JP2006176037A - ハンドル冷却加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアバック装着車等、中央に装備品を埋め込むタイプのハンドルに適用可能で構造の単純なハンドル冷却加熱装置を提供
【解決手段】芯金１２を備える車両用ハンドル１０の表層を冷却又は加熱するためのものであって、２面からなるペルチェモジュール１１と、ハンドル表層部１８に熱を伝達するための伝熱板１６とを備えるハンドル冷却加熱装置において、芯金１２を車両用ハンドル１０の骨格部に備え、芯金１２の外周面の一部に、ペルチェモジュール１１の一面が密着され、伝熱板１６は、ペルチェモジュール１１の他面と密着して、車両用ハンドル１０の外面の一部に熱伝達することにより、ハンドル表層部１８の一部分を冷却又は加熱すること
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば外部環境によって冷やされ、あるいは暖められた車両用ハンドルの表面温度を短時間のうちに適温にして快適な運転操作に寄与するハンドル冷却加熱装置に関する。

真夏の炎天下の屋外に駐車されていた車両のハンドルは、外気温と日射によって暖められ、ハンドルの表面温度がすぐに運転できないほど熱くなっている場合がある。また、真冬の夜中等、冷え込みの厳しい日にも同様に車両のハンドルの表面温度はすぐには運転できないほど低下している場合もある。

このような問題を解決するために、特開平８−２３９０４８号公報（以下、特許文献１とする）のような方法が知られている。
一般的な車両用のハンドルは、ハンドリングの動作を駆動部に伝えるステアリングシャフトに装着される、ハンドルの中心に位置するボスと呼ばれる部分と、周囲の円環状になっているリムと呼ばれる部分、これらボスとリムとを連絡するためのスポーク呼ばれる１〜４本程度の支持部とからなり、リムとスポークの内部に鋼管等を埋入して樹脂によって一体成形されている。
図２０は、特許文献１にかかる装置の概略を示すものである。リム１０５、ボス１０６、及びスポーク１０４からなるハンドル１０２内に気流の通る通路１０７を設け、一般的な車に装備されている空調装置１０１から、冷気あるいは暖気を、制御部１０３によって管路１１０から必要に応じて導入し、接続管１０９を通って通路１０７に通じる。これにより、空調装置１０１からの冷気または暖気をハンドル１０２内に通じることが可能であり、ハンドル１０２の温度を調節することが可能となる。

また、特許文献１には、ハンドル１０２内にヒーターを埋入させ、ハンドル１０２を暖める例も開示されている。
しかし、こういった、車載される空調装置１０１を流用した温度調節機構では、エンジンをスタートさせ、空調装置１０１のスイッチを入れなければ効果がない上、ハンドル専用に空調装置１０１を設けるわけではないので、ハンドルの温度を調節するために適当な温度に設定することができず、目的の温度になるまでに時間がかかる可能性が高い。また、エンジン始動時から空調装置１０１が効き始めるまでの間は、効果が低いことが予想される。もちろん、ヒーターをハンドルに埋入させた場合は、応答時間は早くなるが、冷却する事はできない。

このような問題を解決するために、特開平６−２４９５４０号公報（以下、特許文献２とする）や、特開平１０−２３０８５７号公報（以下、特許文献３とする）のような、熱電変換モジュール（ペルチェモジュール等）を使って加温冷却する方法が開示されている。
どちらも、熱媒体をハンドル内に通して、熱電変換モジュールで熱交換をする方法であるので、ここでは特許文献３で説明を行う。
図２１は、ハンドル１０２の断面図であり、図２２は図２１のＡＡ矢視断面図である。リム１０５の、運転者が通常把持する部位（図中、４箇所）には、通電により両面に温度差を生じる板状の熱電変換モジュール２０６がそれぞれ内蔵してある。リム１０５の表層部２０７は樹脂で形成されており、その内側には、金属製の伝熱板２０８が全周にわたって環状に配設されている。そして、熱電変換モジュール２０６の一方面は、この伝熱板２０８に接合されている。

また、熱電変換モジュール２０６の他方面は、リム１０５の中心部に内蔵された中空の熱媒体配管２０９に接合されている。そして、伝熱板２０８と熱媒体配管２０９との間には断熱材２１０を介在させて、相互の熱の伝達を阻止している。熱媒体配管２０９は、リム１０５から支持部２０３を経てリム１０５に戻るように配設された閉ループの金属管であり、ボス１０６に取り付けられた放熱フィン２１１にも、熱交換可能に接合してある。この熱媒体配管２０９の内部には熱媒体２１２が封入されており、これを強制的に循環させるポンプ２１３がボス１０６に内蔵されている。熱媒体２１２としては、水、トリテトラエステル、エチレングリコール水溶液、メタノール水溶液等が用いられる。また、ボス１０６には、図示しないモータで駆動される送風ファン２１４が、放熱フィン２１１に強制的に送風するように取り付けてある。

このような構成のハンドル１０２では、温度センサ２１８の検出した温度が所定範囲を逸脱すると、熱電変換モジュール２０６に対する通電が開始される。このとき、温度センサ２１８の検出した温度が所定範囲よりも高温側である場合には、熱電変換モジュール２０６の一方面が低温になる向きに通電され、所定範囲よりも低温側である場合には、逆向きに通電される。そして、熱電変換モジュール２０６の一方面に発生した熱が、伝熱板２０８を介してリム１０５の表層部２０７に伝達される。

