JP2016194395A - 加熱器及び加熱機能付容器 - Google Patents

Abstract

【課題】着火時や発熱時に発生するガス及び臭気を低減できる加熱器及び加熱機能付き容器を提供する。
【解決手段】自己燃焼性発熱体の燃焼熱により被加熱体を加熱する加熱器１０を、固体状の発熱体１と、この発熱体１を収容する発熱体収容部２ａを備えるキャップ部材２と、発熱体１に近接配置されて発熱体を着火させる着火具と、着火具を保持するための孔を備え発熱体収容部を閉塞する中蓋４とを有する構成とし、発熱体１の中蓋側の面に凹部１ａを形成すると共に、着火具には可燃性気体が封入された密封容器内に一対の電極が離間して配設された着火バルブ３を使用し、着火バルブ３の少なくとも先端部を凹部１ａ内に配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、加熱器及びこの加熱器を備えた加熱機能付容器に関する。より詳しくは、自己燃焼性発熱体の燃焼熱により被加熱体を加熱する加熱器及び加熱機能付容器に関する。

自己燃焼性発熱体の燃焼熱を利用して、食品や薬剤など被加熱体を加熱する加熱機能付容器がある（特許文献１〜４参照）。これら従来の加熱機能付容器は、例えば、酸素供給剤と可燃剤との混合物などの自己燃焼性発熱体、着火機構及び断熱材などが収容された加熱器を、筒状の容器本体の下部に配設した構成となっている。

その着火機構には、例えば特許文献１に記載されているような導火線又はフィラメント型の電気ヒーター、特許文献３に記載されているような発火石とヤスリからなり外部から操作して火花を発生させるもの、特許文献４に記載されているような電気式点火具などが用いられている。しかしながら、これらの着火機構は、装置が煩雑となり、使用環境も制限されるという問題がある。

一方、特許文献２には、酸素が封入された密封容器内に一方に点火剤が塗布された一対の電極が配設されており、着火操作により一対の電極間で放電火花が発生し、これにより密封容器が破裂して高温で発熱する着火装置が記載されている。この特許文献２に記載の着火装置は、圧電素子により発生する電気エネルギーを実質的に熱エネルギーに変換し、高温で発熱するものであるため、小型で、使用環境の制限もなく、着火操作も容易である。

実開昭６２−１４６４２７号公報 特開平５−２２３２５３号公報 特開平６−２０５６３４号公報 特開２００１−２１２２６号公報

自己燃焼性発熱体を用いた従来の加熱器及び加熱機能付容器には、着火時や発熱時にガスや臭気が発生するという課題がある。特許文献２に記載の着火装置を用いた場合も、わずかではあるが、着火装置の密封容器が破裂したときや着火から発熱過程において、ガスや臭気の発生がある。これらのガスや臭気は、吸着性のある断熱材を用いることで、外部への漏出を防止することができるが、十分とはいえない。

そこで、本発明は、着火時や発熱時に発生するガス及び臭気を低減できる加熱器及び加熱機能付き容器を提供することを目的とする。

本発明に係る加熱器は、自己燃焼性発熱体の燃焼熱により被加熱体を加熱する加熱器であって、固体状の発熱体と、前記発熱体を収容する発熱体収容部を備えるキャップ部材と、前記発熱体に近接配置され、前記発熱体を着火させる着火具と、前記着火具を保持するための孔を備え、前記発熱体収容部を閉塞する中蓋とを有し、前記発熱体の前記中蓋側の面には凹部が形成されており、前記着火具は、可燃性気体が封入された密封容器内に一対の電極が離間して配設された着火バルブであり、少なくとも先端部が前記凹部内に配置されている。
前記着火バルブの密封容器は、例えばガラスで形成することができる。
本発明の加熱器は、更に、前記中蓋を前記キャップ部材に固定する固定部材を有していてもよい。
また、本発明の加熱器は、前記キャップ部材の開口を覆う底蓋を有しており、前記中蓋と前記底蓋との間に少なくとも１種類の断熱体が配設されていてもよい。

