JP5739789B2

JP5739789B2 - モジュール型データセンタ

Info

Publication number: JP5739789B2
Application number: JP2011252016A
Authority: JP
Inventors: 博寿橋本; 橋本　浩一; 浩一橋本; 紀明山崎; 真本多
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2031-11-17
Also published as: JP2013109423A

Description

本実施形態は、モジュールおよびモジュール型データセンタに関する。

モジュール型データセンタは、利用する情報量の増加に伴うサーバの増設要求に柔軟に対応することができる。また、既存の建造物内部に設置する場合に比べ、短い工期で設置可能である。また、外気を取り込みやすくこれを冷却などに用いることで省エネルギー化の実現が期待される。

このような環境配慮型技術であるモジュール、モジュール型データセンタの研究開発がすすめられている。

特開２０１１−１８２２０号公報

モジュール、モジュール型データセンタには、大きな地震などにも耐えうる構造が求められる。また、海上で船にモジュール型データセンタを搭載させたような場合には、航海中や停泊中の揺れにも耐えうる構造が求められる。

本発明の実施形態は、地震や船などの揺れをも吸収し耐久性の高いモジュールおよびモジュール型データセンタを提供する。

実施態様に係るモジュール型データセンタは、コンテナと、前記コンテナ内のホットエリアの空気を冷却してコールドエリアに送り込む空調機と、前記コンテナ内に設置され、前記コールドエリアの空気に熱を与え前記ホットエリアへ抜けるようサーバが格納され、前記コールドエリアと前記ホットエリアとを仕切るように配置されるラックと、前記コンテナ内に設置され、前記サーバが格納されるラックが溝に沿って摺動可能に設置されたパレットと、前記パレットを免震して支持する支持部と、伸縮可能で、前記ラックと前記コンテナとの間をコールドエリアとホットエリアに区切るように配置されるカーテンと、を備え、前記カーテンは伸縮することで、人がコールドエリアとホットエリアを移動可能とする。

第１の実施形態に係るモジュールおよび空調機を示す斜視図。第１の実施形態に係るモジュールの分解斜視図。第１の実施形態に係るモジュールの分解斜視図。第１の実施形態に係るラックとモジュールの接続図。第１の実施形態に係るカーテンの拡大図。第１の実施形態に係るモジュールのＸ−Ｚ面に沿った前記モジュールの断面図。第１の実施形態に係るモジュールのＸ−Ｙ面に沿った前記モジュールの断面図。第１の実施形態に係るカーテンの拡大図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係るモジュール型データセンタについて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るモジュールまたはモジュール型データセンタの外観を示す斜視図、図２は、本実施形態に係るモジュールの分解斜視図である。図３はモジュールの特に外部筺体を解体した分解斜視図である。

モジュール型データセンタ１０は、図１、図２に示すように例えば、矩形箱状（六面体構造）の筺体１２と、この筺体１２内に並んで収容された一または複数のラックを備えている。図２では、８個のラック１４を記載している。また、本実施形態のモジュール型データセンタ１０は、空調機４０と空気が往来可能な態様、例えばパイプや金属製の缶などで給気口２２、排気口２４を介して接続されている。本モジュールは陸上に設置されてもよいし海上海中に設置されてもよいし、海上に浮かぶ船の上、飛行機内に設置されてもよい。また、宇宙空間において設置されてもよい。また、内部のサーバや空調に電力を供給する電源（例えば、無停電電源装置（ＵＰＳ））を備えたコンテナやクーリングタワーと接続されていてもよい。また、コンテナ型データセンタ、モジュラ型データセンタ、セルモジュール型データセンタなどと称呼する場合もある。

