JPWO2007023611A1 - 発熱体及び物品加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 迅速で安定した発熱反応を得ることのできる発熱体及びそのような発熱体を使用した物品加熱装置を提供する。【解決手段】 発熱体1は、袋体10と、袋体10に封入された、アルミニウム粉末及び生石灰粉末を含む発熱剤20と、を備える。袋体10は、不織布11に防水層13を付けたベース布に多数の針穴15を開けた包材からなり、透水速度が、水頭27cmの場合に1cm2当り45〜310ミリリットル/分である。これにより、標準的と想定される物品加熱の条件下で、水温の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間、及び、蒸気温度の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間が好ましい値となる。【選択図】 図1
Description
本発明は、水と反応して発熱する発熱体及びその発熱体を使用して食品(レトルト食品や缶入り飲料等の調理済み食品)、あるいは、おしぼりなどを加熱する物品加熱装置に関する。
水と反応して発熱する発熱体としては、従来より、アルミニウム粉末と生石灰(酸化カルシウム)粉末とを混合したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。そして、このような発熱体を使用して日本酒や駅弁を温めたり、非常時にレトルト食品などの調理済み食品を再加熱する食品加熱装置も一般的に用いられている。
この発熱体においては、生石灰を水と反応させて発熱させるとともに、この反応によって生成した消石灰(水酸化カルシウム)とアルミニウム粉末とを発熱反応させるものである。このような一連の反応により、食品などの物品を加熱するための十分な発熱量を短時間で得ることができる。上記の特許文献によると、反応後約30秒で約100℃に達し、この温度を20分間以上維持することができるとされている。また、この発熱体は、臭気を発せず、必要な発熱剤の量も少しで済むという利点を有するとされている。
上述のような物品加熱装置においては、発熱体は、通常不織布などで作製された内袋に入れられており、さらに水密性の外袋に密閉されている。使用時には、内袋を外袋から取り出して、内袋ごと水と接触させて中の発熱剤と反応させる。水は内袋の不織布を通って内部の発熱剤と反応する。この際、発熱剤と水とが早く接触するほど、発熱反応の立ち上がりが早いと考えられる。また、発生した熱は温水や水蒸気を介して拡散していくが、その際に内袋の透水性が高いほど、熱が拡散していく速さが速いと考えられる。つまり、内袋が水を通す効率(透水性)も発熱体の発熱反応に寄与する可能性があると考えられる。しかし、物品加熱装置において、このような内袋の透水性を考慮した開発・提案は現在までなされていない。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、内袋の透水性に着目し、より迅速で安定した発熱反応を得ることのできる発熱体及びそのような発熱体を使用した物品加熱装置を提供することを目的とする。
本発明の発熱体は、 袋体と、該袋体に封入されたアルミニウム粉末及び生石灰粉末を含む発熱剤からなる発熱体であって、 前記袋体が、不織布に防水層を付けたベース布に多数の針穴を開けた包材からなり、 該包材の透水速度が、水頭27cmの場合に1cm2当り45〜310ミリリットル/分であることを特徴とする。
アルミニウム粉末及び生石灰粉末を含む発熱剤は、水と反応して以下の発熱反応が生じる。
CaO+H2O→Ca(OH)2+15.2KCal、
2Al+3Ca(OH)2→3CaO・Al2O3+3H2+47KCal。
本発明によれば、袋体の透水速度によって発熱剤のこの発熱反応をコントロールすることができる。そして、透水速度を、水頭27cmの場合に1cm2当り45〜310ミリ
リットル/分、好ましくは、45〜190ミリリットル/分、さらに好ましくは、60〜170ミリリットル/分とすることにより、標準的と想定される物品加熱の条件下で、水温の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間、及び、蒸気温度の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間が好ましい値となる。さらに、袋体からの発熱剤の漏れを防ぐことができる。
CaO+H2O→Ca(OH)2+15.2KCal、
2Al+3Ca(OH)2→3CaO・Al2O3+3H2+47KCal。
本発明によれば、袋体の透水速度によって発熱剤のこの発熱反応をコントロールすることができる。そして、透水速度を、水頭27cmの場合に1cm2当り45〜310ミリ
