CPUクーラー交換で静音化の注意点とPWM制御について

2015年2月 5日

CPUクーラー交換時の注意点。

自作PCなら当然ながらCPUクーラーは自分で選び自力で取り付ける事に。BTOパソコンでも改造によりCPUクーラーを交換するなら、重要かつ必要になると思う事がPWM制御に関する知識。

クーラー換装する機会が有りそうならどうぞ。

CPUクーラー交換で静音化の注意点

PWM制御とは?

Pulse Width Modulationの略らしいけれど、難しいしここではファンの回転数制御の事なのでPoWerManagementと間違った覚え方でPWMとしましょうか。

ケースファンの場合は回転数を変える必要性が無いので一般的には固定。CPUクーラーの場合は可変した方が都合が良い為、PWM制御に対応したファンが付いております。

CPUの温度上昇で回転数が上がると言えども間違いでは無いけれど、正確にはCPUの温度が高くない時は回転数を抑える制御。

この話はまた後で。

CPUクーラー交換は対応規格・設計・取付方法を確認

水冷か空冷か、空冷ならサイド/トップフローどちらかは個人の趣味なのでここではスルーし、基本から行くと対応規格。言い換えるとソケットのサイズ、LGAの種類。

RR-TX3E-28PK-J1

source:価格.com - クーラーマスター Hyper TX3 EVO RR-TX3E-28PK-J1

上の写真ではLGA1155、1366など書かれている部分で、これをCPUに合わせる、のでは無く、マザーボードに合わせて選びましょう。

CPUに合わせても良いけれど、マザーボードによりCPUとは別の規格に対応している場合が有る為。例として私が以前使用していたX58 Extreme3というマザーボードはLGA1366なのにLGA775用のクーラーにも対応。選べるクーラーの種類が広がるわけですな。

次に設計。

サイドフローのクーラー

画像の下がPCケース内なら上。

上下は良いとして、設計とはヒートパイプが横にはみでてマザーの部品と干渉しないか、ヒートシンクのフィンが低すぎて干渉しないかクーラーのサイズを確認。

私の場合はそれら以外にメモリの上にヒートシンクやファンが来るとメモリの抜き挿しが面倒と思った為、12cmでは無く9cmファンのヒートシンクを選んでおります。

そして取り付け方法の違い。

上で出たヒートシンクは四隅にプッシュピンが有り、インテルのCPU付属クーラーと同じなので簡単に取付可能。

しかし水冷や、空冷でもデカいクーラーの場合はバックパネル方式が多いので、条件や作業環境がやや狭まるもの。

  • マザーの対応
    安物はバックパネル非対応かも知れない。
  • ケースの設計
    側板の右を開けてCPUの裏面の鉄板が抜かれていないなら、クーラー交換時はマザーを外す事になりクソ面倒。
  • 作業者の技量
    ネジ4点を同じ力で締めねばヒートスプレッダとCPUが平行にならないと思う。締めすぎるとマザーがぶっ壊れる可能性も。

プッシュピンの方が面倒という人も居るけれど、私はプッシュに慣れているのでバックパネルの方が面倒と思う。また、年に1~2回CPUクーラー外して掃除するのでプッシュの方が手軽。

作業工程はYouTubeで「CPUクーラー 交換」とかで検索した方が良いと思うので省略。当サイトでのプッシュピン方式の着脱解説はこちら

クーラーを交換したなら、電源ケーブルは以前のクーラーと同じ端子へ挿しましょう。理由は後ほど。

回転数をBIOS(UEFI)設定で変更可能か見る

CPUクーラーのファンは通常PWM制御に対応しているけれど、マザーボードが制御に対応していなければ意味が無い。

私の現在のメインPCの場合。

ファンの回転速度

サイレントモードからフルスピードまで自動制御にも段階有り。

最近の安いマザーボードは知らないけれど、昔の安いマザーはフルスピード固定のみとか有ったので確認しましょう。自動制御はAutoとか、PWMの項目をEnabledにするなど。ASUSは確かQ-Fan Conrolとかいう名前だった気がする。

