(57)【要約】本発明は、使用時に、流体を急激に膨張させて、フロー制限要素から排出される際に流体中にキャビテーションが生じるようにするフロー制限要素を含む、ナノ流体中の粒子凝集を回避するためのフローシステムを提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．５μｍ〜２５０μｍの範囲内の水力直径を有する１つ以上のフロー制限要素を含み、前記フロー制限要素から排出される際にナノ流体にキャビテーションを生じさせるように構成された、ナノ流体フローシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記フロー制限要素は、水力直径に対する流路長の比が１〜１００の範囲内にある、システム。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか一項に記載のシステムであって、前記フロー制限要素は直列に配置されている、システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステムであって、前記フロー制限要素の近傍には、ヒータが、好ましくはフィルムヒータが設けられており、より好ましくはフィルムヒータを前記フロー制限要素の近傍に配置して、使用時には、好ましくは前記フロー制限要素に進入する前に、更により好ましくは前記フロー制限要素を通過する間にも、前記ナノ流体を前記フロー制限要素の近傍で前記フィルムヒータによって加熱するようにした、システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステムであって、その内壁、より好ましくは前記フロー制限要素の内壁は、使用時に、金属ナノ粒子を含むナノ流体にプラズモン近接場放射熱伝達を供給するためのプラズモン材料を含む、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、前記プラズモン材料は、光周波数に曝露された場合に、負の誘電率値、および低い値の光損失定数を示す１つ以上の金属を含む、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、前記プラズモン材料を前記フロー制限要素の壁にコーティングあるいはめっきし、または前記プラズモン材料を前記フロー制限要素の壁材、好ましくは合金として含み、または前記プラズモン材料を前記フロー制限要素自体の壁材として使用する、システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステムであって、ナノ粒子の材料、幾何学的形状およびサイズにより共鳴を発生させるために適切な光周波数を生成する光源であって、好ましくは前記フロー制限要素の近傍に、より好ましくは前記フロー制限要素自体に配置された前記光源を設けた、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、前記光源はレーザダイオードである、システム。
【請求項１０】
原子炉、空気調和機、冷蔵庫、熱光起電力エネルギー変換器、集中型太陽光発電システム、または電子冷却システムを冷却するための、請求項１〜９のいずれか一項に記載の前記フローシステムを含む冷却システム。
【請求項１１】
ナノ流体中の粒子凝集の排除方法であって、０．５μｍ〜２５０μｍの範囲内の水力直径を有する１つ以上のフロー制限要素を含むパイプラインを通してナノ流体を誘導することによって、前記フロー制限要素から排出される際に前記ナノ流体にキャビテーションが生じるようにするステップを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記フロー制限要素は、水力直径に対する流路長の比が１〜１００の範囲内にある、方法。
【請求項１３】
請求項１１および１２のいずれか一項に記載の方法であって、前記フロー制限要素の近傍は、好ましくはフィルムヒータによって、より好ましくは前記フロー制限要素の近傍に配置されたフィルムヒータによって加熱されることで、好ましくは前記フロー制限要素に進入する前に、更により好ましくは前記フロー制限要素を通過する間にも、前記ナノ流体を前記フロー制限要素の近傍で前記フィルムヒータによって加熱するようにした、方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法であって、前記パイプラインの内壁、より好ましくは前記フロー制限要素自体の内壁は、プラズモン材料を含み、好ましくは前記プラズモン材料は層の形態であり、より好ましくは薄いプラズモン金属層の形態であって、前記ナノ流体は金属ナノ粒子を含み、かつプラズモン近接場放射熱伝達が前記ナノ流体上に適用される、方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法であって、前記ナノ流体中のナノ粒子はプラズモン材料を含み、前記プラズモン材料、ナノ粒子の幾何学的形状およびナノ粒子のサイズによる共鳴の発生のために、前記ナノ流体に適切な光周波数を印加する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ流体中の粒子凝集を排除するためのフローシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多様なサイズ、タイプ、および形状のナノ粒子を有するナノ流体が、多くの研究者によって研究されてきた。ナノ流体は、熱管理、薬物伝達、および冷却に応用される故、単一（非特許文献１〜１０）システムの性能を向上させるために、多様な研究において利用されてきた。
【０００３】
ナノ流体は、純粋な液体と比較して伝熱性を高めるために刺激的な新しい可能性を提供する故、次世代の熱伝達流体であると考えられている。水、エチレングリコールおよび油等の従来の流体は、ナノ流体と比較して熱特性が制限されている。伝熱性能をより向上させるために、従来の流体に、平均サイズが１〜１００ｎｍの金属または非金属固体ナノ粒子（ＮＰ）を添加することによって、古典的な流体冷却剤の熱物性の向上が（１９９５年、ＣｈｏｉおよびＥａｓｔｍａｎによって）最初に導入されたが、これは、高比表面積、ナノ粒子の支配的なブラウン運動における高い分散安定性、同じ熱伝達強化に達する揚水動力の低減、粒子の目詰まりの低減、調節可能な特性（例えば、熱伝導率および濡れ性、異なる分率の使用により調整可能）等、古典的な流体よりもナノ流体に多くの利点があることを述べている。ナノ粒子のランダムな運動（ブラウン運動）（ＪａｎｇおよびＣｈｏｉ，２００４年；Ｂｕｏｎｇｉｏｒｎｏ，２００６年）および熱泳動（ＸｕａｎおよびＬｉ，２０００年；ＫａｋａｃおよびＰｒａｍｕａｎｊａｒｏｅｎｋｉｊ，２００９年）は、バルクの流体運動が生じない場合、エネルギー輸送プロセスを大幅に強化することが観測された。しかしながら、それらの限られた耐久性および再利用性は、熱管理、薬物伝達、および冷却等の多くの用途において商業的製品として使用するのに困難である。ナノ流体中のナノ粒子の漸進的な凝集は時間と共に生じ、粒子表面からのコーティングの脱着および蒸発によるナノ流体の加熱および沸騰／蒸発、並びにナノ流体の体積分率の増加によって加速され、また、限られた空間でのそれらの反復使用により生じる（ＢａｎｇおよびＣｈａｎｇ，２００５年；ＶｅｍｕｒｉおよびＫｉｍ，２００５年；ＭｉｌａｎｏｖａおよびＫｕｍａｒ，２００５年；Ｇｏｄｓｏｎ等，２０１０年）。その結果、ナノ流体の安定性および再利用性の両方が時間とともに低下し、それによってナノ流体の貯蔵寿命が短くなる。合致する主題における先行技術は、ナノ流体中のナノ粒子の凝集および沈降を回避するための界面活性剤の使用を含む。二重層ラウリン酸コーティングのようなコーティングは、粒子間で立体反発を生じさせるが、これにより粒子を基流体に分散させ、ナノ流体の安定性に寄与する（非特許文献１０）。
【０００４】
合致する主題における先行技術は、ナノ流体の形成のためのナノ粒子の凝集および沈降を回避するための界面活性剤の使用を含む。二重層ラウリン酸コーティングのようなコーティングは、粒子間で立体反発を生じさせるが、これにより粒子を基流体に分散させ、ナノ流体の安定性に寄与する（Ｌａｕｒｅｎｔ等，２００８年）。例えば、特許文献１では、１−ドデカンスルホン酸またはその塩（例えば、１−ドデカンスルホン酸ナトリウム）等の界面活性剤が凝集を避けるために提案された。特許文献２では、イオン性曇点調整剤の使用がこの作業に推奨された。また、混合マトリクス膜中のナノ粒子の凝集を防止するために、新規なプライマースルホン化ポリ（エーテルスルホン）（ＳＰＥＳ）が提案された（非特許文献１１）。
【０００５】
界面活性剤は、何らかの凝集を防止するために、これまで継続的に使用されており、ナノ流体の安定性の主要な解決策として考えられてきた。しかしながら、一部のプロセスへのそれらの影響は不所望なものになり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０００６５０９（Ａ１）号明細書
