パソコンについて語るうえで、冷却と、そこから派生したさまざまな冷却方法の市場や文化の話は避けて通れません。冷却はパソコンを組み立てて使うなかで最も重要な側面の1つなので、それも当然のことです。家庭用PCが普及し始めた当時は、冷却はプロセッサー付属の標準ファンに限られ、よほどのエンスージアストがいくらか高価な小物を加える程度でした。今日ではそれなりの予算と好奇心さえあれば、さまざまな冷却方法が一般化し、手が届くようになっています。
なぜCPUクーラーが必要で、なぜ交換したいのか?
さまざまな冷却方法について語る前に、古くからの問いに答えておきましょう:なぜか?まあ、古くからと言えるかは微妙ですが、多くの人が冷却に関心を持ち、それが重要視される理由を知っておくことは大切です。
パソコンは熱を発生させます。物理法則により、パーツ内を流れる電気は熱エネルギーに変わります。特にパソコンの「頭脳」であるCPUではその変換が顕著です。CPUはパソコン内のほとんどの処理の中心であり、最も多くの熱を発生させます。放置すれば、CPUは簡単に100°C以上まで上昇する可能性があります。そうなると、余剰熱を処理するために冷却が必要になります。さもないと、マザーボード、RAM、GPUなどの他の部品に熱が伝わり、故障の原因になります。
要するに、CPUクーラーはCPUが発する熱を放散するために必要なのです。
一般的に、基本的なワープロ以上のことをするなら、CPUに付属する標準クーラーでは不足します。ゲーム、動画編集、あるいはヘビーなブラウジングをするなら、アップグレードされた空冷システムか水冷システムが必要です。全体として、冷却方法には大きく3種類あります:空冷、水冷、浸漬冷却(凝ったやつ)です。
それぞれ見ていきましょう。
空冷クーラー
メリット:
· 設置・メンテナンスが容易
· コスト効率が良い
デメリット:
· 騒音が出ることがある
· ハイエンド構成では力不足
まずは空冷です。空冷は最も一般的なPC冷却方式で、CPU付属の標準ファンもこのカテゴリに含まれ、パソコン冷却の「元祖」と言えるでしょう。空冷は「最下位」の冷却方式と見られがちですが、多くの場合、最適な方法です。ハイエンド構成でも、あえて空冷を選んでエアフローを最適化する人もいます。
空冷の仕組みは、まずCPUが発する熱を「ヒートシンク」へ引き込むことから始まります。ヒートシンクとは文字通り、熱が沈み込む場所です。熱はまずCPUの頂部から取り付けられた金属プレートへと流れ、その間のすき間をサーマルペーストが埋めてアシストします。そこからパイプを通って、より大きな金属片(多くはアルミニウム製)へ伝わります。この部分にはフィンがあり、表面積を広げて放熱しやすくしています。最後のパーツに空気を流すことで熱を素早く放散し、ケース外へ排気すると同時に、新しく冷たい空気を取り込みます。
(画像:Amazon)
空冷クーラーにはいろいろな種類がありますが、最も人気なのは「U型」です。ヒートシンク底部のヒートパイプがU字を描くことからこの名が付いています。
(画像:Amazon)
C型もあります。同じくパイプの形から名付けられています。背の低い(そして調整可能なことも多い)プロファイルで、コンパクトケースやカスタムビルドに収まりやすい利点があります。設計上、RAMや他のマザーボード上のモジュールへのエアフローに優れると主張するメーカーもあります。
(画像:Amazon)
最後にロープロファイルクーラーです。クリアランスが最も低く、コンパクトケースや寸法制約の厳しいカスタムビルドに最適です。ただし設計上、C型やU型ほどの冷却性能はありません。
空冷クーラーは最も一般的で、最も安価な冷却方式です。工場出荷時のスペックを大きく超えたオーバークロックをする予定がないか、予算を他に回したいなら、空冷クーラーは堅実な選択肢となります。ただし、CPUを限界までオーバークロックしたい場合には空冷では不十分で、より強力(つまり高価)なものが必要になります。
