JP2014048815A - コアコンテイメント - Google Patents

Abstract

【課題】サーバラック毎に連結可能な自立型のコアコンテイメントを提供する。
【解決手段】サーバラックシステム１０を構成するコアコンテイメント３０は、内部空間を囲むように配置された略直方体形状のフレーム３１を有し、このフレーム３１の全ての側面３１ｍ，３１ｎ及び底面３１ｐに、外部と内部空間とを連通する開口部が形成され、対向する２つの側面からなる２つの組のいずれか一方の少なくとも１つの側面３１ｍに、略直方体形状のサーバラック３０の側面のうち、内部に外気を取り入れる吸気面又は内部の空気を外部に排出する排気面を連結可能に構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、データセンター等に設置されるサーバを収容するサーバラックの吸気面もしくは排気面に連結され、サーバを冷却する冷気と、このサーバを冷却した後に排出される暖気とを分離するコアコンテイメントに関するものであり、特に詳細には、サーバラック毎に連結可能な自立型のコアコンテイメントに関する。

データセンター等のサーバルームには、多数のサーバや電源装置等が配置されており、これらの装置からは多量の熱が発生する。そのため、このようなサーバ等を冷却するために、サーバを収納するサーバラックでは、このサーバラックの吸気面から冷却用の空気（冷気）を吸いこみ内部のサーバを冷却した後、その熱により暖められた暖気を排気面から外部に排出するように構成されている。さらに、このようなサーバルームでは、確実なサーバへの冷気供給によりサーバの信頼性を向上させるとともに、データセンターの消費電力の４割を占めるといわれている空調設備の消費電力を低減するために、冷気が流れる空間（これを「コールドアイル」と呼ぶ）と冷却後の暖気（排気）が流れる空間（これを「ホットアイル」と呼ぶ）とを分離するアイルコンテイメントシステムが用いられている。このようなアイルコンテイメントシステムとしては、コールドアイルを囲うシステムやホットアイルを囲うシステムが提案されており、その多くは不燃の布を利用してカーテン状に囲ったものや、軽量形鋼と樹脂製の透明な板とを組み立てて囲ったものが開発されている（例えば、特許文献１又は２参照）。

このようなアイルコンテイメントシステムの多くは、サーバラックが一方向に並べられた２列のサーバラック列の間の終端部分に扉を設置し、通路を挟んで対向するサーバラックの上面に板状の部材を渡す形で冷気または暖気が流れる区画を形成し、空気の流れを制御している。効率的な空気の流れを制御するために、一般的に、このようなアイルコンテイメントシステムは、対向する２つのサーバラック列毎に設置される。

特開２０１１−２３７１２８号公報 特開２００５−２６０１４８号公報

しかしながら、サーバ等のＩＴ機器の設置は段階的に行われていくが、サーバラック列毎にアイルコンテイメントシステムを設置する場合、このアイルコンテイメントシステムを構築するために必要なサーバラックの数と、初期構築で必要とされるサーバを収納するためのサーバラックの数との差に大きな隔たりが生じ、初期構築費用の負担が大きくなってしまうという課題があった。また、このように、初期構築の段階でひとまとまりのサーバラック列を設置してしまうと、ドッグイヤーといわれるＩＴ機器の進化、集約化にサーバラック数が過剰になることや、機能に合わせるためにサーバラックの取り替え等のリスクが生じてしまうという課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、サーバラック毎に連結可能な自立型のコアコンテイメントを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係るコアコンテイメントは、内部空間を囲むように配置された略直方体形状のフレームを有し、このフレームの全ての側面並びに上面及び底面の少なくとも一方に、外部と内部空間とを連通する開口部が形成され、対向する２つの側面からなる２つの組のいずれか一方の少なくとも１つの側面に、略直方体形状のサーバラックの側面のうち、内部に外気を取り入れる吸気面又は内部の空気を外部に排出する排気面を連結可能であることを特徴とする。

このような本発明に係るコアコンテイメントは、一方の組の側面のうち、サーバラックが連結されていない側面に、開口部を塞ぐ板状の仕切り部材を取り付け可能であることが好ましい。

