JP4683162B2

JP4683162B2 - データセンタ

Info

Publication number: JP4683162B2
Application number: JP2010213025A
Authority: JP
Inventors: 完二田代
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-08-19
Also published as: JP2011048837A

Description

本発明は、ラック内に収容されたサーバなどの電子機器で発生する熱を効率よく除去するデータセンタに関するものである。

サーバなどの電子機器は、一般的に、ラック内に高密度に多段に収容されて空調室内に配置される。電子機器では電力消費に伴い熱が発生するので、この熱による悪影響を排除するために、空調機などの冷却システムによりラック内に収容された電子機器に空調空気（冷風）を供給し、電子機器で発生した熱を除去するのが一般的である。

従来のデータセンタとして、図７に示すように、空調室内に、サーバなどの電子機器を収容したラック７１を複数台左右方向に並べてラック列７２を形成すると共に、このラック列７２の背面同士を間隔をおいて向かい合わせて床面上に配置し、その向かい合わせたラック列７２の左右方向、即ち、長手方向の端部側に、ラック列７２の間を塞ぐように扉７５及び屋根パネル７４を設けることで、背面同士が向き合ったラック列７２の背面側の間に空調室内と仕切ってホットゾーンを区画した、所謂、モジュラー型データセンタ７０を空調室内に単数若しくは複数設置し、全体としてデータセンタを構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。なお、この扉７５は、ホットゾーンの中に入るためのものである。

また、空調室内にモジュラー型データセンタ７０を設置するタイプのデータセンタである特許文献１では、ラック７１のうち１つが冷却機器（空調機）を内蔵しており、ホットゾーン内の空気を冷却してラック７１の前面側に排気するようにしている。つまり、モジュラー型データセンタ７０では、ラック７１の前面から空調空気（冷風）を導入して、ラック７１内の電子機器で発生した熱を除去すると共に、熱を吸収した空気をラック７１の背面からホットゾーンに排気し、このホットゾーン内の空気を冷却機器で冷却してラック７１の前面側に排気している。

ラック７１内に収容された冷却機器には、水やフロンガスなどの冷媒を供給するための冷媒供給・戻りパイプ７６が接続される。ラック７１内の各電子機器には、電力供給ライン７７を介して電力が供給される。

このように、特定の場所（ホットゾーン）に電子機器で発生した熱を集中させることにより、冷却機器を効率良く作動させることが可能となる。すなわち、冷却機器には一般的な空調設備同等に低温な冷媒を供給する必要がなくなるため、安価に、かつ、除湿をすることなく空調空気（冷風）を効率よく作り出すことが可能となる。

特表２００６−５２６２０５号公報

しかしながら、上述のデータセンタでは、ラック７１（ラック列７２）の上面や屋根パネル７４の上面から空調室内に電子機器で発生した熱が放出されてしまい、該熱と、冷却機器によって生成したラック７１の前面側から送風する空調空気（冷風）とが混同することがあり、該混合の結果、ラック７１の前面から導入する空調空気（冷風）の温度が十分に冷やせなくなる場合には、これをモジュラー型データセンタ７０に組み込まれた冷却機器とは別の空調機（室内エアコン）で更に事前冷却する必要があった。これでは、空調機（室内エアコン）での消費エネルギーが無駄であり、省エネの観点から問題があった。

なお、サーバには上方に排気を行うタイプのものもあるため、このようなサーバをラック７１内に収容する場合には、ラック７１上面から空調室内に放出される熱が多く前記の問題が顕著に現れる。

さらに、図７のデータセンタは、免震の観点からも問題がある。

地震が多い地区内では、重要データの管理上、ラック７１に免震構造を適用することは必須である。免震構造は、建物が地震で揺れてもラック７１自体は揺れないことを前提とするため、建物とラック７１とが位置ズレを生じることになる。地震の規模によっては水平変位量（建物とラック７１との位置ズレ）が１ｍを超すこともあるといわれている。

しかし、図７のデータセンタは、建物に設置された屋外機器からラック７１内の冷却機器に冷媒を供給するために、屋外機器から建物に沿って冷媒主管を配設し、その冷媒主管とラック７１内の冷却機器とをやや細めの冷媒供給・戻りパイプ７６で接続しているため、ラック７１（ラック列７２）に免震構造を適用した場合、地震発生時に冷媒主管とラック７１内の冷却機器間に変位差が生じ、冷媒供給・戻りパイプ７６が損傷するという問題がある。そのため、たとえ冷却機器がデータセンタのモジュラー型データセンタ７０内に冗長構成されていても、それらは全機破損してしまう可能性がある。

