JP2008201834A

JP2008201834A - 熱輸送流体

Info

Publication number: JP2008201834A
Application number: JP2007036376A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Morita; 善幸森田; Ayako Omori; 彩子大森; Masanori Tomita; 正憲富田; Masaru Ishibashi; 勝石橋; Takashi Yanagisawa; 隆柳澤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; GSI Creos Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; GSI Creos Corp
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2008-09-04
Also published as: US20080197318A1; US7632422B2

Abstract

【課題】カーボンナノチューブの分散性を向上させ、これにより、動粘度の増加を抑制しつつ熱伝導率を高めることができる熱輸送流体を提供する。
【解決手段】ベース液中に、長さ方向に対する側面に表面官能基を備えたカーボンナノチューブと、分散剤とを添加することにより、カーボンナノチューブを安定して分散させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器内に充填する熱輸送流体に係り、特に、水やエチレングリコールなどに代表される熱輸送流体のベース液体中にカーボンナノチューブを安定分散させることにより、液体の動粘度増加を伴わず大幅に熱伝導率を向上させる技術に関するものである。

熱輸送流体の熱伝導率を向上させる手段として、粒子径がナノメートルオーダーの金属系ナノ粒子を混合する技術が従来より提案されてきている（例えば、非特許文献１参照。）。この金属系ナノ粒子を添加した液体は、ベースとなる液体に、直径１００ｎｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３などの金属酸化物粒子と分散安定性を保持するための例えばドデシル硫酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウムなどの界面活性剤を添加して構成される。

しかしながら、金属系ナノ粒子を用いて液体の熱伝導率を向上させるには、１〜１０重量％以上の多量の金属系ナノ粒子を添加することが必要であり、そのような多量の金属系ナノ粒子を添加すると、熱伝導率は向上するが液体の動粘度が大幅に増加してしまうという問題を有している。このような液体の動粘度増加は、流体を循環させるポンプ動力の増大や、流体が流通する際の管内抵抗の増加により、熱交換効率（放熱量）が低下する等の実用上の不具合を生じ、本来の目的であった液体の熱伝導率向上を阻害し、思うように熱交換効率（放熱量）を向上することができない。

そこで、上記と同等の液体で金属系ナノ粒子の代わりに可溶化処理を施したカーボンナノチューブを分散した液体も種々提案されている。具体的には、酸処理工程でカーボンナノチューブに表面処理を行うことによって液体中での分散を可能にする技術が開示されている（例えば、特許文献１〜５参照。）。

しかしながら、このような従来技術では、酸処理工程でカーボンナノチューブに表面処理を行うため、少量のカーボンナノチューブを液体中に添加してもｐＨが５〜６まで低下し、腐食性の高い液体になり、冷却液としてのシステムの耐酸対策や管理が必要になってしまうという問題があった。

また、他の方法として、アミノ基を有する塩基型ポリマー、あるいは含フッ素ポリマーを分散剤として用いて可溶化を行う技術が開示されている（例えば、特許文献６参照。）。

しかしながら、この技術では、熱輸送流体中には流路を構成する配管系金属部品の腐食抑制を目的として各種の防錆剤が添加されているため、分散剤と防錆剤が化学反応を起こし、沈殿や分離、浮遊物の生成、変性などを起こすという問題点があった。さらに、これらのポリマーは、２００℃以下で分解や燃焼が起こるため、熱輸送媒体としての用途を想定すると、耐熱性に乏しいという問題を有している。

Ｊ．ＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒ１２１、ｐｐ．２８０−２８９（１９９９）特開２００３−９５６２４号公報特開２００３−３００７１５号公報特開２００３−３００７１６号公報特開２００４−１６８５７０号公報特開２００４−２１６５１６号公報特開２００４−２６１７１３号公報

したがって、本発明は、カーボンナノチューブの分散性を向上させ、これにより、動粘度の増加を抑制しつつ熱伝導率を高めることができる熱輸送流体を提供することを目的としている。

本発明者等は、熱輸送流体に好適に用いられるカーボンナノチューブについて鋭意研究した結果、長さ方向の端部のみならず長さ方向に対する側面に表面官能基を有するカーボンナノチューブを用いることにより、上記の表面官能基に由来する表面電荷による自己分散性が加えられて、ベース液中において優れた分散性が発揮されることを見出した。

