CN114929077A - 用于自加热组件中的固体反应物的密封包装 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于自加热组件的密封包装，该自加热组件通过使液体反应物与固体反应物发生放热反应来产生热量以对产品进行加热。密封包装包括外部容器、位于外部容器内的下部支撑结构(例如，开孔泡沫)、位于下部支撑结构上方且位于外部容器内的一层固体反应物、位于固体反应物上方且位于外部容器内的上部结构(例如也是开孔泡沫)、以及可渗透液体且在上部结构上方延伸跨过外部容器的原本敞开的顶部的上层。

Description

用于自加热组件中的固体反应物的密封包装

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年10月30日递交的名称为用于自加热组件中的固体反应物的密封包装的美国临时专利申请第62/927,930号的优先权。该在先申请的公开内容通过引用全部并入本申请。

技术领域

本公开涉及一种用于自加热组件中的固体反应物的密封包装，更具体地涉及一种密封包装，该密封包装有利于利用来自液体反应物和固体反应物之间的放热反应的热量来加热产品的类型的自加热组件的可制造性。

背景技术

一些自加热食品包装，例如由坦普拉技术公司(Tempra Technology,Inc.)(本申请的申请人)生产的那些自加热食品包装，通过使液体反应物与粒状反应物发生放热反应来加热食品。希望改进与这种自加热食品包装相关联的处理和制造过程，同时为自加热食品包装提供安全、高效和有效的加热。

发明内容

在一方面，公开了一种用于自加热组件的密封包装，所述自加热组件通过液体反应物与固体反应物发生放热反应而产生热量以对产品进行加热。密封包装包括外部容器、位于外部容器内的下部支撑结构(例如，开孔泡沫)、位于下部支撑结构上方且位于外部容器内的一层固体反应物、位于固体反应物上方且位于外部容器内的上部结构(例如也是开孔泡沫)、以及可渗透液体且在上部结构上方延伸跨过外部容器的原本敞开的顶部的上层。在典型的实施方式中，呈粒状形式的额外固体反应物分布在整个下部支撑结构上；通常，具有相当程度的均匀性。

在另一方面，公开了一种制造包括密封包装(包含固体反应物以支持放热反应)的自加热容器的方法。该方法包括：提供加热器托盘；将密封包装定位在加热器托盘的内部，其中，密封包装包含固体反应物并且具有可渗透液体(例如，液体反应物)的上层；将包含液体反应物的易碎容器定位在加热器托盘的内部；以及将产品托盘定位在加热器托盘内，以在产品托盘与加热器托盘之间限定反应空间，其中，反应空间包括密封包装和易碎容器。在典型的实施方式中，密封包装包括外部容器、位于外部容器内的下部支撑结构(例如，开孔泡沫)、位于下部支撑结构上方且位于外部容器内的一层固体反应物(例如，呈实心盘的形状，在一些实施方式中不仅是刚性的，还是易碎的，并且还可以具有一定程度的孔隙度)、位于固体反应物上方且位于外部容器内的上部结构(例如，也是开孔泡沫)、以及可渗透液体并在上部结构上方延伸跨过外部容器的原本敞开的顶部的上层(例如，纸)。

在又一方面，自加热组件包括：加热器托盘、位于加热器托盘内部的密封包装、位于加热器托盘内部和密封包装上方的包含液体反应物的易碎容器、用于通过使易碎容器破裂来激活放热反应的激活装置、以及产品托盘，所述产品托盘位于加热器托盘内以在产品托盘与加热器托盘之间限定反应空间。反应空间包括密封包装和易碎容器。密封包装包含固体反应物并且具有可渗透液体的上层。更具体地说，密封包装具有外部容器、位于外部容器内的下部支撑结构、位于下部支撑结构上方且位于外部容器内的一层固体反应物、位于固体反应物上方且位于外部容器内的上部结构、以及可渗透液体并在上部结构上方延伸跨过外部容器的原本敞开的顶部的上层。

在再一方面，公开了用于制造用于自加热组件的密封包装的方法，该自加热组件通过使液体反应物与固体反应物发生放热反应来产生热量以对产品进行加热。该方法包括：提供外部容器(例如，具有至少0.005英寸的壁厚的铝)；用下部支撑结构(例如，开孔泡沫)填充外部容器的底部；将粒状固体反应物(例如，涂有硅酸钠的高锰酸钾颗粒)喷洒到下部支撑结构中的开孔网络中；在外部容器中和下部支撑结构上方提供或形成非粒状固体反应物盘；在非粒状固体反应物盘的上方提供附加结构(例如，开孔泡沫)；以及通过将纸粘附或以其他方式固定到外部容器(例如，将纸粘附或以其他方式固定到外部容器的向外延伸的凸缘)从而用纸来密封外部容器的敞开顶部。

在一些实施方式中，存在一个或多个优点。

例如，在诸如本文中详细描述的那些自加热组件的大批量制造中，本文描述的密封包装和涉及密封包装的制造技术提供了将包含固体反应物的松散颗粒的部件例如处理为一个单元(使其在密封包装中)的便利性。就这一点而言，本文描述的密封包装被包装成使得即使不轻柔地处理也容易被机器(或用手)处理而不会发生泄漏。

在各种实施方式中，本文描述的密封包装以及利用密封包装的自加热组件提供了安全性、可靠性、在组装期间易于处理、以及自加热组件的制造和使用的速度。此外，所产生的自加热组件具有非常低的加热时间，这往往是例如消费食品加热器的重要要求。

