Crystalシリーズ＿その９

こんにちは、ジョンがる隊長です。(>_<)

今度の新製品はDCサプレス機能を搭載した電源タップ：Crystal H1Pだ！

１．DCサプレスって？
サプレスという言葉には「抑圧する、抑制する、抑える、鎮圧する、差し止める、もみ消す・・・」などと言った意味がある。すなわちCrystal H1Pは直流（DC）成分を抑制する機能を持った電源タップということになる。

一般家庭に供給される電源は交流（AC）であり、本来DCとは無縁なはずなのだが、時と場合によってはDC成分が発生するのである。

２．DC成分の発生メカニズム

上述のように一般家庭に供給される電源はAC電源であることから、DC成分発生？何故？であるが、ここでその発生メカニズムについて説明しておこう。

最もわかりやすい具体例が一般家庭でも1台はあるであろうドライヤである。

隊長も若いころは髪がふさふさで、もっぱらお世話になる家電器具のひとつであったが、最近は徐々に薄くなってきてお世話になる機会（回数）が減ってきている💦
参考までに毛髪は女性ホルモンの支配下にあるのだとか・・・。
男性も勿論幾ばしかの女性ホルモンを持っているのだが、加齢とともに減ってくるのだろう。それがダイレクトに外見に現れるのだ！
男性が高齢になっても「ふさふさ」の人もいるが、きっと女性ホルモンが保たれているのだろう。もしかして女性っぽいのかも・・・(笑)
更に要らぬ情報だが、加齢とともに眉毛が異常に伸びるようになる。これは眉毛が成長期に入っているということらしく、隊長もご多分に漏れず該当している。見た目だけでも若く見せようと、こまめに手入れ（カット）している💦

さておき、ドライヤには概ね切り替えスイッチがついている。
ON/OFFは勿論であるが、冷風（COLD）、SET（HALF）やTURBO（FULL）の切り替えが可能だ。

この切り替えによってドライヤの発熱量を変えているのだが、FULLの時は供給されるAC電源の正負（±）両周期において電流を流し、発熱が最大限になるようにしている。一般的には1000W程度の発熱がされるようになっていて、AC100Vの供給に対し10A流していることになる。
因みに60Wの発熱球を想像して欲しいのだが、点灯時この電球に素手で触り続けられる人はいるだろうか。まずもってNOである。めちゃくちゃ熱くてとてもじゃないがやけどしてしまう。
60Wであんな熱量なのだから1000Wなんて言ったらもの凄い熱量だと容易に想像できるだろう。電気（代）が喰うのも当たり前だ・・・。

問題はHALF設定の時だ。HALFだからFULL（1000W）の時の半分の発熱（500W）になる。
この切り替えスイッチの設定では、実は正（＋）もしくは負（－）の半周期だけ10A流し、残りの半周期は電流を流さず休ませているのだ。
半周期電流（10A）を流して残りの半周期は電流を流さない（0A）だから、平均すれば5A（500W）となるのである。

この時、供給電圧（波形）はどうなっているのだろう？
当然のことながら、ドライヤの電源ケーブルも抵抗成分を持っていて、そこに電流を流すのだから当たり前のように電圧降下が発生する。
仮に電源ケーブルの抵抗が0.1Ωだったとしよう。10A流れれば1Vの電圧降下が発生するのだ。
このように切り替えスイッチをHALF設定にした場合、半周期だけ10Aの電流が流れるのだから、その半周期において約1Vの電圧降下が発生しているのである。
一方、残りの半周期は電流を流していないのだから、電圧降下は発生していないのである。

ではこれが何を意味するかだ！

AC電源は0Vを境にそれぞれバランスよく正負（±）の電圧が供給されているが、HALF設定の時、半周期だけ電圧降下があって、残りの半周期は電圧降下がないのだから、正負（±）のバランスが崩れる格好になるのだ。
仮に正（＋）の半周期に電流が流れて、負（－）の半周期に電流が流れなかった場合、あたかも0Vラインが負（－）側にドリフト、シフトしたようになるのである。このドリフト電圧分がDC成分となって発生しているのである。

