JPH04229592A - マイクロ波吸収発熱体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波吸収発熱体に
係り、特に、マイクロ波を吸収し、誘電現象により自己
発熱するマイクロ波吸収発熱体であって、加熱によって
調理物表面から発生する蒸気の放散を容易にし、調理物
表面にコゲ目をつけ易くし、又、その耐熱衝撃性及び発
熱特性が大幅に改良されたマイクロ波吸収発熱体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、物質がマイクロ波を吸収すること
により加熱される現象を利用して、材木、布、プラスチ
ック等の乾燥や加工が行なわれている。これらは、主に
物質中に存在する双極子が、マイクロ波による交番電界
により揺り動かされ、分子間の摩擦によって発熱する誘
電加熱を利用するものである。

【０００３】このようなマイクロ波加熱の利用の多くは
、被加熱物体中に存在する電気双極子能を有する水分子
を発熱の基とするものであって、従って、マイクロ波加
熱は、一般に、水を含有する物質の加熱や乾燥に使用さ
れている。

【０００４】しかしながら、このような水分子による加
熱では、蒸発潜熱により被加熱物を１００℃以上に加熱
することは不可能であり、また、被加熱物中の水分が蒸
発により無くなると、発熱源の水が無くなるため加熱現
象は減少し、被加熱物体の温度が上昇しなくなる。即ち
、１００℃以上の温度に加熱することは、単に、水分を
含む被加熱物にマイクロ波を照射するだけでは不可能で
ある。そこで、従来は、マイクロ波を吸収して自己発熱
する誘電体や磁性体を発熱体とし、発熱体への接触や輻
射によって、被加熱物を高温加熱することが行なわれて
いる。

【０００５】従来、上記発熱体としては、耐熱性のある
磁器類であるチタン酸鉛系の磁器やフェライト系の磁器
、又は、ソーダガラスなどが用いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の発熱体は、いずれも耐熱衝撃性に劣り、加熱時の水
の飛散などによりクラックが入り易く、更に、調理物表
面にコゲ目をつける場合には、調理物表面から発生する
蒸気が表面に滞留し、コゲ目がつきにくいなど、実用上
問題があった。

【０００７】一方、フェライト等に比較して、誘電的発
熱性は劣るが、耐熱衝撃性に優れた炭化珪素を発熱体と
して用いることも検討されているが、炭化珪素は成形加
工が困難で、実用的な製品を作成する上で種々問題があ
り、また、マイクロ波吸収特性もそれほど優れていない
ために、調理物表面での水分の滞留は特に問題であり、
発熱特性の改良も望まれている。

【０００８】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、効率良くマイクロ波を吸収し、容易に調
理物表面の水分を放散し、コゲ目をつけ易くし、成形加
工性も改良され、水などの飛散接触によって生じる熱衝
撃に対して充分な耐性を有し、通常の取り扱いにおいて
も割れ難い発熱体を提供することを目的にする。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】請求項１のマイクロ波
吸収発熱体は、気孔率が４０％〜９５％の炭化珪素含有
多孔体よりなることを特徴とする。

【００１０】請求項２のマイクロ波吸収発熱体は、請求
項１の発熱体において、多孔体が炭化珪素で構成される
ことを特徴とする。

【００１１】請求項３のマイクロ波吸収発熱体は、請求
項１の発熱体において、多孔体が炭化珪素６０〜９８重
量％及び無機質電気絶縁性物質４０〜２重量％で構成さ
れることを特徴とする。

【００１２】請求項４のマイクロ波吸収発熱体は、気孔
率が４０％〜９５％の、無機質電気絶縁性物質よりなる
多孔体の表面に炭化珪素皮膜を形成させてなることを特
徴とする。

