(57)【要約】【課題】冷却用ファンを、伝熱装置から容易に取り外し可能とする。【解決手段】伝熱装置４０にファン固定装置１０がねじ止めされる。ファン固定装置１０の中には、ばね１６が組み込まれる。ファン固定装置１０には内周側に突出爪１８ａを有する圧縮タブ１８が一体的に形成されている。ファン（ファンモータ）（不図示）をファン固定装置１０内に押し込むと、突出爪１８ａがファンと係合し、ファンは固定される。ファンを取り外す場合、ドライバの先等で圧縮タブ１８を押して弾性変形させると突出爪１８ａとファンとの係合が外れ、ばね１６の付勢力によってファンが飛び出す。ファンへの電気供給用電線は、電線ガード２６の部分から伝熱装置４０の外部に導かれる。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンを伝熱装置に固定するファン固定装置であり、前記伝熱装置の前記ファン以外の部分に影響を及ぼすことなく前記ファンを迅速に取り外すことが可能なファン固定装置であって、
本体部と、
前記本体部を前記伝熱装置に固定する固定手段と、
前記ファンを前記本体部に固定する圧縮タブとを備えることを特徴とするファン固定装置。
【請求項２】
ばねと、
前記本体部内に設けられ、前記ファンの真下に前記ばねを収容して前記ファンの取り外しを補助する凹状収容部とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のファン固定装置。
【請求項３】
前記ばねを前記凹状収容部内に保持するために前記凹状収容部の側部に設けられたばね保持クリップをさらに有することを特徴とする請求項２に記載のファン固定装置。
【請求項４】
ファン電線をファンブレードおよび鋭いフィン縁部から保護するための電線ガードをさらに備えており、前記電線ガードは、前記本体部と一体に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のファン固定装置。
【請求項５】
伝熱装置であって、
発熱性部材と接触させる伝熱ベースと、
前記伝熱ベースから熱を伝導するように前記伝熱ベースから突出したフィンと、
前記フィンに空気を通すファンと、
前記伝熱ベースに固定されたファン固定装置とを備えており、前記ファン固定装置は、本体部と圧縮タブとを有し、前記圧縮タブが前記ファンと接触して前記ファンを前記ファン固定装置内に固定できるようにしたことを特徴とする伝熱装置。
【請求項６】
前記ファン固定装置は、プラスチック製であることを特徴とする請求項５に記載の伝熱装置。
【請求項７】
ファンを伝熱装置に固定する方法であり、前記伝熱装置の前記ファン以外の部分に影響を及ぼすことなく前記ファンを迅速に取り外すことが可能な、前記ファンを伝熱装置に固定する方法であって、
圧縮タブを有するファン固定装置を前記伝熱装置の前記伝熱ベースに取り付けることと、
前記ファンを前記ファン固定装置に押し込むことにより、前記圧縮タブが前記ファンを前記ファン固定装置に取り付けるようにすることとを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記ファン固定装置を形成することであって、
前記ファン固定装置が、本体部および前記圧縮タブを有し、前記本体部が前記圧縮タブを支持するように形成することをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ファン固定装置は、プラスチック製であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
射出成形処理によって前記ファン固定装置を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広義には伝熱装置の分野に関する。本発明は特に、伝熱装置またはそれが冷却している部材の機能を阻害することなく、すなわち影響を及ぼすことなく、故障したファンを伝熱装置から現場で取り外すことができるようにするファン保持クリップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器およびコンピュータ産業は、性能および品質の両方の限界を絶えず広げて押し進めている。高速化および部材寸法縮小の要件は、高い動作温度による製品劣化を防止するために、冷却システムの高性能化も必要としている。一般的に、伝熱システムは、ファンおよび伝熱フィンまたはヒートシンクの組み合わせを使用することによって、熱を発熱源から周囲の空気に伝達する。
