JP4683162B2 - データセンタ - Google Patents

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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 (2)

  1. 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。
  2. 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。
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