其它特征和优点将从说明书和附图以及从权利要求中变得显而易见。

附图说明

图1是不具有盖子的自加热组件的实施方式的透视图。

图2是图1的自加热组件的横截面侧视图。

图3是图1的自加热组件的横截面俯视图。

图4是图1的自加热组件内部的密封包装的实施方式的示意性横截面侧视图。

图5是用于密封包装的图4的外部容器的实施方式的俯视透视图。

图6是用于图4的密封包装的开孔泡沫的上部或下部支撑结构的实施结构的俯视图。

图7是图4的密封包装的实施方式的俯视图。

图8是图4的密封包装的实施方式的透视图。

相似的附图标记指代相似的元件。

具体实施方式

本申请涉及一种下述类型的自加热组件，所述类型即，两种反应物(即一种液体反应物和一种固体反应物)彼此接触，以放热方式进行反应，从而对其中包含的产品(诸如食品或饮料)进行加热。此外，本申请涉及一种密封包装(包含固体反应物)，在自加热组件的制造过程中，该密封包装可以在密封的同时方便地置于上述自加热组件中。这种密封包装便于对固体材料(一些固体材料可以是呈粒状形式)进行处理，特别是在制造过程中对固体材料进行处理，因为固体材料在整个运输、处理、制造过程及以后都保持包含在密封包装内。

图1至图3示出了下述类型的自加热组件100的示例性实施方式，所述类型即，两种反应物(一种液体反应物和一种固体反应物)彼此接触，以放热方式进行反应。所示的自加热组件100在某些方面类似于由当前专利申请人坦普拉科技公司递交的名称为具有分布反应物的自加热组件的在先专利申请第15/076,996号中描述的自加热组件，该在先专利申请的全部内容通过引用并入本申请。然而，与先前的自加热组件不同，本申请的图1至图3中的自加热组件100在其基部中具有密封包装101，该密封包装包含参与自加热组件100的放热反应的固体反应物。在典型的实施方式中，在自加热组件100的运输、处理和制造期间，以及包括例如发生放热反应时，包含固体反应物的密封包装101保持完整。

自加热组件100具有两个嵌套的托盘：用于容纳待加热的产品(例如，食品、饮料等)的产品托盘102，以及联接到产品托盘102的加热器托盘106。产品托盘102被嵌套在加热器托盘106的内部，并且在产品托盘与加热器托盘之间存在反应空间108。在所示的实施方式中，反应空间108从加热器托盘106的基部延伸到产品托盘102的基部，并且从加热器托盘106的侧部延伸到产品托盘102的侧部。在典型的实施方式中，产品托盘填充有待加热的产品(例如，食物、饮料等)，然后被密封(例如，用合适的盖子、箔等密封)固定到和/或粘附到自加热组件100的上周边表面。

在产品托盘的下方，在反应空间108的内部是由塑料等制成的易碎容器110和密封包装101，该易碎容器包含液体反应物112(例如，燃料)，该密封包装包含固体反应物。切割元件115沿直径延伸跨过位于易碎容器110(位于切割元件115的上方)与密封包装101(位于切割元件115的下方)之间的反应空间108的底部部分。在所示的实施方式中，切割元件115包括细长轴，该细长轴具有多个切割刀片157，这些切割刀片以大致彼此平行的方式从轴沿径向向外的方向延伸。切割元件115在其相对端部处由支撑表面或轴承支撑，这些支撑表面或轴承使得切割元件能够围绕细长轴的轴线“A”沿由箭头“B”指示的方向旋转。

在开始放热反应之前，切割刀片157被构造成使得这些切割刀片不会造成切割到易碎容器110中或使易碎容器破裂的风险。在图2和图3中示出了这种构造的示例，其中，切割刀片157在易碎容器110与密封包装101之间从细长轴沿水平向外的方向延伸。

切割元件115的一端具有旋钮117，该旋钮暴露在自加热组件100的外表面处。当使用者转动旋钮117时，切割刀片157围绕轴线“A”旋转，这使得切割刀片157切割入易碎容器110中并使易碎容器破裂，从而从易碎容器110中释放液体反应物。密封包装的位于固体反应物上方的上层是可渗透液体的。由于易碎容器110位于密封包装101的上方，并且由于密封包装101具有可渗透液体的上层，因此从易碎容器110中释放的液体反应物通过可渗透液体的上层向下流入密封包装101中，与固体反应物接触，从而引发放热反应。

由放热反应产生的热量通过反应空间108向上流动到并通过产品托盘102的基部并且围绕并通过产品托盘102的侧部，以对包含在其中的产品进行加热。因此，反应空间108容纳放热反应，来自放热反应的热量通过产品托盘102以对包含在其中的产品进行加热。在典型的实施方式中，使用者在一段时间过去(例如，一分钟左右)之后剥开自加热容器的盖子，以接近并消耗(或者以其他方式使用)产品托盘102内部的经加热的产品。在一些实施方式中，根据加热器的设计以及内部食物或待加热产品的热容量和粘度，可能需要几分钟的时间。

在典型的实施方式中，如图1至图3所示，密封包装101的尺寸被设计为使其完全填满反应空间108的底部，在该反应空间的底部的周边几乎不留下任何空置的空间。这有助于确保从易碎容器110流出的所有液体反应物最终流入密封包装101中，以与包含在其中的固体反应物进行反应。

图4示出了图1至图3的密封包装101(包含固体反应物)的示例性实施方式的横截面图示。

所示的密封包装101具有托盘状的外部容器460，位于外部容器460内的下部支撑结构462(例如，开孔泡沫盘等)，位于下部支撑结构462上方且位于外部容器460内的一层非粒状固体反应物464(例如，固体反应物盘)，位于固体反应物464上方且位于外部容器460内的上部结构466(例如，另一个开孔泡沫盘等)，以及上层468(例如，纸等)，该上层可渗透液体(例如，可渗透液体反应物)并在上部结构466上方延伸跨过外部容器460的原本敞开的顶部。

