JP4360859B2

JP4360859B2 - 電子機器

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Publication number: JP4360859B2
Application number: JP2003270426A
Authority: JP
Inventors: 勝喜鈴木; 浩一高橋; 正勝堀井; 健一館山; 太郎高橋; 博之諏訪; 幸司古田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: US20040240177A1; US7042722B2; JP2005011304A

Description

本発明は、例えば、ディスクアレイの制御装置等に用いて好適な電子機器に関する。

例えば、ディスクアレイ装置等に用いられる制御ユニットのような電子機器では、ＭＰＵ等により高速かつ大量のデータ処理を行っている。このため、内部温度が上昇すると、処理性能等が低下するため、冷却ファン等を用いて内部温度の上昇を抑制している（例えば、特許文献１）。
特開２００１−３３８４８６号公報

上記従来技術では、種々の熱対策を行っているが、より高速に高性能にデータ処理を行いたいという市場要求は年々増加する一方である。従って、これらの性能向上に応えるためには、ＭＰＵの性能等を高める必要があるが、ＭＰＵの性能向上は発熱量や消費電流の増大を招く。しかも、従来製品との取付上の互換性や省スペース等を保つ観点から、寸法制限を受ける場合が多い。即ち、データ処理の高性能化が求められる反面、機械的物理的寸法の増大は許されず、高性能化と高性能化による発熱量等の増大を定まった空間内でバランスよく解決しなければならない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、効果的な冷却を行うことにより性能向上と信頼性の確保を両立できるようにした電子機器を提供することにある。本発明のさらなる目的は、後述する実施の形態の記載から明らかになるであろう。

上記課題を解決すべく、本発明に従う電子機器は、筐体と、前記筐体内に一側空間と他側空間を画成するようにして設けられ、複数の冷却風用開口部と複数の電気的コネクタとが設けられている接続用回路基板と、前記一側空間内に位置して前記各冷却風用開口部にそれぞれ対応して設けられ、前記各電気的コネクタを介して前記接続用回路基板にそれぞれ電気的に接続される複数の制御モジュールと、前記他側空間内に設けられ、前記各冷却風用開口部にそれぞれ対応するファンを内蔵して構成される複数のファンモジュールと、前記他側空間内に位置して前記接続用回路基板と前記各ファンモジュールとの間に設けられ、前記各ファンの排気口を対応する前記各冷却風用開口部にそれぞれ接続させるダクト部材と、を備える。

本発明の一態様では、前記ダクト部材は、前記各ファンの各排気口にそれぞれ接続される複数の流入口と、前記冷却風用開口部にそれぞれ接続される複数の流出口と、前記各流入口と前記各流出口とを前記各冷却風用開口部毎にグループ化してそれぞれ連通させる複数の流路とを有し、前記各流路のうち少なくとも１つの流路を分割して形成できるように複数の分割体から構成されている。

前記各流路は互いに連通させてもよい。例えば、各流路間を連通して互いの冷却風を合流させる合流通路をダクト部材内に設けることにより、各ファンモジュールを構成するいずれか１つのファンが故障等で作動を停止した場合でも、残された全ての正常なファンからの冷却風を有効に利用して効率的に冷却を行うことができる。

また、前記ダクト部材の前記各流入口と前記各流路と前記各排出口とから成る流路系は、前記各排気口から前記各流入口に向けて冷却風が逆流しにくい形状に形成されているのが好ましい。

さらに、各流入口には、各ファンからの冷却風が各流路内に流入するのを許可し、逆向きの流れを阻止する開閉弁をそれぞれ設けることもできる。そして、開閉弁は、可撓性を有する材料から形成することができる。可撓性を有する開閉弁としては、例えば、柔軟性を有する高分子材料（ゴム等）から膜状または薄肉板状等に形成された軽量な弁を挙げることができる。開閉弁は、ファンから排気される冷却風の風圧により開弁して、冷却風が流路内に流入するのを許可する。ファンが停止すると、開閉弁は、自重や圧力差によって閉弁し、流入口を施蓋する。これにより、ファンが停止したときに逆流が生じるのを防止することができる。なお、開閉弁を柔軟性に富む材料から平板な膜状に形成する場合、開閉弁が閉じるときに、開閉弁の形状が変化して流入口の外側に出ないように防御機構を備えるのが好ましい。このような防御機構としては、例えば、開閉弁の閉弁位置を規制するためのストッパ部材を流入口に設けたものが考えられる。例えば、ストッパ部材は、少なくとも開閉弁の略中央部を支持でき、かつ、流入口の流路面積が低下しないように、小面積に形成されるのが好ましい。

本発明の一態様では、前記各ファンモジュールの各ファンは、軸方向から吸気して径方向に排気するシロッコファンとしてそれぞれ構成されており、前記各ファンの排気口は、内側を向くようにして配設されている。

本発明の一態様では、前記各ファンモジュールのうちいずれか１つのファンモジュールの作動が停止した場合には、残りのファンモジュールの送風力を増大させるように制御する。

本発明の一態様では、前記各制御モジュールは、前記冷却風用開口部の近傍に発熱体となる電子部品が配置されている。

本発明の一態様では、さらに、前記筐体の一側空間内には前記各制御モジュールに隣接して電源モジュールを配置し、前記電源モジュールと前記各制御モジュールとの間には、断熱用通気路を形成する。

本発明の一態様では、前記電源モジュールは吸気ファンを内蔵しており、前記断熱用通気路の下流側には、前記各制御モジュールを冷却した冷却風を前記電源モジュールの吸気ファンを介して外部に排気させるための連通孔が形成されている。

本発明の一態様では、前記制御モジュールは、前記電源モジュールから供給される高電圧入力を低電圧出力に変換する変換回路を備え、前記変換回路は、前記冷却風用開口部の近傍に配置されている。

本発明の一態様では、前記接続用回路基板の各冷却風用開口部のうち少なくともいずれか１つの冷却風開口部は複数の開口部から形成されている。

本発明の一態様では、前記複数の開口部は、前記接続用回路基板の配線パターンの長さを短縮するために設けられている。

本発明の一態様では、さらに、前記筐体の他側空間内には前記各ファンモジュールに隣接してバッテリモジュールを配置し、前記バッテリモジュールは、前記各ファンモジュールに隣接する第１の側面と外部に面する第２の側面とにそれぞれ複数の連通孔が形成され、第２の側面の各連通孔から前記第１の側面の各連通孔を介して前記ファンモジュールに外気を供給する。

以下、図１〜図１６に基づき、本発明の実施の形態を、ディスクアレイ装置の制御ユニットに適用する場合を例に挙げて説明する。まず、制御ユニット３０の全体的な概要を簡単に説明し、次に、制御ユニット３０が用いられるディスクアレイ装置の全体像について説明し、さらに、制御ユニット３０の各部について詳細に説明する。本実施形態では、以下に述べるように、種々の冷却対策を施している。

［１．制御ユニットの概要］
図１は、制御ユニット３０の概要を示す分解斜視図である。制御ユニット３０は、後述のように、ディスクアレイ装置１の動作を制御する装置である。制御ユニット３０は、それぞれ後述するように、シャーシ１００と、バックボード２００と、ダクト部材３００と、２個のファンモジュール４００と、２個のバッテリモジュール５００と、飾り扉６００と、２個の制御モジュール７００と、２個のインターフェースモジュール（以下、Ｉ／Ｆモジュールと略記。図４参照）８００と、２個の電源モジュール９００とから大略構成されている。

シャーシ１００は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料から中空の箱状に形成されており、シャーシ１００の長手方向両端側には、図中手前に位置する前側開口部１０１と図中奥側に位置する後側開口部１０２とが形成されている。シャーシ１００は、例えば、一辺と残りの三辺とが分離可能なように、ネジ等の締着部材により分解可能に構成されている。また、シャーシ１００の前側開口部１０１の両側には、シャーシ１００の前側空間内に長手方向に延びて形成された各前側サイドダクト１０４に連通する空気取入孔１０３がそれぞれ形成されている。

ここで、シャーシ１００は、後述の専用ラック１０に収容できるように、その高さ寸法Ｈ等が決定されている。高さ寸法Ｈは、”EIA STANDARDのEIA-310-D”で規定された３Ｕ（約133.35mm）以下となるように設定されている。このシャーシ高さ寸法Ｈに合わせて、シャーシ１００内に取り付けられる各モジュールの高さ寸法も決定されている。なお、シャーシ１００の形状や材質、高さ寸法等は一例であって、本発明はこれに限定されない。

バックボード２００は、各制御モジュール７００を支持すると共に、各制御モジュール７００間や他のモジュールとの電気的に接続を行うものである。バックボード２００は、シャーシ１００の前側開口部１０１側寄りに位置して、シャーシ１００の長手方向の略中間部に垂直に設けられている。バックボード２００は、略平板状に形成されており、後述のように、冷却風用の開口部２０１〜２０３や電気コネクタ２１０〜２１３が設けられている。

