JP2008063411A - 熱輸送流体、熱輸送構造、及び熱輸送方法 - Google Patents
熱輸送流体、熱輸送構造、及び熱輸送方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008063411A JP2008063411A JP2006241582A JP2006241582A JP2008063411A JP 2008063411 A JP2008063411 A JP 2008063411A JP 2006241582 A JP2006241582 A JP 2006241582A JP 2006241582 A JP2006241582 A JP 2006241582A JP 2008063411 A JP2008063411 A JP 2008063411A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transport
- transport fluid
- heat
- fluid according
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Natural products CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 21
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 11
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 10
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 claims description 4
- MQQKTNDBASEZSD-UHFFFAOYSA-N 1-(octadecyldisulfanyl)octadecane Chemical group CCCCCCCCCCCCCCCCCCSSCCCCCCCCCCCCCCCCCC MQQKTNDBASEZSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000003944 tolyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000002924 primary amino group Chemical class [H]N([H])* 0.000 claims 1
- QJAOYSPHSNGHNC-UHFFFAOYSA-N octadecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCS QJAOYSPHSNGHNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- NJRXVEJTAYWCQJ-UHFFFAOYSA-N thiomalic acid Chemical compound OC(=O)CC(S)C(O)=O NJRXVEJTAYWCQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- RZJRJXONCZWCBN-UHFFFAOYSA-N octadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC RZJRJXONCZWCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M potassium acetate Chemical compound [K+].CC([O-])=O SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 2
- QBVXKDJEZKEASM-UHFFFAOYSA-M tetraoctylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCC[N+](CCCCCCCC)(CCCCCCCC)CCCCCCCC QBVXKDJEZKEASM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002019 disulfides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940038384 octadecane Drugs 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 235000011056 potassium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium(II) oxide Chemical compound [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/10—Liquid materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P2003/001—Cooling liquid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2251/00—Material properties
- F05C2251/04—Thermal properties
- F05C2251/048—Heat transfer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
【課題】熱伝達率が高い熱輸送流体、熱輸送構造、及び熱輸送方法を提供すること。