在所示的实施方式中，外部容器460形成托盘，该托盘具有平坦的底部、凸起的边缘以及向外延伸的凸缘。上层468延伸跨过托盘顶部处的开口，以将托盘的内容物密封在其中。更具体地，在所示的实施方式中，向外延伸的凸缘在所示的实施方式中提供密封包装101的上层468粘附或固定到其上的表面。

可以使用各种粘合剂材料中的任何一种来将密封包装101的上层468粘附到外部容器460的向外延伸的凸缘上。在典型的实施方式中，粘合剂材料被配置为使粘性保持足够长的时间以使盖片被适当地放置和压下。在各种实施方式中，粘合剂材料是强力胶、热熔胶、两部分环氧树脂、Amazing

粘合剂、固化成某种弹性粘结剂的家用水泥，或各种合适的粘合剂中的任何其他一种粘合剂。此外，在典型的实施方式中，粘合剂材料是不透沸水的。

此外，粘合剂材料通常是在密封包装101和自加热容器100的整个生命周期中保持完整并使上层468与向外延伸的凸缘保持接触的材料。因此，在典型的实施方式中，粘合剂材料应该是在暴露于液体反应物和与放热反应相关的温度(例如，水沸腾，约100℃)下时能承受(并保持粘合)的材料。

可以使用各种其他技术中的任何一种技术来将密封包装101的上层469以跨过外部容器460的原本敞开的顶部的方式固定就位。例如，在一些实施方式中，上层469的外周可以卷曲到外部容器460的向外延伸的凸缘上。

密封包装101的外部容器460可以由各种固体材料中的任何一种制成。通常，外部容器460不可渗透液体，并且能够承受与自加热组件100中的放热反应相关的温度。此外，通常，外部容器460由固体材料制成，该固体材料可以被成形为所需的构造(例如图4所示的托盘状形状)并且可以至少在一定程度上抵抗变形。这种材料的示例是铝。这种材料的另一个示例是铜，铜比铝更贵，但可能只有铝的一半厚。

外部容器460的材料(例如铝)具有厚度。这种厚度可以变化。然而，在某些情况下，可能希望铝制外部容器具有至少0.005英寸的壁厚。该最小厚度可以有助于确保即使在相当极端的非设计条件下，局部加热也不会损坏通常为塑料的加热器托盘106。与至少具有最小厚度的铝相关的热导率有助于防止这种损坏的发生。在一些实施方式中，铝制托盘可以具有介于3至4毫米之间的壁厚。

外部容器460的高度(即，底部与凸缘之间的距离)当然可以变化。在各种实施方式中，外部容器460的高度可以介于大约四分之一英寸和1英寸之间。

下部支撑结构462位于外部容器460的底部处。在典型的实施方式中，下部支撑结构462是盘状的，并且由开孔泡沫或另一种蜂窝状或多孔材料制成，液体(例如，液体反应物)可以流经或通过该下部支撑结构。在所示的实施方式中，下部支撑结构462的尺寸被设计为覆盖外部容器460的整个内部底表面。此外，在所示的实施方式中，下部支撑结构462的侧边缘与外部容器460的内侧壁围绕该外部容器的整个周界进行接触。

在某些实施方式中，呈粒状形式的一些固体反应物可以散布在下部支撑结构462上，并且被支撑在例如下部支撑结构462的开孔或孔隙的顶部和/或内部。在这些实施方式中，固体粒状反应物可以基本上均匀地分布在下部支撑结构462上。

下部支撑结构462通常被构造成促进液体流动(例如，液体反应物的流动)通过下部支撑结构462。这使得到达例如下部支撑结构462的外周的任何液体反应物能够流过下部支撑结构462，并且到达可以分散在下部支撑结构462内部和/或上方的任何粒状固体反应物，以及到达位于下部支撑结构462正上方的固体反应物464的层的底表面。在典型的实施方式中，这有助于确保放热反应快速发生，并增加更多粒状反应物实际发生反应的可能性。

在典型的实施方式中，下部支撑结构462具有足够的结构完整性，以物理地支撑位于下部支撑结构462顶部的任何部件而不会过度压缩，过度压缩可能会有损下部支撑结构将液体反应物运送到下部支撑结构462内部或上方的粒状固体反应物以及位于下部支撑结构的正上方的固体反应物464的层的底表面的能力。在所示的实施方式中，例如，下部支撑结构462足够坚固，以物理地支撑下部支撑结构462上方或内部的任何粒状固体反应物、下部支撑结构462上方的非粒状固体反应物464的层、以及非粒状固体反应物464的层上方的上部结构466。通常，下部支撑结构462以不超过非常小的(如果有的话)明显的压缩(例如，小于其厚度的约10％)来实现这一点。

在所示的实施方式中，下部支撑结构462的高度(例如，从其与外部容器460的底部接触的下表面到其与其下表面相对并位于其下表面之上的上表面)为外部容器460的高度的约1/3。当然，这可以有相当大的变化，并且下部支撑结构462可以具有从大约1/16英寸(或更小)到1/2英寸(或更大)的任何高度。在一个示例性的实施方式中，在将粒状材料倒入托盘中之前，可以将大约1/8英寸厚的开孔塑料泡沫盘放置在铝制托盘的底部。当然，这在自加热容器100的操作期间为块状铸造颗粒的底侧提供了燃料流动路径。

