KR100221555B1 - 무기절연히터, 음극선관음극가열용히터 및 그들의 제조방법과 그들 히터를 사용한 에어플로우센서, 음극선관용음극, 음극선관 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 에어플로우센서, 음극선관 음극가열용 히터 등에 사용되는 무기절연히터로서, 절연층 전체의 무기절연입자의 분포를 균일하게 함으로써, 높은 온도, 강한 진동에서도 절연층 내의 균열 등의 발생이 저감할 수 있고, 히터의 단선 또는 절연파괴가 일어나기 어렵고, 수명이 긴 무기절연히터에 관한 것이다.

Description

무기절연히터, 음극선관 음극가열용 히터 및 그들의 제조방법과 그들 히터를 사용한 에어플로우센서, 음극선관용음극, 음극선관

제1도는 본 발명의 음극선관용 음극의 단면의 개략도.

제2도는 종래의 음극선관 음극가열용 히터의 단면의 개략도.

제3도는 본 발명의 히터의 절연층 형성공정을 표시한 단면의 개략도.

제4도 및 제6도는 히터의 수명시험결과를 표시한 그래프.

제5도는 히터의 절연층의 무기절연입자의 입자구조를 표시한 현미경사진.

제7도는 무기절연히터의 제1절연층의 무기절연입자의 충전율과 이 히터의 수명과의 관계를 표시한 그래프.

제8도는 본 발명의 히터를 사용한 음극선관의 전체구조를 표시한 단면의 개략도.

제9도는 본 발명의 히터를 사용한 헤어플로우 센서의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 금속선코일 (1a) : 도 1굽힘 끝부분

(2) : 절연층 (3) : 음극슬리브

(4) : 음극펠릿 (5) : 다크층

(6) : 심선제거 후의 공동부 (7) : 금속선커일 위의 절연부

(8) : 금속선 사이의 절연부 (9) : 절연층속의 균열

(10) : 절연층속의 빈틈 (301), (904) : 제1절연층

(302), (905) : 제2절연층 (801) : 전자총

(802) : 형광면 (803) : 음극가열용 히터

(804) : 음극 (805) : 원통전극

(806) : 편향 요크 (807) : 애노드 버튼

(808) : 도전막 (809) : 소켓핀

(900) : 히터 (901) : 백금코일

(902) : Pt-Ir리드선 (903) : 유리보호층

(906) : 기류 (907) : 미소전류계

(908) : 전압인가장치 (909) : 공동부

본 발명은 무기절연히터에 관한 것으로서, 이 히터의 무기절연층을 개선한 무기절연히터 및 그 제조방법 및 그 용도에 관한 것이다.

음극선관이나 에어플로우센서에는 절연층으로서 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 가진 무기절연히터가 사용되고 있다.

특히, 음극선관의 음극가열용 히터는, 일반적으로 제1도에 표시한 바와 같이 금속선코일(1), 절연층(2) 및 다크층(5)으로 이루어지고, 금속선코일(1)은 되급힘 끝부분(1a)을 향해서 꼬여진 2중코일 형상을 가지고 있다.

상기 히터의 절연층(2)은 알루미나(A1₂O₃)등을 주성분으로 하는 무기절연입자로 이루어지고, 금속선 표면에 밀착해서 형성되어 있다.

이 히터는 절연층(2)의 바깥쪽에 통형상으로 형성된 음극슬리브(3)를 가열하고, 그 선단부에 장착된 음극펠릿(4)을 가열해서, 열전자를 방출시키는 것이다. 절연층(2)은 음극슬리브(3)와 금속선코일(1)과의 사이를 전기적으로 절연하고 있다(일본국 특개소 57-95035호).

또한, 절연층(2)위에 형성된 다크층(5)은 가열효율을 높이는 것이다(일본국 특개소 59-132537호).

본 발명자들의 실험에 의하면, 종래의 음극가열용 히터에서는, 음극펠릿(4)을 약 1100℃이상으로 가열, 작동시키면, 단기간에 절연불량을 발생하는 것을 알았다.

그 주요원인은 제2도에서 개략적으로 표시한 바와 같이 절연층(2)의 소성시에 금속선코일의 인접하는 금속선 사이의 절연부(8)에 빈틈(10)이나 절연층의 표면까지 도달하는 균열(9) 등의 발생(단, 금속선코일 위의 절연부(7)에는 발생하지 않는다)하기 때문에, 절연층의 강도가 저하하고,

① 금속선코일의 통전∼차단에 의한 열충격에 의거한 금속선 사이의 절연부(8)의 파손.

② 절연부(8)의 파손에 의한 인접하는 금속선끼리의 단락, 타서 끊어짐.

③ 절연층에 생긴 빈틈(10)에 기인된 절연파괴(금속선코일과 음극슬리브와의 사이의 인가전압(약 300V)에 의함) 등에 기인된 사고가 발생하기 쉽다.

