JP5210268B2 - データセンタ - Google Patents

Description

本発明は、ホットエリアからの熱回収を効率よく行うことが可能なデータセンタに関するものである。

発熱体である発熱機器、例えば、サーバーなどの電子機器は、サーバーラックなどの発熱機器収容ラック内に多段に収容されて空調室内に配置される。サーバーなどの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発熱機器収容ラック内に収容された発熱機器に空調空気（冷気）を供給し、発熱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、特許文献１および特許文献２では、吸気と排気を行うファンを有するサーバー等を、複数段、積層してサーバーラックに収容し、そのサーバーラックを複数個、直線状に同じ方向に向けて配列することでラック列を構成し、２列のラック列を対向するように配置すると共に、その２列のラック列の間を塞ぐことで、１つのラックモジュールを構成することが提案されている。

特許文献１では、２列のラック列を排気側である後面側を対向させて配置することで、ラック列間に、ホットエリアを形成している点が特徴的である。

また、特許文献２では、２列のラック列を吸気側である前面側を対向させて配置することで、ラック列間に、クールエリアを形成し、クールエリア以外の領域をホットエリアとしている点が特徴的である。

特許文献１，２のような技術は、ホットエリアという領域を形成し、そのホットエリア内の熱気を熱回収ダクトによって回収して、これをボイラ等で利用することができ、省エネルギーの観点で有効である。

特表２００６−５２６２０５号公報 特開２００７−３１６９８９号公報

ところで、サーバなどの発熱機器には、排気量の大きなものと小さなものが存在する。それに伴い、発熱機器を収容する発熱機器収容ラック全体で考えても、排気量の大小はどうしても存在する。

そんな中、発熱機器収容ラックを配列してラック列を形成する際、排気量が大きい発熱機器収容ラックをホットエリアに対向する熱回収ダクトの下流側に固めてしまうと、該下流側に位置する熱回収ダクトの回収口から排気量が大きい発熱機器収容ラックからの熱気が回収されるため、熱気の押し上げ効果により下流側の熱回収ダクト内で該回収した熱気によって壁ができる格好となり、結果として、上流側に位置する熱回収ダクトの回収口から熱気が回収されにくくなり、熱回収ダクトの上流側からの熱回収の効率が悪くなる。

換言すれば、熱気の流量が多く空気抵抗が比較的小さい下流側の回収口からばかり熱気が回収され、熱気の流量が少なく空気抵抗が比較的大きい上流側の回収口からはほとんど熱気が回収されなくなり、ホットエリア内の熱気を均一に回収することができなくなる。

本発明は、上記事情に鑑み為されたもので、排気量の大小が存在する発熱機器収容ラックが混在するラック群において、ホットエリアからの熱回収を効率よく行うことが可能なデータセンタを提供することを目的とする。

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、吸気と排気を行うためのファンを有する複数の発熱機器を、前面側を吸気側、後面側を排気側として上下方向に積層して発熱機器収容ラックに収容し、該発熱機器収容ラックを複数台左右方向に並べてラック列を形成すると共に、該ラック列の後面側同士を間隔をおいて向かい合わせてラック群を形成して空調室内の床面上に配置し、前記空調室内に前記ラック列に囲まれたホットエリアを区画し、そのホットエリア側の天井裏に、複数の回収口を有し前記ホットエリア内の熱気を前記回収口を介して回収するための熱回収ダクトを設けると共に、前記空調室内の空調空気をラック列の前面から後面に通して前記ホットエリアに導入するようにしたデータセンタにおいて、前記ラック群には、熱気の排気量が異なる前記発熱機器収容ラックが混在しており、前記ラック群を構成する前記発熱機器収容ラックを、前記熱回収ダクトの下流側から上流側にかけて排気量が順次大きくなるように配置するようにしたデータセンタである。

また、本発明は、吸気と排気を行うためのファンを有する複数の発熱機器を、前面側を吸気側、後面側を排気側として上下方向に積層して発熱機器収容ラックに収容し、該発熱機器収容ラックを複数台左右方向に並べてラック列を形成すると共に、該ラック列の前面側同士を間隔をおいて向かい合わせてラック群を形成して空調室内の床面上に配置し、前記空調室内に前記ラック列に囲まれたクールエリアを区画し、そのクールエリア以外のエリアであるホットエリア側の天井裏に、複数の回収口を有し前記ホットエリア内の熱気を前記回収口を介して回収するための熱回収ダクトを設けると共に、前記空調室内の前記空調空気をラック列の前面から後面に通して前記ホットエリアに導入するようにしたデータセンタにおいて、前記ラック群には、熱気の排気量が異なる前記発熱機器収容ラックが混在しており、前記ラック群を構成する前記発熱機器収容ラックを、前記熱回収ダクトの下流側から上流側にかけて排気量が順次大きくなるように配置するようにしたデータセンタである。

前記ラック群は、該ラック群を構成する前記両ラック列の左右方向の一方の端部に、前記両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、他方の端部を前記空調室の壁で塞ぎ、かつ、前記両ラック列の前縁上部に天井に延びるパーティションを設けてなるとしてもよい。

前記発熱機器収容ラックは、第１の発熱機器収容ラックと、該第１の発熱機器収容ラックよりも熱気の排気量が小さい第２の発熱機器収容ラックとからなり、前記熱回収ダクトの上流側に、前記第１の発熱機器収容ラックを集約して配置するようにしてもよい。

前記第２の発熱機器収容ラックは、前記第１の発熱機器収容ラックの熱気の排気量を１としたときに、その熱気の排気量が０．７以下であってもよい。

前記第２の発熱機器収容ラックは、前面の上下方向にわたって吸気可能であり、かつ、後面の上下方向にわたって排気可能であり、前記第２の発熱機器収容ラックに収容される前記複数の発熱機器のうち少なくとも１つが、排気温度が所定温度以下の低発熱機器であり、前記第２の発熱機器収容ラックは、前記低発熱機器に、該低発熱機器からの排気を、前記第２の発熱機器収容ラック内で他の発熱機器の前面側に誘導して、当該他の発熱機器に供給する誘導部材を設けた吸排気構造を有してもよい。

