JP2001226668A - 発熱剤及び発熱剤を使用する方法 - Google Patents
発熱剤及び発熱剤を使用する方法Info
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Abstract
れる発熱剤の重量及び嵩を増加させずに、短時間で約1
00℃に到達させ、その温度を少なくとも20分間維持
させる。 【解決手段】 粉体アルミニウム95グラムと粉体生石
灰20グラムを配合して成る発熱剤の35グラムと80
mlの水とを接触させ、粉体生石灰と水とを反応させ
て、反応熱を発生させるとともに水酸化カルシウムを生
成させ、水酸化カルシムウと粉体アルミニウムとを反応
させて反応熱を発生させ、両反応熱の総和として約3886
cal/gを利用する。
Description
を使用する方法に関する。より詳細に述べれば、本発明
は、粉体アルミニウムと粉体生石灰とを特定の比率で配
合して成る発熱剤及び該発熱剤を水と接触させて使用す
る方法に関する。本発明の発熱剤は、約100℃の温度
を少なくとも20分間必要とする装置、たとえば、非常
食或いは携帯食品の加熱調理容器の加熱装置等に使用さ
れる。
或いは弁当等各種携帯食品類を加熱調理容器に封入し、
加熱調理容器に組み込まれた加熱装置によって加熱、保
温する、いわゆる加温食品類の使用が増えてきている。
熱反応を利用したものが各種提案されている。それら
は、酸化物に対する水の添加反応を利用するタイプ、金
属と酸との反応を利用するタイプ、無水塩に対する水の
添加反応を利用するタイプに大別される。
営業上使用する器具及び容器包装は清潔で衛生的でなけ
ればならないとされ(第8条)、また有毒、有害な物質
が含まれていたり、食品に接触して人の健康を損なうお
それがある器具または容器包装を使用してはならない
(第9条)とされている。このため、外国で開発された
金属と酸との反応を利用するタイプ、或いはマグネシュ
ウムー鉄合金に対する水の添加反応を利用するタイプ
は、独特の悪臭を発生するので、好ましくないとされて
いる。
に、加温食品類には携帯食品としての幾つかの要件があ
る。即ち、軽量且つコンパクトでなければならない。そ
のため、加熱装置を組み込んだために、加熱調理容器の
重量が極端に増加したり、嵩張ったりしてはならない。
また、携帯者が、いかなる場所に居ても、希望する時
に、簡単な操作で短時間で発熱するものでなくてはなら
ない。
制、軽量・コンパクト、操作の容易性、効率等の理由に
より、加熱調理容器用加熱装置に使用される発熱剤は、
酸化カルシウム(以下、生石灰という場合がある)に対
する水の添加反応による反応熱を利用するタイプが主流
を占めてきている。
容量のものがあるが、小さいものでは、日本酒の燗、大
きなものでは駅弁がある。前者は、約200cm3、後
者は、約2000cm3ある。本発明者等は、容量が小
さい日本酒と、容量が大きな駅弁に関して、それらを利
用する頻度が高い年齢層100人について、開封から飲
食の終了までの最高必要時間を無作為に聞き取り調査し
たところ、約20分かかることが分かった。
ば、駅弁の場合、御飯とおかずの両方を適度に加熱する
には、90℃以上にまで加熱しなければならないことも
分かった。また、加熱調理容器自体の材料の熱容量は小
さいので、加熱調理容器に保温効果を期待することはで
きない。従って、加熱装置に使用する発熱剤自体に、発
熱反応を起こして最高温度に到達して、少なくとも室温
にまで降下するまでの時間、即ち、温度保持時間を最大
限にする効果を発現させることが必要であることも分か
った。
理容器用加熱装置に使用される発熱剤は、食品衛生法上
の規制を満たすことはもとより、軽量且つコンパクトに
成形できること、反応後速やかに90℃以上に昇温し、
その温度を少なくとも20分間維持することが必要であ
る。
加反応を利用するものが主流を占めていることは前述し
たとおりである。生石灰に対する水の添加反応を利用す
る発熱剤は食品衛生法上の規制は満たす。然しながら、
生石灰の水との反応による発熱量は小さいので、反応後
速やかに90℃以上に昇温し、その温度を少なくとも2
0分間維持させるためには、生石灰を大量に使用するこ
とが必要となり、そのことは、加熱調理容器の重量と容
量を増加させるという欠点を引き起こす。
べき主たる課題は、加熱調理容器の重量と容量を増加さ
せることなく、加温調理容器用加熱装置に使用する発熱
剤を大量に使用せずに、発熱剤を速やかに90℃以上に
昇温させ、その温度を少なくとも20分間維持させるこ
とができなっかたことである。
理容器用加熱装置に使用する発熱剤として生石灰と水と
の反応を利用する系の生石灰の量を増やさずに、反応後
速やかに90℃以上に昇温させ、その温度を少なくとも
20分間維持させることができなかったことである。発
明が解決すべき課題及び利点は以下逐次明らかにされ
る。
た結果、生石灰の他にアルミニウムを使用することによ
って上述した課題が解決されることを発見した。従っ
て、本発明はこの発見に基づくものである。
ないが、以下、本発明における生石灰と水との反応、及
び生石灰と水との反応によって生成される水酸化カルシ
ウムとアルミニウムとの反応機構を説明する。
量の熱を発生しながら水酸化カルシウムを生成する: CaO+H2O=Ca(OH)2+15.2Kcal (1) 発熱量をグラム当たりに換算すると、CaOの分子量は56.
