痔になりやすい生活習慣とは?

3WパワーLEDのヒートシンクの代わりにアルミ板を使用したいのですが、そこで質問です。

同じ面積のアルミ板であれば、板厚は厚いほうがいいのでしょうか?

板厚1.2mm、1.5mm、2.0mmの3種類があり、どの板厚が適しているのか迷っています。

宜しくお願いします。

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A 回答 (4件)

ヒートシンクの放熱能力は ℃/W すなわち熱抵抗で表されます。



 放熱フィンの無いヒートシンクの場合、放熱能力はその体積Hv(cm3)で決まります。そしてHvが大きければ大きいほど放熱能力は高くなります。すなわち、熱抵抗は小さくなります。面積が同じで厚みが異なる場合は厚みが厚いほど体積Hvは大きくなりますので、厚みが厚くなるほど放熱能力は高くなります。
 従って、この場合厚みが一番大きい2mmのアルミ板が一番放熱能力が高いと言うことになります。

 アルミの場合のヒートシンク体積 Hv(cm3) と熱抵抗(ヒートシンクと周辺の空気の間の)Rh-a(℃/W)は以下の様な関係がある(某大手ヒートシンクメーカの資料より)といわれてます。その関係は

  Rh-a={10^(-2/3)}×log10{Hv(cm3)/1150}    (1)

と言う式で表されます。この式を使って3種類のアルミ板の熱抵抗 Rh-a を計算すると、

 t=1.2mm:  Rh-a={10^(-2/3)}×log10{10×10×0.12(cm3)/1150}=20.9 (℃/W)
   1.5mm:  Rh-a=18.1 (℃/W)
   2mm:   Rh-a=14.9 (℃/W)

と計算されます。

 また、3WのLEDチップのジャンクションの最大許容温度は100度が普通です。そして、LEDのチップ-ヒートシンク接合面間の熱抵抗 Rj-c はデータシートにはなかなか載ってませんので、推定で少し悪目に見積もって 5(℃/W)程度に見積もります。また、LEDを使用する環境の最大温度 Tamax を仮に50℃ とします。
 まず、この条件から放熱に必要なLEDチップのジャンクション温度 Tj と周囲温度 Ta 間の熱抵抗 Rj-a を計算します。

   Rj-a(℃/W)=(100℃-50℃)/3W=16.66(℃/W)   (2)

と計算されます。ここで、ヒートシンクの熱抵抗を Rh-a として、Rj-a は

   Rj-a(℃/W)=Rj-c(℃/W)+ Rh-a(℃/W)   (3)

という関係がありますので、 Rh-a は

  Rh-a(℃/W)=Rj-a(℃/W)- Rj-c(℃/W)  (4)

で求められますので、この式(4)に Rj-a(℃/W)=16.66(℃/W)、Rj-c(℃/W)=5(℃/W)を代入して、 Rh-a(℃/W) を求めると、

  Rh-a(℃/W)=16.66(℃/W)- 5(℃/W)=11.66(℃/W)

と求まります。この値は2mm厚のアルミ板の熱抵抗 Rh-a=14.9 (℃/W)では少し足りませんが、Rj-c(℃/W)の値を少し大きめに見積もったのでギリギリで周囲温度50℃程度まで放熱が十分と見てよいでしょう。

  
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この回答へのお礼

ご連絡遅れてすみません!
いつの間にかこんな素敵なアンサーがついていたなんてっ!

数式はよくわかりませんが、科学的な数字で説明して頂いてありがとうございました。

お礼日時:2014/09/12 15:10

>どのアルミ板に設置したLEDが最も熱を持たないのでしょうか?



