JP2008210017A - 発熱体及びその冷却機構を備える装置、並びにディスクアレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発熱体及びその冷却機構を備える装置であって、各発熱体の発熱状況に応じた冷却能力の分配を迅速かつ適切に制御する装置を提供すること。
【解決手段】ディスクアレイ装置１は、発熱体であるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）４を有する複数のＨＤＤユニット３と、通風によりＨＤＤ４を冷却する通風機構６と、各ＨＤＤ４を冷却する空気の流量を調節する風量調節機構５とを備える。ＨＤＤ４が低温である場合、風量調節機構５は空気の流路を閉じるような形状であるが、ＨＤＤ４が高温になると、その熱は導体を介して直接的に風量調節機構５に伝導され、その熱により風量調節機構５は空気の流路を開けるように変形する。これにより、複数のＨＤＤ４の発熱状況に応じて各ＨＤＤ４への空気の流量を調節することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱体及びその冷却機構を備える装置に関する。例えば、本発明は、該発熱体として複数の磁気ディスク装置及びその冷却機構を備えるディスクアレイ装置に関する。

電気機器又は電子機器などの発熱体を有する装置には、該発熱体を冷却するための冷却機構を有しているものがある。そのような装置としては、例えば、該発熱体として複数の磁気ディスク装置を備えるディスクアレイ装置がある。

ディスクアレイ装置には、信頼性及び高速処理、又は大容量を確保するために、複数の磁気ディスク装置が搭載されている。各磁気ディスク装置は、モータの動作などによって発熱するので、通常、ディスクアレイ装置は、磁気ディスク装置を冷却する冷却ファンなどの冷却機構を備えている。

しかしながら、ディスクアレイ装置における各磁気ディスク装置の発熱量は、回転数などの性能、アイドル（待機）状態及びシーク（動作）状態などの稼動状態（アクセス状態）によって異なる。したがって、各磁気ディスク装置を均一に冷却するような構成では、温度の高い磁気ディスク装置を重点において冷却することができず、冷却むらが生じてしまう。

そこで、複数の発熱体のそれぞれの発熱状況に応じて、冷却能力の分配を調節する技術が知られている。

例えば、特許文献１に記載のディスクアレイ装置においては、冷却むらを抑制するために、発熱体である磁気ディスク装置の温度を個別に検出する温度センサを設けて、その温度に応じて磁気ディスク装置への送風量を制御している。

また、特許文献２及び特許文献３に記載の電子装置においては、発熱体である電子部品を搭載した複数の配線基板を冷却するために、複数の配線基板を収容する外部筐体に、形状記憶合金からなる風量調整板を設置し、配線基板の発熱量に応じて開口率を変化させて配線基板への風量を制御している。

特開２０００−１８７９７５号公報 実開平３−３２４９５号公報 特開２００５−２８６２６８号公報

特許文献１に記載のディスクアレイ装置のように、温度センサによって風量制御するディスクアレイ装置の場合、磁気ディスク装置の数に比例した数の温度センサ及び送風手段が必要となる。さらに、各温度センサの測定値に応じて各送風手段を制御するための制御手段も必要となる。このため、ディスクアレイ装置の複雑化及び高価格化をまねくと共に、運転時の消費電力が大きくなるという課題がある。この課題を回避するために、磁気ディスク装置の数に対して温度センサ及び送風手段の数を少なくすると、複数の磁気ディスク装置の温度むらに対して対応することが困難となる。

特許文献２及び特許文献３に記載の電子装置のように、外部筐体に設置した形状記憶合金によって風量制御する装置の場合、配線基板の熱は、該配線基板に対応する形状記憶合金へ空気を介して伝達される。このため、各配線基板の温度変化に対して、対応する形状記憶合金は迅速に応答することはできない。また、冷却ファンなどにより外部筐体内の空気は流動しているので、配線基板が発熱したとしても、その配線基板に対応した形状記憶合金へその熱が適切に伝達できないおそれもある。

本発明の目的は、複数の発熱体を備える場合に、各発熱体の発熱状況に応じた冷却能力の分配を迅速かつ適切に制御する装置を提供することである。本発明の目的は、例えば、複数の磁気ディスク装置のそれぞれの発熱量に応じた冷却能力の分配を迅速かつ適切に制御するディスクアレイ装置を提供することである。

