JP5762645B2 - コンテナ型データセンター - Google Patents

Description

本発明は、コンテナ型データセンターに関し、特に、そのコンテナ型データセンターのコンテナ内に設置するＩＴ機器及び冷房用の空調設備を設置した状態でコンテナの搬送を可能とするコンテナ型データセンターに関する。

コンテナ型データセンターは、非特許文献１にも記載されているように、トレーラ等による貨物輸送手段として使用されるコンテナ型のボックスに、データセンターを構成する上で必要な設備を収容したものである。具体的に、コンテナ型データセンターには、サーバやストレージ、制御機器、空調用設備及び電源設備などが収容されることにより、このコンテナ自体がデータセンターとして稼働可能である。そのため、野外設置または運搬が可能な新たなデータセンターの形態といえるものである。

日本では建築基準法による規制の関係からコンテナ型データセンターの利用が難しいとされてきたが、平成２３年３月２５日付けで、国土交通省より「コンテナ型データセンタに係る建築基準法の取扱いについて」として通知が出されている。それによると「土地に自立して設置するコンテナ型データセンタのうち、サーバ機器本体その他のデータサーバとしての機能を果たすため必要となる設備及び空調の風道その他のデータサーバとしての機能を果たすため必要となる最小限の空間のみを内部に有し、稼働時は無人で、機器の重大な障害発生時等を除いて内部に人が立ち入らないものについては、法第２条第１号に規定する貯蔵槽その他これらに類する施設として、建築物に該当しないものとする。ただし、複数積み重ねる場合にあっては、貯蔵槽その他これらに類する施設ではなく、建築物に該当するものとして取り扱うこととする。」とされている。

また、コンテナにあってはＩＳＯ規格を基に外形のサイズが規定されているところ、コンテナ型データセンターについては、４０フィートタイプのコンテナを充当させているケースが多い。従来のコンテナ型データセンターにおいては、空調設備の室外機をコンテナ外部に設置するもので、コンテナ型データセンターを所定の場所に設置した後に、空調用の室外機をコンテナ近傍に設置し室内機との空調配管工事を行う必要があった。

特許文献１（特開２００６−２９８２９８号公報）には、一般的コンテナに適用することができ、コストを抑えて、輸送時等に積載する物品を振動から保護することができるようにしたコンテナ等の防振装置およびその使用方法を提供することを課題とし、輸送用のコンテナや商品輸送荷台等の下に介装して積載物保護のための防振をするコンテナ等の防振装置であって、基台枠と積載枠との間に緩衝部材を介装して成り、基台枠の少なくとも４隅にはツイストロックのノッチ受け構造を配設し、積載枠の対応する箇所には、ツイストロックを配設した構成が開示されている。

特許文献２（特開２０１３−４０９７号公報）には、震動を抑えるコンテナ型データセンターを提供することを課題として、コンテナ及び前記コンテナに設置された複数のキャビネットを備え、各々の前記キャビネットの底壁及び頂壁は、第一減震装置及び第二減震装置をそれぞれ備え、前記第二減震装置は、減震部品と、前記減震部品と前記コンテナとの間に設置され、且つ前記減震部品と前記コンテナとを接続する接続機構とを備え、前記接続機構を調整して、前記減震部品を前記コンテナに当接又は離脱させるコンテナ型データセンターが開示されている。

特許文献３（特開２００３−１７７８３６号公報）には、簡単に設置することができ、かつ、設置の日から直ちに使用することができる可搬型コンピュータルームおよびその構築方法を提供することを課題として、ルームボックスと、このルームボックス内の各種機器とから構成されるコンピュータルームが開示されている。ルームボックスは直方体状をなし、その側壁および天板には、電磁シールドが施され、床の裏面には制振脚が取り付けられている。ドアの脇部にエントリシステムが取り付けられている。このシステムは、ルームの入退室管理およびセキュリティ管理を行う。サーバは電源装置からの直流電源によって動作する。配線パネルにはルーム内に設置される端末装置が接続される。光アクセス装置は、外部から光ファイバを通して入力される光信号を電気信号に変換し、サーバへ出力する。映像監視装置は室内を常時撮像する。

