(57)【要約】【課題】体への負担が少ない温和な空間のサウナシステムでありながら、全身が温まりやすいサウナシステムを提供することである。【解決手段】被加熱体に向けて遠赤外線を直接照射するとともに、被加熱体を含む雰囲気中に常圧過熱蒸気粒子を浮遊させ、該粒子に遠赤外線を吸収させることによって熱に変換し、さらに被加熱体に対し該粒子からの遠赤外線を再放射させるようにしたサウナシステムによって解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体に向けて遠赤外線を直接照射するとともに、被加熱体を含む雰囲気中に常圧過熱水蒸気粒子を浮遊させ、該粒子からの遠赤外線を被加熱体に対し照射させるようにしたサウナシステム。
【請求項２】
サウナシステム空間内が温度５０℃〜６０℃、かつ湿度５０％〜６０％に維持されることを特徴とする、請求項１に記載のサウナシステム。
【請求項３】
前記サウナシステム空間内に、遠赤外線照射装置と常圧過熱水蒸気発生装置とが配置、もしくは蒸気配管を設けて常圧過熱水蒸気発生装置から過熱水蒸気を室内に供給することを特徴とする、請求項１または２に記載のサウナシステム。
【請求項４】
前記遠赤外線照射装置は、ガラスパネルヒーターであることを特徴とする、請求項３に記載のサウナシステム。
【請求項５】
前記ガラスパネルヒーターは、表面温度２００℃〜４００℃であることを特徴とする、請求項４に記載のサウナシステム。
【請求項６】
前記ガラスパネルヒーターは、片面または両面から遠赤外線を放出することを特徴とする、請求項４または５に記載のサウナシステム。
【請求項７】
前記ガラスパネルヒーターは、遠赤外線放射面のうちの片面に遠赤外線反射板を備えることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載のサウナシステム。
【請求項８】
前記遠赤外線反射板は、前記ガラスパネルヒーターに対して裏側となる面に断熱材または空気層を設置することを特徴とする、請求項７に記載のサウナシステム。
【請求項９】
前記常圧過熱水蒸気は、その温度が３００℃〜４００℃であることを特徴とする、請求項３に記載のサウナシステム。
【請求項１０】
前記常圧過熱水蒸気は、前記常圧過熱水蒸気発生装置を用いて水から作られることを特徴とする、請求項９に記載のサウナシステム。
【請求項１１】
前記常圧過熱水蒸気は、前記常圧過熱水蒸気発生装置を用いて温泉水または濃縮温泉水から作られることを特徴とする、請求項９に記載のサウナシステム。
【請求項１２】
サウナシステム空間内の温度または湿度の制御は、遠赤外線照射量、遠赤外線源の表面温度、常圧過熱水蒸気量または常圧過熱水蒸気温度の制御によることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のサウナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠赤外線照射装置と常圧過熱水蒸気発生装置を組み合わせ、全身が温まりやすいことを特長とするサウナシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サウナとは、加熱して高温にした室内に入って汗をかくことにより、心身のリフレッシュ効果を得るものである。従来からよく知られているサウナシステムとして、高温で低湿度なドライサウナシステム、遠赤外線サウナシステム、ミストサウナシステム、岩盤浴システム等が挙げられる。
【０００３】
ドライサウナシステムでは室温を８０〜１００℃程度の高温にし、対流伝熱によって体の表面から温めるものである。非常に低湿度であるため火傷を起こさずに済む。しかし、サウナシステム内が高温であるが故に息苦しく感じ、さらに心臓をはじめとした全身への負担が大きく、かえって健康を害する原因ともなりうる。さらに、場合によっては事故が起きる可能性が他のサウナシステムよりも高い。
【０００４】
遠赤外線サウナシステムでは８０℃前後の室温であるが、熱源として遠赤外線ヒーターを用い、遠赤外線による放射伝熱によって体を温めるものである。ドライサウナシステムと比べて低温ではあるが、遠赤外線は皮膚表面で吸収されてそこで熱に変わる性質があるため、比較的体が温まりやすい。しかしながら、体が温まるのは遠赤外線ヒーターに面した部分のみであり、全身が均一に暖まらないことが欠点である。
