JPWO2010044181A1

JPWO2010044181A1 - ファン固定装置

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Publication number: JPWO2010044181A1
Application number: JP2010533785A
Authority: JP
Inventors: 秀行廣田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2029-07-23
Also published as: US8681494B2; WO2010044181A1; DE112009002367T5; JP5289457B2; US20110156554A1; DE112009002367B4

Abstract

シャーシ開口部に放熱用ファンを厚み方向に収容し、開口部の縁に設けた複数の保持部により放熱用ファンをシャーシ面に対して平行に支持し、開口部の隣り合う２つの縁にそれぞれ設けた複数の弾性片により、放熱用ファンをそれぞれの対向する開口部の縁方向に付勢して位置決めし、ホルダには、放熱用ファンの送風窓に対応して設けた通気口の回りに複数の弾性部を設け、当該弾性部を放熱用ファンの外郭周辺部の上面に当接させて放熱用ファンをシャーシ面に対して垂直な方向に付勢する。

Description

本発明は、電子機器内の換気を行う放熱用ファンをシャーシに固定するファン固定装置に関する。

今日の電子機器の電子回路の多くは集積回路を使用し小形化が図られているが、狭いスペース内に回路やディスクドライブなどを納めているため、例えばＣＰＵ（中央処理装置）など発熱の著しい素子からの熱が機器内に滞留すると、ＣＰＵ自身や他の集積回路が誤動作する要因となる。そのため、多くの電子機器は、内部の発熱を外部に放熱させるためのファンを取り付けている。この放熱用ファンには、軽量化された大小各種存在する市販品が一般に使用されており、機器メーカでは、このファンを放熱効率、省スペース、固定方法、コスト等を考慮して電子機器に取り付けている。

従来の放熱用ファンの固定方法として、放熱用ファンを直立させ、その下部をシャーシ面に設けた角溝に挿着させて位置決めし、固定部材により放熱用ファンの上肩部を弾性的に把持し、放熱用ファンの片方の側面に沿って下がる当該固定部材の延長下端を、シャーシから直立する固定ボスに一本のネジで固定するようにした技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術では、放熱用ファンを多くのネジを用いて固定する必要がなくなり、組立手順が簡略されるため、組立スペースに余裕のない装置に適用して放熱用ファンの取り付けを容易にできるとしている。

上記特許文献１の技術は、シャーシ面に対して放熱用ファンを直立させて固定する場合には適しているが、電子機器が薄型である場合は適用することができない。電子機器が薄型である場合は、風抜き窓を設けたシャーシ面に対して放熱用ファンを平行に取り付けるのが一般的である。この場合、従来はシャーシ面に対して放熱用ファンを周囲４点で直接ネジ止めするか、あるいは放熱用ファンのシャーシ面と接しない方の部位の外周を把持する形状のホルダを用い、当該ホルダの縁片をシャーシにネジ止めすることで放熱用ファンを固定していた。

特開平１０−２４０３８５号公報（図１）

上記特許文献１に記載された放熱用ファンの固定技術は、ファンを直立させるため、薄型の電子機器には適さない。また、単独ネジによる固定方法のため、長時間使用によりファンの回転振動でネジが緩みやすく、さらにはその振動により異音が発生するおそれもあるため、別途振動吸収対策が必要となる。また、例えば車両ナビゲーション装置のような外部振動も受けやすい機器の場合には十分対応できない。
また、上記放熱用ファンを周囲４点で直接ネジ止めする方法の場合、放熱用ファンの指定された固定孔にネジを挿入させることになるが、シャーシ側に対応するネジ孔を設けることがでないような場合には、全てのネジを用いた固定ができなくなる。一方、ホルダを介して固定する方法の場合、シャーシ側のネジ孔に対応してホルダにネジ挿入孔を適宜設定できるが、放熱用ファンは製造ロットにより外形サイズにバラツキがあるため、サイズが小さい場合にはホルダとの間にガタツキが生じたり、サイズが大きい場合にはホルダが適応できなくなるといった問題がある。さらに、上記直接ネジ止めする方法、およびホルダを介してネジ止めする方法は、ファンの回転による振動でネジが緩みやすく、振動による異音が発生する場合があり、スプリングワッシャ付きネジの使用や振動吸収部品の追加が必要となる。また、シャーシ面に対して放熱用ファンの厚み分を突出させるため、その分電子機器の薄型化を妨げるということもある。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、放熱用ファンのサイズのバラツキや振動を吸収できる構造を与えるファン固定装置を得ることを目的とする。