さらに、冷媒が水である場合は、冷媒供給・戻りパイプ７６の損傷により漏れた水がサーバなどの電子機器にかかり大きな損害が発生し、冷媒がフロンガスである場合は、空調室内にフロンガスが放出されて人身事故となるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ラック内の電子機器で発生する熱を効率よく除去して、空調機での消費エネルギーの低減を図ったデータセンタを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、地震発生時にラック内に収容されたサーバなどの電子機器に損害が発生することがない、免震構造を適用したデータセンタを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、少なくとも、空調室と、該空調室の床面上にサーバなどの電子機器を多段に収容するラックを複数台左右方向に並べ形成されたラック列と、前記ラック内に収容された電子機器で発生する熱を除去すべく前記空調室内を空調する空調機とを備えたデータセンタにおいて、前記ラック列の背面同士を間隔をおいて向かい合わせて前記空調室内の床面上に配置し、その向かい合わせたラック列の左右方向の端部側に、ラック列の下縁から前記空調室の天井に延びるパネルを設けると共に、両ラック列の前縁上部に前記空調室の天井に延びるパーティションを設けて、前記空調室内にホットゾーンを区画し、そのホットゾーン内の天井に、前記ホットゾーンの熱を排気する排気口を形成すると共に、前記空調室内の空調空気を前記ラック列の前面から背面に通してホットゾーンに導入するようにし、前記パネルと前記パーティションの上端は前記空調室の天井に対して移動可能に設けられ、前記パネルと前記パーティションの前記ホットゾーン側の上端面に、前記パネルと前記パーティションの上端部と前記空調室の天井との間から前記ホットゾーンの熱が漏れることを防止するための弾性シート状の天井シール部材を、その上端部が前記ホットゾーン側に湾曲するように固定し、前記パーティションあるいは前記パネルを貫通するように、前記ラック内の電子機器に接続するケーブルを配線するための渡りダクトがその長手方向に移動可能に前記ラックの上面に設けられたことを特徴とするデータセンタである。

両ラック列は、作業通路を形成するように間隔をおいて配列され、前記パネルにその作業通路に出入するための扉が設けられる。

前記パーティションあるいは前記パネルを貫通するように、前記ラック内の電子機器に接続するケーブルを配線するための渡りダクトがその長手方向に移動可能に前記ラックの上面に設けられる。

本発明によれば、ラック内の電子機器で発生する熱を効率よく除去することができ、空調機での消費エネルギーを低減することができ、さらに、地震発生時にラック内に収容されたサーバなどの電子機器に損害が発生することを抑制できる。

本発明のデータセンタの概略断面図である。本発明のデータセンタの平面図である。本発明のデータセンタの側面図である。本発明のデータセンタの正面図である。本発明のデータセンタにおいて、渡りダクトを設けたときの概略断面図である。本発明のデータセンタにおける空気の流れを説明する図である。従来のデータセンタの斜視図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係るデータセンタの概略断面図であり、図２はその平面図、図３はその側面図、図４はその正面図である。

図１〜４に示すように、データセンタ１０は、少なくとも、天井、床面、及び４つの側壁で形成された箱状の空調室１３と、サーバなどの電子機器１１を多段に収容する複数台のラック１２を左右方向に並べ形成されたラック列１５と、ラック１２内に収容された電子機器１１で発生する熱を除去すべく空調室１３内を空調する空調機（図示せず）とを備える。

ラック１２内には、サーバや、ＣＰＵ、ネットワーク機器、ストレージデバイスのような情報通信技術の設備機器である電子機器１１が多段に収容される。

データセンタ１０では、空調室１３の床面１４上にラック１２を複数台（本実施形態では１２台）左右方向に並べてラック列１５を形成すると共に、そのラック列１５の背面Ｒ同士を間隔をおいて向かい合わせて配置している。ラック列１５を間隔をおいて配置することで、ラック列１５間には作業通路１６が形成される。

これらラック列１５は、床面１４上に免震装置１７を介して配置される。本実施形態では、免震装置１７として、架台１８上にベアリングを介して免震台１９を設けたものを用いたが、これに限定されるものではない。

ラック列１５の左右には、ラック列１５の下縁から天井２０に延びるパネル２１が設けられる。このパネル２１には、作業通路１６に出入するための扉２２が設けられる。パネル２１は、免震装置１７上に設けられる。

各ラック列１５の前縁上部には、天井２０に延びるパーティション２３が設けられる。パーティション２３およびパネル２１の上端は、天井２０に対して移動可能に設けられる。

パネル２１とパーティション２３の上端には、ホットゾーン２４と空調室１３とをシールするための天井シール部材２５が設けられる。本実施形態では、天井シール部材２５としてゴムシートを用い、そのゴムシートをパーティション２３のホットゾーン２４側の上端に、その上端部がホットゾーン２４側に湾曲するようにボルトなどで固定した。