【０００３】
一般的に、伝熱システムは、発熱性部材から熱を伝達するために、伝導、対流または強制対流の組み合わせを使用している。発熱性部材を伝熱装置のベースと接触させて置く。伝熱装置は、接触によって熱エネルギを容易に伝導または伝達する材料で形成されている。そのような材料の例として、アルミニウムおよび銅がある。発熱性の電子装置から出た熱は、伝熱性ベースを経て伝熱装置の他の部分に伝達される。伝熱装置のベースには、接触面の反対側で表面積を最大にする多数のフィンまたは他の形状の押し出し加工形状が形成されている。そのため、伝達された熱エネルギは、伝熱性ベースからフィンに伝えられる。熱エネルギは次に、熱伝達によってフィンの大表面積から周囲媒体（空気または液体）に伝達される。熱伝達は、固体から液体または気体媒体への熱エネルギの流れである。ほとんどの伝熱装置では、停滞空気の使用では十分ではないので、熱伝達（すなわち、固体から液体／気体媒体への熱エネルギの伝達）を強制的な熱伝達によって増加させる。強制的な熱伝達のためには、フィンを用いて表面積を増した部分に、液体／気体媒体を強制的に流すためのファンまたは他の移送装置が使用される。このようにして液体／気体媒体の流量を増すことによって、フィンから冷却媒体への熱エネルギの伝達が増加し、それによって発熱性部材の冷却率が高まる。
【０００４】
伝熱処理中の空気の循環、したがって、フィンからの熱エネルギの伝達率は、ファンの性能によって決まる。ファンが性能低下状態か、故障している場合、伝熱装置の冷却効率が実質的に低下して、発熱性の電子部品が過熱によって破損することもある。伝熱装置のファンが故障した時、それを直ちに交換する必要性が高い。ファンを伝熱装置のベースに固定する現在のやり方では、故障したファンを交換するのに多くの問題が生じる。
【０００５】
図６は、従来型伝熱システムを示す。図６に示され、特許文献１および特許文献２に記載されているように、冷却ファン（５０）は一般的に、接着剤（６０）によって伝熱装置のベース（４４）に取り付けられている。ファン（５０）は、回転時に空気または他の冷却媒体を１組のフィン（４２）上に強制的に流すファンブレード（５２）を備えている。ファン（５０）用の電力は、電線（５６）で送られる。
【０００６】
特許文献３、特許文献４、特許文献５では、接着剤によるファンの連結に伴う問題を解決する試みを示している。特許文献３では、ファンが、伝熱装置に対する着脱が容易となるように構成されたファンハウジングに一体的に連結されている。
【０００７】
冷却ファンを接着剤で接着させることに伴う取り外しの問題に対して別に考えられる解決策が、特許文献６に開示されている。この特許では、めねじを付けた保持クリップを伝熱装置に取り付ける。その場合、ファンには、冷却ファンのベースに一体的に連結された対応のおねじを付ける。これを組み立てるには、おねじを保持クリップのめねじにねじこみ、取り付ける。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第６，３４５，６６４号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，３５１，０４４号明細書
【特許文献３】
米国特許第６，１０９，３４０号明細書
【特許文献４】
米国特許第５，４８４，０１３号明細書
【特許文献５】
米国特許第５，６１５，９９８号明細書
【特許文献６】
米国特許第６，３４３，０１２号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１および特許文献２に開示されるものでは、ファン（５０）をヒートシンクに取り付けるために接着剤（６０）を使用しているので、現場修理ができず、ヒートシンクファンの故障の際に、ヒートシンク取り外しのための複雑な手順を要する。また、取り外し手順が複雑であることによって、故障ファンの交換に必要な作動停止時間が長くなると共に、一般的に発熱性部材および伝熱装置の両方の作動が妨害される。
【００１０】
他の従来技術の解決策として、ねじをファンハウジングに通すことによって、ファンを伝熱装置にねじ留めする方法がある。しかし、多くの場合、ファンハウジングが存在しないので、ファンモータを直接的に伝熱装置のフィンベースに取り付ける必要がある。多くのプラスチックファン構造では、ファンをベースにねじ留めすることが可能であるが、伝熱装置の機能を阻害することなく、ねじ頭部に達することは困難であろうし、ファンの製造業者が、ファンハウジングの構造を変更することによって自発的にコスト増加を招くことは、ありえないであろう。
