(57)【要約】【課題】  化学カイロのより簡便な製造方法および製造装置を提供すること【解決手段】    含塩有機物の炭化物、金属粉および水を混合する混合工程；および、得られる混合物を包装する工程を含む、化学カイロの製造方法が提供される。さらに、発熱性混合物の各原料を供給する複数の原料供給装置；この原料供給装置から供給された原料を混合する原料混合機；およびこの原料混合機で得られる発熱性混合物を包装する包装装置；を備えた化学カイロの製造装置であって、原料供給装置として、少なくとも含塩有機物の炭化物の供給装置、金属粉の供給装置、および水の供給装置を備える、化学カイロの製造装置が提供される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
含塩有機物の炭化物、金属粉および水を混合する混合工程；および、得られる発熱性混合物を包装する工程；を含む、化学カイロの製造方法。
【請求項２】
前記混合工程において、水と含塩有機物の炭化物との混合物と、金属粉とが混合される、請求項１に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項３】
前記混合工程において、さらに炭素粉末を混合する、請求項１に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項４】
水と前記炭素粉末を予め混合し、得られた混合物に、前記含塩有機物の炭化物および金属粉を混合する、請求項３に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項５】
前記混合工程において、さらに保水材を混合する、請求項１に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項６】
前記混合工程において、含塩有機物の炭化物、保水材および水との混合物と、金属粉とが混合される、請求項５に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項７】
前記混合工程において、さらに炭素粉末および保水材が混合される、請求項１に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項８】
前記混合工程において、前記含塩有機物の炭化物、金属粉、炭素粉末、および保水材が予め混合され、ついで、該混合物に水が混合される、請求項７に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項９】
前記混合において、水と保水材との混合物、含塩有機物の炭化物、金属粉、および炭素粉末が混合される、請求項７に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項１０】
含塩有機物の炭化物および金属粉を混合する工程；および、得られる混合物と保水樹脂シートとを接触させて包装する工程；を含む、化学カイロの製造方法。
【請求項１１】
前記混合工程において、さらに炭素粉末を混合する、請求項１０に記載の化学カイロの製造方法。
【請求項１２】
発熱性混合物の各原料を供給する複数の原料供給装置；該原料供給装置から供給された原料を混合する原料混合機；および該原料混合機で得られる発熱性混合物を包装する包装装置；を備えた化学カイロの製造装置であって、
該原料供給装置として、少なくとも含塩有機物の炭化物の供給装置、金属粉の供給装置、および水の供給装置を備える、化学カイロの製造装置。
【請求項１３】
さらに２以上の原料を予め混合する予備混合機を備え、該予備混合機で混合された混合物が、原料混合機に供給されるように構成された、請求項１２に記載の化学カイロの製造装置。
【請求項１４】
さらに、原料供給装置として、炭素粉末の供給装置を備える、請求項１２に記載の化学カイロの製造装置。
【請求項１５】
さらに、予備混合機を備え、該予備混合機が、水と炭素粉末を混合する、請求項１４に記載の化学カイロ製造装置。
【請求項１６】
さらに、原料供給装置として、保水材の供給装置を備える、請求項１２に記載の化学カイロの製造装置。
【請求項１７】
さらに、予備混合機を備え、該予備混合機が、含塩有機物の炭化物、保水材および水を混合する、請求項１６に記載の化学カイロ製造装置。
【請求項１８】
さらに、原料供給装置として、保水材供給装置および炭素粉末の供給装置を備える、請求項１２に記載の化学カイロの製造装置。
【請求項１９】
さらに、予備混合機を備え、該予備混合機が、保水材と水とを混合する、請求項１８に記載の化学カイロ製造装置。
【請求項２０】
少なくとも含塩有機物の炭化物の供給装置および金属粉の供給装置を備える原料供給装置；該原料供給装置から供給された原料を混合する原料混合機；該混合装置から供給される混合物を包装する保水樹脂シートを供給する保水樹脂シート供給装置；および、該保水樹脂シートで被覆した発熱性混合物を包装する包装機；を備えた化学カイロの製造装置。
【請求項２１】
さらに、炭素粉末の供給装置を備え、該炭素粉末供給装置から炭素粉末が原料混合機に導入される、請求項２０に記載の化学カイロの製造装置。
【請求項２２】
さらに、水供給装置を備え、該供給装置からの水が前記保水樹脂シートに供給される、請求項２０または２１に記載の化学カイロの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学カイロの製造方法に関する。さらに詳しくは、含塩有機物の炭化物を用いる化学カイロの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学カイロは、いわゆる使い捨てカイロとよばれ、一般に、鉄粉、食塩、水、活性炭粉末、および保水材などを含有している。化学カイロでは、鉄粉が水および空気中の酸素と反応して水酸化第二鉄となる過程で発生する反応熱を熱源としている。食塩は鉄の酸化速度の調節のために、活性炭粉末は水分の保持、温度調整、空気中の酸素の保持などのために、そして保水材は金属粉のべたつき防止などのために含有されている。
【０００３】