【０００５】
ミストサウナシステムは４０〜５０℃程度の室温による対流伝熱で体を温めるものである。空気中を霧または水蒸気を満たし、サウナ室内が低温高湿度であることが特徴である。低温であることにより、息苦しくなく、高齢者であっても利用しやすいサウナシステムである。高湿度であるため肌や髪が痛まないことも特徴である。しかし、水は比較的大きな液体の粒子として空気中に浮遊しているため、これが肌に接触すると体から熱を奪って気化する作用が起きやすい。したがって、体が冷めやすいという欠点を持つ。さらにミストによって空気がべとつき、空気の透明度が下がって視界も悪くなる。
【０００６】
岩盤浴システムは、暖めた岩盤から遠赤外線を放射させ、これによる放射伝熱で体を温めるものである。室温は４０℃前後と低温であるために体への負担が少ないが、前述した遠赤外線サウナシステムと同様に遠赤外源に面した部分のみから体を温まることができず、遠赤外線が照射されない部分から体が冷めてしまうという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した従来のサウナシステムの欠点を回避した新規のサウナシステムを提供することにある。つまり、体への負担が少ない温和な空間のサウナシステムでありながら、全身が温まりやすいサウナシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、被加熱体に向けて遠赤外線を直接照射するとともに、被加熱体を含む雰囲気中に常圧過熱蒸気粒子を浮遊させ、該粒子に遠赤外線を吸収させることによって熱に変換し、さらに被加熱体に対し該粒子からの遠赤外線を再放射させるようにしたサウナシステムによって解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明が提供するサウナシステムでは、被加熱体はあらゆる方向から遠赤外線を吸収することができ、被加熱体全体が遠赤外線に包み込まれた状態となるため、全身から均一に温まることが可能になる。
【００１０】
また、本願発明で用いる蒸気は常圧過熱水蒸気であるため凝縮しにくく、水の粒子が肌に触れても熱を奪って気化することがない。つまり、温まった体が冷めにくい空間が提供される。
【００１１】
遠赤外線による伝熱は放射伝熱であり、伝導伝熱や対流伝熱とは異なって伝熱の媒体を必要としない。遠赤外線が物質に吸収され、そこで始めて熱に変わる。遠赤外線を吸収しやすい物質には水・二酸化炭素・セラミックス類などがあり、吸収しにくい物質には酸化されていない金属などがある。
【００１２】
遠赤外線で加熱する場合、遠赤外線発生装置である遠赤外線ヒーターから被加熱体へはそれぞれの表面の絶対温度を４乗した値の差に比例した熱が流れる。ヒーターの表面温度は高温にすることが可能であるため、非常に効率の良い加熱を行うことが可能である。一方、伝導伝熱と対流伝熱の場合には、伝熱の媒体と被加熱体の絶対温度の差に比例した熱しか流れることがなく、放射伝熱と比較すると加熱効率が劣る。
【００１３】
遠赤外線による体の温まり方は、まず遠赤外線が皮膚表面で吸収され、そこで熱に変化する。その熱が毛細血管に伝わり血液を温める。温まった血液が毛細血管から血管へと伝わり、血管を介して全身に熱を伝える。
【００１４】
遠赤外線を放射する物質には物質固有の放射率がある。放射率が高いものほど多くの遠赤外線を放出する。また、遠赤外線を放出しやすい物質は遠赤外線を吸収しやすい性質を併せ持っていて、一般に放射率と吸収率は同じである。特にセラミックス類には高い耐熱性と遠赤外線放射性があり、その表面温度を高くすることによって多くの遠赤外線エネルギーを放射することができ、遠赤外線ヒーターの素材として用いられている。
【００１５】
遠赤外線ヒーターが放射する単位面積あたりの放射エネルギー［Ｗ・ｍ−２］は、（ステファン＝ボルツマン定数）×（放射率）×（絶対温度の４乗）で現される。したがって、被加熱体へ向けてより大きなエネルギーを放射するためにはヒーターの表面温度を高くし、表面積を大きくすることで達成される。
【００１６】
本願発明で遠赤外線照射装置として用いるガラスパネルヒーターは、パネル型であるためヒーター本体は薄く、強力な遠赤外線源でありながら省スペース性に優れるものである。ガラスパネルヒーターの遠赤外線放射率は９５〜９８％である。ヒーターの表面温度は３００℃〜４００℃という高温で用いる。表面温度を３００℃（絶対温度５７３Ｋ）で用いた場合、放射エネルギーは５．６７×１０−８×０．９５×５７３４＝５８１０［Ｗ・ｍ−２］となる。
