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【発明の名称】 熱風加熱システム及びこれを備えた簡易石風呂装置
【発明者】 【氏名】中村 州男
【要約】 【課題】低コストな加熱システムを提供することを目的とする。

【解決手段】気体を圧送する圧送手段２と、長尺に渡って少なくとも内部に凹凸が形成され、前記圧送手段２から圧送された気体が流入し、管路抵抗によって発熱した当該気体がが熱風となり循環する管路３と、を備える熱風加熱システム１。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を圧送する圧送手段と、
長尺に渡って少なくとも内部に凹凸が形成され、前記圧送手段から圧送された気体が流入し、管路抵抗によって発熱した当該気体が熱風となり循環する管路と、
を備えることをすることを特徴とする熱風加熱システム。
【請求項２】
前記圧送された気体を増圧する増圧手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱風加熱システム。
【請求項３】
前記圧送された気体に抵抗を加える弁を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱風加熱システム。
【請求項４】
床、壁及び天井に断熱材が配設された移動可能な断熱性筐体の床に、凸条が所定間隔で列設され、基層及び鉱物層を有する温浴積層体が前記凸条に担持されて前記断熱性筐体の床面をなす簡易石風呂装置であって、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱風加熱システムを備え、前記管路を前記凸条間に配設したことを特徴とする簡易石風呂装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風加熱システム、詳しくは内部に凹凸のある管内に気体を圧送して熱風とし、この熱風を当該管内で循環して放熱させる熱風加熱システム、及びこれを用いた簡易石風呂装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラーによって加熱した温水や蒸気を管内で循環して放熱させる加熱システムが一般化しており、例えば、温泉と同様の効果が得られるものとして考案された石風呂装置に用いられている。この石風呂装置は、風呂場となる建物の床に温水管を埋設したモルタル層を設け、該モルタル層に、砂利及び炭を混合した温浴層を積層して、ボイラーから温水管に８０℃程度の温水を供給することにより、風呂場内の温度を約４０℃乃至４２℃にして温浴ができるようにしたものである（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許３３９６７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の加熱システムにおいては、温水や蒸気を加熱するボイラーが高額であるためにシステム・コストが高いという問題があった。また、従来の温水を管内で循環させる加熱システムにおいては、定期的に腐敗した水を交換する必要であるので、メンテナンス・コストが高いという問題があった。また、電熱器を用いた加熱システムも考えられるが、電熱器から発生する電磁波が人体に悪影響を与えるおそれがあるため、石風呂装置などに用いることは困難であるという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる問題を解決すべくなされたものであり、低コストな加熱システム及びこれを用いた簡易石風呂装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の熱風加熱システムは、気体を圧送する圧送手段と、長尺に渡って少なくとも内部に凹凸が形成され、前記圧送手段から圧送された気体が流入し、管路抵抗によって発熱した当該気体が熱風となり循環する管路と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の熱風加熱システムは、請求項１に記載の熱風加熱システムにおいて、前記圧送された気体を増圧する増圧手段