專利名稱：：潛熱輸送裝置用工作液及潛熱輸送裝置的工作方法
技術領域：
：本發明涉及潛熱輸送裝置用的工作液，以及使用該工作液的潛熱輸送裝置的工作方法。
背景技術：
：以往，已知利用封入裝置內的工作液的蒸發、沸騰、凝結等現象進行潛熱輸送的潛熱輸送裝置。作為潛熱輸送裝置，例如可例舉熱管及二相密閉型熱虹吸裝置。熱管是利用由設置于內部的管芯(毛細管結構體),產生的毛細管力傳遞熱的裝置，二相密閉型熱虹吸裝置是利用重力、離心力傳遞熱的裝置，不使用任何的泵等外部動力即可使工作液循環這點是它們的一大特征。熱管適用于半導體元件和電子設備的發熱部的冷卻裝置等比較小型的冷卻裝置；二相密閉型熱虹吸裝置無需管芯、構造簡單，因此被廣泛用于氣一氣型熱交換器、促進道路融雪及防止凍結等。下面，以熱管為例就作為工作液所要求的性能進行說明。熱管是以管狀容器的一端作為蒸發部，另一端作為凝結部傳熱的傳熱元件。一般熱管的傳熱特性為封入熱管主體的工作液所左右。一般來說，于常壓下的沸點附近使用時表現出良好的特性。熱管的原理很簡單。如果管的一端被加熱，則工作液于該處蒸發并吸收熱量。蒸發的氣體于管中擴散，在另一端(低溫部)放出潛熱并凝結。液體因重力或毛管力再次回到管的一端(高溫部)，從高溫部向低溫部輸送熱量。熱管主要由(1)工作液、(2)管芯或毛管結構及(3)容器或管殼(container)3要素構成。作為工作液所要求的必需條件如下所述，但首先必須考慮的是工作蒸氣溫度范圍。(1)對管芯及管殼材料的適合性。(2)熱穩定性好。(3)對管芯及管殼材料的浸潤性好(接觸角為0或非常小)。(4)工作溫度范圍內的蒸氣壓不會過高或過低。(5)蒸發潛熱大。(6)熱傳導率大。(7)氣液兩相的粘性率小。(8)表面張力大。(9)凝固點或熔點適宜。一般使用以下式2表示的優值系數(日語乂II..卜數)M(kJ/(m、s))作為決定最大熱輸送量的工作液的特性值。優值系數M越大工作液的最大熱輸送量越大。M=poL/u式2式中，p為工作液的密度(kg/m3)，o為工作液的表面張力(N/m)，L為工作液的蒸發潛熱(kj/kg)，u為工作液的粘度(Pas)。優值系數隨溫度變化。以往，使用水、氨、甲醇、氯氟烴(CFC類)、氫氯氟烴(HCFC類)等作為熱管的工作液。但是，存在水在寒冷地區會凍結的問題。此外，氨不僅有必要考慮與熱管容器材質的適應性，還因為惡臭、毒性使得使用很煩雜。對于甲醇，也存在腐蝕鋁及不銹鋼容器的問題。此外，由于會成為臭氧層破壞的原因，因此CFC類和HCFC類是受限制的化合物。為解決這些問題，提出了以下方法。例如，專利文獻1中，提出了使用n—全氟己烷作為熱管和熱虹吸的工作流體的技術方案。此外，專利文獻2中，提出了一種熱管用工作液，該工作液含有95%以上的C^4等全氟化碳，且沸點較該全氟化碳低的氟化碳化合物的含量在1%以下。但是，這些工作液存在熱傳遞效率差、溫室效應嚴重的問題。專利文獻1:日本專利特開昭59-12288號公報(專利權利要求的范圍)專利文獻2:日本專利第2726542號公報(專利權利要求的范圍)發明的揭示本發明的目的是提供不會引起臭氧層的破壞、溫室效應等對環境的惡劣影響，在一50200。C的工作溫度下穩定地表現出高性能的潛熱輸送裝置用工作液。本發明具有以下技術內容。1.潛熱輸送裝置用工作液的特征在于，含有以下述式l表示的化合物。CnF2n+l—CmH2m+l式1(式1中，n為28的整數，ra為l3的整數。)2.上述l記載的潛熱輸送裝置用工作液中，以式l表示的化合物的含量比例為50質量％以上。3.上述1或2記載的潛熱輸送裝置用工作液中，以式l表示的化合物為C4F9C2H5(1，1，1，2，2，3，3,4，4-九氟己烷)或C6F13C2H5(1，1，1，2，2，3，3,4，4,5，5,6，6，-十三氟辛烷)。4.上述l，2或3記載的潛熱輸送裝置用工作液中，進一步含有碳數14的醇。5.上述4記載的潛熱輸送裝置用工作液由以式l表示的化合物和碳數l4的醇形成的組合物構成，該組合物中以式1表示的化合物的含量比例為9099質量％，上述醇的含量比例為110質量％。