(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源からの熱を伝搬し、水との間の熱交換に供する熱媒体であって、
鉱物油を主たる成分とし、
鉱物油にカーボンナノチューブを分散させたカーボンナノチューブ懸濁液の添加により、前記カーボンナノチューブが、０．３６±０．０２重量％添加された
ことを特徴とする熱媒体。
【請求項２】
熱交換に供する熱を伝搬する熱媒体により熱交換対象を加熱し又は冷却する熱交換システムであって、
請求項１に記載の熱媒体を用いる
ことを特徴とする熱交換システム。
【請求項３】
熱源からの熱を蓄え、水との間の熱交換に供する液状の蓄熱体であって、
鉱物油を主たる成分とし、
鉱物油にカーボンナノチューブを分散させたカーボンナノチューブ懸濁液の添加により、前記カーボンナノチューブが、０．３６±０．０２重量％添加された
ことを特徴とする蓄熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒体、熱交換システム、及び蓄熱体に関し、熱交換対象との間で熱交換を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱し又は冷却して、対象を目的とする温度に制御するために用いられる流体（熱媒体）がある。熱媒体は、熱源からの熱を蓄えて、この蓄えた熱（蓄熱）を利用して熱交換対象に熱を伝搬し、熱交換対象との間で熱交換を行うことで、熱交換対象を加熱し又は熱源を冷却する。このような熱媒体は、例えば、公衆浴場、温水プール等の給湯対象に温水を供給する給湯システムに用いられる。
【０００３】
熱媒体としての条件は、温度調整の観点から、適切な圧力下での使用が可能であること、熱容量や伝熱係数が大きいこと、装置等への腐食性がないこと、爆発の危険性がないこと、安価であること、無毒であること等が指摘されている。
【０００４】
水以外の流体を熱媒体（特に、鉱物油を主たる成分とする熱媒体）として使用する、いわゆる油浴において、１００〔℃〕以上の高温条件下で使用する場合には、熱媒体として熱伝導率が高くて高効率であり、高沸点であることが求められている。
【０００５】
このような油浴においては、熱媒体に添加剤を添加することで、熱媒体の性能を向上させることが行われている。
【０００６】
現在市販されている油浴用の熱媒体は、熱伝導率が約０．２２〔Ｗ／ｍＫ〕程度のものが多く、添加剤を添加することで、熱伝導率が高い高性能な熱媒体を開発できる可能性がある。
【０００７】
高性能な熱媒体を開発するためには、例えば、適切な熱媒体の選択、熱媒体に添加する添加剤の選択、熱媒体中の添加剤の沈降抑制による均一状態の保持、熱媒体の適正な粘度調整、高温条件下での熱酸化による熱媒体の劣化防止等が重要な要素となっている。
【０００８】
現在、熱伝導率の高い熱媒体を得るための手法としては、一般的には、無機系又は有機系の高熱伝導率材料（熱伝導性フィラー）を添加剤として大量に添加する手法が主流となっている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２４４４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、無機系の高熱伝導率材料（熱伝導性フィラー）を添加剤として使用した場合には、添加剤の比重が概ね２以上となってしまうために、熱媒体中における添加剤の沈降性が増加してしまう点、高い熱伝導率の発現のためには添加剤を大量に添加することが必要である点、添加剤の大量添加により熱媒体の粘度が増加してしまう点等のデメリットがあり、解決すべき課題が極めて多いという現状がある。
【００１１】
そのため、添加剤の微量添加、長期間使用した際の熱媒体の熱酸化劣化・粘度変化の安定性（長期の形態安定性）、熱媒体の低粘性の維持、高温度条件下での安定性等を考慮に入れた熱媒体の開発が可能となれば、熱媒体としての利用は、大幅に増加することが期待できる。
【００１２】
本発明は、以上の点を考慮したもので、添加剤の添加量が少なく、長期の形態安定性が高く、粘性が低く、さらに高温条件下での高い安定性を保持することができる熱媒体、熱交換システム及び蓄熱体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため請求項１の発明は、熱媒体に適用して、熱源からの熱を伝搬し、水との間の熱交換に供する熱媒体であって、鉱物油を主たる成分とし、カーボンナノチューブが添加される。さらにカーボンナノチューブが、カーボンナノチューブ懸濁液として添加され、カーボンナノチューブの熱媒体中の濃度は、０．３６±０．０２〔重量％〕に設定される。