を備えることを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載の熱風加熱システムは、請求項１又は２に記載の熱風加熱システムにおいて、前記圧送された気体に抵抗を加える弁を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項４に記載の簡易石風呂装置は、床、壁及び天井に断熱材が配設された移動可能な断熱性筐体の床に、凸条が所定間隔で列設され、基層及び鉱物層を有する温浴積層体が前記凸条に担持されて前記断熱性筐体の床面をなす簡易石風呂装置であって、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱風加熱システムを備え、前記管路を前記凸条間に配設したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の熱風加熱システムによれば、長尺に渡って少なくとも内部に凹凸が形成されているために管路はその管路抵抗が大きく、この管路に圧送された気体が流入するので、当該気体の圧力エネルギが熱エネルギに変換されて発熱し熱風となる。そして、この熱風が管路を循環することに伴い放熱するので、外部を加熱することができる。また、上記従来の加熱システムに比べて、高価なボイラーを必要とせずに、送風機などの安価な圧送手段を用いるので、低コストなシステムとすることができる。また、従来の温水を用いた加熱システムに比べて、定期的に水などを交換する必要がないので、メンテナンスを低コストとすることができる。また、従来の電熱器を用いた加熱システムに比べて、電磁波が発生しないので、人体が近接する場所、例えば石風呂装置にも安心して用いることができる。
【００１０】
請求項２に記載の熱風加熱システムによれば、圧送された気体は増圧手段によって増圧され圧力エネルギが増加するため、より多くの圧力エネルギが熱エネルギに変換され得るので、熱風をより高温とすることができ、より迅速に加熱することが可能になる。また、これとともに、管路を流れる際の圧力降下による流れの停滞に打ち勝って、熱風を管路全体により円滑に循環させることができ、より均等に加熱することが可能になる。
【００１１】
請求項３に記載の熱風加熱システムによれば、圧送された気体は弁によって抵抗が加えられるため、圧力エネルギがより多くの熱エネルギに変換され得るので、熱風をより高温とすることができ、より迅速に加熱することが可能になる。
【００１２】
請求項４に記載の簡易石風呂装置によれば、上記の各効果を有する熱風加熱システムを備えた簡易石風呂装置とすることができるので、低コストで人体に安心な簡易石風呂装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る熱風加熱システムについて図面に基づき説明する。この熱風加熱システム１は、図１に示すように、空気を圧送する送風機２と、圧送された空気が循環する熱風管３と、からなるものであり、圧送された空気が熱風管３内で熱風となり、該熱風が熱風管３を循環することにより、外部の加熱対象物４を加熱するものである。なお、本実施の形態においては、回収手段や供給手段を特に設ける必要がなく好適であるので、空気を用いているが、空気以外の気体を用いてもよい。
【００１４】
一般に、空気などの流体が管路を流れる場合、流体の速度分布によって分子間に生じる摩擦、いわゆる流体摩擦、及び流体の分子と管内の内壁との間に生じる摩擦、いわゆる管摩擦を始めとして、弁部、管路の急変部、漸変部、分岐部、合流部等における摩擦など、流れが混乱する要因となる管路内の流体力学的抵抗（以下、「管路抵抗」と呼ぶ。）によって、流体の圧力エネルギに損失が生じ、熱エネルギに変わり、発熱する。一方、この圧力エネルギの損失は流体の流れを邪魔するので、これに打ち勝って所定流量の流体を流し管路を循環させるためには、送風機、ポンプ等を使用して流体に充分な圧力エネルギを与える必要がある。そこで、本熱風加熱システム１においては、送風機２によって空気に圧力エネルギを付与し、該空気が熱風管３内で管路抵抗による圧力エネルギの損失によって発熱し６５℃乃至８０℃程度の熱風となり、そして、該熱風が熱風管３内を循環しながら放熱することにより外部の加熱対象物４を加熱している。