【解決手段】本発明の熱輸送流体は、溶媒５と、前記溶媒５中に分散した微小粒子１と、有機物成分３とを含むことを特徴とする。使用温度域の中で、所定の第１温度以下のときは、微小粒子１の表面上で、有機物成分３が配列し、それにともなって、溶媒分子５も微小粒子１の表面上で配列する。一方、使用温度域の中で、前記第１温度より高温の、所定の第２温度以上の温度のときは、有機物成分３はランダムに動きまわる状態となり、それにともなって、溶媒分子５もランダムに動きまわる状態となる。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の熱輸送流体は、溶媒５と、前記溶媒５中に分散した微小粒子１と、有機物成分３とを含むことを特徴とする。使用温度域の中で、所定の第１温度以下のときは、微小粒子１の表面上で、有機物成分３が配列し、それにともなって、溶媒分子５も微小粒子１の表面上で配列する。一方、使用温度域の中で、前記第１温度より高温の、所定の第２温度以上の温度のときは、有機物成分３はランダムに動きまわる状態となり、それにともなって、溶媒分子５もランダムに動きまわる状態となる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、熱交換器等に用いられる熱輸送流体、熱輸送構造、及び熱輸送方法に関する。
熱交換器等に用いられる熱輸送流体には、高い熱伝達率が求められる。Ｄｒ．Ｃｈｏｉらは、エチレングリコールにナノ（サブミクロン）クラスタを微量加えることで、熱伝導率が向上することを見出した（非特許文献１参照）。
Ｄｒ．Ｃｈｏｉら、"Anomaiously increased effective thermal conductivities of ethylenegiycol-based nanofluids containing copper nanoparticles）、Applied Physics Letters、２００１年、第７８巻、第７１８〜７２０頁
Ｄｒ．Ｃｈｏｉら、"Anomaiously increased effective thermal conductivities of ethylenegiycol-based nanofluids containing copper nanoparticles）、Applied Physics Letters、２００１年、第７８巻、第７１８〜７２０頁
しかしながら、熱輸送流体には、さらに高い熱伝達率が求められる。本発明は、熱伝達率が高い熱輸送流体、熱輸送構造、及び熱輸送方法を提供することを目的とする。
本発明の熱輸送流体は、溶媒と、前記溶媒中に分散した微小粒子と、前記微小粒子の表面に付着するコーティング剤と、有機物成分とを備える。本発明の熱輸送流体は、熱伝達率が高いという効果を奏するが、その理由は以下のように推測される。
本発明の熱輸送流体は、有機物成分が、所定の第１温度以下の温度においては構造化するとともに、前記第１温度より高温の、所定の第２温度以上の温度においては非構造化することにより、使用温度域の中で、温度により、構造化した状態と、非構造化した状態との間で変化する。
すなわち、使用温度域（例えば、−３０〜１５０℃）の中で、所定の第１温度以下となると、図１（ａ）に示すとおり、微小粒子１の表面上で、有機物成分３が配列し、それにともなって、溶媒分子５も微小粒子１の表面上で配列する状態（以下、この状態を「構造化状態」とする）となる。なお、微小粒子１の表面には、コーティング剤７が付着し、微小粒子１を安定に分散させている。一方、使用温度域の中で、所定の第２温度（前記第１温度と同じ温度、又はそれより高い温度）以上の温度となると、図２（ｂ）に示すとおり、有機物成分３は配列せず、ランダムに動きまわり、それにともなって、溶媒分子５も、配列せず、ランダムに動きまわる状態（以下、この状態を「非構造化状態」とする）となる。
本発明の熱輸送流体において、構造化した状態と、非構造化した状態との間の変化は一種の相変化であり、非構造化した状態は、構造化した状態に比べて、相変化に相当する分だけ、エネルギーレベルが高い。よって、本発明の熱輸送流体は、上記のように、温度に応じて相変化が生じる。
本発明の熱輸送流体は、例えば、第１の部材と、前記第１の部材よりも高温となる第２の部材と、前記第１の部材及び前記第２の部材を経由するように、熱輸送流体を循環させる循環手段とを備える熱輸送構造に適用することができる。特に、前記第１の部材の温度が前記第１の温度よりも低温であり、前記第２の部材の温度が前記第２の温度よりも高温である場合、本発明の熱輸送流体が有する特徴により、熱輸送量を飛躍的に増大させることができる。
すなわち、本発明の熱輸送流体が、構造化した状態で、第２の温度より高温である第２の部材に来ると、図１（ｂ）に示すとおり、通常の熱伝導による吸熱とともに、相変化に相当する熱を吸収して、エネルギーレベルの高い、非構造化した状態となる。次に、本発明の熱輸送流体が、第１の温度より低温である第１の部材に来ると、通常の熱伝導による放熱とともに、相変化に相当するエネルギーを放出して、図１（ａ）に示すとおり、構造化した状態となる。つまり、本発明の熱輸送流体は、相変化に相当する熱量を第２の部材から吸収し、第１の部材で放出するという、いわゆる疑似潜熱輸送効果を奏し、熱輸送量を飛躍的に増大させることができる。
なお、本発明において、構造化した状態は、図２（ａ）に示すように、微小粒子１で囲まれた領域内で、有機物成分３及び溶媒分子５が配列する状態であってもよい。また、非構造化した状態は、図２（ｂ）に示すように、微小粒子１で囲まれた領域内で、有機物成分３及び溶媒分子５がランダムに動き回る状態であってもよい。
本発明の熱輸送流体において、相変化する温度（第１温度、第２温度）は、その使用温度域に応じて調整することができる。相変化する温度を左右する因子としては、有機物加成分の種類、その配合量、微小粒子の種類、その配合量、溶媒の種類、コーティング剤の種類、その配合量等が挙げられる。
前記有機物成分としては、例えば、硫黄原子を少なくとも１つ以上含む有機物、直鎖状有機物、環状有機物、４級アンモニウムを含む有機物、１級アミンを含む有機物、ジスルフィドを有する有機物（特に直鎖状の分子構造を有するもの）、ｎ−オクタデカンチオール、メルカトプコハク酸等が挙げられる。ジスルフィドを有する有機物としては、例えば、炭素数１８のオクタデシルジスルフィドが挙げられる。
本発明の熱輸送流体は、前記微小粒子の表面に付着するコーティング剤を含むことにより、溶媒中で微小粒子を安定して分散させることができる。コーティング剤としては、例えば、硫黄原子を少なくとも１つ以上含む有機物、直鎖状有機物、環状有機物、４級アンモニウムを含む有機物、１級アミンを含む有機物等が挙げられ、より具体的には、例えば、ｎ−オクタデカンチオール、メルカトプコハク酸等が挙げられる。コーティング剤は、有機物成分と同一物質であってもよいし、異なる物質であってもよい。また、有機物成分は、コーティング剤と同一物質を含むとともに、他の物質を含んでいても良い。コーティング剤と有機物成分とが同一物質である場合、その物質の配合量は、微小粒子の表面を覆い、コーティング剤として機能するだけの量と、有機物成分として機能する分の量とを合わせた配合量となる。
