JP4228648B2 - Cooling device for vehicle steering wheel - Google Patents
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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する構造であるので、封入できる蓄熱材の量には限界がある。このため、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、前記リムをヒートパイプから構成し、車輪の向きを直進方向に向ける位置を基準としたときの前記リムの下部部分を前記ヒートパイプが通るとともに、前記リムの下部部分が駐車時に前記リムの上部部分よりも温度の低い低温部となり、当該低温部の熱容量が冷熱源となる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。
また、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、前記リムの芯材に沿ってヒートパイプを配置し、車輪の向きを直進方向に向ける位置を基準としたときの前記リムの下部部分を前記ヒートパイプが通るとともに、前記リムの下部部分が駐車時に前記リムの上部部分よりも温度の低い低温部となり、当該低温部の熱容量が冷熱源となる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することを特徴としている。そして、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、冷熱を蓄える冷熱蓄熱体をヒートパイプに熱授受可能に設けたり、車輪の向きを直進方向に向ける位置を基準としたときのリムの下部部分を断熱材により被覆したりすることを特徴としている。
【0014】
ヒートパイプは、金属管内に少量の作動流体と呼ばれる液体が減圧封入され、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、飽和蒸気圧で封入された作動流体が高温部で蒸発し低温部で凝縮するという現象が、作動流体の凝固温度から臨界温度までの範囲で起こることに基づいている。熱移動は理論的には蒸気移動速度の限界である音速で起こり、瞬時に管内の温度を均一化する働きをもつ。このメカニズムが低温部と高温部の間で連続的に起こるときに、超高速の熱輸送機能が発揮される。
【0015】
但し、熱輸送機能が継続するためには、低温部つまり凝縮部で凝縮した作動流体を高温部つまり蒸発部に還流させる必要である。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、凝縮した作動流体の高温部への還流が滞り、熱輸送機能が作動しなくなる。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、ウイックを装着しても、トップヒートモードでは熱輸送能力が著しく低下し、ウイックの毛細管力が小さかったり、高温部と低温部との高低差が大きかったりする場合には、やはり熱輸送機能が作動しなくなる。このような点がヒートパイプの特性ないし欠点であり、ヒートパイプを用いた放熱システムの設計における常識として取り扱われている。
【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】
本発明を実用の場面で説明する。
【0018】
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るが、この状態はトップヒートモードであるので熱輸送機能は作動しない。一方、リムの下部部分(以下、「リム下部」という)は室内温度程度に保たれている。ここで、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、低温部の温度は通常50℃以下、高々60℃程度に留まる。この低温部の熱容量が本発明における冷熱源であり、長時間の炎天下駐車後にもステアリングホイールの冷却効果を発揮する冷熱保持機構となる。
【0019】
乗車時は乗員がステアリングホイールを概ね半周切るだけ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、リム全体の温度の平均値まで瞬時に冷却される。
【0020】
このようにリムは全体の保持熱量が平準化された温度となり、本発明の目的を達成する。
【0021】
但し、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。本発明にあっては、その効果をさらに実効あるものとするために、冷熱源としての蓄熱体について検討を行い、材料や設置方法についても新規な工夫を織り込んだ。
【0022】
本発明において蓄熱体の作用は、ステアリングホイールの低温部の熱容量を大きくすることである。これより、蓄熱体は、基本的には、位置が低く日射が当たり難い場所、例えば、リム下部やリム下部を支えるスポークの裏側などに設置される。ちなみに、駐車時の車輪の向きは、発車時の意外な車両挙動を避けるために、直進方向を向けることが多いため、駐車時のステアリングホイールは高い確率で上下関係を保っている。この点からも、蓄熱体をリム下部などに設置しておけば、ステアリングホイールの低温部の熱容量を大きくするという蓄熱体の作用が高い確率で発揮される。また、本発明の瞬時に冷却と言う目的に照らせば、蓄熱体をヒートパイプに接触させて熱授受可能に設置し、熱輸送機能が作動した場合に速やかにヒートパイプに冷熱を供給するようにするのがよい。
【0023】
本発明で言う蓄熱体には、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。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、相当の重量を要する。また、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も本発明には好適に用いられる。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半面、概して熱伝導率が低いためにヒートパイプに冷熱を供給する速度においてはやや不利といえる。
【0024】
そこで、本発明では熱容量と冷熱供給速度の両立を達成する蓄熱体の設置方法として、ヒートパイプの内部に潜熱蓄熱材を封入する設置方法を見出した。これにより、潜熱蓄熱材は作動流体に直接接触することとなり、速やかに冷熱を放出できる。ここで、潜熱蓄熱材が粒子状つまり、カプセルなどに封入される形態であれば、作動流体蒸気と接触する表面積が安定的に確保されることにより、速やかに冷熱を放出する効果はさらに顕著となる。作動流体は個々の蓄熱体粒子の表面で凝縮し、いわゆるベーパーフェーズ加熱の形で熱交換が行われ、瞬時にして蓄熱体の保有冷熱を放出できる。
【0025】
一方、リムの管内に蓄熱体を設置する場合には、蓄熱体の充填量が懸念されるところである。しかしながら、一般的な潜熱蓄熱材の融解潜熱は100〜300J/cm3程度であり、リムを構成する金属が保有する熱容量の数百倍の冷熱を保持できる。例えば、硫酸ナトリウム10水和物(融解潜熱251kJ/kg)の場合には、50g前後で、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。
【0026】
さらに、粒子状の蓄熱体をヒートパイプ内に封入設置する利点として、駐車時のステアリングホイールの向きに関わらず粒子状の蓄熱体はリム内の最下部に留まり、冷熱の保持に有利である。また、ステアリングホイールの回転によりヒートパイプの機能が作動する際には、蓄熱体は位置が低くなる高温部の近くに移動するため、より一層高効率な熱交換が可能になる。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
