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Wakabayashi, H. and Makino, T.: Measurement Science and Technology, vol.12, no.12, pp.2113-2120, Dec.2001.
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Vol.48

2009

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Vol. 48㧘No. 205㧘October 2009
CONTENTS
㧨Special Issue㧪
An Unexplored Area in Heat Transfer Research: The Study on Pseudo Thermal Properties
Wataru NAKAYAMA (ThermTech International)··········································································· 1
Measurement of Room Temperature, Hot and Cold, and Radiative Heat Transfer
Toshiro MAKINO (Kyoto University)·························································································· 14
Measurement of thermal conductivity for thermal insulation
Takahiro OHMURA (NICHIAS Corp.) ························································································ 20
How to Evaluate Effective Thermal Conductivity of Composite Plane Wall System with Parallel Connection
Toshio TOMIMURA (Kumamoto University) ·············································································· 26

㧨Education Q㧪
A meritorious deed of Max Planck (1858 – 1947)
Katsunori HANAMURA (Tokyo Institute of Technology)···························································· 32㧨Project Q㧪
The Seven Benefits of Mist Sauna Bathing that Originate from Condensation at the Skin Surface
Toshikazu TAKEMORI (Osaka Gas Co., Ltd.) ············································································· 38

㧨Report on International Conference㧪
Report on the 7th Asia-Pacific Conference on Combustion
Satoshi KADOWAKI (Nagaoka University of Technology) ························································· 44thThe 20 International Symposium on Transport Phenomena - 2009
Koichi ICHIMIYA (University of Yamanashi)·············································································· 46
Report on Kids Energy Symposium 2009
Satoru MOMOKI (Nagasaki University) ······················································································ 48

㧨Opening-page Gravure:heat-page㧪
An Experimental Setup for Thermal Radiation Spectroscopy
Toshiro MAKINO (Kyoto University)······································································ Opening Page

㧨Calendar㧪·························································································································································· 53
㧨Announcements㧪 ············································································································································ 55

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An Unexplored Area in Heat Transfer Research: The Study on Pseudo
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Wataru NAKAYAMA (ThermTech International)e-mail: watnakayama@aol.com
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-2-

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬

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J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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(5)

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J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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L

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Si substrate

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Transistor

Si substrate
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-5-

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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wC

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k2

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t1

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[nm]
[nm]
[nm]
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1155
3675
1
50 nm technology, 9 layers
138
413
1822
0.07
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26
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(6)

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ࡦࠣᴺߦ߅ߌࠆᵈ⋡૕Ⓧⷐ⚛㧔Focused element㧕ߩߺࠍ㧘ࡕ࠺࡞ߢߪߥߊታ㓙ߩ᭴ㅧ⹦⚦ࠍౣ⃻ߒߚ߽ߩߦߔࠇ߫⸘▚ᯏ࡝࠰࡯ࠬࠍ▵⚂಴᧪ࠆ㧚ߒ߆ߒ㧘ߎ߁ߒߡ᳞߼ࠆᵈ⋡૕Ⓧⷐ⚛ߩ᷷ᐲಽᏓ⸃
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J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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External router

Internal routerMetal

18 examples out of
27 combinations(Long range)

Boundary in contact with metal

Separated
pair

0-0-0

0-0-1

0-0-2

0-1-1

0-1-2

0-2-2

1-0-0

1-0-1

1-0-2

1-1-1

1-1-2

1-2-2

2-0-0

2-1-0

2-2-0

2-1-1

2-2-1

Edge sharedpair

Short range coupler
Y-wires
X-wires

X-wiresegment

Insulation
ring

Via
Plate

Y-wiresegment

࿑ 10

࿑ 11

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Heat Flow Vectors through Volume Element㐳޿࡟ࡦࠫߩᓇ㗀ࠍઁߩⷐ⚛ߦ෸߷ߔ㧚ㅪ⛯㌃ߩᖱႎࠍ⴫ߔߩߦ㧘ᜰᮡઃ߈૕Ⓧ₸(indexed volume
fraction) JXY-YZ-ZX ࠍዉ౉ߔࠆ㧚ߎߎߢࠗࡦ࠺࠶ࠢࠬ
ߪ㧘૕Ⓧⷐ⚛ߦᐳᮡ㧔x, y, z㧕ࠍ⸳ቯߒ㧘㌃߇ធߔࠆ XY, YZ, ZX 㕙ߩ୘ᢙࠍ⴫ߔ㧚JXY-YZ-ZX ߪ․ቯߩࠗ
ࡦ࠺࠶ࠢࠬߦዻߔࠆ㌃㈩✢ߩ૕Ⓧ๺ࠍⷐ⚛૕Ⓧߢ
㒰ߒߚ୯ߢ޽ࠆ㧚଀߃߫࿑ 10 ߩᒰ⹥ࡏ࠶ࠢࠬౝߩ
ਛᲑߩ࿑ߪ਄ਅ㕙ࠍㅪ⚿ߔࠆࡆࠕߩ೉ߢ㧘J2-0-0 ߇ࡆࠕߩ૕Ⓧ๺ߦ㑐ߔࠆᖱႎߢ޽ࠆ㧚Internal routerߩવᾲ⚻〝ߪ᮸⢽ࠍ⚻↱ߔࠆવᾲ⚻〝ߦᲧߴᭂ߼
ߡૐ޿ᾲᛶ᛫⚻〝ߢ޽ࠆ㧚Internal router ࠍ⚻↱ߔࠆᾲᵹߦߪᜰᮡઃ߈૕Ⓧ₸߇ᡰ㈩⊛ߥⷐ࿃ߢ㧘ᾲ
ᵹ㊂ߣ JXY-YZ-ZX ߩ⋧㑐ࠍቯᑼൻߔࠆߩߪᲧセ⊛ኈᤃߢ޽ࠆ㧚ᜰᮡߩ✚ᢙߪోㇱߢ 27 ޽ࠅ㧘଀ࠍㅪ⚿ߩࠗ࡜ࠬ࠻ߣ౒ߦ࿑ 11 ߦ␜ߔ㧚ࠗࡦ࠺࠶ࠢࠬߩ๺
߇ 2 એ਄ߢ޽ࠇ߫㧘Ⴚ⇇㕙ߩ૗ࠇ߆ߩኻ߇⋥ធㅪ⚿ߐࠇߡ޿ࠆ㧚ߘߩࠃ߁ߥᜰᮡߩᢙߪ 23 ߢ޽ࠆ㧚࿑ 12ㇱ䈱ᾲᛶ᛫䈫ኸᴺ⻉ర䈱㑐ଥ䉕᳞䉄䈩䈍䈒ᔅⷐ䈏
䈅䉎䋮Short range coupling 䈱໧㗴䈮㑐䈚䈩䈲㓸Ⓧ࿁
〝⎇ⓥ⠪஥䈎䉌䈱⎇ⓥ䉅䈭䈘䉏䈩䈇䉎䈏[12]䋬㈩✢䈱ⶄ㔀䈘䈮ኻᔕ䈜䉎ᚻᴺ䈮㑐䈚䈩䈲ᧂ䈣ᚻઃ䈎䈝䈱ᗵ䈏䈅䉎䋮
z External router⸒߁߹ߢ߽ήߊ㧘ᵈ⋡ߔࠆ૕Ⓧⷐ⚛ߩ๟࿐ߩ⁁ᴫ߽૕Ⓧⷐ⚛ࠍㅢࠆᾲᵹߦᓇ㗀ߔࠆ㧚๟࿐⁁ᴫߪ㧘
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-9-

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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JXY-YZ-ZX ࠍઍ౉ߔࠆߣ╬ଔᾲવዉ₸߇᳞߼ࠄࠇࠆ
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Footprint
1.8 mm x 1.8 mm
Thickness
0.3 mmVia outer diameter
0.08 mmWire cross section
0.03 mm x 0.018 mm

X-wires࿑ 13 㜞ኒᐲ㈩✢ၮ᧼ߩ૕Ⓧⷐ⚛ࡕ࠺࡞㩷㩷
Heat flow route
WN
W
U
S

N
E
L

J 20 0J 0 2 0
J 00 2

0.046
0.036
0.036

U FaceCross
sectionࠨࡦࡊ࡞૕Ⓧⷐ⚛ࠍኻ⽎ߦⴕߞߚᢙ୯⸃ᨆ⸃ߩ
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0-0-2 ߢ޽ࠆ㧚࠺࡯࠲ࡃࡦࠢߩߥ߆ߢ㧘ᒰ⹥૕Ⓧⷐ⚛ߩ╬ଔᾲવዉ₸୯ߪJ0-2-0 ߣJ0-0-2 ߦ㑐ㅪઃߌࠄࠇ
ߡ޿ࠆ㧚

વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬ViasY-wires

U FaceCross
section(a)(b)

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condition㧕㧘߅ࠃ߮࿁〝࡟ࠗࠕ࠙࠻㧘޽ࠆ޿ߪ࠴࠶
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- 10 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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FDM or FEM analysis
H2 H3

H1

Model system

Element-wise
homogenization

Possibleiteration

H4

HN

H1

H2

H3

H4

HN

E1

E2

E3

E4

EN

Qualitative
heat flow map
Qualitative computing

Actual system

E1

E2

E3
EN

E4

Circuit layout
Floor plan

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વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬

- 11 -

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(7)


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ⓨ㑆ߦዻߒ㧘ᓥߞߡ p = 1 – 1/D ߩ㑐ଥ߇ᚑࠅ┙ߟ㧚ࡔࡕ࡝࡯࿁〝ߩࠃ߁ߦ Gate ߇✢਄㧔1 ᰴర㧕ߦਗߴࠄࠇߡ޿ࠆ߽ߩߢߪ D = 1㧘p = 0㧘ᓥߞߡ NI/Oߪ NG ߦ㑐ଥߒߥ޿㧚࿁〝߇ⶄ㔀ߦߥࠆ߶ߤ D ߩ୯ߪᄢ߈ߊߥࠅ㧘p ߪ 1 ߦㄭߠߊ㧚p ߦኻᔕߔࠆ࿁
〝ࡉࡠ࠶ࠢౝߩ㈩✢ߩᐔဋ㐳ߐࠍ⸘▚ߔࠆߎߣ߽

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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࠭ߦ߽⷗ࠄࠇࠆ㧚ߎ߁ߒߚ໧㗴ߦขࠅ⚵߻ߣ߈㧘વᾲߩᣢᚑ⍮⼂ࠍઁߩ㗔ၞߩ࠾࡯࠭ߦᓎ┙ߡࠆߚ
߼ߩᚻᴺ߇⎇ⓥ⺖㗴ߦߥࠆ㧚ߎࠇߦߪ㧘ઁߩ㗔ၞߦ޽ࠆ⒟ᐲ౉ࠅㄟࠎߢ࠾࡯࠭ߩ⹦⚦ࠍ⍮ࠄߥߌࠇ߫ߥࠄߥ޿㧚Ⴚ⇇㗔ၞ⎇ⓥߩផㅴߪ㐳ᐕต߫ࠇߡ
߈ߡ޿ࠆ߇㧘⑼ቇᛛⴚ⎇ⓥߩਥᵹߦߥࠅᓧߡ޿ߥ
޿㧚ߒ߆ߒᯏߪᾫߒߡ޿ࠆ㧚વᾲ⎇ⓥߦ㑐ߒߡߪ
వ㆐ Max Jacob ߩ⸒⪲ ‘Heat Transfer is but a

