コンピューターファンは、あらゆるコンピューターにとって重要なコンポーネントです。CPU、GPU、電源ユニットなどのコンポーネントは動作するために電力を必要とし、電力は熱を発生させます。
ファンは吸気と排気の両方に使用されます。ファンがないと、前述のコンポーネントに熱によるスロットリングが発生したり、損傷したりする可能性があります。
かつてはヒートシンクやヒートパイプなどの受動部品で十分でしたが、今日のほとんどのコンピューターでは、これで十分なことはほとんどありません。
PWMファンとDCファンの説明
コンピューターで使用されるファンには主に2種類あります。PWM（パルス幅変調）ファンとDC（直流）ファンです。どちらのファンにもそれぞれ独自の用途がありますが、それぞれの仕組みと使用方法を理解することが重要です。
PWM ファンとは何ですか?
PWMという略語は電気工学に由来し、パルス幅変調（Pulse Width Modulation）またはパルス持続時間変調（Pulse Duration Modulation）の略です。PWMは、コンピューター内の様々なコンポーネントの温度に基づいて、マザーボードがファンの回転数（RPM）を制御することを可能にします。
DCファンは3ピン3線式で、電源、グランド、タコメータ信号を備えています。一方、PWMファンは4ピン4線式で、4本目の線がPWM用です。
PWM対応ファンを使用するには、マザーボードにPWMヘッダーと、デジタル信号を解釈するソフトウェアが必要です。最近のマザーボードのほとんどには、少なくとも1つの4ピンPWMヘッダーが搭載されています。
PWMファンは、基本的にファンのオン/オフを非常に高速に切り替えることで動作します。低周波PWMでは、このスイッチングによって整流ノイズが発生します。しかし、ほとんどのPWMファンは22.5kHzの周波数で駆動しており、これは耳に聞こえません。そして、デューティサイクルを変更することで、知覚される出力が変化します。
デューティサイクルは、信号がオンになっている時間とオフになっている時間の長さを表します。例えば、デューティサイクルが50%の場合、ファンは半分の時間オンになり、残りの半分の時間オフになります。一方、デューティサイクルが100%の場合、ファンは常にオンになります。
PWMファンは、DCファンよりも騒音を最小限に抑え、エネルギー効率に優れているため便利です。その動作原理により、PWMファンのベアリングははるかに長持ちします。
DC ファンとは何ですか?
DCファン（直流ファン）は、固定電圧で動作するコンピューターファンです。一般的な電圧値は5V、12V、24V、48Vです。これらの電圧値を操作することで、ファンの速度（回転数）を効果的に調整できます。
例えば、ほとんどのDCファンは12Vです。しかし、7Vを供給すると、潜在的な回転速度の約60%しか得られません。つまり、回転速度の範囲はそれほど正確ではなく、未使用の電力は実質的に熱として無駄になります。DCファンの電圧値を制御できるのは、それほど一般的ではありません。
注：電圧を下げすぎると、ローターを回転させるのに十分なエネルギーがなくなり、ファンが停止してしまう可能性があります。ほとんどの12Vファンでは、停止する前の最低電圧は6～7Vです。
前述の通り、DCファンは通常3線式で、電源、グランド、そしてタコメーター（「タコ」）出力を備えています。タコメーターは、速度、つまり毎分回転数（RPM）に関連した信号を出力します。
ほとんどの DC ファンは速度を制御できません (常に 100% の速度/電圧で動作します)。または、サーモスタット (オン/オフ) 制御スイッチを備えています。
ご想像のとおり、DC ファンは体感温度に関係なく最大 RPM で回転するため、通常は PWM ファンよりも音が大きくなります。
気流と静圧
空気の流れと静圧はどちらも、ファンの全体的なパフォーマンスを評価するために使用される重要な指標です。
風量は通常、立方フィート/分（CFM）で測定されます。一方、圧力はmm H2Oで表されます。風量はファンがどれだけの空気を移動できるかを示すのに役立ち、静圧は移動する空気の圧力を示します。
空気は熱伝導率が非常に低いです。前述の通り、ファンがないとPCは熱の蓄積によりサーマルスロットリング（熱による動作制限）が発生します。ファンブレードは機械的な空気の流れを作り出し、暖かい空気を排出し、冷たい空気を吸い込むのに役立ちます。
静圧ファンは、ヒートシンク（CPU）やグラフィックス・プロセッシング・ユニット（GPU）のクーラーによく使用されます。特に、物体によって空気の流れが遮られる可能性のある箇所で使用されます。これらのファンは通常、その影響を補うためにCFM値が高くなっています。
ファンの RPM を調整すると、空気量、圧力、電力使用量、騒音レベル、または「ファンの親和性の法則」や「ポンプの法則」にも影響することを覚えておくことが重要です。
結論
DCファンは連続回転するために最低電圧値を必要とします。ほとんどのDCファンメーカーは、ファンが停止しないようにこの値を明示しています。一方、PWMコントローラーを使用した同じファンは、停止することなく、はるかに低い回転数（電圧）で回転できます。
ご想像のとおり、PWMの最大の利点は全体的なノイズ出力にあります。前述の通り、ほとんどのスイッチング音は、人間が知覚できる周波数範囲外で動作するため、聞こえません。
これはまた、PWMはシステムの冷却と放熱に必要なエネルギーのみを使用するため、DCよりも効率的であることを意味します。一方、DCファンは熱出力に関係なく、一定の電圧または回転数で回転します。
DCファンとPWMファンのどちらを選ぶかは、マザーボードによって大きく左右されます。4ピンヘッダーがない場合は、PWMでファン速度を調整することはできません。
