JP5762646B2 - 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２０１２−９８７９９号公報）は、合理的な形態のユニット型データセンターと、その構成要素として有効適切なサーバ室ユニットを提供することを課題としている。サーバ室ユニットは、互いに隣接配置可能なケーシング内に複数台のサーバラックと冷却設備を備えてそれ自体がサーバ室として機能する。ケーシング内にコールドエリアとホットエリアとを区画形成し、サーバラックを通風可能としてコールドエリアとホットエリアの境界部に一列に並べて配列する。冷却設備を、外気をコールドエリアに給気しホットエリアから外部に排気する構成の排気ファンと、冷気を調製してケーシング内を循環させる構成の空調装置とにより構成するものが開示されている。

特許文献２（特開２０１２−２５２６３９号公報）は、電子機器を収容する建造物において、密閉性を高めて電子機器を保護しながら室内の熱を効率的に外部に放出し、さらに、建造物の増設や移設を容易とすることは課題としている。建造物の４隅に配置した柱状部材の上部及び下部に、緊締具の係合可能な締結金具を固着し、建造物の屋根を締結金具よりも低い位置に設定するとともに、屋根の下方には中間天井板を設ける。電子機器を収納したラックを中間天井板の下側室内に収め、中間天井板を挟むように、下側室に空気を冷却する熱交換器と空気循環用ファンとを設置し、上側に排熱用の室外熱交換器を設置する。電子機器の増加に対処するときは、建造物自体を直接積み重ね、締結金具に緊締具の係合して建造物を増設することが可能である。電子機器から発生する熱は、下側室内の熱交換器と室外熱交換器とにより外気へ放熱される。建造物の内部は、サーバ、ストレージ等のコンピュータを室内に収めたコンピュータ室ＣＲと、コンピュータ等に電力を供給する電源ユニットＥＵや予備空調用室外機ＣＤなどを据え付けた機械室ＭＲとに分割され、その間には仕切り壁が設置される。

特開２０１２−９８７９９号公報 特開２０１２−２５２６３９号公報

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

しかし、コンテナ型データセンター用の空調用室外機をコンテナ外に設置する場合、特許文献の構成では空調用室外機が１乃至２程度しか設置できず、例えば長さ４０フィートのタイプのコンテナを用いる場合、内部空間の大きさに対して空調設備の数が不足し、十分な冷却能力が発揮できない場合があった。

そこで、本発明では、コンテナ型データセンター用の空調用室外機をＩＳＯ規格サイズのコンテナ外形寸法の内側に設置すると共に、空調用室外機の設置可能台数を増加させることにより、コンテナ型データセンターの冷却能力向上を達成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の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、前記コンテナは、略長方形状の上部フレームと下部フレームと、これら上部及び下部フレームの四隅を連結する柱部とから枠組みが構成されており、前記上部フレームには鉄製の天井面が、前記下部フレームには鉄製の床面が設けられ、更に前記コンテナは、前記四隅の柱部のうち、長手方向に対向する夫々２本の柱部間に一対の仕切用柱部を設けると共に、該仕切用柱部の間に幅方向の仕切板を取り付け、該仕切板で仕切られた前記コンテナの一方側には側壁及び鉄扉を設けて閉鎖空間を形成してＩＴ機器等の物品を収納するＩＴ機器収納室を形成し、前記コンテナの他方側には空調用の室外機を設置する室外機設置室を形成し、該室外機設置室の天井面と床面の夫々を、前記ＩＴ機器収納室の天井面と床面の夫々と一体とする一方、前記室外機設置室には側壁を設けずに開放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、前記コンテナの外形寸法はＩＳＯ規格の寸法に準じたものであって、前記仕切板は、前記コンテナにおける前記室外機設置室側の端部から１．６乃至２メートルの範囲において設けることを特徴とする。

更に、本発明のコンテナ型データセンターは、前記空調用の室外機は前記コンテナの幅方向に排気口を向けて１又は２台設置することを特徴とする。

また、本発明のコンテナ型データセンターは、前記室外機設置室にアングルを設け、前記空調用の室外機を２段に積み重ねて配置することを特徴とする。

本発明によれば、空調用室外機をコンテナ外枠の内側に、且つ空調用室外機を幅方向に向けて室外機同士を背中合わせに配置し、更にこの室外機を設置する部分のコンテナ側壁をなくすことにより、冷却効率の向上や省スペース化を図ることができる。また、コンテナ型データセンターの搬送後における現地での空調工事（室外機設置、配管工事）が不要となるため、データセンターの稼動立上げにかかる時間を短縮す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の全体構成を示す側面図である。 図３は本発明のコンテナ型データセンターの全体構成を示す平面図である。 図４は本発明のコンテナ型データセンターにおける、別実施例の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５は本発明のコンテナ型データセンターの別実施例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。

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、図３に示すように、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４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３，３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５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５，５，５・・・の配置関係を示す平面図である。図５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５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。

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。

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。例えば室外機２１の数を４台として説明したが、これに限定せずに空調設備の冷却機能に応じてなど、適宜変更しても何ら問題ない。

１００ コンテナ
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 室外機
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 室内機
１０ 仕切板
１１，１２ 搬入出口
１３ 鉄扉
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 柱部
１４ｅ，１４ｆ 仕切用柱部
１６ 天井面
１７ 床面
１９ａ，１９ 側壁
１８ ＩＴ機器収納室
１５ 室外機設置室

Claims (4)

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の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、
   前記コンテナは、略長方形状の上部フレームと下部フレームと、これら上部及び下部フレームの四隅を連結する柱部とから枠組みが構成されており、前記上部フレームには鉄製の天井面が、前記下部フレームには鉄製の床面が設けられ、
   更に前記コンテナは、前記四隅の柱部のうち、長手方向に対向する夫々２本の柱部間に一対の仕切用柱部を設けると共に、該仕切用柱部の間に幅方向の仕切板を取り付け、
   該仕切板で仕切られた前記コンテナの一方側には側壁及び鉄扉を設けて閉鎖空間を形成してＩＴ機器等の物品を収納するＩＴ機器収納室を形成し、
   前記コンテナの他方側には空調用の室外機を設置する室外機設置室を形成し、該室外機設置室の天井面と床面の夫々を、前記ＩＴ機器収納室の天井面と床面の夫々と一体とする一方、前記室外機設置室には側壁を設けずに開放したことを特徴とするコンテナ型データセンター。
2. 前記コンテナの外形寸法はＩＳＯ規格の寸法に準じたものであって、前記仕切板は、前記コンテナにおける前記室外機設置室側の端部から１．６乃至２メートルの範囲において設ける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. 前記空調用の室外機は前記コンテナの幅方向に排気口を向けて１又は２台設置する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。
4. 前記室外機設置室にアングルを設け、前記空調用の室外機を２段に積み重ねて配置することを特徴とする請求項３項記載のコンテナ型データセンター。

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