JP7033969B2 - 無人飛行体 - Google Patents

Description

本発明は無人飛行体に関する。

粉塵が存在する構造物（例えばボイラ、焼却炉、排ガスダクト等）の内部構造の検査は、例えば構造物内部に足場を組んで、人手によって行われる。しかし、このような構造物では粉塵が内部を舞うことがあり、人が内部に入って検査を行うことは容易でない。そこで、検査装置を搭載した無人飛行体を構造物内部に飛行させることで、構造物の内部構造を検査する技術が知られている。

例えば特許文献１には、カメラ等の検査装置を搭載した無人飛行体によりボイラの内部構造を検査することが記載されている。

特開２０１６－１５６２８号公報（例えば段落００２９、図１参照）

ところで、無人飛行体には、無人飛行体を駆動（飛行）を制御するための電子部品（制御基板等）が備えられる。そして、無人飛行体を安定して駆動制御する観点から、電子部品から発せられた熱を放熱して、電子部品を十分に冷却することが好ましい。そこで、無人飛行体には、外気を無人飛行体内部に取り込むためのファン、通気口等が通常は備えられる。そして、ファンが駆動することで取り込まれた外気に電子部品の熱が放熱され、これにより、電子部品の冷却が行われる。なお、電子部品の熱を帯びた空気（取り込まれた外気）は、無人飛行体の外部に放出される。

一方で、例えばボイラ等の構造物の内部では、上記のように粉塵が舞うことがある。そのため、無人飛行体の内部に粉塵が入り込むことを抑制する観点から、上記のようなファン、通気口等を備えずに、電子部品を配置した内部空間は密閉（気密）されることが好ましい。しかし、電子部品を配置した内部空間を密閉すると、電子部品から発せられた熱が当該内部空間に篭る。この結果、電子部品が過熱され、電子部品の誤動作が生じる可能性がある。このため、無人飛行体の駆動制御が不安定になる可能性がある。

本発明は上記の課題に鑑みて為されたものであり、本発明の少なくとも一実施形態は、粉塵が存在する構造物の内部においても安定して駆動制御可能な無人飛行体を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る無人飛行体は、粉塵が存在する構造物の内部空間を検査するための無人飛行体であって、プロペラ、及び前記プロペラを回転させるためのモータを含む駆動力付与部と、前記駆動力付与部を支持する飛行体本体部であって、電子部品が配置される密閉空間を内部に有する飛行体本体部と、を備え、前記飛行体本体部のうち、少なくとも前記電子部品と熱的に接触する部分が、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高熱伝導率材料により構成されたことを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、電子部品から発せられた熱を飛行体本体部に放熱できる。これにより、熱が密閉空間に篭ることを抑制しつつ、電子部品を冷却できる。この結果、無人飛行体の安定的な駆動制御を行うことができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記無人飛行体は、前記密閉空間に配置される、前記電子部品の温度上昇を抑制するための温度上昇抑制機構を備えることを特徴とする。

上記（２）の構成によれば、例えばファン、冷却材等の温度上昇抑制機構によって電子部品の温度上昇を抑制できる。これにより、上記の放熱と相俟って、温度上昇抑制機構によって、さらに十分に電子部品を冷却できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記飛行体本体部は、前記密閉空間を画成するための密閉空間画成部を含み、前記密閉空間画成部の少なくとも一部には冷媒が封入されることを特徴とする。

上記（３）の構成によれば、冷媒に蓄熱できるため、電子部品の熱をさらに飛行体本体部に蓄熱できる。これにより、電子部品の温度上昇をよりいっそう抑制できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れか１の構成において、前記飛行体本体部は、前記密閉空間を画成するための密閉空間画成部を含み、前記密閉空間画成部の少なくとも一部は透明部材により構成されることを特徴とする。

上記（４）の構成によれば、外部から密閉空間の内部を視認できる。これにより、密閉空間の内部に配置された電子部品を外部から視認でき、電子部品の様子を外部から確認できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記透明部材はエアロゲルを含むことを特徴とする。

上記（５）の構成によれば、エアロゲルは軽量であるため、無人飛行体が過度に重くなることが抑制され、安定して飛行できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）～（５）の何れか１の構成において、前記無人飛行体は、前記電子部品と前記モータとの間における伝熱を抑制するための伝熱抑制機構を備えることを特徴とする。

上記（６）の構成によれば、電子部品とモータとの間での熱の授受を抑制できる。この結果、例えば電子部品から発せられた熱のモータへの伝熱に起因するモータの過熱を抑制できる。また、例えば、プロペラの回転に伴いモータから発せられた熱の電子部品への伝熱に起因する電子部品の過熱を抑制できる。これらにより、電子部品及びモータの過熱を抑制して、無人飛行体の安定した駆動制御を行うことができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）～（６）の何れか１の構成において、前記密閉空間には、前記電子部品を撮影するための撮影装置が配置されることを特徴とする。