リットル/分、好ましくは、45〜190ミリリットル/分、さらに好ましくは、60〜170ミリリットル/分とすることにより、標準的と想定される物品加熱の条件下で、水温の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間、及び、蒸気温度の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間が好ましい値となる。さらに、袋体からの発熱剤の漏れを防ぐことができる。
本発明の発熱剤及び不織布の材質や物性としては、以下のようなものを挙げることができる。
本発明の袋体の不織布の材質は、コットンやパルプ羊毛などの天然繊維、ビスコース(レーヨン)やキュプラなどの再生繊維、または、6−ナイロン、6,6−ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸をはじめとする直鎖又は分岐の炭素数20までのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、アクリルなどの合成繊維などを用いることができる。これらは2種類以上の素材のものを複合して用いても良い。また、不織布の製造方法は、スパンレース法、スパンボンド法などによることができる。
本発明の袋体の不織布の材質は、コットンやパルプ羊毛などの天然繊維、ビスコース(レーヨン)やキュプラなどの再生繊維、または、6−ナイロン、6,6−ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸をはじめとする直鎖又は分岐の炭素数20までのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、アクリルなどの合成繊維などを用いることができる。これらは2種類以上の素材のものを複合して用いても良い。また、不織布の製造方法は、スパンレース法、スパンボンド法などによることができる。
不織布の物性は、目付(秤量)(g/m2);40〜70、厚さ(μm);170〜460、縦引張強度(N/5cm);35〜380、横引張強度(N/5cm);13〜165、縦引張伸度(%);80以下、横引張伸度(%);120以下のものなどを用いることができる。
また、防水層は、例えば、合成樹脂フィルムをラミネート加工することにより形成することができる。合成樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、共重合ポリアミド系樹脂、共重合ポリエステル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エストラマーなど、あるいは、それらの二種類以上の混合樹脂からなる単層フィルムや積層フィルムを用いることができる。合成樹脂フィルムの厚さは、0.01〜0.3mm、好ましくは、0.02〜0.1mmである。
また、防水層は、例えば、合成樹脂フィルムをラミネート加工することにより形成することができる。合成樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、共重合ポリアミド系樹脂、共重合ポリエステル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エストラマーなど、あるいは、それらの二種類以上の混合樹脂からなる単層フィルムや積層フィルムを用いることができる。合成樹脂フィルムの厚さは、0.01〜0.3mm、好ましくは、0.02〜0.1mmである。
また、発熱剤におけるアルミニウム粉末と生石灰粉末の重量は、3g以上のものでおしぼりの加熱などを行うことができる。両者の重量比は、アルミニウム:生石灰=10:90〜60:40とすることができる。特に、温度の立ち上がりと温度の持続性の点で、アルミニウム:生石灰=35:65〜50:50が好ましい。さらに、アルミニウムの粒度分布は、例えば、〜45μm;35〜60%、45〜63μm;15〜30%、63〜75μm;5〜25%、+75μm;10〜28%であり、生石灰粉末の粒度分布は、〜75μm;10〜55%、75〜150μm;25〜55%、+150μm;0〜65%のものを使用できる。
本発明の物品加熱装置は、 請求項1記載の発熱体と、 排気口を有する容器と、 反応用の水と、を具備し、前記密閉容器に、加熱される物品とともに前記発熱体を入れ、前記反応用の水を加え、前記発熱体から発生した熱で物品を加熱することを特徴とする。
物品の例としては、レトルト食品や缶入り飲料、ゆで卵、お弁当などの食品、さらに、おしぼりなどを挙げることができる。
また、容器の形状としては、袋、箱や鍋を挙げることができる。容器に設ける排出口は、発熱剤の上記発熱反応により発生したH2やH2Oが排出されるもので、口の大きさや数は、保温性を確保しつつ容器の膨張や破壊を防止できるように選択する。
