(57)【要約】【課題】所定温度以上の過熱を抑止でき、かつ繰り返し加熱時の変形が小さい誘導加熱調理器の容器用クラッド材とその製造方法の提供。【解決手段】下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が容器用保護金属材の三層からなるクラッド材であって、感温磁性材料が、所要のキュリー温度ＴＣを有し、かつその線膨張率を保護金属材の線膨張率βに等しい値とするＦｅ、ＮｉおよびＣｒを含有したものである誘導加熱用の三層クラッド材、および下記▲１▼および▲２▼式を用いて感温磁性材のＮｉおよびＣｒの含有量を選定する上記三層クラッド材の製造方法。Ｎｉ（質量％）＝０．０２８２ＴＣ（℃）＋０．５９９β×１０６＋２９．８　　・・・・　▲１▼Ｃｒ（質量％）＝−０．０２６０ＴＣ（℃）＋０．６９４β×１０６＋６．０３　・・・・　▲２▼ただしβは上層保護金属の線膨張率。【選択図】なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が保護金属材としてのフェライト系ステンレス鋼の三層からなるクラッド材であって、下層の感温磁性金属材は、その中のＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの合計の含有量を１００質量％とするとき、これら３元素の３元状態図において下記Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることを特徴とする誘導加熱用クラッド材。
Ａ（５２．４，　３６．９，　１０．７）
Ｂ（５１．５，　４８．５，　０）
Ｃ（４７．４，　５２．６，　０）
Ｄ（４８．５，　３８．７，　１２．８）
ただし（）内の数字はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの順にそれぞれの質量％を示す。
【請求項２】
下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が保護金属材としてのオーステナイト系ステンレス鋼の三層からなるクラッド材であって、下層の感温磁性金属材は、その中のＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの合計の含有量を１００質量％とするとき、これら３元素の３元状態図において下記Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることを特徴とする誘導加熱用クラッド材。
Ｅ（４３．３，　４１．１，　１５．６）
Ｆ（３８．０，　６２．０，　０）
Ｇ（４２．０，　５８．０，　０）
Ｈ（３９．４，　４２．９，　１７．７）
ただし（）内の数字はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの順にそれぞれの質量％を示す。
【請求項３】
下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が保護金属材としての軟鋼の三層からなるクラッド材であって、下層の感温磁性金属材は、その中のＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの合計の含有量を１００質量％とするとき、これら３元素の３元状態図において下記Ｉ、Ｊ、ＫおよびＬの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることを特徴とする誘導加熱用クラッド材。
Ｉ（４９．１，　３８．４，　１２．５）
Ｊ（４８．１，　５１．９，　０）
Ｋ（４４．１，　５５．９，　０）
Ｌ（４５．３，　４０．２，　１４．５）
ただし（）内の数字はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの順にそれぞれの質量％を示す。
【請求項４】
下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が保護金属材の三層からなるクラッド材の製造方法であって、感温磁性材料に必要なキュリー温度がＴＣであるとき、その感温磁性材料は、Ｎｉ量を下記▲１▼式、Ｃｒ量を下記▲２▼式により得られる値として作製することを特徴とする誘導加熱用三層クラッド材の製造方法。
Ｎｉ（質量％）＝０．０２８２ＴＣ（℃）＋０．５９９β×１０６＋２９．８　　・・・・　▲１▼
Ｃｒ（質量％）＝−０．０２６０ＴＣ（℃）＋０．６９４β×１０６＋６．０３　　・・・・　　▲２▼
