JP2010039826A - ストレージ装置、ファン装置、及びコントローラユニット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、筐体内のレイアウトに影響することなく、筐体内の冷却風が撹拌され又は均一となるストレージ装置の冷却構造を提案する。
【解決手段】上位装置からのデータ入出力要求に応答してハードディスクドライブに対するデータの入出力処理を行うコントローラユニット部を構成する論理基板に配置される発熱部材から発生する熱領域に外気を導入し、熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように冷却し、熱領域を通過した外気を外部へ排出するファン装置をストレージ装置に備えることとした。
【選択図】図１８

Description

本発明は、筐体内に収納されるストレージ装置の冷却構造に関する。

一般に電子装置において、ハードディスクドライブに供給される電力の一部は、ハードディスクドライブの回転による摩擦熱や電子回路の抵抗熱に変換される。このようなハードディスクドライブを搭載するストレージ装置の発熱量は、搭載するハードディスクドライブの搭載密度が高密度になるほど、大きくなる。発熱量が大きくなると、ストレージ装置１に障害が発生する可能性も高くなるので、ストレージ装置が稼動している間は、発熱するハードディスクドライブや論理基板を冷却する必要がある。

そこで、ストレージ装置を収納する筐体の正面と背面にファンを搭載して、ハードディスクドライブや論理基板を冷却している。筐体に搭載された両ファンは、一方のファンで外気を取り込んでストレージ装置内を冷却し、他方のファンでストレージ装置内の熱を外気に送り出すことで、冷却風の流路を作り出す。

しかしながら、特に論理基板を構成する発熱部材は、ストレージ装置での役割に応じて発熱部材を配置する位置が異なる。また近年、ハードディスクドライブや論理基板が高密度に実装されるため、ファンの高性能化が図られている。これに伴い、ファンの流速は一層速くなり、結果として単一の流路が作り出されてしまう。このため、筐体内では冷却風の偏りが生じ、流路から外れた位置に実装される発熱部材への冷却が不十分となる。

そこで、特許文献１には、角度調整された回路基板を空気流制御板として用い、回路基板に反射した冷却風を発熱部材に導くことで、冷却風の流れを制御する技術が開示されている。
また、特許文献２には、回路基板を収納する筐体に対して垂直に配置されたマザーボードに回路基板が抜き差しされる構造において、マザーボードに通風孔を開けることで、マザーボードに当たって発生する空気溜まりを解消する技術が開示さえている。
特開２００８−４７６５８号公報 特許第３９４４８８８号明細書

特許文献１では、特定の１つの領域に冷却風を流す場合には有効であるが、そのような特定の領域が複数存在する場合には有効ではない。また、空気流制御板として用いられる回路基板はファンの近くに設けられるため、ファンが外気を送る圧力の損失が増え、ファンの性能が低下してしまう、という問題が生じる。
また特許文献２では、マザーボードに通風孔を設けると、マザーボードにある配線の妨げになるだけなく、回路基板を接続するためのコネクタがマザーボード上に実装できない、という問題が生じる。

そこで、本発明は、筐体内のレイアウトに影響することなく、筐体内の冷却風が撹拌され又は均一となるストレージ装置の冷却構造を提案する。

このような課題を解決するため、本発明のストレージ装置は、複数のハードディスクドライブを収納するディスクボックス部と、上位装置からのデータ入出力要求に応答してハードディスクドライブに対するデータの入出力処理を行うコントローラユニット部と、ディスクボックス部及びコントローラユニット部に電源を供給する電源部と、ディスクボックス部、コントローラユニット部及び電源部を収納する筐体と、コントローラユニット部を構成する論理基板に配置される発熱部材から発生する熱領域に外気を導入し、熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように冷却し、熱領域を通過した外気を外部へ排出するファン装置と、を備える、ことを特徴とする。

その結果、ファン装置が熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にする位置に実装されることで、冷却風が熱領域に全体にあたるようになるので、論理基板を満遍なく冷却でき、論理基板を通過した外気を外部へ排出することができる。

また、本発明のファン装置においては、上位装置からのデータ入出力要求に応答してハードディスクドライブに対するデータの入出力処理を行うコントローラユニット部を構成する論理基板に配置される発熱部材から発生する熱領域に外気を導入し、熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように冷却し、熱領域を通過した外気を外部へ排出するように実装する、ことを特徴とする。

その結果、冷却風が熱領域に全体にあたるようになるので、論理基板を満遍なく冷却でき、論理基板を通過した外気を外部へ排出することができる。

さらに、本発明のコントローラユニット装置においては、上位装置からのデータ入出力要求に応答してハードディスクドライブに対するデータの入出力処理を行うコントローラユニット装置であって、コントローラユニット装置を構成する論理基板に配置される発熱部材から発生する熱領域に外気を導入し、熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように冷却し、熱領域を通過した外気を外部へ排出するファン部品を備える、ことを特徴とする。

