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JP5499464B2 - Heat transport fluid, heat transport device and heat transport method - Google Patents
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JP5499464B2 - Heat transport fluid, heat transport device and heat transport method - Google Patents

Heat transport fluid, heat transport device and heat transport method Download PDF

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  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)

Description

本発明は、熱を伝達、輸送する熱輸送流体、これを用いた熱輸送装置および熱輸送方法に関する。   The present invention relates to a heat transport fluid that transfers and transports heat, a heat transport device using the heat transport fluid, and a heat transport method.

従来、例えば車載されるエンジンや電子機器等の熱源から放熱を行う装置には、熱源からの熱を外部に伝達、輸送する熱輸送流体が用いられている。熱輸送流体は、熱源から熱を持ち去り、熱交換器から放熱する。また、熱輸送流体は、加熱対象物へ熱を伝達する用途にも用いられる。こうした熱輸送流体には、熱交換器等の設備としてのエネルギー効率を高めるため、より高い冷却性能、すなわちより高い熱輸送能力が求められている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a heat transport fluid that transfers and transports heat from a heat source to the outside is used in a device that radiates heat from a heat source such as an engine or an electronic device mounted on a vehicle. The heat transport fluid removes heat from the heat source and dissipates heat from the heat exchanger. The heat transport fluid is also used for applications that transfer heat to an object to be heated. Such a heat transport fluid is required to have higher cooling performance, that is, higher heat transport capability, in order to increase energy efficiency as equipment such as a heat exchanger.

そして、熱輸送流体の熱輸送能力を高めるために、例えば、非特許文献1では、エチレングリコールからなる媒体中に、直径が10nm(ナノメートル)以下の銅(Cu)からなる微小粒子を少量だけ含有させることにより、媒体の熱伝導率が大きく向上することが報告されている。また、同様に、非特許文献2では、水にカーボンナノチューブを含有させることにより、媒体の熱伝導率が大きく向上することが報告されている
また、例えば、特許文献1および特許文献2においても、媒体中に熱伝導率の高い微小粒子を分散させることによりその熱伝導率の向上が図られることが報告されている。
Applied Physics Letters(アプライド・フィジックス・レターズ)、Vol.78、No.6、pp.718−720(2001) International Journal of Heat and Mass Transfer(インターナショナル・ジャーナル・オブ・ヒート・アンド・マス・トランスファ−)、 vol. 49、 pp.240−250(2006) 特表2004−501269号公報 特開2004−339461号公報
In order to enhance the heat transport capability of the heat transport fluid, for example, in Non-Patent Document 1, only a small amount of fine particles made of copper (Cu) having a diameter of 10 nm (nanometers) or less are contained in a medium made of ethylene glycol. It has been reported that the thermal conductivity of the medium is greatly improved by the inclusion. Similarly, in Non-Patent Document 2, it is reported that the thermal conductivity of the medium is greatly improved by containing carbon nanotubes in water. Also, for example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, It has been reported that the thermal conductivity can be improved by dispersing fine particles having high thermal conductivity in the medium.
Applied Physics Letters (Applied Physics Letters), Vol. 78, no. 6, pp. 718-720 (2001) International Journal of Heat and Mass Transfer (International Journal of Heat and Mass Transfer), vol. 49, pp. 240-250 (2006) JP-T-2004-501269 JP 2004-339461 A

一般的に熱伝達率αは、λを熱伝導率、νを動粘度、ρを密度、Cpを比熱として、
α∞λ2/3ν−1/6ρ1/3Cp1/3 (式1)
式1で表される。よって、微小粒子分散媒体では少量で熱伝導が飛躍的に向上するものの、熱伝達への向上効果は2/3乗と小さい。また、微小粒子を加えることにより、ナノ流体の粘性率が高くなるため、熱伝達率αを低下させてしまっている。
In general, the heat transfer coefficient α is defined as λ is thermal conductivity, ν is kinematic viscosity, ρ is density, and Cp is specific heat.
α∞λ2 / 3ν-1 / 6ρ1 / 3Cp1 / 3 (Formula 1)
It is represented by Formula 1. Therefore, although the heat conduction is dramatically improved with a small amount of the fine particle dispersion medium, the improvement effect on the heat transfer is as small as 2/3 power. Moreover, since the viscosity of the nanofluid is increased by adding fine particles, the heat transfer coefficient α is lowered.

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、高い熱伝達率が得られる熱輸送流体、これを用いた熱輸送装置および熱輸送方法を提供することを目的とする。   Then, this invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the heat transport fluid from which a high heat transfer rate is obtained, the heat transport apparatus using the same, and the heat transport method.

上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用することができる。請求項1の発明に係る熱輸送流体は、水からなる溶媒と、溶媒中に分散される微小粒子と、特定の温度域において固相状態と液相状態との間で固液相変化する物質と、を含み、
微小粒子は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)、アルミナ(Al )、酸化マグネシウム(MgO)、酸化銅(CuO)、三酸化二鉄(Fe )、酸化チタン(TiO)、カーボンナノチューブのいずれかからなる粒子であり、
微小粒子は、長手方向における平均長さが1nm〜10μmの範囲である棒状の粒子で構成されるとともに、少なくとも1種類の固液相変化する物質を内包し、
固液相変化する物質は、融点が40〜70℃であるパラフィン類、水酸化バリウム八水和物、酢酸ナトリウム三水和物、塩化カルシウム六水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物、硫酸ナトリウム十水和物、硝酸マグネシウム六水和物、スレイトール、キシリトールのうちのいずれかであることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the following technical means can be employed. The heat transport fluid according to the invention of claim 1 is a solvent comprising water , fine particles dispersed in the solvent, and a substance that changes between a solid phase and a liquid phase in a specific temperature range. And including
The fine particles are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), silicon (Si), alumina (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), copper oxide. (CuO), ferric trioxide (Fe 2 O 3 ), titanium oxide (TiO), particles made of carbon nanotubes,
The fine particles are composed of rod-like particles having an average length in the longitudinal direction of 1 nm to 10 μm, and include at least one kind of solid-liquid phase-changing substance ,
Solid-liquid phase change substances include paraffins having a melting point of 40 to 70 ° C., barium hydroxide octahydrate, sodium acetate trihydrate, calcium chloride hexahydrate, sodium thiosulfate pentahydrate, sulfuric acid It is one of sodium decahydrate, magnesium nitrate hexahydrate, threitol, and xylitol .

