(57)【要約】【課題】      食器の形状を縁部の衝撃に対して破壊し難い形状となるように設計する方法、およびそれによって得られる耐衝撃破壊性形状を有する食器を提供すること。【解決手段】  脆性材料物質製食器の縁部に衝撃を与えて破壊し、破壊された食器の縁部の欠損箇所に基づいて中立面に近似した面（Ａ）、円周に垂直な方向の曲げ応力によって破壊される破壊面（Ｂ）に基づいて、破壊前の該食器の断面形状上にｘｙ２軸よりなり平面である直交座標系に式ｙ＝Ｄ／ｘ（式中Ｄは任意の数）を食器内面の少なくとも一部と交差するように描き、交差する食器表面部分を削り取った断面形状を構築して、食器上縁端にほぼ平行して、食器内周部に肉薄部を設けた耐衝撃破壊性形状を有する食器を製造する方法、及びそれによって得られる耐衝撃破壊性形状を有する食器。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料物質よりなる食器の縁部に衝撃を与えて破壊する工程、破壊された食器の縁部の欠損箇所に基づいて中立面に近似した面（Ａ）を特定する工程、円周に垂直な方向の曲げ応力によって破壊される破壊面（Ｂ）を特定する工程、破壊前の該食器の断面形状において、衝撃点から円周方向に直交する方向に面（Ａ）に沿ってｘ軸を引き、ｘ軸が面（Ｂ）と交差する点を原点と特定する工程、原点において円周方向に垂直でｘ軸に直交するｙ軸を引き、ｘｙ２軸よりなり平面である直交座標系に下記式（１）の曲線を食器内面の少なくとも一部と交差するように描く工程、該曲線が食器内面と交差する食器表面部分を曲線にほぼ沿って削り取った断面形状を構築する工程、及び該断面形状を有する食器を製造する工程を含む、食器上縁部よりも下方の位置で、食器上縁端にほぼ平行して、食器内周部に肉薄部を設けた耐衝撃破壊性形状を有する食器の製造方法。
ｙ＝Ｄ／ｘ      （１）
（式中Ｄは任意の数である。）
【請求項２】
前記断面形状の構築を、破壊前の食器の断面図を用いて行なう請求項１に記載の耐衝撃破壊性形状を有する食器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法によって製造された耐衝撃破壊性形状を有する食器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃破壊し難い食器に関する。さらに詳しくは、縁部の衝撃に対して破壊し難い形状の食器に関する。
【背景技術】
【０００２】
学校給食、病院給食など集団給食において陶磁器製食器が使用されている。これは陶磁器製食器が、物理的および化学的安全性、耐熱性、耐汚染性などにすぐれた性質を示すことによる。ところが陶磁器製食器は、衝撃に弱いため欠けたり割れたりし易く、とくに食器縁部の衝撃に対して、欠けたり割れたりし易いという特徴を有している。そのため、食器を落としたときの衝撃や、洗浄、運搬などの作業時の衝撃によって、食器の縁部において割れ欠けが発生しやすいという問題を有している。この破損により、調理、洗浄などの作業者や喫食者に対して、負傷させる危険性がある。
【０００３】
学校給食、病院給食など集団給食において、陶磁器製食器が大量に取扱われ、厨房室と喫食室の間で運搬され、自動洗浄・乾燥機による洗浄、乾燥が行われるようになったので、これらの一連の作業工程での衝撃や、食器利用者の使用時の衝撃に対する陶磁器製食器強度の改善が望まれている。
【０００４】
磁器食器の強度を改善するために、磁器にアルミナなどの骨材を配合した強化磁器を用いた食器が提案されているが、食器縁部の衝撃に対する強度という観点からは、まだ十分な強度が得られていない。
【０００５】
陶磁器製食器の耐衝撃性を改善する目的で、食器内面に窪みをつける試みが特開２００６−３４９５６号公報に提案されている。しかしながら、同公報には具体的に応力を緩和するための形状を構築する方法については記載されていない。単に窪みをつけるだけでは食器強度を低下させる危険性があって、耐衝撃性の改善につながらないという問題があった。
【０００６】
