(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】本発明の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１０を備える車両用ステアリングホイール１１０において、リムをヒートパイプ４０から構成し、ヒートパイプの管内に、熱を蓄える蓄熱体５０を、ヒートパイプの管壁から空間層６１を介して設けてある。【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管内に、熱を蓄える蓄熱体を、前記ヒートパイプの管壁から空間層を介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管内に、熱を蓄える蓄熱体を、前記ヒートパイプの管壁から空間層を介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】
前記空間層は、スペーサによって保持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】
前記スペーサは、低熱伝導材料からなることを特徴とする請求項３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】
前記スペーサは、繊維構造体からなることを特徴とする請求項３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】
前記蓄熱体は、潜熱の形で熱を蓄える潜熱蓄熱材を含有し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】
前記潜熱蓄熱材は、管状容器に封入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８】
前記蓄熱体の表面は、低放射材料から構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９】
前記ヒートパイプの内壁面は、低放射材料から構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１０】
前記蓄熱体は、ステアリング位置を正面向きにした場合において前記ヒートパイプの作動流体の液面に対して上側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１１】
ステアリング位置を正面向きにした場合を基準としたときの前記リムの下部部分を断熱材により被覆したことを特徴とする請求項１０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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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】
【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
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１１】
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管内に、熱を蓄える蓄熱体を、前記ヒートパイプの管壁から空間層を介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。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアリングホイールのリムをヒートパイプから構成し、その管内に、蓄熱体をヒートパイプの管壁から空間層を介して設置することにより、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することができるという効果を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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ヒートパイプを配置したりし、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）をヒートパイプの管壁から空間層を介して設置することを特徴としている。ステアリングホイールの冷却効果をさらに高めるために、断熱性の高い材料つまり低熱伝導材料からなるスペーサによって空間層を保持ないし形成したり、冷熱蓄熱体に潜熱蓄熱材を用いたり、蓄熱体の表面やヒートパイプの内壁面を低放射材料から構成ないし被覆したりすることをも特徴としている。
【００１４】
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ている。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。均一温度にあるヒートパイプに温度差が生じたとき、高温部と低温部と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とが起こるため、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。
【００１５】
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る。高温部を下に低温部を上に設置したボトムヒートモードでヒートパイプを用いると、凝縮した作動流体が重力で再び高温部に流れ落ち、熱輸送サイクルが持続する。これとは逆に、高温部を上に低温部を下に設置した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。今日のヒートパイプの多くは、管内にウイック構造が形成され、当該ウイックの毛細管力によって、凝縮した作動流体を還流させている。しかしながら、トップヒートモードではウイックを装着しても、その毛細管力には限界があり、高温部と低温部との高低差が大きい場合には、やはり熱輸送機能が作動しない。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。
【００１６】
