JP2808012B2 - 発熱剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は発熱剤に関する。詳細には生石灰の水和反
応を利用した発熱剤に関する。

（従来の技術） 生石灰は水との接触により水和反応熱を発生すること
が知られている。

この生石灰の水和反応において、その発熱量は第８図
に示すように、極めて大きいものである。しかしなが
ら、水和反応は短時間に終了してしまい、反応時におけ
る生石灰の水和エネルギーは一気に放出されることにな
る。このため、反応時における発熱温度は300℃以上と
なり、同時に多量の蒸気も噴出することから、生石灰は
極めて危険な反応物質として認識されていた。そこで、
このように激しい反応を示す生石灰の水和反応熱を熱源
として利用する場合には、蒸気発生に伴なうエネルギー
の損失や高い温度によって容器が変形したりこげを生じ
たりする恐れがあるため、水和反応における発熱時間及
び発熱温度を確実に制御する必要があった。

水和反応における発熱時間及び発熱温度は、アルカリ
金属の水酸化物、サッカロース等の糖類等を添加するこ
とにより制御できることが知られている。しかしなが
ら、このような添加物を生石灰に添加したものにあって
も、水和反応における発熱温度を充分に押えることがで
きなかったり、発熱時間が短かったりして充分な制御が
できなかった。例えば、第８図に示すように、水酸化物
として水酸化ナトリウムを添加物とした場合、充分な発
熱時間及び発熱温度の制御ができないばかりか、水酸化
ナトリムウが強アルカリを示すため、高い濃度のものは
極めて危険であり取り扱いに厳重な注意を要していた。
また、糖を添加物とした場合の制御機能も同じく充分な
ものではなかった。また、糖の場合には水和反応におい
て発生する熱によって糖が燃焼し悪臭が発生するという
別の問題も生じていた。更に糖自体他の添加物に比べ高
価であるため、得られる発熱剤のコストも高くなるとい
う問題もあった。

また、水和反応における発熱時間及び発熱温度を制御
した発熱剤としては、特開昭63−286487号公報に記載さ
れたものがある。これは希硫酸、硫酸塩、塩化物のいず
れか又はそれらの混合物の水溶液を生石灰に加えて発熱
時間及び発熱温度の制御を行なうようにしたものであ
る。

しかしながら、この発熱剤にあっては、希硫酸、硫酸
塩、塩化物のいずれか又はそれらの混合物の水溶液の水
を利用して水和反応が行なわれるよう構成されているた
め、水溶液の濃度が制限されることになり、充分な発熱
時間及び発熱温度の制御を行なうことができなかった。
例えば、制御効率を高めようとすると高濃度の水溶液が
必要となる。この場合石灰内部への水の浸透が著しく阻
害されることになる。この結果、該発熱剤内の水和反応
は完全に行なわれなくなり、反応によって得られる発熱
量が低下するという不具合を生じていた。また、希硫
酸、硫酸塩、塩化物のいずれか又はそれらの混合物の水
溶液をその構成要素としており、特に硫酸等を使用する
場合には極めて危険であり取り扱いに厳重な注意を要し
ていた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、
発熱時間及び発熱温度を安全にしかも確実に制御するこ
とができる発熱剤を提供することを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段及び作用） 上記目的を達成するため、請求項１記載の発熱剤にお
いては、生石灰と、生石灰の水和反応を制御する塩化物
及び石膏とからなる混合物を1.5〜2.8g/cm³の範囲の密
度にプレス成形することにより構成されている。

発熱剤を構成する生石灰としては、水との接触による
水和反応が阻害されない程度の不純物を含有するもので
あっても良く、炭酸カルシウムの焼によって得られる
もの、水酸化物、硝酸塩或いはシュウ酸塩を焼成して得
られるもの等、市販されている工業純度品、あるいは試
薬純度品をそのまま使用することができる。また、消石
灰を焼成して得られるものであっても良い。

生石灰は、微粉であればある程良いが、生産性あるい
は凝集という点を考慮すると、１〜5000μ、好ましくは
１〜150μの粒径を有する粉末状のものが好ましい。こ
れは、生石灰が上記粒径を有することにより、後述する
他の２つの成分（塩化物、石膏）と均一な状態で混合す
ることができるからである。

