JP2005001438A

JP2005001438A - Cooling device of steering wheel for vehicle

Info

Publication number: JP2005001438A
Application number: JP2003164623A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Harada; 宏昭原田; Hiroaki Miura; 宏明三浦
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2005-01-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device of a steering wheel for vehicle which quickly cools hot sections of rims getting hot after a vehicle has been parked under the blazing sun for a long time down to an operable temperature without using an energy such as electricity. <P>SOLUTION: For this cooling device of the steering wheel, in the steering wheel 110 for vehicle equipped with the ring-shaped rim 10, the rim is constituted of a heat pipe 40. Then, a heat accumulator 50 which accumulates heat is provided in the tube of the heat pipe through a space layer 61 from the tubular wall of the heat pipe. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【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／ｃｍ^３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１００〜３００ｃｍ^３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／ｍｍ^２程度）を有しているので、スチール（管用炭素鋼で約３０ｋｇ／ｍｍ^２）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／ｍ^２、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】

【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for a steering wheel for a vehicle.
[0002]
[Prior art]
In a hot summer environment, the interior of a parked automobile is very hot, and in particular, the temperature at the top of the steering wheel that is exposed to solar radiation may exceed about 80 ° C. In such a situation, it goes without saying that the passenger feels uncomfortable when he gets on, but there are also inconveniences that the driver cannot start driving immediately and the steering wheel cannot be gripped firmly during driving.
[0003]
In order to solve this type of problem, as a conventional technique for cooling a steering wheel for a vehicle, a technique in which a heat storage material sealed in a resin container is installed in a ring-shaped rim pipe provided in the steering wheel (see, for example, Patent Document 1). ) And a technique for supplying cold heat by installing a Peltier element on the steering wheel (see, for example, Patent Document 2).
[0004]
The technique described in Patent Document 1 is based on the principle that the latent heat of fusion of the heat storage material takes away the solar radiation energy applied to the rim, thereby delaying the temperature rise of the steering wheel.
[0005]
The technique described in Patent Document 2 has a structure in which a Peltier element is installed in a hub portion at the center of a wheel, and the generated cold heat is conducted to a rim through a spoke.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 11-259157 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 06-249540
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the technique described in Patent Document 1 has a structure in which the heat storage material is fixedly installed in the pipe of the rim, the heat storage material is melted by heat conduction from the surface in a portion that is heated by solar radiation. Latent heat is consumed immediately. On the other hand, in the lower part of the steering wheel that is not subjected to direct irradiation, the heat storage material exists away from the overheated part, and therefore cannot substantially contribute to cooling of the overheated part. As described above, it is difficult for the technique described in Patent Document 1 to obtain sustainability of the effect of suppressing the temperature rise of the steering wheel.
[0008]
Further, the technique described in Patent Document 2 cannot immediately obtain the effect of cooling the steering wheel even if the Peltier element is operated after the engine is started. Moreover, since the power load of the Peltier element is generally large, there is a concern about troubles due to battery consumption in the summer when the load is high even for the battery.
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem of the prior art, and is a temperature at which a high-temperature portion of a rim that has been parked for a long time under hot weather and can be operated without using energy such as electric power can be operated. It is an object of the present invention to provide a cooling device for a steering wheel for a vehicle that can be quickly cooled down to the above.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following means.
[0011]
The present invention provides a vehicle steering wheel including a ring-shaped rim, wherein the core material of the rim is configured from a heat pipe, and a heat storage body that stores heat is provided in a space from the pipe wall of the heat pipe in the pipe of the heat pipe. A cooling device for a steering wheel for a vehicle, wherein the cooling device is provided via a layer.
[0012]
【The invention's effect】
According to the present invention, the rim of the steering wheel is constituted by a heat pipe, and the heat storage body is installed in the pipe through the space layer from the pipe wall of the heat pipe without using energy such as electric power, There is an effect that the high temperature portion of the rim which has been parked for a long time under the hot sun and becomes hot can be quickly cooled to a temperature at which it can be driven.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The cooling device for a vehicle steering wheel according to the present invention, in brief, in a vehicle steering wheel having a ring-shaped rim, heats the rim by sealing a working fluid under reduced pressure inside a metal tube normally used as a rim. It is composed of pipes, heat pipes are arranged circumferentially along the rim, and a cold heat storage body (corresponding to a heat storage body) that stores cold inside the heat pipe is spaced from the pipe wall of the heat pipe It is characterized by being installed through layers. In order to further enhance the cooling effect of the steering wheel, the space layer is held or formed by a spacer made of a highly heat-insulating material, that is, a low heat conductive material, a latent heat storage material is used for the cold heat storage body, the surface of the heat storage body and heat It is also characterized in that the inner wall surface of the pipe is constructed or covered with a low radiation material.
[0014]
A heat pipe is known as a heat transport device that has a heat conductivity several hundred times that of a metal with high heat conductivity, such as copper, in which a small amount of liquid called working fluid is enclosed in a substantially vacuum metal tube. . The operating principle of heat transport is based on the phenomenon that the working fluid at the saturated vapor pressure in the vacuum vessel evaporates in the high temperature part and condenses in the low temperature part, thereby exchanging the latent heat of vaporization of the fluid. When a temperature difference occurs in a heat pipe at a uniform temperature, evaporation and condensation occur almost simultaneously at each location based on the saturated vapor pressure difference between the high temperature and low temperature areas, so the apparent heat transfer rate is the heat transfer rate. It is much faster than the heat transfer by (in theory, at the speed of pressure propagation, that is, the speed of sound) and instantly equalizes the temperature in the tube.
[0015]
However, in order for the heat transport function to continue, the working fluid condensed in the low temperature part needs to recirculate to the high temperature part. When the heat pipe is used in the bottom heat mode in which the high temperature part is placed below and the low temperature part is set up, the condensed working fluid flows down to the high temperature part again by gravity, and the heat transport cycle is continued. On the contrary, if the heat pipe is used in the top heat mode with the high temperature part on top and the low temperature part on the bottom, the return of the working fluid to the high temperature part will be delayed due to the influence of gravity, and the heat transport function will stop. To do. Many of today's heat pipes have a wick structure formed in the tube, and the condensed working fluid is recirculated by the capillary force of the wick. However, even if the wick is attached in the top heat mode, the capillary force is limited, and if the difference in height between the high temperature part and the low temperature part is large, the heat transport function does not work. Such a point is a characteristic or a defect of the heat pipe, and is treated as common sense in designing a heat dissipation system using the heat pipe.