前記誘導部材は、前記低発熱機器の排気側に突出するように設けられ、前記低発熱機器の排気を受ける暖気受箱と、該暖気受箱からの排気を前記他の発熱機器の前面側に誘導する回しパイプとからなるようにしてもよい。

前記第２の発熱機器収容ラック内に、前記低発熱機器を複数積層して配置すると共に、その上方に、後面側から排気される排気温度が所定温度より高い通常発熱機器を配置し、下方の前記低発熱機器の排気を、前記回しパイプでその上方の前記低発熱機器の前方に順次誘導し、最も上方の前記低発熱機器の排気を、前記回しパイプで前記通常発熱機器の前方に誘導するようにしてもよい。

前記第２の発熱機器収容ラック内に、前記低発熱機器を複数積層して配置すると共に、その上方に、後面側から排気される排気温度が所定温度より高い通常発熱機器を配置し、前記各低発熱機器の回しパイプをまとめて、前記各低発熱機器の排気を、上方の前記通常発熱機器の前方に誘導するようにしてもよい。

前記第２の発熱機器収容ラック内に、前記低発熱機器と、後面側から排気される排気温度が所定温度より高い通常発熱機器とを交互に積層して配置し、前記低発熱機器の排気を、前記回しパイプでその上方の前記通常発熱機器の前方に誘導するようにしてもよい。

前記第２の発熱機器収容ラックに収容する前記複数の発熱機器が、排気温度が所定温度以下の低発熱機器と、排気温度が所定温度より高い通常発熱機器とからなり、前記第２の発熱機器収容ラック内の下方に、前記低発熱機器を積層してなる低発熱機器エリアを形成すると共に、前記低発熱機器の上方に前記通常発熱機器を積層し、前記第２の発熱機器収容ラックは、その前面側が上下方向にわたって前記両発熱機器に対応するように吸気可能とされると共に、その後面側に前記低発熱機器エリアの直上の前記通常発熱機器の下部側と前記第２の発熱機器収容ラックの下部の間に、前記低発熱機器の排気を前記第２の発熱機器収容ラックの後方へ直接排気させることを妨げるための後面仕切部を設けて、後面側が前記後面仕切部の上方のみで排気可能とされた吸排気構造を有してもよい。

前記第２の発熱機器収容ラック内の前記低発熱機器エリアの下方に、前記両発熱機器を配置しない暖気収容空間を形成し、前記低発熱機器からの温度が低い排気を前記暖気収容空間に導入するようにしてもよい。

前記第２の発熱機器収容ラックの前面側の下方において、前記低発熱機器エリアの下部側と前記第２の発熱機器収容ラックの下部の間に、前記暖気収容空間に導入された前記低発熱機器の排気が前記発熱機器収容ラックの前面から前方に流出するのを妨げるための前面仕切部を設けてもよい。

本発明によれば、ホットエリアからの熱回収を効率よく行うことが可能なデータセンタを提供できる。

本発明の一実施の形態に係るデータセンタの平面図である。 図１のデータセンタにおける熱回収ダクトと回収口の配置を説明する平面図である。 図１のデータセンタにおけるホットエリア内の熱気の流れを説明する図である。 図１のデータセンタにおけるホットエリア内の熱気の流れを説明する図である。 図１のデータセンタ内に配置されるラック群の正面図であり、第２のサーバーラックの吸排気構造の一例を説明する図である。 図５の吸排気構造を有する第２のサーバーラック内の空気の流れ（吸排気の様子）を説明する説明図である。 （ａ）は、サーバーに誘導部材を装着する様子を説明する説明図であり、（ｂ）はサーバー内の空気の流れを説明する説明図である。 図１のデータセンタ内に配置されるラック群の正面図であり、第２のサーバーラックの吸排気構造の一例を説明する図である。 図８の吸排気構造を有する第２のサーバーラック内の空気の流れ（吸排気の様子）を説明する説明図である。 図１のデータセンタ内に配置されるラック群の正面図であり、第２のサーバーラックの吸排気構造の一例を説明する図である。 図１０の吸排気構造を有する第２のサーバーラック内の空気の流れ（吸排気の様子）を説明する説明図である。 図１のデータセンタ内に配置されるラック群の正面図であり、第２のサーバーラックの吸排気構造の一例を説明する図である。 図１２の吸排気構造を有する第２のサーバーラック内の空気の流れ（吸排気の様子）を説明する説明図である。 図１２の吸排気構造を有する第２のサーバーラックの低発熱機器エリアにおける空気の流れ（吸排気の様子）を説明する説明図である。

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、本実施の形態に係るデータセンタの平面図である。

図１に示すように、データセンタ１は、空調室２内に４つのラック群３を配置して構成されている。空調室２には、空調室２に出入りするための扉が設けられているが、図１では省略している。

ラック群３は、発熱機器収容ラックとしてのサーバーラック４を複数台左右方向に直線状に並べてラック列５を形成し、２列のラック列５の後面側同士を間隔をおいて向かい合わせて（背向列設して）空調室２内の床面上に配置し、かつ、その向かい合わせたラック列５の左右方向の一方の端部にパネル（側壁）６を設けると共に、他方の端部を空調室２の壁Ｗで塞ぐことにより構成されている。

サーバーラック４の高さが空調室２の天井に届かない場合、パネル６を天井Ｒまで延長すると共に、天井Ｒとサーバーラック４との間を塞ぐ、パーティション（上部閉塞部材）７を設ける（図５参照）。パーティション７は、ラック列５の前縁上部から天井Ｒに延びるように形成されており、適宜分割されていてもよい。

