2次冷却にドライアイスを使った水冷ペルチェ

注:「掃除機を使った空冷ペルチェ VS 水冷ペルチェ」を
   未だ読んでない方は先にそちらを見て下さい。

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前回、−15度迄冷やした不凍液を使った水冷ペルチェシステムで、
セレ333@710でのπ取りに成功しましたが、2次冷却装置が無い簡易水冷システムの為、
冷媒温度が上がってしまい、@720でのπ104万桁を完走させる事が出来ませんでした。

なもんで、買って来ましたよ、ドライアイスぅ〜!!
隣町の昭和炭酸(昭炭商事)で、1キロ¥400でした。
対応してくれた兄ちゃんの話によるとドライアイスの温度は−80度だそうです。
心の中で「こっ、これなら750イケルかもっ!!」と思ったのは言うまでもありません。


ほんじゃ、前回の実験で使用した−15度迄冷やした不凍液の中にドライアイスぶっ込んでみましょ。
写真をクリックすると拡大します。(50K)
すっ、凄いっす!!ボコボコいってます!!
※二酸化炭素が凄い勢いで発生しますので部屋の換気に十分注意して下さい。

前回の実験では−15度に冷やした冷媒の温度がすぐに上昇してしまいましたが、
今回は逆に下がって、冷媒温度が−20度以下になってもまだ下がっています。
これは期待出来そうではないでしょうか。

<構成>
水枕  :HIROオリジナル
ペルチェ:千石85W*2枚
ポンプ :お風呂ポンプ
冷媒  :ドライアイスで冷やした不凍液
2次冷却:ドライアイスを追加投入すれば、長時間の実験でもOK
CPU :20週セレ333@720
コア電圧:2.4V

それでは、PCを起動してみましょう。
おぉーっとぉー!!CPU温度が、いきなり測定不能の−20度以下です!!
これなら@720楽勝で御座いましょう!!

という事で、π104万桁起動っ!!
ループ1回目終了っ!!
ループ2回目終了っ!!
ループ3回目終了っ!!
おっしゃぁ!!前回の3回目のエラー乗り切ったでぇっ!!

ループ4回目終了っ!!
ループ5回目終了っ!!
ループ6回目終了っ!!
順調、順調!!このままたのんまっせぇっー!!

ループ7回目終了っ!!
ループ8回目終了っ!!
ループ9回目終了っ!!
んが、ここで、オーバークロッカーにとって最大の天敵の、
「NOT・CONVERGENT・IN・SQR」!!

なっ、なんでやねんっ!!(TT)
@710からたったの10MHz上げただけやないかいっ!!
なんで@720ごときが動かへんのやっ!!
こっ、こうなったら電圧もっと上げたるぅっ!!
ブチ壊れてもかめへんさかい、大盤振る舞いで2.6Vでどうじゃぁ!!

という事で、2.6Vでπ104万桁起動っ!!
ループ1回目終了っ!!
ループ2回目終了っ!!
ループ3回目終了っ!!
ループ4回目終了っ!!
ループ5回目終了っ!!
ループ6回目終了っ!!
ループ7回目終了っ!!
ループ8回目終了っ!!
ループ9回目終了っ!!
ループ10回目終了っ!!
よっしゃぁ!!さっきの10回目のエラー乗り切ったでぇっ!!

ループ11回目終了っ!!
ループ12回目終了っ!!
ループ13回目終了っ!!
ループ14回目終了っ!!
ループ15回目終了っ!!
順調、順調!!このままたのんまっせぇっー!!

ループ16回目終了っ!!
ループ17回目終了っ!!
ループ18回目終了っ!!
ループ19回目終了っ!!
よーし、後は「計算結果をpi.datに出力」して頂くだけで御座いますよっ!!
しかも、19回目終了時のTIMEが2分37秒と
自己記録更新の好TIMEじゃないっすかぁっ!!

その時、「ポーン」という心地良い御馴染みの終了音と共に、
「πの計算が終わりました」のポップアップ画面かと思ったら、
またまた悪魔の、「のっと・こんばぁーじぇんと・いん・えす・きゅぅ・あぁーるぅー」
じゃないっすかぁ〜っ!!あと僅か数秒だったのに・・・・・おーまいがぁーっ!!