本発明に係る加熱機能付容器は、前述した加熱器を備えるものである。

本発明によれば、中蓋及び着火具により発熱体収容部が閉塞されるため、着火時や発熱時に発生するガス及び臭気を低減することができる。

Ａ及びＢは本発明の第１の実施形態の加熱器の構成を示す模式図であり、Ａは側面図であり、Ｂは平面図である。 Ａは図１Ｂに示すＸ−Ｘ線による断面図であり、ＢはＹ−Ｙ線による断面図である。 図１に示す加熱器１０の内部を示す図である。 本発明の第２の実施形態の加熱機能付容器の構成を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態に係る加熱器について説明する。図１Ａ，Ｂは本実施形態の加熱器の構成を示す模式図であり、図１Ａは側面図であり、図１Ｂは平面図である。また、図２Ａは図１Ｂに示すＸ−Ｘ線による断面図であり、図２ＢはＹ−Ｙ線による断面図である。更に、図３は図１に示す加熱器１０の内部を示す図である。

［全体構成］
図１，２に示すように、本実施形態の加熱器１０は、自己燃焼性発熱体の燃焼熱により被加熱体を加熱するものであり、固体状の発熱体１と、発熱体１を収容する発熱体収容部２ａを備えるキャップ部材２と、発熱体１を着火させる着火具と、発熱体収容部２ａを閉塞する中蓋４などを備えている。この加熱器１０では、着火具として、着火バルブ３が用いられている。また、発熱体１の中蓋４側の面には、凹部１ａが形成され、着火バルブ３の少なくとも先端部が凹部１ａ内に配置されている。

［発熱体１］
発熱体１は、自己燃焼性を有するものであればよく、例えば酸化剤と可燃剤との混合物を用いることができる。その場合、酸化剤としては、例えば、酸化鉄、酸化銅及び酸化亜鉛などの金属酸化物を用いることができる。また、可燃剤としては、酸化剤を形成している金属よりも酸化熱が大きいチタン、鉄などの金属材料、ケイ素などの半金属材料を用いることができる。

この発熱体１には、中蓋４側の面に凹部１ａが形成されている。そして、着火バルブ３は、その先端が凹部１ａ内に位置するよう配置される。発熱体１に凹部１ａを設けることで、着火時に破裂した着火バルブ３の密封容器が、中蓋４の孔付近に集まりやすくなり、凹部１ａを形成していない場合に比べて孔の閉塞性が向上する。

凹部１ａの形状は、特に限定されるものではないが、略半球状などのように曲面で形成された形状であることが好ましい。凹部１ａを形成する位置も、特に限定されるものではないが、図１，２に示すように中心部に断熱体が設けられていない場合は、着火バルブ３に放電火花を発生させるための部材が発熱体１からの熱の影響を受けにくくするためにも、中心よりも外側に設けられていることが好ましい。着火バルブ３に放電火花を発生させるための部材は、プラスチック材料などを使用しており、熱の影響を受けてガスや臭気を発生することがあるためである。

このように、発熱体１に凹部１ａを設け、そこに着火バルブ３の先端を配置することにより、着火効率を維持しつつ、着火時に破裂する密封容器によって中蓋３の孔を閉塞し、着火時や発熱時に発生するガス及び臭気の漏出を抑制することが可能となる。

［キャップ部材２］
キャップ部材２は、その外面が被加熱体に接触し、発熱体１からの熱を被加熱体に伝えるものであり、鋼材などの金属材料やセラミック材料などのように、発熱体１と反応せず、耐熱性及び伝熱性に優れる材料で形成されている。

キャップ部材２には、中空状の凸部（発熱体収容部２ａ）が形成されており、この部分に発熱体１が収容される。この発熱体収容部２ａの形状は、特に限定されるものではなく、発熱体１の形状に応じて適宜設定することができる。

［着火バルブ３］
着火バルブ３は、例えば可燃性気体が封入された密封容器内に、一方の電極が針状で他方の電極に点火剤が塗布された一対の電極が相互に離間して配設された構成とすることができる。この着火バルブ３では、着火操作により一対の電極間で放電火花が発生し、この火花によって可燃性気体が燃焼して密封容器が破裂し、発熱体１を着火させる。なお、着火バルブ３の構成は、これに限定されるものではない。