特許文献４（実公昭６０−５３７２号公報）には、上側取付床と下側固定枠とを両者間の空間に緩衝部材を介在させて一体化した防振二重床構造のパレットに電子機器を搭載し、該電子機器相互間ならびに外部装置との接続に用いるケーブルを前記パレットの床下空間を通して配線し、かつ前記パレットの端部に前記ケーブルの一部と外部配線とを相互接続するための接続端子を設けてなる電子機器ユニットと、該電子機器ユニットを収納してそれをパレットの固定枠において着脱自在に固定可能とした防水および断熱構造の筐体に少なくとも電源装置および空調装置を設けてなる移動可能なコンテナユニットとを含んで成ることを特徴とする電子機器システムユニットが開示されている。

特開２００６−２９８２９８号公報 特開２０１３−４０９７号公報 特開２００３−１７７８３６号公報 実公昭６０−５３７２号公報

https://www.hitachi-systems.com/solution/s006/fmitsm/cdc.html

しかし、上記各特許文献に記載された発明では、コンテナユニットのパレット面（床面）全体に対して防振構造を施すものであるために、パレット面（床面）全体の角隅や中間端部に防振部材を取り付ける必要があった。したがって、現実の配置を考える際に、コンテナ内の任意の場所にシステムユニット（ＩＴ機器）を据え付けようとすると、それに柔軟に対応して効果的かつ効率的に防振対策を施すことは困難な面があった。

また、上記引用文献の構成では、コンテナそのものが非常に重くなり、緩衝部材も大がかりな構成となってしまい、またコンテナによってかかる荷重から緩衝部材に故障が発生することも多く、製造コスト・メンテナンスコストの双方において、利用者に対する大きな負担となっており、更にコンテナそのものには防振機能が備わっていないため、トレーラからクレーン等によってコンテナを移動させる際に、収容物に振動や衝撃が加わってしまうという虞があった。このコンテナ型データセンターをトレーラ等で搬送する場合には路面等の状態により振動が激しい状況が発生し、各種電子機器等をラックに搭載した状態で搬送する場合においては未解決の課題が多く、実際には、安全性を重視して現地に赴いた後に各種機器設備の設置に取り掛かることがほとんどであった。つまり、収容するＩＴ機器は、振動や衝撃に非常に弱いことから別途梱包し、コンテナを搬送して設置した後に、梱包したＩＴ機器をラック等に設置する必要があり、即ちコンテナを搬送してすぐにデータセンターとして稼働することができず、稼働までに時間的なロスが生じてしまっていた。

本発明の課題の一つとして、１つ以上のＩＴ機器等を搭載した複数のラックをコンテナ型データセンターの床に据え付けた状態で搬送する場合に、効果的かつ効率的な防振を奏する防振構造を如何に提供できるかということである。特に、垂直方向の振動に対して有効な手立てが望まれている。

そこで、本発明では、コンテナ内部に防振機能を具備させた防振台ユニットを配置し、その防振台ユニット予めＩＴ機器を設置した状態でコンテナを搬送した後、即時にデータセンターとして稼働させることを可能とするコンテナ型データセンターを提供することを目的とする。

本発明のコンテナ型データセンターは、空調設備を完備し内部にＩＴ機器を収納した複数のラックを搭載した輸送用コンテナサイズの外形を有したコンテナ型データセンターであって、当該コンテナ型データセンターのコンテナ床面には、下部プレートと上部プレートから構成され、前記下部プレートと前記上部プレートの間には複数の防振ばねが配置された防振台ユニットが複数敷設され、前記ＩＴ機器を収納した少なくとも１架のラックが前記防振台ユニット上に搭載されており、前記複数の防振台ユニットのうち隣接する防振台ユニットのコンテナ床面に設置された前記下部プレート同士と、当該下部プレートに前記防振ばねを介して設置された前記上部プレート同士の夫々を連結部材によって相互に連結したことを特徴とする。

また、本発明のコンテナ型データセンターは、前記防振台ユニットには１つ当たり２架の前記ラックを搭載したことを特徴とする。

また、本発明のコンテナ型データセンターは、前記防振台ユニットに搭載された各ラックは、夫々が間隙を有して配置されたことを特徴とする。

本発明によれば、コンテナに設置された防振台ユニットが有する防振ばねによってラック及びラックに収納されるＩＴ機器に振動が伝わることを防止することができるため、コンテナにラック及びＩＴ機器を予め収納し、各種設定を行った後に目的地へコンテナを搬送することができる。従って、電源の確保と通信網への接続を行うのみで、コンテナの搬送直後からデータセンターとして機能させることが可能となる。

