サウナ
【課題】低温，高湿雰囲気のサウナを実現する。
【解決手段】サウナ室８に負イオン発生装置を接続したサウナである。負イオン発生装置７は、１０００個／ｃｃ以上の水分子付加負イオンを含む空気をサウナ室内に供給するものであり、水分子付加負イオンは、液滴が高エネルギーを得て水滴表面で双極子が配向する際に、空気側の界面に存在する酸素分子をイオン化し、Ｏ−２・（Ｈ２Ｏ）ｎで表示される負イオン分子群であり、１０００個／ｃｃ以上の水分子付加負イオンを含む空気は、サウナ室８内に、前記水分子付加負イオンを含む空気の温度３０℃〜５０℃、湿度７０％以上の低温、高湿雰囲気を形成して発汗をうながす作用を有している。
【解決手段】サウナ室８に負イオン発生装置を接続したサウナである。負イオン発生装置７は、１０００個／ｃｃ以上の水分子付加負イオンを含む空気をサウナ室内に供給するものであり、水分子付加負イオンは、液滴が高エネルギーを得て水滴表面で双極子が配向する際に、空気側の界面に存在する酸素分子をイオン化し、Ｏ−２・（Ｈ２Ｏ）ｎで表示される負イオン分子群であり、１０００個／ｃｃ以上の水分子付加負イオンを含む空気は、サウナ室８内に、前記水分子付加負イオンを含む空気の温度３０℃〜５０℃、湿度７０％以上の低温、高湿雰囲気を形成して発汗をうながす作用を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理療法に用いられるサウナいわゆるサウナ風呂に関する。
【背景技術】
【０００２】
サウナ室は、木製，台はえぞ松またはポプラで作られている。正式には、薪の火でサウナ石を焼き、その熱せられた石に少量の水をかけ、その蒸気でサウナ室内の温湿度が調整されるが、電熱で石を焼く簡易法がとられることもある。
【０００３】
サウナは、室内の空気を高温度に加熱するものであり、蒸気浴における水の粒子を極端に少なくしたものであるということができ、湿度をもっている粒子がきわめて少ないために室内が１００〜１１０℃であっても耐えることができる。通常サウナは、高温（１００〜１１０℃），低湿（１０％以下）で用いられることからドライサウナと呼ばれ、サウナ浴は、５〜１５分程度が適正であるといわれている。
しかしながら、ドライサウナのサウナ室内は、高温，低湿であるため、人によっては鼻穴内部の水分が蒸発して熱気を感じ、気分が悪くなることがある。これを防止するために濡れタオルを使用すると火傷の危険があり、ミストを発生させて室内の湿度を高めたときには、サウナ本来の機能を発揮することができない。
【０００４】
一方、ミストサウナとして温水のシャワーや、スチームサウナとして超音波加湿器を用いてミストを発生させるサウナが知られているが、単なる温水のシャワーはもちろんのこと、超音波加湿器を用いて発生させたミストによって形成された雰囲気では湿った不快感を感じるという問題がある。
。
【特許文献１】特公平３−４９４６８号公報（第２頁第４欄第１行目〜第７行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、高温，低湿のドライサウナでは息苦しく、単なる温水のシャワーに過ぎないミストサウナでは、サウナ室内は、高温，低湿であるため、人によっては鼻穴内部の水分が蒸発して熱気を感じ、気分が悪くなることがあり、超音波加湿器で発生させたミストを含むスチームサウナでは、湿った感じによる不快感を感じるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるサウナにおいては、ドライサウナ及びミストサウナの有する上記欠点を解消して室内を低温，高湿雰囲気内で発汗をうながし、快適なサウナ浴を可能とした点を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、サウナ室内は、常時活性化された負イオン含有空気で満たされて、体温を若干上廻る程度の低温で十分発汗が可能となり、皮膚に対する刺激が少なく、肌や毛髪を痛めることがなく、臓器に負担をかけることもない。また、多量の負イオンを含む空気は、人間の健康面，精神面でのプラス効果があり、また、バクテリヤ，塵埃，臭気を除去する作用を有しているために、サウナ室内の空間を清浄に保つことができる。
【０００８】
本発明によれば、特に室内温度を体温より少し低い温度で用いれば、長時間入室していることも可能となり、負イオンを含む清浄な雰囲気中でリラクゼーションを楽しむことができる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
空気イオンが人体の健康に大きく影響することは古くから知られている。空気イオンは、地殻の放射性物質による電離，大気圏からの宇宙線，紫外線，熱による気体の酸化，雷の放電による電離作用によって発生し、また、空気中で水滴が分裂するときに付近の空気が電離されて発生する。このように降水の際や滝の付近で起る水滴分裂に伴う帯電現象は、レナード効果あるいは滝効果といわれるものであり、空気中に発生したイオンは、水滴の電荷の如何にかかわらず、負イオンである（気象電気学 畠山 久尚，川野 實著 岩波書店 ｐ２７参照）。
【００１０】
空気の電離によって生ずる正イオンと負イオンとの人体の影響に関し、一般に、正イオンは神経を興奮させ、負イオンは神経を鎮静させるといわれ、このため、滝，河川，海岸などでは空気中で発生した負イオンが気分を壮快にするものと考えられている。
【００１１】
最近の研究では、負イオンには、除塵埃効果，除菌効果，脱臭及びガス成分除去効果，調湿効果，帯電防止効果があり、動植物の成育にも好影響を及ぼすことがわかり、にわかに負イオンに注目されるようになってきた。
【００１２】
空気イオンの働きについては、週刊医療界レポート Ｎｏ．１００７ 別刷Ｐ４（株）医療タイムス社に詳しい報告がある。これを表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
