(57)【要約】【課題】  使い捨て化学ヒータを有する自己加熱式容器を過熱の際に保護するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】  所定の温度に到達したことに応答して反応抑制剤組成物をヒータ内に自動的に放出させるものである。過度の高温度となることから保護するために、このシステムおよび方法では、水蒸気を発生させ、熱を吸収させ、その水蒸気を排気させることを含むものである。
2007536491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品区域に熱的に結合された反応チャンバー内で反応体が熱を発生させるようにした使い捨て化学ヒータを有する自己加熱式容器内の発熱反応を抑制する方法であって；
（ａ）該容器に放出可能な反応抑制剤組成物を収容し；
（ｂ）製品区域で発生した選定温度に応答して、前記抑制剤組成物を前記反応チャンバー内に自動的に放出させ、それにより発熱反応を抑制するようにした方法。
【請求項２】
前記抑制剤組成物が水を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記抑制剤組成物が、触媒毒、錯化剤、結晶化剤、脱泡剤、ゲル化剤および沈殿剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の成分を含んでいる請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
抑制剤組成物を自動的に放出させる工程が、該抑制剤組成物を前記反応チャンバーに射出させることからなる請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
抑制剤組成物を自動的に放出させる工程が熱的応答によるものである請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
抑制剤組成物を自動的に放出させる工程が、製品区域に熱的に結合した可融性成分の溶融によるものである請求項５記載の方法。
【請求項７】
抑制剤組成物が、反応チャンバーの内側に適用された可融性成分中に分散されている請求項６記載の方法。
【請求項８】
抑制剤組成物が、緊張させた弾性バッグ内に収容されていて、抑制剤組成物を自動的に放出させる工程が該バッグに孔をあけることからなる請求項５又は６記載の方法。
【請求項９】
発熱反応が、放出された抑制剤組成物によって完全には終了しないようにした請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
発熱反応が水蒸気を発生させるものであり、この水蒸気を反応チャンバーから排出させる工程を更に含む請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
水蒸気の排出の間、水蒸気を拡散させる請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
水蒸気の排出の間、水蒸気をろ過する請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
使い捨て化学ヒータの反応チャンバーから物理的に分離しているが、熱的に接している製品区域を有する自己加熱式容器であって、該容器が更に反応抑制システムを有し、この反応抑制システムが、
（ａ）該反応チャンバーと連通する開放可能に閉塞された区域内に収容された抑制剤組成物と；
（ｂ）製品区域で到達した選定温度に応答して前記抑制剤組成物を前記反応チャンバー内に自動的に放出させる手段と；
を具備してなる容器。
【請求項１４】
前記抑制剤組成物が水を含む請求項１３記載の容器。
【請求項１５】
前記抑制剤組成物が、触媒毒、錯化剤、結晶化剤、脱泡剤、ゲル化剤および沈殿剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の成分を含んでいる請求項１３又は１４記載の容器。
【請求項１６】
抑制剤組成物を放出させる手段が、製品区域に熱的に結合された可融性成分を含む請求項１３ないし１５のいずれかに記載の容器。
【請求項１７】
開放可能に閉塞された区域および抑制剤組成物を放出させる手段が、可融性成分からなり、該可融性成分が分散した抑制剤組成物を含み、反応チャンバーの内側に施されている請求項１６記載の容器。
【請求項１８】
放出させた抑制剤組成物を、該容器の向きに関係なく、反応チャンバー内に射出する手段を更に有する請求項１３ないし１６のいずれかに記載の容器。
【請求項１９】
前記射出手段が、反応チャンバー内にて緊張させた弾性抑制剤組成物区域と、放出時にバッグを破裂させるための放出可能な機構とを含む請求項１８記載の容器。
【請求項２０】
反応チャンバーから水蒸気を排出させる手段を更に有する請求項１４ないし１９のいずれかに記載の容器。
【請求項２１】
水蒸気を排出させる手段が、反応チャンバー内に延出した通気管と、該通気管へ気泡が侵入するのを防止するそらせ板とを有する請求項１４記載の容器。
【請求項２２】
水蒸気を排出させる手段が水蒸気ディフューザーを含む請求項２０又は２１記載の容器。
【請求項２３】
前記化学ヒータおよび反応抑制システムが、製品容器へ封止自在に挿入可能な単一構造からなる請求項１３ないし２２のいずれかに記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使い捨てヒータおよびこのヒータを使用して利用者が発熱化学反応を始動させ、消費又は使用の際に食品、飲料、その他の製品を加熱するようにした自己加熱式製品容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