本発明の熱輸送流体は、上記知見に基づいてなされたものであり、ベース液中に、長さ方向に対する側面に表面官能基を備えたカーボンナノチューブと、分散剤とを添加したことを特徴としている。なお、本発明における表面官能基とは、水素、水酸基、カルボキシル基、メチル基、メチレン基等をいうものとする。

本発明によれば、ベース液中での分散性に優れたカーボンナノチューブを用いることにより、表面官能基に由来する表面電荷による自己分散性が加えられるため、分散剤の添加量を低減することができ、大幅な動粘度の増加を伴うことなく熱伝導率を向上させることができる。したがって、本発明の熱輸送流体によれば、高効率な熱交換および熱輸送が可能となる。

本発明の熱輸送流体は、ベース液、特定のカーボンナノチューブ、及び分散剤により構成されたものであるが、以下、それぞれの構成要素について説明する。

本発明におけるベース液としては、Ｈ_２Ｏ；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、プロパノールなどのアルコール類；エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類及びこれらの混合物を使用することができる。

また、本発明におけるカーボンナノチューブは、長さ方向に対する側面に表面官能基を有することが必須であり、このような特定のカーボンナノチューブとしては、カップ積層型カーボンナノチューブ（Cup Stack Carbon Nanotubes）（商品名：カルベール、（株）ＧＳＩクレオス社製）などが挙げられる。このカップ積層型カーボンナノチューブは、超微粒子の金属触媒を核として炭化水素を気相成長させることによって得られるカーボンナノチューブの一種であり、一般的な同心円状のグラファイト層から構成されるカーボンナノチューブとは異なり、図１（ａ）に示したように、図１（ｂ）に示されたカップ状のグラファイト層を積み重ねた形状をしている。なお、図１（ｂ）に示されたカップ状グラファイト層は、底の部分が空いているものだけでなく、閉じているものであってもよい。そして、このカップ状グラファイト層は、カップのフチ部では、図１（ｃ）に示すように表面官能基が備えられており、一方、カップの側面では、図１（ｄ）に示すように表面官能気を有していないグラファイト層が形成されている。そのため、図１（ａ）に示した構成に積層された場合、表面全域が、グラファイト積層構造の端部に相当し、従来技術における化学修飾を表面全域に施したカーボンナノチューブと同様の構成を有することとなる。したがって、カップ積層型カーボンナノチューブは、ベース液に分散しやすく、また、表面官能基に由来する弱電荷を帯びていることから、凝集を防止することができるといった効果を有している。なお、ベース液中での分散性をより向上させるために、その表面を化学修飾してもよい。

これに対し、一般的な同心円状グラファイト層から構成されるカーボンナノチューブでは、チューブ端部にグラファイト層端部の官能基が露出しているのみであり、チューブ側面は全て化学的に不活性なグラファイト構造のため、ベース液中に分散させるためには従来技術のようにチューブ側面の強酸処理による部分的な官能基化や、ポリマーラッピングなどが必要であった。

また、本発明における特定のカーボンナノチューブとしては、図２（ａ）に示したような円筒状の一般的なカーボンナノチューブを斜めに切断したようなカーボンナノチューブや、図２（ｂ）に示したような円筒状の一般的なカーボンナノチューブを縦に切断したようなカーボンナノチューブ等であってもよい。これらの構成によれば、切断面に相当する部分に表面官能基を備えることができ、上記のカップ積層型カーボンナノチューブと同様に、ベース液中での分散性を向上することができる。なお、ベース液中での分散性をより向上させるために、その表面を化学修飾してもよい。

さらに、本発明における分散剤としては、デキストリン、シクロデキストリン、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、カルボキシメチルセルロースなどのセルロースエーテル；セルロースアセテートフタレートなどのセルロースエステル；セルロースエーテルエステル、メトキシ化ペクチン、カルボキシメチル化デンプン、キトサン等が挙げられ、これらの中でも、カルボキシメチルセルロースが好ましく、このナトリウム塩がさらに好ましい。また、本発明に用いる分散剤は、耐熱性が２５０℃以上であることが好ましい。

