JP2006221215A - ディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置動作の信頼性を向上させるために、安定した装置温度を保つ冷却用ファンへの電源供給を電源系の障害に影響されない構造とするディスクアレイ装置を提供する。
【解決手段】 複数の電源ユニット１０と、電源ユニット１０の電源１１から供給される電力により動作し、冷却用ファン１２による空気流により温度制御される複数のＨＤＤモジュール２０とを中継基板３０を介して並列に接続して実装するディスクアレイ装置において、電源ユニット１０は、通常動作時の冷却用ファン１２へは当該冷却用ファン１２が備えられている自電源ユニット１０内の電源１１から電力を供給し、電源１１に障害が生じた場合には当該電源１１が備えられている自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２へ当該自電源ユニット１０とは別の電源ユニット１０内の電源１１から電力を供給する電力制御部１３を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電源を備えたディスクアレイ装置に関し、特に、電源部の冗長構成、増設／減設、交換が可能なディスクアレイ装置における温度制御技術に適用して有効な技術に関する。

一般的に、情報処理装置においては、その動作の信頼性を向上させる等の目的で装置電源部を冗長構造とすることが知られている。一例として、情報処理システムの外部記憶装置として使用されるディスクアレイ装置は、ディスクアレイを構成する複数のＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ディスクアレイの制御を行うコントローラ、これらのディスクアレイ装置に電力を供給する電源を備えた構成となるが、システムの拡張性や動作の信頼性を確保する目的で、ＨＤＤの増設／減設及び交換、電源の冗長構成や増設／減設及び交換を可能としている。

例えば、特許文献１に記載されるディスクアレイ装置では、電源を装置内部を冷却するファンとモジュール化し、１つの電源ユニットとして使用している。また、電源ユニットは１台で装置全体を駆動できる容量を持ち、その電源ユニットを複数実装することで、電源の冗長構成を構築している。

さらに、上記電源ユニット内部のファンへの給電は、当該電源ユニット内の電源及び中継基板を介して接続される他の電源ユニット内の電源から行われ、当該電源ユニット内の電源に障害が起きても、ファンの動作は停止しない構造となっている。

また、上記電源ユニットは、電源とファンを１つのモジュールとしており、中継基板への誤接続を避けるため、電源とファンとで別々のコネクタを実装し、中継基板へ接続している。
特開平１１−１８４５７０号公報

ところで、前記特許文献１のディスクアレイ装置では、電源とファンを１つのモジュールとし、複数個実装することで電源の冗長構成及びファンへの給電の冗長構成をとっているが、ファンへの給電の冗長回路はＯＲ回路で接続されているのみで、その電力のバランスは考慮されていない。これに伴い、電源等のばらつきでファンへの給電が冗長構成内のある電源に偏る可能性があり、もし、電力の偏りが生じると、電源の寿命の短期化や電源の発熱による装置内の温度の偏りが生じる可能性がある。

さらに、前記特許文献１の技術では、装置全体の消費電力を１つの電源で供給できる構成となっているため、大型の装置の場合、電源の寸法が大きくなり、装置の保守作業等が困難となる。また、電源障害時の影響範囲も大きくなっている。

また、前記特許文献１の技術では、電源用コネクタとファン給電用コネクタに個別のコネクタを使用しているため、コネクタ数の増加を余儀なくされている。

そこで、本発明の目的は、上記のような課題を解決し、装置動作の信頼性を向上させるために、安定した装置温度を保つ冷却用ファンへの電源供給を、電源系の障害に影響されない構造とするディスクアレイ装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明は、電源および冷却用ファンを備えた複数の電源ユニットと、電源から供給される電力により動作し、冷却用ファンによる空気流により温度制御される複数のＨＤＤモジュールと、複数の電源ユニットと複数のＨＤＤモジュールとを並列に接続して実装する中継基板とを有するディスクアレイ装置に適用され、以下のような特徴を有するものである。

（１）複数の電源ユニットのそれぞれは、通常動作時の冷却用ファンへは当該冷却用ファンが備えられている自電源ユニット内の電源から電力を供給し、電源に障害が生じた場合には当該電源が備えられている自電源ユニット内の冷却用ファンへ当該自電源ユニットとは別の電源ユニット内の電源から電力を供給する電力制御部を有する。これにより、通常動作時の電力は各電源にて均一に使用されることとなり、電源より出力する電力の偏りに伴う、電源の短寿命化や発熱の偏りを低減することができる。

