JP3074329B2 - 自己燃焼型発熱体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は金属の酸化還元反
応を利用する自己燃焼型の発熱材を特定の収納容器に収
容してなる発熱体に関し、主として食品類の加温又は加
熱調理に、若しくは木炭その他の可燃物の内、特に着火
しにくい可燃物の着火剤として、安全且つ簡便に利用で
きることを特徴とするものである。

【０００２】

【従来の技術】金属と金属酸化物の混合粉末で構成さ
れ、金属酸化熱を利用して自己燃焼を齎らす発熱材乃至
は発熱体に関しては、近年種々の組成のものが開発され
ている。例えば、特開平４−１７７０５６号公報にはフ
ェロシリコン粉末を酸化第２鉄粉末と、これよりも低次
の酸化鉄粉末とを適宜混合し、その一定量を扁平状に圧
縮成形して固形化した発熱体が記載されており、また、
実開平６−７６３４３号公報に記載された発熱体は、鉄
・アルミニウム等の金属粉末又は硼素・珪素等の半金属
の単体粉末、若しくはフェロシリコン等の粉末の１又は
２種以上を適量混合したものを主剤とし、これに酸化
錫、酸化第２鉄、酸化チタン等、酸素遊離温度が１００
０℃以上の金属酸化物粉末と、それよりも低次の酸化物
粉末の中から選ばれた１種以上を配合してなる粉状組成
物（発熱材）が記載されて公知である。しかし、これら
の発熱体は、いづれも粉末状の発熱原料をそのまま、若
しくはプレス成形して固形化するものであった。

【０００３】他方、この種の発熱体は、それが粉体であ
れ、成形体であれ、製造時に除去しきれない水分及び／
又は炭素分等が残存し、若しくは製造後に空気中の水分
等のガス発生成分の吸着が避けられず、これらが該発熱
体の燃焼時に高温反応によって高熱分解し、或いは酸化
反応によってガス又は可燃性ガスを発生させることも知
られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の発熱体
の使用形態として粉体のまま使用する場合は、発熱体の
温度が低い関係上、燃焼速度を遅くできて都合がよい
が、保形性がないため取扱い者の手に付着したり、屋外
では風で飛散するなど、充分な性能が引き出せないとい
う欠点があった。又、これら粉体の必要量を紙袋などに
収納して使用する場合でも嵩高いものとなり、全体が大
型化するだけでなく、袋材の燃焼によってこの種発熱体
の特徴である無炎・無煙機能を大きく後退させ、異臭を
嫌う食品加熱など、一部の用途には不向きであるという
課題があった。

【０００５】他方、加圧成形した発熱体では密度を高く
でき、必要量の発熱原料がコンパクトに固形化可能であ
るという利点があるが、成形時の加水分の他、個々を密
閉型とする必要性もなかったから、その後の保管中に水
分を吸収し、これらの水分が発熱体の高温燃焼初期に気
化膨張して発熱体に膨張や割れを起生し、容器の変形乃
至は破損に繋がる等の課題が見られたのである。

【０００６】又、上記課題を回避するため、その加圧成
形に当たって発熱体の密度を低減させると、必要量の発
熱原料をコンパクトに保つために成形体とすることの意
義を失うばかりでなく、発熱体の強度そのものが低下し
て保管・輸送や取扱い時の破損が多発するという結果を
招くものであった。

【０００７】

【発明の背景】本件発明者らは、上述の従来技術におけ
る課題に対処するべく、永年に亘って種々実験を重ね、
これらを観察してきた結果、発熱体の高密度領域では燃
焼時における膨張傾向が大きくなることを考慮すれば、
良好な発熱状態と成形体の強度とは両立し難いという事
実を突き止め、粉体と成形体の中間的密度が得られる発
熱原料の造粒化に着目したものである。

