JP5331384B2 - サーバ室の空調システム - Google Patents

Description

本発明はサーバ室の空調システムに関するものであり、特に、サーバが設置されたサーバ室内に冷気を強制的に送風して該サーバを冷却するサーバ室の空調システムに関するものである。

従来、データセンターや企業のサーバ室には、数多くのサーバが設置されており、該サーバから発生する熱で該サーバが暴走したり、故障したりすることがある。そこで、この問題を防止するために、サーバが設置された部屋全体の温度を一定に維持する空調システムが採用されている（例えば、特許文献１参照）。

図６及び図７に従来におけるサーバ室の空調システムの一例を示す。同図において、従来におけるサーバ室の空調システムはねサーバ室５１内に、図７に示すように複数台のサーバ５２，５２，５２，５２を上下方向に搭載したラック５３，５３…を図６示すように複数個一列に並べて成るラック列５４が複数列設置されているとともに、同じくサーバ室５１内に該サーバ室５１の部屋全体の温度を一定に維持するための複数の空調装置５５，５５…が設置されている。

また、図７に示すように、サーバ室５１は、床下に空気取り入れ口５６と空気排出口５７を有する空気流通空間５８が設けられ、天井に空気取り入れ口５９と空気排出口６０を有する空気流通空間６１が設けられている。

そして、この空調システムは、各空調装置５５，５５…で生成された冷風が、空気取り入れ口５６，空気流通空間５８，空気排出口５７を順に通って床下からサーバ室５１内に吹き出され、その冷気が各サーバ５２，５２…の内部を通過して各サーバ５２，５２…を冷却する。一方、各サーバ５２，５２…内で熱交換されて温められ、該各サーバ５２,５２…から排出された温められた空気は天井側の空気取り入れ口５９，空気流通空間６１，空気排出口６０を順に通って空調装置５５内に戻され、再び冷却されてサーバ５２,５２…に送り出される。したがって、この空気循環により部屋全体の空調が行われる。
特開２００３−５６８８２号公報。

しかしながら、近年、サーバの処理能力が向上し、かつ、省スペースの小型サーバが普及してきている。この小型サーバは、発熱容量が大きいために特許文献１や図６及び図７に示したような空調システムによる部屋全体空調では、各サーバからの発生熱を十分に除去することができない。このため、熱溜まりが発生してサーバが暴走したりする問題があった。また、故障の原因にもなっていた。

さらに、サーバの増設や、サーバの冷却負荷の増大に比例して広いスペースを必要とする。例えば、サーバの設置部分を縮小して空調装置を増設する必要がある等の問題がある。また、データセンターや企業のサーバ室の構築において問題となることは、水を嫌うサーバに対して水の配管をどのようにして設けるかがあり、その配管スペースの確保に苦労をしているのが現状である。

そこで、サーバの増設に伴って空調装置の追加工事等が発生しても、簡単な追加工事で済むようするとともに、水等の配管スペースも簡単に確保することができるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決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提案されたものであり、請求項１記載の発明は、複数台のサーバを上下方向に搭載したラックを複数並べて成るラック列が設置されるサーバ収納室を有し、かつ、該サーバ収納室の床下または／及び天井に空気流通空間を設けて二重の床または／及び天井構造として成るサーバ室の空調システムにおいて、
前記サーバ収納室の床には、複数の空気取り入れ口が前記ラックの配設位置に隣接して設けられ、該取り入れ口は通気性を有する多孔蓋でふさがれており、
前記サーバ収納室と構造的に分離されて該サーバ収納室の側面に沿って上下方向に延び、上部側または／及び下部側が前記サーバ収納室の床下または／及び天井の空気流通空間と連通して該サーバ室の略中央部に設けられた吹き抜け状竪穴室と、
該竪穴室と前記サーバ収納室の間を仕切る側壁に該サーバ収納室内と前記竪穴室内とを連通させて設けられた壁面通気口と、
該竪穴室内に該壁面通気口を通して前記サーバ収納室内の熱せられた空気を吸い込み、該空気を冷却して前記空気流通空間を通して床下または／及び天井側から前記サーバ収納室内に吹き出す空調装置を備え、
且つ、配管スペース確保に便宜なように、前記竪穴室内の一部をパイプスペースとし、複数本の水配管用のパイプを配設して成り、
前記側壁をそれぞれ自由に組み合わせ可能な通気性を有する多孔板と通気を有しない遮風板で構成したサーバ室の空調システムを提供する。

