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JP7551445B2 - Composition and heat transport device - Google Patents
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JP7551445B2 - Composition and heat transport device - Google Patents

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JP7551445B2 JP2020174682A JP2020174682A JP7551445B2 JP 7551445 B2 JP7551445 B2 JP 7551445B2 JP 2020174682 A JP2020174682 A JP 2020174682A JP 2020174682 A JP2020174682 A JP 2020174682A JP 7551445 B2 JP7551445 B2 JP 7551445B2
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Description

本発明は、組成物、及び熱輸送装置に関する。 The present invention relates to a composition and a heat transport device.

従来、電子機器の冷却には、ヒートパイプなどの熱輸送装置が用いられている。一般に、ヒートパイプとは、媒体を含むパイプの一部を加熱することで生じる媒体の相変化を利用して熱を輸送する熱輸送装置のことである。しかし、電子機器の小型化に伴い、発熱密度(発熱量を表面積で除した値)が高くなるため、従来の熱輸送装置を用いても、電子機器の処理速度の低下や発熱による故障が生じてしまう。そのため、電子機器の大きさに合わせて小型で、かつ、熱を輸送するための高い駆動力を有する熱輸送装置が求められている。 Conventionally, heat transport devices such as heat pipes have been used to cool electronic devices. In general, a heat pipe is a heat transport device that transports heat by utilizing the phase change of a medium that occurs when a part of a pipe containing the medium is heated. However, as electronic devices become smaller, the heat generation density (the value obtained by dividing the amount of heat generated by the surface area) increases, and even when conventional heat transport devices are used, the processing speed of the electronic devices decreases and breakdowns due to heat generation occur. For this reason, there is a demand for a heat transport device that is small enough to match the size of the electronic device and has a high driving force for transporting heat.

特許文献1には、磁性流体が封入された循環流路と、循環流路中に加熱部と、加熱部にある磁性流体に磁場を印加する磁場印加部とを備えた磁性流体駆動装置が記載されている。具体的には、温度が上昇すると磁化が低下する性質を持つ磁性微粒子であるフェライト粒子、油系媒体であるケロシンやヘキサンを含む磁性流体を用い、循環流路内の加熱部及び非加熱部での磁化の差を利用して、磁性流体を駆動させている。 Patent Document 1 describes a magnetic fluid drive device that includes a circulation flow path in which a magnetic fluid is sealed, a heating section in the circulation flow path, and a magnetic field application section that applies a magnetic field to the magnetic fluid in the heating section. Specifically, the device uses a magnetic fluid that contains ferrite particles, which are magnetic fine particles that have the property of decreasing magnetization as the temperature increases, and kerosene and hexane, which are oil-based media, and uses the difference in magnetization between the heated and non-heated sections in the circulation flow path to drive the magnetic fluid.

また、特許文献2には、フェライト粒子の表面をオレイン酸、及び界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムで被覆した後に水中に分散させてなる磁性流体が記載されている。さらに、特許文献3には、表面に3-メルカプトプロピオン酸が付着したフェライト粒子と水系分散媒とを含有する感温性磁性流体が記載されている。 Patent Document 2 describes a magnetic fluid in which the surfaces of ferrite particles are coated with oleic acid and sodium dodecylbenzenesulfonate, a surfactant, and then dispersed in water. Furthermore, Patent Document 3 describes a temperature-sensitive magnetic fluid that contains ferrite particles with 3-mercaptopropionic acid attached to the surface and an aqueous dispersion medium.

特開2014-134335号公報JP 2014-134335 A 特公平7-38328号公報Special Publication No. 7-38328 特開2018-41807号公報JP 2018-41807 A

本発明者らの検討の結果、特許文献1に記載の磁性流体駆動装置に、特許文献2及び3に記載の磁性流体を適用しても、磁性流体に含まれる磁性粒子の温度変化による磁化の変化が小さく、熱を輸送するための高い駆動力が得られなかった。これにより、熱輸送量が小さくなることが判明した。 As a result of the inventors' investigations, it was found that even if the magnetic fluids described in Patent Documents 2 and 3 were applied to the magnetic fluid drive device described in Patent Document 1, the change in magnetization of the magnetic particles contained in the magnetic fluid due to temperature changes was small, and a high driving force for transporting heat could not be obtained. This resulted in a small amount of heat transport.

したがって、本発明の目的は、熱を輸送するための高い駆動力を有する組成物を提供することにある。また、本発明の別の目的は、前記組成物を使用する熱輸送装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a composition having a high driving force for transporting heat. Another object of the present invention is to provide a heat transport device using the composition.

本発明は、磁性粒子を含む粒子、分散剤及び水系媒体を含有する組成物であって、
前記磁性粒子が、Zn、Mn、Fe、Ni、Sr、Mg、及びCaからなる群より選択される少なくとも2種以上の元素を含み、
前記分散剤がポリカルボン酸又はその塩を含み、
前記分散剤は前記磁性粒子100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下であり、
25℃における磁石が前記組成物を引き付ける引力F25と、90℃における磁石が前記組成物を引き付ける引力F90との関係が、F25-F90≧10g重を満たすことを特徴とする組成物に関する。
また、本発明の組成物の製造方法は、磁性粒子を含む粒子、分散剤及び水系媒体を含有する組成物の製造方法であって、
Zn、Mn、Fe、Ni、Sr、Mg、及びCaからなる群より選択される2種以上の元素を含む磁性粒子を用意する工程と、
ポリカルボン酸系又はその塩を含む分散剤を用意する工程と、
前記分散剤は前記磁性粒子100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下となるように、前記磁性粒子と前記分散剤と前記水系媒体を混合した混合物を作製する工程と、
を経て、前記混合物より上記の組成物を得る工程、
を備えることを特徴とする組成物の製造方法に関する。
The present invention relates to a composition comprising particles including magnetic particles, a dispersant , and an aqueous medium,
the magnetic particles contain at least two or more elements selected from the group consisting of Zn, Mn, Fe, Ni, Sr, Mg, and Ca;
the dispersant comprises a polycarboxylic acid or a salt thereof,
the dispersant is present in an amount of 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the magnetic particles,
The composition is characterized in that the relationship between the attractive force F 25 with which a magnet attracts the composition at 25° C. and the attractive force F 90 with which a magnet attracts the composition at 90° C. satisfies F 25 -F 90 ≧10 g force.
The present invention also provides a method for producing a composition comprising particles including magnetic particles, a dispersant, and an aqueous medium, the method comprising the steps of:
A step of preparing magnetic particles containing two or more elements selected from the group consisting of Zn, Mn, Fe, Ni, Sr, Mg, and Ca;
Providing a dispersant containing a polycarboxylic acid or a salt thereof;
preparing a mixture by mixing the magnetic particles, the dispersant, and the aqueous medium such that the amount of the dispersant is 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the magnetic particles;
obtaining the composition from the mixture;
The present invention relates to a method for producing a composition comprising the steps of:

また、本発明は、組成物が流れる流路、前記組成物に磁場を印加する磁場印加部、及び
前記組成物の一部を加熱する加熱部を有する熱輸送装置であって、前記組成物が、上記の組成物であることを特徴とする熱輸送機構に関する。
The present invention also relates to a heat transport mechanism comprising a heat transport device having a flow path through which a composition flows, a magnetic field application unit that applies a magnetic field to the composition, and a heating unit that heats a portion of the composition, wherein the composition is the above-mentioned composition .

本発明によれば、熱を輸送するための高い駆動力を有する組成物、及び前記組成物を使用する熱輸送装置を提供することができる。 The present invention provides a composition having a high driving force for transporting heat, and a heat transport device using the composition.

磁石が組成物を引き付ける引力を測定する方法を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a method for measuring the attractive force with which a magnet attracts a composition. 本発明の組成物による熱輸送の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of heat transport by the composition of the present invention. 本発明の熱輸送装置の一例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of a heat transport device of the present invention. 図3の熱輸送装置の磁場印加部を詳細に示す模式図である。4 is a schematic diagram showing in detail a magnetic field application unit of the heat transport device of FIG. 3. 図3の熱輸送装置を組み込んだ輸送機器の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a transport device incorporating the heat transport device of FIG. 3 . 本発明の熱搬送装置を並列配置の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a parallel arrangement of heat transfer devices according to the present invention.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に述べる。各種の物性値は、特に断りのない限り、温度25℃における値である。 The following describes in detail the embodiments of the present invention. Unless otherwise specified, the various physical properties are values at a temperature of 25°C.

本発明の組成物は、磁性粒子を含む粒子、及び水系媒体を含有する。組成物中の媒体として、油系媒体を用いると、高温にさらされる熱輸送装置において油系媒体が漏れてしまった場合に、火災の危険がある。また、磁性粒子を含有する組成物を用いて熱輸送を行う場合、熱輸送量を大きくするためには、組成物の流量を多くする必要がある。ここで、組成物の流量を多くするためには、組成物の粘度を低下させ、組成物の流抵抗を下げることが重要となる。特許文献1に記載の磁性流体で用いる油系媒体と比べて、水系媒体は粘度が低い。そのため、磁性粒子を分散させる媒体として水系媒体を用いることで、組成物自体の粘度を低下させることができる。さらに、熱輸送量を大きくするためには、熱容量や熱伝導率の大きい媒体を用いる必要がある。一般に、油系媒体と比べて、水系媒体は、熱容量や熱伝導率が大きい。そのため、磁性粒子を分散させるための媒体として水系媒体を用いることで、組成物の熱輸送量を大きくすることが可能となる。 The composition of the present invention contains particles including magnetic particles and an aqueous medium. When an oil-based medium is used as a medium in the composition, there is a risk of fire if the oil-based medium leaks from a heat transport device exposed to high temperatures. In addition, when a composition containing magnetic particles is used for heat transport, in order to increase the amount of heat transport, it is necessary to increase the flow rate of the composition. Here, in order to increase the flow rate of the composition, it is important to reduce the viscosity of the composition and the flow resistance of the composition. Compared to the oil-based medium used in the magnetic fluid described in Patent Document 1, the aqueous medium has a low viscosity. Therefore, by using an aqueous medium as a medium for dispersing magnetic particles, the viscosity of the composition itself can be reduced. Furthermore, in order to increase the amount of heat transport, it is necessary to use a medium with a large heat capacity or thermal conductivity. In general, compared to oil-based media, aqueous media have a large heat capacity and thermal conductivity. Therefore, by using an aqueous medium as a medium for dispersing magnetic particles, it is possible to increase the amount of heat transport of the composition.

