JP2004353930A

JP2004353930A - 貯湯式電気給湯器の貯湯タンク

Info

Publication number: JP2004353930A
Application number: JP2003151201A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Takezaki; 秀昭竹崎
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】熱水による腐食を防ぎ、かつ内部水質への錆や環境ホルモン類の影響がなく、ＪＩＳ−Ｓ−３２００の浸出試験にも適合し、ステンレススチール等の金属と異なり高断熱性で保温性に優れ、又、軽量で輸送や施工取扱い性に優れた貯湯式電気給湯器の貯湯タンクの提供。
【解決手段】ヒーター又はヒートポンプ機構を備えた貯湯式電気給湯器の貯湯タンクにおいて、積層構造とするとともに、内側の接水部が少なくとも１種の酸化防止剤を混入したポリオレフィン層で形成され、外側の外郭が強化層で形成されていることを特徴とする貯湯式電気給湯器の貯湯タンクにて提供。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒーター又はヒートポンプ機構を備えた貯湯式電気給湯器の貯湯タンクに関し、更に詳しくは、熱水による腐食を防ぎ、かつ内部水質への錆や環境ホルモン類の影響がなく、ＪＩＳ−Ｓ−３２００の浸出試験にも適合し、ステンレススチール等の金属と異なり高断熱性で保温性に優れ、又、軽量で輸送や施工取扱い性に優れた貯湯式電気給湯器の貯湯タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、比較的単価の安い深夜電力を利用して温水を貯湯し、電力の単価の割高な昼間の時間帯に貯湯した温水を使用する、貯湯式電気給湯器が知られている。
このような給湯器の貯湯タンクには、減圧弁や逃し弁機構で過大な圧は減圧されるとはいえ、圧力と貯湯の熱が加わる環境にさらされるため、強度の面でステンレススチール等のスチール製や、堅牢な鉄にガラスを溶着させたホーロー製のものが用いられている。
【０００３】
しかし、このようなスチール製の貯湯タンクでは、平板の溶接により作製されるために長時間の使用により溶接部で腐食しやすく、またこのようなスチールとは材質の異なるヒーターとの間で電気腐食を起こし易くなる。また、変形すると復元性に乏しく、例えば貯湯式電気給湯器として使用時に負圧になった場合に変形したままになる。更にタンク製造においても溶接作業等生産性が悪くコスト高となり、また、熱伝導度が高いために保温性が充分でなく貯湯時や使用時に温度低下が起き易く、温水の保温や高温維持のための加温経費がかさむなど種々の問題がある。
また、このようなスチール製やホーロー製の貯湯タンクは、熱水による腐食が発生し、水質によっては５年程度で穴があいたり、又重量が非常に重く、給湯器を家屋に設置する際に作業に手間どり、さらに板金プレスや溶接等により生産するために生産効率が上がらず、端材も発生し、コスト高となるなどの問題があった。
【０００４】
そこで、かかる問題点を改善するべく、プラスチック製の貯湯タンクが提案され、パネルタンク（例えば、特許文献１等）や、積層容器のような積層構造のもの（例えば、特許文献２，３等）が知られている。
パネルタンクは、タンクが平面で構成されるため、一旦水道から縁切りして用いられており、常に圧力が０．２ＭＰａ程度かかる貯湯タンク用には変形の危険があるし、また、主に構成材として繊維強化プラスチックが用いられているため、そのポリマー成分に多用される不飽和ポリエステル樹脂のように末反応スチレンモノマーが内部に残る可能性が有り、環境ホルモンとして法規制対象とされている、その２量体や３量体が熱水条件下では溶出する可能性を否定できず、飲用タンクに用いるのには問題がある。
【０００５】
また、積層構造のプラスチックタンクは、直接温水に接する最内層に使用される熱可塑性樹脂単体だけでは、その当時の法規制基準の０．１ＭＰａ以下の加圧下で使用するのならともかく、現在の法規制基準である使用圧力０．２ＭＰａ以下で、現在の主流である貯湯温度９０℃で使用する場合、劣化が早く起こる危険性がある。これを回避するべく、いわゆるエンジニアリングプラスチックを用いると、材料コストが格段と高くなり、ステンレススチール製以上に高価となり、その代替材たりえないものとなってしまう。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１３０６９３号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献２】
