ＩＨ調理器対応型陶磁器製調理器具の開発
吉田秀治・寺﨑 信
ＩＨ調理器対応型陶磁器製調理器具用素地をコーディエライト質素地とペタライト質素地により調製を試みた。その結果、コーディエライト質では、温度差 350℃の熱衝撃試験に耐える素地を調製することができなかった。しかし、ペタライト質素地は、最高で温度差550℃の熱衝撃試験に耐えるものを開発することができた。また、温度差 350℃の熱衝撃試験に耐えるペタライト質素地用の釉薬も開発することができた。
一方、市販の銀製発熱膜の耐貫入試験、食器洗浄抵抗性、熱衝撃試験および発熱試験などの物性評価を行った結果、実用可能であることが明らかとなった。
1.はじめに
近年の生活様式の変化の中で家庭用電気器具の進歩が著しく、それに対する周辺物品の対応が求められている。
特に最近では、ＩＨ調理器が業務用ならびに一般家庭において普及しつつあり、近い将来、ＩＨ調理器は火を使わない安全な調理器具として、急速に普及していくであろうと予測されている。しかし、ＩＨ調理器に対応した陶磁

表1 コーディエライト質素地の配合組成
原 料
CA28281515
合成コーディエライト
4020アルミナ
323益田長石1414total
100100
表2 ペタライト質素地の配合組成
原 料
P6G4PGAマレーシアカオリン

本山蛙目1級

ペタライト

60400
100

器製の調理器具の開発・普及はほとんど進

本山蛙目1級
アルミナ

んでおらず、将来的にＩＨ調理器の普及にtotal伴い大きな市場となる可能性がある。した

表3 低膨張釉薬配合組成

がって、本研究では、ＩＨ調理器に対応した陶磁器製の調理器具の開発を行った。
2.実験方法2.1 試料素地用陶土の調製
試料素地用陶土は、あらかじめ粉砕して1Total

粒度調整した原料を用い表 1 および表 2 に示した配合組成となるように調製した。
2.2 試料釉薬の調製

5ペタライト本山蛙目粘土Al(OH)3

整した原料を用い、表 3 に示した配合組成

ZnO
CaCO3益田長石となるように調製した。

Total

試料釉薬は、あらかじめ粉砕して粒度調

275551050100

ペタライト
本山蛙目粘土Al(OH)3ZnO
CaCO3益田長石

380501050100670510105010055351010048050555100
770
510150010075510550100
870
571530100655151500100

2.3ＩＨ調理器用発熱膜試料の調製の評価は、温度差 350℃で熱衝撃試験を行ＩＨ調理器用発熱膜には外径 140φ（mm）った後の試料を十分に乾燥させ、赤色染料の銀を主成分とした転写紙(鳴海製陶(株)溶液に試料片を浸し目視確認を行って評社製)を使用した。これを外径 8 インチφ価した。さらに、目視確認で異常が認めらの洋皿に貼付し、電気炉により 750℃～れなかった試料素地は、再度試料片を作成900℃で焼成して発熱試験用の試料とした。

して陶磁器製耐熱食器の JIS S 2400 の方

また、転写紙を 1/8 に切断し 50（mm）角の法で所定の温度差の熱衝撃を加え、試料を磁器板に貼付し、電気炉により 750℃～十分に乾燥させた後(株)島津製作所社製900℃で焼成して耐貫入試験および食器洗オートグラフによりスパン 6cm、クロスヘ浄抵抗性などの物性評価用の試料とした。

ッドスピード 0.5mm/min.の条件で 3 点曲げ2.4 焼成

強度を測定して強度が急激に減少する前試験素地及び施釉試験体の焼成は、電気炉により大気中で昇温速度 100℃/ｈ.で所定の温度まで昇温後 1 時間均熱し、自然放の温度を耐熱温度として評価した。
2.9ＩＨ調理器用発熱膜の耐貫入性試験
耐貫入性試験は、(株)栗原製作所社製の冷して行った。

オートクレーブにより 180℃、12 気圧で所2.5 焼成体の吸水率及び嵩密度の測定

定の回数繰り返し試験を行い、試験毎に発焼成体の吸水率及び嵩密度は、ASTM C熱膜表面の変化を日本電色工業(株)社製373-88 の方法で行った。の光沢度計で測定して評価した。