Lead

Gate

Lead

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- 12 -

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特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

室温の測定・暑い/寒い・ふく射伝熱
Measurement of Room Temperature, Hot and Cold,and Radiative Heat Transfer

牧野 俊郎 （京都大学）
Toshiro MAKINO (Kyoto University)e-mail: a50141@sakura.kudpc.kyoto-u.ac.jp
1．はじめに
伝熱学の実験研究では，温度の測定はいちばんの基礎になる．しかし，なかなかむずかしいものである．最先端の薄膜技術などというあたりでも，その性能を左右する基板の温度の測定は，実にいい加減である．基板の近くのどこかに被覆された熱電対を置いて，その指示を基板温度などと称していることが多い．それでは，室温の身近な生活空間の温度なら正しく測れているかというと，実はそうでもない．
熱電対を壁にビニールテープで貼り付けて壁の温度を測ったつもりになっている，ふく射温度計の指示をそのまま信じて有効数字 2 桁の値を示してはばからない，そんな例が少なくない．
次に，ふく射伝熱である．伝熱の研究者なら，高温では，あるいは低温でも真空の環境ではふく射伝熱が優勢であるのは知っている．しかし，室温の環境においてもふく射伝熱がかなり効くことはあまり気づかれていない．平板に沿う流れによる熱伝達を詳細に調べる風洞実験の研究論文に，その平板をとり囲む壁の材質や温度が記述されることはない
ようである．しかし，それでよいのであろうか．
筆者は，なん年か前から，冬に浴室に入るときに寒いのが気になり始めた．歳をとったのであろうか．
本稿では，このことについて少し説明し，適切な室温の測定法・ふく射伝熱のすごさについて，センスをもっていただこうと思う．
2．冬の浴室を温かく
都会のマンションでは，浴室は建物の北側の外気に接する部分に配置されることが多い．冬の日に，浴室の空気の温度は浴槽の蓋を 10min も開放しておけばある程度上昇するが，熱容量の大きい壁の温度は容易には上がらない．そこでは，体表面から空気への対流伝熱よりも体表面から壁へのふく射伝
熱がはるかに優勢であり，それゆえ冬の浴室は寒い．
そもそも寒いというのは人間の感覚である．体表伝熱2009 年 10 月

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面からエネルギーがそれまで以上に奪われて皮膚が冷えていくときにそう感じる．ふだん，とくに冬には厚く衣服を着ているが，浴室に入るときには，
その衣服という壁をとり去って裸になり，冷えた浴室の壁に体表面を曝す．猛烈なふく射エネルギー流
束が壁に向かう．そして，寒い．
以上は現象の分析であるが，われわれは工学者である．どげんかせんといかん．ついては，壁の前に熱容量の小さい壁/カーテンを設け，そのカーテンが空気で温められてふく射流束が抑えられるのを期待することにした．この目的のためのカーテンとしてもち出したのが，“ぷちぷち” である[1]．
“ぷちぷち” は，梱包用緩衝材のエアクッション
であり，たとえば直径 10mm，高さ 5mm の円柱状の空洞をピッチ 11mm で千鳥格子状に並べたもの（写真 1）であり，ホームセンターなどで幅 900mm
や 1200mm のロールとして市販されているものである．いらいらするときには，その空洞を ぷちっ
ぷちっ と潰して，こころの平静を得る．いろんな用途に使える．横文字で書くときには，“petit-petit”と書くことにしている．フランス語で かわいい などという意味の語である．ちなみに，“プチプチ”の呼び名は商標登録されてしまっているが，“ぷちぷち”はだいじょうぶであるようである．
この “ぷちぷち” を浴室の壁の前に壁から少し離して垂らす．図 1 に示すようにである．貼っては効果が減じる．写真 2 は，“ぷちぷち” を垂らした
わが家の浴室のようすを示す．垂らしてみると，わが家の浴室はあまり寒くなくなった．家族の評判も悪くない．そこで，友人たちにはこれを勧めることにして，熱の学会でもお勧めしてきた．皆さんは納得して聴いて下さっているようではあるが，うちでもやってみたという話は聞かない．
これには，筆者にも反省すべき点があった．“ぷちぷち” が効くと言いながら，どの程度効くかという定量的なあたりについては何も言えない状態に

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

Figure 1

Bathroom with petit-petit sheets

Photo 1 petit-petit sheet

Photo 2Bathroom withpetit-petit sheets

あったからである．そこで，この冬には実験をしてみることにした．もちろん，それは事例研究であり，事例の対象はわが家の浴室をおいて他にはない．かくして，冬の浴室で体表面から失われるエネルギー流束を実験的に評価するにあたって，浴室の空気と壁の温度をいかにして測定するかを，改めて考えることになった．
3．室温の空気と壁の温度の測定法
温度は平衡系の状態量であり，その測定はむずか
しい．測定に精度よりは正確度を要する場合，室温の気体や表面の温度の測定もむずかしい．そのむずかしさは，温度計は温度計の温度を測る，というところに由来する[2]．
3.1 気体の温度の測定法
測定したい空気の温度は，浴室や壁向こうの空気の（時間/空間）平均温度である．その測定では，細い熱電対よりは，水銀の標準温度計やアルコール伝熱2009 年 10 月

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温度計を用いて，温度計の水銀やアルコールが周囲の空気と熱平衡になるのを待つのがよい．ついては，
これで温度が正確に測定されるためには，温度計が周囲の壁によって冷やされることがあってはならない．周囲に冷えた壁があると，人間のみならず温
度計も寒い．それゆえ，温度計の温度測定部に熱容量が小さく放射率も小さい壁/カーテンを設けて，その壁が空気の温度と同じ温度になり，温度計から冷えた浴室の壁に向かうふく射エネルギー流束が抑えられるようにすべきである．そのような熱容量の小さい壁としては，台所用の（公称）厚さ 11mのアルミニウム箔を用いるのがよい．これを温度計の温度測定部にスカート状にとり付けて縫針で多数の小孔を穿孔する（写真 3）．このスカートは，
温度測定部と周囲の壁との間のふく射伝熱を最小化し，温度測定部が周囲の空気と同じ温度になるよ
うに機能する．
そのあたりの空気は湿り空気であり，とくに浴室
で浴槽の蓋を開けたままの状態では，その湿り空気は相対湿度が 100%に近い状態にある．温度計は，なるべく浴室温より高い温度の部屋に置いていたものを測定の前に浴室に持ち込むようにし，結露，凝縮の影響を受けないように配慮するのがよい．
3.2 表面の温度の測定法
固体表面の温度を測定するには，ふく射温度計を用いるのが簡便でよいという記述がどこかの教科書にあったが，お勧めできない．ふく射温度計は表面の温度を測るのではなく，表面から温度計にやって来るふく射を測るのである．測定されるふく射に
は温度測定の対象とする表面で放射されたふく射のみならず，他の表面で放射されてその表面で反射されて，その後にふく射温度計にやって来るふく射もしっかりと含まれている．たとえ温度測定の対象とする表面で放射されたふく射だけがふく射温度計にやって来たとしても，その表面の放射率が正確に指定されないと，その表面の温度が解るわけがな
い．すなわち，ふく射温度計を用いるのは，簡便でもやめておくのがよい．いえいえ，ふく射温度計以上に簡便で安価な方法がある．次を読んでほしい．
固体表面の温度の測定には，写真 4 に示す手づくりの表面温度測定プローブを用いるのがよい．
そのプローブは，直径 28mm，長さ 30mm の程度のコルク栓に直径 100m の K 熱電対を渡し，熱電対の表面に厚さ 11m のアルミニウム箔（§3.1）を

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特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

Photo 3 Mercury/ alcohol Photo 4 Probe formeasuring surface
thermometers withtemperatureradiation shields
貼ったものである．アルミニウム箔は，表面と熱電対の間の熱抵抗を緩和する．熱電対とアルミニウム
箔の熱容量は小さく，コルクの熱伝導性は低いので，プローブと表面の間の熱平衡は容易に達成される．
このプローブを表面に軽く押し付けて約 3s 後に表面の温度を測定する．“ぷちぷち” などの柔軟性のある表面の温度は発泡スチロール板を “ぷちぷち”などの裏面に置いて測定するのがよい．熱電対の零接点は（氷シャーベット＋水）に浸して実現するのがよい．氷シャーベットは，家庭用の手回しのかき
氷製造機で作る．これには，力と根気が要る．
ところで，このコルク栓の温度測定プローブを教わったのは，30 年くらい前に東北大学の大谷茂盛先生が京都大学の化学工学教室でお話されたときのことであった．先生のそのときのお話の主題については，申し訳ないが，全く憶えていない．しかし，
このプローブのことはいまも鮮明に憶えている．大谷先生の後継の三浦隆利教授にお尋ねして，この測定法を紹介する文献[3]を教えていただいた．
3.3 熱流束の評価
浴室における体表面から空気への対流伝熱の熱流
束は，空気の（時間/空間）平均温度と体表面の温度と（自然対流）熱伝達率によって評価される．体表面の温度は，生活環境科学の分野で快適と感じる温度とされてきた 33℃であるとする[+]．空気の平均温度は，空気の流れがほとんどない実験空間に，注目する垂直平板の表面が周囲の壁と同じ温度になるよ
うに調整された条件/ふく射伝熱の影響が無視できる条件を実現して，§3.1 に示した方法で測定した．
表面の温度は，§3.2 に示した方法で測定した．表面の熱伝達率 h は h=4.9 W/(m2・K) と評価された．
3.4 ふく射流束の評価
いっぽう，体表面から浴室の壁に向かうふく射流

伝熱2009 年 10 月

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束を評価するには，浴室を構成する多数の壁と体表面の温度と放射率を地道に測定し，伝熱学の教科書[4]にある，要素表面の温度と放射率と形態係数を用いるふく射エネルギー交換の方法で，ふく射流束を計算するのがよい．世にはふく射流束計というものがあって便利そうであるが，よろしくない．その測定器が測定するのは射度(radiosity)[4]であって，いま評価したい正味の流束(net flux)ではないからである．
浴室の壁の温度は，§3.2 に示した方法で測定した．教科書のふく射エネルギー交換の方法における放射率は，本来は分光半球放射率であるべきである
が，室温の表面どうしのふく射エネルギー交換については，全半球放射率で代用しても，そう悪い近似にはならない．そこで全半球放射率を知りたいが，そのあたりの室温の表面の 1 つずつについて全半球放射率のデータはないし，まともな測定器もない．
まともな測定器がない理由は簡単で，ふく射エネル
ギー交換の方法に現れる放射率が半球放射率であることが，実は伝熱学の研究者にもよく理解されていないからである．ならば作ろう．全半球放射率測定器を開発した[5]．開発した測定器は，ペルチェ素子で裏面から冷却したふく射流束計を室温の試料表面に近接させて，そこでのふく射エネルギー交換量を測定する方式のもので，ふく射流束計の表面の全半球放射率も考慮するものである．浴室の壁や体表面の全半球放射率は，この測定器で測定した．
4．浴室での実験
4.1 浴室の概要
実験は，京都市内の集合住宅の 3 階の 1 室の北側に面する浴室で行った．浴室は w1150×d1670×h2100 mmの広さのものである（図 2）．北側の壁に w520×h640
mm の窓⑩がある．窓のある北壁⑪と東壁⑤，⑥の裏
面は外気に面している．窓⑩は，おもに換気のために，
常に上部の高さ280mmの部分を半開きにしている
（cf.
図 1）
．浴室の壁には “ぷちぷち” を壁から 15mm 程
度離して垂らす．“ぷちぷち” は，浴室の入口の扉⑧を除き，浴室の側壁を窓⑩を含めて覆う．
4.2 実験の日の天気
実験は，2009 年 2 月 18 日の夜 21:13～23:46 に行った．翌日の新聞によれば，その日は「最高気温9.9℃（平年 9.6℃），最低気温-0.1℃（平年 1.5℃），晴」であった[6]．実感では，しかし，この冬は平年に比べて暖かかった．

