WO2012153409A1

WO2012153409A1 - 車両用熱交換構造

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Publication number: WO2012153409A1
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Inventors: 浩史玉腰
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Abstract

　車載の機能部品を用いてパワーユニットを冷却することができる車両用熱交換構造を得る。　車両用熱交換構造（１０）は、パワーユニット（１２）との間で循環する熱媒と空気との熱交換により該空気を加熱するヒータコア（６６）と、ヒータコア（６６）により加熱された空気を空調空気として車室に導入する第１モードと、ヒータコア（６６）により加熱された空気を車外に排出する第２モードとを含む複数のモードを切り換えるための排気ダクト（７８）及び排気ダンパ（８０）と、を備えている。

Description

車両用熱交換構造

　本発明は、パワーユニット空間を冷却するための車両用熱交換構造に関する。

　エンジンの前方にラジエータを配置する構造が知られている。（例えば、特開２００７-０６９６５１号公報参照）。

　ラジエータは、厳しい環境での冷却性能を保障するために、通常時の要求性能に対し大型で重くなってしまう。

　本発明は、車載の機能部品を用いてパワーユニットを冷却することができる車両用熱交換構造を得ることが目的である。

　本発明の第１の態様に係る車両用熱交換構造は、パワーユニットとの間で循環する熱媒と空気との熱交換により該空気を加熱する熱交換器と、前記熱交換器により加熱された空気を空調空気として車室に導入する第１モードと、前記熱交換器により加熱された空気を車外に排出する第２モードとを含む複数のモードを切り換える切換装置と、を備えている。

　上記の態様によれば、切換装置より第１モードに切り換えられている場合には、熱交換器により加熱された空気が空調空気（の一部）として車室に導入される。これにより車室が空調される。他方、切換装置より第２モードに切り換えられている場合には、熱交換器において熱媒との熱交換で受熱した空気は、該熱と共に車外に排出される。これにより、第２モードにおいては、パワーユニットの熱が熱媒、空気を経由して車外に排出され、該パワーユニットの冷却が果たされる。

　このように、上記態様の車両用熱交換構造では、車載の機能部品である空調用の熱交換器を用いてパワーユニットを冷却することができる。

　本発明の第２の態様に係る車両用熱交換構造は、パワーユニットとの間で循環する熱媒と空気との熱交換により該空気を加熱する熱交換器と、前記熱交換器により加熱された空気を、空調空気として車室に導入する空調装置と、前記熱交換器により加熱された空気を、車外に排出する排気装置と、前記空調装置が機能する第１モードと、前記排気装置が機能する第２モードとを含む複数のモードを切り換える切換装置と、を備えている。

　上記の態様によれば、切換装置より第１モードに切り換えられている場合には、熱交換器により加熱された空気が、空調装置によって、空調空気（の一部）として車室に導入される。これにより車室が空調される。他方、切換装置より第２モードに切り換えられている場合には、熱交換器において熱媒との熱交換で受熱した空気は、該熱と共に排気装置によって車外に排出される。これにより、第２モードにおいては、パワーユニットの熱が熱媒、空気を経由して車外に排出され、該パワーユニットの冷却が果たされる。

　このように、上記態様の車両用熱交換構造では、車載の機能部品を用いてパワーユニットを冷却することができる。

　上記の態様において、前記パワーユニットとの間で循環する冷却液と空気との熱交換により該冷却液を冷却するラジエータと、前記ラジエータを通過して車外に排出される空気流を生成するファンと、をさらに備え、前記排気装置は、前記熱交換器に対する空気流の下流側と、前記ラジエータに対する空気流の下流側とを連通する連通部を含んで構成され、前記切換装置は、前記第１モードで前記連通部を閉止し、前記第２モードで前記連通部を開放する開閉機構を含んで構成されている、構成としても良い。

　上記の態様によれば、ラジエータを通過する空気流と冷却液との熱交換によって、該冷却液すなわちパワーユニットが冷却される。第２のモードにおいては、上記した通り熱交換器での空気と熱媒との熱交換によってもパワーユニットが冷却される。ここで、連通部によって、熱交換器の空気流の下流側部分が、ラジエータの空気流の下流側部分に連通されている。このため、ファンが作動している状態では、ラジエータを通過して車外に至る空気流が生成され、このラジエータ側の空気流（負圧）により熱交換器側の空気流が車外に排出されることが促進される。

　上記の態様において、前記ファンは、前記ラジエータに対する空気流の下流側に配置されており、前記連通部は、前記ファンとラジエータとの間の空間と熱交換器に対する空気流の下流側とを連通する、構成としても良い。

　上記の態様によれば、熱交換器を通過する空気流は、ファンによって該ファンとラジエータとの間の空間に直接引かれ、ラジエータ側の空気流と合流して車外に排出される。これにより、熱交換器側空気流すなわちパワーユニットの熱の車外への排出が一層促進される。

　上記の態様において、前記ラジエータは、前記パワーユニットに対する車両前後方向の後側でかつ前記ファンに対する車両前後方向の前側に配置されており、前記熱交換器は、前記パワーユニットに対する車両前後方向の後側でかつ前記ラジエータに対する車両上下方向の上側に配置されており、前記空調装置は、前記熱交換器を収容すると共に車室側への空気出口が形成されたケースと、前記ケース内における前記熱交換に対する前記空気出口側とは反対側に配置されたブロアと、を含んで構成されており、前記連通部は、前記ケースにおける前記熱交換器と空気出口との間に形成された排気口から前記ラジエータとファンとの間の空間まで至り、前記開閉機構によって開閉される排気ダクトを有して構成されている、構成としても良い。

