JP4420859B2 - 移動装置用ヒートシンク - Google Patents

Description

この発明は、移動ロボット等の移動装置の発熱体に密接して設けられるとともに、ファンからの冷却風を所定の間隔をあけて互いに並行する複数のフィン間の隙間に通して放熱することで前記発熱体を冷却するヒートシンクに関するものである。

歩行ロボット等の移動ロボットは近年、自律的に移動するために歩行制御回路等の電気装置を内蔵しており（例えば特許文献１参照）、その電気装置は作動し続けるとかなりの熱を発生する発熱体となるため、その熱を効率良く外部に排出しないとその電気装置ひいては移動ロボットの動作が不安定になり、甚だしい場合は移動ロボットが動作停止に至ってしまうという不都合がある。
特開２００２−１５４０８３号公報

しかしながら、移動ロボットは一般に高密度に電気装置を搭載していることから、冷却風を常に効率よく流せるとは限らず、その電気装置に密接して設けられたヒートシンクのフィン間の隙間を通ったファンからの冷却風が、移動ロボットの前方へ排出されて走行風による抵抗を受けたり、構造物に当たって流出を妨げられたりする場合があり、このような場合にはヒートシンクの冷却効率が低くなって、電気装置を充分に冷却することができないという問題があった。

それゆえこの発明は、ヒートシンクの冷却効率を高めて、移動ロボット等の移動装置の発熱体を充分に冷却し得るようにすることを目的とするものであり、この発明の移動装置用ヒートシンクは、移動装置の発熱体に密接して設けられるとともに、ファンからの冷却風を所定の間隔をあけて互いに並行する複数のフィン間の隙間に通して放熱することで前記発熱体を冷却するヒートシンクにおいて、前記互いに並行する複数のフィンの少なくとも一部の、少なくとも全長の一部が、前記ファンからの冷却風を前記移動装置の前方と異なる方向であって前記移動装置の構造物を避ける方向へ向けるように湾曲して延在していることを特徴とするものである。

かかる移動装置用ヒートシンクにあっては、互いに並行する複数のフィンの少なくとも一部の、少なくとも全長の一部が湾曲して延在して、ファンからの冷却風を、移動装置の前方と異なる方向であって移動装置の構造物を避ける方向へ向ける。

従って、この発明の移動装置用ヒートシンクによれば、移動装置が電気装置等の発熱体を他の構造物と一緒に高密度に搭載していても、発熱体に密接して設けられたヒートシンクのフィン間の隙間を通ったファンからの冷却風が、移動装置の前方へ排出されて走行風による抵抗を受けたり、構造物に当たって流出を妨げられたりすることがないので、ヒートシンクの冷却効率を高め得て、発熱体を充分に冷却することができる。

なお、この発明の移動装置用ヒートシンクにおいては、前記移動装置は移動ロボットであり、前記発熱体はその移動ロボットに搭載された電気装置であっても良く、このようにすれば、移動ロボットに搭載された歩行制御回路等の電気装置を効率良く冷却し得て、移動ロボットの動作不安定や動作停止等の不都合を回避することができる。

また、この発明の移動装置用ヒートシンクにおいては、前記少なくとも一部のフィンの前記少なくとも全長の一部はＵ字状に湾曲していても良く、このようにすれば、ファンからの冷却風をヒートシンクが、構造物を避けつつ全て後方へ排出することができるので、移動装置の走行風による吸出し効果も利用し得て、高い冷却効率を得ることができる。

一方、この発明の移動装置用ヒートシンクにおいては、前記少なくとも一部のフィンの前記少なくとも全長の一部は扇形に湾曲していても良く、このようにすれば、ファンからの冷却風をヒートシンクが、構造物を避けつつ側方や上方や下方と後方とに分散させて排出することができるので、移動装置の後方の通風孔が充分に大きくできない場合等でも良好な冷却効率を得ることができる。

以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、この発明の移動装置用ヒートシンクの一実施例としての、人型移動ロボットの電気装置としての電源回路ボードの冷却用のヒートシンクの構成を示す平面図、表側から見た斜視図および裏側から見た斜視図、図１（ｄ）は、その実施例のヒートシンク上の冷却風の流れを示す説明図、図２（ａ）および（ｂ）は、上記実施例のヒートシンクを具える人型移動ロボットを例示する正面図および側面図、図３（ａ）および（ｂ）は、その人型移動ロボットの胴体上部を斜め下方から見た外観および上記ヒートシンクの取り付け状態を示す透視状態の斜視図、そして図４は、その人型移動ロボットの胴体上部への上記ヒートシンクの取り付け状態を示す断面図である。

