CN1985132B - 用于自加热容器的恒温控制 - Google Patents

Abstract

一种用于保护自加热容器的***和方法，所述自加热容器包括在过热场合期间的一次性化学加热器，所述***和方法包括响应达到的设计温度，将抑制剂组合物自动释放到加热器中。为预防极端温度偏差，所述***和方法包括产生蒸汽以吸收热量和排放该蒸汽。

Description

用于自加热容器的恒温控制

技术领域

本发明涉及一次性加热器和采用该一次性加热器加热食物、饮料及用于消费的其他产品或使用者启动放热化学反应时使用的自加热产品容器。

背景技术

带有一次性化学加热器并采用使用者启动化学加热的自加热产品容器是众所周知的。例如，美国专利5,461,867和5,626,022披露了应用氧化钙的发热水合作用的一次性加热器。美国专利5,035,230披露了应用诸如乙二醇的多元醇燃料与诸如高锰酸钾的氧化剂的反应的一次性加热器。在使用者激活使得反应组分混合后，化学加热器产生一定量的热量，从而引起温度升高，温度升高取决于反应的发热率和从加热器到受热产品以及或多或少(to one extent or another)到环境的热损失率。取决于所采用的化学反应，在加热器制造中可采用能够定制放热反应的速率和持续时间的方法和材料，以使被加热的产品实现所要求大小的温度升高。

对于某些用途来说，已知的化学加热器具有商业上的缺陷，有时存在潜在的安全问题。例如，使产品温度增加一固定量的自加热容器产生在0℃环境起动的最终产品温度，比在20℃环境起动所实现的最终产品温度低大约20℃。如果用于容器和产品的加热器的尺寸产生所要求的从20℃环境起动的产品温度，在环境温度降低到0℃的情况下，产品温度可能会难以接受地低。相反，如果加热器的尺寸产生所要求的从0℃环境起动的产品温度，在环境温度增加到20℃的情况下，产品温度可能会难以接受地高。难以接受的高产品温度会引起烫伤的危险。难以接受的高产品温度和容器温度也可能由部分缺少或完全缺少产品引起，而部分或完全缺少产品由过早产品去除或涌出引起，对诸如饮料或汤的液体产品来说，这尤其危险。在被加热的产品没有设置吸热层(heat sink)的情况下，加热器反应腔中的温度可以升高至使反应物或反应产物降解的程度。可以通过在反应混合物中加入水来将这种情形下的温度水平缓和至一定程度，从而保持温度在沸点，直到所有的水被蒸发。尽管如此，极端温度偏差也会使容器变成热得足以让使用者处于燃烧的危险中。此外，在反应物中加入足够的水以吸收整个沸腾时产生的所有热量则可能使正常运行期间发热率减少至难以接受的低水平。

本发明的方面适用于抑制刚性或半刚性自加热容器、即保持形状的加热器和容器以及包含热耦合加热和产品室的柔性囊中的一次性化学加热器的放热反应的***和方法。本发明的一方面是-种用于自动抑制与自加热容器的产品室热接触的一次性化学加热器中的放热反应的方法，通过响应于产品室所达到的选定温度，向加热器的反应腔释放、优选注射抑制剂组合物，从而放慢、甚至终止放热反应。

除了向反应区自动释放抑制剂外，本发明的另一方面是排放极端温度偏差期间产生的蒸汽。

本发明的进一步的方面是一种自加热容器，其具有与产品室热耦合的一次性化学加热器，所述自加热容器还包括自动抑制***，所述自动抑制***包括包含抑制剂组合物的隔离室和响应于产品室所达到的选定温度条件、用于向加热器的反应区释放、优选注射抑制剂组合物的装置。

本发明的又一个方面是一种自加热容器，其包括在抑制***中足以限制任何温度偏差达到***的蒸汽沸点的水，其还包括用于从加热器排放蒸汽、优选通过扩散器排放蒸汽的装置。

发明内容

本发明包括用于抑制所激活的一次性化学加热器的发热率和随之而来的温度升高的方法和***以及采用这种***和方法的刚性、半刚性或柔性自加热容器。依照本发明的方法和***可以用来提供不同量的抑制，从适度缓和到完全抑制，并且响应于选定温度条件起作用，以便收容特定的加热器、容器和产品。

