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2008年9月

2008年9月29日 (月)

B−Iの故障について考える

今回は、B−Iの故障について考えてみたいと思います。B−Iに限らず一般的な工業製品についても概ね当てはまると思います。
なお、一般的な工業製品の信頼性などについてよくご存知の方には釈迦に説法だと思いますので読み飛ばしてください。 勢いで読んでしまった方sign01 間違い等に気づかれましたらご教示いただければ幸いです。


メーカ製アンプ(新品)を購入した際、通常1年間の無償保障期間が付いてきますよね。smile 今回はこの理由や機器の故障に関することについてお話したいと思います。(専門家ではないので、語句の使い方やちょっと解釈が違う部分があるかもしれませんが)

で、この1年間の無償保証の意味をご存知ですかsign02
メーカさんが単に好意、あるいはおまけで付けてくれているものではなくて、ちゃ〜んと理由があるんです。sign01 前回のブログで「30年の年月を経た部品は劣化が避けられない」といった主旨のことを述べてきましたが、この部品やシステムの使い始めから壊れるまでの故障率の変化と深〜〜く関わりがあるんです。coldsweats02

工業製品のライフサイクルを見てみた場合、比較的故障の多い初期故障期間、偶発的な故障が発生する偶発故障期間、部品の磨耗や素材の劣化が発生し始めて故障が増える磨耗・劣化故障期間の3つの期間があると言われています。以下、時間と故障率の関係のイメージ図です。(独立行政法人 科学技術振興機構さんのページから引用させて頂きました)




この図は、一般的にはバスタブ曲線と言われています。
故障率の経過時間による変化がバスタブ(洋風のアレね!)に似ているのでそのように呼ばれています。


☆初期故障期間

初期故障期間とは、部品の製造時の瑕疵により故障が多く発生する期間です。
まさにメーカが1年の無償保証を付けているのはこの期間に対応するためです。もし、無償保証しなければ、欠陥部品を使用した機器にたまたま当たってしまった方は大変不運ですし、更には商品に対するクレームが多くなることで商品イメージ自体が悪くなるなど、購入した消費者だけでなくて販売した企業側にも不利益となります。

従って、比較的故障率の高いこの期間での故障については商品によって当たり外れの無いように企業側の責任で対応しましょうということなのです。
この結果、欠陥のある部品の多くはこの期間内において企業側の費用負担で交換されることとなります。
ということは、新製品を買ったら大事にし過ぎて時々しか使わないのではなくて、出来る限り使ってあげて初期故障を出し尽くすのが良いと思います。それも1年の保障期間内にねheart

このことを、B-Iの整備済み中古アンプで考えて見ましょう。一部、新しい部品に交換されていれば、その部品は上記の初期故障期間に該当しますので、比較的的故障率が高くなります。ショップや個人で整備済みアンプを出品されている方で一定期間の保証を付けてあるのはそういう意味なのです。メーカ修理では同一箇所故障については、3ヶ月くらいの保証を付けてくれるはずです。
従って、中古アンプを購入される際は一定期間の保証lovelyのあるものや、販売までに一定期間の動作確認がなされたものを購入されるのが賢明だと思います。smile


☆偶発故障期間

初期故障期間にて欠陥部品等が洗い出され故障がひと段落落ち着く期間へ移ります。smile
この期間は外的要因等も含めて偶発的に故障が発生する期間であり一般的には最も製品の故障率が低くなる期間と考えられています。いわゆる、安定稼動期ですね。
家電製品で部品の最低保有期間が定められていますが、私の勝手な解釈では初期〜偶発故障期間までの故障に対応できるよう定められているのではと想定しています。


☆磨耗・劣化故障期間

この期間に入ると、いろんな所が故障してきます。車でも同じですね。
アンプでの例では、ケミコンの容量抜け、トランジスタの劣化、抵抗値の変化、半田クラックなどが該当します。このような現象が発生してくるのは使用頻度にもよりますが、少なくとも5〜6年は経過しているのではないでしょうか。
それ以上の年数になると、メーカの部品保有義務もなくなりますので、修理できないケースも出てきます。shock