이러한 문제점을 해결하는 수단으로서는 섬유형상 또는 위소커형상의 고융점 무기절연물을 무기절연입자와 혼합해서, 절연층의 강도를 올리고, 상기 균일의 발생을 방지(일본국 특공소 44-1775호)하거나, 반대로 절연층내의 기공율을 높임으로써, 균열의 진전을 방지하는(일본국 특개소 60-221925호) 등의 방법이 제안되어 있다.

또, 금속선코일과 절연층을 밀착시키지 않고 빈틈을 만들어서 형성하고, 열변형 또는 열팽창 차이에 의한 균열의 발생을 저지하는 방법(일본국 특개소 61-121232호, 동 특개소 61-142625호) 등이 제안되어 있다.

상기 균열의 방지수단은 모두 비교적 저온(약 1100℃ 이하)에서 작동시키는 히터에는 효과가 있으나, 함침형 음극가열방식의 히터에서는 수명이 짧은 것을 알았다.

종래의 절연층에는 제2도에 표시한 바와 같이 히터의 금속선코일의 인접하는 금속선 사이에 빈틈(1)이나 또는 절연성 입자의 충전율이 낮은 부분(불균일한 부분)이 형성되는 것을 피하는 것이 곤란하기 때문에, 절연층의 강도가 낮고, 절연파괴가 되기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

또, 히터의 작동중에 무기절연입자끼리의 소결이 진행해서, 절연층이 수축하여 균열이 발생, 진행해서 단기간에 절연파괴를 야기한다고 하는 문제가 있었다.

또한, 에어플로우센서 등과 같이 열은 비교적 저온(약 200℃)이나, 자동차 등에 탑재되기 때문에 강한 진동을 받아서, 절연층에 균열이 발생되기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

종래의 음극선관의 음극가열용 히터는 일반적으로 금속선코일의 금속선으로서, W선 또는 Re를 함유한 W선을 감아서 1차코일을 형성하고, 이것을 몰리브덴(Mo)을 심선으로 해서 소정의 치수로 감아서 2중코일로 한 후, Al₂O₃입자를 전기영동법(電氣泳動法)등에 의해 전착(電着)피복하고, 이것을 1600∼1700℃에서 소성함으로써, 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 형성하고 있다.

그 위에, 목적에 따라서 예를 들면 A1₂O₃입자와 텅스텐(W)입자로 이루어진 다크층을 부착해서 소성하거나, 또는 다크층을 상기 미소성의 절연층 위에 형성해서, 절연층과 다크층을 한꺼번에 소성해서 얻게 된다.

소성 후, 상기 Mo심선을 산(酸)에 의해서 용해하여 제거하고, 수세, 건조함으로써 히터를 얻게 된다.

제1도와 같은 2중코일 형상의 금속선에 전착법에 의해서 절연층을 형성하는 경우, 무기절연입자는 서스펜션(A1₂O₃등의 입자를 분산, 현탁한 액) 속에서 전기영동에 의해서 금속선 위에 부착한다.

그때 부착의 구동력은 서스펜션 속에 용해한 질산염 등의 전해질이 전기분해에 의해서 변화한 수산화물겔에 있다. 그러나 수산화물겔은 금속선의 표면에는 생성하기 쉬우나 금속선간에는 생성되기 어렵기 때문에, 빈틈이 생기기 쉽다고하는 현상이 일어난다(일본인 아라도 : 1987년 춘계 일본금속학의 강연원고집, 373페이지).

이것을 제2도를 사용해서 설명하면 코일위의 절연부(7)에는 서스펜션 속의 비교적 작은 입자가 비교적 치밀하게 부착하나, 인접하는 금속선 사이의 절연부(8)에는 서스펜션 속의 비교적 큰 입자가 불균일하게 부착한다고 하는 것이다.

그 때문에, 절연층의 소성과정에서, 금속선코일 사이에서는 절연층이 수축해서 균열(9)(제2도)이나 또는 빈틈(10)(제2도)이 생긴다(제5도(b)에서 불규칙한 형상으로 하얗게 나타난 부분).

또 종래의 히터는 그 동작시에 일어나는 절연층의 소성의 진행에 의한 수축과, 히트 사이클에 의한 열충격, 또는 금속선코일의 팽창, 수축의 반복에 의해서 특히, 강도가 낮은 금속선 사이의 절연부(8)가 파괴되고, 이것에 기인되는 금속선 또는 금속선코일끼리의 접촉, 히터의 단선 또는 절연층의 절연파괴가 발생하기 쉬운 것을 알았다.

본 발명의 목적은 히터가 고온도(예를 들면 1300℃)로 되어도, 또 강한 진동을 받아도 절연층에 균열 등이 발생하지 않는 뛰어난 무기절연히터와 그 제조방법 및 그 용도, 예를 들면 에어플로우센서, 음극선관의 음극가열용 히터, 이 히터를 구비한 음극선관용 음극 및 음극선관을 제공하는데 있다.

