冷却回路のグリコール:40〜50 %の理由と容量への影響

ナレッジベース

ほぼすべてのエンジン冷却回路と屋外のドライクーラーは、水だけでなく、水とグリコールの混合液で運転されています。グリコールは回路の凍結を防ぎ、沸点を上げ、エンジンメーカーのエンジン冷却液では、金属を保護する防食剤も担います。同時に、液体を冷却媒体としては劣ったものにします。粘度が高く、重くなり、1リットルあたりの熱容量が小さくなるため、グリコール50 %のラジエーターは、水の場合の同じラジエーターより大きくなります。

本ガイドでは、濃度が何をもたらすか、そしてその選び方と指定の仕方を説明します。

なぜグリコールなのか

ラジエーターは屋外にあります。最初の霜の夜に、チューブ内の水は凍って膨張し、銅管を割ります。その損傷は春に漏れとなって現れます。水にエチレングリコールを加えると凝固点が下がります(容積比で、25 %で約-10 °C、40 %で約-22 °C、50 %で約-37 °C)。沸点も数ケルビン上がり、高地での加圧されたエンジン回路に役立ちます。プロピレングリコールも同じ働きをして毒性が低く、冷却液が食品や飲料水に達するおそれがある場合に使われますが、その代わりに液体はさらに粘度が高くなります。

エンジンメーカーはさらに踏み込みます。その冷却液は、腐食、キャビテーション、スケールに対する防食剤パッケージを含むグリコール混合液であり、メーカーは混合液とその管理方法を指定します。したがって、エンジン用ラジエーターの冷却液はエンジンメーカーの冷却液であり、ラジエーターはそれに合わせて設計されます。

容量への影響

3つの特性が変わります。50 %エチレングリコール混合液の比熱は水より約15 %低く、同じ温度変化でも1リットルが運べる熱は少なくなります。密度はやや高くなり、粘度は水の2〜4倍で、管内の熱伝達を弱め、圧力損失を増やします。これらを合わせると、グリコール50 %で所定の負荷を放熱するラジエーターは、水の場合より多くの表面積を必要とします(流量と温度によりますが、一般に10〜20 %増)。同じ流量では、冷却液側の圧力損失も高くなります。

約20 %を下回ると、凍結防止が不十分で、防食剤の濃度もエンジン冷却液としては低すぎます。60 %を超えると、混合液の防護性能は向上せず、冷却性能は悪化します。このため、約-22 °Cまでの凍結防止と穏やかな性能低下という点で、40 %が通常の標準であり、寒冷地では50 %が選ばれます。濃度は引合い書に記載する必要があります。水用に設計して50 %のグリコールを充填したラジエーターは、初日から容量不足になります。

仕様の決定、充填、点検

データシートには、冷却液と、容量が前提とする濃度が記載されます。設計では、コイルと流体計算に、運転温度におけるその混合液の物性を使います。膨張タンクは、冷間充填から運転温度までの混合液の膨張量に合わせて選定しますが、これは水の場合より大きくなります。レベルスイッチと圧力キャップは、エンジンメーカーの圧力に従います。

現場では、混合液は清浄な軟水で作ります。エンジンメーカーは通常、硬度と塩化物の量を制限しています。濃度は屈折計で確認し、プレミックス冷却液を使えば間違いを避けられます。グリコールは劣化し、防食剤は消耗します。エンジンメーカーは、試験の間隔と、数年または運転時間ごとの交換を定めています。何度も水だけで補給された回路は、誰にも気づかれないうちに凍結防止を失っています。

要点

グリコールは凍結を防ぎ、沸点を上げます。エンジン冷却液は防食剤を加えます
エチレングリコール40 %は約-22 °Cまで、50 %は約-37 °Cまで保護します
混合液は水より熱容量が小さく粘度が高いため、表面積と圧力損失が増えます
ラジエーターは指定された濃度で設計され、データシートにその濃度が記載されます
膨張タンクは混合液に合わせて選定し、水質はエンジンメーカーの限度に従います
TECSは、すべてのラジエーターとドライクーラーを、実際に入る冷却液に合わせて設計します

製品一覧を見る

冷却液の仕様を決めるには

グリコールの種類:エチレンまたはプロピレン、あるいはエンジンメーカーの冷却液
容積濃度、または防護すべき冬季の最低温度
回路ごとの冷却液流量、入口温度、出口温度
回路ごとの放熱量
エンジンメーカーの圧力損失の限度とシステム圧力
現場の外気条件、標高、設置条件

お問い合わせはこちら Send us files

よくあるご質問

ラジエーターを水だけで運転できますか?

凍結することが決してなく、エンジンメーカーが許可している場合に限ります。ほとんどのメーカーは、凍結とは無関係に、腐食やキャビテーションから保護するための防食剤入りの冷却液を求めています。グリコール用に設計されたラジエーターに水を入れれば、容量は減るのではなく増えます。

グリコール50 %では容量がどれだけ犠牲になりますか?

水と比べて、同じ負荷のラジエーターには10〜20 %程度多い表面積が必要で、同じ流量での冷却液側の圧力損失も明らかに高くなります。正確な値は、流量と温度に応じた設計結果です。

プロピレングリコールのほうが良いのですか?

毒性が低いため、冷却液が食品、飲料水、地面に達するおそれがある場合に重要です。エチレングリコールより粘度が高く、冷却性能はやや劣るため、ラジエーターはやや大きくなります。どちらが許可されるかはエンジンメーカーが指定します。

凍結しない現場では、濃度はどうしますか?

腐食防止のためにエンジンメーカーが指定する濃度で、暑い気候でも30〜40 %であることが多いです。エンジンのないドライクーラーでは、低い濃度や防食剤のみの処理も使えます。

グリコールは膨張タンクに影響しますか?

はい。グリコール混合液は、冷間時から高温時にかけて水より多く膨張するため、タンクは混合液に合わせて選定します。TECSは、指定された冷却液と回路容積に合わせて膨張タンクを選定します。