(57)【要約】【課題】銅を用いた調理用鍋において、銅の酸化を防止し、耐久性の向上を図ること。【解決手段】調理用鍋の外面を構成する銅の金属色が完全に失われない範囲の厚さで銅以外の金属薄膜層を銅の表面に設け、調理による加熱に対する銅の酸化を抑制し、美しい銅色を長期にわたり保持するとともに、金属薄膜の外面に処理されたコーティングの耐久性を向上する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅あるいは、銅と他種金属との合わせ材を基材とし、外面を構成する銅の表面に銅の金属色を消失しない範囲の厚さで、銅以外の金属薄膜層を設けたことを特徴とする調理用鍋。
【請求項２】
銅の外面に設けられる金属薄膜層のさらに外面に樹脂コーティングを塗装してなることを特徴とした請求項１記載の調理用鍋。
【請求項３】
銅は鍍金によって基材金属の外面に処理させることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の調理用鍋。
【請求項４】
銅の外面に設けられる金属薄膜層は鍍金あるいは蒸着により形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の調理用鍋。
【請求項５】
基材には磁性金属あるいは磁性金属と熱良導性金属の合わせ材を用い、その外面に銅薄膜を設けて電磁誘導加熱を可能とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の調理用鍋。
【請求項６】
銅の表面に処理される金属薄膜層はクロム、ニッケル、銀、金、亜鉛、錫、アルミニウム、チタンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の調理用鍋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭及び業務用に使用される調理鍋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、広く世間一般に市販されている調理用鍋は、アルミニウムやステンレス単体、あるいはこれら金属の合わせ材からなることが多いが、熱伝導性が良好であることから銅を基材とした調理用鍋も盛んに使用されている。基材を銅とした場合、食品衛生上、通常は内面に錫鍍金が処理されており、外面は酸化防止剤を塗布するのみの場合もあるが、通常は酸化防止や外観性向上目的で、耐熱性の高いアクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂または、セラミック系の透明コーティングが処理されていることが多い。
【０００３】
また、電磁誘導加熱調理器に使用可能とした調理鍋の中には、外観品位の向上や電磁誘導加熱効率の向上を目的に、フェライト系ステンレス等の磁性金属の外面に銅鍍金を施し、その上にクリアコート処理し、調理時の熱による銅の酸化を防止しているものもある。
【０００４】
典型的的なものは、内面がフッ素樹脂コーティングで覆われ、その下層に熱伝導が良好なアルミニウムを配し、そして、その外面、つまり、鍋の最外面にはフェライト系ステンレス、鉄、パーマロイ等の磁性金属層を設け、この磁性金属層に銅鍍金を処理した、電磁誘導加熱式の炊飯器用鍋等である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の銅を基材に用いる、あるいは基材金属上に銅鍍金等の手法により銅の層を調理鍋外面に用いた構成では、調理時の熱により銅が酸化によって変色しまい、また、例えクリアコート等の塗装処理を銅表面にしていても、銅の酸化は完全には防止できず、調理を長期間繰り返すと銅と塗膜との間に酸化膜が成長し、ついには塗装が剥離してしまう現象が生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、銅あるいは銅と他種金属との合わせ材を調理鍋の基材とし、銅の金属色が完全に失われない範囲の厚さで銅以外の金属薄膜層を鍍金や蒸着といった手法を用いて外面を構成する銅の表面に設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明によれば、銅の表面に銅以外の金属薄膜層を銅の色調が失われない厚さ分上層することにより、銅の意匠性は失われることなく、実使用においては銅が酸化しにくくなり、銅の酸化による変色を抑制することができる。
【０００８】
