JPH04506169A - 使い捨て可能食品ヒーター - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 使い捨て可能食品ヒーター 発明の背景 この発明は、予め定められた制御された持続期間および強さの熱出力を発する制 御された発熱化学反応をもたらす装置および方法に関する。特に、この発明は制 御された発熱化学反応を用いることによって、熱を発する装置に関する。

アルコールの酸化、および酸化反応における熱エネルギの関連した放出は、十分 に実証されている。アルコールを酸化するために利用できる酸化剤の数はかなり 多いが、最も一般的な酸化剤は、マンガンおよびクロムを含むものである。たと えば、第１アルコールは、過マンガン酸カリウム水で熱することによって、カル ボン酸に酸化されることができる。あるいは、クロム酸カリウムを使って第１ア ルコールをアルデヒドに酸化することができ、それがまた容易に酸に酸化される 。

さらに、第２アルコールは、様々な試剤、たとえば、クロム酸、クロム酸カリウ ム水（Ｋ２　Ｃｒ　２０７　）　、氷酸性酸における二酸化ニクロムまたはピリ ジンにおける二酸化クロム（Ｃｒ０２）によって、ケトンに酸化されることがで きる。

しかし、発熱化学反応を使って制御された条件下で熱を出すことは、いくつかの 固有の問題を伴う。たとえば、一般の酸化剤は強いオキシダイザであり、制御さ れた環境において正しく保たれなければ、火災をもたらすかもしれない。さらに 、酸化反応の反応速度は非常に早く、それゆえ酸化剤および燃料が接触すると、 瞬時に強い熱放出をもたらすかもしれない。

これらの問題を考慮して、反応の強さおよび持続期間を正確に制御および保持で きるようにすることは、重要である。このような制御を与えるために、酸化剤お よび燃料は、特定の、計算された量の熱発生をもたらし、かつ燃焼または熱発生 における過度のばらつきなしで持続した制御された態様で反応する量で、互いに 選択的にさらされる必要があると我々は判断した。したがって、反応物の互いに 対する接触を制御することにより、化学反応の強さおよび持続期間を制御するこ とができる。特に、発熱化学反応の使用が、加熱装置、好ましくは食品ヒーター と関連して用いられるなら、化学反応の制御および保持は、より重要となる。

食品ヒーターのための最適な加熱特性を与えるために、化学ヒーターは次の属性 を持つべきである＝　（１）ヒーターは反応物の単位質量当り高い熱出力を有す るべきである、（２）反応物の反応速度は、広い範囲の時間および温度に対して 容易に制御可能でなければならない、（３）反応によってもたらされた熱と伝導 によって加熱されるべき材料との間で、熱伝達が最適であるような液体を、反応 物は主成分として有しなければならない。これらの特定の属性は、制御された発 熱化学反応によって与えられる。

したがって、この発明の目的は、制御された発熱化学反応をもたらす新規の方法 、および加熱装置と関連したこのような方法の使用を提供することである。この 発明のほかの目的は、加熱されるべき材料に対して、制御可能でかつ正確な熱入 力速度をもたらす食品ヒーターを提供すること加熱のための装置および方法が以 下に説明される。装置は第１のゾーンおよび第２のゾーンを有する使い捨て可能 容器を含み、実質的に固体の酸化剤が第１のゾーン内に密閉され、実質的に液体 の燃料が第２のゾーン内に密閉されている。燃料は酸化剤と相補をなし、酸化剤 と燃料とが互いに接触したときに、発熱化学反応が始まる。装置はさらに、容器 の第１のゾーンと容器の第２のゾーンとの間にあるセパレータを含み、セパレー タは２つのゾーン間に流体連通を与えるように動作し、それゆえ容器内において 制御された発熱化学反応が始まる。

本発明の装置において、固体酸化剤は好ましくは過マンガン酸カリウムであり、 最も好ましくは、酸化剤を選択的に燃料にさらすための手段を含み、それゆえ発 熱反応の伝播を制御する。発熱反応の伝播を制御するための手段は、好ましくは 選択的に溶解可能な結合剤を含み、最も好ましくはケイ酸ナトリウムを含み、そ の中に酸化剤が結合され結合剤は、発熱反応の間に溶けて、予め定められた速度 で酸化剤をその相補の燃料に制御的にさらし、制御された発熱化学反応をもたら す。

食品を加熱するための方法も記述され、次のステップを含む二酸化剤が入ってい る第１のゾーンおよび燃料が入っている別の第２のゾーンを有し、第１のゾーン および第２のゾーンの間にセパレータがある容器を含む加熱装置を設けるステッ プ、第１のゾーンにある酸化剤と第２のゾーンにある燃料とが接触できるように 、セパレータを破って、発熱化学反応を開始させるステップ、容器に関連して食 品部分を設けるステップ、および発熱化学反応によってもたらされた熱によって 食品部分を加熱するステップを含む。