6.上述4或5記載的潛熱輸送裝置用工作液中，碳數14的醇是選自甲醇、乙醇、l一丙醇、2—丙醇及正丁醇的一種以上的醇。7.上述16中任一項記載的潛熱輸送裝置用工作液中，進一步含有選自耐氧化性增強劑、耐熱性增強劑及金屬減活劑的一種以上的穩定劑。8.潛熱輸送裝置的工作方法，使采用上述17中任一項所述的工作液的潛熱輸送裝置于一5020(TC的工作溫度下工作。9.上述8記載的潛熱輸送裝置的工作方法中，潛熱輸送裝置為熱管。本發明的潛熱輸送裝置用工作液與以往的工作液比較，其優值系數大，熱傳遞效率非常良好。此外，對作為潛熱輸送裝置部件使用的不銹鋼和鋁具有高耐氧化性及耐腐蝕性。還具有能以原有形態在以往的系統中使用的優點。而且，不會引起臭氧層的破壞、溫室效應等對環境的惡劣影響。對附圖的簡單說明圖1是表示各工作液的優值系數與工作溫度的相關性的圖。實施發明的最佳方式本發明為潛熱輸送裝置用工作液。所謂潛熱輸送裝置，是利用封入裝置內的工作液的蒸發、沸騰、凝結等現象進行潛熱輸送的裝置，作為代表性的裝置，可例舉熱管及二相密閉型熱虹吸裝置。本發明的工作液含有以下述式1表示的化合物。式1中，n為28的整數，m為13的整數。CnF2n+l—CmH2m+l式1以上述式l表示的化合物的熱輸送量大、粘度低、凝固點低、具有適度的蒸氣壓、不燃性和穩定性高、與一般材料的適應性優良、不易使接觸的物品腐蝕等，因而是優良的工作液。以式1表示的化合物的結構可以是直鏈狀或支鏈狀中的任一種，但更好的是直鏈狀化合物。作為以式l表示的化合物，較好的是n為46的整數，m為2的化合物，具體地說，較好的是C4F9C2H5及CeFuC2H5。本發明的工作液中，以式l表示的化合物的含量比例較好為50質量％以上，特好為80質量％以上，進一步更好為90質量％以上。此外，本發明的工作液中，以式l表示的化合物不滿100質量％時，作為所含的其它成分，較好的是選自烴類、鹵代烴類(但以式l表示的化合物除外)、醇類、含氟醇類、酮類及含氟醚類的l種以上的成分。其中，含有烴類或醇類時，可增大工作液的優值系數，因而較好。本發明的工作液含有上述其它成分時，為使工作液的蒸發、凝結時的溫度變化以及氣液兩相的組成變化最小，并確保穩定的工作狀態，該工作液的組成最好形成為共沸組成或類共沸組成。這里，所謂類共沸組成是指露點和沸點的溫度差為0.5t:以內的組成比。其中，特好的是蒸氣溫度差為o.rc以內的類共沸組成。作為上述烴類，較好的是碳數68的鏈狀(直鏈狀或支鏈狀)或環狀的飽和烴類。此外，作為烴類具體可例舉正戊烷、環戊烷、正己垸、正庚垸等。本發明的工作液含有烴類時，從增大工作液的優值系數的角度考慮，其含量比例較好為0.550質量％，特好為110質量％。作為上述卣代烴類，較好的是碳數14的飽和氯化烴類、碳數2或3的不飽和氯化烴類。作為鹵代烴類，具體可例舉1，1一二氯一2，2，3，3，3—五氟丙烷、1，3—二氯一1，1，2，2，3—五氟丙烷等氫氯氟烴類(以下稱為HCFC類)；二氟甲垸、1,1，1，2，2—五氟乙烷、1,1,1,2—四氟乙烷、l，l，l一三氟乙烷、l，l—二氟乙烷、1，1,1，2，3,3，3—七氟丙烷、1，1，1，2，2,3,3一^匕氟丙烷、1，1，1,3，3，3—六氟丙烷、1，1,1，3，3—五氟丙烷、1,1,2,2,3—五氟丙烷、1，1,1，3，3—五氟丁烷、1，1，1，2，2，3，4，5,5，5—十氟戊烷、1,1,2,2，3，3，4—七氟環戊垸等氫氟烴類(以下稱為HCF類)；二氯甲垸、三氯乙烯等氯烴類(以下稱為CC類)；l一溴化丙烷等。為使工作液的凝固點下降和優值系數增大，可使其含有上述鹵代烴類，該鹵代烴類的含量比例較好為0.150質量％，特好為0.520質量％。作為上述醇類，可以是碳數14的醇類、較好為13的醇類，具體可例舉選自甲醇、乙醇、l一丙醇、2—丙醇及正丁醇的一種以上的醇。本發明的工作液含有醇類時，具有以較小的含量比例即可顯著增大優值系數、不燃性等優點。