본 발명의 요지는, 금속선히터와, 이 금속선히터를 피복하는 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층과 이 절연층위에 형성되는 피복층을 가진 무기절연히터에 있어서, 상기 절연층은,

① 상기 금속선히터의 인접하는 금속선 사이에의 이 금속선의 직경내에 둘러싸여진 율이 45∼75％(절연층의 단면적 비율)인 이 금속선에 밀착해서 형성된 제1절연층과,

② 상기 제1절연층 위에 형성되고, 무기절연입자의 충전율이 상기 제1절연층의 충전율과 같은 정도 또는 그것보다 많은(특히 45∼85％) 제2절연층에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무기절연히터, 그 제조방법 및 그 용도에 있다.

이것에 기인한 절연층의 균열발생을 방지하고, 그것에 기인되는 절연파괴를 방지한 무기절연히터를 제공할 수 있는 것이다.

특히 제1절연층의 충전율은 50∼65％가 제2절연층의 충전율은 60∼75％가 보다 바람직하다.

또 이 히터를 사용한 긴수명의 음극선관용 음극 및 음극선관을 제공할 수 있는 것이다.

본 발명은 인접하는 금속선 사이의 절연부(8)의 입자충전율을 40∼75％로 하고, 절연층 전체의 무기절연입자의 분포를 균일하게 함으로써, 상기 절연층의 균열등의 발생이 저감되고, 히터의 단선 또는 절연파괴가 일어나기 어렵게 되고, 히터로서의 수명을 향상시킬 수 있는 것을 발견한 것이다.

그 구체적인 방법은 금속선코일의 인접하는 금속선 사이의 절연층(제1층째)과, 그 바깥쪽을 피복하는 절연층(제2층째)을 나누어서 형성한데 있다.

상기 제1층째와 제2층째와의 절연층의 형성은 무기절연입자가 분산, 현탁한 서스펜션의 조성을 바꿈으로써 행할 수 있다.

특히, 제1층째의 형성에는 서스펜션으로서 금속선코일 표면에서 반응지배형의 전착을 일으키는 전해질을 함유한 것을 사용한다.

예를 들면, 전해질성분에 무수화된 질산알루미늄 [이하 A1(NO₃)₃], 황산알루미늄 [이하 A1₂(SO₄)₃], 또는 A1(NO₃)₃와 결정수를 가진 질산알루미늄 [이하 A1(NO₃)₃·9H₂O] 과의 혼합물이 있다 또, A1C1₃은 그대로는 확산지배형의 전착특성을 나타내어 본 발명의 목적을 달성할 수 없으나, 용매 1ℓ에 대해서 개미산(HCOOH) 10∼20㎖를 첨가함으로써, 반응지배형의 전착액으로 할 수 있다.

상기의 전해질의 용매로서는 알콜과 물을 적절한 비율로 혼합한 것이 사용된다.

알콜로서는 에탄올이 바람직하고, 이소프로판올 등의 분극성 유기용매도 사용할 수 있다.

A1(NO₃)₃의 함유량은 상기 용매 100중량부에 대해서 1.2∼5중량부가 적당하다.

상기의 전해질용액 100중량부에 대해서, 75∼120중량부의 무기절연입자를 분산, 현탁해서 서스펜션으로 한다.

상기 서스펜션 속에 금속선코일을 침지하고, 이 코일을 -전극으로 하고, 알루미늄을 +전극으로 하여 통전하면, 절연입자는 금속선코일의 금속선 사이에 균일하게 충전되어, 제3도(a)에서 표시하는 바와 같은 제1절연층(301)이 형성된다.

제1절연층의 형성에 사용한 서스펜션에서는 통전시간을 길게(예를 들면 수분간)해도, 그 전착층은 어느 정도 성장하면 그 후는 거의 성장하지 않게 된다. 이것은 일단 전착겔이 금속선의 표면에 석출되면, 무기절연입자를 전착시키는데 중요한 역할을 완수하고 있는 수산화물의 겔이 강하게 밀착해서 반대로 전류를 통하기 어렵게 하기 때문이다.

제1절연층(301)은 제3도(a)에 표시하는 바와 같이 금속선코일의 표면이 거의 보이지 않을 정도면 되고, 그 표면이 완전히 평평할 때까지 피복할 필요는 없다. 그 이상의 피복은 소성시의 표면의 수축을 초래하고, 균열발생의 원인이 되므로 바람직하지 않다.

또한, 제1절연층만으로 절연층 전체를 형성하는 것은, 상기한 바와 같이 용이하지 않다. 따라서, 절연층의 두께는 제1절연층(301)의 위에 형성하는 제2절연층(302)으로 형성하는 것이 좋다.

제2층째의 절연층(302)은 음극선관 음극가열용 히터의 경우, 10μm이상 형성하는 것이 좋다.

제2절연층을 부착하는데 있어서는, 제1절연층을 미리 소성해 두는 것이 바람직하나, 소성하지 않은 상태 그대로도 제2절연층을 형성할 수 있다.

제2절연층을 형성하기 위한 서스펜션으로서는 종래부터 사용되고 있는 성분, 조성의 것이라도 상관없다.

