JP7080742B2 - 留め具、電子機器 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電子機器の放熱に際し、回転する送風ファンの抜け又は傾きの少なくともいずれかを防止する技術に関する。
例えば、ノートブック型ポータブルコンピュータをはじめ各種の電子機器には、電気部品が収容された筐体に送風ファンが設けられている。この場合、電子機器の放熱に際し、送風ファンを回転させることで、電気部品が収容された筐体の内部が換気される。
特開2007-149007号公報
ところで、近年では電子機器の薄型化ないし小型化に伴って、送風ファンは、筐体内の周辺構成と近接させて配置される。このため、送風ファンの回転時に、例えば、風圧や遠心力などの影響により、送風ファンが抜けたり、傾いたりした場合、その抜け・傾きの程度によっては、送風ファンが周辺構成に接触したり、引っ掛かったりする。そうすると、送風ファンを円滑かつ軽快に回転させることができなくなったり、更には、送風ファンが回転不能になったりしてしまうことは否めない。
本発明の目的は、送風ファンの抜け又は傾きの少なくともいずれかを防止する技術を提供することにある。
一実施形態によれば、送風ファンと回転機構の間に組み込まれる留め具であり、留め具本体と、第1フランジ部と、第2フランジ部と、スリット部と、を備える。留め具本体は、一部が断裂した円筒状の輪郭を有する。スリット部は、第1フランジ部から留め具本体を介して第2フランジ部に亘って連続的に断裂している。第1フランジ部は、内向きに突出し、第2フランジ部は、外向きに突出し、留め具が送風ファンと回転機構の間に組み込まれた状態において、第1フランジ部は、送風ファンと係合し、第2フランジ部は、回転機構と係合する。
一実施形態に係る換気装置を備えた電子機器の斜視図。 留め具を含む換気装置の分解斜視図。 留め具周りの換気装置の断面図。 留め具の仕様状態を示す斜視図。 変形例に係る換気装置の留め具周りの断面図。
[一実施形態]
図1は、本実施形態に係る電子機器1の一例として、換気装置2を備えたノートブック型ポータブルコンピュータの斜視図である。図1に示すように、電子機器1は、モニタ3と、機器本体4と、キーボード5と、操作パッド6と、を有している。
モニタ3は、ヒンジ7を介して、機器本体4に開閉可能に連結されている。機器本体4は、上部筐体4aと、下部筐体4bと、を備えている。キーボード5と操作パッド6は、上部筐体4aに配置されている。ここで、電源投入時において、キーボード5や操作パッド6を手指で操作することで、その操作結果がモニタ3に表示される。
機器本体4には、例えば、通信モジュール、各種の基板やメモリなどの電気部品(図示しない)を収容するための内部空間4cが構成されている。内部空間4cは、上部筐体4a及び下部筐体4bを重ね合わせた状態において、筐体4a,4b相互間に構成され、外部から隔離されている。このため、機器本体4の内部空間4cは、電気部品から発生した熱が停滞し易い。そこで、機器本体4の内部には、内部空間4cの換気を行う換気装置2が配置されている。
図2は、換気装置2の構成を分解して示す斜視図であり、図3は、後述する留め具22周りの換気装置2の断面図である。図2及び図3に示すように、換気装置2は、収容ハウジング8に収容された状態で、機器本体4の内部空間4c(例えば、下部筐体4b)に配置されている。収容ハウジング8は、底壁8aと、底壁8aの周囲から立ち上げられた側壁8bと、を備えている。底壁8aには、複数の排気孔9が設けられている。各排気孔9は、底壁8aから機器本体4(下部筐体4b)を貫通させて構成されている。更に、側壁8bには、複数の通気孔10が設けられ、各通気孔10は、側壁8bを貫通させて構成されている。
換気装置2は、収容ハウジング8の底壁8aに搭載されている。収容ハウジング8は、その底壁8aを機器本体4の下部筐体4bに載置させるように、機器本体4の内部空間4cに配置されている。図2では一例として、収容ハウジング8は、矩形の立体形状を有しているが、これ以外の形状(例えば、楕円形や多角形の立体形状)であってもよい。
