(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導加熱用調理器具の製造方法であって、
前記電磁誘導加熱用調理器具の形状を成型する成型用金型の、下金型と上金型との間を、最終的に成形を行う状態よりも開いた状態に維持する工程と、
前記成型用金型内に繊維状物質を載置する工程と、
炭素を含有する粉粒と、炭素を含有する液状の結合材との混合物を前記成型用金型に注入する工程と、
前記成型用金型の下金型及び上金型の何れか一方を、最終的に成型を行う状態に移動させて前記混合物を加圧し、成型品を製造する工程と、
該成型品を無酸素条件下で加熱して凝結させることにより凝結体を製造する工程と
を有することを特徴とする電磁誘導加熱用調理器具の製造方法。
【請求項２】
前記繊維状物質は、磁性金属からなることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱用調理器具の製造方法。
【請求項３】
前記凝結体を製造する工程の後に、該凝結体の表面に樹脂塗装を施す工程を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電磁誘導加熱用調理器具の製造方法。
【請求項４】
電磁誘導加熱用調理器具の形状を成型する成型用金型の、下金型と上金型との間を、最終的に成形を行う状態よりも開いた状態に維持し、
前記成型用金型内に繊維状物質を載置し、
炭素を含有する粉粒と、炭素を含有する液状の結合材との混合物を前記成型用金型に注入し、
前記成型用金型の下金型及び上金型の何れか一方を、最終的に成型を行う状態に移動させて前記混合物を加圧し、成型品を製造し、
該成型品を無酸素条件下で加熱して凝結させることにより製造された、炭素を含有する原料と磁性金属からなる繊維状物質が複合された凝結体からなることを特徴とする電磁誘導加熱用調理器具。
【請求項５】
前記凝結体の表面に樹脂塗装が施されていることを特徴とする請求項４記載の電磁誘導加熱用調理器具。
【請求項６】
請求項４又は５記載の電磁誘導加熱用調理器具を備えていることを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱用調理器具及びその製造方法並びに電磁誘導加熱調理器に関し、特に電磁誘導加熱を利用した炊飯器やコンロ等の電磁誘導加熱調理器に使用される釜や鍋、フライパンなどの電磁誘導加熱用調理器具及びその製造方法並びにこの電磁誘導加熱用調理器具を備えた電磁誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導加熱調理器である炊飯器やコンロは、高周波磁場発生装置である誘導加熱コイルが磁性金属である鉄やステンレスに渦電流を発生させて発熱を起こすものであり、いわゆる電磁誘導加熱を利用したものである。しかし、これらの磁性金属は熱伝導率が小さいため、食品を速やかに且つ均一に調理することが困難であるという問題点があった。
【０００３】
このような熱伝導性の問題点を解決するために、従来、電磁誘導加熱用調理器具にアルミニウムや銅などを積層したクラッド材を用いていたが、クラッド材は鍋や釜に成型するときの絞り加工が困難であり、また表面をフッ素樹脂などで耐熱塗装した場合に、樹脂層の積層界面が剥離してしまう等の問題点があった。
【０００４】
このため従来の誘導加熱調理器では、黒鉛（グラファイト）のブロック状成型物を切削して鍋や釜などの成型品を作成した後、調理面である内面に下塗り塗料及びフッ素樹脂を塗装することにより誘導加熱用調理器具を製造していた（例えば、特許文献１参照）。この文献では、従来の鉄やステンレスなどに代わって、炊飯釜などの電磁誘導加熱用調理器具に適度な導電性と誘電性及び高い熱伝導率を有する炭素（カーボン）焼結体を用いることが提案されている。このような炭素焼結体は、コークス等の炭素含有率の高い粉粒を無酸素状態で１０００〜３０００℃に加熱して凝結させることにより得ることができる。
【０００５】
また従来の他の誘導加熱調理器では、棒柱状に加圧して凝縮させた炭素圧縮体を切削加工した後に、フッ素樹脂コートを施して誘導加熱用調理器具を製造し、高温での調理器具として用いていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−７５２１１号公報（図４〜図７）
