JP2990030B2 - サウナのヒータ制御装置 - Google Patents

サウナのヒータ制御装置

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JP2990030B2 JP7001511A JP151195A JP2990030B2 JP 2990030 B2 JP2990030 B2 JP 2990030B2 JP 7001511 A JP7001511 A JP 7001511A JP 151195 A JP151195 A JP 151195A JP 2990030 B2 JP2990030 B2 JP 2990030B2
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    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/0252Domestic applications
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    • H05B1/0283For heating of fluids, e.g. water heaters
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H33/00Bathing devices for special therapeutic or hygienic purposes
    • A61H33/06Artificial hot-air or cold-air baths; Steam or gas baths or douches, e.g. sauna or Finnish baths
    • A61H33/063Heaters specifically designed therefor

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気ヒータ式のサウナ
で、特に摂氏40度前後の低温による遠赤外線浴を行う
のに好適なサウナのヒータ制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】一般にサウナは、浴室内
を例えば摂氏60度以上の高温にして入浴者の発汗を促
すことにより所期の効果を期待するものであるが、高齢
者や疾患者にとっては肉体的負担が大きく危険を伴うこ
とになる。そこで、浴室内温度を、発汗を伴わない程度
の摂氏40度前後の低温にし、ヒータから放射される遠
赤外線を入浴者に浴びさせて所謂温熱効果による細胞の
活性化を期待する、衣服着用状態でも利用可能な遠赤外
線浴のためのサウナが考えられた。
【0003】一般の高温浴が可能な電気ヒータ式サウナ
を上記のような低温での遠赤外線浴に利用しようとした
場合、ヒータの電源回路をオンオフ制御して浴室内の温
度を設定温度に維持させる通常の制御方式において、当
該設定温度を例えば摂氏40度程度の低温に設定するこ
とになるが、通電時のヒータの発熱量が大きいために浴
室内温度が設定温度に対して上下に大きく脈動変化し、
快適な遠赤外線浴ができない。しかも、ヒータが通電停
止されている時間が長くなるので、ヒータに対する通電
停止時にヒータの表面温度が下がり、遠赤外線を連続的
に効率良く放射させることができず、この点でも効果的
な遠赤外線浴ができない。
【0004】また、浴室内をむらなく加熱するためには
複数のヒータが配設されることになるが、これら複数の
ヒータに対する通電ヒータ数を変えて浴室内の温度を制
御する方式もある。このような方式でも、低温での遠赤
外線浴に関しては上記のような問題点が解決できないば
かりでなく、通電使用時間が同一でないために各ヒータ
の耐用寿命にばらつきが生じ、保守面でも問題がある。
【0005】ヒータの電源回路をオンオフ制御したとき
の問題点を解決する方法として、例えば実開昭60−1
