制御装置
【課題】冷却効率を向上させつつ小型化することができる制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置１は、３つの仕切壁１１０〜１３０を少なくとも有し、仕切壁１１０〜１３０により貫通するダクトＤが形成されるとともに、外部から遮蔽された収容空間Ｓを形成する筐体１００と、収容空間Ｓ内で上仕切壁１１０に接して配置され、移動機械を制御するための演算処理を実行するＣＰＵ基板２０と、収容空間Ｓ内で下仕切壁１２０に接して配置され、移動機械を駆動するための電力を制御するモータドライバ３０と、収容空間Ｓ内で後仕切壁１３０に接して配置され、ＣＰＵ基板２０およびモータドライバ３０に電力を供給するバッテリ４０と、ダクトＤ内に配置され、仕切壁１１０〜１３０を介してＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０からの熱が伝達されるフィン５０と、ダクトＤ内に気体の流れを形成してフィン５０を冷却するファン６０とを備える。
【解決手段】制御装置１は、３つの仕切壁１１０〜１３０を少なくとも有し、仕切壁１１０〜１３０により貫通するダクトＤが形成されるとともに、外部から遮蔽された収容空間Ｓを形成する筐体１００と、収容空間Ｓ内で上仕切壁１１０に接して配置され、移動機械を制御するための演算処理を実行するＣＰＵ基板２０と、収容空間Ｓ内で下仕切壁１２０に接して配置され、移動機械を駆動するための電力を制御するモータドライバ３０と、収容空間Ｓ内で後仕切壁１３０に接して配置され、ＣＰＵ基板２０およびモータドライバ３０に電力を供給するバッテリ４０と、ダクトＤ内に配置され、仕切壁１１０〜１３０を介してＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０からの熱が伝達されるフィン５０と、ダクトＤ内に気体の流れを形成してフィン５０を冷却するファン６０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動機械に備えられる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージや電源などの電気部品が配置される発熱部ケースと、発熱部ケースの一側方に隣接して設けられた冷却用ダクト部と、一端が電気部品に接続され、他端が冷却用ダクト部内に露出して電気部品の発熱を冷却ダクト部内に放熱する熱伝導手段とを具備した電子機器の冷却構造が知られている（特許文献１参照）。このような冷却構造によれば、発熱部ケース内への異物の進入を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０７１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、冷却構造を備えるユニットを作業用ロボットなどの移動機械に搭載することについて考慮されていなかった。すなわち、移動機械においては、冷却構造を備えるユニットを配置するためのスペースが限られるため、ユニット（制御装置）は冷却効率を向上させつつ小型化することが求められる。
【０００５】
そこで、本発明は、冷却効率を向上させつつ小型化することができる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するための本発明は、移動機械に備えられる制御装置であって、第１、第２および第３の３つの仕切壁を少なくとも有し、前記仕切壁により貫通するダクトが形成されるとともに、外部から遮蔽された収容空間を形成する筐体と、前記収容空間内で前記第１の仕切壁に接して配置され、前記移動機械を制御するための演算処理を実行する演算処理装置と、前記収容空間内で前記第２の仕切壁に接して配置され、前記移動機械を駆動するための電力を制御する電力制御装置と、前記収容空間内で前記第３の仕切壁に接して配置され、前記演算処理装置および前記電力制御装置に電力を供給する電源装置と、前記ダクト内に配置され、前記第１から第３の仕切壁を介して前記演算処理装置、前記電力制御装置および前記電源装置からの熱が伝達される放熱部材と、前記ダクト内に気体の流れを形成して前記放熱部材を冷却するファンとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、演算処理装置、電力制御装置および電源装置が、それぞれ、ダクトを形成する第１、第２または第３の仕切壁に接して配置されることで、演算処理装置、電力制御装置および電源装置からの熱をダクトの１つの壁を通してだけでなく、少なくとも３つの壁を通して広い面積でダクト内に伝えることができるので、冷却効率を向上させることができる。さらに、演算処理装置、電力制御装置および電源装置がダクトを取り囲むように配置されることになるので、ダクトの一側方で電気部品が並べて配置される構成と比較して、ユニットを小型化することができる。
【０００８】
前記した制御装置において、前記放熱部材は、フィンであり、前記第１から第３の仕切壁のそれぞれから直交して延出している構成とすることができる。
【０００９】
このような構成によれば、冷却気体の通路を確保しつつ、ダクト中央までの熱の伝達径路を短くすることができるので、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の制御装置において、前記放熱部材は、フィンであり、前記第１および第２の仕切壁のそれぞれから直交して延出しており、前記第１の仕切壁から延出するフィンと前記第２の仕切壁から延出するフィンは、それぞれ複数設けられ、交互に配置されている構成とすることができる。
【００１１】
このような構成によれば、第１の仕切壁から延出する各フィンの間の間隔や、第２の仕切壁から延出する各フィンの間の間隔を広めに形成できるので、フィンを比較的容易に製造することができる。また、フィンが複数設けられているので、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００１２】
前記した各制御装置において、前記ダクトは、矩形断面に形成され、前記演算処理装置と前記電力制御装置は、前記ダクトを挟んで対向して配置される構成とすることができる。
【００１３】
このような構成によれば、演算処理装置に接続される制御用配線と電力制御装置に接続される電力供給用配線とを筐体から別個に引き出す構成が容易となるので、筐体の内外における各配線の取り回し性を向上させることができる。また、制御用配線と電力供給用配線とを離した状態で筐体から引き出すことが可能となるので、電力供給用配線から出るノイズが制御用配線に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００１４】
前記した各制御装置において、前記電源装置は、バッテリであり、前記移動機械に備えられた状態における前記ダクトの側方または下方に配置される構成とすることができる。
【００１５】
一般に、電源装置としてのバッテリは、演算処理装置などと比べて重量があるので、移動機械に備えられた状態におけるダクトの上方に配置する場合、筐体を補強する必要が生じる可能性があり、これによって、筐体の構造が複雑化したり、筐体が大型化したりするおそれがある。そこで、バッテリを移動機械に備えられた状態におけるダクトの側方または下方に配置することで、補強構造を簡略化または不要とすることができるので、筐体の構造の簡略化や、筐体、すなわちユニットのさらなる小型化が可能となる。
【００１６】
前記した各制御装置において、前記収容空間を形成する壁は、電磁波遮蔽機能を有する構成とすることができる。
【００１７】
このような構成によれば、収容空間内への電磁波の進入、および、収容空間外（筐体の外部）への電磁波の放出を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の制御装置によれば、演算処理装置、電力制御装置および電源装置が、それぞれ、ダクトを形成する第１、第２または第３の仕切壁に接して配置されていることで、冷却効率を向上させつつ小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る制御装置の斜視図である。
【図２】実施形態に係る制御装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る制御装置の断面図である。
【図４】実施形態に係る制御装置を右斜め前方から見た斜視図である。
【図５】第１変形例に係る制御装置の断面図（ａ）と、第２変形例に係る制御装置の断面図（ｂ）である。
【図６】第３変形例に係る制御装置の断面図である。
【図７】第４変形例に係る制御装置の斜視図である。
【図８】第５変形例に係る制御装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２に示すように、実施形態に係る制御装置１は、作業用ロボットや小型の重機（建設機械）などの移動機械に備えられる装置であり、筐体１００と、演算処理装置の一例としてのＣＰＵ基板２０と、電力制御装置の一例としてのモータドライバ３０と、電源装置の一例としてのバッテリ４０と、放熱部材の一例としてのフィン５０と、ファン６０とを主に備えている。
【００２１】
ここで、以下の説明において、前後、左右および上下は、制御装置１が搭載される図示しない移動機械の前後、左右および上下を基準とする。言い換えると、以下の説明における前後、左右および上下は、制御装置１が移動機械に備えられたときの状態を基準としている。
