WO2007114497A1 - 潜熱輸送装置用作動液および潜熱輸送装置の作動方法 - Google Patents

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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • C09K5/10—Liquid materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F23/00—Features relating to the use of intermediate heat-exchange materials, e.g. selection of compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
    • H10W40/73—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control for cooling by change of state

Definitions

  • the present invention relates to a working fluid for a latent heat transport device and a method for operating a latent heat transport device using the same.
  • a latent heat transport device that performs latent heat transport using a phenomenon such as evaporation, boiling, and condensation of a working fluid sealed in the device.
  • the latent heat transport device include a heat pipe and a two-phase sealed thermosyphon device.
  • the heat pipe is a device that transfers heat using the capillary force of the internal wick (capillary structure), and the two-phase sealed heat flow on is a device that transfers heat using gravity and centrifugal force.
  • the major feature of each is that the working fluid can be circulated without using external force such as a pump.
  • Heat pipes are applied to relatively small cooling devices, such as cooling devices for heat generating parts of semiconductor elements and electronic devices, and two-phase sealed thermosyphons do not require wigs and are simple in structure. It is widely used for gas heat exchangers, promoting snow melting on roads and preventing freezing.
  • a heat pipe is a heat transfer element that transfers heat by using one end of a pipe-shaped container as an evaporating part and the other end as a condensing part.
  • the heat transfer characteristics of a heat pipe depend on the hydraulic fluid enclosed in the heat pipe body. In general, it is said to exhibit good characteristics when used near the boiling point under normal pressure.
  • the principle of the heat pipe is simple. When one end of the Neub is warmed, the hydraulic fluid will evaporate and absorb the heat. The evaporated gas diffuses in the pipe and releases the latent heat at the other end (low temperature part) to condense. The liquid returns to one end (hot part) of the pipe again by gravity or capillary force, and heat is transported from the hot part to the cold part.
  • a heat pipe is mainly composed of three elements: (1) hydraulic fluid, (2) a wig or capillary structure, and (3) a container or container.
  • the required requirements for hydraulic fluid are as follows: However, the first thing to consider is the operating steam temperature range.
  • ⁇ is the surface tension of the hydraulic fluid (NZm)
  • L is the latent heat of vaporization of the hydraulic fluid (kj / kg)
  • ⁇ is the viscosity of the hydraulic fluid (Pa ⁇ s).
  • the merit number varies with temperature.
  • Patent Document 1 proposes using n-perflux hexane as a working fluid for heat pipes and thermosyphons.
  • Patent Document 2 Contains 95% or more of perfluorocarbon such as CF.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-12288 (Claims)
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 2726542 (Claims)
  • the present invention provides a working fluid for a latent heat transport device that stably exhibits high performance at an operating temperature of 50 to 200 ° C, which is unlikely to cause environmental effects such as ozone layer destruction and global warming. For the purpose of provision.
  • the present invention has the following gist.
  • a hydraulic fluid for a latent heat transport device comprising a compound represented by the following formula 1
  • n is an integer from 2 to 8
  • m is an integer from 1 to 3.
  • the compound represented by formula 1 is C F C H (1,1, 1,2, 2,3,3,4,4-nonafnoreohexane)
  • the hydraulic fluid for a latent heat transport device according to 1 or 2.
  • a composition comprising a compound represented by Formula 1 and an alcohol having 1 to 4 carbon atoms, wherein the content of the compound represented by Formula 1 is 90 to 99% by mass, and the content of the alcohol 5.
  • 6.C1-C4 alcohol is methanol, ethanol, 1 propanol, 2 pro 6.
  • a method of operating a latent heat transport device wherein the latent heat transport device using the hydraulic fluid according to any one of 1 to 7 above is operated at an operating temperature of 50 to 200 ° C.
  • the hydraulic fluid for a latent heat transport device of the present invention has a large number of merits compared to conventional hydraulic fluids, and is very excellent in heat transfer efficiency. In addition, it has high oxidation resistance and corrosion resistance against stainless steel and aluminum used as members of latent heat transport devices. Furthermore, it has the advantage that it can be used as it is in a conventional system. And there is no risk of causing environmental impacts such as the destruction of the ozone layer and global warming.
  • FIG. 1 Graph showing the correlation between the number of merits of each hydraulic fluid and the operating temperature
  • the present invention is a working fluid for a latent heat transport device.
  • a latent heat transport device is a device that transports latent heat using phenomena such as evaporation, boiling, and condensation of the hydraulic fluid enclosed in the device.
  • Type thermosyphon device
  • the hydraulic fluid of the present invention contains a compound represented by the following formula 1.
