JP2012048548A - 機器収容ラック、及び該機器収容ラックを有するデータセンタ - Google Patents

Abstract

【課題】たとえ、ファンの弱い電子機器を収容しても、十分に電子機器を冷却することができる機器収容ラック、及び該機器収容ラックを有するデータセンタを提供する。
【解決手段】吸気と排気を行うためのファンを有する複数の電子機器１１を、ラック本体２内に上下方向に積層して収容する機器収容ラックにおいて、ラック本体２に、スポット冷却機構４を有し、スポット冷却機構４は、上下方向に延びる筐体５と、筐体５に形成された空気取込口６と、空気取込口６に設けられ、筐体５内に空気を取り込むためのファン７と、筐体５に形成された空気排出口８と、空気排出口８に設けられ、筐体５内の空気を電子機器１１に誘導する誘導部材９と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーバーなどの電子機器を上下方向に積層して収容する機器収容ラック、及び該機器収容ラックを有するデータセンタに関するものである。

サーバーなどの電子機器は、サーバーラックなどの機器収容ラック内に多段に収容されて空調室内に配置される。

サーバーなどの電子機器では電力消費に伴い熱が発生するので、この熱による悪影響を排除するために、空調機などの冷却システムにより機器収容ラック内に収容された電子機器に空調空気（冷気）を供給し、電子機器で発生した熱を除去するのが一般的である（例えば、特許文献１〜４参照）。

サーバーなどの電子機器は、一般に、外気を取り込んで自身を冷却するためのファンを有している。

特表２００６−５２６２０５号公報 特開２００２−１５６１３６号公報 特開２０１０−４９３３０号公報 特開２０１０−７２６９７号公報

しかしながら、機器収容ラック内に収容される電子機器には様々な種類があり、中には、機器収容ラック内に収容される他の電子機器に比べ、ファンが弱いものがある。

機器収容ラック内に収容される他の電子機器に比べ、ファンが弱いと、空調空気を機器内へ十分に取り入れることができないため冷却することができないおそれがあった。これでは、機器トラブルの原因となる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、たとえ、ファンの弱い電子機器を収容しても、十分に電子機器を冷却することができる機器収容ラック、及び該機器収容ラックを有するデータセンタを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、吸気と排気を行うためのファンを有する複数の電子機器を、ラック本体内に上下方向に積層して収容する機器収容ラックにおいて、前記ラック本体に、スポット冷却機構を有し、前記スポット冷却機構は、上下方向に延びる筐体と、前記筐体に形成された空気取込口と、前記空気取込口に設けられ、前記筐体内に空気を取り込むためのファンと、前記筐体に形成された空気排出口と、前記空気排出口に設けられ、前記筐体内の空気を前記電子機器に誘導する誘導部材と、を備えた機器収容ラックである。

前記スポット冷却機構は、前記ラック本体内であって、前記ラック本体の前面側の角部に設けられてもよい。

前記スポット冷却機構は、前記ラック本体に対して、着脱可能に設けられてもよい。

前記筐体には、前記空気排出口が複数形成され、未使用の前記空気排出口には、蓋がされていてもよい。

前記筐体内には、前記筐体内の空間を上下方向に仕切る仕切板が設けられてもよい。

また、本発明は、少なくとも、空調室と、該空調室の床面上にサーバーなどの電子機器を多段に収容するラックを複数台左右方向に並べ形成されたラック列と、前記ラック内に収容された電子機器で発生する熱を除去すべく前記空調室内を空調する空調機とを備え、前記ラック列の背面同士を間隔をおいて向かい合わせて前記空調室内の床面上に配置し、その向かい合わせたラック列の左右方向の端部側に、ラック列の下縁から前記空調室の天井に延びるパネルを設けると共に、両ラック列の前縁上部に天井に延びるパーティションを設けて、前記空調室内にホットゾーンを区画し、そのホットゾーン内の天井にホットゾーンの熱を排気する排気口を形成すると共に、前記ホットゾーンの外部であって前記両ラック列の前方の天井に前記空調機からの空調空気を吹き出す吹出口をそれぞれ形成し、該吹出口から吹き出した空調空気をラック列の前面から背面に通してホットゾーンに導入するようにしたデータセンタにおいて、前記ラック列を構成するラックのうち、少なくとも一台が、上述の機器収容ラックであるデータセンタである。

本発明によれば、たとえ、ファンの弱い電子機器を収容しても、十分に電子機器を冷却することができる機器収容ラック、及び該機器収容ラックを有するデータセンタを提供できる。

