(57)【要約】【課題】接触部材の表面に触れる皮膚にある温度受容器の配置又は特性に合わせてより効率的にその接触部材の温度を制御する接触部材温度制御装置を提供すること。【解決手段】冷却素子３と加熱素子４とをリム２０の表面に混在させて配置するステアリング装置１は、冷却素子３のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する冷却素子用電源１２と加熱素子４のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する加熱素子用電源１３とを備え、冷却素子用電源１２及び加熱素子用電源１３は、同時に電力が供給される冷却素子３及び加熱素子４の配列が、リム２０の表面に接触する皮膚にある温度受容器の配置又は特性に適合する単位パターンＵであり二つの冷却素子３と一つの加熱素子４とを含む単位パターンＵを構成するよう、冷却素子３及び加熱素子４のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準温度よりも低い低温設定温度を発生させる複数の第一熱源部と基準温度よりも高い高温設定温度を発生させる複数の第二熱源部とを接触部材の表面に混在させて配置する接触部材温度制御装置であって、
前記第一熱源部又は前記第二熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する電力供給手段を備え、
前記電力供給手段は、同時に電力が供給される前記第一熱源部及び前記第二熱源部の配列が、前記接触部材の表面に接触する皮膚にある温度受容器の配置又は特性に適合する単位パターンであり少なくとも一つの前記第一熱源部と少なくとも一つの前記第二熱源部とを含む単位パターンを構成するよう、熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する、
ことを特徴とする接触部材温度制御装置。
【請求項２】
基準温度よりも低い低温設定温度を発生させる複数の第一熱源部と基準温度よりも高い高温設定温度を発生させる複数の第二熱源部とを接触部材の表面に混在させて配置する接触部材温度制御装置であって、
前記第一熱源部又は前記第二熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する電力供給手段を備え、
前記電力供給手段は、前記接触部材の表面に接触する皮膚にある温度受容器の温度分解能未満である所定幅の温度変化を許容しながら熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する、
ことを特徴とする接触部材温度制御装置。
【請求項３】
基準温度よりも低い低温設定温度を発生させる複数の第一熱源部と基準温度よりも高い高温設定温度を発生させる複数の第二熱源部とを接触部材の表面に混在させて配置する接触部材温度制御装置であって、
前記第一熱源部又は前記第二熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する電力供給手段を備え、
前記電力供給手段は、冷覚又は温覚の発火頻度に基づいて設定される所定温度範囲において温度上昇と温度下降とを繰り返すよう熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する、
ことを特徴とする接触部材温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の皮膚に接触する部材の温度を制御する接触部材温度制御装置に関し、特に、基準温度よりも低い温度を発生させる複数の微小な低温熱源部と、基準温度よりも高い温度を発生させる複数の微小な高温熱源部とをその部材の表面に混在させて配置し、その表面に触れる皮膚にある温度受容器の配置又は特性に合わせてそれら熱源部の温度を制御する接触部材温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基準温度よりも低温の熱を発生させる複数の微小な冷却用ペルチェ素子と基準温度よりも高温の熱を発生させる複数の微小なヒータとをステアリングホイールの表面に混在させて配置したステアリング装置の温度コントローラが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この温度コントローラは、ステアリング装置の表面温度が低温側の所定温度を下回る場合にヒータを作動させ、或いは、ステアリング装置の表面温度が高温側の所定温度を上回る場合に冷却用ペルチェ素子を作動させてステアリング装置表面の温度を快適な温度に維持する。
【０００４】
また、この温度コントローラは、車両を運転する運転者の注意力が低下していると判定した場合には、冷却用ペルチェ素子及びヒータの双方を同時に作動させて運転者の皮膚表面の狭い範囲に分布する温覚及び冷覚を同時に刺激しながら温冷覚の錯覚による擬似的な痛みを運転者に感じさせることで運転者の注意力を高めるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７９２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、接触部材の表面に触れる皮膚にある温度受容器の配置又は特性に合わせてより効率的にその接触部材の温度を制御する接触部材温度制御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】
【０００７】
