JP5538195B2 - ファンユニットおよび電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、発熱体の放熱を行うファンユニットおよびこのファンユニットを備えた電子機器に関するものである。

従来のカーオーディオやナビ機器等の電子機器には、基板に実装されたパワーＩＣ等の発熱体の放熱を行うヒートシンクが取り付けられている。また、ヒートシンクの近傍には、このヒートシンクの熱を外部に放出するファンが取り付けられている。
このファンは、別々の２部品で挟み込まれ、この２部品に対してネジ締めを行うことで固定されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−１３０７６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される方法では、ネジを用いてファンを固定しているため、ネジ締めによるコストが発生するという課題がある。また、ヒートシンクに関しても、電子機器のシャーシ等の板金部品にネジ締めを行うことで固定を行っている。そのためネジ締めによるコストが発生するという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ネジを用いることなく、ファンおよびヒートシンクを固定することができるファンユニットおよびこのファンユニットを備えた電子機器を提供することを目的としている。

この発明に係るファンユニットは、ファン収納部の周囲に側壁を有し、発熱体の放熱を行うヒートシンクと、ヒートシンクの側壁に対向する位置に側壁を有するホルダーファンとを備え、ヒートシンクの側壁およびホルダーファンの側壁のうち、一方には切り欠き面を形成し、他方には爪部を形成して、当該切り欠き面と爪部とを係合させることによってファンを挟み込み固定し、爪部を有する側壁は弾性変形可能であり、切り欠き面または爪部に傾斜面を形成して、当該傾斜面により切り欠き面と爪部とを線接触で係合させたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、ネジを用いることなく、ファンを固定することができる。また、ヒートシンクをファンの固定に用いることで、ネジを用いることなく、このヒートシンクも固定することができる。

この発明の実施の形態１に係る電子機器の構成を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るファンユニットの構成を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１における切り欠き面と爪部との係合を示す図１のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）ファン厚が薄い場合を示す図であり、（ｂ）ファン厚が厚い場合を示す図である。 この発明の実施の形態１における切り欠き面と爪部との係合の別の例を示す図１のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）ファン厚が薄い場合を示す図であり、（ｂ）ファン厚が厚い場合を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るファンユニットの組み立てを示す図である。 この発明の実施の形態１に係るファンユニットのセットへの組み込みを示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るファンユニットの舌片と下部基板との導通を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るパワーＩＣのヒートシンクへの圧接を示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
カーオーディオやナビ機器等の電子機器１は、図１に示すように、パワーＩＣ２１等（図８参照）の発熱体を有する上部基板２と、パワーＩＣ２１の放熱を行うファンユニット３と、上部基板２およびファンユニット３が組み込まれる、シャーシ等の板金部材からなるセット４とにより構成されている。なお、セット４には下部基板５が取り付けられている。

上部基板２の所定箇所には、上部基板２をセット４に固定するためのネジ穴２２が形成されている。
セット４には、ファンユニット収納部４１が形成されている。ファンユニット収納部４１の外側シャーシ４２には、ファンユニット３からの熱を外側シャーシ（ヒートシンク側部材）４２に逃がす熱伝導シート（熱伝導体）４３が貼り付けられている。熱伝導シート４３の周囲には、ファンユニット３がセット４に組み込まれた際に、ファンユニット３のヒートシンク６（図２参照）が外側シャーシ４２に過度に圧接されることを防ぐ凸部４４が形成されている。また、外側シャーシ４２には、ファンユニット３のファン７（図２参照）により吸引された熱を外部に放出する通気孔４５が形成されている。
また、ファンユニット収納部４１の内側シャーシ（ホルダーファン側部材）４６には、ファンユニット３をセット４に組み込む際の位置決め穴４７が形成されている。さらに、セット４の所定箇所には、ファンユニット３および上部基板２を固定するためのネジ穴４８が形成されている。

次に、ファンユニット３の構成について説明する。
ファンユニット３は、図２に示すように、パワーＩＣ２１の放熱を行うヒートシンク６と、ヒートシンク６の熱を外部に放出するファン７と、ファン７を保持するホルダーファン機能に加えて、ヒートシンク６を保持するホルダーヒートシンク機能を有するホルダーファン８とにより構成されている。

