JP6956342B2 - 改善されたサンドイッチ構造と、減少された基部の移動とを有する調理器具と、製造方法および使用 - Google Patents

Description

本発明は、改善されたサンドイッチ構造と、減少された基部の移動とを有する調理器具、その製造方法、および対応する調理器具の使用に関する。

フライパン、鍋、圧力調理器などの調理器具は、通常、サンドイッチ構造を有する。これは、調理器具基体の基部の下にいわゆる封止ディスクが配置され、封止ディスクと基部の下面との間に容易に熱を伝導する材料からなる中間層が配置されることを意味する。さらに、サンドイッチ構造では、封止ディスクは、基体の下側の基部に形状嵌め合い接続を有する。その結果、中間層は、基体の下側の基部と封止ディスクとの間で完全に封止される。

基体のための材料として使用されるのは、その良好な形状と表面特性のために、たとえばＸ５ＣｒＮｉ１８−１０（ＤＩＮ材料番号１．４３０１）の鋼などの、クロムニッケル鋼である。中間層は、典型的には、柔らかく、容易に熱を伝導し容易に再成形可能な、例えばＡｌ９９．５（ＤＩＮ材料番号３．０２５５）のような、アルミニウム合金からなる。今日では、封止ディスクは、誘導の適性を確保する目的で、例えばＸ６Ｃｒ１７（ＤＩＮ材料番号１．４０１６）のような、フェライト、防錆ステンレス鋼から製造される。

これらの材料と上記のサンドイッチ構造を持つ調理器具には、しかしながら、重大な欠点がある。基体の鋼は、２０〜２００℃の温度範囲で、封止ディスクの鋼よりも高い熱膨張係数を有する。材料番号１．４０３１の鋼の熱膨張係数はおよそ１６．５・１０^-6Ｋ^-1に相当するが、材料番号１．４０１６はおよそ１０．０・１０^-6Ｋ^-1の熱膨張係数を有するに過ぎない。したがって、基体の下側が、調理器具の加熱中は、封止ディスクよりも大きく膨張する。これは基部の変形を生じさせ、これは基部の移動で注意すべきである。基部の移動は、ＤＩＮ規格４４９０４：１９８９−１１の４．３．２章の説明に従って決定できる。基部の移動は、上記の規格に従い、調理器具の加熱中に基部が垂直方向に曲がること（ｂｅｎｄｉｎｇ）である。

コンロ上の調理器具の加熱中の、封止ディスクと比べて鍋の基体のより大きな膨張のため、調理器具は温度上昇でますますアーチ形状となり、実際にはコンロから配向方向に離れるようになる。その結果、調理器具の基部とコンロとの接触が著しく損なわれる。断熱性のエアクッションがコンロと調理器具の下側との間に形成され、熱伝達が損なわれる。

しかし、経済的で省エネルギーの調理を可能にするために、供給された熱の最適な使用が保証されるべきである。これは、調理器具の基部が調理中にホットプレートの上に平らにすなわち熱い状態で着座されることを必要とする。

これを達成するために、現状の技術では、予備成形された基部を備えた調理器具を提供することが提案されている。基体の下側、封止ディスク、その間で封止された中間層が、調整される。

特許文献１（国際公開第２００５／０２１１７９Ａ１）は、例えば経路制御された押圧装置を用いた調理器具の製造方法を説明している。この押圧装置は、調理器具の基部の再現可能な内向きのアーチ形状を達成することを可能にしている。しかしながら基部の移動はこの方法では除去され得ず、したがって室温での基部の曲げの値だけが調整され得る。

もっとも、調理器具の基部の仕上げは、生産方法の追加のステップに相当する。そのような滑らかな調理器具の製造方法は結局、非常に複雑となる。ホットプレート上の調理器具の最適な着座が、制限された温度範囲でのみ達成され得ることも不利であり、これはその使用を著しく制限する。

国際公開第２００５／０２１１７９Ａ１

現状の技術のこれらの欠点から出発して、本発明の目的は、改良されたサンドイッチ構造を有する調理器具を提供することであり、これは少なくとも１００℃の広い温度範囲にわたって均一に平坦な基部を有し、コンロとの最適な接触を可能にする。さらに、そのような調理器具の製造方法を示す必要がある。