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値① 湯沸器上面② 湯沸器側面③ 浴槽④ 浴槽側面⑤ 東壁
Figure 2

展開図的に表示するものであり，湯張り前後の浴室の壁の温度を記号 → の前後に℃の単位で表す．→の行を 2 段に示す壁(側壁⑤～⑪)については，上段が “ぷちぷち” の設置がない場合，下段が “ぷちぷち” の設置がある場合を表す．図中の は各要素表
面の全半球放射率の測定結果である．これらの値は新しく求めたものである．とくに人体の表面（皮膚）の値 =0.97 は貴重である．
5.2 壁と空気の温度分布とその変化
外気温は 5.0→5.0℃であったが，壁裏が外気に面する壁⑪，⑤，⑥の温度は，夜が更けると，浴槽に湯張りし浴室の気温が 12.6→18.7℃と上昇しても，むしろ低下した．いっぽう，“ぷちぷち” の表面の温度の変化は小さかった．すなわち，湯張り前には浴室の気温より高く，湯張り後には浴室の気温の程度になった．
5.3 ふく射伝熱の計算
図 3 の実験結果に基づいて，人体から浴室の壁へのふく射伝熱量を計算した．灰色・完全拡散流束近似が成立し，形態係数と全半球放射率を用いる方法（§3.4）が有効であるとした．ただし，わが家の浴室の構造（図 2）を厳密に計算に反映させる意味はほとんどないので，ふく射伝熱の計算は図 4 に示
すようなもっとも簡単な 2 体間ふく射エネルギー
交換のモデルをもってすることにした．すなわち，浴室の壁を温度 T1 と全半球放射率1 が一様なくぼ
みのない閉曲面 1 であるとし，裸の人体を温度 T2

⑥ 東壁
⑪ 北壁
⑦ 南壁
⑫ 床/洗い場⑧ 入口扉 ⑬ 天井
⑨ 西壁
⑩ 窓 …半開き
Sketch of bathroom

4.3 実験の手順
実験の日には，まず，冬にはいつも垂らしている“ぷちぷち” を 19:50 にいったん巻き上げ，その約140min 後から，壁と空気の温度を測定した．ついで，“ぷちぷち” を垂らし，“ぷちぷち” の表面の温度を測定した．その後，浴槽の蓋を外して湯張りを始め，その約 40min 後に，“ぷちぷち” の裏になった壁を含む壁と空気の温度を測定した．また，“ぷちぷち” の表面の温度を測定した．
5．冬の浴室の熱・ふく射環境
5.1 実験の結果
実験の結果を図 3 に示す[2]．図 3 は，浴室の壁を

Figure 3 Distribution and change of temperatures of walls and air in and around bathroom

伝熱2009 年 10 月

- 17 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

Table 1

Radiation energy loss from a human body
“ぷちぷち” の設置がない場合〈湯張り前〉〈湯張り後〉(壁) (人体) (空気) (壁) (人体) (空気)13℃ ← 33℃ → 12.6℃ 14℃ ← 33℃ → 18.7℃
1.17 kW
0.10 kW1.12 kW0.07 kW(ふく射伝熱) (対流伝熱) (ふく射伝熱) (対流伝熱)Figure 4 Simplest model for radiation energy
exchange among surfacesと全半球放射率2 が一様な凸面だけで構成される
壁面 2 であるとして，人体 2 から浴室の壁 1 へのふく射伝熱量 Q 2→1 [単位: W]を，もっとも簡単な計算式[4]，
Q 2→1=  (T14- T24)A2/{

1

1

+(

1

2

-1)

A1
A2

}

“ぷちぷち” の設置がある場合〈湯張り前〉〈湯張り後〉(壁) (人体) (空気) (壁) (人体) (空気)16℃ ← 33℃ → 12.6℃ 18℃ ← 33℃ → 18.7℃
0.76 kW
0.10 kW
0.67 kW0.07 kW(ふく射伝熱) (対流伝熱) (ふく射伝熱) (対流伝熱)(1)で計算した．ただし，式(1)中の全半球放射率や温度を評価するためには，次の加重平均の式を用いた．
A1=  AiA2=  Aj(2)

1A1=  iAi

2A2=  jAj

(3)

1T14A1=  iTi4Ai

2T24A2=  jTj4Aj

(4)

i

i

i

j

j

j

ここで，下つき添字 i, j は，それぞれ浴室の壁 1 と人体 2 を構成する要素表面を表す．浴室の壁の総面
積 A1 は 14.7m2 である．人体の表面の温度 T2 は 33℃，
体表面積 A2 は 1.20m2 であると仮定した．人体の全半球放射率2 には測定値 0.97 を用いた．
5.3 計算の結果のまとめ計算の結果を表 1 にとりまとめる．壁 1 の温度は式(4)で計算される T1 である．湯張り後でも “ぷちぷち” の設置がない場合には，人体から壁へのふく射伝熱量は 1kW のオーダーにもなる．これはすごい．対流伝熱量はわずかに 70 W の程度であり，ふく射伝熱量は圧倒的に大きい．男子学生は 1 日に2500kcal のエネルギーを摂取するといわれているが，これを 24h で平均すると 120W になる．その10 倍に近いエネルギーが浴室で一挙に放出されると，これは若い学生でも寒いはずである．ご老体には，寒いでは済まない．いっぽう，“ぷちぷち” を設置すると，そのふく射伝熱量/人体からのエネル
ギー損失を 40%程度も軽減することができる．
“ぷちぷち” を浴室に垂らしてみる価値は十分にある．さあ，やってみよう．ところで，式(1)で放射率1 を小さくすれば，ふく射伝熱量 Q 2→1 は小さく

伝熱2009 年 10 月

- 18 -

なるので，垂らすのは“ぷちぷち”より1 の小さい
アルミニウム箔のほうがよさそうである．しかし，あまりお勧めできない．気持ちよくお風呂に入ることも重要であるからである．
6．デスクヒーターと冬の駐車場
これまでには，「浴室を温かく」というテーマを挙げて，われわれのふだんの生活環境においてもふ
く射伝熱は重要であり，また，それに対処するためにささいな工夫が可能であることを述べた．まだ紙面に余裕があるので，冬を温かく暮らすためのふく射伝熱の工夫について，もう少し述べる．
6.1 冷え症の強～い味方
冬の日に椅子に座って仕事をしていると，冷え症
でなくても，脚が冷える．しかし，こんども空気を温める必要はない．注目すべきは壁の温度である．

Figure 5

Desk heater, keeping her head cool and legs
warm

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

ついては，デスクヒーターなる商品がある[7]．
図 5 に示すような屏風状のついたての表面を 40 ℃
くらいに温めるものである．脚の周囲に温かい壁を設けて，空気ではなく にわか作りの壁を温め，そして，脚をふく射でポカポカと温める．わずかに135W の電力で“頭寒足熱”を実現してくれる．価格は 1 万円くらいである．ふく射伝熱の妙である．
6.2 車のフロントガラスの凍結
冬の朝，駐車場に停めたわが家の車のフロントガ
ラスが凍結していることがよくある．私の住む京都
では このなん年か最低気温が 0 ℃を下回ることはまれなのに，である．また，凍結は車のフロントガ
ラスで起こり，車の屋根はフロントガラスほどには凍らない．なぜか？ この現象に注目するきっかけを下さったのは一関高専の佐々木世治先生であった．
現象を説明するキーワードは，低温の天空への ふく
射の放射(emission of radiation)である．ほかに考えるべきあたりを表 2 にまとめる．さて，工学/実践であるが，佐々木先生には，“駐車場には常緑樹を植えよう！”とのご提案があった（図 6）．荒木信幸先生には，“私の車はわが家に向けて停めている”とのことであった．世には，よ～く考えて，そして行動する方もおられる．

Figure 6 Frozen front glass of a car in a winterenvironment7．まとめ
室温の気体・表面についても，温度の測定はむず
かしい．こころして当たるべきである．室温の空間
でも ふく射伝熱の寄与はすごいことがある．しかし，ささいな ふく射伝熱の工夫がわれわれの生活環境を改善してくれることがある．注目すべきは，
空気の温度というより，むしろ“壁”の温度である
ことが多い．
本研究経費の一部は科学研究費補助金(萌芽研究19656057)によった．
文献と注[1] http://leaf-me.eng.hokudai.ac.jp/JSTP/pdf/
SKmakino.pdf[2] 牧野俊郎: 冬の浴室の壁の温度分布とその壁と体表面との間のふく射伝熱, 第 46 回日本伝熱シンポジウム講演論文集, vol.II+III, pp.511-512,
2009.
[3] 武山斌郎・大谷茂盛・相原利雄: “大学講義 伝熱工学”, pp.26-27, 丸善, 1983.
[4] Incropera, F. P. and DeWitt, D. P.: “Introduction to
Heat Transfer”, pp.585- 640, Wiley, 1985.
[5] 若林英信・佐藤啓太・千田尚之・牧野俊郎: 室温の表面の全半球放射率測定器の開発, 第 46 回日
本伝熱シンポジウム講演論文集, vol.I, pp.77-78,
2009.
[6] 京都新聞, 朝刊, p.3, Feb. 19, 2009.
[7] http://panasonic.co.jp/ha/info/important/desk_heater/index.htm[+] 冬の浴室に入って 1min 程度の間の温度としては，すこし高めかもしれない．

Table 2 Energy balance of a car in a winter environment------------------------------------------------------------------------------------------ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᵆᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ‫ټ‬ᆰᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᵇᴾ ࠝዯ೔ᴾᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶐᵿᶂᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶐᵿᶂᴾ Ḵᴾ ᴾ ᴾ Ḷᴾ ᶐᵿᶂᴾᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᴾ ᶐᵿᶂᴾ Ḵᴾ ᴾ ‫ٻ‬ൢᴾ ḵᴾ ៻ỉ‫ދ‬ఌᴾ ᴾ ἧἿὅἚỾἻἋᴾ ḳᴾ ‫ٻ‬ൢᴾ
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伝熱2009 年 10 月

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Takahiro OHMURA (NICHIAS Corp.)
e-mail: oomura-t@nichias.co.jp
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Fig. 1 Deviations of apparent thermal conductivity
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800

Fig. 2 Deviations of apparent thermal conductivity
round-robin test results from value calculated withthe corrected equation for calcium silicate [1].

