JPH0646958A - 温度制御された発熱機能付食品容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 自己燃焼型発熱剤を用いた発熱機能付食品容
器において、該自己燃焼型発熱剤の周囲に伝熱制御成形
体が配置され、該伝熱制御体の成形体密度が該成形体材
料の真密度の６０〜８５％であることを特徴とする発熱
機能付食品容器。 【効果】 本発明は、発熱剤の周囲に制御された成形体
密度を有する伝熱制御剤を配置することにより、飲食品
内容物が存在しない状態で発熱させたときも最高表面温
度が３００℃を超えない発熱機能付食品容器に関する物
であり、従来の発熱機能付食品容器が有する取扱い時の
安全性、防火性そしてコンパクト性に関する問題点が克
服され、更に、従来よりも低い温度で内部の飲食物を加
熱することにより、対流性の悪い高粘度飲食品でも焦げ
めを生じることなく加熱することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自己燃焼型発熱剤を飲
食品の加熱用途に応用した容器の表面最高温度が３００
℃を超えない発熱機能付食品容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自己燃焼型発熱剤を飲食品の加熱用途に
応用することは従来より良く知られており、例えば特開
昭６３−１５２５７２号公報等に数多くの技術が開示さ
れている。しかしながら本発明のように、飲食品内容物
が存在しない状態で発熱させたときにおいても発熱機能
付食品容器の表面温度を低温に制御した技術開示は少な
く、僅か実開平２−８２２３４号公報或は特開平３−１
４０１１６号公報において認められるだけである。実開
平２−８２２３４号公報には、自己燃焼型発熱剤の点火
機構を設けた底面を除く側面、上面と発熱剤収納容器と
の間に吸熱材を設け、底面には断熱剤を設ける技術が開
示されている。その吸熱材としては発熱剤が発生する熱
によりガス、煙等を発生せず、熱を吸収して被加熱物に
接する発熱剤収納容器の到達温度を下げるために熱容量
が大きくなければならず、また発熱剤から発生する熱を
被加熱物に伝えるための伝熱性が必要であると記載され
ている。これらを満足する物としてアルミニウム、銅、
鉄等の金属あるいは酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化鉄など金属酸化
物の単体あるいはこれらの１種類以上を含む化合物、混
合物等が記載され、更にこれらの金属あるいは金属酸化
物、同混合物は単独で、また必要に応じて混合して用い
られ、その形状は粉、粒状あるいは成形体（固体からの
機械加工品を含む）である。その結果、発熱剤収納容器
外壁の温度は４００℃以下に保たれ、紙を密着させても
発火することが無いと記載されている。

【０００３】一方、特開平３−１４０１１６号公報に
は、自己燃焼反応性発熱体の着火剤露出部分以外の一部
あるいは全面を、自己燃焼反応発熱体の燃焼温度におい
ても発熱反応や化学反応しない非反応原料である鉄、酸
化鉄、セラミック原料等、１種類以上の粉体成形あるい
は固体加工品で被覆する技術が開示されている。発熱体
の表面温度の抑制は、ただ単に非反応原料の比熱、熱伝
導度を適宜選択する事とその重量と厚さで可能であると
記載されており、本質的には実開平２−８２２３４号公
報と同様の技術思想と考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、この種の発熱機
能付食品容器は、必ずしも生産者にとって全てを満足し
た物では無かった。消費者の使用を考慮した場合、発熱
機能付食品容器に求められる性能は多種多様に及ぶ。中
でも特に重要なのは内容物の昇温特性、消費者の使用時
に於ける火傷防止或は容器の破損防止等の安全性、そし
て取扱性としてのコンパクト性、更には前記実開平２−
８２２３４号公報に開示されたような火災防止を目的と
した容器表面温度の抑制等である。