この目的は、調理器具に関して、特許の請求項１の特徴によって達成される。製造方法に関して、この目的は、請求項１３の特徴によって達成される。

本発明による調理器具は、基体と、基体の基部側に配置される封止ディスクとを有し、形状嵌め合いで基体に接続され、また少なくとも部分的に基体と封止ディスクとの間に配置される中間層とを有し、基体と封止ディスクが複数の材料からなり、その熱膨張係数は互いに最大で２０．０％異なる。

驚くべきことに、そのような調理器具の基部は、高温でコンロの上への平坦な着座を保証するために予め形成する必要がないことが判明した。材料の熱膨張係数が類似しているため、封止ディスクと基体は同程度に膨張する。その結果、一方で、加熱中に調理器具に生じるストレスが少なくなる。その結果、材料の負荷が少なくなり、結果として材料の欠陥（亀裂、破損）が少なくなる。その結果、調理器具はより耐久性があることになる。他方で、調理器具の基部の移動が加熱中に低減され、基部がアーチ形状になることが回避される。

図１は、本発明による調理器具および従来の調理器具の加熱中の基部の移動を示している。 図２は、本発明による調理器具の２０℃（左側）の温度および５０℃（右側）の温度でのプロファイルを概略的に示す。 図３は、封止ディスクの概略断面図で、反り（４）がどのようにして決定されるかを示している。

現状の技術から知られている調理器具、これは温度の上昇に伴って凹状の湾曲部が連続的に増加しすなわち封止ディスクがその中心のコンロ表面から離れる調理器具、とは対照的に、本発明による調理器具では反対の効果が生じ、すなわち室温で存在するわずかに凹状の湾曲部が温度上昇で減少し、封止ディスクは、５０℃以上の温度で、ほぼ平坦な表面、したがってコンロ表面への最適な着座を示す。

基体と封止ディスクが複数の材料からなり、その熱膨張係数が互いに０．０％〜１０．０％または０．０％〜６．０％異なる場合、さらに優れた特性が実現され得る。

好ましくは、基体の熱膨張係数と封止ディスクの熱膨張係数は、２０℃と２００℃の間の温度で、９．０・１０^-6〜１２．０・１０^-6Ｋ^-1、特に好ましくは１０．０・１０^-6〜１１．０・１０^-6Ｋ^-1である。

これらの熱膨張の係数は、基体のための通常使用されるクロム−ニッケル鋼の熱膨張の係数よりも３５％を超えて低い。

さらなる実施形態では、基体および封止ディスクは、強磁性ステンレス鋼、好ましくはクロム含有フェライト系ステンレス鋼からなり、基体のステンレス鋼および封止ディスクのステンレス鋼のクロム含有量は、特に好ましくは、少なくとも１５．５重量％である。

基体のステンレス鋼のクロム含有量が少なくとも２０重量％であれば有利であり、基体のステンレス鋼が材料番号１．４６１３（Ｘ２ＣｒＴｉ２４）、１．４６２２（Ｘ２ＣｒＴｉＮｂＶＣｕ２２）および／または１．４６０７（Ｘ２ＣｒＮｂＴｉ２０）の鋼である場合が特に好ましい。

さらに、調理器具の封止ディスクは、材料番号１．４０１６（Ｘ６Ｃｒ１７）、１．４５２０（Ｘ２ＣｒＴｉ１７）、１．４５１０（Ｘ３ＣｒＴｉ１７）、１．４６１３（Ｘ２ＣｒＴｉ２４）、１．４６２２（Ｘ２ＣｒＴｉＮｂＶＣｕ２２）および／または１．４６０７（Ｘ２ＣｒＮｂＴｉ２０）のスチールで構成されることが好ましい。

本発明の有利な変形例では、封止ディスクは、調理器具の基体とは異なる鋼からなる。これに対応して、基体及び調理器具の封止ディスクは、本発明の一の実施形態において、複数の材料からなり、この熱膨張の係数は、０．５％〜１０％または６．０％又は１．０％互いに異なる。