本発明の発熱剤においては、上記生石灰の水和反応を
制御する制御物質として塩化物及び石膏が使用されてい
る。

本発明の発熱剤における塩化物としては、上記発熱時
間及び発熱温度の制御機能を有するものならば何でも良
いが、食品の加熱等の熱源として使用する場合には、人
体に危険なものは避けるべきである。塩化物としては、
特に塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化鉄が、上
記制御機能が優れたものとして好適に使用することがで
きる。また、使用する塩化物は市販されている工業純度
品、あるいは試薬純度品をそのまま使用することができ
る。また、実施に際しては、これらを単独で使用しても
良いが、制御機能、コスト等を考慮して、これらの二種
又は多種の混合物という形態で使用しても良い。

上に示した塩化物における制御機能は、該発熱剤を水
と接触させたとき、塩化物がイオン化して生石灰表面に
反応層を形成し、この反応層が生石灰への水の接触を規
制することから生じると考えられる。また、後述する石
膏を加えることにより、石膏自体の制御機能も加わって
塩化物における制御機能は飛躍的に高まるものと考えら
れる。

また、塩化物は、微粉であればある程良いが、生産性
あるいは凝集という点を考慮すると、均一な混合を実現
ならしめるため、生石灰と同様に１〜5000μ、好ましく
は１〜150μの粒径を有する粉末状のものを用いる。

また、この発明でいう塩化物はそれ自体が水との接触
により水和反応し、水和熱を放出する性質を備えている
ことから、これを生石灰に混合することにより、発熱剤
の発熱量の損失が少ない。また、塩化物によっては、生
石灰の水和反応熱よりも発熱量が高いものがあり、発熱
剤の発熱時間及び発熱温度の制御のみならず、発熱剤の
発熱量を増加せしめるよう作用する場合もある。特に、
塩化マグネシウムや塩化鉄等の無水塩化物の発熱量は極
めて高く、生石灰の発熱量を上まわるため、生石灰と合
せて熱源として利用することができる。なお、塩化物を
生石灰と合せて熱源として利用する場合、無水塩化物が
高価であることから、結晶水を持つものとの混合物とい
う形態を使用するのが好ましい。

本発明者の研究によれば、第８図に示す如く、生石灰
単独の発熱剤の場合、発熱温度が300℃で、発熱時間が
0.83分であるのに対し、発熱剤における塩化カルシウム
分を10〜40％重量部、生石灰分を85〜55％重量部、石膏
分を５％重量部としたとき、第１図に示す如く、発熱温
度は100〜120℃、発熱時間は４〜５分間という範囲の値
となることが明らかになった。また、塩化カルシウム分
を６％重量部以下としたとき、水和反応時において蒸気
の発生が認められた。

また、発熱剤における塩化マグネシウム分を10〜40％
重量部、生石灰分を85〜55％重量部、石膏分を５％重量
部としたとき、発熱温度は105〜125℃、発熱時間は５〜
８分という範囲の値となることが明らかになった。塩化
マグネシウムを混合したものは、塩化カルシウムに比べ
発熱温度の制御の幅が大きくなり、発熱時間も長くなる
ことが認められた。また、塩化マグネシウム分を６％重
量部以下としたとき、水和反応時において蒸気の発生が
認められる。水和反応時に蒸気が発生すると、酒澗用発
熱剤として使用した場合には、発生した蒸気が酒澗用容
器や酒澗用容器を置くテーブルを濡らしたり、蒸気の噴
出によってやけどをしたりするため都合が悪かった。

また、発熱剤における塩化鉄分を５〜15％重量部、生
石灰分を90〜80％重量部、石膏分を５％重量部としたと
き、発熱温度は125〜165℃、発熱時間は３〜５分間とい
う範囲の値となることが明らかになった。塩化鉄を混合
したものは、塩化マグネシウムや塩化カルシウムに比べ
発熱温度が高くなることが明らかになった。