その結果、冷却風が熱領域に全体にあたるようになるので、論理基板を満遍なく冷却でき、論理基板を通過した外気を外部へ排出することができる。

本発明によれば、発熱部材の配置を考慮したファンを追加したことで、筐体内のレイアウトに影響することなく、筐体内に流れる冷却風が撹拌され又は均一に流すことができる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
（１）第１の実施の形態
（１−１）ストレージ装置のハードウェア構成
図１はストレージ装置１の全体を示す斜視図であり、図２はストレージ装置１の正面を示す正面図である。図１及び図２に示すとおり、大型の矩形を成す筐体２内に、筐体２の上面側（頂上側）から筐体２の底面側（接地面側）に向かって、順にHDDボックス部３、コントローラユニット部４、が収納され、筐体２の背面側及びHDDボックス部３の内部に電源部５が主に収納されて構成されている。
上位装置２０（例えば、ホスト装置）がストレージ装置１に接続され、上位装置２０によってアクセスされるデータがHDDボックス部３を構成するハードディスクドライブ３１に保存される。HDDボックス部３はバックボードを挟んで筐体２の正面側と背面側に実装されている。各HDDボックス部３には複数のハードディスクドライブ３１がアレイ状に配置されている。
筐体２の正面側および背面側にはHDDボックス部３を冷却するための冷却用ファン３０が設けられている。冷却用ファン３０は、筐体２の正面側にある冷却用ファン３０が外気を筐体2内に取り入れ、筐体２の背面側にある冷却用ファン３０が筐体２内の空気を外部へ送り出している。
コントローラユニット部４は、上位装置とストレージ装置１との間でのデータの入出力を制御する複数の論理基板７を備えている。論理基板７は、バックボード６に抜き差し可能に収納されている。論理基板７の種類として、ストレージ装置１との間でデータ入出力の通信を行うフロントエンドパッケージ（以下、単にFEパッケージという）７２、ハードディスクドライブに記憶されるデータに対する入出力の制御を行うバックエンドパッケージ（以下、単にBEパッケージという）７３、上位装置からのデータを一時的に記憶するキャッシュメモリパッケージ（以下、単にCMパッケージ）７４、上位装置とハードディスクドライブとの間で授受されるデータを制御するマイクロプロセッサパッケージ（以下、単にMPパッケージ）７１、及び、これらのパッケージ間のデータの中継を行うスイッチパッケージ（以下、単にSWパッケージ）７５がある。
なお、ＭＰパッケージ７１を冷却するためのファン１１が筐体２の正面側と背面側とに実装されている。
筐体２の正面側にあるコントローラユニット部４の上端面には、外気を筐体２外から筐体２内に取り入れる冷却用ファン８０が配置されている。そして、筐体２の背面側にあるコントローラユニット部４の上端面には、筐体２内から筐体２外に熱風を排出する冷却用ファン８１が冷却用ファン８０と対になるように配置されている。冷却用ファン８０，８１は、ファン部品（ファン装置）８の一部品である。ファン部品８については、後述する。
冷却用ファン８０，８１と論理基板７との間には、薄板９が設けられている。薄板９には、冷却用ファン８０，８１からの冷却風が論理基板７に流れるように、通風孔９０が設けられている。薄板９は、論理基板７と、後述するバッテリ５１との間にも介在する。
電源部５は、ＡＣ−ＤＣ電源５０、バッテリ５１を備えている。ＡＣ−ＤＣ電源５０から取得した交流電圧直流電圧に変換し、コントローラユニット部４及びHDDボックス部３に直流電圧を供給する。バッテリ５１は予備電源装置である。電源部５は、コントローラユニット部４及びHDDボックス部３に配置されている。
図３は、HDDボックス部３の斜視図を示し、図４はこの斜視図に対応する側面図を示している。HDDボックス部３の内部には複数のハードディスクドライブ３１に直流電圧を供給するＡＣ−ＤＣ電源５０が設置されている。
図５は、コントローラユニット部４の斜視図を示し、図６はコントローラユニット部４の側面図を示している。筐体２の正面側の上方から、ＡＣ−ＤＣ電源、ＳＶＰ、冷却用ファン、論理基板７、およびバッテリが順に設けられている。ＡＣ−ＤＣ電源は、コントローラユニット部４に直流電圧を供給する。また、筐体２の背面側の上方から、MPパッケージ４１、冷却用ファン、論理基板７、およびバッテリが順に設けられている。各部品は、バックボード６とコネクタを介して接続されている。
なお、上述した各種パッケージ４１から４５を個別に説明するときを除いて、全てのパッケージを示す場合には論理基板７と総称する。

（１−２）論理基板
図７は、論理基板７を構成する各パッケージのデータ結線を示すブロック図である。
ストレージ装置１のデータ結線は、FEパッケージ７２が上位装置と接続し、FEパッケージ７２、BEパッケージ７３、CMパッケージ７４、及びMPパッケージ７１がSWパッケージ７５を介して相互に接続し、BEパッケージ７３がハードディスクドライブ３１と接続する。各パッケージを構成する論理基板７は、バックボード６を介して接続している。
上位装置２０からデータの書き込み要求があった場合には、各パッケージは図８に示す手順でデータの書き込みを実行する。
まず上位装置２０からデータの書き込み要求があると（Ｓ１）、ストレージ装置１との間でデータ入出力の通信を行うFEパッケージ７２が受信する（Ｓ２）。次に、FEパッケージ７２が上位装置２０から受信したデータを、SWパッケージ７５を介してCMパッケージ７４に送信する（Ｓ３、Ｓ４）。CMパッケージ７４は、データを受信すると、そのデータを一時的に記憶する。その後CMパッケージ７４は、データを、SWパッケージ７５を介してBEパッケージ７３に送信する（Ｓ５、Ｓ６）。BEパッケージ７３は、データを任意のハードディスクドライブ３１に送信し、任意のハードディスクドライブ３１にデータを記憶する（Ｓ７）。
上位装置２０からデータの読み出し要求があった場合には、各パッケージは図９に示す手順でデータの読み出しを実行する。
まず上位装置２０からデータの読み出し要求があると（Ｓ１１）、BEパッケージ７３は、読み出し対象のデータが記憶された任意のハードディスクドライブ３１からデータを読み出す（Ｓ１２）。次にBEパッケージ７３は、読み出したデータを、SWパッケージ７５を介してCMパッケージ７４に送信する（Ｓ１３、Ｓ１４）。その後CMパッケージ７４は、データを受信すると、そのデータを一時的に記憶する。そして、CMパッケージ７４がデータを、SWパッケージ７５を介してFEパッケージ７２に送信する（Ｓ１５、Ｓ１６）。FEパッケージ７２は、データを上位装置２０へ送信する（Ｓ１７）。
図１０は従来のファンの構造を示す斜視図である。論理基板７は、筐体２の接地面に対し垂直に配置されるバックボード６に対して、筐体２の正面及び背面の両面から差し込むことで、バックボード６と接続する構造である。また図１０に示すように、この論理基板７を冷却するファンは、冗長性を確保し、かつ、論理基板７を挿抜する際の妨げにならない位置に冷却用ファン８０’８１’を一対として実装される。冷却用ファン８０’８１’がラックマウント型で用いられる場合、論理基板７の下方を冷却するために、バックボード６の高さ方向の下方に隙間が設けられている。しかし、この隙間は小さく、論理基板７を冷却するために実装される一対のファンの流速により、図１１に示すような風の流路が形成される。

