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空冷式と水冷式の違いは？メリット・デメリットや冷却方法について解説
この記事では、CPUを効率的に冷却するには、空冷式と水冷式どちらのCPUクーラーがよいのか、それぞれの特徴やメリット・デメリットについて解説します。
冷却の仕組みや冷却方法、おすすめPCもあわせてお伝えします。
目次
目次
PCは温度調整が最も重要
PCが熱を発生する理由や温度調整の重要性、冷却方法について解説します。
PCの熱が与える影響
ハードウェアの動作で発生する熱は、システム全体の速度低下を招く恐れがあるので、PC内部の温度調整は最も重要です。
熱が発生する要因は、使用しているPCパーツ、冷却ファンのトラブル、内部にたまったホコリ、通気性の問題などがあげられます。
PC内部の温度調整が適切にできていないと、CPUが適正温度まで下げるよう自動的に動作し、処理速度が落ちることで作業効率が悪くなります。
この温度を下げる機能を「サーマルスロットリング」と呼び、CPU温度が上昇したときにクロック周波数を落とすことで、発熱量や消費電力を抑えられる機能が実装されています。
基本的に高性能なPCパーツは、発熱量が大きいので、より冷却性能の高いCPUクーラーやPC内部の容量が重要です。
発生した熱を冷却する空冷式と水冷式
CPUから発生する熱を冷却する方法として、空冷式と水冷式の2種類があります。
空冷式は、冷却ファンを用いて空気の力で冷却する方式で、CPUから発生した熱をPCケース内部で対流させてから排気します。
水冷式は、冷却液を介して冷却する方式で、CPUから発生した熱をラジエーターに移動させることで効率的にケース外部へ排気できます。
一般的に空冷式よりも水冷式のほうが冷却性能が高く、短時間でPCの熱を抑えることができますが、空冷式に比べ価格が高いです。
個人的な好みや予算、CPUの性能によって大きく変わるので、さまざまな条件を考慮したうえでCPUクーラーを選びましょう。
空冷式と水冷式の冷却方法の違い
空冷式と水冷式、それぞれの冷却方法の違いや仕組みについて解説します。
空冷式の冷却方法
空冷式は、回転式のファンが送風し、CPUと密接した金属板を冷却します。
パーツはヒートシンクとファンの2つで構成されており、CPUからヒートシンクに移動した熱をファンの送風で排出する役割があります。
ヒートシンクとは、日本語で吸熱器と呼ばれ、吸収した熱を空気中に放熱することで、冷却を行う部品のひとつです。
ファンのサイズが大きいほど、多くの風量を送ることができますが、サイズが小さいファンは熱がこもりやすく、通気性が悪いことでホコリがたまりやすいです。
また、空冷式は水冷式と比べて価格が安く簡単に取り付けられ、なおかつエアフローの構築やPC全体を冷やすこともできます。
水冷式の冷却方法
水冷式は、クーラント液と呼ばれる冷却液を媒介して冷却を行いますが、熱を帯びた対象物に直接水をかけて冷やすのではなく、対象物を間接的に冷却する方法です。
CPUで発生した熱を水冷ヘッドから吸収し、排熱処理を行うラジエーターへ運び、そこで冷ました冷却液を水冷ヘッドへ循環させる構造になっています。
水冷式は空冷式に比べ、冷却性能の高さが特徴で、動画編集やゲームなどグラフィックスの負荷が高い処理でも、安定して高いパフォーマンスを引き出せます。
また、水冷式は「簡易水冷」と「本格水冷」の2種類があり、簡易水冷は組み立て式の製品なので、PCに取り付けるだけですぐに利用可能です。
一方で本格水冷の場合は、自分でパーツをそろえて組み立てる必要があるので、性能が高い分、導入時に大きなコストがかかります。
空冷式と水冷式のメリット・デメリット
水冷式を搭載したPCを使用するメリット・デメリットについて解説します。
空冷式搭載PCのメリット
まずは、空冷式搭載PCのメリットを解説します。
サイドフロー型はカスタマイズ可能
サイドフロー型は、新しくファンを搭載できるファンクリップが付属していることが多く、自由にカスタマイズして冷却ファンを追加することが可能です。
冷却ファンを2つ搭載できれば、CPUからヒートシンクに移動した熱を効率的に排出できるので、より冷却力を向上させることができます。
また、冷却ファンがCPUに対して垂直に設置されており、前から後ろへ空気の流れを乱すことなく風が流れることで、効率よく冷却できる点がメリットです。