- 20 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬

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(a) Solid figures of double-side mode of operation.
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Heat flowԚԘHeat flowԘHeat flow

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(b) Single- side mode(c) Double- sideof operation.
mode of operation.
ԘMetering section heater ԙGuard heater ԚCooling
unit ԛAuxiliary heater ԜSpecimen ԝGap Ԟ
Thermal insulation.
Fig. 3 Schematic diagrams of Guarded Hot Plate
method. [2]- 21 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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- 22 -

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U

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0.1

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K-1, D = 1 ߢ޽ࠅ㧘ǳ [W/(m K)]

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ឭ᩺ߒߡ޿ࠆ[8]㧚

0.04
0.03

0
0

100
200
ǹ [kg/m3]300

0Fig. 4 Comparison of estimated result withmeasured result of Rock wool. [9]વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬

50

100

ǹ [kg/m3]

150

200

Fig. 5 Comparison of estimated result withmeasured result of Glass wool. [10]- 23 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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AU 

B

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O

0.15

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1.3 u 10U

8

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Eq. (6)

Oy

0.05

0
-200

ߢ޽ࠅ㧘᷹ቯ⚿ᨐߣߩᲧセࠍ࿑ 5 ߦ␜ߔ㧚
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-100

0

100
T [͠]

200

300

400

Fig. 6 Thermal conductivities ǳh, ǳx, andǳy of alumina silica blanket with a bulk
density ǹ=125 kg/m3. [11]߆߽㊀ⷐߢ޽ࠆ㧚․ߦ❫⛽⾰ᢿᾲ᧚ߥߤߢߪ㧘ౝㇱߦ฽߹ࠇࠆ❫⛽ߦࠃࠅᾲ⊛ߦ㈩ะ߇↢ߓ㧘ෘߐᣇะߣ㕙ౝᣇะߢᾲવዉ₸߇ᄢ߈ߊ㆑ߞߡ޿ࠆ㧚ߘߩߚ߼㧘᷹ቯᣇᴺߦࠃߞߡߪ⚿ᨐߦᄢ߈ߥᏅ߇
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વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬Ox

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- 24 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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AJTEC-SHTC07 Symposium), 2007, Paper No.
HT2007-32746.
[4] Ohmura, T., Tsuboi, M., Onodera, M. andTomimura, T., 24th ICAS Congress, 2004, ICAS
2004-8.9.R (paper No. 249).
[5] JIS A 1412-1[6] JIS A 1412-2[7] ᣂ✬ᾲ‛ᕈࡂࡦ࠼ࡉ࠶ࠢ㧔ᣣᧄᾲ‛ᕈቇળ✬㧕㧔㙃⾫ၴ㧕pp.195-197 (2008)[8] ᄢ᧛㜞ᒄ㧘ဝ੗ᐙᙗ㧘ን᧛ኼᄦ㧘╙ 42 ࿁ ᣣᧄવᾲࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ㧘I312㧘pp. 741-742, (2005)[9] ᄢ᧛㜞ᒄ㧘ဝ੗ᐙᙗ㧘ዊ㊁ኹᱜ೰㧘ን᧛ኼᄦ㧘਻Ꮊᄢቇᯏ⢻‛⾰⑼ቇ⎇ⓥᚲႎ๔ ╙ 16 Ꮞ
PP.13-17 (2002)[10] ᄢ᧛㜞ᒄ㧘ን᧛ኼᄦ㧘ᣣᧄᯏ᪾ቇળጊ᪸⻠Ṷળ⻠Ṷ⺰ᢥ㓸㧘410㧘pp. 103-104, (2005)[11] Ohmura, T., Tsuboi, M. and Tomimura, T., Int. J.
Thermophysics, 2002, 3, No. 3, pp. 843-853.

ߣߪ⸒߃ߥ޿⁁ᴫߦߥߞߡ߈ߡ޿ࠆ㧚ฦ⒳ᢿᾲ᧚
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NBSR 88-3087.
[2] ᄢ᧛㜞ᒄ㧘ᾲ‛ᕈ㧘21㧘No. 2㧘2007㧘pp. 86-96㧚
[3] Ohmura, T., Proceedings of the 7th ASME-JSME
Thermal Engineering Conference and the ASME
SimmerHeat
Transfer
Conference
(7th




વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬

- 25 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

並列接続をもつ多層平板系の有効熱伝導率評価法について
How to Evaluate Effective Thermal Conductivity of Composite Plane Wall
System with Parallel Connection

富村 寿夫（熊本大学）
Toshio TOMIMURA (Kumamoto University)e-mail: tomi@mech.kumamoto-u.ac.jp
1. はじめに複合材料の熱物性値に関しては，これまで数多くの研究が行われており，熱伝導率などに関する様々な測定値や整理式が提出されている[1-3]．例
えば，最も簡単な例を挙げると，熱伝導率が異なる平板を密着させた多層平板系の 1 次元熱伝導問
題では，各平板における熱抵抗が熱流に対して直列あるいは並列に接続されていると考えることにより，総括熱抵抗すなわち有効熱伝導率を簡単に求めることができる．また，このような多層平板系が直列と並列の熱抵抗で構成されている場合も，電気回路に基づくアナロジーにより有効熱伝導率を簡単に評価することができるとされている．
しかし，並列に配列された物体間の熱抵抗が大きく異なる場合は，上記の方法では必ずしも正しい総括熱抵抗が評価できるとは限らず，また演習
問題的でありながら，明確な指針も示されていな
いようである．すなわち，個々の熱伝導率は既知であっても，それらが組み合わされた複合材料の
有効熱伝導率の推定となると，窮する場合もある．
ここでは，最近，軽量かつ高遮音性に加え断熱性にも優れた建築用の床材として普及しつつある
ボイドスラブの有効熱伝導率の評価を具体例として検討した結果について報告する．

2009 年 10 月

1
1
1



R2 Ra Rb

R2 

L2ka  kb  A 2となる．したがって，この場合の総括熱抵抗 Rt
は次式で表される．

Rt  R1  R2  R3 

2 L2
L1
L

 3
k1 A k a  kb A k3 A

[例 2] 伝熱工学資料 改訂第 5 版，日本機械学会(2009).
図 2 のような複合体は，本来であれば，2 次元温度場を計算しなければならないが，熱流に平行した複合物質の熱伝導率差にあまり差がないとき，等価回路に近似して 1 次元で概算できる．

a

A

A/2
k1

T1

x

T1

図1

- 26 -

1
1

L2
L2
k a  A 2  kb  A 2 

これより，

L1

2. 多層平板系の熱抵抗
まず，以下に，直列と並列の熱抵抗で構成された多層平板系の総括熱抵抗あるいは全熱抵抗などをキーワードとして，テキストやハンドブックなどに記述されている内容を，そのまま列挙してみることとする．なお，図番号は筆者が変更した．
[例 1] JSME テキストシリーズ，伝熱工学，日本機械学会 (2005).
つぎに，図 1 に示すように並列の熱抵抗を含む場合を考える．抵抗 R2 は物体 a と物体 b の並列結合として電気抵抗と同様に考えれば，次式で表さ

伝熱

れる．

R1
L1
k1 A

ka

L2

k3 T4

b
kb

L2

L3

R2
L2
ka  A 2
L2
k b  A 2

R3
L3
k3 A

T4

並列部が存在する多層平板の熱伝導

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

d2, 3

d1

k2

T1

B

d3

k1

k4

T2

A

F

C

E

Q
k3

1

2

R2

図2

q

R4
R3

B

F

T1

Ta

G
T2

T3

RB
RA
Ta

Q
ただし， R  R1 

R1 

RF
Tb

T2 T3

並列多層平板とその熱抵抗

熱通過量

T2  T1 

1
1
1

R2 R3

R
 R4

d 2, 3d 2, 3d1
d, R2 
, R3 
, R4  4
k1 A
k2 A2
k3 A3
k4 A

2009 年 10 月

RG

RD
T3

T4

T5

Series and parallel one-dimensional heattransfer through a composite wall andelectrical analogqToverall Rthwhere the Rth are the thermal resistances of the various
materials. The units for the thermal resistance areC/W or Fh/Btu.
It is well to mention that in some system like that

A2  A3  A である．

伝熱RE

なお，図 3 の上図に示すように並列的な構造をもつ多層平板の場合の等価回路は図 3 の下図のように示される．ただしこの場合，1 次元熱伝導として扱えるのは B，C，D の材質，F，G の材質の熱伝導率が互いにあまり大きく異ならない場合に限られる．
[例 5] Holman, J. P., Heat Transfer, Ninth Edition,
McGraw-Hill Higher Education (2002).
The electrical analogy may be used to solve more
complex problems involving both series and parallel
thermal resistances. A typical problem and its
analogous electric circuit are shown in Figure 4. The
one-dimensional heat-flow equation for this type ofproblem may be written

Tb

RG

RD

T1
図3

RE

RC

5

(筆者注 : [例 3] 伝熱ハンドブック －ソフト付
き－，日本機械学会 (1993). にも全く同様な記述がなされている)[例 4] 庄司正弘，伝熱工学，東京大学出版会(1955).

E

D

RA
T2

図4

C

4
RF

RC

T1

並列部が存在する多層平板の定常熱伝導および多層平板の熱抵抗

A

3
RB

R1
Q

G

D

- 27 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

2d 2
A2 a

B

A

Tf1

C

1=37℃
25mm

1
A1

75mm

T1

50mm

演習問題

1

Tf2
1
T1

T2

2a
T3a

面積
A
2

q
T3b
2b
d1
図6

A
2

d2

複数の板が複合した場合の熱抵抗

in Figure 4 two-dimensional heat flow may result if
the thermal conductivities of materials B, C, and D
differ by an appreciable amount. In these cases othertechniques must be employed to effect a solution.
[例 6] 西川兼康・藤田恭伸 共著，伝熱学，理工学社 (1982).
図 5 のような複合壁を通して単位時間に伝わる熱量を求めよ．ただし，一次元熱流を仮定し，各部の熱伝導率はそれぞれ
A = 150 kcal/mh℃
B = 30 kcal/mh℃
C = 50 kcal/mh℃
D = 80 kcal/mh℃

伝熱2009 年 10 月

Qb
T3b

2
A 2

等価電気回路であり，B 部と D 部は同じ大きさである．
[例 7] 竹中信幸・小澤 守・梅川尚嗣・浅野 等・
松本亮介 共著，熱移動論入門，コロナ社 (2008).
【例題 6.1】 以上の考え方を，図 6 に示すような，
1 枚の板 (熱伝導率1 [W/(mK)]) と，それに積層する等しい面積の 2 枚の異なった熱伝導率の板(それぞれ 2a，2b [W/(mK)]) に適用して，全熱抵抗を求めてみよう．ただし図 6’ (著者注 : 図省略)の場合と同じく，積層板の両側の流体温度を
Tf1，Tf2 [K]，熱伝達率を1，2 [W/(m2K)]，板の厚さを d1，d2 [m] とし，熱移動は板の厚さ方向(矢印の方向) のみの 1 次元場を考える．したがって，それぞれの板内部で板面に平行方向の熱移動および 2 種類の板の端面での熱移動を考えない．
【解答】 電気回路とのアナロジーに基づく熱抵抗の合成は図 6 のような並列回路であっても成立し (ただし，図 6 の場合には並列回路になっている部位での温度差がそれぼとなく，横方向に熱移動が生じないことが条件になる)，キルヒホッフの法則に従って全熱抵抗を求めることができる．図6 と等価な電気回路は図 7 のように表され，全熱抵抗は次式となる．