【００１３】請求項５のマイクロ波吸収発熱体は、請求
項３又は４の発熱体において、多孔体が電気絶縁性無機
質繊維ないしウィスカで補強されていることを特徴とす
る。

【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。請求項１
〜４のマイクロ波吸収発熱体において、多孔体の気孔率
が４０％未満では、調理物表面から発生する水分が表面
に滞留し、コゲ目をつける為に長時間を要し、又最悪の
場合は表面が煮物状にベタベタしたものとなる。また、
気孔率が９５％を超えると強度が不足し、実用性に欠け
る。

【００１５】請求項３のマイクロ波吸収発熱体において
、炭化珪素の含有量が６０重量％未満では、マイクロ波
吸収発熱効率が十分でなく、９８重量％を超えると炭化
珪素粉末又は粒子を固結させる成分が少なくなり通常の
焼結法では焼結が困難となり、実用的強度が不足する。 なお、請求項３のマイクロ波吸収発熱体において、無機
質電気絶縁性物質としては粘土、長石、石英、ムライト
、ガラス、コージェライト、結晶化ガラス、フリット、
チタン酸アルミニウム、窒化珪素等が挙げられる。

【００１６】請求項４のマイクロ波吸収発熱体において
、多孔体を構成する無機質電気絶縁性物質としては、ア
ルミナ、シリカ、ムライト、コージェライト、チタン酸
アルミニウム、窒化珪素からなる群から選択される１種
又は２種以上のセラミックが挙げられる。これらの物質
で構成される多孔体の空孔表面を被覆する炭化珪素皮膜
の厚さ等は、その使用目的等に応じて適宜決定されるが
、通常の場合、皮膜形成によって、基体となる多孔体の
気孔率を１０〜２０％小さくする程度の量とするのが好
ましい。なお、本発明において、多孔体の表面とは、多
孔体の気孔内壁面及び、多孔体自体の外表面を全て包含
する。

【００１７】請求項５のマイクロ波吸収発熱体において
、無機質繊維又はウィスカとしては、アルミナ、シリカ
、ムライト、炭化珪素、窒化珪素等の１種又は２種以上
の電気絶縁性セラミックス繊維或いはウィスカーを用い
ることができる。これらの繊維又はウィスカでフェルト
状、織物状等の多孔体を作成したり、無機質電気絶縁性
粉体に配合することにより、無機質電気絶縁性物質より
なる多孔体の作成が容易となり、又、発熱体の強度向上
が図れる。

【００１８】なお、本発明において、炭化珪素は、製造
工程上、その中に存在し得る遊離炭素及び遊離珪素等の
導電性物質が可能な限り高度に除去されたものであるこ
とが好ましい。即ち、遊離炭素及び遊離珪素は、炭化珪
素を反応により生成させる際、未反応物として残存する
可能性があるが、これらの電導率の高い物質の存在は、
放電現象を起こす、マイクロ波の吸収特性を低下させ、
発熱効率を著しく落とす等の欠陥を生起させる原因とな
る。従って、これらの遊離の導電性物質は適当な手段で
除去する必要がある。

【００１９】次に、本発明のマイクロ波吸収発熱体を製
造する方法について説明する。請求項１のマイクロ波吸
収発熱体は、例えば、次の■又は■の方法により製造す
ることができる。■　　溶解又は燃焼除去可能な物質よ
りなる多孔体（連続気孔を有する多孔体）の表面に、炭
化珪素含有皮膜を形成するか、該多孔体の空孔内を炭化
珪素含有物質で充填した後、多孔体を構成する物質を溶
解又は燃焼除去する。

【００２０】■　　炭化珪素含有粉末と溶解又は燃焼除
去可能な物質の粉末とを混合、成形した後、加圧焼結す
る。同時に燃焼除去可能な物質を除去する。或いは、焼
結後、溶解除去可能な物質を溶解除去する。

【００２１】上記■、■の方法において、燃焼除去可能
な物質としては、カーボン等の可燃性有機物が挙げられ
る。また、溶解除去可能な物質としては、酸で溶解する
、ニッケル、……等の金属が挙げられる。さらに、炭化
珪素含有粉末として、加熱することにより反応して炭化
珪素となるカーボンとシリコンを配合したものも含まれ
る。