（１−３）論理基板のレイアウト
各種パッケージは、それぞれストレージ装置１における役割が異なるので、各種パッケージを構成する発熱部材の基板上でのレイアウトも異なる。各種パッケージのレイアウト図を図１２から図１５に示し、パッケージごとにレイアウトを説明する。レイアウト図は、筐体２の正面の側面図である。

（１−３−１）FEパッケージのレイアウト
図１２にFEパッケージ７２のレイアウト図を示す。バックボード６のコネクタ７２３を介して２枚のFEパッケージ７２がバックボード６に接続されている。FEパッケージ７２に実装される発熱部材は、コネクタ７２２を介して上位装置２０との接続のためにバックボード６から比較的離れた位置に基板７２４上に配置される発熱部材７２０と、バックボード６を介して他のパッケージのLSIと通信するためにバックボード６に比較的近い位置に基板７２４上に配置される発熱部材７２１と、を有している。

（１−３−２）BEパッケージのレイアウト
図１３にBEパッケージ７３のレイアウト図を示す。バックボード６のコネクタ７３２を介して２枚のBEパッケージ７３がバックボード６に接続されている。また、BEパッケージ７３は外部と通信するためのコネクタ７３４を有している。BEパッケージ７３に実装される発熱部材は、ハードディスクドライブ３１との接続のためにバックボード６から比較的離れた位置に基板７３３上に配置される発熱部材７３０と、バックボード６を介して他のパッケージのLSIと通信するためにバックボード６に比較的近い位置に基板７３３上に配置される発熱部材７３１と、を有している。

（１−３−３）CMパッケージ７４のレイアウト
図１４にCMパッケージ７４のレイアウト図を示す。バックボード６のコネクタ７４３を介して２枚のCMパッケージ７４がバックボード６に接続されている。CMパッケージ７４に実装される発熱部材は、バックボード６を介して他のパッケージのLSIと通信するために基板７４４の略中央に配置される発熱部材７４１と、この発熱部材７４１と通信するためにこの発熱部材７４１を挟んで基板７４４上に略等間隔に配置される発熱部材７４２と、を有している。

（１−３−４）SWパッケージ７５のレイアウト
図１５にSWパッケージ７５のレイアウト図を示す。バックボード６のコネクタ７５３を介して２枚のSWパッケージ７５がバックボード６に接続されている。SWパッケージ７４に実装される発熱部材７５０として、バックボード６を介して他のパッケージのLSIと通信する発熱部材７５０が基板７５１上のバックボード6寄りに複数配置されている。なお、SWパッケージ７５は外部と通信するためのコネクタ７５２も備えている。
このようにパッケージの種類によって、基板上に実装される発熱部材の配置が異なるため、発熱部材から発生する熱領域も異なる。パッケージごとに冷却する領域が異なるにも関わらず、冷却するファンの性能の向上やストレージ装置１の高密度構造に伴い、冷却用ファンの流速が速くなってきている。そのため、図１６に示すように、論理基板７に冷却風が当たらない領域Ａが生じてしまう。

（１−４）冷却用ファンの実装位置
図１７に、筐体２の表面側に配列される各パッケージの構成を示す。コントローラユニット部４は、図１７に示すパッケージの配列を筐体２の背面側にも有している。したがって、本実施の形態では、筐体２の正面側および背面側に配列されている各パッケージの枚数は、FEパッケージ７２が８枚、BEパッケージ７３が４枚、SWパッケージ７５が４枚、CMパッケージ７４が４枚である。また、上述したように、この各パッケージを満遍なく冷却するために各パッケージの上方に冷却用ファンが複数配置されている。
冷却用ファン８０Ａ及び冷却用ファン８０Ｅが冷却するパッケージグループ１は、BEパッケージ７３、FEパッケージ７２及びCMパッケージ７４から構成されている。このパッケージグループは、発熱部材が基板上のほぼ全ての領域に実装されているため、基板上の略全ての領域に冷却風を当てる必要があるグループである。
冷却用ファン８０Ｂ及び冷却用ファン８０Ｄが冷却するパッケージグループ２は、SWパッケージ７５及びFEパッケージ７２から構成されている。このパッケージグループは、バックボード６側に発熱部材が実装されているため、バックボード６側に冷却風を当てる必要があるグループである。
冷却用ファン８０Ｃが冷却するパッケージグループ３は、CMパッケージ７４で構成されている。このパッケージグループも、パッケージグループ１と同様、発熱部材が基板上のほぼ全ての領域に実装されているため、基板上の略全ての領域に冷却風を当てる必要があるグループである。
このように、パッケージグループごとに冷却風を当てる領域が異なる。また冷却用ファン８０，８１だけでは、冷却風を当てる必要がある領域に冷却風を当てることは難しい。このため、追加ファン８２，８４を設けて、当該領域に冷却風を当てる。
本実施の形態では、図１８に示すように、追加ファン８２，８４は、冷却用ファン８０，８１とセットでファン部品８として筐体２内に設置する。冷却用ファン８０と追加ファン８２とで、筐体２の正面側に実装する論理基板７の発熱部材を冷却し、冷却用ファン８１と追加ファン８３とで、筐体２の背面側に実装する論理基板７の発熱部材を冷却する。ファン部品８は、論理基板７と同様に、バックボード６に対して筐体２の正面側又は背面側から抜き差し可能に接続される。
ファン部品８は、冷却用ファン８０，８１、追加ファン８２，８４、これらのファンを支える支持部材８４及びバックボード６に接続するためのコネクタ８５から構成される。支持部材８４の底面は、ファンの冷却風が流れるように矩形状の穴８４０が開いている。追加ファン８２，８４は、冷却風を当てる必要がある熱領域に冷却風が当たるように、予め角度調整された状態でバックボード６側に設けられる。追加ファン８２，８４の角度は、パッケージごとに調整されている。ファン部品８の追加ファン８２，８４は、筐体２の奥行き方向Ｘに対して、角度
０°≦θ１≦９０°・・・（１）
となるように調整される。本実施の形態において、筐体２の正面側に差し込まれるファン部品８Ａの追加ファン８２の角度θ１は、０度から９０度の範囲内で調整され、筐体２の背面側に差し込まれるファン部品８Ｂの追加ファン８４の角度θ１は、筐体２の奥行き方向Ｘと略並行となるように調整される。
このため、図１９に示すように、例えば筐体２の正面側に実装されているFEパッケージ７２から別のパッケージがバックボード６に差し込まれた場合には、FEパッケージ７２に対応したファン部品から別のパッケージに対応したファン部品に入れ替える必要がある。
追加ファン８２，８４を設けたファン部品８を各パッケージグループに対応するように装着した場合の、論理基板７に流れる冷却風の様子を図２０から図２２に示す。
パッケージグループ１用のファン部品８およびパッケージグループ３用のファン部品８を装着した場合には、パッケージ上の全ての領域に冷却風が流れるようになる。パッケージグループ２用のファン部品８を装着した場合には、バックボード６近くに追加ファン８２，８４を配置させ、追加ファン８２，８４が論理基板７を冷却するように、追加ファン８２，８４を筐体２の接地面側（下向き）に実装する。このように、パッケージグループ２用のファン部品を実装することでバックボード６近くの領域に冷却風が流れるようになる。