ラック群３を形成することで、空調室２内にラック列５に囲まれたホットエリアＨが区画される。ラック列５の端部に設けられたパネル６には、ホットエリアＨ内に出入りするための扉（図示せず）が形成されている。

なお、本明細書では、空調機からの空調空気（冷気）を供給されるエリアをクールエリアＣ、サーバーラック４からの熱気が排気されるエリアをホットエリアＨという。クールエリアＣの温度は約１０〜２５℃であり、ホットエリアＨの温度は約２５〜４０℃である。

図２に示すように、ホットエリアＨ側の天井裏には、複数の回収口８（回収口８ａ，８ｂ，８ｃ）を有しホットエリアＨ内の熱気を回収口８を介して回収する熱回収ダクト９が設けられている。一方、ホットエリアＨ以外の空調室２であるクールエリアＣ側の天井裏には、図示していないが、複数の供給口を有しクールエリアＣに空調機（図示しない）からの空調空気（冷気）を供給口を介して供給する冷気供給ダクト（図示しない）が設けられている。

この様に、空調機からの空調空気をラック列５の前面から後面に通してホットエリアＨに導入するようにしている。回収口８より回収された熱気は、回収口８に接続された熱回収ダクト９を通って、例えば、ボイラ等に供給される。本実施の形態では、各ホットエリアＨ内に３つの回収口８（回収口８ａ，８ｂ，８ｃ）を形成し、ホットエリアＨの壁ｗ側にホットエリアＨ内の熱気を回収するようにしている。つまり、ホットエリアＨの壁ｗ側が熱回収ダクト９の下流側、ホットエリアＨの壁ｗと反対側が熱回収ダクト９の上流側となる。

さて、本実施の形態に係るデータセンタ１では、ラック群３には、熱気の排気量が異なるサーバーラック４が混在しており、ラック群３を構成するサーバーラック４を、熱回収ダクト９の下流側から上流側にかけて排気量が順次大きくなるように配置するようにしている。

より具体的には、データセンタ１では、ラック群３を構成するサーバーラック４を、排気量の大小により、第１のサーバーラックＬ（Ｌラック）と、第１のサーバーラックＬよりも熱気の排気量が小さい第２のサーバーラックＳ（Ｓラック）とに分け、熱気の排気量が大きい第１のサーバーラックＬを熱回収ダクト９の上流側に集約するようにしている。

本実施の形態では、ラック群３を構成するサーバーラック４のうち最も熱気の排気量が大きいものの排気量を１としたときに、熱気の排気量が０．７以下、好ましくは０．５以下であるものを第２のサーバーラックＳとし、熱気の排気量が０．７、好ましくは０．５を超えるものを第１のサーバーラックＬとした。これに限らず、例えば、排気量が所定の閾値より大きい場合は第１のサーバーラックＬ、排気量が所定の閾値より小さい場合は第２のサーバーラックＳとするようにしてもよい。

ここでは排気量の大小によりサーバーラック４を２つのグループ（サーバーラックＬ，Ｓ）に分ける場合を説明するが、２以上のグループに分け、熱回収ダクト９の下流側から上流側にかけて排気量が順次大きくなるようにグループ毎にまとめてサーバーラック４を配置するようにしてもよい。また、サーバーラック４をグループに分けず、熱回収ダクト９の下流側から上流側にかけて排気量が順次大きくなるようにサーバーラック４を配置するようにしてもよい。

ラック群３を構成するサーバーラック４は、第１のサーバーラックＬより第２のサーバーラックＳの割合が多いことが望ましい。本実施の形態では、ホットエリアＨ内に３つの回収口８を形成していることから、第１のサーバーラックＬの割合を全体の１／３程度とすることが望ましい。つまり、第１のサーバーラックＬの割合は、第１のサーバーラックＬから排出された熱気の大部分が、熱回収ダクト９の最も上流側に設けられた回収口８ａに回収される程度とすることが望ましい。

一例として、ラック群３が、６個の第１のサーバーラックＬ、１２個の第２のサーバーラックＳの合計１８個のサーバーラック４から構成される場合、図２の左下に示すように、両ラック列５を３個の第１のサーバーラックＬと６個の第２のサーバーラックＳとでそれぞれ構成し、両ラック列５の上流側にそれぞれ第１のサーバーラックＬを集約して配置するようにすればよい。この場合、第１のサーバーラックＬは、ラック群３の下流側１／３に集約されて配置される。

図３に示すように、第１のサーバーラックＬから排気された熱気は、ホットエリアＨ中の熱回収ダクト９の上流側のエリア（Ｌラックからの排気エリア）Ａ_Lに排出される。同様に、第２のサーバーラックＳから排気された熱気は、ホットエリアＨ中の熱回収ダクト９の下流側のエリア（Ｓラックからの排気エリア）Ａ_Sに排出される。

上流側のエリアＡ_Lに排出された第１のサーバーラックＬからの熱気は、その大部分が、熱回収ダクト９の最も上流側に設けられた回収口８ａを介して熱回収ダクト９に回収される。また、第１のサーバーラックＬは排気量が大きいため、第１のサーバーラックＬから上流側のエリアＡ_Lに排出された熱気の一部は、回収口８ａの下流側（ホットエリアＨの略中央部）に設けられた回収口８ｂを介して熱回収ダクト９に回収されたり、ホットエリアＨ内を下流側のエリアＡ_Sに移動する。

下流側のエリアＡ_Sに排出された第２のサーバーラックＳからの熱気は、熱回収ダクト９の下流側に設けられた回収口８ｂ、８ｃを介して熱回収ダクト９に回収される。

上流側に配置された第１のサーバーラックＬは排気量が大きく、下流側に配置された第２のサーバーラックＳは排気量が小さいため、図４に示すように、熱回収ダクト９の最も上流側に設けられた回収口８ａを介して回収される熱気の量（流量）が最も多くなり、回収口８ｂ，回収口８ｃの順に回収される熱気の量（流量）が少なくなる。

