JP3063403B2 - 電器湯沸器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱水容器の内壁面
を、沸騰水に対する耐久性と水垢様物質による防汚性を
有する被覆層で構成した電気湯沸器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気湯沸器の加熱水容器には耐食
性に優れたフェライト系ステンレス鋼が主にそのまま用
いられている。また加熱水容器は底部に発熱体を取り付
けた構成とされている。近年、暗色不透明のフッ素コー
ト被覆を容器の内面に形成して、汚れが付着しても単に
拭き取るだけで容易に清浄化できる電気湯沸器が利用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ステンレス鋼による容
器を装着した従来の構成の電気湯沸器で湯を沸かすと、
水道水等に含まれるカルシュウム成分などが水垢として
容器にこびり付き、容易に除去できなかった。また、湯
沸し音が高く、特に静寂な部屋や夜間の使用に支障があ
った。また、フッ素コート被膜を形成した電気湯沸器で
は長期間の使用によって、高温の沸騰水に曝され、被覆
表層部分が徐々に侵食離脱して防汚効果の低下があっ
た。またフッ素コート被覆の形成にあたっては、ステン
レス基材表面を予めブラスト研磨処理してフッ素コート
被覆層の基材への密着性を確保する必要があった。この
研磨処理は、作業の熟練を必要とするものである。また
この研磨処理を施すと、ステンレス金属の光沢が損なわ
れ、美麗さに欠けるという問題も有している。

【０００４】本発明はこれらの課題を解決するもので、
加熱水容器の表面を研磨やエッチング等の物理・化学的
な処理を施すことなく、基材の素材感覚が生かせて、付
着した水垢の容易な除去と、長期の沸騰水に対する耐久
性の維持を可能にする電気湯沸器を提供することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ガラス転移温度が１５０℃以上である熱可
塑性ポリイミド樹脂と、透明性のある耐熱性樹脂である
ポリエーテルサルホン樹脂とを重量混合比で０．１／
０．９〜０．９／０．１で混合したものに、相分離抑制
溶媒であるジエチレングリコールジアルキルエーテルを
使用して、５０℃〜３００℃未満に加温した加熱基材の
表面に定着させた後焼成した電気湯沸器とするものであ
る。

【０００６】

【作用】本発明は、ガラス転移温度が１５０℃以上であ
る熱可塑性ポリイミド樹脂と透明性のある耐熱性樹脂で
あるポリエーテルサルホン樹脂との混合による被覆相を
加熱水容器の内面へ直接形成するものである。近年電気
湯沸器の発熱体の容量が増大する傾向にあり、発熱体を
１．４ｋＷとした場合、この直上の加熱水容器表面部の
通電による温度上昇は、容器内に水が満たされている状
態であっても一時的に１５０℃程度になり次いで１１０
℃程度で安定する状態を示す。この一次的な温度上昇に
耐え得る被覆層は、樹脂の熱軟化温度として少なくとも
１８０℃以上を必要とすることが判明している。これ以
下の軟化温度を有している被覆層では、比較的少ない湯
沸かしの繰り返しで被覆層の剥離に至るものである。本
発明の被覆層は熱可塑性ポリイミド樹脂とポリエーテル
サルホン樹脂等からなりこの温度で熱変形しないものと
なっている。また、ポリエーテルサルホン樹脂は耐熱水
性に優れており、電気湯沸器の内面のコーティングには
最も適しているものである。