ただしβは上層保護金属の線膨張率。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は誘導加熱を利用する鍋、釜などの容器、グリル、オーブン等の発熱体、あるいは器具、装置など使用上限温度を規制する必要のある誘導加熱の発熱体として使用する金属クラッド材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般住宅入居者の高齢化あるいは高層ビルに入る住宅や店舗の増加などにより、火災に対し安全性の高い食品調理器具が要望され、誘導加熱調理器は、火炎を生じず燃焼ガスも発生しないことから、その普及が進んでいる。
【０００３】
誘導加熱調理器は、加熱調理用の鍋などの容器を乗せる耐熱性絶縁体の下に誘導加熱用コイルを置き、交番電流を印加して容器の底に誘導電流すなわち渦電流を生じさせ、それによるジュール熱にて容器底の温度を上昇させ被調理物を加熱するが、調理に必要な熱入力や加熱温度は、誘導加熱電力の調整により容易に制御できる。そして、自動温度調節や過熱防止のためには、耐熱絶縁物を介して配置された温度感知手段（サーミスタやバイメタルなどのセンサー）からの出力で、誘導加熱電力を制御する。
【０００４】
しかしながら、耐熱絶縁物を介して温度を計測しているため、検出感度や応答性が悪く、その上、鍋底が変形すると発熱体との距離が安定せず、十分な温度制御ができないという問題があった。
【０００５】
これに対し、誘導加熱用コイルに近接して向き合う容器の底外側に、特定のキュリー温度を持つ強磁性金属すなわち感温磁性金属を配置し、その内側には非磁性の良熱伝導性金属を接合させた誘導加熱用調理容器が提案されている。一例を挙げれば、特許文献１には、非磁性の良熱伝導性金属容器の外側の、加熱誘導コイルに対向した部分に、所定のキュリー温度を有する磁性金属を接合して一体成形し、磁性金属の厚さがキュリー温度以下での渦電流発生深さ以上で、かつキュリー温度以上での渦電流発生深さ以下である誘導加熱調理器用鍋の発明が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９１７５２６号公報
一般に、誘導コイルに接近させると金属材料中に渦電流が発生しそれによる発熱は透磁率の平方根に比例するので、強磁性金属は効率よく加熱される。しかし、温度が上昇してキュリー温度を超えると、常磁性、すなわち比透磁率がほぼ１である非磁性となるため、同様に誘導コイルに電流を供給していても、発熱量は急激に低下して加熱が不十分になる。したがって、キュリー温度が過熱を抑止したい上限の温度であるような強磁性金属を発熱体に用いておけば、とくに過熱防止のための温度センサーによる制御機構を設けなくても、調理容器の過熱が防止できることになる。
【０００７】
誘導加熱調理器用の鍋など調理容器として、たとえば天ぷらを揚げる鍋を、使用最高温度近傍にキュリー温度がある磁性金属で作っておけば、鍋の変形やセンサーと鍋底との間への異物の介在などのため、測温による温度制御が十分できなくなっても、調理に不適切なほど油が過熱されるのを防止できる。また、最近はフライパンなどの焦げ付き防止にフッ素樹脂の内面コーティングが多く利用されるが、フッ素樹脂は３００℃を超えて過熱されると軟化して損傷が増し、コーティングの寿命が著しく短縮される。これに対し容器底の強磁性金属のキュリー温度をたとえば３００℃にしておけば、コーティングの耐久性は大幅に向上する。
【０００８】
さらに、過熱防止だけでなく、強磁性金属のキュリー温度を目的とする調理温度にしておけば、きわめて安定した温度制御が可能になる。
【０００９】
キュリー温度を調理温度に近づけた、このような発熱体に用いる強磁性金属は、一般的に熱伝導率がよくない。熱伝導率が悪い場合、不均一な加熱により焦げ付きが発生しやすくなるので、熱伝導性のよいアルミニウムや銅との合わせ板材、すなわちクラッド材とし、プレス加工して鍋などに成形される。しかしながら、強磁性金属と良熱伝導性金属とは線膨張率が大きく異なっているので、加熱時の温度上昇で変形するだけでなく、繰り返し加熱により形状が変わってしまう。
【００１０】
このような問題に対し、特許文献２には、温度によって透磁率が変化する感温磁性金属材と良熱伝導性金属材とのクラッド材に、さらに熱変形を防止する熱変形防止金属材を付け加え、良熱伝導材を間に挟んで底面に感温磁性材、上面の被加熱品と接する面に熱変形防止材を設置した三層構造のクラッド材の発明が開示されている。この場合、変形防止材に、感温磁性材と全く同じ金属材を用いるか、それに近い組成の金属材を用い、さらには、その厚さを良熱伝導材より薄くすることなどにより、熱変形が抑止できるとしている。
