水冷 PC の仕組み

重要なポイント

デスクトップ コンピュータを使用している場合でも、ラップトップコンピュータを使用している場合でも、作業を止めて注意深く耳を澄ますと、小さなファンの音が聞こえる可能性が高くなります。コンピュータにハイエンドのビデオ カードと多くの処理能力が搭載されている場合は、複数のビデオ カードが聞こえる場合もあります。

ほとんどのコンピューターでは、ファンは電子コンポーネントを冷却するのに非常に優れた役割を果たしています。しかし、ハイエンドのハードウェアを使用したい人や、 PC をより高速に動作させたい人にとっては、ファンでは十分な電力が得られない可能性があります。コンピューターの発熱が多すぎる場合は、水冷としても知られる液体冷却がより良い解決策となる可能性があります。

繊細な電子機器の近くに液体を置くのは直感に反するように思えるかもしれませんが、水で冷却する方が空気で冷却するよりもはるかに効率的です。

A は車の冷却システムとよく似た働きをします。どちらも、熱が暖かい物体から冷たい物体に移動するという熱力学の基本原理を利用しています。冷たい物体が暖かくなると、暖かい物体もより冷たくなります。この原理は、机の上の冷たい場所に数秒間手を平らに置くことで、直接体験できます。手を上げたとき、手のひらは少し冷たくなり、手を置いた場所は少し温かくなります。

液体冷却は非常に一般的なプロセスです。車の冷却システムは、通常は不凍液と混合された水をエンジン内に循環させます。エンジン内の高温の表面により水が暖められ、その過程で冷却されます。

水はエンジンから、大きな外表面積を持つファンとチューブのシステムであるラジエーターまで循環します。熱が温水からラジエーターに移動し、水が冷やされます。その後、冷たい水はエンジンに戻ります。同時に、ファンがラジエーターの外側に空気を送ります。ラジエーターは空気を暖め、同時に冷却します。このようにして、エンジンの熱は冷却システムから周囲の空気中に移動します。ラジエーターの表面が空気と接触して熱を放出しなければ、システムは熱を取り除くのではなく、ただ移動させるだけになってしまいます。

車のエンジンは燃料の燃焼の副産物として熱を発生します。一方、コンピューターのコンポーネントは、電子が動き回る副産物として熱を発生します。コンピュータのマイクロチップには、電気トランジスタがたくさん詰まっています。これらは基本的にオンまたはオフになる電気スイッチです。トランジスタがオンとオフの間で状態を変えると、電気がマイクロチップ内を動き回ります。チップに含まれるトランジスタの数が多くなり、状態の変化が速くなるほど、マイクロチップの温度は高くなります。車のエンジンと同じように、チップが熱くなりすぎると故障します。

ヒートシンクと液体冷却

ほとんどのコンピューターは、ヒートシンクとファンで熱を放散します。ヒートシンクは基本的に、空気が触れる表面積を多く提供する金属片です。マイクロチップがヒートシンクを温め、ヒートシンクが空気を温め、ファンが暖かい空気を PC ケースの外に排出します。

このシステムはほとんどの場合機能しますが、場合によっては、電子コンポーネントが単純な空気の循環で排出できる以上の熱を発生することがあります。多数のトランジスタを搭載したハイエンドチップは空冷システムを圧倒する可能性があります。オーバークロックされたチップや、デフォルトの速度よりも速く動作するように手動で設定されたチップも同様です。

そこで水冷が登場します。水は空気よりも熱伝導率が高く、空気よりも速く熱を移動させることができます。水にも があります。暑さを感じる前に、より多くの熱を吸収できます。

コンピューターが水の熱伝導率と熱容量の増加を必要とする理由は 2 つあります。

つまり、空気ではなく液体でコンピューターを冷却する必要がある理由は 2 つあります。

多くのユーザーは、CPU または GPU の手段として冷却システムをアップグレードしますが、注意してください。メーカーの仕様を継続的に超えていると、たとえ追加の冷却を行っていたとしても、コンポーネントの保証が無効になり、長期的な信頼性の問題につながる可能性があります。

次に、水冷システムのコンポーネントとそれらがどのように連携するかを見ていきます。

液体による冷却: システム部品

PC の水冷システムは、車の冷却システムによく似ています。冷却液は、車のエンジン ブロック内のチャネルと残りの部分を通って流れます。

多くの電子部品は液体との直接接触を許容しません。そのため、自動車のエンジンのようにチャネルを使用してマイクロチップに直接液体を送り込むのではなく、水冷 PC はウォーター ブロックを使用します。ウォーターブロックは、中空のチューブとチャネルが充填された銅やアルミニウムなどの熱伝導性の金属です。ウォーターブロックの底部は平らな金属片で、冷却されるチップの上部に直接置かれます。チップとブロック間のサーマルペーストにより、2 つの表面間の熱伝達が向上します。チップがブロックを加熱し、水がすべてのチャネルを流れるときに熱を吸収します。