【００２２】また、上記■の方法において、炭化珪素皮
膜の形成方法としては、ＣＶＤ法等が挙げられる。また
、多孔体を炭化珪素又は炭化珪素生成物質含有スラリー
、即ち、熱分解によりＳｉＣとなるポリカルボシランの
ような有機珪素化合物、又は、一般的な炭化珪素微粒子
を水に懸濁させたスラリーに含浸して乾燥後焼結する方
法も採用し得る。更に、多孔体の空孔内に炭化珪素粉末
を直接充填しても良い。

【００２３】■の方法は、例えば、多孔質カーボンの表
面をＣＶＤ法により炭化珪素を蒸着被覆した後に、カー
ボンを加熱燃焼等で除去することにより、実施すること
ができる。

【００２４】この場合、ＣＶＤ法は次のようにして実施
できる。即ち、メチルトリクロロシラン等をＳｉ、Ｃ源
として、原料ガスとして流しながら、温度１０００℃程
度に保持した多孔体の表面（内外表面及び内部空隙）に
、ＳｉＣを沈積させる。

【００２５】請求項３のマイクロ波吸収発熱体は、粗い
炭化珪素粒子を粘土、長石等と混合して焼成し、所謂お
こし状の炭化珪素多孔体とするか、炭化珪素微粉と粘土
とを混合したものを押出し成形によってハニカム状に成
形して焼成し、ハニカム状の炭化珪素多孔体として製造
することができる。

【００２６】請求項４のマイクロ波吸収発熱体は、例え
ば、アルミナ、シリカ、ムライト等のセラミックス材料
よりなる多孔体に、炭化珪素をＣＶＤ法等により蒸着さ
せるか、該多孔体を炭化珪素スラリーに含浸し焼結させ
ることにより製造することができる。

【００２７】請求項５のマイクロ波吸収発熱体は、上述
の方法において、電気絶縁性無機質繊維又はウィスカか
らなる多孔体又は多孔体製造時に、原料中に所定量の補
強用無機質繊維又はウィスカを混合しておくなどの方法
により容易に製造することができる。

【００２８】

【作用】本発明のマイクロ波吸収発熱体は、炭化珪素を
発熱体とするものであって、気孔率の大きい多孔体であ
るため、調理物表面から発生する蒸気の滞留を防ぎ、耐
熱衝撃性に優れる。しかも、熱容量が小さく、マイクロ
波の吸収効率が高く、放熱量が小さいことから、著しく
発熱効率が高い。因みに、本発明によれば、それ自体多
孔体で、耐熱衝撃性が緻密質焼結体で得られたものより
、著しく優れ、ΔＴ（耐熱衝撃性）で４００℃以上の耐
熱衝撃性を有するものも提供することが可能とされる。 このため、あらゆるマイクロ波吸収発熱体用途において
、破損することなく、安全に使用することができる。

【００２９】特に、請求項３の、特定量の無機質電気絶
縁性物質を配合したものでは、マイクロ波吸収特性を落
とさずに炭化珪素粒子を固結でき、容易に炭化珪素多孔
体を製造できるという作用効果が得られる。

【００３０】また、請求項４のものは、多孔性とマイク
ロ波吸収特性とを各々無機質電気絶縁材と炭化珪素とに
分担させたものであり、前記作用を示す炭化珪素多孔体
を容易に製造することができるという作用効果が得られ
る。

【００３１】請求項５のマイクロ波吸収発熱体では、多
孔体の製造を容易にし、その機械的強度及び耐熱衝撃強
度はより一層高められる。

【００３２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。 実施例１ 表１に示す気孔率の炭化珪素多孔体を、各々、表１に示
す方法にて製造した。得られた炭化珪素多孔体に出力５
００Ｗのマイクロ波を２分間照射して各々の表面温度を
測定した。また、加熱時及び加熱後のクラック（水が飛
散した場合を含む）及び肉、野菜等の調理物を炭化珪素
多孔体に載せ、マイクロ波を２分間照射した後の調理物
表面の性状を観察した。結果を表１に示す。