　上記の態様によれば、第１モードでは、ブロアの作動によりケース内に流入した空気は、熱交換器において熱媒との熱交換後に空気出口を経由して車室に導かれる。他方、第２モードでは、ブロアの作動によりケース内に流入した空気は、熱交換器において熱媒との熱交換後に排気口、排気ダクトを通じてラジエータとファンとの間に導かれる。ファンが作動している状態では、ケース内の空気は該ファンによって直接引かれ、ラジエータ側の空気流と合流して車外に排出される。ここで、ラジエータがパワーユニットの後方に配置されているので、熱交換器側の空気流を該ラジエータとファンとの間に導く排気ダクトのレイアウトが容易である。

　上記の態様において、前記空調装置は、空気を冷却するエバポレータと、前記エバポレータが収容された第１室と前記熱交換器が収容された第２室とに区画されると共に、前記第１室に形成された第１空気出口と前記第２室に形成された第２空気出口とを有するケースと、前記第１室を通過する空気流と前記第２室を通過する空気流とを独立して生成し得る空気流生成装置と、を含んで構成されており、前記排気装置は、前記ケースの第２室における前記熱交換器と前記第２空気出口との間から車外に空気を排出する排気ダクトを含んで構成されており、前記切換装置は、前記排気ダクトを開閉する開閉機構を含んで構成されている、構成としても良い。

　上記の態様によれば、第１モードでは、空気流生成装置の作動によりケースの第２室内に流入した空気は、熱交換器において熱媒との熱交換後に第２出口を経由して車室に導かれる。この空気は、必要に応じて第１室でエバポレータとの熱交換により冷やされた空気と混合されてから、車室に導かれる。他方、第２モードでは、空気流生成装置の作動によりケースの第２室内に流入した空気は、熱交換器において熱媒との熱交換後に、開閉機構が開放している排気ダクトを通じて車外に排出される。ここで、ケースが第１室と第２室とに区画されると共に、空気流生成装置が第１室及び第２室のそれぞれを通過する空気流を独立して生成し得る。このため、エバポレータで冷やした空気を車外に排出することなく、空調（冷房）と熱交換器によるパワーユニットの冷却とを、両立する（同時に実行する）ことができる。

　以上説明したように本発明に係る車両用熱交換構造は、車載の機能部品を用いてパワーユニットを冷却することができるという優れた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係る車両用熱交換構造を示す側断面図である。本発明の第１の実施形態に係る車両用熱交換構造を構成する腰部の分解斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る車両用熱交換構造を構成する補助冷機ＥＣＵによる制御対象を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る車両用熱交換構造を構成する補助冷機ＥＣＵの制御モードを例示する制御テーブルである。本発明の第２の実施形態に係る車両用熱交換構造を示す側断面図である。

　本発明の第１の実施形態に係る車両用熱交換構造１０について、図１～図４に基づいて説明する。先ず、車両用熱交換構造１０が適用された自動車Ａの前部構成を説明し、次いで、車両用熱交換構造１０の具体的な構成を説明することとする。なお、図中に適宜記す矢印ＦＲは車両前後方向の前方向を、矢印ＵＰは車両上下方向の上方向を、矢印Ｗは車幅方向をそれぞれ示す。以下の説明で、特記なく前後、上下の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下を示すものとする。

（自動車前部の概略構成）
　図１には、車両用熱交換構造１０が適用された自動車Ａの前部が模式的な側断面図にて示されている。この図に示される如く、自動車Ａの前端側には、パワーユニット１２が配設されたパワーユニット室１４が配置されている。この実施形態におけるパワーユニット１２は、それぞれフロントホイールＷｆを駆動するための駆動源として内燃機関であるエンジンと電動モータとを含んで構成されている。したがって、自動車Ａは、２つの駆動源を有するハイブリッド自動車とされている。

　具体的には、パワーユニット１２は、車幅方向に沿ったクランクシャフトを有する横置きのエンジンと、該エンジンに動力伝達可能に連結されたトランスアクスルとを主要部として構成されている。トランスアクスルは、電動モータ、図示しないジェネレータ、動力分割機構、無段変速機等である変速機等を含んで構成されている。また、この実施形態では、トランスアクスルには、例えば電動モータ、ジェネレータ、及びバッテリに電気的に接続されたインバータを含んで構成されている。

　したがって、この実施形態に係るパワーユニットは、パワープラントとして捉えることも可能である。なお、トランスアクスルとしては、例えば、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）、トルコン式等の自動変速機（ＡＴ）、無断変速機（ＣＶＴ）等の通常のトランスアクスルとしても良い。上記の通り内燃機関であるエンジンを含んで構成されるパワーユニット１２が配設されたパワーユニット室１４は、所謂エンジンルームとして捉えることができる。