これにより、両ラック列１５、パーティション２３、およびパネル２１で空調室１３と仕切られたホットゾーン２４が区画形成される。

ホットゾーン２４内の天井２０には、ホットゾーン２４内の熱を排気する排気口２６が形成され、この排気口２６は図示しない排気ダクトを介して空調機の吸込口に接続される。

ホットゾーン２４の外部の天井２０（図１ではラック列１５の前方の天井２０）には、空調機からの空調空気（冷風）を吹き出す吹出口２７が形成される。この吹出口２７は、図示しない吹出ダクトを介して空調機の空調空気吹出口と接続される。

空調機は、ラック１２が配置される空調室１３とは別空間、例えば、データセンタ１０が設けられる建物の別の部屋、あるいは屋外などに設けられる。これにより、特許文献１のように、ラック１２（ラック列１５）に冷媒などの配管が接続されることがなくなり、空調機とラック１２（ラック列１５）とが完全に切り離される。なお図６では、空調機は、符号６１として示されているが、まるで、天井の上に設置されているように描かれているが、これは便宜上である。

また、例えば、空調機が空調室１３に隣接した別空間に設置された場合において、該別空間の床面は、空調室１３の床面より低いレベルであることが望ましい。これは、例えば、たとえ、空調機に係る冷媒供給・戻りパイプが損傷し、冷媒が流れ出しても、該冷媒が空調室内に侵入し難くなる工夫である。

図５に示すように、パーティション２３（あるいはパネル２１）には、パーティション２３（あるいはパネル２１）を貫通するように、ラック１２内の電子機器１１に接続するＬＡＮケーブルなどのケーブルを配線するための渡りダクト５１が設けられる。これにより、ケーブルなどの配線も全て免震装置１７上に設けられる。

渡りダクト５１は、ラック１２の上面に渡りダクト台５２を介して設置される。渡りダクト台５２は、側面に長孔５３が形成されており、この長孔５３に、渡りダクト５１の端部側面に形成されたリブ（図示せず）を嵌合させることで、渡りダクト５１はその長手方向（図示左右方向）に移動可能に設けられる。これにより、地震発生時に渡りダクト５１の両端のラック列１５の変位量が相違しても、渡りダクト５１が移動することにより、その変位量の差を補うことが可能となる。

データセンタ１０が設けられる建物とラック列１５間での必須な配線（外部に接続された大容量の光ファイバケーブルや電源供給用ケーブルなど）は１箇所（あるいは数箇所）にまとめられ、天井２０に形成された穴を通して空調室１３内のラック列１５に配線される。各ケーブルは余裕をもった長さにされ、天井２０に形成された穴は、地震発生時の変位差に対応して各ケーブルが自由に動くことができるよう、余裕をもった大きさに形成される。

本実施形態の作用を説明する。

図６に示すように、空調機６１の空調空気吹出口から吹出された空調空気（冷風）は、吹出ダクト６２を介して吹出口２７から吹き出し、空調室１３内に導入される。空調室１３内の空調空気の温度は、例えば、２３℃程度である。

空調室１３内の空調空気は、ラック列１５の前面Ｆから導入され、ラック１２内の電子機器１１で発生した熱を除去（吸収）した後、ラック列１５の背面Ｒからホットゾーン２４内に導入される。ホットゾーン２４内の温度は、例えば、３５〜４０℃程度である。

ホットゾーン２４内の空気は、ホットゾーン２４内の天井２０に設けられた排気口２６から排気され、排気ダクト６３を介して空調機６１の吸込口に導入される。

本実施形態に係るデータセンタ１０では、ラック列１５の背面Ｒ同士を向かい合わせて配置し、各ラック列１５の前縁上部にパーティション２３を設けているため、ラック１２の上面から放出される熱もホットゾーン２４内に導入される。よって、ラック１２の上面から放出される熱が空調室１３内に放出されることがなくなる。

そのため、電子機器１１で発生する熱を全てホットゾーン２４に集中させることができ、空調機６１を効率良く作動させることが可能となる。また、ホットゾーン２４内の温度が高いために、空調機６１に従来標準とされている低温の冷媒(例えば、６℃から１３℃)を供給する必要がなくなり、かつ、不必要な除湿や加湿をすることなく効率よく安価に、空調空気（冷風）を作り出すことが可能となる。よって、空調機６１で大量のエネルギーを消費することがなくなり、省エネを実現できる。

また、従来の特許文献１のデータセンタのように、ラック列内に冷却機器を配置する必要がなくなり、空調室１３を空調する空調機６１のみでホットゾーン２４内の空気を冷却することができるので、空調機６１で消費するエネルギーをより低減できる。