08であるので、271cal/gになる。
化カルシウムの加水分解の結果、強いアルカリ性を呈
す。
(2)に従って水酸化カルシウムと急激に反応してアル
ミン酸カルシウムと水素を与える: 2Al+3Ca(OH)2=3CaO・Al2O3+3H2↑ (2) この時発生する反応熱は約47k/calである。即ち、Alの
分子量は13であるので、約3615cal/gになる。
末1グラムを使用することによって、約3886calの熱量
が発生することが分かる。ここで、全量をアルミニウム
粉末にしてはどうかという疑問が生ずるであろうが、ア
ルミニウム単品では、100℃以上の高温にしない限り
水と反応しないので、生石灰と水との反応が先ず必要に
なる。即ち、本発明では、生石灰と水を先ず反応させ、
その反応によって生じた水酸化カルシウムとアルミニウ
ム粉末とを反応させるという2段階反応を行わせるもの
である。換言すれば、生石灰と水の反応によって生じた
水酸化カルシウムは、アルミニウム粉末を100℃以下の
温度で反応させるための反応開始剤、或いは一種の触媒
として機能すると理解してもよい。
ルシウムは、一つの化学式で表現することは不可能で、
3CaO・Al2O3の他に、CaO・Al2O3,Ca3[Al(OH)6]2,2Ca(O
H)2・Al(OH)3・5/2H2O,CaO・2Al2O3等がある。従って、
式(2)は、アルミニウムと水酸化カルシウムの代表的
な反応の一つであると理解されるべきである。
は、第1段階反応、即ち、生石灰と水との反応後、速や
かに反応温度を90℃以上に到達させ、その温度を少な
くとも20分間維持することであるが、第二義的には、
それが、加熱調理容器の加熱装置の重量及び容量を増加
させないことである。
述した諸要件及び諸条件を勘案して、生石灰と粉末アル
ミニウムの使用量を特定の範囲に限定し、そのことによ
って前述した効果を発現せんとするものである。
が、生石灰のそれに比べて約13倍であることに着眼し
て、発熱剤の反応後、速やかに反応温度を90℃以上に
到達させ、その温度を少なくとも20分間維持させるた
めには、アルミニウム粉末を発熱剤の主剤とし、生石灰
を副剤として使用することが有利であると判断して実験
を行った。
できるが、反応速度を高め且つなるべく大量の反応熱を
得るためにも、本発明で使用される生石灰はできるだけ
不純物が少ないものが好ましい。従って、本発明で使用
される生石灰は、CaO含量が90%以上で不純分が3.