특히, 제2층째도 전기영동법 등에 의해서 전착하는 것이 바람직하나, 그때 사용하는 서스펜션으로서는 전해질성분이 확산지배형의 전착특성을 나타내는 전착액을 사용하는 것이 좋다.

상기 확산지배형의 전착특성을 표시한 전해질로서는 알칼리금속염, 예를 들면 KNO₃, 또는 알칼리토류염, 예를 들면 Y₂(NO₃)₃, Mg(NO₃)₂, Ca(NO₃)₂등과 무수 A1(NO₃)₃의 혼합물이 있다. 이것을 알콜수용액에 용해하고, 무기절연입자를 분산, 현탁시킨 서스펜션을 사용하는 것이 바람직하다.

제2절연층을 개략적으로 표시하면 제3도(b)의 절연층(302)과 같이 된다.

제1층째의 표면에 전착된 제2층째의 절연층에는 종래의 절연층에서 볼 수 있는 바와 같은 입자충전의 균열(9)(제2도) 또는 빈틈(10)(제2도)이 발생하기 어렵다 [제5도(a) 참조].

상기 제1절연층(301)은 전찹법에 한정되지 않고, 예를 들면 무기절연입자를 현탁시킨 서스펜션을 사용해서 침지도포법에 의해 부착시킬 수 있으나, 이 침지도포법 만으로는 절연층의 두께를 제어하는 것이 곤란하다. 따라서, 침지도포법에 의해 금속선위에 무기절연입자를 얇게 부착시킨 후, 전착하는 방법이 바람직하다.

또한, 제2절연층(302)은 상기 서스펜션을 사용해서 침지도포법, 또는 스프레이 등에 의해서 형성할 수 있다. 제1층째에 비하면 절연층의 두께의 제어는 용이하나, 전착법과 같은 깨끗한 표면의 절연층을 얻는 것은 곤란하다.

또한, 상기 침지법 등에 사용하는 서스펜션으로서는, 예를 들면 메틸이소부틸케톤을 주성분으로 하는 용매 1ℓ에 대해서, 무기절연입자를 1∼3g의 비율로 분산, 현탁시키고, 이것에 입자결합제로서 메틸셀룰로오스 또는 니트로셀룰로오스를 배합한 것이 사용된다.

본 발명의 무기절연히터의 수면이 개선되는 것은, 금속선코일의 금속선 사이에 부착하여 형성된 제1절연층의 무기절연입자가 균일하게 분포해서 빈틈 등의 결함이 발생하지 않기 때문에, 절연층의 강도 및 전기절연특성이 향상하기 때문이다.

또한, 그것이 제2절연층의 형성에도 영향을 미쳐서 균일한 입자분포와 절연층이 형성되고, 그 결과 절연층 전체에 결함이 작은 히터가 형성되기 때문이다.

본 발명의 히터는, 직경 10∼200μm의 금속선으로 이루어지고 선간격이 이 선의 선직경과 같은 정도를 가지고, 그 사이에 절연층을 가진 것이 바람직하며, 특히 히터온도가 1000℃이상, 보다 바람직하게는 1200℃이상이 되는 고휘도, 고품위 컬러음극선관용으로서 바람직하다.

본 발명의 히터는 무기절연히터의 절연층으로서, 무기절연입자가 균일하게 충전되어 있으므로, 이 절연층의 균열발생을 방지하는 효과가 있고, 긴수명의 히터를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

[실시예 1]

제3도는 본 발명의 무기절연히터의 단면의 개략도이다. 도면(a)는 제1절연층(301)의 전착 후의 상태, 도면(b)는 제2절연층(302)과 다크층(5)의 상태를 표시한 개략도이다.

도면(a)의 제1절연층(301)은 전기영동법에 의해 A1(NO₃)₃132g을 에탄올수용액 8ℓ에 용해한다.

또한, 무기절연입자로서 순도 99.9％이상, 평균입자직경 12㎛와 4㎛의 A1₂NO₃입자를 각각 4.5㎏식 배합하였다.

상기 서스펜션을 사용해서 직경 150㎛의 Mo심선에 감긴 직경 50㎛의 W선으로 이루어진 금속선코일을 -쪽으로 접속하고, 알루미늄을 전극 +쪽으로 접속하여, DC80V로 4초간 통전해서 A1₂O₃입자를 전기영동법에 의해 전착하였다. W선의 코일간격은 W선의 직경과 거의 동등하게 감겨 있다.

다음에 이것을 1600℃의 수소분위기속에서 5분간 소성하여 제1절연층을 형성하였다.

제2절연층의 서스펜션의 A1(NO₃)₃132g, Mg(NO₃)₃· 6H₂O 126g을 에탄올수용액 8ℓ에 용해해서 사용하였다.

무기절연입자는 상기 제1층째의 절연층에 사용한 것과 마찬가지 A1₂O₃을 사용하였다.

A1₂O₃입자충전율은 제1층째 절연부(8)(코일사이의 코일의 높이까지)의 절연층의 평균 67％, 제2층째 절연부(9)(금속선 코일 위)의 절연층이 평균 65％였다.