【特許文献２】特開平９−７０３５２号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、従来の誘導加熱調理器では（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）コークス等の炭素を多く含む粒子を高温で焼結させた炭素凝結体を鍋状に切削加工して電磁誘導加熱用調理器具を作成しているものがあった。しかしこのような電磁誘導加熱用調理器具の作成方法では、炭素凝結体を切削加工して鍋等の形状としているため、中空部分にある炭素凝結体の多くが無駄になるという問題点があった。またコークス等からなる粒子を焼結させて炭素凝結体を作成し、それを切削するという工程が必要なため製造工程が多くなるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、炭素凝結体の無駄及び製造工程数の少ない電磁誘導加熱用調理器具の製造方法及びこの製造方法で得られた電磁誘導加熱用調理器具並びにこの電磁誘導加熱用調理器具を備えた電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電磁誘導加熱用調理器具の製造方法は、電磁誘導加熱用調理器具の製造方法であって、前記電磁誘導加熱用調理器具の形状を成型する成型用金型の、下金型と上金型との間を、最終的に成形を行う状態よりも開いた状態に維持する工程と、前記成型用金型内に繊維状物質を載置する工程と、炭素を含有する粉粒と、炭素を含有する液状の結合材との混合物を前記成型用金型に注入する工程と、前記成型用金型の下金型及び上金型の何れか一方を、最終的に成型を行う状態に移動させて前記混合物を加圧し、成型品を製造する工程と、該成型品を無酸素条件下で加熱して凝結させることにより凝結体を製造する工程とを有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
炭素を含有する粉粒と、炭素を含有する液状の結合材との混合物を成型用金型で射出成型して鍋や釜等の形状を有する成型品を製造し、これを加熱して凝結することにより電磁誘導加熱用調理器具を製造するため、切削による炭素凝結体の無駄がなくなり、製造工程数を削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施形態１．
本実施形態１では、コークスの粉粒を溶融状態のタールピッチ（コールタールピッチとも呼ばれる）に混練した混合物を射出成型して成型品を製造し、この成型品を高温焼結させることにより炭素を主成分とする凝結体を製造して電磁誘導加熱用調理器具を得る方法について説明する。
【００１１】
まず、炭素を主成分とするコークスを０．３ｍｍ以下に粉砕して粉粒とし、この粉粒を２５０℃の溶融状態にあるタールピッチと混練する。このとき炭素を主成分とするタールピッチは液状となっているが、冷却されたときに固化する結合材としての機能を有している。なおコークスの粉粒とタールピッチの混合物は、以下に示す成型用金型による成型の際に気泡が発生するのを防止するために十分混練することが望ましい。
【００１２】
図１は、コークスの粉粒とタールピッチの混合物を射出成型するための成型用金型を示した縦断面図である。ここでコークスの粉粒とタールピッチの混合物は、図１に示す成型用金型によって鍋や釜の形状を有する成型品に成型される。成型用金型は、コークスの粉粒とタールピッチの混合物を固化させるためにタールピッチの融点よりも十分低い温度で、最終的に成型を行う状態よりも５ｍｍ程度開いた状態を維持する。そして混練時とほぼ同程度の温度状態でコークスの粉粒とタールピッチの混合物を注入する。このコークスの粉粒とタールピッチの混合物の注入は、注入口１から行う。なお、図１に示す成型用金型では、鍋等の形状を有する開口部の外縁に相当する鍔部２から混合物の注入を行うものとする。このとき下金型３と上金型４は５ｍｍ程度開いた状態となっているので、鍔部２も若干開いた状態にあり、混合物の注入をスムーズに行うことができる。
