JP5406612B2 - データセンターユニット及びデータセンター - Google Patents

Description

本発明は、データセンターユニット及びデータセンターに関する。

従来のデータセンターは、大きな初期投資の下、データセンター専用の堅牢な建物を建て、必要とする数のサーバーを収納できる床面積を確保していた。
しかし、最近の動向として、処理する情報量の増大に伴い、サーバーの増設要求に柔軟に対応でき、大型の初期投資を必要とせず投資リスクが分散できるデータセンターが求められている。また、高密度に収納されたサーバーの冷却も課題となっている。

そこで、高密度に収納されたサーバーから発生する熱を効果的に除去する、データセンターが提案されている（特許文献１）。
特許文献１によれば、図１２に示すように、データセンターを構成する部屋８０の内部には、複数のラック８２が近接して設けられている。ラック８２の内部にはサーバー（図示せず）が設けられている。ラック８２の上部には、部屋８０の天井から吊り下げられた冷却機８４が設けられ、冷却機８４とラック８２が１対１で対応している。

冷却機８４には冷却用のファン９６が設けられ、冷却された風をラック８２の上部に当ててラック８２の内部を間接的に冷却する構成とされている。
これにより、サーバーの発熱量に起因して温度の高くなったラック８２の外側の温度を、図示しない温度センサで検出し、対応する冷却機８４により集中して冷却でき、複数のラック８２の内部を個々に適切な温度に調整できる。

しかし、特許文献１では、データセンターとして、空調が可能な堅牢な部屋８０を必要とする。また、サーバーの増設要求に対しても、新たに部屋８０を増設する必要があり迅速な対応が困難である。

特表２００６−５０９１８１号公報

本発明は、上記事実に鑑み、サーバーの増設対応が容易な、データセンターユニット及びデータセンターを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係るデータセンターユニットは、サーバー、及び前記サーバー用の冷却手段を内部に収納した収納体を格納する収納体格納部が立体的に配置された収納体格納手段と、前記収納体格納手段に設けられ、前記収納体に供給する電源、冷却用熱源、及び外部と接続された電気通信回線の接続端末を備えた共用室と、前記収納体格納部に設けられ、前記共用室から延長された電力配線、冷却熱源用配管、及び電気通信用配線の端末部が保管された端末保管部と、前記収納体格納部の格納口の前方に移動可能に設けられ、前記収納体を前記収納体格納部に格納するクレーンと、前記格納口の反対側に、前記収納体格納手段の全幅に渡って設けられた前記収納体の保守のための保守用通路と、前記保守用通路に設けられ、上下の前記保守用通路を結ぶ保守用エレベータと、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、収納体格納手段には、収納体が格納される収納体格納部が立体的に配置されている。立体的に格納される収納体の内部には、サーバー及びサーバー用の冷却手段が収納されている。また、収納体格納部の格納口の前方にはクレーンが設けられ、収納体を収納体格納部に格納する。これにより、クレーンを利用して収納体を収納体格納部に格納できるため、格納作業が容易となる。

収納体格納手段には共用室が設けられ、共用室には、収納体に供給するための電源、冷却用熱源、及び外部と接続された電気通信回線の接続端末が備えられている。
収納体格納部には、収納体が格納される場所を避けて端末保管部が設けられ、端末保管部には、共用室から延長された電力配線、冷却熱源用配管、及び電気通信用配線の端末部が保管されている。

そして、収納体が収納体格納部に保管されたとき、端末保管部から電力配線、冷却熱源用配管、及び電気通信用配線の端末部を取り出し、収納体に設けられた連結部と連結する。これにより、収納体を収納体格納手段の収納体格納部に格納した状態で、収納体に収納されたサーバー、及びサーバー用の冷却手段に電力及び冷却用熱源を供給し、サーバーを外部の電気通信回線と接続できる。

また、保守用通路が、収納体格納手段の格納口と反対に、収納体格納手段の全幅に渡って設けられている。そして、保守用通路には上下の保守用通路を結ぶ保守用エレベータが設けられている。この保守用通路、及び保守用エレベータを利用することにより、収納体の内部に収納された、サーバー及びサーバー用の配電、冷却、消火手段の保守が容易にできる。
この結果、共用室と収納体の間の電力配線、冷却熱源用配管、及び電気通信用配線の連結が迅速に行え、短工期でサーバーが稼動可能となる。

