JP2014006574A - 計算機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のサーバラックの全体としての連続的な転倒を抑制する。
【解決手段】ラック群ＳＯＲは、サーバラックＳＶＲと、心柱ＰＬＲとを備えている。上記サーバラックＳＶＲは、計算機器を収納するユニットＵＮＴが複数積み重ねられ、個々のユニットＵＮＴ同士が弾性作用を有する連結器具ＣＮＴ１により連結される。上記心柱ＰＬＲは、サーバラックＳＶＲを支持する。個々のユニットＵＮＴは、個々のユニットＵＮＴ同士の間で相対的に移動可能に連結される。
【選択図】図２

Description

本発明は計算機装置に関し、特に、サーバラックを有する計算機装置に関するものである。

たとえば特開２００４−２８２９７号公報（特許文献１）においては、床面Ｆに固定された架台に設置された支柱パイプが複数の筺体を固定する耐震フレームが開示されている。またたとえば特開２００９−２０６３５０号公報（特許文献２）においては互い違いに設置された金属板を利用して、水平方向に複数並ぶ電子機器収納用ラックをより迅速かつ正確に連結できる連結構造が開示されている。

特開２００４−２８２９７号公報 特開２００９−２０６３５０号公報

上記の各公報に開示される構造はいずれも複数の筺体またはラックが水平方向に固定されているが、この場合設置場所の占有面積が大きくなる。収納効率を向上するため、たとえば計算機器を収納するユニットが複数積み重ねられたサーバラックは長身の剛構造フレームとすることが一般的である。

また上記の各公報においてはいずれも各筺体またはラック同士を強固に固定して剛性を強化することを試みているが、長身の重量物である剛構造のサーバラックは、剛構造により各筺体またはラック同士の間の拘束力が強いため、各筺体またはラック間に加わる応力を吸収、分散することが困難である。このため上記の各公報の構造は、剛構造であるが故に、地震の揺れにより却って転倒しやすくなる可能性がある。

さらに複数のサーバラックを横一列に（一方向に沿って、一直線状に）並ぶように配置すれば、これらに対して一方向に集中する力が加われば、これらの複数のサーバラックが連続的にすべて転倒する可能性もある。

その他の課題と新規な特徴は、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。

一実施の形態の計算機装置は、サーバラックと、心柱とを備えている。上記サーバラックは、計算機器を収納するユニットが複数積み重ねられ、個々のユニット同士が弾性作用を有する連結器具により連結される。上記心柱は、サーバラックを支持する。個々のユニットは、個々のユニット同士の間で相対的に移動可能に連結される。

一実施の形態によれば、個々のユニット同士が相対的に移動可能に連結されるため、地震などの揺れの際には応力が柔軟に分散する。このためサーバラックに大きな応力が集中して転倒する可能性を低減することができる。

一実施の形態のサーバラックの構成を示す概略図である。 一実施の形態の心柱と複数のサーバラックとが配置されたラック群の構成を示す概略図である。 図２より多数のサーバラックが配置されたラック群の構成を示す概略図である。 図３の構成にさらに冷却装置が設置されたラック群の構成を示す概略図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う部分における、ラック群内の構成をより詳細に示す概略断面図である。 平時におけるサーバラックの状態を示す概略断面図である。 揺れの発生時におけるサーバラックの状態を示す概略断面図である。 実施の形態２の水冷方式を用いた心柱の冷却機構を示す概略図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分における概略断面図である。 実施の形態３の空調機構を示す概略図である。 実施の形態３の比較例の空調機構を示す概略図である。 実施の形態４の平時におけるサーバラックの状態を示す概略図（Ａ）と、揺れの発生時におけるサーバラックの状態を示す概略図（Ｂ）とである。

以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１を参照して、一実施の形態のサーバラックＳＶＲは、ユニットＵＮＴを複数備えている。ユニットＵＮＴはたとえば計算機のサーバに用いられるＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを搭載する計算機器ＣＰＲを収納する筺体であり、一般公知の材質により形成されている。複数のユニットＵＮＴは積み重ねられるように配置されており、個々のユニットＵＮＴ同士はユニット連結器具ＣＮＴ１（連結器具）により互いに連結されている。図１においては一例として６つのユニットＵＮＴが積み重ねられ互いに連結されている。

