JP3956848B2 - ステアリング空調装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサおよびボルテックスチューブによって生成される冷風または温風を、運転者が直接手を触れて操作されて車両の進行方向を変更するための中空のステアリングホイールの内部または外部に供給することで、ステアリングホイールを冷却または加温することが可能なステアリング空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両において、ステアリングホイールは、乗員が触れる部分でありながら外気温度や太陽光の影響を受け易い。外気温の高い夏季等の炎天下で車両を長時間駐車しておいた場合には、ステアリングホイールが加熱されて熱すぎるために、乗車後にしばらくたってからしか運転者がステアリングホイールを握ることができない。また、外気温の低い冬季等の寒冷時に車両を長時間駐車しておいた場合には、ステアリングホイールが冷却されて冷たすぎるために、乗車直後に運転者が直接手で触ると、運転者の手がかじかむというように不快感を与えると共に、車両の運転に支障を来す恐れもある。
そこで、従来より、ペルチェ素子により冷却した空気を送風機で、中空のステアリングホイールの内部または外部に供給するようにしたステアリング空調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平２−１２０２１６号公報（第１−２頁、第１図−第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のステアリング空調装置においては、ペルチェ素子自体の消費電力が大きく、また、送風機を用いなければ、中空のステアリングホイールの内部または外部に送風できないために、更に電力を必要とする。特にプレ空調等のエンジン停止時に、ペルチェ素子および送風機を作動させると、バッテリや太陽電池への負担が大きくなるという問題が生じている。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、コンプレッサおよびボルテックスチューブにより生成される空調風を中空のステアリングホイールの内部または外部に供給することで、送風機が無くても、中空のステアリングホイールの内部または外部に空調風を送風することのできるステアリング空調装置を提供することを目的とする。また、プレ空調等のエンジン停止時のバッテリや太陽電池への負担を軽減することのできるステアリング空調装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、駆動源によりコンプレッサが駆動されると、コンプレッサ内に空気が吸入され、コンプレッサが吸入した空気を圧縮する。そして、コンプレッサより吐出された圧縮空気は、ボルテックスチューブ内に導入されて、冷風と温風とに分離される。そして、中空のステアリングホイールの内部または外部を冷やす場合には、ボルテックスチューブからダクト内に冷風が送り込まれる。そして、ダクト内に送り込まれた冷風は、吹出口から中空のステアリングホイールの内部または外部に向けて吹き出される。これにより、中空のステアリングホイールの内部または外部が冷やされる。
【０００７】
また、中空のステアリングホイールの内部または外部を暖める場合には、ボルテックスチューブからダクト内に温風が送り込まれる。そして、ダクト内に送り込まれた温風は、吹出口から中空のステアリングホイールの内部または外部に向けて吹き出される。これにより、中空のステアリングホイールの内部または外部が暖められる。したがって、コンプレッサおよびボルテックスチューブにより生成される冷風または温風を、中空のステアリングホイールの内部または外部に供給することで、送風機が無くても、中空のステアリングホイールの内部または外部に冷風または温風を送風することができる。
また、請求項１および請求項２に記載の発明によれば、アクチュエータを駆動して、ボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積を変更して、吹出口から吹き出す空調風の吹出温度を、運転者が温度設定器によって設定する所望の温度にする、あるいは第１、第２通路切替弁のリフト量または開口面積を調節して、吹出口から吹き出す空調風の吹出温度を、運転者が温度設定器によって設定する所望の温度にすることにより、中空のステアリングホイールの内部または外部を冷やす必要のある時には、ボルテックスチューブから冷風取出通路、連通路、ダクトを経て中空のステアリングホイールの内部または外部に冷風が供給される。また、中空のステアリングホイールの内部または外部を暖める必要のある時には、ボルテックスチューブから温風取出通路、連通路、ダクトを経て中空のステアリングホイールの内部または外部に温風が供給される。したがって、ボルテックスチューブからダクトの送風通路を経て吹出口から中空のステアリングホイールの内部または外部に向けて吹き出される空調風の吹出温度を最適値に調整できる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によれば、ステアリングホイールを、運転者が直接手を触れて操作する中空のリング部、ダクトの空気の流れ方向の下流側に接続された筒状体の端部に回転自在に取り付けられた中空のボス部、リング部とボス部とを結合する中空のスポーク部等から構成することにより、車両の進行方向を直進方向または左右方向に任意に転換することができる。なお、ボス部やスポーク部にホーン機構を組み込んだタイプや、ホーン機構をステアリングホイール以外に組み込んだタイプもある。
【０００９】
請求項４に記載の発明によれば、吹出口は、ステアリングホイールのリング部またはボス部の表面で開口した複数の吹出孔である。そして、これらの吹出孔からは、車室内に向けて冷風または温風が吹き出す。なお、複数の吹出孔を、少なくとも車両を直進走行させる際に、運転者が直接手を触れて操作する箇所にのみ設けても良い。
【００１０】
請求項５に記載の発明によれば、吹出口は、ステアリングホイールのボス部または筒状体に設けられた複数の吹出口である。そして、これらの吹出口からは、リング部の表面またはスポーク部の表面に向けて冷風または温風が吹き出す。なお、複数の吹出口を、少なくとも車両を直進走行させる際に、運転者が直接手を触れて操作する箇所にのみ冷風または温風を吹き出すように設けても良い。
【００１１】
請求項６に記載の発明によれば、コンプレッサより吐出された圧縮空気は、入り口から円筒形状のボルテックスチューブ内に供給され、ボルテックスチューブ内で周縁部を旋回しながら流れる空気は、ボルテックスチューブの筒方向の一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部で開口する温風出口から暖められた温風となって分離される。一方、ボルテックスチューブの中心近傍を流れる空気は、ボルテックスチューブの筒方向の他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部で開口する冷風出口から冷やされた冷風となって分離される。
【００１３】
請求項７に記載の発明によれば、車両に搭載されたエンジンの運転中に、バッテリまたは太陽電池からの電力を用いてコンプレッサを駆動して圧縮空気タンク内に圧縮空気を一時的に貯留しておくようにしておき、エンジン停止時等のプレ空調時に、バッテリまたは太陽電池からの電力を用いてコンプレッサを駆動することなく、圧縮空気タンク内に一時的に貯留した圧縮空気をボルテックスチューブに導入するようにすることで、プレ空調等のエンジン停止時のバッテリまたは太陽電池への負担を軽減することができる。
【００１４】
請求項８に記載の発明によれば、コンプレッサ、このコンプレッサを駆動する駆動源、ボルテックスチューブを、車両の車室外、例えばエンジンルームに配置することにより、車両の車室内に伝わる騒音を軽減することができる。また、ボルテックスチューブより冷風または温風を車室外に排気する際の排気用配管の取り回しがし易くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１は本発明の第１実施形態を示したもので、図１はステアリング空調装置の全体構成を示した図である。
【００１６】
本実施形態のステアリング空調装置は、自動車等の車両の車室内の運転席に設けられた中空のステアリングホイール（以下中空ステアリングと呼ぶ）１と、駆動源（図示せず）によって回転駆動されるコンプレッサ２と、このコンプレッサ２より吐出された圧縮空気を冷風と温風とに分離するボルテックスチューブ３と、このボルテックスチューブ３の冷風取出通路または温風取出通路の空気の流れ方向の下流端に接続された連通路（図示せず）と、この連通路を介して中空ステアリング１とボルテックスチューブ３とを接続する送風ダクト４とを備えている。なお、送風ダクト４は、内部に連通路を介してボルテックスチューブ３の内部で生成された冷風または温風を中空ステアリング１の内部および外部に送り込むための送風通路を有している。
【００１７】