　パワーユニット室１４の後端部は、車室Ｃとの間を隔てるダッシュパネル１６にて規定されている。ダッシュパネル１６は、フロアパネル１８の前端部に接合されている。フロアパネル１８における車幅方向の中央部には、正面断面視で下向きに開口する［コ」字状を成すフロアトンネル２０が形成されている。一方、パワーユニット室１４の前端部は、図示しないグリル、フロントバンパ（バンパカバー）にて規定されている。

（ラジエータによる冷却構造）
　そして、車両用熱交換構造１０が適用された自動車Ａでは、フロアトンネル２０の前側の開口端２０Ａを塞ぐように、冷却ユニット２５が設けられている。したがって、この実施形態では、冷却ユニット２５がパワーユニット１２に対する後側に配置されている。冷却ユニット２５は、水冷式のパワーユニット１２（のエンジンや電気モータ）との間で冷却液としての冷却水を循環させて該パワーユニット１２を冷却するラジエータ２５Ｒを少なくとも含んで構成されている。この実施形態では、冷却ユニット２５は、後述する空調装置４０を構成する空冷式の熱交換器であるコンデンサ２５Ｃを含んで構成されている。

　図１に示される如く、ラジエータ２５Ｒは、ラジエータホース２２を介してパワーユニット１２（の内燃機関部分）と冷却水の循環可能に接続されている。冷却ユニット２５は、冷却風との熱交換により冷却液すなわちパワーユニット１２を冷却する構成とされている。コンデンサ２５Ｃは、後述するエバポレータ６４と、図示しないコンプレッサと、膨張弁と、これらの間でエアコン冷媒を循環させる循環パイプとで空調装置４０の冷凍サイクルを構成している。

　また、冷却ユニット２５に対する後側には、ファン２６が設けられている。ファン２６は、その作動によって冷却ユニット２５（の空気側流路）を通過する空気流（冷却風）を生成するようになっている。すなわち、ファン２６の作動によって冷却ユニット２５には、冷却水及びエアコン冷媒との熱交換を行う冷却風が車方から後方に向けて通過するようになっている。冷却水との熱交換を行った後の冷却風は、フロアトンネル２０の下向き開口端２０Ｂを通じてフロア下に排出されるようになっている。

　ここで、この冷却ユニット２５に冷媒（ラジエータ２５Ｒを循環する冷却水、コンデンサ２５Ｃを循環するエアコン冷媒）との熱交換を行う冷却風を導くための車両用熱交換構造１０について説明する。図１に示される如く、車両用熱交換構造１０は、パワーユニット室１４を下側から覆うアンダカバー２８を備えている。アンダカバー２８には、路面Ｒとの間を流れる走行風を冷却ユニット２５（フロアトンネル２０内）に導くための導入ダクト３０が形成されている。この実施形態では、アンダカバー２８は、導入ダクト３０を含む全体が樹脂材にて一体に形成されている。

　導入ダクト３０は、アンダカバー２８におけるフロアトンネル２０の前方で路面Ｒに向けて開口した空気取入口３０Ａから取り入れた空気を、フロアトンネル２０の開口端２０Ａとで冷却ユニット２５の周囲（下部を除く）を覆う後端側に導く構成とされている。この実施形態では、導入ダクト３０は、側面視で略三角形状とされている。

　上記の通り冷却ユニット２５は、フロアトンネル２０の前側開口端２０Ａと導入ダクト３０の後端部との間に介在されている。この実施形態では、冷却ユニット２５とファン２６とは、シュラウド３４にて一体化されて冷却モジュール３５を構成している。図１に示される如く、冷却ユニット２５とファン２６とは前後に離間して配置されており、シュラウド３４は冷却ユニット２５とファン２６との間に形成された空間である冷却風流路３６を覆っている。

　具体的には、冷却ユニット２５は、車両上端側が下端側よりも車両前側に位置するように側面視で傾斜（前傾）して配置されており、ファン２６は、側面視で冷却ユニット２５よりも傾斜角が小さいか又は略直立している。これにより、冷却ユニット２５とファン２６との間に、下部よりも上部が広い上記の冷却風流路３６が形成されている。この冷却モジュール３５は、図２に示される如く、シュラウド３４の前側開口端を塞ぐように冷却ユニット２５が該シュラウド３４に保持されると共に、シュラウド３４の後側開口部内にファン２６が支持されて構成されている。

　そして、これら冷却ユニット２５、ファン２６、及びシュラウド３４が一体化（サブアセンブリ化）された冷却モジュール３５が、導入ダクト３０後端とフロアトンネル２０の前側開口端２０Ａとの間に、シール状態で配置されている。以上により、車両用熱交換構造１０では、導入ダクト３０（自動車Ａと路面Ｒとの間）とフロアトンネル２０とが冷却モジュール３５（冷却風流路３６を含む冷却ユニット２５の空気側流路）を介して連通されている。

　なお、上記の通り傾斜配置された冷却ユニット２５の下端の位置は、空気取入口３０Ａにおける後端、すなわちアンダカバー２８の上下方向位置に略一致されている。この配置によって、冷却ユニット２５（の空気側流路）には、自動車Ａの走行に伴って、導入ダクト３０を経由して空気流が導かれるようになっている。この走行風に基づく冷却風Ｆｒは、空気取入口３０Ａ、導入ダクト３０、冷却ユニット２５、冷却風流路３６、フロアトンネル２０（下向き開口端２０Ｂ）を経由して車外に排出されるようになっている。また、車両用熱交換構造１０では、ファン２６の作動によっても、冷却風Ｆｒが生成されるようになっている。すなわち、ファン２６が作動することで、自動車Ａの低速走行時や停車時であっても冷却風Ｆｒが生成される構成となっている。

