誰も語らないファンの問題
産業現場のファンについては次のとおりです-最悪です。それは良い意味で言っているわけではありません。
数週間でファンが埃で詰まる工場を見てきました。ベアリングは磨耗し始め、ブレードはべたべたになり、5 ドルのファンが故障したために突然生産ライン全体が停止してしまいます。私が訪れたある食品加工工場では、湿気と絶え間ない洗浄のため、ファンを 3 ～ 4 か月ごとに交換していました。
ファンレス設計は、そのようなドラマをすべて回避するだけです。可動部品がないということは、破損するものが 1 つ減ります。しかし、ここが興味深いところです。-ファンを取り外すということは、その熱を何らかの方法ですべて移動する必要があることを意味し、65W CPU を実行している場合、これは決して簡単なことではありません。
アルミニウムシャーシは単なるケースではありません
ほとんどのファンレス産業用 PC は 6063-T6 アルミニウム合金を使用しています。そうですね、航空機の部品に使われているものと同じものです。この材料の熱伝導率は約 200 W/m·K で、これはかなりまともです。
しかし、本当に重要なのはそれがどのように作られるかです。より優れたメーカーは、CNC 押し出しを一体化して行います。-さまざまな部品を結合する接合部やネジはありません。追加するすべてのジョイントにより熱抵抗が発生し、基本的には熱伝達を遅らせる目に見えない障壁になります。
CPU エリアの壁の厚さが 12 ～ 15 mm に達するいくつかのユニットを測定しました。それは大量の金属であり、そこにある必要があります。アルミニウムは、プロセッサーからの熱を吸収し、シャーシ表面全体に熱を拡散する巨大なスポンジのように機能します。
テストでは、これらの製品が 80W の全負荷で動作し、ケース表面がおそらく 62 度に達するのを確認しました。暖かい？もちろん。ただし、熱くなって「手を火傷する」ことはありません。そして、その暖かさは熱が実際に外に出ていることを意味し、それが重要なのです。
ベイパー チャンバーとヒート パイプ-真の MVP
CPU は小さいため、アルミニウムだけでは機能しません。この熱はすべて、直径約 40mm のチップから発生します。これをアルミに直接貼り付けると、中央は灼熱になりますが、端は冷たいままです。
ベイパーチャンバーに入ります。これは基本的に、内部に水が入った超薄い銅板（薄さ 0.4 mm など）です。- CPUが加熱すると、水は瞬時に蒸発し、チャンバー全体に広がります。より冷たい場所に当たると、凝縮して液体に戻り、熱を放出します。
これはとても早く起こります。たとえば、CPU からケースの最も遠い隅まで 2 秒未満で高速です。
次にヒートパイプを用意します。{0}通常は厚さ約 6 mm の銅パイプが 6 ～ 8 本あります。これらは同じ原理で機能しますが、熱を必要な場所に正確に伝えるように形作られています。私がテストした良好なユニットでは、CPU と最も遠いフィンの間の温度差が 4 度未満でした。驚くべき均一性ですね。
本当に重要な小さな詳細
素晴らしいヒート パイプ テクノロジを使用しても、CPU ダイからベーパー チャンバーへの熱の伝達という問題がまだあります。微細な隙間は常に存在します。-そのスケールでは表面は完全に平らではありません。
従来のサーマルペーストは機能しますが、乾燥してしまいます。 3-年前のユニットを開けてみると、ペーストがカサカサした粉末になっていることがわかりました。理想的ではありません。
新しいアプローチでは、定格 17 W/m・K のグラフェン サーマル パッドを使用します。乾燥せず、時間が経っても滲み出ず、一貫して適用するのが簡単です。
一部のメーカーでは相変化材料も使用しています。{0}室温では固体ですが、50～60度くらいで柔らかくなります。そのため、システムが加熱されると、材料がベトベトになり、あらゆる小さな隙間を埋めます。テストによれば、通常のペーストと比較して接触抵抗を 90% 低下させることができます。
正直なところ、ファンレス システムではあらゆるレベルが重要であることに気づくまでは、それはやりすぎのように思えます。
実際のテスト数値 (仕様は嘘だから)
第 12 世代 Core i7 ユニット (65W TDP) で拷問テストを実行しました。 72 時間連続で CPU 使用率が 100% に達しました。
温度？常に 78-82 度でロックされます。スロットリングはありません。 Cinebench のスコアは安定しており、パフォーマンスの低下はまったくありませんでした。
周囲温度55度のホットキャビネットで試してみました。バックパネルの最高角度は 58 度でした。これらのものは文字通り、非常に暑い環境でも壁に取り付けることができ、そのまま動作し続けます。-
これを同じ条件のファン冷却ユニットと比較してください。-ファンは最大 RPM で悲鳴を上げ、おそらく数か月以内に故障するでしょう。
ファンレスが信頼性において実際に優れている理由
ほら、ファンは機械部品です。ベアリングが磨耗します。潤滑剤が乾いてしまいます。刃にゴミがたまる。失敗するかどうかではなく、失敗するときが重要です。