【００１６】
また、請求項２の発明は、熱交換に供する熱を伝搬する熱媒体により熱交換対象を加熱し又は冷却する熱交換システムであって、請求項１に記載の熱媒体が用いられる。
【００１８】
また、請求項３の発明は、蓄熱体に適用して、熱源からの熱を蓄え、水との間の熱交換に供する液状の蓄熱体であって、カーボンナノチューブが添加されている。さらにカーボンナノチューブが、カーボンナノチューブ懸濁液として添加され、カーボンナノチューブの熱媒体中の濃度は、０．３６±０．０２〔重量％〕に設定される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、添加剤の添加量が少なく、長期の形態安定性が高く、粘性が低く、さらに高温条件下においても高い安定性を保持することができる熱媒体、熱媒体用添加剤、熱交換システム及び蓄熱体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の給湯システムの概要を示す図である。
【図２】熱媒体の顕微鏡写真である。
【図３】熱媒体の各種特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳述する。
【００２２】
図１は、本発明の給湯システム１（熱交換システム）の概要を示す図である。
この給湯システム１は、例えば、システムの外部から供給された水等の液体（熱交換対象）を加熱して、公衆浴場や温水プール等の給湯対象２に温水を供給する。
【００２３】
この給湯システム１では、熱源により加熱された熱媒体の蓄熱を利用して、水を加熱して所望の温度の温水を作り出すことができる。このため、この給湯システム１では、熱媒体の熱を水に伝搬させて、熱媒体と水との間で熱交換を行う。この給湯システムでは、熱交換を終えた熱媒体に再び蓄熱させ、再度の熱交換に供することができるように、熱媒体をシステム内に循環させて加熱と熱の伝搬を繰り返すように構成される。
【００２４】
このような給湯システム１は、外部から水が供給されると共に、給湯対象２に温水を供給可能に給湯対象２と接続されており、オイルバス１１と、熱交換器１２と、貯湯タンク１３と、制御装置１４とを備える。
【００２５】
オイルバス１１は、熱媒体を加熱可能であると共に、貯留可能なタンクであり、熱媒体を加熱するための熱源となるヒータを有する。このオイルバス１１により、ヒータからの熱が熱媒体に蓄熱される。
【００２６】
また、このオイルバス１１は、熱交換器１２とパイプを介して接続されており、ポンプ等を利用して、熱媒体を熱交換器１２へ送り出すことができるように構成される。なお、ヒータによる熱媒体の加熱には、例えば、割安な深夜電力を適用することにより、安価に運用可能な給湯システムを提供することができる。
【００２７】
熱交換器１２は、内部に熱媒体を貯留可能であり、オイルバス１１から送られてきた熱媒体の蓄熱を利用して、温水を作り出すことができるように構成される。このため、熱交換器１２では、外部から供給される水に熱を伝搬し、水と熱媒体との間で熱交換を行うように構成される。この熱交換器１２には、外部から水を供給するパイプが熱交換器１２内を通過しており、このパイプを介して水が熱交換器１２内の熱媒体と接することにより熱交換が行われる。
【００２８】
また、この熱交換器１２は、オイルバス１１とパイプを介して接続されており、内部の熱媒体をポンプ等によりオイルバス１１に送り出すことができるように構成される。
本給湯システム１においては、上述したようにオイルバス１１と熱交換器１２とを互いにパイプで接続して、熱媒体をオイルバス１１−熱交換器１２間で循環させるように構成される。このように構成することで、熱媒体の加熱と熱交換による熱の伝搬が交互に行われ、熱媒体を長期間使用することができるようになる。
【００２９】
貯湯タンク１３は、熱交換器１２により作り出された温水を貯留・保温可能なタンクであると共に、給湯対象２へ貯留した温水を供給可能に構成される。この貯湯タンク１３は、外部から熱交換器１２に引き込まれて熱交換器１２内を通過したパイプと接続されると共に、給湯対象２とパイプで接続される。この貯湯タンク１２により、熱交換器１２で作り出された温水が一旦貯留され、給湯対象２に所望の温度の温水を適宜のタイミングで供給することができる。
