JP3451006B2 - 電磁誘導加熱調理器用の調理器具の製造方法 - Google Patents

電磁誘導加熱調理器用の調理器具の製造方法

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JP3451006B2 JP34746197A JP34746197A JP3451006B2 JP 3451006 B2 JP3451006 B2 JP 3451006B2 JP 34746197 A JP34746197 A JP 34746197A JP 34746197 A JP34746197 A JP 34746197A JP 3451006 B2 JP3451006 B2 JP 3451006B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、特に自己温度制御
機能を有する電磁誘導加熱調理器用の調理器具に関し
て、使用中の火傷や調理中の発煙、発火を防止した安全
性の高い、また調理物の焦げ過ぎ、こびり着きを抑えた
手入れ性の良い、電磁誘導加熱調理器用の調理器具と製
造方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、電磁誘導加熱調理器用の調理器具
として以下に示すようなものが使用されている。例えば
鉄、ステンレスなどの磁性金属材料を加工したもの、ま
たは前記磁性金属材料とアルミニウムの非磁性金属材料
を2層、3層とクラッド材として加工したもの、さらに
アルミニウムなどの非磁性金属材料またはセラミックス
材料を用いた調理容器の裏面に鉄やステンレスなどの磁
性金属材料をろう付け、圧接、溶湯鍛造、または溶射法
などの方法により一体化したものなどがある。前記調理
容器の中で鉄、ステンレスなどの磁性金属材料を加工し
たものが安価でよく使用されている。 【0003】また、最近ではアルミニウムなどの非磁性
金属材料またはセラミックス材料を用いた調理容器の裏
面に鉄やステンレスなどの磁性金属材料を圧接または、
溶射法などの方法により一体化したものが多く、調理面
には調理物との接触面積を少なくするためにディンプル
加工などの凹凸を設けているものがある。 【0004】特に、調理容器としてはアルミニウムのダ
イキャスト成型品を用いたものが安価で色々な形状に加
工でき、また軽量であるためよく使用されている。前述
した調理容器の調理面には、こびり着きなどを抑えるた
めの耐熱塗装やフッ素樹脂がコーティングされているも
のがほとんどである。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
電磁誘導加熱調理器用の調理器具の温度制御は、熱伝導
の悪いセラミックスのトッププレートの裏面に設置され
たサーミスタにより調理器具底面の温度を検知し、調理
面の温度制御が行われる構造になっているため、本体側
のサーミスタの検知温度と調理面温度に大幅なずれが生
じ、加熱設定の温度を精度良く求めることが困難であ
る。特に使用する調理器具底面のそりや変形が大きい場
合は、前記傾向がより顕著に見られ一層困難となる。 【0006】このため、例えばフライパンを使って少量
の油で揚げ物調理をしているときに電磁誘導加熱調理器
本体の設定温度と油温との差が大きくなり、中まで火が
通ってないのに揚げ過ぎてしまったり、炒め物など薄く
油を引いて加熱しているときに発煙・発火が生じたり、
予熱時につい目を離して温度が上昇し過ぎているのを知
らずに調理物を入れて焦げ付かせてしまうなど使い勝手
の面においても問題があった。 【0007】また、従来の電磁誘導加熱調理器に使用で
きる調理器具で耐熱塗装やフッ素樹脂を主成分とする非
粘着層を形成しているものについては、電磁誘導加熱調
理器本体が前記構造をとっているため、そり・変形が大
きい場合は調理面の温度が耐熱塗装やフッ素樹脂を主成
分とする非粘着層の耐熱温度以上に上がってしまい、塗
装面および非粘着層が剥がれてしまうなどの耐久性に問
題があった。 【0008】また、この結果、こびり着きなどの手入れ
性にも問題を生じていた。特に2kW以上の高火力が得
られる電磁誘導加熱調理器に安心して使用できる非粘着
層を有する調理器具はほとんどなかった。 【0009】そこで、本発明者らはすでに金属製または
非金属製の調理容器の少なくとも底面に所定のキュリー
温度を有する磁性金属材料からなる発熱層を形成させた
電磁誘導加熱調理器用の調理器具を提案し、前記キュリ
