投稿者: quant

液冷用のコネクターを複数のメーカーから調達できれば、機器やラックの設計で選べる部品が増えます。ただし、形が合うだけで相互運用できるとは限りません。接続時の力、流れやすさ、液漏れ、繰り返し接続した後の状態まで、組み合わせて確かめる必要があります。

ORv3向けBMQC（Blind Mate Quick Connector）について、2024年のOCP Global SummitではMeta、SafeWay、Parkerの登壇者が、弁の試験とラック全体の流量試験を報告しました。この記事では「どこまで試験で確かめられ、手元の設計へ何をそのまま移せないのか」を読み解きます。接続構造とホース設計はBMQCの仕組みを扱う記事を参照してください。^[1][4]

相互運用試験は「つながるか」の先まで見る

BMQCは、ラックのマニホールドにあるソケットと、機器の背面にあるプラグを接続します。供給元を混ぜて使うには、両者が接続できることに加え、接続した状態での性能が要件に収まる必要があります。

2024年6月のBMQC仕様書は、同じ供給元同士と異なる供給元同士の試験を定め、対象となる承認済み供給元との相互運用試験を要求しています。圧力損失試験では、各組み合わせを少なくとも3サンプルで調べる要件があり、流す向きもプラグからソケット、ソケットからプラグの両方を確認します。したがって、ある一組が接続できたという観察だけでは、相互運用性の確認を代替できません。^{[2, pp.54・58–59]}

発表スライドは弁とラックの試験が合格したと報告していますが、これは開発チームによる当時の試験報告です。新しい供給元や異なる部品を追加すれば、組み合わせの試験範囲も広げる必要があります。仕様書に試験要件があることと、市場の全製品がその試験に合格していることは区別して読みます。^{[1, pp.9・15][2, pp.58–59]}

弁の圧力損失と、ラック内の流量差は別の指標

弁を通るときには圧力が下がります。この圧力損失は、決めた流量を流すためにポンプ側が受け持つ負荷の一部です。発表では、流量と接続距離を変えて弁の性能を評価し、目標を満たしたと報告しています。仕様書は流量ごとの圧力損失の上下限を定め、試験液には40℃のDowfrost LC25（25%プロピレングリコール水溶液）を指定しています。^{[1, p.10][2, pp.53–54]}

図1の横軸は流量、縦軸は圧力損失です。流量を増やすほど圧力損失が大きくなること、上下限とともに読む必要があることが分かります。この図を「冷却能力が±10%以内」や「ラック内のどの機器にも同じ流量が流れる」という保証へ置き換えることはできません。

発表はさらに、コールドプレート側の回路が弁よりも大きな圧力損失を担う設計なら、弁の小さな性能差を回路全体で受け止めやすいと説明しています。弁だけを低抵抗化すればラックの流量分配まで決まる、という話ではなく、各機器の冷却回路を含めた抵抗の配分が関係します。^{[1, p.10]}

12シャーシで8〜9%だった結果をどう使うか

ラック全体の試験では、BMQC一組あたり最大9 L/minを目指し、供給元の混在、シャーシ構成、ラック配管の上部接続と下部接続が、流量のばらつきへ与える影響を調べています。発表スライドの指標は、（最大流量 − 最小流量）÷ 平均流量です。12台のシャーシを載せた構成では8〜9%となり、発表者はラック段階の目標内だったとしています。^{[1, p.14]}

これは、各流量が平均からそれぞれ±8〜9%ずれた、という意味ではありません。たとえば、平均流量を仮に8 L/min、上の指標を9%とすると、最大値と最小値の差は0.72 L/minになります。この数値例は指標の読み方を示す計算で、試験で測定された流量そのものではありません。

同じスライドでは、シャーシ数を減らすとばらつきがやや小さく、上部・下部の配管接続では近い流量差だったと報告しています。ただし、異なるマニホールド、ホース長、機器内の冷却回路でも同じ値になるとはいえません。採用時には、自分のラック構成で必要な流量が各機器へ届くかを確かめるための比較材料になります。^{[1, p.14]}

