JP2001021226A - 自己燃焼剤加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発熱剤が吸湿することなく突然の点火操作があ
っても確実に点火し、しかも二次災害を起こす危険がな
い自己燃焼剤加熱器を提供する。 【解決手段】自己燃焼剤加熱器は、固体の自己燃焼剤１
が収納された密閉容器１０内に、自己燃焼剤１に接近し
て電気式点火具２が挿入され、密閉容器１０に自己燃焼
剤１との間がフィルター３で隔てられたガス抜き部４を
有し、ガス抜き部４が自己燃焼剤１の燃焼熱または燃焼
膨張圧で閉鎖状態から開口する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属粉末と金属酸
化物等との発熱反応剤、いわゆる自己燃焼剤によって物
体を加熱するための加熱器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】食品類や各種液体、固体を加熱、加温す
るための自己燃焼剤による加熱器は、例えば特開平２−
７９１８号公報に開示されている。その加熱器は、金属
容器内に金属酸化物粉末と金属粉末との混合した発熱剤
に点火剤を設け、容器にあけた細孔を通じて発火操作を
するものである。また、特開平１０−２６５７７０号公
報には、容器主体に金属と金属酸化物の混合粉末をペレ
ット状に造粒したものを収納し金属箔等の蓋板を被冠し
て密閉した自己燃焼型発熱体が開示されている。この自
己燃焼型発熱体は蓋板の上からマッチなどで点火するも
のである。

【０００３】一方、自動車が衝突事故等をおこしたと
き、ガソリンが漏れ出し、そこでバッテリ等の電源電流
を起因としてスパークがあると車両火災につながること
があるため、すみやかに電源を遮断する必要があり、こ
の要求を満たす車載用電源回路分離装置の発明が、本件
出願人により特願平１０−２９３２３５号として出願さ
れている。最近では、前記した自己燃焼剤加熱器の一用
途として、このような電流遮断装置が注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した特開平２−７
９１８号公報の加熱器は、発火操作のために容器に細孔
があけられているため、容器内の発熱剤が吸湿すること
がある。特に車載用電源回路分離装置のように、車載と
いうあまり良好でない環境に長期間装備されたまま放置
され、しかも確実な点火が要求される用途には適さな
い。また特開平１０−２６５７７０号公報の自己燃焼型
発熱体は、発熱剤が収納されている容器が蓋板で密閉さ
れているため、吸湿の恐れは少ないが、発熱剤の燃焼時
に膨張圧で蓋板が外れ発熱剤の燃焼残渣が飛散して二次
災害を起こす危険がある。さらに外部操作による点火手
段をもっていないため、電流遮断装置には使用できな
い。

【０００５】本発明は、このような状況に鑑みなされた
もので、発熱剤が吸湿することなく突然の点火操作があ
っても確実に点火し、しかも二次災害を起こす危険がな
い自己燃焼剤加熱器を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
になされた本発明を適用する自己燃焼剤加熱器は、実施
例に対応する図１に示すとおり、固体の自己燃焼剤１が
収納された密閉容器１０内に、自己燃焼剤１に接近して
電気式点火具２が挿入され、密閉容器１０に自己燃焼剤
１との間がフィルター３で隔てられたガス抜き部４を有
し、ガス抜き部４が自己燃焼剤１の燃焼熱または燃焼膨
張圧で閉鎖状態から開口する構成である。

【０００７】この自己燃焼剤加熱器は、自己燃焼剤１と
電気式点火具２が密封容器１０に収納されているため、
過酷な環境の中に長期間にわたって設置されたままの状
態であっても、吸湿が無く、点火および燃焼性能を維持
することができる。自己燃焼剤１の燃焼により密封容器
１０内部で発生した圧力がガス抜き部４から外部に解放
されるため、容器の破損や爆発的な破裂を防ぐことがで
き、フィルター３の存在により、燃焼により発生したガ
スは通過する間に冷却され、燃焼残渣などの飛散が防止
されるため、安全である。

