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空冷式PCと水冷式PCの違いとは

パソコンは空冷式PCと水冷式PCとして冷却方法の違いで大きく2種類に分かれます。最近のCPUの性能向上によって冷却方式は重要となっています。
この記事では、空冷式PCと水冷式PCそれぞれの特長やメリット、エアフロー、クーラーを付ける場合の注意点などを、具体例をあげてご紹介します。

パソコンは温度管理が重要

パソコンの性能を最大限発揮するため重要になるのが「温度管理」です。
パソコンの温度は「使用しているPCパーツ」「PCパーツを格納しているPCケース内部の風通し」など複数の要因で変化します。

基本的に動作性能を追求した高性能なPCパーツは、発熱量も大きくなります。
高性能なパーツを使用する場合は特に「PCケース内部の容量」が重要となります。
空気の流れるスペースがどれくらいあるのか？高性能な冷却ファンなどを搭載するだけの余裕があるのか？などの確認が必用となります。

パソコンの温度管理が適切でないと、どのようなことが起こるのでしょうか。
CPU温度が上がりすぎた場合、CPUの処理性能を一気に下げて、CPU温度が適正温度まで下がるように自動で動作します。
これを「サーマルスロットリング」と呼びます。
CPUの性能を引き下げて消費電力を下げると発熱も下がるため、CPUの温度を下げる機能として実装されています。
ゲーム中に急にパソコンの動作が遅く感じた場合、内部の温度が上がりすぎたため、CPUの保護機能が働いている可能性があります。

サーマルスロットリングが発生しない、CPUの快適な動作のためには、パーツ全体の冷却性能にも気を配ることが重要となります。

パソコンの冷却の仕組み

そもそもパソコンで発生する熱はどのようなかたちで発生するのでしょうか。
パソコンは電気で動作します。
CPUは性能を最大限発揮する場合、多くの電力を必要とします。
電気の流れる量が多ければ、大量の「熱」が発生することになります。
熱は発生したら急に消えたりはしません。
熱が発生したら、PCパーツの熱を冷ますことが重要となります。

特にPCケースの中であり、さまざまなパーツが配置されているパソコン内部では熱が自然に下がる要素はほとんどありません。
熱を冷ますためには、熱を熱いところから冷たい場所や広い空間に移動させる必要がでてきます。

パソコンには空冷式PCと水冷式PCがある

パソコンを冷却する方式として、大きく2つの種類「空冷式PC」と「水冷式PC」があります。
パソコンの中でもゲーミングPCはCPUの発熱が高くなるため、通常の用途のPCと比べてより高い冷却能力が求められます。
高い冷却能力を追い求める場合「空冷式PCか水冷式PCか」という選択を検討する場合もあるかもしれません。
空冷式PC、水冷式PCそれぞれの冷却方法や違いについてご紹介します。

空冷式PC、水冷式PCそれぞれの冷却方法

空冷式PC、水冷式PCそれぞれの冷却方法をみてみましょう。
2つの冷却の方法はどのように「熱を移動させるか」が違います。

空冷式PCの冷却方法

空冷の場合はCPUの上に「ヒートシンク」を乗せ、CPUからヒートシンクに移動した熱をファンの風でCPUから遠ざける仕組みのものを指します。
「ヒートシンク」とは、発生した熱を一旦集め、集めた熱を空気中に効率良く放出することで冷却を行う部品のことです。

水冷式PCの冷却方法

水冷式PCはCPUの熱をクーラント液という液体に移動させ、温まったクーラント液をラジエーターまでポンプで送り、ラジエーターに取り付けたファンでPCケースの外に熱を排気する仕組みのものを指します。

空冷式PCのメリット

空冷式PCは水冷式PCと比較して、シンプルな冷却方法となります。
空冷式PCの冷却で、実際に動作する部分はヒートシンクに取り付けた冷却ファンのみです。

CPU本体に加え、CPU周辺のマザーボードやメインメモリも冷却可能となっている点も空冷式PCの特長と言えます。
PCケースのサイズや搭載パーツのサイズの関係で、パソコン内部の「エアフロー」が限られる場合に特に有効な冷却方法です。

一般的に「リテールクーラー」と呼ばれる「CPUのパッケージに付属するCPUクーラー」も、基本的に空冷の物が採用されています。
空冷式はPCケースへの対応や、より良いエアフローをもとめて非常に多くの形状や大きさの製品が存在し選択肢が多い点もメリットとなります。

CPUクーラー一覧

水冷式PCのメリット

水冷式PCは、高圧でクーラント（冷却液）を動かすため、冷却速度が速く、パソコンに長時間負荷をかけるような場合に優れた冷却方法となります。
水冷式PCは、冷却性能の高さから、水冷CPUクーラーにアップグレードされている高性能なパソコンであることが多いと言えます。

特に「簡易水冷」と呼ばれるCPUクーラーが搭載されているパソコンが水冷式PCと呼ばれることが多くなっています。
一部のハイエンド向けCPU製品には、CPUメーカーから水冷クーラーが推奨されている製品もあります。

簡易水冷式のCPUクーラーは取り付けもしやすく、消費電力がもともと高いCPUを使用する場合、特に有力な選択肢となります。
水冷CPUクーラーはラジエーターの面積が広くなると冷却能力が上がります。

