JPH04331281A

JPH04331281A - 容器発熱体

Info

Publication number: JPH04331281A
Application number: JP3025760A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Ido; 戸秀和井; Yuji Horii; 堀　　井　　雄　　二
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 1992-11-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は容器発熱体に関するもの
であり、さらに詳しくは、電気或いはガス等の加熱源の
ないところにおいても、容器に充填されている液体また
は固体を簡単に加熱することができる、例えば、酒類、
コーヒー等の罐入り飲料、弁当等を加熱することができ
る容器発熱体に関するものである。

【０００２】

【従来技術】容器に充填されている内容物を加熱するた
めに、酸化カルシウム粉末の水和反応を利用することが
一般的に行われており、このことを利用した罐入りの酒
類または弁当等が市販されている。

【０００３】これは、ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２
　　　　△Ｈ＝−６５．２ｋＪ／ｍｏｌ・・・（１）に
より表される反応により発生する熱を利用したものであ
る。この場合、△Ｈは、反応物および生成物の２５℃の
温度における標準生成エンタルピーから計算された反応
熱であり、−は、発熱反応であることを示している。

【０００４】例えば、酸化カルシウム粉末を容器に充填
しておき、これと接するように略反応当量の水をプラス
チック容器に封入しておいて、使用時にはこの水が封入
されているプラスチック容器を開封して、水を酸化カル
シウム粉末と接触させることにより水和反応が起こり、
そのため同一罐内の別の場所に配置されている容器に充
填されている液体或いは固体が加熱されることになる。

【０００５】しかし、酸化カルシウム粉末の水和反応を
利用する方法は、原料が比較的に入手し易く、安価であ
り、発火の恐れがなく、ガス発生がないため容器内圧力
が大きく高くなることが少なく、さらに、原料、生成物
共に有毒或いは危険ではないという有利な点が多いが、
上記反応式（１）により生成する熱量が少ないので、多
量の原料を充填する必要があり、例えば、罐入り酒類の
場合、発熱部の容積が酒の実質容積以上にもなり、容器
自体が大型化し、罐製造、加工、流通コストが高くなる
以外に、携帯するのに不便であるという欠点が残る。

【０００６】また、上記反応式（１）は、比較的穏やか
な反応であって、安全性は高いものではあるが、反応開
始後に内容物の温度が最高に高くなるまでに５〜６分程
度も要するのが普通であり、さらに、早い反応により高
温になることが望まれている。

【０００７】また、フェロシリコンが金属酸化物に還元
する際の発熱を利用する発熱部と金属アルミニウム等の
酸化熱を利用する着火部と摩擦熱或いは発火石の火花で
発火させる発火部からなる発熱体が提案されている（特
開平０１−２８８２１８号公報）。

【０００８】このフェロシリコンを利用する方法におい
ては、高温が得られるので容器内の内容物を沸騰させる
場合には有利ではあるが、原料が高価であり、さらに、
発火等の危険が考えられ、一般的ではなく、広く普及さ
れるまでには至っていないのが現状である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来技術の容器発熱体の種々の問題点に鑑み、本発明
者が鋭意研究を行い、検討を重ねた結果、安全性が高く
、比較的にコンパクトであり、確実に短時間で発熱が起
こり、さらに、発熱のための取り扱いが簡単である低コ
ストの容器発熱体を開発したのである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る容器発熱体
は、酸化カルシウム粉末および液状燐酸がそれぞれ別個
に収容され、かつ、近接して配置され、使用時に酸化カ
ルシウム粉末と液状燐酸を接触させて発熱させることを
特徴とする容器発熱体であり、また、酸化カルシウム粉
末および固体状燐酸の混合物と水がそれぞれ別個に収容
され、かつ、近接して配置され、使用時に酸化カルシウ
ム粉末および固体状燐酸の混合物に水を接触させること
を特徴とする容器発熱体であり、さらに、酸化カルシウ
ム粉末、固体状燐酸および水がそれぞれ別個に収容され
、使用時に水と固体状燐酸と最初に接触させ、次いで、
溶融した燐酸と酸化カルシウムが自発的に接触すること
を特徴とする容器発熱体である。そして、酸化カルシウ
ムおよび固体状燐酸の何れか一方、または、双方に吸湿
剤が添加されている容器発熱体であり、かつ、吸湿剤が
ゼオライト、活性アルミナ、または、シリカゲルである
容器発熱体である。

【００１１】本発明に係る容器発熱体について、以下詳
細に説明する。即ち、本発明に係る容器発熱体において
、使用可能な多数の反応系について、検討を繰り返し行
ったところ、酸化カルシウム粉末と燐酸との中和反応熱
を利用することにより、安全性が高く、短時間加熱が行
うことができ、取り扱い簡単であるという課題を解決し
たのである。