【０００８】そこで上記発熱原料をペレット化し、それ
を不燃性容器に密封状態に収納して発熱体としたもの
は、燃焼時のガスの発生や膨張が皆無又は極く少量で、
発熱状態も極めて良好であった。ただ、ペレット状の発
熱材は、粉体の場合に比べて飛散や散逸は少ないが、成
形体に比較して保形性に欠けるところから、上記ペレッ
トの適当量を金属板等からなる容器主体と、金属箔の蓋
板によって密閉することにより、この問題を克服するこ
とができたのである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】叙述の実情に鑑み、本発
明は金属及び金属酸化物の混合粉末からなる発熱原料を
予め造粒加工して一定の粒度範囲のペレット状とし、こ
れをアルミニウム又は他の金属板又は箔で形成された容
器主体に非圧縮状態で収容し、更にその上面を金属箔の
蓋板で密閉することにより、コンパクトで輸送や取扱い
に簡便な発熱体とすることに成功したものである。

【００１０】すなわち、金属と金属酸化物の混合粉末で
構成される発熱体において、上記混合粉末を粒径が０．
５ｍｍ〜５．０ｍｍのペレット状に造粒し、このペレッ
ト状発熱材の所定量を金属板又は箔によって形成した浅
目の容器に収納した上、その上面に金属箔からなる蓋板
を被冠して適宜な手段で密閉するという手段を用いたも
のである。又、上記蓋板は、厚さ１０〜２００ミクロン
の金属箔で構成するという手段を用いた。

【００１１】更に、上記発熱体はペレット状発熱材によ
って形成した表面層の内部に、従来使用されていた混合
粉末を圧縮・固形化したものを埋入するという手段も用
いたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って更に説明すると、図１において１は上部内径
（Ｒ）が８．９ｃｍ、下部直径（ｒ）が６．５ｃｍ、高
さ（Ｈ）が３．１ｃｍで上縁に鍔部１ａを一体に周設し
たアルミニウム箔からなる容器主体、２は上記容器主体
１の上縁鍔部１ａ上に載置して巻き締め可能な直径を有
するアルミニウム箔の蓋板、又３は容器主体１内に収納
された粒径０．５〜５．０ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍ
前後のペレット状発熱材である。

【００１３】尚、本発明における上記粒径の発熱材３
は、ペレット相互間に形成される空隙が内圧の上昇を緩
和すると同時に、ガスの排出を良好にする作用を有し、
ペレットの粒径が０．５ｍｍ以下では粉体と差程の変化
がなく、又５．０ｍｍ以上、特に１０ｍｍを越えると大
き過ぎて期待する改善効果が得られなかった。

【００１４】而して、上述した実施形態における容器主
体１は、金属箔としてアルミニウム箔を使用したものを
例示したが、容器主体１はアルミニウム等の金属箔に限
られず、鉄、ステンレス等、一般に入手し易い金属の薄
板で形成されたものであってもよく、又上記素材の厚さ
は２００〜５００ｇの発熱材３が収容されて、その重量
による変形を起こさない程度の強度を有するか、又は周
壁に高さ方向の凹凸リブ１ｂを付すなどして補強すれば
正味１０ミクロン前後の厚みで充分である。

【００１５】一方、蓋板２の場合には、上記容器主体１
とは異なり、金属箔を使用するのが好ましく、その厚み
は着火時にその都度蓋板２を取り外したり、一部剥ぎ取
るなどの手間を掛けずにそのまま後述する点火剤（Ｌ）
を用いて着火可能にするのが理想であるが、この場合、
金属箔が厚過ぎると内部の発熱材３に着火ミスが生ずる
おそれがあるので、実験的には２００ミクロン以下１０
ミクロンの範囲で選択するのが好適であった。

【００１６】次に、上記ペレット状の発熱材３の組成に
ついて述べると、本発明は金属および金属酸化物の混合
粉末を造粒して得たものであれば、発熱原料の組成及び
その配合比率等は目的とする加熱対象物に応じて変更さ
れるものであるが、下述する実施例に使用した発熱原料
の概要は鉄、アルミニウムなどの金属粉末、または硼
素、珪素等の半金属の単体粉末、若しくはフェロシリコ
ンの粉末等の内の１種又は２種以上を適量混合したもの
を主材とし、これに酸化錫、酸化第２鉄、酸化チタン
等、酸化遊離温度が１０００℃以上の金属酸化物の内か
ら選ばれた酸化物粉末と、更にそれよりも低次の酸化物
粉末を配合してなる粉状組成物から得たものである。