シャーシ１００内にバックボード２００を取り付けることにより、シャーシ１００内には、後側開口部１０２からバックボード２００の後面に至る後側空間と、前側開口部１０１からバックボード２００の前面に至る前側空間とがそれぞれ画成される。従って、バックボード２００により、シャーシ１００内の空間は二分され、基本的に前側空間と後側空間とは分離される。しかし、本発明では、後述のように、所定の位置に所定の冷却風用の開口部２０１〜２０３を形成することにより、前側空間と後側空間とをバックボード２００を介して部分的に連通せしめ、効率的な冷却を行えるようになっている。このように、バックボード２００は、各制御モジュール７００を支持する支持機能と、各制御モジュール７００等を電気的に接続する接続機能と、シャーシ１００内に空間（前側空間と後側空間）を形成する空間形成機能と、前側空間からの冷却風を後側空間に流入させる冷却機能とを、それぞれ実現する。

ダクト部材３００は、各ファンモジュール４００から送風される冷却風を、各制御モジュール７００毎にまとめてそれぞれ排気させるためのものである。ダクト部材３００は、シャーシ１００内の前側空間内に位置して、バックボード２００の前面一側（図１中右側）と各ファンモジュール４００との間に、着脱可能に設けられている。ダクト部材３００は、例えば、プラスチック発泡材料から略五角形状の横断面を有する箱状に形成されており、塵埃等が発生しないように、その表面が樹脂等でコーティングされている。詳細は後述するが、ダクト部材３００の前面には、各ファンモジュール４００の各排気口にそれぞれ対応する合計４個の流入口が設けられ、ダクト部材３００の後面側には、各制御モジュール７００に対応する合計２個の流出口が設けられている。ダクト部材３００には、各ファンモジュール４００の２個の排気口のうち一方の排気口からの冷却風を上側の制御モジュール７００に導き、他方の排気口からの冷却風を下側の制御モジュール７００に導くために、各流入口と各流出口とをそれぞれ結ぶ流路が形成されている。

各ファンモジュール４００は、シャーシ１００内の各制御モジュール７００を冷却するための冷却風を生成するものである。各ファンモジュール４００は、水平方向に隣接する一対のファン（好ましくはシロッコファン）からそれぞれ構成されており、２個の独立した排気口をそれぞれ備えている。各ファンモジュール４００には、その前面及びバッテリモジュール５００と隣接する側面に空気取入孔４０１がそれぞれ形成されている（前面側の空気取入孔のみ図示）。各ファンモジュール４００は、各ファンにより外気を軸方向から吸い込んで径方向にそれぞれ排気する。各ファンモジュール４００は、垂直方向に積み重ねられるようにして、シャーシ１００の前側空間に挿入され、ダクト部材３００の前面側に対向して着脱可能に取り付けられるようになっている。

各ファンモジュール４００の２個の排気口のうち一方の排気口（図１中左側の排気口）から排気される冷却風は、ダクト部材３００からバックボード２００の上側の冷却風用開口部２０１を介してシャーシ１００の後側空間に流入し、シャーシ１００内の上側に取り付けられた制御モジュール７００を冷却するようになっている。同様にして、各ファンモジュール４００の他方の排気口から排気される冷却風は、ダクト部材３００からバックボード２００の下側の冷却風用開口部２０２を介してシャーシ１００の後側空間に流入し、シャーシ１００内の下側に取り付けられた制御モジュール７００を冷却するようになっている。

このように、各ファンモジュール４００は、２個の排気口がそれぞれ別の制御モジュール７００向けの冷却風を排気するようになっているので、いずれか一方のファンモジュール４００が障害の発生等で作動しなくなった場合でも、残りの正常なファンモジュール４００によって２個の制御モジュール７００の冷却を続行できるようになっている。このような冗長構成を採用することにより、冷却時のフェイルセーフ機能が確保されている。また、後述のように、障害発生時には、正常なファンモジュール４００への駆動電圧を上げることにより、送風力を増大させるようになっている。

各バッテリモジュール５００は、停電時の非常用電源を供給するためのものである。各バッテリモジュール５００の前面と各ファンモジュール４００に対向する側面とには、通気孔５０２が形成されている（側面の通気孔のみ図示）。各バッテリモジュール５００は、後述のように、内部に複数個の電池を収容しており、停電等によってディスクアレイ装置１への給電が断たれた場合には、キャッシュメモリ上のデータを所定のディスクドライブへ書き込んで、計画的な停止を自動的に完了するまでの間、電力を供給するようになっている。これにより、停電時のデータ消失を防止することができる。なお、内蔵電池は、経年劣化するため、各バッテリモジュール５００の定期交換を容易にできるように、各バッテリモジュール５００は、その前面がシャーシ１００の前面開口部に露出するようにして設けられており、かつ、各バッテリモジュール５００の前面には、ユーザが把持するためのハンドル５０１が設けられている。ユーザは、ハンドル５０１を把持してバッテリモジュール５００を引き出すことにより、新品のバッテリモジュール５００に容易に交換することができる。

飾り扉６００は、シャーシ１００の前側空間に、ダクト部材３００と、各ファンモジュール４００と、各バッテリモジュール５００を取り付けた後で、シャーシ１００の前側開口部１０１を施蓋するためのものである。飾り扉６００は、シャーシ１００に着脱可能に取り付けられており、飾り扉６００には複数のルーバ６０１が着脱可能に取り付けられている。また、各ルーバ６０１は、それぞれ通気性を有し、外気は各ルーバ６０１を介してシャーシ１００内に流入するようになっている。

各制御モジュール７００は、ディスクアレイ装置１の動作を制御するためのものであり、後述のように、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）やキャッシュメモリ等を搭載する２枚の制御基板７１０，７２０等からそれぞれ構成されている。各制御モジュール７００は、シャーシ１００内の後側空間内に位置して、垂直方向に離間して配置されている。各制御モジュール７００の前端部に形成された端子は、バックボード２００の後面側に設けられたコネクタにそれぞれ嵌着されるようになっており、これによって各制御モジュール７００は、バックボード２００に形成された配線を介して互いに電気的に接続される。また、各制御モジュール７００は、バックボード２００に機械的に支持されている。各制御モジュール７００は、互いにキャッシュメモリを共有することにより、キャッシュ容量を増大させてホストコンピュータからのデータアクセスを高速化している。なお、以下の説明では、特に上下の制御モジュールを区別して説明する場合には、上側の制御モジュール７００を上側制御モジュール７００Ｕと、下側の制御モジュール７００を下側制御モジュール７００Ｌと呼ぶ。

［２．ディスクアレイ装置の外観］
図２は、ディスクアレイ装置１の正面図である。ディスクアレイ装置１は、専用ラック１０と、専用ラック１０内に収容された複数台のハードディスクユニット２０と、各ハードディスクユニット２０へのデータアクセス等を制御する制御ユニット３０とから構成されている。

各ハードディスクユニット２０及び制御ユニット３０は、上述した３Ｕの値に設定された高さ寸法Ｈをそれぞれ有している。専用ラック１０は、例えば、１９インチ程度の横幅寸法を有しており、専用ラック１０内に収容される各ハードディスクユニット２０及び制御ユニット３０の横幅寸法は同一である。また、各ハードディスクユニット２０と制御ユニット３０の奥行寸法も同一の値に設定されている。従って、各ハードディスクユニット２０と制御ユニット３０とは、同一の外形寸法を有しており、外観上の統一感を発揮している。また、配線上の問題等を考慮しないのであれば、各モジュール２０，３０を自由に専用ラック１０内に配置させることができる。

［３．ディスクアレイ装置のアーキテクチャ］
図３は、ディスクアレイ装置１の制御上のアーキテクチャ概要を示す概略説明図である。各制御モジュール７００は、上位Ｉ／Ｆ７５０から配線Ｌ１を介して、上位装置であるホストコンピュータ（図示せず）と双方向のデータ通信が可能に接続されている。また、各制御モジュール７００は、Ｉ／Ｆモジュール８００の下位Ｉ／Ｆ８１０から配線Ｌ２１〜Ｌ２４を介して、下位装置である各ハードディスクユニット２０のディスク装置２１にそれぞれ接続されている。ホストコンピュータとしては、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、メインフレーム等を用いることができる。

ホストコンピュータと制御モジュール７００との間を接続する配線Ｌ１としては、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＳＡＮ（Storage Area Network）等を使用できる。ＳＡＮを用いる場合、ファイバチャネルプロトコルに従った高速なデータ通信が行われる。制御モジュール７００と各ハードディスクユニット２０との間は、例えば、配線Ｌ２１〜Ｌ２４により直接的に接続される。なお、以上は例示であり、本発明はこれらに限定されない。

各制御モジュール７００は、ＭＰＵ７３０やキャッシュメモリ７４０等を備えており、ホストコンピュータから受信したコマンドに従って、データ書き込み要求及びデータ読出し要求を処理するようになっている。各ハードディスクユニット２０のディスク装置２１により提供される物理的な記憶領域上には、論理ボリューム（Logical Unit）が設定されており、この論理ボリューム上にデータが記憶されている。各ハードディスクユニット２０によって、ＲＡＩＤ（Redundant Array of Independent（Inexpensive）Disks）でデータを管理することができるようになっている。