この発明に係るファン固定装置は、シャーシ開口部に放熱用ファンを厚み方向に収容し、開口部の縁に設けた複数の保持部により放熱用ファンをシャーシ面に対して平行に支持し、開口部の隣り合う２つの縁にそれぞれ設けた弾性片により放熱用ファンをそれぞれの対向する開口部の縁方向に付勢して位置決めし、ホルダには、放熱用ファンの送風窓に対応して設けた通気口の回りに複数の弾性部を設け、当該弾性部を放熱用ファンの外郭周辺部の上面に当接させて放熱用ファンをシャーシ面に対して垂直な方向に付勢するようにしたものである。

この発明によれば、放熱用ファンをシャーシに対して弾力性を持たせて固定することができる。特に、シャーシの弾性片とホルダの弾性部により、放熱用ファンの寸法のバラツキを吸収し、放熱用ファンの振動を緩和してネジの緩みを抑制することができる。結果、放熱用ファンの振動による異音の発生も抑制することができる。また、放熱用ファンをシャーシに埋め込むようにして配置するため、機器の薄型化にも寄与する。

この発明の実施の形態１によるファン固定装置の組立図である。同実施の形態１に係る放熱用ファンの構造を示す平面図である。同実施の形態１に係る放熱用ファンの構造を示す正面図である。同実施の形態１に係るシャーシの構造を示す部分平面図である。同実施の形態１に係るシャーシの構造を示す切欠斜視図である。同実施の形態１に係る放熱用ファンをシャーシ開口部に挿入、装着した状態を示す平面図である。同実施の形態１に係るホルダの構造を示す平面図である。同実施の形態１に係るホルダの構造を示す断面図である。同実施の形態１に係るホルダの弾性ブリッジの機能を示す一部切り欠き斜視図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるファン固定装置の組立分解図である。
組立時には、放熱用ファン１０をシャーシ２０の開口部２１に収容して装着し、放熱用ファン１０の上部にホルダ４０を被せてホルダ４０の周囲をシャーシ２０にネジ５０を用いて取り付ける。この場合、シャーシ２０とホルダ４０は、以下に説明するような構造とすることで、放熱用ファン１０の確実な取り付け状態を形成する。

まず、放熱用ファン１０の構造について、図２および図３を用いて説明する。
ここで用いられる放熱用ファン１０は、市販の定型品であるが、メーカが異なっても大略同じような構造を持つ。放熱用ファン１０は、モータ（図示せず）の回転に係わる部位以外はプラスチック製のモールド仕上げであり、略正方形状の面を持ち、厚み方向が薄型の外郭１１を備えている。外郭１１の正方形状の中央には、モータ部１２、モータの回転軸（図示せず）に取り付けられたロータ１３が配置されている。ロータ１３の外周には、ロータ１３と共に回転する複数のブレード１４が取り付けられている。モータ部１２は、外郭１１の周辺部１１ａとの間に渡された４本の支持枝１５により支持されており、支持枝１５の一本を利用してモータ駆動の給電線１６を引き込んでいる。モータ部１２、外郭１１の周辺部１１ａおよび支持枝１５で囲まれた部分は、ブレード１４の回転により生じる空気流を通過させるための複数の鎌型状の送風窓１８を形成している。また、外郭１１の正方形の四隅には、本来の取り付け用のネジ挿入孔１７が設けられている。ここで、支持枝１５は、外郭１１の一方の面（図２の面）側にのみ設けられており、プラスチック製の比較的薄い板厚でモータ部１２を支持しているので、モータ部１２に対して垂直方向の力を加えることは好ましくない。

次に、シャーシ２０の構造について、図４、図５および図６を用いて説明する。
図４は放熱用ファン１０を取り付けるためのシャーシ２０の主要部分のみを示すものであるが、シャーシ２０は、放熱用ファン１０をその厚み方向に収容、装着するための開口部２１を備えている。開口部２１は、放熱用ファン１０の外郭１１の正方形よりサイズが若干大きめの略正方形状を有している。この開口部２１の対向する一対の縁には、図５に示すように、シャーシ２０と一体成型され、シャーシ表面２０ａに対して垂直に裏面側に向って延びる垂直壁２２ｂ，２３ｂと、シャーシ表面２０ａに対して平行に開口部２１の内側に向かってせり出す支持片２２ａ，２３ａを持つ断面Ｌ型の保持部２２，２３が設けられている。これら保持部２２，２３は、支持片２２ａ，２３ａにより開口部２１に収容された放熱用ファン１０をシャーシ面に対して平行になるように底部周辺で支持し、放熱用ファン１０の厚み方向の位置を決めている。また、支持片２２ａ，２３ａには、放熱用ファン１０を支持した状態において、放熱用ファン１０のブレード１４と接触しないように適当な曲率の縁が形成されている。この例では、放熱用ファン１０は、支持片２２ａ，２３ａにより、外郭１１の厚み方向のすべてがシャーシ面より下に収容支持されず、その一部分をシャーシ面より上に突出させて支持される構成としている。