【００１１】
【特許文献２】
特開２００１−１８０７５号公報
しかしながら、食品調理に要する温度に近いキュリー温度を持つ感温磁性金属材は、通常Ｎｉの含有量が高くて高価であり、同じ材料を容器内面にも用いることはコストの上昇を招くばかりでなく、対象とする食品調理に対する耐食性も必ずしも明らかでない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、誘導加熱の発熱体に用いて、所定温度以上の過熱を抑止でき、かつ加熱あるいは繰り返し加熱時の変形がきわめて小さな容器を得ることのできるクラッド材とその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、誘導加熱調理器に用いる鍋などの容器に感温磁性材を用いることが、使用時の過熱防止にきわめて有効であることから、このような調理用容器を、より耐久性にすぐれたものとし、かつ安価に製造するための方策について検討をおこなった。
【００１４】
感温磁性材は、発熱のための十分な渦電流が流れる必要があるので金属でなければならず、その上で、食品調理温度よりやや高いキュリー温度を有するものとなると、Ｎｉを多く含む合金となる。この合金は熱伝導度がよくなく、加熱時には局所的に温度が上昇する不均一加熱を生じるので、熱伝導度のよい銅やアルミニウムとの合わせ板のかたちで用いられることが多く、ろう付けしたり、クラッド材にされたりしている。
【００１５】
ところが感温磁性材と、銅やアルミニウムとは線膨張率が大きく異なるため、これら異種金属二層の合わせ材は、加熱や冷却により大きく変形するおそれがある。このような変形を防止する手段として、前述の特許文献２には、同じ材料を良熱伝導性金属の両面に接合した三層構造のクラッド材とすることが提案されている。
【００１６】
一方、調理容器としては内面側は食品に直接接するので、内面に用いる材料には食品に対する対応性、すなわち耐食性、洗浄に対する耐傷つき性、さらには食品に対する安全性等が必要である。このような観点から、誘導加熱による調理容器としては、誘導コイルに近い外側には感温磁性材、その上に密着して良熱伝導性金属材があり、容器内面側には被調理品の食品に適した材料であることが好ましい。そして熱による変形は、外側の感温磁性材と内面材料とは線膨張率が同じであれば、抑止が可能ではないかと思われた。
【００１７】
そこで、容器内側の被調理食品に接する内側の容器用保護材を、Ｎｉが少なく安価であり、従来から鍋などに使用実績のあるフェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、あるい軟鋼とし、外側あるいは底面に用いる感温磁性材に関し、キュリー温度が目的とする範囲にあり、かつ内側に用いる材料に対応する線膨張率が得られるかどうかを調査することにした。
【００１８】
上層の保護材はフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ）またはオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、中間層の良熱伝導性金属材はＡ１１００のアルミニウムとし、下層はキュリー温度が２８０℃であって線膨張率の種々異なったＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金を試作して、これらの材料を用い三層クラッド材を製作した。クラッド材は、ステンレス鋼の厚さが０．５ｍｍ、アルミニウムは１．０ｍｍ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金が０．５ｍｍ、全厚さが２．０ｍｍである。
【００１９】
これらのクラッド材により、外側が感温磁性材のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金層となるようにして、底面の直径が２００ｍｍ、深さ８０ｍｍの鍋をプレス加工して作製した。そして、それぞれの鍋に１リットルの食用油を入れ、誘導加熱調理器にて１８０℃まで加熱し、常温に冷却する操作を５０回繰り返し、１０回ごとに鍋底における周辺部に対する中心部の高さ変化を測定した。
【００２０】
その結果、外側の感温磁性材の線膨張率と内面の保護材の線膨張率との差が小さいものほど加熱による変形が小さく、差が大きい場合は繰り返し加熱により変形が進行していくことがわかった。測定結果の例を図１に示すが、線膨張率の差Δが小さくなればなるほど変形が小さくなる。そしてΔが１．５×１０−６以内であれば、０．３ｍｍ程度のわずかな変形はあってもそれ以上の変形は進行しない。なおこの場合、線膨張率は２０℃から２００℃の間における平均の線膨張率とした。