更に時間経過すると、どういうことが起きるでしょうか。
例えば、サービスに修理依頼しても「受付さえしてくれない」ということになります。それはなぜかと言うと、修理・調整を行うための資料が廃棄されたり、技術的なノウハウも継承されなくなってしまうためです。
まさに現在のB−Iはこの時期になっているのです。30年以上も経過しているので当然ですよね。

実際、YAMAHAのサービスもB-Iの修理については難色を示していると聞いたことがあります。終段を誤って破損したら再生できないというのが理由のようです。

まとめ〜
・B-Iなどの古いアンプは磨耗・劣化故障期間にあり、いつ故障してもおかしくない。
 っていうか、近いうちに絶対故障するっsign01
・磨耗・故障の度合いが高くなってきている部品、あるいは、そうなりやすい部品を全て
 交換し最適に調整することで、また長く使える可能性が出てくる。
・しょっちゅう部品を新品に交換すれば良いというものではない。
 (部品を新品に交換したら、その部品は初期故障期間を経なければならないため)
 上の図にもあるとおり、「"適切な"維持補修」が大事。

2008年9月15日 (月)

中古アンプを購入するということ その3

前回の続きです。smile

あと1点、私が必要と思う試験について記載します。

それは、

2.定格出力での試験がなされていること

これは、とても重要なことです。
以前のブログで、社会人になりたての頃に大電力の無線送信機を整備していたことを書いたのですが、真空管交換等の整備をした際には運用状態に戻す前に必ず定格出力での試験を行っていました。バカでかい擬似空中線(ダミーアンテナ)を接続した上で、詳細の調整をかねて少なくとも1時間程度は定格出力で試験をしたものです。その試験をパスして初めて運用状態、すなわち商用に供するわけです。
定格出力状態では、電子回路のあらゆる部分が最大設計値より少し低いところで動作するという厳しい状態に置かれます。アナログ動作ですから、もちろん発熱も大変な量となります。
真空管式送信機で確認・調整しなければならないポイントはオーディオアンプと異なり沢山あり、プレート電流、制御グリッド電流(流れないのが普通)、スクリーングリッド電流の他にも空中線同調回路を調整して空中線からの反射が最も低くなるようにSWR計を見ながら調整しつつ定格出力が出るようにしなければなりません。アンテナや平衡線路(フィーダー)のインピーダンス変化に追随するためのサーボ回路が正常に動作するかも確認する必要があります。単波長機(1つの周波数しか出力できない送信機)ではなくて多波長機(任意の周波数に同調可能な送信機)でしたので複数の周波数帯で調整しなければならなかったので時間がかかったものです。
いまはもう時効になったと思いますが、十分な調整が取れていない状態で最大出力にしようとしたところ、送信機内部のガラス製の高周波用碍子が激しいスパークとバチィーンsign01という凄まじい音と共に粉々になったことがありました。
今思い返しても恐ろしい出来事でした。定格出力での試験を行う前には正確な調整を行っておくことが大変重要なのですsign01

話が脱線してすみません。

半導体には、これを超えて使用してはならない「最大定格」という限界値があります。たまにこの規格が低いのが混じっているかもしれません。また、直流動作では問題ない半導体も、信号増幅時に最大出力あるいはもっとその手前で歪が増大する半導体もあるかもしれません。

小出力での試験(要するに音が出るか出ないかだけ)ではこれらは一切わからないのです。sad

実際に昨年?だったかな? 最後の試験で40Wを越えたあたりから歪率が増加し、75Wあたりではシンクロを見てもかなり波形が歪んでしまうB-Iがありました。結局はFETの不具合でした。40Wと言えば相当な大音量となりますが、普通この出力で聞くことは殆ど無いと思いますので測定しないとわかりません。

