CN101142456A - 具有用于加热或冷却内容物的整体模块的容器 - Google Patents

Abstract

一种容器，包括用于容纳内容物以加热或冷却的容器本体，在本体一端的热敏模块，在本体另一端的封闭件。当使用者驱动热敏模块时，内部放热(或者，可替换地，吸热)化学反应在热敏模块中开始以加热其内容物。热敏模块包括大致延伸入容器的热交换器部和远离热交换器部的热敏模块帽。热交换器部具有褶皱壁以改善至容器内容物的热传送。容器包括用热敏粘结剂附于在封闭件之上的容器端部的可旋转的盖，该热敏粘结剂防止使用者接触内容物，直到达到一定的温度。容器还包括完全面板拉脱器，该拉脱器覆盖并保护驱动器，以便在拉脱盖被从完全面板拉脱器去除之前防止驱动器被驱动。热敏模块还可以包括以与热敏模块通孔干涉的方式设置的过滤器，包括位于内驱动器按钮和外驱动器按钮之间的部分，以阻止任何固体反应物和反应产物颗粒逃逸。

Description

具有用于加热或冷却内容物的整体模块的容器

技术领域

本发明总体上涉及包括整体模块的容器，该整体模块对在容器周围的材料，诸如食物、饮料、药品或类似物，进行加热或去热。

背景技术

容器可以具有用于加热容器中诸如日本清酒、咖啡或汤材料的整体模块。这种自加热容器的实例公布在以Scudder等人的名义发布的美国专利Nos.5,461,867、5,626,022和6,351,953中。所有专利、专利申请和其它在该申请中参考的出版物整体结合于此以供参考。这种容器典型地包括外部罐体或本体(食物或饮料被密封在其中)，以及内部罐体或装有两种化学反应物的热敏模块，这两种化学反应物当相互分隔时是稳定的，但是当他们被混合以响应使用者对热敏模块的驱动时，产生放热反应或，可替换地，吸热反应，因而可加热或冷却容器中的内容物。

作为这种用来容纳食物和饮料的容器的制造工序的一部分，容器必须经过被称为“蒸馏”的除菌工序。通常蒸馏工序包括将容器和食物内容物置于高温高压下。在典型的蒸馏工序中，容器和内容物在252华氏摄氏度和两巴的压强下被放置在腔体中几分钟。因此，必须将容器设计成可承受蒸馏工序并且仍然能适当发挥作用。

典型地，加热或冷却模块(热敏模块)附在圆柱形容器本体的一端，并且该模块的伸长的圆柱形反应腔部延伸至容器本体中。该伸长部即可作为进行反应的腔体也可以作为用于在其自身和周围的容器体的内容物传热的热交换器。热敏模块具有两个腔，每个含有化学反应物中的一种，这两个腔被诸如金属箔或塑料薄膜的可破坏的隔离层分隔开。典型的，一种反应物是液体，而另一种是固体粉末或颗粒形式。氧化钙(通常作为石灰石而被熟知)和水是两种反应物实例，已经知道它们可以发生放热反应以加热这种容器中的内容物。其它的用以发生吸热反应以冷却内容物的反应物组合是熟知的。含有液体反应物的盖被设置在附于容器本体上的热敏模块的端部。在盖的一端是一个驱动器按钮，使用者可以按它以引发加热或冷却。隔离层密封盖的另一端。盖具有推杆或从驱动器按钮上延伸至接近隔离层的叉状元件。压下驱动器按钮使叉进入隔离层中，刺穿隔离层从而液体反应物可以流入到反应腔中的固体反应物中。由放热反应产生的热或是被吸热反应吸收的热通过热传导在热敏模块的反应腔中与容器本体的内容物之间传输。典型地，放热反应也生成气体和/或蒸汽，其被允许通过容器端部的通风孔逸出。使用者反转容器，并且在内容物达到要求的温度时使用内容物。容器本体的第二端部具有密封件或封闭件，诸如传统的饮料罐拉环，它可以被打开并且通过它使用者可以使用被加热或是冷却的内容物。

热敏模块的一部分，诸如伸长的圆柱形反应腔，可以与外部罐体一体形成，如图所示，例如，在以Sato的名义发布美国专利No.3,970,068和以Fukuhara等人的名义发布的美国专利No.5,088,870中。该一体容器本体通过提供一端开口而另一端封闭的金属圆筒，并且在封闭端冲压或是深拉一个腔来形成。含有液体反应物的盖附于腔体的开口端。然而，在其它这种容器中，伸长的圆筒形反应腔可以分开形成，然后通过另外的加工步骤被附于容器本体上。想要的是，提供一种经济可靠的方法来生产后一种类型的容器。

在先所知的伸长的反应腔体表现出了其它几个设计上的缺陷。举例来说，伸长的反应腔体的壁将该反应腔体同处于被加热或冷却的容器中的材料隔离开。该壁作为绝缘体可以减慢材料被热敏模块加热或冷却的速度。此外，响应于蒸馏工序，腔体承受了额外的变形和开裂，并且在蒸馏过程中被压缩后无法恢复到原来扩张的形状。

蒸馏工序还有可能引起粘结弱化或失效，该粘结保持将热敏模块的两个腔分隔开的可破坏的隔离层。典型地，可破坏的隔离层热密封至热敏模块的一个腔的圆形顶部边缘。在蒸馏过程中，在隔离层下膨胀的空气压力会将隔离层向上推形成穹顶形，其可能导致粘结弱化或是分离。

另一个与自加热和自冷却容器相关的问题是一个人可能试图在内容物被完全加热或冷却前就使用内容物。此人由于饮料或是其它内容物的温度而感到不悦，这并不是唯一的后果。可能更严重的结果是如果在使用者将内容物从容器中取出后，容器继续发热，自加热容器可能会过热从而具有火灾危险，因为内容物起吸热器的作用。想要的是，提供一种自加热容器，其可在加热反应完成之前阻止或抑制使用者使用内容物。