ー温度を利用することにより一定の温度以上に調理面の
温度が上がらないような発明を提案した。特に、調理容
器内面に形成したフッ素樹脂を主成分とする非粘着層の
耐久性を向上させ、安全性や使い勝手、手入れ性の優れ
た調理器具を提案してきた。 【0010】また、前記発熱層の外側に防錆層あるいは
被膜層を形成させることで、耐食性を向上させ、電磁誘
導加熱調理器用の調理器具としての寿命も向上させてき
た。 【0011】さらに、調理容器の底面に所定のキュリー
温度を有する磁性金属材料からなる発熱層を一体化する
方法によっては使用中に発熱層が調理容器から浮いたり
剥離するなど接合に関する耐久性に問題があったが、一
体化の方法として溶射法を提案することで前記課題を抑
制することができた。しかし前記一体化の方法は大気中
で行うため所定のキュリー温度を有する磁性金属材料が
溶射中に酸化されてしまい、溶射後の発熱層の組成が溶
射前の発熱層の組成と異なり、キュリー温度が変化して
しまうという問題があった。 【0012】また、異なるキュリー温度の発熱層を有す
る電磁誘導加熱調理器用の調理器具を何種類も製造する
には、異なるキュリー温度を有する磁性金属材料が何種
類も必要となり、コストが高くなるという問題もあっ
た。 【0013】そこで、本発明の目的は、安全性や使い勝
手、手入れ性に優れる電磁誘導加熱調理器用の調理器具
を提供すると共に、前記目的をさらに確実に達成するた
めの電磁誘導加熱調理器用の調理器具の製造方法を提供
するものである。 【0014】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、所定のキュリー温度を有する磁性金属材料
を発熱層として用いるとともに、前記発熱層が誘導加熱
によりキュリー温度に到達すると磁性を失い、消費電力
を急激に低下させる自己温度制御機能を有する電磁誘導
加熱調理器用の調理器具の製造方法であって、前記発熱
層の形成前後で前記磁性金属材料のキュリー温度の変化
を抑制すべく、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で溶
射を行うことにより前記調理器具の裏面に前記発熱層を
形成させる電磁誘導加熱調理器用の調理器具の製造方法
とするものである。 【0015】 【発明の実施の形態】請求項1記載の発明は、所定のキ
ュリー温度を有する磁性金属材料を発熱層として用いる
とともに、前記発熱層が誘導加熱によりキュリー温度に
到達すると磁性を失い、消費電力を急激に低下させる自
己温度制御機能を有する電磁誘導加熱調理器用の調理器
具の製造方法であって、前記発熱層の形成前後で前記磁
性金属材料のキュリー温度の変化を抑制すべく、真空中
あるいは不活性ガス雰囲気中で溶射を行うことにより前
記調理器具の裏面に前記発熱層を形成させる電磁誘導加
熱調理器用の調理器具の製造方法とするもので、この方
法を用いることにより、従来のクラッド化やろう付け、
圧接さらに溶湯鍛造などの方法で見られたキュリー温度
の変化や接合強度の低下といった現象をさらに抑制する
ことができる。 【0016】本発明は、発熱層の磁性金属材料として所
定のキュリー温度以上になると磁性を失うという感温磁
性金属を用いたものである。このため、常温から電磁誘
導加熱調理器で感温磁性金属を加熱した場合に、キュリ
ー温度に到達するまでは従来の鉄やステンレスと同様に
大きな消費電力が得られて加熱されるが、キュリー温度
に到達すると磁気特性が変化しアルミニウムや銅と同様
に加熱されなくなり、消費電力が急激に低下する。また
この時、感温磁性金属の温度がキュリー温度よりわずか
でも低下すると再び加熱される。前記状態がキュリー温
度を境に繰り返し動作するため、自己温度制御機能を調
理器具自身が有することになる。このため前記キュリー
温度を何度に設定するかによって様々な調理器具への展
開が考えられる。例えば、キュリー温度が210℃の感
温磁性金属を発熱層に用いたてんぷら鍋で揚げ物をすれ
ば、油の温度は210度を越えることはなく油の発火は
起こらない。また、240℃のものを用いたフライパン
で炒め物をすれば、発煙、発火はもとより、調理物の焦
げ過ぎなども抑えることができる。さらに140℃のも
のを用いた鍋で煮物をすれば、鍋底に調理物が焦げ付い
たり、こびりついたりすることを抑えられる。このよう
に感温磁性金属を発熱層にもった電磁誘導加熱調理器用
の調理器具を使うことにより、安全性、使い勝手および