前記微小粒子の平均粒径は、１０ｎｍ以下が好ましい。また、平均粒径の下限は特に限定されないが、原子数個分にあたる粒径以上が好ましい。
前記微小粒子の材質としては、例えば、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、シリコン（Ｓｉ）、フッ素（Ｆ）等の無機物、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化チタン（ＴｉＯ）等の酸化物、あるいは樹脂等からなるポリマー粒子を用いることができる。微小粒子は、２種以上の材質から成っていてもよい。すなわち、微小粒子のうちの一部と、残りの部分とは、異なる材質から成っていてもよい。
前記微小粒子の材質としては、例えば、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、シリコン（Ｓｉ）、フッ素（Ｆ）等の無機物、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、三酸化二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化チタン（ＴｉＯ）等の酸化物、あるいは樹脂等からなるポリマー粒子を用いることができる。微小粒子は、２種以上の材質から成っていてもよい。すなわち、微小粒子のうちの一部と、残りの部分とは、異なる材質から成っていてもよい。
前記溶媒としては、例えば、水、トルエン、エチレングリコール、それらの混合物等が挙げられる。
前記溶媒、微小粒子、コーティング剤の組み合わせとしては、例えば、前記溶媒が水であり、前記微小粒子が金から成り、前記コーティング剤が、メルカプトコハク酸等の親水基を有する化合物である組み合わせが挙げられる。また、別の組み合わせとしては、例えば、前記溶媒がトルエンであり、前記微小粒子が金から成り、前記コーティング剤は、ｎ−オクタデカンチオール等の疎水基を有する化合物である組み合わせが挙げられる。
前記溶媒、微小粒子、コーティング剤の組み合わせとしては、例えば、前記溶媒が水であり、前記微小粒子が金から成り、前記コーティング剤が、メルカプトコハク酸等の親水基を有する化合物である組み合わせが挙げられる。また、別の組み合わせとしては、例えば、前記溶媒がトルエンであり、前記微小粒子が金から成り、前記コーティング剤は、ｎ−オクタデカンチオール等の疎水基を有する化合物である組み合わせが挙げられる。
本発明の熱輸送流体は、例えば、酢酸カリウム等の凝固点降下剤を少なくとも１種配合することができる。
本発明を実施例に基づいて説明する。
（ａ）熱輸送流体の製造
まず、濃度３０ｍｍｏｌ／ＬのＨＡｕＣｌ4水溶液５０ｍｌと、トルエン１００ｍｌにテトラオクチルアンモニウムブロミド３．７５ｍｍｏｌを加えた溶液とを混合し、十分撹拌した。次に、オクタデカンチオール４．５ｍｍｏｌを加え十分撹拌した後、ＮａＢＨ4を１５ｍｍｏｌ含む水溶液を混合し、十分撹拌した。最後に、余ったテトラオクチルアンモニウムブロミドとオクタデカンチオールをメタノールやエタノールを用いて除去した。
まず、濃度３０ｍｍｏｌ／ＬのＨＡｕＣｌ4水溶液５０ｍｌと、トルエン１００ｍｌにテトラオクチルアンモニウムブロミド３．７５ｍｍｏｌを加えた溶液とを混合し、十分撹拌した。次に、オクタデカンチオール４．５ｍｍｏｌを加え十分撹拌した後、ＮａＢＨ4を１５ｍｍｏｌ含む水溶液を混合し、十分撹拌した。最後に、余ったテトラオクチルアンモニウムブロミドとオクタデカンチオールをメタノールやエタノールを用いて除去した。
なお、上記の方法は二相還元法（Brust法）と呼ばれる周知の方法であり、Auに対して3倍のオクタデカンチールを加えた。
上記の方法により、溶媒としてのトルエンと、金から成る微小粒子と、コーティング剤としてのオクタデカンチオールと、有機物成分としてのオクタデシルジスルフィドを含む熱輸送流体が製造できた。この熱輸送流体において、微小粒子の平均粒径は約２ｎｍである。
（ｂ）熱量測定
前記（ａ）で製造した熱輸送流体について、示差走査熱量分析装置を用いて熱量を測定した。測定条件は、温度範囲：−３０〜６０℃、昇温速度：５℃／ｍｉｎとした。その結果、１０〜２５℃の部分で、熱量変化が生じた。
上記の方法により、溶媒としてのトルエンと、金から成る微小粒子と、コーティング剤としてのオクタデカンチオールと、有機物成分としてのオクタデシルジスルフィドを含む熱輸送流体が製造できた。この熱輸送流体において、微小粒子の平均粒径は約２ｎｍである。
（ｂ）熱量測定
前記（ａ）で製造した熱輸送流体について、示差走査熱量分析装置を用いて熱量を測定した。測定条件は、温度範囲：−３０〜６０℃、昇温速度：５℃／ｍｉｎとした。その結果、１０〜２５℃の部分で、熱量変化が生じた。
なお、この熱量変化が生じた温度は、熱輸送流体において相変化が生じた温度である。よって、上記温度よりも低温である第１の部材と、上記温度よりも高温となる第２の部材を経由するように、本実施例１の熱輸送流体を循環させると、第２の部材に来たときは、通常の熱伝導による吸熱とともに、相変化に相当する熱を吸収して、エネルギーレベルの高い、非構造化した状態となり、次に、第１の部材に来たときは、通常の熱伝導による放熱とともに、相変化に相当するエネルギーを放出して、構造化した状態となる。
（ｃ）熱伝導率の測定
前記（ａ）で製造した熱輸送流体と、レファレンスとしてのトルエンとについて、それぞれ、熱伝導率を測定した。測定方法は細線法であり、具体的な方法は以下のとおりとした。十分に広い測定媒質中（実際には直径２０ｍｍ程度）に張られた金属細線（直径５０μｍ程度のＰｔ線）に、ある時刻t＝0から電流加熱等で一定熱流（液体では測定中の温度上昇が１℃程度：電流値で０．３〜０．６Ａ程度）を発生させ、これを細線表面から流出させる。このとき細線の温度は、媒質の熱伝導率や比熱等の熱物性値を含んだ解析的に求められた数式に従って時間と共に上昇するので、この温度上昇を測定し、解析式にあてはめることにより熱伝導率（λ）を求める。
（ｃ）熱伝導率の測定