上記（７）の構成によれば、電子部品の様子を遠隔の場所から確認できる。これにより、電子部品に異常が発生した場合に、その異常を早期に発見できる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）～（７）の何れか１の構成において、前記無人飛行体は、前記密閉空間の温度を測定するための内部温度センサを備えることを特徴とする。

上記（８）の構成によれば、密閉空間の温度に応じて、無人飛行体の駆動を制御できる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）～（８）の何れか１の構成において、前記無人飛行体は、前記構造物の内部空間の温度を測定するための外部温度センサを備えることを特徴とする。

上記（９）の構成によれば、粉塵が存在する構造物の内部空間の温度に応じて、無人飛行体の駆動を制御できる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、粉塵が存在する構造物の内部においても安定して駆動制御可能な無人飛行体を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る無人飛行体の外観斜視図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 昇温試験に使用した試験箱であり、（ａ）は金属及びエアロゲルにより構成した試験箱（実施例）、（ｂ）はアクリル樹脂により構成した試験箱（比較例）である。 昇温試験の結果を示すグラフである。 本発明の二実施形態に係る無人飛行体の断面図である。 本発明の三実施形態に係る無人飛行体の断面図である。 本発明の四実施形態に係る無人飛行体の断面図である。 本発明の五実施形態に係る無人飛行体の模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（ｃ）はＢ－Ｂ線断面図の変形例、（ｄ）はＢ－Ｂ線断面図の別の変形例である。 本発明の六実施形態に係る無人飛行体の模式図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ－Ｃ線断面図の変形例である。 本発明の七実施形態に係る無人飛行体の断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下に実施形態として記載されている内容又は図面に記載されている内容は、あくまでも例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。また、各実施形態は、２つ以上を任意に組み合わせて実施することができる。さらに、各実施形態において、共通する部材については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。

また、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る無人飛行体１００の外観斜視図である。無人飛行体１００は、粉塵が存在する構造物の内部空間を検査するためのものである。ここでいう構造物とは、例えば、ボイラ、焼却炉、排ガスダクト等である。また、ここでいう粉塵とは、例えば、燃焼灰、流動床ボイラで使用される砂、未燃分、塵埃等である。無人飛行体１００には、図示はしないが、上記構造物の上記内部空間を検査するための検査装置（例えばカメラ等）が備えられる。このため、無人飛行体１００は、上記内部空間を飛行しながら構造物の内部を検査することができる。これにより、作業員等が構造物の内部に入ることなく、構造物の内部を検査できる。

無人飛行体１００は、駆動力付与部１０と、飛行体本体部１２とを備える。これらのうち、駆動力付与部１０は、プロペラ１０ａ、及びプロペラ１０ａを回転させるためのモータ１０ｂを含む。また、飛行体本体部１２は、駆動力付与部１０を支持するものであって、電子部品２１（図２を参照しながら説明する）が配置される密閉空間２０（図２を参照しながら説明する）を内部に有するものである。駆動力付与部１０によって駆動力を発生させることで、駆動力付与部１０と一体に構成された飛行体本体部１２が駆動する。

駆動力付与部１０は、飛行体本体部１２に含まれる支持材１１であって、筐体１３の上面の対角線方向にそれぞれ延在する支持材１１に支持される。支持材１１は、後記する筐体１３の上方に位置する第１支持材１１ａと、上面視で筐体１３の外側に配置され、駆動力付与部１０を支持するための第２支持材１１ｂとを含む。駆動力付与部１０は４つ備えられ、支持材１１の正面側に２つ及び背面側に２つ備えられる。そして、４つの駆動力付与部１０に含まれる４つのプロペラ１０ａが協調して回転駆動することで、上記構造物の上記内部空間における無人飛行体１００の移動、回転及び旋回が行われる。

飛行体本体部１２は、上記の支持材１１のほか、支持材１１の下方に支持材１１の一体となった箱型の筐体１３を含む。なお、筐体１３の内部には、図２を参照しながら後記する密閉空間２０が形成される。筐体１３の下方には、四隅に、金属製の脚部１５が形成される。これにより、無人飛行体１００の駆動停止時には、筐体１３が地面から離間するようにして無人飛行体１００が着陸する。また、詳細は後記するが、金属製の筐体１３から放熱を行う際、４つの金属製の脚部１５をフィンとして機能させることができ、放熱を促すことができる。