(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110の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。
【0033】
第1の実施形態に係る車両用ステアリングホイール110の冷却装置は、リム10の芯材11をヒートパイプ40から構成してある。
【0034】
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、ファイバ、金網、焼結金属などから形成できる。
【0035】
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。
【0036】
ここで、熱輸送機能停止時において、ヒートパイプ40の低温部つまりリム下部15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。
【0037】
さらに、ステンレスは、部品強度・剛性の面からも高い引っ張り強さ(50kg/mm2程度)を有しているので、スチール(管用炭素鋼で約30kg/mm2)よりも管壁を薄く設計でき、熱伝導を抑制する上で好ましい。
【0038】
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。
【0039】
作動流体の注入量は特に限定されないが、本発明はヒートパイプ40が作動した場合に主に重力で凝縮液を還流するサーモサイホン的な熱輸送形態をとるため、毛細管式よりも多くの量を注入するのが好ましい。但し、作動流体の注入量が少ないと十分な還流が起こらないし、注入量が過剰であると作動時に作動流体の液面および高温部の温度勾配が大きく熱移動が阻害されてしまう。このため、作動流体の注入量は、管内容積の3%から50%の範囲程度、好ましくは、10〜30%が好適である。
【0040】
第1の実施形態の作用を説明する。
【0041】
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。
【0042】
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に保持されていた冷熱によって、リム全体の温度のほぼ平均値まで瞬時に冷却される。
【0043】
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。
【0044】
また、ヒートパイプ40の管材料をステンレスとすることにより、スチールやアルミニウムとする場合に比較して、高温部からの熱伝導を抑制して、リム下部15における冷熱を保持し易くなる。
【0045】
(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120の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。
【0046】
第2の実施形態に係る車両用ステアリングホイール120の冷却装置は、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。
【0047】
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。
【0048】
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の回転に伴なってヒートパイプ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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
(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130の冷却装置を組み込んだステアリングホイール130を示す外観図である。
【0053】
第3の実施形態に係る車両用ステアリングホイール130の冷却装置は、直管状のヒートパイプ42をリム10の形状に沿って屈曲させ、第2の実施形態と同様に、リム10の芯材14に沿ってヒートパイプ42を配置してある。
【0054】
さらに、ヒートパイプ42の両端を、リム下部15の位置で日陰となる下部スポーク20の裏側へ折り返してある。
【0055】
第3の実施形態の作用は、第1および第2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の回転に伴なってヒートパイプ42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。
【0056】
上記のように、第3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42を配置したので、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。
【0057】
さらに、第3の実施形態では、ヒートパイプ42の両端を下部スポーク20の裏側へ折り返したので、冷熱源との熱授受の点からも設計自由度の高い形態となる。
【0058】
また、通常のヒートパイプは直管状のものが多いことから、図2に示したような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。
【0059】
(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140の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。
【0060】
第4の実施形態に係る車両用ステアリングホイール140の冷却装置は、電子部品などで汎用的に用いられている細径のヒートパイプ43を、リム10の芯材11に沿って複数本並列に配置してある。
【0061】
第4の実施形態の作用は、第1〜第3の実施形態と同様であり、炎天下に駐車した後に運転を開始する際には、ステアリングホイール140の回転に伴なって複数本のヒートパイプ43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。
【0062】
上記のように、第4の実施形態によれば、リム10の芯材11に沿ってヒートパイプ43を配置したので、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。
【0063】
さらに、第4の実施形態では、汎用的なヒートパイプ43を使用することから、より工業的に量産しやすい形態となる。
【0064】
(第5の実施形態)
図5(A)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150の冷却装置を組み込んだステアリングホイール150を示す外観図、図5(B)は、同図(A)の5B−5B線に沿う断面図、図5(C)は、同図(A)の5C−5C線に沿う断面図である。
【0065】
第5の実施形態に係る車両用ステアリングホイール150の冷却装置は、第1の実施形態と同様に、リム10の芯材11をヒートパイプ40から構成し、さらに、熱を蓄える蓄熱体50を熱授受可能にヒートパイプ40に設けてある。蓄熱体50は、リム下部15に配置されている。図5(B)に示すように、蓄熱体50は、ヒートパイプ40の外周を囲繞するように設けられており、ヒートパイプ40内の作動流体との間の熱交換が速やかに行われる。
【0066】
