JPS63286336A - 熱伝導性に優れた三層クラッド材 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、普通鋼、銅及びフェライト系ステンレス鋼の
金属板を三層に積層して接合して成る熱伝導性に擾れた
クラッド材、特に厨房機器の加熱板の素材として好適な
熱伝導性に優°れたクラッド材に関する。

（従来の技術とその問題点） 優れた熱伝導性が要求される機器の一つとして各種の厨
房機器の加熱板がある。従来、この厨房機器の加熱板に
は、炭素を０．０５〜０．２０重量％含有した炭素鋼板
が主として用いられている。この炭素ｍｉは安価ではあ
るが、鋼の熱伝導率は０℃で０．５０Ｊ／ｃｍ　・Ｓ−
にと他の金属、例えば銅（０°Ｃで３．８５Ｊ／ｃｍ　
・Ｓ　−Ｋ　）或いは銀（０℃で４．１８Ｊ／ｃｍ　・
Ｓ−Ｋ　）に比べれて低く、必ずしも熱伝導性に優れた
ものとは言い難い、このため、このような炭素鋼からな
る加熱板では、調理に際し、加熱板に炎が直接光たる部
位の表面温度と他の部位の表面温度とに差が生じ、且つ
その温度差は大きく、表面温度分布が不均一となる欠点
がある０例えば、板厚５ｇｅｍの鋼板の裏側をバーナー
で加熱し、バーナー加熱中心部の反対側の表面温度を２
００″Ｃに昇温した場合、その２００　’Ｃの位置から
２０抛ｌＩ離れた位置での鋼板表面温度は１２０℃と低
く、その表面温度は加熱部から離れるに従い低くなり、
その差は大きい、この表面温度の不均一を無くするには
、バーナーの数を多くして加熱する部位を多くすればよ
いが、板面積の大きい加熱板では多くのバーナーを必要
とし経済的に好ましくないばかりか表面全体を均一な温
度とすることは難しい、このように加熱板表面の各部で
温度差があると調理性に劣る。

従って本発明の目的は、表面の加熱温度差が小さく、温
度分布の不均一が無い厨房機器の加熱板の素材に好適な
熱伝導性に優れた三層クラッド材を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） 厨房機器の加熱板が具備すべき特性はいくつか考えられ
るが、その中で最も重要な特性は、板表面を均一な温度
分布とするに必要な優れた熱電導性である。熱電導性に
優れた金属としては、前述の銀或いは胴がある。しかし
、銀は高価なため厨房機器の加熱板とするにはコスト面
から好ましくない、一方、銅は銀と同等の高い熱伝導率
を存し且つ比較的安価である。

そこで本発明者らは、銅を素材として用いるべく検討を
重ねた結果、下記の知見を得た。

銅は、熱伝導率が高いため大きな表面積の加熱板でも均
一な温度分布とすることができる。しかしバーナー等の
加熱機器に出力変動が起こった場合、熱伝導率の高い銅
はその出力変動に順応し表面温度が変動する。熱容量の
大きい他の金属と組み合わせクラッド化して用いれば出
力変動に伴う温度変動は減少する。この熱容量の大きい
、即ち比熱の大きい金属２しては普通鋼が最も安価であ
る。しかし、均一な温度分布と低い温度変動を確保する
ためには、熱伝導率の高い銅を食品側に比熱の高い普通
鋼を加熱機器側となるようにして加熱板を使用する必要
がある。ところが、銅は錆びやすく且つその錆びは毒性
を有しており銅を食品側に用いるには問題がある。更に
は、通常の銅と普通鋼を直接重ねてクラッド化しても接
合強度に優れたクラッド鋼とすることができない。

上記の諸問題を解決するため、本発明者は普通鋼と銅の
二層クラッド材ではなく、その上に更にステンレス鋼を
積層して三層クラッド材とすることに着目した。同時に
、普通鋼と銅および鰐とステンレス鋼の接合をよ（する
ために、銅の材質についても検討した。

その結果、普通鋼を下部材とし、中間材に酸素含有量０
．０４重量％以下の銅を用い、上部にＣｒ含有１ｔｌｏ
、０〜３０．０重量％のフェライト系ステンレス鋼を重
ねた三層クラッド材により、前記の問題点が全て解消さ
れることを確認した。

即ち、本発明の要旨は、普通鋼の下部材と、酸素含有量
０．０４重量％以下の銅の中間材と、Ｃｒ含有量１Ｏ０
０〜３０．０重量％のフェライト系ステンレス鋼の上部
材とから成る熱伝導性に優れた三層クラッド材、にある
。

（作用） 次に、本発明の三層クラッド材を上述のようにその構成
を限定した理由について述べる。

厨房機器の加熱板として用いるには、前述のようにその
素材は熱伝導性に優れ、加熱時には均一な温度分布が得
られ且つ温度変動が少ないこと、さらには食品衛生上安
全であることが望まれる。

