完全ファンレスへの道
(2002.9.29作成 2004.9.23更新)

このコンテンツをどうしようと悩むまま放置し続けましたが、
完全ファンレスの道からは、とっくに引き返していました。
でも学ぶものは多かったです。2004.9.23

一般的に静音化といえばファンレス。とはいっても電源を含めての完全ファンレスの事例は非常に少ないものです。特に消費電力を押さえたマシン構成でないなら、ファンレスの成立はかなり困難なものになります。それだけに魅力のあるテーマでしょう。

完全ファンレスにはいろいろな問題があります。
@CPUの排熱が難しい。
A電源の排熱が難しい。
Bファンレスの構成ではケースの通気性が最も大事なので通気性を向上させることが必要である。
C上昇気流しかないファンレスでは、グラフィックカードの排熱も阻害されるため、
  より放熱面を大きくする必要がある。
DHDDの防音対策では、ケースの防音性よりも通気性が重要なので、
  HDDケース自体の静音性と防音性を高める必要がある。
EPCケースが置かれる環境も熱が逃げにくいので、PCの回りがむし暑くなるため
  風通しの良い環境が必要である。
F夏季では騒音量が増すので、静音化の甲斐がない。

このように考えると完全ファンレスは、静音化には適していない方法のように思いますが、
趣味の静音化ということで進めて行きたいと思います。
また、このジャンルではNU-さんの事例がとび抜けた存在です。
大いに参考にさせて頂きました。

<現在の自分の独白>
これは失敗例です。一般的なPCの形には収めるのは難しいことだと思います。
<全体図>
使用しているのは、
Freewayのアルミケース
FWD-1000VBB35
サイズ 高さ460×幅240×奥行き560mm
幅と奥行きが非常に大きいものです。
また、アルマイト加工されています。

<正面>
5インチベイの蓋を加工して、温度計をつけました。温度計の白い枠が目立たぬように、留意しました。
ドライブはLITEONのCDRWとDVD-ROMですが、静音性は良くありません。
(単に色合わせです)

通気口の裏のプラスチックを削り、通気性を向上させています。

<側面(左)>
50個の穴を開けましたが、効果があるかどうか?(未検証です)
<上面>
天板には200個の穴をあけました。

天板なしでは1〜2度電源の温度が下がります。

アルミケースは穴が開けやすいのがいいところです。
<2年前の自分にアドバイス>
こんな中途半端なことではだめです。暖まった空気の排出を効果的にすることは出来ません。

また埃の害が多くなることを、あとで思い知らされました。

穴の開け方(自己流)
穴を開ける中心に印をつけ、ポンチを打ち凹ませます。
いきなり電動ドリル(10o)で穴を開けていくと、数ミリずれます。
そこで、始めは1oの穴を開け、次に4o、最後に10oという順に開けていくと、
あまりずれません。
ポンチを打つと歪みますし、正確に打つのも難しく、慣れてくるとポンチを省略し
1oの穴を直接開けるほうがうまくいきました。
バリを丸やすりで削り、アルミの地色は黒のマジックで塗ると目立たなくなります。
(天板だけは塗ってあります)
<側面(左)>
38個の穴を開けています。

その理由はマザーボード裏排熱のためです。

裏排熱、ヒートシンク、穴開けそれぞれそれなりに効果があります。





参考にさせて頂きました.
ギガコンプNU-さん
側板を開けると・・・
私の場合は、(青字が工夫点
@CPUソケット内
 シリコンゲルシート(1.5ミリ)
 アルミ板(3ミリ)
 シリコンゲルシート(1.5ミリ)
Aマザーボート
Bシリコンゲルシート(4ミリ)
C銅板(3ミリ)
Dシリコングリス
Eマザーボード固定板(アルミ)
Fシリコングリス
Gヒートシンク(50×100×15)

(ヒートシンクの下にアルミ棒を固定して支えにしています。ヒートシンクは固定していません。)
横から・・・
現在は夏季ですので銅製のスマドラをノーマルに設置してでも、全く気にならない状態です。秋には手製のHDDケースでより静音化する予定です。

CPUのヒートシンクは85EX60X80にアルミ板(100x150x2を6枚)をTA-01で貼り付けたものです。そのままでは不安定ですが、CPUコア外周熱伝導板を用いると格段に安定します。また横にヒートシンクを貼り付けていますが、フィンが横向きであることが失敗です。
(縦向きのものが良かった。)
上から・・・
電源はケースの設置場所を壊して、吊り下げています。
電源のヒートシンクに3ミリのアルミ板を
貼り付け、更に50×150×25を4個つけています。
(接着にはTA-01を使用)

