종래에 화학물질의 발열반응을 이용한 화학발열제가 여러가지 제안되어 있다. 상기한 화학발열제의 대표적인 것으로서는, 분체 산화칼슘(생회석)의 1성분계로 이루어지는 발열제와 물과의 반응을 이용하는 타입과, 분체 산화칼슘(생회석)과 분체 알루미늄의 2성분계로 이루어지는 발열제와 물과의 반응을 이용하는 타입이 있다.
그리고, 이와 같은 화학 발열제와 물과의 반응을 개시시키는 장치도, 여러가지 종류의 타입이 제안되어 있다. 상기한 장치의 대표적인 것으로서는, 발열제를 소정의 용기에 충진시킨 발열제팩과, 물을 비투수성 용기에 충진시킨 물팩을, 발열 용 트레이내에 겹쳐서 적치시키고, 이와 같이 적치시킨 발열제팩과 물팩을 개열시키는 인발끈을 발열용 트레이의 외부로부터 잡아 당김으로써 발열제팩과 물팩을 동시에 개열시키는 타입이 있다. 이하에서, 이 타입을 "인발끈 타입 발열장치"라고 부르기로 한다.
인발끈 타입 발열장치에는 최소한 다음과 같은 4개의 요건이 필요하다.
제1 요건은 발열제가 흡습을 하지 않도록 완전 수밀 구조로 하는 것이다.
종래의 인발끈 타입 발열장치의 대표적인 것으로서, 투수성 시트, 예를 들면 부직포제의 자루에 발열제를 충진한 발열제팩과, 물팩을 겹쳐서 발열용 트레이에 세트시키고, 발열용 트레이의 개구를 비투수성 시트로 밀봉시키고, 테어 테이프 또는 테어 스트링을 잡아 당겨서, 상기한 발열제팩, 물팩, 비투수성 시트를 동시에 개열시키는 타입이 있다. 이 타입의 경우, 테어 테이프 또는 테어 스트링을 돌출시키기 위하여, 발열용 트레이에 설치한 인발공으로부터 공기중의 수분이 침투하기 때문에 발열제팩을 발열용 트레이에 세트시키고나서 2~3개월 지나면 발열제가 흡습을 하여 사용불가상태가 된다. 따라서, 발열제가 흡습을 하지 않도록 완전 수밀 구조로 하는 것이 필요하다.
제2 요건은 분체 발열제가 절대로 비산하지 않도록 하는 구조로 하는 것이다.
종래의 인발끈 타입 발열장치의 경우에, 인발끈을 잡아 당겨서, 발열제팩, 물팩, 비투수성 시트를 동시에 개열시키면, 발열제팩에 충진되어 있는 분체 발열체가 비산하여 식품이 오염되기도 하고, 사용자가 흡입하게 될 위험성도 있다. 따라 서, 분체 발열제가 절대로 비산하지 않도록 하는 구조로 해야 한다.
제3 요건은 인발끈 타입 발열장치에서 필요로 하는 부품의 수를 가능한 적게 하고, 또한, 그 제조방법을 간단하게 하여, 재료 및 제조에 필요한 비용을 저감시키는 것이다.
근래에 인발끈 타입 발열장치를 조립하여 넣은 도시락 등에 있어서는, 부식품 등에는 더더욱 경비를 들이는 경향이 있고, 부속부품인 발열장치에 대해서는 비용 인하의 요구가 심해지고 있다. 따라서, 재료 및 제조에 필요한 비용을 저감시킬 필요가 있다.
제4 요건은, 학생 연령층을 포함하는 저연령층으로부터 고연령층 또는 건강인 및 비건강인을 묻지 않고 누구라도 인발끈을 용이하게 잡아 당겨서, 발열제팩과 물팩을 완전하면서도 안전하게 개열시킬 수가 있도록 하는 구성으로 이루어지는 것이다.
종래의 인발끈 타입 발열장치가, 상기 4가지의 요건을 모두 만족하고 있는지 아닌지에 대해서 검토한다.
종래의 인발끈 타입 발열장치에 관한 제1 예로서, 일본국 특개평 11-292155호에는 상면이 개구된 용기본체의 저부에 두꺼운 종이 또는 합성수지로 제조된 플레이트를 설치하고, 플레이트의 위에 폴리에틸렌 등의 합성수지제 필름으로 제조한 비투수성의 자루에 물을 충진한 물팩을 이 순서로 겹쳐서 포개고, 발열제팩과 물팩의 양방을 파단하는 파단용끈을 잡아 당김으로써 발열제팩과 물팩을 파단하는 구조의 가열용기가 기재되어 있다.
상기한 일본국 특개평 11-292155호에 기재되어 있는 가열용기에 있어서 두꺼운 종이 또는 합성수지로 제조된 플레이트는, 발열제팩과 물팩을 용기본체 저부에 고정하고, 또한 파단용끈을 계지하기 위한 부재이다. 또한, 상기한 일본국 특개평 11-292155호에 기재되어 있는 가열용기에서는 용기본체의 상면 개구부에는 증기를 관류시키기 위한 투과용을 설치한 식품 트레이가 직접 끼움 결합되도록 되어 있다.
이와 같은 일본국 특개평 11-292155호에 기재된 가열용기의 제1 결점은, 발열제팩과 물팩을 용기본체의 저부에 고정하고, 또한 파단용끈을 계지하기 위한 플레이트를 필요로 한다는 점이다. 플레이트는 플라스틱, 나무, 두꺼운 종이 등으로 제조되므로, 그 재료의 비용과 부착 비용을 생각하면 전체 비용은 상승하게 된다. 따라서, 상기한 일본국 특개평 11-292155호에 기재된 가열용기는 상기한 제4의 요건을 만족시키지 않는다.
