(57)【要約】  本開示は、一般に、熱管理流体に関する。本開示は、より詳細には、１つまたはそれ以上の誘電性流体および１つまたはそれ以上のハロカーボンを含む誘電性熱管理流体、ならびにそのような熱管理流体を使用する方法に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
６５重量％〜９９．９重量％の範囲の総量で存在する１つまたはそれ以上の誘電性流体と、
それぞれが３０℃〜１５０℃の範囲の沸点を有し、０．１重量％〜３５重量％の範囲の総量で存在する１つまたはそれ以上のハロカーボンを有し、
ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンが熱管理流体中に均一に分散されていて、
ここで、誘電性熱管理流体は、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有し、さらに
熱管理流体は１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれの沸点を超える引火点を有する誘電性熱管理流体。
【請求項２】
前記１つまたはそれ以上の誘電性流体のそれぞれが、脂肪族誘電性流体（例えば、Ｃ１４−Ｃ５０アルキル、Ｃ１４−Ｃ５０アルケニル、Ｃ１４−Ｃ５０アルキニル、ポリ−α−オレフィンなどのポリオレフィン）、脂肪族誘電性流体酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、芳香族誘電性流体（例えば、ジエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、１−アルキルナフタレン、２−アルキルナフタレン、ジベンジルトルエン、およびアルキル化ビフェニルなどのジアルキルベンゼン）、芳香族誘電性流体酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、シリコーン（例えば、シリコーン油、およびシリケートエステル）、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択される請求項１に記載の熱管理流体。
【請求項３】
前記１つまたはそれ以上の誘電性流体のそれぞれが、Ｃ１４−Ｃ５０アルキル、ポリオレフィン、およびそれらの任意の組み合わせから選択される請求項１に記載の熱管理流体。
【請求項４】
前記１つまたはそれ以上の誘電性流体が、熱管理流体の総重量に基づいて、７０重量％〜９９．９重量％、または７５重量％〜９９．９重量％、または８０重量％〜９９．９重量％、または８５重量％〜９９．９重量％、または９０重量％〜９９．９重量％、または９５重量％〜９９．９重量％、または６５重量％〜９９重量％、または７０重量％〜９９重量％、または７５重量％〜９９重量％、または８０重量％〜９９重量％、または８５重量％〜９９重量％、または９０重量％〜９９重量％、または９５重量％〜９９重量％、または６５重量％〜９８重量％、例えば７０重量％〜９９重量％、または７５重量％〜９８重量％、または８０重量％〜９８重量％、または８５重量％〜９８重量％、または９０重量％〜９８重量％、または９５重量％〜９８重量％、または６５重量％〜９５重量％、または７０重量％〜９５重量％、または７５重量％〜９５重量％、または８０重量％〜９５重量％、または８５重量％〜９５重量％、または９０重量％〜９５重量％、または６５重量％〜９０重量％、例えば７０重量％〜９０重量％、または７５重量％〜９０重量％、または８０重量％〜９０重量％、または８５重量％〜９０重量％、または６５重量％〜８５重量％、または７０重量％〜８５重量％、または７５重量％〜８５重量％、または８０重量％〜８５重量％、または６５重量％〜８０重量％、または７０重量％〜８０重量％、または７５重量％〜８０重量％の総量で存在する請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱管理流体。
【請求項５】
前記１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、３０℃〜１００℃、または３０℃〜９０℃、または３０℃〜８５℃、または３０℃〜８０℃、または３０℃〜７５℃、または３０℃〜７０℃の範囲の沸点を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱管理流体。
【請求項６】
前記１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、フルオロカーボン、クロロカーボン、およびクロロフルオロカーボンから選択される請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱管理流体。
【請求項７】
１つまたはそれ以上のハロカーボンの少なくとも１つが、クロロアルカンおよびその酸素化物（例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、および１，１，１−トリクロロエタン）、クロロアルケンおよびその酸素化物（例えば、トランス−１，２−ジクロロエチレンおよびｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレン）、ならびにクロロ芳香族化合物から選択されるクロロカーボンである請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱管理流体。
【請求項８】
前記１つまたはそれ以上のハロカーボンの少なくとも１つが、フルオロアルカンおよびその酸素化物（例えば、ペルフルオロペンタン、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロヘプタン、ペルフルオロシクロヘキサン、ペルフルオロメチルシクロヘキサン、２Ｈ，３Ｈ−ペルフルオロペンタン、ペルフルオロ（２−メチル−３−ペンタノン）、メチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、メトキシ−ノナフルオロブタン、エトキシ−ノナフルオロブタン、テトラデカフルオロ−２−メチルヘキサン−３−オン、およびテトラデカフルオロ−２，４−ジメチルペンタン−３−オン、３−メトキシペルフルオロ（２−メチルペンタン）、３−エトキシペルフルオロ（２−メチルペンタン）など）、フルオロアルケンおよびその酸素化物（例えば、ペルフルオロヘキサンなど）、およびフルオロ芳香族化合物（例えば、ペルフルオロベンゼンなど）から選択されるフルオロカーボンである請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱管理流体。
【請求項９】
１つまたはそれ以上のハロカーボンが、熱管理流体の重量に基づいて、０．１重量％〜３０重量％、または０．１重量％〜２５重量％、または０．１重量％〜２０重量％、または０．１重量％〜１５重量％、または０．１重量％〜１０重量％、または０．１重量％〜５重量％、または０．１重量％〜１重量％の総量で存在する請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱管理流体。
【請求項１０】
１つまたはそれ以上のハロカーボンが、熱管理流体の重量に基づいて２重量％〜３５重量％の総量で存在する請求項１〜８のいずれか一項に記載の管理流体。
【請求項１１】
測定可能な引火点を有さない、またはＡＳＴＭ  Ｄ５６に従って測定して、少なくとも９０℃、例えば少なくとも９５℃、または少なくとも１００℃、または少なくとも１１０℃、または少なくとも１５０℃、または少なくとも２００℃の引火点を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱管理流体。
【請求項１２】
前記熱管理流体中の前記１つまたはそれ以上の誘電性流体、および前記１つまたはそれ以上のハロカーボンの総量が、少なくとも８０％、例えば、少なくとも８５％である請求項１〜１１のいずれかに記載の熱管理流体。
【請求項１３】
少なくとも３０℃の温度を有する表面上に請求項１〜１２に記載の熱管理流体を通過させ、前記表面は、熱源と実質的に熱連通し、および
熱管理流体中の熱エネルギを熱源から表面を通して吸収し、ここで、熱管理流体は、熱管理流体が１つまたはそれ以上のハロカーボンの沸点を通して加熱されるときに、１つまたはそれ以上のハロカーボンを蒸発させることによって、熱エネルギが少なくとも部分的に吸収されることを含む方法。
【請求項１４】
ハウジングと、
ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルと、
前記ハウジングを通って延在し、前記１つまたはそれ以上の電気化学セルと実質的に熱連通している流体経路と、および
前記流体経路内に配置された請求項１〜１２に記載の熱管理流体と、
を含むバッテリパック。
【請求項１５】
前記電気化学セルがリチウムイオン電気化学セルである請求項１４に記載のバッテリパック。
【請求項１６】
請求項１３または１４に記載のバッテリパックを含む電気自動車。
【請求項１７】
熱源の周りおよび／または熱源を通って延在する流路と、
前記流体経路内を循環し、前記熱源によって生成された熱エネルギを吸収するように配置され、構成される請求項１〜１２に記載の熱管理流体とを含み、
前記流体は、前記流体経路、前記熱交換器、前記ポンプおよび前記接続ダクト内に配置される熱管理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、熱管理流体に関する。本開示は、より詳細には、リチウムイオン電池などの電子デバイスの冷却に有用な誘電性熱管理流体、およびそのような熱管理流体を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（すなわち、バッテリ式電動自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）など、動力の全部または一部に電力を使用する自動車）は、世界的に多く販売されると推定される。最終的には、車両の大部分は電気式になると思われる。電気自動車技術が進化し続けるにつれて、改良された電源（例えば、バッテリーシステムまたはモジュール）を提供する必要がある。例えば、そのような車両がバッテリを再充電する必要なしに走行できる距離を増やすこと、そのようなバッテリの性能を向上させること、およびバッテリ充電に関連するコストおよび時間を低減させることが望ましい。
【０００３】
現在、バッテリ駆動の電気自動車は、ほぼ専らリチウムイオンバッテリ技術を使用している。リチウムイオン電池は、同等のニッケル水素電池と比較して多くの利点を提供するが、ニッケル水素電池と比較して、リチウムイオン電池は、電池温度の変動の影響をより受けやすく、従って、より厳しい熱管理要件を有する。たとえば、最適なリチウムイオンバッテリの動作温度は１０〜３５℃の範囲である。温度が３５〜７０℃に上昇するにつれて、動作はますます非効率的になり、さらに決定的には、これらの温度で動作すると、時間の経過とともにバッテリにダメージを与える。７０℃を超える温度では、熱暴走の危険が大きくなる。その結果、リチウムイオンバッテリは、車両の運転中にその温度を調節するシステムを必要とする。また、充電時には、投入電力の１０％までが熱として上昇する。リチウムイオン蓄電池の高速充電がより一般的になるにつれて、蓄電池の熱管理のための効率的なシステムの必要性が残っている。