마찬가지 조건으로 제1층만 전착한 것의 입자충전율은 평균적으로 61％이었으므로, 제2절연층의 전착시에 제1절연층의 A1₂O₃입자 사이에, A1₂O₃입자가 재침입해서, 충전율을 상승시키는 것을 알았다.

또한, 무기절연입자의 충전율은 얻게된 무기절연히터를 상온경화형 에폭시수지로 성형하고, 경화 후 충전율 측정부를 절단해서 노출시키고, 노출면을 연마하여, 이 연마면을 각각 9개의 시야방향으로 선택해서 2000∼3000배의 SEM현미경사진을 촬영하고, 이것을 화상처리해석장치(Joyce-Loebl사제 MAGISCAN 2A)를 사용해서 면적비로부터 충전율을 구하였다.

또한, 상기의 연마에는 평균입자직경 0.5㎛의 다이아몬드 연마제를 사용하였다.

제2절연층의 전착 후, 이 절연층의 표면에 평균입자직경 1㎛, 순도 99.9％이상의 W입자를 분산, 현탁한 서스펜션을 사용해서, 침지도포 후, 수소가스분위기속에서 1600℃로 5분, 1700℃로 30분의 가열소성을 행하고, 두께 10㎛의 다크층을 형성하였다.

냉각 후 Mo심선을 질산과 황산과의 혼합액에 의해 용해제거하고, 수세, 건조해서 무기절연히터를 제작하였다.

제4도는 상기의 본 발명에 의한 히터와 종래의 히터의 수명시험결과를 표시한 그래프이다.

수명시험은 각 히터를 3개씩 조립해 넣고, 넥부만을 진공 밀봉한 더미음극선관을 사용해서 행하였다. 이 더미음극선관에 장착한 히터에 인가전압 f(히터전압)로서, 정격치(6.3V)보다 20％ 높은 7.6V의 전압을 인가하고, on(5분)/off(3분)의 통전을 행하여, 실온과 약 1400℃의 냉열사이클을 부여했다.

상기에 있어서, 히터전압을 정격치보다 20％ 높게 하는 것은, 단기간에 히터의 수평을 평가할 수 있기 때문이다. 일반적으로 이러한 수명시험의 경향으로서는 총시간이 길어지는데 따라서 히터전류 I_f는 저하하나, 히터와 캐소드 사이의 누설전류 -2I_hk가 작을수록, -2I_hk의 증가량이 적을수록 우수해진다.

또한, 본 수명시험에 의한 상기 히터의 합격여부 판정기준은 1개의 더미음극선관 속에 장착한 3개의 히터의 히터전류의 평균치가, 초기의 히터전류에 대해서 95％이하가 되는 시간을 가지고 불합격으로 한다.

상기 불합격율(불합격 더미관수(管數/시험 더미관수)이 상기 통전사이클 5000회째에서 1％이하면, 제품으로서 실용가능한 히터로 판정된다.

제1표에 이들 결과를 표시한다.

제1표에서 명백한 바와 같이 1000시간 시험 후의 종래 히터의 불합격율이 0.2％, 5000시간 후의 불합격율이 1.4％인데 비하여, 본 발명의 히터는 1000시간 후에 종래 히터의 약 1/2인 0.1％, 5000시간 후에서는 약 1/3로 긴수명이고, 실제품에도 충분히 사용할 수 있는 것이다.

또한, 제4도는 절연층 전체의 평균입자충전율 60％의 히터를 사용해서 행한수명시험결과를 표시한 그래프이다.

도면에서 가로축은 수명시험 총시간, 좌세로축은 히터전류 I_f, 우세로축은 음극슬리브와 히터 사이의 누설전류 -2I_hk를 표시한다.

본 실시예의 히터는 종래 히터에 비해서 I_f, -2I_hk와 같이 뛰어나 있다.

또한, 제1, 제2절연층 및 다크층의 형성에 사용한 각 서스펜션의 조성 및 성형, 소성의 조건을 후술하는 실시예 2 및 3과 합쳐서 제1표에 표시한다. 또한, 얻게된 무기절연히터의 특성을 제2표에 표시한다.

또, 제5도는 절연층의 입자구조를 표시한 600배의 SEM현미경사진이다.

도면(a)로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 제1절연층의 무기절연입자는 거의 균일하게 형성되어 있으며, 도면(b)와 같은 빈틈부분(10)은 거의 확인할 수 없었다.

[실시예 2]

실시예 1과 마찬가지로해서 음극가열용 히터를 제작하였다.

제1절연층은 전기영동법으로 형성하였다. 서스펜션의 조성 및 전착, 소성조건은 제1표에 표시한다.

또한, 전해질성분으로서 무수화 A1(NO)에 A1(NO)·9HO를 병용한 것은 다음과 같은 이유 때문이다.

