猛暑日が増えました。地球温暖化はゆるやかになったというけれど、涼しくなったわけじゃありません。ましてや、市街地ではヒートアイランド現象で余計に熱く感じる今日。アイスクリームや冷却グッズがたくさん売れます。

実はこの冷却グッズ、製品や使っている技術によって「涼しさ」を生み出す「原理」が違います。意外に知られていない、冷却グッズの原理。皆さんご存知でしたでしょうか？

クーラーを含め、冷却にはいろんな方法があります。しかし、ここでは冷却グッズが如何にして、人や物を涼しくするのかについてご説明したいと思います。

「冷やし」の種類

そもそも、一体「冷やす」とはどういう現象なのでしょう？

実は厳密には冷却、もしくは冷やすと言う現象は存在しません。少し説明の仕方が悪いですが、要は何かを「冷やす」と言うのは、「熱を奪っている」のであって、冷やしパワーの様な物を生成しているわけではないと言うことです。

そんなことを知っているよ、と言う方も少し待って下さい。熱と言うのは熱エネルギーですが、火を起こしたり、電気を使ったりして、エネルギーを発生させる方法は沢山あるのですが、実は「熱を使わせる」現象というのはそこまで多くありません。

しかも、常温程度の熱では意味が無い様な「熱を与える」化学反応を除けば、自然界における熱を奪う「吸熱」と言うのはほぼ一種類に限定されます。

それが、皆さん小学校で習う分子の状態変化「融解・蒸発」です。

正しい意味での「冷却グッズ」「冷却装置」は、この分子の状態変化によって「熱を奪う」現象を引き起こしています。

正しい意味で、と言いましたが。後ほどご説明しますが、「冷感」と「冷却」はまた別ものなのです。

冷却グッズの分類

「冷やし」・「冷却」を引き起こす、原理はほぼ一種類ですが、冷却グッズには色々な種類があります。一体どのような種類があるのでしょうか？

大まかに分けると、４つあります。

１. 水分の蒸発を利用「気化熱」で冷却　
　　　(例)：濡れタオル、発汗、冷却スカーフ

２. 高分子吸収剤を使った氷の融解反応
　　　（例）保冷剤、アイスノン

３. 硝酸アンモニウムや尿素の水との「融解反応」で冷却　
　　　（例）：叩けば冷える 瞬間冷却剤

４. メントールを使った冷点刺激(冷感利用)
　　　（例）制汗剤 、冷感シャンプー

ちなみに、４番のメントールは「冷たく感じる」と言うだけで、冷やしてはいません。

では、一つ一つどんな原理なのか説明して行きましょう。

①水に濡らすだけ、いつでもどこでも気化熱冷却

分子というのは絶えず動き回っているもので、特に液体と気体は自由奔放です。好き勝手に気体になったり液体になったりしています。水の蒸発は100度で起こるなんて言われますが、単に自然界（１気圧）では、それだけのエネルギーがあれば水の大部分が気体になれると言うだけで、１００度以上でもこっそり液体になって、すぐに気体に戻ったりしています。

この性質を利用して、汗をかいてみたり、タオルを濡らしてみたり、水を撒いたりして冷却現象を起こします。

常温では、液体の水が多ければ多めに気体になります（気化）し、気体の水分が多ければ多めに液体になります（凝結）。

なので、故意に布や皮膚などを濡らして、液体の水分が多い状態を作れば、気体になろうとする水分が増えるのです。水が気体になるために必要なエネルギーよりも、身体が蓄えている熱エネルギーの方が多いので、さくっと水は気体になって空気中に逃げて行きます。これが、濡らすと冷える原理なのですね。

ちなみに、水を使っているわけではありませんが、エアコンも気化熱を利用して部屋を冷やしています。ただ、こちらは電気エネルギーを使って、無理やり冷媒と呼ばれる物質（エアコンによる）を液体にしたり気体にしたりしているので、かなりの荒業だと思って下さい。

冷却グッズとしては、水に濡らすだけでいつでも使えるというのが便利なポイントです。

②小さな入れ物に沢山の氷、高分子吸収剤と氷の融解

 液体⇔気体とくれば当然、固体⇔液体を忘れてはいけません。ただし、こちらの場合は、液体が勝手に固体になることはほぼありませんので、遊びまわっている気体の連中とはわけが違います。

氷は冷たいですね。というのも、凍った水はエネルギーに飢えています。人体の熱や自然界の空気は氷からすれば、エネルギー過剰なのですきあらばエネルギー奪って液体になろうとします。なので、身体が氷に触れた瞬間エネルギーを奪われ、水が液体になってしまい、冷たく感じます。これが融解現象です。

保冷剤には、高分子吸収剤と言うのが入っているのですが、これは水を沢山閉じ込めることが出来る物質なのです。水は凍ると体積が膨らむと言うのは知られていますが、水というのは氷も含めて、スペースの有効活用が苦手な物質です。目で見ても分かりませんが、分子レベルでみてみると、かなりスペースを余して動き回っています。

なので、高分子吸収剤が水を無理やりスペースを上手く使えるように水分子を捕獲することで、凍らせた際に、より少ないスペースで、より多くの水分子をエネルギー飢えの状態に出来ます。

分かりやすく言えば、写真の様な保冷剤の中には、見た目以上の水が入っていて、凍らせて溶かすには、見た目以上のエネルギーが必要になってくる。ということです。どれくらいの水が溶けているか知りたい場合は、正確な数値とはいえませんが、中の液体を抜いて、普通の水を入れた時の重量を比較すれば良いですね。保冷剤は普通の水を入れた時より、遥かに重くなっているはずです。要らなくなった保冷剤で試してみましょう。

 ちなみに、氷に障って手がくっつくことがありますが、氷に触って氷が水になり、水が指の隙間の隅々まで行き渡ったタイミングで、再び凍ってしまうと、指と氷の間に新しい氷ができちゃうと言うことなんですね。そう言う時は、もっとエネルギーを与えて、ドロドロに溶かしてしまう他ありません。要は溶かせるほどの熱が無かったってことなんです。

冷却グッズとしては、冷凍庫に入れて凍らせると言うステップが必要なのが難点ですが、冷却効果は高く、長く持続する上に何度も使えるのが最大のメリットです。