（空調装置の構成）
　図１に示される如く、空調装置４０は、パワーユニット室１４の後端における上部に配置された熱交換部４２と、車室Ｃ側に設けられたインストルメントパネル４４内に設けられた吹き出し切換部４６とを含んで構成されている。熱交換部４２は、ダッシュパネル１６に対する前側で該ダッシュパネル１６に支持されたケース４８を備えている。ケース４８の上側開口部は、図２にも示されるカバー５０にて閉止されている。

　図１及び図２に示される如く、カバー５０には、カウル部５２で開口する外気取入口５０Ａと、インストルメントパネル４４内で開口する内気取入口５０Ｂとが設けられている。内外気切換ダンパ５４によって、ケース４８へ取り入れる空気が内気及び外気の何れか一方又は双方に切り換えられるようになっている。

　ケース４８には、前後方向に沿って立設されて該ケース４８内を車幅方向に並列した第１室としての冷気室４８Ｃと、第２室としての温気（暖気）室４８Ｈとに区画する隔壁５８が設けられている。冷気室４８Ｃ及び温気室４８Ｈのそれぞれは、前部において外気取入口５０Ａ及び内気取入口５０Ｂから直接的に空気が流入されるように、該外気取入口５０Ａ及び内気取入口５０Ｂのそれぞれと連通されている。

　また、ケース４８の後部には、ダッシュパネル１６に形成された窓部を通じて冷気室４８Ｃを吹き出し切換部４６のヘッダ５６と連通させる第１空気出口としての冷気出口４８Ｃｏが形成されている。また、ケース４８の後部には、ダッシュパネル１６に形成された窓部を通じて温気室４８Ｈをヘッダ５６と連通させる、空気出口又は第２空気出口としての温気（暖気）出口４８Ｈｏが形成されている。

　さらに、空調装置４０は、冷気室４８Ｃの前部に配置された第１ブロア６０と、温気室４８Ｈの前部に配置された第２ブロア６２とを備えている。第１ブロア６０の作動により、外気取入口５０Ａ又は内気取入口５０Ｂから冷気室４８Ｃに流入されて、冷気出口４８Ｃｏを通じて排出される冷気流が生成されるようになっている。また、第２ブロア６２の作動により、外気取入口５０Ａ又は内気取入口５０Ｂから温気室４８Ｈに流入されて、温気出口４８Ｈｏを通じて排出される温気流が生成されるようになっている。これらの第１ブロア６０、６２の組み合わせが、冷気室４８Ｃの冷気流と温気室４８Ｈの温気流とを独立して生成し得る空気流生成装置に相当する。

　そして、冷気室４８Ｃの中間部には、上記した如くコンデンサ２５Ｃ等とで空調装置４０の冷凍サイクルを構成するエバポレータ６４が配置されている。エバポレータ６４は、冷気流からエアコン冷媒の蒸発潜熱を奪うことで、該冷気流を冷やす構成とされている。一方、温気室４８Ｈの中間部には、本発明の熱交換器としてのヒータコア６６が配置されている。

　ヒータコア６６は、ヒータコアホース６８を介して、パワーユニット１２（の内燃機関部分）と熱媒としての冷却水が循環可能に接続されている。ヒータコア６６は、冷却水の熱を温気流に放出することで、該温気流を加熱（昇温）する構成とされている。すなわち、ヒータコア６６は、温気室４８Ｈを通過する温気流と循環する冷却水との熱交換器とされている。

　空調装置４０では、冷気室４８Ｃからの冷気流と温気室４８Ｈからの温気流とがヘッダ５６内で混合され、車室Ｃへ吹き出される空調空気が適温に調整される構成である。このヘッダ５６には、センタレジスタ７０Ｒに接続されたセンタダクト７０、デフロスタ７２Ｄに接続されたデフダクト７２、図示しないフットダクトに接続されたフットダクト７４、図示しないサイドレジスタと接続された図示しないサイドダクトが接続されている。各ダクト７０、７２、７４等の接続部には、吹き出し位置切り替え用のダンパ７６が、各ダクト７０、７２、７４を開閉可能に設けられている。

　以上まとめると、空調装置４０は、外気取入口５０Ａ又は内気取入口５０Ｂからケース４８に取り入れた空気を、エバポレータ６４及びヒータコア６６の少なくとも一方により温調して、吹き出し切換部４６を通じて車室Ｃに吹き出す構成とされている。

（ヒータコアによるパワーユニット冷却構造）
　車両用熱交換構造１０では、ヒータコア６６により空調空気（の一部）を加熱する第１モードとしての空調モードと、ヒータコア６６によりパワーユニット１２を冷却（補助）する第２モードとしての冷機モードとを複数のモードを選択し得る構成とされている。空調モードは、上記した通り、ヒータコア６６が空調装置４０の構成部品として機能する。以下、冷機モードを行うための構成を説明する。