【００２２】
図３に示すように、筐体１００は、左右方向において対向する側面視略Ｕ形状の右外壁１０１（図１参照）および左外壁１０２と、左右の外壁１０１，１０２の外側の上縁部、下縁部または後縁部をつなぐように延びる上外壁１０３、下外壁１０４および後外壁１０５と、左右の外壁１０１，１０２の前縁部をつなぐように延びる上前外壁１０６および下前外壁１０７と、左右の外壁１０１，１０２の内側の上縁部、下縁部または後縁部をつなぐように延びる３つの仕切壁１１０，１２０，１３０と、上下の仕切壁１１０，１２０の前端部の間に設けられ前仕切壁１４０とを有して構成されている。
【００２３】
なお、本発明において、筐体１００の形成方法（組立方法）は、特に限定されるものではない。例えば、各壁１０１〜１０７，１１０〜１４０を個別の部品として形成しておき、それらを溶接することなどによって筐体１００を形成してもよいし、いくつかの壁が一体となった複数のパーツを予め用意しておき、それらを組み合わせることで筐体１００を形成してもよい。
【００２４】
このような筐体１００は、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０などが収容される収容空間Ｓと、フィン５０やファン６０などが配置されるダクトＤとを形成している。
【００２５】
収容空間Ｓは、左右、上下、後の外壁１０１〜１０５と、上下の前外壁１０６，１０７と、３つの仕切壁１１０〜１３０とにより形成された断面視略Ｕ形状の空間である。この収容空間Ｓは、各壁１０１〜１０７，１１０〜１３０により外部から遮蔽された密閉空間として形成されており、これによって、収容空間Ｓ内への粉塵や塵埃などの異物の進入が防止されている。その結果、収容空間Ｓ内に配置されたＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０などへの異物の影響、例えば、回路のショートなどを防止することができるようになっている。
【００２６】
ダクトＤは、第１の仕切壁の一例としての上仕切壁１１０と、第２の仕切壁の一例としての下仕切壁１２０と、第３の仕切壁の一例としての後仕切壁１３０と、前仕切壁１４０とにより形成されている。さらに述べると、ダクトＤは、４つの仕切壁１１０〜１４０により左右方向に貫通する断面視略矩形状に形成されている。
【００２７】
本実施形態において、少なくとも、上仕切壁１１０、下仕切壁１２０および後仕切壁１３０は、収容空間Ｓ内で発生した熱をダクトＤ内（フィン５０）に伝達することができるように、熱伝導性が良好な材料から形成されている。具体的には、筐体１００の剛性やコスト面などを考慮して、各壁１０１〜１０７，１１０〜１４０は、金属板、例えば、熱伝導率が比較的高い種類の鋼板などから形成することができる。
【００２８】
ＣＰＵ基板２０は、移動機械を制御するための演算処理を実行する装置である。具体的に、本実施形態においては、ＣＰＵ基板２０は、移動機械に設けられた図示しないカメラや照明などに接続され、カメラなどから得た情報に基づいて演算処理を実行し、その結果に基づいてモータドライバ３０などを制御することで移動機械の動作を制御する。
【００２９】
このようなＣＰＵ基板２０は、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの上方で上仕切壁１１０の上面前寄りに接して配置されている。なお、本発明において、仕切壁に接して配置されるとは、ＣＰＵ基板２０などが仕切壁に直接接触した状態で配置される構成のほか、ＣＰＵ基板２０などが、例えば、熱伝導性が良好な弾性シートやグリスなどを介して仕切壁に間接的に接触した状態で配置される構成を含んでいる。
【００３０】
図４に示すように、ＣＰＵ基板２０には、ハーネス２１の一端が接続されており、このハーネス２１は、上前外壁１０６を通して外部に引き出され、他端が移動機械に設けられた図示しないカメラや照明などに接続されている。
【００３１】
モータドライバ３０は、移動機械を駆動するための電力を制御する装置である。具体的に、本実施形態においては、モータドライバ３０は、移動機械に設けられた、アクチュエータなどを駆動させるための図示しないモータに接続され、ＣＰＵ基板２０などからの信号に基づいてバッテリ４０から供給された電力を所定の電圧に変換するなどしてモータを駆動する電力を制御する。
【００３２】
このようなモータドライバ３０は、図３に示すように、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの下方で下仕切壁１２０の下面の前寄りに接して配置されている。さらに述べると、本実施形態において、モータドライバ３０と前記したＣＰＵ基板２０とは、ダクトＤを挟んで上下方向に対向して配置されている。
【００３３】
図４に示すように、モータドライバ３０には、ハーネス３１の一端が接続されており、このハーネス３１は、下前外壁１０７を通して外部に引き出され、他端が移動機械に設けられた図示しないモータに接続されている。
【００３４】
本実施形態においては、ＣＰＵ基板２０とモータドライバ３０がダクトＤを挟んで対向して配置されていることで、制御用のハーネス２１と電力供給用のハーネス３１とを筐体１００から別個に引き出す構成が容易となっている。これにより、筐体１００の内外におけるハーネス２１，３１の取り回し性を向上させることができる。また、ハーネス２１，３１を互いに離した状態で筐体１００から引き出すことが可能となるので、電力供給用のハーネス３１から出るノイズが制御用のハーネス２１に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００３５】
バッテリ４０は、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０などに電力（直流電力）を供給する装置である。具体的に、本実施形態においては、バッテリ４０からの電力は、制御電源装置４１に供給され、ＣＰＵ基板２０を駆動させるための所定の電圧に変換された後にＣＰＵ基板２０に供給される。また、バッテリ４０からの電力は、駆動電源装置４２に供給され、モータドライバ３０を駆動させるための所定の電圧に変換された後にモータドライバ３０に供給される。
【００３６】
図３に示すように、バッテリ４０は、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの後方で後仕切壁１３０の後面に接して配置されている。さらに述べると、バッテリ４０は、収容空間Ｓ内の、後外壁１０５と後仕切壁１３０との間において、後外壁１０５に沿うように立てられた状態で、かつ、下外壁１０４上に載置されるように配置されている。
【００３７】
ここで、バッテリ４０は、ＣＰＵ基板２０などと比べて重量があるため、ダクトＤの上方に配置する場合、筐体１００を補強する必要が生じる可能性があり、その結果、筐体１００の構造が複雑化したり、筐体１００が大型化したりするおそれがある。本実施形態では、バッテリ４０を、ダクトＤの後方（側方）で下外壁１０４に載置するように配置することで、筐体１００の補強構造を簡略化または不要とすることが可能となるので、筐体１００の構造の簡略化や小型化が可能となる。
【００３８】
なお、制御電源装置４１は、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの上方で上仕切壁１１０の上面後寄りに接して配置されており、駆動電源装置４２は、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの下方で下仕切壁１２０の下面後寄りに接して配置されている。
【００３９】
フィン５０は、仕切壁１１０〜１３０を介してＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０、制御電源装置４１、駆動電源装置４２などからの熱が伝達される部材であり、左右方向に延びる略矩形平板状に形成され、ダクトＤ内に配置されている。フィン５０は、仕切壁１１０〜１３０のそれぞれから直交して延出している。
【００４０】
より詳細に、本実施形態において、フィン５１は、上仕切壁１１０の下面に接して配置された左右方向に延びる略矩形平板状の基部１１１と一体に形成され、基部１１１に対して直交するように基部１１１から下方に向けて延出している。フィン５１は、側面視において櫛歯形状をなすように、前後方向に並んで複数設けられている。
【００４１】
また、フィン５２は、下仕切壁１２０の上面に接して配置された左右方向に延びる略矩形平板状の基部１２１と一体に形成され、基部１２１に対して直交するように基部１２１から上方に向けて延出している。フィン５２は、側面視において櫛歯形状をなすように、前後方向に並んで複数設けられている。
【００４２】
基部１１１（上仕切壁１１０）から延出するフィン５１と基部１２１（下仕切壁１２０）から延出するフィン５２は、櫛歯が噛み合うように交互に配置されている。これにより、各フィン５１の間の間隔や各フィン５２の間の間隔を広めに形成できるので、一体に形成される基部１１１とフィン５１や、一体に形成される基部１２１とフィン５２を比較的容易に製造することができるようになっている。
【００４３】
フィン５３は、後仕切壁１３０の前面に接して配置された左右方向に延びる略矩形平板状の基部１３１と一体に形成され、基部１３１に対して直交するように基部１３１から前方に向けて延出している。フィン５３は、側面視において櫛歯形状をなすように、上下方向に並んで複数設けられている。