[0016]
The present invention makes use of the ultra-high-speed heat transport function, which is the original function of the heat pipe, and pays attention to the characteristic or defect that the function stops in the top heat mode, and switches between the operation and stop of the heat transport function. This is a new “switch function”. In other words, the steering wheel has a top heat mode temperature distribution in which the upper part that receives solar radiation becomes a high temperature part and the lower part that is shaded becomes a low temperature part when parked in hot weather, but with the start of operation, The high temperature part and the low temperature part are switched. In light of this point, focusing on the fact that the rotation of the steering wheel exhibits the “switch function”, a novel vehicle steering wheel cooling device according to the present invention has been completed.
[0017]
Further, the present invention pays attention to the fact that the inside of the heat pipe tube is always kept in a substantially vacuum, and when installing the heat storage body in the heat pipe pipe, a space layer is provided between the heat pipe tube wall and the heat storage body, Is used as a “vacuum insulation layer”. In other words, in order to exhibit a cooling effect over a long period of parking in the sun, paying attention to the "vacuum heat insulating layer" as a means for preventing heat transfer from the steering overheated part to the heat storage body that is the cold holding part, the present invention Such a novel cooling device for a steering wheel for a vehicle has been completed.
[0018]
The present invention will be described in a practical situation.
[0019]
During parking, the upper part of the rim of the steering wheel (hereinafter referred to as “rim upper part”) is heated by solar radiation and reaches 80 ° C. or higher. On the other hand, the lower part of the rim that is not directly exposed to solar radiation (hereinafter referred to as “rim lower part”) is exposed to indoor air at about 60 ° C. at most and is heated by heat transfer from the air. Further, in the heat conduction of the rim, since the distance between the high temperature part and the low temperature part is long, it does not contribute much to the temperature rise in the low temperature part. Therefore, even if the parking state continues, the temperature difference between the part that receives solar radiation and the part that does not receive solar radiation is maintained, and the temperature of the low temperature part normally remains at about 50 ° C. or less. In the present invention in which the core material of the rim is composed of a heat pipe or the heat pipe is arranged along the core material of the rim, this state is the top heat mode, and at this time, the heat transport function of the heat pipe Does not work.
[0020]
At this time, the working fluid accumulated in the lower part of the rim is at the same temperature as the lower part of the rim, and the inside of the heat pipe is in a substantially vacuum state where only the vapor pressure of the working fluid at the lower temperature of the rim is applied. Since the heat storage body installed in the heat pipe tube in such an environment is effectively vacuum-insulated from the heat pipe tube wall, it hardly receives heat transfer from the heat pipe tube wall. Therefore, the temperature rise of the heat storage body is mainly governed by the temperature of the working fluid. That is, the heat storage body according to the present invention can stably hold the cold at the temperature of the lower rim and the working fluid regardless of the installation position.
[0021]
Furthermore, if the parking time under the hot sun is longer, the rim lower temperature further rises, and the working fluid temperature reaches the melting point of the heat storage body, the heat from the entire heat storage body gradually cools due to the latent heat of fusion to the lower rim. Supplied. As a result, the lower part of the rim is kept at the melting point of the heat storage body, and the entire steering is prevented from being overheated to the touch.
[0022]
When a driver gets on and starts driving, the driver usually starts steering by lightly grasping a non-superheated portion of the steering to avoid heat. In conventional steering, for at least a few minutes thereafter, an unnatural operation with only the first non-overheated part must be performed. However, in the present invention, the top heat mode is canceled when the driver first turns the steering wheel approximately half a cycle, and the heat transport function (function to equalize the temperature in the pipe) is activated. As described above, the heat transport speed of the heat pipe is extremely fast, so the upper part of the rim, which was a high temperature part, is instantly cooled by the cold heat of the lower part of the rim and the heat storage body, and the driver can immediately perform normal steering operations. It becomes. Thus, in the present invention, the object of the invention is achieved at the moment when the driver starts driving.
[0023]
As a particularly excellent point of the present invention, a novel device relating to cold maintenance will be further described.
[0024]
In the midsummer environment, the maximum temperature of the rim that receives solar radiation exceeds 80 ° C., and in order to cool the rim to a temperature range (about 60 ° C. or less) where the rim can be grasped with bare hands, a corresponding amount of cooling is required. In this invention, since the cooling effect obtained is so high that the heat retention amount of the thermal storage body installed is large, it is preferable. In this invention, a thermal storage body is installed in a heat pipe from a pipe wall through a space layer. The space layer is substantially vacuum with only a small amount of working fluid vapor present. Since heat conduction hardly occurs between the heat storage body and the tube wall, it is possible to keep the heat storage body at a low temperature even in the upper part of the rim that receives solar radiation. Thereby, it is not necessary to limit the installation position of a heat storage body to the rim lower part with low temperature, and there exists an effect that many heat storage bodies can be installed over the whole inside of a pipe | tube.
[0025]
In order to stably secure a space layer between the heat storage body and the tube wall, in the present invention, a spacer is inserted between the heat storage body and the tube wall. The form and material of the spacer are not particularly limited, but in order to keep heat conduction from the tube wall as low as possible, a material having a low heat conductivity and a high porosity is preferable. Such materials include nonwoven fabrics made of resin fibers, nets, woven fabrics, three-dimensional knitted fabrics, etc., and these fiber structures are suitably used as the spacer material. Moreover, the spacer does not necessarily need to be a continuous material, and a ring-shaped spacer can also be installed at intervals around the heat storage body. Alternatively, it is not necessary to insert the spacer material as a separate part, and by forming a protrusion on the container surface of the heat storage body, or conversely, providing a protrusion on the pipe inner wall of the heat pipe, the function of the spacer is given, and the space A layer can be secured.
[0026]