本発明の一実施の形態に係る機器収容ラックを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 本発明の一実施の形態に係るデータセンタの断面図である。 図２のデータセンタの平面図である。 図２のデータセンタの側面図である。 図２のデータセンタの正面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る機器収容ラックを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、機器収容ラック１は、直方体の箱状に形成されたラック本体２を有しており、ラック本体２内には、サーバーやスイッチングハブなどの複数（図１では６つ）の電子機器１１が、上下方向に積層して収容される。

ラック本体２の前面側（図１（ａ）では左手前側）には、図示していないが、開閉自在な前面板が設けられる。また、ラック本体２の裏面側（図１（ａ）では右奥側）には、図示していないが、前面側と同様に裏面板が設けられている。前面板と裏面板はメッシュ状に形成されており（図５参照）、機器収容ラック１は、前面の上下方向にわたって全面で吸気可能であり、かつ、裏面の上下方向にわたって全面で排気可能とされている。

図１（ｂ）に示すように、ラック本体２の内部には、前面側に２本、裏面側に２本という具合に、４本の支柱３ａが配置され、かつ、前面側の２本の支柱３ａの間、および裏面側の２本の支柱３ａの間を架け渡すように複数個の横桁３ｂがそれぞれ設けられており、この横桁３ｂに電子機器１１を載置するように構成されている。

横桁３ｂは、その両端がボルト３ｃにて支柱３ａに固定されるが、支柱３ａには、ボルト３ｃと螺合する穴（図示せず）が段階的に形成されており、ラック本体２内に収容する電子機器１１の高さに合わせて、上下方向に、取り付け位置を調整できるようになっている。

ラック本体２内に収容される電子機器１１は、吸気と排気を行うためのファン（図示せず）を有している。ここでは、電子機器１１が、前面側から吸気し裏面側から排気するよう構成されている場合を説明する。電子機器１１は、ラック本体２の前面側を吸気側、裏面側を排気側として、吸気側と排気側が揃うようにそれぞれラック本体２内に配置される。

さて、本実施の形態に係る機器収容ラック１は、ラック本体２内に、スポット冷却機構４を有している。

スポット冷却機構４は、各電子機器１１での空気（空調空気）の取り込みを阻害しないように、ラック本体２内であって、ラック本体２の前面側の角部（図１では正面視で左側の角部）に設けられる。

スポット冷却機構４は、上下方向に延びる筐体５と、筐体５に形成された空気取込口６と、空気取込口６に設けられ、筐体５内に空気（空調空気）を取り込むためのファン７と、筐体５に形成された空気排出口８と、空気排出口８に設けられ、筐体５内の空気（空調空気）を電子機器１１に誘導する誘導部材９と、を備えている。

筐体５は、ラック本体２内の下面から上面に延びるように形成され、直方体の箱状に形成される。筐体５の幅（図１（ｂ）における左右方向の幅）は、ラック本体２内の角部に配置されたときに、各電子機器１１での空気（空調空気）の取り込みを阻害しない程度の大きさが望ましい。即ち、ラック本体２の前面側から見て、各電子機器１１の前面側に形成され、空気の取り込みを行う空気取込口（図示しない）を覆わない程度の大きさが望ましい。

なお、本実施の形態では、図１に示すように、ラック本体２の前面側から見て、スポット冷却機構４の筐体５は、電子機器１１に対して、オーバーラップしない状態で配置されている構成が示されている（又は、オーバーラップしない状態になるように、筐体５の幅が設定されている）が、各電子機器１１での空気（空調空気）の取り込みを阻害しない程度ならば、オーバーラップさせた状態で、スポット冷却機構４を配置（又は、オーバーラップする状態になるように、筐体５の幅を設定）しても良い。この様に構成することにより、機器収容ラック１の左右方向の幅を小さくすることができる。

筐体５の前面の上端部と下端部には、空気取込口６がそれぞれ形成される。なお、空気取込口６を形成する位置や個数については、これに限らず、適宜設定可能である。両空気取込口６にはファン７が設けられ、当該ファン７により、ラック本体２の前面側から筐体５内に空気（空調空気）が取り込まれる。