この発明によれば、微小粒子の添加効果に加え、固液相変化に伴う潜熱分の吸熱および発熱を利用して熱輸送を促進し、高い熱伝達率を有する熱輸送流体が得られる。潜熱とは、物質の相が変化するときに必要とされる熱エネルギーの総量であり、物質が固体から液体に相転移するときには吸熱が起こり、逆の液体から固体への相転移のときには発熱が起こる。これにより、このような固液相変化に伴う潜熱を利用し、熱輸送を促進することができる。   According to the present invention, in addition to the effect of adding fine particles, the heat transport is promoted by utilizing the heat absorption and heat generation of the latent heat accompanying the solid-liquid phase change, and a heat transport fluid having a high heat transfer coefficient can be obtained. Latent heat is the total amount of thermal energy required when the phase of a substance changes, and endotherm occurs when the substance undergoes a phase transition from solid to liquid, and exotherm occurs during the opposite phase transition from liquid to solid. Occur. Thereby, the latent heat accompanying such a solid-liquid phase change can be utilized, and heat transport can be promoted.

さらに、請求項1の発明によれば、微小粒子は、棒状の粒子で構成されることにより、棒状の微小粒子の長手方向における熱伝達を向上させることができる。 Furthermore, according to the first aspect of the invention, the fine small particles by being composed of rod-like particles, it is possible to improve the heat transfer in the longitudinal direction of the rod-shaped fine particles.

さらに、請求項1の発明によれば、微小粒子は、特定の温度域で固液相変化する少なくとも1種類の物質を内包していることにより、当該固液相変化する物質が微小粒子の内部に存在するため、当該物質を溶媒中で安定させて固液相変化させることができる。 Furthermore, according to the first aspect of the invention, the fine small particles, by the enclosing at least one substance to change the solid-liquid phase at a certain temperature range, a substance that changes the solid-liquid phase microparticles Since it exists inside, the substance can be stabilized in a solvent and changed into a solid-liquid phase.

請求項2の発明に係る熱輸送流体は、エチレングリコール、または、水とエチレングリコールの混合物からなる溶媒と、溶媒中に分散される微小粒子と、特定の温度域において固相状態と液相状態との間で固液相変化する物質と、を含み、
微小粒子は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)、アルミナ(Al )、酸化マグネシウム(MgO)、酸化銅(CuO)、三酸化二鉄(Fe )、酸化チタン(TiO)、カーボンナノチューブのいずれかからなる粒子であり、
微小粒子は、長手方向における平均長さが1nm〜10μmの範囲である棒状の粒子で構成されるとともに、少なくとも1種類の固液相変化する物質を内包し、
固液相変化する物質は、融点が40〜70℃であるパラフィン類、水酸化バリウム八水和物、酢酸ナトリウム三水和物、塩化カルシウム六水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物、硫酸ナトリウム十水和物、硝酸マグネシウム六水和物、スレイトール、キシリトールのうちのいずれかであることを特徴とする。
The heat transport fluid according to the invention of claim 2 is a solvent composed of ethylene glycol or a mixture of water and ethylene glycol, fine particles dispersed in the solvent, and a solid phase state and a liquid phase state in a specific temperature range A solid-liquid phase change material between
The fine particles are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), silicon (Si), alumina (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), copper oxide. (CuO), ferric trioxide (Fe 2 O 3 ), titanium oxide (TiO), particles made of carbon nanotubes,
The fine particles are composed of rod-like particles having an average length in the longitudinal direction of 1 nm to 10 μm, and include at least one kind of solid-liquid phase-changing substance,
Solid-liquid phase change substances include paraffins having a melting point of 40 to 70 ° C., barium hydroxide octahydrate, sodium acetate trihydrate, calcium chloride hexahydrate, sodium thiosulfate pentahydrate, sulfuric acid It is one of sodium decahydrate, magnesium nitrate hexahydrate, threitol, and xylitol.

請求項3の発明に係る熱輸送流体は、エチレングリコール、または、水とエチレングリコールの混合物からなる溶媒と、溶媒中に分散される微小粒子と、特定の温度域において固相状態と液相状態との間で固液相変化する物質と、を含み、The heat transport fluid according to the invention of claim 3 is a solvent comprising ethylene glycol or a mixture of water and ethylene glycol, fine particles dispersed in the solvent, and a solid phase state and a liquid phase state in a specific temperature range A solid-liquid phase change material between
微小粒子は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)、アルミナ(AlFine particles are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), silicon (Si), alumina (Al 2 O 3 )、酸化マグネシウム(MgO)、酸化銅(CuO)、三酸化二鉄(Fe), Magnesium oxide (MgO), copper oxide (CuO), ferric trioxide (Fe) 2 O 3 )、酸化チタン(TiO)、カーボンナノチューブのいずれかからなる粒子であり、), Titanium oxide (TiO), or carbon nanotube particles,
微小粒子は、長手方向における平均長さが1nm〜10μmの範囲である棒状の粒子で構成されるとともに、少なくとも1種類の固液相変化する物質を内包し、The fine particles are composed of rod-like particles having an average length in the longitudinal direction of 1 nm to 10 μm, and include at least one kind of solid-liquid phase-changing substance,
固液相変化する物質は、塩化マグネシウム六水和物、マンニトール、エリスリトール、ソルビトールのうちのいずれかであることを特徴とする。The solid-liquid phase changing substance is any one of magnesium chloride hexahydrate, mannitol, erythritol, and sorbitol.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の熱輸送流体において、微小粒子は、カーボンナノチューブであり、固液相変化する物質は、エリスリトールであることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the heat transport fluid according to the third aspect, the fine particles are carbon nanotubes, and the solid-liquid phase change substance is erythritol.

上記各発明における熱輸送流体は、請求項5に記載の発明のように、第1の部材と、第1の部材よりも低温である第2の部材と、第1の部材および第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、を備える熱輸送装置に適用することができる。 As in the invention according to claim 5 , the heat transport fluid in each of the above inventions is a first member, a second member having a temperature lower than that of the first member, a first member, and a second member. And a circulation means for circulating the heat transport fluid so as to pass through the heat transport device.

また、上記各発明の熱輸送流体は、請求項6に記載の発明のように、第1の部材および第1の部材よりも低温である第2の部材を経由するように、熱輸送流体を循環させ、第2の部材から第1の部材へ熱を輸送する熱輸送方法に用いることができる。 Further, the heat transport fluid of each of the above inventions, as in the invention according to claim 6 , is a heat transport fluid that passes through the first member and the second member having a temperature lower than that of the first member. It can be used in a heat transport method that circulates and transports heat from the second member to the first member.

この装置や方法によれば、固液相変化に伴う潜熱分の吸熱および発熱を利用し、高温側の第1の部材で熱を吸収し、低温側の第2の部材で熱を放出することにより、熱輸送量を飛躍的に大きくする熱輸送を実現できる。   According to this apparatus and method, the heat absorption and heat generation of the latent heat accompanying the solid-liquid phase change is utilized, the heat is absorbed by the first member on the high temperature side, and the heat is released by the second member on the low temperature side. Therefore, it is possible to realize heat transport that dramatically increases the heat transport amount.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not specified unless there is a problem with the combination. Is also possible.