この実施例のヒートシンクを具える移動装置の一例としての人型移動ロボットは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、胴体１の下に二本の脚部２を具え、それらの脚部２で既知の方法により倒立振り子的に動的バランスをとりながら歩行するものである。この人型移動ロボットはまた、胴体１のロボット自身から見て左右に腕部３を具えるとともに、胴体１上に頭部４を具えており、ここで、胴体１は、腰部１ｃで互いに前後および左右回動可能に連結された上半部１ａと下半部１ｂとからなっている。

上記人型移動ロボットの胴体１の上半部１ａは、図３（ａ）に示すように、前カバー１ｄと後カバー１ｅとを有しており、それらの前後カバー１ｄ，１ｅの内側には、図３（ｂ）に示すように、防塵防滴構造の殻状のフレーム１ｆが設けられ、そのフレーム１ｆの内部には、図４に示すように、電気装置としての図示しない多数の制御回路ボードや上記電源回路ボード５等が収容されていて、それらのうちの特に電源回路ボード５がここでは発熱体として、この実施例のヒートシンク６により放熱される。

この実施例のヒートシンク６は、図３（ｂ）および図４に示すように、胴体１の腰部１ｃの後ろの位置で、フレーム１ｆの下側の開口部を塞いでフレーム１ｆ内への塵や水滴の浸入を防ぐとともに、図１（ｃ）に示すその裏面６ａで上記電源回路ボード５と接触していて、電源回路ボード５の作動時に発生する熱を伝えられ、その熱をフレーム１ｆの外部に放散させるもので、その表側に多数のフィン６ｂ、６ｃを有するとともに、それらのフィン６ｂ、６ｃ上に密接して冷却用の電動ファン７を搭載されている。

ここで、図１（ａ）に示すように、上記多数のフィン６ｂ、６ｃのうち、複数のフィン６ｂは、一定の間隔をあけて互いに並行し、上記人型移動ロボットの前後方向（図１（ａ）では上下方向）へ直線的に延在しており、その一方、複数のフィン６ｃは、一定の間隔をあけて互いに並行し、所定の中心点Ｃ１を中心としてその中心点Ｃ１より上記人型移動ロボットの前方側で互いに同心の半円状に延在して、上記直線状のフィン６ｂの一部に接続されている。

また上記半円状のフィン６ｃの全長のうち、図１（ａ），（ｂ）に示すように、上記中心点ｃ１より上記人型移動ロボットの前方側に位置する中心点Ｃ２を中心とした円形の範囲内に位置する部分６ｄは、他の部分よりフィン高さが低くされ、さらに上記実施例のヒートシンク６の上記中心点Ｃ１の周囲の、概ね上記円形の範囲に含まれる略半円状の範囲内は、フィン６ｂ、６ｃが設けられていず、フィン６ｂ、６ｃの根元の高さの平坦部６ｅとされている。

そして上記電動ファン７は、上記中心点ｃ２とモータの中心軸線とが概ね一致するように、この実施例のヒートシンク６上に搭載されて四隅をボルトでヒートシンク６に固定される。

かかる実施例のヒートシンク６にあっては、互いに並行する複数のフィン６ｂ、６ｃの少なくとも一部の、少なくとも全長の一部であるフィン６ｃが湾曲して延在して、直線状のフィン６ｂに繋がっているので、図１（ｄ）中に矢印Ａで示すように、ヒートシンク６に隣接するファン７からヒートシンク６へ向けて吹き出された冷却風が実質的に全て、先ずフィン高さが低い部分６ｄおよび平坦部６ｅに入り、そこから湾曲したフィン６ｃ間の隙間および直線状のフィン６ｂ間の隙間を通って、フィンの高さ方向へ漏れる多少の分を除き全て後方（図では下方）へ排出される。

これにより、図４中に矢印Ａで示すように、胴体１の上半部１ａの後カバー１ｅの前端部の空気取り入れ口１ｇから胴体１の上半部１ａ内に入ってファン７からヒートシンク６へ向けて吹き出された冷却風は、移動装置の構造物としての上記人型移動ロボットの胴体１の腰部１ｃを避ける方向である、上記人型移動ロボットの後方へ向けてヒートシンク６から排出されて、後カバー１ｅの後端部の排気口１ｈから胴体１の上半部１ａ外に放散される。

