おすすめ水冷式CPUクーラーの比較と選び方 ラジエータ・ファンサイズごとにメーカーランキング評価

水冷は機構そのものに面白さがありますが、空冷と比べて低い可用性をよく考慮して採用する必要があります。

水冷CPUクーラーの本質

なぜ空冷ではなく水冷を使うのかその本質を最初に把握しておくことが重要です。

水冷の本質は冷却する対象物(CPU)がある場所と、熱を拡散させる場所を空間的に容易に分離できるところにある

これが水冷の本質です。空冷CPUクーラーの場合はCPUソケットの直上にヒートシンクを設けて、ファンをヒートシンクに設置し、その場で熱を空気中に拡散させることになります。

空冷の第1のデメリットは、CPUソケットの直上にある空間の大きさという制約を受けることです。PCケースごとに設置できるCPUクーラーの高さに制限があります。またCPUクーラーの高さが低くても、横に広がりがあるとグラフィックボードやリアパネルにもぶつかることになります。

一応空冷であっても、銅製のヒートパイプでCPUの熱をケース側面まで運ぶタイプは存在します。しかし銅製のヒートパイプは柔軟に曲げることはできません。CPUソケットの位置やケースまでの距離にピッタリ合うヒートパイプを用意しなければならないので使いまわしが効かないことになります。特にmini itxマザーボードのようにCPUソケットの位置がまちまちなものだと銅製ヒートパイプは不便です。その一方で水冷式なら熱を運ぶ媒体が硬い固体の銅ではなく液体であるためチューブを柔軟に曲げることができ、CPUソケットの位置やケース側面までの距離にある程度の高い自由度があります。

副次的効果1.PCケース選びのときにCPUクーラー高を気にしなくて良い

水冷の本質は冷却の対象となる場所(CPU)と、熱を拡散させる場所(ラジエータ、ヒートシンク)を空間的に隔離することにありました。そのため、CPUの直上にクーラーを設置するスペースは不要であり、大型のラジエータをケースの適当な空きスペースに設置できます。つまりPCケースの空間利用の自由度が上がるわけです。

副次的効果2.ラジエータはケース側面に設置するため、PCケース外の温度の低い空気を常に取り込める

空冷のCPUクーラーの場合、トップフロー型だとCPUにあてた熱気を再びファンが吸い込んでしまい熱気がループするため冷却効率が高くありません。

空冷のサイドフロー型になるとトップフロー型より若干改善されます。ヒートシンクを冷やした後の熱気を再度ファンが吸い込むことが少なくなるからです。サイドフロー型はヒートシンクを冷やした後の熱気をPCケース背面のファンから外に逃しやすいためです。

しかし、サイドフロー型だとしても空冷には決定的な弱点があります。いくらPCケース背面ファンで熱気を出してあげようとしても、ケース内部にたまった温度の高い空気をCPUクーラーのファンが再度吸い込んでしまうことを100%排除することはできないからです。

この点、水冷式CPUクーラーは完全に優れています。

空冷でいうヒートシンクに相当するものは水冷ではラジエータになりますが、ラジエータは通常PCケース側面に固定します。つまりラジエータを通過する空気の温度は室温(ambient temperature)になるわけです。

ラジエータに吸気方向でファンを設置すればそのファンはPCケース外部の空気を常に取り込むことになるため、PC内部がどれだけ熱気で満たされていようが水冷式の場合はCPUを効率よく冷却し続けることができます。

以上の事実を踏まえると、水冷ではPCケース外部から空気を取り込む吸気型の方が、PCケース内部から外に排気するタイプよりも効率よく冷却できるという根拠がわかります。PC内部で熱せられた気体でラジエータを冷やすよりも、PCケース外部の室温で冷やしたほうが効果的だからです。

またエアコンで採用されているヒートポンプのような熱交換を行える装置を使わない限り、室温より低い温度の空気は存在しません。つまり効果的に冷やせてもせいぜい室温まで温度を下げるのが限界ということです。PC内部の温度は最も低くても室温であり、室温を下回ることはありません。ということはPCケース外部から室温の空気を取り込んでラジエータを冷やすことのできる水冷式の方が、PC内部の熱気を再利用してしまう空冷式を上回る冷却能力になることは自明です。

副次的効果3.クーラント(冷却水)の比熱が銅の11倍もあるためCPU温度の急上昇を防ぐバッファとしての特性がある しかし比熱が高いと冷却にも時間がかかる

水冷式CPUクーラーの大きな特徴の一つが「CPUの負荷が急減に上がってもCPU温度が急上昇せずゆっくり上がっていく」ことです。これは理屈面でも正しい事実です。

しかし、CINEBENCHを1周させて簡易水冷CPUクーラーを使用したときの温度上昇が空冷よりも低いことで「水冷は空冷より冷える」と言っている人が多いです。これは実証的にも理論的にも間違っています。

