PCファンを解剖する：実際の仕組みは？

コンピュータファンはあまり進化していないように見えるが？今やどこにでもあるRGBを除けば、基本的には20年前と同じように見える。しかし、コンピュータファンの物理的な側面はすべて、エンドユーザーのパフォーマンスに影響を与えるため、そうではありません。そこで、PCファンの主要な設計要素について説明し、ここで何が起こっているのかを理解しようと思う。

ここでは、ファンの最も見やすい部分を紹介しよう。空気をすくい上げ、PCの各パーツに送り込む実際のパーツだ。ブレードがない＝エアフローがない。

理想的には、ノイズと乱流を最小限に抑えながら、最大限のエアフローを得ることです。ジェットエンジン並みの気流を生み出すファンなら何でも冷却できるが、実際にジェットエンジンのような音がするのであれば、人々はコンピュータの近くに座る傾向があるため、性能向上は無駄になる。

ここで考慮すべきことは、最初に目に映るよりも多い。形状、角度、翼型の実際の設計はすべて、前述の目標に貢献する。ファンを大風量にするのは難しいことではなく、ファンを大風量にしながら、有意義な時間持続させ、立派な騒音レベルを維持するのが難しいのだ。

ファンのブレードを大きくすれば解決するかもしれないが、PCケースは特定のサイズのファンで動作するように厳しい公差で設計されている。

ファンブレードの半径は、空気の移動量に直接影響します。ブレードが大きければ（他のすべてが同じであれば）、より多くの空気を動かすことができるため、ファン全体の構造も重要になります。

120mm口径PCファンの外形寸法は常に120mmであるため、技術的な性能競争は、ブレードのために可能な限り多くのスペースを残すようにハウジングを構成することにもかかっている。このため、ファンハウジングのエッジを可能な限り薄くし、行き過ぎで弱くならないようにするという難しいエンジニアリング上の課題が生じます。これは、ファンの他の部品と同様に、材料の選択が非常に重要であることを意味する。

ここで重要なのは、ファンブレードの素材だ。ブレードが薄ければ軽いほど回転が速くなるが、薄すぎると問題が生じる。

高い静圧を必要とする場面では、材料の選択がさらに重要になります。強靭で剛性の高い素材は、ブレードが圧力下でたわむことなく、安定した性能を維持することを保証します。ブレードがたわんだり変形したりすると、2つの問題が生じます。ひとつは、ファンの空気力学が変化するため、空気をすくい上げ、押し出す効果が低下することであり、もうひとつは、ブレードがたわむことが分かっている場合、ハウジングとの衝突の可能性を避けるために、それを考慮して公差を大きくしなければならないことです。公差を大きくするとブレードのサイズが小さくなり、また効果が下がる。おそらく、これがいかに慎重なバランス感覚を要する行為であるか、ご理解いただけたと思います。

もちろん、風を強く送ることは始まりに過ぎない。ファンを通過して出ていくときの空気の状態が正しくなければならない。先ほど乱流について触れましたが、これが次のセクションの核心です。

まず、乱気流が聞こえます。排気の乱れはファンノイズの一因となるため、例えば2台のファンが40dBでどの程度の性能を発揮するかを比較する場合、より乱流の多い排気の方が、ノイズの規格化レベルを満たすために回転を遅くする必要があります。

ファンが空気を押し出す方法は、ラジエーターフィンとの相互作用にも影響します。乱流の発生が少なく、うまく設計された排気コーンを持つファンは、ラジエーターフィンをより効果的にカバーし、冷却効率を向上させ、騒音を低減することができます。

ファンの回転は、設計上、乱流の漏斗を作り出します。Corsairファンの背面にAirGuideステーターベーンがあるのはこのためです。これは、ファンの回転とは逆の方向に気流を導く働きをします。これにより、より広い円錐が円柱に近い形状になり、基本的に、排気される空気をより正確に目的の場所に導くことができます。

では、そのすべてを完璧に実現したとしよう。エアフローは非現実的で、乱流は滑らかで、ノイズレベルは驚くほど低い。ここで、ファンの軸受けについて再考してみてはどうだろう。ベアリングはファンの心臓部であり、見過ごすことはできない。

ファンベアリングの品質は、設計上見落とされがちですが、非常に重要です。高品質のベアリングは、ぐらつきやノイズを低減し、全体的なパフォーマンスの向上に貢献します。

上記の乱流ノイズの影響と同じように、低ノイズベアリングは、ファンがより高速で回転しても、ベアリングがより騒音に寄与しているファンと同じレベルの騒音を出すことを可能にします。ノイズをPC使用時に受ける不快感の尺度として使用する場合、より静かなファンは、ノイズの多いファンよりも同じノイズレベルでより高い性能を発揮します。

PCに理想的なファンを選ぶことは、芸術と科学の融合です。気流力学、機械設計、材料科学を理解する必要があります。

しかし、これは重要なのだろうか？生じて生ずるCPU温度の生熱の生ずる。それは場合によるのです。主要ブランドのフラッグシップファンの最高性能を比較すると、その差はかなり小さくなります。おそらく数学的には小さくはないでしょうが、5％から10％の違いは、冷却曲線があるファンを別のファンより10％速く駆動することにつながります。正直に言うと、900回転と1,000回転の違いを家庭で聞くことはできません。

このような性能のファンを市場の低性能ファンと比較する場合（エンジニアリングが低価格ポイントを達成せざるを得なかったか、ファンの構造に関するすべてがRGBとデザインのために優先されたため）、その差は大きくなる可能性があります。ー冷却性能のー実測値でー30％以上のー以上の。そして、通常のPC使用についていくだけで、ファンが本当にうるさくなり始めるのだ。

あなたにとって最適なファンとは、単に数字だけの問題ではありません。あなたのコンポーネントがどれだけの冷却を必要としているのか、そしてどれだけのノイズを許容できるのか、そのバランスを取る必要があるのです。ケース内のRGBとの見栄えも必要かもしれないし、再構築中の古いPCにあるRGBハブに接続する必要もあるかもしれない。これらの他の要素はすべてあなた次第ですが、これで、より情報に基づいた目で性能を判断できるようになります。

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