【００３０】
本給湯システム１においては、この貯湯タンク１３により、例えば、深夜電力を利用して温水を作り出した後に、公衆浴場や温水プール等の給湯対象２の運用時間に温水を供給することができる。
【００３１】
制御装置１４は、オイルバス１１及び熱交換器１２の各種機材に接続され、オイルバス１１及び熱交換器１２を制御する。詳細には、オイルバス１１の熱媒体の温度を調整するためにヒータの制御を行い、オイルバス１１−熱交換器１２間の熱媒体の循環を制御するためにポンプの制御を行なう。
【００３２】
以上のように構成される給湯システム１においては、加熱対象との熱交換に用いられる熱媒体を高性能なものにすることが、コストやシステムの運用等の面から求められている。
【００３３】
以下、本実施形態において、給湯システム１に用いられる熱媒体について説明する。
この熱媒体は、発明者の鋭意検討により、従来に比して、高性能な熱媒体（添加剤の添加量が少なく、長期の形態安定性が高く、粘性が低く、さらに高温条件下での高い安定性を保持することができる熱媒体）が得られることが見出されたものである。
【００３４】
熱媒体とは、熱源からの熱を蓄熱可能な流体により構成され、本実施形態においては、鉱物油（例えば、石油炭化系水素）を主な成分とするＪＯＭＯ社製の商品名：サーモゾール６８を用いる。
【００３５】
また、熱媒体は、添加剤を添加したものを用いる。添加剤としては、熱伝導性フィラーであるカーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ、略称ＣＮＴ）を用いる。このカーボンナノチューブとは、炭素によって作られる六員環ネットワーク（グラフェンシート）が単層あるいは多層の同軸管状になった物質である。
【００３６】
また、このカーボンナノチューブは、種々の方法により作製可能であり、例えば、黒鉛電極をアーク放電で蒸発させて作製するアーク法、金属媒体を混ぜた黒鉛にレーザを当てて作製するレーザーアブレーション法、触媒金属と炭化水素を熱分解して作製する化学気相蒸着（ＣＶＤ法）等の方法により作製可能である。
【００３７】
本実施形態において、カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ懸濁液として提供される。このカーボンナノチューブ懸濁液は、所定の液体（本実施形態においては、サーモゾール６８）中にカーボンナノチューブを分散させて、液体におけるカーボンナノチューブの含有量が５％になるように設定したものを用いる。なお、本実施形態においては、熱媒体中での分散性及び粘度低下のために、カーボンナノチューブに公知の表面処理を実施し、又は公知の分散剤（各種界面活性剤、カップリング剤等）を混合している。なお、分散剤として使用する界面活性剤（カップリング剤）は、例えば、シラン系カップリング剤を用いることができ、代表的なものとしてシリコン系（信越シリコーン社製、商品名：ＫＢＭ−５０３）を用いることができる。
【００３８】
このように構成されるカーボンナノチューブの熱媒体への添加量は、熱媒体中のカーボンナノチューブの濃度が少なくとも、約０．３〔重量％〕程度以上とし、最適には、０．３６±０．０２〔重量％〕に調製したものが用いられる。なお、熱媒体へのカーボンナノチューブの添加量は、発明者の鋭意検討により見出されたものであり、添加の効果が発揮される約０．３〔重量％〕程度のカーボンナノチューブの熱媒体中の濃度が下限値となり、添加量等を考慮した上で高い性能を発揮する０．３６±０．０２〔重量％〕のカーボンナノチューブの熱媒体中の濃度が最適値となる。
【００３９】
また、発明者は、さらに、熱媒体の粘度は７０〔℃〕で最適となることを見出し、最適効率温度は、９０〜１２０〔℃〕となることも見出している。
【００４０】
次に、上述した値を決定するに当たり行われた種々の試験について説明する。
図２は、熱媒体の顕微鏡写真であり、（ａ）はカーボンナノチューブを添加した熱媒体の顕微鏡写真、（ｂ）はカーボンファイバー（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ、略称ＣＦ）を添加した熱媒体の顕微鏡写真である。この写真によれば、添加剤を添加した熱媒体における熱伝導性フィラーの凝集具合が判明する。また、この写真では、図２（ａ）に示すカーボンナノチューブを添加した熱媒体との比較のためにカーボンファイバーを添加した熱媒体を図２（ｂ）に示した。
