JPH10273148A

JPH10273148A - プラスチック製電気温水器

Info

Publication number: JPH10273148A
Application number: JP7729397A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Tokutake; ▲あつ▼夫徳竹; Hikari Ota; 光太田
Original assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Current assignee: Nihon Dennetsu Co Ltd
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 1998-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】耐腐食性、負圧に対する抵抗性、保温性、製
造コストの削減を図ると共に、プラスチック容器製造時
の原料の臭いの除去による作業環境の改善を図ることに
ある。【解決手段】プラスチック製電気温水器の積層容器１
を、その内層から外層に向かって少なくとも３層から形
成し、最内層の第１層６を熱可塑性樹脂層とし、その外
側の第２層７を連続長繊維を含有する熱可塑性樹脂層で
形成し、次いで第３層８を断熱材層で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用等に用いら
れるプラスチック製電気温水器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来電気温水器はスチール製であり、平
板から溶接によって製造される為、長期間使用時に溶接
部での粒界腐食が起き易く、銅製ヒータ部とステンレス
との間での電気腐食が起き易いなどの問題があり、フェ
ライト系ステンレスの採用により一応解決されたが、未
だ不十分である。また金属であるがゆえに、変形が起き
た場合に復元性がなく、特に温水器使用時に負圧になっ
た場合に、変形したままになるという欠点を有してい
る。更にタンク製造時の溶接速度を早くするには限度が
あり、生産性が悪く製造コストが高いという経済的問題
を抱えている。また熱伝導性のよい金属を使用している
為、断熱材によって保護されているものの、保温性が十
分でなく、貯湯、使用時に温度が下がり易く、運転費が
高くなるという欠点を有する。

【０００３】ところで、プラスチック製電気温水器とし
ては、第１層が熱可塑性樹脂、第２層がガラス繊維によ
って強化された熱硬化性樹脂、第３層が保温材層からな
る積層容器にヒーターを取付けた電気温水器が特公平６
−１０５１１９により知らされている。熱硬化性樹脂と
しては、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂等が知られ
ているが、これらを用いてガラス繊維強化フィラメント
ワインディングによって、温水器を製造すると、製造中
の原料の臭いが強く、作業環境が悪くなり、環境改善に
は排気装置を設置する必要があり、また樹脂を完全硬化
するには硬化炉が必要になる等という経済的問題があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】金属製温水器の課題で
ある耐腐食性、負圧に対する抵抗性、保温性、製造コス
トの削減を図ると共に、プラスチック容器製造時の原料
の臭いの除去による作業環境の改善を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
製電気温水器の積層容器を、その内層から外層に向かっ
て少なくとも３層から形成し、最内層の第１層を熱可塑
性樹脂層とし、その外側の第２層を連続長繊維を含有す
る熱可塑性樹脂層で形成し、次いで第３層を発泡断熱層
で形成したプラスチック製電気温水器からなり、さらに
は第１層と第２層の間に中間層として軟化防止材層を設
けたプラスチック製電気温水器からなる。その場合第
１層として、熱変形温度が１１０℃以上の熱可塑性樹脂
を用いたり、第１層の熱可塑性樹脂として、ポリエチレ
ン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン
からなる群から選ばれた少なくとも一種を用いる。

【０００６】また第２層の連続長繊維としては、ガラス
繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、全芳香族ポリアミド繊
維からなる群から選ばれた少なくとも一種を用いたり、
その第２層の熱可性樹脂には、ポリプロピレン、ポリブ
チレン、ポリアミド、ポリエステルから選ばれた少なく
とも一種を用いる。

【０００７】そして第３層の断熱材層としてはポリウレ
タンを用い、第１層と第２層の間に中間層を用いる場合
は、軟化防止材層として使用する軟化防止材の融点が１
３０℃以上である熱可塑性樹脂を用い、軟化防止材とし
ては具体的にはポリエステル、架橋ポリエチレン、ポリ
塩化ビニルからなる群から選ばれた少なくとも一種を用
いる。

