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パソコンのCPUクーラー交換

最終更新日: 作者:月寅次郎

CPUクーラー交換
デスクトップPCのCPUクーラー(ファン)を交換しました

クーラーの交換に伴い、ヒートシンクの完全清掃CPUグリスの塗り直しを実施しました

作業後は放熱効率が向上したおかげでCPU温度が劇的に下がり、ファンの回転速度も低くなったために、静音性が向上しました

このページでは、実際の作業手順やCPUクーラーの選び方、使用した工具等を紹介します

デスクトップパソコン
今回の作業対象となるPC(デスクトップパソコン)
「Lenovo 76981JJ」です

PCケース 分解
PCケースを開けた状態から解説します

PCケースの開け方については、リンク先で別途解説しています
パソコンの種類によって、パネルの開け方は様々ですが、参考になると思います

CPUクーラーの選び方

CPUクーラー サイズ
オウルテック
ケースファン

PWM 8cm
まずは、CPUクーラーのサイズを計ってみましょう

画像の通り、8センチサイズ(8cmx8cmx2.5cm)であることがわかります
また、ファンの外観から「リブ無しタイプ」であることも判ります

ファンのケーブルをたどっていくと、末端のカプラー(ソケット)のピンは4本であることが確認できました
4ピンということは、PWM制御でファン回転数を細かく制御するタイプです

つまりこの場合、交換用のCPUクーラーを購入するには…
● サイズ:8cm
● 回転数制御:PWM
● リブ無し
 …の製品を選べば良いということになります

CPUクーラー
GELID Silent8
静音ファン 80mm

上の画像の左側、ホコリが付いている方が、パソコンに取り付けられていたCPUクーラーです
右側の方は、今回交換するために購入した、新しいCPUクーラー「GELID Silent8」です

スペックを下に記しますが、回転数がやや低めとなっており、静音重視型であることが伺えます
(左の画像の商品です、画像が表示されない場合はアドブロッカーをOFFにしてご覧ください)
  • 製造元:GELID solutions
  • 販売元:株式会社サイズ
  • 商品名:Silent8
  • 回転数:900~2000rpm
  • 音量(静音性): 10~21.5dBA
GELID CPUクーラー公式ページ

CPUクーラー パッケージ
今回使用したCPUクーラーのパッケージです(表面)

わざわざ撮影しているのは、後で製品スペックや品番等を調べる時に役立つからです

CPUクーラー スペック
同じく裏面です

ケーブルの長さや風量、静圧など、細かいスペックが記載されています

CPUクーラー 防振ゴム
こちらは、新品のCPUクーラーの付属品であるゴムブッシュです(防振用のゴム)

ファンの回転音が耳障りに感じたことはありますが、振動で異音が出たことはありません
そのため、特に必要性を感じませんでしたので、今回は使用していません

吸気導入パネルの取り外し

CPU 温度センサー
吸気導入パネルに固定されている温度センサーを外します

パソコン 分解
吸気導入パネルの固定ネジ2本を外します

パソコン 分解
吸気パネルが外れました

CPUクーラー
これで、CPUクーラーとヒートシンクにアクセス可能となります

カプラー(ソケット)の取り外し

CPUクーラー交換
右奥に見えている茶色いカプラー(ソケット)がCPUクーラーの接続カプラーです

ファンを稼働させる電源ケーブルと、回転数を制御するケーブルがつながっています

CPUクーラー交換
このカプラーは奥まったところにあるため、指でつまんで抜くのは難しそうです

小型のマイナスドライバーを使って爪を押し広げ、固定を緩めた状態で、ラジオペンチで優しくつまんで持ち上げます

ソケット 抜く
爪の固定が外れ、一旦カプラーが上にずれたら、ドライバーはもう必要ありません
ラジオペンチでそっとつかんで抜き取ります
力を加えすぎると、カプラーを破損させる場合があるので要注意です

ヒートシンクの取り外し

CPUクーラー交換
ヒートシンクの固定ネジ4本を緩めます

CPUクーラー交換
ヒートシンクが外れました

CPUグリス
サンワサプライ
ナノダイヤモンドCPUグリス

CPUの背面は、このような状態になっていました

CPUグリスがカピカピに乾燥し、粘性が感じられない状態です。グリスの劣化がかなり進んでいると言わざるを得ません

CPUグリスの清掃と塗り直しについては、リンク先でをご覧ください(別ページで解説しています)