換気装置2は、送風ファン11と、回転機構12と、連結機構13と、抜け・傾き防止機構14と、を有している。送風ファン11と回転機構12は、連結機構13によって相互に連結されている。回転機構12の回転運動は、連結機構13を介して送風ファン11に伝達され、送風ファン11を回転させる。また、送風ファン11と回転機構12の間には、抜け・傾き防止機構14が配置されている。送風ファン11の回転時に、抜け・傾き防止機構14は、送風ファン11の抜け又は傾きの少なくともいずれかを防止する。以下、具体的に説明する。
送風ファン11は、複数の回転翼15と、支持フレーム16と、ソケット17と、を備えている。支持フレーム16は、円板形状を有している。回転翼15は、送風ファン11の回転方向(具体的には、支持フレーム16の周縁)に沿って等間隔に配置されている。ソケット17は、支持フレーム16の中心に配置され、後述する回転軸部18(回転機構12)に連結可能に構成されている。ソケット17の詳細は後述する。なお、連結機構13によって送風ファン11と回転機構12を相互に連結させた状態において、複数の回転翼15は、上記した排気孔9及び通気孔10に対向して配置される。
次に、回転機構12は、回転軸部18と、回転ベース19と、アクチュエータ20と、を備えている。回転軸部18は、送風ファン11(ソケット17)に向けて延出されている。回転ベース19は、回転軸部18の周りを囲むように回転不能に構成されている。図3では一例として、回転軸部18と回転ベース19とは一体的に構成されている。アクチュエータ20としては、電磁コイルが組み込まれたステータ20aと、永久磁石が組み込まれたロータ20bで構成されるモータが適用されている。ステータ20aは、回転軸部18に配置され、ロータ20bは、ソケット17に配置されている。回転軸部18の詳細は後述する。
更に、連結機構13は、送風ファン11のソケット17と、回転機構12の回転軸部18によって構成されている。連結機構13によって送風ファン11と回転機構12を連結させた状態において、ソケット17は、回転軸部18の外周に沿って対向して位置付けられる。このとき、ソケット17と回転軸部18は、回転軸21周りに互いに重なり合って配置される。
ソケット17は、ソケット本体17aと、連結部17bと、を備えている。連結部17bは、支持フレーム16の中心(回転軸21)に沿って配置され、回転軸部18(具体的には、シャフト18bの先端)が嵌合可能に構成されている。ソケット本体17aは、連結部17bの周りを囲むように、連続的或いは断続的に構成されている。ソケット本体17aは、その基端が支持フレーム16に固定され、その先端が回転軸部18に沿って延在されている。図3では一例として、ソケット17(ソケット本体17a、連結部17b)は、支持フレーム16と一体的に構成されている。上記したロータ20bは、ソケット本体17aの内面に配置されている。
なお、ソケット本体17a(ソケット17)の外面(内面の反対側)には、予め設定された勾配を有する傾斜面17tが構成されている。傾斜面17tは、ソケット本体17aの基端から先端に向かって先細りとなった円錐形状を有している。傾斜面17tは、後述する留め具22(抜け・傾き防止機構14)を送風ファン11と回転機構12の間に組み込む際に、ソケット17(ソケット本体17a)を留め具22に嵌め込むためのガイド面として機能する。
一方、回転軸部18は、軸部本体18aと、シャフト18bと、を備えている。軸部本体18aは、回転ベース19から送風ファン11(具体的には、ソケット17)に向けて延出している。シャフト18bは、真っ直ぐに延びた金属製の円柱状部材である。シャフト18bは、軸部本体18aに埋設されて支持され、その先端部が軸部本体18aから送風ファン11(ソケット17)に向けて突出している。上記したステータ20aは、軸部本体18aの外面に配置されている。
このような構成において、送風ファン11のソケット17に、回転軸部18(回転機構12)の軸部本体18aを嵌合させる。このとき、ソケット17は、回転軸部18の周りに対向するように重なり合って配置される。回転ベース19は、回転軸21周りに互いに重なり合って配置されたソケット17と回転軸部18の周りを囲むように配置される。即ち、回転ベース19は、ソケット17の周りに対向するように配置される。
