JP7394436B2 - Particles for temperature-sensitive magnetic fluid, temperature-sensitive magnetic fluid, method for producing particles for temperature-sensitive magnetic fluid, and method for producing temperature-sensitive magnetic fluid - Google Patents
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Description
本発明は、感温磁性流体用粒子、感温磁性流体、感温磁性流体用粒子の製造方法及び感温磁性流体の製造方法に関する。 The present invention relates to particles for temperature-sensitive magnetic fluids, temperature-sensitive magnetic fluids, methods for producing particles for temperature-sensitive magnetic fluids, and methods for producing temperature-sensitive magnetic fluids.
従来から、強磁性体の微粒子を水、油等の分散媒に分散させた感温磁性流体が知られている。微粒子の粒径は、典型的には10nm程度である。感温磁性流体は、温度によって磁化率が変化するため、磁場下で温度差がある場合に自発的に駆動する。従って、外部電源等を用いることなく感温磁性流体を流動させることができ、近年、冷却等を行うデバイスとして注目を集めている。 2. Description of the Related Art Conventionally, temperature-sensitive magnetic fluids in which fine particles of ferromagnetic material are dispersed in a dispersion medium such as water or oil have been known. The particle size of the fine particles is typically about 10 nm. Temperature-sensitive magnetic fluids have magnetic susceptibility that changes depending on temperature, so they are driven spontaneously when there is a temperature difference under a magnetic field. Therefore, it is possible to flow the temperature-sensitive magnetic fluid without using an external power source, and in recent years, it has attracted attention as a device for cooling and the like.
液中の強磁性体の微粒子は、粒子相互が接近すると、磁気吸引力、ファンデルワールス力等の吸引力が作用する。これらの吸引力に抗する斥力を生じさせるため、界面活性剤が使用される(例えば、特許文献1参照)。界面活性剤は、粒子表面に対し不可逆的な吸着性をもつとともに、分散媒となじみのよいものが選定される。特許文献1では、メルカプト基を含有する界面活性剤が、強磁性金属酸化物微粒子の表面に吸着されている。界面活性剤を用いることにより、粒子表面の吸着分子間の立体障害効果が生じ、粒子間の吸引力に抗する斥力を得ることができる。
When fine particles of ferromagnetic material in a liquid come close to each other, attractive forces such as magnetic attractive force and van der Waals force act on them. A surfactant is used to generate a repulsive force that resists these attractive forces (see, for example, Patent Document 1). The surfactant is selected to have irreversible adsorption properties on the particle surface and to be compatible with the dispersion medium. In
しかしながら、従来の感温磁性流体では、分散媒に適合した界面活性剤を見出すのは容易ではない。適切な界面活性剤が存在しない場合、その分散媒は用いることができず、使用可能な分散媒が限定されてしまう。 However, in conventional temperature-sensitive magnetic fluids, it is not easy to find a surfactant that is compatible with the dispersion medium. If an appropriate surfactant is not present, the dispersion medium cannot be used, and the dispersion medium that can be used is limited.
また、強磁性材料の微粒子の粒径が小さいため、感温磁性流体に圧力が作用すると粘土状となりやすい。一旦粘土状となった感温磁性流体は微粒子間の吸着力が強く、圧力が解除されても微粒子を再分散させることが困難である。これにより、感温磁性流体が粘土状となって流路に詰まりやすいという問題点もあった。この問題を解決するため、強磁性材料の微粒子の粒径を大きくすることが考えられるが、粒径を大きくすると磁気吸引力が支配的となり、圧力が作用しない状態でも微粒子が凝集して沈殿し、微粒子を分散媒中に的確に分散させることができない。 Furthermore, since the particle size of the fine particles of the ferromagnetic material is small, when pressure is applied to the temperature-sensitive magnetic fluid, it tends to become clay-like. Once the temperature-sensitive magnetic fluid has become clay-like, the adsorption force between particles is strong, and even if the pressure is released, it is difficult to redisperse the particles. As a result, there is a problem in that the temperature-sensitive magnetic fluid becomes clay-like and tends to clog the flow path. In order to solve this problem, it is possible to increase the particle size of the ferromagnetic material particles, but when the particle size is increased, magnetic attraction becomes dominant, and the particles aggregate and precipitate even when no pressure is applied. , the fine particles cannot be accurately dispersed in the dispersion medium.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、分散媒の選択自由度を飛躍的に向上させることができ、かつ、流体に圧力が作用した後の再分散性に優れた感温磁性流体用粒子、この感温磁性流体用粒子が分散された感温磁性流体、この感温磁性流体用粒子の製造方法、及び、感温磁性流体の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to dramatically improve the degree of freedom in selecting a dispersion medium, and to improve redispersion after pressure is applied to the fluid. Provided are particles for a temperature-sensitive magnetic fluid with excellent properties, a temperature-sensitive magnetic fluid in which the particles for the temperature-sensitive magnetic fluid are dispersed, a method for producing the particles for the temperature-sensitive magnetic fluid, and a method for producing the temperature-sensitive magnetic fluid. There is a particular thing.
