(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比表面積が３５０ｍ２／ｇ以上のアルミナであり、９０重量％以上の酸化アルミニウムを含み、残余の微量成分として、結晶水及び無機酸化物以外の成分を含まないことを特徴とする蓄熱体。
【請求項２】
比較的低温で焼成して構造を不均一化させ、低結晶状態のアルミナを得る工程を含む方法によって製造された、３５０ｍ２／ｇ以上の比表面積を有する酸化アルミニウムを主成分とするアルミナであることを特徴とする蓄熱体。
【請求項３】
比表面積が３５０〜４００ｍ２／ｇである請求項１または２記載の蓄熱体。
【請求項４】
電磁波の照射に伴い放熱可能とされる請求項１乃至３に記載の蓄熱体。
【請求項５】
０．１〜１５ｍｍの直径を有するビーズである請求項１乃至４に記載の蓄熱体。
【請求項６】
請求項１乃至５記載の蓄熱体を収容袋に内包する温熱パッド。
【請求項７】
生体の温浴用である請求項６記載の温熱パッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱体及びそれを内包する温熱パッドに関する。さらに詳細には、乾燥が妨げられるように放湿しつつ加温をするための温熱パッド、特に、関節痛、肩こり、腰痛などに対する温熱治療を包含する、血行促進等を意図した生体の温浴における適用を始め、食品の保温、加温用等に好適な温熱パッド用の蓄熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記温熱治療用を含めた温浴用、ならびに食品の保温及び加温用などの温熱パッドが種々提案されている。特に電子レンジにおける電磁波の付与により加熱可能な温熱パッドは、病院や家庭において手軽に使用され得るため極めて有用である。かかる温熱パッドは、特に温熱治療に使用される場合にあっては、皮膚の過乾燥を防ぎ、また加温効果が所望範囲に充分行きわたり浸透するよう、パッドから温湿（蒸気）が放出されることが好ましい。
【０００３】
特表平７−５０１３９５号公報には、セラミックビーズを袋に詰め、これを電子レンジで温めることによって温湿熱を発生させる技術が開示されている。ここで前記ビーズは、所定の高温域では液状となるマイクロ波反応物質を含有する固体の担体粒状物質の新規組成物であり、加熱または冷却のための熱伝達媒体として機能する。この組成物は、具体的には、活性アルミナ、活性シリカ、モレキュラーシーブ等の固体である担体材料と、当該担体材料によって保持される、所定の高温にて液化する比較的不揮発性のマイクロ波反応液体（例えば、エチレングリコールとその重合体等を含む）とからなっている。この組成物は、マイクロ波エネルギーで予め加熱すると乾燥熱源または水分を含む熱源として機能し、また、冷蔵庫で予め冷やせば冷気源としても機能する、とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の新規組成物は、空気中の水分を充分に吸着させた後に電子レンジで温めた際にのみ温湿熱を生み出し得る機能を備えるようになるものであり、短時間内に連続して加熱すると湿気の発生が少なくなるため、所定時間（すなわち、約４時間以上）放置した後でなければその効果を得ることができなかった。そして、水分吸着量が不充分な状態のままでマイクロ波による処理を行うと、この組成物は所望の効果を達成できないばかりか、発火、ひいては火災という重大な事故を惹起する危険性があるという欠点を有するものであった。また、マイクロ波反応液体が良好な状態にて担体材料に接触していなければ、マイクロ波エネルギーを効率良く吸収し得ない担体材料自体に充分蓄熱させることはできず、加熱むらが生じることもあった。さらに、前記マイクロ波反応液体は、効率の良い相変化熱吸収物質とは云えないため、相変化物質／シリカ粉末の蓄熱量（単位重量当たり）を低下させる場合もあった。また、マイクロ波反応液体は急激な温度変化に曝されることも要因となって、経時的な劣化に伴う品質低下の避けがたいという問題もあった。
