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ノートパソコンの発熱・冷却(2)――ケースファンで冷却 [PC版ページへ]
2007/08/23 15:19

 ノートパソコンの発熱・冷却(1)――USB扇風機で冷却

 ノートパソコンの発熱・冷却(2)――ケースファンで冷却

 ノートパソコンの発熱・冷却(3)――ケースファンその後

 ノートパソコンの発熱・冷却(4)――ケースファン 2008年

 ノートパソコンの発熱・冷却(1)〜(4)をまとめて読む。

今日は薄曇りでかなり涼しく感じます。今(お昼過ぎ)は気温が 30°C まで上がっていますが、朝起きたときは 25°C でむしろ肌寒いくらいでした。しかし、雨が降って過ごしやすかった日曜日(19日)を除くと昨日までは連日猛暑が続いていました。


そんなわけで私のノートPC は毎日 USB扇風機のお世話になっているのですが、USB扇風機は昼間はともかく夜はけっこうやかましく感じます。出力 DC 12V, 1250mA の ACアダプターが手元にあったので、たまたま見つけた「夏対策2」、「夏対策2補足事項」という記事に触発されて、12cm のケースファンを使った冷却ファンを作ってみました。

2015年8月5日 追記〕最近はケースファンと同じ形状のUSBファンが出ているようなので、これを使えば工作がずっと楽になりますね。

PC背面の左側にある排気口からの熱気を逃がすと同時に、高温になっている PC下面を冷却するためには、ノートPC の後方左側の上方から斜めに風を吹きつける必要があります。そこで、薄手の段ボール紙を使ってコの字形の断面(上部のファン取り付け部を除き前部はすべて開放)をした高さ 15cm 程度(前部16cm, 後部14cm)のダクトを作りました。ダクトの下部には後方から前方に向かって下降したスロープを設け、最上部にケースファンを取りつけます(ボンドとセロファンテープで貼りつけただけのやっつけ仕事です。ケースファンはストッパーの上に載せているだけなので着脱可能)。これを PC の後方左側に置けば一番高温になる部分に集中的に風を送ることができます。

この冷却ファンは、「ノートパソコンの発熱・冷却(1)――USB扇風機で冷却」で紹介した USB扇風機と風量は同程度ですが、ダクトのおかげで冷却効果がずっと上がりました。具体的にいうと CPU温度にして 10°C 以上の差が出ました。FLV(フラッシュビデオ)再生では、USB扇風機で 58〜70°C(ファンなしでは 70〜80°C)だったのが、ダクト付きケースファンでは 48〜58°C に抑えられます。「空の軌跡 the 3rd」のプレイでも、USB扇風機が 74〜78°C(ファンなし 75〜80°C)に対し、ケースファンだと 58〜68°C になります。これで CPU温度についてはほとんど心配がなくなりました。

〔注記〕下の追記(2007.08.30)に書いたように、排気口のところに置く冷却ファンは風を吹きつけるよりも風を吸引する方がずっと効果的であることが分かりました

しかし、このノートパソコンはもう一つの発熱問題を抱えています。ハードディスクの温度が高すぎるのです。「ノートパソコンの発熱(1)」でご紹介した MobileMeter では HDDの温度も計測できます。それによると、ファンなしの状態では通常の使用状態で HDD温度が 44〜48°C ――これは許容範囲内――なのですが、「空の軌跡 the 3rd」をプレイ中は 48〜50°C になり、ごくたまに 52°C になることがあります。気温が 34°C 以上になると通常の使用状態でも 50°C を越え、「the 3rd」プレイ中は 52〜56°C になってしまいます。

この HDD温度は USB扇風機や冷却ファンの使用中は多少(1〜3°)下がります。しかしこの程度の効果では常時 50°C 未満を保つことができません。その上、一旦上昇した HDD温度はなかなか下がりません。

HDD へのアクセスがないにもかかわらず HDD温度が高止まりしているのは、メインメモリーやグラフィックボードによる発熱が HDD へ伝搬しているためではないかと考えられます。私のノートPC のメインメモリーは本体中央部のやや前方左寄りにあり、その部分の PC下面は 排気口付近に次いでかなりの高温になります。そして PC起動直後はその部分はそれほど熱くはなく HDD温度も 35〜40°C で、どうということはありません。しかし、そのまま放っておくと PC下面中央部付近の温度上昇に伴って HDD温度が上昇し、44〜48°C になります。そして何か作業を始めると 50°C 前後にまで上がり、作業をやめてもなかなか下がりません。

画像以上のことを考慮すると、HDD温度の上昇を抑えるには下面中央部付近を冷却するのが効果的だと思われます。そこで 9cm ケースファンを使って下面中央部付近に風を送ることにしました。電源は上記の ACアダプターから取れます。ACアダプターの許容電流(1250mA)には十分余裕がありますから 12cm ケースファンと並列に接続します。開いている設置スペースは PC左側面前部しかありませんが幸い冷却したい部分に近いので風向を調整するフィンをつければうまくいくでしょう。後部の 12cm 冷却ファンと似たようなダクトを作り、下部スロープに PC下面中央に向いた風向調整用フィンを取りつけます。ただし、下面だけに風を送ればよいので開口部は下側 2cmだけでその部分以外は塞いでおきます。ファンの傾きも大きめにします。

画像さて、結果です。この冷却ファンのおかげで下面中央付近の温度上昇はかなり抑えることができました。その波状効果で HDD温度は気温とはあまり関係なくほぼ 40〜44°C の状態に保つことができました。ハードディスクにアクセスすると 1〜2°上昇しますが、しばらくすると戻ります。「the 3rd」プレイ中もときたま 48°C になることがあっても 50°C を越えることはなく、大体は 44〜46°C で推移しています。