【００２１】
食品の保温には６０〜８０℃、水の存在下での煮炊きは１００℃を少々上回る温度、天ぷらや炒め物で２５０℃くらいまでで、焦げ付き防止のフッ素樹脂コーティングは３００℃を超えると軟化するため、温度調整と過熱防止が目的なら、感温性磁性材のキュリー温度は、６０〜３００℃の範囲内にあることが必要である。またグリルなどへの適用には４００℃程度もの加熱が考えられる。さらにオーブンの発熱体になると６００℃を超える温度になる。
【００２２】
そこで、感温磁性材のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金において、キュリー温度が６０〜６５０℃となるときの、キュリー温度と、２０℃からキュリー温度間の平均線膨張率とに及ぼすＮｉとＣｒの含有量の影響を調査した。この温度範囲においては、合金のキュリー温度はＮｉとＣｒとの含有量で決まってくる。すなわち、キュリー温度は、Ｎｉ量が増加すると上昇し、Ｃｒ量が増加すると低下する。したがって、同じキュリー温度の合金に対し、Ｎｉ量とＣｒ量との含有量は種々組み合わせを変えることができる。
【００２３】
一方、線膨張率に及ぼすＮｉ量とＣｒ量の影響は、上記の温度範囲ではどちらも含有量を増せば増加する傾向が見出された。そして、このような検討の結果から、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金の、キュリー温度と線膨張率とに対するＮｉ量およびＣｒ量の関係を明らかにすることができた。
【００２４】
すなわち、三層クラッド材において、用いる保護材が決まれば、その線膨張率と必要なキュリー温度から、使用中の繰り返し加熱による変形が抑制されたクラッド材とするための感温磁性材が選定できる。
【００２５】
以上のようにして、誘導加熱調理器用の鍋などの容器に、感温磁性材を誘導コイルに近い側に発熱体として用い、良伝導非磁性金属材の中間層を挟んで容器用保護材を接合した三層のクラッド材に関し、容器用材が従来より用いられているフェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼または軟鋼であるとき、感温磁性材のキュリー温度と線膨張率に着目して、その組成範囲の限界等を検討した結果、作製する容器の繰り返し加熱による変形を抑止できるクラッド材を発明するに至った。また、そのクラッド材を製造するための方法も明らかにすることができた。本発明の要旨は次のとおりである。
【００２６】
（１）　下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が保護金属材としてのフェライト系ステンレス鋼の三層からなるクラッド材であって、下層の感温磁性金属材は、その中のＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの合計の含有量を１００質量％とするとき、これら３元素の３元状態図において下記Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることを特徴とする誘導加熱用クラッド材。
Ａ（５２．４，　３６．９，　１０．７）
Ｂ（５１．５，　４８．５，　０）
Ｃ（４７．４，　５２．６，　０）
Ｄ（４８．５，　３８．７，　１２．８）
ただし（）内の数字はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの順にそれぞれの質量％を示す。
【００２７】
（２）　下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が保護金属材としてのオーステナイト系ステンレス鋼の三層からなるクラッド材であって、下層の感温磁性金属材は、その中のＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの合計の含有量を１００質量％とするとき、これら３元素の３元状態図において下記Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることを特徴とする誘導加熱用クラッド材。
Ｅ（４３．３，　４１．１，　１５．６）
Ｆ（３８．０，　６２．０，　０）
Ｇ（４２．０，　５８．０，　０）
Ｈ（３９．４，　４２．９，　１７．７）
ただし（）内の数字はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの順にそれぞれの質量％を示す。
【００２８】