CPUファン交換はサイズを合わせPWM制御付で

ファンを交換するなら12cm用のヒートシンクをおすすめ。何故かは12cm以外はPWM制御対応の種類が少ない為。

なぜファンを交換するかは主に以下3点かと。

  • 冷却目的で送風量を上げたい
  • 納得行くまで静音化したい
  • CPUファンも光らせたい

CPU用の場合はPWM対応を条件に入れて検索しましょう。

R4-XFBS-20PB-J1

source:価格.com - クーラーマスター XtraFlo 120 Blue Fan R4-XFBS-20PB-J1

このファンは36dBなので静音とは言えないけれど風量がデカいので高性能。最大2,000rpmなら最大36dBが目安という意味なので、CPUファンをフルスピードにしなければ回転数も騒音も低下。

サイズ12cmで厚み25mmは一般的な大きさ。主観になるけれど、私の環境では18dB辺りから音が耳に付くくらいなので20以下を目指す辺りが静音の目安になるかと。

PWM制御用4pinと非対応の3pinコネクタは互換性有り

PWM制御に対応しているファンの端子は4pin。下の画像はマザー側が4pin端子で3pinのファンを挿しているところ。

07-4pin-pwr-fan-chr-fan.jpg

逆にマザーが3pinで4pinを挿しても大丈夫。

PWM制御に対応した4pin同士で無ければPWM制御が出来ないだけで、挿せるし動くし問題無し。ファン側には溝が付いているのでその溝が3pin。ずれると挿し難いので判るはず。強引に押し込まないように。

また、マザー側には何用の端子かがプリントされており、CPU用ならCPU、電源ならPWR、ケースはCH1とか書かれているけれど、どれに挿しても問題はございません。但し、制御の有無や役割が変わってしまうので入れ替える難点は有れども利点は無いと思う。

回転数の制御は減速のみで加速は不可

最大2,000rpmの場合は最大で有り、当然ながら2千を超える事は出来ない仕様。改造すると超えるのかも知れないけれど、電圧が変わると思うのでマザー側によろしくないかと。

このようなファンコントローラーも同じで減速のみ。

FC-01W-BK

source:価格.com - AINEX FC-01W-BK

安物マザーでは無いなら、マザーボードにファンコンが付いていたり。

ファンの回転速度

CPU Fan1&2は4pinでPWM制御に対応しているけれど、他の3pinなケースファン1~3もここで制御可能。もちろん減速のみで加速はございません。

 

ケースファンとエアフローとCPU温度の関係(おまけ)

私や常連な読者の皆様におかれてはこちらの方が本題になると思われ、先に何を検証するか画像。

CPUクーラーがファンレス

中央の銀色は市販のCPUクーラー、のヒートシンクのみとなっており、ファンは取り払っております。外したという意味。CPUクーラーがファンレスという事。

代わりに上と左右にケースファンが設置。分かり難いので図解。1~3番。

haf-912-advanced-legend

何かと間違っているのは解っているので気にせず。この状態でファンを止めたり側板を外すとどうなるか、やってみたので結果報告。

室温8度では分かり難いと思うので暖房で18度まで上昇させ、Windows上では無くBIOS(UEFI)設定画面でCPUの温度を目視。PWM制御対応は1と2番の12cmで端子の種類はCPU1が1、2が2。

特に記載無き場合のファンはサイレントモード。

  • 全ファンをフルスピード・・・24度
  • 全ファンをサイレント・・・28度
  • 2番ファンのみ停止・・・30
  • 1番ファンのみ停止・・・33度
  • 1と2番ファンを停止・・・35度
  • 3番ファンのみ停止・・・38
  • 1~3番ファンを停止・・・41
  • 全ファン動作、左の側板を開放・・・35
  • 全ファン動作、側板両側を開放・・・35度

アイドル状態なのでCPUへの負荷は皆無と思われる環境。

フルスピードならば室温との差は6度。但し結構音が聞こえるので普段はサイレントにしており、静音化するとフル~より4度上昇すると判明。

太字の上から行くと、2番ファンを止めても大して温度が上がっていないのは、2番はCPUファン用のPWM制御は有るもののサブファン用なので元から回転数が低く、だいたい300rpmくらいなので影響が少ないのだろうと予想。