【００１２】従って、同一の発熱量を得るために必要な
容積を、従来の酸化カルシウム粉末と水との水和反応利
用の場合に比較して、１／２以下にできることを知見し
た。この場合、燐酸を液状、例えば、通常使用されてい
る、８５ｗｔ％燐酸溶液として充填しておいて、使用す
る際に酸化カルシウム粉末と接触させるか、或いは、粉
末状の燐酸を使用して使用時に水を添加して反応を開始
させてもよく、さらに、吸湿剤を添加しておくことによ
り、保存時の酸化カルシウム粉末の吸湿により、徐々に
酸化カルシウム粉末の水和反応が進行して、使用時の発
熱量が低下することを抑制し、また、燐酸の潮解とそれ
による酸化カルシウム粉末との反応を防止し、さらに、
反応時に水蒸気が発生した場合には吸湿剤に吸着させる
ことにより、容器内の圧力の増加、容器外への漏洩を防
止すると共に、吸着熱を発生させて熱効率を高くするこ
とが可能となる。この吸湿剤には吸湿能力および取り扱
い性の面から、ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル
等が挙げられる。

【００１３】本発明に係る容器発熱体おいて使用する燐
酸は、オルト燐酸（Ｈ３ＰＯ４）、メタ燐酸（ＨＰＯ３
）、および、その他の種々の縮合燐酸が挙げられる。こ
の燐酸は液状または固体状で容易に入手できることから
好ましいものである。また、このカルシウム塩には無水
素塩の他に一或いは二水素塩があり、さらに、これらの
塩には無水塩および含水塩がある。

【００１４】また、酸化カルシウム粉末とオルト燐酸と
の反応は、これらの比率、水の影響および温度等の反応
条件によって異なるものであり、以下説明する各反応が
生じるものと考えられる（水は液体として計算した。）
。　　３ＣａＯ＋２Ｈ３ＰＯ４＋（Ｈ２Ｏ）→Ｃａ３（Ｐ
Ｏ４）２＋３Ｈ２Ｏ＋（Ｈ２Ｏ）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　△Ｈ＝−１７
０．７ｋＪ／ｍｏｌ・・・（２）　　ＣａＯ＋２Ｈ３Ｐ
Ｏ４＋（Ｈ２Ｏ）→Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２＋Ｈ２Ｏ＋（
Ｈ２Ｏ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　△Ｈ＝−１９７．４ｋＪ／ｍｏｌ・・
・（３）　　ＣａＯ＋２Ｈ３ＰＯ４＋（Ｈ２Ｏ）→Ｃａ
（Ｈ２ＰＯ４）・Ｈ２Ｏ＋（Ｈ２Ｏ）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　△Ｈ＝−
２１６．６ｋＪ／ｍｏｌ・・・（４）　　ＣａＯ＋Ｈ３
ＰＯ４＋（Ｈ２Ｏ）→ＣａＨＰＯ４＋Ｈ２Ｏ＋（Ｈ２Ｏ
）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　△Ｈ＝−１８６．１ｋＪ／ｍｏｌ・・・（５
）　　ＣａＯ＋Ｈ３ＰＯ４＋（Ｈ２Ｏ）→ＣａＨＰＯ４
・Ｈ２Ｏ＋（Ｈ２Ｏ）　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　△Ｈ＝−２０３．７ｋＪ
／ｍｏｌ・・・（６）　　ＨＰＯ３＋Ｈ２Ｏ→Ｈ３ＰＯ
４　　　△Ｈ＝−４４．７ｋＪ／ｍｏｌ・・・・（７）

【００１５】この反応式のように、オルト燐酸を反応物
質として使用すると、各反応の何れが生じても、反応熱
は上記に説明した水和反応（１）の約３倍（酸化カルシ
ウム単位重量当たり）となって、少量でも高い発熱量が
得られるのである。なお、（Ｈ２Ｏ）は燐酸が乾燥固体
状の場合には、酸化カルシウム粉末と混合しても直ちに
反応しないので、反応開始剤として添加するのが好まし
い少量の水を示している。しかし、液状燐酸を使用する
場合には必要はない。また、上記（６）の反応が生じる
場合以外では、水が反応により新たに生じるので、反応
が開始されると連続的に反応は進行する。そして、８５
％オルト燐酸はＨ３ＰＯ４とＨ２Ｏの略等モル比の混合
物であるから、たとえ、反応（６）が生じる場合でも水
を添加する必要はない。

【００１６】次に、メタ燐酸を使用すると、（７）の反
応が生じてオルト燐酸が生成して、次いで、上記の反応
が起こるので、（７）の反応熱をさらに利用することが
できる。また、オルト燐酸の融点は４２℃であるが、メ
タ燐酸はこの程度の温度では融解しないので、夏季等に
おいて容器が高温にさらされる場合であっても、燐酸の
融解が防止されるので、燐酸を固体状で使用する場合に
は非常に好都合である。

