(57)【要約】本発明の課題は、サーバ等の計算機を安定的に運用させることができ、運用時のエネルギー消費を抑制することが期待され、建設コストが低廉であるデータセンターを提供することである。本発明のデータセンター１では、建物内はコールドアイル２０およびホットアイル１０に区画され、コールドアイル２０の空気が計算機で熱せられてホットアイル１０に流れ、第１の流路４１を経て、冷却装置４０により冷却されて、コールドアイル２０に戻り、再び、計算機に冷却のために吹き付けられるよう構成されている。ホットアイル１０内に、外気を導入して排出する第２の流路１２が設置され、外気とホットアイル１０内の空気とはガス交換はしないが熱交換をすることにより、ホットアイル１０内の空気を冷却し、それにより、冷却装置４０の出力が低減する。
2012137692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計算機を設置および運用するための建物であるデータセンターであって、
建物内をコールドアイルおよびホットアイルの領域に区画する、開口を有する隔壁と、
上記隔壁の開口とは別個の、ホットアイルとコールドアイルとを結ぶ第１の流路と、
上記第１の流路内に設けられた空気の冷却装置と、
コールドアイル内で設置および運用される計算機により熱せられた空気が隔壁の開口を介してホットアイルへ排出され、ホットアイル内の空気が第１の流路を経てコールドアイルへと送られるように気流を制御する第１の気流制御手段と、
ホットアイル内に設置される第２の流路と、
第２の流路内の気流を制御する第２の気流制御手段と、を有し、
第２の流路は両端が建物外に通じ、第２の流路内の空気はホットアイル内の空気とは交換しないように構成されており、第２の気流制御手段は建物外の空気を第２の流路の片端から他端へと流すことができるように構成されている、
データセンター。
【請求項２】
ホットアイル内の空気および建物外の空気のそれぞれを計測する温度センサをさらに有し、計測された建物外の空気の温度とホットアイル内の空気の温度との差異に応じて第２の気流制御手段が第２の流路内の気流を制御するよう構成されている、請求項１記載のデータセンター。
【請求項３】
第２の流路は蛇腹構造を備える請求項１記載のデータセンター。
【請求項４】
第２の流路は蛇腹構造を備える請求項２記載のデータセンター。
【請求項５】
ホットアイル内において空気を攪拌するための攪拌装置をさらに有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータセンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計算機を設置および運用するための建物であるデータセンター、より詳しくは節電のための除熱管を備えるデータセンターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、サーバをはじめとする計算機の増加に伴い、データセンターの電力消費が増加している。近時は、環境問題への意識の高まりとともに、データセンターにおけるエネルギー節約が重要課題としてクローズアップされている。このため、最近のデータセンターの設計では、使用電力量を抑え、発生する熱なども管理することが求められている。【０００３】
例えば、特開２００９−２５７７３０号公報には、コールドアイルとホットアイルとがアイル区画手段により区画される室内においてサーバラックを冷却するラック空調システムが開示されていて、アイル区画手段には開口部が設けられていて、コールドアイル空間に冷気を供給する空調機が備えられ、該空調機の冷却風量を制御することにより温度管理がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５７７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、環境問題および省エネルギーへの意識がさらに高まっている。また、情報通信分野では、インターネット利用者の激増、あるいは、Ｓａａｓやクラウドコンピューティングの普及などにより、サーバの使用は加速度的に増加している。一方で、サーバ自体の技術の進歩によって、従来よりも少ない発熱で稼動する計算機や、従来より高い温度のもとでも稼動できる計算機も増えてきている。これらのことに鑑みて、本発明は、サーバ等の計算機を安定的に運用させることができ、運用時のエネルギー消費を抑制することが期待され、建設コストが低廉であるデータセンターを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者が鋭意検討した結果、以下のような本発明を完成した。