また、サーバーの設置に建物の床を必要とせず、堅牢な建物が不要となり、初期投資を抑えることができる。更に、収納体を、収納体格納手段に立体的に格納することで、サーバーの設置密度を高くできる。このとき、収納体の内部に設けた冷却手段で直接サーバーを冷却するため、効率よく冷却できる。

サーバーの増設要求に対しては、収納体を収納体格納手段に追加することで迅速に増設対応ができる。収納体格納手段が満杯となった場合には、データセンターユニットの増設で、容易に対応できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のデータセンターユニットにおいて、前記共用室が、前記収納体格納手段の最下段に設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、収納体格納手段の最下段に共用室が設けられている。これにより、共用室に地上から直接出入りができ、共用室と収納体の間の配線、配管接続等の作業性が向上する。
また、重量の重い共用室を収納体格納手段の最下段に設けることで、収納体格納手段の構造的なバランスが良くなり、安定する。

請求項３に記載の発明に係るデータセンターは、請求項１又は２に記載のデータセンターユニットの前記格納口側に、前記クレーンを間に置いて請求項１又は２に記載のデータセンターユニットを対面配置させたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載のデータセンターユニットの格納口側に、請求項１又は２に記載の他のデータセンターユニットを、クレーンを間に置いて併設し、２つのデータセンターユニットを対面配置している。
これにより、１つのクレーンで、対面配置された２つのデータセンターユニットに、収納体を格納できる。

請求項４に記載の発明に係るデータセンターは、請求項３に記載のデータセンターの、一方の前記データセンターユニットの側面に、前記収納体を入出庫する自動入出庫室を設け、他方の前記データセンターユニットの側面に、前記自動入出庫室と対面して前記収納体を保守管理する保守管理室を設け、前記自動入出庫室と前記保守管理室側の間を、前記クレーンが移動可能とされていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、自動入出庫室が、請求項３に記載のデータセンターの一方の収納体格納手段の側面に設けられ、収納体を保守管理する保守管理室が、他方の収納体格納手段の側面に設けられている。そして、保守管理室と自動入出庫室は、クレーンを間に置いて対面している。

これにより、クレーンと入出庫室および保守管理室との間で収納体の受け渡しを行う事ができ、収納体の自動入出庫及び保守管理が可能となる。また、クレーンで自動入出庫室から収納体格納部まで収納体を移動させ、収納体格納部に格納できるので、収納体の格納作業が自動化され容易となる。

請求項５に記載の発明に係るデータセンターは、請求項３又は４に記載の前記収納体格納手段を免震装置で支持したことを特徴としている。
これにより、地震によるサーバーの損傷を抑制できる。

本発明は、上記構成としてあるので、サーバーの増設対応が容易なデータセンターユニット及びデータセンターを提供できる。

本発明の第１の実施の形態に係るデータセンターユニットの基本構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るデータセンターユニットの基本構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るデータセンターユニットの基本構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るデータセンターユニットの基本構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るデータセンターユニットの基本構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係るデータセンターの基本構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係るデータセンターの増設構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係るデータセンターの他の増設構成を示す図である。 本発明の第６の実施の形態に係るデータセンターの他の増設構成を示す図である。 本発明の第７の実施の形態に係るデータセンターの他の増設構成を示す図である。 本発明の第８の実施の形態に係るデータセンターの耐震構成を示す図である。 従来例の振動制御装置の制御概念を示す図である。

（第１の実施の形態）
図１、図２に示すように、第１の実施の形態に係るデータセンターユニット１０は、コンテナ１２を立体的に格納するラック１４を有している。
ラック１４は、鋼材の柱７６、及び鋼材の梁７８で架構が構成され、コンテナ１２を格納するためのコンテナ格納部１６が格子状に区画されている。コンテナ格納部１６は、コンテナ１２の収納口２８側を同じ方向に向け、横方向に複数が区画されると共に多段に設けられている。これにより、コンテナ格納部１６にコンテナ１２を立体的に格納できる。

