📌 シリーズ「AIの見えないコスト」第3回 今回は「そもそもデータセンターはどうやって冷やしているのか」を丁寧に解説します。

「空冷から液冷へ」── 最近こんな言葉をニュースで見かけるようになりました。

でも正直、「なぜ急に変わり始めているのか」「液冷って何が違うのか」がよくわからないという方も多いと思います。

実は、冷却技術の変化はAIの進化と直結しています。

「どう冷やすか」が変わることで、水問題・電力問題・廃熱ビジネスのすべてが変わっていく。今回はその全体像を整理します。

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まず、なぜ今「冷やし方」が変わらないといけないのか

AIに使われるGPU（ジーピーユー：AIの計算に使う特殊なチップ）は、年々パワーアップしています。

Nvidia（エヌビディア）の最新チップは1枚あたり最大1,500ワットの電力を消費します。家庭用ドライヤーが1,200〜1,400ワット程度なので、チップ1枚でドライヤー1台分の熱が出ている計算です。

しかもデータセンターには、これが何万枚も並んでいます。

2年前まではサーバーラック（サーバーを棚に積んだもの）1台の消費電力が最大15kW程度でした。それが今や80〜120kWに達しています。わずか2年で5〜8倍。

これだけの熱を、従来の「エアコンで冷やす」方式では対応しきれなくなっています。

「液体は空気の3,300倍の熱を運べる」という物理の性質があります。熱を運ぶ効率が根本的に違うんです。

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冷却技術の4種類を、やさしく解説する

① 従来型空冷 ── 今でも約7割はこれ

大きなエアコンと天井のファンで施設全体の空気を冷やし、その冷気でサーバーを冷ます方式です。

家のエアコンをイメージしてもらえると近い。サーバーがある部屋全体を冷やすので、効率はあまり良くありません。

冷却にかかる電力の割合を示す「PUE（ピーユーイー）」という指標があります。1.0が理想（冷却に電力をまったく無駄遣いしていない）で、数字が大きいほど冷却に電力を浪費しています。

従来型空冷のPUEは1.4〜1.8。サーバーが使う電力と同じくらいの量を、冷却だけに使っている状態です。

シンプルで安価なので、今でも世界の約7割のデータセンターがこの方式です。でも、AIの高密度サーバーには「空気では追いつかない」限界が来ています。

② 直接液冷（Direct-to-Chip / DTC）── 今最も普及している液冷

チップの真上に「コールドプレート（冷却板）」という薄い金属板を当て、その中に水を流してチップの熱を直接吸い取る方式です。

市場シェア47%と、液冷の中では最も普及しています。

なぜかというと、サーバーや施設の構造を大きく変えなくても導入できるからです。「空冷+直接液冷」のハイブリッドで使う施設も多い。

MicrosoftのAzure（アジュール）やGoogleが積極的に採用していて、PUEは1.05〜1.15まで改善します。

③ 単相浸漬冷却 ── サーバーを「油に沈める」

「浸漬（しんせき）」とは「液体に沈める」という意味です。サーバーごと、電気を通さない特殊な油（誘電体流体）が満たされたタンクに沈めます。

「えっ、サーバーが油まみれになるの？」と思いますよね。そうです。でもこの油は電気を通さないので、電子部品が壊れることはありません。

油がサーバーの熱を吸収し、ポンプで外の熱交換機まで運んで冷やし、また戻ってくる。蒸発がほぼないので、水の消費量が格段に減ります。

MetaやAlibabaが高密度のAI学習クラスターで採用。PUEは1.03〜1.10。

④ 二相浸漬冷却 ── 「沸騰させて冷やす」最先端技術

単相浸漬が「油が液体のまま熱を運ぶ」のに対して、二相浸漬は「液体が沸騰→蒸発→冷却→液体に戻る」を繰り返すことで熱を逃がします。

沸点が約18〜35℃という特殊な液体（室温で沸騰するイメージ）にサーバーを沈めると、サーバーの熱で液体が沸騰します。蒸気はタンク上部で冷やされて液体に戻り、また下に落ちてくる。このサイクルが自動的に回り続けます。

NvidiaのGB200という最新GPUラックは、この方式を採用することで従来の空冷と比べて300倍の水効率を実現しています。

水の使用量はほぼゼロ、PUEは1.02〜1.05と全方式で最高効率です。

ただし、使う特殊液体が1リットルあたり5,000〜9,000円と非常に高価なため、現時点では超高密度のAI専用施設に限定的に使われています。

方式	ひとことで	PUE	水の消費	導入コスト
🌀 従来型空冷	部屋ごとエアコン	1.4〜1.8	大量	安い
💧 直接液冷（DTC）	チップに水を当てる	1.05〜1.15	中程度	中
🛢️ 単相浸漬	油に沈める	1.03〜1.10	ほぼゼロ	高い
⚗️ 二相浸漬	液体を沸騰させて冷やす	1.02〜1.05	ゼロ	非常に高い

