JP3975120B2 - 電磁誘導加熱容器の形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導加熱容器の形成方法に関し、詳しくは、ＩＨ（電磁誘導加熱）ジャー炊飯器の内釜や電磁調理器用鍋などの形成に好適に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＨジャー炊飯器の内釜等に用いられる電磁誘導加熱容器は、発熱層となるステンレス、鉄等の磁性金属板と、伝熱層となるアルミニウム等の非磁性金属板とのクラッド材を絞りプレス加工して形成し、外面側を上記磁性金属板として誘導コイルと対向させ電磁誘導加熱するものとしている。
上記クラッド材は、上記非磁性金属板と上記磁性金属板とを重ね合わせてロール圧延によりクラッド材としている場合が多い。
【０００３】
また、近時、炊飯器の多様化に伴って、内釜の内面には通常の量的な目盛りの他、赤飯用、おかゆ用、もち米用等の多種の目盛りや文字等の表示を付すことが要求されている。
この目盛りや文字の表示は、プレス等により凹凸を設け、刻印により付する場合と、印刷や塗装により表示を付す場合とがある。
なお、容器内面となる非磁性金属層の表面にはこびりつき防止のフッ素樹脂層が設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記クラッド材では、ステンレス等の磁性金属板とアルミニウム等の非磁性金属板との板目方向を一致させて夫々の方向性を合致させなければ、絞りプレス加工時に非磁性金属板と磁性金属板との延びの違いにより不均一な延びが発生する。よって、絞りプレス加工前のクラッド材に目盛、模様、文字等を予め印刷しておくと、目盛がばらついたり、模様や文字が歪んだりする問題があった。
なお、磁性金属板と非磁性金属板との方向性を合わせる作業を行うと、作業性が非常に悪くなり、生産効率が低下する問題がある。
【０００５】
上記目盛りや文字等の印刷等を、絞りプレス加工により容器とした後に行う場合もあるが、表示面が曲面となり容易に行うことができず、かつ、印刷や塗装の場合はこびりつき防止のフッ素コーティングを加工後に行わねばならない問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、絞りプレス加工により電磁誘導加熱容器を形成する前のクラッド材に、目盛りや文字等の表示をプレ印刷可能とすることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、非磁性金属層と磁性金属層が積層された複合材より底壁と周壁とを備えた電磁誘導加熱容器として形成する方法であって、
上記複合材は、アルミニウム、アルミニウム合金または非磁性ステンレスからなる非磁性金属板と、磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルトまたはコバルト合金からなる磁性金属板と、上記非磁性金属板と磁性金属板の接合面のいずれか一方あるいは両方に設けられた銅、アルミニウム、ニッケル、銀の少なくとも１種からなる接合用金属層を備え、該接合用金属層を介して上記非磁性金属板と磁性金属板とがホットプレス（熱間一軸加圧）により接合されたクラッド材からなり、
該複合材を上記容器の展開形状に打ち抜き加工した薄肉板のブランクとしておき、かつ、上記非磁性金属層の表面を微細な凹凸面とし、
上記凹凸面の表面、あるいは、上記凹凸面に設けたフッ素樹脂層のベースコートの表面の所要位置に目盛り、模様、文字のうち少なくとも１つの表示を印刷あるいは塗装により予め付しておき、
上記複合材を対向液圧絞り加工により、上記底壁と周壁とからなる容器を形成していることを特徴とする電磁誘導加熱容器の形成方法を提供している。
【０００８】
上記形成方法によると、上記複合材を上記容器の略展開形状に打ち抜き加工したブランクを、底壁と周壁とを備えた容器形状に絞り加工する手段として、対向液圧絞り加工により行っているため、複合材を構成する非磁性金属と磁性金属との間の方向性の違いによる影響を少なくすることができ、絞り加工時の複合材の延びを均一にすることができる。また、対向液圧絞り加工によることで、底壁および周壁の延び率も低減され延びの均一化が図られる。
したがって、対向液圧絞り加工により電磁誘導加熱容器に形成する前の平板状の複合材に対して、予め目盛りや文字等の表示を刻印、印刷あるいは塗装しておくことが可能となり、容易にプレ印刷を行うことができる。