中空ステアリング１は、車両の車室内前面に設置されたインストルメントパネル５と運転席との間に配されており、運転者が直接手を触れて操作する中空のリング部１１、送風ダクト４の空気の流れ方向の下流側に接続された筒状体１２の端部に回転自在に取り付けられた中空のボス部１３、およびリング部１１とボス部１３とを結合する中空のスポーク部１４を有している。これらのリング部１１、ボス部１３、スポーク部１４内には、冷風または温風が流れる内部空間（図示せず）が形成されている。また、本実施形態では、少なくとも車両を直進走行させる際に運転者が握る中空ステアリング１のリング部１１の表面から、つまりリング部１１の内部から車室内に向けて冷風または温風を吹き出すための複数の吹出小孔（吹出孔）１５が形成されている。
【００１８】
また、筒状体１２は、中空ステアリング１のボス部１３の根元部分を回転自在に支持する円筒状のステアリングコラム等であり、例えばウインカーやワイパーのレバー等が装着されている。この筒状体１２の内部には、中空ステアリング１のリング部１１の内部空間（中空部）、ボス部１３の内部空間（中空部）、スポーク部１４の内部空間（中空部）および複数の吹出小孔（吹出孔）１５に連通する通風路１６が形成されている。
【００１９】
また、筒状体１２のボス部１３側の筒壁部には、中空ステアリング１の外部から、すなわち、通風路１６から中空ステアリング１の表面に向かって冷風または温風を吹き出すための複数の吹出口または環状の吹出口１７を有している。なお、複数の吹出口または環状の吹出口１７は、少なくとも車両を直進走行させる際に運転者が握る中空ステアリング１のリング部１１の表面にのみ向けて冷風または温風が吹き出すようにしても良い。また、複数の吹出口または環状の吹出口１７に吹出方向を変更することが可能な可変ルーバを設けても良い。
【００２０】
コンプレッサ２は、駆動源によって回転駆動されると、吸入口より空気を吸入して圧縮して、吐出口よりボルテックスチューブ３に向けて吐出する。なお、駆動源として駆動モータを用いた場合には、車両に搭載されたバッテリまたは太陽電池（図示せず）からの電力を用いて通電制御される。なお、コンプレッサ２の駆動方法は、車両のエンジンルームに搭載された内燃機関（エンジン）の回転動力をベルト駆動によってコンプレッサ２の駆動軸に伝達する方法であっても、あるいは車両に搭載されたバッテリの電力を利用して駆動モータ等のアクチュエータを作動させてコンプレッサ２の駆動軸を回転させる方法であってもどちらでもかまわない。また、駆動モータ等のアクチュエータの回転速度、つまりコンプレッサ２の駆動軸の回転速度をインバータによって制御しても良い。
【００２１】
ボルテックスチューブ３は、円筒形状に形成されて、コンプレッサ２の吐出口より吐出された圧縮空気を吸入する入り口２１がボルテックスチューブ３の接線方向に開口している。また、ボルテックスチューブ３の筒方向の一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部には、温風が吐出する温風吐出口が開口している。また、ボルテックスチューブ３の筒方向の他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部には、冷風が吐出する冷風吐出口が開口している。そして、温風吐出口の近傍には、図示しないボルテックスチューブバルブが設けられており、このボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積を調節することで、温風吐出口から流出する温風量を制御している。これにより、冷風吐出口から流出する冷風量も制御できる。
【００２２】
なお、本実施形態のボルテックスチューブ３は、送風ダクト４の空気の流れ方向の上流端に、内部に上記の連通路が形成される連通ダクト２２、ボルテックスチューブ３の内部より冷風を取り出す冷風取出通路（図示せず）、およびボルテックスチューブ３の内部より温風を取り出す温風取出通路（図示せず）、冷風または温風を外部に排気するための排気通路が形成される排気ダクト２３を有している。
【００２３】
そして、ボルテックスチューブ３には、ステアリング表面温度が所定の温度範囲内となるように、連通路と冷風取出通路とを連通する連通状態と連通路と温風取出通路とを連通する連通状態とを切り替える第１連通状態切替手段（図示せず）、および排気通路と冷風取出通路とを連通する連通状態と排気通路と温風取出通路とを連通する連通状態とを切り替える第２連通状態切替手段（図示せず）が内蔵されている。
【００２４】
［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態のステアリング空調装置の作用を図１に基づいて簡単に説明する。
【００２５】
駆動源によりコンプレッサ２が駆動されると、吸入口からコンプレッサ２内に空気が吸入され、コンプレッサが吸入した空気を圧縮する。そして、コンプレッサ２の吐出口より吐出された圧縮空気は、入り口２１から円筒形状のボルテックスチューブ３内に導入される。そして、ボルテックスチューブ３内で周縁部を旋回しながら流れる空気は、ボルテックスチューブ３の筒方向の一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部で開口する温風吐出口から暖められた温風となって分離される。一方、ボルテックスチューブ３の中心近傍を流れる空気は、ボルテックスチューブ３の筒方向の他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部で開口する冷風吐出口から冷やされた冷風となって分離される。
【００２６】
分離された冷風または温風は、連通ダクト２２内の連通路、送風ダクト４内の送風通路を通り、中空ステアリング１の内部に導入される。すなわち、送風ダクト４内の送風通路から筒状体１２の通風路１６、ボス部１３の内部空間、スポーク部１４の内部空間、リング部１１の内部空間を通り、リング部１１に設けた複数の吹出小孔１５から車室内に向けて吹き出される。また、本実施形態では、中空ステアリング１のリング部１１表面やスポーク部１４表面に向けて開口した複数の吹出口または環状の吹出口１７を設けているので、中空ステアリング１の外部から中空ステアリング１のリング部１１やスポーク部１４を空調することも可能である。
【００２７】
［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態のステアリング空調装置は、中空ステアリング１の内部または外部を冷やす場合には、ステアリング表面温度が所定の温度範囲内となるように、第１連通状態切替手段によって連通路と冷風取出通路とを連通する連通状態に切り替えられる。このため、ボルテックスチューブ３の冷風吐出口から温風と分離された冷風が、冷風取出通路、連通路、送風ダクト４を経て複数の吹出口または環状の吹出口１７およびリング部１１に設けた複数の吹出小孔１５に送り込まれる。そして、複数の吹出口または環状の吹出口１７および複数の吹出小孔１５に送り込まれた冷風は、複数の吹出口または環状の吹出口１７および複数の吹出小孔１５から中空ステアリング１の内部または外部に向けて吹き出される。これにより、運転者が乗車直後であっても、中空ステアリング１の内部または外部が素早く冷やされる。
【００２８】
また、中空ステアリング１の内部または外部を暖める場合には、ステアリング表面温度が所定の温度範囲内となるように、第１連通状態切替手段によって連通路と温風取出通路とを連通する連通状態に切り替えられる。このため、ボルテックスチューブ３の温風吐出口から冷風と分離された温風が、温風取出通路、連通路、送風ダクト４を経て複数の吹出口または環状の吹出口１７およびリング部１１に設けた複数の吹出小孔１５に送り込まれる。そして、複数の吹出口または環状の吹出口１７および複数の吹出小孔１５に送り込まれた温風は、複数の吹出口または環状の吹出口１７および複数の吹出小孔１５から中空ステアリング１の内部または外部に向けて吹き出される。これにより、運転者が乗車直後であっても、中空ステアリング１の内部または外部が素早く暖められる。
【００２９】
したがって、コンプレッサ２およびボルテックスチューブ３により生成される冷風または温風を、中空ステアリング１の内部または外部に供給することで、送風機が無くても、中空ステアリング１の内部または外部に冷風または温風を送風することができる。これにより、外気温の高い夏季等の炎天下で車両を長時間駐車しておいた場合でも、中空ステアリング１のリング部１１表面やスポーク部１４表面が冷やされるために、乗車直後に運転者が中空ステアリング１のリング部１１を不快感を感じることなく握ることができる。また、外気温の低い冬季等の寒冷時に車両を長時間駐車しておいた場合でも、中空ステアリング１のリング部１１表面やスポーク部１４表面が暖められるために、乗車直後に運転者が中空ステアリング１のリング部１１を不快感を感じることなく握ることができる。その上、運転者による車両の運転に支障を来すこともない。
【００３０】
［第２実施形態の構成］
図２および図３は本発明の第２実施形態を示したもので、図２は温度コントロールや駐車時のプレ空調を考慮したステアリング空調装置の全体構成を示した図である。
【００３１】