【０００５】
上記の公知温熱パッドの欠点の要因は、前記担体材料が空気中の水分をあまり吸着できず、その速度も極めて遅いことにあると考えられる。本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであって、１）単位重量当たり，単位体積当たりの吸放湿能及び蓄熱密度が大きい、２）安定な物質で，変質しない、３）毒性，危険性及び引火性のおそれがなく安全である、４）熱伝導度が大きく、熱的応答性が良い、５）安価である、５）装置面や操作面での複雑さがない、などといった条件を満たすことができる蓄熱体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、本発明者らは、所定の比表面積を有するアルミナが、空気中の水分を速やかに且つ多量に吸着することができ、特に電磁波の照射による加熱に好適であって安全性が高いことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本願第一発明は、比表面積が３５０ｍ2／ｇ以上のアルミナであり、９０重量％以上の酸化アルミニウムを９０重量％以上含むことを特徴とする蓄熱体である。かかる蓄熱体は、従来のものに比較して高い比表面積を有するので、優れた吸湿、放湿機能を有する。従って、充分に吸湿させた後に加熱すれば、所望される温湿を放出することができる。また本来酸化アルミニウムは、経時的に変化することがなく生体への安全性も高いので、医療分野等の生体への適用のほか、食品等の給湿保温、加温用にも好ましい。
【０００８】
そして、本願第二発明は、比較的低温で焼成して構造を不均一化させ、低結晶状態のアルミナを得る工程を含む方法によって製造された、３５０ｍ2／ｇ以上の比表面積を有する酸化アルミニウムを主成分とするアルミナであることを特徴とする蓄熱体である。すなわち、従来より知られているアルミナの製造方法におけるよりも低い、例えば７００〜１０００℃という温度にて焼成をすることによって、所定の比表面積を有する酸化アルミニウムを主成分としたアルミナが得られ、これが本願第一発明について前記したように、優れた吸湿、放湿機能を有する蓄熱体として有用である。
【０００９】
上記本願第一または第二発明において、比表面積が３５０〜４００ｍ2／ｇである（本願第三発明）と、特に望ましい吸湿、防湿機能が得られ、従って速やかに吸湿し、そして加熱に伴う温湿の放出を比較的長時間継続できる利点を有する。
【００１０】
そして、本願第四発明は、電磁波の照射に伴い放熱可能とされる上記蓄熱体である。電子レンジ等の装置を用いた電磁波の照射による加熱は、迅速且つ利便性が高いが、水分の存在しない対象物を昇温させることはできないため、従来固体担体を加熱すべくマイクロ波反応液体が適用されてきたことは前記のとおりである。本願発明の蓄熱体は、アルミナが高い吸湿能を有し、吸湿されればその粒子が水分で包囲された状態となるので、電磁波の照射による迅速な加熱に好適であり、また電子レンジ等の電磁波照射用の装置に対して負荷や損傷を与える危険性もない。しかも、化学的物理的に安定な材料であるため、長期間の高温や低温に曝されても特に変化をきたすことがないので安全性が高いという点でも好ましい。
【００１１】
さらに、前記蓄熱体は、０．１〜１５ｍｍの直径を有するビーズである（本願第五発明）ことが、好適な吸湿・放湿機能を提供しつつ、製造及び取扱い上で利便性もあるので好ましい。
【００１２】