【００１７】
一方、岩盤浴で用いられる熱源は、人体が火傷をしない程度の温度で用いられており、表面温度を４２℃（絶対温度３１５Ｋ）、遠赤外線放射率を９０％であると仮定すると、放射エネルギーは５０２［Ｗ・ｍ−２］となる。
【００１８】
したがって、本願発明で熱源として用いるガラスパネルヒーターは、岩盤浴で用いられる熱源と比較して単位面積あたりの放射エネルギーは１２倍も高い。
【００１９】
０℃の水に１００Ｋｃａｌ／Ｋｇのエネルギーを与えると１００℃の水になる。これが水蒸気になるためにはさらに５３９Ｋｃａｌ／Ｋｇのエネルギーが必要である。この水蒸気を常圧でさらに加熱したものを常圧過熱水蒸気と呼び、高温の空気と比べると遥かに大きなエネルギーを持った気体であるため、空気と比較すると遥かに熱を伝えやすい性質を持っていると言える。
【００２０】
１００℃の飽和水蒸気や高圧過熱水蒸気とは異なり、常圧過熱水蒸気は高い遠赤外線放射性を持っていることが大きな特徴である。また、温度が高くなるにつれて飽和水蒸気量が増えるために常圧過熱水蒸気の湿度は低く、加湿作用よりも乾燥作用のほうが大きくなることが特徴の気体でもある。
【００２１】
本願発明で用いる常圧加熱水蒸気発生装置が作り出す過熱水蒸気は１００℃を大幅に超え、４００℃以上に達する程の高温であるため、５０℃台という比較的低温の空気中に常圧過熱水蒸気を導入しても凝縮しにくい水の気体として存在する。水の粒子は水分子１個の状態でサウナシステム内の空気中に浮遊しているため、サウナシステム内で過熱水蒸気を発生させても室内がからっとして乾いている。
【００２２】
一方、一般的な水蒸気発生装置による水蒸気は温度が低く、空気中に放出されるとすぐに液体となって水蒸気は凝縮し、霧のような大きな水の粒子を形成してしまう。そのために室内はべとつき、空気の透明度は下がってしまい、快適な空間ではなくなってしまう。本発明では、このような低温で凝縮しやすい水蒸気または霧を使用しないので、ミストサウナが有する欠点は取り除かれる。
【００２３】
多くのエネルギーを持った常圧過熱水蒸気が皮膚に付着すると、気体の水が凝縮して液体の水となり、その際に凝縮熱として多くの熱が皮膚へと伝わる。この時の熱量は少なくとも５３９Ｋｃａｌ／Ｋｇである。したがって、常圧過熱水蒸気を用いたサウナシステムでは、対流伝熱と高温水蒸気からの放射される遠赤外線による輻射熱と、前述した凝縮熱の３つによって温まることができるシステムである。ミストサウナと比較するとこの点が大きく異なる。
【００２４】
一方、水が液体として浮遊しているミストサウナでは、水の粒子が肌に接触した時に体から熱を奪いながら気化する作用が起きやすく、体を冷ましてしまう。
【００２５】
本願発明が用いる常圧過熱蒸気発生装置では、水だけではなく温泉水または濃縮温泉水から過熱蒸気を作ることができる。これにより、過熱水蒸気を空気中に浮遊させるだけではなく、温泉中の成分も浮遊させることができる。サウナの効果に温泉の効果を付与することが可能となり、サウナと温泉を同時に楽しむことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本願発明の実施方法を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２７】
図１は、室内に遠赤外線照射装置であるガラスパネルヒーターと、常圧過熱水蒸気を発生させる装置とが配置された本願発明が提供するサウナシステムを示している。
【００２８】
本願発明が提供するサウナシステムによる被加熱体への熱の伝達は以下のように行われる。
【００２９】
ヒーターから被加熱体へ向けて放射された遠赤外線は、遠赤外線サウナと同様に、被加熱体の表面で熱に変わって直接加熱する。
【００３０】
室内は遠赤外線を吸収および放出しやすいことが特徴である常圧過熱水蒸気で満たされており、ヒーターから放射された遠赤外線の一部は常圧過熱水蒸気に吸収される。常圧過熱水蒸気に吸収された遠赤外線は熱に変わるとともに、遠赤外線も放射されるようになる。これにより、サウナシステム空間内のあらゆる場所から遠赤外線が照射される状態となる。被加熱体はヒーターに面した部分からだけでなく、全身から遠赤外線を吸収して温まることが可能となる。
