JP2001129013A - 温熱保温用器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡便に加熱が可能で、冬場や寒冷地の電源のな
い屋外においても適度の温熱が長時間持続する温熱保温
用器具を提供する。 【解決手段】融点が３０〜７０℃で融解熱量が２０ｋｃ
ａｌ／ｋｇ以上の蓄熱材を内包するマイクロカプセルの
充填物と発熱体とを組み合わせる。更に、この温熱保温
用器具の周りを断熱性のある素材で覆うことにより表面
の温度は人体にとって適温に且つ長時間維持されること
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は適温が長時間持続す
る保温用器具に関するものであり、カイロ、衣料品、寝
具、電気カーペット、医療器具などとして用いられる。
本発明の温熱保温用器具は、予め発熱体を用いて蓄熱材
を内包するマイクロカプセルに蓄熱を施すことにより、
発熱体の電源を解除した後も適度の暖かさが長時間持続
する温熱保温用器具としても用いられる。

【０００２】

【従来の技術】携帯用の保温器具としてカイロが挙げら
れるが、燃料を用いた燃焼式のカイロに替わり、最近は
鉄粉の酸化反応による発熱を応用した使い捨て型のカイ
ロが主流となっている。この使い捨て型のカイロは比較
的安価に市販されており、形態も手のひらに収まるサイ
ズから座布団大のものまで目的に応じて様々な形態のも
のが市販されており、発熱の開始操作として酸素に曝す
だけで長時間高温を持続する温熱具として広く利用され
ている。しかしながら、この種の使い捨てカイロは充分
な温度に暖まる迄に長時間を有したり、保持される場所
の環境によっては発熱温度が高すぎたりして適温を長時
間持続させることは調節困難であり、また繰り返し何度
も使用することはできない。

【０００３】蓄熱材を内包するマイクロカプセルを用い
た保温具としては、先に本発明者が蓄熱材を内包するマ
イクロカプセル分散液の加熱方法として、特開平８−１
９５６４号公報中で電磁波による加熱方法を提案し、簡
便で短時間で加熱することを可能にした。しかしなが
ら、加熱しすぎて包材内のマイクロカプセル分散液が沸
騰し、稀に包材が破裂する危険性があるため加熱方法と
しては充分安全な手法とは言い難い面があった。

【０００４】また最近、慢性の神経痛や筋肉痛、胃腸の
働きを良くするために温熱治療器具が市販されている。
温熱療法は血液循環を促して組織の新陳代謝を盛んにし
て筋肉の緊張を和らげ神経の鎮痛、鎮静をはかる目的で
行われる。具体的には約４５〜５５℃の範囲の適温を長
時間持続することと、その温度を簡便に且つ安全に発熱
し得る構造であることが必要であり、電気ヒーターを具
備した毛布状の治療器具や赤外線ヒーターによる加温装
置が市販されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡便
に加熱が可能で、冬場や寒冷地の電源のない屋外におい
ても適度の温熱が長時間持続する温熱保温用器具、及び
電源を解除した後にも長時間暖かさを持続する温熱具を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の温熱保温用器具
は、融点が３０〜７０℃で融解熱量が２０ｋｃａｌ／ｋ
ｇ以上の蓄熱材を内包するマイクロカプセルの充填物と
発熱体とを組み合わせることにより得られる。更に、こ
の温熱保温用器具の周りを断熱性のある素材で覆うこと
により表面の温度は人体にとって適温に且つ長時間維持
されることが可能となった。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるマイクロカプ
セルは、蓄熱材を内包した微小な容器であり製法として
は、複合エマルジョン法によるカプセル化法（特開昭６
２−１４５２号公報）、蓄熱材粒子の表面に熱可塑性樹
脂を噴霧する方法（同６２−４５６８０号公報）、蓄熱
材粒子の表面に液中で熱可塑性樹脂を形成する方法（同
６２−１４９３３４号公報）、蓄熱材粒子の表面でモノ
マーを重合させ被覆する方法（同６２−２２５２４１号
公報）、界面重縮合反応によるポリアミド皮膜マイクロ
カプセルの製法（特開平２−２５８０５２号公報）等に
記載されている方法を用いることができる。

【０００８】カプセル膜材としては、界面重合法、イン
サイチュー法等の手法で得られる、ポリスチレン、ポリ
アクリロニトリル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、
エチルセルロース、ポリウレタン、アミノプラスト樹
脂、またゼラチンとカルボキシメチルセルロース若しく
はアラビアゴムとのコアセルベーション法を利用した合
成あるいは天然の樹脂が用いられるが、物理的、化学的
に安定なインサイチュー法によるメラミンホルマリン樹
脂皮膜を用いたマイクロカプセルが特に好ましい。