【０００４】
リチウムイオン電池は、電池部品から熱を運び去るために（すなわち、冷却流体または冷却剤として）、熱管理流体を使用して、直接的または間接的に冷却されてもよい。直接冷却は、有利には、熱管理流体が、熱い構成要素と直接接触して、そこから熱を運び去ることを可能にする。間接冷却では、熱い部品は、電気絶縁バリアによって電気的に遮蔽され、熱管理流体は、このバリアを通過する熱を運び去る。共通熱管理流体は、水とグリコールとの混合物に基づく。しかし、水性流体は典型的には電気を伝導するため、リチウムイオン電池の電気部品の直接冷却には使用できない。間接的冷却は水ベースの冷却剤を使用することを可能にするが、電気的遮蔽の必要性は、冷却プロセスのボトルネックを作り出す可能性がある。電気変圧器の冷却に従来使用されていたものを含む、非導電性の性質により、電気部品の直接冷却に使用することができる誘電性熱管理流体が存在する。しかしながら、このような誘電性熱管理流体の熱特性は、典型的には、水−グリコールと比較して劣っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、改良された誘電性熱管理流体、特にリチウムイオン電池の冷却に使用するのに適したものに対するニーズが残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、６５重量％〜９９．９重量％の範囲の総量で存在する１つまたはそれ以上の誘電性熱管理流体と、０．１重量％〜３５重量％の範囲の総量で存在し、３０℃〜１５０℃の範囲の沸点をそれぞれ有する１つまたはそれ以上のハロカーボンとを含む誘電性熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体中に均一に分散され、誘電性熱管理流体は、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有し、熱管理流体は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれの沸点を超える引火点を有する。
【０００７】
本開示の別の態様は、少なくとも３０℃の温度を有する表面上に本開示の熱管理流体を通す工程であって、表面が熱源と実質的に熱連通する工程と、熱源から表面を通って熱管理流体内の熱エネルギを吸収する工程と、を含む方法を提供する。
【０００８】
別の態様では、本開示は、ハウジングと、ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルと、ハウジングを通って延在し、１つまたはそれ以上の電気化学セルと実質的に熱連通する流体経路と、流体経路内に配置された本開示の熱管理流体とを含むバッテリパックを提供する。
【０００９】
別の態様では、本開示は、熱源の周囲および／または熱源を通って延在する流体経路と、流体経路内に配置され、流体経路内を循環し、熱源によって生成された熱エネルギを吸収するように構成された、本開示の熱管理流体とを含み、流体は、流体経路、熱交換器、ポンプ、および接続ダクト内に配置される、熱管理回路を提供する。
【００１０】
添付の図面は、本開示の組成物および方法のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は必ずしも縮尺通りではなく、明瞭にするために様々な要素の大きさが歪んでいてもよい。図面は、本開示の１つまたはそれ以上の実施形態を示し、説明とともに、本開示の原理および動作を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施形態による熱管理回路の概略断面図である。
【図２】本開示の別の実施形態による熱管理回路の概略断面図である。
【図３】開示の熱管理流体の冷却動作の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書に示されている詳細は、例として、本発明の特定の実施形態の例示的な議論の目的のためのみであり、本発明の様々な実施形態の原理および概念的態様の最も有用であり、容易に理解される説明であると考えられるものを提供する原因において提示される。この点に関して、本発明の基本的な理解のために必要であるよりも詳細に、本発明の構造的詳細を示す試みはなされず、図面および／または例を用いて行われる説明は、本発明のいくつかの形態が実際にどのように具現化され得るかを当業者に明らかにする。したがって、開示されたプロセスおよびデバイスが説明される前に、本明細書で説明された態様は、特定の実施形態、装置、または構成に限定されず、したがって、もちろん、変更することができることを理解されたい。本明細書で使用される用語は、特定の態様のみを説明する目的のためであり、本明細書で特に定義されない限り、限定することを意図しないことも理解されるべきである。
【００１３】
用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および本発明を説明する文脈において（特に以下の実施形態および特許請求の範囲の文脈において）使用される同様の指示対象は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含すると解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の記載は、単に、その範囲内に入る、各別個の値を個別に参照する簡潔な方法として役立つことを意図している。本明細書中で特に示さない限り、各個々の値は、あたかもそれが本明細書中で個々に列挙されたかのように、本明細書中に組み込まれる。範囲は、ある特定の値から「約」まで、および／または別の特定の値から「約」までと表現することができる。このような範囲が表現される場合、別の態様は、ある特定の値から、および／または別の特定の値までを含む。同様に、値が近似として表現される場合、先行する「約」を使用することによって、特定の値が別の態様を形成することが理解されるであろう。範囲の始点および終点は、それぞれ他方の点（終点および始点）との関連において重要な意味を持ち、且つ、当該他方の点とは独立した意味を有している。
【００１４】
本明細書に記載される全ての方法は、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な工程の順序で実行することができる。本明細書で提供される任意のおよびすべての例、または例示的な言語（例えば、「そのような」）の使用は、単に本発明をより明確にすることを意図したものであり、そうでなければ特許請求される本発明の範囲を限定するものではない。本明細書におけるいかなる言語も、本発明の実施に不可欠な請求項されていない要素を示すものと解釈されるべきではない。
【００１５】
文脈が明細書および特許請求の範囲を通じて、特に明確に要求しない限り、「備える」、「備えている」などの語は、排他的または網羅的な意味ではなく、包括的な意味で、すなわち、「含むが、これに限定されない」という意味で解釈されるべきである。また、単数または複数を用いる単語には、それぞれ、複数および単数が含まれる。さらに、「本明細書」、「上」、および「下」という用語、ならびに同様の意味の用語は、本出願で使用される場合、本出願全体を指し、本出願の特定の部分を指すものではない。
【００１６】
当業者によって理解されるように、本明細書に開示される各実施形態は、その特定の記載された要素、工程、原料または成分を含むか、それらから本質的になるか、またはそれらからなることができる。本明細書で使用されるように、遷移用語「含む」または「含む」は、限定されるものではないが、大量であっても、特定されていない元素、工程、原料、または成分を含むことを可能にする手段を含む。「からなる」という移行句は、特定されていない任意の部品、工程、原料または成分を除外し、「から本質的になる」という移行句は、実施形態の範囲を、特定された部品、工程、原料または成分に、および実施形態に実質的に影響を及ぼさないものに限定する。
【００１７】
本明細書において、別記しない限り、全てのパーセンテージ、比および割合は重量基準である。
【００１８】
本発明の広い範囲を記載する数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に記載される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、それらのそれぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。
【００１９】
本明細書に開示される本発明の代替要素または実施形態のグループ化は、限定として解釈されるべきではない。各グループメンバーは、個々に、またはグループの他のメンバーまたは本明細書中に見出される他の要素との任意の組み合わせで、言及され、そして特許請求され得る。グループの１つまたはそれ以上のメンバーは、便宜上および／または特許上の理由で、グループに含まれ得るか、またはグループから削除され得ることが予想される。そのような包含または削除が生じた場合、本明細書は、修正されたグループを含むものとみなされ、したがって、添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのマーカッシュグループの書面による説明を満たす。
【００２０】
本発明を実施するための本発明者らに知られている最良の形態を含めて、本発明のいくつかの実施形態を本明細書に記載する。もちろん、これらの説明された実施形態の変形は、前述の説明を読めば当業者には明らかになるであろう。本発明者らは、当業者がそのような変形を適切に使用することを期待し、本発明者らは、本明細書に具体的に記載されている以外の方法で本発明を実施することを意図している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正および均等物をすべて含む。更に、上述の要素のあらゆる可能な変形でのあらゆる組み合わせが、本明細書に別段の指示がない限り、または明らかに文脈に矛盾しない限り、本発明に包含される。
【００２１】
さらに、本明細書全体を通して、特許および印刷された刊行物に多くの参照がなされている。引用された参考文献および印刷された刊行物のそれぞれは、その全体が参照により本明細書に個々に組み込まれる。
【００２２】
最終的には、本明細書に開示される本発明の実施形態は、本発明の原理の例示であることを理解されたい。使用され得る他の改変は、本発明の範囲内である。したがって、限定ではなく例として、本発明の代替構成を、本明細書の教示に従って利用することができる。したがって、本発明は、正確に図示され説明されたものに限定されるものではない。
【００２３】
本発明者らは、場合によっては、望ましい誘電性熱管理流体が、特定の電気デバイスまたはシステム（例えば、リチウムイオン電池）の動作に関連する温度範囲で熱を運び去る高い容量を有するが、デバイスまたはシステムの直接冷却に使用するのに適した十分に高い誘電率を有することに注目した。さらに、酸素がシステム全体に入る危険性が常にあるので、望ましい熱管理流体は、点火の危険性を低減するために、有利には、引火点が高いか、または理想的には引火点がない。
