KR20040105699A - 이온성 액체 온도 센서 - Google Patents

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KR20040105699A
KR20040105699A KR10-2004-7010491A KR20047010491A KR20040105699A KR 20040105699 A KR20040105699 A KR 20040105699A KR 20047010491 A KR20047010491 A KR 20047010491A KR 20040105699 A KR20040105699 A KR 20040105699A
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레디라마나지
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더 보드 오브 트러스티스 오브 더 유니버시티 오브 알라바마
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Abstract

본원에 정의된 가느다란 소공(14)과, 양 말단이 밀봉된 모세관 튜브 또는 스템(12)을 가지는 온도 센서(10)가 약 100° 내지 +400°섭씨 범위의 온도 측정에 적용된다. 소공(14)과 액체 통로인, 액체 저장소를 포함하는 구(16)가, 모세관 튜브(12)의 하나의 말단에 제공되며, 일반적으로 온도계용 액체(18)로 충진된다. 온도 센서(10)의 작동시, 온도는 소공(14)내의 액체(18)의 높이에 의해 측정된다.

Description

이온성 액체 온도 센서 {IONIC LIQUID TEMPERATURE SENSOR}
유리중 액체 (liquid-in-glass, LIG) 온도계, 바이메탈(bimetallic) 온도계, 저항 온도계, 열전쌍(thermocouples), 및 복사계(radiometer)를 포함하여 다양한 유형의 온도 센서가 공지되어 있다. 측정될 온도, 요구되는 측정의 정확성, 및 내구성 또는 비용과 같은 다른 요인에 의존하여, 온도 센서의 하나의 유형이 다른 것에 비해 바람직할 수 있다.
예컨대, LIG 온도계는 실험실 및 표면 기상 스테이션에서 표준 설비이다. LIG 온도계는 미세 유리 소공(bore) 및 유체 저장소를 갖는다. 작동은 유리 외피(envelope)에 함유된 액체의 열팽창에 의존한다. LIG 온도계의 감도는 튜브의 소공의 직경에 그리고 액체 및 유리의 상대 팽창 계수에 역으로(inversely) 의존한다. 온도계용 액체의 선택의 주된 기준은 목적하는 온도 범위이다.
LIG 온도계에 사용되는 가장 통상적인 액체는 분자성 액체 수은 (Hg) 및 에탄올이다. Hg LIG 온도계는 비싸지 않고, 내구성이 있고, 정확하며 용이하게 검정(calibration)된다. Hg LIG 온도계의 다른 장점은 그것의 높은 온도 범위이다(Hg LIG 온도계의 작동 온도의 상한은 약 350℃이다).
몇가지 단점은, Hg이 약 -39℃에서 냉각되기 때문에 Hg이 저온 상황에서 유용하지 않다는 점, Hg이 온도 변화에 천천히 반응한다는 점, 및 Hg이 낮은 농도에서 상당히 휘발성 및 독성이 있다는 점이다. Hg은 또한 깨진 Hg LIG 온도계의 저장 및 폐기와 관련된 환경적 위험을 가진다.
-39℃ 이하의 온도 측정의 경우, 에탄올을 포함하는 LIG 온도계가 통상 사용된다. 에탄올 LIG 온도계는 약 -110℃의 어는점 및 약 78℃의 끓는점을 갖는다. 에탄올은 Hg보다 반응 시간이 더 빠르며 덜 위험하다. 그렇지만, 에탄올로는 증발에 의한 유체 손실을 피하기 어려우며 78℃의 작동 온도 상한은 넓은 온도 범위에 걸친 에탄올 LIG 온도계의 유용성을 제한한다.
많은 적용예에서, 바람직한 온도 범위는 -70 내지 370℃이다. 따라서, 그런 상황에서는 2개의 LIG 온도계, 저온에 대한 에탄올 온도계 및 고온에 대한 Hg 온도계가 사용되어야 한다.
LIG 온도계와 더불어, 통상적으로 사용되는 다른 온도 센서는 바이메탈 온도계이다. 바이메탈 온도계는 가정용 중앙 난방 및 에어컨 시스템에서 발견된다. 바이메탈 온도계는 스트립(strip)으로 함께 묶인 두 금속의 열팽창의 차이에 의존한다. 그것은 싸고, 내구성이 있고, 용이하게 검정되며 온도기록계에 사용될 수 있다. 그렇지만, 그것은 정확성을 유지하기 위해 빈번히 검정되어야 하며 느린 반응 시간을 나타낸다.
통상적으로 사용되는 또다른 온도 센서는 열전쌍이다. 열전쌍은 컴퓨터 네트워크에서 배선된 위치에서 인시투(in situ) 관찰하기 위해 사용된다. 전기 및 전자 온도계 장치는 신속한 반응을 전송하고, 내구성이 있으며 넓은 온도 범위에서 정확하다. 그렇지만, 열전쌍 및 써미스터(thermistor) 장치는 작동하려면 비싼 보조 설비 및 전자기술을 필요로 한다.
온도 측정을 위한 또다른 장치는 방사계이다. 방사계는 원격 온도 관찰에 사용된다. 방사계는 방출된 방사선의 흡수를 검출함으로써 온도의 측정을 가능하게 한다. 그것은 기상 위성 상에서 원격 감지에 가장 일반적으로 사용되는 비싸고 특별한 장치이다.
