(57)【要約】【目的】  測温用金属薄膜がオーバーコート層を焼成する際に劣化することがない調理器用トッププレートを提供することにある。【構成】  本発明の調理器用トッププレートは、耐熱ガラス基板と、前記耐熱ガラス基板の調理器の外部側に臨む面に形成された測温用金属薄膜と、前記測温用金属薄膜上に形成された無機酸化物又は無機窒化物からなるバリア層と、ガラスからなり、バリア層の上に形成されたオーバーコート層とからなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱ガラス基板と、前記耐熱ガラス基板の調理器の外部側に臨む面に形成された測温用金属薄膜と、前記測温用金属薄膜上に形成された無機酸化物又は無機窒化物からなるバリア層と、ガラスからなり、バリア層の上に形成されたオーバーコート層とからなることを特徴とする調理器用トッププレート。
【請求項２】
測定用金属薄膜は、薄膜熱電対であることを特徴とする請求項１に記載の調理器用トッププレート。
【請求項３】
バリア層は、酸化ケイ素層、酸化スズ層、酸化アルミニウム層、酸化タンタル層、酸化ジルコニウム層、酸化ニオブ層、酸化チタン層、酸化ハフニウム層、窒化ケイ素及び窒化アルミニウム層の群から選択された一又は二以上の層からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の調理器用トッププレート。
【請求項４】
バリア層は、酸化スズ層、酸化アルミニウム層又は酸化ニオブ層を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の調理器用トッププレート。
【請求項５】
バリア層は、酸化スズ層、酸化アルミニウム層又は酸化ニオブ層と、その上に形成された酸化ケイ素層とを含む複層からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の調理器用トッププレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調理器用トッププレート、特にラジエントヒーターやハロゲンヒーターを用いた赤外線加熱調理器又は電磁誘導加熱（ＩＨ）調理器に使用されるトッププレートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導加熱（ＩＨ）調理器において、調理温度を測定するための測温抵抗体センサを、鍋と接するセラミックプレートの表面に設けたトッププレートが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図２に示すように、この測温抵抗体センサ２０は、結晶化ガラスからなるセラミックプレート２１上に直接金属や無機化合物からなる測温抵抗体２２が構成され、測温抵抗体２２の端末は導電部２３に接続されさらに端子２４に至る。また、測温抵抗体２２と導電部２３とは、無機のガラスを主成分とする絶縁材料からなるオーバーコート層２５で覆われている。これにより、耐水性、耐摩耗性、安全性、耐汚染性の改善が図られるものである。
【特許文献１】特開平７−７８６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のトッププレートは、測温抵抗体２２が金属薄膜からなる場合、測温抵抗体２２が、ガラスからなるオーバーコート層２５を焼成する際の熱によって劣化して、抵抗値が変化し、正確に温度を測定できなくなるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、温度を測定するための金属薄膜（以下、測温用金属薄膜という）がオーバーコート層を焼成する際に劣化することがない調理器用トッププレートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、測温用金属薄膜とオーバーコート層の間に、バリア層を設けることによって、測温用金属薄膜がオーバーコート層の焼成時に劣化しないことを見出し、本発明として提案するものである。
【０００６】
すなわち本発明の調理器用トッププレートは、耐熱ガラス基板と、前記耐熱ガラス基板の調理器の外部側に臨む面に形成された測温用金属薄膜と、前記測温用金属薄膜上に形成された無機酸化物又は無機窒化物からなるバリア層と、ガラスからなり、バリア層の上に形成されたオーバーコート層とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の調理器用トッププレートは、無機酸化物又は無機窒化物からなるバリア層を測温用金属薄膜とオーバーコート層の間に設けているため、オーバーコート層によって、測温用金属薄膜が傷ついたり、断線したりすることがないと共に、測温用金属薄膜がオーバーコート層の焼成時に熱酸化しないため、劣化しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の調理器用トッププレートは、耐熱ガラス基板が、耐熱性、機械的強度、化学耐久性等の点から、例えば、熱膨張係数が３０〜５００℃の温度範囲で−１０〜＋３０×１０-7／℃のＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラス基板であることが好ましい。