ヒートシンク６の長手方向の一端部分には、ファン収納部６１が形成されている。このファン収納部６１の周囲には、左右側壁６１ａおよび上側壁６１ｂが形成されている。ファン収納部６１には、ファン７により吸引された熱を外部に放出する通気孔６２が形成され、ファン７を収納する際の位置決め突起６３が形成されている。また、左右側壁６１ａの内側面には、左右側壁６１ａの長手方向に沿って切り欠き面６４が形成されている。
また、ヒートシンク６の中央部分にはパワーＩＣ収納部６５が形成されている。パワーＩＣ収納部６５には、パワーＩＣ２１を誘い込む形状を有し、上部基板２がセット４に組み込まれた際に、パワーＩＣ２１をヒートシンク６に圧接して固定するスプリング部６６が形成されている。このスプリング部６６は、パワーＩＣ２１を固定するホルダーパワーＩＣとして機能する。
また、ヒートシンク６の長手方向の他端部分には、角穴６７が形成されている。

ファン７には、枠体７１と、ヒートシンク６の熱を吸引し、外部に放出する、回動可能に枠体７１に支持された羽部７２が形成されている。また、枠体７１には、位置決め突起６３に対向する位置に、この位置決め突起６３と係合する位置決め穴７３が形成されている。

ホルダーファン８には、ファン収納部６１に対向する位置に、ファン保持部８１が形成されている。このファン保持部８１の周囲には、左右側壁６１ａおよび上側壁６１ｂに対向する位置に左右側壁８１ａおよび上側壁８１ｂが形成されている。ファン保持部８１には、ファン７により熱を吸引する通気孔８２が形成されている。また、左右側壁８１ａの外側面には、切り欠き面６４と係合する爪部８３が形成されている。なお、この左右側壁８１ａは、ファン７の厚みのばらつきを吸収するため、弾性変形可能に構成されている。
さらに、ファン保持部８１の上面には、ファンユニット３をセット４に組み込む際の位置決め突起８４が形成されている。また、ホルダーファン８の中央部分には、ファンユニット３をセット４に組み込んだ際に内側シャーシ４６に当接することによって、熱伝導シート４３にヒートシンク６を圧接させる凸部８５が形成されている。

さらに、ファン保持部８１には、ファンユニット３がセット４に組み込まれた際に、下部基板５のＧＮＤパターン５１と接触して導通するＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）対策用の舌片８６が形成されている。
また、ホルダーファン８には、角穴６７に対向する位置に、この角穴６７と係合する爪部８７が形成されている。また、ホルダーファン８の所定箇所には、ファンユニット３をセット４に固定するネジ穴８８が形成されている。

次に、ヒートシンク６に形成された切り欠き面６４とホルダーファン８に形成された爪部８３との係合について説明する。
切り欠き面６４には、図３に示すように、ファン７の厚みのばらつきを吸収する傾斜面６４ａが形成されている。なお、この傾斜面６４ａの傾斜間の高さは、ファン７の厚みのばらつきを吸収することができる高さに設定されている。

ここで、ファン７の厚みが基準より薄い場合には、図３（ａ）に示すように、爪部８３が傾斜面６４ａの奥側で線接触して係合する。一方、ファン７の厚みが基準厚より厚い場合には、図３（ｂ）に示すように、左右側壁８１ａが弾性変形して、爪部８３が傾斜面６４ａの手前側で線接触して係合する。
このように、ファン７の厚みにばらつきがある場合にも、傾斜面６４ａによって爪部８３と切り欠き面６４とを確実に係合させることができ、ファン７を常に押さえつけることができる。そのため、振動によるファン７のビビリの発生を防止することができる。

また、図４に示すように、爪部８３に、ファン７の厚みのばらつきを吸収する傾斜面８３ａを形成するようにしてもよい。このように構成しても、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ファン７の厚みにばらつきがある場合にも、傾斜面８３ａによって爪部８３と切り欠き面６４とを確実に係合させることができ、ファン７を常に押さえつけることができる。そのため、振動によるファン７のビビリの発生を防止することができる。