본 발명은, 이하의 개시에서 논의되는 바와 같이 현재 유용한 온도 센서의 한계에 대해 하나의 해결책을 제공한다. 여기서, 이온성 액체를 함유하는 홀더를 포함하는 온도 센서는 대부분의 다른 온도 센서보다 더 넓은 작동 온도 범위를 제공하고, 경제적이고, 검정이 용이하며, 그 이온성 액체는 낮은 독성을 갖는다.
본 발명은 온도 센서(sensor), 더 구체적으로는 홀더(holder) 및 그 안에 포함된 이온성 액체를 함유하는 온도 센서에 관한 것이다.
본 발명의 간단한 요약
본 발명은 홀더의 내부에 이온성 액체 또는 그것의 혼합물을 포함하는 온도 센서에 관한 것이다.
하나의 구체예에서, 온도 센서는 온도계용 액체를 사용한 홀더이다. 센서는 가늘고 긴 용기 및 액체의 저장소를 갖는 온도계를 포함한다. 온도계는, 가늘고 긴 용기 내에 소공을 더 포함하며, 소공은 저장소와 액체 통로가 된다. 바람직한 구체예에서, 복수의 눈금은 약 -100° 내지 약 +400° 섭씨와 균등한 온도 범위를 나타낼 수 있도록 가늘고 긴 용기에 새겨진다. 온도계 내의 액체는 온도계 주변의 온도에 따라 소공내에서 상승 또는 하강한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 소공에서 액체의 레벨이 더 용이하게 보여질 수 있도록, 액체는 대조 또는 착색 매질 또는 염료를 포함하는 온도계용 이온성 액체이다. 본 발명의 이온성 액체의 사용의 결과로서, 온도계는 약 -100° 내지 약 +400° 섭씨의 범위에서 온도를 측정할 수 있다.
바람직한 구체예의 온도 센서에서, 소공 내의 공간은 진공이다. 게다가, 사용된 액체의 결과로서, 소공에서 액체의 부피는 온도에 의존한다.
또한, 바람직한 구체예의 온도 센서는 투명한 물질, 예컨대 유리 또는 플라스틱으로부터 제조될 수 있다.
이온성 액체는 유기 양이온 및 무기 또는 유기 음이온 또는 그것의 혼합물로 이루어진다.
이온성 액체의 양이온은 그것의 구조가 다음으로 구성되는 군으로부터 선택된 화학식에 대응하는 것이 바람직하다.
여기서 R1및 R2는 독립적으로 하이드리도, C1-C6알킬기 또는 C1-C6알콕시알킬기이며, R3, R4, R5, R6, R7, R8및 R9(R3-R9)는, 존재하는 경우, 독립적으로 하이드리도, C1-C6알킬기, C1-C6알콕시알킬기 또는 C1-C6알콕시기이다. 2개의 이성질체 1,2,3-트리아졸이 있다는 것이 주목된다. 양이온 형성에 있어서 필요하지 않은 모든 R기는 하이드리도인 것이 바람직하다.
다른 고리 구조와 융합되지 않은 것인 단일 5-원 방향족 고리를 포함하는 양이온이 더 바람직하다. 예시적 양이온은 하기에 예시하였으며 여기서 R1, R2, 및 R3-R5은, 존재하는 경우, 이전에 정의된 것이다. 바람직한 유기 양이온은 1-C1-C6-알킬-3-메틸이미다졸륨 또는 C1-C6알콕시알킬-3-메틸이미다졸륨 양이온이다.
이온성 액체의 음이온은 친수성 또는 소수성일 수 있다. 예시적 음이온은 할로겐, 슈도할로겐(pseudohalogen), C1-C6카르복실레이트, 테트라플루오로보레이트, 헥사플루오로포스페이트, 폴리플루오로 C2-C6카르복실레이트, 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 트리플루오로메탄설포네이트 등으로 구성된 군으로부터 선택된다.
바람직한 이온성 액체는 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드 ([C4mim][Tf2N])이다. 다른 바람직한 이온성 액체는 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트([C2mim][BF4])이다.
다른 구체예에서, 점도를 감소시키고 응고점을 낮추기 위해 제1의 이온성 액체는 제2의 이온성 액체와 조합된다. 제2의 이온성 액체는 착색된 이온성 염, 예컨대 이미다졸륨 테트라클로로메탈레이트 염일 수 있다.
또다른 구체예에서, 용매 (비-이온성 액체)가 이온성 액체에 첨가될 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 온도 센서의 투시도이다.
본 발명의 예시적 구체예의 상세한 설명
본 발명이 비록 다양한 형태의 구체예가 가능할 수 있지만, 이하에서 더 상세히 논의되는 현재 바람직한 구체예가 도면에서 보여진다. 본 개시 내용은 본 발명의 예시로서 고려되어야 하며, 예시된 특정 구체예로 본 발명을 제한하는 것으로 의도되어서는 안된다. 본 출원 명세서의 이 영역의 제목 ("본 발명의 예시적 구체예의 상세한 설명")은 미국 특허청의 요구에 관련된 것으로 이해되어야 하며, 본원에 기재된 발명 사상을 제한하는 것이 아닌 것으로 또한 이해되어야 한다.