一方、熱電変換モジュール２０６に対する通電と共に、ポンプ２１３が駆動され、熱媒体配管２０９の中の熱媒体２１２が強制循環されることにより、熱電変換モジュール２０６の他方面の熱は、熱媒体２１２を介して放熱フィン２１１に伝達される。そして、放熱フィン２１１と外気との間で熱交換が行われる。送風ファン２１４からの送風はこれを促進し、熱交換が効率的に行われるようにする。
この後、温度センサ２１８が、リム１０５の表層部２０７の温度が所定範囲になったことを検出すると、熱電変換モジュール２０６への通電が遮断される。このような過程を反復・継続することにより、リム１０５の表層部２０７の温度が所定範囲になるように調節され、運転者は常に快適に操作することができる。
特開平８−２３９０４８号公報 特開平６−２４９５４０号公報 特開平１０−２３０８５７号公報

しかしながら近年、安全への配慮からエアバック装着車両が増え、衝突時に運転者の前面を保護するために備えられるエアバックは、ハンドル内に装備されるようになった。それにともない、ハンドル中央部にエアバックが埋め込まれることになり、特許文献１の問題を解決する特許文献２及び特許文献３の方法のように、ハンドル中央部に放熱フィンを設けたり、リム１０５からスポーク１０４を介してボス１０６に熱媒体２１２を循環させるような配管経路を設けたりするスペースを確保することは困難となった。
従って、そういったエアバック装着車には特許文献２や特許文献３の方法を適用することは困難である。

また、特許文献１の方法にしても、同様にリム１０５からスポーク１０４を介してボス１０６に管路１１０を設け、そこから接続管１０９、通路１０７を通じて空調装置１０１に接続する必要があり、結局ボス１０６のある中央部分にスペースを必要とするため、エアバック装着車に摘要することは困難である。
また、エアバッグ装着車への適用を考えない場合でも、特許文献１乃至特許文献３に示されるような複雑な機構をハンドル内部に設けることも、コストアップの問題や、実質的に空間を確保することが困難である事もあって、実車両への搭載への妨げとなっていた。

つまり、特許文献１乃至特許文献３の方法では、エアバック装着車等、中央に装備品を埋め込むタイプのハンドルに適用が困難で、構造が複雑かつコストが高いという問題がある。
本発明は、そうした問題点を解決するためになされたものであり、エアバック装着車等、中央に装備品を埋め込むタイプのハンドルに適用可能で構造の単純なハンドル冷却加熱装置を提供することを目的とする。

本発明に係るハンドル冷却加熱装置は、次のような構成を有している。
（１） 放熱面と吸熱面を有する熱電変換モジュールと、前記放熱面、又は前記吸熱面のいずれか一方と熱的に連結され、車両用ハンドルの内部に設けられた蓄熱部材と、前記放熱面、又は前記吸熱面の他方と熱的に連結され、前記車両用ハンドルのハンドル表層部に熱を伝達するための伝熱板とが設けられていることを特徴とする。
（２） （１）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記蓄熱部材の熱容量が１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とする。
（３） （１）又は（２）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記熱電変換モジュールと、前記蓄熱部材と、前記伝熱板とが一体的に組み立てられた冷却加熱ユニットが、前記車両用ハンドルの握り部に組み込まれることを特徴とする。

（４） （１）又は（２）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記蓄熱部材が前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金であることを特徴とする。
（５） （４）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金が中空部を有する中空部材より構成され、前記中空部に、高い熱伝導率を持つ高熱伝導部材を備え、前記放熱面又は前記吸熱面のいずれか一方と熱的に前記高熱伝導部材を介して前記芯金に連結されていることを特徴とする。
（６） （４）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金が中空部を有する中空部材より構成され、前記中空部に前記蓄熱部材を備えることを特徴とする。
（７） （１）乃至（６）のうちいずれかに記載したハンドル冷却加熱装置において、前記ハンドル表層部の温度を検出する温度センサと、前記熱電変換モジュールに付加する印加電圧の極性を反転できる制御部を備え、前記制御部が、前記温度センサの検出する温度によって、前記熱電変換モジュールの印加電圧の極性を反転し、冷却と加熱を切り替えることを特徴とする。

上記構成を有するハンドル冷却加熱装置の作用効果について説明する。
本発明のハンドル冷却加熱装置においては、
（１） 放熱面と吸熱面を有する熱電変換モジュールと、前記放熱面、又は前記吸熱面のいずれか一方と熱的に連結され、車両用ハンドルの内部に設けられた蓄熱部材と、前記放熱面、又は前記吸熱面の他方と熱的に連結され、前記車両用ハンドルのハンドル表層部に熱を伝達するための伝熱板とが設けられていることを特徴とするので、簡易な構造でハンドル表層の握り手の部分を冷却又は加熱することが可能であり、車両用ハンドル内部に備える蓄熱部材に伝熱板の熱を拡散し放熱するため、ハンドル中央部にエアバック等の装置を備えているような、ハンドル中央部に装置等を組み込むスペースが無いハンドルにも、装着可能であるという優れた効果を奏する。
（２） （１）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記蓄熱部材の熱容量が１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とするので、蓄熱部材が金属並みの蓄熱量を有しており、冷却及び加熱の際に熱電変換モジュールからの熱を蓄熱部材の内部で拡散し易くなるという優れた効果を奏する。

（３） （１）又は（２）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記熱電変換モジュールと、前記蓄熱部材と、前記伝熱板とが一体的に組み立てられた冷却加熱ユニットが、前記車両用ハンドルの握り部に組み込まることを特徴とするので、車両用ハンドルへのハンドル冷却加熱装置の施工が容易になるという優れた効果を奏する。
（４） （１）又は（２）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記蓄熱部材が前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金であることを特徴とするので、ハンドル内部に蓄熱部材を新たに設けずに大きな熱容量を確保でき、ハンドル表層部の冷却加熱を行うことが可能になるという優れた効果を奏する。
（５） （４）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金が中空部を有する中空部材より構成され、前記中空部に、高い熱伝導率を持つ高熱伝導部材を備え、前記放熱面又は前記吸熱面のいずれか一方と熱的に前記高熱伝導部材を介して前記芯金に連結されていることを特徴とするので、直接芯金に熱電変換モジュールを接着するよりも、簡単に施工できるという優れた効果を奏する。

