うちとはかなり構成が異成るかと思いますが昨年か今年の初めにCPUクーラーを替えてからは結構良いです。
構成は・・Xa16/W（Win98SP1）メモリー64MB　K6III/400（2.2V)＋PLK6III/98（擬似魔法能力有り）CPUクーラー　山洋製1GPen3対応クーラー　です。
Xa/WですとCPUの上に増設塀がありますが、今はFDDが入るべき所に増設HDDが入ってるぐらいですね。ちゃんとベイも使用したいのですがCPUクーラーと当たってしまうので今は空けてあります。
MS333のCPUが2.2Vか2.4Vか判りかねますが、過去ログを探索してCPUクーラーを変更してみるのも手ではないでしょうか？付属のWinDyクーラーもロットによっては冷え方が足らないそうですし・・。
因みにエアコンを効かせると更に良いですが「排熱」が効率よくないらしく負荷処理をさせると見る見る上がっていきます。まあ、此はしょうがないかなと思っていますが・・。

昨年の発売直後に購入したMS333ですが、Ｘａ１２で使用中でしたが、
今年の５月頃から不調になり７月上旬頃からＷｉｎ９８を起動できなくなりました。
Ｍｅｌｃｏのサポートに連絡メールし、その後、修理となりました。
返って来た物は、下駄毎新しい物になってました。「ＣＰＵの故障でＣＰＵ交換」となってました。
「保証期限2001年８月」直前で、修理は無料でした。
クラーファンよりも、その下のヒートシンク部分が問題のようで
「密着不足」や、「シリコングリスのつけすぎ」があります。
交換用に「これで銅だmini」が良いと言う情報がありました。
後、本体左横のスリット部分に吸気用のファンを取り付けるのも効果有りですよ。

K6-III+/E+以前のK6-IIIシリーズは前者と比べるとやはり発熱量は大きいですね。
K6系のCPUによく見られることですが、ロットによっては発熱度合いが大きい物もあるようです。ちなみにウチにあるK6-III 333MHzは熱暴走は起こしたことはないです。
K6-III 333MHzは元々モバイル用らしいですから耐熱性はある程度ありますが、MS333シリーズに使われているヒートシンクでは場合によって物足りない時もあるでしょうね。

CPUの廃熱には筐体内部の廃熱度合いも大きく関係してきますが、Xa9の場合はその構造上難しい問題ですね。特に福の助さんの場合はHDDを2台入れているようですのでキビシイかもしれません。
ウチのXa7/C8では同じようにCPU上にHDDを設置し、N3下駄にK6-IIIE+ 500@600MHzという状態で運用中です。尚ヒートシンクはNV4の標準品です。これだと全高を低くできてある程度の冷却性ももたせられますね。同じ形状で「これで銅だ！mini」がありますからこれを使用するのもいいかと。（問題は最近店頭で見かけないことですが（汗）
後は筐体内の空気の流れを作ってやるか標準のヒートシンクを少し加工して冷却効率をアップさせる等の方法を行うといいでしょう。

自分の場合は　ＨＤをＦＤＤとＣＤＤの間に移設しています
で、ＣＰＵ　の上は　空っぽです　＝　ＨＤ　が　１つの場合

２つになると　スペース的に　辛いですよね

案
１つのＨＤ　は　ＦＤＤとＣＤＤの間に
もう１つは　標準のＨＤＤの金具はそのままで　ＨＤをセットせずに　使用し
増設用の　ＨＤ用金具を標準金具に取り付け　その上に　２つ目のＨＤをセット

多少　（ほんの少し？）　ＨＤの熱のたまりが減り　ＣＰＵの負担が　減るのでは？　（無責任モードですが　・・・　

貴重な意見ありがとうございました。
ヒートシンク交換・風穴空け？など工夫してみます。
2ndFDDの場所にはPCカードアダプタが・・・。
HDDはCバスのカゴの中に移動（ぶら下げ）という手もありますか。

やはりHDDが2台上にあるのが厳しいのではないでしょうか。 今はあまり使っていませんが、K6-3をXa13/Wにいれて400MHzでふつうに動かしていましたから・・・クーラーのない夏場でも平気でした。
ちなみにCPUクーラーは、PL-Pro/MMX付属のものですが、これの底面はガタガタしているので、このままではPentiumMMX 166MHzが166MHzで動かなかったというものだったりします(^^;
シリコングリスを塗ってやることで、233MHzでも安定して動くようになりました。 もちろんK6-3を搭載するときにも、グリスを塗ってやりました。 とくに発熱も多くなく、Pentium MMX 233MHzよりも発熱しないように感じたほどです(^^;