どうだろう！まずはDC成分が発生するメカニズムは理解いただけただろうか。

３．トランスの唸り
次にトランスの唸りについてだ。
オーディオ機器内に搭載されるトランスは、1次（入力）ー2次（出力）で絶縁されており、電圧変換をしつつ電力伝達をする役目をなしている。

商用電源向けのトランスには通常鉄心（コア材）が使われており、商用電源の周波数において効率が良くなるよう50/60Hzに合わせて設計を行っている。逆を言えば高い周波数成分に対しては効率良く働かないことから、高い周波数成分（ノイズなど）が混入した場合、塩梅よく消費（ロス）してくれたりもする。
ノイズ対策の一例としてトランスを利用するのもこういった理由にあったりする。

トランスの電力伝達だが、これは1次巻線で発生した磁力線がコア材（鉄心）を通じて効率よく2次巻線に伝達され電力供給されている。
この時、トランスに供給されているのはAC電源であることから、磁束の方向は商用電源の周波数に同期して常に切り替わっているのである。
つまりトランスはこの磁束の変化（切り替わり）が起きないことには、2次側に電力の伝達ができないのである。

ここでDC成分が悪さするようになるのである。

「２．」においてDC成分の発生メカニズムについて触れているが、このDC成分が供給されるAC電源に混入していたらどうなるだろう？
DC成分はその名のごとく直流成分であることから、トランスに印加された時正負（±）の磁束の変化が起きず2次側には電力伝達されないのである。
そればかりか正負（±）のバランスが崩れていることから、トランスには偏磁電流なるものが流れるのである。
またこの偏磁電流が極端に大きくなるとトランスはトランスの機能をしなくなり飽和状態へと導かれるのだが、ある程度のDC成分なら適当なところでバランスが図られ我慢しているのである。
実はこの際にトランスは「Boon：ブーーン♪」という唸りを発生しているのである。

偏磁電流は度が過ぎると（たぶん聞いてられないほどの大きい唸り）鉄（コア材）損の増加や励磁電流の増加の原因となり、発熱を伴う共に大きく偏った偏磁電流が機器内の保護ヒューズを溶断させてしまうこともある。トランスを唸らせないことに越したことはないのである。

４．ハムイレイザの登場

旧モデルForce barシリーズや新モデルCrystalシリーズにおいて、様々な機能を持った電源タップが展開されているが、電源関連のアクセサリで展開しているKOJO TECHNOLOGYにとって、このトランスの唸り対策もその一つであった。

いつのことか記憶にないが、とあるお客様からアンプのトランスが唸って困っている！光城精工さんの製品で解決できるようなものはないだろうか！？という問い合わせがきっかけだった。
当時、弊社にはクリーン電源しかなかった。勿論クリーン電源でも解決することは可能だったのだろうが、ちょっと高額過ぎて・・・である。

当初オーディオ業界に参入して日の浅いKOJOにとって、アンプのトランスの唸り？は初耳だったことから我々も？？？となった。
きっかけは何にせよ、頼られたからには何か対策できる製品を世に出したくなるではないか！＼(^o^)／

そこから調査が始まった！
「アンプ　トランスの唸り」ネット本願でググってみる・・・。

DCサプレス機能搭載！ハムイレイザ―！

ムムムw

現在は廃版（他社製品）になっているが、該当する製品があったではないか💦
でも電流容量が5Aまでかぁ～。ちょっと少ないなぁ～。もっとパワーがあるものでも使えたらいいのになぁ。