上述の目的を達成するために、第一の発明に係る接触部材温度制御装置は、基準温度よりも低い低温設定温度を発生させる複数の第一熱源部と基準温度よりも高い高温設定温度を発生させる複数の第二熱源部とを接触部材の表面に混在させて配置する接触部材温度制御装置であって、前記第一熱源部又は前記第二熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する電力供給手段を備え、前記電力供給手段は、同時に電力が供給される前記第一熱源部及び前記第二熱源部の配列が、前記接触部材の表面に接触する皮膚にある温度受容器の配置又は特性に適合する単位パターンであり少なくとも一つの前記第一熱源部と少なくとも一つの前記第二熱源部とを含む単位パターンを構成するよう、熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給することを特徴とする。
【０００８】
また、第二の発明に係る接触部材温度制御装置は、基準温度よりも低い低温設定温度を発生させる複数の第一熱源部と基準温度よりも高い高温設定温度を発生させる複数の第二熱源部とを接触部材の表面に混在させて配置する接触部材温度制御装置であって、前記第一熱源部又は前記第二熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する電力供給手段を備え、前記電力供給手段は、前記接触部材の表面に接触する皮膚にある温度受容器の温度分解能未満である所定幅の温度変化を許容しながら熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給することを特徴とする。
【０００９】
また、第三の発明に係る接触部材温度制御装置は、基準温度よりも低い低温設定温度を発生させる複数の第一熱源部と基準温度よりも高い高温設定温度を発生させる複数の第二熱源部とを接触部材の表面に混在させて配置する接触部材温度制御装置であって、前記第一熱源部又は前記第二熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給する電力供給手段を備え、前記電力供給手段は、冷覚又は温覚の発火頻度に基づいて設定される所定温度範囲において温度上昇と温度下降とを繰り返すよう熱源部のそれぞれに所定の順番で循環的に電力を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上述の手段により、本発明は、接触部材の表面に触れる皮膚にある温度受容器の配置又は特性に合わせてより効率的にその接触部材の温度を制御する接触部材温度制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る接触部材温度制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】リムの部分斜視図である。
【図３】図２におけるリムの表面領域を拡大した図である。
【図４】皮膚１平方センチメートル当たりにおける受容器の分布を示す図である。
【図５】皮膚の温度と温・冷・痛覚の発火頻度との関係の一例を示す図である。
【図６】ステアリングホイールの上面図である。
【図７】ステアリングホイールの正面図である。
【図８】温度コントローラによる表面温度調整処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】図２におけるリムの表面領域を拡大した図であり、同時に電力が供給される冷却素子のグループを示す図である。
【図１０】冷却素子用電源による電力供給のタイミングチャート（その１）である。
【図１１】冷却素子用電源による電力供給のタイミングチャート（その２）である。
【図１２】冷却素子における温度の時間推移を示す図である。
【図１３】図２におけるリムの表面領域を拡大した図であり、同時に電力が供給される冷却素子及び加熱素子で構成される単位パターンの配置の時間推移を示す図（その１）である。
【図１４】図２におけるリムの表面領域を拡大した図であり、同時に電力が供給される冷却素子及び加熱素子で構成される単位パターンの配置の時間推移を示す図（その２）である。
【図１５】図２におけるリムの表面領域を拡大した図であり、同時に電力が供給される冷却素子及び加熱素子で構成される単位パターンの配置の時間推移を示す図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明に係る接続部材温度制御装置を利用したステアリング装置の構成例を示すブロック図であり、ステアリング装置１は、車両等の進行方向を制御するステアリング操作に用いられ、ステアリングホイール２、冷却素子３、加熱素子４、冷却素子用温度センサー５、加熱素子用温度センサー６、低温指示ボタン７、高温指示ボタン８、刺激指示ボタン９、温度コントローラ１０、注意力判定器１１、冷却素子用電源１２及び加熱素子用電源１３から構成される。
【００１４】
ステアリングホイール２は、車両の運転者がステアリング操作を行う際に手で握る接触部材であり、例えば、環状のリム２０、リム２０の回転を支えるハブ２１、及び、リム２０とハブ２１とを連結する複数のスポーク２２から構成される。なお、リム２０は環状ではなく、円環の一部が欠けた形状など、運転者がステアリング操作し易い他の形状であってもよい。
【００１５】
冷却素子３は、接触部材の所定領域を冷却するための装置であり、例えば、一方の面で吸熱を行い、他方の面で発熱を行う板状構造のペルチェ素子であって、ステアリングホイール２の表面に吸熱面を露出させた状態で配置され、ステアリングホイール２の表面温度（例えば、吸熱面の表面温度をいう。）が所定温度（例えば、３０℃）より高い場合に、その表面温度が所定温度となるようステアリングホイール２の表面を冷却する。