【００１３】
成型用金型に注入されたコークスの粉粒とタールピッチの混合物は、鍋や釜の形状を有する成型品の側面部分に沿って底面部分へと流動する。そして成型用金型の中空部分に混合物が充填された後、成型用金型への熱伝導に伴って混合物が冷却されて粘度が上昇し、鍋等の形状を有する成型品となる。なお混合物の充填が完了したときに、上金型４を下方向に移動させて成型用金型を最終的に成型を行う状態にしてコークスの粉粒とタールピッチの混合物を加圧する。またこれと同時に、注入口１付近に設けたシリンダー５を閉じて注入口１を塞ぐ。このとき、注入口１に残った混合物は成型用金型の抜き穴６に押出されて、取出口７から取り除かれる。成型品は、成型用金型内で冷却されて固化した後に取り出される。
【００１４】
混合物の充填が最も遅い成型品の底面部分では、混合物の流動時の冷却に伴って粘度が高くなり、混合物への圧力付加が非常に小さくなる。このままの状態で成型品に凝結処理を行って凝結体を製造した場合、注入口１に近い鍔の部分に比べて底面部分の密度が低くなり、この部分の曲げ強度が低下して割れが生じやすくなる。しかし本実施形態１に係る電磁誘導加熱用調理器具の製造方法では、成型用金型を５ｍｍ程度開いた状態で閉塞して混合物を注入しているため、成型品の鍔の部分と底面部分に適度な圧力を付加することができ、また過度な空隙をなくして密な状態を維持することができる。このため表１に示すように、電磁誘導加熱用調理器具の底面部分の曲げ強度を上げて、割れが発生するのを防止することが可能となっている。
【表１】
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【００１５】
図１に示す成型用金型で射出成型された成型品は、コークスの粉粒とタールピッチの混合物に含まれる不純物を取り除いて炭素（カーボン）粒子を凝結させる必要がある。このため、成型物の周辺にコークス等の酸素を排除する充填剤を充填した加熱炉などを用いて、無酸素条件下で凝結（焼結）させる。このとき、成型品が変形しないように充填剤で成型品を覆うようにし、加熱炉は密閉状態として加熱する。凝結処理は、成型品が凝結するときに不純物が飛散したり結晶形態の転移時の収縮に伴って応力が残存しないように、１〜５℃／ｈｒの速度で昇温、降温を行い、１０００〜３０００℃で処理を行う。これにより、鍋等の形状を有する炭素を主成分とした凝縮体が得られる。
【００１６】
本実施形態１では、凝結体を作成した後に旋盤等を用いて切削加工を行う必要がないので、０．３〜１．０時間を要していた切削加工時間を削減することができる。またタールピッチは成型に都合のよい２００〜３００℃の融点を有しており、焼成による不純物の飛散が少ないため、高温で成型品が凝結する際に不純物の飛散を原因とする収縮が起こりにくく、昇降温時の応力の残留を抑制することができる。
【００１７】
その後、以上の工程で作成された炭素を主成分とする凝縮体の表面に、調理物等の付着を防止するためのフッ素樹脂の塗装を施す。上記の凝結体は、主成分とする炭素の粉粒が多くの鋭角を備えた多角形を形成しており、互いの粉粒の接触部分が極めて小さくなっている。このため、表面層の引っ掻きや摩耗に対する耐性が低く、調理器具として用いるためにその表面を改質する塗装を行う必要がある。また、樹脂層と接触する凝結体の表面も同様の状態となっており、樹脂層が剥離したときに凝結体の表面も破壊されるため、同時に剥離耐性を向上させる処理を行う必要がある。
【００１８】
このため本実施形態１では、煮物調理に耐えられる温度、具体的には１５０℃を上限とした耐熱性を備えた樹脂で、凝結体との接触部分を補強することを目的として剥離耐性を向上させる処理を行った。まず、凝結体表面にＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）微粉末と安定分散を確保する界面活性剤を含む分散液（液状樹脂）をスプレーで塗布し、１５０℃の温度で１０分間乾燥させる。そして、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニエーテル共重合体、フッ素樹脂を含む）及びＰＥＳの微粉末を含んだ樹脂混合溶液をスプレーで塗布し、１５０℃の温度で１０分間乾燥させる。
