JPS6036056B2 - 陰極構体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陰極線管に使用される陰極横体に関するもので
ある。

陰極線管例えばカラー受像管に於ては電源を入れたのち
蛍光面上に出画する時間を早めるため遠動形の陰極機体
が使用されている。

まず速動形の陰極横体の１例を第１図によって説明する
。

先ずニクロム合金からなる陰極スリ−ブ１１２の上端部
に円板状の基体金属１１を圧入団定し、この陰極スリー
ブ１２の下端部に１２００間隔で３本の支持部村１３が
固定されたものを例えば露点２０ｑｏの水分添加水素雰
囲気中で約１０００００、３０分間の熱処理を行ない、
陰極スリーブ１２を黒化する。次に前記支持部材１３を
陰極スリーブ支持筒１４の上端部１４，に陰極スリーブ
と陰極スリーブ支持筒１４と同一軸線を有するように固
定し、陰極機体が完成する。現在前述した構造の陰極横
体はカラー受像管に使用されており、陰極機体１個当り
例えば１．２６Ｗのヒータ電力を要し、出画時間は約４
秒である。

ところで、省エネルギー型のカラー受像管では、最近偏
向電力を節約するためネック径が細くなっているため陰
極機体周辺の温度上昇を出来るだけ少なくする必要があ
り、ヒータ消費電力の小さなことが要求されるようにな
ってきた。この場合単にヒータ消費電力を少なくすると
、まず出画時間が遅くなり、さらに基体金属１１及びそ
の上に被着された熱電子放射物質層の温度を低下させ、
熱電子の放出が少なくなり陰極機体として正常な動作が
できなくなる。即ちここで問題となるのは陰極横体、特
に基体金属１１の温度を保持しながら如何にして出画時
間を早くするかと云うことがある。一般に出画時間とヒ
ータの消費電力及び陰極スリーブ１２と基体金属１１か
らなる所謂陰極の熱容量との間には下式の関係がある。

ｔ：ｋ器 但し、ｔ：出画時間、Ｃｔｈ：熱容量、Ｐｈ：ヒータ電
力、ｋ：比例定数この式からわかるように出画時間を速
くするには、陰極の熱容量を小さくするか、ヒ−夕から
の熱を有効に利用することが必要である。

このうち熱容量を小さくすることは陰極の形状を小形に
すること、つまり基体金属１１の外径及び陰極スリーブ
１２を小さくし、肉厚を薄くすることによってなされる
。またヒータから熱を有効に利用することは放射熱エネ
ルギーを有効に捕えることであり、第１図のような陰極
機体に於て、陰極スリーブ１２の開放端部１５よりの熱
放射を除止するため陰極スリーブ１２の長さを長くする
こと、或いは熱吸収を高めるため陰極スリーブ１２の内
面を黒化することによってなされる。また低ヒータ入力
電力にて基体金属の温度を所望の動作温度に保つために
は陰極の熱放射面積を少なくする理由から陰極横体の小
形化と陰極スリーブの外面に於ける熱放射を小さくする
ことが必要である。陰極スリーブ１２の外面の熱放射を
小さくし、内面の熱吸収を大きくすることは、陰極スリ
ーブ１２の内面をクロム合金とし、外面をニッケル金属
として露点２０００の水分添加水素零囲気で内面のみ黒
化処理することによって可能である。しかしながらこの
様な材料を使用した場合は、陰極横体を稼動している間
に徐徐にニッケル金属内にクロム金属が拡散して、ニッ
ケル金属表面即ち陰極スリーブ１２の外面の熱放射特性
を変え基体金属温度を低下させる欠点がある。またニッ
ケル金属はニクロム合金より熱伝導率が高いため、支持
部材を介して熱が放熱され易く基体金属の温度が低くな
る欠点がある。前述した様に陰極機体特に基体金属を加
熱する消費電力を低減させるためには小形化することが
必要であるが、第１図に示す陰極機体の様に基体金属１
１とクロム合金からなる陰極スリーブ１２が後触してい
る場合、動作中にニクロム合金中のクロム金属が基体金
属１１に拡散し、熱電子放射物質層と反応し陰極機体の
寿命を減少させる。

この格散する範囲は基体金属１１の周辺部より０．２肋
乃至０．３肋にもなり、このため基体金属１ １の外径
を実際に必要な径よりも０．４肌乃至０．５肋と余分に
前述した拡散代として取らなくてはならす陰極横体の小
形化設計の障害ともなっていた。本発明は前述した従来
の陰極機体の諸欠点に鑑みなされたものであり簡単な構
造でありながら低ヒータ入力電力で速動性のある陰極横
体を提供することを目的としている。先ず本発明に必要
な熱ピーク部の求め方を第２図によって説明する。