製品の種類が多く、導入コストが低い
空冷式は、トップフロー・サイドフロー型など種類が豊富にそろっており、導入コストが低い点がメリットといえます。
水冷式に比べ、構造がシンプルでパーツの数も少なく、安価に導入でき、手軽に取り付けられるため、初心者でも扱いやすいです。
水冷式はポンプやチューブが故障して水漏れを起こすリスクがありますが、空冷式はファンのみの搭載なので、水冷式に比べ保守管理が容易です。
狭いスペースでも設置しやすい
空冷式は冷却液を使用しないため、冷却ユニットやラジエーター、ホースが不要で、狭いスペースでも設置しやすい点がメリットです。
水冷式に比べて省スペースのため、ほかのパーツと干渉するリスクが低い傾向があり、冷却効率を向上してくれるメリットもあります。
また、製品によっても仕様が異なりますが、優れた省スペース性を活用し、高性能な冷却ファンなどを搭載することで、より処理速度を向上させることも可能です。
空冷式搭載PCのデメリット
次に、空冷式搭載PCのデメリットを解説します。
水冷式より冷却性能が劣る
空冷式の製品の中には高性能な冷却ファンも一部ありますが、一般的に水冷式のほうが冷却効率が高いです。
空冷式は、CPUで発生した熱を冷却ファンによって放熱するため、PCケース内部に熱がこもることがあります。
一方で、水冷式は、CPUで発生した熱が冷却液を介してラジエーターや冷却ユニットに移動するため、PCケース内部に熱が拡散されることはありません。
総合的な冷却能力は水冷式のほうが優れているので、より効率的な冷却性能を求めている方は水冷式がおすすめです。
高い負荷がかかると騒音値が高くなりがち
一般的にCPUに高い負荷がかかったり、PC内部に熱がこもっていたりすると、内部の温度が上昇し、排熱するためにファンの回転数が上がり、騒音値が高くなることがあります。
冷却ファンの騒音値を抑えたい場合は、静音性に優れたファンのご購入を検討してみてください。選ぶ際は、ノイズレベルとファンの回転数を確認しましょう。
高温多湿の季節は性能が落ちる
空冷式は、空気を循環させて冷却させるシステムなので、高温多湿の季節になると、冷却性能が低下してしまいます。
PCは精密機械なので、熱や湿気に弱く、加えてPC内部から発生する熱によって、温度が上昇してしまい故障の原因につながります。
熱がこもった状態だと、電源が突然切れてしまったり、処理速度が低下しシステム全体のパフォーマンスの低下につながったりと、さまざまなトラブルが発生する場合があります。
特に夏場は高温多湿になるため、室温を調整したり、通気口や冷却ファンをこまめに掃除したりするなど、熱対策と湿気対策を行うことが大切です。
水冷式搭載PCのメリット
ここからは、水冷式搭載PCのメリットから解説します。
冷却性能が高く効率的に熱を冷やす
水冷式は、電気を通さない特殊な液体である、浸漬液冷（しんしえきれい）を採用しているので、効率的に熱源を冷やすことができます。
一般財団法人 日本冷媒・環境保全機構（JRECO）（外部サイト）のデータによると、水の比熱は空気の 4 倍あり、水冷の熱伝導は空冷よりも高いと記述されており、水冷式は高い放熱効果を実現します。
また、一般的な空冷式は、ケース内に搭載されたファンが熱を拡散させてしまうため、熱がこもってしまいますが、水冷式はケース内に熱が拡散されることはありません。
水冷式の構造上、CPUの熱を冷却液に移動させ、温まった冷却液をラジエーターまでポンプで送り、前面吸気の場合、ファンで新鮮な空気を取り込み、背面や天板で排気するエアフローによって、冷却効率が高まります。
参照：一般財団法人 日本冷媒・環境保全機構（JRECO）（外部サイト）
静音性に優れている
水冷式に搭載されているファンは、冷却液を冷やす目的で使用されるため、比較的小型化されており、回転数が少なく動作音は静かです。
一方で空冷式は、ファンの回転数を上げないとCPUの発熱量を抑えられません。
例えば、複数のアプリケーションを同時に起動している場合や3DCGソフトなどの負荷の重い作業をしているときは、ファンの回転が速くなり、音が大きく感じられるようになります。
PCへの作業負荷が重くなると動作音が大きくなる傾向があるので、空冷式の搭載を検討している方は、CPUやメモリの仕様を確認して、スペックに合ったPCを選びましょう。