また、筐体１３の正面背面及び左右の側面の一部は開口（図示しない）しており、この開口に嵌るようにして、板状の透明部材１４が配置される。なお、図１では、他の部材と区別し易いように、透明部材１４は便宜的にドット柄で示している。透明部材１４は例えばエアロゲルにより構成される。正面背面及び左右の側面の一部に形成された開口に嵌るようにして透明部材１４が配置されることで、筐体３０の内部に形成された密閉空間２０が外部から視認できる。ただし、筐体１３の例えば上面又は下面のうちの少なくとも一方に開口（図示しない）を形成し、この開口に嵌るように透明部材１４が配置されてもよい。

無人飛行体１００は、例えば支持材１１の表面に、無人飛行体１００が飛行する構造物の内部空間の温度を測定するための外部温度センサ１６を備える。外部温度センサ１６により、粉塵が存在する構造物の内部空間の温度を把握できる。この結果、粉塵が存在する構造物の内部空間の温度に応じて、無人飛行体１００の駆動を制御できる。具体的には例えば、外部温度が高くなったときには、無人飛行体１００を帰還させたり、モータ１０ｂの出力を低下させてモータ１０ｂからの発熱量を抑制したり、構造物の内部空間のうちできるだけ温度の低い場所に移動したりして、無人飛行体１００を駆動制御できる。

外部温度センサ１６により測定された温度は、無人飛行体１００から離れた場所にいる使用者に通知される。通知は、測定された温度自身が通知されてもよいし、測定された温度が電子部品２１の使用可能温度の上限値又は所定の閾値を超えた場合に発せられる警告として通知されてもよい。

図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。上記のように、筐体１３の内部には密閉空間２０が形成され、密閉空間２０には、駆動力付与部１０を制御するための電子部品２１が配置される。電子部品２１は、基板２３と、基板２３に設置される半導体チップ２２とを備えて構成される。これらのうち、基板２３の上には、電子部品２１の異常時に点灯可能なランプ２５が設置される。そして、上記のように、透明部材１４を介して外部から密閉空間２０を視認できため、ランプ２５の点灯を、上記の透明部材１４を介して外部から視認できる。このため、電子部品２１の異常を外部から確認できる。なお、電子部品２１に異常が発生した場合には、無人飛行体１００が自動で帰還するようにしてもよい。

また、無人飛行体１００は、例えば基板２３の上に、密閉空間２０の温度を測定するための内部温度センサ２４を備える。内部温度センサ２４を備えることで、密閉空間２０の温度に応じて、無人飛行体の駆動を制御できる。具体的には例えば、密閉空間２０の温度が高くなったときには、無人飛行体１００を帰還させたり、モータ１０ｂの駆動制御に伴う電子部品２１からの発熱を抑制するために、無人飛行体１００の旋回等の単純駆動をさせたりして、無人飛行体１００を駆動制御できる。

内部温度センサ２４により測定された温度は、無人飛行体１００から離れた場所にいる使用者に通知される。通知は、測定された温度自身が通知されてもよいし、測定された温度が電子部品２１の使用可能温度の上限値又は所定の閾値を超えた場合に発せられる警告として通知されてもよい。

電子部品２１は、密閉空間２０において、筐体１３の底部１３ｂに配置される。そして、無人飛行体１００では、飛行体本体部１２のうち、少なくとも電子部品２１と熱的に接触する部分が、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の上記高熱伝導率材料により構成されている（なお、詳細は後記するが、本発明の一実施形態では、飛行体本体部１２の全体は高熱伝導率材料により構成される）。このようにすることで、電子部品２１から発せられた熱を飛行体本体部１２に逃がすことができ、電子部品２１を冷却できる。なお、飛行体本体部１２に逃げた熱は、高熱伝導率金属で形成された部分が外部に繋がっている場合には外部に放熱し、繋がっていない場合には高熱伝導率材料に蓄熱される。

高熱伝導率材料により構成される部分は、電子部品２１が熱的に接触する部分（例えば底部１３ｂのうち、電子部品２１がボルト等により固定されている部分）に限られない。例えば、電子部品２１が熱的に接触する部分と飛行体本体部１２の外部との間で伝熱路が形成されるように、高熱伝導率材料を用いて無人飛行体１００を構成できる。これにより、電子部品２１の熱を無人飛行体１００の外部（外気）に放出し易くでき、電子部品２１の冷却が促される。

このような構成は、具体的には例えば、底部１３ｂを含めた筐体１３の全体（又は飛行体本体部１２の全体）を、高熱伝導率材料により構成することができる。そこで、一例として、上記の無人飛行体１００の飛行体本体部１２の全体は高熱伝導率材料により構成される。なお、無人飛行体１００の外部に放熱する際には、放熱を促すために、無人飛行体１００に図示しない放熱フィンを設けてもよい。