本発明の第１視点によれば、複数の発熱体と、冷媒を流動させることにより複数の発熱体を冷却するための少なくとも１つの冷却機構と、を備える装置であって、発熱体の温度に応じて変形して、冷媒の流量を調節する冷媒流量調節機構を少なくとも１つ備え、発熱体の熱は、冷媒又は空気を介さずに冷媒流量調節機構に伝導する装置を提供する。

上記第１視点によれば、発熱体の熱は、直接的に、又は導体を介して冷媒流量調節機構に伝導する。

上記第１視点によれば、複数の発熱体は、それぞれ、冷媒流量調節機構を少なくとも１つ有し、冷媒流量調節機構は、該冷媒流量調節機構が配された発熱体に接する冷媒の流量を調節する。

上記第１視点によれば、冷媒流量調節機構は形状記憶材から形成されている。

本発明の第２視点によれば、複数の磁気ディスク装置と、複数の磁気ディスク装置を冷却するための少なくとも１つの通風機構と、を備えるディスクアレイ装置であって、磁気ディスク装置の温度に応じて変形して、磁気ディスク装置を冷却するための空気の流量を調節する風量調節機構を少なくとも１つ有し、磁気ディスクの熱は、導体を介して風量調節機構に伝導するディスクアレイ装置を提供する。

上記第２視点によれば、複数の磁気ディスク装置は、それぞれ、風量調節機構を少なくとも１つ有する。さらに好ましい形態によれば、風量調節機構は、該風量調節機構が配された磁気ディスク装置を冷却するための空気の流量を調節する。

上記第２視点によれば、少なくとも１つの風量調節機構は、隣接する磁気ディスク装置との間隙の大きさによって空気の流量を調節する。

上記第２視点によれば、風量調節機構は、隣接する磁気ディスク装置の風量調節機構と対向するように配置されている。

上記第２視点によれば、風量調節機構は形状記憶材から形成されている。

本発明によれば、発熱体（例えば磁気ディスク装置）の熱が冷媒流量調節機構（例えば風量調節機構）に直接的に伝導されるので、発熱体の温度変化に応じて、該発熱体への冷媒（例えば空気）の流量を迅速かつ確実に調節することができる。すなわち、複数の発熱体に対して、各発熱体の発熱量に応じて冷媒の流量を分配することができる。

複数の発熱体と該複数の発熱体を冷却する冷却機構とを備える本発明の装置について、発熱体として複数の磁気ディスク装置を備えるディスクアレイ装置を例にして以下に説明する。

本発明の第１実施形態に係るディスクアレイ装置について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係るディスクアレイ装置の概略断面図を示す。ディスクアレイ装置１は、発熱体として、磁気ディスク装置であるハードディスクドライブ（ＨＤＤ；Hard Disk Drive）４を複数備える。複数のＨＤＤ４は、それぞれ個別のＨＤＤユニット３に装着された状態でディスクアレイ装置１に搭載されている。ディスクアレイ装置１は、さらに、冷却機構としてＨＤＤ４を冷却するための少なくとも１つの通風機構６、ＨＤＤユニット３や通風機構６などに電力を供給する電源ユニット（不図示）、及びＨＤＤユニット３や通風機構６などを収容する筐体２を備える。ここで、ＨＤＤ４とは、ディスク（プラッタ）の他にモータやアクチュエータなど（いずれも不図示）を含むものであり、ＨＤＤユニット３とは、ＨＤＤ４の他に、ディスクアレイ装置１に搭載する際に使用するガイドレールやイジェクタレバー、静電気対策のスプリング、ＬＥＤなど（いずれも不図示）を含むものである。また、ＨＤＤユニット３の筐体は導体（金属）で形成されていると好ましく、筐体が主として樹脂で形成されている場合であっても少なくとも一部はＨＤＤ４の熱を伝導するための導体で形成されていると好ましい。

