JP2008521680A - 水陸両用車の排気冷却システム - Google Patents

Abstract

陸上および水上モードで動作可能な水陸両用車（１１０）の図５に関連する排気冷却システムは、冷却される排気システム（１５０）と、少なくとも１つの空気‐液体熱交換器（１６０、１６５）と、冷却される排気システムおよび空気‐液体熱交換器と熱的に連通しており、排気システム（１５０）によって加熱される冷媒液とを備える。水陸両用車（１１０）が動作するときに、冷媒液は空気‐液体熱交換器によって冷却される。任意選択的に、少なくとも１つの液体‐液体熱交換器（１７０）を設け、冷媒液を液体‐液体熱交換器によって冷却することができる。車両は滑走することができ、かつ引込み可能な路面車輪（１２０）を有する。図１および２は、横方向原動機を持つパワートレインを示す。空気‐液体熱交換器は、車両の前部もしくは後部、または別の場所に取り付けることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は水陸両用車の排気冷却システムに関する。

技術上公知の専用陸上車両および船舶の場合、冷却排気システムに使用される装置および方法は充分に確立されている。陸上車両の場合、排気システムは一般的に、排気システムの外面を通過して冷却する周囲の大気に露出するように、車両のフロアパネルの下に吊設される。達成される冷却効果は言うまでもなく、車両速度および大気条件のような要因に大きく依存し、変動するが、充分である。船舶の場合には、排気システムを水で冷却することが通例である。これは通常、排気システムを包囲するウォータジャケットに引き込まれて循環し、次いで元の原水源に排出される、船外の原水の豊富な資源を使用して達成される。そのような排気冷却システムは、船舶が水上にあるときには非常に効率的であるが、原水がもはや利用できない陸上にあるときには機能しない。しかし、これは、エンジンを陸上で作動させることがにあったとしても稀である（一般的には保守のためであり、その場合は、例えばホースを介して人工原水源を提供することができる）船舶の場合には、特に重要ではない。

また、シトロエン（Cietron）の米国特許第3,884,194号から、熱エネルギを回収するために、陸上車両で使用される空冷エンジンの排気マニホルドにウォータジャケットを設けることも公知である。特に、米国特許第3,884,194号は、空冷エンジンを装備した車両の乗員室を暖房するために使用される蒸気発生器を開示している。

三信工業株式会社の米国特許第4,991,546号には、内燃エンジンおよび排気マニホルドの両方を冷却するために使用される、水上艇用のウォータジャケットをベースとする冷却システムが開示されている。該発明は、冷却プロセスの結果として排気マニホルドに凝縮が生じるのを防止することに関係する。原水が使用され、これは艇外から供給され、システムの様々なウォータジャケットを循環した後、還流される。１実施形態では、純粋な水以外の冷媒を閉鎖システムで使用し、原水から分離しておくことができるように、エンジン、排気マニホルド、および排気エルボの一部分のための密閉冷却ジャケットを設けるためにだけ補助ラジエータを使用する。原水は依然として供給し、循環し、艇外の水体に還流される。そういうものとして、このシステムは陸上車両には使用することができない。
米国特許第3,884,194号 米国特許第4,991,546号

しかし、水陸両用車の場合、排気システムの冷却の問題は、きわめて独特な問題および考慮すべき事柄を提起する。水陸両用車は陸上および水上で広範囲に使用され、その排気システムは、少なくとも他の道路車両と同程度に高温になりがちである。陸上車両は周囲の空気に頼って、その排気システム、特に駐車した車両の下の草が発火するほど高温になる（〜９００℃）ことが知られている触媒コンバータを低温に維持するが、水陸両用車の底面は、水上での浮揚性および流体力学的性能を確保するために密閉される。船体内部の排気システムを密閉することは事実上、それを外部冷却効果から分離するように働くので、これは適切な冷却を達成する問題を悪化させる。さらに、陸上モードで動作して充分に高温になった排気システムが、車両を水上モードで動作させるために水中に入ったときに、急冷されて損傷を与える温度衝撃効果の可能性が存在するので、水陸両用車の排気システムは密閉することが望ましい。また、触媒コンバータは非常に過敏な部品であり、触媒の損傷を防止するために、その最適動作温度に維持しなければならない。したがって、水陸両用車は相矛盾する要件を提起し、専用の先行技術のシステムは水陸両用車の要件を充分に満たしていないことは明らかである。