また、このような本発明に係るコアコンテイメントは、対向する２つの側面からなる２つの組の他方の少なくとも１つの側面に、隣接する他のコアコンテイメントを連結可能であることが好ましい。

また、このような本発明に係るコアコンテイメントは、他方の組の側面のうち、他のコアコンテイメントが連結されていない側面に、開口部を塞ぐ板状の仕切り部材を取り付け可能であることが好ましい。

また、このような本発明に係るコアコンテイメントにおいて、フレームは、側面を形成する上下方向に延びる４つの辺に配置された柱部材と、上面を形成する４つの辺及び底面を形成する４つの辺の少なくとも一方に配置された桟部材とが連結されて開口部を形成していることが好ましい。

また、このような本発明に係るコアコンテイメントは、底面が桟部材で形成されているときに、当該４つの桟部材のうち、対向する２つの組のいずれか一方が着脱可能であることが好ましい。

本発明によれば、サーバラック毎に連結可能な自立型のコアコンテイメントを提供することができる。

サーバルームに設置された空調システムの構成を示す説明図である。 サーバラックシステムの外観を示す斜視図である。 コアコンテイメントの構成を示す斜視図である。 端部に設置されたコアコンテイメントを示す斜視図であって、（ａ）は仕切り部材を取り付けた状態を示し、（ｂ）は扉部材を取り付けた状態を示す。 コアコンテイメントの一方のサーバ接続面にサーバラックが連結されていない状態を示す斜視図である。 コアコンテイメントよりサーバラックの高さの方が低い場合の構成を示す斜視図である。 上記空調システムの変形例を示す説明図であって、（ａ）はサーバラックの前面から冷気を供給して冷却する構成を示し、（ｂ）はコアコンテイメントの内部に冷気を供給して、サーバラックの前面から暖気を排出する構成を示す。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１〜図５を用いて、空調システムを構成するサーバルーム１及びこのサーバルーム１に設置されているサーバラックシステム１０の構成について説明する。図１に示すように、サーバルーム１の設置床２の上面には、内部に複数のサーバ４０を格納する略直方体形状のサーバラック２０が設置されている。ここで、サーバラック２０の側面のうち、サーバ４０の挿入・抜脱を行う面（図１における左右の端面であって、図２に示す側面２０ａ）を前面として説明する。このサーバラック２０は、図２に示すように、側面が連結された複数台のサーバラック２０からなるサーバラック列２０Ｒを構成し、さらに、この設置床２には、サーバラック列２０Ｒを構成する各々のサーバラック２０の後面が対向するように、もう一つのサーバラック列２０Ｌが設置されている。また、対向するサーバラック列２０Ｒ，２０Ｌの各々のサーバラック２０の間の設置床２には、互いを連結するように設けられたコアコンテイメント３０が設置されている。このコアコンテイメント３０も、隣接するコアコンテイメント３０と連結されている。このように、互いに連結されたサーバラック２０及びコアコンテイメント３０によりサーバラックシステム１０が構成されている。

サーバラック２０は、図２に示すように、上、前後及び左右の面に、例えばスチール製の仕切り部材が取り付けられており、内部に複数のサーバ４０を上下方向に並べて格納する空間を形成している。なお、このサーバラック２０の前面２０ａは、上述したようにサーバ４０の挿脱を行うため、開閉可能な扉とすることもできる。また、背面は、後述するようにサーバ４０を冷却したときの暖気（排気）が通り抜けられるように、例えばメッシュ状の多数の孔が設けられている（図示せず）。また、本実施形態に係るサーバラック２０の底面は、後述するように、内部空間に冷気を取り入れるため開口している。