前記目的を達成するため、本発明では、強磁性体からなる複数の感温磁性粒子と、前記複数の感温磁性粒子を内包し非磁性体からなる骨格部と、を有する感温磁性流体用粒子が提供される。 In order to achieve the above object, the present invention provides a temperature-sensitive magnetic fluid comprising a plurality of temperature-sensitive magnetic particles made of a ferromagnetic material and a skeleton part made of a non-magnetic material and containing the plurality of temperature-sensitive magnetic particles. Particles are provided.
この感温磁性流体用粒子によれば、骨格部により感温磁性粒子が内包されているため、感温磁性粒子間に磁気吸引力、ファンデルワールス力等の吸引力が作用してとしても、感温磁性粒子間に介在する骨格部により立体障害効果が生じ、感温磁性粒子間の吸引力に抗する斥力を得ることができる。すなわち、感温磁性流体用粒子が分散される分散媒によらず、常に、感温磁性粒子間の吸引力に抗する斥力を得ることができ、分散媒の選択自由度を飛躍的に向上させることができる。
また、複数の感温磁性粒子が内包されているため、感温磁性流体用粒子の全体の粒径は感温磁性粒子のそれぞれの粒径よりも大きくなる。これにより、感温磁性流体用粒子が分散された感温磁性流体に圧力が作用しても粘土状となり難く、また仮に粘土状となったとしても、感温磁性流体用粒子が大きいために粒子間の吸着力は弱く、圧力解除後の感温磁性流体用粒子の再分散性を向上させることができる。
さらに、各感温磁性粒子は骨格部により覆われるので、各感温磁性粒子を保護することができる。これにより、感温磁性粒子の耐酸化性等が向上する。
According to this temperature-sensitive magnetic fluid particle, since the temperature-sensitive magnetic particles are encapsulated in the skeleton, even if an attractive force such as magnetic attraction force or van der Waals force acts between the temperature-sensitive magnetic particles, The skeleton interposed between the temperature-sensitive magnetic particles causes a steric hindrance effect, and it is possible to obtain a repulsive force that resists the attractive force between the temperature-sensitive magnetic particles. In other words, regardless of the dispersion medium in which the temperature-sensitive magnetic fluid particles are dispersed, it is possible to always obtain a repulsive force that resists the attractive force between the temperature-sensitive magnetic particles, dramatically improving the degree of freedom in selecting the dispersion medium. be able to.
Moreover, since a plurality of temperature-sensitive magnetic particles are included, the overall particle size of the particles for temperature-sensitive magnetic fluid is larger than the particle size of each of the temperature-sensitive magnetic particles. As a result, even if pressure is applied to the temperature-sensitive magnetic fluid in which the temperature-sensitive magnetic fluid particles are dispersed, it is unlikely to become clay-like, and even if it becomes clay-like, the temperature-sensitive magnetic fluid particles are large. The adsorption force between them is weak, and the redispersibility of the temperature-sensitive magnetic fluid particles after the pressure is released can be improved.
Furthermore, since each temperature-sensitive magnetic particle is covered with the skeleton, each temperature-sensitive magnetic particle can be protected. This improves the oxidation resistance of the temperature-sensitive magnetic particles.
上記感温磁性流体用粒子において、前記骨格部は、プラスチックからなっていてもよい。 In the temperature-sensitive magnetic fluid particles described above, the skeleton portion may be made of plastic .
上記感温磁性流体用粒子において、前記骨格部は、内部に複数の気泡を有してもよい。 In the temperature-sensitive magnetic fluid particle described above, the skeleton portion may have a plurality of bubbles inside.
上記感温磁性流体用粒子において、前記骨格部に前記複数の感温磁性粒子とともに内包される潜熱蓄熱材をさらに有してもよい。 The temperature-sensitive magnetic fluid particles may further include a latent heat storage material included in the skeleton together with the plurality of temperature-sensitive magnetic particles.
また、本発明によれば、上記感温磁性流体用粒子と、前記感温磁性流体用粒子が分散された分散媒と、を備えた感温磁性流体が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a temperature-sensitive magnetic fluid comprising the temperature-sensitive magnetic fluid particles and a dispersion medium in which the temperature-sensitive magnetic fluid particles are dispersed.