次に、上記のように構成されたファンユニット３の組み立てについて説明する。
ファンユニット３の組み立てでは、まず、位置決め突起６３と位置決め穴７３との位置決めを行い、ファン７をファン収納部６１に収納する。次いで、図５に示すように、爪部８７を角穴６７に引っ掛ける。次いで、ホルダーファン８のファン保持部８１をヒートシンク６のファン収納部６１側に回動させる（図５に示す矢印方向）。次いで、切り欠き面６４と爪部８３とを係合させる。これにより、ファン７をホルダーファン８とヒートシンク６との間に挟み込み固定することができる。
このように、ヒートシンク６に切り欠き面６４を形成し、ホルダーファン８に、切り欠き面６４と係合する爪部８３を形成することで、ネジを用いることなく、ファン７を、ヒートシンク６とホルダーファン８で挟み込み固定することができる。また、ヒートシンク６をファン７の固定に用いることで、ネジを用いることなく、ヒートシンク６の固定も同時に行うことができる。

次に、ファンユニット３のセット４への組み込みについて説明する。
ファンユニット３のセット４への組み込みでは、図６に示すように、位置決め突起８４と位置決め穴４７との位置決めを行う。次いで、ファンユニット３をファンユニット収納部４１に挿入する。その後、ネジ穴４８，８８に対して上方向からネジ締めを行い、ファンユニット３をセット４に固定する。

ここで、ファンユニット３をファンユニット収納部４１に挿入した際に、凸部８５が内側シャーシ４６と当接し、ヒートシンク６を熱伝導シート４３に圧接させる。これにより、ヒートシンク６の熱を、熱伝導シート４３を介して外側シャーシ４２に逃がしやすくすることができ、放熱効果を上げることができる。なお、熱伝導シート４３の周囲に形成された凸部４４によって、ヒートシンク６の熱伝導シート４３への過度の圧接が防止される。

また、ファンユニット３をファンユニット収納部４１に挿入した際に、図７に示すように、ファンユニット３の舌片８６が下部基板５のＧＮＤパターン５１と当接して導通する。これによりＥＭＣ対策を行うことができる。
ここで、従来の電子機器においてＥＭＣ対策を行う場合には、スプリングを用いて、シャーシと基板のＧＮＤパターンを導通させていた。しかしながら、この場合、スプリングをシャーシにカシメ等により固定する必要があり、コストが発生するという課題があった。
しかしながら、実施の形態１に係る電子機器１では、ファンユニット３に舌片８６を形成し、ファンユニット３をセット４に組み込んだ際に、舌片８６を下部基板５のＧＮＤパターン５１に当接させて導通させたので、安価に簡易な構成でＥＭＣ対策を行うことができる。

次に、上部基板２に取り付けられたパワーＩＣ２１のファンユニット３への圧接について説明する。
パワーＩＣ２１のファンユニット３への圧接では、図８に示すように、パワーＩＣ２１とパワーＩＣ収納部６５との位置決めを行い、挿入する。この際、スプリング部６６によりパワーＩＣ２１がヒートシンク６に圧接され固定される。その後、ネジ穴２２，４８に対して上方向からネジ締めを行い、上部基板２をセット４に固定する。

ここで、従来の電子機器では、パワーＩＣ等の発熱体の固定に関してもネジ締めによりシャーシに固定していた。そのため、ネジ締めによるコストが発生するという課題があった。
しかしながら、実施の形態１に係る電子機器１では、ファンユニット３に、パワーＩＣ２１をヒートシンク６に圧接させ固定するスプリング部６６を形成したので、ネジを用いずに、パワーＩＣ２１をヒートシンク６に圧接させ固定することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、ヒートシンク６に切り欠き面６４を形成し、ホルダーファン８に、切り欠き面６４と係合する爪部８３を形成したので、ネジを用いることなく、ファン７およびヒートシンク６を固定することができる。
また、従来の電子機器の組み立てではボトム方式を採用していたため、ネジ締めを多方向から行う必要があり、方転回数が多く、ロボット作業に適さないという課題があった。しかしながら、実施の形態１に係る電子機器１では、上部基板２およびファンユニット３のセット４への組み込みを積上げ方式で行うように構成したので、ネジ締めは上方向のみとなる。そのため、電子機器１の組み立て作業の自動化を図ることが可能となる。