또한, 상기한 일본국 특개평 11-292155호에 기재된 가열용기의 제2 결점은, 발열제팩을 개열시키면, 분체의 일부가 비산하여, 직접 또는 발생한 증기와 혼합되고, 식품 트레이에 침입하여, 식품을 오염시키는 점이다. 따라서, 상기한 일본국 특개평 11-292155호에 기재된 가열용기는, 상기한 제3의 요건도 만족시키지 않는다.
종래의 인발끈 타입 발열장치에 관한 제2 예로서, 일본국 특개 2002-360439호에는 상면이 개구한 케이스내에, 발열제와, 물팩과, 물팩 파단용끝과, 파단용끈의 일단을 지지하는 파단용끈 지지재를 수용하고, 케이스의 개구부에 방습시트를 첩착하고, 파단용끈의 타단을 물팩의 열측편을 통과하여 방습시트를 관통시켜서 케 이스의 외부로 인출하고, 케이스의 외부에 인출된 파단용끈의 타단을 잡아 당김으로써 방습시트와 물팩을 동시에 파단하는 구조의 가열유니트가 기재되어 있다.
상기한 일본국 특개 2002-360439호에 기재된 가열유니트의 제1 결점은, 대지 등의 파단용끈 지지재를 필요로 하는 점이다. 따라서, 상기한 일본국 특개 2002-360439호에 기재된 가열유니트는 상기한 제3의 요건을 만족시키지 않는다.
또한, 상기한 일본국 특개 2002-360439호에 기재된 가열유니트에서는, 케이스의 개구부에 방습시트가 첩착되어 있지만, 케이스의 저부에는 발열제가 노출된 채로 충진되어 있으므로, 케이스의 개구부와 방습시트의 첩착 장소에 좋지 않은 사정이 발생하기도 하고, 방습시트에 핀볼이 있기도 하고, 시간이 지남에 따라 열화되면 그 장소로부터 공기중의 수분이 침입하여, 발열제가 흡습하게 된다. 따라서 상기한 일본국 특개 2002-360439호에 기재된 가열유니트는 상기한 제1 요건도 만족시키지 않는다.
종래의 인발끈 타입 발열장치에 관한 제3 예로서, 일본국 특개 2007-259966호에는, 상면이 개구된 케이스내에 발열제를 알루미늄박 등의 불투수성 필름에 충진한 발열제팩과, 수지필름 또는 금속박의 물팩과, 발열재팩과 물팩을 동시에 개봉하는 개봉구를 이 순서로 겹쳐서 포갠 발열구가 기재되어 있다.
상기한 일본국 특개 2007-259966호에 기재된 발열구에서는 알루미늄박 등의 불투수성 필름에 충진한 발열재팩과, 수지 필름 또는 금속박제의 물팩은, 양면접착 테이프등으로 고정하여 일체화되어 있고, 더우기 발열제팩과 물팩을 동시에 개봉하는 개봉구도, 발열제팩과 물팩과의 사이에, 발열제팩에 양면 접착 테이프로 고착되 어 있다. 이와 같이, 일본국 특개 2007-259966호에 기재된 발열구에서는, 발열제팩과, 물팩과, 발열제팩과 물팩을 동시에 개봉하는 개봉구의 3개의 중요한 부품이 고착되고, 일체화된 상태이므로, 개봉구를 잡아 당겨서 발열제팩과 물팩을 동시에 개열하는데에는 상당한 힘을 필요로 한다. 따라서, 상기한 일본국 특개 2007-259966호에 기재된 발열구는, 학생 연령층을 포함하는 저연령층으로부터 고연령층, 또는 건강자 및 비건강자를 묻지 않고, 누구라도 개봉구를 당겨 뽑아서 발열제팩과 물팩을 용이하게 또한 완전히 개열할 수 있도록 하는 기구가 아니면 안된다고 하는 상기한 제4의 요건을 만족시키지 않는다.
또한, 일본국 특개 2007-259966호에 기재되어 있는 발열구는, 케이스의 상면개구부에, 증기를 관류시키기 위한 투과공을 설치한 식품 트레이가 직접 끼움결합되어 있다. 이에 따라, 상기한 일본국 특개 2007-259966호에 기재된 발열구에서는, 발열제팩을 개열하면 분체의 일부가 비산하여, 직접 또는 발생한 증기에 혼합하여, 식품 트레이에 침입하고, 식품을 오염시키게 된다. 따라서, 일본국 특개 2007-259966호에 기재된 발열구는 상기한 제3의 요건도 만족시키지 않는다.
종래의 인발끈 타입 발열장치에 관한 제4 예로서, 일본국 특개 2007-275170호에는, 상면이 개구된 발열용 트레이의 저벽에, 부직포제 자루에 발열제를 충진한 발열제팩과, 수지 필름에 물을 충진한 물팩과, 물팩을 개열하는 티어테이프를 이 순서로 겹쳐서 포개고, 발열용 트레이의 상면 개구부를 보호 시트로 밀봉하여, 티어테이프를 발열용 트레이의 외부로부터 잡아 당김으로써 보호시트와 물팩을 동시에 개열하도록 하는 구조의 화학발열장치가 기재되어 있다.
