(57)【要約】      （修正有）【課題】ファンの回転に起因するＨＤＤの共振を装置稼働中に自動的に防止する。【解決手段】制振システム装置は、加速度センサを搭載し、装置電源オン時に振動を加速度センサにより測定し、ＨＤＤが受ける振動許容範囲を超えるファン回転数を使用禁止領域として初期設定する。装置稼働中の温度上昇時等の温度制御において、ファン回転数の使用禁止領域を回避する範囲でファン回転数を制御する。また振動が許容範囲を超えた場合は再度振動測定することによりファン回転数を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷却用ファンと、ＨＤＤを搭載する制振システム装置であって、
該ＨＤＤの振動を測定する加速度センサと、該複数のファンの回転数を測定する回転数センサと、該加速度センサ及び該回転数センサによる測定データを用いて、該ファンの回転数を制御する制御部を有することを特徴とする制振システム装置。
【請求項２】
該制御部は、電源オン時にファン回転数を段階的に増加させ、加速度センサにより振動を測定し、ＨＤＤが受ける振動許容範囲を超えるファン回転数を使用禁止領域として設定することを特徴とする請求項１の制振システム装置。
【請求項３】
制振システム装置が稼働中で温度が上昇した時にファンが故障した場合、
該制御部は、使用禁止領域として設定されたファン制御テーブルのデータを用いて、ファンの回転数を制御し、また振動増加状態においては再度振動を測定することにより、使用禁止領域として設定した該データを更新して、ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項２の制振システム装置。
【請求項４】
ＨＤＤが受ける振動増加を防ぐために複数のファンを使用し、冷却能力を保持した範囲でファン回転数の使用禁止領域を避け、かつファン毎に異なるファンの回転数を設定し、
該制御部は、設定された回転数で各々のファンを制御することを特徴とする請求項２又は３の制振システム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制振システム装置に係り、特に、サーバ装置に実装された冷却用ファン（以下単にファンという）の回転に起因してハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に生じる振動の低減の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サーバ装置は、実装された高性能ＣＰＵや大容量のメモリからの発熱に対して装置内部を冷却するために、小径で高回転のファンを複数台実装している。また、サーバ装置に搭載されているＨＤＤは、ファンの回転による振動の影響で、ＨＤＤ性能が低下するという問題が発生する。
【０００３】
ＨＤＤ性能の低下は、装置の入気温度上昇時にファンを高速回転させＨＤＤが受ける振動が増加すること、複数台のファンの1台が故障した時に他のファンを高速回転させることでＨＤＤが受ける振動が一層増加すること、およびＨＤＤがファンの振動に共振することが主な原因である。ファンは回転数の多段階設定が可能であるが、ＨＤＤ搭載台数／容量／装置製造時のバラツキや経年変化により装置共振周波数が変化するため、装置共振周波数を回避するようなファン回転数を設定することは困難である。
【０００４】
従来から、ファンの回転によるＨＤＤの共振、即ちＨＤＤ性能の低下を回避する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、冷却用ファンの回転数を回転速度センサで計測して、予め記憶した共振周波数との関係からファンの回転数を制御することで、冷却用ファンの振動によってＨＤＤが共振してデータ転送レートが劣化する事態を回避するための電子装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５０４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
然るに、従来技術では、電子装置の電源オン時の搭載ＨＤＤの台数／容量／装置製造バラツキや、装置の稼働中の経年変化による電子装置の共振周波数の変動に対応できないという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、ファンの回転に起因するＨＤＤの共振を装置稼働中に自動的に防止することができる制振システム装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による制振システム装置は、好ましくは、複数の冷却用ファンと、ＨＤＤを搭載する制振システム装置であって、該ＨＤＤの振動を測定する加速度センサと、該複数のファンの回転数を測定する回転数センサと、該加速度センサ及び該回転数センサによる測定データを用いて、該ファンの回転数を制御する制御部を有することを特徴とする制振システム装置として構成される。
【０００９】
好ましい例において、該制御部は、電源オン時にファン回転数を段階的に増加させ、加速度センサにより振動を測定し、ＨＤＤが受ける振動許容範囲を超えるファン回転数を使用禁止領域として設定する制振システム装置として構成される。
【００１０】