【００２４】
本発明者らは、有機誘電性流体の優れた誘電特性および熱伝導率を有する特定のハロカーボン材料の相変化および化学的不活性特性を利用する誘電性熱管理流体組成物を同定した。特に、本発明者らは、特定のハロカーボンが、リチウムイオン電池などの電気デバイスおよびシステムの動作に関連する温度で相変化（すなわち、流体から気体への）を受けることができることを認識した。この相変化は、図３に概略的に示すように、蒸発潜熱を用いて電気部品の冷却を行うことができる、冷却システムにおいて使用することができる。さらに、多くのハロカーボンは、高い引火点を有するか、または引火点を全く有さない。したがって、ハロカーボンの気化がシステム内に高濃度のハロカーボン蒸気を生成することができるとしても、蒸気の発火の危険性はほとんどない。ハロカーボンはまた、一般に、有利なことに、低粘度および高密度を有することができる。しかしながら、多くのハロカーボンは、熱伝導率および比熱容量が低い。比較すると、誘電性流体（例えば、有機またはシリコーン）は、典型的には、良好な熱伝導率および比熱容量を有する。本発明者らは、本明細書に記載されるような気化に基づく冷却が、１つまたはそれ以上の適切な誘電性流体中に分散された１つまたはそれ以上の適切なハロカーボンによって有利に提供され得ることを決定した。それは、ハロカーボンと、開示の改良された熱管理流体をもたらす誘電性流体との相乗的な組み合わせであり、ハロカーボン成分は、発火の危険なしに気化ベースの冷却を提供し、誘電性流体構成部品は、望ましい熱流および取り扱い特性を提供し、両流体は、電気装置およびシステムの直接的冷却に必要な誘電特性を提供する。
【００２５】
本開示の熱管理流体および方法は、従来の流体に勝る多くの利点を有することができる。特に、気化は、典型的には、流体の単なる温度上昇よりもはるかに多くのエネルギを必要とする。従って、冷却のメカニズムは、誘電性熱管理流体のハロカーボン成分の気化を含むことができるので、熱管理流体は、冷却のための高い全体容量を有することができる。ハロカーボン成分の気化は、熱暴走に対する保護を助けるために、リチウムイオン電池の文脈において特に望ましいことができる、高い冷却速度を提供することもできる。また、ハロカーボン成分を所望の沸点で選択することができるので、当業者は、電気デバイスまたはシステムの温度を所望の動作範囲内に維持するために、１つまたはそれ以上の所望の温度で高い熱容量を有する流体を提供することができる。また、開示の誘電性流体中の材料の組み合わせは、様々な実施形態において、望ましくは低粘度、高熱伝導度、低発火リスク、高誘電率、高密度およびより速い温度応答のうちの１つまたはそれ以上を提供することができる。
【００２６】
一般に、本開示の態様および実施形態は、熱管理流体における改良を提供し、例えば、リチウムイオン電池などの電気デバイスおよびシステムのための誘電冷却剤としての使用に好適である。具体的には、図３に示すように、本開示の熱管理組成物は、１つまたはそれ以上のハロカーボンの相変化特性を、１つまたはそれ以上の誘電性流体の優れた熱伝導率および比熱容量と組み合わせる。本開示の様々な組成物および方法において、ハロカーボン成分は、気相中に気化することによって、その沸点付近で熱を吸収する。これは、ハロカーボン成分の沸点に対応する１つまたはそれ以上の所望の温度で熱の目標とされる吸収を提供することができる。１つまたはそれ以上のハロカーボンの特定の量および同一性は、所望の温度で所望の熱吸収を提供するために、ここでの開示に基づいて選択することができる。特に、流体ハロカーボンがある温度範囲にわたって気化するように、それぞれが異なる沸点を有し、それぞれが異なる量である、様々なハロカーボンを含む熱管理流体を提供することが可能である。これにより、熱管理流体は、温度の関数として所望の冷却プロファイルを提供することができる。気化したハロカーボンは、液相に凝縮することができ（例えば、熱交換器上などの外部冷却を使用して、または冷却される成分の温度降下によって）、熱管理流体の次加熱サイクル中に再気化される準備が整う。
【００２７】
したがって、本開示の一態様は、６５重量％〜９９．９重量％の範囲の総量で存在する１つまたはそれ以上の誘電性熱管理流体と、０．１重量％〜３５重量％の範囲の総量で存在し、３０℃〜１５０℃の範囲の沸点をそれぞれ有する１つまたはそれ以上のハロカーボンとを含む誘電性熱管理流体を提供し、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体中に均一に分散され、誘電性熱管理流体は、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有し、熱管理流体は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれの沸点を超える引火点を有する。
【００２８】
上述のように、本開示の熱管理流体は、１つまたはそれ以上の誘電性流体を含む。本明細書で使用されるように、誘電性流体は、２５℃で液体であり、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有する。本明細書での使用にとりわけ望ましい誘電性流体は、望ましくは、比較的高い熱伝導率（例えば、２５℃で少なくとも０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ、または少なくとも０．１Ｗ／ｍ・Ｋ、さらには少なくとも０．１２Ｗ／ｍ・Ｋ）、および／または比較的高い比熱容量（例えば、２５℃で少なくとも１Ｊ／ｇ・Ｋ、または少なくとも１．２Ｊ／ｇ・Ｋ、またはさらには少なくとも１．５Ｊ／ｇ・Ｋ）を有する。当技術分野で知られている様々な誘電性流体を、本明細書に記載の組成物、システム、および方法で適切に使用することができる。特定の望ましい実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電性流体は、リチウムイオン電池などの電池の構成要素に対して非反応性であるか、またはそうでなければ不活性である。
【００２９】
本明細書に記載の組成物、システムおよび方法では、多種多様な誘電性流体を使用することができる。例えば、本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電性流体は、脂肪族誘電性流体（例えば、Ｃ１４−Ｃ５０アルキル、Ｃ１４−Ｃ５０アルケニル、Ｃ１４−Ｃ５０アルキニル、ポリ−α−オレフィンなどのポリオレフィン）、脂肪族誘電性流体酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、芳香族誘電性流体（例えば、ジエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、１−アルキルナフタレン、２アルキルナフタレン、ジベンジルトルエン、およびアルキル化ビフェニルなどのジアルキルベンゼン）、芳香族誘電性流体酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、シリコーン（例えば、シリコーン油およびシリケートエステル）、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択されてもよい。
【００３０】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、誘電性流体は、高い引火点、および任意選択で低い硫黄含有量（例えば、３０００ｐｐｍ未満、２０００ｐｐｍ未満、または１０００ｐｐｍ未満）に処方されたディーゼルであってもよい。
【００３１】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電性流体のそれぞれは、油、例えば、鉱油、合成油、またはシリコーン油である。例えば、特定の実施形態では、誘電性流体は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ（ＡＰＩ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  １５０９）によって定義される低粘度のＩＩＩ族またはＩＶ族基油である。ＩＩＩ族基油（炭化水素油、ポリアルファオレフィン、アルキル芳香族、および合成エステルなどの合成油と同様に水素化分解および水素化処理された基油など）およびＩＶ族基油（ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）など）は、公知の基油であるウェルである。変圧器油としての使用に適した油は、多くの実施形態において、本開示の組成物、システムおよび方法における誘電性流体としての使用に適し得る。
【００３２】
商業的に入手可能な誘電性流体としては、Ｐｅｒｆｅｃｔｏ（商標）ＴＲ  ＵＮ（Ｃａｓｔｒｏｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍから入手可能）およびＭＩＤＥＬ  ７１３１（Ｍ＆Ｉ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｌｔｄ．，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍから入手可能）が挙げられる。市販の基油の例には、ＹＵＢＡＳＥ  ３およびＹＵＢＡＳＥ  ４（ＳＫ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ  Ｃｏ．  Ｌｔｄ．，Ｓｏｕｔｈ  Ｋｏｒｅａから入手可能）、ＤＵＲＡＳＹＮ（登録商標）１６２およびＤＵＲＡＳＹＮ（登録商標）１６４（ＩＮＥＯＳ  Ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓから入手可能）、ならびにＰＲＩＯＬＵＢＥ（登録商標）油（ＣＲＯＤＡ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍから入手可能）が含まれる。
【００３３】
本明細書の開示に基づいて、１つまたはそれ以上の誘電性流体は、本開示の熱管理流体に望ましい総合熱容量および熱伝導率を提供するように選択することができる。さらに、１つまたはそれ以上の誘電性流体は、それらが使用されるシステムの他の構成要素に対して低い反応性を有するように、および所望の粘度を有する熱管理流体を提供するように選択することができる。１つまたはそれ以上の誘電性流体を選択する際の他の考慮事項には、それらの誘電率、毒性、環境への影響、およびコストが含まれ得る。
【００３４】
