ウォーターポンプとサーモスタットとは?冷却水を供給するポンプと水温を自動調整するバルブ【バイク用語辞典:冷却編】

■ウォーターポンプは、クランクシャフトに連動して冷却水を各部に供給するポンプ

● エンジンの冷却水出口に配置される、冷却水温度を制御する切替バルブ

水冷エンジンの冷却システムは、ラジエターに加えて、冷却水を循環させる冷却ポンプ、冷却水の流れを制御するサーモスタット、ラジエターの冷却機能を補足する冷却ファンが重要な役割を果たしています。

それぞれの構造と働きについて、解説していきます。

●ウォーターポンプの働き

水冷システムの冷却水を循環させるのがウォーターポンプです。エンジン下部の側面に組み込まれ、クランクシャフトに連動して回転します。

通常、ウォーターポンプは、板金や樹脂製のインペラ型のポンプが採用されます。エンジン回転が上がるほどポンプ回転も上昇してポンプ流量が増え、冷却能力が向上します。一方、エンジン回転が低下すると流量は低下しますが、エンジンの発熱量も減少するため、熱量収支はある程度バランスします。

●サーモスタットの働き

ラジエターに流れる冷却水温度を制御して適正な冷却水温を維持し、また、水路を切り替えて暖気時間の短縮を図るのがサーモスタットの役目です。ワックスが温度によって膨張することを利用してバルブを開閉するワックス・ペレット型が主流です。

サーモスタットの開閉機構は以下の通りです。開閉を繰り返すことで、冷却水温を目標の設定温度(80℃前後)に維持します。

冷却システム概念図
冷却システム概念図

・サーモスタット閉
冷却水が冷えているときは、ペレット内のワックスも固体のままでバルブが閉じています。始動直後はエンジンの冷却水温が低いので、冷却水の温度上昇を促進するためにラジエターを通さず、エンジン内のウォータージャケットだけで循環させて暖気を促進します。

・サーモスタット開
冷却水温度が高くなると、固体のワックスが溶けて液体となって膨張します。膨張すると、合成ゴムが圧縮されてスピンドルを押出します。スピンドルはケースと一体で固定されているので、ペレットが動かされケースとペレット間に隙間が発生します。この隙間がバルブ開の状態です。

サーモスタットの作動原理
サーモスタットの作動原理

サーモスタットが開くとラジエターへの水路が開き、暖まった冷却水はラジエターで冷却されます。その後、冷やされた冷却水はエンジンに戻って内部を冷却して、再びラジエターへと循環を繰り返します。

●冷却ファン

冷却水は、基本的にはラジエターに当たる走行風によって冷却されますが、アイドルや低速運転、または停止しているときには走行風を得ることができません。さらに酷暑のような高温時は、ラジエターによる冷却が期待できません。

そこで、ラジエターに強制的に風を送る冷却ファンが必要になります。冷却ファンには、エンジン駆動と電動駆動がありますが、バイクでは電動ファンが使われます。冷却能力が低下して冷却水温度が既定温度(例えば95℃)に達すると、サーモスイッチによって電動ファンが作動してラジエターに風を送ります。


冷却水のエンジンからの受熱がラジエターによる放熱を上回るとオーバーヒートになり、逆に受熱が放熱を下回るとオーバークールになります。いずれもエンジンにとっては致命的なトラブルですが、ウォーターポンプやサーモスタット、冷却ファンなどが機能することによって、受熱と放熱をバランスさせて適正な温度に維持しているのです。

(Mr.ソラン)

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