【０００７】電気湯沸器は長期に渡る沸騰と保温の継
続、及びこれらの加熱の繰り返し状態で使用されること
から、常時これらに被覆層が曝されている。特に発熱体
直上部での被覆層は、侵食劣化が大きいものである。こ
の状態は、フッ素コート被覆であっても沸騰水連続浸漬
状態で１５００時間以上経過すると、表面層の侵食劣化
が徐々に進行し、光沢の消失と水垢様物のこびり着きが
著しくなるほど過酷である。本発明で使用する被覆層の
成分の１つである熱可塑性ポリイミド樹脂のみによる被
覆層では、沸騰水に連続して２０００時間浸漬してもス
テンレス基材表面への密着性や堅牢性、透明性の変化は
全く認められない。しかし、表層部分の僅かな溶失が認
められるものである。またポリエーテルサルホン樹脂の
みによる被覆層では、沸騰水連続浸漬状態で比較的短時
間の内に被覆層全域の剥離を発生するものである。しか
し、剥離した被膜そのものは全く異常を認められないも
のである。これら両樹脂の長所を利用しようとする双方
の混合による被覆層によれば、熱可塑性ポリイミド樹脂
とポリエーテルサルホン樹脂等とが０．０３／０．９７
〜０．６／０．４（重量比）の混合範囲内で、互いの欠
点が改善でき且つ半透明で、本発明の目的を満足する被
覆層を持った電気湯沸器を得るに至った。

【０００８】熱可塑性ポリイミド樹脂とポリエーテルサ
ルホン樹脂等との混合被覆層は、均一相溶系を形成する
ものではなく、半相溶状態を形成している。ポリエーテ
ルサルホン樹脂等の樹脂中に、熱可塑性ポリイミド樹脂
の微細な粒子もしくは編目状の分離相が相状に形成され
て、これが相状構造をとる時に本発明の目的を満足する
ことを見い出した。この有効な範囲が前述した混合比に
相当するものである。

【０００９】熱可塑性ポリイミド樹脂とポエーテルサル
ホン樹脂等との混合系は半相溶性であり、３００℃以上
での被覆層形成時の過程で熱可塑性ポリアミド樹脂成分
はポリアミド酸の形態からポリイミド化するものであ
る。しかし、ポリエーテルサルホン樹脂等との混合状態
で共に熱軟化の状態にあり、互いに相分離しながら両樹
脂の界面部分が融合し合った状態となる。次に、冷却す
る過程で熱可塑性ポリイミド樹脂の部分はガラス状に転
移し硬質化し、ポリマーアロイ状（スピノーダル相分離
とも称する）の被覆層を形成する。これによって沸騰水
に対する耐性が付与できるものとなり、同時に堅牢性と
高強度及び密着性の維持に大きく寄与しているものとな
る。このようにポリマーアロイ状を形成して、発熱体直
上部の加熱水容器壁面の１５０℃という温度に耐えるた
めには、熱可塑性ポリイミドがガラス転移温度として１
５０℃以上の温度のポリマーアロイの状態を維持するこ
とで解決できる。また、ポリマーアロイ化することで被
覆層の厚みが薄くても、湯沸かし時に発生する音の減衰
効果をも発揮して静寂性を維持する作用も有するもので
ある。熱可塑性ポリイミド樹脂とポリエーテルサルホン
樹脂等との混合重量比が０．１／０．９未満の部分で
は、ポリマーアロイの発生が不十分であり、０．９／
０．１を越える部分では、熱可塑性ポリイミド樹脂の性
質が強調され沸騰水による表面層の水垢のこびり着きが
発生する。

【００１０】ポリエーテルスルホン樹脂と同等の効果を
もたらす透明性の他の樹脂として、ポリサルホン樹脂・
ポリアリルサルホン樹脂があり、これらを使用しても同
等の結果をもたらすものである。

【００１１】また本発明は、前記被覆層を形成した加熱
水容器を装着した電気湯沸器を製造するための製造方法
に関するものである。加熱水容器に、上記被覆相を形成
するための熱可塑性ポリイミド樹脂の原料であるポリア
ミド酸縮合体とポリエーテルサルホン樹脂等とはそれぞ
れが溶解する溶媒による溶液を混合しても、室温状態で
半相溶状態を示している。この状態の溶液を加熱水容器
の表面に塗布し、焼成して被覆層を形成しても完全に分
離したものとなって、目的とするポリマーアロイ化した
被覆層を有した熱容器が形成できないものである。本発
明は加熱水容器の被覆層を焼成する時点で、いっきにス
ピノーダル相分解を発現するようにしたものである。こ
のための加熱水容器の製造条件の１は、前記両樹脂の混
合溶液を均一な状態で維持することにある。その２は、
この溶液が加熱水容器に塗布され、スピノーダル相分解
を発現する３００℃以上の焼成温度に至るまでの間、均
一系を維持した上で昇温させることである。