상기한 일본국 특개 2007-275170호에 기재된 화학발열장치에서는, 발열용 트레이의 상면 개구부가 보호 시트로 밀봉되어 있지만, 발열제가 부직포제의 자루에 충진되어 있으므로, 트레이의 개구부와 보호 시트의 첩착 장소에 좋지 않은 사정이 발생하기도 하고, 보호시트에 핀볼이 있기도 하고, 시간이 지남에 따라 열화되면 그 장소로부터 공기중의 수분이 침입하여, 발열제가 흡습하게 된다. 따라서 일본국 특개 2007-275170호에 기재된 가열유니트는 상기한 제1 요건을 만족시키지 않는다.
또한, 상기한 일본국 특개 2007-275170호에 기재된 화학발열장치에서는, 보호 시트도 개열하도록 되어 있으므로, 보호 시트를 개열하면, 발열체의 분체의 일부가 비산하여, 직접 또는 또는 발생한 증기에 혼합하여, 식품 트레이에 침입하고, 식품을 오염시키게 된다. 따라서 상기한 일본국 특개 2007-275170호에 기재된 화학발열장치는 상기한 제2 요건도 만족시키지 않는다.
상술한 바와 같이, 종래의 인발끈 타입 화학발열제 발열장치는, 상기한 제1 요건의 "발열제팩이 흡습되도록 하지 않는 완전 밀봉 구조로 하는 것", 제2 요건의 "분체 발열제가 절대로 비산하지 않도록 하는 구조로 하는 것", 제3 요건의 "발열체 장치에 필요로하는 부품의 수를 가능한 적게 하고, 또한, 제조방법을 간단하게 하여, 재료 및 제조에 필요로하는 비용을 저감시키는 것", 제4 요건의 "학생 연령층을 포함하는 저연령층으로부터 고연령층 또는 건강인 및 비건강인을 묻지 않고 누구라도 인발끈을 용이하게 잡아 당겨서, 발열제팩과 물팩을 완전하면서도 안전하게 개열시킬 수가 있도록 하는 기구로 하는 것"을 모두 구비하고 있지는 않은 문제점이 있다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 구성을 보여주는 분해사시도이다. 도 1에 있어서, 2는 발열용 트레이, 4는 발열제팩, 5는 물팩, 6은 수증기투과성-분체비투과성의 보호시트이다. 도 2 내지 도 9에 있어서, 도 1과 동일 부재에는 동일 부호를 사용하기로 한다.
발열용 트레이(2)는 저부에 발열제팩(4)과 물팩(5)을, 이 순서로 상방으로 겹쳐서 수용할 수가 있는 넓이와 깊이를 갖는 임의 형상의 용기이다. 발열용 트레이(2)의 재료는 특별히 한정되지 않고, 플라스틱, 금속, 나무, 두꺼운 종이, 또는 이들의 조합으로부터 임의로 선택할 수가 있다. 다만, 비용, 성형성 등을 감안하 면, 플라스틱이 바람직하다. 발열용 트레이(2)에 사용하는 플라스틱은, 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), PP/EVOH/PP, A-PET, 또는 PS 등이 바람직하다. 여기서, EVOH는 에틸렌비닐알코올, A-PET는 비정질폴리에스텔을 나타낸다.
발열용 트레이(2)의 상단 외향주연부(7)는 보호시트(6)와 함께 접합, 예를 들면 히트실(heat seal)하기 위한 밀봉부이다. 그 폭은 특별히 수치한정되어 있지 않지만, 적어도 5mm는 필요하다. 이 폭이 좁으면 실강도가 약하고, 넓으면 강하게 된다. 특히, 밀봉폭이 너무 좁으면 같은 부위가 오염된 경우 약하게 된다. 거꾸로 밀봉폭이 너무 넓으면 주름이 생기기 쉽게 된다. 따라서 밀봉폭은 적절하게 선택하는 것이 필요하다.
발열용 트레이(2)의 상단 외향주연부(7)에는 발열용 트레이(2)내에 겹쳐서 수용되어 있는 발열제팩(4)에 설치된 발열제팩 개열기구(13) 및 물팩(5)에 설치된 물팩 개열기구(16)와 대향하는 상연단부에, 개열끈 계지기구(8)를 형성한다. 개열끈 계지기구(8)는, 개열끈(41, 51)을 발열용 트레이(2)의 상단 외향주연부(7)에 고정하기 위한 것이 아니고, 사용자가 개열끈(41, 51)을 잡아 당길때까지 잠정적으로 정지시켜 두기 위한 것이다. 따라서, 개열끈 계지기구(8)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 돌기 또는 V-노치 등의 형상을 갖는다. 상기한 개열끈(41, 51)은 발열제팩(4) 및 물팩(5)과 일체형의 동일한 재질로 이루어진다.
발열제팩(4)에 충진된 발열제는, 물과 반응하여 발열하는 물질로 이루어진다. 종래부터 넓게 사용되고 있는 분체산화칼슘, 분체석회와 분체알루미늄의 혼합물 등이 좋다. 그러나, 열역학, 반응속도론 등의 관점으로도 분체산화칼슘을 사용 하는 것이 바람직하다. 분체산화칼슘은 공기중의 습도를 흡수하는 것 만으로 곧바로 반응을 하는 성질을 거지고 있다. 따라서, 극단기간으로 사용하는 경우 이외에, 발열재팩(4)의 재료로서는 비투습성이 바람직하다.