【００３３】なお、表１における製造法Ａ，Ｂとは次の
方法である。 Ａ：炭化珪素粉末にポリスチレンの小球を混合し、成形
後、加圧焼結して所定の気孔率の炭化珪素多孔体を得る
。 Ｂ：ウレタンフォームを炭化して多孔質カーボンを作成
した。１０００℃に保持した多孔質カーボンにメチルト
リクロロシラン等のＳｉ，Ｃ源を原料ガスとして供給し
、多孔質カーボンの気孔内表面及び外表面に炭化珪素を
生成させ、その後カーボンを燃焼により除去して所定の
気孔率の炭化珪素多孔体を得る。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１より明らかなように、気孔率が３％、
３５％と低いものは表面に蒸気が滞留し、水分の逸脱が
起きずコゲ目がつかない。一方、気孔率が９７％と高い
ものは強度が弱く、クラックが入り実用不可である。こ
れに対して、本発明の範囲の気孔率のものであれば、十
分な強度が得られ、調理物表面にコゲ目をつけることが
できる。

【００３６】実施例２ シリコン粉末とカーボン粉末とをモル比でＳｉ：Ｃ＝２
：１又はＳｉ：Ｃ＝１：２の混合比で混合して得られた
混合粉末を加圧成形し、各々、不活性雰囲気中で１４０
０℃で焼成を行ない、Ｓｉ：Ｃの反応によりＳｉＣを生
成させる反応焼結法により、気孔率４５％のシリコンリ
ッチ炭化珪素（Ｓｉ−ＳｉＣ）多孔体（試料Ｎｏ．７）
及び気孔率５０％のカーボンリッチ炭化珪素（Ｃ−Ｓｉ
Ｃ）多孔体（試料Ｎｏ．８）を作製した。

【００３７】各々の多孔体に出力５００Ｗのマイクロ波
を２分間照射し、表面温度を調べ、結果を表２に示した
。

【００３８】次に、試料Ｎｏ．７をカ性ソーダ溶液中に
浸漬して過剰のシリコン分を溶解し、遊離珪素を除去し
、試料Ｎｏ．９とした。また、試料Ｎｏ．８を空気中で
加熱し、過剰カーボンを酸化除去し、遊離炭素を除去し
、試料Ｎｏ．１０とした。

【００３９】この試料Ｎｏ．９，１０に５００Ｗのマイ
クロ波を２分間照射し、表面温度を調べ、結果を表２に
示した。また、同様のマイクロ波の照射により各炭化珪
素多孔体表面に載せた調理物の接触面の性状を観察し、
結果を表２に示した。

【００４０】

【表２】

【００４１】実施例３ 実施例１の製造法Ａにおいて、炭化珪素粉末の代りに、
平均粒径１ｍｍの炭化珪素粗粒と表３に示す無機質電気
絶縁性物質の粉末とを、混合粉末中の炭化珪素の割合が
表３の値となるように混合してなる混合粉末を用い、若
干の有機質バインダー及び気孔形成材としてポリスチレ
ンビーズを添加して成形後、１１００℃に焼成して、気
孔率５０％の所謂おこし状炭化珪素含有多孔体を作成し
た。得られた多孔体に出力５００Ｗのマイクロ波を２分
間照射し、その時のクラックの有無及び表面温度を調べ
、結果を表３に示した。

【００４２】

【表３】

【００４３】表３より、炭化珪素の割合が６０重量％未
満では、炭化珪素含有量が少なく、マイクロ波の吸収が
不充分であり、充分な加熱が得られず、９８重量％を超
えると無機質電気絶縁性物質が不足し充分な機械的強度
が得られず、いずれも好ましくないことが明らかである
。