【０００５】しかしながら、実開平２−８２２３４号公
報及び特開平３−１４０１１６号公報に開示された技術
では次のような問題点がある。それは消費者の安全性及
び取扱性を考慮した上での表面温度抑制技術だけでは解
決されないことである。発熱剤の周囲を覆う材料の比
熱、熱伝導度等を選択し、その量及び厚さを定めれば熱
力学的に可能であることは周知の技術であり、当該技術
分野の人間に限らず、初等の知識さえあれば誰でも思い
つく程度に容易なことである。当該技術者にとって最も
困難な事は、発熱機能付食品容器全体において発熱機能
部の占める容積を如何に小さくしてコンパクト性を向上
させ、且つ発熱機能内部の化学変化に伴う圧力上昇によ
る容器破損を如何に防止するかであり、それらの問題点
を克服した上での表面温度抑制技術でなければならな
い。

【０００６】加えて本願発明者は、食品内容物が存在し
ない状態での表面温度と火災の関係について種々検討を
重ねた結果、４００℃以下の温度範囲であっても被接触
物としての紙の状態や周囲環境の条件（湿度、風速等）
により有炎燃焼に至ることが確認された（図２参照）。
本願発明者は鋭意検討を重ねた結果、前記の問題を解決
し、遂にコンパクトで容器の破壊がなく安全性が高く、
且つ容器の表面温度が抑制された防火性を備えた発熱機
能付食品容器に関する本発明をなすに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本願発明は、自
己燃焼型発熱剤を用いた発熱機能付食品容器において、
該自己燃焼型発熱剤の周囲に伝熱制御成形体が配置さ
れ、該伝熱制御成形体の成形体密度が該成形体材料の真
密度の６０から８５％であることを特徴とする発熱機能
付食品容器である。

【０００８】以下、本発明を説明する。本願発明におけ
る自己燃焼型発熱剤とは、酸素供給剤と可燃剤からなる
混合物であり、理論的には空気中の酸素を必要としない
燃焼反応組成物である。例えば、酸化鉄、酸化銅等の金
属酸化物粉末と鉄、珪素鉄等の金属あるいは半金属粉末
との混合物が成形した状態で用いられる。それらの組成
物は、グラム当たりの発生熱量が高いため少量で必要な
総熱量が得られるが、単純にそのまま使用した場合は燃
焼温度が１０００℃以上と高いため、吸着水分が存在す
ると水蒸気もしくは水素等のガスが発生し、或は発熱剤
自体及び周囲の空気等の熱膨張現象が生ずる。その結
果、内部圧力の上昇を伴い、加熱機能付食品容器の破損
や水素ガスへの引火爆発も懸念される。これらの課題を
解決するためには、発熱剤を乾燥状態にして真空封入す
る技術等も考えられるが、実用的ではない。

【０００９】本願発明者らは、発熱剤の周囲に真密度の
６０から８５％成形体密度の伝熱制御成形体を配置する
ことより、これらの課題を解決した。即ち、この範囲の
成形体密度を有する伝熱制御成形体は、容器の表面最高
温度を３００℃以下に押さえると共に前述したように発
生するガスや膨張した空気を成形体内に存在する空隙を
通じて外部に逃がす事により内部圧力の上昇を抑制し、
しかも発熱剤の熱膨張現象を吸収緩和することができる
ことを見い出した。

【００１０】６０％以下の成形体密度では、空隙が多す
ぎるため加熱された空気等の対流が主体となった熱伝導
形態となり、発熱機能付食品容器の表面最高温度を３０
０℃以下の低温に抑制することが困難である。更に好ま
しいのは７０％以上が好適である。また、９０％以上の
成形体密度では連続空隙を存在させることが困難となり
ガスの流通が阻害され、且つ発熱剤の熱膨張現象を吸収
緩和する能力が低下する。尚、この伝熱制御成形体は実
質的に発熱剤の全周囲にわたって配置される。これはあ
らゆる方向に、発生したガスを逃がすためと発熱剤の熱
膨張を均等に吸収緩和することで、ある一方向だけの圧
力の異常上昇を防ぐためである。このように調整された
成形体密度を有する伝熱制御成形体を用いて、初めて安
全で且つ表面温度が３００℃以下に抑制され、コンパク
トな発熱機能付食品容器が得られる。