本発明者は、耐衝撃破壊性を確実に発揮できる形状を有する食器を製造する方法の開発を目指した結果本発明に到達した。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３４９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、縁部の衝撃に対して破壊し難い食器の開発に鋭意研究した結果、本発明に到達したものである。
本発明は、食器の形状を縁部の衝撃に対して破壊し難い形状となるように設計する方法を提供する。
本発明は、縁部の衝撃に対して破壊し難い形状を有する食器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
脆性材料物質よりなる食器の縁部に衝撃を与えて破壊する工程、破壊された食器の縁部の欠損箇所に基づいて中立面に近似した面（Ａ）を特定する工程、円周に垂直な方向の曲げ応力によって破壊される破壊面（Ｂ）を特定する工程、破壊前の該食器の断面形状において、衝撃点から円周方向に直交する方向に面（Ａ）に沿ってｘ軸を引き、ｘ軸が面（Ｂ）と交差する点を原点と特定する工程、原点において円周方向に垂直でｘ軸に直交するｙ軸を引き、ｘｙ２軸よりなり平面である直交座標系に下記式（１）の曲線を食器内面の少なくとも一部と交差するように描く工程、該曲線が食器内面と交差する食器表面部分を曲線にほぼ沿って削り取った断面形状を構築する工程、及び該断面形状を有する食器を製造する工程を含む、食器上縁部よりも下方の位置で、食器上縁端にほぼ平行して、食器内周部に肉薄部を設けた耐衝撃破壊性形状を有する食器の製造方法。
ｙ＝Ｄ／ｘ      （１）
（式中Ｄは任意の数である。）
【００１０】
前記断面形状の構築を、破壊前の食器の断面図を用いて行なう前記した耐衝撃破壊性形状を有する食器の製造方法は、本発明の好ましい態様である。
【００１１】
本発明はまた、前記した方法によって製造された耐衝撃破壊性形状を有する食器を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によって、縁部の衝撃に対して破壊し難い形状を有する食器を製造する方法が提供される。
本発明によって、縁部の衝撃に対して破壊し難い形状を有する食器が提供される。
本発明によれば、脆性材料製食器であって、食器上縁端部よりも下方の位置で、食器上縁端にほぼ平行して、食器内周部に少なくとも一つの肉薄部を設けた、縁部の衝撃に対して破壊し難い食器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、脆性材料製食器であって、食器上縁端部よりも下方の位置で、食器上縁端にほぼ平行して、食器内周部に肉薄部を設けた、耐衝撃性に優れた肉薄部形状を提供する。
【００１４】
脆性材料物質よりなり、軸対象を基本形とする食器おいて、縁部に対する外部からの衝撃が加わると食器に曲げ応力が発生する。この曲げ応力は、円周方向と円周に対して直角な方向の曲げ応力の合成よりなる。円周方向に対する曲げ応力が最大となる箇所が破壊起点となる。
【００１５】
本発明は、食器の縁部に対し外部から衝撃が加わったとき、円周方向に対する最大の曲げ応力は、円周に垂直な方向の曲げ応力が最大な点を支点とする歪に起因することを発見した。さらにこのとき破壊起点において円周に垂直な断面でみたとき、円周方向に対する曲げ応力の中立面は支点を通り、かつほぼ直線を取ることが分かった。
【００１６】
脆性物質よりなり軸対象を基本形とする食器において、縁部に対する外部からの衝撃があったとき、破壊起点において円周に垂直な断面でみたとき、円周方向に対する曲げ応力の分布は下記式（Ｉ）で示される。
ｙ＝Ｄ／ｘ      （１）
式（Ｉ）は、ｘ軸及びｙ軸の２軸よりなり、平面である直交座標系の関数であり、Ｄは任意の数である。円周に垂直な方向の曲げ応力が最大である点を該座標系のその原点とするとき、ｘ軸は円周方向に対する曲げ応力の中立面がなす線に最も近似し、かつ原点を通る直線である。
【００１７】