【００４４】実施例５ 実施例１の製造法Ａにおいて、炭化珪素粉末の代りに、
炭化珪素粉末と表４に示す無機質繊維とを、混合物中の
炭化珪素の割合が表３の値となるように混合してなる混
合物を用いて、気孔率５０％の繊維補強炭化珪素多孔体
を作成した。得られた多孔体に出力５００Ｗのマイクロ
波を２分間照射し、その時の表面温度を調べた。また、
その耐熱衝撃強度を３分間のマイクロ波照射直後に水中
に落下させる熱衝撃試験を繰り返し、クラックの入る回
数を測定することにより調べ、繊維を含まない場合と比
較した。結果を表４に示す。

【００４５】

【表４】

【００４６】表４より、繊維補強炭化珪素多孔体であれ
ば、著しく耐熱衝撃性が向上することが明らかである。

【００４７】実施例６ 気孔率８０％のムライト質多孔体の表面に、ジメチルジ
クロロシランを用いてＣＶＤ法により炭化珪素皮膜を生
成させ、気孔率７５％の炭化珪素被覆ムライト質多孔体
を作成した。これに出力５００Ｗのマイクロ波を２分間
照射したところ、その表面温度は３００℃になった。

【００４８】実施例７ 気孔率５０％の炭素質多孔体に炭化珪素を懸濁させたス
ラリーを含浸させて乾燥した後、不活性ガス雰囲気下で
焼結して、炭素分散炭化珪素焼結体を作成した。この焼
結体に出力５００Ｗのマイクロ波を２分間照射したとこ
ろ、表面温度は９０℃にしかならなかった。

【００４９】次に、この焼結体を空気中で加熱し、遊離
炭素を酸化消失させたところ、気孔率４５％の炭化珪素
多孔体となった。この多孔体に出力５００Ｗのマイクロ
波を２分間照射したところ、表面温度は３８０℃の高温
となった。

【００５０】実施例７ 気孔率８０％の多孔質ニッケルの表面に、メチルトリク
ロロシランを用いてＣＶＤ法により、炭化珪素皮膜を生
成させて、炭化珪素被覆ニッケル多孔体を作成した。こ
れに出力５００Ｗのマイクロ波を２分間照射したところ
、表面温度は９０℃にしかならなかった。

【００５１】次に、この多孔体を塩酸に浸漬し、ニッケ
ルを溶解除去して炭化珪素多孔体を得、同様にマイクロ
波を照射したところ、表面温度は４１０℃の高温となっ
た。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のマイクロ波
吸収発熱体によれば、炭化珪素よりなるマイクロ波吸収
発熱体であって、加熱面での蒸気の放散を容易にし、被
加熱物からの水分の逸脱を容易にし速くコゲ目をつける
ことが可能であり、また、マイクロ波の吸収効率が高く
、熱容量が小さく、放熱量が少なく、従って、マイクロ
波の照射により効率的に発熱する上に、耐熱衝撃強度の
高いマイクロ波吸収発熱体が提供される。特に、請求項
２〜４のマイクロ波吸収発熱体によれば、発熱効率は一
層向上される。また、請求項５のマイクロ波吸収発熱体
によれば、強度は一層向上される。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　気孔率が４０％〜９５％の炭化珪素含
   有多孔体よりなることを特徴とするマイクロ波吸収発熱
   体。
2. 【請求項２】　　多孔体が炭化珪素で構成されることを
   特徴とする請求項１に記載のマイクロ波吸収発熱体。
3. 【請求項３】　　多孔体が炭化珪素６０〜９８重量％及
   び無機質電気絶縁性物質４０〜２重量％で構成されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波吸収発熱体
   。
4. 【請求項４】　　気孔率が４０％〜９５％の、無機質電
   気絶縁性物質よりなる多孔体の表面に炭化珪素皮膜を形
   成させてなることを特徴とするマイクロ波吸収発熱体。
5. 【請求項５】　　多孔体が電気絶縁性無機質繊維ないし
   ウィスカで補強されていることを特徴とする請求項３又
   は４に記載のマイクロ波吸収発熱体。