【０００８】さらにまた、積層容器の外側に熱可塑性樹
脂からなる外装タンクを用い、具体的にはポリエチレン
を用いる。本発明は以上のごとき構成からなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で使用するプラスチック製
電気温水器の一例としては、図１に示す積層容器１は、
図２、図３に示すごとく多数の層から構成し、積層容器
１内にシーズヒータ２を設け、上方から給水パイプ３を
垂下設置する。そして給湯パイプ４および排水パイプ５
を夫々上下に取付けた構成からなる。

【００１０】本発明はかゝる電気温水器において、特に
積層容器１を構成する積層材にその特徴を有し、具体的
にはその積層容器は図２および図３に示すごとき断面の
層から形成されており、概略次のごとき構成からなる。
本発明の積層容器１は、その内層から外層に向かって第
１層、第２層、第３層からなる第１実施形態と、第１
層、中間層、第２層、第３層からなる第２実施形態から
なり、必要によってかゝる積層容器１の最外側に外装容
器９を装備する。

【００１１】以上のごとき本発明のプラスチック製電気
温水器の積層容器は夫々次のごとき材料等からなる。直
接温水に接する第１層に使用される熱可塑性樹脂層は、
ＪＩＳＫ７２０７による熱変形温度が１１０℃以上の
ものである。電気温水器の貯湯温度は８５℃であり、異
常時の沸騰に耐えられる為には上記温度の熱変形温度を
有するのが望ましい。該樹脂の引張降伏点の伸びは比較
的大きいかあるいは降伏点を殆ど示さず破断まで大きな
伸びを示す物が望ましい。負圧によって変形する場合
に、伸びが小さく脆いものは変形時に亀裂を発生する可
能性があるので、上述の性質を有する熱可塑性樹脂は、
繰り返し負圧による変形に対しても復元性を有するもの
である。熱可塑性樹脂の中で、熱水によって加水分解し
たり、給水によって膨潤する樹脂、水中の殺菌剤である
塩素、フッ素などの影響をうける樹脂は、本発明の温水
器には使用されない。また水中に溶出、溶解し毒性を有
する物は使用できない。これらの条件に適合する熱可塑
性樹脂としては、ポリエチレン、特に高密度ポリエチレ
ン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン
などのポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、
ナイロン６１０、ポリアリレート、変性ポリフェニレン
エーテルとナイロン６とのブレンド等のエンジニヤリン
グプラスチックがよい。第１層を形成するタンクはブロ
ー成形でも回転成形でも成形されるが、中でもタンク成
形時のブロー成形性からポリオレフィン、変性ポリフェ
ニレンエーテルおよびそのナイロンブレンド物が好まし
く用いられる。変形時の復元性から、架橋ポリエチレ
ン、ポリブチレンが特に好ましく用いられる。

【００１２】温水器の使用時に、第１層に０．８５Kgf/
cm²圧の水が充満され、加熱された場合の耐圧強度を維
持する為に補強材層である第2 層が設けられる。第2 層
に使用される連続長繊維を含有する複合樹脂に使用され
る長繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、全
芳香族ポリアミドから選ばれる。ガラス繊維はアルカリ
成分を１％含むボロシリケートから製造されるいわゆる
Ｅガラス長繊維が好ましく用いられる。炭素繊維はアク
リル繊維、ピッチ、レーヨン、リグニンのいずれを原料
とした物でも用いられるが、引張弾性率のより高い繊維
が好ましく用いられる。炭化珪素繊維は、ジメチルジク
ロロシランを原料とする炭化珪素繊維のみでなく、さら
にチタンを反応させたチラノ繊維も含まれる。これらは
炭素繊維より強度が高い為、薄肉化できる。芳香族ポリ
アミド繊維はいわゆるアラミド繊維で、ホモポリマー、
コポリマーとも用いられるが、パラ型ホモポリマーであ
るポリ・パラ・フェニレン・テレフタラミドが弾性率が
高く、耐熱性も優れている為好ましく用いられる。