2.6 熱膨張の測定

2.10ＩＨ調理器用発熱膜の食器洗浄抵抗

熱膨張は、焼成後の素地及び熔融させた性試験

釉薬のボタンから試料寸法約 5×5×20

食器洗浄抵抗性試験は、ホシザキ電機（mm）に切り出した試験体を用い、(株)マ(株)社製の業務用食器洗浄機により洗浄

ックサイエンス社製熱機械測定装置によを 600 回～1000 回の範囲で行い発熱膜表面り昇温速度 10℃/min.、荷重 10g およびサの変化を光沢度計で測定して評価した。

ンプリングタイム 3.0sec.の条件で行った。

2.11ＩＨ調理器による発熱膜の発熱試験

2.7 結晶相の同定

発熱膜の発熱試験は、200V 仕様の（株）

結晶相の同定は、粉末 X 線回折法により日立製作所社製ＩＨ調理器を用い、表面温(株)マックサイエンス社製 X 線回折装置で度を日本電子(株)社製のサーモビュワで行った。

測定して評価した。

2.8 熱衝撃試験
熱衝撃用の試料片は、2.1 で調製した陶3.結果および考察

土を鋳込み成形により 20×120×7（mm）の3.1 コーディエライト質素地

板状に成形し、所定の温度で本焼して作製3.1.1 焼結性した。熱衝撃試験は、陶磁器製耐熱食器の表 4 及び表 5 にコーディエライト質 C 素

JIS S 2400 の方法で行った。熱衝撃抵抗性

地及びコーディエライト質 A 素地の各焼成

温度における焼成体の物性を示した。吸水

表4 C素地の各焼成温度における物性率及び嵩密度の値から、C 素地及び A 素地

焼成温度 吸水率 嵩密度 熱膨張係数(℃)（％） （g/cm3 ）（1/℃)*

は、焼成温度が 1250℃までは吸水性が残存し、1,300℃以上ではほとんど吸水性がなくなる事が明らかとなった。また、両素地

1200
1250
1300
1350

9.18
3.96
0.04
0.06

2.04
2.26
2.49
2.54

熱衝撃試験
ΔT=350℃

3.35×10-6 3個中2個破損
3.26×10-6 3個中3個破損
3.16×10-6 3個中3個破損
3.26×10-6 3個中3個破損とも嵩密度は、1,300℃まで急激に増加す*：熱膨張係数は、３０℃～７００℃の平均線熱膨張係数である。

るが 1,300℃と 1,350℃焼成では大きな差

表5 A素地の各焼成温度における物性は見られなかった。このことから、C 素地

焼成温度 吸水率 嵩密度 熱膨張係数(℃)（％） （g/cm3）（1/℃)*及び A 素地は、1300℃で焼成すると緻密化することが明らかとなった。
3.1.2 熱的性質
表 4 及び表 5 にコーディエライト質 C 素地及びコーディエライト質 A 素地の各焼成

12001250
13001350

6.26
1.78
0.05
0.06

2.31
2.49
2.65
2.66

熱衝撃試験
ΔT=350℃

4.59×10-6 3個中2個破損
4.60×10-6 3個中3個破損
4.46×10-6 3個中3個破損
4.37×10-6 3個中3個破損*：熱膨張係数は、３０℃～７００℃の平均線熱膨張係数である。

温度における焼成体の熱膨張係数を示した。これらの表から、C 素地の熱膨張係数

3.2 ペタライト質素地

は、3.1×10-6～3.4×10－6 の値を示すこと3.2.1 焼結性が明らかとなった。一方、A 素地の熱膨張-6－6

表 6 及び表 7 にペタライト質 P6G4 素地の値を示す

及びペタライト質 PGA 素地の各焼成温度にことが明らかとなった。A 素地の熱膨張係おける焼成体の物性を示した。吸水率及び数が C 素地の熱膨張係数より大きな値を示