（２）複数の電源ユニットと複数のＨＤＤモジュールとはグループ毎に分けられ、中継基板にはグループ毎の電源境界が設けられ、グループ毎の複数の電源ユニットと複数のＨＤＤモジュールとは中継基板の電源境界内で並列に接続されている。これにより、１つの電源で支えなければならない電力を小さくすることができ、これに伴い、電源の寸法を小型化することができ、保守作業も容易となり、電源障害時の影響範囲も小さくすることができる。

（３）複数の電源ユニットのそれぞれは、中継基板にコネクタを介して接続され、１つのコネクタには、１つの電源ユニットの電源および冷却用ファンに接続された端子が配置されている。これにより、電源ユニットを中継基板へ直接接続することが可能となり、さらに、１つのコネクタで電源と冷却用ファンを制御することができる。また、コネクタは、挿入位置および挿入方向を認識可能な端子配置となっている。これにより、誤挿入を防止することができる。

（４）電力制御部は、第１および第２の電流制限素子と、第１〜第３の逆流防止素子とを有し、自電源ユニット内の電源から第１の電流制限素子と順方向接続の第１の逆流防止素子とを通じて自電源ユニット内の冷却用ファンに接続され、別の電源ユニット内の電源から第２の電流制限素子と順方向接続の第２および第３の逆流防止素子とを通じて自電源ユニット内の冷却用ファンに接続されている。これにより、通常動作時は自電源ユニット内の電源からの電力の供給により冷却用ファンを駆動し、電源に障害が生じた場合には別の電源ユニット内の電源からの電力の供給により冷却用ファンを駆動することができる。

（５）複数の電源ユニットと複数のＨＤＤモジュールとはそれぞれ複数の段数からなり、電源境界は、電源ユニットの段数とＨＤＤモジュールの段数とを揃えるように決定されている。これにより、ＨＤＤモジュールの冷却を均等に行うことができ、さらにＨＤＤモジュールの寿命も均等化することができる。

（６）複数の電源ユニットと複数のＨＤＤモジュールとはそれぞれ独立した複数のインタフェースを複数のＨＤＤモジュールに接続したＲＡＩＤ構成とし、電源境界は、ＲＡＩＤ構成の２つに対して１つの電源ユニットで制御できるように決定されている。これにより、１つの電源ユニットで２段のＨＤＤモジュールを制御することで、ＲＡＩＤ構成を２つ制御することができる。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、安定した装置温度を保つ冷却用ファンへの電源供給を、電源系の障害に影響されない構造とすることで、装置動作の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜ディスクアレイ装置の全体構成＞
図１により、本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置の全体構成の一例を説明する。図１は本実施の形態のディスクアレイ装置の全体構成を示し、それぞれ、（ａ）は前面から見た図、（ｂ）は側面から見た図、（ｃ）は後面から見た図である。

本実施の形態のディスクアレイ装置は、たとえば一例として、図１に示すように、ラックマウントタイプからなり、筐体フレーム１にディスクアレイ装置を構成する各種の機能ボックスが収納されている。この機能ボックスには、複数のＨＤＤモジュールを収納したＨＤＤボックス２、論理制御部および交流電源部を収納した論理制御ボックス３などがある。この筐体フレーム１には、上段に第１のＨＤＤボックス２、中段に第２のＨＤＤボックス２、下段に論理制御ボックス３が収納されている。

ＨＤＤボックス２内には、詳細は図２および図３を用いて後述するが、複数の電源ユニット１０や複数のＨＤＤモジュール２０、中継基板３０などが収納されている。たとえば図１の例では、１つのＨＤＤボックス２は４段からなり、１段目から４段目の各段にそれぞれ、１個の電源ユニット１０と、１５個のＨＤＤモジュール２０が設けられている。

論理制御ボックス３には、図示しないが、論理制御部および交流電源部が収納されている。論理制御部には、ＨＤＤモジュール２０のＨＤＤに対するデータの書き込みや読み出しを制御するディスクアダプタ、外部からのデータ入出力要求を受けるチャネルアダプタ、チャネルアダプタおよびディスクアダプタによって通信される制御情報が格納される共有メモリ、チャネルアダプタとディスクアダプタとの間で通信されるデータが一時的に保存されるキャッシュメモリ、全体的な制御を司るコントローラ、ディスクアレイ装置を管理するサービスプロセッサなどが設けられている。交流電源部は、外部から供給される交流電圧を、ディスクアレイ装置の内部のＨＤＤボックス２、論理制御部に供給するための交流電源である。

