冷却の種類についての質問

Question

冷却の種類についての質問

放熱板の大きさ、形やファンの大きさではなく
一般に知られていない　冷却方法はどんなのがありますか？

ファンの風を放熱板に当てる方法以外に

ＣＰＵ、メモリ、ビデオ用

parts · Accepted Answer

基本的に冷却の基本は効率的に熱を逃がせるかに掛かっています。
そのため、ＦＡＮなどは一切使わずヒートパイプを使い筐体の外側に熱を逃がすことも大型な筐体であれば不可能ではありません。
また、冷暖房（エアコン）で使うヒートポンプシステムを取り付ければ、効率的な冷却が可能ですから、そういった仕組みを備えた、サーバシステムを開発している人や製品化したメーカーもあります。

一般に誰もが使うパソコンでは、空冷のファン冷却が低コストで筐体スペースを占有せず、パソコンの設計及びパフォーマンス寿命を考えるとメンテナンスフリーに近い寿命特性があり利用されています。まあ、コストパフォーマンスも含め、これ以上に効率的な仕組みは現時点ではないはずです。

次いで、液冷却が使われることが多いでしょう。水またはその他の熱伝導が可能な液体を循環させ、熱をその液体に伝導させます。その液体は熱源から離れた場所で、空冷またはヒートポンプシステムによって空気中に拡散放熱させます。この方式では、いくら密閉状態でも、液体が徐々に減少することがあること。そして、リザーブタンクと呼ばれる液体をためておくタンクが必要になるという欠点があります。メンテナンスフリーではないのです。
その代わり、放熱効率が空冷に比べて高いという特性があります。

後は、ヒートパイプを使う方法もあります。筐体の内部にヒートパイプと呼ばれる熱伝導性の高いパイプを張り巡らし、その熱を筐体表面または、冷却ファンのある電源ユニット周辺に流します。最終的にそこから、熱は空気中に拡散されます。この方式では、綿密に熱交換を行うパイプの経路を計算する必要があります。また、小さな筐体では放熱効率が低下することが多いです。さらに、筐体の清掃などを行う場合は、パイプの取り外しなどが必要になったり、うまく配置ができなければ熱暴走に繋がることがあります。

これらの基本は全て同じです。熱を逃がすための経路を効率的に配することになり、空気の場合は最終的に強力なファンで外に逃がし、中に冷たい空気を入れることが中心。パイプや熱伝導物質を使う場合は、熱を熱源から離し、一括して外部に拡散する方式が使われます。

尚、サーバシステムなどでは、部屋そのものを温度管理し16度～25度の一定温度にしたうえで、空冷を使うのが一般的です。これは、信頼性やメンテナンス性、コスト性能において最も確立された方式であるためです。

ただ、最先端の超高速コンピュータ（スーパーコンピューター）一部においては、エアコンのドレーンホースなどから出る水などを、使い捨ての冷却水として使う方式なども実用化または検討されています。最近は、エコロジーに対するブームがありますから、検討されるケースが多いのでしょう。ただ、コストやメンテナンス性を合わせて考えると、必ずしも実用的とは言い難い方式も多いため、それほど普及していません。

ちなみに、エアコンと一体化したパソコンが出る予測をする評論家が最近テレビに出ることがありますが、コスト競争が中心でムーアの法則が生きている今のコンピュータ産業においては、一般的なPCや売れ筋のサーバにおいてそういった方式を採ることはないでしょう。コンピュータのデファクトスタンダード（事実上の標準）は、メンテナンス性が高く、コストに対してパフォーマンスなど見た目にも利益に繋がる部分が大きく、誰もがそれを受け入れられると考え、そして幅広く使われることに依存します。特に、このPC業界はそれに沿わない商品はあっという間に淘汰されます。
何せ、液冷却でさえも、2004年の段階で5年後には当たり前とまで言われたにも関わらず予想以上に普及しませんでしたからね。