依照本发明，抑制剂组合物自动地被释放到化学加热器的发热腔中，从而响应于与过热有关的选定温度条件，缓和或抑制反应。

用于本发明的抑制***和方法的加热器是通过使用者启动时反应组分的混合引起的放热反应产生热量的一次性加热器。这样的一次性加热器包括反应腔，在启动之前，所述反应腔可以是、并且通常是其中驻留反应物的腔。在使用之前，第二反应物驻留在单独的密封腔内，由此防止过早反应。使用者通过破坏(compromising)反应物的隔离，启动放热反应，然后反应物在反应区混合，形成或者为液体或者包括液相的反应混合物。本发明不局限于适用于采用任何特定放热反应的加热器。例如，本发明可以适用于氧化钙加热器，这种加热器在反应物氧化钙和水化合成反应混合物时产生热量。加热器优选利用多元醇燃料、比如乙二醇和氧化剂之间的放热反应。氧化剂优选是碱金属高锰酸盐，例如高锰酸钾。

使用者可以通过任意适当的机械装置启动加热器，例如打开阀或破坏将第二反应物、甚至如果需要将每个反应物与反应区相隔离的易碎密封。启动装置可以包括按钮、拉动翼片或螺旋作用等等。反应区可以与原始反应物容纳区或室分开和隔离，或者反应区可以是一个或多个原始反应物容纳区。

本发明适用的自加热容器包括如上所述的一次性加热器和至少一个用于容纳饮料、食品或要加热的其它产品的产品室。为便于明白，本发明将就单个产品室来进行描述，应当理解，可以使用多个产品室，而且多个室中的每个室都可以由至少一个化学加热器来提供服务，或者一个加热器可以服务于多个产品室。产品室是可以被使用者打开的密闭或可密闭的室。例如，产品室可以是由金属或食物等级的塑性或层压材料制造的圆筒形饮料或食物容器。产品室也可以为诸如碗、板或箱的适于特定产品的其它形状。产品室可以是柔性的，或者是保持形状的。加热器可由任何可以安全地容纳加热反应的材料构成。加热器的反应腔优选为形状保持的，即，具有刚性或半刚性构造，但是在某些实施例中可以是柔性的。诸如弹性材料袋的柔性室可包括在加热器中，这将在下面描述。加热器，包括带有依照本发明的抑制***的加热器，可与产品室分开制造，然后再物理连接在一起，形成自加热容器。替代地，加热器和产品室也可以制造成一个单元，例如整体或部分模制成一个单元。不论是哪种情况，反应腔包括与产品室表面热接触的表面、通常为主表面，主表面与产品室热耦合在一起，由此产生的热量流向产品室，并流入被加热的产品。通常，热耦合通过抵接加热器的反应腔的导热壁和产品室或者通过利用将产品室与反应腔分离的单个导热壁来实现。抑制剂的释放与产品温度相关联，而不是与反应温度相关联。加热反应通常可快速达到高温，当达到该温度时，所释放的抑制剂将趋向于在同样的消逝时间中抑制反应，给定与产品温度无关的恒定生热。在某些实施例中，其它加热器可具有绝缘性能，或者设置有绝缘体、至少有表面暴露于正常的使用者接触。

依照本发明的自加热容器包括用于存储抑制剂组合物的抑制剂室，响应于产品室所达到的指定温度，抑制剂组合物可从该抑制剂室自动释放到反应混合物中。抑制剂室可以是密闭室或位于加热器的反应腔内部的分开的腔。抑制剂室可以是环绕抑制剂组合物的体积的易熔固体，或者抑制剂组合物可分散在易熔固体中。在后者的情况下，例如，充当保持抑制剂的可熔室的易熔固体可作为涂层涂敷到热耦合于产品室的反应腔的内部。替代地，抑制剂室也可以位于反应腔外面，但与反应腔流体连通，由此在释放时与反应混合物流体连通。在所有情况下，抑制剂室用于在释放之前将抑制剂组合物与加热器的反应混合物物理分开。

