JP4159046B2 - ファンユニット - Google Patents

Description

本発明は、回路基板を収容するラックに取り付けられて回路基板の冷却を行うファンユニットに関し、さらに詳しくは、ファンユニットに構成されるコネクタの取付構造に関する。

情報通信技術の発達により、電子回路を利用した電子機器はあらゆる分野で利用されているが、処理能力の向上に合わせて電子回路の使用電力量は増大している。低消費電力の電子素子や中央演算処理装置等も研究・開発されているが、電子機器の小型化・高密度化に伴い、電子回路による発熱対策を行い電子機器の内部の温度上昇を抑えることは、安定動作を得る上で非常に重要である。

一般に、電子機器は上記のような内部の温度上昇を抑える手段として、ファンユニットを備えている。ファンユニットは、電子機器内部の熱を空気とともに吐き出し或いは空気を強制的に吸い込むことができる冷却用ファンと、この冷却用ファンを駆動するためのモータ等を備えて一体化したものである。このようなファンユニットを電子機器に備えることにより、機器内部に蓄えられた熱を機器外に放出して機器内部の温度を低下させて、電子機器の安定動作を確保することができる。

このようなファンユニットを備えた電子機器として、例えば、回路基板を収容したラックシステムがある。図６に示すように、従来のラックシステム１０１は、回路基板（図示せず）を収容するラック１２０と、回路基板を冷却するための（１個以上の）ファンユニット１１０とを主体に構成される。ファンユニット１１０は、図７に示すように、冷却用ファン１１１と、冷却用ファン１１１を駆動するためのモータ１１２と、モータ１１２と電気的に接続される小型基板１１３と、冷却用ファン１１１および小型基板１１３が取り付けられる箱状のファン取付部材１１４と、ファン取付部材１１４の後端部に位置する縦板部１１４ａに固設され小型基板１１３と電気的に接続される第１コネクタ１１５とを主体に構成される。

また、図８に示すように、ラック１２０の内部には、第１コネクタ１１５と嵌合接続可能な第２コネクタ１２１と、ファンユニット１１０（ファン取付部材１１４）をスライド移動可能に支持するガイドレール部材１２２とが設けられている。第２コネクタ１２１は、詳細図示しないが、ラック１２０の内部に第１コネクタ１１５との嵌合接続方向に対し略直角な面内で（上下左右方向へ）移動可能に（フローティング機能を有して）取り付けられており、ファンユニット１１０をラック１２０に取り付けて第１コネクタ１１５と第２コネクタ１２１とを嵌合接続させる際に、第１コネクタ１１５の第２コネクタ１２１に対する位置ズレを吸収できるようになっている。

ラック１２０にファンユニット１１０を取り付けるには、まず、ファン取付部材１１４の上下縁部をガイドレール部材１２２にそれぞれ係合させ、ガイドレール部材１２２にファンユニット１１０をスライド移動可能に支持させる。そして、ファンユニット１１０をラック１２０内部（後方）にスライド移動させ、ファンユニット１１０の第１コネクタ１１５とラック１２０の第２コネクタ１２１とを嵌合させて電気的に接続させる。このようにしてラック１２０の上部にファンユニット１１０が取り付けられると、図示しない電源から第２コネクタ１２１および第１コネクタ１１５、並びに小型基板１１３を介してモータ１１２に電力が供給され、モータ１１２が作動してファンユニット１１０による回路基板の冷却が行われる。
特開２００１−３１３４８３号公報

しかしながら、従来の第１コネクタ１１５は、小型基板１１３とは別にファン取付部材１１４の縦板部１１４ａに取り付けられ、図示しないケーブルおよび接続コネクタ等を用いて小型基板１１３と電気的に接続されていたため、ファンユニット１１０の部品点数および組立工数が増加してコスト上昇の一因となっていた。また、ラック１２０内部に配設される第２コネクタ１２１が（上下左右方向へ）移動可能に構成されるため、第２コネクタ１２１の取付構造が複雑となり、第２コネクタ１２１の交換等によるラック１２０のメンテナンス性が低下する一因となっていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、ファンユニットの製造コストを減少させるとともに、ファンユニットが取り付けられるラックのメンテナンス性を向上させることを目的とする。

