(57)【要約】【課題】ＩＨ対応調理器具の耐久性及び耐熱性を向上する。【解決手段】ＩＨ対応調理器具１は、セラミックスと、炭素粒子とを含む炭素セラミック複合体からなる。炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している。【選択図】図１
2019030361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスと、
炭素粒子と、
を含む炭素セラミック複合体からなり、
前記炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している、ＩＨ対応調理器具。
【請求項２】
前記ＩＨ対応調理器具の第１の方向に沿った比抵抗をＲ１とし、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿った比抵抗をＲ２とし、前記第１及び第２の方向のそれぞれに対して垂直な第３の方向に沿った比抵抗をＲ３としたときに、Ｒ２／Ｒ１、Ｒ３／Ｒ１及びＲ３／Ｒ２のそれぞれが、０．８〜１．２である、請求項１に記載のＩＨ対応調理器具。
【請求項３】
出力が１４００ＷのＩＨ調理器を用いて加熱した際の最高温度が２５０℃以上となるように前記炭素粒子を含む、請求項１又は２に記載のＩＨ対応調理器具。
【請求項４】
体積％で、前記炭素粒子を、前記セラミックスよりも多く含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＩＨ対応調理器具。
【請求項５】
前記炭素粒子の含有量が５０質量％以上９６質量％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＩＨ対応調理器具。
【請求項６】
比抵抗が１０μΩ・ｍ〜２００μΩ・ｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＩＨ対応調理器具。
【請求項７】
前記炭素粒子が、等方性黒鉛粒子である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＩＨ対応調理器具。
【請求項８】
表面の少なくとも一部を覆うコーティング層を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＩＨ対応調理器具。
【請求項９】
セラミックスと、
炭素粒子と、
を含む炭素セラミック複合体からなり、
前記炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している、ＩＨ対応調理器具用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＨ対応調理器具及びＩＨ対応調理器具用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、誘導加熱（ＩＨ）を用いたＩＨ調理器の普及が進んでいる。ＩＨ調理器を用いて調理を行うためには、誘導加熱可能な調理器具を用いる必要がある。例えば、セラミック製の土鍋等の誘導加熱できない調理器具は、誘導加熱調理器具として用いることができない。
【０００３】
例えば、特許文献１には、非金属で作られた食器の外側底面に、カーボンからなる発熱体を耐熱性接着剤で接着した電磁調理器用食器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３０３５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電磁調理器用食器には、食器と発熱体との熱膨張率の差に起因して、例えば、加熱及び冷却を繰り返し行った際に、発熱体が食器から剥離する虞がある。このため、ＩＨ対応調理器具の耐久性を向上したいという要望がある。
【０００６】
本発明の主な目的は、ＩＨ対応調理器具の耐久性及び耐熱性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＩＨ対応調理器具は、セラミックスと、炭素粒子とを含む炭素セラミック複合体からなる。炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している。このため、本発明に係るＩＨ対応調理器具は、誘導加熱可能である。よって、本発明に係るＩＨ対応調理器具に対して誘導加熱可能な部材を貼付する必要がない。従って、誘導加熱可能な部材が剥離する虞がない。さらに、本発明に係るＩＨ対応調理器具では、炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している。従って、本発明に係るＩＨ対応調理器具は、高い機械的強度、優れた耐久性及び耐熱性を有している。
【０００８】
本発明に係るＩＨ対応調理器具では、ＩＨ対応調理器具の第１の方向に沿った比抵抗をＲ１とし、第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿った比抵抗をＲ２とし、第１及び第２の方向のそれぞれに対して垂直な第３の方向に沿った比抵抗をＲ３としたときに、Ｒ２／Ｒ１、Ｒ３／Ｒ１及びＲ３／Ｒ２のそれぞれが、０．８〜１．２であることが好ましい。
【０００９】
本発明に係るＩＨ対応調理器具は、出力が１４００ＷのＩＨ調理器を用いて加熱した際の最高温度が２５０℃以上となるように炭素粒子を含むことが好ましい。
【００１０】
本発明に係るＩＨ対応調理器具は、体積％で、炭素粒子を、セラミックスよりも多く含むことが好ましい。