また、温度に弱い素子(トランジスタに限らず)もあるかもしれません。例えば、温度上昇と共にノイズが増大するなどです。これも過酷な環境に晒してみないとわからないのです。

このような理由により、定格出力での試験は必要と考えています。代替えの無い貴重な半導体を使用している場合はちょっと躊躇してしまうこともありますが...shock
ただ、このテストは上述のとおり温度上昇時の動作確認という側面もありますので、定格出力状態で30分〜1時間の試験を行い、OVERLOADランプなどが点灯しないことの確認はやっておいたほうがいいかもしれません。smile
えっ?どうして30分以上かって?? 少なくとも30分以上定格出力で動作させれば内部温度も上昇し、動作点も一定になると思われるためです。それ以下だと動作点が若干変化します。

中古とは言え、物によってはプレミアが付いて10万円以上する高価な古いアンプもあります。単なるコレクターの方には関係無いかもしれませんが、動作品として使用するためには少なくとも上記の確認はされた方が安心して使用できると思います。
定格出力で試験してあることがわかれば通常での使用状態であればかなりマージンがあると考えられますしね。smile



2008年9月12日 (金)

中古アンプを購入するということ その2

ショップやオークションでちょっとだけ部品交換を行い「整備済み」としているものや、修理伝票写真を付けて整備済みを”イメージさせている”ような中古アンプがありますね。「修理したアンプ」と「整備したアンプ」は根本的に違うということを認識しておく必要があると思っています。

もし「ジャンク」と書いてあれば、それは「ゴミですよwink」と言っているのと同じですので、出品者に対してあれこれ質問するのは失礼です。購入して主要部品が無かったり壊れてても文句は言えません。ゴミshockですから。

出品者あるいはショップの方で手が入れられた中古品をこれから購入し、メインシステムに置いてこれから楽しもうと思っていらっしゃる方で、なるべく長く使おうと思っていらっしゃる方は、是非、以下を確認されてからご購入されることをお勧めしま〜すsmile


それから、出品されている商品の音noteについていろいろと書かれていることもありますが、音質は主観が多分に入り込みますし、スピーカやプリとの相性、はたまたリスニングルームhouseの特性もありますしね。せいぜい参考にする程度だと私は思います。


またまた、前置きが長くなっちゃいました。shock


前の前回のブログで書きましたが、30年も経過するとケミコンだけでなく、いろんな部品に劣化が生じている可能性が非常に高いのです。これは修理してきての経験です。

当然劣化した部品については新しい部品と交換を行うこととなりますが、部品の型番は同じでも厳密には全く同じ特性の部品には交換できません。トランジスタは増幅率等が違うでしょうし、抵抗やコンデンサは誤差範囲内で値が異なります。当然アンプの直流動作やAF信号を加えた時の交流動作が変わってきます。

そこで、確認しておきたいのは、まず、

1.調整と特性の測定がなされていること

出品者がアンプに手を加えており、それがジャンクではない動作品として売られているのであれば、これは最低限必要なことと思います。 (個人の出品者に求めるのは酷かもしれませんが)
部品を1つでも交換すれば、回路の動作状態が若干なりしも変わります。同じランクのトランジスタを使用してもばらつきが大きいため動作状態が変わります。
時々、ケミコンの容量を増やしているケースもありますが、要注意です。特に定電圧電源では入力側ケミコンと比較して出力側のケミコンを増やしすぎると過大な突入電流によって制御用トランジスタを破壊してしまう可能性もあります。
(Yahoo知恵袋に「電源用電解コンデンサの容量を増やす分には不都合は無い」というのがベストアンサーになってましたが、実際はベストではないのでご注意を。)
その理由の1つとして、ケミコンは時定数回路に使用されているケースがあります。終段電源ONの遅延回路やスピーカリレー回路等です。これらの動作タイミングが変わってしまいます。無闇に容量を増やしてもいけません。短時間で電源をOFF/ONした場合に放電が間に合わず、ON時にいきなり電源が印加されB-Iが壊れることがあるかもしれません。