物品の例としては、レトルト食品や缶入り飲料、ゆで卵、お弁当などの食品、さらに、おしぼりなどを挙げることができる。
また、容器の形状としては、袋、箱や鍋を挙げることができる。容器に設ける排出口は、発熱剤の上記発熱反応により発生したH2やH2Oが排出されるもので、口の大きさや数は、保温性を確保しつつ容器の膨張や破壊を防止できるように選択する。
本発明においては、 前記容器の上部の蓋の内側に前記物品をセットし、前記反応用の水が蒸発した蒸気で該物品を加熱することとすれば、おしぼりの加熱に適している。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、標準的と想定される物品加熱の条件下で、水温の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間、及び、蒸気温度の立ち上がり、上昇温度、上昇温度継続時間が好ましい値となる発熱体及びその発熱体を用いた物品加熱装置を提供できる。また、発熱剤の物性のみでなく、袋体の透水性によっても発熱性をコントロールできることが確認された。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、袋体の透水性と、透水性と発熱温度の関係について説明する。
まず、袋体の透水性と、透水性と発熱温度の関係について説明する。
透水性
袋体基材に種々の密度で針穴を開けたサンプルを用意し、各サンプルの透水性(透水速度)を計測した。
(1)袋体基材
袋体の基材としては、非撥水性の不織布(100%コットン、CO40s/PP40、ユニチカ社製)を使用した。同不織布の物性は、目付(秤量)(g/m2);40、厚さ(μm);330、縦引張強度(N/5cm);35、横引張強度(N/5cm);15、縦引張伸度(%);25、横引張伸度(%);75、である。今回使用した不織布はスパンレース法で作製されている。スパンレース法とは、高圧の水流を柱状に噴射して繊維を絡ませる製法で、柔軟でドレープ性に富み、羽毛立ちのない不織布を製造できる。この方法で製造された不織布は、主にオムツや医療資材、食品用や掃除用の生活資材に使用されている。不織布の一面には防水層(PP製)が押出しラミネート加工により設けられている。その他に、加熱貼りあわせなどによることもできる。防水層の厚さは40μmである。
袋体基材に種々の密度で針穴を開けたサンプルを用意し、各サンプルの透水性(透水速度)を計測した。
(1)袋体基材
袋体の基材としては、非撥水性の不織布(100%コットン、CO40s/PP40、ユニチカ社製)を使用した。同不織布の物性は、目付(秤量)(g/m2);40、厚さ(μm);330、縦引張強度(N/5cm);35、横引張強度(N/5cm);15、縦引張伸度(%);25、横引張伸度(%);75、である。今回使用した不織布はスパンレース法で作製されている。スパンレース法とは、高圧の水流を柱状に噴射して繊維を絡ませる製法で、柔軟でドレープ性に富み、羽毛立ちのない不織布を製造できる。この方法で製造された不織布は、主にオムツや医療資材、食品用や掃除用の生活資材に使用されている。不織布の一面には防水層(PP製)が押出しラミネート加工により設けられている。その他に、加熱貼りあわせなどによることもできる。防水層の厚さは40μmである。
(2)針穴
上記基材に、針穴装置を使用して、種々の密度で針穴を開けた。今回使用した針穴装置は、表面に、針が横方向に3.3mm間隔、縦方向に3mm間隔で立設されたローラと、このローラに対向する基材支持ローラを有する。なお、針を加熱して針に触れたラミネートフィルムの部分を溶融して穴を開ける方式のものもある。上述の基材支持ローラに基材を固定し、両ローラを反対方向に回転させて、基材の全面に、径が0.1〜0.4mmの針穴を、ほぼ一様な密度で形成した。そして、ローラの列の数を変えたものを用いるか、ローラを基材が通過する回数を変えることによって、針穴の密度を変えた基材を10個準備した。針穴の密度は、800〜8000個/100cm2である。なお、針穴の径が大きくなると、粒径の小さい発熱剤粒子が袋体から外に漏れやすくなり、好ましくない状況が起こる場合もあり得る。このため、針穴の密度は、好ましくは、2000〜8000個/100cm2、さらに好ましくは、3800〜7100個/100cm2である。
この基材を50mm×50mmの寸法に裁断したものをサンプルとした。