制御された発熱化学反応をもたらす方法も記述される。

この方法は次のステップを含む：水溶性無機結合剤内に結合されている酸化剤を 与えるステップ、酸化剤と反応することができる水溶液において燃料を与えるス テップ、酸化剤および燃料を合わせて発熱化学反応を開始させるステップ、およ び徐々に結合剤を燃料溶液に溶かして化学反応を制御するステップを含む。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の結合酸化剤の斜視図である。

第２図は、結合酸化剤の単位面積当りの熱出力速度に対する結合剤希釈剤対結合 剤の割合の関係を示すグラフである。

第３図は本発明によって与えられるある特定の熱出力プロフィルのグラフである 。

第４図は、第３図の熱出力プロフィルを与えるために、本発明において必要な時 間に対するパワーレベルを描く。

第５図は本発明の装置の好ましい実施例の平面図である。

第６図は第５図の線６−６に沿ってとられた本発明の装置の好ましい実施例の断 面図である。

第７図は従来のフオーム食品パッケージ内に置かれた本発明の好ましい実施例の 断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 エチレングリコール（Ｃ２Ｈａ　Ｏ□）およびほかのポリオールを、過マンガン 酸カリウム（ＫＭｎＯｓ　）と酸化させることにより、もたらされる速い発熱燃 焼反応は十分に実証されている。この特定の発熱化学反応は外部的発火なしで進 み、必要に応じて始められることができる熱源をもたらす。

さらに、エチレングリコール／過マンガン酸カリウム反応は、結果の燃焼ガスを 換気する必要なく、密閉された容器内で進行することができる。この特別の反応 は、湿った環境においても進行することができる。湿った環境で進行することが できるこの反応は、周囲の水性材料が反応によって発生した熱を伝達することが できるという点でこの発明における重要な局面であり、それゆえ、本発明の加熱 装置、特に伝導食品ヒーターと関連して使用できるこの反応の有効性を向上させ る。しかし、当業者は多様な既知の酸化剤および適当な燃料が、本発明において 使用できることは理解できるであろう。

酸化剤と燃料との間の酸化反応、特に過マンガン酸カリウムとエチレングリコー ルのようなポリオールとの反応は、反応物の互いに対する接触および混合によっ て速度制限される。たとえば、酸化反応のエチレングリコール燃料成分を適当な 溶媒、すなわち水で希釈することにより、エチレングリコールと過マンガン酸カ リウムとの間の反応速度は、燃料希釈によって起こる燃料の酸化剤との減じられ た接触速度によって速度制限されることができる。エチレングリコールの量に関 して水の量が増えると、一定量の酸化剤が燃料溶液にさらされると仮定して、全 体の反応速度が低下する。したがって、最高温度および／または熱が発せられる 時間長さは、エチレングリコールのどのような有効量に対しても、水／エチレン グリコール比を適当に調整することによって制御することができる。

逆に、燃料に対する過マンガン酸カリウム酸化剤の量を減らすことによっても、 反応を速度制限することができる。

しかし、過マンガン酸カリウムは無機溶媒、特に水において制限された溶解度を 育する。したがって、希釈された過マンガン酸カリウム成分でこの酸化反応を湿 った環境で進める場合、過マンガン酸カリウム酸化剤は実質的に結晶形で残る。

これらの希釈されない過マンガン酸カリウム結晶は、エチレングリコール燃料と 接触すると、局部的燃焼部分および／または局部的沸騰部分をもたらす。したが って、過マンガン酸カリウムの希釈は理論的には反応速度を減じるが、燃焼およ び／または沸騰の局部的部分は、熱出力の持続期間および強さの制御を低下させ 、不必要な燃焼の可能性を増加させる。

発熱酸化反応の持続期間および強さを制御するためには、特に高い反応性を有す る酸化剤を使った反応において、結合剤内において酸化剤を結合し、酸化剤を燃 料源に選択的にさらすことができることを我々は発見した。これは、酸化剤を反 応環境において可溶である結合剤で結合することによって好ましくは達成される 。酸化剤を可溶性の結合剤で取囲むことによって、酸化剤の燃料に対するさらさ れる速度は、結合剤が可溶化して結合酸化剤がされされる反応の際に制御するこ とができ、それゆえ発生した熱の持続期間および強さに対して制御を与えること ができる。

上記で言及したように、酸化反応で使用する燃料は、適当な溶媒によって希釈さ れて、反応の速度を制限することができる。したがって、ある実施例において、 エチレングリコール燃料溶液に存在する水の量は、希望する反応温度および持続 期間に依存して異なり、溶液におけるエチレングリコールの濃度は前述の反応の 大きさおよび持続期間の基準を満足させる。しかし、燃料を希釈するために使わ れる溶媒は、酸化剤を結合するために使用する結合剤を可溶化する手段として、 および熱伝達媒体としての働きをして、本発明における特別の有効性を有する。