さらに、本発明によれば、上記感温磁性流体用粒子の製造方法であって、前記骨格部の原料であるポリマーを有機溶媒に溶解させて骨格溶解液を生成する溶解液生成工程と、前記溶解液生成工程にて生成された骨格溶解液に、前記感温磁性粒子を含む感温磁性流体または前記感温磁性粒子を分散させて一次分散液を生成する一次分散工程と、前記一次分散工程にて生成された前記一次分散液を、前記有機溶媒と混和しない外相溶液中に分散させて二次分散液を生成する二次分散工程と、前記二次分散工程にて生成された前記二次分散液から前記有機溶媒を除去し、複数の前記感温磁性粒子が内包された状態で前記骨格部を析出させる骨格部析出工程と、を含む感温磁性流体用粒子の製造方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a method for producing particles for a temperature-sensitive magnetic fluid, including a solution generation step of dissolving a polymer, which is a raw material for the skeleton, in an organic solvent to generate a skeleton solution; a primary dispersion step of dispersing the temperature-sensitive magnetic fluid containing the temperature-sensitive magnetic particles or the temperature-sensitive magnetic particles in the skeleton solution generated in the solution generation step to generate a primary dispersion; and the primary dispersion step. a secondary dispersion step of dispersing the primary dispersion produced in the organic solvent in an external phase solution that is immiscible with the organic solvent to produce a secondary dispersion; and There is provided a method for producing particles for a temperature-sensitive magnetic fluid, the method comprising: removing the organic solvent from the dispersion liquid and precipitating the skeleton in a state in which a plurality of the temperature-sensitive magnetic particles are encapsulated. .
さらにまた、本発明によれば、上記感温磁性流体用粒子の製造方法であって、前記骨格部の原料であるポリマーを有機溶媒に溶解させて骨格溶解液を生成する溶解液生成工程と、前記溶解液生成工程にて生成された骨格溶解液に、前記感温磁性粒子を含む感温磁性流体または前記感温磁性粒子を分散させて一次分散液を生成する一次分散工程と、前記一次分散工程にて生成された前記一次分散液を、前記有機溶媒と混和しない外相溶液中に、撹拌により空気が混入した状態で分散させて二次分散液を生成する二次分散工程と、前記二次分散工程にて生成された前記二次分散液から前記有機溶媒を除去し、複数の前記感温磁性粒子及び前記気泡が内包された状態で前記骨格部を析出させる骨格部析出工程と、を含む感温磁性流体用粒子の製造方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for producing the temperature-sensitive magnetic fluid particles, comprising: dissolving a polymer, which is a raw material for the skeleton, in an organic solvent to generate a skeleton solution; a primary dispersion step of dispersing the temperature-sensitive magnetic fluid containing the temperature-sensitive magnetic particles or the temperature-sensitive magnetic particles in the skeleton solution generated in the solution generation step to generate a primary dispersion; and the primary dispersion. a secondary dispersion step of producing a secondary dispersion by dispersing the primary dispersion produced in the step into an external phase solution that is immiscible with the organic solvent with air mixed therein; a skeleton part precipitation step of removing the organic solvent from the secondary dispersion liquid generated in the dispersion process and precipitating the skeleton part in a state in which a plurality of the temperature-sensitive magnetic particles and the air bubbles are included. A method of making particles for a temperature sensitive magnetic fluid is provided.
上記感温磁性流体用粒子の製造方法において、前記骨格部析出工程にて、前記骨格部析出工程にて、前記二次分散液を所定時間だけ前記有機溶媒の沸点近傍の温度に保持し、前記二次分散液中の前記有機溶媒を前記外相溶液に溶解させて前記外相溶液から揮発させてもよい。 In the method for producing particles for a temperature-sensitive magnetic fluid, the secondary dispersion is maintained at a temperature near the boiling point of the organic solvent for a predetermined period of time in the skeleton precipitation step, and The organic solvent in the secondary dispersion may be dissolved in the external phase solution and volatilized from the external phase solution.
さらにまた、本発明によれば、上記感温磁性流体の製造方法であって、前記骨格部の原料であるポリマーを、前記分散媒と混和しない有機溶媒に溶解させて骨格溶解液を生成する溶解液生成工程と、前記溶解液生成工程にて生成された骨格溶解液に、前記感温磁性粒子を含む感温磁性流体または前記感温磁性粒子を分散させて一次分散液を生成する一次分散工程と、前記一次分散工程にて生成された前記一次分散液を、前記分散媒に分散させて二次分散液を生成する二次分散工程と、前記二次分散工程にて生成された前記二次分散液から前記有機溶媒を除去し、複数の前記感温磁性粒子が内包された状態で前記骨格部を前記分散媒中に析出させる骨格部析出工程と、を含む感温磁性流体の製造方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for producing the temperature-sensitive magnetic fluid, wherein a polymer as a raw material for the skeleton is dissolved in an organic solvent that is immiscible with the dispersion medium to produce a skeleton solution. liquid generation step, and a primary dispersion step of dispersing the temperature-sensitive magnetic fluid containing the temperature-sensitive magnetic particles or the temperature-sensitive magnetic particles in the skeleton solution generated in the solution generation step to generate a primary dispersion liquid. and a secondary dispersion step of dispersing the primary dispersion produced in the primary dispersion step in the dispersion medium to produce a secondary dispersion, and the secondary dispersion produced in the secondary dispersion step. A method for producing a temperature-sensitive magnetic fluid, comprising: removing the organic solvent from the dispersion liquid, and precipitating the skeleton in the dispersion medium with a plurality of the temperature-sensitive magnetic particles encapsulated therein. provided.
