[DIY][pc] 水冷PC自作
水冷キットAquarius II November 11th, 2003
今まで、空冷では定評のあるALPHAのPAL8045を使っており、来年の夏まではこれで持たせるつもりでした。冬は窓開けて高速ファンを使えば空冷でも十分冷えますから。が、今回安く手に入れる機会がありThermaltake社製のAquarius II (実売17000円程度)を購入しました。水冷入門キットとしては10000円のPOSEIDONもありますが、ポセイドンはラジエーター、水枕がアルミ製であることや、PCの起動と連動してポンプを作動させるためにはリレーを別に買わなければいけないなどの理由でAuarius IIに決めました。 このキットは、
・ ポンプ
・ ラジエーター
・ 水枕
・ リサーバー
・ これらをつなぐチューブ から成ります。
当然ながら高級なキットと比べると個々のパーツが少々安っぽいですが、チューブには曲げ防止のスプリングが入っていますし、説明書は英語ですが図入りの丁寧なつくりで好感が持てます。
タンクも兼ねるポンプ。動作中は青色LEDが光ります。消費電力は2Wです。PCIパネルからケース外のリサーバーとラジエーターにチューブを4本出しています。冷却水には薬局で精製水を買ってきて付属のクーラントを入れました。（ついてるクーラントの量が少なく1: 20程度と薄い。）
銅製ラジエーター。標準でついていたファンは回転数可変の物に変更しています。説明書には「ケース内（フロント）に設置」とありますが、冷却能力の点から付属のマグネットにてケース外に固定しています。強力なのでがっちり固定することが可能。
銅製の水枕。やはりアルミ製より重さはかなりあります。重いとなんだか安心感がありますね。CPUとの設置面はかなり荒かったので鏡面処理しました。Pentium4、K7、K8対応です。
組みあがるとこんな感じ。水冷にはフルタワーだと思っていましたがミドルタワーでも平気ですね。かなりギリギリではありますけど。右の写真がリサーバーです。水位が下がってきたらここから精製水を足します。
水枕を通って加熱された冷却水を直後のラジエーターで放熱します。室温と水の温度差が最大の時なので効率がいいはずです。（一般的な配置らしい）
水枕とラジエーターの位置を逆にすると、ラジエーターで冷却された水がCPUを冷やす配置となります。条件次第ではこっちのほうが冷えそうです。
現在、半月ほど使っています。これ1台でゲーム、ネット、ベンチまでなんでもこなすのでもちろん常用前提です。となると静穏性が重要です。その点はPAL8045に2200回転のファンをつけていたのに比べてかなりいい感じです。もちろんラジエーターは外に付いているので同回転数ではうるさいですが、低回転数なファンでも十分に冷えます。ポンプも静かです。また熱がケース内にたまらないので電源ファンの回転数上昇も防げて、ケース側面の12cmファンも止めることができました。肝心の冷却性能は、同回転数ファンを使用した場合ではPAL8045より5度から10位下がりました。常用クロックもAthlonXPの1700+にて2200MHz(1．6V)から2300MHz(1．7V)に上げました。BIOS読みの45度で安定しています。これからはCPUの消費電力も100Wを超え、オーバークロック常用するには水冷じゃなきゃやってられない感じですね。今回水冷デビューしたわけですが、満足な買い物ができました。空冷に対して水冷は水漏れのリスクが伴いますが、それを差し引いても静穏性、冷却製のパフォーマンスから水冷はおすすめです。
今後の課題としては、
・ ラジエーターを換える
・ 水枕を換える
・ ビデオカードの水冷化
・ チューブの交換などを考えています。ラジエーターのファン回転数を最大（3000回転）にしても思ったよりCPU温度が下がらなかったので放熱能力はすでに十分なのかもしれません。よって水枕、あるいはビデオカード用水枕を付け足すつもりです。すると今度はラジエーターが欲しくなって、ポンプも変えたくなって・・・と、空冷よりはるかにお金がかかりそう・・・。チューブは付属のが細いタイプのなので太いのにしたいのですがパーツとの接続を考えると面倒です。これから水冷キットを買う方はチューブの太さでキットを選ぶのもありですね。その後のパーツ交換の分かれ道になると思います。太い物は高級品が多いですけど。チューブ内径は1/2インチ、3/8インチ1/4インチの物があるようです。このAquarius IIは計ってみたら1/4インチでした。また、チューブ曲げ防止用のスプリングは抵抗になるので、取ってしまってもいいかもしれません。
蝉音のPC Review
http://atarasiikun.fc2web.com/aquarius2.htm
PC水冷デザイン
http://wcd.fc2web.com/tirasi01.html
Poseidonのポンプに交換