本発明における選択された酸化剤と関連して、多様な結合剤を使用することがで きる。これらの結合剤は、当該技術分野において公知のものから選択することが できる。好ましくは、本発明において使用される結合剤は、燃料組成および／ま たは反応の反応ゾーンにおいて溶けることができる結合剤である。たとえば、燃 料が有機溶媒において希釈されるときには、有機ベースの結合剤が好ましくは使 われ、燃料が無機溶媒において希釈されるときに、無機ベースの結合剤が好まし くは使われる。

好ましい実施例において、反応媒質において燃料は余分に存在して、酸化剤に対 する燃料の連続的な接触を確実にし、結合剤の望ましい可溶化速度を与えるため に、適当な燃料溶媒がもっばら使用される。しかし、熱出力の制御および結合剤 の可溶度を与えるために、本発明において燃料および希釈剤のどのような適切な 混合も本発明において使用することができる。

好ましい実施例において、酸化剤はケイ酸ナトリウム溶液（Ｎａ２　Ｓ　ｉ　Ｏ ｘ　）を含む結合剤内に結合される過マンガン酸カリウム結晶を含み、これはＪ 、Ｔ、ベーカー（Ｊ。

Ｔ、Ｂａｋｅｒ　）　（物品番号３８７７−０１）から市場で入手可能である。

市場で入手可能なケイ酸ナトリウムは、ケイ酸ナトリウム溶液において、シリカ のコロイド状の懸濁液を余分に含み、約１．３８の比重を有する重い透明な溶液 として利用できる。ケイ酸ナトリウムは適切な溶媒、好ましくは極性無機溶媒、 最も好ましくは水で希釈されることができる。酸化剤は結合剤の中で十分におよ び一貫して混合され、好ましくは均一に中で分配される。結合剤内に酸化剤を均 一に分配することは、結合剤の可溶化の間酸化剤を燃料に対して一貫して均一に 与えることができるので好ましい。

結合酸化剤のジオメトリおよび形状は、化学反応に対する制御をもたらす助けと なる。たとえば、均一の固体小球の形の結合酸化剤は、水性反応媒質に置かれる と、沈降、凝集および互いに融合する傾向を有する。酸化剤の結合形の沈降およ び凝集は、燃料溶液にアクセス可能な小球の表面面積を減らし、結果として反応 速度を低下させ、それが反応に対する制御の低下をもたらす。

したがって、本発明の結合酸化剤の形状およびジオメトリは、反応の速度および 持続期間に対する制御を与える際の、重要な要因である。ある好ましい形状にお いて、結合酸化剤は、反応の望ましい持続期間の間および結合剤の可溶化の間、 酸化剤消耗間近なときさえ、燃料に対して酸化剤の比較的一定で活性な面を与え るジオメトリを育する固体形である。好ましいジオメトリは、反応の間中ずっと 、さらされる酸化剤のまわりに必要な燃料を与える。好ましくは、酸化剤への大 きい燃料泳動経路は必要ない。

第１図を参照して、本発明の結合酸化剤２０の少なくとも１つの適するジオメト リは、短い円筒２２に形作られる結合酸化剤を含み、円筒２２は円筒の中を延在 する１つ以上のセンターライン孔を含む。孔の内部と円筒２２の周囲との間の円 筒２２の壁厚さは、結合剤の可溶度と関連して、反応の持続期間を決定する助け となる。センターライン孔２５は円筒２２の全表面積に沿って燃料の一貫した分 配を好ましくは与え、円筒の凝集または融合が起こっても、円筒の全表面積に対 して（矢印で示されるように）燃料の流れを与える。

好ましくは、円筒２２の中のセンターライン孔２５の内部表面積は、円筒２２の 外径が減少する割合とおおよそ同じ割合で増加し、円筒の公称表面領域は比較的 一定のままである。さらに、円筒長さが外径と等しいならば、従来の小球形状で は観測されるように、厚さまたは密度によって設定される重さの違いに応じて、 円筒は並んだりグループ化されたりする傾向はないことが観察された。

したがって、結合酸化剤の円筒状のジオメトリは、凝集現象を防ぐ助けとなる。

しかし、結合酸化剤は、当業者がわかるように、融合および凝集現象を減じると ともに、化学反応および熱出力の持続期間および強さの望ましい制御を与えるこ とができる多くの適当なジオメトリおよび形状に形づくられることができる。

たとえば、第１図で描かれる円筒状の結合酸化剤は、細かい粉末の過マンガン酸 カリウム結晶を均一の混合で適切に希釈されたケイ酸ナトリウムと合わせ、曲げ やすい結果物を成形型に入れ、次に乾燥した、少し暖められた空気流において水 分を蒸発させることによってキャスティングを固化することにより、好ましくは 作られる。より好ましくは、ケイ酸ナトリウム溶液は少なくとも約１０％希釈水 を含む。１０％より低い希釈水のケイ酸ナトリウム溶液は、過マンガン酸カリウ ムに容易に流れず、信頼できる態様で濡らさないことがわかった。