PCの音は主にCPUクーラーが発しているので、PC内部の温度が上昇しやすい夏場は特にファンがよく回ります。
CPUの性能が高いほど発熱量は増加しますが、同じスペックを搭載した空冷式PCと水冷式PCを比べても、水冷式PCのほうが圧倒的に静音性に長けています。
PCの内部スペースを有効活用できる
水冷式は、冷却液を冷やすラジエーターがCPUやファンから離れて設置されており、内部スペースに余裕があるのが特徴です。
基本的にラジエーターの面積が広くなるほど冷却性能は向上するので、PCケースのサイズが大きく内部スペースが広い場合は、ラジエーターのサイズを大きくすることができます。
しかし、PCケースのサイズによっては、冷却液を通すチューブが内部スペースを圧迫してしまうこともあります。
PCの内部スペースが確保できないのに、無理やり水冷式を設置すると、ほかのPCパーツと干渉し故障する原因になるので注意しましょう。
水冷式搭載PCのデメリット
次に、水冷式搭載PCのデメリットを解説します。
空冷式よりも価格が高い
水冷式は、冷却ユニットやラジエーターなど多くのパーツで構成されており、空冷式よりも価格が高い点がデメリットです。
特に本格水冷の場合は拡張性が高く、冷却液を供給するリザーバータンクやポンプ、ラジエーターを増やして冷却性能を高めるなど、自由にカスタマイズできる分、空冷式より高価になりがちです。
水冷式を導入する際は、手間とコストを確認し、性能に見合った最適なクーラーを導入しましょう。
冷却液が漏れるリスクがある
水冷式は、冷却ユニットとラジエーターをつなぐホースが劣化することで、冷却液が漏れるリスクがあることがデメリットです。
漏れた冷却液がCPUやマザーボードなどについてしまうと、PCがショートしてしまい、故障する原因になるので注意が必要です。
高性能な水冷式を搭載したとしても、100％液漏れがないとは言い切れないので、水冷式を利用する場合は、半年に一度はホースの点検を行いましょう。
こまめに掃除をする必要がある
熱を冷却するファンにホコリがたまってしまうと、効率よく放熱できないことがあります。
ファンの回転数やラジエーターへの送風量が落ちることで、冷却液や電子機器の温度が下がりづらくなり、システム全体のパフォーマンス低下につながります。
掃除の頻度は定められていませんが、水冷式PCを導入する方は、3カ月に1回は定期的にファンについたホコリの掃除を行いましょう。
水冷式のラジエーターサイズについて
ラジエーターサイズは主に4種類あり、12cmクラス、24cmクラス、28cmクラス、36cmクラスから用途に合ったサイズを選べます。
ラジエーターのサイズが小さい場合、CPUの発熱が大きいと処理が追いつかず、温度上昇を招いてしまうので、最適なものを選びましょう。
水冷式を使用する場合は、ラジエーターの取り付けが可能かどうか、サイズは合っているのかなど、PCケースのサイズ・仕様を確認することが大切です。
公式サイトの製品ページやPCケースのマニュアルに記載されているので、水冷式を検討している方は忘れずに確認しましょう。
「空冷式搭載PC」と「水冷式搭載PC」のエアフローの違い
エアフローとは、PC内部で発生した熱を冷却し、放出するための空気の流れを意味し、「空冷式搭載PC」と「水冷式搭載PC」では、それぞれエアフローの種類が異なります。
以下では、「空冷式搭載PC」と「水冷式搭載PC」のエアフローの仕組みや種類について解説します。
空冷式搭載PCのエアフロー
空冷式搭載PCのエアフローは、「サイドフロー型」と「トップフロー型」の2種類があります。
サイドフロー型は、ヒートシンクに対して横から風を吹きつけ、PCケース内の空気を循環させることで、空気の通り道を作りエアフローの環境を構築します。
トップフロー型は、ヒートシンクに対して上から風を吹きつけ、マザーボードに直接風を当てることで、CPUやメモリ、電源回路などの周辺パーツを冷やすことができます。
サイドフロー型
サイドフロー型は、ヒートシンクの高さを上げやすいため、大型のヒートシンクを採用している製品が多く、冷却性能が高いです。
PCケース内のエアフローの環境にあわせて空気の通り道を構築するので、システム全体の温度を下げやすく、効率的に冷却できる点が大きな特徴です。
静音性と冷却能力を高いレベルで両立できる一方で、トップフロー型よりもCPU単体の冷却能力は落ちるため、より冷却力を求めている方はトップフロー型が最適です。