つまり、熱回収ダクト９の上流側に排気量の大きい第１のサーバーラックＬを集約して配置することで、空気抵抗が比較的大きい上流側の回収口８ほど、回収される熱気の流量を多くすることが可能となり、結果的に、ホットエリアＨ全体（回収口８ａ〜８ｃ全体）から効率よく熱回収することが可能になる。なお、下流側の回収口８ｂ、８ｃから回収される熱気は、熱回収ダクト９内で回収口８ａから回収された熱気の下側に入り込むようなかたちで回収されることとなり、また下流側の回収口８ほど空気抵抗が小さくなるため、下流側の回収口８（回収口８ｂ、８ｃ）にて熱気の吸い込みが悪くなることはない。

このように、本実施の形態に係るデータセンタ１によれば、ラック群３を構成するサーバーラック４を、熱回収ダクト９の下流側から上流側にかけて排気量が順次大きくなるように配置しているため、ホットエリアＨ内の熱気を均一に回収でき、効率よく熱回収を行うことが可能となる。したがって、バルブによる空気抵抗等の調整作業を行う必要がない。

ここで、サーバーラック４（第１のサーバーラックＬ、第２のサーバーラックＳ）について説明する。

図５に示すように、発熱機器収容ラックとしてのサーバーラック４は、直方体の箱状に形成され、発熱機器としての複数のサーバーＡ，Ｂを、上下方向に積層して収容する。

サーバーラック４の前面側には、開閉自在な前面板４ａが設けられており、後面側には、図示しないが前面側と同様に後面板が設けられている。前面板と後面板はメッシュ状に形成されており、サーバーラック４は、前面の上下方向にわたって全面で吸気可能であり、かつ、後面の上下方向にわたって全面で排気可能とされている。なお、本実施の形態では、サーバーラック４の吸気範囲及び排気範囲は、前述したように、「上下方向にわたって全面」であるが、「サーバーＡ，Ｂに対向する位置であって、上下方向にわたる面」であってもよい。

図５の中央部に示すように、サーバーラック４の内部には、前面側に２本、後面側に２本という具合に、４本の支柱２０が配置され、かつ、前面側の２本の支柱２０の間、および後面側の２本の支柱２０の間を掛け渡すように複数個の横桁２１がそれぞれ設けられており、この横桁２１にサーバーＡ，Ｂを載置するように構成されている。図５では、第２のサーバーラックＳの内部のみを示しているが、第１のサーバーラックＬについても同様である。このように、本実施の形態では、全てのサーバーラック４が同じ内部構造とされるが、全てではなく、一部のサーバーラック４が同じ内部構造であってもよい。

横桁２１は、その両端がボルト２２にて支柱２０に固定されるが、支柱２０には、ボルト２２と螺合する穴（図示せず）が段階的に形成されており、サーバーラック４に載置するサーバーＡ，Ｂの高さに合わせて、上下方向に、取り付け位置を調整できるようになっている。

サーバーラック４内に収容されるサーバーＡ，Ｂは、吸気と排気を行うためのファン（図示せず）を有し、前面側から吸気し後面側から排気するようにされる。サーバーＡ，Ｂは、サーバーラック４の前面側を吸気側、後面側を排気側として、吸気側と排気側が揃うようにそれぞれサーバーラック４内に配置される。

ここでは、サーバーラック４内に、排気温度が所定温度以下の低発熱機器であるサーバーＡと、排気温度が所定温度より高い通常発熱機器であるサーバーＢが収納される場合を説明する。

サーバーＡは、暖気（約２５〜３２℃の空気）が排気されるサーバーであり、サーバーＢは熱気（約３２〜４０℃の空気）が排気されるサーバーである。ここでは、便宜上２種類のサーバーＡ，Ｂを用いる場合を説明するが、決して、サーバーの型番が２種類あるという意味ではなく、サーバーＡ，Ｂは、複数種類の型番のサーバーを含むものであってもよい。

第１のサーバーラックＬは、例えば、通常発熱機器であるサーバーＢを上下に積層して収容したものである。また、第２のサーバーラックＳは、例えば、低発熱機器であるサーバーＡと通常発熱機器であるサーバーＢを上下に積層して収容したものであり、以下に説明するような吸排気構造を有するものである。

以下、第２のサーバーラックＳにおける吸排気構造について説明する。なお、第２のサーバーラックＳには、ここで説明するような吸排気構造を有さず、例えば、単に収容するサーバーの数が少ないものであったり、あるいは排気量の小さいサーバーを収容したものも含まれる。

図５および図６に示す吸排気構造１００では、第２のサーバーラックＳ内には、下方から上方にかけて、サーバーＡ１、サーバーＢ１、サーバーＡ２、サーバーＢ２、サーバーＡ３、サーバーＢ３、およびサーバーＢ４が順次配置される。

図５，６の吸排気構造１００では、低発熱機器であるサーバーＡ１〜Ａ３に、サーバーＡ１〜Ａ３からの排気を、第２のサーバーラックＳ内で他のサーバーＡ（またはＢ）の前面側に誘導して、当該他のサーバーＡ（またはＢ）に供給する誘導部材（排気回し構造）２５が設けられる。

