JPH0474816B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は電子管用速動型陰極構体に係り、特に
カラーブラウン管、表示用ブラウン管、撮像管等
に好適する速動型の電子管用陰極構体に関するも
のである。

（発明の技術的背景） 従来の速動型の電子管用陰極構体の一例を第１
図及び第２図により説明すると、板厚が約40μm
以下のニツケルを主材とする陰極筒体１の内部に
ヒータ２，２を内装すると共に電子放射性酸化物
層３の頂面に形成してなり、ヒータ２，２は線径
が直径20μm〜30μmのタングステン線をコイル形
成したヒータコイル４と、このヒータコイル４を
内外両側から固める焼結アルミナの絶縁層５とか
らなつており、その外周面は陰極筒体１の一部に
密に接し、かつこの一部によつてほぼ完全に包囲
されている。このような陰極筒体１は最初、第２
図に符号１１で示すように矩形断面の筒状等に形
成されており、またその内部空間はヒータ２，２
を挿入しても、なおかなりの空隙を残す程度の大
きさに設計されている。そして圧縮工程において
整形台６，６が第２図の矢印方向に移動させるこ
とによつて、ヒータ２，２間に前述した関係をも
たせるようになされている。

このような電子管用陰極構体は陰極筒体に施し
た圧縮加工によつて陰極筒体の一部が重合部を形
成し、かつ他部がヒータの外周面に密接して、こ
のヒータを芯として陰極筒体全体を変形させてい
るため、ヒータと陰極筒体との機械的および熱的
結合の度合いはきわめて高いものとなり、前記２
者間の相対的位置のずれにもとづく種々の弊害が
除去されるばかりでなく、加熱効率の向上が得ら
れ、とくに小形ブラウン管の熱電子放出源として
優れた効果を発揮すると言われているが、その反
面、下記の様な電子管用陰極構体としては致命的
な欠点がある。

(1) ヒータの端部のみで支持しているため耐振及
び衝撃等に弱い構造となる。更にヒータコイル
のる熱変形特性などを考慮すると、電子放射性
酸化物層とこれに対設する格子電極との間隔
（G₁−Ｋ間隔）が一定とならず従つて格子電極
のカツトオフ電圧が変動し、３電子銃型カラー
受像管に於ては白バランスが悪くなる。

(2) ヒータの加熱時、ヒータを構成するタングス
テン、酸化アルミナのコーテイング材、ニツケ
ルを主材とする陰極筒体などの熱膨張の差によ
りヒータが破断したり、コーテイング材がはが
れることによるヒータと陰極筒体のタツチ事故
が発生し易い。

(3) 矩形断面の陰極筒体にヒータを挿入してから
圧縮工程により陰極筒体をヒータの絶縁層の外
周面に密接し、かつ陰極筒体の一部に重合部を
形成させる工程で、ヒータを挿入してから圧縮
する工程は、ヒータ材料のタングステン及びア
ルミナのもろさの点から考えて非常に困難であ
る。

(4) ヒータとしての材料であるタングステンとア
ルミナとの間にＷ＋Ａ₂O₃→W_nO_o＋Ａ
（但しｍ，ｎは正の整数）の反応が起り、この
W_nO_o中の酸素がニツケルを主材とする厚さ
40μm以下の陰極構体の結晶粒界を拡散して上
部の酸化物層の組成を変化させる所謂ガスドー
ブ現象が起り、陰極としての寿命を極めて短く
する。

従来の第２例を第３図乃至第５図に示す。第３
図乃至第５図は電子管用陰極構体の要部を示し、
第３図はその斜視図、第４図はその平面図を、第
５図には第４図をＡ−A′線に沿つて切断して見
た断面図を示す。