鋼の材料番号は、ＤＩＮ ＥＮ １００２７−２：２０１５−０７に基づいている。括弧内の鋼の説明は、ＤＩＮ ＥＮ １００２７−１：２０１７−０１のシステムに従う。

中間層は、２．０〜１０．０ｍｍ、好ましくは４．０〜８．０ｍｍの層厚を有する層であってもよく、層は特に好ましくは顕著に平坦であり非波型であるかまたは角度のない層であり、非常に特に好ましくは、封止ディスクと基体との間に封止されている。

封止ディスクは、基部と、曲げられたまたは角度の付いた端部を有することができ、基部は、０．４〜１．０ｍｍの層厚さを有する層である。

封止ディスクの端部の曲げと角度を付けたことの結果として、基体と封止ディスクとの間形状嵌め合い接続と、中間層のカプセル化とが、より簡単に実現され得る。中間層への外部の機械的影響は、完全に回避され得る。代わりに、封止ディスクは衝撃を吸収し、鋭利な物体との接触から中間層を保護する。

好ましくは、中間層と封止ディスクの両方が、構造化または強化することなく滑らかな表面を有する。さらに、封止ディスクおよび中間層の層厚が０．０５ｍｍ、特に０．０３ｍｍの最大標準偏差を有すると、有利である。

中間層は、好ましくは少なくとも１６０Ｗ／ｍＫ、特に好ましくは少なくとも１９０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する材料、特にアルミニウム、銅、マグネシウムまたはこれらの要素の合金からなる群から選択される材料からなる。

特に好ましくは、中間層は、柔らかく、直ちに熱を伝導し、容易に再形成可能な、例えばＡｌ９９．５（ＤＩＮ材料番号３．０２５５）などのアルミニウム合金からなる。

好ましい実施形態では、調理器具は、片側が開いてシリンダ形状を有する鍋または片側が開いてシリンダ形状を有するフライパンであり、鍋またはフライパンは、特に好ましくは卵形、丸型または長方形の基部を有し、基部は非常に特に好ましくは１５０〜１，２００ｃｍ²の面積を有する。また鍋やフライパンは、シンプルな取扱いのためのハンドルと開口部を覆うための蓋を有することができる。

好ましい実施形態では、調理器具の基体は、少なくとも部分的に、中間層との直接接触面を形成し、中間層は、基体から離れる方向に向いた側で封止ディスクとの直接接触面を形成する。調理器具のこの好ましい実施形態では、調理器具構成要素の順番は、コンロから見て、封止ディスク、中間層、および基体である。更なる中間層は存在しない。

更に、もし封止ディスクと基体がそれぞれ２０℃の温度で凹状の湾曲部（ｃｏｎｃａｖｅ ｂｏｗｉｎｇ）を有していて、この湾曲部が好ましくはそれぞれ型押し（ｓｔａｍｐｅｄ）されていて、５０℃〜２５０℃の温度範囲での反り（ｃａｍｂｅｒ）が最大で０．３ｍｍ、特に最大で０．２ｍｍであるようになっていると、有利である。

凹状の湾曲部は、それによって基体の基部と封止ディスクが調理鍋の内部の方向にアーチ形状になることを意味する。封止表面の湾曲した基部とコンロとの間に、室温で空洞がある。加熱されていない調理鍋は、封止ディスクの基部の端部領域の平面上に着座される。基部の端部での大きな周囲ため、安定した着座が保証される。

調理器具は、有利に、５０℃を超えて、５０℃〜２５０℃の温度範囲で、最大で０．１ｍｍ、特に最大で０．０５ｍｍの基部の移動を有する。基体のまたは封止ディスクの直径に対して、これは、基部の移動がこの直径の０．３％未満、好ましくは０．２％未満、特に好ましくは０．１８％未満であることを意味する。

