JP3552643B2 - Cooling fan in electrical equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器、たとえば、通信機やパーソナルコンピュータ等に用いられて、内部の暖められた空気を外部へ排出することにより、機器の冷却を行うようにした冷却ファンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、通信機やパーソナルコンピュータ等の電気機器においては、使用するユニットの高速高密度化が進み、それに伴い消費電力も増加してきたため、従来使用されていた空気の対流を利用した自然空冷方式では十分な冷却ができず、ユニットに実装された電子回路パッケージ(以下PKGとする)の発熱により、ユニット内の温度がPKG上のデバイス動作保証温度範囲を超え、誤動作や故障の原因となるなどの影響を与えるため、冷却ファンを実装し、その冷却ファンの回転により起きる空気の流れでPKG上のデバイスを冷却する強制空冷方式を使用する例が増加してきた。
従来、このような電気機器で用いられている冷却ファンは、ファン回転軸の周囲に回転することで空気を効率良く送ることができるよう最適な角度で羽根が複数枚固定されその羽根を囲み保護するようにケーシングが形成されている。
この冷却ファンをシステムに使用する時は、PKG上に実装されているデバイスの発熱を十分冷却できるよう発熱ユニットの上部に実装し、ユニットで暖められた空気を吸い込み、電気機器の外部へ排出する方式を採っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ユニットに実装されているPKG間の実質間隙は、PKGの実装ピッチからプリント基板の厚さとPKG上の実装部品の高さを差し引いた寸法で、ごくわずかしかないため通風抵抗が高く風が通りにくくなっているが、間隙が均等に配置されていれば通風抵抗が多少高くても風はPKG間を均等に通り、PKG上のデバイスを冷却することができる。
そして、このような従来の冷却ファンにおける第一の問題点は、この発熱ユニット上部にファンユニットを実装する方式をとった時、ファンが故障し回転が停止した場合、故障したファンの羽根が通風を妨げ発熱ユニット内に熱がこもってしまい、ユニット内のPKGに実装されているデバイスの動作不良や故障を引き起こすおそれがでてくることである。
【0004】
本発明は、冷却ファンが故障した場合にあっても、電気機器内に実装された電子回路パッケージの熱を発散させ、電子回路パッケージ上のデバイスの誤動作および破壊を防ぐ構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の電気機器における冷却ファンは、前述した目的を達成するために、電気機器に装着されて、その内部の空気を外部へ放出するようにした冷却ファンであって、ケーシングと、このケーシング内に回転自在に装着された回転体と、この回転体に装着された複数の回転羽根とからなり、これらの回転羽根が、前記回転体に、その回転半径方向に摺動可能に取り付けられ、前記回転体が、中空状に形成されているとともに、前記各回転羽根が、前記回転体の周壁を摺動自在に貫通して設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の電気機器における冷却ファンは、請求項1に記載の前記各回転羽根の、前記回転体内に位置する部位には、この回転体の内面に当接させられることにより、前記各回転羽根の、前記回転体からの突出位置を規制するストッパが設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の電気機器における冷却ファンは、請求項1に記載の前記回転体には、前記各回転羽根を回転体の内側へ引き込むように作用する弾性部材が設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の電気機器における冷却ファンは、請求項1に記載の前記電気機器が、通信機であることを特徴とする。
本発明の請求項5に記載の電気機器における冷却ファンは、請求項1に記載の前記電気機器が、パーソナルコンピュータであることを特徴とする電気機器における冷却ファン。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係わるの冷却ファンが正常に回転している状態を示す縦断面図であり、この図において符号Fで示す冷却ファンは、電気機器(図示略)に取り付けられる円筒状のケーシング1と、このケーシング1内に同軸上にかつ回転自在に装着され、前記ケーシング1のない壁面との間に空気通路2を形成する回転体3と、この回転体3に、回転半径方向に沿って摺動可能に装着され、前記空気通路2に対して進退可能に設けられた複数の回転羽根4とを備えた概略構成となっている。