本発明の三層クラッド材は、このような特性を全て満足
する。

比熱の高い普通鋼、例えば２０℃で０．４５Ｊ／ｇ−に
の比熱を有する普通鋼は加熱機器の出力変動に伴う温度
変動を防止することができる。即ち、比熱の高い普通鋼
を銅の下に配することで、バーナー等の加熱機器に出力
変動が生じても、普通鋼はその変動に順応するのが遅く
温度は変動しにくい。

このため比熱の小さい銅が中間材として存在しても全体
の温度変化は小さいから上部材のステンレス鋼の表面温
度変化も小さくなる。なお、普通鋼の板厚が薄くなれば
上述のような効果が低下し温度変動が生じやすく太るか
ら普通鋼の板厚は３．０ｍ１１以上とするのが望ましい
、しかし、あまり厚（すると上部材のステンレス鋼表面
を所望の温度、例えば２００℃の温度とするに必要な加
熱時間が長くなり経済的に好ましくないから板厚の上限
は３０゜０ＪＩＩｌｌＩ位とするのが望ましい。

普通鋼とは、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）、マンガン（
Ｍｎ）の含有量の合計が３％以下であり、他の合金元素
の含有量の合計が０．１％以下の鋼をいう。

普通鋼の上に重ねる中間材の銅は、加熱板を均一な温度
分布に加熱するに有効である。銅は熱伝導率が高いため
、加熱部とそれより離れた位置とにおける温度差は小さ
く加熱板を均一な温度分布とすることができる。このよ
う銅の特性を十分発揮せしめるには、中間材の板厚は１
　、０＋＋ｖ＋以上とするのが好ましい。しかしあまり
厚くすれば、加熱機器の出力変動に伴う表面のステンレ
ス鋼の温度変動が大きくなることから１０．０ｍｍ以下
とするのが望ましい。

本発明においては、この中間材の銅は酸素含有１１ｆｆ
ｉ０．０４重呈％以下とする。この理由は、銅と普通鋼
の接合を強固にするためである。通常、銅と普通鋼をク
ラッド化しても接合界面に酸化物が形成し接合強度が低
下する。このため従来は、接合面間にＮｉ箔或いは特公
昭６１−４３１４号公報に開示されている発明のように
、低融点の銅もしくは銅合金を介在させ且つ接合面の空
間にＺｒｆｉやＴｉ箔などの酸素を吸着する酸化物形成
物質を配置することが行われているが十分な効果を得て
いない、しかし本発明者らの数多（の試験の結果によれ
ば、胴中の酸素含有量を０．０４重量％以下に規定すれ
ば、接合界面に酸化物が生成せず銅と普通鋼の接合性が
大巾に改善される。

上部材のステンレス鋼は、銅の錆びによる毒性を防ぎ食
品接触面の衛生を確保するに有効である。

このためには、１０．０重量％以上のＣｒを含有するス
テンレス鋼が必要である。Ｃｒ含有量が１０．０％未満
となると、ステンレス鋼自体に錆が発生しやすくなる。

一方、Ｃｒ含有量が３０．０重量％を越えると熱伝導率
は低下する。なお、この熱伝導率はステンレス鋼の板厚
が厚くても低下するため、その板厚は３．０ｍｍ以下と
するのが望ましい、しかし、あまり薄くすると素材ステ
ンレス鋼の板厚が薄くなり、クラッド製造時の板厚管理
等が困難となる。

本発明では、この上部材のステンレス鋼は、上述のよう
にＣｒを１０．０〜３０．０重量％含有するフェライト
系ステンレス鋼とする。この理由はフェライト系ステン
レス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼と比べて熱伝
導性がよく熱膨張係数が普通鋼のそれに近いため、クラ
ッド鋼の製造時および使用時においてソリが発生せず、
平坦度の優れたクラッド鋼とすることができるからであ
る。

以上のように本発明の三層クラッド材は、普通鋼の下部
材と銅の中間材とフェライト系ステンレス鋼の上部材を
積層してなるものである。そしてこのような層構成から
なる本発明のクラッド鋼は、熱間圧延法、爆着法或いは
溶接肉盛法のいずれかにより製造することができる。

次に、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。

（実施例） 上部材として第１表に示す化学組成のステンレスＭ板を
、中間材として第２表に示す化学組成の銅板を、下部材
として第３表に示す化学組成の普通調板を用いた。これ
ら素材の板厚は製品のクラッド板の各層の板厚の５倍と
した。そしてこれら各素材を、第１図に示すように普通
綱板ｌの上に銅板２を、この上にステンレス鋼板３を重
ね合わせて積層し、鋼板１とステンレス鋼板３の間の周
縁に他のシール用鋼板４を介在させてシール溶接５する
とともに内部空隙６を脱気バイブ７を介して１０−”Ｔ
ｏｒｒ以下に真空処理してクランドスラブを組み立てた
。これらクラッドスラブを９００℃で１時間加熱したの
ち熱間圧延して三層からなるクラッド板とした。