【００１５】
送風機２は、空気に圧力エネルギを付与して熱風管３に送り込むものであり、その吸気口２ａに接続された熱風管３の一端から吸入した空気を、その吐出口２ｂに接続された熱風管３の他端から送り込み、熱風管３内に空気を圧送する。送風機２として、例えば、羽根車の回転運動によって空気を圧送する回転式ブロワを用いることができ、二葉より三葉の方が吐出圧力が大きいので好ましい。また、送風機２は、空気を圧送するものであれば、ターボ式ブロワ、渦流式ブロワ、或いは軸流ファンや遠心ファン等の通風機を用いてもよく、その圧送方式や呼称により限定されるものではない。
【００１６】
熱風管３は、圧送された空気が送風機２から送り込まれて流入し、当該圧送された空気が管路抵抗によって発熱し熱風となり、この熱風が熱媒として循環するものである。熱風管３は、長尺に渡って少なくとも内部に凹凸を有しており、熱風管３内に圧送された空気に大きな管路抵抗が生じる。熱風管３の管径及びその内部の凹凸の形状は、圧送される空気量や加熱温度などに基づいて適宜定める。例えば、熱風管３の管径を大径とすれば、循環する熱風の量を十分に確保することができ、迅速に加熱対象物４を加熱することが可能になる。また、内部の凹凸の差を大きくすれば、管路抵抗が大きくなるため、発熱が多くなり熱風がより高温になるので、迅速に加熱対象物４を加熱することが可能になる。一方、内部の凹凸の差を大きくすれば、管路抵抗が大きくなるため、圧送される空気の圧力降下が大きくなり、熱風管３全体に空気を循環させるためにより多くの圧力エネルギを付与することが必要となる。このように、熱風管３は、圧送される空気を発熱させて熱風とする役割と、この熱風を循環させて加熱対象物４を加熱する役割とを有するものであり、この２つの役割に適した管となるようにすればよく、例えば、内部の凹凸の山径を２０ミリメートル、谷径を１３ミリメートルとする。また、局所的な急激な乱流の発生による熱風管３の破損を防止するため、鋭角な凹凸とすることは好ましくなく、滑らかな凹凸とすることが好ましい。なお、本実施の形態においては、熱風管３は、その内部に一様な凹凸をその略全長に渡って連続して設けるものであるが、例えば、凹凸の有る部分と凹凸の無い部分を交互に設けるもの、前半部にのみ凹凸を設けるもの、部位により異なる形状の凹凸を設けるものであってもよい。
【００１７】
熱風管３は、少なくともその内部に凹凸を設けることが可能であるとともに、空気を圧送し、熱風を循環することに適した管状のものであれば材質は特に限定されないが、例えば、ポリエチレンや塩化ビニル等の合成樹脂もしくは鉄等の金属からなるものであり、市販されている蛇腹管（ベロー管）を用いてもよい。
【００１８】
熱風管３は、平面状に蛇行して配置されており、この熱風管３の上方に位置する床や室などの加熱対象物４を略均等に加熱することができる。なお、熱風管３の配置は一例であり、加熱対象物４に従って適宜配置することができ、熱風管３が立体状に配置されたり、分岐を有するものであってもよい。また、熱風管３のＵターン部は管路抵抗が大きく、Ｕターン部を多く設けると、より迅速に加熱対象物４を加熱することが可能になる。なお、Ｕターン部に可撓性の管を用い、これと直線部の管とを接続して熱風管３を構成してもよい。
【００１９】
さらに、図２に示すように、熱風管３内に圧送された空気を増圧（加圧）する圧縮機（コンプレッサ）５を設けてもよい。この圧縮機５は、送風機２により圧送された空気に圧縮増圧した空気を加え、熱風管３内に圧送される空気を増圧している。これにより、圧送された空気の圧力エネルギが増加するため、管路抵抗による圧力降下に伴って熱風の流れが熱風管３内で減退しても、熱風管３の他端側まで熱風を円滑に送り出すことができるので、熱風管３全体に渡って略均一に放熱させるとともに、発熱が増加し熱風の温度が上昇するので、より均等且つ迅速に加熱対象物４を加熱することができる。圧縮機５は、圧送された空気を増圧するものであれば、ターボ式、ベーン式、往復式、液封式等の各種圧縮機の他、前記各種の送風機や通風機を用いてもよく、その増圧方式や呼称により限定されるものではない。また、圧縮機５は、図２においては、送風機２と並列に配設しているが、送風機２と直列に配設して、送風機２により圧送された空気を吸入し増圧させて排出するものであってもよいし、また、熱風管３外から空気を取入れるものであってもよい。
