(57)【要約】【課題】温冷覚の錯覚をより効率的に発生させる熱源部配置を有する把持部材温度制御装置を提供すること。【解決手段】把持部材温度制御装置１は、把持部材外面に配置され所定温度よりも低い温度状態を発生させる第一熱源部３０と、把持部材外面に配置され所定温度よりも高い温度状態を発生させる第二熱源部３１と、を有し、把持部材外面に所定の間隔を空けながら配置される熱源部群のうち相互に隣接する三つの熱源部は、一つの第一熱源部３０と二つの第二熱源部３１とで構成される。【選択図】図１
2008308020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持部材外面に配置され所定温度よりも低い温度状態を発生させる第一熱源部と、把持部材外面に配置され所定温度よりも高い温度状態を発生させる第二熱源部と、を有する把持部材温度制御装置であって、
把持部材外面に所定の間隔を空けながら配置される熱源部群のうち相互に隣接する三つの熱源部は、一つの前記第一熱源部と二つの前記第二熱源部とで構成される、
ことを特徴とする把持部材温度制御装置。
【請求項２】
前記相互に隣接する三つの熱源部は、相互に等距離に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の把持部材温度制御装置。
【請求項３】
前記把持部材外面に配置される熱源部群は、所定数の熱源部を含み前記把持部材外面に対して着脱可能なモジュールを前記把持部材外面に敷き詰めることにより配置される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の把持部材温度制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を操作するために用いるステアリングホイール等の把持部材表面における温度を制御する把持部材温度制御装置及びその把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置に関し、特に、把持部材表面の複数の微小領域のそれぞれで温度変化を生じさせる把持部材温度制御装置及びその把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、背中合わせに吸熱（冷却）面及び放熱（加熱）面を有するペルチェ素子の吸熱面と放熱面とが縦縞状、横縞状又は綾目状となるよう、複数のペルチェ素子をその外面に配置したステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このステアリング装置は、それらペルチェ素子に流す電流の向き及び大きさを制御することでペルチェ素子の表面のうちステアリングを握る操作者の皮膚と接する側の表面を温めたり冷やしたりすることにより、ステアリング装置の表面温度が高すぎたり低すぎたりした場合にも、操作者がそのステアリング装置を快適に握ることができるようにする。
【０００４】
また、このステアリング装置は、ステアリングを握る操作者の皮膚に接する面で吸熱を担うペルチェ素子とステアリングを握る操作者の皮膚に接する面で放熱を担うペルチェ素子とを隣り合わせるようにすることで、ステアリングを握る操作者の隣接する冷点及び温点を同時に刺激し温冷覚の錯覚(擬似的に痛みを感じさせる現象（Thermal  Grill  Illusion）をいう。）を発生させ、運転に対する操作者の集中力を高めたりする。
【特許文献１】特開２００７−１０１０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のステアリング装置は、相互に隣接する三つのペルチェ素子の吸熱面と放熱面との組み合わせが１：１となり、冷たさに比べて熱さを感じさせにくくしてしまう場合があり、冷たさを感じさせる感覚器である冷点よりも熱さを感じさせる感覚器である温点のほうが少ないという人間の受容器分布に適合させながら温冷覚の錯覚を効率的に発生させる上で、ペルチェ素子の配列を改良する余地がある。
【０００６】
上述の点に鑑み、本発明は、温冷覚の錯覚をより効率的に発生させる熱源部配置を有する把持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、第一の発明に係る把持部材温度制御装置は、把持部材外面に配置され所定温度よりも低い温度状態を発生させる第一熱源部と、把持部材外面に配置され所定温度よりも高い温度状態を発生させる第二熱源部と、を有する把持部材温度制御装置であって、把持部材外面に所定の間隔を空けながら配置される熱源部群のうち相互に隣接する三つの熱源部は、一つの前記第一熱源部と二つの前記第二熱源部とで構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、第二の発明は、第一の発明に係る把持部材温度制御装置であって、前記相互に隣接する三つの熱源部は、相互に等距離に配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る把持部材温度制御装置であって、前記把持部材外面に所定の間隔を空けながら配置される熱源部群は、所定数の熱源部を含み前記把持部材外面に対して着脱可能なモジュールを前記把持部材外面に敷き詰めることにより配置されることを特徴とする。
