冷却液

冷却剤とは、システムの温度を下げたり調整したりするために使用される、通常は液体の物質です。理想的な冷却剤は、高い熱容量、低い粘度、低コストであり、無毒で化学的に不活性であり、冷却システムの腐食を引き起こしたり促進したりしないものです。用途によっては、冷却剤が電気絶縁体であることも求められます。

自動車やHVAC用途では一般的に「冷却液」という用語が使われますが、工業プロセスでは、高温および低温の製造用途で熱伝達流体という技術用語がより頻繁に使われます。この用語には切削油も含まれます。工業用切削油は、水溶性冷却液と純粋な切削油に大別されます。水溶性冷却液は水中油型エマルジョンです。油分含有量は、油分ゼロ（合成冷却液）から様々です。

この冷却材は、液体または気体の状態を維持することも、相転移を起こして潜熱によって冷却効率を高めることもできます。後者は、周囲温度よりも低い温度を実現するために使用される場合、一般的に冷媒として知られています。

冷却液リザーバーは、冷却システム内の冷却液の溢れを回収します。^{[ 1 ]}

空気は一般的な冷却材の一つです。空気冷却では、対流による空気の流れ（受動冷却）を利用するか、ファンを使った強制循環を利用します。

水素は高性能な気体冷却材として用いられています。その熱伝導率は他のどの気体よりも高く、比熱容量が大きく、密度が低いため粘度も低く、風損を受けやすい回転機械にとって有利です。水素冷却式ターボ発電機は、現在、大規模発電所において最も一般的な発電機となっています。

ガス冷却式原子炉では、不活性ガスが冷却材として使用されます。ヘリウムは中性子を吸収して放射性物質になる傾向が低いという特徴があります。二酸化炭素はマグノックス炉やAGR炉で使用されます。

六フッ化硫黄は、一部の高電圧電力システム（遮断器、スイッチ、一部の変圧器など）の冷却および絶縁に使用されます。

蒸気は、気体状で高い比熱容量が必要とされる場合や、温水の腐食性が考慮される場合に利用できる。

一部の冷却剤は、同じ回路内で液体と気体の両方の形態で使用され、流体の非相変化熱容量に加えて、沸騰/凝縮相変化の高い比潜熱、蒸発エンタルピーを利用しています。

冷媒は、液体と気体の間で相変化を起こし、低温に達するために使用される冷却剤です。ハロメタンがよく使用され、最もよく使われたのはR-12とR-22で、液化プロパンやR-134aなどの他のハロアルカンと併用されることがよくありました。無水アンモニアは大規模な商業システムでよく使用され、二酸化硫黄は初期の機械式冷蔵庫で使用されていました。二酸化炭素（R-744）は、自動車、家庭用エアコン、業務用冷凍機、自動販売機などの空調システムの作動流体として使用されています。優れた冷媒の多くは、環境上の理由から段階的に廃止されています（CFCはオゾン層への影響のため、現在では後継冷媒の多くが地球温暖化のため規制を受けています。例えばR134aなど）。

ヒートパイプは、冷媒の特殊な応用例である。

水は、例えば沸騰水型原子炉などで、このような形で利用されることがある。相変化効果は意図的に利用される場合もあれば、有害となる場合もある。

相変化材料は、固体と液体の間の別の相転移を利用する。

液化ガスは、蒸発によって温度が維持されることが多いため、ここに落下したり、冷媒に取り込まれたりすることがあります。実験室でよく見られる最も有名な例は液体窒素です。相変化は冷却された界面で起こるのではなく、対流または強制流によって熱が伝達される液体の表面で起こる可能性があります。

水は最も一般的な冷却剤です。その高い熱容量と低コストにより、適切な熱伝達媒体となっています。通常、腐食防止剤や不凍液などの添加剤とともに使用されます。不凍液は、適切な有機化学物質（多くの場合、エチレングリコール、ジエチレングリコール、またはプロピレングリコール）を水に溶解した溶液で、水系冷却剤が0  ℃以下の温度に耐える必要がある場合、または沸点を上げる必要がある場合に使用されます。ベタインは同様の冷却剤ですが、純粋な植物ジュースから作られており、毒性がなく、環境的に廃棄が困難ではないという点が異なります。^{[ 2 ]}