このような化学カイロは、一般的には、図９で模式的に示す装置を用いて、作成されている。図９において、化学カイロ製造装置は、活性炭供給装置（活性炭含水装置）２１、食塩（食塩水）供給装置２２、保水材供給装置２３、および鉄粉供給装置２４を備え、各供給装置から、それぞれの原料を、所定量、原料混合機２５に供給して混合し、包装機２６にて包装し、化学カイロ２７が製造されている。
【０００４】
各原料の混合工程において、活性炭粉末が激しい粉立ちをするという問題がある。この粉立ち防止策として、例えば、特許文献１では、活性炭１００質量部に対して水を１０〜１５０質量部、好ましくは４０〜１００質量部添加し、２４時間放置することが記載されている。しかし、この方法では、２４時間浸漬処理を行うための装置（活性炭含水装置）が必要となる。さらに、水と活性炭とを十分に撹拌しなければ、活性炭の塊が発生し、活性炭の原料混合機２５への供給が均一とならない。さらに、含水した活性炭は、ハンドリングが悪くなり、活性炭供給装置２１のホッパー部分あるいは混合機２５の原料を受け入れるホッパー部分が詰まる、原料混合機２５の配管、ベルトコンベアーなどに付着するため、化学カイロの品質にばらつきが生じる、製品の歩留まりが悪くなるなどの問題もある。
【０００５】
一方、食塩は、粉体のまま添加すると、均一に分散しにくい。そのため、一般に食塩水の形で混合される。従って、食塩溶解槽および食塩水供給装置が必要となる。しかし、食塩水は腐食性が高いため、これらの装置の材料として鉄は使用できない。また、プラスチック材料も強度が不足するために、これらの装置に使用できない。従って、耐腐食性に優れたステンレス材料、チタンなどの高価な材料を用いた装置が必要となる。さらに食塩水は、活性炭や保水材に吸収されにくいため、分散に時間がかかる、均一に分散されないなどの問題がある。
【０００６】
食塩水の分散の改良を目的として、特許文献２には、複数の食塩水供給部位を設けることが記載されている。しかし、複数の供給部位から食塩水を供給する場合、バッチ運転では混合できるが、連続運転した場合に、活性炭粉末および保水材に、均一に水および食塩水が混合できにくいなどの問題がある。
【特許文献１】特開平６−２４１５７５号公報
【特許文献２】特開平９−２５４９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記化学カイロの製造にあたっての活性炭の添加および食塩の添加の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、含塩有機物の炭化物、金属粉および水を混合する混合工程；および、得られる発熱性混合物を包装する工程；を含む、化学カイロの製造方法を提供する。
【０００９】
一つの実施態様においては、上記混合工程において、水と含塩有機物の炭化物との混合物と、金属粉とが混合される。
【００１０】
別の実施態様においては、上記混合工程において、さらに炭素粉末を混合する。
【００１１】
また、別の実施態様においては、水と上記炭素粉末を予め混合し、得られた混合物に、前記含塩有機物の炭化物および金属粉を混合する。
【００１２】
異なる実施態様では、さらに保水材を混合する。
【００１３】
さらに別の実施態様においては、前記混合工程において、含塩有機物の炭化物、保水材および水との混合物と、金属粉とが混合される。
【００１４】
また、さらなる実施態様においては、前記混合工程において、さらに炭素粉末および保水材が混合される。
【００１５】
一つの実施態様では、前記混合工程において、前記含塩有機物の炭化物、金属粉、炭素粉末、および保水材が予め混合され、ついで、該混合物に水が混合される。
【００１６】
また、異なる実施態様においては、前記混合において、水と保水材との混合物、含塩有機物の炭化物、金属粉、および炭素粉末が混合される。
【００１７】
本発明は、また、含塩有機物の炭化物および金属粉を混合する工程；および、得られる混合物と保水樹脂シートとを接触させて包装する工程；を含む、化学カイロの製造方法を提供する。
【００１８】
一つの実施態様では、前記混合工程において、さらに炭素粉末を混合する。
【００１９】
本発明は、さらに、発熱性混合物の各原料を供給する複数の原料供給装置；該原料供給装置から供給された原料を混合する原料混合機；および該原料混合機で得られる発熱性混合物を包装する包装装置；を備えた化学カイロの製造装置であって、該原料供給装置として、少なくとも含塩有機物の炭化物の供給装置、金属粉の供給装置、および水の供給装置を備える、化学カイロの製造装置を提供する。
【００２０】
一つの実施態様において、本発明の化学カイロの製造装置は、さらに２以上の原料を予め混合する予備混合機を備え、該予備混合機で混合された混合物が、原料混合機に供給されるように構成されている。
【００２１】
別の実施態様においては、本発明の化学カイロの製造装置は、さらに、原料供給装置として炭素粉末の供給装置を備える。
【００２２】
異なる実施態様においては、予備混合機を備え、該予備混合機が水と炭素粉末を混合する。
【００２３】
別の実施態様においては、本発明の化学カイロの製造装置は保水材の供給装置を備えている。
【００２４】
さらに別の実施態様においては、本発明の化学カイロの製造装置は予備混合機を備え、該予備混合機が、含塩有機物の炭化物、保水材および水を混合する。
【００２５】
さらに異なる実施態様においては、本発明の化学カイロの製造装置は原料供給装置として、保水材供給装置および炭素粉末の供給装置を備える。
【００２６】
さらに、一つの実施態様では、本発明の化学カイロの製造装置は予備混合機を備え、該予備混合機が、保水材と水とを混合する。
【００２７】
本発明は、さらに、少なくとも含塩有機物の炭化物の供給装置および金属粉の供給装置を備える原料供給装置；該原料供給装置から供給された原料を混合する原料混合機；該混合装置から供給される混合物を包装する保水樹脂シートを供給する保水樹脂シート供給装置；および、該保水樹脂シートで被覆した発熱性混合物を包装する包装機；を備えた化学カイロの製造装置を提供する。
【００２８】