依照本发明的自加热容器包括用来响应在与加热器的反应腔热耦合的产品室表面已经发生、正在发生或可能发生的过热情况、向反应腔自动释放存储的抑制剂组合物的释放机构。例如，如果加热器用来使产品加热到所要求的最终温度，比方说从0℃环境温度开始加热到60℃，当环境温度较高时，必须抑制放热反应。因为抑制不是瞬时的，抑制***优选设计成在所标记的产品室表面的温度接近与所要求的最终产品温度有关的水平时释放抑制剂组合物，以便在释放抑制剂组合物后所继续加热，实现所要求的最终产品温度。所释放的抑制剂组合物将放慢或停止反应，以向下保持最终产品温度，如果起始温度较高，比方说20℃，从而从完全不同的环境温度开始，产生相同或几乎相同的最终产品温度。对于特定容器和产品，可以凭经验确定适当的控制温度。

在优选实施例中，通过热响应释放抑制剂。优选的自动温度响应控制装置是易熔部件，其与产品室的表面热耦合在一起，并在选定温度下熔化。易熔部件可包括全部或部分抑制剂室或限制抑制剂释放的装置。易熔部件可以是在选定温度下熔化的金属合金。这样的合金和它们的构造从它们在喷洒灭火器的使用中为大家所熟知。可采用易熔金属作为防止抑制剂组合物释放的易熔连杆(fusible link)，虽然其为固体，但在熔化时引起或允许释放。例如，与产品室表面热耦合在一起的易熔连杆可用来抑制弹簧加载的射针(dart)，或者用来堵塞抑制剂室的排出管线。在选定温度下熔化的蜡是易熔部件的另一个例子，蜡通常用于水加热器上的安全阀。蜡可用作易熔连杆，或用来容纳抑制剂组合物并在熔化时释放抑制剂组合物。也可以使用其它的温度响应控制装置。例如，可以利用通常用于恒温器的双金属元件的热膨胀，尤其是圆形、拱顶种类的按扣(snapping)双金属元件。替代地，也可以间接响应于过热状态自动释放，也就是说，直接响应于与过热状态有关的另一个物理参数自动释放。例如，在有些实施例中，反应腔中的压力升高可能与产品温度有关，在这样的情况下，可利用压力响应机构来释放抑制剂组合物。

优选地，不管自加热容器的方向如何，本发明的方法和***都使释放抑制剂组合物流入反应腔。如果认为释放包括例如抑制剂室底部的口或孔的开口，在容器在倒置位置的情况下，抑制剂组合物将不会流动。我们所述的***优选使抑制剂组合物“注射”进入反应腔，所述的方法优选向该腔“注射”抑制剂组合物，这意味着使所释放的抑制剂流入该腔，在该腔中，无论容器的方向如何，抑制剂都至少可以接触液体反应物。优选实施例包括：将抑制剂组合物存储在处于张力下作为反应腔内部的分开的室的弹性材料袋中；和刺破袋，以释放组合物，由此袋完全像破裂的气球一样受到灾难性损坏(fai1)，确保组合物离开袋，进入反应腔。用于注射抑制剂组合物的另一个装置在压力下将抑制剂组合物存储在具有到反应腔的排出管的室中，排出管由起栓塞作用的易熔连杆可释放地阻塞。在这样的实施例中，该室不必是弹性材料的。例如，该室可以是容纳弹簧加载的活塞的刚性缸筒，一旦排出堵塞被移除，该活塞就能够强制喷射抑制剂组合物。另一个优选实施例包括将抑制剂组合物存储在易熔材料、例如蜡中，易熔材料位于反应腔内部，并与产品室热耦合在一起，由此自动释放到反应腔中。

抑制剂组合物可包含与加热器的发热反应物不起反应的液体，该液体添加到反应混合物中，从而稀释混合物，放慢反应，并吸收热量。抑制剂组合物的稀释剂组分优选为水。在启动放热反应之前或尔后不久移除产品时发生极端热量偏差的情况下，添加的水还提供了一大的吸热层、即它的汽化潜热。因而，抑制剂组合物中的水不仅放慢了放热反应，而且提供了用于必要时失去产品的替代吸热层。应当明白，只要它汽化，添加的水对反应腔温度设置随压力变化的上限。添加的水足够抑制沸腾，而一部分水剩余，从而限制(capping)温度偏差的大小。

抑制剂组合物可包括与反应物合成的材料。例如，硼酸或硼砂与多羟基化合物、例如在氧化还原反应中与高锰酸盐一起使用的甘油快速形成合成物。一旦反应物是合成物的形式，它们将不会快速地起反应。与其构成组分相平衡的合成物将慢慢地释放反应物，这样，全部或一种选定的反应物将被安全地耗尽，整个地停用加热器，以便废弃。抑制剂可以是使其中一种反应物从反应溶液中沉淀析出的沉淀剂。抑制剂可以是催化剂毒，其能够停止催化反应中的催化剂的活性，使反应物以非常慢的未催化率起反应。抑制剂可以延滞扩散，从而防止反应物彼此接触，例如：胶凝剂、结晶剂或除泡剂。抑制剂组合物的选择是本领域已知的。抑制剂组合物的类型和数量足以停止反应腔中的放热反应。然而，根据应用，抑制剂组合物的类型和数量足以使放热反应缓和到所要求的程度即可，而不是完全停止反应。例如，所希望的是，反应大大放慢，甚至几乎停止，但仍在慢慢继续，以致耗尽至少一种反应物，同时以足够低而不能引起难以接受的高温的速率产生热量。

对于用来防止导致蒸汽产生的极端温度偏差的实施例来说，依照本发明的加热器和自加热容器包括用于从反应腔排放蒸汽的装置。这样的装置可以包括安全阀、栓塞或对压力增加敏感的弱化壁面积，所述安全阀可以简单得像由响应反应腔的温度易熔的栓塞阻塞的口。用于自加热饮料容器的排放装置可包括排放管，所述排放管从补加有抑制剂组合物的放热反应混合物上面的反应腔中的一个场所延伸，穿过反应腔的壁，优选延伸到分配排出蒸汽以放慢其速度的蒸汽扩散器内，如果需要，穿过一过滤器，以去除截留的固体和液体。如果自加热容器包括外绝缘层，蒸汽可以流入该层。因为沸腾往往会形成泡沫，所以，用于自加热饮料容器的加热器可包括蒸汽气室，排放管的进给端位于蒸汽气室内，加热器还包括偏转泡沫远离该管的进给端的扩散器。

可采用各式各样的机构来释放抑制剂组合物，本发明不局限于任何特定的机构。其中一种适当的机构是弹簧加载的削尖刀片，例如射针，其能够刺破包含抑制剂组合物的室或腔，包括、但不限于可伸展的弹性材料袋。这样的机构优选为限制释放的易熔连杆。另一种机构是用作栓塞的易熔金属合金连杆，其用来防止抑制剂组合物的释放以及在熔体、即温度控制阀或栓塞上释放组合物。同样，可以采用各式各样的控制装置引起抑制剂组合物的释放。其中一个优选机构是与产品室热耦合的易熔材料。固体连杆可防止释放机构的操作，直到固体连杆熔化，或者，如上所述，连杆本身是释放机构。可以使用蜡基易熔元件。

在某些优选实施例中，抑制剂室本身可以是释放机构，这样，当该室本身在设计温度被损坏、例如熔化时，抑制剂组合物被释放。抑制剂可与不起反应的低熔点材料、例如蜡混合在一起，这样，当材料熔化时，截留(entrapped)的抑制剂被释放。这对固体抑制剂来说尤其有用，蜡抑制剂混合物可直接放置在反应腔内部，与被加热的产品热接触，其中，蜡抑制剂仍然隔开，因此，直到蜡熔化，蜡抑制剂才起作用。在这种类型的实施例中，蜡或其它低熔点温度材料充当用于抑制剂的室，还充当随温度而变的易熔部件和释放机构。例如通过将容纳抑制剂组合物的蜡室作为涂层涂敷到邻近产品室的加热器内表面上，可实现与被加热产品的热接触。因为这样的室的熔化释放了反应腔中的抑制剂，这是注射方法及设备的一个例子。用于所控制的释放的另一个可能性是按扣双金属元件。所有前述的都是随温度而变，并直接响应于温度。然而，在有些情况下，可以利用操作与温度间接有关的释放机构，如压力操作机构，其中反应腔中的压力与产品温度有关。

本发明的一个或多个实施例的详细情况阐明在下面的附图和说明书中。本发明的其它特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求书中变得显而易见。

附图说明

图1是依照本发明的自加热容器的垂直横截面简图。

图2a和2b分别是依照本发明的用于抑制剂的释放机构激活之前和激活之后的剖面侧视图。

图3是在例子中使用的自加热容器的垂直横截面简图。

图4是在例1-12中随着加热产品的时间变化的温度读数曲线图。

图5是在释放或不释放抑制剂组合物这两种情况下的模拟氧化钙加热器随时间变化的温度曲线图。

同样的参考标记在不同的附图中指示同样的元件。

具体实施方式

图1显示了包括依照本发明的抑制剂***的自加热容器的简图。容器包括外壁1和带有用于开口3的装置的顶部2。壁4位于容器内部。壁4密封外壁1，以提供密闭饮料腔5，所述密闭饮料腔5包含饮料6和形成密闭反应腔7的壁4。第一反应物8放置在密闭腔7内部。第二反应物9放置在密封囊10内部。

设置尖端11来刺穿囊10。通过压紧容器底部上的外拱顶12激活尖端11。这又压紧内拱顶13，内拱顶13包括反应腔7的底部。当拱顶13被向上压紧时，尖端11刺破囊10。框架14被弹簧15向下压，这导致第二反应物9从囊10排出，引起两个反应物8和9相互接触，并发生反应。当尖端11升高时，支座16防止囊10抬高，从而避免刺破囊10。

当两个反应物8和9发生反应时，它们产生热量，热量通过壁4传递，加热腔5内部的饮料6。

随着反应腔7的内容物加热，气体压力积聚。这通过排放管17排放。过滤器18防止液体和固体进入和阻塞排放管17。在排放管17的端部是两个拱顶12和13之间的气室19，排放的气体分布到其中。然后气体流过第二过滤器20，最后通过多个排放通道21释放到大气中。过滤器20也可以防止外来污染物进入气室19、排放管17或反应腔7。

易熔化合物和抑制剂的固体混合物22设置在与反应器壁4的内表面相接触的反应腔7中。当反应开始时，混合物22在反应物8和9上面，不与反应物8和9相接触。当饮料6变热时，热量通过壁4传递返回到反应腔7中的不发生反应的部分。热量加热混合物22，直到易熔组分达到其熔点。然后混合物22从壁4上脱离，抑制剂接触反应物，抑制反应。

图2a和2b显示了用于抑制剂的释放机构：图2a显示激活之前的释放机构，图2b显示了激活之后的释放机构。在图2a中，抑制剂31位于由拱顶33和箔密封34形成的腔32内部。拱顶33属于形成反应腔36的壁35的一部分。拱顶33和壁35与被加热的材料相接触，同样还与图1所示的壁4相接触。在激活之前，两个腔32和36之间不连通。尖端37附着于弹簧38。弹簧38由易熔装置或易熔连杆39保持在压缩形态，易熔装置或易熔连杆39与拱顶33相接触。

在图2b中，当拱顶33变热时，易熔装置39熔化，释放弹簧38。弹簧38迫使尖端37穿过箔密封34。尖端37的平底40将抑制剂31挤出到反应腔36内。易熔装置39保持在腔32中。

图3显示了在如下所述的例子中使用的自加热容器试验设备。它由带有底部51的铜缸筒组成。缸筒51内部是附着于缸筒51底部以形成水密密封的第二缸筒52。缸筒52的壁上开有凹槽，以增加传热表面面积。设有排放竖管53，其相连于缸筒52顶部以形成水密密封。所示的固体反应物54在缸筒52内部。抑制剂的固体混合物55(例如硼酸-蜡糊剂或硼砂-蜡糊剂)被压靠在顶部的缸筒52内壁上，这样，固体混合物55不会接触固体54。要被加热的产品56、例如饮料(或诸如水的模拟产品)放置在两个缸筒51和52之间的空间50内，空间50形成产品室。

