(57)【要約】【課題】  電力などのエネルギを使用することなく、炎天下に長時間駐車して高温となったリムの高温部分を運転可能な温度にまで迅速に冷却し得る車両用ステアリングホイールの冷却装置を提供する。【解決手段】  車両用ステアリングホイールの冷却装置は、リング形状のリムの芯材１１をヒートパイプ４０から構成し、ヒートパイプの内部に、熱を蓄える蓄熱体５０と、作動流体４５を保持する保持容器４６とを、ヒートパイプ管壁から断熱して設けてある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング形状のリムを備える車両用ステアリングホイールにおいて、
前記リムの芯材をヒートパイプから構成し、
前記ヒートパイプの内部に、熱を蓄える蓄熱体と、作動流体を保持する保持容器とを、前記ヒートパイプ管壁から断熱して設けたことを特徴とする車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項２】
リング形状のリムを備える車両用ステアリングホイールにおいて、
前記リムの芯材に沿ってヒートパイプを配置し、
前記ヒートパイプの内部に、熱を蓄える蓄熱体と、作動流体を保持する保持容器とを、前記ヒートパイプ管壁から断熱して設けたことを特徴とする車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項３】
前記保持容器が、ヒートパイプの内壁面の一部を断熱素材によって被覆することにより形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項４】
前記保持容器が、ヒートパイプ管壁から空間層を介して設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項５】
前記蓄熱体が、潜熱の形で熱を蓄える潜熱蓄熱材を含んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項６】
前記蓄熱体が、ステアリングホイールを車両直進方向に向けた場合を基準としたときの前記リムの上部部分に配置され、
前記保持容器が、前記基準における前記リムの下部部分に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項７】
前記蓄熱体の下端が、前記保持容器に形成した上部開口部に接して、あるいは近傍に配置され、前記蓄熱体の表面で凝縮する作動流体が前記保持容器に流入するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項８】
熱を蓄える他の蓄熱体が、前記保持容器の内部に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項９】
前記他の蓄熱体が、前記蓄熱体の融点よりも低融点である材料を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【請求項１０】
前記蓄熱体の一部が、前記保持容器の内部に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の車両用ステアリングホイールの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ステアリングホイールの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
夏季の炎天下の環境においては、駐車中の自動車の室内は非常に高温になり、特に、日射を受けるステアリングホイールの上部の温度は約８０℃を超える場合もある。こうした状況は、乗員が乗車したときに不快感を感じることは言うまでもないが、すぐに運転を開始できない不便や、運転時にステアリングホイールをしっかりと握れないという不都合もある。
【０００３】
この種の問題に対して、車両用ステアリングホイールを冷却する従来の技術として、ステアリングホイールが備えるリング形状のリムの管内に樹脂容器に封入された蓄熱材を設置する技術（例えば、特許文献１参照）や、ステアリングホイールにペルチェ素子を設置して冷熱を供給する技術（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載された技術は、蓄熱材の融解潜熱がリムに照射される日射エネルギを奪うことにより、ステアリングホイールの温度上昇を遅延させるという原理に基づいている。
【０００５】
特許文献２に記載された技術は、ホイール中央のハブ部にペルチェ素子を設置し、発生した冷熱をスポークを介してリムに熱伝導する構造となっている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、蓄熱材をリムの管内に固定的に設置した構造であるので、日射を受けて過熱する部位においては、表面からの熱伝導によって、蓄熱材の融解潜熱が直ちに消費されてしまう。一方、直射を受けないステアリングホイールの下部においては、蓄熱材は、過熱部位から離れて存在するために、当該過熱部位の冷却に実質的に寄与し得ない。このように特許文献１に記載された技術は、ステアリングホイールの昇温を抑制する効果の持続性を得ることが難しい。
【０００７】