【００１１】
特許文献３−特許文献５に開示されるものでは、ファンをハウジングに一体状に連結しているので、ファンおよびファンハウジングの両方を交換せずにファンを交換することが不可能になる。それによって、交換コストと、ファンおよびハウジングを形成するために必要な金型の複雑化と共に部品の製造に必要な材料の増加によるファンの製造コストとの両方が増加する。
【００１２】
特許文献６に開示されるものでは、ファンが保持クリップとは別体に製造されるが、ねじ付きのベースが複雑になるため、ファンの製造コスト全体が増加する。また、円筒形の伝熱装置などの、周囲に部品が密に配置されている状況でファンユニットを回転させて取り外すことは、困難であると共に時間がかかる。
【００１３】
本発明の目的は、伝熱装置の他の部分の機能を阻害することなく、すなわち影響を及ぼすことなくファンを迅速に取り外すことが可能な、ファンを伝熱装置に固定するファン固定装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
ファン固定装置は、ベースと、本体ベースを伝熱装置に固定する締結具と、ファンをベースに固定する圧縮タブとを備えている。
【００１５】
別の実施形態では、本発明は、発熱性部材と接触させる伝熱ベースと、伝熱ベースから熱を伝導するように伝熱ベースから突出したフィンと、フィンに空気を通すファンと、本体、穴および圧縮タブを有するファン固定装置とを備えており、圧縮タブがファンのベースと接触することによって、ファンをファン固定装置内に固定できるようにした伝熱装置を提供している。
【００１６】
別の実施形態では、本発明は、伝熱装置の他の部分の機能を阻害することなくファンを迅速に取り外すことが可能な、ファンを伝熱装置に固定するファン固定装置を提供する。ファン固定装置は、本体と、本体を伝熱装置に固定する固定手段と、ファンを本体に留め付ける保持手段とを備え、保持手段が解放可能であるファン固定装置を提供している。
【００１７】
別の実施形態では、本発明は、圧縮タブを有するファン固定装置を伝熱装置のベースに取り付ける段階と、ファンをファン固定装置に押し込んで、圧縮タブがファンをファン固定装置に確実に取り付けるようにすることによって、伝熱装置の他の部分の機能を阻害することなくファンを迅速に取り外すことができるようにする、ファンを伝熱装置に固定する方法を提供している。
【００１８】
本発明のさらなる利点および新規な特徴は、以下の説明に述べられており、あるいは、当該技術分野の専門家であれば、これらを読むか、本発明を実施することによってわかるであろう。本発明の利点は、併記の請求項に述べられた手段によって達成することができる。
【００１９】
添付の図面は、本発明の好適な実施形態を示し、明細書の一部である。図面は、以下の説明と共に、本発明の原理を示して説明する。図示の実施形態は、本発明の例であって、本発明の範囲を制限することはない。
【００２０】
図面を通して、類似の要素には同じ参照番号を付す。すなわち、参照番号が同じ要素は類似のものではあるが必ずしも同一のものではない。
【００２１】
本明細書および併記の請求項で使用する場合の「伝熱装置」または「ヒートシンク」という用語は、ファン、フィンまたは同様の部材の組み合わせを使用して熱を部材から伝達するすべてのそのような装置のことであると理解されたい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の原理に従ったファン固定装置の実施形態を示す。図１に示されているように、そのようなファン固定装置（１０）は好ましくは、ベースすなわち本体（２８）と、凹状収容部（３０）と、凹状収容部（３０）の中央の穴（図示せず）と、側部ハウジング（１２）と、突出爪（１８ａ）および圧縮タブネック（１８ｂ）を有する圧縮タブ（１８）と、ばね保持クリップ（２０）と、圧縮脚部（２４）および解放タブ（２２）を有する電線ガード（２６）と、ばね（１６）と、ねじ（１４）とを備えている。
【００２３】
