(57)【要約】第１の領域（112）、第２の領域（114）および第３の領域（116）をもった容器（101）を有している使い捨て加熱装置（100）が開示される。第１の領域の中には燃料が入っており、第２の領域の中には酸化剤が入っている。第１の易破壊性セパレータ（118）が、第１の領域と第２の領域の間に配置されている。第１の易破壊性セパレータを手で動作し、第１の領域と第２の領域の間で連通をつくることで、反応領域（228）を画定することができる。第２の易破壊性セパレータ（120）は、反応チャンバの中での発熱性化学反応に応答するものである。第２の易破壊性セパレータを動作させて、反応チャンバと第３の領域の間で連通をつくることができる。第１の領域と第２の領域の間の連通によって燃料と酸化剤の混合が行なわれて発熱性化学反応を開始させることができ、発熱性化学反応に関連する環境パラメータによって第２の易破壊性セパレータが動作される。【選択図】図２Ａ
2005501623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の領域、第２の領域および第３の領域を有する容器；
前記第１の領域の中に入っている燃料；
前記第２の領域の中に入っている酸化剤；
前記第１の領域と前記第２の領域の間に配置された第１の易破壊性セパレータであって、その領域間に連通をつくって反応チャンバを画定するように手で動作可能となっている第１の易破壊性セパレータ；
前記反応チャンバの中での発熱性化学反応に応答する第２の易破壊性セパレータであって、前記反応チャンバと前記第３の領域の間で連通をつくるように動作可能となっている第２の易破壊性セパレータ；
を有してなる使い捨て加熱装置であって、
前記第１の領域と前記第２の領域の間の連通によって前記燃料と前記酸化剤の混合が行なわれて発熱性化学反応が開始され；
前記発熱性化学反応に関連する環境パラメータが前記第２の易破壊性セパレータを動作させる；
ことを特徴とする使い捨て加熱装置。
【請求項２】
前記発熱性化学反応に関連する前記環境パラメータが上昇した温度を含む請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３】
前記発熱性化学反応に関連する前記環境パラメータが上昇した圧力を含む請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４】
前記第３の領域と熱的に連結されたヒートシンクをさらに有している請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項５】
前記ヒートシンクが相変化材料を含んでいる請求項４に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項６】
前記第１の領域、前記第２の領域または前記第３の領域の少なくとも一つに非燃料ゲル化剤溶液をさらに含んでいる請求項１に記載の使い捨て加熱装置であって、
前記ゲル化剤と前記反応チャンバとの間の連通によって前記ゲル化剤のゲル化が開始されて、前記ゲル化剤の溶解とは独立して前記反応の速度を減速する非燃料ゲルがつくられ；
前記発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値を超えないように十分速くゲルをつくる上で十分な量の前記ゲル化剤が存在している；
ことを特徴とする上記使い捨て加熱装置。
【請求項７】
さらに、
前記第１の領域の中に前成形された凝固性ゲルおよび蒸発性溶媒；
を有している請求項１に記載の使い捨て加熱装置であって、
前記酸化剤が、前記第２の領域全体にわたって融解性結合剤中に包埋、分散されており；
前記融解性結合剤が前記発熱性化学反応の間に融解して所定速度で前記酸化剤を制御可能に露出させ；
前記発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値に達した時点で前記蒸発性溶媒が蒸発し、それによって前記ゲルの凝固が起り；
前記発熱性化学反応に伴う温度が前記所定の最大値を超えないようにする上で十分な量の前成形された凝固性ゲルが存在している；
ことを特徴とする上記使い捨て加熱装置。
【請求項８】
さらに前記第１の領域および前記第２の領域の少なくとも一方を複数個有している請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項９】
前記第３の領域がバルーン的拡張可能なものである請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１０】
前記容器がその外界によって画定される形状に順応可能なものである請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１１】
前記容器が、前記発熱性化学反応に対して耐性である材料からなる請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１２】
前記容器がポリマー材料からなる請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１３】
前記発熱性化学反応が還元-酸化型の反応である請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１４】
前記酸化剤が過マンガン酸カリウムである請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１５】
前記燃料が酸化可能有機化合物である請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１６】
さらに前記容器に連結され、前記第１の領域、前記第２の領域または前記第３の領域と雰囲気との間に連通をつくるように動作可能となっているバルブを有している請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１７】
前記バルブが温度または圧力の少なくとも一方に応答するものである請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１８】
さらに、各容器が中間に配置されたセパレータによって隣接する容器から分離されている複数の容器を有している請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項１９】
前記第２の易破壊性セパレータが交互パターンで配列された易破壊性部分と封止部分を有している請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２０】
各容器が独立に動作可能な第１の易破壊性セパレータを有している請求項１９に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２１】
前記第１の領域および前記第２の領域が加熱対象物と熱的接触状態にある請求項１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２２】
前記加熱対象物が食品である請求項２１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２３】
前記加熱対象物が飲料である請求項２１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２４】
前記加熱対象物が外科患者の身体部分である請求項２１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２５】
前記加熱対象物が治療を受けている患者の身体部分である請求項２１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２６】
前記加熱対象物が衣類または履物である請求項２１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２７】
可撓性上側シート；
該上側シートに縁部でつながっておりそれによってコンパートメントを画定している可撓性下側シート；
前記コンパートメントの中に配置されて燃料の入った第１の領域と酸化剤の入った第２の領域を画定している手で動作可能な第１の易破壊性セパレータ；