本発明において、25℃における磁石が組成物を引き付ける引力F25と、90℃における磁石が組成物を引き付ける引力F90との関係は、F25-F90≧10g重(gF)を満たす。ここで、図1を用いて、組成物にかかる引力を測定する方法を説明する。1.0mLの組成物1と、窒素、アルゴンなどの不活性ガスをサンプル管2(断面積が5cm)に入れて密封し、そのサンプル管2に錘8を設置する。錘8は、湯浴7内でサンプル管2に働く浮力の影響を小さくするために用いる。また、サンプル管2をセラミック板6に固定し、そのセラミック板6にサンプル管2内の組成物1の温度を調整することが可能な湯浴7を設置する。湯浴7内の温度は、温度計や熱電対などを用いて測定できる。さらに、一方の面に永久磁石5が固定された発泡スチロール4を電子天秤3に乗せ、永久磁石5とサンプル管2の底面との距離が8mmとなるように、セラミック板6を設置する。ここで、永久磁石5としては、0.4Tの表面磁束密度を有する直径30mmの円形の磁石を用いる。また、発泡スチロール4は、電子天秤3への永久磁石5の影響を小さくするために用いる。 In the present invention, the relationship between the attractive force F 25 of the magnet at 25° C. and the attractive force F 90 of the magnet at 90° C. satisfies F 25 -F 90 ≧10 gF. Here, a method for measuring the attractive force acting on a composition will be described with reference to FIG. 1. 1.0 mL of composition 1 and an inert gas such as nitrogen or argon are put into a sample tube 2 (cross-sectional area of 5 cm 2 ) and sealed, and a weight 8 is placed on the sample tube 2. The weight 8 is used to reduce the effect of buoyancy acting on the sample tube 2 in the hot water bath 7. In addition, the sample tube 2 is fixed to a ceramic plate 6, and a hot water bath 7 capable of adjusting the temperature of the composition 1 in the sample tube 2 is placed on the ceramic plate 6. The temperature in the hot water bath 7 can be measured using a thermometer, a thermocouple, or the like. Furthermore, a polystyrene foam 4 with a permanent magnet 5 fixed on one side is placed on an electronic balance 3, and the ceramic plate 6 is placed so that the distance between the permanent magnet 5 and the bottom surface of the sample tube 2 is 8 mm. Here, a circular magnet with a diameter of 30 mm and a surface magnetic flux density of 0.4 T is used as the permanent magnet 5. The polystyrene foam 4 is used to reduce the effect of the permanent magnet 5 on the electronic balance 3.

25℃における磁石が組成物を引き付ける引力F25を測定する場合、湯浴内の温度を25℃に設定し、湯浴内で組成物1を封入したサンプル管を5分間静置して、組成物1の温度を25℃とする。静置した後に、電子天秤の目盛りを読み取る。次に、湯浴内の温度を25℃に設定し、湯浴内で組成物が封入されていない空のサンプル管を5分間静置して、電子天秤の目盛りを読み取る。組成物1を封入したサンプル管を用いた場合の目盛りと、空のサンプル管を用いた場合の目盛りとの差をF25とする。 When measuring the attractive force F25 of the composition by the magnet at 25°C, the temperature in the water bath is set to 25°C, and the sample tube containing composition 1 is left to stand in the water bath for 5 minutes to set the temperature of composition 1 to 25°C. After standing, the scale on the electronic balance is read. Next, the temperature in the water bath is set to 25°C, and an empty sample tube containing no composition is left to stand in the water bath for 5 minutes to read the scale on the electronic balance. The difference between the scale when the sample tube containing composition 1 is used and the scale when the empty sample tube is used is taken as F25 .

90℃における磁石が組成物を引き付ける引力F90を測定する場合も、湯浴内の温度を90℃に変更したこと以外は、F25と同様の方法で、F90を算出する。 When measuring the attractive force F 90 with which a magnet attracts a composition at 90°C, F 90 is calculated in the same manner as F 25 , except that the temperature in the water bath is changed to 90°C.

温度が上昇すると磁化が低下する性質を持つ磁性粒子を用いることで、25℃の組成物1中の磁性粒子と90℃の組成物1中の磁性粒子では、磁化に差が生じる。すなわち、90℃の組成物1中の磁性粒子と比べて、25℃の組成物1中の磁性粒子は、磁化が大きくなる。そのため、90℃の組成物1と比べて、25℃の組成物1は、磁石5により引き寄せられやすくなる。これにより、90℃の組成物1を用いる場合に電子天秤で測定される値と比べて、25℃の組成物1を用いる場合に電子天秤で測定される値は、大きくなる。すなわち、電子天秤で測定される値が大きいほど、磁石が組成物を引き付ける引力Fの値が大きいことを示している。特に、25℃の組成物1を用いる場合に測定される値と、90℃の組成物1を用いる場合に測定される値の差が10g重以上であると、25℃の組成物1中の磁性粒子と90℃の組成物1中の磁性粒子との磁化の差が大きくなる。これにより、熱を輸送するための高い駆動力が得られる。 By using magnetic particles that have a property that magnetization decreases with increasing temperature, a difference in magnetization occurs between the magnetic particles in composition 1 at 25°C and the magnetic particles in composition 1 at 90°C. That is, the magnetic particles in composition 1 at 25°C have a higher magnetization than the magnetic particles in composition 1 at 90°C. Therefore, composition 1 at 25°C is more easily attracted by magnet 5 than composition 1 at 90°C. As a result, the value measured on the electronic balance when composition 1 at 25°C is used is higher than the value measured on the electronic balance when composition 1 at 90°C is used. That is, the larger the value measured on the electronic balance, the larger the value of the attractive force F with which the magnet attracts the composition. In particular, if the difference between the value measured when composition 1 at 25°C is used and the value measured when composition 1 at 90°C is used is 10 g weight or more, the difference in magnetization between the magnetic particles in composition 1 at 25°C and the magnetic particles in composition 1 at 90°C becomes large. This provides a high driving force for transporting heat.

特許文献2及び3に記載の磁性流体を用いても、25℃における磁石が組成物を引き付ける引力F25と、90℃における磁石が組成物を引き付ける引力F90との関係は、F25-F90<10g重となった。 Even when the magnetic fluids described in Patent Documents 2 and 3 were used, the relationship between the attractive force F 25 with which a magnet attracts a composition at 25° C. and the attractive force F 90 with which a magnet attracts a composition at 90° C. was F 25 -F 90 <10 g force.

以下、各成分について、詳細に記載する。 Each ingredient is described in detail below.

[組成物]
本発明の組成物は、磁性粒子を含む粒子、及び水系媒体を含有する。
[Composition]
The composition of the present invention contains particles, including magnetic particles, and an aqueous medium.

<磁性粒子>
磁性粒子としては、超常磁性を示す粒子を用いることができる。ここで、超常磁性とは、磁性体固有のキュリー温度を超えると磁化が低下する、すなわち、温度の上昇とともに磁化が低下する性質を持つ強磁性体のナノメートルサイズの粒子に現れる性質である。
<Magnetic particles>
The magnetic particles may be particles that exhibit superparamagnetism, which is a property exhibited in nanometer-sized particles of ferromagnetic materials that exhibit a property that magnetization decreases when the temperature exceeds the Curie temperature specific to the magnetic material, that is, that magnetization decreases with increasing temperature.

超常磁性を示す粒子は、磁場をかけると粒子の磁化が磁場方向に揃い、磁場をかけないと熱エネルギーによって磁化が粒子内で固定されずランダムに回転して、粒子全体として磁化がゼロになる。そのため、磁性粒子として超常磁性を示す粒子を含む組成物を用いることで、組成物に磁石を近づける、すなわち、組成物に磁場をかけると、磁化が生じた粒子が磁石に引き寄せられる。一方、組成物から磁石を遠ざける、すなわち、組成物に磁場をかけないと、粒子に磁化が生じにくくなり、粒子が磁石に引き寄せられにくくなる。このように、超常磁性を示す粒子を含む組成物は、磁力により制御可能なものである。 When a magnetic field is applied to particles that exhibit superparamagnetism, the magnetization of the particles aligns in the direction of the magnetic field; when a magnetic field is not applied, the magnetization is not fixed within the particles due to thermal energy, but rotates randomly, resulting in zero magnetization of the particles as a whole. Therefore, by using a composition containing particles that exhibit superparamagnetism as magnetic particles, when a magnet is brought close to the composition, i.e., when a magnetic field is applied to the composition, the magnetized particles are attracted to the magnet. On the other hand, when a magnet is moved away from the composition, i.e., when a magnetic field is not applied to the composition, it becomes difficult for magnetization to occur in the particles, and the particles become difficult to attract to the magnet. In this way, a composition containing particles that exhibit superparamagnetism can be controlled by magnetic force.

超常磁性を示す粒子としては、フェライト粒子などが挙げられる。ここで、フェライトとは、MIIO・Feの型の2価金属の塩のことである。MIIとしては、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、Cd、Caなどが挙げられる。フェライト粒子としては、マグネタイト(FeO・Fe)粒子、マンガン亜鉛フェライト((MnO)・(ZnO)1-x・Fe))粒子、マンガンカルシウム亜鉛フェライト((MnO)・(CaO)・(ZnO)・Fe)粒子を用いることが好ましい。ここで、x+y+z=1である。 Examples of particles exhibiting superparamagnetism include ferrite particles. Here, ferrite refers to a salt of a divalent metal of the type M II O.Fe 2 O 3. Examples of M II include Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, Cd, and Ca. As ferrite particles, it is preferable to use magnetite (FeO.Fe 2 O 3 ) particles, manganese zinc ferrite ((MnO) x .(ZnO) 1-x.Fe 2 O 3 ) particles, and manganese calcium zinc ferrite ((MnO) x .(CaO) y .(ZnO) z.Fe 2 O 3 ) particles. Here, x + y + z = 1.

なかでも、フェライト粒子は、磁化の高さの観点から、マンガン亜鉛フェライトを用いることが好ましい。特に、下記式(1)で表されるマンガン亜鉛フェライト粒子は、0℃以上100℃以下の温度域での、温度上昇に伴う磁化の減少が大きく、強い温度依存性(感温性)を示す。これにより、熱を輸送するための高い駆動力が得られ、効率的に熱輸送できる。
(MnO)・(ZnO)・(Fe・・・式(1)
ここで、式(1)中、x、y、及びzは、0.15≦x≦0.40、0.10≦y≦0.25、0.48≦z≦0.60、x+y+z=1を満たす。
Among them, it is preferable to use manganese zinc ferrite as the ferrite particles from the viewpoint of high magnetization. In particular, manganese zinc ferrite particles represented by the following formula (1) show a large decrease in magnetization with increasing temperature in the temperature range of 0°C to 100°C, and exhibit strong temperature dependency (thermosensitivity). This provides a high driving force for transporting heat, allowing efficient heat transport.
(MnO) x・(ZnO) y・(Fe 2 O 3 ) z ...Formula (1)
Here, in formula (1), x, y, and z satisfy 0.15≦x≦0.40, 0.10≦y≦0.25, 0.48≦z≦0.60, and x+y+z=1.