コアコンテイメント３０は、略直方体形状を有しており、少なくとも、前後及び左右の面、並びに底面が開口している。例えば、このコアコンテイメント３０は、図３に示すように、底面を構成する４辺に棒状の桟部材３１ａ〜３１ｄを配置し、また、前後・左右の側面の上下に延びる４辺に棒状の柱部材３１ｅ〜３１ｈを配置してこれらを接続し、さらに、柱部材３１ｅ〜３１ｈの上端面に板状の天板部材３１ｊを取り付けたフレーム３１から構成されている。このようなコアコンテイメント３０において、フレーム３１を構成する桟部材３１ａ〜３１ｄ及び柱部材３１ｅ〜３１ｈは、例えば、Ｌ字型の軽量形鋼で構成される。また、天板部材３１ｊに、開口部を設け、この開口部に透明な樹脂等で形成された窓部材３１ｋを取り付けることにより、このコアコンテイメント３０の内部に外部の光を取り入れることができる。なお、以降の説明において、このコアコンテイメント３０のフレーム３１を構成する側面のうち、サーバラック２０が連結される２つの対向する側面をサーバ取付面３１ｍと呼び、隣接するコアコンテイメント３０同士が連結される２つの対向する側面をコンテイメント取付面３１ｎと呼ぶ。なお、このフレーム３１の構成は一例であり、例えば、上面を４つの桟部材で構成し、その上に天板部材３１ｊを取り付けるように構成しても良い。

また、本実施形態に係るコアコンテイメント３０は、フレーム３１のサーバ取付面３１ｍの高さ及び幅が、サーバラック２０と略同一になるように構成されている。これにより、図２に示すように、サーバラック列２０Ｒ，２０Ｌの対向するサーバラック２０の各々にこのコアコンテイメント３０（フレーム３１）を連結したときに、隣接するコアコンテイメント３０（フレーム３１）同士を連結することができる。このとき、コアコンテイメント３０（フレーム３１）のコンテイメント接続面３１ｎは、桟部材３１ａ，３１ｂ、柱部材３１ｅ〜３１ｈ及び天板部材３１ｊで囲まれた開口部となっているため、連結されたコアコンテイメント３０全体で一つの内部空間を形成することができる。ここで、このように連結された複数のコアコンテイメント３０の両端部のコンテイメン取付面３１ｎの少なくとも一方に、図４（ａ）に示すような板状の仕切り部材３２ａを取り付けることにより、この開口部を塞ぎ、コアコンテイメント３０の内部空間を外部空間から分離することができる。あるいは、このような仕切り部材３２ａの代わりに、図４（ｂ）に示すような扉部材３２ｂを取り付けることにより、このコアコンテイメント３０の内部空間に作業員等が出入りすることが可能となる。なお、この扉部材３２ｂは、仕切り部材３２ａの一形態であって、開閉可能とすることにより、コンテイメント取付面３１ｎの開口部を塞ぐ機能を有している。また、サーバ接続面３１ｍも同様に開口部となっているため、サーバラック２０の背面に形成されたメッシュ孔を介して、このサーバラック２０の内部空間とコアコンテイメント３０の内部空間とを連通させることができる。

コアコンテイメント３０とサーバラック２０との連結は、例えば、図２に示すように、上部は、サーバラック２０とコアコンテイメント３０の上面を繋ぐように接続部材３３を配置し、この接続部材３３とサーバラック２０及びコアコンテイメント３０の上面（フレーム３１を構成する天板部材３１ｊの上面）とをボルト３４により締結して接続される。また、底部は、ボルト３５とナット３６により対向する互いの部材（サーバラック２０の背面及びフレーム３１を構成する桟部材３１ｃ又は３１ｄ）を締結して接続される。

ここで、サーバルーム１の内部空間は、図１に示すように、設置床２により上下に分割されており、この設置床２の下方の空間は、さらに３つの空間に分割されている。まず、設置床２の下方の空間の左右には、空調機５が設置された冷気用空間３，３が設けられており、その間に暖気用空間４が設けられている。冷気用空間３の上面である設置床２には空調機５から放出された冷気が通過して、設置床２上に設置されたサーバラック２０の底面の開口部からこの冷気をサーバラック２０内に送るための冷気用開口部２ａ，２ａが設けられている。また、暖気用空間４の上面である設置床２には、コアコンテイメント３０を構成するフレーム３１の底面３１ｐを介してこのコアコンテイメント３０の内部空間と暖気用空間４とを連通するための暖気用開口部２ｂが設けられている。なお、空調機５は、暖気用空間４の空気（暖気）を吸い込んで冷却し、冷気用空間３に放出するように構成されている。