発熱性化学反応に応答する第２の易破壊性セパレータであって、前記コンパートメントの中に配置されて前記第１の領域もしくは前記第２の領域の少なくとも一方と第３の領域との間に境界面をつくっている第２の易破壊性セパレータ；
を有してなる使い捨て加熱装置であって；
前記第１の易破壊性セパレータの手による動作によって前記第１の領域と前記第２の領域の間の連通および発熱性化学反応の開始が可能になる；
ことを特徴とする上記使い捨て加熱装置。
【請求項２８】
前記発熱性化学反応が前記第２の易破壊性セパレータを動作させて前記第１の領域もしくは前記第２の領域の少なくとも一方と前記第３の領域との間に連通をつくる請求項２７に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項２９】
前記第２の易破壊性セパレータの動作が、前記発熱性化学反応に伴う上昇した圧力に応答するものである請求項２８に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３０】
前記第２の易破壊性セパレータの動作が、前記発熱性化学反応に伴う上昇した温度に応答するものである請求項２８に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３１】
さらに、
前記第１の領域、前記第２の領域または前記第３の領域の少なくとも一つの中に非燃料ゲル化剤溶液；
を有している請求項２７に記載の使い捨て加熱装置であって、
前記ゲル化剤と前記発熱性化学反応との間の連通によって前記ゲル化剤のゲル化が開始されて前記発熱性化学反応を減速する非燃料ゲルがつくられる；
ことを特徴とする上記使い捨て加熱装置。
【請求項３２】
さらに、
前記第１の領域の中に前成形された凝固性ゲルおよび蒸発性溶媒；
を有している請求項２７に記載の使い捨て加熱装置であって、
前記発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値に達した時点で前記蒸発性溶媒が蒸発し、それによって前記ゲルの凝固が引き起こされて前記発熱性化学反応が減速される；
ことを特徴とする上記使い捨て加熱装置。
【請求項３３】
さらに前記第３の領域に熱的に連結されたヒートシンクを有している請求項２７に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３４】
前記ヒートシンクが相変化型材料からなる請求項３３に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３５】
前記上側シートおよび前記下側シートがそれぞれ、それらの外界によって画定される形状に順応可能である請求項２７に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３６】
前記上側シートおよび前記下側シートが、前記発熱性化学反応に対して耐性である材料からなる請求項２７に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３７】
前記上側シートおよび前記下側シートがポリマー材料からなる請求項２８に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３８】
前記第１の領域および前記第２の領域が加熱対象物と熱的接触状態にある請求項２７に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項３９】
前記第２の易破壊性セパレータが複数の易破壊性部分および複数の非易破壊性部分を有している請求項２７に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４０】
前記易破壊性部分および非易破壊性部分が前記易破壊性セパレータにわたって交互に直線状に配列されている請求項３９に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４１】
内部で発熱性化学反応を開始させるための初期内部容積を画定する反応チャンバ；
前記反応チャンバに隣接する拡張チャンバ；および
前記反応チャンバと前記拡張チャンバの間に配置された易破壊性シールであって、前記発熱性化学反応に応答して動作可能となっている易破壊性シール；
を有してなる使い捨て加熱装置であって、
前記易破壊性シールの動作によって前記反応チャンバと前記拡張チャンバとの間に連通が確立され、それによって前記発熱反応を封じ込めるための増大した内部容積が画定される；
ことを特徴とする上記使い捨て加熱装置。
【請求項４２】
前記易破壊性シールの動作が、前記化学反応に伴う圧力の低下を生じさせる請求項４１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４３】
前記増大した内部容積が、前記初期内部容積より約101％〜200％大きいものである請求項４１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４４】
前記増大した内部容積が、前記初期内部容積より約110％〜150％大きいものである請求項４１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４５】
前記易破壊性シールが、前記発熱性化学反応に伴う上昇した温度に応答して動作可能となっている請求項４１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４６】
前記易破壊性シールが、前記発熱性化学反応に伴う上昇した圧力に応答して動作可能となっている請求項４１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４７】
さらに前記拡張チャンバと熱的に接触しているヒートシンクを有している請求項４１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４８】
さらに前記反応チャンバに連結されたバルブであって、圧力または温度の少なくとも一方に応答するものであり、前記反応チャンバと雰囲気の間で連通をつくるように動作可能となっているバルブを有している請求項４１に記載の使い捨て加熱装置。
【請求項４９】
物品の加熱方法であって、該方法が、
加熱装置を前記物品との熱的接触状態に置く段階であって、この加熱装置は：
第１の領域、第２の領域および第３の領域を有する容器、
前記第１の領域の中に入っている燃料、
前記第２の領域の中に入っている酸化剤、
前記第１の領域と前記第２の領域の間に配置された第１の易破壊性セパレータであって、前記第１の領域と前記第２の領域の間に連通をつくるように手で動作可能となっている第１の易破壊性セパレータ、
温度および圧力に応答する第２の易破壊性セパレータであって、前記第１の領域と前記第３の領域の間、または前記第２の領域と前記第３の領域の間、または前記第１の領域と第３の領域の間および前記第２の領域と前記第３の領域の間で連通をつくるように動作可能となっている第２の易破壊性セパレータ、
を有してなり、
前記第１の領域と前記第２の領域の間の連通によって前記燃料と前記酸化剤の混合が行なわれて、前記第１の領域および前記第２の領域で蒸気を発生する発熱性化学反応が起り、
前記蒸気の発生に関連する圧力および温度によって前記第２の易破壊性セパレータが動作して前記蒸気を前記第３の領域に移動させる、段階；および、
前記第１の易破壊性セパレータを壊して前記第１の領域と前記第２の領域の間に連通を確立させ、それによって前記発熱性化学反応を開始させ、前記物品を加熱する段階；
を有してなる上記方法。
【請求項５０】
加熱対象品が食品からなる請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
加熱対象品が飲料からなる請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
冷却対象品が外科患者の身体部分からなる請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
冷却対象品が衣類または履物からなる請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
