JPH1143816A - 二輪車用ヘルメットの温度調整構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外気温に拘らずヘルメット内温度を調節する
をこと課題とする。 【解決手段】 二輪車Ｎに装備され，外気を取り込むと
共に当該外気を冷却又は加熱する熱交換手段２と、この
熱交換手段２と二輪車用ヘルメットＨとの間を連結し，
当該ヘルメットＨ内部に空気を供給する送風ダクト３と
を備え、熱交換手段２にペルチェモジュール２１を装備
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度調整構造に係
り、特に、二輪車用ヘルメットの温度調整構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の二輪車用ヘルメットの温度調整構
造を図１４に示す。この図１４のように、従来の二輪車
用ヘルメット１００は、ヘルメットの前方上部に開閉自
在の通気穴１０１を設け、単に外気を内部に取り込むこ
とにより、内部の冷却を図っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、外気をそのまま取り込む構成のため、
夏期の外気温の高い日には、内部の冷却効果は低く、同
時に、冬期の外気温の低い日には、内部を加温すること
ができず、ヘルメット内部における外気温の影響が大き
かった。

【０００４】また、雨天時には、水滴の侵入の可能性が
あるため、通気穴を塞がねばならず、二輪車用ヘルメッ
ト内部の温度調節を行うことができなかった。

【０００５】さらに、冬期の外気温の低い日には、通気
穴を開けると、外気によりヘルメット内部が過度に冷却
され、閉じると、シールドの曇りが生じていた。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、天候及び外気温の影響を受け難い二輪車用ヘ
ルメットの温度調整構造を提供することを、目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明では、二輪車に
装備され，外気を取り込むと共に当該外気を冷却又は加
熱する熱交換手段と、この熱交換手段と二輪車用ヘルメ
ットとの間を連結し，当該ヘルメット内部に外気を供給
する送風ダクトとを備え、上述した熱交換手段にペルチ
ェモジュールを装備するという構成を採っている。

【０００８】上述の構成では、必要に応じてペルチェモ
ジュールによる冷却又は加熱状態を切り換え、冷却又は
加熱された空気を送風ダクトを介して二輪車用ヘルメッ
トの内部に供給する。

【０００９】本発明は、上述した各構成によって前述し
た目的を達成しようとするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
１３に基づいて説明する。この実施形態では、図１に示
すように、二輪車Ｎに装備され，外気を取り込むと共に
当該外気を冷却又は加熱する熱交換手段２と、この熱交
換手段２と二輪車用ヘルメットＨとの間を連結し，当該
ヘルメットＨの内部に外気を供給する送風ダクト３と備
える二輪車用ヘルメットの温度調整構造１０を示してい
る。

【００１１】さらに、この二輪車用ヘルメットＨの温度
調整構造１０には、上記熱交換手段２の動作制御を行う
動作制御手段としての制御ユニット４と、熱交換手段２
の電源５と、熱交換手段２の動作を入力する外部入力手
段としての調整スイッチ盤６とを備えている。

【００１２】以下、各部を詳説する。

【００１３】図２は、熱交換手段２を示す概略構成図で
ある。この熱交換手段２は、中央にペルチェモジュール
２１を備えており、さらにその周囲には、複数の配管２
２１，２２２，２２３，２２４，２２５が接続されてい
る。

【００１４】ペルチェモジュール２１には、二つの熱交
換器２１１，２１２が装備されており、各熱交換器２１
１には、その上流側から外気を供給する配管２２１，２
２２が接続されている。これら各配管２２１，２２２の
外気取込側には、強制的に外気を送り込むファン２３，
２４が装備されている。

【００１５】また、各熱交換器２１１，２１２の下流側
には配管２２３，２２４がそれぞれ接続されており、こ
れら配管２２３，２２４は、それらの下流側で合流され
ると共に送風ダクト３に接続されている。また、配管２
２３には、配管２２４との合流前に分岐して配管２２２
と合流する配管２２５が接続されており、かかる配管２
２５により熱交換器２１１の下流側と熱交換器２１２の
上流側とが接続されている。

