JPH097497A

JPH097497A - ヒータ

Info

Publication number: JPH097497A
Application number: JP14852995A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Narisawa; 敏明成澤; Noboru Baba; 馬場　　昇; Michihide Shibata; 倫秀柴田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1995-06-15
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【構成】耐熱性を有する導電材料からなる金属線１をコ
イルドコイル形状に成形し、金属線１を被覆する無機物
の多孔質絶縁膜２を有するヒータで、金属線１と絶縁膜
２の間に保護層６を設け、保護層６が金属線１の電気抵
抗率より高い物質によって構成されているヒータ。【効果】絶縁膜の機械的強度が高く、高信頼性・長寿命
のヒータが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁膜を有する製品に
係り、特に、ブラウン管陰極加熱用ヒータの絶縁膜を形
成する工程において、絶縁膜充填率を高めた高性能ヒー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から傍熱形及び含浸形のブラウン管
では陰極を加熱するヒータを有している。図２にヒータ
外観を示す。金属線１をコイル状に巻き、更にコイル状
に巻いた後、絶縁膜２を形成し、絶縁膜２の外側にダー
ク層３を形成している。ヒータはスリーブ４と呼ぶ筒状
の金属覆いの中に位置している。含浸形カソード用ヒー
タではヒータの頂部に含浸形カソード５が配置されてい
る。金属線は耐熱性を有する導電性材料、例えば、タン
グステン（Ｗ）やレニウム−タングステン合金（Ｒｅ−
Ｗ）を用いている。金属線は水素雰囲気中で加熱するな
どの工程を経て表面を清浄にしているため、素材自身が
露出している。絶縁膜は金属線の表面にアルミナなどの
絶縁物を電気泳動被覆法，吹き付け法，浸漬法などの手
法を用いて形成される。ヒータは金属線に通電し加熱を
行っているため、ブラウン管のオン，オフに伴って、通
電時の１２００℃前後の高温と停止時の常温を繰り返し
加えられる環境下で作動する。高温及び断続的通電の環
境では、焼結によって絶縁膜を構成する絶縁粒子の粒成
長や絶縁膜の収縮が起こる。その結果、絶縁膜の剥離や
クラックが発生したり、金属線同士が接触し短期間で絶
縁不良が生じていた。また、金属線の断線不良なども発
生していた。それらを改善する手段として特開平3−379
88号公報では電気泳動法での電解質を目的に応じて選択
し膜充填率を均一にした絶縁膜を形成し、強度及び絶縁
特性を向上させ、絶縁膜のクラックを防止し長寿命ヒー
タを得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】金属線同士の接触防止
や絶縁膜特性の向上を図るには、金属線と金属線の間の
空間に十分な絶縁膜を形成すべきと考えた。従来の技術
では電気泳動法での電解質を目的に応じて選択し膜充填
率を均一にした絶縁膜を形成し、絶縁膜の強度及び絶縁
特性を向上させて絶縁膜のクラックを防止していた。し
かし、工程数の増加，ヒータ製作精度維持が困難などの
問題点が生じた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は金属線と絶縁膜
の間に保護層を設けることにより高性能の絶縁膜を形成
し、高信頼性・長寿命ヒータを製作するものである。絶
縁膜構造の説明図を図１に示す。金属線１と絶縁膜２の
間に保護層６を設け、絶縁膜２の外周にはダーク層３を
形成している。

【０００５】電気泳動法での膜形成時に金属線表面を電
気抵抗率の高い物質で被覆することによって金属線と金
属線の間に選択的に絶縁膜を形成し、金属線同士の接触
を防止すると共に、絶縁膜充填率を高めて強度及び絶縁
特性を向上させる事ができると考えた。図３に電気泳動
法で膜形成時のヒータ部分説明図を示す。金属線１を金
属芯線７に巻きつけてコイルを形成している。これに対
向して対極８を配置している。これらを分散液９に浸漬
し電源１０を用いて通電する。電解質によって帯電した
絶縁粒子１１が電極であるコイルに泳動して絶縁膜を形
成する。膜形成時には金属線１は支持材である金属芯線
７に巻かれており、金属芯線と金属線は接触しているた
め、同電位となる。そのため、金属線と金属線の間には
絶縁粒子が泳動しにくく、絶縁膜の形成が不十分になり
易い。この時、金属線の表面を電気抵抗率の高い保護層
６で被覆してあると、金属芯線７が金属線１より高い電
位になるため、絶縁粒子１１は金属芯線７に向かって泳
動する。その結果、金属線と金属線の間に絶縁粒子１１
が選択的に充填され、金属線同士の接触を防止すると共
に、絶縁膜充填率を高めて強度及び絶縁特性を向上させ
る事が出来る。図４に本発明と従来法との膜形成の模式
図を示した。従来法では膜形成が金属線上からと金属芯
線上から同時進行するため、金属線と金属線との間に絶
縁粒子が充填しにくい。本発明では電気抵抗が金属線よ
り高い保護層によって金属線が覆われているため、金属
芯線の電位が金属線より高い。そのため、絶縁粒子は電
位の高い金属芯線表面から形成され、結果的に金属線と
金属線の間が高充填の絶縁膜が得られる。