【０００９】本発明で使用できる蓄熱材としては、融点
が約３０〜７０℃の融点を有し、融解熱量が２０ｋｃａ
ｌ／ｋｇ以上の化合物が好ましく、具体的には炭素数が
約１８以上のn-パラフィン類や、無機系共晶物及び無機
系水和物、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等
の脂肪酸類、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコ
ール等のアルコール類、ステアリン酸メチル、ステアリ
ン酸ステアリル等のエステル類等の化合物が挙げられ
る。特に温熱療法として最も効果的な温度域としては融
点が４０〜６０℃で融解熱量が３０ｋｃａｌ／ｋｇ以上
のものが好ましい。これらは混合して用いても良いし、
必要に応じ過冷却防止材、比重調節材、劣化防止剤等を
添加することができる。

【００１０】本発明に係るマイクロカプセルの粒子経
は、物理的圧力による破壊を防止するために２０μｍ以
下が好ましい。マイクロカプセルの粒子径は、乳化剤の
種類と濃度、乳化時の乳化液の温度、乳化比（水相と油
相の体積比率）、乳化機、分散機等と称される微粒化装
置の運転条件（攪拌回転数、時間等）等を適宜調節して
所望の粒子径に設定する。この粒子径以上になるとマイ
クロカプセルが外圧で容易に壊れやすくなったり、蓄熱
材の比重が分散媒のそれと大きく差がある場合など、浮
遊したり沈降したりし易くなるので好ましくない。

【００１１】上記手法によるマイクロカプセルは通常水
に分散された状態で得られ、内包された蓄熱材の凝固、
融解に関わらず常に液体として取り扱うことが可能であ
る。一方マイクロカプセルの周りの水を蒸発または脱水
することにより蓄熱材の形態に関わらず常に固体として
取り扱うことが可能である。本発明で用いられる蓄熱材
マイクロカプセルは液体、固体の何れの形態においても
使用可能であるが、発熱体からの熱を充填物全体に均一
に伝導させるためにはマイクロカプセルが水に分散され
た液体の方が好ましい。分散液中のマイクロカプセルの
固形分濃度は蓄熱容量が増すため極力高い方が好ましい
が、流動性を維持できる濃度範囲として７０％(w/w)以
下に留めることが好ましい。

【００１２】マイクロカプセルを固体状態で充填する場
合、脱水又は乾燥処理を施す必要がある。固形化又は粉
体化する方法としては、スプレードライ法、フリーズド
ライ法、ドラムドライ法等が挙げられ、１μｍ〜１００
ｍｍ、好ましく２０μｍ〜５０ｍｍの粒径に粉体化され
る。粉体はそのまま使用しても良いし、単独又は適当な
バインダーと混合して造粒処理を施しても良い。

【００１３】マイクロカプセルを充填する包材は蓄熱と
放熱の性能を阻害しないように極力薄く、熱伝導性に優
れ、しかも高強度の素材が好ましい。具体的にはポリエ
チレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル等の
合成樹脂素材の他、金属フィルムやフィルムに金属蒸着
処理した素材も使用できる。マイクロカプセルの充填物
の形状や大きさは使用される目的により適宜調節され、
シート状、円柱状、直方体、立方体等を基本とし、手袋
型、靴下型、座布団型、湯たんぽ型等如何なる形状にも
加工し得る。

【００１４】本発明で用いられる発熱体とは電気による
エネルギーで３０℃以上の高温を安定に発生することが
できる熱源を意味し、本発明における蓄熱材を内包する
マイクロカプセルの充填物と接触させて加熱を施す為に
用いられる。発熱体はニクロム線等の抵抗金属を使用し
たものや導電性カーボンを用いたものなどが市販されて
おり、何れの発熱体でも使用可能である。形状や大きさ
も使用目的により選択されるが、シーズヒーター、アル
ミフラットヒーター、面状ヒーター、セラミックヒータ
ーなどが使用可能である。これらのヒーターには過度の
加熱を防止するためにサーモスタット機能を付与するこ
とが望ましい。

【００１５】本発明の温熱用保温器具は、人体に対し適
温を長時間且つ火傷がないような構造にする必要がある
ため、保温器具の周囲には適当な断熱材を具備させるこ
とが望ましい。断熱材としては、発泡性のポリウレタ
ン、ポリスチレン、ポリエチレンやガラスウール、綿、
羊毛等の繊維類をシート状に加工したもの等、熱遮断性
効果の高いものであれば使用可能である。断熱材は必ず
しも保温器具周囲全面を覆う必要はなく、使用目的に応
じ必要な箇所に部分的に貼り付けることが可能である。

【００１６】かくして得られた温熱用保温器具は、蓄熱
材を内包するマイクロカプセルと発熱体を接触した状態
で加熱が施されるが、マイクロカプセルの充填物と発熱
体を切り離し可能な構造にしておき、蓄熱が完了した後
は発熱体を脱却して使用しても良い。また、発熱体本体
と電源コード間に脱着可能なプラグを設け適宜切り離し
可能な構造にすることも可能である。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。融点及び融解
熱は示差熱熱量計（米国パーキンエルマー社製、ＤＳＣ
−７型）を用いて測定した。