  • n is an integer of 2 to 8
  • m is an integer of 1 to 3.
  • CF-CH Formula 1
  • the compound represented by Formula 1 has a large heat transport amount, low viscosity, low freezing point, suitable vapor pressure, nonflammability, high stability, and general Excellent compatibility with other materials It is excellent as a working fluid in that it is difficult to corrode the article that comes into contact with it.
  • the structure of the compound represented by Formula 1 may be either linear or branched, but a compound that is linear is more preferable.
  • the compound represented by Formula 1 is preferably an compound having an n force of ⁇ 6 and m of 2, specifically, CFCH and CFHC.
  • the content of the compound represented by Formula 1 is preferably 50% by mass or more, particularly 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. Good.
  • other components included when the compound represented by Formula 1 is less than 100% by mass include hydrocarbons, halogenated hydrocarbons (provided that Formula 1 And at least one selected from the group consisting of alcohols, fluorine-containing alcohols, ketones, and fluorine-containing ethers.
  • hydrocarbons or alcohols when hydrocarbons or alcohols are contained, it is preferable in that the merit number of the hydraulic fluid can be increased.
  • the temperature of the hydraulic fluid is evaporated, the temperature change during condensation, and the composition change of both gas-liquid phases are minimized to ensure a stable operating state.
  • the composition of the working fluid is preferably an azeotropic composition or an azeotrope-like composition.
  • the azeotrope-like composition means a composition ratio in which the temperature difference between the dew point and the boiling point is within 0.5 ° C. Of these, those having a vapor temperature difference within 0.1 ° C are particularly preferred.
  • the hydrocarbons are preferably chain-like (linear or branched) or cyclic saturated hydrocarbons having 6 to 8 carbon atoms. Specific examples of the hydrocarbons include n-pentane, cyclopentane, n-hexane, and n-heptane.
  • the content ratio is preferably 0.5 to 50% by mass, particularly 1 to LO mass%.
  • the halogenated hydrocarbons are preferably saturated chlorinated hydrocarbons having 1 to 4 carbon atoms and unsaturated chlorinated hydrocarbons having 2 or 3 carbon atoms.
  • halogenated hydrocarbons specifically, 1,1-dichloro-1,2,2,3,3,3-pentafunolelov.
  • HCFCs Hydrotarolofluorocarbons
  • HCFCs such as pentafluorochloropropane; difluoromethane, 1, 1, 1, 2, 2-pentafluoroethane, 1, 1, 1, 2—Tetrafluoroethane, 1, 1, 1—Trifluoroethane, 1, 1—Difluoroethane, 1, 1, 1, 2, 3, 3, 3 Heptafluoroprono 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3—Hep evening funnel P, 1, 1, 1, 3, 3, 3 , 1, 3, 3 Pen evening funore p p p, 1, 1, 2, 2, 3 Pen evening funore p p p, 1, 1, 1, 3, 3 —Pentafluorolobtan 1, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5, 5, 5 Hydrodepentafluoropentane, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4 Heptafluorocyclopentane, etc.
  • Fluorocarbons hereinafter referred to as pentafluorochloropropane
  • the halogenated hydrocarbons can be contained for the purpose of lowering the freezing point and increasing the merit number, and the content is preferably 0.1 to 50% by mass, particularly preferably 0.5 to 20% by mass.
  • the alcohols are preferably alcohols having 1 to 4 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, and specifically selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1 propanol, 2-propanol and n-butanol. One or more alcohols.
  • the merit number can be remarkably increased with a small content ratio, and there are advantages such as nonflammability.
  • the content of the alcohol is preferably 0.5 to 15% by mass, particularly 1 to 10% by mass.
  • the hydraulic fluid of the present invention is particularly preferably a composition comprising a compound represented by formula 2 and an alcohol having 1 to 4 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. content of the compound represented by the 85 to 99.5 weight 0/0, preferably 90 to 99 wt%, containing organic proportion from 0.5 to 15 wt% of the alcohol, the composition is preferably 1 to 10 mass% Is preferred. Especially, it is especially preferable when C1-C4 alcohol is 1 or more types chosen from the group force which consists of methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and n-butanol.
  • fluorinated alcohols partially fluorinated alcohols having 2 to 4 carbon atoms, preferably 3 to 4 carbon atoms are suitable. Specifically, 2, 2, 2 trifluoroethane Nord, 2, 2, 3, 3-tetrafluoropropanol and the like.
  • the content of fluorinated alcohols is preferably 0.5 to 20% by mass, particularly 1 to 15% by mass.
  • ketones those having 3 carbon atoms are preferred, and specifically acetone is mentioned.