＜ＨＤＤボックスの構成＞
図２および図３により、ＨＤＤボックスの構成の一例を説明する。図２および図３はＨＤＤボックスの構成を示し、それぞれ、図２は構造的な配置形態を示す図、図３は電気的な接続形態を示す図である。

本実施の形態のＨＤＤボックス２は、たとえば一例として、図２に示すように、複数の電源ユニット１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）と、複数のＨＤＤモジュール２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）と、中継基板３０などからなり、前面側から後面側に向かう空気流４０によりＨＤＤボックス２の内部が温度制御される構成となっている。

電源ユニット１０には、電源１１と、冷却用ファン１２と、通常動作時の冷却用ファン１２へは当該冷却用ファン１２が備えられている自電源ユニット１０内の電源１１から電力を供給し、また、電源１１に障害が生じた場合には当該電源１１が備えられている自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２へ当該自電源ユニット１０とは別の電源ユニット１０内の電源１１から電力を供給する電力制御部１３が備えられ、電源１１と電力制御部１３との間、冷却用ファン１２と電力制御部１３との間が電気的に接続されている。

電源ユニット１０には、電源１１および電力制御部１３に電気的に接続されたコネクタ１４が設けられ、その受側のコネクタ３１が中継基板３０に設けられており、電源ユニット１０はコネクタ１４を介して中継基板３０に実装可能となっている。１つのコネクタ１４には、１つの電源ユニット１０の電源１１および冷却用ファン１２に接続された端子が配置されている。このコネクタ１４は、電源ユニット１０が他の位置、他の方向に挿入できないように、コネクタ１４の位置や端子配置などを考慮し、挿入位置および挿入方向を認識可能な構造となっている。

電源ユニット１０の内部の電力制御部１３は、詳細は図３を用いて後述するが、電流制限素子である第１および第２のヒューズＦ１，Ｆ２と、逆流防止素子である第１〜第３のダイオードＤ１〜Ｄ３とを有し、自電源ユニット１０内の電源１１から第１のヒューズＦ１と順方向接続の第１のダイオードＤ１とを通じて自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２に接続され、別の電源ユニット１０内の電源１１から第２のヒューズＦ２と順方向接続の第２および第３のダイオードＤ２，Ｄ３とを通じて自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２に接続されている。

ＨＤＤモジュール２０は、電源ユニット１０内の電源１１から供給される電力により動作し、電源ユニット１０内の冷却用ファン１２による空気流４０により温度制御される。このＨＤＤモジュール２０は、図示しないが、データを記憶するためのＨＤＤと、回路基板などを一体化したモジュール構造となっており、ＨＤＤと回路基板との間が電気的に接続されている。このＨＤＤモジュール２０には、回路基板に電気的に接続されたコネクタ２１が設けられ、その受側のコネクタ３２が中継基板３０に設けられており、ＨＤＤモジュール２０はコネクタ２１を介して中継基板３０に実装可能となっている。

中継基板３０は、複数の電源ユニット１０と複数のＨＤＤモジュール２０とを並列に接続して実装する基板であり、電源ユニット１０とＨＤＤモジュール２０とが中継基板３０に形成されたパターンおよびスルーホールによる配線３３を通じて並列に接続可能となっている。

また、中継基板３０には、複数の電源ユニット１０と複数のＨＤＤモジュール２０とのグループ毎の電源境界３４が設けられ、グループ毎の複数の電源ユニット１０と複数のＨＤＤモジュール２０とは中継基板３０の電源境界３４内で並列に接続されている。この電源境界３４は、たとえば、電源ユニット１０の段数とＨＤＤモジュール２０の段数とを揃えるように決定する。この場合には、ＨＤＤモジュール２０の冷却を均等に行うことができ、さらにＨＤＤモジュール２０の寿命も均等化できる。あるいは、ＨＤＤモジュール２０の各段がＦＣ−ＡＬ（Ｆｉｂｒｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｒｂｉｔｒａｔｅｄ Ｌｏｏｐ）ループを構成（独立した複数のインタフェースを複数のＨＤＤモジュール２０に接続したＲＡＩＤ（Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒａｙ ｏｆ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄｉｓｋｓ）構成）し、電源境界３４は、ＦＣ−ＡＬループの２つに対して１つの電源ユニット１０で制御できるように決定する。この場合には、１つの電源ユニット１０で２段のＨＤＤモジュール２０を制御することで、ＦＣ−ＡＬループを２つ制御できる。