本発明においては、機能的にイオン解離機構によって行うイオン解離処理と、液滴の活性化及び気体分子のイオン化機構によって行う液滴の活性化処理及び気体分子のイオン化処理と、気液分離機構によって行う気液分離処理とを順に実行することによって、負イオンを発生させるのであるが、各々の処理は、必ずしも明確に区別しうるものではない。以下に各処理についての技術的意味を説明する。
【００１５】
（１）イオン解離処理
イオン解離処理は、要するに水を解離する処理である。液体（水）に高エネルギーを与えると、水（Ｈ２Ｏ）は、Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋（ＯＨ）−のように電離して図１のように液体内には、電荷の二重層が形成され、空気に接する液体表面には、配向双極子が負イオンを外側に向けて配列するようになり、液面近くに負イオンがより多く引き付けられる。ここに何らかの方法で液体が機械的に小さな水滴に分裂させられると、その水滴の正味の電荷は負となり、正イオンの方は、大きな粒子となって液中に残され、あるいは接地を通して中和されることになる（静電気ハンドブック，Ｐ１０４．静電気学会編，オーム社参照）。
【００１６】
イオン解離処理としての高エネルギーは、機械的，電気的，電磁気的，光学的あるいは、放射線照射によって付与できる。水滴の分裂は、機械的なイオン解離処理であるが、分裂に先立って予めイオン解離処理を行えば、水分子付加負イオンの発生量を２〜５倍高めることができる。
【００１７】
（２）液滴の活性化処理
液滴の活性化処理は、イオン解離された液体粒子に高エネルギーを付与して加速する処理である。液体粒子には、高エネルギーが付与されるため、イオン解離が一層促進され、分裂が進み、高速で空気力輸送され、液滴の界面が活性化される。
【００１８】
本発明においては、液滴の加速に高速気流を用い、遠心力とコリオリ力とを作用させ、短い距離で短時間に界面を活性化している。液滴の粒子に遠心力を作用させる方法は、液滴粒子を旋回運動させることである。コリオリ力は、回転座標系で運動物体に働く見かけの力の一つである。回転の角速度をω，質点の質量と速度をｍとｖとすると、コリオリ力は、２ｍ×ω×ｖで与えられる。地球の自転によるコリオリ力は、北半球と南半球とでは逆向きに働き、北半球では進行方向に対し右向きになるため、液滴の旋回に際しては、コリオリ力が地球自転の角速度ベクトル向方向に働くように旋回の向きを設定する。コリオリ力を有効に作用させることにより、雨滴が数百メートル落下するときのエネルギーを数ｃｍの距離で得ることができる。
【００１９】
界面の活性化とは、水の持つ双極子モーメントにより、双極子を配向させて双極子二重層を形成し、負イオンを外側に向けて配列する際に負電荷を放出させることである。
【００２０】
限りなく微粒子化した液滴中のＨ＋：ＯＨ−は、ファンデルワールス力で互いに引き合っているが、強力な遠心力（ｍｒω２）とコリオリ力（２ｍｖω）を受け、Ｈ＋とＯＨ−とは、その質量差（Ｈ＋＝１，ＯＨ−＝１７）によりＯＨ−が外側に向けて配向しやすくなり、双極子が配向する際に負電荷を放出する。
【００２１】
（３）気体分子のイオン化処理
気体分子のイオン化処理は、液滴の活性化処理後、必然的に行われる処理である。
【００２２】
液滴が高エネルギーを得て運動をする間に限りなく微小化され、水滴表面で双極子が配向をする際に、気体（空気）側の界面に存在する酸素（Ｏ２）分子をイオン化し、Ｏ−２・（Ｈ２Ｏ）ｎで表示されるマイナス（負）イオン分子群となる（静電気ハンドブック前出 Ｐ３１７参照）。このマイナス（負）イオン分子群は、水分子付加負イオンと呼ばれるものである。水滴は、結果的に分裂の際に発生したイオンと等量の正電荷を得ることになる（気象電気学 前出 Ｐ２７参照）。
【００２３】
（４）気液分離処理
気液分離処理は、水分子付加負イオンを含む空気を液滴から分離する処理である。気液分離は、正，負イオンの再結合が生ずる前に迅速に行う必要がある。もっとも、液滴の粒子は、強力な遠心力作用を受けながら旋回する間に実質的に遠心力分離されるが、さらにサイクロンセパレータを通して液滴を分離し、水分子付加負イオンを含む空気をサウナ室内中へ送風する。
【００２４】
液滴中に残された正イオンは、必要により任意に取出すことができるが、不要のときには、液槽中に戻して接地により中和する。
【００２５】
上記処理によって得られた水分子付加負イオンを含む空気と超音波加湿器から発生させたミストを含む空気とを用いて、それぞれ常温で湿度８０％以上の雰囲気を形成したところ、超音波加湿器を用いた空気によって形成された雰囲気では湿った感じを生ずるが、上記負イオン発生装置を用いた空気によって形成された雰囲気では乾いた感じがあり、両者の感じ方にきわだった差があることがわかった。
【００２６】
この感じ方の差の原因としては、超音波加湿器から発生させた水滴は、大きさが平均粒子径として５〜１０μｍを比較的大きな水滴であるのに対して、負イオン発生装置から発生させた水滴は、平均粒子径が０．５μｍ以下であって０．１μｍ以下水滴が多量に占めており、これは、超微細水滴か又は分子群であると推定される。
【００２７】
一方、高温，低湿の一般的なドライサウナのサウナ室内の雰囲気では負イオンがほとんど検出されず、正イオンが平均で１，０００個／ｃｃ以上検出された。通常の大気では、正，負イオン共１００個／ｃｃ程度である。本発明においては、負イオン発生装置からは、多量の負イオンが発生しており、サウナ室内に、１０，０００〜１００，０００個／ｃｃの負イオンが検出された。負イオンの数は多量であるほど望ましいが、最低１，０００個／ｃｃ以上の負イオンを含む空気の雰囲気を維持することによって所期の効果が得られることが確認された。１，０００個／ｃｃ以上の負イオンを含む空気の雰囲気は、人工的に負イオンを発生させないかぎり維持できない。