【０００８】自己燃焼剤１は、具体的には、Ｍｇ、Ｂ、
Ｓｉ、ＦｅＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ａｌ、およびＺｎ
の中から選ばれる少なくとも1種の金属粉末と、硫化ア
ンチモン、酸化アンチモン、酸化銅、酸化マンガン、酸
化鉛、クロム酸バリウム、酸化ビスマス、酸化バリウ
ム、および酸化鉄の中から選ばれる少なくとも1種の金
属酸化物または／および金属硫化物と、シリカ粉、アル
ミナ粉、クレー粉、パーライト、ガラス粉、ベントナイ
ト、タルク、炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1
種の添加剤との混合物を含んだものである。固体燃焼剤
の発熱量は３５０〜６００cal/g程度のものが使用され
る。これらの固体燃焼剤は、着火性が良く、燃焼速度が
速いため、短時間で被加熱物を加熱することができる。
また火炎およびガスの発生が少なく、燃焼残渣も膨張す
ることなく燃焼前の形状を保持するので好ましい。

【０００９】ガス抜き部４は、密封容器１０または密封
容器１０の蓋８の脆弱部、もしくは密封容器１０または
密封容器１０の蓋８にあけられた孔４が金属箔９、シー
ル剤、または低融点材料により塞がれた部分であること
が好ましい。金属箔としてはアルミニウム、ステンレ
ス、チタン等の箔が使用できる。

【００１０】フィルター３は、金属繊維、多孔質セラミ
ック、セラミック研削材、セラミック繊維、セラミック
粒の焼結成形物、または金網であると、適切に実施でき
る。高温のガスの冷却効果を高めるためには熱容量の大
きいセラミックが好ましい。セラミック材質の例を挙げ
ると、アルミナ、シリカ、ムライト、シャモットが耐熱
性、コスト等の点で優れている。セラミック研削剤を用
いる場合は、ガス抜き孔からの吹き出しを防ぐために金
属繊維や、＃１００〜＃４００程度の金網をセラミック
研削剤よりもガス抜き部側に設ける。

【００１１】密閉容器１０は導電性材質によって形成さ
れていることが好ましい。本発明の自己燃焼剤加熱器
は、前記の如く、過酷な環境の中でも長期間にわたって
点火および燃焼性能を維持し、また燃焼ガスが冷却され
て放出され、燃焼残渣などの飛散がないため、密閉容器
１０を導電性材質によって形成することにより、電流遮
断装置への使用に最適なものとなる。

【００１２】この自己燃焼剤加熱器を使用した電流遮断
装置は、図３に示すように、固体の自己燃焼剤１が収納
された導電性材質の密閉容器１０内に、自己燃焼剤１に
接近して電気式点火具２が挿入され、密閉容器１０に自
己燃焼剤１との間がフィルター３で隔てられたガス抜き
部４を有し、ガス抜き部４が自己燃焼剤１の燃焼熱また
は燃焼膨張圧で閉鎖状態から開口し、密閉容器１０が弾
性材５の付勢力に抗しつつ、低融点導電材６を介して導
電性保持剛体７Ａ・７Ｂに保持され、電源１１から負荷
１２に、導電性保持剛体７Ａ・７Ｂ、低融点導電材６、
および導電性材質の密閉容器１０を経て遮断可能に導通
している。

【００１３】この電流遮断装置は、電気式点火具２で固
体燃焼剤１を点火すると燃焼熱により低融点導電材６が
溶融するので、容器１０は導電性保持剛体７Ａ・７Ｂに
よる保持が解放され、弾性材５の付勢力にしたがって、
導電性保持剛体７Ａ・７Ｂから離れる（図４参照）。し
たがって、電源１１と負荷１２との間が電気的に遮断さ
れる。