筐体５内には、筐体５内の空間を上下方向に仕切る仕切板５ａが設けられる。ここでは、筐体５の上下方向の略中央部に、仕切板５ａを設けた。仕切板５ａの上方の空間には、筐体５の上端部に設けた空気取込口６から空気（空調空気）が取り込まれ、仕切板５ａの下方の空間には、筐体５の下端部に設けた空気取込口６から空気（空調空気）が取り込まれることになる。

筐体５の前面には、複数の空気排出口８が形成される。ここでは、両空気取込口６間の筐体５に、等間隔で１０個（仕切板５ａの上下に５個ずつ）の空気排出口８を形成した。各空気排出口８には、開閉自在の蓋８ａが設けられており、未使用の空気排出口８に蓋をするようになっている。なお、ここでは筐体５の前面に空気排出口８を形成する場合を説明するが、空気排出口８は、筐体５の裏面あるいは側面に形成されてもよい。また、ここでは、空気排出口８を１０個形成する場合を説明するが、空気排出口８の個数はこれに限定されない。

使用する空気排出口８（例えば、ファンの弱い電子機器１１近傍の空気排出口８）には、筐体５内の空気（空調空気）を電子機器１１の前面側に形成される空気取込口に誘導する誘導部材９が設けられる。誘導部材９は、例えば、プラスチック製あるいは金属製のパイプからなる。ここでは、電子機器１１が前面側から給気するものであるから、誘導部材９は、筐体５内の空気（空調空気）を電子機器１１の前面側（電子機器１１の空気取込口の近傍）に供給するように設けられる。

なお、電子機器１１としては、側面から給気するものもあるが、このような電子機器１１に対しては、誘導部材９を、筐体５内の空気（空調空気）を電子機器１１の側面側に供給するように設けることが望ましい。

また、本実施の形態では、図１に示すように、電子機器１１の空気取込口に合わせる様に、各誘導部材９の長さを設定したものを採用したが、この様な構成だと、故障やメンテナンス等で、電子機器１１を取り出し、そして、空気取込口の配置位置が異なる別の電子機器１１に入れ替えると、その度に、誘導部材９を新しくする必要があり、煩わしかった。そこで、本実施の形態に係る誘導部材９の代わりに、筒状の基筒部と、該基筒部に対して伸縮可能に嵌合する筒状の枝筒部とで構成される伸縮可能な誘導部材を用いるようにしても良い。

図１では、誘導部材９をラック本体２の前面側から突出するように設ける場合を示しているが、このように誘導部材９を設ける場合、前面板を省略することも可能である。前面板を設ける場合、筐体５をラック本体２の裏面側に若干ずらし、筐体５の前面側に誘導部材９を収容するための空間を形成し、誘導部材９をラック本体２内に収容するようにすればよい。

スポット冷却機構４は、ラック本体２に対して、着脱可能に設けられる。スポット冷却機構４をラック本体２に着脱可能に設けるための構成は、とくに限定されるものではないが、例えば、筐体５の側面（図１（ｂ）では左側の側面）にフックを設けるとともに、ラック本体２にフックを係合する係合溝を形成し、筐体５のフックをラック本体２の係合溝に係合することで、ラック本体２にスポット冷却機構４を固定する構成や、ラック本体２にスポット冷却機構４をボルトなどで固定する構成などが挙げられる。

次に、本発明の機器収容ラック１を用いたデータセンタについて説明する。

図２〜５に示すように、データセンタ１０は、少なくとも、天井２０、床面１４、及び４つの側壁で形成された箱状の空調室１３と、複数台のラック１２を左右方向に並べ形成されたラック列１５と、ラック１２内に収容された電子機器１１で発生する熱を除去すべく空調室１３内を空調する空調機（図示せず）とを備える。

本実施の形態では、ラック列１５を構成する全てのラック１２に図１の機器収容ラック１を用いる場合を説明するが、ラック列１５を構成するラック１２のうち、少なくとも一台が、図１の機器収容ラック１であればよい。

データセンタ１０では、空調室１３の床面１４上にラック１２を複数台（本実施の形態では１２台）左右方向に並べてラック列１５を形成すると共に、そのラック列１５の背面Ｒ同士を間隔をおいて向かい合わせて配置している。ラック列１５を間隔をおいて配置することで、ラック列１５間には作業通路１６が形成される。

これらラック列１５は、床面１４上に免震装置１７を介して配置される。本実施の形態では、免震装置１７として、架台１８上にベアリングを介して免震台１９を設けたものを用いたが、これに限定されるものではない。