前記加熱装置がさらに複数の容器を有し、各容器が手で動作可能となっているそれぞれの第１の易破壊性セパレータを有している請求項４９に記載の方法であって、その方法がさらに別の第１の易破壊性セパレータを壊すことで第２の発熱性化学反応を開始させる段階を有している上記方法。
【請求項５５】
対象物を加熱するためのシステムであって、該システムが、
熱伝導性パッケージ；および
該パッケージの中に配置された加熱装置であって、この加熱装置が：
第１の領域、第２の領域および第３の領域を有する容器、
前記第１の領域の中に入っている燃料、
前記第２の領域の中に入っている酸化剤、
前記第１の領域と前記第２の領域の間に配置された第１の易破壊性セパレータであって、両領域間で連通をつくって反応チャンバを画定するように手で動作可能となっている第１の易破壊性セパレータ、
前記反応チャンバの中での発熱性化学反応に応答する第２の易破壊性セパレータであって、前記反応チャンバと前記第３の領域の間に連通をつくるように動作可能となっている第２の易破壊性セパレータ、
を有してなり、
前記第１の領域と前記第２の領域の間の連通によって前記燃料と前記酸化剤の混合が行なわれて発熱性化学反応が開始され、
前記発熱性化学反応に関連する環境パラメータが前記第２の易破壊性セパレータを動作させる、
ことを特徴とするものである加熱装置；
を有してなる上記システム。
【請求項５６】
前記発熱性化学反応に関連する前記環境パラメータが上昇した温度を含む請求項５５に記載のシステム。
【請求項５７】
前記発熱性化学反応に関連する前記環境パラメータが上昇した圧力を含む請求項５５に記載のシステム。
【請求項５８】
前記加熱装置がさらに前記第１の領域、前記第２の領域または前記第３の領域の少なくとも一つに非燃料ゲル化剤溶液を含んでいる請求項５５に記載のシステムであって、
前記ゲル化剤と前記反応チャンバの間の連通によって前記ゲル化剤のゲル化が開始され、前記ゲル化剤の溶解とは独立して前記反応の速度を減速する非燃料ゲルが形成され；
前記発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値を超えないように十分速くゲルをつくる上で十分な量の前記ゲル化剤が存在している；
ことを特徴とする上記システム。
【請求項５９】
前記加熱装置がさらに、
前記第１の領域の中に前成形された凝固性ゲルおよび蒸発性溶媒；
を有している請求項５５に記載のシステムであって、
前記酸化剤が前記第２の領域の全体にわたって融解性結合剤中に包埋、分散されており；
前記融解性結合剤が前記発熱性化学反応の間に融解して前記酸化剤を所定速度で制御可能に露出させ；
前記発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値に達した時に前記蒸発性溶媒が蒸発し、それによって前記ゲルの凝固が起り；
前記発熱性化学反応に伴う温度が前記所定の最大値を超えないようにする上で十分な量の前成形された凝固性ゲルが存在している；
ことを特徴とする上記システム。
【請求項６０】
前記パッケージが、その外界によって画定される形状に順応可能である請求項５５に記載のシステム。
【請求項６１】
前記酸化剤が過マンガン酸カリウムである請求項５５に記載のシステム。
【請求項６２】
前記燃料が酸化可能有機化合物である請求項５５に記載のシステム。
【請求項６３】
さらに前記パッケージを加熱対象物に取り付けるための取り付け用装置を有している請求項５５に記載のシステム。
【請求項６４】
前記パッケージがスリーブである請求項５５に記載のシステム。
【請求項６５】
前記第３の領域が加熱対象物と熱的に連結されている請求項５５に記載のシステム。
【請求項６６】
前記第３の領域が加熱対象物から熱的に分離されている請求項５５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートパックに関するものであり、より詳細には発熱性化学反応によって熱を提供するヒートパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱性化学反応によって熱を発生させる小型の自己加熱装置が当業界で公知である。例えば米国特許第4397315号（Patel）には、外側パッケージおよび内側パッケージを有し、外側パッケージにチオ硫酸ナトリウムが入っており、内側パッケージにエチレングリコールが入っている装置が開示されている。内側パッケージの壁が壊れることから、各パッケージの内容物を混合することができる。
【０００３】
米国特許第5035230（Steidlら）には、易破壊性シールによって分離された２つのコンパートメントを有するヒートパックが開示されている。ヒートパックの一方の領域にはケイ酸ナトリウムでコーティングされた過マンガン酸カリウム酸化剤が入っており、他方の領域にはエチレングリコール水溶液燃料が入っている。装置を動作させる際には、シールを壊すことで、反応物が互いに接触できるようにする。
【０００４】
米国特許第5984953号（Sabinら）には、発熱性化学反応を利用する使い捨てヒートパックが開示されている。発熱性化学反応の速度を変えるのに用いることができる前成形された可逆凝固性ゲルを用いることで、反応が温和になる。
【０００５】
米国特許第6116231号（Sabinら）には、発熱性化学反応を利用して熱を発生させる液体ヒートパックが開示されている。ヒートパックに構造的剛性を与えることもできるゲル化剤を用いることで、反応が温和になる。
【０００６】
シュタイドル（Steidl）らおよびサビン（Sabin）らが開示している種類のヒートパックは例えば、加熱対象への熱移動が十分な速度で起こらない場合に、過度の温度上昇を防止する上で蒸気を発生させることができる。蒸気発生によって膨潤が発生し、そのために破壊が生じる可能性があることから、そのようなヒーターは、過剰温度を回避するように設計および寸法設定される。しかしながらそれにより、ヒーターが動作できる条件および利用分野が限定されることになる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の１態様は、比較的広範囲の条件で直ちに有用であるが、コンパクトである使い捨てヒーターである。
【０００８】
本発明の別の態様は、堅牢性が改善された使い捨てヒーターであって、要求がかなり低い用途または状況で使用する場合に「暴走」、すなわち過剰な圧力および温度の発生を起こすことなく、要求度の高い用途において必要量の熱および温度上昇を提供するヒーターである。その結果例えば、かなり異なる量の熱を必要とする対象物に対して、あるいは熱帯および冬期条件などの大きく変わる条件下で加熱を行うのに、同じ使い捨てヒーターを用いることができる。ある広い態様では、第１の領域、第２の領域および第３の領域を有する容器を有している使い捨て加熱装置が開示されている。本明細書で使用される場合に「領域」とは、少なくとも１個のチャンバまたはコンパートメントを意味し、それらの複数個も含まれるものと理解される。第１の領域の中には燃料が入っており、第２の領域の中には酸化剤が入っている。第１の易破壊性セパレータが、第１の領域と第２の領域との間に配置されている。第１の易破壊性セパレータは手で動作可能となっており、第１の領域と第２の領域の間に連通をつくり、それによって反応チャンバまたは領域を画定することができる。第２の易破壊性セパレータは、反応チャンバの中での発熱性化学反応に応答するものである。第２の易破壊性セパレータを動作させることで、反応チャンバと第３の領域との間に連通をつくることができる。第１の領域と第２の領域の間の連通によって、燃料と酸化剤の混合が行なわれて発熱性化学反応が開始される。発熱性化学反応に関連する環境パラメータによって、第２の易破壊性セパレータは動作する。発熱性化学反応に関連する環境パラメータは、例えば上昇した温度または上昇した圧力あるいはそれら２種類の組み合わせであることができる。ヒーターは、所期の用途のほとんどの条件下で、第２の易破壊性セパレータが壊れないように設計されている。しかしながら、装置からの熱移動が相対的にかなり低速である場合、第２の易破壊性セパレータが壊れることで、蒸気が反応チャンバから第３の領域に逃げることができる。それによって、反応チャンバから水分が除去され、少なくとも１種類の反応物の溶解が遅くなり、発熱反応が減速される。