まず水冷式のCPUクーラーは熱の伝搬を冷却水が担っているため比熱が4.217[J/g・K]もあります。

一方で空冷式CPUクーラーで用いられているヒートパイプの銅の比熱は0.379[J/g・K]しかありません。

つまり水冷式CPUクーラーで温度がゆっくり上がっていくのは冷却水の比熱が大きいために「熱を一時的に預かってくれるバッファ」としての役割があるためです。しかしそのかわり、冷却水のように比熱が大きい物質は冷却するときも時間がかかります。つまり水冷式CPUクーラーの冷却水は温度上昇もゆっくりだけれども、冷却するときも同じだけ長い時間がかかってしまいます。

その点、銅を使ったヒートパイプでは比熱が小さいので温度上昇も急激だけれども冷やすときも急激に冷えていきます。

つまりCPUの実行時間が長いときはゆっくり温度が上昇していく水冷式でも、一瞬で温度が上がっていく空冷式でも、最終的に収束する温度には違いがありません。

最終的に収束する温度を決定するのは「ヒートシンク(ラジエータ)」です。

水冷式の場合は冷却水の比熱が銅より大きいので温度上昇がゆっくりになっていくかわりに冷やすときにも時間がかかってしまいます。冷却水の比熱の大きさに甘えてゆっくとしたCPU温度上昇を最初のうちは享受できても、後々ラジエータからの放熱で冷却水の温度を下げるのが困難になるということで跳ね返ってきます。比熱が大きいということは冷却にも時間がかかることを意味するからです。そのためラジエータからの放熱作業が追いつかないと冷却水の温度はいくらでも上昇していきます。

ここまで来ると「Noctua NH-D15やNH-D15Sが280mm簡易水冷よりも冷える」と海外フォーラムで結論が出ている理由がわかってきます。

その理由はNH-D15やNH-D15Sのヒートシンク表面積と体積が、280mm簡易水冷のラジエータよりも大きいためです。

CINEBENCHのように短時間で終わる用途だと冷却水の比熱の大きさで熱を一時的に十分預かれるためCPU温度が大幅上昇することはなくラジエータの性能(体積、表面積)はあまり関係ありません。しかし、ベンチマークではない実際的な用途ではそのような短時間でパソコンの使用が終わることはまずなく、大多数の人はさらに長い時間パソコンを使用します。

長時間運用になってくると冷却水の比熱の大きさをもってしても熱を預かりきれずに冷却水の温度が大きく上昇します。その温度上昇がどこでピークアウトするかというとラジエータの表面積と体積で決まります。

つまりNH-D15のような空冷式CPUクーラーはヒートシンクが十分に大きいのでピークアウトする温度は低くなります。これが「280mm簡易水冷よりNH-D15やNH-D15Sが冷える」と言われている理由です。

海外のフォーラムでは実証面と理論面両面で議論されることが多いので以上のような結論になるのですが、日本国内では比熱等の熱計算の数式を理解できない自作PCユーザーがいるため「水冷が空冷よりも冷える」と言われていることが多いです。大学の前期課程の物理すら必要なく高校の物理どころか中学の理科の範囲でも十分理解できる程度の内容なのですが不思議です。

水冷式CPUクーラーの特性は冷却水の比熱が大きいことで「温度が少しずつ上昇していき、冷やすときも少しずつ冷えていく」ことです。「温度が少しずつ上昇していく」段階でCPUの負荷が終わればいいですが、負荷が長引くようだとラジエータからの放熱性能に頼るしかありません。そうなるとヒートシンクサイズの大きい空冷式CPUクーラーに負けてしまうわけです。

技術的に楽しい水冷だが合理性を考えると空冷の方が良い

好きか嫌いかという判断基準だと私は水冷の方が好きです。ポンプと冷却水を使って熱をラジエータまで移動させ、ラジエータに設置されたファンから熱を拡散させるという機構は技術的に面白く、そのような動作をするPCパーツを搭載していると見栄えもいいです。