各制御モジュール７００は、データ書き込み要求に応じて、キャッシュメモリ７４０に一時的に記憶させたデータを所定の論理ボリュームに書き込む。また、各制御モジュール７００は、データ読出し要求に応じて、所定の論理ボリュームから所定のデータを読み出して、ホストコンピュータに送信する。図示の例では、各制御モジュール７００は、それぞれ２個のチャネルを有している。従って、制御ユニット３０全体では合計４個のチャネルを備え、４台のホストコンピュータからのデータ入出力要求をそれぞれ個別に処理できるようになっている。

［４．制御ユニットの冷却構造（概要）］
次に、図４に基づいて、本発明に従う制御ユニット３０の冷却構造について全体概要を説明する。図４は、制御ユニット３０を図１中の矢示Ａ−Ａ方向から見た概略図である。

図４を参照しながら、制御ユニット３０のシャーシ１００内における冷却風の大まかな流れを説明する。シャーシ１００内を流れる冷却風は、大きく２種類に分けることができる。その一つは、２個のファンモジュール４００により強制的に送り込まれる冷却風である。他の一つは、シャーシ１００の後側空間両側にそれぞれ配置された合計２個の電源モジュール９００が内蔵する吸気ファン９１０により作り出される冷却風である。

まず、各ファンモジュール４００により発生する冷却風の詳細を見る。ファンモジュール４００は、ファンモジュール４００前面の空気取入孔４０１と、バッテリモジュール５００との２つの吸気経路からそれぞれ空気を取り込むようになっている。各ファンモジュール４００の作動により各ファンモジュール４００近傍の圧力が低下すると、バッテリモジュール５００の前面の通気孔５０２からバッテリモジュール５００内に空気が流入し、この流入した空気は、バッテリモジュール５００の側面の通気孔５０２を介して、各ファンモジュール４００に流れ込む。各ファンモジュール４００の各ファン４１０，４２０は、吸気口４１１，４２１から空気を吸入し、吸入した空気をファンブレードの回転力により排気口４１２，４２２からそれぞれ排気させる。

各ファンモジュール４００の各ファン４１０，４２０からそれぞれ排気された冷却風は、ダクト部材３００に流入し、上側制御モジュール７００Ｕに向かう冷却風と、下側制御モジュール７００Ｌに向かう冷却風とに分離される。上側制御モジュール７００Ｕに向かう冷却風は、ダクト部材３００の上側流出口から流出し、バックボード２００の上側開口部２０１を介して、上側制御モジュール７００Ｕ内に流入する。同様に、下側制御モジュール７００Ｌに向かう冷却風は、ダクト部材３００の下側流出口から流出し、バックボード２００の下側開口部２０２を介して、下側制御モジュール７００Ｌ内に流入する。

各制御モジュール７００は、上下に離間して配置された２枚の制御基板７１０，７２０からそれぞれ構成されている。このため、バックボード２００の開口部２０１，２０２を介して各制御モジュール７００内に流入した冷却風は、上側の制御基板７１０を冷却する上側冷却風ＦＣＵと、下側の制御基板７２０を冷却する冷却風ＦＣＬとに別れ、それぞれの制御基板を冷却する。図４中では、上側制御モジュール７００Ｕの上側制御基板７１０上を流れる冷却風等の様子を示している。上側制御モジュール７００Ｕと下側制御モジュール７００Ｌとで、やや冷却風の流れ方は異なるが、冷却の基本的な構造自体は変わりない。同様に、同一の制御モジュール内の上側制御基板７１０と下側制御基板７２０も、冷却風の流れ方はやや異なるが、大まかな冷却風の流れに変化はない。

そこで、上側制御モジュール７００Ｕの上側制御基板７１０に着目して冷却風の流れを説明すると、バックボード２００の上側開口部２０１から上側制御モジュール７００Ｕの上側制御基板７１０上に流入した冷却風ＦＣＵ１は、まず、上側開口部２０１の近傍に位置するように設けられているＭＰＵ７３０及びその周辺の電子部品を冷却する。次に、ＭＰＵ７３０の熱を奪った冷却風は、上側制御基板７１０の中間部に達して冷却風ＦＣＵ２となり、Ｉ／Ｆモジュール８００や周辺の電子部品を冷却する。

上側制御基板７１０の中間部に到達した冷却風ＦＣＵ２の一部である冷却風ＦＣＵ３は、上側制御基板７１０の両脇からシャーシ１００の後側空間内に形成された各後側サイドダクト１０５にそれぞれ流入する。これら各後側サイドダクト１０５は、シャーシ１００の後側空間に位置して、各制御モジュール７００と各電源モジュール９００との間に形成されている。各後側サイドダクト１０５は、その下流側の一部のみが各制御モジュール７００内に連通するように形成されている。これにより、各後側サイドダクト１０５は、その上流域から中流域にかけて断熱効果を発揮し、各電源モジュール９００からの熱が各制御基板７１０，７２０に伝達するのを防止している。上側制御基板７１０の各電子部品等を冷却した冷却風は、制御モジュール７００の後面に形成された通気孔から排気ＦＣＵ４で示すように外部に排出される。また、制御モジュール７００から後側サイドダクト１０５に流入した冷却風ＦＣＵ３は、排気ＦＣＵ５で示すように外部に排出される。

下側制御基板７２０上の冷却風の流れも同様である。このように、制御モジュール７００内の各制御基板７１０，７２０は、各ファンモジュール４００から強制的に送り込まれる冷却風により冷却されるようになっている。

次に、他の冷却風の流れについて説明する。各電源モジュール９００は、その後側に吸気ファン９１０を内蔵しており、これら各吸気ファン９１０が作動することにより、外気が吸い込まれて電源モジュール９００を冷却するようになっている。即ち、各吸気ファン９１０が作動すると、シャーシ１００の前面両側に形成された各空気取入孔１０３からシャーシ１００の両側に形成された前側サイドダクト１０４内に空気が流れ込む。各前側サイドダクト１０４は、電源モジュール９００を冷却するための専用のダクトとして構成されている。各前側サイドダクト１０４内に流入した空気は、バックボード２００の各サイド開口部２０３を介して、符号ＦＳ１で示す冷却風として各電源モジュール９００内にそれぞれ流入する。各電源モジュール９００内に流入した冷却風ＦＳ１は、各電源モジュール９００内を冷却し、各吸気ファン９１０により排気ＦＳ２としてそれぞれ外部に排出される。

以上がシャーシ１００内を流れる冷却風の概略である。冷却風及び冷却風に関係する各モジュールの詳細は、さらに後述する。

［５．バッテリモジュールの構造］
次に、図４を参照して、各バッテリモジュール５００の構造を説明する。各バッテリモジュール５００は、例えば、５個の電池５１０を直列に接続した電池ユニット５２０を３個並列に接続することにより構成されている。３個の電池ユニット５２０は、均等に充電されるように制御されている。ここで、各電池５１０の温度に差があると、温度差により電池が劣化する。また、各電池５１０間や各電池ユニット５２０間の配線長の差が大きいと、インピーダンスの差も増大するため、均等充電を行うことができない。そこで、本実施形態では、図４に示すように、３個の電池ユニット５２０をそれぞれバックボード２００に対して平行になるように隣接して配置している。これにより、各電池５１０の温度差や配線長差を少なくし、均等充電を行えるようにしている。

［６．ファンモジュールの構造］
次に、図５を参照して、各ファンモジュール４００の構造を説明する。図５は、ファンモジュール４００の投影図であって、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は平面図、図５（ｃ）は右側面図、図５（ｄ）は左側面図、図５（ｅ）は背面図である。

図５（ａ）に示すように、ファンモジュール４００の正面は、シャーシ１００の前側開口部に露出しており、外部の空気を取り入れるための空気取入孔４０１が形成されている。また、図５（ｄ）に示すように、ファンモジュール４００のバッテリモジュール５００側に隣接する側面には、バッテリモジュール５００内から空気を取り入れるための空気取入孔４０２が形成されている。図５（ｃ）に示すように、ファンモジュール４００の他方の側面は、シャーシ１００の前側サイドダクト１０４に隣接するため、空気取入孔は形成されていない。各前側サイドダクト１０４は、電源モジュール９００に外気を取り込むための専用のダクトとなっているためである。

図５（ｂ）に示すように、各ファン４１０，４２０は、例えば、軸方向の吸気口４１１，４２１からそれぞれ吸気し、径方向の排気口４１２，４２２からそれぞれ排気する横流形のファンとして構成されている。横流形ファンとして、本実施形態では、シロッコファンを採用している。シロッコファンを採用することにより、比較的小型でありながら十分な風量を確保することができ、また、シャーシ１００内からの逆流を防止することができる。

