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機材の寿命について



今回は機材の寿命について書こうと思います。
主に電解コンデンサの話になります。「電解コンデンサの寿命について」という題名だと見ていただけないかと思いまして機材の寿命としました(笑)

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さて、機材の寿命の1つとなるのが電解コンデンサの寿命です。
電解コンデンサというのは内部の回路を構成する電子部品の一つです。直流を切り交流のみを通したりします。電源部ではフィルタとして機能しAC100Vから内部回路用のDCを作り出すために使用したりします。

シリーズ電源にしろスイッチング電源にしろACがダイオードを通った直後の波形にはリップルと呼ばれるAC成分が残っています。これをアナログに使うには聴感上問題ないレベルまでリップルをなくす必要があります。電源ICなどで60〜80dBこのリップルを落とすことができますがその予備段階、IC後にもフィルタとしてコンデンサを使用し合計で直流に近づけます。

このコンデンサが機能しなくなると電源ICを含める周辺部品が壊れたり、誤作動が起きたり、リップルが残ったままハムノイズとして現れて動作します。

電解コンデンサは構造上電解液というものが入っています。この電解液は周辺温度、時間経過により蒸発していきコンデンサとして機能しなくなります。これがコンデンサの寿命でドライアップと言われます。

電解コンデンサは異常時には上部にある弁が開くので故障とわかる場合がありますが寿命を迎える寸前の場合は目視では分からないこともあります。取り外してみて測定しても不明な場合もあります。小さなものだと弁がない物もありますし、下から出るケースもあります。当方が修理したMOTU896の電源部に使用されていた電解コンデンサは下から噴出し基板が焦げており上からは判断できませんでした。
motu3.png

また同じくデジタル回路用の電解コンデンサも寿命を迎えており誤動作がかなり起きていました。これは面実装タイプというもので目視では到底判断ができません。

コンデンサの寿命は宿命のようなもので安物、信頼性の高い物にかかわらずあります(もちろん寿命の違いはあります)。
日本メーカーの一般的なものでKMGというシリーズのコンデンサがあります。このKMGのデータシートには1,000〜2,000時間105℃と書かれています。これは「105℃の環境で1,000〜2,000時間で寿命が来る」という意味です。この105℃というのは部屋の室温ではありません。コンデンサ周辺の温度ですので発熱が多い電源付近ですと室温よりかなり上がります。パソコンのCPUとかを想像していただければ分かりやすいかと思います。

そしてこの温度は10℃上下するごとに寿命が2倍(1/2)になるという法則があります(アレニウスの法則と言うそうです)。いくら発熱したとしても105℃で使うことはないと思われるかもしれません。仮に65℃で使用する場合、2,000時間 x2の4乗で32,000時間となります。24時間機材の電源をつけていた場合3年半ほどで寿命がきます。これは「105℃2,000時間のコンデンサ」の場合です。

中には85℃品、2,000時間という物もあります。これを65℃環境で24時間使い続けると8000時間、1年もちません。。。

シリーズ電源の場合は50〜120Hz程度ですが、スイッチング電源の2次側はその名の通り可聴帯域外(100kHz前後)でスイッチングさせたものをフィルタさせますので電解コンデンサに寿命が来ると早めにダメになる場合が多いです。

コンデンサの寿命は上記のように
1、温度を下げる(冷房を付ける、涼しいところに置く、ファンを付ける等)
2、使用時間(電源投入時間)を少なくする
3、耐久性の高いコンデンサを使用する
などで大きく変わります。熱を出さない機材だと問題ないかもしれませんし中には105℃/10,000時間、150℃/2,000時間なんていう物もあります。逆にもっと短い物もあります、、、

効率でいうとシリーズ電源よりスイッチング電源のほうがいいため発熱しづらいですが、スイッチング電源を使う理由として消費電力が大きいものに使うということがあるので一概にどちらが発熱が大きい等は言えません。

ただコンデンサの寿命から考えると寝ているときくらいは切っておいたほうがいいかもしれませんね。1日5時間としても1年で2,000時間貯金できます。

残念なことに電解コンデンサは未使用でも寿命が来ます。ビンテージにはマイク、機材、いろいろありますがビンテージの電解コンデンサだけは今すぐ捨てたほうがいいかもしれません。直ちに影響がなくともいつ寿命が来るのか分かりません。

この記事はわかりやすいようにざっくりと温度、寿命、などについてのみ触れています。他にもいろいろ要因はありますが是非参考になればと思います。

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