本発明に係る熱輸送流体は、溶媒分子の集合体である溶媒と、溶媒中に分散している微小粒子と、特定の温度範囲で固液相変化をする物質を含んでいる。本熱輸送流体は、熱輸送流体が使用される環境の温度をきっかけとして、固相状態と液相状態の間で相変化する物質によって周囲の熱を吸収したり周囲に熱を放出したりする。このように固液相変化に伴う潜熱分の吸熱および発熱を利用して熱輸送が促進される。   The heat transport fluid according to the present invention includes a solvent that is an aggregate of solvent molecules, fine particles dispersed in the solvent, and a substance that undergoes a solid-liquid phase change in a specific temperature range. This heat transport fluid absorbs ambient heat or releases heat to the surroundings by a substance that changes in phase between the solid state and the liquid phase, triggered by the temperature of the environment in which the heat transport fluid is used. . In this way, heat transport is promoted by utilizing the heat absorption and heat generation of the latent heat accompanying the solid-liquid phase change.

(第1実施形態)
以下、本発明の一実施形態である第1実施形態について図1および図2を参照して説明する。本実施形態に係る熱輸送流体は、例えば車載用のエンジンやミッション等の冷却に用いられるものである。熱輸送流体は、熱源からの熱を外部に伝達、輸送する。この熱輸送流体に用いられる溶媒は、例えば水等の単一の成分からなるとともに、同溶媒よりも高い熱伝導率を有する微小粒子1を含有している。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment which is an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The heat transport fluid according to the present embodiment is used for cooling, for example, an in-vehicle engine or a mission. The heat transport fluid transfers and transports heat from a heat source to the outside. The solvent used for the heat transport fluid is composed of a single component such as water, and contains fine particles 1 having a higher thermal conductivity than the solvent.

溶媒は、溶媒分子の集合体で構成され、例えば水または有機物(例えば、エチレングリコール、トルエン等)からなる。溶媒は、微小粒子1を分散させ、微小粒子1を運搬する流体とすることができる。この流体は、液体、あるいは気体によって構成することができる。流体は、単一もしくは複数の成分から構成されうる。例えば、流体として水、液状の高分子を用いることができる。さらに、流体として、混合物を用いることができる。例えば、混合物には、水と、エチレングリコールと、他の機能成分との混合物を用いることができる。   The solvent is composed of an aggregate of solvent molecules and is made of, for example, water or an organic substance (for example, ethylene glycol, toluene, etc.). The solvent can be a fluid that disperses the microparticles 1 and carries the microparticles 1. This fluid can be constituted by liquid or gas. A fluid may be composed of single or multiple components. For example, water or a liquid polymer can be used as the fluid. Furthermore, a mixture can be used as the fluid. For example, the mixture can be a mixture of water, ethylene glycol, and other functional components.

複数の微小粒子1は、ナノメートルサイズ、マイクロメートルサイズ等の粒子であり、熱輸送流体中に溶媒分子に取り囲まれる形態で分散している。微小粒子1はその外形が棒状あるいは球状の粒子である。この微小粒子1としては、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)等の無機物からなる粒子、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)等の酸化物からなる粒子、カーボンナノチューブ、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。また、微小粒子1は、2種類以上の物質から構成されてもよい。   The plurality of microparticles 1 are particles of nanometer size, micrometer size, etc., and are dispersed in a form surrounded by solvent molecules in the heat transport fluid. The fine particle 1 is a particle having a rod-like or spherical outer shape. The fine particles 1 are made of, for example, a metal such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), or an inorganic substance such as silicon (Si) or fluorine (F). Particles, particles made of oxides such as alumina (Al2O3), magnesium oxide (MgO), copper oxide (CuO), ferric trioxide (Fe2O3), titanium oxide (TiO), polymer particles made of carbon nanotubes or resins Can be used. Moreover, the microparticle 1 may be comprised from two or more types of substances.

本実施形態の特定の温度域で固液相変化する物質は、物質固有の温度において固相と液相との間に相変化する性質を有する物質であり、潜熱が大きい物質である。この物質としては、例えば、パラフィン類、水酸化バリウム八水和物、酢酸ナトリウム三水和物、塩化カルシウム六水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物、硫酸ナトリウム十水和物、塩化マグネシウム六水和物、硝酸マグネシウム六水和物等の無機水和塩、ペンタエリスリトール、マンニトール、エリスリトール、スレイトール、キシリトール、ソルビトール等の多価アルコール類などが挙げられる。このような潜熱の大きい物質を採用することにより、さらに熱輸送量の大きい熱輸送流体を構成することができる。   The substance that changes in a solid-liquid phase in a specific temperature range of the present embodiment is a substance that has a property of changing phase between a solid phase and a liquid phase at a temperature unique to the substance, and has a large latent heat. Examples of this substance include paraffins, barium hydroxide octahydrate, sodium acetate trihydrate, calcium chloride hexahydrate, sodium thiosulfate pentahydrate, sodium sulfate decahydrate, magnesium chloride hexahydrate. Examples thereof include inorganic hydrates such as hydrate and magnesium nitrate hexahydrate, and polyhydric alcohols such as pentaerythritol, mannitol, erythritol, threitol, xylitol, and sorbitol. By employing such a substance having a large latent heat, a heat transport fluid having a larger heat transport amount can be formed.

本熱輸送流体においては、特定の温度範囲で固液相変化をする物質の固液相変化に伴う潜熱分の吸熱および発熱を利用して熱輸送が行われる。図1は、微小粒子1に内包された状態で固液相変化する物質2の相変化を説明するための図であり、(a)は高温時の状態を表し、(b)は低温時の状態を表している。図2は、微小粒子1を被覆した状態で固液相変化する物質2の相変化を説明するための図であり、(a)は高温時の状態を表し、(b)は低温時の状態を表している。図1および図2では、理解を容易にするため、1個の微小粒子1と一体になっている固液相変化する物質2について、固液相変化する様子を示しているが、実際には溶媒中にこのような1個の微小粒子が多数分散しており、互いに接触したり、離れたりして存在している。つまり、微小粒子1は溶媒中で単一で浮遊したり、複数個が連なったり、固まりとなったりして存在する。   In this heat transport fluid, heat transport is performed by utilizing the endothermic and exothermic heat of the latent heat accompanying the change in the solid-liquid phase of the substance that changes in the solid-liquid phase in a specific temperature range. FIG. 1 is a diagram for explaining a phase change of a substance 2 that changes in a solid-liquid phase when encapsulated in microparticles 1, (a) shows a state at a high temperature, and (b) shows a state at a low temperature. Represents a state. 2A and 2B are diagrams for explaining the phase change of the substance 2 that undergoes a solid-liquid phase change in a state where the microparticles 1 are coated. FIG. 2A shows a state at a high temperature, and FIG. 2B shows a state at a low temperature. Represents. In FIG. 1 and FIG. 2, for easy understanding, a solid-liquid phase changing substance 2 that is integrated with one minute particle 1 is shown in a solid-liquid phase change. A large number of such single fine particles are dispersed in the solvent and are present in contact with or away from each other. That is, the microparticles 1 exist as a single floating in the solvent, or a plurality of microparticles 1 are connected or agglomerated.