嵩密度の値から、
P6G4 素地及び PGA 素地は、したのは、大きな熱膨張を示すアルミナを焼成温度が 1250℃までは吸水性が残存し、C 素地より A 素地のほうに 20％多く配合し1,300℃以上ではほとんど吸水性がなくなたためと考えられる。

る事が明らかとなった。このことから、

3.1.3 熱衝撃抵抗性

P6G4 素地及び PGA 素地は、1300℃で焼成す

係数は、4.3×10 ～4.6×10

表 4 及び表 5 にコーディエライト質 C 素地及びコーディエライト質 A 素地の各焼成ると緻密化することが明らかとなった。
3.2.2 熱的性質

温度における焼成体の熱衝撃試験の結果表 6 及び表 7 にペタライト質 P6G4 素地を示した。これらの結果から、C 素地及び及びペタライト質 PGA 素地の各焼成温度にA 素地の焼成体は、いずれも 1200℃焼成のおける焼成体の熱膨張係数を示した。これ

1 個の試験片を除きすべての試験片が破損

らの表から、P6G4 素地の熱膨張係数は、0.5した。このことから、C 素地及び A 素地の×10-6～1.25×10－6 の値を示すことが明ら

焼成体は、温度差 350℃の熱衝撃に耐えなかとなった。一方、PGA 素地の熱膨張係数いことが明らかとなった。これは、両素地は、1.6×10-6～2.0×10－6 の値を示すことの焼成体の熱膨張係数が温度差 350℃の熱が明らかとなった。PGA 素地の熱膨張係数衝撃に対し大きすぎたためと考えられる。

が P6G4 素地の熱膨張係数より大きな値を示したのは、P6G4 素地に配合しなかったア

表7 PGA素地の各焼成温度における物性ルミナをより PGA 素地に 10％配合したため焼成温度 吸水率 嵩密度 熱膨張係数 熱衝撃試験(℃)（％） （g/cm3） （1/℃)*
ΔT=350℃と考えられる。
3.2.3 熱衝撃抵抗性

120012501300

表 6 及び表 7 にペタライト質 P6G4 素地
及びペタライト質 PGA 素地の各焼成温度における熱衝撃試験の結果を示した。P6G4 素12.96
8.15
0.11

1.90
2.02
2.32

1.60×10-6
1.75×10-6
2.00×10-6

破損無破損無破損無*：熱膨張係数は、３０℃～７００℃の平均線熱膨張係数である。

地において 1200℃及び 1250℃焼成体は、温度差 350℃の熱衝撃試験に対し破損など60の異常は認められなかった。しかし、50の熱衝撃試験に対しすべての焼成体が破損した。一方、PGA 素地において 1200℃、1250℃及び 1300℃で焼成した焼成体は、温曲げ強度（MPa）

1300℃で焼成した焼成体は、温度差 350℃

403020度差 350℃の熱衝撃試験に対し全て破損な10どの異常は認められなかった。さらに、

0250

1250℃及び 1300℃で焼成した焼成体の各

300

350

400450500
温度差ΔＴ（℃）

550600650700

図1 ＰＧＡ素地(1250℃焼成体)の熱衝撃抵抗性温度差の熱衝撃試験後の強度変化を図 1 及び図 2 に示した。これらの図から、1250℃で焼成した焼成体は、温度差が 550℃まで90大きな強度の減少がなかった。また、80450℃まで大きな強度の減少がなかった。
この結果から、1250℃で焼成した焼成体のほうが 1300℃で焼成した焼成体よりも熱曲げ強度（MPa）

1300 ℃で焼成した焼成体は、温度差が70605040

衝撃抵抗性が大きいことが明らかとなっ

30た。

20250

表6 P6G4素地の各焼成温度における物性
焼成温度 吸水率 嵩密度 熱膨張係数 熱衝撃試験(℃)（％） （g/cm3） （1/℃)*
ΔT=350℃

12001250
1300-6300

350

400
450
温度差ΔＴ（℃)

500

550600

図2 ＰＧＡ素地(1300℃焼成体)の熱衝撃抵抗性

3.2.4 熱的性質

14.35 1.80 0.52×10
9.44 1.92 1.25×10-6 破損無0.09 2.28 1.22×10-6 3個中3個破損好であったペタライト質 PGA 素地を 1250℃*：熱膨張係数は、３０℃～７００℃の平均線熱膨張係数である。