本発明によれば、分散媒の選択自由度が飛躍的に向上し、かつ、流体に圧力が作用した後の感温磁性流体用粒子の再分散性に優れた感温磁性流体を得ることができる。 According to the present invention, the degree of freedom in selecting a dispersion medium is dramatically improved, and it is possible to obtain a temperature-sensitive magnetic fluid with excellent redispersibility of particles for the temperature-sensitive magnetic fluid after pressure is applied to the fluid. can.
図1から図7は本発明の一実施形態を示すものであり、図1は感温磁性流体の説明図、図2は感温磁性流体用粒子の模式断面説明図、図3は感温磁性流体用粒子の製造工程を示すフローチャート、図4は骨格溶解液に感温磁性粒子を分散させた一次分散液の模式断面説明図、図5は外相溶液に一次分散液を混合させる状態を示す模式断面説明図、図6は外相溶液に一次分散液を分散させる状態を示す模式断面説明図、図7は骨格溶解液中の有機溶媒を除去した状態を示す模式断面説明図である。尚、各図における感温磁性流体用粒子、感温磁性粒子、気泡はあくまで模式的に示したものであり、実際の大きさ、形状等とは異なるものである。 1 to 7 show one embodiment of the present invention, FIG. 1 is an explanatory diagram of a temperature-sensitive magnetic fluid, FIG. 2 is a schematic cross-sectional diagram of particles for a temperature-sensitive magnetic fluid, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a temperature-sensitive magnetic fluid. A flowchart showing the manufacturing process of fluid particles, FIG. 4 is a schematic cross-sectional explanatory diagram of a primary dispersion liquid in which temperature-sensitive magnetic particles are dispersed in a skeleton solution, and FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the primary dispersion liquid is mixed with an external phase solution. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the primary dispersion liquid is dispersed in the external phase solution, and FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the organic solvent in the skeleton solution is removed. Incidentally, the temperature-sensitive magnetic fluid particles, temperature-sensitive magnetic particles, and bubbles in each figure are shown only schematically, and are different from the actual size, shape, etc.
図1に示すように、この感温磁性流体用粒子1は、感温磁性を有し、感温磁性流体2の分散媒3中に分散されて利用される。図1は、所定の流路100に感温磁性流体2が充填されている状態を示している。
As shown in FIG. 1, the temperature-sensitive
図2に示すように、感温磁性流体用粒子1は、強磁性体からなる複数の感温磁性粒子10と、各感温磁性粒子10を内包し非磁性体からなる骨格部11と、を有する。すなわち、骨格部11は、内部に感温磁性粒子10が収容される空間を複数有している。さらに、本実施形態においては、骨格部11は、内部に複数の気泡12を有している。感温磁性流体用粒子1は、球状を呈する。感温磁性流体用粒子1の粒径寸法は任意であるが、流体の仕様等に応じて例えば1μm以上1mm以下の範囲で適宜設定される。
As shown in FIG. 2, the temperature-sensitive magnetic
本実施形態においては、感温磁性粒子10は金属化合物からなり、骨格部11はプラスチックからなる。具体的に、感温磁性粒子10はマグネタイトからなり、骨格部11はポリ乳酸からなる。また、分散媒3としてエチレングリコール水溶液が用いられる。本実施形態においては、感温磁性粒子10の粒径は100nm程度であり、感温磁性流体用粒子1の粒径は10μm程度である。尚、感温磁性粒子10は強磁性体であれば材質及び粒径寸法は任意であり、骨格部11は非磁性体であれば材質及び外径寸法は任意である。また、後述するように、本実施形態の感温磁性流体用粒子1を用いることにより分散媒3の選択自由度が向上しており、分散媒3の材質も任意に変更可能となっている。また、感温磁性粒子10と感温磁性流体用粒子1の粒径の比率も任意であるが、例えば感温磁性流体用粒子1の粒径を感温磁性粒子10の粒径の100倍以上1000倍以下とすることができる。感温磁性粒子10としては、マグネタイトの他、フェライト等の他の金属化合物を用いることができる。また、骨格部11としては、ポリ乳酸の他、ポリ乳酸以外の生分解性プラスチックを用いることができることはもちろん、ポリイソブチルメタクリラート、メタクリル酸メチル、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル等のプラスチックを用いることができる。分散媒3は任意であるが、各種の水系、油系の液体を用いることができ、本実施形態のエチレングリコール水溶液の他、例えば、エチレングリコール、水、各種アルコール、シリコンオイル、アンモニア、アンモニア水溶液、シリコーン油、プロピレングリコール、プロピレングリコール水溶液、フッ素系不活性液体等を用いることができる。また、感温磁性流体用粒子1を、例えばシリコーン材料からなる液体ガスケットのような、比較的粘度の高いペースト状材料に混合させてもよい。