なお、蓄熱体50は、ヒートパイプ40の外周を金属でくるむように設置した金属塊でもよいし、ヒートパイプ40の外側に二重管金属容器を形成して潜熱蓄熱材を封入する形態でもよい。
【0067】
また、下部スポーク20の裏側は、日陰となるので、冷熱を保持する部位として優れた部位である。そこで、図5(C)に示すように、下部スポーク20の裏側に蓄熱体50を設置することもできる。スポーク20の裏側は、運転者が握るリム10のように太さが制限されることはない。したがって、冷熱容量を確保する上でも好適な部位といえる。なお、図5(C)中符号「21」はスポーク芯材を示し、「22」はクッション層を示している。
【0068】
第5の実施形態の作用を説明すれば、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の回転に伴なってヒートパイプ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。さらに、蓄熱体50を設けることにより低温部の熱容量が大きくなり、真夏の環境でリム10の最高温度が80℃を超えるような場合であっても、リム10は素手で握ることが可能な温度領域(約60℃以下)まで冷却される。また、車両を炎天下に長時間放置したときであっても蓄熱体50により十分な冷熱が保持され、ステアリングホイール150を冷却する効果を十分に発揮する。
【0069】
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。
【0070】
さらに、第5の実施形態では、ヒートパイプ40に、熱を蓄える蓄熱体50が熱授受可能に設けられているので、低温部の熱容量を大きくして、ステアリングホイール150の高い冷却効果を長時間に亘って確保することができる。
【0071】
図5(D)は、第5の実施形態の改変例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5(C)に相当する断面図である。
【0072】
この改変例は、第3の実施形態のようにヒートパイプ40の一部を下部スポーク20の裏側へ導き、この折り返された部位のヒートパイプ40に蓄熱体50を熱授受可能に設けたものである。かかる構成では、下部スポーク20の裏側が冷熱を保持するとともに冷熱容量を確保できる部位として優れていることとあいまって、蓄熱体50とヒートパイプ40内の作動流体との間の熱交換効率がさらに向上する。
【0073】
(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160の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線に沿う断面図である。
【0074】
第6の実施形態に係る車両用ステアリングホイール160の冷却装置は、リム10の芯材11をヒートパイプ40から構成し、さらに、熱を蓄える蓄熱体51を熱授受可能にヒートパイプ40に設けてある。蓄熱体51は、リム下部15に配置されている。図6(B)に示すように、蓄熱体51は、ヒートパイプ40の管内に設けられており、ヒートパイプ40内の作動流体との間の熱交換が速やかに行われる。
【0075】
図示例の蓄熱体51は、カプセル化した蓄熱材をヒートパイプ40内に封入したものである。カプセル化は、蓄熱材が融解と凝固を繰り返す際に、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。カプセル径が細か過ぎると、粒子間の蒸気経路が凝縮した作動流体で塞がれ、熱交換効率が劣ってしまう。一方、カプセル径が大き過ぎると、蓄熱材の芯部への熱伝導が劣り、冷熱の放出速度が下がる。したがって、蓄熱体51は、2mm〜10mm程度の粒径の粒状体が好ましい。蓄熱体51の形状は、球や円筒状など工業的に得られやすい形で支障がない。
【0076】
蓄熱体51の充填量は、管内の低温部に収まる程度の量(管内容積の1/3程度)あれば十分効果を発揮するが、多く詰めても効果を損なうものではない。但し、管内容積の1/2を超える量を充填する場合には、前述した特許文献1の技術と同様に駐車中に加熱部の温度上昇を遅延させる働きが期待できる半面、蒸気や液還流の経路を塞いだり、作動液の不足でドライアップしやすくなったりすることに注意が必要である。
【0077】
本発明に好適な蓄熱体51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160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。
【0078】
このような潜熱蓄熱材の具体的な材料としては、金属塩または金属塩水和物が好ましい。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。
【0079】
但し、蓄熱材の密度が高い方が限られた体積中での蓄熱量が多くなる。特に作動流体が水の場合には、蓄熱材比重が1.0以上ならば作動流体中に沈降することにより、より冷熱保持がし易くなる。このような観点から、潜熱蓄熱材の種類としては、例えば、硫酸ナトリウム10水和物は1.46の比重を有し、パラフィン系より金属塩水和物系の方が好ましい。
【0080】
第6の実施形態の作用は、第5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の回転に伴なってヒートパイプ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。さらに、蓄熱体51を設けることにより低温部の熱容量が大きくなり、真夏の環境でもリム10は十分に冷却される。また、車両を炎天下に長時間放置したときであっても蓄熱体51により十分な冷熱が保持され、ステアリングホイール160を冷却する効果を十分に発揮する。
【0081】
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。
【0082】
さらに、第6の実施形態では、ヒートパイプ40に、熱を蓄える蓄熱体51が熱授受可能に設けられているので、低温部の熱容量を大きくして、ステアリングホイール160の高い冷却効果を長時間に亘って確保することができる。
【0083】
しかも、蓄熱体51ヒートパイプの管内に設けられているので、蓄熱体51は作動流体に直接接触することとなり、速やかに冷熱を放出でき、ステアリングホイール160の冷却効果をさらに高めることができる。
【0084】
また、蓄熱体51は、粒状体であるので、作動流体と接触する表面積が安定的に確保され、速やかに冷熱を放出する効果がさらに顕著となる。
【0085】
また、蓄熱体51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ので、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であり、ステアリングホイール160の冷却効果をより一層高めることができる。
【0086】
また、潜熱蓄熱材は、金属塩または金属塩水和物であるので、室温付近の温度で冷熱を蓄積し、ステアリングホイール160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ことができる。
【0087】
(第7の実施形態)
図7(A)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170の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、図7(B)は、同図(A)の7B−7B線に沿う断面図である。
【0088】
