JP2011070374A - サーバ収納ユニットおよびサーバ収納設備ならびにマウントフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】データセンター等において、多様な種類の多数のサーバを柔軟に効率的に収納し、電源および空調を効率的に供給することができるサーバ収納ユニットを提供する。
【解決手段】複数のサーバ１００を収納するサーバ収納ユニット１であって、２つの分電盤１０と、分電盤１０の上部に平行に横架された複数のガイドレール２０と、ガイドレール２０の下部に直交して懸架するような位置で装着された複数のマウントフレーム３１とを有し、マウントフレーム３１は、ガイドレール２０に沿って分電盤１０の間を水平方向に摺動可能なように構成され、サーバ１００の幅員に合わせて間隔を調整した２つのマウントフレーム３１の間にサーバ１００を多段に収納することが可能であり、ガイドレール２０のうちの少なくとも１本は、内部に電源ケーブルが通され、所定の間隔で設けられた引出部から引き出してサーバ１００に接続することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーバ等の機器を収納する技術に関し、特に、データセンター等のコンピュータ室において多数のサーバ等の機器を高密度に収納するサーバ収納ユニットおよびサーバ収納設備ならびにマウントフレームに適用して有効な技術に関するものである。

従来、データセンター等に収納される多数のサーバやルータ等のＩＣＴ（Information and Communication Technology）機器（以下では単に「サーバ」と記載する場合がある）は、コンピュータ室に設置されたサーバラック内に収納されて稼働している。

これらのサーバを収納目的としたサーバラックとしては、現在ではいわゆる１９インチラックが主に用いられており、そのほとんどがＥＩＡ（Electronic Industries Alliance：米国電子機械工業会）のＴＩＡ／ＥＩＡ−３１０−Ｄという規格に準拠している。これらのサーバラックにはＥＩＡ規格に準拠したサーバを収納することが可能である。

一般的にサーバラックに必要とされる機能としては、例えば、（１）データセンター等の建物に適切に締結することによる免震・耐震の機能、（２）各種のサーバを収納（マウント）する機能、（３）収納されたサーバに対して電源を供給する機能、（４）通信ケーブルを入線させ支持する機能、（５）収納されたサーバを冷却するための冷気を取り込み、サーバが発する熱を排出する機能、（６）物理的なセキュリティの機能、などがある。

データセンター等において上記のような機能を有するサーバラック等によりサーバを収納する際の技術としては、例えば、特開２００９−１０９０４５号公報（特許文献１）には、複数のラック列が並列に配置された施設において、対向するラック列間の空間が冷却空間領域と排熱空間領域とに交互に配置され、ラック列の所定の箇所には送風ラックを配置し、送風ラックの一方の面に水平又は下向き方向に送風する給気ファンを設けて空気調和機からの冷却空気を冷却空間領域に供給し、冷却空間領域の冷却空気は電子装置を通過させて排熱空間領域に排気し、送風ラックの反対側の面に排熱空間領域の空気を吸い込む排気ファンを設けて空気調和機に還気するコンピュータ室の空気調和システム及びその送風ラックが開示されている。

特開２００９−１０９０４５号公報

上述したように、サーバの収納のために一般的に用いられるサーバラックは、ほとんどがＥＩＡ規格に準拠したものとなっており、ＥＩＡ規格に準拠したサーバは収納することが可能である。しかしながら、これらのサーバラックにおいても筐体自体のサイズや仕様は様々である。また、データセンター等に収納される多数のサーバの中にはＥＩＡ規格に準拠していないサーバも存在し、これらを収納するにはＥＩＡ規格に準拠しない専用のものやオーダーメイドのサーバラックが必要となる。このように現状ではデータセンター等で多様な種類の多数のサーバを収納するには種類やサイズが異なる種々のサーバラックを設置可能とする必要があり、コストが高くなってしまう。