本発明は、第１の側面で、陸上および水上モードで動作可能な水陸両用車の排気冷却システムであって、
冷却される排気システムと、
少なくとも１つの空気‐液体熱交換器と、
排気システムおよび少なくとも１つの空気‐液体熱交換器と熱的に連通している第１冷媒液と、を備え、
水陸両用車が動作するときに、第１冷媒液が排気システムによって加熱され、かつ少なくとも１つの空気‐液体熱交換器によって冷却される、排気冷却システムを提供する。

第２側面では、本発明は、陸上および水上モードで動作可能な水陸両用車の排気冷却システムであって、
冷却される排気システムと、
少なくとも１つの液体‐液体熱交換器と、
排気システムおよび少なくとも１つの液体‐液体熱交換器と熱的に連通している第１冷媒液と、を備え、
水陸両用車が動作するときに、第１冷媒液が排気システムによって加熱され、かつ少なくとも１つの液体‐液体熱交換器によって冷却される、排気冷却システムを提供する。

本発明の好適な実施形態について、単なる実施例として、添付の図面を参照しながら説明する。

最初に、図１および２を参照すると、水陸両用車１０に設置された、本発明の第１実施形態に係る冷却システムの略図が示されている。原動機４０は、陸上および水上モードで動作するときに水陸両用車１０を推進するための動力を提供する。陸上モード時に、動力は例えば路面車輪２０のような陸上推進手段に伝達される。水上モード時に、動力は例えばジェット駆動装置３０のような水上推進手段に伝達される。この好適な実施形態では、原動機４０は内燃エンジンであり、そこから燃焼生成物が排気システム５０を介して排出される。

排気システム５０は、各々ウォータジャケット５３内に密閉された触媒コンバータ５１および消音器５２を備える。ウォータジャケット５３は、排気システム５０の第１遠端の液体入口５４、および第２近端の液体出口５５を有する。

従来のラジエータの形の空気‐水熱交換器６０が設けられ、液体入口６１および液体出口６２を有する。冷媒液用の細長い導管が液体入口６１と液体出口６２を接続し、液体入口６１と液体出口６２との間の流路の長さが最大になるように、蛇行状、迷路状、または他のそのような曲がりくねった形状にパッケージされる。この導管には、通過する空気に対し大きい表面積が提示され、かつ利用可能な熱経路および二次元配列を通過する冷却用空気と導管を通過する冷媒液との間で可能な熱伝達が最大になるように、その表面に熱的接触状態に配設されたフィンの二次元配列が設けられる。

閉鎖冷媒液回路８０は、排気システム５０のウォータジャケット５３と空気‐水熱交換器６０との直列接続によって形成される。

動作中、冷媒液は閉鎖冷媒液回路８０中をポンプで単純に循環させるか、あるいは温度自動調節方式および／または当業界で周知の他の制御方式で（例えば、車両動作パラメータに応じて電子制御ユニット（ＥＣＵ）の制御下で）ポンプで循環させることができる。水陸両用車が動作するときに、（排気システムの急冷を回避し、かつ冷間始動後の排気マニホルドにおける凝縮の形成を防止するように）、第１冷却温度の冷媒液は液体入口５４を介して排気システム５０に流入し、排気システム５０を含むウォータジャケット５３に沿って通過し、車両１０の後部にある排気システム５０の低温端から排気マニホルドに近い高温端に移動する。排気システム５０内に存在する熱は、確立された熱伝達経路を介して冷媒液に移動して、冷媒液を加熱し、かつ排気システム５０を冷却する。第２高温の冷媒液は、液体出口５５を介してウォータジャケット５３から流出する。冷媒液は次に接続導管を通過して空気‐水熱交換器６０に移動し、液体入口６１を介して流入する。冷媒が導管に沿って熱交換器６０内を通過するにつれて、導管内に熱接触状態に配設されたフィンの二次元配列上を通過する空気は、第２高温の冷媒液から熱を汲み上げ、それによって冷媒液を第２高温より低い温度まで冷却する。フィンの二次元配列上の空気の通過は、（ラム効果を高めるために）ダクト手段を介して、自由流（ラム効果）とすることができ、および／または補助ファン（図示せず）のような手段によって強制または補助することができる。冷媒は次いで、液体出口６２介して熱交換器６０から流出し、導管が冷媒液を排気システムの液体入口５４に搬送し、冷媒液が再循環しながら、上記プロセスが繰り返される。

