(57)【要約】      （修正有）【課題】ＩＨ発熱特性に優れるＩＨ器物の素材に用いられる誘導加熱機器用クラッド薄板を提供する。【解決手段】ＩＨコイル側から順に、表面層、発熱層、中間層、熱伝導層となるように使用され、発熱層の厚みｔ１は2016112206.tif 000012を満たす。ρ１はＩＨ発熱層の体積抵抗率（Ω・ｍ）、ｆは周波数（Ｈｚ）、μ１は前記発熱層の透磁率である。表面層の厚みｔ２は０ｍｍ超え０．１ｍｍ以下であり、表面層の体積抵抗率ρ２（Ω・ｍ）はρ１＜ρ２を満たし、かつ表面層の体積抵抗率ρ２（Ω・ｍ）および表面層の厚みｔ２（ｍ）は、2016112206.tif 000013を満たすよう構成する。【選択図】図１
2016112206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導加熱機器のＩＨコイル側から順に、表面層、ＩＨ発熱層、中間層、熱伝導層となるように使用される誘導加熱機器用クラッド薄板であって、
前記ＩＨ発熱層は普通鋼で構成され、該ＩＨ発熱層の厚みｔ１は（１）式を満たし、
【数１】
2016112206.tif 000010
（１）式中、ρ１は前記ＩＨ発熱層の体積抵抗率（Ω・ｍ）、ｆはＩＨ周波数（Ｈｚ）、μ１は前記ＩＨ発熱層の透磁率であり、
前記表面層の厚みｔ２は０ｍｍ超え０．１ｍｍ以下であり、かつ前記表面層の材質の体積抵抗率ρ２（Ω・ｍ）および前記表面層の厚みｔ２（ｍ）は（２）式を満たし、
【数２】
2016112206.tif 000011
前記中間層の厚みｔ３は０．００１〜０．１０ｍｍであり、前記熱伝導層の厚みｔ４は０．５ｍｍ以上であることを特徴とする誘導加熱器用クラッド薄板。
【請求項２】
前記表面層の材質は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、純ニッケル金属、純銅、アルミニウム、およびアルミニウム合金の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【請求項３】
前記中間層の材質は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、純ニッケル金属、アルミニウム、およびアルミニウム合金の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【請求項４】
前記熱伝導層の材質は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【請求項５】
前記熱伝導層上に更に保護層を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【請求項６】
前記保護層はフェライト系ステンレス層またはオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【請求項７】
前記保護層の厚みは０．２０〜１．００ｍｍである請求項５または６に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導加熱装置やＩＨ炊飯器などの誘導加熱機器に用いる成形素材として使用する、発熱特性に優れたクラッド薄板に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱機器に代表されるＩＨ調理器は、火炎を使用せず発熱効率の高い調理用熱源として普及が進んでおり、特に火災安全性が要求される高齢者住宅や高層ビルの店舗・住宅では欠くことのできない必需機器となっている。中でもＩＨ炊飯器はＩＨの高火力を利用した急速加熱特性によって、ご飯をおいしく炊き上げることができることから炊飯装置の主流を占めており、一般家庭を含めて高い普及率を誇っている。またこれらの電気機器では省エネルギーへの取組みが盛んに行なわれているが、中でもＩＨ炊飯器では資源エネルギー庁が主導するトップランナー方式による省エネ基準に代表される様に、電力使用量削減の取組みが急ピッチで進められている。
【０００３】