本明細書に別様に記載される特定の実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて６５重量％〜９９．９重量％の範囲の総量で熱管理流体中に存在する。例えば、本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、７０重量％〜９９．９重量％、または７５重量％〜９９．９重量％、または８０重量％〜９９．９重量％、または８５重量％〜９９．９重量％、または９０重量％〜９９．９重量％、または９５重量％〜９９．９重量％、または６５重量％〜９９重量％、または７０重量％〜９９重量％、または７５重量％〜９９重量％、または８０重量％〜９９重量％、または８５重量％〜９９重量％、または９０重量％〜９９重量％、または９５重量％〜９９重量％の総量で存在する。本明細書に別途記載される熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、６５重量％〜９８重量％、例えば、７０重量％〜９９重量％、または７５重量％〜９８重量％、または８０重量％〜９８重量％、または８５重量％〜９８重量％、または９０重量％〜９８重量％、または９５重量％〜９８重量％、または６５重量％〜９５重量％、または７０重量％〜９５重量％、または７５重量％〜９５重量％、または８０重量％〜９５重量％、または８５重量％〜９５重量％、または９０重量％〜９５重量％の総量で存在する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、６５重量％〜９０重量％、例えば、７０重量％〜９０重量％、または７５重量％〜９０重量％、または８０重量％〜９０重量％、または８５重量％〜９０重量％、または６５重量％〜８５重量％、または７０重量％〜８５重量％、または７５重量％〜８５重量％、または８０重量％〜８５重量％、または６５重量％〜８０重量％、または７０重量％〜８０重量％、または７５重量％〜８０重量％の総量で存在する。１つまたはそれ以上の誘電性流体の総量は、例えば、所望の冷却挙動を提供するのに必要なハロカーボンの総量、および熱管理流体に所望の特性を提供するのに必要な他の添加剤の量に基づいて、本明細書の開示を考慮して選択することができる。
【００３５】
上述のように、本開示の熱管理流体は、１つまたはそれ以上のハロカーボンを含む。本明細書中で使用される場合、「ハロカーボン」は、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素のうちの１つまたはそれ以上を含む有機化合物である。本開示のハロカーボンは、部分的にハロゲン化された化合物（すなわち、１つまたはそれ以上のＣ−ハロゲン結合があるが、化合物の構造中に１つまたはそれ以上のＣ−ハロゲン結合もある）であってもよく、または完全にハロゲン化された化合物（すなわち、過フッ素化化合物のように、化合物中にＣ−ハロゲン結合があり、Ｃ−ハロゲン結合がない）であってもよい。
【００３６】
１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、３０℃〜１５０℃の範囲の沸点（すなわち、１気圧）を有する。本発明者らは、本明細書に記載されるもののような比較的揮発性のハロカーボンが、液体から気体へ気化するとき（すなわち、気化の熱によって測定されるとき）、冷却効果を提供することができることに注目した。この相転移は、非常に狭い温度範囲で起こり、したがって、熱管理流体に、所与の温度（すなわち、いくつかの実施形態では、熱管理流体が含まれる空間内の圧力によって修正される、ハロカーボンの沸点付近）で比較的大量の熱を吸収する能力を提供するように働くことができる。したがって、本明細書で提供されるような１つまたはそれ以上のハロカーボンの使用は、１つまたはそれ以上の温度で比較的多量の熱を吸収することによって、電気部品の熱暴走を防止するのに役立つことができる。同様に、本明細書で提供されるような１つまたはそれ以上のハロカーボンの使用は、充電式電池（例えば、リチウムイオン電池）などの電気部品の急速充電において発生する熱を迅速に吸収するのに役立つことができる。
【００３７】
特に、１つまたはそれ以上のハロカーボンが含まれる空間の圧力は、１つまたはそれ以上のハロカーボンに望ましい沸点を与えるように調節することができる。当業者が理解するように、材料の沸点は圧力に依存するので、圧力を調整することによって沸点を変更することができる。圧力は、例えば、ハロカーボンの沸点を低下させるために大気圧よりも高くなるように調節することができる。本明細書に記載の膨張チャンバは、ハロカーボン含有空間内の圧力を調節するために使用することができる。
【００３８】
１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれの同一性（従って沸点）は、考慮中の特定のシステムまたは過程の所望の操作温度に基づいて選択することができる。したがって、本明細書に別途記載される特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、３０℃〜１００℃、または３０℃〜９０℃、または３０℃〜８５℃、または３０℃〜８０℃、または３０℃〜７５℃、または３０℃〜７０℃の範囲の沸点を有する。本明細書に別段の記載がある特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンの沸点は、４０℃〜１５０℃、例えば５０℃〜１５０℃、または６０℃〜１５０℃、または７０℃〜１５０℃、または８０℃〜１５０℃、または９０℃〜１５０℃、または１００℃〜１５０℃、または１１０℃〜１５０℃、または３０℃〜１００℃、または４０℃〜１００℃、または５０℃〜１００℃、または６０℃〜１００℃、または７０℃〜１００℃、または８０℃〜１００℃、または３０℃〜９０℃、または４０℃〜９０℃、または５０〜９０℃、または６０〜９０℃、または３０〜８５℃、または４０℃〜８５℃、、または４５℃〜８５℃、または５０〜８５℃、または６０〜８０℃、または３０〜７５℃、または４０〜７５℃、または４５〜７５℃、または５０〜７５℃、または６０〜７５℃、または３０〜７０℃、または４０〜７０℃、、または４５〜７０℃、、または５０〜７０℃、または６０〜７０℃、または６５℃〜７５℃の範囲の沸点を有する。
【００３９】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、３０〜１５０℃の範囲の沸点を有する単一のハロカーボンのみを含む。これにより、単一の狭い温度範囲を有する熱管理流体を提供することができ、その温度範囲にわたって、蒸発によって熱を吸収することができる。しかし、本発明者らは、いくつかの実施形態では、２つまたはそれ以上の異なるハロカーボンを用いて熱管理を提供することが好ましいことに気付いた。ハロカーボンは、特定の実施形態では、実質的に異なる沸点（例えば、沸点の少なくとも１０℃の差、または沸点の少なくとも２０℃の差、または沸点の少なくとも５０℃の差）を有することができる。これは、気化を用いて熱を吸収することができる２つまたはそれ以上の別個の温度を可能にすることができる。例えば、特定の実施形態では、本明細書に別途記載される熱管理流体は、３０℃〜８０℃の範囲の沸点を有する第１のハロカーボンと、８０℃〜１５０℃の範囲の沸点を有する第２のハロカーボンとを含む。特定の実施形態では、本明細書に別途記載される熱管理流体は、３０℃〜５０℃の範囲の沸点を有する第１のハロカーボンと、８０℃〜１１０℃の範囲の沸点を有する第２のハロカーボンとを含む。
【００４０】
しかし、他の実施形態では、熱管理流体中の２つのハロカーボンは、比較的類似した沸点（例えば、沸点の５℃以下の差、または沸点の２℃以下の差、または沸点の１℃以下の差）を有することができる。そのような場合、２つのハロカーボンは、蒸発温度の差を提供しないが、その代わりに、熱管理流体全体の他の物理的特性の調整を可能にすることができる。
【００４１】
２つまたはそれ以上のハロカーボンが熱管理流体中で使用される場合、２つの相対量は、所望の効果に応じて、本明細書の開示に基づいて変化させることができる。特定の実施形態では、第１のハロカーボン対第２のハロカーボンの質量比は、１：９〜９：１の範囲である。
【００４２】
様々なハロカーボンを、本開示の熱管理流体において使用することができる。本明細書に別途記載される特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、そのハロゲンとして、１つまたはそれ以上の塩素、フッ素および臭素を含む。本明細書に別途記載される特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、フルオロカーボン、クロロカーボン、およびクロロフルオロカーボンから選択されてもよい。例えば、適切なフルオロカーボンとしては、フルオロアルカンおよびその酸素化物（例えば、ペルフルオロペンタン、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロヘプタン、ペルフルオロシクロヘキサン、ペルフルオロメチルシクロヘキサン、２Ｈ，３Ｈ−ペルフルオロペンタン、ペルフルオロ（２−メチル−３−ペンタノン）、メチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、メトキシ−ノナフルオロブタン、エトキシ−ノナフルオロブタン、テトラデカフルオロ−２−メチルヘキサン−３−オン、およびテトラデカフルオロ−２，４−ジメチルペンタン−３−オン、３−メトキシペルフルオロ（２−メチルペンタン）、３−エトキシペルフルオロ（２−メチルペンタン）など）、フルオロアルケンおよびその酸素化物（例えば、ペルフルオロヘキセンなど）、ならびにフルオロ芳香族化合物（例えば、ペルフルオロベンゼンなど）が挙げられるが、これらに限定されない。適切なクロロカーボンとしては、クロロアルカンおよびその酸素化物（例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、および１，１，１−トリクロロエタンなど）、クロロアルケンおよびその酸素化物（例えば、ｔｒａｎｓ−１，２−ジクロロエチレンおよびｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレンなど）、ならびにクロロ芳香族化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【００４３】
例えば、特定の実施形態では、本明細書に別途記載される熱管理流体の１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、フルオロカーボンである。特定の実施形態では、本明細書に別途記載される熱管理流体は、１つまたはそれ以上のハロカーボンがフルオロカーボンおよびクロロカーボン（例えば、ジクロロメタンなど）を含むものである。
【００４４】
いくつかの好適な市販のハロカーボンには、ミネソタ州セントポールの３Ｍから入手可能な商品名ＮＯＶＥＣ（商標）（例えば、Ｎｏｖｅｃ  ７０００、７１ＤＡ、７１ＤＥ、７２ＤＡ、７２ＤＥ、７２ＦＬ、７３ＤＥ、６４９、７１ＩＰＡ、７１００、７１００ＤＬ、７７４、７２００、８２００、７３００、７３００ＤＬ、７５００、および７７００）で販売されているものが含まれる。
【００４５】