【特許文献２】米国特許第５２９８２６２号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Choi SU, Eastman JA (1995) Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles (No. ANL/MSD/CP--84938; CONF-951135--29). Argonne National Lab., IL, USA
【非特許文献２】Jang SP, Choi SU (2004) Role of Brownian in the enhanced thermal conductivity of nanofluids. Appl. Phys. Letters 84: 4316
【非特許文献３】Buongiorno J (2006) Convective Transport in Nanofluids. J. Heat Transfer 128: 240-250
【非特許文献４】Xuan Y, Li Q (2000) Heat transfer enhancement of nanofluids. Int. J. Heat Fluid Flow 21: 58-64
【非特許文献５】Kakac S, PramuanjaroenkijA (2009) Review of convective heat transfer enhancement with nanofluids. Int. J. Heat Mass Transfer 52: 3187-3196
【非特許文献６】Bang IC, Chang SH (2005) Boiling heat transfer performance and phenomena of Al2O3 water nano-fluids from a plain surface in a pool. Int. J. Heat. Mass Trans. 48: 2407-2419
【非特許文献７】two phase (Vemuri S, Kim KJ (2005) Pool boiling of saturated FC-72 on nano-porous surface. Int. Commun. Heat. Mass 32: 27-31
【非特許文献８】Milanova D, Kumar R (2005) Role of ions in pool boiling heat transfer of pure and Silica nanofluids. Appl. Phys. Letters 87: 233107
【非特許文献９】Godson L, Raja B, Lal DM, Wongwises S (2010) Enhancement of heat transfer using nanofluids-An overview. Renewable Sustainable Energy Rev. 14: 629-641
【非特許文献１０】Laurent S, Forge D, Port M, Roch A, RobicC, Elst LV, Muller RN (2008) Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, stabilization, vectorization, physicochemical characterizations, and biological applications. Chem. Rev. 108: 2064)
【非特許文献１１】Li,Y., Krantz, W.B., Chung, T.- (2007) A novel primer to prevent nanoparticle agglomeration in mixed matrix membranes; AIChE Journal, 53: 2470
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第１の目的は、上記の先行技術における欠点を解消することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、健康な人または病人のいずれかの生存している人間の身体部分の機械的および光学的特性を現実的に模倣する医療訓練用の複合構造を提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、ナノ流体における平均的な粒子サイズを小さく保つことにより、反復的なフローサイクル後でさえナノ流体の性能を高く保つシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、使用時に、流体を急激に膨張させて、フロー制限要素から排出される際に流体中にキャビテーションが生じるようにするフロー制限要素を含む、ナノ流体中の粒子凝集を回避するためのフローシステムを提案する。