종래에, 발열제팩은 분체산화칼슘을 포함하는 발열제를 투수성의 종이 또는 부직포의 자루에 조금 충진하고, 50 내지 100개의 자루를 알루미늄박 또는 알루미늄 증착 필름제의 비투습성의 자루에 완전 밀봉하여 유통시키든지, 또는 보관해두었다가 발열용 트레이에 세트하기 직전에 알루미늄박 또는 알루미늄 증착 필름제의 비투습성의 자루로부터 꺼내서, 발열용 트레이에 세트한 후, 비투습성의 보호 시트로 발열용 트레이를 밀봉시키고 있다. 그러나, 본 발명에서는 분체산화칼슘을 포함하는 발열제를 미리 알루미늄박 또는 알루미늄 증착 필름제의 비투습성의 자루에 조금 충진하여 완전 밀봉함으로써 종래의 번잡한 공정을 생략한 것이다.
발열재펙(4)의 재료인 비투습성 필름으로서는, 폴리비니리덴크로라이드, 폴리비닐알코올, 폴리테트라플로르에틸렌, 폴리에틸렌(고밀도=0.960), 폴리에틸렌(중밀도=0.93), 폴리프로필렌(밀도=0.907), 폴리에틸렌(저밀도=0.922), 폴리비닐클로라이드(비닐클로라이드-비닐아세테이트), 폴리(스틸렌-부타디엔), 폴리스틸렌, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(부타디엔-아크릴로니트릴), 2축연신 폴리에틸렌텔레프탈레이트/저밀도 폴리에틸렌/1축연신폴리에틸렌/알루미늄박/에틸렌비닐아세테이트, 2축연신 나이론/알루미늄박/폴리에틸렌, 2축연신폴리에틸렌텔레프탈레이트/1축연신에틸렌/알루미늄박/폴리프로필렌, 폴리프로필렌/에발/폴리프로필렌, 폴리프로필렌/볼리염화비닐덴/폴리프로필렌, 나이론/폴리프로필렌, 폴리카보네이트/폴리프로필렌, 폴리카보네이트/폴리프로필렌, 스틸박/폴리프로필렌 등이 있다. 다만, 운송, 보관상의 강도 또는 완전수밀성을 감안하면 금속박 필름 또는 금속박 필름을 포함하는 라미네이트 필름이 바람직하다.
그리고 발열제팩(4)에 적용하는 필름은, 개열 메커니즘의 면으로부터는, 계면박리 타입을 이용한 것, 층간박리 타입을 이용한 것, 응집박리 타입을 이용한 것등을 임의로 선택할 수 있다. 단, 실링의 안정성의 점에서는 응집박리 타입이 또한 선 실링 성의 점에서는 계면박리 타입이, 또한 박리면의 상태에서는 계면박리 타입이 우수하다. 또한, V 노치 등의 절입을 넣어, 어떤 일방향으로 개봉시키도록 한 것 등을 임의로 선택가능하다.
발열제팩(4)의, 상기한 개열끈 계지기구(8)와 대향하는 측의 외향편(12)에는 발열재 팩을 개열하기 위한 발열재팩 개열기구(13)를 형성하고 있다. 발열제팩 개열기구(13)는 사용자가 개열끈(41, 51)을 뽑아 당기기까지 잠정적으로 멈추어 두기 위한 것이다. 상기한 발열제팩 개열기구(13)의 형상 및 구조는, 특별히 한정되지 않지만, 예를들면, V 노치 또는 작은 구멍 등으로 좋다.
발열제팩(4)은 발열용 트레이(2)의 저벽을 따라서, 개열끈 고정수단(10)과 대향하는 방향으로 인출한 개열끈(41, 51)에 접촉시켜서 발열용 트레이(2)의 저벽 또는 측벽에 고정한다. 도 1에서는 발열제팩(4)의 외향편(12)을 2개의 구목(14)을 가지고 발열제팩(4)의 저벽과 접합되어 있다. 그러나, 발열제팩(4)을 발열용 트레이(2)에 고정하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 열융착법, 접착제법 등 화학적 접합방법, 또는 스테이플 등 기계적 접합방법 등, 비용, 주위환경 조건을 감안하여 임의로 선택할 수 있다. 단, 고온 등의 심한 사용조건하에서 접착장소를 열화시키는 경우에는 스테이플 등 기계적 접착방법이 바람직하다.
물팩(5)은 화학발열제 발영장치(1)의 외부로부터 적당한 힘으로 잡아 당김으로써 개열되어, 속의 물이 급속히 유출되도록 하는 구성, 다시 말하면 이지 오픈 타입 또는 이지 필 타입으로 이루어진다.
물팩(5)에는 화학양론에 기초하여 평량한, 다시 말하면 화학양론양의 물이 충진되어 있다. 따라서, 개열하기 전에, 물팩(5)에 충진되어 있는 물이 증산하거나 누수되면 발열반응이 불충분하게 되어 소요 열량을 얻을 수가 없다. 따라서, 물팩(5)의 재료는 비투습성으로 이루어져야 한다. 물팩(5)의 재료로서는 상기한 발열제팩(4)의 재료와 같은 것을 사용하면 좋다.
물팩(5)에 적용하는 필름으로서는, 개열 메커니즘의 면으로부터는, 계면박리 타입을 이용한 것, 층간박리 타입을 이용한 것, 응집박리 타입을 이용한 것 등, 임의로 선택할 수 있다. 단, 실링의 안정성의 점에서는 응집박리 타입이, 또한 선 실링 성의 점에서는 계면박리 타입이, 또한 박리면의 상태에서는 계면박리 타입이 우수하다.
