[发明专利]多孔氧活化的加热器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年1月5日提交的美国临时专利申请61/583,410以及于2012年1月5日提交的美国临时专利申请61/583,418的优先权，二者通过参考在此整体引入。

发明领域

本发明涉及使用氧(通常是大气的氧)作为放热反应的化学反应物源的多孔加热器。

发明背景

便携无焰加热器目前用于多种应用中，例如加热食品、药品和消费品。

一些加热器利用镁和水反应产生热量。当这类加热器产生足够热量时，氢气是放热反应的产物。这可能产生安全、运输、储存和处置问题。另外，放热反应需要水，这需要随身携带，会很麻烦。

其他反应器利用“生石灰(氧化钙)”与水反应的热量。尽管该反应不产生作为副产物的氢气，但是它仍然基于使用水作为反应物。相应地，这种类型的加热器还要求使用者经常具有足量的水。而且，体系的比能量低(约1.2kJ每克氧化钙)，用它替代镁和水加热器是适合的，但不是有效的。

除了上述水基加热器，还已知利用氧基加热器。氧基加热器，例如美国专利5,984,995、5,918,590和4,205,957中所述的那些，相对于水基加热器具有某些优势。

首先，氧基加热器不需要添加水产生热量。其次，由于氧基加热器仅在氧气存在下产生热量，放热反应可以通过简单地阻止氧接触而停止。另外，一些这类加热器可以通过重新引入氧使放热反应在稍后的时间重启。而且，由于氧在大气中很丰富，这些加热器不需要混合组分或额外的反应物(因为来自大气的氧是唯一缺少的反应物)。

本发明的申请人提供了氧基加热器和多种用于此类加热器的包装，参见，例如于2010年5月25日公布的美国专利7,722,782；于2009年2月9日提交的美国专利序列号12/376,927；于2010年9月2日提交的美国专利序列号12/874,338；于2012年1月5日提交的美国专利序列号61/583,418；于2012年10月16日提交的美国专利序列号61/714,526；于2012年10月19日提交的美国专利序列号61/716,226；于2012年10月19日提交的美国专利序列号61/716,279；以及于2012年10月22日提交的美国专利序列号61/716,906，所有这些通过参考在此整体引入。

这些所公开的加热器和包装成功地提供了氧基加热器和/或用于这些加热器的包装。

由于这些加热器通常是多孔复合结构，并且依赖于大气的氧与加热器复合材料的化学成分的反应，所以复合加热器的孔隙率对于提供高效有用的加热器是重要的特征。

本发明涉及提供一种加热器，其具有足够的孔隙率从而高效有用但不损失性能，以及具有其他优势。

发明概述

在本发明的一个方面，本发明涉及湿孔隙率为约15-35％的氧基加热器。该加热器还可以具有约60％的干孔隙率。

在本发明的另一方面，本发明涉及在包装内的湿孔隙率为约15-35％的加热器。

干孔隙率表示在引入电解质之前的加热器片的孔隙率，以及湿孔隙率表示添加电解质后的加热器片的孔隙率。为了获得这些孔隙率范围，加热器片内的组分的组织结构对于确保加热器包括用于发生氧气引发的反应的正确微环境而言是重要贡献，而且这些孔隙率范围是形成正确微结构的指标。

如果干或湿孔隙率太小，氧向反应位的扩散减少，因此加热器性能降低。

另一方面，如果干孔隙率过高，加热器片的整体性受到损害，这可能影响制造和处理加热器片的能力。

类似地，如果湿孔隙率过高，由于缺乏支持反应的电解质，加热器片的性能降低。

相应地，本发明还涉及提供一种加热器，其具有足以在可接受的时间内达到所需温度的湿孔隙率。

基于本公开，本领域的普通技术人员应当清楚这些和其他优势。

应当理解，上述本发明的方面和目标可以结合，并且在阅读下述附图说明和附图详述之后，本领域的普通技术人员将清楚本发明的其他优势和方面。

附图说明

从以下说明和所附权利要求书，结合附图，本发明将变得更充分地清楚。应当理解，附图仅描述了典型的实施方案，因此不应理解为对本公开范围的限制，将参考下面提供的附图具体详细地描述和解释这些实施方案。

图1的图显示了本发明的不同加热器5分钟后的温度。

图2的图显示了本发明的不同加热器获得100°F的温度上升所花费的时间(从40°F的温度开始)。

图3的图显示了本发明的加热器到达各自的最大温度所花费的时间。