例えば第１図に示すような陰極機体の陰極スリーブ１２
内にヒータ１６を装着しこのヒー外こ電流を流し、陰極
スリーブ１２表面の放射エネルギーを陰極スリーブ支持
筒１４にスリット孔部を説レナこのスリット孔部より放
射温度計によって測定した結果、第２図ｂに示すような
曲線１７を得たとする。この最高値１８に相応する陰極
スＩＪ−ブ１２の点１９を熱放射ピーク部と称する。次
に本発明の電子銃構体の第１の実施例を第３図によって
説明する。

先ず両端部が開放された陰極スリーブ２２上端部の外周
に装着可能な所望長さの第１の筒状反射部材２５の一方
の端部に円板状の基体金属２１を圧入団定し、この第１
の筒状反射部材２５を陰極スリーブ２２の上端部近傍の
外壁を取り囲むよう装着する。

次にこの陰極スリーブ２２と第１の筒状反射部材２５を
固着′点２６に於て溶接などの手段により固着する。ま
た前記陰極スリーブ２２の池様部に１２００間隔で３本
の支持部材２３の一端部を溶接し、これを露点２０００
の水分添加水素雰囲気中で約１０００ｏ０３び分間の熱
処理を行ない、陰極スリーブ２２をクロム酸化物で覆い
表面を黒化する。次に支持部材２３の他端部を第２の筒
状反射部材２４の肩部別ち上端部２４，に固定する。こ
の場合図を見てもわかるように陰極スリーブ２２と支持
部材２３とは鋭角を持つようになっており、かつ陰極ス
リーブ２２と第２の筒状反射部材２４とは同一軸線を有
するようになっている。この様に陰極スリーブ２２の外
周に第１の筒状反射部材２５を配置することにより実質
的に陰極スリーブ２２の外面の熱放射を小さくすること
が可能となる。尚、第１の筒状反射部材２５があること
は熱容量を増加させ出画時間を速めるためには不利な要
因となるが、第１の筒状反射部材２５は陰極横体の他の
部品と異なり、機械的強度、熱衝撃強度を必配すること
なく薄くすることが出来るので熱容量の増加は実用上あ
まり問題とはならない。また前述したように従来の陰極
機体に於ては、陰極スリーブを形成するニクロム合金の
うちのクロム金属の拡散代を基体金属にとらなければな
らなかったが、第１の筒状反射部材２５に直接基体金属
２１を圧入固定した本実施例の陰極横体に於ては、この
第１の筒状反射部材２５の金属の選択の自由度が有する
ため、酸化物陰極に有害なＣｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎなど
を含まない合金を使用することが可能であり、従来の陰
極機体のように基体金属２１に拡散代を取る必要がなく
小形化が可能となる。第１の筒状反射部材２５の材料と
しては、Ｍｇ、Ｓｉ、ＡＩ、Ｚｒなどの還元物質または
Ｗ，Ｃｏなどの結晶抑制物質を含むＮｊ合金を使用する
ことが望ましい。尚、稼動中における第１の筒状反射部
材２５に生ずる結晶成長は、基体金属２１の下端から第
１の筒状反射部材２５と陰極スリ−ブ２２との固着点２
６の範囲に限られる。

従って可能な限り固着点２６は基体金属に近傍させ、第
１の筒状反射部材２５の長さの半分以内または基体金属
２１の上端面より０．５側以内とすることにより結晶成
長を部分的におさえることができ、それにより熱伝導率
の経時的変化が殆どなくなり陰極横体の寿命を長くする
ことができる。また本実施例に於ては第１の筒状反射部
材２５はその構造からもわかるようにヒートダムの役割
はなく、単なる熱反射板であり、この第１の筒状反射部
材２５の結晶成長は熱伝導には寄与しないため、陰極温
度の上昇は生じない。次に陰極スリーブ２２の熱放射ピ
ーク部と第２の筒状反射部材２４との関係について述べ
る。