물팩(5)의, 상기 개열끈계지기구(8)와 대향하는 측의 외향편(15)에는 물팩(5)을 개열하기 위한 물팩개열기구(16)가 형성되어 있다. 물팩개열기구(16)는 사용자가 개열끈(41, 51)을 뽑아 당길때 쉽게 개열되도록 하기 위한 것이다. 상기한 물팩 개열기구(16)의 형상 및 구조는, 특별히 한정되지 않지만, 예를들면, V 노치 또는 작은 구멍 등이 좋다.
물팩(5)은 발열제팩(4)에 겹쳐서, 발열용 트레이(2)에 고정된다. 도 1에서는, 물팩(5)은 4개의 구목(17)으로, 물팩(5)의 측편(18)과 발열용 트레이(2)의 측벽(19)이 접합되어 있다. 물팩(5)을 발열용 트레이(2)에 고정하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 열융착법, 접착제법 등 화학적 접합방법, 또는 스테이플 등 기계적 접합방법 등, 비용, 주위환경 조건을 감안하여 임의로 선택할 수 있다. 단, 고온 등의 심한 사용조건하에서 접착장소를 열화시키는 경우에는 스테이플 등 기계적 접착방법이 바람직하다.
이와 같이 발열용 트레이(2)내에 발열제팩(4)과 물팩(5)을 겹쳐서 고정시킨 후, 개열끈(41, 51)을, 발열제팩(4)에 형성된 발열제팩개열기구(13)와 물팩(5)에 형성된 물팩개열기구(16)를 이용하여, 반전굴곡시켜서, 그 끝을 발열용 트레이(2)의 상단 외향주연부(7)에 형성한 개열끈 계지기구(8)에 계지하고, 그 선단을 발열용 트레이(2)의 외측에 돌출시킨다.
이어서, 발열용 트레이(2)의 상면 개구부를 수증기투과성/분체비투과성의 보호시트(6)로 개열끈(3)과 비융착상태로 밀봉한다.
개열끈(3)은 상기 발열제팩 개열기구(13)와 물팩 개열기구(16)와 개열끈 계지기구(8)에 각각 유동가능하게 끼워 두고, 수증기투과성/분체비투과성의 보호시트(6)는 이격된 상태이므로 개열끈(3)의 자유단을 당기면 보호시트(6)는 개열되지 않고 발열제팩(4)과 물팩(5)이 개열된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 구성을 보여주는 분해사시도이다. 개열끈(3)과 개열끈 고정수단(10)을 제외하면 나머지는 도 1 의 제1 실시예와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.
개열끈(3)의 일방의 기단부(9)는 발열용 트레이(2)의 저벽 또는 측벽에, 개열끈 고정수단(10)으로 고정되어 있다. 개열끈 고정수단(10)으로서는, 열융착법, 접착제법, 또는 기단부(9)를 발열용 트레이(2)의 저벽 또는 측벽으로 내측으로부터 관통시키고, 그 기단부(9)를 저벽 또는 측벽의 외면에서 임의의 수단으로 고정하는 등, 특별히 한정되지 않는다. 개열끈(3)의 재료로서는, 스트링, 모노필라멘트 등의 끈 또는 실, 혹은 광폭의 테이프 등 임의로 선택할 수 있다.
개열끈(3)은 그 기단부(9)를 발열용 트레이(2)의 저벽 또는 측벽에 고정한 후, 그 나머지부분을 발열용 트레이(2)의 저벽을 따르게 하여 개열끈 고정수단(10)과 대향하는 방향으로 안내한 후, 발열용 트레이(2)의 밖에 인출하여 늘어뜨린다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 조립완료 상태를 나타내는 종단면도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 발열제팩(4)과 물팩(5)은 서로 접촉된 상태로 발열 트레이(2)내에 수용되어 있고, 개열끈(3)은 보호시트(6)와 이격된 상태에서 개열끈계지기구(8)에 유동가능하게 관통되어, 그 단부가 자유단이 된다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 조립완료 상태를 나타내는 종단면도이다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 발열제팩(4)과 물팩(5)은 두께 방향으로 서로 일정한 공간(20)만큼 이격되어 발열용 트레이(2)에 각각 고정되어 있다. 이와 같이 발열제팩(4)과 물팩(5)의 사이에 공간(20)을 두면 발열제팩(4)과 물팩(5)을 각각 개별로 개열할 수가 있으므로, 학생 연령층을 포함하는 저연령층에서부터 고연령층, 또는 건강자 및 비건강자를 묻지 않고, 누구라도 개열끈(3)을 용이하게 잡아 뽑을 수가 있다.
도 4에서는 4개의 구목(17)으로 물팩(5)의 측편(18)과 발열용 트레이(2)의 측벽(19)이 접합되어 있지만, 물팩(5)을 발열용 트레이(2)에 고정하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 열융착법, 접착제법 등의 화학적 접합방법, 또는 스테이플 등 기계적 접합방법 등, 비용, 주위환경 조건을 감안하여 임의로 선택할 수 있다. 단, 고온 등의 심한 사용조건하에서 접착장소를 열화시키는 경우에는 스테이플 등 기계적 접착방법이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 조립완료 상태를 나타내는 종단면도이다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 발열제팩(4)과 물팩(5)은 개열끈(3)과 동일한 장방향으로 비스듬하게 기울여서 발열용 트레이(2)에 고정한다. 이와 같은 구조에 의하면 발열제팩(4) 또는 물팩(5)의 어느 쪽 일방을 먼저 개열하게 되므로, 발열제팩(4)과 물팩(5)을 접착제 등으로 고착하여 일체화시켜서 발열제팩(4)과 물팩(5)을 동시에 동시에 개열하지 않으면 안되는 구조에 비해서, 보다 적은 힘으로 개열할 수가 있다.