上記基材に、針穴装置を使用して、種々の密度で針穴を開けた。今回使用した針穴装置は、表面に、針が横方向に3.3mm間隔、縦方向に3mm間隔で立設されたローラと、このローラに対向する基材支持ローラを有する。なお、針を加熱して針に触れたラミネートフィルムの部分を溶融して穴を開ける方式のものもある。上述の基材支持ローラに基材を固定し、両ローラを反対方向に回転させて、基材の全面に、径が0.1〜0.4mmの針穴を、ほぼ一様な密度で形成した。そして、ローラの列の数を変えたものを用いるか、ローラを基材が通過する回数を変えることによって、針穴の密度を変えた基材を10個準備した。針穴の密度は、800〜8000個/100cm2である。なお、針穴の径が大きくなると、粒径の小さい発熱剤粒子が袋体から外に漏れやすくなり、好ましくない状況が起こる場合もあり得る。このため、針穴の密度は、好ましくは、2000〜8000個/100cm2、さらに好ましくは、3800〜7100個/100cm2である。
この基材を50mm×50mmの寸法に裁断したものをサンプルとした。
(3)透水性
一般的に、布等の透水性を示す標準となる公的な規格は存在しない。そこで、有孔フィルムの透水速度を測定する方法を基にして、以下に説明する透水速度計測方法により各サンプルの透水性を測定した。
一般的に、布等の透水性を示す標準となる公的な規格は存在しない。そこで、有孔フィルムの透水速度を測定する方法を基にして、以下に説明する透水速度計測方法により各サンプルの透水性を測定した。
図3は、今回使用した透水速度測定方法を説明する図である。
まず、ステンレス製の測定用タンク51(内寸335×535×178mm)を用意し、同タンクに23±3℃のイオン交換水を満たす。タンク51の側面下方にはイオン交換水が流入する流入管53が設けられており、同管の上方には流出管55が設けられている。各管はコック54、56で開閉可能である。イオン交換水は、流入管53からタンク51に入れられて、流出管55から排出される。
まず、ステンレス製の測定用タンク51(内寸335×535×178mm)を用意し、同タンクに23±3℃のイオン交換水を満たす。タンク51の側面下方にはイオン交換水が流入する流入管53が設けられており、同管の上方には流出管55が設けられている。各管はコック54、56で開閉可能である。イオン交換水は、流入管53からタンク51に入れられて、流出管55から排出される。
タンク51の底面には、下方に延びる流出管57(径;19.05mm)が設けられている。流出管57はコック58で開閉可能である。流出管57の出口に、サンプルSを、防水加工面を上側にして輪ゴム59で仮止めし、シーリングテープで完全に出口を覆うように巻き付けた後、不透水性のPP粘着テープで周囲を固定する。流出管57の出口と流出管55と間の高さ(水頭)Hは、270±9.5mmである。そして、この出口の下方に採取容器61を設置する。採取容器61は重量はかり(図示されず)(GF−3000、A&D社製)上に載置されている。
両コック54、56を開いてタンク51をオーバーフロー状態に維持し、流出管57のコック58を開いて採取容器61で採取された水の量(ミリリットル)を計測する。この際、単位時間あたりの透水量の安定した後(10秒間に連続して計測された透水量のバラツキが少なくとも3回以上5%内となった後)、1分間以上測定し、任意の1分間に計測された量を透水量(ミリリットル)とする。そして、1分間のサンプル1cm2当りの透水量を透水速度(ミリリットル/min/cm2)に換算する。イオン交換水の比重は1.000(g/cm3)とした。
次に、計測された透水度と、公知の通気度との関連を調べた。というのは、透水度の試験は手間がかかるので、もし通気度との相関があれば、通気度の試験で代用することができるからである。
通気度は、ガーレ式デンソメータ(RANGE;300ml、TIMER;s、t<1、測定部直径;30mm、株式会社東洋精機製作所製、JIS P8117準拠)を使用して計測した。測定された値(sec/300ml)を、通気速度(ミリリットル/min/cm2)に換算した。
通気度は、ガーレ式デンソメータ(RANGE;300ml、TIMER;s、t<1、測定部直径;30mm、株式会社東洋精機製作所製、JIS P8117準拠)を使用して計測した。測定された値(sec/300ml)を、通気速度(ミリリットル/min/cm2)に換算した。
上記の方法で作製した、異なる針穴密度の10個のサンプルについて、上記の方法で透水度を計測し、ガーレ式デンソメータを使用して通気度を計測した。
表1は、通気度と透水度の測定値及び同測定値から換算した通気速度と透水速度を示す。
図4は、透水速度と通気速度の関係を表すグラフである。縦軸は、本例で計測した透水度から換算した透水速度を示し、横軸は、ガーレ式デンソメータで計測した通気度から換算した通気速度を示す。
グラフに示すように、両速度が低い場合(通気速度400ml/min/cm2以下)
は値がばらついているが、速度が高くなると一次関数で近似される。したがって、透水速度と通気速度は相関があるといえる。このグラフより、本例の袋体材料においては、透水速度:通気速度≒1:13の関係が得られた。
透水速度の測定は上述のように手間がかかるため、サンプルの透水速度を容易に推定できる通気速度に置き換えて以降の実験を進める。なお、透水速度は、通気速度/13で求めることとする。