2%以下、CO2が2.0%以下、より好ましくは、CaO含
量が93%以上で不純分が3.2%以下、CO2が2%以
下、最も好ましくは、CaO含量が95%以上で不純分が
1.8%以下、CO2が0.9%以下のものである。
ければ小さい程、反応速度は向上するが、逆に取り扱い
難くなるので、本発明では、100メッシュ(−150
μm90%以上)乃至200メッシュ(−75μm95%
以上)の間のものが好ましい。
9.7%以上のもので、見掛密度が0.8乃至1.1g
/cm3の範囲で、−330メッシュ(−45μm)が3
5乃至60,+330メッシュ(+45μm)が15乃
至30,+235メッシュ(+63μm)が5乃至1
5,+140メッシュ(+106μm)が7>の粒度分
布を有するもの、若しくは純度99.7%以上のもの
で、見掛密度が0.8乃至1.1g/cm3の範囲で、
−330メッシュ(−45μm)が40乃至60,+3
30メッシュ(+45μm)が15乃至30,+235
メッシュ(+63μm)が15>、+200メッシュ
(+75μm)が10>の粒度分布を有するもの、或い
は純度99.7%以上のもので、見掛密度が0.8乃至
1.1g/cm3の範囲で、−330メッシュ(−45
μm)が70乃至90,+330メッシュ(+45μm)
が30>、+235メッシュ(+63μm)が3>、+
200メッシュ(+75μm)が2>の粒度分布を有す
るものが使用されるが、反応速度、取り扱いが容易であ
ること、コスト等の観点から、純度99.7%以上のも
ので、見掛密度が0.8乃至1.1g/cm3の範囲
で、−330メッシュ(−45μm)が40乃至60,
+330メッシュ(+45μm)が15乃至30,+2
35メッシュ(+63μm)が15>、+200メッシ
ュ(+75μm)が10>の粒度分布を有するものが最
も好ましい。
ウムの各々の量を特定するに当たって重要な要件は、発
熱反応までの立ち上がり時間が短いこと、総発熱量が大
きいこと、90℃以上の温度を少なくとも20分間維持
すること、重量及び嵩張らないこと等の他に、添加する
水の量をできるだけ少量にして、発熱反応までの立ち上
がり時間の短縮、総発熱量の増大、90℃以上の温度で
の少なくとも20分間の維持を確保して、発熱剤として
の総重量の軽減及び容量の縮小に資することである。
粉体アルミニウムとから成る発熱剤の総重量に対する水
の量を最大でも2倍量と設定して、化学反応速度論に基
づいて、前述した諸条件を満たす粉体生石灰と粉体アル
ミニウムの大体の量を計算し、それを実験によって確認
した。その結果、粉体アルミニウムと粉体生石灰とから
成る発熱剤の総重量に対して、粉体アルミニウムが70
乃至85%、粉体生石灰が15乃至30%が好ましいこ
とが分かった。
された粉体生石灰と粉体アルミニウムの量は、反応速
度、到達する最高温度並びに最高温度の維持時間、及び
反応水の量と相関関係にあると理解されるべきである。
から成る発熱剤は、水を浸透させる所定の目付量の不織
布、和紙、合成紙等の袋に充填し、さらにアルミ箔等非
透水性の袋に包装して、粉体生石灰が空気中の水分を吸
収して反応するのを防止する。本発明の発熱剤を使用す
る際には、適当な容器に不織布等の袋に充填されたまま
の発熱剤を入れて、発熱剤の重量に対して2倍程度の水
を添加すればよい。
体生石灰とから成る発熱剤であって、発熱剤の総重量に
対して、粉体アルミニウムが70乃至85%、粉体生石
灰が15乃至30%である発熱剤自体、及び発熱剤の総
重量当たり少なくとも2倍量の水を添加して発熱剤を使
用する方法を包含する。
食用加熱調理容器に予め組み込んで使用することもでき
る。本発明の発熱剤を組込むことができる加熱調理容器
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
メタクリ酸メチル、ナイロン及びポロメチルペンテン等
合成樹脂製、合成樹脂加工アルミニウム、合成樹脂加工
紙、金属缶、ビン、金属と合成樹脂の組合せの各種容器
である。
は、粉体アルミニウムと粉体生石灰とから成る発熱剤の
総重量当たり粉体アルミニウムを70乃至85%と粉体
生石灰を15乃至30%配合して発熱剤を製造し、その
発熱剤の重量%当たり少なくとも2倍量の水と接触さ
せ、粉体生石灰と水とを反応させる第1段階反応におい
て反応熱を発生させるとともに水酸化カルシウムを生成
させ、次いで第2段階反応において、粉体アルミニウム
と第1段階反応で生成された水酸化カルシウムとを反応