A1(NO)· 9HO만으로는, 밀착성이 뛰어난 제1절연층이 형성되면, 그 후는 장시간 통전해도 절연층이 성장하기 어렵다. 그러나, 무수A1(NO)를 첨가함으로써, 소정두께의 절연층을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 이 제1절연층의 금속선코일 상부의 막두께는 약 10㎛, 금속선 사이부분의 막두께는 약 40㎛였다. 이것을 소성 후, 전착에 의해 제2절연층을 형성하였다.

제1절연층의 A1O입자충전율은 평균 70％, 제2절연층의 A1O입자충전율은 평균 74％이였다.

동일조건에서 제1절연층만을 제작한 것의 입자충전율이 평균 65％이므로 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 제2절연층의 전착시에, 제1절연층의 입자간격에 A1O입자가 재침입한 것을 알 수 있다.

다크층도 실시예 1과 마찬가지로 형성하였다. 제6도에 본 실시예의 히터와 종래의 히터의 수명시험결과를 표시한다.

실시예 1의 경우와 마찬가지로, 본 실시예의 히터는 종래의 히터에 비해서 성능이 우수하다.

[실시예 3]

실시예 1과 마찬가지로 해서 음극가열용 히터를 제작하였다.

제1절연층의 A1O입자충전율은 평균 70％, 제2절연층의 입자충전율은 평균 72％였다.

동일조건에서 제1절연층만을 전착한 것의 A1O입자충전율은 평균 65％이고, 실시예 1, 2의 경우와 마찬가지로, 제2절연층의 전착시에 제1절연층에 A1O입자가 재침입한 것을 알 수 있다.

본 실시예에서는 제1절연층에 비교적 큰 입자직경(약 12㎛)의 A1O입자를 전착하고, 그 바깥쪽에 제2절연층에는 비교적 작은 입자직경(약 3㎛)의 A1O입자를 전착하였다.

이것을 인해서, 히터 동작중에 진행하는 입자의 소성이 큰 입자직경의 입자에 의해서 억제되기 때문에 절연층의 수축을 완화하는데 유효하다. 단, 제1절연층의 소성이 진행되기 어렵기 때문에, 강도가 부족되기 쉬우나, 제2절연층에 비교적 입자직경이 작은 입자를 피복함으로써, 이것을 커버할 수가 있다.

제2절연층 전착 후, 다크층을 피복하여 수소분위기속에서 소성해서 본 발명의 히터를 제작하였다. 제3표에 수명시험결과를 표시한다.

본 발명의 음극선관용의 음극은 상기 히터를 음극슬리브의 삽입 고정하고, 음극펠릿을 음극실리브 선단부에 배치함으로써 제작된다.

[실시예 4]

제7도는 실시예 1의 제1절연층의 무기절연입자의 충전율과, 이 히터의 수명과의 관계를 표시한 그래프이다.

실시예 1과 마찬가지로 해서 제1절연층의 입자충전율이 다른 무기절연히터를 제작하고, 이것에 대해서 on(5분)/off(3분)의 통전시험에 의해 이 히터가 단선할 때까지의 수명을 비교하였다.

도면으로부터 명백한 바와 같이 무기절연입자의 충전율이 40％이상이 되면, 수명이 급격히 향상한다. 그리고 45∼75％의 범위가 4,000사이클이상이 되어 바람직하다. 특히, 50∼65％에서는 20,000사이클 이상으로 매우 뛰어난 수명을 나타내고 있다.

제8도는 음극선관의 단면도이다.

이 음극선관은 깔때기형상을 한 유리관으로서, 전자총(801)과 형광면(802)을 봉입하고 있다. 유리밸브는 팽창된 콘부와 가느다란 원통형상의 넥부로 구성되고, 콘부의 바닥에 형광체(전자선 조사에 의해 형광을 발하는 물질)가 도포되어 있으며, 고진공으로 밀봉되어 있다.

전자총(801)은 음극가열용 히터(803)에 의해서 전자를 방출하는 음극(804), 그 전자의 유속(流束)을 종합해서 전자빔으로하여 고속도로 가속하는 동시에 형광면 위에 수렴하기 위한 원통전극(그리드)(805)으로 구성되어 있다.

편향요크(806), 에노드버튼(807)을 구비하고, 넥부나 콘부의 내면에는 도전막(808)(형광면(802)을 덮고 있는 알루미늄막)이 형성되어 있다.

상기 음극선관에 본 발명의 음극가열용 히터를 사용함으로써, 음극선관의 수명을 향상시킬 수 있다.

[실시예 5]

제9도에 자동차용 에어플로우센서의 구성을 표시한다.

무기절연히터부(900)는 직경 30㎛의 백금선코일(901)이 형성되어 있고, 그 양단부에는 Pt-Ir로 이루어지는 직경 120㎛의 리드선(902)이 장착되어 미소전류계(907)를 개재해서 전압인가장치(908)에 접속되어 있다.

상기 백금선코일(901)이 인접하는 코일사이에, 상기 실시예 2와 마찬가지 방법으로 제1절연층(904)이 형성되어 있고, 그 위에 제2절연층(905)이 형성되어 있다.