適当な結合剤を選択する重要な要因は、どのような多様な選択された割合でも可 溶化することができるように希釈され得ることである。たとえば、構成物を望ま しい形に形づくる前に水がケイ酸ナトリウムに加えられると、ケイ酸ナトリウム 分子間に、より弱いかつより多孔性の結合ができる。この分子間の弱い結合は、 より少ない水で作られた希釈されたケイ酸ナトリウム組成と比べて、適当な溶媒 にさらされると、結合剤が比較的より速く可溶化することを可能にする。結合剤 の可溶化速度が上がると、結合酸化剤はより高い速度で燃料にさらされ、それゆ え反応速度を促進し、より高い熱の発生を与える。反対に、結合剤の可溶化速度 が下げられると、結合酸化剤は比較的減じられた速度で燃料にさらされ、反応速 度を低下させ、熱発生を増やす。しかし、望ましい選択された可溶度を与えるた めに、本発明と関連して、公知のいかなる適合可能な酸化剤および／または結合 剤が使用できると考えられる。

第２図は、ＢＴＵ／ｍ２ｍ１ｎでケイ酸ナトリウムに結合される結合過マンガン 酸カリウムの単位面積当りの熱出力、および結合剤希釈剤（水）に対する結合剤 （ケイ酸ナトリウム）の割合の関係を示す。第２図は、反応の酸化剤成分の公称 表面領域に基づき、酸化剤と燃料との間の反応速度が、ケイ酸ナトリウムバイン ダを水で選択的に希釈することによって約２オーダー近くの大きさで変わること を示す。したがって、ケイ酸ナトリウム結合剤の結合力は、下の表！で示される ように、バインダの希釈水に対する割合と直接比例する。

表Ｉにおける表面後退値および熱出力速度は、ケイ酸ナトリウムに結合される過 マンガン酸カリウムに対するものである。表１のデータを与えるのに使用された 結合酸化剤は、長さ１．７５インチ、幅１．０インチ、および高さ０゜０４１イ ンチの平坦形状を有し、酸化剤は１つの露出した長手平坦表面のみで過剰のエチ レングリコール燃料と接触する。

表Ｉ 結合力　表面後退　熱出力速度 （バインダ対希釈水比）（インチ７分）　（Ｂｔｕ／ｉｎ２分）７５％　０．０ ０４　０．２５ ６２％　０．００７３　０．４８ ５０％　０．０１４　０．９３ したがって、特定の結合力を有する特定の酸化剤バインダ組成の熱出力速度を知 ることにより、およびそれゆえ表面後退の特定速度を知ることにより、本発明の 結合酸化剤は、望ましい特定の酸化剤、燃料、および適用に対して適切な熱出力 を与えることができる。

第３図は、本発明の結合酸化剤と関連して使用することができる熱出力プロフィ ルの一例を示す。このプロフィルは１２分の持続期間を有し、発する望ましい熱 の合計バラ−レベルは、最初の２分は合計２６０ワツトであり、２−４分では１ ５０ワツトに減じられ、４−６分ではさらに１００ワツトに減じられ、熱出力の 残りの持続期間ではついに３５ワツトに減じられる。第４図は第３図の熱出力プ ロフィルを描き、熱出力は、ＢＴＵで与えられる。

第３図および第４図で描かれている特定の熱出力プロフィルを与えるための異な る３つの結合酸化剤組成を採用する４つのステップは、表■に示される。表Ｈに おいて、異なる表面領域、結合力、および結果の浸透深さを育する４つの異なる 結合酸化剤組成が示される。結合力は、反応の際の結合剤の可溶化の程度に対応 し、酸化剤は過マンガン酸カリウムを含み、燃料は、１：１で水と希釈されたエ チレングリコールを含む。第１の組成は、０−２分において１３８ＴＵに対応す る１１０ワツトの熱出力を与え、第２の組成は、０−４分においてＩＩＢＴＵに 対応する５０ワツトの熱出力を与え、第３の組成は、０−６分において２２８Ｔ Ｕに対応する６５ワツトの熱出力を与え、第４の組成は、０−１２分において２ ４ＢＴＵに対応する３５ワツトの熱出力を与える。

表■ 開始からの時間　結合力　浸透深さ　表面領域（分）　（パーセント）（イ　ン チ）　（ｉｎ、２　）０−２　５０　０．０２８　６．７ ０−４　６２　０．０２９　６ ０−６　７５　０．０２４　１４．８ ０−１２　７５　０．０４８　８ たとえば、結合酸化剤が等しい長さおよび外径の円筒状のジオメトリを含むなら 、表Ｈのデータを使って、第３図および第４図の熱出力プロフィルを与える４つ のグループのオキシダイザ小球は、表■で示されるように作ることができる。

