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黒体放射冷却とは?

こくたいほうしゃれいきゃく

黒体放射冷却とは、物体が赤外線を放射することで熱を宇宙空間などに捨て、温度を下げる冷却メカニズムのことです。

黒体放射冷却(こくたいほうしゃれいきゃく)は、物体が電磁波(主に赤外線)を放射することによってエネルギーを失い、温度が下がる現象・技術を指します。「黒体」とは入射したあらゆる電磁波を完全に吸収し、また最大効率で放射する理想的な物体のことで、現実の物体はその近似として扱われます。

すべての物体は温度に応じた電磁波を放射します(シュテファン・ボルツマンの法則)。宇宙空間は実質的に絶対零度(約マイナス270度)に近い環境であるため、熱源を持つ物体が宇宙に面して赤外線を放射すると、周囲からの熱流入がほぼなく、冷却効果が得られます。

この原理の応用場面は多岐にわたります。

  • 人工衛星・宇宙探査機:太陽電池や電子機器の発熱を放射冷却パネルで宇宙空間に逃がす
  • 赤外線センサーの冷却:高感度センサーを低温に保つための受動冷却手段
  • 地上での輻射冷却建材:昼間でも太陽光を反射しつつ赤外線を放射し、外気温以下まで冷却できる次世代建材の研究が進む

近年は太陽光を反射しながら大気の透過窓(8〜13マイクロメートル帯)を通じて宇宙空間に熱を放出するパッシブ放射冷却素材が注目されており、空調エネルギー削減への応用が期待されています。

使い方・例文

「人工衛星の側面に取り付けられた白色の放射冷却パネルは、黒体放射冷却の原理で機器の熱を宇宙空間に逃がし、電子部品を正常温度に保っている。」

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