（１−５）本実施の形態の効果
本実施の形態によれば、発熱部材の配置を考慮したファンを追加し、ファン部品として挿抜できるため、筐体内のレイアウトに影響することなく、筐体内の冷却風が撹拌され又は均一に流すことができる。
また、バックボード側に追加した追加ファンを冷却用ファンと対にして、一度にバックボートから引き出せる構造としているため、保守交換が容易である。

（２）第２の実施の形態
次に第２の実施の形態について説明する。図１において、１０は全体として第２の実施の形態によるストレージ装置１を示す。このストレージシステムは、コントローラユニット部４に形成されるファンの構成を除いて、第１の実施の形態のストレージ装置１と同様に構成されている。第１の実施の形態と同様の構成には同じ番号を付している。

（２−１）ファン部品の構成
本実施の形態におけるコントローラユニット部４のファンの構成は、論理基板７の上方に設置されるファン部品が第１の実施の形態と異なる。
具体的には、図２３に示すように、本実施の形態のファン部品８’は、ファン部品８’筐体２の正面側及び背面側からバックボード６に向かって挿入すると、追加ファン８２，８４が最適な位置および角度に調整する。ファン部品８’は、筐体２の正面側に設けるファン部品８Ｃと筐体２の背面側に設けるファン部品８Ｄとでは構成が異なる。
まず、筐体２の正面側に設けるファン部品８Ｃを図２４に示す。ファン部品８Ｃは、冷却用ファン８０、追加ファン８２、これらのファンを支える支持部材８４及びバックボード６に接続するためのコネクタ８５のほかに、追加ファン８２の任意の位置を決定する位置部材８６と、追加ファン８２の任意の角度を調整する角度部材８７と、位置部材８６および角度部材８７を連結させるための連結部材８８、位置部材８６および角度部材８７を自動で調整するためのモータ１３，１４から構成されている。
位置部材８６は、追加ファン８２をのせる台座８６１と位置を決定するためのボールねじ８６０とから構成されている。台座８６１に設けられた挿通部８６１０にボールねじ８６０が挿通されている。台座８６１は追加ファン８２の一辺８２０を固定している。ボールねじ８６０はモータ１３を使用してネジ軸を回転させることで、ネジ軸と台座８６１との間にあるボール（鋼球）が回転をし、台座８６１を軸方向Ｘ（バックボード６に対する挿抜方向又は筐体の奥行き方向）に動かす。MPパッケージ７１のプロセッサがモータ１４の回転数を制御することで、任意の位置に追加ファン８２を移動することができる。
角度部材８７は、追加ファン８２の角度を決定するヒンジ部８７１およびボールねじ８７０、ヒンジ部を支える支持部８７２、とから構成される。モータ１３を使用してボールねじ８７０のネジ軸を回転させることで、支持部８７２が軸方向Ｘに移動する。このため、図２５に示すように、ヒンジ部８７１は鋭角θ２に曲がり、追加ファン８２は軸方向Ｘに傾く。MPパッケージ７１のプロセッサがモータの回転数を制御することで、任意の角度に追加ファン８２を移動することができる。
次に、筐体２の背面側に設けるファン部品８Ｄを図２６に示す。ファン部品８Ｄは、冷却用ファン８１、追加ファン８３、これらのファンを支える支持部材８４及びバックボード６に接続するためのコネクタ８５のほかに、追加ファン８３の任意の位置を決定する位置部材８６’から構成される。
図２７は、位置部材８６’を示す図である。位置部材８６’は、追加ファン８３をのせる台座８６１’と位置を決定するためのボールねじ８６０とから構成されている。台座８６１’は、論理基板７に冷却風が流れるように、ロの字形の枠組み部８６１１を形成している。このロの字形の台座８６１’に追加ファンが実装されるため、追加ファンは筐体２の奥行き方向Ｘと並行に設置されることになる。ボールねじ８６０はモータ１５を使用してネジ軸を回転させることで、台座８６１’を軸方向Ｘ（バックボード６に対する挿抜方向又は筐体２の奥行き方向）に動かす。