【００１１】
本発明に係るＩＨ対応調理器具では、炭素粒子の含有量が５０質量％以上９６質量％以下であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るＩＨ対応調理器具の比抵抗が１０μΩ・ｍ〜２００μΩ・ｍであることが好ましい。
【００１３】
本発明に係るＩＨ対応調理器具では、炭素粒子が、等方性黒鉛粒子であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るＩＨ対応調理器具は、表面の少なくとも一部を覆うコーティング層を備えていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るＩＨ対応調理器具用部材は、セラミックスと、炭素粒子とを含む炭素セラミック複合体からなる。本発明に係るＩＨ対応調理器具用部材では、炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＩＨ対応調理器具の耐久性及び耐熱性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係るＩＨ対応調理器具の模式的断面図である。
【図２】第２の実施形態に係るＩＨ対応調理器具の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
【００１９】
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＩＨ対応調理器具１の模式的断面図である。
【００２１】
図１に示すＩＨ対応調理器具１は、具体的には、鍋である。なお、本発明において、「調理器具」には、鍋、炊飯ジャー用内釜、フライパン等に加え、皿、カップ、トレイ等の食器も含まれるものとする。
【００２２】
ＩＨ対応調理器具１は、セラミックスと、炭素粒子とを含む炭素セラミック複合体である。
【００２３】
セラミックスの種類は、特に限定されず、ＩＨ対応調理器具１の用途や使用態様に応じて適宜選択することができる。セラミックスは、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯ、酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３、酸化マンガン（ＩＩ）ＭｇＯ、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、５酸化リン、炭化カルシウム、硫化鉄等のうちの少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００２４】
また、ＩＨ対応調理器具１は、セラミックスとして、粘土鉱物由来のセラミックスを含んでいてもよい。この場合、ＩＨ対応調理器具１の製造時にグリーンブロックをプレス成形する必要が必ずしもなく、容易に成形することができ、また、プレス成形しない場合、炭素粒子の配向が抑制されるため、炭素粒子の三次元マトリクスが形成されやすくなる。
【００２５】
好ましく用いられる粘土鉱物の具体例としては、例えば、パイロフィライト、滑石、モンモリロン石、ノントロン石、サポー石、バーミキュライト、雲母属鉱物、緑泥石属鉱物、カオリン鉱物、蛇紋石鉱物、芋子石、アロフェン、ヒシンゲライト等が挙げられる。
【００２６】
上述のように、ＩＨ対応調理器具１は、導電性を有する炭素粒子を含む。そして、炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している。このため、ＩＨ対応調理器具１は、誘導加熱可能である。よって、例えば、誘導加熱不能な調理器具に対して、誘導加熱可能な部材を接合する必要がない。ＩＨ対応調理器具１では、誘導加熱可能な部材が剥離する等の問題が生じず、ＩＨ対応調理器具１は、優れた耐久性及び優れた耐熱性を有する。
【００２７】
また、炭素粒子が三次元的に結合し、三次元マトリクスが形成されているため、ＩＨ対応調理器具１は、高い機械的強度、優れた耐久性及び耐熱性を有する。
【００２８】
なお、本発明においては、ＩＨ対応調理器具の第１の方向に沿った比抵抗をＲ１とし、第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿った比抵抗をＲ２とし、第１及び第２の方向のそれぞれに対して垂直な第３の方向に沿った比抵抗をＲ３としたときに、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のそれぞれが２００μΩ・ｍ以下である場合に「炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している」と判断する。比抵抗が低い炭素粒子が三次元的に結合していなければ、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の少なくとも一つが２００μΩ・ｍを超える高い比抵抗になるためである。
【００２９】
ＩＨ対応調理器具１の耐久性及び耐熱性をさらに向上する観点から、三次元マトリクスが互いに垂直な第１〜第３の方向において炭素粒子の結合度合いのばらつきが小さいことが好ましい。従って、Ｒ２／Ｒ１、Ｒ３／Ｒ１及びＲ３／Ｒ２のそれぞれが、０．８〜１．２であることが好ましく、０．９〜１．１であることがより好ましい。
【００３０】