【００１２】
図面の簡単な説明は、本発明をより理解するためだけに役立つものであり、保護の範囲またはその範囲が説明のない場合に解釈されるべき文脈を定義することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）キャビテーション気泡の形成および崩壊並びにナノ粒子凝集体へのキャビテーション気泡の影響を表すフロー制限要素の近傍の詳細図、および（ｂ）本発明による一実施形態の概略図である。
【図２】（ａ）ナノ流体の準備時かつ加熱前の、（ｂ）加熱時の、および（ｃ）フロー制限要素の近傍でキャビテーションを受けた時の、ナノ流体における平均的な凝集体の直径の測定値を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本出願は、ナノ流体の耐久性が向上するように、ナノ粒子の凝集および沈降を防止することによって、ナノ流体の性能および安定性を維持する高効率なシステムおよび関連方法を提案する。ナノ流体におけるナノ粒子の凝集および沈着を回避することにより、電子機器の冷却、マイクロリアクタ、バイオテクノロジー、空調、冷蔵庫、および新世代の作動流体としての熱光起電力電池等の多くの用途において、ナノ流体の広範な使用、ナノ流体の耐久性および再利用性の向上に大きく貢献する。
【００１５】
本出願によるシステムの例示的な概略図を図１（ｂ）に示しており、また、キャビテーションの発生およびナノ粒子凝集体の粉砕へのキャビテーションの影響を図１（ａ）に示している。図中の符号および数字は以下の通りである：
１００  フロー制限要素
Ａ    ナノ粒子凝集体
Ｂ    キャビテーションにより出現した気泡
Ｃ    気泡の崩壊
Ｄ    フロー制限要素から排出後に分散されたナノ粒子
Ｍ    ＤＬＳ測定
Ｑ    フロー制限要素に供給される熱
Ｖ    フロー調整弁
【００１６】
本出願に関連する実験的研究では、ナノ粒子の平均サイズを、システムに一体化されたその場ＤＬＳ（動的光散乱）装置で測定した。時間と共に、ナノ流体の加熱および沸騰/蒸発、並びに粒子表面からのコーティング（表面の機能化またはフロー特性の点での流体の安定性あるいは伝熱性の改善を目的としたコーティング）の脱着および蒸発により、ナノ粒子の平均サイズが増加する。臨界サイズのナノ粒子凝集体では、粒子は、如何なる流路をもブロックし、または任意の流路壁上に沈降する場合がある。
【００１７】
これを防止するために、ナノ流体は、フロー制限要素から排出される際に、ナノ流体にキャビテーションを生じさせるように構成された、０．５μｍ〜２５０μｍの範囲内の水力直径を有するオリフィスまたはベンチュリのようなフロー制限要素に誘導される。
【００１８】
フロー制限要素は、流路のＬ／Ｄ（即ち、水力直径に対する流路長の比）が１〜１００の範囲内にある、短いフロー制限要素であることが好ましく、そのような比率は、増幅された縮流効果（Vena Contracta effect）をもたらし、フロー制限要素内に低い（即ち、利用可能な最小の）システム圧力を確保する。好適には、本システムは、直列に配置された複数のそのようなフロー制限要素を含む。
【００１９】
更に、フロー制限要素の近傍には、ヒータが、好ましくはフィルムヒータが設けられていることが好ましく、このフィルムヒータをフロー制限要素の近傍に配置することで、使用時に、好ましくはフロー制限要素に進入する前に、更により好ましくはフロー制限要素を通過する間にも、ナノ流体をフロー制限要素の近傍でフィルムヒータによって加熱可能とすることがより好ましい。
【００２０】
フロー制限要素から排出されると、急激な圧力降下が生じ、フィルムヒータによる加熱による流体温度の上昇およびフロー制限要素から排出される際に生じる急激な圧力降下による圧力の低下により、相変化（即ち、キャビテーション気泡の発生）が生じることによって、サブミクロン〜ミクロンサイズの気泡が、配置されたフィルムヒータの近傍に（例えば、その表面上に）出現する。気泡は急激に崩壊し、それによって、その近傍のナノ粒子の凝集体と相互作用し、それに直接衝突するか、または崩壊することによって生成された衝撃波の効果によってそのサイズを減少させる。
【００２１】