ラック列１５の左右には、ラック列１５の下縁から天井２０に延びるパネル２１が設けられる。このパネル２１には、作業通路１６に出入するための扉２２が設けられる。パネル２１は、免震装置１７上に設けられる。

各ラック列１５の前縁上部には、天井２０に延びるパーティション２３が設けられる。パーティション２３およびパネル２１の上端は、天井２０に対して移動可能に設けられる。

パネル２１とパーティション２３の上端には、図２に示すように、ホットゾーン２４と空調室１３とをシールするための天井シール部材２５が設けられる。本実施の形態では、天井シール部材２５としてゴムシートを用い、そのゴムシートをパーティション２３のホットゾーン２４側の上端に、その上端部がホットゾーン２４側に湾曲するようにボルトなどで固定した。

これにより、両ラック列１５、パーティション２３、およびパネル２１で空調室１３と仕切られたホットゾーン２４が区画形成される。

ホットゾーン２４内の天井２０には、ホットゾーン２４内の熱を排気する排気口２６が少なくとも１つ（図３では３つ）形成される。この排気口２６は排気ダクト５３（図３参照）を介して空調機の吸込口に接続される。

ホットゾーン２４以外の空調室１３の天井２０（図１ではラック列１５の前方の天井２０）には、空調機からの空調空気（冷風）を鉛直下方に吹き出す吹出口２７が少なくとも１つ（図３では６つ）形成される。この吹出口２７は、吹出ダクト５２（図３参照）を介して空調機の空調空気吹出口と接続される。

空調機は、ラック１２が配置される空調室１３とは別空間、例えば、データセンタ１０が設けられる建物の別の部屋、あるいは屋外などに設けられる。これにより、特許文献１のように、ラック１２（ラック列１５）に冷媒などの配管が接続されることがなくなり、空調機とラック１２（ラック列１５）とが完全に切り離される。

また、例えば、空調機が空調室１３に隣接した別空間に設置された場合において、該別空間の床面は、空調室１３の床面より低いレベルであることが望ましく、本方式によっては容易にその形態をとることができる。これは、例えば、たとえ空調機に係る冷媒などの配管が損傷し、冷媒や熱媒体が流れ出しても、該冷媒や熱媒体が空調室１３内に侵入し難くなる工夫である。

データセンタ１０では、空調機の空調空気吹出口から吹出された空調空気（冷風）は、吹出ダクト５２を介して吹出口２７から吹き出し、空調室１３内に導入される。空調室１３内の空調空気の温度は、例えば、２３℃程度である。

空調室１３内の空調空気は、ラック列１５の前面Ｆから導入され、ラック１２内の電子機器１１で発生した熱を除去（吸収）した後、ラック列１５の背面Ｒからホットゾーン２４内に導入される。

このとき、ラック１２内では、空調空気の一部がスポット冷却機構４のファン７により筐体５内に導入され、誘導部材９を介して、ラック１２内に収容された一部の電子機器１１（例えば、ファンの弱い電子機器１１）に供給されることになる。

ホットゾーン２４内の空気は、ホットゾーン２４内の天井２０に設けられた排気口２６から排気され、排気ダクト５３を介して空調機の吸込口に導入される。ホットゾーン２４内の温度は、例えば、３５〜４０℃程度である。

データセンタ１０では、空気が熱せられて比重が小さくなり上昇しやすい性質、および冷却後に比重が大きくなる性質を利用するため、自然対流を利用して空調空気の流動性（対流）を高めることができ、空調機で送風動力として消費するエネルギーを低減することが可能である。

本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係る機器収容ラック１では、上下方向に延びる筐体５と、筐体５に形成された空気取込口６と、空気取込口６に設けられ、筐体５内に空気を取り込むためのファン７と、筐体５に形成された空気排出口８と、空気排出口８に設けられ、筐体５内の空気を電子機器１１に誘導する誘導部材９と、を備えたスポット冷却機構４を、ラック本体２内に設けている。

スポット冷却機構４を備えることにより、ラック本体２内にファンの弱い電子機器１１を収容した場合であっても、当該電子機器１１を十分に冷却することが可能となり、ファンが弱い電子機器１１で発生した熱による機器トラブルを防止することが可能となる。

また、機器収容ラック１では、スポット冷却機構４を、ラック本体２内であって、ラック本体２の前面側の角部に設けているため、スポット冷却機構４が各電子機器１１での空気（空調空気）の取り込みを阻害しない。