上記式(1)に、さらに、SrO、NiO、MgO、及びCaOからなる群より選択される少なくとも1種の化合物を0.01以上0.10以下の割合で加えたものを用いてもよい。これらの化合物の添加により、磁化が向上し、熱を輸送するための駆動力が得られ、より効率的に熱輸送できる。また、磁性粒子は、Zn、Mn、Fe、Ni、Sr、Mg、及びCaからなる群より選択される少なくとも2種以上の元素を含むことが好ましい。さらに、磁性粒子は、Zn、Mn、及びFeからなる群より選択される少なくとも2種以上の元素を含むことが好ましい。 The above formula (1) may further contain at least one compound selected from the group consisting of SrO, NiO, MgO, and CaO in a ratio of 0.01 to 0.10. The addition of these compounds improves magnetization, provides a driving force for transporting heat, and allows for more efficient heat transport. In addition, the magnetic particles preferably contain at least two or more elements selected from the group consisting of Zn, Mn, Fe, Ni, Sr, Mg, and Ca. In addition, the magnetic particles preferably contain at least two or more elements selected from the group consisting of Zn, Mn, and Fe.

磁性粒子の含有量は、組成物全質量を基準として、20.0質量部以上50.0質量部以下であることが好ましい。組成物中の磁性粒子の含有量が20.0質量部未満であると、組成物に含まれる磁性粒子のトータルの磁化が小さくなってしまうため、熱を輸送するための駆動力が十分に得られない場合がある。組成物中の磁性粒子の含有量が50.0質量部を超えると、固形分の濃度が高くなることにより組成物の粘度が上昇し、流量が低下してしまう場合がある。磁性粒子の含有量は、組成物全質量を基準として、30.0質量部以上40.0質量部以下であることがさらに好ましい。 The content of the magnetic particles is preferably 20.0 parts by mass or more and 50.0 parts by mass or less, based on the total mass of the composition. If the content of the magnetic particles in the composition is less than 20.0 parts by mass, the total magnetization of the magnetic particles contained in the composition will be small, and the driving force for transporting heat may not be sufficient. If the content of the magnetic particles in the composition exceeds 50.0 parts by mass, the viscosity of the composition may increase due to the high concentration of solids, and the flow rate may decrease. It is more preferable that the content of the magnetic particles is 30.0 parts by mass or more and 40.0 parts by mass or less, based on the total mass of the composition.

<分散剤>
粒子は、分散剤を含むことが好ましい。分散剤は、水系媒体中で磁性粒子を分散させることができる。分散剤は、ポリカルボン酸系であることが好ましい。ポリカルボン酸系の分散剤は、カルボキシル基による静電反発と、樹脂を用いることによる立体障害により、磁性粒子を安定に分散させることが可能となる。
<Dispersant>
The particles preferably contain a dispersant. The dispersant is capable of dispersing the magnetic particles in an aqueous medium. The dispersant is preferably a polycarboxylic acid-based dispersant. The polycarboxylic acid-based dispersant is capable of stably dispersing the magnetic particles due to electrostatic repulsion caused by the carboxyl group and steric hindrance caused by the use of a resin.

ポリカルボン酸系の分散剤は、アクリル酸、メタクリル酸、及び無水マレイン酸からなる群より選択されるモノマーに由来するユニットを有する重合体又はその塩であることが好ましい。ここで、ユニットとは、1つのモノマーに対応する単位構造のことを意味する。ポリカルボン酸系の分散剤を構成するユニットは、さらに、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、マレイン酸エステル、スチレン、スチレンスルホン酸、及びオレフィンからなる群より選択される少なくとも1種のモノマーに由来するユニットであることが好ましい。なかでも、ポリカルボン酸系の分散剤は、ポリアクリル酸又はその塩であることが好ましい。 The polycarboxylic acid dispersant is preferably a polymer having a unit derived from a monomer selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, and maleic anhydride, or a salt thereof. Here, a unit means a unit structure corresponding to one monomer. The unit constituting the polycarboxylic acid dispersant is preferably a unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of acrylic acid esters, methacrylic acid esters, maleic acid esters, styrene, styrene sulfonic acid, and olefins. In particular, the polycarboxylic acid dispersant is preferably polyacrylic acid or a salt thereof.

重合体の塩としては、重合体の、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アンモニウム塩などが挙げられる。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどが挙げられる。有機アンモニウムとしては、メチルアミン、エチルアミンなどの炭素数1以上3以下のアルキルアミン類などが挙げられる。なかでも、重合体は、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属塩型、又は有機アンモニウム塩型であることが好ましい。 Examples of the salt of the polymer include alkali metal salts, ammonium salts, and organic ammonium salts of the polymer. Examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium. Examples of the organic ammonium include alkylamines having 1 to 3 carbon atoms, such as methylamine and ethylamine. Of these, it is preferable that the polymer is an alkali metal salt type such as sodium or potassium, or an organic ammonium salt type.

分散剤は、磁性粒子に付着して粒子表面を被覆し、水系媒体中で磁性粒子を安定に分散させることが可能となる。ここで、分散剤が粒子表面を被覆しているとは、必ずしも粒子全体を覆っている必要はなく、部分的でもよく、被覆されている分散剤の層は均一でなくともよい。 The dispersant adheres to the magnetic particles and coats the particle surface, making it possible to stably disperse the magnetic particles in an aqueous medium. Here, coating the particle surface with the dispersant does not necessarily mean that the entire particle is covered, but may be partial, and the layer of dispersant that coats the particle does not have to be uniform.

分散剤の使用量は、磁性粒子100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下であることが好ましく、10質量部以上50質量部以下であることがさらに好ましい。磁性粒子に対して分散剤が少ないと、磁性粒子が安定に分散しにくくなる場合がある。また、磁性粒子に対して分散剤が多いと、組成物の粘度が高くなり、組成物の流抵抗が上がる。これにより、組成物の流量が少なくなり、組成物の熱輸送量が小さくなる場合がある。 The amount of dispersant used is preferably 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, per 100 parts by mass of magnetic particles. If the amount of dispersant is too small relative to the magnetic particles, the magnetic particles may not be able to be stably dispersed. If the amount of dispersant is too large relative to the magnetic particles, the viscosity of the composition increases, and the flow resistance of the composition increases. This may result in a smaller flow rate of the composition and a smaller amount of heat transport of the composition.

分散剤の質量平均分子量は、3000以上20000以下であることが好ましい。質量平均分子量が3000未満であると、磁性粒子が安定に分散しにくくなる場合がある。重量平均分子量が20000を超えると、組成物の粘度が高くなり、組成物の流抵抗が上がる。これにより、組成物の流量が少なくなり、組成物の熱輸送量が小さくなる場合がある。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより算出されるポリスチレン換算の重量平均分子量である。 The mass average molecular weight of the dispersant is preferably 3,000 or more and 20,000 or less. If the mass average molecular weight is less than 3,000, it may be difficult to stably disperse the magnetic particles. If the weight average molecular weight exceeds 20,000, the viscosity of the composition increases, and the flow resistance of the composition increases. This may result in a smaller flow rate of the composition, and a smaller amount of heat transport of the composition. Here, the weight average molecular weight is the weight average molecular weight calculated in terms of polystyrene by gel permeation chromatography.

分散剤の含有量は、組成物全質量を基準として、1.0質量部以上20.0質量部以下であることが好ましい。 The content of the dispersant is preferably 1.0 part by mass or more and 20.0 parts by mass or less based on the total mass of the composition.

〔粒子の体積基準の累積50%粒径(D50)〕
粒子の体積基準の累積50%粒径(D50)は、200nm以下であることが好ましい。D50が200nmを超えると、粒子が安定に分散しにくくなる場合がある。また、D50は、10nm以上であることが好ましい。D50が10nm未満であると、粒子の比表面積が大きくなり、水系媒体中で酸化されやすくなる。
[Cumulative 50% particle diameter (D 50 ) based on volume of particles]
The particle preferably has a volume-based cumulative 50% particle size ( D50 ) of 200 nm or less. If D50 exceeds 200 nm, the particles may be difficult to stably disperse. Also, D50 is preferably 10 nm or more. If D50 is less than 10 nm, the specific surface area of the particles becomes large and the particles are easily oxidized in an aqueous medium.

ここで、特許文献2に記載の磁性流体を用いる場合、磁性粒子を安定に分散させるために、磁性粒子の分散に寄与するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを多量に用いる必要がある。分散剤の含有量が大きい磁性流体の粘度を適切な値に調整すると、磁性流体中の磁性粒子の含有量が小さくなってしまい、磁性流体中のトータルの磁性粒子の磁化が低下し、F25-F90<10g重となることが推測される。 Here, when using the magnetic fluid described in Patent Document 2, it is necessary to use a large amount of sodium dodecylbenzenesulfonate, which contributes to the dispersion of magnetic particles, in order to stably disperse the magnetic particles. It is presumed that if the viscosity of a magnetic fluid with a large content of dispersant is adjusted to an appropriate value, the content of magnetic particles in the magnetic fluid will be small, and the total magnetization of the magnetic particles in the magnetic fluid will decrease, resulting in F 25 -F 90 < 10 g weight.

特許文献3に記載の磁性流体中の粒子のD50は、1μmを超える値であった。粒子のD50が大きいことで、磁性粒子中で複数の磁区がランダムに配列した部分が存在するため、磁場によって整列しにくい箇所が生じて、磁性粒子自体の磁化が低下してしまい、F25-F90<10g重となることが推測される。 The D50 of the particles in the magnetic fluid described in Patent Document 3 was a value exceeding 1 μm. It is presumed that the large D50 of the particles results in the existence of parts in which multiple magnetic domains are randomly arranged in the magnetic particles, resulting in parts that are difficult to align by a magnetic field, reducing the magnetization of the magnetic particles themselves, resulting in F25 - F90 <10 g force.

〔粒子の体積基準の累積90%粒径(D90)〕
粒子の体積基準の累積90%粒径(D90)は、500nm以下であることが好ましい。D90が500nmを超えると、粒子が安定に分散しにくくなる場合がある。
[Cumulative 90% particle diameter (D 90 ) based on volume of particles]
The particles preferably have a volume-based cumulative 90% particle size (D 90 ) of 500 nm or less. If the D 90 exceeds 500 nm, the particles may be difficult to disperse stably.

50及びD90は、分散剤により分散された磁性粒子の分散粒径であり、動的光散乱法(DLS法)により測定することができる。 D50 and D90 are the dispersed particle sizes of magnetic particles dispersed in a dispersant, and can be measured by a dynamic light scattering method (DLS method).

