JP2010024096A - 調理器用トッププレート - Google Patents

Abstract

【課題】可視波長領域における透過率が低く、かつ３５００〜４０００ｎｍの赤外波長領域における透過率が高い調理器用トッププレートを提供する。
【解決手段】調理器用トッププレート１は、ガラス基板１０と、ガラス基板１０の上に形成されたＳｉ膜１１及び窒化ケイ素膜１２からなる積層膜２とを備えている。Ｓｉ膜１１の膜厚をｔ_１、窒化ケイ素膜１２の膜厚をｔ_２としたとき、Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１と窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２との関係を表す図１において、（ｔ_１、ｔ_２）が表１で表される点Ａ１〜Ａ３６を順次直線で結んで形成される範囲Ｘ内にあることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、調理器用トッププレートに関し、特に、波長３５００〜４０００ｎｍの赤外光を透過させる一方、可視波長領域における透過が抑制された調理器用トッププレートに関する。

従来、ＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）方式の調理器に代表される電気式調理器が提案されている。一般的に、電気式調理器では、磁界発生コイルなどの加熱機構の上にトッププレートが配置されており、被加熱体の載置部がいわゆるフラットトップ形状に形成されている。このため、電気式調理器は、美観性及び清掃性に優れたものとして、近年、急速に普及しつつある。

ところで、電気式調理器においては、被加熱体の自動温度設定機能や、過昇温防止機能などの機能を実現するために、被加熱体の温度を検知したいというニーズがある。被加熱体の温度検知方法としては、例えば、下記の特許文献１〜４などにおいて、被加熱体などから放出される赤外線の強度を検出することによって被加熱体の温度を検知する方法が提案されている。

具体的には、例えば、下記の特許文献１及び２では、鍋の底面から放射される赤外線を検出することによって鍋の温度を検知する技術が提案されている。

下記の特許文献３では、赤外線の波長の吸収率・放射率が高い物質からなる黒体材料層を形成し、その黒体材料層が発する赤外線を検出することによって被加熱体の温度を検知する技術が提案されている。

また、下記の特許文献４では、トッププレートの被加熱体載置面に、赤外線を放射する被膜を形成し、その被膜から放射された赤外線を検出することによって被加熱体の温度を検知する技術が提案されている。

このような赤外光を利用した被加熱体の温度検知には、下記の特許文献２に記載されているように、４０００ｎｍ以下の波長の赤外光が一般的に利用される。但し、例えば２００℃程度の低温域では、被加熱体から出射される赤外光のうち、波長が２５００ｎｍ以下の赤外光の強度は温度変化に応じてそれほど変化しない。このため、２５００ｎｍ以下の波長の赤外光は低温域における温度検知には不向きである。また、ガラスは、一般的に、３０００ｎｍ付近の波長の光をほとんど透過させない。従って、被加熱体の温度検知には、低温域においても被加熱体の温度によって出射強度が大きく変化し、かつガラス基板がある程度以上の透過率で透過させる３５００〜４０００ｎｍの波長の赤外光を温度検知に用いることが好ましい。

ところで、赤外光を利用して被加熱体の温度を検知する場合、被加熱体から放出された赤外光は、トッププレートを透過し、トッププレートの下側に配置された検出機構によって検出される。このため、赤外光を利用した被加熱体の温度検知方法が採用された電気式調理器においては、３５００〜４０００ｎｍの波長領域において、トッププレートの透過率が高いことが求められる。

また、電気式調理器では、美観上の観点から、トッププレートの下側に配置された加熱機構や配線などの内部構造が視認されないことも求められる。このため、電気式調理器においては、可視波長領域において、トッププレートの透過率が低いことが求められる。可視波長領域におけるトッププレートの透過率を低くする方法としては、例えば、下記の特許文献５などにおいて、トッププレート中に、酸化防止膜と共に遮光膜を形成する方法が開示されている。特許文献５には、酸化防止膜及び遮光膜の具体例として、それぞれ、窒化ケイ素膜及びＳｉ膜が開示されている。
特開２００５-２１６５８３号公報 特開２００４-９５３１３号公報 特開２００３-１２１２６１号公報 特開２００５-１０８５８６号公報 特開２００４-３３３１０２号公報