【００１３】これらの繊維を長手方向に切断することな
く連続的に配向されることによって強化補強されるマト
リックスであるテープの熱可塑性樹脂には、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリアミド、ポリ
エステルなどがよい。繊維の配合率は、容量比で５０％
まで配合され得る。第１層と第２層とはフィラメントワ
インディング機を用いた熱融合によって積層されるが、
両者の接着を良好にするには、第１層と第２層のマトリ
ックス樹脂が同じ物が望ましく、ポリブチレン、ポリエ
チレンが好ましく用いられる。但し長繊維を高濃度に配
向させるテープの製造には、適度な粘度が必要であり、
ポリプロピレン、ポリアミドが好適である為、実用的に
はこれらの樹脂が用いられることが多い。

【００１４】第１層が低融点樹脂で、第２層が高融点樹
脂の場合には、第１層の軟化を防ぐ為、ポリエステル、
架橋ポリエチレン、ポリ塩化ビニルによる収縮フィルム
あるいはストレッチフィルムによって、あらかじめ第１
層の容器を包んでから、フィラメントワインディングす
ることによって軟化から保護することができる。

【００１５】電気温水器に保温性を持たせる為の、第３
層の断熱材層は発泡成形品が用いられる。断熱材層には
熱伝導率ができるだけ小さく、また電気温水器に水が充
満された場合に、断熱材にかかる圧縮応力に十分に耐え
られるものでなければならない。第１、２層からなる積
層タンクに発泡の断熱材層を設けるには注型発泡が最も
望ましい。注型発泡にはポリウレタン、フェノール−ア
ルデヒド、ユリアーホルムアルデヒド、メラミン−ホル
ムアルデヒド、シリコーン、エポキシ、不飽和ポリエス
テル発泡などがよい。熱伝導率が非常に小さいこと、使
用時の８５℃の耐熱性にも優れることからポリウレタン
でもポリイソシアヌレートでも好ましく用いられる。ポ
リイソシアヌレートは断熱性、耐熱性の他に難燃性も付
与される為最も好ましく用いられる。

【００１６】電気温水器が屋外に設置された場合の、美
麗観、飛散物による衝撃抵抗性、地震対策、耐候性維持
などのため外装としてさらに対衝撃性の大きい熱可塑性
樹脂からなる外装タンクを設けることができる。熱可塑
性樹脂としてはポリエチレン、ポリブチレン、ポリプロ
ピレンのポリオレフィン、エチレンと酢酸ビニル、アク
リル酸、メタクリル酸メチルとの共重合体などがよい。
外装タンクの成形としては中空成形法、回転成形法のい
ずれも用いられるが、中空成形では高密度ポリエチレ
ン、低密度ポリエチレンが好ましく用いられる。満水容
量の大きい温水器の成形には高分子量の高密度ポリエチ
レンが特に好ましく用いられる。回転成形では直鎖低密
度ポリエチレンが好ましく用いられる。

【００１７】水を加熱する手段としてのヒーター取り付
け方法は、当該熱可塑性樹脂と強化熱可塑性樹脂からな
る積層物に開口物を設け、ヒータおよび過熱防止装置を
含む制御部を設置するか、または水加熱ユニットを別に
設け、加熱された水を温水器に送り込む方式をとっても
よい。ヒータはシーズヒータ、セラミックヒータなどが
好ましく用いられる。

【００１８】また本発明は、第１層である熱可塑性樹脂
と第２層による連続長繊維による補強熱可塑性樹脂を加
熱多層化する場合の熱可塑性樹脂の軟化による変形を防
ぐ為、第１層と第２層の間の中間層として軟化防止層１
０を設けた。〔実施例〕実施例による結果は表１に示すとおりであ
る。

【００１９】

【表１】

【００２０】実施例に使用した材料、成形加工法、性能
評価方法を以下に示す。材料第１層ポリブチレンおよび架橋ポリエチレ
ン第２層ガラス繊維、炭素繊維、チラノ繊維をそれぞれ
ＰＰおよびＰＡ６マトリックスに５０容量％含浸させた
テープ。１１５０テックス。

