クーラントリザーバタンク
クーラントリザーバタンクは、内燃機関やハイブリッド車の冷却系で膨張・収縮するクーラント液を安全に受け止め、系内の圧力と液量を安定化させる容器である。冷間から高温までの体積変化を吸収し、エア抜きや補給を容易にすることで、冷却系のキャビテーションやオーバーヒート、エアロックの発生を抑制する。レベルセンサや加圧キャップを備えるタイプも多く、保守点検の基点としても機能する。
役割と原理
クーラントリザーバタンクは温度上昇に伴うクーラントの膨張分を一時的に受け、冷却時には収縮分を系へ戻す。これによりラジエーターやウォーターポンプの吐出圧変動を緩和し、シール部の負担を軽減する。ブリーザから気泡を導入して滞留させる設計では、気液分離（デガス）も担い、冷却水路のエア滞留を抑えることで熱交換効率を維持する。
種類（オーバーフロー型とデガスタンク）
非加圧のオーバーフロー型は、ラジエーターキャップのリリーフ開弁時に排出された冷却液を受ける単純な容器で、減圧時に復帰する。一方、デガス（サージ）タンクは系の一部として常時循環し、タンク自体を加圧系に含める。後者は微細気泡の分離や温度安定性に優れ、高出力エンジンや過酷環境で採用される。
構造要素と材料
- 本体：耐熱・耐薬品性に優れたPP、PA66+GFなどの樹脂を主とし、透明度を確保して残量確認を容易にする。
- キャップ：圧力リリーフと負圧弁を内蔵し、設定圧で排圧、冷却時に逆止して吸気・復帰を行う。
- バッフル：走行中のスロッシングを抑制し、確実な吸い込みと気液分離を助ける。
- センサ：フロート式や導電式のレベルセンサが警告灯と連動する。
圧力管理とキャップの機能
キャップの設定圧は一般に約80〜110kPa程度で、冷却液の沸点を引き上げることでマージンを確保する。リリーフ弁は過圧を排出し、負圧弁は冷却収縮時に外気またはタンク液を吸い戻す。これによりサーモスタット開閉時の圧力ショックを緩和し、系全体の安定動作に寄与する。
流路設計と配置
デガスタンクでは、ラジエーター上部やシリンダヘッド高所からブリーザラインを取り、タンク上部で気液分離を行う。リターンはポンプ吸込側に接続して気泡の再混入を避ける。配置は補機の保守性、重量配分、衝突安全を考慮し、熱源からの放射を避けつつホース長を短く保つ。関連部品としてラジエーターホースやヒーターホースの取り回し最適化が重要である。
容量設計と安全余裕
容量は冷却系総量、最高温度、傾斜条件、スロッシングを考慮して定める。最低液面でも吸込口が露出しない形状とし、傾斜試験・加速度試験でエア巻き込みを評価する。冷却能力に対するマージンは、渋滞・高地・高外気温での連続運転を想定して設定する。
材料耐久と環境対応
樹脂は長期の熱酸化・加水分解・クーラント添加剤への耐性が必要である。PA系は強度に優れるが吸水膨潤に配慮する。PPは軽量で加工性に優れる。可塑剤やリサイクル比率の管理、TEMPERATURE CYCLE、SALT SPRAY、UV耐候などの試験で劣化を検証する。EV/HEVでは電動化に伴い電動ウォーターポンプや低導電クーラントとの適合も求められる。
製造方法と品質
- ブロー成形：中空一体でスロッシング抑制形状を作りやすい。透過性も確保しやすい。
- 射出＋溶着：上下ハウジングをホットプレートや超音波で溶着し、取付ボス精度を確保する。
- 品質保証：耐圧・気密試験（エアリーク）、ヒートショック、落下、振動、化学耐性、キャップ開弁圧の全数・抜取り管理を行う。
センサと診断
レベル低下は過熱や漏れの初期兆候であり、レベルセンサ信号はメータやECUに取り込まれる。OBD上は過熱・冷却系故障としてDTCが管理されることが多い。関連してラジエーターファン制御の不具合や、ヒータコア内のエア噛みも診断対象である。
保守・点検の要点
- 液面：COLD/HOTマークの範囲内を維持する。頻繁な減少は漏れや燃焼ガス混入の疑い。
- 外観：樹脂の黄変、クラック、白化、溶着部のにじみを点検する。
- キャップ：開弁圧の劣化は早期沸騰やホース膨張を招くため、交換推奨距離を目安に予防整備する。
- ホース：硬化・膨張・クランプ痕のずれを確認し、必要に応じてラジエーターや配管系と併せて交換する。
故障モードと対策
樹脂タンクの微小クラックや溶着部のピンホールは、温間でのにじみとして現れる。キャップ弁の固着は圧力異常やリザーバ溢れを伴う。ブリーザ詰まりはエア抜け不良を招く。対策として材料グレードの見直し、リブ補強、バッフル形状最適化、キャップ弁材の耐薬品性向上などを行う。
関連部品との関係
クーラントリザーバタンクは、熱源から熱を受けるエバポレータとは系統が異なるが、車室側熱交換器であるヒータ回路と連動して液流量・圧力に影響を与える。冷却系全体では、サーモスタットの開度、ウォーターポンプの流量、ラジエーターファンの風量が相互に作用する。
設計・法規・リサイクル
車両衝突時の二次被害抑制のため取付強度と破断様式を設計し、環境規制に合わせて材料のVOCや重金属を管理する。リサイクル設計では単一材料化や刻印表示、分別容易性を考慮する。サービスマニュアルには補充手順、エア抜き手順、トルク規定（クランプ・ブラケット）を明記して整備性を担保する。
設計チェックリスト（抜粋）
- 容量：系総量に対し膨張分＋安全余裕を確保
- 圧力：キャップ開弁圧・負圧弁特性の設定
- 配置：高所配置、ブリーザ経路の勾配と滞留防止
- 耐久：熱老化、薬品、振動、UVの実車条件フィット
- 品質：全数気密、トレーサビリティ、外観基準