JP4300426B2 - コンピュータ用ラック集合体 - Google Patents

Description

本発明は、データセンター等に設置されるコンピュータを実装した情報通信用ラック集合体の構成に関する。

近年は、情報通信システムを構成する情報通信機器は高性能化し、さらに省スペースのニーズから高密度化が進んでおり、デバイス実装方式の機器（１台のサーバーの機能を１枚のボードに集約したもの；ブレードサーバーと呼ばれる）が製品として出てきている。

このような機器は、省スペース化の利点はあるものの、体積あたりに機器が消費する電力量およびそれに伴い排出される熱量が大きくなり、機器の温度上昇を深刻化している。

特に、データセンターのように、多数のコンピュータが集中的に配置される場所では、排出された熱を的確に処理し、機器が安定して動作するとともに、ハードディスクの寿命を縮めない温度に保つことは非常に重要な課題となっている。

これに対し、特許文献１には、ラック自体を密閉し、吸排気ダクトや放熱フィンを設け、強制的に冷却する装置が開示されている。
特開２００４−２０１７１号公報

また、特許文献２には、空気調和機からの冷却用空気を効果的にラック内を通過させる方法が開示されている。
特表２００４−５０８５２６号公報

しかしながら、従来の技術は、強制的に冷却用気体を循環させるため、専用の空気調和機や配管等の付帯設備が必要とされる。このため、設備コストが上昇するとともに、レイアウト変更や増設等の際に工事が煩雑になる。

本発明は、上記課題を考慮して提案されたものであり、付帯設備を必要としない簡素な構成で、効率的にブレードサーバー部分の温度上昇を抑制する、ブレードサーバー用ラック集合体を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、 ブレードサーバーを実装したシャーシを複数枚、縦方向に積層させて装着可能なラックを２以上離間させつつ集合したラック集合体に係る。
前記ラックは、前記シャーシにおける排気ファンに近い側の背面が開放されており、 ２以上のラックのそれぞれは、０．８ｍ以上１．５ｍ以下の距離となるように離間させて配置する。
前記２以上のシャーシは、それぞれの前面同士または背面同士が対向するように配置させ、 前記シャーシのそれぞれには、ラック外への排気を行う排気ファンを備え、 その排気ファンは、ラックから出る排気の風速が５メートル／秒程度とする。
前記ラックを設置した部屋の天井には空気調和装置を備える。
前記ブレードサーバーは、ボードに対してＣＰＵ、メモリおよびハードディスクの順で水平に配置固定しており、 前記排気ファンは、当該ブレードサーバーにおけるＣＰＵ側に備えるとともに、ハードディスク側に吸気ファンを備え、
前記ラックにおけるブレードサーバーシャーシが装着されていない空隙部には、その空隙部に対して排気した空気が回り込むことを防止するためのフィンを備える。

請求項２の発明は、請求項１に記載のブレードサーバー用ラック集合体を限定したものである。
すなわち、 前記シャーシの少なくとも１以上が対向するシャーシと同じ高さでラックに設置されることを特徴とする。

請求項１または請求項２の発明により、ブレードサーバーの熱排気が他のブレードサーバーに接することを抑制することができ、もって特別な付帯装置を設けることなく、効果的にブレードサーバー部の温度上昇を低減することができる、ブレードサーバー用ラック集合体を提供することができた。

以下、本発明を実施の形態及び図面に基づいて、更に詳しく説明する。

図１は、本発明の対象であるブレードサーバーおよびそのシャーシを示している。ブレードサーバー１０とはサーバーの機能を１枚のボードで実現したものであり、ＣＰＵ１１、メモリ１２、ハードディスク１３、およびＬＡＮポート１４等を備えており、省スペースで高密度な実装が可能になる。

通常、ブレードサーバー１０は図のように、シャーシ２０に複数枚実装されている。シャーシ２０にはブレードサーバー１０以外に、吸気ファン２１および排気ファン２２等を備えている。本出願明細書においては、吸気ファン２１が備わっている面を前面、排気ファン２２が備わっている面を背面と呼ぶこととする。ブレードサーバーは、吸気温度がおおよそ３５℃以下でその動作が保証されているが、通常は３０℃を超えないように運用されている。

図２はシャーシ２０を装着するラック３０を示している。ラック３０はシャーシ２０を取り付けるための機構、レールもしくはビス穴等を有しており、複数のシャーシ２０を高さ方向に並べて装着することができる。通常はラック３０の前面にシャーシ２０の前面、もしくは背面がくるように装着されるが、この際に、高さ方向に密にシャーシ２０を装着しない場合には、シャーシ２０間にラック３０を前後に貫通する空隙部が生じる。

図３は、複数のラック３０が設置されたデータセンターの概要図である。ラック３０が横方向、縦方向に整列した状態で設置されている。また、天井には空気調和機が設置され、ブレードサーバーの温度が動作可能温度を超えないように室温を制御している。

ここで、図４のように、シャーシ全面に備えられた吸気ファンは空気を吸い込み、吸い込まれた空気はブレードサーバー等を冷却し、温風となって、シャーシ背面から排出される。このときの、ファンによる空気の流れは、一般に風速５ｍ／sec程度である。なお、吸排気Ｘの流れの向きは矢印で示されている。

このため、背面が他のシャーシの前面と対向しているシャーシは、排気ファンからの温排気を吸い込んでしまい、ブレードサーバー等を十分に冷却することができない（図５）。
これに対し、たとえば背面同士を対向させると、シャーシが温排気を吸い込むことなくブレードサーバーを冷却することができる（図６）。