CPUクーラーの取り外し

CPUクーラー 取り外し
それでは、CPUクーラーの取り外しに移ります
画像のように横方向の隙間から板型のドライバーを差し込んで、ネジを緩めます

ネジ上部の穴を通してドライバーを差し込めれば良いのですが、この穴は内径が細く、4.3mmしかありません (ノギスで計った実測値です)
ドライバーの軸経は5mm以上あるのが普通ですので、よほど極端に細軸のドライバーでないと、穴を通りません
これが通るような細軸ドライバーは「精密ドライバー」になるはずですが、そうなると今度は、ビット先端の大きさが不十分で、ネジ溝にフィットしません

その場合は、このように横方向からネジ溝にアクセスするしかありません

ネジが固い場合は、しっかり下に押し込みながら回しましょう
ねじ回しの基本です。これを怠ると、ネジ溝を舐めることがあります

PCに取り付けたままの状態では、PCケースが邪魔になって思うようにドライバーを回せませんが、ヒートシンクごと取り外し、外に出した状態ですと、作業も楽に行えます

ドライバー 極薄板型
アネックス スリム
オフセットドライバー

今回使用した極薄型のドライバーは、Anexの「スリムオフセットスクリュードライバー」(No.6102)です

わたしが持っているドライバー類の中で、最も狭い隙間にアクセス可能なドライバーです
高さ1.6cmしかありません(1.6cmの隙間があれば、入ります)

以前、同様のヒートシンク清掃をした際に、手持ちのドライバーではどうしても隙間に入らなかったため、この作業のために購入したものです
(この手の工具はかなり所有している方ですが、板ラチェット型のドライバービットでも入りませんでした)

CPUクーラー交換
CPUクーラーが外れました

ヒートシンク ホコリ
ヒートシンクの上面が露出しました

びっしりとホコリが溜まっており、通風が悪い状態です
これだけホコリが溜まると、放熱に影響が出て、ファンの回転数も上がりがちになります

CPUグリスの塗り直しについては、リンク先で別途解説しています
(固着したグリスの清掃のしかた、グリスの塗り伸ばし、ヒートシンクの取り付けなど)

CPUクーラーの取り付け

ヒートシンク 清掃
KURE ニュー
シトラスクリーン

ヒートシンクを洗浄し、きれいな状態にします
画像は洗浄直後のため、ヒートシンクのフィンの間にまだ水滴が残っています

洗浄には、KURE ニューシトラスクリーンでCPUグリスを除去し、念の為、食器用洗剤を使って二度洗いしています
ここまで丁寧に作業をする必要は、必ずしもありませんが、最低でもホコリは除去しておきましょう(放熱能力が大幅に向上するとともに、CPUクーラー回転数が下がり、結果的に静音性が高まります)

CPUクーラー 取付
新しいCPUクーラーを、清掃後のヒートシンクに取り付けます

CPU 清掃
CPU側も、固着したグリスを丁寧に清掃してきれいにします

マザーボード 清掃
マザーボード(基盤)に付いていたホコリも、軽くブローして取り去りました
こういう作業は、ヒートシンクを外した時に行うと、手が入りやすいので作業も楽です

CPUグリスを塗る

CPUグリス 塗る
Halnziye
シルバー入グリス

適量のグリスをCPUに乗せます

使用しているのは、Halnziye製のCPUグリス「HY510」です
熱伝導率の高い高級グリスではなく、どちらかというと低価格の高コスパタイプです

詳細は、CPUグリスの清掃と塗り直し のページをご覧ください

CPUグリス 伸ばす
指先でCPUグリス(サーマルコンパウンド)を薄く伸ばします
ヒートシンク側も同様に作業します

CPUクーラー交換
AINEX
シルバーグリス

ヒートシンクを乗せ、ネジを締めれば、CPUクーラーの交換作業は完了です

ネジの締結時は、トルクが均一になるように順番を守ってネジを締め、繊細かつ適切なトルクで固定します

CPUクーラーのケーブルが長く、余ってしまう場合は、適切に結束しておきましょう
ここではCPUクーラーの外周を一回りさせたあとに、他のケーブルとまとめて結束し、ケーブル自体が遊ばないようにまとめています
マザーボードの上を這わせないようにすることも重要ですが、空気の流れをイメージし、放熱を妨げないな位置に固定することも重要です

ネジの締め方について

ネジの締め方や緩め方の基本について、知らない人が以外に多いようですので、簡単に書いておきましょう
義務教育では教えてくれませんので仕方ありません

● ネジを締める時
ネジ締めは3段階に分けて考え、作業に当たります
専門学校等でこう教えるかどうかは知りませんが、わたしはこのように作業してます

  1. ネジ溝にネジを合わせる(ネジの挿入)
  2. 締め込みの手前まで、ネジを送り込む(送り込み)
  3. ネジを締める順番に配慮し、適性なトルクで締結する(締結)
この挿入・送り込み・締結を、一度にやってしまう人が多いのですが、これを一度にやると「ゆがみ」が出ます
イケアやニトリの組み立て家具で、ネジ穴が合わないと言うのは、たいていこのパターンです