（３）　下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が保護金属材としての軟鋼の三層からなるクラッド材であって、下層の感温磁性金属材は、その中のＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの合計の含有量を１００質量％とするとき、これら３元素の３元状態図において下記Ｉ、Ｊ、ＫおよびＬの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることを特徴とする誘導加熱用クラッド材。
Ｉ（４９．１，　３８．４，　１２．５）
Ｊ（４８．１，　５１．９，　０）
Ｋ（４４．１，　５５．９，　０）
Ｌ（４５．３，　４０．２，　１４．５）
ただし（）内の数字はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒの順にそれぞれの質量％を示す。
【００２９】
（４）　下層がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層が保護金属材の三層からなるクラッド材の製造方法であって、感温磁性材料に必要なキュリー温度がＴＣであるとき、その感温磁性材料は、Ｎｉ量を下記▲１▼式、Ｃｒ量を下記▲２▼式により得られる値として作製することを特徴とする誘導加熱用三層クラッド材の製造方法。
【００３０】
Ｎｉ（質量％）＝０．０２８２ＴＣ（℃）＋０．５９９β×１０６＋２９．８　　・・・・　▲１▼
Ｃｒ（質量％）＝−０．０２６０ＴＣ（℃）＋０．６９４β×１０６＋６．０３　　・・・・　　▲２▼
ただしβは上層保護金属の線膨張率。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明のクラッド材は、下層が所定のキュリー温度を有するＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系の感温磁性金属材、中間層が良熱伝導非磁性金属材、上層がフェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼または軟鋼である容器用保護金属材の三層からなり、プレス加工などにより誘導加熱調理器にて使用する鍋など調理容器に成形して用いるものである。その場合、容器底外側あるいは誘導加熱コイルに近い側になるようにした下層の感温磁性材のキュリー温度を、６０〜６９０℃の範囲のいずれかとすることにより、調理の温度制御を容易にし、過熱を防止する目的に使用する。
【００３２】
上層の容器用保護金属材は、従来より広く調理用容器に適用されているフェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼または軟鋼とするが、調理用容器にする際、さらにその上にフッ素樹脂など有機系またはＡｌ２Ｏ３など無機系コーティングが施されてもよい。
【００３３】
中間層に用いる金属材は、熱伝導性がよく加工性もすぐれている点で、銅やアルミニウムまたはそれらの合金を用いればよいが、使用温度が高くない場合はクラッド材の製造が容易であるので、アルミニウムまたはその合金が好ましい。しかし、感温磁性金属材のキュリー温度が４００℃を超えるような場合は、中間層の良熱伝導性金属材にはＣｕを用いることが望ましい。
【００３４】
下層のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系感温磁性金属材は、上層の容器用保護金属材がフェライト系ステンレス鋼である場合、その中のＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの合計の含有量を１００質量％とするとき、これら３元素の３元状態図において図２に示すようにＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることとする。Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのそれぞれの点におけるＦｅ、ＮｉおよびＣｒの値は下記のとおりである（括弧内の数値はそれぞれＦｅ、ＮｉおよびＣｒの質量％を表す）。
Ａ（５２．４，　３６．９，　１０．７）
Ｂ（５１．５，　４８．５，　０）
Ｃ（４７．４，　５２．６，　０）
Ｄ（４８．５，　３８．７，　１２．８）
Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒの含有量をこの範囲内にするのは、感温磁性金属の線膨張率がフェライト系ステンレス鋼とほぼ一致し、クラッド材を容器形状に成形したとき、加熱の繰り返しよる変形がないからである。また、フェライト系ステンレス鋼であれば、鋼種によりその組成が変わっても、線膨張率はほとんど変わらない。