さらに本願第六発明は、如上の本願第一乃至第四発明にかかる蓄熱体を収容袋に内包する温熱パッドである。上記のとおり吸放湿能に優れた安全性の高い蓄熱体が収容されているので、この温熱パッドは、生体、居住空間、食品等への幅広い適用が可能である。そして、この温熱パッドは、温湿を比較的長時間放出することができ、しばらく放置して水分を再吸収させただけで繰り返して加熱して用いられるので、特に生体の温浴用に好適である（本願第七発明）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の蓄熱体は、３５０ｍ2／ｇ以上、好ましくは３５０〜４００ｍ2／ｇ以上の比表面積を有するアルミナであり、９０重量％以上の酸化アルミニウムを含む。比表面積が３５０ｍ2／ｇよりも低いと、吸湿能に劣るため、当然放湿効果が低下する。比表面積はより高い方が好ましいが、現在の技術では、比表面積が４００ｍ2／ｇを超えるアルミナの製造は困難であることが知られている。なお、ここで比表面積とは、ＢＥＴ表面積、すなわち、ブルナー・エメット・テラー法（Ｊ．Ａ．Ｃ．Ｓ．６０、３０９（１９３８））により確立された、ＡＳＴＭ法Ｄ３６６３−７８に従う窒素吸着によって決定されるものである。
【００１４】
かかる蓄熱体は、以下の方法によって製造される。アルミナ粉（例えば、ジブサイト、バイアライト、ノルストランダイト、ベーマイト等）に水を混ぜて、既知の造粒装置において望ましい粒径となるように造粒し、その後１２０〜１３０℃で２〜３時間乾燥させる。次いで、７００〜１０００℃で焼成、活性化して目的物のアルミナビーズを得る。以上のように１０００℃以下の低温で焼成することにより、構造が不均一化し、比表面積の大きい、低結晶性のアルミナを得ることができるのである。
【００１５】
蓄熱体の粒径は、必ずしも特段に限定されるものではないが、使用性、特に収容袋に内包させたパッドが、電磁波等を利用して加熱されること、生体に用いる場合には肩、関節等の適用対象の形状にパッドが適合すべきことに鑑み、好ましくは０．１〜１５ｍｍ、より好ましくは２〜４ｍｍの直径を有するように造粒されたものがよい。粒径が上記範囲を下回ると、微細すぎて使用にも製造にも不都合となりやすく、そして上記範囲を超えた場合には、特に生体への使用などの場合に適用箇所へ適合させにくくなりがちである。
【００１６】
また、蓄熱体は、以下の物性すなわち、１０００℃における強熱減量：６重量％以下、充填密度：０．５〜１．０ｇ／ｃｍ3、吸着容量：１５％以上、破壊強度：７ｋｇ以上、耐摩耗性：１．０重量％以下を有することが好ましい。
【００１７】
そして、前記充填密度を決定するためには、所定重量の試料をメスシリンダーに導入し、次いでそのメスシリンダーを、容積の下降が止まりかつ一定容積が得られるまで振動する。その後、単位容積を占める凝集体の重量を計算する。
【００１８】
前記吸着容量は、気温２５℃，湿度６０％の環境中に乾燥したビーズ３５ｇ程度を24時間以上放置して、その間に増加した重量を測定する。吸着容量は、以下の式：吸着容量（％）＝（増加した重量）／（放置前のビーズ重量）×１００によって求める。
【００１９】
前記破壊強度は、木屋式で測定する。すなわち、ビーズ１個を水平で安定な台上に置き、その上から圧力により変形しない程度の硬さを持つ円筒形の棒を押し当て、ビーズが破壊された時の力の強さを破壊強度とする。
【００２０】
前記耐摩耗性は、一定量の試料を強い撹拌に付し、粉じんにならなかった残留凝集体の量を測定して、摩擦により消耗しなかった物質の割合を求める。詳細には、この試験を行う前に、試料は３００℃に温度制御した炉で２時間熱処理してその状態を調節し、次いでデシケーターで冷却してアフノール篩によって最小の公称寸法まで篩別しておく。篩別された試料の正確な重量（約１０ｇ）を秤量して、これをプロラボ社より商品名「ダングマウ」微粉砕機として販売されている振盪機に入れた６５ｃｃのステンレス鋼製粉砕容器に入れる。微粉砕機は正確に５分間運転させる。撹拌が終了したら、回収した物質を出発物質の最小寸法の３／４に相当する篩によって篩別する。篩別された物質を３００℃の炉に２時間入れる。デシケーターで冷却した後、篩を通過しない凝集体を秤量する。耐摩耗性ＡＲは、式ＡＲ＝（Ｗ2 ／Ｗ1 ）×１００（％）（ここでＷ1 は試料の重量、Ｗ2 は試験後に篩上に残った凝集体の重量）によって示される。
【００２１】
また、本発明の蓄熱体は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を、９０重量％以上、好ましくは９３重量％以上含有するが、残余の微量成分は、結晶水の他、ＳｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ等の無機酸化物が含まれ得る。