多くの中央処理装置 (CPU) ウォーター ブロックは汎用ですが、一部のグラフィックス プロセッシング ユニット( GPU ) ウォーター ブロックは特定のチップでのみ動作します。 CPU をメモリに接続するノースブリッジ ヒートシンクなど、他の高温チップセットを冷却するように設計されたウォーター ブロックもあります。通常、小さなボルトとワッシャーを使用して、ウォーター ブロックをマザーボードやビデオ カードなどの必要なプリント基板 (PCB) に取り付けます。

液冷ポンプとラジエーター

PC 用の液体冷却ポンプは通常、車の冷却システムにあるものとよく似ています。一部の PC 液冷ポンプは水中型で、PC の冷却液リザーバー内に直接設置できます。他のものは乾燥した状態に保つ必要があります。水中ポンプの使用を考えている場合は、リザーバー内のすべての液体を加熱するほどポンプの外側が熱くならないようにしてください。

ポンプは、PC の冷却システムの最も重要な部品の 1 つです。その流量によって、冷却剤がチューブやブロックを通過する速度が決まります。水の動きが速すぎると、先に進む前に熱を吸収する時間がありません。動きが遅すぎると、敏感なコンポーネントの周囲に過度の熱が蓄積する可能性があります。システムの複雑さは全体の流量に影響を与えます。ブロックやラジエーター内で流体が受ける抵抗が大きくなるほど、全体の流量は遅くなります。

ポンプは、液体をシステム内の最低点から最高点まで移動させるのに十分な強度も必要です。これはヘッド圧力または垂直圧力として知られており、背の高いサーバータワーを液体冷却する場合に特に重要です。

PC のラジエーターは、水冷システム専用に設計されている場合もあれば、 である場合もあります。ヒーターコアは大量の熱を放出し、冬には車の暖房システムに暖かい空気を供給します。ただし、これらは通常、液冷システムで使用するように設計されたラジエーターほど魅力的ではありません。

液体冷却システムのリザーバーとチューブ

すべての水冷システム PC にファンが付いているわけではありませんが、ほとんどの PC はラジエーターからの熱をより早く放散させるためにファンを使用しています。同様に、すべてのシステムに個別のリザーバーがあるわけではありません。通常、冷却剤を追加したりシステムから余分な空気を除去したりするための充填/排出ラインを備えていないもの。通常、充填/排出ラインはコンピュータのケース上部の充填ポートにつながっています。

水冷 PC では、チューブが特別な課題となります。互いに奇数の角度にあるコンポーネントを接続するには、十分な柔軟性が必要です。しかし、ホースがねじれやすいわけはありません。ホースがねじれると、システム内の流体の流れが大幅に制限される可能性があります。

単純な液冷システムの PC では、ポンプとウォーター ブロックの入口がチューブで接続されます。ウォーターブロックの出口からラジエーターまで、またラジエーターからリザーバーまで別々のチューブが伸びており、多くの場合、コンピューターのCD-ROM ベイの 1 つに設置されています。最後のチューブはリザーバーをポンプに戻します。複数の水ブロックを備えたシステムの場合、チューブは 1 つのブロックの出口を次のブロックの入口に接続し、デイジーチェーンのようにブロックを直列に接続します。

PC液 冷却液

PC 液冷システムの最後のコンポーネントは液体そのものです。水道水にはシステムを曇らせたり、ウォーターブロックやラジエーターの溝を詰まらせる可能性のある汚染物質が含まれているため、多くの人が蒸留水を使用しています。

特殊な添加剤により液体に色が追加され、クリアケースで使用すると見た目がより魅力的になります。また、水の凝固点や表面張力を下げて、より効果的な冷却剤にすることもできます。最後に、一部の添加剤には抗菌成分や防食成分が含まれており、システムの寿命を延ばすことができます。

コンピューターに液冷システムを取り付ける場合は、漏れがないかどうかを確認するために、しばらくポンプで液体を循環させておくことをお勧めします。このテスト期間中はコンピューターの電源をオフにしておいて、漏れが発生した場合にハードウェアが損傷する可能性を低くします。

すべてが防水されていることを確認したら、コンピューターを起動します。コンポーネントの温度は、コンピュータのBIOSメニューで確認するか、温度を監視するサードパーティ製アプリケーションを使用して確認できます。必要に応じて、システム内のRAMチップやその他の高温コンポーネントに小型のヒートシンクを適用することもできます。

液体冷却のアイデアは好きだが、個々のコンポーネントを調べたくない場合は、 を購入できます。自己完結型ユニットは、コンピュータの拡張スロットまたは電源に直接接続して、特定の 1 つのチップに液体冷却を提供できます。キットには、必要なすべての部品とそれらを組み立てるための説明書が含まれています。付属の部品がコンピュータのハードウェアと互換性があることを確認してください。工場出荷時に液体冷却を搭載したハイエンド PC を販売している企業もあります。

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