ラジエーターとは何か?仕組みを解説

ラジエーターとは、メーカーや製品によって仕組みの違いはありますが、基本的にはフィン付きの銅管などのコイルの中を通した液体を空気を熱源として冷却させる機械です。

ここではラジエーターの仕組みや役割について解説していきます。

ラジエーターとは

ラジエーターとは、フィン付きの銅管コイルにファンで風を当て、コイル内を循環する液体を冷却し、主機の運転をサポートする装置です。
空冷式熱交換器と呼ばれることもあります。

水ではなく空気で熱交換を行います。
冬期、凍結の恐れのある極寒冷地で使用されるケースも稀に見受けられます。
近年は、非常用発電機や常用発電機のエンジン冷却に使われるケースが多いようです。

コイル内を循環する液体には、不凍液を使用するのが一般的です。
水を使用する方が冷却効率は高くなりますが、重要施設に設置されているケースが多いため、凍結による運転停止は避けなければなりません。

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ラジエーターの仕組み

ラジエーターはどのような仕組みで冷却液を冷やしているのかを確認していきましょう。
発電機や工場プラント設備で、熱を吸収した冷却液は温度が高く、熱くなっています。

熱くなった冷却液は、ラジエーターのフィンコイル(チューブ)と呼ばれる管の中を通っていきます。
そのフィンコイル(チューブ)の下、または上にファンが取り付けられており、外気があたってコイル(チューブ)内を通っていくことで液体が冷やされる仕組みです。

冷却液温度は90℃前後になるケースもありますが、外気は夏場の猛暑時であっても、40℃前後に留まります。
空調設備や工場プラントで熱を吸収した冷却液は、外気の気温よりはるかに高くなっているケースが多く、ラジエーターを通る際に外気と間接接触することで、温度を下げて冷却することができるのです。

冷やされた冷却水は、再び空調設備や工場プラントの設備へと循環して、再び熱を吸収します。
熱を吸収して熱くなると、再びラジエーターに戻ってきて冷やされるという循環が繰り返されています。

ラジエーターの方式

ラジエーターの方式はいくつかありますが、代表的な方式として押込通風型と吸込通風型があります。
ラジエーターは空気流速を上げて伝熱効率を高める仕組みが取られており、そのため、強制通風装置として軸流ファンが設置されます。

ファンを管束に対して押込側に置くスタイルが押込通風型のラジエーターで、吸込側に置くスタイルが吸込通風型ラジエーターです。

ラジエーターの構造

ラジエーターの構造はシンプルです。
一般的なラジエーターの場合、フィンコイル(チューブ)を組み込んだ塔体、軸流ファンなどから構成されています。

ノックダウン方式は、部品・ユニット単位で搬入することができ、現地での溶接も必要なく、ボルトだけで容易に組み立てられる方式です。
ラジエーターは伝熱効果を高めるために、熱交換部の管束の伝熱管の周囲にフィンを取付けたフィンコイル(チューブ)が採用されます。

伝熱管は被冷却流体の腐食性に応じて、材質を選んで採用することが可能です。
フィンコイル(チューブ)も性能が異なるので、どのようなフィンコイル(チューブ)を採用しているかが、ラジエーター選びの1つのポイントになります。

チューブでは、冷却液や周囲環境によりステンレスやチタンを選択することも可能です。
ただし、伝熱性能上サイズはかなり大きくなります。

まとめ

ラジエーターは空気の力で熱せられた冷却液を冷やして再び使えるようにする装置です。

発電機や工場プラントの設備で冷却液が熱を吸収して熱せられ、その後ラジエーターのコイル(チューブ)を通っていく際に外気で冷やされ、温度を下げることに役立ちます。
水で冷やす水冷式の冷却方式と異なり、空冷式なので水が必要ありません。

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