JP6014797B2 - 陶磁器製容器 - Google Patents

Description

本発明は、陶磁器製容器に関する。

電磁調理器で調理を行う場合、調理用容器のうち、コイルの直上付近に配される部分では温度上昇が速いが、調理用容器の周縁部分は、コイルから離れた位置に配されるので温度上昇が遅い。特に、金属よりも熱伝導性の低い陶磁器製容器を用いて調理を行う場合には、当該容器の周縁部分の温度は上昇しにくい一方で、当該容器のコイルの直上付近に配される部分においては局部的な加熱が起こりやすく、このような局部的な加熱に起因して容器や調理物の焦げ付きの発生が問題となっていた。

そこで、従来から、局部加熱（加熱ムラ）を抑制した陶磁器製の容器が検討されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００６−１８１０４４号公報

上記特許文献１には、土鍋の底を外側から削ってシリコン系接着剤でカーボン板を固着させた土鍋が開示されているが、土鍋の底を削る工程と、カーボン板を固着させる工程が必要であり、手間がかかるうえに、熱によりカーボン板がはがれるという懸念があった。
本発明は、加熱ムラを抑制した陶磁器製容器を提供することを目的とする。

本発明は、表面に釉薬層が形成された陶磁器製容器であって、非晶質炭素、結晶質炭素、炭化ケイ素、および窒化ホウ素のうちの少なくとも一種の化合物ならびにコージェライトを含む素地と、前記素地と前記釉薬層との間に形成され、前記素地よりも熱伝導率の低い中間層と、を備えた陶磁器製容器である。

本発明においては、素地には、非晶質炭素、結晶質炭素、炭化ケイ素、および窒化ホウ素のうちの少なくとも一種の熱伝導性の高い化合物が含まれるので、素地においては熱伝導性が向上する。その一方、本発明においては、釉薬層と素地との間に、素地よりも熱伝導率の低い中間層が形成されているから、容器の厚み方向への熱伝導性が低下する。

つまり、本発明においては、素地における熱伝導性は高まる一方、容器の厚み方向への熱伝導性が低下するので、加熱される部分における局部的な温度上昇を緩やかにしつつ、加熱される部分から離れた方向への熱伝導性が向上するので、局部加熱が抑制される。その結果、本発明によれば、加熱ムラを抑制した陶磁器製容器を提供することができる。

本発明は以下の構成としてもよい。
前記釉薬層よりも外側に電磁誘導により発熱する発熱体を備えた構成であってもよい。
電磁誘導により発熱する発熱体を備えた陶磁器製容器では、特に、局部加熱の問題が起こりやすいが、上記のような構成とすると、発熱体を備えた陶磁器製容器においても加熱ムラを抑制することができる。

前記素地には、異方性熱伝導材料が含まれていてもよい。
このような構成とすると、面方向と厚み方向の熱伝導率を適宜設定することができ、加熱ムラの発生を確実に抑制することができる。

前記陶磁器製容器の厚み方向の熱伝導率に対する、前記陶磁器製容器の表面と平行な方向の熱伝導率の比が、１．２０以上であるのが好ましい。
このような構成とすると、確実に容器の表面と平行な方向への熱伝導が早まるので、加熱ムラを抑制する効果が高まる。

本発明によれば、加熱ムラを抑制した陶磁器製容器を提供することができる。

実施形態１の陶磁器製容器の斜視図 陶磁器製容器を底面から示した斜視図 陶磁器製容器とＩＨ調理器との関係を示す図 陶磁器製容器とコイルの位置との関係を示す一部断面図 図４のＡ−Ａ線における一部断面図 試験例で用いた装置を模式的に示した一部断面図 実施例９−１の陶磁器製容器における温度と時間の関係を示すグラフ 実施例９−２の陶磁器製容器における温度と時間の関係を示すグラフ 実施例７の陶磁器製容器における温度と時間の関係を示すグラフ 比較例１の陶磁器製容器における温度と時間の関係を示すグラフ