具体的には、以下に示す（１）〜（５）の条件の兼ね合いで決定される。

（１）電源境界の数を増加させることで、電源の小型化が可能で、保守作業などが行いやすくなる。

（２）電源境界を作らない、もしくは少なくすることで、電源の数量が減り、装置全体としての価格が安価となる。

（３）ＨＤＤモジュールの冷却効果
図２のように、ＨＤＤモジュールの段数（４段）と電源ユニットの段数（４段）を等しくすることで、各ＨＤＤモジュールの各段による冷却風の風量を等しくできる。これに対して、たとえば４段のＨＤＤモジュールに対し、電源ユニットが３段や２段のように、ＨＤＤモジュールと電源ユニットの段数が異なると、通常は電力制御部が電源ユニット内の下部にあるため、電源ユニットの内部構造などにより各段のＨＤＤモジュールに吹く冷却風の量が異なる。このため、ＨＤＤモジュールの寿命に差が出る可能性がある。

（４）電源境界を物理的な境界として使用
図２のように、電源境界で中継基板を物理的に分割する。これは、各種制御信号などが電源境界をまたがないように設計することで可能となる。これにより、装置の輸送などで運搬しやすい大きさに分割できる。

（５）ＦＣ−ＡＬループ
ＨＤＤモジュールの各段（図１の例では１５個）がＦＣ−ＡＬループを構成する場合には、電源境界を、ＦＣ−ＡＬループの２つに対して１つの電源ユニットで制御できるようにする。これにより、１つの電源ユニットで２つのＦＣ−ＡＬループを制御できる。

また、中継基板３０には、電源ユニット１０、ＨＤＤモジュール２０の受側のコネクタ３１，３２が設けられ、電源ユニット１０、ＨＤＤモジュール２０は各コネクタ３１，３２を介して中継基板３０に実装される。具体的には、中継基板３０の後面側の面上に所定のピッチで電源ユニット１０の受側のコネクタ３１が設けられ、これらの各コネクタ３１に対して、電源ユニット１０は、電源ユニット１０の各コネクタ１４を挿抜自在に嵌合させることによって位置決めされ、各コネクタ１４，３１を介して中継基板３０に着脱自在に装着される。また、中継基板３０の前面側の面上には、所定のピッチでＨＤＤモジュール２０の受側のコネクタ３２が設けられ、これらの各コネクタ３２に対して、ＨＤＤモジュール２０は、ＨＤＤモジュール２０の各コネクタ２１を挿抜自在に嵌合させることによって位置決めされ、各コネクタ２１，３２を介して中継基板３０に着脱自在に装着される。

以上のように構成されるＨＤＤボックス２において、電気的な接続形態は、たとえば一例として、図３に示すように、中継基板３０の同一の電源境界３４内で、グループ毎の複数の電源ユニット１０と複数のＨＤＤモジュール２０とが並列に接続されている。たとえば図３の例では、上から１段目と２段目の電源ユニット１０ａ，１０ｂおよびＨＤＤモジュール２０ａ，２０ｂで１つのグループを構成し、３段目と４段目の電源ユニット１０ｃ，１０ｄおよびＨＤＤモジュール２０ｃ，２０ｄでもう１つのグループを構成している。

具体的に、たとえば、１つのグループを構成する３段目と４段目の電源ユニット１０ｃ，１０ｄおよびＨＤＤモジュール２０ｃ，２０ｄにおける電気的な接続について説明する。なお、１段目と２段目の電源ユニット１０ａ，１０ｂおよびＨＤＤモジュール２０ａ，２０ｂにおいても同様である。

３段目の電源ユニット１０ｃの内部においては、この３段目の電源ユニット１０ｃ内の電源１１からコネクタ１４の端子Ｔ１に接続されるとともに、第１のヒューズＦ１と順方向接続の第１のダイオードＤ１とを通じて電源ユニット１０ｃ内の冷却用ファン１２に接続されている。さらに、４段目の電源ユニット１０ｄ内の電源１１に接続されるコネクタ１４の端子Ｔ２から第２のヒューズＦ２と順方向接続の第２および第３のダイオードＤ２，Ｄ３とを通じて３段目の電源ユニット１０ｃ内の冷却用ファン１２に接続されている。