このようにして得たクラッド板から試験片を採りせん断
強さ、熱伝導性および温度変動性を調べた。この結果を
クラッド板の材質構成および板厚とともに第４表にまと
めて示す。

なお、せん断強さはＪＩＳ　ＧＯ６０１にもとすいて銅
板と鋼板との界面における雇ん断強さで評価した。

熱伝導性は、普通鋼板側をバーナーで加熱し、バーナー
加熱中心部のステンレス鋼板側の表面温度を２００°Ｃ
としたときの、その２００℃加熱中心部から２００ｍｍ
　ｊｉｉｉｌれた位置のステンレス鋼板表面の温度で評
価した。又、温度変動性は、２００　’Ｃ加熱中心部に
おいて、ステンレス鋼板表面を散水して１５０℃に冷却
したのち２００“Ｃの温度に回復するまでの時間で評価
した。

第１表 第２表 第１表から明らか般ように、本発明例Ｎｏ、１〜２０の
クラッド板は、せん断強さ、熱伝導性及び温度変動性の
いずれの特性においても優れるものである。その中でも
、望ましい板厚範囲のＮｏ、１〜１５のクラッド板は、
これら特性に一段と優れる。

これに対して、比較例Ｎｏ、２１のクラッド板は、ステ
ンレス鋼板のＣｒ含有量が１０，０％未満のため使用中
にステンレス鋼板自体に鯖が発生した。比較例Ｎｏ、２
２のクラッド牟反は、ステンレス鋼板が３０．０重量％
を越えてＣｒを含有しているため熱伝導性に劣る。比較
例Ｎｏ、２３のクラッド板は、Ｎｉを９．１６重量％含
有したオーステナイトステンレス鋼のため熱伝導性に劣
るとともに大きなソリが発生した。

比較例Ｎｏ、　２４のクラッド板は、銅板が酸素を０．
０４重世％を越えて含有しているためｗ４Ｆｉと普通鋼
板との界面のせん断強さに劣る。

なお、第２図ないし第７図は実施例の結果を特性別に示
したグラフである。

第２図は、中間材の鋼中酸素含有量とせん断強さの関係
を示すグラフである。

胴中の酸素含有量を０．０４重量％以下に抑えればせん
断強さで２０ｋｇｆ／ｎ＋ｍ”以上のクラッド鋼とする
ことができる。

第３図は、ステンレス鋼板中のＣｒ含有量と熱伝導性の
関係を示すグラフである。

ステンレス鋼板中のＣｒ含有量を３０．０重量％以下と
すれば熱伝導性に優れる。しかし１０．０重量％未溝に
なれば鯖が発生する。或いはＣｒ含有量が本発明で規定
する範囲内であってもオーステナイト系ステンレス鋼の
ものは熱伝導性に劣る。

第４図は、ステンレス鋼板の板厚と熱伝導性の関係を示
すグラフである。

ステンレス鋼板の板厚を３．Ｏｍ−以下とすれば熱伝導
性は一段と改善される。

第５図は、銅板の板厚と熱伝導性の関係を示すグラフで
ある。

胴板の板厚を１．０Ｌ１ａ以上とすれば熱伝導性は一段
と改善される。

第６図は、銅板の板厚と温度変動性の関係を示すグラフ
である。

銅板の板厚を１０．ｈｍ以下とすれば温度変動性は一段
と改善される。

第７図は、普通鋼板の板厚と温度変動性の関係を示すグ
ラフである。

普通鋼板の板厚を３．ｈｍ以上とすれば温度変動性は一
段と改善される。

（効果） 以上説明した如く、本発明の三層クラッド材は高い熱伝
導性と、低い温度変動性、衛生および接合強度に優れる
。したがって本発明の三層クラッド材は厨房機器の加熱
板の素材に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明例において用いたタララドスラブの組
み立て方法を示した説明図；および第２図ないし第７図
は、実施例の結果を特性別に示したグラフである。 ｌ：普通鋼板　　　　２；　銅板 ３；ステンレス鋼板　４；　シール用綱仮５；シール溶
接　　　６；　内部空隙部７；　脱気パイプ 第１図 第２図 釧中繭毫を毫ｔ（皇ｔ’／ｅ） 第７図 Ｑ　　　（Ｑ　　　２０　　３Ｑ　　　ｔ４゜％も執ｎ
、％４（輻） 逼　】１２Ｌ　重力　士１　（オケ） 焦汰淋性（°Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 普通鋼の下部材と、酸素含有量０．０４重量％以下の銅
   の中間材と、Ｃｒ含有量１０．０〜３０．０重量％のフ
   ェライト系ステンレス鋼の上部材とから成る熱伝導性に
   優れた三層クラッド材。