高熱伝導率材料の熱伝導率としては、上記のように１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるが、好ましくは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、より好ましくは１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、特に好ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。また、高熱伝導率材料としては、比熱が大きく、強度が高く、軽量なものが好ましく、具体的には例えば、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の金属（単体、化合物、合金のいずれでもよい）が挙げられる。なお、高熱伝導率材料は１種を単独で使用してもよく、２種以上を任意に組み合わせて使用してもよい。

上記のように、密閉空間２０は筐体１３の内部に形成される。筐体１３は、上記の透明部材１４が嵌め込まれる開口（図示しない）を有する側壁部１３ａと、上記の電子部品２１が設置される底部１３ｂと、取り外し可能な蓋部１３ｃとを備える。これらのうち、無人飛行体１００の駆動停止中に蓋部１３ｃを筐体１３から取り外すことで、密閉空間２０が開口する。これにより、密閉空間２０に配置された電子部品２１を取り出すことができる。

密閉空間２０は、上記の側壁部１３ａと底部１３ｂと蓋部１３ｃとにより囲まれることで形成される。従って、これらの側壁部１３ａと底部１３ｂと蓋部１３ｃとは、いずれも密閉空間画成部１８の一部であるため、飛行体本体部１２は、密閉空間２０を画成するための密閉空間画成部１８を含む。そして、密閉空間画成部１８の少なくとも一部である側壁部１３ａの一部が、上記の透明部材１４により構成される。

密閉空間画成部１８の少なくとも一部が透明部材１４により構成されることで、外部から密閉空間２０の内部を視認できる。これにより、密閉空間２０の内部に配置された電子部品２１を外部から視認でき、電子部品２１の様子を外部から確認できる。特に、上記のように電子部品２１には、電子部品２１の異常を通知するためのランプ２５が設置されていることから、電子部品２１の異常を透明部材１４を介して外部から確認できる。

透明部材１４は、上記のように、例えばエアロゲルにより構成される。エアロゲルは、多孔質の物質であり、ゲル中に含まれる溶媒を乾燥させることで得られるものである。エアロゲルは、軽量であり、断熱性を有する。透明部材１４としてエアロゲルが含まれることで、エアロゲルは軽量であるため、無人飛行体１００が過度に重くなることが抑制され、安定して飛行できる。

透明部材１４として使用可能なエアロゲルとしては、無色のエアロゲルが好ましく、具体的には例えばシリカエアロゲルが好ましい。また、透明部材１４を介した熱の授受を抑制する観点から、エアロゲルの熱伝導率は小さいことが好ましい。無色のエアロゲルであって、かつ熱伝導率が小さなエアロゲルとしては、例えば、ティエムファクトリ社製エアロゲル（熱伝導率：０．０１４Ｗ／（ｍ・Ｋ））等が挙げられる。

ここで、高温雰囲気における密閉空間の温度変化を評価するため、エアロゲルを備えた金属製の筐体（実施例）とアクリル樹脂製の筐体（比較例）とを用いて、昇温試験を行った。

図３は、昇温試験に使用した試験箱であり、（ａ）は金属及びエアロゲルにより構成した試験箱（実施例）、（ｂ）はアクリル樹脂により構成した試験箱（比較例）である。図３においても、他の部材と区別し易いように、エアロゲル３１Ａを便宜的にドット柄で示している。図３（ａ）に示す試験箱３０Ａ、及び、図３（ｂ）に示す試験箱３０Ｂは、いずれも上記の筐体１３を模したものである。また、それぞれの内部空間３３Ａ，３３Ｂは、いずれも上記の密閉空間２０を模したものである。なお、昇温試験に使用した試験箱３０Ａの内容積は０．５Ｌ、試験箱３０Ｂの内容積は０．５Ｌである。

図３（ａ）に示す試験箱３０Ａは、上方が開口したアルミニウム（上記高熱伝導率材料の一例）製の箱本体部３２Ａを備える。そして、箱本体部３２Ａ上方の開口した部分に板状のエアロゲル３１Ａが嵌るようにして、エアロゲル３１Ａが配置される。これにより、試験箱３０Ａの内部に形成された内部空間３３Ａを密閉できるとともに、内部空間３３Ａを外部から視認できる。なお、ここで使用したエアロゲル３１Ａは、上記のティエムファクトリ社製エアロゲル（熱伝導率：０．０１４Ｗ／（ｍ・Ｋ））である。

