特開 2024-121943 データセンター簡易コンテインメントシステムとコンテインメントパネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121943

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】データセンター簡易コンテインメントシステムとコンテインメントパネル

(51)【国際特許分類】

   F24F 3/044 20060101AFI20240902BHJP

   F24F 13/02 20060101ALI20240902BHJP

   H05K 7/18 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

F24F3/044

F24F13/02 C

H05K7/18 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029201

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】300060403

【氏名又は名称】株式会社バーテック

(74)【代理人】

【識別番号】100086346

【弁理士】

【氏名又は名称】鮫島 武信

(72)【発明者】

【氏名】末松 仁彦

【テーマコード（参考）】

3L053

3L080

【Ｆターム（参考）】

3L053BB04

3L080AC02

(57)【要約】

【課題】サーバに過負荷な差圧での運転を抑制し、当該運転が継続していることを管理者等に早期に気づかせる。
【解決手段】通路を挟んで前後に配置されたサーバラック３間に渡されたコンテインメントパネル８を備える。コンテインメントパネル８は、第１調圧部１１と第２調圧部２１との少なくとも二つの調圧部を備える。第１調圧部１１はパネル間流路１２におけるエア流量を制限するブラシ部材１３を備える。第２調圧部２１は、磁着部材２３を備え、コールドアイル内のエア圧力が所定の値を超えた時に開放流路２２を開いて外部へエアを逃がすことができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右方向に伸びる通路と、前記通路を挟んで前後に配置されたサーバラックと、前記通路の床側に設けられた冷気の吹き出し口とによって少なくとも構成されたコールドアイルを有するデータセンター簡易コンテインメントシステムにおいて、
前後に配置された前記サーバラックの上部間に渡され前記冷気の上方への通過を規制するコンテインメントパネルを備え、
前記コンテインメントパネルは、左右方向に複数が配列されており、
前記コンテインメントパネルは、第１調圧部と第２調圧部との少なくとも二つの調圧部を備え、
前記第１調圧部は、左右に隣り合う前記コンテインメントパネル同士の間に形成されたパネル間流路と、前記パネル間流路におけるエア流量を制限するブラシ部材を備え、
前記第２調圧部は、前記コールドアイル内と外部との差圧が所定の値を超えた時に開放流路を開いて前記コールドアイルから前記開放流路を介して外部へエアを逃がすことができるように構成されたものであることを特徴とするデータセンター簡易コンテインメントシステム。

【請求項2】

前記第１調圧部の前記ブラシ部材は、前記コンテインメントパネルの左右少なくともいずれか一方の辺から、左右に隣り合う前記コンテインメントパネルに向けて伸びる調圧用のブラシフィラメントを備えたものであることを特徴とする請求項１に記載されたデータセンター簡易コンテインメントシステム。

【請求項3】

前記第２調圧部の前記開放流路は、前記コンテインメントパネルの前後の少なくともいずれか一方の辺と、前記サーバラックの上部との間に形成される隙間であり、
前記コンテインメントパネルの前後の少なくともいずれか一方の辺には、前記サーバラックとの間で磁着する磁着部材が配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載されたデータセンター簡易コンテインメントシステム。

【請求項4】

請求項１又は２に記載されたデータセンター簡易コンテインメントシステムに用いられるコンテインメントパネルにおいて、
内部に複数のパネル内空間を備えたパネル本体と、
前記パネル本体又はその周囲に配置されたフレームの左右少なくともいずれか一方の辺に設けられた前記ブラシ部材と、
前記パネル本体又は前記フレームの前後少なくともいずれか一方の辺に設けられて前記サーバラックとの間で磁着する磁着部材とを備えたことを特徴とするコンテインメントパネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、データセンター簡易コンテインメントシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