5333号公報に開示されるように、浴室内の温度が設
定温度に達したとき、ヒータの交流電源電圧を整流回路
素子により半波整流して当該ヒータに供給される電流を
半減させ、以て、当該ヒータを通電させたままで発熱量
を減少させる制御方式が知られている。しかしながらこ
の制御方式では、設定温度が摂氏60度以上となる高温
浴サウナにおいて、ヒータを常時通電させながら浴室内
温度を設定温度に維持させる制御方式としては効果的で
あったが、設定温度を摂氏50度以下の例えば40度程
度に低く設定したときは、高温浴用の、発熱容量の大き
なヒータが使用されているために、当該ヒータの発熱量
を半減させても浴室外に放散される熱量を含む消費熱量
よりもヒータの発熱量を低くすることができず、浴室内
温度が設定温度よりも高くなり、所期通りの低温による
遠赤外線浴を行うことができなかった。
【0006】また、ヒータに供給される電流を設定温度
以上では50%に下げ、設定温度以下では100%に戻
すだけの制御であるから、仮に発熱容量の小さなヒータ
を使用して当該ヒータを常時通電しながら浴室内温度を
比較的低温に維持することができたとしても、夏季と冬
季とで大幅に異なる浴室外の雰囲気温度の影響などによ
り、設定温度に対する浴室内温度の脈動的変化の巾が大
きくなって、快適で効果的な遠赤外線浴を行うことがで
きない状況も生じる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は以上のような従
来の問題点を解決することを目的に成されたものであっ
て、その解決手段の特徴を後述する実施例の参照符号を
付して示すと、複数の浴室内加熱用ヒータ (H1〜H4)
と、これらヒータ (H1〜H4) に共通の交流電源回路(9)
と、半波整流素子(10)と、交流電源回路(9) に浴室内加
熱用ヒータ (H1〜H4) を接続する複数の接続回路(14a〜
14f)と、接続回路切り換え手段(12)と、浴室内温度検出
器(8) と制御手段(15)とを有し、複数の接続回路は、各
々が全てのヒータを交流電源回路に接続するもので、各
接続回路ごとに全ヒータの合計消費電力量が異なるよう
に、半波整流素子を経由する回路と経由しない回路及び
ヒータ並列接続回路とヒータ直列接続回路を組み合わせ
て成り、接続回路切り換え手段は、前記複数の接続回路
を択一的に切り換えるものであり、制御手段(15)は、少
なくとも浴室内温度検出器(8) の検出温度(THd) が設定
温度(THs) に達した以後において、一定時間おきに当該
検出温度(THd) と設定温度(THs) とを比較し、検出温度
(THd) が設定温度(THs) より高いときは、全ヒータの合
計消費電力量を1段階下げるように接続回路切り換え手
段により接続回路を切り換え、検出温度(THd) が設定温
度(THs) より低いときは、全ヒータの合計消費電力量を
1段階上 げるように接続回路切り換え手段により接続回
路を切り換える制御を行うものである点に特徴を有す
る。
【0008】
【実施例】以下に本発明の好適実施例を添付図に基づい
て説明すると、図1において、1はサウナ装置の一例で
ある折り畳み式簡易サウナ装置であって、組み立てられ
た浴室内の左右両側面に位置するヒータ2a,2b、背
面に位置するヒータ2c、底面上に位置するヒータ2
d、及び前面下部に位置するヒータ2eを備え、浴室内
には、図示省略しているが、必要に応じて椅子や背もた
れ、床用すのこなどが配設される。勿論、折り畳み式簡
易サウナ1に限定されず、開閉扉を備えたボックス型サ
ウナであっても良い。
【0009】各ヒータ2a〜2eは、例えばガラスカー
ボン製の面状発熱体をエポキシ樹脂などの絶縁層で被覆
して成る面状ヒータであって、図では、簡略化して浴室
各内面に1枚の面状ヒータを配設しているように示して
いるが、浴室内の温度むらを少なくするためと後述する
本発明のヒータ制御のために、同一容量の偶数枚、例え
ば8〜10枚の面状ヒータ単体の組み合わせにより、前
記ヒータ2a〜2eを構成している。なお、各ヒータ単