如在上述提及的美国专利所公布的，驱动器按钮可以利用箔制安全密封件保护。未破损的密封件让使用者确定容器没有被驱动并因此可随时使用。并且，如果吸收了大气中的湿气同时密封件抑制反应物暴露在大气的湿气中，则典型的化学物质(诸如氧化钙)的反应性会降低，如果容器在使用前被长时间地在潮湿的环境中储藏或运送就可能发生吸收湿气的情况。为了使用容器，使用者将密封箔从容器上剥离下来并丢弃。去除密封箔的去除带来了处理问题，因为使用者可能不处在距离垃圾桶的方便距离中。进一步要求将与自加热和自冷却容器相关的处理问题最小化。

本发明专注于改进自加热容器，以克服这些问题和缺陷。

发明内容

本发明涉及一种容器，其具有容器本体，位于本体一端的热敏模块，以及位于本体另一端的封闭件(enclosure)。本体可以具有任意适合的大致管状外型，诸如圆柱形或罐形或瓶形。要被加热或冷却的食物、饮料、药品或其它材料容纳在容器本体的材料空腔中。热敏模块含有与装在容器中的另一反应物分隔开的化学反应物。当使用者驱动热敏模块，反应物混合并发生反应，根据反应物的不同，或者产生热(也就是说放热反应)，从而加热容器中的内容物，或者吸热(也就是说吸热反应)，从而冷却容器中的内容物。

根据本发明的一个方面，塑料热敏模块本体被旋转焊接至塑料容器本体，通过使一个件相对于另一个件旋转并与之接触的方式实现。摩擦产生的热将接触的塑料表面熔化或焊接在一起。容器本体可以具有多层，其包括用以抑制内容物氧化和腐坏的去除氧和气味的隔离层。以将容器本体旋转焊接至模块本体的方式，可将暴露在位于两塑料层之间的容器本体的环状端部处的内层部分密封，并且因而阻止空气或湿气渗过外部塑料层而进入内部层。

根据仍然是本发明的另一方面，热敏模块含有具有褶状壁的热交换部。褶状设计在褶皱的峰和谷处具有相对大的半径。热交换部还具有大量环型槽，其在纵向地将褶状部分开。大半径和槽可帮助防止热敏模块在蒸馏工序的压力和温度下失效。

根据本发明的另一方面，容器包含安装在封闭件上的可移动的盖。位于盖和容器间的适合的热敏粘结剂可抑制盖的移动，直到温度到达特定临界值时。当粘结剂近似达到那个温度时，粘结剂粘结会软化。在本发明的示例性实施例中，盖是可旋转的。盖具有开口，并且当到达临界温度时，使用者可以旋转盖直到开口与封闭件对齐。然后使用者可以打开封闭件并使用容器中的内容物。

根据仍然是本发明的另一方面，热敏模块包括密封件，诸如箔制圆盘，其位于内部驱动器按钮和外部驱动器按钮之间。内部驱动器按钮可以包括在容纳固体反应物的模块帽中。外部驱动器按钮具有一个或更多孔，并且还具有一个或更多指向密封件的叉。当使用者按压外部驱动器按钮时，该叉刺穿密封件。驱动结构不考虑与去除密封箔相关的处理问题。此外，如果由于某种原因模块帽在使用前成为过压状态，压力会迫使内部驱动器按钮顶上密封件。密封件依次压顶到突出物上并被刺穿，因此通过外部驱动器按钮中的孔释放压力。

在本发明的另一方面中，作为外部驱动器按钮和防窃启(tamper-evident)的箔制圆盘替代物，容器包含附于容器底部的完全面板拉脱器(full panel pull-off)。完全面板拉脱器是像那些用在罐装食品上一样的可移动的盖，并且类似典型的易拉环(pot-tap)封闭件(如装软饮料或汤的金属罐上的封闭件)，除了那种可移动的盖，其基本上盖住了容器的整个开口而非小开口。完全面板拉脱器完全地覆盖住内部驱动器按钮，并且完全面板拉脱器可由铝制成以使得在完全面板拉脱器被移走之前驱动器按钮不会被推动。完全面板拉脱器提供防窃启密封件，并且还保护驱动器按钮不会被无意地推动。完全面板拉脱器还提供压力安全释放阀。在未移开完全面板拉脱器就推动可破坏隔离层的情况下，由于热敏模块中的通风孔仅仅通气到完全面板拉脱器的内部，因此压力将在容器内部累积。如果压力到达特定水平，完全面板拉脱器会部分打开从而释放压力。

在本发明的另一个方面，通风孔设置在容器底部的侧壁内。如同完全面板拉脱器，通风孔是安全特征，在未移开完全面板拉脱器就引发反应的情况下，通风孔从热敏模块内部将压力释放出来。容器的外壁可以设置有涡状形或螺旋状的槽，其从通风孔延伸。将标签粘附在高于槽的容器表面上，产生从通风孔导引的管道。以这种方式，穿过通风孔从容器出来的蒸汽将沿着容器较冷的外表面在管道中运行，以使蒸汽冷却并凝结。

热敏模块还可以包括设置为与内部和外部驱动器按钮之间的通风孔干涉的过滤器，用以阻止任何固体反应物或反应产物微粒的逸出，并且还在反应过程中吸收水分(气态和液态)。过滤器可以包括位于内部和外部驱动器按钮之间的盘状部和位于同驱动器按钮连接的凸缘之间的环状部。盘状部可以是在容器装配前与环状部整体形成并且在加工步骤过程中沿着环状穿孔线彼此分开，在该加工步骤中过滤器部被插入到热敏模块中。

在仍然是本发明的另一方面，特别地，将产生热反应的两种反应物设计为氧化钙颗粒和水。将氧化钙颗粒依尺寸制造并成型以便优化容器的加热曲线。颗粒还包括添加剂以影响反应。在本发明的另一方面，对水进行提纯并加入经选择的添加剂以修正与氧化钙颗粒的反应，从而优化容器加热曲线。水和氧化钙的比例也是预先确定以获得想要的加热曲线。