ＩＨ調理器の規格電力に対する入力電力の比（（入力電力）／（規格電力））を大きくする観点からは、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のそれぞれが１９０μΩ・ｍ以下であることが好ましく、１８０μΩ・ｍ以下であることがより好ましく、１７０μΩ・ｍ以下であることがさらに好ましい。但し、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のそれぞれが小さすぎると、望まれる入力電圧を得るために加えなければならない電流が大きくなりすぎる傾向にある。従って、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のそれぞれは、１０μΩ・ｍ以上であることが好ましく、３０μΩ・ｍ以上であることがより好ましく、５０μΩ・ｍ以上であることがさらに好ましく、１００μΩ・ｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３１】
ＩＨ対応調理器具１の加熱効率を向上する観点からは、ＩＨ対応調理器具１は、出力が１４００ＷのＩＨ調理器を用いて加熱した際の最高温度が２５０℃以上となるように炭素粒子を含んでいることが好ましい。
【００３２】
ＩＨ対応調理器具１の機械的強度、耐久性及び耐熱性を向上する観点から、ＩＨ対応調理器具１において、体積％で、炭素粒子を、セラミックスよりも多く含むことが好ましい。具体的には、ＩＨ対応調理器具１における炭素粒子の含有量は、５０質量％以上であることが好ましく、６６質量％以上であることがより好ましく、７７質量％以上であることがさらに好ましく、８８質量％以上であることがさらに好ましい。ＩＨ対応調理器具１における炭素粒子の含有量を多くすることにより、複数の炭素粒子の三次元マトリクスが形成されやすくなる。また、ＩＨ対応調理器具１をＩＨ調理器を用いて加熱した際の最高温度を高くすることができる。但し、ＩＨ対応調理器具１における炭素粒子の含有量が多すぎると、成形が困難となる場合がある。従って、ＩＨ対応調理器具１における炭素粒子の含有量は、９６質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましい。
【００３３】
ＩＨ対応調理器具１を構成している炭素セラミック複合体に含まれる炭素粒子は、誘電加熱可能な炭素粒子であれば特に限定されない。好ましく用いられる炭素粒子の具体例としては、例えば、黒鉛（グラファイト）、カーボン、カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等が挙げられる。なかでも、ＩＨ対応調理器具１の機械的強度や耐熱性を向上する観点から、等方性黒鉛がさらに好ましく用いられる。等方性黒鉛は、例えば、熱伝導率等の物性の方向におけるばらつきが少ないため、各種特性等の異方性が抑制されたＩＨ対応調理器具１を実現することができる。
【００３４】
ＩＨ対応調理器具１の加熱速度を向上する観点からは、炭素粒子の熱伝導率が、セラミックスの熱伝導率よりも高いことが好ましい。
【００３５】
炭素粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。炭素粒子の平均粒子径を上記範囲とすることにより、炭素粒子が三次元マトリックスを形成しやすくなる。
【００３６】
なお、ＩＨ対応調理器具１の表面にコーティング層が設けられていてもよい。コーティング層としては、例えば、セラミック層やフッ素樹脂層等が挙げられる。ＩＨ対応調理器具１が、例えば、土鍋等である場合には、ＩＨ対応調理器具１の外表面がセラミック層によりコーティングされており、内表面がフッ素樹脂層によりコーティングされていてもよい。
【００３７】
次に、ＩＨ対応調理器具１の製造方法の一例について説明する。
【００３８】
まず、セラミック粒子と、炭素粒子と、必要に応じて、バインダー等を混合し、成形可能な粘度を有するグリーンブロックを調製する。そのグリーンブロックをＩＨ対応調理器具１に対応した形状に成形し、成形体を得る。
【００３９】
グリーンブロックをプレス成形をすることなく、非加圧で成形できるようにする観点から、セラミック粒子として、粘土鉱物を含むことが好ましい。
【００４０】
次に、成形体を焼成することにより、ＩＨ対応調理器具１を得ることができる。成形体の焼成は、非酸化雰囲気下で行うことが好ましい。成形体の焼成は、複数回行ってもよい。例えば、１０００℃未満の低温で焼成した後に、１０００℃以上の高温でさらに焼成を行ってもよい。成形体の焼成条件は、炭素粒子が三次元マトリクスを形成するような条件で行うことが好ましい。
【００４１】
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００４２】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係るＩＨ対応調理器具２の模式的断面図である。
【００４３】
第１の実施形態では、ＩＨ対応調理器具１の全体が炭素セラミック複合体である例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。
【００４４】
例えば、図２に示すＩＨ対応調理器具２は、調理器具本体２ａと、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂとを備えている。
【００４５】
調理器具本体２ａは、誘導加熱不能な部材である。調理器具本体２ａは、例えば、セラミック製の土鍋やフライパン、炊飯ジャー用内釜、プレート等であってもよい。
【００４６】