이제 도면을 언급하면, 통상적으로 온도계(10)로서 언급되는 통상의 온도 센서가 보여진다. 온도계(10)는 수은 또는 알콜과 같은 온도계용 또는 온도 민감성 액체를 통상적으로 함유하는 "유리중 액체" 유형 온도계이다. 본 발명의 설명에서는 "유리"가 사용되었지만, 임의의 플라스틱과 같이, 통상적인 온도계 성질 (예컨대 투명성, 강도, 스크래치(scratch) 내성, 살균에 대해 견디는 능력, 등)을 갖는어떤 열전도성 물질이, 본 발명의 신규한 범위로부터 벗어나지 않고, 사용될 수 있다는 것으로 본 기술 분야의 당업자에 의해 이해될 것이다 .
온도계(10)는, 본원에서 정의된, 통상적으로 가느다란 소공(14)을 갖는, 양 말단이 밀봉된 모세관 튜브 또는 스템(stem)(12)을 포함한다. 액체 저장소를 포함하는 구(bulb)(16)는, 모세관 튜브(12)의 하나의 말단에서 제공되며, 온도계용 액체(18)로 일반적으로 충진된다. 모세관 튜브 또는 스템(12)의 제1말단을 밀봉한 구(16)는, 소공(14)과 연통되어 있고, 소공(14)은, 구(16)와 일체형으로 형성될 수 있다. 유리중 액체 온도계의 작동시, 소공(14)에서 액체의 높이에 의해 온도가 측정된다. 측정될 개체(body)의 온도의 증가 또는 감소에 의해 유발된, 소공(14) 내의 압력 변화의 결과로서 액체(18)는 상승, 또는 하강된다.
액체(18)는 온도계(10)의 모세관 튜브 또는 스템(12) 내에서 용이하게 보여질 수 있도록 착색되는 것이 바람직하다. 본 발명의 신규한 범위로부터 벗어나지 않고, 착색 또는 대조 물질의 첨가 없이, 자연적으로 착색된 온도계용 액체, 또는 온도계(10)의 모세관 튜브 또는 스템(12)의 메이크업에 사용되는 물질로 자연적으로 대조를 제공하는 것이 사용될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 당업자에게 이해될 것이다
본 발명에서 이온성 액체는 온도계(10)에 사용되는 온도계용 액체(18)이다. 본 발명에 유용하다고 간주되는 이온성 액체에 대한 더 상세한 설명은 이하에서 제공된다.
온도계(10)는, 시험될 개체의 온도를 측정하기 위한 수단을 제공하도록, 통상적으로 온도계에서 발견되는 유형의 눈금(20)을 더 포함한다. 본 발명의 신규한 범위로부터 벗어나지 않고, 제공되는 눈금은 어떤 온도 스케일 (섭씨 또는 화씨를 포함하지만 이것만으로 한정되는 것은 아님)일 수 있다는 것이 본 기술 분야의 당업자에게 이해될 것이다. 게다가, 온도계 개체 상에 눈금을 에칭(etching)하고, 그 위에 전사(decal)를 이용하여 눈금을 페인트 칠하고, 그 자체에 스케일을 갖는 표지(backing) 물질과 온도계를 조합하거나, 또는 투영된 눈금 또는 전자 눈금과 온도계를 조합하는 것을 포함하여 당업계에서 공지된 어떤 방법으로, 어떤 크기, 형상 또는 색일 수 있는 눈금을 온도계(10) (또는 그것의 어떤 부분 또는 그것과 조합된 어떤 부분)에 적용시킬 수 있는데, 이들 모두 본 발명의 신규한 범위로부터 벗어나지 않는다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 눈금은 약 -100°와 약 +400° 섭씨 사이의 눈금의 범위를 포함한다. 본 발명의 온도계(10)가, 본 발명의 신규한 범위로부터 벗어나지 않고, 눈금 없이 구성될 수 있다는 것도 또한 이해될 것이다.
이온성 액체는 실질적으로 증기압을 갖지 않는 불연속의 이온으로 이루어진 액체이고 약 -90℃ 내지 약 400℃일 수 있는 예외적으로 넓은 온도 범위를 갖는다. [Holbrey et al.,Clean Prod. Proc., 1999, 1, 233; Welton,Chem. Rev., 1999, 99, 2071; Keim et al.,Angew. Chem. Int. Ed., 2000, 39, 3772].
대부분의 이온성 액체는 유기 양이온 및 무기 또는 유기일 수 있는 음이온을 포함하지만, 일반적으로 약하게 배위되어 있거나 또는 분산된 음전하를 포함한다. 유용한 이온성 액체의 범위는 광대하고 잠재적으로 제한이 없다. 이온성 액체의 제조에 현재 사용되는 양이온의 알킬-사슬 치환 패턴의 간단한 변이에 의해 약 1018개의 개별 이온성 액체가 제조될 수 있다 [Holbrey et al.,Clean Prod. Proc., 1999, 1, 233]. 만약 다른 치환기, 예컨대 알킬옥시 사슬, 양이온 유형, 음이온 유형, 및 2 또는 그 이상의 양이온, 음이온 또는 둘 다의 혼합물이 고려된다면, 이 숫자는 크게 과소평가될 수 있다.