【００１６】
ペルチェ素子は、可動部を有さないためメンテナンスが容易であり、また、騒音も発生させないため、ステアリングホイール２の表面温度を冷却する用途に適している。
【００１７】
加熱素子４は、接触部材の所定領域を加熱するための装置であり、例えば、電気を熱に変換するシートヒーターやニクロム線等であって、ステアリングホイール２の表面に発熱面を露出させた状態で配置され、ステアリングホイール２の表面温度が所定温度（例えば、３０℃）より低い場合に、その表面温度が所定温度となるようステアリングホイール２の表面を加熱する。
【００１８】
シートヒーターやニクロム線は、ペルチェ素子と同様、可動部を有さないためメンテナンスが容易であり、また、騒音も発生させないため、ステアリングホイール２の表面温度を加熱する用途に適している。
【００１９】
また、冷却素子３又は加熱素子４は、ステアリングホイール２の内部等、ステアリングホイール２の表面以外の位置に配置され、各素子に接続された伝熱部材を介してステアリングホイール２の表面を冷却し、或いは、加熱するようにしてもよい。この場合、伝熱部材は、ステアリングホイール２の表面に部材の一部を露出させて配置される。
【００２０】
なお、冷却素子３及び加熱素子４は、本実施例ではステアリングホイール２の表面に露出させた状態で配置されるが、革又はウレタン等の被覆材で覆われた状態であってもよい。
【００２１】
冷却素子用温度センサー５は、冷却素子３又は冷却素子３に接続される伝熱部材の温度を測定するためのセンサーであり、加熱素子用温度センサー６は、加熱素子４又は加熱素子４に接続される伝熱部材の温度を測定するためのセンサーである。
【００２２】
両温度センサーは、例えば、金属酸化物や半導体などの電気抵抗が温度で変化することを利用して温度を測るサーミスタ、又は、熱膨張率が異なる２枚の金属板を利用して温度を測るバイメタル温度計等である。
【００２３】
これにより、両温度センサーは、冷却素子３及び加熱素子４の温度を個別に測定する他、冷却素子３又は加熱素子４によって制御されるリム２０の表面温度を直接的（各素子又は各素子に接続される伝熱部材をリム２０の表面に露出させる場合、両温度センサーで測定した温度がそのままリム２０の表面温度となる。）又は間接的に測定することができる。
【００２４】
低温指示ボタン７は、冷却素子３による冷却を開始させるためのスイッチであり、高温指示ボタン８は、加熱素子４による加熱を開始させるためのスイッチである。
【００２５】
また、刺激指示ボタン９は、冷却素子３による冷却、及び、加熱素子４による加熱を同時に開始させ、ステアリングホイール２を握る運転者に、Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｇｒｉｌｌ  Ｉｌｌｕｓｉｏｎ（温冷覚の錯覚）と呼ばれる現象を生じさせるためのスイッチである。
【００２６】
ここで、「温冷覚の錯覚」とは、人間の皮膚表面の温度受容器（刺激を感受する細胞や器官をいう。）である冷点（冷たさを感じさせる感覚器である。）及び温点（熱さを感じさせる感覚器である。）の双方が同時に刺激されると、その人間が痛みを感じるようになるという特性である。
【００２７】
温度コントローラ１０は、冷却素子用温度センサー５及び加熱素子用温度センサー６が出力する温度情報に基づいて、冷却素子用電源１２及び加熱素子用電源１３を制御する。
【００２８】
温度コントローラ１０は、例えば、リム２０の表面温度が所定温度より高い場合に冷却素子用電源１２を制御して冷却素子３によるリム２０の冷却を開始させたり、リム２０の表面温度が所定温度より低い場合に加熱素子用電源１３を制御して加熱素子４によるリム２０の加熱を開始させたりする。
【００２９】
また、温度コントローラ１０は、低温指示ボタン７が押下されると、冷却素子用温度センサー５の出力に基づいて冷却素子３が設定温度に到達したか否かを判断し、冷却素子用電源１２を制御しながら、設定温度を上回っている場合に冷却を強めたり、設定温度を下回った場合に冷却を中止させたりする。加熱素子用温度センサー６の出力に基づく加熱素子用電源１３の制御も同様である。
【００３０】
また、温度コントローラ１０は、後述の注意力判定器１１により運転者の注意力が低下したと判定された場合、冷却素子用電源１２及び加熱素子用電源１３の双方を制御しながら冷却素子３による冷却及び加熱素子４による加熱を同時に開始させ、ステアリングホイール２を握る運転者に温冷覚の錯覚による痛みを感じさせてその運転者の注意力を回復させるようにする。
【００３１】
注意力判定器１１は、運転者の注意力を判定する装置であり、例えば、近赤外線を運転者の頭部に照射し、その透過光を検出することで、非侵襲的に血液中の酸素化ヘモグロビン濃度等の脳活動値を測定する光トポグラフィ装置であって、脳活動値から運転者の注意力を判定する。
【００３２】
また、カメラにより運転者を継続的にモニターし、運転者のまばたきの回数やあくびの有無等を画像処理により認識して運転者の注意力の有無を判定してもよい。
【００３３】
冷却素子用電源１２は、冷却素子３に電気エネルギーを供給するための装置であり、加熱素子用電源１３は、加熱素子４に電気エネルギーを供給するための装置である。
【００３４】
冷却素子用電源１２は、例えば、ＰＷＭ(Pulse  Width  Modulation)制御を用いて冷却素子３のそれぞれに所定の順番で循環的に電気エネルギーを供給し（所定電圧を印加し）、冷却素子３のそれぞれに印加される所定電圧のパルス幅（印加時間）を調整することで冷却効果を調整できるようにする。
【００３５】
