ケース自作の章（ＣＰＵファンダクトの作成）

★０１／０７／２８

冷却を無視せず静音を前提としたマシンの為にに必要なケースとはどういうものか、
また、そのようなケースを実現するためには熱処理が必要なのかなどを、ここで考えてみる。


１時間適当な負荷をかけたりして、その後数分放置してから、ケース内部（マザーボード）の安定温度が４２度
CPUは４３度。
マザーボードの温度はドコを測っているのか知らないが、おおよそケース内部の温度と考えても
良さそうな感じだと思われる

そして、ケース内部の温度が４２度程まで上がって安定、
主な熱源のCPU、ビデオチップ、ＨＤＤ等の熱合計−ヒートシンク等冷却装置を引いたものを
総熱源として、総熱源から排気ファン（電源ファン）による排気熱量と吸気冷却温度を差し引いた分の熱量だけ
時間がたてばケース内部の温度は上昇してゆく、
単純に書くと

［　総熱源−吸気熱量−排気熱量　＝　温度上昇／ｈ ]

この温度上昇値がプラスである限り上昇量はともかく、ケース内の温度は上がっていく事になる
それを防ぐには、強力な給排気ファンによって、ケース内部温度＝室温にするしかない。

ケース内部が何℃になろうが、熱源以上にケース温度は上がらないので、
各熱源がきちんと放熱されていれば、ケース温度はそれほど神経質になる必要はないと思う

ちなみにこのマシンの安定温度は４２℃、温度が上がっていくということは排気が追いついていない
追いついていない状況で温度が安定するということは、
各熱源から冷却分を引いた熱の総和が約４２℃と、ここでは単純に考えておけばいいかと。

ただ、熱源から放熱された熱を、そのままケース内部に残しておくと、放熱の妨げになる
そのために排気が必要になる。
しかし、強力に排気しようとするなら、当然強力なケースファンが必要になる
それでは静音マシンにならない、ほかの手段を考えなくてはいけない。

昔は排気ファンなど無かったのだが、ちかごろのパソコンの熱もハンパじゃないのでしょうがない
ケース内部の温度が高くなると、放熱に都合が悪い、ヒートシンク＋ファンのような強制空冷では
ヒートシンクに通す風の温度が高い状態、熱源の温度に近いほどヒートシンクは冷却されない。

それでケース内部の温度を下げるための排気という様になるべくして給排気ファンが現れたという感じだが、
先も書いたように、ケース内部が何℃になろうが、熱源以上にケース温度は上がらない
冷却が必要な各熱源がきちんと放熱さえされていれば、ケース内部が何℃でも関係無いはずだ。
つまり放熱効率が上がれば、その分高い温度でもマシになる。
それが実現できれば、強力な排気は無くてもどうにかなることになる。

一番の熱源はCPUファンだ、ビデオチップも結構熱いようだ、ＨＤＤはそうでもないのでここでは考慮しない
ビデオチップよりも圧倒的にCPUの熱であり、CPUさえどうにかすれば基本的にはOKという理屈になる

ケース内部を無視して、CPUファンの冷却を上げるという点ですぐに思いついたのが
吸気ファンから入ってくる、一番温度の低い風をCPUファンに当てるということ。
吸気ファンから入った空気はそのままCPUファンを通って、ヒートシンクを冷却。
放熱した後の空気は、ケース内部へ。
こうすれば、ケース内部温度はCPUの冷却には影響がない。

そのために必要なのが、タイトルにあるように、CPUファンに吸気ファンの空気を取り入れるダクトを作成する。
作成の模様はまた明日。


★０１／０７／３０

ダクトはとりあえず使えそうなモノがないのと、 こんな程度の工作なら仕事で雑用として ダンボールでしょっちゅう小物を作っているので、 ダクトは自作することにする大雑把に言えば筒作るだけだしな。 ダクトを作るとなると、 電源ユニットからのびるマザーボードにつながる電源ケーブルに 長さ的な限度があるのでダクトの下か上か右側を 通さなければならない。 ケーブルの太さというか堅さの都合上、下は無理、 正面に電源ユニットを見て、左からケーブルがのびるので 右を回すにはギリギリすぎて怪しいので、遠慮したい感じ。 もしくは延長コードという手もあるのだが、この電源コードは

