JP4821679B2 - 磁気ディスクモジュールおよび集合ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は磁気ディスクドライブを複数台用いた集合ディスク装置に関し、より詳細には集合ディスク装置を構成する磁気ディスクモジュールにおける磁気ディスクドライブと電源ユニット、制御基板の配置および構造に関するものである。

大容量のデータを処理したり高いレベルの障害対策を必要とする大規模のシステムでは、複数台の磁気ディスクドライブを用いた集合ディスク装置が広く使用されている。この集合ディスク装置は、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）装置やディスクアレイとして知られている。
近年ではコンピュータが記憶したり処理するデータ量は急増しており、これらの集合ディスク装置が占める設置面積は無視できないものになっている。このため、集合ディスク装置はできるだけコンパクトでありながら磁気ディスクドライブの搭載台数数を増大させることが課題となっている。
図５と図６を用いて、従来の集合ディスク装置に用いられている磁気ディスクモジュールの代表的な二つの構造例について説明する。磁気ディスクモジュールは、複数の磁気ディスクドライブを搭載したもので、集合ディスク装置はさらに複数の磁気ディスクモジュールを１つ以上のラックに収納したものである。
図５は、磁気ディスクドライブをフロント側に配置した磁気ディスクモジュールの構造の例を示すものである。図５（ａ）は磁気ディスクモジュール１０のフロントの斜視図であり、前面に複数の磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）１１が縦に配置されている状態を示している。図５（ｂ）は、リアの斜視図であり、電源ユニット１２を下側に、制御基板１３を上側に重ねた状態で配置している状態を示している。図５（ｃ）は、磁気ディスクモジュール１０の右側面から見た磁気ディスクドライブ１１と電源ユニット１２、制御基板１３の配置と、図５（ａ）および図５（ｂ）では見えなかったバックパネル１４の配置を示している。この配置において、フロント側の磁気ディスクドライブ１１はバックパネル１４と図示していないコネクタにより接続し、リア側の電源ユニット１２と制御基板１３も図示していないコネクタによりこのバックパネル１４と接続している。即ち、バックパネル１４を介して、フロント側に磁気ディスクドライブ１１、リア側に電源ユニット１２と制御基板１３という配置である。
また、この磁気ディスクモジュール１０の通風に関しては、電源ユニット１２のリア側にファン１２−１が、制御基板１３の同じレア側にファン１３−１が配置され、このファンにより矢印に示すように磁気ディスクモジュール１０の筐体内に空気が流れるようにしている。即ち、フロント側から吸い込まれた外気は、磁気ディスクドライブ１１の隙間を通って電源ユニット１２と制御基板１３に流れ、ここで熱せられた空気がリア側から排気される。バックパネル１４には空気を通すための開口部を設けられている。
図６は、図５とは異なる構造の例で、磁気ディスクドライブをフロントとリアの両側に背面合わせで配置した構造の例ある。図６（ａ）はフロントの斜視図であり、磁気ディスクドライブ２１、電源ユニット２２、制御基板２３を前面に配置した状態を示している。これらは、裏面のバックパネル２４で相互の接続が行われている。そして、この磁気ディスクモジュール２０は同じものを背面合わせに配置している。図６（ｂ）はリアの斜視図であり、同じ磁気ディスクモジュール２０を背面合わせに配置しているので図６（ａ）と同じ図となる。図６（ｃ）は、磁気ディスクモジュール２０の右側面から見た磁気ディスクドライブ２１、電源ユニット２２、制御基板２３およびバックパネル２４の配置を示している。
図６の例では、磁気ディスクモジュール２０にファンは設けることは構造上難しく、複数第の磁気ディスクモジュール２０を収納したラックにの上部にファンを設けることが一般的に行われている。即ち、磁気ディスクモジュール２０で熱せられた空気は、主には磁気ディスクモジュール２０の裏面のバックパネル２４（バックパネル２４には空気を通す開口部が設けられている）から出て磁気ディスクモジュール２０の裏面間の空間をダクトとしてラックの上部のファンによって放出される。あるいは、磁気ディスクモジュール２０の天板と底板に開けられた開口部を通って磁気ディスクモジュール２０の上方に抜け、ラックの上部のファンによって放出される。
磁気ディスクモジュールの交換を容易にすると共に、磁気ディスクモジュールを小型化、高密度実装する方法が提案されている。この方法は、磁気ディスクドライブであるドライブ機構と、電源ユニットと制御基板とからなる制御部の奥行方向の寸法を異なるものとして併設した構造とし、この磁気ディスクモジュールを互いに背面合わせに実装するものである。これによって、装置の奥行を短くでき小型化を可能としたものである。また、ドライブ機構と制御部とを併設したことによりこれらの交換を容易とするものである（特許文献１）。
特許第２５４２４６３号