空調機５により暖気用空間４から吸い込まれて冷却された空気（冷気）は、まず冷気用空間３に放出され、冷気用開口部２ａを通過してサーバラック２０の底面の開口部から内部空間に入り、サーバラック２０内の前面側に流れ込む。各サーバ４０には冷却用のファン（図示せず）が設けられており、サーバラック２０内の前面側に流れ込んだ冷気は、これらのファンによりサーバ４０の内部（ＣＰＵ等の電子部品）に吹き付けられ、その熱を奪って冷却した後、サーバラック２０の後方に排出される。そして、サーバ４０の内部を冷却した後の暖気（排気）は、サーバラック２０の後面に形成されたメッシュ孔及びサーバ取付面３１ｍの開口部を通ってコアコンテイメント３０の内部空間に流れ込む。上述したように、このコアコンテイメント３０の内部空間と暖気用空間４とは、コアコンテイメント３０を構成するフレーム３１の底面３１ｐ及び暖気用開口部２ｂを介して連通しており、空調機５により暖気用空間４の空気が冷気用空間３側に吸い出されることにより、このコアコンテイメント３０の内部空間の暖気は暖気用空間４に流れ込む。

このように、本実施形態に係るサーバラックシステム１０を用いることにより、サーバ４０を冷却するための冷気が流れる空間と、サーバ４０を冷却した後の暖気が流れる空間とをコアコンテイメント３０により確実に分離することができるので、冷却効率を向上させ、空調機５等による電力消費を抑えることができる。また、空調機５を介して、冷気及び暖気を循環させる空調システムを構成することにより、サーバ４０を効率的に冷却することができるので、サーバ４０の信頼性を向上させることができる。

以上のように、コアコンテイメント３０を上述したようなフレーム３１（桟部材３１ａ〜３１ｄ、柱部材３１ｅ〜３１ｈ及び天板部材３１ｊ）で構成すると、このコアコンテイメント３０を単独で自立させることができ、サーバラック２０が設置されているか否かに関わらず、このコアコンテイメント３０を設置することができるので、設置作業を効率化することができる。

ここで、コアコンテイメント３０及びサーバラック２０を設置床２に取り付けるとともにこれらを互いに連結すると、コアコンテイメント３０を構成するフレーム３１のうち、底面３１ｐを構成する桟部材３１ａ〜３１ｄの一部を取り外してもこのコアコンテイメント３０は安定して設置されている状態を維持することができる。そのため、コアコンテイメント３０とサーバラック２０を連結した後に、図４に示すように、コアコンテイメント３０同士が連結されたコンテイメント接続面３１ｎを構成する桟部材３１ａ，３１ｂを取り外すことにより、複数のコアコンテイメント３０で構成される内部空間の底面の段差をなくすことができ、これらのコアコンテイメント３０で構成される内部空間を作業員等のための通路として利用することができる。

また、隣接するコアコンテイメント３０同士を連結するコンテイメント接続面３１ｎに、仕切り部材を取り付けることにより、複数のコアコンテイメント３０で構成される内部空間を２以上の空間に分割することができる。例えば、２つの空間に分割し、両端のコンテイメント接続面３１ｎの各々に図４（ｂ）に示す扉部材３２ｂを取り付けることにより、それぞれの空間に作業員が入ることができる。このような構成とすることにより、一群のサーバラック列２０Ｒ又は２０Ｌを、複数のブロックに分割して個別に管理することができ、セキュリティを向上させることができる。

また、上述したように、本実施形態に係るコアコンテイメント３０は単独で自立することができるため、図５に示すように、一方のサーバ取付面３１ｍにサーバラック２０が連結されていなくても、運用することができる。この場合、サーバラック２０が取り付けられていないサーバ取付面３１ｍに、板状の仕切り部材３２ｃを取り付けてその開口部を塞ぐことにより、コアコンテイメント３０の内部空間を外部から分離することができる。また、サーバ取付面３１ｍに対する仕切り部材３２ｃの取り付け及び取り外し作業は容易であるため、簡単に、サーバラック２０の増設又は撤去作業を行うことができる。このように、本実施形態に係るサーバラックシステム１０は、サーバラック２０内に設置されたサーバ４０の運用を行いながら、サーバラック２０及びコアコンテイメント３０の増設や撤去を行うことが容易に実現できるので、拡張性や運用性に優れている。このとき、サーバラック２０及びコアコンテイメント３０の各々は、１架単位で増設及び撤去を行うことが可能である。

