JPH04231384A - 加熱調理器具の伝熱体 - 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】本発明は食品材料の加熱、保温を
行う加熱調理器具に関し、特に加熱調理器具の伝熱体に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】食品、飲料等の被加熱物あるいは被保温
物に熱源からの熱を伝える加熱調理器具の伝熱体として
は、例えばすき焼き用鉄鍋、お好み焼き用鉄板等のよう
な鍋、フライパン類を始めとして、電気を熱源とするコ
ーヒーポット保温台や湯沸かし用電気ポットのヒーター
保護板等、種々の形態がある。こうした伝熱体の材質は
全て鉄、アルミニウム、銅等の比較的熱伝導率の高い卑
金属やこれらの合金が採用されており、熱源との直接の
接触を遮断して被加熱物あるいは被保温物が均一に加熱
されることを図ったり、電気による熱源を使用する場合
には被加熱物あるいは被保温物に対する絶縁性を確保し
たりする目的で必要に応じてこれらの金属表面にほうろ
う、テフロン等の材料を被覆したり、雲母等の絶縁性物
質よりなる支持部材で発熱体を保持する構成とした製品
も汎用されている。

【０００３】このような加熱調理器具の伝熱体としては
以下の条件を具備することが望ましいとされている。す
なわち、（１）　熱伝導率が高いこと、（２）　腐食さ
れないこと、（３）　一定の耐熱性があること、（４）
　人体に無害（無毒）であること、（５）　清潔感があ
ること、（６）　傷がつきにくいこと、（７）　割れな
いこと、等の条件であり、さらに電気による熱源を使用
する加熱調理器具に使用される場合には、絶縁性を具備
することも必要不可欠な条件である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記条件に基
づき現在使用されている各種伝熱体を鑑みたとき、例え
ば、金属製の伝熱体の場合、傷がつきやすく、使用する
につれて見栄えが劣ってきたり、錆が発生したり、特に
銅は人体に有害な緑青を発生する欠点がある。また、電
気を熱源とする場合には絶縁性を確保するためにほうろ
うやテフロンによる被膜を表面に被覆しなければならず
、熱効率が低下したり、該被膜が破損しやすい等の欠点
がある。

【０００５】また、上記金属以外に加熱調理器具の伝熱
体として適用可能な材料としては、旧来のセラミックス
とは全く性質を異にするファインセラミックスがある。 ファインセラミックスは旧来のセラミックスのもつ種々
の機能のうち特定の機能を最大限に発揮するよう、精製
、調整された原料を用いて制御された化学組成を持ち、
材料の微細組織、形態等を制御し、製造加工した合目的
な、主として多数の結晶粒子が結合し、微細構造をもつ
無機材料であり、例えば特定の製造方法に基づき得られ
た酸化ベリリウム（ＢｅＯ）系焼結体や炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ）系焼結体等は高い熱伝導率を有することが知られ
ている。

【０００６】しかしながら、上記酸化ベリリウム（Ｂｅ
Ｏ）系焼結体は人体に有毒であり、加熱調理器具のよう
な用途には適さず、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系焼結体は固
有抵抗が低く、電気を熱源とする調理器具の伝熱体とし
て使用する場合には絶縁性を確保するために上記の金属
と同様絶縁被膜や支持部材を必要とする問題がある。本
発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであって
、優れた耐久性、熱伝導率等、求められる条件を満たし
た加熱調理器具の伝熱体を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は加熱調理器具の伝熱体の材質として窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体を採用するものであり、
該窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体は３０重量％以
下の窒化ホウ素を含有することもさらに望ましい。

【０００８】

【作　　用】上記窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体
、及び３０重量％以下の窒化ホウ素を含有する窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）系焼結体は表１に示すように低比重
であり、高い熱伝導率であるために、セラミックスの属
性である「割れ」を防止するため伝熱体として使用する
場合には所定の厚さに成形した場合でも熱損失が少なく
て済む。また、絶縁性物質であるので例えば電気を熱源
とする調理器具や保温器の伝熱板としてそのまま使用す
ることができ、この場合には実用に際しては問題はない
もののやや低い値を示す硬度による傷は全く問題がなく
なり、金属を使用した場合の絶縁被膜を形成する等の煩
瑣な製造工程は不要となる。

【０００９】さらに、耐熱衝撃性は窒化ホウ素を含有さ
せることで大幅に向上できるとともに、比重が低くなる
ので特に実用にあたっては有利であるが、該窒化ホウ素
の含有量は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体の３０
重量％以下とすることが望ましく、該含有量を超えた場
合には強度が低下し実用に適さなくなる不都合がある。

【００１０】本発明においては窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）系焼結体の製造方法は特に限定しないが、例えば以
下の手順で製造される。すなわち、純度９９％以上で平
均粒径が２μｍ以下の窒化アルミニウム粉末に焼結助剤
としての酸化イットリウム（Ｙ２　Ｏ３　）を外掛け３
重量％、そして成形バインダーとしてのポリビニルアル
コールを外掛け３重量％、それぞれ添加して混合の後、
得られた配合物をコールドアイソスタティックスプレス
を使用して均一な圧力で所定の形状に成形を行う。得ら
れた成形体は１８００℃で５時間、窒素ガス流入下で焼
成されて焼結体を得る。