2

Tf1

Tf2

T2

2d 2
A 2 b

図7
図5

Qa

d1
A1

Q = Qa + Qb

2=65℃

D

T3a

2
A 2

 1   d1 R    A1   A1 1 2d 2 2d 22 
2 
  1 



1 
 A2 a A 2  A2b A 2 

以上，7 つの例を挙げてみたが，[例 1]では，熱流の条件に関して，何ら注釈が加えられていない．

- 28 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値
あるいは「ただし，図 6 の場合には並列回路になっている部位での温度差がそれぼとなく，横方向に熱移動が生じないことが条件になる」と，熱の流れが最初から規定された問題となっている．
直列と並列の熱抵抗で構成された多層平板系の総括熱抵抗あるいは全熱抵抗などの評価に際してヒントになりそうな例を，筆者の手元にある書籍類の中から可能な限り拾い出してみたものの，上述のような情報しか得られず，このことは，個々の事例において，暗に，「自身で妥当な推算を行いなさい」と言われていることに等しいようである．
そこで，以下では，ボイドスラブの有効熱伝導率評価について検討した結果を述べることとする．

なお，本例のモデルは次の[例 2]および[例 3]と同じモデルになっている．[例 2]と[例 3]では，「熱流に平行した複合物質の熱伝導率差にあまり差がな
いとき」と記述されているが，定量的な表示はな
されていない．また[例 4]でも，「B，C，D の材質，
F，G の材質の熱伝導率が互いにあまり大きく異ならない場合に限られる」と書かれており，同様に定量的な表示にはなっていない．なお，本例のモデルは次の[例 5]と同じであるが，[例 5]でも事情は同じであり，” two-dimensional heat flow may
result if the thermal conductivities of materials B, C,
and D differ by an appreciable amount”とのみ記述されている．[例 6]の演習問題においては，与えられた条件から，B 部と D 部の熱抵抗比は RB/RD = 8/3となる．しかし，何ら理由が述べられないまま，
この部分で熱が並列に流れるとした場合の解が示されている．最後の[例 7]では，「熱移動は板の厚さ方向 (矢印の方向) のみの 1 次元場を考える」

図8

3. ボイドスラブの有効熱伝導率の推算
建築用の床材として普及しつつあるボイドスラ
ブは，軽量かつ高遮音性に加え断熱性にも優れた特徴を有している．しかし，室内の熱環境の合理的な設計に必要となる有効熱伝導率に関しては，
濱本ら[4, 5]の実測結果を除き，これまで報告されていないようである．
3.1 物理モデルと有効熱伝導率の導出
図 8 にボイドスラブの例[6]を示す．白い立方体
形状のブロックがビーズ法ポリスチレンフォーム
製ボイドであり，それらの空隙にコンクリートが打設されボイドスラブが完成する．
図 9 は，図 8 の写真に対応する，ボイドスラブの概要図である．なお，煩雑さを避けるために，
スラブ内の鉄筋は省略した．図からわかるように，
ボイドの配列には周期性があり，ここでは赤い破線で示した部分を解析対象とする．この結果，周囲の 4 つの側面は断熱と見做すことができる．
図 10 に，解析対象であるボイドスラブ要素を示す．ここで，各記号の意味は下記の通りである．
コンクリートに関してw: 幅 [m]wc: 幅方向のコンクリート厚さ [m]l: 長さ (= 2lc + lv) [m]lc: 長さ方向のコンクリート厚さ [m]ts: 高さ (= tcl + tv + tcu) [m]tcl: 高さ方向の下部厚さ [m]tcu: 高さ方向の上部厚さ [m]c: 熱伝導率 [W/(mK)]
ボイドに関してボイドスラブの構造例
Front view

Control
volumeVoidConcrete

Side view

図9

伝熱ボイドスラブの概要

2009 年 10 月

- 29 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値

ΔTcu’

wc
wv

ΔTcl’

lv

lc

l
tcu
tv

Concrete
c

tcl

ts

Void
v

lv

lc

図 10 ボイドスラブ要素

ΔTcu

Side view

ΔTcv

Qc

Qv

Qcu

Qcv’

Qcv’’

Qcl

Qcl’

温度低下量 [℃]Tcu : コンクリート上部での温度低下量 [℃]
Qcl : コンクリート下部を流れる熱量 [W]
Qcv’ : コンクリートとスラブの並列部のうちのコンクリート部を流れる熱量 [W]
Qcv’’ : コンクリートとスラブの並列部のうちのスラブ部を流れる熱量 [W]
Qcu : コンクリート上部を流れる熱量 [W]
図から，このモデルの場合の有効熱伝導率eff, 1
として次式が与えられる．

l

ΔTcl

Qv

図 12 1 次元多層平板モデル 1-D Model (2)Side viewlc

Ȝ eff , 1  Ȝ c

Qcu

Qcv’

Qcv’’

t cl  t v  t cu
tv
t cl 
 t cu wv l v  wv l v Ȝ v


1 
wl  wl Ȝ c(1)

なお，中央のコンクリートとスラブの並列部におけるコンクリート部の熱抵抗を Rcv’ [℃/W]，スラブ部の熱抵抗を Rcv’’ [℃/W]とすると，これらの熱抵抗は次式で与えられる．

Qcl

1 次元多層平板モデル 1-D Model (1)wv: 幅 [m]lv: 長さ [m]tv: 高さ [m]v:
熱伝導率 [W/(mK)]
図 11 に，ボイドスラブ要素を下面から加熱し上面を冷却した場合について，熱流に対して垂直な面で要素を分割した，1 次元多層平板モデル 1-D
Model (1) を示す．ここで，各記号の意味は下記の通りである．
Tcl : コンクリート下部での温度低下量 [℃]Tcv : コンクリートとボイドの並列部での

伝熱

ΔT v

ΔT

Qc

Qcl’

lc

図 11

Qcu’
Qcu’

Concrete
c

Void
v

wc

w

Side view

Front view

2009 年 10 月


Rcv 

tv
Ȝ c wl  wv lv 

(2)


Rcv 

tv
Ȝ v wv lv(3)

次に，ボイド部と比較して，熱抵抗が小さいコ
ンクリート部により多くの熱が流れると考え，ボイドスラブ要素を熱流に平行に分割した 1 次元多層平板モデル 1-D Model (2) を図 12 に示す．ここで，各記号の意味は下記の通りである．
T : 周囲のコンクリート部での温度低下量[℃]- 30 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

 eff [W/(m・K)]

特集：計りにくいけれど必要な熱物性値5

測定結果を○で示した．ここで，縦軸が有効熱伝導率eff であり，横軸はコンクリートの高さ ts (= tcl+ tv + tcu) に対するボイド高さ tv の比である．また，コンクリートの熱伝導率c として濱本ら[4, 5]の測定結果 3.06 W/(mK)を用い，ボイドの熱伝導率を 300 K におけるフォームポリスチレンのv=
0.071 W/(mK) [1]とし，その他の幾何寸法は w=0.3m，wc=0.055 m，l=0.3 m，lc=0.055 m，tcl=0.051 m，
tcu=0.041 m，wv=0.19 m，lv=0.19 m，tv=0, 0.01, 0.02,
0.04, 0.08, 0.133, 0.183, 0.258 m とした．
図から明らかなように，コンクリートとボイドの熱伝導率比が c / v = 3.06 / 0.071  43 あるいは
熱抵抗比が Rcv’/ Rcv’’  0.016 と大きく異なる熱抵抗が並列に含まれている場合には，1 次元多層平板モデル 1-D Model (2)のほうが妥当な結果を与え，ボイドスラブの有効熱伝導率の推算式として，
式(4)が有効であることがわかる．

: 1-D Model (1), Eq. (1): 1-D Model (2), Eq. (4): 2-D Model: Measured [4, 5]

4
3
2
1
0
0

0.2

0.4

0.6
0.8
tv / ts [-]図 13 有効熱伝導率 eff とコンクリート高さに対するボイド高さの比 ts / tv の関係
Tcl’ : 中央のコンクリート下部での温度低下
量 [℃]Tv : ボイド部での温度低下量 [℃]Tcu’ : 中央のコンクリート上部での温度低下
量[℃]
Qc : 周囲のコンクリート部を流れる熱量[W]

4.おわりに
ここでは，並列接続をもつ多層平板系の具体例
としてボイドスラブを取りあげ，その有効熱伝導率の評価法について検討した．
並列に配列された物体間の熱伝導率あるいは熱抵抗比が大きく異なる系は，上記の例のほかに，電子機器の積層基板や固体間の接触界面など，さまざまである．
今後，このような系に見られる並列接続を典型
的なパターンに分類し，熱抵抗比をパラメータとした一般化を進めていく必要があり，現在，その手法について検討中である．

Qcl’ : 中央のコンクリート下部を流れる熱量[W]
Qv : ボイド部を流れる熱量 [W]
Qcu’ : 中央のコンクリート上部を流れる熱量[W]
図から，このモデルの場合の有効熱伝導率eff, 2
として次式が与えられる．

wlt t t wl 
Ȝ eff , 2  Ȝ c 1  v v   Ȝ c v v  cl v cu
Ȝ
wl 
wl

t cl  c t v  t cu
Ȝv

(4)

参考文献
[1] 伝熱工学資料 改訂第 5 版，日本機械学会(2009).
[2] 新編 熱物性ハンドブック [日本熱物性学会編]，養賢堂 (2008).
[3] 熱伝導率・熱拡散率の制御と測定評価方法，
サイエンス&テクノロジー㈱ (2009).
[4] 濱本ら，第 44 回 日本伝熱シンポ講論集，
Ⅰ(2007) 256.
[5] Y. Hamamoto et al., Proc. of the Asian Thermo-physical Properties Conf., (2007) Paper No. 013.

さらに，ここでは，上記の 1 次元平板モデルのいずれが妥当であるかを評価するための補助的なモデルとして，図 10 の下図 (Side view) に関して，奥行きが無限大の 2 次元モデル 2-D Model を考え，
熱回路網法により数値解析を行った．
3.2 解析結果とモデルの妥当性の検討
図 13 に，1 次元多層平板モデル 1-D Model (1) と
1-D Model (2)に基づく解析結果を，それぞれ，実線と破線で示した．また，2 次元モデル 2-D Modelに基づく解析結果を記号●で示し，濱本ら[4, 5]の伝熱2009 年 10 月

[6] ㈱ダイサン、ホームページ http://daisun-web.
com/.