以下に、脆性物質よりなり軸対象を基本形とする食器において、実際に原点及び破壊起点を定める方法について説明する。
まず、食器に対してＡＳＴＭ  Ｃ３６８−８８に準じた方法で縁部に対して衝撃を与えて破壊する。衝撃を与えた面側では圧縮が、またその反対面側では引張りが生じるが、その間にあって圧縮と引張りが中和した面が中立面である。衝撃を与えて破壊したとき、衝撃を与えた箇所では中立面に近似した面で食器が欠損するので、その面に沿って円周方向に垂直な線がｘ軸となる。図１においては、食器１の縁部において、衝撃によって２の部分が欠損するので、３が中立面に近似した面である。その面に沿ってｘ軸を引くことができる。
【００１８】
一方、食器の縁部に対する衝撃によって、まず円周方向の応力によって、図２の４に示すようなヒビが生じる。次に図２の円周に垂直な方向の曲げ応力が働き、それによっても食器は破壊される。円周に垂直な方向の曲げ応力による食器の破壊は、円周に垂直な方向の曲げ応力が最大である点において図２の５に示される面で破壊するような破壊の仕方をする。このとき、食器の形状、素材などによって図２のほか、図３または図４に示したように破壊されることがある。いずれの場合にも破壊面５が現れる。そこで、図２〜図４の５の面またはそれを延長した面と上記ｘ軸が交差する点を、前記式（１）の直交座標系の原点と定めることができる。
【００１９】
原点において円周方向に垂直でｘ軸に直交する軸がｙ軸である。このように、成形した食器の衝撃破壊試験によってｘ軸及びｙ軸の２軸よりなり、平面である直交座標系を描くことができる。
食器断面図上に、前記したような方法で定めたｘ軸及びｙ軸の２軸よりなり、平面である直交座標系を描き、そこに前記式（１）で表される直交座標系の関数において、ｘ≧０かつｙ≧０である範囲内の座標上でＤが任意の数である曲線を描くと、図５のようになる。曲線が食器断面とは交差しない十分に大きなＤの値の曲線ａ１から、順次Ｄの値を減少させた曲線を描いて行くと、曲線が食器断面と接するときの曲線ａ２を、さらに曲線が食器断面と交差する曲線ａ３を描くことができる。曲線ａ２が食器断面と接する点６が円周方向に対する最大の曲げ応力がかかる破壊起点である。破壊起点が１点であるとき、応力がその点に集中するために、食器に衝撃が加わったときその点から食器が破壊されやすいことになる。
【００２０】
破壊起点が、図５における曲線ａ３が食器断面と交錯する曲線部分８に沿ったものであれば、破壊起点は点ではなく線となって、破壊起点にかかる応力を分散することが可能となる。それによって、食器が衝撃を受けても破壊されにくい耐衝撃破壊性形状とすることができる。
【００２１】
本発明は、衝撃破壊に弱い形状の食器を、耐衝撃破壊性を有する形状にする方法を提供するものである。すなわち図５における曲線ａ３が食器断面と交錯する食器側の部分９を削り取ったような形状に食器を設計することによって、食器が衝撃を受けても破壊されにくい耐衝撃破壊性形状を有する食器を製造する方法を提供する。食器側の部分９を削り取った形状により、食器上縁部よりも下方の位置で、食器上縁端にほぼ平行して、食器内周部に肉薄部を設けた食器となる。本発明の食器の薄肉部は、単に肉厚を薄くするのではなく、前記式（１）が描く曲線にほぼ沿って肉薄部を形成することが特徴であって、それによって耐衝撃破壊性形状を有する食器となる。
【００２２】
前記した、図５の食器側の部分９を削り取った形状にする際に、削り取った部分の食器の厚さには特に制限はなく、得られる食器の強度などを考慮して適宜決定することができる。有限要素法などの公知の方法を用いて、最適な厚さに設計することは適宜採用できることである。
【００２３】
本発明の食器の形状は、軸対称形の形状をした食器が好ましい。このような形状の例としては、ボウル形状、皿形状などを挙げることができる。
【００２４】