しかしながら、特許文献５に開示されたトッププレートでは、可視波長領域における低い透過率が実現されているものの、３５００〜４０００ｎｍの赤外波長領域における高い透過率は実現されていなかった。

本発明の目的は、可視波長領域における透過率が低く、かつ３５００〜４０００ｎｍの赤外波長領域における透過率が高い調理器用トッププレートを提供することにある。

本発明の調理器用トッププレートは、ガラス基板と、ガラス基板の上に形成されたＳｉ膜及び窒化ケイ素膜からなる積層膜とを備え、Ｓｉ膜の膜厚をｔ_１、窒化ケイ素膜の膜厚をｔ_２としたとき、Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１と窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２との関係を表す図１において、（ｔ_１、ｔ_２）が下記の表１で表される点Ａ１〜Ａ３６を順次直線で結んで形成される範囲Ｘ内にあることを特徴としている。

Ｓｉ膜及び窒化ケイ素膜は、Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１と窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２との関係を表す図２において、（ｔ_１、ｔ_２）が下記の表２で表される点Ｂ１〜Ｂ２９を順次直線で結んで形成される範囲Ｙ内となるように形成されていることが好ましい。

本発明によれば、Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１と、窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２とが上記の範囲内とされているため、可視波長領域における透過率が低く、かつ３５００〜４０００ｎｍの赤外波長領域における透過率が高い調理器用トッププレートを提供することができる。

図６は、本実施形態に係る調理器用トッププレート１の概略断面図である。図６に示すように、調理器用トッププレート１は、ガラス基板１０を備えている。ガラス基板１０は、高耐熱性及び高強度であり、熱膨張係数が小さく、かつ、２５００〜３０００ｎｍの波長の赤外光を透過させるものであることが好ましい。ガラス基板１０としては、例えば、Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系結晶化ガラス基板などが好適に用いられる。なお、ガラス基板１０の厚さは、特に限定されないが、例えば、３〜５ｍｍ程度に設定される。

ガラス基板１０の上には、積層膜２が形成されている。積層膜２は、Ｓｉ膜１１及び窒化ケイ素膜１２を備えている。具体的に、本実施形態では、ガラス基板１０の上にＳｉ膜１１が形成されており、Ｓｉ膜１１の上に窒化ケイ素膜１２が形成されている。このように、耐熱性に優れた窒化ケイ素膜１２を、耐熱性が低いＳｉ膜１１の上に形成することによって、Ｓｉ膜１１の熱による劣化（酸化など）を抑制することができる。従って、調理器用トッププレート１の耐熱性を向上することができる。

Ｓｉ膜１１は、実質的にＳｉからなる膜である。Ｓｉ膜１１は、例えば、Ｓｉのみからなる膜であってもよいし、Ｓｉ以外の添加物または不純物を含んでいてもよい。Ｓｉ膜１１は、例えば、Ａｌなどの遷移元素を添加物または不純物として含有していてもよい。Ｓｉ膜１１における添加物及び不純物の含有量の合計は、特に限定されないが、例えば、１重量％以下であることが好ましい。Ｓｉ膜１１における添加物及び不純物の含有量が多いと、赤外光の透過率が低下するおそれがあるからである。

窒化ケイ素膜１２は、実質的に窒化シリコンからなる膜である。窒化シリコンの組成は、特に限定されるものではないが、例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４であることが好ましい。なお、窒化ケイ素膜１２も、Ｓｉ膜１１と同様に、添加物や不純物を含有するものであってもよい。

Ｓｉ膜１１及び窒化ケイ素膜１２の形成方法は特に限定されず、Ｓｉ膜１１と窒化ケイ素膜１２とのそれぞれは、公知の薄膜形成方法により形成することができる。Ｓｉ膜１１、窒化ケイ素膜１２の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、物理蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられる。その中でも、Ｓｉ膜１１、窒化ケイ素膜１２の形成方法としては、スパッタリング法が好ましく用いられる。

本実施形態では、Ｓｉ膜の膜厚１１をｔ_１、窒化ケイ素膜１２の膜厚をｔ_２としたとき、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１と窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２との関係を表す図１において、（ｔ_１、ｔ_２）が下記の表３で表される点Ａ１〜Ａ３６を順次直線で結んで形成される範囲Ｘ内とされている。このため、後述する実施例に示されるように、可視波長領域における透過率が低くするとともに、３５００〜４０００ｎｍの赤外波長領域における透過率を高くすることができる。