また、図３（ｂ）に示す試験箱３０Ｂは、アクリル樹脂製で上方が開口した箱本体部３２Ｂと、箱本体部３２Ｂと一体であり、かつ、上記開口を閉塞可能に構成された蓋部３４Ｂとを備える。そして、蓋部３４Ｂを閉じることで、試験箱３０Ｂの内部に形成された内部空間３３Ｂが密閉される。試験箱３０Ｂの全体は無色透明なアクリル樹脂で形成されるため、試験箱３０Ｂの内部空間３３Ｂを外部から視認できる。なお、アクリル樹脂の熱伝導率は０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。

上記の試験箱３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの内部空間３３Ａ，３３Ｂに、上記の電子部品２１として、発熱量を増加させるために円周率を１０００億桁まで計算中の半導体基板を備える電子部品（図示しない）を収容した。収容した電子部品の最高使用温度（耐熱温度）は７０℃程度である。電子部品は、試験箱３０Ａ，３０Ｂの内部底面に十分に接触するように試験箱３０Ａ，３０Ｂに収容した。なお、電子部品は、同じ姿勢で試験箱３０Ａ，３０Ｂのそれぞれに収容した。また、それぞれの内部空間３３Ａ，３３Ｂには、内部空間３３Ａ，３３Ｂの温度を測定するための温度センサ（図示しない）を入れた。温度の測定は、１０秒おきに行った。

そして、それぞれの内部空間３３Ａ，３３Ｂを密閉し、６０℃に設定した恒温装置に入れた。使用した恒温装置は、ＡｕｔｏＳｔｒｏｎｇ社製ＡＵＴＯ－ＫＸ２２０である。なお、無人飛行体１００の筐体１３を模するために、試験箱３０Ａ，３０Ｂを恒温装置の内部上面から吊るし、試験箱３０Ａ，３０Ｂの外部底面が恒温装置と接触しないようにした。昇温試験の結果を図４に示す。

図４は、昇温試験の結果を示すグラフである。図４において、実線は図３（ａ）に示した試験箱３０Ａを使用した実施例、破線は図３（ｂ）に示した試験箱３０Ｂを使用した比較例である。

実施例及び比較例のいずれにおいても、時間の経過とともに内部空間３３Ａ，３３Ｂの温度が上昇した。しかし、実施例の温度上昇は比較例の温度上昇よりも緩やかであった。具体的には例えば、実施例では、９００秒（１５分）経過後であっても、内部空間３３Ａの温度が６０℃に達していないにも関わらず、比較例では、５００秒（８分２０秒）で内部空間３３Ｂの温度が６０℃に達した。また、比較例では、６５０秒（１０分５０秒）で内部空間３３Ｂの温度が６５℃に達し、８００秒（１３分２０分）で内部空間３３Ｂの温度が７０℃に達した。

これらの結果から、実施例では、電子部品から発せられた熱が、アルミニウム製の箱本体部３２Ａを通じて放熱された結果、密閉された内部空間３３Ａの温度上昇が緩やかになったと考えられる。一方で、全体がアクリル樹脂により構成されているため試験箱３０Ｂからの放熱が難しい比較例では、電子部品から発せられた熱は密閉された内部空間３３Ｂに篭ると考えられる。この結果、内部空間３３Ｂの温度上昇が速くなったと考えられる。

粉塵が存在する構造物の内部構造の検査は、構造物の大きさによっても異なるが、通常は、９００秒（１５分）程度あれば、概ね全体の検査を十分に行うことができる。そして、実施例では、９００秒経過後であっても、内部空間３３Ａの温度が、電子部品の最高使用温度である７０℃程度以下であり、無人飛行体の駆動制御を安定して行うことができると考えられる。特に、実施例の試験箱３０Ａは上記のようにエアロゲル３１Ａを備えており、放熱に関与する金属の部分が、試験箱３０Ａの全体を上記の高熱伝導率材料で構成した場合と比べ減少している。それにもかかわらず、図４に示すように温度上昇を緩やかにできるため、仮にエアロゲル３１Ａを備えず高熱伝導率材料のみで構成すれば、無人飛行体の駆動制御をより安定して行うことができると考えられる。

一方で、比較例では、５００秒で内部空間３３Ｂの温度が外気温度に達し、上記のように６５０秒で６５℃、８００秒で７０℃に達した。そのため、比較例では、内部構造の検査に好適と考えられる９００秒経過前に、内部空間３３Ｂの温度が電子部品の最高使用温度を超えてしまうと考えられる。また、６５０秒で電子部品の最高使用温度に近い６５℃に達していることから、無人飛行体に様々な駆動を行わせれば、電子部品からの発熱量が多くなる結果、６５０秒で電子部品の最高使用温度に達する可能性がある。そのため、比較例では、検査完了前に内部空間３３Ｂの温度が電子部品の最高使用温度に達する結果、無人飛行体の帰還を余儀なくされ、構造物の内部構造を十分に検査できない可能性がある。

