１０の幅方向ＤＷにおける端部とこの端部の最も近傍に形成された第１流路３１１との間に位置する箇所を第６接合部３１０ｄと呼ぶ。第５接合部３１０ｃ及び第６接合部３１０ｄは、接合部の一例である。

なお、第１流路３１１は、熱交換器１００の第１流路１１１に対応する。

（１－２－２）第２伝熱プレート３２０及び第２流路３２１
第２伝熱プレート３２０は、複数の第２流路３２１が内部に形成された板状部材である。第２流路３２１は、平面視において、幅方向ＤＷに沿って延びるように形成される。複数の第２流路３２１は、長手方向ＤＬに所定の間隔を空けて並んで形成される。第２流路３２１は、限定するものではないが、例えば、エッチングを用いて形成される。

なお、第２流路３２１は、熱交換器１００の第２流路１２１に対応する。

（１－２－３）脆弱部３９０
熱交換器３００は、他の箇所よりも低強度であり、水が凍結し体積膨張をすることで破断する脆弱部３９０を有する。本実施形態では、第１流路３１１を形成する部材である第１伝熱プレート３１０が、脆弱部３９０として機能する。

第１伝熱プレート３１０を脆弱部３９０として機能させるためには、第１伝熱プレート３１０各部の寸法は、次の（式１１）の関係を満たすことが好ましい。ここで、第１伝熱プレート３１０に形成された第１流路３１１の幅方向ＤＷにおける間隔をｔｗ３、間隔ｔｗ３と第１流路３１１の幅方向ＤＷにおける幅との和をＬｗ３、積層方向ＤＳにおける第１流路３１１と第２流路３２１との間隔をｔＲ３、第１流路３１１の積層方向ＤＳにおける高さをｈｗ３とする。
ｔｗ３／（２×Ｌｗ３）＜ｔＲ３／ｈｗ３ ・・・（式１１）

なお、ｔｗ３は、例えば、０．１５ｍｍである。Ｌｗ３は、例えば、２ｍｍである。ｔＲ３は、例えば、０．１５ｍｍである。ｈｗ３は、例えば、１ｍｍである。

また、第１伝熱プレート３１０を脆弱部３９０として機能させるためには、第１伝熱プレート３１０を形成する各部の寸法は、次の（式１２）の関係をさらに満たすことが好ましい。ここで、第１伝熱プレート３１０の幅方向ＤＷにおける端部と、この端部の最も近傍に形成された第１流路３１１との幅方向ＤＷにおける間隔をＬｓｐ３とする。
（（Ｌｓｐ３＋ｔｗ３／２）／Ｌｗ３）＜ｔＲ３／ｈｗ３ ・・・（式１２）

なお、Ｌｓｐ３は、例えば、０．１ｍｍである。

（２）特徴
（２－１）
熱交換器３００は、第１伝熱プレート３１０と、第２伝熱プレート３２０とを有する。第１伝熱プレート３１０は、第１流路３１１が内部に形成されている。第２伝熱プレート３２０は、第２流路３２１が内部に形成されている。脆弱部３９０は、第１伝熱プレート３１０である。

熱交換器３００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１流路３１１を形成する第１伝熱プレート３１０が破断するため、第２流路３２１を形成する第２伝熱プレート３２０が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（３）変形例
（３－１）変形例３Ａ
上記実施形態では、第１流路３１１を形成する部材が脆弱部３９０として機能したが、脆弱部３９０は、第１流路３１１を形成する部材どうしが接合された箇所であってもよい。具体的には、脆弱部３９０は、第５接合部３１０ｃであってもよい。また、脆弱部１９０は、第５接合部３１０ｃ及び第６接合部３１０ｄであってもよい。この場合、水が一定以上の体積膨張を起こすと、初めに第５接合部３１０ｃが破断し、その後、第６接合部３１０ｄが破断するように形成されることが好ましい。

変形例３Ａに係る熱交換器３００では、水が凍結し体積膨張を起こした場合に、他の箇所よりも先に、脆弱部３９０として機能する第５接合部３１０ｃ又は第６接合部３１０ｄが破断する。このため、変形例３Ａに係る熱交換器３００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、第２流路３２１を形成する部材（第２伝熱プレート３２０）が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第５接合部３１０ｃを脆弱部３９０として機能させるためには、第１流路３１１を形成する第１伝熱プレート３１０の各部の寸法は、次の（式１３）の関係を満たすことが好ましい。ここで、平面視における第５接合部３１０ｃの幅をｂｗ５とする。
０．３５×ｂｗ５／（２×Ｌｗ３）＜ｔＲ３／ｈｗ３ ・・・（式１３）

なお、ｂｗ５は、例えば、０．０３５ｍｍである。

第１伝熱プレート３１０の各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に第１流路３１１と第２流路３２１との間に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第５接合部３１０ｃに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、第１流路３１１と第２流路３２１との間よりも先に破断する第５接合部３１０ｃに吸収させることができるため、第２流路３２１を形成する部材が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第６接合部３１０ｄを脆弱部３９０として機能させるためには、第１流路３１１を形成する第１伝熱プレート３１０の各部の寸法は、次の（式１４）の関係を満たすことが好ましい。ここで、平面視における第６接合部３１０ｄの幅をｂｓｐ６とする。
０．３５×（２×ｂｓｐ６＋ｂｗ５）／Ｌｗ３＜２×ｔＲ３／ｈｗ３ ・・・（式１４）

なお、ｂｓｐ６は、例えば、０．１ｍｍである。

第１伝熱プレート３１０の各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に第１流路３１１と第２流路３２１との間に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第６接合部３１０ｄに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、第１流路３１１と第２流路３２１との間よりも先に破断する第６接合部３１０ｄに吸収させることができるため、第２流路３２１を形成する部材（第２伝熱プレート３２０）が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