【００１４】この電流遮断装置は、車載用電源回路分離
装置として使用する場合、電源１１が自動車用バッテリ
であって、バッテリから負荷１２側にあるヒューズとの
間にある導電性保持剛体７Ａ・７Ｂ、低融点導電材６、
および導電性材質の容器１０によってバッテリ電流が遮
断可能に導通している。この車載用電源回路分離装置
は、電気式点火具２に車両の緊急検知回路１５に起因し
て流れる電流源が接続されていることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を詳細に説
明する。図１には、本発明の自己燃焼剤加熱器の一実施
例の正面断面図が示してある。

【００１６】図１に示すように、自己燃焼剤加熱器は、
金属容器１０に固体燃焼剤１とそこに隣接して電気式点
火具２が収納され、電気式点火具２のリード線２２ａ・
２２ｂが金属容器１０の孔を通って外部に導かれ、点火
用電源（不図示）に接続される。リード線２２ａ・２２
ｂと金属容器１０の孔との隙間はシールされる。金属容
器１０に収納した固体燃焼剤１の上側がフィルター３で
覆われ、アルミニウム箔９で覆われたガス抜き部４のあ
る蓋板８が填められ、密封されている。

【００１７】固体燃焼剤１は、例えばＦｅ_２Ｏ_３：Ｆｅ
Ｓｉ：ＣｕＯ：Ａｌ：Ａｌ_２Ｏ_３の混合物である。電気
式点火具２は、耐熱性フェノール樹脂ボディに埋め込ま
れた電極ピン２３ａ・２３ｂをヒーター線２４で通じて
あり、ヒーター線２４の周りには点火薬２５が被覆され
ている。電極ピン２３ａ・２３ｂには、リード線２２ａ
・２２ｂが接続される。

【００１８】この自己燃焼剤加熱器で、点火用電源から
ヒーター線２４に電流が流れると、ヒーター線２４が点
火薬２５を熱して点火する。点火薬２５の点火で固体燃
焼剤１が燃焼し、その燃焼熱により周囲が加熱される。
一方、固体燃焼剤１が燃焼すると、燃焼ガスはフィルタ
ー３を通過し、そのガス圧でアルミニウム箔９を破りガ
ス抜き部４から抜ける。燃焼ガスがフィルター３を通過
する際冷却され、また燃焼剤の残渣は捕集されるため、
外部に飛散することを防ぐことができる。

【００１９】尚、電気式点火具２のボディは、この電流
遮断装置が一回使用の装置であって繰り返し使用をする
ものではないから、必ずしも高度な耐熱性を要求される
ものではなく電気絶縁性があればよい。そのため樹脂、
ガラス、セラミック等が使用される。

【００２０】本発明の自己燃焼剤加熱器の性能を評価す
るため、下記の試作品を試作し、固体燃焼剤１を燃焼さ
せたときの金属容器１０の外周温度を測定した。その例
を以下に記載する。

【００２１】試作品１ 内径φ１６mm×深さ１５mm×肉厚１.０mmの黄銅容器１
０に、固体燃焼剤１としてＦｅ_２Ｏ_３：ＦｅＳｉ：Ｃｕ
Ｏ：Ａｌ：Ａｌ_２Ｏ_３の混合物で発熱量が５５０cal/g
のものを２．０ｇ装填した。フィルター３はアルミナ研
削材と＃１００の金網を使用した。蓋板８は、直径φ１
５×厚さ１mmの黄銅で中央部に直径φ３mmのガス抜き部
４があいており、その下面にアルミシール９を貼付し
た。容器１０の上端折り返しと蓋板８の間、容器１０の
下部孔とそこに挿入される電気式点火具２との間はシー
ラント剤を塗布した。この試作品１のリード線に電流を
流して点火し、容器１０の側面の表面温度を計測してプ
ロットした。結果は図５に示してある。点火から０.５
秒後に、半田６を溶かすのに十分な３５０℃に達した。
この加熱スピードは、酸化カルシウムの水和反応や、電
熱線による加熱では達成できないものである。またガス
抜き部４から炎や燃焼残渣の吹き出しはなく、安全にガ
スのみが放出されたため、密封容器１０の変形や破損は
起きなかった。