この図から、この焼成体の熱膨張曲線は、破損無図 3 に熱衝撃抵抗性の結果がもっとも良で焼成した焼成体の熱膨張曲線を示した。

異常な膨張を示さず滑らかな曲線を示す3.3 釉薬ことが明らかとなった。また、熱膨張係数

作製した釉薬の熔融状態及び熱膨張係は、1.75×10－6(1/℃)と小さな値を示した。

数の値を表 8 に示した。この結果から、2、5 及び 7 の釉薬で良好な結果が得られた。
また、これらの良好な結果が得られた釉薬

0.5の熱膨張曲線を図 5、図 6 及び図 7 に示し
α＝1.75×10-6（1/℃）（30℃～700℃）

熱膨張率（％）

0.4た。これらの結果から、2、5 及び 7 の釉薬は、600℃以下の温度領域において異常膨0.3張は認められなかった。

0.2

表8 1250℃焼成後の釉薬の状態
12340.1

釉薬の状態

熔融不足

良好

過熔融

熔融不足

熱膨張係数*(1/℃)

1.77×10-6 1.27×10-6 -0.17×10-6 0.05×10-6567800100200300400

500 600 700 800 900 1000
温度（℃）
図3 ペタライト素地ＰＧＡ1250℃焼成体の熱膨張曲線

釉薬の状態

良好

熱膨張係数*(1/℃)

熔融不足

1.49×10-6-0.98×10

良好-6

熔融不足
-6-0.43×10-6

800

900

1.31×10*：熱膨張係数は、30℃～600℃の平均線熱膨張係数である。

3.2.5 焼成体の結晶相0.5

図 4 に熱衝撃抵抗性の結果がもっとも良α＝1.27×10-6（1/℃）（30℃～700℃）

0.4
熱膨張率（％）好であったペタライト質 PGA 素地を 1250℃で焼成した焼成体の X 線回折パターンを示した。この図から、この焼成体に存在する

0.30.2結晶は、β-spodumene、mullite、corundum、0.1及びα-quartz であった。このことより、
ペタライト質 PGA 素地を 1250℃で焼成した

00100200300

500

600

7001000

図5 低膨張釉薬2の熱膨張曲線ないことが明らかとなった。
0.5

7000
S,C

Ｓ：β-Spodumene
M：Mullite
C：Corundum
Si：α-Quartz

5000

α＝1.49×10-6（1/℃）（30℃～700℃）

0.4

熱膨張率（％）

6000

Ｉ（cps）

400

温度（℃）

焼成体には、異常膨張を示す結晶は存在し

4000
3000

0.30.2

S

2000

0.1

1000

SＭS

MS
S,C
C,S
S
Si M MC SS M
M

SiCS

C
0005

1015202530 352θ（deg.）

404550

図4 PGA素地1250℃焼成体のＸ線回折パターン

5560

100

200300

400

500

600

700

温度（℃）
図6 低膨張釉薬5の熱膨張曲線

800

90010001000 回の繰り返しても発熱膜の表面光沢0.5に変化はなく、洗浄抵抗性に問題がないこ
α＝1.31×10 -6（1/℃）（30℃～700℃）

熱膨張率（％）

0.4とがわかった。

0.3500.245400.10100200300

400500600

700800900

1000

温度（℃）
図7 低膨張釉薬7の熱膨張曲線

光沢度(60゜)