  • the fluorine-containing ethers include those represented by the general formula C F -O-C H (a is 1 to 6)
  • C F OCH, C F OCH or C F OC H is particularly preferred.
  • the content of the fluorine-containing ether is preferably 0.1 to 50% by mass, particularly 1 to 20% by mass.
  • the hydraulic fluid for a latent heat transport device of the present invention has high stability against heat and oxides as it is, but contains a stabilizer such as an acid resistance improver, a heat resistance improver, and a metal deactivator. In this case, each stability is remarkably increased.
  • the stabilizer is preferably contained as necessary.
  • the content of the stabilizer can be added within a range that does not deteriorate the performance of the heat pipe working fluid, but is 5% by weight or less and preferably 1% by weight or less in the working fluid.
  • the acid resistance improver and the heat resistance improver include N, N'-diphenylphenol diamine, p-octyl diphenylamine, p, p'-dio.
  • Octyldiphenylamine N—Phenol 1-naphthylamine, N—Phenol 2—naphthylamine, N— (p-dodecyl) ferro 2—naphthylamine, di-1-naphthylamine, di-2-naphthylamine, N-alkylphenol Nothiazine, 6- (t-butyl) phenol, 2,6 Di- (t-butyl) phenol, 4-Methyl-2,6g (t-butyl) phenol, 4,4'-methylenbis (2,6g-tbutyl) Such as phenol) and a mixture of two or more of these. Compound may be mentioned.
  • metal deactivator examples include imidazole, benzimidazole, 2 mercaptobenthiazole, 2,5 dimethylcaptothiadiazole, salicyridin propylenediamine, pyrazole, benzotriazole, toltriazole, 2-methyl.
  • examples include benzimidazole, 3,5-methylmethylazole, and methylenebis-benzotriazole.
  • the latent heat transport device using the working fluid of the present invention can be operated at an operating temperature of -50 to 200 ° C.
  • an operating temperature of 0 to 150 ° C. is particularly preferable because higher performance is exhibited.
  • Example 1 The hydraulic fluid is C F C H.
  • Example 2 The hydraulic fluid is C F C H.
  • Example 3 (comparative example): The hydraulic fluid is C F (n perfluoro-hexane).
  • Example 4 (comparative example): The hydraulic fluid is C F H.
  • C F C H of the example is a comparative example C F C over the entire operating temperature range.
  • C F C H is a comparative example over an operating temperature range of 50 ° C or higher.
  • Examples 5 to 10 are examples, and examples 11 to 14 are comparative examples. Note that the working fluids of Examples 7, 8, 13, and 14 are azeotrope-like compositions.
  • Example 7 Example 8 and Example 10 which are the present examples, show a marked increase in the number of merits as compared with Comparative Examples 13 and 14, and the standard boiling point is greatly increased under any condition. It can be seen that it has an extremely large amount of heat transport.
  • a stainless steel mesh structure is placed on the inner surface of a copper pipe with a diameter of 1.5 mm and a length of 20 cm, and C F C H (Example 1) is sealed inside as a working fluid. Steam one end of the pipe
  • the CPU Central Processing Unit
  • the heat sink As a starting part, it is connected to the CPU (Central Processing Unit), which is the heat generating part of the laptop Touch. Weld the heat sink with the other end as the condensing part, and bring the heat sink into contact with the heat sink on the back side of the LCD panel.
  • CPU Central Processing Unit
  • the notebook PC is very compact, and its power and heat dissipation effect is superior to the conventional one. Furthermore, it is possible to provide a personal computer with excellent durability in cold and high temperature areas. Industrial applicability
  • the hydraulic fluid of the present invention is used for cooling semiconductor elements, electronic equipment, power equipment, etc. used in computers, communication equipment, rectifiers or electric motors, and cooling of machine tools such as lathes and drilling machines, or for air conditioning. Used for heat exchangers. It should be noted that the entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2006-105312 filed on April 6, 2006 are cited here as disclosure of the specification of the present invention. Incorporate.