As the heat storage body referred to in the present invention, for example, a sensible heat storage body that stores heat in the form of sensible heat such as a lump of metal can be used. However, since the metal lump is excellent in thermal conductivity, it is excellent in the speed of supplying cold heat, but has a small specific heat and requires a considerable amount. In the present invention, for the convenience of installing a heat storage body in a heat pipe having a limited capacity, for example, paraffins or metal salt hydrates having a melting point in the range of 30 ° C. to 60 ° C. A latent heat storage material that stores heat in the form of latent heat is more preferably used. Since these have a latent heat of fusion several hundred times that of sensible heat of metals, they can be said to be extremely advantageous from the viewpoint of heat capacity.
[0027]
In general, since the latent heat storage material has low thermal conductivity, there is a view that it is slightly disadvantageous from the viewpoint of releasing cold heat instantaneously. However, in the present invention, since the latent heat storage material is installed inside the heat pipe, the latent heat storage material comes into direct contact with the working fluid, and heat exchange is performed in the form of so-called vapor phase heating. The cold heat of the material can be released. Moreover, you may insert the highly heat-conductive member for assisting rapid heat exchange in a latent-heat storage material as needed.
[0028]
The latent heat of fusion of a general latent heat storage material is 100 to 300 J / cm. ³ For example, in the case of sodium sulfate decahydrate (melting latent heat 251 kJ / kg, specific gravity 1.46), the rim metal core (steel pipe, specific heat 0. 44 kJ / kg / k) is kept at a temperature of about 20 ° C. Depending on the design, the rim pipe capacity is 100-300cm ³ It is possible to ensure the degree. From this, regarding the filling amount of the latent heat storage material, a sufficient amount of the latent heat storage material sufficient to exert the effect of the present invention can be installed or filled in the rim pipe.
[0029]
When the heat storage body is a latent heat storage material, it is desirable to enclose the container in a container in order to maintain a predetermined shape even when the latent heat storage material melts. Although there is no restriction | limiting in particular in the material and shape of a container, For example, tubular containers, such as a flexible resin or a metal pipe, can be used from a viewpoint which fills efficiently, ensuring the space layer between tube walls. . After filling the pipe with the latent heat storage material, both ends thereof are sealed, and the pipe can be inserted and installed along the curvature of the rim pipe. Further, the number of latent heat storage material-enclosed tubes is not necessarily one. For example, when importance is attached to the heat exchange speed, a plurality of small-diameter tubes can be installed.
[0030]
From the viewpoint of heat transfer from the rim, it is effective to reduce the absorption rate of radiation (radiation) from the inner wall of the rim by forming a skin with low emissivity on the outer wall of the container. is there. The surface having a low emissivity corresponds to a highly glossy metal surface, which can be achieved by covering the container with a metal foil such as aluminum or a vapor deposition film as a material that is easy to apply industrially, for example. Alternatively, the heat storage material container may be made of metal or metal-plated. Further, when the inner wall surface of the heat pipe is made of a low radiation material, a good effect can be obtained in the same meaning as the low emissivity surface of the heat storage material container.
[0031]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0032]
8A is an external view showing a general vehicle steering wheel, FIG. 8B is a sectional view taken along line 8B-8B in FIG. 8A, and FIG. It is sectional drawing which shows a rim core material.
[0033]
As shown in FIG. 8A, the steering wheel 180 includes a ring-shaped rim 10, spokes 20 that support the rim 10, and a hub 30 that is fixed to the column. The rim 10 has a diameter of about 400 mm. About 1 to 4 spokes 20 (three in the illustrated example) are provided.
[0034]
As shown in FIG. 8B, the rim 10 has a core material 11 made of steel or aluminum, and a cushion layer 12 formed by casting the core material 11 with foamed rubber or foamed resin. The cushion layer 12 gives the occupant a soft feel when the steering wheel 180 is gripped. Furthermore, on the surface layer of the cushion layer 12, a skin 13 made of real leather or synthetic leather is attached in order to give a high-quality appearance and feel.
[0035]
In many cases, a steel pipe is used as the rim core material 11, but in recent years, as shown in FIG. 8C, a core material 14 having an open cross section has also been used from the viewpoint of ease of processing. ing.
[0036]
(First embodiment)
FIG. 1 (A) is an external view showing a steering wheel 110 incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (B) is 1B-1B of FIG. 1 (A). It is sectional drawing which follows a line.
[0037]
In the vehicle steering wheel cooling device according to the first embodiment, the core 11 of the rim 10 is configured from the heat pipe 40, and the heat storage body 50 that stores heat is further provided in the pipe of the heat pipe 40. It is provided through the space layer 61 from the tube wall. The heat storage body 50 is configured by enclosing a heat storage material 52 in a heat storage material container 51 (corresponding to a tubular container). Specifically, the space layer 61 is formed between the inner wall surface of the heat pipe 40 and the outer wall surface of the heat storage material container 51.
[0038]
The heat pipe 40 is formed by degassing and decompressing a hollow portion in the pipe, injecting a working fluid, and sealing. The heat pipe 40 stops the heat transport function in the top heat mode state at the time of parking. On the other hand, with the rotation of the steering wheel 110 at the start of operation, the heat pipe 40 causes the condensed working fluid to recirculate mainly with gravity, and starts the operation of the heat transport function. For this reason, it is not always necessary to install a wick in the heat pipe 40, but a wick can be provided as appropriate in order to adjust the sensitivity of the operating conditions. The wick may be a groove type in which a groove is formed on the inner wall of the tube, but can also be formed from a fiber, a net, or the like. In the present invention, by using a resin structure, for example, a resin net as a spacer for holding the space layer 61, the resin net can also function as a wick due to the capillary phenomenon.
[0039]
As the pipe material of the core material 11, that is, the heat pipe 40, a steel pipe used for a normal steering wheel, and other metal pipes such as copper, stainless steel, aluminum, and magnesium that are easily available industrially are suitable. Used for. However, since it is used as the heat pipe 40, the gas sealability and the corrosion resistance against the working fluid must be taken into consideration. For this reason, inner surface plating, a double pipe, etc. can be used conveniently.
[0040]
Here, when the heat transport function is stopped, one factor that increases the temperature of the rim lower portion 15 and the heat storage body 50 is heat transfer from the high temperature portion through the metal. Therefore, in order to keep the cold in the rim lower part 15, it is preferable that the thermal conductivity of the tube material is small. A stainless steel pipe is an industrially easily available material from this viewpoint. The thermal conductivity of steel is 50 to 80 W / mk, stainless steel (SUS304) is 16 W / mk, aluminum is approximately 120 to 240 W / mk, and copper is 400 W / mk.
[0041]
Furthermore, stainless steel has high tensile strength (50 kg / mm) in terms of component strength and rigidity. ² Grade), steel (carbon steel for pipes is about 30kg / mm) ² ), The tube wall can be designed to be thinner, and it is preferable for suppressing heat conduction from the high temperature portion to the low temperature portion during parking.
[0042]
As the working fluid, a known material can be used. However, pure water is preferable in consideration of the use temperature band and safety of the present technology. However, from the viewpoint of corrosiveness, etc., hydrocarbons, ammonia, alternative chlorofluorocarbons, alcohols, etc. depending on the material of the inner wall of the pipe, those whose melting point is below room temperature and whose critical point exceeds the applicable temperature of the present invention (about 100 ° C.) Can be appropriately selected.