上記に述べたように、ＲＡＩＤ等の集合ディスク装置は磁気ディスクドライブの搭載台数を増大することが求められている。

従来の構造例を示した図５の磁気ディスクモジュール１０は、フロント面からリア面にかけて空気の流れを作り効果的に冷却することができるが、フロント面にのみ磁気ディスクドライブ１１を配置した構造のため搭載する磁気ディスクドライブ１１の台数は規格化されたラックを用いる場合に限界がある。これに対し、図６に示した磁気ディスクモジュール２０を背面合わせにしているので磁気ディスクドライブ２１の搭載台数を多くできるが、逆に背面合わせをしていることで空気の流れが上方への排気に限られ、専用のラックが必要となる問題がある。

特許文献１は、奥行寸法を異なる寸法としたことで小型化が可能であるが、背面合わせに配置した磁気ディスクモジュールの裏面間を空気の流路とする点では図６に示した磁気ディスクモジュール２０の構造と等しく、専用のラックが必要になると考えられる。

本発明は、磁気ディスクドライブの搭載台数を多くしながら、効果的に空気が流れて冷却が可能な磁気ディスクモジュールとその磁気ディスクモジュールを用いた集合磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の磁気ディスクモジュールと集合ディスク装置は以下のように構成される。
（１）第１の発明
第１の発明の磁気ディスクモジュールは、磁気ディスクドライブと制御基板、電源ユニットおよびバックパネルとを有し、制御基板は磁気ディスクドライブを制御し、電源ユニットは磁気ディスクドライブと制御基板に電源を供給し、バックパネルは各部の接続を行う。そして、磁気ディスクモジュールの片側に、複数の第１の磁気ディスクドライブと電源ユニットとを上下に重ね、その重ねた奥の位置に第１のバックパネルを配置し、他の片側に複数の第２の磁気ディスクドライブと制御基板とを上下に重ね、その重ねた奥の位置に第２のバックパネルを配置し、第１と第２の磁気ディスクドライブは第１と第２のバックパネルを介して背面合わせとなり、且つ高さが異なるように配置した、ことを特徴とするものである。

第１と第２の磁気ディスクドライブの高さが異なるとは、例えば片側の磁気ディスクドライブは電源ユニットの上に重ねられてあり、他方の片側の磁気ディスクドライブは制御基板の下にあるようにすることである。

上記により、磁気ディスクドライブは背面合わせされて配置でき、多くの磁気ディスクドライブを搭載できる。
（２）第２の発明
第２の発明は、第１の発明の磁気ディスクモジュールの電源ユニットと制御基板が磁気ディスクモジュールの筐体内を通風するそれぞれのファンを有し、第１のバックパネルと第２のバックパネルとの間に仕切り板を設け、その仕切り板によって通風が上方を流れる流路と下方を流れる流路の２つの流路を形成する、ことを特徴とする。

仕切り板を設けたことにより、電源ユニットで温められた空気と制御基板で温められた空気のそれぞれの流路を作ることができ、例えば電源ユニットで温められた空気が制御基板に当たることはない。
（３）第３の発明
第３の発明は、第２の発明の磁気ディスモジュールにおける電源ユニットは下側に複数の第１の磁気ディスクドライブを上側に配置し、その電源ユニットのファンは外気を前記筐体内に吸い込むと共に、制御基板は上側に複数の第２の磁気ディスクドライブを下側に配置し、その制御基板のファンは筐体内の空気を排気する、ことを特徴とするものである。