パソコンへ取り付ける場合、固定箇所がCPUの上のポンプとPCケース内の前面、天面、背面に設置されるラジエーターの合計2カ所となるため、安定感も高くなります。

簡易水冷クーラーのラジエーターサイズ

PCケース側で、簡易水冷用のラジエーター取り付けに対応していれば、他のパーツとの物理干渉のリスクが低い傾向があるのも魅力となります。
PCケースが対応しているかどうかは、PCケースのマニュアルや公式サイトの製品ページで確認が可能です。
水冷CPUクーラーの購入時はPCケースの対応状況も忘れずに確認しましょう。

多くの簡易水冷クーラーは、ラジエーターのサイズが主に４種類に決まっています。
水冷CPUクーラーへの交換を検討している場合は、最初に現在使用しているPCケースが以下のどの大きさに対応しているかを確認してみましょう。

• 120ｍｍラジエーター（120ｍｍファンｘ1）
• 240ｍｍラジエーター（120ｍｍファンｘ2）
• 360ｍｍラジエーター（120ｍｍファンｘ3）
• 280ｍｍラジエーター（140ｍｍファンｘ2）

水冷クーラー一覧

空冷式PC、水冷式PCのエアフローとは

パソコンにおける「エアフロー」とは「PCケース内の熱を冷却・排出するための空気の流れ」を意味します。
空冷式PCと水冷式PCではエアフローに違いがあります。

次の章から「空冷式PCのエアフロー」と「水冷式PCのエアフロー」を図解で紹介します。
それぞれのCPUクーラーごとにどのような仕組みなのかを3種類の矢印で表現しています。

• 赤色の矢印：CPUから発生する熱
• 青色の矢印：外から取り込む冷えた空気の流れ
• オレンジ色の矢印：CPUの熱を吸収して排出された空気の流れ

空冷式PCのエアフロー

空冷式PCには「サイドフロー」と「トップフロー」の2種類があります。
サイドフロー型の場合、上下左右どの向きに取り付けるかを選択する必要があります。
トップフローの場合、吹き付けた空気が逃げてくためのエアフローを確認しましょう。
温かい空気は上に向かう特性を考えておくことが重要となります。

サイドフロー型

サイドフローは空気を横方向に流します。
PCケースの前面から吸気して、PCケースの背面へ排気するエアフローを想定した空冷CPUクーラーです。
購入時には、PCケースが何㎝までのCPUクーラーに対応しているかを確認しておきましょう。

トップフロー型

トップフローは空気を上から下へ、CPUおよびマザーボードに吹き付けます。
PCケースの内部が狭い場合などに、CPUとマザーボード上の部品を冷やすことを想定しているCPUクーラーです。
大型のものはマザーボードの部品やメインメモリに物理干渉する可能性もあるので、注意して選びましょう。

CPUクーラー一覧

水冷式PCのエアフロー

簡易水冷や水冷クーラーと呼ばれるCPUクーラーでは、クーラント液を高圧で循環させる仕組みとなります。
空冷より構造は複雑になるものの、より効率の良い冷却方法が採用されています。

簡易水冷、水冷クーラー

簡易水冷、水冷クーラーは、ラジエーターの設置場所とファンの向きを考えて取り付けましょう。
ラジエーターは基本的にPCケースの前面、天面、背面で、PCケースで対応している設置方法が決まっています。

PCケースの下部にラジエーターを設置する場合は製品によってはポンプの圧力が足りずうまくクーラント液が循環しない場合もあるので注意が必要です。
基本的にPCケースの前面にラジエーターを設置する場合はPCケースに吸気する向きにファンを設置します。
上部や背面にラジエーターを設置する場合はPCケースから排気する向きにファンを設置しましょう。

水冷クーラー一覧

マザーボードとCPUクーラー

CPUクーラーを取り付けるマザーボードの中には以前CPUソケット用のCPUクーラーが取り付けられる製品もあります。
例えばIntel CPUの2022年4月現在で最新のソケットは「LGA1700」で「LGA1700に対応しているCPUクーラー」が必要となります。
一部のマザーボードでは、一つ前の「LGA1200ソケット対応のCPUクーラー」も使用できるように「LGA1200対応CPUクーラーの固定用にもネジ穴を用意している」場合もあります。

CPUクーラー固定用のネジ穴は、各マザーボードメーカー独自の対応となり、同じメーカーでも製品ごとに対応状況が違う点にも注意が必要です。
手元にあるCPUクーラーを使用したい場合は、マザーボードの製品ページで対応状況を確認してみましょう。
マザーボードが複数のCPUソケットに対応している場合は、CPUクーラーの取り付け時に、ネジ穴を間違えないように気をつけましょう。

マザーボード一覧

CPUクーラーについては以下の記事もご確認ください。
CPUクーラーの種類、選び方やチェックしておくべきポイントについてご紹介

まとめ

空冷式PCと水冷式PCの違いについて紹介していきました。
それぞれにメリットがある方式となりますので、現在構成しているCPUを冷やすことを特に考えながら選択すると良いでしょう。

特に簡易水冷式は最近のハイスペックCPUには必須になる場合もあるため、可能な限り理解を深めておくと、迷いにくくなるでしょう。

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