さらに、本実施形態では、ラック列１５を免震装置１７上に設け、かつ、ラック列１５と空調機６１とを完全に切り離している（配管などで接続していない）ため、地震が発生しても、冷媒などの配管が破損してフロンガスが漏れたり、ラック列１５に水がかかって電子機器１１に損害を与えるなどのおそれがなくなる。

さらに、本実施形態では、パネル２１およびパーティション２３を天井２０に対して移動可能としているため、地震発生時にラック１２（ラック列１５）と建物との間に変位差が生じても、ラック１２（ラック列１５）と共にパネル２１およびパーティション２３が移動することになるため、ラック１２が転倒するおそれがなくなる。

また、免震装置１７上にラック１２内の電子機器１１に接続するＬＡＮケーブルなどのケーブルを配線するための渡りダクト５１を設けているため、地震発生時の変位差によるケーブルの切断のおそれがなくなる。

また、パネル２１とパーティション２３の上端に天井シール部材２５を設けることで、ホットゾーン２４と空調室１３とをシールし、かつ、パネル２１およびパーティション２３を天井２０に対して移動可能とすることができる。

上記実施形態では、ラック列１５を２列に配置した場合を説明したが、これに限定されず、他の幾何学的な配列としてもよい。また、パネル２１の代わりに複数のラック１２を配置し、その前縁上部にパーティション２３を設けるようにしてもよい。

上記実施形態では、ラック列１５の左右方向の両端部側に、ラック列１５の間を塞ぐように、ラック列１５の下縁から前記空調室１３の天井に延びるパネル２１をそれぞれ設けたが、これを一端部側は、上記実施形態と同様のパネル２１、他端部側は、空調室１３の側壁をパネル２１の代わりに代用しても良く、この場合、空調室１３の側壁をパネル２１とみなす。

本発明は、上記実施形態には限定されず、当業者にとって想到し得る本明細書に説明された基本的教示の範囲に含まれる全ての変更、および代替的構成を具体化するものとして解釈されるべきである。

本発明において、「パネル」と「パーティション」と使い分けているが、例えば、材質が違うという具合に、構成材料が相違するといった意味で使い分けているのではなく、ラック上であって空調室を仕切る仕切り部材を「パーティション」、ラック列の左右方向の端部側であってラック列（パーティションの部分も含む）の間を閉塞するように連結する連結部材を「パネル」としている。なお、この「パネル」と「パーティション」だが、一枚構成でも、分割構成でも、どちらでも良い。

最後に、特許文献１に示すデータセンタは、空調室内にモジュラー型データセンタ７０を設置するタイプ、つまり、完全なモジュラー化タイプであったが、一方、本発明では、該完全なモジュラー化タイプとは一線を画しており、上述したように、地震に強く、そして、省エネである空調室と一部融合している一部モジュラー化タイプである。

１０データセンタ
１１電子機器
１２ラック
１３空調室
１４床面
１５ラック列
１７免震装置
２０天井
２１パネル
２３パーティション
２４ホットゾーン
２６排気口

Claims

少なくとも、空調室と、該空調室の床面上にサーバなどの電子機器を多段に収容するラックを複数台左右方向に並べ形成されたラック列と、前記ラック内に収容された電子機器で発生する熱を除去すべく前記空調室内を空調する空調機とを備えたデータセンタにおいて、
前記ラック列の背面同士を間隔をおいて向かい合わせて前記空調室内の床面上に配置し、その向かい合わせたラック列の左右方向の端部側に、ラック列の下縁から前記空調室の天井に延びるパネルを設けると共に、両ラック列の前縁上部に前記空調室の天井に延びるパーティションを設けて、前記空調室内にホットゾーンを区画し、そのホットゾーン内の天井に、前記ホットゾーンの熱を排気する排気口を形成すると共に、前記空調室内の空調空気を前記ラック列の前面から背面に通してホットゾーンに導入するようにし、
前記パネルと前記パーティションの上端は前記空調室の天井に対して移動可能に設けられ、
前記パネルと前記パーティションの前記ホットゾーン側の上端面に、前記パネルと前記パーティションの上端部と前記空調室の天井との間から前記ホットゾーンの熱が漏れることを防止するための弾性シート状の天井シール部材を、その上端部が前記ホットゾーン側に湾曲するように固定し、前記パーティションあるいは前記パネルを貫通するように、前記ラック内の電子機器に接続するケーブルを配線するための渡りダクトがその長手方向に移動可能に前記ラックの上面に設けられたことを特徴とするデータセンタ。
両ラック列は、作業通路を形成するように間隔をおいて配列され、前記パネルにその作業通路に出入するための扉が設けられる請求項１記載のデータセンタ。