グラフに示すように、両速度が低い場合(通気速度400ml/min/cm2以下)
は値がばらついているが、速度が高くなると一次関数で近似される。したがって、透水速度と通気速度は相関があるといえる。このグラフより、本例の袋体材料においては、透水速度:通気速度≒1:13の関係が得られた。
透水速度の測定は上述のように手間がかかるため、サンプルの透水速度を容易に推定できる通気速度に置き換えて以降の実験を進める。なお、透水速度は、通気速度/13で求めることとする。
袋体の透水性と発熱温度との関係
上記の袋体を使用して発熱体を作製し、この発熱体の発熱温度と袋体の通気性の関係について調べた。
(1)使用した発熱剤
発熱剤は、生石灰粉末(田源石灰製)30gと、アルミニウム粉末(VA−150 山石金属製)20gの混合粉末を使用した。
粒度分布は、生石灰については、〜75μm;11.69%、75〜150μm;29.27%、+150μm;59.04%であり、アルミニウム粉末については、〜45μm;43.52%、45〜63μm;19.85%、63〜75μm;18.90%、+75μm;17.73%である。
生石灰の物性は、酸化カルシウム;93%以上(EDTA滴定法(NN指示薬)により測定)、二酸化炭素;2.0%以下(ストレライン法にて測定)、不純分;3.2%以下(過塩素酸法、EDTA滴定法、吸光光度法にて測定)である。なお、不純分とは、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウムの合計である。
上記の袋体を使用して発熱体を作製し、この発熱体の発熱温度と袋体の通気性の関係について調べた。
(1)使用した発熱剤
発熱剤は、生石灰粉末(田源石灰製)30gと、アルミニウム粉末(VA−150 山石金属製)20gの混合粉末を使用した。
粒度分布は、生石灰については、〜75μm;11.69%、75〜150μm;29.27%、+150μm;59.04%であり、アルミニウム粉末については、〜45μm;43.52%、45〜63μm;19.85%、63〜75μm;18.90%、+75μm;17.73%である。
生石灰の物性は、酸化カルシウム;93%以上(EDTA滴定法(NN指示薬)により測定)、二酸化炭素;2.0%以下(ストレライン法にて測定)、不純分;3.2%以下(過塩素酸法、EDTA滴定法、吸光光度法にて測定)である。なお、不純分とは、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウムの合計である。
(2)袋体サンプル
袋体のサンプルとしては、透水性を計測したサンプルと同じ不織布を使用して、針穴装置のローラをサンプルが通過する回数を変えて、以下の通気速度のサンプルを作製した。
サンプル1;170〜250(ミリリットル/min/cm2)、
サンプル2;250〜400(同上)、
サンプル3;400〜600(同上)、
サンプル4;600〜1300(同上)、
サンプル5;1300〜2000(同上)、
サンプル6;2000〜3600(同上)、
サンプル7;3600〜4000(同上)、
サンプル8;4000〜5000(同上)。
これらのサンプルで袋体(発熱体収容部;90mm×155mm)を作製し、発熱剤を封入した。
袋体のサンプルとしては、透水性を計測したサンプルと同じ不織布を使用して、針穴装置のローラをサンプルが通過する回数を変えて、以下の通気速度のサンプルを作製した。
サンプル1;170〜250(ミリリットル/min/cm2)、
サンプル2;250〜400(同上)、
サンプル3;400〜600(同上)、
サンプル4;600〜1300(同上)、
サンプル5;1300〜2000(同上)、
サンプル6;2000〜3600(同上)、
サンプル7;3600〜4000(同上)、
サンプル8;4000〜5000(同上)。
これらのサンプルで袋体(発熱体収容部;90mm×155mm)を作製し、発熱剤を封入した。
(3)発熱温度計測方法
図5は、温度計測方法を説明する図である。
排気口32を有する加熱袋31に、発熱体1、食品(レトルトご飯)F、水W130gを入れた。この例では、開口部が密閉可能に開閉される加熱袋31に、径が5mmの排気口32を2個設けた。温度が20℃に保たれた恒温室内において、加熱袋31を、断熱材71上に設置したステンレス容器73内に保持し、発熱開始から20分間、加熱袋31内の雰囲気温度(蒸気温度)T1、温水温度T2、環境温度T3を計測装置Dで計測した。
図5は、温度計測方法を説明する図である。
排気口32を有する加熱袋31に、発熱体1、食品(レトルトご飯)F、水W130gを入れた。この例では、開口部が密閉可能に開閉される加熱袋31に、径が5mmの排気口32を2個設けた。温度が20℃に保たれた恒温室内において、加熱袋31を、断熱材71上に設置したステンレス容器73内に保持し、発熱開始から20分間、加熱袋31内の雰囲気温度(蒸気温度)T1、温水温度T2、環境温度T3を計測装置Dで計測した。