B-Iは、終段の2SK77に正常にバイアスが印加されることが極めて重要です。ドライバ回路には、深いバイアスから浅いバイアスまでスムーズに可変でき、調整後のバイアス電圧も極めて安定していることが要求されます。この重要な調整を誤る2SK77は一瞬にして天に召されます。coldsweats02 もちろんバイアスだけではありません。他のバイポーラトラジスタアンプと異なり特殊な調整もあります。

これまでも何度も注意喚起してきたのは、複数の2SK77を過去に飛ばした経験があるためです。カミングアウトしますとshock、実は過去10年で4個飛ばしました。 貴重な産業遺産なんですが.....。
いまだに十字架を背負っているような気持ちです。shockshock

1回目は初期の頃ですが、調整が中途半端な状態(自分では調整完了したつもり)で2SK77を挿して、電源O〜Nsign01

プッsign01 という音と共にヒューズ断
が〜ん
逝ってしまいました。 2SK77君、即死状態でした


2回目は、6年目の頃です。
夏頃ですが、修理が完了して音出しエージングをしていたので、かなり熱くなってきました。一旦、電源を落とし、ヒートシンクに取り付けてある2SC1168を触りました。このトランジスタはあまり熱くならないなぁ、と思い、もう一度電源O〜Nsign01

プッsign01 という音と共にヒューズ断
が〜ん
またまた、逝ってしまいました。 2SK77君、即死状態でした。
原因は今もって分かりません。ただ、これは勝手な想像ですが、完全に放電する前に手で2SC1168のコレクタを触ってしまったため、電位が急変してトランジスタが破壊され、電源投入後に正常にバイアスが印加されなかったものと推察しています。

以後は、いらぬことは絶対にしないようにしてますし、ちょっとでも触ったり、2SK77を挿いたら、必ず面倒でももう一度慎重にバイアス調整をするようにしていますし、自信がもてるまでは2SK77は絶対に実装しません。B-Iの整備・調整にはホントに神経使うんです。上記の経験がトラウマになって、今でも毎回ドキドキheartheartしながらやってるんですヨsign01

すみません。またまた脱線してしまいました。

上記から、部品交換後や手を入れた後には必ず完全な調整が必要であることがお分かりと思います。ちなみに、私の場合は、規定のバイアス電圧へ調整しダミーを挿したままで数時間は様子を見るようにしています。調整が出来たと思っても比較的急激なバイアスの変化があるかもしれません。(このくらいの慎重さは必要なんです) 安定していることが確認できて初めて2SK77を挿します。



さらに所期の性能が確保されているかについては、オールオーバーでの測定による確認が必要です。いくつかの周波数で低出力から定格出力までの歪率測定は少なくとも必要でしょう。

それから、あと1点確認しておいた方が良いものがあります。

では次回をお楽しみに。


2008年9月 7日 (日)

中古アンプを購入するということ その1

今回は博物館をお休みして、「中古アンプを購入するということ」について少しばかり考えてみたいと思います。smile

ここ2〜3年、B-Iのジャンク品や動作品は以前では考えられないくらいに高価になってしまいました。私が最初にジャンクのB-Iを購入した10年前は、ジャンクで1〜2万円、中古動作品で7〜8万円だったような気がします。shock
(最初に購入したジャンクB-Iには勉強させてもらいました。基板から回路図を起こして勉強したものです)

このように大変高価になりましたが、中古の動作品を購入して使用するということは、それなりのリスクがあることを考えておく必要があると思います。要するに「近い内に壊れるかもしれない」というリスクです。