【００１６】配管２２４における配管２２３との合流手
前側には大気に開放された排気口２２４ａが設けられて
おり、この排気口２２４ａにはその開閉を自在とする開
閉手段としてのダンパー２５（図２における実線が閉状
態であり、点線が開状態である）が装備されている。こ
のダンパー２５は、前述の制御ユニット４により開閉の
切り換えが行われる。

【００１７】また、配管２２２と配管２２５との合流点
には、熱交換器２１２と配管２２５を介する熱交換器２
１１との接続状態（Ａ状態とする：図２における実線状
態）と、熱交換器２１２と配管２２２を介するファン２
４との接続状態（Ｂ状態とする：図２における点線状
態）とを切り換える切り換え手段としてのダンパー２６
が設けられている。

【００１８】さらに、配管２２３と配管２２４との合流
点には、送風ダクト３と配管２２４を介する熱交換器２
１２の下流側との接続状態（Ａ状態とする：図２におけ
る実線状態）と、送風ダクト３と配管２２３を介する熱
交換器２１１の下流側との接続状態（Ｂ状態とする：図
２における点線状態）とを切り換える切り換え手段とし
てのダンパー２７が設けられている。そして、これら各
ダンパー２６，２７についても、制御ユニット４により
切り換え動作が行われる。

【００１９】前述のペルチェモジュール２１は、ケース
２１３内に収容されており、その内部において、当該ペ
ルチェモジュール２１の図２における上下にそれぞれ熱
交換器２１１，２１２が接続されている。これら各熱交
換器２１１，２１２はヒートシンク（放熱フィン等）で
あり、二本の固定ボルト２１４によりペルチェモジュー
ル２１を締め付けた状態で連結されている。ペルチェモ
ジュール２１の上下面上には図示しないセラミック板２
１ｆが介挿され、さらにそれらの外側面上に熱伝導性グ
リス２１ｇが薄く塗られて各熱交換器２１１，２１２が
装備される（図４参照）。

【００２０】また、これら各固定ボルト２１４の一方の
熱交換器２１１側端部には、断熱ワッシャ２１５装備さ
れており、同時にペルチェモジュール２１と一方の熱交
換器２１１との間にはアルミ等からなる金属補償ブロッ
ク２１６が介挿され、一方の熱交換器２１１とペルチェ
モジュール２１及び他方の熱交換器２１２との間の断熱
が充分に図られている。

【００２１】さらに、ケース２１３の一方の熱交換器２
１１及びペルチェモジュール２１の周囲部分について
は、断熱材２１３ａが使用されており、外気との断熱が
図られている。また、ケース２１３の内部は、ペルチェ
モジュール２１及び金属補償ブロック２１６を挟んで、
一方の熱交換器２１１側領域と、他方の熱交換器２１２
側領域とでそれぞれ密閉状態にあり、各領域内部におい
て外気の冷却により結露が生じた場合に、水滴を外部に
排出するための排水口２１３ｂ，２１３ｃが各々に設け
られている。また、図２における符号２１７は、ペルチ
ェモジュール２１の過熱を防止するための温度センサで
あり、検出温度は制御ユニット４に出力される。

【００２２】ここで、ペルチェモジュール２１の概略構
造及び作動原理を図３及び図４に基づいて説明する。図
３に示すように、熱電冷却では、熱負荷や直流電源電圧
及び電流容量等の都合により複数個のπ型素子（ｐ形と
ｎ形の二種の金属２１ａ，２１ｂを導電性の接合電極２
１ｃにより接続したもの）を用いる場合が多い。このと
き、取扱いを容易にするため、複数の素子を電気的に直
列に接続（図３における矢印の方向に沿って一様に接続
されている）してユニット化したものがモジュールとし
て一般に使用されている。