４段目の電源ユニット１０ｄの内部においても、前記３段目の電源ユニット１０ｃにおける接続と同様に、４段目の電源ユニット１０ｄ内の電源１１からコネクタ１４の端子Ｔ１に接続されるとともに、第１のヒューズＦ１と順方向接続の第１のダイオードＤ１とを通じて電源ユニット１０ｄ内の冷却用ファン１２に接続されている。さらに、３段目の電源ユニット１０ｃ内の電源１１に接続されるコネクタ１４の端子Ｔ２から第２のヒューズＦ２と順方向接続の第２および第３のダイオードＤ２，Ｄ３とを通じて４段目の電源ユニット１０ｄ内の冷却用ファン１２に接続されている。

また、３段目および４段目の電源ユニット１０ｃ，１０ｄの外部においては、３段目の電源ユニット１０ｃと３段目のＨＤＤモジュール２０ｃとは中継基板３０を通じて電気的に接続され、同様に、４段目の電源ユニット１０ｄと４段目のＨＤＤモジュール２０ｄとは中継基板３０を通じて電気的に接続されている。さらに、３段目の電源ユニット１０ｃのコネクタ１４の端子Ｔ２と４段目の電源ユニット１０ｄのコネクタ１４の端子Ｔ１とが中継基板３０を通じて電気的に接続され、同様に、４段目の電源ユニット１０ｄのコネクタ１４の端子Ｔ２と３段目の電源ユニット１０ｃのコネクタ１４の端子Ｔ１とが中継基板３０を通じて電気的に接続されている。

以上のような接続形態において、冷却用ファン１２は、当該冷却用ファン１２が備えられた電源ユニット１０内の電源１１から電力の供給を受けて動作するとともに、中継基板３０を経由して他の電源ユニット１０内の電源１１からも電力が並列的に供給される。そして、個々の電源ユニット１０の内部では、電力制御部１３を介して、自電源ユニット１０内の電源１１、および他電源ユニット１０側からの給電経路であるコネクタ１４の端子Ｔ２に並列に接続されており、自他いずれの電源ユニット１０の電源１１からも電力の供給を受けることが可能となっている。なお、ここでは、冷却用ファン１２がヒューズＦ３を内蔵した形態を示しているが、外部に接続される形態とすることもできる。

この場合に、本実施の形態では、電力制御部１３において、自電源ユニット１０内の電源１１から冷却用ファン１２へは１個のダイオードＤ１が接続され、他電源ユニット１０側から冷却用ファン１２へは２個のダイオードＤ２，Ｄ３が接続されているので、通常動作時は、冷却用ファン１２へは当該冷却用ファン１２が備えられている自電源ユニット１０内の電源１１から電力が供給され、また、自電源ユニット１０内の電源１１に障害が生じた場合には、当該電源１１が備えられている自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２へ当該自電源ユニット１０とは別の電源ユニット１０内の電源１１から電力が供給される構成となっている。

また、中継基板３０には、厚さ方向に貫通する複数の空気流通孔（図示せず）が開けられており、電源ユニット１０のそれぞれに設けられた冷却用ファン１２が回転するとＨＤＤボックス２の内部には、ＨＤＤモジュール２０側から電源ユニット１０側の方向（図２の矢印方向）に空気流４０が形成され、ＨＤＤモジュール２０および電源ユニット１０内の電源１１などの発熱を抑えるための冷却が行われる。

＜ＨＤＤボックスの動作＞
ここでは、前述した図３に基づいて、１つのグループを構成する３段目と４段目の電源ユニット１０ｃ，１０ｄおよびＨＤＤモジュール２０ｃ，２０ｄを例に動作を説明する。なお、１段目と２段目の電源ユニット１０ａ，１０ｂおよびＨＤＤモジュール２０ａ，２０ｂにおいても同様である。

まず、通常の動作状態では、３段目および４段目の電源ユニット１０ｃ，１０ｄの双方から、ＨＤＤモジュール２０ｃ，２０ｄに電力が供給されることによって、ディスクアレイ装置が稼働する。この時、３段目の電源ユニット１０ｃにおいては、自電源ユニット１０ｃ内の電源１１からヒューズＦ１、ダイオードＤ１を通じて電力が供給されて冷却用ファン１２が作動し、ＨＤＤボックス２の内部を流通する空気流４０を形成することにより、自電源ユニット１０ｃ内の電源１１や、中継基板３０を介して接続されたＨＤＤモジュール２０ｃの放熱を行う。この場合に、並列に接続された外部の４段目の電源ユニット１０ｄからは、自電源ユニット１０ｃに比べてダイオードの数が多い（Ｄ２＋Ｄ３＝２個）ために電力が供給されることがない。