【００１９】
スプレーによる分散液及び樹脂混合溶液の塗布は、凝結体表面から樹脂混合溶液が吸収されて凝結体の内部に気泡が発生することのないよう、十分な時間間隔をおいて行うのが望ましい。それから、凝結体表面に樹脂混合溶液が吸収されずに滞留した状態で塗布を完了し、樹脂混合溶液が乾燥しきる前にＰＦＡの粉末を塗布する。その後、凝結体を３４０〜４００℃に加熱することにより乾燥及び溶融を行って、凝結体の表面改質と塗装が完了する。これにより、凝結体の最外面に樹脂塗装面が形成される。
【００２０】
なお凝結体の加熱は、樹脂の塗装された面の反対面から行うことが望ましい。これは、ＰＦＡの粉末が凝縮体の下部から溶融して気泡が残留し、調理時等に膨れが発生するのを防止するためである。この加熱により、まず樹脂混合溶液中の水分が蒸発し、その後ＰＥＳが溶融して凝縮体表面に含浸し、凝結体と樹脂層の接触部を覆うようにして凝縮体表面を補強する。それから融点の高いＰＦＡが溶融するが、分散液中のＰＥＳと樹脂混合溶液中のＰＥＳ、及び樹脂混合溶液中のＰＦＡと最後に塗布したＰＦＡの粉末が融着して結合するため強固な樹脂塗装を行うことができる。
【００２１】
上記の樹脂塗装の剥離耐性について、５ｍｍ間隔の升目状にこの塗装を施した試験片を用いて検査を行った。なおこの検査は、試験片に粘着テープを密着させて剥離したときの樹脂層の剥離状態を見るものである。その結果、樹脂混合溶液を塗布せずＰＦＡのみを塗布したものが６０〜８５％の保持率であったのに対して、本実施形態１に係る樹脂塗装を行ったものは全く剥離を生じることがなく、剥離耐性が大幅に改善されていることを確認した。
【００２２】
本実施形態１では、炭素を含有する粉粒と、炭素を含有する液状の結合材との混合物を成型用金型で射出成型して鍋や釜等の形状を有する成型品を製造し、これを加熱して凝結することにより電磁誘導加熱用調理器具を製造するため、切削による炭素凝結体の無駄がなくなり、製造工程数を削減することができる。また凝結体に液状樹脂を含浸し、フッ素樹脂を含有する樹脂塗装面を形成するため、樹脂塗装面の剥離耐性を大幅に向上することができる。なお、炭素を含有する液状の結合材としてフェノール樹脂も考えられるが、タールピッチ溶融物はカーボンの含有率が多いので、高温で処理する際に飛散する量が少ないため、好適である。
【００２３】
実施形態２．
本実施形態２では、コークスの粉粒を溶融状態のタールピッチに混練した混合物に、さらに磁性金属からなる繊維を混練したものを射出成型して成型品を製造し、この成型品を高温焼結させることにより炭素を主成分とする凝結体を製造して電磁誘導加熱用調理器具を得る方法について説明する。
【００２４】
まず、炭素を主成分とするコークスを０．３ｍｍ以下に粉砕して粉粒とし、この粉粒を２５０℃の溶融状態にあるタールピッチと混練し、さらに１ｍｍ以下の鉄繊維を３０重量％混練する。このとき炭素を主成分とするタールピッチは液状となっているが、冷却されたときに固化する結合材としての機能を有している。なおコークスの粉粒、タールピッチ及び鉄繊維の混合物は、以下に示す成型用金型による成型の際に気泡が発生するのを防止するために十分混練することが望ましい。また本実施形態２では、磁性金属からなる金属として鉄繊維を使用しているが、他の磁性金属からなる繊維を使用してもよい。
【００２５】
本実施形態２では、実施形態１と同様にコークスの粉粒、タールピッチ及び鉄繊維の混合物を、図１に示す成型用金型によって鍋や釜の形状を有する成型品に成型する。成型用金型は、コークスの粉粒とタールピッチの混合物を固化させるためにタールピッチの融点よりも十分低い温度（例えば、８０℃）で、最終的に成型を行う状態よりも２ｍｍ程度開いた状態を維持する。そして混練時とほぼ同程度の温度状態でコークスの粉粒、タールピッチ及び鉄繊維の混合物を注入する。このとき下金型３と上金型４は２ｍｍ程度開いた状態となっているので、鍔部２も若干開いた状態にあり、混合物の注入をスムーズに行うことができる。
【００２６】