今日、データセンターにおけるエネルギー使用量は増加の一途を辿っており、データセンターにおけるサーバの安定した運用の実現はもとより、エネルギー政策やSDG’ｓや二酸化炭素排出量削減の観点からも、その対策が急務となっている。例えば、省エネ法（エネルギーの使用の合理化等に関する法律） 告示 工場等判断基準 別表第5（令和４年４月１日改正施行予定）によると、データセンター業（データの処理を目的とした、データセンター（コンピュータやデータ通信のための装置の設置及び運用に特化した建物又は室）を運営し、又は利用し、情報処理に係る設備又は機能の一部を提供する事業）においては、そのベンチマーク指標及び目指すべき水準は、１.４であるとされている。ベンチマーク指標とは、ＰＵＥ（Power Usage Effectiveness）を意味し、［データセンター施設全体のエネルギー使用量］÷［IT機器のエネルギー使用量］で求められる値であり、この値を１．４以下とすることがデータセンター業においては目指すべき水準であるとされている。

【0003】

ところが、旧来の多くの稼働中のデータセンターにおいては、目標とされるこのＰＵＥとはかけ離れたＰＵＥで運営されているのが現状である。しかもデータセンターの大型化、サーバ設備の高密化は進む一方であるため、サーバから発生する熱を有効にコントロールすることができるようにデータセンターのリノベーションを図ることが急務となっている。

【0004】

このデータセンターの省エネで効果が高いものとして、特許文献１に示されたコンテインメントを用いることが提案されている。このコンテインメントは、空調の基本となる寒暖分離を有効に行うことができる手段として提案されている。すなわち、サーバラックにコンテインメントを施すことで、冷気の吹き出し口のある通路を挟んで前後に配置されたサーバラック間に構成されたコールドアイルを、外部のホットアイルと分離するものであり、吹き出し口からの冷気をサーバが効率的に吸気できるようにするものであり、コールドアイルの上部開口を略完全に閉ざすようにしたコンテインメントを施すことも行われている。

【0005】

ところが、コールドアイルの上部開口を略完全に閉ざした状態で冷気の送出量を高めると、コールドアイル内の圧力（気圧）が高まる結果、サーバに過負荷な圧力（気圧）を掛け続けることとなってしまう。その結果、サーバ内蔵ファンの故障が、数年後に多発する恐れがある。しかも、このサーバ内蔵ファンの故障は、過負荷な圧力（気圧）を掛けた直後に発生するものではなくて、当初は一見問題なく稼働することはできるが、サーバ内蔵ファンの電動機等に加わる負荷が継続的に加えられる結果、数年後に発生するものである。そのため、サーバを運営している者やその保守点検業務に従事している者には、認識することが困難であるという課題がある。
また、稼働しているデータセンターにおいては、サーバの稼働に影響が出る可能性のあるような、工具などを使った大規模なコンテインメント工事などは極力行わないのが業界の暗黙の了解になっているという現状がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特表２０１７－５１２０９７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、冷気の送出量を高めて運転した場合でも、コールドアイルと外部との差圧の上昇を抑制することができるデータセンター簡易コンテインメントシステムとこのシステムに用いることができるコンテインメントパネルの提供を課題とするものである。

【0008】

また本発明は、サーバに過負荷な運転状況になると、微差圧計を使用しなくてもパネルの浮き上がりによって過負荷を認知できるデータセンター簡易コンテインメントシステムとこのシステムに用いることができるコンテインメントパネルの提供を課題とする。
さらにまた本発明は、工具を必要とせずに設置出来ると共に、設置直後から差圧の過負荷を認識した場合でも、容易に撤去が可能となるデータセンター簡易コンテインメントシステムとこのシステムに用いることができるコンテインメントパネルの提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、左右方向に伸びる通路と、前記通路を挟んで前後に配置されたサーバラックと、前記通路の床側に設けられた冷気の吹き出し口とによって少なくとも構成されたコールドアイルを有するデータセンター簡易コンテインメントシステムを提供する。本発明に係るデータセンター簡易コンテインメントシステムは、前後に配置された前記サーバラックの上部間に渡され前記冷気の上方への通過を規制するコンテインメントパネルを備える。前記コンテインメントパネルは、左右方向に複数が配列されており、前記コンテインメントパネルは、第１調圧部と第２調圧部との少なくとも二つの調圧部を備える。
前記第１調圧部は、左右に隣り合う前記コンテインメントパネル同士の間に形成されたパネル間流路と、前記パネル間流路におけるエア流量を制限するブラシ部材を備えるものである。
前記第２調圧部は、前記コールドアイル内と外部との差圧が所定の値を超えた時に開放流路を開いて前記コールドアイルから前記開放流路を介して外部へエアを逃がすことができるように構成されたものである。