加熱素子用電源１３も同様に、ＰＷＭ制御を用いて加熱素子４のそれぞれに所定の順番で循環的に電気エネルギーを供給し、加熱素子４のそれぞれに印加される所定電圧のパルス幅を調整することで加熱効果を調整できるようにする。
【００３６】
これにより、ステアリング装置１は、多数の冷却素子３又は多数の加熱素子４に同時に電気エネルギーを供給して消費電力のピーク値を急増させてしまうのを防止しながらも、冷却素子３又は加熱素子４の表面を所望の温度に調整することができる。
【００３７】
次に、図２及び図３を参照しながら、リム２０の構成について説明する。なお、図２は、リム２０の部分斜視図であり、図３は、図２におけるリム２０の表面領域Ｒを拡大した図である。
【００３８】
リム２０は、表面に冷却素子３及び加熱素子４を有し、冷却素子３及び加熱素子４の一要素のそれぞれは、例えば、長さと幅とがそれぞれ４ミリメートルの同じサイズであって、所定の間隔（例えば、２ミリメートル）を空けて相互に接触しないように配置される。相互に熱的な影響を及ぼし過ぎないようにするためである。
【００３９】
また、ステアリング装置１は、冷却素子３と加熱素子４との間に断熱材を配置するようにしてもよい。なお、断熱材は、例えば、ガラスやセラミック等で形成される。これにより、冷却素子３と加熱素子４との間の熱の移動が抑制されるために、冷却素子３及び加熱素子４のそれぞれの熱伝導効率を高めることができる。
【００４０】
また、リム２０は、中空構造を採用し、表面下部に外気を吸入するための吸気孔２６を備え、内部に排熱用ファン２７を備えるようにしてもよい。
【００４１】
冷却素子３がペルチェ素子である場合、ペルチェ素子は、吸熱面がリム２０の外部空間に接し、発熱面がリム２０の内部空間に接するようにして配置される。吸気孔２６及び排熱用ファン２７は、ペルチェ素子がリム２０の表面を冷却するためにリム２０の内部に放出する熱を外部に排出するために利用される。
【００４２】
また、リム２０は、ヒートシンクとして機能するアルミ製の中空の芯金をその内部に有し、ペルチェ素子の一面をその芯金に接触させ、且つ、その中空内部に冷却媒体（例えば、水又は空気である。）を循環させて、ペルチェ素子の発熱面が放出する熱を外部に排出するようにしてもよい。
【００４３】
なお、リム２０の断面は、円形ばかりでなく、楕円形等の運転者が握り易い形状であれば他の形状であってもよい。
【００４４】
また、冷却素子３及び加熱素子４は、リム２０の表裏全体にわたって配置されてもよく、リム２０の表側（運転者に面する側をいう。）だけに配置されてもよい。配置範囲が狭いと、ステアリングホイール２の外部にある空気に触れる冷却素子３及び加熱素子４も少なくなるために、低い消費電力と高い温度応答性とを実現できるという利点がある。一方、配置範囲が広いと、運転者による様々なリム２０の握り方に対応できるという利点がある。
【００４５】
また、ステアリング装置１は、感圧抵抗センサーや静電容量センサーといった運転者の手が触れている領域を検出するためのセンサーを備え、それらセンサーの出力に基づいて、冷却素子用電源１２又は加熱素子用電源１３により、運転者の手が触れている冷却素子３又は加熱素子４のみに、或いは、それら運転者の手が触れている素子を含む所定範囲の素子のみに、電気エネルギーを供給するようにしてもよい。
【００４６】
冷却素子３及び加熱素子４はそれぞれ、方向Ａに沿って一列に並べられ、それぞれの列が方向Ｂに向かって交互に繰り返される。また、冷却素子３及び加熱素子４は、単位面積（例えば、１平方センチメートル）当たりにおける冷却素子３の数と加熱素子４の数とが所定比（例えば、冷却素子３の数：加熱素子４の数＝１：２）となるように所定の単位パターンＵを形成して配置される。本実施例では、単位パターンＵは、一つの冷却素子３と二つの加熱素子４とを含む。
【００４７】
この単位パターンＵは、人間の温度受容器の配置、大きさ、密度、又は、特性等に基づくものであり、冷却素子３及び加熱素子４を単に交互に並べた場合に比べ、温覚（温点が刺激されることで生じる感覚をいう。）及び冷覚（冷点が刺激されることで生じる感覚をいう。）をより効率的に刺激することができ、その結果、より少ない素子数、より低い消費電力（素子数の削減による。）、又は、より狭い配置面積（リム２０の表面に配列された素子の表面積の合計をいう。）を実現させることができる。
【００４８】
また、この単位パターンＵは、温覚及び冷覚をより効率的に刺激することで、温冷覚の錯覚をより効率的に発生させ、或いは、持続させることができる。
【００４９】
また、この単位パターンＵは、素子の数を低減させ、ひいては、各素子に電気エネルギーを供給するための配線の数を低減させることにより、メンテナンス性を向上させることができる。
【００５０】
ここで、図４及び図５を参照しながら、人間の受容器について説明する。
【００５１】
図４は、人間の皮膚１平方センチメートル当たりにおける受容器の分布を示す図であり、図４が示すように、受容器の数は、痛点（痛さを感じさせる感覚器である。）が最も多く（皮膚表面に１平方センチメートル当たり１００〜２００個存在する。）、二番目に圧点（触覚又は圧覚を感じさせる感覚器であり、１平方センチメートル当たり約２５個存在する。）、三番目に冷点（１平方センチメートル当たり６〜２３個存在する。）、四番目に温点（１平方センチメートル当たり０〜３個存在する。）が続く。
【００５２】
冷点と温点との間の比較に限れば、冷点の単位面積当たりの数は、温点の単位面積当たりの数の２〜１０倍である。なお、受容器の分布は、皮膚の部位（手の甲、指の腹等をいう。）に応じて異なるが、上述の順位は共通する。
【００５３】