しかし好き嫌いではなく効用を優先する実利面で合理的に判断するならば、空冷の方に軍配が上がると言えます。

理由は平均故障間隔が空冷の方が長いからです。水冷の方が故障しやすいことを意味します。

平均故障間隔が長い空冷、短い水冷

水冷を採用したことで有名になった歴史的に重要なスパコンであるCrayコンピュータは、意匠としての側面で評価されているフシがあります。つまりデザインです。

しかし、水冷の場合は、1.ポンプ、2.冷却ファンという2つの駆動部品を抱えています。その点、空冷は1.冷却ファンの一つのみです。全体の故障率というのは各駆動部品の稼働率の”積”で効いてくるため、駆動部品が多い水冷は稼働率で不利になります。

さらに水冷では、3.冷却水、4.チューブの経年劣化も考慮しなければなりません。これだけで水冷の稼働率は確率的にかなり下がってしまいます。

実際に、京コンピュータを含めて世界中のスパコンは空冷です。メンテナンスコストがかかりデリケートな水冷はとても使えません。ただ本当に最先端の研究では、絶縁性を持つ冷却水にコンピュータをCPUごと水に沈めてしまって冷却するという試みがあります。これが成功すれば現在の空冷よりも低コスト・低故障率になりますが、一般家庭でできるようになるかというとかなり難しいです。

冷却効果が高い水冷

水冷の冷却効果が高い理由は最低でも12cm角の巨大なヒートシンク(ラジエータ)を設置できることです。空冷だと14cm角のヒートシンクが限界であり、これより大きくするとなると後は厚さ(CPUクーラーの奥行)を増やすしか方法がありませんが、水冷だとラジエータのサイズを28cmx14cmというサイズまで大きくできます。

さらに水冷の冷却効果の高さを決定付けるのが室温の外気を直接ラジエータに当てることができる点です。空冷だとヒートシンクから逃げた熱を再度ファンが吸い込んでヒートシンクに再び当ててしまうという”熱気のループ”が発生します。

しかし水冷だとPCケースから取り込んだ室温の空気をラジエータに直接当てることができ、ラジエータで温められた空気を再度吸い込むようなことは発生しません。このようなことから原理的に冷却能力は水冷が有利です。

12cmファン×3   ラジータ長360mmタイプ

12cmファンを3基搭載したタイプは、14cmファン2基搭載のタイプよりも冷却効果が高いです。

まず12cmファン×3のタイプでは、ラジエータの面積が36cm×12cm=432平方センチメートルもあります。

14cmファン×2のタイプでは、ラジエータの面積は28cm×14cm=392平方センチメートルです。

ラジエータは「同じ厚みなら面積が大きければ大きいほど有利」です。

では体積が同じで「厚いけど面積が小さいラジエータ」と「薄いけど面積が大きいラジエータ」だとどちらが有利でしょうか。

正解は後者です。両方ともラジエータの体積やフィンの表面積といった点では同じです。

しかし厚みがある280mmラジエータと、薄い360mmラジエータの体積が同じだった場合、より有利なのは後者です。

厚いラジエータでは薄いラジエータと比較して「より温まった気体」がラジエータを通過してしまいます。室温の気体がラジエータを通過する前半部分はいいのですが後半部分になると次第に気体の温度が上昇してしまっているため冷却で不利になってしまいます。

また、12cmファン×3のタイプではラジエータの横幅が36cmもあり長いため、冷却液がラジエータを通過するときに、冷却液がラジエータに滞在する時間が長くなります。そのため、冷却液がCPUからもらってきた熱をラジエータに受け渡す時間が長くなるため冷却で有利です。

しかもラジエータでは片側から36cmを移動して往路でも36cmを移動して戻ってきます。長さが長くなればなるほどその2倍も冷却水の移動距離を稼げます。

ファンの風量の観点からも12cmファン×3のタイプは有利です。

Corsairの12cmファンでは70.60CFM(1分間に一辺が30cmの空気が70.69個分ファンを通過する)の能力があるため、12cmファン×3タイプの水冷だと70.69CFM×3=212.07CFMの風量があります。

Corsairの14cmファンでは104.64CFMの能力があるため、14cm×2タイプの水冷だと104.64×2=209.28CFMの風量があります。

ラジエータに送りつける風量という観点でも12cm×3の方が有利です。

デメリットは横幅36cmという大きさです。PCケースのスペースの有効活用が難しくなることです。

1位 Corsair

・H150i PRO RGB CW-9060031-WW

2018年1月発売。Corsair初の3連ファン搭載水冷式CPUクーラーです。付属ファン1つの最大ノイズは25dBAです。PWM対応なので通常時のノイズは小さいですが、12cmファンなので14cmファン20dBAに比べたらうるさくなります。14cmファン×2タイプの方が省スペースになります。