〔2007.08.27 追記

今は気温が高いのでノートPC の下から出てくる風が身体に当っていても全然気になりませんが、秋口になって気温が下がってくると吹き出す風の冷たさが身にしみるようになるかもしれません。そうなったら ACアダプターを DC 9V のものに付け替えようと思っています。もっと気温が下がったら 6V のアダプターにするという手もありますし、HDD温度を下げるための冷却ファン自体が不要になるかもしれません(幸い、いろいろな機器についていた ACアダプターを捨てずに取っておいたので DC 1.5V から 15V のものまで各種そろっています。こんな用途に使うとは思いもよりませんでしたが…)。

〔2007.08.30 追記

ちょっと思いついてノートPCの後方左側(排気口のところ)に置いた 12cm冷却ファンの送風方向を逆にしてみました。というのは、 PC背面の排気口から吹き出している熱気は、ファンの風で下に吹き飛ばすのではなく、逆にファンを利用して上方に逃がす方が空気の流れが自然になるのではないかと考えたからです。今までは、後方左側の 12cm冷却ファンから下方に向かって送り出された風は排気口から吹き出した熱気を吹き飛ばした後、PC下部を左後方から左前方に向かって流れていました。これだと、排気口から出てくる熱気の流れを多少なりとも遮断する形になっています。さらに、PC左側面前部に置いた 9cm冷却ファンは、PC下部の左前方からやや右後方に向かって空気を送り込んでいます。そうすると、12cm冷却ファンからの風と 9cm冷却ファンからの風とが PC下部中央付近でぶつかっているわけです。その結果、力を弱め合った風が PC前部および右側から吹き出すことになります。

しかし、12cm冷却ファンの送風方向を逆にすれば左前部から右に向かう 9cm冷却ファンからの風は 12cm冷却ファンによって後方に引っ張られ、PCの背後で上昇しますから、そのとき排気口から出た熱気と一緒に上に吸い上げられます。一方、PC内部では PC下面の吸気口から入った冷気が PC内部の排気ファンに吸引されて内部を流れながら内部を冷却し、熱気となって背面の排気口から排出されます。そして排出された比重の小さい熱気は、後方左に設置した冷却ファンによって PC下面からやってきた空気と一緒に吸い上げられ上昇し拡散することになります。

画像というわけで理屈の上では、PC背面から排出された熱気は PC後方左側の 12cm冷却ファンで上に吸い上げて逃がしてやる形にした方が空気の流れが自然になるはずです。実際にケースファンを上向きに変えて試したところ理屈通りの結果になりました。CPU温度も HDD温度もともに、ファンを上向きにする以前と比べてそれぞれ 5〜6°、2〜3°下がりました(気温によって多少差が出ます)。それと、ファン取り付け部以外すべて開放状態にしておいた前部は、吸引効果を上げるため下から 8cm ほど(8cm×12cm)だけを開けた状態で残しそれより上の部分はすべて塞ぎました(下部だけコの字形で残りはロの字形のダクト状にした→写真)

つまり、たとえ垂直方向からとはいえ排気口に風を吹きつけるのは排気を遮断する形になるので冷却効率が良くないということですね。それよりもむしろ、吹き出した後で自然に上昇する熱気を素直に上に引っ張って逃がしてやる方が、地味なように見えても実際には効率的だということでしょう。まあ、私も上から吹きつけるのはやや強引なやり方だなあとは思ってはいたのです。にもかかわらず、熱くなっている部分に直接冷気を吹きつけて強制的に冷やす方が効果があるだろうと思いこんでしまったのです。実際、排気口周辺はかなり冷やすことができていました。しかし、究極の目的は内部を冷却することであって、決して外側を冷やすことではないということですね(もちろん外側を冷却することも大事ですが)。自然な直観はやはり大事にするべきだ、ということを再認識させられました。

〔2007.08.30夕 追記

今日は気温が 26°C と低めなので試しに電源を 9V, 500mA の ACアダプターに換えてみました、電圧が 3/4 になったので単純に電流も 3/4、従って電力は 3/4×3/4=9/16(≒0.56) ですから風量は半分強に減ってしまいますが(その分、音も静か)、冷却効果はこれでも十分に思えます(CPU温度、HDD温度とも 2〜3°高め)。夏場はともかく春・秋は 9V でいけそうです。冬場は暖かいうちは 5V か 6V で間に合うでしょうし、ほんとうに寒いときは冷却ファン自体不要になるでしょう。

なお、先の追記で書くのを忘れましたが、後部冷却ファンを吸引用にしたため前部から流れ出る冷気がかなり減り、今日のような肌寒い日でもほとんど気になりません。寒さを感じるようならガードをつければいいだけですが、前部から流出する風が減ったのは喜ばしいことです。ただし、右側から流出する風はマウスを持つ右手に直接当たるので以前から PC右側面前部下側にはガードをつけています(冬になって神経痛になっても困りますので――寄る年波には勝てません)。

〔2007.09.01 追記

いろいろ試してみましたが、送風用の 9cmファンの電源は 6V でも十分なようです。しかし、吸引用 12cmファンの方は風量が排気の効率を左右するため CPU温度の変化に直に反映します。そんなわけで、12cmファンの電源はしばらくの間 12V のままでいこうと思います。

ここ数日は昼間でも気温が 26〜27°と涼しいためでしょう、送風ファン(9cm) 6V、吸引ファン(12cm) 12V の状態で CPU温度は 42〜55°、HDD温度は 34〜37°を維持できています。ただし、『空の軌跡 the 3rd』プレイ中は CPU温度が 55〜57°、HDD温度が 36〜37°になります(本日、二周目クリア)。

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