誘導部材２５は、低発熱機器であるサーバーＡ１〜Ａ３の排気側に突出するように設けられ、サーバーＡ１〜Ａ３の排気を受ける暖気受箱２６と、暖気受箱２６からの排気を他のサーバーＡ（またはＢ）の前面側に誘導する回しパイプ２７とからなる。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、暖気受箱２６は箱状に形成され、その幅（図示右手前から左奥方向の幅）および高さ（図示上下方向の高さ）が、サーバーＡの幅、高さと略等しく形成されている。暖気受箱２６の前面（図示左手前側の面）は開口とされ開口部４１が形成されており、その開口部４１の両端には、サーバーＡの後面に取り付けることができるように、暖気受箱２６の側壁４３を前方に延長するように取付板４２が形成されている。取付板４２は、側壁４３と一体に形成してもよいし、別体として側壁４３に取り付けるようにしてもよい。暖気受箱２６の上面には、樹脂性で可とう性のある材料からなる回しパイプ２７の入口端が取り付けられる。

サーバーＡは、その前面に吸気口４４が形成され、後面に排気口４５が形成されており、内蔵されたファンにより、吸気口４４から吸気して、排気口４５から排気するよう構成されている。排気口４５から排気された空気は、暖気受箱２６に導入され、その上面に取り付けられた回しパイプ２７に導入される。

回しパイプ２７の出口端は、図５，６に示すように、上方に位置するサーバーＢの上方に、サーバーＡ，Ｂの前面とほぼ同じ位置となるように配置される。

具体的には、最下方に配置されたサーバーＡ１の回しパイプ２７は、その出口端がサーバーＢ１の上方かつサーバーＡ２の下方に位置するようにされ、サーバーＡ１の回しパイプ２７は、その出口端がサーバーＢ２の上方かつサーバーＡ３の下方に位置するようにされる。最も上方に配置された低発熱機器であるサーバーＡ３の回しパイプ２７は、その出口端がサーバーＢ３の上方かつサーバーＢ４の下方に位置するようにされる。

第２のサーバーラックＳ内の空気の流れを図６を用いて説明する。

図６に示すように、サーバーＡ１は、その前面側から空調空気（冷気）を中心に吸気を行い、後面側から暖気を排気する。サーバーＡ１で排気された暖気は、暖気受箱２６、回しパイプ２７を通って第２のサーバーラックＳの前面側に回される。回しパイプ２７の出口端から排気された暖気は、空調空気との比重の差により大部分が上方に流れ、サーバーＡ２に供給される。

サーバーＡ２は、その前面側からサーバーＡ１により排気された暖気と空調空気とを吸気し、後面側から暖気を排気する。サーバーＡ２で排気された暖気は、暖気受箱２６、回しパイプ２７を通ってサーバーＡ３に供給される。同様に、サーバーＡ３の排気はサーバーＢ４に供給される。

サーバーＢ４は、前面側から空調空気を吸気するが、その一部に、サーバーＡ３から排気された暖気も一緒に吸気することになる。サーバーＢ４は、その後面側から熱気を排気する。

つまり、吸排気構造１００では、下方のサーバーＡ（Ａ１，Ａ２）の排気を、回しパイプ２７でその上方のサーバーＡ（Ａ２，Ａ３）の前方に順次誘導し、最も上方のサーバーＡ３の排気を、サーバーＢ４の前方に誘導するようにしている。

これにより、サーバーＡ１→サーバーＡ２→サーバーＡ３と暖気が段々暖められて熱気に近づき、この熱気に近づいた暖気を、さらに通常発熱機器であるサーバーＢ４で暖めて、熱気としてホットエリアＨに導入する。なお、サーバーＡ３の排気温度が高く、既に熱気になっている場合は、サーバーＡ３に誘導部材２５を取り付けずに、サーバーＡ３の排気をそのままホットエリアＨに導入するようにしてもよい。

サーバーＢ１〜Ｂ３については、前面側から空調空気を中心に吸気を行い、後面側から熱気を排気する。ただし、サーバーＡ１〜Ａ３からの排気が全く吸気されないわけではなく、サーバーＡ１〜Ａ３からの排気も多少は吸気される。サーバーＢ４は、その排気温度がサーバーＢ１〜Ｂ３に比べ高めであることが望ましい。

吸排気構造１００では、低発熱機器からの排気を、第２のサーバーラックＳ内で他の発熱機器の前面側に誘導して、当該他の発熱機器に供給する誘導部材２５を設けている。よって、排気温度が低い低発熱機器であるサーバーＡが第２のサーバーラックＳ内に収容される場合であっても、第２のサーバーラックＳから排気される空気の温度（排気温度）を下げないようにすることが可能となり、効率のよい熱回収を実現できる。また、吸排気構造１００では、発熱機器であるサーバーＡ，Ｂを上下方向に積層して収容しているため、サーバーＡ，Ｂに対して適切に冷気を供給することが可能となり、サーバーＡ，Ｂの放熱が不十分となることがない。

図８，９に示す吸排気構造２００は、第２のサーバーラックＳ内に、低発熱機器であるサーバーＡ１〜Ａ３を配置すると共に、その上方に、高発熱機器であるサーバーＢ１〜Ｂ３を配置したものである。第２のサーバーラックＳ内には、下方から上方にかけて、サーバーＡ１、サーバーＡ２、サーバーＡ３、サーバーＢ１、サーバーＢ２、サーバーＢ３が順次積層して配置される。

サーバーＡ１〜Ａ３にはそれぞれ誘導部材２５が取り付けられており、サーバーＡ１〜Ａ３の回しパイプ２７の出口端は、サーバーＡ３の上方かつサーバーＢ１の下方に位置するようにされる。

サーバーＡ１〜Ａ３に設けられる暖気受箱２６は、その長さ（前後方向の長さ）が、下方に配置されるものほど大きく形成される。つまり、暖気受箱２６は、サーバーＡ３、サーバーＡ２、サーバーＡ１の順に、その長さが長くなるように形成される。これは、回しパイプ２７同士の干渉を少なくする工夫である。

