(57)【要約】【課題】高い熱伝達率が得られる熱輸送流体、熱輸送装置および熱輸送方法を提供する。【解決手段】熱輸送流体は、溶媒分子の集合体である溶媒と、溶媒中に分散される複数の微小粒子１と、特定の温度域で固液相変化をする物質２と、を備えて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水または有機物からなる溶媒と、
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、
を含むことを特徴とする熱輸送流体。
【請求項２】
前記微小粒子は棒状の粒子で構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送流体。
【請求項３】
前記微小粒子は球状の粒子で構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送流体。
【請求項４】
前記微小粒子は、少なくとも１種類の前記固液相変化する物質を内包していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項５】
前記微小粒子は、少なくとも１種類の前記固液相変化する物質によって被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項６】
前記微小粒子には前記固液相変化する物質が付着していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項７】
前記固液相変化する物質はパラフィン類であることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項８】
前記固液相変化する物質は無機水和塩であることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項９】
前記無機水和塩は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のうちのいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の熱輸送流体。
【請求項１０】
前記固液相変化をする物質は多価アルコール類であることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の熱輸送流体。
【請求項１１】
前記多価アルコールは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、ソルビトールのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載の熱輸送流体。
【請求項１２】
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１１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。
【請求項１３】
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１１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【非特許文献１】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）
【非特許文献２】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）
【特許文献２】特表２００４−５０１２６９号公報
【特許文献３】特開２００４−３３９４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、水または有機物からなる溶媒と、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、を含むことを特徴とする。
【０００７】
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。
【０００８】
さらに、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の微小粒子は、棒状の粒子で構成されることが好ましい。この発明によれば、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。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載の微小粒子は球状の粒子で構成されることが好ましい。
【００１０】
さらに、請求項４に記載の発明のように、請求項１から請求項３のいずれかにおける微小粒子は、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が好ましい。この発明によれば、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。
【００１１】
さらに、請求項５に記載の発明のように、請求項１から請求項３のいずれかにおける微小粒子は、特定の温度域で固液相変化をする少なくとも１種類の物質で被覆されていることが好ましい。この発明によれば、当該固液相変化する物質が微小粒子を取り囲む状態で存在するため、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。
【００１２】
さらに、請求項６に記載の発明のように、請求項１から請求項３のいずれかにおける微小粒子には、特定の温度域で固液相変化をする物質が付着していることが好ましい。この発明によれば、当該固液相変化する物質が微小粒子に付着した状態で存在するため、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。
【００１３】
さらに、請求項７に記載の発明のように、請求項４から請求項６のいずれかにおける当該固液相変化する物質は、パラフィン類であることが好ましい。この発明によれば、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であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００１４】
さらに、請求項８に記載の発明のように、請求項４から請求項６のいずれかにおける当該固液相変化する物質は、無機水和塩であることが好ましい。さらに、請求項９に記載の発明のように、当該無機水和塩は水酸化バリウム八水和物であることが好ましい。これによれば、水酸化バリウム八水和物の融点は７８℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明のように、当該無機水和塩は酢酸ナトリウム三水和物であることが好ましい。これによれば、酢酸ナトリウム三水和物の融点は５８℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明のように、当該無機水和塩は塩化カルシウム六水和物であることが好ましい。これによれば、塩化カルシウム六水和物の融点は３０℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明のように、当該無機水和塩はチオ硫酸ナトリウム五水和物であることが好ましい。これによれば、チオ硫酸ナトリウム五水和物の融点は４８℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明のように、当該無機水和塩は硫酸ナトリウム十水和物であることが好ましい。これによれば、硫酸ナトリウム十水和物の融点は３２℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明のように、当該無機水和塩は塩化マグネシウム六水和物であることが好ましい。これによれば、塩化マグネシウム六水和物の融点は１１７℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明のように、当該無機水和塩は硝酸マグネシウム六水和物であることが好ましい。これによれば、硝酸マグネシウム六水和物の融点は８９℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００２１】
さらに、請求項１０に記載の発明のように、請求項４から請求項６のいずれかにおける当該固液相変化する物質は、多価アルコール類であることが好ましい。さらに、請求項１１に記載の発明のように、当該多価アルコールはペンタエリスリトールであることが好ましい。これによれば、ペンタエリスリトールの融点は２６０℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００２２】
また、請求項１１に記載の発明のように、当該多価アルコールはマンニトールであることが好ましい。これによれば、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であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明のように、当該多価アルコールはエリスリトールであることが好ましい。これによれば、エリスリトールの融点は１１９℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００２４】
また、請求項１１に記載の発明のように、当該多価アルコールはスレイトールであることが好ましい。これによれば、スレイトールの融点は８７℃であるため、この温度域を含む使用温度であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００２５】
また、請求項１１に記載の発明のように、当該多価アルコールはキシリトールであることが好ましい。これによれば、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であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００２６】
また、請求項１１に記載の発明のように、当該多価アルコールはソルビトールであることが好ましい。これによれば、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であれば、潜熱により熱輸送の促進が図れる熱輸送流体を提供できる。
【００２７】
上記各発明における熱輸送流体は、請求項１２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。
【００２８】
また、上記各発明の熱輸送流体は、請求項１３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。
【００２９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】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】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３】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。
【符号の説明】
【００７６】
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 
【図１】
2010132841.tif 000003
【図２】
2010132841.tif 000004
【図３】
2010132841.tif 000005