従って、この実施例の移動装置用ヒートシンク６によれば、上記人型移動ロボットが発熱体としての電源回路ボード５を他の構造物と一緒に高密度に搭載していても、電源回路ボード５に密接して設けられたヒートシンク６のフィン６ｂ、６ｃ間の隙間を通ったファン７からの冷却風が、上記人型移動ロボットの前方へ排出されて走行風による抵抗を受けたり、構造物としての腰部１ｃに当たって流出を妨げられたりすることがないので、ヒートシンク６の冷却効率を高め得て、電源回路ボード５を充分に冷却することができる。

しかも、この実施例の移動装置用ヒートシンク６によれば、少なくとも一部のフィンの少なくとも全長の一部であるフィン６ｃはＵ字状に湾曲していることから、ファン７からの冷却風をヒートシンク６が、構造物としての腰部１ｃを避けつつ全て後方へ排出することができるので、上記人型移動ロボットの走行風による吸出し効果も利用し得て、高い冷却効率を得ることができる。

図５は、この発明の移動装置用ヒートシンクの他の一実施例を示す平面図であり、この実施例のヒートシンク６は、平面形状が略正方形状をなしているとともに、その角部に位置する中心点ｃ１を中心として扇形に延在する複数のフィン６ｃと、中心点Ｃ１付近および対角線の反対側の角部付近にて辺に平行かつ互いに直交する方向へそれぞれ直線状に延在する複数のフィン６ｂとを有しており、これらのフィン６ｂ、６ｃの各々を構成する複数のフィンはそれぞれ、一定の間隔をあけて互いに並行している。

そしてこの実施例のヒートシンク６では、扇形に延在する複数のフィン６ｃ中に、ヒートシンク６の略中央に位置する中心点Ｃ２を中心とした円形の、フィン６ｂ、６ｃの根元の高さの平坦部６ｅが設けられている。

かかる実施例のヒートシンク６にあっては、上記円形の平坦部６ｅに向き合うように電動ファンが設けられると、その電動ファンから吹き出された冷却風が実質的に全て、先ず平坦部６ｅに入り、そこから湾曲したフィン６ｃ間の隙間を通って、図５中に矢印Ａで示すように、フィンの高さ方向へ漏れる多少の分を除き全て、図では下方および側方へ排出される。

従って、この実施例のヒートシンク６によれば、電動ファンからの冷却風をヒートシンク６が、構造物を避けつつ側方や上方や下方と後方とに分散させて排出することができるので、上記人型移動ロボットの後方の排気孔１ｈが充分に大きくできない場合等でも良好な冷却効率を得ることができる。

図６は、この発明の移動装置用ヒートシンクのさらに他の一実施例を示す平面図であり、この実施例のヒートシンク６は、平面形状が横長の略長方形状をなしているとともに、その一辺に位置する中心点ｃ１を中心として扇形に延在する複数のフィン６ｃおよびそれらのフィン６ｃに繋がって直線状に延在する複数のフィン６ｂと、中心点Ｃ１付近およびその付近の角部に対し対角線の反対側の角部付近にて辺に平行かつ互いに直交する方向へそれぞれ直線状に延在する複数のフィン６ｂとを有しており、これらのフィン６ｂ、６ｃの各々を構成する複数のフィンはそれぞれ、一定の間隔をあけて互いに並行している。

かかる実施例のヒートシンク６にあっては、上記扇形のフィン６ｃに繋がる直線状のフィン６ｂの端部に向き合って、モータ中心軸線Ｃ３が直線状のフィン６ｂと平行に延在するように電動ファン７が設けられると、その電動ファン７から吹き出された冷却風が実質的に全て、先ず直線状のフィン６ｂ間の隙間に入り、そこから湾曲したフィン６ｃ間の隙間を通って、図６中に矢印Ａで示すように、フィンの高さ方向へ漏れる多少の分を除き全て、図では下方へ排出される。

従って、この実施例のヒートシンク６によれば、電動ファン７を配置するスペースがヒートシンク６上にない場合でも、電動ファン７からの冷却風をヒートシンク６が、構造物を避けつつ後方へ排出し得て、良好な冷却効率を得ることができる。