（６） （４）に記載したハンドル冷却加熱装置において、前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金が中空部を有する中空部材より構成され、前記中空部に前記蓄熱部材を備えることを特徴とするので、芯金単体で用いるよりも熱容量を大きくとることが可能なので、冷却または加熱の効果が高くなるという優れた効果を奏する。
（７） （１）乃至（６）のうちいずれかに記載したハンドル冷却加熱装置において、前記ハンドル表層部の温度を検出する温度センサと、前記熱電変換モジュールに付加する印加電圧の極性を反転できる制御部を備え、前記制御部が、前記温度センサの検出する温度によって、前記熱電変換モジュールの印加電圧の極性を反転し、冷却と加熱を切り替えることを特徴とするので、ハンドル表層部の温度によって、適宜冷却又は加熱を行うことが可能であり、最適な温度にすばやく達することが可能であるという優れた効果を奏する。

本発明に係るハンドル冷却加熱装置について、具体化した形態をあげ、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施例１における車両用ハンドルの断面図であり、図２は車両用ハンドルの側面図であり、図３は図１のＡＡ断面部であって、リム部の断面を示している。
また、図４には冷却加熱ユニットの組付け手順（ａ）と組立後（ｂ）を示す図を、図５にはハンドルと冷却加熱ユニットの組立図を、図６には図５のＣＣ断面を示している。
図１に記載の車両用ハンドル１０は、芯金１２を骨格として備える一般的な車両に装備されるハンドルである。この、車両用ハンドル１０に備えられる芯金１２は、図６に示すような馬蹄形の断面をした円環状の金属体であり、一般的にハンドルのリム部のほぼ全周に亘って存在している。芯金１２は、スパイダー部の内部やボス部にも埋め込まれていて、通常は鉄やアルミニウムが用いられる。これらの芯金１２は、ハンドルの形状を維持するとともに、ステアリング操作等に耐えうる強度を持ち、かつレスポンス良く動かす事を要求されるので、金属部材を用いた場合には、その重量を軽量化するために、あるいはコストダウンの意味も含めて、リム部の芯金１２には中空パイプや、馬蹄形の断面を持った金属体を用いることが多い。

芯金１２は、図６に示されるように全体を覆う形で断熱材１５を周りに備えている。これは、一般的な車両の室内温度は寒暖の差が激しく、夏は炎天下では直射日光の影響を受け直接日が当たる上、冬は気温が下がるので、むき出しのままであると、直接その影響を受けて、運転者が触れなくなるほど熱くなる。よって、断熱材１５で全体を覆うことによってその影響を少しでも緩和する目的がある。一般的に、断熱材１５の材質には低発泡のウレタン等が用いられている。
ハンドル表層部１８は、図１又は図３又は図６に示されるように断熱材１５に包まれた芯金１２を包む目的で設けられている。大抵は樹脂製または合成皮であり、高級車などには本皮を材料に使用する例もみられる。ハンドル表層部１８は主に車両用ハンドル１０の握り心地を向上させるとともに、汚れにくくするといった目的で備えられ、運転者が掌に汗をかいても滑りにくいような工夫がなされているものも多い。

熱電変換モジュールであるペルチェモジュール１１は図３に示されるように吸熱面と放熱面の２面からなる構造になっており、電圧を印加する事で吸熱面から放熱面に熱を移動させる装置であり、機械的機構を持たずして小さなスペースで熱交換が出来る。また、ペルチェモジュール１１は印加する電圧の極性を反転することで、吸熱面と放熱面は入れ替わる特性を持っており、片側の面の冷却と加熱を切り替えることが可能である。
図１に示されるように、車両用ハンドル１０の芯金１２の一部が切りかかれ、その部分に置き換えられるようにして蓄熱部材２５が組み込まれている。図３に示されるように、蓄熱部材２５は断面が略四角形の形状を持っており、蓄熱性の高い素材が選択されている。例えば、銅やアルミニウムといった金属である。ただし、蓄熱性が高く熱伝導率が適度に高ければ金属に限る必要はなく、例えば金属を含有した樹脂のような複合材料等でも良い。例えば、高熱伝導樹脂等は、チタン並みの熱導電率を持っており、そういった素材でも適応しうる。目安として、熱容量は少なくとも１０Ｊ／Ｋ以上であって、３０Ｊ／Ｋ以上が望ましく、少なくとも熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫ以上であって、５０Ｗ／ｍＫ以上が好ましい。

ペルチェモジュール１１は、図１に示されるように、蓄熱部材２５の外面に導電性接着剤１３を用いて固定されており、熱的に連結される。本実施例では、蓄熱部材２５を車両用ハンドル１０に組み付けた際に、内側に来る面に３つ、外側に来る面に３つ合計６つ、左右併せて１２個のペルチェモジュール１１を使用している。
なお、ペルチェモジュール１１を蓄熱部材２５に固定するために導電性接着剤１３を用いているのは、固定の目的の他に伝熱性を高めるために密着度を高くすることと、導電性接着剤１３自身も伝熱性が高いことで、熱伝導を阻害しないようする目的がある。