【０００９】
測定用金属薄膜は、薄膜金属抵抗体や薄膜熱電対が使用可能であるが、特に薄膜熱電対であることが好ましい。薄膜金属抵抗体は、温度によってその抵抗値が変化することを利用して温度を測定するものであるが、この場合、鍋底の中心温度が同じであっても、鍋底の大きさが異なると、測定温度が異なりやすいという弱点を有している。それに対し、薄膜熱電対の場合は、＋側の金属線と−側の金属線との交点での熱起電力によって温度を計測するため、鍋底の大きさが異なっても測定温度が異なることがないからである。尚、熱電対としては、Ｋ熱電対（クロメル／アルメル）、Ｅ熱電対（クロメル／コンスタンタン）、Ｊ熱電対（鉄／コンスタンタン）等が使用可能であるが、特にＫ熱電対は、熱起電力の直線性が良く、使用温度範囲も広い（−２００〜＋１０００℃）ため好ましい。
【００１０】
オーバーコート層は、耐熱ガラス基板との熱膨張係数差が小さく、しかも軟化点が出来うる限り低いガラスからなることが好ましい。すなわち、上記した耐熱ガラス基板が、３０〜５００℃の温度範囲で−１０〜＋３０×１０-7／℃の熱膨張係数を有する結晶化ガラスを用いた場合には、オーバーコート層は、熱膨張係数が３０〜３００℃の温度範囲で、３０〜６０×１０-7／℃、軟化点が５００〜７００℃であるガラスからなることが好ましい。より好ましくは、オーバーコート層は、熱膨張係数が３０〜３００℃の温度範囲で、３０〜５０×１０-7／℃、軟化点が６００〜７００℃であるガラスからなる。また、オーバーコート層の膜厚は、１〜１０μｍであると、耐摩耗性や耐傷性に優れるため好ましい。膜厚が薄いと、耐摩耗性や耐傷性に劣るため好ましくない。また、膜厚が厚いと、耐熱ガラス基板との熱膨張差によりクラックが形成されるため好ましくない。オーバーコート層の膜厚の好ましい範囲は、４〜６μｍである。
【００１１】
またオーバーコート層は、ＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系無鉛ガラスであると、上述の熱膨張係数や軟化点が得られやすいと共に、環境上及び食品衛生上好ましい。具体的には、オーバーコート層は、実質的にＰｂＯを含有せず、質量％で、ＺｎＯ  ４５〜７０％、Ｂ2Ｏ3  １５〜３５％、ＳｉＯ2  ３〜１５％、Ｔａ2Ｏ5  ０〜２５％を含有するガラスからなることが好ましい。
【００１２】
バリア層は、酸化ケイ素層、酸化スズ層、酸化アルミニウム層、酸化タンタル層、酸化ジルコニウム層、酸化ニオブ層、酸化チタン層、酸化ハフニウム層、窒化ケイ素及び窒化アルミニウム層の群から選択された一又は二以上の層からなると、オーバーコート層の焼成時における測温用金属薄膜の熱酸化を抑制する効果が高くなるため好ましい。
【００１３】
バリア層は、少なくとも酸化スズ層、酸化アルミニウム層又は酸化ニオブ層を含むことがより好ましい。すなわち、これらの材料は、オーバーコート層への溶解性が低く、上記効果が特に高いからである。
【００１４】
また、バリア層が、酸化スズ層、酸化アルミニウム層又は酸化ニオブ層と、その上に形成された酸化ケイ素層とを含む複層からなると上記効果が非常に高くなるため好ましい。すなわち、オーバーコート層と接する酸化ケイ素は、オーバーコート層への溶解性が高く、両層の界面近傍でシリカリッチな層を形成する。そのシリカリッチな層の下層に存在する酸化スズ層、酸化アルミニウム層又は酸化ニオブ層の酸化物層は、シリカリッチな層への溶解性が低いため、オーバーコート層の焼成時における測温用金属薄膜の劣化を、薄い膜厚で抑制することが可能となるからである。この場合、酸化スズ層、酸化アルミニウム層又は酸化ニオブ層の膜厚は、何れの場合も５０〜１０００ｎｍであり、酸化ケイ素層の膜厚は、５０〜１０００ｎｍが好適である。
【００１５】
また、バリア層を、オーバーコート層への溶解性が高い材料、例えば酸化ケイ素からなる層の一層だけで構成してもよいが、この場合、上記効果を得るためには、酸化ケイ素層の膜厚は、少なくとも１００ｎｍ必要である。酸化ケイ素層を、ＩＡＤ（イオンアシストデポジション）法やスパッタ法で厚膜にするには、時間がかかりすぎて非効率であるため、１０００ｎｍよりも薄いことが好ましい。
【００１６】