【００１０】
また、第四の発明は、第一乃至第三の発明に係る把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置である。
【発明の効果】
【００１１】
上述の手段により、本発明は、温冷覚の錯覚をより効率的に発生させる熱源部配置を有する把持部材温度制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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、本発明に係る把持部材温度制御装置を備える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、車両等の操舵に用いられ、ステアリングホイール２、熱源素子３、温度センサ４、低温指示ボタン５、高温指示ボタン６、刺激指示ボタン７、温度コントローラ８、注意力判定器９及び熱源素子用電源１０から構成される。
【００１４】
ステアリングホイール２は、車両の操作者がステアリング操作を行う際に手で握る把持部材である環状のリム２０（例えば、熱伝導性の高いアルミ製である。）、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。
【００１５】
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、操作者が車両等を操作し易い他の形状であってもよい。また、リム２０の断面は円形であるが、楕円形その他の操作者が握り易い形状であってもよい。
【００１６】
熱源素子３は、所定の温度状態を発生させる素子であり、例えば、一方の面で吸熱を行い（例えば、表面温度を２０℃とする。）、他方の面で放熱を行う（例えば、表面温度を４０℃とする。）、ペルチェ素子であって、ステアリングホイール２の表面に複数配置される。
【００１７】
ペルチェ素子は、可動部を有さずメンテナンスが容易であり、騒音も発生させることもなく、かつ、電流の方向に応じて吸熱面と放熱面とを切り替えることができるため、ステアリングホイール２の表面の温度を制御するための用途に好適である。
【００１８】
各ペルチェ素子は、ステアリングホイール２の表面に吸熱専用又は放熱専用として固定的に配置され、熱源素子用電源１０のオン、オフにより吸放熱を開始或いは停止させてもよく、ステアリングホイール２の表面に吸放熱両用として固定的に配置され、電流方向の切り替えにより吸放熱を切り替えるようにしてもよい。
【００１９】
なお、熱源素子３の一部は、電気を熱に変換するニクロム線等、専ら高温状態を発生させるための素子であってもよい。
【００２０】
また、熱源素子３は、自ら熱を発生させる素子そのものの他、それら素子に接続されそれら素子が発生させた熱を伝える伝熱部材をも含むものとする。
【００２１】
また、熱源素子３は、本実施例において正方形の表面を有するが、円形、楕円形、多角形等の他の形状から成る表面を有していてもよく、好適には、円形、線対称の正多角形、点対称の正偶数多角形等が用いられる。全方位における長さの偏りが少なくリム２０の表面に密接に敷き詰めることができるからである。
【００２２】
温度センサ４は、リム２０の表面にある熱源素子３の温度を測定するためのセンサであり、測定した温度を温度コントローラ８に出力してフィードバック制御を行わせるようにする。
【００２３】
低温指示ボタン５は、熱源素子３によるステアリングホイール２表面の冷却を開始させるためのボタンであり、高温指示ボタン６は、熱源素子３によるステアリングホイール２表面の加熱を開始させるためのボタンである。
【００２４】
また、刺激指示ボタン７は、熱源素子３の一部によるステアリングホイール２表面の冷却と、熱源素子３の他の一部によるステアリングホイール２表面の加熱とを同時に開始させるためのボタンである。
【００２５】
温度コントローラ８は、温度センサ４が出力するステアリングホイール２表面の温度情報に基づいて、熱源素子３が所望の温度状態になるよう熱源素子用電源１０を制御する。
【００２６】