이온성 액체에 사용되는 가장 통상적인 유기 양이온은 치환된 피리디늄, 피리다지늄, 피리미디늄, 피라지늄, 피라졸륨, 이미다졸륨, 옥사졸륨, 트리아졸륨, 티아졸륨, 피롤리디늄, 피페라지늄, 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 암모늄, 및 포스포늄 유도체이다. 이온성 액체의 양이온은 바람직하게는 다음으로 구성되는 군으로부터 선택된 화학식에 구조면에서 대응된다.
여기서 R1및 R2는 독립적으로 하이드리도, C1-C6알킬기 또는 C1-C6알콕시알킬기이며, R3, R4, R5, R6, R7, R8및 R9(R3-R9)는, 존재하는 경우, 독립적으로 하이드리도, C1-C6알킬, C1-C6알콕시알킬기 또는 C1-C6알콕시기이다. 더 바람직하게는, 두 R1및 R2기는 하나가 메틸인 C1-C4 알킬이며, R3-R9는, 존재하는 경우, 바람직하게는 하이드리도이다. 양이온 형성에 있어서 필요하지 않은 모든 R기는 하이드리도인 것이 바람직하다.
예시적 C1-C6알킬기 및 C1-C4알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필,부틸, sec-부틸, 이소-부틸, 펜틸, 이소-펜틸, 헥실, 2-에틸부틸, 2-메틸펜틸 등을 포함한다. 대응하는 C1-C6알콕시기는 양이온 고리에 결합된 산소 원자에 또한 결합된 상기 C1-C6알킬기를 포함한다. 알콕시알킬기는 알킬기에 결합된 에테르기를 포함하며, 여기서는 총 6 이하의 탄소 원자를 포함한다.
다른 고리 구조에 융합되지 않은 단일 방향족 5-원 고리를 포함하는 양이온이 더 바람직하다. 예시적 양이온이 이하에 예시되었으며 여기서 R1, R2, 및 R3-R5는, 존재하는 경우, 이전에 정의된 것이다.
다른 고리 구조에 융합되지 않은 단일 방향족 5-원 고리를 포함하는 더 바람직한 양이온 중에서, 화학식 A에 구조면에서 대응하는 이미다졸륨 양이온이 특히 바람직하며, 여기서 R1, R2, 및 R3-R5는 이전에 정의된 것이다.
1,3-디-(C1-C6-알킬)-치환된-이미다졸륨 또는 1,3-디-(C1-C6-알콕시알킬)-치환된-이미다졸륨 이온이 더 특히 바람직한 양이온; 즉, 이미다졸륨 양이온이며 여기서 화학식 A의 R3-R5는 각각 하이드리도이며, R1및 R2는 독립적으로 각각 C1-C6-알킬 또는 C1-C6-알콕시알킬기이다. 더욱 바람직하게는, 1,3-디-C1-C6-알킬기 중 하나는 메틸이다.
1-(C1-C6-알킬)-3-(메틸)-이미다졸륨 [Cn-mim, 여기서 n = 1-6] 양이온 또는 C1-C6알콕시알킬-3-메틸이미다졸륨 양이온이 더 바람직하며, 할로겐이 바람직한 음이온이다. 그런 더 바람직한 양이온은 하기의 화학식 B에 구조면에서 대응하는 화합물에 의해 예시되었으며, 여기서 R1은 C1-C6-알킬 또는 C1-C6-알콕시알킬기이다.
가장 바람직하게는, 두 질소 치환기가 C1-C6-알킬기이며 1,3-디-C1-C6-알킬기 중 하나가 메틸이며, R1의 나머지 및 R2C1-C6-알킬기가 C1-C4-알킬이며, R3-R5기는 하이드리도이다.
"존재하는 경우"라는 용어는 모든 양이온이 모든 넘버링(numbering)된 기를 갖는 것은 아니기 때문에 치환기 R기에 관하여 본 명세서에서 자주 사용된다.
"실질적 부재" 및 "실질적으로 없는"이란 용어는 예컨대, 약 5 중량% 이하의물이 존재하는 것을 의미하는 것으로 사용된다. 더 바람직하게는, 조성물에 약 1 퍼센트 이하의 물이 존재한다. 질소-함유 염기의 존재에 대해서도 동일한 의미로 해석된다.
이온성 액체의 음이온은 친수성 또는 소수성일 수 있다. 예시적 친수성 음이온은 할로겐, 슈도할로겐, 및 C1-C6카르복실레이트를 포함한다. 예시적 소수성 음이온은 테트라플루오로보레이트 (BF4 -), 헥사플루오로포스페이트 (PF6 -), 폴리플루오로C2-C6카르복실레이트, 예컨대 트리플루오로아세테이트(F3CC02 -), 펜타플루오로프로피오네이트 (F5C302 -), 비스(트리플루오로메탄-설포닐)이미드 (Tf2N-), 트리플루오로메탄설포네이트 (Tf-) 등을 포함한다. 공유적으로 결합된 불소 원자를 포함하는 소수성 음이온이 특히 바람직하다. 추가의 예시적 소수성 이온성 액체는 미국 특허 제5,827,602에 개시되어 있다.