図3には一例として、ソケット17に回転軸部18を嵌合させる嵌合方法が示されている。図3の嵌合方法では、回転軸部18のシャフト18bの先端部を、送風ファン11の連結部17b(即ち、嵌合凹部17g)に、例えば、ねじ込んだり、嵌め込んだり、或いは、圧入させたりする。これにより、送風ファン11と回転機構12が、連結機構13で相互に連結される。この状態において、ロータ20bは、ステータ20aの外側に対向して配置される。
なお、嵌合凹部17gは、連結部17bを一部円柱状に窪ませて構成されている。この場合、嵌合凹部17gの内側形状(即ち、内径)は、円柱状のシャフト18bの先端部の外側形状(即ち、外径)よりも僅かに小さく設定することが好ましい。これにより、シャフト18bの先端部を、連結部17b(嵌合凹部17g)にガタ付くこと無く堅牢に嵌合させることができる。
ここで、ステータ20a(電磁コイル)に電流を印加する。ステータ20a(電磁コイル)とロータ20b(永久磁石)の間に磁気作用が生ずる。そうすると、ステータ20a周りにロータ20bが回転する。ロータ20bの回転運動は、送風ファン11のソケット17を介して支持フレーム16に伝達され、当該支持フレーム16を回転させる。支持フレーム16の回転に伴って、複数の回転翼15が旋回する。これにより、機器本体4の内部空間4cの空気が強制的に流動され、当該内部空間4cに沿って空気の強制対流が発生する。
このとき、機器本体4の吸気孔(図示しない)から吸引された空気は、機器本体4の内部空間4cに亘って流動した後、収容ハウジング8の通気孔10を通って排気孔9から機外に排気される。当該空気と共に、電気部品から発生した熱も排気される。これにより、機器本体4の内部空間4cの換気が連続的に行われる。この結果、電子機器の放熱が促進される。
「抜け・傾き防止機構14」
図2及び図3に示すように、本実施形態の電子機器には、例えば、上記したような放熱(換気)に際し、回転する送風ファン11の抜け又は傾きの少なくともいずれかを防止するために、抜け・傾き防止機構14が設けられている。抜け・傾き防止機構14は、留め具22と、第1係合部23と、第2係合部24と、を有している。
留め具22は、送風ファン11と回転機構12の間に組み込まれる。具体的には、留め具22は、ソケット17(送風ファン11)と回転軸部18(回転機構12)とが回転軸21周りに互いに重なり合っている範囲内に組み込まれる。この場合、後述するように、留め具22の一端が、送風ファン11の第1係合部23に係合し、留め具22の他端(一端の反対側)が、回転機構12の第2係合部24に係合する。
ところで、送風ファン11及び回転機構12を相互に連結させた状態において、回転ベース19は、ソケット17の周りに対向するように配置される。このとき、回転ベース19には、ソケット17に対向する対向面19sが構成され、ソケット17には、回転ベース19に対向する対向面17sが構成される。そして、留め具22は、双方の対向面17s,19sの相互間に介在される。この場合、第1係合部23は、ソケット17(送風ファン11)の対向面17sに配置され、また、第2係合部24は、回転ベース19(回転機構12)の対向面19sに配置される。
留め具22の材質としては、例えば、ポリアセタール(polyacetal)などの樹脂材料で形成することが好ましい。かかる樹脂材料によれば、金属との間の摩擦係数の低い弾性に優れた留め具22が実現される。
留め具22は、留め具本体22aと、第1フランジ部22F1と、第2フランジ部22F2と、スリット部22sと、を備えている。留め具本体22aは、一部が断裂した円筒状の輪郭を有している。第1フランジ部22F1は、留め具本体22a(留め具22)の一端に配置されている。第2フランジ部22F2は、留め具本体22a(留め具22)の他端に配置されている。スリット部22sは、第1フランジ部22F1から留め具本体22aを介して第2フランジ部22F2に亘って連続的に断裂している。
図2及び図3では一例として、第1フランジ部22F1(留め具の一端)は、内向きに突出し、第2フランジ部22F2(留め具の他端)は、外向き(内向きの反対)に突出している。なお、各フランジ部22F1,22F2の突出量(突出長)、並びに、上記したスリット部22sの形状や大きさ(広さ)については、例えば、後述する第1係合部23及び第2係合部24の大きさや形状に応じて設定されるため、ここでは特に限定しない。
