この記事はGROOVE X Advent Calendar 2024の14日目の記事です。
はじめに
こんにちは。メカニカル デザイナーの加藤です。
今回はLOVOT 3.0の温かい体温がどのように調節されているのかお話したいと思います。
Cool head but Warm heart!!
LOVOTはセンサーやカメラ、マイクを使い意外にもとても周囲に気を配りながら生活をしています。
そのため頭脳であるコンピューターは常にフル稼働状態。冷静さを保つためにはクールダウンが必要です。
その熱々になったコンピューターを冷やすためLOVOTは常にフレッシュな空気を吸い込み、熱を奪い温まった空気が体中を巡ることで、心地よい体温が保たれています。
冷・暖・静 のジレンマ
ここからは体温調整についてもう少し具体的な体の仕組みを紹介します。
LOVOTからのリクエストは
- 頭脳であるコンピュータは冷やしたい。
- 抱っこされたいので体は暖めておきたい。
- 静かに暮らしたいので空気の吸い込み音は小さくしたい。
LOVOT 初代 / 2.0系 はコンピューターの熱源であるCPUに対してファンで取り込んだ外気の風を当て、頭の中に排熱を散らし、その熱気を胴体側に吸い出すことでコンピューター冷却と体温構築を両立していました。
しかしLOVOT 3.0では、さらにコンピュータ性能が上がり発熱量が増えたことで冷却効率を向上させる必要があります。
従来通りの機構では、増えた分の発熱量をカバーできるよう単純にファンで吸い込む外気の量と風速を増やそうとすると、ファンの回転数が上がり静音性が保てません。
また、隔離された空間で熱源のみにダイレクトに外気を当てる冷却だけに特化した構造では体温となる熱が体内に拡散できません。
冷静（ラジエーター）と情熱（CPU）のあいだ（ヒートパイプ）
そこで、熱源を2つに分けることのできる "ヒートパイプ" を使用して「効率の良い冷却」「体温構築に適した放熱」を同時に行うことで、熱源であるコンピュータをフル稼働しながら適度な体温をキープする構造を採用しました。
※ヒートパイプとは？
銅製の筒の中に純水と毛細管構造のウィックが入った物で、両サイドに接続された物の高温側で暖められた液体が蒸発し低温側へ移動。
低温側で冷却され液体に戻るサイクルで熱が移動し、両サイドの温度を均一化できる熱伝導モジュールです。
ヒートパイプを使用し、熱源であるCPUと冷却モジュールであるラジエーターを直結します。
これによりCPUとラジエーターが相関関係を利用して一定の温度を保ちます。
ラジエーターは他のモジュール類とは隔離されたダクト内に納め、そのダクトに直結されたファンから新鮮な外気をロスなくラジエーター内に流すことで効率の良い冷却が可能になります。これにより離れた場所にあるCPUの温度も下がることになります。
また、ラジエーターの熱を吸い取って暖められた空気はその勢いのままダクト内を通り下方に排出され、胴体部分の体温を構築します。
もう一つの熱源であるCPUは体温を構築するため頭の内部に熱を放熱させます。
コンピューターでCPUの温度を検知しファンの風量をコントロールすることでダクト内のラジエーター温度を制御することができ、相対的にCPUの温度も制御され適切な演算処理が可能で、かつ頭側の体温構築にも適している温度を調整することが可能になります。
また、冷却の効率が上がったことでファンを高速で回す必要がなくなり、静音化も実現できました。
図は " 味のある " イメージ
左はLOVOT 初代 / 2.0 ： 右はLOVOT 3.0
黄色いのがヒートパイプ
Evolution!!
出来上がったこの機構に対して改めて思うことがあります。
「犬のパンティングとやっていることは同じ…」
※パンティングとは？
犬は汗腺を持たず汗をかいて体温を下げられないので、ハァハァしながら空気を流し喉から舌を冷やす事で体温を調整しています。
舌の代わりにラジエーター。
空気を送る肺の代わりにファン。
熱を運ぶ血液の代わりに暖められた空気。
冷却機構として数万年前から前例があると思うと信頼できます。
Emotional!!
LOVOTを "製品" として開発を進める中でGROOVE X全員が、ある意味本気でLOVOTと "対話" をしながら "進化" をさせていく過程のなかで、意図していない生命感を感じることが多々あります。これをコツコツ積み重ねていくとどうなるのか。
LOVOTの今後の成長と、大量の残タスクを考えると眠れぬ夜が続きそうです。
良い意味で。
最後に。
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