当参照下面的说明书、权利要求书和附图时，前述以及本发明的其它特征和优点将变得更清楚。

附图说明

为了更全面地理解本发明，参考下述对附图中示出的实施例的详细描述，附图中：

图1是本发明容器的侧视图；

图2是容器的仰视图；

图3是帽在封闭位置的容器的俯视图；

图4是与图3类似的视图，帽被旋转到开口位置；

图5是容器部件的立体分解图；

图6是沿图1中线6-6的剖面图；

图7是示出容器驱动后的类似剖面图；

图8是沿图1中线8-8的剖面图；

图9示出了吹塑成型容器塑料本体部件的加工步骤；

图10示出了吹塑成型后将部件相互分离开的加工步骤；

图11A-C分别示出了包括将容器本体旋转焊接到模块本体上的顺序加工步骤；

图12是根据本发明的另一容器各部件的立体分解图；

图13是图12中容器的剖视图；

图14是图12中附于容器的模块帽上的反应物隔离层的透视图；

图15是不同筛网号的氧化钙颗粒的瞬时温度曲线图；

图16是不同筛网号的氧化钙颗粒的瞬时温度曲线图；

图17是不同筛网号的氧化钙颗粒的瞬时温度曲线图；

图18是不同筛网号的氧化钙颗粒的瞬时温度曲线图；

图19是水和氧化钙不同比率时的反应/温度曲线图；

图20是水和氧化钙不同比率时的反应/温度曲线图；

图21是水中所含矿物质成分的含量上限表格；

图22是可以加入到氧化钙反应物中的添加剂的表格。

具体实施方式

如图1-8所示，容器10包括容器本体12、热敏模块14和热敏模块帽16。如图5-7中最佳地示出，模块14具有一个延伸入容器本体16的伸长热交换部。该部的内部限定了反应腔，反应在其中进行以加热(或在本发明的其它实施例中，冷却)饮料或其它的内容物18。热交换部具有波纹状或是褶皱状的壁以增加表面区域，并因此，增加热交换。尽管在示出的实例施中壁是波纹状或是褶皱状的，但在其它的实施例中壁可以具有其它适合的几何形状。模块帽16压配合在模块本体14的开口端中。具有此种普遍应用在饮料罐上的易拉环封闭件22的端帽20以传统饮料罐的方式卷曲到容器本体12的另一端上。

模块帽16是整体结构并且由半刚性塑料制成，比如高密度聚乙烯。模块帽16具有盘形或穹形的内部驱动器按钮24和具有伸长切口28的圆柱形叉26。有金属箔制成的可破坏的反应物隔离层30粘附于模块帽16的开口端上，以将水或其它液体反应物32密封在里面。

模块帽16具有沿着其外表面分布的多个通气孔通道34。当将模块帽16装配到模块本体14的开口端中时，每一个通风孔通道34可提供一个通道，通过该通道气体可以在反应过程中逸出。通风孔通道34沿着模块帽16本体部的外表面纵向延伸，改变方向沿着模块帽16的凸缘部36的下表面径向延伸，再次改变方向沿着凸缘部36的外圆柱表面轴向延伸，进而再次改变方向沿着凸缘部36的上表面径向延伸。通道34的长的、狭窄的、且为Z字形的路径在使得气体逸出的同时阻止氧化钙或其它固体反应物38的颗粒逸出。

过滤环40夹在凸缘部36和热敏模块本体14之间。过滤环40在允许气体不受阻碍地逸出的同时，进一步阻止固体颗粒通过通风孔通道34逸出。过滤环40可以由任何适合的过滤材料制成诸如合成海绵、开孔型泡沫橡胶或任何纺织或纤维材料(如纸和布)。适合的材料可以从Winsconsin的过滤材料公司购得，其产品号为AC20。

外部驱动器组件40附于容器本体12的端部，并且最优的显示于图2中，包括环状部44和外部驱动器按钮46。沿图2的环状部44的外围示出的环形区域是便于将外部驱动器组件42旋转焊接到如下所述容器本体12的端部的表面特征。外部驱动器按钮46支撑在至少3个但优选4个键槽状的指状物48上，以可弹性地可偏离的方式悬在环状部44的内部。优选地，将外部驱动器按钮46、指状物48和环状部44作为模塑件整体形成。显示在图2中外部驱动器按钮46内的同心圆环是当驱动如下所述容器时为使用者的手指提供摩擦粘着力的表面特征。优选地，过滤盘50用与过滤环40相同的材料制成，夹在外部驱动器组件42和内部驱动器按钮24之间。尽管过滤环40自身可提供充足的过滤，但在本发明的特定实施例中可包含过滤盘50以进一步加强过滤。通过将过滤环40和过滤盘50加工成一个整体件并在它们之间冲孔，并将它们作为一整体件处理直至在将它们装配入容器10的加工步骤中将它们分离，可以在这样的实施例中获得制造经济性上的优点。

如图5-7中所示，外部驱动器组件42进一步包含可破坏的驱动器隔离层52。优选地，可破坏的驱动器隔离层52由金属箔制成，其粘附于从环状部44的内部周边突出的环状封套部54上。三个指出的突出部56从外部驱动器按钮46的下面朝向驱动器隔离层52延伸。居中位于突出部56中的中间的一个，呈星形或X形的表面特征加强了外部驱动器按钮46但是在其它方面对于本发明并不重要。

如图3-5中所示，盖58安装在端帽20和容器本体12的端部上。盖58具有两个孔60和62。如图8中所示，盖58以小块或少许热敏感粘结剂(标识“A”)安装到容器本体12的端部，其中热敏感粘结剂具有通常说来随温度增加而降低的粘结强度。因此，粘结剂将盖58固定直到容器10被驱动并产生热。可用商业方式获得一系列这种热敏粘结剂，具有不同规格。一个可被明确指定的参数是临界温度，在此温度下粘结剂失去(或相反的，达到)基本粘结强度。适合的粘结剂由Illinois国家淀粉和化学制品公司生产，其产品号为34-2780和70-4467。尽管其精确的构成专属于制造商，但制造商表明此粘结剂是淀粉基的。在使用者驱动容器10之前，帽58处于图3所示的位置。在此位置，孔60不与易拉环封闭件22对齐，因此阻止使用者打开封闭件22。并且，在此位置孔62不与封闭的开口64对齐，通过开口64可使用饮料18。当容器10加热且粘结剂达到临界温度时，其失去了足够的粘结强度从而使使用者能够移动帽58。使用者旋转帽58直到它处于如图4所示的位置，如箭头所指。在此位置孔60与易拉环封闭件22对齐，因此使得使用者可打开它。并且，在此位置，孔62与封闭的开口对齐，通过该封闭的开口使用者可以饮用饮料。就像在传统的软饮料罐中，打开易拉环封闭件22破坏密封封闭件并且使得使用者通过由此产生的开口饮用饮料18。使用者的嘴唇同相对冷的帽58的塑料而不是接触可能非常热的端帽20的金属。

