(57)【要約】  本発明は、水の形の液体基材成分と、ポリビニルアルコール（PVA）およびナノファイバ材料からの少なくとも1つの添加剤、から構成される熱運搬媒体に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に水および少なくとも1つの添加剤で構成される液体基質または基材成分からなる熱運搬媒体であって、該添加剤は少なくとも1つのポリビニルアルコール（PVA）であることにおいて特徴付けられる熱運搬媒体。
【請求項２】
前記基材成分が添加剤としてポリビニルアルコールおよびナノファイバ材料を含むことにおいて特徴付けられる請求項1記載の熱運搬媒体。
【請求項３】
前記少なくとも1つの添加剤がポリビニルアルコールで前処理されるまたは備えるナノファイバ材料でできていることにおいて特徴付けられる請求項1または2記載の熱運搬媒体。
【請求項４】
前記ナノファイバ材料がポリビニルアルコールを含む前処理溶液と混合することにより前処理されることにおいて特徴付けられる請求項3記載の熱運搬媒体。
【請求項５】
前記前処理溶液が5重量部のポリビニルアルコールを含むことにおいて特徴付けられる請求項4記載の熱運搬媒体。
【請求項６】
前記前処理溶液が飽和したポリビニルアルコール溶液であることにおいて特徴付けられる請求項4記載の熱運搬媒体。
【請求項７】
前記ナノファイバ材料がナノファイバおよび／またはナノチューブを含むことにおいて特徴付けられる請求項2から6のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項８】
前記ナノファイバ材料が炭素ベースの材料であることにおいて特徴付けられる請求項2から7のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項９】
前記液体基材成分が、該熱運搬媒体の全体の重量に関して最高15重量部のナノファイバ材料を含み、好ましくはポリビニルアルコールによって前処理されるナノファイバ材料であることにおいて特徴付けられる先行する請求項のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１０】
前記基材成分が全体の重量に関して0.5重量部のナノファイバ材料を含むことにおいて特徴付けられる請求項2から9のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１１】
前記基材成分が全体の重量に関して1.0重量部のナノファイバ材料を含むことにおいて特徴付けられる請求項2から9のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１２】
前記基材成分が全体の重量に関して2.0重量部のナノファイバ材料を含むことにおいて特徴付けられる請求項2から9のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１３】
前記基材成分が全体の重量に関して4.0重量部のナノファイバ材料を含むことにおいて特徴付けられる請求項2から9のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１４】
前記基材成分が全体の重量に関して8.0重量部のナノファイバ材料を含むことにおいて特徴付けられる請求項2から9のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１５】
前記ナノファイバ材料が「Pyrograf III」タイプのナノファイバでできていることにおいて特徴付けられる先行する請求項のいずれかに記載の熱運搬媒体。
【請求項１６】
前記ナノファイバ材料が「HTF 150 FF-HHT」タイプのナノファイバでできていることにおいて特徴付けられる先行する請求項のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１７】
前記基材成分がポリビニルアルコールおよびナノファイバ材料を含むことにおいて特徴付けられる先行する請求項のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１８】
前記熱運搬媒体によって循環される少なくとも1つの内蔵形冷却器または熱交換器(9)、および、前記熱運搬媒体によって循環される少なくとも1つの外付けの冷却器(10)を有する冷却装置(7)における冷却体としてのその使用により特徴付けられる先行する請求項のいずれか1つに記載の熱運搬媒体。
【請求項１９】
前記熱運搬媒体は、先行する請求項のいずれか1つに記載の媒体であることにおいて特徴付けられる、熱運搬媒体によって循環される少なくとも1つの熱交換器または冷却器（9、10）を有する加熱または冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に記載の熱運搬媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体熱運搬媒体（特に作動中の冷却装置における）の使用は、公知技術である。先行技術は特に、基材成分として水を含み、場合により、例えば不凍液または腐食保護剤のようなさらなる添加剤を含む熱運搬媒体の使用を含む。