3番の停止で38度まで上昇しているのは、700rpm程度なものの20cmという大口径で風量がデカい上、ヒートシンクに最も近く、風の当たる面積が大きい為と予想。

CPU周辺のファンを全部止めると41度となり、室温との差は23度。完全なファンレスにするとWindows上で少しでも負荷をかけると一気に温度が上がり、戻り難いでしょうな。怖いのでやっていないけれど。

注目して貰いたい点は側板の開放。

両側を開放しても左のみ開放と変わらないものの、側板を閉めている時と開いた時では7度も差が出ております。私のケースがおかしいのでそうなのだろうけれど。

CPUクーラーにファンが搭載されているならここまで差は開かないとは思うけれど、ケース内の温度は側板の有無により若干変わると思われ、ケース内のエアフローの重要性が何となく判ったかと。

以上。CPUの温度繰り返し下げての検証は疲れた。 

PWM制御付の20cmファンが無い(おまけ2)

昨日のコメントにてTakaQさんから突っ込まれたこちら。

(ヒートシンクに)近い遠いよかケース内エアフローに一番影響してるケースファンをPWMにしたほうのが効率はあるかも

おまけ1の通り、一番影響しているファンが20cmなのでPWM制御有りのファンが無いという。PWM~ファンの種類が多い順に12cm>14cm>9cmなので、CPU用のファンを選びたいなら12cm用ヒートシンクでしょうな。

ちなみに20cmクラスになると最大700rpmとかなめた回転数になってしまい、元から静音過ぎるのでPWM制御して減速しても意味皆無。

更にちなみに、私のケース(HAF 912 advanced)は天面の20cmを12cm2個に変更出来るので、やろうと思えば12cm x2をPWM制御に出来るけれど、もうこれ以上ファンの在庫増えるの嫌なのでやらない。

コメント(9)

>CPUクーラー交換時の注意点
ファンレス用じゃないのをファンレスで使わないとかかな(小声)

>可変した方が都合が良い為、PWM制御に対応したファン
端子の線が4本あるやつがソレや

>マザーボードによりCPUとは別の規格に対応している場合が有る
つまりは対応多いほどCPU周りが穴だらけなんですよねw

>メモリの上にヒートシンクやファンが来るとメモリの抜き挿しが面倒
>12cmでは無く9cmファンのヒートシンクを選んで
そもそも冷却を目的にやるのだから普通あんまり気にしないかも
だってメモリスロットとかメモリとかそんな壊れるもんじゃないですしw
むしろ12cm超えのデカいクーラーはバックパネルで固定するタイプが多いのだから、クーラー換装でマザーボード自体を外すようなのにメモリの抜き挿しとか気にしても仕方ないw

>側板の右を開けてCPUの裏面の鉄板が抜かれていないなら、
>クーラー交換時はマザーを外す事になりクソ面倒
バックパネルの取付けはケースのマザー裏が空くタイプでも、一旦マザーボードは外してから取り付けたほうがよくないですかね
タダでさえクーラーがデカくて、取り回し悪いわ取付部分が死角で見えないわで作業性良くないのに、ケース内入れたまま取り付けるとか、きっちり付けられてるのか不安で仕方ないと思うんですがソレは(震え声)

>ネジ4点を同じ力で締めねばヒートスプレッダとCPUが平行にならない
これは完全に並行な圧着のテンションになって無くてもいいのでは?
要はCPUの殻に隙間なく圧着できてれば熱伝導上は問題ないのだから
つまり4点を壊れないレベルまでしっかり締めてさえあれば、プッシュピンよりはるかにきちんと圧着されることは確かでしょう

>プッシュピンの方が面倒という人も居る
マザーボード外すのが苦にならない人かなw

>プッシュに慣れているのでバックパネルの方が面倒と思う。
>また、年に1~2回CPUクーラー外して掃除するのでプッシュの方が手軽
マザーボード外したくないならプッシュピン一択じゃなかろうか