可散布在下部支撑结构462上并遍及整个下部支撑结构的单个粒状固体反应物颗粒的尺寸也可变化。一些颗粒的尺寸可以设置成使得这些颗粒位于下部支撑结构462的开孔泡沫材料的顶部。一些颗粒的尺寸可以设置成适合置于下部支撑结构462的开孔或孔隙内。在一些实施方式中，单个颗粒的尺寸可以变化，使得一些颗粒位于下部支撑结构462的顶部，而一些颗粒位于下部支撑结构462的开孔或孔隙内。

在一些实施方式中，与下部支撑结构462(其可以具有标称孔隙计数，例如，介于每英寸约25至45个孔隙(例如，30ppi)之间)的孔或孔隙相比，颗粒非常小，使得颗粒落入这些孔或孔隙中，并且这些颗粒中的至少一些颗粒通过孔或孔隙到达下部支撑结构462的底部(或接近底部)。可能希望在下部支撑结构462的底部处或附近具有颗粒，因为一旦液体反应物到达这些颗粒(例如，通过向下流动到腔室的底部)，这些颗粒就会开始反应。所发生的反应造成沸腾，这有助于对位于下部支撑结构462中较高位置的反应物颗粒以及非粒状固体反应物464的层的底表面进行湿润。

在所示的实施方式中，非粒状固体反应物464的层位于下部支撑结构462的上方并且与下部支撑结构直接物理接触。该固体反应物464的层呈具有平坦顶表面、平坦底表面和圆柱形侧面的实心盘的形式。非粒状固体反应物464的层通常具有饼状稠度，因此在正常处理条件下趋于保持盘状构造。此外，在典型的实施方式中，固体粘结颗粒是刚性的并且强度足以进行处理，但容易破裂且易碎。此外，在典型的实施方式中，非粒状固体反应物464的层通常保持其盘状构造，直至其暴露于与其发生放热反应的液体反应物。反应开始破坏非粒状固体反应物464的层的盘状构造。随着反应继续进行，非粒状固体反应物464的层逐渐溶解，直至很少或没有固体反应物残留。

在一些实施方式中，固体反应物无论是呈粒状还是非粒状的形式都是氧化剂(例如，高锰酸钾，可以涂覆有硅酸钠)，而液体反应物是还原剂(例如，水性乙二醇燃料)。当然，也可以使用其他类型的反应物来代替。在这方面，许多氧化剂能够在与相应的燃料发生反应时产生适当的能量。典型的氧化剂包括由锰和铬的氧化物的碱金属盐组成的氧化剂。这些氧化剂包括高锰酸钾和铬酸钾等化合物。其他合适的氧化剂是重铬酸吡啶、四氧化钌和铬酸，以及许多其他氧化剂。优选地，氧化剂包括高锰酸盐的碱金属盐。适用于放热化学反应的相应燃料通常是有机化合物。特别适合的有机化合物是醇。醇容易被上述氧化剂氧化成含羰基化合物。醇可以是伯醇，优选地可以是含有至少两个羟基的多元醇。这种多元醇也容易被氧化成醛和羧酸。多元醇的这种氧化以及氧化剂的同时还原通常伴随着大量热能的释放。一种优选的燃料是甘油。

在典型的实施方式中，非粒状固体反应物464的层与下部支撑结构462的上表面接触和/或压在下部支撑结构的上表面上，这有助于保持下部支撑结构462顶部的粒状固体反应物的典型的基本均匀分布，至少直至非粒状固体反应物464的层开始溶解。

存在可形成非粒状固体反应物464的层的各种方式。在一种这样的示例性方法中，固体反应物(例如，涂覆有硅酸钠的高锰酸钾)可以作为粉末或呈粒状形式被供应到圆柱形容器中，然后暴露在湿气下(例如，在潮湿环境中或者通过使用加湿器，即，产生湿气的部件的集合)。在示例性的实施方式中，湿气导致硅酸钠从潮湿环境中吸收水分，并将粉末状或粒状固体反应物结合成圆盘(puck)或盘状构造。然后，通常将盘状固体反应物从湿气中移出并使其干燥。在一些实施方式中，可以通过将盘状固体反应物暴露于加热环境(例如，在烤箱中)一段时间来加速干燥。加热环境可以是一个相对较低的温度(例如，120°F)，且时间周期可以是例如介于1小时到4小时之间。然而，当然可以使用更高的温度和更短的时间来干燥经加湿的盘。

外部容器460中的上部结构466是盘状的，并且由液体(例如，液体反应物)可以流经或通过其中的开孔泡沫或另一种蜂窝状或多孔材料制成。在一些实施方式中，上部结构466由与下部支撑结构462相同的材料制成。然而，情况不一定如此。例如，在一些实施方式中，上部结构466中的开孔或孔隙可以大于下部支撑结构462中的开孔或孔隙。在一些实施方式中，上部结构466中的开孔或孔隙可以小于下部支撑结构462中的开孔或孔隙。

在所示的实施方式中，上层468延伸跨过并覆盖外部容器460的敞开顶部。更具体地说，上层468的底表面的外周被固定到外部容器460的向外延伸的凸缘部分的上表面。在一些实施方式中，上层可以使用热熔粘合剂或任何其他类型的粘合剂或固定技术(该固定技术可以在自加热组件100的整个使用寿命期间保持上层468与外部容器460接触并紧贴外部容器密封)来进行固定。当上层468如此粘附在外部容器460的向外延伸的凸缘部分上时，上层468和外部容器460共同密封自加热组件100的内部隔室，从而防止任何松散粉末等从自加热组件100中逸出。