통상적으로 사용되는 음이온은 무기 할로겐 및 슈도할로겐 (클로라이드, 브로마이드, 니트레이트, 설페이트, 알킬설페이트, 설포네이트), 유기 카르복실레이트 (아세테이트, 락테이트), 불소화물 (테트라플루오로보레이트, 헥사플루오로포스페이트, 트리플루오로설포네이트, 트리플루오로아세테이트, 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드, 비스(퍼플루오로에틸설포닐)이미드) 및 할로메탈레이트 (예컨대 염화물-AlCl3조성물) 음이온을 포함한다.
양이온 형성에 필요하지 않은 모든 R기; 즉 상기에서 보여진 이미다졸륨, 피라졸륨, 트리아졸륨, 피롤리디늄 및 피페라디늄 양이온이 아닌 화합물에 있어서, R1및 R2가 아닌 다른 것은 하이드리도인 것이 바람직하다. 따라서, 상기에서 보여진 양이온은 이하에 보여지는 구조에 대응하는 구조를 갖는 것이 바람직하며, 여기서 R1및 R2는 이전에 정의된 것이다.
이온성 액체 및 몇개의 통상적인 온도계용 액체의 작동 온도 범위의 비교를 표 1에 나타냈다. 표에서 보여지는 바와 같이, 이온성 액체는 넓은 작동 온도 범위를 갖는다.
액체 작동 온도 범위, ℃
수은에탄올펜탄톨루엔[C2mim][BF4] -35 내지 350-80 내지 60-200 내지 30-80 내지 100-80 내지 400a
a제2 이온성 액체로 도핑(doping)함으로써 어는점을 하강시킨 것에 근거함.
예시적 1,3-디-C1-C6-알킬 이미다졸륨 이온-함유[(mim)] 이온성 액체에 대한 예시적 액화 온도 [즉, 융점 (melting point, MP) 및 유리 전이 온도 (Tg)] 및 분해 온도(decomposition temperature)를 하기의 표 2에 보였으며 여기서 R1및 R2중 하나는 메틸이다. 1-알킬-피리디늄 양이온을 포함하는 다른 대표적 이온성 액체에 대한 데이타는 이하의 표 3에 나타냈다.
이온성 액체 액화 온도 (℃) 분해 온도 (℃) 인용*
[C2mim]Cl 64 285 a
[C3mim]Cl 282 a
[C4mim]Cl 41 254 b
[C6mim]Cl -69 253 g
[C8mim]Cl -73 243 g
[C2mim]I 303 a
[C4mim]I -72 265 b
[C4mim][PF6] 10 349 b
[C2mim][PF6] 58-60 375 c, a
[C3mim][PF6] 40 335 a
[iC3mim][PF6] 102 a
[C6mim][PF6] -61 417 d
[C4mim][BF4] -81 403, 360 d, e
[C2mim][BF4] 6 412 a, e
[C2mim][C2H3O2] 45 c
[C2mim][C2F3O2] 14 약 150 f
a) Ngo et al.,Thermochim. Acta, 2000, 357, 97.
b) Fannin et al.,J. Phys. Chem., 1984, 88, 2614.
c) Wilkes et al.,Chem. Commun., 1992, 965.
d) Suarez et al.,J. Chim. Phys., 1998, 95, 1626.
e) Holbrey et al.,J. Chem. Soc.,Dalton Trans., 1999, 2133.
f) Bonhote et al.,Inorg. Chem., 1996, 35, 1168.
g) Visser et al.,Green. Chem., 2001, 3, 156.
이온성 액체 액화 온도 (℃) 분해 온도 (℃)
[1-부틸-3-메틸피리디늄][PF6] 37 347
[1-부틸-4-메틸피리디늄][PF6] 3 358
[1-헥실-4-메틸피리디늄][PF6] 39
[4-페닐프로필-피리디늄][PF6] 2 163-474
[3-n-부틸-피리디늄][PF6] 0 125-444
[1-부틸-4-메틸피리디늄][BF4] -24 332
[1-부틸-4-메틸피리디늄]Cl 32 214
[1-헥실-4-메틸피리디늄]Cl 63 218
이온성 액체에서 양이온과 음이온의 모든 조합이 이온성 액체로 되는 것은 아니다. 따라서, 몇가지 예에서, 고용융 고체가 생성될 수도 있지만, 그 고체는 쉽게 확인될 수 있고 사용될 수 없다. 저용융 이온성 액체의 형성을 지배하는 양이온과 음이온의 분자적 특성에 대한 체계적 연구는, 이온성 액체 시스템을 이해하고 새로운 실례를 예측하기 위한 능동적 연구의 대상이다.
실온 이하에서 용융되는 이온성 액체는 실온 이온성 액체로 언급된다. 고려된 이온성 액체는 약 200℃에서 또는 그 이하의 온도에서, 바람직하게는 약 150℃ 이하의 온도에서 그리고 약 -50℃ 이상의 온도에서 액체이다. 그런 액체의 예는 [C2mim]Cl/AlCl4, [C2mim][BF4], [C4mim][PF6], 및 emim[NTf2]을 포함하며, 여기서 "mim"은 1-치환된-3-메틸이미다졸륨 이온이며 "e" 또는 "C2"는 1-에틸이며 C4는 1-부틸이다. 더 바람직하게는, 고려된 이온성 액체는 약 120℃에서 또는 그 이하의 온도 그리고 약 -44℃ 이상의 온도에서 (용융된) 액체이다. 가장 바람직하게는, 이온성 액체는 상온에서 (용융된) 액체이다. 이 이온성 액체의 액체 범위는 약 -72℃내지 350℃ 정도에 걸쳐있을 수 있다.