【００２２】試作品２ 直径φ１５×厚さ１mmの黄銅板に直径φ０.６mmのガス
抜き部４の孔を４箇所開け、融点２００℃のハンダで塞
いだものを蓋板８とした。それ以外は試作品１と同一に
した。この試作品２を７０℃、７５％の恒温槽に２ヶ月
放置した後に、常温で同様の作動試験のための点火を行
った。容器１０の側面の表面温度を計測した結果が図６
に示してある。このように過酷な環境に放置した後で
も、試作品１と同等の加熱スピードが得られた。また同
様に、またガス抜き部４から炎や燃焼残渣の吹き出しは
なく、安全にガスのみが放出されたため、容器１０の変
形や破損は起きなかった。

【００２３】本発明の自己燃焼剤加熱器を使用した電流
遮断装置の実施例が図３に示してある。同図に示すよう
に、電流遮断装置は、外ケース３０Ａ・３０Ｂ内に自己
燃焼剤加熱器が配置される。外ケース３０Ａの上縁に沿
って外ケース（キャップ）３０Ｂを貫通して帯板状の接
続端子である導電性保持剛体７Ａ・７Ｂが挿入され、自
己燃焼剤加熱器の金属容器１０に半田６で融着固定して
ある。金属容器１０の下側には外ケース３０Ａと間にコ
イルバネ５が圧縮挿入してある。

【００２４】この電流遮断装置は、接続端子７Ａがバッ
テリ１１、接続端子７Ｂが負荷側のヒューズ１２に接続
されることで自動車に搭載され、車両の電源回路を遮断
する装置として機能する。電気式点火具２のリード線２
２ａ・２２ｂは、緊急検知回路１５、例えばエアバッグ
の動作トリガのための衝突検知回路に接続されている。
車両の運行中は、バッテリ１１から接続端子７Ａ、半田
６、金属容器１０、半田６、接続端子７Ｂを通って負荷
側のヒューズ１２に流れている。車両が衝突事故等を起
こしたときは衝撃で緊急検知回路１５から検知信号電流
がリード線２２ａ・２２ｂを通じてヒーター線２４に流
れ、ヒーター線２４が点火薬２５を熱して点火する。点
火薬２５の点火で固体燃焼剤１が燃焼し、その燃焼熱に
より半田６が溶融するため、金属容器１０は接続端子７
Ａ・７Ｂによる保持から放され、コイルバネ５の付勢力
にしたがって押され、導電性保持剛体７Ａ・７Ｂから離
れる（図４参照）。したがって、バッテリ１１の電流
は、電源回路遮断装置の位置で遮断される。

【００２５】この電流遮断装置を以下のとおり試作し、
動作試験をした。内径φ１６mm×深さ１５mm×肉厚１.
０mmの黄銅容器１０に、固体燃焼剤１としてＰｂ
_３Ｏ_４：ＦｅＳｉ：ＣｕＯ：Ａｌ：Ａｌ_２Ｏ_３の混合物
で発熱量が５００cal/gのものを２．０ｇ装填した。フ
ィルター３は直径φ１５×厚さ２．５mmのアルミナ研削
材の焼結成形品、蓋板８は直径φ１５×厚さ１mmの黄銅
で中央部に直径φ８mmの薄肉（肉厚０.０５mm、貫通無
し）な脆弱部が形成されたものを各々使用した。容器１
０の上端折り返しと蓋板８の間、容器１０の下部孔とそ
こに挿入される電気式点火具２との間はシーラント剤を
塗布した。この黄銅容器１０をバネ５を挿入してあるケ
ース３０Ａに圧縮して押し込み、接続端子７Ａ、接続端
子７Ｂに融点２００°Ｃの半田６で融着して固定し、キ
ャップ３０Ｂを被せた。接続端子７Ａは自動車のバッテ
リの正極、接続端子７Ｂには電流計および保護抵抗をシ
リーズに挿入してバッテリの負極に接続した。電気式点
火具２のリード線２２ａ・２２ｂに電流を流してから
０.５秒後に、接続端子７Ｂに接続してある電流計が０
を示した。この点火時、また電流遮断後を通じて、炎や
燃焼残渣の吹き出しはなかった。