着火バルブ３に封入される可燃性気体としては、酸素、水素、メタンガス、エタンガス及びプロパンガスなどが挙げられる。また、着火バルブ３の密封容器の材質は、特に限定されるものではないが、例えばガラスやアルミニウムなどの融点が低い金属材料が挙げられ、これらの中でも、特に、中蓋４の孔の閉塞性の観点から、ガラスが好適である。

なお、密封容器の大きさ及び形状も、特に限定されるものではなく、発熱体１の形状などに応じて、適宜選択することができるが、発熱体１側先端部は破裂しやすい形状で、中蓋４に保持される胴体部分は、破裂しにくい構成とすることが好ましい。このような構成にすると、着火の際、先端部分は着火バルブ自身の熱で溶解すると共に、胴体部分は発熱体１の熱で溶解して、それぞれが溶け合うことで中蓋４の孔を埋めるため、着火時や発熱時に発生するガス及び臭気を、発熱体収容部２ａ内に閉じ込めることができる。

ここで、着火バルブ３に放電火花を発生させる機構としては、例えば、前述した特許文献２に記載の着火装置の構成を採用することができる。具体的には、キャップ部材１に底蓋５を取り付け、キャップ部材２と中蓋４と底蓋５とで囲まれる空間に、圧力を電圧に変換する圧電素子１２と、圧電素子に圧力を付与する圧力付与装置１１とを設け、圧電素子１２で発生した電力が着火バルブ３に供給されるようにする。

その場合、例えば底蓋５にトリガーとなる圧力付与装置１１を固定し、底蓋５を回転することで圧力付与装置１１が圧電素子１２に取り付けられたハンマーを打撃し、圧電素子１２に圧力が付与する構成とすることもできる。これにより、底蓋５を回転させるという容易な操作で、発熱体１に着火することが可能となる。

また、本実施形態の加熱器１０は、前述した各構成要素に加えて、被加熱体を検出する検出装置１３を備え、検出装置１３で被加熱体が検出されたときのみ、前述した着火機構が動作するようにしてもよい。これにより、誤動作を防止することができる。なお、検出装置の種類や検出方法は、被加熱体の種類や状態に応じて適宜選択することができる。

［中蓋４］
中蓋４は、着火バルブ３を保持すると共に、発熱体収容部２ａの開口部を閉塞するものであり、例えば図３に示すように、固定部材８などによって、キャップ部材２に固定されている。中蓋４の形状は、発熱体形状及び発熱体収容部２ａの開口部の形状に応じて適宜設定することができるが、発熱体収容部２ａの開口に嵌合し、発熱体収容部２ａ内部を密封可能な形状であることが好ましい。これにより、着火時や発熱時に発生するガス及び臭気の漏出の抑制効果を更に高めることができる。

中蓋４には、着火バルブ３を保持する孔が形成されている。孔の大きさ及び形状も、特に限定されるものではなく、着火バルブ３の大きさ及び形状に応じて適宜設定することができる。また、中蓋４の材質は、発熱体１と反応せず、発熱体１からの熱で炭化しない材料であればよく、金属材料、セラミック材料、熱硬化性樹脂などを使用することができる。これらの中でも、中蓋４の孔の閉塞性の観点から、発熱体１からの熱で軟化する材料を用いることが好ましい。

前述した中蓋４には、ガス及び臭気の漏出の抑制だけでなく、発熱体１からの熱を効率よく遮熱する効果や、発熱体１からの熱をキャップ部材２に伝える効果もある。従って、中蓋４を設けることにより、その他の部材への熱影響を低減すると共に、被加熱体を効率よく加熱することが可能になる。

［断熱体６，７］
本実施形態の加熱器１０には、１又は２以上の断熱体が配設されていてもよい。断熱体を設ける場合は、中蓋４と底蓋５との間に配置される。断熱体の種類は、特に限定されるものではないが、例えば繊維状断熱材や無機多孔質材料を用いることができる。

