ラジエーターの構造

ラジエーターとは

ラジエーターとは冷却装置を総称して使用される言葉でもあります。

車のエンジンは燃料を燃やした際に発生する熱から走行するための運動エネルギーを取り出していますが、熱の一部はエンジン自体も熱くするため、そのままではエンジンが過熱状態のオーバーヒートを起こします。そのために、エンジンには冷却装置が取り付けられ、その主要なパーツがラジエーターです。

エンジン内にはラジエーター液の通路があり、ここをラジエーター液が流れる際にラジエーター液がエンジンの熱を奪います。

エンジンの熱を吸収し熱くなったラジエーター液は、ラジエーターで冷やされ、ポンプ内でエンジン内に戻されます。ラジエーターは冷却ファンによる送風と走行風で内部を通過するラジエーター液を冷やしています。冷却装置の循環経路はラジエーター液でみたされており、さらにラジエーターリザーバータンクに呼びの分が蓄えられています。

ラジエーター液が適量より不足してしまうと、冷却機能が低下しオーバーヒートにつながります。

ラジエーター液は少しずつ蒸発するので、定期的な補充が必要となります。

ラジエーター

ラジエーターの構造について

ラジエーターには冷却液を上から下へ流す、縦流れ式ラジエーターと、冷却液を水平に流す横流れ式ラジエーターがあります。

横流れ式のほうが効率よく冷却ができますが、必要以上に冷却されてオーバークールを招くこともあります。

現在の国産車では縦流れ式が多く採用されています。

縦流れ式ラジエーターはラジエーターアッパータンク、ラジエーターコア、ラジエーターロアタンクで構成されており、アッパータンクが冷却液の入り口で、エンジン側の出口はウォーターアウトレットと呼ばれ、アッパーラジエーターホースで繋がれています。

ロアタンクは冷却液の出口であり、エンジン側の入り口でもある、ウォーターインレットとロアラジエーターホースで繋がれています。ラジエーターコアは、表面積を大きくするために多数のパイプ（チューブ）で繋がれています。

さらに放熱効率を高めるため、パイプには表面積を大きくするフィンという板が取り付けられています。

フィンの種類は２つあり、パイプとパイプの間に波状のフィンを配置するコルゲート型フィンと、全てのパイプを繋ぐ板を多数配置するプレート型フィンがあります。一般的にはコルゲート型フィンが多いです。

ラジエーターは放熱性に優れ軽量なアルミニウム合金製ですが、更なる軽量化のためタンクを樹脂製にしたものもあります。アッパータンクには注水口があり、ラジエーターキャップが備えられています。

横流れ式ラジエーターは２個のラジエーターサイドタンクとラジエーターコアで構成されています。冷却液の入り口は一方のサイドタンクの低い位置に備えられています。

コルゲート型フィンとプレート型フィン

冷却ファンについて

ラジエーターはエンジンルームの最前部に設置され、走行風が当たりやすくあります。この通風を自然通風といいます。

しかし、低速高負荷運転を行うと走行風だけでは不十分なこともあります。停車中なども外気温が非常に高い場合には十分に放熱出来ません。そのために強制通風が行えるよう、ラジエーター後方に冷却ファン（クーリングファン）が備えられています。現在では、電子制御が行い易い電動冷却ファンが一般的になっていますが、過去にはエンジンのクランクシャフトプーリーから補機駆動ベルトで回転を伝達するベルト駆動式冷却ファンが使われていました。

冷却装置の構造

リザーバータンクとラジエーターキャップ

熱には温度差があるほど早く移動する性質があります。ですので、ラジエーター液の温度を高くしたほうが、冷却効果は高まります。しかし、100度を超えると水が蒸発して気体になり冷却できなくなってしまいます。

そこで、冷却装置の循環系ろは密閉され、ラジエーター液の温度上昇による膨張で内部の圧力を高くすることで、沸点を高くしています。

しかし、あまりに圧力を高くし過ぎると装置が破裂する可能性があり、丈夫にし過ぎると重くなってしまいますので、圧力が一定以上になると余分な液をラジエーターリザーバータンクに送り、圧力の上昇を抑えます。エンジンが停止し、ラジエーターの温度が低下すると、リザーバータンクからラジエーターに冷却液が吸い戻されます。

一般的な国産車では冷却装置にラジエーター液を注入するため、ラジエーターにはラジエーターキャップが取り付けられています。

このキャップに冷却装置内の圧力を一定に保つ機能も備えられていましたが、最近ではラジエーターキャップを備えない車もあり、圧力を一定に保つ機構は冷却装置のどこかに備えられています。

また、ラジエーターキャップの位置は多様化しています。エンジンの開口部が小さい車はラジエーター本体では作業性が悪くなるため、ラジエーター本体から、作業しやすい位置へパイプやホースで導き配置することもあります。

ラジエーターキャップ