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１０によって説明する。
本実施形態の土鍋１（陶磁器製容器の一例）は、図２に示すように、調理物を入れるための陶磁器製の土鍋本体２（容器本体２）と、その底部の外壁面２Ａに設けられた円盤状の発熱体６と、を備える。

土鍋本体２は、図１に示すように、上面が開口した有底容器状をなしている。土鍋本体２においては、表面に釉薬層５が形成されている。詳しくは、土鍋本体２においては、図５に示すように、発熱体６の上に配された釉薬層５の上には、中間層３、素地４、中間層３、釉薬層５が順に積層されている。

釉薬層５を形成する釉薬としては、加熱調理時に土鍋１にひびが入ったり土鍋１が割れたりするのを防ぐため、素地４より熱膨張係数が小さくなるように調製したものを用いる。

釉薬としては、熱膨張係数が、素地４の熱膨張係数以下のものを用いると、釉面に貫入やマイクロクラックなどが発生しないので好ましい。

釉薬の材料としては、ペタライト、珪石、酸化亜鉛、粘土、アルミナ、石灰、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、カオリン、ガラスフリット、スポジューメン、炭酸リチウム、カリ長石、ジルコンなどがあげられ、これらのうちの１種以上を組み合わせて調製したものが釉薬として使用される。

釉薬は、釉薬の全質量に対して、ＳｉＯ_２を６３〜７３％、Ａｌ_２Ｏ_３を１４〜１８％、Ｌｉ_２Ｏを３．５〜７％、ＺｎＯを３〜７％、ＢａＯを０〜４％、ＣａＯを０〜３％、ＺｒＯ_２を０〜６％含む。釉薬には、顔料などその他の成分が含まれていてもよい。

釉薬は、中間層３の表面にスプレー吹き、あるいはディッピングなど公知の方法により１００〜２５０μｍの厚みとなるように均一に施釉される。中間層３に釉薬を施釉した後、１１５０℃〜１２５０℃で焼成すると、土鍋本体２の表面に釉薬層５が形成される。

素地４は、粘土、カオリン、滑石（タルク）、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ、シャモット、珪石などから選ばれる材料を含み、必要により焼結助剤を含む原料であってコージェライトを生成する原料（コージェライト系原料という）と、土状黒鉛などの非晶質炭素、鱗片状黒鉛などの結晶質炭素、炭化ケイ素、および窒化ホウ素のうちの少なくとも一種の（高熱伝導性）化合物を用いて、鋳込み成形法やローラマシン成形法、押し出し成形法、プレス成形法などの公知の成形法により成形される。焼結助剤としては、長石、石灰及びペタライトなどから選ばれる材料を用いることができる。

高熱伝導性化合物としては、上記化合物のうち、鱗片状黒鉛や六方晶窒化ホウ素などの異方性熱伝導材料が好ましい。

素地４の厚み方向における熱伝導率は１．５Ｗ／ｍ・Ｋ〜６．０Ｗ／ｍ・Ｋであるのが好ましく、素地４の面方向における熱伝導率は厚み方向における熱伝導率以上であればよい。

高熱伝導性化合物の量は、コージェライト系原料と高熱伝導性化合物の合計質量に対して５質量％以上３０質量％以下とすると、熱伝導率向上効果が得られかつ成形性がよいので好ましい。

中間層３は、粘土、カオリン、滑石、アルミナ、珪石、長石、および石灰などの中間層３の原料を含むスラリーを、成形された素地４の表面にスプレー吹き、流し掛け、ディッピング等の方法により塗布したのち１２００℃〜１２８０℃で焼成することにより得られる。

中間層３の熱伝導率は、素地４の熱伝導率よりも小さく、素地４の熱伝導率の７０％以下であるのが好ましい。

本実施形態においては、土鍋１の厚み方向（図５における上下方向）の熱伝導率に対する、土鍋１の面方向（土鍋１表面と平行な方向、図５における左右方向）の熱伝導率の比が、１．２０以上であると、確実に容器の表面と平行な方向への熱伝導が早まるので、加熱ムラを抑制する効果が高まり好ましい。