醇類的含量比例較好為0.515質量％，特好為110質作為本發明的工作液，特好是以式2表示的化合物與碳數14、優選碳數13的醇形成的組合物；其中，以式l表示的化合物的含量比例為8599.5質量％、較好為9099質量％，上述醇的含量比例為0.515質量％、較好為110質量％。其中，特好的是碳數14的醇是選自甲醇、乙醇、l一丙醇、2—丙醇及正丁醇的一種以上的醇的情況。接著，作為上述含氟醇類，優選碳數24、更好為碳數34的部分氟化醇類，具體可例舉2，2，2—三氟乙醇、2,2，3，3—四氟丙醇等。含氟醇類的含量比例較好為0.520質量％、特好為115質量％。此外，作為上述酮類，較好的是碳數為3的酮類，具體可例舉丙酮。此外，作為上述含氟醚類，較好的是以通式CaF^—0—CJk+i(a為16、較好為24的整數，b為l4、較好為13的整數。)表示的化合物。特好的是C3F70CH3、C4F90CH3或C4F90C2H5。此外，也可使用CF3CH2OCHF2(HFE—245mf)、CF3CF2CH20CHF2(HFE—347mcf)、CHF2CF20CH2CF3(HFE—347pc—f)、CF3CHFCF20CH2CF3(HFE—449mec—f)、CF3CHFCF2OCH2CF2CHF2(HFE—55—lOraec—fc)等。上述含氟醚類的含量比例較好為0.150質量％，特好為120質量％。本發明的潛熱輸送裝置用工作液即使直接使用，對熱和氧化物的穩定性也很高，但是當含有耐氧化性增強劑、耐熱性增強劑及金屬減活劑等穩定劑時，各穩定性顯著提高。較好的是根據需要含有上述穩定劑。通常，上述穩定劑能夠在不使熱管用工作液的性能低下的范圍內添加，其在工作液中的含量比例為5質量％以下，較好的是1質量％以下。作為耐氧化性增強劑及耐熱性增強劑，具體可例舉N，N'—二苯基亞苯基二胺、P—辛基二苯胺、p，p'—二辛基二苯胺、N—苯基一l一萘胺、N—苯基一2一萘胺、N—(p—十二烷基)苯基—2—萘胺、二一1一萘胺、二一2—萘胺、N—垸基吩噻嗪、6—(t—丁基)苯酚、2，6—二一(t一丁基)苯酚、4一甲基一2,6—二一(t一丁基)苯酚、4，4，一亞甲基雙(2，6—二一t一丁基苯酚)等，可進一步例舉它們的2種以上的混合物。作為金屬減活劑，具體可例舉咪唑、苯并咪唑、2—巰基苯并噻唑、2，5—二巰基噻二唑、亞水楊基(salicylidine)—丙二胺、吡唑、苯并三唑、甲苯三唑(tolutriazole)、2—甲基苯并咪唑、3，5—二甲基吡唑及亞甲基雙一苯并三唑等。使用本發明的工作液的潛熱輸送裝置可在一5020(TC的工作溫度下工作。使用本發明的工作液時，在上述溫度范圍內穩定地顯現出高性能。工作溫度為0150。C時，顯現出更高性能，因此特佳。實施例下面，通過實施例對本發明進行說明，但不對其進行限定性的解釋。〈一5020(TC下的優值系數的計算〉對以下的工作液，按式1算出其在一5020(TC下的優值系數。結果如圖1所示。例l(實施例):工作液為C4F9C2H5。例2(實施例):工作液為C6F13C2H5。例3(比較例):工作液為CeF"n—全氟己烷)。例4(比較例):工作液為C6F13H。由圖l可知，實施例的C4F9C2Hs在整個工作溫度范圍內均具有較比較例的CJ^(n—全氟己烷)及C6FuH大的優值系數。另一方面，(^13<:2115在5(TC以上的工作溫度范圍內均具有較比較例的n—全氟己垸及CeFnH大的優值系數，特別是在約ll(TC以上的高溫范圍內具有最大的優值系數。即，可認為將C4F9C2H5及/或CeFuC2H5作為工作液使用的實施例顯現出優良的熱傳遞效率。〈25X:及標準沸點下的優值系數的計算〉對表1所示的工作液，算出其在25C下的優值系數以及在標準沸點下的優值系數。例510為實施例，例1114為比較例。另外，例7、例8、例13及例14的工作液為類共沸組合物。另外，例9及例10的標準沸點為推算值。可知，例5及例6中記載的本發明的工作液均具有大優值系數，與作為以往的工作液的例11及例12相比具有極大的熱輸送量。此外，可知如例7、例8及例10所述添加了醇類時，或如例9所述添加了烴類時，優值系數進一步增大。