- 31 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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A meritorious deed of Max Planck (1858 – 1947)⧎᧛ సᖗ㧔᧲੩Ꮏᬺᄢቇ㧕
Katsunori HANAMURA (Tokyo Institute of Technology)
e-mail: hanamura@mech.titech.ac.jp














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- 32 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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- 35 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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ߒߡ㧘᭽‫⎇ߥޘ‬ⓥᚑᨐࠍ᜼ߍߡ޿߹ߔ㧚ෳ⠨ᢥ₂
[1] ᾲユ኿ߣ㊂ሶ ‛ℂቇฎౖ⺰ᢥ෩ᦠ ‛ℂቇผ⎇ⓥೀⴕળ✬ ᧲ᶏᄢቇ಴ ળ (1976).
[2] JSME ࠹ࠠࠬ࠻ࠪ࡝࡯࠭ વᾲᎿቇ㧘ᣣᧄᯏ᪾ቇળ✬㧘ਣༀ (2005).
- 37 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

プロジェクトＱ

ミストサウナ入浴の 7 つの効用
～皮膚表面の凝縮現象に起因する効用の連鎖～
The Seven Benefits of Mist Sauna Bathingthat Originate from Condensation at the Skin Surface
竹森 利和（大阪ガス（株））
Toshikazu TAKEMORI (Osaka Gas Co., Ltd.)e-mail: takemori@osakagas.co.jp
温風で送り出す方式（水破砕式）である．
2.2 室温制御の目安とミストの粒径
いずれの方式においても，室温を上げるためには暖房機能が必要．サウナとして機能させるには，
室温 40℃，湿度 80～100％が制御の目安である．
ミストの粒径は方式によって異なるが，概ね以
下の通り．
＜方式＞
＜ミスト粒径＞
ノズル噴霧式80～200μm
気化式
数μm
水破砕式
1μm 以下

1. はじめに
家庭の浴室に手軽に設置できる健康志向の入浴機器として，ミストサウナ機能付き浴室暖房乾燥機（商品名「ミストカワック」）を 2004 年 4 月に発売した．商品の発売前から効用研究に着手し，発売時には「温まり・発汗効果」と「肌水分量の上昇」をプレスリリースした．以降，「鼻詰まりの緩和」「手足の冷え緩和」「目尻のしわ・目立つ毛穴の減少」などを含めて合計 7 つの効用を検証し，学会等で発表してきた．
本稿では，それらの 7 つの効用について紹介するとともに，それらの発現メカニズムについて伝熱工学的な解析をもとに考察する．

3. ミストサウナ入浴の７つの効用
3.1 目的顧客にとっての価値すなわち効用は購買動機に直結する．ターゲット層の絞りこみと科学的な検証方法により，訴求力の強い効用開発を目指してきた．表 1 に，これまでに検証した 7 つの効用とターゲット層を示す．
「女性」に始まり，「アレルギー鼻炎の人」や「肥満気味の男性，高齢者」な
どにターゲット層を広げてきた．
3.2 方法対象となる効用によって計測項目の違い等はあるが，概ね以下の方法がとられた．

2. ミストサウナ
2.1 構造とミストの生成方式
図 1 に，ミストサウナ機能付き浴室暖房乾燥機の構造とミストの生成方式を示す．大別すると3 方式あり，1）高温水（約 65℃）をノズルから噴霧する方式（ノズル噴霧式），2）高温水（約 80℃）
がチューブ内を流れる熱交換器の外表面に温水拡
散パイプにより温水（約 60℃）を滴下しファンで送風．気化を促進することで，高湿度の温風を生成する方式（気化式），3）ノズル噴霧された温水が水破砕面に当たり，飛散した小粒径のミストを

図1
伝熱 2009 年 10 月

ミストサウナ機能付き浴室暖房乾燥機の構造とミストの生成方式- 38 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

プロジェクトＱ

表1‧ 自宅での連浴期間中は，食事量や運動量を変えず，激しい運動や海外旅行を控えること等に留意
3.3 結果（1）温まり・発汗効果
冬季に，体が十分温まり適度な発汗を生じることは，サウナとしての必須機能．その効果は，通常の入浴（湯温 40℃，入浴時間 10 分）より強く，安全上の理由で，高温のドライサウナ（室温 80℃
以上）より弱いことを想定した．
図 2 に，温まり・発汗効果を示す．同図（左）に，体温上昇（舌下温）と発汗量（厳密には，体重減少量）を示す．ミストサウナ入浴時の体温上昇は通常
入浴時の 2 倍以上あり，発汗量もほぼ同様な傾向を示す．同図（右）の皮膚温分布（サーモグラム）から，ミストサウナ入浴時では入浴後 20 分経過後でも，手足の皮膚温が高いことがわかる．
これらの結果から，ミストサウナ入浴は通常入
浴の約 2 倍（体温上昇と発汗量から）の「温まり・発汗効果」があることがわかる．
（2）肌水分量の増加
図 3 に，肌水分量の増加率を示す．肌水分量が高いと，一般にカサカサ感などの肌感覚が改善され，女性では「化粧ののりが良くなる」と言われ肌の美容・健康に重要な要件と考えられている．
図 3 に 1 回入浴時の肌水分量の増加率と 1 ヶ月連
浴後の肌水分量の増加率[１]を示す．入浴後の肌水分量の増加率は，ミストサウナ入浴時は約 40％であり，通常入浴群の約 10％と比べると，格段に大きい．しかしながら，入浴後の一時的な肌水分量の増加が美肌効果をもたらすかは不明．そこで
1 ヶ月連浴の前後で調査した．その結果，ミスト
サウナ連浴により，平常時（ミストサウナ入浴中

ミストサウナ入浴の７つの効用

効 用ターゲット顧客①温まり・発汗効果

女性・
サウナ嫌いの人②肌水分量の増加③手足の冷えの緩和④鼻詰りの緩和⑤しわ・目立つ毛穴の減少⑥体重・腹囲の減少（メタボ予防）⑦暑熱馴化
（熱中症対策）冷えを感じる女性
アレルギー性鼻炎の人
女性（しわ：中高年、目立つ毛穴：若年）

分類
健康
美肌
ＱＯＬ
改善
ＱＯＬ
改善
美肌

肥満気味の人健康

中年男性・高齢者

安全＜被験者群の構成＞‧ 通常入浴群（8～10 名）とミストサウナ群（8～10 名）の 2 つの被験者群を構成＜入浴条件＞‧ 通常入浴：湯温 40℃，入浴時間 10 分
‧ ミストサウナ入浴：室温 40℃，
湿度 80～100％．
入浴時間 10 分＜入浴実施と計測の場所＞‧ 1 回入浴の場合は，当社の環境試験室（室温24℃，湿度 50％に設定）において入浴し，入浴中および前後で生理・心理計測を実施‧ 連浴の場合は，自宅で入浴を実施．連浴の前後に，当社の環境試験室（上述と同じ）に於いて，生理・心理計測を実施（⑦の暑熱馴化
の場合のみ，運動負荷実験を実施）＜留意事項＞‧ 環境試験室での計測時は，実験前日や当日の被験者の身体条件の統制（睡眠，食事，午前中の活動制約）を実施

1
0.8

200
150

0.6

100

0.4

50

0.2
0
通常入浴群

ミストサウナ
入浴群

図2

伝熱 2009 年 10 月

皮膚温分布（サーモグラム）

250

肌水分量の増加率[%]（１回入浴後）＊＊発汗量 [g]

体温上昇 [℃]

1.2

入浴後
20分経過
時

0

通常入浴群

ミストサウナ
入浴群

50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
ミストサウナ
通常入浴群
入浴群

＊
＊

図3

発汗・温まり効果- 39 -

肌水分量の増加率[%]（１ヶ月連浴後）＊，＊ 統計的な有意差有り

肌水分量J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

プロジェクトＱ域（冷えが緩和）」であり，この領域のデータは，
通常入浴では 10 人中 3 人，ミストサウナ入浴群では 10 人中 8 人だった．
ミストサウナ入浴群において，手（指）の血流量の増加が確認されている．阻害されていた手の皮膚血管の拡張が促され，皮膚血管の活動性（拡張・収縮のしやすさ）を高めた可能性が考えられる．
（5）しわ・目立つ毛穴の減少[4]女性の 90％以上がお肌の悩みを持つと言われ，50 代女性の約 70％は「しわ」が，20 代女性の約60％は「目立つ毛穴」が大きな悩みとのデータがある．
図 6 に，目尻の小じわ（総面積）と目立つ毛穴の減少率を示す．1 ヶ月のミストサウナ連浴により，目尻の小じわの総面積が約 30％減少し，さらに，入浴中にフェースエクササイズを行なうと，
ミストサウナ入浴群では目立つ毛穴の数が約 7％減少した．図 6（下）に，目尻の小じわと目立つ
毛穴の計測例を示す．
「しわ」「目立つ毛穴」の原因は乾燥・紫外線などによる角質層の剥がれと言われる．ミストサウ
ナ入浴により肌水分が増加し，角質層が整えられたことがこれらの減少に繋がったと考えられる．
（6）体重・体脂肪・腹囲の減少[5]日本人の約 2,000 万人がメタボリックシンドローム（内蔵脂肪型肥満）とその予備軍と言われる．
その予防には運動と食事制限が効果的だが，補助手段としてのミストサウナ入浴の効果を調べた．
図 7（上）に，3 ヶ月の連浴後の体重および腹囲の減少量を示す．ミストサウナ入浴群では，平均で体重は 1.50kg，腹囲は 2.84cm 減少した．
図 7（下）に，体重減少の要因についての考察

および入浴後を除く時間帯）にも，肌水分量は約20％増加することがわかった．角質層の剥がれが減少し肌からの水分蒸散量が減少することが確認されており，このことが平常時の肌水分が増加した要因と考えられる．
（3）鼻詰りの緩和[2]近年，花粉症などのアレルギー性鼻炎に悩む人の数は増加傾向にある．鼻詰まり症状の緩和は，
日常生活の質や作業の生産性を向上させ，また就
寝前は入眠を助ける．
図 4 に，入浴後 30 分経過時の鼻詰まり感覚の改
善量と鼻腔の容積の増加量を示す．ミストサウナ
入浴では，入浴直後から約 40 分経過後まで，通常
入浴より，鼻詰まり感が改善された．そのことは鼻腔の容積増加によって裏付けられている．
メカニズムとして以下が考えられる．1）ミストが鼻内を加温・湿潤し，鼻粘膜の血流を改善した，
2）ミストが鼻粘膜のホコリなど鼻づまりの原因となるものを洗浄した，3）温熱効果により，自律神
経系がより正常な状態に改善された．
（4）手足の冷え緩和[3]
冬は屋外の寒さで，夏は乗り物やビル・部屋の冷房で，体が冷える．手足の冷えで悩む女性は少なくない．
図 5（左）に，手の温冷感と皮膚温の変化を示
す．ミストサウナ入浴群では，皮膚温は約 1.8℃上
昇し，温冷感は 1 段階（「非常に寒い」～「非常に暑い」までの 7 段階尺度）改善された．一方，通常入浴群では，皮膚温の上昇は小さく，温冷感は改善されなかった．
図 5（右）に，個人データを示す．同図中の肌色部が「皮膚温が上昇し，温冷感が改善された領

0.6
0.4
0.2

図4

ミストサウナ
入浴群

鼻詰まりの緩和

伝熱 2009 年 10 月

0

＊
＊

1.5
1

＊

0.5
0

-0.5
ミストサウナ
通常入浴群
入浴群

図5

- 40 -

2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

皮膚温の変化（℃）

1

0.8

通常入浴群

2

1.2
手の温冷感
の増加量[段階]

鼻づまり感覚の改善量
[段階]

＊
＊

鼻腔容積の増加量 [cm3]