オールメタル対応ＩＨ調理器など特殊な場合を除いて、ＩＨ調理器で用いられる鍋釜などの器物は、ＩＨコイルに対向して配置された磁性体からなる発熱体を必須の構造として有しており、この発熱体として一般にはフェライト系ステンレス鋼や普通鋼が用いられる。
【０００４】
しかしながらフェライト系ステンレス鋼や普通鋼の単一構造からなる器物では、ＩＨコイルの直上部分のみが局所加熱される。このため、やかんや深鍋による水の沸騰調理では問題を生じないものの、水分の少ない焼き・炒め・炊き等の調理では器物内面に調理具材が焦げ付いてしまう問題がある。そこでフライパンや浅鍋、炊飯器釜など多くの器物では、ＩＨ発熱体としての磁性体に加えて、ＩＨで生じた熱を広範囲へ伝達させるための熱伝導層を設けている。この熱伝導層には一般にアルミニウムやアルミニウム合金が用いられる。
【０００５】
磁性体層と熱伝導層とを一体積層した器物としては、主にフェライト系ステンレス鋼とアルミニウムとを積層したクラッド薄板をプレス成型して製造する方法が用いられている。特に器物の側面を含んで周囲を囲む形でＩＨコイルを配置する炊飯器釜では、器物の底面と側面を同一の構造とするためにクラッド薄板を母材とした調理釜が多用されている。発熱体にフェライト系ステンレス鋼を用いる理由は、適度な磁気特性を有しながら調理器具として適切な耐食性を有しており、また後述する様に、普通鋼を母材としたクラッド薄板に比べて製造性に優れるためである。
【０００６】
ここでＩＨ調理器を使用した調理における消費電力を考慮すると、投入した電力が食材の加熱のために効率良く消費され、特に周辺環境としての大気中や調理器本体へ熱が逃げない様にすることが重要である。そのためにはＩＨコイルに大きな電力を投入することでＩＨ発熱体を急速加熱し、またその熱を素早く器物全体に伝える必要がある。
【０００７】
ＩＨコイルへ大電力を投入するためにはＩＨ発熱体の特性を適切に選定する必要がある。従来の知見では磁気特性に優れ電気抵抗の小さな普通鋼が最も適している。しかしながら普通鋼の薄板を、熱伝導層としてのアルミニウムと積層接合してクラッド薄板を得る場合、通常の大気加熱による温間圧延接合法では加熱プロセス中の普通鋼母材表面に酸化被膜が形成されてしまう。このため、普通鋼とアルミニウムとの接合が困難であり、効率的な生産ができない問題があった。これに対して、普通鋼とアルミニウム層との間に中間層を設けて接合する方法が有効であるとも思われる。しかし、従来のＩＨ調理器用クラッド薄板では普通鋼の優れたＩＨ発熱特性を損なうことなく、中間層を配したアルミニウムクラッド鋼板を構成する方法は明らかでなかった。
【０００８】
従来技術として、例えば特許文献１には、内側をアルミニウム板、外側をアルミめっき鋼板よりなるクラッド材で構成した炊飯器用内釜が提案されている。しかし、ＩＨ消費電力の低減に関する考慮は何らなされていない。またこの内釜は、アルミめっき層の厚みが３０μｍ以上であり、電気抵抗が小さく断面積の大きなアルミニウムめっき層がＩＨコイルと対抗する面に配置される。このため、ＩＨで発生した渦電流が電気抵抗の小さなアルミニウムめっき層を優先的に流れるため、効率的に電流を熱に変換することができない。
【０００９】
また特許文献２には、鍋本体の底面部に磁性金属からなる発熱層を配し、内層側にはアルミニウム層を配した炊飯器釜を形成するにあたって、アルミニウム溶湯を使用した溶湯鍛造法またはダイカスト法を用いる方法が提案されている。しかし、本法においてもＩＨ消費電力の低減に関する考慮が何らなされていない。溶湯鍛造法またはダイカスト法を用いるために内層のアルミニウム層は厚肉とならざるを得ないため、釜全体の熱容量を不必要に高めてＩＨ消費電力を損なう問題がある。また溶湯鍛造法またはダイカスト法によって積層構造の炊飯器釜を製造する方法は必然的にバッチプロセスに依ることとなり、生産効率の面でもクラッド薄板をプレス成型する方法に比べて劣る問題があった。
【００１０】
