【自作パソコン】本格水冷について一考

まてぃぇぅはミニ四駆の他、車とバイク、自作PCも趣味としてやっておりますが
自作PCの水冷式CPUクーラーの作りについて、非常に疑問に思う事があります。

水冷式CPUクーラーは文字通り水でCPUを冷やす方式のクーラーですが、その中でも

本格水冷

と言われるものがあります。

※株式会社アスク様より拝借
これは画像で見るとわかりますが、ラジエター・クーラー部・ポンプ兼リザーバータンクといった部品で構成されており、自動車やバイクの水冷方式と同じような構造になっています。

一般で売られている本格水冷CPUクーラーは以下のような物になりますね。

一般的にはこのように上面にデカいラジエターとケース（ラジエター）ファンを取り付け、PCケース底面にポンプを設置する構造になります。


この図を見てピンときた方はいるでしょうか。
車やバイクに詳しい方が見ると、この構造に重大な欠陥があることに気が付くと思います。

リザーバータンクの場所がおかしいんです。

この配置になりますと、もしも水路にエアを噛み込んだ場合にそのエアがラジエター内に溜まり続け、冷却効果がどんどん悪くなっていきます。
空気は勿論水よりも上に行くことしかできませんから、絶対にリザーバータンクの中にエアが落ちてくることは無いんです。



車・バイクの水冷構造はエア噛みをメチャクチャ考えられた構造になっており、どんな車を見てもエアを最大限水路に入れないような経路になっているはずです。
具体的に言うと
・熱い冷却水をラジエター上部から取り入れ、冷やされた冷却水はラジエター下部から出ていく
・エンジンよりラジエターの方が（限度はあるが）高い位置に設置されている
・ラジエター上部よりエアを逃がすキャップが設置されている
・リザーバータンクはラジエターよりも高い、もしくは上面とツライチになるように設置されている
と、このように「ラジエターや水路内に絶対に空気が入り込まないようにしている」んです。
それだけ水冷にとってのエア噛みは大敵であり、水路の構造は凄く考えられてるんですね。

もっと言うとエンジンの発熱が激しい車（FD3S型RX-7等）に関して言えば「エアセパレータータンク」という特殊なタンクを純正で設置しており、冷却水の中から無理矢理エアを絞り出そうとしているくらいです。

そんなこんなで自作PCの本格水冷を見てみると…エア噛み上等の構造をしているのがわかると思います（汗


文句ばっかり言っててもなんなんで、まてぃぇぅの考えとしては以下のような構造にしないとダメだと思います。



まず、ラジエターは立てた配置でないとダメ。
エアを抜くためには水平の設置は絶対にダメです。

そしてラジエターには最低3つのニップルが付いていること。
これは冷却水のIN / OUTの他に、エア抜き用のリザーバータンク行きの水路を確保するためです。

そして一番大切なこと。
リザーバータンクを全てのシステムの上面に配置しなければいけません。
水冷の冷却はラジエターで行う為、リザーバータンクにはどんなにエアが入っていても無関係です。
なのでリザーバータンクを一番上面に設置し、そこにエアが溜まるようにしないとダメです。




現存の商品を見てみると、ラジエターのIN / OUTが一列に並んだ構造をしている物がほぼ100%を占めている為、このような上記のような構成にするのはほぼ不可能です。

この構造、簡易水冷であれば再現可能であると思いました。

簡易水冷のラジエターを立てて設置し、IN / OUTを下側に配置、そして反対側の上面に穴を明けてニップルを増設します。
そこにリザーバータンクを新設すればかなり効果的な冷却が出来るのではないかと。



このような構造にすれば正直、本格水冷なんぞいらなくなるのではないかな、と思います。
ラジエターの冷却性能を100%引き出せますからね。



水冷構造ですとエア噛みはどうしても起こってしまいますし、キャビテーションという現象でもエアは発生してしまうもんです（PC程度の熱とポンプのパワーでは起きないのかな？）。

･･･誰か検証してくれないかなぁ…（まてぃぇぅは空冷一本派）