【０００３】
また先行技術において公知であるものは、例えば冷却剤としての使用のための水およびナノファイバの懸濁液であり、そこで、ナノファイバの添加が熱運搬媒体の熱抵抗を減少し、したがって特に、熱運搬媒体と冷却機能要素、または、例えば外付けの冷却器または熱交換器または冷却される成分のような、機能要素との間の熱伝達を有意に改善する。しかしながら、そのような熱運搬媒体の不都合は、それらがきわめて不安定である、すなわち、ナノファイバ材料が凝結または沈澱または凝集する傾向があるということである。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の目的は、低い熱抵抗を維持する一方、ナノファイバ・ベースの従来技術の熱運搬媒体の不都合を防ぐ液体熱運搬媒体を示すことである。この目的は、請求項1記載の熱運搬材料によって達成される。熱運搬媒体を用いた加熱または冷却装置は、請求項19の主題である。
【０００５】
その最も単純な実施態様において、本発明の熱運搬媒体は、ポリビニルアルコール（以下にPVA）の十分な添加を有する水の基材成分から構成されている。特に都合が良い実施態様において、本発明の熱運搬媒体は、基材成分への添加剤として特に炭素基材を有するPVAおよびナノファイバ材料を含む。好ましくは、ナノファイバ材料はまずPVAと水のような適切な溶媒との濃縮した溶液によって前処理され、それとPVA溶液を混ぜ合わせることによってPVAとともに提供される。
【０００６】
このように前処理されるナノファイバ材料はそれから、例えば水およびさらなる成分から構成される基材成分に加えられる。
【０００７】
本発明のナノファイバ材料は、高い熱伝導率を有する材料でできているナノチューブおよび／またはナノファイバ、特に炭素ベースのナノチューブおよび／またはナノファイバに関連する。本発明の別の実施態様は、従属請求項に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
熱運搬媒体は、基材成分としての水とナノファイバ材料との懸濁液から構成され、本発明の本実施態様において、少なくとも主として炭素ベースのナノチューブおよび／またはナノファイバから構成され、基材成分の水と混ぜる前に懸濁液を安定させるため、ポリビニルアルコール（PVA）によって前処理される。この前処理は、高濃度のPVAを含む溶液、例えば溶液の全体の重量に関して少なくとも5重量部のPVA含量を有する溶液または、飽和したPVA溶液へナノファイバ材料を混合することにより達成される。例えば、水が溶媒として使用される。
【０００９】
このように前もって処理されたまたはPVAを備えたナノファイバ材料はそれから十分な量の水と混合され、水性の懸濁液になり、熱運搬媒体を形成する。熱運搬媒体の前処理されたナノファイバ材料の含量は好ましくは、冷却器、熱交換器または他の循環冷却体としての使用の場合に必要とされるように、媒体の最適流動挙動を保証するため、熱運搬媒体の全体の重量に関して15-20重量部より少ない。PVAでの前処理により、ナノファイバ材料は容易に水に分散可能になり、熱運搬媒体は安定性のある懸濁液を形成する。
【００１０】
ナノファイバ材料のPVAでの前処理、または、ナノファイバ材料へのPVAの塗布により、潤滑または摺動効果が達成され、言い換えれば、例えば、熱運搬媒体がチャネル、室などを低影響で流動し、特に狭いチャネル、室などの内側の表面の摩耗を効果的に防ぐという利点を有する。PVAでの前処理はまた、熱運搬媒体におけるナノファイバ材料の凝集を防ぐ。
【００１１】
ナノファイバ材料のための適切なナノファイバは例えば、Electrovac社（Electrovac AG）オーストリア、クロスターノイブルク、A-3400によって提供される呼称「Pyrograf III」、または、「HTF 150 FF-HHT」のナノファイバである。またElectrovac社（Electrovac AG）オーストリア、クロスターノイブルク、A-3400によって提供される本発明のナノファイバ材料として使われることができる他のナノファイバは、以下の表において記載される。
【００１２】
表１
2009522424.tif 000002
【００１３】
図1において、1は、液体の熱運搬媒体の熱抵抗Rthを測定するために適切であり、銅でできている第1のプレート3、銅でできている第2のプレート4の表面側面上の電気的な加熱器2および前記プレートの表面側面に提供される冷却器5から本質的に構成されている測定アレイである。冷却器は例えば、受動的な冷却器、すなわち、周囲空気によって冷却されるもの、または、能動的な冷却器、すなわち、冷却体、言い換えれば水によって循環されるものとして設計される。プレート3および4は、例えば公知の性質を有する熱的な導体ペーストを用いて熱的に最適方法で、加熱要素2または冷却器5で二次元的に連結される。さらに、プレート3および4は、プレート3の温度T1およびプレート4の温度T2を測定するための温度センサ3.1および4.1を備える。プレート3および4の面している側面間において、測定ギャップ6が存在し、そこで、測定ギャップ6から熱運搬媒体の所望でない漏れを防ぎ、さらに測定ギャップ6の幅または2つのプレート3および4の間の距離を定める、測定される熱運搬媒体で測定中に完全に満たされ、対応する密封機構6.1により側面が囲まれる。表された実施態様において、測定ギャップの幅は約100μmである。
