JP2000079153A

JP2000079153A - サウナ用ヒータ

Info

Publication number: JP2000079153A
Application number: JP25138098A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Umeda; 克彦梅田
Original assignee: FALCON TECHNOLOGY KK
Current assignee: FALCON TECHNOLOGY KK
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低い電気抵抗値の炭素繊維を用いた発熱体
を、家庭用サウナ浴槽の制約を満足させて効率良く昇温
させるサウナ用のヒータを提供する。【解決手段】遠赤外線の放射体を有する発熱体１１
と、発熱体１１を挾持する絶縁体１３とを有し、発熱体
１１の表裏面に配設する電極１５，１７を介して電源に
連絡する配線途上に脈流発生手段を配設して供給電力を
減量して、発熱体１１の発熱量を減少させる。脈流発生
手段としては、半波整流回路、部分通電回路、あるいは
交流を直流に変換した後にパルスを発生させる発生回路
を用いている。発熱体１１上面に、電極１５，１７との
干渉部分に開口部１９０を設けたスペーサ１９を配設し
て２重電極による段差を解消し、電極部１５，１７への
加圧防止、および開口部１９０により発熱体１１とスペ
ーサ１９との間隙の空気抜きを実行している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用のサウナ浴
槽に配設するヒータに関し、特に遠赤外線放射によるヒ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】家庭用のサウナ浴槽においては、固定設
置式のサウナ浴室に代わって、折り畳み式の可搬式ドラ
イサウナ浴槽が開発されている。家庭用のドライサウナ
に対する要求事項として、 (1) 入浴後５分程で発汗が感じられること。 (2) 一般家庭の受電能力（１ｋｗ程度）の範囲内であ
ること。 (3) 家庭の主婦が対象であるので取扱い容易で、安全
であること。 (4) 軽量であること、例えば、全体重量は２０ｋｇ未
満。などがある。この種の遠赤外線ヒータは、ニクロム線に
代表される電熱線に電流を流して、遠赤外線放射物体を
加熱する形式のものが多かった。しかし、これらのヒー
タはヒータ自身の熱容量が大きいため、加熱に時間がか
かり、発汗に至る時間も長く、消費電力も大きかった。

【０００３】そこで、遠赤外線の放射体と発熱体を兼ね
る炭素繊維が着目されてきた。炭素繊維は、熱容量が小
さく、通電後ただちに発熱することから炭素繊維を用い
た種々なヒータが開発されている。しかし、現在の技術
水準で得られる炭素織維は、電気抵抗値（固有体積抵抗
率）に限界があるため、家庭用電源に直接接続するため
にはそれぞれ工夫が必要であった。例えば、特開昭６２
−１６０６８１号公報「炭素繊維面状発熱体素材とその
製造方法」には、炭素繊維を短く切って、紙や他の繊維
材料と混抄して無数の炭素繊維を連続して接合し、接合
部に生じる接触抵抗を利用して、全体の電気抵抗値を合
致させる方法が開示されている。この方法は、比較的容
易に所要の電気抵抗値を持ったヒータが得られるが、繊
維同士の接触抵抗が均一にはならないので、局部的に高
温部（ホットスポット）が生ずる危険性があった。さら
に、特開平６−３４９５６８号公報「面状発熱体」に
は、固有体積抵抗率が比較的高い炭素繊維（上限は１０
のマイナス２乗Ω・ｃｍ＝１００μΩ・ｍ）を整列させ
て、全体の抵抗値に合致した低電圧電源に接続して所要
の発熱量を得る、あるいは炭素繊維が作る回路長を長く
して抵抗値を調整して所要の発熱量を得る方法が開示さ
れている。これらの方法は安定した発熱ヒータが得られ
るが、いずれも、直接、家庭用の電源（１００Ｖ）に接
続できず、家庭用サウナ浴槽のヒータとしては利用出来
なかった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】そこで、家庭用サウナ
のヒータとして、上記要求を満足させる条件は、・５分間で発汗をもたらせるためには、遠赤外線の放射
能力の向上をはかり６００ワットの遠赤外線エネルギー
が必要である。・６００ワットの遠赤外線エネルギーを、温度１５０℃
程度の放射体から放射するためには、０．４ｍ²の放射
面積が必要となる。すなわち、サウナ用のヒータとして
は、３００ワットの出力、０．２ｍ²の放射面積を持つ
２枚の放射体を、身体の前後面に対応する位置に配設す
ることにより、入浴５分で発汗できる計算となる。・放射体の外形寸法は、使用者が座ってサウナ内に位置
するとして、長さ（通電方向）６０センチ、幅３０セン
チ程度が適当となる。この寸法の放射体において、一方
向に並べた炭素繊維シートの目付（面積当り重量）は、
最低１００ｇｒ／ｍ²程度となる。目付がそれ以下で
は、繊維間に隙間ができて放射面積が低減してしまう不
都合が発生した。