January 8th, 2004
Aquarius II付属のポンプ(写真右)は実は可変タイプだったのです！水温が低いときは水を送り出す量が小さく、水温が上がるとたくさん吐き出すらしいです。(CUSTOMの店員さんより)これでは水温を下げるために寒い中頑張っている意味がありません。
そんなわけで最初からフルパワーなPoseidonのポンプ（写真左）を購入しました。
交流115V、7W、600リットル/hと書いてあります。
Aquariusポンプは直流12V、2W、排水量は不明です。
組み込む前に公称値600リットル/時を確認します。1分あたりなら10リットルとなるはずです。
結果、
Poseidonポンプ 2,750ml/分 (165リットル/時)
Aquariusポンプ 950ml/分 (57リットル/時)
毎分10リットルには遠く及びません。交流115Vの時に10リットルなら、100Vの時は
（消費電力 P = V2/R より) 7.5リットルくらいは期待できると思うんだが。
まあAquariusのに比べれば消費電力が約3倍、排水量も3倍なのでそれなりな結果ですが。あ、でもAquariusはこのときは水温が低くて静穏モードでしょうから、2Wの消費電力では無いよなあ。そのうち温水で計ってみよう・・・。
100Vはコンセントからとるのでパソコンのスイッチと連動させるにはリレーが必要ですが、3000円くらいするみたいなので電源タップを買ってきました（500円）。オレンジのスイッチを入れないとPCの電源も入らないのでポンプの回し忘れは無くなります。
～ 注意 ～
付属の固定のための金属タイを使うと左図のようにチューブが切れます。跡がついているだけでなく実際に切れています。一応弱めに締めたつもりだったのですが。器具を使わなくても抜けることは無いので使用しないことにしました。ポンプの真上にHDDがあったので何ヶ月も気づかずに使っていたら・・・。
リサーバーをはずせたので少しスッキリ。精製水のつぎたしはタンクに直接いけます。
CPU温度は、Aquariusポンプがアイドル時45度だったのがPoseidonポンプで42度に。(AthlonXP 216x10.5 = 2268MHz 1.7V 気温25度)騒音は若干うるさくなりましたがまだまだファンのほうが大きい音なので気になりません。
PCの電源を入れる前にポンプとラジエーターファンを動作させ、容量の大きいタンクの水を冷やしてからベンチマークをとろうと思います。
蝉音のPC Review
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PC水冷デザイン
http://wcd.fc2web.com/tirasi01.html
ポンプ性能 （改訂２版 05年９月）
初稿 だんなさん主宰の「ハーフインチ倶楽部」に投稿 05年1月
ポンプのカタログに記載されている性能数値は、流量（最大で毎分何リットル流れるか、L/min）と揚程（最大で何ｍまで水を揚げられるか、ｍ）の２種類が表示されていることが多いです。
ただし、カタログ数値には落とし穴があり、数値が意味するのは下記の通りです。
流量＝揚程０時の最大流量
揚程＝流量０時の最大揚程
誤解しやすい例として、カタログスペックで流量10L/min、揚程1.5mと表示されたポンプで実際に高さ1.5mまでくみ上げた場合に、流量が10L/min流れると考えてはなりません。最大流量10L/minという数字は、あくまでも揚程ゼロ時の最大流量です。高さ1.5mまでくみ上げたら、流量はゼロになってしまいます。
カタログの数字だけ見ても実際の配管状態でどれだけ流れるかピンとこないので、一般的には縦軸に揚程、横軸に流量を表した性能曲線を使って判断します。
PC水冷で定番のエーハイム製ポンプなどは、メーカーさんがきちんと性能曲線を公表しているので問題ありません。実測データもメーカー公表結果と大体一致しており、さすがに一流メーカーと納得できます。
しかしPC水冷用の電圧可変型DCポンプだと、定格電圧で測定した性能曲線は一応公開されてますが、細かく電圧別に測定した性能曲線は公開されていませんので、自分で測定することとしました。
測定機材と方法は下記の通り
・流量センサ
キーエンス FD-81 （測定範囲 1～10L/min）
4-20mA電流出力を1-5V電圧変換し、デジタルテスタでHOLD値を測定。3回平均をL/minに換算。
・圧力センサ
キーエンス AP-12センサ（旧型、0～1.0Kgf/cm2）
キーエンス AP-80Aセンサアンプ（表示器）
手動で約3秒間のピークHOLD値を3回測定。Kgf/cm2表示を直読し、3回平均を水頭cmに換算。
・流路構成
リザーバ（または水没） － ポンプ － 圧力センサ（Ｔ字分岐） － 出口バルブ － 流量センサ － リザーバへ戻る