サーバーＡ１〜Ａ３で排気された暖気は、回しパイプ２７によりそれぞれ第２のサーバーラックＳの前面側に回され、サーバーＢ１に供給される。ここでは、３つのサーバーＡ１〜Ａ３からの暖気がまとめて供給され、供給される暖気の量が多いので、サーバーＢ１だけでなく、その上方のサーバーＢ２やサーバーＢ３にも暖気が供給されることとなる。

このように、サーバーＡ１〜Ａ３の回しパイプをまとめて、サーバーＡ１〜Ａ３からの暖気を、上方のサーバーＢ１〜Ｂ３の前方に誘導してサーバーＢ１〜Ｂ３に供給することで、暖気はサーバーＢ１〜Ｂ３で暖められて熱気となり、ホットエリアＨに導入される。よって、第２のサーバーラックＳから排気される空気の温度（排気温度）を下げないようにすることができ、効率のよい熱回収を実現できる。

図１０，１１に示す吸排気構造３００は、第２のサーバーラックＳ内に、低発熱機器であるサーバーＡと、高発熱機器であるサーバーＢとを交互に積層して配置したものである。第２のサーバーラックＳ内には、下方から上方にかけて、サーバーＡ１、サーバーＢ１、サーバーＡ２、サーバーＢ２、サーバーＡ３、サーバーＢ３が順次積層して配置される。

サーバーＡ１〜Ａ３にはそれぞれ誘導部材２５が取り付けられており、サーバーＡ１の回しパイプ２７の出口端は、サーバーＡ１の上方かつサーバーＢ１の下方に位置するようにされる。同様に、サーバーＡ２の回しパイプ２７の出口端は、サーバーＡ２の上方かつサーバーＢ２の下方、サーバーＡ３の回しパイプ２７の出口端は、サーバーＡ３の上方かつサーバーＢ３の下方に位置するようにされる。

これにより、サーバーＡ１からの暖気がサーバーＢ１に、サーバーＡ２からの暖気がサーバーＢ２に、サーバーＡ３からの暖気がサーバーＢ３に供給されることとなる。

このように、サーバーＡ１〜Ａ３からの暖気を、その上方のサーバーＢ１〜Ｂ３の前方に誘導して供給することで、暖気はサーバーＢ１〜Ｂ３で暖められて熱気となり、第２のサーバーラックＳから排気される空気の温度（排気温度）を下げないようにすることが可能となる。

さらに、吸排気構造３００によれば、サーバーＡとサーバーＢとを交互に配置しているため、ホットエリアＨに熱気を導入（排気）するサーバーＢ１〜Ｂ３を上下方向に一定間隔で配置することができ、第２のサーバーラックＳの後面側からの排気温度を全体的に一定にすることが可能となる。

上述の吸排気構造１００，２００，３００では、回しパイプ２７の出口端を上方に位置するサーバーＡまたはＢの下方に位置するように構成していたが、回しパイプ２７の出口端を、下方に位置するサーバーＡまたはＢの下方に位置するように構成してもよい。

図１２，１３に示す吸排気構造４００では、第２のサーバーラックＳ内には、下方から上方にかけて、サーバーＡ１、サーバーＡ２、サーバーＡ３、サーバーＢ１、サーバーＢ２、サーバーＢ３、およびサーバーＢ４が順次配置される。第２のサーバーラックＳ内の下方に配置されたサーバーＡ１〜Ａ３を積層したエリアを、低発熱機器エリア３１と称する。

最も下方に配置されたサーバーＡ１の下方、すなわち低発熱機器エリア３１の下方には、サーバーＡ，Ｂを配置しない暖気収容空間３２が形成される。

吸排気構造４００では、第２のサーバーラックＳの後面側に低発熱機器エリア３１の直上のサーバーＢ１の下部側と第２のサーバーラックＳの下部の間に、低発熱機器であるサーバーＡ１〜Ａ３の排気を第２のサーバーラックＳの後方へ直接排気させることを妨げるための後面仕切部３３が設けられる。これにより、第２のサーバーラックＳの後面側では、後面仕切部３３の上方のみで排気可能とされる。

後面仕切部３３は、その上端が、サーバーＡ１〜Ａ３のうち最も上方に配置されたサーバーＡ３の上面（図１３に破線ａで示す位置）から、サーバーＢ１〜Ｂ４のうち最も下方に設置されたサーバーＢ１の下面（図１３に破線ｂで示す位置）の間にくるように形成されることが望ましい。

また、第２のサーバーラックＳの前面側の下方において、低発熱機器エリア３１の下部側と第２のサーバーラックＳの下部の間に、暖気収容空間３２に導入されたサーバーＡ１〜Ａ３の排気が第２のサーバーラックＳの前面から前方に流出するのを妨げるための前面仕切部３４が設けられる。前面仕切部３４は、第２のサーバーラックＳ下方のサーバーＡ，Ｂが配置されていない部分の前面側を塞ぐように設けられる。これにより、第２のサーバーラックＳの前面側では、前面仕切部３４の上方のみで排気可能となるが、サーバーＡ，Ｂは全て暖気収容空間３２の上方に配置されるので、第２のサーバーラックＳの前面側では、上下方向にわたってサーバーＡ，Ｂに対応するように吸気可能とされていることとなる。

第２のサーバーラックＳ内の空気の流れを図１３および図１４を用いて説明する。

図１３および図１４に示すように、低発熱機器であるサーバーＡ１〜Ａ３からの排気は、第２のサーバーラックＳの後面側で後面側仕切部３３に衝突する。サーバーＡ１〜Ａ３からの排気は、熱気ではなく暖気であり比重が重いため、下方に流れて暖気収容空間３２に導入される。

暖気収容空間３２に導入された暖気は、図１４に矢印１４１で示すように、押し出されるように第２のサーバーラックＳ内の前方に誘導され、さらに、前面仕切部３４に衝突して上方に誘導されて、再びサーバーＡ１〜Ａ３に吸気される。つまり、サーバーＡ１〜Ａ３は、第２のサーバーラックＳの前面側から供給される空調空気と、暖気収容空間３２からの暖気（サーバーＡ１〜Ａ３からの排気）を吸気することになる。