なお、上記の例では、比較例の試験箱３０Ｂはアクリル樹脂で作製した。しかし、熱伝導率がアクリル樹脂よりも低い材料（例えばポリプロピレン等）により試験箱３０Ｂを作製すれば、さらに短時間で、内部空間３３Ｂの温度が半導体基板の最高使用温度に達すると考えられる。

この図３及び図４を参照しながら説明した実施例によっても裏付けられるように、本発明の一実施形態に係る無人飛行体１００によれば、電子部品２１から発せられた熱を飛行体本体部１２に放熱できる。これにより、熱が密閉空間２０に篭ることを抑制しつつ、電子部品２１を冷却できる。

図５は、本発明の二実施形態に係る無人飛行体１００Ｂの断面図である。無人飛行体１００Ｂは、上記の無人飛行体１００とは異なり、透明部材１４及びランプ２５を備えていない。また、図５に示す無人飛行体１００Ｂは、上記の無人飛行体１００とは異なり、密閉空間２０に配置される電子部品２１の温度上昇を抑制するための温度上昇抑制機構４０を備える。

温度上昇抑制機構４０は、ファン４０ａと、ファン４０ａを回転駆動させるモータ４０ｂとを備える。ファン４０ａは、電子部品２１に向けられており、ファン４０ａが駆動することで生じた風が電子部品２１に吹き付けられるようになっている。これにより、電子部品２１の飛行体本体部１２への放熱が促される。この結果、温度上昇抑制機構４０によって電子部品２１の温度上昇を抑制できる。これにより、上記の放熱と相俟って、温度上昇抑制機構４０によって、さらに十分に電子部品２１を冷却できる。

なお、例えば、ファン４０ａは、電子部品２１以外の任意の部分に向けられるようにしてもよい。向けられた部分にはファン４０ａの回転駆動により生じた風が吹き付けられるため、その部分が局所的に熱を帯びることを抑制できる。そのため、ファン４０ａにより、例えば上記の側壁部１３ａと底部１３ｂとの接続部分（即ち密閉空間２０における角の部分）に風を流すことで、比較的熱が伝わりにくい部分である当該接続部分に熱が留まることを抑制できる。これにより、飛行体本体部１２から外部への放熱を促すことができ、これに伴って、電子部品２１から飛行体本体部１２への放熱を促すことができる。

図６は、本発明の三実施形態に係る無人飛行体１００Ｃの断面図である。無人飛行体１００Ｃは、上記の無人飛行体１００とは異なり、透明部材１４及びランプ２５を備えていない。また、図６に示す無人飛行体１００Ｃを構成する飛行体本体部１２は、上記の無人飛行体１００を構成する飛行体本体部１２とは異なり、密閉空間２０を画成するための密閉空間画成部１８の少なくとも一部に冷媒５０が封入されている。即ち、冷媒５０は、密閉空間２０を囲うように配置される。具体的には、密閉空間画成部１８を構成する側壁部１３ａと底部１３ｂと蓋部１３ｃとのそれぞれには、冷媒５０を溜めるための空間と冷媒注入用の小さな穴（図示しない）とが設けられている。そして、この穴から冷媒５０を注入し、ゴム等のキャップ（図示しない）で穴を塞ぐことで、当該空間内に冷媒５０が封入されている。冷媒５０は、飛行体本体部１２を構成する高熱伝導率材料よりも熱容量が大きな材料が好ましく、例えば水である。

密閉空間画成部１８の少なくとも一部に冷媒５０が配置されることで、冷媒５０に蓄熱できるため、電子部品２１の熱をさらに飛行体本体部１２に蓄熱できる。これにより、電子部品２１の温度上昇をよりいっそう抑制できる。

図７は、本発明の四実施形態に係る無人飛行体１００Ｄの断面図である。無人飛行体１００Ｄは、上記の無人飛行体１００とは異なり、透明部材１４及びランプ２５を備えていない。また、図７に示す無人飛行体１００Ｄは、上記の無人飛行体１００とは異なるものの上記の無人飛行体１００Ｃ（図５参照）と同じく、密閉空間２０に配置される電子部品２１の温度上昇を抑制するための温度上昇抑制機構６０を備える。ただし、図７に示す無人飛行体１００Ｄでは、温度上昇抑制機構６０は、外部から密閉空間２０内部に抜き差し可能なカートリッジにより構成される。

温度上昇抑制機構６０は、密閉空間２０において電子部品２１と接触する本体部６０ａと、外部に露出しており、把持することで本体部６０ａを飛行体本体部１２と脱着可能な把持部６０ｂとを備える。なお、温度上昇抑制機構６０が飛行体本体部１２に取り付けられた状態では、密閉空間２０は密閉になっている。