表■ 結合酸化剤形状 １／４イン千〇Ｄ　Ｘ　１／４インチ長円筒グループ　活性時間　壁厚さ　ピー スＣ１，結合力（分）　（インチ　）　（パーセント　）１　０−２　０．５６ 　２１　５０ ２　０−４　０．５８　１９　６２ ３　０−６　０．４８　４７　７５ ４　０−１２　０．９６　２５　７５ おおよその体積および重量： 結合酸化剤円筒体積　４０ｃｃ 酸化剤重量　２８ｇｍ 結合剤重量　３ｇｍ 結合酸化剤濃度　１．９１ｇｍ／ｃｃ 酸化剤体積　１６ｃ　ｃ 過マンガン酸カリウム１グラムを消費するのに、およそ３．５ｃｃのエチレング リコールが必要である。したがって、表■に記述されるヒータープロフィルに対 して、全部のエチレングリコールおよび全部の過マンガン酸カリウムを消費する には、最低９８ｃ　ｃが必要である。しかし、本発明は酸化反応の制御された放 出および持続期間をもたらすために意図されているので、反応ゾーンにおいて過 度のエチレングリコールが好ましくは与えられて、過マンガン酸カリウムがなく なるまで、連続して熱放出を確実にする。

さらに、ケイ酸ナトリウムバインダを確実に溶かすために適当な希釈剤のある体 積が必要であり、結合酸化剤を燃料にさらす。たとえば、過マンガン酸カリウム 全体を消費するのに、９８ｃｃのエチレングリコールが必要なら、望ましい結合 剤希釈剤および結果の熱出力が達成されるように結合剤を確実に溶かすには、本 システムにおいて、エチレングリコールの希釈剤（水）に対する１：１の割合が 示されている。したがって、９８ｃｃはエチレングリコールを含み、かつ９８Ｃ Ｃは水を含む、合計１９６ｃｃの液体溶液が、必要な量の燃料および結合剤希釈 剤をもたらす。

しかし、燃料に対する希釈剤の比率は望ましい適用、およびヒーターの容量、結 合剤の強さ、および燃料希釈のようなほかの決定要因に依存して、激的に変わる かもしれない。前のテストで使われたオキシダイザキャスティングは、過マンガ ン酸カリウム結晶を均一に濡らす希釈されたバインダを最小限含む。前のテスト のオキシダイザキャスティングを作るのに、約１グラムのバインダ（湿）対約３ グラムの粉末結晶の割合が好ましく、この割合は余分なバインダのたまりや不完 全に液体に囲まれた結晶のない、均一な混合をもたらした。しかし、当業者にと って、バインダ対酸化剤のいずれの適当な割合も本発明において使用できると考 えられるのは明らかである。

本発明の特別な利点は、結合酸化剤が複数個の分離した層を含むことができるこ とにある。市場で入手可能なケイ酸ナトリウム空気は乾いてガラス状の材料とな り、１つの分離した単位が複数の結合酸化剤の層を含むように、繰り返しの被覆 に適する組成を有する。これらの層の組成は次を含んでもよい：　（１）各層に おいて同じ結合力を有する結合剤、各層における酸化剤は濃度が異なる、（２） 各層において異なる結合力を有する結合剤、各層における酸化剤は同じ濃度を有 する、および（３）この２つの組合わせも可能である、すなわち各層において異 なる結合剤結合力を有する複数の層、および各層において酸化剤は異なる濃度を 有する。さらに、上記の層の組成のいずれの組合わせも、本発明と関連して使用 することができる。各々が異なる結合力を有する複数個のバインダ層を設けるこ とにより、特別の使用に必要な熱入力において指数的な減少を近似するために、 多数の熱発生速度ステップを用いることができる。したがって、熱入力の望まし い予め定められた強度持続期間になるように、１つまたは複数個の分離した結合 酸化剤単位によって、どのような数の熱発生ステップも与えられることができる 。

複数個の異なる層の組成を含む結合酸化剤は、発熱酸化反応の持続期間および速 度の正確な制御を、本発明のユーザに与えることができる。たとえば、既知の量 の未反応酸化剤が既知の量の燃料にさらされるように、酸化剤が選択的に燃料に 対してさらされることを許容し、それによって、いずれかの予め選択された持続 期間のいずれかの選択された強度で既知の予め定められた熱出力をもたらす。し たが７て本発明は、ユーザが、結合剤層間のこの既知の予め定められた熱出力を 変えることを許容し、１つ以上の分離した結合酸化剤単位で事実上どのような望 ましい熱出力プロフィルも構成することができる。

本発明の特定の応用は、迅速な加熱工程を必要とするかもしれない。早い予備加 熱は、結合されていない酸化剤結晶または希釈バインダ溶液と結合された酸化剤 結晶を、最初に燃料に接触されたときに加熱システムの中味の温度を望ましい予 備加熱温度に上げるのに適する量で、反応媒質に加えることによって好ましくは 達成される。速い予備加熱処理が特に望ましいのは、装置の熱を一定レベルに維 持し、しかもその装置ができるだけ早くそのレベルに達するのが望ましい食品加 熱装置と関連してこの発明が使用されるときである。