体または選択された特定のヒータ単体には、温度ヒュー
ズが付設される。
【0010】上記サウナ装置1の浴室内適当箇所にはコ
ントローラ3が付設されている。このコントローラ3
は、後述する本発明のヒータ制御装置の本体部分を内蔵
するとともに、温度設定器4の他、必要に応じて入浴時
間設定用タイマー(電源オフ用タイマー)5、電源オン
表示灯6、入浴可表示灯7、漏電ブレーカなどが付設さ
れている。さらに浴室内の適当箇所には、コントローラ
3に接続された温度検出器8が配設されている。前記入
浴可表示灯7は、温度検出器8が検出した浴室内温度が
温度設定器4で設定した温度に達したときや設定温度に
関係なく設定された入浴可温度(例えば摂氏40度)に
達したときに点灯する。
【0011】図2は、簡略化のために、前記浴室内加熱
用ヒータ2a〜2eが2つの面状ヒータH1,H2から
構成されているものとして、本発明のヒータ制御装置の
基本的構成を説明する図であって、ヒータH1,H2に
共通の交流電源回路9と、一つの半波整流素子10と、
交流電源回路9にヒータH1,H2を接続する4つの接
続回路11a〜11dと、接続回路切り換え手段12と
を有し、第1接続回路11aは、図3Aに示すように2
つのヒータH1,H2を交流電源回路9に対し並列接続
するものであり、第2接続回路11bは、図3Bに示す
ように並列接続した2つのヒータH1,H2を半波整流
素子10を経由させて交流電源回路9に接続するもので
あり、第3接続回路11cは、図3Cに示すように2つ
のヒータH1,H2を交流電源回路9に対し直列接続す
るものであり、第4接続回路11dは、図3Dに示すよ
うに直列接続した2つのヒータH1,H2を半波整流素
子10を経由させて交流電源回路9に接続するものであ
る。13は電源スイッチである。
【0012】接続回路切り換え手段12は、4連4段階
のロータリースイッチで構成され、このロータリースイ
ッチにおける各段の第1接点m1,n1,p1,q1を
閉成することにより第1接続回路11a(図3A)が形
成され、各段の第2接点m2,n2,p2,q2を閉成
することにより第2接続回路11b(図3B)が形成さ
れ、各段の第3接点m3,n3,p3,q3を閉成する
ことにより第3接続回路11c(図3C)が形成され、
各段の第4接点m4,n4,p4,q4を閉成すること
により第4接続回路11d(図3D)が形成されるよう
に、交流電源回路9とヒータH1,H2、及び半波整流
素子10に対して配線されている。
【0013】前記2つのヒータH1,H2が例えば夫々
1kwの容量のものであって、交流電源回路9の電源電
圧が100Vであると仮定すると、接続回路切り換え手
段12により図3Aに示す第1接続回路11aによりヒ
ータH1,H2を交流電源回路9に接続したときは、各
ヒータH1,H2に10Aの電流が流れ、各ヒータH
1,H2はフルパワーの1kwの電力で加熱されるの
で、全ヒータ2a〜2eでは2kwの加熱能力となる。
接続回路切り換え手段12により図3Bに示す第2接続
回路11bによりヒータH1,H2を交流電源回路9に
接続したときは、各ヒータH1,H2には半波整流され
た5Aの電流が流れ、各ヒータH1,H2は500wの
電力で加熱されるので、全ヒータ2a〜2eではフルパ
ワー時の50%に相当する1kwの加熱能力となる。
【0014】また、接続回路切り換え手段12により図
3Cに示す第3接続回路11cによりヒータH1,H2
を交流電源回路9に接続したときは、各ヒータH1,H
2に印加される電圧が50Vと半減するとともに各ヒー
タH1,H2に流れる電流も5Aと半減するので、各ヒ
ータH1,H2は250wの電力で加熱されることにな
り、全ヒータ2a〜2eではフルパワー時の25%に相
当する500wの加熱能力に低下する。さらに、接続回
路切り換え手段12により図3Dに示す第2接続回路1
1dによりヒータH1,H2を交流電源回路9に接続し
たときは、各ヒータH1,H2には半波整流された2.