また、特許文献２に記載された技術は、エンジン始動後にペルチェ素子を作動させても、ステアリングホイールを冷却するという効果をすぐに得ることはできない。しかも、ペルチェ素子の電力負荷は概して大きいため、バッテリにとってはただでさえ負荷が高い夏季においては、バッテリの消耗によるトラブルも懸念される。
【特許文献１】特開平１１−２５９１５７号公報
【特許文献２】特開平０６−２４９５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、電力などのエネルギを使用することなく、炎天下に長時間駐車して高温となったリムの高温部分を運転可能な温度にまで迅速に冷却し得る車両用ステアリングホイールの冷却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】
【０００９】
本発明の目的は、下記手段により達成される。
【００１０】
本発明は、リング形状のリムを備える車両用ステアリングホイールにおいて、
前記リムの芯材をヒートパイプから構成し、
前記ヒートパイプの内部に、熱を蓄える蓄熱体と、作動流体を保持する保持容器とを、前記ヒートパイプ管壁から断熱して設けたことを特徴とする車両用ステアリングホイールの冷却装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電力などのエネルギを使用することなく、炎天下に駐車して高温となったリムの高温部分を運転可能な温度にまで迅速に冷却することができるという効果を奏する。また駐車時間が長時間に及んだ場合、蓄積した冷熱が徐々に消耗し冷却効果が低下するが、本発明は特に冷熱の消耗を防止し得る点が優れており、長時間に亘って冷却効果を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る車両用ステアリングホイールの冷却装置は、概説すれば、リング形状のリムを備える車両用ステアリングホイールにおいて、リムとして通常用いられるリング状金属管の内部に作動流体を減圧封入することによりリムをヒートパイプから構成したり、リムに沿って円周状に直管状のヒートパイプを屈曲配置したりし、さらに、ヒートパイプの内部に、冷熱を蓄える冷熱蓄熱体（蓄熱体に相当する）と、作動流体を保持する保持容器とを、ヒートパイプ管壁から断熱して設置することを特徴としている。
【００１３】
ヒートパイプは、少量の作動流体と呼ばれる液体が略真空の金属管内に封入されてなり、銅などの熱伝導率が高い金属の数百倍もの熱伝導率をもつ熱輸送デバイスとして知られる。熱輸送の作動原理は、真空容器中で飽和蒸気圧にある作動流体が、高温部で蒸発し低温部で凝縮することにより、流体の気化潜熱を交換する現象に基づく。ヒートパイプに温度差が生じたとき、高温部と低温部の飽和蒸気圧差に基づいて、各々の部位でほぼ同時に蒸発と凝縮が起こるため、見かけの熱移動速度は熱伝導による伝熱よりもはるかに速く（理論的には、圧力伝播の速度、すなわち音速で）、瞬時に管内の温度を均一化する。
【００１４】
但し、熱輸送機能が継続するためには、低温部で凝縮した作動流体が高温部に還流する必要があり、還流が滞ると熱輸送機能は停止する。例えば、高温部を上に低温部を下に設置したいわゆるトップヒートモードでヒートパイプを用いると、重力の影響を受けて作動流体の高温部への還流が滞り、熱輸送機能が停止する。あるいは、ヒートパイプの定格能力に対して過剰の入熱を行った場合も、高温部への作動流体の還流が間に合わずに高温部が乾燥（ドライアップ）してしまい、熱輸送が停止する。このような点がヒートパイプの特性ないし欠点であり、ヒートパイプを用いた放熱システムの設計における常識として取り扱われている。
【００１５】
本発明は、ヒートパイプの本来の機能である超高速の熱輸送機能を活用するとともに、作動流体の還流停止により熱輸送機能が停止する特性ないし欠点に着目し、これを熱輸送機能の作動と停止とを切り替える新たな新たな「スイッチ機能」として活用したものである。つまり、ステアリングホイールは、炎天下で駐車しているときには、日射を受ける上部部分が高温部になり、日陰となる下部部分が低温部になるというトップヒートモードの温度分布を持つが、運転開始に伴って回転されると、高温部と低温部とが入れ替わるという環境にある。この点を踏まえ、ステアリングホイールの回転が上記「スイッチ機能」を発揮することに着目して、本発明が完成された。駐車時においては、ヒートパイプ内に封入された作動流体はヒートパイプ管壁から断熱された保持容器中で低い蒸気圧を保っており、ヒートパイプ管壁が高温になった場合でも、蓄熱体の冷熱の消耗に寄与しない。長時間の炎天下駐車にわたって冷却効果を発揮させるために、蓄熱体もヒートパイプ管壁から断熱して設置し、ステアリング過熱部から蓄熱体への伝熱を防止することで、蓄熱体の冷熱の消耗を防いでいる。一方、運転開始に伴うヒートパイプ作動時には、作動流体は保持容器から流れ出し、ヒートパイプ管壁と蓄熱体との間の熱交換を開始する。そして、再び車両が駐車されたときには、作動流体は自律的に保持容器中に戻り、熱交換を停止する。このような工夫により、本発明に係る新規な車両用ステアリングホイールの冷却装置が完成された。
【００１６】
本発明をさらに具体的に説明する。
【００１７】