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日本発・世界初の技術 ── 富士電機「エジェクタ冷却機」

この流れの中で、2026年5月に日本から衝撃的なニュースが飛び込んできました。

富士電機（ふじでんき）が「エジェクタ冷却機」を世界で初めて開発。
サーバー冷却の消費電力を最大85%削減。2026年6月より販売開始。

「エジェクタ」って何？

通常の冷却システムには「コンプレッサー（圧縮機）」という装置が欠かせません。冷媒（冷やすための物質）を圧縮して熱を出し、また膨張させて冷たくする。このコンプレッサーが電力をたくさん消費します。

富士電機はこのコンプレッサーを「超音速ノズルの噴出」に置き換えました。

高圧の冷媒を細いノズルから高速で噴き出すことで、周囲の冷媒を引き込んで圧縮できる。電気で動く機械部品がなくなる分、消費電力が大幅に減る仕組みです。

面白いのは、この技術のルーツが「自動販売機」だという点です。

真夏の炎天下でも商品を冷やし続けなければならない自販機で培った、省エネ冷却技術をデータセンターに応用しました。「日本の得意技が、AIインフラを変える」という話です。

「85%削減」は本当か、正直に見てみる

「最大85%削減」には、「夏季3ヶ月間使用した場合」という条件があります。

エジェクタ冷却機は外気温が高いほど効率よく動く仕組みのため、冬は効果が落ちます。年間を通じると「40〜50%削減」と見ておくのが現実的かもしれません。

それでも、冷却に使う電力を半分にできるのは大きな話です。

データセンターの消費電力の30〜40%が冷却に使われている現実を考えると、そこを半分にすれば施設全体の電力を15〜20%節約できる計算になります。

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この技術を支える世界の企業たち

グローバル企業

• Vertiv（バーティブ）｜NYSE: VRT ── 液冷市場シェア11.3%の業界リーダー。2026年に冷却技術企業を2社買収し、チップレベルから廃熱活用まで一括提供できる体制を整えた
• Submer（サブマー） ── スペイン発の浸漬冷却専門スタートアップ。「水問題が深刻な国」で生まれた技術という皮肉なつながりがある
• ZutaCore（ズータコア） ── イスラエル発。水を一切使わずエネルギー消費を最大82%削減できる「HyperCool」技術を持つ
• LiquidStack（リキッドスタック） ── オランダ発。空調大手Trane Technologies傘下で量産体制が整いつつある

日本企業

• 富士電機（6504） ── 世界初のエジェクタ冷却機を開発。変圧器から受配電・冷却まで一括提供できる強みがある
• ダイキン工業（6367） ── 世界トップクラスの空調メーカーが液冷にも参入。130カ国超の販売網が強み
• 荏原製作所（6361） ── ポンプ・水処理で国内40%超のシェア。液冷システムの循環ポンプで直接恩恵を受ける
• KDDI＋三菱重工＋NECネッツエスアイ ── 3社共同開発の液浸冷却装置で消費電力94%削減・PUE1.05を実現

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市場はどれくらい大きいのか

液冷市場全体は2025年に約7,700億円、2035年には約4.3兆円に成長すると予測されており、年平均18.2%で拡大しています。

特にアジア太平洋地域は年間32.8%という猛烈な成長率で、中国では新設データセンターの40%以上が液冷を採用する見通しです。

日本でも政府のGX（グリーントランスフォーメーション）政策でデータセンターの省エネ基準が強化されつつあり、液冷技術の需要が高まっています。

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まとめ ── 「どう冷やすか」がAIの未来を決める

冷却技術の話は、一見地味に見えます。

でも「どう冷やすか」が変わると、水の消費量・電力の効率・廃熱の活用可能性・データセンターを建てられる場所まで、すべてが変わります。

空冷から液冷へ。この転換は「単なる技術の話」ではなく、AIが社会に与える負荷をどう減らすかという問題の、重要な答えの一つです。

次回は、この冷却技術の進化と直接つながる話として「捨てていた廃熱が地域を温める」ビジネスの最前線を見ていきます。

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※ 本記事は投資助言を目的としたものではありません。投資判断はご自身の責任で行ってください。
参考資料：Nvidia Developer Blog、MarketsandMarkets液冷市場レポート、株探、富士電機ニュースリリース（2026年5月27日）、日本経済新聞、IIJ技術解説記事、アセットアライブ株式情報 ほか