注意力判定器９は、操作者の注意力を判定する装置であり、例えば、近赤外線を操作者の頭部に照射し、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し、脳活動値から操作者の注意力を判定する光トポグラフィ装置である。
【００２７】
また、注意力判定器９は、カメラにより操作者を継続的にモニターし、操作者のまばたきの回数や、あくび等を画像処理により認識し、操作者の注意力を判定する装置であってもよい。
【００２８】
熱源素子用電源１０は、熱源素子３に電気エネルギーを供給するための装置であり、例えば、ペルチェ素子に流れる電流の向き及び大きさを制御する。
【００２９】
次に、図２を参照しながら、温度コントローラ８が熱源素子３の温度を制御する処理（以下、「温度制御処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図２は、温度制御処理の流れを示すフローチャートである。
【００３０】
最初に、温度コントローラ８は、低温指示ボタン５、高温指示ボタン６又は刺激指示ボタン７の何れのボタンが押下されたかを判定する（ステップＳ１）。
【００３１】
温度コントローラ８は、低温指示ボタン５が押下されたものであると判定すると、熱源素子用電源１０によって複数の熱源素子３の全ての外面が吸熱面３０となるよう電流の向き及び大きさを制御する（ステップＳ２）。
【００３２】
また、温度コントローラ８は、高温指示ボタン６が押下されたものであると判定すると、熱源素子用電源１０によって複数の熱源素子３の全ての外面が放熱面３１となるよう電流の向き及び大きさを制御する（ステップＳ３）。
【００３３】
なお、温度コントローラ８は、熱源素子３の温度が設定温度となるように、温度センサ４からの情報を用いて熱源素子用電源１０による熱源素子３への印加電圧をフィードバック制御する。
【００３４】
これにより、温度コントローラ８は、操作者が把持する部分のリム２０表面の温度が操作者にとって快適な温度となるよう制御することが可能となる。なお、低温指示ボタン５及び高温指示ボタン６は、エアコンの作動に連動させるようにしてもよい。
【００３５】
また、温度コントローラ８は、刺激指示ボタン７が押下されたものであると判定すると、熱源素子用電源１０によって、相互に隣接する三つの熱源素子３の外面が、一つの吸熱面３０と二つの放熱面３１とになるよう（以下、この配置を「基本配置」とする。）、電流の向き及び大きさを制御する（ステップＳ４）。
【００３６】
これにより、熱源素子３の吸熱面３０と放熱面３１とが所定の間隔を空けて基本配置に並べられ、その結果、熱源素子３に触れている操作者の手は、高密度で温冷覚を同時に刺激されることとなる。
【００３７】
その結果、温冷覚の同時刺激により操作者に痛みを感じさせることにより、温度コントローラ８は、操作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可能となる。
【００３８】
なお、温度コントローラ８は、刺激指示ボタン７の出力に代え、注意力判定器９の出力に基づいて、温冷覚の錯覚を発生させるための温冷覚の同時刺激を実行すべきか否かを自動的に判定するようにしてもよい。
【００３９】
また、上述において、温度コントローラ８は、熱源素子用電源１０によって電流の向き及び大きさを制御しながら吸放熱両用の熱源素子３における吸熱面３０と放熱面３１とを切り替えるようにするが、熱源素子用電源１０によって各熱源素子３に流れる電流をオン、オフしながら吸熱専用の熱源素子３と放熱専用の熱源素子３とを個別に制御するようにしてもよい。
【００４０】
次に、図３を参照しながら、熱源素子３の配置について説明する。
【００４１】
図３は、ステアリングホイール２の部分斜視図であり、リム２０は、複数の熱源素子３を相互に接触させないようにしながら、相互に隣接する（厳密には非接触である。）三つの熱源素子３が常に一つの吸熱面３０（黒で塗りつぶされた熱源素子３）と二つの放熱面３１（白で塗りつぶされた熱源素子３）との組み合わせから成る基本配置になるよう、それら熱源素子３を表面に配置させる（部分拡大図参照。）。
【００４２】
相互に隣接する三つの熱源素子３を基本配置とするのは、人間の受容器(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。）の分布に対応させるためであり、単位面積当たりの密度が比較的大きい冷点で冷たさを感じさせるようにしながら、単位面積当たりの密度が冷点より小さい温点にも確実に熱さを感じさせられるようにするためである。
【００４３】
ここで、吸熱面３０及び放熱面３１は、同じ種類の熱源素子３のものを使用するため表面積が等しい構成をとるが、例えば、放熱を担う熱源素子３の表面積と吸熱を担う熱源素子３の表面積とが異なる構成をとるようにしてもよい。