例えば、図２Ａ，Ｂに示す加熱器１０の場合、繊維状断熱材を着火バルブの周囲を覆うように中蓋４に接触配置し、ゼオライトなどの無機多孔質材料を底蓋５に接触配置している。これにより、断熱に加えて、着火時や発熱時に発生するガスや臭気を吸着し、外部への漏出を低減することができる。

本実施形態の加熱器は、発熱体収容部を閉塞する中蓋を設け、この中蓋で着火バルブの先端が発熱体の凹部内に位置するよう保持しているため、着火時及び発熱時は、着火バルブの密封容器などにより中蓋に設けられた孔は閉塞し、またキャップ部材と中蓋との隙間も、発熱体の熱などにより閉塞される。これにより、発熱体収容部は、ほぼ密封状態となり、着火時や発熱時に生じるガスや臭気を内部に閉じ込めることができる。

なお、本実施形態の加熱器では、発熱体収容部は完全に密封されず、わずかな隙間は残るため、発熱時に発熱体収容部の内圧が上がった場合でも、その隙間からガスを逃がすことが可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る加熱機能付容器について説明する。図４は本実施形態の加熱機能付容器の構成を示す模式図である。図４に示すように、本実施形態の加熱機能付容器２０は、前述した第１の実施形態の加熱器１０を備えるものであり、例えば筒状の容器本体２１の下部に加熱器１０が配設されている。この図４に示す容器２０の場合、加熱器１０のキャップ部材２の外面が、容器２０内底面を構成する。

［動作］
次に、本実施形態の熱機能付容器２０の動作、即ち、加熱機能付容器２０を用いて被加熱体２２を加熱する方法について説明する。先ず、容器２０に、被加熱体２２を充填する。ここで、被加熱体２２は、水又は水を主成分とする流動体、空気に比べて十分に導電性が高い材料からなるものなどが挙げられる。

次に、例えば容器２０に取り付けられた加熱器１０の底蓋５を回転させると、底蓋５に固定された圧力付与装置１１が圧電素子１２に取り付けられたハンマーを打撃し、圧電素子１２に圧力を付与する。これにより、圧電素子１２で電力が発生し、着火バルブ３に供給される。

電力が供給されると、着火バルブ３内で放電火花が発生し、密封容器が破裂する。これにより、着火バルブ３から放出された火花が、発熱体１に引火し、発熱体１が発熱する。発熱体１で発生した熱は、キャップ部材２を介して、被加熱体２２に伝わり、被加熱体２２が加熱される。

本実施形態の加熱機能付容器は、前述した第１の実施形態の加熱器を使用しているため、中蓋及び着火具により発熱体収容部が閉塞される。その結果、従来の加熱機能付容器に比べて、着火時や発熱時に発生するガス及び臭気を大幅に低減することができる。

１ 発熱体
１ａ 凹部
２ キャップ部材
２ａ 発熱体収容部
３ 着火バルブ
４ 中蓋
５ 底蓋
６、７ 断熱体
８ 固定部材
１０ 加熱器
１１ 圧力付与装置
１２ 圧電素子
１３ 検出装置
２０ 加熱機能付容器
２１ 容器本体
２２ 被加熱体

Claims (5)

1. 自己燃焼性発熱体の燃焼熱により被加熱体を加熱する加熱器であって、
   固体状の発熱体と、
   前記発熱体を収容する発熱体収容部を備えるキャップ部材と、
   前記発熱体に近接配置され、前記発熱体を着火させる着火具と、
   前記着火具を保持するための孔を備え、前記発熱体収容部を閉塞する中蓋と、
   を有し、
   前記発熱体の前記中蓋側の面には凹部が形成されており、
   前記着火具は、可燃性気体が封入された密封容器内に一対の電極が離間して配設された着火バルブであり、少なくとも先端部が前記凹部内に配置されている加熱器。
2. 前記着火バルブの密封容器はガラスで形成されている請求項１に記載の加熱器。
3. 前記中蓋を前記キャップ部材に固定する固定部材を有する請求項１又は２に記載の加熱器。
4. 前記キャップ部材の開口を覆う底蓋を有し、
   前記中蓋と前記底蓋との間には少なくとも１種類の断熱体が配設されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱器を備える加熱機能付容器。

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