【0010】

具体的には、前記第１調圧部の前記ブラシ部材は、前記コンテインメントパネルの左右少なくともいずれか一方の辺から、左右に隣り合う前記コンテインメントパネルに向けて伸びる調圧用のブラシフィラメントを備えたものとして実施することができる。
また前記第２調圧部の前記開放流路は、前記コンテインメントパネルの前後の少なくともいずれか一方の辺と、前記サーバラックの上部との間に形成される隙間であり、前記コンテインメントパネルの前後の少なくともいずれか一方の辺には、前記サーバラックとの間で磁着する磁着部材が配置されたものとして実施することができる。

【0011】

また本発明は上記のデータセンター簡易コンテインメントシステムに用いられるコンテインメントパネルを提供する。本発明に係るコンテインメントパネルは、内部に複数のパネル内空間を備えたパネル本体を備える。前記パネル本体又はその周囲に配置されたフレームの左右少なくともいずれか一方の辺には、前記ブラシ部材が設けられる。また前記パネル本体又は前記フレームの前後少なくともいずれか一方の辺には、前記サーバラックとの間で磁着する磁着部材が設けられたものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、冷気の送出量を高めて運転した場合でも、コールドアイル内の圧力（気圧）の上昇を抑制することができるデータセンター簡易コンテインメントシステムとこのシステムに用いることができるコンテインメントパネルを提供することができたものである。

【0013】

また本発明は、サーバに過負荷な運転状況になると、微差圧計を使用しなくてもパネルの浮き上がりによって過負荷を認知できるデータセンター簡易コンテインメントシステムとこのシステムに用いることができるコンテインメントパネルを提供することができたものである。
さらにまた本発明は、磁石、両面テープなどを使い、工具を必要とせずに設置出来ると共に、設置直後から差圧の過負荷を認識した場合でも、容易に撤去が可能となるデータセンター簡易コンテインメントシステムとこのシステムに用いることができるコンテインメントパネルを提供することができたものである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態にかかるデータセンター簡易コンテインメントシステムの斜視図。

【図2】同データセンター簡易コンテインメントシステムの要部平面図。

【図3】同データセンター簡易コンテインメントシステムのコールドアイルの側面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（概要）

【0016】

この実施の形態にかかるデータセンター簡易コンテインメントシステムは、左右方向に伸びる通路２と、通路２を挟んで前後に配置されたサーバラック３を備えたデータセンターに適用することができる。サーバラック３内には上下左右に複数のサーバが配置されている。

【0017】

各サーバは図示は省略するが一般的なサーバを適宜採用できるものであり、各サーバの後面（通路２とは反対側の面）に、冷却ファンの排気口が配置されている。

【0018】

通路２の床４側には、図２に示すように、冷気の吹き出し口５が設けられており、吹き出し口５からの冷気によって、通路２とサーバラック３によって規定された空間（コールドアイル６）を冷却する。吹き出し口５は多くの場合、床下に配置されたエア通路を介して、空冷装置９に接続されており、空冷装置９からの冷気が吹き出し口５から排出されることによってコールドアイル６内を冷却する。
（コンテインメントパネル８について）

【0019】

前後に配置されたサーバラック３の上部間には、コンテインメントパネル８が渡されている。また図示は省略するが、コンテインメントパネル８は、左右方向に複数が配列されており、これによって通路２の上方に天井が形成される。通路２の左右には、開閉可能な扉やカーテンが必要に応じて設けられて、ホットアイル７に対して略区画されたコールドアイル６が形成される。

【0020】

コンテインメントパネル８は、エアの流通を妨げる板状やシート状のパネル本体８１を備えたものとして実施することができる。パネル本体８１には、その内部に複数のパネル内空間を備えたものを採用することが、軽量で断熱性能を備えている点で好ましい。パネル本体８１のパネル内空間としては、ハニカム構造の断面形状を備えたものや、一定方向に伸びる溝状の空間を備えたものなどを示すことができる。パネル本体８１の素材としては適度な剛性を備えたプラスチックや発泡プラスチックを例示することができるが、これに限らず木材やガラスや布製のシートであっても構わない。パネル本体８１の周囲には必要に応じてアルミフレームなどのフレーム（図示せず）が配置されており、これによってコンテインメントパネル８に適当な剛性が与えられる。
（第１調圧部１１について）

