熱シールドとは
熱シールドは、
熱源から発生する
熱から内部の物体を保護するための技術です。
熱を拡散、反射、あるいは吸収することによって、対象物の温度上昇を抑制し、高
熱による損傷を防ぎます。
自動車、航空機、
宇宙船、工業設備、火器など、幅広い分野で利用されています。
熱シールドの作動原理
熱シールドは、主に以下の2つの仕組みを利用して、過剰な温度上昇や
熱勾配から対象物を保護します。
断熱: 熱伝導率の低い材料を使用することで、熱の伝わりを遮断します。これにより、外部の高温から内部の構造物を隔離します。
放射冷却: 熱放射によって外部へ
熱を放出します。表面の放射率を高めることで、効率的な放
熱を促します。
これらの機能を高めるためには、以下の特性が重要となります。
低い熱伝導率 (高い熱抵抗): 熱の伝わりを抑制する。
高い放射率: 効率的に
熱を放出する。
熱安定性 (耐火性を含む): 高温環境下でも性能を維持する。
放熱塗装(HEC)を施したセラミックは、これらの特性を満たすため、熱シールド材としてよく用いられます。
熱シールドの用途
自動車: エンジンから発生する
熱による周辺部品や車体へのダメージを軽減するために、多くの
自動車に
熱シールドが搭載されています。材料には、
ステンレス鋼や
鉄などの
鋼板、薄いアルミニウム箔などが使用されます。
航空機: コンコルドやSR-71ブラックバードのような高速航空機では、飛行中に発生する摩擦熱による過熱を考慮した設計が必要です。コンコルドの機首部分では、最高運用温度が127℃に達することもありました。
宇宙機: 大気を持つ天体に着陸する
宇宙船は、
大気圏再突入時に断
熱圧縮によって高温にさらされます。
熱シールドは、
熱を拡散する特殊な素材で構成されており、
宇宙船を保護します。
熱除去ヒートシールド(プラスチック樹脂製)と
熱吸収ヒートシールド(
炭素繊維強化炭素複合材料製)の2種類に大別されます。
火星探査ローバー「
パーサヴィアランス」の
熱シールドは、最大1315℃の高温に耐えることができます。
工業: 熱に弱い部品を保護するために、様々な工業プロセスで熱シールドが使用されます。
火器: セミオートマチックやオートマチックのライフルやショットガンには、射撃時の
熱から射手を保護するための
熱シールドが装着されています。
機関銃や短
機関銃では、効率的な放
熱のために形状が工夫された
熱シールドが用いられます。
関連項目
耐熱性
断熱材
エアロシェル
アブレーション