成型用金型に注入されたコークスの粉粒、タールピッチ及び鉄繊維の混合物は、鍋や釜の形状を有する成型品の側面部分に沿って底面部分へと流動する。そして成型用金型の中空部分に混合物が充填された後、成型用金型への熱伝導に伴って混合物が冷却されて粘度が上昇し、鍋等の形状を有する成型品となる。なお実施形態１と同様に、混合物の充填が完了したときに、上金型４を下方向に移動させて成型用金型を最終的に成型を行う状態にしてコークスの粉粒、タールピッチ及び鉄繊維の混合物を加圧する。またこれと同時に、注入口１付近に設けたシリンダー５を閉じて注入口１を塞ぐ。このとき、注入口１に残った混合物は成型用金型の抜き穴６に押出されて、取出口７から取り除かれる。成型品は、成型用金型内で冷却されて固化した後に取り出される。
【００２７】
混合物の充填が最も遅い成型品の底面部分では、混合物の流動時の冷却に伴って粘度が高くなり、混合物への圧力付加が非常に小さくなる。このままの状態で成型品に凝結処理を行って凝結体を製造した場合、注入口１に近い鍔の部分に比べて底面部分の密度が低くなり、この部分の曲げ強度が低下して割れが生じやすくなる。しかし本実施形態２に係る電磁誘導加熱用調理器具の製造方法では、成型用金型を２ｍｍ程度開いた状態で閉塞して混合物を注入しているため、成型品の鍔の部分と底面部分に適度な圧力を付加することができ、また過度な空隙をなくして密な状態を維持することができる。このため、電磁誘導加熱用調理器具の底面部分の曲げ強度を上げて、割れが発生するのを防止することが可能となっている。
【００２８】
図１に示す成型用金型で射出成型された成型品は、コークスの粉粒、タールピッチ及び鉄繊維の混合物に含まれる不純物を取り除いて炭素（カーボン）粒子を凝結させる必要がある。このため、成型物の周辺にコークス等の酸素を排除する充填剤を充填した加熱炉などを用いて、無酸素条件下で凝結（焼結）させる。このとき、成型品が変形しないように充填剤で成型品を覆うようにし、加熱炉は密閉状態として加熱する。凝結処理は、成型品が凝結するときに不純物が飛散したり結晶形態の転移時の収縮に伴って応力が残存しないように、１〜５℃／ｈｒの速度で昇温、降温を行い、１０００〜３０００℃で処理を行う。これにより、鍋等の形状を有する炭素及び鉄繊維を主成分とした凝縮体が得られる。
【００２９】
本実施形態２においても、凝結体を作成した後に旋盤等を用いて切削加工を行う必要がないので、０．３〜１．０時間を要していた切削加工時間を削減することができる。またタールピッチは成型に都合のよい２００〜３００℃の融点を有しており、焼成による不純物の飛散が少ないため、高温で成型品が凝結する際に不純物の飛散を原因とする収縮が起こりにくく、昇降温時の応力の残留を抑制することができる。
【００３０】
その後、以上の工程で作成された炭素及び鉄繊維を主成分とする凝縮体の表面に、調理物等の付着を防止するためのフッ素樹脂の塗装を施す。上記の凝結体は、主成分とする炭素の粉粒が多くの鋭角を備えた多角形を形成しており、互いの粉粒の接触部分が極めて小さくなっている。このため、表面層の引っ掻きや摩耗に対する耐性が低く、調理器具として用いるためにその表面を改質する塗装を行う必要がある。また、樹脂層と接触する凝結体の表面も同様の状態となっており、樹脂層が剥離したときに凝結体の表面も破壊されるため、同時に剥離耐性を向上させる処理を行う必要がある。
【００３１】
このため本実施形態２でも、煮物調理に耐えられる温度、具体的には１５０℃を上限とした耐熱性を備えた樹脂で、凝結体との接触部分を補強することを目的として剥離耐性を向上させる処理を行った。まず、凝結体表面にＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）微粉末と安定分散を確保する界面活性剤を含む分散液（液状樹脂）をスプレーで塗布し、１５０℃の温度で１０分間乾燥させる。そして、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニエーテル共重合体、フッ素樹脂を含む）及びＰＥＳの微粉末を含んだ樹脂混合溶液をスプレーで塗布し、１５０℃の温度で１０分間乾燥させる。
【００３２】