微小粒子1は、棒状、球状、多面体状等の様々な形状で形成できるが、図1および図2に示す微小粒子1は棒状の粒子で形成されている。この棒状粒子の細長さの度合いを示すアスペクト比(棒状の粒子の長辺と短辺の比率。ここでは、長辺(縦長さ):短辺(横幅長さ)とする)は、例えば、5〜1000の範囲である。   The microparticles 1 can be formed in various shapes such as a rod shape, a spherical shape, and a polyhedral shape, but the microparticles 1 shown in FIGS. 1 and 2 are formed of rod-shaped particles. The aspect ratio (the ratio of the long side to the short side of the rod-like particle. Here, the long side (vertical length): the short side (horizontal width)) is, for example, 5 It is in the range of ~ 1000.

図1に示す微小粒子1は、固液相変化をする物質2を内部に含んで溶媒中に存在している。さらに、このような微小粒子1は溶媒中で安定した状態で分散している。固液相変化する物質2は、熱輸送流体の使用温度域(例えば−30〜260℃)の中で、高温度域(所定の温度または所定の温度域よりも高温の温度域)では液体の状態で存在し、低温度域(所定の温度または所定の温度域よりも低温の温度域)では固体の状態で存在する性質を有する。   A microparticle 1 shown in FIG. 1 contains a substance 2 that undergoes a solid-liquid phase change and exists in a solvent. Furthermore, such fine particles 1 are dispersed in a stable state in a solvent. The solid-liquid phase-changing substance 2 is a liquid in a high temperature range (predetermined temperature or a temperature range higher than the predetermined temperature range) in the operating temperature range (for example, −30 to 260 ° C.) of the heat transport fluid. It exists in a state and has a property of existing in a solid state in a low temperature range (a predetermined temperature or a temperature range lower than the predetermined temperature range).

すなわち、高温度域になると、図1に示す(a)の状態のように、物質2が固体から液体に変化して吸熱反応を伴う状態になる(図の斜線で表した部分)。そして、低温度域になると、図1に示す(b)の状態のように、物質2が液体から固体に変化して発熱反応を伴う状態となる(図の破線で囲まれた部分)。   That is, in the high temperature range, as shown in FIG. 1A, the substance 2 changes from a solid to a liquid and is in an endothermic reaction (the portion indicated by hatching in the figure). And if it becomes a low temperature range, as shown in the state of (b) shown in Drawing 1, substance 2 will change from a liquid to a solid, and will be in a state accompanied by exothermic reaction (part enclosed with a dashed line of a figure).

このように、本熱輸送流体は、固液相変化する物質2が、物質固有の所定の温度未満の特定の温度域においては液体から固体に変化して外部に熱を放出するとともに、当該所定の温度を越える特定の温度域では固体から液体に変化して外部から熱を吸収する。これにより、本熱輸送流体は、使用される温度域の中で、固液相変化によって発熱する状態と、吸熱する状態との間で変化する。   As described above, the heat-transporting fluid changes the solid-liquid phase change substance 2 from a liquid to a solid in a specific temperature range lower than a predetermined temperature specific to the substance and releases heat to the outside. In a specific temperature range exceeding this temperature, it changes from solid to liquid and absorbs heat from the outside. Thereby, this heat transport fluid changes between the state which generate | occur | produces by a solid-liquid phase change, and the state which absorbs heat in the temperature range to be used.

ここで、図1に示される2つの状態は、外部からの熱の吸収、あるいは外部への熱の放出に伴って可逆的に変化する。そして、本実施形態に係る高温度状態と低温度状態との間の固相変化に伴う潜熱量も大きいことを確認しており、これら状態の変化を通じて飛躍的に大きな熱量を輸送させることができる。   Here, the two states shown in FIG. 1 change reversibly with the absorption of heat from the outside or the release of heat to the outside. And it has confirmed that the amount of latent heat accompanying the solid phase change between the high temperature state and the low temperature state according to the present embodiment is also large, and a large amount of heat can be transported through the change of these states. .

例えば、シミュレーションの計算結果によると、水に微小粒子1としてアスペクト比50であるカーボンナノチューブを2Vol%溶解させた場合、その熱伝導率は水だけの場合の0.60W/(m・K)から1.14W/(m・K)まで向上するが、カーボンナノチューブ内に物質2としてエリスリトール(カーボンナノチューブへの充填率を50%とする)が内包されると、向上効果はさらに大きくなり、熱伝導率は1.64W/(m・K)になると計算される。   For example, according to the calculation result of the simulation, when 2 Vol% of carbon nanotubes having an aspect ratio of 50 as fine particles 1 are dissolved in water, the thermal conductivity is from 0.60 W / (m · K) in the case of water alone. 1.14 W / (m · K) is improved, but when erythritol (filling rate of carbon nanotube is 50%) is included as substance 2 in the carbon nanotube, the improvement effect is further increased, and heat conduction The rate is calculated to be 1.64 W / (m · K).

固液相変化をする物質2を内包している微小粒子1は、例えば、懸濁重合法、ミニエマルション重合法、エマルション重合法、ソープフリー重合法、分散重合法、界面重縮合反応法、液中硬化法などの化学的方法、液中乾燥法、転相乳化法、コアセルベーション法、ヘテロ凝集法などの物理化学的方法、スプレードライ法、ハイブリダイゼーション法などの機械的方法を用いて製造することができる。また、カーボンナノチューブなどの棒状粒子の場合、超臨界の二酸化炭素を固液相変化する物質2とともにカーボンナノチューブ内に浸透させて製造することができる。   The microparticles 1 enclosing the substance 2 that changes the solid-liquid phase are, for example, suspension polymerization method, miniemulsion polymerization method, emulsion polymerization method, soap-free polymerization method, dispersion polymerization method, interfacial polycondensation reaction method, liquid Manufactured using chemical methods such as medium curing methods, submerged drying methods, phase inversion emulsification methods, coacervation methods, heteroaggregation methods, and other physicochemical methods, spray drying methods, hybridization methods, and other mechanical methods. can do. Further, in the case of rod-like particles such as carbon nanotubes, supercritical carbon dioxide can be produced by infiltrating the carbon nanotubes together with the substance 2 that changes the solid-liquid phase.