図３および４に、本発明の第２実施形態に係る冷却システムの略図を示す。この第２実施形態は、空気‐水熱交換器６０に加えて水‐水熱交換器７０が設けられることが、第１実施形態とは異なる。水‐水熱交換器は２つの液体入口７１、７３および２つの液体出口７２、７４を有し、空気‐液体熱交換器６０と排気システム５０のウォータジャケット５３との間に配置される（が、回路内のどの位置にでも配置することができる）。冷媒液用の第１導管は液体入口７１と液体出口７２を接続し、再び液体入口７１と液体出口７２との間の流路の長さが最大になるように、蛇行状、迷路状、または他のそのような曲がりくねった形状にパッケージされる。原水用の第２導管は液体入口７３と液体出口７４を接続し、液体入口７３と液体出口７４との間の流路の長さが最大になるように、同様に蛇行状、迷路状、または他のそのような曲がりくねった形状にパッケージされる。これらの導管は、２つの導管の間で利用可能な熱経路および第２導管を通過する冷却用原水と第１導管を通過する冷媒液との間で可能な熱伝達が最大になるように、相互に相対的に配設される。

閉鎖冷媒回路８０は、適切な液体導管を使用して、排気システム５０のウォータジャケット５３、空気‐水熱交換器６０、および水‐水熱交換器７０の第１導管を直列接続することによって形成される。開放原水回路９０は適切な液体導管を使用して形成され、水上モード時に、原水は水陸両用車１０の外部からスクリーンまたはフィルタ（図示せず）を介して水‐水熱交換器７０の第２導管に圧送され、外部水源に還流される。原水は、別個のポンプの必要性を回避するために、例えばジェット駆動装置３０の被加圧側から供給することができる。

水陸両用車１０が動作するときに、第１実施形態で上述したプロセスは、空気‐水熱交換器６０によってもたらされる冷却ステップは、冷媒液が水‐水熱交換器７０を通過するときに達成される冷却ステップにより補足されるか置き換えられることを除き、同一である。冷媒液は、第１冷却温度に比較して高温で（空気‐水熱交換器６０が多かれ少なかれ有効である場合）、または第２高温で（空気‐水熱交換器６０が有効でない場合）水‐水熱交換器７０に流入し、熱交換器７０内を第１導管に沿って通過する。同時に外部環境水温の原水が、水陸両用車１０の外部（または搭載貯槽）から原水液体入口７３を介して圧送される。この原水は水‐水熱交換器７０内の第２導管を通過し、原水液体出口７４を介して流出し、外部水体内（または搭載貯槽）へ排出される。第１および第２導管（相互に逆流）の構成配置は、２つの導管の間で利用可能な熱経路および結果的に可能な熱伝達を最大にし、冷媒液が第２高温より低い温度で液体出口７２を介して流出する程度まで、原水が加熱されるにつれて冷媒液は冷却される。次いで冷媒液は再循環される。

上述した本発明の好適な実施形態は、本発明に従って可能な多くの様々なレイアウトの単なる例に過ぎないことを理解されたい。特に、上述した好適な実施形態は、ミッドエンジン方式のスポーツカー型の水陸両用車１０に適したレイアウトを採用する。この型の水陸両用車１０では、図示するようにパッケージされた本発明に係る排気冷却システムを持つことが好ましい。しかし、本発明に係る排気冷却システムは非常に柔軟であり、例えば三輪車、四輪オートバイ、またはオフロード実用車のような非常に様々な型の水陸両用車にパッケージするように適応可能である。