通風機構６は、冷媒として空気を筐体２内に流通させるものであり、例えば送風機などを使用することができる。筐体２は、内部を通風するための少なくとも１つの通気口を有していると好ましく、図１に示す形態においては対向する両側に吸気口及び排気口となる通気口７，８を有している。図１において、通気口８近傍に設置された通風機構６は、筐体２の外方（通気口８方向）へ送風する形態であってもよいし、筐体２の内方（通気口７方向）へ送風する形態であってもよい。本実施形態においては、通気口７から通気口８方向へ通風するものとする。通風機構６の数は、ＨＤＤ４の数に応じて増減する必要はなく、ＨＤＤ４全部に冷媒となる空気を供給できる規模であれば１つであってもよい。

各ＨＤＤユニット３には、ＨＤＤ４を冷却するための冷媒（本実施形態においては空気）の流量を調節する冷媒流量調節機構（本実施形態においては風量調節機構５）が形成されている。風量調節機構５は、ＨＤＤ４の熱を冷媒や空気を介さずに伝導可能な箇所、好ましくはＨＤＤ４の熱を導体のみを介して伝導可能な箇所に配置すると好ましい。また、風量調節機構５は、ＨＤＤユニット３の一部として形成して、ＨＤＤ４の熱を直接的に伝導可能にしてもよい。風量調節機構５は、例えば、形状記憶材から形成することができる。形状記憶材は、発熱体であるＨＤＤ４の温度変化によって変形可能なものであればよい。形状記憶材としては、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系合金Ｃｏ−Ｎｉ系合金などの形状記憶合金、又はポリエステル、ポリウレタン、スチレン・ブタジエン、ポリノルボルネン、トランスポリイソプレンなどの形状記憶樹脂をその性状に応じて選択することができる。また、ＨＤＤ４の発熱量や形状、ＨＤＤユニット３の搭載状況などに応じて、各風量調節機構５の材質、形状、寸法などは、個別に設定してもよい。

風量調節機構５は、隣接するＨＤＤユニット３との間あるいは筐体２との間に形成されており、流量調節弁のように機能して、風量調節機構５が配されたＨＤＤ４を冷却する空気の流量を調節する。図２及び図３に、図１に示すディスクアレイ装置におけるＨＤＤユニット部分の拡大概略断面図を示す。図２は、ＨＤＤ４ａ〜４ｃが低温のとき（発熱量が小さいとき）の状態を示し、図３は、ＨＤＤ４ｂが発熱して高温に（発熱量が大きく）なり、ＨＤＤ４ａ，４ｃが低温のままの状態を示す。各ＨＤＤ４ａ〜４ｃが低温状態の場合、図２に示すように、風量調節機構５ａ〜５ｃは、隣接するＨＤＤユニット３ａ〜３ｃとの間隙（流路９ａ〜９ｃ）を塞ぐような形状をしている。図２に示す形態においては、風量調節機構５ａ〜５ｃは、曲折した板状体（くの字状の板）であり、隣接するＨＤＤユニット３ａ〜３ｃとの間の流路９ａ〜９ｃを狭くして、ＨＤＤ４ａ〜４ｃを冷却するための通風量を制限している。

次に、ＨＤＤ４ｂのみが高温状態になると、その熱は冷媒（空気）や絶縁体を介さず、好ましくは導体のみを介して風量調節機構５ｂへ伝導する。そして、風量調節機構５ｂは、その熱によって所定の温度で変形して平板状になる。そうすると、図３に示すように、隣接するＨＤＤユニット３ｂ，３ｃとの間の流路９ｂの幅のみが広くなり、低温のＨＤＤ４ａ，４ｃを冷却するための流路９ａ，９ｃを通る空気よりも、高温のＨＤＤ４ｂを冷却するための流路９ｂを通る空気の流量を増やすことができる。これにより、複数のＨＤＤ４ａ〜４ｃの発熱状況に応じて空気の流量を調節することができる。

第１実施形態によれば、発熱体の温度変化に応じて、該発熱体への冷媒量を調節する風量調節機構を迅速かつ確実に反応させることができる、すなわち、個々の発熱体の発熱量に応じて該発熱体への冷媒の分配量を迅速かつ確実に可変させることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係るディスクアレイ装置について説明する。第１実施形態においては風量調節機構はＨＤＤユニットの一方の面にのみ形成されていたが、第２実施形態においては風量調節機構はＨＤＤユニットの両側の面に形成されている。