伝熱板１６は、組み付けられた状態でリム部断面の外周部に来るように筒状になって設けられており、ペルチェモジュール１１が局部的に熱交換した温度を、握り部分全体に伝えるような配慮がなされている。伝熱板１６は、熱伝導度の良い金属、例えば銅やアルミニウムが使われるが、金属に限定するものではなく、熱伝導性の良い樹脂等でもかまわない。目安として求められる熱伝導率は、少なくとも１０Ｗ／ｍＫ以上であって、５０Ｗ／ｍＫ以上が好ましい。
図３に示されるように、伝熱板１６は導電性接着剤１３又は伝熱シート１７を用いてペルチェモジュール１１に密着されており、熱的に連結されている。このようにして、ペルチェモジュール１１を介して蓄熱部材２５と熱交換できるように設置される。

これらの、ペルチェモジュール１１と、蓄熱部材２５と伝熱板１６は、冷却加熱ユニット２０として１つのユニットに組み立てられ、車両用ハンドル１０に組みつけられる。その様子を図４（ａ）、図４（ｂ）に示す。
まず、図４（ａ）に示すように蓄熱部材２５の両側にペルチェモジュール１１を導電性接着剤１３によって接着する。前述のようにペルチェモジュール１１と蓄熱部材２５は導電性が高い状態で固定されなければならないので、気泡等が入りにくいように、導電性接着剤１３によって密着されている。そして、２つ割りになった半筒状伝熱板１６ａを、導電性接着剤１３又は伝熱シート１７等を用いて接着する。この状態を冷却加熱ユニット部品２０ａとする。この際、やはり伝熱性を損なわないように注意する。

次に、蓄熱部材２５の上下に出来る空間には断熱材１５が入れられて断熱性を高め、伝熱板１６の内面であって、ペルチェモジュール１１近くに、温度センサ１９を設置する。断熱材１５は、蓄熱部材２５と伝熱板１６がペルチェモジュール１１を介してのみ温度交換するようにする目的であり、温度センサ１９は伝熱板１６の温度を制御するためにペルチェモジュール１１近傍に設置し、応答性を高める目的である。そして、半筒状伝熱板１６ｂを組み付けて、図４（ｂ）に示すような断面形状の冷却加熱ユニット２０とする。
なお、ペルチェモジュール１１や温度センサ１９から出る配線は、図示しないコネクタによって、車両用ハンドル１０に組み付けられる際に制御部と接続する配線に繋がれる。そして、ペルチェモジュール１１及び温度センサ１９は図示しない制御装置に接続され、制御されている。

こうして１つのユニットとして組みつけられた冷却加熱ユニット２０は、図５に示すような形で組み付けられる。
図５左側が、組み付けていない状態、右側が組み付けた状態である。
断熱材１５によって覆われた芯金１２は、車両用ハンドル１０の通常運転者が握る左右２箇所が切り掛かれた状態になっており、車両用ハンドル１０の切り掛かれた部分には断熱材段差２１が設けられて、冷却加熱ユニット２０が容易に組みつけられるようになっている。
図６にはＣＣ断面部として、断熱材段差２１部分が断面として示してある。ここに示す通り、冷却加熱ユニット２０の蓄熱部材２５が半月状になっている部分が、断熱材段差２１にちょうど嵌るようになっており、車両用ハンドル１０の外面である断熱材１５の外側と、冷却加熱ユニット２０の蓄熱部材２５とは、組み付けられた状態で、段差が出来ないようになっている。
そして、最終的には図１示すように、車両用ハンドル１０はハンドル表層部１８が覆われて、図２に示すように、外観からは冷却加熱ユニット２０が組み込まれていることは分からない。

実施例１は上記のように構成されるので、以下のような作用効果を示す。
車両用ハンドル１０に備えられるハンドル表層部１８の温度が、例えば設定温度Ｔの範囲が２０℃〜３０℃として、その設定温度Ｔから外れた温度であった場合、温度センサ１９にてハンドル表層部１８の温度が測定されて、制御装置によってペルチェモジュール１１に電圧の印加が開始される。温度が設定温度Ｔより高く外れている場合には冷却を、温度が設定温度Ｔより低く外れている場合には加熱を行う。
設定温度Ｔよりも温度センサ１９で測定される温度が高い場合、ペルチェモジュール１１にハンドル表層部１８を冷却可能なように制御装置が判断して電圧を印加し、それによって、放熱面と吸熱面の２面からなるペルチェモジュール１１は、伝熱シート１７を介して伝熱板１６側から熱を奪い、導電性接着剤１３を介して蓄熱部材２５側に放熱を行う。蓄熱部材２５は伝熱板１６に比べて熱容量が大きく、放熱すると、その内部に熱を拡散していくので、結果的に伝熱板１６の温度を下げることが可能になる。

一方、設定温度Ｔよりも温度センサ１９で測定される温度が低い場合、ペルチェモジュール１１にハンドル表層部１８を加熱可能なように、冷却時とは逆極性に電圧を印加し、それによって、放熱面と吸熱面の２面からなるペルチェモジュール１１は、導電性接着剤１３を介して蓄熱部材２５側から伝熱シート１７を介して伝熱板１６に熱を移動させる。これにより伝熱板１６の温度を上げることが可能になる。また、ペルチェモジュール１１に投入された電力も熱となるため、伝熱板１６の温度上昇に寄与する。
これらの冷却加熱は伝熱板１６の温度を制御することで、ハンドル表層部１８の温度を設定温度Ｔ付近にする目的で成されるが、車両用ハンドル１０全体でなく、車両用ハンドル１０を握る部分を局所的に冷却加熱できればよい。実用上、車内は運転者によってエアコンディショナーで冷暖房され、それに伴って徐々に放吸熱が行われて、時間が経過すれば設定温度Ｔに近づき運転に支障がなくなると考えられる。従って、運転開始当初に必要な部分だけ冷却されていれば事足り、かつ迅速に設定温度Ｔにするためにも部分的に冷却加熱する方が、効率が良い。
このことは、放熱部を蓄熱部材２５の熱容量に頼る点においても必要である。つまり伝熱板１６よりも蓄熱部材２５の熱容量が大きいことを利用して、迅速な冷却加熱を実現しているため、熱容量の差が大きいほうが都合がよいのである。