また特許文献３には、非磁性基材の表面に鉄などの磁性材料層と電気抵抗率が低い銅からなる金属材料層とを一組みとしためっき層を交互に形成した電磁誘導加熱用複合材が提案されている。しかし、これは磁性材料層の厚みが薄い場合でも電磁誘導加熱（ＩＨ加熱）を可能にする技術であり、そもそも磁性材料層の厚みがＩＨによる渦電流浸透深さに比べて薄くせざるを得ない場合の対処方法を示す技術である。また、同文献段落０００７には、磁性材料層が薄いほど発生した熱がアルミニウム層に効率よく伝達されることが記載されている。しかし、磁性材料層が薄すぎると、むしろ磁性材料自体の発熱効率が劣化してしまう。このため、同文献では大きな発熱効率が見込めない。したがって、同文献に記載の技術は磁性材料層のＩＨ発熱効率を最大まで高めることを意図した技術ではない。このように、特許文献３に記載の複合材と、充分な厚みの磁性材料層を有するＩＨ発熱体とを比べた場合には、おのずとＩＨ発熱効率に劣る問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−０００２４６号公報
【特許文献２】特開平９−１４０５６６号公報
【特許文献３】特許第３４９６５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、普通鋼とアルミニウム等とを中間層を介して接合したクラッド薄板であって、大気中の温間圧延接合法を利用した効率的な生産が可能であり、かつ普通鋼とアルミニウムのみで構成されたＩＨ器物よりもＩＨ発熱特性に優れたＩＨ器物の素材であるクラッド薄板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
普通鋼とアルミニウム等との温間圧延接合クラッドについて、その接合性を高める目的で中間層を設けるにあたり、中間層がＩＨ発熱層から熱伝導層への熱伝達を阻害しない様に中間層の厚みを制限するとともに、表面層をＩＨ発熱層の外側にも配置し、その厚みを最適化して表面層でも発熱させることによって、ＩＨ発熱特性を増大する効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明者らは以下の知見を得て本発明を完成した。
【００１４】
（１）前述したとおり、普通鋼とアルミニウム（またはアルミニウム合金）とのクラッド薄板を製造するにあたって中間層を配する理由は、クラッド接合時の加熱プロセスで普通鋼表面に生じる酸化被膜を抑制することにある。そのためクラッド接合に先立って普通鋼母材の表面にあらかじめ中間層を接合しておく必要がある。
【００１５】
（２）しかしながら中間層に用いる金属の厚みが大きいと、ＩＨ発熱層からアルミニウム層への熱伝導が阻害され、局部加熱を誘発して調理中のエネルギー効率が損なわれてしまう場合がある。これを避けるためには中間層の厚みを１００μｍ以下とする知見を得た。これは熱伝達係数が大きな材料を中間層に用いた場合には単純に熱伝達が阻害されることに加えて、熱伝達係数が小さな材料を中間層に用いた場合でも、熱が一旦中間層を介して面方向へ伝達されるために、厚み方向への熱伝達が阻害され、アルミニウム層への効率的な熱伝達が促進されないためと考えられる。
【００１６】
（３）中間層として用いる材質としては、１００〜５００℃の加熱プロセスを経ても接合を阻害する様な酸化被膜が生じない必要があり、また普通鋼基材との密着性を考慮すれば、例えばオーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼をあらかじめクラッド接合した鋼板や、純ニッケル金属、アルミニウム合金、亜鉛合金などを溶融めっきあるいは電気めっきした鋼板、などが適当である。
【００１７】
（４）しかしながらこれらの方法では普通鋼の片面だけに目的の金属を配することが困難なため必然的に両面に形成されることになり、もしも片面のみを表面研削などで除去する場合には多大な手間と大幅なコスト低下を招いてしまう。
【００１８】
これらの知見を得たうえで、本発明者らは、さらに検討を行った。普通鋼の両面に目的の金属を配した３層構造の母材を実験室的に試作した。これをアルミニウムとクラッド接合することによってＩＨ調理用器物を模したサンプルを作製し、器物の外面、すなわちＩＨコイルに対向する面にも追加の金属層が存在する場合のＩＨ発熱特性を詳細に調査した。以下では普通鋼のＩＨコイルに対向する面に形成された金属層を表面層と称する。