【００２３】このモジュールを実際に使用する場合に
は、ｐ形とｎ形の二種の金属を連結する接合電極が露出
したモジュールの上下面には、金属性の冷却又は加熱の
対象物を直接接触させることができない。電極間が電気
的に短絡して素子に電流が流れなくなり、熱電素子とし
ての機能を失うからである。この場合、モジュールを構
成する各素子が全て均等に熱の吸収又は放熱を分担して
熱交換を行い、その機能を充分に発揮できるように、そ
れぞれの電極は熱を授受する相手の個体面と薄い電気絶
縁層（例えば、セラミック板）を介して満遍無く良好な
熱接触を保つ必要がある。このような要求を満たすため
にモジュールの上下面はうねりの少ない精度の良い平滑
な面となるように加工されている。

【００２４】図４（Ａ）にペルチェモジュール２１の冷
却の原理を示す。電源接続端子２１ｄ，２１ｅを介して
ｎ形電極２１ｂにプラス，ｐ形電極２１ａにマイナスの
電圧を印可してｎ形電極２１ｂからｐ形電極２１ａに電
流を流すと、ペルチェ効果により図における左側の接合
電極２１ｃでは熱を吸収し、右側の接合電極２１ｃでは
熱が発生する。右側の接合電極２１ｃには熱交換器２１
２を密着させて発生した熱を効率良く温度Ｔｃの大気中
に放散させると、左側の接合電極２１ｃでは熱交換器２
１１を介して温度Ｔｃの冷却対象たる大気から熱を吸収
し続けるので冷却効果を得ることができる。

【００２５】また、図４（Ｂ）にペルチェモジュール２
１の加熱の原理を示す。上記図４（Ａ）の場合と逆に電
圧を印可すると、ｐ形電極２１ａからｎ形電極２１ｂに
電流を流れる。これにより、熱交換器２１１側では熱の
放散が行われ、加熱対象たる大気が加熱され、熱交換器
２１２では吸熱が行われる。

【００２６】次に、送風ダクト３について説明する。こ
の送風ダクト３は、前述したように一方の端部が熱交換
手段２の配管２２３，２２４の端部に接続されている。
そして、送風ダクト３の他方の端部は、二輪車用ヘルメ
ットＨの内部に配設されたヘルメット内ダクト３１に接
続されている。かかる送風ダクト３は、二輪車用ヘルメ
ットＨの接続部分において、着脱自在の結合継手３２を
介してヘルメット内ダクト３１に連結されており、必要
に応じて送風ダクト３と二輪車用ヘルメットＨとを分離
することが可能である。

【００２７】一方、ヘルメット内ダクト３１は、二輪車
用ヘルメットＨの内部壁面に沿って後方から前方まで配
設され、その随所に吐出穴が穿設されているため、二輪
車用ヘルメットＨ内の各部に送風ダクト３からの冷気又
は暖気を供給することが可能となっている。

【００２８】次に、制御ユニット４について説明する。
図６は、二輪車用ヘルメットの温度調整構造１０の制御
系を示すブロック図である。この制御ユニット４は、制
御スイッチ盤６からの入力信号及び温度センサ２１７か
らの検出信号を受けてそれらに基づく熱交換手段２の各
ファン２３，２４，各ダンパー２５，２６，２７及びペ
ルチェモジュール２１の動作制御を行うコントローラ４
１と、このコントローラ４１からの動作指令信号に基づ
いてファン２３の風量調整を行うべくファン２３に通電
される電流調整を行う電流調整ドライバ４２と、コント
ローラ４１からの動作指令信号に基づいてペルチェモジ
ュール２１の冷却・加熱状態を切り換えるリレースイッ
チ４３とから構成されている。

【００２９】図７は、上述のリレースイッチ４３の詳細
構成を示している。このリレースイッチ４３は、一端を
コントローラ４１に他端を接地された電磁コイル４３１
と、電源５のプラス極に接続された二つの固定接点４３
２，４３５と、マイナス極に接続された二つの固定接点
４３３，４３４と、ペルチェモジュール２１の各電源接
続端子２１ｄ，２１ｅと接続された可動接点４３６，４
３７とから構成されている。

【００３０】各可動接点４３６，４３７は、コントロー
ラ４１からの電磁コイルへ４３１への通電により、同時
に、固定接点４３２，４３４との接続状態から固定接点
４３３，４３５への接続状態に切り替わる。これによ
り、ペルチェモジュール２１の冷却・加熱状態が切り換
えられる。