即ち、電子管用陰極構体２０は、例えば楕円状
に形成された第１の陰極支持筒体２１の円形部内
面に少なくとも一端が接する様に溶接固定された
筒体２２，２２と、前記溶接固定された筒体２
２，２２にヒータ用導電支持部材２３，２３を貫
通させた後に接着ガラス２４，２４等の絶縁物で
固着して成る陰極支持筒体と、陰極構体を支持す
る一対の支持片２６，２６と、この支持片２６，
２６の一端２７，２７を介して電子銃軸Ｚに対し
て直角でかつ平行に並べられ接触点２８，２８を
溶接された断面形状がほぼ円形をなし、内外面を
黒化処理した例えば厚さ15μm、直径0.8mm、長さ
３mmのニツケル−クロム−タングステン合金から
なる２本の陰極スリーブ２９，２９と、これら陰
極スリーブ２９，２９の稜線に沿つて電子銃軸を
中心とするように配設されると共に陰極スリーブ
２９，２９のそれぞれに溶接点３０，３０，３
０，３０を介して固定された例えば厚さ40μm、
直径1.4mmのニツケルを主材とした基体金属３１
と、この基体金属３１上に接着形成した熱電子を
放出する酸化物層３２と、陰極スリーブ２９，２
９の同一方向の開口部よりそれぞれ挿入可能なコ
イル状に巻回されたヒータコイルの内外面にアル
ミナ３４を焼結し両端部近傍をそれぞれ前記ヒー
タ用導電支持部材２３，２３に溶接点３５，３５
を介して溶接されたヒータ３６と前記陰極構体２
０を支持する支持片２６，２６の他の一端部が前
記第１の陰極支持筒２１に溶接されて形成してい
る。

第３乃至第５図に示す陰極構体の欠点を第６図
ａに示す。この第６図は、ヒータ点火直後から陰
極が正常に動作するまでの間の陰極スリーブ及び
基体金属の温度上昇のカーブを示したものであ
る。第６図ａを説明する前に、２本の陰極スリー
ブ２９，２９の部位を第６図ｂで説明すると、支
持片２６を溶接した点からスリーブの周方向に
90°の正面位置を２９ａとし、スリーブの中央側
面を２９ｂとする。この２９ｂを中心とし、２９
ａ−２９ｂの反対側を２９ｃとする。又、反対側
スリーブの対応する点を２９a′，２９b′，２９
c′とする。基体金属の中央を３１ｄとする。

第６図ａの縦軸に温度を示すと、点２９ａと２
９c′は支持片があるため伝導による熱の逃げがあ
り、上昇のカーブや、安定時の温度が低い。又、
２９ｃと２９a′は伝導による熱の逃げがないの
で、温度の上昇も早いが、安定時の温度も基体金
属の中央３１ｄよりも高い。又陰極スリーブの中
央側面２９ｂ，２９b′はスリーブ各部及び基体金
属より高い。これらの現象はヒータを陰極スリー
ブ２９に対して等分に配置してあるためと、支持
片２６が接続されて熱伝導で損失する熱量のため
に起る。従つて速動性を必要とする部分は基体金
属であり、陰極スリーブ２９ｃ，２９a′，２９
ｂ，２９b′が過熱することは望ましくない。又ヒ
ータの巻線を中央部のみに集中しても２９ｂ，２
９b′の過熱及び２９ａ，２９c′の温度上昇能力の
低下はさけられない。

この対策のため×印で示した溶接点をスリーブ
の長さ方向の中央の各１点に変更することが考え
られるが、このためには、基体金属３１の径が
1.0mmとなり、かつ電子放射面の有効径は0.6mmと
なる。電子放射面の有効径は、電子銃軸と電子放
射面の軸ずれ及び寿命を考慮した大きさが必要で
あるから溶接点をスリーブの長さ方向の中心部に
変更することはできない。

（発明の目的） 本発明は、前述の欠点を改良し、速動性に優れ
た陰極構体を提供することを目的とする。

（発明の概要） 本発明は、電子銃軸に直角で平面上に平行に隣
接配置された２本の円筒状スリーブと、この２本
の円筒状スリーブの稜線に接するように置かれ前
記稜線上に固着点を有する基体金属と、前記２本
の円筒状スリーブのそれぞれに内装されるヒータ
とを具備する電子管用速動型陰極構体において、 前記２本の円筒状スリーブは長さ方向に所定寸
法だけずらして固定され、前記固着点はそれぞれ
のスリーブ長さ方向のほぼ中心部に位置すること
を特徴とする電子管用速動型陰極構体である。