【００４４】
本実施形態において、フィン５１は、その先端（下端）が基部１２１に当接することで基部１２１に略密着して設けられ、フィン５２は、その先端（上端）が基部１１１に当接することで基部１１１に略密着して設けられている。また、フィン５３は、その先端（前端）が最も後方に配置されたフィン５１に当接することで、当該フィン５１に略密着して設けられている。
【００４５】
このようなフィン５０（およびフィン５０と一体に形成された基部１１１〜１３１）は、高い熱伝導性を有する材料、例えば、アルミニウムや銅などから形成することができる。
【００４６】
なお、フィン５１の先端と基部１２１、フィン５２の先端と基部１１１、および、フィン５３の先端と最後方のフィン５１との密着状態（接触面積）を確保するため、例えば、フィン５０の先端と基部１１１，１２１などとの間には、熱伝導性が良好なグリスなどを塗っておいてもよい。
【００４７】
また、フィン５０の先端を、側面視において幅広に形成しておき、基部１１１，１２１などとの接触面積を大きくするようにしてもよい。さらに、寸法誤差を考慮して、フィン５０の先端に、比較的容易に変形する突起を設けておいてもよい。これによれば、制御装置１の組立工程において、フィン５０をダクトＤ内に配設するときに、突起は基部１１１，１２１などに当接することで変形するが、この突起により、フィン５０と基部１１１，１２１などとの接触を確保することができる。
【００４８】
ファン６０は、ダクトＤ内に空気（気体）の流れを形成してフィン５０を冷却する装置であり、本実施形態においては、図４に示すように、トンネル状のダクトＤの左右両方の開口部にそれぞれ１つずつ配置されている。なお、本実施形態において、各ファン６０は、ダクトＤの開口部のうち、前側に寄せて配置されている。これにより、ダクトＤ（フィン５０）は、その一部（左右方向から見て後寄りの部分）が開放された構造となっている。
【００４９】
左右２つのファン６０のうち、一方は、外部の空気をダクトＤ内に取り込み、他方は、ダクトＤ内の空気を外部に排出するように取り付けられている。
【００５０】
以上のように構成された制御装置１が搭載された移動機械が動作すると、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０、制御電源装置４１、駆動電源装置４２などが駆動し、これらから熱が発生する。
【００５１】
図３に示すように、ＣＰＵ基板２０や制御電源装置４１などで発生した熱（矢印参照）は、上仕切壁１１０と基部１１１を介してフィン５１や、基部１１１と略密着するフィン５２に伝達され、フィン５１，５２の中央（ダクトＤの中央）へ伝わっていく。また、モータドライバ３０や駆動電源装置４２などで発生した熱（矢印参照）は、下仕切壁１２０と基部１２１を介してフィン５２や、基部１２１と略密着するフィン５１に伝達され、ダクトＤの中央へ伝わっていく。
【００５２】
また、バッテリ４０で発生した熱は、後仕切壁１３０と基部１３１を介してフィン５３に伝達され、さらに最後方のフィン５１に伝達されて、基部１１１，１１２を介してフィン５１，５２に伝わることで、徐々にダクトＤの中央へ伝わっていく。
【００５３】
そして、フィン５１〜５３（および基部１１１，１２１，１３１）は、ファン６０によって形成される空気の流れによって冷却されることとなる。これにより、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０などからの熱が、ダクトＤの中央へ次々と伝わり、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０などが冷却されることとなる。
【００５４】
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
ＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０が、それぞれ、ダクトＤを形成する仕切壁１１０〜１３０に接して配置されているので、ＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０からの熱をダクトＤの１つの壁を通してだけでなく、３つの仕切壁１１０〜１３０を通して広い面積でダクトＤ内に伝えることができる。これにより、冷却効率を向上させることができる。
【００５５】
また、ＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０が、ダクトＤを取り囲むように配置されることになるので、例えば、ダクトＤの一側方でＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０が並べて配置される構成と比較して、制御装置１を小型化することができる。これにより、配置スペースが限られる移動機械に、制御装置１を好適に配設することができる。
【００５６】
また、仕切壁１１０〜１３０のそれぞれから直交して延出するフィン５０を備えているので、各フィン５０の間に冷却気体である空気の通路を確保しつつ、ダクトＤの中央までの熱の伝達径路を短くすることができる。これにより、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５７】
また、フィン５１とフィン５２が交互に配置されているので、各フィン５１の間の間隔や各フィン５２の間の間隔を広めに形成することができる。これにより、一体に形成される基部１１１とフィン５１や、一体に形成される基部１２１とフィン５２を比較的容易に製造することができる。また、フィン５１，５２が複数設けられているので、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５８】
また、ＣＰＵ基板２０とモータドライバ３０がダクトＤを挟んで対向して配置されているので、筐体１００の内外における各ハーネス２１，３１の取り回し性を向上させることができる。さらに、ハーネス２１，３１を離した状態で筐体１００から引き出すことが可能となるので、ハーネス３１から出るノイズがハーネス２１に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００５９】
また、重量のあるバッテリ４０がダクトＤの側方に配置されているので、筐体１００の補強構造を簡略化または不要とすることができるため、筐体１００の構造の簡略化や小型化が可能となる。そして、筐体１００の小型化により、制御装置１のさらなる小型化が可能となる。
【００６０】
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。
例えば、収容空間Ｓを形成する壁１０１〜１０７，１１０〜１３０は、電波などの電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽機能を有していてもよい。
【００６１】
これによれば、収容空間内への電磁波の進入を抑制することができるので、収容空間内に配置された部品への電磁波の影響を抑制することができる。また、収容空間外（筐体の外部）への電磁波の放出を抑制することができるので、制御装置の周辺に配置された部品への電磁波の影響を抑制することができる。
【００６２】
なお、収容空間を形成する壁に電磁波遮蔽機能を持たせる方法は、特に限定されるものではなく、例えば、壁自体を鉄や鉛などの電磁波遮蔽材料から形成したり、壁に薄いシート状に形成した電磁波遮蔽材料を貼り付けたり、壁に電磁波遮蔽材料を塗布したりすることなどにより電磁波遮蔽機能を持たせることができる。
【００６３】
また、前記実施形態においては、フィン５１〜５３と一体に形成された基部１１１〜１３１が仕切壁１１０〜１３０のダクトＤ側の面に配置されていたが、図５（ａ）に示すように、基部１１１〜１３１は、収容空間Ｓ内でＣＰＵ基板２０などと接して配置されていてもよい。この場合、フィン５１〜５３は、仕切壁１１０〜１３０を貫通してダクトＤ内に延出するように設けられることとなる。
【００６４】
また、図５（ｂ）に示すように、放熱部材としてのフィン５１〜５３は、仕切壁１１０〜１３０に直接設けられていてもよい。この場合、筐体１００を形成する壁のうち、少なくとも、仕切壁１１０〜１３０は、フィン５１〜５３と同様に、高い熱伝導性を有する材料（アルミニウムや銅など）から形成されることが望ましい。
【００６５】
図５（ａ），（ｂ）に示すような変形例によれば、ＣＰＵ基板２０などで発生した熱を、直接的に、言い換えると、部材間の熱伝達を介さずに、フィン５１〜５３に伝導することができるので、冷却効率をより向上させることができる。
【００６６】
前記実施形態においては、フィン５０がすべての仕切壁１１０〜１３０から延出していたが、これに限定されず、例えば、フィンは、第１および第２の仕切壁だけから延出していてもよい。すなわち、図６に示すように、制御装置１は、後仕切壁１３０（第３の仕切壁）から延出するフィンを備えない構成であってもよい。
【００６７】
前記実施形態においては、２つのファン６０が、ダクトＤの開口部のうちの前側に寄せて配置、すなわち、左右方向に向かい合って配置されていたが、これに限定されず、例えば、図７に示すように、２つのファン６０は前後方向にずれて配置されていてもよい。より具体的に、左側のファン６０は、ダクトＤの開口部のうちの前側に寄せて配置され、右側のファン６０は、ダクトＤの開口部のうちの後側に寄せて配置されていてもよい。また、図示は省略するが、左側のファン６０が、ダクトＤの開口部のうちの後側に寄せて配置され、右側のファン６０が、ダクトＤの開口部のうちの前側に寄せて配置されていてもよい。