なお、実施の形態１では、ヒートシンク６に切り欠き面６４を形成し、ホルダーファン８に、切り欠き面６４と係合する爪部８３を形成したが、ホルダーファン８に切り欠き面を形成し、ヒートシンク６に、切り欠き面と係合する爪部を形成してもよい。
また、実施の形態１では、ヒートシンク６にスプリング部６６を形成したが、ホルダーファン８にスプリング部を形成してもよい。
また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 電子機器、２ 上部基板、３ ファンユニット、４ セット、５ 下部基板、６ ヒートシンク、７ ファン、８ ホルダーファン、２１ パワーＩＣ（発熱体）、２２ ネジ穴、４１ ファンユニット収納部、４２ 外側シャーシ、４３ 熱伝導シート（熱伝導体）、４４ 凸部、４５ 通気孔、４６ 内側シャーシ、４７ 位置決め穴、４８ ネジ穴、５１ ＧＮＤパターン、６１ ファン収納部、６１ａ 左右側壁、６１ｂ 上側壁、６２ 通気孔、６３ 位置決め突起、６４ 切り欠き面、６４ａ 傾斜面、６５ パワーＩＣ収納部、６６ スプリング部、６７ 角穴、７１ 枠体、７２ 羽部、７３ 位置決め穴、８１ ファン保持部、８１ａ 左右側壁、８１ｂ 上側壁、８２ 通気孔、８３ 爪部、８３ａ 傾斜面、８４ 位置決め突起、８５ 凸部、８６ 舌片、８７ 爪部、８８ ネジ穴。

Claims (5)

1. ファン収納部の周囲に側壁を有し、発熱体の放熱を行うヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの側壁に対向する位置に側壁を有するホルダーファンとを備え、
   前記ヒートシンクの側壁および前記ホルダーファンの側壁のうち、一方には切り欠き面を形成し、他方には爪部を形成して、当該切り欠き面と爪部とを係合させることによってファンを挟み込み固定し、
   前記爪部を有する前記側壁は弾性変形可能であり、
   前記切り欠き面または前記爪部に傾斜面を形成して、当該傾斜面により前記切り欠き面と前記爪部とを線接触で係合させる
   ことを特徴とするファンユニット。
2. ファン収納部の周囲に側壁を有し、発熱体の放熱を行うヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの側壁に対向する位置に側壁を有するホルダーファンとを備え、
   前記ヒートシンクの側壁および前記ホルダーファンの側壁のうち、一方には切り欠き面を形成し、他方には爪部を形成して、当該切り欠き面と爪部とを係合させることによってファンを挟み込み固定し、
   電子機器に組み込まれた際に、当該電子機器のホルダーファン側部材に当接することによって、前記ヒートシンクを当該電子機器のヒートシンク側部材に取り付けられた熱伝導体に圧接させる凸部を形成した
   ことを特徴とするファンユニット。
3. 発熱体を前記ヒートシンクに圧接させて固定するスプリング部を形成した
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のファンユニット。
4. 電子機器に組み込まれた際に、当該電子機器に取り付けられた基板のＧＮＤパターンに接触し導通する舌片を形成した
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のファンユニット。
5. ファン収納部の周囲に側壁を有し、発熱体の放熱を行うヒートシンク、およびヒートシンクの側壁に対向する位置に側壁を有するホルダーファンを備え、ヒートシンクの側壁およびホルダーファンの側壁のうち、一方には切り欠き面を形成し、他方には爪部を形成して、当該切り欠き面と爪部とを係合させることによってファンを挟み込み固定したファンユニットと、
   前記ファンユニットを収納するファンユニット収納部とを備え、
   前記ファンユニット収納部には、前記ヒートシンクの熱を前記ファンユニット収納部のヒートシンク側部材に逃がす熱伝導体と、前記ファンユニットが組み込まれた際に、前記ヒートシンクの前記熱伝導体への過度の圧接を防止する凸部とを形成した
   ことを特徴とする電子機器。

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