なお、実施例１では冷却加熱ユニット２０を車両用ハンドル１０に組み付ける形態をとっているが、これは、車両用ハンドル１０にペルチェモジュール１１を直接組み込むよりも、施工性等が向上するためである。
ペルチェモジュール１１を蓄熱部材２５に貼り付ける際には、熱的に連結される事が必要であり、伝熱シート１７や導電性接着剤１３を用いての接着といった手法が考えられるが、曲面に貼り付ける場合は、ペルチェモジュール１１自体が湾曲しているわけではないので、浮いてしまう場所ができ易い。例えば空気の層ができた場合には、空気の断熱性が高いので、その部分で熱が伝わりにくくなる。
従って蓄熱部材２５側に貼り付け面等を設けてやって、極力均一に貼り付けが可能であるようにすることで、そういった問題を回避しうる。芯金１２に直接ペルチェモジュール１１を貼り付けてもよいが、ペルチェモジュール１１を貼り付ける際に、大きな芯金１２を取り扱うよりは、冷却加熱ユニット２０をユニットとして完成させ、組み付ける事で、施工性を向上しうるのである。

図７乃至図９には本発明に係る実施例２を示している。
図７は、実施例２における車両用ハンドルの断面図であり、図８は図７の車両用ハンドルのリム部のＡＡ断面図であり、図９は実施例２の冷却加熱ユニット２０の組付け手順（ａ）と組立後（ｂ）の断面図である。
まず、冷却加熱ユニット２０について説明する。
冷却加熱ユニット部品２０ａは、図９（ａ）に示されるように、実施例１同様、蓄熱部材２５、ペルチェモジュール１１及び半筒状伝熱板１６ａが導電性接着剤１３等によって接着されている。導電性接着剤１３等を用いているので、熱的に連結されており、お互いに熱伝導性が高い状態で配置される。この冷却加熱ユニット部品２０ａを、断熱材１５の断面がコの字状にモールドされた芯金加工部１２ａに組付け、さらに半筒状伝熱板１６ｂを嵌める事で、図９（ｂ）に示される冷却加熱ユニット２０のような断面形状になる。
実施例２では、実施例１と異なり、図７に示すように、冷却加熱ユニット２０を組み付ける部分の芯金１２を、完全に切り欠いた状態でなく、冷却加熱ユニット２０を組み付ける位置を部分的に切り欠いて芯金加工部１２ａとしてある。これは、冷却加熱ユニット２０の組付け後の強度をアップさせる必要がある場合には有効な方法である。

このような冷却加熱ユニット２０を持つ車両用ハンドル１０は、実施例１と同様に図７に示すようにハンドル表層部１８が備えられて、その断面ＡＡも図８に示すような状態となり、ハンドル表層部１８の温度を降下させたい場合には、ペルチェモジュール１１は伝熱板１６より熱を奪い、蓄熱部材２５に放熱を行う。蓄熱部材２５は伝熱板１６に比べて熱容量が大きく、放熱すると、その内部に熱を拡散していくので、結果的に伝熱板１６の温度を、ひいてはハンドル表層部１８の温度を下げることが可能になる。また、ハンドル表層部１８の温度を上昇させたい場合には、ペルチェモジュール１１は蓄熱部材２５から伝熱板１６に熱を移動させる。これにより伝熱板１６の温度を上げることが可能になる。また、ペルチェモジュール１１に投入された電力も熱となるため、伝熱板１６の温度上昇に寄与する。

図１０、図１１には本発明に係る実施例３を示している。
図１０は、実施例３におけるハンドルのリム部の断面図であり、図７のＡＡ部の断面図である図８と同じ位置の断面を示している。図１１は実施例３の冷却加熱ユニット２０の組付け手順（ａ）と組立後（ｂ）の断面図である。なお、ハンドル正面の断面については図７とほぼ同じであるので省略する。
まず、冷却加熱ユニット２０について説明する。
冷却加熱ユニット部品２０ａは、図１１（ａ）に示されるように、実施例２同様、蓄熱部材２５、ペルチェモジュール１１及び半筒状伝熱板１６ａが導電性接着剤１３等によって接着されている。導電性接着剤１３等を用いているので、熱的に連結されており、お互いに熱伝導性が高い状態で配置される。この冷却加熱ユニット部品２０ａを、断熱材１５の断面がコの字状にモールドされた芯金加工部１２ａに組付け、さらに半筒状伝熱板１６ｂを嵌める事で、図１１（ｂ）に示される冷却加熱ユニット２０のような断面形状になる。なお、実施例２とは異なり、むき出しの芯金加工部１２ａに伝熱シート１７を介して蓄熱部材２５を熱的に連結することで、芯金１２をも蓄熱部とすることが可能となり、より大きな熱容量を確保することが可能となる。

また、蓄熱部材２５を高熱伝導部材２６に置き換えることによって、異なる効果を得ることが可能となる。
高熱伝導部材２６は、熱伝達性の高い物質を選び、例えば銅やアルミニウムの他に、ヒートレーンやヒートパイプといったような、内部にガスや液体を封入し、その相変化によって、熱伝導性を高めたような部材を用いることで、伝熱板１６からの熱をペルチェモジュール１１に電圧を印加した後、すばやく熱容量の大きな芯金１２に伝えることができる。