In this embodiment, the temperature-sensitive
本実施形態の感温磁性流体用粒子1は、以下の工程を経て製造される。以下、図3のフローチャートを参照して説明する。
まず、骨格部11の原料であるポリマーを、有機溶媒に溶解させて骨格溶解液20を生成する(溶解液生成工程:S1)。本実施形態においては、ポリ乳酸のポリマーを、有機溶媒としてのジクロロメタンに溶解させる。有機溶媒としては、溶解されるポリマーに応じて適宜選択することができ、ジクロロメタンの他、トルエン、アセトン、シンナー、クロロホルム、酢酸エチル等を用いることができる。
The temperature-sensitive magnetic
First, a polymer, which is a raw material for the
次に、図4に示すように、骨格溶解液20に感温磁性粒子10を分散させて一次分散液21を生成する(一次分散工程:S2)。そして、この一次分散液21を、図5に示すように有機溶媒と混和しない外相溶液22中に混合させた後、図6に示すように撹拌により分散させて二次分散液23を生成する(二次分散工程:S3)。本実施形態においては、外相溶液22としてエチレングリコール水溶液が用いられる。また、本実施形態においては、ホモミキサーによる撹拌により一次分散液21が分散され、このときの衝撃により一次分散液21内に空気の気泡12が混入する。尚、製造される感温磁性流体用粒子1に気泡12が不要であれば、ホモミキサーによる衝撃力を弱くすることにより、気泡12の発生を抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 4, the temperature-sensitive
この後、二次分散液23から有機溶媒を除去し、図7に示すように、複数の感温磁性粒子10及び気泡12が内包された状態で骨格部11を析出させる(骨格部析出工程:S4)。本実施形態においては、二次分散液23を所定時間だけ有機溶媒の沸点近傍の温度に保持し、一次分散液21中の有機溶媒を外相溶液22に溶解させ、外相溶液22から空気中に揮発させる。このときにも、擾乱の影響により、一次分散液21内に気泡12が発生する。尚、製造される感温磁性流体用粒子1に気泡12が不要であれば、二次分散液23の温度を有機溶媒の沸点より低くしたり、沸点が比較的高い有機溶媒を用いることにより、気泡12の発生を抑制することができる。これにより、外相溶液22中に感温磁性流体用粒子1が生成される。ここで、外相溶液22として所望の感温磁性流体の分散媒3を選定しておくことで、外相溶液22に感温磁性流体用粒子1が分散された感温磁性流体2を得ることができる。本実施形態においては、エチレングリコール水溶液に感温磁性流体用粒子1が分散された感温磁性流体2を得ることができる。尚、外相溶液22を感温磁性流体の分散媒とせずに、外相溶液22中の感温磁性流体用粒子1を取り出した後に、感温磁性流体用粒子1を所定の分散媒3に分散させてもよいことは勿論である。
After that, the organic solvent is removed from the
以上のように構成された感温磁性流体用粒子1によれば、骨格部11により感温磁性粒子10が内包されているため、感温磁性粒子10間に磁気吸引力、ファンデルワールス力等の吸引力が作用してとしても、感温磁性粒子10間に介在する骨格部11により立体障害効果が生じ、感温磁性粒子10間の吸引力に抗する斥力を得ることができる。すなわち、感温磁性流体用粒子1が分散される分散媒3によらず、常に、感温磁性粒子10間の吸引力に抗する斥力を得ることができ、分散媒3の選択自由度を飛躍的に向上させることができる。
According to the temperature-sensitive magnetic
従来のように感温磁性粒子を分散媒に直接的に分散させる場合、不凍液や熱伝導率の高い作動流体を分散媒とすると、適切な界面活性剤を選定することが困難であった。しかし、感温磁性粒子10を骨格部11に内包させることで凝集を防止することができ、不凍液や熱伝導率の高い作動流体であっても、感温磁性流体用粒子1を分散させることができる。このように、従来は分散媒として使用が困難であった流体に感温磁性流体用粒子1を分散させて感温磁性流体とすることができる。
When temperature-sensitive magnetic particles are directly dispersed in a dispersion medium as in the past, it has been difficult to select an appropriate surfactant when antifreeze or a working fluid with high thermal conductivity is used as the dispersion medium. However, by encapsulating the temperature-sensitive
また、複数の感温磁性粒子10が内包されているため、感温磁性流体用粒子1の全体の粒径は感温磁性粒子10のそれぞれの粒径よりも大きくなる。これにより、感温磁性流体用粒子1が分散された感温磁性流体2に圧力が作用しても粘土状となり難く、また仮に粘土状となったとしても、感温磁性流体用粒子1が大きいために粒子間の吸着力は弱く、圧力解除後の感温磁性流体用粒子1の再分散性を向上させることができる。