ＩＨ対応調理器具用部材２ｂは、調理器具本体２ａに取り付けられている。ＩＨ対応調理器具用部材２ｂは、具体的には、調理器具本体２ａの底壁の外側の面に取り付けられている。もっとも、本発明において、ＩＨ対応調理器具用部材の調理器具本体２ａに対する取り付け箇所は特に限定されない。ＩＨ対応調理器具２が誘導加熱可能な態様であれば、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂがどのような態様で取り付けられていてもよい。
【００４７】
なお、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂは、例えば、調理器具本体２ａに直接接合されていてもよいし、接着されていてもよい。
【００４８】
ＩＨ対応調理器具用部材２ｂは、セラミックスと、炭素粒子とを含む。ＩＨ対応調理器具用部材２ｂに含まれる炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している。
【００４９】
ＩＨ対応調理器具用部材２ｂは、形状を除いて、第１の実施形態に係るＩＨ対応調理器具１と実質的に同様の組成を有している。このため、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂの組成等に関しては、第１の実施形態に係るＩＨ対応調理器具１に対する記載を援用するものとする。
【００５０】
上述の通り、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂでは、炭素粒子の少なくとも一部が結合し、三次元マトリクスを形成している。このため、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂは、誘導加熱可能な部材である。従って、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂを有するＩＨ対応調理器具２も誘導加熱可能である。
【００５１】
ＩＨ対応調理器具用部材２ｂは、セラミックスを含むため、例えば、セラミックス製の調理器具との熱膨張率差が小さい。よって、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂは、調理器具本体２ａ本体から剥離しにくい。従って、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂを用いることにより、優れた耐久性及び耐熱性を有するＩＨ対応調理器を実現することができる。また、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂが調理器具本体２ａに直接接合されている場合、剥離の原因となり得る接着剤を使用する必要がないため、ＩＨ対応調理器具用部材２ｂが調理器具本体２ａからより剥離しにくい。
【００５２】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００５３】
（実施例１）
まず、コークス等の骨材にピッチ等のバインダーを加えて混練し、その後、粉砕して粉砕粉（平均粒子径：５０μｍ）を得た。次に、セラミックスを含む粘土（竹昇精工社製上耐熱土）５００ｇに対して、上記粉砕粉（平均粒子径：５０μｍ）１０００ｇと水とを混合した後、直径１６０ｍｍ、厚み約２０ｍｍの円板状のサンプルを成形した。次に、サンプルを１ヶ月間風乾した。乾燥させたサンプルを、詰め粉と共に、鉄製のサガー内に入れ、９００℃で１８６時間焼成した（一次焼成）。次に、一次焼成したサンプルを、前記同様の詰め粉と共に、鉄製のサガー内に入れ、１２００℃で２００時間焼成し（二次焼成）、サンプルを作製した。実施例１において作製したサンプルにおける炭素含有量は、６６．７５質量％であった。実施例１において作製したサンプルの板面方向に沿った第１の方向における比抵抗Ｒ１、サンプルの板面方向に沿っており、第１の方向に対して垂直な第２の方向における比抵抗Ｒ２及び第１及び第２の方向のそれぞれに対して垂直な第３の方向（厚み方向）における比抵抗Ｒ３は、全て１５０μΩ・ｍ〜１６０μΩ・ｍの範囲内であった。このことから、本実施例において作成したサンプルでは、少なくとも一部の炭素粒子が三次元マトリクスを形成していることが分かる。
【００５４】
＜加熱試験＞
ＩＨヒーター（パナソニック株式会社製「ＰＨ−３３」）の上に、厚みが４ｍｍのスペーサを介して、作製したサンプルを配し、ＩＨヒーターを駆動させたところ、サンプルの中央部の温度が２５０℃まで上昇した。
【００５５】
（比較例１）
粘土（竹昇精工社製上耐熱土）５００ｇに対して、コークス等の骨材にピッチ等のバインダーを加えて混練し、その後、粉砕して得られる粉砕粉（平均粒子径：５０μｍ）７５０ｇを混合したこと以外は、実施例１と同様にしてサンプルを作製し、構造解析及び加熱試験を行った。なお、比較例１において作製したサンプルのＲ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ、２７０μΩ・ｍ〜２８０μΩ・ｍの範囲内であり、２００μΩ・ｍ以上であった。従って、比較例１で作成したサンプルでは、炭素粒子の三次元マトリクスが形成されていないことが分かる。
【００５６】
比較例１において作製したサンプルに対しても上述の加熱試験を行ったが、サンプル中央部の最高温度は、２０℃（室温）のままであった。
【符号の説明】
【００５７】
１，２  ＩＨ対応調理器具
２ａ    調理器具本体
２ｂ    ＩＨ対応調理器具用部材
【図１】
2019030361.tif 000003
【図２】
2019030361.tif 000004