5Aの電流が流れ、各ヒータH1,H2は125wの電
力で加熱されるので、全ヒータ2a〜2eではフルパワ
ー時の12.5%に相当する250wの加熱能力にまで
低下することになる。
【0015】即ち、接続回路切り換え手段12により交
流電源回路9に対するヒータH1,H2の接続回路を切
り換えることにより、ヒータH1,H2、即ち浴室内加
熱用ヒータ2a〜2eの全てに通電しながら、その全ヒ
ータ2a〜2eの加熱能力を100%,50%,25
%,12.5%の4段階に切り換えることができるので
ある。
【0016】図4は、前記浴室内加熱用ヒータ2a〜2
eが4つの同一容量の面状ヒータH1〜H4から構成さ
れているものとして、6回路の切り換えが可能な接続回
路切り換え手段12により択一的に切り換えられる6つ
の接続回路14a〜14fを示している。第1接続回路
14a(図4A)は、4つのヒータH1〜H4を交流電
源回路9に並列接続するものであり、100%の加熱能
力が得られる。第2接続回路14b(図4B)は、並列
接続した4つのヒータH1〜H4を交流電源回路9に対
し半波整流素子10を介して接続するものであり、ヒー
タ2a〜2e全体の加熱能力は1/2となる。第3接続
回路14c(図4C)は、ヒータH1,H2を直列接続
したものとヒータH3,H4を直列接続したものとを交
流電源回路9に対し並列接続するものであって、ヒータ
2a〜2e全体の加熱能力が1/4まで低下する。
【0017】第4接続回路14d(図4D)は、第3接
続回路14cに半波整流素子10を介装したもので、ヒ
ータ2a〜2e全体の加熱能力が1/8まで低下する。
また、第5接続回路14e(図4E)は、全てのヒータ
H1〜H4を交流電源回路9に対し直列に接続するもの
で、ヒータ2a〜2e全体の加熱能力が1/16まで低
下する。さらに第6接続回路14f(図4F)は、第5
接続回路14eに半波整流素子10を介装したものであ
って、ヒータ2a〜2e全体の加熱能力が1/32まで
低下する。
【0018】図5は、図4に示した6つの接続回路14
a〜14fを接続回路切り換え手段12により自動切り
換え制御するように構成した例を示すもので、マイクロ
コンピュータなどから成る制御手段15を備えている。
制御手段15の信号入力端には温度設定器4や温度検出
器8などが接続されるが、これら温度設定器4や温度検
出器8の出力温度信号がアナログ信号であって、制御手
段15がアナログ/デジタル変換機能を内蔵していない
ときは、図示省略しているが、これら温度設定器4や温
度検出器8の接続に際してアナログ/デジタル変換器が
併用される。
【0019】制御手段15は、内部メモリー16や内部
クロック17、及び中央演算処理ユニット(CPU)1
8などを備えている。この中央演算処理ユニット18
は、温度設定器4や温度検出器8から入力される温度情
報、内部クロック17のクロック信号などの情報に基づ
いて、内部メモリー16に書き込まれている制御プログ
ラムを実行し、接続回路切り換え手段12に対し正方向
接点切り換え信号19aと逆方向接点切り換え信号19
bを出力する。
【0020】接続回路切り換え手段12は、正方向接点
切り換え信号19aを受けるごとに、第1接点から第2
接点、第2接点から第3接点、というように接続回路1
4a〜14fを順次1段階下位のものに切り換え、負方
向接点切り換え信号19bを受けるごとに、第6接点か
ら第5接点、第5接点から第4接点、というように接続
回路14a〜14fを順次1段階上位のものに切り換え
る。従って図2では、接続回路切り換え手段12として
機械的な有接点のロータリースイッチを使用する例を説
明したが、実施に際しては、電子部品で構成される無接
点のステッピングスイッチ回路を接続回路切り換え手段
12として採用するのが望ましい。
【0021】制御手段15が実行する制御プログラム
を、図6のフローチャートに基づいて説明すると、電源
スイッチがオンされ、温度設定器4において温度設定が
行われると、制御手段15は、温度検出器8の浴室内検
出温度THdが設定温度THsよりも低いことを条件に
して、接続回路切り換え手段12を初期状態に復帰させ
る。即ち、第1接点が接続状態となり、図4Aに示す第
1接続回路14aが閉成されてヒータ2a〜2eの発熱
量が最大になり、浴室内が急速に加熱される。
【0022】浴室内温度の上昇により、温度検出器8の
検出温度THdが温度設定器4の設定温度THsより高
くなると、制御手段15は接続回路切り換え手段12に