【００２１】第３層ポリウレタン外装タンク高密度ポリエチレンヒータシーズヒータ４．４ＫＷ成形方法第１層中空成形法、３８０リットルタンク成形第２層第１層のタンクにフィラメントワインディング
法で上記材料テープを巻く。

【００２２】テープをガスバーナーで予熱後成形。ＰＡ
６マトリックステープを巻く場合、軟化防止材として
第１層タンクに収縮フィルムをあらかじめ巻いてから
ワインディングした。ヘリカル４プライ、フープ２プラ
イ巻き。比較例での熱硬化性樹脂によるフィラメントワ
インディングは、ガラス繊維を不飽和ポリエステルの満
たされた槽内を通過させながら連続的にワインディング
した。巻き数は実施例と同様ヘリカル４プライ、フープ
２プライとした。該タンク成形後、６５℃の硬化炉で熱
処理して硬化させた。

【００２３】第３層金型にポリジフェニルメタンジイ
ソシアネート（ＭＤＩ）と発泡剤を含むポリオールを高
圧発泡器機内で混合、注入することで成形。外装タンク中空成形法電気温水器組み立てフィラメントワインディングにより積層された第１、２
層からなるタンクに開口部をあけ、シーズヒータと制御
部を取り付け、第３層、あるいはさらに外装タンクを組
んで、温水器とした。性能評価耐圧試験：８５℃に加熱された満水温水器に、１．０Kg
f ／cm²／分の速度で加圧し、破壊の起こる圧力を測定
した。

【００２４】サイクルテスト：８５℃に加熱された満水
温水器に、１．５Kgf ／cm²／秒で０から１０Kgf ／cm
²までの圧力を繰り返すサイクルテストを１００，００
０回行い、水漏れをチェックした。採湯試験：保温性を評価する為ＪＩＳＣ９２１９により
８５℃に達した後、電源を切って１３時間放置した後、
連続採湯し、容量１／２に相当する採湯時の湯温の測定
を行い８５℃との差を示した。

【００２５】負圧テスト：満水にした後、すべての弁を
閉じて、製品の高さの水頭圧で水を排出して負圧状態に
した後、タンクの変形を観察した。塩素水テスト：次亜塩素酸ナトリウムを用い塩素濃度３
〜５ｐｐｍに調整した水を補給しながら促進の為９５℃
の水に、半年間貯湯しタンクの表面状態を観察した。〔実施例１〜４および比較例１、２〕実施例１〜３に
は、第１層をポリブチレンとし、第２層にポリプロピレ
ンマトリックスに含浸させる強化繊維をかえたものの例
を示し、比較例１にはステンレスタンクの例を示した。

【００２６】実施例のものは、いずれもサイクルテス
ト、負圧試験によって変形していない。比較例のものは
水漏れまたは変形を起こしている。保温性を表す採湯試
験では実施例のものは、比較例より設定温度との温度差
が少ない。実施例のものの耐圧強度は大きく、特に実施
例２、３は十分な耐圧強度であった。

【００２７】比較例２には第２層にガラス繊維を用い不
飽和ポリエステルによってフィラメントワインディング
した結果を示した。このものは環境にスチレンの放出が
あったが、実施例のものは、ガス放出が観察されなかっ
た。