ユニット連結器具ＣＮＴ１は弾性作用を有する伸縮可能な材質により形成されることが好ましく、たとえば弾性ゴムやいわゆる免震台（ベアリング支承およびオイルダンパー）により形成されることが好ましい。ユニット連結器具ＣＮＴ１は弾性作用を有することにより、地震の加速度を低減させるいわゆる免震作用を有することが好ましい。

図２および図３を参照して、一実施の形態のラック群ＳＯＲ（計算機装置）は、心柱ＰＬＲと、図１に示す複数のサーバラックＳＶＲとを有している。心柱ＰＬＲは高さ方向に延びる柱状の構造体であり、後述するラック連結器具ＣＮＴ２によりサーバラックＳＶＲを支持するためのものである。心柱ＰＬＲの周囲を取り囲むように複数のサーバラックＳＶＲが配置されている。図３においては一例として４つのサーバラックＳＶＲが心柱ＰＬＲの周囲を取り囲むように配置されている。

心柱ＰＬＲとサーバラックＳＶＲとはラック連結器具ＣＮＴ２（固定器具）により互いに連結（固定）されている。ラック連結器具ＣＮＴ２としては一般公知のワイヤや、柱同士を連結する梁などの長尺形状の部材を用いることが好ましい。

ラック連結器具ＣＮＴ２は心柱ＰＬＲとサーバラックＳＶＲ、特にサーバラックＳＶＲを構成する個々のユニットＵＮＴとを連結することが好ましい。ラック連結器具ＣＮＴ２は長尺形状を有し、これがラック群ＳＯＲの中央の心柱ＰＬＲからその周囲のサーバラックＳＶＲに向けて放射状に延在する。言い換えれば複数のサーバラックＳＶＲは一方向に（一直線に並ぶように）配置されずに、心柱ＰＬＲに対して平面視における放射状に相当する複数の方向（たとえば図３においては４方向）に配置されている。

図４を参照して、心柱ＰＬＲには（たとえば心柱ＰＬＲの上方には）、冷却装置ＣＬＲ（排熱機構）が配置されている。図４のように心柱ＰＬＲの周囲を複数のサーバラックＳＶＲが取り囲む構成においては、計算機器ＣＰＲの稼動中に発生する熱が心柱ＰＬＲの近傍に集中し、ラック群ＳＯＲの機能に影響を及ぼす可能性がある。そこで冷却装置ＣＬＲによりこの熱を冷却する（サーバラックＳＶＲからの熱を排熱する）ことを可能としている。

図５を参照して、一例としてたとえば空冷方式を用いた冷却装置ＣＬＲを採用することができる。具体的には、図４のラック群ＳＯＲの中央部に延在する心柱ＰＬＲの外周（側面）には送風ファンＦＡ（送風機構）が取り付けられている。送風ファンＦＡは心柱ＰＬＲの外周において複数（たとえば複数積み重ねられたユニットＵＮＴの真横ごとに）配置されることが好ましい。さらに送風ファンＦＡは心柱ＰＬＲの上底面にも取り付けられることがより好ましい。あるいはここでいう心柱ＰＬＲの「外周」とは、心柱ＰＬＲの側面および上底面の双方を含むものと考えてもよい。

これらの送風ファンＦＡが稼働することにより、周囲のサーバラックＳＶＲ（計算機器ＣＰＲ）から心柱ＰＬＲへの熱が、心柱ＰＬＲ内の図示されない管に送り込まれ、その管を通って心柱ＰＬＲの上方から排気される。以上により心柱ＰＬＲが冷却される。また心柱ＰＬＲの上方の冷却装置ＣＬＲによっても上記の排気された熱が冷却される。

また心柱ＰＬＲの底面の送風ファンＦＡが外部から図中の矢印が示す方向に冷気を吸気し、その冷気が心柱ＰＬＲ内の図示されない管を上方へ移動しながら心柱ＰＬＲを冷却し、心柱ＰＬＲの上面の送風ファンＦＡから図中の矢印が示す方向に排気される。このような構成を有することにより、より高効率に心柱ＰＬＲの熱を排熱することができる。