次に本実施形態の土鍋１の製造方法の一例を説明する。
コ−ジェライト系の原料と高熱伝導性化合物を組み合わせた素地土を用いて、公知の成形方法により成形したのち、中間層３の原料を含むスラリーを公知の方法により塗布し、１２００℃〜１２８０℃で焼成し中間層３が表面に形成された焼成体を作成する。

上述の釉薬材料を適宜組み合わせて釉薬を調製し、焼成体の表面にスプレー吹き等の方法により、所定厚みとなるように均一に施釉し、焼成温度が１１５０℃〜１２５０℃となるように焼成して釉薬層５を形成することにより土鍋本体２が得られる。

次に、土鍋本体２の底部の外壁面２Ａの所定位置に、金属薄膜からなる発熱体６を張り付け、８００℃〜９００℃で焼成すると、本実施形態の土鍋１が得られる。

次に本実施形態の作用・効果について説明する。
本実施形態の土鍋１を用いて調理を行う際には、土鍋１の内部に調理物（図示せず）を入れ、ＩＨ調理器２０のプレート２１上にセットする。そして、ＩＨ調理器２０のスイッチを入れると、ＩＨ調理器２０に内蔵されている加熱コイル２２に電流が流されることによって磁力線が発生する（図３および図４を参照）。そして、この磁力線が土鍋１の発熱体６内を流れることにより渦電流が発生し、この発熱体６が発熱する。

本実施形態において、素地４には、非晶質炭素、結晶質炭素、炭化ケイ素、および窒化ホウ素のうちの少なくとも一種の熱伝導性の高い化合物が含まれるので、素地４においては熱伝導性が向上するが、その一方、釉薬層５と素地４との間に、素地４よりも熱伝導率の低い中間層３が形成されているから、土鍋１の厚み方向への熱伝導性が低下する。

つまり、本実施形態においては、素地４における熱伝導性は高まる一方、土鍋１の厚み方向への熱伝導性が低下するので、加熱される部分における局部的な温度上昇を緩やかにしつつ、加熱される部分から離れた方向への熱伝導性が向上し、局部加熱が抑制される。その結果、本実施形態によれば、加熱ムラを抑制した土鍋１（陶磁器製容器）を提供することができる。

また、本実施形態によれば、釉薬層５よりも外側に電磁誘導により発熱する発熱体６を備えるから、特に、局部加熱の問題が起こりやすい発熱体６を備えた土鍋１においても加熱ムラを抑制することができる。

また、素地４には、異方性熱伝導材料が含まれていてもよい。このような構成とすると、面方向と厚み方向の熱伝導率を適宜設定することができ、加熱ムラの発生を確実に抑制することができる。
例えば、粘土などの扁平な粒子を含む陶磁器素地はある一定方向に配向しやすい性質を有しており、鋳込み成形やローラマシン成形により素地４を成形する際に、成形型の面に対して平行に粘土粒子が配向するという特性がある。この特性を利用して配向性を制御することにより面方向と厚み方向の熱伝導率を適宜設定することができる。なお、粘土以外に扁平な鱗片状黒鉛や六方晶窒化ホウ素も同様に一定方向に配向しやすい性質を有していると考えられる。

＜実施例＞
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
１．実施例１〜８の容器、実施例９−１の容器、実施例９−２の容器、および比較例１の容器の作製
直径２００ｍｍの円盤状の容器（皿）を以下の方法により作製した。
（１）基材の作製
素地の材料として、鱗片状黒鉛、土状黒鉛、および炭化ケイ素から選ばれる一種または二種の化合物、ならびに、タルク、粘土、カオリン、長石、およびアルミナからなるコージェライト原料を用いた素地土をローラマシン成形機［新栄機工（株）製、型式ＡＣＴＭ−１Ｒ−５０ＤＴ］により、所定形状に成形して円盤状の成形体を作製した。各実施例および比較例において用いた素地の材料の種類および配合量（質量部）を表１に示した。

中間層を形成するための材料として、比較例１の素地を作製する際に用いた材料（コージェライト原料）を用いて、中間層スラリーを作製した。

素地土を用いて成形した各成形体の表面に、中間層スラリーを塗布した後、１２５０℃で焼成し表面に中間層を備える基材を作製した（各実施例で用いたコージェライト原料は表１を参照）。

