CPUクーラーの仕組み
パソコンで最も高温になるのは、CPUです。
負荷時には100度以上の高温になります。そのため、パソコンには必ずCPUクーラーが取り付けられ冷却が行われています。
このページでは、CPUクーラーの仕組み、一般的な取り付け方法、種類について解説しています。
仕組み
CPUは前述したようにパソコンの中では最も温度が高くなる部品です。CPUを高温になり過ぎないよう冷却するために、CPUクーラーは取り付けます。
CPUクーラーを取り付けていないと以下のようになります。
- CPUファンのケーブルがマザーボードに接続されていないため、起動時にエラーが出る。
- 電源投入後、数分でCPUが高温になるため、BIOSで保護が働き電源が落ちる。
そのため、パソコンを使用することはまずできません。
CPUクーラーの基本的な構造は、ヒートシンク、CPUファンとなっています。またCPUとヒートシンクの間に、CPUグリスが塗られています。
一般的なCPUクーラー。
ヒートシンクとCPUファンの2つで成り立っています。この2つはネジなどで固定されています。
ヒートシンクの裏側のCPUとの接着面には、CPUグリスが塗られています。
CPUとヒートシンクの間に空気などの隙間がないようにして、CPUの熱がヒートシンクに伝わりやすくするためです。
CPUの熱がヒートシンク（金属）へ伝わり、CPUファンが風を送り込むことで冷却します。
ヒートシンク
ヒートシンクは、CPUからの熱をいかに吸収するかという役割があります。吸収した熱を冷却しやすいよう、いくつもの板（フィン）になっています。
よく利用されるのはアルミ製のものです。芯が銅でそれ以外がアルミという場合もあります。銅のほうがアルミより熱伝導が高いのですが、重量ではアルミのほうが軽いです。
全銅製のものもありますが、通常はアルミ製、もしくは中心が銅でそれ以外がアルミというものが一番多く利用されます。
Intel純正のCPUクーラーは、中心が銅でそれ以外がアルミという構造が多いです。アルミの冷却フィンが取り囲んでいます。
CPUの世代やシリーズによって 銅が使われていないこともあります。
CPUファン
CPUファンの役目は、ヒートシンクに風を送り込むことです。
通常市販されているCPUクーラーや、Intel純正のものであれば冷却に問題が出るということはありません。
ただし中古のCPUでCPUクーラーが付いていない、より冷却したい、静音化したいという場合はCPUクーラーやCPUファンを増設・交換するということもあります。
デシベル dB
単位としてデシベル（dB）が使われます。
10dB～15dB（超静音）、16dB～20dB（静音）といわれています。静音のものにすると負荷時にファンの回転数が上がっても音がほとんどしないというメリットがあります。
CPUクーラーやCPUファンの仕様は、CPUクーラーの箱に記載されていることが多いのでそれを参考に選びます。
形・大きさ
ほとんどのCPUファンは 8cmや12cmのものがよく使用されています。形が丸いものや四角のものがありますが、ネジ間の長さは同じなので、ネジで固定されているタイプのものは、CPUファンの付け替えなどは基本的にできるようになっています。
丸型の8cm CPUファン。
四角の8cm CPUファン。上の丸型のCPUファンから交換したところ。
マザーボードとの接続
CPUファンはマザーボードから電源を取ります。
マザーボードのCPUの近くに、CPUファン専用のコネクタがあるのでそこに接続します。CPU_FANなどと記載されています。
CPUの近くに、必ずCPUファン用のコネクタがあります。４ピンになっています。
4ピンと3ピン
CPUファンの電源ケーブルには、4ピンのものと3ピンのものとがあります。最近では、ほとんどが4ピンのものが使用されています。
4ピンのものは、3ピンのものに PWMという機能が追加されています。PWMは、Pulse Width Modulationの略でパルス幅変調といいます。
簡単にいうと、CPU温度に応じてファンの回転数を制御できることです。回転数の制御をどのように行うかはマザーボードのBIOSにて設定しますが、基本的にデフォルトの設定で自動的に制御されます。
PWMがあることにより、CPUファンの回転が制御され、省電力化、静音化などにつながります。
3ピンのケーブル。
マザーボード側が4ピンでも接続はできます。マザーボードのCPUファン回転数制御などの機能は使用できません。
4ピンのケーブル。
マザーボードのBIOSで、CPUファン回転数制御が行えます。古いマザーボードでは使えない時もあります。
ASUSのBIOS画面。Q-Fan Controlにて有効・無効、動作モードを選択します。
グリス
Intel純正のCPUクーラーもそうですが、CPUクーラーには はじめからCPUグリスは付いているのでそのまま使用できます。
また熱伝導率の高いCPUグリスに塗り直すということも可能です。
シリコングリスやシルバーグリスなど、CPUグリスにも種類が多いのですが通常は元々付いているグリスで十分です。
ただどうしてもCPU温度をもう少し下げたいとか、しばらくして塗り直したいという時は、熱伝導率の高いCPUグリスを使用することで、高い効果を期待できます。
CPUグリスは別売りで市販されています。パソコン自作後もグリスの塗り直しなどができます。
マザーボードへの取り付け方法
CPUクーラーのマザーボードへの取り付け方法は、大きく分けて2種類あります。
プッシュピンタイプとバックプレートタイプです。
プッシュピンタイプとは、CPUクーラーの取り付け方法として昔からよく知られているもので、Intel純正のCPUクーラーで使用されているのでインテルプッシュピンタイプともいいます。
バックプレートタイプは、マザーボードの裏にバックプレートを付けてCPUクーラーをネジで固定するタイプです。
マザーボードへの取り付けはプッシュピンを利用して手で押しこむような感じになります。取り外しの際はマイナスドライバーがひとつあると便利です。
固定に成功すると、マザーボード裏側は4箇所ともこのようにピン（黒）が出ます。
バックプレートタイプのCPUクーラー。マザーボードの裏に取り付けるプレートが付いています。
マザーボードの裏にバックプレートを取り付けます。バックプレートに特殊な両面テープが付いています。一度取り付けるとしっかりと固定されます。
ネジ穴をあわせてドライバーで固定します。
CPUソケット
CPUソケットによって CPUクーラーも形状・ピンの場所が多少異なってきます。
そのCPUクーラーがLGA775用なのかLGA1155用なのか、どのCPUソケットなら取り付け可能なのか？ということを知っておく必要があります。
Intelのリテール品のCPUには、対応しているCPUクーラーが同梱されています。
LGA1156、LGA1155、LGA1150、LGA1151は、CPUソケット内のピン数が異なるだけで 基本的にCPUクーラーは相互に取り付けが可能です。
CPUソケットのサイズは違っても CPUクーラーを固定する4箇所の部分は長さが同じということです。
Intel 純正CPUクーラー。
LGA1151 Skylake以降の一部のCPUには CPUクーラーは同梱されていません。
メーカー
CPUクーラーは、Intel純正のもの以外にも、いくつかのメーカーが、CPUクーラーを開発・販売しています。形やデザインは違うのですが、ヒートシンクとファンという基本的な構成は同じです。
CPUクーラーを選ぶ際は、自分が使用しているマザーボードのCPUソケットは何か？物理的にPCケース内におさまるかどうか？4pinか3pinか？dB デシベル（音の大きさ）などがポイントになります。