前に述べたように、本発明は加熱装置、特に食品を加熱するのに使用される加熱 装置、さらに特に、伝導により伝達される熱を使用して、食品を加熱する加熱装 置と関連して使用されるときに特に有用である。第５図ないし第７図は、本発明 の伝導食品加熱装置の好ましい実施例を示す。

第５図を参照して、食品ヒーター３０は可撓性の容器３２を含み、容器３２は燃 料ゾーン３４およびオキシダイザゾーン３６を含む。ゾーン３４および３６はそ れぞれ燃料および酸化剤を含む。セパレータ４２は、燃料ゾーン３４をオキシダ イザゾーン３６から分離する。容器３２はオキシダイザまたは燃料のどちらによ っても影響されず、かつ十分に耐熱性を有する可撓な材料を好ましくは含む。こ のような材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、マイラ、アルミニウム、アル ミ化されたポリマー膜、およびほかの従来のプラスチック、または液体を保持す るのに適するほかのパッケージ材料、たとえばゴム、ビニル、ビニル被覆織物お よびポリエチレンを含む。透明ビニルを使って約０゜０２ｍｍから約０．１ｍｍ の厚さが良いことがわかった。

第６図を参照して、容器３２は上部層５０および下部層５２を含む薄い可撓性の 熱伝導材料で有利に作成されることができ、層は端部において互いに結合されて 密閉された実質的に平坦なエンベロープを形成する。好ましい実施例において、 熱伝導材料は実質的にアルミニウムまた銅によって構成される金属箔、またはア ルミ化されたマイラのような金属化されたプラスチック膜である。材料の端部は 、はんだ付け、熱密閉、超音波溶接、溶媒溶接、および折曲げ密閉を含む適切な 手段によって、接着剤を使って互いに結合されることができる。

ヒーター３０の製造の間、容器３２は燃料および酸化剤をそれぞれ導入するため に、ゾーン３４およびゾーン３６の各々において、開放端または側部３５および ３７を好ましくは含む。容器３２の他方側部または端３８は熱密閉されてもよい 。燃料および酸化剤が容器に加えられると、開放側部３５および３７は密閉され て、容器３２は液密および気密にされる。容器３２の大きさおよび形はその使用 に従って変わる。組立の後かつ使用の前において、ヒーター３０は静的な状態に あり、ヒーター３０は１回使用されると好ましくは捨てられる。本発明の代替の 実施例において、複数個のオキシダイザゾーンおよび／または燃料ゾーンが、本 発明のヒーター３０に使用できると考えられる。

発熱酸化反応を始めるには、燃料は酸化剤と接触しなければならない。本発明に おいて、これは好ましくは、オキシダイザおよび燃料のゾーン３６および３４間 のセパレータ４２を選択的に穿孔または破って、燃料がオキシダイザにさらされ るようにする。好ましい実施例において、燃料はオキシダイザゾーンに流れ込ん で、結合酸化剤と接触する。しかし、結合酸化剤は燃料ゾーン３４に放たれるこ とも考えられる。セパレータ４２はゾーン３４および３６のどちらかが変形され たときに破られるまた破裂することができる材料を含む。

セパレータ４２に向かうまたは沿った圧力は、セパレータを選択的に破るまたは 破裂するが、容器３２の外部表面、ならびに容器３２、オキシダイザ３６および 燃料３４のゾーンを取囲む表面はそのままである。セパレータ４２は、いくつか の機能的形状で構成されてもよい。好ましい実施例において、セパレータ３４は 、燃料ゾーン１４およびオキシダイザゾーン１６の間に延在する弱められた壁５ ５を含み、これはセパレータ２２を分けることによって分離可能である。セパレ ータ４２は、プルタブ６１および６２を使用することによって好ましくは分離さ れてもよい。引張られると、プルタブ６１および６２はセパレータ４２を分離し 、燃料ゾーン３４およびオキシダイザゾーン３６の間に流体連通をもたらす。し かし、セパレータ４２はストッパーの付いている孔を含んでもよく、圧力がそれ に対して与えられると、ストッパーが変位されてそこの孔を開ける。

代わりに、セパレータ４２は圧力が与えられると破れる弱いまたは薄い部分を有 する壁を含んでもよい。別の実施例において、セパレータは複数個の穿孔を有す る壁を含んでもよく、圧力が与えられると、破れて、燃料をオキシダイザにさら す。セパレータ４２はなおまた、孔が開けられたまたは開けられていない移動可 能なディスクもしくはキャップ、または折れやすい弁のような弁を含んでもよい 。

代わりに、セパレータ４２は外部圧力を受けたときに１つまたは好ましくは複数 個の裂は目またはスリットを形成するように構成されてもよい。裂は目は、セパ レータの端または周辺から内方向に延びてもよい、またはセパレータ４２の端部 または周辺の中間にあってもよい。しかし、セパレータ４２を分けるための公知 のいずれの適切な手段も、本発明にお４いて使用できると考えられる。

