■熱とはエネルギーの移動
簡単に言えば、熱とは、エネルギーが移動している状態である。
例えば、
● 電気を使う
● モーターが動く
● 半導体が演算する
● バッテリーが充放電する と、エネルギーが使われる。
そしてその多くは、最終的に、熱へ変わる。
つまり熱とは、エネルギーを使った結果、最後に現れるものとも言える。
■人類は熱と戦い続けてきた
実は人類の歴史は、熱との戦いでもある。
例えば、
● 火を扱う
● 蒸気機関
● エンジン
● 発電
● 半導体
● AI
すべて、大量のエネルギーを扱う技術だった。
そしてその裏では常に、どう熱を制御するかが存在していた。
■なぜ高性能化すると熱問題が増えるのか
ここで重要なのは、高性能化＝高エネルギー密度化という点だ。
例えば、
● より速く
● より小さく
● より高出力に
● より高密度に しようとすると、同じ空間に、より多くのエネルギーが集中する。
すると当然、熱も集中する。
つまり未来産業ほど、高性能と、高発熱がセットになる。
■問題は熱そのものではない
ここで誤解されやすいのは、熱いことそのものが問題ではない点だ。
本当に問題なのは、熱を逃がせないことである。
例えば、
● 小型化
● 高密度化
● 積層化
● 密閉化 が進むと、熱の逃げ場がなくなる。
すると、
● 性能低下
● 劣化
● 故障
● 安全性低下 などが発生する。
つまり熱問題とは、発熱問題というより、熱の逃げ場問題なのである。
■熱は見えない
さらに難しいのは、熱は見えないということだ。
例えば、
● 空気層
● 微細な浮き
● 接触ムラ
● わずかな段差 だけでも、熱性能は大きく変わる。
しかしそれは、目では見えないことも多い。
つまり熱問題とは、見えない問題でもある。
■なぜ接触が重要なのか
熱は、接触状態によって大きく変わる。
例えば、
● 密着している
● 空気が入っている
● 浮いている
● 段差がある だけで、熱の流れは変わる。
つまり熱対策では、何の材料かだけではなく、
どう接触するかが極めて重要になる。
■なぜ量産が難しいのか
ここで、未来産業が難しくなる理由がある。
それは、試作では成功しても、量産で崩れることが多いからだ。
例えば、
● 微細ズレ
● 圧力ばらつき
● 材料変形
● 接触ムラ
● 自動化ズレ
● 経年劣化 など。
つまり熱問題では、理論上成立と、
量産で成立が全く違う。
■未来は熱密度との戦いになる
AI。EV。ロボット。半導体。宇宙。
未来産業に共通するのは、小さく、高性能にしたいことである。
しかしそれは同時に、熱密度を上げることでもある。
つまり未来では、どれだけ高性能かだけではなく、
どれだけ熱を成立できるかが重要になる。
■AI時代は巨大熱文明になる
ここまで見てきたように、
AI時代は、
● GPU
● データセンター
● EV
● ロボット
● 半導体 など、あらゆる場所で、巨大な熱を発生させる。
つまり未来は、知能文明であると同時に、
巨大熱文明にもなっていく。
■研究者視点 ： 熱制御技術はさらに重要になる
しかし現場では、
● 接触
● 浮き
● 微細ズレ
● 段差
● 熱膨張
● 量産ばらつき など、極めて現実的な問題が起きる。
つまり熱対策とは、良い材料を使えば終わりではない。
■熱対策は工程成立問題
本当に重要なのは、
● どう加工するか
● どう貼るか
● どう接触させるか
● どう量産するか
● どう安定供給するか である。
つまり熱対策とは、材料性能だけではなく、
工程成立で決まる。
■OTIS視点で重要なこと
OTIS視点では、熱問題で重要なのは、
● 微細加工
● 薄膜加工
● 高精度貼り合わせ
● 接触安定性
● 異種材料接触
● 自動化供給
● 量産安定性 など。
つまりOTISは、熱問題を量産で成立させることへ、向き合っている。
■OTISでできること
OTISでは、
● 微細加工
● 高精度打ち抜き
● 高精度ラミネート
● 熱対策材料加工
● 異形状積層
● 自動化供給対応 などを通じて、
熱の最後の1mmを成立させることへ、貢献できる可能性がある。
■OTISの専門外
一方でOTISは、
● 半導体設計
● AIアルゴリズム開発
● 発電事業
● 冷却装置設計
● 材料そのものの開発 を専門とする会社ではない。
しかし、熱問題を量産工程で成立させるという領域では、重要な役割を担える可能性がある。
■まとめ
なぜ未来産業は、最後に熱へ戻ってくるのか
未来産業は、今後さらに、
● 高性能化
● 小型化
● 高密度化
● AI化 していく。
しかしその結果、熱問題はさらに難しくなる。
つまり未来では、どれだけすごい技術かだけではなく、
どれだけ熱を成立できるかが重要になる。
そしてその裏側では、熱の最後の0.1mmを支える技術が、ますます重要になっていく。
そして、やっと次回から熱基礎編に入る。
コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。
※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません
