CN101175678A - 自加热或自制冷容器 - Google Patents

Abstract

一种用于食物和饮料的自加热或自制冷容器，包括内容器(1)和外容器(2)，二者相对的壁之间限定一反应室。反应室通过可破裂的隔膜(5)被分为第一腔室(3)和第二腔室(4)。液体化学试剂(17)填充在处于环境压力的第二腔室(4)中，固体化学试剂(19)放置在负压的第一腔室(3)中。试剂被选来在薄膜破裂后进行放热或吸热反应，更适宜地是致使固体或半固体残余物多孔。第一腔室(3)的负压导致化学试剂迅速和充分地混合，在最初薄膜破裂后摇动容器，加速混合。较好的，第二腔室(4)是弹性可变形的，以增加其内容积，例如设置褶皱壁。这样使其能形成完全密封容积的反应室。可选的反应室可设置压力释放阀装置。第一腔室的负压的好处是允许容器这样设计以便内容器的容纳物能在三分钟内上升到85℃至90℃，或者可选地在相同的时间或更短的时间内降低到5℃左右。

Description

自加热或自制冷容器

技术领域

本发明涉及自加热或自制冷容器，其具有不施用外部能源便可对容器中固体或液体的食物进行加热或制冷的功能。

背景技术

提供一种双层壁(double-walled)的容器，其两层壁之间限定一反应室(cell)，并在反应室中选择性地混合入化学试剂(reagents)，通过在这些试剂间产生散热或吸热反应，来加热或冷却容器的内容物的概念是众所周知的，且备有证明文件的。证明文件根据下列专利说明书作出：EP-A-0084532，EP-A-0082834，FR-A-2231341，DE-A-2730243，DE-A-2606806，DE-A-2255405，IT-A-1002244，IT-A-942063，GB-A-2261501，GB-A-2089970，US-3653372，US-5628304，US-5255812，US-5220909，US-4809673，US-4793323，US-4733389以及US-4057047。

尽管已有大量的关于这样的自加热和自制冷容器研究，尽管一些这样的产品已经投入市场，但事实上这个技术仍未赢得普遍的接受。这样的产品最普遍的缺点在于，不使用不被接受的大量化学试剂就不能在适宜的短时间内得到足够的温度变化。因此，本发明的一个目的是改进上述技术以消除这个缺点。如果容器被设计为自加热容器，例如为使用者制作速溶热饮品的杯子，那么在相对短的目的时间内(比如两分钟或三分钟)，应该能使饮料加热到达至少80℃，最好是90℃左右。在自制冷容器的情况下，例如用于冷饮的杯子，那么相应的温度变化最好是在预定的时间内降低容器内容物周围的温度到5℃或更低。

发明内容

本发明提供一种用于食品或饮料的自加热或者自制冷的容器，该容器具有权利要求1的特征。所述容器是一次性容器，其包括内容器和外容器，两容器之间的空间设有反应室。散热或者吸热化学反应在这个反应室中发生。在使用前两容器必须非常紧密地被连接和被密封，以建立完全密封的，安全的反应室，而且必须足够地坚固和刚性，以承受长时间内周围环境的气温和压力的任何变化。内容器因直接与食品或饮料接触应当是高度惰性的。内容器同样需要足够的刚性以承受在使用前建立在第一腔室中的负气压。内容器由热传导材料制成是非常有利的，已经发现铝是一种非常适合的内容器材料。由于外容器同样需要承受使用前第一腔室中的负气压，外容器同样需要由相对刚性的材料制成。一般而言，外容器由热塑材料制成，较好的是外容器上设置外部肋(ribbing)，其具有双重功能：增加刚性以抑制在反应前由于反应室的第一腔室中负气压产生的凹陷，以及在容器的外容器上提供纹理以便更舒适的握持，并保护使用者在握持容器时，避免手受到被加热或制冷的容器内容物过渡的、不舒适的热传递。

为了促进容器自加热和自制冷的性质，更适宜地遵循如下的操作顺序。首先，适当地摇动容器。这样使在第一室中的干的粉末状第一化学试剂变松，其在长时间存储中可能会沉积，并可能变成固体块状。然后将摇动后的容器倒置在一平坦的表面上，这样外容器可移动的底壁变得可见和可接近的。如果容器具有可移动的盖子，那么在这个阶段将所述盖子放置在一个能够提供稳定支撑面的位置，以放置容器使其倒置在平面上。外容器的可见可移动的底壁随后被压下，其作用在于使最初分隔反应室的第一腔室和第二腔室的易碎的隔层破裂。伴随着隔层(membrane)的破裂，来自第二腔室液体的第二化学试剂快速进入第一腔室，并在第一腔室内与干粉末状的第一化学试剂混合。最初的混合速度部分取决于重力，因为当易碎的隔层破裂时容器是倒置的，这样液体的第二化学试剂在重力的作用下自然地落入第一腔室中。然而，液体的第二化学试剂进入第一室的输送速度和活力在急速地增加，因为第一腔室和第二腔室中的压力起初是不同的，使易碎的隔层破裂导致压力相同，伴随而来的是液体快速地传输到第一腔室中。这样的传输速度和活力使得两种化学试剂的混合极其快速的发生。在这个阶段混合的紧密程度可通过容器的预先的快速摇动来提高，即使摇动后，容器还是应当处于倒置状态至少两分钟，以使放热或者吸热反应完成。

易碎的隔层可以是任何可破裂的薄膜，薄片或者隔膜，这样能通过外容器可移动底壁的按压使其快速地破裂，但其较好的是薄的可破碎盘，例如薄的硬质塑料片或陶瓷片，甚至是薄的玻璃片。隔层的破裂随后伴随薄片或薄板在其整个区域几乎瞬间的破裂，使得第一和第二化学试剂以可能的最快速度混合。

化学试剂的选用可以非常的广泛，唯一的标准是能够反应产生时大量吸热或放热，而且更适宜的是反应产物是固体或者半固体。当反应产物在内容器中通过内容器壁和食品或饮料保持良好的热交换时，固体或者半固体的反应产物有效地保持试剂和反应产物即使容器翻转向上也处于第一室中，直到反应结束。尽管固体或者半固体的反应产物是较好的，但其也可以是多孔的，这样反应过程中产生的任何水汽或反应气体能找到穿过其他的固体或者半固体的反应产物通道收集到第二腔室。例如，如果第一和第二化学试剂混合一起反应的化学物产生少量气体，随后产生的气体能充分地促使固体或者半固体反应产物疏松多孔。给一个更具体的例子，如果第一化学试剂混合入少量的碳酸氢钠，第二化学试剂是酸性的，随后混合两种化学试剂释放少量的二氧化碳，能充分地促使固体或者半固体反应产物疏松多孔。因为这个反应是在容器倒置时发生的，作为反应的副产物产生的释放的二氧化碳和任何其他气体或水汽能通过向上穿过固体或半固体但多孔的反应产物，收集到设置在外容器底部部分的反应室的第二腔室中。

反应室的第二腔室可设有一压力释放阀，在易碎的隔层破裂后，向大气排除化学反应中产生的任何气体或由于在反应室中加热容纳物产生的余压。明显地，通过气体反应产物的产生和/或在反应室内气体的简单热膨胀使反应室内的压力增加，该压力的增加通过易碎的隔层破裂前第一腔室在处于负气压被非常有效地降到最低。尽管如此一些在反应过程中控制反应室内的内部压力的部件还是需要的。

本申请人现找到一种控制反应室中的压力的首选的方法，而不是上述压力释放阀的方法，该首选的方法是将第一腔室和第二腔室都构造成密封腔室，使第二腔室为能够膨胀的可变容积的腔室以能容纳易碎的隔层破裂后，试剂之间的化学反应生成或产生气体的热膨胀。例如，第二腔室可由一种褶皱的侧壁形成，这样褶皱的部分拉直引起第二腔室内部容积的扩张以容纳在化学反应过程中反应室内气体容积的任何增加。这种概念的一个有用的变化是，当易碎的隔层第一次破裂，并且第一腔室和第二腔室之间的压力补偿引起第二腔室中初次压力降低时，可变容积的第二腔室同样能够局部拉紧褶皱，引起在第二腔室的内容积的初始缩小。这样一种第二腔室内容积的初始缩小有额外的好处，它使液体的第二化学试剂转移到第一腔室的速度更快一些，因为初始的第二腔室的局部凹陷消除了任何负压抵抗液体第二化学试剂转移到第一腔室的可能性。

化学试剂可以是任何在一起产生放热或者吸热反应的化学试剂。具有高(大量的正或者大量的负)热反应的试剂无疑是更可取的。第一腔室中干粉末状的第一化学试剂可以是碱或者碱土金属的氧化物或氢氧化物，或者这样的氧化物和/或氢氧化物的混合物，以产生需要的热反应。除了上述金属氧化物和/或氢氧化物外某种赋形剂，更适宜的是具有表面活性性能的，混合入干粉末状的第一化学试剂中。例如包括硬脂酸，月桂醇，碳酸镁，所有的这些物质有助于控制和从根本上抑制反应。在第二反应腔室中的液体第二化学试剂可包括水或者一种或多种酸的水溶液，例如醋酸，草酸，油酸，聚磷酸或者以上的混合酸。优选的液体第二化学试剂同样包括一种或者多种惰性物质，例如油溶性的表面活性剂，其可加速粉末状的第一化学试剂通过第二化学试剂的湿润速度并有助于控制和最终抑制放热或吸入的化学反应。这样的惰性物质包括聚乙氧基乙醇，硬脂酸，矿物油和蜡。

化学试剂，其表面活性剂和其他赋形剂的选择，以及使用的化学物的量，更适宜地因该足够使反应室(对于自加热容器)中的温度升高到约105℃至110℃，并保持这个温度大两分钟到五分钟，而后温度逐渐下降。如果反应室和内容器的容积被合适地选择，这样便可足够使内容器中的食物或者饮料的温度上升到80℃到90℃。对于自制冷容器情况使相似的，试剂应该在反应室中产生2℃或者更低的温度，并持续两分钟到五分钟。根据周围的温度，并且如果反应室和内容器的容积被合适地选择，这样便足够使内容器中食物和饮料的温度降低到5℃到10℃。

附图说明

本发明由所附的附图描述，其中：

图1是根据本发明的自加热饮料容器的垂直剖面图；

图2是图1所示的饮料容器倒置的剖面图；

图3是压下内底座的圆顶使易碎(frangible)的隔层(barrier)破裂后，图2的倒置的饮料容器的垂直剖面图，其中隔板将反应室分隔成两个隔间；

图4是和图3相同的垂直剖面图，但是在摇动容器后化学反应完成之前；

图5是和图4相同的垂直剖面图，但是在反应室中的化学反应完成后；

图6是图5所示的饮料容器被正向放置并且可移动的盖子和覆盖在容器顶部的封膜(film seal)被移除之后的垂直剖面图。

附图中所示的容器只是示意性的。附图只是说明本发明容器的结构原理和使用原理，并不是容器的精确特性。可以理解为容器形状有很大范围的可以选择，反应室部分的容积需要与放置在内容器中的液体或其他食品的容积和特性，以及所使用的化学物的容积和特性相匹配。

具体实施方式

图1显示了将被出售，使用前的容器。容器包含内容器1和外容器2，二者之间限定一反应室。反应室通过可破裂的易碎的隔层5被分为第一腔室3和第二腔室4，阻挡层5如图1中虚线所示。内容器1由刚性热传导材料制成，例如铝。外容器2由刚性热绝缘材料制成，例如刚性热塑性塑料，其刚性可通过在外表面设置彼此分开的近间距的纵向肋(ribs)(未图示)来增加，纵向肋增加外容器2的刚度，并且也提供了有益的热阻隔性质，这样热的容器被拿起、握持在使用者的手中不会烫伤使用者的手指。内外容器在它们外边缘周围的边缘6被连接在一起。内容器1的底座是7表示的圆顶，以增加反应室由于压强变化产生变形的抵抗能力。

内容器1包括例如茶或咖啡等需要加热饮用的液体饮料8。饮料8由于可去除的封膜9密封在容器中，封膜9例如通过食品适合的粘合剂或者通过热焊接与边缘(rim)6牢固地连接。容器和封膜9上方是硬塑料材料的盖子10，盖子10被成型以便在盖子10内面和薄膜密封9之间形成一空隙空间11，随后描述其原因。

第二腔室4包括一褶皱的侧壁12，其连续地引导形成圆筒状的底座部分13。第二腔室4的底座设置有圆顶壁14，圆顶壁14延伸穿过第二腔室4的底部，连接到褶皱部分12和圆筒状部分13之间的侧壁。如图1所示，圆顶底座14向容器下侧凸出，并携带从圆顶底座14底部向易碎的隔层5的方向直立的整体刀片15，并停止在未触及易碎的隔层5的位置。如图1图解，外容器2，褶皱底座12，圆筒状部分13和模制刀片15可通过注射模制成一件。刀片15由与如外容器12的其余部分相同的硬塑料材料制成，构造成接近完全的圆柱体，从圆顶底座14上直立并具有锐利的切割上边缘16。

易碎的隔层5是低于玻璃转换温度的易碎塑料材料薄片，或者甚至就是非常薄的玻璃薄片。如下述描述，当通过外容器的可移动底壁的凹陷，该隔层被打破，并伴随着后续快速的液体和粉末状化学试剂的混合，该隔层具有完全易碎的特性。

在本发明容器的制造和装配过程中，液体化学试剂17在易碎的隔层5被固定在位置之前填充入第二腔室4中。易碎的隔层5可通过粘贴或者焊接(化学或者热焊接)被可靠地固定在外容器12内肩部(internal shoulder portion)，以使得产生一个充满液体化学试剂17的完全密封的第二腔室4。在内容器1放置在位置并在内容器1的顶部边缘6周围被密封之前，将粉末状的化学试剂19加入外容器2。在内容器1和外容器2封装在一起前，粉末状化学试剂19上方的第一腔室3被抽空，这样一旦边缘6的密封完成，第一腔室3处于负气压。最后，加入饮料8，可移除的封膜19和盖子10放置在容器的顶部。

在使用中，当使用者想要加热容器中的容纳物时，摇晃容器使第一腔室3中有可能成为固体块状的粉末状化学试剂19松散，随后如图2所示倒置容器。除了可以看到粉末状的化学试剂19落在第一室3的底部并且饮料8落在内容器1的底部外，图2和图1是相同的。从图2中可以看出，倒置的容器使使用者的眼睛在圆筒状套筒(cylindrical skirt)13的中心可看到圆顶底座14。

使用者随后如图3所示按压圆顶底座14，以使刀片15切割或者以其他方式使易碎的隔层5破裂。一旦易碎的隔层5破裂，第二腔室4的液体容纳物进入第一强室3中。第二腔室4的容纳物传输到第一腔室3中是非常迅速的，因为液体在重力的作用下下落，但是也需要相当程度地来自于第一腔室3和第二腔室4压力补偿的帮助。事实上隔膜5的破裂同样是受最初存在于第一腔室3和第二腔室4之间的压力差的帮助。一旦刀片使易碎的隔层5破裂，第一腔室3中存在的负气压将传递到第二腔室4，结果是作用在圆顶底座14项部的周围的大气压帮助使用者施加的压力，这样圆顶底座14快速地翻转到如图3所示的倒置位置，翻转导致第二腔室4的大量的容纳物以相当的速率自然地注入第一腔室3中。这导致了液体化学试剂17和固体化学试剂19快速地混合，这些试剂最初的直接混合如图3结合的标号17，19所示。

