水冷システムの基本

どのような仕組みでPC水冷システムがCPU等の発熱体を冷却しているか。

その前に空冷ではCPUに取り付けた冷却用のヒートシンクにCPUからの熱が伝わりヒートシンクに設けられたファインやピンにその熱が分散し大気中にそれを大気中(ケース内)に放出しています、以前であればCPUの発熱自体がそんなに大きく無かったですので自然放熱でも十分だったのですがCPU性能が上がるに従ってファンを使って強制的にヒートシンクから熱を奪わなければならなくなってきました、皆さんご存じの通りこのファンが最近のPCが特に五月蠅いと感じる部分になっています。
皆さんはファンの回転を落とし性能の良いヒートシンクを使用して少しでも静かにしようと努力されていると思います、ただ静かになったは良いがどうしても温度が高めになってしまいますし空冷では吸収した熱をPCケース内に放出してしまいますからケース内温度も上がり他のパーツの熱も相対的に上がってしまいます。

そこで水で冷やすという方法が出てきたのですが水冷では奪った熱を任意の場所で放熱する事が可能ですからPCケース外に熱を移動させケース内の温度はそれほどが上がらないという利点が有りますし冷却効率自体も空冷より少し良いのが特徴です、ただし冷却するための構成部品が増えますので空冷と比べて大がかりになりやすいという欠点があります。PC水冷では空冷のヒートシンクとファンに相当する部分がおおまかにWater Block(水枕)、ラジエター、ポンプ、ファンとなります。

水冷では水(冷却液)が冷媒となって奪った熱を移動させ任意の場所で放熱するのですがその冷却液を循環(熱移動)させる役割をする部品がポンプ、CPUやその他部品から熱を奪う(熱吸収)部品がWater Block(水枕)、奪った熱を大気中に放出するのがラジエターです。簡単に各パーツの概要を説明していきますが詳しいことは個別のページを設けます。

Water Block(水枕)

CPU等から熱を吸収する役目をもっています、構造的には密封されたヒートシンクで空気が流れる代わりにを水が流れると考えていただければ良いでしょう。



ラジエター

水枕が奪った熱を大気中に放出する役目を持っています、写真のラジエターはアクティブラジエターと言いファン風を使って強制的に冷やします、ただ空冷の様に強力なファンを使用しなくても十分に放熱出来ますので静音冷却が可能です、このほかにパッシブラジエターと言って自然放熱型(ファンレス)のラジエターが有ります。


ポンプ

冷却液を循環させる役割を持っています、これが無ければ水冷システムとして稼働する事が不可能ですしシステムの信頼性はポンプの信頼性にかかっています。


リザーバー

水冷システムに冷却水を補給したりポンプへ供給する冷却水を円滑に行うバッファの役割を持っています。水冷システムでは冷却水の総容量は重要では有りません、なぜなら冷却水が到達する最高温度は多くても少なくても変わりがないからです。冷却水が多ければ最高温度に到達する時間はかかりますが冷えるのにも時間がかかる、少なければ最高温度に到達する時間は短いですが冷えるのも早いとなります、ですので出来うる限り冷却水の総量は少なめにしておいた方が良いのです。



上記はメインとなるパーツ群ですがその他に各パーツを接続する為にフィッティング(継ぎ手)やチューブが必要になります、フィッティングとチューブはそれぞれがリンクしていまして使用するチューブによってフィッティング形状が異なってきます、またフィッティングは各部品に取り付ける際にネジのサイズや形状によっても使える物が決まっています。



水冷システム概略

水冷システムがどんな物か理解しやすい様に代表的な水冷回路をチューブも短くして単純に配管してみました、写真中の矢印の方向に水が流れます。リザーバ→ポンプ→水枕→ラジエターリザーバーの順で冷却液が常時循環しております。



代表的なシステム組込例

実際にケース内に組み込んでみた様子です、ポンプはリザーバと一体型の製品を使用していますが順番は上記と全く同様です、ラジエターのケース内設置はそのままではケースによって出来る出来ないが有りますからケース加工が必要になる場合が有ります。

 

 



簡単な説明でしたが全ての水冷システムは上記の構成が基本になっていますので冷却箇所(水枕)を増やす場合は配管途中に増設、冷却容量が足りない又は増やしたい時にはラジエター容量を大きくすると言った感じで変更していきます。

 

それから水冷部品は空冷と比べると高価なのですが空冷ヒートシンクと違って使い回しが効きます、CPUやマザーが変更になった場合でも一部分を変更するだけで殆どのパーツはそのまま使用できると言うのが大きな特徴だと思います。



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