一方で、温点の大きさ（約３〜８マイクロメートル）は、冷点の大きさ（約３マイクロメートル）の１〜２倍であるので、各受容器の単位面積当たりの数だけで受容器の敏感さを厳密に判断することはできないが、大きさがほぼ等しい冷却素子３及び加熱素子４を単に交互に配列した状態で各素子を同時に作動（冷却及び加熱を意味する。）させた場合、ステアリング装置１は、熱さよりも冷たさをより敏感に運転者に感じさせてしまい、温冷覚の錯覚を引き起こし難くしてしまう。
【００５４】
また、図５は、皮膚の温度と温・冷・痛覚のそれぞれの発火頻度との関係の一例を示す図であり、縦軸に温・冷・痛覚の発火頻度（１秒間当たりに発火させるインパルス信号の数で表される。）を示し、横軸に皮膚の温度を示す。また、実線が温覚の発火頻度の推移を示し、破線が冷覚の発火頻度の推移を示し、一点鎖線が痛覚（痛点が刺激されることで生じる感覚をいう。）の発火頻度の推移を示す。なお、「発火」とは、各受容器が脳に信号（インパルス信号）を送ることをいい、発火頻度が大きいほど各感覚の感じ方が強くなる。
【００５５】
図５に示すように、痛覚は、０〜１５℃の範囲において発火し、５℃付近で発火頻度が最大となる。なお、痛覚は、４５℃以上においても発火し、温度が上昇するにつれて発火頻度も急激に増大していく。痛みを通じて危険を知らせる生体の防衛機能に基づく。
【００５６】
また、冷覚は、１２〜３５℃の範囲において発火し、２５℃付近で発火頻度が最大となる。なお、冷覚は、４５℃付近の狭い範囲において発火頻度が急激に増大する。これは、矛盾冷覚と呼ばれる現象であり、例えば、４５℃付近のお湯に手を入れると冷覚が一時的に発火し冷たさを感じることで知られる。
【００５７】
また、温覚は、２５〜４５℃の範囲において発火し、３５℃付近で発火頻度が最大となる。なお、冷覚と温覚との間を比較すると、冷覚の最大発火頻度（１秒当たり１０回）が温覚の最大発火頻度（１秒当たり３回）より大きく、冷覚のほうが温覚より脳に伝わりやすいことを示す。
【００５８】
このことからも、大きさがほぼ等しい冷却素子３及び加熱素子４を単に交互に配列した状態で各素子を同時に作動（冷却及び加熱）させた場合、ステアリング装置１は、熱さよりも冷たさをより敏感に運転者に感じさせてしまい、温冷覚の錯覚を引き起こし難くしてしまう。
【００５９】
以上より、ステアリング装置１は、冷却素子３の数が加熱素子４の数より大きくなるよう各素子をリム２０の表面に配列し、ステアリングホイール２を握る者の掌における冷点及び温点を適度に刺激して、温冷覚の錯覚を確実に発生させるようにする。
【００６０】
なお、ステアリング装置１は、冷却素子３同士又は加熱素子４同士が偏らないよう、リム２０の表面のどの部分においても単位パターンＵが形成されるように各素子を配列する。加熱素子４の数を冷却素子３の数より大きくした場合であっても、冷却素子３同士又は加熱素子４同士が偏在していれば、温冷覚の錯覚を発生させ難いからである。
【００６１】
図６は、ステアリングホイール２の上面図であり、図７は、ステアリングホイール２の正面図である。矢印は、リム２０の内部空間における空気の流れを示す。
【００６２】
排熱用ファン２７は、吸気孔２６を介してステアリングホイール２の外部にある空気をリム２０内に吸入させる。また、排熱用ファン２７は、リム２０の排気孔（図示せず。）に接続される中空のスポーク２２及びハブ２１を介して、冷却素子３（ペルチェ素子）の発熱面や加熱素子４により加熱されたリム２０内の空気を外部に排出する。
【００６３】
これにより、排熱用ファン２７は、リム２０内部の過度の温度上昇を抑え、リム２０の内側を向く冷却素子３（ペルチェ素子）の発熱面の温度を上昇させ過ぎないようにする。その結果、リム２０の外側を向く冷却素子３（ペルチェ素子）の吸熱面は安定的に低温を保持することが可能となる。
【００６４】
次に、図８を参照しながら、温度コントローラ１０がリム２０の表面温度を調整する処理（以下、「表面温度調整処理」という。）について説明する。なお、図８は、温度コントローラ１０による表面温度調整処理の流れを示すフローチャートである。
【００６５】
最初に、温度コントローラ１０は、低温指示ボタン７、高温指示ボタン８又は刺激指示ボタン９の何れのボタンが押下されたかを判定する（ステップＳ１）。
【００６６】
温度コントローラ１０は、低温操作ボタン７が押下されたと判定すると、冷却素子用電源１２のスイッチをオンにして冷却素子３のそれぞれに所定の順番で所定のパルス幅だけ所定電圧を印可させる（ステップＳ２）。このとき、温度コントローラ１０は、冷却素子３の温度が設定温度（例えば、２０℃とする。）となるように、冷却素子用温度センサー５からの情報を用いて冷却素子用電源１２による冷却素子３への電力供給をフィードバック制御する。
【００６７】
ここで、図９〜図１１を参照しながら、冷却素子用電源１２による冷却素子３への電力供給方法について説明する。図９は、図３と同様、図２におけるリム２０の表面領域Ｒを拡大した図であり、同時に電力供給を受ける冷却素子３のグループを示す図である。なお、ここでは、ステアリング装置１におけるリム２０の表面を冷却する場合を想定しており、電力の供給を受けない加熱素子４を薄い色で表すものとする。
【００６８】
また、図１０及び図１１はそれぞれ、冷却素子用電源１２が冷却素子３のそれぞれに電力を供給する際のタイミングを示すタイミングチャートであり、縦軸の上から下へ電力供給を受ける順に冷却素子３のグループＧ１〜Ｇｎを示し、横軸に時間推移を示す。
【００６９】
