人間に放熱板を装着すればどうなりますか？

質問

人間にCPUなどの冷却装置として利用されている、
ヒートシンク（冷却板）を装着して、日陰で風を送ると体熱を下げることが出来ると思います。
（人体への装着が可能と仮定）

実際どうなるのでしょうか？
詳しい方ご教授願います。

回答No.5

NemurinekoNya · ベストアンサー

この冷却モデルに対して簡単な微分方程式を立ててみます。
　MCdT/dt = -hA(T-Tg) + Q
　　M：質量
　　C：比熱
　　T：体やCPUの温度
　　Tg：外気の温度
　　t：時間
　　h：熱伝達係数
　　A：冷却フィンの面積
　　Q：単位時間の発熱量
この簡単な微分方程式をとけば、どのような冷却曲線が得られるか計算できますよ。
なのですが、この微分方程式を解かなくても、定性的な議論はできます。
外気への熱の放散量は、-hA(T-Tg）なので、
熱伝達系数が一定であれば、冷却フィンの面積を大きくすれば、それだけ高い冷却性能を得ることができます。なのですが、冷却フィンの面積を増やせば、空気の流れの速度が遅くなり、熱伝達系数（単位面積あたりの冷えやすさの割合)が一般的に下がります。冷却フィンの面積増大による冷却効率が落ちることも考えられます。つまり、実際は、いたずらに冷却フィンの面積を増やせば良いというものでもない、というわけです。

冷却に関しては、大切になるのは、熱平衡に達した時の、平衡温度ですよね。
平衡温度をT∞とすると、
熱平衡に達したとき（放熱量と発熱量がまったく等しくなったとき）は、左辺のdT/dt = 0になるので、
　　T∞ = Tg + Q/(hA)
冷却フィンの面積を増やせば、平衡温度は下がります。
また、冷却フィンの面積を増やさなくても、熱伝達系数を増やしても（たとえば、扇風機・冷却ファンの送風量を増やす)、平衡温度は下がります。

なのですが、人体の場合は、あまり効果がないと思います。人間には発汗という優れた冷却システムが備わっているからです。
人間は、熱くなると汗をかくでしょう。かいた汗を蒸発させることにより、上昇した体温を低下させます。この効果は、放熱板を取り付けるよりも、桁違いに大きいと思いますよ。
このことは、犬を見れば、確かめられます。犬、暑くなると、舌を出してハーハーと荒い息遣いをするでしょう。これは、汗の代わりに、ヨダレを強制的に蒸発させて、体温の調節をはかっているんですよ。犬は、象のように大きな耳、つまり、大きな放熱板を持たなくても、舌とヨダレを効果的に使うことによって体を効率的に冷やせるんですよ。
ということで、汗を全身でかくことのできる人間の場合は、放熱板を取り付けるよりも、かいた汗をいかに効率的に蒸発させることができるか、そのことを考える方が、効率的で安上がり、しかも地球にやさしくエコということになります。

また、気温が体温よりも高い場合、放熱板は外気から人体へと熱を運ぶ役割を果たします。この場合、放熱板は、冷却ではなく、加熱として作用します。

回答No.4

sporespore

人間の体温調整機能の範囲以上の熱を奪えば低体温状態のなりそのまま熱を奪えば死亡。反対に皮膚からの熱放出がヒートシンクが邪魔をして体温が上がれば熱中症になります。人間の体温調整は皮膚で行われていますのでヒートシンクがそれと同等の機能をすれば大丈夫です。

回答No.3

mrkato

「エジソンバンド」という放熱ツールはあります。
http://blogs.yahoo.co.jp/masa1908/59298385.html
また武具のchain mail「鎖かたびら」を重ね着し、外側の層が大気に熱を出せば
外気温次第では、発汗より冷える事は期待できます。

問題は簡便さと、熱の移動量自体どうかになります。
鎖かたびらは鋼線でセーターを編むような物なので、金属が熱を保持して
しまうエネルギーが多少高くなり、積極的な冷却ができない範囲もあります。

メルクマニュアル日本語版、
セクション外傷；中毒＞章：熱中症＞トピック熱射病
http://merckmanual.jp/mmpej/sec21/ch318/ch318d.html
では、熱の体内運搬機構になる血行を失う程の温度差を必要としないので、
「水を皮膚に触れさせ風で乾かし冷やす」気化冷却が主になるとされます。
風呂水に漬けてしまうよりも、熱の移動量を稼げるためです。
（救命処置として「全身のアイシング」「常温の生理食塩水点滴」もある）

回答No.2

noname#215107

外気温が体温より低ければ、当然冷やすことが出来ますが・・・・。
特に真冬などは、より冷えるでしょう。

しかし、空冷式より水冷式のほうがより効果が高いはずです。
水の通る細いチューブを体の表面に張り巡らして、水を循環させ、一箇所で水を集中冷却すると冷えますよ。
実際に宇宙服等に使われています。

回答No.1

Saturn5

実際にそのような装置は売られています。
ただし、ＣＰＵはかなり高温になり、外気温との温度差が大きいので
冷却効果は高いですが、人体の場合はインフルエンザにでもかかっていない
限り、３７℃を超えることはありませんので、特に夏では外気温との
温度差が少なく、大きな冷却効果は見られません。

高温になる作業場で使われているののは、ファンがついていて
風船のように膨らむ冷却スーツです。
空気を送り込むことによって気化熱を奪います。