순수한 형태에서, 다수의 이온성 액체는 실온 이하에서 냉각시 점성 유리를 형성하며, 이것은 그런 이온성 액체를 포함하는 LIG의 더 낮은 작동 온도를 제한할 수 있다. 이온성 액체의 응고점 및 점도는 1 또는 그 이상의 다른 이온성 액체 또는 다른 액체 물질 또는 유기 용매와 혼합되어, 제제를 생성함으로써 감소될 수 있다. 몇가지 연구에서, 그런 혼합물은, 혼합물의 점도를 상당히 감소시키는 것을 보였다.
온도계용 유체로 사용될 수 있는 개별 이온성 액체 또는 혼합물을 평가함에 있어서, 다음의 특성들이 고려될 필요가 있다: 작동 온도 범위, 작동 온도 범위에 걸친 액체의 선형 팽창 계수, 이온성 액체의 안정성, 유출물 또는 파손물의 환경 영향.
발표된 유동학적 특성을 갖는 공지된 이온성 액체 중에서, 과불소화된 음이온을 함유하는 것이 점도가 가장 낮으며, 이는 낮은 융점과 흔히 연결된다. 이러한 면에서, 테트라플루오로보레이트 또는 비스트리필이미드 이온성 액체는 바람직한 점도/온도 프로파일을 제공하는 것으로 드러났다. 그렇지만, 순수한 형태에서, 비스트리필이미드 염은 잘 정의된 결정화점을 가지며 -25℃ 이상에서 동결되며, 이것은 저온 적용을 제한할 수 있다.
2 또는 그 이상의 이온성 액체가 혼합된 제제는, 융점/빙점을 하강시킴으로써 그리고 점도를 감소시킴으로써 시스템의 응고점 온도를 감소시키기 위한 바람직한 옵션(option)을 제공한다. 이것은, 예컨대 혼합된 양이온을 갖는 4급 암모늄 시스템으로서 어떤 조성물이 40℃까지 혼합물의 융점을 하강시키는 것에 대하여 MacFarlane 및 공동 연구자들에 의해 발표되었다 [Sun et al.,J. Phys. Chem. B, 1998, 102, 8858]. 제2의 이온성 액체는 그 자체가 예컨대 [C4mim]2[PdCl4] (브라운) 또는 [C4mim]2[NiCl4] (블루)와 같은 이미다졸륨 테트라클로로메탈레이트 염과 같은 착색된 이온성 염일 수 있으며, 또는 착색제가 이온성 액체에 용해 또는 분산될 수 있다.
이온성 액체는 어떤 편리한 홀더 내에 포함된다. 바람직하게는 홀더는 부분적으로 반투명하거나 또는 투명하다. 홀더는 유리 또는 더 바람직하게는 가요성 플라스틱으로 구성될 수 있지만, 금속 또는 세라믹과 같은 다른 물질도 또한 사용될 수 있다.
이온성 액체의 독성학적 및 환경적 효과에 대한 유용한 데이타가 거의 없지만, 환경에 대한 이온성 액체의 효과는 2 (또는 그 이상) 성분 이온의 합이어야 한다고 여겨진다. 몇가지 이미다졸륨 염의 활성이 항정전기제 및 항진균제로서 보고되어 있다. 1-헥실옥시메틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트의 급성 독성이 조사되었으며 [Pernak et al.,Ind. Eng. Chem. Res., 2001], 래트(rats)에 대한 LD50이 1400 mg/kg으로 보고되었다. 에테르 기가 아닌 짧은 사슬 알킬 치환기를 함유하는 양이온은 더 낮은 독성을 갖는 것으로 생각된다.
다수의 기존 이온성 액체는, 산업 환경에서 그리고 또한 실내 환경에서 비누, 세제, 개인 용품에서 그리고 식품 포장에서 광범위하게 사용되는 공지된 4급염, 예컨대 알킬암모늄, 알킬피리디늄, 및 알킬포스포늄 염과 구조적으로 관련되거나 또는 유사하다는 것이 또한 주지되어야 한다. 폐기의 관점에서 보면, 수-불용성, 소수성 이온성 액체 종류 중 하나 보다는 수용성의 이온성 액체가 더 바람직하다.
비-이온성 액체 공-용매 또는 용질의 첨가는 이온성 액체의 물리적 특성에 깊은 영향을 나타낼 수 있다고 보여졌다. 아주 적은 농도 (5 퍼센트 이하)의 첨가제, 예컨대 물, 에탄올, 디메틸설폭시드 또는 1-메틸이미다졸의 존재에 의해 융점 및 점도가 크게 감소할 수 있다.
여기서 인용된 각각의 특허, 특허출원 및 문헌이 참고 문헌으로 통합된다.
상기 내용으로부터, 본 발명의 진정한 취지 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다수의 수정 및 변화가 일어날 수 있는 것이 이해될 것이다. 설명된 특정 실시예에 관하여 어떤 제한이 의도되거나 추론되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 개시된 내용은 청구항의 범위 내에 속하는 변형을 첨부된 청구항에 의해 포괄하기 위한 것으로 의도된다.