本実施形態の空調機４０は、空冷システムがごとく記載しているが、例えば、湖や河川、海の近くにデータセンタを設置した場合など熱媒（溶液）を循環させて冷却を実現する水冷（液冷）システムであってもよい。設置場所は、ビルの内部のような屋内にも設置可能であるし、屋外に置くことも可能である。複数のコンテナまたはモジュール群でデータセンタを構成する場合はその一部を屋内、その他を屋外に置く実施形態であってもよい。また、冷却塔、発電機（ガス発電システム、熱発電システム、原子力発電システム、を含む）、非常用蓄電池装置、コンピュータや管理サーバ、またこれらを格納したコンテナ、モジュールと連結されていてもよい。また、外部の通信ネットワークと有線または無線接続されていてもよい。また、データセンタ１０の上部に太陽光発電パネルや風力発電機を設置した態様であってもよい。モジュール型データセンタ１０、各種構成要素または各構成要素の一部を工場または設置場所で組み立てや試験を行う。また、モジュール型データセンタ１０や空調機４０の管理は外部からインターネットなどの回線を通じて遠隔監視によって行われてもよい。

コンテナ１２は、鋼鉄、アルミニウム、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）などで構成されている矩形箱状の筺体である。釣りあげられるためのフックや通気性確保のために風が通るような構造の壁を備えていてもよい。コンテナ１２の長さは１０フィート、１２フィート、２０フィート、２４フィート、４４フィート、４５フィート、４６フィート、５３フィート、５６フィート、１０フィート以下など各種コンテナを利用することができる。また、幅や高さは、８フィート、８フィート６インチ、９フィート、９フィート６インチなど各種コンテナを利用することができる。その他、ＩＳＯで規定されているスタンダードなコンテナを用いてもよい。

各コンテナは、ラックなどを含めた状態で、重量が高速道路などの重量制限（例えば２０ｔ）を超えないようにあらかじめ設計されることが好適であるが、これに限られることはない。本実施形態では、コンテナを用いて説明しているが、その他モジュール（筺体）に代替することができる。また、コンテナは上記の大きさに限らず各種大きさのコンテナが用いることが可能である。コンテナは工場など設置場所と異なる場所で組み立て、トラック、鉄道、船などの移動媒体を用いて設置場所まで輸送することが可能であることが好適ではあるが、その場で簡易に建設できる仮設住宅のようなモジュールであってもよい。本実施形態では六面体構造にて説明しているが多面体構造であってもよいし、円柱構造、球体構造であってもよい。

ラック１４は、鋼鉄、アルミニウム、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）やなどで構成されている格子である。ブレードタイプの薄いサーバを積み重ねて設置することができる。それぞれサーバを収容する複数の収容部を規定した複数の壁部を有し、複数のサーバを収容するラックである。各サーバは同一方向に揃えて収容することが好ましい。このようにすることでサーバ内を冷却する空気を吸気するコールドエリア、サーバの熱が排出されるエリア（ホットエリア）を設定することができる。例えば、ＥＩＡで規格されている幅１９インチ、高さ１．７５インチ（奥行きは任意の長さ）のラックが利用できる。その他、ＪＩＳ規格などで規定されているサーバラックを用いてもよい。本実施形態では、８本のサーバラックを記載しているがこれに限られることなく一つ又は複数のラックから構成されていてもよい。また、サーバを格納するラックに限らず、空調機を備えるラックであってもよい。例えば、空調機を備えるラックとサーバラックとを交互に設置する態様であってもよい。またラック１４とコンテナ１２（上面）ａ、ラック１４とコンテナ１２（下面）ｃとの間などに隙間が有る場合には、ラック１４上部と下部においてホットエリアとコールドエリアを区切る板部材などがさらに形成されていてもよい。本実施形態では被冷却媒体としてラック１４に設置されたサーバ群を用いているが、これに代えて発電機など各種製品を用いることができる。

本実施形態のラック１４は、突起部４２を備え、パレット２６は溝４４を備えている。このラック１４に設けられた突起部４２は、溝４４に対して摺動可能に設置された機構であり、地震などの揺れにより、ラック１４の設置位置をずれし揺れを吸収することとなる。また、モジュール内のメンテナンス時には、ラック１４を溝４４に沿って動かすことができる。なお、上記機構は、他にカーテンレールなどの機構など同様の効果を奏する装置に置き換えが可能である。なおパレット２６に突起部を備え、ラック１４側に溝を備える形態であっても良い。