【００１９】
ここで電磁誘導（ＩＨ）によって発熱体表面に流れる電流について考える。
ＩＨコイルに対向して配置された磁性体の表面には、電磁誘導によって渦電流が発生する。この渦電流が流れる深さは一定の深さに制限されるが、この渦電流浸透深さ（δ）は磁性体の体積抵抗率（ρ１）と磁気特性、ならびにＩＨ周波数（ｆ）によって決定され、（１）式で表わされる。ここでμ１は磁性体の透磁率である。この渦電流浸透深さの範囲を流れる電流が発熱体自身の電気抵抗によってジュール発熱することにより発熱する。
【００２０】
【数１】
2016112206.tif 000003
【００２１】
（１）式を考慮すると、表面層に関して以下のような知見が得られた。
【００２２】
（５）ＩＨ発熱層の外面側（ＩＨコイル側）にＩＨ発熱層とは異なる金属からなる表面層が存在すると、表面層の材質によっては上記の渦電流が表面層に漏れ出してしまう問題が生じる。
【００２３】
（６）また表面層の厚みが厚すぎる場合にはＩＨコイルと磁性体との間の距離が長くなってしまうため、ＩＨコイルで生じる磁場が弱くなって誘導電流としての渦電流が流れにくくなる問題もあった。
【００２４】
（７）すなわち、ＩＨ発熱層の体積抵抗率をρ１、透磁率をμ１とし、また表面層の体積抵抗率をρ２、厚みをｔ２とした場合に、表面層と発熱層との電気抵抗比率を示す評価指数（Ｅ）が（２）式のように２〜１００の範囲では、普通鋼本来のＩＨ発熱特性を損なうこと無く、さらにＩＨ発熱特性を向上させる効果がある知見を得た。
【００２５】
【数２】
2016112206.tif 000004
【００２６】
（８）さらに、本発明者らは、渦電流が電気抵抗の小さな層を優先的に流れるのは表面層の厚みが（２）式により定まるｔ２の範囲を超えて厚い場合である知見を得た。一般的には発熱効率を高めるため，発熱層の材質と板厚を適切に選定することになる．しかしながら特許文献１の様に発熱層の外側に体積抵抗率が低い材質の表面層を厚く配置した場合にはＩＨ発熱層での発熱を阻害する．このような観点から、本発明者らは、表面層の厚さが（２）式を満たすように設定されることによって、ＩＨ発熱層の発熱効率を損ねることなく、かつ表面層での発熱をも可能とし、発熱効率を最大限に引き出すことに思い至ったのである。
これらの知見により完成された発明は以下のとおりである。
【００２７】
（１）誘導加熱機器のＩＨコイル側から順に、表面層、ＩＨ発熱層、中間層、熱伝導層となるように使用される誘導加熱機器用クラッド薄板であって、前記ＩＨ発熱層は普通鋼で構成され、該ＩＨ発熱層の厚みｔ１は（１）式を満たし、
【００２８】
【数３】
2016112206.tif 000005
【００２９】
（１）式中、ρ１は前記ＩＨ発熱層の体積抵抗率（Ω・ｍ）、ｆはＩＨ周波数（Ｈｚ）、μ１は前記ＩＨ発熱層の透磁率であり、前記表面層の厚みｔ２は０ｍｍ超え０．１ｍｍ以下であり、かつ前記表面層の材質の体積抵抗率ρ２（Ω・ｍ）および前記表面層の厚みｔ２（ｍ）は（２）式を満たし、
【００３０】
【数４】
2016112206.tif 000006
【００３１】
前記中間層の厚みｔ３は０．００１〜０．１０ｍｍであり、前記熱伝導層の厚みｔ４は０．５ｍｍ以上であることを特徴とする誘導加熱機器用クラッド薄板。
【００３２】
（２）前記表面層の材質は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、純ニッケル金属、純銅、およびアルミニウム合金の少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【００３３】
（３）前記中間層の材質は、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、純ニッケル金属、アルミニウム、およびアルミニウム合金の少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【００３４】
（４）前記熱伝導層の材質は、アルミニウムおよびアルミニウム合金の少なくとも１種であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【００３５】