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、トップヒートモードで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「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。
【００１７】
さらに本発明は、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、蓄熱体をヒートパイプ管内に設置するにあたって、ヒートパイプ管壁と蓄熱体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。つまり、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、ステアリング過熱部から冷熱保持部である蓄熱体への伝熱を防止する手段として、前記「真空断熱層」に着目し、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。
【００１８】
本発明を実用の場面で説明する。
【００１９】
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。一方、直接日射を受けていないリムの下部部分（以下、「リム下部」という）は、高々６０℃程度の室内空気に晒され、空気からの熱伝達により加熱される環境にある。また、リムの熱伝導では高温部と低温部との距離が長いため、低温部の温度上昇に多くは寄与しない。したがって駐車状態が続いても、日射を受ける部位と受けない部位との温度差は保持され、低温部の温度は通常５０℃以下程度に留まる。リムの芯材をヒートパイプから構成したり、リムの芯材に沿ってヒートパイプを配置したりする本発明にあっては、この状態がトップヒートモードであり、このときにはヒートパイプの熱輸送機能は作動しない。
【００２０】
このとき、リム下部に溜まっている作動流体は、リム下部と同等温度にあり、ヒートパイプ管内は、リム下部温度における作動流体の蒸気圧のみがかかる略真空状態にある。このような環境でヒートパイプ管内に設置される蓄熱体は、ヒートパイプ管壁からは効果的に真空断熱されるため、ヒートパイプ管壁からの伝熱を殆ど受けない。したがって、蓄熱体の温度上昇は、主に作動流体の温度に支配される。すなわち、本発明における蓄熱体は、その設置位置に拘わらず、リム下部および作動流体の温度で安定的に冷熱を保持することができる。
【００２１】
さらに、もし炎天下の駐車時間が長くなって、リム下部温度がさらに上昇し、作動流体温度が蓄熱体の融点に達した場合には、リム下部に対し蓄熱体全体から徐々に融解潜熱による冷熱が供給される。結果として、リム下部は蓄熱体融点温度に保持され、ステアリング全体が手を触れられないほどに過熱することを防止する。
【００２２】
運転者が乗車し運転を開始する際には、通常、運転者は熱さを避けるためにステアリングの非過熱部を軽く握って操舵を開始する。従来のステアリングでは、その後少なくとも数分間は、最初の非過熱部位だけを握った不自然な操作をせざるを得ない。しかし本発明では、運転者がステアリングを最初に概ね半周切った時点でトップヒートモードは解消され、熱輸送機能（管内の温度を平準化しようとする働き）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。
【００２３】
本発明の特に優れた点として、冷熱保持に係る新規な工夫についてさらに説明する。
【００２４】
真夏の環境では日射を受けるリムの最高温度は８０℃を超え、リムを素手で握ることが可能な温度領域（約６０℃以下）まで冷却するためには、相応の冷熱量が必要である。本発明においては、設置される蓄熱体の保持熱量が大きければ大きいほど、得られる冷却効果が高いため好ましい。本発明では、蓄熱体はヒートパイプの内部に、管壁から空間層を介して設置される。空間層は、僅かな作動流体蒸気が存在するだけの略真空である。蓄熱体と管壁との間では熱伝導が殆ど起きないため、たとえ日射を受けるリム上部であっても、蓄熱体を低温のまま保持することが可能である。これにより、蓄熱体の設置位置は温度の低いリム下部に限定する必要がなく、管内の全体に亘って多くの蓄熱体を設置することができるという効果がある。
【００２５】
蓄熱体と管壁との間の空間層を安定的に確保するために、本発明では蓄熱体と管壁との間にスペーサを挿入する構成とした。スペーサの形態・材質は特に限定されるものではないが、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、立体編物などがあり、これら繊維構造体がスペーサの材質として好適に用いられる。また、スペーサは必ずしも連続的な素材である必要は無く、蓄熱体の周囲に間隔を置いてリング状のスペーサを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、蓄熱体の容器表面に突起を形成したり、逆にヒートパイプ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、空間層を確保することができる。
【００２６】
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体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。
【００２７】
一般に潜熱蓄熱材は熱伝導率が低いために、瞬時に冷熱を放出するという視点からはやや不利との見方もある。しかし本発明では、ヒートパイプの内部に潜熱蓄熱材を設置するため、潜熱蓄熱材は作動流体に直接接触することとなり、熱交換がいわゆるベーパーフェーズ加熱の形態で行われることから、速やかに潜熱蓄熱材の保有冷熱を放出できる。また、必要に応じて潜熱蓄熱材の中に、迅速な熱交換を補助するための高熱伝導部材を挿入するなどしても良い。
【００２８】
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。
【００２９】
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容器に封入することが望ましい。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。
【００３０】