対し正方向接点切り換え信号19aを送るので、接続回
路切り換え手段12は第2接点を接続状態とし、第1接
続回路14aを開いて図4Bに示す第2接続回路14b
を閉成する。従って、ヒータ2a〜2e全体の加熱能力
は1/2に落とされる。このあと制御手段15は、数秒
〜数分のオーダーで任意に設定される一定時間経過ごと
に温度検出器8の検出温度THdと温度設定器4の設定
温度THsとを比較演算し、検出温度THdが設定温度
THsよりも高いときは、その都度、接続回路切り換え
手段12に対し正方向接点切り換え信号19aを送り、
接続回路を第2接続回路14bから第3接続回路14c
に、第3接続回路14cから第4接続回路14dにと順
次切り換える。
【0023】上記作用により、検出温度THdが設定温
度THsより高くなると、一定時間経過ごとにヒータ2
a〜2eの加熱能力が段階的に低下し、従って、浴室内
の温度(検出温度THd)上昇が抑えられて浴室内の温
度(検出温度THd)が低下し始める。例えば、図4E
に示す第5接続回路14eが閉成されてヒータ2a〜2
eの加熱能力が1/16まで低下している状態におい
て、検出温度THdが設定温度THsより低くなったと
仮定すると、係る状態を制御手段15が検知したとき当
該制御手段15は接続回路切り換え手段12に対し逆方
向接点切り換え信号19bを送り、接続回路切り換え手
段12は、接続回路を1段上位の第4接続回路14dに
切り換える。従って、ヒータ2a〜2eの加熱能力は1
/8まで高められ、再び浴室内温度が上昇し始める。
【0024】このあと制御手段15は、設定された一定
時間経過ごとに温度検出器8の検出温度THdと温度設
定器4の設定温度THsとを比較演算し、検出温度TH
dが設定温度THsよりも低いときは、その都度、接続
回路切り換え手段12に対し逆方向接点切り換え信号1
9bを送り、接続回路を第4接続回路14dから第3接
続回路14cに、第3接続回路14cから第2接続回路
14bにと順次上位のものに切り換える。従って、ヒー
タ2a〜2eの加熱能力が段階的に高められ、浴室内温
度が上昇する。そして例えば、図4Bに示す第3接続回
路14bが閉成されてヒータ2a〜2eの加熱能力が1
/2の状態にあるときに、再び検出温度THdが設定温
度THsより高くなったと仮定すると、係る状態を制御
手段15が検知したとき当該制御手段15は接続回路切
り換え手段12に対し正方向接点切り換え信号19aを
送り、接続回路切り換え手段12は、接続回路を1段下
位の第4接続回路14cに切り換える。従って、ヒータ
2a〜2eの加熱能力は1/4まで高められ、再び浴室
内温度が上昇し始める。
【0025】以下、上記作用の繰り返しにより、浴室内
温度を設定温度付近で安定させることができるのである
が、設定温度が低いほど、ヒータ2a〜2eの加熱能力
が下げられる第4〜第6接続回路14d〜14fが利用
され、浴室内温度変化の勾配が緩く抑えられる。換言す
れば、例えば摂氏80度まで温度設定ができるだけの容
量のヒータ2a〜2eを備えたサウナ装置であっても、
摂氏40度程度の低温に温度設定し、全てのヒータ2a
〜2eに対し連続通電しながら浴室内温度を略摂氏40
度付近で安定させることができるのである。
【0026】なお、上記のように4つの同一容量のヒー
タH1〜H4で浴室内加熱用ヒータ2a〜2eを構成し
た場合、接続回路切り換え手段12による接続回路14
a〜14fの切り換えにより、ヒータ2a〜2e全体の
加熱能力を1/32まで6段階に切り換えることができ
るのであるが、実際には、ヒータ2a〜2eは8〜10
枚の面状ヒータから構成することができるので、ヒータ
2a〜2e全体の加熱能力の切り換え段数をさらに多く
して、最小加熱能力をさらに小さくし、設定温度を低温
にしたときの浴室内温度の温度変化勾配をより小さくす
ることが可能である。
【0027】
【発明の作用及び効果】以上のように本発明のサウナの
ヒータ制御装置によれば、複数の浴室内加熱用ヒータを
有するサウナ装置において、各接続回路ごとに全ヒータ
の合計消費電力量が異なるように、半波整流素子を経由
する回路と経由しない回路及びヒータ並列接続回路とヒ
ータ直列接続回路を組み合わせて成り、且つ各々が全て
のヒータを交流電源回路に接続する複数の接続回路を使
用し、この複数の接続回路を接続回路切り換え手段によ
って択一的に切り換えるようにするとともに、制御手段
により、少なくとも浴室内温度検出器の検出温度が設定