また、本実施形態では、各ファン４１０，４２０を同一構造とし、２台のファンモジュール４００で合計４個の同一のファンを使用する。このように、ファンを共用化することにより、製造コストの低減を図っている。左右のファン４１０，４２０の回転方向をそれぞれ逆向きとなるように構成すれば、ファンの配置を対称構造にすることも可能であるが、その場合は、回転方向の異なる２種類のファンが必要となり、製造コストや部品管理コスト等が増大する。もっとも、本発明はこれに限らず、回転方向の異なるファンを採用する場合も含む。

各ファン４１０，４２０の吸気口４１１．４２１には、上述のように、ファンモジュール４００の前面に形成された空気取入孔４０１からファンモジュール４０内に流入する空気と、バッテリモジュール５００の通気孔５０２からバッテリモジュール５００内及びファンモジュール４００の側面の空気取入孔４０２を介してバッテリモジュール５００内に流入する空気とが供給される。このように、２種類の吸気系統を構築することにより、十分な風量を確保できるようになっている。

各ファン４１０，４２０の排気口４１２，４２２は、それぞれ中心線に対して角度θ１，θ２で傾斜している。即ち、各ファン４１０，４２０からは、中心に向かって収束するような形で冷却風が排気されるようになっている。これにより、各ファンモジュール４００からの冷却風を所定の流路に分離するためのダクト部材３００の形状を小さくできる。ファンモジュール４００から略平行に冷却風を排気させるようにすることも可能であるが、この場合は、冷却風を受け入れるダクト部材３００の前面形状も大きくする必要があり、ダクト部材３００が大型化する。本発明に従うファンモジュール４００は、中心に向かうように冷却風を排気するため、ダクト部材３００を小型化できるようになっている。

［７．ダクト部材の構造］
次に、図６〜図９を参照して、ダクト部材３００の構成を説明する。まず、図６の斜視図を参照する。図６（ａ）はダクト部材３００を前側から見た斜視図であり、図６（ｂ）はダクト部材３００を後側から見た斜視図である。図６（ａ）に示すように、各ファンモジュール４００に対面するダクト部材３００の前側には、各ファン４１０，４２０の各排気口４１２，４２２がそれぞれ接続される流入口３１１，３１２，３２１，３２２が形成されている。図６（ｂ）に示すように、ダクト部材３００の後側には、バックボード２００の各開口部２０１，２０２に対応する２個の流出口３３０，３４０が形成されている。上側の流出口３３０はバックボード２００の上側開口部２０１に対応し、下側の流出口３４０はバックボード２００の下側開口部２０２に対応している。各ファン４１０，４２０から排気された冷却風Ｆ４１０，Ｆ４２０は、各流入口３１１，３１２，３２１，３２２からそれぞれダクト部材３００内に流入する。そして、流出口３３０から流出した冷却風ＦＣＵは、バックボード２００の上側開口部２０１を介して上側制御モジュール７００Ｕに流入し、流出口３４０から流出した冷却風ＦＣＬは、バックボード２００の下側開口部２０２を介して下側制御モジュール７００Ｌに流入するようになっている。

図７に示すように、各ファンモジュール４００の一側のファン４１０が接続される一側（図７中の右側）の流入口３１１，３１２は、それぞれ下側流路３５０の上流側に接続されて統合されている。そして、下側流路３５０の下流側は、下側流出口３４０に接続されている。一方、他側のファン４２０が接続される他側の流入口３２１，３２２は、それぞれ上側流路３６０の上流側に接続されて統合されている。そして、上側流路３６０の下流側は、上側流出口３３０に接続されている。従って、各ファンモジュール４００は、一側のファン４１０が下側の制御モジュール７００Ｌを冷却し、他側のファン４２０が上側の制御モジュール７００Ｕを冷却するようになっており、各ファンモジュール４００のいずれか一方が障害等で作動を停止した場合でも、残されたファンモジュール４００により上下の制御モジュール７００の両方に冷却風を送り込めるようになっている。

ここで、ダクト部材３００の各流入口３１１，３１２，３２１，３２２と各流路３５０，３６０と各流出口３３０，３４０とから構成される流路系は、各ファン４１０，４２０からの冷却風が滑らかに流れ、シャーシ１００側から冷却風が逆流しにくい形状となるように形成されている。

図５と共に上述した通り、各ファンモジュール４００の各ファン４１０，４２０は、排気の向きが中心方向を向くようにして設定されているため、図８に示すように、ダクト部材３００を小型に形成できる。また、上側流出口３３０と下側流出口３４０とは、それぞれダクト部材３００後面で一部が重なるようにして形成されており、これもダクト部材３００の小型化に寄与している。

次に、図９を参照して、ダクト部材３００の分割構造について説明する。図９、ダクト部材３００の投影図の一部を示し、図９（ａ）は背面図、図９（ｂ）は平面図、図９（ｃ）は正面図である。上述の通り、ダクト部材３００の内部には、一側の各流入口３１１，３１２からの冷却風を統合して下側流出口３４０に導き、他側の各流入口３２１，３２２からの冷却風を統合して上側流出口３３０に導くような、流路３５０，３６０が形成される。また、これら各流路３５０，３６０は、シャーシ１００内からの逆流を防止するように、各ファンモジュール４００からの冷却風が流れやすい形状に形成される。

従って、流路３５０，３６０の形状は比較的複雑であるため、ダクト部材３００は、左右に２分割可能な構造として構成されている。即ち、図９中の右側に示す一側分割体３００Ｒと、左側に示す他側分割体３００Ｌとから、ダクト部材３００は構成されている。これら各分割体３００Ｒ，３００Ｌとを気密（必ずしも厳密な気密性を有する必要はない）に接合させることにより、各流路３５０，３６０が形成される。これにより、複雑な形状の流路３５０，３６０でも容易に形成することができる。なお、図９では、ダクト部材３００を左右方向（横幅方向）に２分割する場合を例示したが、これに限らず、上下方向等のように他の方向に分割してもよく、さらに、３分割または４分割等してもよい。但し、分割数が多くなると、部品管理コストや組み立てコスト等が増大する。

［８．バックボードの構造］
次に、図１０に基づいて、バックボード２００の詳細な構造を説明する。図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は背面図、図１０（ｃ）は、（ａ）の部分拡大図である。バックボード２００は、例えば、略平板状のプリント基板として形成されており、バックボード２００の上側には、上側制御モジュール７００Ｕに対応する矩形状の上側開口部２０１が横方向（左右方向）に形成され、バックボード２００の下側には、下側制御モジュール７００Ｌに対応する矩形状の下側開口部２０２が左右方向に形成されている。より詳しくは、下側開口部２０２は、大面積を有する大開口部２０２Ａと、小面積に形成された小開口部２０２Ｂとの２個の開口部から構成されている。全体として下側開口部２０２と称する。ここで、上側開口部２０１と下側開口部２０２とは、左右方向に若干ずれて平行に形成されており、各開口部２０１，２０２の面積は、上下の風量差が大きくならないように、略同一となるように設定されている。

また、上側開口部２０１には風向版２０４が設けられ、下側開口部２０２には別の風向版２０５が設けられている。これらの各風向版２０４，２０５は、上方に流れやすい冷却風の向きを下側に変えて、各制御モジュール７００内で下側に位置する下側制御基板７２０にも十分な冷却風を導くためのものである。なお、各風向版２０４，２０５は、バックボード２００に設ける必要はなく、ダクト部材３００の流出口３３０，３４０に設けてもよい。

バックボード２００の左右両側には、上下方向に延びる矩形状のサイド開口部２０３がそれぞれ形成されている。各サイド開口部２０３は、シャーシ１００の各前側サイドダクト１０４と各電源モジュール９００の内部空間とをそれぞれ連通させるものである。

図１０（ａ）に示すように、バックボード２００の正面には、各バッテリモジュール５００に対応する位置にコネクタ２１０がそれぞれ設けられている。また、図１０（ｂ）に示すように、バックボード２００の裏面には、上側制御モジュール７００Ｕの端子に接続される上側コネクタ２１１と、下側制御モジュール７００Ｌの端子に接続される下側コネクタ２１２と、各電源モジュール９００にそれぞれ接続されるサイドコネクタ２１３とが設けられている。そして、バックボード２００には、各コネクタ間を必要に応じて電気的に接続するための配線パターンが形成されている。

図１０（ｃ）に示すように、上側コネクタ２１１が取り付けるパッド群２１４と、下側コネクタ２１２が取り付けられるパット群２１５とは、所定の端子同士が配線パターンを介して接続されている。ここで、下側開口部２０２を構成する大開口部２０２Ａと小開口部２０２Ｂとの間の隙間には、各パッド群２１４，２１５の所定の端子同士を接続する配線パターン２１６が形成されている。この配線パターン２１６は、例えば、各制御モジュール７００がファイバチャネル等で高速なデータ通信を行うために形成されたものである。即ち、大開口部２０２Ａと小開口部２０２Ｂとの間の隙間に形成された配線パターン２１６は、より短い配線長が好ましい電気信号を伝達するために用いられるものである。

