自動車ラジエーターの基礎知識：構造・種類・作動原理を徹底解説

エンジンは熱を生成するため、ラジエーターで構成される冷却システムが作動温度を正常に保つために採用されています。ラジエーターは内燃機関冷却用の熱交換器で、主に自動車で使用。他にピストンエンジン航空機、鉄道機関車、オートバイ、定置発電機等でも使用。

ラジエーターは熱交換器の一般的タイプで、高温冷却水から大気へ熱を移動させる設計。冷却ファンがラジエーター熱を吸い込み、送風で大気へ放出します。

本記事では、自動車エンジン用ラジエーターの定義、機能、部品、図解、種類、作動原理を解説します。

ラジエーターの定義

一般にラジエーターは、冷却と加熱の目的で熱エネルギーを一媒質から別媒質へ移動させる熱交換器です。広い冷却表面積を持ち、気流で周囲熱を奪取。冷却水熱へのアクセス容易で効率的冷却実現。

現代車はアルミニウムラジエーター主流ですが、従来は銅・真鍮製。高熱伝導率が理由。各セクションはハンダ付けで接合。

ラジエーターは自動車エンジンで明確に重要。主機能の一つは冷却水熱を送風で放出。冷却水がエンジンへ入る前のリザーバーとしても機能。故障時はオーバーヒートで重大エンジンダメージ誘発。

トランスミッションシステム冷却水冷却にも使用。

一部タイプでは高温冷却水と低温冷却水を分離。低温冷却水はラジエーター下部、高温は上部へ流れ、下部移動時に冷却ファン送風で熱吸収済み状態に。

ラジエーターの部品

コア：

ラジエーター主要部で主目的を果たす。小さな金属フィンを持つ金属ブロックで、冷却水熱を周囲空気へ放出。コア数でラジエーター分類（ワンコア、ツーコア、スリーコア等）。

プレッシャーキャップ：

ラジエーター内冷却水は常時加圧状態で、沸騰せずに高温維持可能、システム効率向上。プレッシャーキャップ機能は膨張した高温冷却水を逃がすこと。機能不全時は冷却部品破損リスク。

アウトレット・インレットタンク：

ラジエーターへの流入・流出口。ラジエーターヘッド（金属/樹脂製）に配置。エンジンから高温冷却水がインレットへ流入、アウトレットからエンジンへ戻る。ホースで接続。

クーラー：

エンジントランスミッションクーラーと共用の車両あり。トランスミッションフルードが鋼管通過で冷却水循環確保。オートマチックトランスミッションでも発熱するためラジエーター内で冷却。独立ラジエーター装着エンジンも存在。

ラジエーターの種類

コア構造による分類：

チューブラーコアタイプ：

上下タンクを複数チューブで連結、水がチューブ内通過。チューブ周囲にフィン配置で効率的熱移動。冷却水熱をファンで大気放出。全チューブ通水のため、1本詰まりで冷却プロセス影響大。

セルラーコアタイプ（ハニカムラジエーター）：

チューブ間スペースを冷却水流通。コアは多数個別エアセルで構成、冷却水が間隙流通。空気はチューブ通過、冷却水は間隙流通。外観からハニカムラジエーターと呼ばれる。チューブラーコアと異なり、チューブ詰まり影響は全冷却面積の小部分に限定。

作動原理

両側にタンク、内部にトランスミッションクーラー内蔵。インレット・アウトレットポートあり。インレットから冷却水がチューブへ流入、冷却露出。チューブは平行配列、冷却フィン接触でコアから熱奪取。

高温水がインレットからチューブ入ると、ラジエーター背面冷却ファンがチューブ内高温水冷却。冷却済み冷却水がアウトレットからエンジンへ戻り、再び高温部冷却。

結論として、ラジエーターの定義、機能、作動、部品、種類を網羅しました。