【００２８】実施例４には、第１層を架橋ポリエチレン
に変えたものを示した。このものも変形を起こさず、保
温性も優れ環境に対するガス放出もなかった。〔実施例５〜７および比較例１、２〕実施例５〜７には
第２層にガラス繊維強化ポリアミド６マトリックスを用
い、中間層のないもの、ポリエチレンテレフタレートシ
ュリンクフィルム、架橋ポリエチレンシュリンクフィル
ムを第１層に巻いてからテープワインディングしたもの
をそれぞれ示した。実施例のものはいずれも耐圧強度は
２０Kg以上と十分な強度を有し、サイクルテスト、負圧
テストで変形を起こしていない。塩素水テストにも十分
耐えられる。また環境に対するガス放出がない。実施例
５のものはフィラメントワインディング時ポリブチレン
タンクの表面層に接する最初のプライでガラス繊維が没
入したが、実用上の強度、変形などには影響しなかっ
た。収縮包装した実施例６、７にはこの現象はなく成形
できた。比較例１はサイクルテスト時の水漏れ、負圧試
験変形があり、比較例２は環境へのガスの放出があっ
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、保温性が優れているため省エ
ネルギーとなり、耐負圧性に優れ、腐食し難く、安価な
プラスチック製の電気温水器を提供することができるだ
けでなく、金属並みの耐圧強度をもち、かつ製造中の原
料の臭いの発散がなく、そのための排気装置が不要なプ
ラスチック製の電気温水器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラスチック製電気温水器の概略説明
図である。

【図２】本発明の一実施形態の積層容器の部分断面図で
ある。

【図３】本発明の他の実施形態の積層容器の部分断面図
である。

【符号の説明】

１積層容器６第１層（熱可塑性樹脂
層）７第２層（連続長繊維を含有する熱可塑性樹脂層）８第３層（断熱層材）９外装タンク１０中間層（軟化防止材層）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック製電気温水器の積層容器
を、その内層から外層に向かって少なくとも３層から形
成し、最内層の第１層を熱可塑性樹脂層とし、その外側
の第２層を連続長繊維を含有する熱可塑性樹脂層で形成
し、次いで第３層を断熱材層で形成したプラスチック製
電気温水器。
【請求項２】プラスチック製電気温水器の積層容器
を、その内層から外層に向かって少なくとも４層から形
成し、最内層の第１層を熱可塑性樹脂層とし、その外側
の第２層を連続長繊維を含有する熱可塑性樹脂層で形成
し、次いで第３を断熱材層で形成し、さらに第１層と第
２層の間に中間層として軟化防止材層を設けたプラスチ
ック製電気温水器。
【請求項３】第１層として、熱変形温度が１１０℃以
上の熱可塑性樹脂層を用いた請求項１又は２に記載のプ
ラスチック製電気温水器。
【請求項４】第１層の熱可塑性樹脂として、ポリエチ
レン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレ
ンからなる群から選ばれた少なくとも一種を用いる請求
項１、２又は３に記載のプラスチック製電気温水器。
【請求項５】連続長繊維がガラス繊維、炭素繊維、炭
化珪素繊維、全芳香族ポリアミド繊維からなる群から選
ばれた少なくとも一種を用いる請求項１、２、３又は４
に記載のプラスチック製電気温水器。
【請求項６】第２層の熱可塑性樹脂を、ポリプロピレ
ン、ポリブチレン、ポリアミド、ポリエステルから選ば
れた少なくとも一種を用いる請求項１、２、３、４又は
５に記載のプラスチック製電気温水器。
【請求項７】第３層の断熱材層が、ポリウレタンであ
る請求項１、２、３、４、５又は６に記載のプラスチッ
ク製電気温水器。
【請求項８】中間層としての軟化防止材層に使用する
軟化防止材の融点が１３０℃以上である熱可塑性樹脂を
用いる請求項２、３、４、５、６又は７に記載のプラス
チック製電気温水器。
【請求項９】中間層としての軟化防止材層に使用する
軟化防止材に、ポリエステル、架橋ポリエチレン、ポリ
塩化ビニルからなる群から選ばれた少なくとも一種を用
いる請求項２、３、４、５、６、７又は８に記載のプラ
スチック製電気温水器。
【請求項１０】積層容器の外側に熱可塑性樹脂からな
る外装タンクを用いた請求項１、２、３、４、５、６、
７、８又は９に記載のプラスチック製電気温水器。
【請求項１１】積層容器の外側にポリエチレンからな
る外装タンクを用いた請求項１、２、３、４、５、６、
７、８、９又は１０に記載のプラスチック製電気温水
器。