（１）計算機を設置および運用するための建物であるデータセンターであって、建物内をコールドアイルおよびホットアイルの領域に区画する、開口を有する隔壁と、上記隔壁の開口とは別個の、ホットアイルとコールドアイルとを結ぶ第１の流路と、前記流路内に設けられた空気の冷却装置と、コールドアイル内で設置および運用される計算機により熱せられた空気が隔壁の開口を介してホットアイルへ排出され、ホットアイル内の空気が第１の流路を経てコールドアイルへと送られるように気流を制御する第１の気流制御手段と、ホットアイル内に設置される第２の流路と、第２の流路内の気流を制御する第２の気流制御手段と、を有し、第２の流路は両端が建物外に通じ、第２の流路内の空気はホットアイル内の空気とは交換しないように構成されており、第２の気流制御手段は建物外の空気を第２の流路の片端から他端へと流すことができるように構成されている、データセンター。
（２）ホットアイル内の空気および建物外の空気のそれぞれの温度を計測する温度センサをさらに有し、計測された建物外の空気の温度とホットアイル内の空気の温度との差異に応じて第２の気流制御手段が第２の流路内の気流を制御するよう構成されている、（１）のデータセンター。
（３）第２の流路は蛇腹構造を備える（１）のデータセンター。
（４）第２の流路は蛇腹構造を備える（２）のデータセンター。
（５）ホットアイル内において空気を攪拌するための攪拌装置をさらに有する（１）〜（４）のいずれかのデータセンター。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、データセンターの外部の気温が通常は計算機からの排熱よりも低いことを利用して、計算機からの排熱の冷却を補助することができる。その際に、建物外の空気の湿度が、データセンター内の空気の湿度に影響を及ぼすことなく、冷却だけを期待することができる。第２の流路付近においてホットアイルの空気が冷却されれば、データセンターに備えられている冷却装置の出力を下げることができ、結果的に、エネルギー消費量の低減を図ることができる。既存のデータセンターにも容易に本発明を適用することができ、低廉な設置コストが実現する。
好適態様によれば、第２の流路付近におけるホットアイルの空気の冷却効率を高めることができる。
別の好適態様によれば、温度センサに応じて第２の気流制御手段の動作や出力の大小をコントロールすることにより、ホットアイルの空気の冷却効率をより高めたり、逆に、過冷却を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のデータセンターの内部を模式的に表す斜視図である。
【符号の説明】
【０００９】
１：データセンター、１０：ホットアイル、
１１、１３：フード、１２：第２の流路、
１４、１５：温度センサ、１６：水受け皿、
１７、１８：開口、２０：コールドアイル、２１：ラック、
２２：排出口、３０：隔壁、４０：冷却装置、４１第１の流路、
１０１、１０２、１０３、１０４、２０１、２０２、２０３、２０４：空気の流れ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一つの実施形態であるデータセンターは計算機を設置および運用するための建物である。通常、計算機はデータセンター内に設けられたラックに収納され、運用されるが、ラックの存在は必須ではない。計算機やラックの種類は特に限定無く、各種サーバや各種形態のラックなどを任意に選択することができる。【００１１】
図１は本発明のデータセンターの内部を模式的に表す斜視図である。データセンター１には隔壁３０が設けられている。隔壁３０によりデータセンター１は２つの領域に区画される。計算機を設置し運用することを意図する領域をコールドアイル２０と呼び、計算機からの排熱が集められる領域をホットアイル１０と呼ぶ。隔壁３０には１つ以上の開口がある。計算機から発生する熱により暖められた空気は、この開口を経てホットアイル１０へと集められるように構成されている。【００１２】
コールドアイル２０において設置および運用する計算機の配置などについては特に限定なく、従来技術などを適宜参照してもよい。図示された態様では、計算機（図示せず）を収容するラック２１の上方部分の排出口２２から排熱が隔壁３０の開口を介してホットアイル１０へと流れるように構成されている。本発明においては、このような態様に限定する必要はない。【００１３】