<水系媒体>
水系媒体は、水を含むことが好ましい。水系媒体は、さらに水溶性有機溶剤を含むことが好ましい。組成物の粘度の観点から、水溶性有機溶剤の含有量は、水100質量部に対して、10質量部以上100質量部以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、グリコールなどの多価アルコール類などが挙げられる。より具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、が挙げられる。水系媒体の含有量は、組成物全質量を基準として、30.0質量部以上80.0質量部以下であることが好ましい。水の含有量が30質量部未満であると、組成物の粘度が高くなるため、組成物の流量が少なくなり、結果として熱輸送量も少なくなる場合がある。組成物中の水の含有量が80質量部を超えると、組成物に含まれる磁性粒子の量が少なくなるため、熱を輸送するための駆動力が十分に得られない場合がある。
<Aqueous medium>
The aqueous medium preferably contains water. The aqueous medium preferably further contains a water-soluble organic solvent. From the viewpoint of the viscosity of the composition, the content of the water-soluble organic solvent is preferably 10 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. Examples of the water-soluble organic solvent include polyhydric alcohols such as glycol. More specifically, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and glycerin are included. The content of the aqueous medium is preferably 30.0 parts by mass or more and 80.0 parts by mass or less based on the total mass of the composition. If the content of water is less than 30 parts by mass, the viscosity of the composition increases, so the flow rate of the composition decreases, and as a result, the amount of heat transport may also decrease. If the content of water in the composition exceeds 80 parts by mass, the amount of magnetic particles contained in the composition decreases, so that the driving force for transporting heat may not be obtained sufficiently.

<その他の成分>
本発明の組成物は、必要に応じて、上記の成分以外のその他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、pH調整剤、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、及びキレート化剤などの種々の添加剤などが挙げられる。
<Other ingredients>
The composition of the present invention may contain other components in addition to the above-mentioned components, if necessary, such as various additives including a pH adjuster, a surfactant, an anti-rust agent, a preservative, an anti-fungal agent, an antioxidant, an anti-reducing agent, an evaporation promoter, and a chelating agent.

pH調整剤は、組成物のpHを調整するものである。組成物のpHは、7以上14以下であることが好ましく、8以上13以下であることがより好ましく、8以上12以下であることがさらに好ましい。組成物が上記pHの範囲であると、磁性粒子の分散剤であるポリアクリル酸又はその塩のカルボキシル基がイオン化されて水となじみやすくなり、磁性粒子を水系媒体中で安定に分散させることができる。pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、トリエチルアミンなどのアミン系の化合物などが挙げられる。 The pH adjuster adjusts the pH of the composition. The pH of the composition is preferably 7 or more and 14 or less, more preferably 8 or more and 13 or less, and even more preferably 8 or more and 12 or less. When the composition has a pH in the above range, the carboxyl groups of the polyacrylic acid or its salt, which is the dispersant for the magnetic particles, are ionized and become more compatible with water, allowing the magnetic particles to be stably dispersed in an aqueous medium. Examples of pH adjusters include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides, and amine compounds such as triethylamine.

界面活性剤の含有量は、磁性粒子100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましい。組成物が界面活性剤を含有することで、磁性粒子をさらに安定に分散させることが可能となる。 The content of the surfactant is preferably 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the magnetic particles. By including a surfactant in the composition, it becomes possible to disperse the magnetic particles more stably.

〔組成物の製造方法〕
組成物の製造方法について例示するが、以下の製造方法に限定されるものではない。組成物の製造方法は、磁性粒子を作製する工程、及び前記磁性粒子を分散させる工程を有することが好ましい。
[Method of producing the composition]
The method for producing the composition will be exemplified below, but is not limited to the following method. The method for producing the composition preferably includes a step of producing magnetic particles and a step of dispersing the magnetic particles.

・磁性粒子を作製する工程
磁性粒子は、液相法により作製することができる。具体的には、磁性粒子を構成する金属の金属塩水溶液にアルカリ水溶液を添加して中和し、共沈物を生成させ、共沈物を加熱・反応させることで懸濁溶液を得る。磁性粒子を作製するためには、初期の塩濃度が重要である。金属塩水溶液とアルカリ水溶液を混合させると、粒子形成の反応が開始する。その際、塩濃度が高ければ、連続的に粒子形成が起こり、増粒するため、磁性粒子を作製する際の塩濃度は低いほうが好ましい。
- Process for producing magnetic particles Magnetic particles can be produced by a liquid phase method. Specifically, an alkaline aqueous solution is added to an aqueous solution of the metal salt of the metal that constitutes the magnetic particles to neutralize it, a coprecipitate is produced, and the coprecipitate is heated and reacted to obtain a suspension solution. The initial salt concentration is important for producing magnetic particles. When the aqueous solution of the metal salt and the aqueous solution of the alkaline are mixed, the reaction of particle formation starts. At that time, if the salt concentration is high, particle formation occurs continuously and the grain size increases, so it is preferable to have a low salt concentration when producing magnetic particles.

反応が終了した懸濁溶液は、脱イオン水で洗浄する。洗浄方法としては、デカンテーション、遠心法、限外濾過などが挙げられる。洗浄は、除去した懸濁溶液に含まれる塩濃度が100ppm以下になるまで行う。洗浄後、遠心法や加熱、真空乾燥などによって高濃度の磁性粒子ペーストが得られる。 After the reaction is complete, the suspension is washed with deionized water. Examples of washing methods include decantation, centrifugation, and ultrafiltration. Washing is continued until the salt concentration in the removed suspension is 100 ppm or less. After washing, a high-concentration magnetic particle paste is obtained by centrifugation, heating, vacuum drying, etc.

・磁性粒子を分散させる工程
得られた磁性粒子ペーストに、磁性粒子を分散させるための分散剤を含有する水溶液を添加することで、磁性粒子の表面に分散剤を直接付着させ、磁性粒子を水に分散させることが可能となる。
- Process for dispersing magnetic particles By adding an aqueous solution containing a dispersant for dispersing the magnetic particles to the obtained magnetic particle paste, the dispersant is directly attached to the surface of the magnetic particles, making it possible to disperse the magnetic particles in water.

磁性粒子を分散させる際に使用する分散機としては、例えば、二本ロールミル、三本ロールミル、ボールミル、ペブルミル、ヘンシェルミキサー、ビーズミル、コボルミル、トロンミル、サンドミル、サンドグラインダー、セグバリアトライター、高速インペラー分散機、高速ストーンミル、高速度衝撃ミル、ディスパー、高速ミキサー、ナノマイザー、ホモジナイザー、超音波分散機などが挙げられる。分散条件は、特に制限はなく、実際に使用する装置によって異なるが、処理対象とする磁性粒子の種類・濃度、分散剤の種類・濃度などの処理量に応じて、均一な分散液が形成されるように適宜設定すればよい。また、分散後に過剰な分散剤を洗浄により除去してもよい。 Examples of dispersing machines used to disperse magnetic particles include two-roll mills, three-roll mills, ball mills, pebble mills, Henschel mixers, bead mills, Cobol mills, Tron mills, sand mills, sand grinders, segmented barrier lighters, high-speed impeller dispersers, high-speed stone mills, high-speed impact mills, dispersers, high-speed mixers, nanomizers, homogenizers, and ultrasonic dispersers. There are no particular restrictions on the dispersing conditions, which vary depending on the equipment actually used, but they may be set appropriately so that a uniform dispersion is formed depending on the type and concentration of the magnetic particles to be treated, the type and concentration of the dispersant, and the amount of processing. In addition, excess dispersant may be removed by washing after dispersion.

〔組成物の粘度〕
上述した通り、組成物の粘度は、流路を流れる際の流抵抗に影響を及ぼし、その結果、組成物の流量が低下して、熱輸送量が低下してしまう。そのため、本発明の組成物の粘度は、低いほうが好ましい。具体的には、25℃における組成物の粘度は、1.5mPa・s以上30mPa・s以下であることが好ましい。また、25℃における組成物の粘度は、20mPa・s以下であることがより好ましく、10mPa・s以下であることがさらに好ましい。ここで、組成物の粘度は、回転粘度計により測定することができる。
[Viscosity of the composition]
As described above, the viscosity of the composition affects the flow resistance when flowing through the flow path, and as a result, the flow rate of the composition decreases, and the amount of heat transport decreases. Therefore, it is preferable that the viscosity of the composition of the present invention is low. Specifically, the viscosity of the composition at 25°C is preferably 1.5 mPa·s or more and 30 mPa·s or less. In addition, the viscosity of the composition at 25°C is more preferably 20 mPa·s or less, and even more preferably 10 mPa·s or less. Here, the viscosity of the composition can be measured by a rotational viscometer.

[熱輸送装置]
図2は、本発明の組成物による熱輸送の原理を説明する図である。以下、本発明の組成物による熱輸送の原理を詳細に説明する。熱輸送装置は、組成物1が流れる流路11、組成物1に磁場を印加する磁場印加部23、及び組成物1の一部を加熱する加熱部(熱源)22を有する(図2(a)参照)。ここで、図2において、流路中で組成物が流れる方向を矢印Xで示している。
[Heat transport device]
Fig. 2 is a diagram for explaining the principle of heat transport by the composition of the present invention. The principle of heat transport by the composition of the present invention will be explained in detail below. The heat transport device has a flow path 11 through which the composition 1 flows, a magnetic field application unit 23 that applies a magnetic field to the composition 1, and a heating unit (heat source) 22 that heats a part of the composition 1 (see Fig. 2(a)). Here, in Fig. 2, the direction in which the composition flows in the flow path is indicated by an arrow X.

図2(a)において、組成物1に磁場印加部23により磁場Hが印加されると、組成物1は、磁化Mを有する流体としてふるまう。ここで、磁場Hが印加された組成物には、磁化Mと磁場勾配Hに比例する磁気体積力F(M・H)が働く。加熱前では、磁場印加部23の中心(点線部分)を境界として、組成物に働く磁気体積力F1とF2がつりあっていて、組成物が流れない(図2(b)参照)。しかし、加熱中では、磁場印加部の中心を境界として右側、すなわち、加熱部22により加熱された組成物に働く磁気体積力F2は、加熱による磁性粒子の磁化Mの低下により、小さくなる。これにより、加熱中では、磁気体積力F1>磁気体積力F2となり、組成物がX方向に流れることとなる。 In FIG. 2(a), when a magnetic field H is applied to the composition 1 by the magnetic field application unit 23, the composition 1 behaves as a fluid having magnetization M. Here, a magnetic volume force F (M· H) proportional to the magnetization M and the magnetic field gradient H acts on the composition to which the magnetic field H is applied. Before heating, the magnetic volume forces F1 and F2 acting on the composition are balanced with the center (dotted line) of the magnetic field application unit 23 as the boundary, and the composition does not flow (see FIG. 2(b)). However, during heating, the magnetic volume force F2 acting on the right side of the center of the magnetic field application unit, that is, on the composition heated by the heating unit 22, becomes smaller due to the decrease in magnetization M of the magnetic particles due to heating. As a result, during heating, the magnetic volume force F1>magnetic volume force F2, and the composition flows in the X direction.