また、潜熱蓄熱材を封入する容器に関し、リムからの伝熱の視点からは、容器外壁に放射率が低い表皮を形成し、リム内壁からの放射（輻射）の吸収率を下げることが有効である。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料から構成した場合も、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。
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００３２】
図８（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８（Ｂ）は、同図（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面図、図８（Ｃ）は、他のリム芯材を示す断面図である。
【００３３】
図８（Ａ）に示すように、ステアリングホイール１８０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。
【００３４】
図８（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１８０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。
【００３５】
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８（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。
【００３６】
（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線に沿う断面図である。
【００３７】
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の管内に、熱を蓄える蓄熱体５０を、ヒートパイプ４０の管壁から空間層６１を介して設けてある。蓄熱体５０は、蓄熱材５２を蓄熱材容器５１（管状容器に相当する）に封入して構成されている。前記空間層６１は、具体的には、ヒートパイプ４０の内壁面と蓄熱材容器５１の外壁面との間に形成されている。
【００３８】
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状態で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、凝縮した作動流体が重力を主体として還流し、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。
【００３９】
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。
【００４０】
ここで、熱輸送機能停止時において、リム下部１５および蓄熱体５０の温度が上昇する一要因として、高温部からの金属を介した伝熱がある。したがって、リム下部１５における冷熱を保持するためには、管材料の熱伝導度は小さい方が好ましい。この視点で工業的に入手しやすい材料としては、ステンレス管がある。なお、スチールの熱伝導度は５０〜８０Ｗ／ｍｋ、ステンレス（ＳＵＳ３０４）は１６Ｗ／ｍｋ、アルミニウムは概ね１２０〜２４０Ｗ／ｍｋ、銅は４００Ｗ／ｍｋである。
【００４１】
さらに、ステンレスは、部品強度・剛性の面からも高い引っ張り強さ（５０ｋｇ／ｍｍ２程度）を有しているので、スチール（管用炭素鋼で約３０ｋｇ／ｍｍ２）よりも管壁を薄く設計でき、駐車時において高温部から低温部への熱伝導を抑制する上で好ましい。
【００４２】
作動流体としては、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。
【００４３】
作動流体の注入量は特に限定されないが、作動流体の封入量が少ないと十分な還流が起こらないし、過剰だと蒸気の流れが阻害され、熱輸送効率が低下する。このため、作動流体の封入量は、管内容積の３％から３０％程度が好適である。
【００４４】
蓄熱体５０は蓄熱材５２を蓄熱材容器５１に封入したものであり、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。蓄熱材容器５１の管径が細過ぎると、蓄熱材５２の封入量が少なく、冷熱蓄積量が不足する。一方、径が大き過ぎると、ヒートパイプ４０の管内壁との間の間隙が小さすぎ、作動流体蒸気の移動や凝縮液の還流を妨げる。したがって、蓄熱体５０の太さ（つまり、蓄熱材容器５１の外径）は、ヒートパイプ４０の内壁面に対して０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の空間を保持できる太さが好ましい。
【００４５】
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。
【００４６】
このような潜熱蓄熱材５２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、潜熱蓄熱材５２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５２の種類としては、例えば、硫酸ナトリウム１０水和物は１．４６の比重を有しており、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。
【００４７】
空間層６１を形成および保持するために、蓄熱体５０とヒートパイプ４０の管壁との間にスペーサ６２を設置した。スペーサ６２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６２の材質として好適に用いることができる。また、スペーサ６２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、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。
【００４８】
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、先に述べたように容器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。
【００４９】
第１の実施形態の作用を説明する。
【００５０】