また、保持部２２が設けられた縁には、シャーシ２０と一体成型され、シャーシ表面２０ａから裏面側に向かい、かつ開口部２１の中側に向って傾斜して延びる形状の弾性片２４が設けられている。この弾性片２４は、その先端が開口部２１に収容された放熱用ファン１０の一側面に当接し、放熱用ファン１０を対向する保持部２３の垂直壁２３ｂ側に付勢する。これにより、放熱用ファン１０はシャーシ面に平行な一方向に位置決めされる。なお、この例では、弾性片２４は、保持部２２の分断された中間部に設けられているが、必ずしもこのようにする必要は無く、保持部２２と重ならないようにその両脇に設けてもよい。

開口部２１の保持部２２が設けられた縁と隣接する一方の縁には、シャーシ２０と一体成型され、シャーシ表面２０ａに対して垂直に裏面側に向って延びる壁片２５が設けられている。また、隣接する他方の縁には、シャーシ２０と一体成型され、シャーシ表面２０ａから裏面側に向かい、かつ開口部２１の中側に向って傾斜して延びる形状の弾性片２６が設けられている。この弾性片２６は、シャーシ２０の延長である長手方向を持つ板に中抜き窓２６ａを設けて、両腕となる部分に弾性を持たせるようにしている。弾性片２６は、開口部２１に収容された放熱用ファン１０の一側面に当接して放熱用ファン１０を対向する位置の壁片２５側に付勢する。これにより、放熱用ファン１０はシャーシ面に平行で、垂直壁２３ｂと直角な方向に位置決めされる。

また、シャーシ２０の保持部２２，２３側のシャーシ表面２０ａにはホルダ４０を取り付けるための係止部２７、円ボス２８，２９、ネジ孔３０〜３３が設けられている。係止部２７は、保持部２３側の面から切り起した逆Ｌ状の断面を持つ片で、シャーシ表面２０ａとの間にホルダ４０の板厚を受け入れる寸法のスペースを有しており、ホルダ４０を取り付ける際にホルダ４０の取り付け片を係止し、浮き上がりを防止する。
図６は、放熱用ファン１０が開口部２１に収容、装着された状態を示す。放熱用ファン１０は、保持部２２の支持片２２ａと保持部２３の支持片２３ａの上に載り、弾性片２４により保持部２３の垂直壁２３ｂ側に付勢され、かつ弾性片２６により壁片２５側に押圧されて直角な２方向で位置決めされて保持される。

次に、ホルダ４０の構造について、図７、図８および図９を用いて説明する。
ホルダ４０は、板金成型されたもので、略正方形の天板４０ａを備えている。天板４０ａには、図２に示す放熱用ファン１０の上面の送風窓１８に対応する４個の鎌型の通気口４７が形成されている。また、天板４０ａには、対角位置にある通気口４７の湾曲した縁と略平行にスリット４５ｂ，４６ｂが設けられ、スリット４５ｂ，４６ｂと通気口４７の間に帯状の弾性ブリッジ（弾性部）４５，４６が形成されている。この弾性ブリッジ４５，４６は、図２に示す放熱用ファン１０の外郭１１の周辺部１１ａと対向する位置に形成されている。そして、弾性ブリッジ４５，４６の中間には下側に向って尖がらせた突起部４５ａ，４６ａが形成されている。この弾性ブリッジ４５，４６は、シャーシの開口部２１に収容された放熱用ファン１０の外郭１１の周辺部１１ａの上面に突起部４５ａ，４６ａを当接させて放熱用ファン１０を保持部２２，２３の支持片２２ａ，２３ａ側に付勢する。なお、この例では、弾性ブリッジを２個設けているが、３個また４個設けるようにしてもよい。