このような目的達成のため、本発明に係るファンユニットは、回路基板を収容するラックに取り付けられて回路基板の冷却を行うファンユニットであって、回路基板を冷却する冷却用ファンと、冷却用ファンの駆動部（例えば、実施形態におけるモータ１２）と電気的に接続された基板（例えば、実施形態における小型基板１５）と、この基板に配設され、基板を介して冷却用ファンの駆動部と電気的に接続されており、ファンユニットがラックに取り付けられたときラック内に配設された第２コネクタと嵌合接続可能な第１コネクタと、冷却用ファンおよび基板が所定箇所にそれぞれ取り付けられるファン取付部材と、ファン取付部材と基板とによって挟まって配設された防振部材（例えば、実施形態における第１防振部材５１）とを備え、第１コネクタと第２コネクタとの嵌合接続時に、防振部材の弾性変形を利用して、第１コネクタが第２コネクタとの嵌合接続方向に対し直角な面内で移動して第２コネクタと位置整合するように構成される。

本発明によれば、第１コネクタが基板に配設され、この基板を介して第１コネクタと冷却用ファンの駆動部とが電気的に接続されるため、第１コネクタに対して別途取付部品やケーブル等を設ける必要がないことから、ファンユニットの部品点数および組立工数を低減させることができ、ファンユニットの製造コストを減少させることができる。また、第１コネクタが第２コネクタとの嵌合接続方向に対し直角な面内で移動して第２コネクタと位置整合するように構成されるため、ラック内部に配設される第２コネクタとして固定型のコネクタを使用することができ、ラックのメンテナンス性を向上させることができる。

さらに、第２コネクタとして安価なボードＴＯボード用のコネクタを使用することができるため、ラックの製造コストを減少させることができる。また、冷却用ファンの作動で生じる振動が防振部材で吸収されるため、第１コネクタと第２コネクタとによる嵌合接続の信頼性を向上させることができるとともに、冷却用ファンの作動で生じる振動音を低減させることができる。さらに、ファンユニットをラックへ取り付けるときに、第１コネクタと第２コネクタとの嵌合接続時における衝撃を防振部材で吸収することができるため、第１および第２コネクタの破損を防止することができることを含め、各コネクタの長期使用に対する信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明に係るファンユニットを備えた例としてラックシステム１を図２に示している。このラックシステム１は、マザーボードやドーターボード等の回路基板（図示せず）が収容されるラック２０と、ラック２０に収容された回路基板の冷却を行う３つのファンユニット１０とを主体に構成される。

ファンユニット１０は、図３に示すように、回路基板（図示せず）の冷却を行う冷却用ファン１１と、冷却用ファン１１を駆動するモータ１２と、モータ１２と電気的に接続された小型基板１５と、これらが取り付けられるファン取付部材１３とを備えて構成され、ラック２０の上部（または下部、もしくは回路基板の冷却に効率の良い所）に取り付けられる。冷却用ファン１１は、ラック２０内部へ強制的に外気を導入、またはラック２０内部の熱気を排気して回路基板を冷却するためのものであり、略四角形をなす枠体１１ａ内部にこの冷却用ファン１１を駆動するためのモータ１２と一体化して配設されている。なお、枠体１１ａは、４隅に形成された各ネジ孔にネジを通して、ファン取付部材１３に直接固定されている。

小型基板１５には、各種コンデンサ１６や、モータ１２との接続コネクタ１７、後述する第１コネクタ１８等が配設されており、接続コネクタ１７を介して小型基板１５とモータ１２とが電気的に接続されている。また、詳細図示しないが、小型基板１５の左右には、基板取付ネジ５４（図１を参照）が通過可能なネジ通過穴（図示せず）が形成されている。

第１コネクタ１８は、小型基板１５の後端部に後方（すなわち、ファンユニット１０の取り付け方向）へ向けて配設されており、小型基板１５を介してモータ１２と電気的に接続されるようになっている。そして、第１コネクタ１８は、ファンユニット１０をラック２０に取り付ける際に、ラック２０の内部に配設された第２コネクタ２１と嵌合接続するようになっている。これにより、第１コネクタ１８に対して別途取付部品やケーブル等を設ける必要がないことから、ファンユニット１０の部品点数および組立工数を低減させることができ、ファンユニット１０の製造コストを減少させることができる。

また、図１および図４に示すように、小型基板１５は、小型基板１５の下面側左右２箇所に配設された第１防振部材５１と、小型基板１５の上面側左右２箇所に配設された第２防振部材５２と、第２防振部材５２の上面側にそれぞれ配設された押さえ板５３と、小型基板１５を固定する基板取付ネジ５４とを用いてファン取付部材１３に取り付けられている。第１防振部材５１は、防振ゴム材料を用いて、中央にネジ通過穴（図示せず）を有する円盤状に形成され、小型基板１５の下面側、すなわちファン取付部材１３と小型基板１５との間に挟まって配設されるようになっている。第２防振部材５２は、第１防振部材５１と同様に、防振ゴム材料を用いて、中央にネジ通過穴（図示せず）を有する円盤状に形成され、小型基板１５の上面側、すなわち押さえ板５３と小型基板１５との間に挟まって配設されるようになっている。