また、好ましくは、制振システム装置が稼働中で温度が上昇した時にファンが故障した場合、該制御部は、使用禁止領域として設定されたファン制御テーブルのデータを用いて、ファンの回転数を制御し、また振動増加状態においては再度振動を測定することにより、使用禁止領域として設定した該データを更新して、ファンの回転数を制御する制振システム装置として構成される。
【００１１】
また、好ましくは、ＨＤＤが受ける振動増加を防ぐために複数のファンを使用し、冷却能力を保持した範囲でファン回転数の使用禁止領域を避け、かつファン毎に異なるファンの回転数を設定し、該制御部は、設定された回転数で各々のファンを制御することを特徴とする請求項２又は３の制振システム装置として構成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、サーバ装置のＨＤＤの性能低下に影響する振動による共振を、経年変化による装置共振周波数の変動に応じて防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施例における制振システム装置の構成図。
【図２】一実施例における制振システム装置の実装構造を示す斜視図。
【図３】制振システム装置におけるファン制御テーブルとファン回転数設定レジスタを示す図。
【図４】制振システム装置のファン回転数、ＨＤＤ性能、ＨＤＤが受ける振動の関係を示す図。
【図５】制振システム装置の初期設定時におけるファン制御フローを示す図。
【図６】制振システム装置の稼働時におけるファン制御フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は一実施例による制振システム装置の構成を示し、図２はその実装構造を示す。
制振システム装置は、例えばサーバ装置のような、冷却ファンを有する電子装置において実現される。
図１及び図２において、１ａ、１ｂ、１ｃ（総じて１と示す）はＨＤＤ、２ａ、２ｂは加速度センサ、３は筐体、４はファンユニット、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ，５ｅ、５ｆ（総じて５と示す）は回転数センサ付ファン、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ，６ｅ、６ｆ（総じて６と示す）は各ファン５ａ〜５ｆに対応した回転数センサ、７はＨＤＤ制御部、８はシステム制御部、９はファン回転数設定レジスタ、１０はマザーボード、１１は温度センサ、１２はファン制御テーブル、１３は電源である。ＨＤＤ１、ファンユニット４、マザーボード１０、電源１３は、筐体３内に実装して固定される。
【００１５】
ＨＤＤ１はＨＤＤ制御部７によりデータ転送制御される。加速度センサ２は筐体３の側部に固定され、回転数センサ付ファン５の振動による加速度データを検知してシステム制御部８に転送する。ファン回転数設定レジスタ９は、回転数センサ付ファン５の回転数を制御する。回転数センサ６は回転数センサ付ファン５の回転数データをシステム制御部８に転送する。温度センサ１１は装置内に取り付けられ、検知した温度データをシステム制御部８に転送する。ファン制御テーブル１２はファン回転数、温度、ファン１台故障状態、ファン回転数の使用禁止フラグの関係を示したテーブルである（これについては図３を参照して後述する）。システム制御部８は、加速度センサ２、回転数センサ６、温度センサ１１、ファン制御テーブル１２のデータを基に、ファン回転数設定レジスタ９によりファンの回転数を制御する。
【００１６】
図３は、ファン制御テーブル１２とファン回転数設定レジスタ９の例を示す。
ファン制御テーブル１２は、ファンの回転数、ファンの状態として温度及びファン１台の故障、ファン回転数の使用可又は禁止を示す禁止フラグに関する情報を登録する。また、ファン回転数設定レジスタ９はファンごとにファンの回転数を設定する。ここで、禁止フラグの「０」は、当該回転数が使用可能な回転数であることを示す。一方、禁止フラグの「１」は当該回転数が使用禁止の回転数であることを示す。
【００１７】
ファン回転数と温度の関係は、好ましくは、装置設計時の実験において決定した値である。実施例のファン回転数５０００min-1と温度２５℃の関係は、装置入気温度が２５℃の時にＣＰＵ他の装置搭載デバイスの冷却に必要なファン回転数が５０００min-1であることを示し、装置入気温度の上昇に伴い冷却に必要なファン回転数は増加する。また、ファンは冗長化のため複数台搭載し、１台故障時は残りの５台のファンの回転数を増加させ冷却能力を増大させる。例えば、ファン回転数が「６７００」で、温度が３３．５℃の場合、禁止フラグは使用禁止回転数「１」に設定される。また、ファン５ａ〜５ｆは、設定レジスタ９に設定されたような使用可能な回転数「６９００」〜「６６００」で制御されることを意味する。
【００１８】
図４は、制振システム装置におけるファン回転数、ＨＤＤ性能、ＨＤＤが受ける振動の関係を示す。ＨＤＤがファンの振動により共振すると、ＨＤＤが受ける振動が増加して、ＨＤＤ性能が低下することがわかる。ＨＤＤ性能の低下の許容範囲を設定するために、ＨＤＤが受ける振動の許容範囲を設定し、使用可能ファン回転数でファン制御を実施することによりＨＤＤ性能の低下を許容範囲内とすることが可能となる。