ナノ流体に存在する金属ナノ粒子の場合、プラズモン近接場放射熱伝達増強を採用することにより、付加的な熱伝達効果を得ることができる。この目的のために、前記フロー制限要素を含むパイプラインの内壁、より好ましくはフロー制限要素自体の内壁は、好ましくは層の形態、より好ましくは薄いプラズモン金属層の形態のプラズモン材料を含む。銀、銅、金またはアルミニウム等の金属、好ましくは貴金属をフロー制限要素の壁にコーティングまたはめっきすることができ、フロー制限要素の壁材（例えば、そのようなプラズモン金属を含む合金）に含むことができ、またはフロー制限要素自体の壁材として使用することで、ナノ粒子への局所的な熱伝達を更に向上させ、かつナノ粒子を励起させることができ、これは、ナノ流体の安定性に更に貢献し得る。前記壁は、好適には、フロー制限要素の内壁である。前記プラズモン金属は、光周波数に曝露された場合に、十分に長いプラズモン伝搬距離を提供するために、負の誘電率値、かつ低い値の光損失定数を有することによって選択されるべきである。例えば、プラズモン金属層に使用するのに適したプラズモン金属として、アルミニウムは負の誘電率値を示し、かつＵＶ周波数に曝露された際には低い値の光損失定数を示す。
【００２２】
操作されたメタマテリアルもまた、システムの性能向上のために、それらを本発明によるシステムにおいて壁材として含めることにより使用することができる。多様な幾何学的構成の金属またはプラスチック等の複数の従来の材料を使用することによって、個々の成分とは極めて異なる光学的および伝熱的特性を得ることができる。従来の材料のうち適切な材料、形状、および組成を選択することによって、顕著な熱伝達の向上を達成することができる。
【００２３】
結果として、フロー制限要素の出口において、ナノ流体の平均ナノ粒子サイズが減少し、ナノ流体の安定性がナノ流体におけるナノ粒子の励起に関して向上し、その伝熱性能および流動特性（即ち、ナノ粒子の凝集によるナノ流体の流路の目詰まりおよび予想外の流体特性値が排除される）。この効果を高めるために、ナノ流体は、リソグラフィおよび化学的またはドライエッチング、並びに微細加工用工具等の標準的な微細加工技術を利用して形成され、かつ適切な継手を使用してシステムに一体化された、直列に構成された複数のフロー制限要素を通過してもよい。
【００２４】
加熱によるキャビテーションおよび沸騰による壁からの核形成活性を更に増加させるために、本発明によるシステムは、好ましくはフロー制限要素の近傍に、より好ましくはフロー制限要素自体に、レーザダイオードのような光源を設けることができる。ナノ粒子がプラズモン材料を含む場合、光源によって提供される光周波数は、ナノ粒子の材料、幾何学的形状およびサイズに依存する共鳴条件の発生によってナノ流体の加熱を促進させることができる。
【００２５】
従って、光源によって提供される光周波数を慎重に選択することによって、ナノ粒子のサイズおよび形状により、フロー制限要素の近傍における共鳴の発生によってナノ粒子の加熱を改善（即ち、加速）することができる。前記選択は、レーザダイオードが使用されている場合、ナノ粒子が、ナノ粒子に含まれる材料、ナノ粒子の形状（即ち、幾何学的形状）またはサイズによる負の誘電率値を示すように行われることが好ましい。この文脈における適切な光周波数（例えば、レーザ周波数）は、ナノ粒子におけるプラズモン挙動に関して共鳴条件を生成する。例えば、３０ナノメートルの半径を有する球形の金ナノ粒子は、大気中で５５０ｎｍ波長での共鳴を示し、これはおおよそ５．４５×１０１５ヘルツに対応しており、本実施形態の文脈では、この波長は、このような金ナノ粒子を含むナノ流体に適用するのに適している。
【００２６】
また、ナノ流体における粒子の凝集を排除する方法が、本発明による文脈内で提案されている。前記方法は、０．５μｍ〜２５０μｍの範囲内の水力直径を有する１つ以上のフロー制限要素を含むパイプラインを通してナノ流体を誘導することによって、フロー制限要素から排出される際にナノ流体にキャビテーションが生じるようにするステップを含む。
【００２７】
本発明による方法の好ましい変形形態では、フロー制限要素は、水力直径に対する流路長の比が１〜１００の範囲内にある。
【００２８】
本発明による方法の好ましい変形形態では、フロー制限要素の近傍を、好ましくはフィルムヒータで、より好ましくはフロー制限要素の近傍に配置されたフィルムヒータで加熱して、好ましくはフロー制限要素に進入する前に、更により好ましくはフロー制限要素を通過している間にも、フロー制限要素の近傍のフィルムヒータによってナノ流体を加熱するようにする。