本実施形態のボルテックスチューブ３の筒方向の一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部には、温風が吐出する温風吐出口３１が開口している。また、ボルテックスチューブ３の筒方向の他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部には、冷風が吐出する冷風吐出口３２が開口している。そして、ボルテックスチューブ３の温風吐出口３１からは、送風ダクト４内の送風通路に連通する連通路３３に接続する温風取出通路３４が延長されている。また、ボルテックスチューブ３の冷風吐出口３２からは、上記の連通路３３に接続する冷風取出通路３５が延長されている。
【００３２】
本実施形態では、図１の第１実施形態の部品に加え、コンプレッサ２を回転駆動する駆動モータ（図示せず）と、コンプレッサ２の駆動モータに電力を供給するためのバッテリ６と、車両の車室内に入射する日射強度に応じて電力を生じ、コンプレッサ２の駆動モータに電力を供給するもので、日射時の省電力を目的とする太陽電池７と、コンプレッサ２の吐出口より吐出された圧縮空気を一時的に貯留するための圧縮空気タンク８と、連通路３３と冷風取出通路３５とを連通する連通状態と排気口と冷風取出通路３５とを連通する連通状態とを切り替える第１通路切替弁４１と、連通路３３と温風取出通路３４とを連通する連通状態と排気口と温風取出通路３４とを連通する連通状態とを切り替える第２通路切替弁４２と、これらの各アクチュエータを電気的に制御するステアリング表面温度制御装置（以下温度制御装置と略す）１０とを備えている。
【００３３】
バッテリ６は、車両に搭載されたエンジン駆動時に、そのエンジンにより回転駆動されるオルタネータ（交流発電機）によって充電される。バッテリ６は、車両のエンジンルーム等どこに設置されていても良いが、太陽電池７は、比較的に太陽光が当たり易い場所に設置することが望ましい。そして、バッテリ６および太陽電池７とコンプレッサ２の駆動モータとの間には、バッテリ６と駆動モータとの電気的な接続状態と太陽電池７と駆動モータとの電気的な接続状態とを切り替える接続状態切替回路４４が設けられている。また、コンプレッサ２とボルテックスチューブ３との間には、コンプレッサ２の第１吐出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態と圧縮空気タンク８の空気出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態とを切り替える第１連通状態切替弁４５が設けられている。
【００３４】
コンプレッサ２と圧縮空気タンク８との間には、コンプレッサ２の第２吐出口と圧縮空気タンク８の空気入口とを連通する連通状態とコンプレッサ２の第２吐出口と圧縮空気タンク８の空気入口との連通を遮断する遮断状態とを切り替える第２連通状態切替弁４６が設けられている。また、圧縮空気タンク８は、車両走行中等のエンジン駆動時にコンプレッサ２を駆動モータによって回転駆動させ、一時的に圧縮空気タンク８内に圧縮空気を貯めておくことで、プレ空調等のエンジン停止時にコンプレッサ２の駆動時間を減らし、バッテリ６への負担を軽減するものである。
【００３５】
温度制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等の機能を含んで構成されるマイクロコンピュータを内蔵しており、キーレスエントリーシステムのリモコンキーからのドアの施錠（キーロック）信号、ドアの解錠（アンロック）信号、車両のドアを開閉した際にＯＮ−ＯＦＦするドアスイッチ、リモートコントローラ（リモコン）やエアコン操作パネルに設置された運転スイッチ、各種センサ４７からのセンサ信号、運転者によりステアリング表面温度を所望の温度に設定する温度設定器からの設定温度信号、およびＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて、第１、第２通路切替弁４１、４２、ボルテックスチューブバルブ（図示せず）のアクチュエータ４３、接続状態切替回路４４、第１、第２連通状態切替弁４５、４６を通電制御する。なお、各種センサ４７からのセンサ信号は、図示しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００３６】
また、温度制御装置１０は、運転者が車両を運転する目的で、車両に乗車する寸前、あるいは乗車した時、あるいは中空ステアリング１のリング部１１を握る寸前、あるいは運転者が車両より降車してから所定時間が経過した時、あるいはステアリング表面温度が所定の温度範囲より外れた時に、外気温度、内気温度、日射量、ステアリング表面温度、設定温度等の各種情報によって、ボルテックスチューブ３により生成されて中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出す冷風または温風吹出温度（空調風吹出温度）を計算する吹出温度算出手段を有している。なお、ボルテックスチューブ３に内蔵されたボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積をアクチュエータ４３によって変更することにより、ボルテックスチューブ３から送風ダクト４を経て中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出される空調風の吹出温度の調節が可能である。
【００３７】
［第２実施形態の制御方法］
次に、本実施形態のステアリング空調装置の制御方法を図２および図３に基づいて簡単に説明する。ここで、図３はステアリング空調装置の制御方法を示したフローチャートである。
【００３８】
この図３の制御プログラム（制御ルーチン）は、運転者がエンジンキーをＩＧ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置に戻した際に起動する。先ず、エンジンキーをＩＧ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置に戻したか否かを判定する。あるいは図３の制御ルーチンを終了してから経過した時間を計時（カウント）するタイマによって計時される制御タイミング情報、またはエアコン操作パネルやリモコンに設置された運転スイッチからのステアリング空調の開始情報（ステアリング空調運転：ＯＮ）、またはリモコンキーからのドアを施錠（キーロック）するロック信号またはアンロック信号等の運転情報があるか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定結果がＮＯの場合には、リターンする。
【００３９】
また、ステップＳ１の判定結果がＹＥＳの場合には、各種センサ４７からのセンサ信号を入力する。例えば外気温度センサによって検出される外気温度、内気温度センサによって検出される内気温度、タンク容量センサによって検出される圧縮空気タンク８のタンク容量、日射センサによって検出される日射量、ステアリング表面温度センサによって検出されるステアリング表面温度を計測する（ステップＳ２）。
【００４０】
次に、ステアリング表面温度センサによって検出されるステアリング表面温度がある所定温度以上、またはある所定温度以下の温度範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３）。この判定結果がＮＯの場合には、リターンする。
また、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳの場合には、エンジン停止時のプレ空調が必要と判断し、各種センサ４７からのセンサ信号および温度設定器からの設定温度信号に基づいて必要な目標吹出温度を算出する（ステップＳ４）。次に、必要な目標吹出温度に応じて第１、第２通路切替弁４１、４２およびボルテックスチューブバルブのアクチュエータ４３を駆動する（ステップＳ５）。これにより、中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出す空調風の吹出温度が運転者が望む所望の温度となる。
【００４１】
次に、タンク容量センサによって検出される圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上ないか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定結果がＮＯの場合、すなわち、圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上ある場合には、圧縮空気タンク８からボルテックスチューブ３に圧縮空気を供給（放出）するように、つまり圧縮空気タンク８の空気出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態が得られるように第１連通状態切替弁４５を駆動すると共に、コンプレッサ２の第２吐出口と圧縮空気タンク８の空気入口との連通を遮断する遮断状態が得られるように第２連通状態切替弁４６を駆動する（ステップＳ７）。その後に、ステップＳ７の制御を所定時間が経過するまで実施してリターンする。