図４及び図５に、本発明の第２実施形態に係るディスクアレイ装置におけるＨＤＤユニット部分の拡大概略断面図を示す。図４は、ＨＤＤ１４ａ〜１４ｃが低温（発熱量が小さい）のときの状態を示し、図５は、ＨＤＤ１４ａ，１４ｂが高温（発熱量が大きい）になり、ＨＤＤ１４ｃが低温のままの状態を示す。風量調節機構１５ａ，１５ｂは、ＨＤＤユニット１３ａの上面及び下面に形成されており、風量調節機構１５ｃ〜１５ｆも同様にＨＤＤユニット１３ｂ，１３ｃの両面に形成されている。風量調節機構１５ａ〜１５ｆは、隣接するＨＤＤユニットないし筐体との間隙に形成され、かつ隣接するＨＤＤユニットの風量調節機構と対向するように配置されている。例えば、ＨＤＤ１４ａへの風量を調節する風量調節機構１５ｂは、ＨＤＤ１４ｂへの風量を調節する風量調節機構１５ｃと対向する位置に配置されている。ＨＤＤユニット１３ａ〜１３ｃの筐体が導体で形成されていれば、上面に形成された風量調節機構１５ａ，１５ｃ，１５ｅにも、ＨＤＤ１４ａ〜１４ｃの熱を迅速に伝導させることができる。

まず、ＨＤＤ１４ａ〜１４ｃが低温状態にある場合、図４に示すように、隣接するＨＤＤユニット間、例えばＨＤＤユニット１３ａとＨＤＤユニット１３ｂとの間において、曲折した板状体の風量調節機構１５ｂ，１５ｃは観音開き状に閉じて空気の流路１９ｂを塞ぎ、流路１９ｂにおける空気の流れを制限している。流路１９ａ，１９ｃ，１９ｄについても同様である。

次に、ＨＤＤ１４ａ〜１４ｃのうちＨＤＤ１４ａ，１４ｂが高温になったとすると、図５に示すように、ＨＤＤユニット１３ａに配置された風量調節機構１５ａ，１５ｂにＨＤＤ１４ａの熱が伝導し、ＨＤＤユニット１３ｂに配置された風量調節機構１５ｃ，１５ｄにＨＤＤ１４ｂの熱が伝導する。そして、この熱により風量調節機構１５ａ〜１５ｄは曲折状態から平板状に変形して、風の流路１９ａ，１９ｂ，１９ｃを拡張する。これにより、発熱したＨＤＤ１４ａ，１４ｂを冷却するための空気の流量を、ＨＤＤ１４ｃを冷却するための空気の流量より増大させることができる。

ここで、ＨＤＤ１４ａとＨＤＤ１４ｂの間の流路１９ｂにおける空気の流量と、ＨＤＤ１４ｂとＨＤＤ１４ｃの間の流路１９ｃにおける空気の流量とについて検討すると、流路１９ｂでは両側のＨＤＤ１４ａ，１４ｂが共に高温状態となっているが、流路１９ｃでは一方のＨＤＤ１４ｂのみが高温状態になっている。したがって、流路１９ｃの面積より流路１９ｂの面積を広くして、流路１９ｂの空気の流量をより多くしたほうが好ましい。本実施形態によれば、空気の流路１９ｂの両側のＨＤＤ１４ａ，１４ｂが高温になれば、両側の風量調節機構１５ｂ，１５ｃを２つとも「開」状態にすることができ、空気の流路１９ｃの一方のＨＤＤ１４ｂのみが高温であれば、高温のＨＤＤ１４ｂ側の風量調節機構１５ｄのみを「開」状態にして、低温のＨＤＤ１４ｃ側の風量調節機構１５ｅは「閉」状態とすることができる。これにより、流路１９ｂにおける空気の流量を流路１９ｃにおける空気の流量より多くすることができる。すなわち、第２実施形態によれば、発熱量（発熱体の数）に応じて、段階的に冷媒流量（分配量）を調節することができる。

上記第１実施形態及び第２実施形態においては、平面的な風量調節機構を示したが、冷媒流量調節機構（風量調節機構）は、変形により冷媒流路の面積（幅）を制御できる形態であればいずれの形態であってもよい。例えば、図６（ａ）に示すように、風量調節機構２５ａ，２５ｂは、曲面状部分を有し、ＨＤＤ２４が低温状態において丸く収縮して流路を閉じ、ＨＤＤ２４が高温になると、図６（ｂ）又は図６（ｃ）に示すように、曲面状部分が伸長して流路を開けるような構成でもよい。また、風量調節機構の位置は、冷媒の上流側と下流側いずれであってもよい。