容器４２は好ましくは、熱伝達のために適切な手段が設けられてもよい。適切な 手段は、オキシダイザゾーン３６内において均一な熱分配が達成されるように、 結合酸化剤単位を分離するための内部構造格子、メツシュ、またはほかの空間埋 込み挿入物６５を含んでもよい。たとえば、ユニットは交互の細い柱６６に分け られてもよく、反応の間均等な熱出力分配を与える。さらに、連通チャネル６９ を容器３２のオキシダイザゾーン３６内に設けてもよく、そこから燃料がオキシ ダイザゾーン３６に流れ込む。好ましくは、チャネル６９はすべてが１つの空洞 に相互接続されるように配向される。

本発明の燃料および酸化剤は相補でなければならない。

これらの成分の適切な選択は、上記で説明したように本発明の望ましい特性をも たらすために、安全のために政府の基準に合うために、およびコンパクトである ために可能ないかなる組合わせであってもよい。さらに、いくつかの応用におい て、酸化剤および燃料は、まわりに対して、偶発的にまたはその逆で放出が起こ る場合の用心に、適切な政府基準に適合するべきである。しかし、好ましい実施 例において、酸化剤は過マンガン酸カリウムを含み、燃料はエチレングリコール 、プロピレングリコールまたはグリセリンを含む。

第７図で示されるように、本発明のヒーター３０はたとえば、サンドイッチのよ うに、温かい食べ物のために食品容器内に置くために有利に採用されてもよい。

これらの容器はフオーム、紙、ボール紙またはプラスチックを含んでもよいが、 好ましくは、隔離性の品質を有する生分解性物質からなる。容器は軽量、安価で 、かさばらず、使い捨て可能であるべきである。好ましくは、容器は熱が温かい 食品部分から伝達されるのを防ぐために蓋（図示されていない）を含む。

第７図を参照して、本発明のヒーター３０は中に置かれているサンドイッチの熱 を保つために使われている従来の形作られたフオーム容器７０と関連して使われ てもよい。

これらのフオーム容器は典型的に、約１３０’Ｆでたべものの内部温度を維持す るために約１０ワツトの熱入力を必要とし、この温度は加熱された食べ物が味の よいままとなる温度である。この温度数値を使って、内部温度が１／２時間保た れることが必要であるなら、食べ物を１３０’Ｆの摂取できる味のよい温度に食 べ物を保つために、容器内において保たれる食品に対して５ワット時間または１ ７ＢＴＵが与えられなければならないと計算されている。５ワット時間、または １７ＢＴＵを与えるには、約７グラムの過マンガン酸カリウムおよび２５ｍ１の エチレングリコールが１７ＢＴＵの熱出力を与えるのに必要である。

したがって、反応物が混合された後の合計システム体積は、エチレングリコール 燃料の希釈が１：１であると仮定して、約６０ｍ１である。この実施例において 、結合酸化剤は実質的に平坦なジオメトリを含み、結合酸化剤は１つの平坦な表 面上においてのみ燃料／水混合と接触し、活性領域は約２０平方インチである。

０．０２８ＢＴＵ／平方インチ／分をもたらすのに、この大きさの活性領域が必 要である。したがって、このために必要なヒーターは、約８５％ｖ　／　ｖのバ インダの濃度を有する結合酸化剤を使って行なうことができる。しかし、当業者 にとって、いかなる多様な結合酸化剤組成でも本例示の必要な熱出力を与えるこ とは理解されるであろう。

したがって、結合酸化剤の形状は、前述の熱出力数値を与えるために、望ましい 生産に完全に合わせるために、面積および厚さを調整することを必要とする。し たがって、本発明の容器１２をフオーム容器の底に嵌合するためには、約３．２ ５平方インチのパッドが必要であり、結合酸化剤は平坦なジオメトリを有し、約 １センチより小さい厚さを有する。

本発明の特定の実施例が詳細に説明されたが、当業者にとって、開示された実施 例は変形され得ることは明らかである。したがって、前述の記述は限定よりむし ろ例示であると考えられるべきであり、発明の真の範囲は次の請求の範囲で定義 されているものである。