用于本发明的***及方法的抑制剂组合物包括水、水基溶液和水基悬浮液。用于本发明的抑制剂组合物还包括干组合物，比如颗粒和粉末。组合物优选包括与多羟基燃料组分之比在约0.1到2.0之间的硼酸，优选在0.5和1.0之间；或与多羟基燃料组分之比在约0.1到2.0之间的硼砂，优选在0.5和1.0之间。我们建议，在组成和量中，抑制剂组合物停止放热反应混合物的沸腾，大大地放慢、但不完全停止反应，以便随着时间的变化，所选定的至少一个反应物能全部被耗尽。优选地，设计产生的热量足以使产品的温度从所预期的最低的环境温度或其它选择的设计参数开始上升到所要求的水平。如果希望最终产品温度是从较高的环境温度开始，当产品达到稍微比最终设计温度低的温度时，必须释放抑制剂组合物，因为反应停止不是即时的。温度不会立即停止爬升。需要进行一些试验和调整来使用于特定产品的抑制***和自加热容器组合达到最佳。

例子

依照本发明的恒温控制，利用圆柱形罐体、向上***罐体中的加热器模块和由罐体和加热器模块的外部形成的产品室中的作为产品的水来进行演示。如下面的例子所示，固体抑制剂组合物和液体抑制剂组合物两者都可以在选定温度下释放到放热化学反应中，以缓和由起始温度的变化引起的对最终产品温度的影响。

例子1

向依照图3的测试罐的加热器模块52添加34g固体高锰酸钾(KMnO₄)54。将210ml的水56放入罐50的饮料室内部。不包括抑制剂55。罐和其内容物在冷藏库中冷却到7℃。32ml的30％甘油水放入注射器中，并将该注射器放入冷藏库中冷却。罐和注射器从冷藏库拿出，两个热电偶放入水56中。将注射器的内容物通过排放管53注入加热器模块中，弄湿高锰酸盐。甘油与高锰酸盐起反应，加热罐和水。当水56达到43℃时，将5g的硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)通过排放管53添加到反应腔中。8分钟后水温为64℃。

例子2

和例子1一样装满第二罐和注射器，但不将它们放入冷藏库中。它们搁置在23℃的外界温度下。当注射液体燃料溶液时，甘油与高锰酸盐起反应，加热罐和水。当水达到43℃时，将5g的硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)通过排放管添加到反应腔中。水从23℃被加热到66℃。

例子3

和例子1一样装满第三罐，除了水56被加热之外。水放入罐中之后，使罐站立，这样，罐和高锰酸盐可以与水均衡达到同一温度：38℃。注射室温的液体燃料溶液，甘油与高锰酸盐起反应，加热罐和水。当水56达到43℃时，将5g的硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)通过排放管添加到反应腔中。水从38℃被加热到66℃。

在例子1、2和3的加热过程中监测水中两个热电偶的温度。图4显示了在例子1、2和3的加热过程中水中的两个热电偶的温度。在例子1中的温度为61和62；在例子2中的温度为63和64；在例子3中的温度为65和66。虽然三个罐开始相差约31℃，但是它们结果只相差约2℃。

例子4

向依照图3的罐的加热器模块装入40g高锰酸钾(KMnO₄)54。5g硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)和5g熔点为53℃的石蜡混合到糊剂中。糊剂作为涂层55涂敷到加热器模块内部的顶部(top half)，在顶部，涂层热接触饮料56。将210ml的水56放入罐的饮料室内部。罐和其内容物在冷藏库中冷却到7℃。32ml的30％甘油水和2ml的有机硅除泡剂放入注射器中，并将该注射器放入冷藏库中并冷却。罐和注射器从冷藏库拿出，两个热电偶放入水56中。将注射器的内容物通过排放管53注入加热器模块中，弄湿高锰酸盐。甘油与高锰酸盐起反应，加热罐和水。10分钟后水温为68℃。

例子5

和例子4一样装满第二罐和注射器，但不将它们放入冷藏库中。当注射液体燃料溶液时，水从21℃的环境温度被加热到68℃。

例子6

和例子4一样装满第三罐，除了水被加热之外。水放入罐中之后，使罐站立，这样，罐和高锰酸盐可以与水均衡达到同一温度：38℃。注射室温的液体溶液，水从38℃被加热到73℃。