また、微小粒子1は、図2に示すように、固液相変化をする物質2によって被覆された状態で溶媒中に存在させてもよい。さらに、このように物質2で被覆された微小粒子1も溶媒中で安定した状態で分散している。微小粒子1の表面をコーティングする物質2は、高温度域になると、図2に示す(a)の状態のように、物質2が微小粒子1を包んだ状態で固体から液体に変化して吸熱反応を伴う状態になる(図の斜線で表した部分)。そして、低温度域になると、図2に示す(b)の状態のように、物質2が微小粒子1を包んだ状態で液体から固体に変化して発熱反応を伴う状態となる(図の破線で囲まれた部分)。この場合も、本熱輸送流体は、使用される温度域の中で、固液相変化によって発熱する状態と、吸熱する状態との間で変化する。図2に示される2つの状態でも、外部からの熱の吸収、あるいは外部への熱の放出に伴って可逆的に変化する。   Further, as shown in FIG. 2, the microparticles 1 may be present in the solvent in a state of being covered with the substance 2 that undergoes a solid-liquid phase change. Further, the microparticles 1 coated with the substance 2 in this manner are also dispersed in a stable state in the solvent. When the substance 2 that coats the surface of the microparticle 1 reaches a high temperature range, as shown in FIG. 2 (a), the substance 2 wraps around the microparticle 1 and changes its heat from solid to liquid. It becomes a state accompanied by a reaction (the part shown by the oblique line in the figure). When the temperature is low, the substance 2 is changed from a liquid to a solid in a state where the fine particles 1 are wrapped, as shown in FIG. Part surrounded by). Also in this case, the heat transport fluid changes between a state in which heat is generated by a solid-liquid phase change and a state in which heat is absorbed in the temperature range to be used. Even in the two states shown in FIG. 2, it changes reversibly with the absorption of heat from the outside or the release of heat to the outside.

固液相変化する物質2によって被覆される微小粒子1を含む熱輸送流体は、例えば、溶媒に微小粒子1を含有させた溶液に物質2を添加し、超音波照射等を行うことにより、物質2が微小粒子1の周囲を被覆し、製造することができる。さらに、当該熱輸送媒体は、微小粒子1をコーティング剤で超音波照射により覆ってから、固液相変化する物質2を添加し、再び超音波照射して周囲を被覆することにより、製造することもできる。また、当該熱輸送媒体は、溶媒に微小粒子1を含有させた溶液にコーティング剤としての物質2を添加して超音波照射等を行うことにより、物質2が微小粒子1の周囲に保護膜を形成して、製造することもできる。   The heat transport fluid including the microparticles 1 coated with the solid-liquid phase-changing substance 2 is obtained by, for example, adding the substance 2 to a solution containing the microparticles 1 in a solvent and performing ultrasonic irradiation or the like. 2 covers the periphery of the microparticle 1 and can be produced. Furthermore, the heat transport medium is manufactured by covering the microparticles 1 with a coating agent by ultrasonic irradiation, adding the substance 2 that changes in solid-liquid phase, and again irradiating with ultrasonic waves to coat the surroundings. You can also. In addition, the heat transport medium adds a substance 2 as a coating agent to a solution containing the fine particles 1 in a solvent and performs ultrasonic irradiation or the like, so that the substance 2 forms a protective film around the fine particles 1. It can be formed and manufactured.

次に、本実施形態の熱輸送流体を熱輸送装置10に適用した例について図3にしたがって説明する。図3は、熱輸送装置10の構成を示す模式図である。熱輸送装置10は、第1の部材11の熱を第2の部材14に移動させる装置である。熱輸送装置10は、第1の部材11と、第1の部材11よりも低温である第2の部材14と、第1の部材11および第2の部材14を経由するように、本実施形態の熱輸送流体を循環させる循環手段と、を備え手構成されている。例えば第1の部材11の熱は車両用エンジンの熱であり、第2の部材14はラジエータである。   Next, the example which applied the heat transport fluid of this embodiment to the heat transport apparatus 10 is demonstrated according to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the heat transport device 10. The heat transport device 10 is a device that moves the heat of the first member 11 to the second member 14. In this embodiment, the heat transport device 10 passes through the first member 11, the second member 14 having a temperature lower than that of the first member 11, and the first member 11 and the second member 14. And a circulating means for circulating the heat transport fluid. For example, the heat of the first member 11 is the heat of the vehicle engine, and the second member 14 is a radiator.

本熱輸送流体は、第1の部材11と、第1の部材11よりも低温である第2の部材14との間で熱の移動が行われるように循環される。熱輸送流体は、具体的には、高温側通路12と低温側通路15を連絡する循環回路を循環手段であるポンプ13によって強制的に循環することになる。例えばこの装置では、熱輸送流体は、高温側通路12を通るときにエンジンの熱により高温となる第1の部材11から熱を吸収し、低温側通路15を通るときに外気に触れて低温となっているラジエータ(第2の部材14)へ熱を放出する。   The heat transport fluid is circulated so that heat is transferred between the first member 11 and the second member 14 having a temperature lower than that of the first member 11. Specifically, the heat transport fluid is forcibly circulated by a pump 13 serving as a circulation means in a circulation circuit connecting the high temperature side passage 12 and the low temperature side passage 15. For example, in this apparatus, the heat transport fluid absorbs heat from the first member 11 that becomes hot due to the heat of the engine when passing through the high temperature side passage 12, and touches the outside air when passing through the low temperature side passage 15 to reduce the temperature. Heat is released to the radiator (second member 14).

ここで、第1の部材11は、熱輸送流体の固液相変化をする物質が相変化する温度より高くなっており、第2の部材14の温度は固液相変化をする物質が相変化する温度より低くなっている。このため、熱輸送流体は、高温側通路12を通るときは、通常の熱伝導による吸熱とともに、固体から液体への相変化に伴う潜熱を吸収する。次に、低温側通路15を通るときは、通常の熱伝導による放熱とともに、液体から固体への相変化に伴う潜熱を放出する。すなわち、熱輸送流体は、相変化により得られる熱量を第1の部材11から吸収し、第2の部材14に放出するという、熱輸送効果を奏し、熱輸送量を飛躍的に増大させる。   Here, the temperature of the first member 11 is higher than the temperature at which the substance that undergoes the solid-liquid phase change of the heat transport fluid changes, and the temperature of the second member 14 is the phase change of the substance that undergoes the solid-liquid phase change. The temperature is lower than the For this reason, when the heat transport fluid passes through the high temperature side passage 12, it absorbs the latent heat accompanying the phase change from solid to liquid as well as heat absorption by normal heat conduction. Next, when passing through the low temperature side passage 15, the heat release by the normal heat conduction and the latent heat accompanying the phase change from the liquid to the solid are released. That is, the heat transport fluid has a heat transport effect of absorbing the amount of heat obtained by the phase change from the first member 11 and releasing it to the second member 14 and dramatically increases the heat transport amount.