悪夢や・・・・・もうなんもやるきがおきん・・・・・
燃え尽きましたよ・・・・・完全に矢吹じょうな状態で御座いますよ・・・・・
すぱぱい♪ ひゃくまんけた♪ どしたらとおるのぉ〜♪
さあ、皆さんもドレミファソネットのメロディーでご一緒にお願いします
さん、はい
スパπ♪ 百万桁♪ どしたら通るのぉ〜♪ ヽ(´▽`)/

で、敗因なんですが、冷媒の温度が−20度であれば、計算だとCPU温度は、
−35度近くになるはずで、@720なら余裕のよっちゃんのはずだったんですが、
ど〜も、−22度くらいにしかなってないのではないかと思われます。
※CPUの温度が解からんのはいかんですね。−20度以下が測れる奴買わなきゃ。

1 冷媒 3.7 2.2 0.7 -2.5 -4.5 -5.9 -7.7 -10.2 -13.3 -16.5 -19.2 -22.1 -25.3 -30.2
2 水冷HEAD 17.8 16.7 15.6 14.7 13.4 12.3 11.1 10.2 9.5 9.1 8.5 8.6 10.1 10.6
3 CPU -12.3 -13.1 -14.2 -15.2 -16.1 -18.2 -19.6 - - - - - - -
4 HEAD-CPU 30.1 29.8 29.8 29.9 29.5 30.5 30.7 - - - - - - -
5 HEAD-冷媒 14.1 14.5 14.9 17.2 17.9 18.2 18.8 20.4 22.8 25.6 27.7 30.7 35.4 40.8
※CPU用の温度計は−20度以下は計測出来ない為、冷媒温度−10.2度以下では未計測。 ※4番5番はそれぞれの温度差。 ※CPUとHEADの温度差は約30度である為、  冷媒が−19.2度時、HEADが8.5度であるから、CPUは約−21.5度と推測出来る。 まず注目して貰いたいのは、2番の水冷HEADの温度なんですが、 冷媒温度が3.7度から−30.2度と約34度も下がっているにもかかわらず、 HEADの温度は17.8度から8.5度と、たったの9度しか下がっていません。 しかも、冷媒温度−19.2度時をピークに逆にHEADの温度が上がっちゃってます。 次に、5番の冷媒とHEADの温度差に注目して貰いたいのですが、 この表では、冷媒温度が3.7度の時が、一番温度差が小さく、 冷媒温度が下がるにつれて、HEADとの温度差は広がっており、 冷媒温度が高い方が効率良くHEADが冷やされているのが分かります。 いったい何故なのか? それは、冷媒の不凍液の温度が下がれば下がる程、粘度が上がり、 その結果、冷媒の流量が減ってしまい、逆にHEADの温度が上がってしまうのです。 つまり、お風呂ポンプでは完全に役不足という事だと思われ、 超低温の高粘度な冷媒でも必要な流量を確保出来るだけの、 もっと強力なポンプが必要だという事です。 あるいは、超低温でもサラサラな冷媒に変更するとか・・・・・何がいいんだろ? 冷媒温度3.7度時と同じだけの流量を−30度の冷媒でも流せれば、 水冷HEADを−16度にする事が可能で、その時のCPU温度は−46度になり、 計算通りに行けばの話ですが、セレ333@750が達成できる事になるはずなんですが、 熱損失等もあるでしょうから、そこ迄は冷えないでしょうかねぇ。 また、今回使用した水冷HEADがアルミ製の為、もっと熱交換率の高い銅製で、 しかも水路の内径が太い「スーパーHIROくま君」にすれば、さらにもっと冷やせるでしょうから、 この辺の見直しと、常用する為の2次冷却装置の構築を、今後の課題にしたいと思います。 あと、ホース類や、水枕の断熱が必要ですね。ホースなんて、霜で真っ白になっちゃってますよ。 写真をクリックすると拡大します。(46K) まあ、 水冷HEAD¥7,800(送料、税込み)http://www.sikasenbey.or.jp/~w-hiro/waytocool-00.htm 85Wペルチェ2枚¥3,500 お風呂ポンプ¥2000くらい 不凍液¥1000くらい ドライアイス¥400(1キロ) の総額¥15000弱の簡単な水冷システムで、 冷風機等を改造した大掛かりな2次冷却装置がなくてもここまで冷やせる事が出来たので、 十分満足出来る実験結果が得られたと言ってもいいんじゃないでしょうか。 