(57)【要約】【課題】本発明は、ＩＣＴ機器を斜めに設置できる特徴を持つラックの角度を熱流体と機械室内における機器配置の観点より決定し、定量的な評価を可能にする方法を提供する。【解決手段】本発明は、ＩＣＴ機器を傾けて設置するラックにおけるＩＣＴ機器の傾斜角度を決定する方法であって、ＩＣＴ機器から排出される排気の速度ベクトルの垂直成分をα＝ｓｉｎθとし、ＩＣＴ機器をラックに水平に搭載したときのＩＣＴ機器の最大搭載機器数をｎ１＝ｈｒ/ｈｓとし、ＩＣＴ機器を傾斜させて搭載した際に搭載可能なＩＣＴ機器数をｎ２＝（ｈｒ−ｄｓｓｉｎθ）ｃｏｓθ/ｈｓとし、β＝ｎ２/ｎ１としたとき、積αβが最大となるときの傾斜角度θを最適傾斜角度として決定することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣＴ機器を傾けて設置するラックにおけるＩＣＴ機器の傾斜角度を決定する方法であって、
ラック高さをｈｒとし、ＩＣＴ機器長ｄｓとし、ＩＣＴ機器高さｈｓとし、前記ＩＣＴ機器の傾斜角度をθとし、前記ＩＣＴ機器から排出される排気の速度ベクトルの垂直成分をα＝ｓｉｎθとし、前記ＩＣＴ機器を前記ラックに水平に搭載したときの前記ＩＣＴ機器の最大搭載機器数をｎ１＝ｈｒ/ｈｓとし、前記ＩＣＴ機器を傾斜させて前記ラックに搭載した際に搭載可能なＩＣＴ機器数をｎ２＝（ｈｒ−ｄｓｓｉｎθ）ｃｏｓθ/ｈｓとし、β＝ｎ２/ｎ１としたとき、
αとβとの積αβが最大となるときの傾斜角度θを、前記ＩＣＴ機器を前記ラックに設置する際の最適傾斜角度として決定することを特徴とする方法。
【請求項２】
ＩＣＴ機器を傾けて設置するラックにおけるＩＣＴ機器の傾斜角度を決定する方法であって、
ラックの高さをｈｒとし、隣接するラック間の距離をｄｒとし、前記ＩＣＴ機器の傾斜角度をθとしたとき、
ｔａｎθ＝ｈｒ/２ｄｒとなるときの傾斜角度θを、前記ＩＣＴ機器を前記ラックに設置する際の最適傾斜角度として決定することを特徴とする方法。
【請求項３】
ＩＣＴ機器を傾けて設置するラックにおけるＩＣＴ機器の傾斜角度を決定する方法であって、
ラック高さをｈｒとし、ＩＣＴ機器長ｄｓとし、ＩＣＴ機器高さｈｓとし、前記ＩＣＴ機器の傾斜角度をθとしたとき、
前記ラックに設置するＩＣＴ機器数ｎ３を予め決定し、ｎ３＝（ｈｒ−ｄｓｓｉｎθ）ｃｏｓθ/ｈｓとなるときの傾斜角度θを、前記ＩＣＴ機器を前記ラックに設置する際の最適傾斜角度として決定することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣＴ機器を傾けて設置するラックにおけるＩＣＴ機器の傾斜角度の決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な機械室では、図１に示されるように、冷気と暖気の混合を防ぎスムーズなエアフローを促進するために、ＩＣＴ機器の吸気する面である冷気通路（コールドアイル）とＩＣＴ機器が排気する暖気通路（ホットアイル）とに分けて、吸気面同士及び排気面同士を向かい合わせて設計することで、ＩＣＴ機器を冷却している。従来の機械室の冷却方法としては、ラック内にＩＣＴ機器をそれぞれ水平に搭載し、ＩＣＴ機器のファンなどから外部の空調器を介して供給された冷気を内部へ供給し、温まった空気をＩＣＴ機器後面へ排気し、空調器が回収するという方法が一般的である。
【０００３】
この空調方式では、以下の二点のような課題が存在する。第１の課題は、ＩＣＴ機器室内のコールドアイルで床下から吹き上げる冷気がＩＣＴ機器に吸い込まれずに上方へ抜けてしまう割合が多く、効率的な冷却ができていない場合があるということである。第２の課題は、ＩＣＴ機器後面から排気された暖気が、ラックに沿ってスムーズに排出されず、ラック間に熱だまりが起きてしまう場合があるということである。
【０００４】
このような課題に対して、機械室の冷却に用いられる垂直方向に吹き上げられる冷気をＩＣＴ機器が水平方向から吸い込むのではなく、斜めの方向から吸い込むことにより、ＩＣＴ機器に吸い込まれる冷気の流量を大きくすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案された方法では、図２に示されるように、ＩＣＴ機器を斜めに設置可能なラック内にＩＣＴ機器を斜めに設置することにより、上昇する冷気・暖気の流れに従いスムーズに空調器に暖気を回収させてＩＣＴ機器に冷気を供給している。また、特許文献１に示されるラックは、水平方向にＩＣＴ機器を設置するラックと比較して、ＩＣＴ機器を傾斜させることによりラック前後方向の長さが短い。