図１は本発明のコンテナ型データセンターの全体構成、およびコンテナ型データセンターにおける、防振台ユニット及びラックの設置状態の概略を示す斜視図である。 図２は本発明のコンテナ型データセンターにおける、防振台ユニットに対するラックの設置状態を示す平面図である。 図３は本発明のコンテナ型データセンターにおける、防振台ユニットにラックを載置した状態での防振台ユニットの防振構成を示す側面図である。 図４は本発明のコンテナ型データセンターの防振台ユニットに取り付ける防振ばねの配置例を示す平面図である。

本発明を実施するための形態を以下に図面を用いて説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、本実施形態において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。なお、本明細書中では、コンテナの長手方向を「長さ方向」と表現し、それに対して垂直な方向を「幅方向」と表現する。また、「内側」及び「外方」との表現は、コンテナの内方に向かう方向を「内方」と言い、その外側に向かう方向を「外方」又は「外側」と言う。

本出願人も、非特許文献１に記載されているように、コンテナ型データセンターを開発している。それは、導入から運用監視までをワンストップで提供するために、サーバなどのＩＴ機器や電源・空調設備をコンテナに収容し、データセンターに必要な設備を凝縮している。外部は輸送を考慮したサイズになっているため、各地への輸送が可能である。また、内部は、充分なメンテナンススペースを確保したレイアウトとなっている。

本出願人の開発したコンテナ型データセンターは、遠隔運用監視サービスを実施することで、運用を自動化できる。また、空調、電力、電源の状況を確認でき、監視カメラにより遠隔からコンテナ内のサーバを目視確認できるように構成されている。そのため、障害発生をいち早く検出し、対策することが可能である。さらに、監視カメラによる外部の監視やレーザによる周辺の警備、生体認証による入退室管理などにより、コンテナへの不正侵入などの異常を検出できる構成とされている。

まず、本発明のコンテナ型データセンターの実施例の概要について、図１及び図２に基づいて説明する。図１において点線１で示したものは本発明のコンテナ型データセンターを構成するコンテナの外形線である。コンテナサイズや上下取合いインタフェースは、ＩＳＯコンテナ規格（ＩＳＯ規格６３４６）に準拠した構造とされている。コンテナ１は図示しない鉄製のＨ鋼によって枠組が成され、断熱素材を具備する壁面によって覆われることで略直方体の形状をなすよう形成される。枠組をＨ鋼によって形成することでコンテナ１を複数個積み上げるための強度を十分に備えることができ、振動等によって変形することを防止することができる。また、コンテナ１の上部及び下部の四隅には、図示しないツイストロック機構が形成されており、コンテナ１を複数個積み上げる際の位置決めガイドの役割と、積み上げたコンテナのズレを防止する役割とを兼ねている。

本発明のコンテナ型データセンターは、密閉型のスチール製コンテナとし、ドアはエアタイト仕様とする。ＩＴ機器から発生する内部発熱は内部に設置した空調機で冷却し、空気循環方式とする。これにより、運用時には無人で運転して高い防水・防塵性能を確保することができる。但し、コンテナ内での作業時の換気については考慮する必要がある。

外形はＩＴ機器を設置するラックの数によって自由に設計することができるが、実施例のものは４０ｆｔコンテナのサイズと同一とし、船やトレーラによる輸送での固定用のインタフェース部を持つように構成する。これにより、船での輸送では固定が容易であり、トレーラ輸送では標準トレーラで運搬できるメリットがある。但し、船での出荷時は製品としての納入品のため、コンテナ本体を傷付けない輸送の配慮を行う構成とする必要がある。

本発明のコンテナ型データセンターは、ＩＴ機器を搭載したままでのトレーラ輸送が可能となるよう、コンテナ底部に防振機構の付いた防振台ユニットを設置する。この機構により、輸送時の縦方向の振動加速度を大幅に軽減することができる。

本発明のコンテナ型データセンターは、移動の容易性向上のため、コンテナ空調用の室外機は、ＩＴ機器を配置したコンテナ外ではあるが、コンテナと同一フロアに設置するように構成することができる。これにより冷媒配管を固定でき、移動の度に室外機の再設置と冷媒配管敷設の手間が必要なくなる。空調設備としては、空冷方式のユニットを４台設置し、１台は予備とする。