一方、データセンター等のコンピュータ室においては、サーバラック、およびこれに電源を供給するための分電盤、電源・通信ケーブルなどはそれぞれ独立して配置されている。このため、例えば、電源・通信ケーブルのケーブルルートが煩雑化し、さらに、煩雑化したケーブルが風道を塞いで空調効率を低下させ、温度条件を悪化させる場合が生じている。このような状況は、例えばブレードサーバなど、近年のサーバ収納の高密度化によってさらに生じ易くなっている。また、サーバラックを設置する毎に床への設置工事が発生するなど、サーバの収納にかかるコストも高くなっている。

そこで本発明の目的は、データセンター等のコンピュータ室において、多様な種類の多数のサーバを柔軟に効率的に収納し、これらのサーバに電源および空調を効率的に供給することができるサーバ収納ユニットおよびサーバ収納設備ならびにこれらに用いられるマウントフレームを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

本発明の代表的な実施の形態によるサーバ収納ユニットは、２つの分電盤と、２つの前記分電盤の上部に平行に横架された複数のガイドレールと、前記ガイドレールの下部に前記各ガイドレールに直交して懸架するような位置で装着された複数のマウントフレームとを有し、前記マウントフレームは、前記ガイドレールに沿って、２つの前記分電盤の間を水平方向に摺動可能なように構成され、収納する前記サーバの幅員に合わせて間隔を調整した２つの前記マウントフレームの間に前記サーバを多段に収納することが可能であり、前記ガイドレールのうちの少なくとも１本は、中空状であり、内部に前記分電盤からの電源を供給するための電源ケーブルが通され、所定の間隔で設けられた引出部から前記電源ケーブルを引き出して前記サーバに接続することが可能であることを特徴とするものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明の代表的な実施の形態によれば、サーバラック筐体を廃して可動式のマウントフレームのみとし、さらに分電盤、ケーブルルートを一体化することにより、サーバラックに必要とされる基本的な機能を有しつつ、サーバ収納の高密度化に対応して、多様な種類の多数のサーバを柔軟に効率的に収納し、これらのサーバに電源および空調を効率的に供給することができる。

本発明の実施の形態１であるサーバ収納ユニットの構成例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態１におけるガイドレールおよびマウントフレームの構成例を示した断面図である。 本発明の実施の形態１におけるサーバの収納例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態２であるサーバ収納ユニットの構成例について概要を示した図である。 従来のサーバラックおよびその配置の例について概要を示した図である。 従来のサーバラックにおいてサーバを収納する場合の例について概要を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、以下においては、本発明の特徴を分かり易くするために、従来の技術と比較して説明する。

＜概要＞
図５は、データセンター等における従来のサーバラックおよびその配置の例について概要を示した図である。データセンター等のコンピュータ室では、一般的に、床５０の上に複数のサーバを収納可能なサーバラック３０と、サーバラック３０に電源を供給する分電盤１０とが独立して配置される。ここで、床５０は、一般的にはフリーアクセスフロア（二重床）となっており、本来の床面と上げ底にした床面との間の床下の空間を利用して、分電盤１０からサーバラック３０および収納された各サーバに電源を供給するための電源ケーブル４１や、各サーバに接続される通信ケーブル４２が配線される。

このようにサーバラック３０と分電盤１０、および電源ケーブル４１、通信ケーブル４２がそれぞれ独立して配置されているため、床下のケーブルルートが煩雑となり、適切な管理がされない場合がある。また、一般的にはデータセンター等においては床下の空間から冷風を供給する方式が主流であるため、煩雑に配置されたケーブルは風道を塞ぎ、空調効率を低下させる場合がある。

また、従来技術のサーバラック３０は筐体（囲い）を有し、その内部にサーバを収納（マウント）する形態をとる。図６は、従来のサーバラック３０においてサーバを収納する場合の例について概要を示した図である。図６において、サーバラック３０の筐体（図示しない）の内部には、両側にサーバ１００を収納するためのマウントフレーム３１を有している。また、収納するサーバ１００の前面の両側には、マウントフレーム３１にサーバ１００を固定するための固着部を有している。この固着部とマウントフレーム３１とをネジ等により固定することで、サーバ１００をサーバラック３０に収納する。