도 5에서는, 물팩(5)이 복수의 구목(17)으로 물팩(5)의 측편(18)과 발열용 트레이(2)의 측벽(19)과 접합되어 있지만, 물팩(5)을 발열용 트레이(2)에 고정하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 열융착법, 접착제법 등의 화학적 접합방법, 또는 스테이플 등 기계적 접합방법 등, 비용, 주위환경 조건을 감안하여 임의로 선택할 수 있다. 단, 고온 등의 심한 사용조건하에서 접착장소를 열화시키는 경우에는 스테이플 등 기계적 접착방법이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 조립완료 상태를 나타내는 종단면도이다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 제5 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)는, 발열용 트레이(2)의 측벽(19)에 소정의 폭의 발열제팩용 내향 장출부(21, 21')가 설치되고, 발열제팩(4)의 외향편(12, 12')이 상기한 발열제팩용 내향 장출부(21, 21')와 각각 접합되어 있다. 또한, 발열용 트레이(2)의 측벽(19)에 소정의 폭의 물팩용 내향 장출부(22, 22')가 설치되고, 물팩(5)의 외향편(15, 15')이 상기한 물팩용 내향 장출부(22, 22')와 각각 접합되어 있다. 이와 같이 발열제팩(4)을 고정하기 위한 발열제팩용 내향 장출부(21, 21') 및 물팩(5)을 고정하기 위한 물팩용 내향 장출부(22, 22')를 각각 개별로 설치함으로써 발열제팩(4)과 물팩(5)을 각각 개별로 개열할 수가 있고 개열에 필요한 힘이 분산되어 학생 연령층을 포함하는 저연령층에서부터 고연령층, 또는 건강자 및 비건강자를 묻지 않고, 누구라도 개열끈(3)을 용이하게 잡아 뽑아서, 발열제팩(4)과 물팩(5)을 완전하게 또한 안전하게 개열할 수가 있다.
또한, 발열제팩(4)을 고정하기 위한 발열제팩용 내향 장출부(21, 21') 및 물팩(5)을 고정하기 위한 물팩용 내향 장출부(22, 22')를 각각 개별로 설치함으로써 발열제팩(4) 및 물팩(5)을 수용하기 위한 전용 공간이 형성되고, 발열제팩(4)이 안정하게 공간내에 수용되므로, 운송중에 발열제팩(4)이 이동하여 품질 저하를 일으 킬 염려가 없고, 또한 물팩(5)을 수용하는 전용공간이 형성되어, 물팩(5)을 안정하게 공간내에 수용할 수가 있다. 그리고, 발열제팩(4)을 고정하기 위한 발열제팩용 내향 장출부(21, 21')와 물팩(5)을 고정하기 위한 물팩용 내향 장출부(22, 22')가 별도로 설치됨으로써 발열제팩(4)과 물팩(5)의 두께방향의 간격을 확실하게 설정할 수가 있으므로, 도 4의 실시형태에서 설명한 바와 같은 용이 개열 효과를 확실하게 얻을 수가 있다.
도 6에서는, 발열제팩(4) 및 물팩(5)은 구목(17)에서 각각의 내향 장출부(21, 21', 22, 22')에 고정되어 있지만, 이 고정방법은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 열융착법, 접착제법 등의 화학적 접합방법, 또는 스테이플 등 기계적 접합방법 등, 비용, 주위환경 조건을 감안하여 임의로 선택할 수 있다. 단, 고온 등의 심한 사용조건하에서 접착장소를 열화시키는 경우에는 스테이플 등 기계적 접착방법이 바람직하다.
또한, 도 6에서는, 발열제팩(4) 및 물팩(5)을 고정하기 위하여, 각각 2개의 내향 장출부(21, 21', 22, 22')를 설치하고 있다. 그러나, 한쪽의 내향 장출부(21', 22')는 반드시 필요한 것은 아니다. 이 경우에는 발열제팩(4)에 설치한 발열제팩 개열기구(13)와 대향하는 내향 장출부(21') 및 물팩(5)에 설치한 물팩 개열기구(16)와 대향하는 내향 장출부(22')는 자유로운 상태가 된다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 조립완료 상태를 나타내는 종단면도이다. 도 7 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 제6 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)의 발열용 트레이(2)의 측벽(19)의 내면에는 소정의 폭의 공용 내향 장출부(21)를 설치하고, 발열제팩(4)의 외향편(12)과 물팩(5)의 측편(18)을 서로 겹쳐서 구목(14)에서 상기한 공용 내향 장출부(21)에 고정한다. 발열제팩(4)의 외향편(12)과 물팩(5)의 측편(18)을 겹쳐서 구목(14)에서 공용 내향 장출부(21)에 고정할 때는 도 6에 나타낸 바와 같이 발열제팩 개열기구(13)와 물팩 개열기구(16) (도 6에서는 V형 노치)를 일치시키고, 개열기구(13, 16)를 포개어 2개의 구목(14)에서 공용 내향 장출부(21)에 고정한다. 이 경우에 발열제팩 개열기구(13)와 물팩 개열기구(16)를 형성하는 윤곽선을 일치시키는 것이 바람직하다. 그럼으로써 발열제팩 개열기구(13)와 물팩 개열기구(16)를 거의 동시에 개열할 수가 있다.