本発明のコンテナ型データセンターは、メンテナンススペース確保のために、ＩＴ機器ラックを前後にスライドできる機構をラックの底部に設置することができる。

本発明のコンテナ型データセンターの図１に示す実施例において、点線１は、ＩＳＯ規格に準じた構造を具備するコンテナの外形である。コンテナ１は、鉄製のＨ鋼によって略長方形状に形成したフレームを２組用意し、その各々を上側フレーム、下側フレームとして形成し、それらの四隅を鉄製のＨ鋼である柱部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び１４ｄによって連結して枠組が成されて全体が略直方体の形状をなすように形成される。尚、上側フレームには鉄製のプレートが装着されて天井面１６が形成され、下側フレームには同様に鉄製のプレートが装着されて床面１７が形成される。

このように枠組をＨ鋼によって形成することにより、コンテナ１を複数個積み上げるための強度を十分に備えることができるし、振動等によってコンテナ１が変形することを防止することもできる。また、コンテナ１の上側フレーム及び下側フレームの四隅には、図示しないが一般的なツイストロック機構が形成されており、コンテナ１を複数個積み上げる際の位置決めガイドの役割と、積み上げたコンテナのズレを防止する役割とを兼ねている。

コンテナ１は、仕切板１０によってＩＴ機器（図示せず）が格納されたラック３を収納するＩＴ機器収納室１８と空調設備の室外機設置室１５に区分けされている。仕切板１０の幅方向端部には、柱部１４ａ〜１４ｄと同様のＨ鋼によって仕切用柱部１４ｅ及び１４ｆが設けられている。コンテナ１の室外機設置室１５と対向する壁面には鉄扉１４が設けられている。これにより、コンテナ１のＩＴ機器収納室１８は、上側フレーム、下側フレーム及び柱部４ａ，４ｂ、仕切用柱部５ａ，５ｂによって囲まれた部分には、天井面１６、床面１７、側面１９ａ，１９ｂには鉄製のプレートが装着され、端面に配置された仕切板１０及び鉄扉１４によって閉じられた空間を形成している。本発明のコンテナ型データセンターは、運転時にはＩＴ機器収納室１８は空調され閉じられた空間を形成しているが、保守時等には操作員がＩＴ機器収納室１８に入出する必要があり、側壁１９ａ，１９ｂには適宜入退室口１１，１２が形成される。コンテナ１の室外機設置室１５と対向する壁面の鉄扉１４は、コンテナ内に空調設備の室内機７ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄ、ラック３及びラック内に収納するＩＴ機器が搬入する際の入り口となり、搬入が完了した際には閉じておく。

室外機設置室１５の長さ方向の寸法は１．６乃至２メートルであり、詳細な寸法は設置する室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄの寸法に応じて適宜設定されるものである。室外機設置室１５は側壁を備えずに開放することで、室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄが外気に直接触れることができるため、熱交換の効率を高めることが可能となる。室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄは排気口を幅方向においてコンテナ外側に向けることで２台の設置が可能であり、アングルを組んで積み重ねることで更に上下２台の合計４台まで設置が可能である。

仕切板１０には図示しない冷媒配管が挿通されており、室外機設置室１５に設置される室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄと、ＩＴ機器収納室１８に室内機７ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄとを接続している。その際、冷媒配管（図示なし）にフレキシブルチューブを採用することで、室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄや室内機７ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄに振動やズレが生じたとしても、冷媒配管や仕切面１０が損傷する恐れがない。

以上のような構成のコンテナ型データセンターによれば、コンテナの外形に収まるように室外機設置室１５を設けることによって、ＩＳＯコンテナ規格を逸脱せずに室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄをコンテナ内部に収めることができる。また４台の室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄの排気口を幅方向の外側に向け、従来のコンテナ型データセンターと比較して空調設備を複数台設置可能とすることにより冷却能力を向上させることができる。更に、室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄを設置したままコンテナの搬送が可能であり、搬送先において室外機６ａ，６ｂ，６ｃ及び６ｄの再設置や空調配管工事が不要であるため、データセンターの設置から稼働までの期間を短縮することが可能となる。

本発明のコンテナ型データセンターのコンテナ１の内部には、図１及び図２に示すとおり、複数の防振台ユニット２が敷設される。一つの防振台ユニット２の上には図示しないＩＴ機器等を収納するラック３が複数台載置されている。尚、図１及び図２においては、一つの防振台ユニット２上に２架のラック３が載置されている。一つの防振台ユニットに対して何架のラックを載置するかは、防振台ユニット及びラックのサイズ、ＩＴ機器を搭載した際のラック全体の重量、及び防振ばねの強度と数によりに決められるものである。勿論、一つの防振台ユニット２上に１架のラック３を載置することにより、防振機能を備えた１架のラック３のユニットを構成して、コンテナ型データセンター内のラックの配置を自由に設計することができる。