第7の実施形態に係る車両用ステアリングホイール170の冷却装置は、第6の実施形態と同様に、リム10の芯材11をヒートパイプ40から構成し、粒状体の蓄熱体51を熱授受可能にヒートパイプ40の管内に封入してある。さらに、車輪の向きを直進方向に向ける位置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、断熱被覆層を形成してある。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
第7の実施形態の作用は、第6の実施形態と同様に、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の回転に伴なってヒートパイプ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。さらに、蓄熱体51を設けることにより低温部の熱容量が大きくなり、真夏の環境でもリム10は十分に冷却される。また、車両を炎天下に長時間放置したときであっても蓄熱体51により十分な冷熱が保持され、ステアリングホイール170を冷却する効果を十分に発揮する。しかも、断熱材60によりリム10の下部位置が保冷され、十分な冷熱が保持されているので、ステアリングホイール170を冷却する効果をより一層十分に発揮する。
【0092】
上記のように、第7の実施形態によれば、車輪の向きを直進方向に向ける位置を基準としたときのリム下部15を断熱材60により被覆したので、第6の実施形態の効果に加えてさらに、ステアリングホイール170の高い冷却効果を長時間に亘ってより一層確保することができる。
【0093】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【0094】
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。管状リムの一部に、作動流体の注入口を設けた。注入口は銅製である。管状リムの内部に、予め、カプセル型の潜熱蓄熱材を蓄熱体として封入した。カプセル型潜熱蓄熱材は、後述の方法により調整した。カプセル型潜熱蓄熱材の封入量を100gとした。この量のカプセル型潜熱蓄熱材は、管状リムの管内容積の約半分弱を占めた。
【0095】
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60g注入し、注入口を仮締めした。その後、管状リム全体を125℃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50gとなった。
【0096】
蓄熱材は、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4mm、管壁厚0.15mmのポリプロピレン製チューブに溶融充填し、その後に、5mm間隔でチューブを熱圧着し切断した。このようにしてカプセル型潜熱蓄熱材を調整し、簡易的な粒状体の蓄熱体を得た。
【0097】
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(A)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。
【0098】
また、比較例1として、作動流体を封入せずにヒートパイプ作用のない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、作動流体を封入しない点を除いて、実施例と同様の手続きで試作した。
【0099】
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。
【0100】
(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。
【0101】
【表1】
【0102】
比較例1(作動流体なし)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、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。
【0103】
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、17.3℃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、25.1℃も降下して53.1℃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。
【0104】
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を示す外観図である。
【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】 図5(A)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5(B)は、同図(A)の5B−5B線に沿う断面図、図5(C)は、同図(A)の5C−5C線に沿う断面図、図5(D)は、第5の実施形態の改変例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5(C)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線に沿う断面図である。
【図7】 図7(A)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7(B)は、同図(A)の7B−7B線に沿う断面図である。
【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…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(車輪の向きを直進方向に向ける位置を基準としたときのリムの下部部分)
20…スポーク
40、41、42、43…ヒートパイプ
50、51…蓄熱体
60…断熱材[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 fixed in the pipe of the rim, the amount of the heat storage material that can be enclosed is limited. For this reason, it is difficult to obtain the 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 relates to a vehicle steering wheel including a ring-shaped rim, wherein the rim is configured from a heat pipe, and the lower portion of the rim is based on a position where the direction of the wheel is directed in a straight traveling direction. Pass At the same time, the lower part of the rim becomes a low temperature part whose temperature is lower than that of the upper part of the rim during parking, and the heat capacity of the low temperature part becomes a cold heat source. This is a cooling device for a steering wheel for a vehicle.