本体部６０ａには、図示しない冷媒が封入される。冷媒は、飛行体本体部１２を構成する高熱伝導率材料よりも熱容量が大きな材料が好ましく、例えば水である。従って、密閉空間２０において本体部６０ａが電子部品２１に接触することで、電子部品２１の熱は飛行体本体部１２を通じた放熱のほか、本体部６０ａへの放熱も行われる。これにより、電子部品２１をさらに十分に冷却できる。

これらのように、冷媒を封入したカートリッジにより構成される温度上昇抑制機構６０によって、電子部品２１の温度上昇を抑制できる。これにより、上記の放熱と相俟って、温度上昇抑制機構６０によって、さらに十分に電子部品２１を冷却できる。

図８は、本発明の五実施形態に係る無人飛行体１００Ｅの模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（ｃ）はＢ－Ｂ線断面図の変形例、（ｄ）はＢ－Ｂ線断面図の別の変形例である。無人飛行体１００Ｅは、上記の無人飛行体１００とは異なり、透明部材１４及びランプ２５を備えていない。また、図８に示す無人飛行体１００Ｅは、図８（ａ）に示すように、電子部品とモータ１０ｂとの間における伝熱を抑制するための伝熱抑制機構７０を備える。伝熱抑制機構７０は、上面視で筐体１３の外側に配置され、駆動力付与部１０を支持するための第２支持材１１ｂに備えられる。

伝熱抑制機構７０では、第２支持材１１ｂの太さは、図８（ｂ）に示すように、図８（ｂ）において破線で示す上記無人飛行体１００の第２支持材１１ｂよりも細くなっている。即ち、図８（ａ）に示す無人飛行体１００Ｅにおいて、断面積が他の部分よりも細くなった第２支持材１１ｂの部分が伝熱抑制機構７０に相当する。

無人飛行体１００Ｅでは、飛行体本体部１２の全体が高熱伝導率材料（例えばアルミニウム等）で形成されている。そのため、無人飛行体１００Ｅの駆動制御に伴っては熱する電子部品２１と、プロペラ１０ａの回転駆動に伴って発熱するモータ１０ｂとの間には、高熱伝導率材料に起因する伝熱路が形成されているといえる。そこで、無人飛行体１００Ｅでは、当該伝熱路に断面積が小さくなる部分を設けることで、これらの間での熱の授受が抑制されている。

これらのように、このような伝熱抑制機構７０を備えることで、電子部品２１とモータ１０ｂとの間での熱の授受を抑制できる。この結果、例えば電子部品２１から発せられた熱のモータ１０ｂへの伝熱に起因するモータ１０ｂの過熱を抑制できる。また、例えば、プロペラ１０ａの回転に伴いモータ１０ｂから発せられた熱の電子部品２１への伝熱に起因する電子部品２１の過熱を抑制できる。これらにより、電子部品２１及びモータ１０ｂの過熱を抑制して、無人飛行体１００の安定した駆動制御を行うことができる。

なお、伝熱抑制機構７０は、断面積が他の部分よりも小さくなった部分を含んでいれば、他の形状でもよい。例えば、図８（ｃ）に示すように、外形は他の部分と同じであるが、中空であることにより断面積が他の部分が小さくなった形状であってもよい。なお、図８（ｃ）に示す形状では、中空部分に空気が含まれている。そのため、図８（ｃ）に示す形状は、後記する図９（ｂ）及び（ｃ）と同じ作用を奏するものとなる。また、例えば、図８（ｄ）に示すように、外表面の一部に凹みを設けたような形状であってもよい。

図９は、本発明の六実施形態に係る無人飛行体１００Ｆの模式図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ－Ｃ線断面図の変形例である。無人飛行体１００Ｆは、上記の無人飛行体１００とは異なり、透明部材１４及びランプ２５を備えていない。また、図９に示す無人飛行体１００Ｆは、上記の無人飛行体１００とは異なるものの上記の無人飛行体１００Ｅ（図８参照）と同じく、電子部品とモータ１０ｂとの間における伝熱を抑制するための伝熱抑制機構８０を備える。ただし、図９に示す無人飛行体１００Ｆでは、伝熱抑制機構８０は、第２支持材１１ｂに断熱材１１ｄを含むことで構成される。

図９（ａ）のＣ－Ｃ線図を示す図９（ｂ）に示すように、第２支持材１１ｂには、上記の高熱伝導率材料に代えて、例えばエアロゲル、空気等の断熱材１１ｄが封入される。断熱材１１ｄは、第２支持材１１ｂの内部に形成された断面矩形状の空間に封入される。これにより、第２支持材１１ｂの断面積が小さくなる。