【００３１】リレースイッチ４３と接続される電源５
は、通常，二輪車に搭載されるバッテリーである。

【００３２】また、コントローラ４１と接続される制御
スイッチ盤６は、図８に示す通りである。即ち、この制
御スイッチ盤６は、ファン２３による風量を切り換える
風量調整スイッチ６１と、熱交換手段２の作動状態（冷
房，暖房，除湿）を切り換える運転モード切り換えスイ
ッチ６２とから構成される。この風量調整スイッチ６１
により電流調整ドライバ４２を介してファン２３の回転
数が三段階で切り換えられ、運転モード切り換えスイッ
チ６２により上述のリレースイッチ４３を介してペルチ
ェモジュール２１の冷却，加熱状態の切り換え及び熱交
換手段２の各配管の接続状態の切り換えが行われる。な
お、風量切り換えスイッチ６１は、二輪車用ヘルメット
の温度調整構造１０のオン，オフを切り換えるメインス
イッチも兼ねている。

【００３３】以下、上述の構成からなる二輪車用ヘルメ
ットの温度調整構造１０の動作を、図９乃至図１３に基
づいて説明する。図９は、二輪車用ヘルメットの温度調
整構造の動作のフローチャートであり、図１０は、各運
転モードにおける熱交換手段の各構成の運転状態を示す
図表であり、図１１乃至図１３は、各運転モードにおけ
る熱交換手段２の接続状態を示している。なお、図９の
各動作は、前述のコントローラの制御に従って行われ
る。

【００３４】まず、メインスイッチ（風量切り換えスイ
ッチ６１）によるオン，オフ状態が判断され（ステップ
Ｓ１）、オン状態の場合には風量調整スイッチ６１によ
り入力された風量及び運転モード切り換えスイッチ６２
により入力された運転モードをチェックする（ステップ
Ｓ２）。

【００３５】上記チェックに基づいて、各部が駆動され
る。即ち、入力風量に対応する電流が電流調整ドライバ
４２によりファン２３に通電され、所定回転数でファン
２３が駆動する。また、入力された運転モードに対応す
る熱交換手段２の動作制御が行われる（ステップＳ
４）。

【００３６】ここで、各運転モードに対応する熱交換手
段２の各部の動作を詳細に説明する。まず、運転モード
が冷房の場合には、図１０の図表及び図１１に示すよう
に、各ファン２３，２４は駆動状態とされ、ダンパー２
５は開状態とされる。また、ダンパー２６はＢ状態とさ
れ、ダンパー２７もＢ状態とされる。さらに、ペルチェ
モジュール２１に対して、熱交換器２１１側が吸熱状態
且つ熱交換器２１２側が放熱状態となるように通電が行
われる。

【００３７】これらにより、ファン２３により取り込ま
れた外気は、熱交換器２１１により冷却され、配管２２
３を介して送風ダクト３に送られる。このため、二輪車
用ヘルメットＨ内の随所には、ヘルメット内ダクト３１
により冷気が供給される。また、ファン２４により取り
込まれた外気は、配管２２２を通ってを熱交換器２１２
を冷却し、排気口２２４ａを介して大気中に排出され
る。また、このとき、熱交換器２１１において外気の冷
却により結露した水滴は、配水口２１３ｂによりケース
２１３の外部に排出される（参照図２）。

【００３８】次に、運転モードが暖房の場合には、図１
０の図表及び図１２に示すように、ファン２３は駆動状
態，ファン２４は停止状態とされ、ダンパー２５は開状
態とされる。また、ダンパー２６はＢ状態とされ、ダン
パー２７もＢ状態とされる。さらに、ペルチェモジュー
ル２１に対して、熱交換器２１１側が放熱状態且つ熱交
換器２１２側が吸熱状態となるように通電が行われる。

【００３９】これらにより、ファン２３により取り込ま
れた外気は、熱交換器２１１により加熱され、配管２２
３を介して送風ダクト３に送られる。このため、二輪車
用ヘルメットＨ内の随所には、ヘルメット内ダクト３１
により暖気が供給される。一方、熱交換器２１２により
冷却された空気は、外気よりも温度が低いためファン２
４が停止していても排気口２２４ａから外部に出る。