【００１２】その１を得るための相分離抑制溶媒とし
て、ジエチレングリコールジアルキルエーテル（以下ア
ルキルジグライムと称する）を単独或いは他の溶媒と併
用使用する。併用使用の場合は、相分離抑制の効果が現
れる使用量を実験的に求めればよい。その２に対して
は、加熱水容器を溶媒の飛散が促進できる５０℃以上で
かつ焼成温度未満に加温し、この状態の加熱水容器に即
時に塗布することである。こうすることによって、溶媒
の大半を飛散させて固定化でき、ポリマーアロイ化が発
現する３００℃以上で分離することなく昇温を可能と
し、本手段の加熱水容器となすことができる。加温適正
温度は特に一つの条件に限定するものではなく、使用す
る溶媒の種類に応じて決定する。

【００１３】本手段で有効なアルキルジグライムの種類
は、アルキル基がメチル・エチル・プロピル・ブチルで
あるものが溶解性・溶液粘度・飛散性から有効である。

【００１４】

【実施例】（実施例１） 以下、本発明の第一の手段の実施例について図１・図２
に基づいて説明する。１は外ケースで、この外ケース１
内にステンレス基材による有底筒状の加熱水容器２が収
容されている。この加熱水容器２は底部容器２ａと側部
容器２ｂよりなり、溶接により一体化されている。ま
た、底部容器２ａの内側には図２に示すように被覆層３
が８μｍの厚さで形成されている。この被覆層３は、ガ
ラス転移温度が２６０〜２７０℃である熱可塑性ポリイ
ミド樹脂（ＬＡＲＣ−ＴＰＩ、三井東圧化学（株）製）
と、ポリエーテルサルホン樹脂との重量混合比を変化さ
せた被覆層である。さらに、この底部容器２ａの底には
マイカヒータを用いた発熱体（容量１．４ｋＷ）４が溶
接により一体化されている。５は加熱水容器２の開口部
を覆う蓋体であり、加熱水容器２に対して開閉自在に枢
着されており、内部には蒸気通路６を有している。７は
モータであり、このモータによりポンプ８が駆動され、
吐出口１０より水を吐出するようになっている。１１は
可変部及びつまみ（いずれも図示せず）で、水の吐出量
をコントロールしている。１２は注出口であり、水は吐
出口１０より連通管１３を経て注出口１２から注出され
る。

【００１５】次に動作を説明する。本実施例の電気湯沸
器は、電源コードより発熱体４に給電し、蓋体５により
外界と遮断した状態で、加熱水容器２中の水を加熱し沸
騰させた後、９５℃以上の温度に常時保持している。従
って、底部容器２ａの内側に形成されている被覆相３に
は、熱湯が常時接触状態で保持されている。このため、
湯中に溶け込んでいるカルシュウムなどの成分が被覆層
３の表面上に析出し、付着して順次堆積して汚れて行
く。保温されている熱湯は、使用者によって必要に応じ
てつまみ１１が操作され、注出口１２から排出される。
湯がなくなれば、新たな水を注ぎ入れることで再び沸騰
・保温を繰り返すものである。

【００１６】加熱水容器２の性能を実用に即して試験す
るために、湯を沸かす時間を２０分、保温を含めて４０
分間発熱体４に通電し、湯を排出し注水するという一連
の操作を２０００回繰り返し実施した。この間１００回
毎に被覆層３の異常の有無と、その表面に堆積した汚れ
を、水で濡らしたふきんで拭き取り、汚れ除去の状態を
調べた。次いで汚れを拭き取った後の被覆層３の表面体
の１０μｌの水による接触角を測定し、その結果を（表
１）に示した。なお、比較のために底部容器２ａの内面
に被覆相を形成していない従来の電気湯沸器についても
同様にして評価している。