尽管没在图3中说明，第二腔室4的液体容纳物17的快速喷射可以在圆顶底座14完全倒置后通过褶皱壁12的褶皱自动的局部紧缩来帮助，以此进一步减小第二腔室4的容积。这样紧缩的结果是使第一腔室的负气压与第二腔室分享。当负气压的全部或者部分被转移到第二腔室时，第二腔室的容积将趋向减小，如果允许褶皱壁12的收缩而引起的减小，这样的减小帮助第二腔室中的液体容纳物喷射到第一腔室中。

然后，使用者适当地摇晃容器，以便继续混合并确保混合的化学物直接地与内容器1的整个外表面接触。化学物反应产生固体或者半固体残余物。反应如下所述是放热的。图4显示了摇晃的效果。液体和固体化学物之间的反应并未完成，但是试剂在一起反应产生了固体残余物20。固体残余物20优选是多孔渗水的，以便任何水蒸气或气体反应产物能向上通过多孔渗水的残余物进入第二腔室4。如果化学试剂的反应产生气态的副产品，多孔性是自动获得的，但是如果初级的化学试剂不能够自己产生气态的副产品，那么切实可行的是粉末状的化学试剂19应该包含少量的碳酸氢钠(NaHCO₃)，并且液体试剂17应当是酸性的，以便在化学反应过程中产生少量的二氧化碳。

摇晃之后，让容器短时间处于其倒置的状态直到反应完成，更适宜地不超过三分钟。反应完成时，第一腔室3中的残余是固体或者半固体以及多孔，第二腔室4中充满了反应产生的气体产物。其状况如图5所示，并且可以观察到的是圆顶底座14被第二腔室4中的贴装压力压回其凸出的形状，并且褶皱侧壁12的褶皱在边上被拉直以增加第二腔室4的容积。通过这样的方式，在第二腔室4中产生的过多的压力被消除，这样所需的任何降压阀也被避免。

如图5所示的反应结束时，放热性质的反应使内容器1的容纳物8被加热。如果穿过容器的边缘6的薄膜密封9具有一定的弹性和可伸缩性，将如图5所示向外弓出，这样延伸到空隙空间11。

最后在圆顶底座14上的标记是做在如图5中标号21所示的可视位置，使用温度敏感的墨水，这样当容器的容纳物到达推荐饮用的温度时，墨水的颜色发生变化。可选的标记温度敏感墨水的位置可以是褶皱侧壁12周围的肩部，如图5所示的标号22的位置。位置21和22的重要性在于它们促使使用者保持容器处于图5所示的倒置状态，直到温度敏感颜色墨水指示容纳物8到达大约85℃到90℃的饮用温度。

当使用者观察到容纳物8处于饮用温度时，容器可以被再次正向放置在如图6所示位置，盖子10去除，封膜9如箭头23指示的方向撕开。

本发明的实施例仅仅是描述第一个建立在商业出售的自加热容器，其包括预期加热到80℃至90℃饮用的饮料，容器可到达指定的温度。背景技术容器的容纳物通常最高只能加热到50℃这种令人不舒服的和不能刺激食欲的低温。反应室第一腔室的真空作用在于致使在需要时化学试剂立即和直接混合，以确保化学反应快速发生，因此反应在相对较短的时间内完成，最好不超过3分钟。

较大范围内的化学试剂均适合在本发明中使用，包括先前引用的两个印度专利申请中的全部试剂。化学物完全地与使用者和内容器1的容纳物隔离，因为反应室3和4是密封空间。在图1至图6中均未设置压力释放阀，因为第二腔室4的容积是可变的，如图5所见，以容纳在反应室中包含的气体和蒸汽容积的变化。