駐車時は、ステアリングホイールのリムの上部部分（以下、「リム上部」という）は日射を受けて加熱され、８０℃以上にも達する。また、リムの下部部分（以下、「リム下部」という）も直接日射を受けない場合でも、過熱部分からの伝熱と室内空気からの熱伝達により５０℃程度に加熱される。このとき、ヒートパイプ管壁から断熱して設置される蓄熱体は、管壁からの伝熱を殆ど受けず、作動流体の温度に支配され、安定的に冷熱を保持することができる。同様にヒートパイプ管壁から断熱して設置される保持容器内にある作動流体は、リム温度に影響されずに蓄熱体の温度に保たれる。もし仮に保持容器が無く作動流体がヒートパイプの下部の内壁に直接接触する場合には、リム下部温度の上昇に従って作動流体の蒸気圧が上がり、蓄熱体との間の熱交換によって蓄熱体の冷熱が消耗し、冷却効果が減じられる。
【００１８】
次に運転者が乗車し運転を開始する際には、運転者がステアリングを切った時点で作動流体が保持容器から流出し、ドライアップ状態が解消され、熱輸送機能が作動する。前述したようにヒートパイプの熱輸送速度はきわめて早いため、高温部となっていたリム上部は、リム下部および蓄熱体の持つ冷熱により瞬時に冷却され、運転者は即時に通常のステアリング操作が可能となる。このように、本発明では運転者が運転を開始したその瞬間に発明の目的を達成する。
【００１９】
冷熱保存と熱交換とが繰り返されるためには、作動流体が車両の駐車時には再度保持容器中に戻る必要がある。本発明では、ステアリングホイールを車両直進方向に向けた場合を基準としたときのリム下部に、保持容器をヒートパイプ管壁から断熱して設ける構成とした。多くのドライバは駐車する場合、ステアリングホイールを車両直進方向に向けることから、作動流体は自然にリム下部に流下し、断熱された保持容器内に溜まる。
【００２０】
ヒートパイプ管壁から断熱設置される保持容器は、ヒートパイプの内壁面の一部を断熱素材によって被覆することにより形成できる。さらに作動流体保持部の断熱性を高めるために、本発明では、保持容器をヒートパイプ管壁から離して、つまり空間層を介して設ける構成も考案した。かかる構成は、ヒートパイプ管内が常に略真空に保持されていることに着目し、保持容器をヒートパイプ内に設置するにあたって、ヒートパイプ管壁と保持容器との間に空間層を設け、これを「真空断熱層」として活用したものである。
【００２１】
保持容器をヒートパイプ管壁から空間層を介して設ける場合にあっては、作動流体がヒートパイプ管壁を伝って自然に流下しても保持容器内に収まらないので、作動流体が蓄熱体の表面で凝縮することを活用した。つまり、ステアリング温度の上昇過程では蓄熱体が相対的に最も低温になるため、ヒートパイプ管壁に接する作動流体は一旦蓄熱体表面に移動し凝縮する。この凝縮液の流下を保持容器が受けることにより、保持容器中に作動流体を格納できる。あるいは、作動流体保持容器中に相対的に最も低温となる冷熱蓄熱体を設置することにより、作動流体は容器中で凝縮し、自律的に格納される。
【００２２】
本発明で言う蓄熱体としては、例えば金属の塊のような顕熱の形で熱を蓄える顕熱蓄熱体を使用できる。ただし金属塊は熱伝導性に優れるため、冷熱を供給する速度に優れている反面、比熱が小さく、相当の量を要する。本発明では容量の限られるヒートパイプ管内に蓄熱材を設置する都合から、このような顕熱蓄熱体よりも、例えば３０℃〜６０℃の範囲で融点を持つパラフィン類や金属塩水和物のような、潜熱の形で熱を蓄える潜熱蓄熱材がより好適に用いられる。これらは金属の顕熱に比べて数百倍の融解潜熱を持つため、熱容量の視点からは極めて有利といえる。
【００２３】
一般的な潜熱蓄熱材の融解潜熱は、１００〜３００Ｊ／ｃｍ３程度であり、例えば、硫酸ナトリウム１０水和物（融解潜熱２５１ｋＪ／ｋｇ、比重１．４６）の場合には、５０ｇ程度で、通常の１．６ｋｇ程度のリム金属芯（スチールパイプ、比熱０．４４ｋＪ／ｋｇ／ｋ）を２０℃程度冷却する冷熱を保持する。設計にもよるが、リムの管内容量として１００〜３００ｃｍ３程度を確保することが可能である。このことから、潜熱蓄熱材の充填量に関して、本発明が効果を発揮するに足る十分な量の潜熱蓄熱材をリム管内に設置ないし充填できる。
【００２４】
蓄熱体を潜熱蓄熱材とする場合、当該潜熱蓄熱材が融解しても所定の形状を保持するために蓄熱材容器に封入することが望ましい。蓄熱材容器の材質、形状に特に制限は無いが、管壁との間の空間層を確保しつつ効率よく充填を図る視点から、例えばフレキシブルな樹脂あるいは金属製のパイプなどの管状容器を用いることができる。パイプに潜熱蓄熱材を充填した後にその両端を封止し、リム管の曲率に沿って挿入設置することができる。また、潜熱蓄熱材封入管は１本である必要は無く、例えば熱交換速度を重視する場合には細径の管を複数本設置することもできる。
【００２５】
また、蓄熱材容器に関し、ヒートパイプ内壁からの伝熱の視点からは、蓄熱材容器の外壁に放射率が低い表皮を形成し、ヒートパイプ内壁からの放射（輻射）の吸収率を下げることが有効である。長時間の炎天下放置においても、高温となったヒートパイプ内壁からの放射伝熱を抑制し、蓄熱材の冷熱の消耗を防止することができるという利点がある。放射率が低い表面とは高光沢の金属面がそれにあたり、例えば工業的に適用しやすい素材としてアルミなどの金属箔や蒸着フィルムによって容器を被覆することで可能となる。あるいは蓄熱材容器が金属製でも、金属めっきされたものでも良い。また、ヒートパイプの内壁面を低放射材とした場合も、蓄熱材容器の低放射率表面と同じ意味合いで、良好な効果が得られる。
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２７】