これにより、ラックの設置面積の削減する効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５３７８１９５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】楯  龍平 他、「サーバールームにおけるＩＣＴ装置冷却のための気流改善方法の検証」、The Society of Heating、Air-Conditioning Sanitary Engineers of Japan、空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集、p.1775-1778、2012年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来では、上記のように斜めにＩＣＴ機器を搭載する形状を持つラックは存在するが、角度の決定法などの明確な決まりがなく、例えばＩＣＴ機器の傾斜角度を大きくしすぎるとラックの前後方向に関するラックあたりのＩＣＴ機器設置数が減ってしまい、傾斜角度を小さくしすぎると効率的な冷却を行うことができないことやラック設置面積の削減ができない等の問題があった。そのため、最適な傾斜角度を決定することができず、効率的な冷却やラック設置面積の削減効果などを設計段階で示すことが難しかった。
【０００８】
本発明は、ＩＣＴ機器を斜めに設置可能なラックの角度を熱流体及び機械室内における機器配置の観点より決定し、定量的な評価を可能にする方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の方法は、ＩＣＴ機器を傾けて設置するラックにおけるＩＣＴ機器の傾斜角度を決定する方法であって、ラック高さをｈｒとし、ＩＣＴ機器長ｄｓとし、ＩＣＴ機器高さｈｓとし、前記ＩＣＴ機器の傾斜角度をθとし、前記ＩＣＴ機器から排出される排気の速度ベクトルの垂直成分をα＝ｓｉｎθとし、前記ＩＣＴ機器を前記ラックに水平に搭載したときの前記ＩＣＴ機器の最大搭載機器数をｎ１＝ｈｒ/ｈｓとし、前記ＩＣＴ機器を傾斜させて前記ラックに搭載した際に搭載可能なＩＣＴ機器数をｎ２＝（ｈｒ−ｄｓｓｉｎθ）ｃｏｓθ/ｈｓとし、β＝ｎ２/ｎ１としたとき、αとβとの積αβが最大となるときの傾斜角度θを、前記ＩＣＴ機器を前記ラックに設置する際の最適傾斜角度として決定することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の方法は、ＩＣＴ機器を傾けて設置するラックにおけるＩＣＴ機器の傾斜角度を決定する方法であって、ラックの高さをｈｒとし、隣接するラック間の距離をｄｒとし、前記ＩＣＴ機器の傾斜角度をθとしたとき、ｔａｎθ＝ｈｒ/２ｄｒとなるときの傾斜角度θを、前記ＩＣＴ機器を前記ラックに設置する際の最適傾斜角度として決定することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の方法は、ＩＣＴ機器を傾けて設置するラックにおけるＩＣＴ機器の傾斜角度を決定する方法であって、ラック高さをｈｒとし、ＩＣＴ機器長ｄｓとし、ＩＣＴ機器高さｈｓとし、前記ＩＣＴ機器の傾斜角度をθとしたとき、前記ラックに設置するＩＣＴ機器数ｎ３を予め決定し、ｎ３＝（ｈｒ−ｄｓｓｉｎθ）ｃｏｓθ/ｈｓとなるときの傾斜角度θを、前記ＩＣＴ機器を前記ラックに設置する際の最適傾斜角度として決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ラックの傾斜角度θを算出式により決定することによって、ＩＣＴ機器が吸気する冷気の流量を効率的に増大させ、暖気が上昇する方向と同様の斜め上方向にＩＣＴ機器に排気させて空調器に効率的に暖気を回収させることが可能となり、効率的な冷却ができる機械室の設計が可能になる。さらに、使用する場所に合ったラック寸法を決定することが可能になり、機械室の床面積に対するラックの設置面積の削減率を定量的に評価することが可能となる。
【００１３】
その結果、ＩＣＴ機器の設置効率および冷却効率を両立したラックの設計により、機械室におけるラック設置の省スペース化及びＩＣＴ機器の冷却に関する節電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の一般的な機械室の冷却方法を示す図である。
【図２】特許文献１に示される従来の機械室の冷却方法を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係るラックに設置するＩＣＴ機器の傾斜角度の決定方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例２に係るラックに設置するＩＣＴ機器の傾斜角度の決定方法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例３に係るラックに設置するＩＣＴ機器の傾斜角度の決定方法を説明するための図である。
【図６】本実施例に係る算出方法によって算出された傾斜角度θに対するαβの値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例１）