【０００９】
また、対向液圧絞り加工により板状の複合材を容器形状に形成しているので、複合材の延びが均一となり、板厚の局部的減少の発生を無くすことができる。その結果、絞り加工された容器の強度を高めることができる。
さらに、対向液圧絞り加工は雌型としての役割を液体で代替しているので、形成される電磁誘導加熱容器の表面傷の発生もないと共に、金型のコストダウンを図ることも可能となる。
【００１０】
また、非磁性金属の表面に微細な凹凸を設けることで、フッ素樹脂が表面の凹凸に入り込むことになり、非粘着性のフッ素樹脂によるベースコートを強固に行うことができ、こびりつき防止用のフッ素コーティングの耐久性が向上する。
なお、上記ベースコートは、意匠性を考慮して着色されたフッ素樹脂を用いると好ましく、また、目盛りや文字等の表示は平坦化されたベースコート上、あるいは、非磁性金属の凹凸面に印刷・塗装するとよい。
【００１１】
上記のように、対向液圧絞り加工する複合材はクラッド材からなり、非磁性金属板と磁性金属板とを接合したものを用いている。
【００１２】
従来用いられいるロール圧延によりクラッド材を製造した場合には、板厚や接合強度などにバラツキが出来るため、絞り加工を行った際に割れやしわが生じ易くなる。これに対して、本発明では、ホットプレスによりクラッド材を製造することで板厚や接合強度等も均一となり、上記した対向液圧絞り加工を行った際に、割れやしわ等の発生を防止することができる。
また、ロール圧延によれば、クラッド前の非磁性金属板に目盛や模様などを印刷等しておくことが不可能であったが、本発明のホットプレスによれば、クラッド前の非磁性金属板に予め印刷しておくことも可能となる。
【００１３】
上記表示の表面にフッ素樹脂層を設けていることが好ましく、上記印刷あるいは塗装による表示部分でのこびりつきも防止でき、電磁誘導加熱容器の内面側の全面に亙って完全にこびりつきを防止できる。
【００１４】
また、上記クラッド材は、上記非磁性金属層を構成するアルミニウム、アルミニウム合金、非磁性ステンレス等からなる非磁性金属板と、上記磁性金属層を構成する磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルト、コバルト合金等からなる磁性金属板との複合材からなる。
【００１５】
さらに、上記非磁性金属板と磁性金属板の接合面のいずれか一方、あるいは両方に、銅、アルミニウム、ニッケルあるいは／および銀等からなる接合用金属層をメッキ、蒸着、イオン蒸着、溶融金属浸漬法あるいは溶融金属溶射法により接合用金属層を設け、該接合用金属層を介して上記ホットプレスに上記非磁性金属板と磁性金属板とを接合している。
【００１６】
このように、非磁性金属板と磁性金属板との間に接合用金属層を介在させることで、ホットプレスにより非磁性金属板と磁性金属板とを接合する際の接合強度が向上し、絞り加工により底壁と周壁を有する容器形状に形成する際のしわや割れ等を防止できる。しかも、本発明では、対向液圧絞り加工により絞り加工を行ってクラッド材の延びを均一としているので、確実にしわや割れ等を防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
ＩＨジャー炊飯器の内釜等の電磁誘導加熱容器の素材となる複合材はクラッド材１０であり、図１および図２に示すように、非磁性金属板としてアルミニウム板１を用いて円板形状とし、磁性金属板としてはステンレス板２を用いて円板形状とし、アルミニウム板１の下面に接合用金属層となる銅メッキ層３を介してステンレス板２を同心に接合したクラッド材からなる。
【００１８】
非磁性金属板は、熱伝導性が良好で伝熱層となるものであれば特に限定されなず、アルミニウム、アルミニウム合金、セラミック、非磁性ステンレス等の材料が好適に用いられ、本実施形態では熱伝導性や加工性が良好となる点からアルミニウム板１を用いている。
アルミニウム板１は、強度や熱伝導性等の観点から０．５〜５．０ｍｍの厚みのものを使用し、後述する電磁誘導加熱容器６の略展開形状の大きさの円形に打ち抜いている。
【００１９】
アルミニウム板１の上面側には、図３に示すように、予めエッチング処理により表面に微細なエンボス１ａを形成している。
そのアルミニウム板１のエッチング処理した上面に、着色されたフッ素樹脂をベースコート４として５〜６０μｍの厚さでコーティングしている。