図６（Ａ）は、一般的な車両用ステアリングホイールを示す外観図、図６（Ｂ）は、同図（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図、図６（Ｃ）は、他のリム芯材を示す断面図である。
【００２８】
図６（Ａ）に示すように、ステアリングホイール１６０は、リング形状のリム１０と、リム１０を支えるスポーク２０と、コラムに固定するハブ３０と、を備えている。リム１０は、約４００ｍｍ前後の直径を有する。スポーク２０は、１〜４本（図示例では３本）程度設けられている。
【００２９】
図６（Ｂ）に示すように、リム１０は、スチールやアルミニウム製の芯材１１と、当該芯材１１を発泡ゴムや発泡樹脂により鋳ぐるんでなるクッション層１２とを有している。クッション層１２により、ステアリングホイール１６０を把持したときのソフトな感触を乗員に付与している。さらに、クッション層１２の表層には、見栄えや触感の高級感を付与するために、本皮や合成皮革などからなる表皮１３が取り付けられている。
【００３０】
リム芯材１１はスチール製のパイプが用いられる場合が多いが、近年では、図６（Ｃ）に示すように、加工のし易さの観点から、開断面を持つ芯材１４も用いられてきている。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイール１１０を示す外観図、図１（Ｂ）は、同図（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図、図１（Ｃ）は、同図（Ａ）の１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図である。
【００３２】
第１の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置は、リム１０の芯材１１をヒートパイプ４０から構成し、さらに、ヒートパイプ４０の内部に、熱を蓄える蓄熱体５０と、作動流体４５を保持する作動流体保持容器４６（保持容器に相当する）とを、ヒートパイプ４０の管壁から断熱して設けてある。蓄熱体５０は、ステアリングホイール１１０を車両直進方向に向けた場合を基準としたときのリム上部に配置され、作動流体保持容器４６は、前記基準におけるリム下部に配置されている。蓄熱体５０は、ヒートパイプ管壁から断熱するため、ヒートパイプ管壁から空間層６１を介して設けられている（図１（Ｂ）参照）。空間層６１は、例えば樹脂網スペーサを用いることで確保される。一方、作動流体保持容器４６は、その外壁面がヒートパイプ４０の内壁面に密接した状態で、ヒートパイプ４０の内壁面に沿って設けられている（図１（Ｃ）参照）。ヒートパイプ管壁から作動流体保持容器４６を断熱するため、作動流体保持容器４６自体に断熱機能を持たせてある。
【００３３】
ヒートパイプ４０は、パイプ内の中空部を脱気減圧し、作動流体４５を注入し封止して形成されている。このヒートパイプ４０は、駐車時にはトップヒートモードであり、また、作動流体４５をヒートパイプ管壁から断熱された作動流体保持容器４６中に格納し、熱輸送機能を停止している。一方、運転開始時のステアリングホイール１１０の回転に伴い、ヒートパイプ４０は、凝縮した作動流体４５が重力を主体として還流し、高熱のヒートパイプ管壁に接触し、熱輸送機能の作動を開始する。このため、ヒートパイプ４０内にウイックを装着することは必ずしも必要ではないが、作動条件のセンシティビティを調整するために、ウイックを適宜設けることもできる。ウイックは、管内壁に溝を形成したグルーブタイプでも良いが、ファイバ、網などから形成することもできる。本発明においては空間層６１を保持するためのスペーサとして、樹脂構造体、例えば、樹脂網を用いることにより、その毛細管現象により樹脂網をウイックとして機能させることも可能である。
【００３４】
芯材１１つまりヒートパイプ４０の管材料としては、通常のステアリングホイールに用いられているスチール管や、その他の工業的に入手が容易な銅、ステンレス、アルミニウム、マグネシウムなどの各種の金属パイプが好適に用いられる。但し、ヒートパイプ４０として用いるため、ガスシール性や作動流体４５に対する耐食性を考慮しなければならない。このため、内面めっきや二重管なども好適に使用し得る。
【００３５】
作動流体４５としては、通常既知の材料を用いることができるが、本技術の使用温度帯域や安全性を考えると、純水が好適である。但し、腐食性などの視点から管内壁の材質に応じて炭化水素やアンモニア、代替フロン類、アルコール類などから、融点が室温以下で臨界点が本発明の適用温度（１００℃程度）を超えるものを適宜選択することができる。
【００３６】
蓄熱体５０は、蓄熱材５２を蓄熱材容器５１に封入して構成され、蓄熱材５２が融解した際に、管壁に固着したり、蒸気の経路を塞いだりしないようになされている。本発明に好適な蓄熱材５２は、潜熱の形で熱を蓄えるとともに融点が３０℃から６０℃の範囲にある潜熱蓄熱材を含有しているものである。かかる潜熱蓄熱材によれば、室温付近の温度で冷熱を蓄積し、ステアリングホイール１１０を握ることができなくなる温度領域よりやや低い温度域で多量の冷熱を供給する。
【００３７】