本発明にかかる速動型陰極構体の平面図を第７
図に示す。従来と同一箇所の部分は同一符号を記
すことにする。４０は陰極本体４１，４２の陰極
スリーブを点４３，４３で溶接されている。この
陰極スリーブは、ニツケルクロム合金又はニツケ
ルクロムタングステン合金からなり、水分添加水
素炉で表面を黒化してある。図中、３１は基体金
属で、この上に電子放射物質である（BaSrCa）
Co₃３２を塗布してある。２６は支持片で陰極ス
リーブ４１，４２にそれぞれの末端近く２７，２
７で溶接されている。４５，４６はヒータで、陰
極スリーブの長さ方向の中心４１ａ，４２ａとヒ
ータの長手方向発熱部の中心をほぼ一致させる。
又、陰極スリーブの長さ方向中心４１ａ，４２ａ
で基体金属３１の鍔状部を溶接する。このように
することによりヒータの発熱部中心と陰極スリー
ブ長さ方向の中心を一致させることで発熱中心部
と陰極スリーブ中心部を合致させることができ
る。又、陰極基体金属３１の中心点３１ｄを陰極
スリーブの径方向によぎる中心線を中心として４
１ａ，４２ａに相対する、陰極スリーブの稜線と
基本金属の鍔状部の接する部位４１ｂ，４２ｂで
陰極基体との溶接を追加しても良い。

（発明の実施例） 実施例１について第７図を参照して説明する。
陰極スリーブ４１，４２は外径0.8mm、厚さ
15μm、長さ３mmである。陰極基体は厚さ40μm、
外径1.4mmで、中心の1.0mmをキヤツプ状に成形さ
れている。このキヤツプ状基体金属鍔状部の中心
線は、直径1.2mmである。キャツプ状基体金属の
鍔状の中心線直径1.2mmと直径0.8mmの２本のスリ
ーブの稜線が接する点はキヤツプ状基体金属の中
心点３１ｄを通りスリーブ軸に対し直角によぎる
線上からスリーブの軸方向に0.45mm支持子２６側
にずらせ点４１ａ，４２ａを第１の結合点とす
る。この第１の結合点を陰極スリーブの長手方向
の中心点として算出し４１，４２を配設する。即
ち、２本のスリーブ端は約0.9mmずれたことにな
る。

ヒータ４５，４６は直径36μmのタングステン
レニウム合金線を直径86μmのモリブテン線に巻
き、１次コイルとし、これを直径178μmの２次マ
ンドレルに中心部を密とした可変ピツチとして成
形する。このようにしたタングステンレニウム合
金線の有効長は42mmでヒータ１本当りEf3.15V，
If140mAとなり、並列に２本使用しIf280mAで陰
極基体金属の温度を800℃に加熱することができ
る。

第２の結合部である４１ｂ，４２ｂをキヤツプ
状基体金属の中心線をはさんで４１ａ，４２ａの
反対側に設けることも可能である。この結合部４
１ｂ，４２ｂはキヤツプ状基体金属に熱を流すた
め、温度上昇がより速くなる。

陰極スリーブの中心部とヒータの中心部を合致
させ、この中心部でキヤツプ状基体金属に接合
し、ヒータ点火直後の熱の流れをキヤツプ状基体
金属に流すことによつて、傍熱型陰極でありなが
ら直熱型陰極と殆んど差のない温度上昇を達成す
ることができる。

第８図ａにその温度の上昇カーブを示し、第８
図ｂにキヤツプ状基体金属と陰極スリーブの結合
点を示す。カーブ４１ａは点４１ａ，４２ａに於
ける温度上昇の様子を示す。カーブ４１ｂは点４
１ｂ，４２ｂの温度上昇の様子を、カーブ４１ｅ
は点４１ｃ，４２ｃに於ける温度上昇の様子を示
す。

この図からもわかる通り、カーブ４１ａはその
温度上昇速度が極めて早く、且つ安定も早い。カ
ーブ４１ｂはカーブ４１ａより立上りは遅れるが
安定時にはキヤツプ状基体金属の中心点３１ｄと
の差はわずかである。カーブ４１ｃは支持片に接
続されているため温度上昇は遅く且つ到達する温
度も低い。