【0007】
次いで、これらの詳細について説明すれば、前記回転体3は、本実施形態においては中空状に形成されており、その軸芯位置には、前記ケーシング1に回転自在に支持されたスピンドル軸5が設けられ、このスピンドル軸5を介して前記回転体3がケーシング1に回転自在に支持されている。
【0008】
また、前記回転体3の周壁部には、回転半径方向に沿った貫通孔6が放射状に形成されており、これらの各貫通孔6に、前記回転羽根4が摺動可能に装着されている。
【0009】
前記回転羽根4は、前記回転体3の内側に位置する端部に、前記回転体3の内面に当接させられることにより、前記回転羽根4の突出位置を規制するストッパ7が一体に設けられている。
【0010】
さらに、前記回転体3の内部には、前記各回転羽根4と前記スピンドル軸5とを連結し、前記各回転羽根4を前記回転体3の内部へ引き込む方向に付勢する弾性部材8が設けられている。
【0011】
そして、前記スピンドル軸5には、図示しないモータが接続されて、このスピンドル軸5とともに、前記回転体3および回転羽根4を回転させるようになっている。
さらに、図2に矢印Aで示す前記弾性部材8の付勢力は、前記回転体3の回転に伴って前記各回転羽根4に作用する遠心力(図1に矢印Bで示す)よりも小さく設定されている。
【0012】
ついで、このように構成された本実施形態に係わる冷却ファンFの作用について説明する。
まず、冷却ファンFが正常に動作している場合にあっては、回転体3が回転駆動させられて、この回転体3に装着されている各回転羽根4に遠心力が作用し、この遠心力によって、各回転羽根4が、弾性部材8の付勢力に抗して、前記回転体3の外部へ突出するように移動させられる。
そして、これらの回転羽根4の突出位置は、これらの回転羽根4に取り付けられているストッパ7が、前記回転体3の内面に当接させられることにより、図1に示すように規制される。
このようにして所定位置に突出させられた各回転羽根4は、前記回転体3の回転に伴って回転移動させられることにより、図示せぬ機器内部の空気を前記ケーシング1内に取り込んだ後に、このケーシング1から外部へ放出する。
これによって、機器内部の温度上昇が抑制される。
【0013】
一方、冷却ファンFが故障等により停止した場合には、回転体3および回転羽根4の回転が停止させられる。
このように回転羽根4の回転移動が停止されると、これらの回転羽根4に作用していた遠心力Bが消滅するため、これらの回転羽根4は、前記弾性部材8の付勢力Aによって回転体3内へ引き込まれる。
この結果、前記ケーシング1と回転体3との間に形成されている空気通路2が、図2に示すように開放される。
この結果、冷却ファンF直下の、機器内で暖められた空気が、回転羽根4に邪魔されることなく前記空気通路2を介して外部へ流れ出し、したがって、機器内のPKG部全体から発生する熱全部がユニット内にこもらず、PKG部全体の温度上昇を抑えることができ温度上昇に起因するデバイスの故障や破壊を防ぐことができる。
【0014】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0015】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、冷却ファンが正常に動作させられている際には、回転羽根が空気通路内に突出させられて、強制排気を行い、また、故障等によって冷却ファンが停止した場合にあっては、回転羽根が回転体内に収納可能であることにより、前記空気通路を大きく開放することができ、これによって、自然対流による排気を可能にする。
したがって、正常運転時や故障時等の何れにあっても、機器内部の温度上昇を抑制することができ、機器内部の電子素子等の健全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すもので、正常な動作状態を示す縦断面図である。
【図2】本発明の一実施形態を示すもので、停止様態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 ケーシング
2 空気通路
3 回転体
4 回転羽根
5 スピンドル軸
6 貫通孔
7 ストッパ
8 弾性部材
F 冷却ファン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling fan used for an electric device, for example, a communication device or a personal computer, for cooling the device by discharging warm air inside to the outside.