本発明においては、特定のカーボンナノチューブの含有量が０．１〜１５重量％であり、分散剤の含有量が０．１〜１０重量％であることが好ましい。熱伝導率の向上効果を得るとともに動粘度の増加を低く抑えるためには、特定のカーボンナノチューブの含有量は少なくとも０．１重量％は必要である。一方、特定のカーボンナノチューブの含有量が多すぎると動粘度が増加することによる弊害が生じるため、特定のカーボンナノチューブの含有量は１５重量％以下であることが望ましい。また、このカーボンナノチューブを好適に分散させるためには、分散剤の含有量が少なくとも０．１重量％は必要である。一方、分散剤の含有量が多すぎると動粘度が増加することによる弊害が生じるため、分散剤の含有量は１０重量％以下であることが好ましい。

本発明の熱輸送流体は、２５℃での動粘度が２０ｍｍ^２／ｓｅｃ以下であり、４０℃での動粘度が１０ｍｍ^２／ｓｅｃ以下であることが好ましく、２５℃での動粘度が０．９〜２０ｍｍ^２／ｓｅｃであり、４０℃での動粘度が０．５〜１０ｍｍ^２／ｓｅｃであることがより好ましい。動粘度がこの範囲であると、循環手段の消費エネルギーを抑制することができ、また、熱伝達効率を向上させることができる。

本発明の熱輸送流体には、防錆剤を添加することができる。この防錆剤としては、オルトリン酸、ピロリン酸、ヘキサメタリン酸、トリポリリン酸などのリン酸および／またはその塩を挙げることができ、塩としてはＮａ塩、Ｋ塩が好ましい（以下、同様）。また、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、２−エチルヘキサン酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン酸、ドデカンニ酸などの脂肪族カルボン酸およびまたはその塩、安息香酸、トルイル酸、パラターシャリーブチル安息香酸、フタル酸、パラメトキシ安息香酸、ケイ皮酸などの芳香族カルボン酸およびまたはその塩、ベンゾトリアゾール、メルベンゾトリアゾール、シクロベンゾトリアゾール、４−フェニル−１，２，３−トリアゾールなどのトリアゾール類、メルカプトベンゾチアゾールなどのチアゾール類、メタ珪酸、水ガラス（Ｎａ_２Ｏ／ＸＳｉＯ_３、Ｘ＝０．５〜３．３）などの珪酸塩、硝酸Ｎａ、硝酸Ｋなどの硝酸塩、亜硝酸Ｎａ、亜硝酸Ｋなどの亜硝酸塩、四ホウ酸Ｎａ、四ホウ酸Ｋなどのホウ酸塩、モリブデン酸Ｎａ、モリブデン酸Ｋ、モリブデン酸アンモニウムなどのモリブデン酸塩、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのアミン塩を挙げることができる。

本発明の熱輸送流体は、公知の方法、具体的には、特定のカーボンナノチューブ及び分散剤を添加したベース液に対して、マグネチックスターラー等を用いて攪拌することにより、特定のカーボンナノチューブをベース液中に分散させることができるが、下記の方法を用いるとより分散性を良好にすることができる。この熱輸送流体の製造方法は、特定のカーボンナノチューブと分散剤とを添加したベース液の一部を分散手段に送る工程と、送られた一部のベース液に対して分散手段により分散処理を行う工程と、分散処理がなされたベース液をもとのベース液に戻す工程とを備え、これらの各工程を連続的に繰り返す方法によって、ベース液中に、特定のカーボンナノチューブを微細分散することを可能としている。具体的には、図３に示すような循環型処理システムを用いることができる。図３の循環型処理システムは、特定のカーボンナノチューブ及び分散剤を添加したベース液が入ったバイアル瓶１１と、マグネティックスターラー１２と、チュービングポンプ１３と、上記の分散手段に対応する超音波処理機構１４とから構成されており、バイアル瓶１１中のベース液をマグネチックスターラー１２により攪拌しつつ、その一部をチュービングポンプ１３により循環型処理システム内を循環させる。そして、循環しているベース液のうち超音波処理機構１４がセットされている周縁部を循環しているベース液に対して、暫時超音波処理機構１４により超音波を照射する。これにより、ベース液中の特定のカーボンナノチューブを微細分散させる。

本発明の熱輸送流体は、内燃機関用冷却水、燃料電池ユニット用冷却水、モーター用冷却水、コンピューター回路又は中央演算素子（ＣＰＵ）の冷却媒体、原子炉冷却液、火力発電用冷却液、冷暖房システム用熱媒体、蓄熱システム用熱媒体、給湯又はボイラーシステム用熱媒体、色素増感型太陽電池用電解液、導電性塗料、電磁波吸収性塗料、撥水性塗料、潤滑皮膜塗料等に適用することができる。

