120mmファンと140mmファン：PCファンのサイズ解説

導入

PCを自作する人は、ケースファンを見落としがちです。ほとんどの人は、ファンを単なる見た目の問題と捉えています。しかし、PCの最高のパフォーマンスを引き出すには、適切なPCファンを選ぶことが不可欠です。ファンの品質は、PCの騒音レベル、パーツの寿命、そしてゲームハードウェアのパフォーマンスに影響を与えます。また、サーマルスロットリングの発生を抑え、消費電力にも影響します。

PCケースファンを購入することを決めたら、まず最初に考慮すべきはサイズです。サイズは80mmから200mmまでありますが、互換性の面では120mmと140mmの2種類が主流です。ほとんどのPCケースにはどちらのサイズも取り付け可能ですが、適切なサイズを選ぶことで、ハードウェアのエネルギー効率と冷却性能全体に影響を与える可能性があります。この記事では、両方のサイズを実際にテストし、PCハードウェアへの実際の影響を詳細に分析します。

直接対決：120mmファン vs. 140mmファン

空気の流れと冷却効率

2つの主要なサイズを比較する場合、まず最初に違いとなるのは、占有スペースと風量です。風量に関しては、140mmファンが大きなアドバンテージを持っています。表面積は120mmファンよりも36%大きいため、同じ回転数でも、より大きなファンの方がより多くの空気を送り出すことができます。

PCファンにおいて、空気の流れは重要な要素です。140mmファンは最大97CFMの風量を発揮する一方、120mmファンは最大74CFMの風量となります。140mmファンはサイズが大きいため、より効率的に空気を拡散します。つまり、RAMやVRMモジュールなどのより多くのコンポーネントに冷たい空気が届くということです。集中的なエアフローが必要な場合は、120mmファンの方が優れた性能を発揮します。例えば、M.2 NVMe SSDの前面に120mmファンを直接取り付けることで、SSDを冷却し、サーマルスロットリングを防ぐことができます。あるいは、グラフィックカードに重点的にエアフローを集中させることも可能です。

実環境でのテスト結果では、140mmファン3基の方が効率的に空気を吸い込むことが分かりました。ハイエンドGPUとCPUを搭載し、最大負荷時でも、システム温度は安定して78℃で動作します。これらの結果は、平均的な気温と湿度条件下で得られたものです。

風量とサイズの比較表

騒音レベルと音響

大型ファンは、小型ファンに比べて同じ量の空気を送り出すのに必要な回転数が低くなります。その結果、コンピューターの動作音がはるかに静かになります。騒音源を分析すると、羽根が一定の速度で空気を切り裂いていることがわかります。速度が速いほど、甲高い唸り音が大きくなります。多くのユーザーは、粗く騒々しい120mmファンの音を聞くよりも、大型ファンの心地よい唸り音を好みます。

高品質な設計を採用することで、120mmファンのブレードは、標準以下のファンに比べて優れた性能を発揮する可能性があります。騒音の原因となる乱流が低減されるため、小型ファン特有の耳障りな騒音が軽減されます。1100 RPMで回転する高品質な120mmファンの騒音レベルは約17.2 dBAです。これに対し、950 RPMで回転する低品質の140mmファンの騒音レベルは28.5 dBAとなります。

主な違いは、シリコン製の衝撃吸収パッドと制振機能の使用です。これにより、PCケース全体がガタガタ音の原因となるのを防ぎます。4ピンコネクタを備えた最新のファンは、PWMによる精密な速度制御が可能です。これにより、騒音レベルを低減したいというニーズに基づいて速度制御を行うことができます。

静圧と抵抗

騒音レベルに最も大きな影響を与える要因の一つは静圧です。静圧とは、PCケース内部のあらゆる障害物を乗り越えて空気の流れを生み出すために、ファンが圧力差を作り出す能力のことです。測定単位はmm-H2Oです。小型ファンは大型ファンに比べて静圧が高くなります。

• 120mmファン：4.38mm-H2O
• 140mmファン：3.79mm-H2O

静圧が高いほど、ファンはより低い回転数でより多くの空気を送り出すことができます。そのため、120mmファンは、強力な冷却が必要な用途に適しています。特に、AIOユニットの高密度液体冷却ラジエーターに空気を流す際に有効です。より低い回転数でより多くの空気を送ることができます。例えば、360mmのAIOユニットは、同じ騒音レベルの140mmファンよりもCPUクーラーの温度を4℃下げることができ、優れた性能を発揮します。