特開平１０−２５３１６４号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献３】
特開平１０−２７３１４８号公報（特許請求の範囲その他）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、このような事情の下、熱水による腐食を防ぎ、かつ内部水質への錆や環境ホルモン類の影響がなく、ＪＩＳ−Ｓ−３２００の浸出試験にも適合し、ステンレススチール等の金属と異なり高断熱性で保温性に優れ、又、軽量で輸送や施工取扱い性に優れた貯湯式電気給湯器の貯湯タンクを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく、貯湯式電気給湯器の貯湯タンクの構造について鋭意研究を重ねた結果、内側の接水部を少なくとも１種の酸化防止剤を混入したポリオレフィン層で形成するとともに、外側の外郭を強化層で形成すると、所望とする貯湯タンクが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、ヒーター又はヒートポンプ機構を備えた貯湯式電気給湯器の貯湯タンクにおいて、積層構造とするとともに、内側の接水部が少なくとも１種の酸化防止剤を混入したポリオレフィン層で形成され、外側の外郭が強化層で形成されていることを特徴とする貯湯式電気給湯器の貯湯タンクが提供される。
【００１０】
また、本発明の第２の発明によれば、上記ポリオレフィン層に用いられるポリオレフィンは、ビカット軟化温度が１１５℃以上であることを特徴とする第１の発明に記載の貯湯式電気給湯器の貯湯タンクが提供される。
【００１１】
さらに、本発明の第３の発明によれば、上記ポリオレフィンは、数平均分子量が１５０００〜５００００、重量平均分子量が８００００〜１５００００の短鎖分岐を有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体からなるポリエチレン系樹脂であることを特徴とする第２の発明に記載の貯湯式電気給湯器の貯湯タンクが提供される。
【００１２】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の貯湯式電気給湯器の貯湯タンクの構造や材料等について各項目毎に説明する。
【００１３】
（１）接水部
▲１▼ポリオレフィン
本発明の積層構造とした貯湯タンクにおいて、内側の接水部を形成するポリオレフィン層の基材樹脂であるポリオレフィンとしては、例えばポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等も挙げられるが、貯湯式電気給湯器の貯湯温度は通常６０〜９０℃であることから、好ましくは
・ビカット軟化温度１１５℃以上、中でも１２０℃以上
・エチレンとα−オレフィンの共重合体であって、短鎖分岐を有するもの
・数平均分子量１５０００〜５００００で重量平均分子量８００００〜１５００００
のいずれの要件も満たすポリエチレン系樹脂が挙げられ、これを使用することにより、材料コストを抑制しつつ、高温での安定性、耐久性をさらに高めることが可能である。
エチレンとの共重合体におけるコモノマー成分のα−オレフィンとしては、炭素数３以上のもの、例えばプロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン、４−メチルペンテンなどが挙げられる。
【００１４】
▲２▼酸化防止剤
合成樹脂の劣化は、光、熱、遷移金属イオンなどの作用によってラジカルが生成し、これらが自動酸化の連鎖サイクルを引き起こして酸化反応が継続されることに起因するが、本発明の貯湯タンクにおいては、熱による劣化原因である酸化を防ぐためにポリオレフィンに酸化防止剤が配合される。
酸化防止剤としては、例えば、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルベンゼンや４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤や、トリフェニルホスファイトやトリノニルフェニルホスファイト等のリン系酸化防止剤や、ジラウリルチオジプロピオン酸エステルやジステアリルチオジプロピオン酸エステル等のイオウ系酸化防止剤などが挙げられる。