他の使用条件が常識的なものとすれば、当然ながら
板厚が厚い方がLEDの温度は上がらないと思います。
板厚が厚ければ表面積も(わずかですが)増え、空気中への放熱がしやすいので。

しかし、筐体が密閉され、LED及びアルミ板の部分が筐体とはわずかな接触だけで
保持されてるような残念な構造だとすると、
そこから先の放熱性がよくなく、これに足をひっぱられるかもですね。

どの程度なのか、は可能ならいちど試作してみるのが早道だと思いますが。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

板厚が厚い=表面積が多い→放熱性が上がるが、あとはその設置の環境による

ということですね。
分かりやすく丁寧に説明して頂いてありがとうございました。

お礼日時:2014/09/06 09:39

判断基準が曖昧なんですよ。



>同じ面積のアルミ板であれば、板厚は厚いほうがいいのでしょうか?
「何の点で」が抜けてます。板厚が厚ければコスト、加工性、重量、嵩張る点で「悪い」です。
放熱効果は、空気と接する面積、つまり「表面積」が多い方が
板厚が薄くても充分放熱できてるなら過剰スペックであり「いい」とはいえません。

>迷っています。
何を判断基準にするかわかってないからでしょ。

周囲が「常温」(摂氏25℃)とかなら実測してみればいいです。
ヒートシンクメーカー「熱抵抗」という数値を公表してるので参考にするといいかもです。

この回答への補足

ありがとうございます。
説明が下手ですみません。

アルミの板にLEDを設置し、熱をいかに持たせないかを求めています。

10センチ角のアルミ板の中央にLEDを設置します。
アルミ板の厚みは3種類あります。
1.2mm
1.5mm
2.0mm の3種類です。

どのアルミ板に設置したLEDが最も熱を持たないのでしょうか?

補足日時:2014/09/05 22:45
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この回答へのお礼

お礼が遅れてすみません。

ありがとうございました。

お礼日時:2014/09/12 15:08

板厚が厚い方が反対側に伝わる熱抵抗が大きいです。

ただし、熱源が一点であれば、横方向に熱が伝わるのに厚みが必要になってきます。
要は、ヒートシンク全体に熱源が乗るなら厚みは薄い方が良いですが、ヒートシンクの一部にしか熱源が接触しないのであればある程度厚みがある方が有利ということです。断面を含めた熱の伝わり方を想像すれば分るかな?
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

ヒートシンクの一部にしか熱源は接触しません。

=ある程度の厚みがある方が放熱に有利ということですね!

ありがとうございました!

お礼日時:2014/09/05 22:39

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Qヒートシンク選定の計算方法について教えてください。

ジャンクション定格温度(tj) 150度(80%として120度)
ジャンクション、ケース間熱抵抗(jc) 1.2度/W
ケース、ヒートシンク間熱抵抗(jh)  2度/W
周辺温度 50度(ta)
消費電力 30W(q)

1、上記条件でヒートシンクの熱抵抗値の求め方
(tj-ta)/q
(120-50)/30=約2.3(2.3とします)

(jc+jh)-2.3
(1.2+2)-2.3=0.9
よって必要なヒートシンクは熱抵抗値が0.9度/W以下の物。
(値がゼロ以下の場合はヒートシンクは不要
ここまであってますでしょうか。

2、上記熱抵抗値0.9から下記条件でヒートシンクの表面積の求め方を教えてください。
 ・アルミ、3mm厚の場合
 ・鉄、5mm厚の場合

3、下記条件から熱抵抗を求める方法を教えてください。
 ・アルミ、3mm厚、H:10cm W:2.5cm
 ・鉄、5mm厚、H:15cm W:2.5cm

以上、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ANo.1 tanceです。

例のようなデータのない放熱器の場合は、同等の大きさ・形状のものでデータのあるものから類推するとか、私の回答のような包絡体積から計算するしかありません。

もともと熱抵抗を精度良く知ったところで大した意味はありません。おおざっぱでも、安全率をかけて設計するのが一番良いと思います。周囲温度と言っても、部屋の温度と機器内部の温度では相当違うことがあります。ジャンクションの最高温度も私はできれば100℃で計算しますが、別な見方として、放熱器や半導体自身にさわって火傷しないこと、という縛りもあり得ます。

過去のQAは、単なるアルミの熱伝導だけを計算したものであり、放熱器としての一番大事な部分、つまり、空気への熱の電導については計算していません。間違いではなくても、大事な点を考慮していない、意味のない計算です。