（２−２）ファン部品の制御
では次に、ファン部品８’を構成する追加ファン８２，８３の位置および角度を変更する場合について説明する。
まず筐体２の正面側に実装されていた任意のパッケージがバックボード６から抜かれた場合について、図２８のフローチャートを用いて説明する。MPパッケージ７１のプロセッサは、任意のパッケージに実装されるＬＳＩ（発熱部材）にアクセスできないことから、当該パッケージがバックボード６から抜かれたと判断する（Ｓ２１）。そして、MPパッケージ７１のプロセッサは、任意のパッケージに対応するファン部品８Ｃに指示を出す（Ｓ２２）。具体的には、MPパッケージ７１のプロセッサは、位置部材８６の位置決めを調整するモータ１３と角度部材８７の角度決めを調整するモータ１４とに、ボールねじ８６０，８７０を初期状態に戻すように指示を送信する。この指示を受信した各モータ１３，１４は、ボールねじ８６０，８７０を初期状態にする（Ｓ２３）。筐体２の正面側に実装される追加ファン８２の初期状態とは、当該追加ファン８２がバックボード６に近い位置であって、筐体２の奥行き方向Ｘに対して垂直になるような状態にすることをいう。
なお、筐体２の背面側に実装されていた任意のパッケージがバックボード６から抜かれた場合には、MPパッケージ７１のプロセッサは、位置部材８６’の位置決めを調整するモータ１５に、ボールねじ８６０を初期状態に戻すように指示を送信する。このとき筐体２の背面側に実装される追加ファン８３の初期状態とは、当該追加ファン８３がバックボード６に近い位置であって、当該追加ファン８３が筐体２の奥行き方向Ｘに対して並行状態になることをいう。
では次に、筐体２の正面側から任意のパッケージがバックボード６に差し込まれた場合について、図２９のフローチャートを用いて説明する。MPパッケージ７１のプロセッサは、任意のパッケージに実装されるＬＳＩ（発熱部材）からパッケージ情報を読み込み、パッケージの種類を判断する（Ｓ３１）。MPパッケージ７１のプロセッサは、パッケージの種類に応じた信号を位置部材８６の位置決めを調整するモータ１３と角度部材８７の角度決めを調整するモータ１４とに送信する（Ｓ３２）。パッケージの種類に応じた信号は、MPパッケージ７１のローカルメモリに記憶されている。例えば、パッケージがFEパッケージ７２である場合には、プロセッサは、位置決め用のボールねじ８６０を５回転、角度決め用のボールねじ８７０を２０回転するような信号を送信する。また、パッケージがBEパッケージ７３である場合には、プロセッサは、位置決め用のボールねじ８６０を１０回転、角度決め用のボールねじ８７０を１０回転するような信号を送信する。このように、プロセッサは、パッケージの種類に応じて予め設定されているボールねじ８６０，８７０の回転数を回転させることができるモータ１３，１４，１５に指示する。この指示を受信した各モータ１３，１４，１５は、ボールねじ８６０，８７０を指定の回転数だけ回転させる（Ｓ３３）。

（２−３）本実施の形態の効果
本実施の形態によれば、発熱部材の配置を考慮したファンを追加し、ファン部品として挿抜できるため、筐体内のレイアウトに影響することなく、筐体内の冷却風が撹拌され又は均一に流すことができる。
また、挿抜する論理基板を認識したストレージ装置自身が論理基板の発熱部材の配置を考慮して追加したファンの位置と角度を調整することができる。
さらに、バックボード側に追加した追加ファンを冷却用ファンと対にして、一度にバックボートから引き出せる構造としているため、保守交換が容易である。

（３）第３の実施の形態
次に第３の実施の形態について説明する。図１において、１００は全体として第３の実施の形態によるストレージ装置１を示す。このストレージシステムは、コントローラユニット部４に形成されるMPパッケージ７１’の構成を除いて、第１の実施の形態のストレージ装置１と同様に構成されている。本実施の形態では、論理基板７にかかる電力負荷に応じて、当該論理基板７の電力と、当該論理基板７に対応するファンの回転数と、を制御する。なお、本実施の形態において、ファンとは第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明したファン部品８，８’を構成する冷却用ファン８０，８１及び追加ファン８２，８３をいう。

（３−１）MPパッケージの構成
本実施の形態によるMPパッケージ７１’を図３０に示す。MPパッケージ７１’には、論理基板７（パッケージ）の消費電力を管理するＬＳＩが内蔵されている。ＬＳＩは、パッケージに流れるデータの転送量を監視する監視プログラム７１０、閾値テーブル７１１、ファンの回転数を制御するための回転数制御テーブル７１２、ファンの回転数を設定する回転数設定プログラム７１３、および、後述するパッケージの動作モードを記憶するモード記憶領域７１４を保持する。