【００２６】以上の実施例で、導電性材質の容器１０、
蓋板８として黄銅を使用したが、融点が９００℃以上の
もの、例えば鉄、ステンレス、銅、銅合金が使用でき
る。また金属表面はメッキ等の防錆処理を施すことは任
意である。また形状は円筒に限らず、多角形筒でもよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明を
適用した自己燃焼剤加熱器は、発熱剤が吸湿することな
く突然の点火操作があっても確実に点火し、しかも二次
災害を起こす危険がない。そのため、例えば車両搭載用
など、あまり良好でない環境に長期間装備され、緊急時
に、電源と負荷との間が瞬時に遮断する電流遮断装置と
して最適の機器である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する自己燃焼剤加熱器の実施例を
示す正面断面図である。

【図２】その動作状態を示す同上図である。

【図３】本発明を適用する自己燃焼剤加熱器を使用した
電流遮断装置の実施例を示す正面断面図である。

【図４】その動作状態を示す同上図である。

【図５】試作品の動作時の経過時間に対する表面温度の
関係を示す図である。

【図６】別な試作品の動作時の経過時間に対する表面温
度の関係を示す図である。

【符号の説明】 １は固体燃焼剤、２は電気式点火具、３はフィルター、
４はガス抜き部、５は弾性材、６は低融点導電材、７Ａ
・７Ｂは導電性保持剛体、８は蓋板、９はアルミニウム
箔、１０は容器、１１は電源、１２は負荷、１５は緊急
検知回路、２２ａ・２２ｂはリード線、２３ａ・２３ｂ
は電極ピン、２４はヒーター線、２５は点火薬、３０Ａ
・３０Ｂは外ケースである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体の自己燃焼剤が収納された密閉容
   器内に、該自己燃焼剤に接近して電気式点火具が挿入さ
   れ、該密閉容器に該自己燃焼剤との間がフィルターで隔
   てられたガス抜き部を有し、該ガス抜き部が該自己燃焼
   剤の燃焼熱または燃焼膨張圧で閉鎖状態から開口するこ
   とを特徴とする自己燃焼剤加熱器。
2. 【請求項２】 自己燃焼剤が、Ｍｇ、Ｂ、Ｓｉ、Ｆｅ
   Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ａｌ、およびＺｎの中から選
   ばれる少なくとも1種の金属粉末と、硫化アンチモン、
   酸化アンチモン、酸化銅、酸化マンガン、酸化鉛、クロ
   ム酸バリウム、酸化ビスマス、酸化バリウム、および酸
   化鉄の中から選ばれる少なくとも1種の金属酸化物また
   は／および金属硫化物と、シリカ粉、アルミナ粉、クレ
   ー粉、パーライト、ガラス粉、ベントナイト、タルク、
   炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種の添加剤と
   の混合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の自己
   燃焼剤加熱器。
3. 【請求項３】 前記ガス抜き部が、密閉容器または密
   封容器の蓋の脆弱部、もしくは密閉容器または密封容器
   の蓋にあけられた孔が金属箔、シール剤、または低融点
   材料により塞がれた部分であることを特徴とする請求項
   1に記載の自己燃焼剤加熱器。
4. 【請求項４】 前記フィルターが金属繊維、多孔質セ
   ラミック、セラミック研削材、セラミック繊維、セラミ
   ック粒の焼結成形物、または金網であることを特徴とす
   る請求項１に記載の自己燃焼剤加熱器。
5. 【請求項５】 該密閉容器が導電性材質によって形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の自己燃焼
   剤加熱器。