　図１に示される如く、ケース４８の底壁４８Ｂにおける温気室４８Ｈの底を成す部分であって、ヒータコア６６の後方でかつ温気出口４８Ｈｏの前方となる部分には、排気口４８Ｅが形成されている。排気口４８Ｅの周縁からは、内部が連通路とされた連通部としての排気ダクト７８が下向きに延設されている。排気ダクト７８の下側開口端は、シュラウド３４の上壁３４Ｕに形成された貫通孔３４Ｈに差し込まれている。排気ダクト７８の外側で貫通孔３４Ｈは、排気ダクト７８殻張り出されたフランジ７８Ｆにて覆われて閉止されている。

　貫通孔３４Ｈは、冷却ユニット２５（ラジエータ２５Ｒ）とファン２６との間で、冷却風流路３６に臨んで形成されている。したがって排気ダクト７８は、温気室４８Ｈ内におけるヒータコア６６に対する温気流の流れ方向下流側部分と、フロアトンネル２０内におけるラジエータ２５Ｒに対する冷却風Ｆｒの流れ方向下流側部分とを連通している。

　また、ケース４８には、排気口４８Ｅすなわち排気ダクト７８を開閉する開閉機構としての排気ダンパ８０が設けられている。排気ダンパ８０により排気口４８Ｅが開放された状態では、温気室４８Ｈに流入されてヒータコア６６で冷却水から熱を奪い、排気ダクト７８、ファン２６を経由してフロアトンネル２０の開口端２０Ｂから車外に排出される空気流が生成され得る。この空気流を補助冷却風Ｆａ（図１参照）ということとする。この実施形態では、第２ブロア６２及びファン２６の少なくとも一方の作動によって、補助冷却風Ｆａが生成される構成である。

　さらに、車両用熱交換構造１０では、温気出口４８Ｈｏを開閉し得る空調側ダンパ８２が設けられている。これにより、車両用熱交換構造１０は、上記した通り、温気流が選択的に車室Ｃに導かれる空調モード、温気流が選択的に車外に排出される冷機モードを選択し得る構成とされている。

　この実施形態では、上記した空調モード、冷機モードに加えて、温気流の一部が車室Ｃに導かれると共に他の（残余の）一部が及び車外にそれぞれに排出される複合モード（第１、第２モードの両立）を選択し構成とされている。また、車両用熱交換構造１０では、ヒータコア６６による熱交換を行わないヒータＯＦＦモードを選択し得る。

　さらに、車両用熱交換構造１０は、図３に示される如く、制御装置としての補助冷機ＥＣＵ８４を備えている。補助冷機ＥＣＵ８４は、ラジエータホース２２を循環する冷却水温を検出する水温、自動車Ａの運転状態（例えば、アクセル開度やナビゲーション装置等からの走行位置の勾配情報等）の情報、及び空調装置４０を制御する空調ＥＣＵからの情報が入力される構成である。そして、補助冷機ＥＣＵ８４は、これらの情報に基づいて、第２ブロア６２、ファン２６、排気ダンパ８０、空調側ダンパ８２を制御するようになっている。この制御については、本実施形態の作用と共に後述する。

　以上説明した実施形態においては、補助冷機ＥＣＵ８４、空調側ダンパ８２、排気ダンパ８０が本発明における切換装置に相当する。また、排気ダクト７８と、フロアトンネル２０（シュラウド３４）と、第２ブロア６２及びファン２６の少なくとも一方とが、本発明における排気装置に相当する。

　次に、第１の実施形態の作用を、図４に示す制御テーブルを参照しつつ説明する。

　上記構成の車両用熱交換構造１０が適用された自動車Ａでは、通常走行時にはパワーユニット１２の冷却要求は通常とされる。この場合、パワーユニット１２は、該パワーユニット１２とラジエータ２５Ｒとの間を循環する冷却水によって冷却される。したがって、図４に示される如く、排気ダンパ８０によって排気ダクト７８が閉止され、ファン２６は別途制御される。

　この制御について補足する。補助冷機ＥＣＵ８４又は別のＥＣＵは、自動車Ａの車速が所定の車速以下でかつ冷却水温が所定の温度以上であると判断すると、ファン２６を作動させる。すると、ファン２６の吸引力によって床下の空気が空気取入口３０Ａを通じて冷却風Ｆｒとして流入される。一方、自動車Ａの車速が所定の車速を超えたと判断した場合には、ファン２６を停止させる。すると、自動車Ａの床下の走行風が空気取入口３０Ａを通じて冷却風Ｆｒとして流入される。このように、ラジエータ２５Ｒによるパワーユニット１２の冷却は、自動車Ａの走行風である冷却風Ｆｒ又はファンユニット２４の作動により生じる冷却風Ｆｒと冷却水との熱交換により行われる。

（ヒータＯＦＦモード）
　以上のようにパワーユニット１２の冷却要求が通常であり、かつ空調装置４０の作動が停止されている（ＯＦＦの）場合、ヒータコア６６による熱交換が不要であるヒータＯＦＦモードとされる。このヒータＯＦＦモードでは、第２ブロア６２が停止されると共に空調側ダンパ８２は温気出口４８Ｈｏを閉止する位置に位置される。また、排気ダンパ８０は、排気ダクト７８を閉止する位置に位置される。このため、温気室４８Ｈには温気流が生じることがない。なお、この場合には、ヒータコアホース６８を介した冷却水の循環を停止するようにしても良い。