これらの酸化防止剤は１種用いてもよいし、また２種以上を組み合わせて用いてもよいが、好ましくはフェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤の組み合わせや、フェノール系酸化防止剤とイオウ系酸化防止剤の組み合わせ等の併用により酸化防止作用やキノン類の生成による黄変の防止効果を更に発現させることができる。
酸化防止剤の添加量は、多すぎるとポリオレフィン本来の物性の低下や、内蔵水への溶出による水質悪化が発生するし、また、少なすぎても効果発現が不十分となるので、ポリオレフィン１００質量部に対し、０．００１〜５質量部の範囲とするのが好ましい。
【００１５】
▲３▼その他の添加剤
ポリオレフィンに酸化防止剤が混入されたポリオレフィン組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じ、合成樹脂組成物に通常配合される添加成分、例えば紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、耐光性改良剤、難燃剤、結露防止剤、充填剤、着色剤、補強剤、繊維などや、これらマスターバッチの添加成分などを配合することが可能である。
【００１６】
ポリオレフィン層の形成方法については特に限定されないが、中空成形や回転成形によるか、或いはは押出成形品や射出成形品を接合するようにしてもよい。
【００１７】
（２）外郭
本発明の積層構造とした貯湯タンクにおいて外側の外郭を形成する強化層については、繊維に熱硬化性樹脂組成物を含浸させ硬化させてなる繊維強化プラスチックを含有させたものが、コスト、断熱性、タンク質量等の点で有効であるので、好ましい。
【００１８】
この繊維強化プラスチックにおける繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維等の無機繊維、芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、超高分子ポリエチレン繊維等の有機繊維、金属繊維等が挙げられるが、コストや汎用性からしてガラス繊維が好適に用いられる。形状は、ロービングやストランドやマット等成形方法に応じて選択される。
【００１９】
熱硬化性樹脂組成物における基材の熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン系樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂に、スチレンモノマー等のビニルモノマーを架橋剤兼希釈剤として、また有機化酸化物を重合剤として配合し、必要に応じてさらに促進剤等を配合してなるものであって、常温でもしくは加熱して硬化される。
強化層の成形方法としては、いわゆるハンドレイアップ、スプレーアップ成形や長繊維を含浸し巻きつけ補強を行うフィラメントワインディング成形が挙げられる。
【００２０】
【実施例】
次に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。
【００２１】
実施例１
ポリオレフィンとして、ビカット軟化温度１２３℃、かつエチレンに１‐オクテンを共重合させ短鎖分岐を導入し、数平均分子量約３００００かつ重量平均分子量約１２００００としたポリエチレン系樹脂を用い、その１００質量部当り、酸化防止剤としてフェノール系の４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール０．１部とリン系のトリノニルフェニルホスファイト０．００５部を配合したものを、２００℃で押出しブロー成形し、内容積２００Ｌ、平均厚み３ｍｍの接水層を作成し、次いでその外側に強化層として、１２５０ｔｅｘのガラス繊維１００質量部当り、ビス系不飽和ポリエステル樹脂組成物（ビス系不飽和ポリエステル樹脂１００質量部当り、有機過酸化物としてメチルエチルケトンパーオキサイド１質量部を混入しコバルト系促進剤をごく微量添加したもの）１００質量部を含浸させたものを、フィラメントワインディング成形で巻き付け、硬化炉で完全硬化させた。この強化層は、フープ巻き１層ヘリカル巻き１層、合計２層で３．５ｍｍ厚のものとした。このようにして、貯湯タンクを作成した。
【００２２】