【００４１】
なお、図２（ａ）に示すカーボンナノチューブ懸濁液を添加した熱媒体においては、熱媒体には、ＪＯＭＯ製の商品名：サーモゾール６８を用い、熱媒体に添加する添加剤には、カーボンナノチューブの濃度が５％である親油性カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）懸濁液を用いた。
【００４２】
また、図２（ｂ）に示すカーボンファイバー懸濁液を添加した熱媒体においては、熱媒体には、ＪＯＭＯ製の商品名：サーモゾール６８を用い、熱媒体に添加する添加剤には、カーボンファイバーの濃度が５％であるカーボンファイバー（ＣＦ）懸濁液を用いた。なお、本熱媒体において、ＪＯＭＯ製の商品名：サーモゾール６８を用いた理由は、常用使用温度７０〔℃〕以上であり、低コスト、安定供給、低粘度、及び高引火点の観点からである。
【００４３】
添加剤としてカーボンナノチューブ懸濁液を添加した熱媒体では、図２（ａ）に示すように、熱媒体中のカーボンナノチューブは、長さが約０．５〜１〔μｍ〕程度であり、径が約０．１〔μｍ〕程度以下の形状を有しており、熱媒体中に均一に分散している部分と、カーボンナノチューブが凝集している部分とが混在していた。
【００４４】
一方、添加剤としてカーボンファイバー懸濁液を添加した熱媒体では、図２（ｂ）に示すように、熱媒体中のカーボンファイバーは、長さが約１００〜２００〔μｍ〕程度であり、径が約１０〔μｍ〕程度の形状を有しており、添加剤としてカーボンナノチューブ懸濁液を添加した熱媒体に比べると、カーボンファイバーの凝集が少なかった。
【００４５】
カーボンナノチューブ懸濁液を添加剤として用いた熱媒体の温度特性を把握するために行った各試験について説明する。なお、本試験においては、カーボンナノチューブ懸濁液を添加剤として用いた熱媒体との比較対象として、無添加の熱媒体と、カーボンファイバー懸濁液を添加剤として添加した熱媒体を用いた。
【００４６】
本試験は、異なる懸濁液の濃度に設定された熱媒体について、表面が所定の温度に設定されたホットプレート上に、試験容器を設置して、逐次ホットプレートの表面温度を上昇させたときの熱媒体の温度を測定することにより行った。
【００４７】
また、熱媒体が所定の温度帯になったときに、熱媒体の粘度を測定した。
熱媒体の粘度の測定は、熱媒体の落下の時間から測定することにより行った。具体的には、所定の温度帯になったときに、熱媒体を採取し、粘度計（アネスト岩田製の商品名：イワタカップＮＫ２）により行った。本試験においては、熱媒体の温度が１０〔℃〕上昇する度に粘度測定を行った。なお、本試験では、試験中の熱媒体の温度分布の差異を少なくするため、熱媒体の攪拌を随時行った。
【００４８】
本試験に供したホットプレートは、アズワン社製の商品名：ＥＨＰ２５０を用いた。本試験に供した試験容器は、ＳＵＳ材であり、φ７４〔ｍｍ〕×高さ８０〔ｍｍ〕であり、試料容積２５０〔ｍｌ〕を用いた。また、試験容器は、容器周辺を耐熱温度３００〔℃〕の断熱材で保温処理したものを用いた。
【００４９】
本試験に供した熱媒体は、懸濁液の濃度が０．２５〜０．６〔重量％〕の間の濃度に設定されたものを複数用いた。
熱媒体としては、サーモゾール６８を用い、カーボンナノチューブを予め混合し、攪拌したものを用いた。ホットプレートは、表面温度２００〔℃〕（詳細には、プレート表面の温度分布２００±１〔℃〕以下）に設定したものを用いた。温度データは、試験容器内に設置したセンサから入手した温度データをデータロガーに記録した。
【００５０】
図３（ａ）は、各熱媒体の温度状況における粘度特性を示す図である。この図面によれば、熱媒体の所定の温度帯での粘度が判明する。
なお、図３（ａ）に示す本試験結果は、標準化の観点から、イワタカップＮＫ２により測定した値をフォード式粘度方式（フォードカップＮｏ．４）の値に換算したものを示した。また、図中において、「樹脂」とは、無添加の熱媒体を示し、「ＣＦ２重量％」とは、カーボンファイバーの懸濁液を、２〔重量％〕の割合になるように調製した熱媒体を示し、「ＣＮＴ２重量％」とは、カーボンナノチューブの懸濁液を、２〔重量％〕の割合になるように調製した熱媒体を示す。
【００５１】