カーテン１６は、コンテナ１２内を区切るカーテンである。例えば、サーバの熱が排出されるエリアとその他のエリア（コールドエリア）に区切る。材質としては、ポリ塩化ビニール、布や金属などの等の空気を通さず（通しにくい）かつ柔軟な材質で構成されていることが好適であるがその他の材質で構成されていてもよい。カーテン１６は、コンテナ１２周囲面の内側およびラック１４に固定されている。例えば、コンテナ１２の内面およびラック１４にカーテンを挟むゼムクリップのような部材を用いて固定する。また、カーテン１６の端部（例えば４点）に磁石を設けて、磁力によりコンテナ１２、ラック１４、仕切り板１６に固定してもよい。このようにカーテン１６を容易に取り外し可能な態様でラックやコンテナに取り付けることで人が通るための開閉を可能とする。本実施形態ではカーテンと表現しているが、これに限らず、領域（空気層）を分断する機能および伸縮する機能をもつ部材であればよい。

カーテン１６をラック１４またはコンテナ１２に片側一点または一線で固定する場合は、カーテンの遮断機能を確保するため形状を保つ必要がある。よって、カーテンの片側を固定してもカーテンの形状が維持できる折ある程度以上の強度または剛性のある材質を用いた折りたたみ式の形態のカーテンや、アコーディオン形状のカーテンが好適である。カーテンの両側を固定する場合には、より柔らかいポリ塩化ビニールや布などでもこれに代替できる。

カーテン１６は、パレット２６およびコンテナ１２の上面には固定しないことが好適である。このように上下方向には固定せず地震が来た際の横揺れ方向にパレット２６が動いたとしてもカーテンの両端を固定しつつ、ラック１４はスライド可能である。また、カーテン１６が一定以上の弾力性およびまたは強度をもたせた場合には、その伸縮性およびまたは剛性により揺れエネルギーを吸収することも可能である。ただし、揺れに対応できる程度に上下に緩く固定しても本実施形態の効果は失われない。

パレット２６は、ラック１４を支える。また、支持棒２８を介してコンテナ１２に接続されている。また、パレット２６の人が往来可能な通路の床として利用することができる。

パレット２６は、地震などにより揺れた場合は、支持棒２８の動きに合わせて動く。またパレット２６は、支持棒２８の動きに伴い揺れがおさまったのち所定の位置に戻る。

支持棒２８は、上記ラック１４の位置の位置決めを行う位置決め部材である。

次に、モジュール型データセンタ１０を構成するコンテナ１２の構成を詳細に説明する。図１ないし図４に示すように、コンテナ１２は上面と周囲面と下面により構成される。コンテナ１２（上面）ａ、コンテナ１２（周囲面）ｂ、コンテナ１２（下面）ｃのいずれかの面には、後述するホットエリアから空気を排出する排気口が設けられる。また、コンテナ１２（上面）ａ、コンテナ１２（周囲面）ｂ、コンテナ１２（下面）ｃのいずれかの面には、コールドエリアには気体を給気する給気口が設けられている。ホットエリアの空気は排気口２４により外部または空調機４０に排出される。また、給気口２２は外部または空調機４０からホットエリアの空気よりも冷たい空気が流入される。これによりサーバ内では空気の循環が行われ効率的な冷却システムを構成することができる。

本実施形態のコンテナ１２は、人がコンテナ１２の外部から内部へ出入り可能なその外ドア１８を備えている。また、内ドア２０によりさらに内部を区切っている。このように二重ドア構造を採用することにより、ラック１４を設置するエリアの温度や湿度（温湿度）、気圧の維持することができる。

本実施形態のラック１４は、コンテナ１２の内部の床面積に比べ小さく設計されている。これにより、コンテナ１２（周囲面）ｂ内面とラック１４の間を通路として用いることができる。本実施形態ではパレット２６を使用しているためパレット２６の上部を人が通行することになるが、パレット２６を使用しない場合は、コンテナ１２（下面）ｃを直接人が通行する形態であってもよい。

本実施形態のカーテン１６は、ホットエリアとコールドエリアの区間をカーテン１６により区切り空調の効率化が図っている。つまりカーテン１６のような仕切り部材がなければホットエリアとコールドエリア内で熱交換がより行われることになり、より熱い空気を排出できず、より冷たい空気をラック１４内に送り込みにくくなるためである。