スプレーによる分散液及び樹脂混合溶液の塗布は、凝結体表面から樹脂混合溶液が吸収されて凝結体の内部に気泡が発生することのないよう、十分な時間間隔をおいて行うのが望ましい。それから、凝結体表面に樹脂混合溶液が吸収されずに滞留した状態で塗布を完了し、樹脂混合溶液が乾燥しきる前にＰＦＡの粉末を塗布する。その後、凝結体を３４０〜４００℃に加熱することにより乾燥及び溶融を行って、凝結体の表面改質と塗装が完了する。これにより、凝結体の最外面に樹脂塗装面が形成される。
【００３３】
なお凝結体の加熱は、樹脂の塗装された面の反対面から行うことが望ましい。これは、ＰＦＡの粉末が凝縮体の下部から溶融して気泡が残留し、調理時等に膨れが発生するのを防止するためである。この加熱により、まず樹脂混合溶液中の水分が蒸発し、その後ＰＥＳが溶融して凝縮体表面に含浸し、凝結体と樹脂層の接触部を覆うようにして凝縮体表面を補強する。それから融点の高いＰＦＡが溶融するが、分散液中のＰＥＳと樹脂混合溶液中のＰＥＳ、及び樹脂混合溶液中のＰＦＡと最後に塗布したＰＦＡの粉末が融着して結合するため強固な樹脂塗装を行うことができる。
【００３４】
上記の樹脂塗装の剥離耐性について、５ｍｍ間隔の升目状にこの塗装を施した試験片を用いて検査を行った。なおこの検査は、試験片に粘着テープを密着させて剥離したときの樹脂層の剥離状態を見るものである。その結果、樹脂混合溶液を塗布せずＰＦＡのみを塗布したものが６０〜８５％の保持率であったのに対して、本実施形態２に係る樹脂塗装を行ったものは全く剥離を生じることがなく、剥離耐性が大幅に改善されていることを確認した。また、本実施形態２では、原料となる混合物に鉄繊維を混練したことによって、電磁誘導加熱の効率を低下させることなく、表２に示すような曲げ強度の向上を行うことができた。
【表２】
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【００３５】
なお上記のように、原料となる混合物にステンレスやカーボンからなる繊維を混練するようにしてもよい。また、磁性金属からなる繊維の長さは混合物の流動性に影響するが、成型品や成型用金型の形状等を考慮して適当な長さの繊維を用いることができる。さらに、磁性金属でないため電磁誘導加熱には寄与しないが強度や摩耗性を改善するために、柔軟で炭素と結合しやすいシリカ（ＳｉＯ2）からなる繊維を混練するようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態２では、コークスの粉粒を溶融状態のタールピッチに混練した混合物に、さらに磁性金属からなる繊維を混練しているため、電磁誘導加熱の効率を下げることなく、電磁誘導加熱用調理器具の強度を向上することができる。なお、その他の効果については実施形態１に係る電磁誘導加熱用調理器具の製造方法と同様である。
【００３７】
実施形態３．
本実施形態３では、コークスの粉粒を溶融状態のタールピッチに混練した混合物を、磁性金属からなる繊維状物質を載置した成型用金型で射出成型して成型品を製造し、この成型品を高温焼結させることにより、表面が磁性金属からなる繊維状物質で強化された凝結体を製造して電磁誘導加熱用調理器具を得る方法について説明する。
【００３８】
まず、炭素を主成分とするコークスを０．１ｍｍ以下に粉砕して粉粒とし、この粉粒を２５０℃の溶融状態にあるタールピッチ（融点が約２００℃）と混練する。このとき炭素を主成分とするタールピッチは液状となっているが、冷却されたときに固化する結合材としての機能を有している。なおコークスの粉粒とタールピッチの混合物は、以下に示す成型用金型による成型の際に気泡が発生するのを防止するために十分混練することが望ましい。
【００３９】
図２は、コークスの粉粒とタールピッチの混合物を射出成型するための成型用金型を示した縦断面図である。ここでコークスの粉粒とタールピッチの混合物は、図２に示す成型用金型によって鍋や釜の形状を有する成型品に成型される。なお本実施形態３では、混合物を成型用金型に注入する前に、金型内の成型品の内面に相当する位置に鉄を不織布状に成型した繊維状物質を載置した。なお繊維状物質は、必ずしも不織布状でなくてもよく、磁性金属の長繊維からなるマット状のものを使用することができる。成型用金型は、コークスの粉粒とタールピッチの混合物を固化させるためにタールピッチの融点よりも十分低い温度（例えば、６０℃）で、最終的に成型を行う状態よりも５ｍｍ程度開いた状態を維持する。そして混練時よりも高い２８０℃の温度状態で、コークスの粉粒とタールピッチの混合物を注入する。なお本実施形態２で使用する成型用金型は、図２に示すように成型品の底面側が上になっており、上金型４に設けられた注入口１から混合物の注入を行うようになっている。また実施形態１に係る成型用金型と同様に、混合物の注入が完了したときに注入口１を塞ぐシリンダー５が設けられている。