区画されたコンテナ格納部１６は、梁７８に設けられた設置台３８に載せられ、２つのコンテナ１２が並べて格納される構成とされている。コンテナ１２は、広く日本国内で流通している標準仕様品であり、互換性を有する。コンテナ１２の内部には、図示しないサーバー及びサーバー用の冷却機器が収納されている。

コンテナ格納部１６の格納口２８の前方には、コンテナ１２をコンテナ格納部１６に格納するクレーン２０が、移動可能に設けられている。
クレーン２０は、荷台６０にコンテナ１２を搭載した状態でコンテナ格納部１６の格納口２８に沿って、レール６２上をＸ方向に移動可能とされている。

更に、荷台６０はＺ方向に昇降可能とされ、目的とするコンテナ格納部１６の格納口２８までコンテナ１２を搬送する。そして、荷台６０には図示しない押し込み装置が設けられ、コンテナ１２を、格納口２８からコンテナ格納部１６の内部までＹ方向に押し込む。この一連の作業は自動化されている。
なお、コンテナ１２の交換時には、上述した格納手順と反対の手順で、格納されているコンテナ１２をコンテナ格納部１６から外部へ搬出できる。

格納ラック１４の最下段には、共用室１８が設けられている。共用室１８には、コンテナ１２内部のサーバー、及びサーバー用の冷却機器に供給するための電源、冷却用熱源及び外部と接続されたインターネットの接続端末（図示せず）が備えられている。

そして、図３に示すように、それぞれのコンテナ格納部１６には、端末保管ボックス２２が、コンテナ１２を避ける位置に設けられている。共用室１８と端末保管ボックス２２の間は、共用室１８から延長された実線で示す電力配線５０、破線で示す冷却熱源用配管５２、及び一点鎖線で示す電気通信用配線５４が連結され、端末保管ボックス２２の内部には、電力配線５０、冷却熱源用配管５２、及び電気通信用配線５４のそれぞれの端末部が保管されている。

コンテナ格納部１６にコンテナ１２が格納された後、端末保管ボックス２２から、保管された電力配線５０、冷却熱源用配管５２、及び電気通信用配線５４の端末部を取り出して、コンテナ１２の側面に設けられた連結部７４に連結する。これにより、コンテナ１２の内部のサーバー及びサーバー用の冷却機器と接続できる。

このように、共用室１８とコンテナ１２の間の電力配線５０、冷却熱源用配管５２、及び電気通信用配線５４の連結が迅速に行えるため、サーバーが利用できるまでの施工期間を短縮できる。

また、コンテナ１２を格納した状態で、コンテナ１２に収納されたサーバー、及びサーバー用の冷却手段に電力及び冷却用熱源を供給し、サーバーを外部のインターネット回線と接続でき、サーバーの稼動が可能となる。

更に、図４に示すように、格納口２８の反対側には、コンテナ１２に収納されたサーバー、及びサーバー用の配電、冷却、消火手段の保守のための保守用通路２４が、ラック１４の全幅に渡って設けられている。コンテナ１２は、保守用通路２４側に開放扉１３が設けられ、保守用通路２４からコンテナ１２の内部に入って、サーバー及びサーバー用の配電、冷却、消火手段の保守作業ができる。

保守用通路２４には、上下の保守用通路２４を結ぶ保守用エレベータ２６が設けられている。この保守用通路２４、及び保守用エレベータ２６を利用することにより、コンテナ１２の保守作業が容易にできる。
なお、保守用通路２４及び保守用エレベータ２６への出入りを制限することで、容易にデータセンターユニット１０のセキュリテーの確保ができる。

このように、データセンターユニット１０は、コンテナ１２を立体的に格納して、サーバーの設置密度を高くしているので、サーバー設置用の敷地面積を低減できる。また、ラック１４にコンテナ１２を収納したままサーバーを稼動できるため、建築床は不要となり初期投資を抑えることができる。

また、コンテナ１２内部に冷却機器を設け、コンテナ１２内部を冷却することでサーバーを冷却する構成のため、サーバーを効率よく冷却できる。

サーバーの増設要求に対しては、ラック１４にコンテナ１２を追加することで柔軟に対応できる。ラック１４のコンテナ格納部１６が満杯になったときは、後述するように、データセンターユニット１０の単位で迅速に増設できる。