【００４２】
また、ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの場合には、太陽電池７の設置箇所に日射があるか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定結果がＮＯの場合、すなわち、圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上なく、しかも太陽電池７の設置箇所に日射がない場合には、コンプレッサ２の第１吐出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態が得られるように第１連通状態切替弁４５を駆動すると共に、バッテリ６とコンプレッサ２の駆動モータとの電気的な接続状態が得られるように接続状態切替回路４４を制御して、コンプレッサ２の駆動モータをバッテリ６の電力を用いて駆動する（ステップＳ９）。これにより、ボルテックスチューブ３の入り口２１へコンプレッサ２の第１吐出口より圧縮空気が供給される。その後に、ステップＳ９の制御を所定時間が経過するまで実施してリターンする。
【００４３】
また、ステップＳ８の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上なく、しかも太陽電池７の設置箇所に日射がある場合には、コンプレッサ２の第１吐出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態が得られるように第１連通状態切替弁４５を駆動すると共に、太陽電池７とコンプレッサ２の駆動モータとの電気的な接続状態が得られるように接続状態切替回路４４を制御して、コンプレッサ２の駆動モータを太陽電池７の電力を用いて駆動する（ステップＳ１０）。これにより、ボルテックスチューブ３の入り口２１へコンプレッサ２の第１吐出口より圧縮空気が供給される。その後に、ステップＳ１０の制御を所定時間が経過するまで実施してリターンする。
【００４４】
なお、タンク容量センサによって検出される圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上ない場合には、アクチュエータ４３を駆動してボルテックスチューブバルブを閉弁し（ボルテックスチューブ３の作動を停止し）、コンプレッサ２の第２吐出口と圧縮空気タンク８の空気入口とを連通する連通状態が得られるように第２連通状態切替弁４６を駆動して、圧縮空気タンク８の空気入口へコンプレッサ２の第２吐出口より圧縮空気を供給するようにしても良い。
【００４５】
［第２実施形態の効果］
以上のように、本実施形態のステアリング空調装置においては、バッテリ６または太陽電池７からの電力を用いて駆動されるコンプレッサ２、このコンプレッサ２の第２吐出口より吐出された圧縮空気を一時的に貯留する圧縮空気タンク８、およびコンプレッサ２または圧縮空気タンク８より供給される圧縮空気を冷風と温風とに分離するボルテックスチューブ３を備え、そのボルテックスチューブ３により生成される冷風または温風を、送風ダクト４を介して中空ステアリング１の内部または外部に送り込むことで、送風機が無くても、中空ステアリング１の内部または外部に冷風または温風を送風することができる。
【００４６】
また、ボルテックスチューブ３に内蔵されたボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積をアクチュエータ４３によって変更することにより、ボルテックスチューブ３から送風ダクト４を経て中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出される空調風の吹出温度を最適値に調整でき、また、エンジン停止時にプレ空調を実施することで、運転者が乗車直後に中空ステアリング１を握っても中空ステアリング１の表面が熱すぎたり冷たすぎたりすることはなく、運転者が不快感を生じることはない。
【００４７】
また、車両に搭載されたエンジンの運転中に、バッテリ６または太陽電池７からの電力を用いてコンプレッサ２を駆動して圧縮空気タンク８内に圧縮空気を一時的に貯留しておくようにしておき、エンジン停止時等のプレ空調時に、バッテリ６または太陽電池７からの電力を用いてコンプレッサ２を駆動することなく、圧縮空気タンク８内に一時的に貯留した圧縮空気をボルテックスチューブ３に導入するようにすることで、プレ空調等のエンジン停止時のバッテリ６または太陽電池７への負担を軽減することができる。
【００４８】
［他の実施形態］
本実施形態では、ボルテックスチューブ３により生成された冷風または温風を送風ダクト４を介して中空ステアリング１の内部または外部に供給するように構成しているが、ボルテックスチューブ３により生成された冷風または温風のうちのいずれか一方のみを送風ダクト４を介して中空ステアリング１の内部または外部に供給するように構成しても良い。また、第１、第２通路切替弁４１、４２のリフト量または開口面積を調節して、ボルテックスチューブ３から送風ダクト４を経て中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出される空調風の吹出温度を最適値に調整できるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステアリング空調装置の全体構成を示した概略図である（第１実施形態）。
【図２】ステアリング空調装置の全体構成を示した概略図である（第２実施形態）。
【図３】ステアリング空調装置の制御方法を示したフローチャートである（第２実施形態）。
【符号の説明】
１ 中空ステアリング（中空のステアリングホイール）
２ コンプレッサ
３ ボルテックスチューブ
４ 送風ダクト
６ バッテリ
７ 太陽電池
８ 圧縮空気タンク
１０ 温度制御装置（コンプレッサ制御手段）
１１ リング部
１２ 筒状体
１３ ボス部
１４ スポーク部
１５ 複数の吹出小孔（吹出孔）
１７ 複数の吹出口または環状の吹出口
２１ 入り口
３１ 温風吐出口（温風出口）
３２ 冷風吐出口（冷風出口）
３３ 連通路
３４ 温風取出通路
３５ 冷風取出通路
４１ 第１通路切替弁（連通状態切替手段）
４２ 第２通路切替弁（連通状態切替手段）
４３ ボルテックスチューブバルブのアクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサおよびボルテックスチューブによって生成される冷風または温風を、運転者が直接手を触れて操作されて車両の進行方向を変更するための中空のステアリングホイールの内部または外部に供給することで、ステアリングホイールを冷却または加温することが可能なステアリング空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両において、ステアリングホイールは、乗員が触れる部分でありながら外気温度や太陽光の影響を受け易い。外気温の高い夏季等の炎天下で車両を長時間駐車しておいた場合には、ステアリングホイールが加熱されて熱すぎるために、乗車後にしばらくたってからしか運転者がステアリングホイールを握ることができない。また、外気温の低い冬季等の寒冷時に車両を長時間駐車しておいた場合には、ステアリングホイールが冷却されて冷たすぎるために、乗車直後に運転者が直接手で触ると、運転者の手がかじかむというように不快感を与えると共に、車両の運転に支障を来す恐れもある。
そこで、従来より、ペルチェ素子により冷却した空気を送風機で、中空のステアリングホイールの内部または外部に供給するようにしたステアリング空調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平２−１２０２１６号公報（第１−２頁、第１図−第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のステアリング空調装置においては、ペルチェ素子自体の消費電力が大きく、また、送風機を用いなければ、中空のステアリングホイールの内部または外部に送風できないために、更に電力を必要とする。特にプレ空調等のエンジン停止時に、ペルチェ素子および送風機を作動させると、バッテリや太陽電池への負担が大きくなるという問題が生じている。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、コンプレッサおよびボルテックスチューブにより生成される空調風を中空のステアリングホイールの内部または外部に供給することで、送風機が無くても、中空のステアリングホイールの内部または外部に空調風を送風することのできるステアリング空調装置を提供することを目的とする。また、プレ空調等のエンジン停止時のバッテリや太陽電池への負担を軽減することのできるステアリング空調装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、駆動源によりコンプレッサが駆動されると、コンプレッサ内に空気が吸入され、コンプレッサが吸入した空気を圧縮する。そして、コンプレッサより吐出された圧縮空気は、ボルテックスチューブ内に導入されて、冷風と温風とに分離される。そして、中空のステアリングホイールの内部または外部を冷やす場合には、ボルテックスチューブからダクト内に冷風が送り込まれる。そして、ダクト内に送り込まれた冷風は、吹出口から中空のステアリングホイールの内部または外部に向けて吹き出される。これにより、中空のステアリングホイールの内部または外部が冷やされる。
