吸熱発熱素材ブレスサーモの仕組みについて

質問

ブレスサーモのメカニズムについて教えてください。
mizunoの公式サイトは確認しており以下のように理解しています。

１．人が汗をかく
２．汗が気化する
３．気化した汗をブレスサーモが吸着する（気体を液体にするために、発熱する）
４．吸着した汗を外に出す（服内部は乾燥する）

３までは納得できます。しかし４が納得できません。
その理由は２つあって、
１）．なぜ汗は外にだけ出るのか？服の内部に戻ってくることはないのか？
２）．仮に外に出たとしても、水が外にでれば気化するはずであり、気化熱を奪うから、結局温度は下がる（３で発熱した温度は少なくとも奪われる）のでは？

ご存知の方がいらっしゃいましたら、教えてください。

回答No.2

sailor

確かに言われるとおりで、浅学ゆえの早とちりでしたね。後、私の知る範囲で水蒸気などの持つエネルギーを利用して水蒸気の持つエネルギー以上の熱を得る方法は、ケミカルヒートポンプという方法しかないのですが、この方法はエネルギー保存則には反しない（エネルギーの利用方法が熱の発生ではなく熱の移動に使われるためです。エアコンなどの物理的な動作のヒートポンプを化学反応で行うものです）のですが、確かにケミカルヒートポンプでオープンサイクルヒートポンプは存在しますし、移動できるエネルギー量は反応時のエネルギー量より大きいものがあります。ただ、繊維の中でという制限をつけると、私には説明できそうに有りません。ただ、ヒートポンプ作用であれば熱エネルギー自体は外部から得ているので、与えたエネルギーは単に輸送をしているだけなので、与えたエネルギー以上の熱量を得ることは物理的に何の問題も無いので、繊維内部でミクロレベルのヒートポンプ作用があるようなものが開発されたのかもしれませんね。

それから水蒸気の移動が問題ではないということについては、質問文中のなぜ水蒸気が外側にのみ移動するのかに対する解凍です。

浅学ゆえ早とちりな回答を掲載したことをお詫びします。

お礼

度々ありがとうございます。

>ヒートポンプ作用があるようなものが開発されたのかもしれませんね。

（化学）ヒートポンプ作用という言葉の定義は、色々な定義があるので一概には言えませんが、仮に「化学反応を利用して、低温部分から高温部分へ熱を移動させる作用のこと」と定義するのならば、正にそれが行われているかのような説明がmizunoの公式サイトに掲載されています。

ただしもちろん全体としてみれば、エネルギー保存則は成立ちます。つまり低温部分がより低温（もしくはよりエネルギー準位が低い状態）になった結果、高温部分がより高温になっているということですよね？

ブレスサーモにおいて、低温部分がより低温（もしくはエネルギー準位が低い状態）になるメカニズムが私にはよくわからないので、本質問をしました。

>質問文中のなぜ水蒸気が外側にのみ移動するのかに対する解凍です。

質問文には、「４．吸着した汗を外に出す（服内部は乾燥する）」と書いています。そして、その後「仮に外に出たとしても、水が外にでれば気化するはず」とも書いています。
「吸着した汗」（=液体）、「水が外」と明記したつもりですが、わかりづらかったのなら、申し訳ありません。

回答No.1

sailor

専門では有りませんのであくまで私なりの考えです。汗（水蒸気）が外に移動することについては内外の湿度の差から起こる現象でしょう。湿度が高いほうから低い方へ水蒸気が移動しているということではないでしょうか。また、当然なが、蒸発が起これば気化熱を奪われるので外がでは冷却が起こりますが、吸水したときに発熱反応の起こらない通常の繊維でもこれは同じですよね。発熱反応の起こらない繊維では体温がそのときの熱源の全てになるでしょうけれど、発熱反応が起こるものであれば、体温＋反応熱になるので、発熱反応の無いものよりは暖かいということではないでしょうか。２）の通りであったとしても、その分だけ体温を使って蒸発させる必要が減るので、何も発熱反応が無いものよりは全体としてプラスということでしょう。

お礼

書き込みありがとうございます。

ただ、大変申し訳ないのですが、お書きくださった内容が私には納得できません。

>発熱反応の起こらない繊維では体温がそのときの熱源の全てになるでしょうけれど、発熱反応が起こるものであれば、体温＋反応熱になるので、発熱反応の無いものよりは暖かいということではないでしょうか

これは、エネルギー保存則に反していませんか？
なぜブレスサーモが発熱しているかといえば、体からでた汗（液体）が周囲から熱を奪って気体（気化熱）になり、その気体を繊維が吸着することで水に戻るので、吸着熱（ロスにあるはせよ、ほぼ気化熱で失った分と同じ熱量？）が発生するということは間違いないですよね？

>汗（水蒸気）が外に移動することについては内外の湿度の差から起こる現象でしょう

今問題にしているのは、発熱に関与した繊維に吸着した液体です。水蒸気については関係ないと思いうのですが、いかがでしょうか？