図3は、本発明の熱輸送装置の一例を示す模式図である。熱輸送装置は、組成物1が流れる流路11、組成物1に磁場を印加する磁場印加部23、及び組成物1の一部を加熱する加熱部22を有する。熱輸送装置は、さらに、冷却部24、流量計25、及び温度センサ28を有することが好ましい。温度センサ28としては、2種の異なる金属導体で構成された熱電対を用いることが好ましい。また、加熱部22は、電圧・電流源27と、流量計25、及び温度センサ28は、表示装置29と接続していることが好ましい。さらに、流路11は、コネクタ26により連結されていることが好ましい。 Figure 3 is a schematic diagram showing an example of the heat transport device of the present invention. The heat transport device has a flow path 11 through which the composition 1 flows, a magnetic field application section 23 that applies a magnetic field to the composition 1, and a heating section 22 that heats a part of the composition 1. The heat transport device preferably further has a cooling section 24, a flow meter 25, and a temperature sensor 28. The temperature sensor 28 is preferably a thermocouple made of two different metal conductors. In addition, the heating section 22 is preferably connected to a voltage/current source 27, and the flow meter 25 and the temperature sensor 28 are preferably connected to a display device 29. In addition, the flow path 11 is preferably connected by a connector 26.

流路11には、銅管、アルミ管、テフロン(登録商標)チューブ、シリコンチューブ、ゴムチューブなどが用いられる。装置内の場所によって、流路の材質を使い分けることが好ましい。加熱部22や冷却部24など熱の入出力を行う箇所においては、銅管やアルミ管などの熱伝導性に優れた流路を用いることで、効率的に熱の入出力を行うことが可能となる。その他の箇所においては、自由に配管でき、かつ、流抵抗を下げて流量を多くすることができるテフロンチューブを用いることが好ましい。 The flow path 11 is made of copper pipes, aluminum pipes, Teflon (registered trademark) tubes, silicon tubes, rubber tubes, etc. It is preferable to use different materials for the flow path depending on the location in the device. In places where heat is input and output, such as the heating unit 22 and the cooling unit 24, it is possible to input and output heat efficiently by using flow paths with excellent thermal conductivity such as copper pipes or aluminum pipes. In other places, it is preferable to use Teflon tubes, which can be freely piped and can reduce flow resistance and increase flow rate.

図4は、図3の熱輸送装置の磁場印加部を詳細に示す模式図である。ここで、磁場印加部23は、流路11を挟んで、磁石13が対向するように配置されている。磁場印加部23は、磁場強度の極大点が1個になるように配置されている。磁場印加部に用いる磁石13として、永久磁石や電磁石などが挙げられる。なかでも、図4に示すように、磁場印加部23が、磁石13と、N極とS極の2つの磁石間を磁束で結合するための鉄心であるヨーク14とを含む永久磁石磁気回路を含むことで、外部電源を使用せずに、加熱のみで熱輸送を可能とする熱輸送装置となる。また、図4において、流路11の一部は、加熱部22となるように構成されている。 Figure 4 is a schematic diagram showing in detail the magnetic field application section of the heat transport device of Figure 3. Here, the magnetic field application section 23 is arranged so that the magnets 13 face each other across the flow path 11. The magnetic field application section 23 is arranged so that there is one maximum point of the magnetic field strength. Examples of the magnets 13 used in the magnetic field application section include permanent magnets and electromagnets. In particular, as shown in Figure 4, the magnetic field application section 23 includes a permanent magnet magnetic circuit including the magnet 13 and a yoke 14, which is an iron core for connecting two magnets, N and S poles, with magnetic flux, thereby forming a heat transport device that enables heat transport by heating alone without using an external power source. Also, in Figure 4, a part of the flow path 11 is configured to become the heating section 22.

加熱部22は、流路11内で組成物1に温度勾配を与える。加熱部の加熱手段としては、電気ヒータ、エアーヒータ、ランプヒータなどが挙げられる。加熱部22の一部は、流路11を介して、磁場印加部23と対向していることが好ましい。 The heating unit 22 applies a temperature gradient to the composition 1 within the flow path 11. Examples of the heating means of the heating unit include an electric heater, an air heater, and a lamp heater. It is preferable that a portion of the heating unit 22 faces the magnetic field application unit 23 via the flow path 11.

図5は、図3で説明した熱輸送装置を電動車両用冷却システムに組み込んだ輸送機器の構成の一例を説明する図である。輸送機器としては車両、船舶、エレベーター、ベルトコンベア等がある。以下では駆動機構として車輪を備える車両を例に説明するが、これに限らず様々な駆動機構を備える輸送機器であってよい。 Figure 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of a transport device in which the heat transport device described in Figure 3 is incorporated into a cooling system for an electric vehicle. Transport devices include vehicles, ships, elevators, belt conveyors, etc. Below, a vehicle equipped with wheels as a drive mechanism is used as an example, but the transport device is not limited to this and may be equipped with various drive mechanisms.

輸送機器である電動車30に搭載される電動車両用冷却システムは駆動モータ31と、冷媒である磁性流体1と、磁性流体1を一時的に貯留するリザーバ32、及び磁性流体1の冷却を行う冷却器33、これらをつなぐ流路34とから成る。躯体(フレーム)に設けられ、加熱部(熱源)となる駆動モータ31内の電磁石はモータ駆動により発熱する。なお躯体に設けられた加熱部は、車両の外装に直接設けられているもののみならず、外装によって覆われる内部空間に部材を介して取り付けられているものも含む。 The electric vehicle cooling system mounted on an electric vehicle 30, which is a transport device, is composed of a drive motor 31, magnetic fluid 1 as a refrigerant, a reservoir 32 that temporarily stores the magnetic fluid 1, a cooler 33 that cools the magnetic fluid 1, and a flow path 34 that connects these. The electromagnet in the drive motor 31, which is provided on the body (frame) and serves as a heating unit (heat source), generates heat when the motor is driven. Note that the heating unit provided on the body includes not only those that are provided directly on the exterior of the vehicle, but also those that are attached via members to the internal space covered by the exterior.

磁性流体1はこの熱を受け取ることによって磁性が低下し、モータ中の電磁石の磁力によって流れが生じる。 The magnetic properties of the magnetic fluid 1 decrease as a result of receiving this heat, and a flow is generated by the magnetic force of the electromagnets in the motor.

駆動モータ31より熱を受け取った磁性流体1はリザーバ32を介して冷却器33を通過することにより除熱され、再び駆動モータ31の冷媒として循環する。 The magnetic fluid 1 that receives heat from the drive motor 31 passes through the reservoir 32 and the cooler 33 to remove the heat, and circulates again as a refrigerant for the drive motor 31.

さらに電動車両においてはIGBTなどのインバータ類、電池など他の熱源の冷却が必要となる場合がある。これらは駆動により熱が生じるため、適切な温度に保つため冷却が必要であるが、それぞれの適温が異なるため、単純に直列に配置することは好ましくない場合がある。本磁性流体を用いた熱搬送装置は、図6に例示したように、並列配置することができる。図6は冷却器33で冷却された磁性流体1は駆動モータ31とインバータ35の流路に分岐し、駆動モータ31とインバータ35で生じた熱を受け取ってリザーバ32で合流し、再び冷却器33で冷却され、循環するシステムである。インバータ部の発熱部付近には磁性流体駆動のために磁石36が配置される。さらにバッテリー37を冷却するように分岐させることも可能である。バッテリー部にも発熱部付近に磁石36を配置する。インバータ35やバッテリー37の発熱部付近に配置する磁石36の強度及び流路の流抵抗を調整することで駆動モータ31とインバータ35、バッテリー37に最適な流量になるように調節することが可能である。 In addition, in electric vehicles, it may be necessary to cool inverters such as IGBTs and other heat sources such as batteries. These generate heat when driven, so cooling is required to keep them at an appropriate temperature, but since the appropriate temperature for each is different, it may not be desirable to simply arrange them in series. The heat transfer device using this magnetic fluid can be arranged in parallel, as shown in Figure 6. In Figure 6, the magnetic fluid 1 cooled by the cooler 33 branches into the flow paths of the drive motor 31 and inverter 35, receives heat generated by the drive motor 31 and inverter 35, merges in the reservoir 32, is cooled again by the cooler 33, and circulates. A magnet 36 is placed near the heat generating part of the inverter section to drive the magnetic fluid. It is also possible to branch it to cool the battery 37. A magnet 36 is also placed near the heat generating part of the battery section. By adjusting the strength of the magnet 36 placed near the heat generating part of the inverter 35 and battery 37 and the flow resistance of the flow path, it is possible to adjust the flow rate to be optimal for the drive motor 31, inverter 35, and battery 37.

本発明の他の態様として、組成物1が流れる流路11、組成物1に磁場を印加する磁場印加部23を備える熱輸送機構を構成してもよい。さらに、冷却部24、流量計25、及び温度センサ28を有してもよい。つまり熱輸送機構は加熱部(熱源)それ自体は備えておらず、熱輸送機器が搭載される機器の側に加熱部(熱源)を有していることを想定している機構である。 In another embodiment of the present invention, a heat transport mechanism may be configured that includes a flow path 11 through which the composition 1 flows, and a magnetic field application unit 23 that applies a magnetic field to the composition 1. It may further include a cooling unit 24, a flow meter 25, and a temperature sensor 28. In other words, the heat transport mechanism does not include a heating unit (heat source) itself, but is a mechanism that assumes that the heating unit (heat source) is included on the side of the device on which the heat transport device is mounted.

また、逆に熱輸送機構にさらに加熱部(熱源)を配して、上述の熱輸送装置を構成してもよい。上述の輸送機器の例を挙げると、輸送機器は熱輸送機構と駆動モータ等の加熱部(熱源)、躯体、車輪等の駆動機構を備えている。 Conversely, the above-mentioned heat transport device may be constructed by further arranging a heating section (heat source) in addition to the heat transport mechanism. For example, the above-mentioned transport equipment includes a heat transport mechanism, a heating section (heat source) such as a drive motor, a body, and a drive mechanism such as wheels.

本磁性流体を用いた熱輸送装置および熱輸送機構は、電力不要で部品点数も少ないため、電動車両用冷却システムに適している。また、本冷却システムはハイブリッド車のような内燃機関とモータを同時に備える場合にも適用できる。 The heat transport device and heat transport mechanism using this magnetic fluid require no electricity and have a small number of parts, making them suitable for use in cooling systems for electric vehicles. This cooling system can also be used in hybrid vehicles, which are equipped with both an internal combustion engine and a motor.

本熱輸送装置および熱輸送機構のその他の適用例として、自動車等の内燃機関、太陽光発電パネル、大型ディスプレイ、大型スピーカ、CPUやGPUに代表される半導体およびそれらを用いた電気基板類、が挙げられる。すなわち、加熱部(熱源)を備えるさまざまな機器に適用可能である。太陽光パネル等、輻射熱あるいは外部からの熱伝搬により温度が上昇した部位が、その加熱部(熱源)となる機器も本発明に含まれる。 Other application examples of this heat transport device and heat transport mechanism include internal combustion engines of automobiles, solar power generation panels, large displays, large speakers, semiconductors such as CPUs and GPUs, and electrical boards that use these. In other words, it can be applied to a variety of devices that have a heating part (heat source). The present invention also includes devices such as solar panels, where the part whose temperature has risen due to radiant heat or heat transmission from the outside serves as the heating part (heat source).