【００２８】
負イオンをサウナ室内の雰囲気中に充満させることにより、人の血管が拡張されて発汗が容易となり、サウナ室内を必ずしも１００℃以上の高温に保つ必要はなくなる。したがって、従来のサウナとは逆に低温，高湿のサウナを実現できる。
【００２９】
また、サウナは、高血圧や、心臓病の人に対しては、蒸気浴よりも害が少ないとは言われているが、負イオンが充満されていると、心臓が働きやすくなり、脈搏が減少傾向になるため、危険性は減少し、呼吸は楽になって息苦しさを感じさせない。
【００３０】
以下に本発明の実施例を図によって説明する。
【００３１】
（実施例１）
図２において、本発明は、サウナ室８外に負イオン発生装置を付設したものである。サウナ室８内には、サウナストーブ１が設置されている。負イオン発生装置は、これを大別して遠心力・コリオリ力発生装置２と、気液分離装置４との組合せからなるものである。
【００３２】
遠心力・コリオリ力発生装置２は、吸気口５，吸液口６，排気口７を有し、吸気口５に高速気流発生装置３が接続されて外気が吹込まれ、排気口７に気液分離装置４が接続されて液体が分離された空気がその出力口より送気される。吸液口６には、ポンプ１０を介してタンク９が接続され、タンク９内の液体が供給される。実施例においては、気液分離装置４の出力管路及び高速気流発生装置３の入力管路をサウナ室８に開口して循環系を形成している。また、実施例では、負イオン発生装置は、サウナ室外に設置し、管路１１，１２をもってサウナ室８に接続しているが、あるいは、イオン発生装置をサウナ室８内に設置して気液分離装置４の送気口及び高速気流発生装置３の吸気口をサウナ室８に開口して室内設置型としても使用できる。
【００３３】
遠心力・コリオリ力発生装置２は、イオン解離処理と液滴の活性化処理と、気体分子のイオン化処理とを行う機構であり、実施例では横型の空気力輸送管１３内に、スパイラル状のガイド１４を軸心に沿って配設し、軸心上に、ノズル配管１５を設け、下周面に水槽１６を付設したものである。
【００３４】
タンク９内の水は、ポンプ１０で水槽１６内に汲み上げられ、水槽１６内の水は、ポンプ１７で汲み上げてノズル配管１５に送水される。タンク９は、ヒーター１９を装備しており、供給水を必要な温度に加温している。
【００３５】
ガイド１４は、空気力輸送管１３内で気流を誘導してスパイラル状に旋回させるものである。ノズル配管１５は、空気力輸送管１３の軸心にあって、その周囲を気体が旋回運動をすることになるため、ガイド１４は、必ずしも必要ではないが、実施例においては、ガイド１４を用いてコリオリ力が地球自転の角速度ベクトル方向を向くように気流の旋回方向の向きを規定している。もっとも、高速気流発生装置３からの気体の送気方向を空気力輸送管１３内の内周に対し、接線方向に設定すれば、気流の旋回方向は右回り，左回りの旋回流に自ずから設定される。
【００３６】
ノズル配管１５には、その軸心に沿って周面要所にノズル１８が開口され、ノズル１８は、水槽１６より供給された液体を空気力輸送管１３内に噴出する。実施例では、ノズル１８がイオン解離機構である。水は、ノズル１８から高圧で噴出され、エネルギーを得てイオン化される。もっとも、予めイオン解離処理を施した水を空気力輸送管１３内に供給すれば、一層イオン解離が促進される。
【００３７】
高速気流発生装置３は、送風用のファンである。実施例においては、サウナ室８内の空気を吸引し、空気力輸送管１３内に吸気口５を通して送風する。
【００３８】
気液分離装置４は、実施例ではサイクロンセパレータを用いている。サイクロンセパレータは、空気力輸送管１３の排気口７から排出される微細な水滴を含む気流に一定以上の風速，風圧が得られる限り気液の遠心力分離に有効である。気液分離された空気は、管路１１を通ってサウナ室８内に導入される。
【００３９】
実施例において、高速気流発生装置３を起動し、水槽１６内の水をポンプ１７で汲み上げ、ノズル配管１５の各ノズル１８より空気力輸送管１３内に生じた強力な気流の旋回流中に噴出させる。
【００４０】
空気力輸送管１３内に噴出された水は、気体圧力を受け、旋回気流中に分裂してイオン解離され、細かい水滴となってガイド１４に沿い、旋回しながら管内を空気力輸送される。この間水滴は、気流の旋回流によって生じた遠心力と、コリオリ力との作用を受けて管壁に向かいつつ軸方向に流れ、気体に接する水滴の界面が活性化され、水滴の表面で双極子が配向する際、気体側の界面に存在する酸素分子がイオン化される。
【００４１】
空気イオンを含む気流は、空気力輸送管１３の排気口７より気液分離装置４内に流入し、気体中に残存する水滴が除去され、空気イオンを含む気体は、層流化処理され、供給空気として管路１１からサウナ室８内に導入され、サウナ室８内の空気は、高速気流発生装置３の吸引力を受けて管路１２内に吸引され、必要により新たに導入した外気を供なって再び遠心力・コリオリ力発生装置２へ圧送される。
【００４２】
一方、空気力輸送管１３の管壁に付着した水滴及び気液分離装置で分離された水滴は、水槽１６内に戻される。この水滴中には正イオンが多く含まれているため、管壁を接地して中和する。
【００４３】
以上、実施例では、横型の遠心力・コリオリ力発生装置を示しているが、その配置方向は、何等制約されるものではない。また、ファン３の吸気口と、気泡分離装置４の送気口をサウナ室内に直接開口して、負イオン発生装置をサウナ室内に設置してもよい。
【００４４】
（実施例２）
以下に本発明の実施例を示す。本発明装置におけるサウナ室内温度上昇に伴うイオン量とミスト数の変化を測定した。
【００４５】
サウナ室 １坪型 サウナストーブ １．８ＫＷ，２００Ｖタンク内のヒーター１ＫＷ，２００Ｖ
１測定項目
１）サウナ室内の温湿度
２）風量と換気回数
