ラックマニホールドの製造方法｜液冷マニホールド

データセンターが人工知能（AI）、クラウドコンピューティング、ハイパフォーマンスコンピューティング（HPC）の分野で事業を拡大するにつれ、液冷技術は増大する熱負荷を管理するための決定的なソリューションとして台頭してきました。液冷プレートや冷却液分配ユニット（CDU）が業界の注目を集めることが多い一方で、ラックマニホールドも同様に重要です。ラックマニホールドは、安定した冷却液分配、ホットスワップ対応のサーバー接続、高密度ラック構成のサポートを可能にし、施設全体のシームレスかつ効率的な運用を保証します。

ラックマニホールドとは何ですか？

ラックマニホールドは、熱管理のために設計された精密な流体分配装置です。最適化された油圧経路により、冷却媒体として液体を使用し、冷却が必要な各サーバーやデバイスに効率的に流量を分配します。洗練された内部チャネル設計により、冷却液がすべての放熱ユニットに均一かつ迅速に分配され、効果的に熱を逃がすことで、低く安定した動作温度を維持します。

画像クレジット： 硬さ（フレックス Flex）

優位性

• 優れた放熱性能：熱伝導に液体媒体を利用することで、このシステムは空冷式システムよりもはるかに高い熱伝達係数を実現します。
• 卓越した安定性：ISOクラスのクリーンルームで製造および組み立てられ、すべてのユニットは100％ヘリウムリークテストを受け、液体の漏洩を未然に防ぎます。
• 高い拡張性：シングルバンクまたはデュアルバンクのマニホールドとして構成可能。シングルバンクユニットは、12ポート未満の10～30kWラックに対応。デュアルバンクユニットは、16ポート以上の50～120kWの高密度ラック向けに設計されています。
• 導入とメンテナンスの簡素化：空気のない運転を実現する統合型自動換気機能を備え、オンラインメンテナンスにも対応しています。

多様体が重要な理由

ラックマニホールドは、必要な場所に正確に冷却液を供給することで、高密度ラックの最高の効率を実現します。並列流路による圧力損失を低減しながら、すべてのデバイスに対して安定した流量と熱性能を保証します。

クイックディスコネクト（QD）カップリングの採用は、モジュラーラック設計と継続的な稼働において極めて重要です。これらのコネクタは、オスとメスの両方に流体遮断機能を備えた構造を採用しています。接続時には、コールドプレートへの流体供給のための流体回路が確立されます。切断時には、漏れなく瞬時に流体の流れが遮断されるため、システム全体の停止なしにサーバーの追加、取り外し、またはアップグレードが可能です。ポンプ式システム（CDUなど）との連携により、信頼性の高い流体ダイナミクスを維持しながら、スペース利用効率とメンテナンスアクセスが最適化されます。

ラックマニホールドの材料選定

ラックマニホールドは10年から25年の耐用年数を想定して設計されており、一定の負荷条件下でも物理的および化学的安定性を維持できる材料が求められます。材料の選定は、構造的な完全性と冷却ループの電気化学的バランスの両方を左右します。

金属材料

• 304/304L/316Lステンレス鋼：マニホールドの世界標準。304Lステンレス鋼は炭素含有量を低減することで溶接時の炭化物析出を防ぎ、粒界腐食を防止します。 316Lステンレス鋼 モリブデンを含み、高湿度環境や冷却液の品質が変動する環境において、優れた孔食耐性を発揮します。

• 6061アルミニウム合金：軽量性と高い熱伝導率で評価されています。しかし、銅や金を含む回路ではガルバニック腐食を起こしやすいという欠点があります。アルミニウム製マニホールドには内部陽極酸化処理と、冷却液への高濃度腐食抑制剤の添加が必要です。

高分子材料

低圧環境や金属イオンに敏感な環境では、PVDF（ポリフッ化ビニリデン）が使用されます。PVDFは化学的に不活性で、内部壁が非常に滑らかであるため、細菌性バイオフィルムの増殖を抑制します。また、UL 94 V-0などのデータセンターの防火基準にも適合しています。

エンジニアリングアプリケーション

マニホールドは、主に以下の3つのシナリオにおけるデータセンター液冷ソリューションの中核となるコンポーネントです。

• 高密度コンピューティングクラスタ：大規模AIハブ向けに設計されており、CDUの出力を±2%の流量精度でコールドプレートに分配します。この高精度により、GPUやCPUの局所的な過熱を防ぎ、100kW以上のキャビネットでも安定した出力を維持します。
• エッジデータセンターソリューション：限られた設置面積内で高精度な流量制御と安定した圧力調整を実現する、軽量かつ小型のマニホールド設計が求められます。
• 特殊設備：軍事環境や研究環境向けのマニホールドは、耐干渉性や環境腐食耐性に関する追加要件を満たす必要があり、多くの場合、特殊な冷却媒体が使用されます。

ラックマニホールド製造

ハイテクマニホールドの製造には、流体抵抗を最小限に抑え、漏れのない完全性を確保するための高精度な手法が不可欠です。

CNC加工

業界標準の精度。加工公差は0.05mm、研磨精度はRa 0.8μm、高精度が求められる場合は最大Ra 0.6μmまで対応可能です。滑らかな表面は圧力安定化に不可欠です。

鋳造

複雑な多段マニホールド形状に最適です。鋳造精度は±0.1mmに維持されます。鋳造品には、シール性能を損なう砂穴や気孔があってはなりません。 アニーリング 内部応力を除去し、構造安定性を向上させるために必須である。

真空ろう付け

酸化や汚染を防ぐため、フラックスフリーの真空中で行われます。複雑な流路や高圧環境に適した、高強度で気密性の高い接合部を形成します。真空ろう付けの公差は0.1mm以内です。

ラックマニホールドの表面処理

アルミニウム製マニホールドの場合、陽極酸化処理によって、硬度300～500HVの緻密な酸化皮膜（厚さ5～20μm）が形成され、基材を腐食から保護することができる。

ステンレス鋼の場合、不動態化とは化学反応によって不動態層（0.1～0.3μm）が形成されることです。これにより、塩化物イオン腐食に対する材料の耐性が3倍になり、グリコールや脱イオン水などの媒体での使用に最適です。

電解研磨は、電気化学的溶解によって表面の微細な突起を除去します。これにより、標準的な不動態化処理と比較して耐食性が30倍以上向上し、表面粗さも大幅に低減されます。

品質保証と検査

現場での故障を防ぐため、厳格な検査（100%検査）が必須です。

• 圧力と安全性：100 psi（約6.9 bar）を超える作動圧力に対応。定格圧力の3倍の静圧試験に合格する必要があります。
• ヘリウムリーク検出（ASTM E499）：完成品は100％ヘリウム真空試験を受けます。ヘリウムの分子サイズが小さいため、微細な亀裂も検出でき、製品ライフサイクル全体にわたって完全な密閉性を保証します。
• 清浄度管理：コールドプレートのマイクロチャネルは幅がわずか数百ミクロンしかないため、致命的なシステム閉塞を防ぐために、マニホールドには溶接スラグ、金属片、シール摩耗粒子が付着していないことが認証されている必要があります。

Getzshape CNC加工の公差と能力

Getzshapeは、高品質なカスタムCNC加工、板金加工、放電加工、ダイカストなどを提供しています。 CNC加工能力 マニホールド加工に関する項目は以下のとおりです。