銅の表面に上層される銅以外の金属薄膜層は銅の色調、光沢を隠蔽しない厚さとする必要があるが、この厚さ範囲は金属薄膜層の種類にもよるが、概ね５ｎｍ〜４０ｎｍであり、５ｎｍ以下では銅の色調がほぼ完全に保存されるが、酸化防止効果はさほど期待できない。一方、４０ｎｍ以上では銅の酸化防止効果が高い反面、銅を隠蔽してしまい、上層される金属の色調となってしまう他、電磁誘導加熱を行う調理鍋では加熱性能や電気特性に悪影響を及ぼしかねない。
【０００９】
また、金属薄膜層は調理鍋外面全体に略均一に処理してもよいが、調理時に加熱が強い部分のみに処理してもよいし、加熱が比較的弱い部位には加熱部位よりも薄めに処理することも可能である。
【００１０】
なお、銅は純銅の他、真鍮や丹銅などの合金系のものであっても何ら問題はない。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、銅の外面に設けられる金属薄膜層のさらに外面に樹脂コーティングを塗装してなることを特徴とした請求項１記載の調理用鍋であり、特に樹脂コーティングを無色透明のクリアコーティングとすれば、銅独特の色調を保ったままにすることができ、銅の酸化を抑制可能であるとともに、樹脂コーティングにガスバリア性が高く、酸素を遮断する能力が高いものを使用すれば、銅の酸化防止効果は一段と向上する結果、樹脂コーティングの耐久性も向上する。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、基材金属外面の銅層は銅鍍金処理されることによって得られることを特徴とする請求項１〜２記載の調理用鍋であり、鍍金により比較的均一な銅の金属薄膜層を形成することができ、これにより、特に電磁誘導加熱時に安定した発熱が得られるほか、光沢剤を添加した銅鍍金を処理すれば、表面光沢に優れた調理鍋となる。なお、銅鍍金は真鍮等の銅合金系の鍍金であっても何ら問題はない。
【００１３】
請求項４記載の発明は、銅の外面に設けられる金属薄膜層は鍍金あるいは蒸着により形成されることを特徴とする請求項１〜３記載の調理用鍋であり、金属薄膜層を電気鍍金や無電解鍍金により形成したり、化学的気層法（ＣＶＤ）や真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングに代表される物理蒸着（ＰＶＤ）により形成することにより、極めて薄い金属薄膜を正確な厚さで銅に上層できる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、基材にフェライト系ステンレス等の磁性金属あるいは磁性金属とアルミニウム等の熱良導性金属の合わせ材を用い、その外面に銅薄膜を設けたことを特徴とする請求項１〜４記載の調理用鍋であり、この構成により電磁誘導可能でしかも高効率の発熱が得られる。
【００１５】
一般的に、電磁誘導加熱を行なう場合、電磁誘導加熱用の調理鍋の発熱部には表皮電気抵抗値の高い金属材料を使用するのが普通である。例えば、代表的なフェライト系ステンレスの４３０ステンレスでは、２５ｋＨｚの高周波電流を誘導コイルに流すと、表皮電気抵抗値が２３．３＊１０−４Ω、鉄では９．４＊１０−４Ωと高く電磁誘導加熱に適していると言える。一方、銅は０．３９＊１０−４と低く、通常は電磁誘導加熱には適さない材料である。そのため、通常、非磁性金属に磁界を作用させた場合、非磁性金属に反抗磁界が生じ反抗電流が流れて、磁界は非磁性金属を通過できず、電磁誘導加熱による発熱作用は期待できない。
【００１６】
しかしながら、これらの非磁性金属層も厚みを薄くしていくと、ついには表皮抵抗が上昇し、電磁誘導加熱可能となる。即ち、これは、非磁性金属層である銅も十分に薄いと、表皮抵抗が高くなるために反抗磁界が生じにくくなり、磁界が非磁性金属を通過しやすくなる。その通過した磁界により磁性金属にも渦電流が生じ、銅とステンレス等の磁性金属層の両方が共に発熱するものである。本発明はこの現象を利用したものであり、銅と磁性金属層の組み合わせによって、非磁性金属である銅が鍋外面にあっても、単なる磁性金属層単層の場合に比べて、より効率よく発熱し、炊飯が可能となるものである。
【００１７】
これは、磁性金属と銅の総発熱量を検証し、磁性金属単独で発熱させる場合よりも高い発熱量が得られる銅の厚さを詳細に検討した上で、最適な厚さの銅を鍍金等の手法により略均一に磁性金属層の外面に配し、従来よりも効率の良い発熱を得る事ができる、つまり、銅の厚さを詳細に検証し、磁性金属単体時よりも高い発熱を得るという効果を奏するものである。
【００１８】