これを例示するために、図５および６は、四輪オートバイの形の水陸両用車１１０に設置された本発明の第３実施形態に係る冷却システムの略図を示す。これは、前部座席１１３および後部座席１１６が縦１列に並んで配設された「跨って座る」車両である。上述した第１実施形態と同様に、陸上および水上モードで動作するときに、原動機１４０が水陸両用車１１０を推進するための動力を提供する。陸上モード時に、動力は例えば路面車輪１２０のような陸上推進手段に伝達される。水上モード時に、動力は例えばジェット駆動装置１３０のような水上推進手段に伝達される。この好適な実施形態では、原動機１４０は内燃エンジンであり、そこから燃焼生成物が排気システム１５０を介して放出される。排気システム１５０は、各々ウォータジャケット１５３内に密閉された触媒コンバータ１５１および消音器１５２を備える。ウォータジャケット１５３は排気システム１５０の第１遠端に液体入口１５４を有し、かつ第２近端に液体出口１５５を有する。

従来のラジエータの形の２つの空気‐水熱交換器１６０、１６５（パッケージ上の理由からサイズが異なる）が設けられ、それぞれの液体入口１６１、１６６および液体出口１６２、１６７を有する。冷媒液用の細長い導管はそれぞれの液体入口１６１、１６６とそれぞれの液体出口１６２、１６７を接続し、液体入口１６１、１６６と液体出口１６２、１６７との間の流路の長さが最大になるように、各々蛇行状、迷路状、他のそのような曲がりくねった形状にパッケージされる。これらの導管には、通過する空気に対し大きい表面積が提示されて、利用可能な熱経路および二次元配列を通過する冷却用空気と導管を通過する冷媒液との間で可能な熱伝達が最大になるように、それら外面に熱的接触状態に配設されたフィンの二次元配列が設けられる。これらの２つの空気‐水熱交換器１６０、１６５は図では並列に接続されるが、代替的にそれらは直列に接続してもよいことは理解されるであろう。

任意選択的に、水‐水熱交換器１７０を設けることができ、図示するように２つの液体入口１７１、１７３および２つの液体出口１７２、１７４を有する。冷媒液用の第１導管は液体入口１７１と液体出口１７２を接続し、再び液体入口１７１と液体出口１７２との間の流路の長さが最大になるように、蛇行状、迷路状、他のそのような曲がりくねった形状にパッケージされる。原水用の第２導管は液体入口１７２と液体出口１７４を接続し、同様に液体入口１７２と液体出口１７４との間の流路の長さが最大になるように、蛇行状、迷路状、他のそのような曲がりくねった形状にパッケージされる。これらの導管は、２つの導管の間で利用可能な熱経路および第２導管を通過する冷却用原水と第１導管を通過する冷媒液との間で可能な熱伝達が最大になるように、相互に相対的に配列される。

閉鎖冷媒回路１８０は、排気システム１５０のウォータジャケット１５３、空気‐水熱交換器１６０、１６５、および設けられている場合には適切な液体導管を使用する水‐水熱交換器７０の第１導管の直列接続によって形成される。図示下実施形態では、空気‐水熱交換器１６０、１６５はそれら自体相互に並列に接続されているが、代替的に直列に接続することができる。開放原水回路１９０は適切な液体導管を用いて形成され、水上モード時に原水は水陸両用車１１０の外部から、スクリーンまたはフィルタ（図示せず）を介して、水‐水熱交換器１７０の第２導管に圧送され、外部水源に還流される。

排気冷却システムの動作は、冷媒液が平行な２つの空気‐水熱交換器１６０、１６５を通過することを除いては、第１および第２実施形態について上述した通りである。

上述した全ての実施形態で、水、波の衝撃、ならびに水陸両用車の動作中に遭遇する漂流物および投げ荷から空気‐液体熱交換器を保護するために、閉鎖手段、例えば蝶着または褶動フラップを設けることができる。閉鎖手段は空気‐液体熱交換器の選択的または全体的遮蔽を提供することができ、これは動作条件の必要に応じて自動的に（例えばＥＣＵによって）または手動的に制御することができる。閉鎖手段は、熱交換器の損傷を防止するために、かつ／または冷却方式を制御または最適化するために使用することができる。