使い捨て化学ヒータを備え、利用者始動による化学的加熱を行うようにした自己加熱式製品容器は周知である。例えば、米国特許第５，４６１，８６７号(文献１)および第５，６２６，０２２号(文献２)には、酸化カルシウムの発熱水和反応を利用した使い捨てヒータが開示されている。米国特許第５，０３５，２３０号(文献３)にはエチレングリコールなどのポリオール燃料の、過マンガン酸カリウムなどの酸化剤との反応を利用した使い捨てヒータが開示されている。利用者の始動により反応成分を混合させることにより、化学ヒータが一定量の熱を発熱させ温度を上昇させるようにするものであり、この温度上昇は反応による発熱の割合、ヒータから被加熱製品への熱損失の割合、および或る程度、周囲環境に依存するものである。利用される化学反応に応じて、ヒータのメーカーは、加熱されるべき製品の所望の温度上昇を達成するための発熱反応の割合および時間に即応するようにしてその方法および材料を選択している。
【０００３】
或る用途において、公知の化学ヒータは商業上の欠点を有し、或る場合において潜在的な安全上の問題がある。例えば、製品温度を或る一定量上昇させるようにした自己加熱式容器は、周囲温度０℃から開始して最終製品温度を生じさせるようにしており、これは周囲温度２０℃から開始して達成させる最終製品温度よりも約２０℃低いものとなる。もしも、この容器のためのヒータおよび製品が周囲温度２０℃から開始して所望の製品温度を生じさせるように図られている場合は、周囲温度が０℃に下がった場合は、達成される製品温度が低過ぎてしまうことになる。反対に、ヒータが周囲温度０℃から開始して所望の製品温度を生じさせるように図られている場合は、周囲温度が２０℃に上昇した場合は、達成される製品温度が高過ぎてしまうことになる。製品温度が高過ぎてしまった場合は、やけどの危険性がある。高過ぎる製品温度および容器温度は製品の部分的又は完全な欠如から生じることもある。この欠如は、早すぎる段階での製品の取り出し又はこぼしによるものであり、これは特に飲料又はスープなどの液状製品の場合に危険なものとなる。被加熱製品により提供されるヒートシンク(放熱子)がない場合、ヒータの反応室内の温度は反応体又は反応製品が劣化するレベルまで上昇することがある。この温度レベルはそのような場合に、反応混合物内に水を含ませ、全ての水が気化するまで温度を沸点以下に保持させ、それにより或る程度緩和させることができる。そうであっても、極端な温度のずれにより容器を利用者が火傷をするほど高温にすることがあり得る。更に、反応において十分な量の水を供給し、その沸騰を介して発生熱の全てを吸収させる場合は、通常の操作において発熱の割合を受入れ難い低いレベルまで減少させてしまうことになる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，４６１，８６７号
【特許文献２】米国特許第５，６２６，０２２号
【特許文献３】米国特許第５，０３５，２３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の形態は、硬質又は半硬質自己加熱式容器（すなわち、形状維持型のヒータおよび容器）内での使い捨て化学ヒータの発熱反応、並びに、熱的に連結された加熱および製品区域を有する可撓性パウチ内での使い捨て化学ヒータの発熱反応を抑制するためのシステムおよび方法に適応可能なものである。本発明の１つの形態は、製品区域で到達した選定温度に応答して抑制組成物をヒータの反応チャンバー内に放出させ、好ましくは射出させ、それにより発熱反応を緩和ないし停止をもさせることにより自己加熱式容器の製品区域と熱的に接している使い捨て化学ヒータ内の発熱反応を自動的に抑制する方法である。
【０００６】
本発明の他の形態は、抑制剤を自動的に反応域へ放出させることに加えて、極端な温度ずれの間に発生した水蒸気を排出させるものである。
【０００７】
本発明の更に他の形態は、製品区域と熱的に接している使い捨て化学ヒータを有する自己加熱式容器であって、更に抑制剤組成物を備えた単離区域と、製品区域での選定温度条件に応答して抑制剤組成物を前記ヒータの反応域に自動的に放出させる(好ましくは射出させる)ための手段とを具備してなる自動抑制剤システムを有する。
【０００８】
本発明の更に他の形態は、温度のずれを前記システム内の水蒸気の沸点に制限するため抑制剤システム内に収容された十分な水と、前記ヒータから水蒸気を、好ましくは拡散器を介して排出させ手段とを有する自己加熱式容器である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、活性化された使い捨て化学ヒータおよびこのヒータを使用した硬質、半硬質又は可撓性の自己加熱式容器の熱発生の割合を抑制し、その温度上昇を抑制するための方法およびシステムを提供する。本発明による方法およびシステムは、最も緩やかな緩和から完全な抑制に至る異なる程度の抑制を提供すると共に、特定のヒータ、容器および製品と適応させるため、選定された温度条件に応答して操作されるようになっている。
【００１０】
本発明によれば、抑制剤組成物は、化学ヒータの発熱チャンバー内に自動的に放出されるようになっていて、それにより過熱との関連での選定温度に応答して反応を緩和ないし抑制するものである。
【００１１】