【０００７】
また、中空のステアリングホイールの内部または外部を暖める場合には、ボルテックスチューブからダクト内に温風が送り込まれる。そして、ダクト内に送り込まれた温風は、吹出口から中空のステアリングホイールの内部または外部に向けて吹き出される。これにより、中空のステアリングホイールの内部または外部が暖められる。したがって、コンプレッサおよびボルテックスチューブにより生成される冷風または温風を、中空のステアリングホイールの内部または外部に供給することで、送風機が無くても、中空のステアリングホイールの内部または外部に冷風または温風を送風することができる。
また、請求項１および請求項２に記載の発明によれば、アクチュエータを駆動して、ボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積を変更して、吹出口から吹き出す空調風の吹出温度を、運転者が温度設定器によって設定する所望の温度にする、あるいは第１、第２通路切替弁のリフト量または開口面積を調節して、吹出口から吹き出す空調風の吹出温度を、運転者が温度設定器によって設定する所望の温度にすることにより、中空のステアリングホイールの内部または外部を冷やす必要のある時には、ボルテックスチューブから冷風取出通路、連通路、ダクトを経て中空のステアリングホイールの内部または外部に冷風が供給される。また、中空のステアリングホイールの内部または外部を暖める必要のある時には、ボルテックスチューブから温風取出通路、連通路、ダクトを経て中空のステアリングホイールの内部または外部に温風が供給される。したがって、ボルテックスチューブからダクトの送風通路を経て吹出口から中空のステアリングホイールの内部または外部に向けて吹き出される空調風の吹出温度を最適値に調整できる。
【０００８】
請求項３に記載の発明によれば、ステアリングホイールを、運転者が直接手を触れて操作する中空のリング部、ダクトの空気の流れ方向の下流側に接続された筒状体の端部に回転自在に取り付けられた中空のボス部、リング部とボス部とを結合する中空のスポーク部等から構成することにより、車両の進行方向を直進方向または左右方向に任意に転換することができる。なお、ボス部やスポーク部にホーン機構を組み込んだタイプや、ホーン機構をステアリングホイール以外に組み込んだタイプもある。
【０００９】
請求項４に記載の発明によれば、吹出口は、ステアリングホイールのリング部またはボス部の表面で開口した複数の吹出孔である。そして、これらの吹出孔からは、車室内に向けて冷風または温風が吹き出す。なお、複数の吹出孔を、少なくとも車両を直進走行させる際に、運転者が直接手を触れて操作する箇所にのみ設けても良い。
【００１０】
請求項５に記載の発明によれば、吹出口は、ステアリングホイールのボス部または筒状体に設けられた複数の吹出口である。そして、これらの吹出口からは、リング部の表面またはスポーク部の表面に向けて冷風または温風が吹き出す。なお、複数の吹出口を、少なくとも車両を直進走行させる際に、運転者が直接手を触れて操作する箇所にのみ冷風または温風を吹き出すように設けても良い。
【００１１】
請求項６に記載の発明によれば、コンプレッサより吐出された圧縮空気は、入り口から円筒形状のボルテックスチューブ内に供給され、ボルテックスチューブ内で周縁部を旋回しながら流れる空気は、ボルテックスチューブの筒方向の一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部で開口する温風出口から暖められた温風となって分離される。一方、ボルテックスチューブの中心近傍を流れる空気は、ボルテックスチューブの筒方向の他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部で開口する冷風出口から冷やされた冷風となって分離される。
【００１３】
請求項７に記載の発明によれば、車両に搭載されたエンジンの運転中に、バッテリまたは太陽電池からの電力を用いてコンプレッサを駆動して圧縮空気タンク内に圧縮空気を一時的に貯留しておくようにしておき、エンジン停止時等のプレ空調時に、バッテリまたは太陽電池からの電力を用いてコンプレッサを駆動することなく、圧縮空気タンク内に一時的に貯留した圧縮空気をボルテックスチューブに導入するようにすることで、プレ空調等のエンジン停止時のバッテリまたは太陽電池への負担を軽減することができる。
【００１４】
請求項８に記載の発明によれば、コンプレッサ、このコンプレッサを駆動する駆動源、ボルテックスチューブを、車両の車室外、例えばエンジンルームに配置することにより、車両の車室内に伝わる騒音を軽減することができる。また、ボルテックスチューブより冷風または温風を車室外に排気する際の排気用配管の取り回しがし易くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１は本発明の第１実施形態を示したもので、図１はステアリング空調装置の全体構成を示した図である。
【００１６】
本実施形態のステアリング空調装置は、自動車等の車両の車室内の運転席に設けられた中空のステアリングホイール（以下中空ステアリングと呼ぶ）１と、駆動源（図示せず）によって回転駆動されるコンプレッサ２と、このコンプレッサ２より吐出された圧縮空気を冷風と温風とに分離するボルテックスチューブ３と、このボルテックスチューブ３の冷風取出通路または温風取出通路の空気の流れ方向の下流端に接続された連通路（図示せず）と、この連通路を介して中空ステアリング１とボルテックスチューブ３とを接続する送風ダクト４とを備えている。なお、送風ダクト４は、内部に連通路を介してボルテックスチューブ３の内部で生成された冷風または温風を中空ステアリング１の内部および外部に送り込むための送風通路を有している。
【００１７】
中空ステアリング１は、車両の車室内前面に設置されたインストルメントパネル５と運転席との間に配されており、運転者が直接手を触れて操作する中空のリング部１１、送風ダクト４の空気の流れ方向の下流側に接続された筒状体１２の端部に回転自在に取り付けられた中空のボス部１３、およびリング部１１とボス部１３とを結合する中空のスポーク部１４を有している。これらのリング部１１、ボス部１３、スポーク部１４内には、冷風または温風が流れる内部空間（図示せず）が形成されている。また、本実施形態では、少なくとも車両を直進走行させる際に運転者が握る中空ステアリング１のリング部１１の表面から、つまりリング部１１の内部から車室内に向けて冷風または温風を吹き出すための複数の吹出小孔（吹出孔）１５が形成されている。
【００１８】
また、筒状体１２は、中空ステアリング１のボス部１３の根元部分を回転自在に支持する円筒状のステアリングコラム等であり、例えばウインカーやワイパーのレバー等が装着されている。この筒状体１２の内部には、中空ステアリング１のリング部１１の内部空間（中空部）、ボス部１３の内部空間（中空部）、スポーク部１４の内部空間（中空部）および複数の吹出小孔（吹出孔）１５に連通する通風路１６が形成されている。
【００１９】
また、筒状体１２のボス部１３側の筒壁部には、中空ステアリング１の外部から、すなわち、通風路１６から中空ステアリング１の表面に向かって冷風または温風を吹き出すための複数の吹出口または環状の吹出口１７を有している。なお、複数の吹出口または環状の吹出口１７は、少なくとも車両を直進走行させる際に運転者が握る中空ステアリング１のリング部１１の表面にのみ向けて冷風または温風が吹き出すようにしても良い。また、複数の吹出口または環状の吹出口１７に吹出方向を変更することが可能な可変ルーバを設けても良い。
【００２０】
コンプレッサ２は、駆動源によって回転駆動されると、吸入口より空気を吸入して圧縮して、吐出口よりボルテックスチューブ３に向けて吐出する。なお、駆動源として駆動モータを用いた場合には、車両に搭載されたバッテリまたは太陽電池（図示せず）からの電力を用いて通電制御される。なお、コンプレッサ２の駆動方法は、車両のエンジンルームに搭載された内燃機関（エンジン）の回転動力をベルト駆動によってコンプレッサ２の駆動軸に伝達する方法であっても、あるいは車両に搭載されたバッテリの電力を利用して駆動モータ等のアクチュエータを作動させてコンプレッサ２の駆動軸を回転させる方法であってもどちらでもかまわない。また、駆動モータ等のアクチュエータの回転速度、つまりコンプレッサ２の駆動軸の回転速度をインバータによって制御しても良い。
【００２１】