前記（ａ）で製造した熱輸送流体と、レファレンスとしてのトルエンとについて、それぞれ、熱伝導率を測定した。測定方法は細線法であり、具体的な方法は以下のとおりとした。十分に広い測定媒質中（実際には直径２０ｍｍ程度）に張られた金属細線（直径５０μｍ程度のＰｔ線）に、ある時刻t＝0から電流加熱等で一定熱流（液体では測定中の温度上昇が１℃程度：電流値で０．３〜０．６Ａ程度）を発生させ、これを細線表面から流出させる。このとき細線の温度は、媒質の熱伝導率や比熱等の熱物性値を含んだ解析的に求められた数式に従って時間と共に上昇するので、この温度上昇を測定し、解析式にあてはめることにより熱伝導率（λ）を求める。
上記の方法で測定した、前記（ａ）で製造した熱輸送流体の熱伝導率λ１と、トルエンの熱伝導率λ２とに基づき、トルエンに対する、前記（ａ）で製造した熱輸送流体の熱伝導率比（λ１／λ２）を算出した。この値を図４に示す。図４から明らかなように、本実施例１の熱輸送流体の熱伝導率は非常に高いことが確認できた。
（比較例）
比較例として、次のようにして、熱輸送流体を製造した。
（比較例）
比較例として、次のようにして、熱輸送流体を製造した。
予め合成した、ポリビニルピロリドンによりコーティングされたAuナノ粒子のコーティング剤について、配位子交換により配位子をポリビニルピロリドンからオクタデカンチオールに交換した。最後に余ったオクタデカンチオールをメタノールやエタノールを用いて除去した。
本比較例の熱輸送流体は、溶媒としてのトルエンと、金から成る微小粒子と、コーティング剤としてのオクタデカンチオールとは、前記実施例１と同様に含むが、有機物成分は含まない。
本比較例の熱輸送流体について、前記実施例１の（ｂ）と同様に、示差走査熱量分析装置を用いて熱量を測定したところ、熱量変化は前記実施例１の（ｂ）に比べて小さかった。すなわち、本比較例の熱輸送流体では、温度が変化しても相変化が生じなかった。
また、前記実施例１の（ｃ）と同様に、本比較例で製造した熱輸送流体の熱伝導率λ３と、レファレンスとしてのトルエンの熱伝導率λ２とを、それぞれ、測定し、トルエンに対する、本比較例の熱輸送流体の熱伝導率比（λ３／λ２）を算出した。この値を図４に示す。図４から明らかなように、比較例の熱輸送流体の熱伝導率は、前記実施例１で製造した熱輸送流体に比べて遙かに低く、その差は、有機物含有率の違い（図１参照）では説明できないほど顕著であった。
図５は、車両用エンジンの冷却系１１を示しており、この冷却系１１では、ラジエータ１３、シリンダブロック１５、シリンダヘッド１７の順に、前記実施例１で製造した熱輸送流体１９が、図示しないポンプの作用により循環する。また、冷却系１１は、シリンダヘッド１７の出口にサーモスタッド２１を備えており、そこでの熱輸送流体１９の温度に基づいて、熱輸送流体１９をバイパス２３に流す量を調整する。熱輸送流体１９は、エンジンの熱により高温となるシリンダブロック１５、シリンダヘッド１７において熱を吸収し、外気に触れて低温となっているラジエータ１３において熱を放出する。
ここで、シリンダブロック１５及びシリンダヘッド１７は、熱輸送流体１９が相変化する温度より高く、ラジエータ１３の温度は、熱輸送流体１９が相変化する温度より低いので、熱輸送流体１９は、シリンダブロック１５及びシリンダヘッド１７に来たときは、通常の熱伝導による吸熱とともに、相変化に相当する熱を吸収して、エネルギーレベルの高い、非構造化した状態となり、次に、ラジエータ１３に来たときは、通常の熱伝導による放熱とともに、相変化に相当するエネルギーを放出して、構造化した状態となる。すなわち、熱輸送流体１９は、相変化に相当する熱量をシリンダブロック１５及びシリンダヘッド１７から吸収し、ラジエータ１３で放出するという、いわゆる疑似潜熱輸送効果を奏し、熱輸送量を飛躍的に増大させる。そのことにより、本実施例２の冷却系１１は、エンジンの冷却効率が非常に高い。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
１・・・微小粒子
３・・・有機物成分
５・・・溶媒分子
７・・・コーティング剤
１１・・・冷却系
１３・・・ラジエータ
１５・・・シリンダブロック
１７・・・シリンダヘッド
１９・・・熱輸送流体
２１・・・サーモスタッド
２３・・・バイパス
３・・・有機物成分
５・・・溶媒分子
７・・・コーティング剤
１１・・・冷却系
１３・・・ラジエータ
１５・・・シリンダブロック
１７・・・シリンダヘッド
１９・・・熱輸送流体
２１・・・サーモスタッド
２３・・・バイパス
Claims (18)
- 溶媒と、
前記溶媒中に分散した微小粒子と、
前記微小粒子の表面に付着するコーティング剤と、
有機物成分と、
を備える熱輸送流体。 - 前記有機物成分として、硫黄原子を少なくとも１つ以上含む有機物を含むことを特徴とする請求項１記載の熱輸送流体。
- 前記有機物成分として、直鎖状有機物又は環状有機物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の熱輸送流体。
- 前記有機物成分として、ジスルフィドを有する有機物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記ジスルフィドを有する有機物は、直鎖状の分子構造を有することを特徴とする請求項４に記載の熱輸送流体。
- 前記ジスルフィドを有する有機物の炭素数は、８〜３６の範囲内にあることを特徴とする請求項４または５に記載の熱輸送流体。
- 前記ジスルフィドを有する有機物は、オクタデシルジスルフィドであることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記有機物成分として、４級アンモニウムを含む有機物を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記有機物成分として、１級アミンを含む有機物を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記コーティング剤として、硫黄原子を少なくとも１つ以上含む有機物を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記コーティング剤として、直鎖状有機物又は環状有機物を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記微小粒子の平均粒径が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記微小粒子が無機物から成ることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記微小粒子が金属から成ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の熱輸送流体。