なお、サーバーＡ１〜Ａ３から排気された空気の一部は、サーバーＡ１とサーバーＡ２間の空間や、サーバーＡ２とサーバーＡ３間の空間を通ってサーバーＡ１〜Ａ３の前方に誘導される。

サーバーＡ１〜Ａ３を複数回通過すると、たとえ低発熱機器といっても、サーバーＡ１〜Ａ３からの排気は次第に温度が上がって熱気となる。熱気となった排気は比重が軽いため、図１４に矢印１４２で示すように上方に流れ、後面仕切部３３の上方から第２のサーバーラックＳの後方、すなわちホットエリアＨに排出される。

サーバーＢ１〜Ｂ４については、前面側から空調空気を中心に吸気を行い、後面側から熱気を排気する。ただし、サーバーＡ１〜Ａ３からの排気が全く吸気されないわけではなく、サーバーＡ１〜Ａ３からの排気も多少は吸気されることとなる。

このように、吸排気構造４００では、サーバーＡ１〜Ａ３の排気を第２のサーバーラックＳの後方へ直接排気させることを妨げるための後面仕切部３３を設け、低発熱機器であるサーバーＡ１〜Ａ３からの排気温度の低い空気をそのままホットエリアＨに排気するのではなく、再利用し、再びサーバーＡ１〜Ａ３の冷却に利用しており、排気温度が高くなってからホットエリアＨに導入するようにしている。

排気温度の低い空気をそのまま排出しないことにより、排気温度が低い低発熱機器であるサーバーＡ１〜Ａ３が第２のサーバーラックＳ内に収容される場合であっても、第２のサーバーラックＳから排気される空気の温度（排気温度）を下げないようにすることが可能となり、効率のよい熱回収が実現可能となる。

また、吸排気構造４００では、第２のサーバーラックＳ内の低発熱機器エリア３１の下方に、サーバーＡ，Ｂを配置しない暖気収容空間３２を形成しているため、第２のサーバーラックＳ内の下方に形成された暖気収容空間３２に排気温度の低い空気をためることができ、排気温度の低い空気が第２のサーバーラックＳ内の下方にたまり過ぎて、後面仕切部３３を乗り越えてしまうことを防止できる。

さらに、吸排気構造４００では、第２のサーバーラックＳの前面側の下方において、低発熱機器エリア３１の下部側と第２のサーバーラックＳの下部の間に前面仕切部３４を設けているため、暖気収容空間３２に導入されたサーバーＡ１〜Ａ３の排気が、第２のサーバーラックＳの前面から前方のクールエリアＣに流出してしまうことを防止できる。

上記実施の形態では、発熱機器としてサーバーＡ，Ｂを挙げたが、別の発熱機器、例えば、スイッチングハブや電源装置などであってもよい。

また、上記実施の形態では、第２のサーバーラックＳに複数の低発熱機器（サーバＡ）を設けた場合を説明したが、１つだけ設けた場合であってもよい。

さらに、上記実施の形態では、ラック列５間にホットエリアＨを形成するタイプのデータセンタ１を説明したが、ラック列５間にクールエリアＣを形成するタイプのデータセンタであってもよい。

この場合、ラック列５の前面側同士を間隔をおいて向かい合わせてラック群３を形成して、空調室２内にラック列５に囲まれたクールエリアＣを区画し、そのクールエリアＣ内の天井Ｒに、空調機からの空調空気を供給する供給口を形成すると共に、クールエリアＣ以外のホットエリアＨの天井Ｒに熱気を回収する回収口８を形成するようにすればよい。

また、１つのラック群３に、発熱機器収容ラックの吸排気構造１００，２００，３００，４００を有する発熱機器収容ラックを混在させてもよい。

このように、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ データセンタ
２ 空調室
３ ラック群
４ サーバーラック（発熱機器収容ラック）
５ ラック列
６ パネル
７ パーティション
８ 回収口
９ 熱回収ダクト
２０ 支柱
２１ 横桁
２２ ボルト
２５ 誘導部材
２６ 暖気受箱
２７ 回しパイプ
３１ 低発熱機器エリア
３２ 暖気収容空間
３３ 後面仕切部
３４ 前面仕切部
Ａ サーバー（低発熱機器）
Ｂ サーバー（高発熱機器）
Ｌ 第１のサーバーラック（第１の発熱機器収容ラック）
Ｓ 第２のサーバーラック（第２の発熱機器収容ラック）

Claims (14)