在例子4、5和6的加热过程中监测水中两个热电偶的温度。虽然三个罐开始相差约31℃，但是它们结果只相差约5℃。

例子7

向依照图3的罐的加热器模块装入36g高锰酸钾(KMnO₄)54。7.5g硼酸(H₃BO₃)和7.5g熔点为46℃的石蜡混合到糊剂中。糊剂作为涂层55涂敷到加热器模块内部的顶部，在顶部，涂层热接触饮料56。将210ml的水56放入罐的饮料室内部。罐和其内容物在冷藏库中冷却到7℃。32ml的33％甘油水放入注射器中，并将该注射器放入冷藏库中冷却。罐和注射器从冷藏库拿出，两个热电偶放入水56中。将注射器的内容物通过排放管53注入加热器模块中，弄湿高锰酸盐。甘油与高锰酸盐起反应，加热罐和水。8分钟后水温为64℃。

例子8

和例子7一样装满第二罐和注射器，但不将它们放入冷藏库中。当注射室温的液体溶液时，水从22℃的环境温度被加热到68℃。

例子9

和例子7一样装满第三罐，除了水56被加热之外。水放入罐中之后，使罐站立，这样，罐和高锰酸盐可以与水均衡达到同一温度：38℃。注射室温的液体溶液，水从38℃被加热到78℃。

在例子7、8和9的加热过程中监测水中两个热电偶的温度。虽然三个罐开始相差约31℃，但是它们结果只相差约14℃。

例子10

向依照图3的罐的加热器模块装入36g高锰酸钾(KMnO₄)。将210ml的水放入罐的饮料室内部。罐和其内容物在冷藏库中冷却到8℃。32ml的33％甘油水放入注射器中，并将该注射器放入冷藏库中冷却。罐和注射器从冷藏库拿出，两个热电偶放入水中。将注射器的内容物通过排放管53注入加热器模块中，弄湿高锰酸盐。甘油与高锰酸盐起反应，加热罐和水。当水达到43℃时，将20ml的水通过排放管53添加到反应腔中。8分钟后水温为69℃。

例子11

和例子10一样装满第二罐和注射器，但不将它们放入冷藏库中。当注射液体燃料溶液时，甘油与高锰酸盐起反应，加热罐和水。当水达到43℃时，将20ml的水通过排放管添加到反应腔中。水从22℃的环境温度被加热到71℃。

例子12

和例子10一样装满第三罐，除了水56被加热之外。水放入罐中之后，使罐站立，这样，罐和高锰酸盐可以与水均衡达到同一温度：38℃。注射室温的液体燃料溶液，甘油与高锰酸盐起反应，加热罐和水。当水达到43℃时，将20ml的水通过排放管添加到反应腔中。水从38℃被加热到83℃。

在例子10、11和12的加热过程中监测水中两个热电偶的温度。虽然三个罐开始相差30℃，但是它们结果只相差约14℃。

例子13

通过烘箱分解6-10mm天然岩石颗粒形式的碳酸钙来制备氧化钙。将用于测试的水电离。用来抑制氧化钙与水之间的水合反应的材料是41波美度(degrees Baumé)的饱和硅酸钠溶液。

反应在10cc玻璃烧杯中进行，玻璃烧杯放在布垫上，以减少到试验架的热量损失。顶部用铝箔覆盖，铝箔被刺穿用于***热电偶。其它方面反应容器没有被绝热。

进行两次操作。在两次操作中，大约20克的氧化钙与20cc的水起反应。该比率的成分产生潮湿、油灰状的产品，但是该产品没有位于其中的自由水。在第二次操作中，当反应器达到大约38℃时，添加5cc的饱和硅酸钠溶液。

这些测试的结果显示在图5中。线71显示了第一次操作期间在反应器中的热电偶随时间变化的温度读数。线72显示了第二次操作期间的热电偶随时间变化的温度读数。可以看到，在第一次操作中，温度到38℃之后，反应继续产生热量，最终温度达到64℃。可以看到，与之对比，在第二次操作中，添加硅酸钠溶液的反应在短时间段之后停止，如图所示在52℃温度趋于平衡。在第二次操作的末尾，未定量的液态水仍然在反应容器中。