高速な信号伝達を安定して行うためには、配線長をできる限り短くして、インピーダンスやストレキャパシタンスあるいはノイズ等の影響を極力低減する必要があるため、このような信号伝達に用いる配線パターン２１６の配線長を短くするために、下側開口部２０２を大開口部２０２Ａと小開口部２０２Ｂとに分割している。なお、図中では、配線パターン２１６のみを図示しているが、上側パッド群２１４と下側パット群２１５とは、必要に応じて図示せぬ別の配線パターンにより接続されている。

［９．制御モジュールの構造］
図１１及び図１２を参照して、各制御モジュール７００の構造を説明する。まず、制御モジュール７００内の各制御基板７１０，７２０の構成を示す図１１を参照する。図１１（ａ）は上側制御基板７１０の平面図、図１１（ｂ）は下側制御基板７２０の平面図、図１１（ｃ）は各制御基板７１０，７２０を上下に組み付けた状態で矢示Ｂ−Ｂ方向から見た断面図である。

図１１（ａ）に示すように、上側制御基板７１０は、バックボード２００に取り付けられる前側寄りに位置するＭＰＵ７３０や他の電子部品７３３，７３４等を搭載しており、上側制御基板７１０の後側には、各Ｉ／Ｆモジュール８００を取り付けるための切欠部７１１が形成されている。ここで、ＭＰＵ７３０を冷却するヒートシンク７３１（図１１（ｃ）参照）や他の電子部品（例えば、ＩＣやＬＳＩ等）７３３，７３４は、バックボード２００側から流入する冷却風の向きに沿って、長手方向に配置されている。但し、全ての電子部品が冷却風の流れに沿って配置されている必要はなく、ヒートシンク７３１やキャッシュメモリ７４０等の冷却風の流れに影響を与えうる主要部品を、冷却風の流れと略平行になるように配置することにより、冷却風を滑らかに流すことができる。

図１１（ｂ）に示すように、下側制御基板７２０は、上側制御基板７１０よりも大面積を有する矩形の平板状に形成されており、キャッシュメモリ７４０やDC/DCコンバータ７６０が搭載されている。また、下側制御基板７２０の後側には、上側制御基板７１０の切欠部７１１に対応して、各Ｉ／Ｆモジュール８００が取り付けられるようになっている。

ここで、キャッシュメモリ７４０は、例えば、DDR-SDRAM（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）等からなり、上側制御基板７１０の他側の側縁から上方に突出するようにして取り付けられ、冷却風の流れに対して略平行、即ち、制御モジュール７００の長手方向に対して平行となるように取り付けられている。換言すれば、ヒートシンク７３１や他の電子部品７３３，７３４、キャッシュメモリ７４０、DC／DCコンバータ７６０を制御モジュール７００の長手方向に対して略平行に取り付けることにより、制御モジュール７００内に流入した冷却風を整流し、制御モジュール７００の後方に向けて流すようにしている。特に、冷却風の整流効果が期待されるのは、冷却風の流入口近傍に位置するヒートシンク７３１である。

一方、DC／DCコンバータ７６０は、バックボード２００寄りに位置して下側制御基板７２０に取り付けられている。第１の理由は、DC／DCコンバータ７６０は、ＭＰＵ７３０と並ぶ発熱体であるので、冷却風の流入口近傍に配置させることにより、効果的に冷却するためである。第２の理由は、DC／DCコンバータ７６０へ入力される高電圧入力のライン長を短くするためである。

即ち、DC／DCコンバータ７６０は、電源モジュール９００からバックボード２００の配線パターン及び下側制御基板７２０の配線パターンを介して入力される高電圧入力（例えば、直流５４Ｖ）を、低電圧出力（例えば、直流３．３Ｖ）に変換して、所定の各部に供給するものである。従って、DC／DCコンバータ７６０をバックボード２００から離して下側制御基板７２０上に搭載すると、バックボード２００からDC／DCコンバータ７６０までの間の距離が長くなり、下側制御基板７２０上を高電圧の電流が流れる距離が増大し、ノイズ等の観点から好ましくない。そこで、本発明では、DC／DCコンバータ７６０をバックボード２００側に搭載することにより、高電圧入力ラインの長さを短縮している。

また、例えば、各電源モジュール９００から所定の低電圧を出力させる構成も考えられるが、この場合は、負荷であるＭＰＵ７３０や電子部品７３３，７３４への給電ラインの長さが増加する。従って、消費電力等によっても相違するが、給電ライン上での電圧ドロップ等を生じる可能性がある。そこで、本発明では、各制御モジュール７００内にそれぞれDC／DCコンバータ７６０を搭載し、給電ラインの短縮も図っている。また、負荷の近傍にDC／DCコンバータ７６０を配置することにより、消費電流の増大に対応することができるから、ＭＰＵ７３０の性能向上に追従することができる。さらに、入力電圧を例えば５４Ｖ程度に高くすることにより、低電流入力することができ、コネクタの電源ピン数を少なくすることができる。

図１２は、制御ユニット３０の背面図である。上下に重ねられた各制御モジュール７００の両側には、それぞれ電源モジュール９００が着脱可能に取り付けられている。各制御モジュール７００の後側には、多数の通気孔７０１が形成されている。また、各Ｉ／Ｆモジュール８００の後側にも、多数の通気孔８０１がそれぞれ形成されている。

各制御モジュール７００の後側には、各Ｉ／Ｆモジュール８００の下側に位置して、各ホストコンピュータに接続可能な２個の上位Ｉ／Ｆ７５０がそれぞれ設けられている。各Ｉ／Ｆモジュール８００の後側には、各ハードディスクユニット２０に接続するための下位Ｉ／Ｆ８１０がそれぞれ設けられている。

一方、各電源モジュール９００の後側には、通気孔９０１と、例えば、交流１００Ｖ等の商用電源が入力される電源コネクタ９０２と、電源スイッチ９０３と、ハンドル９０４とがそれぞれ設けられている。また、上述の通り、各電源モジュール９００と各制御モジュール７００との間には、後側サイドダクト１０５が形成されている。

また、各上位Ｉ／Ｆ７５０は、制御モジュール７００内の冷却風の流れに合わせて、制御モジュール７００を上方から見下ろした場合に他側（左側）に位置するように、配置されている。

［１０．各制御基板上の冷却風の流れ］
次に、図１３を参照して、各制御モジュール７００Ｕ，７００Ｌ上を流れる冷却風について説明する。図１３（ａ）は上側制御モジュール７００Ｕ上を流れる冷却風を示し、図１３（ｂ）は下側制御モジュール７００Ｌ上を流れる冷却風を示す。

図１３（ａ）に示すように、各ファンモジュール４００の各他側ファン４２０からの冷却風は、ダクト部材３００の流路３６０内で合流し、上側流出口３３０から上側制御モジュール７００Ｕ内に、制御モジュール７００の長手方向に対して若干傾く方向で流入する。この流入した冷却風ＦＣＵ１は、流出口３３０の近傍に配置されたＭＰＵ７３０等を冷却し、ヒートシンク７３１やキャッシュメモリ７４０等により整流されて、上側制御モジュール７００Ｕの長手方向中間部に到達する。上側制御モジュール７００Ｕの略中間部に達した冷却風ＦＣＵ２は、周辺の電子部品７３４等を冷却し、一部はそのまま直進して制御モジュール７００Ｕの後側に形成された通気孔７０１から外部に排出される。残りの冷却風ＦＣＵ２は、上側制御モジュール７００Ｕの後側両側面にそれぞれ形成された各通気孔７０２を介して、各後側サイドダクト１０５内にそれぞれ流入し、各後側サイドダクト１０５から外部に排出される。

図１３（ｂ）に示すように、各ファンモジュール４００の各一側ファン４１０からの冷却風は、ダクト部材３００の流路３５０内で合流し、下側流出口３４０から下側制御モジュール７００Ｌ内に流入する。下側流出口３４０から流出直後の冷却風ＦＣＬ１は、下側制御モジュール７００Ｌの長手方向に対して一側方向に傾いて下側制御モジュール７００Ｌ内に流入し、上記同様に、ＭＰＵ７３０等を冷却し、その流れが整流される。そして、上記同様に、下側制御モジュール７００Ｌの略中間部に到達した冷却風ＦＣＬ２は、その一部が下側制御モジュール７００Ｌの通気孔７０１を介して外部に排出され、残りは側面の通気孔７０２を介して後側サイドダクト１０５内に流入し、外部に排出される。

［１１．活線挿入時の突入防止回路］
次に、図１４に基づいて、活線挿入時の突入防止回路を説明する。本発明に従う各制御モジュール７００は、ディスクアレイ装置１を稼働させた状態でメンテナンス作業等を行えるように、活線挿抜が可能となっている。従って、各制御モジュール７００は、活線挿入時の突入電流を防止する必要があり、そのための突入防止回路として、図１４に示す回路を備えている。

図１４（ａ）は、突入防止回路の一つの例を示し、この回路は、PchMOSFET１００１を使用して、コントローラ活線挿入時の５４Ｖ−ＧＮＤ間静電容量Ｃに対する突入電流を抑制する回路である。ここで、PchMOSFETとは、ＰチャネルのMOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）である。PchMOSFETでは、ゲート端子Ｇに負電圧を印加すると、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間の電位差によって、ソース端子Ｓ−ドレイン端子Ｄ間の抵抗値が変化し、ソース−ドレイン間の電流値を制御できるようになっている。