Further, the present invention provides a vehicle steering wheel including a ring-shaped rim, wherein a heat pipe is disposed along the core material of the rim, and the rim when the wheel is oriented in the straight direction is used as a reference. The heat pipe passes through the lower part At the same time, the lower part of the rim becomes a low temperature part whose temperature is lower than that of the upper part of the rim during parking, and the heat capacity of the low temperature part becomes a cold heat source. This is a cooling device for a steering wheel for a vehicle.
[0012]
【The invention's effect】
According to the present invention, by configuring the rim of the steering wheel from a heat pipe, the high temperature portion of the rim, which has been parked for a long time under the hot sun and becomes high temperature, can be operated without using energy such as electric power. There is an effect that it can be cooled quickly.
[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 characterized by comprising pipes or arranging heat pipes circumferentially along the rim. In order to further enhance the cooling effect of the steering wheel, a cold heat storage body for storing cold heat is provided in the heat pipe so that heat can be transferred, or the lower part of the rim when the wheel is oriented in the straight direction is used as a reference. It is characterized by being covered with a heat insulating material.
[0014]
A heat pipe is known as a heat transport device in which a small amount of liquid called working fluid is sealed in a metal tube and has a heat conductivity several hundred times that of a metal having high heat conductivity such as copper. The operating principle of heat transport is based on the phenomenon that the working fluid sealed with saturated vapor pressure evaporates in the high temperature part and condenses in the low temperature part in the range from the solidification temperature to the critical temperature of the working fluid. The heat transfer theoretically occurs at the speed of sound, which is the limit of the steam transfer speed, and has the function of instantaneously equalizing the temperature in the pipe. When this mechanism occurs continuously between the low-temperature part and the high-temperature part, an ultrafast heat transport function is exhibited.
[0015]
However, in order for the heat transport function to continue, it is necessary to recirculate the working fluid condensed in the low temperature part, that is, the condensing part, to the high temperature part, that is, the evaporation 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 other hand, when 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 reflux of the condensed working fluid to the high temperature part is delayed due to the influence of gravity, and heat transport The function stops working. 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 installed, if the heat transport capability is significantly reduced in the top heat mode, and the capillary force of the wick is small or the height difference between the high temperature part and the low temperature part is large, the heat transport function is still necessary. Will 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]
The present invention will be described in a practical situation.
[0018]
During parking, the upper part of the rim of the steering wheel (hereinafter referred to as “rim upper part”) is heated by solar radiation, but since this state is the top heat mode, the heat transport function does not operate. On the other hand, the lower part of the rim (hereinafter referred to as “rim lower part”) is maintained at about the room temperature. Here, 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, and the temperature of the low temperature part is usually 50 ° C. or less, and remains at about 60 ° C. at most. The heat capacity of the low temperature portion is a cooling heat source in the present invention, and becomes a cooling heat holding mechanism that exhibits the cooling effect of the steering wheel even after parking for a long time under hot weather.
[0019]
When riding, the top heat mode is canceled simply by the passenger turning the steering wheel half a half, and the heat transport function (function to equalize the temperature in the pipe) is activated. As described above, since the heat transport speed of the heat pipe is extremely high, the upper portion of the rim that has been a high temperature portion is instantaneously cooled to the average value of the temperature of the entire rim.