>昔の安いマザーはフルスピード固定のみとか有ったので確認
LGA775以降っていうかさすがに今はなくねw 

>何故かは12cm以外はPWM制御対応の種類が少ない為
そうでもないと思うの
80㎜と92㎜なら3PINと4PIN両対応のタイプとか普通にあるよね

>CPU用の場合はPWM対応を条件に入れて検索
そうかおそらくその絞り込みで出てこないのよ
価格コムのアレ、ちゃんと情報入ってる(各項目がきっちり埋められている)とは限らんですしw
とりあえずPWM対応チェックなしで一覧出して、風量と騒音の性能から目ぼし付けたらメーカーページの仕様詳細見たほうが確実じゃなかろか
3PINと4PIN両対応タイプとか価格コム上じゃ3PINモノとして(PWM制御対応のフラグ付けられずに)登録されてたりするでしょうし

>18dB辺りから音が耳に付くくらいなので20以下を目指す辺りが静音
いや静音いうなら17dBからだろ(適当)w

>4pin同士で無ければPWM制御が出来ないだけで、挿せるし動く
延長ケーブルとか増設分岐用の受け皿型タイプのやつだと、3PIN用メスに4PINメスは物理的に挿さらんですよw こういうの↓
http://ecx.images-amazon.com/images/I/415%2BC80qfaL.jpg
http://ecx.images-amazon.com/images/I/41jOyIUdg6L.jpg
http://www.scythe.co.jp/cooler/images/usb-fan-y-cable-500.jpg

>マザー側には何用の端子かがプリントされており、
>CPU用ならCPU、電源ならPWR、ケースはCH1とか書かれているけれど
>どれに挿しても問題はございません
誰も得しないから普通に書いてあるとおり挿せw

>最大2,000rpmの場合は最大で有り、当然ながら2千を超える事は出来ない
コンプレッサーで吹くと余裕かな(白目)

>他の3pinなケースファン1~3もここで制御可能
ソレあくまで固定速度を任意変更できるだけで自動可変にはならんよね?

>読者の皆様におかれてはこちらの方が本題になると思われ
な、何を言っているのか判らんが(動揺)

>何かと間違っているのは解っているので気にせず
大丈夫だ問題ない
そんなことはXeonの選択や電飾の時点でとうに知れている(断言)

>室温8度では分かり難いと思うので暖房で18度まで上昇させ
今更ですが8度のほうが温度差出やすくないですかねソレはw

>この状態でファンを止めたり側板を外すとどうなるか、やってみた
うはw コレはおもしろい試みw

>300rpmくらいなので影響が少ないのだろうと予想
>ヒートシンクに最も近く、風の当たる面積が大きい為と予想
そもそもヒートシンクがファンレス用じゃないから効率が良くねぇw

>一気に温度が上がり、戻り難いでしょうな。怖いのでやっていない
え?何?聞こえない

>両側を開放しても左のみ開放と変わらないものの、
>側板を閉めている時と開いた時では7度も差が出て
そらフローができるからそうでしょうよ

>私のケースがおかしいのでそうなのだろうけれど
おかしいのは確かですがw 開放してるとフローできないのは普通では

>CPUクーラーにファンが搭載されているならここまで差は開かない
そら元々ファン搭載前提のヒートシンクだしなw

>ケース内の温度は側板の有無により若干変わると思われ、
>ケース内のエアフローの重要性が何となく判った
だからこそ 大事なことだから二回な だからこそ
増設も含め全てのケースファンをクラマスがHAF912の設計で想定した通りのフローで、ファンレスがどんなもんかを試してほしいワケ(迫真)

>一番影響しているファンが20cmなのでPWM制御有りのファンが無い
じゃあ常時最大風量設定かな(正論)

>CPU用のファンを選びたいなら12cm用ヒートシンクでしょう
そら普通に放熱効率考えたら9cmよか12cmのがマシなのはたしかでしょうけれども、いやそうじゃなくて普通にファンレス用にしなさいよw
なんでファン搭載が前提で設計されてるヒートシンクでやろうとすんのw

>20cmクラスになると最大700rpmとかなめた回転数になってしまい、
>元から静音過ぎるのでPWM制御して減速しても意味皆無
逆に言えば最大700rpmで済むのだから常に最大風量こそが大正義

>天面の20cmを12cm2個に変更出来る
何・・・だと・・・?

