FH6030MU VS 純正ヒートシンク

アルファ社製FH6030MUを使用して、Celeron用の冷却システムを作り、純正ＦＡＮと性能比較をしました。

１．使用部品

ヒートシンク	アルファ製FH6030MU…１個
その他	M4キャップスクリュー…４個 電源端子 テフロン製スペーサー…４個
工　具	穴あけ用ドリル M4用ハンドタップ 六角レンチ、丸ヤスリ、など

２．FH6030MU

FH6030に付属の取付部品とCeleron基板上の四つ穴を利用してヒートシンクを固定します。 まず、FH6030に付属の取付部品にドリルにてφ5mm程度の穴をあけます。
はじめから、片方２カ所の穴が開いているので、下側はその穴を利用し、ヒートシンク側に近いところにφ5mm程度に広げ、さらに丸ヤスリでヒートシンク側に広げます。
次に、上部には、現物あわせにて、新たに取り付けようの穴を開けます。こちらも、丸ヤスリでヒートシンク側に広げます。 穴あけ位置、各穴の間隔などは、現物合わせで十分です。
ＦＡＮに電源端子が付いていないときは、ＰＣ用の端子を取り付けて下さい。電圧は12Vです。

３．テフロンスペーサーと取付ネジ

テフロンスペーサーにてネジ止めをします。テフロンスペーサーに、M4のタップ加工を施しました。
今回、取付ネジはたまたまジャンク箱に転がっていたM4のキャップスクリューを使用しましたが、Celeron基板上の穴の間隔が狭いため、ネジのヘッダーとシンクが干渉し、斜めにしか取付が出来ません。
テフロンスペーサーも、M3タップ加工済のものが売られていますので、M3のネジを使用された方がタップ加工不要になりいいようです。

６．組み付け

ネジ止めにしたので、組み付けは簡単です。
勿論、各パーツの接合面には、シリコングリスの塗布をお忘れ無く。

パーツ組み付け前	パーツ組み付け後

７．冷却性能

純正FANとのSuperPai104万桁実行時の温度を測定しました。
電圧及び、動作クロックを変えての動作限界＆温度測定データです。

動　作　環　境
CPU	Celeron 300AMHzバルク版　 "98330750　SL2WM　MALAY"
M/B	ASUS P2B Rev. 1.02
電圧	Vcore：2.1V or 2.4V 　／　V i/o：3.6V
温度測定	温 度 計：DMB100 測定位置：左画像の通り 室　　温：26.0℃

	動作クロック	VCore	最高到達温度
			純正FAN	FH6030MU
	450MHz(100.0MHzx4.5)	2.1V	39.7℃	35.4℃
		2.4V	44.4℃	36.4℃
	490MHz(108.8MHzx4.5)	2.4V	46.3℃	38.1℃
	500MHz(111.1MHzx4.5)	2.4V	(46.9℃)　 ループ8回目にて エラー発生	38.8℃

CPU Cooling for Pentium II Processor

自作ペルチェ冷却

実用機の方も、やっとPentium II＋BXに乗り換えました。
CPU冷却も、お手軽空冷ペルチェ冷却システムを作ったので紹介します。
今回のペルチェ冷却で使用したものは、ペルチェx1＋当サイト御用達（笑）アルファ製ヒートシンクです。
ソケット７のように何個も作っていないので、紹介はこのシステムのみになりますが、Pentium II-400MHz程度の冷却では比較的？お手軽に室温程度の冷却効果が期待できます。

今回の冷却システムは、相当背が高くなります(80mm以上)。私が使っているUMAX社製 UDBX-A では、SDRAM４本装着時でも問題なく取り付けられますが、殆どのマザーではSDRAMと干渉するものと思われます。

１．使用部品

ヒートシンク	アルファ製FH10040MU…１個
ペルチェ	80W級ペルチェ…１個
バッファ板	50mmx50mmx5mmt…１個
その他	M4キャップスクリュー…４個 電源端子
工　具	6mm＆3mm穴あけ用ドリル M4用ハンドタップ 六角レンチ、丸ヤスリ、ラジオペンチなど