こうして高い発熱を得た調理鍋では、特に電磁誘導で発熱する部位の銅の酸化が激しいため、銅層に異種の金属薄層を鍍金や蒸着等の手法により上層し、これにより銅の酸化を抑制可能であるとともに、さらにその上に塗装する樹脂コート層の耐久性を向上することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、銅の表面に処理される金属薄膜層はクロム、ニッケル、銀、金、亜鉛、錫、アルミニウム、チタン、あるいはこれらの各種合金により設けられたことを特徴とする調理用鍋であり、これらの金属薄膜を銅表面に上層することにより銅の酸化を抑制し、樹脂コートとの密着性を高く維持できる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１は電磁誘導加熱により鍋９を加熱し炊飯する方式の１．８Ｌ炊飯用の炊飯器であり、電磁誘導加熱コイル１、フェライト２、鍋底温度検知センサ３、加熱制御基板４、基板冷却ファン５、操作部６、加熱板７、蒸気キャップ８、及び本体に着脱自在に備えられる鍋９を主な構成部品とし、鍋内に米及び水を適量加えた後、炊飯及び保温工程を実行するが、この工程はマイクロコンピュータによるプログラム制御により実行される。
【００２２】
鍋９は、１ｍｍ厚のアルミニウム１０、０．８ｍｍ厚のフェライト系ステンレス１１、クラッド材をプレス成形して得られるものであり、内面は非粘着性の高いフッ素樹脂コーティング１３をアルミニウム上に処理している。磁性金属であるフェライト系ステンレス１１の外面には光沢硫酸銅メッキが厚さ５μｍで処理されており、この銅１２はフェライト系ステンレスとともに電磁誘導加熱の発熱層を形成している。
【００２３】
また、本実施例では電磁誘導加熱することを考慮し、鍋の金属層素材として、フェライト系ステンレスを用いたが、材料はこれに限定されるものではなく、電磁誘導可能な材質であればいかなる材料でも応用可能であるし、電磁誘導しない用途であれば必ずしも磁性金属は必要とされるものでもない。
【００２４】
また、本実施例において、電磁誘導加熱コイルには炊飯中に２５ｋＨｚの高周波電流が流れるが、このとき誘導コイルより発生する磁力線は鍋の誘導発熱部である銅及びフェライト系ステンレス層に進入する際に渦電流を生じ、鍋が発熱する仕組みであり、この熱によって炊飯工程が遂行され、ご飯が調理される。
【００２５】
本実施例では、２５ｋＨｚの高周波電流を用いたが、状況によってこの周波数を変更することは任意であるし、また、それに応じて銅の厚みを変えることも任意である。
【００２６】
また、電磁誘導発熱部の銅の厚みを、磁性金属単独で用いる場合よりも高い発熱量が得られるようになる銅厚さを検討した結果、本実施例では５μｍ付近に発熱量の極大値を有することを見出しため、厚さ５μｍの銅を鍋外面に処理した。
【００２７】
本実施例の鍋において、銅メッキ層外面には鍋全体に略均一厚さでニッケル鍍金による金属薄膜層が処理されているが、このニッケル層は以下のごとき組成の塩化ニッケル浴を用いた電解ニッケル鍍金により形成されるものである。
【００２８】
塩化ニッケル（ＮｉＣｌ２）　２００ｇ／ｌ
塩酸（ＨＣｌ）　　　　　　　　８０ｇ／ｌ
通常、この塩化ニッケル浴での鍍金処理に先立ち、２００ｇ／１の塩酸浴で１０秒間程度調理鍋の銅表面を活性化し、その後、１〜３Ａ／ｄｍ２の電流値で数秒から数十秒間、塩化ニッケル浴にてニッケル鍍金処理することにより所定のニッケル厚さが得られる。
【００２９】
本実施例では、塩化ニッケル浴における電流値を１．５Ａ／ｄｍ２とし、鍍金処理時間を５秒、１０秒、２０秒、３０秒とすることにより、ニッケル鍍金厚さがそれぞれ８ｎｍ、１７ｎｍ、３０ｎｍ、４４ｎｍとなっていることが鍋蛍光エックス線による精密厚さ測定によって判明した。
【００３０】
なお、この領域のニッケル鍍金厚さにおいては炊飯器本体からの電磁誘導加熱には何らの悪影響をもたらさず、正しく炊飯工程が実施されることを確認した。
【００３１】
次に、鍍金して得られた金属薄膜層１５であるニッケル層の表面にシリコーン／エポキシ樹脂混合系のクリアコーティング１４を塗装し、１７０℃１５分間の焼成を行って、焼成後約２０μｍの厚さとした。
【００３２】
（表１）は、本実施例と、炊飯器用鍋の作製工程においてニッケル鍍金工程を実施せずに鍋外面の銅表面に直接に同様のシリコーン／エポキシ樹脂混合系のクリアコーティングを塗装した従来の鍋を比較して、鍋のニッケル鍍金厚さと外観色及び耐熱耐久性について比較を行った結果をまとめたものである。
【００３３】
【表１】