　また、空調装置４０による急速冷房要求がある場合も、ファン２６、第２ブロア６２、空調側ダンパ８２、及び排気ダンパ８０についてヒータＯＦＦモードと同様の制御が行われる。この場合、空調装置４０（の冷凍サイクル）及び第１ブロア６０は作動され、エバポレータ６４によって冷却された冷気流だけが車室Ｃに供給されることとなる。

（空調モード）
　他方、パワーユニット１２の冷却要求が通常であり、かつ空調装置４０が作動されている（ＯＮの）場合、すなわち、冷気流との混合の有無に関らず少なくともヒータコア６６による空調空気の加熱要求がある場合、空調モードとされる。この空調モードでは、第２ブロア６２が作動されると共に、空調側ダンパ８２がケース４８の温気出口４８Ｈｏを開放する位置に位置される。また、排気ダンパ８０は、排気ダクト７８を閉止する位置に位置される。

　これにより、温気室４８Ｈ内でヒータコア６６を通過して加熱された温気流が吹き出し切換部４６のヘッダ５６を経由して、車室Ｃに導かれる。ヘッダ５６では、温気流は、必要に応じて、冷気室４８Ｃ内でエバポレータ６４を通過して冷やされた冷気流と混合され、温調された空調空気が車室Ｃに導かれる。

　次に、例えば渋滞時や長い登坂時等のパワーユニット１２の冷却要求が高い場合、すなわちラジエータ２５Ｒの冷却性能を上回る冷却性能が要求される場合の制御について説明する。

（冷機モード）
　先ず、パワーユニット１２の冷却要求が高い場合であって、かつ空調装置４０の作動が停止されている（ＯＦＦの）場合、ヒータコア６６によりパワーユニット１２の冷却を行う冷機モードとされる。この冷機モードでは、第２ブロア６２及びファン２６が作動される。さらに、空調側ダンパ８２は温気出口４８Ｈｏを閉止する位置に位置され、排気ダンパ８０は排気ダクト７８を開放する位置に位置される。

　これらにより、導入ダクト３０から流入して冷却ユニット２５、フロアトンネル２０を経由して車外に排出される冷却風Ｆｒに加えて、ヒータコア６６によりパワーユニット１２を冷却する冷却風が生じる。この冷却風は、車外又は車内からケース４８に流入して、ヒータコア６６、排気ダクト７８、シュラウド３４、フロアトンネル２０を経由して、該フロアトンネル２０の下向き開口端２０Ｂから車外に排出される。このように、車両用熱交換構造１０では、ヒータコア６６をサブ（補助）ラジエータとして機能させることができる。

　また、パワーユニット１２の冷却要求が高い場合であって、かつ空調装置４０による急速冷房要求がある場合も、ファン２６、第２ブロア６２、空調側ダンパ８２、排気ダンパ８０について冷機モードと同様の制御が行われる。この場合、空調装置４０（の冷凍サイクル）及び第１ブロア６０は作動され、エバポレータ６４によって冷却された冷気流だけが車室Ｃの供給されることとなる。

（複合モード）
　一方、パワーユニット１２の冷却要求が高い場合であって、かつ空調装置４０が作動されている（ＯＮの）場合、すなわち、冷気流との混合の有無に関らず少なくともヒータコア６６による空調空気の加熱要求がある場合、複合モードとされる。この複合モードでは、第２ブロア６２及びファン２６が作動される。さらに、空調側ダンパ８２は温気出口４８Ｈｏを開放する位置に位置され、排気ダンパ８０は排気ダクト７８を開放する位置に位置される。

　これらにより、温気室４８Ｈ内でヒータコア６６を通過して加熱された温気流は、一部が車室Ｃに空調空気（の一部）として導かれると共に、残余の一部が車外に排出される。すなわち、温気流のうち、空調要求に応じた分（パワーユニット１２からの熱量の利用分）が吹き出し切換部４６のヘッダ５６を経由して、車室Ｃに導かれる。ヘッダ５６では、温気流は、必要に応じて、冷気室４８Ｃ内でエバポレータ６４を通過して冷やされた冷気流と混合され、温調された空調空気が車室Ｃに導かれる。また、残余の温気流は、すなわちパワーユニット１２からの熱の放出分は、上記した冷機モードと同様に、排気ダクト７８、シュラウド３４、フロアトンネル２０を経由して、該フロアトンネル２０の下向き開口端２０Ｂから車外に排出される。このように、車両用熱交換構造１０では、空調（暖房）要求のある場合においても、ヒータコア６６をサブラジエータとして機能させることができる。

　以上説明したように、車両用熱交換構造１０では、空調モードにおいて車室の空調機能を果たす機能部品としてのヒータコア６６を、サブラジエータとして機能させる冷機モードをとり得る。このため、冷却ラジエータ２５Ｒを小型、軽量化することができる。すなわち、パワーユニット１２の冷却要求が高い場合にも単独で該要求に応える性能のラジエータを備えた比較例では、通常時に要求される冷却性能に対しラジエータが大きく、重くなってしまう。

　これに対して車両用熱交換構造１０では、パワーユニット１２の冷却要求が高い場合にはヒータコア６６をサブラジエータとして用いるため、ラジエータ２５Ｒは通常時に要求される冷却性能に応じたサイズ（容量）とすることができる。このため、上記した比較例との比較で、ラジエータを小型、軽量化することができる。