本発明の抑制システムおよび方法で有用なヒータは、利用者の始動により反応成分を混合させ、それにより発熱反応を生じさせ熱を発生させるようにした使い捨てヒータである。このような使い捨てヒータは、おそらく典型的には始動前に１つの反応体を存在させたチャンバーである反応チャンバーを有するものである。第２の反応体は使用前において別の密封されたチャンバー内に存在し、それにより時期尚早の反応を防止している。利用者は、これらの反応体の分離を解消させることにより発熱反応を始動させる。それにより反応域内にて混合が生じ、液体の、又は液相を含む反応混合物が形成される。本発明は、特定の発熱反応を利用するヒータへの適用に制限されるものではない。すなわち、本発明は、例えば、反応体の酸化カルシウムと水とが反応混合物内で組み合わされることにより熱を発生させる酸化カルシウムヒータに適用することができる。好ましいヒータの例は、エチレングリコールなどのポリオールと、酸化剤との間の発熱反応を利用するものである。この酸化剤の好ましい例は、過マンガン酸アルカリ金属、例えば過マンガン酸カリウムである。
【００１２】
利用者によるヒータの始動は、例えば、弁の開口や、第２の反応体又は所望に応じて各反応体を反応域から分離している脆弱なシールを破るなどの任意の機械的手段により行なわれる。始動手段としては、プッシュボタン、プルタブ（引き手）、ネジ動作などを用いることができる。反応域は、当初の反応体収容域又は区域から分離されたもの、あるいは、当初の反応体収容域の１つ又はそれ以上のものであってもよい。
【００１３】
本発明が適用される自己加熱式容器は、上述のような使い捨てヒータと、加熱されるべき飲料、食品その他を収容するための少なくとも１つの製品区域とを具備してなる。分かり易くするため、本発明を、単一製品区域を有するものについて説明するが、複数の製品区域を有するもの、この複数の製品区域のそれぞれが少なくとも１つの化学ヒータにより加熱されるようにしたもの、１つのヒータで複数の製品区域を加熱するようにしたものにも当然、適用可能である。この製品区域は、閉塞されたもの、又は閉塞可能にしたものであって、利用者が開口できるものである。例えば、製品区域は金属又は食品グレードのプラスチック又は積層材料から作られた円筒状の飲料又は食品容器であってもよい。その他、他の形状のもの、例えば皿状、プレート状、ボックス状など、特定の製品に適した形状のものとすることができる。更に、それは可撓性のもの、又は非可撓性のものであってもよい。ヒータは加熱反応を安全に行い得る任意の材料から構築することができる。好ましくは、その反応チャンバーは形状維持可能なもの、つまり、硬質又は半硬質の構築物からなるものであるが、或る場合においては可撓性のものでもよい。可撓性区域、例えば弾性バッグを後述のようにヒータ内に含めてもよい。ヒータ(本発明による抑制剤システムを有するヒータを含めて)は、製品区域から別にして組み立て、後に物理的に結合させ、自己加熱式容器を形成させてもよい。その他、ヒータおよび製品区域を、１ユニットとして例えば成形などにより全体的又は部分的に作製するようにしてもよい。いずれの場合も、反応チャンバーは製品区域面と熱的に接する表面(典型的には主面)を有し、これが製品区域と熱的に結合し、発生した熱を製品区域に流すと共に、被加熱製品へと流すようにする。典型的な熱の結合は、ヒータの反応チャンバーおよび製品区域の熱伝導性壁面相互を接触させることにより、又は製品区域を反応チャンバーから分離している単一の熱伝導性壁面を利用することにより達成される。抑制剤の放出は反応温度とではなく、製品温度と連動するようになっている。加熱反応は一般に、急速な高温を達成し、この温度を達成したときに放出される抑制剤は、同じ経過時間での反応を抑制し、製品温度とは独立して一定の熱上昇を生じさせる。或る実施例として、少なくとも通常、利用者と接触する他のヒータ表面を、断熱機能を有するものとしたり、その面に断熱を施してもよい。
【００１４】
本発明による自己加熱式容器には、抑制剤組成物を収容するための抑制剤区域が設けられ、所定温度が製品区域で達成されたことに応答して、抑制剤組成物をそこから反応混合物に向けて自動的に放出させるようになっている。この抑制剤区域は、ヒータの反応チャンバー内に配置された密閉区域又は分離チャンバーであってもよい。更に、この抑制剤区域は、抑制剤組成物を囲む可融性固体又は抑制剤組成物が内部に拡散された可融性固体であってもよい。後者の場合、可融性固体が抑制剤を保持する可融性区域として用いられ、例えば製品区域に熱的に結合する反応チャンバーの内側にコーティングとして適用することができる。その他、この抑制剤区域を反応チャンバーの外側に配置させると共に、反応チャンバーと連通させる。それにより抑制剤の放出時に抑制剤が反応混合物と連通することになる。全ての場合において、抑制剤区域は、抑制剤の放出前において、抑制剤組成物をヒータの反応混合物から物理的に分離する役割を果たすものである。
【００１５】
本発明による自己加熱式容器は、収容されている抑制剤組成物を反応チャンバー内に放出させるための放出機構を有する。この抑制剤組成物の放出は、ヒータの反応チャンバーに熱的に結合されている製品区域表面で発生している、又は発生しつつある過熱状態、又はその発生可能性に応答して自動的に行われる。例えば、ヒータが周囲温度０℃から出発して製品を所望の最終温度６０℃に加熱するように図られている場合、周囲温度がより高くなったときに、発熱反応を抑制する必要が生じるであろう。この抑制が瞬時になされるものでないから、所定の製品区域表面の温度が、所望の最終製品温度と相関するレベルに到達したときに抑制剤組成物を放出させ、この抑制剤組成物の放出に続く継続した加熱が所望の最終製品温度を達成させるように、抑制システムを構築することが好ましい。この放出された抑制剤組成物は、発熱反応を緩慢にし、又は停止させ、開始温度がより高い場合(例えば２０℃)に最終製品温度を低く抑え、異なる周囲温度から開始しても同一又はほぼ同一の最終製品温度が得られるようにするものである。適当な温度制御は、特定の容器および製品について実験的に確かめることができる。
【００１６】