【００３５】
上層の容器用保護金属材がオーステナイト系ステンレス鋼である場合は、上記同様３元素の３元状態図において、図３に示すようにＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることとする。Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨのそれぞれの点におけるＦｅ、ＮｉおよびＣｒの値は下記のとおりである。
Ｅ（４３．３，　４１．１，　１５．６）
Ｆ（３８．０，　６２．０，　０）
Ｇ（４２．０，　５８．０，　０）
Ｈ（３９．４，　４２．９，　１７．７）
また、上層の容器用保護金属材が軟鋼である場合は、上記と同様にして、図４に示すようにＦｅ、ＮｉおよびＣｒのそれぞれの含有量（質量％）が、Ｉ、Ｊ、ＫおよびＬの４点を順次結ぶ直線で囲まれた四辺形の範囲内（直線上を含む）にあることとする。Ｉ、Ｊ、ＫおよびＬのそれぞれの点におけるＦｅ、ＮｉおよびＣｒの値は下記のとおりである。
【００３６】
Ｉ（４９．１，　３８．４，　１２．５）
Ｊ（４８．１，　５１．９，　０）
Ｋ（４４．１，　５５．９，　０）
Ｌ（４５．３，　４０．２，　１４．５）
上述のいずれの場合も、感温磁性材料のＦｅ、ＮｉおよびＣｒの量が、それぞれの保護金属材により定まるその範囲を外れると、クラッド材を容器にしたときの加熱による変形が大きくなる。
【００３７】
なお、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系感温磁性金属の、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒ以外の成分については、キュリー温度に影響を及ぼさず良好な加工性をもたらす範囲として、Ｃ：０．０５質量％以下、Ｓｉ：１．０質量％以下、Ｍｎ：１．０質量％以下で、残部は不純物からなるものとする。
【００３８】
さらに、上述のような三層クラッド材を製造しようとする場合、感温磁性材料の目的とするキュリー温度がＴＣ（℃）、保護金属材の線膨張率がβであるとき、感温磁性材料のＮｉ含有量を下記▲１▼式で定まる値、かつＣｒ含有量を下記▲２▼式で定まる値とすれば、容器にしたときの繰り返し加熱による変形の少ないクラッド材を得ることができる。ただし、このＮｉ量およびＣｒ量を選定するとき、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒ量の合計を１００質量％として計算する。
【００３９】
Ｎｉ（質量％）＝０．０２８２ＴＣ（℃）＋０．５９９β×１０６＋２９．８　　・・・・　▲１▼
Ｃｒ（質量％）＝−０．０２６０ＴＣ（℃）＋０．６９４β×１０６＋６．０３　　・・・・　　▲２▼
ただしβは上層保護金属の線膨張率。
【００４０】
保護金属の線膨張率βは、通常常温から７００℃ぐらいまでは温度が変わってもほとんど変わらない。感温磁性材の線膨張率は、ＴＣを超えると大きく変わる。しかし、クラッド材が用いられる温度はＴＣ以下かＴＣをわずかに超える程度であり、その範囲の温度であれば、上記式によりＦｅ、ＮｉおよびＣｒの量を選定することにより、感温磁性材の線膨張率を保護金属の線膨張率βと同等にすることができる。
【００４１】
▲１▼式または▲２▼式にて選定された値に対し、実施に際してはＮｉ量に対して±０．９質量％以内、Ｃｒ量に対しては±１．１質量％以内であることが望ましい。これら三成分の他にＣ：０．０５質量％以下、Ｓｉ：１．０質量％以下、Ｍｎ：１．０質量％以下、およびその他にそれぞれ０．５質量％以下の不純物が含まれていてもよい。
【００４２】
三層クラッド材の各層それぞれの厚さは、とくには限定しないが、実用的には感温磁性材が０．０５〜１．０ｍｍ、良熱伝導材が０．５〜５．０ｍｍ、容器用保護材が０．０５〜１．０ｍｍの範囲である。また、中間層の良熱伝導材との熱膨張差の影響を抑えるためには、感温磁性材の厚さと容器用保護材の厚さとが同一であることが望ましい。
【００４３】
