夏の車内金属温度が高いのはなぜ？

質問

車内部品の設計をしていますが、夏の車内は100℃を超える部品温度となると聞きました。そこから以下の疑問を持ちました。どなたかアドバイス願います。

疑問は、なぜ部品温度がそんなに高くなるかという事です。外気温度は高くても40℃なのに、なぜ部品温度は100℃を超えるのでしょうか？これはサウナ内で金属部品が異常に暑くなるのと似てるのかもしれません。

熱の伝わり方に詳しい方、アドバイス頂ければ幸いです。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

太陽光の放射を受けているからです。

直射日光の放射エネルギーは,法線に直交する方向で面積１ｍ＾２あたり１ｋＷ程度です。これに対して，放熱は１ｍ＾２あたり，周囲温度との温度差１℃あたり１４Ｗ前後ですから，おおざっぱな話，１ｋＷ÷１４Ｗ＝７１℃程度周囲温度より温度が上がります。周囲温度４０℃のとき，太陽に正対している面は，４０℃＋７１℃＝１３１℃程度まで温度が上がっても不思議ではありません。（概数計算ですので，誤差はご容赦ください）

車室内では，温室効果によって，さらに温度が上がることがあります。

示した試算結果は，風が吹いていない場合です。また，放熱する面は，太陽光の放射を受ける面のみで,裏面は断熱されていると仮定しました。走行中では風によって熱が奪われますので，温度上昇はもっと低くなります。試算結果は，炎天下に車を停めておいたばあいとお考えください。

金属だけが選択的に温度が高くなるわけではありません。同じ温度であっても，熱伝導がよいので，触った場合に金属の方が樹脂などより熱く感じます。

「熱伝導がよい」性質とは，ある温度差に対して，単位時間あたりに伝達する熱エネルギーが大きいということです。

１００℃の金属と，１００℃の樹脂に表面に，体温３６℃の指を押し当てたとき，どちらも温度差は同じです。金属の方が熱伝導がよいので，指に伝わってくる熱エネルギーが大きく，指の温度は速く上昇します。だから触ってすぐに「熱い」と感じるのです。

長時間触っていた場合では，入ってくる熱エネルギーと，指の側から逃げていく熱エネルギーの関係で，温度の平衡点が決まります。指の放熱性能は一定ですから，入ってくる熱エネルギーの大きい方が，平衡する温度（指の表面）も高くなります。金属は熱くて触っていられないのに，すぐ隣の樹脂部品は平気で触れる理由です。

触ったときに熱く感じるかどうかと「放射」は関係ないこととご了解いただくことが宜しいかと思います。

お礼

わかり易いアドバイスありがとうございました。追記頂いた炎天下に車を停めている場合の疑問でした。

2つわかった気がします。
?外気温が40℃でも太陽からの放射により熱が蓄積され物質温度が上がる。
?同じ温度でも熱伝導率が高い金属は高温に感じる？

?についてまだ完全に理解できてないのですが、同温度(物体表面が同温度)でも触ると金属の方が樹脂より熱いと感じる理由は個々の熱伝導差が出てるのでしょうか？それとも熱伝導が良い為、放射による熱エネルギーを吸収し易く、金属＞樹脂温度となっているのでしょうか？

補足頂ければ幸いです。

丁寧な説明ありがとうございました。

指先を系とした場合の熱平衡の説明は分かり易く、相手物の熱伝導により体感温度が左右されることよくわかりました。

放射についても太陽光等の電磁波に関した伝熱であり、それは触った時の温度に関係しないのももっともです。

回答No.4

noname#230359

回答２が正解

気温のほうから書くと

気温は地面からの輻射熱で暖めるので地面より低い温度になる

太陽光は
地面を暖めます（回答2参考）
気温は地面（海洋面も含む）からの輻射で温まります
（空気は直接太陽光を受けて温まらない　空気中のチリなどで少しは温まるかもしれないが普通は考えない）

そのままだと気温＝地面の温度になりそうですが、
空気は混ざる（風によって）

また、地面の温度は、緯度によって太陽光のエネルギー量が変わるので、赤道化と極では、温度は違う

それが、大気の循環によって混ざって、地表温度＝気温ではなくなる

大気循環
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E6%B0%97%E5%BE%AA%E7%92%B0

お礼

伝熱の1つ対流に関しても追加説明頂きありがとうございました。

伝熱の3形態の
伝導
対流
放射
全てが絡んでるんですね。勉強します。

回答No.3

noname#230359

エンジンルーム内は８０度近辺でラジエータ電動ファーンが回転します。
つまり最低でも８０度以上の設計基準が必要です。一般的に１２０℃での動作が求められる様です。それに比べ室内は幾分低いのですが、外気温が４０度を越えた真夏日、無人での駐車では８０度以上となります。車の塗装色で若干温度差が出ます。海岸などでの駐車時では、外気温が高いことも有り、室内温度が１００度を越えると言った事例が報告されています。
運転時（通電時）ではクーラ等で温度は下がりますが、１０分程度は高温常態が持続すると考えて良いと思います。
また、冬場でも冷却水を使用して暖房を入れるので、エアファン近くでは５０度をオーバーするなどの事例も良く出ます。また温度ばかりでは無く、結露による事故にもご注意下さい。

お礼

ありがとうございました。

やはり室内でも１００℃越えるんですね。

回答No.1

noname#230359

直射日光を浴びれば、火傷するとはオーバーでも、普通に６０℃ぐらいにはなりますよ。厳しい条件下では１００℃は有り得ると思います。

エンジンルーム内は発熱がプラスされるので、電子部品を含めて～１５０℃の耐熱性が要求されるようです。

お礼

ありがとうございます。

やはり熱源は放射熱というこですね。外気温は40℃位とすると熱伝導ではそれ以上にはなりませんからね。当然対流もないですし。後は放射と熱伝導率による物質温度の上昇関係を調べてみます。