【００２０】
さらに、図２に示すように、熱風管３内に縮径部を形成する弁（バルブ）６を設けてもよい。圧送された空気がこの縮径部で一旦縮流し再び急激に拡流するため大きな流入損失・流出損失が生じることによって、熱風管３内を圧送される空気に大きな抵抗を加えるため、発熱が増加し熱風の温度が上昇するので、より迅速に加熱対象物４を加熱することができる。このような弁６として、流路を段階的に縮径可能な流路調整弁を設けた場合には、管路抵抗を段階的に調整することができる。また、圧力が一定以上になると弁が開き空気を外部に開放するリリーフバルブを設けてもよい。このリリーフバルブは、圧送された空気に抵抗を加えることができるとともに、所定圧力以上の空気の熱風管３内への流入を阻止し、流入を阻止された空気の圧が開放されるものであり、この圧力エネルギの損失分が熱エネルギに変換されて発熱が生じる。これによって圧送された空気を効率良く発熱させて熱風とすることができ、より迅速に加熱対象物４を加熱することができるとともに、高圧による熱風管３の破損を防止することができる。リリーフバルブを送風機２の送風口２ｂから近接した位置で熱風管３に設けることによって、より大きな減圧量（減圧損失）の圧力エネルギを熱エネルギに変換するため、発熱が増加し熱風の温度が上昇するので、より迅速に加熱対象物４を加熱することができる。また、リリーフバルブ以外の圧力制御弁を用いても、その減圧量を熱エネルギに変換することができ、流量制御弁を用いれば、余剰流量の圧力エネルギを熱エネルギに変換することができる。
【００２１】
さらに、図示しないが、温度センサを加熱対象物４などに設けて、その温度が所定の温度になるように、熱風管３を循環する熱風の温度、風圧や風量などを、送風機２、圧縮機５や弁６などの動作制御によって制御してもよい。
【００２２】
以下、本発明実施の形態に係る簡易石風呂装置について図面に基づき説明する。この簡易石風呂装置１０は、図３に示すように、冷凍用コンテナ１１の床に前記熱風加熱システム１に係る熱風管３を形成する熱風管１２が配設され、該熱風管１２の上方に温浴積層体１３が敷設されてなり、簡易且つ低コストで建設できるものである。
【００２３】
冷凍用コンテナ１１は、船舶や車両等に積載して移動可能な大きさの筐体であり、その床、壁及び天井の内部には、発泡合成樹脂等からなる断熱材１４が設けられ、冷凍用コンテナ１１の屋内の保温性が高められている。冷凍用コンテナ１１の床には、図３及び図４に示すように、凸条１５が所定間隔で列設されている。該凸条１５は断面がＴ字の形状であり、その上面で前記温浴積層体１３を支持するものである。また、各凸条１５間には熱風管１２が配設される。凸条１５は、その高さが２乃至１０センチメートル程度、凸条１５の中心間の間隔が約１０センチメートル程度である。また、凸条１５間に適宜切欠を形成し、該切欠を通じて熱風管１２を他の凸条１５間へ連続して配設できるものとする。なお、本実施の形態では、凸条１５を断面Ｔ字の形状としたが、例えば断面形状を矩形とする等、凸条１５の形状は変更可能である。
【００２４】
熱風管１２は、凸条１５間に配設されており、当該熱風管１２内を熱風が循環することにより温浴積層体１３を加熱する。この熱風は、前記熱風加熱システム１における送風機２によって圧送された空気が熱風管１２の管路抵抗によって発熱し熱風となったものであり、当該送風機２は、図示しないが、冷凍用コンテナ１１の外部に取り付けられている。また、熱風加熱システム１は、前記圧縮機５や弁６を必要に応じて備えるものである。熱風管１２は、図５に示すように、冷凍用コンテナ１１の床面の下方に平面状に蛇行して略均一に配置されており、これにより、熱風を床面に均一に循環させて、床面の温度差を生じ難くしている。なお、このような熱風管１２の配置は一例であり、温浴積層体１３への加熱を均等且つ迅速にするために、熱風管１２の本数を増やしたり循環経路を変更してもよい。
【００２５】