手入れ性に優れたものとなる。 【0017】一方、本発明の参考例1で所定のキュリー
温度を有する磁性金属材料からなる発熱層の酸素含有量
を0〜10wt%以内とすることを提案しているが、こ
れにより形成される発熱層が酸化されても酸素含有量が
0〜10wt%以内であれば、発熱層の形成前後で所定
のキュリー温度が変化するということはない。ただし、
ここでいう酸素含有量というのは、発熱層内に酸素ガス
として存在しているものではなく、前記発熱層である磁
性金属材料の構成成分と反応した酸化物として存在する
酸素を表している。 【0018】また逆に、発熱層形成後の酸素含有量、発
熱層の厚さあるいは発熱層形成時に溶射材料にかかる印
可電圧を調整すれば、感温磁性金属としての特性は失わ
れずに、発熱層形成前のキュリー温度とは異なるキュリ
ー温度をもつ発熱層を形成することができる。このこと
により、異なるキュリー温度の発熱層を有する電磁誘導
加熱調理器用の調理器具を何種類も製造する場合におい
て、ある所定のキュリー温度を持つ一つの感温磁性金属
で得ることができる。 【0019】発明では所定のキュリー温度を有する磁
性金属材料からなる発熱層の組成が溶射前後で変化しな
いように、一体化方法として真空中あるいは不活性ガス
雰囲気中での溶射法を提案しているが、これら方法を用
いることにより、従来のクラッド化やろう付け、圧接さ
らに溶湯鍛造などの方法で見られたキュリー温度の変化
や接合強度の低下といった現象をさらに抑制することが
できる。 【0020】また、溶射法ではいったん溶融し、硬化す
るといった現象であるため、前記一体化方法による感温
磁性金属を板材に加工する時に生じる、わずかな歪やキ
ュリー温度の変化などの履歴をなくすことができる。ま
た前記現象が瞬時に起こるため他の材料との化学的な反
応が生じる時間がなくキュリー温度の変化はほとんど起
こらない。 【0021】なお、溶射法においては、調理器具の形状
が複雑になっても対応が可能であり、さらに発熱層が比
較的多孔質となるため調理器具底面と熱膨張係数が異な
る場合でも熱衝撃に対して柔軟に対応することができる
ため熱衝撃性に優れるという効果が得られる。また亜鉛
やアルミニウムによる防錆層の形成や耐熱塗料による被
膜層の形成により発熱層を一層安定化することができる
ため可能な限り防錆層を形成させた方がよい。 【0022】 【実施例】(参考例1) 以下、本発明の参考例を図1から図8を参照しながら説
明する。図1において、1は内径260mm、底厚5.
0mmのADC−1を用いたアルミニウム合金からなる
フライパン形状の調理容器で、2は一般的に融点が約3
27℃、連続最高使用温度が260℃と言われているP
TFE(四フッ化エチレン樹脂)からなる膜厚30〜4
5μmの非粘着層であり、3は前記調理容器底部の裏面
に感温磁性金属をアーク溶射法により形成した厚さ約6
00μmの発熱層である。なお、前記発熱層である感温
磁性金属のキュリー温度は240℃であり、溶射材は前
記感温磁性金属を直径1.6mmの線材に加工したもの
を用い、アーク溶射法による発熱層形成前の組成を(表
1)に示す。4はセラミックスのトッププレートであ
り、5は加熱コイルである。 【0023】 【表1】【0024】このような構成の調理器具を用いて調理容
器底面の温度特性を調べる実験を行った。前記構成にお
いて溶射後の発熱層の組成に酸素を全く含んでいないも
のを本発明品1とし、0〜10wt%以内の酸素含有量
を有するものを本発明品2および本発明品3とする。な
お、参考のために10%以上の酸素含有量を有するもの
を参考品1および参考品2として作製し、実験を行っ
た。 【0025】実験方法は、市販の100Vの電磁誘導加
熱調理器を用いてトッププレート4の上にそれぞれの調
理器具を設置し、空焼きを加熱「強」で温度が安定する
まで約20分間測定を行い、調理容器底面の発熱層3の
中心には熱電対が取り付けてあり、所定のキュリー温度
で安定するまでの温度変化を記録する方法とした。 【0026】本発明品2、本発明品3、参考品1および
参考品2の発熱層である感温磁性金属の組成を(表2)
に示し、その時の実験結果を(表3)に示す。また、そ
の時の温度変化と入力値の変化を図2と図3に示す。 【0027】 【表2】 【0028】 【表3】【0029】図2より明らかなように酸素含有量が10
%を越える参考品1では、ある一定の温度に近づいてい
こうとするものの、発熱層形成前の所定のキュリー温度