カーボンナノチューブやカーボンファイバー等の熱伝導性フィラーを添加剤と使用する熱媒体（サーモゾール６８）では、添加剤の添加により、熱媒体中の熱伝導性フィラーの凝集構造に起因して分散不良となり、熱媒体中での熱伝導性フィラーの分散性の低下や粘度低下につながるために、一般的に、公知の表面処理を実施し、又は公知の分散剤が混合されている。
【００５２】
カーボンファイバーの懸濁液を添加した熱媒体では、温度が２０〔℃〕のとき粘度が１４４ｓｅｃとなり、無添加の熱媒体の粘度１２０ｓｅｃと比較して、粘度は高いが、温度が上昇するにつれてカーボンファイバーのアスペクト比（縦横比）の効果は急速に減少した。
【００５３】
一方、カーボンナノチューブの懸濁液を添加した熱媒体では、温度が３０〔℃〕のとき粘度が５５ｓｅｃとなり、無添加の熱媒体の粘度７５ｓｅｃと比較して、３０％程度の大幅な低下が見られた。
【００５４】
測定した全ての温度帯を通して、カーボンナノチューブの懸濁液を添加した熱媒体は、無添加の熱媒体より粘度が低いという傾向が見られた。
【００５５】
カーボンナノチューブは、粒径が極めて小さいために液体に混合すると粘度上昇が起こり、熱媒体としての効能は消失してしまう。しかし、上述したような傾向となったのは、要因として、カーボンナノチューブの懸濁液を添加した熱媒体は、表面処理や分散剤の添加により生じるカーボンナノチューブの保護層の存在による効果であると考えられる。しかし、熱媒体の温度が６０〔℃〕以上になると、カーボンナノチューブの懸濁液を添加した熱媒体と無添加の熱媒体との違いは明確に見られなかった。熱媒体の温度が高温になるにつれて、熱媒体（サーモゾール６８）自体の粘度低下が起こるために、添加剤の添加量が少量であることによりカーボンナノチューブの形状効果が認められず複合系（混合系）の特性に多大な影響を与えなかったものと推察される。
【００５６】
図３（ｂ）は、無添加の熱媒体とカーボンナノチューブを添加した熱媒体における加熱時間における温度変化を示す図である。この図によれば、所定の濃度のカーボンナノチューブの懸濁液を添加した熱媒体の時間の経過による温度変化が判明する。本図においては、０．２５〜０．６〔重量％〕の間の濃度で調製したカーボンナノチューブの懸濁液を添加した熱媒体のうち、０．３３〔重量％〕、０．３６〔重量％〕、０．３８〔重量％〕及び０．６〔重量％〕の濃度で調製したカーボンナノチューブの懸濁液を添加した熱媒体を示す。また、カーボンナノチューブの懸濁液を添加した熱媒体と比較をするために無添加の熱媒体を示す。なお、熱媒体の加熱時間における温度の値は、本明細書においては検証実数値を記載し、図３（ｂ）においては検証実数値に基づく補正値を記載する。
【００５７】
無添加の熱媒体では、加熱時間が７ｍｉｎのときには温度が５６〔℃〕となり、加熱時間が１２ｍｉｎのときには温度が７４〔℃〕となり、加熱時間が２０ｍｉｎのときに温度が最高で９４〔℃〕にまで上昇した。
【００５８】
一方、加熱時間が７ｍｉｎのときには、０．３３〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が６７〔℃〕となり、０．３６〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が７８〔℃〕となり、０．３８〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が８４〔℃〕となり、０．６〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が１００〔℃〕となる。
【００５９】
また、加熱時間が１２ｍｉｎのときには、０．３３〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が９５〔℃〕となり、０．３６〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が１０７〔℃〕となり、０．３８〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が１０７〔℃〕となり、０．６〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が１３５〔℃〕となる。
【００６０】
