【光学】遠赤外線とは

「遠赤外線」という言葉は、暖房機器や健康グッズ、調理家電など、さまざまな製品でよく見かける言葉です。しかし、「実際に何なのか？」「なぜ身体が温まるのか？」といった疑問を持つ方も多いのではないでしょうか。

この記事では、初心者の方にもわかりやすく、遠赤外線の基本的な性質や原理、身近な応用例までを詳しく解説します。

概要

遠赤外線（えんせきがいせん）とは、赤外線の中でも波長が長い領域にある電磁波のことです。人間の目には見えませんが、熱として感じることができます。

電磁波は、波長の長さによって以下のように分類されます：

遠赤外線は、赤外線の中でも最も波長が長い部類に入ります。この波長帯の光は、特に物質の分子振動を活性化させる性質があり、熱エネルギーとして利用されています。

詳細な説明および原理

遠赤外線は電磁波の一種

まず、遠赤外線は「電磁波」の一種です。電磁波とは、電場と磁場が互いに直角に振動しながら進む波であり、光や電波、X線なども同じ仲間です。

電磁波の振る舞いは「波長」と「振動数（周波数）」で特徴づけられます。波長が長いほどエネルギーは低く、遠赤外線は熱エネルギーとしての性質を強く持っています。

放射と熱エネルギーの関係

すべての物体は、絶対零度（-273.15℃）より高い温度を持つと、熱放射として赤外線を出します。人間の体や動物、物体、あらゆるものが赤外線を放射しており、温度が高いほど放射されるエネルギーは大きくなります。

この現象は、プランクの放射法則やシュテファン＝ボルツマンの法則で説明できます。

シュテファン＝ボルツマンの法則

物体が放射する総エネルギー ( E ) は、その絶対温度 ( T ) の4乗に比例します：

$$ E = \sigma T^4 $$

• E ：単位面積あたりの放射エネルギー（W/m²）
• σ ：シュテファン＝ボルツマン定数（約5.67×10⁻⁸ W/m²·K⁴）
• T ：絶対温度（K）

この式からわかるように、温度が少し上がるだけで、放射エネルギーは大幅に増えることがわかります。

人体との関係性

人の体温（約37℃）では、放射される赤外線の波長のピークが約9～10μmにあります。この波長は、ちょうど遠赤外線の領域と一致しており、人間の体は常に遠赤外線を放出していることになります。

また、人体や水分を多く含む物質は、遠赤外線をよく吸収します。そのため、遠赤外線を当てることで体内の水分分子が振動し、深部から温まる効果が期待されるのです。

応用例

遠赤外線は、私たちの生活のさまざまな場面で活用されています。以下に代表的な応用例を紹介します。

1. 暖房器具

• 遠赤外線ヒーターやカーボンヒーターなどでは、空気ではなく、人や物体を直接温める効果があります。
• 乾燥しにくく、体の芯から温まるのが特徴です。

2. 調理器具

• 遠赤外線グリルやオーブンでは、食材の内部まで熱が届くため、表面を焦がさずに中までしっかり火を通せます。
• 例：魚焼きグリル、パンのリベイクなどに最適です。

3. 医療・健康分野

• 遠赤外線サウナや温熱マットでは、血行促進や筋肉の緊張緩和に利用されます。
• 慢性痛や冷え性の緩和を目的とした健康グッズにも応用されています。

4. 衣類・繊維製品

• 遠赤外線を反射・放出する繊維を使った発熱インナーや寝具などが販売されています。
• 着るだけで温かさを感じられるため、冬の防寒アイテムとして人気です。

5. 農業・工業分野

• 乾燥装置や養殖用の加温装置などでも遠赤外線が使われています。
• 木材、紙、繊維製品などの乾燥工程での省エネや効率化に貢献しています。

まとめ

遠赤外線とは、赤外線の中でも波長が長く、熱として感じられる光の一種です。人間の体や水分とよく反応し、内部から温まるという特徴があります。そのため、暖房・調理・医療・衣類・産業など、さまざまな分野で利用されています。