【００１１】

【実施例】以下従来の材料との物性値の比較を行いなが
ら、本発明の加熱調理器具の伝熱体としての適性を検討
する。本発明実施例にかかる窒化アルミニウム（ＡｌＮ
）系焼結体は純度９９％以上で平均粒径が２μｍ以下の
窒化アルミニウム粉末に、焼結助剤としての酸化イット
リウム（Ｙ２　Ｏ３　）を外掛け３重量％、そして成形
バインダーとしてのポリビニルアルコールを外掛け３重
量％、それぞれ添加して混合の後、得られた配合物をコ
ールドアイソスタティックスプレスを使用して均一な圧
力で所定の形状に成形を行った。得られた成形体は１８
００℃で５時間、窒素ガス流入下で焼成されて焼結体を
得た。

【００１２】表１は、本発明にかかる実施例として窒化
アルミニウムの含有量９４重量％以上の窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）系焼結体（実施例１）及び窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）を３０重量％含有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
系焼結体（実施例２）、比較例として炭素鋼、酸化ベリ
リウム（ＢｅＯ）系焼結体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）系焼
結体、及び窒化ホウ素（ＢＮ）を４０重量％含有する窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体の比重、曲げ強さ、
熱伝導率、固有抵抗、硬度、耐熱衝撃性を測定した数値
を示す。尚、耐熱衝撃性を示すΔＴの測定要領は以下の
通りである。すなわち、３ｍｍ×３ｍｍ×４０ｍｍの角
柱状に成形した複数の試料を種々の温度に設定した加熱
炉内に１時間保持した後、冷水中へ投入して急冷する。 その後各試料を３点曲げテストによる曲げ強さを測定し
、該曲げ強さが低下した試料の加熱温度をΔＴ（単位は
「℃」）とするものである。

【００１３】表１に記載のごとく、本発明による実施例
１、２は熱伝導率が炭素鋼を比べても約３倍の値であり
、硬さも強度も実用にあたっては十分な値を示している
。さらに、周知のごとく炭素鋼は良電気伝導体のため、
固有抵抗値が１０−７Ω・ｃｍ以下であるのに対し、実
施例１、２は１０１４Ω・ｃｍ以上の絶縁体であること
であり、このことは電気による発熱体を使用した調理器
具の伝熱体として採用した場合に炭素鋼のように電気絶
縁材を必要とせず、直接にヒーターを取り付けることが
可能であり、小型化で熱損失が少なくなる。また窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体は人体に対しても全く無
害であるのに対して、毒性が高く、微量でも人体に摂取
される可能性のある加熱調理器具の伝熱体としては酸化
ベリリウム（ＢｅＯ）系焼結体は適さず、さらに炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）系焼結体は比重、曲げ強さ、熱伝導率等
の各物性は本発明にかかる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
系焼結体と遜色はないが、固有抵抗が低く上記炭素鋼と
同様電気による熱源を使用した、例えばコーヒーポット
保温台や湯沸かし用電気ポットのヒーター保護板に使用
する場合には絶縁性物質による被膜を形成する必要があ
る。

【００１４】なお、実施例２に示した窒化ホウ素（ＢＮ
）を３０重量％含有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系
焼結体は、窒化ホウ素（ＢＮ）を含有しない実施例１の
欠点である、耐熱衝撃性を改善するために用意した材質
である。すなわち、実施例１の耐熱衝撃性を示すΔＴは
約３５０℃で、通常の加熱条件の下では問題ないが、例
えば、ガスバーナー等で急激に加熱されるような器具に
適用される場合には、熱スポーリングによる割れを生じ
ることが懸念されるが、実施例２による材料はΔＴが８
００℃以上と大幅に改善され、さらに用途が広がる。 但し、窒化ホウ素（ＢＮ）の含有量が３０重量％を超え
ると、例えば表１の窒化ホウ素（ＢＮ）の含有量が４０
重量％の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体の曲げ強
さに示されるように機械的強度が急激に低下するので、
窒化ホウ素（ＢＮ）の含有量は使用目的に応じてコント
ロールすることが必要である。

【００１５】本発明にかかる実施例１の窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）系焼結体を容量２．２リットルの湯沸兼保
温用ポットのヒーター板として使用した。その際、電気
ヒーター（６８０ｗ）は直接該ヒーター板に作られたヒ
ーター溝内に埋め込んで作られた。一方、従来品のステ
ンレス板（熱伝導率約２０ｗ／ｍ・ｋ）よりなるヒータ
ーへの板付けは、絶縁材としての雲母板及びセラミック
ウール等を介して行われている。

【００１６】水温１６℃の水をポットに満たし、それぞ
れのヒーター板での加熱終了迄の時間、すなわち水温９
９℃で作動する温度ヒューズによって加熱ランプから保
温ランプへ切換わる迄の時間は、従来のステンレス板の
場合は１７分５０秒に対して、本発明実施例の場合は１
１分３０秒と大幅に短縮された。尚、本発明に係る窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体は上記実施例に示した
製法に限られることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲で種々の応用が可能であることはいうまでもない。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）系焼結体を加熱調理器具の加熱及び
又は保温用の伝熱板として用いると、従来使用されてい
た例えば鉄等の金属に比べると、熱効率が高く、器具の
重量が軽くて済み、雲母、ほうろう等の電気絶縁材が不
要となるので電力消費量の低減を図ることができるとと
もに器具の製造に要するコストも低減することが可能で
ある。

【００１９】その上、錆の心配がなく、傷がつきにくい
等のセラミックスのもつ利点をそのまま具備するので加
熱調理器具に最適な伝熱体といえる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系焼結体
   よりなることを特徴とする加熱調理器具の伝熱体。
2. 【請求項２】　　上記窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系焼
   結体が、３０重量％以下の窒化ホウ素（ＢＮ）を含有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の加熱調理器具の伝
   熱体。