この構成によれば、サーバの増設やサーバの冷却負荷の増大に伴って空調装置の増設等を行う必要が生じたような場合、吹き抜け状竪穴室の側壁を構成している多孔板と遮風板の組み合わせを変えると、壁面通気口の開口面積、位置、並びに、数等を、大がかりな工事をすることなく自由に変更して対応することができる。また、壁吸い込みにより多風量熱処理が可能になる。さらに、水の配管を必要とする場合には、竪穴室内の一部を配管スペースとして利用し、該竪穴室内に水の配管を設けることができる。

請求項２記載の発明は、上記サーバ収納室は上下方向に階層に積み重ねて設けられ、上記竪穴室は各階層の竪穴室と連通して上下方向へ一直線に延びて形成されてサーバ室の空調システムを提供する。

この構成によれば、サーバや空調装置の増設に伴ってサーバ収納室を増設する必要が生じたような場合、サーバ収納室を上下方向に階層に積み重ねて設置すると、竪穴室も各階層の竪穴室と連通して上下方向へ一直線に延びて形成される。

請求項３記載の発明は、上記サーバ収納室は上記竪穴室を中心として放射状に少なくとも２室以上配設されているサーバ室の空調システムを提供する。

この構成によれば、１つの竪穴室を複数のサーバ収納室で利用することができ、竪穴室をサーバ収納室毎に設けなくても済む。

請求項４記載の発明は、上記サーバ収納室内で複数整列して並べられて成るラック列は、上記サーバの背面を互いに向かい合わせて配置されている請求項１,２または３記載のサーバ室の空調システム。

この構成によれば、上記サーバ収納室内で複数整列して並べられているラック列の各サーバは、サーバ同志の背面を互いに向かい合わせにして配置しているので、各ラック列における各サーバからの放出熱は各ラック列の間に放出され、これが冷却空気と混合することなく壁面通気口を通して竪穴室内にスムースに吸い込まれる。

請求項１記載の発明は、サーバの増設やサーバの冷却負荷の増大に伴って空調装置の増設等を行う必要が生じたような場合、吹き抜け状竪穴室の側壁を構成している多孔板と遮風板の組み合わせを変えることにより、壁面通気口の開口面積、位置、並びに、数等を、大がかりな工事をすることなく自由に変更して簡単に対応することができる。これにより、工事が終了するまでの間、長時間にわたってサーバを停止させるというようなこともない。また、工費も少なくて済む。さらに、竪穴室内の一部をパイプスペースとし、複数本の水配管用のパイプを配設しているところ、水の配管を必要とするような場合には、竪穴室内の一部を配管スペースとして利用し簡単に配管したり、配管の増設をしたりすることができるので、工費も少なくて済む。
なお、天井の空気流通空間と連通して該サーバ室の略中央部に設けられた吹き抜け状竪穴室と成したことから、中央吹き抜け状竪穴室を通じて維持管理がし易く、事後の模様替え、設備増設等につき、素早く対応することができる。

請求項２記載の発明は、サーバや空調装置の増設に伴ってサーバ収納室を増設する場合、サーバ収納室を上下方向に階層に積み重ねて簡単に増設することができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、サーバ収納室の増設が簡単になるという効果が期待できる。

請求項３記載の発明は、１つの竪穴室を複数のサーバ収納室で利用し、サーバ収納室毎に竪穴室を設けなくても済むので、将来負荷が増加しても、この増加に比例してスペースも増加するということはなくなり、請求項１または２記載の発明の効果に加えて、省スペース化も可能になる。

請求項４記載の発明は、排気熱と冷却熱を混合させることなく、各ラック列における各サーバからの排気熱をラック列の間に形成された空気の流れに乗せて竪穴室内に吸い込ませて冷却し、これを床下または／及び天井側から再びサーバ収納室内に吹き出すようにしているので、請求項１,２または３記載の発明の効果に加えて冷却性能が向上する。