熱交換器３００では、第１伝熱プレート３１０は、第１流路３１１を形成する溝３１１ａ，３１２ｂが形成された２つの板状部材３１０ａ、３１０ｂを積層することで形成される。脆弱部３９０は、２つの板状部材３１０ａ、３１０ｂが接合された箇所である。

熱交換器３００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、他の箇所よりも先に、第１伝熱プレート３１０を形成する２つの板状部材３１０ａ、３１０ｂが接合された箇所（第５接合部３１０ｃ、第６接合部３１０ｄ）が破断するため、第２流路を形成する第２伝熱プレート３２０が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

（３－２）変形例３Ｂ
上記実施形態では、第５接合部３１０ｃ及び第６接合部３１０ｄがろう付けにより接合されたが、第５接合部３１０ｃ及び第６接合部３１０ｄは、拡散接合により接合されてもよい。

第５接合部３１０ｃ及び第６接合部３１０ｄが拡散接合により接合された変形例３Ｂに係る熱交換器３００でも、変形例３Ａに係る熱交換器３００と同様に、水が凍結し体積膨張を起こした場合に、第１流路３１１と第２流路３２１との間よりも先に、脆弱部３９０として機能する第５接合部３１０ｃ又は第６接合部３１０ｄが破断する。このため、変形例３Ｂに係る熱交換器３００によれば、水が凍結し体積膨張をした場合に、第２流路３２１を形成する部材（第２伝熱プレート３２０）が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第５接合部３１０ｃを脆弱部３９０として機能させるためには、第１流路３１１を形成する第１伝熱プレート３１０の各部の寸法は、次の（式１５）の関係を満たすことが好ましい。
ｂｗ５／（２×Ｌｗ３）＜ｔＲ３／ｈｗ３ ・・・（式１５）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に第１流路３１１と第２流路３２１との間に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第５接合部３１０ｃに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、第１流路３１１と第２流路３２１との間よりも先に破断する第５接合部３１０ｃに吸収させることができるため、第２流路３２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

第６接合部３１０ｄを脆弱部１９０として機能させるためには、第１流路１１１を形成する第１伝熱プレート３１０の各部の寸法は、次の（式１６）の関係を満たすことが好ましい。
（２×ｂｓｐ６＋ｂｗ５）／Ｌｗ３＜２×ｔＲ３／ｈｗ３ ・・・（式１６）

各部の寸法が上記の関係を満たすように形成されることで、水が凍結し体積膨張をした場合に第１流路３１１と第２流路３２１との間に生じる応力を、水が凍結し体積膨張をした場合に第６接合部３１０ｄに生じる応力よりも小さくできる。これにより、体積膨張で生じる力を、第１流路３１１と第２流路３２１との間よりも先に破断する第６接合部３１０ｄに吸収させることができるため、第２流路３２１を形成する部材や接合部が破断して冷媒が漏洩することが抑制される。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１ 冷媒サイクル装置
１００、２００、３００ 熱交換器
１１０ 第１インナーフィン
１１０ｃ 第１接合部
１１０ｔ 頂部
１１１、２１１、３１１ 第１流路
１３０ 隔壁
１４０ 離間部材
１４０ｃ 第２接合部
２１０、３１０ 第１伝熱プレート
２１０ｄ 第３接合部
２１０ｅ 第４接合部
２２０、３２０ 第２伝熱プレート
１２１、２２１、３２１ 第２流路
１９０、２９０、３９０ 脆弱部
３１０ａ、３１０ｂ 板状部材
３１０ｃ 第５接合部
３１０ｄ 第６接合部
３１１ａ，３１１ｂ 溝

特開平１０－１３２４７６号公報

Claims (6)

1. 水と冷媒との熱交換を行う熱交換器であって、
   前記水が流れる第１流路（１１１）と、
   前記冷媒が流れる第２流路（１２１）と、
   前記第１流路と前記第２流路とを隔てる隔壁（１３０）と、
   を備え、
   前記第１流路は、
   隣り合う２つの前記隔壁と、
   隣り合う２つの前記隔壁の間に積層された、断面が波形に形成されたインナーフィン（１１０）と
   を用いて形成され、
   前記インナーフィンは、
   前記隔壁よりも低強度な脆弱部（１９０）として機能し、
   前記脆弱部は、
   前記水が凍結した際に破断する強度に形成される、
   熱交換器（１００）。
2. 前記第１流路は、
   隣り合う２つの前記隔壁の端縁に配置され、隣り合う２つの前記隔壁を離間させる離間部材（１４０）をさらに用いて形成される、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記インナーフィンの肉厚をｔｗ、
   同じ前記隔壁に接する前記インナーフィンの頂部（１１０ｔ）の間隔をＬｗ、
   前記隔壁の肉厚をｔＲ、
   前記インナーフィンの積層方向における高さをｈｗ
   とすると、これらは、次の関係を満たす、
   ｔｗ／Ｌｗ＜ｔＲ／ｈｗ
   請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記離間部材は、
   前記脆弱部としてさらに機能する、
   請求項２に記載の熱交換器。
5. 平面視における前記離間部材の幅をＬｓｐ、
   前記インナーフィンの肉厚をｔｗ、
   同じ前記隔壁に接する前記インナーフィンの頂部の間隔をＬｗ、
   前記隔壁の肉厚をｔＲ、
   前記インナーフィンの積層方向における高さをｈｗ
   とすると、これらは、次の関係を満たす、
   （（Ｌｓｐ＋ｔｗ）／Ｌｗ）＜ｔＲ／ｈｗ
   請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記冷媒は、
   可燃性又は毒性を有する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器。

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