私が勤務した工場では、メンテナンス担当者が毎年予防メンテナンスとしてすべてのファンを自動的に交換するだけでした。それには費用と時間がかかります。-
ファンレスシステム?冷却は完全にソリッドステートです。-文字通り、磨耗するものは何もありません。そのアルミニウム製シャーシは、内部の実際の電子機器よりも長持ちします。
さらに、ファンがないため、シャーシを完全に密閉できます。 IP65、IP69K 等級-これらは単なるマーケティング用語ではありません。つまり、必要に応じて高圧洗浄できるということです。-ファン冷却されたコンピュータでそれを試してみると、すぐに揚げることができます。-
私は、医薬品のクリーンルーム、屋外の交通管制ボックス、漁船（どこでも塩水噴霧）、毎日ホースで水を流す食品加工ラインでファンレスユニットが稼働しているのを見てきました。彼らはただ働くだけです。
これらが実際に使用される場所
工場の床は明白です。粉塵、金属の削りくず、機械の振動が多い。ファンは数分で窒息してしまいます。ファンレスパネルは何年も問題なく動作します。
屋外設置巨大化しています。スマートシティ関連、交通監視、環境センサー。これらは夏の暑さや冬の寒さの中で屋外に置かれます。 -40 度から +70 度まで定格のファンレス ユニットは天候を気にしません。
医療・食品業界アプリケーションには定期的に消毒できる機器が必要です。滑らかな密閉表面を備えたファンレス パネルは、強力な消毒剤で拭いても問題ありません。
交通とエネルギーセクターには 24 時間 365 日の信頼性が必要です。鉄道制御システム、変電所、海洋アプリケーション-は、障害が発生すると多額の費用が発生したり、安全上の問題が発生したりするあらゆる場所で使用されます。
すべてのファンレス システムが同じというわけではない
ここに汚い秘密があります。一部の「ファンレス」産業用 PC は、ファンが取り外され、CPU のスロットルが大幅に低下した通常のコンピューターです。パフォーマンスの低下に対して割増料金を支払っていることになります。
本物のファンレス システムはゼロから設計されています。シャーシ全体がヒートシンクです。 CNC 加工のマーク、統合されたフィン、慎重に配置されたヒート パイプが見られます。開けるとまた違った印象になります。
TDP 定格を注意深く確認してください。適切なファンレス設計では、汗をかくことなく 65 W の持続負荷に対処できるはずです。誰かが 85 W 以上だと主張する場合は、熱テストのデータを求めてください。できる人もいますが、証拠が必要です。
CPU モデルにも注目してください。 「T」または「TE」で終わるインテル チップは、特にパッシブ冷却用に設計された低電力タイプです。それがファンレス システムに求められるものです。
次に何が起こるのか
CPU 効率は向上し続けています。 Intel 第 13 世代および AMD Ryzen 組み込みチップは、より低いワット数で優れたパフォーマンスを発揮します。この傾向はファンレス設計に大いに役立ちます。
冷却面では、ハイエンド ユニットに液体金属サーマル インターフェースが採用され始めています。{0}}熱伝導率が 70 W/m·K を超える-これは非常識です。
ダイヤモンド コーティングや固体熱電冷却（可動部品はなく、電気だけ）による研究も行われています。{0}そのほとんどはまだ実験中のものですが、最終的には少しずつ出てくるでしょう。
結論
トップエンドのファンレス産業用パネル PC がファン冷却システムよりも優れたパフォーマンスを発揮できる理由は魔法ではありません。{0}{1}それはエンジニアリングです。 CPU ダイから最表面に至るまで、マシン全体を 1 つの統合された熱システムとして扱います。-
信頼性が交渉の余地のない産業環境では、ファンレスが賢明な選択になることが増えています。メンテナンス不要、騒音なし、汚染から密閉され、極端な温度でも動作し、フルパフォーマンスで無期限に稼働します。
はい、前払い料金が高くなります。しかし、5 ～ 10 年にわたるメンテナンス、ダウンタイム、交換コストを考慮するとどうなるでしょうか?通常はファンレスが有利です。
あらゆる過酷な環境向けに機器を仕様している場合は、少なくともファンレスのオプションを真剣に検討してください。このテクノロジーは、もはや妥協の余地がないほど進歩しています。-多くの場合、単に改善されています。
明華について
私たちは Minghua でファンレス産業用パネル PC を製造していますが、熱工学の部分にかなりこだわっています。当社のユニットでは、航空宇宙-グレードのアルミニウム、ベーパー チャンバー、多層ヒート パイプ システム--が基本的にこの記事で説明したすべてのものを使用しています。 IP65/IP69K 等級であり、スロットルなしで -40 度から +70 度まで動作します。世界中のメーカーが最も過酷な環境において当社のシステムを信頼しています。現実世界の状況に実際に耐えられる産業用コンピューターをお探しの場合は、ぜひご相談ください。