図９及び図１０に示すように、温度コントローラ１０は、冷却素子用電源１２により、グループＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、・・・Ｇｎ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４・・・Ｇｎの順に循環的に、グループＧ１〜Ｇｎのそれぞれにおける八個の冷却素子３に同時に所定電圧Ｖｃをパルス幅Ｗｃだけ印加させ、冷却素子３による冷却を開始させる。なお、時間Ｗｄは、最後のグループＧｎにおける冷却素子３に所定電圧Ｖｃをパルス幅Ｗｃだけ印加した後、最初のグループＧ１に戻って所定電圧Ｖｃを冷却素子３に印加するまでの時間である。
【００７０】
冷却素子用温度センサー５の出力に基づいて冷却素子３の温度が所定温度に達したことを検知すると、温度コントローラ１０は、図１１のグループＧ２に対応するタイミングチャートで示すように、所定電圧Ｖｃの印加を完全に中止して冷却素子３の温度が所定温度より低くなるのを防止する（図１１では、比較のため、所定電圧Ｖｃをパルス幅Ｗｃで印加した状態を点線で示す。）。
【００７１】
また、温度コントローラ１０は、図１１のグループＧ３に対応するタイミングチャートで示すように、所定電圧Ｖｃの印加を早期に途中中断させてパルス幅Ｗｃをパルス幅Ｗｃ１に短縮し、冷却素子３の温度が所定温度より低くなるのを防止しながら、冷却素子３の温度を所定温度付近で維持させるようにしてもよい。
【００７２】
また、温度コントローラ１０は、図１１のグループＧ４に対応するタイミングチャートで示すように、所定電圧Ｖｃの印加を遅延させてパルス幅Ｗｃをパルス幅Ｗｃ２に短縮し、冷却素子３の温度が所定温度より低くなるのを防止しながら、冷却素子３の温度を所定温度付近で維持させるようにしてもよい。
【００７３】
更に、温度コントローラ１０は、図１１のグループＧｎに対応するタイミングチャートで示すように、印加する所定電圧Ｖｃを電圧Ｖｃ１まで低減させ、冷却素子３の温度が所定温度より低くなるのを防止しながら、冷却素子３の温度を所定温度付近で維持させるようにしてもよい。
【００７４】
なお、温度コントローラ１０は、図１０で示すように、所定時間Ｗｆ内（例えば、１秒間である。）に少なくとも一回は、冷却素子用電源１２が冷却素子３のそれぞれに所定電圧Ｖｃを印加する機会（実際に所定電圧Ｖｃを印加するか否かは問われない。）を与えるように、各グループに含まれる冷却素子３の数、パルス幅Ｗｃ、時間Ｗｄ等（以下、「制御条件」とする。）を設定するものとする。また、温度コントローラ１０は、環境温度を考慮しながら、制御条件を動的に調整するようにしてよい。
【００７５】
これにより、温度コントローラ１０は、温度コントローラ１０による制御を一度も受けることなく、冷却素子３の温度が、皮膚にある温度受容器の温度分解能（例えば、１℃である。）を超えて上昇してしまうのを防止することができる。
【００７６】
また、温度コントローラ１０は、皮膚にある温度受容器の温度分解能を超えない温度上昇を許容しながら冷却素子３のそれぞれに供給される電力量（周期的に供給される電力の総量を意味する。）をできるだけ小さくして消費電力を抑制することができる。
【００７７】
また、温度コントローラ１０は、冷却素子３（ペルチェ素子）に継続的に電力が供給されることがないようにするので、冷却素子３（ペルチェ素子）の発熱面の温度が過度に上昇するのを防止することができる。
【００７８】
また、温度コントローラ１０は、グループ毎に時間をずらしながら一つのグループに含まれる複数の冷却素子３に同時に電力供給を行うが、冷却素子３の一つ一つに時間をずらしながら電力供給を行うようにしてもよい（各グループに含まれる冷却素子３の数が一つである場合に相当する。）。
【００７９】
このようにして、温度コントローラ１０は、運転者が把持するリム２０の表面温度が運転者にとって快適な温度になるよう冷却素子３を作動させ、リム２０の表面温度を低下させることができる。なお、低温指示ボタン７は、エアコンの冷房開始指示に連動するようにしてもよい。
【００８０】
また、温度コントローラ１０は、冷却素子３のそれぞれに所定の順番で循環的に電圧を印加することにより、冷却素子３の全てに対して同時に電圧を印加する場合に比べて消費電力のピーク値を低減させることができ、冷却素子用電源１２の電力供給能力における必要条件を緩和することができる。
【００８１】
次に、図１２を参照しながら、冷却素子用電源１２による冷却素子３への別の電力供給方法について説明する。なお、図１２は、冷却素子３における温度の時間推移を示す図であり、縦軸に冷却素子３の温度、横軸に経過時間をそれぞれ配する。
【００８２】
温度コントローラ１０は、冷却素子用電源１２により冷却素子３を設定温度２０℃に制御している場合であって、環境温度やリム２０内部の温度上昇等により、冷却素子用電源１２における現在の消費電力（制御条件）では冷却素子３の温度を設定温度２０℃で維持することが困難となったとき、或いは、同等の冷却効果を維持しながら冷却素子用電源１２における消費電力の低減が求められたときに、運転者の皮膚にある温度受容器の特性に合わせてその制御条件を動的に調整する。
【００８３】
ここでいう温度受容器の特性は、具体的には、２５℃付近で冷覚の発火頻度が最大となり、２５℃付近で他の温度範囲よりも高い温度分解能を示すという特性である（図５参照。）。
【００８４】
温度コントローラ１０は、この温度受容器の特性に合わせて、所定温度範囲（例えば、２４℃から２６℃の範囲である。）で比較的緩やかな温度上昇と比較的急激な温度下降とを繰り返させるよう、冷却素子用電源１２に対する制御条件を調整する。
【００８５】
これにより、運転者は、冷却素子３における急激な温度下降が生じる度に冷たさを敏感に感じ取ることができ、冷却素子３の温度が設定温度２０℃まで低下していないにもかかわらず、冷却素子３が実際に設定温度２０℃まで低下したときと同等の効果（運転者に冷たさを感じさせられるという効果）を得ることができる。
