自動車ラジエーター – metoree本番管理

自動車ラジエーターとは

自動車ラジエーター

自動車ラジエーターとは、車のエンジンを冷却するシステムの主要部品です。

長時間の運転や炎天下での走行でエンジンの温度が過度に高くなることを防ぎます。エンジンで高温になった冷却液は、ラジエーターのコアに通液されます。

そして、走行風を受けて冷却された後、再びエンジンに戻り、エンジンを冷やします。

自動車ラジエーターの役割は、エンジンの冷却です。正確には、過度に温度が上昇したエンジンと熱交換し、高温となった冷却液を放熱、冷却します。

長時間・炎天下での走行時には、エンジンの温度が上昇し、オーバーヒート状態になります。最悪の場合、エンジンが焼き付き、廃車となる可能性もあります。

そこで、ラジエーターを通して冷却液を冷却しながら、これを循環させることでエンジンの熱を吸収し、エンジンを正常に動作させる手助けをしています。

ラジエーター内のコアを通過する冷却液を、走行風およびファンによる送風で冷却します。なお、コア内部はパイプに放熱面積を稼ぐためのフィンまたはプレートがつけられており、表面積を増やすことで効率的に空気と熱交換できる構造です。

コア内部を通って冷やされた冷却液をラジエーター下部のロアータンクに溜めます。ロアータンク内の冷却液がホースを通じてエンジン付近の流路 (ウォータージャケット) へと流れ、エンジンの熱を吸収します。

エンジンの熱を奪い高温になった冷却液は、ラジエーター上部のアッパータンクに溜められ、コアへ送られて再度冷却されます。これが繰り返されることで、連続的にエンジンを冷却しています。

自動車用ラジエーターは、金属製またはプラスチック製の2つのヘッダータンクを、多数の細い通路を持つコアでつないだ構造です。体積に対して高い表面積を有しています。このコアは通常、金属板を積み重ねて溝を作り、はんだ付けなどで接合したものです。

長年、ラジエーターは真鍮や銅のコアを真鍮のヘッダーではんだ付けして作られていました。最近のラジエーターはアルミニウム製のコアを持ち、ガスケット付きのプラスチック製ヘッダーを使用してコストと重量を削減している場合が多いです。

この構造は、軽量で錆が発生しにくいメリットがある反面、樹脂部分の熱劣化や、樹脂と金属部分の接合部分からの水漏れなど耐久面でのデメリットがあります。

ラジエーターには、冷却液を流す方向によって縦流れ式 (ダウンフロー) 、横流れ式 (クロスフロー) の2種類の方式があります。縦流れ式は、重力にしたがって上から下に冷却液を流します。横流れ式は、地面に水平に冷却液を流します。

日本車はダウンフロー式が多く、欧州メーカーの車はクロスフロー式が多い傾向があります。ダウンフロー式の場合、ラジエーターは、リザーバータンク、アッパータンク、コア、ロアータンクの4部分に大きく分けられます。

ラジエーター以外の、自動車の冷却システムの部品には、以下のようなものがあります。

ウォータージャケット
冷却液を通すための通路で、燃焼室やシリンダー壁などの熱を効果的に冷却液に伝熱するための工夫がされています。

ラジエーターキャップ
ラジエーターを密封して冷却系統内に圧力をかけ、冷却液の沸点を上げることで冷却効果を高めます。加圧弁と負圧弁が組み込まれ、冷却系統内の圧力が一定の限度を超えると加圧弁が開き、蒸気がオーバーフローパイプを通じて大気中に放出されます。

ウォーターポンプ
エンジンの回転力を利用して冷却液を循環させるためのポンプです。ウォーターポンプは、エンジン回転数に比例して回転します。ウォーターポンプが回転して、ポンプの内部にあるインペラが回転し、冷却液をポンプ内部に吸い上げ、ラジエーターに送ります。

サーモスタット
冷却液の温度が上昇すると開く、流路に設けられたバルブです。サーモスタットには開始温度と完全開弁温度があり、開始温度に達するとバルブが開いて冷却液が流れ始め、完全開弁温度に達するとバルブが全開になります。

サーモスタットは、エンジンが運転を始めた直後の冷却液が低温の状態では閉じており、ラジエーターに冷却液を送らないようになっているため、エンジンの暖気の時間を短縮します。

冷却液 (クーラント)
冷却液は、エンジンの冷却に使われる水とエチレングリコールと添加剤からなる液体です。冷却液には、防錆・防腐剤、防凍剤、洗浄剤、消泡剤、粘度改良剤などが含まれています。これらの添加剤により、エンジン内部の腐食や凍結、沈着の防止、冷却性能の向上が図られています。