トップフロー型
トップフロー型は、新鮮な空気を上から下へ、直接CPUやマザーボード、各種パーツに対して風を当てるためPCケース内を効率的に冷却できます。
一方で、搭載する冷却ファンのサイズが大きくなると、マザーボードを覆う面積が増えたり、ほかのパーツと干渉したりすることで逆に冷却性能が落ちる可能性があります。
自作PCで組み立てる場合は、公式サイトの製品ページやPCケースのマニュアルで搭載可能なラジエーターサイズを確認したうえで、導入を検討しましょう。
水冷式搭載PCのエアフロー
水冷式搭載PCのエアフローは、PCケース内の熱をポンプに流れる冷却液でラジエーターに伝え、そのラジエーターを冷却ファンで冷やす仕組みです。
空冷式よりも構造は複雑ですが、より効率的にPCケース内の熱を冷却できるので、高い冷却性能と静音性を追求する方におすすめです。
水冷式のエアフロー
現在市販されているPCケースの多くはさまざまな場所に、ラジエーターを設置できる設計になっていますが、基本的に、PCケースの前面、天板のいずれかに設置します。
PCケースの前面に設置する場合は、冷却ファンをPC内部に吸気する向きに設置し、エアフローを確保しましょう。
また、PCケースの天板に設置する場合も同じく、冷却ファンをPC内部に吸気する向きに設置しましょう。
ラジエーターとファンの取り付け方しだいで、吸気方向でも排気方向でも運用できます。
おすすめは見せるPCでよく見る搭載方法の前面排気と天板排気ですが、吸気・排気それぞれにメリット・デメリットがありますので、環境ごとにお試しください。
空冷式のCPUクーラーを搭載したおすすめPC4選
空冷式のCPUクーラーを搭載したおすすめPCを紹介しますので、ぜひ参考にしてください。
raytrek 4CX47
raytrek 4CX48-Kは、高いパフォーマンスを発揮する最新パーツを搭載した、クリエイター向けのハイエンドモデルのPCです。
メモリは32GBと大容量なので、画像生成や動画編集といった作業の際、ストレスなく快適に利用できます。特にクリエイティブな作業をする方におすすめです。
PCケースは、2023年度グッドデザイン賞を受賞した落ち着きのあるデザインで、クリエイターの創作性を妨げず、ツールとしての役割を主張する配色となっています。
冷却機能のよくある質問
最後に、PCの冷却機能に関する質問を紹介します。
ゲーミングPCは空冷式と水冷式どちらがよい？
ゲーミングPCは発熱量が大きく、高性能なCPUを搭載するのが一般的です。
例えば、Intel® Core™ i9シリーズなどハイエンドCPUでは、発熱量が非常に大きいため、冷却性能に優れた水冷式のほうが望ましいです。
一方でIntel® Core™ i7シリーズなどミドルレンジのCPUでは、発熱量がそこまで大きくないため、コストパフォーマンスに優れた空冷式がおすすめです。
CPUの性能によって発熱量が異なるので、PCでゲームをする方は、スペックや利用環境を考慮して冷却方式を選びましょう。
空冷式と水冷式ではどちらが冷却性能が高い？
PCの冷却性能は、製品によって性能差はあるものの、空冷式より水冷式のほうが冷却性能が高いです。
空冷式はヒートシンクに搭載したファンのみでCPUが発生した熱を冷却しますが、水冷式は冷却液を動かすため、冷却速度が速く、PCに長時間負荷をかける場合に最適な冷却方法です。
また、水冷式は空冷式よりも冷却性能や静音性に優れているので、ハイエンドなCPUやグラフィックボードを搭載する場合におすすめです。
GPU(グラボ)の空冷・水冷について
GPU（グラボ）の場合は、冷却ファンが搭載されているのが一般的ですが、一部のハイスペックのモデルのみ「簡易水冷モデル」や「本格水冷モデル」に対応しています。
PCを購入すると、GPUは基本的に空冷式を採用しているため、GPUの空冷・水冷については検討する余地はありません。
まとめ
この記事では、空冷式と水冷式の特徴や違い、それぞれのメリット・デメリットについて解説しました。
特に高い負荷がかかる作業をする方は、CPUの冷却は必要不可欠になってくるので、用途に合った最適な冷却システムを搭載することが大切です。
CPUクーラーを搭載したおすすめPCも紹介したので、この記事を参考にして適切なスペックを備えたものを選んでください。