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（表１）に示したのは、まず、本実施例で作製した、銅鍍金層上にニッケルが８ｎｍ、１７ｎｍ、３０ｎｍ、４４ｎｍの厚さで形成された、電磁誘導加熱可能なそれぞれの炊飯器用鍋Ｎｏ１〜４の外観色をニッケル鍍金層がない比較例のＮｏ５と比較すると、ニッケル厚さ８ｎｍではほとんど銅色が保存され、１７ｎｍと３０ｎｍと厚くなるにつれて銅色が淡くなるが、これらの領域ではまだ十分に銅色を呈している。しかし、４４ｎｍではほのかに銅色が残る程度で、ほとんどニッケル鍍金の色になってしまうため、銅色の外観を維持するためには概ね４０ｎｍ以下の厚みが望ましい。
【００３４】
次に、調理鍋は強い加熱条件下に曝されることを想定して、クリアコートの耐熱試験を実施したが、これは、これら調理鍋を２００℃において所定時間保持後、鍋外面のクリアコート面でＪＩＳ試験法規格に基づいた碁盤目試験を実施した。
【００３５】
試験は２００℃で所定時間保持後、室温まで冷却してから試験面に縦横に１ｍｍ間隔で１１本づつの切込みを入れ碁盤目を１００マス作り、その後セロテープを碁盤目に密着し、９０°方向に剥離した。
【００３６】
また、セロテープ剥離時にクリアコートの残存率１００／１００を○、９０／１００以上を△、９０／１００未満を×として評価しているため、当然ながら加熱保持時間が長時間に渡り残存率が高いものが優れた耐熱耐久性があることを示している。
【００３７】
ニッケル鍍金層を有しない比較例に比べて、ニッケル鍍金層を有する実施例の方が耐熱耐久性は高く、しかも、その傾向はニッケル層の厚さが厚いほど顕著であることが表１の結果から判定できるが、これはニッケル層が厚いほど銅の酸化が生じにくく、クリアコートの下層において脆い酸化銅の形成が抑制される結果と推定される。
【００３８】
なお、Ｎｉ鍍金厚さは、平均値であり、部位により多少の変動がある。
【００３９】
（実施例２）
本発明の第２の実施例について説明する。図２は加熱調理一般に供される調理鍋であり、基材は１．５ｍｍ厚の銅１６で、内面は錫鍍金処理１７が施されている。また、基材である銅１６の外面には金属薄膜層１８が処理されており、これは実施例１と同様の塩化ニッケル浴を用いて処理されたニッケル鍍金層であり、処理時間を変更することによって、１２ｎｍ、２５ｎｍ、３３ｎｍ厚のニッケル層を鍍金処理したものであり、いずれの厚さにおいても銅の色調や光沢が十分に感知できる。
【００４０】
（表２）は、本実施例と、調理鍋の作製工程においてニッケル鍍金工程を実施せずに鍋外面に銅酸化防止剤であるベンゾトリアゾールを塗布したのみの調理鍋を比較例２として比較し、耐熱試験における鍋外面の色差ΔＥ値の推移の結果をまとめたものである。
【００４１】
【表２】
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（表２）に示したのは、本実施例と比較例２の調理鍋を１３０℃の炉内に投入したときの表面酸化色の変化を色差ΔＥで示したものであり、ΔＥ値が大きくなるほど酸化による変色が大きいことを表わしている。銅表面に酸化防止剤を処理したのみの比較例２では、速やかに銅の酸化が進行し色相が酸化膜の厚みに応じて大きく変化していき酸化防止剤の効果は１３０℃では全く見られないのに対し、本実施例では色差の変化が遅く、銅独特の色調、光沢感が長期に渡り保持できることが判る。なお、いずれの試料も初期をΔＥ＝０として、初期との比較を示している。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の調理鍋は、外面を構成する銅独特の金属色が完全に失われない範囲の厚さで銅以外の金属薄膜層を鍍金や蒸着といった手法を用いて外面を構成する銅の表面に設けたものであり、この構成により銅そのものが有する美しい色調、光沢を損なわずに、銅の酸化を抑制する結果、銅の変色を防止する効果があるとともに、金属薄膜層に塗装された塗装も耐熱耐久性を向上できるという効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の鍋が備えられる炊飯器と鍋の断面図
【図２】本発明の実施例２おける調理用鍋とその断面図
【符号の説明】
９　鍋
１０　アルミニウム
１１　フェライト系ステンレス
１２、１６　銅
１３　フッソ樹脂コーティング
１４　クリアコーティング
１５、１８　金属薄膜層
１７　錫鍍金
【図１】
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【図２】
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