【００１４】
熱抵抗は、次のように定められる：
Rth（○K/W）−（T1−T2）/Wの熱要素2の出力
【００１５】
測定アレイ1は、様々な濃度のPVA、言い換えれば、熱運搬媒体の全体の重量または全体の質量に関してそれぞれ0.5、1.0、2.0、4.0および8.0重量部の濃度で前処理されるナノファイバ材料を含む、様々なサンプルの熱抵抗を測定するために使用される。
【００１６】
図2は、測定された温度T1およびT2を示す。測定プレート4または冷却器5温度T2は本質的に一定である一方、熱運搬媒体のナノファイバ材料の濃度が増加するので、プレート3または加熱要素2の温度は減少し、それは、ナノファイバ材料含量が増加して熱抵抗Rthは減少し、反対にナノファイバ材料含量が増加して材料の熱伝導率は増加することを意味する。
【００１７】
図3は、温度差T1およびT2、言い換えれば、様々なサンプルA-Gから生じるそれぞれの熱抵抗を示し、そのサンプルは以下の組成を有する：
サンプルA：さらなる添加剤を伴わない水
サンプルB：約5重量部の濃度のPVAを伴う水
サンプルC：PVAで前処理される0.5重量部のナノファイバ材料を伴う水
サンプルD：PVAで前処理される1.0重量部のナノファイバ材料を伴う水
サンプルE：PVAで前処理される2.0重量部のナノファイバ材料を伴う水
サンプルF：PVAで前処理される4.0重量部のナノファイバ材料を伴う水
サンプルG：それぞれのサンプルの全体の重量に関してPVAで前処理される8重量部のナノファイバ材料を伴う水。
【００１８】
0.5重量部のナノファイバ材料の含量でさえ、純水と比較して約12%の熱抵抗の減少を生じる。4重量部のナノファイバ材料の含量は、水と比較して約38%熱抵抗を減少する。
【００１９】
ナノファイバ材料の前処理のため、または、液体熱運搬媒体を安定させるためPVAの使用はまた、PVAが毒物学上安全であり、少なくとも部分的に生物学上分解可能であり、したがって環境的に安全であるという利点を提供する。
【００２０】
図4は、この図では一般に7で表わされる、例えばコンピュータのプロセッサ8のような電気的な構成部品を冷却するための、冷却装置の概略的な描写を示す。本発明の熱運搬媒体は、この冷却装置7の冷却体として使用される。冷却装置は、プロセッサ8に載置され、冷却体により循環される部品の冷却器9、および、対応するファンを有し、コンピュータのハウジングの外側に提供され、冷却体により同様に循環することができる外付けの冷却器10で公知の方法で構成される。冷却装置7は、閉じた冷却材回路において冷却器9および外付けの冷却器10と共に提供される、少なくとも1つの冷却体のタンクまたは貯蔵部11、および、循環ポンプ12をさらに備える。
【００２１】
熱運搬媒体の熱抵抗の減少により、および、改善した部品冷却器9から熱運搬媒体または冷却媒体への熱伝達により、冷却装置7の性能、すなわち、時間単位あたりのプロセッサ8から放散する熱量は有意に増加させることができる。
【００２２】
本発明は、例示的な実施態様に基づいて上に記載された。言うまでもなく、本発明の基礎となる根底にある発明の観念を放棄せずに、多数の修正および変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明は、図面に関して例示的な実施態様に基づいて詳細に以下に記載される。ここで：
【図１】液体の熱運搬媒体の熱抵抗を測定するためのアレイのきわめて概略的な描写である；
【図２】液体の熱運搬媒体またはその基材成分における炭素ナノファイバ材料の濃度に基づく図1の測定アレイの加熱器および冷却器の温度を示す；
【図３】炭素ナノファイバ材料の内容に基づいて測定された熱抵抗Rthを示すグラフであり、添加剤を入れない水の添加と、熱運搬媒体としてPVA添加剤を入れた水との比較も示す；
【図４】本発明の液体の熱運搬媒体の冷却剤としての使用の例である。
【符号の説明】
【００２４】
1  測定アレイ
2  加熱要素
3、4  測定プレート
3.1、4.1  温度センサ
5  冷却器
6  測定ギャップ
6.1  密封機構
7  冷却回路
8  電気的な部品、例えばプロセッサ
9  部品冷却器
10  外付けの冷却器
11  冷却体の貯蔵部
12  循環ポンプ
【図１】
2009522424.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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