【００２２】
本発明の蓄熱体を加熱して使用するためには、電磁波、例えば、１メートル未満の波長および３００メガヘルツ〜３テラヘルツの周波数を有するマイクロ波を照射して加熱することが好ましい。かかる電磁波照射によって加熱する場合、蓄熱体を予め、常温常圧下に放置して、充分に吸湿させておく必要がある。これは、電磁波反応液としての水が存在しなければ加熱が適切に実施できないためである。加熱前の放置時間は、気温や湿度によって変更可能であるが、概ね１時間以上、好ましくは１．５〜２時間とするとよい。この場合、積極的に加湿した条件とすれば、放置時間を短縮できることは云うまでもない。電磁波による加熱は、例えば温浴を含めた生体への適用が意図される場合、５００Ｗの電子レンジにて、蓄熱体５００ｇあたり約１〜３分間という処理にて、蓄熱体温度が５０〜１００℃になるように加熱することができるが、この処理時間は、気温や湿度等の処理環境や、使用するレンジの処理機能、求められる達成温度に応じて適宜変更されるとよい。このようにして、蓄熱体の水分が完全に失われるより前に所望温度に加熱することができ、従って使用時には温湿（蒸気）が放出されて望ましい効果を達成できるのである。
【００２３】
本発明の蓄熱体は、電子レンジ使用等の電磁波処理のみならず、その他種々の加熱手段によって加熱することも可能であるが、火炎に曝すことは避けるべきである。また、特に適用時に加湿が含意されれば、吸湿されている水分を損なってしまう前に短時間で好熱処理するか、蒸気を供給しつつ加熱してもよい。
【００２４】
また、本発明の蓄熱体は、生体は食品への適用が含意されるので、低揮発性の抗菌剤成分、脱臭剤成分など、適宜の添加物を配合しておいてもよい。
【００２５】
次に、本発明の温熱パッドは、綿、合成繊維などを素材としたネル等の強度及び透湿性に優れる織物で形成された収容袋に、如上の蓄熱体を内包するものである。その収容袋の形状は、一切限定されず、使用個所、使用目的などに応じて適宜選択することができる。
【００２６】
また、必要に応じて、温熱パッドに綿、ポリエステル樹脂製などの洗浄に耐える丈夫な外装包袋を装着するとよい。この外装袋には、適用対象に温熱パッドを固定するための紐やゴム等適宜のもので作成した固定部材を備えてもよい。
【００２７】
そして、特に温熱療法等、温熱パッドを生体へ適用することが意図される場合、例えば肩や膝関節などの形状に適合するように、充填率を調整して易変形性のものとするとよい。
【００２８】
本発明の温熱パッドを使用するには、蓄熱体の加温につき説明したと同様に予め吸湿させておいてから、加熱し、適切な温度として対象に適用する。加熱時に外装袋を装着しておいてもよい。生体への使用にあっては、加熱された温熱パッドを肩、膝等の関節、腰など、施術すべき個所に接触させ、必要に応じて固定部材を用いて保持する。
【００２９】
また、食品の加熱、給湿、保温、保湿等においても同様に、適宜の形状としたものを所望される温度にまで加熱して、対象に適用する。
【００３０】
本発明を以下の実施例によりさらに詳説するが、これら実施例は本発明を例証するものであるにすぎず、本発明の範囲はこれらにより限定的に解釈されるべきでない。
【００３１】
【実施例】
［製造例］
アルミナビーズを以下の方法によって製造した。
【００３２】
アルミナ粉に水を混ぜて、造粒装置において粒子直径約２〜４ｍｍとなるように造粒し、その後１２０〜１３０℃で２〜３時間乾燥させた。次いで、７００〜１０００℃で焼成、活性化して目的物のアルミナビーズを得た。
【００３３】
なお、上記方法によって得られるアルミナは、比表面積３５０ｍ2／ｇ、１０００℃における強熱減量が６重量％、充填密度は０．７７ｇ／ｃｍ3、吸着容量は２１．５％、破壊強度は１８ｋｇ、そしてその耐摩耗性は０．４重量％であった。なお、これらの物性は、発明の実施の形態において前記したとおりの方法によって求めたものである。