[0043]
The amount of working fluid injected is not particularly limited, but if the amount of working fluid sealed is small, sufficient reflux does not occur, and if it is excessive, the flow of steam is hindered and the heat transport efficiency decreases. For this reason, the amount of working fluid enclosed is preferably about 3% to 30% of the internal volume of the tube.
[0044]
The heat storage body 50 is obtained by enclosing a heat storage material 52 in a heat storage material container 51 so that when the heat storage material 52 is melted, it does not adhere to the tube wall or block the vapor path. If the tube diameter of the heat storage material container 51 is too thin, the amount of the heat storage material 52 enclosed is small and the amount of cold storage is insufficient. On the other hand, if the diameter is too large, the gap between the heat pipe 40 and the inner wall of the heat pipe 40 is too small, which hinders the movement of the working fluid vapor and the reflux of the condensate. Therefore, the thickness of the heat storage body 50 (that is, the outer diameter of the heat storage material container 51) is preferably such that it can hold a space of about 0.5 mm to 5 mm with respect to the inner wall surface of the heat pipe 40.
[0045]
The heat storage material 52 suitable for the present invention is one that stores heat in the form of latent heat and contains a latent heat storage material having a melting point in the range of 30 ° C to 60 ° C. According to such a latent heat storage material, cold heat is accumulated at a temperature near room temperature, and a large amount of cold heat is supplied in a temperature range slightly lower than the temperature range where the steering wheel 110 cannot be gripped.
[0046]
Specific examples of the latent heat storage material 52 include sodium sulfate decahydrate (melting point: 32 ° C.), sodium acetate trihydrate (55 ° C.), sodium acetate trihydrate + sodium nitrate. There are metal salt hydrates such as a mixture (about 47 to 50 ° C.) and paraffins having about 18 to 25 carbon atoms, which can be used as appropriate. Moreover, the one where the density of the latent heat storage material 52 is higher increases the amount of heat storage in a limited volume. From this viewpoint, as a kind of the latent heat storage material 52, for example, sodium sulfate decahydrate has a specific gravity of 1.46, and it can be said that the metal salt hydrate system is preferable to the paraffin system.
[0047]
In order to form and hold the space layer 61, a spacer 62 was installed between the heat storage body 50 and the pipe wall of the heat pipe 40. The form and material of the spacer 62 are not particularly limited, but in order to keep heat conduction from the tube wall of the heat pipe 40 as low as possible, a material having a low heat conductivity and a large porosity is preferable. Examples of such a material include a nonwoven fabric made of resin fibers, a net, a woven fabric, and a three-dimensional knitted fabric. These fiber structures can be suitably used as the material for the spacer 62. In addition, since the spacer 62 does not necessarily need to be a continuous material, for example, a ring-shaped spacer can be provided around the heat storage body 50 with a gap. Alternatively, it is not necessary to insert a spacer material as a separate part, and by forming a protrusion on the surface of the container 51, or conversely, providing a protrusion on the inner wall of the heat pipe 40, the function of the spacer is provided, and the space layer 61 may be secured.
[0048]
The material and shape of the heat storage material container 51 are not particularly limited. For example, a flexible resin or a metal pipe such as aluminum can be used. Further, as described above, since the spacer function can be imparted to the surface of the container, a pipe having a projection or a pipe having an irregular cross section such as a polygonal shape or a star shape can be suitably used.
[0049]
The operation of the first embodiment will be described.
[0050]
When parking in hot weather, the upper part of the rim is heated by sunlight and the lower part of the rim 15 is kept at the room temperature. Since the heat pipe 40 is in the top heat mode, the heat transport function is stopped. Even if the parking state lasts for several hours, the temperature difference between the part that receives solar radiation and the part that does not receive solar radiation is maintained. Further, since the heat accumulator 50 is also isolated from the inner wall of the rim, that is, the inner wall of the heat pipe 40 via the space layer 61, the temperature is kept equal to the working fluid temperature at the lower part of the rim.
[0051]
The top heat mode is canceled when the occupant turns the steering wheel 110 approximately half a turn at the start of driving. The rotation of the steering wheel 110 exhibits the switch function described above, and the heat pipe 40 starts the operation of the heat transport function that attempts to equalize the temperature in the pipe. Since the heat transport speed of the heat pipe is extremely fast, the upper part of the rim, which has been a high temperature part, is instantaneously cooled by the cold heat held by the rim lower part 15 and the heat storage body 50.
[0052]
As described above, according to the first embodiment, the core 11 of the rim 10 is configured from the heat pipe 40, and further, the heat storage body 50 is isolated from the inner wall of the heat pipe 40 in the interior thereof. Without using energy such as electric power, there is an effect that the high temperature portion of the rim 10 which has been parked for a long time under the hot sun and becomes high temperature can be quickly cooled to a temperature at which it can be operated.
[0053]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a steering wheel 120 incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a second embodiment of the present invention.
[0054]
In the vehicle steering wheel cooling device according to the second embodiment, the heat pipe 41 is arranged along the core member 14 of the rim 10.
[0055]
The core material 14 has a substantially U-shaped cross section and an open cross section. The heat pipe 41 is fitted from the opening side of the core material 14 and is disposed so as to be in close contact with the core material 14.
[0056]
The operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. When the operation is started after parking in the hot sun, the heat pipe 41 activates the heat transport function as the steering wheel 120 rotates. The upper part of the rim, which has started and became a high-temperature part, is immediately cooled.
[0057]
As described above, according to the second embodiment, the heat pipe 41 is disposed along the core member 14 of the rim 10, and the heat storage body 50 is further installed in the interior thereof so as to be isolated from the inner wall of the heat pipe 41. Therefore, there is an effect that the high temperature portion of the rim 10 which has been parked for a long time under the hot sun and becomes high temperature can be instantaneously cooled.
[0058]
Furthermore, in the second embodiment, since the core material 14 and the heat pipe 41 are separate bodies, the core material 14 and the heat pipe 41 can be designed with materials and structures that satisfy the requirements for establishment thereof, and the degree of freedom in design. Increases and the configuration becomes simpler.
[0059]
Moreover, it becomes the form which is easy to industrially mass-produce by using together the core material 14 which has an open cross section.
[0060]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a steering wheel 130 incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a third embodiment of the present invention.
[0061]