０　．１　．２　．３　．４　．５　．６　．７　．８　．９　１．０ハ１ワー レベ゛１し、　ワヅト ハＩ′ワーレＮ゛Ｉノ ＦＩＧ、５ 要約書 第１のゾーン内において密閉された実質的に固体の酸化剤（２０）を含む第１の ゾーン（３６）および第２のゾーン（３４）に分けられる使い捨て可能容器（３ ０）を含み、酸化剤（２０）の粒子は溶解可能なバインダの固体片に埋められて おり、かつバインダの中で分散されており、さらに容器の第２のゾーン（３４） 内において密閉される実質的に液体の燃料と、第１のゾーンおよび第２のゾーン の間に配置されるセパレータ（４２）とを含むヒータであって、セパレータは第 １のゾーンと第２のゾーンとの間に流体連通を与えるために開口可能であり、流 体連通は容器内において制御された発熱化学反応を開始させる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１のゾーンおよび第２のゾーンに分けられる使い捨て可能容器と、 前記第１のゾーン内において密閉された実質的に固体の酸化剤とを含み、前記酸 化剤の粒子は溶解可能なバインダの固体片に埋められており、かつ前記バインダ の中で分散されており、さらに 前記容器の前記第２のゾーン内において密閉される実質的に液体の燃料と、 前記第１のゾーンおよび前記第２のゾーンの間に配置されるセパレータとを含み 、前記セパレータは前記第１のゾーンと前記第２のゾーンとの間に流体連通を与 えるために動作可能であり、前記流体連通は前記容器内において制御された発熱 化学反応を開始させる、ヒーター。 ２．前記発熱反応が湿った環境で起こる、請求項１に記載のヒーター。 ３．前記容器は、前記発熱化学反応に対して耐性の材料を含む、請求項１に記載 のヒーター。 ４．前記酸化剤は過マンガン酸カリウムを含む、請求項１に記載のヒーター。 ５．前記燃料はポリヒドロキシ化合物を含む、請求項１に記載のヒーター。 ６．前記燃料はエチレングリコールを含む、請求項５に記載のヒーター。 ７．前記容器はポリマー材料を含む、請求項３に記載のヒーター。 ８．前記容器はまわりの形に従う薄い壁のエンベロープを含む、請求項１に記載 のヒーター。 ９．さらに、制御された速度で前記反応の伝播を与えるための手段を含む、請求 項１に記載のヒーター。 １０．伝播を与えるための前記手段は、前記酸化剤が結合される、選択的に溶解 可能な結合剤を含む、請求項９に記載のヒーター。 １１．前記選択的に溶解可能な結合剤は、ケイ酸ナトリウムを含む、請求項９に 記載のヒーター。 １２．前記ケイ酸ナトリウムは水で希釈される、請求項１１に記載のヒーター。 １３．前記ケイ酸ナトリウムは前記燃料において溶解可能である、請求項１２に 記載のヒーター。 １４．前記エチレングリコールは無機溶媒と混合される、請求項６に記載のヒー ター。 １５．前記燃料はエチレングリコールおよび水の混合物を含む、請求項１に記載 のヒーター。 １６．前記結合剤は水において可溶である、請求項１０に記載のヒーター。 １７．前記結合剤は、前記発熱反応の間に溶けて、予め定められた速度で、前記 酸化剤を前記燃料に制御可能にさらす、請求項１０に記載のヒーター。 １８．前記結合剤は前記酸化剤と混合されて、前記結合剤が可溶化しながら前記 酸化剤の一定公称表面領域を与える、請求項１０に記載のヒーター。 １９．前記セパレータは、１回使用の破れやすい膜を含む、請求項１に記載のヒ ーター。 ２０．食品を加熱するための方法であって、（１）別々の第１のゾーンおよび第 ２のゾーン含む容器と、 （２）溶解可能なバインダの固体片に埋まりかつ前記バインダの中で分散された 酸化剤の粒子と、（３）前記酸化剤によって自発酸化を受ける、前記第２のゾー ン内の燃料と、 （４）前記燃料を前記酸化剤から分離するために、第１のゾーンおよび前記第２ のゾーンとの間に配置されたセパレータとを含む ａ．加熱装置を設けるステップと、 ｂ．前記酸化剤および前記燃料との間に接触を可能にするために前記セパレータ を破り、それによって発熱化学反応を開始させるステップと、 ｃ．前記酸化剤を前記燃料に対して選択的にさらすために、前記結合剤を前記燃 料に徐々に溶かすことによって前記発熱化学反応を制御するステップと、ｃ．前 記容器に関連して食品部分を設けるステップと、ｄ．前記発熱化学反応によって 発生した熱によって前記食品部分を加熱するステップとを、含む方法。 ２１．前記燃料はポリヒドロキシ化合物を含む、請求項２０に記載の方法。 ２２．前記酸化剤は過マンガン酸カリウムを含む、請求項２０に記載の方法。 ２３．制御された発熱化学反応を与える方法であって、酸化剤の粒子が可溶性結 合剤の固体片に埋まり、かつ前記結合剤の中で分散されるように、前記結合剤内 において結合される前記酸化剤を与えるステップと、前記酸化剤と反応すること ができる燃料を与えるステップと、 発熱化学反応を開始するために、前記結合酸化剤および前記燃料を合わせるステ ップと、 前記酸化剤の新しい粒子を前記燃料に対して制御可能にかつ連続的にさらすため に、前記結合剤を徐々に溶かすステップとを、含む方法。 ２４．前記酸化剤は過マンガン酸カリウムを含む、請求項２３に記載の方法。 ２５．前記結合剤はケイ酸ナトリウムを含む、請求項２３に記載の方法。 ２６．前記燃料はポリヒドロキシ化合物を含む、請求項２３に記載の方法。 ２７．前記ポリヒドロキシ化合物は、エチレングリコールを含む、請求項２６に 記載の方法。