一つの実施態様においては、本発明の化学カイロの製造装置は、さらに炭素粉末の供給装置を備え、該炭素粉末供給装置から炭素粉末が原料混合機に導入される。
【００２９】
別の実施態様においては、本発明の化学カイロの製造装置は、さらに水供給装置を備え、該供給装置からの水が前記保水樹脂シートに供給される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に用いられる含塩有機物の炭化物（以下、単に「含塩炭化物」ということがある）は、含塩有機物を炭化して得られる。含塩炭化物は、均一に分散された適量の食塩を含むため、化学カイロの原料である食塩、活性炭粉末および／または保水材を同時に供給し得る。この含塩炭化物は、親水性に優れるため、水と混合しても団塊を発生することがない。したがって、化学発熱材料の製造工程において最も困難な課題とされている、活性炭粉末の添加、食塩水を活性炭あるいは保水材に配合する工程における団塊の発生やべとつきの問題が解決され、化学カイロの製造工程が簡略化され、かつ改善される。さらに、含塩有機物、特に含塩有機性廃棄物の有効利用が提供され、そして製造コストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（含塩有機物）
本明細書において、含塩有機物とは、塩分を含有する有機性物質をいう。例えば、塩分（食塩）を含有する食品（例えば、味噌、醤油、塩辛、塩昆布など）、塩分を含有する有機性廃棄物（以下、「含塩有機性廃棄物」あるいは、単に「含塩廃棄物」ということがある）などが挙げられるが、これらに制限されない。資源の有効利用という観点からは、含塩有機性廃棄物が好ましく用いられる。含塩有機物は、有価物として購入する、無償で入手する、お金を貰って入手する（逆有償購入）などの方法で入手できる。あるいは、これらの方法を組み合わせて入手してもよい。
【００３２】
含塩有機性廃棄物としては、例えば、都市ごみ、下水汚泥、集落排水汚泥、し尿汚泥、家畜糞尿、食品廃棄物がある。家畜糞尿としては、例えば、牛糞、豚糞、鶏糞などがある。食品廃棄物としては、例えば、醤油の製造過程で生じる醤油の絞り粕（醤油粕）、塩昆布廃棄物、佃煮廃棄物、味噌廃棄物、スープ、出し汁、漬物、調理屑などが例示される。これらの含塩廃棄物は、単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。含塩廃棄物は、炭化物としたときの塩分濃度を考慮して、組み合わせて用いてもよい。例えば、塩分濃度が比較的低い都市ごみ、下水汚泥、集落排水汚泥、し尿汚泥、家畜糞尿、調理屑などを用いる場合は、塩分濃度が比較的高い醤油粕、塩昆布廃棄物、佃煮廃棄物、あるいは味噌廃棄物、または食塩などを混合して用いてもよい。含塩廃棄物を混合物として用いる場合、そのまま炭化処理に用いてもよい。炭化物中に食塩を均一に分散させるために、例えば、ミキサーなどで混合し、均一にしてから焼成することが、より好ましい。
【００３３】
（含塩有機物の炭化物（含塩炭化物））
含塩有機物（例えば、含塩廃棄物）の炭化物は、後述する含塩有機物の一次処理で得られた炭化物、および一次処理で得られた炭化物をさらに処理（二次処理）して得られる活性炭化物、並びに含塩有機物を薬品賦活法で処理して得られる活性炭化物など、種々の方法で得られる炭化物が含まれる。含塩炭化物は、粉末であることが好ましい。あるいは、粉末の含塩炭化物を種々の形状に成型したものを用いてもよい。含塩炭化物を粉末にする方法は、当業者に周知の炭化物の粉末化方法が適用される。
【００３４】
（一次処理）
含塩有機物の炭化（一次処理）は、含塩有機物を好ましくは１００〜１０００℃、より好ましくは６５０〜８５０℃の温度で焼成することにより、行われる。１００℃未満では、この含塩炭化物を含む発熱性混合物の発熱特性が悪くなる傾向にあり、１０００℃を超えると炭化物中の食塩が揮発するおそれがある。得られた含塩炭化物は粉末としてもよい。
【００３５】
一次処理で得られた含塩炭化物中には、通常、１０〜５０質量％の食塩が均一に分散された状態で含まれる。この含塩炭化物の比表面積は、用いる含塩有機物によっても異なるが、一般的には、約１ｍ２／ｇ〜６０ｍ２／ｇの範囲にある場合が多い。
【００３６】
（二次処理）
二次処理は、上記一次処理で得られた含塩炭化物にさらに活性化処理を行う処理である。活性化処理には、大きくガス賦活法と薬品賦活法とがある。どちらの方法を用いてもよい。ガス賦活法は、炭化された原料に、水蒸気、二酸化炭素、酸素（空気）、これらのガスと燃焼ガスとの混合ガス、燃焼ガスなどを高温で接触反応させる方法である。本発明においては、一次処理して得られた含塩炭化物に、例えば、水蒸気、空気（酸素）、二酸化炭素などを添加しながら６００〜１０００℃、好ましくは８００〜９００℃の温度で処理する方法（ガス賦活法）を用いて、行われる。あるいは、含塩有機物を一次処理よりも低い温度、例えば、３００〜５００℃の温度で焼成して得られる炭化物を二次処理してもよい。二次処理の温度が６００℃未満では炭化物の活性化が不十分となる場合があり、１０００℃を超えると活性炭化物中の食塩が揮発するおそれがある。
【００３７】
二次処理で得られる活性炭化物中には、通常、１０〜５０質量％の食塩が均一に分散された状態で含まれる。活性炭化物の比表面積は、用いる含塩有機物によっても異なるが、一般的には、約１００ｍ２／ｇ〜３００ｍ２／ｇの範囲にある場合が多く、これは一次処理のみの炭化物の５〜１０倍の比表面積である。また、二次処理を行うことで、炭化物の均質化、表面洗浄効果もあることから、活性炭化物が、好ましく用いられる場合がある。
【００３８】
（薬品賦活法）