【００６８】
なお、図７に示したような制御装置１が、例えば、前側（上下の前外壁１０６，１０７や前仕切壁１４０）を取付面として移動機械に取り付けられ、外部にむき出しとなるように配設される構成においては、前後方向にずれて配置された２つのファン６０は、両方が外部の空気をダクトＤ内に取り込むように、または、両方がダクトＤ内の空気を外部に排出するように取り付けられているとよい。これによれば、２つのファン６０で発生する気流により制御装置１にかかる推力は、略相殺されることになるので、移動機械（例えば、二足歩行ロボットなど）全体に対して不要な推力が作用することを抑制することができる。その結果、移動機械の安定性を向上させることが可能となる。
【００６９】
また、逆に、ファンにより発生する推力によって移動機械を積極的に移動させるように構成してもよい。例えば、ダクトの貫通方向を移動機械の進行方向に向け、ファンで発生する気流を移動機械の進行方向後方に向けることで、移動機械を移動させるためのエネルギーを節約することができる。
【００７０】
前記実施形態においては、ダクトＤの一部が開放された構造となっていたが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、ダクトＤは、ファン６０が取り付けられる部分以外が閉じられた構造となっていてもよい。なお、ダクトの一部が開放された構造においては、ダクトの開口部に金属製のメッシュなどを設けてもよい。これによれば、ダクト内への大きな異物の進入を抑制することができる。
【００７１】
前記実施形態においては、ダクトＤは左右方向に貫通して形成されていたが、これに限定されず、例えば、前後方向や上下方向に貫通して形成されていてもよい。なお、上下方向に貫通するダクトにおいて、冷却気体を下から上に向けて流すようにすれば、温かくなった気体が上方へ流れる性質と相まって、冷却効率をより向上させることができる。
【００７２】
前記実施形態においては、放熱部材として、略矩形平板状に形成されたフィン５０（５１〜５３）を例示したが、これに限定されず、例えば、各フィンは、棒状（針状）に形成されていてもよい。また、放熱部材は、フィンに限定されず、例えば、ダクトの貫通方向に沿って延びる金属製のハニカムコアなどであってもよい。
【００７３】
前記実施形態においては、筐体１００を鋼板などから形成することができると説明したが、筐体は、例えば、アルミニウム板などから形成することもできる。これによれば、筐体を形成する各外壁からも収容空間内で発生した熱を外部に逃がす構成が可能となる。この場合、例えば、図３を参考にして説明すると、ＣＰＵ基板２０と上外壁１０３の間や、モータドライバ３０と下外壁１０４の間などに熱を伝導する部材を設けてもよい。なお、温かくなった気体が上方へ流れる性質を考慮すると、少なくとも上外壁１０３を高い熱伝導性を有する材料から形成することで、冷却性能を向上させることが可能となる。
【００７４】
前記実施形態においては、制御装置１（図１参照）は、全体として略直方体形状に形成されていたが、制御装置の全体形状（外観形状）は、特定の形状に限定されるものではない。例えば、制御装置は、移動機械の配置スペースにあわせて、立方体形状に形成されていてもよいし、角錐台形状に形成されていてもよい。
【００７５】
前記実施形態においては、バッテリ４０がダクトＤの後方（側方）に配置されていたが、これに限定されず、例えば、バッテリは、移動機械に備えられた状態におけるダクトの下方に配置されていてもよい。これによっても、筐体の補強構造を簡略化または不要とすることが可能となるので、筐体の構造の簡略化や、筐体（制御装置）の小型化が可能となる。
【００７６】
なお、本発明において、バッテリの種類は特に限定されるものではない。したがって、バッテリは、一次電池であってもよいし、二次電池であってもよい。また、バッテリとして二次電池を採用する場合には、筐体の壁に、バッテリを充電するときに使用するコネクタなどを設けてもよい。
【００７７】
前記実施形態においては、ＣＰＵ基板２０とモータドライバ３０がダクトＤを挟んで対向して配置される構成において、ＣＰＵ基板２０が上に配置され、モータドライバ３０が下に配置されていたが、これに限定されず、例えば、ＣＰＵ基板２０が下に配置され、モータドライバ３０が上に配置されていてもよい。また、ＣＰＵ基板２０（またはモータドライバ３０）とダクトＤを挟んで対向して配置されるのは、バッテリ４０（電源装置）であってもよい。
【００７８】
前記実施形態においては、ファン６０がダクトＤの両方の開口部にそれぞれ１つずつ配置されていたが、これに限定されず、例えば、ファンは、複数並べて配置されていてもよい。また、ダクトの一方の開口部に配置されるファンの数と、ダクトの他方の開口部に配置されるファンの数とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７９】
前記実施形態においては、ファン６０がダクトＤの両方の開口部（両側）にそれぞれ配置されていたが、これに限定されず、例えば、ファンは、ダクトの一方の開口部（片側）だけに配置されていてもよい。この場合、ファンは、１つだけ配置されていてもよいし、複数並べて配置されていてもよい。
【００８０】
前記実施形態においては、制御装置１は、ファン６０によりダクトＤ内に空気の流れが形成されるものであったが、これに限定されず、例えば、制御装置は、ファンによりダクト内に窒素ガスやヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスの流れが形成されるものであってもよい。
【００８１】
前記実施形態においては、ダクトＤは、３つの仕切壁１１０〜１３０を介して収容空間Ｓと隣接していたが、これに限定されず、例えば、ダクトは、矩形断面をなす４つの仕切壁を介して収容空間と隣接していてもよい。言い換えると、ダクトは、収容空間に取り囲まれるように設けられていてもよい。これによれば、演算処理装置、電力制御装置およびバッテリ（電源装置）のほか、収容空間内で４つめの仕切壁に接して配置した装置も効率的に冷却することができる。
【００８２】
なお、ダクトを形成する仕切壁（収容空間とダクトを仕切る仕切壁）は、上記したように３つや４つに限定されず、５つ以上であってもよい。また、ダクトの断面形状は、矩形状に限定されず、例えば、五角形状をなしていてもよいし、六角形状をなしていてもよい。さらに、ダクトは、筐体内で一方向に沿って真っ直ぐ延びるトンネル状に限定されず、筐体内で屈曲していてもよい。
【００８３】
前記実施形態においては、演算処理装置としてのＣＰＵ基板２０が、モータドライバ３０などを制御することで移動機械を制御するものであったが、これに限定されず、例えば、演算処理装置は、移動機械の各部を直接制御するものであってもよい。
【００８４】
前記実施形態においては、電力制御装置としてモータドライバ３０を例示したが、これに限定されず、例えば、電力制御装置は、バッテリ（電源装置）から供給された電力を１種類または複数種類の所定の電圧に変換して移動機械の各部を駆動する電力を制御する装置であってもよい。
【００８５】
前記実施形態においては、電源装置として、直流電力を供給するバッテリ４０を例示したが、これに限定されず、例えば、電源装置は、直流電力を供給するバッテリ以外の電源装置であってもよい。具体的には、外部から入力された電力（直流電力または交流電力）を所定の電圧に変換して演算処理装置や電力制御装置に供給する、電源基板やトランスなどであってもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１ 制御装置
２０ ＣＰＵ基板
３０ モータドライバ
４０ バッテリ
５０ フィン
５１ フィン
５２ フィン
５３ フィン
６０ ファン
１００ 筐体
１０１ 右外壁
１０２ 左外壁
１０３ 上外壁
１０４ 下外壁
１０５ 後外壁
１０６ 上前外壁
１０７ 下前外壁
１１０ 上仕切壁
１２０ 下仕切壁
１３０ 後仕切壁
Ｄ ダクト
Ｓ 収容空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動機械に備えられる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージや電源などの電気部品が配置される発熱部ケースと、発熱部ケースの一側方に隣接して設けられた冷却用ダクト部と、一端が電気部品に接続され、他端が冷却用ダクト部内に露出して電気部品の発熱を冷却ダクト部内に放熱する熱伝導手段とを具備した電子機器の冷却構造が知られている（特許文献１参照）。このような冷却構造によれば、発熱部ケース内への異物の進入を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０７１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、冷却構造を備えるユニットを作業用ロボットなどの移動機械に搭載することについて考慮されていなかった。すなわち、移動機械においては、冷却構造を備えるユニットを配置するためのスペースが限られるため、ユニット（制御装置）は冷却効率を向上させつつ小型化することが求められる。
【０００５】