【００１１】伝熱制御成形体の材料は熱に対して安定
で、且つ工業的に安価で蓄熱性及び伝熱性の優れた材料
が、表面温度を抑制するために必要な量用いられる。こ
れらの選択された材料によって発熱機能付食品容器のコ
ンパクト性（発熱体収納部の大きさ）或は内容物の昇温
特性が決定される。本願発明者らは、伝熱制御体の成形
体密度が成形体材料の真密度の６０〜８５％を確実に実
現するためには伝熱制御成形体の材料として、粒子径が
異なるかまたは形状の異なった材料を用いれば、発熱剤
の熱膨張を均等に吸収緩和することを見いだした。通
常、伝熱制御成形体の容積を小さくするのは、その成形
圧力を高くする事により達成できる。しかしながら、成
形圧力を高くする事は、内部の発熱剤にも必要以上の圧
力が負荷されるために好ましくなく、また発熱剤と伝熱
制御成形体を装填する容器の破損、変形につながる。そ
こで本願発明者は、粒子径の異なった同種の粉末または
異種の粉末を混合した材料を用いるか、または繊維状の
材料と上記粉末を組み合わせた材料を用いるか、更には
径の異なった繊維状の材料同士を組み合わせることによ
り、発熱剤の熱膨張を均等に吸収緩和するのに適した充
填状態の伝熱制御成形体を見い出した。この結果、同種
の単一サイズの粒子径を有する材料に比較して、低い成
形圧力で且つ容積の小さい伝熱制御成形体が得られる事
を見い出した。具体的に粉末材料と粉末材料とを組み合
わせて用いる場合には、大きい粒子径の粉末によって生
じる粒子間空隙に、浸入配列可能な粒子径を有する小さ
な粉末が組み合わされる。尚この場合、小さい粒子径の
粉末によって生じた二次間隙に更に小さな粒子径の粉末
を配置しても良い。しかし、用いられる粉末の粒子径比
があまり大きすぎると分離し易く、また取扱性が悪くな
り、また伝熱制御体の成形体密度がその伝熱制御体材料
の真密度の６０〜８５％の範囲に収めるためにも、通常
は数μｍから数ｍｍの範囲の粉末粒子が用いられ、その
中において平均粒子径１００μｍ単位の粉末と１０μｍ
単位の粉末を組み合わせるのが最も好ましい。用いられ
る材料の形状は、粉末では針状等の異形のものよりは最
密状態の得易い球形のものが好ましい。また、繊維状の
ものでは織り加工したものでも良いが、好ましくは１０
ｍｍ以下の繊維長さで、数μｍから数１０μｍの径を有
する単繊維を用いれば、上記６０〜８５％の範囲に収め
られ易い。

【００１２】伝熱制御成形体の中の鉄元素或はそれより
イオン化傾向の小さい元素からなる酸化物は、吸着水分
が加熱還元され生成した水素ガスを再び酸化して不燃性
のガスにする働きを有する。具体的にはＦｅ₂ Ｏ₃ 、Ｃ
ｕＯ等の粉末が用いられ、その中でも好ましいのはＣｕ
Ｏである。本願発明において、飲食品内容物が存在しな
い状態での表面最高温度を抑制するのは、発熱機能を使
用せずに飲食し、そのまま廃棄された時の防火に対する
安全性を確保するためである。本願発明者らが日々防火
試験について検討を重ねた結果、図２に示すように、４
００℃近傍の表面温度では、条件によって紙類が有炎燃
焼（発火）あるいは無炎燃焼（発火はしないが黒くこげ
る）から有炎燃焼を生じる可能性が高く、防火性に優れ
た発熱機能付食品容器とは言えない。本願発明に必要な
構成要素によって構成された発熱機能付食品容器は、飲
食品内容物が存在しない状態で発熱させたときにおいて
も表面温度が３００℃以下に抑制された不燃（こげな
い）域の温度に抑制される。