1. 吸気と排気を行うためのファンを有する複数の発熱機器を、前面側を吸気側、後面側を排気側として上下方向に積層して発熱機器収容ラックに収容し、該発熱機器収容ラックを複数台左右方向に並べてラック列を形成すると共に、該ラック列の後面側同士を間隔をおいて向かい合わせてラック群を形成して空調室内の床面上に配置し、前記空調室内に前記ラック列に囲まれたホットエリアを区画し、そのホットエリア側の天井裏に、複数の回収口を有し前記ホットエリア内の熱気を前記回収口を介して回収するための熱回収ダクトを設けると共に、前記空調室内の空調空気をラック列の前面から後面に通して前記ホットエリアに導入するようにしたデータセンタにおいて、
   前記ラック群には、熱気の排気量が異なる前記発熱機器収容ラックが混在しており、
   前記ラック群を構成する前記発熱機器収容ラックを、前記熱回収ダクトの下流側から上流側にかけて排気量が順次大きくなるように配置するようにしたことを特徴とするデータセンタ。
2. 吸気と排気を行うためのファンを有する複数の発熱機器を、前面側を吸気側、後面側を排気側として上下方向に積層して発熱機器収容ラックに収容し、該発熱機器収容ラックを複数台左右方向に並べてラック列を形成すると共に、該ラック列の前面側同士を間隔をおいて向かい合わせてラック群を形成して空調室内の床面上に配置し、前記空調室内に前記ラック列に囲まれたクールエリアを区画し、そのクールエリア以外のエリアであるホットエリア側の天井裏に、複数の回収口を有し前記ホットエリア内の熱気を前記回収口を介して回収するための熱回収ダクトを設けると共に、前記空調室内の前記空調空気をラック列の前面から後面に通して前記ホットエリアに導入するようにしたデータセンタにおいて、 前記ラック群には、熱気の排気量が異なる前記発熱機器収容ラックが混在しており、
   前記ラック群を構成する前記発熱機器収容ラックを、前記熱回収ダクトの下流側から上流側にかけて排気量が順次大きくなるように配置するようにしたことを特徴とするデータセンタ。
3. 前記ラック群は、該ラック群を構成する前記両ラック列の左右方向の一方の端部に、前記両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、他方の端部を前記空調室の壁で塞ぎ、かつ、前記両ラック列の前縁上部に天井に延びるパーティションを設けてなる請求項１または２記載のデータセンタ。
4. 前記発熱機器収容ラックは、第１の発熱機器収容ラックと、該第１の発熱機器収容ラックよりも熱気の排気量が小さい第２の発熱機器収容ラックとからなり、
   前記熱回収ダクトの上流側に、前記第１の発熱機器収容ラックを集約して配置するようにした請求項１〜３いずれかに記載のデータセンタ。
5. 前記ラック群を構成する前記発熱機器収容ラックのうち最も熱気の排気量が大きいものの排気量を１としたときに、熱気の排気量が０．７以下であるものを前記第２の発熱機器収容ラックとし、熱気の排気量が０．７を超えるものを前記第１の発熱機器収容ラックとする請求項４記載のデータセンタ。
6. 前記ラック群を構成する前記発熱機器収容ラックは、前記第１の発熱機器収容ラックより前記第２の発熱機器収容ラックの割合が多い請求項４または５記載のデータセンタ。
7. 前記第２の発熱機器収容ラックは、前面の上下方向にわたって吸気可能であり、かつ、後面の上下方向にわたって排気可能であり、
   前記第２の発熱機器収容ラックに収容される前記複数の発熱機器のうち少なくとも１つが、排気温度が所定温度以下の低発熱機器であり、
   前記第２の発熱機器収容ラックは、前記低発熱機器に、該低発熱機器からの排気を、前記第２の発熱機器収容ラック内で他の発熱機器の前面側に誘導して、当該他の発熱機器に供給する誘導部材を設けた吸排気構造を有する請求項４〜６いずれかに記載のデータセンタ。
8. 前記誘導部材は、前記低発熱機器の排気側に突出するように設けられ、前記低発熱機器の排気を受ける暖気受箱と、該暖気受箱からの排気を前記他の発熱機器の前面側に誘導する回しパイプとからなる請求項７記載のデータセンタ。
9. 前記第２の発熱機器収容ラック内に、前記低発熱機器を複数積層して配置すると共に、その上方に、後面側から排気される排気温度が所定温度より高い通常発熱機器を配置し、 下方の前記低発熱機器の排気を、前記回しパイプでその上方の前記低発熱機器の前方に順次誘導し、最も上方の前記低発熱機器の排気を、前記回しパイプで前記通常発熱機器の前方に誘導するようにした請求項８記載のデータセンタ。
10. 前記第２の発熱機器収容ラック内に、前記低発熱機器を複数積層して配置すると共に、その上方に、後面側から排気される排気温度が所定温度より高い通常発熱機器を配置し、 前記各低発熱機器の回しパイプをまとめて、前記各低発熱機器の排気を、上方の前記通常発熱機器の前方に誘導するようにした請求項８記載のデータセンタ。
11. 前記第２の発熱機器収容ラック内に、前記低発熱機器と、後面側から排気される排気温度が所定温度より高い通常発熱機器とを交互に積層して配置し、
    前記低発熱機器の排気を、前記回しパイプでその上方の前記通常発熱機器の前方に誘導するようにした請求項８記載のデータセンタ。
12. 前記第２の発熱機器収容ラックに収容する前記複数の発熱機器が、排気温度が所定温度以下の低発熱機器と、排気温度が所定温度より高い通常発熱機器とからなり、
    前記第２の発熱機器収容ラック内の下方に、前記低発熱機器を積層してなる低発熱機器エリアを形成すると共に、前記低発熱機器の上方に前記通常発熱機器を積層し、
    前記第２の発熱機器収容ラックは、その前面側が上下方向にわたって前記両発熱機器に対応するように吸気可能とされると共に、その後面側に前記低発熱機器エリアの直上の前記通常発熱機器の下部側と前記第２の発熱機器収容ラックの下部の間に、前記低発熱機器の排気を前記第２の発熱機器収容ラックの後方へ直接排気させることを妨げるための後面仕切部を設けて、後面側が前記後面仕切部の上方のみで排気可能とされた吸排気構造を有する請求項４〜６いずれかに記載のデータセンタ。
13. 前記第２の発熱機器収容ラック内の前記低発熱機器エリアの下方に、前記両発熱機器を配置しない暖気収容空間を形成し、前記低発熱機器からの温度が低い排気を前記暖気収容空間に導入するようにした請求項１２記載のデータセンタ。
14. 前記第２の発熱機器収容ラックの前面側の下方において、前記低発熱機器エリアの下部側と前記発熱機器収容ラックの下部の間に、前記暖気収容空間に導入された前記低発熱機器の排気が前記第２の発熱機器収容ラックの前面から前方に流出するのを妨げるための前面仕切部を設けた請求項１３記載のデータセンタ。

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