该例子的实验报告表明抑制了氧化钙加热器的反应。响应于产品温度，可以通过本发明的装置和方法释放抑制剂组合物。尽管不希望受到任何理论的束缚，但是我们认为，硅酸钠溶液停止反应的机理大概如下。在室温下很粘稠的饱和硅酸钠溶液容易在热水中稀释。当溶液添加到反应器中时，溶液快速混合，混合物进入一区域，氧化钙从该区域吸收溶液的水。于是反应从硅溶液吸取水。溶液脱水，在氧化钙羟颗粒的表面上留下硅酸钠涂层。加热反应由于失去了继续反应所必需的水而停止。图5的线72表明，添加溶液后，反应持续一段短的时间。这归因于一层起作用的水继续对反应有效，直到形成硅化层。

本发明已经描述了很多实施例。不过，应当理解，可以在没有脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改。因此，其它实施例也在下面的权利要求的范围之内。

Claims (23)

1.一种用于抑制自加热容器内的放热反应的方法，所述自加热容器包括一次性化学加热器，其中反应物在热耦合于产品室的反应腔中产生热量，所述方法包括：

(a)向容器提供可释放的反应抑制剂组合物；以及

(b)响应于在产品室中出现选定温度，自动释放抑制剂组合物至反应腔内，从而抑制放热反应。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，抑制剂组合物包括水。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，抑制剂组合物包括选自由催化剂毒、络合剂、结晶剂、除泡剂、胶凝剂和沉淀剂构成的组中的至少一种成分。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，自动释放抑制剂组合物的步骤包括向反应腔内注射抑制剂组合物。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，自动释放抑制剂组合物的步骤是热响应的。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，自动释放抑制剂组合物的步骤包括熔化热耦合于产品室的易熔部件。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，抑制剂组合物分散在涂敷到反应腔内部的易熔部件中。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，抑制剂组合物被设置在处于张力下的弹性材料袋中，并且自动释放抑制剂组合物的步骤包括刺破所述袋。

9.如权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，放热反应不因释放的抑制剂组合物而完全终止。

10.如权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，放热反应产生蒸汽，所述方法还包括从反应腔排放蒸汽的附加步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，排放蒸汽的同时使蒸汽扩散。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，排放蒸汽的同时过滤蒸汽。

13.一种自加热容器，其包括与一次性化学加热器的反应腔物理分离、但热接触的产品室，其中所述容器还包括反应抑制***，所述***包括：

(a)在与反应腔流体连通的可释放地密闭的室内的抑制剂组合物；和

(b)响应于产品室达到选定温度、用于自动释放抑制剂组合物至反应腔内的装置。

14.如权利要求13所述的容器，其特征在于，抑制剂组合物包括水。

15.如权利要求13所述的容器，其特征在于，抑制剂组合物包括选自由催化剂毒、络合剂、结晶剂、除泡剂、胶凝剂和沉淀剂构成的组中的至少一种成分。

16.如权利要求13-15任一所述的容器，其特征在于，用于释放抑制剂组合物的装置包括热耦合于产品室的易熔部件。

17.如权利要求16所述的容器，其特征在于，可释放地密闭的室和用于释放的装置包括包含分散在反应腔内部的抑制剂组合物的易熔部件。

18.如权利要求13所述的容器，其特征在于，还包括用于不管容器的方向如何而向反应腔内注射释放的抑制剂组合物的装置。

19.如权利要求18所述的容器，其特征在于，用于注射的装置包括在反应腔内处于张力下的弹性材料抑制剂组合物室和用于在释放时使所述袋破裂的可释放机构。

20.如权利要求13所述的容器，其特征在于，还包括用于从反应腔排放蒸汽的装置。

21.如权利要求20所述的容器，其特征在于，用于排放蒸汽的装置包括突出到反应腔中的排放管和用于防止泡沫进入所述排放管的折流板。

22.如权利要求20所述的容器，其特征在于，所述用于排放蒸汽的装置包括蒸汽扩散器。

23.如权利要求13所述的容器，其特征在于，化学加热器和反应抑制***包括能够可密封地***产品容器中的单体结构。

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