- 前記溶媒が水であり、
前記微小粒子が金から成り、
前記コーティング剤は、親水基を有する化合物であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の熱輸送流体。 - 前記溶媒がトルエンであり、
前記微小粒子が金から成り、
前記コーティング剤は、疎水基を有する化合物であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の熱輸送流体。 - 第１の部材と、
前記第１の部材よりも高温となる第２の部材と、
前記第１の部材及び前記第２の部材を経由するように、請求項１〜１６のいずれかに記載の熱輸送流体を循環させる循環手段と、
を備える熱輸送構造。 - 第１の部材、及び前記第１の部材よりも高温となる第２の部材を経由するように、請求項１〜１６のいずれかに記載の熱輸送流体を循環させることで、前記第２の部材から前記第１の部材へ熱を輸送する熱輸送方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006241582A JP2008063411A (ja) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | 熱輸送流体、熱輸送構造、及び熱輸送方法 |
| US11/899,387 US20080054217A1 (en) | 2006-09-06 | 2007-09-05 | Heat transport fluid, heat transport structure, and heat transport method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006241582A JP2008063411A (ja) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | 熱輸送流体、熱輸送構造、及び熱輸送方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008063411A true JP2008063411A (ja) | 2008-03-21 |
Family
ID=39150211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006241582A Pending JP2008063411A (ja) | 2006-09-06 | 2006-09-06 | 熱輸送流体、熱輸送構造、及び熱輸送方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20080054217A1 (ja) |
| JP (1) | JP2008063411A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009292920A (ja) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Denso Corp | ナノ粒子複合体および熱輸送流体 |
| JP2009292896A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Denso Corp | ナノ粒子複合体および熱輸送流体 |
| JP2009300039A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Denso Corp | 熱輸送装置 |
| JP2009298943A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Denso Corp | 熱輸送流体、熱輸送装置および熱輸送方法 |
| JP2012102192A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Denso Corp | 熱輸送流体及び熱輸送装置 |
| JP2013007514A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Denso Corp | 熱輸送システム |
| JP2013104059A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Yen-Hao Huang | 熱伝導効率を向上させる促進剤 |
| JP2014152390A (ja) * | 2013-02-13 | 2014-08-25 | Nagoya Univ | ナノ流体の低温製造方法 |
| US9074828B2 (en) | 2010-06-23 | 2015-07-07 | Ecopuro, Llc | Enhanced boundary layer heat transfer by particle interaction |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5555625B2 (ja) * | 2007-08-06 | 2014-07-23 | ザ セクレタリー，デパートメント オブ アトミック エナジー，ガヴァメント，オブ インディア | 自然循環システムの安定化方法、熱回収システムおよび除熱媒体 |
| JP5218525B2 (ja) * | 2010-11-09 | 2013-06-26 | 株式会社デンソー | 熱輸送流体が流通する装置 |
| JP2015222149A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 株式会社デンソー | 熱輸送システム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501269A (ja) * | 2000-06-19 | 2004-01-15 | テキサコ ディベラップメント コーポレイション | ナノ粒子とカルボン酸塩を含んだ熱伝達流体 |
| WO2004041956A1 (ja) * | 2002-11-05 | 2004-05-21 | Shishiai-Kabushikigaisha | 熱媒体液組成物 |