図２は、ファン固定装置（１０）の実施形態を伝熱装置（４０）にどのように固定するかを示す。伝熱装置（４０）は好ましくは、ベース（４４）と、円筒形に並べられた１組のフィン（４２）とを備えている。ファン固定装置（１０）を伝熱装置（４０）に固定する時、最初に、めねじを切った穴を伝熱装置（４０）に設ける。この穴は、ファン固定装置（１０）を固定するために使用されるねじ（１４）をはめ込むためのものである。ファン固定装置（１０）を伝熱装置（４０）の上に載せて、凹状収容部（３０）の中央の穴（図示せず）を伝熱装置（４０）のねじ穴に合わせる。穴を合わせてから、ねじ（１４）をねじ穴にねじ込み、それによってファン固定装置（１０）のベース（２８）を伝熱装置（４０）のベース（４４）に固定する。
【００２４】
図２は、ギャップ（４５）を設けるために、伝熱装置ベース（４４）上のフィンの並び（４２）からその一部を取り除くことができることを示している。このギャップ（４５）は、ファン固定装置（１０）を設置した時の電線ガード（２６）用の隙間になる。ファン固定装置（１０）のベース（２８）を伝熱装置（４０）のベース（４４）に固定してから、ばね（１６）を凹状収容部（３０）に挿入する。好ましくは、ばね（１６）は、はめ込み式の円錐コイルばねであって、ねじ（１４）の頭部に締まりばめされる。円錐コイルばね（１６）とねじ（１４）の頭部との間の締まりばめによって、ねじ（１４）の移動または紛失が防止される。また、本発明の一部の実施形態は、凹状収容部（３０）の側部から突出したばね保持クリップ（２０）を備えることができる。ばね（１６）を凹状収容部（３０）に挿入した時、ばね保持クリップ（２０）が突出していることによって、ばね（１６）の離脱が防止される。
【００２５】
ファン固定装置（１０）を伝熱装置（４０）のベース（４４）に取り付けてから、図３および図４に示されているように、ファン（５０）を挿入することができる。図３は、ファン（５０）をファン固定装置（１０）内に設置しようとしているところを示す。ファン（５０）を固定するには、ファンをファン固定装置（１０）の中央に向かって下向きに押し込むだけである。ファン（５０）をファン固定装置（１０）のベース（２８）の方へ押すと、ばね（１６）が圧縮される。なお、図３に示されるように、ファン（５０）は不図示のモータ、ファンブレード５２等から構成される冷却ファンユニットである。
【００２６】
ファン（５０）をファン固定装置（１０）内でベース（２８）まで挿入すると、圧縮タブ（１８）がファン（５０）を固定することができる。圧縮タブ（１８）のファン側に位置する突出爪（１８ａ）が、ファン（５０）のベース上の凹状溝（５４）にはまる。図４は、ファン（５０）をファン固定装置（１０）および伝熱装置（４０）内に完全に設置したところを示す。
【００２７】
図５は、突出爪（１８ａ）がファン（５０）の凹状溝（５４）に係合している本発明の実施形態を示す。爪（１８ａ）がはまると、それらはファン（５０）を垂直方向に移動できないようにすることによって固定する。また、側部ハウジング（１２）は、ファン（５０）が並進（水平方向に）移動できないようにし、それによってそれをファン固定装置（１０）内に固定する。ばね（１６）も、ファン（５０）を押し上げて爪（１８ａ）に当接させる。これによって、爪（１８ａ）およびファン（５０）間が密着する固定的なはめ合いが確保され、アセンブリ部材の寸法のばらつきが補償される。
【００２８】
凹状溝（５４）は、幾つかの方法で形成することができる。１つの実施形態では、溝を２つの異なった部材、すなわち、１）ファンの固定モータ台および２）ファンロータ間の接合部によって形成する。この実施形態では、「溝」（５４）は実際には、これらの２部材、すなわち、モータ台およびファンロータ間に自然にある隙間である。爪（１８ａ）が、非回転部材、すなわち、モータ台を掴む。別の実施形態では、溝（５４）は、ファンの部材間の接合部か、ファンの外側ハウジングまたは他の部材に刻まれた実際の溝にすることができる。
【００２９】
ファン（５０）をファン固定装置（１０）に固定する時、ファン電線（図４の５６）を電線ガード（図４の２６）に挿入する。電線（５６）を圧縮脚部（２４）に挿入すると、圧縮脚部がファン電線（５６）を圧縮するようにして挟み込む。ファン電線（５６）を固定することによって、圧縮脚部（２４）は、ファン電線（５６）がファンブレード（５２）の回転を妨げることや、鋭いフィン縁部（４２）に擦りつけられることを防止する。
【００３０】
ファン（５０）を伝熱装置（４０）から取り外すには、小型のねじ回しまたは他の工具で圧縮タブ（１８）を一度に１つずつ押す。圧縮タブ（１８）を押し下げると、圧縮タブのネック（１８ｂ）が曲がって（弾性変形して）、突出爪（１８ａ）をファン（５０）内の凹状溝（５４）から後退させる。突出爪（１８ａ）が十分に後退して、突出爪（１８ａ）および凹状溝（５４）間の係合を減少させると、ばね（１６）がファン（５０）を押し出す。次に、電線ガード（図４の２６）上の解放タブ（２２）に対向方向の圧力を加えることによって、ファン電線（図４の５６）が解放される。その圧力で圧縮脚部（２４）を広げることによって、ギャップが広がり、ファン電線（５６）を取り外すことができる。