【００１７】又、上記発熱材３に対する点火剤（Ｌ）と
しては、マッチ又はライター等の火焔で容易に着火可能
な粉状又は固形の発火薬を使用するもので、その組成の
一例を挙げると、銅、鉄、アルミニウム等の金属酸化物
粉末、或いはフェロシリコン粉末と過酸化物として過酸
化バリウム、若しくは過酸化ストロンヂウム等の粉末を
適当量混合したものなどが適当である。

【００１８】更に、上述した本発明の発熱材３は、その
蓋板２の上面に上記点火剤（Ｌ）を直接載置し、これに
マッチ等で点火して燃焼させ、その熱で蓋板下の発熱体
に着火するものであるから、上記蓋板２上面の適当な箇
所に上記点火剤（Ｌ）が安定的に載置可能な凹部２ａを
設けておくと好都合である。

【００１９】又、図３、４に示したものは、上記容器主
体１内の上層（表面層）に上記ペレット状発熱材３を配
置し、その下方または下層に上記混合粉末を圧縮・固形
化した発熱材３’を配在させたものであり、更に図４
は、上層に上記ペレット状の粉粒発熱材３を、又、その
下層に比較的大きな粒状の発熱材３”を層成したもので
あるが、このような発熱体構造によっても本発明が期待
する所期の効果が得られた。尚、図１中、１ｂは容器主
体１の外壁面の高さ方向に、必要に応じて設けられる補
強用のリブを示す。

【００２０】以上、本発明の発熱体について詳述した
が、これを市販の野外炊飯器に適用した場合の実施例
と、同一組成を有する従来の成形発熱体との比較例とを
対比して下述することにする。

【００２１】

【実施例１】野外炊飯器は、図２に示すように開閉可能
な蓋体４ａとハンドル４ｂを有する外容器４と、該外容
器に取り出し自在に収納され、上部を内鍋部５ａ、下部
を燃焼部５ｂとした上・下体を結合するアーム５ｃとを
有する内容器セット５とから構成され、下体内の燃焼部
５ｂには発熱体を収納する凹陥部６ａを備えた断熱材６
が、その上面を上体の内鍋部５ａの底面に接するように
設けられたものであって、上記凹陥部６ａの概略寸法は
上部直径が９．０ｃｍ、下部直径が７．８ｃｍ、深さ
３．０ｃｍの逆円錐形とされている。

【００２２】この野外炊飯器の上・下体を分離し、先ず
内鍋部５ａ内によくといだ米と所定量の水を注入する。
次に下体燃焼部５ｂに内蔵された上記断熱材６の凹陥部
６ａに前述した形態の本発明発熱体を挿入し、その蓋板
２上の凹部２ａに別途用意した点火剤（図示せず）を載
置して、該点火剤にライター等によって点火する。点火
確認後、素早く内鍋部５ａを断熱材６上に載せ、アーム
５ｃによって上・下体を固定し、約１０秒ほどそのまま
静置してから、この内容器セット５を外容器４内に装入
して蓋体４ａを閉止し、炊き上がりを待つのである（約
４０分）。

【００２３】尚、上記実施例に使用した発熱体は、水分
０．３％のペレット状の発熱材３を容器主体内に３００
ｇ収容し、上から軽く手で押さえた程度で、その充填密
度は２．１ｇ／ｃｃであったが、蓋板２で閉止して３ヶ
月室内に保存した後のものを使用した。この状態では製
造時の発熱材の水分０．３％はそのまま維持されてお
り、その発熱状態は極めて良好でガスの発生もなく、ま
た発熱体の膨張も見られなかった。炊飯終了後、下体の
断熱材６を取り出し、これを裏返すだけで内部の発熱体
１は簡単に断熱材の凹陥部６ａから脱離して回収するこ
とができた。更に本発明の発熱体を使用した場合、該断
熱材は繰り返し２０回の使用によっても、亀裂等の損傷
や異常は全く認められなかったものである。