本明細書の開示に基づいて、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、対象となる熱プロセスまたはシステムに関連する沸点を有するように選択することができる。例えば、各ハロカーボンは、プロセスまたはシステムに熱「停止」を提供するように選択することができ、より多くの熱が熱管理流体によって吸収されるので、その沸点付近の温度を維持するのに役立ち、複数のハロカーボンが提供される場合、所望の動作温度範囲（例えば、上述のように３０〜５０℃または３０〜８０℃）で熱「停止」を提供することができ、別のハロカーボンは、熱暴走を防止するために、より高い温度（例えば、上述のように８０〜１５０℃または８０〜１１０℃）で熱停止を提供することができる。さらに、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、それらが使用されるシステムの他の成分に対して低い反応性を有するように、ならびに所望の熱容量、熱伝導率、および粘度を有する全体的な熱管理流体を提供するように選択することができる。１つまたはそれ以上のハロカーボンを選択する際の他の考慮事項には、毒性および環境への影響が含まれ得る。
【００４６】
１つまたはそれ以上のハロカーボンは、本明細書に記載の熱管理流体中に様々な量で存在することができる。本明細書に別途記載される特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、０．１重量％〜３５重量％の範囲の総量で存在する。例えば、本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、０．１重量％〜３０重量％、または０．１重量％〜２５重量％、または０．１重量％〜２０重量％、または０．１重量％〜１５重量％、または０．１重量％〜１０重量％、または０．１重量％〜５重量％、または０．１重量％〜１重量％、または０．５重量％〜３５重量％、または０．５重量％〜３０重量％、または０．５重量％〜２５重量％、または０．５重量％〜２０重量％、または０．５重量％〜１５重量％、または０．５重量％〜１０重量％、または０．５重量％〜５重量％の総量で存在する。本明細書に別様に記載される熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、１重量％〜３５重量％、例えば、１重量％〜３０重量％、または１重量％〜２５重量％、または１重量％〜２０重量％、または１重量％〜１５重量％、または１重量％〜１０重量％、または１重量％〜５重量％の総量で存在する。本明細書に別様に記載される熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、２重量％〜３５重量％、例えば、２重量％〜３０重量％、または２重量％〜２５重量％、または２重量％〜２０重量％、または２重量％〜１５重量％、または２重量％〜１０重量％、または２重量％〜５重量％の総量で存在する。本明細書に別様に記載される熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、５重量％〜３５重量％、または５重量％〜３０重量％、または５重量％〜２５重量％、または５重量％〜２０重量％、または５重量％〜１５重量％、または５重量％〜１０重量％の総量で存在する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、１０重量％〜３５重量％、または１０重量％〜３０重量％、または１０重量％〜２５重量％、または１０重量％〜２０重量％、または１０重量％〜１５重量％、または１５重量％〜３５重量％、または１５重量％〜３０重量％、または１５重量％〜２５重量％、または１５重量％〜２０重量％、または２０重量％〜３５重量％、または２０重量％〜３０重量％、または２０重量％〜２５重量％の総量で存在する。当業者は、ハロカーボンを、その沸点付近で所望の程度の熱吸収を提供する量で提供するであろう。
【００４７】
本明細書を通して、用語「均一に分散された」は、１つまたはそれ以上のハロカーボンが、熱管理流体全体にわたって均等に（または均質に）混合された小さな粒子（例えば、直径１０μｍまで、５０μｍまで、またはさらには１００μｍまでの液滴）として存在し得ること、または１つまたはそれ以上のハロカーボンが熱管理流体中に本質的に溶解されることを意味する。１つまたはそれ以上のハロカーボンは、均一に分散され得るが、分散されないわずかな残留物を残すことができるが、これは、非常に少量、すなわち、ハロカーボン材料の１重量％未満、または０．５重量％未満、さらには０．１重量％であることが理解される。
【００４８】
当業者が理解するように、本開示の熱管理流体はまた、熱管理用途のための組成物において従来のものなど、様々な他の構成要素を含むことができる。例としては、腐食防止剤、酸化防止剤（フェノール系およびアミン系酸化防止剤など）、流動点降下剤、泡止剤、消泡剤、粘度指数調整剤、防腐剤、殺生物剤、界面活性剤、シール膨潤添加剤、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、腐食防止剤、酸化防止剤（例えば、フェノール系およびアミン系酸化防止剤など）、流動点降下剤、泡止剤、消泡剤、粘度指数調整剤、防腐剤、殺生物剤、界面活性剤、シール膨潤添加剤、およびこれらの組み合わせは、例えば、熱管理流体の総重量に基づいて５．０重量％までの量で存在してもよい。特定のそのような実施形態では、腐食防止剤、酸化防止剤（例えば、フェノール系およびアミン系酸化防止剤など）、流動点降下剤、泡止剤、消泡剤、粘度指数改質剤、防腐剤、殺生物剤、界面活性剤、シール膨潤添加剤、およびそれらの組み合わせのうちの１つまたはそれ以上は、熱管理流体の総重量に基づいて、０．１重量％〜５．０重量％、または１．０重量％〜２．０重量％、または０．１重量％〜１．０重量％、または０．１重量％〜０．５重量％、または０．０５重量％〜０．１重量％の範囲の量で存在する。
【００４９】
当業者は、様々な他の構成要素が本開示の熱管理流体中に存在し得ることを理解するであろう。しかしながら、本発明者らは、ハロカーボンと組み合わせた実質的に誘電性の流体である材料が、本明細書に記載されるような望ましい活性および利点を提供し得ることを決定した。したがって、特定の望ましい実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電性流体、および１つまたはそれ以上のハロカーボンの総量は、熱管理流体の総重量の少なくとも８０重量％である。特定のそのような実施形態では、熱管理流体の総重量の少なくとも８５重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、少なくとも９８重量％、またはさらには少なくとも９８重量％が、１つまたはそれ以上の誘電性流体、および１つまたはそれ以上のハロカーボンから構成される。本明細書に記載されるような特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、他の成分を実質的に含まないか、または含まず、１つまたはそれ以上の誘電性流体、および１つまたはそれ以上のハロカーボンのみを実質的に含むか、またはそれらからなる。
【００５０】
酸素がシステムに入る危険性が常にあるため、本開示の熱管理流体は、有利には、発火を防止するために高い引火点を有する。本発明者らは、ハロカーボンが高い引火点を有することができ、場合によっては引火点を有さないことさえあることに注目した。したがって、望ましい実施形態では、ハロカーボンの気化は、運転条件中に発火する可能性が低いので、実質的な発火の危険を引き起こさない。特定の実施形態では、ＡＳＴＭ  Ｄ５６（「タグクローズドカップ試験器による引火点のための標準試験方法」）に従って測定されるように、本開示の熱管理流体の引火点は、１つまたはそれ以上のハロカーボンの沸点を超える。例えば、特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、ＡＳＴＭ  Ｄ５６に従って測定される、測定可能な引火点は、少なくとも９０℃、例えば、少なくとも９５℃、または少なくとも１００℃、または少なくとも１１０℃、または少なくとも１５０℃、またはさらには少なくとも２００℃の引火点を有さなくてもよい。同様に、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、ＡＳＴＭ  Ｄ５６に従って測定される、測定可能な引火点は、少なくとも９０℃、例えば、少なくとも９５℃、または少なくとも１００℃、または少なくとも１１０℃、または少なくとも１５０℃、またはさらには少なくとも２００℃の引火点を有さないように選択することができる。
【００５１】
当業者は、熱管理流体に所望の粘度を提供するために、例えば、システムを通して好都合に伝導されるように、成分を選択する。本開示の特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、ＡＳＴＭ  Ｄ４５５に従って測定されるように、４０℃で１．５〜６０ｃＳｔ、例えば、１．５〜５０ｃＳｔ、または１．５〜４０ｃＳｔ、または１．５〜２０ｃＳｔ、または１．５〜１ｏｃＳｔ、または３〜６０ｃＳｔ、または３〜５０ｃＳｔ、または３〜４０ｃＳｔ、または３〜２０ｃＳｔ、または５〜６０ｃＳｔ、または５〜４０ｃＳｔ、または５〜２０ｃＳｔ、または１０〜６０ｃＳｔ、または１０〜４０ｃＳｔの動粘度を有する。
【００５２】
本開示の特定の実施形態では、本開示の熱処理流体は、２５℃で少なくとも１Ｊ／ｇ・Ｋ、または少なくとも１．２Ｊ／ｇ・Ｋ、さらには少なくとも１．５Ｊ／ｇ・Ｋの熱容量を有する。本開示の特定の実施形態では、本開示の熱処理流体は、２５℃で１Ｊ／ｇ・Ｋ〜４．５Ｊ／ｇ・Ｋの範囲の熱容量を有する。例えば、本明細書に別途記載される熱管理流体の特定の実施形態では、２５℃で１Ｊ／ｇ・Ｋ〜４Ｊ／ｇ・Ｋ、または１Ｊ／ｇ・Ｋ〜３Ｊ／ｇ・Ｋ、または１Ｊ／ｇ・Ｋ〜２Ｊ／ｇ・Ｋ、または１Ｊ／ｇ・Ｋ〜１．５Ｊ／ｇ・Ｋ、または１．５Ｊ／ｇ・Ｋ〜４Ｊ／ｇ・Ｋ、または１．５Ｊ／ｇ・Ｋ〜３．５Ｊ／ｇ・Ｋ、または１．５Ｊ／ｇ・Ｋ〜３Ｊ／ｇ・Ｋ、または１．５Ｊ／ｇ・Ｋ〜２Ｊ／ｇ・Ｋ、または２Ｊ／ｇ・Ｋ〜４Ｊ／ｇ・Ｋ、または２Ｊ／ｇ・Ｋ〜３．５Ｊ／ｇ・Ｋ、または２Ｊ／ｇ・Ｋ〜３Ｊ／ｇ・Ｋの範囲の熱容量を有する。本開示の熱管理流体は、もちろん、そのハロカーボンの沸点付近にない場合であっても、単純な加熱によって熱を吸収し、熱管理流体は、そのような温度で所望のレベルの冷却を提供するのに十分な熱容量を備えることができる。
【００５３】
本開示の特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、４０℃で、０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ〜１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有する。例えば、本明細書に別途記載される熱管理流体の特定の実施形態では、４０℃で、０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．５Ｗ／ｍ・Ｋ、または０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、０．１０Ｗ／ｍ・Ｋ〜１Ｗ／ｍ・Ｋ、０．１０Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．５Ｗ／ｍ・Ｋ、または０．１０Ｗ／ｍ・Ｋ〜０．２Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有する。