図１４（ａ）に示すように、バックボード２００からの５４Ｖの給電ライン１０００の途中には、PchMOSFET１００１が設けられており、PchMOSFET１００１のゲート端子Ｇとグランドライン１００２との間には、トランジスタ１００３が設けられている。

図１４（ａ）に示す回路の動作を説明する。（１）まず、制御モジュール７００の端子をバックボード２００のコネクタ２１１（または２１２）に挿入して嵌合させる。このときのPchMOSFET１００１のソース端子Ｓとゲート端子Ｇとは、同電位となっている。（２）次に、PchMOSFET１００１のゲート端子Ｇに接続されたトランジスタ１００３をオン状態にし、ゲート端子Ｇに負の電圧を印加すると、ゲート端子Ｇの電位が徐々に低下していく。（３）ゲート端子Ｇの電位低下に伴って、ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間の抵抗値も徐々に低下し、これにより、コンデンサＣが充電されていく。（４）ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間の抵抗値がほぼ零となるところで、ゲート端子Ｇの電位を一定に保つようにする。このように作動させることで、DC／DCコンバータ７６０にそれぞれ入力される給電ライン１０００とグランドライン１００２との間の静電容量Ｃに対する突入電流を防止することができる。

次に、図１４（ｂ）は、突入防止回路の他の一例である。この回路は、ＮチャネルのNchMOSFET１０１０と、NchMOSFET１０１０を駆動するためのホットスワップ用ＩＣ１０１１とを使用する。ここで、NchMOSFET１０１０は、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの電位差により、ソース−ドレイン間の抵抗値が変化するMOSFETである。NchMOSFET１０１０では、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓとが同電位の場合、ゲート−ソース間の抵抗値はほぼ無限大となる。また、NchMOSFET１０１０では、ソース端子Ｓの電位よりもゲート端子Ｇの電位が高くなるほど、ソース−ドレイン間の抵抗値が小さくなる。

図１４（ｂ）に示すように、DC／DCコンバータ７６０に接続されるグランドライン１００２の途中には、NchMOSFET１０１０が設けられている。また、NchMOSFET１０１０のゲート端子Ｇと給電ライン１０００の間には、ホットスワップ用ＩＣ１０１１が設けられている。

図１４（ｂ）に示す回路の動作を説明する。（１）まず、制御モジュール７００の端子をバックボード２００のコネクタ２１１（または２１２）に挿入して嵌合させる。このとき、NchMOSFET１０１０のソース端子Ｓとゲート端子Ｇとは同電位である。（２）次に、ホットスワップ用ＩＣ１０１１により、NchMOSFET１０１０のゲート端子Ｇに加える正の電圧を徐々に上昇させる。（３）これにより、ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間の抵抗値が徐々に低下し、コンデンサＣが充電されていく。（４）ソース端子Ｓとドレイン端子Ｄとの間の抵抗値が実質的に零となるところで、ホットスワップ用ＩＣ１０１１は、ゲート端子Ｇの電位を一定に保持する。このように、グランドライン１００２に設けたNchMOSFET１０１０の作動を調整することにより、DC／DCコンバータ７６０へ入力される給電ライン１０００とグランドライン１００２との間の静電容量Ｃに対する突入電流を防止することができる。

一般に、Ｎチャネルの方がＰチャネルよりも性能がいいため、本実施形態では、図１４（ｂ）に示す回路を採用している。しかし、これに限らず、図１４（ａ）に示すＰチャネルのMOSFETを採用することもできる。

［１２．入力電圧監視回路］
次に、図１５に基づいて、DC／DCコンバータ７６０への入力電圧を監視するための入力電圧監視回路について説明する。

それぞれDC／DCコンバータ７６０に入力される５４Ｖの給電ライン１０００とグランドライン１００２との間には、DC／DCコンバータ７６０への入力電圧に異常が生じたか否かを監視するための電圧監視回路１０２０が設けられている。DC／DCコンバータ７６０への入力電圧に異常が生じた場合は、電圧監視回路１０２０により検出され、電圧監視回路１０２０から電流信号として異常検出信号が出力される。また、電圧監視回路１０２０からの電流信号は、フォトカプラ１０３０に入力され、フォトカプラ１０３０により電圧信号に変換される。そして、この電圧信号に変換された異常検出信号は、電圧異常信号受信回路１０４０に入力されるようになっている。ここで、フォトカプラ１０３０を設けるのは、電圧監視回路１０２０の基準電圧（５４Ｖ）と、電圧異常信号受信回路１０４０の基準電圧（Vcc）とが異なるためである。

［１３．ファンモジュールの制御］
図１６に基づき、各ファンモジュール４００の制御方法を説明する。上述してきたように、本発明に従う制御ユニット３０は、それぞれ２個のファン４１０，４２０を内蔵するファンモジュール４００を２個採用し、各ファンモジュール４００により２個の制御モジュール７００をそれぞれ冷却させる。さらに、ダクト部材３００により、各ファンモジュール４００の各一側ファン４１０は下側の制御モジュール７００を冷却し、各ファンモジュール４００の各他側ファン４２０は上側の制御モジュール７００を冷却するようにしている。従って、いずれか一方のファンモジュール４００が障害等で作動を停止した場合でも、他方の正常なファンモジュール４００により、上下の制御モジュール７００を冷却することができるという冗長性を備えている。また、ダクト部材３００は、各ファンモジュール４００からの冷却風が流れやすいように流路形状等が設定されているため、送風効率が高く、一方のファンモジュール４００が作動を停止した場合でも、残された他方のファンモジュール４００により約６０〜７０％程度の風量を確保することができるようになっている。

これらの機械的構成に加えて、本発明では、さらに、一方のファンモジュール４００が作動を停止した場合に、他方のファンモジュール４００の駆動電圧を上昇させることにより、冷却風量の増大を図っている。

図１６に示すフローチャートは、各ファンモジュール４００への駆動電圧を制御するための処理を示す。なお、図１６に示す駆動電圧制御処理は、マイクロコンピュータにより実行されるプログラムとして構成してもよいし、ハードウェアロジック回路から構成してもよい。

制御ユニット３０の電源がオンになると（S1:YES）、２個のファンモジュール４００が制御ユニット３０に接続されているか否かを判定する（Ｓ２）。２個のファンモジュール４００が共に接続されている場合は（S2：YES）、正常時用の駆動電圧Ｖ１（例えば、Ｖ１＝８Ｖ程度）により、各ファンモジュール４００をそれぞれ作動させる（Ｓ３）。電源がオフされた場合は（S5:YES）、各ファンモジュール４００の作動を停止させる（Ｓ６）。なお、ファンモジュール４００の動作停止に遅延をかけ、電源オフ時から所定時間経過後にファンモジュール４００の作動を停止させてもよい。

一方、何らかの原因で２個のファンモジュール４００のうち１つのファンモジュールが停止し、故障したファンモジュール４００が取り外された場合は、Ｓ２でＮＯと判定され、Ｓ４に移る。Ｓ４では、残された正常なファンモジュール４００への駆動電圧Ｖ２を、正常時の駆動電圧よりも高く設定する（例えば、Ｖ２＝１２Ｖ程度、Ｖ２＞Ｖ１）。これにより、正常なファンモジュール４００の各ファンの回転数が増加し、冷却風量が増大する。従って、１台のファンモジュール４００で各制御モジュール７００の冷却を続行することができる。

［１４．本実施形態の効果］
本実施形態は以上詳述したように構成されるので、以下の効果を奏する。
まず、上下に配置される各制御モジュール７００にそれぞれ対応する２個のファン４１０，４２０を内蔵するファンモジュール４００を２個設ける構成のため、正常時には、２個のファンモジュール４００によって２個の制御モジュール７００を効果的に冷却することができ、いずれか一方のファンモジュール４００の作動が停止した場合でも、残された正常な方のファンモジュール４００により各制御モジュール７００の冷却を続行することができる。このような冷却風供給機構の冗長構成により、障害発生時の信頼性を確保することができる。

また、ダクト部材３００は、シャーシ１００内からの逆流を防止するような形状となっているので、正常時には効果的な冷却を行うことができる上に、１個のファンモジュール４００で単独運転する場合でも、風量が半分に低下することがなく、効率的な冷却を続行して信頼性を維持することができる。

さらに、いずれか一方のファンモジュール４００による単独運転時（障害発生時）には、ファンモジュール４００への駆動電圧を正常時の駆動電圧Ｖ１よりも高いＶ２に昇圧するため、送風力を高めて、冷却風の風量を増加させることができ、より一層障害発生時の信頼性を確保することができる。

また、各ファンモジュール４００の各排気口４１２，４２２を中心方向を向くように設定するため、各ファンモジュール４００のみならず、ダクト部材３００をも小型化することができる。