在典型的实施方式中，上层468是纸。然而，在各种实施方式中，上层468可以是另一种材料。该另一种材料应是可渗透液体的，并且能够承受与自加热组件100相关的操作条件。

可以以多种方式对密封包装101进行组装。

组装过程的一种实施方式包括提供该密封包装的部件，这些部件包括外部容器或材料(例如铝)以成形为外部容器、一块或多块开孔泡沫或另一蜂窝状或多孔材料以形成或用作下部支撑结构和上部结构、固体反应物(通常以粒状形式提供)、纸(或一些其他可渗透液体且适用于应用的材料)以形成上层、以及粘合剂材料。

如果铝或其他材料的片不是以托盘的形状提供的，则该铝或其他材料的片被成形为形成托盘，通常是具有向外延伸的上部凸缘的托盘，如图1所示。

接下来，如果需要，对开孔泡沫或另一种蜂窝状或多孔材料进行切割，以贴合地装配到外部容器的底部，以用作下部支撑结构。然后将下部支撑结构定位在外部容器的底部。

接下来，将粒状反应物倒入外部容器中的下部支撑结构的顶部，通常填充下部支撑结构的开孔的至少一些部分。

接下来，形成非粒状固体反应物盘。这种非粒状固体反应物盘能以各种不同的方式形成。例如，非粒状固体反应物盘可以在外部容器的外部形成，并落入到外部容器中的粒状材料的顶部，该粒状材料已经被倒入到下部支撑结构的顶部并进入下部支撑结构中。或者，非粒状固体反应物盘可以形成在外部容器内的粒状材料的顶部，该粒状材料已经被倒入到下部支撑结构的顶部并进入下部支撑结构中。

有多种方法可以在外部容器的外部形成非粒状固体反应物盘。例如，固体反应物(例如，涂覆有硅酸钠的高锰酸钾)可以作为粉末或以粒状形式供应到圆柱形容器中，并被置于容器内水面上方的支架上。这使粒状材料暴露在湿气中。湿气使硅酸钠从潮湿环境中吸收水分，并将粉状或粒状固体反应物结合成圆盘状或盘状构造。然后，将盘状固体反应物从湿气中移出并让其干燥。在一些实施方式中，可以通过将盘状固体反应物暴露于加热环境(例如，在烤箱中)一段时间来加速干燥。如果利用这种形成非粒状固体反应物盘的方法，则可以在组装一个或多个密封包装之前制备盘，实际上是制备多个盘。

非粒状固体反应物盘可以通过多种方式在外部容器内部形成在粒状材料的顶部，该粒状材料已经被倒在下部支撑结构的顶部并进入下部支撑结构中。例如，可以将额外的粒状材料倒入外部容器中的可能已经被倒入下部支撑结构中的任何粒状材料的顶部。在典型的实施方式中，这种额外的粒状材料可能足以形成具有与下部支撑结构的厚度相同或至少基本类似的厚度的层。接下来，将包含下部支撑结构及该下部支撑结构内部的粒状材料的外部容器置于潮湿环境中。这使粒状材料暴露在湿气中。湿气使硅酸钠从潮湿环境中吸收水分，并将粉末状或粒状固体反应物结合成圆盘状或盘状构造。这种结合还可以使固体反应物结合到下部支撑结构以及外部容器的内侧壁。然后，将外部容器从湿气中移出，使得该外部容器内部的粒状材料可以干燥。在一些实施方式中，可以通过将外部容器暴露于加热环境(例如，在烤箱中)一段时间来加速干燥。

例如当容器在运输或储存中侧翻时，粘合有助于确保非粒状盘不会围绕反应室移动或成堆移动到反应室的一侧。在典型的实施方式中，泡沫有助于防止粉末移动。

接下来，如果需要，对开孔泡沫或其他蜂窝状或多孔材料进行切割，以贴合地装配到外部容器中的固体反应物盘的上方，作为上部结构。然后，将上部结构定位在外部容器内部的非粒状固体反应物盘的上方。

接下来，如果需要，对纸(或其他可渗透液体且适用于应用的材料)进行切割，以在外部容器的敞开顶部上方延伸。然后将材料附着到外部容器上，通常通过使用热熔粘合剂将纸的下表面的外周粘合到外部容器的向外延伸的凸缘上。在典型的实施方式中，热熔粘合剂被涂覆到纸/凸缘界面的整个周边，而不会发生断裂。因此，该材料用作外部容器的上层，并将上述固体反应物和泡沫密封在密封包装内。

具有预组装的密封包装101(即，例如如上所述在制造自加热组件100之前已经组装的密封包装101)有利于自加热组件100的可制造性。就此而言，可以制造密封包装101(或多个密封包装101)，并且当正在制造自加热组件100时，可以在制造过程中的适当点简单地使密封包装101中的一个落入自加热组件100的基部中。这简化了自加热组件100制造过程中固体反应物(特别是粒状固体反应物)的处理。例如，在没有预组装的密封包装101的情况下，存在下述很大的风险，所述风险即，粒状反应物可能溢出或扬起，造成混乱，和/或最终位于自加热容器的不期望的部分中。然而，在具有预组装的密封包装的情况下，容纳和控制粒状反应物得到了简化和显着改善。

为了激活自加热组件中的加热功能，使用者将操纵手柄117以使轴115围绕轴线“A”沿箭头“B”指示的方向旋转。这将使切割刀片157移动到易碎容器112中，并最终切割易碎容器112或使易碎容器破裂。在所示的示例中，为了以这种方式操纵手柄，使用者可以首先将手柄117降低到激活位置(例如，通过围绕铰链121摆动手柄)，然后沿箭头“B”指示的方向围绕轴线“A”旋转手柄。