【００４０】ここで、ペルチェモジュール２１の放熱側
が加熱され、温度センサ２１７による検出温度が、予め
設定された上限温度を越えた場合にはファン２４を駆動
して熱交換器２１２側の空気を強制的に排出する動作制
御を行う過熱防止機能がコントローラ４１に設けられて
いる（図１０：暖房時下段参照）。

【００４１】さらに、運転モードが除湿の場合には、図
１０の図表及び図１３に示すように、ファン２３は駆動
状態，ファン２４は停止状態とされ、ダンパー２５は閉
状態とされる。また、ダンパー２６はＡ状態とされ、ダ
ンパー２７もＡ状態とされる。さらに、ペルチェモジュ
ール２１に対して、熱交換器２１１側が吸熱状態且つ熱
交換器２１２側が放熱状態となるように通電が行われ
る。

【００４２】これらにより、ファン２３により取り込ま
れた外気は、熱交換器２１１により冷却され、外気中の
水分は結露して排水口２１３ｂから取り除かれる。そし
て、配管２２５を介して熱交換器２１２側に送られて、
加熱されることにより乾燥気体となって送風ダクト３に
送られる。このため、二輪車用ヘルメットＨ内の随所に
は、ヘルメット内ダクト３１により乾燥気体が供給され
る。

【００４３】上述したいずれかの運転モードに対応する
熱交換手段２の動作制御が行われつつ、作動中に、常
時，風量調整スイッチ６１に変更があったかチェックさ
れる（ステップＳ５）。

【００４４】変更があった場合には、さらに、メインス
イッチがオフ状態とされたかをチェックし（ステップＳ
６）、オフ状態の場合には、各ファン２３，２４及びペ
ルチェモジュール２１の通電が切られ、二輪車用ヘルメ
ットの温度調整構造１０全体の動作が終了する。

【００４５】メインスイッチがオフ状態ではない場合に
は、風量調整スイッチ６１により入力された風量に応じ
てファン２３の動作制御が行われる（ステップＳ７）。

【００４６】上記風量調整スイッチ６１の変更のチェッ
ク後には、運転モード切り換えスイッチ６２に変更があ
ったかチェックされる（ステップＳ８）。変更があった
場合には、前述した如く、各ファン２３，２４，各ダン
パー２５，２６，２７の動作制御及びペルチェモジュー
ルの通電制御が行われる（ステップＳ９，ステップＳ１
０）。

【００４７】運転モード切り換えスイッチ６２のチェッ
ク後は、変更の有無に拘らず運転モードが暖房であるか
チェックされ、暖房の場合にはさらに、温度センサ２１
７の検出温度が予め設定された上限値以上であるかチェ
ックされる（ステップＳ１１）。

【００４８】運転モードが暖房ではない場合又は検出温
度が上限値以下の場合には、再び、風量調整スイッチ６
１の変更のチェック動作（ステップＳ５）に戻り、上述
と同様の動作が繰り返される。

【００４９】また、運転モードが暖房であって検出温度
が上限値以上の場合、図１０における暖房時の下段に示
すように、ファン２４を駆動して熱交換器２１２側の空
気を強制的に排出する動作制御が行われる（ステップＳ
１２）。そして、その後は、風量調整スイッチ６１の変
更のチェック動作（ステップＳ５）に戻り、上述と同様
の動作が繰り返される。

【００５０】以上のように、本実施形態によれば、熱交
換手段２を備えているため、夏期の外気温が高い場合に
あっても、二輪車用ヘルメットＨ内部を冷却することが
でき、また、冬期の外気温が低い場合にあっても、二輪
車用ヘルメットＨ内部を加温することができ、外気温に
拘らず操縦環境の快適化を図ることが可能である。

【００５１】また、二輪車用ヘルメットＨに直接穿設さ
れた通気穴により外気を内側に取り込む構成ではないた
め、雨天時においても、二輪車用ヘルメットＨ内の気温
の調節を行うことが可能である。