[0020]
In this way, the rim reaches a temperature at which the total amount of heat retained is leveled, and the object of the present invention is achieved.
[0021]
However, 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 where it can be grasped with bare hands (about 60 ° C or less), an appropriate amount of cooling is required. is there. In the present invention, in order to make the effect more effective, a heat storage body as a cold heat source was examined, and new ideas were incorporated into the material and the installation method.
[0022]
In the present invention, the action of the heat storage body is to increase the heat capacity of the low temperature portion of the steering wheel. Thus, the heat storage body is basically installed in a place where the position is low and the solar radiation is difficult to hit, for example, the lower part of the rim or the back side of the spoke supporting the lower part of the rim. By the way, the direction of the wheels at the time of parking is often directed straight in order to avoid unexpected vehicle behavior at the time of departure, so the steering wheel at the time of parking maintains a vertical relationship with a high probability. Also from this point, if the heat storage body is installed in the lower part of the rim or the like, the action of the heat storage body to increase the heat capacity of the low temperature portion of the steering wheel is exhibited with a high probability. Further, in light of the purpose of instant cooling of the present invention, the heat storage body is placed in contact with the heat pipe so as to be able to transfer heat, and when the heat transport function is activated, the cold heat is quickly supplied to the heat pipe. It is good to do.
[0023]
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. 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 weight. In addition, a latent heat storage material that stores heat in the form of latent heat, such as paraffins having a melting point in the range of 30 ° C. to 60 ° C. or metal salt hydrate, is also preferably used in the present invention. Since these have a latent heat of fusion several hundred times that of sensible heat of metals, it can be said that it is extremely advantageous from the viewpoint of heat capacity, but it is somewhat disadvantageous in the rate of supplying cold heat to the heat pipe because of its generally low thermal conductivity. It can be said.
[0024]
Accordingly, the present invention has found an installation method in which a latent heat storage material is enclosed inside a heat pipe as an installation method of a heat storage body that achieves both a heat capacity and a cold supply rate. As a result, the latent heat storage material comes into direct contact with the working fluid and can quickly release cold heat. Here, if the latent heat storage material is in the form of particles, that is, encapsulated in a capsule or the like, the effect of quickly releasing cold heat is further remarkable by ensuring a stable surface area in contact with the working fluid vapor. Become. The working fluid condenses on the surface of the individual heat accumulator particles, and heat exchange is performed in the form of so-called vapor phase heating, so that the stored heat of the heat accumulator can be released instantaneously.
[0025]
On the other hand, when installing a heat storage body in the pipe | tube of a rim | limb, there exists a concern about the filling amount of a heat storage body. However, the latent heat of fusion of a general latent heat storage material is 100 to 300 J / cm. Three Therefore, it is possible to maintain cold heat several hundred times as large as the heat capacity of the metal constituting the rim. For example, in the case of sodium sulfate decahydrate (melting latent heat 251 kJ / kg), a normal rim metal core (steel pipe, specific heat 0.44 kJ / kg / k) of about 50 kg is 20 ° C. at around 50 g. Hold the cold to cool to some extent.
[0026]
Furthermore, as an advantage of enclosing and installing the particulate heat storage body in the heat pipe, the particulate heat storage body stays at the lowermost part in the rim regardless of the direction of the steering wheel during parking, which is advantageous for keeping cold. In addition, when the function of the heat pipe is activated by the rotation of the steering wheel, the heat storage body moves closer to the high temperature portion where the position becomes lower, so that heat exchange with higher efficiency can be achieved.
[0027]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0028]
8A is an external view showing a general vehicle steering wheel, FIG. 8B is a sectional view taken along
[0029]
As shown in FIG. 8A, the
[0030]
As shown in FIG. 8B, the
[0031]
In many cases, a steel pipe is used as the
[0032]
(First embodiment)
FIG. 1A is an external view showing a
[0033]
In the cooling device for a
[0034]
The
[0035]
As the pipe material of the
[0036]
Here, when the heat transport function is stopped, one factor that increases the temperature of the low temperature portion of the
[0037]
Furthermore, stainless steel has a high tensile strength (about 50 kg / mm2) in terms of component strength and rigidity, so the pipe wall can be designed thinner than steel (about 30 kg / mm2 for carbon steel for pipes) It is preferable for suppressing heat conduction.
[0038]
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.
[0039]
The injection amount of the working fluid is not particularly limited, but the present invention takes a thermosiphon-like heat transport configuration in which the condensate is refluxed mainly by gravity when the
[0040]
The operation of the first embodiment will be described.
