Athlon XP 1600+ 発熱との戦い(その3)(2002/08/17)
1. 吸い込みケースファンの効能はどうか?
さらに廃熱効率のアップを簡単に図れないものかと考えたところ、ケース前面に吸い込み用ファンの取り付けができるようになっていました。ただし、このケースは、前面に通気孔が無く、ケース下面から空気を取り込む形式となっており、効率は悪そう。まぁ〜とりあえずやってみようということで、8cm 1,600rpmと静音仕様の低速回転のものを取りつけてみました。さすがに1,600rpmまで下がると静かです。
市販されている8cmファンの回転数と価格をみると、2,500rpmあたりが一番安いようで、なぜだか回転数の遅い「静音仕様」と高速回転のものが高価です。
2. ついでに、ケース下面の通気孔を大きくしてみる。
ついでにケース下面の通気孔(吸い込み口)を大きくしてみました。さて、どうやって大きくしたか?強引にハンダゴテを用い、その熱でプラスチックを溶かしていくといった強引な方法で行いました。プラスチックが焦げて、体に悪そうなニオイがしますが、スグに布きれで拭くことで何とか部屋に充満することはありませんでした。
こうやって吸い込み側ファンを取り付けたのですが、システム温度はほとんど下がらず、効果なしという結果になりました。ケース内部が密閉されていて、入口と出口に同じファンを2個付けたとしても風量は2倍にならない事は直感的にわかりますからね。2個付けるのなら、排出側に2個の方が良いようです。
3. 泥沼へと。高性能CPUクーラ アルファPAL8045の入手
日本橋のパーツショップに行くたびに目を付けていたのですが、ファン無しヒートシンク部分で4,000円以上と大変高価なもんで、欲しいなぁ〜と思いつつも躊躇していたALPHA社のPAL8045Tを思い切って購入しました。このクーラーの特徴は 1.吸出し式 2.銅の埋め込み 3.特殊な取り付け方法 3.巨大(8cmファン対応)で、あちこちの製品レビューにその真価が掲載されています。ただし、マザーボードによっては、取り付けてある部品と干渉するので注意が必要です。この製品のホームページには、取り付け可能なマザーボードの紹介があり、GA-7VRXはコンデンサとの干渉があるがOKとの事です。
写真のとおり、たいていのヒートシンクは一定方向にのみ表面積を増加させるフィンがあるのに対して、6角形の棒状フィンが無数に立っており、4方向からの吸入する方式となっています。左は、裏面から見た写真ですが、銅とアルミのハイブリッド構成でフライス盤の削り出し加工となっていてCPU接触面は研磨してあり、表面精度など、申し分ないものです。
使っていたCooler Master社製品との形状比較です。いかに、これが大きいかおわかりかと思います。PAL8045Tは、ファンが別売となっています。ちょっと冷却能力不足かなとは思いつつも、吸気用に使って効果が無かった8cm 1,600rpmを取り付けることにしました。
このCPUクーラの特徴である「マザーボードの4つの穴を利用して取り付ける」方法のため、このようにスプリングを使ったネジでCPUとの密着を行うようになっています。この方法だと、従来のソケットの爪に硬い抑え金具で苦労して取り付けるのと比べて、楽ですし、Athlonで問題となるコア欠けも起こりません。ただし、CPUクーラを外すにはマザーボートごと取り外す必要があるので、ちょっとCPUクーラをテストしてみるといったことはできないデメリットもあります。
CPU周辺の4つの穴にスタンドオフねじを立てて(裏側からプラスチックナットで固定)いる状態です。少しみにくいですが、右側の部分は穴のスク゜近辺に部品があるため、プラスチックワッシャーを当たらないよう切り取る加工が必要です。
ところで、CPUが汚いって・・・。先のCoolerMasterのヒートシンクには、広い面に放熱用シリコングリスが最初から塗ってあったんで・・・。それと、手前にあるディップスイッチは、CPUクロック倍率変更用です。
8cm CPUファンを取り付けているショットです。ここで注意しなければならないことは、ファンの吸い込み側と噴出し側のフランジが分離しているもの(写真のように、上側と下側の穴が別々になっているもの。)この穴が繋がっている「リブ付き」のものだと、このクーラに付属しているファン取り付けビスでは、取り付け不可能です。
さて、特製チムニー(いやチムニーは不要となってダクトのみとなった)を作り換えて装着した最終的なものです。
さすがに、このヒートシンクの放熱効果は抜群で、1,600rpmの静音ファン使用にもかかわらず、1.53GHz動作とオーバークロックしているのに、どんなに高負荷処理を行っても60度を超えることは無く、かなりの静寂性も実現し満足の行く結果となりました。
ただ、ケース吸い込みファンの例であったように、ここもファンの2個重ねになっているので、ケースファンのみで実験してみる価値はありそうです。また、もう少し温度が高くとも良いので更なる静音を狙うため、回転数を落としても良さそうです。
結局、CPU冷却関係の部品購入でCPUが購入できるぐらいの出費となってしまいました。(要した時間もね)でも、いろいろと勉強になり楽しむことができました。
4. 最終的なスペック
・マザーボード・・・・・ Gigabyte GA-7VRX
・CPU ・・・・・ Athlon XP 1600+ (1800+ 1.53GHzで動作)
・メモリー ・・・・・ DDR SDRAM 256MB
・ビデオカード・・・・・ Matrox Millienuum G450DH
・HDD ・・・・・ Seagate Barracuda ATA IV ST360021A 60GB ( 7,200rpm)
・電源 ・・・・・ TORICA 「静」 320W
5. (考察)熱力学的、流体力学に見たパソコンなとなど
大それたテーマを書いてしまいましたが、効率的な放熱という観点からパソコンを考えると「設計に全く考慮されていない」と言わざるを得ません。これは、フォームファクタ(ATやATX)が決定され頃、こんなにCPUの発熱が問題になるとは思わなかったことからなんでしょう。
例えば、CPUをケースの近くに配置し、ケース背面や側面にファンレスの大きな放熱板を付けるとか、ケース自体に熱を逃がすとか。また、電源もあの形状に規格が無ければ、ファンレスのもっと自由な設計ができたハズです。また、ファンを取り付けるにせよ、もっと効率的に空気の流れを作って冷却できることは間違いなさそうです。
AthlonXPやPentium4の最高クロック品の消費電力は70W近くになっています。デザインルールの微細化(0.18μ→0.13μ→0.09μ)と下げることで消費電力の低減はなされているようですが、それ以上に高いクロック化競争が激化しているので、追いついていないような気もします。産業用とかだったらいくらブンブンとファン音がうなっていてもかまいませんが、個人で使用する機器としては、ここらあたりが限界ではないかと思います。
それともう一つ、忘れていましたが「ほこり」対策をどうするか?1年そこそこの使用で、CPUクーラーや電源ファンまわりにびっしりと白いホコリが付いていました。空気の入り口にフィルターをつけるとある程度防止できそうですが、通気が悪くなります。このあたりが課題です。(いずれ、報告したいと考えています。)