同時に、別の熱伝達領域が形成されて熱移動が大きくなり、それによって温度上昇が減速する。一部の実施形態では、前記追加の熱移動が加熱対象に対するものであることができる。他の実施形態では、前記追加の熱移動が、当業者が容易に設計できるように、周囲環境に対するものであることができる。いずれのタイプの実施形態においても、加熱装置には第３の領域に熱的に連結しているヒートシンクがあってもよい。好ましいヒートシンクは相変化材料である。所望に応じて、前記相変化材料を加熱中の対象に熱的に連結して、加熱時間を延長することができる。好ましくは第３の領域は、第２の易破壊性シールが壊れた時に膨潤して、使用前およびほとんどの使用条件下で第３の領域が最小限のスペースを占有するようにする拡張可能領域である。第３の領域によって提供される制御は、他の制御と組み合わせて用いることができる。好ましくは後者は、ほとんど全ての条件下で第２の易破壊性シールの破壊を防ぐのに十分なものである。例えば、使い捨て加熱装置では前記領域の少なくとも一つに非燃料ゲル化剤溶液が入っていてもよく、その領域でゲル化剤と反応チャンバとの間の連通により、ゲル化剤のゲル化が始まって、非燃料ゲルが生成し、それがゲル化剤の溶解とは独立して反応速度を減速する。発熱性化学反応に伴う温度が予想される条件下での所定の最大値を超えるのを防ぐ上で十分急速にゲルを生じるように十分な量のゲル化剤を加えることができる。本発明の使い捨て加熱装置の実施形態では、第１の領域の中に前成形された凝固性ゲルおよび蒸発性溶媒が入っている。酸化剤は第２の領域全体で融解性結合剤中に包埋され、分散していることができ、その結合剤は発熱性化学反応の間に融解して、酸化剤を所定の速度で制御可能な程度に露出させる。発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値に達した時に蒸発するように蒸発性溶媒を選択することで、ゲルの凝固を引き起こして、発熱性化学反応を減速することができる。十分な量の前成形された凝固性ゲルを入れることで、発熱性化学反応に伴う温度がほとんどの場合で所定の最大値を超えないようにすることができる。
【０００９】
前述のように、使い捨て加熱装置には第１の領域としての複数のコンパートメントおよび／または第２の領域としての複数のコンパートメントがあってもよい。使い捨て加熱装置は、外界によって画定される形状に順応可能なものである。好ましい実施形態では装置を構成する材料は、発熱性化学反応に対して耐性のものである。その材料は、例えばポリマー材料であることができる。発熱性化学反応は還元−酸化型の反応であることができる。酸化剤は過マンガン酸カリウムであることができ、燃料は酸化可能有機化合物であることができる。使い捨て加熱装置は、容器に連結したバルブを有していてもよく、第１の領域、第２の領域または第３の領域のいずれかと雰囲気との間で連通を与えるように動作可能となっている。バルブは、温度または圧力のうちの少なくとも一方に応答することができる。使い捨て加熱装置は、単一ユニットとして物理的に連結された２個以上の完成した加熱装置モジュールなどのモジュール構成のものであることができ、各モジュールは中間に配置されたセパレータによって隣接するモジュールから分離されている。第２の易破壊性セパレータは易破壊性部分および確実にシールされた（非易破壊性）部分を有することができ、それらは交互パターンで配列されていてもよい。複数の第１の易破壊性セパレータを用いる場合、それぞれは独立に動作可能となっていてもよい。第１の領域および第２の領域は、食品、飲料などの加熱対象製品と、外科患者もしくは治療を受けている患者の身体部分と、あるいは衣料もしくは履物と熱的接触状態にあることができる。
【００１０】
別の広い態様では、可撓性上側シート、この上側シートに縁部で取り付けられていることでコンパートメントを画定している可撓性下側シートを有している使い捨て加熱装置が開示される。手で動作可能な第１の易破壊性セパレータがそのコンパートメントの中に配置されていることで、燃料の入った第１の領域と酸化剤の入った第２の領域が画定される。発熱性化学反応に応答する第２の易破壊性セパレータがそのコンパートメントの中に配置されていることで、第１の領域または第２の領域の少なくともいずれか一方と第３の領域との間に境界面が設けられている。第１の易破壊性セパレータの手による動作によって、第１の領域と第２の領域の間に連通が行なわれて反応領域が形成され、発熱性化学反応が開始される。発熱性化学反応が第２の易破壊性セパレータを動作させて、反応領域（第１の領域または第２の領域の少なくともいずれか一方）と第３の領域の間の連通をつくる。第２の易破壊性セパレータの動作は、例えば発熱性化学反応に伴う上昇した圧力または上昇した温度であることができる。上側シートおよび下側シートはそれぞれ、それらの外界によって画定される形状に順応したものであることができる。上側シートおよび下側シートは、発熱性化学反応に対して耐性である材料、例えばポリマー材料を用いて作製することができる。第１の領域および第２の領域は、加熱対象物品と熱的接触にあることができる。前記したように、ゲル化剤、前成形されたゲルまたはヒートシンク材料を含ませることができる。第２の易破壊性セパレータは、複数の易破壊性部分および複数の非易破壊性部分を有することができる。易破壊性部分と非易破壊性部分は、第２の易破壊性セパレータにわたって交互に直線配列されていてもよい。
【００１１】
さらに別の広い態様では、内部で発熱性化学反応を開始させるための初期内部容積を画定する反応チャンバ、その反応チャンバに隣接する拡張チャンバ、および反応チャンバと拡張チャンバの間に配置された易破壊性シールを有し、前記易破壊性シールが発熱性化学反応に応答して動作可能となっている使い捨て加熱装置が開示される。易破壊性シールの動作によって、反応チャンバ（好ましい実施形態では、反応チャンバは第１の領域と第２の領域を合わせることで形成される）と拡張チャンバとの間に連通を確立することで、発熱性化学反応を封じ込めるための増加内部容積を画定する。易破壊性シールの動作によって、発熱性化学反応に伴う圧力低下が生じる。第３の領域を加えることで増大した内部容積は、初期内部容積より101％〜約200％大きいか、あるいは好ましくは初期内部容積より、約110％〜150％、さらに好ましくは125％〜150％大きいものであることができる。易破壊性シールは、発熱性化学反応に伴う上昇した温度に応答して動作することができる。易破壊性シールは、発熱性化学反応に伴う上昇した圧力に応答して動作可能となっている。ヒートシンクは、拡張チャンバ（すなわち第３の領域）の中に、あるいはそれと熱的に接触して設けることができる。バルブは、反応チャンバに連結させることができ、そのバルブは圧力もしくは温度の少なくともいずれか一方に応答するもので、反応チャンバと大気との間の連通をつくるように動作し得る。
【００１２】
さらに別の広い態様では、物品の加熱方法であって、加熱装置をその物品との熱的接触状態に置く段階；および第１の易破壊性セパレータを壊して、第１の領域と第２の領域の間に連通を確立することで、その中での発熱性化学反応およびその後の該物品の加熱を開始させる段階；を有する上記加熱方法が開示される。その加熱装置は、第１の領域、第２の領域および第３の領域を有する容器を有している。第１の領域の中には燃料が入っており、第２の領域の中には酸化剤が入っている。第１の易破壊性セパレータが第１の領域と第２の領域の間に配置されており、第１の易破壊性セパレータは手で動作可能となっており、第１の領域と第２の領域の間の連通をつくることができる。温度および／または圧力に応答する第２の易破壊性セパレータは、第３の領域と第１の領域、第２の領域との間もしくはその両方との間の連通をつくるように動作可能となっている。第１の領域と第２の領域の間の連通によって、燃料と酸化剤の混合が行なわれて、第１の領域および第２の領域で蒸気を発生する発熱性化学反応を起こさせることができる。蒸気発生に関連する圧力および温度により、第２の易破壊性セパレータが動作して、蒸気が第３の領域の中に移動することができる。加熱対象物は、例えば食品、飲料、外科患者の身体部分、衣類または履物であることができる。加熱装置は、上記したように複数の容器を有することもでき、この方法にはさらに、少なくとも１個の別の第１の易破壊性セパレータを壊して、第２の発熱性化学反応を開始する段階があってもよい。