そこで、本発明は、冷却効率を向上させつつ小型化することができる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するための本発明は、移動機械に備えられる制御装置であって、第１、第２および第３の３つの仕切壁を少なくとも有し、前記仕切壁により貫通するダクトが形成されるとともに、外部から遮蔽された収容空間を形成する筐体と、前記収容空間内で前記第１の仕切壁に接して配置され、前記移動機械を制御するための演算処理を実行する演算処理装置と、前記収容空間内で前記第２の仕切壁に接して配置され、前記移動機械を駆動するための電力を制御する電力制御装置と、前記収容空間内で前記第３の仕切壁に接して配置され、前記演算処理装置および前記電力制御装置に電力を供給する電源装置と、前記ダクト内に配置され、前記第１から第３の仕切壁を介して前記演算処理装置、前記電力制御装置および前記電源装置からの熱が伝達される放熱部材と、前記ダクト内に気体の流れを形成して前記放熱部材を冷却するファンとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、演算処理装置、電力制御装置および電源装置が、それぞれ、ダクトを形成する第１、第２または第３の仕切壁に接して配置されることで、演算処理装置、電力制御装置および電源装置からの熱をダクトの１つの壁を通してだけでなく、少なくとも３つの壁を通して広い面積でダクト内に伝えることができるので、冷却効率を向上させることができる。さらに、演算処理装置、電力制御装置および電源装置がダクトを取り囲むように配置されることになるので、ダクトの一側方で電気部品が並べて配置される構成と比較して、ユニットを小型化することができる。
【０００８】
前記した制御装置において、前記放熱部材は、フィンであり、前記第１から第３の仕切壁のそれぞれから直交して延出している構成とすることができる。
【０００９】
このような構成によれば、冷却気体の通路を確保しつつ、ダクト中央までの熱の伝達径路を短くすることができるので、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の制御装置において、前記放熱部材は、フィンであり、前記第１および第２の仕切壁のそれぞれから直交して延出しており、前記第１の仕切壁から延出するフィンと前記第２の仕切壁から延出するフィンは、それぞれ複数設けられ、交互に配置されている構成とすることができる。
【００１１】
このような構成によれば、第１の仕切壁から延出する各フィンの間の間隔や、第２の仕切壁から延出する各フィンの間の間隔を広めに形成できるので、フィンを比較的容易に製造することができる。また、フィンが複数設けられているので、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００１２】
前記した各制御装置において、前記ダクトは、矩形断面に形成され、前記演算処理装置と前記電力制御装置は、前記ダクトを挟んで対向して配置される構成とすることができる。
【００１３】
このような構成によれば、演算処理装置に接続される制御用配線と電力制御装置に接続される電力供給用配線とを筐体から別個に引き出す構成が容易となるので、筐体の内外における各配線の取り回し性を向上させることができる。また、制御用配線と電力供給用配線とを離した状態で筐体から引き出すことが可能となるので、電力供給用配線から出るノイズが制御用配線に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００１４】
前記した各制御装置において、前記電源装置は、バッテリであり、前記移動機械に備えられた状態における前記ダクトの側方または下方に配置される構成とすることができる。
【００１５】
一般に、電源装置としてのバッテリは、演算処理装置などと比べて重量があるので、移動機械に備えられた状態におけるダクトの上方に配置する場合、筐体を補強する必要が生じる可能性があり、これによって、筐体の構造が複雑化したり、筐体が大型化したりするおそれがある。そこで、バッテリを移動機械に備えられた状態におけるダクトの側方または下方に配置することで、補強構造を簡略化または不要とすることができるので、筐体の構造の簡略化や、筐体、すなわちユニットのさらなる小型化が可能となる。
【００１６】
前記した各制御装置において、前記収容空間を形成する壁は、電磁波遮蔽機能を有する構成とすることができる。
【００１７】
このような構成によれば、収容空間内への電磁波の進入、および、収容空間外（筐体の外部）への電磁波の放出を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の制御装置によれば、演算処理装置、電力制御装置および電源装置が、それぞれ、ダクトを形成する第１、第２または第３の仕切壁に接して配置されていることで、冷却効率を向上させつつ小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る制御装置の斜視図である。
【図２】実施形態に係る制御装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る制御装置の断面図である。
【図４】実施形態に係る制御装置を右斜め前方から見た斜視図である。
【図５】第１変形例に係る制御装置の断面図（ａ）と、第２変形例に係る制御装置の断面図（ｂ）である。
【図６】第３変形例に係る制御装置の断面図である。
【図７】第４変形例に係る制御装置の斜視図である。
【図８】第５変形例に係る制御装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２に示すように、実施形態に係る制御装置１は、作業用ロボットや小型の重機（建設機械）などの移動機械に備えられる装置であり、筐体１００と、演算処理装置の一例としてのＣＰＵ基板２０と、電力制御装置の一例としてのモータドライバ３０と、電源装置の一例としてのバッテリ４０と、放熱部材の一例としてのフィン５０と、ファン６０とを主に備えている。
【００２１】
ここで、以下の説明において、前後、左右および上下は、制御装置１が搭載される図示しない移動機械の前後、左右および上下を基準とする。言い換えると、以下の説明における前後、左右および上下は、制御装置１が移動機械に備えられたときの状態を基準としている。
【００２２】
図３に示すように、筐体１００は、左右方向において対向する側面視略Ｕ形状の右外壁１０１（図１参照）および左外壁１０２と、左右の外壁１０１，１０２の外側の上縁部、下縁部または後縁部をつなぐように延びる上外壁１０３、下外壁１０４および後外壁１０５と、左右の外壁１０１，１０２の前縁部をつなぐように延びる上前外壁１０６および下前外壁１０７と、左右の外壁１０１，１０２の内側の上縁部、下縁部または後縁部をつなぐように延びる３つの仕切壁１１０，１２０，１３０と、上下の仕切壁１１０，１２０の前端部の間に設けられ前仕切壁１４０とを有して構成されている。
【００２３】
なお、本発明において、筐体１００の形成方法（組立方法）は、特に限定されるものではない。例えば、各壁１０１〜１０７，１１０〜１４０を個別の部品として形成しておき、それらを溶接することなどによって筐体１００を形成してもよいし、いくつかの壁が一体となった複数のパーツを予め用意しておき、それらを組み合わせることで筐体１００を形成してもよい。
【００２４】
このような筐体１００は、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０などが収容される収容空間Ｓと、フィン５０やファン６０などが配置されるダクトＤとを形成している。
【００２５】
収容空間Ｓは、左右、上下、後の外壁１０１〜１０５と、上下の前外壁１０６，１０７と、３つの仕切壁１１０〜１３０とにより形成された断面視略Ｕ形状の空間である。この収容空間Ｓは、各壁１０１〜１０７，１１０〜１３０により外部から遮蔽された密閉空間として形成されており、これによって、収容空間Ｓ内への粉塵や塵埃などの異物の進入が防止されている。その結果、収容空間Ｓ内に配置されたＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０などへの異物の影響、例えば、回路のショートなどを防止することができるようになっている。
【００２６】
ダクトＤは、第１の仕切壁の一例としての上仕切壁１１０と、第２の仕切壁の一例としての下仕切壁１２０と、第３の仕切壁の一例としての後仕切壁１３０と、前仕切壁１４０とにより形成されている。さらに述べると、ダクトＤは、４つの仕切壁１１０〜１４０により左右方向に貫通する断面視略矩形状に形成されている。
【００２７】
本実施形態において、少なくとも、上仕切壁１１０、下仕切壁１２０および後仕切壁１３０は、収容空間Ｓ内で発生した熱をダクトＤ内（フィン５０）に伝達することができるように、熱伝導性が良好な材料から形成されている。具体的には、筐体１００の剛性やコスト面などを考慮して、各壁１０１〜１０７，１１０〜１４０は、金属板、例えば、熱伝導率が比較的高い種類の鋼板などから形成することができる。
【００２８】
ＣＰＵ基板２０は、移動機械を制御するための演算処理を実行する装置である。具体的に、本実施形態においては、ＣＰＵ基板２０は、移動機械に設けられた図示しないカメラや照明などに接続され、カメラなどから得た情報に基づいて演算処理を実行し、その結果に基づいてモータドライバ３０などを制御することで移動機械の動作を制御する。