をはるかに越え、感温磁性金属としての特性は無く、受
熱と放熱のバランスが取れた所で一定になっているにす
ぎない。このことは図3よりキュリー温度を越えても入
力値の変化が起こってないことから明らかである。また
参考品2においては、キュリー温度を越えても入力値は
変化せずに、本体側のサーミスタにより温度制御がなさ
れている。そのため最高温度が400〜420℃にも達
し、安定時の平均温度も340〜360℃と高かった。
これに対して本発明品である酸素含有量が0〜10wt
%以内のものについては最高温度と安定温度が同じであ
り、キュリー温度もほぼ240℃で制御され、参考品と
の温度変化の比較で優位性を示した。 【0030】(実施例) 図4に本発明の実施例を示す。11および12は参考
1の1および2とそれぞれ同様であり、フライパン形状
の調理容器、非粘着層である。13は前記調理容器底部
の裏面に窒素ガス雰囲気中で感温磁性金属をアーク溶射
法により形成した厚さ約600μmの発熱層である。た
だし、前記発熱層である感温磁性金属のキュリー温度は
260℃のものを用いた。14は発熱層13の上にアー
ク溶射法により形成させた亜鉛からなる防錆層であり、
15は防錆層14の外側に耐食性を有する融点が約32
7℃、連続最高使用温度が260℃と言われているPT
FE(四フッ化エチレン樹脂)からなる膜厚30〜45
μmの非磁性材料からなる被膜層である。このような構
成の調理器具を本発明品4とし、参考例1と同様に調理
容器底面の発熱層13の温度特性を調べる実験を行っ
た。なお、参考のために構成は図4と同様であるが発熱
層13を形成するときに大気中においてアーク溶射法を
用いた参考品3についても同様に実験を行い、その結果
を図5と(表4)に示す。 【0031】 【表4】【0032】図5より明らかなように、大気中でアーク
溶射法を用いた参考品3については、参考例1の酸素含
有量が10%を越えるものと同様な傾向を示した。ま
た、(表4)より発熱層である感温磁性金属の主成分で
ある鉄が大気中においては溶射の前後で酸化され組成が
変化している。これに対して、本発明品である窒素ガス
雰囲気中でアーク溶射法を用いた本発明品4のものにつ
いては、発熱層形成前後で感温磁性金属の組成の変化は
ほとんどない。最高温度と安定温度が同じであり、キュ
リー温度も260℃で制御され、参考品との温度変化の
比較で優位性を示した。 【0033】(参考) (表1)に示す組成を有するキュリー温度が240℃の
溶射線材を用い、図1と同様な構成の本発明品である調
理器具の発熱層3に酸素含有量を調整したものを形成
し、調理容器底面の発熱層の温度特性を調べる実験を行
った。実験方法は参考例1と同様である。図6に調理容
器底面の発熱層の温度特性を示し、(表5)に酸素含有
量を0〜10%の範囲で調整した本発明品5,本発明品
6および本発明品7の発熱層の組成とキュリー温度を示
す。また、溶射前後で組成の変化がない本発明品1を参
考として(表7)に示す。 【0034】 【表5】 【0035】図6より明らかなように、溶射後の発熱層
の酸素含有量を調整することにより、溶射前の所定のキ
ュリー温度とは異なるキュリー温度を有する発熱層を形
成することが可能である。 【0036】(参考) 図1と同様な構成の本発明品である調理器具と、前記調
理器具の発熱層3で(表1)に示す組成で溶射後の発熱
層の厚みを調整したものについて、調理容器底面の発熱
層の温度特性を調べる実験を行った。実験方法は参考
1と同様である。図7に調理容器底面の発熱層の温度特
性を示し、(表6)に溶射後の発熱層の厚みを調整した
本発明品8,本発明品9および本発明品10の発熱層の
厚みとキュリー温度を示す。ただし、本発明品8、9お
よび10の構成成分の組成は、本発明品1と同様であ
り、また溶射線材への印加電圧は同じにして発熱層を形
成したものである。 【0037】 【表6】 【0038】図7より明らかなように、溶射後の発熱層
の厚みを調整することにより、溶射前の所定のキュリー
温度とは異なるキュリー温度を有する発熱層を形成する
ことが可能である。 【0039】(参考) 図1と同様な構成の本発明品である調理器具と、前記調
理器具の発熱層3を形成するときに必要な溶射線材に印
加する電圧を調整したものについて、調理容器底面の発
熱層の温度特性を調べる実験を行った。実験方法は参考
例1と同様である。図8に調理容器底面の発熱層の温度
特性を示し、(表7)に溶射時の溶射線材に印加する電
圧を調整した本発明品11,本発明品12および本発明