本発明によれば、ホットアイル１０とコールドアイル２０とを結ぶ流路４１が設けられる。すなわち、流路４１を介して、空気がホットアイル１０からコールドアイル２０へと流れ得るように構成されている。この流路４１を第１の流路と称する。第１の流路４１は、上述の、隔壁３０に設けられた開口とは異なる流路である。図示された態様では、データセンターのホットアイル１０の壁面に設けられた開口１７から、コールドアイル２０の壁面に設けられた開口１８へと至る建物外に設置された配管を第１の流路４１としている。但し、隔壁３０の開口とは別個独立に設けられた、ホットアイル１０とコールドアイル２０との間の空気の流路であれば、第１の流路は図示された態様に限定されない。【００１４】
本発明によれば、第１の流路４１にはホットアイル１０から空気が流れ込み、必要に応じて冷却されながら、コールドアイル２０へと空気が流されることが意図される。したがって、第１の流路４１には冷却装置４０が備えられる。冷却装置４０の具体的な構成などは特に限定なく、従来公知のものを適宜援用することができ、好ましくは、冷却のための出力が調節自在である。従来はこの冷却装置４０が要する電力の大きさが問題であった。冷却装置４０の稼動をできるだけ低減させることによりデータセンター１全体の省エネルギーを推進することが可能になり、そのために、本発明で新たに採り入れる以下の構成が重要になる。【００１５】
データセンター１内の空気は上述した各構成内を循環する。図１における白矢印は空気の流れを示す。コールドアイル２０に設置されたラック２１に空気が矢印２０１のように流入する。その空気は、ラック２１内に収容された計算機（図示せず）の発する熱により暖められ、矢印２０２に示されるように、ラックの排出口２２、隔壁３０の開口を経てホットアイル１０に送られる。ホットアイルの壁面に設けられた開口１７から、矢印２０３に示されるように、暖められた空気が第１の流路４１へと流れ、冷却装置４０によってその空気が冷却され、冷却された空気が、矢印２０４に示されるように、コールドアイル２０の壁面に設けられた開口１８からコールドアイル２０内に流れ込み、再び、ラックへと流れる。このような空気の循環により、計算機の冷却を図ることができる。こうした空気の循環の駆動力は、第１の気流制御手段によってなされ、第１の気流制御手段の具体的な構成は特に限定されず、例えば、データセンター内に設けられたファン（図示せず）およびそのファンの出力を制御する制御装置などが全体として第１の気流制御手段を構成していると評価することができる。第１の気流制御手段の構築にあたっては、公知の気流制御技術などを適宜援用することができる。好ましくは、コールドアイル２０、ホットアイル１０および第１の流路４１は閉鎖系、すなわち、建物外との空気の往来が実質的に無いように設計される。【００１６】
本発明によれば、ホットアイル１０内に第２の流路１２が設けられる。第２の流路１２内の空気と、データセンター１内で計算機を冷却する空気とは交換しない。第２の流路１２にはデータセンター１の外部の空気が導入される。より詳細には、第２の流路１２の両端は建物外へと通じており、片端から外部の空気が入り、入った空気は第２の流路１２を通って、他端から外部へと出てゆく。図示された態様では、データセンター１を構成する建物の外壁に設けられたフード１１から白矢印１０１のように外気が入り、第２の流路１２内を白矢印１０２、次いで、白矢印１０３のように流れ、第２の流路１２の他端の建物の外壁に設けられたフード１３から白矢印１０４のように建物外へと空気が排出される。このとき、第２の流路１２内を通る空気はホットアイル１０とコールドアイル２０とを行き来する空気とは交わらない。【００１７】
計算機により暖められてホットアイル１０に排出された空気が外気よりも高温である場合、第２の流路１２内にはより低温である外気が通っているから、第２の流路１２付近では、ホットアイル１０の空気が冷やされる可能性がある。このことは、第２の流路１２付近でホットアイル１０の空気と、第２の流路１２内の外気に由来する空気との間で熱交換が生じたと評価することができる。ただし、ホットアイル１０の空気と、第２の流路１２内の外気に由来する空気との間での物質（空気）の交換は生じないことに留意すべきである。このため、建物外の空気の湿度が、データセンター１内の空気の湿度に何ら影響を及ぼさずに、冷却だけを期待することができる。第２の流路１２付近においてホットアイル１０の空気が冷却されれば、上述の冷却装置４０の出力を下げることができ、結果的に、エネルギー消費量の低減を図ることができる。【００１８】