Claims (11)

1.一种用于食物和饮料的自加热或自制冷容器，包括用于盛装食物和饮料的由热传导材料制成的内容器，所述内容器的顶部由可去除的密封膜密封，由热绝缘材料制成的外容器，以及设置在所述内外容器之间的两腔室反应室，其中所述反应室包括形成在所述内容器和所述外容器的相互间隔的侧壁之间并穿过所述内容器底壁的第一腔室，和形成在所述外容器底座部分的第二腔室，所述第一腔和所述第二腔室之间通过易碎的隔层相互分隔，所述隔层可通过挤压所述外容器的可移动的底壁而破裂，所述第一腔室具有干粉末状第一化学试剂，所述第二腔室具有液体的第二化学试剂，其中所述第一和第二化学试剂混合时二者在放热或吸热化学反应中一起反应，引起内容器的容纳物加热或制冷，

其特征在于，所述易碎的隔层未破裂前，所述第一腔室处于负气压，所述第二腔室处于较高的气压，以便在所述易碎的隔层破裂后压力差的补偿帮助所述液体第二化学试剂进入到所述第一腔室中，促使所述第一腔室中化学试剂的迅速混合。

2.如权利要求1所述的容器，其特征在于，进一步包括覆盖在所述容器顶部的可移除的盖子，所述盖子在容器倒置于平坦面时为放置容器提供稳定的支撑面，所述可移除的盖子在所述内容器顶部的上方可去除的封膜和盖子之间建立一空隙空间，以便在容器倒置后，挤压所述外容器可移动的底壁使所述易碎的隔层破裂，摇动所述容器进一步促使所述第一和第二化学试剂混合并维持所述倒置的容器在一平坦面上，通过伸展所述可移动的封膜到空隙空间，来容纳所述内容器的容纳物的任何容积的膨胀。

3.如权利要求1或2所述的容器，其特征在于，其中所述第二腔室结合气体释放阀，以释放易碎的隔层破碎后试剂间的化学反应产生的任何气体或热反应引起膨胀的气体释放到大气中。

4.如权利要求1或2所述的容器，其特征在于，其中所述第一和第二室是密封的腔室，所述第二腔室是可变容积的腔室，该可变容积腔室可容纳易碎的隔层破碎后试剂间的化学反应产生的任何气体或热反应引起膨胀的气体。

5.如权利要求4所述的容器，其特征在于，其中所述第二腔室具有褶皱侧壁，以便褶皱的部分伸直引起所述第二腔室的内容积的扩充。

6.如权利要求5所述的容器，其特征在于，其中当所述易碎的隔层首先破裂，所述第一腔室与所述第二腔室间的压力补偿引起所述第二腔室中压力的初次下降时，所述可变容积的第二腔室同样具有拉紧部分褶皱的能力以引起所述第二腔室的内容积的缩小。

7.如上述任一权利要求所述的容器，其特征在于，进一步包括温度指示器，该温度指示器用温度敏感墨水打印在所述容器外面的信息或符号，所述温度敏感墨水在所述容器的外壁到达预先确定的温度时变色。

8.如权利要求7所述的容器，其特征在于，其中所述信息或符号打印在所述容器的底壁上，使得其仅仅在所述容器倒置时可见。

9.如上述任一权利要求所述的容器，其特征在于，其中所述第一化学试剂和所述第二化学试剂一起反应的反应产物是固体或者半固体。

10.如权利要求9所述的容器，其特征在于，其中所述第一化学试剂和所述第二化学合并一些化学试剂，并一起反应产生大量的气体足够使固体或半固体的反应产物成为多孔的。

11.如权利要求10所述的容器，其特征在于，其中所述第一化学试剂混合少量碳酸氢钠，NaHCO₃，所述第二化学试剂是酸性的，以使混合物析出少量的二氧化碳，足够使固体或半固体的反应产物成为多孔的。

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