このような潜熱蓄熱材の具体的な材料としては、例えば、硫酸ナトリウム１０水和物（融点３２℃）、酢酸ナトリウム３水和物（同５５℃）、酢酸ナトリウム３水和物＋硝酸ナトリウム混合物（同４７〜５０℃程度）などの金属塩水和物や、炭素数がおおよそ１８から２５程度のパラフィン類などがあり、適宜使用することができる。また、蓄熱材の密度が高い方が限られた体積中での蓄熱量が多くなる。この観点から、潜熱蓄熱材の種類としては、例えば、硫酸ナトリウム１０水和物は１．４６の比重を有し、パラフィン系より金属塩水和物系の方が好ましいといえる。
【００３８】
空間層６１を形成および保持するために、蓄熱体５０の外壁面とヒートパイプ４０の管壁との間にスペーサを設置した。スペーサの形態・材質は特に限定されるものではないが、ヒートパイプ４０の管壁からの熱伝導を極力低く抑えるために、熱伝導率の低い材質で空隙率の大きいものが好ましい。このようなものには、例えば樹脂繊維からなる不織布やネット、織布、立体編物などがある。これら繊維構造体をスペーサの材質として好適に用いることができる。また、スペーサは必ずしも連続的な素材である必要は無いので、例えばリング状のスペーサを蓄熱体５０の周囲に間隔を置いて設置することもできる。あるいは、スペーサ材を別部品として挿入するまでも無く、蓄熱材容器５１表面に突起を形成したり、逆にヒートパイプ４０の管内壁に突起を設けたりすることによって、スペーサの機能を付与し、空間層６１を確保してもよい。
【００３９】
蓄熱材容器５１としては、材質、形状に特に制限は無いが、例えばフレキシブルな樹脂あるいはアルミニウムなどの金属製のパイプなどを用いることができる。また、先に述べたように蓄熱材容器５１表面にスペーサ機能を付与することもできるため、突起を有するパイプ、あるいは多角形や星型などの異型断面を有するパイプも好適に用いることができる。
【００４０】
作動流体保持容器４６としては、材質、形状に特に制限は無いが、例えばナイロンやポリエチレンなどの樹脂パイプはそれ自体が金属の熱伝導率の１／１０００程度の熱伝導率であるため、ヒートパイプ管壁からの伝熱を断熱する断熱機能を有する作動流体４５保持容器として好適に用いられる。また金属製のパイプに発泡樹脂や繊維体を巻きつけたものも用いられる。
【００４１】
第１の実施形態の作用を説明する。
【００４２】
炎天下での駐車時には、リム上部は日射を受けて加熱され、リム下部も直接日射を受けない場合でも、過熱部分からの伝熱と室内空気からの熱伝達により加熱される。ヒートパイプ４０は、トップヒートモードであるので、熱輸送機能を停止している。駐車する場合、多くのドライバはステアリングホイール１１０を車両直進方向に向けている。このため、作動流体４５は自然にリム下部に流下し、作動流体保持容器４６内に溜まっている。作動流体保持容器４６はヒートパイプ管壁から断熱して設置されているため、作動流体保持容器４６内に溜まった作動流体４５は、ヒートパイプ４０の温度に影響されず、断熱保持されている。蓄熱体５０も空間層６１を介してヒートパイプ管壁から断熱して設置されているため、蓄熱材５２は、ヒートパイプ管壁からの伝熱を殆ど受けず、作動流体４５の温度に支配されている。したがって、日射によるステアリングホイールの温度上昇にかかわりなく、蓄熱材５２は比較的低温状態に保持されているため、安定的に冷熱を保持している。つまり、冷熱の消耗が抑制されている。
【００４３】
運転開始に伴って乗員がステアリングホイール１１０を切ると、作動流体４５が作動流体保持容器４６から流出し、ドライアップ状態が解消される。このようにステアリングホイール１１０の回転が前述したスイッチ機能を発揮し、ヒートパイプ４０は、管内の温度を平準化しようとする熱輸送機能の作動を開始する。ヒートパイプの熱輸送速度はきわめて早いため、高温部となっていたリム上部は、リム下部および蓄熱体５０に保持されていた冷熱によって瞬時に冷却される。
【００４４】
そして、次の駐車時には、作動流体４５が自然にリム下部に流下し、再び、作動流体保持容器４６内に格納される。
【００４５】
上記のように、第１の実施形態によれば、電力などのエネルギを使用することなく、炎天下に長時間駐車して高温となったリム１０の高温部分を運転可能な温度にまで迅速に冷却することができるという効果を奏する。さらに、蓄熱体５０および作動流体保持容器４６をヒートパイプ管壁から断熱して設けてあるので、蓄熱体５０および作動流体４５の温度上昇を抑制できる結果、潜熱蓄熱材５２の消耗を抑制し、長時間の炎天下駐車に冷却効果を発揮できるという利点がある。
【００４６】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイール１２０の図１（Ｂ）に相当する断面図である。
【００４７】
第２の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置は、リム１０の芯材１４に沿ってヒートパイプ４１を配置してある。その他の点は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００４８】
芯材１４は、断面略Ｕ字形状をなし、開断面を有している。ヒートパイプ４１は、芯材１４の開放口側から嵌め込まれ、当該芯材１４に密着するように配置されている。
【００４９】
第２の実施形態の作用は、第１の実施形態と同様であり、炎天下に駐車した後に運転を開始する際には、ステアリングホイール１２０の回転に伴って作動流体４５が作動流体保持容器４６から流出して、ヒートパイプ４１が熱輸送機能の作動を開始し、高温部となっていたリム上部が瞬時に冷却される。