好ましい実施例として、抑制剤の放出を熱的に応答させるようにする。我々の好ましい自動温度応答制御手段は可融性成分である。これは製品区域の表面に熱的に結合させ、選定された温度で溶融するようにする。可融性成分は抑制剤区域の全て又は一部を構成するもの、又は抑制剤の放出を抑制する手段を有するものでもよい。この可融性成分は選定された温度で溶融する合金であってもよい。そのような合金および構成はそれらのファイアースクリンプクラーでの使用から公知である。可融性合金は、固体の場合は抑制剤組成物の放出を防止し、溶融時に抑制剤組成物を放出させる可融性リンクとして使用することができる。例えば、可融性リンクを製品区域表面に熱的に結合させ、バネ荷重ダートの制止、又は抑制剤区域からの排出ラインの栓として使用してもよい。選定された温度で溶けるワックスも可融性成分の１例であり、これは一般に温水器の安全弁に使用されている。ワックスは可融性リンクとして、又は抑制剤組成物を内部に含有させ、溶融時に放出させるものとしても使用することができる。その他の温度応答制御手段を使用することもできる。例えば、サーモスタットで一般に使用されているように、バイメタル部材(特に、円形、ドーム形などのスナッピングバイメタル部材)の熱膨張を利用してもよい。その他、自動放出を過熱状態に間接的に応答させるようにしてもよい。すなわち、そのような状態に相関する他の物理的パラメータに対し直接応答させるようにする。例えば、或る具体例として、反応チャンバー内の圧力上昇を製品温度と相関させるものであり、その場合、圧力応答機構を利用して抑制剤組成物を放出させる。
【００１７】
本発明の好ましい方法およびシステムにより、放出された抑制剤組成物が自己加熱式容器の向きに関係なく反応チャンバー内に流れることになる。例えば、抑制剤区域の底に開口部又は孔を有する場合の放出を考えたとき、容器を逆さの位置にしたとき抑制剤は流出しないであろう。我々は抑制剤組成物を反応チャンバー内に“射出”させるようにした好ましいシステムおよび抑制剤組成物を反応チャンバー内に“射出”させるようにした好ましい方法を意図しているものであり、つまり、放出された抑制剤を、容器の向きに関係なく、反応チャンバー内に流出させ、少なくとも液状反応体と接触させるようにするものである。好ましい具体例として、抑制剤組成物を反応チャンバー内の別の区域として緊張状態のゴム弾性バッグ内に貯蔵させるものであり、このバッグに孔を開けることにより抑制剤組成物を放出させる。それにより、このバッグはバルーンの破裂のように崩壊し、抑制剤組成物をバッグから確実に放出させ、反応チャンバー内に侵入させることができる。抑制剤組成物を射出させる他の手段は、抑制剤組成物を加圧下で１つの区域内に貯蔵させるものであり、この場合、この区域には反応チャンバーへの出口チューブを有し、これは栓として機能する可融性リンクにより開放可能に封止されている。この実施例の場合は、この区域はゴム弾性のものである必要はない。例えば、これはバネ荷重ピストンを有する硬質筒体であってもよく、出口閉塞物がいったん除去されると抑制剤組成物を強制的に射出させるようにするものである。他の好ましい実施例としては、抑制剤組成物を可融性材料(例えば、ワックス)内に貯蔵させるものである。これは反応チャンバー内に設けられ、製品区域と熱的に結合させ、それにより自動的に抑制剤組成物を反応チャンバー内に放出されるようにする。
【００１８】
抑制剤組成物は、ヒータの発熱性反応体と反応しない液体を含むものであってもよく、この液体の反応混合物への添加は、この混合物を希釈させ、反応を緩慢にし、熱を吸収するものである。抑制剤組成物の好ましい希釈成分は水である。発熱反応の開始前又はその直後に製品を除去した場合に起り得る極端な発熱の場合、添加した水は大きなヒートシンクを、すなわち、気化における潜熱を与える。このように、抑制剤組成物中の水は発熱反応を緩慢にするだけではなく、必要な場合、失われる製品のための置換ヒートシンクを提供するものである。明らかなように、添加した水は、それが気化している限り、反応チャンバーの温度に対し、圧力依存性上限をもたらすことになる。十分な水を含ませ、水が依然として残留する間、沸騰を抑制させ、それにより温度のずれの大きさを限定させる。
【００１９】
抑制剤組成物に、反応体と錯体を形成する物質を含ませてもよい。例えば、硼酸又はホウ砂は、酸化還元反応において過マンガン酸塩と共に使用されるポリヒドロキシ化合物(例えば、グリセロール)と即座に錯体を形成する。反応体が錯体中に存在するときは、反応体は急激には反応しない。構成成分と平衡状態にある錯体は徐々に反応体を放出させ、反応体の全て又は選択されたものが安全に消費され、ヒータは処分すべく全体的に非活性化させる。抑制剤は沈殿剤であってもよい。これは反応体の１つを反応溶液から沈降させるものである。抑制剤は更に触媒毒であってもよく、これは触媒反応における触媒の活性を停止させ、反応体が非常に緩慢な非触媒下での反応速度で反応するようにさせるものである。抑制剤は拡散を妨げ、それにより反応体が互いに接触するのを防止するものであってもよい。例えば、ゲル化剤、結晶化剤又は脱泡剤であってもよい。抑制剤組成物の選択は当業者が任意に判断できるものである。抑制剤組成物は反応チャンバー内の発熱反応を停止させるのに適したタイプのもの、かつ、そのための十分な量とすることができる。しかし、用途に応じて、発熱反応を完全に停止させるのではなく、所望の程度に緩和させるのに適したタイプのもの、かつ、そのための十分な量とすることができる。例えば、発熱反応を極めて遅くし、ほぼ停止に近いものとするが、しかし、それを緩やかに継続させ、許容範囲を超えた高温を生じさせることなく十分に低い割合で熱を発生させながら反応体の少なくとも１つを使い果たすようにすることが望ましいこともある。
【００２０】