【００１３】以上、本願発明の発熱機能付食品容器は、
従来の安全性、コンパクト性、防火性についての課題を
克服し、その技術を格段に進歩させたものである。以
下、本願発明の一実施態様を基に、更にその詳細につい
て記載する。実際の発熱機能付食品容器の製作において
は、該食品容器本体とは別体にカートリッジ式発熱体を
製作し、このカートリッジ式発熱体を食品容器本体には
め込むように構成したほうが衛生上、あるいは製造プロ
セス上、好ましい場合が多い。その形状は一般的に発熱
機能付食品容器本体が円筒形であれば、図１に示すよう
にカートリッジ式発熱体が食品容器本体の中央凹部に設
けられたカートリッジ式発熱体収納室に挿入・装着され
るように構成される。

【００１４】図１は、カートリッジ式発熱体収納室を有
する発熱機能付食品容器本体にカートリッジ式発熱体を
装着した状態を示したものである。図１において１はカ
ートリッジ式発熱体収納室を有した発熱機能付食品容器
本体、２は該食品容器本体におけるカートリッジ式発熱
体収納室、３はカートリッジ式発熱体の容器、４は成形
された自己燃焼型発熱剤、５は伝熱制御成形体、６は発
熱剤を燃焼させるための着火線、７は封入剤、８はカー
トリッジ式発熱体の蓋、９は着火線を燃焼させるための
火花発生装置、１０は防水処置のためのキヤップをそれ
ぞれ示し、３、４、５、６、７、８、９、１０を組み立
てた全体がカートリッジ式発熱体３′である。

【００１５】本発明における自己燃焼型発熱剤４は、特
開昭６３−１５２５７２号公報に開示されているように
酸素供給剤として過マンガン酸カリウム、酸化鉛、酸化
鉄、酸化銅等の酸化物と可燃剤としては鉄、ケイ素鉄、
ケイ素、アルミニウム、チタン、マグネシウム等の単体
或は合金状態との混合した組成物を用い、予めプレス等
により所望の形状に成形する。

【００１６】伝熱制御成形体５として用いる材料は、高
温状態で溶融のためにガス発生を伴う高分子等の有機化
合物は好ましくなく、耐熱性を有する金属、金属酸化
物、セラミック、無機化合物等が好ましい。具体的には
粉末材料として鉄、酸化鉄、銅、ケイ砂、ガラス、シリ
カ、アルミナ、マグネシア等が用いられ、繊維状材料と
してはガラス、アルミナ、炭化ケイ素またはその他金属
繊維が用いられる。

【００１７】基本的には、これら伝熱制御成形体に用い
られる材料の比熱、密度、熱伝導率及び重量、厚さによ
って、発熱機能付食品容器の表面温度が決定され、ａ＝
λ／ρｃで表わされる式を用いて判断するのが好まし
い。この式においてλは熱伝導率、ρは密度、ｃは定圧
比熱をそれぞれ示し、ａは熱拡散率と呼ばれる。本式で
求められたａの値が大きい材料を用いるほど、発熱機能
付食品容器の表面温度は速く加熱されることになる。す
なわちλが大きくρｃが小さい場合は、速く加熱され上
昇温度も高くなり、逆にλが小さくρｃが大きい場合
は、遅く加熱され上昇温度も比較して低くなる。表面温
度を抑制する上においては、λが大きくρｃも大きく、
そしてａの小さくなる材料が最も好ましいが、工業的に
は安価で熱伝導率が１Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下のケ
イ砂等の無機粉末が好ましい。