また、塩化物は容易に入手することができるという利
点を有しているものの、反面他の成分（生石灰、石膏）
に比べて高価であるという難点を有している。この塩化
物の難点を克服するため、本発明においては、生石灰及
び塩化物に新たに石膏を混合しコストの低減化を図っ
た。

本発明の発熱剤に使用すべき石膏としては、無水石
膏、半水石膏、二水石膏のいずれでも良いが、自硬性と
いう点からは半水石膏及び二水石膏が好ましい。また、
実施に際しては、これらを単独で使用しても良いが、制
御機能、コスト等を考慮して、これらの二種又は三種の
混合物という形態で使用しても良い。石膏は、第８図に
示すように、塩化物と同様に生石灰の水和反応を制御す
る機能を有しており、これを加えることにより、石膏自
体の制御機能も加わって前記塩化物における制御機能は
飛躍的に高まるものと考えられる。また、石膏は自硬性
を備えているため、発熱剤は水和反応後においても粉化
して飛び散ることがなく、その形状が保持されるように
なっている。

本発明者の研究によれば、第２図に示す如く、発熱剤
における石膏分を２〜５％重量部、生石灰分を88〜85％
重量部、塩化カルシウム分を10％重量部としたとき、発
熱温度は100〜115℃、発熱時間は３〜４分間という範囲
の値となることが明らかになった。石膏分が３％重量部
以下の場合、水和反応は短時間に終了してしまい、蒸気
も発生することになる。

また、石膏の粒径は、微粉であればある程良いが、生
産性あるいは凝集という点を考慮すると、１〜2000μ、
好ましくは１〜150μの粒状のものを用いる。

以上述べた３成分が混合されプレス成形されている。

成形方法としては、特に限定するものではないが、ラ
バープレスのような等方性を得られる成形法がより好ま
しい。また、プレス成形によって得られる発熱剤の密度
としては、発熱剤の用途により様々であるが、1.5〜2.8
g/cm³の範囲の密度にすることが必要である。その理由
は、該発熱剤への水の侵入が表面から内部へとゆっくり
と行なわれ、前記塩化物と石膏とによる制御機能を確実
に発現させ得るからである。この範囲の密度を有する発
熱剤を得るためには、少なくとも0.5〜5t/cm²の範囲の
プレス圧を加える必要がある。

また、プレス成形によって得られる発熱剤の形状とし
ては、粒状が好ましく、用途に応じて適宜変更すること
ができる。

本発明者の研究によれば、プレス圧の高いもの程、発
熱剤の発熱温度は低くなり、発熱時間も長くなることが
認められる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を示す。

実施例１ 350タイラーメッシュの生石灰（ボルゾン、河合石灰
工業株式会社製）85重量％と、80タイラーメッシュの無
水塩化カルシウム（赤穂化成株式会社製）10重量％と、
200タイラーメッシュの二水石膏（睦化学工業株式会社
製）５重量％とを混合する。プレス機（BCS25、新東工
業株式会社製）により、線圧2.5t/cmの圧力でプレス成
形を行ない発熱剤を得る。得られた発熱剤はアーモンド
の形状であって、17×27mmの粒径を有するものであっ
た。アーモンドの形状に成形されたものを粉砕し、粒径
７〜12タイラーメッシュに調節し試験用の発熱剤とし
た。

得られた発熱剤について、以下に示す測定方法によっ
て、水に対する加熱特性を水の温度と時間について測定
した。

測定方法は、第３図に示すように、水和反応用容器
（１）中に発熱剤（２）65gと水20gの入った水袋（３）
を入れ、孔のあいた蓋（４）を閉めた。一方、容器
（５）には水180gを入れ、蓋（６）を閉めた。この状態
で１℃に冷やし、蓋（４）の孔から針を入れ水袋（３）
を破り反応を開始させた。開始後、５秒後に第４図に示
すように、逆さにして蓋（６）を取り熱電対（７）を差
し込み温度を測定し温度と時間の関係を調べた。

この結果、第５図に示すように、１℃、180gの水が52
℃の湯に加熱された。加熱速度も３分間で最高の87％ま
で加熱された。また発熱剤からの蒸気の発生はまったく
確認されなかった。