水蒸気を発生させるような極端な温度のずれに対し保護するようにした実施例において、本発明のヒータおよび自己加熱式容器は反応チャンバーから水蒸気を排気させる手段が備えられる。この手段は、逃がし弁を含むものでよい。これは反応チャンバーの温度に応答する可融性栓体で孔を閉塞するような簡単なもの、あるいは圧力の増加に感応する栓体又は脆弱化壁面で孔を閉塞するような簡単なものであってもよい。自己加熱式飲料容器についての通気手段は、抑制剤組成物を補充した発熱反応混合物より上の反応チャンバー内の位置から反応チャンバーをその壁面を通って、好ましくは水蒸気散気装置へ延出した排気チューブを含むものであってもよい。なお、この水蒸気散気装置は排出される水蒸気をその速度を遅らせながら分配するものであり、所望により、フィルターを通過させ、捕捉された固体および液体を除去させるものである。仮に、自己加熱式容器が外側断熱層を含む場合は、水蒸気をその層内に通過させるようにしてもよい。沸騰が気泡を生じさせる傾向があるから、自己加熱式飲料容器のためのヒータには、水蒸気充気空間（プレナム）を設け、排気チューブの供給端をそれに配置させ、更に散気装置を設けて排気チューブの供給端から気泡を排除させるようにしてもよい。
【００２１】
抑制剤組成物を放出するのに使用される機構としては様々なものがあり、本発明は特定の機構に制限されるものではない。一つの適当な機構としては、バネ荷重の鋭利な刃、例えばダートであり、これは、抑制剤組成物を収容する区域又はチャンバー、これに制限されるものではないが、例えば伸張されたゴム弾性バッグに孔を開けるために放出することができるものである。この機構の制御は、好ましくは、放出を抑制する可融性リンクである。他の機構として、可融性合金リンクがあり、これは抑制剤組成物の放出を防止し、溶融時に抑制剤組成物を放出させる栓体として使用される。つまり、これは温度制御される弁又は栓体である。同様に、種々の制御手段を抑制剤組成物の放出のために使用することができる。１つの好ましい機構は、製品区域に熱的に結合された可融性物質である。この固体リンクはそれが溶けるまで放出機構の操作を防止することができるもの、あるいは上述のように、このリンク自体が放出機構であってもよい。ワックスベースの可融性部材を使用することもできる。
【００２２】
好ましい実施例として、抑制剤区域自体が放出機構であってもよい。この場合、抑制剤区域が所定の温度で崩壊、例えば溶融すると、抑制剤組成物が放出されることになる。この抑制剤は、非反応性低融点物質、例えばワックスと混合させ、この物質が溶けたときに、捕捉されていた抑制剤を放出させるようにしてもよい。これは特に、固相抑制剤の場合に有用である。なぜならば、ワックス・抑制剤混合物を、被加熱製品と熱的に接している反応チャンバー内に直接配置させることができるからである。この場合、抑制剤は区画化された状態にあり、ワックスが溶けるまで不活性状態に維持される。このタイプの実施例において、ワックス又は他の低融点物質は抑制剤のための区域として、更に、温度依存型可融性成分および放出機構としての役割を果たすものである。被加熱製品との熱接触は、例えば、抑制剤組成物を含むワックス区域を、製品区域に隣接する内側ヒータ表面にコーティングとして適用することにより達成することができる。この区域の溶融が抑制剤を反応チャンバー内に放出させるものであるから、これは射出方法および装置の一例である。制御された放出の他の可能性としては、スナッピングバイメタル部材の使用がある。上述の例の全ては温度依存のもので、温度に直接応答するものである。しかし、或る場合には、温度に間接的に依存して操作される放出機構、例えば、反応チャンバー内の圧力を製品温度に相関させた圧力操作機構を利用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の一つ又はそれ以上の実施例の詳細について、以下、図面を参照して説明する。本発明の他の特徴、目的および利点は、これらの記載、図面および請求の範囲から明らかであろう。なお、これら図面を通して、同様の部材には同様の参照符号が付されている。
【００２４】
図１は本発明による抑制剤システムを有する自己加熱式容器の概略図を示している。この容器は、外壁１と、開口手段３を備えた頂部２と具備してなる。この容器内部には壁部４が備えられている。この壁部４は外壁１に対し封止され、それにより閉塞飲料チャンバー５が形成されている。この飲料チャンバー５は飲料６を収容し、壁部４は閉塞反応チャンバー７を形成している。第１の反応体８が閉塞反応チャンバー７内に配置されている。第２の反応体９が密封パウチ１０内に配置されている。
【００２５】
尖端部１１がパウチ１０を刺通するために設けられている。この尖端部１１は容器の底面の外側ドーム１２を押圧することにより駆動される。それにより反応チャンバー７の底面からなる内側ドーム１３が押圧されることになる。内側ドーム１３が上向きに押し込まれることによりパウチ１０が破れることになる。フレーム１４はバネ１５により押し下げられるようになっており、それにより第２の反応体９がパウチ１０から排出され、２つの反応体８および９が接触し、反応を生じさせる。複数のスタンドオフ（ｓｔａｎｄｏｆｆ）１６が、尖端部１１の上昇によりパウチ１０が上昇するのを防止している。つまり、パウチ１０が上昇してしまうと、パウチ１０を破ることができなくなってしまうからである。
【００２６】
２つの反応体８および９が反応すると、熱が発生する。この熱は壁部４を介して移動し、チャンバー５内の飲料を加熱することになる。
【００２７】
反応チャンバー７の内容物が加熱されると、ガス圧が蓄積する。このガス圧は通気孔１７を介して排出される。フィルター１８は液体および固体が侵入し通気孔１７を塞ぐのを防止する。通気孔１７の末端には、２つのドーム１２，１３の間に位置するプレナム１９が設けられていて、ここに排気ガスが分配されるようになっている。この排気ガスはついで、第２のフィルター２０を通過し、多重通気チャンネル２１を介して最終的に外気に放出されるようになっている。この第２のフィルター２０は更に、外部汚染物がプレナム１９、通気孔１７および反応チャンバー７内に侵入することを防止している。