上記により、第２の発明と同様に電源ユニットおよび制御基板のそれぞれで温められた空気は分離された流路を流れ、効果的に冷却ができる。

（４）第４の発明
第４の発明は、第１から第３の発明における磁気ディスクモジュールの第１と第２のそれぞれのバックパネルが所定の位置と大きさの切欠き部を有し、その切欠き部を通して第１のバックパネルは制御基板と、第２のバックパネルは電源ユニットとコネクタを介して接続する、ことを特徴とするものである。

バックパネルには磁気ディスクドライブを接続するためのコネクタの搭載領域を多く必要とし、その上に空気の流れを通す開口部を設ける必要があるが、バックパネル１枚構成では開口部を設ける領域が確保困難となる。バックパネルを２枚とすることで前述のコネクタの搭載領域は半減するため開口部の領域を確保できる。しかし、２枚のバックパネルを接続するための基板、若しくはスタッキングコネクタを別途必要とするが、本発明の切欠き部を通して電源ユニットあるいは制御基板を接続できる（電源ユニットおよび制御基板は２つのバックパネルとそれぞれ接続することになる）ため、この基板若しくはスタッキングコネクタを不要にできる。
（５）第５の発明
第５の発明は、第１の発明の磁気ディスクモジュールを搭載した集合ディスク装置の発明である。

これにより、多くの磁気ディスクドライブを搭載した集合ディスク装置の提供ができる。

上述のように本発明によれば、次に示す効果が得られる。

第１の発明により、磁気ディスクドライブを背面合わせの構造としたことで、磁気ディスクドライブの搭載台数を増大させた磁気ディスクモジュールの提供ができる。

第２の発明により、バックパネル間に仕切り板を設けたことで、電源ユニットと制御基板のそれぞれの空気の流路を作ることができ、効果的に冷却を行うことができる。

第３の発明により、第２の発明と同様に効果的に磁気ディスクモジュールの冷却を行うことができる。

第４の発明により、バックパネルに切欠き部を設け、その切欠き部を通して電源ユニットまたは制御基板を直接接続できるので、２枚のバックパネル間を接続する基板、若しくはスタッキングコネクタを不要にできる。

第５の発明により、多数の磁気ディスクドライブを搭載した集合ディスク装置を提供できる。

磁気ディスクモジュールと集合ディスク装置の実施形態を、図１から図４を用いて説明する。

図１は、本発明の磁気ディスクモジュール１００の構造例を斜視図で示したものである。図１（ａ）は、フロントから見た斜視図で、前面に複数（図では１６台）の磁気ディスクドライブ２００を１対の電源ユニット４００の上に配置している。電源ユニット４００を１対（即ち、２個）としているのは、障害に備えて冗長性を高めているためである。磁気ディスクドライブ２００の後方に、バックパネル６００と７００を配置している。磁気ディスクドライブ２００はバックパネル６００と接続している。電源ユニット４００も同様にバックパネル６００と接続している。また、電源ユニット４００は、バックパネル６００に形成した切欠き部を通してバックパネル７００とも接続している。

図１（ａ）のバックパネル７００の後方には、制御基板５００が磁気ディスクドライブ３００の上に積み重ねて配置している。制御基板５００は、電源ユニット４００と同様の理由で１対を配置している。これらの制御基板５００、磁気ディスクドライブ３００は、それぞれバックパネル７００と接続している。また制御基板５００は、バックパネル７００に形成した切欠きを通してバックパネル６００と接続している。

２枚のバックパネル６００、７００はその間を斜めに仕切り板８００を取付けている。（バックパネル６００、７００と仕切り板８００については詳細を後述する）。

図１（ｂ）は、図１（ａ）の磁気ディスクモジュール１００をリアから見た斜視図である。この図から、分かるように複数（図では１６台）の磁気ディスクドライブ２００の上部には１対の制御基板５００を配置している。