ここで、実施例９−１では中間層の厚みが９００μｍ、実施例９−２では中間層の厚みが１００μｍ、実施例１〜８では中間層の厚みが５００μｍとなるようにスラリーを塗布した。なお、比較例１については、素地土から作製した成形体を１２５０℃で焼成して中間層を備えない基材を作製した。

（２）釉薬層の形成
次に、釉薬材料として、ペタライト７０質量部、珪石１１質量部、酸化亜鉛４質量部、粘土１５質量部を粉砕混合し、アルミナ、石灰、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、カオリンおよびガラスフリットを適宜混合して、釉薬の全質量に対して、ＳｉＯ_２を６８．０％、Ａｌ_２Ｏ_３を１６．５％、Ｌｉ_２Ｏを３．９％、ＺｎＯを５．５％、ＣａＯを０．８％、ＺｒＯ_２を３．０％、顔料などその他の成分を２．３％の割合で含有する釉薬を調製した。

上記のように調製した釉薬を、基材の表面全体にスプレー吹きにより厚みが１００〜２５０μｍとなるように均一に施釉し、焼成温度が１１５０℃〜１２５０℃となるように焼成して釉薬層を形成させ各容器を得た。各容器の厚みは６．５ｍｍであった。

（３）発熱体の形成
各容器の底部の外壁面に、直径１６０ｍｍ円形の発熱体を貼り付け、８８０℃で３時間焼成することにより、発熱体を形成した。

２．確認試験
（１）熱伝導率
実施例１〜８の容器、実施例９−１の容器、実施例９−２の容器、および比較例１の容器の厚み方向の熱伝導率と、各容器の表面と平行な方向の熱伝導率（面方向の熱伝導率）を京都電子工業（株）製熱伝導度測定装置〔ＴＰＳ−２５００Ｓ／ホットディスク法〕を用いて測定し表２に示した（表中、「容器の熱伝導率」の欄を参照）。また、実施例１〜８、実施例９−１、実施例９−２の容器を作製する際に中間層を形成しないで素地に釉薬層を形成したものについても厚み方向と面方向の熱伝導率を測定し表２に示した（表中、「素地の熱伝導率」の欄を参照）。

（２）熱拡散性試験
各容器の測定点（５箇所、詳細は後述する）に熱電対を貼り付けた後、耐火布で覆い、さらに１ｋｇの重しをのせて、卓上用ＩＨ調理器〔パナソニック（株）製ＫＺ−ＰＳ１（１００Ｖ／１４００Ｗ）〕を用いて２分加熱し、加熱停止後２分放置した（図６を参照）。加熱時と加熱停止後２分間の各容器の表面温度を熱電対により測定した。

測定点は、容器の中心Ｐ０、中心から２０ｍｍの位置Ｐ１（φ４０）、中心から４０ｍｍの位置Ｐ２（φ８０）、中心から６０ｍｍの位置Ｐ３（φ１２０）、中心から９０ｍｍの位置Ｐ４（φ１８０）である。

実施例７、実施例９−１、実施例９−２および比較例１については、表面温度と時間との関係をグラフ（図７〜図１０）に示した。各グラフにおいて縦軸は表面の温度（℃）を示し、横軸は加熱開始からの経過時間を示す。経過時間は、分：秒で示されており、例えば「０３：４４．０」とは３分４４秒を意味する。各グラフにおいて、中心は容器の中心Ｐ０での測定温度、φ４０は中心から２０ｍｍの位置Ｐ１での測定温度、φ８０は中心から４０ｍｍの位置Ｐ２での測定温度、φ１２０は中心から６０ｍｍの位置Ｐ３での測定温度、φ１８０は中心から９０ｍｍの位置Ｐ４での測定温度を示す。