最後に、これらの方式はPCのパーツ全てにおいて利用可能です。ただし、空冷以外の方式の多くは、制約があります。

bardfish · Answer

M/Bをシリコン樹脂で覆って完全防水にし、水槽の中に入れるという凄いことをやっていた人がしましたね。

これも水冷の一つでしょう。

ariseru · Answer

>一般に知られていない　冷却方法はどんなのがありますか？

・液体窒素冷却

自作パソコンユーザーの中でもオーバークロックを楽しんでいる人、しかもその人たちの中で極一部の人しか使っていない冷却方法です。CPUの上に金属製(大抵は熱伝導率が良い銅製)のコップみたいな形状の容器を載せて、その中に液体窒素を注ぎ込んで冷却します。CPUやその周囲の温度が氷点下になり結露するので、ショートしないように様々な対策を行う必要があります。この方法は短時間動作のためのもので、長時間動作には向いていません。

・液体ヘリウム冷却

液体窒素冷却と基本的には同じです。コチラの場合は液体窒素よりも温度が低い、液体ヘリウムを使うだけですね。ちなみに、液体窒素は-196℃ですが液体ヘリウムは-269℃とほぼ絶対零度です。

・ドライアイス冷却

コチラも上記2つと基本的には同じです。

・ガス冷却

基本的には上記の3つと似た方式ですが、コチラは常用型の冷却システムですね。水冷システムの中身が液体窒素などの冷媒に変わったものを想像すると近いかも。CPUの熱で気化したガスを圧縮機で液体に戻すことで冷媒を再利用しています。このガス冷却式のクーラーはほとんど販売されておらず、現在は日本国内のショップでは購入出来ません。海外なら入手可能かもしれませんが、かなり重量のある冷却システムなので送料だけでもかなり高いですし、製品の価格もかなり高いですね。以前に国内ショップで見かけた時には云十万円しました。

・ペルチェ素子＋空冷

電流を流すと片面は発熱して反対側は冷えるという性質を持ったペルチェ素子を利用した空冷システムです。CPUクーラーの設置方法や形状は基本的には普通の空冷クーラーと同じですね。ペルチェ素子自体の冷却能力は非常に高いのですが、液体窒素冷却などと同じように結露の問題があります。最近の製品ではCPUの温度に合わせて冷却能力を制御して結露しないようにしているものもありますが若干の危険は伴いますね。

OKWaaave · Answer

油冷却。
一般に知られていない訳じゃないけど‥‥メジャーじゃないね。

http://www.youtube.com/watch?v=PtufuXLvOok

P0O9I · Answer

放熱はそこで出た熱を何らかの形で外へ出すことを言います。

一番手っとりばやいのは、熱を周辺の空気に出すことになります。地球上なら必ずありますから。パソコンの水冷といっているのも、熱を一度水に移しますが、最後はラジエータをファンで冷やして、空気に逃がしています。

低温の物で直接冷やして、それをそのまま捨てる、と言う手も有ります。極端なオーバークロックをする時に使う、液体窒素やドライアイスを使う方法です。これの問題点は、別の所で作った液体窒素やドライアイスを供給し続けなければならないことです。
実例はあまり聞いたことはありませんが、水に熱を移し、そのまま捨ててしまう手もあります。たとえば水道管に直接つないで、少しずつ流し、暖まった水をそのまま下水に流すのです。この欠点は水道管と下水管につなぐホースが付いてしまって、自由に動かすことができないことです。

結局、ファン等を使って、周辺の空気に熱を逃がすのが一番簡単だということになります。

RTO · Answer

一般的に知られすぎてますが普及率が低いもの
液体窒素ガス冷却
http://akiba-pc.watch.impress.co.jp/hotline/20081122/etc_ocworks.html

かつてはよくつかわれたのに現在では使われなくなったもの
ペルチェ素子冷却
http://ascii.jp/elem/000/000/423/423623/

冷却の種類についての質問

基本的に冷却の基本は効率的に熱を逃がせるかに掛かっています。

この回答への補足

M/Bをシリコン樹脂で覆って完全防水にし、水槽の中に入れるという凄いことをやっていた人がしましたね。

この回答への補足

>一般に知られていない 冷却方法はどんなのがありますか？

この回答への補足

油冷却。

この回答への補足

放熱はそこで出た熱を何らかの形で外へ出すことを言います。

一般的に知られすぎてますが普及率が低いもの

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