図6は、各サンプルの温水温度と測定時間の関係を示すグラフである。
図7は、各サンプルの雰囲気温度と測定時間の関係を示すグラフである。
各図において、横軸は測定時間(分)を示し、縦軸は温水温度T2(図6)又は雰囲気温度T1(図7)を示す。
温水温度T2については、図6に示すように、通気速度の遅いサンプル1は、反応開始直後温度は急上昇するものの、すぐに低下し始め、20分後には40℃程度に低下する。通気速度の遅いサンプル2も、温度は50℃程度にまでしか上昇しない。一方、中程度の通気速度のサンプル3、4及び5では、反応開始直後に温度が上昇し、5分後には70℃以上に達し、同温度が20分後まで維持される。さらに通気速度の速いサンプル6、7及び8では、反応開始後に温度が90℃以上に上昇し、5分後から10分間は90℃を維持し、20分後も80℃以上を維持する。
図7は、各サンプルの雰囲気温度と測定時間の関係を示すグラフである。
各図において、横軸は測定時間(分)を示し、縦軸は温水温度T2(図6)又は雰囲気温度T1(図7)を示す。
温水温度T2については、図6に示すように、通気速度の遅いサンプル1は、反応開始直後温度は急上昇するものの、すぐに低下し始め、20分後には40℃程度に低下する。通気速度の遅いサンプル2も、温度は50℃程度にまでしか上昇しない。一方、中程度の通気速度のサンプル3、4及び5では、反応開始直後に温度が上昇し、5分後には70℃以上に達し、同温度が20分後まで維持される。さらに通気速度の速いサンプル6、7及び8では、反応開始後に温度が90℃以上に上昇し、5分後から10分間は90℃を維持し、20分後も80℃以上を維持する。
蒸気温度(雰囲気温度)T1については、図7に示すように、通気速度の遅いサンプル1、2、3及び4では、50℃以上には上昇しない。しかし、通気速度の速いサンプル5、6、7及び8では、反応開始2分後には温度が70℃以上に急上昇し、約10分間70℃以上を維持する。
そこで、上述の食品加熱装置として以下の温度条件を満足するかどうかについて検討した。
ア)温水温度80℃以上を13分間以上継続すること、
イ)蒸気温度70℃以上を10分間以上継続すること、
ウ)反応開始後2分以内に蒸気温度が70℃以上に立ち上がること。
ア)温水温度80℃以上を13分間以上継続すること、
イ)蒸気温度70℃以上を10分間以上継続すること、
ウ)反応開始後2分以内に蒸気温度が70℃以上に立ち上がること。
表2は、各サンプルの温度条件を判定した表である。
通気速度が1300以下のサンプル1、2、3及び4は、各条件を満足せず、ご飯も温まっていない。一方、通気速度が1300〜5000のサンプル5、6、7及び8は、各条件を満足し、ご飯も温まっている。ただし、通気速度が4000以上のサンプル8では、袋体の針穴から発熱剤粉末が漏れ出してしまう。これは、通気速度が速いサンプルは、針穴が重なって、針孔の径が大きくなっている部分が存在するためと思われる。
以上の結果から、以下のことが分かる。
(1)袋体の通気速度により発熱温度をコントロールできる。
(2)食品(レトルトご飯)を加熱するために適する袋体の通気速度は1300〜4000ミリリットル/min/cm2(透水速度は約100〜310ミリリットル/min/cm2)である。
なお、通気速度が600〜1300ミリリットル/min/cm2(透水速度は約46〜100ミリリットル/min/cm2)のサンプル4も、ア)水温が80℃以上を13分以上維持しているので、加熱される物品が水に浸されるくらい小さいものであれば十分に加熱することができる。このため、物品の加熱に適した袋体の透水速度は、45〜310ミリリットル/min/cm2といえる。
(1)袋体の通気速度により発熱温度をコントロールできる。
(2)食品(レトルトご飯)を加熱するために適する袋体の通気速度は1300〜4000ミリリットル/min/cm2(透水速度は約100〜310ミリリットル/min/cm2)である。
なお、通気速度が600〜1300ミリリットル/min/cm2(透水速度は約46〜100ミリリットル/min/cm2)のサンプル4も、ア)水温が80℃以上を13分以上維持しているので、加熱される物品が水に浸されるくらい小さいものであれば十分に加熱することができる。このため、物品の加熱に適した袋体の透水速度は、45〜310ミリリットル/min/cm2といえる。
次に、発熱剤の生石灰粉末とアルミニウム粉末からなる発熱剤の重量が発熱温度に与える影響について説明する。
発熱剤重量及び重量比と発熱温度
(1)発熱剤
上記の物性を有するアルミニウム粉末と生石灰粉末を用いて以下の4つの発熱剤サンプルを作製した。
サンプル1;アルミニウム粉末:生石灰粉末=50:50、全重量10g、
