19インチサーバーラック設計の秘密

I.はじめに

1- 19型サーバーラックとは？

19型サーバーラックは、一般的に19型キャビネットまたはラックに設置された機器を指します。キャビネットとラックの違いは、キャビネットには保護シェルと上下のカバーがありますが、ラックにはありません。

ラックはキャビネットとは異なり、しばしば "フレーム "と呼ばれる。どちらも長方形の形をしている。19″サーバー・シャーシはキャビネット内に収まるように設計されており、長方形の形状を持ち、特定の高さ制限に準拠しているため、異なるメーカーが製造したシャーシも同じ仕様で設計されたキャビネットに収まります。

2- 19型サーバーラックとキャビネットの起源

もともと19″サーバーラックとキャビネットは、米軍の電子制御機器の標準規格だった。この規格の目的は、これらの機器の寸法を統一し、迅速な組み立て、交換、メンテナンスを容易にすることだった。やがてこの規格は民間部門にも採用され、ビジネスの世界で広く使われるようになった。

3- 19型サーバーラック製品の種類

3-1- キャビネットの利点は、サーバーラックの保護と拡張の容易さである。当初は産業用制御システムに使用されていたが、近年はネットワークの発達により、ネットワーク通信機器に使用されることが多くなっている。

そのため、製品の種類はオフィス用と工業用に大別される。

3-2- オフィス用製品

• 3-2-1- サーバー
• 3-2-2- テレコム製品
• 3-2-3- インターネット/イントラネット製品
• 3-2-4- その他のコンピュータ周辺機器関連製品

3-3- 工業用製品

• 3-3-1- IPC (産業用PC)
• 3-3-2- コントロールパネル
• 3-3-3- その他の機械アシスト関連製品

II.19″サーバーラック外形寸法とキャビネット仕様

1- キャビネットの仕様

キャビネットはその名の通り単なる箱ではなく、下の3つの図に示すように様々な形状がある。これらのキャビネットはすべてHPの製品だが、使用環境によって外観や寸法が異なる。

すべてのキャビネットは、IEC-60297とEIA-310シリーズで規定された幅、高さ、奥行きの関連仕様に従って製造されています。この2つの仕様では、高さの単位はU（1U＝1.75″＝44.45mm）、幅は19″（他の幅の仕様もあるが、19″が最も一般的）、奥行きは多少のばらつきがあると定義されている。

1-1-高さ単位Uの定義：1U＝1.75インチ＝44.45mm。キャビネットはUを基本単位とするため、35Uのキャビネットは35U分のサーバーラックの高さを収容できるが、キャビネット全体の高さは35Uではない。

1-2-19インチ（482.6mm）幅の定義は、サーバーラックを正面から見たときに見える最大幅を指し、これは通常、キャビネット自体の幅ではなく、サーバーラックの両側にある取り付けフランジの幅です。19″キャビネットの幅はサーバーラックの寸法によって制限され、ほとんどの場合500mmを超えます（19″サーバーラックの幅は約483mmなので）。現在の市場のキャビネット幅は500mmから800mmで、1000mmを超える特殊仕様もありますが、最も一般的なのは幅600mmのキャビネットです。

1-3- キャビネットの奥行きに関する規定はあるが、高さや幅のようなサーバーラックの設計を制限するものではないため、ほとんど言及されることはない。短いサーバーラックでも、設計仕様が完全に準拠していれば、長いキャビネットで使用することができる。キャビネットメーカーはさまざまな奥行き仕様を製造しており、奥行き600mm、700mm、800mmのキャビネットが最も一般的に使用されている（奥行きとは、取っ手を除いたキャビネットの外形奥行きを指す）。

2- サーバーラックの外観と設計中のキャビネットの関係

2-1- 外形寸法： サーバーラックの設計はキャビネットサイズに制約されるため、設計者は以下の点を考慮しなければならない：

2-1-1- 高さについて高さの単位はUであり、1Uは1.75″または44.45mmに相当するため、1Uサーバーラックの高さは44.45mmを超えることはできない。スタッキングや組み立てを容易にするため、高さは通常44mm未満に設計されています。同様に、異なるU値を持つサーバーラックの実際の高さは、そのU値よりもわずかに小さくなり、キャビネット内の各サーバーラック間に隙間ができるため、組み立てや分解が容易になります。

2-1-2-横幅：19インチキャビネットには 板金 (キャビネットを支え、サーバーラックを固定するために、各コーナーに支柱（またはアルミ角柱）があるため、サーバーラックに使用できる内幅は、19インチ幅いっぱいではなく、450mm（約17.7インチ）程度しかありません。組み立てを考慮すると、サーバーラックの幅を450mmに設定することはできず、通常は440mmを超えないため、左右に5mmの隙間ができる。組み立て、メンテナンス、分解を容易にするためにスライドレールを考慮する場合は、サーバーラックの幅をさらに小さくする必要があります。一般的なスライドレールの厚さは10mmから20mmで、両側にレールが必要なため、厚さの2倍を考慮すると、サーバーラックの幅はさらに狭くなる。

2-1-3- 奥行きについて奥行きに関しては、キャビネット内のサーバーラックに放熱スペース、ケーブルマネジメント、その他コンポーネントの配置スペースが必要である。左右のスペースは限られているため、設計者は前後のスペースを活用しなければならない。通常、前面と背面の両方に少なくとも75mmのスペースがある（取り付けブラケットの位置による）。したがって、600mmキャビネットの場合、奥行きが450mm以下のサーバーラックを設計するのがベストである。