The third embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the heat storage body 50 is modified. In the third embodiment, the heat storage body 50 is configured by enclosing the latent heat storage material 52 in each of the heat storage material containers 51a composed of a plurality of (three in the illustrated example) thin tubes. Also in this case, the heat storage body 50 is provided from the tube wall of the heat pipe 40 via the space layer 61. Specifically, the space layer 61 includes the inner wall surface of the heat pipe 40 and the respective heat storage material containers 51a. It is formed between the outer wall surfaces.
[0062]
The operation of the third embodiment is the same as that of the first embodiment. When the operation is started after parking in the hot sun, the heat pipe 40 activates the heat transport function as the steering wheel 130 rotates. The upper part of the rim, which has started and became a high-temperature part, is immediately cooled.
[0063]
As described above, according to the third embodiment, the core 11 of the rim 10 is configured from the heat pipe 40, and further, the heat storage body 50 is separated from the inner wall of the heat pipe 40 and installed therein. Without using energy such as electric power, there is an effect that the high temperature portion of the rim 10 which has been parked for a long time under the hot sun and becomes high temperature can be quickly cooled to a temperature at which it can be operated.
[0064]
Furthermore, in 3rd Embodiment, since the thermal storage body 50 was comprised by enclosing the latent heat storage material 52 in each of the thermal storage material container 51a which consists of a several thin tube, it operate | moves with the thermal storage body 50 at the time of the operation | movement of a heat transport function. There is an advantage that the contact area with the fluid is large, the cold heat is released more quickly, and the temperature of the superheated portion can be lowered.
[0065]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a steering wheel 140 incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
[0066]
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the heat storage body 50 is modified. In the fourth embodiment, the heat storage body 50 includes the latent heat storage material 52 in the heat storage material container 51 in which the inside is partitioned by the partition wall 53 and a plurality of (three in the illustrated example) enclosure chambers are defined. It is configured to be enclosed in each enclosure chamber. The partition wall 53 is made of a material having excellent thermal conductivity. As the material of the partition wall 53, for example, an aluminum plate or an extruded material is preferably used. The shape of the partition wall 53 is not limited to the illustrated Y shape, and may be a flat plate shape or a cross shape. In the case of the flat plate type, two enclosure chambers are defined, and in the case of the cross shape, four enclosure chambers are defined. Also in this case, as in the first embodiment, the heat storage body 50 is provided from the tube wall of the heat pipe 40 via the space layer 61.
[0067]
The operation of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment. When the operation is started after parking in the hot sun, the heat pipe 40 activates the heat transport function as the steering wheel 140 rotates. The upper part of the rim, which has started and became a high-temperature part, is instantly cooled.
[0068]
As described above, according to the fourth embodiment, the core 11 of the rim 10 is configured from the heat pipe 40, and further, the heat storage body 50 is isolated from the inner wall of the heat pipe 40 in the interior thereof. Without using energy such as electric power, there is an effect that the high temperature portion of the rim 10 which has been parked for a long time under the hot sun and becomes high temperature can be quickly cooled to a temperature at which it can be operated.
[0069]
Furthermore, in the fourth embodiment, the inside of the heat storage material container 51 is partitioned by the partition wall 53 made of a material having excellent thermal conductivity to form a plurality of enclosure chambers, and the latent heat storage material 52 is enclosed in each of the enclosure chambers. Since the heat storage body 50 is configured, the cold heat at the center of the heat storage body 50 can be efficiently used for heat exchange on the outer wall surface of the heat storage body 50 during operation of the heat transport function, and the temperature of the superheated portion can be quickly lowered. There is an advantage.
[0070]
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a steering wheel 150 incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a fifth embodiment of the present invention.
[0071]
The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the heat storage body 50 is modified. In the fifth embodiment, the surface of the heat storage body 50 is made of a low radiation material. That is, the heat storage material container 51 is covered with the low radiation coating 54 made of a low radiation material such as a metal or a metal thin film. As the material of the low radiation coating 54, for example, an aluminum foil or an aluminum vapor deposition film can be suitably used, and a form in which a paint containing a low radiation pigment such as aluminum is applied may be used. Moreover, a low radiation coating layer can also be directly formed on the surface of the heat storage material container 51 by vapor deposition or sputtering.
[0072]
The operation of the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment. When the operation is started after parking in the hot sun, the heat pipe 40 activates the heat transport function as the steering wheel 150 rotates. The upper part of the rim, which has started and became a high-temperature part, is immediately cooled.
[0073]
As described above, according to the fifth embodiment, the core 11 of the rim 10 is configured from the heat pipe 40, and further, the heat storage body 50 is isolated from the inner wall of the heat pipe 40 in the interior thereof. Without using energy such as electric power, there is an effect that the high temperature portion of the rim 10 which has been parked for a long time under the hot sun and becomes high temperature can be quickly cooled to a temperature at which it can be operated.
[0074]
Furthermore, in the fifth embodiment, since the surface of the heat storage body 50 is coated with the low radiation coating 54, the radiant heat transfer from the rim 11 that has become high temperature, that is, the inner wall of the heat pipe 40, can be performed even when left for a long time. This has the advantage that it can be suppressed and the consumption of the latent heat storage material 52 can be prevented.
[0075]
(Sixth embodiment)
FIG. 6A is an external view showing a steering wheel 160 incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 6B is 6B-6B in FIG. FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line 6C-6C in FIG.
[0076]
The sixth embodiment is different from the first embodiment in which the heat storage body 50 is installed over almost the entire circumference of the rim 10 in that the heat storage body 50 is installed in a part of the entire circumference of the rim. ing. In the sixth embodiment, the heat accumulator 50 is installed in a portion of the entire rim, excluding the rim lower portion 15, that is, in the rim upper portion and the rim central portion. In this embodiment, in a state where the steering is straight, that is, in a state where the rim lower part 15 is down, the working fluid 45 of the heat pipe 40 creates a state where it accumulates in the rim lower part 15 where the heat storage body 50 does not exist. ing. In other words, the heat accumulator 50 and the spacer 62 are arranged on the upper side with respect to the liquid level of the working fluid 45 of the heat pipe 40 when the steering position is directed to the front.
[0077]
Therefore, as shown in FIG. 6 (B), in the rim upper part and the rim center part, as in the first embodiment (see FIG. 1 (B)), the heat accumulator 50 is separated from the inner wall of the heat pipe 40. It is installed across the space layer 61. On the other hand, as shown in FIG. 6C, in the rim lower part 15, the heat pipe 40 has no heat storage body 50 and the working fluid 45 is accumulated and filled with the working fluid 45. It has become.
[0078]