（３−１−１）閾値テーブル
閾値テーブル７１１は、パッケージごとに保持するテーブルであって、パッケージが転送するデータの転送量と、その転送量に応じてパッケージの電力を制御する制御モードとの閾値を示すテーブルである。制御モードは、パッケージが通常動作するモードとパッケージが通常要する電力より少ない電力で動作する省電力モードと、がある。
図３１はFEパッケージ７２が保持する閾値テーブル７１１Ａであり、図３２はBEパッケージ７３が保持する閾値テーブル７１１Ｂであり、図３３はSWパッケージ７５及びCMパッケージ７４が保持する閾値テーブル７１１Ｃである。
閾値テーブル７１１は、パッケージが転送する「データ転送量」欄７１１０と、当該パッケージの制御モードを示す「モード」欄７１１１と、から構成されている。ここで、「データの転送量」欄７１１０は、パッケージごとに定義が異なる。
FEパッケージ７２又はBEパッケージ７３が保持する閾値テーブル７１１Ａ，７１１Ｂでの「データ転送量」欄７１１０には、複数あるFEパッケージ７２又は複数あるBEパッケージ７３の平均データ転送量の割合が記録される。パッケージの性能限界値を100％とすると、当該パッケージはそのうち何％のデータを転送しているかを記録する。本実施の形態においても、第１の実施の形態で説明したパッケージの枚数と同じ枚数のため、FEパッケージ７２は８枚、BEパッケージ７３は８枚である。したがって、FEパッケージ７２又はBEパッケージ７３が保持する閾値テーブル７１１Ａ，７１１Ｂでのデータ転送量は、８枚のパッケージが転送するデータ転送量の平均値の割合である。
SWパッケージ７５又はCMパッケージ７４が保持する閾値テーブルでの「データ転送量」欄には、パッケージ１枚が転送するデータ転送量の割合が記録される。
例えば、図３１のFEパッケージ７２が保持する閾値テーブル７１１Ａでは、８枚あるFEパッケージ７２が転送するデータ転送量の平均転送量が、75.1％から87.5％である場合には、８枚あるFEパッケージ７２のうち、１枚のFEパッケージ７２を省電力モードに切り替えることを示している。例えば「モード」欄７１１１の「8枚中1枚 省電力モード」では、８枚の平均データ転送量が85％である場合に、MPパッケージ７１’のプロセッサが１枚のFEパッケージを省電力モードにしても７枚のFEパッケージを97％から98％で稼動させれば賄えると判断した場合である。この場合、１枚のFEパッケージを省電力モードに切り替える前に、その１枚のFEパッケージが保持するデータ転送ジョブを他の７枚のFEパッケージに割当てる必要がある。
また、BEパッケージ７３が保持する閾値テーブル７１１ＢもFEパッケージ７２が保持する閾値テーブル７１１Ａと同じように、平均転送量を「データ転送量」欄７１１０に設定している。
図３３のSWパッケージ７５が保持する閾値テーブル７１１Ｃでは、１枚のSWパッケージ７５が転送するデータ転送量が0％の場合に省電力モードに切り替えることを示している。なお、この例では、SWパッケージ７５及びCMパッケージ７４における省電力モードとは当該パッケージの電源をオフすることをいう。

（３−１−２）回転数制御テーブル
回転数制御テーブル７１２は、パッケージグループごとに保持するテーブルであって、パッケージを冷却するファンの回転数を制御するためのテーブルである。回転数制御テーブル７１２は、グループ内のパッケージが省電力モードに切り替わった場合に、パッケージグループに対応するファンの回転数をどの様に制御するかを設定したテーブルである。
回転数制御テーブル７１２は、パッケージグループを構成する「パッケージの動作モード」７１２０欄と、当該パッケージグループを冷却するファンの「回転数レベル」欄７１２１と、から構成される。本実施の形態による動作モードとしては、通常の動作モードと省電力モードとがある。また、回転数のレベルは、回転数が低いレベル１から回転数を上げていき、通常の回転であるレベル４まで設けられている。
例えば、パッケージグループ３が保持する回転数制御テーブルを図３４に示す。パッケージグループ３は、図３４に示すように、筐体２の正面側及び背面側に実装されるCMパッケージ７４が４枚から構成される。また、このパッケージグループ３を冷却するためのファンは、第１の実施の形態又は第２の実施の形態で説明したファン部品８，８’であるため、筐体２の正面側及び背面側に4個のファンが実装されている。
図３４の「パッケージの動作モード」７１２０欄には、図３５に示すようにパッケージグループを構成するパッケージごとに動作モードが設定される。筐体２の正面側に実装される２枚のCMパッケージがそれぞれパッケージ１、パッケージ２に対応し、筐体２の背面側に実装される２枚のCMパッケージがそれぞれパッケージ３、パッケージ４に対応する。
また、図３４の「回転数レベル」欄７１２１には、図３５に示すようにパッケージグループを冷却するファン８０−８３ごとに回転数が設定される。図３５では、第１の実施の形態で説明をしたファン部品８が実装されている。冷却用ファン８０がファンＡ、追加ファン８２がファンＢ、追加ファン８３がファンＣ、及び、冷却用ファン８１がファンＤに対応している。
パターン１は、パッケージグループ３を構成する各パッケージが通常要する電力で動作している間は、ファンも通常の回転数で当該パッケージを冷却することを示している。
パターン２は、筐体２の正面側に実装されるパッケージのいずれか１枚でも省電力モードに切り替わった場合に、ファンはレベル３の回転数で冷却することを示している。筐体２の正面側に実装されるパッケージのいずれか１枚でも省電力モードに切り替わった場合には、筐体２の正面側に実装されるパッケージの総発熱量が少なくなるため、筐体２の背面側へ流れる空気の温度は、筐体２の正面側に実装されるパッケージが全て通常モードで動作している場合と比べて低くなる。
パターン３は、筐体２の背面側に実装されるパッケージのいずれか１枚でも省電力モードに切り替わった場合に、ファンはレベル４の回転数で当該パッケージを冷却することを示している。筐体２の正面側に実装されるパッケージが全て通常モードで動作しているため、筐体２の正面側に実装されるパッケージの総発熱量は、パターン１と変わらない。このため、ファンはレベル４の回転数で回転する。
パターン４は、筐体２の正面側又は背面側に実装される２枚のパッケージが省電力モードに切り替わった場合に、省電力モードに切り替わった２枚のパッケージに対応する２個のファンうち、１個を停止し、もう１個をレベル２の回転数で当該パッケージを冷却することを示している。パターン４では筐体２の正面側又は背面側のいずれかが全て省電力モードに切り替わる。冷却風を均一に流す必要がないため、省電力モードになった側の追加ファンを停止してもよい。
パターン５は、筐体２の正面側及び背面側のそれぞれに実装される２枚のパッケージのうち、それぞれ１枚ずつが省電力モードに切り替わった場合に、全てのファンはレベル２の回転数で当該パッケージを冷却することを示している。
パターン６では、パッケージグループを構成するすべてのパッケージが省電力モードに切り替わった場合に、他のパッケージグループへの影響を考慮して、冷却用ファンのみをレベル１の回転数で回転させることを示している。
なお、図３４はパッケージグループ３が保持する回転数制御テーブル７１２であり、パッケージグループ１及び２が保持する回転数制御テーブルも同様にパッケージの動作モードに応じてファンの回転数を制御できるように設定されている。