以上説明したように、この実施の形態に係る熱輸送流体によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。本実施形態の熱輸送流体は、水または有機物を含む溶媒と、溶媒中に分散される微小粒子1と、特定の温度域で固液相変化をする物質と、を備えている。このような構成によれば、固液相変化に伴う潜熱分の吸熱および発熱を利用して熱輸送を促進し、高い熱伝達率を有する熱輸送流体が得られる。潜熱とは、物質の相が変化するときに必要とされる熱エネルギーの総量であり、物質が固体から液体に相転移するときには吸熱、逆の液体から固体への相転移のときには発熱が起こる。本熱輸送流体を使用すれば、このような固液相変化に伴う潜熱を利用し、熱輸送を促進することができる。   As described above, according to the heat transport fluid according to this embodiment, the effects listed below can be obtained. The heat transport fluid of this embodiment includes a solvent containing water or an organic substance, microparticles 1 dispersed in the solvent, and a substance that undergoes a solid-liquid phase change in a specific temperature range. According to such a configuration, heat transport is promoted by utilizing the heat absorption and heat generation of the latent heat accompanying the solid-liquid phase change, and a heat transport fluid having a high heat transfer coefficient can be obtained. Latent heat is the total amount of heat energy required when the phase of a substance changes, and heat is generated when the substance undergoes a phase transition from a solid to a liquid, and heat is generated when the opposite liquid undergoes a phase transition. If this heat transport fluid is used, heat transport can be promoted by utilizing the latent heat accompanying such a solid-liquid phase change.

また、微小粒子1は、棒状粒子である場合には、微小粒子1の長手方向への熱伝達を向上させることができる。   Moreover, when the microparticle 1 is a rod-shaped particle, heat transfer in the longitudinal direction of the microparticle 1 can be improved.

また、微小粒子1は、特定の温度域で固液相変化する少なくとも1種類の物質2を内包する。この構成によれば、物質2が微小粒子1の内部に存在するため、物質2を安定させた状態で溶媒中に含ませることができる。また、物質2が微小粒子1に包まれているので、溶媒中に分散させるための界面活性剤等を微小粒子1につければよく、物質2につける必要がないという効果が得られる。   Moreover, the microparticle 1 includes at least one kind of substance 2 that undergoes a solid-liquid phase change in a specific temperature range. According to this structure, since the substance 2 exists in the inside of the microparticle 1, the substance 2 can be contained in the solvent in a stable state. In addition, since the substance 2 is encased in the microparticles 1, a surfactant or the like for dispersing in the solvent may be attached to the microparticles 1, and the effect that it is not necessary to attach to the substance 2 is obtained.

また、微小粒子1は、特定の温度域で固液相変化をする少なくとも1種類の物質2で被覆されている。この構成によれば、物質2が微小粒子1を取り囲む状態で存在するため、物質2を溶媒中で安定させた状態で溶媒中に含ませることができる。また、物質2は微小粒子1を覆うため、溶媒中に分散させるための界面活性剤等を物質2につければよく、微小粒子1につける必要がないという効果が得られる。   The fine particles 1 are coated with at least one substance 2 that undergoes a solid-liquid phase change in a specific temperature range. According to this structure, since the substance 2 exists in the state surrounding the microparticles 1, the substance 2 can be contained in the solvent in a state stabilized in the solvent. Further, since the substance 2 covers the microparticles 1, a surfactant or the like for dispersing in the solvent may be attached to the substance 2, and the effect that it is not necessary to attach to the microparticles 1 is obtained.

固液相変化する物質2はパラフィン類であることが好ましい。この物質を採用した場合には、パラフィン類の融点は約40〜75℃であるため、この温度域を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   The substance 2 that undergoes a solid-liquid phase change is preferably paraffins. When this substance is employed, since the melting point of paraffins is about 40 to 75 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature range.

また、固液相変化する物質2は無機水和塩である水酸化バリウム八水和物とすることが好ましい。この物質を採用した場合には、水酸化バリウム八水和物の融点は78℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Moreover, it is preferable that the solid-liquid phase-changing substance 2 is barium hydroxide octahydrate which is an inorganic hydrated salt. When this substance is employed, since the melting point of barium hydroxide octahydrate is 78 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は無機水和塩である酢酸ナトリウム三水和物とすることが好ましい。この物質を採用した場合には、酢酸ナトリウム三水和物の融点は58℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Moreover, it is preferable that the solid-liquid phase-changing substance 2 is sodium acetate trihydrate which is an inorganic hydrate salt. When this substance is employed, since sodium acetate trihydrate has a melting point of 58 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は無機水和塩である塩化カルシウム六水和物とすることが好ましい。この物質を採用した場合には、塩化カルシウム六水和物の融点は30℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Moreover, it is preferable that the solid-liquid phase-changing substance 2 is calcium chloride hexahydrate which is an inorganic hydrate salt. When this substance is employed, since calcium chloride hexahydrate has a melting point of 30 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は無機水和塩であるチオ硫酸ナトリウム五水和物とすることが好ましい。この物質を採用した場合には、チオ硫酸ナトリウム五水和物の融点は48℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Moreover, it is preferable that the solid-liquid phase-changing substance 2 is sodium thiosulfate pentahydrate which is an inorganic hydrate salt. When this substance is employed, since the melting point of sodium thiosulfate pentahydrate is 48 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は無機水和塩である硫酸ナトリウム十水和物とすることが好ましい。この物質を採用した場合には、硫酸ナトリウム十水和物の融点は32℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Moreover, it is preferable that the solid-liquid phase-changing substance 2 is sodium sulfate decahydrate which is an inorganic hydrate salt. When this substance is employed, since sodium sulfate decahydrate has a melting point of 32 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は無機水和塩である塩化マグネシウム六水和物とすることが好ましい。この物質を採用した場合には、塩化マグネシウム六水和物の融点は117℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Moreover, it is preferable that the solid-liquid phase-changing substance 2 is magnesium chloride hexahydrate which is an inorganic hydrate salt. When this substance is employed, the melting point of magnesium chloride hexahydrate is 117 ° C., so that heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は無機水和塩である硝酸マグネシウム六水和物であることが好ましい。この物質を採用した場合には、硝酸マグネシウム六水和物の融点は89℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Further, the substance 2 that undergoes a solid-liquid phase change is preferably magnesium nitrate hexahydrate which is an inorganic hydrated salt. When this material is employed, the melting point of magnesium nitrate hexahydrate is 89 ° C., and therefore, heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は多価アルコール類であるペンタエリスリトールとすることが好ましい。この物質を採用した場合には、ペンタエリスリトールの融点は260℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Moreover, it is preferable that the solid-liquid phase-changing substance 2 is pentaerythritol which is a polyhydric alcohol. When this substance is employed, since the melting point of pentaerythritol is 260 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は多価アルコール類であるマンニトールであることが好ましい。この物質を採用した場合には、マンニトールの融点は166〜168℃であるため、この温度域を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   Moreover, it is preferable that the substance 2 which changes a solid-liquid phase is mannitol which is a polyhydric alcohol. When this substance is employed, since the melting point of mannitol is 166 to 168 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature range.

また、固液相変化する物質2は多価アルコール類のエリスリトールであることが好ましい。この物質を採用した場合には、エリスリトールの融点は119℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   The solid-liquid phase-changing substance 2 is preferably a polyhydric alcohol erythritol. When this substance is employed, since the melting point of erythritol is 119 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は多価アルコール類のスレイトールであることが好ましい。この物質を採用した場合には、スレイトールの融点は87℃であるため、この温度を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   The solid-liquid phase-changing substance 2 is preferably a polyhydric alcohol, threitol. When this substance is employed, since the melting point of threitol is 87 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature.