TA-01は絶縁性ですが金属同士触れてしまうと絶縁効果はありません。
あくまでもフラットに接着するべきです。
絶縁性が確保されているかチェックが必要です。
<2年前の自分にアドバイス>

ごちゃごちゃしすぎですし、やっぱり、ケース底面がくり貫かれていないと、
吸気の妨げになるようです。
ケースの自作から考えるべきであったと思います。
中途半端なカスタマイズで最大の効果を得ようとしたところに誤りがあったのかな・・

このヒートシンク(50×150×25)の底は、
実は平らではありません。中央と端が
高くなっています。

大きさの割に効果的ではないようです。
その理由は下部のヒートシンクで暖められた空気では上部のヒートシンクとの温度差が少なく十分に冷えません。



<2年前の自分にアドバイス>

ヒートシンクをある程度拡張するのは効果があるけど、
ここまで大きくするのは無理、大きさの割りに全く冷えない。

ちなみにこの電源は素性がわからず、単にヒートシンクが平らなので採用したのですが、2ヶ月後に起動不能に陥りました。そしてこの試みも終了していました。
中途半端な工作ではファンレスは無理なことなのでしょう。

電源のファンレスにおける注意点

電源のヒートシンクには高熱を発生する側と、熱はそれほどでないけれど高圧電量が流れている側があります。十分な絶縁対策と確認が必要です。左右のヒートシンクに電流が流れてしまうとブレイカーが落ちます。

ヒートシンクの平面と思われる面が実は波打っていて平面化が必要な場合があります。

ヒートシンクは殆どのものがやや斜めにつけられています。このようにアルミ板につけることは非常に難しいことです。

電源内部に鉄屑等入り込まぬように注意が必要です。


使用CPUについて

Cool‘n’Quiet仕様のAthlonXP1500
AthlonXP1.5SFFの「Cool'n'Quiet 」動的にクロックダウンして発熱量を減らす機能ですが、
現在のところ日立のFLORA330サイレントモデルのみ動作可能ということです。
akiba pc hotlineの2002年6月15日および29日から読み取れる(4つの条件)は満たしていても動作しないということを、販売している2店から確認しました。「Cool'n'Quiet 」に対応するBIOSは存在しないということです。SHOPとしても結果としてユーザーの信用を失うことになったわけで非常に大きな損失になった事でしょう。AMDの正規代理店(A社)の出したと思われる4つの条件は全くの誤報であったわけです。
(ちなみに上記FLORAのマザーボードはASUSが供給しているそうです。)
XPの追加モジュールも入れましたしレジストリも手入力しましたが、そもそもこれは誤報ですからなにをやっても時間の無駄であったという事でした。

結局1.5Vということだけが有利な点で、でTDPが35Wというのも私には信じられません。
どうもPEN42AGと同じぐらいのような気がします。(気のせいか?)
しかし、通常のAthlonXP(Palomino)よりは、はるかに低発熱のようです。
<現在の自分の独白>

現在はAthlon64で実現できるようですが、まだ試していません。
「技術の進化を待つこと」は最大のテクニックだったりする・・・
でも、 「待つこと」を覚えたのはいいのですが、腰が重くなってます。

マザーボードについて
ASUS A7V333です。「ASUS C.O.P」はCPUの焼失を防ぎ自動的にシャットダウンします。
ヒートシンク未装着時に動作すること(システムが起動しないこと)を確認しました。大きな安心感が得られます。
マザーボードで検知する温度はサーマルダイオードによるものと考えていいか?
C.O.Pがある以上、そのように考えたいと思います。(確証なし)

温度について
デジタル温度計は個体により温度差が生じています。(2度前後)

CPUCOOLソフトクーラー)がKT333をサポートしていないようですが、実際にはKT266の指定で有効になり最大で14度程度の効果があり、あまり害もないようです。当然高負荷時には効果はありません。また、やはり電源から高周波音が発生するようになりますので、静かな環境の場合は使えません。(少し距離があれば聞こえませんが・・・)

CPU温度
ヒートシンクにつけてあるデジタル温度計との差は、低音では少なく高温では多く計測されます。
(CPUコア外周熱伝導板をつけると温度差が少なくなりますのでコアとヒートシンクの密着性が良くなったと考えていいと思う。)
気温30℃にて計測
無負荷+ソフトクーラー使用   49℃(ヒートシンク=43℃)
無負荷+ソフトクーラー未使用 65℃(ヒートシンク=55℃)
高負荷(CPU使用率100%)   69℃(ヒートシンク=59℃)
安定性については80度まではおかしな動作を発見しなかった。
(それ以上は試していないので不明)  
気温27℃にて計測
無負荷+ソフトクーラー使用   45℃(ヒートシンク=38℃)