【００２９】
本発明による方法の好ましい変形形態では、パイプラインの内壁、より好ましくはフロー制限要素自体の内壁がプラズモン材料を含み、好ましくはプラズモン材料が層の形態であり、より好ましくは、薄いプラズモン金属層の形態であって、ナノ流体は金属ナノ粒子を含み、かつプラズモン近接場放射熱伝達をナノ流体上に適用する。
【００３０】
本発明による方法の好ましい変形形態では、ナノ流体中のナノ粒子はプラズモン材料を含み、前記プラズモン材料、ナノ粒子の幾何学的形状およびナノ粒子のサイズによる共鳴の発生のためにナノ流体に適切な光周波数を印加する。
【００３１】
図２は、本発明によるシステムに対応する設定を用いた実験で得られた性能の検証を提供する。
【００３２】
実験準備には、アスペクト比（Ｌ／Ｄ）が約３４に対応し、内径が１４７μｍかつ長さが０．５ｃｍであって、低アスペクト比のオリフィスまたは短いオリフィスとして見なすことができる１つのマイクロオリフィスを含む。ナノ流体中のナノ粒子凝集体の平均粒子サイズをＤＬＳ法で測定した。図２（ａ）は、加熱前のナノ流体の調製時の平均的な凝集体の直径の測定結果を示すものである。ここでは、調製されたナノ流体または基流体（水）およびＡｌ２Ｏ３ナノ粒子（重量分率０．０５％）のＤＬＳ（動的光散乱）結果が提示されている。図２（ａ）に示すように、初期の平均粒子サイズ（ナノ粒子またはその凝集体の平均直径）は約６１５ｎｍであると測定された。
【００３３】
図２（ｂ）は加熱時のナノ流体の平均的な凝集体の直径の測定結果を示すものである。図２（ｂ）に見られるように、平均粒子サイズは、ナノ流体の飽和温度に近い温度、この実験の場合約１００℃まで加熱すると１７３７ｎｍに増加した。
【００３４】
これは、沸騰時のナノ粒子の凝集を明確に示している。流体がキャビテーションフロー条件下で５０ａｔｍの入口圧力でマイクロオリフィスを通過するとき、流体は容器に誘導された。図２（ｃ）のＤＬＳ測定用試料採取容器は、フロー制限要素の近傍でキャビテーションを受けた時のナノ流体の平均的な凝集体の直径の測定結果を示す。図２ｃに見られるように、平均粒子サイズは１６３ｎｍの値まで低下し、これは実験システムがナノ粒子凝集物を破壊することによって平均粒子サイズを効果的に減少させ、かつナノ流体の再利用性を改善することを示している。
【００３５】
提案されたシステムおよび関連方法は、その安定性を維持しながら、ナノ流体の熱管理、冷凍、薬物伝達、およびヒートシンク設計において興味深い実用的な用途を提供する。提案された方法およびシステムは、ナノ流体の熱物理学的特性を変化させ、ナノ流体の性能および生体適合性に悪影響を及ぼし、かつナノ流体の有効性を制限し得る広範囲の界面活性剤または表面改質剤の使用を全く含まない。
【００３６】
本発明によるシステムおよび方法は、高価な化学物質を含まない故、非常に経済的でもある。フロー制限要素およびヒータの統合は、標準的な微細加工ツールおよび技術並びに標準的な継手によって達成することができる。提案された方法およびシステムは、プラズモン近接場放射伝達を介した突然の膨張および付加的な熱伝達のような自然の力を有効にする。
【００３７】
従って、以下の目的を、本発明によるシステムおよび関連方法によって達成する：
−先行技術における上述の欠点を排除し、
−ナノ流体における平均粒子サイズを低く保つことにより、反復的なフローサイクルの後でさえもナノ流体の性能を高く保つためのシステムおよび方法を提案する。
【図１（ａ）】
2019503855.tif 000003
【図１（ｂ）】
2019503855.tif 000004
【図２ａ】
2019503855.tif 000005
【図２ｂ】
2019503855.tif 000006
【図２ｃ】
2019503855.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月6日(2016.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．５μｍ〜２５０μｍの範囲内の水力直径を有する１つ以上のフロー制限要素（１００）を含み、前記フロー制限要素（１００）から排出される際にナノ流体にキャビテーションを生じさせるように構成され、前記フロー制限要素（１００）の近傍にヒータを設けることで、使用時に、前記ナノ流体を前記フロー制限要素の近傍で前記ヒータによって加熱するようにすることを特徴とする、ナノ流体用のフローシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記フロー制限要素（１００）は、水力直径に対する流路長の比が１〜１００の範囲内にある、システム。