　また、車両用熱交換構造１０では、冷機モード及び複合モードにおいて、ヒータコア６６を通過した温気流（の一部）が、ラジエータ２５Ｒによりパワーユニット１２を冷却するための冷却風Ｆｒに合流する。このため、冷却風Ｆｒにより生じる負圧を利用して、第２ブロア６２の作動だけで生じるよりも強い（流量の大きい）温気流を生じさせることができる。これにより、冷機モード及び複合モードでのヒータコア６６における冷却水と温気流との交換熱量が増し、該ヒータコア６６によってパワーユニット１２の熱が効果的に放熱される。特に、車両用熱交換構造１０では、ヒータコア６６を通過した温気流（の一部）がラジエータ２５Ｒとファン２６との間で冷却風流路３６に合流する。このため、該温気流がファン２６の負圧により直接的にフロアトンネル２０側に引かれ、温気流による交換熱量（放熱量）を一層増すことに寄与する。

　さらに、車両用熱交換構造１０では、ラジエータ２５Ｒがパワーユニット１２の後方に配置されているので、ヒータコア６６を通過した温気流を該ラジエータ２５Ｒとファン２６との間に導く排気ダクト７８のレイアウトが容易である。すなわち、単にケース４８から下方に延ばした排気ダクト７８によって、温気流をラジエータ２５Ｒとファン２６との間で冷却風Ｆｒに合流させることができる。

　またさらに、車両用熱交換構造１０では、ラジエータ２５Ｒがパワーユニット１２の後方に配置されているので、ラジエータ２５Ｒにおいて冷却水から受熱した冷却風Ｆｒがパワーユニット１２に接触することがない。これにより、パワーユニット１２を冷却するための冷却性能自体を小さく抑えることに寄与する。

　また、車両用熱交換構造１０では、空調装置４０を構成するケース４８が冷気室４８Ｃと温気室４８Ｈとに区画されると共に、冷気室４８Ｃ、温気室４８Ｈに冷気流、温気流を独立して生成する第１ブロア６０、第２ブロア６２が設けられている。さらに、温気室４８Ｈの温気出口４８Ｈｏを閉止し得る空調側ダンパ８２が設けられている。これらにより、冷機モードの説明において上記した如く、パワーユニット１２の冷却要求が高い場合であって、かつ急速冷房の要求がある場合に、ヒータコア６６をサブラジエータとして用いつつ、エバポレータ６４による車室Ｃの冷房を行うことができる。

（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態に係る車両用熱交換構造１００について、図５に基づいて説明する。なお、基本的に上記第１の実施形態と同様に構成された部品、部分については、上記第１の実施形態と同一の符号を付す。また、これらについて説明、図示を省略する場合がある。

　図５に示される如く、車両用熱交換構造１００は、パワーユニット１２の後方に配置された冷却ユニット２５に代えて、パワーユニット１２の前方に配置された冷却ユニット１０２を備えている。冷却ユニット１０２は、ラジエータ１０２Ｒとコンデンサ１０２Ｃとを含んで構成されている。また、図示は省略するが、冷却ユニット１０２の背面（冷却ユニット１０２）側には、前後に扁平のファンユニットが搭載されている。

　ラジエータ１０２Ｒは、ラジエータホース２２を介してパワーユニット１２（の内燃機関部分）と冷却水の循環可能に接続されている。ラジエータ１０２Ｒを通過した冷却風は、パワーユニット室１４の下方やフロアトンネル２０の下向き開口端２０Ｂなどを通じて車外に排出されるようになっている。冷却風は、図示しないグリル等を通じて流入する走行風として、又は図示しないファンユニットの作動により強制風として生じる。

　空調装置４０は、ケース４８を含む全体がダッシュパネル１６とインストルメントパネル４４との間（車室内側）に配置されている。この空調装置４０側の排気ダクト７８は、フロアトンネル２０内に連通されている。このため、ヒータコア６６をサブラジエータとして用いる場合の補助冷却風としての温気流は、フロアトンネル２０の下向き開口端２０Ｂを通じて車外に排出されるようになっている。車両用熱交換構造１００の他の構成は、図示しない部分を含め、車両用熱交換構造１０の対応する構成と同じである。

　したがって、第２の実施形態に係る車両用熱交換構造１００によっても、基本的に第１の実施形態に係る車両用熱交換構造１０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。ただし、冷却ユニット２５がパワーユニット１２の後方に配置されていることによる作用効果、及び温気流がラジエータ２５Ｒとファン２６との間で冷却風流路３６に合流されることによる作用効果は除かれる。

　なお、車両用熱交換構造１００の構成において、冷却ユニット１０２を通過した冷却風がフロアトンネル２０の下向き開口端２０Ｂから排出される構成とすれば、冷機モード及び複合モードにおいて冷却風により生じる負圧によって温気流を強めることができる。このような構成は、例えばパワーユニット室１４下部をアンダカバーで覆うことによって実現することが可能である。

　また、上記した各実施形態では、排気ダンパ８０、空調側ダンパ８２が排気ダクト７８、温気出口４８Ｈｏを単に開閉する例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、排気ダンパ８０及び空調側ダンパ８２の一方又は双方は、要求される温気流の流量（分配量）に応じて開度を調整し得る構成であっても良い。