【００１３】
選択される実施形態に応じて、下記の利点のうちの１以上を実現することができる。いずれの場合も、ヒートパックの破壊が回避され、体積拡張が発熱性化学反応の減速および装置の外への熱移動の増加の両方によって制御される。加熱対象への熱移動に利用できる面積が限られている場合は、熱を環境に放出するが、反応物を含まない第３の領域を提供することで、加熱効率が向上する。より少ない反応物で済む。ヒートパックは、負荷がかなり低いところでの破裂の心配がなく、最大所期負荷において相対的に速く熱を発生するように設計することができる。ヒートパックは第３の領域を折り畳み状態にすることで、より小さくすることができる。一部の実施においては、第３の領域は加熱対象物に熱的に連結されていてもよい。他の実施においては、第３の領域は加熱対象物から熱的に分離されていてもよい。
【００１４】
本発明は、例えば米国特許第5035230号（Steidlら）、米国特許第5984953号（Sabinら）および米国特許第6116231号（Sabinら）（それぞれが、参照によってその全内容が本明細書に組み込まれる）に記載および特許請求された発明と同様の分野のものである。
【００１５】
本明細書で使用される場合、下記の定義は、本出願の範囲を限定しないような形で理解すべきである。ヒートパックに関して使用される「拡張」という用語は、ヒートパックの膨潤および、ヒートパックの特定コンパートメントに関連する内部容積の増加を含むものと理解すべきである。「暴走」という用語は、制御されていない事象または、不測もしくは望ましくない結果に至る可能性があると考えられる事象を説明するのに用いられる。「環境パラメータ」という用語は、温度、圧力、温度と圧力の組合せ、または体積拡張を含むものと理解すべきである。「静的」という表現は、まだ始動されていないヒートパック（すなわち、第１の易破壊性セパレータが壊されていない）を説明するのに用いられる。
【００１６】
本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許および他の引用物は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。争いがある場合は、本明細書が優先する。さらに、本明細書に記載の装置、方法および技術は例示のみを目的としたものであり、本発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下において、本発明の１以上の実施形態の詳細を、添付の図面および下記の記述で説明する。本発明の他の特徴、目的および利点は、その説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかである。各種図面において同様の参照符号は同様の構成要素を示すものである。
【００１８】
本発明による使い捨てヒートパックは、ある化学物質が別のものと接触した場合に生じる反応熱の発生の原理に基づいて動作する。本発明での使用に好ましい実施形態では、酸化剤と適合性還元剤（燃料）との間の接触によって、発熱性化学反応が生じる。発熱性化学反応は、例えば酸化/還元反応であることができる。ヒートパックには、中で発熱性化学反応を開始させることができる初期体積を有する反応チャンバがある。本発明によるヒートパックには、反応チャンバに隣接し、中間に配置された易破壊性セパレータによって反応チャンバから分離された拡張チャンバもある。易破壊性セパレータは、発熱性化学反応に応答して動作し、反応チャンバと拡張チャンバの間に流体連通をつくり、それによって発熱性化学反応を封じ込めるための内部容積増加が確立される。酸化／還元反応を利用するヒートパックは、例えば米国特許第5035230号（Steidlら）に開示されている。
【００１９】
図１について説明すると、使い捨てヒートパック100の特定の実施形態のオーバーヘッド平面図を示してある。ヒートパック100は、上側シート102および下側シート（不図示）を有する容器101を有している。シートは、縁シール部104、106、108および110によって縁部で１つに封止されている。これらの縁シール部は、それらが消費者によって容易に開けられないか、あるいは壊されないように作られている。
【００２０】
容器101は内部で、第１の領域112、第２の領域114および第３の領域116に分けられている。静的状態では、第１の領域112には燃料が入っており、第２の領域114には酸化剤が入っている。第１の易破壊性セパレータ118が、第１の領域112と第２の領域114との間に配置されている。第１の易破壊性セパレータ118は好ましくは、消費者がそれを手で壊すことができるように作られている。
【００２１】
第３の領域116は、第１の領域112と第２の領域114に隣接して配置されている。第３の領域116は、第２の易破壊性セパレータ120によって第１の領域112および第２の領域114から分離されている。第２の易破壊性セパレータ120は、第１の易破壊性セパレータ118が壊されて燃料が酸化剤と接触させられた場合に開始される発熱性化学反応に応答する。第２の易破壊性セパレータ120は、例えば発熱性化学反応によって生じるヒートパック100内での温度、圧力またはその両方の上昇によって壊されうる。第２の易破壊性セパレータ120が壊された場合、ヒートパック100において発熱性化学反応を封じ込めるための内部容積増加がもたらされる。
【００２２】
いくつかの酸化剤が、応答する燃料との反応で好適な量の熱を発生させることができる。代表的な酸化剤には、例えばマンガンおよびクロムのアルカリ金属塩などがある。それには、過マンガン酸カリウムおよびクロム酸カリウムなどの化合物などがある。他の好適な酸化剤は、二クロム酸ピリジニウム、四酸化ルテニウムおよびクロム酸、ならびに当業者には公知の多数の他の酸化剤がある。
【００２３】
好適な燃料には、例えば有機化合物などがある。特に適した有機化合物はアルコール類である。本明細書に記載の酸化剤は、アルコールを容易に酸化して、カルボニル含有化合物とすることができる。好ましいアルコール類には、１級アルコール類、および少なくとも２個の水酸基を有する多価アルコール類などがある。多価アルコール類は、容易に酸化してアルデヒドやカルボン酸とすることができる。多価アルコール類の酸化には代表的には、かなりの量の熱発生が伴う。当業者には公知の他の好適な燃料では、特にはグリセリンがある。
【００２４】
特定のヒートパックで使用される燃料および酸化剤は、相補的であるべきである。好適な選択には、本明細書に記載のような所望の特性を提供し、政府の安全性基準を満足し、小型であることができる組合せならどのようなものでも含まれる。ほとんどの応用分野で、酸化剤および燃料は、偶発的その他で環境への排出が生じた場合に、適用される政府の基準に適合するものでなければならない。好ましい実施形態の一つでは、酸化剤は過マンガン酸カリウムを含み、燃料はグリセリンを含む。
【００２５】
任意の選択肢として、ヒートシンク122を熱的に第３の領域116に連結することができる。ヒートシンク122は、第３の領域116内または第３の領域116外であるがその近傍に配置して、十分な熱的連結が存在するようにすることができる。ヒートシンク122は、例えば相変化材料、またはより一般的には高い熱吸収能力を有する材料であることができる。
【００２６】
特定のヒートシンク適用のための好適な相変化材料には、例えばパラフィン、ナフタレン、硫黄、塩化カルシウム水和物、ブロモカンファー、セチルアルコール、シアナミド、エルード酸（eleudic acid）、乳酸、ケイ酸ナトリウム水和物、チオ硫酸ナトリウム・５水和物、リン酸二ナトリウム、炭酸ナトリウム水和物、硝酸カルシウム水和物、ボウ硝、酢酸カリウム、ナトリウムおよびマグネシウムならびにロウなどがあり得る。
【００２７】
相変化材料は、一部の顕熱を吸収することができ、それによってヒートシンク122の温度上昇を生じる。しかしながら、相変化材料は典型的には、相変化時（例えば、固相から液相への変化、または液相から気相への変化、または例えば固体状態などのある１つの状態内での相変化）により多量の熱を吸収する。相変化材料が吸収することができる熱が多量であるにも関わらず、相変化材料の温度は典型的には相変化の間中比較的一定のままである。
【００２８】