写真のように、測定対象ポンプの吐出口からできるだけ太いホースを使って最短距離で圧力センサへ配管し、出口バルブを調節して任意流量時の吐出圧を測定することで性能曲線を得ました。
水没可能なポンプは洗面器に沈め、吸込み抵抗を最少にした。
水没不能ポンプでは大型リザーバと15mm大口径ホースで接続して配管ロスを少なくし、なおかつリザーバ水位をできるだけポンプ位置と同じ高さになるように調整して落差が生じないように留意しました。
測定装置のホースおよびニップル類は可能なかぎり大口径のものを使用し、流路圧損を最少にしている。また、水温が極端に変化すると水の粘性変化によって流量曲線が変化するため、水温を20～25℃に調整して測定した。
可変電圧DCポンプはDC可変電源に接続し、供給電圧をテスタで実測調整。
また、一部ACポンプでは50Hz商用電源直結と60Hzインバータ接続の両方で測定している。
グラフ凡例
縦軸 揚程（H） cm
横軸 流量（Q） L/min
グラフに描かれた曲線は、二次関数にて近似している。近似式から、任意流量時の揚程を算出できる。
性能曲線データ
Alphacool AP-900
05年初頭の頃までは、国内調達可能な市販DCポンプの代表格だった。
オープンインペラー型で12～24Vで使用可能。12V動作時に900L/hrと紹介されているようですが、実測すると24V動作で900L/hrに届くかどうかの実力。カタログの表記ミスが疑われる。
24V動作時に最大揚程340cmに達するので高圧損型水枕にも使用できるが、24V動作ではそれなりの騒音・振動を発生する。
12V動作では静音性に優れるが最高揚程120cm程度とローパワーで、高圧損型水枕との組み合わせだと冷却性能で妥協を強いられる可能性もあります。
また、新型クローズドインペラーポンプと比べると、揚程性能は明らかに劣る。そろそろ旧式化したと言うことでしょう。
（メーカー等への不満、電圧別の性能曲線データはきちんと公開すべき。最大流量と最大揚程を直線で結んだだけのいいかげんなデータは、公表しない方がマシ。）
Laing DDC
水冷マッキントッシュに採用されたポンプで、最初からPC水冷用に専用開発されたクローズドインペラー型DCポンプです。
定格12V時に最大揚程400cmを超え、ここで紹介するACポンプも含めた中で最高性能を示します。最大流量は7L/min程度と控え目ですが、多くの水枕で最適流量となる2～5L/minの範囲で十分な吐出圧が得られます。逆に5L/minを超えると急激にパワーダウンするため、大流量型水枕で最大流量を得たい場合には不向き。
7V以下の低電圧では始動不良となる場合があったので、動作範囲は8～13Vと思われます。電圧調整範囲は狭いですが、定格の半分以下まで絞ることが可能です。また、ここで紹介した中では一番コンパクトなため、内蔵組み込みは容易です。
EHEIM 1048 （50Hz仕様）
特にコメントの必要もない定番ACポンプ。陸上使用だとわずかに動作音や振動がありますが、おおむね静かなポンプと評されています。ここで比較した中では、本体サイズが大きい方。鑑賞魚飼育用だけに、耐久性や信頼性には定評があります。また定番ポンプだけに、リザーバ等のアクセサリが豊富で便利。能力的にはオープンインペラーらしく低揚程で、AP-900の12V駆動と同様に高圧損型水枕だとややパワー不足に陥る可能性があります。
ここではポンプに一体装着可能なEH48Rリザーバ装着時のデータも掲載しました。リザーバの吸込み口がポンプ付属バーブよりも少し細いため、最大揚程は変化しないが最大流量は少し下がりました。たかがリザーバでも、いくらかの流路抵抗を示します。
Aquariumsystems Maxi Jet MJ-1000 （CoolingLab扱い品 Ver.1仕様）
CoolingLab扱いの製品で、他と比べて低価格なACポンプ。
能力はEHEIM1048よりも上で、西日本地域の60Hz動作時だと余裕も出てくる。騒音・振動はEHEIM1048と比べていくらか大きいが、そこそこ静かに使えるレベル。
独断と偏見による用途別ポンプ選定
１．水枕１個構成でそこそこ冷えれば十分で、極端な静音を追求しない場合
どれでも使えるが、この中で一番安いMJ-1000は手が出しやすい？
２．高圧損型水枕で5L/min以下の小・中流量域で冷却性能を追求する場合
DDCがイチオシ。コンパクトで組込みも楽。
３．低圧損・大流量型水枕で流量勝負の性能追求をする場合
Laing社の新型D5がイチオシだろうと思う？（未検証）
４．ポンプパワーを落としてでも静音性を追求
ここで比べた中では、APシリーズの12V使用が一番静かだと思う。
Laing D5を絞って使った場合も静かかもしれない？（未検証）
PC水冷デザイン
http://wcd.fc2web.com/tirasi01.html
http://wcd.fc2web.com/pumptest.html