３）正イオンと負イオン量
４）ミストの大きさと数量
２測定機器
・風量測定：（株）日吉電機ＳＳ製熱線式風速計（ＡＰ−１２０）
・イオン測定：神戸電波（株）製 イオン数測定器（ＫＳＴ−９００）
・ミストの粒径と酢数量：リオン（株）製 ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＣＯＵＮＴＥＲ ＫＣ−１８
・温湿度計：（株）チノー製 小型温湿度記録計（打点式）ＨＮ−Ｕ２ 温湿度 センサーＨＮ−Ｌ１８ ３測定方法
・イオン：個／ｃｃで表示 負イオンと正イオンを手動にてタップ切り替え
・ミストの粒径と数量：吹出しガラリーよりの風速を測定し、計算で求める。
・測定位置：サウナ室内の中央部分で測定。
・その他：室内の温度は操作盤の温調器及び隔測温度計にて測定。
【００４６】
測定結果は次のとおりである。
１）外気の温湿度：曇り時々晴 温度２５℃ 湿度７２％サウナ室内の温湿度 温度４４〜４５℃ 湿度９８％（ＲＨ）
２）吹出し風量と換気回数：風量１．２５Ｍ ／ｍｉｎ 換気回数６１回／ｈ
３）吸気口（５）の空洞速度 １１ｍ／ｓｅｃ
４）供給空気の空洞速度 ８．５ｍ／ｓｅｃ５）正イオンと負イオン量測定結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
４）ミストの大きさと数量測定結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
【００５０】
５）体験入浴者の入浴時間と温度本発明サウナと、ドライサウナと、ミストサウナとに体験入浴した体験入浴者３名（Ａ氏，Ｂ氏，Ｃ氏）がそれぞれのサウナの温度において適正と判断した入浴時間と、その温度とを表４に示す。
【００５１】
【表４】
【００５２】
本発明によるサウナ室内での体験報告（Ｃ氏）
入室時の感覚：一般のサウナ（１００℃）と比較すると入室時の熱気（ショック）が軟らかい。呼吸は楽であった。またミストサウナでは入室時、非常に湿った感じによる不快感で気分が悪くなった。これは目に見える水滴状態で３μｍ以上の大きな粒子の影響であると考えられる。しかるに、負イオン発生装置から発生させた水滴は、平均粒子径が０．５μｍ以下であって０．１μｍ以下水滴が多量に占めており、これは、目に見えない、超微細水滴か又は分子群であると推定される。
【００５３】
入室後１〜２分で発汗開始をし、以後平衡発汗状態となり、３〜４分で発汗激しくなったが、呼吸時鼻の穴，内部が熱くならなかった。（註 一般のサウナは鼻穴内部の水分が蒸発して熱気となる。特に濡れタオル等を通すと危険である）。
【００５４】
１２〜１５分頃より脈搏が早くなった。サウナ室内での紙の吸湿程度は、少なく（平衡含水値は不明）、新聞等の読書可能であった。湿り具合は、ドライサウナと同程度であった。退出時の脈搏は、約１００回／分（平常時６５〜７５／分）であった。
【００５５】
本発明サウナとドライサウナとの環境の相違並びに体験比較を表５に示す。
【００５６】
【表５】
【００５７】
本発明によれば、サウナ室内を９８％の湿度で３０℃まで温度を下げると、発汗開始時間が４分と伸び、また温度５０℃，湿度７０％の高温，低湿に調整すると、同じく発汗時間が４分と伸びることがわかった。なお、高温になる程サウナ室内の負イオンが減少する。
【００５８】
低温，高湿の下で発汗が容易になるのは、水分子付加負イオン分子群が直接肌等に直接作用して汗腺を開く作用があるためと考えられる。したがって、女性に多い発汗現象の少ない人でも、本発明のサウナによれば、容易に発汗が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
物理療法に用いられるサウナいわゆるサウナ風呂に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】気液界面での電荷分布を示す図
【図２】本発明の一実施例を示す図
【符号の説明】
【００６１】
１ サウナストーブ
２ 遠心力・コリオリ力発生装置
３ 高速気流発生装置
４ 気液分離装置
５ 吸気口
６ 吸液口
７ 排気口
８ サウナ室
９ タンク
１０ ポンプ
１１ 管路
１２ 管路
１３ 空気力輸送管
１４ ガイド
１５ ノズル配管
１６ 水槽
１７ ポンプ
１８ ノズル
１９ ヒーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理療法に用いられるサウナいわゆるサウナ風呂に関する。
【背景技術】
【０００２】
サウナ室は、木製，台はえぞ松またはポプラで作られている。正式には、薪の火でサウナ石を焼き、その熱せられた石に少量の水をかけ、その蒸気でサウナ室内の温湿度が調整されるが、電熱で石を焼く簡易法がとられることもある。
【０００３】
サウナは、室内の空気を高温度に加熱するものであり、蒸気浴における水の粒子を極端に少なくしたものであるということができ、湿度をもっている粒子がきわめて少ないために室内が１００〜１１０℃であっても耐えることができる。通常サウナは、高温（１００〜１１０℃），低湿（１０％以下）で用いられることからドライサウナと呼ばれ、サウナ浴は、５〜１５分程度が適正であるといわれている。
しかしながら、ドライサウナのサウナ室内は、高温，低湿であるため、人によっては鼻穴内部の水分が蒸発して熱気を感じ、気分が悪くなることがある。これを防止するために濡れタオルを使用すると火傷の危険があり、ミストを発生させて室内の湿度を高めたときには、サウナ本来の機能を発揮することができない。
【０００４】
一方、ミストサウナとして温水のシャワーや、スチームサウナとして超音波加湿器を用いてミストを発生させるサウナが知られているが、単なる温水のシャワーはもちろんのこと、超音波加湿器を用いて発生させたミストによって形成された雰囲気では湿った不快感を感じるという問題がある。