しかしながら、図６のような形態において、あまりラック同士が近づいていると、吸排気Ｘがラックの隙間に回り込み、その影響でブレードサーバーの温度が上昇してしまう。これを避けるためには、ラック間の間隔をあけ、温排気の天井への流れを円滑にする必要がある。この間隔は、好ましくは０，８ｍから１．５ｍ、より好ましくは１ｍから１．２ｍである。０．８ｍ以下であると温排気が回り込んでしまい、また、１．５ｍ以上としてもあまり効果が上がらず設備の使用効率が落ちるというデメリットが顕著となる。

また、ラックに空隙部ができるようにシャーシを装着すると、図７のように、ラックの空隙部から他方の吸排気Ｘが回りこみ、ブレードサーバーの温度を上昇させてしまう現象が生じる。

これを抑制するためには、シャーシの設置高さをあわせることが有効である。図８のようにシャーシの設置高さがあわせることで、他のサーバー排気を自己の排気が押し戻す形となり、温排気の回り込みを防ぐことができる。

温排気の回り込みを防ぐもう一つの方法は、ラック空隙部に、図９に示すようなフィン２３を設置することである。この方法は、特に、前後で装着シャーシ数が異なる場合に有効である。

以下に実施例を示す。ラックにおける、１つのシャーシの消費電力は２ｋW、ファンの風速は５ｍ／ｓｅｃである。

（実施例１）
図１０に示すようにシャーシ２０を下から密に４個装着したラック３０を１ｍ離間させ、シャーシ背面が対向するように設置した。それぞれのラックにはシャーシが同じ高さとなるように装着された。
この配置にて十分時間をおいた後のシャーシ吸気ファン２１付近の温度は２５℃となった。

（実施例２）
図１１に示すようにシャーシ２０を４個装着したラック３０を1ｍ離間させ、シャーシ背面が対向するように設置した。４個のシャーシ２０は、１シャーシ分だけ高さがずれるように装着し、シャーシに対向する空隙部にフィン２３を設けた。この配置にて十分時間をおいた後のシャーシ吸気ファン２１付近の温度は２５℃となった。

（比較例１）
図１２に示すようにシャーシ２０を下から密に４個装着したラック３０を１ｍ離間させ、一方のシャーシ背面と他方のシャーシ前面が対向するように設置した。それぞれのラックにはシャーシが同じ高さとなるように装着された。この配置にて十分時間をおいた後のシャーシ吸気ファン２１付近の温度は３２℃となった。

（比較例２）
図１３に示すようにシャーシ２０を下から密に４個装着したラック３０を０．５ｍ離間させ、シャーシ背面が対向するように設置した。それぞれのラックにはシャーシ２０が同じ高さとなるように装着された。この配置にて十分時間をおいた後のシャーシ吸気ファン２１付近の温度は２９℃となった。

（比較例３）
図１４に示すようにシャーシ２０を４個装着したラック３０を1ｍ離間させ、シャーシ背面が対向するように設置した。４個のシャーシは、１シャーシ分だけ高さがずれるように装着した。この配置にて十分時間をおいた後のシャーシ吸気ファン２１付近の温度は３０℃となった。

ブレードサーバーおよびそのシャーシを示す概要図である。 シャーシを装着するラックを示す概要図である。 ラックが設置されるデータセンターを示す概要図である。 シャーシにおける吸排気の流れを示した図である。 前後に配置されたシャーシ間の吸排気の流れを示した図である。 対向するシャーシ間の吸排気の流れを示した図である。 近接したラック間の吸排気の回り込みを示した図である。 同じ高さにシャーシを装備したラック間の吸排気の流れを示した図である。 フィンを装備したラック間の吸排気の流れを示した図である。 本発明の実施例を示す図である。 本発明の実施例を示す図である。 比較例の形態を示す図である。 比較例の形態を示す図である。 比較例の形態を示す図である。

符号の説明

１０ ブレードサーバー
１１ ＣＰＵ
１２ メモリ
１３ ハードディスク
１４ ＬＡＮポート
２０ シャーシ
２１ 吸気ファン
２２ 排気ファン
２３ フィン
３０ ラック

Claims (2)

1. ブレードサーバーを実装したシャーシを複数枚、縦方向に積層させて装着可能なラックを２以上離間させつつ集合したラック集合体であって、
   前記ラックは、前記シャーシにおける排気ファンに近い側の背面が開放されており、
   ２以上のラックのそれぞれは、０．８ｍ以上１．５ｍ以下の距離となるように離間させて配置するとともに、
   前記２以上のシャーシは、それぞれの前面同士または背面同士が対向するように配置させ、
   前記シャーシのそれぞれには、ラック外への排気を行う排気ファンを備え、
   その排気ファンは、ラックから出る排気の風速が５メートル／秒程度であるようにし、
   前記ラックを設置した部屋の天井には空気調和装置を備え、
   前記ブレードサーバーは、ボードに対してＣＰＵ、メモリおよびハードディスクの順で水平に配置固定しており、
   前記排気ファンは、当該ブレードサーバーにおけるＣＰＵ側に備えるとともに、ハードディスク側に吸気ファンを備え、
   前記ラックにおけるブレードサーバーシャーシが装着されていない空隙部には、その空隙部に対して排気した空気が回り込むことを防止するためのフィンを備えたことを特徴とするブレードサーバー用ラック集合体。
2. 前記シャーシの少なくとも１以上が対向するシャーシと同じ高さでラックに設置されることを特徴とする請求項１に記載のブレードサーバー用ラック集合体。

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