押さえ板５３は、ステンレス等の金属板材を用いて、中央にネジ穴５３ａ（図３を参照）を有する円盤状に形成される。そして、ファン取付部材１３の底部上面側に、第１防振部材５１と、小型基板１５と、第２防振部材５２と、押さえ板５３とを順に重ねた状態で、基板取付ネジ５４をファン取付部材１３の底部下面側から（各ネジ通過穴に通過させ）押さえ板５３のネジ穴５３ａにネジ固定することで、小型基板１５が第１および第２防振部材５１，５２（ファン取付部材１３および押さえ板５３）に挟持された状態でファン取付部材１３の底部上面側に取り付けられる。これにより、第１コネクタ１８と第２コネクタ２１との嵌合接続時に、第１防振部材５１の弾性変形を利用して、第１コネクタ１８が第２コネクタ２１との嵌合接続方向（後方向）に対し略直角な面内で（すなわち上下左右方向へ）移動して第２コネクタ２１と位置整合するようになっている。

そのため、ラック２０内部に配設される第２コネクタとして固定型のコネクタを使用することができ、ラック２０のメンテナンス性を向上させることができる。また、第２コネクタとして安価なボードＴＯボード用のコネクタを使用することができるため、ラック２０の製造コストを減少させることができる。さらに、冷却用ファン１１の作動で生じる振動が第１および第２防振部材５１，５２で吸収されるため、第１コネクタ１８と第２コネクタ２１とによる嵌合接続の信頼性を向上させることができるとともに、冷却用ファン１１の作動で生じる振動音を低減させることができる。また、第１コネクタ１８と第２コネクタ２１との嵌合接続時における衝撃を第１および第２防振部材５１，５２で吸収することができるため、第１および第２コネクタ１８，２１の破損を防止することができることを含め、各コネクタの長期使用に対する信頼性を向上させることができる。

ファン取付部材１３は、アルミニウム合金等の金属板材を用いて、上部および後部が開口した箱状に形成され、所定箇所に冷却用ファン１１および小型基板１５がそれぞれ取り付けられる。なお、ファン取付部材１３の底部には、冷却用ファン１１の形状に合わせて開口部（図示せず）が形成されている。また、ファン取付部材１３の前端部には板状のカバー部材１４が設けられており、ファンユニット１０がラック２０に取り付けられた状態で、ラック２０の前面側を覆うようになっている。また、詳細図示しないが、ファン取付部材１３の底部左右には、基板取付ネジ５４が通過可能なネジ通過穴（図示せず）が形成されている。

さて、ファンユニット１０が取り付けられる一例としてのラック２０は、図２に示すように、アルミニウム合金等の金属材料を用いて箱形に形成され、その内部にマザーボードやドーターボード等の回路基板（図示せず）が収容される。図５に示すように、ラック２０内部の上部３箇所には、図示しない電源と電気的に接続された第２コネクタ２１が前方に向けて配設されており、小型基板１５の第１コネクタ１８と嵌合接続することにより、小型基板１５を介して冷却ファン１１のモータ１２と電源（図示せず）とが電気的に接続されるようになっている。なお、第２コネクタ２１は、ラック２０内部の上部に固設されたコネクタ基板２１ａに配設されており、図示しない電源と電気的に接続されている。

また、ラック２０の上部には、上下に対向する複数のガイドレール部材２２が設けられている。ガイドレール部材２２は、ラック２０の前後方向へ延びる断面視Ｌ字形（もしくは凹形）に形成され、ファン取付部材１３の上下縁部をガイドレール部材２２にそれぞれ係合させることで、ガイドレール部材２２にファンユニット１０が前後方向へスライド移動可能に支持されるようになっている。

以上のように構成されるラックシステム１において、ラック２０にファンユニット１０を取り付けるには、まず、ファン取付部材１３の上下縁部をガイドレール部材２２とそれぞれ係合させ、ガイドレール部材２２にファンユニット１０をスライド移動可能に支持させる。そして、ファンユニット１０をラック２０内部（後方）にスライド移動させ、ファンユニット１０（小型基板１５）の第１コネクタ１８とマザーボード２の第２コネクタ２１とを嵌合接続させる。このとき、ファンユニット１０に構成される第１防振部材５１の弾性変形を利用して、第１コネクタ１８が第２コネクタ２１との嵌合接続方向に対し略直角な面内で移動して第２コネクタ２１と位置整合した状態となり、第１コネクタ１８の第２コネクタ２１に対する位置ズレが吸収されて、確実に第１コネクタ１８と第２コネクタ２１とが嵌合接続する。