Q熱抵抗と厚さ

熱抵抗の考え方についての勘違いがあるようです。
熱抵抗を求める式として、
熱抵抗R = 長さL/(断面積A×熱伝導率λ)
という式がありますが、この式から考えると長さ(厚さ)が薄い方が
熱抵抗が小さくなると思います。
しかし、放熱器によく使うアルミ板はより厚い方が熱抵抗が小さいようです。
アルミ板については上記式は当てはまらないということでしょうか?
お願いします。

Aベストアンサー

#1です。
>熱源(熱抵抗値有)→グリス(熱抵抗値有)→アルミ(断面積107cm2、厚さt=5mm)→放熱ゴム(熱抵抗値有)→アルミ(大型)
上記の場合は、実際に温度を測定する以外は熱抵抗値を求めることはできませんか?

 論理的にはできます。
 後は、誤差と計算力の問題になると思います。
参考まで
 誤差について:
 1 グリスの厚み(両方の面精度などにより厚みは一定ではない)
 2 放熱ゴムの熱抵抗(締め付け圧でのばらつき)
 計算の難しさについて:
 1 熱は放射状に広がっていくのでそれをどのように計算できるか
 2 上記のときに熱抵抗の違うものが多層になっているので、
   計算は複雑となる。

 実測の方が楽で確実な気がします。
   

 


 

Q熱抵抗と面積

熱抵抗と面積の関係は、R=k×(L/A)という事を聞きま
した。k:熱伝導率、L:厚み、A:面積。
 今、ある熱源から、熱伝導率kの媒体に接触している物体を温める事を考えます。
 熱源の温度は一定とし、媒体の面積だけを変えた場合、物体に伝わる温度が高くなるのは面積が大きいとき?小さいとき?
 上の式から考えると、面積が大きくなる⇒熱抵抗が小さくなるなので、面積が大きいほうが物体に伝わる温度が高くなると思うのですが、感覚的には、面積って小さいほうが良いような・・・
 どちらが正しいのでしょうか?

Aベストアンサー

> ここでいう面積とは接触部分の面積ですか?
> それとも媒体の面積ですか?
一般的な熱伝導のモデルではXとYと言う物体に挟まれた物体Z(媒体)を考えます。
Zの断面積はX,Yの断面積と同等かそれ以下です。
Zの断面積をA、Zの長さをLとしたのが熱抵抗の式です。
従って通常のモデルを前提とすれば、接触部分の面積=媒体の面積=Aです。
更に物体Aの温度は常に一定かつ均一で、いくらでも熱を取る事が出来、
しかも、いくら沢山熱をとっても物体Aの温度は下がらないという前提です。
また、物体Bはどんどん熱を吸い取ってしかも温度が変わらないと言う前提です。

しかしここで質問者さんの書かれている条件は通常の熱伝導モデルとは違います。

ということで通常モデルを離れて回答してみます。

> 例えば、10cm2の銅片の上に2cm2の鉄を乗っけて
> 銅片を下から温めた場合を考えます。
> 銅片を100cm2にしたほうが鉄に伝わる熱量は大きくなるのでしょうか?
> (10と100では厚みは同じ)
> 銅片の面積が大きく熱が分散することにより、
> 鉄に伝わる熱量は少なくなるような気がするのですが、どうでしょうか?
熱源から供給される熱量に限度があるとすれば、
面積の広い方が銅板の温度が下がりますから質問者さんの言われるとおりになります。
又、銅板からの放熱も考えないといけません。

もし、銅板からの放熱が無く、充分な熱量が供給でき、銅板の温度が一定になり、
しかも鉄の上面からどんどん熱が逃げると考えると通常モデルとなって
鉄を流れる熱量は銅板の面積に関係なく一定になります。

> ここでいう面積とは接触部分の面積ですか?
> それとも媒体の面積ですか?
一般的な熱伝導のモデルではXとYと言う物体に挟まれた物体Z(媒体)を考えます。
Zの断面積はX,Yの断面積と同等かそれ以下です。
Zの断面積をA、Zの長さをLとしたのが熱抵抗の式です。
従って通常のモデルを前提とすれば、接触部分の面積=媒体の面積=Aです。
更に物体Aの温度は常に一定かつ均一で、いくらでも熱を取る事が出来、
しかも、いくら沢山熱をとっても物体Aの温度は下がらないという前提です。
また...続きを読む