以下、実施例、及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、成分量に関して「部」と記載しているものは「質量部」を示す。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited in any way to the following examples as long as the gist of the invention is not exceeded. Note that "parts" in the descriptions of component amounts refer to "parts by mass."

(組成物1~12の調製)
表1及び2に記載の通り、水酸化ナトリウムを水に溶解して、アルカリ水溶液を調製した。また、表1及び2に記載の金属塩を、それぞれ水に溶解し、金属塩水溶液を調製した。
(Preparation of Compositions 1 to 12)
As shown in Tables 1 and 2, sodium hydroxide was dissolved in water to prepare an alkaline aqueous solution. Also, each of the metal salts shown in Tables 1 and 2 was dissolved in water to prepare an aqueous metal salt solution.

次に、水酸化ナトリウム水溶液を撹拌しながら、各金属塩水溶液を2mL/分の速度で滴下して反応させて、フェライト粒子を作製した。得られたフェライト粒子のpHが11~12となるように、水酸化ナトリウム水溶液を用いて、調整した。その後、温度90℃以上で1時間熟成させて、フェライト粒子の懸濁溶液を得た。得られたフェライト粒子の懸濁液のpHを7に調整し、磁気沈降による水洗を繰り返し行った。その際、洗浄液に塩化バリウム水溶液や塩化銀水溶液を添加しても白濁しなくなるまで、水洗を行った。水洗後の粒子を遠心分離により濃縮し、磁性粒子ペーストを得た。 Next, while stirring the sodium hydroxide aqueous solution, each metal salt aqueous solution was dropped at a rate of 2 mL/min to react and produce ferrite particles. The pH of the resulting ferrite particles was adjusted to 11-12 using sodium hydroxide aqueous solution. The resulting suspension was then aged at a temperature of 90°C or higher for 1 hour to obtain a suspension of ferrite particles. The pH of the resulting suspension of ferrite particles was adjusted to 7, and washing with water by magnetic precipitation was repeated. Washing with water was continued until the washing solution no longer became cloudy even when barium chloride aqueous solution or silver chloride aqueous solution was added. The washed particles were concentrated by centrifugation to obtain a magnetic particle paste.

得られた磁性粒子ペーストに、表1及び2に記載の分散剤であるポリアクリル酸ナトリウム、及び水を添加し、6時間ホモジナイザーで分散処理を行った後、磁性粒子の濃度を調整し、各組成物を得た。表1及び2中、ポリアクリル酸ナトリウムの量は、固形分量である。 To the obtained magnetic particle paste, sodium polyacrylate, which is a dispersant as described in Tables 1 and 2, and water were added, and the mixture was dispersed using a homogenizer for 6 hours. The concentration of the magnetic particles was then adjusted to obtain each composition. In Tables 1 and 2, the amount of sodium polyacrylate is the solid content.

また、ポリアクリル酸ナトリウム1としては、固形分量が40質量%であるT-50(東亜合成製)を用い、重量平均分子量が6000であった。ポリアクリル酸ナトリウム2は、固形分量が40質量%であるA-210(東亜合成製)を用い、重量平均分子量が3000であった。ポリアクリル酸ナトリウム3は、固形分量が40質量%であるA-6114(東亜合成製)を用い、重量平均分子量が10000であった。ポリアクリル酸ナトリウム4~6は、一般的な方法で作製したものを用い、重量平均分子量がそれぞれ5500、9000、50000であった。 For sodium polyacrylate 1, T-50 (manufactured by Toa Gosei) with a solid content of 40% by mass was used, and the weight average molecular weight was 6,000. For sodium polyacrylate 2, A-210 (manufactured by Toa Gosei) with a solid content of 40% by mass was used, and the weight average molecular weight was 3,000. For sodium polyacrylate 3, A-6114 (manufactured by Toa Gosei) with a solid content of 40% by mass was used, and the weight average molecular weight was 10,000. For sodium polyacrylate 4 to 6, those prepared by a general method were used, and the weight average molecular weights were 5,500, 9,000, and 50,000, respectively.

[重量平均分子量の測定方法]
分散剤の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定した。25℃で24時間かけて、樹脂をテトラヒドロフラン(THF)に溶解した。得られた溶液を、メンブレンフィルターでろ過して、サンプル溶液を得た。サンプル溶液は、THFに可溶な成分の濃度が約0.3%となるように調整した。このサンプル溶液を用いて、以下の条件で分散剤の重量平均分子量を測定した。
装置:Waters2695 Separations Module、Waters製RI検出器:2414detector、Waters製
カラム:KF-806Mの4連、昭和電工製
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:1.0mL/min
オーブン温度:40℃
試料注入量:100μL
[Method for measuring weight average molecular weight]
The weight average molecular weight of the dispersant was measured by gel permeation chromatography (GPC) as follows. The resin was dissolved in tetrahydrofuran (THF) at 25° C. for 24 hours. The obtained solution was filtered through a membrane filter to obtain a sample solution. The sample solution was adjusted so that the concentration of the THF-soluble component was about 0.3%. Using this sample solution, the weight average molecular weight of the dispersant was measured under the following conditions.
Apparatus: Waters 2695 Separations Module, Waters RI detector: 2414 detector, Waters column: 4 KF-806M columns, Showa Denko eluent: tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 1.0mL/min
Oven temperature: 40°C
Sample injection volume: 100 μL

分散剤の重量平均分子量の算出にあたっては、標準ポリスチレン樹脂(TSKスタンダード ポリスチレン F-850、F-450、F-288、F-128、F-80、F-40、F-20、F-10、F-4、F-2、F-1、A-5000、A-2500、A-1000、A-500、東ソー製)を用いて作成した分子量校正曲線を使用した。 When calculating the weight average molecular weight of the dispersant, a molecular weight calibration curve was used that was created using standard polystyrene resins (TSK Standard Polystyrene F-850, F-450, F-288, F-128, F-80, F-40, F-20, F-10, F-4, F-2, F-1, A-5000, A-2500, A-1000, A-500, manufactured by Tosoh Corporation).

Figure 0007551445000001
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Figure 0007551445000002
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表3~5には、各組成物における磁性粒子の構成、組成物中の磁性粒子の含有量(部)、分散剤の含有量(部)、水の含有量(部)、及びメタノールの含有量(部)を記載した。含有量は、いずれも固形分量である。また、表3~5の下段には、組成物の特性として、F25-F90(gF)、粘度(mPa・s)、及び粒子の特性として、体積基準の累積50%粒径D50(nm)を記載した。表3~5中、メタノールは、水溶性有機溶剤の1種である。 Tables 3 to 5 show the configuration of the magnetic particles in each composition, the content (parts) of the magnetic particles in the composition, the content (parts) of the dispersant, the content (parts) of water, and the content (parts) of methanol. All contents are solid content amounts. In the lower part of Tables 3 to 5, F 25 -F 90 (gF) and viscosity (mPa·s) are shown as the properties of the composition, and the volume-based cumulative 50% particle diameter D 50 (nm) is shown as the property of the particles. In Tables 3 to 5, methanol is a type of water-soluble organic solvent.

[F25-F90の測定方法]
図1に示す方法で、F25-F90(gF)を測定した。具体的には以下の通りである。1.0mLの組成物1と、窒素ガスをガラス製のサンプル管2(容量30mL、外径Φ30mm×高さ63mm、断面積5cm)に入れて密封した。そして、サンプル管に錘300gを乗せた。永久磁石5としては、0.4Tの表面磁束密度を有するネオジム磁石(外径Φ30mm×高さ15mm)を用い、このネオジム磁石を高さ100mmの発砲スチロールの一方の面に設置した。
[Method of measuring F25 - F90 ]
F 25 -F 90 (gF) was measured by the method shown in Figure 1. Specifically, the method is as follows. 1.0 mL of composition 1 and nitrogen gas were placed in a glass sample tube 2 (volume 30 mL, outer diameter Φ30 mm x height 63 mm, cross-sectional area 5 cm 2 ) and sealed. Then, a weight of 300 g was placed on the sample tube. A neodymium magnet (outer diameter Φ30 mm x height 15 mm) having a surface magnetic flux density of 0.4 T was used as the permanent magnet 5, and this neodymium magnet was placed on one side of a 100 mm high polystyrene foam.

また、サンプル管2を厚さ0.5mmのセラミック板6に固定し、そのセラミック板6にサンプル管2内の組成物1の温度を調整することが可能な厚さ1mmのプラスチック製の湯浴7を設置した。さらに、ネオジム磁石5とサンプル管2の底面との距離が8mmとなるように、セラミック板6を設置した。引力を測定する電子天秤としては、GH-300(エーアンドディ製)を用いた。 The sample tube 2 was fixed to a ceramic plate 6 having a thickness of 0.5 mm, and a plastic water bath 7 having a thickness of 1 mm was placed on the ceramic plate 6, which was capable of adjusting the temperature of the composition 1 in the sample tube 2. Furthermore, the ceramic plate 6 was placed so that the distance between the neodymium magnet 5 and the bottom surface of the sample tube 2 was 8 mm. A GH-300 (manufactured by A&D) was used as an electronic balance for measuring the gravitational force.

湯浴内の温度を各温度(25℃、90℃)に設定し、それぞれの温度で組成物を5分間静置して、電子天秤の目盛りを読み取った。これを3回ずつ行い、それぞれの温度での目盛りの平均値を算出した。次に、湯浴内の温度を各温度(25℃、90℃)に設定し、湯浴内で組成物が封入されていない空のサンプル管を5分間静置して、電子天秤の目盛りを読み取った。それぞれの温度での目盛りの平均値と、空のサンプル管で測定した際の目盛りから、F25(gF)、F90(gF)をそれぞれ算出し、F25-F90(gF)の値を求めた。 The temperature in the water bath was set to each temperature (25°C, 90°C), the composition was left to stand at each temperature for 5 minutes, and the scale on the electronic balance was read. This was done three times, and the average value of the scale at each temperature was calculated. Next, the temperature in the water bath was set to each temperature (25°C, 90°C), an empty sample tube in which no composition was enclosed was left to stand in the water bath for 5 minutes, and the scale on the electronic balance was read. From the average value of the scale at each temperature and the scale when measuring the empty sample tube, F 25 (gF) and F 90 (gF) were calculated, respectively, and the value of F 25 -F 90 (gF) was obtained.

[粘度の測定方法]
組成物の粘度は、回転粘度計(RE80型回転粘度計、東機産業製)を使用して、温度25℃で測定した値である。
[Method of measuring viscosity]
The viscosity of the composition was measured at 25° C. using a rotational viscometer (RE80 type rotational viscometer, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).