또한, 2개의 구목(14)을 개열기구(13, 16)에 가능한 접근시켜서 설치하는 것이 바람직하다. 그럼으로써 개열끈(3)을 당길때 인열응력이 개열기구(13, 16)에 집중되어, 발열용 트레이(2)의 변형, 흠, 크랙 등이 발생되지 않고, 신속 완전하게 발열제팩(4) 및 물팩(5)을 개열할 수가 있다.
도 7 및 도 8에 도시한 실시예는 도 6에 나타낸 실시예와는 다르게, 공용 내향 장출부(21)는 1개만 있다. 따라서, 발열용 트레이(2)의 제조비용을 대폭 저감시킬 수가 있다. 그리고, 그 나머지 구조는 도 6에 나타낸 실시예와 동일하므로 그 설명을 생략한다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 화학발열제 발열장치(1)를 조립한 식품용기의 단면도이다. 도 9에 있어서, 도 1 내지 도 8에서와 동일한 구성요소에는 동 일한 부호를 사용하고 그 설명을 생략한다.
용기본체(23)에는 하방으로부터 화학발열제 발열장치(1)와 식품 트레이(24)가 수용되어 있다. 용기본체(23)의 단면형상은 식품 종류에 따라 다르다. 예를 들면, 적반, 백반, 오곡반, 초밥 등의 밥종류, 각종 조리완료 식품, 총채류, 카레, 비프스튜 등의 각종 반찬을 넣은 도시락 등의 경우는, 트레이 형이 바람직하다. 그리고, 우동, 라면, 오뎅, 스프 류, 술 등의 액상식품은 컵형이 바람직하다.
용기본체(23)를 투명 단층 타입으로 하고 싶은 경우에는, 폴리염화비닐, 스틸렌계 수지, 폴리프로필렌으로, 투명 다층타입으로 하고 싶은 경우에는 폴리프로필렌/에바르/폴리프로필렌으로, 알루미늄 상자 타입으로 하고 싶은 경우에는 외면보호도료/알루미늄상자/폴리프로필렌으로 제조하는 것이 바람직하다.
뚜껑(25)은 용기본체(23)의 개구부 전체를 덮고, 내용물을 보호함과 동시에, 발생하는 열수증기가 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 것이다. 도시락과 같은 형태의 식품의 경우에는, 용기본체(23)와 뚜껑(25)을 포장한 후에, 끈 또는 띠고무로 묶는 것만으로 충분하다.
한편, 카레, 스튜, 액상식품, 라면, 우동 등 면류는 가열이 완료될 때까지는 완전 밀봉이 필요하고, 가열종료후에는 간단하게 뚜껑을 벗길 수가 있는 소위 이지 오픈 타입이 요구된다. 이와 같은 경우에는 EVA를 기본으로 하여 폴리스틸렌, 폴리-알파-메틸스틸렌 등의 스틸렌계 수지 또는 지펜텐 중합체 또는 알루미늄 상자 등의 기재에 압출하여 코팅한 것도 바람직하다.
화학발열제 발열장치(1)는 용기본체(23)의 저벽(26)상에 설치되어 있다.
식품 트레이(24)는 화학발열제 발열장치(1)의 상면에 밀착시켜서 겹쳐 있다. 그 때문에 화학발열제 발열장치(1)로부터 발생하는 열은 전도 및 대류의 양방에 의해 식품 트레이(24)에 전달되고, 열효율이 좋게 된다.
용기본체(23)의 측벽(27)에는 작은 구멍(28)이 설치되어 있고, 화학발열제 발열장치(1)의 개열끈(3)의 유단(11)이 인출되어 있다. 상기한 개열끈(3)의 유단(11)을 잡아 당기면 화학발열제 발열장치(1)의 발열제팩(4)과 물팩(5)만이 거의 동시에 개열되고, 발열반응이 개시되어 수증기가 발생되고, 보호시트(6)를 관통하여 식품 트레이(24)의 조리완료밥(29)과 야채(30)를 가열한다.
본 발명에서 사용하는 플라스틱의 전부 또는 일부를 가수분해성기를 주쇄중에 갖는 역가수분해성 플라스틱, 고광감수성기를 주쇄중에 갖는 역광분해성 플라스틱 등을 사용하면, 폐기후 자연환경에서 생분해, 광분해, 가수분해하므로 자원을 아낄 수가 있고, 환경오염을 방지할 수가 있다.
본 발명에 적용하는 역분해성 플라스틱을 예시하면, 지방족 폴리에스텔, 폴리 옥시산, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리우레아, 폴리 안하이드라이드, 폴리(아미드-에나민), 폴리호스화젠, 폴리비닐알콜, 폴리초산비닐, 폴리아크릴산에스텔, 폴리아지핀산에스텔, 폴리에틸렌데카메틸렌, 폴리아지핀산테트라메틸렌, 폴리프로라쿠톤, 폴리오르토에스텔포, 폴리시아노아크릴산에스텔, 폴리카프로락탄 등이다.
다음에 도면에 나타낸 용기의 각부의 실제 제조요령에 대해서, 예를 들어 구체적으로 설명한다.