なお、以上の説明では、コアコンテイメント３０（フレーム３１）のサーバ取付面３１ｍが、サーバラック２０の後面と略同一大きさ（高さ及び幅）を有している場合について説明したが、図６に示すサーバラック２０′のようにその高さがコアコンテイメント３０（フレーム３１）の高さより低くても、サーバラック２０の上端から突出するフレーム３１のサーバ接続面３１ｍに仕切り部材３２ｄを取り付けてその開口部を塞ぐことにより、簡単にコアコンテイメント３０の内部空間を外部から分離することができる。

また、以上の説明では、サーバラック２０の底面を吸気面として空調機５で冷却された冷気を取り入れ、後面を排気面として暖気を排出する場合について説明したが、図７（ａ）に示すように、サーバルーム１の内部（設置床２の上方の空間）に、設置床２に形成された冷気用開口部２ｃを介して冷気を供給し、サーバラック２０の前面を吸気面としてこの冷気を内部に取り込むように構成しても良い。また、図７（ｂ）に示すように、設置床２の開口部２ｂから、コアコンテイメント３０の内部空間に底面３０ｐを介して冷気を供給し、サーバラック２０の後面を吸気面としてこの冷気を吸い込んでサーバ４０を冷却し、冷却後の暖気をサーバラック２０の前面を排気面として排出することにより循環させるように構成しても良い。また、冷気及び暖気の流れを図１と逆向きにする、すなわち、空調機５からの冷気を空間４に放出し、その冷気を開口部２ｂを介してサーバコンテイメント３０の内部空間に送り出し、サーバラック２０の背面からこの冷気をサーバラック２０内に吸い込み、サーバ４０を冷却した後の暖気をサーバラック２０の前面側から底面及び開口部２ａを介して空間３に流れ込ませるように構成しても良い。あるいは、図示しないが、コアコンテイメント３０（フレーム３１）の底面３１ｐを仕切り部材又は設置床２で塞ぎ、上面に開口部を設けて暖気又は冷気を排出又は流入させるように構成しても良い。

１０ サーバラックシステム
２０ サーバラック
３０ コアコンテイメント
３１ フレーム
３１ａ〜３１ｄ 桟部材
３１ｅ〜３１ｈ 柱部材
３１ｊ 天板部材
３２ａ，３２ｃ，３２ｄ 仕切り部材
３２ｂ 扉部材

Claims (6)

1. 内部空間を囲むように配置された略直方体形状のフレームを有し、
   前記フレームの全ての側面並びに上面及び底面の少なくとも一方に、外部と前記内部空間とを連通する開口部が形成され、
   対向する２つの前記側面からなる２つの組のいずれか一方の少なくとも１つの前記側面に、略直方体形状のサーバラックの側面のうち、内部に外気を取り入れる吸気面又は内部の空気を外部に排出する排気面を連結可能であることを特徴とするコアコンテイメント。
2. 前記一方の組の前記側面のうち、前記サーバラックが連結されていない側面に、前記開口部を塞ぐ板状の仕切り部材を取り付け可能であることを特徴とする請求項１に記載のコアコンテイメント。
3. 前記対向する２つの側面からなる２つの組の他方の少なくとも１つの前記側面に、隣接する他のコアコンテイメントを連結可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコアコンテイメント。
4. 前記他方の組の前記側面のうち、前記他のコアコンテイメントが連結されていない前記側面に、前記開口部を塞ぐ板状の仕切り部材を取り付け可能であることを特徴とする請求項３に記載のコアコンテイメント。
5. 前記フレームは、前記側面を形成する上下方向に延びる４つの辺に配置された柱部材と、前記上面を形成する４つの辺及び前記底面を形成する４つの辺の少なくとも一方に配置された桟部材とが連結されて前記開口部を形成していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコアコンテイメント。
6. 前記底面が前記桟部材で形成されているときに、当該４つの前記桟部材のうち、対向する２つの組のいずれか一方が着脱可能であることを特徴とする請求項５に記載のコアコンテイメント。

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