【0021】

このコンテインメントパネル８は、第１調圧部１１と第２調圧部２１との少なくとも二つの調圧部を備える。
第１調圧部１１は、左右に隣り合うコンテインメントパネル８同士の間に形成されたパネル間流路１２と、パネル間流路１２におけるエア流量を制限するブラシ部材１３を備える。パネル間流路１２は、コールドアイル６のエアを外部のホットアイル７に逃がすための空間であり、この空間からのエア流量と吹き出し口５からの冷気の流量とがほぼ釣り合うことによって、コールドアイル６とホットアイル７の気圧がほぼ等しく維持される。
ブラシ部材１３は、パネル本体８１又は必要に応じてその周囲に配置されたフレーム８２の左右少なくともいずれか一方の辺に取り付けて実施することができる。図２の例では、前後左右の４辺にフレーム８２が設けられているが、いずれかの辺にのみ設けて実施しても構わないし、設けずにパネル本体８１のみで実施しても構わない。また、図２では、右側のコンテインメントパネル８では左右両側の辺にブラシ部材１３を備えるが、左側のコンテインメントパネル８では左側の辺にのみブラシ部材１３を備えるものであるというように、適宜変更して実施することができる。なお、フレーム８２と、ブラシ部材１３のブラシフィラメント１４を支持するブラシ基部とは、別体に形成して後に接合するものでも構わないし、両者を予め一体に形成しておいても構わない。

【0022】

この実施の形態では、図２に示すように、コンテインメントパネル８の左右いずれか一方の辺にのみブラシ部材１３が設けられており、ブラシ部材１３の多数のブラシフィラメント１４が隣り合うコンテインメントパネル８に向けて伸びている。ブラシフィラメント１４の先端は、隣り合うコンテインメントパネル８にまで達しており、コンテインメントパネル８の上に一部が乗り上げている。なお図示は省略するが、コンテインメントパネル８の左右両辺にブラシ部材１３を設けた場合には、隣り合うブラシフィラメント１４の先端同士が接触するように配置される。ただし、ブラシフィラメント１４の先端が、隣り合うブラシフィラメント１４の先端又はコンテインメントパネル８に対して接触することなく、わずかな空間を置いた状態に配置することもできる。

【0023】

このように多数のブラシフィラメント１４をパネル間流路１２に配置することによって、パネル間流路１２からのエアの流通を制限する。ところがブラシフィラメント１４は、エアの流通を完全に遮断するものではなく、ブラシフィラメント１４同士の間を通ってエアがホットアイル７へ通過することを許すものである。そしてコールドアイル６の気圧が高まると、ブラシフィラメント１４は弾性変形することにより、より多くのエアを通過させるため、コールドアイル６とホットアイル７との差圧が大きくなることを抑制することができる。
（第２調圧部２１について）

【0024】

第２調圧部２１は、コールドアイル６内と外部との差圧が所定の値を超えた時に開放流路２２を開いて、コールドアイル６から開放流路２２を介して外部へエアを逃がすことができるように構成されたものである。

【0025】

具体的には、コンテインメントパネル８の前後の少なくともいずれか一方の辺に、サーバラック３との間で磁着するマグネットテープやマグネットパネルなどの磁着部材２３を配置して実施することができる。一般的なサーバラック３は鉄などの磁性体から構成されているため、コンテインメントパネル８に磁着部材２３を配置するだけで、両者間の固定がなされるが、サーバラック３がアルミニウム製や合成樹脂製の非磁性体の場合には、サーバラック３にも磁着部材２３に対して磁着する磁性体を配置して実施することができるし、たとえサーバラック３が磁性体から構成されている場合であっても、サーバラック３にも磁着部材２３に対して磁着する磁性体を配置して実施することによって、所定の磁着力を確実に得ることができる。また、サーバラック３側にマグネットを設けて、コンテインメントパネル８にはマグネットに磁着する鉄などの磁性体などの磁着部材を設けて実施しても構わない。