図３を用いて、本発明の実施例１に係るラックに設置するＩＣＴ機器の傾斜角度の決定方法を説明する。図３には、ＩＣＴ機器を斜めに設置可能なラックが機械室内に設置された様子が示されている。図３に示すように、機械室の環境であるラック高さをｈｒ、ＩＣＴ機器長をｄｓ、ＩＣＴ機器高さをｈｓとする。
【００１６】
本発明の実施例１に係る決定方法では、ラック高さｈｒ、ＩＣＴ機器の吸気面−排気面間の長さ（ＩＣＴ機器長）ｄｓ、ＩＣＴ機器高さｈｓを用いて、ＩＣＴ機器の傾斜角度θでのＩＣＴ機器から排出される排気の速度ベクトルの単位ベクトルにおける垂直成分α＝ｓｉｎθと、ＩＣＴ機器をラックに水平方向に搭載した際の最大ＩＣＴ搭載機器数ｎ1に対するＩＣＴ機器を傾斜角度θで傾斜させてラックに搭載した際の搭載可能なＩＣＴ機器数ｎ2の割合βとの積αβを算出する。積αβが最大になる傾斜角度を最適傾斜角度θ１とする。ここで、α、β、ｎ1及びｎ2は以下のように示される。
α＝ｓｉｎθ
β＝ｎ２/ｎ１
ｎ1＝ｈｒ/ｈｓ
【００１７】
【数１】
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【００１８】
上述したように、傾斜角度を大きくしていくと、垂直成分が大きくなり冷却効率が高まっていく一方で、現在のデータセンタにおいて、高い処理能力が求められる背景のもと、傾斜角度を大きくすると設置できるサーバ数が減るというトレードオフの関係がある。本実施例のように、傾斜角度に依存するαとβの積をとることで、冷却効率と設置可能なサーバ数の観点で最適な角度を見つけることができる。
【００１９】
図６に、本実施例に係る算出方法によって算出された傾斜角度θに対するαβの値を示す。図６では、一般的なラック高さｈｒ＝２０００ｍｍ、ＩＣＴ機器長ｄｓ＝１０００ｍｍ、ＩＣＴ機器高さｈｓ＝５０ｍｍとした。図６に示されるように、最適傾斜角度θ１は４０°付近ということがわかった。
【００２０】
また、図６に示す例とは別に、サーバメーカが販売するラックの最小高さと最大高さをｈｒ＝１２００ｍｍ、２３６５ｍｍとし、サーバ長には特定の規格が存在しないためｄｓ＝５００ｍｍ、７００ｍｍとしたそれぞれの場合における最適傾斜角度θ１を算出した。上記の値によって算出された最適傾斜角度θ１も同様に、４０°付近ということがわかった。
【００２１】
（実施例２）
図４を用いて、実施例１の決定法を簡素化した実施例２に係る決定法を説明する。新設するデータセンタやコロケーションのデータセンタでは、ラック内に設置するサーバの種類が固定されない状態でラックの設計を行う場合がある（例えばＩＣＴ機器のｄｓやｈｓが不明等）。そのような場合に、実施例２に係る決定方法を利用して、既に決定している設置条件（ラック高さやラック間距離）を用いて傾斜角度を決定することができる。実施例２に係る決定方法では、機械室の環境である、隣接するラック間の距離（ラック間距離）ｄｒ及びラック高さｈｒの関数としてラックの斜め形状の最適傾斜角度θ２を決定する。実施例２では、最適傾斜角度θ２は、ラック間距離ｄｒとラック高さの半分であるｈｒ/２を用いて、以下の（式２）で決定される。
【００２２】
【数２】
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【００２３】
本実施例では、図４に示すような一般的な機械室の寸法で計算して、実施例１の場合とほぼ同様の傾斜角度θを簡単に得ることができる。一般的に使用されているラック間のパネルの寸法をラック間距離としてｄｒ＝１２００ｍｍとし、ラック高さをｈｒ＝２０００〜２３６５ｍｍとした場合、本実施例では最適傾斜角度θ２は３９．８°〜４４．６°であり、最適傾斜角度θ２は実施例１で求めた最適傾斜角度θ１＝４０°に近い値となった。
【００２４】
また、通常は実施例２に示したようなラック間距離、ラック高さでの設置ケースが多いが、設置条件によりラック間距離がこれより短くなる場合は、上記（式２）より傾斜角度を通常より大きく設定することで、よりスムーズな気流が確保されると考えられる。
【００２５】
（実施例３）
図５を用いて、本発明の実施例３に係るラックに設置するＩＣＴ機器の傾斜角度の決定方法を説明する。今後のデータセンタの運営状況によって、ラックあたりのサーバ搭載台数が条件として与えられることが想定される。本実施例は、その制約条件の中で、上述したＩＣＴ機器を傾斜させた際にラックあたりに設置できるＩＣＴ機器数が減ってしまう課題を解決するために効率的な角度を決定する方法である。本実施例では、単位ラックあたりに設置予定のＩＣＴ機器数ｎ３を先に決めて最適傾斜角度θ３を決定する。図５に示すように、最適傾斜角度θ３は、ラック高さｈｒ、ＩＣＴ機器長ｄｓ、ＩＣＴ機器高さｈｓ、単位ラックあたりの設置予定のＩＣＴ機器数ｎ３の変数として、以下の（式３）で決定される。
【００２６】
【数３】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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