【００５４】
開示の熱管理流体は、望ましくは、誘電性であるため、直接冷却用途に使用することができる。従って、これらの流体は、２５℃で測定したとき、少なくとも１．５の誘電率を有する。誘電率は、同軸プローブ法、例えばＫｅｙｓｉｇｈｔ  Ｎ１５０１Ａ誘電性プローブキットを使用して測定することができる。特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、２５℃で測定して、少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．２５の誘電率を有する。特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、１．５〜１０、または１．８〜１０、または１．５〜２．８、または１．８〜２．８の誘電率を有する。
【００５５】
当業者は、本開示の第１の熱管理流体の量を選択して、所望の量の冷却を提供する。例えば、電気構成要素が再充電可能バッテリである場合、第１の熱管理流体の量は、例えば、バッテリ容量１ｋＷｈあたり０．０１〜０．２ｋｇ（例えば、０．０２〜０．２ｋｇ、または０．０５〜０．２ｋｇ、または０．１〜０．２ｋｇ、または０．０１〜０．１ｋｇ、または０．０２〜０．１ｋｇ、または０．０５〜０．１ｋｇ）の範囲とすることができる。
【００５６】
本開示の別の態様は、本明細書に記載の熱管理流体を、少なくとも３０℃の温度を有する表面上に通過させ、表面が熱源と実質的に熱連通し、熱管理流体中の熱エネルギを熱源から表面を通して吸収することを含む方法を提供する。例えば、特定の実施形態では、熱管理流体が１つまたはそれ以上のハロカーボンの沸点を通って加熱されるときに、１つまたはそれ以上のハロカーボンの１つまたはそれ以上を蒸発させることによって、熱エネルギが少なくとも部分的に吸収される。特定の実施形態では、本開示の方法は、各気化ハロカーボンを凝縮させ、それを熱管理流体に戻すことをさらに含む。しかしながら、他の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボン（例えば、高温で）は、熱安全装置として作用し、システムから排出されてもよい。そのような場合、システムは、運転を継続する前に、熱管理流体（または少なくとも通気されたハロカーボン成分）で補充される必要があり得るが、いずれにしても、極端な温度での熱暴走を回避することができる。
【００５７】
表面上への熱管理流体の通過は、例えば、表面上に流体をポンピングするか、または他の方法で流すことによって行うことができる。
【００５８】
表面の温度は変化することができ、熱管理流体は、様々な温度での使用に適合させることができる。特定の実施形態では、表面の温度は、３０℃〜１５０℃、例えば、３０℃〜１００℃、または３０℃〜９０℃、または３０℃〜８５℃、または３０℃〜８０℃、または３０℃〜７５℃、または３０℃〜７０℃の範囲である。本明細書に別途記載される特定の実施形態では、表面の温度は、４０℃〜１５０℃、例えば、５０℃〜１５０℃、または６０℃〜１５０℃、または７０℃〜１５０℃、または８０℃〜１５０℃、または９０℃〜１５０℃、または１００℃〜１５０℃、または１１０℃〜１５０℃、または３０℃〜１００℃、または４０℃〜１００℃、または５０℃〜１００℃、または６０℃〜１００℃、または７０℃〜１００℃、または８０℃〜１００℃、または３０℃〜９０℃、または４０℃〜９０℃、または５０℃〜９０℃、または６０〜９０℃、または３０〜８５℃、または４０〜８５℃、または４５〜８５℃、または５０〜８５℃、または６０〜８５℃、または３０〜８０℃、または４０℃〜８０℃、または４５℃〜８０℃、または５０℃〜８０℃、または６０℃〜８０℃、または３０℃〜７５℃、または４０℃〜７５℃、または４５℃〜７５℃、または５０℃〜７５℃、または６０℃〜７５℃、または３０℃〜７０℃、または４０℃〜７０℃、または４５℃〜７０℃、または５０℃〜７０℃、または６０℃〜７０℃、または６５℃〜７５℃の範囲である。特定の実施形態の表面の温度（およびデバイスまたはシステムの動作中の特定の時間）は、熱管理システムのハロカーボンの沸点の５℃以内である。
【００５９】
本開示の方法の実施形態を、図１を参照して説明する。熱管理回路１００が、図１の概略断面側面図に示されている。熱管理回路１００は、回路を循環し、表面１４２上を通過する熱管理流体１２０を含む。表面１４２の温度は、熱管理流体１２０の温度と比較して上昇している。その結果、熱エネルギは、表面１４２から熱管理流体１２０に吸収される。
【００６０】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、本方法は、電気部品を動作させることによって熱エネルギを生成することを含む。例えば、熱管理回路１００は、作動中に熱を生成する電気コンポーネント１４０と関連している。特定の実施形態では、熱は、電気部品の充電および放電の要素として生成される。当業者には理解されるように、電気部品の動作における非効率性および回路内の抵抗は、電流が電気部品の回路および要素を通過するときに熱を生成する。例えば、電気部品１４０の動作からの熱は、表面１４２を温度上昇させ、次いで、熱エネルギを熱管理流体１２０に移動させる結果となる。他の実施形態では、熱エネルギは、発熱反応などの化学反応によって、または摩擦によって生成される。さらに他の実施形態では、熱管理流体は冷却され、周囲温度またはわずかに上昇した温度で表面から熱エネルギを吸収する。
【００６１】
本明細書に別途記載される特定の実施形態では、電気コンポーネントは、バッテリパック、キャパシタ、インバータ、電気ケーブル配線、燃料電池、モータ、またはコンピュータを含む。例えば、特定の実施形態では、電気部品は、ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルを含むバッテリパックである。他の実施形態では、電気コンポーネントは、電解コンデンサまたは電気二重層コンデンサ、例えば、スーパーコンデンサなどの、１つまたはそれ以上のコンデンサである。さらに他の実施形態では、電気部品は、ポリマー電解質膜燃料電池、直接メタノール燃料電池、アルカリ燃料電池、リン酸燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、固体酸化物燃料電池、または可逆燃料電池などの、１つまたはそれ以上の燃料電池である。特定の実施形態では、電気部品は電気モータである。さらに他の実施形態では、電気コンポーネントは、コンピュータ、例えばパーソナルコンピュータまたはサーバである。
【００６２】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、表面は、電気部品の表面である。例えば、図１において、電気コンポーネント１４０のハウジング１５０は、熱管理流体１２０のリザーバを含む。熱を生成する特定の回路を含む電気部品の要素は、熱管理流体１２０に沈められ、熱管理流体は、電気部品１４０の外面１４２から直接熱エネルギを吸収する。
【００６３】
本明細書に別途記載される特定の実施形態では、表面は、導管の内面である。例えば、図２は、複数の個々の単位２４４を含む電気部品２４０を含む熱管理回路２００を示す。特に、電気部品２４０は、複数の電気化学セル２４４を含むバッテリである。電気部品２４０はさらに、電気部品の内側を通って電気化学セル２４４の間に延びる導管２４６を含む。電気部品が熱エネルギを生成すると、導管２４６の内部表面２４２が加熱され、熱エネルギが熱管理流体２２０によって吸収される。
【００６４】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、導管は、電気部品を取り囲むハウジングを貫通する。例えば、熱管理回路２００内の導管２４６は、電気部品２４０を取り囲むハウジング２５０内の開口部２５２を通って延在し、これにより、熱管理流体２２０を熱管理回路２００の他の要素に搬送することができる。
【００６５】
本開示の別の態様は、ハウジングと、ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルと、ハウジングを通って延在し、１つまたはそれ以上の電気化学セルと実質的に熱連通する流体経路と、流体経路内に配置された上述の実施形態のいずれかによる熱管理流体とを含むバッテリパックを提供する。例えば、図２の熱管理回路２００は、バッテリパック２１０を含む。バッテリパックは、ハウジング２５０の内側に配置された複数の電気化学セル２４４を含んでいる。導管２４６は、ハウジングを通って延びる流体経路を形成する。導管２４６内に配置された熱管理流体２２０は、それによって、電気化学セル２４４と熱連通状態に置かれる。電気化学セル２４４が充電および放電すると、熱管理流体２２０によって吸収される熱が生成される。特定の実施形態では、電気化学セルは、大量の熱を生じる急速充電を受ける。熱管理流体の高い熱容量は、生成されるときに、この大量の熱を迅速に吸収することができる。
【００６６】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、流体経路は、ハウジングのキャビティによって少なくとも部分的に画定される。例えば、特定の実施形態では、流体経路の少なくとも一部は、部品１４０内の流体経路１２２と同様に、電気化学セルとハウジングの内壁との間に形成される。
【００６７】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、流体経路は、ハウジング内に配置された少なくとも１つの導管によって少なくとも部分的に画定される。例えば、バッテリパック２１０では、導管２４６は、ハウジング２５０を通る流体経路２２２を提供する。
【００６８】
本明細書に別に記載されるような特定の実施形態では、電気化学セルは、リチウムイオン電気化学セルなどの再充電可能な電気化学セルである。誘電性流体は、特に他の実施形態では、電気化学セルは、アルミニウムイオンセル、鉛酸セル、またはマグネシウムイオンセルであり得る。
【００６９】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、バッテリパックは、電気自動車の構成要素である。いくつかの実施態様において、電気自動車は、完全電気自動車またはハイブリッド電気自動車である。他の実施形態では、バッテリパックは、例えば、ソーラーパネルまたは風力タービンのような地域の再生可能エネルギ源と協働して作動する家庭用エネルギ蓄積溶液のような、定置式エネルギ蓄積溶液の一部である。
【００７０】