実施例２
接水層を、ビカット軟化温度１１８℃のポリブテン１００質量部当り、酸化防止剤としてフェノール系の４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール０．０５部配合したものを１８０℃で押出ブロー成形したものに代えた以外は実施例１と同様にして貯湯タンクを作成した。
【００２３】
比較例１
接水層を、酸化防止剤不使用のものに代えた以外は実施例２と同様にして貯湯タンクを作成した。
【００２４】
比較例２
接水層を、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）を２１０℃で押出ブロー成形したものに代えた以外は実施例１と同様にして貯湯タンクを作成した。
【００２５】
比較例３
ＳＵＳ３１６Ｌを用い、胴板厚み１．０ｍｍ、上下鏡板厚み０．９ｍｍとし、各々ＴＩＧ溶接で接合して２００Ｌの貯湯タンクを作成した。
【００２６】
比較例４
炭素鋼鍛鋼品（ＳＦＶＣ１）を用い、胴板厚み２．２ｍｍ、上下鏡板厚み２．２ｍｍとし、内部にガラスを溶着させた、ホーロー製の２００Ｌの貯湯タンクを作成した。
【００２７】
尚、上記実施例及び比較例の各タンクとも図１及び２に示すように、断面円環状で同等の構造とした。
【００２８】
これらの各タンクについて、以下のとおり各種項目について評価した。その結果を表１に示す。
【００２９】
１．耐圧性
排水口、給湯口を封鎖し、給水口から手押しポンプで加圧し、破壊圧力を測定し、５ｋｇ／ｃｍ^２までの加圧下で破損しないものを○、５ｋｇ／ｃｍ^２未満で破損したものを×とした。
【００３０】
２．浸出性
濁度、臭気、味、色度、過マンガン酸カリウム消費量を水道法の給水管等の基準で評価し、該評価基準を満たすものを○、満たさないものを×とした。
【００３１】
３．耐熱性（色）
１２０℃×１００００時間熱水浸漬を行い、ブランク品との色度の差を測定し、ΔＥが５未満のものを○、５以上のものを×とした。
【００３２】
４．耐熱性（強度保持率）
１２０℃×１００００時間熱水浸漬を行い、ブランク品との引っ張り強度保持率を測定し、その低下率が２０％未満のものを○、２０％以上のものを×とした。
【００３３】
５．質量
２００Ｌタンクで１５ｋｇ以下のものを○、１５ｋｇを超えたものを×とした。
【００３４】
６．耐塩素水性
１５００ｍｇ／Ｌの濃度の塩素イオン含有水に１ヶ月浸漬し、目視でさびも気泡も発生しないものを○、小気泡が発生したものを△、さび、気泡が発生したものを×とした。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１に示すように、本発明品の貯湯タンク（実施例１〜２）は、耐圧性、侵出性、耐熱性（色、強度）、質量の面で優れ、特に接水層にポリエチレン系樹脂を用いた場合（実施例１）は、さらに耐塩素性の面でも優れていたのに対して、本発明品でない貯湯タンク（比較例１〜４）は、耐熱性（強度）、質量、耐塩素性の面を中心にいくつか問題があった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貯湯タンクを用いた貯湯式電気給湯器の１例の説明図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
１貯湯タンク
２，３ヒーター取付フランジ
４給湯接続口
５給水口
６排水口
７外装
８固定金具
９タンク脚
１０残湯センサー取付位置
ａポリオレフィン層（内層）
ｂ強化層
ｃタンク内部

Claims

ヒーター又はヒートポンプ機構を備えた貯湯式電気給湯器の貯湯タンクにおいて、
積層構造とするとともに、内側の接水部が少なくとも１種の酸化防止剤を混入したポリオレフィン層で形成され、外側の外郭が強化層で形成されていることを特徴とする貯湯式電気給湯器の貯湯タンク。
上記ポリオレフィン層に用いられるポリオレフィンは、ビカット軟化温度が１１５℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式電気給湯器の貯湯タンク。
上記ポリオレフィンは、数平均分子量が１５０００〜５００００、重量平均分子量が８００００〜１５００００の短鎖分岐を有するエチレンとα−オレフィンとの共重合体からなるポリエチレン系樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式電気給湯器の貯湯タンク。