9 L/min・50 PSIG・温度条件を混ぜない

性能表の数字は、それぞれ異なる条件を示しています。発表の要約表と仕様書を対応させると、次のように整理できます。^{[1, pp.11–12][2, pp.53・59–60]}

150 PSIGについては、発表スライドの表に「Burst」という表記がありますが、仕様書の試験11.1-4・11.1-5はその圧力まで加える静水圧試験であり、破裂まで試験するものではないと明記しています。設計上の意味は、試験手順まで確認して読む必要があります。また、ASTM B117の記載は塩水噴霧試験の参照であり、それだけで任意の塩害環境に対する寿命を保証するものではありません。^{[2, pp.60・66]}

温度も部品ごとに確認します。マニホールド仕様の2024年4月版は、動作条件を5〜60℃、非動作条件を−40〜70℃・液なしとしています。弁の温度表をそのままラック全体の動作保証へ広げることはできません。^{[3, p.30]}

今回の報告から得られるのは、相互運用を目指した試験の枠組みと、特定のラック構成で得られた流量分配の結果です。部品の型式、組み合わせ、配管、試験液、温度、接続距離をそろえて比較すると、数値が自分の設計にどこまで使えるかを判断しやすくなります。

発表企業の事業全体については、cyclewaveのMetaの企業解説も参照できます。

参考資料

1. Glenn Charest、Nick Goenner、Timothy Marquis「OCP ORv3 Blind Mate Liquid Cooling (BMQC) Interfaces Updates」、OCP Global Summit 2024。発表スライド／元発表動画。
2. Open Compute Project「Open Rack V3 Blind Mate Quick Connector Specification (BMQC)」、Revision 1.0、2024年6月4日。仕様書。
3. Open Compute Project「Open Rack V3 Blind Mate Manifold Specification」、2024年4月5日版。仕様書。
4. Open Compute Project「2024 OCP Global Summit」、Rack & Powerセッション一覧。公式プログラム。

液冷サーバーを交換するとき、ラックの奥で冷却液のホースを一本ずつ外す作業を減らせたら、保守の手順は変わります。ORv3向けのBMQC（Blind Mate Quick Connector）は、サーバーの筐体を差し込む動きに合わせて、背面の液体接続部をかみ合わせるためのコネクターです。ただし、部品同士が近づけば必ず接続できるわけではありません。筐体やラックの寸法差、荷重によるたわみ、内部ホースから受ける力まで含めた設計が必要です。^[1][2]

2024年のOCP Global Summitでは、Meta、SafeWay、Parkerの登壇者が、BMQCと周辺のラック・配管設計を紹介しました。ここでは、そのうち「位置ずれをどう吸収し、筐体側では何を妨げないようにするのか」を整理します。試験結果の読み方はBMQCの相互運用試験の記事で扱います。^[1][5]

接続部とラック全体の役割を分けて見る

マニホールドは、ラック内の複数の機器へ冷却液を分配・回収する配管部です。BMQCのソケットはマニホールド、プラグはIT機器の筐体背面に取り付けます。筐体をラックへ挿入すると両者が向かい合い、接続位置へ進みます。手元でホースを差す接続と違い、奥の接続部を見ながら一組ずつ位置合わせすることを前提にしない構造です。^{[1, pp.4–5][2, p.11]}

BMQCという名称が指すのは、このブラインドメイト式クイックコネクターです。一方、液冷ラックとして成立させるには、マニホールド、筐体、ラックフレームと液冷キットの仕様も必要になります。コネクターの仕様だけを満たして、周囲の寸法や剛性を省略できるわけではありません。