[0041]
When parking in hot weather, the upper part of the rim is heated by sunlight and the lower part of the
[0042]
The top heat mode is canceled when the occupant turns the
[0043]
As described above, according to the first embodiment, since the
[0044]
In addition, by using stainless steel as the pipe material of the
[0045]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a
[0046]
In the cooling device for the
[0047]
The
[0048]
The operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. When the operation is started after the vehicle is parked under the hot sun, the
[0049]
As described above, according to the second embodiment, since the
[0050]
Furthermore, in the second embodiment, since the
[0051]
Moreover, it becomes the form which is easy to industrially mass-produce by using together the
[0052]
(Third embodiment)
FIG. 3 is an external view showing a
[0053]
The cooling device for a
[0054]
Further, both ends of the
[0055]
The operation of the third embodiment is the same as that of the first and second embodiments. When the operation is started after parking in the hot sun, the
[0056]
As described above, according to the third embodiment, since the
[0057]
Furthermore, in the third embodiment, since both ends of the
[0058]
In addition, since many ordinary heat pipes are straight pipes, the use of the
[0059]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1B of a
[0060]
The
[0061]
The operation of the fourth embodiment is the same as that of the first to third embodiments. When the driving is started after the vehicle is parked under the hot sun, the plurality of
[0062]
As described above, according to the fourth embodiment, since the
[0063]
Furthermore, in the fourth embodiment, since a general-
[0064]
(Fifth embodiment)
FIG. 5A is an external view showing a
[0065]
As in the first embodiment, the cooling device for the
[0066]
In addition, the
[0067]
Moreover, since the back side of the
[0068]
The operation of the fifth embodiment will be described. When the operation is started after the vehicle is parked under the hot sun, the
[0069]
As described above, according to the fifth embodiment, since the
[0070]
Furthermore, in the fifth embodiment, since the
[0071]
FIG. 5D is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5C of a steering wheel incorporating a cooling device for a vehicle steering wheel according to a modification of the fifth embodiment.
[0072]
In this modified example, a part of the
[0073]
(Sixth embodiment)
6A is an external view showing a
[0074]
In the cooling device for a
[0075]
The illustrated
[0076]
A sufficient amount of the
[0077]
The
[0078]
As a specific material of such a latent heat storage material, a metal salt or a metal salt hydrate is preferable. For example, metal salt hydrates such as sodium sulfate decahydrate (melting point: 32 ° C.), sodium acetate trihydrate (55 ° C.), sodium acetate trihydrate + sodium nitrate mixture (about 47-50 ° C.) There are also paraffins having about 18 to 25 carbon atoms, which can be used as appropriate.
[0079]
However, the higher the density of the heat storage material, the greater the amount of heat stored in the limited volume. In particular, when the working fluid is water, if the specific gravity of the heat storage material is 1.0 or more, it is easier to hold the cold by settling in the working fluid. From this point of view, as a kind of latent heat storage material, for example, sodium sulfate decahydrate has a specific gravity of 1.46, and metal salt hydrate type is preferable to paraffin type.
[0080]
The operation of the sixth embodiment is the same as that of the fifth embodiment. When the operation is started after the vehicle is parked under the hot sun, the
[0081]
As described above, according to the sixth embodiment, the
[0082]
Further, in the sixth embodiment, since the
[0083]
And since it is provided in the pipe | tube of the
[0084]
Moreover, since the
[0085]
Moreover, since the
[0086]
Further, since the latent heat storage material is a metal salt or metal salt hydrate, it accumulates cold heat at a temperature near room temperature and supplies a large amount of cold heat at a temperature range slightly lower than the temperature range where the
[0087]
(Seventh embodiment)
FIG. 7A is an external view showing a
[0088]
As in the sixth embodiment, the cooling device for the
[0089]
When the parking time takes a long time, the air temperature around the steering wheel may rise to around 60 ° C. Moreover, the rim
[0090]
As a material of the
[0091]
As in the case of the sixth embodiment, the operation of the seventh embodiment is that the
[0092]
As described above, according to the seventh embodiment, since the rim
[0093]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0094]
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. A working fluid inlet was provided in a part of the tubular rim. The inlet is made of copper. Inside the tubular rim, a capsule-type latent heat storage material was sealed in advance as a heat storage body. The capsule-type latent heat storage material was adjusted by the method described later. The encapsulation amount of the capsule-type latent heat storage material was 100 g. This amount of the capsule-type latent heat storage material accounted for about half of the inner volume of the tubular rim.
[0095]
Next, 60 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 125 ° C., the temporary fastening was released, and the non-condensable 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 50 g.