尽管精确地处在临界温度对于本发明适当工作并非必要的，但是优选地，在用于容纳如咖啡或茶的容器中，当粘结剂的温度低于100华氏摄氏度(38摄氏度)时其保持基本的粘结力，并且当粘结剂温度超过所述的临界温度时其失去基本的粘结力。优选地，由国家淀粉和化学制品公司生产的上述粘结剂具有这样的性质。对于该专利说明书的目的，术语“基本粘结力”是指使用者在不施加大于正常的扭矩时无法打开盖58，所谓正常扭矩是指当使用者不使用辅助工具去开启罐子或其它螺纹顶部的食物或饮料容器时所施加的扭矩。尽管这种粘结剂的粘结强度随着温度在一个相当大的区间内增加时持续降低至某种程度，但是粘结强度在临界温度而非在此温度区间中的其它温度处急剧地降低。

为了驱动容器10，使用者通过基本在容器10的纵轴方向上施加力来按压外部驱动器按钮46。如上所述，通过指状物48悬吊驱动器按钮46，指状物48是可弹性偏移的，以使得按钮46在此轴向上移动。施加在外部驱动器按钮46上的力迫使它的突出部56进入驱动器隔离层52，并刺穿它。该力进一步驱使外部驱动器按钮46朝向内部按钮24动，其依次在同样的轴向上被驱动。内部驱动器按钮24是弹性的，并且通过向反应物隔离层30内部突然伸出或突然折断的方式对力作出反应。

作为对内部驱动器按钮24的向内弯曲的响应，叉26的远端刺破反应物隔离层30。水32流过被刺穿的反应物隔离层30并与反应腔中的固体反应物38混合，所谓反应腔也就是热敏模块本体14的伸长部分的内部。叉26中的切口28便于水18流入反应腔。随之产生的放热反应产生热，其经由热敏模块本体14的热交换部的褶状壁的传导被传送至饮料18。如上所述，在本发明的其它实施例中，可以选择其它的反应物以便在混合时产生放热反应。

反应中生成的气体或蒸汽通过通风孔通道34逸出，但是任何固体颗粒均被过滤环40或过滤盘50过滤掉。应注意由逸出蒸汽带来的过滤环40和过滤盘50的固有饱和可以加强这种过滤。通过过滤环40或过滤盘50的气体或蒸汽通过被刺穿的驱动器隔离层52并通过指状物48之间的空间从容器10逸出。

使用者这时可以倒转容器10并等待直到反应加热饮料18，典型地，在可容纳10流体盎司(296ml)容量的水或相应的如咖啡或茶的饮料的容器中，这在五分钟内发生。如上所述，当饮料18被加热到可被饮用的温度时，粘结剂已经足够松以使得使用者可转动帽58。适合的小块或少量的润滑剂(图8中“L”标识)用粘结剂块点缀，以使得当帽58转动时润滑剂涂抹到粘结剂上并阻止粘结剂在开始冷却时重新粘结帽58，并且还使得使用者更容易的转动帽58。优选地，润滑剂为食物等级的或是被适当的政府机构(如美国的食品和药物管理局)批准的偶然接触食品。然后使用者如上所述的打开易拉环封闭件22并饮用饮料18。

制造容器10的方法可以包括图9，10和11A-C中所示的步骤。制造方法是本发明的重要方面，因为它处理几个问题。优选地，容器本体12和热敏模块本体14制成多层，其包括氧隔离层，以保持饮料18或其它内容物的新鲜和稳定性。这种多层塑料容器技术对于本领域的技术人员是熟知的，本发明涉及此技术领域并在如下中描述，例如，吹塑手册，由Donald Rosato和Dominick Rosato编写，Hanser出版。如在本技术领域所知的，可用如图9所示的多头吹塑成型机来生产多层塑料容器。根据吹塑成型的方法，该机器将适合的模66置于吹塑成型头下(作为W.Mueller头被熟知)，同时起出塑料树脂层，然后注入空气以使塑料达到模腔的轮廓线处。机器随后冷却模，开启它，移除模塑件，然后重复工序。适合的吹塑成型机可以从德国柏林的B&W公司购得，其名称/型号编号为第DE3000。尽管该机器能够与两个或更多的模一起同时工作，这方面与本发明的制造方法并不特别相关。

对于制造经济性而言很重要的是模66被构造成将一个容器本体12和一个热敏模块本体14作为一个单一整体模制件进行加工。如图10中所示，静态切边机在三个地方切开该模制件以将其分割成容器本体12、热敏模块本体14、以及两个鹤嘴锄(moyles)16和18。如在本技术领域所知的，鹤嘴锄是有可能包含在模制件中的剩余或搭边材料，用以使模制和操作更便利。静态切边机包括用以支撑鹤嘴锄16并转动模制件的辊子(未示出)，如箭头所指。机器将模制件相对于热刀片68旋转，该刀片可以伸出进行切割而后收回。刀片68将鹤嘴锄16从模制件余料上分割或切除。同样或类似的机器执行同样或类似的分隔鹤嘴锄18的切割操作。使用静态切边机对于制造工序是很重要的，因为它令热敏模块部14的凸缘状端具有光滑表面，从而使下面所述的焊接步骤更容易进行。尽管认为吹塑和切边步骤对于这里所描述的整个制造工序是很重要的，但是，注意力应该集中在将热敏模块本体14通过旋转焊接附到容器本体12上的制造步骤，如图11A-C所示。旋转焊接对于本领域的技术人员是熟知的，通过该方法可将两个零件上的塑料熔融，它是通过相对另一个零件旋转或转动一个零件产生摩擦来实现的。适合的旋转焊接机可从密歇根的TA系统购得。如图11A所示，将热敏模块14插入容器本体12的端部，并将随之生成的组件置于机器的圆柱形管状支撑物(未示出)上。如图11B所示，该机器具有旋转头，该旋转头下降并与模块本体14的凸缘状表面接触。该机器施加压力以保持模块本体14与容器本体12的紧密接触。然后转头在维持压力的情况下开始转动或旋转。旋转头相对于容器本体12转动模块本体14，容器本体12通过支撑在支持物上保持静止，这是旋转头和模块本体14的凸缘状部分之间摩擦结合的结果。模块本体14和容器本体12之间的摩擦将它们熔融或焊接到一起。重要的是，在旋转开始之前施加压力并且保持直到模制件已经熔融，因为这种顺序可以产生更精确的焊接。