上述した好適な実施形態では、構成部品および冷媒流路は特定のレイアウトに配設されているが、多くの異なるレイアウトが可能であることは理解されるであろう。例えば代替的実施形態では、本発明はエンジンの冷却のためにすでに存在する空気‐水熱交換器を利用することができる。代替的に、エンジン用に設けられた空気‐水熱交換器に加えて、好適な実施形態に記載の空気‐水熱交換器を設けることができる。実際、パッケージング上の理由またはその他の理由から複数の空気‐水熱交換器（例えばより小型のユニット）を設け、車両全体に分散することができる。同様に、複数の水‐水熱交換器が含まれる場合には、それらをしかるべく設け、かつ分散することができる。代替的に、空気‐水熱交換器を１つまたはそれ以上水‐水熱交換器に置き換えることができる。好適な実施形態に示した回路の構成部品は直列に配設され、冷媒液は直列の回路全体に圧送されるが、構成部品は既存の配置構成に加えて、またはそれの代わりに並列に配設することができることは理解されるであろう。さらに、各熱交換器（空気‐水型または水‐水型のいずれであろうと）は、それ自体または共有の冷媒液を有する別個の回路に設けることができる。そのような場合、各回路にはそれ自体の別個のウォータジャケットを設けるか、共有ウォータジャケット内の一部分または副回路にアクセスすることができるか、あるいは流れ制御システムの制御下で単一の共有ウォータジャケットにアクセスすることができる。また、言うまでもなく、設けられた回路のいずれか１つまたはそれ以上に冷媒液の流れを制御するための制御弁を導入することができ、これは、電動式または温度自動調節方式の流量弁および、水陸両用車１０の既存のＥＣＵの一部としてまたはそれに追加して設けられる、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）のような関連電子処理／制御手段によって、管理することができる。これは、システムの性能を最適化するために必要に応じて該回路または各回路への個々の構成部品の断続を切り替える機能を提供する。任意選択的に、各構成部品のためのバイパス導管を設けることができる。

上述した空気‐水および水‐水熱交換器６０、１６０、１６５および７０、１７０は従来の設計であるが、代替的または特注の設計を使用することが有益であるかもしれないことは理解されるであろう。例えば、出願人は特注の水‐水熱交換器を設計し、それがその水陸両用車の設計の１つの船体に組み込まれている。当該水陸両用車は、優れた熱導体であるアルミニウム製の船体を備えている。該船体の縦断面は閉鎖されて閉鎖容積を形成し、船体はこの閉鎖容積の片側を形成する。冷媒液は閉鎖容積中を圧送され、水陸両用車が水上モードで動作するときに、冷媒液は船体表面と直接接触する外部原水によって冷却される。この設計は車両の外側から原水を供給する必要性を排除し、したがって上述した好適な実施形態の原水回路９０の必要性が無くなる。水‐水熱交換器のこの設計は非常に効果的であり、エンジンを効率的な動作温度に維持するために、閉鎖容積中の冷媒液の流量を測定しなければならないことが立証された。したがって、例えばエンジンの暖機中にそのスイッチを切ることができるように、水‐水熱交換器にバイパス回路を取り付けることが好ましいかもしれない。そのようなバイパスは、手動で、自動温度調節方式で、タイマスイッチにより、またはいずれかの他の適切な制御手段（例えばＥＣＵ）によって制御することができる。上記に対し代替的に、またはそれに加えて、水‐水熱交換器を例えばジェット駆動装置３０のような車両の既存の装置に具現することができる。冷却液は、ジェット駆動装置３０の構成部品および／またはジェット駆動装置３０用のストーンガード内のタイン内または中を循環することができる。周囲温度の大量の原水が、優れた熱導体である金属から製造されたこれらの構成部品を通過する。さらに、排気システムを通過してそこから排出される排ガスの排気流に直接原水を噴射することによって、追加冷却を達成することができる。

上述した好適な実施形態では、原動機４０、１４０は内燃エンジンの形を取るが、原動機４０、１４０は代替的に燃料電池、ハイブリッドエンジン、タービンエンジン、またはそれらの任意の組合せとすることができることは理解されるであろう。さらに、冷却システムは排気システムを冷却するためのものとして提示されるが、それは例えば船舶推進手段３０、１３０、原動機４０、１４０、および／または制動用構成部品のような他の熱発生源を冷却するためにも使用することができる。