Q放熱の原理

放熱の原理
金属(アルミ)がセラミックス(金属酸化物)や樹脂と比較して放熱性(放射率)
が劣るのはなぜですか?
放熱の原理と併せてご教授願います。

Aベストアンサー

#4、#5です。
「放熱の原理」と「放熱装置の原理」とでは意味が少し異なります。
放熱、放射、発熱も意味が異なります。
放熱は現象の名前です。
装置の名前の中にある言葉にはその装置の使用目的が含まれてきます。
「放熱の原理」についてという質問と「放射性について」の質問が混ざっています。それにさらに「放熱器」の話が入ってきました。
私は「放射性」についてしか書いていません。
「色が白くて放射性のいい物質はありますか」ということだったからです。

「放熱の原理」と言えば、周囲よりも高い温度にある物体が熱を放出する仕組みのことです。伝導によるものと放射によるものがあります。だから「放射性について」という質問があっても不思議ではないのです。
「放熱性(放射率)」「黒体の放射率」という言葉が使われていますので放射率は放射性、輻射能のことだと解釈しました。放射、輻射はradiationの意味で使っています。(英和辞典にはradiationに放熱という言葉も当てはまるように書いてありますが物理の用語としてradiationに伝導を含めることはありません。伝導はconductionです。)

「放熱装置」は周囲よりも高い温度にある物体(機器A)に取り付けてその機器の放熱を促進するもの(機器B)です。機器Aは発熱体です。放熱装置Bは発熱体ではありません。
エネルギーを消費する機器は必ず発熱します。発熱量が少なければ周囲にただ熱を伝えるだけで済みます。発熱量が大きければ温度が上がりすぎるのを防ぐための放熱促進装置を取り付ける必要があります。
エンジンの温度が上がりすぎるの防ぐための冷却装置はここでいう放熱装置の一つです。「冷却」という言葉は温度を下げるという意味で使われています。
ファンも放熱装置の一つです。いくらファンを回しても周囲の温度以下にはなりません。
機器Aの熱は空気に伝わっています。ファンはその空気の入れ替えをやっています。空気の熱伝導の悪さをそれでカバーしているのです。

熱伝導性のいい物質を接触させて機器Aからの放熱を促進することもできます。水冷式のエンジンはその例です。液体を使うことができなければ固体を使います。
金属は熱伝導性のよい固体の代表です。

放熱器は熱を伝えることができればいいのではありません。
機器Aから受け取った熱を機器Aから離れた所に捨てなければいけません。ここで伝える能力だけでない能力が求められます。
捨てるところでは他の物質(別の伝導体、または空気)に伝えるか、赤外線で放出するかのどちらかです。

ダイヤモンドは熱伝導性に優れています。
フィルムにすれば接触性をよくすることができます。
でも最後の捨てるところを考えると別の物質が必要になってくるような気がします。離れたところまで伝えるのをダイヤモンドだけでやればコストがかかります。ダイヤモンドには赤外線の放射能力がありません。伝導しか使うことができません。

熱伝導であればセラミックスよりも金属の方が優れているでしょう。
放射であればセラミックスの方が優れているでしょう。

普通の樹脂の熱伝導性は低いはずです。
冷蔵庫で冷やした金属、セラミックス、プラスティックスを取り出して触ってみればいいです。冷たく感じる順番が熱伝導度の順番です。
赤外線放射能力が高いとか、熱伝導性の高いプラスティックスもあるでしょう。でもそれはかなり特殊な例になるでしょう。「セラミックスや樹脂と比較して・・・」と一般的に言うことができるようなものではないでしょう。
プラスティックスには電気伝導性はないと言うと「電気伝導性をもつ高分子がある」という反論がすぐに戻ってきます。でもそれは開発した人がノーベル賞をもらうぐらい特殊な例なのです。