本発明は、サーバの増設に伴って空調装置の追加工事等が発生しても、簡単な追加工事で済むようするとともに、水等の配管スペースも簡単に確保することができるようにするようにするという目的を達成するために、複数台のサーバを上下方向に搭載したラックを複数並べて成るラック列が設置されるサーバ収納室を有し、かつ、該サーバ収納室の床下または／及び天井に空気流通空間を設けて二重の床または／及び天井構造として成るサーバ室の空調システムにおいて、前記サーバ収納室と構造的に分離されて該サーバ収納室の側面に沿って上下方向に延び、上部側または／及び下部側が前記サーバ収納室の床下または／及び天井の空気流通空間と連通して設けられた吹き抜け状竪穴室と、該竪穴室と前記サーバ収納室の間を仕切る側壁に該サーバ収納室内と前記竪穴室内とを連通させて設けられた壁面通気口と、該壁面通気口を通して前記サーバ収納室内の空気を吸い込み、該空気を冷却して前記空気流通空間を通して床下または／及び天井側から前記サーバ収納室内に吹き出す空調装置を備えるとともに、前記側壁をそれぞれ自由に組み合わせ可能な通気性を有する多孔板と通気を有しない遮風板で構成したことにより実現した。

以下、本発明のサーバ室の空調システムについて、好適な実施例をあげて説明する。図１及び図２は、本発明に係るサーバ室の空調システムの一実施例を簡略して模式的に示す図である。同図において、サーバ室１は、例えばデータセンターや企業の建物内に設けられる。

前記サーバ室１内は、略中央部に吹き抜け状竪穴室(以下「竪穴室５」という)と、該竪穴室５を挟んで左右両側にそれぞれ２室ずつ、合計４室のラック収納室１ａ,１ａ,１ａ,１ａが互いに向かい合わせされ、放射状に配設されている。

前記各ラック収納室１ａ,１ａ…内には、図１に示すようにラック列４が２列ずつ平行を成して配置されている。各ラック列４は、図２に示すように複数台のサーバ２，２…を上下方向に積み重ねて搭載しているラック３，３…を複数個一列に並べられて成る。さらに、各ラック収容室１ａ内の各ラック列４,４はサーバ２,２の背面を互いに向かい合わせして設置されており、サーバ２,２からの放出熱を各ラック列４,４との間に集め、これを後述する壁面通気口１３に向けてスムースに流すことができるようになっている。

また、サーバ室１の床６は、図２に示すように、間に空気流通空間７を設けて二重床構造として形成されている。さらに、該床６には該空気流通空間７とサーバ室１内を連通している複数の空気取り入れ口８，８…が、ラック３が配設される位置と隣接して設けられている。なお、該空気取り入れ口８は、それぞれ通気性を有する多孔蓋９で塞がれている。

前記竪穴室５は、四方の側面がそれぞれサーバ室１の床６から天井１０(図２参照)まで延びる４枚の側壁１１ａ，１１ａ，１１ｂ，１１ｂにより囲まれて該サーバ室１と隔離され、該床６から天井７まで吹き抜けとされた断面四角形の空間として形成されている。また、竪穴室５の下端側には空気流通空間７と連通している空気排出口１２が設けられ、ラック列４，４と対向している側壁１１ａ，１１ａにはサーバ室１と連通して複数の壁面通気口１３が設けられている。さらに、図１に示すように、サーバ室１のメンテナンス通路１４と対応する側壁１１ｂ，１１ｂには、それぞれ竪穴室５内に出入りするための入口を閉じるドア１５，１５が設けられている。

そして、該竪穴室５内には、複数の空調装置１６，１６…が側壁１１ａ，１１ａに取り付けられて設けられているとともに、該空調装置１６，１６…の運用を管理する制御装置１７（図１参照）が側壁１１ｂ，１１ｂに取り付けられて設けられている。なお、制御装置１７は側壁１１ｂ，１１ｂ以外の、例えば側壁１１ａ，１１ａに取り付けられる場合もあるが、メンテナンスをし易くするために前記ドア１５で閉じられる竪穴室５の出入口付近に設置することが好ましい。また、該竪穴室５内には、複数本の水配管用パイプ２０，２０（図１参照）が配設され、該竪穴室５の一部をパイプスペースとしても使用している。