温度に達した以後において、一定時間おきに当該検出温
度と設定温度とを比較し、検出温度が設定温度より高い
ときは、全ヒータの合計消費電力量を1段階下げるよう
に接続回路切り換え手段により接続回路を切り換え、検
出温度が設定温度より低いときは、全ヒータの合計消費
電力量を1段階上げるように接続回路切り換え手段によ
り接続回路を切り換える制御を行うのであるから、次の
ような格別の作用効果が期待できる。
【0028】即ち、全ヒータの合計消費電力量が大き
な、高温浴用の一般的なサウナにおいても、全ヒータの
合計消費電力量を、上記実施例に例示したようにヒータ
が2組の場合でも数分の1まで、ヒータが4組の場合で
数10分の1まで、段階的に下げることができ、従来の
単なる半波/全波切り換え方式では実現できなかった、
浴室内温度を摂氏40〜50度の低温の設定温度に維持
することを自動的に行わせることができる。しかも、ヒ
ータの電源回路をオンオフ制御するのではなく、全ての
ヒータに連続通電しながらその発熱量を段階的に低下さ
せたり高めたりすることができるので、全てのヒータを
常時発熱状態にして低温でも遠赤外線を効率よく放射さ
せることができる。さらに、ヒータの全てを同一条件で
連続通電しながら発熱量を制御し得るのであるから、通
電ヒータ数を切り換えて全体の発熱量を調整する場合の
ように、各ヒータ間で耐用寿命にばらつきが生じること
もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 折り畳み式簡易サウナ装置の構成を示す概略
斜視図である。
【図2】 2つのヒータの接続回路切り換え手段の基本
的構成を説明する回路図である。
【図3】 図2の接続回路切り換え手段によって切り換
えられる4つの接続回路を各別に示す回路図である。
【図4】 4つのヒータを使用した場合の各接続回路を
示す回路図である。
【図5】 接続回路切り換え手段を自動切り換え制御す
る実施例の構成説明図である。
【図6】 制御プログラムを説明するフローチャートで
ある。
【符号の説明】
2a ヒータ 2b ヒータ 2c ヒータ 2d ヒータ 2e ヒータ 3 コントローラ 4 温度設定器 8 温度検出器 9 ヒータの交流電源回路 10 整流回路素子 11a 第1接続回路 11b 第2接続回路 11c 第3接続回路 11d 第4接続回路 12 接続回路切り換え手段 13 電源スイッチ 14a 第1接続回路 14b 第2接続回路 14c 第3接続回路 14d 第4接続回路 14e 第5接続回路 14f 第6接続回路 15 制御手段(マイクロコンピュータ) 16 内部メモリー 17 内部クロック 18 中央演算処理ユニット(CPU)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の浴室内加熱用ヒータ (H1〜H4) と、
    これらヒータ (H1〜H4) に共通の交流電源回路(9) と、
    半波整流素子(10)と、交流電源回路(9) に浴室内加熱用
    ヒータ (H1〜H4) を接続する複数の接続回路(14a〜14f)
    と、接続回路切り換え手段(12)と、浴室内温度検出器
    (8) と制御手段(15)とを有し、 複数の接続回路は、各々が全てのヒータを交流電源回路
    に接続するもので、各接続回路ごとに全ヒータの合計消
    費電力量が異なるように、半波整流素子を経由する回路
    と経由しない回路及びヒータ並列接続回路とヒータ直列
    接続回路を組み合わせて成り、 接続回路切り換え手段は、前記複数の接続回路を択一的
    に切り換えるものであり、 制御手段(15)は、少なくとも浴室内温度検出器(8) の検
    出温度(THd) が設定温度(THs) に達した以後において、
    一定時間おきに当該検出温度(THd) と設定温度(THs) と
    を比較し、検出温度(THd) が設定温度(THs) より高いと
    きは、全ヒータの合計消費電力量を1段階下げるように
    接続回路切り換え手段により接続回路を切り換え、検出
    温度(THd) が設定温度(THs) より低いときは、全ヒータ
    の合計消費電力量を1段階上げるように接続回路切り換
    え手段により接続回路を切り換える制御を行うものであ
    る、 サウナのヒータ制御装置。
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