【００５０】
上記のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、炎天下に長時間駐車して高温となったリム１０の高温部分を瞬時に冷却することができ、さらに、長時間の炎天下駐車に冷却効果を発揮できるという効果を奏する。
【００５１】
さらに、第２の実施形態では、芯材１４およびヒートパイプ４１は別体であるから、芯材１４およびヒートパイプ４１をそれぞれの成立要件を満たすような材料や構造で設計でき、設計の自由度が増し、より簡易な構成となる。
【００５２】
また、開断面を有する芯材１４を併せて用いることにより、工業的に量産しやすい形態となる。
【００５３】
（第３の実施形態）
図３（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイール１３０を示す外観図、図３（Ｂ）は、同図（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図、図３（Ｃ）は、同図（Ａ）の部位３Ｃの拡大断面図である。
【００５４】
第３の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置は、第１の実施形態に対して作動流体保持容器４６の断熱性を向上させるため、作動流体保持容器４６をヒートパイプ管壁から空間層６２を介して設け、作動流体保持容器４６とヒートパイプ４０との間に真空断熱層を形成してある。空間層６２は、前述した空間層６１と同様に形成される。
【００５５】
但し、この形態を採用すると、空間層６２が存在するため、第１の実施形態のように自然流下による作動流体４５の作動流体保持容器４６内への格納ができない。
【００５６】
そこで、第３の実施形態にあっては、蓄熱体５０の下端を、作動流体保持容器４６に形成した上部開口部４６ａに近接設置して、蓄熱体５０の表面で凝縮する作動流体４５が作動流体保持容器４６に流入するようにしてある（図３（Ｃ）参照）。その他の点は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００５７】
第３の実施形態の作用は、第１の実施形態と同様であり、炎天下に駐車した後に運転を開始する際には、ステアリングホイール１３０の回転に伴って作動流体４５が作動流体保持容器４６から流出して、ヒートパイプ４０が熱輸送機能の作動を開始し、高温部となっていたリム上部が瞬時に冷却される。このとき、作動流体４５は、蓄熱体５０の表面で凝縮して当該蓄熱体５０を伝って流下する。蓄熱体５０の端部にまで至った作動流体４５は、凝縮滴となり、蓄熱体５０の端部の下方側に位置する上部開口部４６ａを通って作動流体保持容器４６内に滴下し、当該容器４６に格納される。
【００５８】
さらに、第３の実施形態では、空間層６２が真空断熱層として機能して作動流体保持容器４６の断熱性が向上することから、潜熱蓄熱材５２の消耗が一層抑制され、より長い時間あるいはより高温の環境において、冷却能力を維持できるという利点がある。
【００５９】
なお、蓄熱体５０の下端を、上部開口部４６ａに接して配置してもよい。
【００６０】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイール１４０を示す外観図、図４（Ｂ）は、同図（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。
【００６１】
第４の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置は、第３の実施形態に対して作動流体４５の作動流体保持容器４６への再格納性を向上させるため、主たる蓄熱体５０（以下、「第１の蓄熱体５０」と言う）とは別個に、熱を蓄える第２の蓄熱体５５（他の蓄熱体に相当する）を作動流体保持容器４６の内部に配置してある。第２の蓄熱体５５は、蓄熱材５７を薬品用カプセルなどの蓄熱材容器５６に封入して構成され、蓄熱材５７が融解した際に、作動流体保持容器４６の管壁に固着したり、容器４６内の経路を塞いだりしないようになされている。
【００６２】
この形態は、ヒートパイプの内部では、相対的に最も低温の部位において作動流体４５の凝縮が起こることを利用している。このため、第２の蓄熱体５５の蓄熱材５７には、第１の蓄熱体５０に用いる蓄熱材５２の融点よりも低融点である材料を選択することが好ましい。その他の点は第３の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００６３】
第４の実施形態の作用は、第３の実施形態と同様であり、炎天下に駐車した後に運転を開始する際には、ステアリングホイール１４０の回転に伴って作動流体４５が作動流体保持容器４６から流出して、ヒートパイプ４０が熱輸送機能の作動を開始し、高温部となっていたリム上部が瞬時に冷却される。第２の蓄熱体５５に用いる蓄熱材５７は、第１の蓄熱体５０に用いる蓄熱材５２の融点よりも低融点であるため、作動流体４５は、第１の蓄熱体５０の表面よりも、作動流体保持容器４６の内部に配置された第２の蓄熱体５５の表面で凝縮し易い。第２の蓄熱体５５の表面で凝縮した作動流体４５は、作動流体保持容器４６の外部に漏れることなく、当該容器４６に再び格納される。また、第１の蓄熱体５０の表面で凝縮した作動流体４５は、当該蓄熱体５０を伝って流下し、作動流体保持容器４６内に滴下して当該容器４６に格納される。