。
【特許文献１】特公平３−４９４６８号公報（第２頁第４欄第１行目〜第７行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、高温，低湿のドライサウナでは息苦しく、単なる温水のシャワーに過ぎないミストサウナでは、サウナ室内は、高温，低湿であるため、人によっては鼻穴内部の水分が蒸発して熱気を感じ、気分が悪くなることがあり、超音波加湿器で発生させたミストを含むスチームサウナでは、湿った感じによる不快感を感じるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるサウナにおいては、ドライサウナ及びミストサウナの有する上記欠点を解消して室内を低温，高湿雰囲気内で発汗をうながし、快適なサウナ浴を可能とした点を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、サウナ室内は、常時活性化された負イオン含有空気で満たされて、体温を若干上廻る程度の低温で十分発汗が可能となり、皮膚に対する刺激が少なく、肌や毛髪を痛めることがなく、臓器に負担をかけることもない。また、多量の負イオンを含む空気は、人間の健康面，精神面でのプラス効果があり、また、バクテリヤ，塵埃，臭気を除去する作用を有しているために、サウナ室内の空間を清浄に保つことができる。
【０００８】
本発明によれば、特に室内温度を体温より少し低い温度で用いれば、長時間入室していることも可能となり、負イオンを含む清浄な雰囲気中でリラクゼーションを楽しむことができる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
空気イオンが人体の健康に大きく影響することは古くから知られている。空気イオンは、地殻の放射性物質による電離，大気圏からの宇宙線，紫外線，熱による気体の酸化，雷の放電による電離作用によって発生し、また、空気中で水滴が分裂するときに付近の空気が電離されて発生する。このように降水の際や滝の付近で起る水滴分裂に伴う帯電現象は、レナード効果あるいは滝効果といわれるものであり、空気中に発生したイオンは、水滴の電荷の如何にかかわらず、負イオンである（気象電気学 畠山 久尚，川野 實著 岩波書店 ｐ２７参照）。
【００１０】
空気の電離によって生ずる正イオンと負イオンとの人体の影響に関し、一般に、正イオンは神経を興奮させ、負イオンは神経を鎮静させるといわれ、このため、滝，河川，海岸などでは空気中で発生した負イオンが気分を壮快にするものと考えられている。
【００１１】
最近の研究では、負イオンには、除塵埃効果，除菌効果，脱臭及びガス成分除去効果，調湿効果，帯電防止効果があり、動植物の成育にも好影響を及ぼすことがわかり、にわかに負イオンに注目されるようになってきた。
【００１２】
空気イオンの働きについては、週刊医療界レポート Ｎｏ．１００７ 別刷Ｐ４（株）医療タイムス社に詳しい報告がある。これを表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
本発明においては、機能的にイオン解離機構によって行うイオン解離処理と、液滴の活性化及び気体分子のイオン化機構によって行う液滴の活性化処理及び気体分子のイオン化処理と、気液分離機構によって行う気液分離処理とを順に実行することによって、負イオンを発生させるのであるが、各々の処理は、必ずしも明確に区別しうるものではない。以下に各処理についての技術的意味を説明する。
【００１５】
（１）イオン解離処理
イオン解離処理は、要するに水を解離する処理である。液体（水）に高エネルギーを与えると、水（Ｈ２Ｏ）は、Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋（ＯＨ）−のように電離して図１のように液体内には、電荷の二重層が形成され、空気に接する液体表面には、配向双極子が負イオンを外側に向けて配列するようになり、液面近くに負イオンがより多く引き付けられる。ここに何らかの方法で液体が機械的に小さな水滴に分裂させられると、その水滴の正味の電荷は負となり、正イオンの方は、大きな粒子となって液中に残され、あるいは接地を通して中和されることになる（静電気ハンドブック，Ｐ１０４．静電気学会編，オーム社参照）。
【００１６】
イオン解離処理としての高エネルギーは、機械的，電気的，電磁気的，光学的あるいは、放射線照射によって付与できる。水滴の分裂は、機械的なイオン解離処理であるが、分裂に先立って予めイオン解離処理を行えば、水分子付加負イオンの発生量を２〜５倍高めることができる。
【００１７】
（２）液滴の活性化処理
液滴の活性化処理は、イオン解離された液体粒子に高エネルギーを付与して加速する処理である。液体粒子には、高エネルギーが付与されるため、イオン解離が一層促進され、分裂が進み、高速で空気力輸送され、液滴の界面が活性化される。
【００１８】
本発明においては、液滴の加速に高速気流を用い、遠心力とコリオリ力とを作用させ、短い距離で短時間に界面を活性化している。液滴の粒子に遠心力を作用させる方法は、液滴粒子を旋回運動させることである。コリオリ力は、回転座標系で運動物体に働く見かけの力の一つである。回転の角速度をω，質点の質量と速度をｍとｖとすると、コリオリ力は、２ｍ×ω×ｖで与えられる。地球の自転によるコリオリ力は、北半球と南半球とでは逆向きに働き、北半球では進行方向に対し右向きになるため、液滴の旋回に際しては、コリオリ力が地球自転の角速度ベクトル向方向に働くように旋回の向きを設定する。コリオリ力を有効に作用させることにより、雨滴が数百メートル落下するときのエネルギーを数ｃｍの距離で得ることができる。
【００１９】
界面の活性化とは、水の持つ双極子モーメントにより、双極子を配向させて双極子二重層を形成し、負イオンを外側に向けて配列する際に負電荷を放出させることである。