また、各ファンモジュール４００には、同一構造のファン４１０，４２０をそれぞれ採用するため、部品管理コストや製造コスト等を低減できる。

さらに、各ファン４１０，４２０として、軸方向から吸気し径方向に排気する横流形ファン（例えば、シロッコファン）を採用するため、比較的小型でありながら大きな風量を得ることができ、さらに、シャーシ１００内からの逆流を防止できる。

次に、一側の各流入口３１１，３１２を下側流出口３４０に連通させ、他側の各流入口３２１．３２２を上側流出口３５０に連通させる、ダクト部材３００を設けるため、各ファンモジュール４００がそれぞれ２個の制御モジュール７００を冷却することができる。

また、ダクト部材３００を分割構造としたため、複雑な形状を有する流路３５０，３６０を容易に製造することができる。

さらに、ダクト部材３００をプラスチック発泡材料等の比較的加工が容易な材料から形成し、かつ、その表面を樹脂等でコーティングするようになっているので、複雑な形状を有するダクト部材３００を容易に製造することができ、表面から塵埃等が発生するのを未然に防止することができる。

次に、バックボード２００には、各制御モジュール７００に対応する開口部２０１，２０２を設けるため、各ファンモジュール４００からの冷却風を各制御モジュール７００にそれぞれ供給することができる。

また、下側開口部２０２を大開口部２０２Ａと小開口部２０２Ｂとに分割し、これら各開口部２０２Ａ，２０２Ｂの間の隙間に、例えば、高速なデータ通信を行うための配線パターン２１６を形成するため、配線長を短縮して電気信号を高い信頼性で伝達させることができる。

さらに、バックボード２００の各開口部２０１，２０２には、冷却風の向きを下側に向けるための風向版２０４，２０５をそれぞれ設けるため、各制御モジュール７００内の上側制御基板７１０と下側制御基板７２０との隙間に冷却風を送り込んで効果的に冷却することができる。

次に、各制御モジュール７００は、発熱体であるＭＰＵ７３０及びDC／DCコンバータ７６０を、冷却風の入り口であるバックボード２００の開口部２０１，２０２寄りに位置して配置するため、効果的に冷却することができる。

また、DC／DCコンバータ７６０をバックボード２００側寄りに搭載するため、電源モジュール９００からの高電圧入力ラインを下側制御基板７２０で引き回す配線長を短くすることができる。

また、負荷となる各電子部品が搭載されている各制御モジュール７００内にDC／DCコンバータ７６０をそれぞれ搭載するため、給電ライン１０００での電圧ドロップや電源コネクタの大型化を防止して、消費電流の増大に対応することができる。

さらに、ヒートシンク７３１を有するＭＰＵ７３０、キャッシュメモリ７４０、DC／DCコンバータ７６０等の各部品を、制御モジュール７００の長手方向に対して平行に配置するため、制御モジュール７００内に流入した冷却風を整流することができる。

また、各上位Ｉ／Ｆ７５０を制御モジュール７００内の冷却風の流れに合わせて、中心線よりもやや他側寄りに配置するため、より一層冷却風を効率的に流通させることができる。

次に、バッテリモジュール５００の前面から流入する空気を、バッテリモジュール５００の側面から各ファンモジュール４００に供給できるように、バッテリモジュール５００には通気孔５０２を形成したので、各ファンモジュール４００に多量の空気を供給することができる。

また、バッテリモジュール５００内には、電池５１０をそれぞれ５個直列に接続してなる３個の電池ユニット５２０を、バックボード２００に対して平行に配置する構成のため、各電池５１０間の配線長差を少なくして均等充電を行うことができる。

次に、バックボード２００の前側には、シャーシ１００内の両側に位置する前側サイドダクト１０４をそれぞれ設け、各前側サイドダクト１０４からの冷却風をバックボード２００のサイド開口部２０３を介して、各電源モジュール９００にそれぞれ流入させるため、各制御モジュール７００と各電源モジュール９００との冷却構造をそれぞれ分離することができる。即ち、発熱量は大きいが発熱による機能低下の少ない各電源モジュール９００では、吸気ファン９１０により専用の前側サイドダクト１０４から冷却風を吸い込んで冷却し、一方、部分的な発熱量が大きく、発熱による機能低下の可能性がある各制御モジュール７００では、各ファンモジュール４００からダクト部材３００を介して強制的に冷却風を送り込むことにより、冷却している。

また、各制御モジュール７００と各電源モジュール９００との間には、後側サイドダクト１０５を設けるため、電源モジュール９００内の熱が制御モジュール７００内に伝達するのを阻止することができる。

さらに、各制御モジュール７００の後側に各後側サイドダクト１０５の後側と連通させるための通気孔７０２を形成したので、制御モジュール７００内の冷却風を各後側サイドダクト１０５を介して排気することができる。即ち、各制御モジュール７００内に流入した冷却風は、各制御モジュール７００の後面に形成された通気孔７０１と後側サイドダクト１０５との２つの経路により外部に排出されるようになっており、このように、排気面積を可及的に大きく設定することで、各制御モジュール７００内での冷却風の流れを円滑化している。

以上のように、３Ｕという高さ制限があり、かつ、処理性能向上のために発熱量が増大し易い制御ユニット３０を効果的に冷却することができ、制御ユニット３０の信頼性を向上させることができる。

次に、図１７及び図１８を参照して、本発明の第２の実施例を説明する。本実施例の特徴は、下側流路３５０と上側流路３６０とを連通させるための合流通路３７０を設けた点にある。図１７は、本実施例によるダクト部材３０１の内部構造を示す斜視図である。図１７では、内部流路の構造を説明するために、便宜上ダクト部材３０１を簡略化した形状で示すが、実際には、図６に示すような外観を有し、かつ、左右に分割可能である。図１８は、ダクト部材３０１の部分的な投影図である。

図１７，図１８に示すように、ダクト部材３０１の内部には、下側流路３５０と上側流路３６０とを連通させる合流通路３７０が形成されている。合流通路３７０は、各流路３５０，３６０の上流側（冷却風の流れにおいて上流側）に位置して、各流路３５０，３６０を連通させている。合流通路３７０の一方の開口部（図中右側）は、流入口３１１と流入口３１２との間の略中間に位置して下側流路３５０の上流側に開口し、合流通路３７０の他方の開口部（図中左側）は、流入口３２１と流入口３２２との間の略中間部に位置して上側流路３６０の上流側に開口している。合流通路３７０は、ダクト部材３０１内で水平となるように形成されており、その両端の開口部は同一の形状を備えている。合流通路３７０は、例えば、中空の台形柱状に形成することができる。より詳しくは、例えば、合流通路３７０は、各流路３５０，３６０内を流れる冷却風の流れ上、下流側に向かうにつれて幅が次第に狭くなるような中空台形状に形成することができる。なお、合流通路３７０は、図示の形状に限定されない。合流通路３７０は、下側流路３５０と上側流路３６０との間を連通させ、各流路３５０，３６０間で冷却風の流通を許可する機能を有すればよく、この機能を発揮する構造であればよい。

最初の実施例で述べたように、左右のファン４１０，４２０によって上下の制御モジュール７００をそれぞれ冷却させるべく、各流路３５０，３６０は、その流入側の位置（流入口の形成位置）はほぼ同じであるが、流出側の位置（流出口の形成位置）は上下に分かれており、段違いに形成されている。従って、図１７中の側面から見た場合に、各流路３５０，３６０が重なり合う面積は、下流側に向かうほど少なくなるため、比較的単純な形状で合流通路３７０の冷却風通過面積を大きく設定するには、各流路３５０，３６０の上流側に合流通路３７０を形成するのが好ましい。

各ファンモジュール４００はそれぞれ２個のファン４１０，４２０を備えているが、もしも同一のファンモジュール４００内のいずれか一方のファンが故障等で作動を停止した場合、前述した実施例では、作動を停止したファンに対応する流路を流れる冷却風の量が少なくなる。上述の通り、流路３５０，３６０を冷却風が流れやすく逆流の生じにくい構造としたり、ファン停止時のファン駆動電圧を上昇させる等の工夫を行っているが、いずれか１個のファンが停止した場合に、より多くの流量を確保したい場合がある。そこで、本実施例では、合流通路３７０によって各流路３５０，３６０を連通させることにより、いずれか１個のファンが作動を停止した場合でも、残りの正常なファンの送風力でバックアップできるようにしている。本出願人の実験によれば、１つのファンを停止させた場合に、前述した実施例よりも本実施例の方が、発熱体（ＭＰＵ７３０等）の温度上昇を約摂氏５度程度低下させることができた。

次に、図１９及び図２０に基づいて、本発明の第３の実施例を説明する。本実施例の特徴は、ダクト部材３００（ダクト部材３０１でもよい）の各流入口３１１，３１２，３２１，３２２（以下、流入口３１１等という）のそれぞれに、開閉弁３８０を設けた点にある。図１９は、ある１つの流入口近傍を拡大して示す断面図等、図２０は、開閉弁３８０の作動状態を示す図である。