サンプル2;アルミニウム粉末:生石灰粉末=50:50、全重量5g、
サンプル3;アルミニウム粉末:生石灰粉末=50:50、全重量3g、
サンプル4;アルミニウム粉末:生石灰粉末=10:90、全重量20g。
発熱剤重量及び重量比と発熱温度
(1)発熱剤
上記の物性を有するアルミニウム粉末と生石灰粉末を用いて以下の4つの発熱剤サンプルを作製した。
サンプル1;アルミニウム粉末:生石灰粉末=50:50、全重量10g、
サンプル2;アルミニウム粉末:生石灰粉末=50:50、全重量5g、
サンプル3;アルミニウム粉末:生石灰粉末=50:50、全重量3g、
サンプル4;アルミニウム粉末:生石灰粉末=10:90、全重量20g。
(2)発熱温度計測方法
図9は、温度計測方法を説明する図である。
内面に防水加工を施した紙製の加熱箱41の蓋42の内側に使い捨ての紙おしぼりTを取り付けた。同箱41内に、上記4つの発熱剤サンプルを用いて作製した発熱体1を入れ、水Wを入れた後、蓋42を閉じた。水Wの重量は、発熱剤の重量の2.6倍とする。そして、発熱開始から3分間、紙おしぼりTの温度T1、温水温度T2、環境温度T3を計測装置Dで計測した。なお、発熱反応で発生した水蒸気や水素は、加熱箱41の本体と蓋との間のスキマから逃げる。
図9は、温度計測方法を説明する図である。
内面に防水加工を施した紙製の加熱箱41の蓋42の内側に使い捨ての紙おしぼりTを取り付けた。同箱41内に、上記4つの発熱剤サンプルを用いて作製した発熱体1を入れ、水Wを入れた後、蓋42を閉じた。水Wの重量は、発熱剤の重量の2.6倍とする。そして、発熱開始から3分間、紙おしぼりTの温度T1、温水温度T2、環境温度T3を計測装置Dで計測した。なお、発熱反応で発生した水蒸気や水素は、加熱箱41の本体と蓋との間のスキマから逃げる。
この結果が、物品加熱装置として以下の温度条件を満足するかどうかについて検討した。
ア)おしぼり温度(T1)が3分以内に約50℃に立ち上がること。
ア)おしぼり温度(T1)が3分以内に約50℃に立ち上がること。
表3は、各サンプルの温度条件を判定した表である。
上記いずれの発熱剤サンプルを用いた発熱体も、上記の条件を満足した。ただし、サンプル1(重量比=50:50、全重量10g)が最も良好な温度立ち上がりを示した。
以上の結果から、被加熱物体が小さい場合は、アルミニウム粉末と生石灰粉末の重量比が10:90(サンプル4)でも使用できる。また、重量比が50:50のものでも、少ない重量(3g、サンプル3)で使用可能となるため、価格の高いアルミニウム粉末の量を減らすことができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る発熱体の構造を説明する図であり、図1(A)は平面図、図1(B)は断面図である。
この発熱体1は、袋体10と、同袋体10に封入された発熱剤20とを備える。
この発熱体1は、袋体10と、同袋体10に封入された発熱剤20とを備える。
袋体10は、コットン不織布11(CO40s/PP40、ユニチカ社製)で、内側の面には防水層13(PP)が設けられている。袋体10には、全面にほぼ一様な密度で針孔15が開けられている。針穴15の径は、0.2〜0.4mmである。上記に説明した測定方法(図3参照)で測定した、袋体10の透水速度は100ミリリットル/min/cm2である。なお、この値は、ガーレ式デンソメータで計測した通気速度から換算できる。袋体10の寸法は、90mm×155mmである。
発熱剤20は、30gの生石灰粉末(田源石灰製)と20gのアルミニウム粉末(VA−150 山石金属製)を混合した混合粉末である。この発熱剤20を袋体10に収容し、発熱体1を製造した。
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る物品加熱装置を示す図である。この例は、レトルトご飯を加熱する装置を示す。
物品加熱装置30は、排気口32を有する加熱袋(容器)31と、図1に示す発熱体1と、反応用の水Wとを備える。この例では、径が5mmの円形の排気口32を2個設けた。排気口32としては、径が3〜7mmの孔を2〜4個設けることができる。なお、容器によっては、径が10〜15mmの孔を1〜2個、あるいは、径が1〜2mmの孔を8〜10個設けてもよい。また、排気口の形状は、円形でなくても水蒸気や水素を逃がすことのできるものであれば可能である。
なお、発熱体1は空気中の水分との反応を防ぐため、保管時には気密性の外袋に入れられている。
物品加熱装置30は、排気口32を有する加熱袋(容器)31と、図1に示す発熱体1と、反応用の水Wとを備える。この例では、径が5mmの円形の排気口32を2個設けた。排気口32としては、径が3〜7mmの孔を2〜4個設けることができる。なお、容器によっては、径が10〜15mmの孔を1〜2個、あるいは、径が1〜2mmの孔を8〜10個設けてもよい。また、排気口の形状は、円形でなくても水蒸気や水素を逃がすことのできるものであれば可能である。