【００６４】
このように、第４の実施形態では、第３の実施形態において発生する可能性のある、作動流体４５再格納時のロス分が減少しあるいは発生しない。すなわち、空間層６２を確保するために用いるスペーサを伝ってヒートパイプ管壁側に流れて熱輸送サイクルを形成するロス分や、ステアリング切れ角度によっては自然流下でうまく保持容器中に滴下しないロス分などが減少しあるいは発生しない。熱輸送効率が向上することから、より一層長い時間あるいはより一層高温の環境において、冷却能力の維持が可能になる。
【００６５】
（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイール１５０の図３（Ｃ）に相当する拡大断面図である。
【００６６】
第５の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置は、第４の実施形態と同様に作動流体４５の作動流体保持容器４６への再格納性を向上させることを意図したものであるが、第２の蓄熱体５５を設けずに、蓄熱体５８自体の一部を作動流体保持容器４６の内部に配置したものである。第５の実施形態の蓄熱体５８は、第４の実施形態の蓄熱体５０と同様に構成されているが、その長さは第４の実施形態の蓄熱体５０よりも長く、両端部が作動流体保持容器４６の内部に位置するように設置してある。
【００６７】
かかる構成によっても、第４の実施形態と同様に、作動流体４５再格納時のロス分が減少しあるいは発生しないので、より一層長い時間あるいはより一層高温の環境において、冷却能力の維持が可能になる。
【００６８】
（その他の変形例）
蓄熱体５０、５８の設置位置と、作動流体保持容器４６の設置位置つまり作動流体４５の滞留場所とを分離した実施形態を図示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。蓄熱体５０、５８を作動流体４５に浸漬させた場合には、作動流体４５の液面が高くなり、高温部位であるリム上部に近づくことになる。しかしながら、本発明では、蓄熱体５０、５８および作動流体保持容器４６をヒートパイプ管壁から断熱してヒートパイプ４０、４１の内部に設けてあるので、作動流体４５の液面が高くなっても、作動流体４５の温度が上昇する虞がない。したがって、蓄熱体５０、５８の両端を作動流体保持容器４６内の作動流体４５に浸漬させた形態でもよい。かかる形態の場合には、蓄熱材５２の充填量を増加できるため、より一層長い時間あるいはより一層高温の環境において、冷却能力の維持が可能になる。
【実施例】
【００６９】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００７０】
蓄熱体には、三菱化学（株）社製のＳＴＬ潜熱蓄熱材の酢酸ナトリウム／硝酸ナトリウム混合蓄熱材（融点５０℃、融解潜熱２０５ＫＪ／Ｋｇ）を用いた。この蓄熱材を、外径１３ｍｍ、内径１２ｍｍ、長さ１０００ｍｍのアルミニウム管に溶融充填し、両端をかしめて封入し、曲げ加工容易な棒状蓄熱体を得た。この蓄熱体に封入される蓄熱材の量は約１６５ｇとなった。
【００７１】
スペーサとしては、大径ポリエステル繊維（５０デニール）から成る低密度不織布のクッション体（目付け４０ｇ／ｍ２、厚さ２ｍｍ）を幅５ｍｍのテープ状に切り出し、棒状蓄熱体に、約５ｍｍ程度の隙間を空けながら軽く巻きつけた。
【００７２】
作動流体保持容器として、外径１６ｍｍ内径１４ｍｍ、長さ２００ｍｍのポリエチレンチューブを用い、両端部の内壁側エッジを面取りして、流下してくる作動流体が溜まらずチューブ内に流れ込むようにした。
【００７３】
リムの芯材として、外径２０ｍｍ、内径１６ｍｍのステンレス管を曲げ加工し、外径４００ｍｍの管状リムを作成した。このリム内部に、上述のスペーサ付きの蓄熱体を、リム内壁に沿って屈曲させながら設置した。設置位置はリム上部から中部にかけてとし、リム下部は空間とした。リム下部には、作動流体保持容器としてのポリエチレンチューブをリム芯材内壁面に密接させて設けた。蓄熱体および作動流体保持容器の設置後、リム開口部を封止し、一部に銅製の作動流体注入口を設けた。
【００７４】
次に、注入口から作動流体保持容器に作動流体として純水を３０ｇ注入し、注入口を仮締めした。その後、管状リム全体を１４０℃に加熱し、仮締めを開放して管内の非凝縮ガスを追い出した。その後、再度、注入口を圧着切断し、作動流体を封止した。注入口封止後の作動流体（純水）の量は約２０ｇとなった。
【００７５】
こうして得られたリムの芯材つまりヒートパイプを実車ステアリングホイールのスポークに溶接し、クッション層として黒色の発泡ウレタンテープを均一に約３ｍｍの厚さになるように巻き付けた。さらに、リム下部１５付近にウレタンテープをさらに２ｍｍの厚さに巻き付け、その表面にアルミニウム製の反射テープを１層巻き付け、本発明のステアリングホイールの実施例１とした。
【００７６】
実施例２として、作動流体保持容器として、外径１３ｍｍ、内径１２ｍｍ、長さ２００ｍｍのアルミニウム管を用い、これを断熱設置するスペーサとしては、大径ポリエステル繊維（５０デニール）から成る低密度不織布のクッション体（目付け４０ｇ／ｍ２、厚さ２ｍｍ）を幅５ｍｍのテープ状に切り出し、棒状蓄熱体に、約５ｍｍ程度の隙間を空けながら軽く巻きつけた。
【００７７】