図３は、ラック３を載置した防振台２ユニットの詳細構成を示す側面図である。防振台ユニット２は、下部プレート２ａと上部プレート２ｂから成っており、上下のプレート２ａ，２ｂ間には複数の防振ばね５が配設されている。この防振ばね５に要求されることは、輸送時の垂直方向或いは水平方向の振動に対して防振効果（１Ｇ以下）を有する必要がある。ＩＴ機器を収納したラック３，３を搭載する防振台ユニット２のうち、隣接する防振台ユニット２同士は、隣接する下部プレート２ａ同士、及び上部プレート２ｂ同士が上連結部材４ａ及び下連結部材４ｂによって連結固定されている。このように各隣接する防振台ユニット２同士を連結することにより、全体として一体化された防振台を形成することができる。尚、防振台ユニット２の幅方向の寸法はコンテナ１の床面の幅方向の寸法よりも一回り小さくして、コンテナ１内壁との間に間隙を設けて敷設されるように構成することが望ましい。これは、コンテナ１に対して生じた振動を防振ばね５によって吸収する際に、防振台ユニット２がコンテナ１の内壁等と衝突・接触・干渉することを防ぐためである。また、図３においては、防振台ユニット２に搭載された各ラック３が僅かな間隔を有して配置されているが、これも隣接するラック３同士が振動により衝突・接触・干渉することを防ぐためである。

図４は、防振台ユニット２上にラック３を配置した際の防振ばね５の配置関係を示す平面図である。図４に示すように防振ばね５は、防振台ユニット２の幅方向に等間隔に３個ずつ、中央に同じく等間隔に２個、合計８個設置されている。このように均等に防振ばね５を配置することによって、コンテナ１に垂直方向及び水平方向の振動が生じた場合においても、防振ばね５によりあらゆる方向の揺れを吸収し、防振台ユニット２の上部プレート２ｂ及びこれに載置されたラック３に振動が伝導することを防止することができる。即ち、コンテナ１に防振台ユニット２を敷設し、その上にラック３を載置し、ＩＴ機器等を収納した状態で搬送したとしても、ＩＴ機器に振動等の衝撃が伝わることがなく、落下や部品の離脱等によるＩＴ機器の破損・故障が生じることが無い。更に、防振台ユニット２に載置するラックを２台までとすることで、防振台ユニット２をコンパクトにすることができ、コンテナ１に収納するラックの数に併せて必要な分だけ敷設するといった運用も可能となり、コストの抑制効果を図ることができる。また、防振ばね５の故障などが発生した場合であっても、故障箇所のみ取り外して修理等を行ったり、または新品に置き換えたりなどが可能であり、メンテナンス性も良い。

図１及び図２では、防振台ユニット２上の幅方向にラック３を偏らせて配置した状態の実施例が示されているが、図４においては、防振台ユニット２上に幅方向の中心位置を合せて配置した状態の実施例が示されている。これはホットアイルとコールドアイルを均等に形成するか、メンテナンス等の操作者が作業可能な範囲で、何れかの容積を大きく形成するかによって選択可能である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば防振ばね５は、垂直方向及び水平方向の振動の吸収を行えるものであれば如何なる形態のものでも何ら問題ない。

１ コンテナ
２ 防振台ユニット
２ａ 下部プレート
２ｂ 上部プレート
３ ラック
４ａ 下部固定部材
４ｂ 上部固定部材
５ 防振ばね

Claims (3)

1. 空調設備を完備し内部にＩＴ機器を収納した複数のラックを搭載した輸送用コンテナサイズの外形を有したコンテナ型データセンターであって、
   当該コンテナ型データセンターのコンテナ床面には、下部プレートと上部プレートから構成され、前記下部プレートと前記上部プレートの間には複数の防振ばねが配置された防振台ユニットが複数敷設され、
   前記ＩＴ機器を収納した少なくとも１架のラックが前記防振台ユニット上に搭載されており、前記複数の防振台ユニットのうち隣接する防振台ユニットのコンテナ床面に設置された前記下部プレート同士と、当該下部プレートに前記防振ばねを介して設置された前記上部プレート同士の夫々を連結部材によって相互に連結したことを特徴とするコンテナ型データセンター。
2. 前記防振台ユニットには１つ当たり２架の前記ラックを搭載したことを特徴とする請求項１記載のコンテナ型データセンター。
3. 前記防振台ユニットに搭載された各ラックは、夫々が間隙を有して配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載のコンテナ型データセンター。

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