次に図６〜図７を参照しながら、地震による横揺れを受けた際のサーバラックＳＶＲの挙動について説明する。

図６においては平時（地震等が起こっていない平常時）における１つのサーバラックＳＶＲとその背部に配置される心柱ＰＬＲとがまとめて図示されている。図７を参照して、図６の構成が地震の横揺れにより図中の矢印に示す方向の力を受けると、ユニット連結器具ＣＮＴ１が弾性を有するために、個々のユニットＵＮＴが揺れにより受ける力の方向に応じてそれぞれ異なる方向に移動することができる。すなわち個々のユニットＵＮＴは、個々のユニットＵＮＴ同士の間で相対的に移動可能となるように、弾性を有するユニット連結器具ＣＮＴ１により連結されている。このようにユニット連結器具ＣＮＴ１が弾性を有するために、個々のユニットＵＮＴが力を受けた方向に柔軟に動くため、サーバラックＳＶＲ全体としては個々の構成要素が柔軟に移動可能ないわゆる柔構造を有している。

ここで一実施の形態の作用効果について説明する。
個々のサーバラックＳＶＲが柔構造を有してランダムな方向に動き、互いに反対方向に動く（力を受ける）ユニットＵＮＴ同士が互いに力を打ち消しあう。このため、サーバラックＳＶＲ全体が受ける力の大きさが小さくなる。これは言い換えれば、サーバラックＳＶＲの有する柔構造により、サーバラックＳＶＲ全体が受ける力が分散、減衰されることになる。このようにサーバラックＳＶＲ全体が受ける力が分散、減衰される（いわゆる制振作用）ため、地震による強い揺れが起こっても、サーバラックＳＶＲ（ラック群ＳＯＲ）の転倒を抑制することができる。

さらに各サーバラックＳＶＲは、たとえば長尺形状のラック連結器具ＣＮＴ２により心柱ＰＬＲと固定されている。この固定により、各サーバラックＳＶＲの心柱ＰＬＲに対する動きが拘束されるため、サーバラックＳＶＲの転倒が抑制される。しかしラック連結器具ＣＮＴ２による心柱ＰＬＲとの固定は、図７の個々のユニットＵＮＴの横方向の柔軟な動きを許容する程度の固定であり、心柱ＰＬＲに対してサーバラックＳＶＲ（ユニットＵＮＴ）が全く動かなくなるような強固な固定ではない。このためこの固定により図７の個々のユニットＵＮＴの横方向の柔軟な動きは妨げられない。したがって柔軟さを確保しつつラック群ＳＯＲ全体としての強度をさらに高め、かつラック群ＳＯＲ（サーバラックＳＶＲ）全体としての転倒防止効果をさらに高めることができる。

上記のように個々のユニットＵＮＴの横方向の柔軟な動きを妨げない程度に、心柱ＰＬＲに対してサーバラックＳＶＲを固定するために、具体的には、ラック連結器具ＣＮＴ２が心柱ＰＬＲの外周に沿って移動可能となるように（たとえばラック連結器具ＣＮＴ２が心柱ＰＬＲの外周に設けられたレールに沿って移動可能に固定されるなどの手段により）固定されることが好ましい。

また、たとえば上記の各公報のように水平方向に関する一方向に沿って複数（一直線状に）並んだ構造は、地震などの揺れにより当該構造に加わる応力が１か所に集中する傾向がある。この場合、たとえ各筺体またはラック同士を強固に固定して剛性を強化しても、１か所に集中する応力に起因した転倒により、あるいは一直線状に並んだ対象物のうち１つが転倒することに伴い連続的に他の対象物が転倒することにより、転倒の被害が避けられない可能性がある。

それに対して一実施の形態においては複数のサーバラックＳＶＲが心柱ＰＬＲを取り囲むように（一直線状ではなく、心柱ＰＬＲに対して放射状に近い位置関係となるように）配置される。すなわち、心柱ＰＬＲを介在させて各々のサーバラックＳＶＲが互いに接触しない態様で配置される。このため、複数のサーバラックＳＶＲを一直線状に配置した場合に起こりうる連続転倒の可能性を低減することができる。

さらに、一実施の形態のように心柱ＰＬＲを取り囲むように複数のサーバラックＳＶＲが配置された構成においては、駆動時に心柱ＰＬＲにサーバラックＳＶＲからの排熱が集中したとしても、心柱ＰＬＲが冷却装置ＣＬＲ（送風ファンＦＡ）などの排熱機構により冷却されるため、心柱ＰＬＲの過熱による不具合を抑制することができる。