（５）前記熱伝導層上に更に保護層を備える上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【００３６】
（６）前記保護層はフェライト系ステンレス層またはオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする上記（５）に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【００３７】
（７）前記保護層の厚みは０．２０〜１．００ｍｍである上記（５）または（６）に記載の誘導加熱機器用クラッド薄板。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、普通鋼とアルミニウムとを中間層を介して接合したクラッド薄板であって、大気中の温感圧延接合法を利用した効率的な生産が可能であり、かつ普通鋼とアルミニウムのみで構成されたＩＨ器物よりもＩＨ発熱特性に優れるＩＨ器物の素材である誘導加熱機器用クラッド薄板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明のクラッド薄板で作製した内釜をＩＨ炊飯器に入れた状態を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明を詳述する。なお、以下では、「質量％」を単に「％」と記載する。
１．使用態様
本発明の誘導加熱機器用クラッド薄板（以下、単に、「クラッド薄板」という。）は、ＩＨコイルを備える誘導加熱機器用の器物に使用され、誘導加熱機器のＩＨコイル側から順に、表面層、ＩＨ発熱層、中間層、熱伝導層となるように積層された薄板である。たとえば、図１に記載のように、ＩＨ炊飯器１には底部にＩＨコイル２が設けられており、本発明のクラッド薄板で作製した内釜３をＩＨ炊飯器１に入れ、ＩＨにより内釜３が加熱される。したがって、本発明のクラッド薄板から製造した内釜３をＩＨ炊飯器１に用いる場合、内釜３は、ＩＨコイル２側から順に、表面層３ａ、ＩＨ発熱層３ｂ、中間層３ｃ、および熱伝導層３ｄが積層された構造となる。本発明では内釜に限られることはなく、ＩＨにより加熱されるＩＨ器物を誘導加熱機器に使用するのであれば、その使用態様は特に限定されない。また、誘導加熱機器としては、ＩＨ調理器やＩＨ炊飯器の他、例えばプリンターのトナー定着装置の様に家電製品や産業用機器の部材を急速加熱するための加熱装置などが挙げられる。
以下、本発明のクラッド薄板について詳述する。
【００４１】
２．ＩＨ発熱層
本発明におけるＩＨ発熱層は、磁気特性に優れた普通鋼を使用するが、炭素含有量が０〜０．１５％までの範囲であれば、純鉄、普通鋼のいずれでもよい。したがって、本発明でいう「普通鋼」とは、純鉄および普通鋼のいずれであってもよい。望ましくはＪＩＳ  Ｇ  ３１４１に規定される冷間圧延鋼板及び鋼帯に準ずるものを使用する。
ＩＨ発熱層の厚みｔ１は（１）式を満たす。
【００４２】
【数５】
2016112206.tif 000007
【００４３】
（１）式中、ρ１はＩＨ発熱層の体積抵抗率（Ω・ｍ）、ｆはＩＨ周波数（Ｈｚ）、μ１はＩＨ発熱層の透磁率である。
【００４４】
ＩＨ発熱層の厚みｔ１は誘導加熱機器の周波数に応じて調整する必要があり、普通鋼のＩＨ発熱特性を余すところなく発揮するには、（１）式に示した渦電流浸透深さδを超える厚みとする必要がある。またＩＨ発熱層のうち渦電流浸透深さを超える厚みについてはＩＨ発熱に寄与しないが、厚すぎると、ＩＨ発熱層のＩＨコイル側の最表層で発生した熱を反対面側の熱伝導層へ速やかに伝達するにあたっての障壁となる。また、材料全体の熱容量が増大してしまう問題がある。このため、ＩＨ発熱層の厚みｔ１は渦電流浸透深さを超える範囲で薄くすることが望ましく、通常には１．０ｍｍ以下、望ましくは０．６０ｍｍ以下とする。
【００４５】
また、ＩＨ発熱層の体積抵抗率および透磁率は（１）式を満たすものであれば特に限定されないが、体積抵抗率が１×１０−８〜１００×１０−８Ω・ｍ程度でよく、透磁率は例えば２５ｋＨｚ交番磁場中の比透磁率として１０〜１０００程度でよい。