薬品賦活法は、原料に賦活薬品を均等に含浸させて、不活性ガス雰囲気中で加熱（焼成）し、薬品による脱水および酸化反応により、活性炭化する方法である。賦活薬品としては、塩化亜鉛、リン酸、塩化カルシウム、硫化カルシウム、水酸化カリウムなどの脱水性、酸化性あるいは侵食性を有する化合物が挙げられる。最も好ましくは、塩化亜鉛である。薬品賦活法によって含塩有機物の活性炭化物を得る方法は、例えば、１００〜２００℃で数時間乾燥した含塩有機物に、上記記載の賦活薬品（例えば、塩化亜鉛）の飽和水溶液を添加、混合し、賦活薬品を含塩有機物に含浸させ、さらに不活性ガス雰囲気中で１００〜２００℃で数時間乾燥（焼成）させる方法である。薬品賦活法における賦活薬品と乾燥含塩有機物との質量比（賦活薬品含浸質量／乾燥含塩有機物質量）は、使用する賦活薬品および含塩有機物により異なるが、一般的には、０．５〜５であり、好ましくは、１〜４である。なお、質量比は以下の式で表される。
【００３９】
質量比＝（Ｙ−Ｘ）／Ｘ  
Ｘ：賦活薬品を含浸する前の含塩有機物の乾燥質量
Ｙ：賦活薬品を含浸した後の含塩有機物の乾燥質量
【００４０】
賦活薬品として塩化亜鉛を用いる場合、含塩有機物を１１０℃で乾燥し、塩化亜鉛を含浸させた後、約１１０℃で乾燥させることが好ましい。塩化亜鉛の質量比は約３であることが好ましい。
【００４１】
この薬品賦活化法で処理して得られた含塩炭化物は、賦活薬品による脱水および酸化反応により、微細な多孔質を有しており、比表面積が大きくなるため、本発明における含塩炭化物として、好適に用いられる。薬品賦活化した炭化物を、さらに、３００〜１０００℃の温度で、活性化処理（二次処理）してもよい。この処理により、さらに活性炭としての機能が向上する。二次処理の温度が３００℃未満では活性炭化物の活性化が不十分となるおそれがあり、１０００℃を超えると、活性炭化物中の食塩が揮発する恐れがある。
【００４２】
炭化処理あるいは薬品賦活処理に用いる方法に特に制限はなく、バッチ処理でもよく、連続処理でもよい。炭化処理装置としては、バッチ炉、キルン型処理装置、流動層型処理装置、スクリュー型処理装置など、その装置は問わない。
【００４３】
（化学カイロ）
本発明の方法により製造される化学カイロは、上記含塩炭化物、金属粉、および水、さらに必要に応じて、保水材、あるいは含塩炭化物以外の炭素粉末（以下、単に炭素粉末ということがある）を含有する。これらの含塩炭化物、金属粉、水、および必要に応じて含有される保水材、炭素粉末、あるはその他の化学カイロに添加される物質を、本明細書では原料という。
【００４４】
金属粉としては、鉄粉、アルミニウム粉、亜鉛粉、銅粉、あるいは、これらの金属粉を任意の割合で混合した混合金属粉、これら金属を任意の割合で混合して得られた合金の粉末などが挙げられる。
【００４５】
水としては、蒸留水、イオン交換水、純水、超純水、水道水、工業用水などが用いられる。
【００４６】
保水材としては、粘土鉱物（例えば、カオリン、タルク、スメクタイト、バーミキュライト、マイカ、パーライト、ベントナイトなど）、高吸水性樹脂、木粉、繊維粉、籾殻粉、シリカゲル、珪藻土などが挙げられる。なお、木粉、繊維粉、籾殻、籾殻粉などを炭化した炭素粉末もまた、保水材として機能し得る場合があり得る。
【００４７】
炭素粉末としては、石炭に由来する炭化物の粉末；ヤシガラ、パーム、間伐材などの木材、竹、ケナフ、籾殻、草、落ち葉などの植物に由来する木質系炭化物の粉末；下水汚泥炭化物、尿汚泥炭化物、ごみ炭化物などの有機廃棄物系炭化物；およびこれらの炭化物をさらに活性炭化した後に得られる粉末が挙げられる。さらには、再生活性炭（例えば、上水道や脱臭用に使用された活性炭を再度賦活処理を行った活性炭）を使用しても良い。再生活性炭は、粉末化して用いてもよい。
【００４８】
化学カイロにおける各原料の含有量は、以下の例に制限されないが、金属粉２５質量部に対して、含塩炭化物が０．１〜２５質量部、水が５〜２０質量部の割合であることが好ましい。炭素粉末あるいは保水材を添加する場合、金属粉２５質量部に対して、炭素粉末は０．１〜１５質量部、保水材は０．１〜１５質量部、好ましくは０．５〜５質量部配合される。この場合、化学カイロ中の食塩濃度が０．１〜１０質量％、好ましくは０．５〜５質量％となるように含塩炭化物の配合量を調整する。含塩炭化物は粉末であってもよく、所定の大きさに成型されていてもよい。
【００４９】
炭素粉末を配合しない場合、含塩炭化物は、金属粉２５質量部に対して、好ましくは５〜３５質量部配合され、より好ましくは１０〜２５質量部配合される。
【００５０】
炭素粉末を配合する場合、含塩炭化物は、金属粉２５質量部に対して、好ましくは０．１〜１５質量部配合される。この場合、含塩炭化物の含有量は、炭素粉末と同量か、それ以下であってもよい。
【００５１】
なお、金属粉、含塩炭化物、水、炭素粉末、保水材などの、化学カイロの原料を混合する順序は、特に限定されない。
【００５２】
（化学カイロの製造方法およびその装置）
本発明の化学カイロの製造方法および製造装置については、図１〜８を参照しつつ、後述の実施例で詳細に説明する。ここでは、まず、概略を説明する。本発明の化学カイロの製造装置は、例えば、図１に示すように、少なくとも含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、および水供給装置３、これらの供給装置から供給される原料（含塩炭化物、金属粉および水）を混合する原料混合機６、混合された原料を包装する包装機８を備えている。
【００５３】
そして、例えば、図３〜６に示すように、必要に応じて、保水材供給装置４および／または炭素粉末供給装置５を備えており、これらの供給装置から、保水材および／または炭素粉末が原料混合機６に添加される。また、保水材供給装置４と水供給装置３の代わりに、図７および８に記載の保水樹脂シート供給装置１１を備えてもよい。
【００５４】
各原料は、所定量原料混合機６に供給され、混合された原料（発熱性混合物）を包装機８で包装することにより、化学カイロ９が製造される。
【００５５】
化学カイロの各原料の供給装置１〜５は、定量供給装置および自動計量器の少なくとも一方を備えており、定量的に各原料を原料混合機６に供給できることが好ましい。原料の供給装置、特に粉体の供給装置は、例えばサイロなどの傾斜を有し、粉体が流れやすい構造であることが好ましい。原料の供給装置、配管などの材質は特に制限が無く、例えば、鉄、ステンレススチール、ハステロイ、インコネル、プラスチックなどが挙げられる。
【００５６】