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る一方、リム下部１５は室内温度程度に保たれている。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。駐車状態が数時間に亘っても、日射を受ける部位と受けない部位との温度差は保持されるため、リム下部１５において冷熱が保持されている。また、蓄熱体５０も空間層６１を介してリム内壁つまりヒートパイプ４０の内壁から隔絶されるため、温度はリム下部の作動流体温度に等しく保持されている。
【００５１】
運転開始に伴い、乗員がステアリングホイール１１０を概ね半周切ると、トップヒートモードが解消される。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１５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。
【００５２】
上記のように、第１の実施形態によれば、リム１０の芯材１１をヒートパイプ４０から構成し、さらにその内部に蓄熱体５０をヒートパイプ４０の管内壁から隔絶して設置したので、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。
【００５３】
（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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
上記のように、第２の実施形態によれば、リム１０の芯材１４に沿ってヒートパイプ４１を配置し、さらにその内部に蓄熱体５０をヒートパイプ４１の管内壁から隔絶して設置したので、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るという効果を奏する。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
（第３の実施形態）
図３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の図１（Ｂ）に相当する断面図である。
【００６１】
第３の実施形態は、蓄熱体５０の構成を改変した点で、第１の実施形態と相違している。第３の実施形態にあっては、蓄熱体５０は、複数本（図示例では３本）の細管からなる蓄熱材容器５１ａのそれぞれに潜熱蓄熱材５２を封入して構成されている。この場合も、蓄熱体５０はヒートパイプ４０の管壁から空間層６１を介して設けられており、前記空間層６１は、具体的には、ヒートパイプ４０の内壁面とそれぞれの蓄熱材容器５１ａの外壁面との間に形成されている。
【００６２】
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。
【００６３】
上記のように、第３の実施形態によれば、リム１０の芯材１１をヒートパイプ４０から構成し、さらにその内部に蓄熱体５０をヒートパイプ４０の管内壁から隔絶して設置したので、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。
【００６４】
さらに、第３の実施形態では、複数本の細管からなる蓄熱材容器５１ａのそれぞれに潜熱蓄熱材５２を封入して蓄熱体５０を構成したことから、熱輸送機能の作動時に蓄熱体５０と作動流体との接触面積が大きく、より迅速に冷熱を放出し、過熱部温度を下げることができるという利点がある。
【００６５】
（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の図１（Ｂ）に相当する断面図である。
【００６６】
第４の実施形態は、蓄熱体５０の構成を改変した点で、第１の実施形態と相違している。第４の実施形態にあっては、蓄熱体５０は、隔壁５３によって内部が仕切られて複数（図示例では３つ）の封入室が区画形成された蓄熱材容器５１に、潜熱蓄熱材５２をそれぞれの封入室に封入して構成されている。隔壁５３は、熱伝導性に優れる素材からなる。隔壁５３の材質は、例えばアルミ板や押し出し材などが好適に用いられる。隔壁５３の形状は、図示したＹ型に限定されるものではなく、平板型や十字型でもかまわない。平板型の場合には２つの封入室が区画形成され、十字型の場合には４つの封入室が区画形成されることになる。この場合も、第１の実施の形態と同様に、蓄熱体５０はヒートパイプ４０の管壁から空間層６１を介して設けられている。
【００６７】
第４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１４０の回転に伴ってヒートパイプ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。
【００６８】
上記のように、第４の実施形態によれば、リム１０の芯材１１をヒートパイプ４０から構成し、さらにその内部に蓄熱体５０をヒートパイプ４０の管内壁から隔絶して設置したので、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。
【００６９】
さらに、第４の実施形態では、熱伝導性に優れる素材からなる隔壁５３によって蓄熱材容器５１内部を仕切って複数の封入室を区画形成し、当該封入室のそれぞれに潜熱蓄熱材５２を封入して蓄熱体５０を構成したことから、熱輸送機能の作動時に、蓄熱体５０の中心部の冷熱を蓄熱体５０の外壁面における熱交換に効率よく供して、すばやく過熱部温度を下げることができるという利点がある。
【００７０】
（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１（Ｂ）に相当する断面図である。
【００７１】
第５の実施形態は、蓄熱体５０の構成を改変した点で、第１の実施形態と相違している。第５の実施形態にあっては、蓄熱体５０の表面は、低放射材料から構成されている。つまり、蓄熱材容器５１は、金属あるいは金属薄膜などの低放射材料からなる低放射被覆５４によって被覆されている。低放射被覆５４の材質は、例えばアルミ箔やアルミ蒸着フィルムを好適に用いることができ、アルミニウムなどの低放射顔料を含む塗料を塗布する形態でもよい。また、蒸着やスパッタリングなどで、蓄熱材容器５１の表面に低放射被覆層を直接形成することもできる。
【００７２】
第５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１５０の回転に伴ってヒートパイプ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。