【００８６】
なお、所定温度範囲における温度上昇を比較的緩やかなものとするのは、冷覚の順応により運転者に温度上昇を感じさせないようにするためである。
【００８７】
ここで図８に戻り、加熱素子用電源１３による加熱素子４における温度の調整について説明を継続する。
【００８８】
温度コントローラ１０は、高温操作ボタン８が押下されたと判定すると、加熱素子用電源１３のスイッチをオンにして加熱素子４のそれぞれに所定の順番で所定のパルス幅だけ所定電圧を印可させる（ステップＳ３）。
【００８９】
このとき、温度コントローラ１０は、加熱素子４の温度が設定温度（例えば、４０℃とする。）となるように、加熱素子用温度センサー６からの情報を用いて加熱素子用電源１３による加熱素子４への電力供給をフィードバック制御する。加熱素子用電源１３による加熱素子４への電力供給方法は、上述の冷却素子用電源１２による冷却素子３への電力供給方法と同様であり、温度受容器の特性に合わせて設定される所定温度範囲は、例えば、３４℃から３６℃の範囲である。
【００９０】
このようにして、温度コントローラ１０は、運転者が把持するリム２０の表面温度が運転者にとって快適な温度となるよう加熱素子４を作動させ、リム２０の表面温度を上昇させることができる。なお、高温指示ボタン８は、エアコンの暖房開始指示に連動するようにしてもよい。
【００９１】
また、温度コントローラ１０は、加熱素子４のそれぞれに所定の順番で循環的に電圧を印加することにより、加熱素子４の全てに対して同時に電圧を印加する場合に比べて消費電力のピーク値を低減させることができ、加熱素子用電源１３の電力供給能力における必要条件を緩和することができる。
【００９２】
また、温度コントローラ１０は、温度受容器の特性に合わせて、所定温度範囲（例えば、３４℃から３６℃の範囲である。）で比較的緩やかな温度下降と比較的急激な温度上昇とを繰り返させるよう、加熱素子用電源１３に対する制御条件を調整してもよく、運転者は、加熱素子４における急激な温度上昇が生じる度に熱さを敏感に感じ取ることができ、加熱素子４の温度が設定温度４０℃まで増加していないにもかかわらず、加熱素子４が実際に設定温度４０℃まで増加したときと同等の効果（運転者に熱さを感じさせられるという効果）を得ることができる。
【００９３】
なお、所定温度範囲における温度下降を比較的緩やかなものとするのは、温覚の順応により運転者に温度下降を感じさせないようにするためである。
【００９４】
次に、冷却素子用電源１２及び加熱素子用電源１３による冷却素子３及び加熱素子４の温度の同時調整について説明する。
【００９５】
温度コントローラ１０は、刺激操作ボタン９が押下されたと判定すると、冷却素子用電源１２及び加熱素子用電源１３のスイッチをオンにして冷却素子３及び加熱素子４のそれぞれに所定の順番で所定のパルス幅だけ所定電圧を印可させる（ステップＳ４）。
【００９６】
このとき、温度コントローラ１０は、冷却素子３の温度が設定温度（例えば、２０℃とする。）となるように、冷却素子用温度センサー５からの情報を用いて冷却素子用電源１２による冷却素子３への電力供給をフィードバック制御し、且つ、加熱素子４の温度が設定温度（例えば、４０℃とする。）となるように、加熱素子用温度センサー６からの情報を用いて加熱素子用電源１３による加熱素子４への電力供給をフィードバック制御する。冷却素子用電源１２による冷却素子３への電力供給方法、及び、加熱素子用電源１３による加熱素子４への電力供給方法は、上述の方法と同様である。
【００９７】
また、温度コントローラ１０は、単位パターンＵを構成する冷却素子３及び加熱素子４に同時に電力が供給されるよう、冷却素子用電源１２による冷却素子３への電力の供給タイミングと、加熱素子用電源１３による加熱素子４への電力の供給タイミングとを整合させるようにする。
【００９８】
図１３は、図３及び図９と同様、図２におけるリム２０の表面領域Ｒを拡大した図であり、電力供給を受けている冷却素子３及び加熱素子４が、単位パターンＵ毎に破線枠で囲まれて表され、一方で、電力供給を受けていない冷却素子３及び加熱素子４が、破線枠で囲まれることなく薄い色で表される。なお、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）は、リム２０の表面領域Ｒの状態を時間順に示すものとする。
【００９９】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、温度コントローラ１０は、電力供給を受けていない冷却素子３又は加熱素子４の一列を図の上から下に一列ずつ移動させながらも、電力供給を受けている冷却素子３及び加熱素子４の何れもが単位パターンＵを構成するよう、冷却素子用電源１２及び加熱素子用電源１３による電力の供給タイミングを調整する。すなわち、冷却素子３及び加熱素子４は、電力供給を受けている間は常に単位パターンの構成要素となり、設定温度（２０℃又は４０℃）を維持して温冷覚の錯覚を確実に発生させるようにする。
【０１００】
これにより、ステアリング装置１は、一部の冷却素子３及び加熱素子４の温度が設定温度から逸脱するのを許容して消費電力を抑えながらも、単位パターンＵを構成する他の一部の冷却素子３及び加熱素子４の温度を設定温度で維持し、温冷覚の錯覚を確実に発生させることができる。
【０１０１】
また、ステアリング装置１は、電力供給を受けながら単位パターンＵを構成する一部の冷却素子３及び加熱素子４の配置を時間と共に推移させるので、運転者の受容器における温度順応を抑制することができ、温冷覚の錯覚を確実に発生させることができる。