【００５２】さらに、熱交換手段２に排水口２１３ｂを
設けたため、外気の冷却により除湿を行うことが可能で
あると共に、外気を加熱して取り込むことができるた
め、雨天時又は外気温の低い場合であっても、二輪車用
ヘルメットＨのシールドの曇り除去を図ることが可能で
ある。

【００５３】また、熱交換手段２は、各配管の接続を切
り換えることにより、外気を冷却による除湿後加熱する
ことができるため、外気温の低下又は上昇を抑制しつつ
単なる外気の除湿のみを行うことも可能である。

【００５４】また、熱交換手段２は、ペルチェモジュー
ル２１による外気の加熱又は冷却を行う構成のため、構
造全体の小型化を図ることが可能であり、四輪車に比べ
て積載重量が軽く，搭載面積の小さい二輪車に対して
も、搭載領域の確保が容易であり、重量増加による負担
の軽減を図ることが可能である。

【００５５】

【発明の効果】本願発明は、熱交換手段を備えているた
め、夏期の外気温が高い場合にあっても、二輪車用ヘル
メット内部を冷却することができ、また、冬期の外気温
が低い場合にあっても、二輪車用ヘルメット内部を加温
することができ、外気温に拘らず操縦環境の快適化を図
ることが可能である。

【００５６】また、従来のように、二輪車用ヘルメット
に直接穿設された通気穴により外気を内側に取り込む構
成ではないため、雨天時においても、二輪車用ヘルメッ
ト内の気温の調節を行うことが可能である。

【００５７】さらに、外気を加熱して取り込むことがで
きるため、外気温の低く湿度が高い場合であっても、二
輪車用ヘルメットのシールドの曇り除去を図ることが可
能である。

【００５８】また、熱交換手段は、ペルチェモジュール
による外気の加熱又は冷却を行う構成のため、構造全体
の小型化を図ることが可能であり、四輪車に比べて積載
重量が軽く，搭載面積の小さい二輪車に対しても、搭載
領域の確保が容易であり、重量増加による負担の軽減を
図ることが可能である。

【００５９】本発明は以上のように構成され機能するの
で、これによると、従来にない優れた二輪車用ヘルメッ
トの温度調整構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。

【図２】図１に開示された熱交換手段を示す一部切り欠
いた正面図である。

【図３】図２に開示されたペルチェモジュールを示す斜
視図である。

【図４】図３に示すペルチェモジュールの原理説明図で
あり、図４（Ａ）は外気の冷却原理を示し、図４（Ｂ）
は外気の加熱原理を示す。

【図５】図１に開示した送風ダクトとヘルメット内部ダ
クトの配設状態を示す二輪車用ヘルメットの断面図であ
る。

【図６】本発明の一実施形態の制御系を示すブロック図
である。

【図７】図６に開示されたリレースイッチ及びその周囲
の構成との接続状態を示すブロック図である。

【図８】図１に開示した調整スイッチ盤を示す平面図で
ある。

【図９】本発明の一実施形態の動作を示すフローチャー
トである。

【図１０】本発明の一実施形態の各運転モードにおける
熱交換手段の各構成の作動状態を示す図表である。

【図１１】運転モードが冷房である場合の熱交換手段の
各構成の状態を示す動作説明図である。

【図１２】運転モードが暖房である場合の熱交換手段の
各構成の状態を示す動作説明図である。

【図１３】運転モードが除湿である場合の熱交換手段の
各構成の状態を示す動作説明図である。

【図１４】従来例を示す側面図である。

【符号の説明】

２ 熱交換手段 ２１ ペルチェモジュール ３ 送風ダクト １０ 二輪車用ヘルメットの温度調整構造 Ｈ 二輪車用ヘルメット Ｎ 二輪車

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二輪車に装備され，外気を取り込むと共
   に当該外気を冷却又は加熱する熱交換手段と、この熱交
   換手段と二輪車用ヘルメットとの間を連結し，当該ヘル
   メット内部に前記外気を供給する送風ダクトとを備え、 前記熱交換手段にペルチェモジュールを装備したことを
   特徴とする二輪車用ヘルメットの温度調整構造。