そうしたら、まずマザーボードの高さである、 ＰＣＩスロットを固定する棒と同じ高さに あわせた棒とそれの足、そして右側にも 同じ高さになるようにしてＦｉｒｅBirdのファンの 端に合わせ、平行に棒を渡す、 言葉ではわかりにくいが、上の写真の状態。 そしてもう反対側もファンの端に合わせた位置で 棒を渡す、ただしダンボールの厚さを計算して 1mm広くしておく。これで骨組みは完成。 横に渡してある木同士の幅は約61mmなわけです あとはこの木で作った枠に合わせるように ダンボールでダクトを作る。 幅はファンに合わせた６ｃｍで、縦も横も 木枠に合わせればいいので簡単。 高さは実際に合わせ、その寸法で長方形の箱を 作り、右端6cmをファンようにカットする。

ダンボールは職場からもらってきた、リポビタンＤの空箱(笑) ギフト用化粧箱だけあって、薄いダンボールなのに、堅くてとてもよろしい 厚くてもいいんだけど、普通のダンボールの厚さは４〜５mmはあるので けっこうバカにならないんだよね。ＣＰＵまわりけっこう広いけど場所によっては なかなかせまくて、薄いのと厚いダンボールを使い分けるくらいなら どっちかだけを使って作る方がめんどくさくないし。 印刷している方を内側にして使うつもりなので、別にガラはどうでも良い。 どうせ引き出し奥の方だし、ＣＤＤに隠れてあまりよく見えないはずだし。 一応ＣＤを置いて、大きさもわかるようにしておいたが、あんまり意味なし。 木枠とダンボールの接合には、場所によってボンドとガムテープを使い分け。

ファンと風の流れを説明すると 吸気ファンから赤矢印のように風がながれて 紫矢印のようにＣＰＵファンによる風の流れで 吸気した温度の低い風をダクトに取り入れる。 そしてヒートシンクを抜けて、青矢印のように ヒートシンクの両側から抜けて、ケース内へ。 一方、黄色矢印のように電源ユニットの吸気ファンが ケース内の空気を吸い、白矢印のように 電源ユニット内を通って、引き出し外へ排気という流れ。 「A」の柱は電源ユニットからのびるコードが 引き出しをしめる際に引き出し内部の壁に擦れるのを 防止するために、コードが内側３cmの「A」位置より 外側にでないようにするための枠を作ろうとしているが、 まだ接着剤が乾いてないので、途中で撮影。 写真では柱より外側からケーブルが来ているが、 まだ作っている最中だからにすぎない。 「Ｂ」の棒は左の足２本の間に渡している棒だが 棒を境に外側の狭い空間にCDDの足が降りる。 右側の空間には、各種ケーブルが通る空間とする このしきりになる棒がないと、ＣＤＤを収納しようとすると 足が何かのケーブルを踏んでしまって、ＣＤＤをただ 引き出しの中に立てるだけなのに一苦労するので

ダクトの効果など、明日ＣＰＵダクトのまとめを書いて、その次はＣＰＵファンの静音化。
最初の頃は１日５行くらいの日もあったレポートなのに、最近の量の多いこと。自分でびっくり。


★０１／０８／０１

あいかわらず言葉で説明するには分かりづらいが 電源コードと各種入出力コード等を電源ユニット側面を 通過し、マザーボードに到着するわけだが マザーボードにつながる電源コードは 黄色い矢印のところにある木で中段を設けて そこから出している、意味がないように見えるが 下段からではなく少し上からケーブルを出すと マザーボードから電源ケーブルを抜かなくても ダクトを取り外しできる微妙な所なのだ ケーブル固定用の木枠だが、 ケーブルも１０本も束になると、結構 枠に圧力が掛かるようで、一度接着した木枠が 取れてしまうほどだったので、 もう一度今度は手を抜かずにダボも使って 木枠もぐらつかないように、側面部分にも枠を作った 違いは上の写真と比べるとわかりやすいかと。 木枠でケーブルがまとめられたおかげで 引き出しをしめる際に、引き出しに巻き込まれる ケーブルの心配をしなくて良くなった 全体的にすっきりしてみえるようにもなったし、良い。