【００７３】
上記のように、第５の実施形態によれば、リム１０の芯材１１をヒートパイプ４０から構成し、さらにその内部に蓄熱体５０をヒートパイプ４０の管内壁から隔絶して設置したので、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。
【００７４】
さらに、第５の実施形態では、蓄熱体５０の表面を低放射被覆５４で被覆したので、長時間の炎天下放置においても、高温となったリム１１すなわちヒートパイプ４０の内壁からの放射伝熱を抑制し、潜熱蓄熱材５２の消耗を防止することができるという利点がある。
【００７５】
（第６の実施形態）
図６（Ａ）は、本発明の第６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１６０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、同図（Ａ）の６Ｃ−６Ｃ線に沿う断面図である。
【００７６】
第６の実施形態は、蓄熱体５０がリム全周のうちの一部に設置されている点で、蓄熱体５０をリム１０のほぼ全周に亘って設置した第１の実施形態と相違している。第６の実施形態にあっては、蓄熱体５０を、リム全周のうちリム下部１５を除いた部分、すなわち、リム上部およびリム中央部に設置してある。この実施形態にあっては、ステアリングが真っ直ぐになった状態、すなわちリム下部１５が下になる状態においては、ヒートパイプ４０の作動流体４５が蓄熱体５０が存在しないリム下部１５に溜まる状態を作っている。換言すれば、蓄熱体５０およびスペーサ６２は、ステアリング位置を正面向きにした場合においてヒートパイプ４０の作動流体４５の液面に対して上側に配置されている。
【００７７】
したがって、図６（Ｂ）に示すように、リム上部およびリム中央部においては、第１の実施形態と同様に（図１（Ｂ）を参照）、蓄熱体５０は、ヒートパイプ４０の内壁から空間層６１を隔てて設置されている。一方、図６（Ｃ）に示すように、リム下部１５においては、ヒートパイプ４０の内部は、蓄熱体５０が存在しておらず、作動流体４５が溜まって当該作動流体４５で満たされた状態となっている。
【００７８】
このように蓄熱体５０の設置位置と作動流体４５の滞留場所とを分離することにより、蓄熱体５０が作動流体に浸漬された場合に比べて、液面を低く、すなわち低温部位に保つことができる。作動流体４５の液面を低く保つ工夫としては、リム下部の管径を太くする方策や、作動流体の「液だめ」を作る方策もある。これらの方策を採用しても、本実施形態と同様の効果が期待できる。
【００７９】
第６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１６０の回転に伴ってヒートパイプ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。
【００８０】
上記のように、第６の実施形態によれば、リム１０の芯材１１をヒートパイプ４０から構成し、さらにその内部に蓄熱体５０をヒートパイプ４０の管内壁から隔絶して設置したので、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。
【００８１】
さらに、第６の実施形態では、リム上部およぶリム中央部に蓄熱体５０を設置し、作動流体４５の滞留場所と分離したことにより、作動流体４５の液面が低く保たれ、作動流体４５および蓄熱体５０の温度上昇を抑制できるようになる。結果として、潜熱蓄熱材５２の消耗を抑制し、より長時間の炎天下駐車に効果を発揮できるという利点がある。
【００８２】
（第７の実施形態）
図７は、本発明の第７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１７０を示す外観図である。
【００８３】
第７の実施形態は、ステアリング位置を正面向きにした場合を基準としたときのリム下部１５を断熱材６０により被覆し、断熱被覆層をさらに形成した点で、第６の実施形態と相違している。
【００８４】
駐車時間が長時間に及んだ場合、ステアリングホイール周辺の空気温度は６０℃近辺まで上昇する場合がある。また、日差しの方向によってはリム下部１５が日射を受ける場合もある。これらの場合を想定して、第７の実施形態のように、リム下部１５を断熱材６０によって保冷しておくことが望ましい。
【００８５】
断熱材６０の材質としては、発泡体や繊維不織布など通常既知の材料を適宜用いることができる。断熱被覆層の表面は、日射あるいは周囲からの放射を吸収しにくい高反射面が好ましく、アルミニウムシートを成形したカバー、金属めっきを施した樹脂カバー、あるいはアルミニウムフレークを用いたメタリック塗装などが好ましい。また、白色表皮や白色塗装による被覆も反射率が大きく、保冷効果がある。
【００８６】
第７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１７０の回転に伴ってヒートパイプ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。
【００８７】
上記のように、第７の実施形態によれば、リム１０の芯材１１をヒートパイプ４０から構成し、さらにその内部に蓄熱体５０をヒートパイプ４０の管内壁から隔絶して設置したので、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。
【００８８】
さらに、第７の実施形態では、リム下部１５を断熱材６０により被覆したので、作動流体４５の温度上昇をさらに抑制でき、結果として、潜熱蓄熱材５２の消耗をより抑制し、より一層長時間の炎天下駐車に効果を発揮できるという利点がある。
【００８９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００９０】
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。
【００９１】
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。リムとして、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６２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。蓄熱体の設置後、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。