図１９（ａ）は開閉弁３８０の閉弁位置を規制するためのストッパ部材３９０の平面図を示し、ストッパ部材３９０は、図１９（ｂ）に示すように、各流入口３１１等に取り付けられている。ストッパ部材３９０は、例えば、四角形状の枠体３９１と、枠体３９１の内部に架設された少なくとも１つ以上の支持部３９２とを備え、各支持部３９２間には、ファン４１０（あるいは４２０）からの冷却風が流れるための開口部３９３が形成されている。なお、ストッパ部材３９０は、全体としてはしご状に形成してもよい。つまり、枠体３９１は四角形として閉じている必要はない。支持部３９２は、図１９（ａ）に示すように水平方向に設けてもよく、あるいは垂直方向に設けてもよい。また、ストッパ部材３９０は、開口部３９３の面積ができるだけ大きくなるように、支持部３９２の大きさや数量が設定される。

開閉弁３８０は、例えば、柔軟性を有する高分子材料（ゴム等）から膜状あるいは薄肉な平板状に形成されている。開閉弁３８０は、冷却風の流れをできるだけ妨げないように軽量に形成されている。開閉弁３８０は、その一端側（上端側）がストッパ部材３９０とダクト部材３００の流入口側との間に挟持されて固定されており、その他端側（下端側）は自由端となっている。図２０（ａ）に示すように、ファンが作動して矢印で示す冷却風が発生すると、開閉弁３８０は、冷却風の風圧によって上方に移動し、流入口３１１等を開口させて開弁する。一方、図２０（ｂ）に示すように、ファンの送風が停止すると、開閉弁３８０は、自重により下方に移動し、流入口３１１等を遮断し閉弁する。開閉弁３８０の閉弁位置は、ストッパ部材３９０（詳しくは支持部３９２）により規制される。従って、ダクト部材３００内の空気が逆流して流入口３１１等からファンモジュール４００側に流れ込むことが防止される。また、ストッパ部材３９０により、開閉弁３８０が流入口３１１等の外部にはみ出ないようになっている。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、本実施形態では、制御ユニット内に２個の制御モジュールを搭載するため、それぞれ２個のファンを内蔵する２個のファンモジュールを採用したが、これに限らず、例えば、ｎ個（ｎ≧３）の制御モジュールを搭載する場合は、ｎ個のファンを内蔵するファンモジュールを２個またはそれ以上設ける構成としてもよい。また、ダクト部材内の流路を合流させる実施例と開閉弁を設ける実施例とを組み合わせることもできる。

本発明の第１の実施例に係る制御ユニットの分解斜視図である。制御ユニットが用いられるディスクアレイ装置の正面図である。ディスクアレイ装置の制御構造の概要を示すブロック図である。制御ユニット内の冷却構造の概要を示す説明図である。ファンモジュールの投影図である。ダクト部材の斜視図を示し、（ａ）は正面から見た場合、（ｂ）は背面から見た場合をそれぞれ示す。ダクト部材の内部構造を示す斜視図である。ダクト部材の部分的な投影図である。ダクト部材の分割構造を示す部分的な投影図である。バックボードを示し、（ａ）はバックボードの正面図、（ｂ）はバックボードの背面図、（ｃ）はバックボードの部分的な拡大図である。制御基板を示し、（ａ）は上側制御基板の平面図、（ｂ）は下側制御基板の平面図、（ｃ）は矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。制御ユニット３０の背面図である。制御モジュール内の冷却風の流れを示し、（ａ）は上側制御モジュール内の冷却風の流れ、（ｂ）は下側制御モジュール７００内の冷却風の流れをそれぞれ示す。活線挿抜用の突入電流防止回路を示し、（ａ）はPchMOSFETを使用する場合、（ｂ）はNchMOSFETを使用する場合をそれぞれ示す。 DC／DCコンバータへの入力電圧を監視する電圧監視回路である。ファンの駆動電圧制御処理を示すフローチャートである。本発明の第２の実施例に係るダクト部材の内部構造を示す斜視図である。ダクト部材の部分的な投影図である。本発明の第３の実施例に係る図であり、（ａ）はダクト部材の流入口に設けられるストッパ部材の平面図、（ｂ）はダクト部材の流入口近傍の拡大断面図である。（ａ）はファンが作動して開閉弁が開弁した状態、（ｂ）はファンが停止して開閉弁が閉弁した状態、をそれぞれ示すダクト部材の流入口近傍の拡大断面図である。

符号の説明

１…ディスクアレイ装置、１０…専用ラック、２０…ハードディスクユニット、２１…ディスク装置、３０…制御ユニット、４０…ファンモジュール、１００…シャーシ、１０１…前側開口部、１０２…後側開口部、１０３…空気取入孔、１０４…前側サイドダクト、１０５…後側サイドダクト、２００…バックボード、２０１…上側開口部、２０２…下側開口部、２０２Ａ…大開口部、２０２Ｂ…小開口部、２０３…サイド開口部、２０４，２０５…風向版、２１０〜２１３…コネクタ、２１４，２１５…パッド群、２１６…配線パターン、３００…ダクト部材、３００Ｌ…他側分割体、３００Ｒ…一側分割体、３０１…ダクト部材、３１１，３１２…流入口、３２１，３２２…流入口、３３０…上側流出口、３４０…下側流出口、３５０…下側流路、３６０…上側流路、３７０…合流通路、３８０…開閉弁、３９０…ストッパ部材、３９１…枠体、３９２…支持部、３９３…開口部、４００…ファンモジュール、４０１，４０２…空気取入孔、４１０，４２０…ファン、４１１，４２１…吸気口、４１２，４２２…排気口、５００…バッテリモジュール、５０１…ハンドル、５０２…通気孔、５１０…電池、５２０…電池ユニット、６００…飾り扉、６０１…ルーバ、７００…制御モジュール、７００Ｌ…下側制御モジュール、７００Ｕ…上側制御モジュール、７０１，７０２…通気孔、７１０…上側制御基板、７１１…切欠部、７２０…下側制御基板、７３０…ＭＰＵ、７３１…ヒートシンク、７３３，７３４…電子部品、７４０…キャッシュメモリ、７５０…上位Ｉ／Ｆ、７６０…コンバータ、８００…Ｉ／Ｆモジュール、８０１…通気孔、８１０…下位Ｉ／Ｆ、９００…電源モジュール、９０１…通気孔、９０２…電源コネクタ、９０３…電源スイッチ、９０４…ハンドル、９１０…吸気ファン、１０００…給電ライン、１００１…PchMOSFET、１００２…グランドライン、１００３…トランジスタ、１０１０…NchMOSFET、１０２０…電圧監視回路、１０３０…フォトカプラ、１０４０…電圧異常信号受信回路、Ｆ４１０，Ｆ４２０，ＦＣＵ１〜３，ＦＣＬ１〜３…冷却風

Claims

筐体と、
前記筐体内に一側空間と他側空間を画成するようにして設けられ、複数の冷却風用開口部と複数の電気的コネクタとが設けられている接続用回路基板と、
前記一側空間内に位置して前記各冷却風用開口部にそれぞれ対応して設けられ、前記各電気的コネクタを介して前記接続用回路基板にそれぞれ電気的に接続される複数の制御モジュールと、
前記他側空間内に設けられ、前記各冷却風用開口部を介して前記各制御モジュールに向けて冷却風をそれぞれ排気させるための複数のファンを内蔵して構成される複数のファンモジュールであって、
前記各ファンモジュールの有する前記各ファンのうち一方のファンは前記各制御モジュールのうち一方の制御モジュールに対応し、
前記各ファンモジュールの有する前記各ファンのうち他方のファンは前記各制御モジュールのうち他方の制御モジュールに対応する、
複数のファンモジュールと、
前記他側空間内に位置して前記接続用回路基板と前記各ファンモジュールとの間に設けられ、前記各ファンの排気口を対応する前記各冷却風用開口部にそれぞれ接続させるダクト部材であって、
前記各一方のファンの各排気口にそれぞれ接続される複数の一方の流入口と、
前記各他方のファンの各排気口にそれぞれ接続される複数の他方の流入口と、
前記各冷却風用開口部のうち前記一方の制御モジュールに対応する一方の冷却風用開口部に接続される一方の流出口と、
前記各冷却風用開口部のうち前記他方の制御モジュールに対応する他方の冷却風用開口部に接続される他方の流出口と、
前記各一方の流入口と前記一方の流出口とを連通させる一方の流路と、
前記各他方の流入口と前記他方の流出口とを連通させる他方の流路と、
を備えるダクト部材と、
を備え、
前記各ファンモジュールのうちいずれか１つのファンモジュールの作動が停止した場合には、残りのファンモジュールの送風力を増大させるように制御し、
さらに、前記筐体の他側空間内には前記各ファンモジュールに隣接してバッテリモジュールを配置し、前記バッテリモジュールは、前記各ファンモジュールに隣接する第１の側面と外部に面する第２の側面とにそれぞれ複数の連通孔が形成され、第２の側面の各連通孔から前記第１の側面の各連通孔を介して前記ファンモジュールに外気を供給する電子機器。