【００２８】
可融性コンパウンドと、抑制剤とからなる固体混合物２２が反応チャンバー７内に、反応器壁部４の内面と接するようにして設けられている。反応が開始したとき、この混合物２２は反応体８および９よりも上にあり、これらと接触していない。飲料６が加熱し始めると、熱が壁部４を介して移動し、反応が行われていない反応チャンバー７のこの部分に戻される。これがこの混合物２２を、その可融性成分の融点に到達されるまで加熱する。ついで、この混合物２２は壁部４から離脱し、抑制剤が反応体と接触することになり反応が抑制される。
【００２９】
図２ａおよび図２ｂは抑制剤のための放出機構を示している。つまり、図２ａは活性化前を示し、図２ｂは活性化後を示している。図２ａにおいて、抑制剤３１は、ドーム３３と、ホイルシール３４とにより形成されたチャンバー３２内にある。ドーム３３は反応チャンバー３６を形成する壁部３５の一部となっている。ドーム３３および壁部３５は、図１の壁部４と同様に、被加熱物質と接している。活性化前において、２つのチャンバー３２と３６との間は連通していない。尖端部３７がバネ３８に取着されている。このバネ３８は、ドーム３３と接している可融性手段又はリンク３９により圧縮形状に保持されている。
【００３０】
図２ｂにおいて、ドーム３３が加熱されると、可融性手段３９が溶融し、バネ３８を解放する。このバネ３８は尖端部３７を強制的にホイルシール３４に貫通させる。尖端部３７の平坦なベース４０が抑制剤３１を反応チャンバー３６内に排出させる。可融性手段３９はチャンバー３２内に留まる。
【００３１】
図３は、下記実施例で使用された実験用自己加熱式容器を示している。これは底を備えた銅製円筒体５１からなっている。円筒体５１の内部には、その底面に取着された第２の円筒体５２が配置され、水密封止を形成している。円筒体５２の壁部はひだが形成され、熱伝動表面積を増大させている。ガス抜き筒５３が円筒体５２の頂部に取着され、水密封止を形成している。固体反応体５４が円筒体５２の内部に配置されている。抑制剤（例えば、硼酸・ワックスペースト又はホウ砂・ワックスペースト）の固体混合物５５が円筒体５２の内壁上部に圧接されていて、固体反応体５４と接しないようにしている。被加熱製品、例えば、飲料５６（又は、水のような擬似製品）が、２つの円筒体５１、５２の間の空間５０に配置され、製品区域を形成している。
【００３２】
本発明のシステムおよび方法で有用な抑制剤組成物としては、水、水性溶液および水性分散体を使用することができる。本発明で有用な抑制剤組成物として更に、粒状物、粉体などの乾燥組成物を使用することができる。好ましい組成物として、硼酸をポリヒドロキシ燃料成分との比を約０．１ないし２．０としたもの、好ましくは約０．５ないし１．０としたもの、ホウ砂をポリヒドロキシ燃料成分との比を約０．１ないし２．０としたもの、好ましくは約０．５ないし１．０としたものを使用することができる。この組成物および量は、抑制剤組成物が発熱反応混合物の沸騰を停止させるか、反応を完全に停止させずに著しく緩和させ、その間において反応体の少なくとも１つが全て消費されるように選択することが望ましい。好ましい形態は、予想される、若しくは設計パラメータとして選択された最も低い周囲温度から出発して製品の温度を所望のレベルに上昇させるのに十分な熱を発生させるものである。もしも、より高い周囲温度から出発して最終製品温度が同じであることを望ましい場合は、製品が最終の設計温度よりも若干低い温度に達したときに抑制剤組成物の放出を生じさせる必要はない。なぜならば、反応の停止は瞬時になされるものでないからである。温度上昇は即座に停止されるものではない。特定の製品と、自己加熱式容器との組み合わせについて抑制システムを最適化するためには、若干の試行および調整が必要となる。
（実施例）
【００３３】
本発明によるサーモスタット温度制御が、円筒状缶体、この缶体内に上向きに挿入可能なヒータモジュール、およびこの缶体とヒータモジュールの外側により形成された製品区域内の製品としての水を使用して実証された。以下の実施例に示すように、固体および液体抑制剤組成物の双方を、選定された温度で、発熱化学反応内に放出させ、出発温度の変化により生じた最終製品温度に対する影響を実証した。
実施例１
【００３４】
図３に示す試験缶のヒータモジュール５２に対し、３４ｇの固体過マンガン酸カリウム５４を添加し、２１０ｍｌの水５６を缶５０の飲料区域内に配置させた。抑制剤５５は含めることをしなかった。この缶およびその内容物を冷蔵庫内で７℃に冷却した。３２ｍｌの３０％グリコール水溶液をシリンジ内に収容し、これを冷蔵庫内に配置し、冷却させた。この缶およびシリンジを冷蔵庫から取り出し、２つの熱電対を水５６内に配置させた。このシリンジの内容物を、通気孔５３を介してヒータモジュール内に注入し、過マンガン酸カリウムを湿潤させた。グリセロールが過マンガン酸カリウムと反応し、缶および水を加熱させた。水５６が４３℃に達したとき、５ｇのホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）を、通気孔５３を介して反応チャンバー内に添加した。８分後、水温は６４℃となった。
実施例２
【００３５】
実施例１と同様にして、第２の缶およびモジュール内を満たしたが、冷蔵庫内には配置させなかった。したがって、これらは常温（２３℃）に保持した。液状燃料溶液を注入したとき、グリセロールが過マンガン酸カリウムと反応し、缶および水を加熱させた。水５６が４３℃に達したとき、５ｇのホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）を、通気孔を介して反応チャンバー内に添加した。水は２３℃から６６℃に加熱された。