各原料の添加順序に特に制限はない。例えば、含塩炭化物、金属粉、水、保水材および炭素粉末を同時に加えてもよく、順次加えてもよい。例えば、図２に示すように含塩炭化物と水とを予備混合機７で混合しておき、金属粉と混合してもよい。あるいは、図３に示すように、保水材と水とを予備混合機７で予め混合していてもよい。発熱の可能性を考慮すると、金属粉と水とは、予備混合をしないほうが好ましい。
【００５７】
原料混合機６は、各原料を十分に混合できれば、その構造に特に制限はない。例えば、特開平９−２５４９０１号公報、特開平９−３２３０３２号公報などに記載のスクリュー型混合機が用いられる。また、特開平１０−１１９９０３号公報に記載の粉体定量供給装置なども用いられる。なお、原料混合機６は、金属粉と水とを混合したときに、酸素があれば発熱するため、窒素などの不活性ガスの存在下で混合ができるように構成されていてもよい。
【００５８】
原料混合機６で混合された原料（発熱性混合物）は、原料混合機６の出口から定量ホッパー１０に送られ、所定量が包装機８に送られ、包装される。この定量ホッパー１０および包装機８は、いずれも窒素ガスなどの不活性ガスの存在下で作動するように構成されていてもよい。
【００５９】
なお、水と保水材を混合する代わりに、保水樹脂を用いてもよい。図７および図８では、保水樹脂シート供給装置１１を用いる。この例では、保水性の樹脂シートに水を供給し、保水樹脂シートとする。そして、この保水樹脂シートで含塩炭化物と金属粉との混合物（必要に応じて炭素粉末を含む）を被覆し、化学カイロの発熱性混合物を形成してもよい。この場合、この発熱性混合物の片面だけを保水樹脂シートで被覆し、他面を異なる樹脂で被覆して、この発熱性混合物を封入してもよい。あるいは、両面を保水樹脂シートで封入しても良い。
【００６０】
包装機８は、例えば、特開平１１−５６８９６号公報に記載のような、発熱性混合物を扁平にし、片面を非通気性フィルムで、他の片面を通気性フィルムでそれぞれ被覆しても良い。あるいは、両面を通気性フィルムで被覆するようしてもよい。化学カイロ組成物を被覆したフィルムは、接着剤、熱接着、熱融着などの方法を用いて、シールされる。化学カイロ組成物を被覆する通気性フィルムあるいは非通気性フィルムに用いるフィルムの材質に特に制限はなく、当業者が通常化学カイロに用いるフィルムが用いられる。例えば、特開平１１−５６８９６号公報、特開２００２−２００１０８号公報などに記載のフィルムが用いられる。
【００６１】
保水樹脂シートを用いる場合、親水性のフィルムを選択すれば、包装と同時に化学カイロが製造される。
【００６２】
また、包装機８は、例えば、特開２００１−１７８７６２号公報に記載のような、凹部を設けたローラーを用いる装置であってもよい。このローラーの凹部に発熱性混合物を供給し、ローラーを回転させながら移動する被覆材上に化学カイロ組成物を載置し、上部から別の被覆材で被覆することにより、連続的に化学カイロを得るように構成してもよい。
【００６３】
包装機８は、自動包装機であってもよく、手動包装機であってもよい。包装後には、図示していないが、充填量検査機、自動あるいは手動裁断機などが備えられる。
【００６４】
このようにして、通気性フィルムで片面または両面を被覆し、封入することにより得られる化学カイロは、非通気性フィルムで包装され、製品となる。
【００６５】
含塩炭化物を用いる化学カイロの製造方法および製造装置においては、食塩水を使用する必要がないため、食塩溶解槽、食塩水供給装置が不要となる。さらに、炭素粉末も添加を必要としない場合があるため、コンパクトな製造装置となり、省エネルギーも達成できる。また、既存の化学カイロ製造装置を使用することができるため、本発明の化学カイロを製造するに際し、新たな設備投資も不要である。
【実施例】
【００６６】
以下、まず、化学カイロの製造方法および装置について説明し、ついで、含塩炭化物が、化学カイロに有効に用いられることを、実施例に基づいて説明する。しかし、これらの実施例に制限されるものではない。
【００６７】
Ａ．本発明の化学カイロの製造方法および装置
（実施例１）
図１に示す実施例１の装置は、含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、水供給装置３、原料混合機６、定量ホッパー１０および包装機８を備えている。各供給装置１〜３に備えられた定量供給装置（図示せず）により所定量の各原料が原料混合機６に導入され、均一に混合されて、定量ホッパー１０に送られる。定量ホッパー１０からは、所定量が包装機８に送られ、包装されて、化学カイロ９が製造される。
【００６８】
なお、原料混合機６は、酸素との接触を抑制する観点から、窒素などの不活性ガスの存在下、稼動させることが好ましい。これは、以下の実施例２〜６についても適用される。
【００６９】
（実施例２）
図２に示す実施例２の装置は、含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、水供給装置３、予備混合機７、原料混合機６、定量ホッパー１０および包装機８を備えている。まず、それぞれ所定量の含塩炭化物および水を予備混合機７に供給し、これらを良く混合する。ついで、予備混合機７に設けられた定量供給装置（図示せず）から、水と含塩炭化物との混合物の所定量を、原料混合機６に供給する。原料混合機６には、糸所定量の金属粉も供給されるので、所定量の含塩炭化物、水および金属粉が混合される。その後、実施例１と同様にして、化学カイロ９が製造される。
【００７０】
（実施例３）
図３に示す実施例３の装置は、含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、水供給装置３、炭素粉末供給装置５、予備混合機７、原料混合機６、定量ホッパー１０および包装機８を備えている。まず、水供給装置３および炭素粉末供給装置５から、それぞれ所定量の水および炭素粉末を予備混合機７に供給し、これらを良く混合する。ついで、予備混合機７に設けられた定量供給装置（図示せず）から、水と炭素粉末との混合物の所定量を、原料混合機６に供給する。原料混合機６には、所定量の含塩炭化物および金属粉が供給されるので、所定量の含塩炭化物、金属粉、水および炭素粉末が混合される。その後、実施例１と同様にして、化学カイロ９が製造される。なお、炭素粉末供給装置５の代わりに、保水材供給装置４を設けてもよい。