このような伝熱抑制機構８０を備えることで、上記の伝熱抑制機構７０と同様に、電子部品２１とモータ１０ｂとの間での熱の授受を抑制できる。この結果、例えば電子部品２１から発せられた熱のモータ１０ｂへの伝熱に起因するモータ１０ｂの過熱を抑制できる。また、例えば、プロペラ１０ａの回転に伴いモータ１０ｂから発せられた熱の電子部品２１への伝熱に起因する電子部品２１の過熱を抑制できる。これらにより、電子部品２１及びモータ１０ｂの過熱を抑制して、無人飛行体１００の安定した駆動制御を行うことができる。

なお、断熱材１１ｄは、例えば、図９（ｃ）に示すように、第２支持材１１ｂの内部に形成された断面円状の空間に封入されてもよい。

図１０は、本発明の七実施形態に係る無人飛行体１００Ｇの断面図である。無人飛行体１００Ｇは、上記の無人飛行体１００とは異なり、透明部材１４及びランプ２５を備えていない。また、図１０に示す無人飛行体１００Ｇの密閉空間２０には、電子部品２１を撮影するための撮影装置９０が配置される。撮影装置９０は例えばカメラにより構成される。

このような撮影装置９０を備えることで、電子部品２１の様子を遠隔の場所から確認できる。これにより、電子部品２１に異常が発生した場合に、その異常を早期に発見できる。

１０ 駆動力付与部
１０ａ プロペラ
１０ｂ，４０ｂ モータ
１１ 支持材
１１ａ 第１支持材
１１ｂ 第２支持材
１１ｄ 断熱材
１２ 飛行体本体部
１３，３０ 筐体
１３ａ 側壁部
１３ｂ 底部
１３ｃ，３４Ｂ 蓋部
１４ 透明部材
１５ 脚部
１６ 外部温度センサ
１８ 密閉空間画成部
２０ 密閉空間
２１ 電子部品
２２ 半導体チップ
２３ 基板
２４ 内部温度センサ
２５ ランプ
３０Ａ，３０Ｂ 試験箱
３１Ａ エアロゲル
３２Ａ，３２Ｂ 箱本体部
３３Ａ，３３Ｂ 内部空間
４０，６０ 温度上昇抑制機構
４０ａ ファン
５０ 冷媒
６０ａ 本体部
６０ｂ 把持部
７０，８０ 伝熱抑制機構
９０ 撮影装置
１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ 無人飛行体

Claims (8)

1. 粉塵が存在する構造物の内部空間を検査するための無人飛行体であって、
   プロペラ、及び前記プロペラを回転させるためのモータを含む駆動力付与部と、
   上面において前記駆動力付与部を支持する支持材、および前記支持材の下面に支持される筐体であって電子部品が配置される密閉空間を内部に有する筐体を含む飛行体本体部と、を備え、
   前記飛行体本体部のうち、少なくとも前記電子部品と熱的に接触する部分が、熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の高熱伝導率材料により構成され、
   前記無人飛行体は、前記電子部品と前記モータとの間における伝熱を抑制するための伝熱抑制機構を備え、
   前記伝熱抑制機構は、前記電子部品と前記モータとの間に位置する前記支持材の内部に封入された断熱材を含む
   ことを特徴とする、無人飛行体。
2. 前記無人飛行体は、前記密閉空間に配置される、前記電子部品の温度上昇を抑制するための温度上昇抑制機構を備える
   ことを特徴とする、請求項１に記載の無人飛行体。
3. 前記飛行体本体部は、前記密閉空間を画成するための密閉空間画成部を含み、
   前記密閉空間画成部の少なくとも一部には冷媒が封入される
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の無人飛行体。
4. 前記飛行体本体部は、前記密閉空間を画成するための密閉空間画成部を含み、
   前記密閉空間画成部の少なくとも一部は透明部材により構成される
   ことを特徴とする、請求項１～３の何れか１項に記載の無人飛行体。
5. 前記透明部材はエアロゲルを含む
   ことを特徴とする、請求項４に記載の無人飛行体。
6. 前記密閉空間には、前記電子部品を撮影するための撮影装置が配置される
   ことを特徴とする、請求項１～５の何れか１項に記載の無人飛行体。
7. 前記無人飛行体は、前記密閉空間の温度を測定するための内部温度センサを備える
   ことを特徴とする、請求項１～６の何れか１項に記載の無人飛行体。
8. 前記無人飛行体は、前記構造物の内部空間の温度を測定するための外部温度センサを備える
   ことを特徴とする、請求項１～７の何れか１項に記載の無人飛行体。
   

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