上表は資料[1]〜[4]の役割分担を整理したものです。2024年4月版のマニホールド仕様では、液冷キットを追加したORv3を対象とし、その部品はORv1・ORv2への後方互換を持たないとしています。したがって、既設ラックなら何にでも同じキットを付けられる、という意味ではありません。^{[4, pp.8–10]}

自己整列を支える「動けるプラグ」

ソケットの入口には、相手を導く円すい状の部分があります。プラグには、筐体への取り付け部分に対して動けるフローティングボディがあり、接続中に横方向や角度のずれに追従します。外力がないときに中心へ戻す仕組みも含まれます。取り付け部全体を大きく動かすのではなく、プラグの中に必要な動きを持たせる考え方です。^{[1, p.6][2, pp.11–12]}

図1の緑色の領域は、二つの軸の関係を考えるためのものです。横方向のずれと傾きは組み合わさるため、図にある最大値を別々に取り出して、どんな接続距離でも同時に使える許容差と読むことはできません。設計では仕様書の許容領域と接続距離を組で確認します。自己整列は、寸法管理を不要にする機能ではなく、定めた範囲のずれに対応する機能です。^{[2, §7・§9.1]}

短いホースが必ず有利とは限らない

プラグの後ろには、機器内の冷却回路へ続くホースがあります。配管を短くすれば収まりはよく見えますが、短く硬い配管がプラグを横から押したり、軸方向の移動を拘束したりすると、せっかくの自己整列が働きにくくなります。IT Gear Design Guideは、柔軟性や取り回しが不適切な場合、挿入力の増大、引っ掛かり、弁の損傷につながり得ると説明しています。^{[3, pp.17–20]}

2024年版の参照設計では、波形のPTFEチューブとガイドを採用しています。チューブを曲げる余裕を設け、冷却液が入ったときの重さを支えながら、プラグが動く際にはチューブも滑らかに動けるようにするためです。材質名が同じなら同じ挙動になるとは限らず、長さ、曲げぐせ、端部の形状、ガイド位置も接続時の力へ影響します。^{[1, p.8][3, pp.17–20]}

押し込む力を、どこで受け止めるか

接続時には弁のばねや液圧に対抗する力が必要です。発表でいうインジェクター機構は、液体を注入する装置ではなく、筐体をラックへ押し込む力を補助する機械機構です。参照設計は複合的なリンク動作で、長い接続ストロークと挿入時の力の補助を両立させています。^{[1, p.8][3, pp.14–17]}

その力は筐体とラックにも伝わります。マニホールドの固定位置や剛性を合わせ、筐体背面では配管やバスバーとの干渉、プラグを取り付ける工具・手の空間も確保する必要があります。接続できるかを見る試作では、ホースを外した弁単体だけでなく、実際の取り回しと支持部を含めて確認することが、設計ガイドの趣旨に沿った進め方です。^{[3, pp.9–17][4, pp.9–10]}

BMQCの設計を見ると、保守作業を減らす仕組みほど、その裏側では接続部、配管、筐体、ラックを一緒に整える必要があることが分かります。次に試験資料を読むときも、コネクターの性能と、組み上げたラックの性能を分けて捉えることが大切です。

発表企業の事業全体については、cyclewaveのMetaの企業解説も参照できます。

参考資料

1. Glenn Charest、Nick Goenner、Timothy Marquis「OCP ORv3 Blind Mate Liquid Cooling (BMQC) Interfaces Updates」、OCP Global Summit 2024。発表スライド／元発表動画。
2. Open Compute Project「Open Rack V3 Blind Mate Quick Connector Specification (BMQC)」、Revision 1.0、2024年6月4日。仕様書。
3. Open Compute Project「Open Rack V3 IT Gear Design Guide」、2024年6月3日版。設計ガイド。
4. Open Compute Project「Open Rack V3 Blind Mate Manifold Specification」、2024年4月5日版。仕様書。
5. Open Compute Project「2024 OCP Global Summit」、Rack & Powerセッション一覧。公式プログラム。