クルマのヒーター完全ガイド: 暖房の仕組みから弱点まで
車を知りたい
先生、ヒーターについて説明を読んだのですが、水冷エンジンは冷却水で温風を作るのに、どうして寒冷地だと暖房が効きにくくなるんですか？
自動車研究家
良い質問ですね。水冷エンジンは、エンジンの熱で温められた冷却水を使ってヒーターコアを温め、温風を作っています。しかし、寒冷地では外気温が低いので、冷却水が十分に温まりにくくなってしまうんです。
車を知りたい
なるほど。じゃあ、冷却水が温まるまで時間がかかってしまうんですね。ディーゼルエンジンは特に温まりにくいと書いてありましたが、なぜですか？
自動車研究家
その通りです。ディーゼルエンジンは燃費が良い反面、ガソリンエンジンに比べて発熱量が少なく、特に軽負荷時は水温が上がりにくいんです。そのため、ディーゼルエンジン車には、より早く温風を出すための補助暖房装置が付いていることが多いんですよ。
ヒーターとは。
自動車用語の「ヒーター」とは、エンジンの熱を利用して車内を暖める装置のことです。水冷エンジン車では、エンジンの熱で温められた冷却水をヒーターコアと呼ばれる熱交換器に循環させて温風を作り出します。しかし、寒冷地では冷却水の温度が十分に上がらず、暖房効果が弱くなることがあります。特にディーゼルエンジンは、負荷が低い状態だと水温が上がりにくいため、補助的な暖房装置を取り付けるなどの対策が必要です。一方、現在ではほとんど見られなくなった空冷エンジン車の場合、冷却水の代わりに排気ガスを熱交換器に通過させて車内を暖めます。ただし、ガスは水に比べて熱伝達率が低いため、空冷エンジン車の暖房性能は低いのが現状です。
ヒーターの仕組み: エンジンの熱を有効活用
冬のドライブで欠かせない車のヒーター。実はその仕組みは、エンジンの熱を上手に利用したものです。 エンジンは燃料を燃焼させる際に多量の熱を発生させますが、その熱の約30％は冷却水によって回収され、ラジエーターへと送られます。 ヒーターはこの熱を有効活用し、冷却水を循環させることで温めた熱を車内に送り込みます。 つまり、ヒーターはエンジンが温まっていなければ十分な効果を発揮できないということになります。
水冷エンジンにおけるヒーターの働き
水冷エンジンを搭載したクルマでは、エンジンの冷却水がヒーターの熱源として利用されています。エンジンが稼働すると高温になった冷却水がラジエーターやウォーターポンプを通じて循環しますが、その一部がヒーターコアと呼ばれる小さな熱交換器へと送られます。
ヒーターコアは、エアコンのユニットと同様に、ブロアファンによって車内に風を送る経路に設置されています。ブロアファンを作動させると、温められたヒーターコアを通過する際に冷たい外気が暖められ、温風となって車内に送風される仕組みです。
つまり、水冷エンジンのヒーターは、エンジンの熱を有効活用することで、燃料消費を抑えながら車内を暖めることができる、効率的な暖房システムと言えるでしょう。
ディーゼル車と寒冷地での暖房問題
ディーゼル車は燃費の良さから人気ですが、寒冷地では暖房が効きにくいという声も聞かれます。これは、ガソリン車に比べて排気ガスの温度が低いことが原因です。
ガソリン車では、エンジンの冷却水が温まるのと同時に、高温の排気ガスを利用してヒーターコアと呼ばれる装置で温風を作り出します。一方、ディーゼル車は排気ガスの温度が低いため、寒冷地ではエンジンが温まるまでに時間がかかり、車内が暖まりにくいという現象が起こるのです。
この問題を解決するために、ディーゼル車には様々な工夫が凝らされています。例えば、PTCヒーターと呼ばれる電気ヒーターを搭載し、エンジン始動直後から温風を発生させる機能や、排気熱を効率的に利用するヒートマネジメントシステムなどが採用されています。
ディーゼル車を選ぶ際には、こうした寒冷地対策が施されているかどうかも重要なポイントと言えるでしょう。
空冷エンジンでの暖房: 排気熱の活用と課題
空冷エンジンを搭載した車では、水冷エンジンとは異なり、冷却水で温められた熱を利用できません。そこで、エンジンの排気熱を暖房に活用する方法が一般的です。
排気管の一部に熱交換器を設け、そこにファンで外気を取り込み、排気熱で温めて車内に送風します。しかし、この方式にはいくつかの課題も存在します。
まず、暖房効果が得られるまで時間がかかる点が挙げられます。エンジンが温まり、排気熱が十分な温度に達するまでには、ある程度の時間が必要です。特に寒冷地では、暖房が効き始めるまでに時間がかかり、車内が暖まるまで待つ必要があります。
また、温度調節の精度が低いことも課題です。空冷エンジンでは、冷却水の温度を調整するサーモスタットのような機構がないため、排気熱の温度制御が難しいです。そのため、車内温度を細かく調整することができず、暑くなりすぎたり、寒すぎたりすることがあります。
さらに、排気ガスによる臭いの問題も無視できません。熱交換器に不具合があると、排気ガスが車内に漏れてくる可能性があり、健康上の問題を引き起こす可能性もあります。
これらの課題から、空冷エンジンを搭載した車では、水冷エンジン搭載車に比べて暖房性能が劣ると言わざるを得ません。しかし、近年では技術の進歩により、これらの課題を克服しようとする動きも見られます。
ヒーターを効率的に使うコツ
冬のドライブを快適にするためには、ヒーターを効率的に使うことが重要です。エンジンが温まるまでは暖房効果が低いため、まずはエンジンを始動してしばらく走行しましょう。 エアコンのA/Cスイッチはオフにすることで、燃費向上に繋がります。曇りが気になる場合は、デフロスターと併用するのがおすすめです。
走行中は、外気導入ではなく内気循環モードにすることで、温まった空気を車内に保つことができます。また、風向きを顔や足元に集中させることで、効率的に温まることができます。設定温度は高すぎると眠気を誘う可能性があるので、快適と感じる温度に調整しましょう。
停車中も暖房を使う場合は、アイドリングではなく停車暖房の利用を検討しましょう。アイドリングは燃費が悪化するだけでなく、環境にも悪影響です。最近では、多くの車種にシートヒーターやステアリングヒーターなどの快適装備が搭載されています。これらの機能を併用することで、より快適に冬を過ごすことができます。