当液体燃料从易碎容器112中释放时，液体燃料沿向下方向朝向自加热组件100的底部流动。由于密封包装101位于自加热容器100的底部并填充(或至少基本上填充)自加热容器100的底部，因此从破裂的易碎容器112中释放的液体燃料的大部分(如果不是全部的话)通过密封包装101的上层468并进入密封包装101中。

流入密封包装101的液体燃料流过密封包装101内部的上部结构元件466的开孔结构。通过上部结构元件466的开孔结构趋于将液体燃料分布在非粒状固体反应物464盘的上表面上。无论液体燃料在何处接触非粒状固体反应物464盘，该液体燃料都与非粒状固体反应物发生放热反应。

流入密封包装101的一些液体燃料也流到密封包装101的底部，在密封包装的底部处，这些液体燃料与分布在下部支撑结构462的整个开孔网络中的粒状固体反应物接触。无论液体燃料在何处接触粒状固体反应物，该液体燃料都会与粒状固体反应物发生放热反应。

在典型的实施方式中，来自放热反应的热量导致液体(特别是密封包装101底部的液体)沸腾。沸腾产生湍流，湍流趋于促使液体燃料从密封包装101的底部逐渐向上移动通过下部支撑结构462的开孔结构，以接触嵌入下部支撑结构462中的越来越多的粒状固体反应物。最终，密封包装101底部的液位(和液体的沸腾)增加到液体燃料能够到达非粒状固体反应物464盘的底部的点。这导致放热反应发生在非粒状固体反应物盘的表面底部。在该点处，在典型的实施方式中，通过在非粒状固体反应物464盘的上方和下方发生的放热反应来产生热量。这非常快速地产生大量的热量来加热产品托盘102中的任何产品(例如食品、饮料等)。

图5是密封包装101的外部容器460的部分的示例性实施方式的透视图。所示的外部容器460具有平坦的基部、从基部向上延伸(并且可以稍微向外张开)的侧壁、以及从侧壁的上端沿向外方向延伸的凸缘。所示的外部容器由铝制成。

图6是用于密封包装101的上部或下部支撑结构(466或462)的示例性实施方式的俯视图。所示的结构是开孔泡沫，并且具有盘状的整体形状。

图7是图4的外部容器的俯视图，该外部容器中具有盘状泡沫和示例性的固体反应物(464)盘。

图8是示例性的密封包装101的透视侧视图。密封包装101具有图4的示例性的外部容器460以及在外部容器460的敞开顶部上方延伸并用作密封包装101的示例性上层468的一片纸。

已经描述了本发明的许多实施例。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。

本文描述的自加热组件只是其中可以使用密封包装的自加热容器的一个示例。

例如，在图1至图3所示的实施方式中，易碎容器位于产品托盘的基部的正下方，切割元件位于易碎容器的正下方，且密封包装(包含固体反应物)位于切割元件的正下方。其他相对的布置方式也是可能的。例如，在一些实施方式中，切割元件可以位于易碎容器的上方或一侧上。此外，切割元件可以采用与图1至图3所示的具有切割刀片的轴不同的形式。例如，切割元件可以包括一个或多个以n轴向方式移动以刺穿易碎膜的尖刺。

内部产品托盘和外部加热器托盘的尺寸和相对构造可以有很大的变化。因此，内部产品托盘与外部加热器托盘之间的腔室的尺寸和形状也可以改变。密封包装的尺寸和形状/构造可以有很大的变化。密封包装的其他方面也可以有所不同。

密封包装可以有各种不同形状中的任何一种。例如，在一些实施方式中，形状可以是碗或盘子的形状。在其他实施方式中，密封包装可以是椭圆形或任何其他形状。

在一些实施方式中，所有固体反应物都可以呈粒状形式，其中没有一种固体反应物是本文所述的盘状非粒状构造。在这些情况的一些情况下，粒状固体反应物的量可能足以填充密封包装的大约1/3。

下部支撑结构和/或上部结构可以采用多种不同形式中的任何一种。例如，在各种实施方式中，下部支撑结构和上部结构中的任何一个或两者都可以是开孔泡沫、无纺布材料(例如毛毡)、过滤垫、绗缝茶袋材料、深植绒、透水蜂窝件、深绒地毯、紧密包装在一起的短管、层叠的薄纸(例如，层之间包装有颗粒)等。在一些实施方式(包括图1至图3所示的实施方式)中，两层都是开孔泡沫。

在典型的实施方式中，一些颗粒由下部支撑结构本身保持就位。例如，在开孔泡沫的情况下，一些颗粒可以被定位或楔入泡沫的开孔内，并通过如此楔入而保持就位。另外，在典型的实施方式中，在加热器激活之前，下部支撑结构与其周围的部件(例如，加热器托盘的侧壁、加热器托盘的底表面等)紧密地物理接触。这种布置可以有助于防止任何松散颗粒(例如，没有被支撑结构本身紧紧保持就位的颗粒)在自加热组件内(例如，支撑结构的上方、下方或侧面)迁移。