図１２、図１３には本発明に係る実施例４を示している。
図１２は実施例４におけるハンドルの断面図であり、図１３は図１２のハンドルのリム部のＡＡ断面である。
実施例４では、実施例１乃至実施例３とは異なり、蓄熱部材に芯金１２をつかって、直接組み付けている。
基本構成は同様で、蓄熱部材２５の変わりに芯金１２と、ペルチェモジュール１１と伝熱板１６が導電性接着剤１３等によって、熱的に連結されており、ペルチェモジュール１１に電圧を印加する事で、伝熱板１６の温度調節を行い、それによってハンドル表層部１８の温度調節を行う。
芯金１２は、図１３に示すような馬蹄形の断面をした円環状の金属体であり、一般的にハンドルのリム部のほぼ全周に亘って存在しており、スパイダー部の内部やボス部にも埋め込まれていて、通常は鉄やアルミニウムが用いられる。スパイダーの部分も、馬蹄形断面のものだけでなく、中空パイプ状のもの等色々な形状をしている。
芯金１２自身はほとんどの車両用ハンドル１０に内蔵されているものであるので、わざわざ別の蓄熱部材を用意する必要がなく、十分な熱容量をもっているので、ペルチェモジュール１１による温度調節も確実に行うことができる。

以上のような構成によって、実施例１と同等の効果を生み出し、本実施例ではその効果について実験データを取って調査している。
実際に運転者が例えば駐車場などに停車していた車に乗り込みエンジンをかけると、制御装置によって、温度センサ１９で測定されるハンドル表層部１８の温度をチェックし、一定温度から外れた場合に、ペルチェモジュール１１に通電を行って温度制御を行う。
例えば、真夏を想定して、ハンドル表層部１８の温度が６０℃程度まで上昇していたとする。
図１４には、車両用ハンドル１０を冷却する場合の実験データに基づくグラフが示されている。縦軸がハンドル表層部１８の降下温度であり、横軸が経過時間となっている。グラフには実験結果が２つ示され、一方は車内用エアコンディショナーのみを作動させた条件３０、他方は車内用エアコンディショナーと実施例１のハンドル冷却加熱装置を作動させた条件３１となっている。

この場合において、条件３０の条件下では、図１４のグラフの示す通りに、エアコンディショナーが作動し始めてから３分後に７℃程度の温度効果しか観測されず、車両用ハンドル１０は握ることのできる状態で無いのに対し、条件３１の条件下では、図１４のグラフの示すとおりに、ペルチェモジュール１１に印加が始まり、エアコンディショナーが作動し始めると、急激に温度が下がり、３分後には２０度以上の温度降下が確認でき、開始温度が６０℃程度であれば４０℃程度に冷却されるので、運転手が車両用ハンドル１０を握ることのできる状態に温度調節がなされる。

一方、真冬を想定して、ハンドル表層部１８の温度が０℃近くまで下がっていたとする。
図１５は、車両用ハンドル１０を加熱する場合の実験データにも基づくグラフが示されている。縦軸がハンドル表層部１８の上昇温度であり、横軸が経過時間となっている。グラフには、実施例１のハンドル冷却加熱装置を作動させた条件３２の結果が示されている。
この場合において、条件３２の条件下では、ペルチェモジュール１１に印加が始まると、急激に温度が上がり、１分後には３０℃以上の温度上昇が確認でき、開始温度が０℃程度であれば３０℃程度に上昇するので、運転手が車両用ハンドル１０を握ることのできる状態に温度調節がなされることがわかる。

なお、ペルチェモジュール１１の制御に関しては、温度センサ１９の温度が設定温度Ｔに達するまで電圧の印加を続けるという方法で制御可能である。しかし、図１４及び図１５に示されるように、温度降下及び温度上昇は、経過時間に対してほぼ一定量変化することがわかっているので、エンジンスタート時に温度センサ１９からの入力温度に対して、必要な時間を判断し、タイマー制御でペルチェモジュール１１に電圧を印加する事でも、必要な温度が得られると考えられる。

さらに、図１６や図１７に示すように、中実の芯金１２を用いても良い。
図１６は、断面が円形状の芯金１２を骨格とした車両用ハンドル１０の実施例であり、図１７はその変形例で、断面が略四角形状の芯金１２を骨格とした車両用ハンドル１０の実施例である。
実施例５の構成は実施例４と同様であり、中実の芯金１２を用いる以外は、同様であるので説明を省く。
中空でなく、中実の芯金１２を採用することにより、芯金１２の断面積が増え、体積を大きくとることが可能になるので熱容量が増加し、結果的に芯金１２の放熱能力が増し、冷却性能の向上に効果的である。
実施例４で示した図１４と図１５で比較した場合、実施例４の方法では加熱性能に比べ、冷却性能が劣る。これは、熱容量の問題とペルチェモジュール１１の特性に絡むもので、芯金１２の熱容量を増やしてやることで、その性能の向上を図ることができる。

さらに、図１８に示すような、芯金１２に熱容量の大きな蓄熱部材２５を伝熱シート２７等で熱的に連結させ備えることで、実施例２と同様に熱容量の増加を図り、冷却性能を向上させる事も可能である。
図１８は、馬蹄形の断面を持つ芯金１２が車両用ハンドル１０の骨格として用いられている場合、芯金１２の内側に、蓄熱部材２５を埋め込み、芯金１２と蓄熱部材２５の間には伝熱シート２７が設けられているような構成になっている。
なお、実施例６の他の構成は、実施例４と同様であるので説明を省く。
このような構成をとる事で、実施例２の場合よりも、更に放熱効果をあげることが可能である。