#4、#5です。
「放熱の原理」と「放熱装置の原理」とでは意味が少し異なります。
放熱、放射、発熱も意味が異なります。
放熱は現象の名前です。
装置の名前の中にある言葉にはその装置の使用目的が含まれてきます。
「放熱の原理」についてという質問と「放射性について」の質問が混ざっています。それにさらに「放熱器」の話が入ってきました。
私は「放射性」についてしか書いていません。
「色が白くて放射性のいい物質はありますか」ということだったからです。

「放熱の原理」と言えば、周囲よりも高い...続きを読む

QパワーLEDの放熱対策、ヒートシンクの選び方

秋月電子で販売されている100w(OSW4XAHDE1E-ADT)や
200w(OSW4XAHEE1E-ADT)のLEDを使ってみたいのですが
放熱するためのヒートシンクの選び方がわかりません。
「○wのLEDだと○度くらいの発熱だからこれくらいの性能のヒートシンクが必要」
みたいなのはどうやって調べればいいんでしょうか?
データシートとかをみたのですがよくわかりませんでした。
ワット数やデータシートの情報からヒートシンクを選択する方法を教えてください。

Aベストアンサー

まず、質問の趣旨の確認ですが

>秋月電子で販売されている100w(OSW4XAHDE1E-ADT)や
>200w(OSW4XAHEE1E-ADT)のLED
の場合、
http://akizukidenshi.com/download/ds/optosupply/osw4xahde1e.pdf
heatsink の最小表面積が2ページめにW別の一覧表でそのままズバリと書いてありますが
書いてあるものをそのまま安易に買うだけだとつまらないので
選択のための計算方法が知りたいということでしょうか?

まず、ごく簡単な入門向け概要説明で言うと次のサイトの説明などが解りやすく書かれている様に思います。
http://www.picfun.com/heatsink.html

上記のような概要を押さえた上で、
LEDメーカー(半導体メーカー)の放熱設計簡易説明
http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:VeagZc3zVbwJ:ce.citizen.co.jp/lighting_led/dl_data/tech/jp/CL-L270/CL-L270_Th_P539_0210.pdf+%E6%94%BE%E7%86%B1%E8%A8%AD%E8%A8%88%E3%80%80%E7%86%B1%E5%8B%BE%E9%85%8D&hl=ja&gl=jp&pid=bl&srcid=ADGEESjFmXHUxVKSEE92K3XLMbtU6M7zozhVhlxgONjesrlKf3fqs7F9A6XQUtwz0zdFFG1frZwxnqH8d2j8b4r0iwUMrTZG6vy-PYQKVferkC11je7hzvyNeRnSkhCsNrw7HWYLvMut&sig=AHIEtbTVhpGP7MvSm2eHbXWPWeQRIZDGsg
http://japan.renesas.com/prod/package/pp/characteristic/index.html
http://focus.tij.co.jp/jp/analog/docs/analogsplash.tsp?contentId=49908
ヒートシンクメーカーの商品説明
http://www.mizuden.co.jp/heatsink-info.html
熱伝導剤メーカーの商品説明
http://jp.sunstar-engineering.com/business/electronic/snapcure.html
などを見て、具体的な選択すると良いと思います。

もう少し詳しくという事であれば、例えば
http://www.k5.dion.ne.jp/~ajima/HEAT/HEAT.htm
とか、
次の様なものもある様です。
http://www.rdsc.co.jp/seminar/111004.html
http://www.gijutu.co.jp/doc/b_1606.htm

まず、質問の趣旨の確認ですが

>秋月電子で販売されている100w(OSW4XAHDE1E-ADT)や
>200w(OSW4XAHEE1E-ADT)のLED
の場合、
http://akizukidenshi.com/download/ds/optosupply/osw4xahde1e.pdf
heatsink の最小表面積が2ページめにW別の一覧表でそのままズバリと書いてありますが
書いてあるものをそのまま安易に買うだけだとつまらないので
選択のための計算方法が知りたいということでしょうか?