さらに、原動機４０、１４０は、図１および２に示しかつWO02/07999として公開された出願人の同時係属出願に記載するように横方向に、あるいは長手方向に、いずれか好都合であると判明するように取り付けることができる。長手方向に取り付けられる原動機を備えたパワートレインの１例は、WO02/12005として公開された出願人の同時係属出願に見ることができる。

上述の通り、冷媒液は閉鎖回路８０、１８０中を循環される一方、原水は利用可能であるときに（つまり水上モード時に）開放回路９０、１９０にポンプで流入出される。冷媒液は原水とは分離され、常に閉鎖回路８０、１８０内に維持されるので、システムの構成部品を低温および腐食作用から保護するために、不凍液およびその関連腐食防止剤を冷媒液に使用することができる。環境上の理由から、全ての冷媒を原水源に還流させる公知の船舶の排気冷却システムの場合、これは不可能である。しかし、車両１０、１１０を陸上モードで動作させるときに追加冷却を行なうことを希望する場合、車両が陸上を駆動されるときに、システムは原水を開放回路９０、１９０および／または閉鎖回路８０、１８０に保持するように構成することができる。そのようなシステムは、例えば性能をさらに最適化するように車両全体に制御可能に分散することのできるバラストを提供するという意味で、利点を追加することができる。この場合、原水が偶発的に低温大気状態に維持されるときに、システムの凍結損傷を防止するように安全装置を設けることができる。例えば、化学処理工場の設計および作業で公知の通り、過剰な圧力を解放するために破裂ディスクを設けることができる。

冷媒液中に不凍液およびその関連腐食防止剤が存在する必要が無い場合、閉鎖回路８０、１８０は必ずしも閉鎖回路である必要は無いことは理解されるであろう。そのような場合、代わりに原水を引き込み、いわゆる閉鎖回路８０、１８０中を循環させ、さらなる循環のために保持するか、あるいは原水源に還流させることができる。原水がさらなる循環のために保持される場合（例えば車両の陸上動作モードの場合）、上述の通り安全上の理由から、破裂ディスクまたは他の犠牲要素を閉鎖回路内に使用することができる。さらに別の実施形態では、好ましくは車両が水上モードで動作するときに、原水を引き込み、原水源に還流される直前に排気システム５０、１５０のウォータジャケット５３、１５３中を直接通過させることができる。これは、閉鎖回路８０、１８０の残部における冷媒液の循環を必要とせずに、排気システム５０、１５０の冷却を達成する。そのような構成は、例えば流量制御弁を用いて達成することができる。

上述した好適な実施形態では、排気システム５０、１５０の冷却は、排気システム５０、１５０の構成部品を直接密閉するウォータジャケット５３、１５３中を通過する冷媒液を用いて達成されるが、この熱伝達およびその制御を行なうために使用される装置は、任意の適切な形を取ることができることは理解されるであろう。例えばウォータジャケット５３、１５３は排気システムの全ての構成部品を密閉する必要は無い。代わりに、選択された部品または選定部品だけを密閉することができる。実際、複数の別個のウォータジャケットを使用し、各々が１つまたはそれ以上の構成部品を別々に密閉することが有利であるかもしれない。各ウォータジャケットは、制御弁または他の流量制御手段を用いて回路に選択的に「着脱」することができる。さらに、該または各ウォータジャケットは、多かれ少なかれ排気システムの構成部品から断熱し、かつ／または冷媒液がそれらと直接接触するのを防止するように設計することができる。これは例えば、ウォータジャケットと排気構成部品との間に直接、（例えば、それらの間に一定の（直線的または累進的）空間関係を達成するようにリブ、フィン、または他の構造部材を用いて）空気、ガス、または液体充填間隙を設けることによって達成される。加えてまたは代替的に、そのような空気、ガス、または液体充填間隙は、部分的にまたは完全に断熱材を充填するかまたは被覆することができる。車両の排気冷却方式を最適化するために、これらの代替例の各々を別個に、または組み合わせて使用することができる。また、冷媒液の流れの制御は、制御方式の最適化に、かつ特に、陸上モード、水上モード、車両始動時、正常走行時、および車両運転停止時のような様々なモード時に、排気システムの各々の個別構成部品の最適な冷却のために不可欠であることも理解されるであろう。触媒コンバータは、最適な動作パラメータが必須である１つのそのような構成部品である。また、凝縮および堆積物の蓄積を防止するように、排気マニホルドの冷却を制御することも重要である。さらに、排気構成部品に対する熱衝撃効果も考慮に入れなければならない。