ここでカーテン１６は図５に示すように取り外し可能な固定具３０により固定されている。固定具３０には上で述べたように磁石や、取り外し可能なチャック素材などで形成されている。これによりカーテン１６の一方または双方を取り外すことにより人が移動可能である。

このように本実施形態によれば、コンテナ、モジュール内部を免震構造にしながら、コンテナ内の空間も適切に区切ることができる。また、この区切るためにカーテン１６のような可動式の部材を（開閉可能な部材）採用することにより人が適宜移動可能である。また、データセンタが揺れ、ラック１４などの内部構造物とコンテナ１２との揺れに差が生じた場合であっても、カーテン１６の伸縮性によりホットエリア、コールドエリアなどの区切り機能を維持することができる。

また、メンテナンスの際に、カーテン１６による区切り機能を維持したままラックを容易に移動させることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態と第１の実施形態の違いは、免震構造にある。例えば、免震構造の建物内にモジュールを設置する場合である。

本実施形態の支持棒２８は、地震の揺れを吸収するための弾性部材である。例えば、バネやゴムが利用できる。支持棒２８はパレット２６と一体となって形成されていてもよいし、コンテナ１２と一体となって形成されていてもよい。

このように被冷却媒体であるサーバを備えたラック１４は、支持棒１２およびパレット２６によりコンテナ１２内の位置を位置決めされる。このような位置決め部材は下から支える場合のみでなく、コンテナ１２（上面）ａか吊下げ棒、吊下げチェーンによりラック１４を吊るすなどして位置決めしてもよいし、側面部から位置決めする形態であってもよい。また、上下左右を固定するような実施形態であってもよい。この支持棒の弾性により例えば船の内部で揺れた場合にコンテナ１２とパレット２６やラック１４とは異なる動きを実現する。この揺れの違いにより免震や揺れによるサーバの損傷を防ぐことができる。

本実施形態では、突起部４２と溝４４を設置したことにより、地震などが起きた場合にラック１４が動く方向を定めることができる。溝４４は、ラック１４の開口方向に設置されているため、地震などによりラックが移動した場合でも、ラック１４内に設置されたコンピュータなどが飛び出しにくい。

（第３の実施形態）
本実施形態と第３の実施形態の違いは、カーテン１６にある。

本実施形態のカーテン１６は、図８に示すようにコールドエリアとホットエリアで空気の循環を行っているため、気圧差などによりカーテンに圧力がかかり通常の形態を維持できない場合がる。これに対応するため、カーテン１６の上部およびまたは下部をカーテンを開ける方向と垂直方向（空気圧がかかる方向と垂直方向）に動かないようにパレット２６または、コンテナ１２内部の上面などにサッシ３２を設けこれに、カーテン１６に接続された棒などの固定具３４を指し込む。

なお、サッシ３２と固定具３４は、磁石など他の固定部材であってもよい。

このようにすることで、カーテンが柔らかい素材でできている場合であっても、形を維持することができる。

なお、この発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…モジュール型データセンタ、１２…コンテナ、１４…ラック、１６…カーテン、
１８…外ドア、２０…内ドア、２２…給気口、２４…排気口、２６…パレット、２８…支持棒、
３０…固定具、３２…サッシ、３４…固定具、４０…空調機（空調モジュール）、４２…突起部、４４…溝

Claims

コンテナと、
前記コンテナ内のホットエリアの空気を冷却してコールドエリアに送り込む空調機と、
前記コンテナ内に設置され、前記コールドエリアの空気に熱を与え前記ホットエリアへ抜けるようサーバが格納され、前記コールドエリアと前記ホットエリアとを仕切るように配置されるラックと、
前記コンテナ内に設置され、前記サーバが格納されるラックが溝に沿って摺動可能に設置されたパレットと、
前記パレットを免震して支持する支持部と、
伸縮可能で、前記ラックと前記コンテナとの間をコールドエリアとホットエリアに区切るように配置されるカーテンと、を備え、
前記カーテンは伸縮することで、前記コールドエリアと前記ホットエリアとの区切りを取り外し可能なモジュール型データセンタ。