好ましくは、第２の流路１２は蛇腹構造を備える。蛇腹構造を備えた流路であれば、取り回しがしやすくなるため、とりわけ既存のデータセンターのように設置スペースが制限された場合であっても施工が容易である。また蛇腹構造を備えることにより、第２の流路１２の表面積が大きくなるため、上述した熱交換の効率の向上を図ることができる。蛇腹構造を備える流路の製造については、市販されている蛇腹構造つきの管状構造物を用いてもよいし、従来公知の加工方法により蛇腹構造を付与してもよい。【００１９】
好適には、第２の流路１２はフィンを備える。フィンは剣山状や蛇腹状に板や棒が設けられる態様である。第２の流路が蛇腹構造を備える場合には、その蛇腹構造がフィンを兼ねていると評価することができる。フィンを備えることにより、第２の流路１２付近において、第２の流路１２内の空気と、ホットアイル１０内の空気との間での熱交換の効率がさらに向上することが期待される。【００２０】
第２の流路１２の材質は、第２の流路１２内外での物質の交換がなく、熱交換の効率が高いものが好ましく、具体的には、アルミニウムなどが好適材質として挙げられる。アルミニウム管は設置がしやすいという点でも優れている。【００２１】
第２の流路１２の一端から外気を取り込み、他端から排出するために、データセンター１は第２の気流制御手段を有する。上述したように、白矢印１０１、１０２、１０３、１０４に従い、第２の流路１２に外気を導入してそれを排出するように、第２の気流制御手段が気流をつくる。具体的には、例えば、ファン（図示せず）などにより上述の気流をつくることができる。【００２２】
好ましくは、データセンター１には温度センサが備えられ、温度センサで計測された温度データに基づいて第２の気流制御手段が作動する。より具体的には、ホットアイル１０内の温度と、データセンター１の外部の温度とを測定し、両者の温度の差異に応じて第２の気流制御手段の動作、出力が調整される。典型的には、ホットアイル１０内の温度の方がデータセンター１の外部の温度より、好ましくは３℃以上高いときに、第２の気流制御手段が作動して、第２の流路１２内に上述した外気導入及び排出の気流を発生せしめるようにする。また好ましくは、ホットアイル１０内の温度が所定値を下回る場合には、ホットアイル１０内の空気を冷却する必要性が小さいから、第２の気流制御手段を作動させなかったり、ごく弱い気流を作るようにすることによりさらなる省エネルギーを図ることもできる。例えば、冬季や夜間において外気温が極めて低い場合には、第２の流路１２内に外気を導入しないかあるいはごく少量の外気を導入することができ、それにより、計算機の過冷却を防ぐこともできる。このような制御のために、ホットアイル１０内に温度センサ１４を設け、データセンター１の外部にも温度センサ１５を設けることができる。温度センサをもっと多く設置してもよい。【００２３】
好ましくは、ホットアイル１０内の、第２の流路１２の下には水受け皿が備えられる。ホットアイル１０内の空気が、第２の流路１２内の空気により冷却される際に、結露により水滴が生じる可能性があり、その水滴を回収するためである。水受け皿の材質、構造、配置などは適宜設定することができる。【００２４】
好ましくは、ホットアイル１０内の空気を攪拌して、第２の流路１２内の空気との熱交換を促進させる。ホットアイル１０内の空気の攪拌手段は通常のファンなどを適宜用いることができ、例えば、ホットアイル１０内の空気を第２の流路１２に吹き付けるようにすることによって、熱交換の促進が図られる。より好ましくは、蛇腹構造やフィンを有する第２の流路１２がデータセンター１内に備えられ、その蛇腹構造やフィンにホットアイル１０内の空気を吹き付けるようにファン（図示せず）が取り付けられる。データセンター１内に温度センサ１４、１５が備えられる場合には、取得される温度データに応じてホットアイル１０内の空気の攪拌をファン（図示せず）を介して制御することも好ましい。例えば、ホットアイル１０内の空気が不所望に高温である場合にはホットアイル１０内の空気の攪拌を強力にし、逆に、ホットアイル１０内の空気がさほど高くない場合には、ホットアイル１０内の空気の攪拌をやめるかあるいは弱く攪拌することが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、ホットアイルとコールドアイルとの空気循環による計算機の冷却機構を備えるデータセンターにおいて、簡便な装置および方法で、消費エネルギーの低減を図ることができる。特に、既存のデータセンターの建物筐体を大きく改造する必要が無いため、結果的に、低コストで情報技術のさらなる発展および環境負荷のさらなる低減を図ることができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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