【００７１】
（実施例４）
図４に示す実施例４の装置は、含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、水供給装置３、保水材供給装置４、予備混合機７、原料混合機６、定量ホッパー１０および包装機８を備えている。まず、それぞれ所定量の含塩炭化物および保水材を予備混合機７に供給しつつ、所定量の水を供給し、これらを良く混合する。これらは、同時に供給してもよい。また、いったん、含塩炭化物および保水材を混合した後、水を供給してもよい。原料混合機６がスクリュー型の混合機である場合、含塩炭化物と保水材との混合物が形成された後に水が供給されるように、水の供給部位を配置してもよい。なお、保水材供給装置４の代わりに、炭素粉末供給装置５を設けてもよい。
【００７２】
ついで、予備混合機７に設けられた定量供給装置（図示せず）から、水、保水材および含塩炭化物との混合物の所定量を、原料混合機６に供給する。原料混合機６には、所定量の金属粉が供給されるので、所定量の含塩炭化物、金属粉、水および保水材が混合される。その後、実施例１と同様にして、化学カイロ９が製造される。
【００７３】
（実施例５）
図５に示す実施例５の装置は、含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、水供給装置３、保水材供給装置４、炭素粉末供給装置５、原料混合機６、定量ホッパー１０および包装機８を備えている。この実施例５では、水を除く原料が、各供給装置から所定量、原料混合機６に供給される。ついで、所定量の水が供給され、各原料が均一に混合される。その後、実施例１と同様にして、化学カイロ９が製造される。
【００７４】
原料混合機６がスクリュー型の混合機である場合、水以外の原料がよく混合された後に水が供給されるように、水の供給部位を配置してもよい。
【００７５】
（実施例６）
図６に示す実施例６の装置は、含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、水供給装置３、保水材供給装置４、炭素粉末供給装置５、原料混合機６、予備混合機７、定量ホッパー１０および包装機８を備えている。この実施例６では、まず、水と保水材とを予備混合機７で混合する。ついで、この混合物の所定量を、各々所定量の含塩炭化物、金属粉、および炭素粉末とともに、原料混合機６に供給して、良く混合する。その後、実施例１と同様にして、化学カイロ９が製造される。
【００７６】
（実施例７）
図７に示す実施例７の装置は、含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、水供給装置３、原料混合機６、定量ホッパー１０、保水樹脂シート供給装置１１、および包装機８を備えている。この水供給装置３は、保水樹脂シートに水分を付与するように構成されている。所定量の含塩炭化物および金属粉は原料混合機６で混合され、その所定量が、定量ホッパー１０により、保水樹脂シートに供給される。保水樹脂シートは、保水樹脂シート供給装置１１から供給される。供給された含塩炭化物および金属粉の混合物は、好ましくはシート状に配置され、この保水樹脂シートと片面あるいは両面で接触するように構成されている。この混合物は、保水樹脂で被覆されてもよい。この保水樹脂シートと接触した混合物あるいは被覆された混合物は、包装機８により包装されて、化学カイロ９が製造される。
【００７７】
なお、保水樹脂シートに水を含ませる方法に制限はない。例えば、保水性樹脂を、水中を通過させる場合、水供給装置３は必要とされない。
【００７８】
（実施例８）
図８に示す実施例８の装置は、含塩炭化物供給装置１、金属粉供給装置２、水供給装置３、炭素粉末５、原料混合機６、定量ホッパー１０、保水樹脂シート供給装置１１、および包装機８を備えている。この装置、およびこの装置を用いる方法は、所定量の含塩炭化物および金属粉に加えて、炭素粉末を原料混合機６に添加する点を除き、実施例７とほぼ、ほぼ同様である。
【００７９】
Ｂ．醤油粕炭化物を用いる化学カイロの調製および評価
（実施例９：醤油粕炭化物の調製）
醤油粕１５０ｇ（湿質量）を無酸素条件下、８００℃で、４５分間電気炉内で焼成し、粉末化して、醤油粕炭化物を得た。得られた粉末状の醤油粕炭化物の性状を表１に示す。
【００８０】
（実施例１０：活性化醤油粕炭化物の調製）
醤油粕を無酸素条件下、４００℃、４５分間電気炉内で焼成し、醤油粕炭化物を得た。この醤油粕炭化物３００ｇを、再度電気炉に入れ、無酸素条件下にて水蒸気を添加しながら、８００℃、１時間電気炉内で焼成し、粉末化して、活性化醤油粕炭化物（粉末）を得た。得られた活性化醤油粕炭化物の性状を表１に併せて示す。
【００８１】
【表１】
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【００８２】
（実施例１１）
上記実施例１０で得られた活性化醤油粕炭化物６ｇに水５ｇを混合した。活性化醤油粕炭化物と水との混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。これに鉄粉（和光純薬製、平均粒径１５０メッシュ以下）１０ｇを混合して発熱性混合物を調製した。調製後、直ちに耐火煉瓦上に置いたティーバッグ用のパックに発熱性混合物を封入してカイロ１を調製した。経時的にカイロの温度を測定した。各成分の配合量を表２に、そしてカイロ１の発熱特性を図１０に示す。
【００８３】
（実施例１２）
上記実施例１０で得られた活性化醤油粕炭化物を１０ｇおよび水を６ｇ用いたこと以外は、上記実施例１１と同様にしてカイロ２を調製し、発熱特性を検討した。活性化醤油粕炭化物と水との混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。各成分の配合量を表２に、そしてカイロ２の発熱特性を図１０に示す。