2位 Thermaltake

・Water 3.0 Riing Edition CL-W108-PL12SW-A

2016年4月発売。

14cmファン×2   ラジータ長280mmタイプ

12cmファン×3タイプよりもこちらの方がオーソドックスです。28cmスペースなら対応しているPCケースがそこそこある上に、14cmファン×2の風量は209.28CFMであり、12cmファン×3の風量である212.07CFMと互角です。

ラジエータの面積でも12cmファン×3のタイプは432平方センチメートルで、14cmファン×2のタイプは392平方センチメートルであることをみても結構互角です。

しかし冷却水はヒートパイプの銅を伝搬する熱の速さと比べたらかなりゆっくり移動するので、冷却水が移動する方向のラジエータの長さが長ければ長いほどラジエータに冷却水が滞在する時間が長くなり、より強力に冷却水からラジエータまで熱を奪えます。その点は36cmタイプが圧倒的に優位です。銅のヒートパイプ+アルミフィンだと熱が一瞬で伝搬するのでヒートシンクの表面積や体積が同じなら冷却性能は同じなのですが、水冷の場合は熱移動の媒体が移動の遅い冷却水なので冷却水がより長い時間ラジエータに滞在できるような寸法のとり方のほうが冷えます。

それならばスペース利用効率が高い14cmファン×2の方がいいのではないかということで、最近は14cmファン×2の方が12cmファン×3よりも主流です。

1位 Corsair

・H115i PRO RGB CW-9060032-WW

2018年1月発売。付属の14cmファンは最大20.4dBAです。空冷では15dbAのCPUクーラーもありますし決して超静音とは言えませんが、水冷の中ではかなり静音な部類です。12cmファン×3のタイプよりもこちらの14cmファン×2のモデルの方が静音化できています。

・H115i CW-9060027-WW

2016年4月発売。Corsair水冷式CPUクーラーのフラッグシップモデルです。今のところ、この14cm×2のタイプがCorsair製の水冷で最も高価で最も冷却能力が高いモデルになっています。

付属14cmファンの最大回転数が2,000rpm、最大ノイズ40デシベル、最大風量104.65CFMであり、2015年発売のH110iよりも静音化されているのでこちらの方がおすすめです。5年保証です。

・H110i GT CW-9060019-WW

2015年5月発売。14cmファン×2タイプの2015年版ですが、今買うならより新しいものをおすすめします。新しいモデルのほうがファンが静音化されています。

このモデルの14cmファンは最大回転数2,100回転毎分、最大ノイズ43デシベル、最大風量113CFMです。ファン1つでこれなので、このファンが2つラジエータに搭載されます。

2016年発売のH115iではファンの最大回転数が2,000rpm、最大ノイズ40デシベル、最大風量104.65CFMであり、2016年発売のH115iでは風量が若干落ちていますが、静音タイプの2016年モデルの方がおすすめです。5年保証です。

2位 CRYORIG(クライオリグ)

3位 Thermaltake

・Water 3.0 Riing Edition CL-W138-PL14SW-A

2017年5月発売。

12cmファン×2   ラジータ長240mmタイプ

1位 Corsair

・H100i V2 CW-9060025-WW

2016年4月発売。このモデルに搭載されているファンは最大回転数2,435回転毎分(rpm)、最大ノイズ37.7デシベル、最大風量70.69CFM(1分間に送り出す一辺30cmの空気の数)であり、このファンは12cmファン×1タイプのH80i V2に搭載されているものと同じです。

同じ冷却能力を提供する場合、こちらのモデルではファンの回転数を下げることができるため静音化できます。静音化を優先するのならH80i V2よりも、H100i V2の方がおすすめです。5年保証です。

・H100i GTX CW-9060021-WW

2015年5月発売。

2435RPM、70.69CFM

2位 CRYORIG(クライオリグ)

3位 SilverStone

14cmファン×1   ラジータ長140mmタイプ

14cmファンを搭載した水冷式ラジエータが搭載できるPCケースを使うこと前提なら、12cmファン×1の水冷式よりも14cmファン×1の水冷式の方がいいと思います。

なぜなら14cmファンの方が静音化できるからです。

ただ残念なことは最近どのメーカーも14cmファン×1のタイプは製造しなくなってきています。14cm×1のタイプは入手困難になりつつあります。Corsair製も2013年を最後に新しいモデルが出ていません。現在は12cm×1か、12cm×2、14cm×2が主流です。