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Abstract

　オゾン層の破壊、地球温暖化といった環境への悪影響を引き起こすおそれがなく、－５０～２００°Cの作動温度で安定して高い性能を示す潜熱輸送装置用作動液の提供。 　Ｃ４Ｆ９Ｃ２Ｈ５、Ｃ６Ｆ１３Ｃ２Ｈ５を始めとするＣｎＦ２ｎ＋1－ＣｍＨ２ｍ+1（ｎは２～８の整数であって、ｍは１～３の整数である。）で表される化合物を含有する潜熱輸送装置用作動液。上記作動液を用いた潜熱輸送装置を、作動温度が－５０～２００°Cで作動させる潜熱輸送装置（ヒートパイプ等）の作動方法。

Description

明 細 書
潜熱輸送装置用作動液および潜熱輸送装置の作動方法
技術分野
[0001] 本発明は、潜熱輸送装置用の作動液、およびそれを用いた潜熱輸送装置の作動 方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、装置内に封入された作動液の蒸発、沸騰、凝縮等の現象を利用して潜熱輸 送を行う潜熱輸送装置が知られている。潜熱輸送装置としては、例えば、ヒートパイ プおよび二相密閉型熱サイフォン装置が挙げられる。ヒートパイプは内部に設けたゥ イツグ (毛細管構造体）による毛細管力を利用して熱を伝達し、二相密閉型熱サイフ オンは重力、遠心力を利用して熱を伝達する装置であり、何れもポンプ等の外部動 力を使わずに作動液を循環できる点が大きな特徴である。
ヒートパイプは、半導体素子や電子機器の発熱部の冷却装置等、比較的小型の冷 却装置に適用され、二相密閉型熱サイフォンは、ウイッグを必要とせず構造が簡単で あることから、ガス ガス型熱交換器、道路の融雪促進および凍結防止等に広く利 用されている。
[0003] 以下、ヒートパイプを例に作動液として要求される性能について説明する。
ヒートパイプはパイプ状容器の一端を蒸発部とし、他端を凝縮部として熱を伝える 伝熱素子である。一般にヒートパイプの伝熱特性は、ヒートパイプ本体に封入されて いる作動液に左右される。一般に、常圧下での沸点付近で使用するときに良い特性 を示すと言われている。
[0004] ヒートパイプの原理は簡単である。ノイブの一端が温められると、そこで作動液が蒸 発して熱を吸収する。蒸発した気体はパイプの中を拡散し、他端 (低温部)で潜熱を 放出して凝縮する。液体は重力や毛管力で再びパイプの一端 (高温部)へ戻り、高 温部から低温部へ熱が輸送される。
[0005] ヒートパイプは、主に（1)作動液、（2)ウイッグまたは毛管構造、および (3)容器また はコンテナの 3要素より構成される。作動液として要求される必要条件は以下の通り であるが、まず考えなければならないのは、作動蒸気温度範囲である。
[0006] (1)ウイッグおよびコンテナ材料に対する適合性がある。
(2)熱安定性がよい。
(3)ウイッグおよびコンテナ材料に対する濡れ性がよ!ヽ (接触角が 0または非常に小 さい。）。
(4)作動温度範囲内で蒸気圧が高すぎたり低すぎたりしない。
(5)蒸発潜熱が大きい。
(6)熱伝導率が大きい。
(7)気液両相にお 、て粘性率が小さ 、。
(8)表面張力が大きい。
(9)凝固点、または融解点が適正である。
[0007] 一般に、最大熱輸送量を決定する作動液の特性値としては、下式 2で表されるメリ ット数 M (kj/ (m2- s) )が使用される。メリット数 Mが大き 、ほど作動液の最大熱輸送 量が大きくなる。
M= p o h μ …式 2
ただし、 は作動液の密度 (kgZm3)、 σは作動液の表面張力（NZm)、 Lは作動 液の蒸発潜熱 (kj/kg)、 μは作動液の粘度 (Pa · s)である。
メリット数は温度によって変化する。
[0008] 従来、ヒートパイプの作動液としては、水、アンモニア、メタノール、クロ口フルォロカ 一ボン類（CFC類）、ヒドロクロ口フルォロカーボン類 (HCFC類）等が用いられて!/、る 。しかし、水は寒冷地では凍結する問題がある。また、アンモニアはヒートパイプ容器 の材質との適合性を考慮する必要があるだけでなぐ悪臭、毒性の点でも取扱いが 煩雑である。メタノールについても、アルミニウムおよびステンレス容器を腐食させる 問題がある。また、 CFC類や HCFC類は、オゾン層破壊の原因となることから規制対 象となって!/、る化合物である。
[0009] これらの課題を解決する目的から、以下の方法が提案されて 、る。
例えば、特許文献 1においては、ヒートパイプや熱サイフォンの作動流体として n— パーフルォ口へキサンを使用することが提案されている。また、特許文献 2において は、 C F 等のパーフルォロカーボンを 95%以上含有し、該パーフルォロカーボンよ