Further, since a plurality of temperature-sensitive
さらに、各感温磁性粒子10は骨格部11により覆われるので、各感温磁性粒子10を保護することができる。これにより、感温磁性粒子10の耐酸化性等が向上する。また、従来、感温磁性粒子は分散媒中で沈殿するために粒径を大きくすることができなかったが、骨格部11に収容可能な範囲であれば感温磁性粒子10の粒径を大きくすることができる。例えば、従来、感温磁性粒子は粒径を15nm以上とすると分散媒中で沈殿しやすかったが、本実施形態の感温磁性流体用粒子1では、感温磁性粒子10の粒径を15nm以上とすることが可能である。このように、感温磁性粒子10の粒径を大きくすることにより、感温磁性粒子10の製造時間を短縮するとともに、感温磁性粒子10の製造コストの低減を図ることができる。
Furthermore, since each temperature-sensitive
また、骨格部11に気泡12が含まれているため、分散媒中における感温磁性流体用粒子1の比重を小さくして、分散性及び浮遊性をより高めることができる。さらに、骨格部11内部の気泡12の容量を調整して、感温磁性流体用粒子1の比重を調整することができる。
Furthermore, since the
尚、前記実施形態においては、感温磁性粒子10が直接的に骨格部11に内包されるものを示したが、例えば図8に示すように、感温磁性粒子110を所定の流体に分散させた状態で骨格部11に内包させることもできる。図8の感温磁性流体用粒子101は、強磁性体からなる感温磁性粒子110が分散された内部流体113と、内部流体113を内包し非磁性体からなる骨格部11と、を有する。すなわち、骨格部11は、内部に内部流体113が収容される空間を複数有している。この変形例においても、骨格部11は、内部に複数の気泡12を有している。
In the above embodiment, the temperature-sensitive
この変形例においては、感温磁性粒子110はマグネタイトからなり、内部流体113はケロシンからなり、骨格部11はポリ乳酸からなる。この感温磁性流体用粒子101においては、感温磁性粒子110の粒径は10nm程度であり、内部流体113が収容される空間の外径は100nm程度であり、感温磁性流体用粒子101の粒径は10μm程度である。尚、感温磁性粒子110は強磁性体であれば材質及び粒径寸法は任意であり、骨格部11は非磁性体であれば材質及び外径寸法は任意であり、内部流体113の材質及び内部流体113が収容される空間の外径も任意である。
In this modification, the temperature-sensitive
この感温磁性流体用粒子101は、前記実施形態の一次分散工程にて、内部流体113を分散媒として感温磁性粒子110が分散された感温磁性流体を骨格溶解液20に分散して製造することができる。この感温磁性流体用粒子101においても、分散媒の選択自由度を飛躍的に向上させることができ、圧力解除後の感温磁性流体用粒子101の再分散性を向上させることができる。この変形例では、従来から利用されている粒径の比較的小さな感温磁性粒子102が分散された感温磁性流体をそのまま利用して、粒径の比較的大きな感温磁性流体用粒子101とすることが可能である。
The temperature-sensitive magnetic
さらに、例えば図9に示すように、骨格部11に感温磁性粒子10以外の材料を含ませることもでき、感温磁性流体用粒子201に複数の機能を持たせることが可能である。図9の感温磁性流体用粒子201は、複数の感温磁性粒子10と、複数の潜熱蓄熱材214と、各感温磁性粒子10及び各潜熱蓄熱214を内包する骨格部11と、を有する。潜熱蓄熱材214は、所定の融点で固相と液相の間で相変化する。潜熱蓄熱材214としては、例えば、パラフィン、シクロヘキサン、ヘキサデカン等を用いることができる。すなわち、骨格部11は、内部に各感温磁性粒子10と各潜熱蓄熱材214が収容される空間を複数有している。尚、この感温磁性流体用粒子201は、骨格部11の内部に気泡は形成されていない。
Furthermore, as shown in FIG. 9, for example, the
この感温磁性流体用粒子201は、前記実施形態の一次分散工程にて、感温磁性粒子10とともに潜熱蓄熱材214を骨格溶解液20に分散して製造することができる。この感温磁性流体用粒子201においても、分散媒の選択自由度を飛躍的に向上させることができ、圧力解除後の感温磁性流体用粒子201の再分散性を向上させることができる。これに加え、感温磁性流体用粒子201に潜熱蓄熱機能が付与され、感温磁性流体用粒子201が分散された感温磁性流体を用いることで蓄熱輸送が可能となる。
The temperature-sensitive magnetic
ここで、実際に感温磁性流体用粒子を作製し、これを用いた感温磁性流体と、従来の感温磁性流体のレオロジー特性の比較を行った。レオロジー特性の比較にあたり、実施例の感温磁性流体と比較例の感温磁性流体に含まれる感温磁性粒子について、同じ粒径の感温磁性粒子が同じ量だけ含まれるように調製した。図10(a)は実施例の感温磁性流体のせん断速度とせん断応力のグラフを示し、図10(b)は比較例の感温磁性流体のせん断速度とせん断応力のグラフを示す。図10(a)及び図10(b)に示すように、実施例では比較例に対してせん断応力のピーク値が低下し、分散媒中の粒子の分散性が高まっていることが確認された。 