| JP2004244485A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 熱媒体 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2718501A (en) * | 1952-03-01 | 1955-09-20 | California Research Corp | Oils stable against oxidation |
| AU603927B2 (en) * | 1987-09-21 | 1990-11-29 | Unilever Plc | A lubricant comprising an oil-in water emulsion, a process for the preparation thereof and the use of the lubricant |
| US5021179A (en) * | 1990-07-12 | 1991-06-04 | Henkel Corporation | Lubrication for refrigerant heat transfer fluids |
| US5917195A (en) * | 1995-02-17 | 1999-06-29 | B.A. Painter, Iii | Phonon resonator and method for its production |
| US6432320B1 (en) * | 1998-11-02 | 2002-08-13 | Patrick Bonsignore | Refrigerant and heat transfer fluid additive |
| US6262207B1 (en) * | 1998-12-18 | 2001-07-17 | 3M Innovative Properties Company | ABN dispersants for hydrophobic particles in water-based systems |
| US6395804B1 (en) * | 1998-12-18 | 2002-05-28 | 3M Innovative Properties Company | Polyelectrolyte dispersants for hydrophobic particles in water-based systems |
| JP3935870B2 (ja) * | 2003-04-21 | 2007-06-27 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | 金属等のナノサイズ超微粒子を分散させた液体アルカリ金属 |
-
2006
- 2006-09-06 JP JP2006241582A patent/JP2008063411A/ja active Pending
-
2007
- 2007-09-05 US US11/899,387 patent/US20080054217A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501269A (ja) * | 2000-06-19 | 2004-01-15 | テキサコ ディベラップメント コーポレイション | ナノ粒子とカルボン酸塩を含んだ熱伝達流体 |
| WO2004041956A1 (ja) * | 2002-11-05 | 2004-05-21 | Shishiai-Kabushikigaisha | 熱媒体液組成物 |
| JP2004244485A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 熱媒体 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009292896A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Denso Corp | ナノ粒子複合体および熱輸送流体 |
| JP2009292920A (ja) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Denso Corp | ナノ粒子複合体および熱輸送流体 |
| JP2009298943A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Denso Corp | 熱輸送流体、熱輸送装置および熱輸送方法 |
| JP2009300039A (ja) * | 2008-06-16 | 2009-12-24 | Denso Corp | 熱輸送装置 |
| US9074828B2 (en) | 2010-06-23 | 2015-07-07 | Ecopuro, Llc | Enhanced boundary layer heat transfer by particle interaction |
| JP2012102192A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Denso Corp | 熱輸送流体及び熱輸送装置 |
| JP2013007514A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Denso Corp | 熱輸送システム |
| JP2013104059A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Yen-Hao Huang | 熱伝導効率を向上させる促進剤 |
| JP2014152390A (ja) * | 2013-02-13 | 2014-08-25 | Nagoya Univ | ナノ流体の低温製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20080054217A1 (en) | 2008-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20080054217A1 (en) | Heat transport fluid, heat transport structure, and heat transport method | |
| Saidina et al. | Metal oxide nanofluids in electronic cooling: a review | |