6 14
りも低沸点のフッ化炭素化合物の含量を 1%以下にしたヒートパイプ用作動液が提案 されている。しかし、これらの作動液は熱伝達効率が悪ぐ地球温暖化効果が大きい という問題がある。
[0010] 特許文献 1 :特開昭 59— 12288号公報 (特許請求の範囲）
特許文献 2：特許第 2726542号公報 (特許請求の範囲）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] 本発明は、オゾン層の破壊、地球温暖化といった環境への影響を引き起こすおそ れがなぐ 50〜200°Cの作動温度で安定して高い性能を示す潜熱輸送装置用作 動液の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明は、以下の要旨を有する。
1.下記の式 1で表される化合物を含有することを特徴とする潜熱輸送装置用作動液
C F -C H …式 1
n 2n+ l m 2m+l
(式 1において、 nは 2〜8の整数であって、 mは 1〜3の整数である。 )
2.式 1で表される化合物の含有割合が 50質量％以上である上記 1に記載の潜熱輸 送装置用作動液。
3.式 1で表される化合物が、 C F C H (1,1, 1,2, 2,3,3,4,4—ノナフノレォ口へキサン）
4 9 2 5
または C F C H (1,1,1,2,2,3,3,4,4,5, 5,6,6—トリデカフノレ才口才クタン）である上記
6 13 2 5
1または 2に記載の潜熱輸送装置用作動液。
4.さらに、炭素数 1〜4のアルコールを含有する上記 1、 2または 3に記載の潜熱輸 送装置用作動液。
5.式 1で表される化合物と炭素数 1〜4のアルコールとからなる組成物であって、式 1 で表される化合物の含有割合が 90〜99質量％であり、上記アルコールの含有割合 力^〜 10質量％である組成物力もなる上記 4に記載の潜熱輸送装置用作動液。
6.炭素数 1〜4のアルコールが、メタノール、エタノール、 1 プロパノール、 2 プロ ノ V—ルおよび n—ブタノール力 なる群力 選ばれる一種以上である上記 4または 5 に記載の潜熱輸送装置用作動液。
7.さらに、耐酸ィ匕性向上剤、耐熱性向上剤、および金属不活性剤カゝらなる群力ゝら選 ばれる一種以上の安定剤を含有する上記 1〜6のいずれかに記載の潜熱輸送装置 用作動液。
8.上記 1〜7のいずれかに記載の作動液を用いた潜熱輸送装置を、作動温度が 50〜200°Cで作動させる潜熱輸送装置の作動方法。
9.潜熱輸送装置がヒートパイプである上記 8に記載の潜熱輸送装置の作動方法。 発明の効果
[0013] 本発明の潜熱輸送装置用作動液は、従来の作動液に比較してメリット数が大きぐ 熱伝達効率が非常に優れる。また、潜熱輸送装置の部材として用いられるステンレス やアルミニウムに対して、高い耐酸化性および耐腐蝕性を有する。さらに、従来のシ ステムにそのままの形態で使用できるという利点も有する。そして、オゾン層の破壊、 地球温暖化といった環境への影響を引き起こすおそれがない。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]各作動液のメリット数と作動温度との相関を示すグラフ
発明を実施するための最良の形態
[0015] 本発明は潜熱輸送装置用の作動液である。潜熱輸送装置とは、装置内に封入され た作動液の蒸発、沸騰、凝縮等の現象を利用して潜熱輸送を行う装置であって、代 表的な装置としては、ヒートパイプおよび二相密閉型熱サイフォン装置が挙げられる
[0016] 本発明の作動液は、下記の式 1で表される化合物を含有する。式 1において、 nは 2 〜8の整数であって、 mは 1〜3の整数である。
C F -C H …式 1 上記式 1で表される化合物は、熱輸送量が大きい、粘度が低い、凝固点が低い、適 度な蒸気圧を有する、不燃性である、安定性が高い、一般的な材料との適合性に優 れる、接触する物品を腐食させにく 、等の点で作動液として優れる。
[0017] 式 1で表される化合物の構造は直鎖または分岐状のどちらであってもよいが、直鎖 である化合物がより好まし 、。
式 1で表される化合物としては、 n力 〜6の整数であり、 mが 2である化合物が好ま しぐ具体的には、 C F C Hおよび C F C Hが好ましい。
4 9 2 5 6 13 2 5
[0018] 本発明の作動液において、式 1で表される化合物の含有割合は 50質量％以上で あるのが好ましぐ特には 80質量％以上、さらには 90質量％以上であるのが好まし い。