好ましい実施形態には、特定の利用分野に応じた有用な温度範囲で固体から液体に変化するように選択される相変化材料がある。しかしながら、液体から気体に変化する相変化材料も使用可能である。液体は、例えばその液体を第３の領域の中にあるパケットに封じ込めることで、第３の領域116との直接接触から分離されているが、その領域と熱的に連結されているようにすることができると考えられる。相変化材料の蒸気が発生する場合は、その蒸気を排気して、それが第３の領域116およびヒートパックから熱を逃がすようにすることができると考えられる。特定の融点を有する相変化材料を用いることで、蒸気を発生させることなく、ヒートパック動作温度を所望の最大値内におさめることができる。
【００２９】
相変化材料は、加熱対象物の予想される最も高い周囲温度よりも高いが、ヒートパックが装置の動作期間中に到達すると予想される予見可能な最高温度よりも低い温度で、相変化するよう選択すべきである。ヒートパックが何らかの理由によって通常の動作温度を超えた場合、ヒートシンクは多量の熱を相転移で吸収し、さらなる「暴走」挙動を減速することができる。
【００３０】
ヒートシンクは、必ずしも相変化を起こすことなく高い熱吸収能力を有する材料であることもできる。材料の例には、シアナミド、エチルアルコール、エチルエーテル、グリコール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、水素化リチウム、メチルアルコール、酢酸ナトリウム、水、エチレングリコール、パラフィンロウおよび当業者には公知の他の熱吸収性材料などがある。
【００３１】
ヒートシンク材料が液相または気相として存在し得る場合、ヒートシンク材料をパッケージして、ヒートパック内部の内容物との直接接触を防ぐ必要がある場合がある。例えば、ヒートシンク材料を第３の領域の内部と直接接触させてはいけない場合、ヒートシンク材料の小さい個別のパッケージをヒートパックの第３の領域全体に分散させておくことができる。別の形態として、ヒートパックに熱的に連結された比較的大きい表面積を有する単一のパッケージにヒートシンク材料を入れておくことができる。
【００３２】
ヒートパック容器101の第３の領域は、好ましくは折り畳まれたバルーン的拡張可能な構造である。図に示したように、容器101全体を薄く可撓性で熱伝導性のポリマー材料で構成して、密閉された実質的に平面の包装体を形成する。１つの好ましい実施形態ではその材料は、実質的にアルミニウムまたは銅からなるものなどの金属箔あるいはアルミニウム処理ポリエステル（例：マイラー（MYLAR（登録商標）））などの金属処理プラスチックフィルムである。容器の形状は代表的には、それの特定の外界によって必要とされる各種形状に順応することができる。さらなる容器の構成および構造が、米国特許第5984953号（Sabinら）に開示されている。
【００３３】
ヒートパックに入れる上で選択される酸化剤もしくは燃料／ゲル化剤または溶媒はいずれも、容器を構成している材料に悪影響を与えるものであってはならない。材料は又、高温、少なくとも動作中に容器が達すると予想される最高温度までの高温に耐えることができるものでなければならない。そのような材料には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル（マイラー（登録商標）など）、アルミニウム、アルミニウム処理ポリマーフィルムおよび、ゴム、ビニル、ビニルコートファブリックおよびポリエチレンなどの加熱された液体を封じ込める上で好適な他の従来のプラスチック材料又は、その他のパッケージ用材料などがある。材料の厚さは代表的には、約0.02mm〜約0.1mmの範囲である。ただし、他の材料の厚さが一部の利用分野には好適であると認められることもある。
【００３４】
特定の実施形態では、第３の領域116に排気口124があって、第３の領域116から大気への連通を提供している。排気口124は、例えば温度、圧力または温度および圧力の組合せにおける上昇に応答することができる。容器101内の温度および／または圧力が所定の閾値に達した場合、排気口124が開いて、ヒートパック100から周囲雰囲気へ蒸気の一部を制御可能に放出することができる。所望の量の蒸気を容器101から放出した後、排気口は閉じる。排気口124は、例えば容器および／または縁シールの望ましくない破裂を防止する上で十分な量の圧力をヒートパックから放出するよう設計しなければならない。
【００３５】
別の配置において、第１の領域または第２の領域のどちらかに連結された排気口を設けることができると考えられる。さらに、容器101の様々な区域に複数の排気口を設けることもできる。
【００３６】
縁シール104、106、108および110は、当業者には公知のいずれかの好適な技術を用いることで１つに結合することができる。好適な技術には、ハンダ付け、熱封着、超音波溶接、折り重ね封止および接着剤使用などがある。
【００３７】
ヒートパック100を作製する際、容器101は好ましくは、各領域112、114、116に、必要に応じて燃料、還元剤、ヒートシンク材料、他の溶媒などを導入するための開放端または開放面を有する。他の辺部または縁部は、それらの品目を導入する前に封止することができる。それらの品目を導入した後、開放面を封止して、容器101を液密および気密とすることができる。容器101の大きさおよび形状、ならびに容器内の領域の並置および形状は、ヒートパックを使用しようとする具体的な用途に応じて変わる。従って、異なる用途に対してヒートパックを適切に組み立てるには、別の組立手順が必要となる場合がある。本発明の範囲は、容器の中の領域の配置によって限定されるものではない。
【００３８】
組立後で使用前には、ヒートパック100は静的状態にあり、その場合第１の領域の中には還元剤（すなわち燃料）が入っており、第２の領域の中には酸化剤が入っている。第３の領域は空とすることもできる。あるいは、第３の領域の中にはヒートシンクがあってもよい。
【００３９】
第１の領域と第２の領域の間の連通によって、酸化剤と燃料の接触が行なわれ、それによって発熱性化学反応が開始される。発熱性化学反応によって、ヒートパックの温度が上昇する。熱は、伝導と対流によってヒートパックから装置の外側表面に伝わることができ、その外表面で熱はさらに、ヒートパックが用いられている具体的な用途に応じて他の物体に伝わることができる。本ヒートパックの特性は、その表面で測定される動作温度の達成である。代表的なヒートパック動作温度は、雰囲気温度より約20度F高い温度〜雰囲気温度より約120度F高い温度で変動し得る。
【００４０】
発熱性化学反応を開始させるには、燃料と酸化剤が互いに接触しなければならない。それは、燃料収容領域と酸化剤収容領域との間の第１の易破壊性セパレータを開口、選択的穴開け、破裂又はその他の形で壊すことで達成され、この結果酸化／反応相手が互いに接触することができる。好ましい実施形態では、酸化剤が第１の領域の中に送り込まれて、燃料と接触する。しかしながら、燃料を第２の領域中に送り込むことで、酸化剤と接触させることも可能であると想到される。いずれの領域にも、発熱性化学反応を減速するためのゲル化剤が入っていてもよい。
【００４１】
第１の易破壊性セパレータに対してまたはそれに沿って圧力を加えることで、第１の易破壊性セパレータを選択的に破裂、穴開けまたはその他の形態で壊し、他方では容器の外表面、縁部シールおよび第２の易破壊性セパレータは無傷のままとしておくことができる。第１の易破壊性セパレータは、多くの機能構成により構成することができる。好ましい実施形態では、第１の易破壊性セパレータは、手で分離可能な部分セパレータ118などの脆いまたは弱められた壁を有する。別の実施形態では、第１の易破壊性セパレータ118はプルタブ（不図示）を用いることで壊すことができる。引っ張ると、プルタブが第１の易破壊性セパレータを壊して、第１の領域と第２の領域の間に連通が確立される。別の実施形態では、第１の易破壊性セパレータにはストッパー付きの穴があり、そのストッパーは圧力がそれに加えられると分離され得る。さらに別の実施形態では、第１の易破壊性セパレータには、圧力が加えられると破裂し得る複数の開き穴を有する壁がある。別の形態として、第１の易破壊性セパレータは、穴の開いた又はその他の形態の可動性円板もしくはキャップ、あるいは易破壊性バルブなどのバルブからなることができる。別の形態として第１の易破壊性セパレータは、第１の易破壊性セパレータに外部から圧力が加わった場合に１以上の割れ目が形成されるような構造とすることができる。割れ目は、第１の易破壊性セパレータの縁部または周辺から内側方向に延在することができるか、あるいはその割れ目は第１の易破壊性セパレータの縁部または周辺の中間に配置することができる。最も好ましくは、第１の易破壊性セパレータは、圧力を加えると破れる弱められた領域または薄い領域を有する壁を有する。第１の易破壊性セパレータを壊すためのどのような適当な手段でも用いることができる。第２の易破壊性セパレータは、熱封着または接着剤使用などの業界で公知の技術を用いて作製することができる。当業者であれば、他の多様な可能性は知っているであろう。