また、ソケット17の対向面17sに配置された第1係合部23は、第1フランジ部22F1が一部係合可能に構成されている。第1係合部23は、ソケット17(ソケット本体17a)の外面(即ち、対向面17s)を周方向に沿って一部矩形状に窪ませて構成されている。第1係合部23には、第1フランジ部22F1が一部接触可能な第1係合面23aが設けられている。
第1係合面23aは、ソケット本体17aの基端から先端に向かう方向で見て、第1フランジ部22F1の向う側、換言すると、第1フランジ部22F1の背面側(裏側)に配置されている。第1係合面23aは、第1フランジ部22F1と一部対向させて配置されている。図3では一例として、第1フランジ部22F1は、常時、第1係合面23a(第1係合部23)に接触しない状態(即ち、非接触状態)に維持されている。
更に、回転ベース19の対向面19sに配置された第2係合部24は、第2フランジ部22F2が一部係合可能に構成されている。第2係合部24は、回転ベース19の内面(即ち、対向面19s)を周方向に沿って一部矩形状に窪ませて構成されている。第2係合部24には、第2フランジ部22F2が一部接触可能な第2係合面24a及び第3係合面24bが設けられている。
第2係合面24aは、ソケット本体17aの基端から先端に向かう方向で見て、第2フランジ部22F2の手前側、換言すると、第2フランジ部22F2の正面側(表側)に配置されている。第2係合面24aは、第2フランジ部22F2と一部対向させて配置されている。図3では一例として、第2フランジ部22F2は、第2係合面24a(第2係合部24)に接触した状態(即ち、接触状態)に維持されている。
第3係合面24bは、留め具22の他端(第2フランジ部22F2)において、最も外側の端部(換言すると、最外端22e)が接触可能な位置に配置されている。この場合、留め具22を送風ファン11と回転機構12の間に組み込んだ状態において、留め具22の最外端22eは、第3係合面24bに対向させて配置されている。図3では一例として、第2フランジ部22F2の最外端22eは、第3係合面24b(第2係合部24)に接触した状態(即ち、接触状態)に維持されている。
ここで、図3及び図4を参照しつつ、換気装置2の組み立て方法、即ち、抜け・傾き防止機構14(留め具22)を、送風ファン11と回転機構12の間に介在させるプロセスについて説明する。
まず、送風ファン11のソケット17を留め具22の一端(第1フランジ部22F1)に向けて前進させる。やがて、ソケット17のソケット本体17aが、第1フランジ部22F1の内側に差し掛かる。このとき、ソケット本体17aの外面の傾斜面17tは、留め具22の一端(第1フランジ部22F1)を第1係合部23に係合させる際のガイド面として機能する。
即ち、ソケット本体17aの傾斜面17tが、第1フランジ部22F1に沿って入り込む。ソケット本体17a(傾斜面17t)から第1フランジ部22F1に押圧力が作用する。このとき、留め具22は、自身の弾性力に抗しつつ、スリット部22sが広がるように弾性変形して展開する。
更に、ソケット17を前進させる。第1フランジ部22F1が傾斜面17tを乗り越えて、第1係合部23に到達する。このとき、留め具22は、自身の弾性力(復元力)によって、スリット部22sが狭まるように弾性変形して初期形状に復元する。留め具22の一端(第1フランジ部22F1)が、第1係合部23に一部係合する。第1フランジ部22F1が、第1係合面23aと一部対向して配置される。これにより、留め具22は、その一端(第1フランジ部22F1)が第1係合部23に係合した状態、即ち、送風ファン11(ソケット17、ソケット本体17a)に仮止めされた状態となる。
ここで、送風ファン11に仮止めされた留め具22に、挟み込み力を作用させる。例えば、スリット部22sの両外側から留め具本体22aに挟み込み力を作用させる。このとき、留め具22は、自身の弾性力に抗しつつ、スリット部22sが狭まるように弾性変形して縮径する。