Thus, by separating the installation position of the heat storage body 50 and the staying place of the working fluid 45, the liquid level can be kept lower, that is, at a low-temperature portion, compared to the case where the heat storage body 50 is immersed in the working fluid. it can. As a device for keeping the liquid level of the working fluid 45 low, there are a method of increasing the pipe diameter at the lower part of the rim and a method of creating a “fluid reservoir” of the working fluid. Even if these measures are adopted, the same effect as in the present embodiment can be expected.
[0079]
The operation of the sixth embodiment is the same as that of the first embodiment. When the operation is started after parking in the hot sun, the heat pipe 40 activates the heat transport function as the steering wheel 160 rotates. The upper part of the rim, which has started and became a high-temperature part, is instantly cooled.
[0080]
As described above, according to the sixth embodiment, the core 11 of the rim 10 is configured from the heat pipe 40, and further, the heat storage body 50 is installed in the interior thereof so as to be isolated from the inner wall of the heat pipe 40. Without using energy such as electric power, there is an effect that the high temperature portion of the rim 10 which has been parked for a long time under the hot sun and becomes high temperature can be quickly cooled to a temperature at which it can be operated.
[0081]
Furthermore, in the sixth embodiment, the heat storage body 50 is installed in the rim upper part and the rim center part and separated from the staying place of the working fluid 45, so that the liquid level of the working fluid 45 is kept low. The temperature rise of the heat storage body 50 can be suppressed. As a result, there is an advantage that the consumption of the latent heat storage material 52 can be suppressed and the effect can be exerted for longer-time parking under hot weather.
[0082]
(Seventh embodiment)
FIG. 7 is an external view showing a steering wheel 170 incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a seventh embodiment of the present invention.
[0083]
The seventh embodiment is different from the sixth embodiment in that the rim lower portion 15 is covered with a heat insulating material 60 and a heat insulating coating layer is further formed when the steering position is faced forward. ing.
[0084]
When the parking time takes a long time, the air temperature around the steering wheel may rise to around 60 ° C. Moreover, the rim lower part 15 may receive solar radiation depending on the direction of sunlight. Assuming these cases, it is desirable to keep the rim lower part 15 cold by the heat insulating material 60 as in the seventh embodiment.
[0085]
As a material of the heat insulating material 60, a generally known material such as a foam or a fiber nonwoven fabric can be appropriately used. The surface of the heat-insulating coating layer is preferably a highly reflective surface that hardly absorbs solar radiation or ambient radiation, and is preferably a cover formed of an aluminum sheet, a resin cover that has been subjected to metal plating, or metallic coating using aluminum flakes. In addition, a white skin or a coating with white paint also has a high reflectivity and has a cooling effect.
[0086]
The operation of the seventh embodiment is the same as that of the first embodiment. When the operation is started after parking in the hot sun, the heat pipe 40 activates the heat transport function as the steering wheel 170 rotates. The upper part of the rim, which has started and became a high-temperature part, is immediately cooled.
[0087]
As described above, according to the seventh embodiment, the core material 11 of the rim 10 is configured from the heat pipe 40, and further, the heat storage body 50 is isolated and installed from the inner wall of the heat pipe 40 therein. Without using energy such as electric power, there is an effect that the high temperature portion of the rim 10 which has been parked for a long time under the hot sun and becomes high temperature can be quickly cooled to a temperature at which it can be operated.
[0088]
Furthermore, in the seventh embodiment, since the rim lower portion 15 is covered with the heat insulating material 60, the temperature rise of the working fluid 45 can be further suppressed, and as a result, the consumption of the latent heat storage material 52 is further suppressed, and the time is further increased. There is an advantage that it can be effective for parking in the sun.
[0089]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0090]
As the heat storage body, an STL latent heat storage material sodium acetate / sodium nitrate mixed heat storage material (melting point: 50 ° C., latent heat of fusion: 205 KJ / Kg) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used. This heat storage material was melt-filled in an aluminum tube having an outer diameter of 13 mm, an inner diameter of 12 mm, and a length of 1000 mm, and both ends were crimped and sealed to obtain a rod-shaped heat storage body that was easily bent. The amount of the heat storage material enclosed in the heat storage body was about 165 g.
[0091]
As the spacer, a low-density nonwoven fabric cushion made of large-diameter polyester fiber (50 denier) (weight per unit: 40 g / m) ² , 2 mm in thickness) was cut into a tape shape having a width of 5 mm, and lightly wound around a rod-shaped heat accumulator with a gap of about 5 mm. As a rim, a stainless steel pipe having an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 16 mm was bent to produce a tubular rim having an outer diameter of 400 mm. Inside the rim, the heat storage body with the spacer 62 described above was installed while being bent along the inner wall of the rim. The installation position was from the upper part of the rim to the middle part, and the lower part of the rim was a space. After installing the heat storage body, the rim opening was sealed, and a working fluid inlet made of copper was provided in part.
[0092]
Next, 50 g of pure water was injected as a working fluid from the inlet into the tube of the tubular rim, and the inlet was temporarily tightened. Thereafter, the entire tubular rim was heated to 140 ° C., the temporary fastening was released, and the non-condensed gas in the pipe was expelled. Thereafter, the inlet was again crimped and cut to seal the working fluid. The amount of working fluid (pure water) after sealing the inlet was about 30 g.
[0093]
The rim thus obtained was welded to the spokes of an actual vehicle steering wheel, and a black foamed urethane tape was uniformly wound to a thickness of about 3 mm as a cushion layer. Further, as shown in FIG. 7, urethane tape is further wound around the rim lower portion 15 to a thickness of 2 mm, and a single layer of aluminum reflective tape is wound on the surface thereof to form an embodiment of the steering wheel of the present invention. .
[0094]
Further, as Comparative Example 1, a steering wheel was manufactured by using 30 g of water by using the same material as in the example, but without performing the process of degassing the inside of the heat pipe tube and filling with saturated water vapor. The steering wheel of Comparative Example 1 has the same heat capacity as that of the example, but the heat storage body of the superheated part is consumed in advance by heat conduction of air because there is no heat pipe action and the inside of the rim pipe is not vacuum. This is different from the embodiment.
[0095]
Further, as Comparative Example 2, an existing steering wheel was used.
[0096]
(Results of actual vehicle test)
The actual vehicle equipped with each steering wheel of Example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 was parked outdoors on a fine day in July, and the temperature change of each steering wheel was measured. The temperature measurement point is the surface of the rim upper end and rim lower end. The temperature was measured using a thermocouple. The measuring method starts parking at 10 am, measures the temperature at parking at noon 2 hours later, and immediately after that, the steering wheel is reversed, and the temperatures 10 seconds and 30 seconds after reversing are measured. It was measured. The measurement results are shown in Table 1 below.
[0097]
[Table 1]