Here, particles for a temperature-sensitive magnetic fluid were actually produced, and the rheological properties of a temperature-sensitive magnetic fluid using the particles and a conventional temperature-sensitive magnetic fluid were compared. In comparing the rheological properties, the temperature-sensitive magnetic fluids of the example and the temperature-sensitive magnetic fluid of the comparative example were prepared so that the temperature-sensitive magnetic particles of the same particle size were contained in the same amount. FIG. 10(a) shows a graph of the shear rate and shear stress of the temperature-sensitive magnetic fluid of the example, and FIG. 10(b) shows a graph of the shear rate and shear stress of the temperature-sensitive magnetic fluid of the comparative example. As shown in FIGS. 10(a) and 10(b), it was confirmed that the peak value of shear stress in the example was lower than that of the comparative example, and the dispersibility of particles in the dispersion medium was increased. .
また、微小流路中で実施例の感温磁性流体の流れ場の観察を行ったところ、壁面をこするようにクラスターが移動し、クラスターが揺れながら流れを乱す様子が確認された。このように、通常の流体では壁面の速度がゼロとなるところ、実施例の感温磁性流体では壁面で流速が生じるとともに、擾乱が生じていることが理解される。従って、本発明の感温磁性流体は、熱伝達率が高い冷媒として利用することができる。 Furthermore, when the flow field of the temperature-sensitive magnetic fluid of the example was observed in the microchannel, it was confirmed that the clusters moved as if rubbing against the wall surface, and the clusters swayed and disturbed the flow. In this way, it is understood that while in a normal fluid, the velocity on the wall surface is zero, in the temperature-sensitive magnetic fluid of the example, a flow velocity occurs on the wall surface and disturbance occurs. Therefore, the temperature-sensitive magnetic fluid of the present invention can be used as a refrigerant with a high heat transfer coefficient.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. Furthermore, it should be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential for solving the problems of the invention.
1 感温磁性流体用粒子
2 感温磁性流体
3 分散媒
10 感温磁性粒子
11 骨格部
12 気泡
20 骨格溶解液
21 一次分散液
22 外相溶液
23 二次分散液
100 流路
101 感温磁性流体用粒子
110 感温磁性粒子
113 内部流体
201 感温磁性流体用粒子
214 潜熱蓄熱材
1 Particles for temperature-sensitive
Claims (9)
前記複数の感温磁性粒子を内包し非磁性体からなる骨格部と、を有し、
前記骨格部は、複数の潜熱蓄熱材を内包する感温磁性流体用粒子。 A plurality of temperature-sensitive magnetic particles made of ferromagnetic material,
a skeleton part made of a non-magnetic material and containing the plurality of temperature-sensitive magnetic particles ;
The skeleton part is a temperature-sensitive magnetic fluid particle containing a plurality of latent heat storage materials .
前記感温磁性流体用粒子が分散された分散媒と、を備えた感温磁性流体。 Particles for temperature-sensitive magnetic fluid according to any one of claims 1 to 4,
A temperature-sensitive magnetic fluid comprising: a dispersion medium in which the temperature-sensitive magnetic fluid particles are dispersed.