【００４０】
このとき混合物の温度を混練時よりも高く設定しており、また下金型３と上金型４は５ｍｍ程度開いた状態となっているので、鍔部２も若干開いた状態にあり、混合物の注入をスムーズに行うことができる。さらに、混合物を成型用金型の上部に設けられた注入口１から注入しているため、成型品の側面部分に沿って鍔部２へと混合物が流動し、鉄からなる繊維状物質に過度な剪断力を与えることがなく、繊維状物質が変形するのを防止することができる。
【００４１】
そして成型用金型の中空部分に混合物が充填された後、成型用金型への熱伝導に伴って混合物が冷却されて粘度が上昇し、鍋等の形状を有する成型品となる。なお混合物の充填が完了したときに、上金型４を下方向に移動させて成型用金型を最終的に成型を行う状態にしてコークスの粉粒とタールピッチの混合物を加圧する。またこれと同時に、注入口１付近に設けたシリンダー５を閉じて注入口１を塞ぐ。このとき、注入口１に残った混合物は成型用金型の抜き穴６に押出されて、取出口７から取り除かれる。成型品は、成型用金型内で冷却されて固化した後に取り出される。このようにして作成された成型品は、鉄からなる繊維状物質に混合物が含浸して複合化し、繊維状物質が成型品の外面と一体化した複合状態となっている。
【００４２】
図２に示す成型用金型で射出成型された成型品は、コークスの粉粒とタールピッチの混合物に含まれる不純物を取り除いて炭素（カーボン）粒子を凝結させる必要がある。このため、成型物の周辺にコークス等の酸素を排除する充填剤を充填した加熱炉などを用いて、無酸素条件下で凝結（焼結）させる。このとき、成型品が変形しないように充填剤で成型品を覆うようにし、加熱炉は密閉状態として加熱する。凝結処理は、成型品が凝結するときに不純物が飛散したり結晶形態の転移時の収縮に伴って応力が残存しないように、１〜５℃／ｈｒの速度で昇温、降温を行い、１０００〜３０００℃で処理を行う。これにより、繊維状物質と複合化した凝縮体が得られる。
【００４３】
本実施形態３では、凝結体を作成した後に旋盤等を用いて切削加工を行う必要がないので、０．３〜１．０時間を要していた切削加工時間を削減することができる。またタールピッチは成型に都合のよい２００〜３００℃の融点を有しており、焼成による不純物の飛散が少ないため、高温で成型品が凝結する際に不純物の飛散を原因とする収縮が起こりにくく、昇降温時の応力の残留を抑制することができる。さらに、凝縮体の最外層に形成した混合物と繊維状物質の複合体は剛性が高く、凝縮体表面の耐摩耗性を大幅に向上することができ、引っ掻き等の損傷を防止することが可能となる。
【００４４】
その後、以上の工程で作成された炭素を主成分とする凝縮体の表面に、調理物等の付着を防止するためのフッ素樹脂の塗装を施す。上記の凝結体は、主成分とする炭素の粉粒が多くの鋭角を備えた多角形を形成しており、互いの粉粒の接触部分が極めて小さくなっている。このため、表面層の引っ掻きや摩耗に対する耐性が低く、調理器具として用いるためにその表面を改質する塗装を行う必要がある。また、樹脂層と接触する凝結体の表面も同様の状態となっており、樹脂層が剥離したときに凝結体の表面も破壊されるため、同時に剥離耐性を向上させる処理を行う必要がある。
【００４５】
このため本実施形態３では、煮物調理に耐えられる温度、具体的には１２０℃を上限とした耐熱性を備えた樹脂で、凝結体との接触部分を補強することを目的として剥離耐性を向上させる処理を行った。まず、凝結体表面にＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）微粉末と安定分散を確保する界面活性剤を含む分散液（液状樹脂）をスプレーで塗布し、１５０℃の温度で１０分間乾燥させる。そして、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニエーテル共重合体、フッ素樹脂を含む）及びＰＥＳの微粉末を含んだ樹脂混合溶液をスプレーで複数回に分けて塗布し、１５０℃の温度で１０分間乾燥させる。