2-2- キャビネット取り付け穴： サーバーラックをキャビネットに設置する際は、両側を固定する必要があり、取り付け穴は通常、取り付けフランジにある。これらの穴の寸法と位置を下図に示す（データソース：EIA-310-D）。図には幅の寸法が3つ示されており、それぞれ3つの数字が付されている。最上層の寸法は19インチキャビネットの標準サイズ（すなわち450、465、483.4）です。3つの寸法は以下を表している：

450mm - キャビネット内でサーバーラックが占有できる最大幅。465mm - サーバーラックとキャビネットの取り付け穴間の距離。483.4mm - サーバーラックの取り付けフランジ間の最大許容幅。

31.8mm - 1U高さ内の2つの取り付け穴間の距離。1Uの高さに3つの取り付け穴がある場合、穴間の距離は31.8mmの半分、15.9mmとなる。

12.7mm - 隣接する2つのUユニットの取り付け穴間の最も近い距離、具体的には、上側のUの下側の穴と下側のUの上側の穴の間の距離。

6.75mm - サーバーラックの上部（または下部）の取り付け穴とキャビネットの内部上部（または下部）間の距離。

2-3- フロントハンドル サーバーラックは前面から押し込んだり引き出したりするため、取っ手は操作しやすいようにサーバーラックの前面側面に設計されることが多い。取っ手を設計する際は、サーバーラックとキャビネットを組み立てるためのネジ取り付け穴がサーバーラックの側面にもあるため、干渉しないように注意する必要があります。

2-4-フットパッド： サーバーラックの中には、キャビネットの外で独立して動作するように設計されているものもあるため、そのベースにはフットパッドが装備されていることが多い。これにより、テーブルや机の上に置いたときに表面が傷つくのを防ぐことができます。しかし、サーバーラックをキャビネットに設置する場合、フットパッドが下のサーバーラックと干渉する可能性があります。そのため、フットパッドは簡単に取り外したり、再び取り付けたりできるように設計することが望ましい。

III.19インチ標準キャビネットサイズ表

私たちがよく目にする標準的なキャビネットは19インチ標準キャビネットです。現在では、ほとんどのエンジニアリンググレード機器のパネル幅は19インチサイズ仕様となっています。その結果、19インチキャビネットは当然の標準キャビネットとなっています。

標準的なキャビネットについては、その構造はそれほど複雑ではなく、基本的なキャビネット構造、内部サポートシステム、電源と冷却システムのコンポーネントで構成されていることが一般的である。

サーバーの寸法を標準化する目的は、サーバーが金属製またはアルミ製のラックに設置するのに適切なサイズを維持できるようにすることである。ラックにはサーバーを固定するためのネジ穴があり、サーバーのネジ穴に合わせてからネジで固定することで、各サーバーに必要なスペースを確保しやすくしている。

サーバーの標準寸法は、幅（48.26cm＝19インチ）と高さ（4.445cmの倍数）である。幅が19インチであるため、この規格を満たすラックを "19インチラック "と呼ぶこともある。厚さは4.445cmを単位とし、1Uは4.445cmに相当する。

具体的な寸法とサイズ規格は下表の通り：

19インチ標準キャビネット寸法

42Uキャビネット寸法

42Uキャビネットの寸法は、実際には標準の19インチキャビネットとよく似ており、唯一の違いは高さが42Uであることだ。19インチ標準キャビネットに設置される機器の高さは「U」という特別な単位で表され、1Uは44.45mmに相当する。

19インチ規格のキャビネットを使用する機器の機器パネルは、通常nU規格で作られています。42Uキャビネットの場合、利用可能な内部スペースは42Uとなり、機器の数に応じてキャビネットサイズを選択することができます。

トーテムキャビネットには、18U、22U、27U、32U、37U、42U、47Uのオプションがあります。

キャビネットの寸法はどのように決まるのでしょうか？キャビネットを選ぶときの参考になればと思い、以下に詳しくご紹介しましょう。

高さH₁ シリーズは以下の表で見ることができる：

注：表中、1U＝44.45mm。キャビネットを組み合わせる必要がない場合は、H₁ は参照次元である。

サーバーキャビネットの寸法

サーバーの「U」とは、サーバーの外形寸法を表す単位です。Unit」の略称で、業界標準として米国電子工業会（EIA）が定めています。サーバーの寸法を標準化する目的は、サーバーが鉄製ラックやアルミ製ラックに収まる適切な寸法を維持できるようにすることです。

サーバーの標準寸法は、幅（48.26cm＝19インチ）と高さ（4.445cmの倍数）である。幅が19インチであるため、この規格を満たすラックは「19インチラック」とも呼ばれ、ラックマウント型サーバーの幅となる。

サーバーキャビネットのスペースに関する考慮事項：

キャビネットに設置するすべての機器と、その正確な寸法（高さ、長さ、幅、重さ）を計画し、リストアップする。これらの機器が占める容積とスペースをまとめることで、最終的にキャビネットの高さを決めることができます。背の高いキャビネットの方が、より多くの機器を収納でき、スペースを節約できることは明らかです。

キャビネットの高さを最大にすることだけが考慮事項ではありません。これがキャビネットの奥行きを測る理由です。奥行きの深いキャビネットを選べば、機器を背中合わせに2セット設置でき、さらに多くの機器を設置することができます。

キャビネットのスペース（「U」または1.75インチ単位）を計算した後、キャビネット全体のサイズを検討します。キャビネットをいっぱいにした直後に、さらに機器を追加する必要があることに気づく人はいないでしょう。したがって、一般的なルールとして、システム拡張のために、キャビネットの高さに20%から30%の余裕を持たせてください。この余分なスペースは機器の換気も良くします。