【０００６】保護層は、ヒータ作動時の環境である高真
空（１０^-7Ｐａ）かつ高温（〜1200℃）に耐え、上記の
電気抵抗を満たす材質であれば良い。保護層は、融点＞
1200℃，真空中で安定，蒸気圧が小さい、の特性が望ま
しい。保護層の電気抵抗は、例えば金属線がモリブデン
（Ｍｏ）の場合は＞５.２×１０⁶（Ω・cm）、Ｗの場合
は＞５.５×１０⁶（Ω・cm）が必要である。本発明では
保護層の電気抵抗が金属線より高い事、という表現を用
いたが、保護層の電気伝導性が金属線より低くても同じ
意味である。請求項３〜７に示した酸化物，ホウ化物，
窒化物，珪化物或いはそれらの複合材料は保護層に求め
られる特性を全て満たす。

【０００７】また、保護層の厚さが０.５μｍより薄い
と保護層としての特性を生かせず、金属線線径の１／１
０より厚いと発熱体としての金属線の特性を損なうた
め、０.５μｍ ≦保護層の厚さ≦金属線径の１／１０が
望ましい。

【０００８】保護層の形成は、上記特性の膜を形成でき
うる手法であれば、気相法，固相法，液相法のいずれで
もよい。

【０００９】

【作用】金属線と絶縁膜の間に保護層を設けることによ
り高性能の絶縁膜を形成し、高信頼性・長寿命ヒータを
製作するものである。保護層に電気抵抗の高い物質を用
いると電気泳動法での膜形成時に金属線間に高充填率の
絶縁膜が形成できるため、金属線同士の接触を防止する
と共に、絶縁膜強度及び絶縁特性を向上させられる。そ
の結果、高信頼性・長寿命のヒータが得られる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００１１】（実施例１）直径３０μｍの３％Ｒｅ−Ｗ
金属線を炭化水素系のガスを満たした電気炉中で加熱し
て炭化処理し、表面に厚さ１μｍの炭化タングステン保
護層を形成した。その金属線を直径１１０μｍのＭｏ金
属芯線に巻き回してヒータコイルとした。分散液は電解
質成分のＡｌ(ＮＯ₃)₃，Ｍｇ（ＮＯ₃)₂・６Ｈ₂Ｏをエタ
ノール水溶液８リットルに溶解し、無機絶縁粒子として
純度９９.９％以上の平均粒径４μｍのアルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）粒子を９ｋｇ配合した。

【００１２】この分散液を用いて、ヒータコイルを負
極，アルミニウム電極を正極に接続し、電圧を８０Ｖで
３秒通電して膜形成した。

【００１３】その後、平均粒径１μｍ，純度９９.９％
以上のタングステン粒子を分散懸濁した液で浸漬塗布し
ダーク層を形成した。

【００１４】次いで、これを１６００℃の水素雰囲気中
で５分間焼成した。焼成後のダーク層を含む絶縁膜厚は
１１０μｍであった。

【００１５】焼成終了後、Ｍｏ金属芯線を硝酸と硫酸と
の混合液により溶解除去し、水洗い，乾燥してヒータを
作製した。

【００１６】本実施例と比較例のヒータを寿命試験に供
試した時のヒータ電流，リーク電流を図５に示す。比較
例は、直径３０μｍの３％Ｒｅ−Ｗ線を使用した従来構
造のヒータである。寿命試験ではヒータ使用電圧より高
い電圧で５分通電し、１５分休止するサイクルを繰り返
す。絶縁膜の劣化やクラックの発生などがあるとリーク
電流は増加し、ヒータ電流は減少する。比較例では寿命
試験時間４０００時間を超えるとリーク電流の増加，ヒ
ータ電流の低下が認められるのに対して実施例１では６
０００時間まで変化がない。

【００１７】（実施例２）直径３０μｍの３％Ｒｅ−Ｗ
金属線を窒素ガスを満たした電気炉中で加熱して窒化処
理し、表面に厚さ１μｍの窒化タングステン保護層を形
成した。その後、実施例１と同様な工程でヒータを作成
し、寿命試験に行った結果、実施例１と同じ結果が得ら
れた。