应该注意工序中的切割步骤将层的截面暴露出来，比如在容器本体12和模块本体14中的氧气和气味过滤层。尽管层很薄并且用裸眼难以看见，但是它们暴露的足够多使得它们很容易由于大气中的湿气和氧气而退化。旋转焊接具有很大的优越性，因为不像其它将这些模制件彼此连接的可能的方法，旋转焊接方法以如上所述的方式将容器本体12和模块本体14的暴露端部密封起来，因此可以阻止大气中的湿气、氧气或是其它接触带来的污染物，相应地使得氧隔离层或其它容器本体12的敏感层发生退化。并且旋转切割器留下的光滑的正方形表面更容易通过旋转焊接密封；对锯齿状或是不平的边缘进行旋转焊接可能使得敏感的内部层密封的不完全。

外部驱动器组件42也可以被旋转焊接到容器本体12的端部上。在它表面上的正方形凹陷环(如图2所示)通过具有相应正方形突起环(未示出)的旋转焊接头便于结合。

在本发明的另一方面，图12显示了根据本发明的另一容器100。容器100的许多特征和元件都与上述容器10的特征和元件相同或基本类似。本发明考虑到容器100的许多特征都可以被容器10的特征替代，反之亦然。因此，应该理解在未在这里将每一个特征或每一个特征组合详细描述的本发明的范围中，容器100和容器10的任何一个或多个特征都能够被另一容器的类似特征替代。

转到图12和13，容器100包括容器本体112，热敏模块114和热敏模块帽116。模块本体114具有延伸入容器本体112的伸长热交换部115。该部的内部限定了反应腔，反应在其中进行以加热(或在本发明的其它实施例中，冷却)饮料或其它的内容物118。典型地，热敏模块帽116含有第一反应物132。热敏模块本体114包含第二反应物138。两种反应物由可破坏的反应物隔离层130分开。大体上，其中一种反应物是液体(如水)，而另一种反应物是固体粉末或颗粒的形式(如氧化钙。)

模块本体114的热交换部115具有波纹状或褶皱状壁以增加表面区域从而增加热传导。尽管在显示的实例施中壁是波纹状或是褶皱状的，但在其它的实施例中壁可以具有其它适合的几何形状。对于给定的材料，热交换部115的壁越薄，反应物132和138以及饮料118之间的热传导越快。因此，壁被制的非常薄，优选地，具有0.004英寸到0.012英寸之间的厚度。在热交换部115的褶皱状设计的另一方面，褶皱的峰117和谷119具有大半径，优选地，大于0.05英寸，更优选地，大于0.06英寸。峰117和谷119的大半径防止薄壁在蒸馏工序中失效。进一步，提供两个圆形槽121和123。槽121和123使得在蒸馏工序过程中在热交换部115承受压力时在槽处的弯曲更便利。弯曲帮助防止热交换部115的薄壁褶皱或开裂。热交换部的锥形端的指定端具有从其上伸出的加厚筋125。筋125帮助减少圆椎体在蒸馏工序中的变形。

模块帽116压配入模块本体114的开口端中。模块帽116是整体结构并且由半刚性塑料制成，如高密度聚乙烯。优选地，可破坏的反应物隔离层130由金属箔制成，附在模块帽116的开口端上以将水或其它液态反应物132封闭在内部。反应物隔离层130可以通过热粘结、超声波焊接、利用粘结剂或任何其它适合的方法附于模块帽116的开口端上。模块帽116具有盘状或穹状驱动器按钮124和具有延伸切口128的圆柱形叉126。还可以提供适配褶皱127以防止颗粒反应物138掉入模块帽116的底部。适配褶皱127包括装入模块帽116的环形盘状部分和从盘状部的两个面上垂直延伸出的多个叉129。在驱动热敏模块以刺穿可破坏反应物隔离层130时，朝向隔离层130延伸的叉129提高了隔离层130的破裂性。

尽管反应物隔离层130可能就附在模块帽116开口端的顶部环形表面上，优选地，如图14所示，反应物隔离层130于开口端上延伸并在模块帽116外壁的侧边之下。在通过热粘结将反应物隔离层130附于模块帽116上处，热粘结工序在顶部环形表面的外缘上形成圆角。圆角形边缘进一步改善了反应物隔离层130与模块帽116的连接。当容器100经历蒸馏工序时，压力试图向上推动隔离层130从而使其远离模块帽116的顶部。通过将隔离层130密封到模块帽116外壁的侧边上，可以通过增加连接的剪切强度产生更强的粘结密封。

模块帽116具有多个从模块帽116的凸缘部136的上和下表面处突出的筋134。筋134在凸缘部136和周围结构件之间构成通道用来释放压力。模块帽的外壁也设置有筋135，以在模块帽116的外壁和模块本体14的内表面之间形成通风孔通道。当将模块帽116装入模块本体114的开口端时，由气孔通道34的每一个筋134和筋135构成的气孔通道提供通道，通过该通道气体能够在反应过程中逸出。气孔空间沿着模块帽116的本体部的外表面纵向延伸，改变方向沿着模块帽116的凸缘部分136的下表面径向延伸，再次改变方向沿着凸缘部分136的圆柱形外表面轴向延伸，进而再次改变方向沿着凸缘部分136的上表面径向延伸。通道的长的，狭窄的，且为Z字形的路径在使得气体逸出的同时阻止氧化钙或其它固体反应物138的颗粒逸出。