（第２の実施の形態）
図５に示すように、第２の実施の形態に係るデータセンター３０は、第１の実施の形態で説明したデータセンターユニット１０を２つ併設している。即ち、データセンターユニット１０の格納口２８側に、データセンターユニット１０と保守用通路２４の位置を異ならせたデータセンターユニット１１の格納口２８側を向け、それぞれのコンテナ格納部１６を、クレーン２０を間に置いて対面配置させている。これにより、クレーン２０を共用できる。

クレーン２０の荷台６０に設けた押し込み装置（図示せず）は、データセンターユニット１０、１１のいずれの側（矢印Ｙ方向）にも、荷台６０を押し込むことが可能である。
この結果、１つのクレーン２０で、対面する２つのデータセンターユニット１０、１１のコンテナ格納部１６に、コンテナ１２を格納できる。

また、データセンターユニット１０に隣接してデータセンターユニット１１を設けることにより、コンテナ１２の収納密度が高くなる。この結果、サーバーの設置密度をより高くできる。

（第３の実施の形態）
図６に示すように、第３の実施の形態に係るデータセンター３２は、第２の実施の形態で説明したデータセンター３０において、一方のデータセンターユニット１０の側面に、コンテナ１２を入出庫する自動入出庫室３４を設けている。

自動入出庫室３４は、データセンターユニット１０の側面に沿って設けられ、自動入出庫室３４において、トラックで外部から運び込まれたコンテナ１２を荷受し、コンテナ１２をトラックからクレーン２０に移し変える。

また、他方のデータセンターユニット１１の側面には、コンテナ１２を保守管理する保守管理室３６が設けられている。保守管理室３６は、クレーン２０を間に置いて自動入出庫室３４と対面する側面に設けられ、自動入出庫室３４と保守管理室３６の間を、クレーン２０が移動可能とされている。

これにより、データセンター３２において、コンテナ１２の荷受けから格納、及びコンテナ１２の保守管理を行うことができる。

（第４の実施の形態）
図７に示すように、第４の実施の形態に係るデータセンター４０は、第３の実施の形態で説明したデータセンター３２の一方の側面に、新たにデータセンター３３を増設している。

データセンター３３はデータセンター３２と基本的には同じ構成であるが、保守管理室３６が設けられてない。データセンター３３は、データセンター３２の一方の保守用通路２４が設けられた側面の外側に、保守用通路２４側を向けて併設されている。
これにより、通路側面同士が対面し、保守用通路２４及び保守用エレベータ２６を共用できる。また、保守管理室３６も共用できる。

更に、ラック１４の、自動入出庫室３４及び保守管理室３６が設けられてない側面に、クレーン２０を移動させるクレーン用台車５８を設けることで、クレーン２０を共用することもできる。
即ち、クレーン用台車５８をＸ方向に移動させるレール７２を、ラック１４の側面に沿って敷設する。レール７２の長さは、データセンター３２と３３に設けられたレール６２と、レール７２の両端部がそれぞれ交差する位置までとする。そして、レール７２にクレーン用台車５８を載せ、クレーン用台車５８にクレーン２０を載せてＸ方向に移動させる。これにより、クレーン２０をデータセンター３２と３３の間を自由に移動させることができる。
この結果、迅速な増設対応が容易で、データセンター３２を２つ併設するのに比べて、初期投資を低減でき、建設コストの低減が図れる。

（第５の実施の形態）
図８に示すように、第５の実施の形態に係るデータセンター４２は、第３の実施の形態で説明したデータセンター３２の、ラック１４を挟んで自動入出庫室３４、及び保守管理室３６と反対側の側面の外側に、第２の実施形態で説明したデータセンター３０を増設している。

このとき、データセンター３２、３０の隣接するラック１４の格納口２８を、それぞれクレーン２０側に向けて配置している。そして、増設されたデータセンター３０には、自動入出庫室３４及び保守管理室３６は、設けられていない。また、クレーン２０は共用している。
これにより、迅速な増設対応が容易で、建設コストの低減が図れる。

（第６の実施の形態）
図９に示すように、第６の実施の形態に係るデータセンター４４は、第３の実施の形態で説明した基本となるデータセンター３２の、一方の保守用通路２４が設けられた側面の外側に、データセンター３３が併設されている（第４の実施の形態）。