先にすべてのネジをネジ溝に当てはめ、問題なく嵌ることを確認し、それからネジを順次送り込みます
最後の締結は、右回りや左回りに締めていくのではなく、対角線に締めていきます。これにより、締結に起因する歪を比較的少なめになります
ネジを締める際には歪みは発生するもので、「いかにそれを少なくするか?」という考え方が重要です

締結も一度に規定トルクまで上げてしまうのではなく、最初は弱めにトルクで一通り締め、最後に「本締め」で規定トルクまで上げるというくらいの配慮はしたいものです

特に今回のように、CPUとヒートシンクとを、歪みを出さずに寸分違わずぴったり貼り付けたい場合は、それなりに配慮して締結すべきです
歪みがでて微細な隙間が生じた場合にも、その間隙をCPUグリスが埋めてはくれますが、CPUグリスの介在量が少なければ少ないほど、ヒートシンクにダイレクトに熱が伝わります

ですので、グリスの熱伝導率や塗り方よりも、ネジの締め方の方が重要ではないかと思います

● ネジを緩める時
ドライバーをしっかり押し付けて、押す力8に対して、回す力2ぐらいの気持ちで回します
これは、どのくらいの締結力で締まっているかにもよります
簡単に緩むようなら、ある程度押す力を緩めても問題ありませんが、固着して緩めることが難しそうなネジの場合は、最大パワーで押しながら回しますそれでもダメでネジ溝を緩めることは、あったりするものです。その場合は浸透潤滑剤をスプレーした後に、貫通ドライバーで叩いて固着を緩めたり、ショックドライバーを使ったりします
最近はネジザウルスという商品がもてはやされているようですが、わたしから言わすとバイスプライヤーのほうがよっぽど使いやすいと思います(そこそこ太いネジを咥えて、ねじ切れるだけの嵌合パワーを出せます)

組み立てと作動テスト

CPUクーラー交換
組み立てる際は、分解時と逆の手順で組み立てていきます

CPUクーラー 静音
パソコンを起動してみました

ファンが回り始めましたが、回転音がほとんど感じられません
かなりの静音です

いくらなんでも静かすぎるので、「何かおかしいのでは?」と思い、PCの作動状況をソフトでチェックしてみました

CPU温度 回転数
CPU交換後のパソコンの状態です
計測には「HWmonitor」を使用しています

HWmonitorのダウンロード はこちら

結論から言うと、CPUコア温度は大幅に下がり、ファンの回転数は大きく低下しました
結果として、ファンの音がほとんど感じられないレベルの超静音マシンができあがりました
PCは、耳の位置からおおよそ1メートルの距離に設置していますが、前後面を開放した棚の中に納めてあるため、高周波の直接音が遮られていることも静音に寄与しています

CPUクーラー交換の感想とまとめ

ここまで影響が大きく出るとは予想しなかったため、驚きました
実売1,000円以下のファンを交換し、清掃してCPUグリスを塗り直しただけで、ここまで変わるとは、実に驚きです
やってよかった、いや、もっと早くやればよかったと、本当に思います
今回の作業は、CPUクーラーからゴロゴロという異音が出たため、ベアリングか軸受がダメになったと思い、必要に駆られて嫌々やったものです

今後は、2年か1年に一回の頻度で筐体を開け、ヒートシンクの清掃とグリスの塗り直しを行ないたいと思います
  • ヒートシンク(放熱フィン)を定期的に清掃し、通風を保つのは重要
  • 放熱効率が上がるとCPU温度が下がり、ファン回転数が下がるために、結果的に静音性が向上する
  • CPUグリスの性能(熱伝導率)はさほど重要ではない。ネジ締めを丁寧に行ない、ヒートシンクを隙間なく密着させることで、グリスの性能差は無視できるほど小さくなる(クリアランスが生じた場合はこの限りではない)
  • 経年劣化が進み、粘度の大きくなったCPUグリスを再利用しないこと。CPUグリスが適切に広がらず、膜状となって介在するため、ヒートシンクへ直接熱が伝わらず、放熱の阻害要因となりうる
  • 締結時の歪み量が大きくなると、局所的にクリアランスが生じ、熱伝導に悪影響を与えてしまう。この場合はグリスの熱伝導率の違いがコア温度の差異となって観測される場合がある(ネジ締結は適切に行う)