过滤环140夹在凸缘部136和热敏模块本体114之间。过滤环140进一步防止当气体逸出时固体颗粒通过通气通道逸出。过滤环140可以由任意适当的过滤材料诸如合成海绵、开孔型泡沫橡胶或者任何织物或纤维材料(诸如纸和布)制成。适当的材料可以从威斯康辛的过滤材料公司购得，其产品号为AC20。

代替容器10中的外部驱动器组件46，容器100具有附着于容器本体112的底端的完全面板拉脱器146。完全面板拉脱器146通过卷边或任何其它适当方法附着于容器本体112。可替换地，完全面板拉脱器146可以附着于模块帽116的底部。完全面板拉脱器146是通常用于罐装食品的可移除盖并且象典型的易拉环封闭件(例如，铝罐软饮料上的封闭件)，除了那种可移除盖，其基本上覆盖容器的整个开口而不是小开口。完全面板拉脱器146完全覆盖容器本体112的底端的开口。在这个位置，拉脱器146还覆盖驱动器按钮124。优选地，拉脱器146包括具有环状弱化区域的封闭件，沿着弱化区域拉脱器盖141与拉脱器结构的其余部分脱离。拉脱器146由具有足够强度、刚度和厚的的材料制成，从而在不移除拉脱器146的情况下就不能够推动驱动器按钮124，除了在极端地误用或不符合操作的情况下。例如，拉脱器146可以由铝或其它具有相似强度和刚度的材料制成。拉脱器盖141连接至拉环144，提起该拉环然后拉离拉脱器盖141以移除拉脱器盖141。因为拉脱器盖141沿着弱化区域从拉脱器146其余部分脱离，所以一旦移除就不能够替换。因此，完全面板拉脱器146提供极好的防窃启密封同时使得容器100在储存架上时不易受故意破坏行为的影响。拉脱器146还作为压力安全释放阀起作用。在没有移除拉脱器146就推动反应物隔离层130的情况下，因为热敏模块帽115的通气通道只对拉脱器146的内部通气所以容器内的压力将增加。如果压力达到一定程度，拉脱器146的弱化区域将部分地破裂从而释放压力。

通风孔131可以设置在热敏模块本体114的底部的侧边中。通风孔131提供从反应腔至外侧大气的通气路径。与上述的拉脱器146的安全压力释放功能相似，在没有移除拉脱器146就疏忽地驱动热敏反应的情况下，通风孔131从反应腔中释放压力。

除了通风孔131之外，卷曲凹槽133可以模制入容器112的外侧壁内。凹槽133从通风孔131开始并以卷曲形状围绕容器112的外壁向上延伸。当标签(未示出)胶着地安装在容器的外壁上时，通过标签和凹槽133可形成管道。从通风孔131出来的蒸汽将沿着容器112的冷却的外部表面穿过由凹槽133和标签形成的管道，同时使得蒸汽冷却并凝结。

标签(未示出)可由塑料防护盖标签材料或者其它绝缘材料(诸如，薄片聚苯乙烯泡沫塑料)形成。这降低人感觉到的热量，当他们正从容器112中吃喝热的食物或饮料时。在对容器112的外壁进行粘附之前可以预先打印标签。

具有(通常在饮料罐中使用的)易拉环封闭件122的端帽120以传统饮料罐的方式卷曲在容器本体112的另一个顶部上。盖158具有两个孔160和162。盖158以图8中所示的小块或少量的热敏粘结剂(标示为“A”)安装至容器本体112的端部，以便容器100具有粘合强度，当热敏粘结剂加热至具体起始释放温度时该粘合强度降低。因此，粘结剂固定盖158直至容器100被驱动并产生热量。这种粘结剂与针对容器10的上述粘结剂一样。与上述的容器10的描述一样，小块或少量的适合的润滑剂(在容器10的图8中标识为“L”)与粘结剂块混合，所以当帽158旋转时，润滑剂涂在粘结剂上并在粘结剂开始冷却时阻止粘结剂重新粘合帽158，并使得使用者更容易旋转盖158。在使用者驱动容器100之前，帽158处于与容器10的图3所示相同的位置。在这个位置，孔160没有与易拉环封闭件122对齐，因此，阻止使用者打开封闭件122。而且，在这个位置孔162没有与密封开口164对齐，通过该密封开口可以喝饮料118。

指示器(未示出)可以设置在容器100的表面上，当饮料118已经达到想要的温度时该指示器显示。例如，指示器可以是具有热敏油墨的标签，当热敏油墨标签达到预定温度时改变颜色。例如，油墨可以是能从Kromacorp国际性组织获得的Kromathermic型44红色，当加热至预定温度时其从粉红色变成白色。当指示器指出饮料已经达到想要的温度时，然后使用者可以打开容器100并享受其内容物。

当容器100变热并且粘结剂达到释放温度，粘结剂失去了足够的粘合强度从而使用者可以旋转帽158。使用者旋转帽158直至其与容器10的图4的位置一样，如箭头指出。在这个位置，孔160与易拉环封闭件122对齐，因此，使用者可以打开封闭件122。而且，在这个位置孔162与密封开口164对齐，通过该密封开口可以喝饮料。与传统软饮料罐一样，打开易拉环封闭件122破坏密封并允许使用者通过最后得到的开口喝饮料118。使用者的嘴唇接触盖158的相对冷的塑料而不是接触端帽120的可能非常热的金属。

反应物132或138中的一个包括特殊设计的氧化钙颗粒。存在多个特性的氧化钙颗粒，这些颗粒将影响它们与水的反应。例如，改变氧化钙的特性可以影响反应特征诸如挥发性、反应率和从反应获得的整个能量。基于这些特性，可以设计出具体氧化钙颗粒并生产以获得想要的整个反应特性。