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか一項に記載のシステムであって、前記フロー制限要素（１００）は直列に配置されている、システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステムであって、ヒータはフィルムヒータであり、使用時には、好ましくは前記フロー制限要素（１００）に進入する前に、更により好ましくは前記フロー制限要素（１００）を通過する間にも、前記ナノ流体を加熱するようにした、システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステムであって、その内壁、より好ましくは前記フロー制限要素（１００）の内壁は、使用時に、金属ナノ粒子を含むナノ流体にプラズモン近接場放射熱伝達を供給するためのプラズモン材料を含む、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムであって、前記プラズモン材料は、光周波数に曝露された場合に、負の誘電率値、および低い値の光損失定数を示す１つ以上の金属を含む、システム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、前記プラズモン材料を前記フロー制限要素（１００）の壁にコーティングあるいはめっきし、または前記プラズモン材料を前記フロー制限要素（１００）の壁材、好ましくは合金として含み、または前記プラズモン材料を前記フロー制限要素（１００）自体の壁材として使用する、システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステムであって、ナノ粒子の材料、幾何学的形状およびサイズにより共鳴を発生させるために適切な光周波数を生成する光源であって、好ましくは前記フロー制限要素（１００）の近傍に、より好ましくは前記フロー制限要素自体（１００）に配置された前記光源を設けた、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、前記光源はレーザダイオードである、システム。
【請求項１０】
原子炉、空気調和機、冷蔵庫、熱光起電力エネルギー変換器、集中型太陽光発電システム、または電子冷却システムを冷却するための、請求項１〜９のいずれか一項に記載の前記フローシステムを含む冷却システム。
【請求項１１】
ナノ流体中の粒子凝集の排除方法であって、０．５μｍ〜２５０μｍの範囲内の水力直径を有する１つ以上のフロー制限要素を含むパイプラインを通してナノ流体を誘導することによって、前記フロー制限要素から排出される際に前記ナノ流体にキャビテーションが生じるようにするステップを含み、前記ナノ流体を前記フロー制限要素の近傍で加熱する、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記フロー制限要素は、水力直径に対する流路長の比が１〜１００の範囲内にある、方法。
【請求項１３】
請求項１１および１２のいずれか一項に記載の方法であって、好ましくは前記フロー制限要素の近傍に配置されたフィルムヒータによって前記ナノ流体を加熱することで、前記フロー制限要素に進入する前に、好ましくは前記フロー制限要素を通過する間にも、前記ナノ流体を加熱するようにした、方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法であって、前記パイプラインの内壁、より好ましくは前記フロー制限要素自体の内壁は、プラズモン材料を含み、好ましくは前記プラズモン材料は層の形態であり、より好ましくは薄いプラズモン金属層の形態であって、前記ナノ流体は金属ナノ粒子を含み、かつプラズモン近接場放射熱伝達が前記ナノ流体上に適用される、方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法であって、前記ナノ流体中のナノ粒子はプラズモン材料を含み、前記プラズモン材料、ナノ粒子の幾何学的形状およびナノ粒子のサイズによる共鳴の発生のために、前記ナノ流体に適切な光周波数を印加する、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2019503855.tif 000008
2019503855.tif 000009
2019503855.tif 000010