水冷クーラー
メリット
· 空冷より静か
· 放熱性能が大幅に向上
デメリット
· 高価
· 設置・メンテナンスがやや難しい
次は水冷です。水冷はハイエンド構成で最も人気の冷却方式です。CPUを大きくオーバークロックし、大量の熱を発するようなビルドでよく使われます。水冷の動作原理は空冷と似ていて、CPUから熱を媒体に引き込み、それを放散するというものです。空冷の場合、この媒体は空気です。水冷の場合は水(時にはグリコールなどの別の液体)です。熱はヒートシンクではなくウォーターブロックに吸収されます。ウォーターブロックからラジエーターにポンプで送られ、空気で熱を放散します。冷えた水は再びウォーターブロックに戻り、このプロセスを繰り返します。
水冷クーラーには大きく2種類あります:AIO(クローズドループとも呼ばれます)とカスタムループです。
AIOはAll-In-Oneの略で、水冷を手軽に設置・利用するために必要なものがすべて揃っています。AIOクーラーはウォーターブロック/ポンプ/リザーバーがラジエーターにあらかじめ接続され、基本的なチューブも付属します。水冷を始めたばかりの人に最適です。比較的設置・メンテナンスが容易です。
(画像:Amazon)
カスタムループも、いわば「オールインワン」です。水冷システムに必要なすべての部品を提供しますが、組み立ては自分の思うままに行えます。こうしたキットは一般的にAIOより高価ですが、見た目を自由に調整できる余地があります。ハイエンド構成や見栄えを重視したビルドでよく用いられます。
水冷は空冷より強力ですが、同時により高価でもあります。平均的な水冷クーラーは通常の空冷クーラーの2~6倍の価格になります。カスタムループとなると、設置もはるかに難しく、漏れや部品の固定不良が発生した場合のメンテナンスもずっと複雑になります。しかし、良い水冷クーラーは良い空冷クーラーを遥かに凌駕します(水関係のシャレではありません)。
浸漬冷却/水没冷却
(出典:@mr_matt_lee)
メリット
· 非常に効果が高い
デメリット
· 高価
· 設置・メンテナンスが難しい
最後に浸漬冷却です。浸漬冷却は水冷の一種とも言えますが、コストと物流的な複雑さゆえに市販ビルドではほとんど見られません。主に大企業のデータセンターで、他の冷却方式が非効率だと判断されたときに使われます。カテゴリ的には最も効率的な冷却方式で、部品が媒体に直接触れるためです。媒体は誘電性のミネラルオイルで、高温でも安定した絶縁液体なので、この用途にぴったりです。
浸漬冷却には主に2種類あります:単相と二相です。
単相冷却では、熱を帯びたミネラルオイルがケース上部へ上昇し、熱交換システムへポンプで送られます。これは冷水ループだったりドライクーラーだったりします(水冷と似たイメージ)。冷えたオイルは再びケース底部へポンプで戻され、再び熱を吸収し始めます。二相冷却では、ミネラルオイルは「沸騰」し、気相に変化します。ガスはケース上部へ浮上し、冷水を通した凝縮コイル上で凝縮します。コイル上で凝縮する際に熱を放出し、液体に戻ります。熱は外部の冷却システムへポンプで運ばれ、冷えたミネラルオイルはケース内へ滴り落ちます。
このプロセスは非常に効率的ですが、ユーザービルドではほとんど見かけません。現在、市販の浸漬キットはありません。3年前にCoolBittsという会社が 2450米ドルもする浸漬キットを発売すると発表しました。その後、同社は閉鎖しています。浸漬ビルドの設計・構築コストは極めて複雑で高額になります。
完全に機能する浸漬ビルドを組めたとしても、メンテナンスが必要です。ケースや冷却部品のどこかから漏れれば大惨事ですし、非浸漬ビルドで流用したい部品があれば特別な洗浄が必要になります。さもないと、ケース内部が揚げ物器の内側のようになってしまいます。
おすすめは空冷か水冷に絞ることです。
