JP2003512590A - 熱蓄積手段を有する構成要素部分 - Google Patents

熱蓄積手段を有する構成要素部分

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、構成要素部分、特に熱蓄積媒体（９）を有する自動車のハンドルに関する。本発明は、熱蓄積媒体（９）が、構成要素部分の少なくとも２つの空間的に離れた領域内に設けられていることを特徴とする。これにより、特に効率のよい方法で、構成要素部分の温度を制限することができる

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、クレーム１の前文に対応する熱蓄積手段を有する構成要素部分に関
する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のステアリングホイール（ハンドル）のような構成要素部分は
、夏には、特に太陽熱の直接放射により非常に熱くなる。冬の低温時には、ハン
ドルは、自動車が停止した後すぐに冷たくなる。したがって、構成要素部分の表
面の温度を制御することは、快適性の問題(matter of comfort)である。しか
しながら、非常に熱いハンドルまたは非常に冷たいハンドルは、通常、十分な堅
さを維持しないため、不適当な温度状態にある構成要素部分によって安全性が損
なわれ、結果的に、運転安全性が損なわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＥ３４３８２６６Ａ１には、ハンドルを加熱または冷却する装置が開示され
ている。そのハンドルのハンドルリム内には熱電気変換器が配置されており、熱
電気変換器の熱発生区分または熱吸収区分は、供給される電流の方向に応じて熱
を発生または吸収する。ハンドルの内部には空洞コア部分が設けられており、こ
の空洞コア部分の内部は、熱蓄積流体及び/または熱伝導流体を保持している。
この流体の気化によって、ハンドルの熱容量が増加し、ハンドルの表面の加熱が
回避される。ハンドル内での熱交換は逆に影響するため、熱蓄積媒体を１つの位
置に収容することは不利である。
【０００４】 本発明は、温度制御が改良された構成要素部分、特にハンドルを提供すること
を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】 本発明では、この目的は、クレーム１の特徴を有する構成要素部分によって達
成される。
【０００６】 構成要素部分内に空間的に離れて配置される熱蓄積手段のための少なくとも２
つの領域を設けることにより、熱蓄積手段が構成要素部分内の１つの位置に集め
られている場合より、構成要素部分内で、より空間的に目標付けられた方法で熱
蓄積手段を使用することができる。これにより、熱転送、したがって、ハンドル
の温度制御が改良される。特に、領域を空間的に離すことにより、一つの領域の
場合に比べて、それぞれの場合に、熱蓄積手段のより小さい領域が冷却または過
熱されなければならないことが保証される。複数の領域は、１つの領域よりも、
より大きな、熱転送の改良に貢献する表面を有する。また、空間的に離れた領域
を構成要素部分内に適切に配置することによって、集団の力(mass forces)がよ
り良好に分配される。
【０００７】 本発明の有利な形態では、構成要素部分は、少なくとも一部が多孔性材料、特
にプラスチックによって構成されている。穴は、熱蓄積手段として、構成要素部
分の動作温度(operating temperature)の範囲内でその集合状態(state of ag
gregation)を変化可能な相変化材料(phase change material)を有している。
集合状態が変化する時（相変化として知られているように）、エネルギーは、消
費または放出される。それにより、よりエネルギーリッチ(energy-rich)な相が
熱蓄積体として作動可能である。したがって、より低エネルギーの相が、熱シン
クとして作動可能である。例えば、物質を液体状態から気体状態に転換するため
には蒸発熱（気化熱）が必要である。それゆえ、気体は熱蓄積体として使用可能
であり、そのエネルギーは、液化の間に液化熱として再び放出される。同様の状
態が、液体−固体相変化に当てはまる。すなわち、液体−固体相変化の間に溶解
熱が消費されまたは凝固熱が放出される。また、固体−気体相変化時における昇
華処理に対しても当てはまる。
【０００８】 本発明の特に有利な形態では、フレオンまたは水が相変化材料として用いられ
る。これらの物質は、熱蓄積手段として用いるのに特に適している。
【０００９】 さらに有利な形態では、構成要素部分は、多孔性材料、特にプラスチックによ
って少なくとも一部が構成されている。多孔性材料の穴は、熱蓄積手段として、
熱蓄積媒体を有している。構成要素部分の標準動作温度では、熱蓄積媒体は、集
合状態を保持する。この場合には、熱は、熱蓄積手段の熱容量の手段によって蓄
積される。
【００１０】 この場合、少なくとも１つの熱蓄積媒体が、不凍剤、金属片、金属粉、グリコ
ール、ゲル及び／または油を含む水を熱蓄積媒体として有するのが有利である。
これらの物質は、熱容量の点で、熱蓄積媒体として特に適している。
【００１１】 熱蓄積手段を、部分領域、特に構成要素部分のグリップ区域内に配置すると有
利である。この場合、ユーザにマッチした配置を選択することができ、それによ
って、操作中の特別な快適性が達成される。
【００１２】 本発明は、図面を参照して、また複数の実施の形態に基づいて、以下により詳
しく説明されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下の図では、本発明は、ステアリングホイール（ハンドル）に基づいて説明
されている。しかしながら、原理的には、本発明は、例えば、制御スティック、