【００４２】
第１の易破壊性セパレータが破壊されると、内部反応チャンバが画定され、その内部で発熱性化学反応が開始する。発熱性化学反応は、燃料と酸化剤が反応チャンバ内で互いに接触すると開始する。発熱性化学反応によって、反応チャンバ内で温度上昇と蒸気発生が生じ得る。蒸気発生によって、反応チャンバ内で圧力が上昇する場合がある。
【００４３】
第２の易破壊性セパレータは、発熱性化学反応に応答して開くことができる。例えば第２の易破壊性セパレータは、発熱性化学反応によって生じる温度上昇、または内部圧力上昇、あるいは温度上昇と圧力上昇の組合せに応答して開くようにすることができると考えられる。第２の易破壊性セパレータは、例えば反応チャンバの膨潤に応答して開くことができる。第２の易破壊性セパレータには場合により、手による動作用の手段があってもよい。
【００４４】
化学反応を用いた発熱が減速されないと、熱発生速度が非常に急速となって、それに応じて温度上昇が急速となり得る。急速な温度上昇は、すべての利用分野において必ずしも望ましい加熱プロファイルであるとは限らない。さらには、それが危険である場合もある。従って、ヒートパックにおける熱発生を緩和することが望ましい場合がある。これらの問題に取り組むヒートパックが、米国特許第5035230号（Steidlら）および米国特許第6116231号（Sabinら）に開示されている。
【００４５】
特定の実施形態では、ヒートパックには第１の領域の中に前成形された凝固性ゲルおよび蒸発性溶媒が入っていてもよく、酸化剤が第２の領域全体に融解性結合剤中に包埋、分散されていてもよい。融解性結合剤は、発熱性化学反応時に融解して所定速度で酸化剤を制御可能に露出することができる。蒸発性溶媒は、発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値に達した時に蒸発することができ、それによってゲルの凝固が起り化学反応を減速することができる。代表的には、発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値を超えないようにする上で十分な量の前成形された凝固性ゲルが供給されている。
【００４６】
別の実施形態では、第１の領域、第２の領域または第３の領域の少なくとも一つに非燃料ゲル化剤溶液が入っている。ゲル化剤と発熱性化学反応の間の接触によって、ゲル化剤のゲル化が開始して、ゲル化剤の溶解とは独立して、反応速度を減速する非燃料ゲルをつくることができる。代表的には、発熱性化学反応に伴う温度が所定の最大値を超えないようにする上で十分急速にゲルをつくるだけの量のゲル化剤が供給されている。
【００４７】
ヒートパックの別の実施形態が図2Aに示してある。ヒートパック200には、上側シート202、下側シート（不図示）および４つの縁部シール204、206、208および210がある。ヒートパック200は内部で、第１の領域212、第２の領域214および第３の領域216に分けられている。この実施形態では、第３の領域216だけでなく装置全体が可撓性であり、折り畳み状態となっている。静的条件では、第１の領域212には燃料が入っており、第２の領域214には酸化剤が入っている。第１の易破壊性セパレータ218が、縁部シール204から縁部シール208まで配置されている。
【００４８】
第２の易破壊性セパレータ220が、やはり縁部シール204から縁部シール208まで第１の易破壊性セパレータ218と実質的に平行に配置されている。第２の易破壊性セパレータ220には、直線的に配置された複数のセクション222A、222B...222Dがある。各セクション222A、222B...222Dには、易破壊性部分224と非易破壊性部分226がある。各易破壊性部分224は、弱めたシール、例えば溶融可能な接着剤または弱い接着剤を用いて形成されたシールとして構成することができる。別の形態として易破壊性部分224には、容易に開かれる一時的障壁型シールがあってもよいと考えられる。非易破壊性部分226の方は、易破壊性部分224よりしっかりと封止される。
【００４９】
図2Bについて説明すると、第１の易破壊性セパレータ218が壊された直後のヒートパック200が示してある。第１の領域212と第２の領域214が互いに連通して、反応チャンバ228を画定している。反応チャンバは、第２の易破壊性セパレータ220によって第３の領域216から分離されている。反応チャンバ228内で燃料が酸化剤と接触して、そこで発熱性化学反応を開始する。
【００５０】
図2Cについて説明すると、第２の易破壊性セパレータ220の易破壊性部分224が発熱性化学反応によって破られた直後のヒートパック200を示してある。易破壊性部分224の開口は例えば、発熱性化学反応に伴う温度または圧力に応答するものであることができる。非易破壊性部分226はなお無傷のままである。それは、発熱性化学反応に応答して動作しない。その構造によって、反応チャンバ228から第３の領域216へ蒸気を移動させることができ、同時に固体燃料や固体酸化剤の第３の領域216への望ましくない移動を防止することができる。
【００５１】
各易破壊性部分224は、予想されるヒートパック200の動作条件下での適切な開口を確保する上で十分広いものでなければならない。易破壊性部分224が狭すぎると、それを開口することが困難である場合がある。
【００５２】
代表的には、ヒートパックには約２〜10のセクション222A、222B...222Dがある。より好ましくは、ヒートパックには約３〜７のセクション222A、222B...222Dがある。
【００５３】
ヒートパック200には、第３の領域内部にヒートシンク230がある。ヒートシンクが所定位置に固定されない場合は、第２の易破壊性セパレータ220の易破壊性部分224は、易破壊性部分が壊された時に反応チャンバ内へのヒートシンクの望ましくない通過を防止する上で十分狭いものでなければならない。
【００５４】
排気口232は、ヒートパック内で発熱性化学反応によって危険なほど高い圧力が生じた場合に、第３の領域と雰囲気の間で連通をつくるものである。排気口230は、過剰圧力を急速に放出するかゆっくり放出するよう設計することができる。
【００５５】
ヒートパックの別の配置では、単に第１の領域112と第３の領域116の間にだけ配置された第２の易破壊性セパレータ120があってもよいと考えられる。
【００５６】
図3には、下側シート302がついた図2Aの特定の実施形態の断面図を示してある。第１の易破壊性セパレータ218に連結されたプルタブ304および306の付加されうる特徴も示してある。引っ張ると、プルタブが第１の易破壊性セパレータを壊し、第１の領域212と第２の領域214の間で流体連通をつくり、それによって発熱性化学反応を開始することができる。次に、発熱性化学反応によって、第２の易破壊性セパレータ220を開くことができる。
【００５７】
次に図4Aについて説明すると、ヒートパック400の１つの特定の実施形態では、縁部シール404、406、408、410で下側シート（不図示）に貼り付けられた上側シート402があって、容器が画定されている。容器は内部で、第１の領域412、第２の領域414および第３の領域416に分割されている。
【００５８】
静的条件では、第１の領域412には燃料が入っており、第２の領域414には酸化剤が入っている。第１の領域は領域間に配置された第１の易破壊性セパレータ418によって第２の領域から分離されている。第１の領域412は燃料の入った密閉パケット（または破壊可能ブリスタ）である。第１の領域に圧力を加えることで、密閉パケットを破壊することができる。第１の領域412および第２の領域414は、第２の易破壊性セパレータ420によって第３の領域416から分離されている。
