具有膨胀能力的热包装件制造技术

一种一次性使用的加热装置（１００），其包括具有第一区域（１１２）、第二区域（１１４）和第三区域（１１６）的容器（１０１）。燃料包含在第一区域，而氧化剂包含在第二区域。第一易碎的隔离装置（１１８）设置在第一区域和第二区域之间。该第一易碎的隔离装置是可手动操作的，以提供第一区域和第二区域之间的连通，从而限定反应腔（２２８）。第二易碎的隔离装置（１２０）响应于反应腔内的放热化学反应。该第二易碎的隔离装置是可操作的，以提供反应腔和第三区域之间的连通。第一区域和第二区域之间的连通允许燃料和氧化剂的混合，以开始放热化学反应，以及与放热化学反应相关的环境参数操作第二易碎的隔离装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热包装件，更具体地，涉及通过放热化学反应提供热量的热包装件(或热容器)。
技术介绍
通过放热化学反应产生热量的紧凑的自热装置在本领域中是已知的。例如，Patel的美国专利第4397315号公开了一种具有外封套和内封套的装置，外封套包含硫代硫酸钠，内封套包含乙二醇。内封套的壁是可破裂的，允许每个封套的内容物混合。Steidl等人的美国专利第5035230号公开了一种具有两个由易碎的密封件分开的隔间的热包装件。涂覆有硅酸钠的高锰酸钾氧化剂设置在热包装件的一个区域中，水合乙二醇燃料设置在其它区域中。在装置的工作中，损坏密封件以允许反应物相互接触。Sabin等人的美国专利第5984953号公开了一种利用放热化学反应的一次性使用的热包装件。通过使用可以用来改变放热化学反应的速度的预先形成的可逆地可变硬的凝胶来缓和反应。Sabin等人的美国专利第6116231号公开了一种利用放热化学反应来产生热量的流动的热包装件。通过使用凝胶剂来缓和反应，该凝胶剂还可以赋予热包装件的结构刚性。例如，如果到被加热的对象的传热不够快速，由Steidl等人和Sabin等人公开的热包装件类型可能产生蒸汽，以防止过度的温度增加。因为蒸汽的产生引起膨胀，且可能导致破裂，所以这样的加热器设计和定尺寸为避免过度的温度。然而，这设置了加热器可以工作的条件和应用的范围的限制。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种一次性使用的加热器，其在较广范围的条件下使用的同时也是紧凑的。本专利技术的另一个方面是一种具有改进的坚固性的一次性使用的加热器，其为苛求的应用提供需要量的热量和温度上升，而不会“失控”，也就是，当用于相当小的苛求应用或者情况下，产生过度的压力和温度。这样，例如，相同的一次性使用的加热器可以用于要求大致不同量的热量的对象，或者在诸如在热带和在寒冷条件下之类的广泛变化的条件下用于加热。在一个显著的方面，公开的一次性使用的加热装置包括具有第一区域、第二区域和第三区域的容器。如这里使用的，“区域”意味着至少一个腔或者隔间，且应该被理解为包括多个腔或者隔间。燃料包含在第一区域中，而氧化剂包含在第二区域中。第一易碎的隔离装置设置在第一区域和第二区域之间。该第一易碎的隔离装置是可手动操作的，以提供第一区域和第二区域之间的连通，从而限定反应腔或者区域。第二易碎的隔离装置响应于反应腔内的放热化学反应。该第二易碎的隔离装置是可操作的，以提供反应腔和第三区域之间的连通。第一区域和第二区域之间的连通允许燃料和氧化剂的混合，以开始放热化学反应。与放热化学反应相关的环境参数操作第二易碎的隔离装置。与放热化学反应相关的环境参数例如可以是升高的温度，或者升高的压力，或者它们的组合。该加热器设计成使得在预定使用的大多数条件下不会损坏第二易碎的隔离装置。然而，当热量以相对很低的速度传导出该装置时，将损坏该第二易碎的隔离装置，从而允许蒸汽从反应腔排入到第三区域。这从反应腔去除了水，减缓了至少一种反应物的溶解，且缓和了放热反应。同时产生了另一个热传导区域，以增加传热，从而缓和了温度上升。在一些实施例中，额外的传热可以到达被加热的对象。在其它实施例中，额外的传热可以到达周围环境，正如本领域中的普通技术人员可以容易地设计的一样。对于任何类型的实施例，该加热装置可以包括热连接到第三区域的散热器。一种优选的散热器是相变材料。如果需要，该相变材料可以热连接到被加热的对象，使得延长加热时间。最好该第三区域是可膨胀的区域，当第二易碎的隔离装置被损坏时，该可膨胀的区域膨胀，使得在使用前和在使用的大多数条件下该第三区域占据最小的空间。由该第三区域提供的控制可以结合其它控制来使用。