【０００５】・さらに、放射体（炭素繊維）の両端に電
極を配し、家庭用の電源に接続して１００ボルトを通電
し、３００ワットで加熱するためには、炭素繊維は約３
０オームの電気抵抗値を有する必要がある。・３０オームの電気抵抗値を有する炭素繊維とは、炭素
繊維の目付などから、繊維の体積抵抗率（体積固有抵
抗）を求めると、１，５００μΩ・ｍ程度が必要とな
る。・１，５００μΩ・ｍ程度の体積抵抗値を持つ炭素繊維
は、低い焼成温度で、極めて短い焼成時間の焼成で得ら
れる。しかし、この製法では安定した電気抵抗値を有す
る炭素繊維が得られず、現状は１０００μΩ・ｍ以下の
電気抵抗値を持つ炭素繊維を形成する方法が一般的であ
る。

【０００６】そこで、本発明は家庭用サウナ浴槽の制約
と、低い電気抵抗値の炭素繊維を用いて、上記要件を満
足する最適のヒータを提供することが課題である。具体
的には、現状の技術水準で得られる体積抵抗率を持つ炭
素繊維を用いて、効率良く昇温するサウナ用ヒータを安
価に提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のサウナ用ヒータ
は、遠赤外線の放射体を有する発熱体と、発熱体を挾持
する絶縁体とを有し、発熱体を電極を介して電源に連絡
する配線途上に脈流発生手段を配設し、発熱体の発熱量
を減量させる構成を具備する。電気供給部と電極との間
の配線途上に配設する脈流発生手段は、半波整流回路、
部分通電回路、あるいは交流を直流に変換した後にパル
スを発生させる発生回路を用い、発熱体（体積抵抗率の
低い炭素繊維）への供給電力を減量させて発熱体の発熱
量を減量させている。また、発熱体の遠赤外線放射体は
例えば炭素繊維を並設したシート体であって、発熱体の
表裏両面に電極を配設して発熱体との接触抵抗値を低減
させている。さらに、発熱体の表裏両面に電極を配設し
たことによる段差解消のため、発熱体上面にスペーサを
介して絶縁体を積層すると共に、該スペーサは電極との
干渉部分に開口部を設けて電極部への加圧防止、および
発熱体とスペーサとの間隙の空気抜きを実行している。

【０００８】このように構成するサウナ用ヒータは、発
熱体に流す電流を脈流として供給電力を減少させて、低
体積抵抗率の発熱体の発熱量を要求値に合わせている。
脈流の波形としては、半波整流回路によって得られる波
形、サイリスタなどの部分通電による脈流波形、家庭用
の交流電源を直流に変換後、パルス発生手段によるパル
ス波とする波形がある。この発明によるヒータの持つ電
気抵抗値は１５Ωとなり、１００ボルトの家庭用電源に
接続した場合、電極部には高い電流が流れる。そこでこ
のヒータは、従来、発熱体の片面のみに配されていた電
極を、炭素繊維シートの両面に配設することにより、接
触抵抗を最低限とし、局部発熱の発生を防止している。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明によるサウナ用ヒータ
の構成を分解して説明した図である。ヒータ１０は長手
方向の寸法Ｌを約６０ｃｍ、長手方向に直交する幅方向
の寸法Ｗを３０ｃｍとする板形状をなし、炭素繊維より
なる発熱体１１と、発熱体１１の両面に配設する絶縁層
１３とよりなる。