【００３１】
凹状溝（５４）の機能が他の多くの代替構造によって得られることは、当該技術分野の専門家には理解されるであろう。１つの代替構造として、それぞれ圧縮タブ（１８）に対応してファン（５０）のベースに設けられた突起がある。突起が圧縮タブ（１８）を押すようにして挿入されると、突出爪（１８ａ）が突起を乗り越え、圧縮タブ（１８）の弾性復元力によって突出爪（１８ａ）は突起と係合し、ファン（５０）を固定する。突起に代わる他の固定構造として、ポスト（柱）を穴へ圧入したものとすることができ、あるいは、さらに、ファン（５０）のベースに締まり付くような、弾性を有するリングをファン（５０）に取り付け、それを突出爪（１８ａ）と係合させることにより、ファン（５０）を固定することもできる。
【００３２】
また、ファン固定装置（１０）をねじ（１４）によって伝熱装置（４０）のベースに固定しなくてもよいことも、当該技術分野の専門家には理解されるであろう。接着剤か、当該技術分野では既知の他のいずれの固定手段でも、ファン固定装置を固定することができ、かつ故障したファンの容易かつ迅速な取り外しを可能にするという所望の機能を実現することができる。
【００３３】
さらに、本発明は、制限はしないがプラスチック、アルミニウム、または銅などを含む多くの材料で形成することができることは、当該技術分野の専門家には理解されるであろう。さらに、制限はしないが射出成形、加熱による成形、プレス加工、鍛造加工、鋳造、またはフライス加工を含む多くの方法を用いて本発明を形成することができる。
【００３４】
結論として、本発明は、さまざまな実施形態において、伝熱装置（４０）に対するファン（５０）の組み付けおよび取り外しに要する時間を短縮する。さらに、本発明は、ファンをファン固定装置（１０）にスナップ式にはめ込むと共に、容易に取り外すことができ、伝熱装置（４０）またはそれが冷却している部材の動作を阻害することなくすなわち影響を及ぼすことなく、故障ファン（５０）を交換することができるように構成されている。
【００３５】
以上の説明は、本発明を図示して説明するために提示されているだけである。それは、排他的でも、開示されたいずれの特定形状に本発明を制限するものでもない。以上の教示に照らして、多くの変更形態および変形形態が可能である。
【００３６】
本発明の原理およびそれの実際的な用例を最もわかりやすく説明できるように、好適な実施形態を選択して記載してきた。以上の記載は、当該技術分野の専門家が本発明をさまざまな実施形態で、また、考えられる特定用途に適するようにさまざまな変更を加えて最善に利用できるようにするためのものである。本発明の範囲は、併記の請求項によって定義されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に従ったファン固定装置の実施形態の分解斜視図である。
【図２】ファン固定装置の実施の形態の組み立て状態を、伝熱装置と共に示す斜視図である。
【図３】伝熱装置に固定された本発明の実施の形態を、冷却ファンと共に示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態を完全に組み立てた状態で示す斜視図である。
【図５】本発明の原理に従った圧縮タブの実施形態の断面図である。
【図６】従来の技術による放熱装置を示す。
【符号の説明】
１０　…　ファン固定装置　　１２　…　側部ハウジング
１４　…　ねじ　　　　　　　１６　…　ばね
１８　…　圧縮タブ　　　　　１８ａ　…　突出爪
１８ｂ　…　ネック　　　　　２０　…　ばね保持クリップ
２２　…　解放タブ　　　　　２４　…　圧縮脚部
２６　…　電線ガード　　　　２８　…　ベース（本体部）
３０　…　凹状収容部　　　　４０　…　伝熱装置
４２　…　フィン　　　　　　４４　…　ベース
５０　…　ファン　　　　　　５２　…　ファンブレード
５４　…　凹状溝　　　　　　５６　…　ファン電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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