【００１７】

【実　　施　　例】本発明に係る容器発熱体について、
実施例を比較例と共に説明する。

【００１８】

【実　施　例　１】図１に示すアルミニウム製二重缶２
の上部に水４を１８０ｍｌ充填し、下部に酸化カルシウ
ム粉末５を充填し、シリコン栓１ｂにより閉鎖されてい
る容器２′が配置されており、この容器２′に８５％オ
ルト燐酸６を管６′より注入して混合する。この二重缶
２の上端部はシリコン栓１ａにより閉鎖されている。こ
の時の二重缶２上部の水４中央部の温度変化を熱電対３
により測定した。

【００１９】

【実　施　例　２】図１において、容器２′に酸化カル
シウム粉末およびメタ燐酸粉末にゼオライト（ユニオン
昭和社製ＭＳ５Ａ粉末）の混合物５を充填し、全体を乾
燥状態に保持した後、管６′から水を注入した。この時
の二重缶２の上部の水４中央部の温度変化を測定した。

【００２０】

【実　施　例　３】図１において、容器２′に酸化カル
シウム粉末層の上にメタ燐酸粉末とＭＳ５Ａ粉末の混合
層を設け、このメタ燐酸とＭＳ５Ａ粉末混合層に管６′
から水を注入した。この時の二重缶２の上部の水４中央
部の温度変化を測定した。

【００２１】

【比　較　例】図１において、従来の容器２′に酸化カ
ルシウム粉末層を充填しておいて、次いで、水を注入す
ることによる二重缶２の上部の水４中央部の温度変化を
測定した。

【００２２】

【表１】

【００２３】図２に温度変化の測定結果を示す。到達温
度は略同程度（５℃程度の差）であった。各実施例およ
び比較例共に、反応終了時には反応前より容積が増加し
たが、実施例１、実施例２および実施例３は略同程度で
あり、何れも比較例の４０〜４５％であった。従って、
各実施例ともに比較例に比較して小さい容積で同じよう
な加熱効果のあることがわかった。

【００２４】図２において、実施例１は他の実施例およ
び比較例より加熱速度が大きいことがわかる。そして、
実施例１の反応生成物は粉末Ｘ線回析法により分析する
と、ＣａＨＰＯ４およびＣａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ
が主な生成物であった。さらに、Ｃａ（ＯＨ）２も認め
られた。これは燐酸に含まれている水、或いは、上記反
応式（２）で生じた水とＣａＯが水和反応を起こしたた
めであるが、反応量は僅かであるので、発生熱量には殆
ど影響はないものである。

【００２５】なお、酸化カルシウム粉末とメタ燐酸粉末
を、吸湿剤を使用することなく混合すると、メタ燐酸が
次第に吸湿（潮解）してしまい、自然に反応を起こして
しまった。しかし、乾燥空気中で混合すると１ケ月でも
安定であった。当然、メタ燐酸単独、或いは、固体状オ
ルト燐酸単独でも空気中に放置しておくと潮解する。

【００２６】従って、固体状燐酸、或いは、これと酸化
カルシウム粉末との混合物は、乾燥状態、即ち、吸湿剤
（ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル等）を混合す
るか、または、乾燥ガス中において保管する必要がある
。しかしながら、固体状オルト燐酸は極めて潮解性が高
く、乾燥状態において酸化カルシウム粉末と混合しても
反応を起こすことから、固体状オルト燐酸を酸化カルシ
ウム粉末と混合することは避けなければならない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る容器
発熱体は上記の構成を有しているから、液状或いは固体
状燐酸と酸化カルシウム粉末との中和反応を利用するこ
とにより、従来よりも小さい容積で、かつ、従来と同等
かまたはそれ以上の加熱効果を有するという優れたもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る容器発熱体の１例を示す概略断面
図である。

【図２】温度変化の測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ・・・シリコン栓２・・・アルミニウム二重缶３・・・熱電対４・・・水５・・・酸化カルシウム、酸化カルシウムと固体状燐酸
等の混合物６・・・液状燐酸、水注入管

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】　　酸化カルシウム粉末および液状燐酸が
それぞれ別個に収容され、かつ、近接して配置され、使
用時に酸化カルシウム粉末と液状燐酸を接触させて発熱
させることを特徴とする容器発熱体。【請求項２】　　酸化カルシウム粉末および固体状燐酸
の混合物と水がそれぞれ別個に収容され、、かつ、近接
して配置され、使用時に酸化カルシウム粉末および固体
状燐酸の混合物に水を接触させることを特徴とする容器
発熱体。【請求項３】　　酸化カルシウム粉末、固体状燐酸およ
び水がそれぞれ別個に収容され、使用時に水と固体状燐
酸と最初に接触させ、次いで、溶融した燐酸と酸化カル
シウム粉末を動的に接触させることを特徴とする容器発
熱体。【請求項４】　　酸化カルシウム粉末および固体状燐酸
の何れか一方、または、双方に吸湿剤が添加されている
ことを特徴とする【請求項１】、【請求項２】および【請求項３】記載の容器発熱体。【請求項５】　　吸湿剤がゼオライト、活性アルミナ、
または、シリカゲルである【請求項４】記載の容器発熱体。