【００１８】封入剤７は、伝熱制御成形体の形状の保持
と破損による材料濡れを防止するためのものであり、通
気性を有する不燃紙あるいはバーミキュライト等の粉末
か若しくは成形品を用いる。蓋８は、内部に生じるガス
を逃がすために一部開口部を有している。着火線６は、
発熱剤４の燃焼を開始させるためのものであり、火花発
生装置９により容易に着火燃焼状態となり、発熱剤４の
燃焼に必要な初期エネルギを付与する。その構成材料は
基本的には特開昭６２−０８８７７６号公報に開示され
ているような自己燃焼型であり、例えばケイ素鉄粉と四
三酸化鉛粉末の混合物を硝化綿で炭素繊維に含浸させた
ものが好ましい。火花発生装置９は、発火石とヤスリを
組み合わせた物が好ましいが、この他、圧電素子による
火花、電気による熱、摩擦構造による熱あるいはマッチ
等による別の着火手段を用いてもよい。

【００１９】この発熱剤４、着火線６、伝熱制御成形体
５、及び封入剤７は、アルミニウムあるいは鉄製のカー
トリッジ式発熱体の容器３の中に装填され、カートリッ
ジ式発熱体３′として組み立てられた後、カートリッジ
式発熱体収納室２に装着されるが、カートリッジ式発熱
体の容器３を用いないで、発熱機能付容器本体に設けら
れた収納室２に直接装填されても良い。

【００２０】キヤップ１０は、発熱機能部を防水、防湿
するためのものであり、プラスチック等の成形品が用い
られる。構造は、蓋８に固定された状態で、使用時に火
花発生装置９の上部が一部解放可能となっているのが好
ましい。

【００２１】

【実施例】次に、実施例によって本願発明を説明する。

【００２２】

【実施例１】伝熱制御成形体の材料として、平均粒子径
４４μｍと平均粒子径４２０μｍのケイ砂粉末を１対１
の重量比で混合し、その混合粉末に５重量％の酸化銅を
加えたものを用いた。自己燃焼型の発熱剤は、粒径が７
０μｍ以下の酸化銅粉末３７重量％、粒径が７０μｍ以
下のケイ素粉末３０重量％、粒径が１５０μｍ以下の鉄
粉３３重量％の混合物２７ｇを外径３７ｍｍ、高さ１０
ｍｍの円柱形に成形し、その中央部にケイ素鉄粉末と四
三酸化鉛粉末が重量比で３対７の割合で混合された混合
物を硝化綿をバインダーとして炭素繊維に含浸付着させ
た着火線を配置した。

【００２３】外径４１．５ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍ，高
さ４５ｍｍの円筒形アルミニウム製カートリッジ式発熱
体の容器に上記伝熱制御成形体の材料４５ｇを先ずタッ
ピング充填し、プレス圧８Ｋｇ／ｃｍ² により１．９１
ｇ／ｃｍ³ で上記伝熱制御成形体材料の真密度の７５％
にし、その上中央部に前記の成形された自己燃焼型発熱
剤を配置した。その後、再度、上記伝熱制御成形体の材
料３５ｇを充填し、同様のプレス圧で上記材料の真密度
の７５％成形密度１．９１ｇ／ｃｍ³ にした。封入剤と
しては、バーミキュライトを嵩比重で２０ｃｃ充填し、
プレスで圧縮成形した。かかる後、発火装置が一体とな
った蓋で封入し、カートリッジ式発熱体を製作した。

【００２４】このようにして組み立てたカートリッジ式
発熱体を、内径４２ｍｍ、深さ５５ｍｍのカートリッジ
式発熱体収納室を有する発熱機能付食品容器本体に装着
した。尚、この時の発熱機能付食品容器本体の形状は外
径６５ｍｍ、高さ９２ｍｍの１８０ｃｃ飲料用である。
製作した発熱機能付食品容器について、酒１８０ｃｃを
装填し加熱した結果、１０℃の酒が５分後に約５０℃と
なった。次に食品内容物を装填せず室温２０℃の状態で
着火し、カートリッジ式発熱体各部の表面温度について
８個所測定した結果、カートリッジ式発熱体収納室上部
の平坦部が最も高く、平均が２５８℃で２８０℃を超え
るものはなかった。また、風速１．５ｍ／ｓｅｃの状態
でティッシュペーパーを細断した物を接触させたが、有
炎燃焼は認められなかった。

