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フレームレスレーションヒーター（FRH）は、俗にMREヒーターとも呼ばれ、1993年以来、米軍の調理済み食事（MRE）レーションに含まれている自己発熱型食品包装の一種です。
ヒーターは、マグネシウムと鉄の粉末、食塩が入ったビニール袋です。袋の中に食事用のパウチを入れて水を加えると、発熱反応が起こり、水が急速に沸騰して食べ物が温められます。
米陸軍は1973 年に食事を加熱する化学的方法の研究を開始しました。FRH は 1990 年 5 月に初めて発行され、1993 年以降は各 MRE に FRH が同梱されるようになりました。
歴史
FRHが開発される前、軍人は水筒カップに入れたフードパウチを点火したスターノゲルまたはポータブルストーブで加熱して食事を温めていた。[1] : 5 この方法は、特に寒い天候では時間がかかり、風が強いときや雨が降っているときはさらに困難だった。また、夜間には望ましくない目に見える炎も発生した。[1] : 2 時には、熱い車両のエンジンブロックや排気マニホールドの上にパウチを置いて温めることもあった。これらの問題のため、軍人は熱源がないか、時間がないか、またはその両方の理由で、食事を冷たいまま食べることが多かった。[1] : 5
炎を使わない配給加熱器の研究開発は、1973年にマサチューセッツ州ネイティックにある米国陸軍ネイティック研究開発工学センターで始まりました。特許取得済みの水活性化マグネシウム炭素化学加熱製品が研究されました。1980年にネイティックは、米国海軍が浮力装置と加熱ダイビングベスト用のマグネシウム鉄合金粉末を開発したことを知りました。これはよりコスト効率が良かったため、シンシナティ大学がそれを試作型MREヒーターとして開発する契約を結び、Dismounted Ration Heating Device (DRHD)と呼ばれました。発明者は後にZesto-Therm Inc.という名前で法人化し、食事加熱製品（現在はZT Energy Padと呼ばれています）の特許を取得し、民間向けに販売を開始しました。[1] : 2-4
1986 年にアメリカ陸軍はZT エネルギー パッドを評価し、食事を十分に温められないことがあり、フード パウチの外側に汚れた残留物が残ることを発見しました。26 人の兵士からなるフォーカス グループを対象に、MRE を Zesto-Therm パッドで温める方法と、トリオキサン燃料バーで温める水筒カップ方式を比較する調査が行われました。100% の兵士が炎を使わない配給ヒーターを好みました。コンパクトで使い捨てで、持ち運びや清掃に器具を必要としないからです。[1] : 4 ただし、トリオキサン燃料バーの約 2 倍の値段でした。ただし、寒冷な気候では食事を十分に温めるのに 2 本、あるいは 3 本のトリオキサン バーが必要になることが判明したため、FRH は全体的に安価になりました。[1] : 27
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他にも、車両の電源から電力を供給され、一度に最大4つの食料を加熱できる電気装置である搭載型食料加熱装置（MRHD）などの試作品が開発された。MRHDは一般的にZesto-Thermパッドよりも好まれたが、すべての車両に装置に電力を供給するための適切な接続があるわけではなく、装置が1つしかないため、隊員が交代で使用する必要があった。[2]
化学反応が活性化している間、食品を安全に調理するためのパッケージを開発する必要があった。ゼストサーム社はすでに断熱調理用パウチのラインを市場に出していたが、各MREに配布するには高価すぎて実用的ではないことが判明した。そこで、食品に安全で、保管中に化学物質が誤って活性化するのを防ぎ、調理中に必要な温度に耐えることができ、透明なので、軍人が袋に印刷された線まで水を入れることで簡単に水の量を測定することができる高密度ポリエチレン製の袋が開発された。[1] : 10
設計が確定すると、調達プロセスは速やかに完了した。1990年5月、FRHの大量調達が承認された。[1] : 34 通常、契約締結に4～6年かかるプロセスが、砂漠の嵐作戦でFRHを使用できるよう1年で完了した。[1] : 38 5100万個のFRHが2500万ドルで購入され、約450万個のFRHが湾岸戦争のために南西アジアに出荷された。[1] : 35 1993年から、各MREに1個のFRHが同梱されるようになった。[1] : 1
使用法
火を使わないレーションヒーターは、説明書が印刷されたビニール袋に入れて配布される。袋の中には少量の金属粉末が入っており、これが実際に加熱する。食事を温めるには、まず袋を破り、密封されたフードパウチを入れる。次に、袋に印刷された線を目印にして、約1米液量オンス（30mL）の水を袋に入れる。化学反応はすぐに始まり、フードパウチを約60℃（140℉）まで加熱するのに約12～15分かかる。怪我を防ぐために、MREが配布される段ボール箱の中に袋を入れ、水が漏れて反応が途中で止まらないように直立させるのが推奨される。[3]
化学反応
レーションヒーターは、酸化還元反応と呼ばれる電子移動プロセスで熱を生成します。水は、次の化学反応に従ってマグネシウム金属を酸化します。