1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0

手の皮膚温
の増加量[℃]＊，＊ 統計的な有意差有り
5
4

通常入浴群
ミストサウナ
入浴群

3
2
1
0
-1
-2

-4

-2

0
2
温冷感の変化4

手の温冷感と皮膚温の変化

J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

プロジェクトＱ

1500ｇ

連浴に伴う
行動変化
633 ｇ
代謝亢進
522 ｇ

Ⴘᇌƭൗᆭ
7Ჟถ‫ݲ‬

345 ｇ
通常入浴群 ミストサウナ
入浴群

図6

目尻のしわ・目立つ毛穴の減少

図7

体重・腹囲の減少

通常入浴群

入浴群

個人別解析

80
70

80
70
60
50
40
30
20
10
ミストサウナ 0

＊
＊

通常入浴群
ミストサウナ
入浴群

連浴前

60
50
40
30

連浴後

20
10
0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

発汗量[mg/cm2/min]

図8

暑熱馴化

4. 効用の発現メカニズム
4.1 温熱効果，保 湿 効 果 [8]ミストサウナ入浴（温度 40℃，湿度 100％）には，ドライサウナ入浴（温度 70℃，湿度 15％）に匹敵する「温熱効果」がある[7]．何故，室温が低いのに大きい温熱効果があるのか？また何故，強い保湿効果があるのか？
そこで，これらの疑問に答えるために，当社が開発した人体熱モデル[9]を用いて，ドライサウナ
入浴時とミストサウナ入浴時の伝熱過程について調べた．
（1）入浴時の伝熱過程
図 9 に，入浴 1 分後および 10 分後の人体の受熱成分（対流・輻射・蒸発/凝縮）と総受熱量を示す．
対流および輻射による受熱は室温と皮膚温の差に起因するため，ドライサウナ条件の輻射・対流による受熱量はミストサウナ条件より一桁大きく，
10 分経過後のそれらによる受熱量の減少割合も小さかった．湿度の低いドライサウナ条件では発汗が生じる前の入浴 1 分後では蒸発による放熱はなく，発汗量の増加に伴い蒸発による放熱は大き
くなり，入浴 10 分後には約 400W もの放熱が生じた．一方，湿度 100％のミスト条件では皮膚表面
で凝縮が生じ，凝縮熱により人体が加温された．

を示す．代謝亢進に加えて，ミストサウナの連浴に伴う被験者の行動の変容等との複合的な要因があったと推測される．
（7）暑熱馴化（熱中症予防）[6]
地球温暖化やヒートアイランド現象，熱波の到来等により，熱中症による救急搬送者数は年々，増加傾向にある．
熱中症の予防対策の一つは「暑さに馴れる（暑熱馴化）」こと．暑熱馴化すると，発汗量がアップ
し汗の蒸発により体温上昇を抑制し，同時に，汗腺出口の導管による Na 再吸収機能が高くなり，
汗中 Na 濃度の低下し Na の体外流出を抑制する．
図 8（上）に，発汗量の増加率と汗中 Na 濃度の減少率を示す．3 ヶ月間のミストサウナ連浴により，ミストサウナ入浴群では，発汗量は 89.6％増
加し，汗中 Na 濃度は 65.7％減少した．図 8（下）には，個人別に，連浴前後の発汗量と汗中Ｎａ濃度について調べた結果を示す．ミストサウナ入浴
群では 8 人中 7 人が，連浴前の「発汗量が少なく
汗中 Na 濃度が高い状態」から，連浴後には「発汗量が多く汗中 Na 濃度が低い状態」に移行する
ことが確認された．
これらの結果から，ミストサウナ連浴により「暑熱馴化する」ことが示された．

伝熱 2009 年 10 月

実験参加
345 ｇ

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

発汗量の増加率[%]

腹囲の減少量[cm]

4
3.5
2
＊
3
＊
2.5
1.5
2
1.5
1
1
0.5
0.5
0
0
ミストサウナ -0.5
1
2
通常入浴群
入浴群

体重減の要因（仮説）効果の例ӫႸ‫ހ‬ƷƠǘ
ዮ᩿ᆢ93ă60mm2

体重の減少量[kg]

2.5
目立つ毛穴
の減少率[%]

目尻のしわ（総面積）の減少率[%]

8
フェースエクサ＊ 7
40 サイズ併用時
＊
6
30
5
20
4
3
10
2
0
1
-10
0
ミストサウナ
通常入浴群
入浴群

汗中Na濃度の減少率[%]＊，＊ 統計的な有意差有り
50- 41 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

プロジェクトＱa) Convection
1

He at Loss [W]

- 200
- 300

Dry
10 min

Dry
1 min

- 400

-400
-500
-600

- 700

-700

- 800

-800

Dry
10 min

Dry
1 min

0

Ev aporation

300

Dry
10 min

200

1

-10 0

Mist
Dry 10 min
10 min

-20 0

-30 0

Dry
1 min Mist
1 min

0
- 100

Mist
1 0 mi nd) Hea t Loss (to tal)

500
400

（2）発現メカニズム
1）温熱効果ドライサウナ条件では，輻射・対流による受熱が大きいが，発汗が始まると蒸発による放熱が増
加し，過度の体温上昇を防ぐ．一方，ミストサウ
ナ条件では，受熱量はドライサウナ条件の輻射と対流を加えた受熱量の半分以下であり小さいが，放熱経路がないという特徴がある．
したがって，ミストサウナ条件では，ドライサ
ウナ条件と比較すると少量の受熱（凝縮熱）があるが，体内にすべて蓄積されるため，体温が上昇する．これがミストサウナ入浴で温まり・発汗効果が生じる理由と考えられる．
2）肌水分量の増加
ミストサウナ条件下では皮膚表面に多量の凝縮水が発生し，皮膚を加温しながら加湿する．この凝縮による加温・加湿効果により，肌が膨潤し経皮の水分吸収率を上げ，肌水分の上昇をもたらしたと考えられる．
4.2 効用の連鎖（仮説）
図 10 に，効用の連鎖（仮説）を示す．元となる現象は，皮膚表面の凝縮等により生じる「温熱効果」「保湿効果」の 2 つである．
温まり効果は，1 ヶ月連浴により，皮膚血管の活動性を改善し，皮膚温を上昇させ，手足の冷えを改善した．さらに，3 ヶ月の連浴により，代謝亢進効果に被験者の行動変化による効果（飲水頻度の増加による食欲抑制等）が加わり，「体重・腹囲の減少」を，発汗機能を活性化することで「暑熱馴化」をもたらした．

1

-300

- 600

100

Mis t
1 min

-200

- 500

c) Evap oration

He at Loss [W]0

Mist -100
10 min

Mist
1 min

- 100

Heat Loss [W]b) Rad iation

0

Mi st
1 min

-40 0
-50 0

Conden 1
sation Mist

10 min

- 200

-60 0
-70 0

Dry
1 min

- 300

-80 0

図９

輻射・対流・蒸発成分と総受熱量

総受熱量は入浴直後の 1 分後ではドライサウナ
条件ではミストサウナ条件の 1.81 倍(688W/378W)
だ が ， 入 浴 10 分 後 に は そ の 差 は 1.41 倍(200W/143W)に減少した．ドライサウナ条件では入浴 3 分後から発汗が生じ，蒸発潜熱による放熱が増加したためと考えられる．一方ミストサウナ
条件でも同様に入浴 3 分後から発汗が生じたが，汗が蒸発しないため発汗が人体からの放熱に寄与しなかった（無効発汗）．

＜１ヶ 月の 連浴 効果＞＜ 3ヶ 月 の 連 浴 効 果 ＞

温 熱効果

皮 膚 血 流の 増加

代謝・発汗
機能の亢進

①発 刊・温 まり(2 0 04 )④手足の冷え緩和( 2 00 7 )⑥体 重・ 腹囲の 減少（ 20 0 9）＜ 1回 の 入 浴 効 果 ＞②鼻詰まり緩和(2 0 05 )保湿効果③ 肌水分 量の 増加（短 期効 果、入浴後）(2 0 0 4)⑦ 暑 熱 馴 化 （ 2 0 09 ）経皮水分
吸収率の上昇

角質層の剥がれ減少③ 肌 水 分 量の 増 加（長期効果、常時 ）( 20 0 5)

肌質の改善

乾燥肌
ス キ ン ケ ア ーな ど
（未検証）

⑤し わ・ 毛穴の 減少( 2 00 7 )

図 10 効用の連鎖（仮説）

伝熱 2009 年 10 月

- 42 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

プロジェクトＱ

参考文献[1] MURAKAMI，M.，The Efficacy of Daily Mist
Bathing on Physiological Functions of Skin，
Proceedings of The Third International
Conference on Human-Environment System

一方，保湿効果は，温熱効果との相乗効果により，経皮水分吸収率を上げ，角質層の剥がれを減らした．その結果，「平常時の肌水分量の増加」「目尻の小じわと目立つ毛穴の減少」をもたらした．
さらに継続することで，乾燥肌やアトピー性皮膚炎の人のスキンケアーに効果があるのではないかと考えている．

(ICHES'05)，P-514[2] 保手浜勝ら，鼻アレルギーに対するミストサ
ウナの効果，耳展（2006），49 巻補１号 37－
40 頁．
[3] 中原ら，ミストサウナの継続使用による手足の冷え緩和効果，第 46 回日本生気象学会(2007)，P-4．
[4] K,Nakahara，Effects of Mist Sauna Bathing andFace Exercise Combination on Skin Beauty，Proc.
of Int. Biometeo.(2008)，P-01．
[5] 道広和美ら，ミストサウナ 3 ヶ月連浴の効用～体重・体脂肪率・腹囲の減少～，第 30 回日本肥満学会抄録集，p.277[6] 竹森利和ら，ミストサウナの継続使用による暑熱馴化効果，第 48 回日本生気象学会大会（2009 年 10 月），発表予定[7] 河原ゆう子ら，ドライサウナとミストサウナの生理的・心理的効果（その 2），日本建築学会大会学術講演梗概集（2001 年 9 月）
，p827-828．
[8] 竹森利和，ミストサウナ入浴時の伝熱過程と快適性，日本機械学会年次大会講演論文集，2007(3)，p297-298．
[9] 竹森利和ら，人体熱モデルの開発，日本機械学会論文集，61(1995)，584 B．

5．終わりに
ミストサウナの様々な効用は，高湿度下での皮膚表面の凝縮現象により生じる「温熱効果」「保湿効果」に起因しており，ミストサウナ入浴の継続（「連浴」）により，美容・健康に関する様々な効用が連鎖的に表出したものと考えられる．
ミストサウナが普及し、その入浴法が日本人の入浴習慣として定着するには，数年～10 年のオー
ダーの年月が必要と思われる．ハードの性能アップとともに，さらにターゲット層を広げ、訴求力の強い効用の検証が望まれる．今後も，ミストサ
ウナを「美容や健康などに関する現代人の悩みを解決するツール」と位置づけ，効用研究に取り組みたい．