　さらに、上記した各実施形態では、ケース４８が冷気室４８Ｃと温気室４８Ｈとに区画された例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、冷機モード及び複合モードにおいて、エバポレータ６４により冷やされた冷気流をヒータコア６６に導いて、パワーユニット１２の冷却能力を向上させても良い。

　またさらに、上記した各実施形態では、車両用熱交換構造１０（補助冷機ＥＣＵ８４）が複合モードをとり得る例を示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、少なくとも第１モードとしての空調モードと、第２モードとしての冷機モードとをとり得る構成であれば足りる。

　また、上記した各実施形態では、パワーユニット１２とラジエータ２５Ｒとの間で冷却水が循環する経路と、パワーユニット１２とヒータコア６６との間で冷却水が循環する経路とが独立した循環経路である例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ラジエータ２５Ｒとヒータコア６６とは、共通（一部共通）の冷却水循環経路に並列に配置された構成とされても良い。

　さらに、上記した各実施形態では、内燃機関及びモータを含むパワーユニット１２が車室Ｃの前方に位置するパワーユニット室１４に配置された例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、パワーユニット１２がモータを含まない構成（一般的なＦＦ車、ＦＲ車、４ＷＤ車等のエンジン車）としても良く、内燃機関を含むパワーユニット１２が車室Ｃの後方に位置するパワーユニット室に配置される構成としても良く、パワーユニットが内燃機関を含まない構成としても良い。

　またさらに、上記した各実施形態では、パワーユニット１２が電動モータ、図示しないジェネレータ、動力分割機構、無段変速機等である変速機等を含んで構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、各種変形が可能である。例えば、パワーユニット１２を構成するトランスアクスルとしては、例えば、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）、トルコン式等の自動変速機（ＡＴ）、無断変速機（ＣＶＴ）等の通常のトランスアクスルとしても良い。これらのトランスアクスルは、パワーユニット１２には含まれないものと捉える（パワーユニットはエンジン等の駆動源を主要部として構成されるものと捉える）ことも可能である。

　その他、本発明は、上記の各実施形態の構成に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各種変形して実施可能であることは言うまでもない。

Claims

　パワーユニットとの間で循環する熱媒と空気との熱交換により該空気を加熱する熱交換器と、
　前記熱交換器により加熱された空気を空調空気として車室に導入する第１モードと、前記熱交換器により加熱された空気を車外に排出する第２モードとを含む複数のモードを切り換える切換装置と、
　を備えた車両用熱交換構造。
　パワーユニットとの間で循環する熱媒と空気との熱交換により該空気を加熱する熱交換器と、
　前記熱交換器により加熱された空気を、空調空気として車室に導入する空調装置と、
　前記熱交換器により加熱された空気を、車外に排出する排気装置と、
　前記空調装置が機能する第１モードと、前記排気装置が機能する第２モードとを含む複数のモードを切り換える切換装置と、
　を備えた車両用熱交換構造。
　前記パワーユニットとの間で循環する冷却液と空気との熱交換により該冷却液を冷却するラジエータと、
　前記ラジエータを通過して車外に排出される空気流を生成するファンと、
　をさらに備え、
　前記排気装置は、前記熱交換器に対する空気流の下流側と、前記ラジエータに対する空気流の下流側とを連通する連通部を含んで構成され、
　前記切換装置は、前記第１モードで前記連通部を閉止し、前記第２モードで前記連通部を開放する開閉機構を含んで構成されている請求項２記載の車両用熱交換構造。
　前記ファンは、前記ラジエータに対する空気流の下流側に配置されており、
　前記連通部は、前記ファンとラジエータとの間の空間と熱交換器に対する空気流の下流側とを連通する請求項３記載の車両用熱交換装置。
　前記ラジエータは、前記パワーユニットに対する車両前後方向の後側でかつ前記ファンに対する車両前後方向の前側に配置されており、
　前記熱交換器は、前記パワーユニットに対する車両前後方向の後側でかつ前記ラジエータに対する車両上下方向の上側に配置されており、
　前記空調装置は、前記熱交換器を収容すると共に車室側への空気出口が形成されたケースと、前記ケース内における前記熱交換に対する前記空気出口側とは反対側に配置されたブロアと、を含んで構成されており、
　前記連通部は、前記ケースにおける前記熱交換器と空気出口との間に形成された排気口から前記ラジエータとファンとの間の空間まで至り、前記開閉機構によって開閉される排気ダクトを有して構成されている請求項３又は請求項４記載の車両用熱交換構造。
　前記空調装置は、
　空気を冷却するエバポレータと、
　前記エバポレータが収容された第１室と前記熱交換器が収容された第２室とに区画されると共に、前記第１室に形成された第１空気出口と前記第２室に形成された第２空気出口とを有するケースと、
　前記第１室を通過する空気流と前記第２室を通過する空気流とを独立して生成し得る空気流生成装置と、
　を含んで構成されており、
　前記排気装置は、前記ケースの第２室における前記熱交換器と前記第２空気出口との間から車外に空気を排出する排気ダクトを含んで構成されており、
　前記切換装置は、前記排気ダクトを開閉する開閉機構を含んで構成されている請求項２記載の車両用熱交換構造。