제1절연층(904)의 무기절연입자의 충전율은 평균 5％이고, 제2절연층(905)의 충전율은 62％이다. 상기 제2절연층 위에는, 두께 약 50㎛의 유리보호층(903)이 또한 형성되어 있다.

상기 무기절연히터부(900)는, 자동차의 기화기(도시않음) 속에 설치되고, 그속을 흐르는 기류(906)에 의해서 변화하는 일을 미소전류의 변화로서 검지하고, 이신호에 의해서 상기 기류의 유량을 검출해서 엔진의 기통내에 보내게 됨으로써 공기의 적정한 유량을 제어하는 것이다.

본 발명의 무기절연히터를 사용함으로써, 내진강도(耐震强度) 및 수명을 향상할 수 있다.

Claims (11)

1. 금속선히터와, 이 금속선히터를 피복하는 무기물의 다공질층으로 이루어지는 절연층을 가지는 무기절연히터에 있어서, 상기 절연층은, ① 상기 금속선히터의 인접하는 금속선 사이에서 이 금속선의 직경내에 둘러싸여진 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(절연층의 단면적 비율)인 상기 금속선에 밀착해서 형성된 제1절연층과, 상기 제1절연층 위에 형성되고, 무기절연입자의 충전율이 상기 제1절연층의 충전율과 동일한 정도 또는 그것보다도 많은 제2절연층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 무기절연히터.
2. 금속선히터에 무기물의 다공질층으로 이루어지는 절연층을 부착하고, 소성하는 무기절연히터의 제조방법에 있어서, ① 상기 금속선히터의 인접하는 금속선 사이를 절연하는 제1절연층을 반응지배형(反應支配型)의 전착특성을 가지는 전해질과 무기절연입자를 함유하는 서스펜션을 사용해서 전착에 의해 형성하는 공정과, ② 상기 제1절연층 위에 밀착하여 금속선히터의 바깥쪽을 절연하는 제2절연층을, 무기절연입자를 함유하는 서스펜션을 사용해서 형성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 무기절연히터의 제조방법.
3. 금속선히터에 무기물의 다공질층으로 이루어지는 절연층을 부착하고, 소성하는 무기절연히터의 제조방법에 있어서, ① 상기 금속선히터의 인접하는 금속선 사이를 절연하는 제1절연층을, 반응지배형의 전착특성을 가지는 전해질과 무기절연입자를 함유하는 서스펜션을 사용해서 전착에 의해 형성하는 공정과, ② 상기 제1절연층 위에 밀착하여 금속선히터의 바깥쪽을 절연하는 제2절연층을, 상기 서스펜션보다 전착속도가 큰 확산지배형의 전착특성을 가지는 전해질과 무기절연입자를 함유하는 서스펜션을 사용해서 전착에 의해 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무기절연히터의 제조방법.
4. 유량을 검출해야 할 기류속에 설치된 무기절연히터와, 이 히터를 가열하는 통전가열수단과, 상기 기류의 유량변화에 수반해서 변화하는 상기 히터의 온도를 검출하는 검출수단을 구비한 에어플로우센서에 있어서, 상기 히터가 금속선히터와, 이 금속선히터의 절연층으로서 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 가지고, 상기 히터의 절연층은, ① 상기 금속선히터의 인접하는 금속선 사이에서 이 금속선의 직경내에 둘러싸여진 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(절연층의 단면적 비율)인 상기 금속선에 밀착해서 형성된 제1절연층과, ② 상기 제1절연층 위에 형성되고, 무기절연입자의 충전율이 상기 제1절연층의 충전율과 동일한 정도 또는 그것보다도 많은 제2절연층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 에어플로우센서.
5. 음극선관의 음극선방사음극펠릿을 가열하는 히터가, 금속선코일과, 이 금속선에 밀착해서 형성된 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 가지는 음극선관음극가열용 히터에 있어서, 상기 절연층은, ① 상기 금속선히터의 인접하는 금속선 사이에서 이 금속선의 직경내에 둘러싸여진 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(절연층의 단면적 비율)인 상기 금속선에 밀착해서 형성된 제1절연층과, ② 상기 제1절연층 위에 형성되고, 무기절연입자의 충전율이 상기 제1절연층의 충전율과 동일한 정도 또는 그것보다도 많은 제2절연층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관 음극가열용 히터.
6. 음극선관의 음극선방사음극펠릿을 가열하는 히터가, 2중코일 형상으로 감긴 금속선코일과, 상기 금속선코일의 인접하는 코일사이에 밀착해서 형성된 제1절연층과, 상기 제1절연층 위에 밀착해서 형성된 제2절연층을 가지고, 상기 제1절연층은 상기 금속선의 직경내에 둘러싸여진 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(절연층의 단면적 비율)인 절연층이고, 상기 제2절연층은 균일하게 충전된 무기절연입자의 충전율이 상기 제1절연층의 충전율과 동일한 정도 또는 그것보다 많은 절연층이고, 상기 2중코일의 코일심부가 공동(空洞)으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관 음극가열용 히터.