（実施の形態２）
図８および図９を参照して、本実施の形態のように、サーバラックＳＶＲからの熱を排熱する排熱機構として、たとえば水冷方式を用いた冷却装置ＣＬＲが採用されてもよい。具体的には、図４のラック群ＳＯＲの中央部に延在する心柱ＰＬＲには冷却水を循環させるパイプＰＰＥ１、ＰＰＥ２（冷却水循環機構）が取り付けられている。給水用パイプＰＰＥ１は心柱ＰＬＲへの冷却水の供給用のパイプであり、排水用パイプＰＰＥ２は心柱ＰＬＲからの冷却水の排水用のパイプである。

給水用パイプＰＰＥ１は心柱ＰＬＲの内部を鉛直方向に延在し、かつ心柱ＰＬＲの外周に巻回されている。この心柱ＰＬＲの外周に巻回された給水用パイプＰＰＥ１は、この周囲の各サーバラックＳＶＲからの排熱（図中「サーバ排熱」と書かれた矢印の方向に伝播）を吸収して心柱ＰＬＲを冷却する。この過程で給水用パイプＰＰＥ１内の冷却水の温度が上昇するので、これを心柱ＰＬＲの内部を鉛直方向に延在する排水用パイプＰＰＥ２を流通させることにより心柱ＰＬＲの外部（上方）の冷却装置ＣＬＲへ導く。そして冷却装置ＣＬＲにより冷却された冷却水は、図中の矢印の方向に流通した後、再び給水用パイプＰＰＥ１を通って排熱を吸収する。冷却水の循環により、以上の各処理が繰り返される。

なお冷却装置ＣＬＲとしては、自身が放熱機能を有するラジエータが用いられてもよいが、ラック群ＳＯＲが設置される建屋の外に設置される冷却装置をラック群ＳＯＲの冷却装置として利用してもよい。あるいは冷却装置ＣＬＲとして、排水用パイプＰＰＥ２を通る高温の水を熱水を利用する他の装置へ供給するための配管が採用されてもよい。

以上のように水冷方式を用いれば、実施の形態１の空冷方式に比べてより効率的にサーバラックＳＶＲからの排熱を吸収することができる。このため、心柱ＰＬＲの周囲を取り囲むように複数のサーバラックＳＶＲが配置されるラック群ＳＯＲにおいて、心柱ＰＬＲに集中する排熱（サーバ排熱）による昇温をより効率的に抑制することができる。また空冷方式に比べてより安定した形での熱エネルギの回収効果が期待できるため、たとえば回収した排熱を発電などに二次利用することもできる。

（実施の形態３）
図１０を参照して、本実施の形態においては、計算機室内に複数（たとえば図１０においては４つ）のラック群ＳＯＲが互いに間隔をあけて配置されている。それぞれのラック群ＳＯＲは実施の形態１のラック群ＳＯＲと同様であり、具体的には心柱ＰＬＲと、これの周囲を取り囲むように配置された複数のサーバラックＳＶＲとを有しており、サーバラックＳＶＲは複数積み重ねられたユニットがユニット連結器具ＣＮＴ１により連結されている。

計算機室内にはサーバラックＳＶＲから離れたところに、ラック群ＳＯＲ（特にユニットＵＮＴ内の計算機器ＣＰＲ）を冷却する空調機器としての冷却装置ＣＬＲが設置されており、この冷却装置ＣＬＲには、冷却装置ＣＬＲと各サーバラックＳＶＲの心柱ＰＬＲとを連結するダクトＤＣＴが接続されている。

冷却装置ＣＬＲからダクトＤＣＴ内を通って、各心柱ＰＬＲに向けて図中の矢印に示すように流れる空調機器ＣＬＲからの冷媒（大気、冷却水、あるいはフロンガスなど）が供給され、各心柱ＰＬＲから回収された冷媒は図中の矢印に示すように再び冷却装置ＣＬＲに帰還する。このように冷媒が循環することにより、心柱ＰＬＲが効率的に冷却される。

比較例として図１１を参照して、たとえば複数のサーバラックＳＶＲが設置された計算機室内に空調機器としての冷却装置ＣＬＲが設置されており、この冷却装置ＣＬＲが図中の矢印に示す方向に流れる冷媒を計算機室内の全域に供給することにより計算機室内の全域を冷房する場合を考える。この場合は冷房する領域が広いためその効率が低下する。

しかし本実施の形態においては計算機室内の全域ではなく各心柱ＰＬＲ（の近傍）のみを局所的に冷却することができる。このため、心柱ＰＬＲに集中するサーバラックＳＶＲの排熱をより効率的に冷却することができ、空調に要するエネルギを省力化することができる。さらに本実施の形態においては、冷気の回り込みによるいわゆる熱だまりの発生を抑制することができる。