[0096]
As the heat storage material, 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 into a polypropylene tube having an outer diameter of 4 mm and a tube wall thickness of 0.15 mm, and then the tube was thermocompression-bonded at intervals of 5 mm and cut. Thus, the capsule-type latent heat storage material was adjusted, and a simple granular heat storage body was obtained.
[0097]
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. 7A, a urethane tape is further wound to a thickness of 2 mm in the vicinity of the rim
[0098]
Further, as Comparative Example 1, a steering wheel without heat pipe action without enclosing the working fluid was manufactured. The steering wheel of Comparative Example 1 was prototyped in the same procedure as in the example except that the working fluid was not sealed.
[0099]
Further, as Comparative Example 2, an existing steering wheel was used.
[0100]
(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
[0101]
[Table 1]
[0102]
In the case of Comparative Example 1 (no working fluid) and Comparative Example 2 (current steering wheel), the temperature at the top of the rim drops only about 10 ° C. even after 30 seconds have passed since the turnover, and the passenger is bare It was about 70 ° C., which is higher than about 60 ° C., which is the temperature range that can be gripped with the rim, and cooling of the heated rim top was insufficient.
[0103]
On the other hand, in the case of the embodiment of the present invention, the temperature at the top of the rim drops by 17.3 ° C. just after 10 seconds have passed since the reversal, and is a temperature region 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 25.1 ° C to 53.1 ° C, and the temperature range where the passenger can hold it with bare hands It was sufficiently cooled to about 60 ° C. or less.
[0104]
As a result, the rim is used as a heat pipe in the steering wheel, so that the high temperature part of the rim that has become hot due to parking for a long time under the sun can be cooled instantly, and the latent heat storage material is enclosed in the heat pipe. By doing so, it was confirmed that the cooling effect of the steering wheel could be further enhanced.
[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 an external view showing 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 (A) is an external view showing a steering wheel incorporating a cooling device for a vehicle steering wheel according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 5 (B) is the same drawing (A). FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line 5C-5C in FIG. 5A, and FIG. 5D is a vehicle according to a modified example of the fifth embodiment. It is sectional drawing equivalent to FIG.5 (C) of the steering wheel incorporating the cooling device of the steering wheel for vehicles.
FIG. 6 (A) is an external view showing a steering wheel incorporating a vehicle steering wheel cooling device according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 6 (B) is the same drawing (A). It is sectional drawing which follows the 6B-6B line.
FIG. 7 (A) 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, and FIG. 7 (B) is the same drawing (A). It is sectional drawing which follows the 7B-7B line.
8A is an external view showing a general vehicle steering wheel, FIG. 8B is a sectional view taken along
[Explanation of symbols]
110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 ... steering wheel for vehicle
10 ... Rim
11, 14 ... Rim core
12 ... Cushion layer
15 ... Rim lower part (lower part of the rim when the wheel is oriented in the straight direction)
20 ... spoke
40, 41, 42, 43 ... heat pipe
50, 51 ... thermal storage
60 ... Insulation
Claims (9)
前記リムの芯材をヒートパイプから構成し、車輪の向きを直進方向に向ける位置を基準としたときの前記リムの下部部分を前記ヒートパイプが通るとともに、前記リムの下部部分が駐車時に前記リムの上部部分よりも温度の低い低温部となり、当該低温部の熱容量が冷熱源となることを特徴とする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。In a vehicle steering wheel having a ring-shaped rim,
The core material of the rim is composed of a heat pipe, and the heat pipe passes through the lower portion of the rim when the wheel is oriented in the straight direction, and the lower portion of the rim is the rim when parked. A cooling device for a steering wheel for a vehicle, characterized in that the temperature becomes a low-temperature part whose temperature is lower than that of the upper part of the motor, and the heat capacity of the low-temperature part becomes a cold heat source .
前記リムの芯材に沿ってヒートパイプを配置し、車輪の向きを直進方向に向ける位置を基準としたときの前記リムの下部部分を前記ヒートパイプが通るとともに、前記リムの下部部分が駐車時に前記リムの上部部分よりも温度の低い低温部となり、当該低温部の熱容量が冷熱源となる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。In a vehicle steering wheel having a ring-shaped rim,
A heat pipe is disposed along the core of the rim, and the heat pipe passes through the lower portion of the rim when the wheel is oriented in the straight direction, and the lower portion of the rim is parked. A cooling device for a steering wheel for a vehicle, characterized in that a low temperature part having a temperature lower than that of the upper part of the rim is provided, and a heat capacity of the low temperature part becomes a cold heat source .
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