前記側壁１１ａ，１１ａは、図３に示したように、格子状に配列された複数の通気孔を有する通気性を持つ多孔板(パンチングパネル)１８と通気性を持たない遮風板(ブランクパネル)１９とを組み合わせて形成されている。本例では、多孔板１８は竪穴室５の一側壁全体を形成するようにして一側全面に取り付けられ、遮風板１９は壁面通気口１３を設ける箇所を除く他の箇所を塞ぐようにして多孔板１８に密着して着脱自在に取り付けられている。したがって、遮風板１９の形状、及び、該遮風板１９の多孔板１８に対する取り付け位置を変更することにより、壁面通気口１３の開口面積、位置、並びに、数等は自由に変更することが可能で、本例では空調装置１６が配置される位置に対応して壁面通気口１３を設けるようにして、多孔板１８に形状の異なる複数枚の遮風板１９，１９…を取り付けている。

前記空調装置１６は、竪穴室５内の温度を一定に維持するためのもので、図示しない空気吸い込み口を壁面通気口１３に対向させて取り付けており、サーバ収納室１ａ内のサーバ２，２…で温められた空気を、該壁面通気口１３を通して空調装置１６内に取り入れ、この空気を冷却し、該冷却された冷風を前面側から竪穴室５の空気排出口１２に向かって吹き出すように構成されている。また、その温度設定は前記制御装置１７によって制御される。

このように構成された空調システムでは、各空調装置１６，１６…で生成された冷風は、空気排出口１２，空気流通空間７，空気排出口８を順に通って床６からサーバ室１内に吹き出され、その冷気が各サーバ収納室１ａ,１ａ…内にそれぞれ配置されている各サーバ２，２…の内部を通過して該各サーバ２，２…を冷却する。一方、各サーバ２，２…からラック列４,４間に排出された高温の空気は、側壁１１ａの壁面通気口１３を通って空調装置１６，１６内に戻され、この空気循環によりサーバ室１内全体の空調が行われる。

したがって、この実施例の空調システムによれば、ラック３の増設やサーバ２の冷却負荷の増大に伴って空調装置１６の増設等を行う必要が生じたような場合には、竪穴室５の側壁１１ａを構成している多孔板１８と遮風板１９の組み合わせ、すなわち、遮風板１９の形状、及び、該遮風板１９の多孔板１８に対する取り付け位置等を変更することにより、壁面通気口１３の開口面積、位置、並びに、数等は自由に変更して対応することができる。これにより、工事が終了するまでの間、長時間にわたってサーバ２を停止させるという不都合がなくなり、追加工事が簡単で、工費も少なくて済む。

さらに、データセンターやサーバ室内に水の配管を必要とするような場合には、竪穴室５内の一部を配管スペースとして利用し、該竪穴室５内に水配管用パイプ２０を設けることができるので、工費も少なくて済む。

なお、上記実施例の構成では、サーバ室１及びサーバ収納室１ａを単層階で形成した構造を開示したが、それぞれ上下方向に階層的に積み重ねて設けてもよく、この場合、竪穴室５は各階層の竪穴室５と連通させて上下方向へ一直線に延びる吹き抜け部分として形成する。このようにすると、ラック３や空調装置１６の増設に伴ってサーバ室１及び／またはサーバ収納室１ａの増設が必要になったとき、サーバ室１及び／またはサーバ収納室１ａを上下方向に階層に積み重ねて簡単に増設することができる。

また、上記実施例の構成では、竪穴室５を挟んで左右両側にサーバ収納室１ａを２室ずつ配置してなる構造を開示したが、サーバ収納室１ａの数及び配置位置はサーバ室１内に配置されるサーバ２の数やラック列４の数に応じて変更してもよいものである。すなわち、サーバ２の数及びラック列４の数が少ない場合は、例えば図４に示すように竪穴室５を挟んで左右両側に１室ずつサーバ収納室１ａを設けても良いし、サーバ２の数及びラック列４の数がさらに少ない場合は、図５に示すように竪穴室５の片側に１室だけサーバ収納室１ａを設けても良い。図４及び図５において、図１〜図３に示す部材と対応している部材には図１〜図３と同じ符号を付して示している。

