JP3521208B2 - 熱伝導流体 - Google Patents

熱伝導流体

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    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、広範囲な使用、特に環境に優しくまた健康の
観点を前提とした、例えば有害でなく、また広い温度範
囲での熱伝導的用法のための、熱伝導／冷却流体に関す
る。
熱伝導／冷却流体は、産業、建造物内の技術的設備、冷
蔵装置およびモータ応用に通常使用される。
良好な熱伝導特性は、熱伝導／冷却流体にとって重要で
ある。このことは、良好な熱容量、熱伝導性および循環
性を前提としている。低温における低い粘性値は、熱伝
導流体を代表する。その理由は、このような場合には、
低いポンプ力のために流体が乱れた流れになるからであ
る。
上記の特性に加えて、熱伝導流体の重要な特性はまた、
特に食品産業での使用や生活水の加熱時の使用に際し、
環境に優しくかつ危険性がないことを包含する。熱伝導
流体は、処理される製造物に対してどのようにしても有
害であってはならない。処理過程への流体の僅かな漏洩
は、重大な事故を引き起こす。それ故、流体の非有害性
は、最も厳しい要因の１つである。
最も典型的な流体は、有機性の水を含んだ熱伝導流体で
ある。有機流体に付随する問題は、それらの使用におけ
る困難さと有害性である。その特性の殆どに関して、水
はほぼ完全な熱伝導流体である。それは良好な熱伝導お
よび循環特性を有する。加えて、水は完全に環境に対し
て非有害的および非危険的である。加えて、それは絶対
に燃焼しない。水の実際上の主たる欠点は、その使用温
度範囲が狭いことである。水は、知られているように、
０℃で凍結し、100℃で沸騰する。更に、水は、特に鉄
を含有した材料に結合して腐食を引き起こす。
低温で使用される熱伝導流体に関する従来の記述に関し
て、例えば、アルキルメチルシロキサン流体、またはア
ルキルメチルシロキンサン流体と末端トリメチルシリル
基を有するポリジオルガノシロキサンをベースとした種
々の流体との組み合わせからなる熱伝導流体を開示して
いるEP出願公開0641849が参照できる。
水をベースとした最も典型的な熱伝導流体は、エチレン
グリコール、プロピレングリコールおよびエタノールの
水性混合物である。エチレングリコールは、良く知られ
た熱伝導流体の１つであり、またそれは自動車産業で特
に使用される。しかしながら、エチレングリコールの使
用は、基質が有害であって、環境にとても優しくはない
という欠点を有する。プロピレングリコールは、エチレ
ングリコールの代わりに、少ない有害特性が要求される
応用面で実際にしばしば使用される。プロピレングリコ
ールが比較的に非有害ではあっても、それは環境を汚染
する基質である。プロピレングリコールの１つの欠点
は、低温におけるその粘性が極めて増加し、これがポン
プの力を増加させることである。
エチレングリコールと比較した場合のエタノールの非有
害性は、その使用における１つの利点である。しかし、
その使用は、その揮発性およびそれに起因する発火の危
険性と、低温での粘性の大きな増加という欠点を有す
る。しかしながら、後者は、プロピレングリコールより
は有利である。この理由のために、エタノールは、研究
室で、また非有害性が要求される条件下で、熱伝導流体
として一般に使用される基質である。しかしながら、エ
タノールの使用は、この流体の使用を複雑にする要因の
１つとなる、健康に関する当局からの許可を必要とする
問題を含んでいる。
特にグリコールの場合の腐食は、ユーザに対して、高価
で効果的な腐食抑制剤を探すことを強制する。腐食抑制
剤の組成と濃度をモニタすることは困難である。一般に
効果的な抑制剤は、一方で高度な非有害液体を有害にす
る。典型的で複雑な溶液は最終溶液のコストを増加させ
る。
腐食抑制剤に関連した従来の記述に関しては、ジカルボ
キシル酸混合物を腐食抑制剤として含有した熱伝導流体
を開示しているEP出願公開0369100が参照できる。そこ
では、冷却流体組成は、凝固点を低下させるための水溶
性液体アルコールを有する。例えば、エチレングリコー
ルと、グリコールおよびジエチレングリコールとの混合
物が前記の容量内で使用されている。
本発明の目標は、従来技術の記述における問題および欠
点が解消され、または少なくとも実質的に最小化された
熱伝導／冷却流体を提供することにある。
本発明の目的は、低温での使用に好適な、そして健康及
び環境に関して安全で技術的に経済的に使用できる熱伝
導／冷却流体を提供することにある。
本発明に係る熱伝導／冷却流体は、第１に、それが15〜
70％のトリメチルグリシンと30〜85％の水を含んでいる
ことを特徴とする。本発明に係る最も典型的な熱伝導／
冷却流体は、35％のトリメチルグリシンを含んでいる。
熱伝導／冷却流体中の成分として使用される好ましい化
合物は、トリメチルグリシンまたはトリメチルグリシン
水和物の塩である。特に好ましい化合物はトリメチレン
グリシン、即ちベタインである。後者は、それを天然生
成物、即ちテンサイから分離することで調整できる。こ