まず、ごく簡単な入門向け概要説明で言うと次のサイトの説明などが解りやすく書かれている様に思います。
http:...続きを読む

Qアルミのヒートシンクを固定する方法

アルミで出来た大きなヒートシンクを、プリント基板に固定したいです。
(どっちかというとヒートシンクにプリント基板を固定する感じ?)
プリント基板に固定用の穴は簡単に開けられますが、
しかし、ヒートシンクには穴が一つも開いていません。

どういう道具や部品を使って固定するのがよいでしょうか?

Aベストアンサー

> 基板とICを挟む形でネジ止めしたいのです。

という事だったら単純に熱伝導性接着剤で固定すれば良いのではないでしょうか。
たとえば、
http://www.mmm.co.jp/tape-adh/functional/sheet/2070/index.html
こんなものです。

パソコンのマザーボードのチップセットその他で使われてます。

また、基板にチップを挟んで直接ねじ止めすると、基板やチップにストレスがかるので、バネ圧を使って密着させる方法を使うことが多いです。(リテンション)
http://www.micforg.co.jp/jp/c_indexj.html

Q包絡体積の意味?

 包絡体積と言うのはどう定義するのでしょうか?
 物体の表面積や普通の体積とはどんな違いがありますか。

 直接のご説明、又は関連HPを教えて下さい。

Aベストアンサー

ヒートシンクなどの設計に使う言葉のようですね。数学や電磁気学でいう包絡線と似ているようです。つまり凹凸の激しい物体をラップでくるんだ時のラップの内容積が包絡体積ということになりますね。参考URLをどうぞ。

参考URL:http://www.oki.co.jp/OKI/Cng/Softnew/JIS/hs.htm

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q人間に放熱板を装着すればどうなりますか?

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。

A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。

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...続きを読む

Qペルチェ素子で冷却したいのですが・・・・

30cm四方ほどのアルミ板の表面を-60℃~-70℃ぐらいに
冷却したいのですが、ペルチェ素子で冷却するのは
可能でしょうか?

また可能とすれば、そのようなぺルチェ素子を安く購入できる
方法がもしありましたら教えて頂きたいのですが・・・

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ペルチエ素子の最初の利用はコンピュウタ-の内部の空気冷却に使用されたが冷却効果がよいので内部の機器に水滴がつくので利用されなくなりましたが、その後、コンピュウタ-の機器類も常温で使用してもトラブルも無くなり最近脚光を浴びていると聞いています。
私が知っている限り現在ぺルチェ素子を使用されている品物は電気式のク-ラ-ボックスとか精米機等に使用しているようです。
-60℃~-70℃に冷却可能か如何かについては電流値(電圧)と冷却効果のグラフが手元に無いのでうろ覚えで申し訳ないのですが可能かも知れません。
日本のぺルチェ素子で最先端の研究をしているのは松下電器(冷蔵庫等への応用)と言われていますので私も資料を請求(返信用の切手同封)しましたが返信無しで相手にして貰えませんでした。
tosainuさんが学生でしたら資料をもらえるかも知れません。
もう一つの方法は50代から60代のの工学部電気の教授及び工学部を卒業された人なら必ず知っているはずなので、そのような人に聞かれたらよいかと思います。
品物は日本では製造されてなく台湾で製作されていると聞いています。
価格は規格品なら数千円ですが規格から外れると何十万とするそうです。
ちなみに私は苦労してインタ-ネットで検索して探しましたが確か秋葉原の電気店のホ-ムぺ-ジで資料をダウンロ-ドをした事を覚えています。
tosainuの御役に立てなくて申し訳ないのですが私の知っていることはこのぐらいです。

ペルチエ素子の最初の利用はコンピュウタ-の内部の空気冷却に使用されたが冷却効果がよいので内部の機器に水滴がつくので利用されなくなりましたが、その後、コンピュウタ-の機器類も常温で使用してもトラブルも無くなり最近脚光を浴びていると聞いています。
私が知っている限り現在ぺルチェ素子を使用されている品物は電気式のク-ラ-ボックスとか精米機等に使用しているようです。
-60℃~-70℃に冷却可能か如何かについては電流値(電圧)と冷却効果のグラフが手元に無いのでうろ覚えで申し訳ないのですが可能...続きを読む


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