このため、この発熱剤は、酒澗用あるいはコーヒーや
スープの加熱用の発熱剤に適している。

実施例２ 350タイラーメッシュの生石灰（ボルゾン、河合石灰
工業株式会社製）90重量％と、80タイラーメッシュの無
水塩化カルシウム（赤穂化成株式会社製）５重量％と、
200タイラーメッシュの二水石膏（睦化学工業株式会社
製）５重量％とを混合する。プレス機（BCS25、新東工
業株式会社製）により、線圧1.2t/cm²の圧力でプレス成
形を行ない発熱剤を得る。得られた発熱剤はアーモンド
の形状であって、17×27mmの粒径を有するものであっ
た。アーモンドの形状に成形されたものを粉砕し、粒径
４〜12タイラーメッシュに調節し試験用の発熱剤とし
た。

得られた発熱剤について、以下に示す測定方法によっ
て、生石灰の水和反応によって発生する蒸気によって、
被加熱物（シューマイ）を蒸した場合における被加熱物
の温度と時間の関係を調べたものである。

測定方法は、第６図に示すように、水和反応用容器
（11）（ステンレス製バット、118mm×87mm×52mm）中
に発熱剤（12）100gを入れ、樹脂製の網（13）（20タイ
ラーメッシュ）で蓋をし、更にその上に50mm×50mmの孔
が開いた蓋（14）で蓋をした。被加熱物（15）（シュー
マイ）は第６図に示すように、網（13）上に置き、熱電
対（16）を被加熱物（15）の中心にくるように突き差し
た。

そして、水67gを注入し、加熱を開始させ測定を行な
った。この結果を第７図に示す。

生石灰単独の発熱剤の蒸気発生時間は15秒であるのに
対して、本発明の発熱剤は105秒であった。

また、本発明の本熱剤は生石灰単独のものに比べ被加
熱物の温度が10℃高くなった。加熱速度についても石灰
単独のものに比べ速く上昇した。これは両者ともトータ
ルエネルギは同じであるが、石灰単独のものは短時間に
一気に蒸気が噴出するため、被加熱物が効率良く熱を吸
収することができないためと考えられる。

また、本発明の発熱剤は水和反応中に粉化がみられ
ず、粉化して飛散した発熱剤が被加熱物に付く恐れはな
い。以上の点から、本実施例における発熱剤はシューマ
イ、ごはん、肉まん等を暖めるのに適している。

（発明の効果） 上記構成を備えた請求項１記載の発熱剤によれば、以
下の効果を奏する。

一、生石灰、塩化物及び石膏の混合比と、これら混合物
のプレス圧を1.5〜2.8g/cm³の範囲の密度で適宜調整す
ることにより、発熱剤への水の侵入が表面から内部へと
ゆっくりと行なわれ、塩化物と石膏とによる制御機構を
確実に発現させ得るので、水和反応時における発熱時間
及び発熱温度を確実に制御することができ、極めて安全
な発熱剤を得ることができる。

二、本発明の発熱剤は塩化物分に更に石膏分が加わって
いることにより、塩化物の水和反応時における発熱時間
及び発熱温度の制御機能を飛躍的に高めることができ、
更に安価な石膏分を加えた分、該発熱剤のコストの低減
化を図ることができる。

三、本発明の発熱剤は、特開昭63−286487号公報に記載
された発熱剤の如く、水溶液という形態を採らず固体で
あるため、濃度の制限を受けることもなく、手軽に取り
扱うことができる。このため、使用に際しては単に必要
な量の水を加えるだけで良く、広い範囲で該発熱剤を使
用することができる。

四、本発明の発熱剤は生石灰単独の発熱剤に比べ、水和
反応時における膨張率が低いため、該発熱剤を加熱材等
に用いた場合、反応時における膨張によって容器が変形
することがない。

請求項２記載の発熱剤によれば、生石灰が１〜5000
μ、好ましくは１〜150μの粒径を有することから、他
の２つの成分（塩化物、石膏）と均一な状態で混合する
ことができ、また均一で安定した製品を得ることができ
る。