【００１７】

【表１】

【００１８】この結果から明かであるように、熱可塑性
ポリイミド樹脂とポリエーテルサルホン樹脂との混合比
が０．１／０．９〜０．９／０．１の範囲において、優
れた被覆層の密着性・耐溶失性、汚れ成分の除去の容易
性が得られ、また沸騰時の音も静かなものである。つま
り本実施例は、加熱水容器２の表面を研磨やエッチング
等の物理・化学的な処理を施すことなく、基材の素材感
覚が生かせて、付着した水垢の容易な除去と、長期の沸
騰水に対する耐久性の維持を可能にする電気湯沸器を実
現するものである。

【００１９】なお、本実施例においては加熱水容器２の
内壁面底部のみに被覆相３を形成したが、特にこれに限
定されるものではなく、加熱水容器２全体に形成したと
してもよいことは当然である。さらに本実施例では、ポ
リエーテルサルホン樹脂を使用したが、ポリサルホン樹
脂・ポリアリルサルホン樹脂等の樹脂によっても同様の
結果をもたらすものである。

【００２０】（実施例２） 次に、前記実施例１で説明した電気湯沸器の製造方法に
ついて説明する。第一に、熱可塑性ポリイミド樹脂のＮ
メチルアセトアミド溶液（３０重量％）を６６．７重量
部と、ポリエーテルサルホン樹脂のＮメチル−２−ピロ
リジノン溶液（２０重量％）を３００重量部と、ＰＴＦ
Ｅを２０重量部（固形分重量比でそれぞれ２０／６０／
２０）と、ジエチレングリコールジメチルエーテル２８
０重量部とを混合して均一な溶液とする。次いで、これ
を１５０℃に加温したステンレス製の加熱水容器２の内
壁面に、焼成後の被覆層厚みとして７μｍとなるように
塗布して固定化し、３５０℃×２０分間焼成して被覆層
３を形成する。前記被覆層を形成した加熱水容器２を外
ケース１内に装着して、本実施例の電気湯沸器とする。
この電気湯沸器について、実施例１と同様の評価を行っ
ている。比較のために、加熱水容器２を加温せずに上記
と同様にして被覆層３を形成したものを比較品１、ジエ
チレングリコールジメチルエーテルを使用せずにＮメチ
ル−２−ピロリジノンにより樹脂溶液としたものについ
て、上記と同様にして被覆層を形成したものを比較品２
としている。この結果を（表２）に示している。

【００２７】

【表２】

【００２８】この結果から比較品１、比較品２ともに本
発明の目的を満たすものにならない。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、長期に渡って使用した
場合の水道水等に含まれる水垢成分の加熱水容器壁面へ
の付着があっても拭き取る等の容易な方法によって清浄
化ができ、いつまでも清潔感が保たれると共に被覆層の
変質がなく、かつ容器が基材の素材感覚を維持できて、
湯沸音の静かな電気湯沸器を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における電気湯沸器の断面図

【図２】同要部の構成を示す断面図

【符号の説明】

２ 加熱水容器 ３ 被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 良行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−18824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−18825（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−150151（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−89633（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−251440（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A47J 27/21 101

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス転移温度が１５０℃以上である熱
   可塑性ポリイミド樹脂と、透明性のある耐熱性樹脂であ
   るポリエーテルサルホン樹脂とを重量混合比で０．１／
   ０．９〜０．９／０．１で混合したものに、相分離抑制
   溶媒であるジエチレングリコールジアルキルエーテルを
   使用して、５０℃〜３００℃未満に加温した加熱基材の
   表面に定着させた後焼成した電気湯沸器。