【００４４】
なお、熱源素子３は、環状のリム２０の長手方向（矢印Ｌ参照。）全体にわたって配置されてもよく、操作者が握り易い範囲（例えば、円形のステアリングホイール２における１０時１０分の位置周辺の所定範囲である。）にだけ部分的に配置されてもよい。
【００４５】
また、熱源素子３は、リム２０の断面円周方向（矢印Ｒ参照。）の所定の角度範囲にだけ配置されてもよく、リム２０の全周にわたって配置されてもよい。これらの範囲が狭いと、熱源素子３がステアリングホイール２の外部の空気と接触する面積が小さくなることで低消費電力と高い温度応答性とを実現できるからであり、一方で、この範囲が広いと、操作者の様々なリム２０の握り方に対応できるからである。
【００４６】
図４は、リム２０の外面におけるペルチェ素子の配置例であり、正方形表面の相互に隣接する三つのペルチェ素子の中心を結ぶ線が、二等辺三角形を形成することを示す。
【００４７】
また、図５は、リム２０の外面におけるペルチェ素子の別の配置例であり、円形表面の相互に隣接する三つのペルチェ素子の中心を結ぶ線が、正三角形を形成することを示す。
【００４８】
このように、一つの吸熱面３０を六つの放熱面３１で囲むようにペルチェ素子を配置することにより、ステアリング装置１は、常に、操作者の皮膚に触れる、相互に隣接する三つのペルチェ素子のうちの一つを吸熱面３０、他の二つを放熱面３１とすることができ、操作者の皮膚にある多数の隣接する冷点及び温点を同時に刺激し温冷覚の錯覚を効率的に発生させることができる。
【００４９】
また、ステアリング装置１は、相互に隣接する円形ペルチェ素子の各中心間の距離を等しくすることで、全方位に亘って均一に基本配置を拡げることができ、操作者の皮膚にある多数の隣接する冷点及び温点を同時に刺激し温冷覚の錯覚を効率的に発生させることができる。
【００５０】
また、ステアリング装置１は、上述の基本配置を採用することにより、同じ大きさのペルチェ素子を用いながらも、分布密度又は感度の異なる多数の隣接する冷点及び温点を同時に刺激することができるので、大きさの異なる複数種類のペルチェ素子を用意したり、より複雑にペルチェ素子を配置したりする必要もなく、温冷覚の錯覚を簡易かつ効率的に発生させることができる。
【００５１】
次に、図６及び図７を参照しながら、所定数の熱源素子３を一纏まりとする熱源素子モジュールＭについて説明する。
【００５２】
図６は、吸熱面３０を外側に向けたペルチェ素子１２個と放熱面３１を外側に向けたペルチェ素子２４個とを一纏まりとしてモジュール化した熱源素子モジュールＭの構成例を示す。
【００５３】
熱源素子モジュールＭは、プラスチック、シリコン又はゴム等、車室内で発生し得る温度状態に対する耐熱性、所定の温度差を発生させる熱源素子３間における熱の伝播を遮断する断熱性、及び、熱源素子３間の不要な通電を遮断する電気絶縁性を備えた材料から成るシート上において、各ペルチェ素子を電源ライン（破線）で接続しながら、各ペルチェ素子を所定間隔で配置する。なお、各ペルチェ素子を接続する電源ラインは、相互に接触しないよう、シート内に埋め込まれていてもよい。
【００５４】
また、シートは、長方形（短冊）形状を有し、リム２０の湾曲表面に沿って密接に貼り合わせることができるよう可撓性を備え、シートと各ペルチェ素子とが接する部分は、シート貼り付け対象のリム２０と各ペルチェ素子の底面（シートと向き合う側の面をいう。）との間の熱交換を妨げないよう薄く形成され、或いは、各ペルチェ素子の底面をリム２０の表面に直接接触させるよう省略される。
【００５５】
また、熱源素子モジュールＭは、リム２０の表面で複数の熱源素子モジュールＭを隣り合わせて貼り合わせた場合にも複数の熱源素子モジュールＭに亘って基本配置が連続するよう、吸熱面３０を外側に向けたペルチェ素子と放熱面３１を外側に向けたペルチェ素子とを循環的に配置するようにし、その電源ラインも複数の熱源素子モジュールＭに亘って循環的に接続されるようにする。
【００５６】
図７は、同じ大きさの熱源素子モジュールＭ１〜Ｍ３をリム２０の表面に敷き詰めて配置する例を示し、熱源素子モジュールＭ１〜Ｍ３は、リム２０の断面円周方向（図３の矢印Ｒ参照。）に沿って、熱伝導性接着剤を介し、リム２０の表面に貼り付けられる。
【００５７】
なお、熱源素子モジュールＭ１〜Ｍ３は、熱伝導性接着剤の他に、スナップ式に着脱可能な機構を用いてリム２０の表面に取り付けられるようにしてもよい。
【００５８】
このように、熱源素子モジュールＭは、その可撓性と比較的小さなサイズにより、円形、楕円形又は多角形等の断面形状を有するリム２０にも、或いは、湾曲面、凹面又は波状面等の表面を有するリム２０にも、その表面に沿って密接に配置され、熱源素子３の一部がリム２０の表面から浮き上がり熱源素子３の底面からの放熱が妨げられ、熱源素子３の正面（操作者の手と接触する側の面をいう。）における吸熱機能を損ねてしまうのを確実に防止することができる。