7. 음극선관의 음극선방사음극펠릿을 가열하는 히터가, 금속선코일과, 이 금속선에 밀착해서 형성된 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 가지는 음극선관음극가열용 히터에 있어서, 상기 절연층은, ① 상기 금속선히터의 인접하는 금속선 사이에서 이 금속선의 직경내에 둘러싸여진 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(절연층의 단면적 비율)인 상기 금속선에 밀착해서 형성된 제1절연층과, ② 무기절연입자로 이루어지고, 상기 제1절연층 위에 밀착하여 상기 금속선히터의 바깥쪽을 절연하도록 형성된 제2절연층으로 구성되어 있고, 실온과 1400℃의 히트사이클 4000회 실시 후의 전기절연특성이 실질적으로 저하하지 않는 전기절연상을 가지는 것을 특징으로 하는 음극선관 음극가열용 히터.
8. 음극선관의 음극선방사음극펠릿을 가열하는 히터가, 금속선코일과, 이 금속선에 밀착해서 형성된 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 가지는 음극선관 음극가열용 히터에 있어서, 상기 절연층은, ① 상기 금속선코일의 인접하는 금속선 사이에서 이 금속선의 직경내에 둘러싸여진 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(절연층의 단면적 비율)인 상기 금속선에 밀착해서 형성된 제1절연층과, ② 무기절연입자로 이루어지고, 상기 제1절연층 위에 밀착하여 상기 금속선코일의 바깥쪽을 절연하도록 형성된 제2절연층으로 구성되어 있고, 상기 음극선방사음극펠릿과 금속선코일과의 사이에 전위차 400V, 금속선코일에 6.3V이상의 전압을 인가해서, 통전∼차단 4000회의 통전시험으로 절연불량을 발생하지 않는 전기절연성을 가지는 것을 특징으로 하는 음극선관 음극가열용 히터.
9. 금속선코일을 심선에 감아서 2중코일을 형성하고, 이 금속선코일에 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 밀착해서 형성하고, 소성하는 음극선관 음극가열용 히터의 제조방법에 있어서, ① 상기 금속선코일의 인접하는 코일 사이를 절연하는 제1절연층을, 반응지배형의 전착특성을 가지는 전해질과 무기절연 입자를 함유하는 서스펜션을 사용해서, 소성 후의 절연층의 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(단면적 비율)가 되도록 전착에 의해 형성하는 공정과, ② 상기 제1절연층 위에 밀착하여 코일의 바깥쪽을 절연하는 제2절연층을, 상기 서스펜션보다 전착속도가 큰 확산지배형의 전착특성을 가지는 전해질과 무기절연입자를 함유하는 서스펜션을 사용해서, 소성 후의 절연층의 무기절연입자의 충전율이 상기 제1절연층과 동일한 정도 또는 많아도 10％이내가 되도록 전착에 의해 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극선관 음극가열용 히터의 제조방법.
10. 음극슬리브, 이 음극슬리브의 선단부에 배치된 음극팰릿 및 상기 음극실리브내에 장착된 음극팰릿가열용 히터를 구비하고, 이 히터는 금속선이 2중코일 형상으로 감겨 있고, 상기 금속선코일에 밀착해서 형성된 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 가지는 음극선관용 음극에 있어서, 상기 히터의 절연층은, ① 상기 금속선의 직경내에 둘러싸여진 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(절연층의 단면적비율)인 절연층이, 상기 금속선코일의 인접하는 코일 사이에, 이 금속선에 밀착해서 형성된 제1절연층과, ② 균일하게 충전된 무기절연입자의 충전율이, 상기 제1절연층의 충전율과 동일한 정도 또는 많아도 10％이내이고, 또한, 제1절연층 위에 밀착하여 상기 금속선코일의 바깥쪽을 절연하도록 형성된 제2절연층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관용 음극.
11. 형광스크린과, 이 형광스크린에 대향해서 설치된 그리드 음극을 가진 음극선총, 이 음극선총은 음극슬리브, 이 슬리브 선단에 설치된 음극펠릿과 이 슬리브 내에 장착된 음극가열용 히터를 구비하고, 이 히터는 금속선이 2중코일 형상으로 감겨있고, 이 금속선코일에 밀착해서 형성된 무기물의 다공질층으로 이루어진 절연층을 가지는 음극가열용 히터를 구비한 음극선관에 있어서, 상기 음극가열용 히터의 절연층은, ① 상기 금속선의 직경내에 둘러싸여진 무기절연입자의 충전율이 45∼75％(절연층의 단면적 비율)인 절연층이, 상기 금속선코일의 인접하는 코일 사이에, 이 금속선에 밀착해서 형성된 제1절연층과, ② 균일하게 충전된 무기절연입자의 충전율이, 상기 제1절연층의 충전율과 동일한 정도 또는 많아도 10％이내이고, 또한 제1절연층 위에 밀착하여 상기 금속선코일의 바깥쪽을 절연하도록 형성된 제2절연층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 음극선관.

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