[0019] また、本発明の作動液において、式 1で表される化合物が 100質量％に満たない 場合に含まれるその他の成分としては、炭化水素類、ハロゲンィ匕炭化水素類 (ただし 、式 1で表される化合物を除く。）、アルコール類、含フッ素アルコール類、ケトン類、 および含フッ素エーテル類カゝらなる群カゝら選ばれる 1種以上が好ましい。なかでも、 炭化水素類またはアルコール類を含有する場合は、作動液のメリット数を大きくでき る点で好ましい。
[0020] 本発明の作動液が上記その他の成分を含有する場合、作動液の蒸発、凝縮時の 温度変化、ならびに気液両相の組成変化を最小にし、安定した作動状態を確保する 目的から、当該作動液の組成は共沸組成または共沸様組成とするのが好ましい。 ここで、共沸様組成とは、露点と沸点の温度差が 0. 5°C以内である組成比をいう。 なかでも、蒸気温度差が 0. 1°C以内であるものは特に好ましい。
[0021] 上記炭化水素類としては、炭素数 6〜8の鎖状 (直鎖状もしくは分枝状)または環状 の飽和炭化水素類が好ましい。また、炭化水素類としては、具体的には n—ペンタン 、シクロペンタン、 n—へキサン、 n—ヘプタンなどが挙げられる。
本発明の作動液が炭化水素類を含有する場合は、作動液のメリット数を大きくする という観点から、その含有割合は 0. 5〜50質量％、特には 1〜： LO質量％が好ましい
[0022] 上記ハロゲン化炭化水素類としては、炭素数 1〜4の飽和塩素化炭化水素類、炭 素数 2または 3の不飽和塩素化炭化水素類が好ま 、。ハロゲンィ匕炭化水素類とし て ίま、具体的に【ま、 1, 1—ジクロロ一 2, 2, 3, 3, 3—ペンタフノレオロフ。ロノ ン、 1, 3 ージクロロー 1, 1, 2, 2, 3 ペンタフノレォロプロパン等のヒドロタロロフノレォロカーボ ン類（以下、 HCFC類という。 )；ジフルォロメタン、 1, 1, 1, 2, 2—ペンタフルォロェ タン、 1, 1, 1, 2—テトラフルォロェタン、 1, 1, 1—トリフルォロェタン、 1, 1—ジフル ォロェタン、 1, 1, 1, 2, 3, 3, 3 ヘプタフルォロプロノ ン、 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3— ヘプ夕フノレ才 Pプ Pノ ン、 1, 1, 1, 3, 3, 3一へキサフノレ才 Pプ Pノ ン、 1, 1, 1, 3, 3 ペン夕フノレ才 pプ pノ ン、 1, 1, 2, 2, 3 ペン夕フノレ才 Pプ Pノ ン、 1, 1, 1, 3, 3 —ペンタフルォロブタン、 1, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5, 5, 5 デカフルォロペンタン、 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4一へプタフルォロシクロペンタン等のヒドロフルォロカーボン類（以 下、 HFC類という。 )；塩化メチレン、トリクロロエチレン等のクロ口カーボン類（以下、 C C類という。）；1 ブロモプロパンが挙げられる。
上記ハロゲン化炭化水素類は、凝固点の降下やメリット数を大きくする目的から含 有させることができ、その含有割合は 0. 1〜50質量％、特には 0. 5〜20質量％が 好ましい。
[0023] 上記アルコール類としては、炭素数 1〜4、好ましくは 1〜3のアルコール類が好まし く、具体的にはメタノール、エタノール、 1 プロパノール、 2—プロパノールおよび n ーブタノール力 なる群から選ばれる一種以上のアルコールが挙げられる。
本発明の作動液がアルコール類を含有する場合は、少量の含有割合でメリット数を 著しく大きくできる、不燃性である等の利点を有する。アルコール類の含有割合は 0. 5〜15質量％、特には 1〜10質量％が好ましい。
[0024] 本発明の作動液としては、特には、式 2で表される化合物と炭素数 1〜4、好ましく は炭素数 1〜3のアルコールとからなる組成物が好適であり、式 1で表される化合物 の含有割合が 85〜99.5量0 /0、好ましく 90〜99質量％であり、上記アルコールの含 有割合が 0. 5〜15質量％、好ましく 1〜10質量％である組成物が好適である。 なかでも、炭素数 1〜4のアルコールが、メタノール、エタノール、 1—プロパノール、 2—プロパノールおよび n—ブタノールからなる群力 選ばれる一種以上である場合 は特に好ましい。
[0025] 次に、上記含フッ素アルコール類としては、炭素数が 2〜4、好ましくは炭素数が 3 〜4の部分フッ素化アルコールが好適であり、具体的には 2, 2, 2 トリフルォロエタ ノール、 2, 2, 3, 3—テトラフルォロプロパノール等が挙げられる。