実施例３
【００３６】
水５６を加熱した以外は、実施例１と同様にして、第３の缶を満たした。この水を缶内に収容したのち、それを静置させ、缶および過マンガン酸カリウムを水と同じ温度３８℃に平衡させた。この室温液状燃料溶液を注入し、グリセロールを過マンガン酸カリウムと反応させ、缶および水を加熱させた。水５６が４３℃に達したとき、５ｇのホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）を通気孔を介して反応チャンバー内に添加した。水は３８℃から６６℃に加熱された。
【００３７】
水内の２つの熱電対の温度を、実施例１，２および３の加熱過程の間においてモニターした。図４は実施例１，２および３の加熱過程の間においてモニターした水内の２つの熱電対の温度を示している。実施例１の場合の温度は、それぞれ６１および６２であり；実施例２の場合の温度は、それぞれ６３および６４であり；実施例３の場合の温度は、それぞれ６５および６６であった。これら３つの缶の温度を約３１℃離して出発させたが、最終的には、これら缶の温度の差は僅か約２℃に過ぎなかった。
実施例４
【００３８】
図３に示す缶のヒータモジュールを、４０ｇの固体過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）５４で満たした。ついで、５ｇのホウ砂（Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）および５ｇの融点５３℃のパラフィンワックスを混合し、ペーストを作製した。このペーストをコーティング５５としてヒータモジュールの内側の上半分（飲料５６と熱的に接している）に適用した。２１０ｍｌの水５６を缶の飲料区域５０内に配置させた。この缶およびその内容物を冷蔵庫内で７℃に冷却した。３２ｍｌの３０％グリコール水溶液および２ｍｌのシリコーン脱泡剤をシリンジ内に収容し、これを冷蔵庫内に配置し、冷却させた。この缶およびシリンジを冷蔵庫から取り出し、２つの熱電対を水５６内に配置させた。このシリンジの内容物を通気孔５３を介してヒータモジュール内に注入し、過マンガン酸カリウムを湿潤させた。グリセロールが過マンガン酸カリウムと反応し、缶および水を加熱させた。１０分後、水温は６８℃となった。
実施例５
【００３９】
実施例４と同様にして、第２の缶およびモジュール内を満たしたが、冷蔵庫内には配置させなかった。液状燃料溶液を注入したとき、水は２１℃の周囲温度から６８℃に加熱された。
実施例６
【００４０】
水５６を加熱した以外は、実施例４と同様にして、第３の缶を満たした。この水を缶内に収容したのち、それを静置させ、缶および過マンガン酸カリウムを水と同じ温度３８℃に平衡させた。この室温液状燃料溶液を注入し、水を３８℃から７３℃に加熱させた。
【００４１】
水内の２つの熱電対の温度を、実施例４，５および６の加熱過程の間においてモニターした。これら３つの缶の温度を約３１℃離して出発させたが、最終的には、これら缶の温度の差は僅か約５℃に過ぎなかった。
実施例７
【００４２】
図３に示す缶のヒータモジュールを、３６ｇの過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）５４で満たした。ついで、７．５ｇの硼酸（Ｈ３ＢＯ３）および７．５ｇの融点４６℃のパラフィンワックスを混合し、ペーストを作製した。このペーストをコーティング５５としてヒータモジュールの内側の上半分（飲料５６と熱的に接している）に適用した。２１０ｍｌの水５６を缶の飲料区域内に配置させた。この缶およびその内容物を冷蔵庫内で７℃に冷却した。３２ｍｌの３０％グリコール水溶液をシリンジ内に収容し、これを冷蔵庫内に配置し、冷却させた。この缶およびシリンジを冷蔵庫から取り出し、２つの熱電対を水５６内に配置させた。このシリンジの内容物を通気孔５３を介してヒータモジュール内に注入し、過マンガン酸カリウムを湿潤させた。グリセロールが過マンガン酸カリウムと反応し、缶および水を加熱させた。８分後、水温は６４℃となった。
実施例８
【００４３】
実施例７と同様にして、第２の缶およびモジュール内を満たしたが、冷蔵庫内には配置させなかった。液状溶液を注入したとき、水は２２℃の周囲温度から６８℃に加熱された。
実施例９
【００４４】
水５６を加熱した以外は、実施例７と同様にして、第３の缶を満たした。この水を缶内に収容したのち、それを静置させ、缶および過マンガン酸カリウムを水と同じ温度３８℃に平衡させた。この室温液状溶液を注入し、水を３８℃から７８℃に加熱させた。
【００４５】
水中の２つの熱電対の温度を、実施例７，８および９の加熱過程の間においてモニターした。これら３つの缶の温度を約３１℃離して出発させたが、最終的には、これら缶の温度の差は約１４℃であった。
実施例１０
【００４６】
図３に示す缶のヒータモジュールを、３６ｇの過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）で満たした。ついで、２１０ｍｌの水５６を缶の飲料区域内に配置させた。この缶およびその内容物を冷蔵庫内で８℃に冷却した。３２ｍｌの３０％グリコール水溶液をシリンジ内に収容し、これを冷蔵庫内に配置し、冷却させた。この缶およびシリンジを冷蔵庫から取り出し、２つの熱電対を水５６内に配置させた。このシリンジの内容物を通気孔５３を介してヒータモジュール内に注入し、過マンガン酸カリウムを湿潤させた。グリセロールが過マンガン酸カリウムと反応し、缶および水を加熱させた。水温が４３℃に達したとき、２０ｍｌの水を通気孔５３を介して反応チャンバー内に添加した。８分後、水温は６９℃となった。
実施例１１
【００４７】