また、図１９には、芯金１２に蓄熱部材２５を密着させて備え、かつ、蓄熱部材２５にペルチェモジュール１１を接着して行う実施例を示す。
ハンドル表層部１８の温度を降下させたい場合には、ペルチェモジュール１１は伝熱板１６より熱を奪い、蓄熱部材２５に放熱を行う。蓄熱部材２５は伝熱板１６に比べて熱容量が大きく、放熱すると、その内部に熱を拡散していくので、結果的に伝熱板１６の温度、ひいてはハンドル表層部１８の温度を下げることが可能になる。
また、ハンドル表層部１８の温度を上昇させたい場合には、ペルチェモジュール１１は蓄熱部材２５から伝熱板１６に熱を移動させる。これにより伝熱板１６の温度を上げることが可能になる。
蓄熱部材２５に芯金１２が伝熱シート２７で熱的に連結されていることにより、蓄熱部材２５と芯金１２を合わせた熱容量を利用できるので、上記の効果を更に大きくできる。
実施例３と同様に、蓄熱部材２５を熱伝導性が高い高熱伝導部材２６に置き換えることによって、異なる効果を得ることが可能となる。高熱伝導部材２６は熱容量の大きな芯金１２に伝熱シート２７を介してすばやく熱を伝えることができ、芯金１２にペルチェモジュール１１を直接つけた場合と同様の効果を奏する。
また蓄熱部材２５が、熱容量が大きくかつ熱伝導性の高い部材で形成されていると、蓄熱部材２５に芯金１２が伝熱シート２７で熱的に連結されていることにより熱容量がさらに大きくなるので、上記の効果を相乗的に大きくすることが出来る。
なお、図示しないが、この場合、芯金１２側にもペルチェモジュール１１を設けても構わない。

また、改善するのは芯金１２だけでなく、伝熱板１６について、伝熱特性をあげる方法も考えられる。
実施例１では、伝熱板１６について、金属の筒を用いているが、これに変えてヒートレールやヒートパイプといった、内部に特殊なガスや液体を封入してあって、その相変化によって、熱伝導特性を高めたような部材を用いることで、さらに効率よく温度制御が可能になる。これによれば、温度伝達速度が向上するので、ハンドルを握る部分全体を均一に温度変化させやすくなる。

上述したように、本実施例によるハンドル冷却加熱装置によれば、以下の優れた効果を奏する。
（１） 放熱面と吸熱面を有するペルチェモジュール１１と、前記放熱面、又は前記吸熱面のいずれか一方と熱的に連結され、車両用ハンドル１０の内部に設けられた蓄熱部材２５と、前記放熱面、又は前記吸熱面の他方と熱的に連結され、車両用ハンドル１０のハンドル表層部１８に熱を伝達するための伝熱板１６とが設けられていることを特徴とするので、簡易な構造でハンドル表層部１８の握り手の部分を冷却又は加熱することが可能であり、車両用ハンドル１０内部に備える蓄熱部材２５に伝熱板１６の熱を拡散し放熱するため、車両用ハンドル１０中央部にエアバック等の装置を備えているような、車両用ハンドル１０中央部に装置等を組み込むスペースが無い車両用ハンドル１０にも、装着可能であるという優れた効果を奏する。
（２） （１）に記載したハンドル冷却加熱装置において、蓄熱部材２５の熱容量が１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とするので、蓄熱部材２５が金属並みの蓄熱量を有しており、冷却及び加熱の際にペルチェモジュール１１からの熱を蓄熱部材２５の内部で拡散し易くなるという優れた効果を奏する。

（３） （１）又は（２）に記載したハンドル冷却加熱装置において、ペルチェモジュール１１と、蓄熱部材２５と、伝熱板１６とが一体的に組み立てられた冷却加熱ユニット２０が、車両用ハンドル１０の握り部に組み込まれることを特徴とするので、車両用ハンドル１０へのハンドル冷却加熱装置の施工が、冷却加熱ユニット２０を組み込むことによって行われるので、容易になるという優れた効果を奏する。
（４） （１）又は（２）に記載したハンドル冷却加熱装置において、蓄熱部材２５が車両用ハンドル１０の骨格を形成している芯金１２であることを特徴とするので、車両用ハンドル１０内部に蓄熱部材２５を新たに設けずに大きな熱容量を確保でき、ハンドル表層部１８の冷却加熱を行うことが可能になるという優れた効果を奏する。
（５） （４）に記載したハンドル冷却加熱装置において、車両用ハンドル１０の骨格を形成している芯金１２が中空部を有する中空部材より構成され、前記中空部に、高い熱伝導率を持つ高熱伝導部材２６を備え、前記放熱面又は前記吸熱面のいずれか一方と熱的に高熱伝導部材２６を介して芯金１２に連結されていることを特徴とするので、芯金１２にペルチェモジュール１１を直接つけるよりも、簡単に施工できるという優れた効果を奏する。

（６） （４）に記載したハンドル冷却加熱装置において、車両用ハンドル１０の骨格を形成している芯金１２が中空部を有する中空部材より構成され、前記中空部に蓄熱部材２５を備えることを特徴とするので、芯金１２よりも断面積が大きい中空部に密着して備える金属にも伝熱板１６からの熱を拡散でき、芯金１２単体で用いるよりも熱容量を大きくとることが可能なので、冷却または加熱の効果が高くなるという優れた効果を奏する。
（７） （１）乃至（６）のうちいずれかに記載したハンドル冷却加熱装置において、ハンドル表層部１８の温度を検出する温度センサ１９と、ペルチェモジュール１１に付加する印加電圧の極性を反転できる制御部を備え、前記制御部が、温度センサ１９の検出する温度によって、ペルチェモジュール１１の印加電圧の極性を反転し、冷却と加熱を切り替えることを特徴とするので、ハンドル表層部１８の温度によって、適宜冷却又は加熱を行うことが可能であり、最適な温度にすばやく達することが可能であるという優れた効果を奏する。