本開示の別の態様は、熱源の周囲および／または熱源を通って延びる流体経路と、流体経路内に配置され、流体経路内で循環し、熱源によって生成された熱エネルギを吸収するように構成された、上述の実施形態のいずれかによる熱管理流体とを含む熱管理回路を提供し、流体は、流体経路、熱交換器、ポンプ、および接続ダクト内に配置される。例えば、図１に示す熱管理回路１００は、電気コンポーネント１４０の周囲を流れる流体経路１２２を含む。熱管理流体１２０は、電子コンポーネント１４０からの熱エネルギを吸収する経路１２２を通って流れる。流体経路１２２から、熱管理流体１２０は、第１ダクト１３０を通って熱交換器１６０に流れる。熱管理流体１２０内に蓄積された熱エネルギは、流体が第２ダクト１３２を通ってポンプ１７０に流れる前に、熱交換器１６０内の流体から除去される。ポンプ１７０の後、熱管理流体１２０は、電気コンポーネント１４０を取り囲む流体経路１２２に戻る第３ダクト１３４を通過する。図１に示す回路１００は、説明した熱管理流体を使用する複雑でない実施形態の概略図である。他の実施形態では、熱管理回路は、バルブ、ポンプ、熱交換器、リザーバおよびダクトの任意の組み合わせなどの追加要素を含む。
【００７１】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、熱源は、複数の電気化学セルを含むバッテリであり、流体経路は、電気化学セルのうちの少なくとも２つの間を通る。
【００７２】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、流体経路は、電気部品の周りのハウジングによって画定される。例えば、図１のハウジング１５０は、電気部品１４０を取り囲み、熱管理流体１２０のための空洞を提供する。電気部品１４０は、ハウジング１５０の壁から離れた距離でハウジング内に保持され、これにより、熱管理流体１２０がハウジング１５０と電気部品１４０との間に形成されるための経路が可能になる。ハウジング１５０は、熱管理流体１２０へのアクセスを提供する特定の開口部１５２を有する封入された形状を有するが、他の実施形態では、ハウジングの頂部は開口しており、熱管理流体は重力によってハウジング内に保持される。
【００７３】
本明細書に別途記載される特定の実施形態では、流体経路は、電気構成要素によって生成される熱エネルギを吸収するように、電気構成要素と実質的に熱連通するように熱管理流体を位置決めするように構成される。例えば、熱管理回路１００では、流体経路１２２は、電気部品１４０の周囲に延在し、電気部品１４０の表面と直接接触している。さらに、熱管理回路２００では、流体経路２２２は、電気コンポーネント２４０の要素に隣接して延在する導管２４６を通過する。いずれの場合も、流体経路は、熱管理流体が構成要素からの熱エネルギを容易に吸収するように、熱管理流体を電気構成要素に近接させて配置する。
【００７４】
本明細書に別途記載される特定の実施形態では、熱管理回路は、流体経路と流体連絡している熱交換器をさらに含み、熱管理流体は、流体経路と熱交換器との間を循環して熱交換器を通る熱を消散するように構成される。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、熱交換器は、熱管理流体から熱を除去するように構成される。例えば、熱管理回路１００では、熱管理流体１２０がハウジング１５０からポンプで送り出された後、熱エネルギが熱交換器１６０に渡され、そこで、熱エネルギは、周囲空気または冷却液などのより冷却された流体に伝達される。
【００７５】
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、熱管理回路は、上述の実施形態のいずれかによるバッテリパックを含む。例えば、熱管理回路２００は、バッテリパック２１０を含む。
【００７６】
本開示の様々な例示的な実施形態は、以下を含むが、これらに限定されない。
実施形態１は、６５重量％〜９９．９重量％の範囲の総量で存在する１つまたはそれ以上の誘電性流体と、および
それぞれが３０℃〜１５０℃の範囲の沸点を有し、０．１重量％〜３５重量％の範囲の総量で存在する１つまたはそれ以上のハロカーボンと、
ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンが熱管理流体中に均一に分散されていて、
ここで、誘電性熱管理流体は、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有し、および
熱管理流体は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれの沸点を超える引火点を有する、
を含む誘電性熱管理流体を提供する。
【００７７】
実施形態２は、実施形態１の熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上の誘電性流体のそれぞれは、２５℃で少なくとも０．０５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。
【００７８】
実施形態３は、実施形態１または実施形態２の熱処理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上の誘電性流体のそれぞれが、２５℃で少なくとも１Ｊ／ｇ・Ｋの特定の熱容量を有する。
【００７９】
実施形態４は、実施形態１３のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上の誘電性流体のそれぞれが、脂肪族誘電性流体（例えば、Ｃ１４−Ｃ５０アルキル、Ｃ１４−Ｃ５０アルケニル、Ｃ１４−Ｃ５０アルキニル、ポリ−α−オレフィンなどのポリオレフィン）、脂肪族誘電性流体酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、芳香族誘電性流体（例えば、ジエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、１−アルキルナフタレン、２−アルキルナフタレン、ジベンジルトルエン、およびアルキル化ビフェニルなどのジアルキルベンゼン）、芳香族誘電性流体酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、シリコーン（例えば、シリコーン油およびシリケートエステル）、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択される。
【００８０】
実施形態５は、実施形態１３のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上の誘電性流体のそれぞれが、Ｃ１４−Ｃ５０アルキル、ポリオレフィン、およびそれらの任意の組合せから選択される。
【００８１】
実施形態６は、実施形態１３のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上の誘電性流体のそれぞれが、鉱油、合成油、またはシリコーン油である。
【００８２】
実施形態７は、実施形態１６のいずれかに記載の熱管理流体を提供し、ここで、熱管理流体の総重量に基づいて、１つまたはそれ以上の誘電性流体が、７０重量％〜９９．９重量％、または７５重量％〜９９．９重量％、または８０重量％〜９９．９重量％、または８５重量％〜９９．９重量％、または９０重量％〜９９．９重量％、または９５重量％〜９９．９重量％、または６５重量％〜９９重量％、または７０重量％〜９９重量％、または７５重量％〜９９重量％、または８０重量％〜９９重量％、または８５重量％〜９９重量％、または９０重量％〜９９重量％、または９５重量％〜９９重量％の総量で存在する。
【００８３】
実施形態８は、実施形態１６のいずれかに記載の熱管理流体を提供し、ここで、熱管理流体の総重量に基づいて、１つまたはそれ以上の誘電性流体が、６５重量％〜９８重量％、例えば、７０重量％〜９９重量％、または７５重量％〜９８重量％、または８０重量％〜９８重量％、または８５重量％〜９８重量％、または９０重量％〜９８重量％、または９５重量％〜９８重量％、または６５重量％〜９５重量％、または７０重量％〜９５重量％、または７５重量％〜９５重量％、または８０重量％〜９５重量％、または８５重量％〜９５重量％、または９０重量％〜９５重量％の総量で存在する。
【００８４】
実施形態９は、実施形態１６のいずれかに記載の熱管理流体を提供し、ここで、熱管理流体の総重量に基づいて、１つまたはそれ以上の誘電流体が６５重量％〜９０重量％、例えば、７０重量％〜９０重量％、または７５重量％〜９０重量％、または８０重量％〜９０重量％、または８５重量％〜９０重量％、または６５重量％〜８５重量％、または７０重量％〜８５重量％、または７０重量％〜８５重量％、または７５重量％〜８５重量％、または８０重量％〜８５重量％、または６５重量％〜８０重量％、または７０重量％〜８０重量％、または７５重量％〜８０重量％の総量で存在する。
【００８５】
実施形態１０は、実施形態１〜９のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、３０℃〜１００℃、または３０℃〜９０℃、または３０℃〜８５℃、または３０℃〜８０℃、または３０℃〜７５℃、または３０℃〜７０℃の範囲の沸点を有する。
【００８６】
実施形態１１は、実施形態１〜９のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、４０℃〜１５０℃、例えば５０℃〜１５０℃、６０℃〜１５０℃、または７０℃〜１５０℃、または８０℃〜１５０℃、または９０℃〜１５０℃、または１００℃〜１５０℃、または１１０℃〜１５０℃、または４０℃〜１００℃、または５０℃〜１００℃、または６０℃〜１００℃、または７０℃〜１００℃、または８０℃〜１００℃、または４０℃〜９０℃、または５０℃〜９０℃、または６０℃〜９０℃、または４０〜８５℃、または４５〜８５℃、または５０℃〜８５℃、または６０〜８５℃、または４０〜８０℃、または４５〜８０℃、または５０〜８０℃、または６０〜８０℃、または４０〜７５℃、または４５〜７５℃、または５０〜７５℃、または６０〜７５℃、または４０〜７０℃、または４５〜７０℃、または５０〜７０℃、または６０〜７０℃、または６５〜７５℃の範囲の沸点を有する。
【００８７】
実施形態１２は、実施形態１〜９のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、３０℃〜５０℃の範囲の沸点を有する第１のハロカーボンと、８０℃〜１１０℃の範囲の沸点を有する第２のハロカーボンとを含む。
【００８８】
実施形態１３は、実施形態１〜１２のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、そのハロゲンとして、１つまたはそれ以上の塩素、フッ素および臭素を含む。
【００８９】
実施形態１４は、実施形態１〜１２のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、フルオロカーボン、クロロカーボン、およびクロロフルオロカーボンから選択される。
【００９０】
実施形態１５は、実施形態１〜１２のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、フルオロカーボンおよびクロロカーボン（例えば、ジクロロメタンなど）を含む。
【００９１】