| US20100243213A1 (en) | Heat pipe type heat transfer device | |
| Shima et al. | Synthesis of aqueous and nonaqueous iron oxide nanofluids and study of temperature dependence on thermal conductivity and viscosity | |
| Razzaq et al. | Nanofluids for advanced applications: a comprehensive review on preparation methods, properties, and environmental impact | |
| US7390428B2 (en) | Compositions with nano-particle size conductive material powder and methods of using same for transferring heat between a heat source and a heat sink | |
| Rashmi et al. | Preparation, thermo-physical properties and heat transfer enhancement of nanofluids | |
| Cheng | Nanofluid heat transfer technologies | |
| US9022099B2 (en) | Heat transport fluid passage device with hydrophobic membrane | |
| Menni et al. | Advances of nanofluids in heat exchangers—a review | |
| Qamar et al. | Preparation and dispersion stability of aqueous metal oxide nanofluids for potential heat transfer applications: a review of experimental studies | |
| Ravisankar et al. | Influence of nanoparticle volume fraction, particle size and temperature on thermal conductivity and viscosity of nanofluids-A review | |
| JP6526923B2 (ja) | 伝熱材料 | |
| Sumanth et al. | Effect of carboxyl graphene nanofluid on automobile radiator performance | |
| Selvaraj et al. | Graphene-silver alloyed quantum dots nanofluid: Synthesis and application in the cooling of a simulated electronic system | |
| Hemmat Esfe et al. | Experimental investigation and proposed correlations for temperaturedependent thermal conductivity enhancement of ethylene glycol based nanofluid containing ZnO nanoparticles | |
| Murshed et al. | Nanofluids as advanced coolants | |
| Godley et al. | Investigation of automobile radiator using nanofluid-CuO/water mixture as coolant | |
| JP5499464B2 (ja) | 熱輸送流体、熱輸送装置および熱輸送方法 | |
| Tomar et al. | Experimental study of heat transfer of a car radiator with nano fluid-Al2O3 water mixture as coolant | |
| JP5125792B2 (ja) | 熱輸送装置 | |
| Asthana et al. | Comparative studies of copper oxide with aluminium oxide nanoparticles in conventional thermal fluids for its enhanced efficiency as coolant | |
| Kumar et al. | Convective flow of nanofluid and nanoencapsulated phase change material through microchannel heat sink for passive cooling of microelectronics | |
| Prakash et al. | Enhanced heat transfer with nanofluid media: principles, methods, and applications in dairy industry | |
| JP2008088240A (ja) | 熱輸送媒体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081007 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110627 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110705 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110905 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120522 |