1位 Corsair

・H90 CW-9060013-WW

2013年3月発売。

12cmファン×1   ラジータ長120mmタイプ

私がおすすめするのはこのタイプです。ファンを横に2基以上搭載しているタイプはどうしてもPCケースでスペースを確保する自由度が下がってしまいます。またMini ITXケースとなると14cmファンを取り付けるだけのスペースを用意しているものは少ないので、12cmファン1基タイプの水冷式の方が使い回しが効きます。

最近のCPUやグラフィックボードはQuadro GP100やXeonにしてもTDPそのものが下がってきており、大型のラジエータは不要になりつつあります。PC電源も最近は1000Wもあれば十分で、場合によっては600WもあればハイエンドCPUとハイエンドグラフィックボード両方をまかなえるレベルです。

低消費電力化が進んでいる現在においては、水冷式でもラジエータファン1基で十分です。ただし、ロバストにするという点からするとラジエータを挟み込む形で2基のファンを搭載しておいたほうが安心です。片方のファンが故障で停止しても、もう片方が動いていれば冷却能力は維持されるからです。その分だけ厚さが増すため、ラジエータの厚さ5cm+ファン1つの厚さ2.5cm×2=10cmほどのスペースが必要になってしまいますが、CPUクーラーのヒートシンクに比べたらコンパクトです。

1位 Corsair

・H80i V2 CW-9060024-WW

2016年4月発売。ポンプにLEDが付いていて光らせることができるようですがそれは全く不要だと思っています。12cmファンなので14cmファンよりも回転数は高めであり2,435回転毎分(rpm)もあります。ファンノイズは最大で37.7デシベルあります。

ファンのノイズは回転数が増えるほど大きくなってしまうので、低速回転をするファン2つのほうが静かです。よって同じ12cmファンであっても、1基で最大回転するよりも2基でほどほどに回転させたほうが、ファンからラジエータに送りつける風量を同じにしながら静音化できます。よって静音化を優先するならファンが複数ついたモデルのほうがいいです。

この12cmファンが送り込むことのできる風量は最大で70.69立方フィート毎分(CFM)です。1辺が30cmの立方体の空気を1分間で70.69個、ファンが送り込むことができる分量です。5年保証なので保証期間は長い方です。

・H80i GT CW-9060017-WW

2015年5月発売。

・H60 CW-9060007-WW

2013年発売。発売から時間が経過していますが未だに販売を続けている製品であり、ラジエータが最新タイプの製品に比べて薄型であるため、これに1.5cm程度の薄型ファンを取り付ければかなり省スペースな水冷クーラーが出来上がります。小型ケースに入れやすいという点から今でも一定の支持がある型番です。

・H80i CW-9060008-WW

2012年発売。公式としては販売を終了しています。販売店に在庫がある限りになります。ラジエータが非常に厚いため、あえてこのモデルを買うメリットはありません。これを購入するなら最新モデルを購入した方がいいです。

92mmファン×1 ラジエータ長92mmタイプ

ドイツDan社のDan Cases A4-SFXが流行したことにより急に需要が伸びたラジエータ長92mmの簡易水冷クーラーです。

Dan Cases A4-SFXで120mm簡易水冷を使うには、「1.GPU長さを170mmにする」または「2. HDPLEX社のACアダプタ電源を使う」のどちらかを選択しなければなりません。つまりGPUのスペックか電源のスペックを犠牲にしなければ120mm簡易水冷を選択できないのがDan Cases A4-SFXです。

そこで92mm簡易水冷をボトムに搭載するのが一般的になっています。しかしこれも「120mmラジエータ水冷ではなく92mm水冷を使う」という点では妥協になります。ただDan Cases A4-SFXでは空冷のCPUクーラー高がたった48mmしかなくBig Shuriken2すら取り付けることのできないクリアランスの悪さです。そのためクーラー高制限48mmの空冷を使うくらいならたとえ92mm簡易水冷であっても冷却性能が大幅に改善されるということで選択者が多いです。

1位 Asetek

Asetek社はCorsairやBeQuietやEVGA等に簡易水冷用ポンプを供給しているメーカーで、出回っているほとんどの簡易水冷CPUクーラーはこのAsetek社のOEM生産品です。

・Asetek 645LT

92mmラジエータを採用したほぼ唯一の簡易水冷CPUクーラー。完全に独壇場です。Dan Cases A4-SFXが登場するまでこの92mm帯を使うユーザーがほとんど存在せずAsetek社も細々と展開しているのみだったのですが、Dan Casesの大流行によって供給量が増やされたCPUクーラーです。

これまでは海外から個人輸入するかAmazonで転売屋の非常に高値のものを選ぶしかありませんでしたが、オリオスペックが取扱を開始してくれたのでそこで購入するのがサポートも受けられるしということでおすすめです。