【００１９】
次に、図５及び図６を参照して、ファンの回転制御動作について説明する。
制振システム装置の電源１３がオンすると、回転数センサ付ファン５の回転数が段階的に増加する。筐体３に発生する振動は加速度センサ２により測定される。ＨＤＤが受ける振動許容範囲を超えるファン回転数をファン制御テーブル１２の禁止フラグを「１」とすることにより初期設定する。
【００２０】
図５に示すように、初期設定時には、最初にファン制御テーブル１２の全ての使用禁止フラグを「１」に設定し（Ｓ１）、ファン回転数の初期値（５０００min-1）をファン回転数設定レジスタ９に設定する（Ｓ２）。加速度センサ２の加速度を読み込み（Ｓ３）、事前に設定した許容範囲内の加速度であるかどうかを比較し（Ｓ４）、許容範囲内であれば、ファン制御テーブル１２の禁止フラグに「０」を設定し（Ｓ５）、許容範囲外であれば「１」を設定する（Ｓ６）。次に、ファン制御テーブル１２のファン回転数を１００min-1増加させ（Ｓ７）、ファン回転数を最大値（９０００min-1）まで同様に加速度を測定し（Ｓ８）、１００min-1毎の使用禁止フラグにより使用禁止回転数を設定する。図３の実施例では、６７００、６８００、７２００，７３００、７９００，８０００，８４００〜９０００min-1が使用禁止回転数である。
【００２１】
図６に示すように、制振システム装置の稼働時は、ファン回転数の初期値（５０００min-1）をファン回転数設定レジスタ９に設定する（Ｓ９）。回転数センサ６の回転数を読み込み（Ｓ１０）、ファン故障の有無を確認する（Ｓ１１）。確認の結果、ファンが故障している場合は、ファン制御テーブル１２のファン１台故障時の回転数の使用禁止フラグを読み込み（Ｓ２２、Ｓ２３）、使用禁止フラグが「１」の場合は（Ｓ２４）、ファン制御テーブル１２のファン回転数を１００min-1増加させ（Ｓ２５）再度使用禁止フラグを読み込みフラグが「０」になるまで同様にファン制御テーブル１２のファン回転数を増加させて使用可能な回転数を設定する（Ｓ２６）。図３の例では８１００min-1が使用可能な回転数である。ファン１台故障の場合はファンが交換されるまで温度状態による制御は実施せず、ファン回転数は一定の状態である。
【００２２】
ファンが故障していない場合は、温度センサ１１の温度を読み込み（Ｓ１２）ファン制御テーブル１２の該当温度に従ってファン回転数の使用禁止フラグを読み込み（Ｓ１３、Ｓ１４）、使用禁止フラグが「１」の場合は（Ｓ１５）、ファン制御テーブル１２のファン回転数を１００min-1増加させ（Ｓ１６）再度使用禁止フラグを読み込み（Ｓ１４）フラグが「０」になるまで同様にファン制御テーブル１２のファン回転数を増加させて使用可能な回転数を設定する（Ｓ１７）。
【００２３】
使用禁止フラグが「１」の場合は、ファン制御テーブル１２のファン回転数を使用禁止フラグが「０」になる回転数まで増加させ、共振回転数を避けたファン回転数を6台中３台のファン５ａ、５ｃ、５ｄに対して設定するが、振動増加によるＨＤＤ性能低下を防ぐため、残り３台の隣接ファン５ｂ、５ｄ、５ｆの回転数は増加させた回転数より低くかつ使用禁止フラグが「１」でない回転数に設定する（Ｓ１８）。隣接ファン５ｂ、５ｄ、５ｆの回転数の差は事前に実験結果を基に設定したファンの冷却能力以下とならない値とする。冷却能力以下となるため低い回転数を設定できない場合は増加させた同一の回転数を設定する。
【００２４】
この処理を図３に従って説明すると、ファン制御テーブル１２において温度３３．５℃に対応するファン回転数は６７００min-1であるが、使用禁止の回転数であるため６９００min-1をファン５ａ、５ｃ、５ｄに対して設定し、６６００min-1をファン５ｂ、５ｄ、５ｆに設定する。
【００２５】
ファンの動作状況の経年変化、ＨＤＤの動作状況等で共振回転数が変化することを防ぐため、装置稼働中に加速度センサのデータを読み込み、ＨＤＤが受ける振動の許容範囲を超えないことを監視し（Ｓ２０、Ｓ２７）、許容範囲を超えた場合は、当該回転数の前後の事前に設定した範囲の回転数において加速度センサにより振動を測定しファン制御テーブルを更新する（Ｓ２１、Ｓ２８）。
以下同様に、ファンの故障状況、装置の温度状況、ＨＤＤの振動状況を監視しファン回転数の制御を実施する。
【符号の説明】
【００２６】
１：ＨＤＤ                    ２：加速度センサ      ３：筐体            ４：ファンユニット    
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ，５ｅ、５ｆ：回転数センサ付ファン      
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ，６ｅ、６ｆ：回転数センサ      
７：ＨＤＤ制御部              ８：システム制御部  
９：ファン回転数設定レジスタ  １０：マザーボード    １１：温度センサ    
１２：ファン制御テーブル      １３：電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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