オークションへ出品されるB-Iでも良心的な出品者さんであれば根拠に基づいた部品交換、内部清掃及び完全な調整を済ませて出品されています。メーカが普通はやらないようなシリコングリス交換や基板洗浄なども丁寧になされている素晴らしい整備済みアンプが出品されているケースもあります。それは、今後も長く使って欲しいという願いからだと思いますし、それはとても共感できますね。

ところが、問題は電解コンデンサ(ケミコン)や接触不良のありそうな半固定抵抗だけを”ちょちょっと”交換し、見た目が良くなる清掃を行ったただけで「メンテナンス品」として出品されているケースです。その場合は、具体的にどのような整備をされたか、整備後の調整内容、更には歪率−出力特性、定格出力試験の実施等を確認された方がいいでしょう。裏を返せばそれだけの確認をした方が良いほど、リスクがあるということです。(特にB-Iの場合はねsign01)現在劣化していなくても早晩劣化するであろう部品が多数あるんです。

今回はそれらについて書きたいと思います。

写真は、当方にて測定した整備後のB-Iの特性です。商売ではないので、自動測定ができるようなものは持ってません。測定ポイント毎に手作業で測定を行い、EXCELを使って描いています。


これまで10年程度B-Iの整備を行ってきましたが、ケミコンより、むしろトランジスタの方が劣化または不良の度合いが多いのが事実です。実際、私のジャンク箱の中では不良ケミコンより不良トランジスタの数の方が多いんです。coldsweats02
トランジスタは半永久の寿命といわれますが、所詮「半永久」であって「永久」ではありません。そういう意味ではケミコンと一緒ですね。shock 

トランジスタ不良の形態ですが、端子間のオープンやショートの他にも増幅率低下、ノイズ増加などなど、さまざまなケースがあります。

B-Iでは、これらバイポーラトランジスタは信号経路には入っていないものの、ヤマハFETの動作点を決めるなど重要な役割を果たしています。従って、バイポーラトランジスタの不良により、信号経路にノイズが混入したり、動作点が変わり歪っぽい音になったり、最悪は貴重なヤマハFETが壊れたりします。shock

YAMAHAオリジナルのFETは新品の入手が絶望的なので、そのFETの動作点等を決めるバイポーラトランジスタは部品が入手できるものは今のうちに極力交換しておいたほうが良いと言えます。それはFETを正常な動作点でオペレーションさせるためです。

次にケミコンですが、
一般的なケミコンは、85℃で2000時間が規定寿命とされています。大部分のコンデンサは85℃より低い温度環境ですので実際は2000時間で寿命が来るものは少ないのですが、常に高熱に晒されている一部のケミコンは確実に劣化していますので交換が必須です。
では、その他のケミコンは大丈夫かというと、30年という年月は侮れません。交換しておくのが賢明だと思います
特に最近顕著なのが、終段電源平滑用の一番大きいケミコンです。ここ1年で3台のB-Iを整備したのですが、その内2台のケミコンが逝ってました。angry どのように逝ってたかというと、リークが多く、充電しても短時間で放電してしまいます。ケミコンに等価的に抵抗成分がパラで入っている状態です。そのまま使用した場合、ヒューズが飛びます。sad

このケミコンは特殊な構造でそのまま置き換え可能な代替品が無く、ケミコンをパラって作ろうと思ってもスペース的に非常に厳しいんです。いろんなページを見ても参考になるようなものが全く無いので散々悩んで工夫した挙句、昨年に夏に漸く新品のコンデンサを使ったケミコンユニットを製作しました。ちょっとした力作です。
そのうち、紹介したいと思います。smile

それから、固定抵抗も同様です。抵抗値が変わっていないものもありますが、誤差5%の抵抗器が10%以上も値が外れてしまったものもあります。その結果、OVERLOADランプが点灯したり正常に動作しなくなった機体を幾つも見てきました。

さて、smile
話を本題に戻しましょうか。

あれっsign01
ちょっと長くなっちゃいました。んじゃ、次回にしよっとsmile