自動車整備に詳しい人なら、クランクシャフトのメタルの厚み選定に使用する「プラスチゲージ」をイメージすると良いかもしれません

プラスチゲージは、糸状のプラスチックを潰し、潰れた幅の広さを計ることでクリアランスを計測するプリミティブな計測器具です
測定範囲は、狭いものでは0.05~0.15mmまで計測可能です。中間タイプは0.02~0.07mm、広いタイプは0.1~0.2mm程度を計測可能です

計測時には、油膜による誤差が出ないよう脱脂して使用します(そのくらいシビアな計測が可能です)

クランクシャフトは潤滑が必要ですので、油膜を維持するためにクリアランスを確保する必要がありますが、CPUとヒートシンクの場合は、可能な限り密着させて大丈夫なわけです

密着させたいからといって、闇雲にトルクを強めると、CPUの破損を招いてしまいます
重要なのは、CPUとヒートシンクの双方の面に歪みを生じさせることなく、平行な状態を保ちながら締結することです(各ネジに、均等にトルクをかけていくということ)
CPU背面の金属板は薄手ですので、任意のネジを一つだけ強くねじ込むと、簡単に歪む恐れがあります。そうなると、後で他のネジをいくら締め込んでも隙間が消えません

あまり極端にこだわる必要はありませんが、適切な締結を行わないと歪が生じ、局所的にクリアランスが大きくなり、グリスが厚く介在することで熱伝導に悪影響を及ぼす恐れがあります。気をつけましょう

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作業のきっかけ
PC稼働時に、ゴロゴロという異音が発生するようになり、耳を近づけて音の場所を探ってみると、どうやらCPUクーラーから音が出ていることが判りました
異音の原因は、ファンのベアリング(軸受)の経年劣化であると思われます

大きな音ではないものの、耳障りな感じがするため不快な感じが否めません
完全に駄目になる前に、CPUクーラーを交換することにしました

純正CPUクーラー:Taisol製 12VDC BallBearing
サイズ:縦8cm x 横8cm x 高2.5cm
タイプ:PWM制御(4ピン) リブの有無:リブ無し

回転速度の比較
交換前 最低1250(アイドル時)、最高4115RPM(高負荷時)
交換後 最低 706(アイドル時)、最高 777RPM(高負荷時)

温度の比較
交換前:20度前後(アイドル時CPU温度)、50度前後(アイドル時コア温度)、最高97度(高負荷時コア温度)※ 室温17度にて計測

交換後:20度前後(アイドル時CPU温度)、25度前後(アイドル時コア温度)、最高62度(高負荷時コア温度)※ 室温19度にて計測

静音性の比較
交換前:ネット閲覧時は1500回転以下のため、ほとんど音を感じない(実際には回転音が出ているが、PCの置き場所を工夫することで、ほぼ無音に近い状態になっている
なお、振動対策を施しているため、共振による振動音は皆無

2000回転を超えると音が出ていることを感じる
動画視聴時は2000回転超になるため、静かなシーンでは少し気になることもある
動画編集時や編集後の書き出し時は高い負荷がかかり、回転数が4000回転前後まで上がるため、盛大に音が出る。体感的には「早く終わってくれないかな~」と感じてしまうような音量(ハンディ掃除機を稼働させている感じ)

交換後
アイドル時の回転数は700回転少々。動画を書き出してCPUに負荷をかけても770回転までしか上がらなかった
あまりに静かなので、もしかして何か不具合が発生しているのではないかと思い、念の為CPU使用率を確認してみたが、平均で80%程度、一時的に95%まで上昇しており、実際には充分な負荷がかかっていた

公称回転数は900~2000回転とされているものの、わたしのPCでは700回転台で静かに回転している
最大負荷時でも無音に感じられる
なにしろ最大負荷でも780回転以下なので、音が出なくて当然かもしれない

まとめ
ヒートシンクの清掃とCPUグリスの塗り直しの効果が大きく、効果的に放熱できているもよう
ファンが低回転状態でも充分な冷却できているため、ファンの回転が高くならず、結果的に静音性が向上した
意図したものではなかったが、静音パソコンを超えて、「無音PC」と言っても語弊のない状態に仕上がっている
実際には無音では無いはずだが、椅子の位置とPC設置場所の距離関係から、聴覚限界以下の騒音レベルとなっている
非常に快適なPC作業環境が整ってしまった(もっと早くやれば良かった)

※ PCスペックが高くなく、そもそものCPU発熱量が低いことも寄与していると思われる
ゲーミングPCに使用されるような、コアが10以上、スレッド20以上ののCPUだと、発熱量そのものに大きな違いがあります(わたしはPCゲームをやらないので、このような低スペックマシンでも間に合っています)

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