図７（ａ）および（ｂ）は、この発明の移動装置用ヒートシンクのさらに他の一実施例を示す平面図およびそのヒートシンクでの冷却風の流れを示す説明図であり、この実施例のヒートシンク６は、最初の実施例のヒートシンク６をその中心点Ｃ１，Ｃ２を通る前後方向軸線で左右に分割した半部と概略同様とされて、中心点Ｃ１を中心として扇形に延在する複数のフィン６ｃおよびそれらのフィン６ｃに繋がって直線状に延在する複数のフィン６ｂを有し、平面形状が縦長の略長方形状をなしているとともに、平坦部６ｅが扇形のフィン６ｃの外側まで拡張されている。

この実施例のヒートシンク６によっても、最初の実施例のヒートシンクと同様の作用効果をもたらすことができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、上記各実施例ではヒートシンクが、移動装置としての人型移動ロボットの、発熱体としての電源回路ボード５の冷却を行ったが、この発明のヒートシンクを用いる移動装置は、人型移動ロボットでなくとも良く、また前記発熱体は、電源回路ボードでなくても良い。そして前記ファンは、上記実施例ではヒートシンクに密接していて冷却風をヒートシンクに送っているが、多少離れている場合を含めてヒートシンクに隣接していても良く、またダクト等の冷却風通路を介してヒートシンクに冷却風を送っても良い。さらに前記フィンは、実質的に所定の間隔をあけて、実質的に互いに並行していれば良く、例えば並行する三本以上のフィンの間隔を不等間隔としたり、フィンの間隔をフィンの延在方向に沿って次第に広げる等変化させたりしても良い。

かくしてこの発明の移動装置用ヒートシンクによれば、移動装置が電気装置等の発熱体を他の構造物と一緒に高密度に搭載していても、発熱体に密接して設けられたヒートシンクのフィン間の隙間を通ったファンからの冷却風が、移動装置の前方へ排出されて走行風による抵抗を受けたり、構造物に当たって流出を妨げられたりすることがないので、ヒートシンクの冷却効率を高め得て、発熱体を充分に冷却することができる。

（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、この発明の移動装置用ヒートシンクの一実施例としての、人型移動ロボットの電気装置としての電源回路ボードの冷却用のヒートシンクの構成を示す平面図、表側から見た斜視図および裏側から見た斜視図、（ｄ）は、その実施例のヒートシンク上の冷却風の流れを示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記実施例のヒートシンクを具える人型移動ロボットを例示する正面図および側面図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記人型移動ロボットの胴体上部を斜め下方から見た外観および上記ヒートシンクの取り付け状態を示す透視状態の斜視図である。 上記人型移動ロボットの胴体上部への上記ヒートシンクの取り付け状態を示す断面図である。 この発明の移動装置用ヒートシンクの他の一実施例を示す平面図である。 この発明の移動装置用ヒートシンクのさらに他の一実施例を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、この発明の移動装置用ヒートシンクのさらに他の一実施例を示す平面図およびそのヒートシンクでの冷却風の流れを示す説明図である。

符号の説明

１ 胴体
１ａ 上半部
１ｂ 下半部
１ｃ 腰部
１ｄ 前カバー
１ｅ 後カバー
１ｆ フレーム
１ｇ 空気取り入れ口
１ｈ 排気口
２ 脚部
３ 腕部
４ 頭部
５ 電源回路ボード
６ ヒートシンク
６ａ 裏面
６ｂ 直線状のフィン
６ｃ 湾曲したフィン
６ｄ フィン高さの低い部分
６ｅ 平坦部
７ 電動ファン
Ａ 風の流れを示す矢印
Ｃ１，Ｃ２ 中心点
Ｃ３ 中心軸線

Claims (4)

1. 移動装置の発熱体に密接して設けられるとともに、ファンからの冷却風を所定の間隔をあけて互いに並行する複数のフィン間の隙間に通して放熱することで前記発熱体を冷却するヒートシンクにおいて、
   前記互いに並行する複数のフィンの少なくとも一部の、少なくとも全長の一部が前記ファンからの冷却風を前記移動装置の前方と異なる方向であって前記移動装置の構造物を避ける方向へ向けるように湾曲して延在していることを特徴とする、移動装置用ヒートシンク。
2. 前記移動装置は移動ロボットであり、前記発熱体はその移動ロボットに搭載された電気装置であることを特徴とする、請求項１記載の移動装置用ヒートシンク。
3. 前記少なくとも一部のフィンの前記少なくとも全長の一部はＵ字状に湾曲していることを特徴とする、請求項１または２記載の移動装置用ヒートシンク。
4. 前記少なくとも一部のフィンの前記少なくとも全長の一部は扇形に湾曲していることを特徴とする、請求項１または２記載の移動装置用ヒートシンク。

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