（実施の形態４）
図１２（Ａ）を参照して、本実施の形態においては、実施の形態１のサーバラックＳＶＲの側面に補助器具ＳＰＴが取り付けられている。この補助器具ＳＰＴは、サーバラックＳＶＲの各ユニットＵＮＴを側面から支持するために設置されている。

各ユニットＵＮＴ同士を連結するユニット連結器具ＣＮＴ１が弾性作用を有し、サーバラックＳＶＲが柔構造となっているが、平時においてはわずかな衝撃による各ユニットＵＮＴの柔軟な動きを抑制し、強固に固定されていることがより好ましい。このことにより、各ユニットＵＮＴ内に収納される計算機器ＣＰＲをより安定した状態で保守することができる。

そこで補助器具ＳＰＴにより、平時において各サーバラックＳＶＲが側面から固定保持される。補助器具ＳＰＴは各ユニットＵＮＴを補強支持するものであり、これにより平時において不必要に各ユニットＵＮＴが振動することを抑制することができる。

図１２（Ｂ）は、地震の発生時など強い揺れを感じることにより、図１２（Ａ）の補助器具ＳＰＴが自動的にサーバラックＳＶＲから脱着した状態を示している。補助器具ＳＰＴ（または各サーバラックＳＶＲ）にはセンサＳＳＲが取り付けられている。センサＳＳＲは地震によって発生した加速度を検知する加速度センサである。このセンサＳＳＲが地震による加速度を検知すれば信号を出力し、補助器具ＳＰＴがその信号を入力する。この信号の入力により補助器具ＳＰＴが脱着するよう制御される。

あるいは、たとえば公共機関が提供する緊急地震速報などの予兆信号を補助器具ＳＰＴが入力信号として受信することにより補助器具ＳＰＴのサーバラックＳＶＲからの脱着を行なうか否かを自動制御する機構であってもよい。

以上より本実施の形態においては、地震の発生時に上記のようにサーバラックＳＶＲから補助器具ＳＰＴが脱着されることにより、地震の発生時にはユニット連結器具ＣＮＴ１による柔構造としての応力の分散、減衰などを可能とし、かつ平時にはサーバラックＳＶＲに取り付けられた補助器具ＳＰＴによるサーバラックＳＶＲの強固な固定を確保することができる。このように補助器具ＳＰＴがサーバラックＳＶＲの側面に対して着脱可能であることが、本実施の形態の優れた作用効果を奏する。

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、本発明は上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。

ＣＬＲ 冷却装置、ＣＮＴ１ ユニット連結器具、ＣＮＴ２ ラック連結器具、ＣＰＲ 計算機器、ＤＣＴ ダクト、ＦＡ 送風ファン、ＰＬＲ 心柱、ＰＰＥ１ 給水用パイプ、ＰＰＥ２ 排水用パイプ、ＳＯＲ ラック群、ＳＰＴ 補助器具、ＳＳＲ センサ、ＳＶＲ サーバラック、ＵＮＴ ユニット。

Claims (6)

1. 計算機器を収納するユニットが複数積み重ねられ、個々の前記ユニット同士が弾性作用を有する連結器具により連結されるサーバラックと、
   前記サーバラックを支持するための心柱とを備え、
   個々の前記ユニットは、個々の前記ユニット同士の間で相対的に移動可能に連結される、計算機装置。
2. 複数の前記サーバラックが前記心柱を取り囲むように配置され、
   前記サーバラックと前記心柱とは固定器具により固定される、請求項１に記載の計算機装置。
3. 前記心柱には前記サーバラックからの熱を排熱する排熱機構を含み、
   前記排熱機構は前記心柱の外周に取り付けられた送風機構である、請求項１に記載の計算機装置。
4. 前記心柱には前記サーバラックからの熱を排熱する排熱機構を含み、
   前記排熱機構は前記心柱の内部を延在しかつ前記心柱の外周に巻回される冷却水循環機構である、請求項１に記載の計算機装置。
5. 前記計算機装置を冷却する空調機器と、
   前記空調機器と前記心柱とを連結するダクトとをさらに備える、請求項１に記載の計算機装置。
6. 前記サーバラックの側面を支持する補助器具をさらに備え、
   前記補助器具は、前記サーバラックの側面に対して着脱可能である、請求項１に記載の計算機装置。

Images