Claims (31)

  1. 액체를 사용하는 온도 센서(sensor)로서, 상기 센서는,
    가늘고 긴 용기 및 액체의 저장소를 갖는 온도계로서
    가늘고 긴 용기 내에 소공을 더 포함하고, 그 소공은 저장소와 액체의 통로가 되는 온도계;
    가늘고 긴 용기와 조합된 1 이상의 눈금
    을 포함하며;
    상기 액체는 온도계 주변의 온도에 따라 소공 내에서 상승 또는 하강하는 온도계용 이온성 액체인 온도센서.
  2. 제1항에 있어서, 온도계는 약 -100° 내지 약 +400°섭씨 범위에서 온도를 측정하는 것인 온도 센서.
  3. 제1항에 있어서, 복수의 눈금을 포함하는 온도 센서.
  4. 제3항에 있어서, 복수의 눈금은 약 -100° 내지 약 +400°섭씨와 균등한 범위의 온도를 나타내는데 충분한 갯수를 포함하는 것인 온도 센서.
  5. 제1항에 있어서, 소공 내의 액체의 레벨이 더 용이하게 보여질 수 있도록 대조 매질이 액체에 첨가된 것인 온도 센서.
  6. 제1항에 있어서, 소공 내의 액체의 레벨이 더 용이하게 보여질 수 있도록 착색된 염료가 액체에 첨가된 것인 온도 센서.
  7. 제1항에 있어서, 소공 내의 공간이 진공인 온도 센서.
  8. 제1항에 있어서, 소공 내의 액체의 부피가 온도에 의존하는 것인 온도 센서.
  9. 제1항에 있어서, 투명한 물질로부터 가늘고 긴 용기가 제조되는 것인 온도 센서.
  10. 액체를 사용하는 온도 센서로서, 상기 센서는,
    가늘고 긴 용기 및 액체의 저장소를 갖는 온도계로서
    가늘고 긴 용기 내에 소공을 더 포함하고, 그 소공은 저장소와 액체의 통로가 되는 온도계;
    가늘고 긴 용기와 조합된 복수의 눈금으로서, 상기 눈금은 약 -100° 내지 약 +400°섭씨와 균등한 범위의 온도를 표현하는 눈금
    을 포함하며;
    상기 액체는 온도계 주변의 온도에 따라 소공 내에서 상승 또는 하강하는 온도계용 이온성 액체이며, 소공 내의 액체의 레벨이 더 용이하게 보여질 수 있도록 대조 매질을 포함하며;
    상기 온도계는 약 -100° 내지 약 +400°섭씨의 범위에서 온도를 측정하는 것인 온도센서.
  11. 제10항에 있어서, 소공 내의 액체의 레벨이 더 용이하게 보여질 수 있도록 착색된 염료가 액체에 첨가된 것인 온도 센서.
  12. 제10항에 있어서, 소공 내의 공간이 진공인 온도 센서.
  13. 제10항에 있어서, 소공 내의 액체의 부피가 온도에 의존하는 것인 온도 센서.
  14. 제10항에 있어서, 투명한 물질로부터 가늘고 긴 용기가 제조된 것인 온도 센서.
  15. 제1항에 있어서, 이온성 액체가 유기 양이온 및 유기 음이온 또는 그것의 혼합물을 포함하는 것인 온도 센서.
  16. 제1항에 있어서, 이온성 액체가 유기 양이온 및 무기 음이온 또는 그것의 혼합물을 포함하는 것인 온도 센서.
  17. 제15항에 있어서, 유기 양이온이 치환된 피리디늄, 피리다지늄, 피리미디늄, 피라지늄, 피라졸륨, 이미다졸륨, 옥사졸륨, 트리아졸륨, 티아졸륨, 피롤리디늄, 피페라지늄, 퀴놀리늄, 이소퀴놀리늄, 암모늄, 및 포스포늄 유도체 및 그것의 혼합물로부터 선택되는 것인 온도 센서.
  18. 제15항에 있어서, 유기 양이온이 다음으로 구성되는 군으로부터 선택된 화학식에 구조면에서 대응되는 것인 온도 센서:
    여기서 R1및 R2는 독립적으로 하이드리도, C1-C6알킬기 또는 C1-C6알콕시알킬기이며, R3, R4, R5, R6, R7, R8및 R9(R3-R9)는, 존재하는 경우, 독립적으로 하이드리도, C1-C6알킬, C1-C6알콕시알킬기 또는 C1-C6알콕시기이며, 음이온은 할로겐, 슈도할로겐, C1-C6카르복실레이트, 테트라플루오로보레이트, 헥사플루오로포스페이트, 폴리플루오로 C2-C6카르복실레이트, 비스(트리플루오로메탄-설포닐)이미드, 트리플루오로메탄설포네이트로 구성된 군으로부터 선택된다.
  19. 제15항에 있어서, 유기 양이온이 다른 고리 구조와 융합되지 않은 것인 단일, 5-원 방향족 고리인 온도 센서.
  20. 제19항에 있어서, 이온성 액체가 다음으로 구성되는 군으로부터 선택된 화학식에 구조에서 대응하는 유기 양이온을 포함하는 온도 센서:
    여기서 R1및 R2는 독립적으로 하이드리도, C1-C6-알킬기 또는 C1-C6-알콕시알킬기이며, R3, R4, R5(R3-R5)는 독립적으로 하이드리도, C1-C6-알킬기, C1-C6-알콕시알킬기 또는 C1-C6-알콕시기이다.