>やろうと思えば12cm x2をPWM制御に出来るけれど
さあ今すぐヨドバシかアマゾンを開くんだ(迫真)

>もうこれ以上ファンの在庫増えるの嫌なのでやらない
ここまでどれだけの犠牲を出し(6コアのi7を捨て電飾に走り余りのケースファンでできた屍の山を築い)たのか判らないのに、今更やめるとかいったい何を言っているのか解らないんですがソレは(血眼)

>種類が多い順に12cm>14cm>9cm

なんだろこの金銀パールプレゼント的な前振り。

>空冷ならサイド/トップフローどちらかは個人の趣味
確かに個人の趣向が占める部分も大きいですが、ケース内エアフローとの兼ね合いもあるかと。特にケース上部から下方に向かって吹く大型ファンがあるなら、その真下に横向きのサイドフローファンを取り付けるのは無駄が多いですし、ならばと下向きに取り付けるとキャプチャカードが風をせき止める、という構造ならトップフローが良さそうですから。

>ネジ4点を同じ力で締めねばヒートスプレッダとCPUが平行にならない
バックパネル式のCPUクーラーは3種類(簡易水冷を含めれば4種類)取り付けた事がありますけれど、どれも「揺すって揺れない程度」に締めればOKでしたよ。ヒートシンク側のフレームとマザーボード側のパネル(プレート)組をみ合わさせた時点で水平は出ていますから、あとはどれだけネジが食い込むかだけかと。ただし締めするとマザーが割れる恐れもあり。

>PWM
私は負荷によって騒音値が変わるのは嫌いなため、基本的にファンの回転数を固定できるCPUクーラーを選んでいますね。形が気に入ったけれど固定できないなら、基本的にファンを交換して運用。最大回転でもファンノイズが気にならないなら、PWM制御は気にせずそのまま運用。という次第。

ノイズの○○dBも目安にはなりますが、どのような条件で計測したのか(ファン直近か30cm離してか、など)不明な事が多いですから、どこぞの記事にでもレビューが載らないと、参考にはしづらいですね。


>元から回転数が低く、だいたい300rpmくらい
なかなかのそよ風ですね。しかしそれでもCPUファンが無いなら効果を発揮しているようで幸い。

>以上。CPUの温度繰り返し下げての検証は疲れた。
そこまでやったなら「全ファン停止で扇風機による冷却だとどれだけ冷えるか」とか「タバコの煙でエアフローを視覚的に確認」とかやってみたら面白かったですのに。もしや次回に持ち越しでしょうか。


失礼します。
この記事を拝見して当方のパソコンの
3pinのケースファンの回転数を減らしたいと考えております。
(ケースファンの型番はFD1290-S3033E)

このケースファンの、ネット上のレビューを探したところ、
ひとつだけ下記のようなコメントが見つかりました。

---------------------------------------------------------
低騒音モデルらしいのですがブーンという風切り音が酷く騒音が外に漏れ出します。
---------------------------------------------------------

ところで記事内で下記のように言及されていますが
---------------------------------------------------------
安物マザーでは無いなら、マザーボードにファンコンが付いていたり。
---------------------------------------------------------

私のマザーボード(H61MH)のbiosを隅々まで見たところ、
ケースファンをいじる項目は見つかりませんでした。

下記の写真のように、
http://f.hatena.ne.jp/krishunamurti/20170706105114
biosのこの箇所が「もしやケースファンに関係しているか」と思いましたが、
おそらく関係ないと思います。

こうした場合、ハードウェアのファンコントローラーを導入する以外に、
何か選択肢はあるのでしょうか。


ひつじ先輩様、アドバイスたいへんありがとうございます。

おっしゃるように、パソコンの中をいじるのは奥が深いですね。

私のパソコンは、こちらのブログでも記事になっておりました
Amphis BTO MN522iCi5 TYPE-SR です。
http://bto-pc.jp/btopc-com/select/amphis-bto-mn522ici5-type-sr.html