35030252015
10

3.4 施釉品の熱衝撃抵抗性

50

ペタライト質 PGA 素地に釉薬 5 を施釉し、0200400
600
洗浄回数1250℃で焼成したもの 5 個について温度差

800

1000

図８ 開発試験体の洗浄による光沢度の変化

350℃の熱衝撃試験を行った結果、全ての試験体において釉薬のひび割れや素地の割れなどの破損は認められなかった。この

3.5.2 IH 発熱膜の耐貫入性ことより、ペタライト質 PGA 素地に釉薬 5IH 発熱膜を焼き付けた試料の耐貫入性を施釉し、1250℃で焼成したものは、温度試験の結果を図 9 に示した。石灰釉、タル

差 350℃の熱衝撃に耐えることが明らかと

ク釉、エコ釉自体の光沢は低下しなかったなった。

が、IH 発熱膜の光沢は徐々に低下した。し3.5IH 発熱膜の物性評価

かし、釉薬 5 に IH 発熱膜を焼き付けたも3.5.1IH 発熱膜の洗浄抵抗性のは、耐貫入性試験を３回繰り返しても剥IH 発熱膜を焼き付けた試料の洗浄試験

離や表面光沢の低下は認められなかった。の結果、750～900℃で焼き付けた試料は、いずれの温度でも 600 回の繰り返し洗浄で50表面光沢が低下せず、優れた耐久性を有し45ていた。また、熱膨張係数が異なる４種類-6-6、タルク釉（5.8×10 ）、エコ釉（5.2×10 ）×10-6）、今回開発した釉薬 5（1.5×10-6）といずれも剥離や光沢低下は認められず良好であった。図 8 に開発した施釉素地焼
成体に IH 発熱膜を焼き付けた試料の洗浄試験の結果を示した。この図から、洗浄を35光沢度(60゜)の釉薬の影響を検討したが、石灰釉（6.3石灰釉
エコ釉
タルク釉
釉薬５40302520151050012
オートクレーブ回数3図９ 耐貫入試験による釉の光沢度変化

43.5.3 IH 発熱膜の加熱特性～140℃程度まで昇温していたことがわか

IH 対応のステンレス鍋と 1250℃で焼成った。IH 発熱体が焼き付けられていない中した 8 インチφの洋皿に IH 発熱膜を焼き心部分で 76℃、リムの部分では 33℃とな付けた試験体で 200ml の水を 90℃まで沸かっており、試験体が大きな温度分布を持つす試験を行った結果を表 9 に示した。ステことがわかった。

ンレス鍋は、ガス加熱では 127sec かっかたが、IH 加熱では 70sec と短時間で水を沸かすことができた。また、IH 調理器と鍋の底面の距離が 5mm あっても加熱性能はほとんど落ちなかった。1250℃で焼成した開発
洋皿はステンレス鍋より加熱速度は劣るが、ガス加熱に比べ IH 加熱は加熱時間が短く、IH 対応のステンレス鍋と同様な加熱特性を示すことがわかった。また、IH 調理

図10 IH調理器により加熱した８インチ洋皿の熱画像器と発熱膜の距離が 3mm と 5mm ではほとん4.まとめ

ど差がないが、10mm になると 220sec かか(1)コーディエライト質では、温度差 350℃り、加熱特性が急激に低下することがわかの熱衝撃試験に耐える素地を調製するった。一方、1300 ℃で焼成した洋皿はことができなかった。

108sec と加熱性能が向上していた。これは(2)ペタライト質素地は、最高で温度差高温焼成により素地の焼締まりがすすみ、550℃の熱衝撃試験に耐えるものを開熱伝導率が高くなったためと考えられる。

発することができた。
(3)温度差 350℃の熱衝撃試験に耐えるペ表９ IH調理器による水の煮沸試験
調理器具

ステンレス鍋8インチ洋皿(1250)

8インチ洋皿(1300)

底面の高さ(mm)

熱源

所要時間
(sec)

0ガス

1270IH70(4)市販されている IH 発熱膜の耐貫入性試

5〃72

験および洗浄抵抗性試験は、サイクル試

5

ガス

190

5IH

151

10

〃

2203

〃

141(5)200V の IH 調理器で煮沸試験を行った結

5〃

108

果、IH 調理器の方がガス加熱より短時

タライト質素地用の釉薬も開発することができた。

験においても問題なく使用できることが確認できた。

図 10 は 1250℃で焼成した開発皿に IH 発間で水が沸騰することが確認できた。

熱膜を焼き付けた試験体で 200ml の水を(6)開発したペタライト質素地、釉薬およ90℃まで沸かした直後の温度分布をサーび市販の IH 発熱膜により、IH 調理器対モグラフィーによる熱画像で示したもの

応型陶磁器製調理器具の開発に目途がである。IH 発熱膜の部分が特に赤く、110立った。