なお、発熱体1は空気中の水分との反応を防ぐため、保管時には気密性の外袋に入れられている。
外袋から取り出した発熱体1と、レトルトご飯Fを密閉容器31に入れ、130gの水Wを加えて同容器31を密封した。発熱体1は発熱反応を起こし、同容器31に入れたレトルトご飯Fが加熱された。発熱反応により発生した蒸気やガスは、加熱袋31の排気口32から排出された。その結果、15分後にはご飯は十分に加熱され、発熱剤1の漏れも起こらなかった。
また、袋体用の非撥水性の不織布としては、上記の素材の他に、ソフロンEMR−50(国光製紙社製)などを使用できる。同不織布の物性は、目付(秤量)(g/m2);5
0.0±5.0、厚さ(μm);0.40±0.10(μm)、縦引張強度(N/25mm);41.00±10.00、横引張強度(N/25mm);9.50±3.00、縦引張伸度(%);27以下、横引張伸度(%);120以下、縦5%モジュラス(N/25mm);17.00±7.00、横50%モジュラス (N/25mm);3.10±1.00、である。同不織布はスパンレース法で作製されている。
0.0±5.0、厚さ(μm);0.40±0.10(μm)、縦引張強度(N/25mm);41.00±10.00、横引張強度(N/25mm);9.50±3.00、縦引張伸度(%);27以下、横引張伸度(%);120以下、縦5%モジュラス(N/25mm);17.00±7.00、横50%モジュラス (N/25mm);3.10±1.00、である。同不織布はスパンレース法で作製されている。
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る物品加熱装置を説明する図であり、図8(A)は加熱装置全体の斜視図、図8(B)は正面断面図である。この例は、使い捨ての紙おしぼりを加熱する装置を示す。
物品加熱装置40は、加熱箱(容器)41と、発熱体1と、反応用の水Wとを備える。なお、発熱体1は、空気中の水分との反応を防ぐため、保管時には気密性の外袋に入れられている。
物品加熱装置40は、加熱箱(容器)41と、発熱体1と、反応用の水Wとを備える。なお、発熱体1は、空気中の水分との反応を防ぐため、保管時には気密性の外袋に入れられている。
発熱体1は、実施例1と同様の袋体と、同袋体に封入された発熱剤とからなる。袋体は、実施例1と同様の材質のコットン不織布で作製される。この例では、袋体の寸法は、50mm×110mmである。
発熱剤は、5gの生石灰粉末(田源石灰製)と5gのアルミニウム粉末(VA−150
山石金属製)を混合した混合粉末(合計10g)である。
山石金属製)を混合した混合粉末(合計10g)である。
加熱箱41は、内面に防水加工が施された紙製で、上面が開口している。この上面は、蓋42で開閉される。蓋42の内側には、使い捨ての紙おしぼりTが取り外し可能に取り付けられている。
外袋から取り出した発熱体1を加熱箱41に入れ、26gの水Wを加えて加熱箱の蓋42を閉じた。発熱体1は発熱反応を起こし、蓋42の内面に取り付けられた紙おしぼりTが加熱された。なお、発熱反応により発生した水蒸気やガスは、加熱箱41と蓋42のスキマから排出される。その結果、3分後には紙おしぼりは十分に加熱された。
なお、発熱剤のアルミニウム粉末と生石灰粉末の重量比は混合粉末の重量、物性は、上記の値に限定されない。
1 発熱体 10 袋体
11 不織布 13 防水層
15 針孔 20 発熱剤
30 物品加熱装置 31 加熱袋
32 排気口
40 物品加熱装置 41 加熱箱
42 蓋
11 不織布 13 防水層
15 針孔 20 発熱剤
30 物品加熱装置 31 加熱袋
32 排気口
40 物品加熱装置 41 加熱箱
42 蓋
Claims (3)
- 袋体と、該袋体に封入されたアルミニウム粉末及び生石灰粉末を含む発熱剤とからなる発熱体であって、
前記袋体が、不織布に防水層を付けたベース布に多数の針穴を開けた包材からなり、
該包材の透水速度が、水頭27cmの場合に1cm2当り45〜310ミリリットル/分であることを特徴とする発熱体。 - 請求項1記載の発熱体と、
排気口を有する容器と、
反応用の水と、
を具備し、前記容器に、加熱される物品とともに前記発熱体を入れ、前記反応用の水を加え、前記発熱体から発生した熱で物品を加熱することを特徴とする物品加熱装置。 - 前記容器の上部の蓋の内側に前記物品をセットし、前記反応用の水が蒸発した蒸気で該物品を加熱することを特徴とする請求項2記載の物品加熱装置。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111004 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120214 |