マザー:H61 Express チップセット(H61MH)
ケース:ミニタワー型ケース IW-Z583
リアファン:FD1290-S3033E 92×92×25mm 3ピン 最大ノイズレベル20.94dBA 
HDD:500GB Serial-ATAII
SSD: 240GB (当ブログのアドバイスに従って増設)
グラフィック:オンボード
CPUクーラー:Hyper TX3 EVO (←先日はたいへんお世話になりました m(__)m
電源:400W 剛短3
光学ドライブ:撤去(当ブログのアドバイスに従ったため)


いま調べておりますのが、価格.comにて、92mmサイズのファンで絞り込みをかけました。
(21 製品ヒット) 
http://kakaku.com/pc/case-fan/itemlist.aspx?pdf_Spec308=92

一品一品の最大ノイズレベルをしらみつぶしに調べ、
現在の20.94dBAを下回っている製品を購入しようとしておりますが、
このような方向性で問題ございませんでしょうか?

ハードウェアのファンコントローラーは一番安くても1500円くらいですが、
20.94dBAを下回るケースファンは1000円以下で複数あるようです。


ひつじ先輩様、いつもアドバイスありがとうございます。

パソコン内部の構成によってはケースファンをはずしてしまうという選択肢もあるんですか!
プロしか思い浮かばないような盲点ですが、実際にケースファンをはずしてみました。
本当におっしゃるとおりで、ケースファンのネジが固かったです。
そして起動させたところ、不気味なほどの静音パソコンに生まれ変わることができました。
今回も、本当にありがとうございます!

コルセア>オウルテック>クラマス>(超えられない壁)>LEPA。

の部分もしっかりとメモに残しておきます。
ひょっとして電源ユニットやらCPUファンを購入する際にもこの法則が当てはまるかもしれないからです。


---------------------------------------------------------
http://bto-pc.jp/btopc-com/repair/illuminations-red.html
※「試しに赤色LED付の12cmファンを購入してみた」をどうぞ
---------------------------------------------------------
記事内の写真で、パソコンの本体内部がディスコの店内のようになっておりますが(笑)、
実用的観点から言えば、パソコン内部をいじるとき、(安物でいいので)ヘッドライトを使うのがおすすめです。
見たいところがしっかり見えて、両手が自由に使えるメリットがあり、
パソコン以外の日常生活にもいろいろ役に立ちます。
自転車に乗るときは自転車のライトよりヘッドライトのほうが絶対便利ですし、
テーブルの下を掃除する時とか、狭い所に物を落としてしまったとか、
日が暮れてから家の前で何か作業をするとか、災害時とか、いろいろ使えております。
(つづく)

(つづき)
---------------------------------------------------------
ところで本当にケースファンがうるさいのだろうか。
---------------------------------------------------------
プロの眼はさすがですね!
実は1か月前は、パソコンは下記のような構成でした。

CPUクーラー:intel純正
電源:IP-P600CQ3-2

そして先月、「暑い時期にマイパソコンがうるさいのでなんとかしたいのですが」
と相談させていただき、

CPUクーラー:Hyper TX3 EVO サイドフロー

に交換しました。・・・が、あんまり静かにならない・・・
これはCPUクーラーが騒音元だったのか?と思うようになり、
棒でCPUクーラーのファン、ケースファン、電源のファンを止めて、
音を聴き比べました。

電源ユニットがうるさいと分かり、
電源:400W 剛短3    に交換しました。

これで一気に静かになり、ほぼ満足のいく結果になりました。
が、「すこしだけうるさいケースファンも、なにか手を打てばもっと静かになるかも」
と思うようになりました。
今なら電源ユニットを換装したばかりでマザーボードの配線もしっかり記憶しているし、
やるなら今しかないと思いました。

そして、「ケースファンを撤去してOK」のアドバイスをいただきました。
おかげさまで不気味なくらい静かなパソコンに生まれ変わり、大満足の結果になりました。

上記の電源:IP-P600CQ3-2
は5-6年使っておりましたが、購入直後はうるさくなかったと思います。
年々うるさくなってきたと思います。

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※ドスパラはパーツの偽装疑いを誤魔化したり取引先を勝手に切る信頼性暴落した事件があり掲載中止(2020.11.26)

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