含フッ素アルコール類の含有割合は 0. 5〜20質量％、特には 1〜15質量％が好ま しい。
また、上記ケトン類としては、炭素数が 3であるものが好ましぐ具体的にはアセトン が挙げられる。
[0026] また、上記含フッ素エーテル類としては、一般式 C F -O-C H (aは 1〜6
a 2a + l b 2b + l
、好ましくは 2〜4の整数であり、 bは 1〜4、好ましくは 1〜3の整数である。）で表され る化合物が好ましい。 C F OCH、 C F OCHまたは C F OC Hは特に好ましい。
3 7 3 4 9 3 4 9 2 5
この他、 CF CH OCHF (HFE— 245mf)、 CF CF CH OCHF (HFE— 347mc
3 2 2 3 2 2 2
f)ゝ CHF CF OCH CF (HFE— 347pc— f)、 CF CHFCF OCH CF (HFE— 4
2 2 2 3 3 2 2 3
49mec— f)、 CF CHFCF OCH CF CHF (HFE— 55— lOmec— fc)なども使
3 2 2 2 2
用できる。
上記含フッ素エーテル類の含有割合は 0. 1〜50質量％、特には 1〜20質量％が 好ましい。
[0027] 本発明の潜熱輸送装置用作動液は、そのままでも熱や酸化物に対する安定性は 高いが、耐酸ィ匕性向上剤、耐熱性向上剤、金属不活性剤等の安定剤を含有する場 合は、各安定性が顕著に高くなる。上記安定剤は、必要に応じて含有させるのが好 ましい。
通常、上記安定剤の含有割合は、ヒートパイプ用作動液の性能を低下させない範 囲で添加可能であるが、作動液中において 5質量％以下であり、 1質量％以下である のが好ましい。
[0028] 耐酸ィ匕性向上剤および耐熱性向上剤としては、具体的には、 N, N'—ジフエ-ル フエ二レンジァミン、 p—ォクチルジフエニルァミン、 p, p '—ジォクチルジフエニルアミ ン、 N—フエ-ルー 1—ナフチルァミン、 N—フエ-ルー 2—ナフチルァミン、 N— (p ードデシル）フエ-ルー 2—ナフチルァミン、ジ 1 ナフチルァミン、ジ 2—ナフチ ルァミン、 N アルキルフエノチアジン、 6— (t—ブチル）フエノール、 2, 6 ジ—（t— ブチル）フエノール、 4ーメチルー 2, 6 ジー（tーブチル）フエノール、 4, 4'ーメチレ ンビス（2, 6 ジー t ブチルフエノール）等が挙げられ、さらにこれらの 2種以上の混 合物が挙げられる。
[0029] 金属不活性剤としては、具体的には、イミダゾール、ベンズイミダゾール、 2 メルカ ブトべンズチアゾール、 2, 5 ジメチルカプトチアジアゾール、サリシリジン プロピレ ンジァミン、ピラゾール、ベンゾトリァゾール、トルトリアゾール、 2—メチルベンゾイミダ ゾール、 3, 5—ィメチルビラゾ—ルおよびメチレンビス—ベンゾトリアゾール等が挙げ られる。
[0030] 本発明の作動液を用いた潜熱輸送装置は、作動温度が― 50〜200°Cで作動させ ることができる。本発明の作動液を用いた場合は、上記温度範囲で安定して高い性 能を発現する。作動温度が 0〜150°Cである場合は、より高い性能を発現することか ら特に好ましい。
実施例
[0031] 以下、本発明を、実施例により説明するが、これらに限定して解釈されるものではな い。
く 50〜200°Cにおけるメリット数の算出〉
以下の作動液にっ 、て、式 1にしたがい 50〜200°Cにおけるメリット数を算出し た。結果を図 1に示す。
例 1 (実施例）：作動液が C F C H。
4 9 2 5
例 2 (実施例）：作動液が C F C H。
6 13 2 5
例 3 (比較例）：作動液が C F (n パーフルォ口へキサン)。
6 14
例 4 (比較例）：作動液が C F H。
6 13
[0032] 図 1より、実施例の C F C Hは、全ての作動温度範囲にわたり、比較例である C F
4 9 2 5 6
(n—パーフルォ口へキサン）および C F Hよりも大きなメリット数を有することがわ
14 6 13
かる。一方、 C F C Hは、 50°C以上の作動温度範囲にわたり、比較例である n—
6 13 2 5
パーフルォ口へキサンおよび C F Hよりも大きなメリット数を有しており、特に、約 11
6 13
0°C以上の高温度域にお!、ては最も大きなメリット数を有して 、る。
すなわち、 C F C Hおよび Zまたは C F C Hを作動液として用いた実施例の
4 9 2 5 6 13 2 5
場合は、優れた熱伝達効率を発現すると考えられる。