実施形態１６は、実施形態１〜１５のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンの少なくとも１つが、クロロアルカンおよびその酸素化物（例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、および１，１，１−トリクロロエタンなど）、クロロアルケンおよびその酸素化物（例えば、ｔｒａｎｓ−１，２−ジクロロエチレンおよびｃｉｓ−１，２−ジクロロエチレンなど）、ならびにクロロ芳香族化合物から選択されるクロロカーボンである。
【００９２】
実施形態１７は、実施形態１〜１２のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれがフルオロカーボンである。
【００９３】
実施形態１８は、実施形態１〜１７のいずれかの熱管理流体を提供し、１つまたはそれ以上のハロカーボンのうちの少なくとも１つが、フルオロアルカンおよびその酸素化物（例えば、ペルフルオロペンタン、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロヘプタン、ペルフルオロシクロヘキサン、ペルフルオロメチルシクロヘキサン、２Ｈ，３Ｈ−ペルフルオロペンタン、ペルフルオロ（２−メチル−３−ペンタノン）、メチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、メトキシ−ノナフルオロブタン、エトキシ−ノナフルオロブタン、テトラデカフルオロ−２−メチルヘキサン−３−オン、およびテトラデカフルオロ−２，４−ジメチルペンタン−３−オン、３−メトキシペルフルオロ（２−メチルペンタン）、３−エトキシペルフルオロ（２−メチルペンタン）など）、フルオロアルケンおよびその酸素化物（例えば、ペルフルオロヘキセンなど）、およびフルオロ芳香族化合物（例えば、ペルフルオロベンゼンなど）から選ばれるフルオロカーボンである。
【００９４】
実施形態１９は、実施形態１〜１９のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、ＡＳＴＭ  Ｄ５６に従って測定された、測定可能な引火点を有さない、または少なくとも９０℃、例えば少なくとも９５℃、または少なくとも１００℃、または少なくとも１１０℃、または少なくとも１５０℃、またはさらには少なくとも２００℃の引火点有す。
【００９５】
実施形態２０は、実施形態１〜１９のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンが、熱管理流体の重量に基づいて、０．１重量％〜３０重量％、または０．１重量％〜２５重量％、または０．１重量％〜２０重量％、または０．１重量％〜１５重量％、または０．１重量％〜１０重量％、または０．１重量％〜５重量％、または０．１重量％〜１重量％の総量で存在する。
【００９６】
実施形態２１は、実施形態１〜１９のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、１重量％〜３５重量％、または１重量％〜３０重量％、または１重量％〜２５重量％、または１重量％〜２０重量％、または１重量％〜１５重量％、または１重量％〜１０重量％、または１重量％〜５重量％の総量で存在する。
【００９７】
実施形態２２は、実施形態１〜１９のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、２重量％〜３５重量％、または２重量％〜３０重量％、または２重量％〜２５重量％、または２重量％〜２０重量％、または２重量％〜１５重量％、または２重量％〜１０重量％、または２重量％〜５重量％の総量で存在する。
【００９８】
実施形態２３は、実施形態１〜１９の任意の熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、５重量％〜３５重量％、または５重量％〜３０重量％、または５重量％〜２５重量％、または５重量％〜２０重量％、または５重量％〜１５重量％、または５重量％〜１０重量％の総量で存在する。
【００９９】
実施形態２４は、実施形態１〜１９のいずれかに記載の熱管理流体を提供し、ここで、１つまたはそれ以上のハロカーボンが、熱管理流体の総重量に基づいて、１０重量％〜３５重量％、または１０重量％〜３０重量％、または１０重量％〜２５重量％、または１０重量％〜２０重量％、または１０重量％〜１５重量％、または１５重量％〜３５重量％、または１５重量％〜３０重量％、または１５重量％〜２５重量％、または１５重量％〜２０重量％、または２０重量％〜３５重量％、または２０重量％〜３０重量％、または２０重量％〜２５重量％の総量で存在する。
【０１００】
実施形態２５は、実施形態１〜２４のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、さらに、腐食防止剤、酸化防止剤（例えば、フェノール系およびアミン系酸化防止剤）、流動点降下剤、泡止剤、消泡剤、粘度指数調整剤、防腐剤、殺生物剤、界面活性剤、シール膨潤添加剤、およびこれらの組み合わせを、例えば、０．５重量％まで、１．０重量％まで、または５．０重量％までの量で含む。
【０１０１】
実施形態２６は、実施形態１〜２５のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、熱管理流体中の１つまたはそれ以上の誘電性流体、および１つまたはそれ以上のハロカーボンの総量は、少なくとも８０％、例えば、少なくとも８５％である。
【０１０２】
実施形態２７は、実施形態１〜２５のいずれかの熱管理流体を提供し、ここで、熱管理流体中の１つまたはそれ以上の誘電性流体および１つまたはそれ以上のハロカーボンの総量は、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９８％である。
【０１０３】
実施形態２８は、ＡＳＴＭ  Ｄ５６に従って測定して、測定可能な引火点有さないか、引火点が少なくとも９０℃、例えば少なくとも９５℃、または少なくとも１００℃、または少なくとも１１０℃、または少なくとも１５０℃、またはさらには少なくとも２００℃である実施形態１〜２７のいずれかの熱管理流体を提供しする。
【０１０４】
実施形態２９は、４０℃で１．５〜６０ｃＳｔの動粘度を有する実施形態１〜２７のいずれかの熱管理流体を提供する。
【０１０５】
実施形態３０は、
少なくとも３０℃の温度を有する表面上に実施形態１〜２９の熱管理流体を通過させ、該表面は熱源と実質的な熱連通状態にあり、熱源から表面を通って熱管理流体内の熱エネルギを吸収することを含む方法を提供する。
【０１０６】
実施形態３１は、実施形態３０の方法を提供し、ここで、熱管理流体が１つまたはそれ以上のハロカーボンの沸点を通って加熱されるときに、熱エネルギは、１つまたはそれ以上のハロカーボンを蒸発させることによって少なくとも部分的に吸収される。
【０１０７】
実施形態３２は、１つまたはそれ以上の気化したハロカーボンを凝縮させ、それらを熱管理流体に戻すことをさらに含む実施形態３１に記載の方法を提供する。
【０１０８】
実施形態３３は、実施形態３０〜３２のいずれかの方法を提供し、ここで、熱源は作動電気部品である。
【０１０９】
実施形態３４は、実施形態３３の方法を提供し、ここで、熱源は、バッテリパック、キャパシタ、インバータ、電気ケーブル配線、燃料電池、モータ、またはコンピュータである。
【０１１０】
実施形態３５は、実施形態３３または実施形態３４の方法を提供し、ここで、表面は電気部品の表面である。
【０１１１】
実施形態３６は、実施形態３０〜３５のいずれかの方法を提供し、ここで、表面は、熱源と実質的に熱連通する導管の内面である。
【０１１２】
実施形態３７は、実施形態３６による方法を提供し、ここで、導管は、電気部品を取り囲むハウジングを通過する。
【０１１３】
実施形態３８は、
ハウジングと、
ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルと、
ハウジングを通って延在し、１つまたはそれ以上の電気化学セルと実質的に熱連通する流体経路と、および
流体経路内に配置された実施形態１〜２９の熱管理流体と、
を含むバッテリパックを提供する。
【０１１４】
実施形態３９は、実施形態３８のバッテリパックを提供し、ここで、流体経路はハウジングの空洞によって少なくとも部分的に画定される。
【０１１５】
実施形態４０は、実施形態３８または実施形態３９のバッテリパックを提供し、ここで、流体経路は、ハウジング内に配置された少なくとも１つの導管によって少なくとも部分的に画定される。
【０１１６】
実施形態４１は、実施形態３８〜４０のいずれかのバッテリパックを提供し、ここで、電気化学セルはリチウムイオン電気化学セルである。
【０１１７】
実施形態４２は、実施形態３８〜４１のいずれかのバッテリパックを備える電気自動車を提供する。
【０１１８】
実施形態４３は、
熱源の周りおよび／または熱源を通って延在する流体経路と、
流体経路内を循環し、熱源によって生成された熱エネルギを吸収するように配置および構成される実施形態１〜２９の熱管理流体と、を含み、
ここで流体が流体経路、熱交換器、ポンプおよび接続ダクト内に配置される熱管理回路を提供する。
【０１１９】
実施形態４４は、実施形態４３の熱管理回路を提供し、流体経路に動作可能に接続され、流体経路内で熱管理流体を循環させるように構成されたポンプをさらに備える。
【０１２０】
実施形態４５は、実施形態４３または実施形態４４の熱管理回路を提供し、流体経路と流体連絡する熱交換器を備え、熱管理流体は、流体経路と熱交換器との間を循環して熱交換器を通る熱を消散するようにさらに構成される。
【０１２１】
実施形態４６は、実施形態４３〜４５のいずれかの熱管理回路を提供し、ここで、流体経路は、熱源の周囲のハウジングによって画定される。
【０１２２】
実施形態４７は、実施形態４３〜４６のいずれかの熱管理回路を提供し、ここで、熱源は電気コンポーネントである。
【０１２３】
実施形態４８は、実施形態４３〜４５のいずれかの熱管理回路を提供し、ここで、熱源は、複数の電気化学セルを含むバッテリであり、流体経路は、電気化学セルのうちの少なくとも２つの間を通る。
【０１２４】
当業者には、本開示の範囲から逸脱することなく、ここに記載されたプロセスおよび装置に様々な修正および変形を行うことができることが明らかであろう。したがって、本開示は、本発明のそのような修正および変形を、それらが添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内に入る限り、包含することが意図される。
【０１２５】
本明細書に記載された例および実施形態は、例示の目的のためだけのものであり、それらに照らして様々な修正または変更が当業者に示唆され、添付の特許請求の範囲の本出願の精神および範囲内に組み込まれるべきであることが理解される。本明細書に引用される全ての刊行物、特許、および特許出願は、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2021529223.tif 000002
【図２】
2021529223.tif 000003
【図３】
2021529223.tif 000004
【国際調査報告】
2021529223.tif 000005
2021529223.tif 000006
2021529223.tif 000007