（３−２）省電力モードへの切り替え処理と回転数の制御処理
では、MPパッケージ７１’のプロセッサが閾値テーブル７１１と回転数制御テーブル７１２とを用いて、パッケージを省電力モードに切り替え、対応するファンの回転数を制御する処理を図３６のフローチャートを用いて説明する。この処理は、MPパッケージ７１’のプロセッサが監視プログラム７１０及び回転数設定プログラム７１３に基づいて実行する。
MPパッケージ７１’のプロセッサは、パッケージの種類を特定すると、特定した全枚数分のパッケージが転送するデータ転送量を取得する（Ｓ４１）。プロセッサが直接データの転送量を監視しているため、プロセッサはパッケージが転送するデータ転送量を取得できる。また、パッケージがFEパッケージ７２又はBEパッケージ７３の場合には、プロセッサは取得したデータ転送量の平均転送量を算出する。パッケージがSWパッケージ７５又はCMパッケージ７４の場合には、１枚分のデータ転送量を取得する。
その後、MPパッケージ７１’のプロセッサは、パッケージの種類に応じて取得したデータの転送量と、閾値テーブルに設定されたデータ転送量と、を比較し（Ｓ４２）、両データ転送量が合致する閾値テーブルのモードに従って当該パッケージに対して省電力モードへの切り替えを行う（Ｓ４３）。
例えば、パッケージの種類がFEパッケージであり、８枚中１枚を省電力モードに切り替える場合に、切り替え処理としてはMPパッケージ７１’のプロセッサが次のような手順を実行する。まずMPパッケージ７１’のプロセッサは現在のデータ転送量が一番少ないパッケージを特定し、次に特定したパッケージのデータ転送ジョブを他のパッケージへ割り振る。その後、MPパッケージ７１’のプロセッサは特定したパッケージを省電力モードに切り替える。８枚中２枚以上を省電力モードに切り替える場合には、MPパッケージ７１’のプロセッサは現在のデータ転送量が少ない順にパッケージを特定する。
MPパッケージ７１’のプロセッサは、省電力モードに切り替えたパッケージのモード情報をモード記録領域７１４に書き込むと（Ｓ４４）、全てのパッケージの種類についてＳ２１からＳ２４までの処理手順を実行する（Ｓ４５：ＮＯ）。そして、全てのパッケージの種類について、省電力モードへの切り替えが終了すると、MPパッケージ７１’のプロセッサは、モード記録領域７１４に書き込まれたモード情報と、回転数制御テーブルのパッケージの動作モードと、を比較する（Ｓ４６）。そして、MPパッケージ７１’のプロセッサは、モード情報に合致する回転数制御テーブルのパッケージの動作モードに対応するファンの回転数レベルに従って、ファンの回転数を設定すると（Ｓ４７）、この処理を終了する。

（３−３）本実施の形態の効果
本実施の形態によれば、発熱部材の配置を考慮したファンを追加し、ファン部品として挿抜できるため、筐体内のレイアウトに影響することなく、筐体内の冷却風が撹拌され又は均一に流すことができる。
また、パッケージごとに省電力モード（電源オフ）への切り替えが可能であり、当該パッケージを冷却するファンの回転数もパッケージのモードに応じて制御することができる。

ストレージ装置の構成を示した斜視図である。 ストレージ装置の構成を示した正面図である。 ＨＤＤボックス部の構成を示した斜視図である。 図３のＨＤＤボックス部のＢ−Ｂ側面図である。 コントローラユニット部の構成を示した斜視図である。 図５のコントローラユニット部のＣ−Ｃ側面図である。 ストレージ装置のデータ結線図である。 ライト処理を示すフローチャートである。 リード処理を示すフローチャートである。 従来のコントローラユニット部の構成を示した斜視図である。 従来のコントローラユニット部の冷却風の流路を示した説明図である。 FEパッケージを示す説明図である。 BEパッケージを示す説明図である。 CMパッケージを示す説明図である。 SWパッケージを示す説明図である。 従来のコントローラユニット部の冷却風の流路の問題点を示した説明図である。 論理基板を構成する各パッケージをグループ分けした説明図である。 第１の実施の形態におけるコントローラユニット部の構成を示した斜視図である。 第１の実施の形態のファン部品を入れ替える様子を示す説明図である。 パッケージグループ１における冷却風の流路を示した説明図である。 パッケージグループ２における冷却風の流路を示した説明図である。 パッケージグループ３における冷却風の流路を示した説明図である。 第２の実施の形態におけるコントローラユニット部の構成を示した斜視図である。 第２の実施の形態のファン部品の構成図である。 筐体の正面側に実装される追加ファンの位置および角度の調整した後の構成図である。 筐体の背面側に実装される追加ファンの構成図である。 筐体の背面側に実装される台座の拡大構成図である。 筐体の正面側に実装されていた任意のパッケージをバックボードから抜いた場合のフローチャートである。 筐体の正面側に実装されていた任意のパッケージをバックボードに差し込んだ場合のフローチャートである。 第３の実施の形態におけるMPパッケージを含めたデータ結線図である。 FEパッケージが保持する閾値テーブルの図表である。 BEパッケージが保持する閾値テーブルの図表である。 CMパッケージ及びSWパッケージが保持する閾値テーブルの図表である。 パッケージグループ３が保持する回転数制御テーブルの図表である。 パッケージグループ３の構成を示す斜視図である。 省電力モードへの切り替え処理及び回転数の制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１……ストレージ装置、７１，７１’……MPパッケージ、７２……FEパッケージ、７３……BEパッケージ、７４……CMパッケージ、７５……SWパッケージ、８，８’……ファン部品（ファン装置）、８Ａ，８Ｃ…筐体の正面側に実装されるファン部品、８Ｂ，８Ｄ…筐体の背面側に実装されるファン部品、８０，８１……冷却用ファン、８２，８３……追加ファン、８６，８６’…位置部材、８７……角度部材、７１１，７１１Ａ，７１１Ｂ，７１１Ｃ……閾値テーブル、７１２……回転数制御テーブル。

Claims (18)