また、前記熱風管１２を配設するために、図４に示すように、隣り合う凸条１５間に渡って支持板１６が設けられている。支持板１６は中央部がドーム状に湾曲したものであり、該中央部を凸条１５間に嵌めるようにして、両端部を凸条１５の上面に担持させることにより、凸条間１５に架設される。該支持板１６はアルミニウム板から形成されており、熱風管１２を支持するとともに、熱風管１２からの温浴積層体１３への放熱効果を高めている。
【００２６】
温浴積層体１３は、基層１７と鉱物層１８とが積層されてなる。基層１７は、鉱物層１８を形成するためのものであり、金属板や木製ボード、プラスチックボード等を用いることができる。鉱物層１８は、天然鉱石を適当な大きさに粉砕してモルタル等により固着したものであり、天然鉱石としては、花崗岩や安山岩、トルマリン等、人体の生理機能を活性化する効果があるものを用途に応じて適宜組み合わせて用いる。また、温浴積層体１３には、更に他の層を積層することも可能であり、例えば、鉱物層１８の下方に遠赤外線を発する遠赤外線効果マットを積層してもよい。
【００２７】
このように構成された簡易石風呂装置１０によれば、熱風管１２を適温の熱風が循環することで温浴積層体１３が加温されて、冷凍用コンテナ１１内の室温も上がる。温浴積層体１３及び冷凍用コンテナ１１の屋内には温度センサを設けて、これらの温度が所定の温度になるように、熱風管１２を循環する熱風の温度や循環を制御する。入浴者は、温浴積層体１３上に寝転がる或いは座ることにより温浴でき、鉱物層１８の凹凸形状による刺激を受けながら発汗し、血行促進等の効果を得る。また、温浴積層体１３の鉱物層１８に含まれる各種ミネラルの作用や活性化された水の作用により、入浴者の生理機能が活性化される。
【００２８】
なお、本実施の形態に係る簡易石風呂装置１０では、移動可能な断熱性筐体として冷凍用コンテナ１１を利用したが、例えばユニットハウスの床、壁及び天井に断熱材を配設する等、冷凍用コンテナ以外の構成により実現することも可能である。
【００２９】
なお、本実施の形態に係る熱風加熱システム１は、簡易石風呂装置１０における加熱システムとして用いられることに限定されない。当該熱風加熱システム１は、ボイラーで加熱した温風や温水を管路内で循環させる従来の加熱システムに代えて用いることができ、例えば、融雪システム、ビニールハウスやパネル暖房に好適に用いることができる。当該熱風加熱システム１を融雪システムに用いる場合には、熱風管３内に熱風を循環させてもよいが、雪は融点より温度の高いものに接することによって溶けるので、熱風管３内に１０℃程度の空気を循環させるものであってもよい。さらにまた、水を収容するタンク内に前記熱風管３を浸して配設することにより、タンク内の水を加熱し温水として、この温水を利用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱風加熱システム１の構成を示す概念図である。
【図２】熱風加熱システム１の変形例の構成を示す概念図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る簡易石風呂装置１０の断面図である。
【図４】簡易石風呂装置１０の床の拡大部分断面図である。
【図５】熱風管１２の配置例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 熱風加熱システム
２ 送風機（圧送手段）
３ 熱風管
５ 圧縮機（増圧手段）
６ 弁
１０ 簡易石風呂装置
１１ 冷凍用コンテナ
１２ 熱風管
１３ 温浴積層体
１４ 断熱材
１５ 凸条
１７ 基層
１８ 鉱物層
【出願人】 【識別番号】５９８１５１９１３
【氏名又は名称】中村 州男
【識別番号】３０１０２４０９５
【氏名又は名称】吉川 晃敏
【出願日】 平成１６年８月２７日（２００４．８．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００８０１８２
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 三彦
【公開番号】 特開２００６−６１４３６（Ｐ２００６−６１４３６Ａ）
【公開日】 平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【出願番号】 特願２００４−２４７８０２（Ｐ２００４−２４７８０２）