のことは、有利な生活循環を有した生物学的起源の熱伝
導／冷却流体の調整を可能にする。
本発明に係る熱伝導／冷却流体は、非有害性および簡便
性という利点を有する。その物理的特性は、グリコール
溶液と同じである。本発明に係る熱伝導／冷却流体は、
−50〜＋100℃の温度範囲での使用に適している。ヒー
トポンプでの、および冷蔵装置での好ましい温度範囲
は、−40〜＋70℃である。本発明に係る熱伝導／冷却流
体は、ソーラーパネルにおいて偶発的に生じる沸騰に耐
える。
本発明に係る熱伝導／冷却流体と共に、従来周知である
腐食抑制剤、安定剤およびマーキング剤を、必要なとき
に使用することが可能である。
本発明に係る熱伝導／冷却流体は、既知の冷却流体より
も有害性が少なく、また環境に優しい。それは問題廃棄
物には分類されず、またその容易な崩壊はコストを低減
する。本発明に係る熱伝導／冷却流体の廃棄処理は、特
別な測定を必要としない。それは土の中に吸収させる
か、あるいはドレーン中に流し込むことができる。これ
に対し、従来技術で述べられたエチレングリコール、プ
ロピレングリコールおよびエタノールは、問題廃棄物処
理プラントで、あるいは公的機関の監視下で処理される
必要がある。
本発明に係る熱伝導／冷却流体は、種々の応用への使
用、特に温度が低い場合、および流体が環境に優しくま
た非有害であることを要求されている場合、例えば食品
産業に適している。記述され得るいくつかの応用は、特
に熱気または冷気が外気から回収されて空気取り入れ口
に転送されるソーラー加熱システム、ヒートポンプ、冷
蔵装置、換気および空調装置を含んでいる。記述され得
る１つの応用は、ソーラーパネルである。
実施例Ｉ 流体の有害性は、文献から得られるLD50の値に基づいて
評価される。使用されたLD50の値は、ラットで経口的に
試験された。この値は、表Ｉに示されている。
実施例II 同一濃度での流体の粘性値は、表IIで比較されている。
表IIIは、−15℃の凝固点に対応した濃度での比較を示
している。凝固点は、最初の結晶が溶液中で形成される
温度である。
実施例III 50wt.％の濃度での種々の溶液に対する凝固点の低下
は、表IVに示されている。
本発明は、いくつかの好ましい実施例を参照して説明さ
れたが、その目的は本発明を前記実施例の詳細に限定す
るためではない。次の請求の範囲に規定された創造的な
発想の範囲内で多くの修正や変形が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−269195（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−132666（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−327790（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−219364（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09K 5/00 - 5/04 ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ) ＣＡ（ＳＴＮ) ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱伝導／冷却流体であって、前記熱伝導／
    冷却流体が15〜70％のトリメチルグリシンと30〜85％の
    水を含んでいることを特徴とする。
  2. 【請求項２】請求項１の熱伝導／冷却流体において、前
    記熱伝導／冷却流体がトリメチルグリシン水和物の塩を
    含んでいることを特徴とする。
  3. 【請求項３】請求項１の熱伝導／冷却流体において、前
    記熱伝導／冷却流体がトリメチルグリシンを含んでいる
    ことを特徴とする。
  4. 【請求項４】請求項１の熱伝導／冷却流体において、前
    記熱伝導／冷却流体が30〜50％のトリメチルグリシンと
    50〜70％の水を含んでいることを特徴とする。
  5. 【請求項５】請求項１の熱伝導／冷却流体において、前
    記熱伝導／冷却流体が約35％のトリメチルグリシンと約
    65％の水を含んでいることを特徴とする。
  6. 【請求項６】前記請求項のいずれかの熱伝導／冷却流体
    において、前記熱伝導／冷却流体の使用温度範囲が−50
    〜＋100℃であることを特徴とする。
  7. 【請求項７】前記請求項のいずれかの熱伝導／冷却流体
    において、前記熱伝導／冷却流体の使用温度範囲が−40
    〜＋70℃であることを特徴とする。
  8. 【請求項８】請求項４の熱伝導／冷却流体において、前
    記熱伝導／冷却流体が生物学的起源のトリメチルグリシ
    ンを含んでいることを特徴とする。
  9. 【請求項９】ソーラーシステム、ヒートポンプ、冷蔵装
    置、換気装置および空調装置における請求項１の熱伝導
    ／冷却流体の使用。
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