【００１８】実施例１ 蓄熱材マイクロカプセルの製法 メラミン粉末１２重量部に３７％ホルムアルデヒド水溶
液１５．４重量部と水４０重量部を加え、ｐＨを８に調
整した後、約７０℃まで加熱してメラミン−ホルムアル
デヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整し
た１０％スチレン−無水マレイン酸共重合体のナトリウ
ム塩水溶液１００重量部中に、蓄熱材として、融点５０
℃ のパラフィンワックス（融解熱量、３８ｋｃａｌ／
ｋｇ）８０重量部を激しく撹拌しながら添加し、粒子径
が５．０μｍになるまで乳化を行なった。

【００１９】得られた乳化液に、上記メラミン−ホルム
アルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加し７０℃で２時
間撹拌を施した後、ｐＨを９まで上げて蓄熱材マイクロ
カプセル分散液を得た。このマイクロカプセル分散液３
００ｇをＡ−４大の平板のナイロン製パウチシートに充
填したものを２ケ作成し、図１に示すような構成に発熱
体と断熱材を配置して温熱治療用保温器具を得た。発熱
体はＡ−４大のニクロム線・線状発熱方式のラバーヒー
ターで、最高温度が８０℃以上に上がらないようにサー
モスタット機能を備えたヒーターを用いた。また、断熱
材は厚み約８ｍｍのキルティング地を用いた。この保温
用器具を予め１時間加熱しておいた後、ラバーヒーター
を取り外し、２０℃の雰囲気下で保温具表面の温度を測
定したところ、４５〜５５℃の温度が約２時間持続し
た。同様に蓄熱材を内包するマイクロカプセルの替わり
に水を用いたところ同温度範囲を３０分しか維持しなか
った。

【００２０】実施例２ 実施例１で蓄熱材として用いたパラフィンワックスの代
わりに、ステアリン酸メチル（融点３６℃、融解熱量４
２ｋｃａｌ／ｋｇ）を用いて同様にして蓄熱材マイクロ
カプセル分散液を得た。このマイクロカプセル分散液を
噴霧乾燥機を用いて直径約２０μｍの粉体に加工した。
この粉体１ｋｇを３０ｃｍ四方のシート状のポリエチレ
ン製包材に充填し、図２に示すような構成に発熱体と断
熱材を配置して保温座布団を得た。発熱体は発熱温度が
４７℃に設定されたコンセントと発熱体とが切り離し可
能な構造のカーボン面状発熱体を用いた。また、断熱材
はポリエチレンシートで覆った厚み約５ｍｍの発泡ポリ
ウレタンシートを用いた。この保温用シートを屋外へも
移動可能なので犬猫などのペット用の器具として使用で
きる。

【００２１】実施例３ 実施例１で蓄熱材として用いたパラフィンワックスの代
わりに、ステアリルアルコール（融点５８℃、融解熱量
５２ｋｃａｌ／ｋｇ）を用いて同様にして蓄熱材マイク
ロカプセル分散液を得た。このマイクロカプセル分散液
１００ｇを１０ｃｍ四方の平板のナイロン製パウチシー
トに充填したものを２ケ作成し、図１に示すような構成
に発熱体と断熱材を配置して温熱治療用保温器具を得
た。発熱体はＡ−４大のニクロム線・線状発熱方式のラ
バーヒーターで、最高温度が８０℃以上に上がらないよ
うにサーモスタット機能を備えたヒーターを用いた。ま
た、断熱材は厚み約８ｍｍのキルティング地を用いた。
この保温用器具を予め１時間加熱しておいた後、ラバー
ヒーターを取り外し、冬場にカイロとして用いたところ
適度の暖かさが１時間以上持続した。

【００２２】

【発明の効果】実施例からも明らかなように、本発明に
よる温熱用保温器具は予め発熱体を利用して蓄熱材を内
包するマイクロカプセルが充填された包装物を加熱して
おくことにより、発熱体の電源又は発熱体そのものを取
り外しても適度の温熱が長時間持続する保温器具が得ら
れる。利用法としては、カイロやペット用の保温具の他
に、衣料品、寝具、電気カーペットや床暖房器具、及び
温熱治療用の保温器具としても利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温熱保温用器具の一般的な構成を
示す断面図である。

【図２】本発明に係る温熱保温用器具の一般的な構成を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ マイクロカプセルの充填物 ２ 発熱体 ３ 断熱材 ４ 発熱体のコンセント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点が３０〜７０℃の化合物で融解熱量
   が２０ｋｃａｌ／ｋｇ以上の蓄熱材を内包するマイクロ
   カプセルの充填物と発熱体とが接触して組み合わされて
   なる温熱保温用器具。
2. 【請求項２】 蓄熱材を内包するマイクロカプセルの充
   填物及と発熱体及び断熱材とが接触して組み合わされて
   なる請求項１記載の温熱保温用器具。