[D50の測定方法]
磁性粒子のD50は、動的光散乱法による粒子径測定装置(ナノトラック150、マイクロトラック製)を使用して、測定した値である。測定条件は、測定回数:3回、測定時間:120秒である。
[Method of measuring D50 ]
The D50 of the magnetic particles is a value measured using a particle size measuring device (Nanotrac 150, manufactured by Microtrac) by dynamic light scattering. The measurement conditions are: number of measurements: 3, measurement time: 120 seconds.

Figure 0007551445000003
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Figure 0007551445000004
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Figure 0007551445000005
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(組成物13の調製)
組成物1~12と同様の方法で、磁性粒子ペーストを得た。得られた磁性粒子ペーストに水を加えて600gとし、95℃にして、磁性粒子を含む溶液を得た。また、水150mLに、3-メルカプトプロピオン酸6.8gを溶解し、60℃にして、3-メルカプトプロピオン酸を含む溶液を得た。
(Preparation of Composition 13)
A magnetic particle paste was obtained in the same manner as for compositions 1 to 12. Water was added to the obtained magnetic particle paste to make 600 g, and the temperature was increased to 95° C. to obtain a solution containing magnetic particles. Also, 6.8 g of 3-mercaptopropionic acid was dissolved in 150 mL of water, and the temperature was increased to 60° C. to obtain a solution containing 3-mercaptopropionic acid.

磁性粒子を含む溶液を撹拌しながら、3-メルカプトプロピオン酸を含む溶液を加えて、95℃で1時間反応させて、磁性粒子に3-メルカプトプロピオン酸を吸着させた。その後、磁気沈降による水洗を繰り返し行い、過剰な3-メルカプトプロピオン酸を除去し、磁性粒子の固形分量が90質量%になるまで濃縮乾燥して、乾燥させた磁性粒子33gを得た。 While stirring the solution containing the magnetic particles, a solution containing 3-mercaptopropionic acid was added and reacted at 95°C for 1 hour to allow the magnetic particles to adsorb 3-mercaptopropionic acid. After that, water washing by magnetic precipitation was repeated to remove excess 3-mercaptopropionic acid, and the magnetic particles were concentrated and dried until the solid content was 90% by mass, yielding 33 g of dried magnetic particles.

水20gに24%の水酸化ナトリウム水溶液2gを溶解させた溶液に、乾燥させた磁性粒子32gを加えて、30分高速で撹拌し、磁性粒子を分散させた。その後、磁気沈降により濃縮して、磁性粒子の含有量が45.0部である組成物13を得た。 32 g of dried magnetic particles were added to a solution of 2 g of 24% aqueous sodium hydroxide dissolved in 20 g of water, and the mixture was stirred at high speed for 30 minutes to disperse the magnetic particles. The mixture was then concentrated by magnetic precipitation to obtain composition 13, which contains 45.0 parts of magnetic particles.

(組成物14の調製)
組成物1~12と同様の方法で、磁性粒子ペーストを得た。得られた磁性粒子ペーストに水を加えて500gとし、80℃にして、磁性粒子を含む溶液を得た。磁性粒子を含む溶液を撹拌しながら、オレイン酸ナトリウム20gを加えた。温度80℃で30分間撹拌して、磁性粒子にオレイン酸ナトリウムを吸着させた。その後、加熱を止めて、塩酸を加えて溶液を中和してpH6.5~7に調整して、オレイン酸ナトリウムが吸着した磁性粒子を得た。
(Preparation of Composition 14)
A magnetic particle paste was obtained in the same manner as in compositions 1 to 12. Water was added to the obtained magnetic particle paste to make 500 g, and the temperature was then increased to 80° C. to obtain a solution containing magnetic particles. 20 g of sodium oleate was added while stirring the solution containing the magnetic particles. The solution was stirred at a temperature of 80° C. for 30 minutes to allow sodium oleate to be adsorbed onto the magnetic particles. Thereafter, heating was stopped, and hydrochloric acid was added to neutralize the solution and adjust the pH to 6.5 to 7, obtaining magnetic particles with sodium oleate adsorbed thereto.

得られた磁性粒子は、磁気沈降による水洗を繰り返し行った。その際、洗浄液に塩化バリウム水溶液を添加しても白濁しなくなるまで、水洗を行った。その後、遠心脱水機で脱水を行い、磁性粒子の固形分量が70%である含水磁性粒子42gを得た。 The magnetic particles obtained were repeatedly washed with water by magnetic precipitation. The washing was continued until the washing liquid no longer became cloudy even when an aqueous solution of barium chloride was added. The particles were then dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain 42 g of hydrous magnetic particles with a solid content of 70%.

水50g、及び50%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液18gを均一に撹拌し、得られた含水磁性粒子20gを加えて、磁性粒子の含有量が20.0部である組成物14を得た。 50 g of water and 18 g of 50% aqueous sodium dodecylbenzenesulfonate solution were uniformly stirred, and 20 g of the resulting hydrous magnetic particles were added to obtain composition 14, which contains 20.0 parts of magnetic particles.

(組成物15の調製)
組成物14と同様の方法で組成物の調製を行い、磁性粒子の含有量が30.0部である組成物15を得た。
(Preparation of Composition 15)
A composition was prepared in the same manner as in composition 14, to obtain composition 15 having a magnetic particle content of 30.0 parts.

(組成物16及び17の調製)
組成物1~12と同様の方法で組成物の調製を行い、磁性粒子の含有量が17.0部である組成物16、磁性粒子の含有量が30.0部である組成物17を得た。
(Preparation of Compositions 16 and 17)
Compositions were prepared in the same manner as in compositions 1 to 12, to obtain composition 16 having a magnetic particle content of 17.0 parts and composition 17 having a magnetic particle content of 30.0 parts.

表6には、組成物を調製する際に用いるアルカリ水溶液(部)、金属塩水溶液(部)、及び分散剤(部)を記載した。表7には、各組成物における磁性粒子の構成、組成物中の磁性粒子の含有量(部)、分散剤の含有量(部)、及び水の含有量(部)を記載した。含有量は、いずれも固形分量である。また、表7の下段には、組成物の特性として、F25-F90(gF)、粘度(mPa・s)、及び粒子の特性として、体積基準の累積50%粒径D50(nm)を記載した。 Table 6 lists the alkaline aqueous solution (parts), metal salt aqueous solution (parts), and dispersant (parts) used in preparing the compositions. Table 7 lists the configuration of the magnetic particles in each composition, the content (parts) of the magnetic particles in the composition, the content (parts) of the dispersant, and the content (parts) of water. All contents are solid content amounts. In the lower part of Table 7, F 25 -F 90 (gF) and viscosity (mPa·s) are listed as the characteristics of the composition, and the cumulative 50% particle size D 50 (nm) on a volume basis is listed as the characteristic of the particles.

(組成物18)
媒体として油系媒体であるケロシンをベースとしたフェリコロイドTS-50K(イチネンケミカルズ製)を磁性粒子として用いた。F25-F90は、8.8gFであり、組成物の粘度は、13.1mPa・sであり、粒子のD50は、11nmであった。
(Composition 18)
Ferricoloid TS-50K (manufactured by Ichino Chemicals) based on kerosene, an oil-based medium, was used as the magnetic particles. F 25 -F 90 was 8.8 gF, the viscosity of the composition was 13.1 mPa·s, and the D 50 of the particles was 11 nm.

Figure 0007551445000006
Figure 0007551445000006

Figure 0007551445000007
Figure 0007551445000007

(組成物19~26の調製)
組成物1~12と同様の方法で組成物の調製を行い、磁性粒子の含有量が35.0部である組成物19~26を得た。
(Preparation of Compositions 19 to 26)
Compositions 19 to 26, each having a magnetic particle content of 35.0 parts, were prepared in the same manner as in the case of compositions 1 to 12, to obtain compositions 19 to 26.

表8、表9には、各組成物における磁性粒子の構成、組成物中の磁性粒子の含有量(部)、分散剤の含有量(部)、水溶性有機溶媒の含有量(部)、及び水の含有量(部)を記載した。また、表8、表9の下段には、組成物の特性として、F25-F90(gF)、粘度(mPa・s)、及び粒子の特性として、体積基準の累積50%粒径D50(nm)を記載した。以下に例示した組成物においては組成物100質量部に対して、10以上50以下の質量部のグリコール又はグリセリンが含まれる。 Tables 8 and 9 show the configuration of the magnetic particles in each composition, the content (parts) of the magnetic particles in the composition, the content (parts) of the dispersant, the content (parts) of the water-soluble organic solvent, and the content (parts) of water in the composition. In addition, in the lower part of Tables 8 and 9, F 25 -F 90 (gF), viscosity (mPa·s), and cumulative 50% particle diameter D 50 (nm) on a volume basis are shown as the characteristics of the composition. The compositions exemplified below contain 10 to 50 parts by mass of glycol or glycerin per 100 parts by mass of the composition.

Figure 0007551445000008
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Figure 0007551445000009
Figure 0007551445000009

<評価>
本発明においては、下記の評価の評価基準で、Aを許容できるレベルとし、Cを許容できないレベルとした。評価結果は、表10に示す。
<Evaluation>
In the present invention, in the following evaluation criteria, A was defined as an acceptable level and C was defined as an unacceptable level. The evaluation results are shown in Table 10.

(駆動力)
A:F25-F90≧10gFであった
C:F25-F90<10gFであった。
(Driving force)
A: F 25 -F 90 ≧10 gF. C: F 25 -F 90 <10 gF.

(流量)
図3の熱輸送装置を試作し、組成物の駆動試験を行った。磁場印加部としては、図4のように、流路11の垂直方向に磁化容易軸を持ち、着磁方向が互いに反対である60×30×30tmmのネオジム磁石2個と、70×30×10tmmのヨーク材SS400で構成される磁気回路を2個同極配置させたものを用いた。ここで、磁気回路は、流路11を挟んで対向するように配置されている。
(Flow rate)
A heat transport device as shown in Fig. 3 was fabricated and a drive test of the composition was carried out. As the magnetic field application section, as shown in Fig. 4, two neodymium magnets of 60 x 30 x 30 tmm with an easy magnetization axis perpendicular to the flow channel 11 and magnetized in opposite directions, and two magnetic circuits made of yoke material SS400 of 70 x 30 x 10 tmm were arranged with the same poles. Here, the magnetic circuits were arranged to face each other with the flow channel 11 in between.

流路11としては、内径4mmのテフロンチューブ、加熱部としては、内径4mm、長さ40.0mmの銅管を使用し、全流路11の長さを、1200mmとした。 The flow path 11 was a Teflon tube with an inner diameter of 4 mm, and the heating section was a copper tube with an inner diameter of 4 mm and a length of 40.0 mm. The total length of the flow path 11 was 1200 mm.