留め具22を縮径させた状態で、留め具22の他端(第2フランジ部22F2)を、回転ベース19の内面に沿って移動させて第2係合部24に位置付ける。ここで、挟み込み力を解消させる。このとき、留め具22は、自身の弾性力(復元力)によって、スリット部22sが広がるように弾性変形して初期形状に復元する。留め具22の他端(第2フランジ部22F2)が、第2係合部24に一部係合する。第2フランジ部22F2が、第2係合面24a及び第3係合面24bと一部対向して配置される。これにより、留め具22は、その他端(第2フランジ部22F2)が第2係合部24に係合した状態となる。かくして、抜け・傾き防止機構14(即ち、留め具22)が、送風ファン11と回転機構12の間に介在される。
同時に、送風ファン11(ソケット17)の連結部17b(嵌合凹部17g)に、回転機構12(回転軸部18)のシャフト18bの先端部を嵌合させる。これにより、送風ファン11と回転機構12が、連結機構13で相互に連結される。この結果、ソケット17のロータ20bが、軸部本体18aのステータ20aに対向して配置される。かくして、図1~図4に示された換気装置2が組み立てられる。
以上、本実施形態によれば、留め具22を送風ファン11と回転機構12の間に組み込む。留め具22の一端(第1フランジ部22F1)を、送風ファン11の第1係合部23に係合させる。留め具22の他端(第2フランジ部22F2)を、回転機構12の第2係合部24に係合させる。この場合、送風ファン11が抜けようとして浮き上がった際に、これに追従して、第1係合部23(第1係合面23a)が、留め具22の一端(第1フランジ部22F1)に接触する。このとき、留め具22の一端(第1フランジ部22F1)に作用した接触圧は、留め具本体22aから留め具22の他端(第2フランジ部22F2)を介して、第2係合面24a及び第3係合面24bに伝達されて吸収される。これにより、送風ファン11の抜け防止を図ることができる。
本実施形態によれば、送風ファン11と回転機構12の間に組み込まれた留め具22によって、送風ファン11の浮き上がり量(範囲)が制限される。これにより、回転する送風ファン11の姿勢や位置を一定に維持することができる。この結果、送風ファン11が周辺構成に接触したり、引っ掛かったりすることを防止することができる。かくして、回転不能になること無く、送風ファン11を連続的に回転させ続けることができる。
本実施形態によれば、留め具22を、例えば、ポリアセタールなどの樹脂材料で形成する。これにより、金属との摩擦係数の低い弾性に優れた留め具22を実現することができる。この結果、送風ファン11を円滑かつ軽快に回転させることができる。
本実施形態によれば、スリット部22sを備えた留め具22を適用し、当該留め具22は、スリット部22sが広がるように弾性変形可能であると共に、スリット部22sが狭まるように弾性変形可能である。これにより、留め具22を破損させること無く、留め具22を送風ファン11と回転機構12の間に円滑かつ安全に組み込むことができる。
本実施形態によれば、留め具22を、送風ファン11(ソケット17)と回転機構12(回転軸部18)が回転軸21周りに互いに重なり合っている範囲内に組み込む。これにより、回転軸21に沿った方向で見て、送風ファン11から回転機構12に亘る厚さを増加させること無く、換気装置2を配置構成することができる。この結果、換気装置2を搭載させる電子機器の薄型化ないし小型化の要求に応えることができる。
「変形例」
上記した一実施形態では、留め具22の一端(第1フランジ部22F1)を、送風ファン11の第1係合部23に対して非接触状態に維持しつつ、留め具22の他端(第2フランジ部22F2)を、回転機構12の第2係合部24に対して接触状態に維持したが、これとは逆に、留め具22の一端(第1フランジ部22F1)を、送風ファン11の第1係合部23に対して接触状態に維持しつつ、留め具22の他端(第2フランジ部22F2)を、回転機構12の第2係合部24に対して非接触状態に維持してもよい。
或いは、留め具22の一端(第1フランジ部22F1)を、送風ファン11の第1係合部23に対して非接触状態に維持しつつ、留め具22の他端(第2フランジ部22F2)を、回転機構12の第2係合部24に対して非接触状態に維持してもよいし、これとは逆に、留め具22の一端(第1フランジ部22F1)を、送風ファン11の第1係合部23に対して接触状態に維持しつつ、留め具22の他端(第2フランジ部22F2)を、回転機構12の第2係合部24に対して接触状態に維持してもよい