[0098]
In the case of Comparative Example 1 (only heat storage member encapsulated, no heat pipe action) and Comparative Example 2 (current steering wheel), the temperature at the top of the rim is only about 10 ° C. even after 30 seconds have passed since the reversal. The temperature was about 70 ° C., which was higher than about 60 ° C., which is a temperature range in which the occupant can grip with bare hands, and cooling of the heated rim top was insufficient.
[0099]
On the other hand, in the case of the embodiment of the present invention, the temperature of the upper part of the rim is lowered by 23.3 ° C. just after 10 seconds have passed since the inversion, and is a temperature range in which the occupant can grasp with bare hands. If it is cooled to around 60 ° C and 30 seconds have passed after reversing, the temperature at the top of the rim will drop by 28.7 ° C to 52.8 ° C. It was sufficiently cooled to about 60 ° C. or less.
[0100]
As a result, by using the rim as a heat pipe in the steering wheel, it is possible to instantaneously cool the high temperature portion of the rim that has become hot due to parking for a long time under the hot sun, and further, the latent heat storage material is placed in the heat pipe, It was confirmed that the cooling effect of the steering wheel could be further enhanced by enclosing with a space layer separated from the inner wall of the tube.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (A) is an external view showing a steering wheel incorporating a cooling device for a vehicle steering wheel according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (B) is the same drawing (A). It is sectional drawing which follows the 1B-1B line.
FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a steering wheel incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a steering wheel incorporating a cooling device for a vehicle steering wheel according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a steering wheel incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a steering wheel incorporating a vehicular steering wheel cooling device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 (A) is an external view showing a steering wheel incorporating a cooling device for a vehicle steering wheel according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 6 (B) is the same drawing (A). FIG. 6C is a cross-sectional view taken along line 6C-6C of FIG. 6A.
FIG. 7 is an external view showing a steering wheel incorporating a cooling device for a vehicle steering wheel according to a seventh embodiment of the present invention.
8A is an external view showing a general vehicle steering wheel, FIG. 8B is a sectional view taken along line 8B-8B in FIG. 8A, and FIG. 8C. These are sectional drawings which show another rim core material.
[Explanation of symbols]
110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180 ... steering wheel for vehicle
10 ... Rim
11, 14 ... Rim core
12 ... Cushion layer
15 ... Lower rim
20 ... spoke
40, 41 ... heat pipe
45 ... Working fluid
50 ... thermal storage
51, 51a ... Thermal storage material container (tubular container)
52. Latent heat storage material
53 ... Bulkhead
54. Low radiation coating
60 ... Insulation
61 ... Spatial layer
62 ... Spacer