【００２９】
このようなＣＰＵ基板２０は、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの上方で上仕切壁１１０の上面前寄りに接して配置されている。なお、本発明において、仕切壁に接して配置されるとは、ＣＰＵ基板２０などが仕切壁に直接接触した状態で配置される構成のほか、ＣＰＵ基板２０などが、例えば、熱伝導性が良好な弾性シートやグリスなどを介して仕切壁に間接的に接触した状態で配置される構成を含んでいる。
【００３０】
図４に示すように、ＣＰＵ基板２０には、ハーネス２１の一端が接続されており、このハーネス２１は、上前外壁１０６を通して外部に引き出され、他端が移動機械に設けられた図示しないカメラや照明などに接続されている。
【００３１】
モータドライバ３０は、移動機械を駆動するための電力を制御する装置である。具体的に、本実施形態においては、モータドライバ３０は、移動機械に設けられた、アクチュエータなどを駆動させるための図示しないモータに接続され、ＣＰＵ基板２０などからの信号に基づいてバッテリ４０から供給された電力を所定の電圧に変換するなどしてモータを駆動する電力を制御する。
【００３２】
このようなモータドライバ３０は、図３に示すように、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの下方で下仕切壁１２０の下面の前寄りに接して配置されている。さらに述べると、本実施形態において、モータドライバ３０と前記したＣＰＵ基板２０とは、ダクトＤを挟んで上下方向に対向して配置されている。
【００３３】
図４に示すように、モータドライバ３０には、ハーネス３１の一端が接続されており、このハーネス３１は、下前外壁１０７を通して外部に引き出され、他端が移動機械に設けられた図示しないモータに接続されている。
【００３４】
本実施形態においては、ＣＰＵ基板２０とモータドライバ３０がダクトＤを挟んで対向して配置されていることで、制御用のハーネス２１と電力供給用のハーネス３１とを筐体１００から別個に引き出す構成が容易となっている。これにより、筐体１００の内外におけるハーネス２１，３１の取り回し性を向上させることができる。また、ハーネス２１，３１を互いに離した状態で筐体１００から引き出すことが可能となるので、電力供給用のハーネス３１から出るノイズが制御用のハーネス２１に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００３５】
バッテリ４０は、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０などに電力（直流電力）を供給する装置である。具体的に、本実施形態においては、バッテリ４０からの電力は、制御電源装置４１に供給され、ＣＰＵ基板２０を駆動させるための所定の電圧に変換された後にＣＰＵ基板２０に供給される。また、バッテリ４０からの電力は、駆動電源装置４２に供給され、モータドライバ３０を駆動させるための所定の電圧に変換された後にモータドライバ３０に供給される。
【００３６】
図３に示すように、バッテリ４０は、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの後方で後仕切壁１３０の後面に接して配置されている。さらに述べると、バッテリ４０は、収容空間Ｓ内の、後外壁１０５と後仕切壁１３０との間において、後外壁１０５に沿うように立てられた状態で、かつ、下外壁１０４上に載置されるように配置されている。
【００３７】
ここで、バッテリ４０は、ＣＰＵ基板２０などと比べて重量があるため、ダクトＤの上方に配置する場合、筐体１００を補強する必要が生じる可能性があり、その結果、筐体１００の構造が複雑化したり、筐体１００が大型化したりするおそれがある。本実施形態では、バッテリ４０を、ダクトＤの後方（側方）で下外壁１０４に載置するように配置することで、筐体１００の補強構造を簡略化または不要とすることが可能となるので、筐体１００の構造の簡略化や小型化が可能となる。
【００３８】
なお、制御電源装置４１は、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの上方で上仕切壁１１０の上面後寄りに接して配置されており、駆動電源装置４２は、収容空間Ｓ内のうち、ダクトＤの下方で下仕切壁１２０の下面後寄りに接して配置されている。
【００３９】
フィン５０は、仕切壁１１０〜１３０を介してＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０、制御電源装置４１、駆動電源装置４２などからの熱が伝達される部材であり、左右方向に延びる略矩形平板状に形成され、ダクトＤ内に配置されている。フィン５０は、仕切壁１１０〜１３０のそれぞれから直交して延出している。
【００４０】
より詳細に、本実施形態において、フィン５１は、上仕切壁１１０の下面に接して配置された左右方向に延びる略矩形平板状の基部１１１と一体に形成され、基部１１１に対して直交するように基部１１１から下方に向けて延出している。フィン５１は、側面視において櫛歯形状をなすように、前後方向に並んで複数設けられている。
【００４１】
また、フィン５２は、下仕切壁１２０の上面に接して配置された左右方向に延びる略矩形平板状の基部１２１と一体に形成され、基部１２１に対して直交するように基部１２１から上方に向けて延出している。フィン５２は、側面視において櫛歯形状をなすように、前後方向に並んで複数設けられている。
【００４２】
基部１１１（上仕切壁１１０）から延出するフィン５１と基部１２１（下仕切壁１２０）から延出するフィン５２は、櫛歯が噛み合うように交互に配置されている。これにより、各フィン５１の間の間隔や各フィン５２の間の間隔を広めに形成できるので、一体に形成される基部１１１とフィン５１や、一体に形成される基部１２１とフィン５２を比較的容易に製造することができるようになっている。
【００４３】
フィン５３は、後仕切壁１３０の前面に接して配置された左右方向に延びる略矩形平板状の基部１３１と一体に形成され、基部１３１に対して直交するように基部１３１から前方に向けて延出している。フィン５３は、側面視において櫛歯形状をなすように、上下方向に並んで複数設けられている。
【００４４】
本実施形態において、フィン５１は、その先端（下端）が基部１２１に当接することで基部１２１に略密着して設けられ、フィン５２は、その先端（上端）が基部１１１に当接することで基部１１１に略密着して設けられている。また、フィン５３は、その先端（前端）が最も後方に配置されたフィン５１に当接することで、当該フィン５１に略密着して設けられている。
【００４５】
このようなフィン５０（およびフィン５０と一体に形成された基部１１１〜１３１）は、高い熱伝導性を有する材料、例えば、アルミニウムや銅などから形成することができる。
【００４６】
なお、フィン５１の先端と基部１２１、フィン５２の先端と基部１１１、および、フィン５３の先端と最後方のフィン５１との密着状態（接触面積）を確保するため、例えば、フィン５０の先端と基部１１１，１２１などとの間には、熱伝導性が良好なグリスなどを塗っておいてもよい。
【００４７】
また、フィン５０の先端を、側面視において幅広に形成しておき、基部１１１，１２１などとの接触面積を大きくするようにしてもよい。さらに、寸法誤差を考慮して、フィン５０の先端に、比較的容易に変形する突起を設けておいてもよい。これによれば、制御装置１の組立工程において、フィン５０をダクトＤ内に配設するときに、突起は基部１１１，１２１などに当接することで変形するが、この突起により、フィン５０と基部１１１，１２１などとの接触を確保することができる。
【００４８】
ファン６０は、ダクトＤ内に空気（気体）の流れを形成してフィン５０を冷却する装置であり、本実施形態においては、図４に示すように、トンネル状のダクトＤの左右両方の開口部にそれぞれ１つずつ配置されている。なお、本実施形態において、各ファン６０は、ダクトＤの開口部のうち、前側に寄せて配置されている。これにより、ダクトＤ（フィン５０）は、その一部（左右方向から見て後寄りの部分）が開放された構造となっている。
【００４９】
左右２つのファン６０のうち、一方は、外部の空気をダクトＤ内に取り込み、他方は、ダクトＤ内の空気を外部に排出するように取り付けられている。
【００５０】
以上のように構成された制御装置１が搭載された移動機械が動作すると、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０、制御電源装置４１、駆動電源装置４２などが駆動し、これらから熱が発生する。
【００５１】
図３に示すように、ＣＰＵ基板２０や制御電源装置４１などで発生した熱（矢印参照）は、上仕切壁１１０と基部１１１を介してフィン５１や、基部１１１と略密着するフィン５２に伝達され、フィン５１，５２の中央（ダクトＤの中央）へ伝わっていく。また、モータドライバ３０や駆動電源装置４２などで発生した熱（矢印参照）は、下仕切壁１２０と基部１２１を介してフィン５２や、基部１２１と略密着するフィン５１に伝達され、ダクトＤの中央へ伝わっていく。
【００５２】
また、バッテリ４０で発生した熱は、後仕切壁１３０と基部１３１を介してフィン５３に伝達され、さらに最後方のフィン５１に伝達されて、基部１１１，１１２を介してフィン５１，５２に伝わることで、徐々にダクトＤの中央へ伝わっていく。
【００５３】