【００２５】

【実施例２】実施例１において、伝熱制御成形体の成形
体密度を該成形体材料の真密度の６０％である１．５３
ｇ／ｃｍ³ にして同様に表面温度を測定した結果、平均
が２７１℃で表面最高温度が２９０℃を超えるものは認
められなかった。

【００２６】

【比較例１】実施例１において、伝熱制御成形体の成形
体密度を該成形体材料の真密度の５５％である１．４０
ｇ／ｃｍ³ にして同様に表面温度を測定した結果、平均
が２８２℃で、表面最高温度は３０２℃を示した。

【００２７】

【比較例２】実施例１において、熱制御成形体の材料と
して平均粒子径の異なったケイ砂３種類とプレスによ
り、伝熱制御成形体の成形体密度を該成形体材料の真密
度の９０％すなわち、２．３０ｇ／ｃｍ³ の熱制御成形
体を有する発熱機能付食品容器を４個製作した。同様に
表面温度を測定しようとしたが、その内の２個は発熱機
能を発せず、１個は蓋部において内圧により一部膨張変
形が認められた。

【００２８】

【比較例３】実施例１において、平均粒子径７４μｍの
ケイ砂一種類を用い、同様の製作条件でカートリッジ式
発熱体の製作を試みたが、嵩高くなり発熱体のカートリ
ッジ内に発熱剤及び熱制御成形体が納まるように製作す
る事は困難であった。

【００２９】

【参考例１】実施例１において伝熱制御成形体の量を５
０ｇから８０ｇの範囲で変えて、種々の表面温度を有す
る発熱機能付食品容器を製作した。内部に細断したティ
シュペーパーを接触させ、風速１．５ｍ／ｓｅｃ、室温
２０℃、湿度３５％の条件下で着火した時の結果を図２
示す。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、発熱剤の周囲に制御された成
形体密度を有する伝熱制御剤を配置することにより、飲
食品内容物が存在しない状態で発熱させたときも最高表
面温度が３００℃を超えない発熱機能付食品容器に関す
るものであり、従来の発熱機能付食品容器が有する取扱
い時の安全性、防火性そしてコンパクト性に関する問題
点を克服した革新的な技術である。更に、従来よりも低
い温度で内部の飲食物を加熱することにより、対流性の
悪い高粘度飲食品でも焦げめを生じることなく加熱する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における発熱機能付食品容器の一実施態
様を示した図である。

【図２】ティッシュ及び枯草を充填した発熱機能付食品
容器の空炊き表面温度と発火との関係を示した図であ
る。

【符号の説明】

１ 発熱機能付食品本体 ２ カートリッジ式発熱体収納室 ３ カートリッジ式発熱体容器 ３′カートリッジ式発熱体 ４ 成形された自己燃焼型発熱剤 ５ 伝熱制御成形体 ６ 着火線 ７ 封入剤 ８ カートリッジ式発熱体の蓋 ９ 火花発生装置 １０ キヤップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己燃焼型発熱剤を用いた発熱機能付食
   品容器において、該自己燃焼型発熱剤の周囲に伝熱制御
   成形体が配置され、該伝熱制御体の成形体密度が該成形
   体材料の真密度の６０〜８５％であることを特徴とする
   発熱機能付食品容器。
2. 【請求項２】 伝熱制御成形体が粒子径が異なるか、ま
   たは形状の異なった材料からなることを特徴とする請求
   項１記載の発熱機能付食品容器。
3. 【請求項３】 伝熱制御成形体の中に鉄元素またはそれ
   よりイオン化傾向の小さい元素の酸化物を添加してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の発熱機能付食品容器。