また、本発明の調理器用トッププレートは、誘電加熱調理器は勿論のこと、赤外線加熱調理器にも使用可能である。赤外線加熱調理器に使用する場合は、バリア層及びオーバーコート層は、赤外線を透過する材質からなることが好ましい。
【実施例】
【００１７】
本発明の調理器用トッププレートを、実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の調理器用トッププレートの説明図であり、図１（ａ）は、断面図であり、図１（ｂ）は、平面図である。表１は、実施例１〜４及び比較例１〜３を示している。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
図１に示すように、実施例１〜４のトッププレート１０は、熱膨張係数が３０〜５００℃の温度範囲で０×１０-7／℃のＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系結晶化ガラス基板Ｇと、基板Ｇの調理器の外部側に臨む面に形成された、クロメル・アルメル薄膜熱電対１（膜厚：３００ｎｍ）と、前記熱電対１上に形成されたバリア層２と、バリア層２上に形成されたＺｎＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系無鉛ガラス（熱膨張係数が３０〜３００℃の温度範囲で、４３×１０-7／℃、軟化点が６５０℃、膜厚：５μｍ）からなるオーバーコート層３とを備えている。図１（ｂ）に示すように、クロメル・アルメル薄膜熱電対１は、幅０．５ｍｍのクロメル金属薄膜１ａ（＋極）と幅０．５ｍｍのアルメル金属薄膜１ｂ（−極）とからなり、真空蒸着法、スパッタ法、転写等の公知の方法によって形成されている。クロメル金属薄膜１ａとアルメル金属薄膜１ｂとは、熱起電力が発生するこれらの交点１ｃが加熱領域４の中心になるように形成されているため、被加熱物の温度を応答よく測定できるようになっている。また、バリア層２は、マスキングの手間を省くため、スパッタ法によって被加熱物側の基板表面全域にわたって形成されており、具体的には、表１に示すような構成の層からなる。オーバーコート層３は、質量％で、ＺｎＯ  ５９％、Ｂ2Ｏ3  ２６％、ＳｉＯ2  ９．５％、Ｔａ2Ｏ5  ５％、Ｓｂ2Ｏ3  ０．５％からなるガラスフリット（平均粒度：Ｄ５０＝１６μｍ）と、有機バインダーと、溶剤とを混合してペースト化し、スクリーン印刷方法によって、図１（ａ）に示すように熱電対１を覆うように塗布し、乾燥後８３０℃で５分間焼成することによって形成した。尚、比較例１は、バリア層、オーバーコート層を形成せず、比較例２は、バリア層を形成せずに実施例と同じ構成のオーバーコート層だけを形成した。比較例３は、実施例４と同じ構成のバリア層は形成したものの、オーバーコート層は形成しなかった。
【００２１】
また、図１（ｂ）に示すように、この調理器用トッププレート１０は、２個の誘電加熱装置と１個の赤外線加熱装置（ラジアントヒータ）とを備えた調理器に用いられ、加熱領域４、４の下部には誘電加熱装置が、加熱領域５の下部には赤外線加熱装置が設置されている。
【００２２】
耐熱性は、上記したようにオーバーコート層を形成した後、熱電対の劣化の有無で評価し、熱電対に目視で劣化が見られないものは耐熱性が優れるとして“○”を、目視で劣化が確認されたものは耐熱性が劣るものとして“×”を付与した。従って、オーバーコート層を形成していない、比較例１及び比較例３については、耐熱性の評価を行っていない。
【００２３】
耐傷性は、線径が０．１５μｍφのスチールウールで往復２０回擦った後の熱電対の剥離の有無で評価し、熱電対が剥離しなかったものは耐傷性が優れるとして“○”を、剥離したものは耐傷性が劣るものとして“×”を付与した。
【００２４】
表１に示すように、実施例１〜４は、熱電対１上にバリア層及びオーバーコート層を備えているため、耐熱性及び耐傷性が優れていた。一方、比較例１は、バリア層もオーバーコート層も無いため、耐傷性に劣っていた。比較例２は、オーバーコート層は存在するが、バリア層が無いため、耐熱性が低く、熱電対がほとんど消失していた。そのため、耐傷性の評価は行えなかった。比較例３は、バリア層はあるものの、オーバーコート層がないため、耐傷性が劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の調理器用トッププレートの説明図であり、図１（ａ）は、断面図であり、図１（ｂ）は、平面図である。
【図２】従来の測温抵抗体センサの断面説明図である。
【図１】
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【図２】
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