更に、基本となるデータセンター３２の、ラック１４を挟んで自動入出庫室３４、及び保守管理室３６と反対側の側面の外側に、データセンター３０を増設している（第５の実施の形態）。

これにより、データセンター３２を新たに２つ増設するのに比べ、自動入出庫室３４、保守管理室３６、保守用通路２４及び保守用エレベータ２６が共用できる。これにより、迅速な増設対応が容易で、建設コストの低減が図れる。
また、コンテナ１２を、より高い密度で格納でき、サーバーの設置密度を高くできる。

（第７の実施の形態）
図１０に示すように、第７の実施の形態に係るデータセンター４６は、第６の実施の形態で説明したデータセンター４４の、直交する方向に増設された２つのデータセンター３０、３３の、それぞれの側面と接する角部に、データセンター３０を併設している。
更に、第４の実施の形態で説明したように、ラック１４の、自動入出庫室３４及び保守管理室３６が設けられてない側面に、クレーン２０を移動させるクレーン用台車５８を設けることで、クレーン２０を共用することもできる。

これにより、データセンター３２を新たに３つ増設するのに比べ、自動入出庫室３４、保守管理室３６、保守用通路２４、保守用エレベータ２６、クレーン２０を共用できる。これにより、迅速な増設対応が容易で、建設コストの低減が図れる。
また、コンテナ１２を、より高い密度で格納でき、サーバーの設置密度を高くできる。

（第８の実施の形態）
図１１に示すように、第８の実施の形態に係るデータセンター４８は、第２の実施の形態で説明したデータセンター３０におけるラック１４を支持する床６４を、地盤６６と上下、左右方向に切り離し、床６４の下にはピット７０を設けている。そして、ピット７０に設けた防振ゴム６８で床６４を支持している。

これにより、ラック１４が免震化され、コンテナ１２に収納されたサーバーが地震時に損壊を受けるのを抑制できる。
なお、本構成は、上述した第１の実施の形態〜第７の実施の形態のいずれに使用してもよい。

１０ データセンターユニット
１２ コンタナ（収容体）
１４ ラック（収容体格納手段）
１６ コンテナ格納部（収容体格納部）
１８ 共用室
２０ クレーン
２２ 端末保管ボックス（端末保管部）
２４ 保守用通路
２６ 保守用エレベータ
２８ 格納口
３０ データセンター
３４ 自動入出庫室
３６ 保守管理室
５０ 電力配線
５２ 冷却水配管
５４ 電気通信用配線
６４ 床（免震床）
６８ 防振ゴム（免震装置）

Claims (5)

1. サーバー、及び前記サーバー用の冷却手段を内部に収納した収納体を格納する収納体格納部が立体的に配置された収納体格納手段と、
   前記収納体格納手段に設けられ、前記収納体に供給する電源、冷却用熱源、及び外部と接続された電気通信回線の接続端末を備えた共用室と、
   前記収納体格納部に設けられ、前記共用室から延長された電力配線、冷却熱源用配管、及び電気通信用配線の端末部が保管された端末保管部と、
   前記収納体格納部の格納口の前方に移動可能に設けられ、前記収納体を前記収納体格納部に格納するクレーンと、
   前記格納口の反対側に、前記収納体格納手段の全幅に渡って設けられた前記収納体の保守のための保守用通路と、
   前記保守用通路に設けられ、上下の前記保守用通路を結ぶ保守用エレベータと、
   を有するデータセンターユニット。
2. 前記共用室が、前記収納体格納手段の最下段に設けられている請求項１に記載のデータセンターユニット。
3. 請求項１又は２に記載のデータセンターユニットの前記格納口側に、前記クレーンを間に置いて、請求項１又は２に記載のデータセンターユニットを対面配置させたデータセンター。
4. 請求項３に記載のデータセンターの、一方の前記データセンターユニットの側面に、前記収納体を入出庫する自動入出庫室を設け、
   他方の前記データセンターユニットの側面に、前記自動入出庫室と対面して前記収納体を保守管理する保守管理室を設け、
   前記自動入出庫室と前記保守管理室側の間を、前記クレーンが移動可能とされているデータセンター。
5. 請求項３又は４に記載の前記収納体格納手段を免震装置で支持したデータセンター。

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