【００９２】
次に、注入口から管状リムの管内に作動流体として純水を５０ｇ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３０ｇとなった。
【００９３】
こうして得られたリム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、図７に示したように、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一実施例とした。
【００９４】
また、比較例１として、実施例と同じ材料を用いて、しかしヒートパイプ管内を脱気し飽和水蒸気で満たす工程を行わず、水を３０ｇ封入し、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同じものであるが、ヒートパイプ作用が無い点と、リム管内が真空ではないために、空気の熱伝導によって過熱部の蓄熱体が予め消費される点で実施例と異なる。
【００９５】
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。
【００９６】
（実車試験結果）
実施例、比較例１および比較例２の各ステアリングホイールを装着した実車を７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、リム上端部およびリム下端部の表面として。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、２時間後の正午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秒後および３０秒後の温度を測定した。下記の表１に測定結果を示す。
【００９７】
【表１】
2005001438.tif 000003
【００９８】
比較例１（蓄熱体封入のみ、ヒートパイプ作用なし）および比較例２（現行ステアリングホイール）の場合には、反転してから３０秒経過しても、リム上部の温度は、高々約１０℃しか降下せず、乗員が素手で握ることが可能な温度領域である約６０℃を超える約７０℃であり、加熱されたリム上部の冷却が不十分であった。
【００９９】
一方、本発明の実施例の場合には、反転してから１０秒経過するだけで、リム上部の温度は、２３．３℃も降下し、乗員が素手で握ることが可能な温度領域である約６０℃近傍にまで冷却され、反転してから３０秒経過すれば、リム上部の温度は、２８．７℃も降下して５２．８℃となり、乗員が素手で握ることが可能な温度領域である約６０℃以下にまで十分に冷却された。
【０１００】
これにより、ステアリングホイールにおいてリムをヒートパイプとすることにより、炎天下に長時間駐車することにより高温となったリムの高温部を瞬時に冷却することができ、さらに潜熱蓄熱材をヒートパイプ管内に、管内壁から空間層を隔てて封入することによりステアリングホイールの冷却効果を一層高め得ることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【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の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線に沿う断面図である。
【図２】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の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】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の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４】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の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の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６】図６（Ａ）は、本発明の第６の実施形態に係る車両用ステアリングホイールの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６（Ｂ）は、同図（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う断面図、図６（Ｃ）は、同図（Ａ）の６Ｃ−６Ｃ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る車両用ステアリングホイールの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である。
【図８】図８（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８（Ｂ）は、同図（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線に沿う断面図、図８（Ｃ）は、他のリム芯材を示す断面図である。
【符号の説明】
１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０…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
１５…リム下部
２０…スポーク
４０、４１…ヒートパイプ
４５…作動流体
５０…蓄熱体
５１、５１ａ…蓄熱材容器（管状容器）
５２…潜熱蓄熱材
５３…隔壁
５４…低放射被覆
６０…断熱材
６１…空間層
６２…スペーサ
【図１】
2005001438.tif 000004
【図２】
2005001438.tif 000005
【図３】
2005001438.tif 000006
【図４】
2005001438.tif 000007
【図５】
2005001438.tif 000008
【図６】
2005001438.tif 000009
【図７】
2005001438.tif 000010
【図８】
2005001438.tif 000011