同様に、４段目の電源ユニット１０ｄにおいても、自電源ユニット１０ｄ内の電源１１から電力が供給されて冷却用ファン１２が作動し、ＨＤＤボックス２の内部を流通する空気流４０を形成することにより、自電源ユニット１０ｄ内の電源１１や、中継基板３０を介して接続されたＨＤＤモジュール２０ｄの放熱を行う。この場合も、並列に接続された外部の３段目の電源ユニット１０ｃからは、電力が供給されることがない。

これにより、通常の動作状態では、冷却用ファン１２へは当該冷却用ファン１２が備えられている自電源ユニット１０内の電源１１から電力を供給して、ＨＤＤボックス２の内部の温度を所定の許容温度以下に保つ温度制御動作を行うことができる。

ここで、３段目および４段目の電源ユニット１０ｃ，１０ｄのどちらか一方の電源１１が故障したとき、一方の電源ユニット１０でもシステムの動作電力容量を満足するためにディスクアレイ装置の稼働は継続される。

この時、３段目および４段目の電源ユニット１０ｃ，１０ｄが並列接続でない場合には、故障した電源ユニット側の冷却用ファン１２が停止するため、冷却能力の低下が発生し、ＨＤＤボックス２内の温度が上昇することによって、ＨＤＤモジュール２０の過熱による動作の信頼性の低下などの懸念があった。

これに対して、本実施の形態の場合には、自電源ユニット１０に組み込まれた冷却用ファン１２は別の電源ユニット１０の電源１１から電力の供給を受けて回転することができるため、３段目および４段目の電源ユニット１０ｃ，１０ｄのどちらが故障した場合でも、冷却能力を維持することができる。たとえば、３段目の電源ユニット１０ｃが故障した場合には、この電源ユニット１０ｃ内の電源１１から冷却用ファン１２につながるヒューズＦ１が過電流により切断される。しかし、３段目の電源ユニット１０ｃ内の冷却用ファン１２へは、４段目の電源ユニット１０ｄ内の電源１１から中継基板３０、３段目の電源ユニット１０ｃ内のヒューズＦ２、ダイオードＤ２，Ｄ３を通じて電力が供給されて冷却用ファン１２が作動し、ＨＤＤボックス２の内部を流通する空気流４０を形成することにより、３段目の電源ユニット１０ｃ内の電源１１や、３段目のＨＤＤモジュール２０ｃの放熱を行う。

これにより、電源１１に障害が生じた場合には、当該電源１１が備えられている自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２へ当該自電源ユニット１０とは別の電源ユニット１０内の電源１１から電力が供給され、ＨＤＤモジュール２０などの発熱源の温度上昇を抑えて動作の信頼性を維持することができる。

このように、本実施の形態の場合には、冷却用ファン１２に対して、電源ユニット１０のそれぞれの電源１１から並列に電力を供給するために、中継基板３０などからなる給電経路を複数系統に設け、これら複数の電源１１から電力制御部１３を介して冷却用ファン１２に電力を供給する構成とすることにより、冷却用ファン１２を組み込んだ電源ユニット１０が故障しても冷却用ファン１２は回転し続け、冷却不足による装置の発熱に係わる信頼性を確保することができる。すなわち、同一の電源境界３４内の電源１１が全て障害とならない限り、同一の電源境界３４内の冷却用ファン１２は全てが動作可能となり、冷却用の空気流４０の流量を確保することができる。

同時に、本実施の形態の場合には、たとえば、３段目の電源ユニット１０ｃが故障した場合には、３段目のＨＤＤモジュール２０ｃへも４段目の電源ユニット１０ｄ内の電源１１から電力が供給されるので、ＨＤＤモジュール２０の動作にも影響することがなく、ディスクアレイ装置を稼働することができる。

＜別のＨＤＤボックスの動作＞
前述した図３においては、各電源ユニット１０の内部に１個の冷却用ファン１２が配置される例を説明したが、実際には、たとえば前述した図１のように、各電源ユニット１０の内部に複数個の冷却用ファン１２が並列に接続されて配置されており、この一例として、４個の冷却用ファン１２が並列に接続されている例を図４により説明する。なお、図４は１個の電源ユニット１０のみを代表して示している。

図４に示すように、電源ユニット１０の内部においては、自電源ユニット１０内の電源１１に接続される第１のヒューズＦ１を介した第１のダイオードＤ１のカソード側と、別の電源ユニット１０内の電源１１に接続される第２のヒューズＦ２を介した第２および第３のダイオードＤ２，Ｄ３のカソード側との接続点から、４個の冷却用ファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにそれぞれヒューズＦ３ａ，Ｆ３ｂ，Ｆ３ｃ，Ｆ３ｄを介して並列に接続されている。