Claims

In a vehicle steering wheel having a ring-shaped rim,
The core material of the rim is composed of a heat pipe,
A cooling device for a vehicle steering wheel, wherein a heat storage body for storing heat is provided in a pipe of the heat pipe through a space layer from a pipe wall of the heat pipe.

In a vehicle steering wheel having a ring-shaped rim,
A heat pipe is disposed along the core material of the rim,
A cooling device for a vehicle steering wheel, wherein a heat storage body for storing heat is provided in a pipe of the heat pipe through a space layer from a pipe wall of the heat pipe.

The cooling device for a vehicle steering wheel according to claim 1 or 2, wherein the space layer is held by a spacer.

4. The vehicle steering wheel cooling device according to claim 3, wherein the spacer is made of a low heat conductive material.

The cooling device for a vehicle steering wheel according to claim 3, wherein the spacer is made of a fiber structure.

The cooling device for a vehicle steering wheel according to claim 1 or 2, wherein the heat storage body contains a latent heat storage material that stores heat in the form of latent heat.

The cooling device for a vehicle steering wheel according to claim 6, wherein the latent heat storage material is sealed in a tubular container.

The vehicle steering wheel cooling device according to claim 1, wherein the surface of the heat storage body is made of a low radiation material.

The cooling device for a vehicle steering wheel according to claim 1 or 2, wherein an inner wall surface of the heat pipe is made of a low radiation material.

3. The vehicle steering according to claim 1, wherein the heat storage body is disposed on an upper side with respect to a liquid level of a working fluid of the heat pipe when the steering position is directed to the front. Wheel cooling device.

11. The cooling device for a vehicle steering wheel according to claim 10, wherein a lower portion of the rim is covered with a heat insulating material when a steering position is set to face front.