本発明に係る排気冷却システムは特に、滑走水陸両用車に適用することができ、かつさらに車両が水上モードで水上を駆動されるときに引込み可能な車輪を有するそのような車両に有利に適用することができる。排気冷却システムの制御面は、陸上モードおよび明確に区別される水上モードを提供する車両制御システムに連携させることができる。また、本発明に係る排気冷却システムは、冷間始動後に排気マニホルドにおける凝縮の形成を防止するように制御された方法で、エンジン排気マニホルドを冷却することも特に有利である。

本書に記載した熱交換器を「空気‐水」および「水‐水」熱交換器と呼称したが、用語「水」は、不凍液および関連腐食防止剤を混合された任意の適切な液体、例えば水と推測されることを理解されたい。

スポーツカー型の水陸両用車に設置された本発明の第１実施形態に係る冷却システムを示す略平面図である。 図１の水陸両用車の略側面図である。 スポーツカー型の水陸両用車に設置された本発明の第２実施形態に係る冷却システムを示す略平面図である。 図３の水陸両用車の略側面図である。 四輪オートバイ型の水陸両用車に設置された本発明の第３実施形態に係る冷却システムを示す略平面図である。 図５の水陸両用車の略側面図である。

Claims (39)

1. 陸上および水上モードで動作可能な水陸両用車の排気冷却システムであって、
   冷却される排気システムと、
   少なくとも１つの空気‐液体熱交換器と、
   前記排気システムおよび前記少なくとも１つの空気‐液体熱交換器と熱的に連通している第１冷媒液と、を備え、
   前記水陸両用車が動作するときに、前記第１冷媒液が前記排気システムによって加熱され、かつ前記少なくとも１つの空気‐液体熱交換器によって冷却される、排気冷却システム。
2. 前記第１または第２の冷媒液のいずれかと熱的に連通している少なくとも１つの液体‐液体熱交換器をさらに備え、前記水陸両用車が動作するときに、前記第１または前記第２の冷媒液を前記少なくとも１つの液体‐液体熱交換器によって冷却することができる、請求項１に記載の排気冷却システム。
3. 前記冷却される排気システムが少なくとも１つの排気マニホルドおよび少なくとも１つの消音器を備える、請求項１または２に記載の排気冷却システム。
4. 前記排気システムがさらに少なくとも１つの触媒コンバータを備える、請求項３に記載の排気冷却システム。
5. 前記少なくとも１つの空気‐液体熱交換器が、前記車両の車体内に設けられたダクトに配置される、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
6. 前記ダクトが空気入口および空気出口を有し、前記空気出口が少なくとも静的水管路より上に配置される、請求項５に記載の排気冷却システム。
7. 前記ダクトが前記空気入口および／または空気出口の選択的かつ制御可能な閉鎖用の閉鎖手段をさらに備える、請求項５または６に記載の排気冷却システム。
8. 前記閉鎖手段は、自動的にかつ／または手動で動作可能な１つまたはそれ以上の蝶着フラップまたは褶動部材を備える、請求項７に記載の排気冷却システム。
9. 前記ダクトが前記車両内に設けられた少なくとも１つの他の内部区画室から密閉される、請求項５ないし８のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
10. 前記１つまたはそれ以上の空気‐液体熱交換器に利用可能な空気流量を増大するために設けられた、１つまたはそれ以上のファンをさらに備える、請求項１ないし９のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
11. 少なくとも１つの空気‐液体熱交換器が前記車両の前部に設けられる、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
12. 少なくとも１つの空気‐液体熱交換器が前記車両の後部に設けられる、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
13. 冷媒液が内部を循環する導管を用いて、前記冷却される排気システムおよび前記少なくとも１つの空気‐液体熱交換器が直列に接続される、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
14. 前記冷却される排気システムおよび前記少なくとも１つの空気‐液体熱交換器の前記直接接続によって形成される閉鎖回路内に前記冷媒液が含まれかつその中を循環する、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
15. 前記液体‐液体熱交換器が前記車両の外部からの原水を使用して冷却される、請求項２ないし１４のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
16. 前記原水が外部原水源から引き込まれ、使用後に前記車両の外部の原水源に還流される、請求項１５に記載の排気冷却システム。