【００４６】
スプレーによる分散液及び樹脂混合溶液の塗布は、凝結体表面から樹脂混合溶液が吸収されて凝結体の内部に気泡が発生することのないよう、十分な時間間隔をおいて行うのが望ましい。それから、凝結体表面に樹脂混合溶液が吸収されずに滞留した状態で塗布を完了し、樹脂混合溶液が乾燥しきる前にＰＦＡの粉末を塗布する。その後、凝結体を３４０〜４００℃に加熱することにより乾燥及び溶融を行って、凝結体の表面改質と塗装が完了する。これにより、凝結体の最外面に樹脂塗装面が形成される。
【００４７】
なお凝結体の加熱は、樹脂の塗装された面の反対面から行うことが望ましい。これは、ＰＦＡの粉末が凝縮体の下部から溶融して気泡が残留し、調理時等に膨れが発生するのを防止するためである。この加熱により、まず樹脂混合溶液中の水分が蒸発し、その後ＰＥＳが溶融して凝縮体表面に含浸し、凝結体と樹脂層の接触部を覆うようにして凝縮体表面を補強する。それから融点の高いＰＦＡが溶融するが、分散液中のＰＥＳと樹脂混合溶液中のＰＥＳ、及び樹脂混合溶液中のＰＦＡと最後に塗布したＰＦＡの粉末が融着して結合するため強固な樹脂塗装を行うことができる。
【００４８】
上記の樹脂塗装の剥離耐性について、５ｍｍ間隔の升目状にこの塗装を施した試験片を用いて検査を行った。なおこの検査は、試験片に粘着テープを密着させて剥離したときの樹脂層の剥離状態を見るものである。その結果、樹脂混合溶液を塗布せずＰＦＡのみを塗布したものが６０〜８５％の保持率であったのに対して、本実施形態３に係る樹脂塗装を行ったものは全く剥離を生じることがなく、剥離耐性が大幅に改善されていることを確認した。また、鉄からなる繊維状物質と複合化した外面は硬度が大幅に向上しており、繊維状物質と複合化していないものよりも、摩耗や引っ掻きに対する耐性が向上していることも確認した。
【００４９】
なお上記のように、繊維状物質として電磁誘導加熱の効率を低下させないステンレスやカーボンからなるマットを使用するようにしてもよい。また、磁性金属でないため電磁誘導加熱には寄与しないが強度や摩耗性を改善するために、ミクロフィブリル化セルロース等の結合材とシリカ（ＳｉＯ2）とを含む柔軟なアルミナペーパーを用いるようにしてもよい。このアルミナペーパーは、アルミナ繊維を不織布状に成型したものであり、これを用いることにより耐摩耗性等を向上させることができる。
【００５０】
本実施形態３では、成型用金型に磁性金属からなる繊維状物質を載置して、炭素を主成分とする混合物と複合化させるため、電磁誘導加熱の効率を下げることなく、電磁誘導加熱用調理器具の表面の摩耗や引っ掻きに耐性を向上させることができる。なお、その他の効果については実施形態１に係る電磁誘導加熱用調理器具の製造方法と同様である。
【００５１】
なお実施形態１から実施形態３の製造方法で製造された電磁誘導加熱用調理器具は、電磁誘導加熱を利用した炊飯器やコンロ等の電磁誘導加熱調理器に使用される釜や鍋、フライパンなどの電磁誘導加熱用調理器具として用いることができる。
【００５２】
本発明に係る電磁誘導加熱用調理器具及びその製造方法並びに電磁誘導加熱調理器は、上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。例えば、成型用金型の形状や成型品を凝結する際の加熱温度、混練する繊維や繊維状物質の材質は、状況に応じて適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態１に係る成型用金型を示した縦断面図。
【図２】実施形態３に係る成型用金型を示した縦断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１  注入口、２  鍔部、３  下金型、４  上金型、５  シリンダー、６  抜き穴、取出口。
【図１】
0004448480.tif 000004
【図２】
0004448480.tif 000005