三層クラッド材の各層の接合には、圧延機による接合圧延を適用するのがもっとも効率がよく望ましい。たとえば、中間層の良熱伝導性金属材にアルミニウムを用いる場合、中間層のアルミニウムに対する熱間圧延条件を基準に温度条件を選定すればよく、各素材金属材料を２５０〜４３０℃に加熱し、重ねた状態で圧延率５〜６０％の圧延をおこなえばよい。接合圧延時の加熱温度は、２５０℃を下回るときは各層金属間の接合が不十分となるおそれがあり、４３０℃を超えるときは、接合部分に脆い金属間化合物が多く形成されるようになり、いずれの場合もクラッド材を加工したときに層間剥離を生じる危険がある。また、圧延率を５％以上とするのは、５％を下回るとき、接合が不十分になるおそれが大きいからである。また６０％を超える圧延は感温磁性材および保護材の加工硬化が進行して延性を失い、クラッド材のプレス加工性を損なうので好ましくない。
【００４４】
中間層に銅を用いる場合、銅を良熱伝導性金属材として用いる通常のステンレス鋼のクラッド材を製造する場合と同様、接合をよくするため銅の表面にＮｉをメッキするなどして７５０〜８５０℃で接合圧延すればよい。
【００４５】
【実施例】
上層の保護材にフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌ）、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）または軟鋼（ＳＰＣＤ）を用い、中間層をアルミニウム（Ａ１１００）とし、下層の感温磁性材としては目標ＴＣに対してＮｉおよびＣｒ含有量の種々異なるＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金を溶製し、これらを用いて、厚さ２．０ｍｍの三層クラッド材を作製した。この場合、保護材および感温磁性材の厚さはいずれも０．６ｍｍとし、中間のアルミニウムの厚さは１．５ｍｍとして、加熱温度３５０℃にて２５％の圧延をおこなった。各試験材の構成および感温磁性材の組成を表１に示す。
【００４６】
ここで、感温磁性材の組成は、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒについてはこれら三元素の量の合計を１００質量％としてそれぞれの元素の比率で示し、Ｃ、ＳｉおよびＭｎについては外数、すなわち材料全体を１００質量％としたときの含有量として示してある。
【００４７】
得られたクラッド材を用い、底面の直径が２００ｍｍ、深さ８０ｍｍの鍋をプレス加工して作製し、この鍋に１リットルの食用油を入れ、誘導加熱調理器にて１８０℃までまたはＴＣが１８０℃以下の場合はＴＣまで加熱し、常温に冷却する操作を５０回繰り返した後、鍋底における周辺部に対する中心部の高さ変化を測定した。結果を表１に合わせて示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
これらの結果から、保護材が同じで感温磁性材のキュリー温度が同じ場合、たとえば試験番号で２と１８、６と１９、９と２２、あるいは１４と２３、などの対比から、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒ含有量が本発明範囲を外れるときは、繰り返し加熱による容器の変形が大きいことがわかる。そして、感温磁性材について、そのキュリー温度ＴＣを目的とする値にするとともに線膨張率が保護材と同じ（Δ≦１．５×１０−６）になるように、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｒ含有量を管理すれば、それを用いた三層クラッド材による容器は、繰り返し加熱による変形の少ない、良好なものとなっている。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によるクラッド材は、誘導加熱調理器の鍋など調理容器に用いれば、調理時の不適切な過熱を防止でき、繰り返し加熱による変形を抑止できる。また容器内面に一般的に用いられているステンレス鋼や軟鋼などを適用できるので、使い勝手がよく、コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】三層クラッド材により作製した鍋の、上層の金属と下層の金属との線膨張率の差と、繰り返し加熱による変形を示す図である。
【図２】三層クラッド材の保護金属材をフェライト系ステンレス鋼とするときの感温磁性材のＦｅ、ＮｉおよびＣｒの組成範囲を示す図である。
【図３】三層クラッド材の保護金属材をオーステナイト系ステンレス鋼とするときの感温磁性材のＦｅ、ＮｉおよびＣｒの組成範囲を示す図である。
【図４】三層クラッド材の保護金属材を軟鋼とするときの感温磁性材のＦｅ、ＮｉおよびＣｒの組成範囲を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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