氧化钙颗粒的孔隙率可以极大地影响(当加水时)颗粒的挥发性将如何与水反应。氧化钙的处理包括在1000华氏摄氏度蒸煮驱散湿气和气体，湿气和气体自然地可从材料中发现。这种释放在材料中产生了微孔。蒸煮时间可以增加到时刻，在该时刻微孔将在称为硬烧的工艺中开始停止聚集。通过使颗粒遭受适当量的硬烧，与水反应的挥发度可以被减少到更想要的程度。

氧化钙颗粒的尺度影响颗粒如何是化学性质活泼的。一组小颗粒具有比相同质量的一个大颗粒更多的表面积。表面积越大，当与水混合时颗粒将反应更快更完全。图15-18示出了从1/4英寸筛网(最大颗粒)至#30筛(最小颗粒)的不同筛目的颗粒的瞬时温度曲线。总体上，曲线显示小颗粒将加热较快并还获得较高的最大温度。因此，可以选择各种尺寸的颗粒，以便为容器100的具体应用产生想要的加热曲线。对于诸如加热咖啡或汤的应用，优选的粒度分布是：

粒度(筛网)	量(％)
		#7	2％最大
#14	80％+/-5％
		#20	15％+/-5％
好于#20	3％最大

还可以在氧化钙中加入粘结剂以增加或降低反应率。粘结剂以几种不同方法起作用，包括化学地、机械地或者物理地改变氧化钙与水的接触面。

影响反应的最重要的一个特性是反应率，即，氧化钙与水的比率。按照质量，标准比率是4份氧化钙比1份水。通过改变氧化物与水的比率可以获得不同的反应/温度曲线。例如，可能最大化任何一个粒度产生的峰值能量或者颗粒的孔隙率。也可以改变比率以稍微地增加或减小反应的整体比率。图19-20示出了不同比率的水与氧化钙的反应/温度曲线。可看出，按照质量增加水量至每4份氧化钙对应1.15份水(即，图20中的+15％H₂O)，可获得较快的反应并且检测到最节省能量的比率。

也可以修改包含其它反应物132或138的水，以优化其在本发明中的应用。例如，水质是重要的因素。水中的氯可以导致可破坏的隔离层130侵蚀并失效。水中的微量矿物成分不应该超过图21中的表上示出的含量。

可以将添加剂添加到水中，以修改反应并提高水与容器的其它材料的相容性。图22的表中包括一列可能的添加剂及它们的特性。

为了驱动容器100，使用者首先通过提起拉环144并移除拉脱器盖141来移除完全面板拉脱器146。然后使用者通过在驱动器按钮上沿着容器100的纵向轴线的大致方向施加力压下驱动器按钮124。施加在驱动器按钮124的力使得它朝向反应物隔离层130突然折断或者突然朝里伸出。

响应于驱动器按钮124朝里弯曲，叉26和适配褶皱127的叉129刺穿反应物隔离层30。第一反应物132，通常是液体反应物，流经刺穿的反应物隔离层30并与反应腔内(即，热敏模块本体114的伸长部的内部)的固体反应物38混合。叉126中的切口128便于水132流入反应腔。最后得到的放热反应产生热，通过经由热敏模块本体114的热交换部的褶皱壁的传导所述热传送给饮料118。如上指出，在本发明的其它实施例中，可以选择其它反应物以便当混合时产生吸热反应。

反应中生成的气体或蒸汽穿过由筋134形成的通气通道从反应腔逸出，但是任何固体颗粒通过过滤环140被过滤。注意，由于逸出的蒸汽产生的过滤环140的固有饱和可以加强此过滤。穿过过滤环140的气体或蒸汽穿过由拉脱器盖141留出的开口。

然后使用者可以倒转容器100并等着直到反应加热饮料18，典型地，在具有10液量盅司(296ml)容量的水或相似饮料(诸如，咖啡或茶)的容器100内，这在大约5分钟内发生。如上所述，当饮料118被加热至要使用的温度时，粘结剂已经足够地松弛从而使用者可以旋开帽158。小块或少量的适当润滑剂(图8中标记为“L”)用粘结剂块点缀，从而当旋转帽158时润滑剂涂在粘结剂上并且防止粘结剂开始冷却时重新粘合帽158，并且使用者可以更容易地旋开帽158。优选地，润滑剂为食物等级的或是被适当的政府机构(如美国的食品和药物管理局)批准的偶然接触食品。

除了容器100与10的结构不同之外，制造容器100的方法可以包括与上述的制造容器10的步骤同样的步骤。

明显地，由于以上的讲授，本领域普通技术人员将容易地进行本发明的其它实施例和修改。因此，本发明不限于权利要求，当结合上述说明和附图来看时，所述权利要求包括所有这样的其它实施例和修改。

Claims (25)

1.一种通过混合第一反应物和第二反应物可选择地改变其内容物的温度的容器，包括：

容器本体，具有用于容纳所述内容物的材料腔；

热敏模块，连接至所述容器本体的一端并至少部分地延伸入所述容器本体内，所述容器本体的相对端具有进入所述材料腔的容器开口，所述热敏模块包括驱动器、响应于施加于所述驱动器部分上的力在收缩位置和伸出位置之间可移动的刺穿件、可破坏的隔离层，以及第一腔和第二腔，用于容纳通过所述可破坏的隔离层彼此隔开的所述反应物，其中，当所述伸长件处于所述伸出位置时所述刺穿件的远端破坏所述可破坏的隔离层，以便可以混合所述反应物；

完全面板拉脱器，安装至所述热敏模块中的一个或者安装至所述容器的所述一端，所述完全面板拉脱器完全覆盖所述驱动器，所述完全面板拉脱器具有可以移除的拉脱器盖，所述完全面板拉脱器具有足够强度和刚度，以便在所述拉脱器盖被首先移除之前阻止驱动所述驱动器；以及

盖，安装至所述容器本体的所述相对端。

2.根据权利要求1所述的容器，其中，通过破坏将拉脱器盖连接至完全面板拉脱器的剩余部的材料，所述拉脱器盖可移动。

3.根据权利要求1所述的容器，其中，所述腔中的一个是大致延伸入容器本体内的热交换部，所述热交换部具有褶皱壁并且在所述褶皱壁边缘上至少具有一个圆周凹槽。

4.根据权利要求3所述的容器，其中，所述褶皱壁沿所述热交换器部的圆周具有多个褶皱，并且所述褶皱具有至少0.05英寸的半径。

5.根据权利要求1所述的容器，其中，所述第一腔是延伸入所述容器本体内的热交换部，并且所述容器还包括通风孔，当安装所述完全面板拉脱器时，所述通风孔形成从所述热交换部至围绕所述容器外部的环境氛围的流体路径。