17. 前記原水がポンプで圧送され、前記液体‐液体熱交換器を通過してそこから流出される、請求項１５または１６に記載の排気冷却システム。
18. 前記原水が前記水陸両用車に設けられたジェット駆動船舶推進手段の被加圧側から供給される、請求項１５ないし１７のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
19. 前記少なくとも１つの液体‐液体熱交換器が少なくとも部分的に前記水陸両用車の外部船体表面を用いて形成される、請求項２ないし１５のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
20. 前記液体‐液体熱交換器に使用される前記水陸両用車の前記外部船体表面が優れた熱導体から形成される、請求項１９に記載の排気冷却システム。
21. 前記水陸両用車の前期外部船体表面がアルミニウムから構成される、請求項２０に記載の排気冷却システム。
22. 前記冷媒液が前記船体の内部表面と接触して、車両が水上モード時にそこで動作する船体の外部に存在する外部原水源によって冷却される、請求項１９ないし２１のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
23. 前記液体‐液体熱交換器を冷却するために必要でありかつ使用される前記原水源が前記車両の外部に維持される、請求項１９ないし２２のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
24. 前記１つまたはそれ以上の液体‐液体熱交換器をバイパスすることができる、請求項２ないし２３のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
25. 少なくとも１つの液体‐液体熱交換器が少なくとも部分的に前記船舶推進手段の構成部品を使用して形成される、請求項２ないし２４のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
26. 前記船舶推進手段がジェット駆動装置を備える、請求項２５に記載の排気冷却システム。
27. 前記少なくとも１つの液体‐液体熱交換器が、前記船舶推進手段上および／または中を通過する原水を用いて冷却される、請求項２５または２６に記載の排気冷却システム。
28. 前記排気システムの追加冷却が、前記排気システム中を通過してそこから流出する排ガスの排気流に原水を直接噴射することによって達成される、請求項１ないし２７のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
29. 前記排気システムの追加冷却が、前記排気システムに沿ってそれと熱的に直接連通して通過しかつ次いで原水源に還流される原水を供給することによって達成される、請求項１ないし２８のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
30. 陸上および水上モードで動作可能な水陸両用車の排気冷却システムであって、
    冷却される排気システムと、
    少なくとも１つの液体‐液体熱交換器と、
    前記排気システムおよび前記少なくとも１つの液体‐液体熱交換器と熱的に連通している第１冷媒液と、を備え、
    前記水陸両用車が動作するときに、前記第１冷媒液が前記排気システムによって加熱され、かつ前記少なくとも１つの液体‐液体熱交換器によって冷却される、排気冷却システム。
31. 前記第１または第２の冷媒液のいずれかと熱的に連通している少なくとも１つの空気‐液体熱交換器をさらに備え、前記水陸両用車が動作するときに、前記第１または前記第２の冷媒液を前記少なくとも１つの空気‐液体熱交換器によって冷却することができる、請求項３０に記載の排気冷却システム。
32. 前記システムがさらに他の熱発生源を冷却するために使用される、請求項１ないし３１のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
33. 前記他の熱発生源が船舶推進手段、原動機、および／または制動用構成部品を含む、請求項３２に記載の排気冷却システム。
34. 前記または各熱交換器が共有冷媒液を有する共有回路に設けられる、請求項１ないし３３のいずれか一項に記載の排気冷却システム。
35. 各熱交換器が別々の回路に設けられる、請求項２に記載の排気冷却システム。
36. 滑走水陸両用車における請求項１ないし３５のいずれか一項に記載の排気冷却システムの使用。
37. １つまたはそれ以上の引込み可能な車輪を有する滑走水陸両用車における請求項１ないし３５のいずれか一項に記載の排気冷却システムの使用。
38. 添付の図面に関連して実質的に本書に記載しあるいは添付の図面に図示した排気冷却システム。
39. 添付の図面に関連して実質的に本書に記載しあるいは添付の図面に図示した排気冷却システムの使用。

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