１．熱輸送流体の製造
＜実施例１＞
純水製造装置（商品名：MILLI-Q-Labo、日本ミリポア製）を用いて製造した超純水をベース液としてバイアル瓶に秤量して充填した。また、表１に示すように、分散剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウム塩（平均分子量：２５０００、商品名：CMCダイセル、型番：1102、ダイセル化学工業製）を１０重量％となるように秤量して上記バイアル瓶に添加した。そして、この液体をマグネチックスターラー（商品名：CERAMAG-Midi、アメリカIKA社製）により６０〜１２０分間攪拌した。

次いで、表１に示すように、特定のカーボンナノチューブ（カップ積層型カーボンナノチューブ、商品名：カルベール、外径：１００ｎｍ、length：１０μｍ、（株）ＧＳＩクレオス社製）を１５重量％となるように秤量してバイアル瓶の液体中に添加した。なお、上記のカップ積層型カーボンナノチューブは、図４に示す長さ分布を有するものであり、数平均値（Ｌｎ）：８．２０μｍ、重量平均値（Ｌｗ）：１４．３１μｍ、長さ分布（Ｌｗ／Ｌｎ）：１．７５であった。この液体組成物を予備攪拌として室温付近（２５℃程度）でマグネチックスターラー（商品名：CERAMAG-Midi、アメリカIKA社製）により１２００ｒｐｍで１〜２時間攪拌した。

次に、この液体組成物が入ったバイアル瓶１１を、図３に示した超音波処理機構１４（商品名：UP400Sユニット、出力４００ｗ及びG22Kフローセル、ドイツhielscher製）のついた循環型処理システムに接続し、マグネティックスターラー１２（商品名：CERAMAG-Midi、アメリカIKA社製）により１２００ｒｐｍで攪拌を継続しつつ、チュービングポンプ１３（商品名：ConsoleDrive-7520-40及びEasyLoad7518-00、MasterFlex製）により３００ｍｌ／ｍｉｎの速度で液体を循環させながら超音波を照射した。循環及び超音波照射時間は１０００ｍｌあたり３〜５時間とした。

その後、この液体組成物に対して遠心分離機（商品名：himac-CT4D、日立製作所製）により３０分間、相対遠心力７００Ｇで遠心分離操作を行い、遠心分離操作を行った液体組成物の上澄み液をスポイトなどで回収し、カーボンナノチューブの不溶分を除去した。

＜実施例２＞
実施例１の熱輸送流体の製造工程における特定のカーボンナノチューブ１５重量％を、表１に示すように、１０重量％に変更し、さらに、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩を、表１に示すように、５重量％に変更した以外は、実施例１と同様に実施例２の熱輸送流体を製造した。

＜実施例３＞
実施例１の熱輸送流体の製造工程における特定のカーボンナノチューブ１５重量％を、表１に示すように、３．６重量％に変更し、さらに、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩を、表１に示すように、４重量％に変更した以外は、実施例１と同様に実施例３の熱輸送流体を製造した。

＜比較例１＞
純水製造装置（商品名：MILLI-Q-Labo、日本ミリポア製）を用いて製造した超純水を比較例１の熱輸送流体とした。

＜比較例２＞
実施例１の熱輸送流体の製造工程における特定のカーボンナノチューブ１５重量％を、表１に示すように、０．４重量％に変更し、さらに、表１に示すように、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩を添加なしに変更した以外は、実施例１と同様に比較例２の熱輸送流体を製造した。

＜比較例３＞
実施例１の熱輸送流体の製造工程における特定のカーボンナノチューブ１５重量％を、表１に示すように、Al₂O₃ナノ粒子（型番：AEROXIDE-Alu-C-805、日本アエロジル社製）１０．０重量％に変更し、さらに、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩１０重量％を、表１に示すように、ポリカルボン酸ナトリウム塩４．０重量％に変更した以外は、実施例１と同様に比較例３の熱輸送流体を製造した。

＜比較例４＞
実施例２の熱輸送流体の製造工程における特定のカーボンナノチューブ（カップ積層型カーボンナノチューブ、商品名：カルベール、外径：１００ｎｍ、length：１０μｍ、（株）ＧＳＩクレオス社製）１０重量％を、表１に示すように、カーボンナノチューブ（商品名：Multiwall carbon nanotubes、型番：636495-50G、外径：２０〜３０ｎｍ、wall thickness：１〜２ｎｍ、length：０．５〜２μｍ、純度：９５％以上、シグマアルドリッチ社製）０．９重量％に変更した以外は、実施例２と同様に比較例４の熱輸送流体を製造した。