通过使易碎容器破裂来激活反应的激活装置被描述为连接到内部轴的外部旋钮，该内部轴具有切割刀片，这些切割刀片从轴大致相互平行地沿径向向外的方向延伸。然而，激活装置可以采用多种不同形式中的任何一种。例如，在各种实施方式中，激活装置可以是具有当滑动时移动到易碎容器中的切割刀片的滑动元件，或者可以被按压以将尖刺或其他切割刀片推入易碎容器中的按钮，或者可以被推向彼此以挤压易碎容器直到易碎容器破裂的一对表面，或者其他部件。例如，即使是图2和图3中所示的激活装置也可以有所不同，具有更多或更少的切割刀片，具有更长或更短或者形状不同的切割刀片，具有不同类型的外部旋钮等。

在示例性的实施方式中，第一液体反应物是或者包含燃料(例如，多元醇燃料，诸如乙二醇或甘油)，且第二粒状反应物是或者包含氧化剂(例如，碱金属高锰酸盐，诸如高锰酸钾)。在一些示例性的实施方式中，第一液体反应物是或者包含水，且第二粒状反应物是或者包含氧化钙。可以使用任何一组反应物，只要其中一组是液体或浆料，其可以流过密封包装的上层并流过上部结构和下部支撑结构以接近另一反应物(即密封包装中的粒状和/或固体盘状反应物)。在一个具体的实施方式中，反应物是高锰酸钾和甘油水溶液。

在典型的实施方式中，固体反应物的颗粒将被涂覆有分级厚度的硅酸钠(水玻璃)。由于硅酸钠在热水中缓慢溶解，并且水可能是液体的主要成分，因此改变硅酸钠的厚度可以调节高锰酸钾颗粒与多元醇燃料反应的时间。然而，在一些实施方式中，硅酸钠不被包含在内。

各个子组件的相对尺寸和绝对尺寸可以有很大的不同。各种材料可能适合于形成每个子组件。

一个或多个支撑结构实际上可以是能够执行本文描述的功能并归因于一个或多个支撑结构的任何类型的结构。

在各种实施方式中，可以提供各种类型的防拆封保护。一般而言，防拆封保护提供了进入的指示或障碍，如果被破坏或缺失，可以合理地预期向消费者提供已被拆封的可见证据。防拆封保护的示例可以包括，例如，可拆卸标签、围绕旋钮组件外部的塑料包裹部等。

可以使用各种方法来制造非粒状固体反应物层。在一个示例性方法中，在将敞开的顶部外部容器(具有下部支撑结构和内部的粒状反应物)置于水蒸气饱和气氛中约12小时后，颗粒形成为刚性饼。然后用烤箱将这些颗粒烘干。然后将第二个开孔泡沫盘置于颗粒团的顶部，以在顶部提供燃料流动路径，并在顶部上方粘附一个轻质无釉的纸盘，以完成包装。在颗粒饼的顶部有意地使用燃料流动路径有助于防止纸和塑料燃料袋两者在初始燃料喷射期间对全部或部分颗粒床进行密封。

应当理解，此处使用的任何相关术语，例如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”、“前”、“后”等，仅仅是为了清楚地描述所讨论的特定实施方式，而不是为了将本文所描述的范围限制为需要特定位置和/或取向。因此，这种相对术语不应被解释为限制本申请的范围。此外，本文使用了术语“基本上”和类似的词(例如大致)。除非另有说明，基本上和类似的词应广义地解释为完全和几乎完全(例如，对于可测量的数量，这可能意味着，例如，99％或更多，95％或更多，90％或更多，或85％或更多)。

在一些实施方式中，粒状反应物以基本均匀的方式分布或分散在整个下部支撑结构上。这意味着在多个等体积的支撑结构(例如，立方厘米)中的颗粒密度变化不超过某一特定量(例如，10％、15％、20％等)。此外，在典型的实施方式中，下部支撑结构在放热化学反应之前和期间支撑并基本上保持粒状反应物在整个下部支撑结构上的分布。在一些实施方式中，这可能意味着防止(粒状反应物的)颗粒移动，以保持分布的基本均匀性。

自加热组件可用于加热包括食品、饮料或非食用商品在内的各种不同产品中的任何一种。

虽然本说明书包含许多具体的实施细节，但这些不应被解释为对任何发明的范围或可要求保护的内容的限制，而是对特定发明的特定实施例的特定特征的描述。本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各个特征也可以在多个实施例中单独地或在任何合适的子组合中实施。此外，尽管这些特征可以被描述为在某些组合中起作用，甚至最初是如此要求保护的，但在某些情况下，来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以从该组合中排除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变型。

类似地，虽然操作和/或过程在本文被公开为以特定顺序发生，但这不应被理解为要求以所示特定顺序或相继顺序执行此类操作，或者执行所有指示的操作以实现期望的结果。在某些情况下，多任务或并行处理可能是有利的。

其他实施方式在权利要求的范围内。

Claims (27)

1.一种用于自加热组件的密封包装，所述密封包装包括：

外部容器；

下部支撑结构，所述下部支撑结构位于所述外部容器内；

一层固体反应物，所述固态反应物位于所述下部支撑结构上方且位于所述外部容器内；

上部结构，所述上部结构位于所述固体反应物上方且位于所述外部容器内；以及

上层，所述上层可渗透液体，并且在所述上部结构的上方延伸跨过所述外部容器的原本敞开的顶部。

2.根据权利要求1所述的密封包装，其中，所述下部支撑结构上方的该层固体反应物是一层非粒状固体反应物。

3.根据权利要求2所述的密封包装，其中，所述下部支撑结构包括从下述组中选择的材料：开孔泡沫、无纺布材料、过滤垫、绗缝茶袋材料、深植绒、透水蜂窝件、深绒地毯、紧密包装在一起的短管、以及层叠的薄纸。