この際、アルミニウム板１の表面にエンボス１ａを設けることで、フッ素樹脂が表面の凹凸に入り込み、非粘着性のフッ素樹脂によるベースコートを強固に行うことができる。
【００２０】
上記ベースコート４の表面には、クラッド材１０を後述する対向液圧絞り加工で内釜とした時に周壁となる領域に、フッ素樹脂塗料で目盛・文字等の表示部Ｍを厚さ１〜２０μｍで予め印刷している。
この印刷後、表示部Ｍの上面を含めてベースコート４の表面に更に無色のフッ素樹脂をトップコート５として５〜５０μｍの厚さでコーティングしている。
【００２１】
ベースコート４およびトップコート５に用いるフッ素樹脂としては、耐熱性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等を用いることが好ましい。
なお、ベースコート４の表面に表示部Ｍを印刷する代わりに、図６に示すように、アルミニウム板１のエンボス１ａ表面に、直接、表示部Ｍ’を印刷し、その上からフッ素樹脂によるコート４’を設けてもよい。
また、アルミニウム板１の下面側には、接合用金属層となる銅メッキ３を施し、この銅メッキ３の厚さは１〜５０μｍとしている。
【００２２】
磁性金属板は、高周波磁界により渦電流が流れて発熱層となるものであれば特に限定されず、磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルト、コバルト合金等の材料が用いられるが、本実施形態では、磁性のステンレス板２を用いている。
ステンレス板２は、０．１〜３．０ｍｍの厚みのものを使用して、上記アルミニウム板１と同径となるように円形に打ち抜いており、その上面側には、接合用金属層となる銅メッキ３を施し、この銅メッキ３の厚さは１〜５０μｍとしている。
【００２３】
なお、アルミニウム板１の下面およびステンレス板２の上面に施された銅メッキ３は、メッキ材料としてアルミニウム、ニッケルあるいは／および銀等で代替してもよく、また、接合用金属層をメッキ処理で設ける代わりに、蒸着、イオン蒸着、溶融金属浸漬法あるいは溶融金属溶射法により接合用金属層を設けてもよい。
【００２４】
図２に示すように、銅メッキ３が互いに対向するように上記アルミニウム板１と上記ステンレス板２を積層配置し、熱間一軸加圧法によりホットプレスすることによって、銅メッキ３を接着層としてクラッド材１０が形成される。
詳しくは、上面側にベースコート４、表示部Ｍおよびトップコート５が設けられ、下面側に銅メッキ３が施されたアルミニウム板１と上面側に銅メッキ３が施されたステンレス板２とを上下積層し、加熱炉と油圧プレスを備えた装置で熱と圧力を同時に加えることにより、銅メッキ３を接着層としてアルミニウム板１とステンレス板２を接合する。
熱間一軸加圧法によるホットプレスは、温度１８０〜６００℃、圧力２００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２、加圧時間１０ｍｉｎ〜３０ｈの条件下で行っており、接合界面へのガス分子の介在を低減し、接合される金属同士の拡散を促進するべく減圧下または真空下で行うことが好ましい。
【００２５】
なお、１枚のクラッド材１０を構成する１組のアルミニウム板１とステンレス板２を、分離材を介して複数組を型内に積層することで、複合材の大量生産が可能となる。
また、アルミニウム板１とステンレス板２に銅メッキ３を施す代わりに、別体からなる銅箔を接合用金属箔としてアルミニウム板とステンレス板の間に介在させて積層し、ホットプレスで接合する構成としてもよい。
【００２６】
次に、上記クラッド材１０を対向液圧絞り加工することにより、図５に示す底壁６ａと周壁６ｂとを備えた電磁誘導加熱容器６を形成する。
【００２７】
対向液圧絞り加工装置は、図４に示すように、プレスラム１１にしわ抑え板１３に包囲された状態でパンチ１２が設けられており、プレスベット１６側には液圧槽１４が設けられている。
液圧槽１４内には液体（例えば水）Ｌが満たされていると共に、液圧槽１４の上にはダイス１５が取り付けられており、上記したクラッド材１０をダイス１５の上に載置している。
【００２８】
この状態から、しわ抑え板１３を降下させてクラッド材１０をダイス１５との間に押さえ付け、液圧槽１４内の液体Ｌを密封状態とする。
次いで、パンチ１２を降下させると、液圧槽１４内の圧縮される液体Ｌが雌型に代わる働きをし、パンチ１２により液圧槽１４に押し込まれるクラッド材１０に対して、液体Ｌが均等な圧力でパンチ１２にクラッド材１０を押し付ける。その結果、パンチ１２の形状に沿ってクラッド材１０が絞り加工されて容器形状となる。そして、パンチ１２およびしわ抑え板１３を上方に開放すると、図５に示すような底壁６ａと周壁６ｂとを有する電磁誘導加熱容器６が取り出される。