そして、フィン５１〜５３（および基部１１１，１２１，１３１）は、ファン６０によって形成される空気の流れによって冷却されることとなる。これにより、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０などからの熱が、ダクトＤの中央へ次々と伝わり、ＣＰＵ基板２０やモータドライバ３０、バッテリ４０などが冷却されることとなる。
【００５４】
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
ＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０が、それぞれ、ダクトＤを形成する仕切壁１１０〜１３０に接して配置されているので、ＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０からの熱をダクトＤの１つの壁を通してだけでなく、３つの仕切壁１１０〜１３０を通して広い面積でダクトＤ内に伝えることができる。これにより、冷却効率を向上させることができる。
【００５５】
また、ＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０が、ダクトＤを取り囲むように配置されることになるので、例えば、ダクトＤの一側方でＣＰＵ基板２０、モータドライバ３０およびバッテリ４０が並べて配置される構成と比較して、制御装置１を小型化することができる。これにより、配置スペースが限られる移動機械に、制御装置１を好適に配設することができる。
【００５６】
また、仕切壁１１０〜１３０のそれぞれから直交して延出するフィン５０を備えているので、各フィン５０の間に冷却気体である空気の通路を確保しつつ、ダクトＤの中央までの熱の伝達径路を短くすることができる。これにより、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５７】
また、フィン５１とフィン５２が交互に配置されているので、各フィン５１の間の間隔や各フィン５２の間の間隔を広めに形成することができる。これにより、一体に形成される基部１１１とフィン５１や、一体に形成される基部１２１とフィン５２を比較的容易に製造することができる。また、フィン５１，５２が複数設けられているので、冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５８】
また、ＣＰＵ基板２０とモータドライバ３０がダクトＤを挟んで対向して配置されているので、筐体１００の内外における各ハーネス２１，３１の取り回し性を向上させることができる。さらに、ハーネス２１，３１を離した状態で筐体１００から引き出すことが可能となるので、ハーネス３１から出るノイズがハーネス２１に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００５９】
また、重量のあるバッテリ４０がダクトＤの側方に配置されているので、筐体１００の補強構造を簡略化または不要とすることができるため、筐体１００の構造の簡略化や小型化が可能となる。そして、筐体１００の小型化により、制御装置１のさらなる小型化が可能となる。
【００６０】
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することができる。
例えば、収容空間Ｓを形成する壁１０１〜１０７，１１０〜１３０は、電波などの電磁波を遮蔽する電磁波遮蔽機能を有していてもよい。
【００６１】
これによれば、収容空間内への電磁波の進入を抑制することができるので、収容空間内に配置された部品への電磁波の影響を抑制することができる。また、収容空間外（筐体の外部）への電磁波の放出を抑制することができるので、制御装置の周辺に配置された部品への電磁波の影響を抑制することができる。
【００６２】
なお、収容空間を形成する壁に電磁波遮蔽機能を持たせる方法は、特に限定されるものではなく、例えば、壁自体を鉄や鉛などの電磁波遮蔽材料から形成したり、壁に薄いシート状に形成した電磁波遮蔽材料を貼り付けたり、壁に電磁波遮蔽材料を塗布したりすることなどにより電磁波遮蔽機能を持たせることができる。
【００６３】
また、前記実施形態においては、フィン５１〜５３と一体に形成された基部１１１〜１３１が仕切壁１１０〜１３０のダクトＤ側の面に配置されていたが、図５（ａ）に示すように、基部１１１〜１３１は、収容空間Ｓ内でＣＰＵ基板２０などと接して配置されていてもよい。この場合、フィン５１〜５３は、仕切壁１１０〜１３０を貫通してダクトＤ内に延出するように設けられることとなる。
【００６４】
また、図５（ｂ）に示すように、放熱部材としてのフィン５１〜５３は、仕切壁１１０〜１３０に直接設けられていてもよい。この場合、筐体１００を形成する壁のうち、少なくとも、仕切壁１１０〜１３０は、フィン５１〜５３と同様に、高い熱伝導性を有する材料（アルミニウムや銅など）から形成されることが望ましい。
【００６５】
図５（ａ），（ｂ）に示すような変形例によれば、ＣＰＵ基板２０などで発生した熱を、直接的に、言い換えると、部材間の熱伝達を介さずに、フィン５１〜５３に伝導することができるので、冷却効率をより向上させることができる。
【００６６】
前記実施形態においては、フィン５０がすべての仕切壁１１０〜１３０から延出していたが、これに限定されず、例えば、フィンは、第１および第２の仕切壁だけから延出していてもよい。すなわち、図６に示すように、制御装置１は、後仕切壁１３０（第３の仕切壁）から延出するフィンを備えない構成であってもよい。
【００６７】
前記実施形態においては、２つのファン６０が、ダクトＤの開口部のうちの前側に寄せて配置、すなわち、左右方向に向かい合って配置されていたが、これに限定されず、例えば、図７に示すように、２つのファン６０は前後方向にずれて配置されていてもよい。より具体的に、左側のファン６０は、ダクトＤの開口部のうちの前側に寄せて配置され、右側のファン６０は、ダクトＤの開口部のうちの後側に寄せて配置されていてもよい。また、図示は省略するが、左側のファン６０が、ダクトＤの開口部のうちの後側に寄せて配置され、右側のファン６０が、ダクトＤの開口部のうちの前側に寄せて配置されていてもよい。
【００６８】
なお、図７に示したような制御装置１が、例えば、前側（上下の前外壁１０６，１０７や前仕切壁１４０）を取付面として移動機械に取り付けられ、外部にむき出しとなるように配設される構成においては、前後方向にずれて配置された２つのファン６０は、両方が外部の空気をダクトＤ内に取り込むように、または、両方がダクトＤ内の空気を外部に排出するように取り付けられているとよい。これによれば、２つのファン６０で発生する気流により制御装置１にかかる推力は、略相殺されることになるので、移動機械（例えば、二足歩行ロボットなど）全体に対して不要な推力が作用することを抑制することができる。その結果、移動機械の安定性を向上させることが可能となる。
【００６９】
また、逆に、ファンにより発生する推力によって移動機械を積極的に移動させるように構成してもよい。例えば、ダクトの貫通方向を移動機械の進行方向に向け、ファンで発生する気流を移動機械の進行方向後方に向けることで、移動機械を移動させるためのエネルギーを節約することができる。
【００７０】
前記実施形態においては、ダクトＤの一部が開放された構造となっていたが、これに限定されず、例えば、図８に示すように、ダクトＤは、ファン６０が取り付けられる部分以外が閉じられた構造となっていてもよい。なお、ダクトの一部が開放された構造においては、ダクトの開口部に金属製のメッシュなどを設けてもよい。これによれば、ダクト内への大きな異物の進入を抑制することができる。
【００７１】
前記実施形態においては、ダクトＤは左右方向に貫通して形成されていたが、これに限定されず、例えば、前後方向や上下方向に貫通して形成されていてもよい。なお、上下方向に貫通するダクトにおいて、冷却気体を下から上に向けて流すようにすれば、温かくなった気体が上方へ流れる性質と相まって、冷却効率をより向上させることができる。
【００７２】
前記実施形態においては、放熱部材として、略矩形平板状に形成されたフィン５０（５１〜５３）を例示したが、これに限定されず、例えば、各フィンは、棒状（針状）に形成されていてもよい。また、放熱部材は、フィンに限定されず、例えば、ダクトの貫通方向に沿って延びる金属製のハニカムコアなどであってもよい。
【００７３】
前記実施形態においては、筐体１００を鋼板などから形成することができると説明したが、筐体は、例えば、アルミニウム板などから形成することもできる。これによれば、筐体を形成する各外壁からも収容空間内で発生した熱を外部に逃がす構成が可能となる。この場合、例えば、図３を参考にして説明すると、ＣＰＵ基板２０と上外壁１０３の間や、モータドライバ３０と下外壁１０４の間などに熱を伝導する部材を設けてもよい。なお、温かくなった気体が上方へ流れる性質を考慮すると、少なくとも上外壁１０３を高い熱伝導性を有する材料から形成することで、冷却性能を向上させることが可能となる。
【００７４】
前記実施形態においては、制御装置１（図１参照）は、全体として略直方体形状に形成されていたが、制御装置の全体形状（外観形状）は、特定の形状に限定されるものではない。例えば、制御装置は、移動機械の配置スペースにあわせて、立方体形状に形成されていてもよいし、角錐台形状に形成されていてもよい。
【００７５】