また、加熱時間が２０ｍｉｎのときには、０．３３〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が１２６〔℃〕となり、０．３６〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が１３３〔℃〕となり、０．３８〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が１３９〔℃〕となり、０．６〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体では、温度が１５６〔℃〕となる。
【００６１】
カーボンナノチューブを添加した熱媒体の添加量依存性では、０．３８〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体が温度上昇や粘度特性の点から総合的に考えた場合には、良好であった。このように、熱媒体に０．３８〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加することにより、無添加の熱媒体と比較して、加熱時間２０ｍｉｎにおいて、約４５〔℃〕程度の大幅な温度上昇が確認された。
【００６２】
図３（ｃ）は、カーボンナノチューブを添加した熱媒体とカーボンファイバーを添加した熱媒体における各熱媒体の加熱時間における温度変化を示す図である。この図によれば、カーボンナノチューブ添加した熱媒体とカーボンファイバーを添加した熱媒体との温度上昇の違いが判明する。なおこの図３（ｃ）において、斜めに傾いた白抜きの四角形により示す特性は、カーボンナノチューブの添加による特性であり、斜めに傾いた黒塗りの四角形により示す特性は、カーボンファイバーの添加による特性である。
【００６３】
カーボンファイバーを添加した熱媒体においては、図２（ｂ）に示すように、カーボンファイバーのアスペクト比（縦横比）が大きいため、相互にカーボンファイバーが接触した構造を形成しており、カーボンファイバー間での熱伝導性は大幅に向上することが認められる。
【００６４】
一方、カーボンナノチューブを添加した熱媒体においては、図２（ａ）に示すように、一部でカーボンナノチューブの凝集した凝集塊の存在が見られるが、全体的にはカーボンナノチューブ同士の接触は定かではない。しかし、図３（ｃ）に示すように、両者の大きな温度の違いは、見られなかった。これは、カーボンナノチューブがナノ化するにつれて、単位重量当たりの比表面積が増加し、熱媒体との接触面積が増加することにより、カーボンナノチューブ同士の接触が定かではないにも係わらず、熱媒体の温度上昇がカーボンファイバーを添加した熱媒体に近いものとなったものと考えられる。
【００６５】
熱媒体としての特性評価の観点から、重要な要因と思われるため、カーボンナノチューブを添加した熱媒体の分散性について説明する。
【００６６】
分散性の評価要素としては、例えば、長時間使用した際の熱媒体の形態安定性（熱酸化劣化、粘度変化）、カーボンナノチューブの凝集性、カーボンナノチューブの沈降性等が対象となる。
【００６７】
ここでは、長時間の使用に耐えうる熱媒体における添加剤の沈降性を評価するため、長期間放置したときの０．３５〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体のカーボンナノチューブの沈降現象や粘度特性についての評価を加えた。沈降現象については、０．３５〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体を試験管に採取して、試験管を振盪させて、熱媒体を攪拌した後で、３０日間静置させてから、沈殿物の有無を確認した。ここでは、静置後のカーボンナノチューブを添加した熱媒体の沈殿物の存在は若干見られたが、適度の攪拌を行うことにより、沈殿物は溶解して沈降現象は改善された。
【００６８】
この試験により、０．３６〔重量％〕のカーボンナノチューブを添加した熱媒体が最も高い値を示したことから、カーボンナノチューブの添加量は、０．３６〔重量％〕の濃度が、添加量や熱伝導率等を考慮した結果、最適であることが判明した。
【００６９】
以上の試験結果から、カーボンナノチューブを添加した熱媒体は、無添加の熱媒体に比べて、４０〔％〕以上温度が高くなり、熱伝導率が高くなることを見出した。なお、温度は、加熱温度、面積、液量を一定として、時間経過を一定条件で変化させて、総面積における蓄積エネルギー量を計算した値に基づいて比較を行った。
【００７０】