4.根据权利要求3所述的密封包装，其中，所述密封包装还包括分布在整个下部支撑结构上的粒状固体反应物。

5.根据权利要求4所述的密封包装，其中，所述上部结构包括从下述组中选择的材料：开孔泡沫、无纺布材料、过滤垫、绗缝茶袋材料、深植绒、透水蜂窝件、深绒地毯、紧密包装在一起的短管、以及层叠的薄纸。

6.根据权利要求1所述的密封包装，其中，所述外部容器由铝制成，且最小壁厚为0.005英寸。

7.根据权利要求1所述的密封包装，其中，所述固体反应物是锰或铬的氧化物的碱金属盐。

8.根据权利要求1所述的密封包装，其中，所述固体反应物选自高锰酸钾、铬酸钾、重铬酸吡啶、四氧化钌和铬酸组成的组。

9.根据权利要求1所述的密封包装，其中，所述固体反应物的单个颗粒涂覆有硅酸钠。

10.一种制造自加热容器的方法，所述方法包括：

提供加热器托盘；

将密封包装定位在所述加热器托盘的内部，其中，所述密封包装包含固体反应物并具有可渗透液体的上层；

将包含液体反应物的易碎容器定位在所述加热器托盘的内部；以及

将产品托盘定位在所述加热器托盘内，以在所述产品托盘与所述加热器托盘之间限定反应空间，其中，所述反应空间包括所述密封包装和所述易碎容器。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述密封包装包括：

外部容器；

下部支撑结构，所述下部支撑结构位于所述外部容器内；

一层固体反应物，所述固态反应物位于所述下部支撑结构上方且位于所述外部容器内；

上部结构，所述上部结构位于所述固体反应物上方且位于所述外部容器内；以及

上层，所述上层可渗透液体，并且在所述上部结构的上方延伸跨过所述外部容器的原本敞开的顶部。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述下部支撑结构上方的该层固体反应物是一层非粒状固体反应物。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述下部支撑结构包括从下述组中选择的材料：开孔泡沫、无纺布材料、过滤垫、绗缝茶袋材料、深植绒、透水蜂窝件、深绒地毯、紧密包装在一起的短管、以及层叠的薄纸。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述密封包装还包括分布在整个下部支撑结构上的粒状固体反应物。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述上部结构包括从下述组中选择的材料：开孔泡沫、无纺布材料、过滤垫、绗缝茶袋材料、深植绒、透水蜂窝件、深绒地毯、紧密包装在一起的短管、以及层叠的薄纸。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述外部容器由铝制成，且最小壁厚为0.005英寸。

17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述固体反应物是锰或铬的氧化物的碱金属盐，并且

其中，所述液体反应物是有机化合物。

18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述固体反应物选自高锰酸钾、铬酸钾、重铬酸吡啶、四氧化钌和铬酸组成的组，并且

其中，所述液体反应物是醇。

19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述固体反应物的单个颗粒涂覆有硅酸钠。

20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括：

提供通过在所述自加热容器中使所述易碎容器破裂来激活反应的激活装置。

21.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括：

在所述产品托盘中提供待加热的产品；以及

密封所述产品托盘。

22.一种自加热组件，包括：

加热器托盘；

位于所述加热器托盘内部的密封包装，其中，所述密封包装包含固体反应物并具有可渗透液体的上层；

易碎容器，所述易碎容器位于所述加热器托盘内部且位于所述密封包装上方，并且包含液体反应物；

用于通过使所述易碎容器破裂来激活放热反应的激活装置；以及

产品托盘，所述产品托盘位于所述加热器托盘内以在所述产品托盘与所述加热器托盘之间限定反应空间，其中，所述反应空间包括所述密封包装和所述易碎容器，

其中，所述密封包装包括：

外部容器；

下部支撑结构，所述下部支撑结构位于所述外部容器内；

一层固体反应物，所述固体反应物位于所述下部支撑结构上方且位于所述外部容器内；

上部结构，所述上部结构位于所述固体反应物上方且位于所述外部容器内；以及

上层，所述上层可渗透液体，并且在所述上部结构的上方延伸跨过所述外部容器的原本敞开的顶部。

23.根据权利要求22所述的自加热组件，其中，所述下部支撑结构上方的该层固体反应物是一层非粒状固体反应物。

24.根据权利要求22所述的自加热组件，其中，所述下部支撑结构和所述上部结构中的每一个包括从下述组中选择的材料：开孔泡沫、无纺布材料、过滤垫、绗缝茶袋材料、深植绒、透水蜂窝件、深绒地毯、紧密包装在一起的短管、以及层叠的薄纸。

25.根据权利要求22所述的自加热组件，其中，所述密封包装还包括分布在整个下部支撑结构上的粒状固体反应物。

26.根据权利要求22所述的自加热组件，其中，所述外部容器与塑料制成的所述加热器托盘的内表面直接物理接触，并且

其中，所述外部容器由铝制成，且最小壁厚为0.005英寸。

27.一种制造用于自加热组件的密封包装的方法，所述自加热组件通过使液体反应物与固体反应物发生放热反应来产生热量以对产品进行加热，所述方法包括：

提供外部容器；

将下部支撑结构置于所述外部容器的底表面上，其中，所述下部支撑结构具有开孔结构；

将粒状固体反应物分布到所述下部支撑结构的开孔结构中；

在所述外部容器中在所述下部支撑结构上方提供或形成非粒状固体反应物盘；

在所述非粒状固体反应物盘上方提供附加结构，其中，所述附加结构具有开孔结构；以及

通过将纸粘合或以其他方式固定到所述外部容器上，从而用所述纸来密封所述外部容器的敞开顶部。

Images