【0026】

なお、図２では、前後の２辺にフレーム８２の左右長さを、パネル本体８１の左右長さよりも長くして、磁着部材２３が左右方向に連続しているものを示したが、適宜間隔を置いて断続的に配置しても構わない。また、面ファスナなどの他の離脱可能な固定手段を採用して実施しても構わない。

【0027】

コールドアイル６とホットアイル７との差圧が大きくなると、この磁着部材２３などによるサーバラック３に対する固定が離れて、コンテインメントパネル８がサーバラック３から浮き上がる。これによって、コンテインメントパネル８の前後の少なくともいずれか一方の辺と、サーバラック３の上部との間に形成される隙間（すなわち、第２調圧部２１の開放流路２２）が開き、開放流路２２からエアがホットアイル７へと流出する。なお、この例では、コンテインメントパネル８の全体が一端を支点として他端側がサーバラック３から浮き上がるものとしているが、パネル本体８１に切り込みとヒンジ接続部で構成される窓（開放流路）を形成し、ヒンジ接続部と反対側に磁着部材２３を設けるようにすることで、パネル本体８１の一部分が開放流路となるように構成して実施しても構わない。

【0028】

このように、コールドアイル６とホットアイル７との差圧が過大となった状態（具体的にはコールドアイル６とホットアイル７との差圧が３０Pa以上となった状態）で、第２調圧部２１が作動して開放流路２２が開くように磁着部材２３の磁着力などの固定力を設定する。
磁着部材２３の磁着力などの固定力は、下記のようにして求めることができる。

【0029】

X＝マグネットの磁付力
Y＝コンテインメントパネルの重量によって下向きに加わる重力
P1＝コールドアイル側とホットアイル側の気圧差
F1＝コンテインメントパネルに対してP1によって加わる力
P2＝コールドアイル内の最大許容差圧
F2＝コンテインメントパネルに対してP2によって加わる力
とすると
X+Y＜F1となった時に、パネルが浮き上がる。
X+Y≧F2となっていると、パネルが浮き上がることなく、許容最大差圧で運転することができる。
従って、X＝F2-YとなるXを求めることによって、パネルが浮き上がることなく、許容最大差圧で運転することができる。
なお、磁着部材２３の選定に際しては、Xを上回らない磁着力（固定力）を発揮するものを選定して実施することが好ましい。
（実施の形態に係るデータセンター簡易コンテインメントシステムの作用について）

【0030】

前述のように、空調理念の基本である寒暖分離を有効に行う観点からは、コールドアイルの上部開口を略完全に閉ざした状態とすることが好ましいが、この状態で冷気の送出量を高めると、コールドアイル内の圧力（気圧）が高まり、外部のホットアイルとの差圧が高まる結果、サーバに過負荷な圧力（気圧）を掛け続けることとなり、サーバ内蔵ファンの故障が、数年後に多発する恐れがある。

【0031】

これに対して上述のデータセンター簡易コンテインメントシステムは、所定の差圧が生ずることによって、コンテインメントパネル８がサーバラック３から浮き上がって開放流路２２が開くように構成されたものである。この状態は、サーバを運営している者やその保守点検業務に従事している者が、容易に視認することができる。その結果、コールドアイルと外部のホットアレイとの差圧が高まってしまって、サーバに過負荷な圧力（気圧）を掛け続けて運転していることを早期に認識することができ、空冷装置９からの流量を低下させるなどの必要な処置を取るように促すことができる。なお、コンテインメントパネル８の浮き上がりを、マイクロスイッチやリミットスイッチなどの接触式や近接スイッチなどの非接触式のセンサによって検知して、適宜な警報を発したり、自動的に空冷装置９の運転を調整したりするようにして実施しても構わない。

【符号の説明】

【0032】

２ 通路
３ サーバラック
４ 床
５ 吹き出し口
６ コールドアイル
７ ホットアイル
８ コンテインメントパネル
９ 空冷装置
１１ 第１調圧部
１２ パネル間流路
１３ ブラシ部材
１４ ブラシフィラメント
２１ 第２調圧部
２２ 開放流路
２３ 磁着部材
８１ パネル本体
８２ フレーム

【図1】

【図2】

【図3】