熱中症対策【冷却スプレーの仕組み】





冷却スプレーは、
スプレー缶内の液体ガスが、
外部に噴出されたときに、
液体から気体へと気化するときに、
気化に必要な熱を周辺から奪うことによって、
冷却する仕組みになっています。

なので、冷却スプレー以外のスプレーであっても、
ガスによって噴霧するタイプには、
同様の冷却効果があります。
LPGガスを使用したエアダスターなども、 噴霧するとかなり冷たくなります。
最近のエアダスターは、 環境に優しい代替フロンガスを利用しているので、 冷却効果は少なくなっています。


冷却スプレーで注意が必要なのは、
使用されているガスが、可燃性ガスなので、
狭い空間で使用すると爆発することがあります。
しかも、かなりの爆発力です。
室外か、換気をよくして使用することが必須。









スプレー缶に使われるガスの種類


スプレー缶に使われるガス
フロン 使用禁止
オゾン層破壊の懸念から使用禁止に。
スプレー缶に使われる液化石油ガス
LPG(プロパンガス) LPG(LPガス)は、「液化石油ガス」の略称。
家庭用のLPガスには、特にプロパンが多く含まれているので、
「LPガス=プロパンガス」と呼ばれるようになった。
DME
スプレー缶に使われるガス以外の代替品
圧縮窒素(空気)
代替フロン冷却効果はほぼない。
二酸化炭素


冷却スプレー以外にも、
「液化石油ガス」を使用したスプレーには、
同様の冷却効果があります。
ただ、噴霧される内容物があるので、
全てが冷却スプレーとして使えるわけではない。
冷却スプレーがない時の知識としては使えます。

冷却効果のあるガスは、「LPG(プロパンガス)」です。


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冷却スプレーが冷える理由


冷却スプレーに使われているガスは、 「LPG(プロパンガス)」です。
冷却スプレーを調べたら、 「LPG(プロパンガス)」以外は見つかりませんでした。
あるのかもしれませんが、
今のところ「LPG(プロパンガス)」が冷却スプレーのガスとして主流のようです。


液化石油ガス重さ液体気体
プロパン1kg2L500L


LPG(プロパンガス)は、「LPガス」とも表記されますが、 同様のガスです。

LPG(プロパンガス)に冷却効果があるのは、 LPG(プロパンガス)の主要成分「プロパンガス」が、 液体から気体に変化する時、 体積が250倍に爆発的に増加することが原因です。
気体に変化するときに、周辺の熱を吸収し、 冷却効果が生まれます。

そのときに必要な熱量は、
425.6kj/kg(プロパンの蒸発熱(気化熱))
ほど。


空気の比熱(1℃変化するのに必要な熱量)は、約1.007kJ/g・K
水の比熱(1℃変化するのに必要な熱量)は、約4.2kJ/g・K

「比熱」は、物質1gあたりの温度を1度変化させるのに、 必要な熱量を意味していて、 比熱が大きくなるほど、 遮熱性が高くなり、温まり難く、冷めにくい物質ということになる。



標準空気(20℃、湿度(しつど)65%、1気圧)の1リットル(10cmの3乗)の重さは、「約1.2g」。
1立方メートル(1mの3乗)当たりの空気の重さは、「約1kg」。
1リットル(10cmの3乗)の重さは、 1立方メートル(1mの3乗)当たりの空気の重さの 1000分の1になる。

などの条件を考慮すると、 1kgのプロパンガス(425.6kj/kg)が気化した場合、 1gの空気(1.007kJ/g・K)は、 「425度」ほど変化させることができる。
1リットルの空気を「-425度」ほど冷たくできる計算になる。
1立方メートル当たりの空気「約1kg」になると、 1℃変化させるのに必要な熱量は、「1007kJ/kg・K」ほどなので、 「-0.5度」ほどにしかならない。
冷却スプレーの内容量は、1kgもないので、 部分的な冷却にしかならない。


だが、スプレーを放射するときに、 数センチに近づけると、 放射された対象物までの間にある空間は、 200mlほどなので、 簡単に対象物を凍らせることができます。
近づけて放射するほど、
冷却スプレーは、冷却効果があがります。


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冷却スプレーの危険性


冷却スプレーは、
真夏の暑い時には、非常に便利ですが、
知識のない人が使うと、非常に危険なツール。

冷却スプレーは、
・爆発する
・身体の一部を冷凍してしまい、細胞を破壊する
などといった危険性がある。


よく冷却スプレーをはじめ、
スプレー全般を、
自宅や車内で使用して、
爆発しているニュースを見かけます。
建物が大爆発していることもありました。

スプレーは、可燃性ガスなので、
間違えると「ガス爆発」が簡単に起こるので、
換気されない空間などでは、使用厳禁とも記載されています。


もう一つ、冷却スプレーで多いのは、
皮膚に直に噴射して、
凍傷などの細胞を破壊してしまって、
取り返しのつかない怪我にまでなってしまう可能性があります。
金属に数秒噴射するだけで、周辺に結露が発生して、
0度以下にすることができるので、
身体の細胞にとっては致命的な外相になってしまいます。




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