さらに、機器収容ラック１では、スポット冷却機構４を、ラック本体２に対して着脱可能に設けているため、ファンの弱い電子機器１１を収容する場合にはスポット冷却機構４を取り付け、ファンの弱い電子機器１１を収容しない場合にはスポット冷却機構４を取り外す、といったフレキシブルな対応が可能となる。

また、機器収容ラック１では、筐体５に空気排出口８を複数形成し、未使用の空気排出口８に蓋をするように構成されている。空気排出口８を複数形成することにより、ファンの弱い電子機器１１の近傍の空気排出口８を用いて誘導部材９の長さを短くすることが可能となり、かつ、未使用の空気排出口８に蓋をすることで、未使用の空気排出口８から空気（空調空気）が漏れてしまうことを抑制できる。

さらに、機器収容ラック１では、筐体５内の空間を上下方向に仕切る仕切板５ａを備えているため、例えば、仕切板５ａの上方のみにファンの弱い電子機器１１が配置される場合は、仕切板５ａの上方のファン７のみを駆動させることが可能となり、スポット冷却機構４での消費電力を低減すると共に、ファンの弱い電子機器１１に対して効率よく空気（空調空気）を供給することが可能になる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、スポット冷却機構４に関し、上記実施の形態では、図１に示すように、ラック本体２の高さ（上下方向）とほぼ同じ高さであって上下方向に延びる筐体５が１つで、尚且つ、間に仕切板５ａを介在させたものを示したが、例えば、ラック本体２の高さの半分程度の高さであって上下方向に延びる筐体を２つ上下に並べて配置する構成であっても良い。もちろん、２つだけでなく、複数、上下に並べる構成であっても良い。

また、上記実施の形態では、ラック本体２内に、スポット冷却機構４を有したものを示したが、ラック本体２に、より正確には、ラック本体２の側面側に、接するように、スポット冷却機構４を有するものであっても良い。

１ 機器収容ラック
２ ラック本体
４ スポット冷却機構
５ 筐体
６ 空気取込口
７ ファン
８ 空気排出口
９ 誘導部材
１１ 電子機器

Claims (6)

1. 吸気と排気を行うためのファンを有する複数の電子機器を、ラック本体内に上下方向に積層して収容する機器収容ラックにおいて、
   前記ラック本体に、スポット冷却機構を有し、
   前記スポット冷却機構は、
   上下方向に延びる筐体と、
   前記筐体に形成された空気取込口と、
   前記空気取込口に設けられ、前記筐体内に空気を取り込むためのファンと、
   前記筐体に形成された空気排出口と、
   前記空気排出口に設けられ、前記筐体内の空気を前記電子機器に誘導する誘導部材と、 を備えたことを特徴とする機器収容ラック。
2. 前記スポット冷却機構は、前記ラック本体内であって、前記ラック本体の前面側の角部に設けられる請求項１記載の機器収容ラック。
3. 前記スポット冷却機構は、前記ラック本体に対して、着脱可能に設けられる請求項１または２記載の機器収容ラック。
4. 前記筐体には、前記空気排出口が複数形成され、未使用の前記空気排出口には、蓋がされている請求項１〜３いずれかに記載の機器収容ラック。
5. 前記筐体内には、前記筐体内の空間を上下方向に仕切る仕切板が設けられる請求項１〜４いずれかに記載の機器収容ラック。
6. 少なくとも、空調室と、該空調室の床面上にサーバなどの電子機器を多段に収容するラックを複数台左右方向に並べ形成されたラック列と、前記ラック内に収容された電子機器で発生する熱を除去すべく前記空調室内を空調する空調機とを備え、
   前記ラック列の背面同士を間隔をおいて向かい合わせて前記空調室内の床面上に配置し、その向かい合わせたラック列の左右方向の端部側に、ラック列の下縁から前記空調室の天井に延びるパネルを設けると共に、両ラック列の前縁上部に天井に延びるパーティションを設けて、前記空調室内にホットゾーンを区画し、そのホットゾーン内の天井にホットゾーンの熱を排気する排気口を形成すると共に、前記ホットゾーンの外部であって前記両ラック列の前方の天井に前記空調機からの空調空気を吹き出す吹出口をそれぞれ形成し、該吹出口から吹き出した空調空気をラック列の前面から背面に通してホットゾーンに導入するようにしたデータセンタにおいて、
   前記ラック列を構成するラックのうち、少なくとも一台が、請求項１〜５いずれかに記載の機器収容ラックである
   ことを特徴とするデータセンタ。

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