また、固液相変化する物質2は多価アルコール類のキシリトールであることが好ましい。この物質を採用した場合には、キシリトールの融点は93〜95℃であるため、この温度域を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   The solid-liquid phase-changing substance 2 is preferably a polyhydric alcohol xylitol. When this substance is employed, since the melting point of xylitol is 93 to 95 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature range.

また、固液相変化する物質2は多価アルコール類のソルビトールであることが好ましい。この物質を採用した場合には、ソルビトールの融点は110〜112℃であるため、この温度域を含む使用温度において潜熱により熱輸送を促進することができる。   The solid-liquid phase-changing substance 2 is preferably a polyhydric alcohol sorbitol. When this substance is employed, since the melting point of sorbitol is 110 to 112 ° C., heat transport can be promoted by latent heat at the use temperature including this temperature range.

また、棒状の微小粒子1の長手方向における平均長さ(長辺長さ)は、1nm〜10μmの範囲であることが好ましい。これによれば、溶媒に分散される微小粒子1としての表面積が飛躍的に増大することとなり、より効率的に吸熱および発熱させることができるようになる。このため、熱輸送流体としての熱輸送能力のさらなる向上が期待できる。   Moreover, it is preferable that the average length (long side length) in the longitudinal direction of the rod-shaped microparticle 1 is in the range of 1 nm to 10 μm. According to this, the surface area of the fine particles 1 dispersed in the solvent is dramatically increased, so that heat can be absorbed and generated more efficiently. For this reason, the further improvement of the heat transport capability as a heat transport fluid can be anticipated.

また、球状の微小粒子1の平均直径は、1nm〜10μmの範囲であることが好ましい。これによれば、溶媒に分散される微小粒子としての表面積が飛躍的に増大することとなり、より効率的に吸熱および発熱させることができるようになる。このため、熱輸送流体としての熱輸送能力のさらなる向上が期待できる。   The average diameter of the spherical microparticles 1 is preferably in the range of 1 nm to 10 μm. According to this, the surface area as the fine particles dispersed in the solvent is remarkably increased, so that heat can be absorbed and generated more efficiently. For this reason, the further improvement of the heat transport capability as a heat transport fluid can be anticipated.

また、溶媒としてエチレングリコールを用いた場合には、凝固点降下作用を有し、溶媒の凝固点を−20℃程度まで降下させることが可能である。すなわち、例えば車載用の冷却水やオイル等のように寒冷地等における実用性においてより優れたものとなる。   Further, when ethylene glycol is used as a solvent, it has a freezing point depressing action, and the freezing point of the solvent can be lowered to about −20 ° C. That is, it becomes more excellent in practicality in cold districts such as in-vehicle cooling water and oil.

(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記の実施形態においては、図1または図2のように、固液相変化する物質2が微小粒子1に対して内包または被覆している形態を説明したが、このような形態に限らず、物質2は微小粒子1の一部または略全体に付着した状態で溶媒中に存在してもよい。   In the above embodiment, the form in which the solid-liquid phase-changing substance 2 is encapsulated or coated on the microparticle 1 as shown in FIG. 1 or FIG. 2 is not limited to such a form. The substance 2 may be present in the solvent in a state where it is attached to a part or almost the whole of the microparticles 1.

また、上記の実施形態においては、図1および図2のように、棒状の微小粒子1に対して物質2が内包されたり、被覆したりする形態を説明したが、この形態に限定されるものではなく、例えば、物質2が内包されたり、被覆したりする微小粒子1は、球状またはその他の形状であってもよい。   In the above embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the form in which the substance 2 is encapsulated or covered with the rod-like microparticle 1 has been described. However, the present invention is limited to this form. Instead, for example, the microparticles 1 in which the substance 2 is encapsulated or covered may be spherical or other shapes.

また、熱輸送流体に含まれる溶媒は、上記各実施形態で例示した他、以下の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、トルエン、ヘキサン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、アセトン、アセトニトリル、N、N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸ブタノール、2プロパノール、1−プロパノール、エタノール、メタノール、ギ酸等である。   In addition to the solvents exemplified in the above embodiments, the following organic solvents can be used as the solvent contained in the heat transport fluid. Examples of the organic solvent include toluene, hexane, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, methylene chloride, acetone, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, butanol acetate, 2propanol, 1-propanol, ethanol, methanol, Formic acid and the like.

また、熱輸送流体に含まれる溶媒として、2種類の成分からなるものを用いてもよい。このうち1種類の溶媒としては凝固点降下作用を有するある液体を用いてもよい。例えば溶媒として水を用い、凝固点降下剤として酢酸カリウム、酢酸ナトリウム等を用いることができる。こうした構造によれば、熱輸送流体の凝固点を降下させることで、寒冷地等における実用性をさらに高めることができる。さらに必要に応じて、凝固点降下剤に加えて防錆剤や酸化防止剤を、添加剤として熱輸送流体に含有させるようにしてもよい。なお、熱輸送流体の凝固点降下の必要性がなければ、凝固点降下剤を含有しない2種類以上の溶媒を用いるようにしてもよい。   Moreover, you may use what consists of two types of components as a solvent contained in a heat transport fluid. Of these, one kind of solvent may be a liquid having a freezing point depressing action. For example, water can be used as the solvent, and potassium acetate, sodium acetate, or the like can be used as the freezing point depressant. According to such a structure, the practicality in a cold region etc. can further be improved by lowering the freezing point of the heat transport fluid. Furthermore, if necessary, in addition to the freezing point depressant, a rust inhibitor or an antioxidant may be added to the heat transport fluid as an additive. If there is no need to lower the freezing point of the heat transport fluid, two or more kinds of solvents that do not contain a freezing point depressant may be used.

微小粒子1に内包された状態で固液相変化する物質2の相変化を説明するための図であり、(a)は高温時の状態を表し、(b)は低温時の状態を表している。It is a figure for demonstrating the phase change of the substance 2 which changes into a solid-liquid phase in the state enclosed by the microparticle 1, (a) represents the state at the time of high temperature, (b) represents the state at the time of a low temperature. Yes. 微小粒子1を被覆した状態で固液相変化する物質2の相変化を説明するための図であり、(a)は高温時の状態を表し、(b)は低温時の状態を表している。It is a figure for demonstrating the phase change of the substance 2 which changes a solid-liquid phase in the state which coat | covered the microparticle 1, (a) represents the state at the time of high temperature, (b) represents the state at the time of low temperature. . 熱輸送流体が用いられる熱輸送装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the heat transport apparatus in which a heat transport fluid is used.