前記実施形態においては、バッテリ４０がダクトＤの後方（側方）に配置されていたが、これに限定されず、例えば、バッテリは、移動機械に備えられた状態におけるダクトの下方に配置されていてもよい。これによっても、筐体の補強構造を簡略化または不要とすることが可能となるので、筐体の構造の簡略化や、筐体（制御装置）の小型化が可能となる。
【００７６】
なお、本発明において、バッテリの種類は特に限定されるものではない。したがって、バッテリは、一次電池であってもよいし、二次電池であってもよい。また、バッテリとして二次電池を採用する場合には、筐体の壁に、バッテリを充電するときに使用するコネクタなどを設けてもよい。
【００７７】
前記実施形態においては、ＣＰＵ基板２０とモータドライバ３０がダクトＤを挟んで対向して配置される構成において、ＣＰＵ基板２０が上に配置され、モータドライバ３０が下に配置されていたが、これに限定されず、例えば、ＣＰＵ基板２０が下に配置され、モータドライバ３０が上に配置されていてもよい。また、ＣＰＵ基板２０（またはモータドライバ３０）とダクトＤを挟んで対向して配置されるのは、バッテリ４０（電源装置）であってもよい。
【００７８】
前記実施形態においては、ファン６０がダクトＤの両方の開口部にそれぞれ１つずつ配置されていたが、これに限定されず、例えば、ファンは、複数並べて配置されていてもよい。また、ダクトの一方の開口部に配置されるファンの数と、ダクトの他方の開口部に配置されるファンの数とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７９】
前記実施形態においては、ファン６０がダクトＤの両方の開口部（両側）にそれぞれ配置されていたが、これに限定されず、例えば、ファンは、ダクトの一方の開口部（片側）だけに配置されていてもよい。この場合、ファンは、１つだけ配置されていてもよいし、複数並べて配置されていてもよい。
【００８０】
前記実施形態においては、制御装置１は、ファン６０によりダクトＤ内に空気の流れが形成されるものであったが、これに限定されず、例えば、制御装置は、ファンによりダクト内に窒素ガスやヘリウムガス、アルゴンガスなどの不活性ガスの流れが形成されるものであってもよい。
【００８１】
前記実施形態においては、ダクトＤは、３つの仕切壁１１０〜１３０を介して収容空間Ｓと隣接していたが、これに限定されず、例えば、ダクトは、矩形断面をなす４つの仕切壁を介して収容空間と隣接していてもよい。言い換えると、ダクトは、収容空間に取り囲まれるように設けられていてもよい。これによれば、演算処理装置、電力制御装置およびバッテリ（電源装置）のほか、収容空間内で４つめの仕切壁に接して配置した装置も効率的に冷却することができる。
【００８２】
なお、ダクトを形成する仕切壁（収容空間とダクトを仕切る仕切壁）は、上記したように３つや４つに限定されず、５つ以上であってもよい。また、ダクトの断面形状は、矩形状に限定されず、例えば、五角形状をなしていてもよいし、六角形状をなしていてもよい。さらに、ダクトは、筐体内で一方向に沿って真っ直ぐ延びるトンネル状に限定されず、筐体内で屈曲していてもよい。
【００８３】
前記実施形態においては、演算処理装置としてのＣＰＵ基板２０が、モータドライバ３０などを制御することで移動機械を制御するものであったが、これに限定されず、例えば、演算処理装置は、移動機械の各部を直接制御するものであってもよい。
【００８４】
前記実施形態においては、電力制御装置としてモータドライバ３０を例示したが、これに限定されず、例えば、電力制御装置は、バッテリ（電源装置）から供給された電力を１種類または複数種類の所定の電圧に変換して移動機械の各部を駆動する電力を制御する装置であってもよい。
【００８５】
前記実施形態においては、電源装置として、直流電力を供給するバッテリ４０を例示したが、これに限定されず、例えば、電源装置は、直流電力を供給するバッテリ以外の電源装置であってもよい。具体的には、外部から入力された電力（直流電力または交流電力）を所定の電圧に変換して演算処理装置や電力制御装置に供給する、電源基板やトランスなどであってもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１ 制御装置
２０ ＣＰＵ基板
３０ モータドライバ
４０ バッテリ
５０ フィン
５１ フィン
５２ フィン
５３ フィン
６０ ファン
１００ 筐体
１０１ 右外壁
１０２ 左外壁
１０３ 上外壁
１０４ 下外壁
１０５ 後外壁
１０６ 上前外壁
１０７ 下前外壁
１１０ 上仕切壁
１２０ 下仕切壁
１３０ 後仕切壁
Ｄ ダクト
Ｓ 収容空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動機械に備えられる制御装置であって、
第１、第２および第３の３つの仕切壁を少なくとも有し、前記仕切壁により貫通するダクトが形成されるとともに、外部から遮蔽された収容空間を形成する筐体と、
前記収容空間内で前記第１の仕切壁に接して配置され、前記移動機械を制御するための演算処理を実行する演算処理装置と、
前記収容空間内で前記第２の仕切壁に接して配置され、前記移動機械を駆動するための電力を制御する電力制御装置と、
前記収容空間内で前記第３の仕切壁に接して配置され、前記演算処理装置および前記電力制御装置に電力を供給する電源装置と、
前記ダクト内に配置され、前記第１から第３の仕切壁を介して前記演算処理装置、前記電力制御装置および前記電源装置からの熱が伝達される放熱部材と、
前記ダクト内に気体の流れを形成して前記放熱部材を冷却するファンとを備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記放熱部材は、フィンであり、前記第１から第３の仕切壁のそれぞれから直交して延出していることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記放熱部材は、フィンであり、前記第１および第２の仕切壁のそれぞれから直交して延出しており、
前記第１の仕切壁から延出するフィンと前記第２の仕切壁から延出するフィンは、それぞれ複数設けられ、交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記ダクトは、矩形断面に形成され、
前記演算処理装置と前記電力制御装置は、前記ダクトを挟んで対向して配置されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記電源装置は、バッテリであり、前記移動機械に備えられた状態における前記ダクトの側方または下方に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記収容空間を形成する壁は、電磁波遮蔽機能を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１】
移動機械に備えられる制御装置であって、
第１、第２および第３の３つの仕切壁を少なくとも有し、前記仕切壁により貫通するダクトが形成されるとともに、外部から遮蔽された収容空間を形成する筐体と、
前記収容空間内で前記第１の仕切壁に接して配置され、前記移動機械を制御するための演算処理を実行する演算処理装置と、
前記収容空間内で前記第２の仕切壁に接して配置され、前記移動機械を駆動するための電力を制御する電力制御装置と、
前記収容空間内で前記第３の仕切壁に接して配置され、前記演算処理装置および前記電力制御装置に電力を供給する電源装置と、
前記ダクト内に配置され、前記第１から第３の仕切壁を介して前記演算処理装置、前記電力制御装置および前記電源装置からの熱が伝達される放熱部材と、
前記ダクト内に気体の流れを形成して前記放熱部材を冷却するファンとを備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記放熱部材は、フィンであり、前記第１から第３の仕切壁のそれぞれから直交して延出していることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記放熱部材は、フィンであり、前記第１および第２の仕切壁のそれぞれから直交して延出しており、
前記第１の仕切壁から延出するフィンと前記第２の仕切壁から延出するフィンは、それぞれ複数設けられ、交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記ダクトは、矩形断面に形成され、
前記演算処理装置と前記電力制御装置は、前記ダクトを挟んで対向して配置されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記電源装置は、バッテリであり、前記移動機械に備えられた状態における前記ダクトの側方または下方に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記収容空間を形成する壁は、電磁波遮蔽機能を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９８４３０（Ｐ２０１３−９８４３０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１５６３（Ｐ２０１１−２４１５６３）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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