【００１８】（実施例３）直径３０μｍの３％Ｒｅ−Ｗ
金属線をホウ素を充填した容器に詰めて真空中で加熱し
ホウ化処理し、表面に厚さ１μｍのホウ化タングステン
保護層を形成した。その後、実施例１と同様な工程でヒ
ータを作成し、寿命試験に行った結果、実施例１と同じ
結果が得られた。

【００１９】（実施例４）直径３０μｍの３％Ｒｅ−Ｗ
金属線を空気中で加熱し酸化処理し、表面に厚さ１μｍ
の酸化タングステン保護層を形成した。その後、実施例
１と同様な工程でヒータを作成し、寿命試験に行った結
果、実施例１と同じ結果が得られた。

【００２０】（実施例５）図６はブラウン管の断面図で
ある。ブラウン管は漏斗状をしたガラス管で、電子銃１
２と蛍光面１３を封入してある。ガラスバルブは膨らん
だコーン部と細い円筒状にネック部から構成され、コー
ン部の底に蛍光体（電子銃照射により蛍光する物質）が
塗布されており、高真空で封入されている。電子銃１２
は、陰極加熱用ヒータ１４によって電子を放出する陰極
１５、その電子の流束をまとめて電子ビームとして高速
度に加速すると共に、蛍光面上に収束するための円筒電
極（グリッド）１６から構成されている。偏向ヨーク１
７，アノードボタン１８を備え、ネック部やコーン部の
内面には導電膜１９（蛍光面１３を覆っているアルミニ
ウム膜）が形成されている。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、金属線と金属線の間の絶縁膜
充填率を高める。特に、ブラウン管陰極加熱用ヒータ及
びヒータを備えたブラウン管では高信頼性と長寿命の効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】絶縁膜構造の説明図。

【図２】ヒータの断面図。

【図３】電気泳動法で膜形成時のヒータ部分の説明図。

【図４】膜形成過程の説明図。

【図５】ヒータ電流，リーク電流の寿命試験時間変化の
特性図。

【図６】ブラウン管の断面図。

【符号の説明】

１…金属線、２…絶縁膜、３…ダーク層、６…保護層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱性を有する導電材料からなる金属線を
コイルドコイル形状に成形し、前記金属線を被覆する無
機物の多孔質絶縁膜を有するヒータにおいて、前記金属線と絶縁膜の間に保護層を設けることを特徴と
するヒータ。
【請求項２】請求項１において、前記保護層が前記金属
線の電気抵抗率より高い物質によって構成されているヒ
ータ。
【請求項３】請求項１において、前記保護層がＡｌ，Ｂ
ａ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｓ
ｉ，Ｓｒ，Ｔｈ，Ｔｉ，Ｗ，Ｖ，Ｚｎ，Ｚｒの少なくと
も一種類の酸化物によって構成されているヒータ。
【請求項４】請求項１において、前記保護層がＢａ，Ｃ
ａ，Ｃｅ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｌａ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｓｍ，Ｓ
ｒ，Ｔａ，Ｔｈ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒの少なくとも一種類の
ホウ化物によって構成されているヒータ。
【請求項５】請求項１において、前記保護層がＡｌ，
Ｂ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｃｅ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｈｆ，Ｍ
ｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｓｒ，Ｔａ，Ｔｈ，Ｔｉ，Ｖ，
Ｗ，Ｚｒの少なくとも一種類の炭化物によって構成され
ているヒータ。
【請求項６】請求項１において、前記保護層がＡｌ，
Ｂ，Ｂｅ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｔａ，Ｔｈ，Ｔｉ，Ｖ，
Ｚｒの少なくとも一種類の窒化物によって構成されてい
るヒータ。
【請求項７】請求項１において、前記保護層がＣｒ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ，Ｒｅ，Ｔａ，Ｔｈ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗ，Ｚｒの少
なくとも一種類の珪化物によって構成されているヒー
タ。
【請求項８】請求項１において、前記保護層の厚さが
０.５μｍ以上金属線線径の１／１０以下であるヒー
タ。
【請求項９】ブラウン管の陰極ペレットを加熱するヒー
タが請求項１，２，３，４，５，６，７または８のいず
れかに該当するヒータであるブラウン管用加熱ヒータ。
【請求項１０】蛍光面と、前記蛍光面に対向して設けら
れた電子銃、前記電子銃はスリーブ、前記スリーブ先端
に配設された陰極ペレットと前記スリーブ内に装着され
た陰極加熱用ヒータを備え、前記ヒータは無機絶縁物を
被覆した陰極加熱用ヒータを備えたブラウン管におい
て、陰極加熱用ヒータは請求項１，２，３，４，５，
６，７または８に記載のいずれかに該当するヒータであ
るブラウン管。