  21. 제20항에 있어서, 이온성 액체가 1,3-디-C1-C6-알킬 이미다졸륨 이온을 포함하는 것인 온도 센서.
  22. 제21항에 있어서, 이온성 액체가 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, 부틸, sec-부틸, 이소-부틸, 펜틸, 이소-펜틸, 헥실, 2-에틸부틸, 2-메틸펜틸로 구성된 군으로부터 선택된 C1-C6알킬기를 갖는 유기 양이온을 포함하는 것인 온도 센서.
  23. 제15항에 있어서, 유기 양이온이 1-C1-C6-알킬-3-메틸이미다졸륨 또는 C1-C6알콕시알킬-3-메틸이미다졸륨 양이온인 온도 센서.
  24. 제20항에 있어서, 이온성 액체가 화학식 A의 유기 양이온을 포함하는 것인온도 센서:
    여기서 R1및 R2는 독립적으로 C1-C6-알킬기 또는 C1-C6-알콕시알킬기이며, R3, R4, R5(R3-R5)는 독립적으로 하이드리도, C1-C6-알킬기, C1-C6-알콕시알킬기 또는 C1-C6-알콕시기이다.
  25. 제21항에 있어서, 이온성 액체는 구조가 화학식 B에 대응하는 유기 양이온을 포함하는 것인 온도 센서:
    여기서 R1은 C1-C6-알킬기이다.
  26. 제15항에 있어서, 음이온이 테트라플루오로보레이트, 헥사플루오로포스페이트, 폴리플루오로카르복실레이트, 트리플루오로아세테이트, 펜타플루오로프로피오네이트, 비스(트리플루오로메탄설포닐) 이미드, 트리플루오로메탄 설포네이트로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 온도 센서.
  27. 제1항에 있어서, 홀더가 부분적으로 투명 또는 반투명한 것인 온도 센서.
  28. 제27항에 있어서, 홀더가 유리인 온도 센서.
  29. 제5항에 있어서, 착색된 염료는 그 자체가 이온성 액체, 이미다졸륨 테트라클로로메탈레이트 염 또는 그것의 혼합물인 온도 센서.
  30. 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄설포닐)이미드를 함유하는 홀더를 포함하는 온도 센서.
  31. 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트를 함유하는 홀더를 포함하는 온도 센서.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR0311850A (pt) * 2002-05-08 2005-04-05 Unilever Nv TermÈmetro do tipo lìquido em haste, e, processo para a manufatura do mesmo
DE102004059534B4 (de) * 2004-12-09 2010-02-11 Tfa-Dostmann Gmbh & Co Kg Thermometer
GB2431517B (en) * 2005-10-19 2008-08-27 Kidde Ip Holdings Ltd Temperature switch
US20070129568A1 (en) * 2005-12-06 2007-06-07 Ngimat, Co. Ionic liquids
CN101225073B (zh) * 2008-02-15 2011-01-05 江南大学 一种离子液体及制备方法及在生物转酯合成中的应用
MX2008011121A (es) * 2008-08-29 2010-03-01 Mexicano Inst Petrol Liquidos ionicos libres de halogenos en la desulfuracion de naftas y su recuperacion.
US8439563B1 (en) * 2011-11-21 2013-05-14 Qasem A. Alqaffas Gas-actuated thermometer
DE102012201068B3 (de) * 2012-01-25 2013-04-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Quecksilberfreies Präzisionsthermometer mit nichtmetallischer Füllflüssigkeit
CN103592041A (zh) * 2013-11-11 2014-02-19 田艳梅 一种温度表的填充介质
WO2017205828A1 (en) 2016-05-26 2017-11-30 Yazaki Corporation Guanidinium-based ionic liquids in absorption chillers
US10168080B2 (en) * 2016-05-26 2019-01-01 Yazaki Corporation Eutectic mixtures of ionic liquids in absorption chillers
CN111664954B (zh) * 2020-05-12 2021-10-19 西安交通大学第一附属医院 一种体温计外壳内刻度纸放置装置
CN114518177B (zh) * 2022-02-14 2022-08-02 四川大学 一种基于离子液体低共熔组分的玻璃温度计

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3849622A (en) * 1969-06-16 1974-11-19 C Merriam Non-ionic fluid thermometer for microwave oven
DE2217516A1 (de) * 1972-04-12 1973-10-31 Internationaler Dienst Gmbh Auf volumenausdehnung basierendes thermometer aus klarsichtigem kunststoff
CA1023470A (en) * 1974-11-12 1977-12-27 Robert S. Meijer Analog memory system
US4229976A (en) * 1979-08-31 1980-10-28 Dow Corning Corporation Capillary thermometer containing visible silicone fluid
US4457252A (en) * 1982-11-09 1984-07-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company Critical temperature indicator
US4613238A (en) * 1985-09-27 1986-09-23 The Research Foundation Of State University Of New York Method and apparatus for measuring temperature of ultra small areas
DE4227434C2 (de) * 1992-08-19 1994-08-18 Geraberger Thermometerwerk Gmb Fieberthermometer

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