低電圧化
ASUS A7V333では可能でした。
Voltage Reguiator Output SettingのVid1〜4のうちVID1(と2)をCLOSEしたところ、
BIOSで異なる位相の電圧設定が可能になりました。→bomさんのご紹介です。
なんと1.3Vの設定で何の問題もなく動きました。
cpu温度も約10度も下がり、ソフトクーラーなどを使わなくても安心できる温度で常用
できるようになりました。


Voltage Reguiator
Output Setting

VID1(と2)をCLOSEした図
【AwardVIOS Setup Utility】 Advanced 画面

CPU Speed          
CPU Freqency Multiple    
CPU/PCI Freqency (MHz)   
CPU/Memory Freqency Ratio 
System performance     
CPU Vcore Setting      
CPU Vcore          
[ Manual ]
[10.0x]

[147/37]
[Auto]
[Optimal]
[Manual]
[1.225V 〜 1.425V]

以下省略

「Thoroughbredコア採用のMobile Athlon XP 1600」を入手しました。
http://www.watch.impress.co.jp/akiba/hotline/20020831/etc_25wathlon.html
本当は↓の25Wものを購入するつもりが間違えました。
http://akiba.ascii24.com/akiba/news/2002/08/16/637940-000.html
同じように電圧は1.3Vで、少しOCをして1470MHz(147*10)つまり1700相当で動かしています。
温度も負荷なしで52度(気温28度)と完全ファンレス(ソフトクーラーOFF)としては、
いい線になりました。


電源温度  
高温になるヒートシンクの根元で測っています。
気温30℃にて計測
無負荷+ソフトクーラー使用   52℃
高負荷(CPU使用率100%)   56℃

電源の耐熱性ですがよくわかりません。
電解コンデンサーの揮発=電源の寿命ならばと日本ケミコン『アルミ電解コンデンサの使用上の注意【使用温度・リプル電流及び寿命】』を参照すると、
<以下、私の勝手な解釈です
・推定寿命は、15年程度を上限の目安。(これは週間アスキーがTORICAに問い合わせた電源の寿命と同じです。)
・基本式は、周囲温度が+40℃から適用され、10℃上昇するごとに寿命が半減します。
 →つまりコンデンサの周囲温度が50℃なら寿命が7.5年(上限)になるということですね。
  これでもまだファンの寿命よりも長く、夏は短いし、常時使用しないとすれば
  十分に長い間使えそうです。
・また、TORICAの電源の動作温度は、0度〜50度です。


ちなみにこの黒いケースはたくさん開けた穴の殆どを塞いで使用中です。


 以下ボツ図ですが、ボツのほうが良かったかも知れません。
参考ボツ図1−1

シンプルでいい案だと思いますが、
平面の放熱効果には限界があり、遠くまで熱を伝えることも難しい。問題なのは天板が平面ではないことです。平面ということはとても大変なことだということを知りました。

参考ボツ図1−2

平面でない天板と平面のアルミ板の接合はシリコングリスを厚めに塗りアルミテープで固定しました。

今考えるとゲルシートという手もありますね。
参考ボツ図1−3

温度は採用案よりは高いですが、暑いときは人間とともに扇風機で風を送って冷やすことが出来ます。

しかし、天板は熱くなりそれも嫌な気がします。
参考ボツ図2

2つのヒートシンクの位置関係を水平にすることは通常非常に困難ですし、高電圧側の絶縁も気持ちが悪いものですから、別々にヒートシンクを拡張する方がいいように思います。

これがボツなのは長いヒートシンクの半分がCPUの排熱で暖まった空気で放熱効果が弱いことです。あとはL型のアルミ板を熱が移動するのに時間と効率が悪いことです。

しかし、この右のヒートシンクの上に拡張するのがいいのではないか?と考えています。

その後作った、ファンレスPC(2003/5/8)


サーバー用に作りましたが、サーバーを立てる余裕もなく放置中です。
ケース A4の書類ケースです。(数百円のもの)
CPU VIA C3 1G(Nehemiahコア)
マザーボード VIA C3M266L
クーラー サーマルコンポーネントの80E×60×80
HDD 2.5インチHDD+手製HDDケース
電源 60W ACアダプタ
その他ドライブ 光学ドライブはインストール時のみ接続する
それ以外はLAN経由で他PCのものを使用する予定
このままだと、魅力のないPCです。
2.5インチHDDは酷く遅いので、3.5インチHDDを使いたいところ。
もう少し小さく、頑丈なケースを作ろうかと思案中。
これが、私の完全ファンレスPCへの細い道・・

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