【００８４】
（実施例１３）
上記実施例２で得られた活性化醤油粕炭化物１ｇおよび木炭粉末を２ｇ混合し、水を７ｇ加えて混合した。混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。これに、鉄粉（和光純薬製、平均粒径１５０メッシュ以下）１０ｇを混合して発熱性混合物を調製した。上記実施例１１と同様にしてカイロ３を調製し、発熱特性を検討した。活性化醤油粕炭化物と水との混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。各成分の配合量を表２に、そしてカイロ３の発熱特性を図１０に示す。
【００８５】
（実施例１４）
上記実施例９で得られた醤油粕炭化物を１ｇ、水を６ｇ、および木炭粉末を３ｇ用いたこと以外は、上記実施例１３と同様にしてカイロ４を調製し、発熱特性を検討した。醤油粕炭化物、木炭粉末および水との混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。各成分の配合量を表２に、そしてカイロ４の発熱特性を図１０に示す。
【００８６】
【表２】
2006296946.tif 000004
【００８７】
（比較例１〜３）
比較例として市販のカイロを３種類購入し、それぞれ、市販カイロ１、市販カイロ２、および市販カイロ３として、発熱特性を測定した。発熱特性を図１０に示す。
【００８８】
図１０からわかるように、活性化醤油粕炭化物、鉄粉および水のみを用いたカイロ１およびカイロ２は、市販カイロ１〜３よりも発熱温度がやや高く、十分にカイロとして使用できることがわかった。しかし、カイロ１およびカイロ２の昇温速度は遅かった。
【００８９】
また、炭素粉末（木炭粉末）と活性化醤油粕炭化物とを組み合わせて用いたカイロ３および炭素粉末と醤油粕炭化物とを組み合わせて用いたカイロ４はいずれも、用いた醤油粕炭化物の量が少ないが、昇温特性はほぼ市販カイロ１〜３と同等であった。活性化醤油粕炭化物と炭素粉末とを組み合わせて用いたカイロ３は、市販カイロ１〜３と同等の昇温特性を有し、かつ発熱温度も比較的高く、市販カイロ２とほぼ同等の発熱特性を示しており、実用的であることが確認された。また、醤油粕炭化物と炭素粉末とを組み合わせて用いたカイロ４も、市販カイロ２とほぼ同等の発熱特性を示しており、実用的であることが確認された。
【００９０】
（実施例１５）
醤油粕１４０ｇ（湿質量）を無酸素条件下、７００℃で、４５分間電気炉内で焼成し、醤油粕炭化物を得た。醤油粕炭化物２．５ｇおよび木炭７．５ｇを混合し、これに水１０ｇを混合した。醤油粕炭化物、木炭および水の混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。これに鉄粉（パウダーテック社製ＲＤＨ−３Ｍ）を２５ｇ混合して発熱性混合物を調製した。調製後、直ちに耐火煉瓦上に置いたティーバッグ用のパックに発熱性混合物を投入してカイロ５を調製した。経時的にカイロ５の温度を測定した。各成分の配合量および発熱組成物中の食塩濃度を表３に、そして発熱特性を図１１に示す。なお、ナトリウム濃度（Ｎａ濃度）は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２．４８．１に基づくフレーム光度法で測定した。塩素濃度（Ｃｌ濃度）は、ポンプ燃焼法による塩素濃度とＪＩＳ  Ｋ０１０２．３５．３に基づくイオンクロマトグラフ法による燃焼性塩素濃度の加算値である。醤油粕炭化物中の食塩濃度は、Ｎａ濃度とＣｌ濃度を加算した値である。
【００９１】
（実施例１６）
実施例１５で得られた醤油粕炭化物を５ｇ、木炭を５ｇおよび水を１２．５ｇ用いたこと以外は実施例１５と同様にして、カイロ６を調製した。醤油粕炭化物、木炭および水の混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。経時的にカイロ６の温度を測定した。各成分の配合量および発熱組成物中の食塩濃度を表３に、そしてカイロ６の発熱特性を図１１に示す。
【００９２】
（実施例１７）
実施例１５で得られた醤油粕炭化物を７．５ｇ、木炭を２．５ｇ、および水を１２．６ｇ用いたこと以外は実施例１５と同様にして、カイロ７を調製した。醤油粕炭化物、木炭および水の混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。経時的にカイロ７の温度を測定した。各成分の配合量および発熱組成物中の食塩濃度を表３に、そしてカイロ７の発熱特性を図１１に示す。
【００９３】
（実施例１８）
醤油粕を無酸素条件下、４００℃、４５分間電気炉内で焼成して得られた醤油粕炭化物３００ｇを、再度電気炉に入れ、無酸素条件下にて水蒸気を添加しながら、８００℃、１時間電気炉内で焼成し、活性化醤油粕炭化物を得た。この活性化醤油粕炭化物を２．５ｇ、木炭を７．５ｇ、水を１２ｇ用いたこと以外は、実施例１５と同様にして、カイロ８を調製した。活性化醤油粕炭化物、木炭および水の混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。経時的にカイロ８の温度を測定した。各成分の配合量および発熱組成物中の食塩濃度を表３に、そしてカイロ８の発熱特性を図１１に示す。
【００９４】
（実施例１９）
実施例１８で得られた活性化醤油粕炭化物を８ｇ、木炭を７．５ｇ、および水を１５ｇ用いたこと以外は、実施例１８と同様にして、カイロ９を調製した。活性化醤油粕炭化物、木炭および水の混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。経時的にカイロ９の温度を測定した。各成分の配合量および発熱組成物中の食塩濃度を表３に、そしてカイロ９の発熱特性を図１１に示す。
【００９５】
（実施例２０）
実施例１８で得られた活性化醤油粕炭化物を１０ｇおよび水を５．１ｇ用いたこと以外は、実施例１８と同様にして、カイロ１０を調製した。このカイロ１０では、木炭を使用していない。活性化醤油粕炭化物と水との混合は団塊を形成することなく、スムーズに行われた。経時的にカイロ１０の温度を測定した。各成分の配合量および発熱組成物中の食塩濃度を表３に、そしてカイロ１０の発熱特性を図１１に示す。