この構成においては、４個の冷却用ファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのうち、たとえば４個目の１個の冷却用ファン１２ｄがコイルの絶縁破壊などによりショートした場合には、この冷却用ファン１２ｄに接続されたヒューズＦ３ｄが過電流により切断され、絶縁破壊した冷却用ファン１２ｄは並列接続形態から電気的に遮断される。しかし、残りの３個の冷却用ファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃが作動し、ＨＤＤボックス２の内部を流通する空気流４０を形成することにより、電源ユニット１０内の電源１１や、中継基板３０を介して接続されたＨＤＤモジュール２０の放熱を行うことができる。

これにより、冷却用ファン１２が１個の場合と同様に、通常の動作状態では、冷却用ファン１２へ自電源ユニット１０内の電源１１から電力を供給して、ＨＤＤボックス２の内部の温度を所定の許容温度以下に保つ温度制御動作を行うことができ、また、電源１１に障害が生じた場合には、冷却用ファン１２へ別の電源ユニット１０内の電源１１から電力が供給して、ＨＤＤモジュール２０などの発熱源の温度上昇を抑えて動作の信頼性を維持することができ、同時に、ＨＤＤモジュール２０の動作にも影響することがなく、ディスクアレイ装置を稼働することができる。

また、図４のような接続形態において、たとえば第１のダイオードＤ１のカソード側と第２および第３のダイオードＤ２，Ｄ３のカソード側との接続点付近がショートした場合には、第２および第３のダイオードＤ２，Ｄ３に接続された第２のヒューズＦ２が過電流により切断され、電源境界３４内の他の電源ユニット１０内の電源１１に与える影響を防ぐことができる。

＜本実施の形態の効果＞
以上のように、本実施の形態のディスクアレイ装置によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）電源ユニット１０に、通常動作時の冷却用ファン１２へは当該冷却用ファン１２が備えられている自電源ユニット１０内の電源１１から電力を供給し、電源１１に障害が生じた場合には当該電源１１が備えられている自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２へ当該自電源ユニット１０とは別の電源ユニット１０内の電源１１から電力を供給する電力制御部１３を有することにより、通常動作時の電力は各電源１１にて均一に使用されることとなり、電源１１より出力する電力の偏りに伴う、電源１１の短寿命化や発熱の偏りを低減することができる。

（２）電源ユニット１０とＨＤＤモジュール２０とをグループ毎に分け、中継基板３０にグループ毎の電源境界３４を設け、グループ毎の電源ユニット１０とＨＤＤモジュール２０とを中継基板３０の電源境界３４内で並列に接続することにより、１つの電源１１で支えなければならない電力を小さくすることができ、これに伴い、電源１１の寸法を小型化することができ、保守作業も容易となり、電源障害時の影響範囲も小さくすることができる。

（３）電源ユニット１０を、中継基板３０にコネクタ１４を介して接続し、１つのコネクタ１４に１つの電源ユニット１０の電源１１および冷却用ファン１２の端子を配置することにより、電源ユニット１０を中継基板３０へ直接接続することができ、さらに、１つのコネクタ１４で電源１１と冷却用ファン１２を制御することができる。また、コネクタ１４を、挿入位置および挿入方向を認識可能な端子配置とすることにより、誤挿入を防止することができる。

（４）電源ユニット１０において、自電源ユニット１０内の電源１１から第１のヒューズＦ１と順方向接続の第１のダイオードＤ１とを通じて自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２に接続し、別の電源ユニット１０内の電源１１から第２のヒューズＦ２と順方向接続の第２および第３のダイオードＤ２，Ｄ３とを通じて自電源ユニット１０内の冷却用ファン１２に接続することにより、通常動作時は自電源ユニット１０内の電源１１からの電力の供給により冷却用ファン１２を駆動し、電源１１に障害が生じた場合には別の電源ユニット１０内の電源１１からの電力の供給により冷却用ファン１２を駆動することができる。

（５）電源境界３４を、電源ユニット１０の段数とＨＤＤモジュール２０の段数とを揃えるように決定する場合は、ＨＤＤモジュール２０の冷却を均等に行うことができ、さらにＨＤＤモジュール２０の寿命も均等化することができる。

（６）ＨＤＤモジュール２０の各段でＦＣ−ＡＬループを構成し、電源境界３４をＦＣ−ＡＬループの２つに対して１つの電源ユニット１０で制御できるように決定する場合は、１つの電源ユニット１０で２段のＨＤＤモジュール２０を制御することで、ＦＣ−ＡＬループを２つ制御することができる。