さらにこの容器の内側中央に、第２の蓄熱体（第４の実施形態を参照）として薬品用カプセルに封入した硫酸ナトリウム１０水和物（融点３２℃）合計１０ｇを設置した。その他は実施例１と同様にして本発明のステアリングホイールとした。
【００７８】
比較例１として、作動流体保持容器を設置しないことを除いては実施例１と同じ方法を用いてステアリングホイールを製作した。比較例１のステアリングホイールは、熱容量としては実施例とほぼ同じものであるが、作動流体の断熱保持機構が無いために、リムの熱伝導によって作動流体温度が上昇し蓄熱体が消費される点で実施例１、２と異なる。
【００７９】
また、比較例２として、現行のステアリングホイールを用いた。
【００８０】
（実車試験結果）
実施例１、２および比較例１、２の各ステアリングホイールを装着した実車を９月の晴天時に屋外駐車し、それぞれのステアリングホイールの温度変化を測定した。温度測定点は、リム上端部の表面とした。温度は熱電対を用いて測定した。測定方法は、午前１０時に駐車を開始し、１時間後の１１時に駐車時の温度を測定し、その直後に、ステアリングホイールを反転し、反転してから１０秒後の温度を測定した。その後３０分間ステアリングに覆いをかけて日射を遮蔽した上で冷房運転を行い、ステアリングを冷却した。その後再度またステアリングホイールを正面に向け、約２時間半後の午後２時に、上記同様の反転運動温度計測を実施した。下記の表１に測定結果を示す。
【００８１】
【表１】
2005178652.tif 000003
【００８２】
比較例２（現行ステアリングホイール）の場合には、反転してもリム温度は、ほとんど降下せず、乗員が素手で握ることが不可能であった。また、比較例１（作動流体保持容器なし）は、１回目の短時間駐車の場合は効果を発揮したが、２回目の長時間駐車では蓄熱体の冷熱が消耗し、十分な冷却効果が得られなかった。
【００８３】
一方、本発明の実施例１の場合には、反転してから１０秒経過するだけで、リムの温度は、約２８℃も降下し、また、２回目の長時間駐車においてもほぼ同等の効果が得られた。また、実施例２においてはさらに効果が大きく、約３０℃の温度低下効果が得られた。
【００８４】
これにより、ステアリングホイールにおいてリム芯材をヒートパイプとし、その内部に蓄熱体と作動流体保持容器とをヒートパイプ管壁から断熱して設置することにより、炎天下に駐車することにより高温となったリムを瞬時に冷却することができ、さらに駐車時間が長時間に亘っても変わることのない効果が得られることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、炎天下に長時間駐車して高温となったリムの高温部分を冷却する技術に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイールを示す外観図、図１（Ｂ）は、同図（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図、図１（Ｃ）は、同図（Ａ）の１Ｃ−１Ｃ線に沿う断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイールの図１（Ｂ）に相当する断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイールを示す外観図、図３（Ｂ）は、同図（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図、図３（Ｃ）は、同図（Ａ）の部位３Ｃの拡大断面図である。
【図４】図４（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイールを示す外観図、図４（Ｂ）は、同図（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る車両用ステアリングホイール冷却装置を組み込んだステアリングホイールの図３（Ｃ）に相当する拡大断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、一般的な車両用ステアリングホイールを示す外観図、図６（Ｂ）は、同図（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図、図６（Ｃ）は、他のリム芯材を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０  車両用ステアリングホイール、
１０      リム、
１１、１４  リムの芯材、
１２        クッション層、
４０、４１  ヒートパイプ、
４５        作動流体、
４６        作動流体保持容器（保持容器）、
４６ａ      上部開口部、
５０        蓄熱体、第１の蓄熱体、
５１、５６  蓄熱材容器、
５２、５７  蓄熱材、潜熱蓄熱材、
５５        第２の蓄熱体（他の蓄熱体）、
５８        蓄熱体
６１        蓄熱体の周りの空間層、
６２        作動流体保持容器の周りの空間層（空間層）。
【図１】
2005178652.tif 000004
【図２】
2005178652.tif 000005
【図３】
2005178652.tif 000006
【図４】
2005178652.tif 000007
【図５】
2005178652.tif 000008
【図６】
2005178652.tif 000009