可視波長領域における透過率をさらに低くすると共に、３５００〜４０００ｎｍの赤外波長領域における透過率をさらに高くする観点からは、Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１と窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２との関係を表す図２において、（ｔ_１、ｔ_２）が下記の表４で表される点Ｂ１〜Ｂ２９を順次直線で結んで形成される範囲Ｙ内にあることがより好ましい。

Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１は１１８．７５ｎｍ以上であることが好ましく、１２５ｎｍ以上であることがより好ましい。Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１を１１８．７５ｎｍ以上とすることによって、可視波長領域における遮光性を確実に得ることができる。また、図１に示すように、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１を１１８．７５ｎｍ以上とすることによって、窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２の設計自由度を高くすることができる。

なお、本実施形態では、Ｓｉ膜１１をガラス基板１０と窒化ケイ素膜１２との間に形成する例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されず、例えば、ガラス基板、窒化ケイ素膜及びＳｉ膜をこの順番で積層してもよい。この場合、Ｓｉ膜の上に、Ｓｉ膜を保護するための保護膜をさらに形成してもよい。

また、調理器用トッププレート１は、Ｓｉ膜１１及び窒化ケイ素膜１２以外の膜をさらに有していてもよい。このさらなる膜は、積層膜１０の一部として形成されていてもよいし、ガラス基板１０の積層膜１０が形成された側とは反対側の表面に形成されていてもよい。さらなる膜の具体例としては、２５００〜３０００ｎｍの赤外波長領域の赤外光を放出する膜などが挙げられる。

また、積層膜１０がガラス基板１０の全面に形成されている必要は必ずしもなく、ガラス基板１０の少なくとも一部にＳｉ膜１１及び窒化ケイ素膜１２のうちの少なくとも一方が形成されていなくてもよい。例えば、インジケータを構成する光源（例えば、赤色光を出射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）など）に対応するガラス基板１０の部分には、積層膜１０を形成しないようにしてもよい。

（実験例）
下記の表５〜表１０に、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２を種々変化させたときの遮光性、赤外透過性、積層膜２の波長５５０ｎｍにおける透過率（Ｔ at ５５０ｎｍ）、及び積層膜２の波長６６０ｎｍにおける透過率（Ｔ at ６６０ｎｍ）を示す。遮光性は、積層膜２の波長５５０ｎｍにおける透過率（Ｔ at ５５０ｎｍ）が１５％以下であるときを「○」とし、１５％より大きいときを「×」とした。また、赤外透過性は、３５００〜４０００ｎｍの赤外波長領域における積層膜２の透過率の最大値が８５％以上であるときを「○」とし、８５％未満であるときを「×」とした。

また、図１及び図２に、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２を種々変化させたときの積層膜２の波長５５０ｎｍにおける遮光性及び赤外透過性を示す。図１及び図２において、黒丸（●）で示すデータは、透過性及び赤外透過性の両方が「○」と評価されたデータであり、黒く塗りつぶされた菱形（◆）で示すデータは、透過性及び赤外透過性のうちの少なくとも一方が「×」と評価されたデータである。また、上記の表１で表される点Ａ１〜Ａ３６を順次直線で結んで形成される範囲Ｘは、黒丸（●）を順次直線で結んで形成される領域と、黒く塗りつぶされた菱形（◆）を順次直線で結んで形成される領域との間の境界領域を示している。

図３は、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２を種々変化させたときの波長５５０ｎｍにおける遮光性を表すグラフである。図３において、「○」で示すデータは、遮光性が「○」と判断されたときのデータであり、「×」で示すデータは、遮光性が「×」と判断されたときのデータである。

図４は、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２を種々変化させたときの赤外透過性を示すデータである。図３において、「○」で示すデータは、赤外透過性が「○」と判断されたときのデータであり、「×」で示すデータは、赤外透過性が「×」と判断されたときのデータである。