最好，后者在几乎所有的条件下足够防止破坏该第二易碎的密封件。例如，一次性使用的加热装置在至少一个区域中还包括非燃料凝胶剂溶液，其中，凝胶剂和反应腔之间的连通开始凝胶剂的凝胶化，以产生与凝胶剂的溶解无关的缓和反应速度的非燃料的凝胶。可以设置足够量的凝胶剂来足够快地产生凝胶，以防止与放热化学反应相关的温度在预期条件下超过预定的最大值。本专利技术的一次性使用的加热装置的实施例在第一区域中包括预先形成的可变硬的凝胶和可蒸发的溶剂。氧化剂可以在可溶解的粘合剂中装入和散布遍及第二区域，该粘合剂在放热化学反应期间溶解，以可控制地以预定的速度暴露氧化剂。可蒸发的溶剂可以选择为当与放热化学反应相关的温度到达预定的最大值时蒸发，从而引起凝胶变硬，以缓和放热化学反应。可以包括足够量的预先形成的可变硬的凝胶，使得在大多数情况下防止与放热化学反应相关的温度超过预定的最大值。如早先所述，一次性使用的加热装置可以包括多个隔间作为第一区域和/或多个隔间作为第二区域。该一次性使用的加热装置可以适合由其环境限定的形状。在优选的实施例中，构成该装置的材料是耐放热化学反应的。例如，该材料可以是聚合材料。放热化学反应可以是氧化还原类型的反应。氧化剂可以是高锰酸钾，燃料可以是可氧化的有机化合物。一次性使用的加热装置可以包括连接到容器且是可操作的，以提供第一区域、第二区域或者第三区域与大气之间的连通的阀。该阀可以响应于温度或者压力中的至少一个。一次性使用的加热装置可以是模块化结构，包括两个或者多个物理连接为单个单元的完全的加热装置模块，其中，每个模块通过设置在它们之间的隔离装置来与邻近的模块隔离。第二易碎的隔离装置可以包括易碎的部分和可靠密封(非易碎)的部分，其可以以交替的模式对准。在使用多个第一易碎的隔离装置的地方，每个可以独立地操作。第一区域和第二区域可以与要加热的诸如食品、饮料之类的产品、手术病人或进行治疗的病人的身体部分，或者衣服或鞋类的物品热接触。在另一个显著的方面，公开了一种一次性使用的加热装置，其包括柔性的上板、在边缘处接附到上板的柔性下板，从而限定隔间。可手动操作的第一易碎的隔离装置设置在隔间中，以限定包含燃料的第一区域和包含氧化剂的第二区域。响应于放热化学反应的第二易碎的隔离装置设置在隔间中，以提供第一区域或者第二区域中的至少一个与第三区域之间的界面。第一易碎的隔离装置的手动操作允许第一区域和第二区域之间的连通，以产生反应区域，且开始放热化学反应。放热化学反应操作第二易碎的隔离装置，以提供反应区域(第一区域或者第二区域中的至少一个)和第三区域之间的连通。第二易碎的隔离装置的操作可以例如响应于与放热化学反应相关的升高的压力或者升高的温度。上板和下板每个可以适合由它们的环境限定的形状。该上板和下板可以使用耐放热化学反应的材料制造，例如，聚合材料。该第一区域和第二区域可以与要加热的产品热接触。可以包括凝胶剂、预先形成的凝胶，或者散热材料，如上所述。第二易碎的隔离装置包括多个易碎的部分和多个非易碎的部分。易碎的部分和非易碎的部分可以以交替的方式横过第二易碎的隔离装置线性对准。在还有一个显著的方面，公开了一种一次性使用的加热装置，其包括限定用于开始放热化学反应的初始内部容积的反应腔、邻近该反应腔的膨胀腔，以及设置在反应腔和膨胀腔之间的易碎的密封件，该易碎的密封件响应于放热化学反应可操作。易碎的密封件的操作建立反应腔(在优选的实施例中，反应腔通过第一区域和第二区域的组合来产生)和膨胀腔之间的连通，从而限定增加的内部容积，以包含放热化学反应。易碎的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一次性使用的加热装置，其包括：具有第一区域、第二区域和第三区域的容器；包含在第一区域中的燃料；包含在第二区域中的氧化剂；设置在第一区域和第二区域之间的第一易碎的隔离装置，该第一易碎的隔离装置是可手动操作的 ，以提供第一区域和第二区域之间的连通，限定反应腔；响应于反应腔内的放热化学反应的第二易碎的隔离装置，该第二易碎的隔离装置是可操作的，以提供反应腔和第三区域之间的连通；其中，第一区域和第二区域之间的连通允许燃料和氧化剂的混合， 以开始放热化学反应；以及其中，与放热化学反应相关的环境参数操作第二易碎的隔离装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MW萨宾，CM萨宾，Y熊，KJ皮茨，
申请(专利权)人：坦普拉技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]