ベーパーロック現象

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ベーパーロック現象(ベーパーロックげんしょう、英語: vapor lock)とは、液体が加熱され生じた泡により液体の流動や圧力の伝達が阻害される現象のこと[1][2][3]ヴェイパーロック現象とも。典型例としては、自動車フットブレーキ液圧系統内部にブレーキフルード過熱による沸騰気泡蒸気)が生じる現象として知られる。この状態でブレーキペダルを踏んでも気泡が圧力を吸収してしまいブレーキの効きは著しく悪化する。

自動車[編集]

自動車などのブレーキに採用されている液圧式ブレーキではある程度避けられない現象で、強い頻繁なブレーキ操作、または長い制動での際に発生する。これは、ブレーキに使われている摩擦材が持った熱の冷却が間に合わずにブレーキキャリパ(またはホイールシリンダー)が過熱し、制動力を伝達するブレーキフルード中の水分が沸騰してしまい、ブレーキ配管内に気泡(蒸気)が発生することによって起こる。

液体はほとんど圧縮されないため効率良く圧力を伝えることができるが、気体凝縮するまで体積を減らし続けるため、ブレーキペダルを踏んでも気泡が小さくなることでその動きが吸収されてしまい、ブレーキ液の圧力はほとんど変化しない。そのため、ブレーキペダルからの力がキャリパピストン(ホイールシリンダーピストン)まで伝わらなくなり、結果としてブレーキが効かなくなる。この状態を、ベーパーロック現象と呼ぶ。症状としては、それまで踏み応えのあったブレーキペダルの反力が無くなり、数回ポンピングしても制動力が立ち上がらない状況となる。

油圧式のパワーステアリングはポンプでフルードを絶えず循環させており、リザーブタンクに戻る際に圧力が開放されて大きな気泡が消えることが多くまた上昇温度はブレーキフルードよりも小さいため[4]、それほど深刻な状況とはならないが、フルードの過熱が激しい場合は油圧回路内に混入する気泡が増え、アシスト力が伝わらなくなる。

ベーパーロックは、主に、高速域での強いブレーキングや、長い下り坂でのフットブレーキの使用過多により発生する。フットブレーキを解除することで、多くの場合は走行風により冷却され、やがて回復する。長い下り坂などでは、あらかじめ速度を落とすことや、低めのギアを選び、エンジンブレーキ回生ブレーキや、その他の補助ブレーキ(排気ブレーキリターダ)による抑速を効果的に利用することで、フットブレーキへの依存度が低くなり、ベーパーロックを予防できる。

予防[編集]

エンジンブレーキの使用[編集]

主に、長い下り坂でのフットブレーキの使用過多により発生することから、エンジンブレーキによる制動を効果的に使用することで予防できる。マニュアル(MT)車では、アクセルを緩めることで自然にエンジンブレーキによる減速が発生するが、オートマチック(AT)車では、アクセルを緩めても速度や道路の状態によっては自動的に(高いギアへの)変速が起こるためエンジンブレーキが利きにくく、ブレーキ過熱に陥りやすい。しかしながら、OD OFFやホールドスイッチによりオーバードライブへの変速を阻止したり、セレクタを「ドライブ」(D)から、より低い「セカンド」(2)や「ロー」(L)などのポジションへ合わせたりすることで、エンジンブレーキを利かせることは可能である。

ブレーキ液の交換[編集]

グリコール系のブレーキフルードは吸湿性が非常に高く、水分を含むと沸点が著しく下がり(JIS 3種、DOT 3、BF-3クラスのフルードは、良い状態で沸点が200℃以上であるが、水分を含むにつれ、限りなく140℃に近づいていく)、それほど強いブレーキングでなくてもベーパーロックが発生しやすく、その後も気泡が消えにくくなるため、ブレーキ力が回復しない。それを避けるため、走行距離が少なくても定期的にフルードを交換する必要がある。また、DOT3に比べDOT4、さらにDOT5など、より沸点の高いブレーキフルードほど水分による影響を受けやすく、性能の低下も大きくなるため、交換周期に気を配る必要がある。

対処[編集]

長い下り坂でベーパーロックが起こったときの、現実的な対応方法は、

  1. エンジンのオーバーレブ(過回転)に注意し、変速機ギアを段階的に下げ(シフトダウンし)、エンジンブレーキにより徐々に速度を抑える。MTの場合は長めの半クラッチで、エンジンや駆動系への過大な入力と駆動輪の無用な滑走を防ぐ。ATの場合は、内部機構を保護する目的で設定速度以上での低いギアへの手動変速を受け付けないため、以下の方法で速度を落とした後にシフトダウンする。
  2. ハンドブレーキを併用する。(一気に引くとタイヤロックが起きてスリップの原因になるので少しずつ引く。)
  3. この間、フットブレーキへの依存を止め、しばらく冷却し、回復を待つ。

などがあり、最終手段としては、道路沿いに設置されている待避所へ突入させるなどの物理的な方法により自動車を停止させる。自動車ではガードレールなどにすり寄せて緊急に停止させる方法もある。

二輪車では重量が軽く、乗員の体が露出しており、またシートベルトなどで固定もされていないため、ガードレールへの接触はもちろん、路外や待避所への突入にも危険が伴う。エンジンブレーキでできるだけ減速させておく必要がある。

吸湿性の無いシリコーン系のブレーキフルードがあるが、これにはベーパーロックを防ぐ効果も目的もない。シリコーン系を使うように指定されていない限り、使うべきではない。

脚注[編集]

  1. ^ Tay FR, Gu LS, Schoeffel GJ, et al: Effect of vapor lock on root canal debridement by using a side-vented needle for positive-pressure irrigant delivery. J Endod, 36:745-750, 2010., doi:10.1016/j.joen.2009.11.022
  2. ^ 木村誓、村井幸一、燃料協会誌 56巻 (1977) 9号 p.732-742, doi:10.3775/jie.56.9_732
  3. ^ 環境に貢献するガスタービン燃焼器技術 三菱重工技報 Vol.46 No.2(2009) (PDF)
  4. ^ 自動車用潤滑油について

関連項目[編集]

外部リンク[編集]

  • Vera J, Arias A, Romero M: Dynamic movement of intracanal gas bubbles during cleaning and shaping procedures: the effect of maintaining apical patency on their presence in the middle and cervical thirds of human root canals-an in vivo study. J Endod, 38:200-203, 2012., doi:10.1016/j.joen.2011.10.026