また、カーボンナノチューブを添加した熱媒体の中でも、濃度が０．３６〔重量％〕が最適であることを見出した。また、使用する熱媒体の総重量（ｇ）を精密に計測して、添加量の誤差を算出した。添加量の誤差は、±０．０２〔重量％〕である。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態では、カーボンナノチューブを添加した熱媒体を用いるために、従来の熱媒体よりも、長期の形態安定性が高く、粘性が低く、さらに高温度条件下においても高い安定性を保持することができる。
【００７２】
また、カーボンナノチューブの熱媒体中の濃度を約０．３〔重量％〕程度以上のものを使用することでカーボンナノチューブの性能を発揮させることができる。
【００７３】
さらに、カーボンナノチューブの熱媒体中の濃度を０．３６±０．０２〔重量％〕とすることで、より高性能な熱媒体を得ることができる。
【００７４】
なお、上述の実施の形態においては、水等の加熱対象を加熱する給湯システム１の場合について述べたが、本発明はこれに限られず、熱媒体と熱交換を行う対象との間で熱交換を行うものであれば良く、例えば、熱交換を行って対象を冷却したり、保温したりするものに適用しても良い。
【００７５】
また、上述の実施の形態においては、熱媒体としてＪＯＭＯ社製のサーモゾール６８について述べたが、本発明はこれに限られず、種々の鉱物油系の熱媒体であれば良く、例えば、ＥＮＥＯＳ社製のハイサーム、ＩＤＥＭＩＴＳＵ社製のダフニーアルファサーモ、ＣＯＳＭＯ社製のコスモサーモ、ＳＨＥＬＬ社製のシェルサーミヤオイル等の鉱物油系の熱媒体を用いても良い。
【００７７】
また、本実施形態におけるカーボナノチューブを添加した熱媒体は、例えば、放熱性能の向上を目的として、エンジンのシリンダーヘッド、ベアリング、ギヤ油等に用いる車両用潤滑油や船舶用潤滑油や汎用工作機械潤滑油、切削加工用潤滑油等の工業用潤滑油、冷却油、原子炉冷却液、火力発電用冷却液等に応用することができる。
また、本実施形態におけるカーボナノチューブを添加した熱媒体は、例えば、熱源としての熱伝導率の向上を目的として、給湯用又は熱交換器用熱媒体、繊維工業の溶融紡糸、撚り機等の温調、合成樹脂工業のゴム、ペイント、タール加工等の温調、石油精製時のプラントの温調、化学工業等において蒸留・濃縮・乾燥等を行うための化学反応装置の温調やアスファルトプラントのアスファルトの間接加熱に応用することができる。
【００７８】
また、上述の実施の形態においては、カーボンナノチューブを熱媒体に添加した場合について述べたが、熱性能の改善効果はこれに限られず、熱源からの熱を利用して蓄熱する蓄熱体に添加することができ、高伝導性や低粘度等の特性を有する高性能な蓄熱体を作り出すことができる。
【００７９】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態を種々に組み合わせ、さらには上述の実施の形態に種々に変形を加えた形態とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、例えば、熱源からの熱を熱媒体に蓄熱し、この蓄熱を利用して水に熱を伝搬して、熱交換を行うことにより作り出された温水を公衆浴場や温水プール等の給湯対象に供給する給湯システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・・給湯システム（熱交換システム）、２・・・・給湯対象、１１・・・・オイルバス、１２・・・・熱交換器、１３・・・・貯湯タンク、１４・・・・制御装置
【要約】
【課題】添加剤の含有量が少なく、長期の形態安定性が高く、粘性が低く、さらに高温条件下においても高い安定性を保持することができる熱媒体を提供すること。
【解決手段】熱源からの熱を伝搬する熱媒体であって、鉱物油を主たる成分とし、カーボンナノチューブを添加したことを特徴とし、カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ懸濁液として添加され、カーボンナノチューブの熱媒体中の濃度は、０．３重量％以上に設定される。
【選択図】図２【図１】
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【図３】
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【図２】
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