ラジエターとは?エンジン内で暖まった冷却水を冷やす熱交換装置【バイク用語辞典:冷却編】

■数多くの波板状のフィンの中に冷却水を通すことで放熱させて水温を下げる仕組み

● 発熱量の大きい高出力エンジン搭載のバイクには大型のラジエターが必要

シリンダー内の燃焼によって高温になった冷却水を、走行風などの周辺空気で冷却するのがラジエター(熱交換装置)の役目です。走行風を受けやすいように通常はエンジン前面やヘッドランプの下部などに設置され、冷却水の熱を放熱します。

エンジンの冷却性能を決定づけるラジエターの構造や性能について、解説していきます。

●ラジエターの役目とは

エンジン部品の中で特に冷却が必要なのは、高温になる燃焼室壁面とシリンダー内面です。そのため、周辺にはウォータージャケット(水路)を設けて、そこに冷却水を循環させて冷却します。

シリンダー内の燃焼によって高温になった冷却水はラジエターに送られて冷やされ、冷えた冷却水は再びエンジンに戻されます。このエンジンからの受熱とラジエターでの放熱を繰り返すことで、冷却水は適正な温度(80℃程度)に制御されます。

ラジエターは、走行風を受けやすいようにエンジン前面やヘッドライトの下部に配置されます。ただし走行風による冷却が期待できない低速やアイドル時、また、外気が高温の場合には冷却性能が不足してオーバーヒートする恐れがあるので、ラジエターの後方には電動の冷却ファンが装備されています。

●ラジエターの構造

ラジエターの構造としては、軽量コンパクトなコルゲートフィン型が主流です。

ラジエーターの構成
ラジエーターの構成

アッパータンクとロアタンクを、数多くのウォーターチューブ(水管)で繋ぎ、チューブとチューブの間に波板状のフィン(コルゲートフィン)を設けています。また、フィン自体にルーバー(羽板)を設けて放熱性能の向上を図っています。材質は、熱伝導と軽量化を考慮して主にアルミ合金が使われます。

ラジエターのサイズが大きければ大きいほど、走行風の当たる表面積が増えるので冷却能力が増大します。しかし、サイズには搭載上の制約があるので、高い冷却能力が必要な場合はコアを2層に重ねたダブルコアタイプが採用されます。

また、ラジエター本体を湾曲させることで、表面積を確保しながら空気抵抗を減少させるラウンドタイプもあります。

●ラジエターキャップによる圧力調整

ラジエターは、内部の圧力が約1~2kg/cm2程度かかるようにした加圧密閉式です。これは圧がかかった分だけ沸点が高くなり沸騰しにくいので、外気温との差が大きくなり冷却効果が大きくなるためです。

ラジエーターキャップの作動原理
ラジエーターキャップの作動原理

冷却水は、走行とともに温度が上昇して体積と圧力が増大します。そのままだとラジエターの破損にもつながるので、圧力が規定値(0.9~1.2kg/cm2)以上になると上部に設置したラジエターキャップが開き、余分な冷却水を逃がして圧力の上昇を抑えます。

一方で、クルマが停止して水温が下がるとラジエターの圧力も下がるので、そのときは逆にキャップを通してリザーバーの水が引き戻されます。


高出力技術を進めると、熱負荷が上がりエンジン各部の温度が上昇するため、同時に冷却能力も向上させる必要があります。燃費や排ガスを改善するためには、オーバーヒートを防止するだけでなく、自動車のように冷却システムを精度良く制御することが求められます。

(Mr.ソラン)