また、天板４０ａの対向する一対の外縁には、天板面に対して下側に延びる垂直な壁面４１ａ，４２ａと天板面に対して平行な取付片４１ｂ，４２ｂからなる断面Ｌ型の取付部材４１，４２が形成されている。取付部材４１，４２の壁面４１ａ，４２ａは、放熱用ファン１０のシャーシ面から上に突出する部分を許容する寸法を有している。また、取付部材４１，４２の取付片４１ｂ，４２ｂには、シャーシ２０の円ボス２８，２９が挿入されるボス穴４８ａ，４８ｂと、シャーシ２０のネジ孔３０〜３３に螺合させるネジを挿入するネジ挿入孔４９ａ〜４９ｄが設けられている。さらに、天板４０ａの上記一対の外縁と隣接関係にあるもう一組の対向する外縁には、天板面に対して垂直に延びる壁片４３，４４が形成されている。上記壁面４１ａ，４２ａと壁片４３，４４は放熱用ファン１０の外郭１１のシャーシ面から上にある外周部を囲むように形成されている。

次に、シャーシ２０に放熱用ファン１０を固定する動作について説明する。
最初に、放熱用ファン１０を、図２に示す面を上にしてシャーシ２０の開口部２１に収容する。収容された放熱用ファン１０は、開口部２１の内周に対向して設けられ保持部２２，２３の支持片２２ａ，２３ａにより下部で支持され、シャーシ表面２０ａに対する垂直方向の位置が定まる。この状態において、放熱用ファン１０は、開口部２１の支持片２２ａが設けられている縁から内部方向に傾斜して延びる弾性片２４により、保持部２３の垂直壁２３ｂ側に付勢される。また、同時に、開口部２１の他縁に設けられた中抜き窓２６ａを持つ弾性片２６が放熱用ファン１０の側面に当接し、放熱用ファン１０は弾性片２６と対向する位置にある壁片２５側に付勢される。以上により、図６に示すように、放熱用ファン１０は、弾性片２４，２６の付勢力により、垂直壁２３ｂとこれに直角な壁片２５に当接し、位置決めされる。

上述のように放熱用ファン１０をシャーシ２０の開口部２１に収容して装着した後、放熱用ファン１０の上にホルダ４０を被せる。この場合、ホルダ４０の取付部材４１の取付片４１ｂをシャーシ２０に設けられた係止部２７に挿入しながら、円ボス２８，２９をホルダ４０のボス穴４８ａ，４８ｂに合わせて挿入し、シャーシ２０に対してホルダ４０を位置決めする。そして、ネジ孔３０〜３３に対応したネジ挿入孔４９ａ〜４９ｄにネジ５０を螺合してホルダ４０をシャーシ２０に固定する。この状態において、図９に示すように、ホルダ４０の天板４０ａに設けた弾性ブリッジ４５，４６の突起部４５ａ，４６ａは放熱用ファン１０の外郭１１の上面周辺部１１ａに当接するため、放熱用ファン１０には、シャーシ２０の支持片２２ａ，２３ａ側に押し下げる付勢力が与えられる。したがって、放熱用ファン１０は垂直方向に位置決めされる。
以上のようにして、放熱用ファン１０はシャーシ２０に弾力性を持って固定される。

