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ラジエター(Radiator)とは、「放熱器」ともいわれる、熱交換器の一種である。

ひとつは、冷却水や潤滑油の冷却に用いられるもので、空冷式と水冷式がある。主に著しく熱を発生する装置、エンジンやギヤボックスなどの放熱用に使用される。作業上、水路と油路の誤接続を防ぐため、エンジンオイルやATFなどの水以外の熱交換器は、通常クーラー(オイルクーラー、ATFクーラーなど)と呼ばれ、区別されている。

もう一方は、離れた場所で加熱された媒体を放熱する、保温、暖房用である。表面積を大きくとった形状で、コルゲートタイプとフィンタイプに大別される。

ラジエータ、ラジエーターとも読書きする。なお、「ジ」を「ヂ」、「エ」を「ヱ」と記述することもある(例:ラヂエター、ラヂヱーター)。

◆ 自動車・オートバイでのラジエター

◇ 概要

水冷式エンジンを搭載する車種においては、エンジンで発生する過剰な熱を発散するための装置であり、アルミニウム製などのフィン付きの細管を多数並べた構造をしている。細管内部に冷却水を満たし、同じく冷却水を満たしたエンジンのウォータージャケットと接続して冷却水を循環することにより、エンジンの冷却を行う。

冷却水は加圧により100℃では沸騰しないようになっていて、より効率的にエンジンの冷却を行う。外気温が0℃を下回る環境では冷却水が凍結-膨張することで、ラジエターのみならず、シリンダーブロックをも破壊することがある。この対策として、冷却水にロングライフクーラント(LLC)や不凍液などを添加し、凍結を防止する。

冷却用ファンは気体の特性から、押し込み式に較べ、吸引式が効率に優れる。この場合も確実に吸引できるようシュラウド(覆い)の併用が望ましい。シュラウド後端からファンが顔を出すあたりに効率の良い範囲がある。

◇ 構造

水冷自動車用放熱器の構造は、「チューブ」と「フィン」で構成された「コア」とその両側の「タンク」からなる。タンクには給水用の「キャップ」を持つものが多い。コアの取り付け方向によって、「縦流れ」と「横流れ」とがあり、効率が良いのは縦流れであるが、コアの設置角度が垂直ではない場合や配管の都合、エンジンの寿命を縮めるオーバークールを防ぐ目的の場合は横流れとする場合がある。設置条件から横流れとなった例は日産・フェアレディZ Z32型が、温度要件での例は高速巡航の多い欧州車に見られる。冷却水経路へののエア噛みを防ぐ為、縦流れ、横流れのいずれの方式でもラジエター下部の取入口(ロワーホース)から冷却水を導入し、ラジエター上部の排出口(アッパーホース)から冷却水を排出する経路を採るのが一般的である。また、多くの場合ラジエターの上端にラジエターキャップを設けエア抜きを容易にしているが、冷却水経路の設計上ラジエターキャップのみではエアの排出が困難な場合には冷却水経路にエア抜きドレンボルトを別途設けることもある。

古くはドーナツ状のタンクの輪の内側に、金属の薄板をハチの巣状に張ったものが普及し、後に水管式へと進化していった。水管式は、チューブごとにフィンが独立していたが、さらにフィンの表面積を稼ぐため、隣り合ったチューブの両方に接するよう、ジグザグ状のフィンを設けたコルゲート式へと代わり、この時代が長く続いた。最近ではすべてのチューブをストレートフィンで繋ぐ、プレート式が登場している。

冷却液の温度上昇による体積膨張で水圧が上昇すると蒸気圧の関係から水温は100度を越すようになる。そうなると外気との温度差が大きくなるため冷却効率がよくなるが、逆に水圧が高いとラジエターホースなどの冷却機器に負担がかかる。そのため、ラジエターキャップにはプレッシャーバルブが組み込まれ、冷却液の圧力が設定値以上になるとリザーバータンクに冷却液を逃がすようになっている。一般的な設定圧力が60〜100kPaで、この時の液温は110〜120度である。

ラジエターはエンジンを冷やすためにあるが、エンジン起動初期は早くエンジンを温める必要があるためラジエターがあると逆に問題がある。そのため、冷却回路中にサーモスタットが組み込まれ、水温が低い場合はラジエターでの冷却を行わないようにしている。

◇ 材質

コア、タンクとも、従来は銅や真鍮が用いられており、定置型の産業機械や建設機械などでは鉄製のものも見られる。近年は軽量化とリサイクル、脱鉛(はんだやろう付けの廃止)、組み立て時間の短縮によるコストダウンに重点をおいた、アルミ製コアとOリングをはさんだ、樹脂製タンクのかしめ留めが主流となっている。現在の市販車では、前面投影面積が大きく、薄い(層の少ない、空気の抜けの良い)形状とし、銅や真鍮に比べ熱交換効率の劣るアルミコアの弱点を補っている。

従来の金属タンクの場合は繰り返し補修してリビルドすることが可能であり、鉛さえ使わなければ、資源の有効利用という点では優れている。

現在、主に使われているプラスチックタンクが劣化した場合、専門業者でのタンク交換可能な場合が多い。

一方、効率を追求する中で、銅の持つ良さが再認識され、銅コアの生産量を増やすメーカーが多くなってきた。中でも、鉛を使わない「キュプロブレイズ」方式のロウ付け技術を確立した、スウェーデンのオウトクンプ カッパー ストリップ社は良く知られており、新車への純正採用も増えている。

銅は抗菌効果も高いため、ヒーターコアやクーラーエバポレーター(室内器)に使うことで、細菌によるカビ臭を抑制できることもメリットで、この点に注目している自動車メーカーは多い。

◇ チューニングカーとラジエター

チューニングに従いエンジンの出力が上がると、どうしても発熱量が大きくなるために高性能のラジエターが必要になる。しかし取り付けサイズは車のレイアウトによって制約されてしまうため、フィンピッチを小さくして表面積を大きくしたり、コアの厚みを増やしフィン面積を大きくする方向で強化していく事が多い。しかしコア厚を2倍に上げても性能は20%程しか良くならない、またコア厚を上げると空気抵抗が増え、圧力損失も多くなってしまい、思う以上に通過風量が増えない。また、インタークーラーの吸気をエンジンフード上面から行うと、エンジンルームの内圧が上がり、前面からの流入量も減少するため、エンジンルームの排気を優先すべきである。

そして次に考えられるのは材質の変更である。よく使われる材質は銅とアルミニウムの2種である。それぞれ一長一短があり

・ 銅

・: 冷却力小、自己放熱性強、重量大

・ アルミニウム

・: 冷却力大、自己放熱性弱、重量小

冷却力:(風が良く当たっている状態の)放熱性が高い

自己放熱性:(風があまり当たってない状態の)放熱性が高い

となっている(ここでの冷却力は同車種に設定されている一般的なチューンドラジエターの場合を指す。本来はアルミの方が冷却力は低いのだが、アルミによって軽量化した分を厚みを増し、冷却力に一番重要な水量を増やしているラジエターが大半を占める為、アルミの方が冷却力が高くなる)。

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