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− さて、やっとセレ333@700オーバーでのπ104万桁完走を達成する事が出来ましたが、 巷では河童P3の純空冷で900越えを達成している方もいるようで、 とりあえず、セレ333の実験はこれで終了にしたいと思います。 セレ子ちゃん、半年間本当にご苦労様でした、余生は友人宅にて500Mhzでのんびり?過ごしてね。 でもって、次は1Gオーバーでのπ取りに挑戦したいっすね。 と言っても1Gが狙えそうな高倍率のP3は、まだまだ高いですからねぇ〜 セレ500Aとかがあったらばっちりなんだけど・・・・・ INTELさん、頼むから貧乏なオーバークロッカーの為に、 是非とも、河童セレ500Aを$100以下で出してくんない? 20週300Aみたいに、またまた伝説になると思うんだけど・・・・駄目かねぇ? −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 3月20日更新 セレ333は引退させて、 友人宅でのんびり老後を過ごしてもらう予定だったんですが、 どうしてもセレ333@750を見てみたいという欲望を 抑える事が出来なくなってしまいました。 そこで、どうしたら達成出来るのかを考えてみる事にしました。 まず、ポンプの性能に問題があると言いましたが、 どれくらいの能力があればいいのか検証してみましょう。 セレ333@685/2.3V/85Wペルチェ2枚 水道直結で蛇口の開閉で流量を調整/水温9.5度
1 流量(L毎分) 0.7L 1.5L 3.0L 6.0L
2 水冷HEADの温度 20.9度 16.8度 14.6度 13.4度
3 CPUの温度 -13.3度 -16.7度 -18.6度 -19.7度
4 HEADとCPUの温度差 34.2度 33.5度 33.8度 33.1度
5 HEADと冷媒の温度差 11.4度 7.3度 5.1度 3.9度
※前回の水道直結の実験で@700のπが完走しなかったのは、  蛇口の開け方が足りなかった為で、流量を毎分6Lにしたら@710でπが完走しました。 このグラフを見ると良く解りますが、流量を倍々にしても、 HEAD温度が冷媒温度(9.5度)に近づくにつれて、その効果がだんだん小さくなっています。 流量をさらに倍の12Lにしたとしても、HEAD温度はたぶん13度弱にしかならないでしょう。 掃除機を使った空冷の実験でも説明しましたが、必要以上の流量はあまり意味が無いので、 このシステム構成の場合であれば、毎分6Lもあれば十分ではないかと思われます。 次に、今回使用したお風呂ポンプの流量なんですが、内径15mmのホースの場合は、 毎分10Lと必要以上の流量なんですが、内径6mmの水冷HEADを通した場合は、 毎分1.5Lと、約1/6.7に落ち込んでしまいました。 これは15mmと6mmの円の面積比1:6.5に一致しており、 流量を増やすにはポンプの性能だけでなく、水路の太さも重要である事が解ります。 以上の実験結果から判断すると、内径6mmで毎分6Lを確保するには、 内径15mmで毎分40Lの性能のポンプが必要だと思われ、 しかも超低温の高粘度の不凍液での使用を考えると、 さらに倍以上の性能のポンプが必要になるかも知れません。 がしかし、そんな高圧力をかけると水漏れの心配が出て来ます。 実際に今回の水道直結の実験でも、6Lの実験ではかなり蛇口を開けており、 15mmから6mmの変換ジョイントの部分や、 蛇口とホースのジョイント部分にかなりの圧力がかり、 非常に危険な状態だった為、それ以上の流量は試せませんでした。 う〜ん・ん・ん・・・・・ こうやって考えてみると、ポンプの性能を上げるよりも、 やはり、水路の太い水冷HEADへの交換の方が良いのではないかと思われます。 それなら、毎分10Lのお風呂ポンプの流量でも、廃熱が間に合うかも知れませんし。 という事で、「スーパーHIROくま君」を急遽作成してもらう事にしました。 当初、KENDONさんのとこの水冷HEADも考えたんですが、 価格が予算オーバーである事と、ペルチェが2枚しか付けられない事を考慮した結果、 ペルチェが3枚付けられる「スーパーHIROくま君スペシャル」を選択しました。 ちなみに、「スーパーHIROくま君」のプロトタイプはこちらです。 次回は、「スーパーHIROくま君スペシャル」を使って、 セレ333@750に挑戦してみます。