請求項３記載の発熱剤によれば、塩化物が無水塩化物
であることから、水和反応における制御性能が高くな
り、確実に発熱時間及び発熱温度を制御することができ
る。また、塩化マグネシウムや塩化鉄等の無水塩化物の
発熱量は極めて高く、生石灰の発熱量を上まわるため、
生石灰と合せて熱源として利用することができる。

請求項４記載の発熱剤によれば、水和反応における制
御性能がより高くなり、より確実に発熱時間及び発熱温
度を制御することができる。

請求項５記載の発熱剤によれば、塩化物が１〜5000
μ、好ましくは１〜150μの粒径を有することから、他
の２つの成分（生石灰、石膏）と均一な状態で混合する
ことができ、また均一で安定した製品を得ることができ
る。

請求項６記載の発熱剤によれば、石膏が１〜2000μ、
好ましくは１〜150μの粒径を有することから、他の２
つの成分（生石灰、塩化物、）と均一な状態で混合する
ことができ、また均一で安定した製品を得ることができ
る。

請求項７記載の発熱剤によれば、発熱時間を３〜10分
間、発熱温度を100〜165℃とすることができ、しかも蒸
気の発生も抑えることができる。このため、酒澗用ある
いはコーヒーやスープの加熱用として適した発熱剤を得
ることができる。

請求項８記載の発熱剤によれば、蒸気の発生時間を0.
3〜３分間とすることができ、蒸気は徐々に発生するこ
とになる。この結果、被加熱物は効率良く熱を吸収する
ことができる。このため、シューマイ、ごはん、肉まん
等を暖めるのに適した発熱剤を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は塩化物分の混合比を変えた場合の発熱温度と発
熱時間との関係を示したグラフ、第２図は石膏分の混合
比を変えた場合の発熱温度と発熱時間との関係を示した
グラフ、第３図は実施例１の発熱剤の水に対する加熱特
性を測定する際に使用した装置を模式的に示した断面
図、第４図は第３図の容器に熱電対を差し込んだ状態を
示す断面図、第５図は実施例１の発熱剤の水に対する加
熱特性を示したグラフ、第６図は実施例２の被加熱物の
温度と発熱時間との関係を測定する際に使用した装置を
示す断面図、第７図は実施例２の被加熱物の温度と発熱
時間との関係を示したグラフ、第８図は生石灰及び、生
石灰に生石灰の水和反応を制御する添加物を添加したも
のの発熱温度と発熱時間との関係を示したグラフであ
る。 符号の説明 １、５、11……容器、２、12……発熱剤、 ４、６、14……蓋、７、16……熱電対。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生石灰と、生石灰に水和反応を制御する塩
   化物及び石膏とからなる混合物が、1.5〜2.8g/cm³の範
   囲の密度にプレス成形されて成ることを特徴とする発熱
   剤。
2. 【請求項２】生石灰が１〜5000μ、好ましくは１〜150
   μの粒径を有することを特徴とする請求項１記載の発熱
   剤。
3. 【請求項３】塩化物が無水塩化物であることを特徴とす
   る請求項１記載の発熱剤。
4. 【請求項４】塩化物が塩化マグネシウム、塩化カルシウ
   ム、塩化鉄のいずれか又はこれらの混合物であることを
   特徴とする請求項１又は３記載の発熱剤。
5. 【請求項５】塩化物が１〜5000μ、好ましくは１〜150
   μの粒径を有することを特徴とする請求項１、３又は４
   記載の発熱剤。
6. 【請求項６】石膏が１〜2000μ、好ましくは１〜150μ
   の粒径を有することを特徴とする請求項１記載の発熱
   剤。
7. 【請求項７】塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化
   鉄のいずれか又はこれらの混合物よりなる塩化物分が７
   〜50％重量部、生石灰分が90〜40％重量部、石膏分が３
   〜30％重量部であることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４、５又は６記載の発熱剤。
8. 【請求項８】塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化
   鉄のいずれか又はこれらの混合物よりなる塩化物分が１
   〜25％重量部、生石灰分が98〜60％重量部、石膏分が１
   〜25％重量部であることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４、５又は６記載の発熱剤。