させて反応熱を発生させ、第1段階反応と第2段階反応
で発生した反応熱の総和を利用することである。
明を具体的に説明する。 〔実施例〕使用した粉体アルミニウム 以下の実施例、試験例及び比較例で使用した粉体アルミ
ニウムは、山石金属株式会社製の製品名"アトマイズア
ルミVA-200"である。これは、アルミニウム含量、即
ち、純度99.7%以上、見掛密度が0.8乃至1.1
g/cm3の範囲で、−330メッシュ(−45μm)が
40乃至60,+330メッシュ(+45μm)が15
乃至30,+235メッシュ(+63μm)が15>、
+200メッシュ(+75μm)が10>の粒度分布を
有している。
は、有恒鉱業株式会社製の粉末生石灰である。これは、
粉末200メッシュ(−75μm95%以上)のJIS特号
品である。
目付量が60g/m2,厚さ0.14mm,通気量20cc/cm2.s
ec,ヒートシール強度6.0Kgのものである。
40mm,幅750mm内容積1000ccのガラス製容器を
アルミ箔で蓋をし、2本の温度センサーを、1本は、そ
の先端が容器の深さのほぼの中央に位置するよう、2本
目は発熱剤の中心に挿入されるようにセットして用意し
た。上述した粉体アルミニウム75g及び粉体生石灰3
0gを均一の混合し、その35gを秤量して、長さ13
0mm,幅45mm,厚さ4mmの不織布製の袋に充填して発熱
剤を製造した。この発熱剤を、前記の容器の底に置い
て、80mlの水を添加したところ、30秒後に発熱反
応が開始した。発生する水蒸気温度を連続して測定し
て、水蒸気の最高到達温度、水蒸気が最高到達温度から
80℃にまで降下するまでに要する時間、即ち、保持時
間、及び発熱剤の中心部の最高温度を測定した。
粉体生石灰25gを使用したこと以外は、実施例1と同
じ手順を繰り返した。
粉体生石灰20gを使用したこと以外は、実施例1と同
じ手順を繰り返した。
素、鉛、カドミウムで汚染されてはならないこと等を規
定している。そこで、実施例1乃至3で発生した水蒸気
を冷却捕集して各種の試験を行って、得た結果を表2に
示す。
ルミニウム及び生石灰由来の不純物が無いとが確認され
た。
て、アルミニウムと生石灰を表3に示す量で使用したこ
とを除いては、実施例1乃至3と同じ手順を繰り返して
比較例を行った。得た結果を表3に示す。
を含む水溶液の重量
ウムが60重量%乃至68重量%及び粉体生石灰が32
重量%乃至40重量%から成る発熱剤では、本発明の発
熱剤と同じ効果が発現されないことが確認された。
発現する。 (1)粉体生石灰単品の従来技術と比べて、発熱量が高
い粉体アルミニウムと生石灰を特定配合比率で使用し、
第1段階反応として粉体生石灰と水とを反応させて反応
熱を発生させ、次いで第2段階反応として、粉体アルミ
ニウムと第1段階反応で生成された水酸化カルシウムと
を反応させて反応熱を発生させ、結果として、第1段階
反応と第2段階反応で発生した反応熱の総和を効率よく
利用することができる。
り、最高温度にまで到達する時間が15乃至60分間を
要したり、或いは維持時間が15分間以下であるという
従来の発熱剤に比べて、比較的少量の発熱剤と添加水、
たとえば、発熱剤35gに対して70ccの添加水で、3
0秒といい反応速度で約100℃という最高温度に到達
し、その温度を20分間以上維持することができる。
という効果を発現するにも係わらず、発熱剤として軽量
で、嵩張らないので、それを加熱調理容器に組み込んで
一体化しても、加熱調理容器の重量や容量を顕著には増
加させないので、非常食や携帯食品に不都合を生じさせ
ない。
Claims (3)
- 【請求項1】 粉体アルミニウムと粉体生石灰とから成
る発熱剤であって、発熱剤の総重量当たり粉体アルミニ
ウムが70乃至85%及び粉体生石灰が15乃至30%
である発熱剤。 - 【請求項2】 請求項1に記載した発熱剤と所定量の水
を接触させて、粉体生石灰と水とを反応させる第1段階
反応において反応熱を発生させるとともに水酸化カルシ
ウムを生成させ、次いで第2段階反応において、粉体ア
ルミニウムと第1段階反応で生成された水酸化カルシウ
ムとを反応させて反応熱を発生させ、第1段階反応と第
2段階反応で発生した反応熱の総和を利用することから
なる請求項1に記載した発熱剤を使用する方法。 - 【請求項3】 水の量が、請求項1に記載した発熱剤の
重量当たり2倍量までである請求項2に記載の方法。
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