- Mg + 2H 2 O → Mg(OH) 2 + H 2 [+ 熱 (q)]
この反応は鉄が酸素によって錆びるのと似ており、ほぼ同じくらい遅い速度で進行するため、利用可能な熱を生成するには遅すぎます。反応を加速するために、金属鉄粒子と食塩（NaCl）をマグネシウム粒子と混合します。[3] [4] [5]
鉄とマグネシウムの金属は、電解質に浮遊すると、電気を発生できるガルバニ電池を形成します。配給用ヒーターに水を加えると、塩が溶解して塩水電解質が形成され、マグネシウムと鉄の粒子が小さな電池に変わります。マグネシウムと鉄の粒子は接触しているため、本質的には数千の小さな短絡電池となり、すぐに燃え尽き、特許所有者が「超腐食ガルバニ電池」と呼ぶプロセスで熱を発生します。[4]
あるブランドの自己発熱食糧は、重量比でマグネシウム95%、鉄5%のマグネシウム鉄合金粉末7.5グラム、塩0.5グラム、さらに不活性充填剤と消泡剤を使用している。この混合物に1米液量オンス（30ml）の水を加えると、8オンス（230g）の食事パックの温度を約10分で100°F（38°C）上昇させ、約80ワットで約50キロジュール（47BTU）の熱エネルギーを放出する。[6]
マグネシウムベースのヒーターの主な欠点は、水素ガスの発生です。現場での使用ではリスクになることは少ないですが、消費者が使用する場合は火災の危険があります。水素ガスを除去するために、塩化アルミニウムと酸化カルシウム (AlCl 3 /CaO) や五酸化二リンと酸化カルシウム (P 2 O 5 /CaO) の組み合わせなどの代替配合が開発されています。[7]
閉鎖空間の危険
米国運輸省（DOT）連邦航空局（FAA）はテストを実施し、要約すると「...これらの無炎食ヒーターから放出される水素ガスは、旅客機に搭乗した際に潜在的な危険を及ぼすのに十分な量である」と述べている報告書を発表しました。[8]このテストは、密閉されていない無炎加熱ポーチ、塩水の入った袋、発泡スチロールの受け皿/トレイ、密閉された電子レンジ/煮沸可能なボウルに入った食事で構成される商用グレードの「ヒーター食」で実施されました。[8]
廃棄
適切に作動していないMREヒーターは、有害廃棄物として処分する必要があります。作動していないMREヒーターを固形廃棄物容器に廃棄することは、米国法に違反します。作動していないMREヒーターは、埋立地に持ち込まれた際に濡れると火災の危険があります。MREヒーターは、適切に作動させた後、施設内の認可された固形廃棄物容器に廃棄する必要があります。[9] FRHは、作動して冷却した後、家庭ごみとして処分できます。[10]
参照
参考文献
- ^ abcdefghijk Oleksyk, Lauren E.; Pickard, Donald; Trottier, Robert (1993 年 4 月)。「調理済み食事用の無炎レーションヒーターの開発」(PDF)。米国陸軍ネイティック研究開発技術センター。2014年2 月 6 日閲覧。
- ^ ポッパー、リチャード、カリック、ジョーン、ジェジオール、バーバラ（1991年4月）。「遠隔給餌の代替概念の評価」（PDF）。米国陸軍ネイティック研究開発工学センター。 2024年2月6日閲覧。
- ^ ab Scott, Dan (1992年2月). 「Hot Meals」(PDF) . Chem Matters. 2020年7月12日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。 2014年9月12日閲覧。
- ^ ab 米国特許 4017414、Stanley A. Black および James F. Jenkins、「熱および水素ガスを生成するための粉末金属源」、1977 年 4 月 12 日公開、海軍長官の代理としてアメリカ合衆国に譲渡
- ^ 米国特許 4264362、Sergius S. Sergev、Stanley A. Black、James F. Jenkins、「熱とガスを生成するための超腐食性ガルバニック電池合金」、1981 年 4 月 28 日公開、海軍長官の代理としてアメリカ合衆国に譲渡
- ^ 米国特許 5611329、Marc Lamensdorf、「無炎ヒーターおよびその製造方法」、1997 年 3 月 18 日公開、Truetech, Inc. に譲渡。
- ^ Bell, William L.; Copeland, Robert J.; Shultz, Amy L. (2001年1月)。「新しい化学熱源の応用、フェーズ1」(PDF)。米国陸軍兵士および生物化学コマンド兵士システムセンター。 2024年2月8日閲覧。
- ^ ab Summer, Steven M. (2006 年 6 月)。「商用航空機での無炎配給ヒーター使用による火災安全上の危険性、DOT/FAA/AR-TN06/18」(PDF)。連邦航空局。2008 年3 月 9 日閲覧。
- ^ 「MRE（調理済み食事）ヒーター廃棄」（PDF）。ミラマー海兵隊航空基地。2007年8月29日。 2023年10月16日閲覧。
- ^ 「フレームレスレーションヒーターを安全に使用する方法」luxfermagtech.com 2021年8月4日2023年10月16日閲覧。