２．Pentium II

Pentium IIの放熱面（Thermal Plate）には、はじめからヒートシンク固定用の 0.124 inch の穴が開いています。今回は、その穴を利用してシステム全体を固定します。
intel社サイトの Pentium II 350MHz/400MHzのデータシート によると 0.140 inch の Rivscrew で固定するように記されています。
しかし、
・入手性良いタッピングビスでは、ねじ切り時と同じネジを使わないといけない。
・何度も取り外す可能性がある。
ことなどから、今回は手間はかかりますが、Pentium II にM4タップ加工をしてキャップスクリューによる固定にしました。勿論タップ穴にあったネジなら、日曜大工店などで購入できる＋ネジで十分です。
タップを垂直に使用し、タップ先端でCPUの基板を突かないように注意してタップをたてて下さい。
また、Pentium II 放熱面（Thermal Plate）厚みと、 Thermal Plate と Pentium II 内部基板（Processer Substrate）の間隔は、下のようになっています。
使用するネジ長さ選定の参考にして下さい。細かい長さ合わせは、ナットやワッシャなどで調整して下さい。
くれぐれも、タップやネジで Pentium II を破損することのないようにしてくださいね。

Thermal Plate、Thermal Plate - Processer Substrate

３．FH10040MU

ヒートシンク側にもドリルで、φ6mm程度の穴をあけます。まず、ＦＡＮ・スカートを取り外します。
ＦＡＮに電源端子が付いていないときは、ＰＣ用の端子を取り付けて下さい。電圧は12Vです。
穴あけ位置は、マザーボードに取り付けたとき、シンク下部がマザーボード上の部品と干渉しないところにあけます。
各穴の間隔などは、 Pentium II 350MHz/400MHzのデータシート にも詳しく載っていますが、現物合わせで十分でしょう。
φ6mm程度の穴をあけただけでは、ネジの頭がヒートシンクのフィンに当たって入らないので、取付穴廻りのフィンをラジオペンチなどで外します。

４．バッファ板

今回は、たまたまジャンク箱に転がっていたものを流用しました。
Pentium II 350MHz/400MHzのデータシート を見られたら判りますが、Pentium IIの放熱面（Thermal Plate）にあけられた穴の間隔は約49.6mmです。
50mm角のバッファ板では取付時に干渉してしまうので、丸ヤスリを使って、ネジ位置の４ヶ所を削りました。
バッファ板のサイズが小さすぎると、機能的に効果がないはずですので、100mmx50mmx5mmt〜10mmt程度のアルミ板にシンク同様の穴をあけた方が良いかもしれません。
また、今回は、CPU温度のサンプリングをバッファ板から行うので、バッファ板側面に3mmの穴をあけ、サーミスタを埋め込みました。

５．ペルチェ

今回は、Qmax=80Wの40mm角ペルチェ(6300/127/085)を１個使用しました。
１年以上前に、（有）秋月電子通商から通販で手に入れたものです。
ペルチェ素子にも、電源端子を取り付ける必要があります。
私は、外部電源を使用する機会が多いので、電圧間違い防止の意味で、ペルチェの電源端子は、ＰＣ電源用とは別形状のものを使用しています。
２端子のＴ字型のもので、カー用品屋さんや日曜大工屋さんで売られているものです。
また、ペルチェ素子には、吸熱面と排熱面があります。電源を逆に接続すると、この面が反転しますので、取付時と通電時には、よく確認してください。

６．組み付け

今回はネジ止めにしたので、組み付けは簡単でした。
CPU→バッファ板→ペルチェ→ヒートシンクの順に重ね、ネジ止めするだけです。
勿論、各パーツの接合面には、シリコングリスの塗布をお忘れ無く。

パーツ組み付け前	パーツ組み付け後

７．冷却性能

バッファ板で温度を測っていますが、ペルチェに5Vをかけ、ケース蓋開の状態で室温以下の冷却能力があります。
ケースの蓋を閉じた状態でも、室温＋２℃程度で落ち着いているようです。
ただ、ケース内の温度は室温＋２℃以上と思われるので、結露にも気を配った方が良さそうです。
私は、結露防止にＫＡＺ’ペルコンを利用しています。

氷点下仕様　空冷ペルチェ冷却システム　By ASTIR

NIFTY FEXTPUPフォーラムでもご活躍の、ASTIRさんから 氷点下仕様　空冷ペルチェ冷却システム の画像をいただきましたので、紹介させていただきます。

氷点下仕様空冷ペルチェ冷却システム　全景

上の画像が全景です。
下にかわいく写っているのが、アルファ社製の FH10040 です。
このシステム、全くの空冷仕様でCPU温度を−20℃以下（TX-100にて計測不能）に冷却してくれるようです。