【００４６】
３．表面層  
ＩＨ発熱層の外面（ＩＨコイル側の面）には、クラッド接合の際にＩＨ発熱層に生じうる酸化被膜の生成を抑制するとともに、ＩＨ発熱特性を向上させる目的で表面層が設けられている。表面層の厚みｔ２は０ｍｍ超え０．１ｍｍ以下であることを前提とする。Ｅの値にかかわらず、表面層の厚みｔ２が厚すぎると、ＩＨ発熱層である普通鋼とＩＨコイルとの距離が遠ざかってしまうために磁場が減衰し、ＩＨ発熱層の渦電流から誘導される渦電流が表面層で流れにくくなってしまう。したがって、表面層の厚みの上限は０．１ｍｍとする。また、本発明では、表面層は酸化被膜の生成を抑制する点において必須である他、後述するように、誘導電流としての渦電流によって表面層からジュール熱を発生しやすくするため、下限値を０ｍｍ超えとする必要がある。
【００４７】
表面層の材質の体積抵抗率（Ω・ｍ）および表面層の厚みｔ２（ｍ）は、（２）式で表わされる評価指数（Ｅ）が２〜１００の範囲となるように調製されている。
【００４８】
【数６】
2016112206.tif 000008
【００４９】
Ｅが２〜１００の範囲でＩＨ発熱効率が向上する理由は必ずしも明らかでは無いが、以下の理由によるものと考えられる。（２）式中のＥは、表面層の厚みとＩＨ発熱層の渦電流侵入深さを考慮した各々の層の電気抵抗の比率を表す値であり、表面層の電気抵抗をＩＨ発熱層の材質と表面層の材質との関係で規定した指標である。Ｅが（２）式を満たす場合、ＩＨ加熱時の誘導電流（渦電流）がＩＨ発熱層に流れる際に、その一部が、電気抵抗が大きく断面積の小さな表面層を流れることによって効率的に発熱されるためであると推測される。したがって、表面層を備えないＩＨ発熱層単独の場合と比較すると、表面層での発熱分だけ発熱効率が向上することになる。
【００５０】
ここで、表面層での発熱量のみを考慮すると、表面層にも普通鋼を用いればよいとも思われる。しかしながら、普通鋼で構成されるＩＨ発熱層に直接アルミニウム等の熱伝導層をクラッド接合する場合、クラッド接合時の加熱プロセスによりＩＨ発熱層の表面に酸化被膜が生成されてしまう。これを回避するため、ＩＨ発熱層にはクラッド接合に先だって、ＩＨ発熱層の材質とは異なる表面酸化に強い材質の層をＩＨ発熱層の表面に形成する必要がある。また、表面層の材質は、クラッド接合の際にＩＨ発熱層の酸化被膜の生成を抑制することに加えて、さらに、発熱効率向上の観点から、ＩＨ発熱層の渦電流により誘導される電流（渦電流）がジュール熱を効率的に発生させるような（２）式を満たす材質とする必要がある。したがって、本発明のクラッド薄板は、本発明のように、大気中の温間圧延接合法を利用した効率的な生産が可能であり、かつ普通鋼とアルミニウムのみで構成されたＩＨ器物よりもＩＨ発熱特性に優れるという優れた効果を発揮することができるのである。
【００５１】
（２）式中、Ｅが２よりも小さくなるような条件では、磁性体であるＩＨ発熱層から表面層へ漏れ出した渦電流が、電気抵抗が小さく断面積の大きな表面層を流れることによってジュール発熱しにくくなり、ＩＨ発熱効率が損なわれると考えられる。一方、Ｅが１００を超えて大きくなるような条件では、表面層について断面積を考慮した電気抵抗が大きくなり過ぎるために、渦電流が表面層へ漏れ出すことが無く、ＩＨ発熱特性の向上に寄与しなくなる。
【００５２】
表面層の材質としては、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、純ニッケル金属、純銅、アルミニウム、アルミニウム合金、などが望ましい。
【００５３】
４．中間層
中間層はクラッド薄板の温間接合に先立つ母材加熱の際、普通鋼の接合面に酸化被膜が生じるのを防ぐ役割を持つため、普通鋼表面の酸化を防止するに充分な材質選定と厚みが必要である。厚みの下限は０．００１ｍｍとする。また中間層が０．１０ｍｍを超えて厚い場合には、ＩＨ発熱層から熱伝導層への熱伝達を阻害するため、厚みの上限を０．１０ｍｍとする。
【００５４】