ここで、複数のサーバ１００を上下に重ねるようにしてマウントフレーム３１に固定することで多数のサーバ１００を多段に収納することが可能であるが、基本的には同一のサーバラック３０には幅員が同じサーバ１００しか収納することができない。従って、異なる幅員のサーバ１００を収納するには別のサーバラック３０を用意する必要がある。

また、複数のサーバ１００を上下に重ねて収納することにより、サーバ１００の上下は他のサーバ１００に塞がれるため、冷却用の冷風は、一般的にはサーバラック３０の前面（もしくは背面や側面）側からサーバ１００に供給され、背面（もしくは前面や側面）側から排気されることになるが、一般的なサーバラック３０の前面および背面の有効開口率は最大でも６５％程度であるため、床下から冷風を供給しても適切に内部のサーバに冷風が供給されず、サーバラック３０の内部に熱溜りが発生する場合がある。

また、サーバラック３０を設置する毎に床５０に対する設置工事が発生するため、サーバの収納にかかるコストも高くなる。

そこで、本発明の一実施の形態であるサーバ収納ユニットは、サーバラック３０の筐体を廃して可動式のマウントフレーム３１のみとし、さらに分電盤１０、および電源ケーブル４１を一体化する。これにより、サーバラックに必要とされる基本的な機能を有しつつ、多様な種類の多数のサーバを柔軟に効率的に収納し、これらのサーバに電源および空調を効率的に供給する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１であるサーバ収納ユニットの構成例について概要を示した図である。サーバ収納ユニット１は、両側に分電盤１０を有し、各分電盤１０の上部に平行に横架された２本のガイドレール２０によって連結されている。２本のガイドレール２０の下部には、これらに直交して懸架するような位置で複数のマウントフレーム３１が装着されており、これらマウントフレーム３１は、ガイドレール２０に沿って分電盤１０の間を水平方向に摺動可能なように構成されている。

このうち少なくとも１本以上のガイドレール２０には、分電盤１０からの電源ケーブルが内部に通されており、電源供給用のバスダクトの機能も兼ね備える。なお、本実施の形態ではガイドレール２０を２本横架しているが、強度を確保する等の理由から、マウントフレーム３１を装着することが可能である限り、２本以上の本数であってもよい。ただし、サーバ収納ユニット１の放熱性能を考慮した場合、少ない本数で上部の開口部を大きくする方が望ましい。

隣接する２つのマウントフレーム３１の間には、複数のサーバ１００が多段に収納され、サーバ列１１０を構成している。各サーバの収納方法は、例えば、図６で示したものと同様の方法をとることができる。また、これ以外に、マウントフレーム３１およびサーバ１００の側面からネジ等により固定することも可能である。このサーバ列１１０は、複数有することが可能である。

図２は、本実施の形態のサーバ収納ユニット１におけるガイドレール２０およびマウントフレーム３１の構成例を示した断面図である。図２では、ガイドレール２０に直交し、かつ任意のマウントフレーム３１を含む面での断面の状態を示している。ガイドレール２０の内部は中空状となっており、分電盤１０からの電源を供給するための電源ケーブル４１が通されている。これらのケーブルは、ガイドレール２０の側面等に所定の間隔で設けられ、スイッチ等を有する引出部２１から適宜引き出して、マウントフレーム３１に収納されたサーバ１００に接続することができる。

マウントフレーム３１をガイドレール２０に装着する手法は特に限定されず、種々のものを採用することができる。例えば、図２に示すように、ガイドレール２０の底面にＴ字型の断面形状の溝部を設け、また、マウントフレーム３１の上部にＴ字型の断面形状の凸部を設けて、ガイドレール２０の溝部にマウントフレーム３１の凸部を遊挿することで、ガイドレール２０から吊るされた状態でマウントフレーム３１を装着（掛着）することができる。

また、図示しないが、床面およびガイドレール２０の底面に溝部を設け、マウントフレーム３１の下部および上部に凸部を設けて、各溝部にマウントフレーム３１の凸部を遊挿することで、床面に支持された状態でマウントフレーム３１をガイドレール２０に装着するようにしてもよい。また、マウントフレーム３１の下部に例えばキャスター等の移動補助部材を設け、これによって床面に支持される状態としてもよい。