[0033] < 25°Cおよび標準沸点におけるメリット数の算出〉 表 1に示す作動液について、 25°Cにおけるメリット数および標準沸点におけるメリツ ト数を算出した。
例 5〜10は実施例、例 11〜14は比較例である。なお、例 7、例 8、例 13および例 1 4の作動液は共沸様組成物である。
なお、例 9および例 10の標準沸点は推算値である。
例 5および例 6に記載の本発明の作動液はいずれも大きなメリット数を有しており、 従来の作動液である例 11および 12に比べて極めて大きな熱輸送量を有しているこ とがわかる。
また、例 7、例 8および例 10のようにアルコール類を添カ卩した場合、または例 9のよう に炭化水素類を添加した場合は、メリット数がさらに大きくなることがわかる。特に本 実施例である例 7、例 8および例 10は比較例である例 13および例 14と比べてメリット 数の増加が顕著であり、標準沸点においては何れの条件においても比較例を大きく 上まっており、極めて大きな熱輸送量を有していることがわかる。
[表 1]
Figure imgf000011_0001
<ノート型パソコンの冷却への適用 >
本発明の作動液を小型ヒートパイプの形態でノート型パソコンの冷却に応用した具 体的態様について説明する。
直径 1. 5mm、長さ 20cmの銅製パイプの内面にステンレスのメッシュ構造物を配 設し、その内部に作動液として C F C H (例 1)を封入する。そのパイプの一端を蒸
4 9 2 5
発部分として、ノートパソコンの発熱部分である CPU (Central Processing Unit)に接 触させる。他端を凝縮部分として放熱板を溶接し、その放熱板を液晶パネル裏側の 放熱板に接触させる。
以上の構成により、ノートパソコンの CPUで発生した熱は、作動液 C F C Hの気
4 9 2 5 化により凝縮部分に伝達される。その熱は放熱板を介して外部に放散され、同時に 気化された作動液は凝縮液ィ匕される。液化した C F C Hは、メッシュ構造のウイッグ
4 9 2 5
を毛細管作用で移動して、蒸発部に循環される。
以上の構成により、ノート型パソコンは非常にコンパクトに構成され、し力も従来のも のに比べて放熱効果も優れている。更に、寒冷地および高温地での耐用性に優れ たパソコンを提供できる。 産業上の利用可能性
本発明の作動液は、コンピュータ、通信機器、整流装置或いは電動機等に用いら れる半導体素子、電子機器、電力機器等の冷却、および旋盤やボール盤等の工作 機械の軸受け等の冷却、または空調用熱交換器等に用いられる。 なお、 2006年 4月 6日に出願された日本特許出願 2006— 105312号の明細書、 特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開 示として、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲
[1] 下記の式 1で表される化合物を含有することを特徴とする潜熱輸送装置用作動液。
C F -C H …式 1
n 2n+ l m 2m+l
(式 1において、 nは 2〜8の整数であって、 mは 1〜3の整数である。 )
[2] 式 1で表される化合物の含有割合が 50質量％以上である請求項 1に記載の潜熱 輸送装置用作動液。
[3] 式 1で表される化合物力 C F C Hまたは C F C Hである請求項 1または 2に
4 9 2 5 6 13 2 5
記載の潜熱輸送装置用作動液。
[4] さらに、炭素数 1〜4のアルコールを含有する請求項 1、 2または 3に記載の潜熱輸 送装置用作動液。
[5] 式 1で表される化合物と炭素数 1〜4のアルコールと力 なる組成物であって、式 1 で表される化合物の含有割合が 90〜99質量％であり、上記アルコールの含有割合 力^〜 10質量％である組成物力もなる請求項 4に記載の潜熱輸送装置用作動液。
[6] 炭素数 1〜4のアルコールが、メタノール、エタノール、 1 プロパノール、 2 プロ ノ V—ルおよび n—ブタノール力 なる群力 選ばれる一種以上である請求項 4また は 5に記載の潜熱輸送装置用作動液。
[7] さらに、耐酸ィ匕性向上剤、耐熱性向上剤、および金属不活性剤カゝらなる群力ゝら選 ばれる一種以上の安定剤を含有する請求項 1〜6のいずれかに記載の潜熱輸送装 置用作動液。
[8] 請求項 1〜7のいずれかに記載の作動液を用いた潜熱輸送装置を、作動温度が—
50〜200°Cで作動させる潜熱輸送装置の作動方法。
[9] 潜熱輸送装置がヒートパイプである請求項 8に記載の潜熱輸送装置の作動方法。
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