ボルテックスチューブ３は、円筒形状に形成されて、コンプレッサ２の吐出口より吐出された圧縮空気を吸入する入り口２１がボルテックスチューブ３の接線方向に開口している。また、ボルテックスチューブ３の筒方向の一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部には、温風が吐出する温風吐出口が開口している。また、ボルテックスチューブ３の筒方向の他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部には、冷風が吐出する冷風吐出口が開口している。そして、温風吐出口の近傍には、図示しないボルテックスチューブバルブが設けられており、このボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積を調節することで、温風吐出口から流出する温風量を制御している。これにより、冷風吐出口から流出する冷風量も制御できる。
【００２２】
なお、本実施形態のボルテックスチューブ３は、送風ダクト４の空気の流れ方向の上流端に、内部に上記の連通路が形成される連通ダクト２２、ボルテックスチューブ３の内部より冷風を取り出す冷風取出通路（図示せず）、およびボルテックスチューブ３の内部より温風を取り出す温風取出通路（図示せず）、冷風または温風を外部に排気するための排気通路が形成される排気ダクト２３を有している。
【００２３】
そして、ボルテックスチューブ３には、ステアリング表面温度が所定の温度範囲内となるように、連通路と冷風取出通路とを連通する連通状態と連通路と温風取出通路とを連通する連通状態とを切り替える第１連通状態切替手段（図示せず）、および排気通路と冷風取出通路とを連通する連通状態と排気通路と温風取出通路とを連通する連通状態とを切り替える第２連通状態切替手段（図示せず）が内蔵されている。
【００２４】
［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態のステアリング空調装置の作用を図１に基づいて簡単に説明する。
【００２５】
駆動源によりコンプレッサ２が駆動されると、吸入口からコンプレッサ２内に空気が吸入され、コンプレッサが吸入した空気を圧縮する。そして、コンプレッサ２の吐出口より吐出された圧縮空気は、入り口２１から円筒形状のボルテックスチューブ３内に導入される。そして、ボルテックスチューブ３内で周縁部を旋回しながら流れる空気は、ボルテックスチューブ３の筒方向の一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部で開口する温風吐出口から暖められた温風となって分離される。一方、ボルテックスチューブ３の中心近傍を流れる空気は、ボルテックスチューブ３の筒方向の他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部で開口する冷風吐出口から冷やされた冷風となって分離される。
【００２６】
分離された冷風または温風は、連通ダクト２２内の連通路、送風ダクト４内の送風通路を通り、中空ステアリング１の内部に導入される。すなわち、送風ダクト４内の送風通路から筒状体１２の通風路１６、ボス部１３の内部空間、スポーク部１４の内部空間、リング部１１の内部空間を通り、リング部１１に設けた複数の吹出小孔１５から車室内に向けて吹き出される。また、本実施形態では、中空ステアリング１のリング部１１表面やスポーク部１４表面に向けて開口した複数の吹出口または環状の吹出口１７を設けているので、中空ステアリング１の外部から中空ステアリング１のリング部１１やスポーク部１４を空調することも可能である。
【００２７】
［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態のステアリング空調装置は、中空ステアリング１の内部または外部を冷やす場合には、ステアリング表面温度が所定の温度範囲内となるように、第１連通状態切替手段によって連通路と冷風取出通路とを連通する連通状態に切り替えられる。このため、ボルテックスチューブ３の冷風吐出口から温風と分離された冷風が、冷風取出通路、連通路、送風ダクト４を経て複数の吹出口または環状の吹出口１７およびリング部１１に設けた複数の吹出小孔１５に送り込まれる。そして、複数の吹出口または環状の吹出口１７および複数の吹出小孔１５に送り込まれた冷風は、複数の吹出口または環状の吹出口１７および複数の吹出小孔１５から中空ステアリング１の内部または外部に向けて吹き出される。これにより、運転者が乗車直後であっても、中空ステアリング１の内部または外部が素早く冷やされる。
【００２８】
また、中空ステアリング１の内部または外部を暖める場合には、ステアリング表面温度が所定の温度範囲内となるように、第１連通状態切替手段によって連通路と温風取出通路とを連通する連通状態に切り替えられる。このため、ボルテックスチューブ３の温風吐出口から冷風と分離された温風が、温風取出通路、連通路、送風ダクト４を経て複数の吹出口または環状の吹出口１７およびリング部１１に設けた複数の吹出小孔１５に送り込まれる。そして、複数の吹出口または環状の吹出口１７および複数の吹出小孔１５に送り込まれた温風は、複数の吹出口または環状の吹出口１７および複数の吹出小孔１５から中空ステアリング１の内部または外部に向けて吹き出される。これにより、運転者が乗車直後であっても、中空ステアリング１の内部または外部が素早く暖められる。
【００２９】
したがって、コンプレッサ２およびボルテックスチューブ３により生成される冷風または温風を、中空ステアリング１の内部または外部に供給することで、送風機が無くても、中空ステアリング１の内部または外部に冷風または温風を送風することができる。これにより、外気温の高い夏季等の炎天下で車両を長時間駐車しておいた場合でも、中空ステアリング１のリング部１１表面やスポーク部１４表面が冷やされるために、乗車直後に運転者が中空ステアリング１のリング部１１を不快感を感じることなく握ることができる。また、外気温の低い冬季等の寒冷時に車両を長時間駐車しておいた場合でも、中空ステアリング１のリング部１１表面やスポーク部１４表面が暖められるために、乗車直後に運転者が中空ステアリング１のリング部１１を不快感を感じることなく握ることができる。その上、運転者による車両の運転に支障を来すこともない。
【００３０】
［第２実施形態の構成］
図２および図３は本発明の第２実施形態を示したもので、図２は温度コントロールや駐車時のプレ空調を考慮したステアリング空調装置の全体構成を示した図である。
【００３１】
本実施形態のボルテックスチューブ３の筒方向の一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部には、温風が吐出する温風吐出口３１が開口している。また、ボルテックスチューブ３の筒方向の他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部には、冷風が吐出する冷風吐出口３２が開口している。そして、ボルテックスチューブ３の温風吐出口３１からは、送風ダクト４内の送風通路に連通する連通路３３に接続する温風取出通路３４が延長されている。また、ボルテックスチューブ３の冷風吐出口３２からは、上記の連通路３３に接続する冷風取出通路３５が延長されている。
【００３２】
本実施形態では、図１の第１実施形態の部品に加え、コンプレッサ２を回転駆動する駆動モータ（図示せず）と、コンプレッサ２の駆動モータに電力を供給するためのバッテリ６と、車両の車室内に入射する日射強度に応じて電力を生じ、コンプレッサ２の駆動モータに電力を供給するもので、日射時の省電力を目的とする太陽電池７と、コンプレッサ２の吐出口より吐出された圧縮空気を一時的に貯留するための圧縮空気タンク８と、連通路３３と冷風取出通路３５とを連通する連通状態と排気口と冷風取出通路３５とを連通する連通状態とを切り替える第１通路切替弁４１と、連通路３３と温風取出通路３４とを連通する連通状態と排気口と温風取出通路３４とを連通する連通状態とを切り替える第２通路切替弁４２と、これらの各アクチュエータを電気的に制御するステアリング表面温度制御装置（以下温度制御装置と略す）１０とを備えている。
【００３３】
バッテリ６は、車両に搭載されたエンジン駆動時に、そのエンジンにより回転駆動されるオルタネータ（交流発電機）によって充電される。バッテリ６は、車両のエンジンルーム等どこに設置されていても良いが、太陽電池７は、比較的に太陽光が当たり易い場所に設置することが望ましい。そして、バッテリ６および太陽電池７とコンプレッサ２の駆動モータとの間には、バッテリ６と駆動モータとの電気的な接続状態と太陽電池７と駆動モータとの電気的な接続状態とを切り替える接続状態切替回路４４が設けられている。また、コンプレッサ２とボルテックスチューブ３との間には、コンプレッサ２の第１吐出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態と圧縮空気タンク８の空気出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態とを切り替える第１連通状態切替弁４５が設けられている。
【００３４】
コンプレッサ２と圧縮空気タンク８との間には、コンプレッサ２の第２吐出口と圧縮空気タンク８の空気入口とを連通する連通状態とコンプレッサ２の第２吐出口と圧縮空気タンク８の空気入口との連通を遮断する遮断状態とを切り替える第２連通状態切替弁４６が設けられている。また、圧縮空気タンク８は、車両走行中等のエンジン駆動時にコンプレッサ２を駆動モータによって回転駆動させ、一時的に圧縮空気タンク８内に圧縮空気を貯めておくことで、プレ空調等のエンジン停止時にコンプレッサ２の駆動時間を減らし、バッテリ６への負担を軽減するものである。