符号の説明Explanation of symbols

1…微小粒子
2…物質(特定の温度域で固液相変化する物質)
10…熱輸送装置
11…第1の部材
13…ポンプ(循環手段)
14…第2の部材
1 ... fine particles 2 ... substance (substance that changes solid-liquid phase in a specific temperature range)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heat transport apparatus 11 ... 1st member 13 ... Pump (circulation means)
14 ... Second member

Claims (6)

水からなる溶媒と、
前記溶媒中に分散される微小粒子と、
特定の温度域において固相状態と液相状態との間で固液相変化する物質と、
を含み、
前記微小粒子は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)、アルミナ(Al )、酸化マグネシウム(MgO)、酸化銅(CuO)、三酸化二鉄(Fe )、酸化チタン(TiO)、カーボンナノチューブのいずれかからなる粒子であり、
前記微小粒子は、長手方向における平均長さが1nm〜10μmの範囲である棒状の粒子で構成されるとともに、少なくとも1種類の前記固液相変化する物質を内包し、
前記固液相変化する物質は、融点が40〜70℃であるパラフィン類、水酸化バリウム八水和物、酢酸ナトリウム三水和物、塩化カルシウム六水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物、硫酸ナトリウム十水和物、硝酸マグネシウム六水和物、スレイトール、キシリトールのうちのいずれかであることを特徴とする熱輸送流体。
A solvent consisting of water ;
Microparticles dispersed in the solvent;
A substance that undergoes a solid-liquid phase change between a solid phase state and a liquid phase state in a specific temperature range; and
Including
The fine particles include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), silicon (Si), alumina (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), oxidation Particles made of any of copper (CuO), ferric trioxide (Fe 2 O 3 ), titanium oxide (TiO), and carbon nanotubes,
The microparticles are composed of rod-shaped particles having an average length in the longitudinal direction of 1 nm to 10 μm, and include at least one kind of the solid-liquid phase-changing substance ,
The solid-liquid phase-changing substance includes paraffins having a melting point of 40 to 70 ° C., barium hydroxide octahydrate, sodium acetate trihydrate, calcium chloride hexahydrate, sodium thiosulfate pentahydrate, A heat transport fluid characterized by being one of sodium sulfate decahydrate, magnesium nitrate hexahydrate, threitol, and xylitol .
エチレングリコール、または、水とエチレングリコールの混合物からなる溶媒と、A solvent consisting of ethylene glycol or a mixture of water and ethylene glycol;
前記溶媒中に分散される微小粒子と、Microparticles dispersed in the solvent;
特定の温度域において固相状態と液相状態との間で固液相変化する物質と、A substance that undergoes a solid-liquid phase change between a solid phase state and a liquid phase state in a specific temperature range; and
を含み、Including
前記微小粒子は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)、アルミナ(AlThe fine particles are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), silicon (Si), alumina (Al 2 O 3 )、酸化マグネシウム(MgO)、酸化銅(CuO)、三酸化二鉄(Fe), Magnesium oxide (MgO), copper oxide (CuO), ferric trioxide (Fe) 2 O 3 )、酸化チタン(TiO)、カーボンナノチューブのいずれかからなる粒子であり、), Titanium oxide (TiO), or carbon nanotube particles,
前記微小粒子は、長手方向における平均長さが1nm〜10μmの範囲である棒状の粒子で構成されるとともに、少なくとも1種類の前記固液相変化する物質を内包し、The microparticles are composed of rod-shaped particles having an average length in the longitudinal direction of 1 nm to 10 μm, and include at least one kind of the solid-liquid phase-changing substance,
前記固液相変化する物質は、融点が40〜70℃であるパラフィン類、水酸化バリウム八水和物、酢酸ナトリウム三水和物、塩化カルシウム六水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物、硫酸ナトリウム十水和物、硝酸マグネシウム六水和物、スレイトール、キシリトールのうちのいずれかであることを特徴とする熱輸送流体。The solid-liquid phase-changing substance includes paraffins having a melting point of 40 to 70 ° C., barium hydroxide octahydrate, sodium acetate trihydrate, calcium chloride hexahydrate, sodium thiosulfate pentahydrate, A heat transport fluid characterized by being one of sodium sulfate decahydrate, magnesium nitrate hexahydrate, threitol, and xylitol.
エチレングリコール、または、水とエチレングリコールの混合物からなる溶媒と、A solvent consisting of ethylene glycol or a mixture of water and ethylene glycol;
前記溶媒中に分散される微小粒子と、Microparticles dispersed in the solvent;
特定の温度域において固相状態と液相状態との間で固液相変化する物質と、A substance that undergoes a solid-liquid phase change between a solid phase state and a liquid phase state in a specific temperature range; and
を含み、Including
前記微小粒子は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、シリコン(Si)、アルミナ(AlThe fine particles are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), silicon (Si), alumina (Al 2 O 3 )、酸化マグネシウム(MgO)、酸化銅(CuO)、三酸化二鉄(Fe), Magnesium oxide (MgO), copper oxide (CuO), ferric trioxide (Fe) 2 O 3 )、酸化チタン(TiO)、カーボンナノチューブのいずれかからなる粒子であり、), Titanium oxide (TiO), or carbon nanotube particles,
前記微小粒子は、長手方向における平均長さが1nm〜10μmの範囲である棒状の粒子で構成されるとともに、少なくとも1種類の前記固液相変化する物質を内包し、The microparticles are composed of rod-shaped particles having an average length in the longitudinal direction of 1 nm to 10 μm, and include at least one kind of the solid-liquid phase-changing substance,
前記固液相変化する物質は、塩化マグネシウム六水和物、マンニトール、エリスリトール、ソルビトールのうちのいずれかであることを特徴とする熱輸送流体。The heat transport fluid, wherein the solid-liquid phase-changing substance is any one of magnesium chloride hexahydrate, mannitol, erythritol, and sorbitol.
前記微小粒子は、カーボンナノチューブであり、
前記固液相変化する物質は、エリスリトールであることを特徴とする請求項3に記載の熱輸送流体。
The fine particles are carbon nanotubes;
The heat transport fluid according to claim 3 , wherein the solid-liquid phase-changing substance is erythritol .
第1の部材と、
前記第1の部材よりも低温である第2の部材と、
前記第1の部材および前記第2の部材を経由するように、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の熱輸送流体を循環させる循環手段と、
を備えることを特徴とする熱輸送装置。
A first member;
A second member that is cooler than the first member;
Circulating means for circulating the heat transport fluid according to any one of claims 1 to 4 so as to pass through the first member and the second member;
A heat transport device comprising:
第1の部材および前記第1の部材よりも低温である第2の部材を経由するように、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の熱輸送流体を循環させ、前記第2の部材から前記第1の部材へ熱を輸送することを特徴とする熱輸送方法。 The heat transport fluid according to any one of claims 1 to 4 is circulated so as to pass through the first member and the second member having a temperature lower than that of the first member, and the second member is circulated. A heat transport method comprising transporting heat from the member to the first member.
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