車の冷却装置には、「サーモスタット」という部品が付いています。冷却水の通り道を切り替える部品なのですが、一体どうやって動いているのでしょうか？詳しく解説していきます。
サーモスタットは冷却水の通り道を調整する部品
エンジンとラジエーターの間で働く
図：メカニズモ（模式図）
エンジンは燃料を燃やすので、動いているとどんどん熱くなります。そこで、エンジンの中に冷却水を流して熱を受け取り、ラジエーターという装置から外へ逃がしているわけです。
ただ、いつでも全力で冷やせばいいという話でもありません。その調整をするのがサーモスタット。温度に合わせて開いたり閉じたりする、冷却水の通り道のふたのような部品です。ラジエーターへ流す水の量を変えて、エンジンの温度を整えます。[1][2]
イラスト：メカニズモ（形・位置の概略）
ポンプが水を送り、サーモスタットが通り道を決める
Maly LOLek / Pompa wody2.jpg / CC BY-SA 3.0
冷却水をぐるぐる回すのは、ウォーターポンプの仕事です。サーモスタットは、その水をどこへ流すか調整する役ですね。
水道で考えると、ポンプは水を送る役、サーモスタットは蛇口に近い役です。しかも、この蛇口は温度に合わせて自分で動きます。運転しながら人が開け閉めしなくていいわけです。
ボルトくん
サーモスタットが閉まったら、エンジンの中の水も止まっちゃうの？
ハグルマ先生
多くの車では、別の短い通り道で水を回し続けますよ。主に調整しているのは、ラジエーターへ流す水の量なんです。
冷たいエンジンは、まず暖める
始動直後は大きく回り道をさせない
図：メカニズモ（模式図）
エンジンをかけたばかりのときは、エンジンも冷却水もまだ冷えています。ここで水をラジエーターへどんどん送ると、せっかく生まれた熱まで外へ逃げてしまいます。
そこでサーモスタットは、ラジエーターへ向かう道を閉じたり、流れる量を減らしたりします。代表的な仕組みでは、水は短い通り道を使ってエンジンへ戻ります。この近道を「バイパス」と呼びます。細かな道順は車によって違います。[1]
暖まったらラジエーターへ流す
図：メカニズモ（模式図）
水の温度が上がると、サーモスタットが少しずつ開きます。するとラジエーターへ流れる水が増え、熱を外へ逃がしやすくなるわけです。
温度がある数字になった瞬間、パカッと全開になるスイッチではありません。開き始めてから十分に開くまで、少しずつ開き具合が変わります。何度でどう開くかは、エンジンに合わせて決められています。[1]
ボルトくん
えっ、わざわざ暖めるの？ エンジンって、冷たいほうがいいと思ってた！
ハグルマ先生
エンジンにも、調子よく働ける温度があるんですよ。冷やしすぎると、燃費が悪くなったり、暖房が弱くなったりすることもあります。
温まるとふくらむ材料で、ふたを動かす
中にはろうの仲間が入っている
1-1111 / 1-1111 Automobile Thermostat 20180929 1730.jpg / CC BY-SA 4.0
図：メカニズモ（模式図）
よく使われるサーモスタットには、小さな容器にワックスという、ろうの仲間が入っています。これが水の熱で温まると、ふくらみます。
そのふくらむ力が中の棒を押し、ばねを押し返して、ふたを開けます。冷えるとふくらみが小さくなり、ばねの力で閉じる方向へ戻ります。「温まったから、冷やす道を開けるぞ！」という動きを、材料の性質で作っているわけですね。[2]
電気で暖めて、開くタイミングを変えるタイプもある
図：メカニズモ（模式図）
電気で調整するタイプには、ワックスの近くに小さなヒーターを付けたものがあります。車のコンピューターがヒーターを動かし、エンジンの頑張り具合などに合わせて、開くタイミングを変えます。
このタイプも、ふたを動かす力はワックスがふくらむことで生まれます。電線が付いているからといって、必ずモーターでふたを引っ張っているわけではありません。[2]
ボルトくん
電気で動くタイプは、電気が弁をぐいっと引っ張るの？
ハグルマ先生
ワックスを電気で暖めるタイプもあるんです。「電気で何を動かしているか」を見ると、分かりやすいですよ。
閉まりっぱなしでも、開きっぱなしでも困る
閉じたまま動かなくなると、熱くなってもラジエーターへ十分な水を送れず、エンジンが熱くなりすぎることがあります。反対に開いたままになると、暖まるのに時間がかかったり、暖房が弱くなったりする場合があります。[1]
ただ、水温がおかしいからといって、原因が必ずサーモスタットとは限りません。冷却水が足りない、ポンプがうまく動かない、風を送るファンが止まっている、といった原因もあります。
高い水温を知らせる警告や蒸気が出たときは、安全な場所に止まり、取扱説明書の指示を確認して救援を相談しましょう。熱い状態で冷却水のキャップを開けると、熱い液体や蒸気が噴き出す危険があります。[3]
外してしまえば、もっと冷えるの？
「ふたが邪魔なら、取ってしまえばよさそう」と思うかもしれません。でもサーモスタットには、水の道順を整える仕事もあります。
ラジエーターへの道を開くときに、近道のほうを閉じる仕組みもあります。そのため、外すと水が予定どおりに流れなくなる場合があるんです。[1]
低い温度で開く部品へ交換するときも、車との相性を確認します。水温の問題は、冷却装置全体を点検して原因を探しましょう。
ボルトくん
通り道は、ぜんぶ開けっぱなしにしておけばいいと思ってたよ！
ハグルマ先生
水は流れていればいいというだけでもないんです。暖めたいときと冷やしたいときで、通ってほしい道が変わりますからね。
よくある疑問
水温を表示するセンサーと同じものなの？
別の部品です。サーモスタットは温度に合わせて水の通り道を変えます。水温センサーは温度を測り、メーターやコンピューターへ知らせる役です。
何度で開くものを付ければいいの？
その車やエンジンに指定された部品を使います。どの車にも合う「正解の温度」が一つあるわけではありません。
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ラジエーターの仕組み：冷却水から外気へ熱を渡す部分を解説しています。
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エンジンの仕組み：燃料を燃やすことで熱が生まれる流れを確認できます。
参考資料
- MAHLE「Compact knowledge Vehicle cooling」：温度調整、バイパス回路、サーモスタット。
- MAHLE「Two in one how a map-controlled thermostat works」：ワックス、ばね、ヒーターによる作動。
- JAF 赤色の水温警告灯が点灯・点滅している場合：過熱時の停止、再始動を避けること、救援の相談。
アイキャッチ写真：1-1111 / 1-1111 Automobile Thermostat 20180929 1730.jpg / CC BY-SA 4.0