更に調査、調査、調査！
オッ！柴崎功先生！

■ ＤＣ成分除去による電源トランスのウナリ防止

http://www.mizunaga.jp/ptrans.html
キタァーーーーーーーーΣ(ﾟ∀ﾟﾉ)ﾉｷｬｰ

柴崎先生！既にやられているではないかぁーーーーーーーー。
＼(^o^)／＼(^o^)／＼(^o^)／

早速真似事！
DCサプレス機能搭載　KA-01（KOJO初のモデル）：Hum Eraser

世のため人のためになるならと、人の真似事はお構いなし。プライドがないとはこのことかも知れないが、とっても簡単な回路構成で問題解決につながるなら、それはお客様にとってメリットしかないではないか論で製品化！
当初問い合せいただいたお客様が手にされたかどうかはわからないが、役に立ってくれてたらいいなぁ～。

後にKA-01はそのお役目を終え、Force barH1Pというものにモデルチェンジ。Force barシリーズに統合されていくのである。

５．DCサプレス回路
DCサプレス回路の動作原理についても触れておこう。
Crystal H1Pに採用しているDCサプレス機能の主要回路構成は、ブリッジダイオードを電源両ラインにそれぞれ配置。ダイオードの順方向電圧（Vf）特性を利用することで、ダイオードの導通期間がDC成分のレベルに応じて変化しDC成分を抑制している。 ダイオードはVfが大きい方が効果は高く、同製品では信頼と実績のある新電元製を採用している。
また、DC成分検出回路で検知されたDC成分は、レベルに応じてDC Sensorランプの明るさを変化させている。

このようにダイオードのVfの利用によってDC成分を抑制しているが、同時に供給電圧の電圧降下も発生しているのである。オーディオ機材にとってこの電圧降下は音質的にも大きく影響をおよぼすのであるが、弊社ではこれまでのクリーン電源や電源タップ、ケーブルの開発、製品化によって、多くの技術的ノウハウや音質との関連性について研究がなされてきた。

更に今回の製品開発ならびに製品化においては、あの「SOULNOTE」の設計者で有名な㈱CSRの加藤氏にも協力いただく手の入れようだ。音質的にもお墨付きという訳だ。
故に単なる機能的なDCサプレスに留まらず、常に良質な音への拘りを持ちCrystal H1Pの製品化に踏み切ったのだった。

６．トランスを唸らせる主な家電製品

DC成分が発生するメカニズムをドライヤを例に説明したが、トランスを唸らせる家電製品は他にも沢山ある。
もしご自分のシステムでトランスの唸りが確認されるようなら、先ずは何がその原因となっているか把握しておくと良いだろう。

１．暖房便座
２．電気毛布
３．ハロゲンヒータ
４．電気カーペット

５．調光器（白熱球）

６．電気こたつ
７．電気ストーブ

上記他にも発生原因となるものは存在すると思うが、いずれも冬期間に多用されるものばかりだ。これら起因となるものが家屋内で使われており、トランスが唸っているようなら、1個ずつ外してみて該当器具を特定し、もし代用できるものがあるのなら、それらに変更することも検討いただきたい。

ただ、これらを取り除いたとしてもまだトランスの唸りが解消さ入れない場合がある。それは近隣の住宅で使用されてことも考えられるようになるのだが、他人の家まで押し込んで、「上記器具を使用しているなら直ちに止めよ」とは言えないのである。
そんな時はCrystal H1Pを頼りにしていただきたい。

今後、トランスの唸りに関する情報や事例などを入手出来たら、新ためて追記するなどしていきたいが、今回のCrystal H1Pの製品化にあたってご協力いただいた加藤氏に感謝の意を表し、ひとまず締めておく。
加藤さんありがとうございました。

■記事　2021.2.21追記
Audio Accessory誌180号
「機能と音質を極限まで追求 ”ハムイレイズ電源タップ“ の決定版” 」
執筆：小原由夫
http://kojo-seiko.co.jp/img/news/210220.pdf


■Youtube　2021.2.21追記
【16】トランスの唸りを抑えろ！ハムイレイズ機能搭載電源タップ
https://www.youtube.com/watch?v=sv8YyqHXboI&t=300s