＜比較例５＞
実施例２の熱輸送流体の製造工程における特定のカーボンナノチューブ（カップ積層型カーボンナノチューブ、商品名：カルベール、外径：１００ｎｍ、length：１０μｍ、（株）ＧＳＩクレオス社製）１０重量％を、表１に示すように、カーボンナノチューブ（商品名：Singlewall carbon nanotubes、型番：XB-0914、CNI社製）０．４７重量％に変更した以外は、実施例２と同様に比較例５の熱輸送流体を製造した。

＜比較例６＞
実施例２の熱輸送流体の製造工程における特定のカーボンナノチューブ（カップ積層型カーボンナノチューブ、商品名：カルベール、外径：１００ｎｍ、length：１０μｍ、（株）ＧＳＩクレオス社製）１０重量％を、表１に示すように、カーボンナノチューブ（商品名：Doublewall carbon nanotubes、型番：63735-1、外径：５ｎｍ以下、内径：１．３〜２．０ｎｍ、length：５〜２０μｍ、純度：９０％以上、シグマアルドリッチ社製）０．３６重量％に変更した以外は、実施例２と同様に比較例６の熱輸送流体を製造した。

＜比較例７＞
実施例２の熱輸送流体の製造工程における特定のカーボンナノチューブ（カップ積層型カーボンナノチューブ、商品名：カルベール、外径：１００ｎｍ、length：１０μｍ、（株）ＧＳＩクレオス社製）１０重量％を、表１に示すように、カーボンナノチューブ（商品名：Single-Triple mixture carbon nanotubes、型番：XD-34429-A、CNI社製）０．９３重量％に変更した以外は、実施例２と同様に比較例７の熱輸送流体を製造した。

表１において、CS-CNTは特定のカーボンナノチューブ（カップ積層型カーボンナノチューブ、商品名：カルベール、外径：１００ｎｍ、length：１０μｍ、（株）ＧＳＩクレオス社製）、MWCNTはカーボンナノチューブ（商品名：Multiwall carbon nanotubes、型番：636495-50G、シグマアルドリッチ社製）、SWCNTはカーボンナノチューブ（商品名：Singlewall carbon nanotubes、型番：XB-0914、CNI社製）、DWCNTはカーボンナノチューブ（商品名：Doublewall carbon nanotubes、型番：63735-1、外径：５ｎｍ以下、内径：１．３〜２．０ｎｍ、length：５〜２０μｍ、純度：９０％以上、シグマアルドリッチ社製）、SW混合はカーボンナノチューブ（商品名：Single-Triple mixture carbon nanotubes、型番：XD-34429-A、CNI社製）をそれぞれ示している。

２．評価
上記のようにして作製した熱輸送流体について、下記の方法により、ｐＨ、密度、比熱、熱拡散率、熱伝導率及び動粘度を測定し、目視で沈殿の有無を調べた。これらの結果を表２に示した。

ｐＨは、ｐＨメーター（商品名：ハンディタイプｐＨ計、Cyberscan PH310、Eutech Instruments社製）により測定を行った。密度は、比重瓶（カタログNo：03-247、Fischer Scientific社製）により測定を行った。比熱は、ＤＳＣ（型番：DSC-220C、SEIKO lnstruments社製）により測定を行った。熱拡散率は、ＴＷＡ法（型番：ai-Phase-α改、アイフェイズ社製）及び（商品名：ナノフラッシュLFA447、Netsch社製）により測定を行った。熱伝導率は、計算により算出した。（熱伝導率λ＝熱拡散率α×比熱Ｃｐ×密度Ｄ）動粘度は、動粘度測定装置（商品名：KINEMATIC VISCOSlTY BATH、TANAKA SCIENTIFIC INSTRUMENT co.LTD社製）及び（商品名：ウベローテ粘度計：型番2613-0001〜2613-100、柴田科学器械工業（株）製）により測定を行った。また、各熱輸送流体におけるカーボンナノチューブ濃度に対する熱伝導率の相関を図５に示した。