【００５９】
第２の易破壊性セパレータには、直線状に並び、交互に配置された易破壊性部分422および非易破壊性部分424がある。
【００６０】
ヒートシンク426は第３の領域416と熱的に接触しており、排気口429も第３の領域416に連結している。
【００６１】
図4Bについて説明すると、ヒートパック400Aの１つの特定の実施形態では、並んで配置され、中間に配置された非易破壊性シール430によって互いに分離されている２つの一体型加熱装置428A、428Bがある。各加熱装置は独立に動作して、ヒートパックに伴う発熱をインクレメンタル(段階的)に制御することができる。ある種の実行形態には、互いに隣接して配置された追加の加熱装置428があってもよいと考えられ、各加熱装置は関連する非易破壊性シールによって隣接する加熱装置から分離されている。
【００６２】
図5Aには、食品の自己加熱式容器550の特定の実施形態の切欠断面図を示してある。使い捨てカートン552の中には、食品のパケット554がある。カートンの中には２個のヒートパック500が配置されており、少なくとも部分的にパケット554と熱的に連結されている。各ヒートパックには、燃料の入った第１の領域512、酸化剤の入った第２の領域514および第３の領域516がある。各ヒートパックの第１および第２の領域は、それぞれパケット554の上および下に配置されている。第３の領域516は、少なくとも部分的にカートンの外部に配置されており、発熱性化学反応に伴う蒸気の拡張のための拡張チャンバとして働く。第３の領域516は、発熱性化学反応に応答する第２の易破壊性セパレータ518によって第１および第２の領域から分離されている。
【００６３】
ヒートパック550およびカートン552は、易破壊性セパレータ518が壊された時に、第３の領域516が外方向に拡張して、環境へ熱を排出するように設計されている。ヒートパック550は、図示のように、最初に第３の領域516が少なくとも部分的にカートン552の外にあるように設計することができる。別の形態としてヒートパック550は、最初は第３の領域516が完全にカートン552の中にあるが、拡張して少なくとも部分的に外にでるように設計することができる。拡張には、折り畳み解除などがあり得る。この実施形態の一部の実行形態には、ヒートパックの第３の領域を収容するためのカートンからの拡張部556がある。図5Aに示した実施形態では、第３の領域516は加熱対象物から熱的に分離されるようになっている。図示のように、食品パケットからの分離は拡張部556の中に第３の領域516を配置することで行われ、拡張部は好ましくは環境に対して開いている。
【００６４】
カートンを通して第１の領域に圧力を加えることで、第１の易破壊性セパレータ580を破壊することができる。それによって、燃料を酸化剤と接触させて、発熱性化学反応を開始することができる。
【００６５】
図5Bには、第１の易破壊性セパレータ580が破壊された後の食品の自己加熱式容器を示してある。それによって、第１の領域および第２の領域は合わせられて、各ヒートパックにおいて反応チャンバ528を画定している。各反応チャンバには、それぞれの反応を封じ込めるための内部容積がある。反応が進行し、反応チャンバ内で熱が発生するに連れて、反応チャンバは、その反応チャンバ内の圧力上昇を伴って膨潤することができる。一部の実行形態では、ヒートパックと食品パケットとの間の良好な熱的接触の確立を促進する上では、ある程度の膨潤が望ましい。しかしながら過度の膨潤は、ヒートパックが破壊する可能性があるために望ましくない場合がある。
【００６６】
ヒートパックが発熱し、膨潤すると、最終的に所定の起動点に達することができ、図5Cに示したように第２の易破壊性セパレータ518が開く。第２の易破壊性セパレータが開くことで、各発熱性化学反応を封じ込めるのに利用可能な内部容積の量が多くなり、各ヒートパック内の内部圧力が低下して、それによってヒートパック破壊の可能性が小さくなる。熱は環境に移動し、反応から水が除去される。
【００６７】
ヒートパックは、ヒトまたは動物の手術時などの医学用途で使用されるように適応させることができる。手術の際には、中心部体温が望ましくないレベルまで低下する場合がある。ヒートパックを用いることで、患者を暖めることができる。それらおよび他の用途においてヒートパックを、調節可能な形状または固定形状を有する熱伝導性パッケージに入れて提供することができる。パッケージの例には、多様な可能な形状および大きさがあり得るものであり、例えばカートン、スリーブ、ラップおよび箱などがあり得る。そのようなヒートパックには好ましくは、例えば四肢上へのヒートパックの最初の位置決めを可能とする取り付け装置がついている。その後、さらなる位置調節を行うことなく、装置の起動を行うことができる。好適な取り付け装置には、ストラップ、接着剤またはベルクロ（VELCRO；登録商標）帯片などの再使用可能な帯片などがある。一部の外科的利用分野には、手術を行う対象となり得るヒト、ウマ、イヌ、ネコその他の動物の足などの四肢周囲に配置されるような寸法を有するスリーブとして設計されたヒートパックなどがあり得る。別の形態として、平坦なヒートパックをファブリック製のスリーブまたはラップの中に挿入することもできる。望ましくは、スリーブの直径を調節可能なものとして、同じスリーブを多様な患者に使用できるようにする。別の形態として、ヒートパックをパッドとして設計して、ヒトまたは動物の背中または胸部を加熱できるようにすることもできる。
【００６８】
ヒートパックは、治療分野での使用に適応させることもできる。ある種の怪我は、熱を加えることで治療することができる。それには、筋肉や靱帯の疲労及び捻挫、ならびにリウマチおよび関節炎などの苦痛などがある。そのような利用分野では、ヒートパックをスリーブまたはパッドとして形造り、上記のような取り付け手段を有するようにすることが必要になることも考えられる。
【００６９】
ヒートパックはまた、遠隔の自然区域におけるレクリエーション目的のため、あるいは小型で自己加熱式装置が望まれる領域における救助活動でも使用可能である。例えば、ヒートパックを用いてショックの被害者を暖めたり、あるいは凍傷を治療または防止することができる。ヒートパックはさらに、食品や例えば履物を加熱するように設計することができる。そのような利用分野では、ヒートパックがその用途に適した形状を有するように設計することができる。
【００７０】
本発明はさらに、自己加熱型の使い捨てヒートパックによって物品を加熱する方法をも特徴とする。その方法には、上記のものなどのヒートパックを加熱対象品との熱的接触状態に置く段階；ならびに第１の易破壊性セパレータを壊す段階が含まれる。一部の実施形態では、ヒートパックを、食品または飲料用の容器などの加熱対象物質用の容器と一体化することができる。他の実施形態では、ヒートパックを加熱対象物に加えることができるか、あるいは加熱対象物上にはめ込むように適応させることができる。
【００７１】
以上、本発明の多くの実施形態について説明した。しかしながら、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、各種の改変を行うことが可能であることは理解されよう。例えば、他の化学物質を用いて発熱性化学反応を開始および支援することができる、他の容器材料を用いることができる、他のヒートシンク材料を用いることができる、あるいはヒートパックの他の用途を認識することができる。従って、そのような他の実施形態は添付の特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ヒートパックの特定の実施形態のオーバーヘッド平面図である。
【図２】動作の各種段階でのヒートパックの特定の実施形態の平面図である。
【図３】図2Aのヒートパックの断面図である。
【図４】別のヒートパック配置の斜視図である。
【図５】本発明のヒートパックを用いて作製することができる食品カートンの特定の実施形態の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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