また、例えば、マウントフレーム３１の凸部の形状・構造や移動補助部の着脱等により、マウントフレーム３１をガイドレール２０に着脱可能な構造とし、サーバを収納する際にマウントフレーム３１を適宜増設して、サーバを収納していないマウントフレーム３１を取り外しておくようにすることも可能である。

なお、通信ケーブル４２については、サーバ収納ユニット１の床下から供給する構成としてもよいし、分電盤１０によって支持して、ガイドレール２０の内部を電源ケーブル４１と同様に通して供給する構成とすることも可能である。

図３は、本実施の形態のサーバ収納ユニット１におけるサーバの収納例について概要を示した図である。図３では、サーバ列１１１、サーバ列１１２、およびサーバ列１１３にてそれぞれ幅員の異なるサーバを収納した場合の例を示している。上述したように、マウントフレーム３１がガイドレール２０に沿って分電盤１０の間を水平方向に自在に摺動可能なように構成されているため、幅員の異なるサーバに対して、それぞれ２つのマウントフレーム３１の間隔を適宜調整するのみで収納することが可能である。

なお、サーバが収納されたマウントフレーム３１については、例えば、サーバ列１１１やサーバ列１１２のように、移動不可となるように位置を固定してもよいし、サーバ列１１３のように、サーバおよびマウントフレーム３１を一体としてガイドレール２０に沿って摺動させ、移動可能なようにすることも可能である。

また、図３の例では、サーバ列１１１、サーバ列１１２、およびサーバ列１１３の各サーバはそれぞれ個別の１組のマウントフレーム３１によって収納されているが、例えば、サーバ列１１１とサーバ列１１２の間にあるマウントフレーム３１を、サーバ列１１１とサーバ列１１２とで共用して、１つのマウントフレーム３１の両側にサーバ列１１１とサーバ列１１２のサーバを収納する構成とすることも可能である。

以上に説明したように、本実施の形態のサーバ収納ユニット１によれば、サーバラックの筐体を廃して、ガイドレール２０に沿って摺動可能なマウントフレーム３１のみとすることで、多様な種類・サイズ（幅員）の多数のサーバを柔軟に効率的に収納することができる。また、サーバ列を追加する際にサーバラックの設置作業が不要となり、床に対する設置工事が不要となる。また、サーバラックの筐体を有していないオープン型であるため、空調を効率的に供給できるとともに、高い放熱性能を有し、空調負荷を低減させることができる。

さらに、両側に分電盤１０を有してこれらをガイドレール２０で連結し、ガイドレール２０に電源ケーブル４１を通して、マウントフレーム３１、分電盤１０、およびケーブルルートを一体化した構成とすることで、配線長を極小化し、効率のよい電源供給を可能とするとともに、煩雑化したケーブルルートによる空調効率の低下を抑止することができる。

＜実施の形態２＞
図４は、本発明の実施の形態２であるサーバ収納設備の構成例について概要を示した図である。図４の例に示すサーバ収納設備２は、床５０、天井６０、および図示しない壁面によって囲われた閉じた領域を有し、この領域内の床５０上に、上述の実施の形態１で示したサーバ収納ユニット１を１つ以上並べて配置し、給排気設備や物理セキュリティを施したものである。なお、このサーバ収納設備２は、例えば、独立したデータセンター等の建造物として構成してもよいし、データセンター等の中で顧客や提供機能等の単位でパーティション等により囲われたエリアとして構成してもよい。また、コンテナやプレハブなどのサーバ収納モジュール等として構成することも可能である。

床５０において、例えば、サーバ収納ユニット１に並行する位置に設けられた保守通路の一部には、その下部（床下）に冷却用の冷風を供給する給気ダクト８１を有する。このとき、床５０における給気ダクト８１の上部の床面には、例えば、エキスパンドメタルなど通気性を有するプレートによってカバーされた歩行可能な開口部（図示しない）を設ける。