パフォーマンスに影響を与える技術的要因

回転数と回転力学

小型の120mmファンは、高回転数を実現するように設計されています。通常、回転数は1200～2000回転/分（RPM）です。一方、140mmファンは、始動時の回転数が600RPMで、最大速度で動作するときは1200RPMまで上昇します。大型ファンは遠心力が大きくなる傾向があり、特に140mmファンは中心から外側に向かって寸法が広がっています。その結果、ファン材に大きなストレスがかかります。そのため、エンジニアは動的安定性を確保するために、低回転数で動作させています。

小型の120mmファンは静圧勾配が大きく、PCケース内に空気を送り込むことができます。加圧された空気は、フィルターのない小さな隙間から外へ流れ出ようとします。空気が小さな隙間から外へ流れるため、ケース内に埃が侵入する可能性はほぼなくなります。さらに、最新のPWM方式のファンは温度センサーに基づいて回転速度を調整し、ケース内部が冷えると回転数を下げます。

ベアリング技術と長寿命

PCファンにおいて最も重要な部品の一つがベアリングです。ベアリングはファンの寿命を直接左右します。考慮すべき主な特徴をいくつかご紹介します。

• オイル式ファン：液体を軸受機構として利用するファンは、油圧式または流体動圧軸受として一般的に知られており、高級品とされています。可動部品の間には、微細な油層が存在します。
• 抵抗を低減する：重要なのは、内部抵抗が最小限のベアリングを設計することです。ファンとモーターのシャフトは、回転力を妨げずに支える必要があります。
• 寿命： FDBの卓越した性能により、故障することなく3万時間から4万時間以上使用できます。
• 素材の選択：高級ファンには、銅合金製のシャフトと放熱鋼板が採用されていることが多い。これにより冷却性能が向上し、ファンモーターの寿命が10年延びる。
• 磁気浮上ベアリング：工学技術の究極の形は、磁気駆動と「磁気浮上」ベアリングです。磁力を用いてシャフトをハブ内部に浮上させ、摩擦を完全に排除します。これは、ニッチな分野における最高級のファンと言えるでしょう。

注：ファンベアリングの寿命は動作温度に依存し、動作温度は周囲温度の影響を受けます。

消費電力と効率

ほとんどのユーザーはファンユニットの消費電力を些細なことだと考えています。しかし、フルタワーのような大型PCケースを使用している場合は、消費電力を考慮する必要があるかもしれません。大型ファンブレードは重いため、より多くの電力を必要とします。これらのファンは、120mmファンの1.8Wに対し、3.6W程度の電力を消費します。ただし、効率を消費電力だけで比較することはできません。

コンピューター用ファンは、120mmファンに比べて140mmファンの方がエネルギー効率に優れています。これは、消費電力あたりの風量が大きいためです。140mmファンの効率は18%にも達します。最新のファンはデイジーチェーン接続に対応しており、1本のケーブルで複数のファンを接続できます。これにより、組み立て作業が大幅に簡素化されます。

結論

ファンのサイズについてまだ迷っているなら、議論全体を箇条書きで分かりやすく説明しましょう。そうすることで、迅速かつ明確な意思決定に役立つはずです。

• 高い静圧と正圧の筐体が必要な場合は、120mmサイズをお選びください。ラジエーターやケーブルが密集したPCケースに最適です。
• 静音性を重視し、かつエアフローの良いPCケースをお持ちなら、140mmファンを選びましょう。

120mmでも140mmでも、長期的な動作と優れた美観を提供する製品を見つけることが重要です。そのためには、ESGAMING製品を検討してください。 Prism Pro ARGBそしてサイレントフローシリーズ高性能リグに求められる最高の性能と美観を提供します。

2020年に設立されたESGAMINGは、Z世代のゲーマーとeスポーツ文化に特化した革新的なハードウェアブランドです。水槽のようなデザインのPCケース、高効率電源、そしてプレミアムな冷却システムで、あなたの理想のPC環境を見た目も性能も向上させます。次世代のために設計されたESGAMINGは、世界中の若いPCビルダーがデスクトップ環境を限界なくレベルアップできるようサポートします。

詳細については、www.esgamingpc.comをご覧ください。