ペットのクーラー『ペットの冷房器』のヒンヤリ感を科学する。
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ペットのクーラー『ペットの冷房器』のヒンヤリ感を科学します。
↑ ペットたちがいつまでも好きなだけ涼むことができるヒンヤリするプレートです。
【目次】
§1.自分の熱が物に移動したときに感じるヒンヤリ感
§2.気温より数度低いのが適温
①
温度差
§3.温度以上に大切な二つの要素
②
熱伝導率
§4.温度以上に大切な二つの要素
③
熱容量
§5.この熱容量の問題をペットの冷房器が解決しました。
§6.冷えが弱いと感じる不安と安心。
さらに詳しい内容は
『ペットの冷房器』の技術情報のページ
をご覧ください。
§1.自分の熱が物に移動したときに感じるヒンヤリ感
ヒンヤリ感は熱の移動
自分の体温より低いものに触れば、ヒンヤリと感じたりヒヤっと冷たく感じたりします。
ヒンヤリ感は自分の熱が物に移動したときに感じます。熱が高い方から低い方に移動するからです。
しかし、温度差が大きいと不快になります
温度差が大きすぎると、冷た過ぎて、長時間くつろぐことができなくなってしまいます。
ペットが喜ぶ心地良いヒンヤリ感は
①
触れた物との温度差、と、
②
移動の速さ、そして、
③
移動する熱の量の三つの要素のバランスで決まります。
①
は、温度差、
②
は、熱伝導率、
③
は、熱容量です。
§2. 気温より数度低いのが適温
①
温度差
冷却プレートは28~33℃がヒンヤリ感の適温
温度が低すぎると、その時はヒヤっと気持がよくても、時間が経てば、冷え過ぎてかえって不快になります。
ペットが求めるヒンヤリ感、リラックスできる温度はペットの体温より5℃~10℃低いのが良いようです。
ペットの体温はおよそ38℃ですから、33℃~28℃がヒンヤリ感でくつろげる温度になります。
↑ ペットたちは、押し付ける身体の部位や面積で心地良さを調節することができます。
§3.温度以上に大切な二つの要素
②
熱伝導率
ただし、ヒンヤリ感は温度だけではなくその材質≪熱伝導率≫が重要な要素になります。
熱伝導率です
熱伝導率が高ければ、ペットの体熱を素早く移動させることができます。
≪熱伝導率≫を簡単な例でご案内いたします。物理に強い方は読み飛ばしてください。
● 部屋のモノに触って体験してください。
室温が、例えば25℃の場合、部屋の中のモノは全て25℃になっています。そこで、色々なものに触ってみて、ヒンヤリ感が異なることを体験してください。
温度は同じ25℃のモノでも、温度が異なるように感じます。このヒンヤリ感の違いが物質の≪熱伝導率≫の違いです。
下の数値は≪熱伝導率≫を表しています。
木などは種類によって異なりますので大まかな値です。
【物質の熱伝導率】単位はW/(m.k)
断熱材 0.02
ウールの毛布 0.04
木 0.2
プラスチック類 0.2
コンクリート 0.7
ガラス 1.0
陶磁器 1.5
ステンレス 16
鉄 80
アルミニウム 236
銅 398
銀 429
アルミニウムが最適
サッシなどに使用されているアルミニウムに触った時にヒンヤリ感を強く感じられたでしょうか?金属の中でもアルミニウムの熱伝導率が高いことを体験していただけたと思います。
さらに、銅がアルミニウムより優れていることが分かります。
銅の熱伝導率が高いことは、良く知られています。
ただし銅は、
高価な金属のために多用しにくいこと。銅のお鍋は高価です。
アルミニウムに比べて柔らかく変形しやすいという問題があります。
本冷房器では、銅板とアルミニウム板の複合構造を採用しています。
本冷房器では、銅を内部に、表面はアルミニウムの二重構造にして、熱伝導率と強度のバランスを取っています。
熱伝導率がもっと高い銀はさらに高価な金属です。ちなみにダイヤモンドは1000以上で、熱伝導率が極めて高いことが知られています。
§4.温度以上に大切な二つの要素
③
熱容量
●
28~33℃がヒンヤリ感の適温であること。
熱伝導率の高い銅とアルミニウムを用いていることを説明いたしました。
ペットショップにあります。
実は、この二つの条件を満たす商品はすでに市販されています。
ペットを飼っている皆様ならご存知の、夏になるとペットショップに並ぶ、ヒンヤリプレートです。
ペットショップのヒンヤリプレートのヒンヤリ効果
気温が30℃であれば、ヒンヤリプレートも30℃です。材質はアルミニウムですから熱伝導率の条件を満たしています。
ペットたちには、暑い夏に温度の低いところを見つける能力が備わっているので、ヒンヤリプレートの上にのって涼みます。
問題は、ヒンヤリ感が長続きしないことです
ペットの体熱を吸熱して、ヒンヤリプレートがすぐに、温まってしまうからです。
もし、このアルミニウム板の厚さが倍なら、ヒンヤリ感が倍長続きします。
4倍の厚さなら4倍長続きします
熱容量が4倍になるからです。
§5.この熱容量の問題をペットの冷房器が解決しました。
冷却プレートに移ったペットの熱を放熱筒から放熱することで、熱容量が無限大の冷却プレートができました。
アルミニウム板と銅板で出来た冷却プレートに移動したペットの体熱は、熱交換器に集められて、放熱筒に移されます。放熱筒に移ったペットの体熱は空気中に放熱されます。この動作は連続していますので、冷却プレートにペットの体熱が滞ることが無いので、冷却プレートはいつでも心地良いヒンヤリ感を保つことができます。
↑ ペットの冷房器の熱交換機の収納部
↑ ペットたちがいつまでも好きなだけ涼むことができます。
§6.冷えが弱いと感じる不安と安心
運転中に冷却プレートに触ってみて、冷え方が弱いと感じて不安になる方がいらっしゃいます。
冷却プレートは『冷たいほど効果が高い』と感じがちですが、重要なのは吸熱力の方です。
待機中に冷たく感じなくても、ペットがのると、吸熱作用が活性します
ペットがのらない待機中に冷却プレートを触ってみると、『冷えてない』と感じがちです。特に暑い日で気温が35℃の場合を例にすると、冷却プレートの温度は35℃より少し低い程度です。
待機中は空気の熱を吸熱しているからです
ペットがのると、ペットの体熱の方を優先して吸熱します
これは、空気が持つ熱エネルギーより、ペットの身体の熱エネルギーの方が圧倒的に大きいことによります。
それに、体温都の温度差があります。
安心するためのテスト
ペットの代わりに、毛布やタオルを冷却プレートに被せて、30分ほど放置してください。 その後に、冷却プレートに手のひらを押し付けてみてください。冷房器の吸熱作用を実感していただけます。
このテストは、毛布やタオルの熱が吸熱されたことを確認するテストです。ペットは自分で発熱しますから、吸熱されても体温が下がることはありませんが、タオルや毛布は吸熱されると温度が下がります。それでも吸熱が続きますから冷却プレートの温度も下がります。一定以下には冷えないのは、毛布が周りの空気の熱をもらうからです。
このテストは、ペットの熱を優しく吸熱していることを知って安心していただくことが目的です。ペットがのっている間は、放熱筒の先端から、ホンワカとペットの体熱が上昇していることを確認していただけます。(ただしこの熱は、ペットの体熱と冷房器の動作熱の合計の熱です。)
『ペットの冷房器』の仕組みと技術説明に関するページ
『ペットの冷房器』の技術情報
『ペットの冷房器』の冷える仕組み
この冷房器の仕組みの簡単な説明図