1. 複数のハードディスクドライブを収納するディスクボックス部と、
   上位装置からのデータ入出力要求に応答して前記ハードディスクドライブに対するデータの入出力処理を行うコントローラユニット部と、
   前記ディスクボックス部及び前記コントローラユニット部に電源を供給する電源部と、
   前記ディスクボックス部、前記コントローラユニット部及び前記電源部を収納する筐体と、
   前記コントローラユニット部を構成する論理基板に配置される発熱部材から発生する熱領域に外気を導入し、前記熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように冷却し、前記熱領域を通過した外気を外部へ排出するファン装置と、を備える、ことを特徴とするストレージ装置。
2. 前記筐体の正面側及び背面側の双方向から前記ディスクボックス部、前記コントローラユニット部、及び前記電源部を挿抜可能に接続し、前記筐体の底面中央に対して垂直に実装されるバックボードを備え、
   前記ファン装置は前記バックボードを挟んで実装される、ことを特徴とする請求項１記載のストレージ装置。
3. 前記ファン装置は、
   前記熱領域に外気を導入し、前記熱領域を冷却するように通過した外気を外部へ排出するように前記筐体の正面外部側及び背面外部側のそれぞれに実装される冷却ファンと、
   前記熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように前記筐体の正面バックボード側及び背面バックボード側のそれぞれに実装される追加ファンと、から構成し、
   前記冷却ファン及び前記追加ファンは前記バックボードに対して挿抜可能に実装される、ことを特徴とする請求項２記載のストレージ装置。
4. 前記追加ファンは、
   前記発熱部材の配置に対応して前記熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたる位置又は角度を調整して実装される、ことを特徴とする請求項３記載のストレージ装置。
5. 前記筐体の正面バックボード側に実装される追加ファンは、
   前記論理基板の挿抜方向に対して０度から９０度まで角度調整可能に実装される、ことを特徴とする請求項３記載のストレージ装置。
6. 前記筐体の背面バックボード側に実装される追加ファンは、
   前記論理基板の挿抜方向に対して略並行になるように実装される、ことを特徴とする請求項３記載のストレージ装置。
7. 前記追加ファンは、
   前記追加ファンをのせる台座と、前記台座を挿通するボールねじを回転させることによって前記熱領域に前記追加ファンの冷却風があたる位置に実装される、ことを特徴とする請求項４記載のストレージ装置。
8. 前記追加ファンは、
   前記追加ファンの実装角度を調整するヒンジ部材と、前記ヒンジ部材を挿通するボールねじを回転させることによって前記熱領域に前記追加ファンの冷却風があたる角度に実装される、ことを特徴とする請求項４記載のストレージ装置。
9. 上位装置からのデータ入出力要求に応答してハードディスクドライブに対するデータの入出力処理を行うコントローラユニット部を構成する論理基板に配置される発熱部材から発生する熱領域に外気を導入し、前記熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように冷却し、前記熱領域を通過した外気を外部へ排出するように実装する、ことを特徴とするファン装置。
10. 前記コントローラユニット部を収納する筐体の正面側及び背面側の双方向から前記コントローラユニット部を挿抜可能に接続し、且つ、前記筐体の底面中央に対して垂直に実装されるバックボードを挟んで実装する、ことを特徴とする請求項９記載のファン装置。
11. 前記熱領域に外気を導入し、前記熱領域を冷却するように通過した外気を外部へ排出するように前記筐体の正面外部側及び背面外部側のそれぞれに実装される冷却ファンと、
    前記熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように前記筐体の正面バックボード側及び背面バックボード側のそれぞれに実装される追加ファンと、から構成し、
    前記冷却ファン及び前記追加ファンは、前記バックボードに対して挿抜可能に実装する、ことを特徴とする請求項１０記載のファン装置。
12. 前記追加ファンは、
    前記発熱部材の配置に対応して前記熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたる位置又は角度を調整して実装する、ことを特徴とする請求項１１記載のファン装置。
13. 前記筐体の正面バックボード側に実装される追加ファンは、
    前記論理基板の挿抜方向に対して０度から９０度まで角度調整可能に実装する、ことを特徴とする請求項１１記載のファン装置。
14. 前記筐体の背面バックボード側に実装される追加ファンは、
    前記論理基板の挿抜方向に対して略並行になるように実装する、ことを特徴とする請求項１１記載のファン装置。
15. 前記追加ファンは、
    前記追加ファンをのせる台座と、前記台座を挿通するボールねじを回転させることによって前記熱領域に前記追加ファンの冷却風があたる位置に実装する、ことを特徴とする請求項１１記載のファン装置。
16. 前記追加ファンは、
    前記追加ファンの実装角度を調整するヒンジ部材と、前記ヒンジ部材を挿通するボールねじを回転させることによって前記熱領域に前記追加ファンの冷却風が当たる角度に実装する、ことを特徴とする請求項１１記載のファン装置。
17. 上位装置からのデータ入出力要求に応答してハードディスクドライブに対するデータの入出力処理を行うコントローラユニット装置であって、
    前記コントローラユニット装置を構成する論理基板に配置される発熱部材から発生する熱領域に外気を導入し、前記熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように冷却し、前記熱領域を通過した外気を外部へ排出するファン部品を備える、ことを特徴とするコントローラユニット装置。
18. 前記論理基板は、
    前記コントローラユニット装置の正面側及び背面側の双方向から前記バックボードに挿抜可能に接続され、
    前記ファン部品は、
    前記熱領域に外気を導入し、前記熱領域を冷却するように通過した外気を外部へ排出するように前記コントローラユニット装置の正面外部側及び背面外部側のそれぞれに実装される冷却ファンと、
    前記熱領域に冷却風が撹拌され又は均一にあたるように前記コントローラユニット装置の正面バックボード側及び背面バックボード側のそれぞれに実装される追加ファンと、から構成され、
    前記冷却ファン及び前記追加ファンは、前記バックボードに対して挿抜可能に実装される、ことを特徴とする請求項１７記載のコントローラユニット装置。

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