ギヤレバー、スイッチノブ、ハンドル、クランク、ハンドブレーキグリップ、シ
ートベルトバックル、シート表面、シートバックレスト、ヘッドレスト、ギアシ
フトレバーまたはスイッチ等の他の構成要素部分の温度を制御するために用いる
ことができる。「温度制御」という表現は、予め設定可能な温度に冷却または加
熱することとして理解される。とにかく、目的は、構成要素部分が、ユーザにと
って熱すぎないようにまたは冷たすぎないようにすることである。
【００１４】 図１及び１ａには、典型的なハンドルリム１、ハンドルスポーク２、ハンドル
ボデー３及びエアバッグユニット４の領域を有するハンドルが示されている。こ
の種のハンドルは、例えば、全てのタイプの自動車に用いられている。
【００１５】 図２には、ハンドルの典型的な内部構造が示されている。セクション面Ａ−Ａ
が図１に示されている。ハンドルは、基部(skeleton)５により形成されている。
基部５は、外装材(cladding)６及びカバー７（例えば、皮）によって覆われてい
る。他のハンドルは、図３に示されているような、基部５が堅い外装材６（例え
ば、堅い泡状物質）及び柔らかい外装材８（例えば、柔らかい泡状物質）によっ
て覆われている内部構造を有している。
【００１６】 図２及び図３に示されている形態では、基部５は、堅い材料によって構成され
ている。代わりに、基部５を、空洞側面をゆするスチール管構造に、または鋳造
アルミニウムまたはマグネシウム構造で形成してもよい。他の実施の形態では、
ハンドルが非円形形状を有している。
【００１７】 図４は、図３に対応するステアリングホイールの断面を示している。図４に示
す実施の形態では、柔らかい外装材８内に、熱蓄積手段９としての相変化材料を
蓄える手段としての穴(pore)を有している。穴は、柔らかい外装材８全体に空間
的に分散されており、それらは、空間的に離れた領域を形成している。本実施の
形態では、非常に多くの穴を用いているが、他の実施の形態では、熱転送を場所
的に改善するために、構成要素部分内に配置された熱蓄積手段９を有し、空間的
に離れた２つの領域のみを有している。
【００１８】 本発明では、「空間的に離れている」という表現は、熱蓄積手段が、構成要素
部分内の１つの連続する領域（例えば、空洞管）内に配置されるのではなく、構
成要素部分によって個々の領域（例えば、穴）内に分散されていることを意味し
ている。しかしながら、熱蓄積手段を有するこれらの領域は、構成要素部分の全
体に均一に分散されている必要はない。例えば、図８に示すように、熱蓄積手段
は、ハンドルのいくつかの部分領域（例えば、グリップ区域）内に故意に配置し
てもよい。この場合にも、熱蓄積手段の空間的に離れた領域が存在している。
【００１９】 この場合に用いられる相変化材料は、熱の働き（例えば、ハンドルへの太陽熱
放射）により蒸発するフレオンである。代わりに、水を低圧で用いたり、金属合
金を用いたりすることもできる。これらの物質を用いると、集合状態内の変化が
、構成要素の標準動作温度（例えば、−４０℃〜１００℃）で可能である。この
目的のために必要な相変化エネルギー（例えば、溶解エネルギー、蒸発エネルギ
ー）は、構成要素部分内に熱を蓄積するために用いられる。
【００２０】 本実施の形態では、供給される蒸発熱は、ハンドルの表面が過度に過熱される
のを防止する。穴の壁と気相変化材料との間の熱転送係数(heat transfer coe
fficient)は、穴の壁と液相変化材料との間の熱転送係数より非常に悪いため、
ハンドルの表面は、過度に加熱されない。
【００２１】 図５に示されている他の実施の形態では、ハンドルの全外装材１０が、液相変
化材料を蓄えるための手段としての穴を提供する。動作は、図４に示した実施の
形態と同様である。
【００２２】 図６に示す実施の形態では、ハンドルは、穴が相変化材料を収容する手段とし
て配置されている部分領域１１を有している。部分領域１１の外側には穴は配置
されていない。例えば、特に強い太陽熱放射にさらされているハンドルの上部領
域は、これらの位置で過熱されないように、特に十分に保護可能である。
【００２３】 他の実施の形態では、部分領域１１内の穴の密度が、柔らかい外装材８の残り
の領域内の穴の密度に比べて増加している。
【００２４】 図６では、部分領域１１は、ハンドルリム１の断面内で角度領域にわたって配
置されている。更に他の実施の形態では、部分領域１１は、図７に示されている
ように、ハンドルリム１の典型的なグリップ区域に配置されている。ハンドルの
グリップ区域内に部分領域１１を配置すると、操作快適性が増大する。
【００２５】 図８は、ハンドルの表面の温度が、吸収された熱エネルギーの関数としてどの
ように変化するかをグラフで示したものである。曲線Ａは、熱蓄積手段が用いら
れていない場合の温度特性であり、ハンドルの表面の温度は、常に増加するよう
に加熱されている。
【００２６】 これに対し、曲線Ｂは、ハンドル内に配置された熱蓄積手段が熱を吸収し、そ
れによってハンドルの表面が過度に加熱されるのが防止されるため、温度上昇は
非常に小さい。
【００２７】 同じ関係が、同じ方法で冷却に対しても当てはまる。その場合、熱蓄積手段内
に蓄えられる熱のために、よりゆっくりと変化する。
【００２８】 本発明の構成は、前述した好ましい実施の形態に限定されない。むしろ、基本
的に異なる構成が考えられるとしても、本発明に対応する構成要素部分を使用す
る多くの変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハンドル（ステアリングホイール）の正面図である。
【図１ａ】 ハンドルの側面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 異なる実施の形態のハンドルにおける、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】 外装材の外層内に熱蓄積手段を有するハンドルにおける、図１のＡ−Ａ線断面