（７）電源ユニット１０の冗長構成、増設／減設、交換が可能なディスクアレイ装置において、安定した装置温度を保つ冷却用ファン１２への電源供給を、電源系の障害に影響されない構造とすることで、装置動作の信頼性を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、電源を備えたディスクアレイ装置に関し、特に、電源部の冗長構成、増設／減設、交換が可能なディスクアレイ装置における温度制御技術に適用して有効である。

本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置の全体構成を示し、（ａ）は前面から見た図、（ｂ）は側面から見た図、（ｃ）は後面から見た図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置において、ＨＤＤボックスの構造的な配置形態を示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置において、ＨＤＤボックスの電気的な接続形態を示す図である。 本発明の一実施の形態のディスクアレイ装置において、別のＨＤＤボックスの電気的な接続形態（複数個の冷却用ファンが並列に接続されている例）を示す図である。

符号の説明

１…筐体フレーム、２…ＨＤＤボックス、３…論理制御ボックス、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…電源ユニット、１１…電源、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…冷却用ファン、１３…電力制御部、１４…コネクタ、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…ＨＤＤモジュール、２１…コネクタ、３０…中継基板、３１…コネクタ、３２…コネクタ、３３…配線、３４…電源境界、４０…空気流。

Claims (7)

1. 電源および冷却用ファンを備えた複数の電源ユニットと、
   前記電源から供給される電力により動作し、前記冷却用ファンによる空気流により温度制御される複数のＨＤＤモジュールと、
   前記複数の電源ユニットと前記複数のＨＤＤモジュールとを並列に接続して実装する中継基板とを有し、
   前記複数の電源ユニットのそれぞれは、通常動作時の冷却用ファンへは当該冷却用ファンが備えられている自電源ユニット内の電源から電力を供給し、電源に障害が生じた場合には当該電源が備えられている自電源ユニット内の冷却用ファンへ当該自電源ユニットとは別の電源ユニット内の電源から電力を供給する電力制御部を有することを特徴とするディスクアレイ装置。
2. 請求項１記載のディスクアレイ装置において、
   前記複数の電源ユニットと前記複数のＨＤＤモジュールとは、グループ毎に分けられ、
   前記中継基板には、前記グループ毎の電源境界が設けられ、
   前記グループ毎の複数の電源ユニットと複数のＨＤＤモジュールとは前記中継基板の電源境界内で並列に接続されていることを特徴とするディスクアレイ装置。
3. 請求項１記載のディスクアレイ装置において、
   前記複数の電源ユニットのそれぞれは、前記中継基板にコネクタを介して接続され、
   １つの前記コネクタには、１つの前記電源ユニットの電源および冷却用ファンに接続された端子が配置されていることを特徴とするディスクアレイ装置。
4. 請求項３記載のディスクアレイ装置において、
   前記コネクタは、挿入位置および挿入方向を認識可能な端子配置となっていることを特徴とするディスクアレイ装置。
5. 請求項１記載のディスクアレイ装置において、
   前記電力制御部は、第１および第２の電流制限素子と、第１〜第３の逆流防止素子とを有し、
   前記自電源ユニット内の電源から前記第１の電流制限素子と順方向接続の前記第１の逆流防止素子とを通じて前記自電源ユニット内の冷却用ファンに接続され、
   前記別の電源ユニット内の電源から前記第２の電流制限素子と順方向接続の前記第２および第３の逆流防止素子とを通じて前記自電源ユニット内の冷却用ファンに接続されていることを特徴とするディスクアレイ装置。
6. 請求項２記載のディスクアレイ装置において、
   前記複数の電源ユニットと前記複数のＨＤＤモジュールとはそれぞれ、複数の段数からなり、
   前記電源境界は、前記電源ユニットの段数と前記ＨＤＤモジュールの段数とを揃えるように決定されていることを特徴とするディスクアレイ装置。
7. 請求項２記載のディスクアレイ装置において、
   前記複数の電源ユニットと前記複数のＨＤＤモジュールとはそれぞれ、複数の段数からなり、
   前記ＨＤＤモジュールの各段はそれぞれ、独立した複数のインタフェースを複数のＨＤＤモジュールに接続したＲＡＩＤ構成とし、
   前記電源境界は、前記ＲＡＩＤ構成の２つに対して１つの前記電源ユニットで制御できるように決定されていることを特徴とするディスクアレイ装置。

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