特別是作為本實施例的例7、例8及例10與作為比較例的例13及例14相比，其優值系數的增加顯著，在標準沸點下不論在何種條件下均大大高于比較例，具有極大的熱傳輸量。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>〈用于筆記本電腦的冷卻〉就將本發明的工作液以小型熱管的形態應用于筆記本電腦的冷卻的具體方式進行說明。在直徑1.5mm、長20cm的銅制管的內表面配置不銹鋼的網狀結構物，在其內部封入作為工作液的C4FAH5(例1)。將該管的一端作為蒸發部分，與作為筆記本電腦的發熱部分的CPU(中央處理單元，CentralProcessingUnit)接觸。將另一端作為凝結部分與散熱板焊接，并使該散熱板與液晶屏內側的散熱板接觸。利用以上結構，筆記本電腦的CPU發出的熱量可通過工作液C4F9C2H5的氣化而傳遞至凝結部分。該熱量介以散熱板向外部擴散，同時氣化了的工作液被凝結液化。液化了的C4F9C2H5可依靠毛細管作用在網狀結構的管芯內移動，向蒸發部循環。利用以上結構，筆記本電腦的結構可以非常緊湊，并且與以往的電腦相比散熱效果優良。可提供寒冷地區及高溫地區的耐用性良好的電腦。產業上利用的可能性本發明的工作液可用于在計算機、通信設備、整流裝置或電動機等中使用的半導體元件、電子設備、電力設備等的冷卻，以及車床和鉆床等工程機械的軸承等的冷卻或空調用熱交換器等。這里引用2006年4月6日提出申請的日本專利申請2006-105312號的說明書、權利要求書、附圖以及摘要的全部內容作為本發明的說明書的揭示。權利要求1.潛熱輸送裝置用工作液，其特征在于，含有以下述式1表示的化合物，CnF2n+1—CmH2m+1…式1式1中，n為2～8的整數，m為1～3的整數。2.如權利要求l所述的潛熱輸送裝置用工作液，其特征在于，以式l表示的化合物的含量比例為50質量％以上。3.如權利要求1或2所述的潛熱輸送裝置用工作液，其特征在于，以式l表示的化合物為<:4^(:2115或C6F13C2H5。4.如權利要求13中任一項所述的潛熱輸送裝置用工作液，其特征在于，還含有碳數14的醇。5.如權利要求4所述的潛熱輸送裝置用工作液，其特征在于，由以式l表示的化合物和碳數14的醇形成的組合物構成，該組合物中以式1表示的化合物的含量比例為9099質量％，上述醇的含量比例為110質量％。6.如權利要求4或5所述的潛熱輸送裝置用工作液，其特征在于，碳數l4的醇是選自甲醇、乙醇、1—丙醇、2—丙醇及正丁醇的一種以上的醇。7.如權利要求16中任一項所述的潛熱輸送裝置用工作液，其特征在于，還含有選自耐氧化性增強劑、耐熱性增強劑及金屬減活劑的一種以上的穩定劑。8.潛熱輸送裝置的工作方法，其特征在于，使釆用權利要求17中任一項所述的工作液的潛熱輸送裝置在一5020(TC的工作溫度下工作。9.如權利要求8所述的潛熱輸送裝置的工作方法，其特征在于，潛熱輸送裝置為熱管。全文摘要本發明提供不會引起臭氧層的破壞、溫室效應等對環境的惡劣影響，在-50～200℃的工作溫度下穩定地表現出高性能的潛熱輸送裝置用工作液。它是含有以C<sub>4</sub>F<sub>9</sub>C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>、C<sub>6</sub>F<sub>13</sub>C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>為代表的C<sub>n</sub>F<sub>2n+1</sub>-C<sub>m</sub>H<sub>2m+1</sub>(n為2～8的整數，m為1～3的整數)表示的化合物的潛熱輸送裝置用工作液。還提供使采用上述工作液的潛熱輸送裝置于-50～200℃的工作溫度下工作的潛熱輸送裝置(熱管等)的工作方法。文檔編號F28D15/02GK101415794SQ200780012369公開日2009年4月22日申請日期2007年4月5日優先權日2006年4月6日發明者福島正人申請人:旭硝子株式會社