【００２０】
限りなく微粒子化した液滴中のＨ＋：ＯＨ−は、ファンデルワールス力で互いに引き合っているが、強力な遠心力（ｍｒω２）とコリオリ力（２ｍｖω）を受け、Ｈ＋とＯＨ−とは、その質量差（Ｈ＋＝１，ＯＨ−＝１７）によりＯＨ−が外側に向けて配向しやすくなり、双極子が配向する際に負電荷を放出する。
【００２１】
（３）気体分子のイオン化処理
気体分子のイオン化処理は、液滴の活性化処理後、必然的に行われる処理である。
【００２２】
液滴が高エネルギーを得て運動をする間に限りなく微小化され、水滴表面で双極子が配向をする際に、気体（空気）側の界面に存在する酸素（Ｏ２）分子をイオン化し、Ｏ−２・（Ｈ２Ｏ）ｎで表示されるマイナス（負）イオン分子群となる（静電気ハンドブック前出 Ｐ３１７参照）。このマイナス（負）イオン分子群は、水分子付加負イオンと呼ばれるものである。水滴は、結果的に分裂の際に発生したイオンと等量の正電荷を得ることになる（気象電気学 前出 Ｐ２７参照）。
【００２３】
（４）気液分離処理
気液分離処理は、水分子付加負イオンを含む空気を液滴から分離する処理である。気液分離は、正，負イオンの再結合が生ずる前に迅速に行う必要がある。もっとも、液滴の粒子は、強力な遠心力作用を受けながら旋回する間に実質的に遠心力分離されるが、さらにサイクロンセパレータを通して液滴を分離し、水分子付加負イオンを含む空気をサウナ室内中へ送風する。
【００２４】
液滴中に残された正イオンは、必要により任意に取出すことができるが、不要のときには、液槽中に戻して接地により中和する。
【００２５】
上記処理によって得られた水分子付加負イオンを含む空気と超音波加湿器から発生させたミストを含む空気とを用いて、それぞれ常温で湿度８０％以上の雰囲気を形成したところ、超音波加湿器を用いた空気によって形成された雰囲気では湿った感じを生ずるが、上記負イオン発生装置を用いた空気によって形成された雰囲気では乾いた感じがあり、両者の感じ方にきわだった差があることがわかった。
【００２６】
この感じ方の差の原因としては、超音波加湿器から発生させた水滴は、大きさが平均粒子径として５〜１０μｍを比較的大きな水滴であるのに対して、負イオン発生装置から発生させた水滴は、平均粒子径が０．５μｍ以下であって０．１μｍ以下水滴が多量に占めており、これは、超微細水滴か又は分子群であると推定される。
【００２７】
一方、高温，低湿の一般的なドライサウナのサウナ室内の雰囲気では負イオンがほとんど検出されず、正イオンが平均で１，０００個／ｃｃ以上検出された。通常の大気では、正，負イオン共１００個／ｃｃ程度である。本発明においては、負イオン発生装置からは、多量の負イオンが発生しており、サウナ室内に、１０，０００〜１００，０００個／ｃｃの負イオンが検出された。負イオンの数は多量であるほど望ましいが、最低１，０００個／ｃｃ以上の負イオンを含む空気の雰囲気を維持することによって所期の効果が得られることが確認された。１，０００個／ｃｃ以上の負イオンを含む空気の雰囲気は、人工的に負イオンを発生させないかぎり維持できない。
【００２８】
負イオンをサウナ室内の雰囲気中に充満させることにより、人の血管が拡張されて発汗が容易となり、サウナ室内を必ずしも１００℃以上の高温に保つ必要はなくなる。したがって、従来のサウナとは逆に低温，高湿のサウナを実現できる。
【００２９】
また、サウナは、高血圧や、心臓病の人に対しては、蒸気浴よりも害が少ないとは言われているが、負イオンが充満されていると、心臓が働きやすくなり、脈搏が減少傾向になるため、危険性は減少し、呼吸は楽になって息苦しさを感じさせない。
【００３０】
以下に本発明の実施例を図によって説明する。
【００３１】
（実施例１）
図２において、本発明は、サウナ室８外に負イオン発生装置を付設したものである。サウナ室８内には、サウナストーブ１が設置されている。負イオン発生装置は、これを大別して遠心力・コリオリ力発生装置２と、気液分離装置４との組合せからなるものである。
【００３２】
遠心力・コリオリ力発生装置２は、吸気口５，吸液口６，排気口７を有し、吸気口５に高速気流発生装置３が接続されて外気が吹込まれ、排気口７に気液分離装置４が接続されて液体が分離された空気がその出力口より送気される。吸液口６には、ポンプ１０を介してタンク９が接続され、タンク９内の液体が供給される。実施例においては、気液分離装置４の出力管路及び高速気流発生装置３の入力管路をサウナ室８に開口して循環系を形成している。また、実施例では、負イオン発生装置は、サウナ室外に設置し、管路１１，１２をもってサウナ室８に接続しているが、あるいは、イオン発生装置をサウナ室８内に設置して気液分離装置４の送気口及び高速気流発生装置３の吸気口をサウナ室８に開口して室内設置型としても使用できる。
【００３３】
遠心力・コリオリ力発生装置２は、イオン解離処理と液滴の活性化処理と、気体分子のイオン化処理とを行う機構であり、実施例では横型の空気力輸送管１３内に、スパイラル状のガイド１４を軸心に沿って配設し、軸心上に、ノズル配管１５を設け、下周面に水槽１６を付設したものである。
【００３４】
タンク９内の水は、ポンプ１０で水槽１６内に汲み上げられ、水槽１６内の水は、ポンプ１７で汲み上げてノズル配管１５に送水される。タンク９は、ヒーター１９を装備しており、供給水を必要な温度に加温している。
【００３５】
ガイド１４は、空気力輸送管１３内で気流を誘導してスパイラル状に旋回させるものである。ノズル配管１５は、空気力輸送管１３の軸心にあって、その周囲を気体が旋回運動をすることになるため、ガイド１４は、必ずしも必要ではないが、実施例においては、ガイド１４を用いてコリオリ力が地球自転の角速度ベクトル方向を向くように気流の旋回方向の向きを規定している。もっとも、高速気流発生装置３からの気体の送気方向を空気力輸送管１３内の内周に対し、接線方向に設定すれば、気流の旋回方向は右回り，左回りの旋回流に自ずから設定される。