実施例１０と同様にして、第２の缶およびモジュール内を満たしたが、冷蔵庫内には配置させなかった。液状燃料溶液を注入したとき、グリセロールが過マンガン酸カリウムと反応し、缶および水を加熱させた。水温が４３℃に達したとき、２０ｍｌの水を通気孔を介して反応チャンバー内に添加した。水は２２℃の周囲温度から７１℃に加熱された。
実施例１２
【００４８】
水５６を加熱した以外は、実施例１０と同様にして、第３の缶を満たした。この水を缶内に収容したのち、それを静置させ、缶および過マンガン酸カリウムを水と同じ温度３８℃に平衡させた。この室温液状燃料溶液を注入し、グリセロールを過マンガン酸カリウムと反応させ、缶および水を加熱させた。水温が４３℃に達したとき、２０ｍｌの水を通気孔を介して反応チャンバー内に添加した。水を３８℃から８３℃に加熱された。
【００４９】
水内の２つの熱電対の温度を、実施例１０，１１および１２の加熱過程の間においてモニターした。これら３つの缶の温度を約３０℃離して出発させたが、最終的には、これら缶の温度の差は僅か約１４℃であった。
実施例１３
【００５０】
６−１０ｍｍの天然粒状岩石の形態の炭酸カルシウムをオーブン分解により酸化カルシウムを製造した。テストに使用する水は脱イオン化した。酸化カルシウムと水との間の水和反応を抑制するのに使用した物質は、飽和珪酸ナトリウム溶液であり、ボーメ度は４１であった。
【００５１】
反応は１００ｃｃのガラスビーカ内で行われた。すなわち、このガラスビーカを布パッド上に載置し、実験台への熱損失を抑制させた。頂部を、熱電対の挿入のための貫通孔を有するアルミホイルでカバーした。そのほかは、この反応容器に対し断熱を施さなかった。
【００５２】
実験を２回行った。双方の実験において、約２０ｇの酸化カルシウムを２０ｃｃの水と反応させた。この成分の割合により、じめじめしたパテ状の製品が得られたが、そこには遊離水は存在しなかった。第２回目の実験において、反応体が約３８℃に達したとき、５ｃｃの飽和珪酸ナトリウム溶液を添加した。
【００５３】
これらの実験の結果を図５に示す。最初の実験で反応体中の配置させた熱電対からの温度の経時変化がライン７１に示されている。第２回目の実験で熱電対からの温度の経時変化がライン７２に示されている。最初の実験では、温度が３８℃を超えた後も、反応により熱が生じ続け最終温度が６４℃に達したことが示されている。対照的に、珪酸ナトリウム溶液を添加した第２回目の実験では、５２℃でラインが平坦化したことから示されるように、反応は短時間の後に停止されたことが理解できよう。第２回目の実験の終りにおいて、液状の水の未定量が依然として反応容器内に存在した。
【００５４】
この実施例で報告された実験は、酸化カルシウムヒータの反応抑制を実証するものである。抑制剤組成物の放出は、本発明の手段および方法によって、製品温度に応答させることができる。特に理論上、拘束されるものではないが、珪酸ナトリウム溶液による反応停止の機構はおそらく以下のようなものであると思われる。室温で非常に粘稠な飽和珪酸ナトリウム溶液は温水で容易に希釈することができる。この溶液を反応体に添加すると、急速に混合し、その混合物が或る領域に導入され、そこから酸化カルシウムが水分を引き出す。ついで反応により珪酸塩溶液から水が引き出される。それにより、この溶液は脱水され、カルシウムオキシド・ヒドロオキシド粒子の表面上に珪酸ナトリウムコーティングが残留することになる。このように反応の継続に必要な水が奪われることにより、加熱反応は停止することになる。図５のライン７２は、この溶液の添加後も短時間、反応が継続することを示している。これは、シリケート層が形成されるまで、反応水の層が反応に利用され続けるという事実によるものである。
【００５５】
本発明の多くの実施例について説明したが、本発明の趣旨および範囲から逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることを理解されるべきである。したがって、そのような他の例も添付する特許請求の範囲に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による自己加熱式容器の概略縦断面図。
【図２ａ】本発明による抑制剤のための放出機構の活性化前の切欠側面図。
【図２ｂ】本発明による抑制剤のための放出機構の活性化後の切欠側面図。
【図３】実施例で使用された自己加熱式容器の概略縦断面図。
【図４】実施例１ないし１２で加熱した製品についての経時的温度変化を示すグラフ図。
【図５】抑制剤組成物の放出を伴う場合および伴わない場合の模擬酸化カルシウムヒータの経時的温度変化を示すグラフ図。
【符号の説明】
【００５７】
１    外壁
２    頂部
３    開口手段
４    壁部
５    飲料チャンバー
６    飲料
７    反応チャンバー
８    第１の反応体
９    第２の反応体
１０    パウチ
１１    尖端部
１２    外側ドーム
１３    内側ドーム
１４    フレーム
１５    バネ
１６    スタンドオフ
１７    通気孔
１８    フィルター
１９    プレナム
【００５８】
２０    第２のフィルター
２１    多重通気チャンネル
２２    固体混合物
３１    抑制剤
３２    チャンバー
３３    ドーム
３４    ホイルシール
３５    壁部
３６    チャンバー
３７    尖端部
３８    バネ
３９    可融性手段
４０    ベース
５１    円筒体
５２    円筒体
５３    ガス抜き筒
５４    反応体
５５    混合物
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2007536491.tif 000009
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