図２は、図１の斜視図で示した磁気ディスクモジュール１００を右側面図、フロント図、リア図で示したものである。図２（ａ）の右側面図では、磁気ディスクモジュール１００を構成する要素とバックパネル６００、７００との接続の状態、および空気の流れを示す。

磁気ディスクドライブ２００のコネクタ２１０はバックパネル６００が搭載しているコネクタと嵌合し、電気的接続を行っている。電源ユニット４００も電源ユニット４００のコネクタ４２０とバックパネル６００のコネクタと嵌合し電気的接続を行っている。また、電源ユニット４００のコネクタ４３０は、バックパネル６００の切欠き部を通ってバックパネル７００のコネクタと嵌合している。

磁気ディスクドライブ３００のコネクタ３１０はバックパネル７００が搭載しているコネクタと嵌合し、電気的接続を行っている。制御基板５００もバックパネル７００のコネクタ５２０と嵌合していると共に、バックパネル７００の切欠き部を通ってバックパネル６００のコネクタと嵌合している。

バックパネル６００とバックパネル７００との間に傾斜する仕切り板８００を設けてある。また、磁気ディスクドライブ２００と電源ユニット４００、制御基板５００と磁気ディスクドライブ３００との間も磁気ディスクモジュール１００の筐体により仕切られている。電源ユニット４００のフロント側にはファン４１０を備え、ファン４１０によって吸引された空気は電源ユニット４００を通ってバックパネル６００に開けられた開口部を通過し、さらに仕切り板８００によってバックパネル７００に開けられた開口部を通過して磁気ディスクドライブ３００の隙間を通って筐体の外に排気される。図２（ａ）の白矢印はその空気の流れを示している。

一方、制御基板５００にはリア側に排気するファンを備え、外気はフロント側の磁気ディスクドライブ２００の隙間を通ってバックパネル６００、バックパネル７００に設けられた開口部を通り、制御基板５００を通ってリア側に排気される。図（ａ）の黒矢印はその空気の流れを示している。即ち、吸引された空気は仕切り板８００によって上下に二つの流路を形成していることになる。

図２（ｂ）と図２（ｃ）は、それぞれフロントとリアから見た図を示し、１対の電源ユニット４００にそれぞれファン４１０が、１対の制御基板５００にはそれぞれファン５１０が備えられている様子を示している。

次に、電源ユニット４００と制御基板５００の平面図を図３に示す。図３（ａ）は、電源ユニット４００の例で、搭載しているコネクタとファンのみを示し、他に搭載している部品は省略してある。電源ユニット４００のバックパネル側にはコネクタ４２０、４３０とを設え、前述のようにコネクタ４２０はバックパネル６００のコネクタと嵌合し、コネクタ４３０はバックパネル７００のコネクタと嵌合する。フロント側には、ファン４１０を備えている。

図３（ｂ）は、制御基板５００の例で、電源ユニット４００と同様に搭載しているコネクタとファンのみを示し、他に搭載している部品は省略してある。

続いて、バックパネル６００と７００の例を図４に示す。図４（ａ）は、フロントから見た斜視図で、バックパネル以外のものを省略している。手前にバックパネル６００、その後方にバックパネル７００が配置され、バックパネル６００の下方に切欠き部６１０を２カ所設けている。また、バックパネル７００の上方には切欠き部７１０を２カ所設けている。バックパネル６００の中央に磁気ディスクドライブ２００のコネクタ２１０と嵌合するコネクタ６２０（図では１６個のコネクタを示している）を搭載している。また、バックパネル６００の下方端部には電源ユニット４００のコネクタ４２０と嵌合するコネクタ６３０を、上方端部にリア側に向けて制御基板５００のコネクタ５２０と嵌合するコネクタ６４０をそれぞれ示している。

図４（ｂ）は、リア側から見た斜視図で、図４（ａ）と同様にバックパネル以外のものを省略している。バックパネル７００の切欠き部、搭載しているコネクタはバックパネル６００と同様であるので説明は省略する。