ここで基体金属の中心点３１ｄの温度を本発明
の陰極と従来の陰極とについて第８図ａと第６図
ａを用いて比較すると、例えばスイツチオンして
２秒後における温度は、本発明の陰極が370℃で
あるのに対し、従来の陰極は280℃であり、本発
明の方が90deg.も高い。これは出画時間の短縮に
きわめて有利であり、出画時間を一定にするなら
ばヒータパワーの省電力化が実現されることを意
味する。

陰極本体４０は第３図乃至第５図に示すような
楕円状に形成された陰極支持筒体２１に接続され
た支持故２６で保持される。又ヒータはヒータ導
電支持部材２３に溶接される。ヒータ導電支持部
材２３は絶縁子２４を介して筒状体２２に固着さ
れており筒状体２２は陰極支持筒体２１に溶接さ
れている。この構造は陰極構体が単独に成形され
ており、図示しないがビードガラスに植設された
第１〜第６格子及び陰極支持筒体を介して電子銃
として完成する。

実施例１の陰極構体を用い、所定の製造方法に
より得たカラーブラウン管は出画時間が1.5秒で
あつた。これに対し同時に製作した第４図に示す
従来のそれは2.0秒であり本発明の陰極構体が優
れていることが確認された。

実施例１の本陰極構体はカラー用電子銃に使用
されることを目的としたため楕円状陰極支持部材
を用いたが、単電子銃型である表示用ブラウン管
や撮像管では第９図に示す一枚の円型セラミツク
基板に支持子を植設した形の保持方法を用いても
よい。

実施例２を第９図を参照して説明する。

５０は陰極構体本体で、陰極スリーブ５１，５
２を並列にしキヤツプ状基体金属３１と陰極スリ
ーブの第１の結合点を前述の実施例１に説明した
ように支持子５７側にずらし、この点を陰極スリ
ーブ長さ方向の中心としてふり分ける。同様にし
て基体金属３１の中心線を境として第１の結合点
と反対側に第２の結合点を設けることも可能であ
る。基体金属３１の頂面には電子放射性物質３２
を載置する。

陰極本体支持体は、セラミツク基板５４にヒー
タ導電支持部材５６、陰極支持部材５５をセラミ
ツク基板に設けられた透孔に挿入し、ガラス等の
結着剤５８で固定したものである。陰極支持部材
５５に支持子５７をつけ、陰極スリーブと結ぶ。
ヒータ５３は実施例１と異なり、コイルドコイル
をヘアピン型に折曲げてEf6.3V If140mAとな
る。ヒータの両端をヒータ導電支持部材５６，−
５６間に結合する。ヒータ５３の発熱部は実施例
１と同様２次コイルを中央で密にして発熱部を集
中させ、且つ陰極スリーブと基体金属の第１の結
合点をヒータ発熱部の中心と合致させる。実施例
２の陰極構体を用い所定の製造方法により得た表
示用ブラウン管は出画時間が1.6秒であつた。こ
れに対し同様に製作した従来例の第６図のそれは
2.1秒であり、本発明の陰極構体が優れているこ
とが確認された。

（発明の効果） 本発明によれば、効率的な温度上昇が得られ、
速動性に優れた電子管用速動型陰極構体を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は従来の陰極構体の概略構造
を示す図、第６図及び第８図はそれぞれ従来及び
本発明の陰極構体における陰極本体の各部位の温
度上昇を示す図、第７図は本発明の陰極構体の一
実施例を示す平面図、第９図は本発明の陰極構体
の他の実施例を示す斜視図である。 ２９，４１，４２，５１，５２……円筒状スリ
ーブ、３１……基体金属、３６，４５，４６，５
３……ヒータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子銃軸に直角で平面上に平行に隣接配置され
   た２本の円筒状スリーブと、この２本の円筒状ス
   リーブの稜線に接するように置かれ前記稜線上に
   固着点を有する基体金属と、前記２本の円筒状ス
   リーブのそれぞれに内装されるヒータとを具備す
   る電子管用速動型陰極構体において、 前記２本の円筒状スリーブは長さ方向に所定寸
   法だけずらして固定され、前記固着点はそれぞれ
   のスリーブ長さ方向のほぼ中心部に位置すること
   を特徴とする電子管用速動型陰極構体。