【００３６】
ノズル配管１５には、その軸心に沿って周面要所にノズル１８が開口され、ノズル１８は、水槽１６より供給された液体を空気力輸送管１３内に噴出する。実施例では、ノズル１８がイオン解離機構である。水は、ノズル１８から高圧で噴出され、エネルギーを得てイオン化される。もっとも、予めイオン解離処理を施した水を空気力輸送管１３内に供給すれば、一層イオン解離が促進される。
【００３７】
高速気流発生装置３は、送風用のファンである。実施例においては、サウナ室８内の空気を吸引し、空気力輸送管１３内に吸気口５を通して送風する。
【００３８】
気液分離装置４は、実施例ではサイクロンセパレータを用いている。サイクロンセパレータは、空気力輸送管１３の排気口７から排出される微細な水滴を含む気流に一定以上の風速，風圧が得られる限り気液の遠心力分離に有効である。気液分離された空気は、管路１１を通ってサウナ室８内に導入される。
【００３９】
実施例において、高速気流発生装置３を起動し、水槽１６内の水をポンプ１７で汲み上げ、ノズル配管１５の各ノズル１８より空気力輸送管１３内に生じた強力な気流の旋回流中に噴出させる。
【００４０】
空気力輸送管１３内に噴出された水は、気体圧力を受け、旋回気流中に分裂してイオン解離され、細かい水滴となってガイド１４に沿い、旋回しながら管内を空気力輸送される。この間水滴は、気流の旋回流によって生じた遠心力と、コリオリ力との作用を受けて管壁に向かいつつ軸方向に流れ、気体に接する水滴の界面が活性化され、水滴の表面で双極子が配向する際、気体側の界面に存在する酸素分子がイオン化される。
【００４１】
空気イオンを含む気流は、空気力輸送管１３の排気口７より気液分離装置４内に流入し、気体中に残存する水滴が除去され、空気イオンを含む気体は、層流化処理され、供給空気として管路１１からサウナ室８内に導入され、サウナ室８内の空気は、高速気流発生装置３の吸引力を受けて管路１２内に吸引され、必要により新たに導入した外気を供なって再び遠心力・コリオリ力発生装置２へ圧送される。
【００４２】
一方、空気力輸送管１３の管壁に付着した水滴及び気液分離装置で分離された水滴は、水槽１６内に戻される。この水滴中には正イオンが多く含まれているため、管壁を接地して中和する。
【００４３】
以上、実施例では、横型の遠心力・コリオリ力発生装置を示しているが、その配置方向は、何等制約されるものではない。また、ファン３の吸気口と、気泡分離装置４の送気口をサウナ室内に直接開口して、負イオン発生装置をサウナ室内に設置してもよい。
【００４４】
（実施例２）
以下に本発明の実施例を示す。本発明装置におけるサウナ室内温度上昇に伴うイオン量とミスト数の変化を測定した。
【００４５】
サウナ室 １坪型 サウナストーブ １．８ＫＷ，２００Ｖタンク内のヒーター１ＫＷ，２００Ｖ
１測定項目
１）サウナ室内の温湿度
２）風量と換気回数
３）正イオンと負イオン量
４）ミストの大きさと数量
２測定機器
・風量測定：（株）日吉電機ＳＳ製熱線式風速計（ＡＰ−１２０）
・イオン測定：神戸電波（株）製 イオン数測定器（ＫＳＴ−９００）
・ミストの粒径と酢数量：リオン（株）製 ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＣＯＵＮＴＥＲ ＫＣ−１８
・温湿度計：（株）チノー製 小型温湿度記録計（打点式）ＨＮ−Ｕ２ 温湿度 センサーＨＮ−Ｌ１８ ３測定方法
・イオン：個／ｃｃで表示 負イオンと正イオンを手動にてタップ切り替え
・ミストの粒径と数量：吹出しガラリーよりの風速を測定し、計算で求める。
・測定位置：サウナ室内の中央部分で測定。
・その他：室内の温度は操作盤の温調器及び隔測温度計にて測定。
【００４６】
測定結果は次のとおりである。
１）外気の温湿度：曇り時々晴 温度２５℃ 湿度７２％サウナ室内の温湿度 温度４４〜４５℃ 湿度９８％（ＲＨ）
２）吹出し風量と換気回数：風量１．２５Ｍ ／ｍｉｎ 換気回数６１回／ｈ
３）吸気口（５）の空洞速度 １１ｍ／ｓｅｃ
４）供給空気の空洞速度 ８．５ｍ／ｓｅｃ５）正イオンと負イオン量測定結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
４）ミストの大きさと数量測定結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
【００５０】
５）体験入浴者の入浴時間と温度本発明サウナと、ドライサウナと、ミストサウナとに体験入浴した体験入浴者３名（Ａ氏，Ｂ氏，Ｃ氏）がそれぞれのサウナの温度において適正と判断した入浴時間と、その温度とを表４に示す。
【００５１】
【表４】
【００５２】
本発明によるサウナ室内での体験報告（Ｃ氏）
入室時の感覚：一般のサウナ（１００℃）と比較すると入室時の熱気（ショック）が軟らかい。呼吸は楽であった。またミストサウナでは入室時、非常に湿った感じによる不快感で気分が悪くなった。これは目に見える水滴状態で３μｍ以上の大きな粒子の影響であると考えられる。しかるに、負イオン発生装置から発生させた水滴は、平均粒子径が０．５μｍ以下であって０．１μｍ以下水滴が多量に占めており、これは、目に見えない、超微細水滴か又は分子群であると推定される。
【００５３】
入室後１〜２分で発汗開始をし、以後平衡発汗状態となり、３〜４分で発汗激しくなったが、呼吸時鼻の穴，内部が熱くならなかった。（註 一般のサウナは鼻穴内部の水分が蒸発して熱気となる。特に濡れタオル等を通すと危険である）。
【００５４】
１２〜１５分頃より脈搏が早くなった。サウナ室内での紙の吸湿程度は、少なく（平衡含水値は不明）、新聞等の読書可能であった。湿り具合は、ドライサウナと同程度であった。退出時の脈搏は、約１００回／分（平常時６５〜７５／分）であった。