【００１０】発熱体１１は低い電気抵抗値（例えば、２
００〜１５００μΩ・ｍ程度）を有する、炭素繊維を並
設したシート体である。絶縁層１３は、ガラス／エボキ
シ・プリプレグ・シートよりなり、発熱体１１の１面に
配される２枚の第１の絶縁層１３Ａと、発熱体１１の他
の面に配される２枚の第２の絶縁層１３Ｂを配してい
る。すなわち、発熱体１１は第１の絶縁層１３Ａと第２
の絶縁層１３Ｂで挾持された構成となっている。炭素繊
維よりなる発熱体１１の長手方向両端には電極を配設す
る。電極は銅箔よりなる板体で形成され、発熱体１１の
第１の絶縁層１３Ａ側に配設される電極１５Ａ，１５Ｂ
と、発熱体１１の第２の絶縁層１３Ｂ側に配設される電
極１７Ａ，１７Ｂを有する。発熱体１１の第１の絶縁層
１３Ａ側（発熱体の裏面側）に配設される電極１５Ａ，
１５Ｂは、局部的に接触抵抗が過大となる部位をなくす
ことが目的として配設されており、この実施の形態で
は、発熱体１１の第２の絶縁層１３Ｂ側に配設される電
極１７Ａ，１７Ｂ（発熱体の表面側）の電極のみを供給
電源に連絡する配線（図示せず）を接続している。

【００１１】また、発熱体１１と第２の絶縁層１３Ｂと
の間にはスペーサ１９を配設している。スペーサ１９は
ガラス／エボキシ・プリプレグ・シートよりなり、電極
１７Ａ，１７Ｂに対応する位置に窓部１９０を開口して
いる。ヒータ１０は第１の絶縁層１３Ａ上に発熱体１１
を重合し、発熱体１１上にスペーサ１９を介して第２の
絶縁層１３Ｂを積層してプレス（熱圧着）等の手段によ
り一体化して構成される。この製造工程において、発熱
体１１と絶縁層１３Ａ，１３Ｂとの間に電極１５Ａ，１
５Ｂ、１７Ａ，１７Ｂの厚さによる段差が発生する。こ
の段差はプレス圧着時に電極部への過圧となる。そこ
で、発熱体１１と表側に配設する第２の絶縁層１３Ｂと
の間にスペーサ１９を配設して電極部１７Ａ，１７Ｂへ
の過圧を避けている。また、プレス圧着時に前述の電極
１７Ａ，１７Ｂの段差部分に滞留する空気を窓部１９０
から逃がし、空気の滞留による接着不良等を阻止してい
る。このように構成されるサウナ用ヒータ１０は配線を
介して電源に接続され、発熱体１１を発熱させる。

【００１２】このヒータ１０の配線２２には、脈流発生
手段が配設されている。脈流発生手段としては、半波整
流回路、部分通電回路等がある。次に、発熱体１１が接
続する電源配線を図２により説明する。（１）半波整流器を配設する。 ……図２（１）参照電源配線２２に、半波整流器２１を配設している。配線
２２を介して１００Ｖの家庭用電源２０にヒータ１０を
接続する。電源２０からの通電は配線２２に配設する半
波整流器２１により、符号３０で示すような、半波形の
電流波形となる。ヒータ１０に供給される電流は単純な
半波整流回路によって得られる脈流波形となり、５０％
通電となる。その結果、ヒータ１０の発熱体１１は発熱
量を半減する。（２）部分通電回路を配設する。 ……図２（２）参
照電源配線２２にサイリスタ等の部分通電回路２３を配設
する。１００Ｖの家庭用電源２０にヒータ１０の配線２
２を接続したとき、電源２０からの通電は部分通電回路
２３により符号４０で示す電流波形となる。ヒータ１０
に供給される電流はサイリスタなどの部分通電による脈
流波形４０となり、５０％通電となる。その結果、ヒー
タ１０の発熱体１１は発熱量を半減する。（３）一旦直流に変換した後、パルス状に通電する。
……図２（３）参照電源配線２０に直流変換、パルス発生器２５を配設す
る。家庭用の交流電源２０は直流変換、パルス発生器２
５により直流に変換される。そして、適宜パルス波長を
有するパルス波５０としてヒータ１０に供給される。こ
の場合、ヒータ１０への供給電力量は、パルス波長によ
り調整する。