一般に陰極スリーブ２２は前述したようにニクロム合金
からなり、露′点２０ｑｏの水分添加水素零園気中で熱
処理して黒化されるが、この黒化は陰極スリーブ２２の
表面にクロムの酸化物が形成されているためである。従
って黒化した陰極スリーフからの熱放射は不良導体から
の熱放射に相当する。この不良導体からの熱放射能は平
面角で垂線より６００まではほぼ均一な値であるが６０
ｏを越えると急激に減少する。このことはＥ．Ｓｃｈｍ
ｉｄとＥ．ＥｃｋｅｎがＦｏＲｃｈ Ｇｅｂｉｅｈｅ
ｌｎ群ｎｌｅ川ｗ ６，１７５（１９３５）に示してい
る。即ち、本実施例に於ては上記性質を利用して第１の
筒状反射部材２５と第２の筒状反射部村２４との間に位
置関係をもたせている。

即ち陰極スリーブ２２の熱放射ピーク部２９と第２の筒
状反射部材の上端部２４，の関口内縁とを結ぶ直線３０
と陰極スリーブ２２とのなす角８，が３００以下になる
よう第１の筒状反射部材の長さを決めたことを特徴とし
ている。即ちこの様にすることにより、陰極スリーブ２
２特に熱ピーク部２９からの放射がほぼ第２の筒状反射
部村２４方向に行なわれるので、第２の筒状反射部材か
らの熱反射が効果的となり省電力の陰極横体を得るそと
が出来る利点がある。尚、第１の筒状反射部材の下端部
は、第２図に示される熱放射ピーク部１９より下方に位
置することが望ましいが、第１の筒状反射部材の長さは
第２の筒状反射部材２４との配置関係と陰極スリーブ２
２からの熱放射状態とから決定することが必要である。
次に第１の実施例の陰極機体の具体例を説明する。

即ち第３図に於て第１の筒状反射部材２５は４％のタン
グステンを含んだニッケル合金で形成された外径１．４
側め、肉厚２０山長さ１．５肌の円筒であり、これに厚
さ０．１５肌の円板状の基体金属２１を圧入団定する。

次に外倭１．３２側め、肉厚２０仏長さ３．仇伽のニク
ロム合金からなる陰極スリーブ２２を基体金属付の第１
の筒状反射部材２５に挿入し上端部近くで固着する。次
に支持部材２３を１２０ｏ間隔で陰極スリーブ２２の端
部に固定する。次に霧点２０００の水分添加水素雰囲気
中で１０００００で３０分の熱処理を行ない陰極スリー
ブ２２のみ黒化する。次に上端部２４，の内径が２．５
側めの第２の筒状反射部材２４の内部にこの上端部２４
．より基体金属２１の上面との距離が０．８３帆になる
よう支持部材２３を上端部２４．に点溶接等で園定する
。なお陰極スリーブ２２の外形寸法に比べてその外周に
鉄合する第１筒状反射部材２５の内蚤寸法は、組立てを
容易にするため約４０仏ｍほど大きく形成しているが、
両者が固着点以外で全周の−部が接触してもあるいは接
触しなくてもそれによるクロムの拡散や熱伝達の不平衡
性などは実用上無視できる。このようにして作成された
陰極機体の陰極スリーブ２２にヒータ２０を挿入し加熱
し熱放射エネルギーを放射温度計で測定したところ、第
４図に示す曲線２７が得られた。即ち陰極スリーブ２２
の熱放射ピーク部は曲線２７の最大値２８に相当する位
置２９、即ち基体金属の上面より２．０伽の所にあり、
この位置２９と第２の反射部材の上端部２４，の開口内
縁を結ぶ直線３０と陰極スリーブ２２とのなす角８，は
約２７ｏであった。この具体例の陰極横体に於ては、熱
効率の向上と基体金属に拡散代が不要であることによる
小形化と相まって従来の陰極機体に於けるヒータ電力１
．２６Ｗの半分である０．６３Ｗで動作可能であり、出
画時間は４秒、陰極温度は１０７００Ｋと従来とほぼ同
様な特性を得ることが出来た。次に本発明の第２の実施
例を第５図を用いて説明する。

先ず両端部が開放された陰極スリーブ３２上端部の外周
に装着可能な所望長さの第１の筒状反射部材３５の一方
の端部に円板状の基体金属３１を圧入団定し、この第１
の筒状反射部材３５を陰極スリーブ３２の上端部近傍の
外壁を取り囲むように装着する。次にこの陰極スリーブ
３２と第１の筒状反射部材３５を固着点３６に於て固着
し、前記陰極スリーブ３２を池端部に固定された支持部
村３３を溶接したものを露点２０℃の水素零園気中で約
１０００℃、３０分間熱処理を行ない陰極スリーブ３２
のみを黒化する。

次に予めセラミックスなどの基板３７に膨出部３４ａ，
３４ｂを介して固定された第２の筒状反射部材３４の下
端部に切り込みを入れて内側に向って折り曲げて形成し
た支持部３４ｃと第２の筒状反射部材とを溶接点３３ａ
にて溶接し、陰極スリーブ３２と第２の筒状反射部材３
４とが同一軸線を有するように固定し、陰極機体を形成
する。

前述した構造の陰極機体に於て、第１の筒状反射部材３
５を外径１．４側め肉厚２０仏、長さ１．５側の４％Ｗ
入りＮｉ合金とし、この一端部に厚さ０．１５側の円板
状の基体金属３１を氏入固定する。次に外径１．３２側
？、肉厚２０仏、長さ６．仇肋のニクロム合金からなる
陰極スリーブ３２を基体金属付の第１の筒状反射部村３
５に挿入し、上端部近くで固着する。次に支持部村３３
をつけ陰極スリーブ３２を黒化し、更に予めセラミック
スなどの基板３７に固定された内径が２．５柳ぐの第２
の筒状反射部材３４の内部にこの上端部３４，より基体
金属３１の上面との距離が０．８３柳になり、かつ陰極
スリーブ３２と第２の筒状反射部材３４とが同一軸線を
なすように固定する。この様な陰極機体で陰極スリーブ
の熱放射ピーク部３９と第２の筒状反射部材３４の上端
都内緑３４，とを結ぶ直線４０と陰極スリーブ３２のな
す角８２を測定した所８２ ＝１７０であり、ヒータ電
力０．４５Ｗを加えたときの出画時間は４秒であり、ま
た基体金属３１の温度は１０７００Ｋであった。

この場合８２に余裕があるので、第１の筒状反射部材３
５の長さを短かくすれば、次に出画時間を短かくするこ
とが可能である。前述した２つの実施例によって説明し
た様に第１の筒状反射部分と熱放射ピーク部と第２の筒
状反射部材の上端部開□内縁との関係もさめることによ
ってヒータの消費電力を極めて減少させることが可能と
なりその工業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１剛ま従来の陰極機体の１例を示す断面図、第２図は
熱放射ピ−ク部を説明する図でありａ図は基体金属を固
定した陰極スリーブにヒータを内装した状態を示す断面
図ｂ図はａ図に対応する熱放射エネルギーの変化を示す
曲線図、第３図は本発明陰極機体の第１の実施例を示す
断面図ｈ第４図は第３図の実施例の熱放射ピーク部を説
明する図でありａ図は基体金属を固定した第１の筒状反
射部材、陰極スリーブ及びヒータを示す断面図、ｂ図は
ａ図に対応する熱放射エネルギーの変化を示す曲線図、
第５図は本発明の陰極機体の第２の実施例を示す一部切
欠立面図である。 １１，２１，３１・・・・・・基体金属、１２，２２，
３２・・・・・・陰極スｌｊ−ブ、２５，３５・・・・
・・第１の筒状反射部材、２４．３４・・・・・・第２
の筒状反射部材、２９，３９・・…・熱放射ピーク部。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クロムを含む合金からなりその表面にクロムの酸化
   物黒化層が形成された陰極スリーブと、前記陰極スリー
   ブの内側に配置されたヒータと、上記陰極スリーブの上
   部近傍の外周壁に固着点を介して嵌合固着されるととも
   に上端部に基体金属が固定され下端部が上記陰極スリー
   ブの長手方向の途中まで延長され且つ外周面に黒化層の
   ない第１の筒状反射部材と、前記陰極スリーブのまわり
   に同軸状に配置され支持部材を介して接続された前記陰
   極スリーブよりも径大な第２の筒状反射部材とを有して
   なり、上記陰極スリーブの熱放射ピーク部と上記第２の
   筒状反射部材の上端口内円縁部とを結ぶ直線と、上記陰
   極スリーブの軸線とのなす角度が３０°以下となる位置
   関係に設定されてなることを特徴とする陰極構体。 ２ 陰極スリーブと第１の筒状反射部材との固着点は、
   基体金属の上端面から前記第１の筒状反射部材の長さの
   半分以内に設けられてなる特許請求の範囲第１項記載の
   陰極構体。 ３ 第１の筒状反射部材は、ＮｉにＭｇ，Ｓｉ，Ａｌ，
   Ｚｒなどの還元物質またはＷ，Ｃｏなどの結晶抑制物質
   の少なくとも１種を含ませたＮｉ合金からなる特許請求
   の範囲第１項記載の陰極構体。 ４ 第１の筒状反射部材はＣｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎを除
   いた還元物質を含ませたＮｉ合金からなる特許請求の範
   囲第１項記載の陰極構体。