[0002]
[Prior art]
In general, in electrical equipment such as communication devices and personal computers, the units used have been increased in speed and density, and the power consumption has also increased accordingly. Therefore, the conventional natural air cooling system using convection of air is not sufficient. The temperature inside the unit exceeds the guaranteed temperature range for device operation on the PKG due to heat generated by the electronic circuit package (hereafter referred to as PKG) mounted on the unit due to insufficient cooling, which may cause malfunction or failure. In order to provide the above, an example of using a forced air cooling system in which a cooling fan is mounted and a device on the PKG is cooled by an air flow generated by rotation of the cooling fan has been increasing.
Conventionally, the cooling fan used in such electric equipment has multiple blades fixed at an optimal angle so that air can be sent efficiently by rotating around the fan rotation axis, and the blades are surrounded and protected. The casing is formed as shown in FIG.
When this cooling fan is used in a system, it is mounted on the top of the heat generating unit so that the heat generated by the devices mounted on the PKG can be sufficiently cooled, and the air warmed by the unit is sucked in and discharged to the outside of the electrical equipment The method is adopted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the substantial gap between the PKGs mounted on the unit is a dimension obtained by subtracting the thickness of the printed circuit board and the height of the mounted parts on the PKG from the mounting pitch of the PKG, and there is only a very small amount. Although it is difficult to pass, even if the ventilation resistance is somewhat higher if the gaps are arranged evenly, the wind can evenly pass between the PKGs and cool the devices on the PKGs.
The first problem with such a conventional cooling fan is that when the fan unit is mounted above the heating unit, if the fan fails and the rotation stops, the blades of the failed fan will This causes heat to be trapped in the heat generating unit, which may cause malfunction or failure of a device mounted on the PKG in the unit.
[0004]
An object of the present invention is to provide a structure for dissipating heat of an electronic circuit package mounted in an electric device even when a cooling fan fails, thereby preventing malfunction and destruction of devices on the electronic circuit package. And
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The cooling fan in the electric device according to claim 1 of the present invention is a cooling fan that is mounted on the electric device and discharges air inside the electric device to the outside, in order to achieve the above-described object, A casing, a rotating body rotatably mounted in the casing, and a plurality of rotating blades mounted on the rotating body, and these rotating blades slide on the rotating body in the direction of the radius of rotation thereof. The rotating body is formed so as to be hollow, and each of the rotating blades is slidably penetrated through a peripheral wall of the rotating body .
A cooling fan in the electrical device according to
A cooling fan in the electrical device according to
A cooling fan in the electrical device according to
The cooling fan according to
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a cooling fan according to the present embodiment is rotating normally. In this figure, a cooling fan indicated by a symbol F is a cylindrical fan mounted on an electric device (not shown). A rotating
[0007]
Next, the details will be described. In the present embodiment, the rotating
[0008]
Further, through holes 6 are formed radially in the circumferential wall portion of the rotating
[0009]
The rotating
[0010]
Further, an
[0011]
A motor (not shown) is connected to the
Further, the urging force of the
[0012]
Next, the operation of the cooling fan F according to the present embodiment thus configured will be described.
First, when the cooling fan F is operating normally, the rotating
The projecting positions of the
Each of the rotating
This suppresses a rise in temperature inside the device.
[0013]
On the other hand, when the cooling fan F stops due to a failure or the like, the rotation of the
When the rotation of the
As a result, the
As a result, the air warmed in the device immediately below the cooling fan F flows to the outside through the
[0014]
Note that the shapes, dimensions, and the like of the respective constituent members shown in the above embodiment are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like.
[0015]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, when the cooling fan is operating normally, the rotating blades are protruded into the air passage to perform forced exhaust, and also to cool down due to a failure or the like. When the fan stops, the air passage can be largely opened by the rotatable blades being housed in the rotating body, thereby enabling natural convection to exhaust.
Therefore, the temperature inside the device can be suppressed from rising during normal operation or failure, and the soundness of the electronic elements inside the device can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention and showing a normal operation state.
FIG. 2 shows one embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional view showing a stop mode.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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