【００９６】
【表３】
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【００９７】
（比較例４〜５）
比較例として市販のカイロを２種類購入し、それぞれ、市販カイロ４、および市販カイロ５として、カイロ５〜１０と同様に、発熱特性を測定した。発熱特性を図１１に示す。
【００９８】
図１１から、醤油粕炭化物を用いたカイロ５および６は比較例４の市販カイロ４と同等の性能が得られたことがわかる。これらのカイロ５および６は、それぞれ、塩分を１．６％および３．１％含有していた。また、醤油粕炭化物を用いたカイロ７は、比較例４の市販カイロ４よりは、発熱特性の持続性が若干劣るが、比較例５の市販カイロ５と同等の性能が得られたことがわかる。このカイロ７の塩分濃度は、５％であった。
【００９９】
活性化醤油粕炭化物を用いたカイロ８は、ほぼ、市販のカイロ４と同等の発熱特性を有していることがわかる。また、カイロ９は、市販のカイロ４と同等またはそれ以上の発熱特性を有している。ほぼ同量の食塩を含有する醤油粕炭化物を用いるカイロ７とカイロ９とを比較すると、カイロ７の発熱持続時間は比較的短いのに対して、カイロ９の発熱持続時間は長い。これは、カイロ９に使用した木炭の量がカイロ７の３倍であるので、鉄粉、水および食塩の接触が少なくなるために、鉄の急激な酸化反応が抑制されること、および木炭に付着している酸素が反応に寄与するためと考えられる。カイロ１０は、市販のカイロ５と同様の発熱特性を示し、カイロ７と同様、発熱持続時間が短かった。これは、塩分濃度が１０質量％であったこと、木炭を使用しなかったことから、鉄と水と食塩とが比較的接触しやすく、鉄の酸化反応が早くなったためと考えられる。木炭などの添加により、改良可能と思われる。
【０１００】
以上のように、含塩炭化物、水および鉄粉からなる化学カイロは、市販のカイロと同等の発熱特性を有している。そして、それに炭素粉末を添加した化学カイロもまた、市販のカイロと同等の発熱特性を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の、含塩炭化物を用いる化学カイロの製造方法は、食塩が均一に分散された、親水性の炭化物を用いるので、活性炭の添加を必ずしも必要とせず、さらに、食塩水を添加する工程が省略できる。従って、化学カイロの製造工程において問題となっていた食塩溶解工程および食塩水配合工程が不要となり、さらに、活性炭の粉立ちの問題も解決されるので、製造工程が簡略化される。さらに、この含塩炭化物は、親水性に優れるため、水と混合しても団塊を発生することがない。したがって、化学カイロの製造分野において、製造工程を大きく改善することができる画期的な方法である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施例１の化学カイロの製造装置およびその装置を用いる化学カイロの製造方法を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例２の化学カイロの製造装置およびその装置を用いる化学カイロの製造方法を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例３の化学カイロの製造装置およびその装置を用いる化学カイロの製造方法を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例４の化学カイロの製造装置およびその装置を用いる化学カイロの製造方法を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例５の化学カイロの製造装置およびその装置を用いる化学カイロの製造方法を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例６の化学カイロの製造装置およびその装置を用いる化学カイロの製造方法を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例７の化学カイロの製造装置およびその装置を用いる化学カイロの製造方法を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例８の化学カイロの製造装置およびその装置を用いる化学カイロの製造方法を示す模式図である。
【図９】従来の方法による化学カイロの製造方法を示す図である。
【図１０】醤油粕炭化物を用いたカイロ１〜４および市販の化学カイロ１〜３の発熱特性を示すグラフである。
【図１１】醤油粕炭化物を用いたカイロ５〜１０および市販の化学カイロ４〜５の発熱特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０３】
１    含塩炭化物供給装置
２    金属粉供給装置
３    水供給装置
４    保水材供給装置
５    炭素粉末供給装置
６    原料混合機
７    予備混合機
８    包装機
９    化学カイロ
１０  定量ホッパー
１１  保水樹脂シート供給装置
２１  活性炭供給装置（活性炭含水装置）
２２  食塩（食塩水）供給装置
２３  保水材供給装置
２４  鉄粉供給装置
２５  原料混合機
２６  包装機
２７  化学カイロ
【図１】
2006296946.tif 000006
【図２】
2006296946.tif 000007
【図３】
2006296946.tif 000008
【図４】
2006296946.tif 000009
【図５】
2006296946.tif 000010
【図６】
2006296946.tif 000011
【図７】
2006296946.tif 000012
【図８】
2006296946.tif 000013
【図９】
2006296946.tif 000014
【図１０】
2006296946.tif 000015
【図１１】
2006296946.tif 000016