* 휴대식품용기본체(23)의 제조 *
폴리프로필렌/폴리염화비니리덴/폴리프로필렌의 3층의 라미네이트 필름을 사용하여 깊이 12cm, 개구부의 직경 15cm, 저부의 직경이 10cm인 컵형상의 용기본체(23)를 진공성형기에서 성형한다.
* 휴대식품용기의 뚜껑(25)의 제조 *
폴리에틸렌텔레프탈레이트/폴리염화비니리덴의 2층의 라미네이트 필름을 사용하여 도 2에 나타낸 형상의 뚜ㅠ껑(25)을 진공성형기에서 성형한다.
* 식품 트레이(24)의 제조 *
미연신 폴리프로필렌/ 폴리염화비니리덴의 2층의 라미네이트 필름을 사용하여, 도 6에 나타낸 바와 같이, 용기본체(23)의 내벽에 밀착하는 형상의 식품 트레이(24)를 진공 성형기에서 성형한다. 상기한 식품 트레이(24)의 저벽에는 화학발열제 발열장치(1)로부터 상승하여 오는 수증기가 들어오는 작은 구멍을 복수개 형성하고, 밥(29)과 조리완료 어류, 야채, 반찬, 계란 후라이, 햄버거 등의 식품(30)을 넣는다.
* 화학발열제 발열장치(1)의 제조 *
PP로 깊이 18mm, 세로 140mm, 가로 140mm, 측벽내면에 폭 10mm의 내향장출부(21, 21', 22, 22')를 설치한 질량 7.7g의 발열용 트레이(2)를 진공성형기로 제조한다. 발열용 트레이(2)의 한쪽의 상단 외향주연부(7)에 개열끈 계지기구(8)로서 V 노치를 형성한다.
* 발열제팩(4)의 제조 *
사용한 분체 알루미늄 15g, 사용한 분체 생석회 10g을 계량하여 균일하게 혼 합하고, 길이 8cm, 폭 6cm, 두께 4mm, 질량 0.9g의 알루미늄 상자에 충진하고, 3방향의 단부를 열융착하여 밀봉한다. 한쪽의 외향편(12)에 발열제팩 개열기구(13)로서 V 노치를 형성한다.
* 물팩(5)의 제조 *
PP 필름으로 폭 9cm, 길이 14cm, 두께 4mm, 질량 0.9g의 자루를 제조하고, 물 40ml를 충진하여 3방향의 단부를 열융착하여 밀봉한다, 한쪽의 열측편(15)에 물팩 개열기구(16)로서 V 노치를 형성한다,
* 보호시트(6)의 제조 *
발열용 트레이(2)의 개구부를 밀봉하는 보호시트(6)로서, 수증기투과성-분체비투과성의 부직포를 사용한다. 상기한 보호시트(6)는 개구경 5㎛ 이하에서 수중기는 투과하지만 발열제에 사용한 분체알루미늄 및 분체 생석회에 대해서 비투과성이다.
* 화학발열제 발열장치(1)의 제조 *
이와 같이 제조한 발열용 트레이(2)의 저벽에 작은 구멍을 설치하고, 개열끈(3)의 기단부(9)를 관통 삽입하여, 그 끝을 가열 용용시켜서 작은 구멍의 직경의 2배로 만들어줌으로써 작은 구멍으로 빠져나가지 않도록 한다. 개열끈(3)을 발열용 트레이(2)의 저벽을 따라 늘어뜨리고 그 위에 발열제팩(4), 그 위에 물팩(5)을 설치한다. 이어서 개열끈(3)을 발열제팩(4)의 외향편(12)에 형성한 발열제팩 개열기구(13)와 물팩(5)의 측편(15)에 형성한 물팩 개열기구(16)의 사이에 유동성있게 삽입하고, 나머지 15cm 정도를 반전 굴곡시켜서 그 끝을 발열용 트레이(2)의 상단 외 향주연부(7)에 형성한 개열끈 계지기구(8)로서의 V 노치에 유동가능하게 사입시키고, 그 끝을 자유단으로 한다. 이어서, 발열용 트레이(2)의 개구를 보호시트(6)로 밀봉한다.
* 화학발열제 발열장치 부착 휴대식품의 제조 *
상기한 바와 같이 제조한 화학발열제 발열장치(1)를 휴대식품 용기본체(23)의 저부에 수용하고, 개열끈(3)의 유단(11)을 용기본체(23)의 측벽(27)에 설치한 작은 구멍(28)으로 관통시킨다. 이어서, 화학발열제 발열장치(1)의 보호시트(6)에 접하여 식품 트레이(24)를 적재하고, 뚜껑(25)으로 휴대식품 용기본체(23)를 밀봉한다.
이와 같이 제조된 화학발열제 발열장치(1)를 환경온도를 10℃, 20℃, 50℃, 60℃로 하여 각각 3개월, 6개월, 12개월간 보관하여 발열제가 공기중의 수분을 흡습하는지 아닌지를 검사했다. 그 결과, 공기중의 수분을 흡습한 발열제의 발생율은 제로였다. 즉, 화학발열제 발열장치(1)가 완전 수밀구조로 되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 발열제팩 및 물팩을 개열한 후, 식품의 표면을 전자현미경으로 검사한 결과, 분체 생석회 및 분체 알루미늄은 검출되지 않았다. 이 결과에 의하면, 보호시트(6)가 수증기만을 투과시키고, 분체 생석회 및 분체 알루미늄의 투과를 완전히 저자하고 있는 것을 확인할 수 있었다.