6.根据权利要求5所述的容器，其中，所述热敏模块包括远离所述热交换部设置的热敏模块帽，并且其中所述流体路径从位于所述容器的壁与所述热敏模块帽的壁之间的所述热交换部延伸至所述通风孔。

7.根据权利要求1所述的容器，其中，所述第一腔包括大致延伸至所述容器本体内的热交换部和远离所述热交换部设置的热敏模块帽，所述热敏模块帽包括所述第二腔、所述可破坏的隔离层和所述刺穿件。

8.根据权利要求7所述的容器，其中，所述可破坏的隔离层包括附着于所述热敏模块盖以封闭所述第二腔的材料薄片。

9.根据权利要求7所述的容器，其中，所述可破坏的隔离层被附着于所述热敏模块盖的顶面并且附着于从所述顶面延伸的外壁。

10.根据权利要求1所述的容器，其中，所述容器本体具有内侧壁和外侧壁并且所述外侧壁具有凹槽，所述凹槽以螺旋形从所述容器本体的底部处或底部附近向上延伸至所述外侧壁的侧部。

11.一种通过混合第一反应物和第二反应物可选择地改变其内容物的温度的容器，包括：

容器本体，具有容纳所述内容物的材料腔和用于将所述内容物从所述容器本体中移除的容器开口；

热敏模块，热连接至所述容器本体，所述容器的相对端具有进入所述材料腔的容器开口，所述热敏模块包括驱动器，以及第一腔和第二腔，用于容纳所述反应物，所述反应物在所述驱动器被驱动之前彼此隔开，

其中，所述第一反应物包括氧化钙颗粒，其中，10％至20％之间的所述氧化钙颗粒通过#20筛网过滤。

12.根据权利要求11所述的容器，其中，所述氧化钙颗粒包括不同尺寸的氧化钙颗粒混合物，其中10％至20％之间的颗粒通过#20筛网过滤；75％至85％之间的颗粒通过#14筛网过滤并且少于3％的颗粒通过#20筛网过滤。

13.一种通过混合水与氧化钙颗粒可选择地改变其内容物的温度的容器，包括：

容器本体，具有用于容纳所述内容物的材料腔和用于从所述容器本体移除所述内容物的容器开口；

热敏模块，热连接至所述容器本体，所述容器本体的相对端具有进入所述材料腔内的容器开口，所述热敏模块包括驱动器，以及第一腔和第二腔，用于容纳所述反应物，所述反应物在所述驱动器被驱动之前彼此隔开，

其中，水与氧化钙的质量比率大约是1.15份水比4份氧化钙。

14.根据权利要求13所述的容器，其中，所述第一反应物包括氧化钙颗粒，其中10％至20％之间的所述颗粒通过#20筛网过滤。

15.根据权利要求13所述的容器，其中，所述氧化钙颗粒包括不同尺寸的氧化钙颗粒的混合物，其中10％至20％之间的颗粒通过#20筛网过滤；75％至85％之间的颗粒通过#14筛网过滤；并且少于3％的颗粒通过#20筛网过滤。

16.一种可选择地改变容器内容物的温度的方法，包括如下步骤：提供所述容器，所述容器与具有第一和第二反应物的热敏模块热连接；

移除安装至所述容器的完全面板拉脱器的拉脱器盖；所述完全面板拉脱器具有足够强度和刚度，以便在首先移除所述拉脱器盖之前防止驱动器驱动；

驱动所述驱动器以使得所述第一和第二反应物混合。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一反应物包括水并且所述第二反应物包括氧化钙颗粒。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一反应物包括氧化钙颗粒，其中10％至20％之间的所述颗粒通过#20筛网过滤。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述氧化钙颗粒包括具有不同尺寸的氧化钙颗粒的混合物，其中10％至20％之间的颗粒通过#20筛网过滤；75％至85％之间的颗粒通过#14筛网过滤；并且少于3％的颗粒通过#20筛网过滤。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，水与氧化钙的质量比率大约是1.15份水比4份氧化钙。

21.一种通过混合第一反应物和第二反应物可选择地改变其内容物的温度的容器，包括：

容器本体，具有用于容纳所述内容物的材料腔；

热敏模块，连接至所述容器本体的一端并至少部分地延伸入所述容器本体内，所述容器本体的相对端具有进入所述材料腔的容器开口，所述热敏模块包括驱动器、响应于施加在所述驱动器部分上的力从而可在收缩位置和伸出位置之间移动的刺穿件、可破坏的隔离层，以及第一腔和第二腔，用于容纳所述反应物，所述反应物通过所述可破坏的隔离层彼此隔开，其中，当所述伸长件在所述伸出位置时，所述刺穿件的远端破坏所述可破坏的隔离层以便可以混合所述反应物；

完全面板拉脱器，安装至所述热敏模块中的一个或者安装至所述容器的所述一端，所述全面板完全地覆盖所述驱动器，所述完全面板拉脱器具有可移除的拉脱器盖，所述完全面板拉脱器具有足够的强度和刚度以便防止所述驱动器的驱动，直到所述拉脱器盖被首先移除；以及

盖，安装至所述容器本体的所述相对端。

22.根据权利要求8所述的容器，其中，所述可破坏的隔离层通过热粘结、超声波焊接或使用粘结剂中的一种附着于所述热敏模块帽。

23.根据权利要求8所述的容器，其中，所述可破坏的隔离层通过热粘结附着于所述热敏模块帽并且所述热粘结工艺在所述热敏模块帽的顶面上生成圆角边。

24.根据权利要求1所述的容器，还包括视觉指示器，所述视觉指示器指出指示器已经达到预定温度。

25.根据权利要求24所述的容器，其中，所述视觉指示器包括在所述容器的表面上的少量热敏油墨。

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