使用部品および、ヒートシンク仕様は次の通りです。

ヒートシンク仕様
CPU接合バッファ板	110x110xt14mm の無酸素銅をCPU接合面の30mm角を残し8mm厚に削り出し
１段目ペルチェ	千石　80W x4 を12Vで使用
中間バッファ板	185x200xt8mm の無酸素銅
２段目ペルチェ	千石　80W　x8 を12Vで使用
シンク	アルファ FH10040 x4
ファン	ORIX社製AC軸流ファンMRS18-BUL（最大風量12.8m3/min）
架台	L25x25x3mmのステンレスアングル材
総重量	10.5kg

ファン側からみた画像	CPU接合面のアップ

上の画像（CPU接合面のアップ）にある銀色のものは断熱材で、下の方に見える色の変わった（茶色）部分が 30mm 角のCPU接合面です。
なお、この冷却システムを使用したASTIRさんの稼働実績は下の通りです。

Super Pai 104万桁動作実績
CPU	Celeron300A
動作周波数	641.67MHz (142.6MHz x 4.5)
SuperPai 104万桁動作結果	２分５６秒
M/B	ASUS P2B
OS	WindowsNT4.0WS

液体窒素冷却　By 近藤

NIFTY FEXTPUPフォーラムでもご活躍の、近藤さんから 液体窒素冷却 の画像を送付いただきましたので、紹介させていただきます。

同時に近藤さんから、コメントもいただいていますので、あわせて紹介させていただきます。
以下のコメント、および「鍵かっこ付きの太字コメント文」は、近藤さんからのコメントです。

「液体窒素冷却による実験をしてみました。
今回は名古屋のみなさんとの共同実験でした。
この実験するにあたり液体窒素の扱い方法は、その枕はどうするの、また、700MHzで動作させるのに4.5倍速なら外部が156MHzが必要。。。
それに耐えるボードは、メモリは、越えなければならないハードルがたくさんありました。
が、それぞれの分担の面々がきっちりと事を運んでくれましたので、その共同作の結果として７００MHzオーバを実現できました。
実験途中に撮影された画像の内の５枚です。
（撮影者はTrashさんとロッキーさんです）
近藤」

近藤さんはもちろんのこと、Trashさん、ロッキーさんにも、画像の転載＆改変許可をいただきました。
ありがとうございました。

上にもあるように、画像は私の手により改変しています。掲載画像は、オリジナル画像ではないです。

LN2冷却システム
	実験中の液体窒素冷却の全体像です。 赤い柄のバイスに挟まれているのが、CPU(Cleron300A)と、冷却枕？ですね。 近藤さんからのコメントで、 「初めての実験なので断熱もろくにできていない」 とのことです。

LN2冷却枕
	上のコメントで？をつけた冷却枕画像のアップです。 枕というより、冷却槽という感じですね？。 画像は、液体窒素が枕の中で沸騰しているところですが、沸騰といってもその温度は… 「液体窒素の温度はセンサーを中に入れて計測し７７度Kを表示した」 とのこと…さすが、液体窒素！

温　度　計
	今回の実験で使用された温度計です。 ピンぼけのように見えますが、私の画像加工技術が悪いだけです(汗...） この温度計、絶対零度近くまで測定できるものです。 画像中の表示は 101 となっていますが、これの単位はケルビン（度K） 摂氏では、なんと −172℃ ！

実験終了
	冷却枕をはずした直後の画像です 「冷やしすぎるとマザーが動作しない現象にあった。多分電解コンデンサと思うがドライヤーで暖めたら動作した」 冷やし過ぎにはご注意を ですか… 実験時の温度は −130℃〜−140℃ 程度とのことです。 また、実験終了後、「枕の霜を取るためドライヤーで暖めたが、温度が低いのでなかなか霜がとれなかった。これも新たな経験です」 とのこと。 液体窒素冷却の場合、マザーボード上の結露範囲も大きいのではないでしょうか？ 短時間の液化炭酸ガス冷却程度では、BXチップの下あたりまで気を配ったらいいだけですが。

Super Pai 104万桁動作実績
CPU	Celeron300A （SL2WM）
動作周波数	716MHz (159.1MHz x 4.5)
CPU温度	−130℃〜−140℃
SuperPai 104万桁動作結果	２分３２秒
M/B	ASUS P2B-F
OS	WindowsNT4.0