アルミケースは冷却に有利か~PCケースの熱伝達経路

 最近アルミのPCケースがよく売れているという。放熱が良いという話だが本当だろうか。
PCケースの熱伝達経路には次がある。

  1. 換気:熱源→内気→外気
  2. 対流熱伝達:熱源→内気→ケース→外気
  3. 熱伝導:熱源→ケース→外気
  4. 熱放射:熱放射→ケース→外気

 

1の冷却性能は換気風量に比例する。ファンで換気している場合、主体になる。大抵のケースはこのパターンに該当する。
 大風量のファンを付けてガンガン換気すればよく冷えるが、必要以上に冷やすのは電力の無駄で騒音も大きい。適切な風量を持って冷やすのが良い設計といえる。

 

2はファンで換気しない密閉ケースの場合、主体になる。ちなみに、この経路の熱抵抗Rhは、次式となる。

 Rh= 1 / ( h1・A ) + L / ( λ・A ) + 1 / ( h2・A )    (式1)

h1,h2は、それぞれケース内側と外側の熱伝達率(W/m2・K)。自然空冷では20~30。流速が高いほど大きな値をとる。
Lは板厚(m)。PCケースの場合は、一般に0.0006~0.0012。
Aは表面積(m2)。ケース側板を例に取ると、0.12前後。
λは熱伝導率(W/m・K)で、鋼板の場合は51.5、アルミ(A5052)の場合は124である。

 式1から、密閉ケースの冷却性能は空気との熱伝達率によって決まり、ケースに触れる流速が速いほど、放熱面積が広いほど、冷却性能があがることがわかる。板厚Lが薄いので、材料の違い(アルミであるとか、鉄であるとか)は性能にほとんど関係しない(納得できない人は、式1を使って材質の違いがどの程度Rhに影響するか、計算してみるといいでしょう)。

 

3は材料の熱伝導率と、熱が通る経路の断面積によって性能が来まる。アルミ材のメリットが生かせる唯一の分野だが、PCケースは板厚が薄すぎて熱伝達が悪い。HDDやドライブなどの熱源も同様。フレームにネジ止めでは接触面積が小さすぎてほとんど熱が伝わらない。3のパターンは、現実にはほとんど期待できない伝達経路だ。

4はケースの光沢によって性能が左右される。一般に光沢のあるものほど熱をよく反射し、熱伝達が悪い。石油ストーブの背後にあるミラーを思い出して欲しい。光沢のある鉄板が熱源の背後に配置されているのは、熱をよく反射するためである。幸い、PCケースではこの放射熱伝達はほとんど無視できる。熱放射は温度の4乗に関係し一般に数百℃以上で問題になる話だ。

 

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