【００３５】
温度制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等の機能を含んで構成されるマイクロコンピュータを内蔵しており、キーレスエントリーシステムのリモコンキーからのドアの施錠（キーロック）信号、ドアの解錠（アンロック）信号、車両のドアを開閉した際にＯＮ−ＯＦＦするドアスイッチ、リモートコントローラ（リモコン）やエアコン操作パネルに設置された運転スイッチ、各種センサ４７からのセンサ信号、運転者によりステアリング表面温度を所望の温度に設定する温度設定器からの設定温度信号、およびＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて、第１、第２通路切替弁４１、４２、ボルテックスチューブバルブ（図示せず）のアクチュエータ４３、接続状態切替回路４４、第１、第２連通状態切替弁４５、４６を通電制御する。なお、各種センサ４７からのセンサ信号は、図示しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００３６】
また、温度制御装置１０は、運転者が車両を運転する目的で、車両に乗車する寸前、あるいは乗車した時、あるいは中空ステアリング１のリング部１１を握る寸前、あるいは運転者が車両より降車してから所定時間が経過した時、あるいはステアリング表面温度が所定の温度範囲より外れた時に、外気温度、内気温度、日射量、ステアリング表面温度、設定温度等の各種情報によって、ボルテックスチューブ３により生成されて中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出す冷風または温風吹出温度（空調風吹出温度）を計算する吹出温度算出手段を有している。なお、ボルテックスチューブ３に内蔵されたボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積をアクチュエータ４３によって変更することにより、ボルテックスチューブ３から送風ダクト４を経て中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出される空調風の吹出温度の調節が可能である。
【００３７】
［第２実施形態の制御方法］
次に、本実施形態のステアリング空調装置の制御方法を図２および図３に基づいて簡単に説明する。ここで、図３はステアリング空調装置の制御方法を示したフローチャートである。
【００３８】
この図３の制御プログラム（制御ルーチン）は、運転者がエンジンキーをＩＧ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置に戻した際に起動する。先ず、エンジンキーをＩＧ位置からＡＣＣ位置またはＯＦＦ位置に戻したか否かを判定する。あるいは図３の制御ルーチンを終了してから経過した時間を計時（カウント）するタイマによって計時される制御タイミング情報、またはエアコン操作パネルやリモコンに設置された運転スイッチからのステアリング空調の開始情報（ステアリング空調運転：ＯＮ）、またはリモコンキーからのドアを施錠（キーロック）するロック信号またはアンロック信号等の運転情報があるか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定結果がＮＯの場合には、リターンする。
【００３９】
また、ステップＳ１の判定結果がＹＥＳの場合には、各種センサ４７からのセンサ信号を入力する。例えば外気温度センサによって検出される外気温度、内気温度センサによって検出される内気温度、タンク容量センサによって検出される圧縮空気タンク８のタンク容量、日射センサによって検出される日射量、ステアリング表面温度センサによって検出されるステアリング表面温度を計測する（ステップＳ２）。
【００４０】
次に、ステアリング表面温度センサによって検出されるステアリング表面温度がある所定温度以上、またはある所定温度以下の温度範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３）。この判定結果がＮＯの場合には、リターンする。
また、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳの場合には、エンジン停止時のプレ空調が必要と判断し、各種センサ４７からのセンサ信号および温度設定器からの設定温度信号に基づいて必要な目標吹出温度を算出する（ステップＳ４）。次に、必要な目標吹出温度に応じて第１、第２通路切替弁４１、４２およびボルテックスチューブバルブのアクチュエータ４３を駆動する（ステップＳ５）。これにより、中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出す空調風の吹出温度が運転者が望む所望の温度となる。
【００４１】
次に、タンク容量センサによって検出される圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上ないか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定結果がＮＯの場合、すなわち、圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上ある場合には、圧縮空気タンク８からボルテックスチューブ３に圧縮空気を供給（放出）するように、つまり圧縮空気タンク８の空気出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態が得られるように第１連通状態切替弁４５を駆動すると共に、コンプレッサ２の第２吐出口と圧縮空気タンク８の空気入口との連通を遮断する遮断状態が得られるように第２連通状態切替弁４６を駆動する（ステップＳ７）。その後に、ステップＳ７の制御を所定時間が経過するまで実施してリターンする。
【００４２】
また、ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの場合には、太陽電池７の設置箇所に日射があるか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定結果がＮＯの場合、すなわち、圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上なく、しかも太陽電池７の設置箇所に日射がない場合には、コンプレッサ２の第１吐出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態が得られるように第１連通状態切替弁４５を駆動すると共に、バッテリ６とコンプレッサ２の駆動モータとの電気的な接続状態が得られるように接続状態切替回路４４を制御して、コンプレッサ２の駆動モータをバッテリ６の電力を用いて駆動する（ステップＳ９）。これにより、ボルテックスチューブ３の入り口２１へコンプレッサ２の第１吐出口より圧縮空気が供給される。その後に、ステップＳ９の制御を所定時間が経過するまで実施してリターンする。
【００４３】
また、ステップＳ８の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上なく、しかも太陽電池７の設置箇所に日射がある場合には、コンプレッサ２の第１吐出口とボルテックスチューブ３の入り口２１とを連通する連通状態が得られるように第１連通状態切替弁４５を駆動すると共に、太陽電池７とコンプレッサ２の駆動モータとの電気的な接続状態が得られるように接続状態切替回路４４を制御して、コンプレッサ２の駆動モータを太陽電池７の電力を用いて駆動する（ステップＳ１０）。これにより、ボルテックスチューブ３の入り口２１へコンプレッサ２の第１吐出口より圧縮空気が供給される。その後に、ステップＳ１０の制御を所定時間が経過するまで実施してリターンする。
【００４４】
なお、タンク容量センサによって検出される圧縮空気タンク８のタンク容量が所定値以上ない場合には、アクチュエータ４３を駆動してボルテックスチューブバルブを閉弁し（ボルテックスチューブ３の作動を停止し）、コンプレッサ２の第２吐出口と圧縮空気タンク８の空気入口とを連通する連通状態が得られるように第２連通状態切替弁４６を駆動して、圧縮空気タンク８の空気入口へコンプレッサ２の第２吐出口より圧縮空気を供給するようにしても良い。
【００４５】
［第２実施形態の効果］
以上のように、本実施形態のステアリング空調装置においては、バッテリ６または太陽電池７からの電力を用いて駆動されるコンプレッサ２、このコンプレッサ２の第２吐出口より吐出された圧縮空気を一時的に貯留する圧縮空気タンク８、およびコンプレッサ２または圧縮空気タンク８より供給される圧縮空気を冷風と温風とに分離するボルテックスチューブ３を備え、そのボルテックスチューブ３により生成される冷風または温風を、送風ダクト４を介して中空ステアリング１の内部または外部に送り込むことで、送風機が無くても、中空ステアリング１の内部または外部に冷風または温風を送風することができる。