前記骨格部は、プラスチックからなり、
前記骨格部の原料であるポリマーを有機溶媒に溶解させて骨格溶解液を生成する溶解液生成工程と、
前記溶解液生成工程にて生成された骨格溶解液に、前記感温磁性粒子を含む感温磁性流体または前記感温磁性粒子を分散させて一次分散液を生成する一次分散工程と、
前記一次分散工程にて生成された前記一次分散液を、前記有機溶媒と混和しない外相溶液中に分散させて二次分散液を生成する二次分散工程と、
前記二次分散工程にて生成された前記二次分散液から前記有機溶媒を除去し、複数の前記感温磁性粒子が内包された状態で前記骨格部を析出させる骨格部析出工程と、を含む感温磁性流体用粒子の製造方法。 A method for producing particles for temperature-sensitive magnetic fluid according to claim 1 , comprising:
The skeleton part is made of plastic,
a solution generation step of dissolving a polymer, which is a raw material for the skeleton, in an organic solvent to generate a skeleton solution;
a primary dispersion step of dispersing the temperature-sensitive magnetic fluid containing the temperature-sensitive magnetic particles or the temperature-sensitive magnetic particles in the skeleton solution generated in the solution generation step to generate a primary dispersion;
a secondary dispersion step in which the primary dispersion produced in the primary dispersion step is dispersed in an external phase solution that is immiscible with the organic solvent to generate a secondary dispersion;
A skeleton part precipitation step of removing the organic solvent from the secondary dispersion liquid generated in the secondary dispersion process and precipitating the skeleton part in a state in which a plurality of the temperature-sensitive magnetic particles are encapsulated. Method for producing particles for temperature-sensitive magnetic fluid.
前記骨格部は、プラスチックからなり、
前記骨格部の原料であるポリマーを有機溶媒に溶解させて骨格溶解液を生成する溶解液生成工程と、
前記溶解液生成工程にて生成された骨格溶解液に、前記感温磁性粒子を含む感温磁性流体または前記感温磁性粒子を分散させて一次分散液を生成する一次分散工程と、
前記一次分散工程にて生成された前記一次分散液を、前記有機溶媒と混和しない外相溶液中に、撹拌により空気が混入した状態で分散させて二次分散液を生成する二次分散工程と、
前記二次分散工程にて生成された前記二次分散液から前記有機溶媒を除去し、複数の前記感温磁性粒子及び前記気泡が内包された状態で前記骨格部を析出させる骨格部析出工程と、を含む感温磁性流体用粒子の製造方法。 A method for producing particles for temperature-sensitive magnetic fluid according to claim 2 , comprising:
The skeleton part is made of plastic,
a solution generation step of dissolving a polymer, which is a raw material for the skeleton, in an organic solvent to generate a skeleton solution;
a primary dispersion step of dispersing the temperature-sensitive magnetic fluid containing the temperature-sensitive magnetic particles or the temperature-sensitive magnetic particles in the skeleton solution generated in the solution generation step to generate a primary dispersion;
a secondary dispersion step in which the primary dispersion produced in the primary dispersion step is dispersed in an external phase solution that is immiscible with the organic solvent with air mixed therein by stirring to generate a secondary dispersion;
a skeleton part precipitation step in which the organic solvent is removed from the secondary dispersion liquid generated in the secondary dispersion step, and the skeleton part is precipitated in a state in which the plurality of temperature-sensitive magnetic particles and the air bubbles are encapsulated; A method for producing particles for a temperature-sensitive magnetic fluid, comprising:
前記骨格部は、プラスチックからなり、
前記骨格部の原料であるポリマーを、前記分散媒と混和しない有機溶媒に溶解させて骨格溶解液を生成する溶解液生成工程と、
前記溶解液生成工程にて生成された骨格溶解液に、前記感温磁性粒子を含む感温磁性流体または前記感温磁性粒子を分散させて一次分散液を生成する一次分散工程と、
前記一次分散工程にて生成された前記一次分散液を、前記分散媒に分散させて二次分散液を生成する二次分散工程と、
前記二次分散工程にて生成された前記二次分散液から前記有機溶媒を除去し、複数の前記感温磁性粒子が内包された状態で前記骨格部を前記分散媒中に析出させる骨格部析出工程と、を含む感温磁性流体の製造方法。 A method for producing a temperature-sensitive magnetic fluid according to claim 5, comprising:
The skeleton part is made of plastic,
a solution generation step of producing a skeleton solution by dissolving the polymer, which is a raw material for the skeleton, in an organic solvent that is immiscible with the dispersion medium;
a primary dispersion step of dispersing the temperature-sensitive magnetic fluid containing the temperature-sensitive magnetic particles or the temperature-sensitive magnetic particles in the skeleton solution generated in the solution generation step to generate a primary dispersion;
a secondary dispersion step of dispersing the primary dispersion generated in the primary dispersion step in the dispersion medium to generate a secondary dispersion;
skeletal part precipitation in which the organic solvent is removed from the secondary dispersion liquid produced in the secondary dispersion step, and the skeletal part is precipitated in the dispersion medium with a plurality of the temperature-sensitive magnetic particles encapsulated therein; A method for producing a temperature-sensitive magnetic fluid, comprising:
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