【０１０２】
また、温度コントローラ１０は、加熱素子４の温度が設定温度４０℃から低い方に逸脱するのを許容しながらも、温覚の発火頻度が高くなる所定温度範囲（例えば、３４℃から３６℃である。）における温度の上下反復を利用してより低い消費電力でより効率的に運転者に熱さを感じさせて温冷覚の錯覚を発生させるようにしてもよい。
【０１０３】
同様に、温度コントローラ１０は、冷却素子３の温度が設定温度２０℃から高い方に逸脱するのを許容しながらも、冷覚の発火頻度が高くなる所定温度範囲（例えば、２４℃から２６℃である。）における温度の上下反復を利用してより低い消費電力でより効率的に運転者に冷たさを感じさせて温冷覚の錯覚を発生させるようにしてもよい。
【０１０４】
図１４及び図１５は、図１３と同様、電力供給を受けている冷却素子３及び加熱素子４の配置を示す図であり、図１４は、電力供給を受ける冷却素子３及び加熱素子４によって構成される単位パターンＵのそれぞれが斜めに並びながら移動する状態を示し、図１５は、電力供給を受けている冷却素子３及び加熱素子４によって構成される単位パターンＵのそれぞれがランダムに移動する状態を示す。
【０１０５】
このようにして、ステアリング装置１は、図３に示すように配列された冷却素子３及び加熱素子４により、ステアリングホイール２を握る運転者の掌における温点と冷点とを同時に刺激し、温冷覚の錯覚を生じさせて運転者に痛みを感じさせるようにする。その結果、ステアリング装置１は、運転者の眠気を覚ましたり、或いは、集中力の低下を防止したりすることができる。
【０１０６】
また、温度コントローラ１０は、冷却素子３及び加熱素子４のそれぞれに所定の順番で循環的に電圧を印加することにより、温冷覚の錯覚を生じさせるという効果を維持しながらも、冷却素子３及び加熱素子４の全てに対して同時に電圧を印加する場合に比べて消費電力のピーク値を低減させることができ、冷却素子用電源１２及び加熱素子用電源１３の電力供給能力における必要条件を緩和することができる。
【０１０７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１０８】
例えば、冷却素子３として利用されるペルチェ素子は、吸熱面及び発熱面の双方を有するので、ペルチェ素子の発熱面を加熱素子４又は加熱素子４の一部として使用してもよい。
【０１０９】
更に、上述の実施例では、冷却素子３を冷却用に限定し、加熱素子４を加熱用に限定したものとしているが、ペルチェ素子に供給する電流を逆にするとペルチェ素子の吸熱面と発熱面とが逆転することから、冷却素子３及び加熱素子４を全てペルチェ素子で構成するようにしてもよい。
【０１１０】
ペルチェ素子を流れる電流の方向を適宜切り替える手段を備えることにより、リム２０の表面を冷却する際には、外気に接する面をすべて吸熱面にし、リム２０の表面を加熱する際には、外気に接する面をすべて発熱面にし、運転者に刺激を与える際には、外気に接する面で発熱面及び吸熱面が所定の配列となるようにしてもよい。
【０１１１】
また、発熱面及び吸熱面の配列が、配線を切り替えることにより、動的に変更できるようにしてもよい。
【０１１２】
また、上述の実施例において、ステアリング装置１は、冷却素子３及び加熱素子４のサイズを共通としながら、掌における冷点及び温点の実際の分布密度に基づいて単位パターンＵにおける冷却素子３の数と加熱素子４の数との間の比率を１：２とするが、２：５、又は、４：９等の他の比率を採用するようにしてもよい。
【０１１３】
また、掌における冷点及び温点の実際の大きさに基づいて冷却素子３のサイズを加熱素子４のサイズより小さくしてもよく、その場合、冷却素子３の数を加熱素子４の数より大きくしてもよい。
【０１１４】
また、受容器の分布ばかりでなく受容器の特性に基づいて冷却素子３及び加熱素子４の数やサイズを決定するようにしてもよく、例えば、温覚及び冷覚の発火頻度（例えば、冷覚のほうが温覚よりも最大発火頻度が高いという事実をいう。）に基づいて冷却素子３のサイズを加熱素子４のサイズより小さくしてもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１      ステアリング装置
２      ステアリングホイール
３      冷却素子
４      加熱素子
５      冷却素子用温度センサー
６      加熱素子用温度センサー
７      低温指示ボタン
８      高温指示ボタン
９      刺激指示ボタン
１０    温度コントローラ
１１    注意力判定器
１２    冷却素子用電源
１３    加熱素子用電源
２０    リム
２１    ハブ
２２    スポーク
２６    吸気孔
２７    ファン
【図１】
2010173585.tif 000003
【図２】
2010173585.tif 000004
【図５】
2010173585.tif 000005
【図６】
2010173585.tif 000006
【図７】
2010173585.tif 000007
【図８】
2010173585.tif 000008
【図１０】
2010173585.tif 000009
【図１１】
2010173585.tif 000010
【図３】
2010173585.tif 000011
【図４】
2010173585.tif 000012
【図９】
2010173585.tif 000013
【図１２】
2010173585.tif 000014
【図１３】
2010173585.tif 000015
【図１４】
2010173585.tif 000016
【図１５】
2010173585.tif 000017