この特性は、調理プロセスに対して調理器具がすべての平らな着座表面を有することにつながる。調理器具へのコンロからの熱伝達は、このように非常に高い温度で等しく良好であり、これは揚げ物用に求められ、低温では煮込みや保温のために使用される。これは、現状の技術で知られている調理器具に比べて実質的な利点を表し、なぜなら現状の技術で知られている調理器具が５０℃を超える温度でコンロ表面から連続的に離れるため調理器具のコンロ表面への理想的な着座表面が規定の温度点でのみ可能となるという結果を有するからである。本発明による調理器具を用いると、これとは対照的に、約５０から２５０℃の広い温度帯域に対して最適な着座表面を提供することが可能である。

上記された調理器具を製造するための本発明による方法は、最初に、一方の側に開放したシリンダ状の基体が、クロム含有フェライト系ステンレス鋼から製造され、基体が続いて製造され、基部の下側に、少なくとも部分的に形状嵌め合いで、封止ディスクに接続され、中間層が封止ディスクと基体との間に少なくとも部分的に配置される。

基体は、こうしてステンレス鋼の材料片から形成される。

調理器具の製造方法において、さらに好ましいのは、いくつかの技術の組み合わせが使用される場合、基体が好ましくは深絞り、延伸絞りまたは圧力効果で製造され、封止ディスクと基体の基部下面の間の接続が好ましくは溶接、はんだ付け及び／又は打刻によって製造され、封止ディスクの湾曲部が好ましくは押圧による。

打刻の技術が特に好ましい。この技術では、追加の材料を導入する必要も、高温も必要ない。

本発明による調理器具は、ガス調理器、電気調理器または電磁調理器を使用して食事を準備するかまたは食物を加熱するのに役立ち得る。

本発明は、以下の図を参照して、そこに示されるパラメータに本発明を制限することなく、より詳細に説明される。

図１は、本発明による調理器具および従来の調理器具の加熱中の基部の移動を示している。基部の移動は、これにより、ＤＩＮ規格４４９０４：１９８９−１１の４．３．２章の仕様に従って決定された。

本発明による調理器具の場合には、０．４ｍｍ未満（０．３１ミリメートル）の基部移動が、２０及び２５０℃の間の温度範囲で生じることを見出すことができる。現状の技術での調理器具は、同じ温度範囲で、０．７ｍｍを超える（０．７１ｍｍ）基部の移動を示している。さらに、現状の技術からの調理器具の基部の移動は、温度範囲全体にわたって均一である。基部の移動の値は、温度とともに直線的に増加する。本発明の調理器具は、対照的に、わずか２０〜５０℃の範囲で大きな基部の移動を示す。

５０〜２５０℃の範囲では、本発明による調理器具は無視できる基部の移動を有し、これは０．０５ｍｍ未満（０．０４ｍｍ）である。その結果、最適なコンロの着座表面を、特に５０℃を超える温度で、作り出すことができる。

従来の調理器具との比較的良好な接触表面を提供するために、従来の調理器具は、室温で外向き（コンロの方向）にアーチ形状になった基部を有さなければならなかった。これは一方で不利益であり、なぜなら例えば食器試験財団のような製品試験は、調理器具においてこのようにアーチ形状になったいかなる基部も許容しないからである。他方で、このような調理器具でも、基部の移動が温度に直線的に依存するため、１０℃未満の小さな温度範囲内でも、コンロとの最適な接触面を確保できた。

本発明による調理器具における２０〜５０℃の範囲内での比較的大きい基部の移動の理由は、調理器具の基部における非均一な温度分布であり、これは加熱プロセスの最初に存在する。

図２は、本発明による調理器具の２０℃（左側）の温度および５０℃（右側）の温度でのプロファイルを概略的に示す。

左側の図では、封止ディスク（１）と基体（３）が２０℃で湾曲していることを見出すことができる。封止ディスクと基体の基部の両方は、調理器具内部の方向にアーチ形状になっている。中間層は、封止ディスク（１）と基体との間の中間スペース（２）に位置付けられている。

右の図は、調理器具が５０℃で最初の湾曲をほぼ完全に失ったことを示している。封止ディスク（１）のアーチ形状と基体（３）の基部のアーチ形状の両方は、加熱中の膨張とその結果としての基部の移動によって埋め合わされた。封止ディスク（１）と基体（３）は今や近似的な平面層を有している。