【００５５】
本発明サウナとドライサウナとの環境の相違並びに体験比較を表５に示す。
【００５６】
【表５】
【００５７】
本発明によれば、サウナ室内を９８％の湿度で３０℃まで温度を下げると、発汗開始時間が４分と伸び、また温度５０℃，湿度７０％の高温，低湿に調整すると、同じく発汗時間が４分と伸びることがわかった。なお、高温になる程サウナ室内の負イオンが減少する。
【００５８】
低温，高湿の下で発汗が容易になるのは、水分子付加負イオン分子群が直接肌等に直接作用して汗腺を開く作用があるためと考えられる。したがって、女性に多い発汗現象の少ない人でも、本発明のサウナによれば、容易に発汗が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
物理療法に用いられるサウナいわゆるサウナ風呂に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】気液界面での電荷分布を示す図
【図２】本発明の一実施例を示す図
【符号の説明】
【００６１】
１ サウナストーブ
２ 遠心力・コリオリ力発生装置
３ 高速気流発生装置
４ 気液分離装置
５ 吸気口
６ 吸液口
７ 排気口
８ サウナ室
９ タンク
１０ ポンプ
１１ 管路
１２ 管路
１３ 空気力輸送管
１４ ガイド
１５ ノズル配管
１６ 水槽
１７ ポンプ
１８ ノズル
１９ ヒーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サウナ室に負イオン発生装置を接続したサウナであって、
負イオン発生装置は、１０００個／ｃｃ以上の水分子付加負イオンを含む空気をサウナ室内に供給するものであり、
水分子付加負イオンは、液滴が高エネルギーを得て水滴表面で双極子が配向する際に、空気側の界面に存在する酸素分子をイオン化し、Ｏ−２・（Ｈ２Ｏ）ｎで表示される負イオン分子群であり、
１０００個／ｃｃ以上の水分子付加負イオンを含む空気は、サウナ室内に、前記水分子付加負イオンを含む空気の温度３０℃〜５０℃、湿度７０％以上の低温・高湿雰囲気を形成して発汗をうながす作用を有するものであることを特徴とするサウナ。
【請求項２】
前記水分子付加負イオンは、液体粒子に高エネルギーを付与してイオン解離し、加速することによって液滴の界面を活性化させることによって生成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のサウナ。
【請求項３】
前記水分子付加負イオンは、高速気流を用いて液滴を加速し、且つ液滴に遠心力とコリオリ力とを作用させて液滴の界面を活性化させることによって生成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のサウナ。
【請求項４】
前記負イオン発生装置は、循環管路にてサウナ室に接続され、サウナ室内の空気を循環させつつ水分子付加負イオンを含む空気をサウナ室内に供給するものであることを特徴とする請求項１，２又は３の何れか１に記載のサウナ。
【請求項１】
サウナ室に負イオン発生装置を接続したサウナであって、
負イオン発生装置は、１０００個／ｃｃ以上の水分子付加負イオンを含む空気をサウナ室内に供給するものであり、
水分子付加負イオンは、液滴が高エネルギーを得て水滴表面で双極子が配向する際に、空気側の界面に存在する酸素分子をイオン化し、Ｏ−２・（Ｈ２Ｏ）ｎで表示される負イオン分子群であり、
１０００個／ｃｃ以上の水分子付加負イオンを含む空気は、サウナ室内に、前記水分子付加負イオンを含む空気の温度３０℃〜５０℃、湿度７０％以上の低温・高湿雰囲気を形成して発汗をうながす作用を有するものであることを特徴とするサウナ。
【請求項２】
前記水分子付加負イオンは、液体粒子に高エネルギーを付与してイオン解離し、加速することによって液滴の界面を活性化させることによって生成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のサウナ。
【請求項３】
前記水分子付加負イオンは、高速気流を用いて液滴を加速し、且つ液滴に遠心力とコリオリ力とを作用させて液滴の界面を活性化させることによって生成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のサウナ。
【請求項４】
前記負イオン発生装置は、循環管路にてサウナ室に接続され、サウナ室内の空気を循環させつつ水分子付加負イオンを含む空気をサウナ室内に供給するものであることを特徴とする請求項１，２又は３の何れか１に記載のサウナ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−３１３３３９（Ｐ２００７−３１３３３９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７８１４４（Ｐ２００７−１７８１４４）
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【分割の表示】特願２００６−８２３１３（Ｐ２００６−８２３１３）の分割
【原出願日】平成５年１１月５日（１９９３．１１．５）
【出願人】（０００００６２４２）松下エコシステムズ株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【分割の表示】特願２００６−８２３１３（Ｐ２００６−８２３１３）の分割
【原出願日】平成５年１１月５日（１９９３．１１．５）
【出願人】（０００００６２４２）松下エコシステムズ株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
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