上述のとおり中間層の材質は普通鋼表面の酸化を防止する機能を有すればいかなる材質でも良いが、製造上の利便性を考慮すれば表面層と同材質であることが望ましい。オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、純ニッケル金属、アルミニウム、およびアルミニウム合金の少なくとも１種であることが好ましい。
【００５５】
５．熱伝導層
熱伝導層は熱伝導性に優れクラッド接合性にも優れる必要がある。たとえば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金が挙げられる。熱伝導層の厚みは熱伝導特性に影響し、０．５ｍｍを下回ると充分な熱伝導特性を得ることができない。したがって、この層の厚みは０．５ｍｍ以上とする。一方、３．０ｍｍを超えて厚くなると、熱伝導特性の増大効果が小さくなる一方で、材料全体の熱容量を増大してしまう場合がある。厚みの上限は望ましくは３．０ｍｍである。
【００５６】
６．保護層
上記のクラッド構成に加えて、調理時の食材と直接に接する熱伝導層の外面には食材による腐食を防止するための保護層を設けても良い。保護層の材質は食材による腐食を防止できれば何を用いても良いが、耐食性ならびに耐疵付き性の観点からオーステナイト系ステンレス鋼もしくはフェライト系ステンレス鋼とするのが望ましい、この保護層の厚みは充分な耐食性ならびに耐疵付き性を得るためには０．２０ｍｍ以上とするのが望ましい。一方で過度に厚すぎると材料全体の熱容量を増大してしまう問題があるため、厚みの上限を１．０ｍｍ望ましくは０．６０ｍｍとする。
【００５７】
７．製造方法
本発明のクラッド薄板を製造するための接合素材となる鋼板もしくは鋼帯の表面には，予め少なくとも中間層を形成しておく。これは、温間圧延法などの手法により事前加熱して接合を行う場合、接合を阻害する酸化層が鋼板表面に形成されるのを防止するためである。この中間層の形成には、後述のように、熱間圧延接合、温間圧延接合，電気めっき処理、溶融めっき処理などが適用される。
【００５８】
接合素材となる鋼板もしくは鋼帯の表面に中間層を形成する際，同時に反対側の表面に表面層を形成しても良い。
【００５９】
中間層や表面層が形成された素材鋼板もしくは鋼帯を，熱伝導層であるアルミニウムもしくはアルミニウム合金の板もしくは帯とクラッド接合する．クラッド薄板の製造には冷間もしくは温間での圧延接合法を用いるが，安価に製造する観点からはコイル圧延接合法が好ましい．またクラッド薄板に保護層を設ける場合には，クラッド接合の際にアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる母材の両面に，鋼板からなる合わせ材と保護層からなる合わせ材の合計３枚を重ね合わせて接合することができる。
【００６０】
圧延によりクラッド薄板を製造する場合、圧延機は、通常のクラッド板を製造する際に使用されているロール圧延機でよく、ワークロールの素材も通常の鍛鋼の焼き入れ材のものを使用できる。圧延油は、通常の圧延に使用されているエマルジョン系圧延油等でよい。圧下率は、クラッド板を製造する際の通常の圧下率でよく、１０〜５０％程度とするのが好ましい。
【００６１】
圧延の際の素材の温度は、鋼板とアルミニウム母材が室温〜５００℃の状態で圧延を施す。また、５００℃を超えると接合界面に金属間化合物を生成し、接合強度が低下する。また、鋼板とアルミニウム母材の温度は、同温度にしておく必要はなく、圧延の際にそれぞれの素材の温度が１００〜５００℃の範囲内にあればよい。素材を加熱するためには、電磁誘導加熱装置や大気雰囲気中で行う通常の加熱炉等を用いる。
【００６２】
このようにして得られたクラッド薄板に対して必要に応じて表面層を形成することで製品のクラッド薄板が得られる。クラッド接合後に表面層を形成する場合には，例えば電気めっき法により形成される。
【実施例】
【００６３】
ＩＨ調理器用クラッドを構成する発熱層の素材として、ＪＩＳ  Ｇ  ３１４１（２０１１）の普通鋼（ＳＰＣＥ）を基材として種々の厚みからなる以下のクラッド薄板を準備した。
【００６４】
（１）普通鋼の両面にＳＵＳ４３０フェライト系ステンレス鋼またはＳＵＳ３０４Ｌオーステナイト系ステンレス鋼または純ニッケル金属を熱間接合したクラッド薄板