加熱部は、図4に示すように、上記磁気回路との相対位置を任意に変更可能な銅管で形成し、直流電源に接続した。銅管の温度を温度センサである熱電対により測定し、その測定値が25℃~90℃になるように電流・電圧を調整した。流路に各組成物を封入して、熱輸送装置を作製した。 As shown in Figure 4, the heating section was made of a copper tube whose relative position to the magnetic circuit could be freely changed, and was connected to a DC power source. The temperature of the copper tube was measured using a thermocouple, which acts as a temperature sensor, and the current and voltage were adjusted so that the measured value was between 25°C and 90°C. Each composition was sealed in the flow path to create a heat transport device.

加熱していない場合の流路内の組成物の温度を25℃として、熱輸送装置を用いて、銅管温度(組成物への印加温度)を変化させて、組成物の駆動試験を行い、流量を測定した。 The temperature of the composition in the flow path when not heated was set to 25°C, and a heat transport device was used to change the copper tube temperature (the temperature applied to the composition) to perform a composition drive test and measure the flow rate.

Figure 0007551445000010
Figure 0007551445000010

60℃と80℃における組成物の流量の差は、9.0mL/min以上であることが好ましい。 It is preferable that the difference in flow rate of the composition at 60°C and 80°C is 9.0 mL/min or more.

比較例1は、組成物の駆動力が許容できないレベルのCであり、60℃と80℃での流量の差(mL/min)は、実施例と比べて低くなった。これは、組成物中の粒子のD50が1μmと大きいことで、磁性粒子中で複数の磁区がランダムに配列した部分が存在するため、磁場によって整列しにくい箇所が生じて、磁性粒子自体の磁化が低下してしまったためである。これにより、組成物の熱輸送するための駆動力が低下したことを示している。 In Comparative Example 1, the driving force of the composition was at an unacceptable level C, and the difference in flow rate (mL/min) between 60°C and 80°C was lower than in the Examples. This is because the D50 of the particles in the composition was as large as 1 μm, and there were parts in the magnetic particles where multiple magnetic domains were randomly arranged, resulting in parts that were difficult to align by a magnetic field, and the magnetization of the magnetic particles themselves was reduced. This indicates that the driving force for heat transport of the composition was reduced.

比較例2は、組成物の駆動力が許容できないレベルのCであり、60℃と80℃での流量の差(mL/min)は、0.0であった。磁性粒子を安定に分散させるために、磁性粒子の分散に寄与するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを多量に用いる必要がある。分散剤の含有量が大きい組成物の粘度を適切な値に調整すると、組成物中の磁性粒子の含有量が小さくなってしまい、熱輸送するための駆動力が低下したことを示している。 In Comparative Example 2, the driving force of the composition was at an unacceptable level C, and the difference in flow rate (mL/min) between 60°C and 80°C was 0.0. In order to stably disperse the magnetic particles, it is necessary to use a large amount of sodium dodecylbenzenesulfonate, which contributes to the dispersion of the magnetic particles. When the viscosity of a composition with a large content of dispersant is adjusted to an appropriate value, the content of magnetic particles in the composition becomes small, indicating that the driving force for heat transport is reduced.

比較例3は、比較例2と同様に、磁性粒子の分散剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用いた。熱輸送するための駆動力を上げようと、組成物中の磁性粒子の濃度を大きくしたことで、組成物がゲル化してしまい、組成物自体が流れなかった。 In Comparative Example 3, like Comparative Example 2, sodium dodecylbenzenesulfonate was used as a dispersant for the magnetic particles. In an attempt to increase the driving force for heat transport, the concentration of magnetic particles in the composition was increased, but the composition gelled and did not flow.

比較例4及び5は、組成物の駆動力がいずれも許容できないレベルのCであり、60℃と80℃での流量の差(mL/min)は、0.0であった。組成物中の磁性粒子の含有量が小さく、熱輸送するための駆動力が低下したことを示している。 In Comparative Examples 4 and 5, the driving force of the composition was at an unacceptable level C, and the difference in flow rate (mL/min) between 60°C and 80°C was 0.0. This indicates that the content of magnetic particles in the composition was small, and the driving force for heat transport was reduced.

参考例1は、組成物の駆動力が許容できないレベルのCであり、60℃と80℃での流量の差(mL/min)は、実施例と比べて低くなった。これは、組成物中の媒体が油系媒体であるため、熱輸送するための駆動力が低下したことを示している。 In Reference Example 1, the driving force of the composition was at an unacceptable level C, and the difference in flow rate (mL/min) between 60°C and 80°C was lower than in the Examples. This indicates that the driving force for heat transport was reduced because the medium in the composition was an oil-based medium.

比較例6は水分含有量が少ないために、分散剤が十分に機能せず、磁性流体を媒体中に分散することができなかった。 In Comparative Example 6, the water content was low, so the dispersant did not function adequately and the magnetic fluid could not be dispersed in the medium.

Claims (19)

磁性粒子を含む粒子、分散剤及び水系媒体を含有する組成物であって、
前記磁性粒子が、Zn、Mn、Fe、Ni、Sr、Mg、及びCaからなる群より選択される2種以上の元素を含み、
前記分散剤がポリカルボン酸又はその塩を含み、
前記分散剤は前記磁性粒子100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下であり、
25℃における磁石が前記組成物を引き付ける引力F25と、90℃における磁石が前記組成物を引き付ける引力F90との関係が、F25-F90≧10g重を満たすことを特徴とする組成物。
A composition containing particles including magnetic particles, a dispersant , and an aqueous medium,
the magnetic particles contain two or more elements selected from the group consisting of Zn, Mn, Fe, Ni, Sr, Mg, and Ca;
the dispersant comprises a polycarboxylic acid or a salt thereof,
the dispersant is present in an amount of 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the magnetic particles,
A composition, wherein the relationship between the force of attraction F25 with which a magnet attracts said composition at 25° C. and the force of attraction F90 with which a magnet attracts said composition at 90° C. satisfies F25 - F90 ≧10 g force.
前記分散剤の重量平均分子量が、3000以上20000以下である請求項1に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein the weight average molecular weight of the dispersant is 3,000 or more and 20,000 or less. 前記粒子の体積基準の累積50%粒径が、200nm以下である請求項1または2に記載の組成物。 3. The composition according to claim 1, wherein the particles have a cumulative 50% particle size on a volume basis of 200 nm or less. 前記磁性粒子の含有量が、組成物全質量を基準として、20.0質量部以上50.0質量部以下である請求項1乃至のいずれか1項に記載の組成物。 4. The composition according to claim 1 , wherein the content of the magnetic particles is 20.0 parts by mass or more and 50.0 parts by mass or less, based on the total mass of the composition. 前記分散剤の含有量が、組成物全質量を基準として、1.0質量部以上20.0質量部以下である請求項1乃至のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to claim 1 , wherein the content of the dispersant is 1.0 part by mass or more and 20.0 parts by mass or less based on the total mass of the composition. 前記水系媒体の含有量が、組成物全質量を基準として、30.0質量部以上80.0質量部以下である請求項1乃至のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to claim 1 , wherein the content of the aqueous medium is 30.0 parts by mass or more and 80.0 parts by mass or less based on the total mass of the composition. 前記水系媒体が、水溶性有機溶剤を含み、
前記水溶性有機溶剤の含有量が、前記水100質量部に対して、10質量部以上100質量部以下である請求項1乃至のいずれか1項に記載の組成物。
the aqueous medium contains a water-soluble organic solvent,
The composition according to claim 1 , wherein the content of the water-soluble organic solvent is 10 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the water.
前記磁性粒子が、Zn、Mn、及びFeからなる群より選択される少なくとも2種以上の元素を含む請求項に記載の組成物。 The composition according to claim 1 , wherein the magnetic particles contain at least two elements selected from the group consisting of Zn, Mn, and Fe. 前記磁性粒子が、フェライト粒子である請求項1乃至のいずれか1項に記載の組成物。 9. The composition of claim 1, wherein the magnetic particles are ferrite particles. 前記組成物の粘度が、1.5mPa・s以上30mPa・s以下である請求項1乃至のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to claim 1 , wherein the viscosity of the composition is from 1.5 mPa·s to 30 mPa·s. 60℃と80℃における前記組成物の流量の差が、9.0mL/min以上である請求項1乃至10のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 10 , wherein the difference in flow rate of the composition at 60°C and 80°C is 9.0 mL/min or more. 前記組成物100質量部に対して、10以上50以下の質量部のグリコール又はグリセリンが含まれる請求項1乃至11のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to claim 1 , comprising 10 to 50 parts by mass of glycol or glycerin per 100 parts by mass of the composition. 前記グリコールはエチレングリコールあるいはプロピレングリコールである請求項12に記載の組成物。 13. The composition of claim 12 , wherein the glycol is ethylene glycol or propylene glycol. 組成物が流れる流路、前記組成物に磁場を印加する磁場印加部を備え、前記組成物が、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の組成物であることを特徴とする熱輸送機構。 A heat transport mechanism comprising: a flow path through which a composition flows; and a magnetic field application unit that applies a magnetic field to the composition, the composition being the composition defined in claim 1 . 前記熱輸送機構が、前記組成物の一部を冷却する冷却部を有する請求項14に記載の熱輸送機構。 The heat transport mechanism according to claim 14 , further comprising a cooling section for cooling a portion of the composition. 請求項14または15に記載の熱輸送機構と、
前記組成物の一部を加熱する熱源を有する熱輸送装置。
A heat transport mechanism according to claim 14 or 15 ;
A heat transport device having a heat source for heating a portion of said composition.
請求項16に記載の熱輸送装置と、
躯体と、
駆動機構を備える輸送機器。
The heat transport device according to claim 16 ;
The structure and
A transportation device equipped with a drive mechanism.
請求項14または15に記載の熱輸送機構を備える機器。 An apparatus comprising the heat transport mechanism according to claim 14 or 15 . 磁性粒子を含む粒子、分散剤及び水系媒体を含有する組成物の製造方法であって、A method for producing a composition containing particles including magnetic particles, a dispersant, and an aqueous medium, comprising the steps of:
Zn、Mn、Fe、Ni、Sr、Mg、及びCaからなる群より選択される2種以上の元素を含む磁性粒子を用意する工程と、A step of preparing magnetic particles containing two or more elements selected from the group consisting of Zn, Mn, Fe, Ni, Sr, Mg, and Ca;
ポリカルボン酸系又はその塩を含む分散剤を用意する工程と、Providing a dispersant containing a polycarboxylic acid or a salt thereof;
前記分散剤は前記磁性粒子100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下となるように、前記磁性粒子と前記分散剤と前記水系媒体を混合した混合物を作製する工程と、preparing a mixture by mixing the magnetic particles, the dispersant, and the aqueous medium such that the amount of the dispersant is 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the magnetic particles;
を経て、前記混合物より請求項1乃至13のいずれか1項に記載の組成物を得る工程、obtaining the composition according to any one of claims 1 to 13 from the mixture through
を備えることを特徴とする組成物の製造方法。A method for producing a composition comprising:
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