さらに、上記実施例の構成では、床９を２重構造として空気流通空間７を設け、竪穴室５からの冷却空気を空気流通空間７に通し、該空気流通空間７から床９の空気取り入れ口８を通してサーバ室１内に吹き出させる構造を開示したが、天井１０を２重構造として空気流通空間を設け、竪穴室５からの冷却空気を天井側の空気流通空間を通して図示しない天井の空気取り入れ口からサーバ室１内に吹き出させるようにしてもよい。また、床９と天井１０の両側から冷却空気を吹き出すようにしてもよい。

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明に係る空調システムの一実施例を簡略して模式的に示す平面図。 本発明に係る空調システムの一実施例を簡略して模式的に示す縦断側面図。 同上空調システムの側壁の分解斜視図。 本発明に係る空調システムの一変形例を説明するための平面図。 本発明に係る空調システムの他の一変形例を説明するための平面図。 従来の空調システムの一例を簡略して模式的に示す平面図。 従来の空調システムの一例を簡略して模式的に示す縦断側面図。

符号の説明

１ サーバ室
１ａ サーバ収納室
２ サーバ
３ ラック
４ ラック列
５ 吹き抜け状竪穴室
６ 床
７ 空気流通空間
８ 空気取り入れ口
９ 多孔蓋
１０ 天井
１１ａ，１１ｂ 側壁
１２ 空気排出口
１３ 壁面通気口
１４ メンテナンス通路
１５ ドア
１６ 空調装置
１７ 制御装置
１８ 多孔板(パンチングパネル)
１９ 遮風板(ブランクパネル)
２０ 水配管用パイプ

Claims (4)

1. 複数台のサーバを上下方向に搭載したラックを複数並べて成るラック列が設置されるサーバ収納室を有し、かつ、該サーバ収納室の床下または／及び天井に空気流通空間を設けて二重の床または／及び天井構造として成るサーバ室の空調システムにおいて、
   前記サーバ収納室の床には、複数の空気取り入れ口が前記ラックの配設位置に隣接して設けられ、該取り入れ口は通気性を有する多孔蓋でふさがれており、
   前記サーバ収納室と構造的に分離されて該サーバ収納室の側面に沿って上下方向に延び、上部側または／及び下部側が前記サーバ収納室の床下または／及び天井の空気流通空間と連通して該サーバ室の略中央部に設けられた吹き抜け状竪穴室と、
   該竪穴室と前記サーバ収納室の間を仕切る側壁に該サーバ収納室内と前記竪穴室内とを連通させて設けられた壁面通気口と、
   該竪穴室内に該壁面通気口を通して前記サーバ収納室内の熱せられた空気を吸い込み、該空気を冷却して前記空気流通空間を通して床下または／及び天井側から前記サーバ収納室内に吹き出す空調装置を備え、
   且つ、配管スペース確保に便宜なように、前記竪穴室内の一部をパイプスペースとし、複数本の水配管用のパイプを配設して成り、
   前記側壁をそれぞれ自由に組み合わせ可能な通気性を有する多孔板と通気を有しない遮風板で構成したことを特徴とするサーバ室の空調システム。
2. 上記サーバ収容室は上下方向に階層に積み重ねて設けられ、上記竪穴室は各階層の竪穴室と連通して上下方向へ一直線に延びて形成されていることを特徴とする請求項１記載のサーバ室の空調システム。
3. 上記サーバ収容室は上記竪穴室を中心として放射状に少なくとも２室以上配設されていることを特徴とする請求項１または２記載のサーバ室の空調システム。
4. 上記サーバ収容室内で複数整列して並べられて成るラック列は、上記サーバの背面を互いに向かい合わせて配置されていることを特徴とする請求項１，２または３記載のサーバ室の空調システム。

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