【００５９】
また、熱源素子モジュールＭは、複数の熱源素子モジュールＭが並べて配置されたリム２０の一部（すなわち熱源素子モジュールＭの一部）が損傷を受けた場合にも、全ての熱源素子モジュールＭを取り替えることなく、損傷を受けた部分の熱源素子モジュールＭを取り替えるだけで、原状を回復させることができる。
【００６０】
図８は、熱源素子モジュールＭの別の構成例を示す図であり、熱源素子モジュールＭ４は、吸熱面３０を外側に向けたペルチェ素子１個と放熱面３１を外側に向けたペルチェ素子２個とを一纏まりとした最小サイズのモジュールを示す（図８（Ａ）参照。）。
【００６１】
また、熱源素子モジュールＭ５は、吸熱面３０を外側に向けたペルチェ素子３個と放熱面３１を外側に向けたペルチェ素子６個とを一纏まりとしたモジュールを示し（図８（Ｂ）参照。）、熱源素子モジュールＭ６は、吸熱面３０を外側に向けたペルチェ素子９個と放熱面３１を外側に向けたペルチェ素子１８個とを一纏まりとしたモジュールを示す（図８（Ｃ）参照。）。
【００６２】
このように、熱源素子モジュールＭの単位サイズは、図８（Ａ）に示す最小サイズから図６に示すような比較的大きなサイズのものまで幅広く設定されてもよい。基本的には、単一のサイズのみを用いることによってステアリング装置１の製造コストを低減させるようにするが、一方では、複数のサイズを取り揃えることによってリム２０の複雑な表面形状に柔軟に対応できるようになるからである。
【００６３】
以上の構成により、ステアリング装置１は、吸熱面３０と放熱面３１とを非接触としながらも極力小さい間隔で両者を密接に隣接させ、かつ、人間の受容器の分布に合わせた基本配置とすることで、リム２０に触れる操作者の皮膚表面における多数の隣接する冷点及び温点を同時に刺激しながら温冷覚の錯覚を効率的に発生させることができる。
【００６４】
また、ステアリング装置１は、モジュール単位で熱源素子３を並べながら基本配置を構成するようにするので、リム２０の表面形状が所定の形状となるよう制限されることもなく、リム２０の表面形状に対する自由度を維持しながらもその表面に熱源素子３を適切に配置させることができる。
【００６５】
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。
【００６６】
例えば、上述の実施例において、熱源素子モジュールＭは、ステアリングホイール２の表面に配置され熱源素子３の基本配置を形成するようにするが、シフトレバー、ハンドブレーキレバー、アームレスト等の他の装置の表面に配置されるようにしてもよい。温冷覚の錯覚を他の装置の表面でも確実に実現させるようにするためである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る把持部材温度制御装置を備えるステアリング装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】温度制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】ステアリングホイールの部分斜視図である。
【図４】リムの外面におけるペルチェ素子の配置例（その１）である。
【図５】リムの外面におけるペルチェ素子の配置例（その２）である。
【図６】熱源素子モジュールの構成例を示す図（その１）である。
【図７】熱源素子モジュールの配置例を示す図である。
【図８】熱源素子モジュールの構成例を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００６８】
１      ステアリング装置
２      ステアリングホイール
３      熱源素子
４      温度センサ
５      低温指示ボタン
６      高温指示ボタン
７      刺激指示ボタン
８      温度コントローラ
９      注意力判定器
１０    熱源素子用電源
２０    リム
２１    ハブ
２２    スポーク
３０    吸熱面
３１    放熱面
Ｍ、Ｍ１〜Ｍ６  熱源素子モジュール
【図１】
2008308020.tif 000003
【図２】
2008308020.tif 000004
【図３】
2008308020.tif 000005
【図４】
2008308020.tif 000006
【図５】
2008308020.tif 000007
【図６】
2008308020.tif 000008
【図７】
2008308020.tif 000009
【図８】
2008308020.tif 000010