複数の発熱体とその冷却機構を備える本発明の装置について、発熱体として磁気ディスク装置を備えるディスクアレイ装置を例にして説明したが、本発明の装置は、ディスクアレイ装置に限定されることなく、種々の装置に適用することができる。同様に、冷却機構として通風機構を例にして、及び冷媒として空気を例にして説明したが、本発明の装置は、これらに限定されることなく種々の冷却機構及び冷媒を使用することができる。また、本発明のディスクアレイ装置については上記実施形態を用いて説明したが、本発明のディスクアレイ装置は、上記実施形態に限定されることなく、種々の変形、変更及び改良を含むことができることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態に係るディスクアレイ装置の概略断面図。 図１に示すディスクアレイ装置におけるＨＤＤユニット部分の拡大概略断面図。 図１に示すディスクアレイ装置におけるＨＤＤユニット部分の拡大概略断面図。 本発明の第２実施形態に係るディスクアレイ装置におけるＨＤＤユニット部分の拡大概略断面図。 本発明の第２実施形態に係るディスクアレイ装置におけるＨＤＤユニット部分の拡大概略断面図。 風量調節機構の別の形態を示すＨＤＤユニット部分の拡大概略断面図。

符号の説明

１ ディスクアレイ装置
２ 筐体
３，３ａ〜３ｃ ＨＤＤユニット
４，４ａ〜４ｃ ＨＤＤ
５，５ａ〜５ｃ 風量調節機構
６ 通風機構
７，８ 通気口
９ａ〜９ｃ 空気の流路
１３ａ〜１３ｃ ＨＤＤユニット
１４ａ〜１４ｃ ＨＤＤ
１５ａ〜１５ｆ 風量調節機構
１９ａ〜１９ｄ 空気の流路
２３ ＨＤＤユニット
２４ ＨＤＤ
２５ａ，２５ｂ 風量調節機構

Claims (10)

1. 複数の発熱体と、
   冷媒を流動させることにより前記複数の発熱体を冷却するための少なくとも１つの冷却機構と、を備える装置であって、
   前記発熱体の温度に応じて変形して、前記冷媒の流量を調節する冷媒流量調節機構を少なくとも１つ備え、
   前記発熱体の熱は、前記冷媒又は空気を介さずに前記冷媒流量調節機構に伝導することを特徴とする装置。
2. 前記発熱体の熱は、直接的に、又は導体を介して前記冷媒流量調節機構に伝導することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記複数の発熱体は、それぞれ、前記冷媒流量調節機構を少なくとも１つ有し、
   前記冷媒流量調節機構は、該冷媒流量調節機構が配された発熱体に接する前記冷媒の流量を調節することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記冷媒流量調節機構は形状記憶材から形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 複数の磁気ディスク装置と、前記複数の磁気ディスク装置を冷却するための少なくとも１つの通風機構と、を備えるディスクアレイ装置であって、
   前記磁気ディスク装置の温度に応じて変形して、前記磁気ディスク装置を冷却するための空気の流量を調節する風量調節機構を少なくとも１つ有し、
   前記磁気ディスクの熱は、導体を介して前記風量調節機構に伝導することを特徴とするディスクアレイ装置。
6. 前記複数の磁気ディスク装置は、それぞれ、前記風量調節機構を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項５に記載のディスクアレイ装置。
7. 前記風量調節機構は、該風量調節機構が配された磁気ディスク装置を冷却するための空気の流量を調節することを特徴とする請求項６に記載のディスクアレイ装置。
8. 少なくとも１つの前記風量調節機構は、隣接する磁気ディスク装置との間隙の大きさによって空気の流量を調節することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のディスクアレイ装置。
9. 前記風量調節機構は、前記隣接する磁気ディスク装置の前記風量調節機構と対向するように配置されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載のディスクアレイ装置。
10. 前記風量調節機構は形状記憶材から形成されていることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載のディスクアレイ装置。

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