【００３１】
この全身から温まる効果は、遠赤外線発生装置のみを複数箇所設置することや、サウナシステム内の床や壁を遠赤外線が反射するような素材に変えて、遠赤外線照射方向を変えたとしても、上記の効果には到底及ばないものである。
【００３２】
遠赤外線の放射エネルギーは、放射物から離れれば離れるほどそのエネルギーが減少し損失となるが、常圧過熱水蒸気を満たしているために放射された遠赤外線を至近距離で水分子に吸収させ、熱に変換することで放射エネルギーの無駄をなくし、効率がよいシステムである。
【００３３】
サウナ空間内に満たされた常圧過熱水蒸気と強力な遠赤外線照射装置の組み合わせにより、サウナ利用者はサウナ空間内のどこにいても全身から遠赤外線を吸収することができる。遠赤外線サウナや岩盤浴システムと比較すると、サウナ利用者に対する行動の制限がほとんどない状態であり、リラックスした状態でサウナを楽しむことができる。
【００３４】
この利点を別の視点から見ると、常圧過熱水蒸気をサウナシステム内へ供給する蒸気供給口と遠赤外線照射装置とは、サウナシステム内のどこに配置してもサウナ利用者の全身を温めることができると言える。これによって既存の建物へ導入する場合であっても、各装置の設置がほとんど制限無く行えることとなる。
【００３５】
本願で用いるガラスパネルヒーターのガラスパネルはその片面だけでなく、両面から遠赤外線を放射することができる。両面から遠赤外線を放射させる場合、単位面積あたりの遠赤外線放射エネルギーは２倍になるから、装置の小型化を図ることが可能となるという利点も生じる。また、裏面から放射された遠赤外線は直進するが、遠赤外線吸収率の低い素材で反射させることで照射方向を変えることが可能である。
【００３６】
本願発明で用いる遠赤外線ヒーターのガラスパネル両面から遠赤外線を放射する場合、裏面に遠赤外線反射板を設置し、反射板の角度または形状を調節することにより、遠赤外線が放射される範囲を広げることができる。この場合、遠赤外線反射板はヒーター近傍に設置されるために高温となり、反射板の裏には断熱材または空気層を設けることが推奨される。これにより、ヒーター背面の壁面温度は極端に上昇することがなく、広範囲に遠赤外線を放射する遠赤外線ヒーターを安全に使用することができる。
【００３７】
本願が提供するサウナシステム内は、室温が５０℃前後および湿度が５０〜６０％台に設定される。これはサウナ利用者に応じて変更することが可能である。室内温度および蒸気温度はコンピューターにより管理されており、サウナシステムの条件に対する利用者からの要望に素早く応えるとともに、安全なサウナ空間を維持することが可能である。
【００３８】
また、室温がこのように低くとも常圧過熱水蒸気は空気中で凝縮しにくいという性質があるため、従来のサウナシステムのように結露が発生せず、好ましい衛生状態を維持しやすい。常圧加熱水蒸気は数百度の高温となることで、水は滅菌された状態となるため衛生状態がよい。この２つの性質は、サウナシステムのメンテナンス面に関しても有利なことである。蒸気の温度を制御することにより、蒸気による乾燥能力を調節することも可能である。
【００３９】
本願発明が提供するサウナシステムは、電源の投入からサウナシステムが使用可能となる温度および湿度の条件である室温５０℃湿度５５％までの立ち上げ時間は、約２時間である。常圧加熱水蒸気のみのサウナシステムの立ち上げ時間は、サウナシステムの温度が４３℃の場合で約１．５時間である。ガラスパネルヒーターのみのサウナシステムの立ち上げ時間は、サウナシステムの温度が５０℃の場合で約３．５時間である。この立ち上げ時間の大幅な短縮は、前述したように本願発明が提供するサウナシステムは遠赤外線放射エネルギーの損失が少なく、エネルギー効率が良いことよるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本願発明が提供するサウナシステムは、体への負担が少ない温和な条件のサウナシステムでありながら、短時間で体が温まり発汗が早いことが特徴である。したがって、高齢者を含めた多くの人がリフレッシュ効果を求めて利用することが期待できるものである。
【図１】
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