以上、本発明のハンドル冷却加熱装置における実施の形態を例示したが、この実施の形態に限られる事なく発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形する事を妨げない。
例えば、本実施例では、ハンドルに一般的な円環状のリム部を有するものに本発明のハンドル冷却加熱装置を適用しているが、骨格部に金属を用いたハンドルであれば、適用可能であるので、ハンドルの形状にこだわらずに実施可能である。
また、本実施例では、一般の運転者が最もよく握るであろう部分にペルチェモジュール１１と伝熱板１６を設けているが、実際に運転者によっては個人差があるし、例えば縦列駐車をしていた際にハンドルを切る場合には、ハンドルの正位置の頂点の部分を握って操舵するといった運転者もいるので、平均的に運転者が握るであろう別の部分に本発明のハンドル冷却加熱装置を設けることを妨げない。

実施例１の、ハンドルの内部構造を示した断面図である。 実施例１の、ハンドルの側面図であり、ペルチェモジュールと伝熱板の位置を示している。 実施例１の、図１のＡＡ断面であり、リム部の断面を示している。 （ａ）実施例１の、冷却加熱ユニットの組付け手順を断面図で示している。 （ｂ）実施例１の、冷却加熱ユニットの組立後を断面図で示しており、図５のＢＢ断面である。 実施例１の、ハンドルと冷却加熱ユニットの組立図を示している。 実施例１の、図５のＣＣ断面を示している。 実施例２の、ハンドルの内部構造を示した断面図である。 実施例２の、図８のＡＡ断面であり、リム部の断面を示している。 （ａ）実施例２の、冷却加熱ユニットの組付け手順を断面図で示している。 （ｂ）実施例２の、冷却加熱ユニットの組立後を断面図で示しており、図５のＢＢ断面部に対応している。 実施例３の、ハンドルのリム部の断面図を示しており、図８のＡＡ断面部に対応している。 （ａ）実施例３の、冷却加熱ユニットの組付け手順を断面図で示している。 （ｂ）実施例３の、冷却加熱ユニットの組立後を断面図で示しており、図５のＢＢ断面部に対応している。 実施例４の、ハンドルの内部構造を示した断面図である。 実施例４の、図１２のＡＡ断面であり、リム部の断面を示している。 実施例４の、ハンドルを冷却する場合の実験データに基づくグラフが示されている。 実施例４の、ハンドルを加熱する場合の実験データにも基づくグラフが示されている。 実施例５の、中実な芯金を用いたハンドルの断面図の一例であり、図１２のＡＡ断面部に対応している。 実施例５の、中実な芯金を用いたハンドルの断面図の他の一例であり、図１２のＡＡ断面部に対応している。 実施例６の、芯金に熱伝導性の高い金属を密着して備えている、ハンドルの断面図であり、図１２のＡＡ断面部に対応している。 実施例７の、実施例６の図８で示した芯金に金属を密着させて備え、かつ金属側にペルチェモジュールを接着して行うハンドルの断面図であり、図１２のＡＡ断面部に対応している。 特許文献１の、装置の概略を示すものである。 特許文献３の、ハンドルの内部構造を示した断面図である。 特許文献３の、ハンドルのリム部の断面図である。

符号の説明

１０ ハンドル
１１ ペルチェモジュール
１２ 芯金
１３ 導電性接着剤
１５ 断熱材
１６ 伝熱板
１６ａ、１６ｂ 半筒状伝熱板
１７ 伝熱シート
１８ ハンドル表層部
１９ 温度センサ
２０ 冷却加熱ユニット
２０ａ 冷却加熱ユニット部品
２１ 断熱材段差
２５ 蓄熱部材
２６ 高熱伝導部材

Claims (7)

1. 放熱面と吸熱面を有する熱電変換モジュールと、
   前記放熱面、又は前記吸熱面のいずれか一方と熱的に連結され、車両用ハンドルの内部に設けられた蓄熱部材と、
   前記放熱面、又は前記吸熱面の他方と熱的に連結され、前記車両用ハンドルのハンドル表層部に熱を伝達するための伝熱板とが設けられていることを特徴とするハンドル冷却加熱装置。
2. 請求項１に記載したハンドル冷却加熱装置において、
   前記蓄熱部材の熱容量が１０Ｊ／Ｋ以上であることを特徴とするハンドル冷却加熱装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載したハンドル冷却加熱装置において、
   前記熱電変換モジュールと、前記蓄熱部材と、前記伝熱板とが一体的に組み立てられた冷却加熱ユニットが、前記車両用ハンドルの握り部に組み込まれることを特徴とするハンドル冷却加熱装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載したハンドル冷却加熱装置において、
   前記蓄熱部材が前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金であることを特徴とするハンドル冷却加熱装置。
5. 請求項４に記載したハンドル冷却加熱装置において、
   前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金が中空部を有する中空部材より構成され、
   前記中空部に、高い熱伝導率を持つ高熱伝導部材を備え、前記放熱面又は前記吸熱面のいずれか一方と熱的に前記高熱伝導部材を介して前記芯金に連結されていることを特徴とするハンドルの冷却装置。
6. 請求項４に記載したハンドル冷却加熱装置において、
   前記車両用ハンドルの骨格を形成している芯金が中空部を有する中空部材より構成され、
   前記中空部に前記蓄熱部材を備えることを特徴とするハンドル冷却加熱装置。
7. 請求項１乃至請求項６のうちいずれかに記載したハンドル冷却加熱装置において、
   前記ハンドル表層部の温度を検出する温度センサと、前記熱電変換モジュールに付加する印加電圧の極性を反転できる制御部を備え、
   前記制御部が、前記温度センサの検出する温度によって、前記熱電変換モジュールの印加電圧の極性を反転し、冷却と加熱を切り替えることを特徴とするハンドル冷却加熱装置。

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