ダクトの効果についてだが効果抜群である
マザーボードの温度が安定する４１℃の地点で、ＣＰＵ温度は約４３〜４４℃だったのだが、
これがなんと３７℃に！マザーボードの温度より低くなり６℃も違う結果になった
なぜかダクトを付けたらマザーボードの温度が４２℃まであがらなくなった。

排気ファンへ向かう空気の流れが良くなったからだと思われる。 右写真のように以前は排気ファンの前にそれより５倍は強力な風量で 強烈に吸い込んでＣＰＵを冷却していたＣＰＵファンが 排気に向かう空気の流れを遮っていたからだと想像に難しくない。 以前はケース内の高い温度の空気が再度ＣＰＵファンに吸気されて いって、そのＣＰＵファンが排気したのをまたケース内に戻して それをまたＣＰＵファンが吸気していたのだから効率悪かった ダクトを付けることによって、自動的にｊ空気循環効率が上がったのは 予定外だが、温度が下がってくれるなら大歓迎だ。 しかし、このダクト効果、空気循環効率が良くなったいうよりは 悪かったのが普通になったとも言える気がする(笑) 普通のケースと違うので比較しようが無いので、なんとも言い難いが。

ダクト無しでもマザーボードの温度が安定する４２℃未満の間はＣＰＵ温度も比例して低いのだ
電源ON後３０分程度のアイドリング状態で放置ではＣＰＵの方が低い位なのだが
時間と共にＣＰＵ温度が下がらなくなるという感じだった。
つまりこれはケース内の温度が上昇することによってＣＰＵの冷却効率が落ちて起こる現象である。

ケース内の温度の高い空気の干渉を受けないように、吸気された空気をダクトを使ってＣＰＵファンに渡す
たったこれだけの事で、６℃も下がった。もちろん、ケース内部の温度が４１℃まで上がりきる前までは
ダクトがあってもこれほど温度差はない。普段はダクト有りの放置状態で、マザーボード−１、２℃くらいだ

時間が経ち、ケース内温度が上昇すると効果を発揮する。まさにこのページの最初の方で言っていた
「冷却が必要な各熱源がきちんと放熱さえされていれば、ケース内部が何℃でも関係無い」
という仮定そのもの。
まぁ、何度でもっていうのはある程度常識の範囲内でという意味ですが。

普通の一般のパソコンのケースは、ＣＰＵ冷却ファンにつながるケース内温度を下げることによって
結果的にＣＰＵファンの吸気温度も下げられるという理屈で、根本的に方向性が違う。
冷却理論としては、一般のケースのようにケース内全体の温度を室温に近づけようとするのが、正論だと思う。

じゃあどうして私はこういう変な発想で突き進むのかというと、
静音化に向けて、騒音源であるファンに頼っていられないから、
ケース内を室温に近づけることで冷却効率を上げるという理屈は通せないからだ

静音と冷却はあまり両立できないようで、多くのかなり静かな静音マシンは熱いものらしい。
熱よりも静音を優先することによって騒音を抑えているという手法だ。
私はこれはイヤだ、あまり熱いのは精神衛生上良くない、マシンの寿命も幾分かは早めていると思われるし。

ケース自作で自由が利くんだから、冷却と静音を両立させたケースを作りたい、といろいろ考えた結果
ケース内が高くても冷却効率を上げるという理屈を考え、こういうカタチになったという訳だ。
はたしてこの理屈が正しいのかは不明である(笑)　でも必要なところちゃんと冷えてるから問題ないよね？

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