また、給気ダクト８１が配置された保守通路とは異なる保守通路の上方の天井６０の上部には、サーバ冷却後の排気を回収する排気ダクト８２を有する。このとき、天井６０における排気ダクト８２の下部には開口部を設ける。給気ダクト８１および排気ダクト８２の数や配置される通路の位置などは特に限定されず、空調効率を考慮して適宜配置することができるが、サーバ収納ユニット１は高い放熱性能を有するため、給気ダクト８１および排気ダクト８２の数は極小化することができる。

なお、床５０は、床下に給気ダクト８１を配置することが可能であり、給気ダクト８１の上部に開口部を設けることが可能なものであれば、例えば、フリーアクセスフロアであってもよいし、サーバ収納ユニット１のガイドレール２０がケーブルルートとなっており、また、収納サーバの増加に伴う床５０へのサーバラックの設置工事が不要となることから、他の簡易な床構造としてもよい。また、天井６０は、排気ダクト８２（および天井６０の開口部）に向けたスムーズな気流が生ずるよう下面は可能な限り平坦な形状であるほうが望ましい。

さらに、データセンター等の建造物や、パーティション等で囲われた閉じたエリアとして構成されるサーバ収納設備２は、人の出入りや物品の搬入出を行うための扉７０を有する。扉７０には、物理的なセキュリティを確保するため、例えば、ＩＤカードや生体認証などを利用した入退室・セキュリティ管理機能などを備え、入室が許可された人・物のみが入室し、また管理者等が入退室の履歴のトラッキング等を行うことを可能とする。

以上に説明したように、本実施の形態のサーバ収納設備２によれば、給排気設備および物理セキュリティ機能を備えたデータセンターや、データセンター内での顧客単位での閉じたエリアを構成することができる。このとき、実施の形態１におけるサーバ収納ユニット１を用いることにより、給排気設備および床構造の簡素化・効率化を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、データセンター等のコンピュータ室において多数のサーバ等の機器を高密度に収納するサーバ収納ユニットおよびサーバ収納設備ならびにマウントフレームに利用可能である。

１…サーバ収納ユニット、２…サーバ収納設備、
１０…分電盤、２０…ガイドレール、２１…引出部、３１…マウントフレーム、４１…電源ケーブル、４２…通信ケーブル、５０…床、６０…天井、７０…扉、８１…給気ダクト、８２…排気ダクト、
１００…サーバ、１０１…固着部、１１０〜１１３…サーバ列。

Claims (3)

1. 複数のサーバを収納するサーバ収納ユニットであって、
   ２つの分電盤と、
   ２つの前記分電盤の上部に平行に横架された複数のガイドレールと、
   前記ガイドレールの下部に前記各ガイドレールに直交して懸架するような位置で装着された複数のマウントフレームとを有し、
   前記マウントフレームは、前記ガイドレールに沿って、２つの前記分電盤の間を水平方向に摺動可能なように構成され、収納する前記サーバの幅員に合わせて間隔を調整した２つの前記マウントフレームの間に前記サーバを多段に収納することが可能であり、
   前記ガイドレールのうちの少なくとも１本は、中空状であり、内部に前記分電盤からの電源を供給するための電源ケーブルが通され、所定の間隔で設けられた引出部から前記電源ケーブルを引き出して前記サーバに接続することが可能であることを特徴とするサーバ収納ユニット。
2. 請求項１に記載のサーバ収納ユニットにおいて用いられるマウントフレームであって、
   前記ガイドレールに対して着脱可能であることを特徴とするマウントフレーム。
3. 床、天井、および壁面に囲われた領域内において複数のサーバを収納するサーバ収納設備であって、
   前記床上に並べて配置された、１または複数の請求項１に記載のサーバ収納ユニットと、
   前記床において、前記サーバ収納ユニットと並行する位置に設けられた保守通路のうちの１つ以上の前記保守通路の床下に配置された給気ダクトと、
   前記給気ダクトが配置された前記保守通路とは異なる１または複数の前記保守通路の上方の前記天井の上部に配置された排気ダクトと、
   入退室に係るセキュリティ機能を有する、前記壁面に配置された１または複数の扉とを有することを特徴とするサーバ収納設備。

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