バックパネル６００と７００には、空気の流路とするための開口部を搭載部品と配線パターンがない部分に設けてあるが、ここでは図示していない。また、仕切り板８００はバックパネル６００と７００の開口部を設け、ここに差し込み固定している。図４（ａ）および図４（ｂ）にバックパネル越しに固定している仕切り板８００を示している。仕切り板８００は金属製であっても、プラスチック製であってもかまわない。

上記の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
磁気ディスクドライブと、該磁気ディスクドライブに対する制御を行う制御基板と、該磁気ディスクドライブと該制御基板に電源を供給する電源ユニットと、各部の接続を行うバックパネルとを有する集合ディスク装置の磁気ディスクモジュールであって、
前記磁気ディスクモジュールの片側に、複数の第１の磁気ディスクドライブと前記電源ユニットとを上下に重ね、該重ねた奥の位置に第１のバックパネルを配置し、他の片側に複数の第２の磁気ディスクドライブと前記制御基板とを上下に重ね、該重ねた奥の位置に第２のバックパネルを配置し、該第１と第２の磁気ディスクドライブは該第１と第２のバックパネルを介して背面合わせとなり、且つ高さが異なるように配置した
ことを特徴とする集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。
（付記２）
前記電源ユニットと前記制御基板とは筐体内を通風するそれぞれのファンを有し、
前記第１のバックパネルと前記第２のバックパネルとの間に仕切り板を設け、該仕切り板によって前記通風が上方を流れる流路と下方を流れる流路の２つの流路を形成する
ことを特徴とする付記１に記載の集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。
（付記３）
前記電源ユニットは下側に、複数の第１の磁気ディスクドライブは上側に配置し、該電源ユニットのファンは外気を前記筐体内に吸い込み、前記制御基板は上側に、複数の第２の磁気ディスクドライブは下側に配置し、該制御基板のファンは該筐体内の空気を排気する
ことを特徴とする付記２に記載の集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。
（付記４）
前記第１と第２のそれぞれのバックパネルは、所定の位置と大きさの切欠き部を有し、該切欠き部を通して該第１のバックパネルは前記制御基板と、該第２のバックパネルは前記電源ユニットとコネクタを介して接続する
ことを特徴とする付記１乃至付記３に記載の集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。
（付記５）
磁気ディスクドライブと、該磁気ディスクドライブに対する制御を行う制御基板と、該磁気ディスクドライブと該制御基板に電源を供給する電源ユニットと、各部の接続を行うバックパネルとを有する磁気ディスクモジュールをラックに複数収納した集合ディスク装置であって、
前記磁気ディスクモジュールは、該前記磁気ディスクモジュールの片側に、複数の第１の磁気ディスクドライブと前記電源ユニットとを上下に重ね、該重ねた奥の位置に第１のバックパネルを配置し、他の片側に複数の第２の磁気ディスクドライブと前記制御基板とを上下に重ね、該重ねた奥の位置に第２のバックパネルを配置し、該第１と第２の磁気ディスクドライブは該第１と第２のバックパネルを介して背面合わせとなり、且つ高さが異なるように配置した
ことを特徴とする集合ディスク装置。
（付記６）
前記電源ユニットのファンは前記磁気ディスクモジュールの前記片側の端部の位置に配置し、前記制御基板のファンは前記他の片側の端部の位置に配置する
ことを特徴とする付記２または付記３に記載の集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。
（付記７）
前記電源ユニットは１対として前記片側に、前記制御基板は１対として前記他の片側に配置する
ことを特徴とする付記１乃至付記４に記載の集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。

本発明による磁気ディスクモジュールの構造例（その１）である。 本発明による磁気ディスクモジュールの構造例（その２）である。 電源ユニットと制御基板の例である。 バックパネルと仕切り板の例である。 従来の磁気ディスクモジュールの構造例（その１）である。 従来の磁気ディスクモジュールの構造例（その２）である。