上記した一実施形態では、回転機構12のアクチュエータ20として、ステータ20a及びロータ20bを備えるモータを適用したが、これに代えて、図5に示すように、回転軸部18と共に回転ベース19を回転させる回転機構12としてもよい。この場合、ソケット17は、ソケット本体17aのみから成り、回転機構12は、回転ベース19と共に回転可能な回転軸部18(即ち、軸部本体18a)のみから成る。
ここで、ソケット本体17a(ソケット17)を軸部本体18a(回転軸部18)に隙間無く嵌合させる。これにより、送風ファン11と回転機構12を連結させることができる。なお、その他の構成、作用効果は、上記した一実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
1…電子機器、2…換気装置、4…機器本体、4c…内部空間、8…収容ハウジング、
11…送風ファン、12…回転機構、13…連結機構、14…抜け・傾き防止機構、
15…回転翼、16…支持フレーム、17…ソケット、18…回転軸部、
19…回転ベース、21…回転軸、22…留め具、22a…留め具本体、
22F1…第1フランジ部、22F2…第2フランジ部、22s…スリット部、
23…第1係合部、24…第2係合部。

Claims (6)

  1. 送風ファンと回転機構の間に組み込まれ、前記送風ファンの抜け・傾きを防止する留め具であって、
    一部が断裂した円筒状の輪郭を有する留め具本体と、
    前記留め具本体の一端に配置された第1フランジ部と、
    前記留め具本体の他端に配置された第2フランジ部と、
    前記第1フランジ部から前記留め具本体を介して前記第2フランジ部に亘って連続的に断裂したスリット部と、を備え
    前記第1フランジ部は、内向きに突出し、前記第2フランジ部は、外向きに突出し、
    前記留め具が前記送風ファンと前記回転機構の間に組み込まれた状態において、
    前記第1フランジ部は、前記送風ファンと係合し、前記第2フランジ部は、前記回転機構と係合する留め具。
  2. 前記留め具は、前記送風ファンと前記回転機構とが回転軸周りに互いに重なり合っている範囲内に組み込まれる請求項1に記載の留め具。
  3. 前記留め具は、金属との間の摩擦係数の低い樹脂材料で形成されている請求項1に記載の留め具。
  4. 請求項1~のいずれか1項に記載の留め具を用いた電子機器であって、
    各種の電気部品を収容するための内部空間が構成された機器本体と、
    前記機器本体の内部に配置され、前記内部空間の換気を行う換気装置と、を備え、
    前記換気装置は、
    回転によって、前記内部空間に沿って空気の強制対流を生じさせる送風ファンと、
    前記送風ファンを回転させる前記回転機構と、
    前記送風ファン及び前記回転機構を相互に連結させる連結機構と、
    前記送風ファンの抜け・傾き防止機構と、を有し、
    前記抜け・傾き防止機構は、
    前記留め具と、
    前記送風ファンに設けれ、前記留め具の前記第1フランジ部が一部係合可能な第1係合部と、
    前記回転機構に設けられ、前記留め具の前記第2フランジ部が一部係合可能な第2係合部と、を有する電子機器。
  5. 前記送風ファンは、
    前記送風ファンの回転方向に沿って等間隔に配置された複数の回転翼と、
    前記回転機構に連結可能に構成されたソケットと、を備え、
    前記回転機構は、
    前記ソケットが連結される回転軸部と、
    前記回転軸部の周りを囲むように構成された回転ベースと、を備え、
    前記連結機構によって、前記送風ファン及び前記回転機構を相互に連結させた状態において、前記回転ベースは、前記ソケットの周りに対向するように配置され、
    前記第1係合部は、前記ソケットの対向面に配置され、前記第2係合部は、前記回転ベースの対向面に配置され、
    前記留め具は、前記対向面の相互間に介在されている請求項に記載の電子機器。
  6. 前記ソケットの外面には、予め設定された勾配を有する傾斜面が構成され、
    前記傾斜面は、前記留め具の前記第1フランジ部を前記第1係合部に係合させる際のガイド面として機能する請求項に記載の電子機器。
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