図５は、条件１０８，１１０，１４３，１４４，１５９，１６１，１６２及び１６３における積層膜２の透過率を表すグラフである。

上記の表５〜表１０並びに図１及び図２に示す結果より、（ｔ_１、ｔ_２）が図１に示す範囲Ｘ内、好ましくは、図２に示す範囲Ｙ内となるように、Ｓｉ膜１１及び窒化ケイ素膜１２を形成することにより、可視波長領域における透過率を低くしつつ、３５００〜４０００ｎｍの赤外波長領域における透過率を高くできることがわかる。従って、（ｔ_１、ｔ_２）が図１に示す範囲Ｘ内、好ましくは、図２に示す範囲Ｙ内となるように、Ｓｉ膜１１及び窒化ケイ素膜１２が形成された調理器用トッププレート１を用いることによって、高温域における温度検知のみならず、２００℃以下といった低温域における温度検知も可能で、かつ、トッププレートの下側に配置された加熱機構や配線などの内部構造が視認されにくく、美観に優れた電気式調理器の提供が可能となる。

なお、積層膜２の透過率には、積層膜２における光の吸収と、Ｓｉ膜１１及び窒化ケイ素膜１２の表面における光の反射との両方が関与している。このため、図５に示すように、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２が変化すると、積層膜２の透過率曲線の形状が大きく変化する。よって、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１または窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２の変化に伴って、所定の波長における積層膜２の透過率が単調に変化するものではないが、図３に示すように、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１が小さくなるにつれて可視波長領域における遮光性が低下する大凡の傾向が見られる。窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２が４６０〜９００ｎｍの範囲にある場合において、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１が１１２．５ｎｍ以下である場合は、窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２によっては、可視波長領域における遮光性が十分でない場合があるが、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１が１１２．５ｎｍより大きい場合は、窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２に関わらず、可視波長領域における十分な遮光性が得られる。

また、図４に示すように、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１が大きくなるにつれて赤外光の透過性が低下する大凡の傾向にある。また、窒化ケイ素膜１２の膜厚ｔ_２が小さすぎる場合及び大きすぎる場合にも赤外光の透過性が低下する大凡の傾向にある。赤外光の高い透過率を得る観点からは、Ｓｉ膜１１の膜厚ｔ_１は、２００ｎｍ未満であることが好ましく、１９３．７５ｎｍ以下であることがより好ましい。

Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２を種々変化させたときの積層膜の波長５５０ｎｍにおける遮光性及び赤外透過性を表すグラフである。 Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２を種々変化させたときの積層膜の波長５５０ｎｍにおける遮光性及び赤外透過性を表すグラフである。 Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２を種々変化させたときの積層膜の波長５５０ｎｍにおける遮光性を表すグラフである。 Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１及び窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２を種々変化させたときの積層膜の赤外透過性を表すグラフである。 条件１０８，１１０，１４３，１４４，１５９，１６１，１６２及び１６３における積層膜の透過率を表すグラフである。 調理器用トッププレートの概略断面図である。

符号の説明

１…調理器用トッププレート
２…積層膜
１０…ガラス基板
１１…Ｓｉ膜
１２…窒化ケイ素膜

Claims (6)

1. ガラス基板と、前記ガラス基板の上に形成されたＳｉ膜及び窒化ケイ素膜からなる積層膜とを備え、
   前記Ｓｉ膜の膜厚をｔ_１、前記窒化ケイ素膜の膜厚をｔ_２としたとき、前記Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１と前記窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２との関係を表す図１において、（ｔ_１、ｔ_２）が下記の表１で表される点Ａ１〜Ａ３６を順次直線で結んで形成される範囲Ｘ内にあることを特徴とする調理器用トッププレート。
   

   
2. 前記Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１と前記窒化ケイ素膜の膜厚ｔ_２との関係を表す図２において、（ｔ_１、ｔ_２）が下記の表２で表される点Ｂ１〜Ｂ２９を順次直線で結んで形成される範囲Ｙ内に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。
   

   
3. 前記Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１が１１８．７５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の調理器用トッププレート。
4. 前記Ｓｉ膜の膜厚ｔ_１が１２５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の調理器用トッププレート。
5. 前記窒化ケイ素膜は、実質的にＳｉ_３Ｎ_４からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の調理器用トッププレート。
6. 前記Ｓｉ膜は、前記ガラス基板と前記窒化ケイ素膜との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の調理器用トッププレート。

Images