品13の印加電圧とキュリー温度を示す。ただし、本発
明品11、12および13の構成成分の組成は本発明品
1と同様であり、また形成する発熱層の厚みは同じにし
てある。 【0040】 【表7】【0041】図8より明らかなように、溶射時の溶射線
材に印加する電圧を調整することにより、溶射前の所定
のキュリー温度とは異なるキュリー温度を有する発熱層
を形成することが可能である。 【0042】以上、本発明の実施例について示したが本
発明の実施例においては、酸素含有量が増加するとキュ
リー温度が変化しているが、本発明品の実施例以外の組
成のものについては、キュリー温度が変化するとは限ら
ない。また本発明の実施例において、金属製の調理容器
としてADC−1を用いたアルミニウム合金を使用した
が、特にこれに限定されるものではなく他のステンレ
ス、鉄、銅およびガラスさらに土鍋などでも良い。 【0043】また、本発明の実施例では、市販の100
Vの電磁誘導加熱調理器を用いているが、200Vの電
磁誘導加熱調理器を用いても同様な結果を得ることがで
きている。さらに本発明の実施例において、アーク溶射
法を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、ガ
スプラズマ溶射法あるいはガス溶射法でも良い。さらに
不活性ガスにおいても窒素ガスに限らず、アルゴン、ヘ
リウムあるいは水素ガスでもかまわない。さらに真空中
であればなおさら良い。また、溶射材料においても線材
に限らず粉体材料でも良い。 【0044】 【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明は、
所定のキュリー温度を有する磁性金属材料を用い、発熱
層の形成前後でキュリー温度の変化を抑制すべく、空中
あるいは不活性ガス雰囲気中で溶射を行うことにより調
理器具の裏面に発熱層を形成させる電磁誘導加熱調理器
用の調理器具の製造方法とするもので、この方法を用い
ることにより、従来のクラッド化やろう付け、圧接さら
に溶湯鍛造などの方法で見られたキュリー温度の変化や
接合強度の低下といった現象を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の参考例1における電磁誘導加熱調理器
用の調理器具の断面図 【図2】本発明の参考例1における調理容器底面の温度
特性図 【図3】本発明の参考例1における入力値の特性図 【図4】本発明の実施例における電磁誘導加熱調理器
用の調理器具の断面図 【図5】本発明の実施例における調理容器底面の温度
特性図 【図6】本発明の参考における調理容器底面の温度
特性図 【図7】本発明の参考における調理容器底面の温度
特性図 【図8】本発明の参考における調理容器底面の温度
特性図 【符号の説明】 1,11 調理容器 2,12 非粘着層 3,13 発熱層 4 トッププレート 5 加熱コイル 14 防錆層 15 被膜層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 芳夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−283154(JP,A) 特開 平5−128421(JP,A) 特開 平7−79034(JP,A) 特開 平6−145880(JP,A) 特開 平4−67334(JP,A) 特開 昭63−281401(JP,A) 実開 平6−70194(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05B 6/12

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 所定のキュリー温度を有する磁性金属材
    料を発熱層として用いるとともに前記発熱層が誘導加
    熱によりキュリー温度に到達すると磁性を失い、消費電
    力を急激に低下させる自己温度制御機能を有する電磁誘
    導加熱調理器用の調理器具の製造方法であって、前記
    熱層の形成前後で前記磁性金属材料のキュリー温度の変
    化を抑制すべく、真空中あるいは不活性ガス雰囲気中で
    溶射を行うことにより前記調理器具の裏面に前記発熱層
    を形成させる電磁誘導加熱調理器用の調理器具の製造方
    法。
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