【００４６】
また、ボルテックスチューブ３に内蔵されたボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積をアクチュエータ４３によって変更することにより、ボルテックスチューブ３から送風ダクト４を経て中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出される空調風の吹出温度を最適値に調整でき、また、エンジン停止時にプレ空調を実施することで、運転者が乗車直後に中空ステアリング１を握っても中空ステアリング１の表面が熱すぎたり冷たすぎたりすることはなく、運転者が不快感を生じることはない。
【００４７】
また、車両に搭載されたエンジンの運転中に、バッテリ６または太陽電池７からの電力を用いてコンプレッサ２を駆動して圧縮空気タンク８内に圧縮空気を一時的に貯留しておくようにしておき、エンジン停止時等のプレ空調時に、バッテリ６または太陽電池７からの電力を用いてコンプレッサ２を駆動することなく、圧縮空気タンク８内に一時的に貯留した圧縮空気をボルテックスチューブ３に導入するようにすることで、プレ空調等のエンジン停止時のバッテリ６または太陽電池７への負担を軽減することができる。
【００４８】
［他の実施形態］
本実施形態では、ボルテックスチューブ３により生成された冷風または温風を送風ダクト４を介して中空ステアリング１の内部または外部に供給するように構成しているが、ボルテックスチューブ３により生成された冷風または温風のうちのいずれか一方のみを送風ダクト４を介して中空ステアリング１の内部または外部に供給するように構成しても良い。また、第１、第２通路切替弁４１、４２のリフト量または開口面積を調節して、ボルテックスチューブ３から送風ダクト４を経て中空ステアリング１の内部および外部に向けて吹き出される空調風の吹出温度を最適値に調整できるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステアリング空調装置の全体構成を示した概略図である（第１実施形態）。
【図２】ステアリング空調装置の全体構成を示した概略図である（第２実施形態）。
【図３】ステアリング空調装置の制御方法を示したフローチャートである（第２実施形態）。
【符号の説明】
１ 中空ステアリング（中空のステアリングホイール）
２ コンプレッサ
３ ボルテックスチューブ
４ 送風ダクト
６ バッテリ
７ 太陽電池
８ 圧縮空気タンク
１０ 温度制御装置（コンプレッサ制御手段）
１１ リング部
１２ 筒状体
１３ ボス部
１４ スポーク部
１５ 複数の吹出小孔（吹出孔）
１７ 複数の吹出口または環状の吹出口
２１ 入り口
３１ 温風吐出口（温風出口）
３２ 冷風吐出口（冷風出口）
３３ 連通路
３４ 温風取出通路
３５ 冷風取出通路
４１ 第１通路切替弁（連通状態切替手段）
４２ 第２通路切替弁（連通状態切替手段）
４３ ボルテックスチューブバルブのアクチュエータ
Claims (8)
- 中空のステアリングホイールの内部または外部に向けて空調風を吹き出す吹出口を有するステアリング空調装置において、
（ａ）駆動源により駆動されると、吸入した空気を圧縮して吐出するコンプレッサと、
（ｂ）このコンプレッサより吐出された圧縮空気を冷風と温風とに分離して、冷風または温風を吐出するボルテックスチューブと、
（ｃ）このボルテックスチューブにて生成された冷風または温風を、前記吹出口に導くためのダクトと
を備え、
前記ダクトの空気の流れ方向の上流端に設けられて、前記ダクト内の送風通路に連通する連通路と、
この連通路に接続し、前記ボルテックスチューブの内部より冷風を取り出す冷風取出通路と、
前記連通路に接続し、前記ボルテックスチューブの内部より温風を取り出す温風取出通路と、
冷風または温風を外部に排気するための排気口と、
前記連通路と前記冷風取出通路とを連通する連通状態と前記排気口と前記冷風取出通路とを連通する連通状態とを切り替える第１通路切替弁と、
前記連通路と前記温風取出通路とを連通する連通状態と前記排気口と前記温風取出通路とを連通する連通状態とを切り替える第２通路切替弁と、
前記ボルテックスチューブに内蔵されたボルテックスチューブバルブと、
このボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積を変更するアクチュエータと、
運転者によりステアリング表面温度を所望の温度に設定する温度設定器からの設定温度信号に基づいて、前記第１、第２通路切替弁および前記アクチュエータを制御する温度制御装置と
を備え、
前記温度制御装置は、前記アクチュエータを駆動して、前記ボルテックスチューブバルブのリフト量または開口面積を変更して、前記吹出口から吹き出す空調風の吹出温度を、運転者が設定する所望の温度にすることを特徴とするステアリング空調装置。 - 中空のステアリングホイールの内部または外部に向けて空調風を吹き出す吹出口を有するステアリング空調装置において、
（ａ）駆動源により駆動されると、吸入した空気を圧縮して吐出するコンプレッサと、
（ｂ）このコンプレッサより吐出された圧縮空気を冷風と温風とに分離して、冷風または温風を吐出するボルテックスチューブと、
（ｃ）このボルテックスチューブにて生成された冷風または温風を、前記吹出口に導くためのダクトと
を備え、
前記ダクトの空気の流れ方向の上流端に設けられて、前記ダクト内の送風通路に連通する連通路と、
この連通路に接続し、前記ボルテックスチューブの内部より冷風を取り出す冷風取出通路と、
前記連通路に接続し、前記ボルテックスチューブの内部より温風を取り出す温風取出通路と、
冷風または温風を外部に排気するための排気口と、
前記連通路と前記冷風取出通路とを連通する連通状態と前記排気口と前記冷風取出通路とを連通する連通状態とを切り替える第１通路切替弁と、
前記連通路と前記温風取出通路とを連通する連通状態と前記排気口と前記温風取出通路 とを連通する連通状態とを切り替える第２通路切替弁と、
運転者によりステアリング表面温度を所望の温度に設定する温度設定器からの設定温度信号に基づいて、前記第１、第２通路切替弁のリフト量または開口面積を制御する温度制御装置と
を備え、
前記温度制御装置は、前記第１、第２通路切替弁のリフト量または開口面積を調節して、前記吹出口から吹き出す空調風の吹出温度を、運転者が設定する所望の温度にすることを特徴とするステアリング空調装置。 - 請求項１または請求項２に記載のステアリング空調装置において、
前記ステアリングホイールは、運転者が直接手を触れて操作する中空のリング部、前記ダクトの空気の流れ方向の下流側に接続された筒状体の端部に回転自在に取り付けられた中空のボス部、前記リング部と前記ボス部とを結合する中空のスポーク部を有していることを特徴とするステアリング空調装置。 - 請求項３に記載のステアリング空調装置において、
前記吹出口は、前記ステアリングホイールの内部から車室内に向けて冷風または温風が吹き出す複数の吹出孔であって、
前記複数の吹出孔は、前記リング部または前記ボス部の表面で開口していることを特徴とするステアリング空調装置。 - 請求項３または請求項４に記載のステアリング空調装置において、
前記吹出口は、前記ステアリングホイールの外部から前記リング部の表面または前記スポーク部の表面に向けて冷風または温風が吹き出す複数の吹出口であって、
前記複数の吹出口は、前記ボス部または前記筒状体に設けられていることを特徴とするステアリング空調装置。 - 請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載のステアリング空調装置において、
前記ボルテックスチューブは、円筒形状に形成されて、
前記コンプレッサより吐出された圧縮空気を吸入する入り口が前記ボルテックスチューブの接線方向に開口しており、
一端側の開口部を閉塞する第１閉塞板の周縁部に、温風が吐出する温風出口が開口しており、
他端側の開口部を閉塞する第２閉塞板の中央部に、冷風が吐出する冷風出口が開口していることを特徴とするステアリング空調装置。 - 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載のステアリング空調装置において、
車両に搭載されたバッテリまたは太陽電池と、
前記コンプレッサより吐出された圧縮空気を一時的に貯留する圧縮空気タンクと、
エンジンの運転中に、前記圧縮空気タンク内に圧縮空気を一時的に貯留しておくように、前記バッテリまたは太陽電池からの電力を用いて前記コンプレッサを駆動するコンプレッサ制御手段と
を備えたことを特徴とするステアリング空調装置。 - 請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のステアリング空調装置において、
前記コンプレッサ、このコンプレッサを駆動する駆動源、前記ボルテックスチューブは、車両の車室外に配置されていることを特徴とするステアリング空調装置。
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