本願発明は、衝撃によって破壊され易い脆性材料による食器においてその効果を発揮する。脆性材料としては、セラミックスなどを挙げることができる。セラミックスとしては、陶磁器、ガラス、タイルなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。中でも磁器製食器おいて、とくに本発明の効果がよく発揮される。磁器としては、通常の磁器のほか、強化磁器や、軽量強化磁器などを使用することができる。
【００２５】
本発明の食器の外表面には肉薄部を設ける必要はないので、外表面は通常直線、ほぼ直線または緩やかな曲線を描いて、上縁端から底内面に続く形状であることが好ましい。
【００２６】
図６は、本発明の方法で得られた食器１０を示す部分断面正面図であって、食器上縁部よりも下方の位置で、食器上縁端にほぼ平行して、食器内周部に肉薄部１１が設けられた様子が示されている。食器１０には糸尻が設けられており、糸尻に設けられた切欠１２がよくわかる。切欠１２は、食器を洗浄した後食器底に溜まった水分を速やかに排出して乾燥をし易くするために設けられている。
【実施例】
【００２７】
以下に、実施例によって本発明をより詳細に説明する。本発明は、これらの例によって何ら制限されるものではない。
本実施例において、縁部の衝撃に対する耐破壊性は、下記のような試験で確認した。
耐衝撃破壊性試験
陶磁器製飲食器の衝撃試験は、ＡＳＴＭ−Ｃ−３６８−８８に準拠した方法によって行った。
【００２８】
（実施例１）
磁器製で、本発明の方法で肉薄部を１箇所設けた食器（本発明品）と従来形状の食器（従来品）との衝撃強度比較試験を行った。その結果を表１に示した。
衝撃強度比較試験は１０回行い衝撃強度と重量を測定した。衝撃強度と重量の平均値の差を本発明品と従来品の差とした。
【００２９】
【表１】
2007229139.tif 000002
【００３０】
表１おいて、本発明品の重量の６％増加は、食器製造時のバラツキの範囲内である。表１の結果より、本発明の食器と従来形状の食器を比較して、本発明品においては肉薄部を１箇所設けることによって、重量の増加分６％をはるかに超えて、衝撃強度が２５．４％も増加しており、本発明の明らかな効果が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明により、縁部の衝撃に対して破壊し難い形状を有する食器を得る方法が提供される。
本発明により提供される食器は、縁部の衝撃に対して破壊し難い耐破壊衝撃性形状を有する食器である。
本発明によって、学校給食、病院給食など集団給食において好適に使用されうる食器に
好適な容器が提供される。
本発明によれば、落としても割れ欠けが起こりにくい磁器食器の提供が可能となる。
本発明によって、学校、病院や企業の社員食堂など大規模に給食する施設において、縁部の衝撃に対して破壊し難い形状を有する食器として、作業者や喫食者に対して、負傷させる危険性が少なく安心して使用できる磁器食器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来形状食器の破壊試験後の衝撃部を示す部分断面図である。
【図２】従来形状食器の破壊態様例の一つを示す平面図である。
【図３】従来形状食器の破壊態様例の一つを示す平面図である。
【図４】従来形状食器の破壊態様例の一つを示す平面図である。
【図５】食器断面上に前記式（１）で表される直交座標系の関数に基づく曲線を描いた図である。
【図６】本発明の食器内周部に肉薄部を設けた食器の例を示す部分断面正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１．食器
２．欠損部
３．中立面に近似した面
４．第１破壊面
５．第２破壊面
６．破壊起点
７．原点
８．交差断面の曲線部分
９．交差断面部分
１０．本発明の食器
１１．肉薄部
１２．糸尻の切欠
ａ１〜ａ３．曲線
【図１】
2007229139.tif 000003
【図２】
2007229139.tif 000004
【図３】
2007229139.tif 000005
【図４】
2007229139.tif 000006
【図５】
2007229139.tif 000007
【図６】
2007229139.tif 000008