伝熱 2009 年 10 月

- 43 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

࿖㓙ᵴേ࡮ળ⼏ႎ๔╙㧣࿁ࠕࠫࠕ࡮ᄥᐔᵗΆ὾ળ⼏ႎ๔
Report on the 7th Asia-Pacific Conference on Combustion㐷⣁ ᢅ㧔㐳ጟᛛⴚ⑼ቇᄢቇ㧕Satoshi KADOWAKI (Nagaoka University of Technology)
e-mail: kadowaki@mech.nagaokaut.ac.jpߪߓ߼ߦ
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J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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- 51 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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e-mail: nenkai2009@nagare.or.jp

http://www.kansai.jsme.or.jp/



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2009.1.31 ⴚࠪࠬ࠹ࡓ⎇ⓥᚲ
TEL: 0770-37-9110
E-mail: murase@inss.co.jp Web:http://www.nureth13.org/

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15th International Workshop on Thermal
Investigations of ICs and Systems㧔㐿௅࿾㧦Leuven, Belgium㧕2009.4.30

http://cmp.imag.fr/conferences/therminic/thermi
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㧔㐿௅႐ᚲ㧦ਛᄩᄢቇ㛁ᴡบ⸥ᔨ㙚㧕
http://www.jsrae.or.jp/nenjitaikai/J/index.html╙ 30 ࿁ᣣᧄᾲ‛ᕈࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓታⴕᆔຬળ
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2009.8.25 ‫ޥ‬992-8510 ☨ᴛᏒၔධ 4-3-18
ጊᒻᄢቇᎿቇㇱTel: 0238-26-3236
e-mail: it@yz.yamagata-u.ac.jp28(᳓)ޯ30(㊄)╙ 30 ࿁ᣣᧄᾲ‛ᕈࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ
㧔㐿௅࿾㧦☨ᴛᏒ㧕

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The 9th International Symposium on Advanced
Fluid Information and Transdisciplinary Fluid
Integration㧔AFI/TFI-2009㧕㧔㐿௅࿾㧦઄บᏒ㧕



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Tel: 075-753-5214 Fax: 075-753-5214
E-mail: kitamura@kues.kyoto-u.ac.jp

11 ᦬

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TEL: 0836-85-9107, FAX: 0836-85-9101
http://www.jsme.or.jp/conference/tedconf09/

10 ᦬

11 ᦬

11 ᦬

11 ᦬

7(࿯)
ޯ8(ᣣ)

વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬

2009.6.30



2009.6.12⚊ን ା㧔ᐙ੐㧕
2009.9.25 TEL&TAX: 0495-24-5938
e-mail: nohtomi@waseda.jp







2009.7.14- 53 -



J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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Dr. Tai, C.H., National Pingtung Univ. of
Science and Technology (Taiwan, ROC)
E-mail: chtai@mail.npust.edu.tw
Web: http://www.tuat.ac.jp/%7Epctfe/

11 ᦬

16(᦬)
ޯ19(ᧁ)The 7th Pacific Symposium on Flow Visualization
and Image Processing (PSFVIP-7)㧔㐿௅࿾㧦Kaohsiung, Taiwan, ROC㧕2008.10.31

2009.4.15

11 ᦬

16(᦬)
ޯ20(㊄)

International Conference on Power Engineering-09,
Kobe (ICOPE-09)
㧔㐿௅࿾㧦␹ᚭᏒ㧕

2008.12.31

Ryosuke Matsumoto2009.3.31 Kansai University
E-mail: matumoto@kansai-u.ac.jp

11 ᦬

28(࿯)
ޯ29(ᣣ)╙ 33 ࿁ੱ㑆࡯↢ᵴⅣႺ♽ࠪࡦࡐࠫ࠙ࡓ
㧔㐿௅႐ᚲ㧦⑔ጟᅚሶᄢቇ㧕

12 ᦬

12 ᦬

2(᳓)
ޯ4(㊄)

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㧔㐿௅࿾㧦ᧅᏻᏒ㧕5(࿯)ᣣᧄᷙ⋧ᵹቇળ ࡟ࠢ࠴ࡖ࡯ࠪ࡝࡯࠭ 35‫․ߩ࡞ࡉࡃࡁ࠽࡮ࡠࠢࠗࡑޟ‬ᕈߣߘߩᔕ↪‫ޠ‬㧔㐿௅႐ᚲ㧦㑐⷏ᄢቇᎿቇㇱ㧕ᄢਛᔘൎ㧔⑔ጟᅚሶᄢቇ㧕
FAX㧦092-683-1924
2009.10.16
E-mail: ohnaka㧬fwu.ac.jp
http://www.jhes-jp.com/jp/ᣣᧄΆ὾ቇળ੐ോዪ
‫ޥ‬166-8532 ᧲੩ㇺ ᧖ਗ඙ ๺↰ 3-30-22ᄢቇ↢දቇળᡰេ࠮ࡦ࠲࡯ ౝ
2009.9.18
Tel㧦 03-5307-1172, Fax㧦 03-5307-1196
E-mail㧦 office@combustionsociety.jp
http://www.combustionsociety.jp/sympo47/
࡟ࠢ࠴ࡖ࡯ࠪ࡝࡯࠭ㆇ༡ᆔຬળ੐ോዪ㧔↰ਛᢅ༹㧘Ꮉญኼ⵨㧕
Tel&Fax: 06-6879-7316
E-mail: lecture-ser@mech.eng.osaka-u.ac.jp
http://www.jsmf.gr.jp/schedule.htm
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2009.10.19 6-6-01 ᧲ർᄢቇᄢቇ㒮ᖱႎ⑼ቇ⎇ⓥ⑼Fax: 022-795-4541
E-mail㧦cfd2009@caero.mech.tohoku.ac.jp
http://www2.nagare.or.jp/cfd/cfd23/

2009.8.31

2009.7.17

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8th International Energy Conversion Engineering
Conference (IECEC2010)㧔㐿௅࿾㧦Nashville, Tennessee, USA㧕














2009.11.13 http://www.ilass-japan.gr.jp

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http://wwwsoc.nii.ac.jp/gtsj/

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2009.11.24 1-11
http://wwwsoc.nii.ac.jp/jws/research/micro/mate/Mate2010.html

2009.11.19

http://www.aiaa.org/content.cfm?pageid=230&lu
2010.7.8
meetingid=2348&viewcon=other1144&id=1144

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http://www.htsj.or.jp/award/award_info_2009-j.html
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વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬

- 63 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

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વᾲ 2009 ᐕ 10 ᦬

- 64 -J. HTSJ, Vol. 48, No. 205

熱流束センサーは、熱エネルギーの移動密度（W/cm2 ）に比例した直流電圧を出力します。弊社の製品は米国バージニア工科大学が開発した新しい技術をVatell社で商品化したもので、大変手軽に高速・高精度で熱流量の測定をすることができます。
特に応答速度の早いこと、センサーからの出力レベルが高いことが特徴で、熱流束
マイクロセンサー（ HFM）では、応答速度最高６マイクロ秒を達成しています。

熱流束マイクロセンサー
特 徴

使用例

● 最高速の応答（約 6μ秒）
● 850℃まで外部冷却不要● 低雑音 / 高感度● 熱流束と温度を測定● 伝導、対流、輻射に等感度● エンジン内壁の熱伝達状態観察● ロケットエンジンのトラバース実験●タービンブレード熱風洞試験● 自動車用エアーバッグ安全性試験●ジェットエンジンバックファイヤー試験

ガードン型円形フォイルセンサー
水冷却型

センサー本体の構造は、薄膜フォイル･ディスクの中心と周囲の温度差を測定する、差動型熱電対をとなっています。フォイル･ディスクはコンスタンタンで作られており、銅製の円柱形ヒートシンクに取り付けられています。水冷式
は取付け場所の自由度が高く長時間の測定が可能です。
使用例

熱伝導
冷却型

● 焼却炉・溶鉱炉の熱量測定● 火災実験の際の輻射熱ゲージ● バーナーなど熱源の校正用基準器● 着火性・燃焼性試験（ISO5657,5658,5660）● 米国連邦航空局のファイヤー･スモークテスト

シート状熱流束センサー
センサーは銅とニッケルのサーモパイルから構成されており、測定対象物に貼付けて使います。センサーは厚さが 0 . 2 mmと薄いので、柔 軟 性に富んでおり、直径1インチの円筒形に湾曲させる事が出来ますので、パイプなどに貼り付けてお使いになるには最適です。
使用例

熱流束センサー
校 正サ ービス● 電気・電子機器内の発熱・放熱状態測定● 熱交換器の効率測定● パイプの放熱状況測定

熱流束センサーの校正作業をお引き受けいたします。校正証明書は
米国基準局NISTにトレーサブルです。校正設備の物理的な制約で、お引き受けできない場合もあります。ご相談ください。

〒106-0031 東京都港区西麻布 3-24 -17 霞ビル 4F
TEL: 03-5785-2424 FAX: 03-5785-2323

URL

E-mailsenstech@td6.so-net.ne.jp䮍䭶䮕䭱䮜䭪䮀䬾䯸⁛⥄䬽㜞ᐲᛛⴚ䭡ᜬ䬳ᶏᄖ䮨䯃䭲䯃䬽ᾲᵹ⸘䯻ᾲᵹ᧤䮂䮺䭼䯃䭡䬣⚫੺䬦䬵䬓䭍䬨䫻䎃 CAPTEC ␠ 䯴䮜䮰䮺䮀䯵䎃
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TEL. 045 (901) 9861䎃 䎃 FAX. 045 (901) 9522

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Katsunori Hanamura (Tokyo Institute of Technology)
e-mail: hanamura@mech.titech.ac.jp೽ળ㐳 ጊ↰ᐘ↢㧔㔚᳇ㅢାᄢቇ㧕   ㇱળ㐳 ⧎᧛సᖗ㧔᧲੩Ꮏᬺᄢቇ㧕ᆔ ຬ㧔ℂ ੐㧕⍹Ⴆ ൎ㧔ንጊ⋵┙ᄢቇ㧕  ⮮ጟᕺሶ㧔㧔ᩣ㧕㩖㨱㩧㩂㩆㨸㩏㩣㨯㩖㩣㨼㨹㩎㩨㧕᧼⼱⟵♿㧔ฬฎደᄢቇ㧕ᯅᧄᓞ↵㧔ᐢፉᄢቇ㧕ᷓᎹ㓷ᐘ㧔ਃ⪉㊀Ꮏ㧕㧔⹏⼏ຬ㧕৻ᴺᏧ⨃ବ㧔ਃ⪉㔚ᯏ㧕ਭⷺ༑ᓼ㧔ᄢ㒋ࠟࠬ㧕         ⑔⼱๺ਭ㧔␹ᚭ⵾㍑ᚲ㧕⊕ᮯ ੌ㧔᧲੩ᄢቇ㧕     㥱⮮ථᔒ㧔᧲੩Ꮏᬺᄢቇ㧕ቬ௝㋕㓶㧔NEDO㧕     ᄢ᧛㜞ᒄ㧔࠾࠴ࠕࠬ㧕↰ፒ ⼾㧔ᣣ↥⥄േゞ㧕㧔ࠝࡉࠩ࡯ࡃ࡯㧕     㤥ဈବ㓶㧔␹㍑࡝ࠨ࡯࠴㧕ን᧛ኼᄦ㧔ᾢᧄᄢቇ㧕
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Tel&Fax: 03-5734-3705㧘hanamura@mech.titech.ac.jp

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