そして、第１コネクタ１８と第２コネクタ２１とが嵌合接続することにより、小型基板１５を介して冷却ファン１１のモータ１２と電源（図示せず）とが電気的に接続される。このようにしてラック２０の上部にファンユニット１０が取り付けられると、図示しない電源から第２コネクタ２１および第１コネクタ１８、並びに小型基板１５を介してモータ１２に電力が供給され、モータ１２が作動してファンユニット１０による回路基板（図示せず）等の冷却が行われる。

以上のような構成のファンユニット１０によれば、第１コネクタ１８が小型基板１５に配設され、この小型基板１５を介して第１コネクタ１８と冷却用ファン１１のモータ１２（駆動部）とが電気的に接続されるため、第１コネクタ１８に対して別途取付部品やケーブル等を設ける必要がないことから、ファンユニット１０の部品点数および組立工数を低減させることができ、ファンユニット１０の製造コストを減少させることができる。また、第１コネクタ１８が第２コネクタ２１との嵌合接続方向に対し略直角な面内で移動して第２コネクタ２１と位置整合するように構成されるため、ラック２０内部に配設される第２コネクタとして固定型のコネクタを使用することができ、ラック２０のメンテナンス性を向上させることができる。

さらに、第２コネクタとして安価なボードＴＯボード用のコネクタを使用することができるため、ラック２０の製造コストを減少させることができる。また、冷却用ファン１１の作動で生じる振動が第１および第２防振部材５１，５２で吸収されるため、第１コネクタ１８と第２コネクタ２１とによる嵌合接続の信頼性を向上させることができるとともに、冷却用ファン１１の作動で生じる振動音を低減させることができる。さらに、ファンユニット１０をラック２０へ取り付けるときに、第１コネクタ１８と第２コネクタ２１との嵌合接続時における衝撃を第１および第２防振部材５１，５２で吸収することができるため、第１および第２コネクタ１８，２１の破損を防止することができることを含め、各コネクタの長期使用に対する信頼性を向上させることができる。

なお、上述の実施形態において、ファンユニット１０がラック２０の上部に取り付けられているが、これに限られるものではなく、例えば、ラックの下部や中央部に取り付けられてもよく、ファンユニットに配設される第１コネクタがラック内部に配設される第２コネクタと嵌合接続可能であればよい。

本発明に係るファンユニットの左側面拡大図（部分断面図）である。 上記ファンユニットを備えたラックシステムの斜視図である。 上記ファンユニットの斜視図である。 図１中の矢印IVから見た矢視図（概略図）である。 ラックに構成される第２コネクタおよびガイドレール部材の拡大斜視図である。 従来のラックシステムの斜視図である。 従来のファンユニットの斜視図である。 従来のラックシステムに構成される第２コネクタおよびガイドレール部材の拡大斜視図である。

符号の説明

１ ラックシステム
１０ ファンユニット
１１ 冷却用ファン
１２ モータ（冷却ファンの駆動部）
１３ ファン取付部材
１５ 小型基板
１８ 第１コネクタ
２０ ラック
２１ 第２コネクタ
５１ 第１防振部材（弾性部材）

Claims (1)

1. 回路基板を収容するラックに取り付けられて前記回路基板の冷却を行うファンユニットであって、
   前記回路基板を冷却する冷却用ファンと、
   前記冷却用ファンの駆動部と電気的に接続された基板と、
   前記基板に配設され、前記基板を介して前記冷却用ファンの駆動部と電気的に接続されており、前記ファンユニットが前記ラックに取り付けられたとき前記ラック内に配設された第２コネクタと嵌合接続可能な第１コネクタと、
   前記冷却用ファンおよび前記基板が所定箇所にそれぞれ取り付けられるファン取付部材と、
   前記ファン取付部材と前記基板とによって挟まって配設された防振部材とを備え、
   前記第１コネクタと前記第２コネクタとの嵌合接続時に、前記防振部材の弾性変形を利用して、前記第１コネクタが前記第２コネクタとの嵌合接続方向に対し直角な面内で移動して前記第２コネクタと位置整合するように構成されることを特徴とするファンユニット。

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