【００２４】

【比較例】前述の実施例と全く同じ組成を有する発熱原
料を３００ｇを成型圧３００ｋｇ／ｃｍ² で加圧成形し
て、直径７．４ｃｍ、高さ２．４ｃｍの円柱状の成形発
熱体を製造し、これを３ヶ月保存した後、上記構造の野
外炊飯器の断熱材６の凹陥部６ａに挿入して前実施例と
同じ点火剤を用いて着火し、同量の米の炊飯を行った。
この場合の成形発熱体の密度は２．９ｇ／ｃｃであり、
成形直後の水分０．３％が３ヶ月後の使用時には１．１
％に上昇していた。

【００２５】この成形発熱体は、着火直後に火炎が上が
ったが、これは水分の分解によって発生した可燃性ガス
によるものと考えられる。又、発熱時における発熱体の
膨張が極めて大きく、点火前に存在した成形発熱体と断
熱材の凹陥部との空隙は完全に填塞され、燃焼完了後
（炊飯終了後）に硬い海綿状となった発熱体を断熱材６
から取り出すのに、へら等を用いてこじり出さなければ
ならず、又、その断熱材は１回の使用で亀裂が発生して
おり、２回以上の繰り返し使用には耐えられない状態と
なった。

【００２６】上記比較例として示した成形発熱体の場
合、製造直後の水分０．３％のものでも着火直後から発
熱体の膨張が大きいため、野外炊飯器下体の断熱材６上
に内鍋部をセットする時期が少し遅れると発熱体が鍋底
に当たって正確なセットが出来ないことがあり、又その
膨張が断熱材を内側から押圧して繰り返し使用１５回で
亀裂が生じ、２０回もの継続使用には到底耐えられなか
った。

【００２７】

【実施例２】又、本発明の発熱体１の他の使用例として
は、木炭その他の可燃物の内、特に着火しにくい可燃物
（木炭に例をとれば「備長炭」など）の着火剤として、
上記可燃物を敷き詰めた上に、上記発熱体１を安定よく
載せ、その蓋体２上に別途点火剤を盛りつけてライター
等で点火し、蓋板２を通してペレット状の発熱材を燃焼
させることで難燃物にも容易に着火させ得るものであ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳記したところから明きらかであ
るように、本発明の発熱体によれば、粉状の発熱原料を
造粒・ペレット化することにより、密閉容器内のガス量
の少量化、分散化を達成し、同時に火煙の噴出する危険
性を最小限に止め得るものである。又、造粒径や粒密度
を調整することにより、燃焼反応速度を自在に調節する
ことができて使用時の操作性を大幅に向上させるととも
に、従来の発熱体の重量に対する燃焼効率を１０％程改
善することができたのである。

【００２９】これを言い換えれば、発熱体を造粒・ペレ
ット化することで製造上の生産効率が良く、実用上取り
扱い易く安全でかつ有効な発熱体とすることができ、更
には従来の成形発熱体に比べ含有されるガス発生成分の
量に比例して、燃焼後の断熱材にクラックの発生や膨張
などによる破壊現象を防止することに顕著な効果が齎ら
されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】発熱体の中心部縦断面図。

【図２】発熱体の一つの使用例を示す野外炊飯器の斜視
図。

【図３】発熱体の他の実施例を示す中心部縦断面図。

【図４】発熱体の更に他の実施例を示す中心部縦断面
図。

【符号の説明】

１ 容器主体 １ａ 上縁鍔部 １ｂ 補強リブ ２ 蓋板 ２ａ 凹部 ３ ペレット状の発熱材 ４ 外容器 ５ 内容器セット ６ 断熱材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 昌康 東京都中央区八丁堀２−７−１ (56)参考文献 特開 平９−19361（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−229881（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09K 5/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属と金属酸化物の混合粉末で構成される
   発熱体において、上記混合粉末を実質的に０．５mm〜
   ５．０mmの粒径のペレット状に造粒し、このペレット状
   発熱材の所定量を適当な金属板または箔から形成した容
   器主体に収納した上面に金属板または金属箔からなる蓋
   板を被冠して適宜な手段で密閉したことを特徴とする自
   己燃焼型発熱体。
2. 【請求項２】ペレット状発熱材内に、混合粉末を圧縮・
   固形化した発熱材を埋入させた請求項１記載の自己燃焼
   型発熱体。
3. 【請求項３】蓋板の厚さが１０〜２００ミクロンの金属
   箔で構成された請求項１又は２記載の自己燃焼型発熱
   体。