図である。
【図５】 ハンドルの全外装材内に熱蓄積手段を有するハンドルにおける、図１のＡ−Ａ
線断面図である。
【図６】 ハンドルの外装材の部分領域内に熱蓄積手段を有するハンドルにおける、図１
のＡ−Ａ線断面である。
【図７】 熱蓄積手段が集中された部分領域を有するハンドルの概略図である。
【図８】 相変化材料を有する場合と有さない場合の、温度エネルギーとハンドルの温度
との関係を示すグラフである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月１６日（２００２．４．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】 ＪＰ１１２５９１５７には、再生成可能な手段が満たされ、合成樹脂により形
成された複数の容器を有するハンドルが開示されている。再生成可能な手段は、
ハンドルの過度の過熱を防止する。 本発明は、温度制御が改良された構成要素部分、特に、ハンドルを提供するこ
とを目的としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】 本発明では、この目的は、クレーム１の特徴を有する構成要素部分によって達
成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 構成要素部分内に空間的に離れて配置される熱蓄積手段のための少なくとも２
つの領域を設けることにより、熱蓄積手段が構成要素部分内の１つの位置に集め
られている場合より、構成要素部分内で、より空間的に目標付けられた方法で熱
蓄積手段を使用することができる。これにより、熱転送、したがって、ハンドル
の温度制御が改良される。特に、領域を空間的に離すことにより、一つの領域の
場合に比べて、それぞれの場合に、熱蓄積手段のより小さい領域が冷却または過
熱されなければならないことが保証される。複数の領域は、１つの領域よりも、
より大きな、熱転送の改良に貢献する表面を有する。また、空間的に離れた領域
を構成要素部分内に適切に配置することによって、集団の力(mass forces)がよ
り良好に分配される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】 本発明の有利な形態では、構成要素部分は、少なくとも一部が多孔性材料、特
にプラスチックによって構成されている。穴は、熱蓄積手段として、構成要素部
分の動作温度(operating temperature)の範囲内でその集合状態(state of ag
gregation)を変化可能な相変化材料(phase change material)を有している。
集合状態が変化する時（相変化として知られているように）、エネルギーは、消
費または放出される。それにより、よりエネルギーリッチ(energy-rich)な相が
熱蓄積体として作動可能である。したがって、より低エネルギーの相が、熱シン
クとして作動可能である。例えば、物質を液体状態から気体状態に転換するため
には蒸発熱（気化熱）が必要である。それゆえ、気体は熱蓄積体として使用可能
であり、そのエネルギーは、液化の間に液化熱として再び放出される。同様の状
態が、液体−固体相変化に当てはまる。すなわち、液体−固体相変化の間に溶解
熱が消費されまたは凝固熱が放出される。また、固体−気体相変化時における昇
華処理に対しても当てはまる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D030 DA35 DB02 DB59 3L044 AA04 BA06 CA12 DD03 KA04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱蓄積手段を有する構成要素部分、特に自動車のハンドルで
    あって、熱蓄積手段（９）が、構成要素部分の少なくとも２つの空間的に離れた
    領域内に配置されていることを特徴とする。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の構成要素部分であって、構成要素部分は、
    少なくとも一部が多孔性材料、特にプラスチックにより構成されており、多孔性
    材料の穴は、熱蓄積手段（９）として、構成要素部分の標準動作温度内で集合状
    態が変化可能である相変化材料を有していることを特徴とする。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の構成要素部分であって、用いられている相
    変化材料がフレオンまたは水であることを特徴とする。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の構成要素部分であって、構
    成要素部分は、少なくとも一部が多孔性材料、特にプラスチックにより構成され
    ており、多孔性材料の穴は、熱蓄積手段（９）として、熱蓄積媒体を有し、熱蓄
    積手段は、構成要素部分の標準動作温度で集合状態を保持する相変化材料を有し
    ていることを特徴とする。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の構成要素部分であって、少なくとも１つの
    熱蓄積手段（９）は、不凍剤、金属片、金属粉、グリコール、ゲル及び／または
    油を含む水を熱蓄積媒体として有していることを特徴とする。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の構成要素部分であって、熱
    蓄積手段（９）は、部分領域（１１）、特に構成要素部分のグリップ区域内に配
    置されていることを特徴とする。
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