普通鋼からなるスラブ素材を実験用ミルで前述の合わせ材と熱間接合した後に、熱延板焼鈍、冷間圧延、仕上焼鈍を経て作製した。表面層の材質および厚みは両面とも同一として調製した。
【００６５】
（２）普通鋼の両面に純ニッケル金属を電気めっきしためっき薄板
普通鋼からなるスラブ素材について熱延、焼鈍、冷間圧延、仕上焼鈍を行った後、通常の方法でニッケルめっき処理を行い作製した。
【００６６】
（３）普通鋼の両面にＡｌ−１０％Ｓｉ合金を溶融めっきしためっき薄板
普通鋼からなるスラブ素材について熱延、焼鈍、冷間圧延、仕上焼鈍を行った後、通常の方法で溶融アルミ処理を行い製造した。
【００６７】
（４）普通鋼の薄板
普通鋼からなるスラブ素材について熱延、焼鈍、冷間圧延、仕上焼鈍を行い製造した。
【００６８】
上記（１）〜（３）の薄板を、市販の純アルミニウム板と重ね合わせて、１００〜５００℃に加熱し、実験用ミルで接合圧延することによりＩＨ調理器用多層クラッド薄板を得た（実施例１〜１６、比較例３〜８）。
【００６９】
比較例１では、（４）を用いてクラッド薄板を得たため、表面層および中間層は形成されていない。比較例２では、（１）を用いて得られたクラッド薄板の表面を研削することによって、表面層の除去ならびにＩＨ発熱層の減肉処理を施した。実施例１７、１８および比較例９では、（３）を用いて得られたクラッド薄板の表面を研削した後、研削面に電気めっきにより銅めっき処理を施した。これらのクラッド薄板の総厚みは０．８〜３．５ｍｍであった。
【００７０】
このようにして作製したクラッド薄板について、各層の材質および厚みは表１に示す通りである。なお、ＩＨ発熱層として使用したＳＰＣＥの体積抵抗率は１．４×１０−７Ωｍであり、透磁率は６．３×１０−５である。また、表面層として使用したＳＵＳ３０４Ｌの体積抵抗率は７４×１０−８Ωｍ、ＳＵＳ４３０の体積抵抗率は５６×１０−８Ωｍ、Ｎｉの体積抵抗率は７．２×１０−８Ωｍ、Ｃｕの体積抵抗率は１．７×１０−８Ωｍ、Ａｌ−１０％Ｓｉの体積抵抗率は２．７×１０−８Ωｍである。
【００７１】
得られたクラッド薄板をプレス加工して、低面がφ２００ｍｍの円形、高さが１２０ｍｍの鍋形状に成型してＩＨ発熱特性評価用サンプルとした。
【００７２】
ＩＨ発熱特性の評価試験には、鍋サンプルに３．０Ｌｉｔｅｒの水を満たし、実験用のＩＨ調理器（定格電力：１．３Ｗ、周波数：２５ｋＨｚ）で最大負荷運転した際の水温として、２０℃から８０℃まで上昇するに要した総電力量を以って評価した。普通鋼と純アルミニウムとの２層クラッド鍋を基準として総電力量に低減効果が見られたものを合格とした。
【００７３】
試験結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
比較例１は、加熱試験における総電力量の基準とした普通鋼と純アルミニウムとの２層クラッド鍋の結果である。
【００７６】
実施例１〜１８は本発明例によるクラッド薄板を成形した鍋の結果であり、いずれも比較例１の結果よりも少ない電力で鍋の内容物を加熱することが出来ており、省エネルギー効果が高いと言える。
【００７７】
比較例２は中間層を設けてクラッド接合した後に、表面層を研削して除去したものであるが、比較例１の標準鍋と比べて消費電力が同等であり、付加的な省エネ効果が得られなかった例である。
【００７８】
比較例３は発熱層の厚みが式１のδよりも小さいために効率的なＩＨ発熱が得られなかった例である。
【００７９】
比較例４〜７は、各層の厚みが本発明で規定する範囲から外れるために効率的なＩＨ発熱が得られなかった例である。
【００８０】
比較例８は、表面層として用いたフェライト系ステンレス層の厚みが薄く、式２に示す評価指数Ｅの計算値が１００を超えているために、ＩＨ発熱効率を高める効果が得られなかった例である。
【００８１】
比較例９は、表面層としてＣｕ層を有しているが、発熱層の厚みが式１のδよりも小さいために、効率的なＩＨ発熱が得られなかった例である。
【図１】
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