• 非常に純度の高い脱イオン水は、電気伝導率が比較的低いため、一部の電気機器、特に高出力送信機や高出力真空管の冷却に用いられる。
• 重水は、一部の原子炉で使用される中性子減速材であり、冷却材としても二次的な役割を果たします。最も一般的なタイプである沸騰水型原子炉と加圧水型原子炉を含む軽水炉は、通常の（軽）水を使用します。CANDU型原子炉などの一部の設計では、両方のタイプを使用します。非加圧カランドリアタンク内の重水は減速材および補助冷却材として、軽水は主要な熱伝達流体として使用されます。

ポリアルキレングリコール（PAG）は、高温で熱的に安定しており、酸化に対する耐性が高い熱伝達流体として使用されます。現代のPAGは、無毒性で無害なものもあります。^{[ 3 ]}

切削油は、金属加工機械の冷却剤であり、潤滑剤としても機能します。

水が適さない用途では、油がよく使用されます。油は水よりも沸点が高いため、容器やループシステム内に高圧をかけることなく、かなり高い温度（摂氏100度以上）まで加熱できます。^{[ 4 ]}多くの油は、熱伝達、潤滑、圧力伝達（作動油）、場合によっては燃料、あるいはこれらの機能の複数を同時に含む用途があります。

• 鉱物油は、多くの機械式ギアにおいて冷却剤と潤滑剤の両方の役割を果たします。ヒマシ油などの植物油も使用されることがあります。沸点が高いため、鉱物油は家庭用の携帯型電気ラジエーター式暖房器具や、工業プロセスにおける加熱・冷却用の密閉型システムにも使用されています。また、鉱物油は非導電性であるため、短絡や部品の損傷を防ぎ、PCシステムなどの液浸式システムにも広く用いられています。
  • ポリフェニルエーテル油は、高温安定性、極めて低い揮発性、固有の潤滑性、および／または耐放射線性が求められる用途に適しています。パーフルオロポリエーテル油は、より化学的に不活性なタイプです。
  • ジフェニルエーテル（73.5％）とビフェニル（26.5％）の共晶混合物は、広い温度範囲と400  ℃までの安定性を持つため使用される。
  • ポリ塩化ビフェニルとポリ塩化ターフェニルは、低可燃性、耐薬品性、疎水性、良好な電気特性のため、熱伝達用途で好まれていましたが、毒性と生体蓄積性のため、現在では段階的に廃止されています。
• シリコーンオイルやフッ素系オイル（フルオリナートなど）は、幅広い使用温度範囲で好まれる。しかし、高価格であるため、用途が限られる。
• 変圧器油は、高出力変圧器の冷却および追加の電気絶縁のために使用されます。一般的には鉱物油が使用されますが、特殊な用途にはシリコーン油が使用されます。ポリ塩化ビフェニルは、かつて古い機器で広く使用されていましたが、現在では汚染のリスクがある可能性があります。

燃料はエンジンの冷却剤として頻繁に使用されます。冷たい燃料がエンジンの特定の部分を流れ、廃熱を吸収して燃焼前に予熱されます。航空機エンジンでは、灯油やその他のジェット燃料がこの役割を担うことがよくあります。ロケットエンジンのノズルを冷却するためには、液体水素が使用されます。

無水冷却液は、従来の水やエチレングリコール冷却液の代替として使用されます。水よりも沸点が高い（約370°F）ため、この冷却技術は沸騰を防ぎます。また、この液体は腐食も防止します。^{[ 5 ]}

フロンは、例えば電子機器の浸漬冷却によく用いられていた。

用途によっては、固体材料が冷却材として使用される。これらの材料は蒸発させるのに高いエネルギーを必要とし、そのエネルギーは蒸発したガスによって運び去られる。この方法は、宇宙飛行、大気圏再突入時のアブレーションシールド、ロケットエンジンのノズル冷却などに広く用いられている。また、アブレーションコーティングを施す構造物の防火対策にも同様の方法が用いられている。

ドライアイスや氷水も、冷却対象物に直接接触させることで冷却剤として使用できます。場合によっては、追加の熱伝達流体を使用することもあり、氷水やアセトン中のドライアイスはよく用いられる組み合わせです。

アポロ計画では、宇宙服の冷却に水の氷の昇華が利用された。

ほとんどの温血動物は、一定の体温を維持するために冷却剤に頼っています。最も一般的なものの1つは哺乳類に見られ、体内で塩水が放出され、それがすぐに蒸発します。^{[ 12 ]}

• Wiktionaryにおける冷却剤の辞書定義