【００１３】このように、この発明のヒータ１０は供給
される電流が脈流（パルス流）として調整されているの
で、発熱体１１の発熱量を要求値に合わせることができ
る。ここで、上記（２）、（３）に示す方法は、ヒータ
１０ヘの供給電力の調整は容易であるが、部分通電回路
２３、あるいはパルス発生器２５が故障した場合、ヒー
タ１０に電源２０から１００％の電力が供給されてしま
う。家庭用の電力が１００％供給されると、この種ヒー
タは過熱することがある。それに対し、上記（１）の半
波整流器２１による供給電力の調整は、もっとも単純な
構成で故障の恐れ、過熱の恐れが少ない。

【００１４】そこで、半波整流器２１で供給電力が調整
されたヒータ１０において、炭素繊維（体積抵抗率７５
０μΩ・ｍ）を用いた発熱体１１の電気抵抗値は１５Ω
となる。この電気抵抗値は、前述の家庭用の電源から直
接供給した場合の炭素繊維に要求される電気抵抗値、お
よび体積抵抗率の半分となっている。この実施の形態の
ヒータ１０の、電気抵抗値１５Ωを有する発熱体１１
を、１００ボルトの家庭用電源に接続した場合、電極部
１５Ａ，１７Ａ、１５Ｂ，１７Ｂ間を流れる電流（Ａ＝
Ｖ／Ω）は、１００／１５＝６．７アンペアの高い電流
が流れる。一般的に電極部に接触抵抗が多いと、局部発
熱が発生して過熱の危険をもたらす。そこで、このヒー
タ１０は、銅箔電極１５Ａ，Ｂ、１７Ａ，Ｂを発熱体
（炭素繊維シート）１１の両面（表裏面）に配すること
により、接触抵抗を最低限にとどめ、局部的な加熱を回
避している。そして、２重電極となった段差はスペーサ
１９を介在させてプレス時の電極部分への加圧を防止し
ている。

【００１５】

【発明の効果】本発明のサウナ用ヒータは、取扱が容易
であって、一般家庭の受電能力の範囲内で入浴後、約５
分程で発汗が達成される。また、電極部分への局部的な
過熱が防止され、入浴者への危険が防止できると共に、
空気抜き開口を持つスペーサを介在させて、プレス操作
の容易性を達成させた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサウナ用ヒータの分解構成説明
図。

【図２】脈流発生手段の実施例を示す説明図。

【符号の説明】

１０ヒータ１１発熱体１３絶縁体１５，１７電極１９スペーサ１９０開口２０電源２１半波整流回路２２配線２３部分通電回路２５パルス発生器３０，４０，５０電流波形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K034 AA05 AA09 BB05 BB08 BB13 BC03 BC04 BC16 CA02 CA17 CA32 EA01 EA13 EA16 EA18 FA25 HA01 HA10 3K058 AA13 AA16 AA62 AA86 AA87 BA00 CA04 CA05 CB01 CB10 CE03 CE13 CE19 3K092 PP20 QA05 QB16 QB31 QC05 QC20 QC25 RF02 RF12 RF13 RF26 SS40 UC07 VV03 VV06 VV22 VV25 4C094 AA01 BA03 BA18 BB09 BB18 DD35 EE32 FF02 FF15 GG03 GG14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を介して電気供給部に連絡する発熱
体と、発熱体を挾持する絶縁体とを有するサウナ用ヒー
タにおいて、発熱体は遠赤外線の放射体を有すると共に、電気供給部
と電極との間には脈流発生手段を配設し、発熱体の発熱
量を減量させるよう構成してなるサウナ用ヒータ。
【請求項２】脈流発生手段は半波整流回路であって、
発熱体の発熱量を半減させるよう構成してなる請求項１
記載のサウナ用ヒータ。
【請求項３】脈流発生手段は部分通電回路であって、
発熱体の発熱量を減量するよう構成してなる請求項１記
載のサウナ用ヒータ。
【請求項４】脈流発生手段はパルス発生回路であっ
て、発熱体の発熱量を減量するよう構成してなる請求項
１記載のサウナ用ヒータ。
【請求項５】電極は発熱体の表裏両面に配設されてな
る請求項１記載のサウナ用ヒータ。
【請求項６】絶縁体は、発熱体上面にスペーサを介し
て配設され、該スペーサは電極との干渉部分に開口部を
形成してなる請求項１記載のサウナ用ヒータ。