また、上記のようにして作製した実施例３の熱輸送流体について、粒度分布測定機（商品名：LASER IFFRACTION PARTICLE SIZE ANALYZER SALD-2100、（株）島津製作所社製）を用いて、特定のカーボンナノチューブの粒子径の分布を測定した。その結果を図６に示した。

さらに、上記のようにして作製した実施例３及び７並びに比較例１の熱輸送流体について、図７に示した放熱量測定装置を用いて放熱量測定を実施した。図７の放熱量測定装置は、熱交換器（アコード搭載品、本田技研工業社製）２１と、アルミ板加工により作製され、表面を断熱シート（商品名：K-FLEX25mm STグレード、イタリアIK社製）で断熱処理された整流板付きの風洞２２及び２３と、送風ファン（商品名：ジェットスイファン SFJ-300-1、（株）スイデン社製）２４とから構成され、熱交換器２１の前後に風洞２２及び２３が設置され、風洞２３の下流側に送風ファン２４が設置されている。そして、熱交換器２１には、カートリッジヒーター（商品名：HLC1305、八光社製）が１８本収納され、表面を断熱シート（商品名：K-FLEX25mm STグレード、イタリアIK社製）で断熱処理された加熱タンク２５と、循環ポンプ２６（商品名：レビトロポンプ LEV300、イワキ社製）と、流量計２７（商品名：FD-82、キーエンス社製）とが配設されており、熱輸送流体を加熱しつつ循環させている。

放熱量の測定は、熱交換器２１に流入する熱輸送流体の液温と熱交換器２１から流出する熱輸送流体の液温の差（ΔＴとする）を計測し、熱輸送流体の比熱（Ｃｐ）、密度（Ｄ）及び流量計２７により測定した流量値（Ｖ）を用いて、下記式より算出した。この放熱量の測定結果は、図８に示した。
放熱量Ｑ＝ΔＴ×Ｃｐ×Ｄ×Ｖ

表２に示す測定結果から以下のことが明らかとなった。まず、実施例１〜３と比較例１〜２とを比較すると、分散剤を用いてベース液中に特定のカーボンナノチューブを分散させることにより、液体の熱伝導率が増加することが示され、また、分散剤を用いないと、特定のカーボンナノチューブが水中にあまり溶解せず、熱伝導率が向上しないことが示された。また、実施例１〜３と比較例２〜７とを比較すると、図５に示したように、特定のカーボンナノチューブは他のカーボンナノチューブよりも溶解濃度を高くすることができ、これにより、熱伝導率を増加させることができることが示された。また、Al₂O₃を用いる場合には、溶解濃度を高くすることができるものの、熱伝導率はそれほど向上しないことも示された。

また、図６から明らかなように、実施例３の熱輸送流体は、粒子径が０．３５μｍを中心に±約０．２μｍの範囲に分布していることが示された。なお、粒子径約１．５μｍ程度の凝集が見られるが、その量は全体粒子量の１／１０以下であり、全体としては、ナノメートルオーダーで特定のカーボンナノチューブが分散していることが示された。

さらに、図８から明らかなように、実施例３及び７の熱輸送流体を用いた場合の放熱量と比較例１の熱輸送流体を用いた場合の放熱量とを比較すると、放熱量が顕著に向上することが示された。

本発明におけるカーボンナノチューブの一例を示す模式図である。本発明におけるカーボンナノチューブの他の一例を示す模式図である。本発明の熱輸送流体を製造する循環型処理システムの一例を示す模式図である。積層型カーボンナノチューブの長さ分布を示したグラフである。熱輸送流体の溶解濃度と熱伝導率との関係を示したグラフである。熱輸送流体の粒子径の分布を示したグラフである。熱輸送流体の放熱量を測定する装置を示す模式図である。熱輸送流体の流量と放熱量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１１…バイアル瓶、１２…マグネチックスターラー、１３…チュービングポンプ、
１４…超音波処理機構。

Claims

ベース液中に、長さ方向に対する側面に表面官能基を備えたカーボンナノチューブと、分散剤とを添加したことを特徴とする熱輸送流体。
前記カーボンナノチューブは、カップ積層型カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送流体。
前記分散剤は、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱輸送流体。
前記カーボンナノチューブの含有量は０．１〜１５重量％であり、
前記カルボキシメチルセルロースナトリウム塩の含有量は０．１〜１０重量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱輸送流体。
車両内燃機関冷却に用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱輸送流体。