【００２９】
クラッド材を電磁誘導加熱容器６に形成する方法として、上記対向液圧絞り加工を用いると、クラッド材１０を構成するアルミニウム板１とステンレス板２との方向性の違いによる延びへの影響を少なくすることができ、絞り加工時の延びを均一にすることができる。また、対向液圧絞り加工によることで、底壁６ａおよび周壁６ｂの延び率も低減される。
よって、絞り加工前の板状のクラッド材１０の時点で予め付していた目盛りや文字等の表示部Ｍがばらついたり、歪んだりすることがない。
【００３０】
また、対向液圧絞り加工により板状のクラッド材１０を容器形状に形成しているので、クラッド材１０の延びが均一となり板厚の局部的減少を抑制することができ、容器６の破損が低減され電磁誘導加熱容器６の信頼性が向上する。
さらに、雌型としての役割を液体Ｌで代替しているので、形成される電磁誘導加熱容器６の表面に傷が付かない。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、上記複合材を対向液圧絞り加工により容器形状に形成しているため、複合材を構成する非磁性金属と磁性金属の異方性による延びへの影響を少なくすることができ、複合材の延びを均一にすることができ、また、絞り加工時の延び率も低減される。
よって、対向液圧絞り加工により電磁誘導加熱容器を形成する前の板状の複合材の状態で、予め目盛りや文字等の表示を刻印、印刷あるいは塗装しておくことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は本発明の実施形態のクラッド材の接合前の断面模式図、（Ｂ）は斜視図である。
【図２】 （Ａ）はクラッド材の断面模式図、（Ｂ）は斜視図である。
【図３】 アルミニウム板の表面コーティングおよび印刷を示す要部断面模式図である。
【図４】 対向液圧絞り加工の模式図である。
【図５】 電磁誘導加熱容器の断面模式図である。
【図６】 アルミニウム板の表面の印刷およびコーティングの変形例を示す要部断面模式図である。
【符号の説明】
１ アルミニウム板（非磁性金属板）
１ａ エンボス
２ ステンレス板（磁性金属板）
３ 銅メッキ（接合用金属層）
４ ベースコート（フッ素樹脂層）
５ トップコート（フッ素樹脂層）
６ 電磁誘導加熱容器
１０ クラッド材
１１ プレスラム
１２ パンチ
１３ しわ抑え板
１４ 液圧槽
１５ ダイス
１６ プレスベット
Ｌ 液体
Ｍ 目盛・模様・文字

Claims (3)

1. 非磁性金属層と磁性金属層が積層された複合材より底壁と周壁とを備えた電磁誘導加熱容器として形成する方法であって、
   上記複合材は、アルミニウム、アルミニウム合金または非磁性ステンレスからなる非磁性金属板と、磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルトまたはコバルト合金からなる磁性金属板と、上記非磁性金属板と磁性金属板の接合面のいずれか一方あるいは両方に設けられた銅、アルミニウム、ニッケル、銀の少なくとも１種からなる接合用金属層を備え、該接合用金属層を介して上記非磁性金属板と磁性金属板とがホットプレス（熱間一軸加圧）により接合されたクラッド材からなり、
   該複合材を上記容器の展開形状に打ち抜き加工した薄肉板のブランクとしておき、かつ、上記非磁性金属層の表面を微細な凹凸面とし、
   上記凹凸面の表面、あるいは、上記凹凸面に設けたフッ素樹脂層のベースコートの表面の所要位置に目盛り、模様、文字のうち少なくとも１つの表示を印刷あるいは塗装により予め付しておき、
   上記複合材を対向液圧絞り加工により、上記底壁と周壁とからなる容器を形成していることを特徴とする電磁誘導加熱容器の形成方法。
2. 上記表示の表面にフッ素樹脂層を設けている請求項１に記載の電磁誘導加熱容器の形成方法。
3. 上記複合材の接続用金属層は、上記非磁性金属板と磁性金属板の接合面のいずれか一方あるいは両方にメッキ、蒸着、イオン蒸着、溶融金属浸漬法あるいは溶融金属溶射法により設けている請求項１または請求項２に記載の電磁誘導加熱容器の形成方法。

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