図３は、封止ディスクの概略断面図で、反り（４）がどのようにして決定されるかを示している。この目的のために、封止ディスク（３）の湾曲またはアーチ形状が大幅に誇張示されている。反り（４）は、湾曲の最上点の、封止ディスクの最下点の間にまたがる仮想面までの距離である。

Claims (15)

1. 基体と、前記基体の基部側に配置されて前記基体に形状嵌め合いで接続された封止ディスクと、基体と封止ディスクとの間に少なくとも部分的に配置された中間層とを有する調理器具であって、前記基体と前記封止ディスクが、熱膨張係数が最大で２０．０％互いに異なる複数の材料からなり、
   前記基体と前記封止ディスクが、強磁性ステンレス鋼からなり、および前記封止ディスクが、前記基体と異なる強磁性ステンレス鋼からなり、
   前記封止ディスクが、基部と、曲げられたまたは角度の付いた端部を有し、前記基部が０．４〜１．０ｍｍの層厚さの層であり、
   前記中間層が、２．０〜１０．０ｍｍの層であり、
   前記調理器具は、５０℃〜２５０℃の温度範囲で、最大で０．１ｍｍの基部の移動を有する、調理器具。
2. 前記基体と前記封止ディスクが、熱膨張係数が０．０％〜１０．０％互いに異なる材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の調理器具。
3. 前記基体の前記熱膨張係数と前記封止ディスクの前記熱膨張係数が、２０℃と２００℃との間の温度で、９．０・１０^-6から１２．０・１０^-6 Ｋ ^-1 であることを特徴とする、請求項１または２に記載の調理器具。
4. 前記基体と前記封止ディスクが、クロム含有フェライトステンレス鋼からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の調理器具。
5. 前記基体のステンレス鋼が、少なくとも２０重量％のクロム含有量を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の調理器具。
6. 前記封止ディスクが、材料番号１．４０１６（Ｘ６Ｃｒ１７）、１．４５２０（Ｘ２ＣｒＴｉ１７）、１．４５１０（Ｘ３ＣｒＴｉ１７）、１．４６１３（Ｘ２ＣｒＴｉ２４）、１．４６２２（Ｘ２ＣｒＴｉＮｂＶＣｕ２２）および／または１．４６０７（Ｘ２ＣｒＮｂＴｉ２０）の鋼からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の調理器具。
7. 前記中間層が、４．０〜８．０ｍｍの層であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の調理器具。
8. 前記中間層が、少なくとも１６０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する材料からなることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の調理器具。
9. 前記調理器具は、一方の側に開放されてシリンダ形状を有する鍋又は一方の側に開放されシリンダ形状を有するフライパンであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の調理器具。
10. 調理器具の基体が、少なくとも部分的に、前記中間層との直接の接触面を形成しており、前記中間層が、前記基体から離れて配向された側で前記封止ディスクと直接の接触面を形成している、請求項１〜９のいずれか１項に記載の調理器具。
11. 前記封止ディスク及び前記基体が、それぞれ２０℃の温度で凹状の湾曲部を有する基部を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の調理器具。
12. 前記調理器具が、５０℃〜２５０℃の温度範囲で、最大で０．０５ｍｍの基部の移動を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の調理器具。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の調理器具を製造する方法であって、まず、一方の側に開放されたシリンダ形状の基体が、クロム含有フェライトステンレス鋼から製造され、続いて前記基部の下面が、少なくとも部分的に、形状嵌め合いで封止ディスクに接続され、中間層が封止ディスクと基体の間に少なくとも部分的に配置される、方法。
14. いくつかの技術の組み合わせが使用され、前記基体が、深絞り、延伸絞りまたは圧力効果によって製造され、前記封止ディスクと前記基体の前記基部下面との間の前記接続が、溶接、はんだ付け、および／または打刻、および押圧による封止ディスクの湾曲によって製造されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. ガス調理器、電気調理器または電磁調理器を使用して、食事を準備するための、または食品を加熱するための、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の調理器具の使用。

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