表２の「素地の熱伝導率」の欄には、実施例１〜８、実施例９−１、実施例９−２および比較例１の素地（中間層なし）の熱伝導率（厚み方向、面方向）とともに厚み方向の熱伝導率に対する面方向の熱伝導率の比（表中「比」と記載）を示した。また、表２の「容器の熱伝導率」の欄には、実施例１〜８、実施例９−１、実施例９−２および比較例１の容器の熱伝導率（厚み方向、面方向）とともに厚み方向の熱伝導率に対する面方向の熱伝導率の比（表中「比」と記載）を記載した。また表２の「最高温度に至った時間、その温度、その温度と各位置の温度の差」の欄には、各容器の表面温度が最高温度（５箇所の測定点のうち最高温度）に至った時間とそのときの温度（最高温度）、最高温度となった時の容器の中心Ｐ０の温度と最高温度との差（ΔＴ０）、最高温度となった時の中心から９０ｍｍの位置Ｐ４の温度と最高温度との差（ΔＴ４）を示した。さらに表２の「４分後の最高温度と最低温度の差」の欄には、加熱開始から４分後の容器表面のＰ０、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の測定点のうちの、最高温度と最低温度との差を示した。

（３）結果と考察
表２から明らかなように、実施例１〜８、実施例９−１および実施例９−２の容器では、比較例１の容器よりも最高温度に至るのが早かった。また、実施例１〜８、実施例９−１および実施例９−２の容器では、最高温度になった時の中心Ｐ０における温度と最高温度との差（ΔＴ０）が、比較例１のΔＴ０よりも小さく、最高温度となった時の中心から９０ｍｍの位置Ｐ４における温度と最高温度との差（ΔＴ４）が、比較例１のΔＴ４よりも小さかった。このことから、コージェライトと高熱伝導性化合物を含む素地と、中間層を備える本発明の陶磁器製容器では、熱伝導が速く加熱ムラが抑制されるということがわかった。さらに、実施例１〜８、実施例９−１および実施例９−２の容器では、比較例１の容器よりも４分後の最高温度と最低温度の差が小さく、本発明によれば加熱停止後の温度ムラも抑制されるということがわかった。

図７〜図１０のグラフに示す結果からも明らかなように、異方性熱伝導材料が含まれる実施例７の容器では特に、中心から９０ｍｍの位置Ｐ４の温度と中心Ｐ０の温度との差が実施例９−１や実施例９−２よりも小さかった。このことから、高熱伝導化合物として異方性熱伝導材料を用いると加熱ムラ抑制効果が高いということがわかった。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態においては、電磁調理器２０で用いることのできる発熱体６を備えた土鍋１を示し、実施例では円盤状の容器（皿）を示したが本発明はこれに限定されない。たとえば、発熱体を備えたＩＨ炊飯器用の内釜などであってもよいし、発熱体を備えない土鍋や、皿などの陶磁器製容器であってもよい。
（２）上記実施形態では、中間層が二層形成されている例を示したが、中間層は一層のみでもよいし三層以上形成されていてもよい。中間層は容器全体でなく加熱される部分にのみ形成されていてもよい。

１…土鍋（陶磁器製容器）
２…土鍋本体
３…中間層
４…素地
５…釉薬層
６…発熱体
２０…ＩＨ調理器
２１…プレート
２２…コイル
２５…耐火布
２６…熱電対
２７…重し

Claims (4)

1. 表面に釉薬層が形成された陶磁器製容器であって、
   非晶質炭素、結晶質炭素、炭化ケイ素、および窒化ホウ素のうちの少なくとも一種の化合物ならびにコージェライトを含む素地と、
   前記素地と前記釉薬層との間に形成され、前記素地よりも熱伝導率の低い中間層と、を備えた陶磁器製容器。
2. 前記釉薬層よりも外側に電磁誘導により発熱する発熱体を備えた請求項１に記載の陶磁器製容器。
3. 前記素地には、異方性熱伝導材料が含まれる請求項１または請求項２に記載の陶磁器製容器。
4. 前記陶磁器製容器の厚み方向の熱伝導率に対する、前記陶磁器製容器の表面と平行な方向の熱伝導率の比が、１．２０以上である請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の陶磁器製容器。

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