また、放熱用ファン１０の外郭１１の寸法にバラツキがある場合、それによって生じるがたつきは、シャーシ２０に設けた弾性片２４，２６とホルダ４０に設けた弾性ブリッジ４５，４６により吸収される。また、放熱用ファン１０をシャーシ表面２０ａに対して上に一部分突出させて配置しているので、その分、シャーシ表面２０ａ上のスペースを占有せずに済むので、機器の小形化にも効果がある。さらに、シャーシ２０の下側スペースに十分余裕がある場合には、放熱用ファン１０の厚みのすべてをシャーシ表面２０ａより内側に収めてもよく、その場合にはホルダ４０は平面板とすればよい。
なお、上記例では、シャーシ２０に設けた弾性片２４，２６と対向するシャーシのそれぞれの縁に放熱用ファン１０を当接させる垂直壁２３ｂ、壁片２５を設けて、シャーシ面に平行な２方向の位置決めを行っているが、シャーシ２０の隣り合う縁自体が直角であれば、放熱用ファン１０をシャーシ２０の対応する縁に直接当接させても位置決めできる。その場合には、垂直壁２３ｂ、壁片２５の両方または一方は必要なくてもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、シャーシ２０が、放熱用ファン１０をその略正方形の面を合わせて厚み方向に収容する略正方形状の開口部２１と、開口部２１の少なくとも対向する一対の縁に設けられ、収容された放熱用ファン１０をシャーシ面に対して平行になるように底部周辺で支持する複数の保持部２２、２３と、開口部２１の一組の隣り合う縁に設けられ、保持部２２、２３で支持された放熱用ファン１０を開口部２１の対向する縁方向に付勢して位置決めする複数の弾性片２４，２６を一体成型により備え、ホルダ４０が、収容された放熱用ファン１０の送風窓１８に対応する通気口４７と、収容された放熱用ファン１０の外郭の上面周辺部１１ａに当接し、放熱用ファン１０をシャーシ面に対して垂直、かつ保持部２２、２３の支持面（支持片２２ａ，２３ａの面）方向に付勢する複数の弾性ブリッジ４５，４６を一体成型により備えている。したがって、シャーシ２０の弾性片２４，２６により放熱用ファン１０を対向する開口部の縁方向に付勢して位置決めし、ホルダ４０の弾性ブリッジ（弾性部）４５，４６により、放熱用ファン１０をシャーシ面に対して垂直な方向に付勢するため、放熱用ファン１０をシャーシ２０に対して弾力性を持たせて固定することができる。特に、弾性片２４，２６と弾性ブリッジ４５，４６により、放熱用ファン１０の外郭１１の寸法にバラツキを吸収し、放熱用ファン１０の振動を緩和してネジ５０の緩みを抑制することができる。結果、放熱用ファン１０の振動による異音の発生も抑制することができる。また、放熱用ファン１０をシャーシ２０に埋め込むようにして配置するため、機器の薄型化にも寄与する。

この発明によれば、放熱用ファンをシャーシに対して弾力性を持たせて固定することで放熱用ファンの振動による異音の発生を抑制することができる。そのため、電子機器の換気を行う放熱用ファンをシャーシに固定するファン固定装置等に用いるのに適している。

Claims

略正方形の面を持つ薄厚外郭の放熱用ファンを、ホルダを用いてシャーシにネジ止め固定するファン固定装置において、
前記シャーシは、
放熱用ファンを前記略正方形の面を合わせて厚み方向に収容する略正方形状の開口部と、
前記開口部の少なくとも対向する一対の縁に設けられ、前記収容された放熱用ファンをシャーシ面に対して平行になるように底部周辺で支持する複数の保持部と、
前記開口部の一組の隣り合う縁に設けられ、前記保持部で支持された放熱用ファンを前記開口部の対向する縁方向に付勢して位置決めする複数の弾性片を一体成型により備え、
前記ホルダは、
前記収容された放熱用ファンの送風窓に対応する通気口と、
前記収容された放熱用ファンの外郭の上面周辺部に当接し、前記放熱用ファンをシャーシ面に対して垂直、かつ前記保持部の支持面方向に付勢する複数の弾性部を一体成型により備えたことを特徴とするファン固定装置。
弾性片の一方は、一方の保持部が設けられた開口部の第１の縁に設けられており、放熱用ファンを、第１の縁と対向する第２の縁に設けられた他方の保持部の垂直壁に当接させるよう付勢し、
弾性片の他方は、保持部が設けられていない開口部の第３の縁に設けられており、前記放熱用ファンを、第３の縁と対向する第４の縁に設けられたシャーシ面に対して垂直な壁片に当接させるよう付勢することを特徴とする請求項１記載のファン固定装置。
保持部は、シャーシ開口部に収容された放熱用ファンの上部をシャーシ面より所定量突出させて支持する位置に設けられ、
ホルダは、
前記収容された放熱用ファンの上面に位置させる天板と、
前記天板の対向する一対の縁に設けられ、それぞれがシャーシ面より上に突出する放熱用ファンの上部外周と係わり合う壁面と当該壁面から直角に延びるシャーシ面に対する取付片とを持つ複数の取付部と、
前記天板の一対の縁と直角な他の一対の縁に設けられ、それぞれが前記放熱用ファンの上部外周と係わり合う複数の壁片を備えたことを特徴とする請求項１記載のファン固定装置。
ホルダの各弾性部は、シャーシ開口部に収容された放熱用ファンの外郭周辺部に対応する位置にスリットを開けることにより当該スリットとホルダの通気口の間に帯状のブリッジを形成し、当該ブリッジの中間位置に、前記外郭周辺部の上面に当接する突起部を設けてなることを特徴とする請求項１記載のファン固定装置。