どの発電機セットも、燃料のエネルギーのうち電力に変換できるのは一部にすぎません。残りは排気、ジャケット冷却水、給気、潤滑油を通じて熱としてエンジンから放出され、液体回路が運ぶ熱の大部分はラジエーターによって外気へ放熱しなければなりません。騒音、スペース、機関室の温度、プラントのレイアウトなどの理由でラジエーターをエンジンの正面に直接設置できない場合、その役割を担うのがリモートラジエーターです。本記事では、リモートラジエーターの仕組み、最新のエンジンの多くが2つの冷却回路を必要とする理由、そして現場で信頼性の高いラジエーター選定を行うためのポイントを解説します。
リモートラジエーターは専用の電動ファンを備えた熱交換器で、エンジンから離れた場所、すなわち屋上、発電機室の脇、鉄骨架台の上、コンテナの横などに設置されます。エンジンの冷却水は配管を通じてラジエーターへ送られ、フィン付きコイルを通して吸い込まれる、または押し込まれる空気に熱を渡し、エンジンへ戻ります。ファンはエンジンではなく電気で駆動されるため回転数を独立して制御でき、部分負荷時の静音運転や補機動力の低減が可能になります。
TECSは、周囲に十分な空間がある設置向けの横型リモートラジエーター、機関室やルーバー壁向けの縦型リモートラジエーター、そして限られた設置面積に多数のユニットを並べる場合のV型ラジエーターを製造しています。
エンジンにLT回路とHT回路がある理由
大型のディーゼルエンジンやガスエンジンでは、通常、冷却を2つの回路に分けています。
- 高温（HT）回路は、シリンダージャケットとシリンダーヘッド、つまりジャケット冷却水を冷却します。高温で運転されるためエンジンの効率が保たれ、その熱は排熱回収にとって価値のあるものになります。
- 低温（LT）回路は、ターボチャージャー後の給気を冷却し、多くの場合は潤滑油も冷却します。給気が冷たいほどシリンダー内の空気密度が高まって出力が向上し、ガスエンジンではノッキングの防止にもつながります。
LT/HTラジエーターは両回路を1つのケーシングに収め、コイル、ヘッダー、接続口をそれぞれ独立させたうえで、同じファンで冷却します。空気は通常、まずLTセクションを、次にHTセクションを通過するため、低温側の回路が最も冷たい空気を受けられます。2台の別々のクーラーとしてではなく、2つのセクションを一体で設計することで、空気とスペースをより有効に活用できます。
信頼性の高い選定を左右する要素
試験台では問題なく動作するラジエーターでも、選定時に現場条件を無視すれば実際の運用で性能を発揮できないことがあります。特に重要なポイントは次のとおりです。
- エンジンメーカーのデータ - 各回路の放熱量、冷却水流量、入口・出口温度、許容圧力損失。ラジエーターはエンジンに合わせて設計するものであり、その逆ではありません。
- 実際の外気条件 - 現場で想定される最高気温、標高（空気が薄いほど運べる熱は少なくなります）、湿度。
- 冷却液 - 水またはグリコール混合液。その物性によって伝熱と圧力損失が変わります。
- 設置条件 - 近くの壁、他のラジエーター、排気出口によって温風が吸込み側へ戻ることがあり、ダクトやルーバーはファンが克服すべき抵抗を増やします。
- 騒音規制値 - 規定距離における騒音レベルで、ファンの台数、回転数、種類を左右します。
- 設置環境 - 沿岸部、砂漠、粉塵の多い現場、化学プラントでは、適切なフィン材、コーティング、ケーシングが求められます。
リモート式か、エンジン搭載式か
多くの発電機セットでは、同じベースフレームに搭載したエンジン駆動の機械駆動式ラジエーターが最もシンプルな解決策です。一方、機関室で冷却空気を処理できない場合、騒音を屋外に留める必要がある場合、複数のエンジンを並べて設置する場合、あるいは熱を暖房用に回収して余剰分だけを放熱したい場合には、リモートラジエーターがより適した選択となります。
まとめ
リモートラジエーターが発電所のコストに占める割合は小さいものの、信頼性においては大きな役割を担います。最も暑い日に放熱しきれなければ、エンジンは出力低下や停止に追い込まれます。LT回路とHT回路、現場条件、設置条件を1つの設計課題として扱うことこそが、発電機セットを定格出力で運転し続ける鍵です。TECS Engineeringは、プロジェクトごとのエンジンデータと現場条件に合わせてリモートラジエーターを設計します。お問い合わせはこちら。