符号の説明

１０ 磁気ディスクモジュール
１１ 磁気ディスクドライブ（ＨＤＤ）
１２ 電源ユニット
１２−１ ファン
１３ 制御基板
１３−１ ファン
１４ バックパネル
２０ 磁気ディスクモジュール
２１ 磁気ディスクドライブ
２２ 電源ユニット
２３ 制御基板
２４ バックパネル
１００ 磁気ディスクモジュール
２００ 磁気ディスクドライブ
２１０ コネクタ
３００ 磁気ディスクドライブ
３１０ コネクタ
４００ 電源ユニット
４１０ ファン
４２０ コネクタ
４３０ コネクタ
５００ 制御基板
５１０ ファン
５２０ コネクタ
５３０ コネクタ
６００ バックパネル
６１０ 切欠き部
６２０ コネクタ
６３０ コネクタ
６４０ コネクタ
７００ バックパネル
７１０ 切欠き部
８００ 仕切り板

Claims (4)

1. 磁気ディスクドライブと、該磁気ディスクドライブに対する制御を行う制御基板と、該磁気ディスクドライブと該制御基板とに電源を供給する電源ユニットと、該磁気ディスクドライブと該制御基板と該電源ユニットとの接続を行うバックパネルとを有する集合ディスク装置の磁気ディスクモジュールであって、
   前記制御基板と前記電源ユニットとは前記磁気ディスクモジュールの筐体内を通風するファンを備え、該制御基板のファンは該筐体内の空気を排気し、該電源ユニットのファンは外気を前記筐体内に吸い込み、
   前記磁気ディスクモジュールの片側に、複数の第１の磁気ディスクドライブが前記電源ユニットの上に重ねられ、該重ねられた奥の位置に第１のバックパネルが配置され、他の片側に複数の第２の磁気ディスクドライブが前記制御基板の下に重ねられ、該重ねられた奥の位置に第２のバックパネルが配置され、該第１と第２の磁気ディスクドライブは該第１と第２のバックパネルを介して背面合わせとなり、且つ高さが異なるように配置され、
   前記第１のバックパネルと前記第２のバックパネルとの間に仕切り板が設けられ、該仕切り板によって前記通風が前記筐体の上方を横に流れる流路と下方を横に流れる流路の２つの流路が形成される
   ことを特徴とする集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。
2. 前記第１のバックパネルは、前記第１の磁気ディスクドライブと前記電源ユニットとに接続されると共に、前記第２のバックパネルに形成された切欠き部を介して前記制御基板と接続され、
   前記第２のバックパネルは、前記第２の磁気ディスクドライブと前記制御基板とに接続されると共に、前記第１のバックパネルに形成された切欠き部を介して前記電源ユニットと接続される
   ことを特徴とする請求項１記載の集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。
3. 磁気ディスクドライブと、該磁気ディスクドライブに対する制御を行う制御基板と、該磁気ディスクドライブと該制御基板とに電源を供給する電源ユニットと、該磁気ディスクドライブと該制御基板と該電源ユニットとの接続を行うバックパネルとを有する集合ディスク装置の磁気ディスクモジュールをラックに複数収納した集合ディスク装置であって、
   前記磁気ディスクモジュールは、
   前記制御基板と前記電源ユニットとは前記磁気ディスクモジュールの筐体内を通風するファンを備え、該制御基板のファンは該筐体内の空気を排気し、該電源ユニットのファンは外気を前記筐体内に吸い込み、
   前記磁気ディスクモジュールの片側に、複数の第１の磁気ディスクドライブが前記電源ユニットの上に重ねられ、該重ねられた奥の位置に第１のバックパネルが配置され、他の片側に複数の第２の磁気ディスクドライブが前記制御基板の下に重ねられ、該重ねられた奥の位置に第２のバックパネルが配置され、該第１と第２の磁気ディスクドライブは該第１と第２のバックパネルを介して背面合わせとなり、且つ高さが異なるように配置され、
   前記第１のバックパネルと前記第２のバックパネルとの間に仕切り板が設けられ、該仕切り板によって前記通風が前記筐体の上方を横に流れる流路と下方を横に流れる流路の２つの流路が形成される
   ことを特徴とする集合ディスク装置。
4. 前記第１のバックパネルと前記第２のバックパネルとは、それぞれ前記流路の空気を通過させる開口部を有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の集合ディスク装置の磁気ディスクモジュール。

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