【００３４】
また、含有成分の分析を行ったところ、Ａｌ2Ｏ3：９３．６重量％、ＳｉＯ2：０．０２重量％、Ｆｅ2Ｏ3：０．０２重量％、Ｎａ2Ｏ：０．３５重量％を含有し、残余は結晶水であることが明らかになった。
【００３５】
［実施例１］
製造例にて得られた蓄熱体を、常温常圧に２４時間放置して、充分に空気中の水分を吸収させた後、３５ｇを５００Ｗの電子レンジにて３０秒間加熱した。加熱直後の重量を測定して減少重量を算出し、水分の放出量（放湿量）を求めた。さらに、再び常温常圧にて１時間放置した後に秤量して増加重量を算出し、吸湿量を測定することで、蓄熱体の回復力を調べた。
【００３６】
［比較例１］
従来品である、比表面積１４０ｍ2／ｇ、粒子直径約２〜４ｍｍを有するアルミナビーズ（住友化学工業（株）製、ＫＨＯ−２４（商品名））を、実施例２におけると同様の方法にて処理して、吸湿及び回復について調べた。
【００３７】
なお、本比較例において使用したアルミナは、１０００℃における強熱減量が２重量％、充填密度は０．８２ｇ／ｃｍ3、吸着容量は１５％、破壊強度は２４ｋｇ、そして耐摩耗性は０．５重量％であった。
【００３８】
［比較例２］
比表面積約４００ｍ2／ｇ、粒子直径約２〜４ｍｍを有するシリカゲルビーズを、実施例１におけると同様の方法にて処理して、吸湿及び回復について調べた。
【００３９】
実施例１及び比較例１〜２にて得られた結果を以下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
0004672915.tif 000002
【００４１】
表１において、実施例１にかかる本発明の蓄熱体は、比較例のものに比べて格段に吸湿、放湿能に優れ、その速度も大きいことが示されている。
【００４２】
［実施例２］
上記製造例にて得られた蓄熱体を、実施例１におけると同様、充分に空気中の水分を吸収させた後、３５ｇ相当を５００Ｗの電子レンジにて３０秒間加熱した。加熱直後の重量を測定して減少重量を算出、水分の放出量（放湿量）を求めると共に、ビーズ表面の温度を測定した。さらに、常温常圧にて４分３０秒間放置した後に再度３０秒間加熱する操作を繰り返し、７回加熱をした直後のビーズ表面の温度を測定した。次いで、常温常圧状態で８時間放置した後、秤量して７回加熱後の重量と放置後の重量の差より吸湿量を測定することで、蓄熱体の回復力を調べた。
【００４３】
［比較例３］
比較例１にて用いたと同様のアルミナビーズを、グリセロールに浸漬し、ビーズ重量に対して約１５重量％のグリセロールがビーズ表面に付着した蓄熱体を調製した。次に、実施例１におけると同様の方法にて処理して、吸湿及び回復について調べた。
【００４４】
実施例２及び比較例３にて得られた結果を以下の表２に示す。
【００４５】
【表２】
0004672915.tif 000003
【００４６】
表２において、実施例２にかかる本発明の蓄熱体は、比較例３のものに比べて優れた吸湿、放湿能を有していることが明らかである。さらに、短時間内に反復して加熱を行った場合、比較例３によればビーズ温度が１００℃を超えてしまうが、実施例２においては１回加熱後の温度により近く、過度の昇温を回避できることが示唆される。
【００４７】
従って、特に電子レンジでの加熱による反復使用が意図される場合にあっても、速やかに吸湿して回復され得るため、所定時間内での使用回数を増加させることができることが明らかになった。さらに、短時間内で繰り返し使用しても、発火等の危険性が低減されることも明らかになった。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の蓄熱体は、空気中の水分を速やかに且つ多量に吸着することができるので、電磁波の照射による加熱に好適であって安全性が高い。従って、温熱治療用を含めた温浴用、ならびに食品の保温及び加温用等に幅広く利用され得る。また、この蓄熱体によれば、特に電子レンジでの加熱に伴う発火や、電子レンジへの負荷や損傷の危険性が回避され、短時間内での反復使用が可能となる。