眞空管電熱封入法 隈 本 寛

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眞空管電熱封入法

隈   本     寛

    命

Tlle Sealing of E1㏄tron・t皿beg by Electric Heating．        の

B二γ Yμ施〃α KσM二4ルZO 7io・

 Abstract： The method of heating and sealing electron−tube stems with electric heating instead of gas heating has been studied・ The rate bf heating of the stem is important as it must be safeguarded against temperature gradients which would cause the fracture in the stem on account of the stress occurring I）eyond its compressive strength． Quick heating of the stem・by use of radiant heat

from an electric heater instead of convection heat of gaseaus flame will not cause      ． excessive tempeエature gradient reducing the overheating of electrodes． This method

js applied to button−stem sealing， doo苧knob tube sealing and en止plate sealing

  1緒・ 言      困難…であるが・電熱封入法の適用により容易に行

難管の封入を心際嶋熱を利用す鞭從來ふことが出來た・疏伽m ｱボタンステムの

      ． 封入に封しては所要電力は最局0・5kw乃至1kw程 行はれているガス熱利用によつては困難なガラス

作紫容易に継曝室管の雌及燃の改良を 度にすぎす磁分以内に牒を完廿るカ・ら電力

推進するばかりでなく、作業が簡軍で熟練工を要  代は僅少である。

しない。 ．           本法の一部は特許第174558号として登録濟であ  との方法ではガス吹炎の代りに電力を以て加熱  るからその明細書を併せて参照せられ度い。

せられる褒熱体を用ひ、主としてその輻射熱にょ     ・

り迅速且適切にステムを熱する様考慮せられる。，   ∬ 電熱封入法の要領 この時褒熱体の熱容量を適當にしておけば封着後       ・

自動的に除冷を行はめしることも出來る。     「第1圓は實例によつて封入要領を示す。圓で中  實験によれば直径40mm以上のZFボタンステム  ステム②と管球①は同一径であつて管球の下部は を封入するととは從來のガス吹炎による方法では  凹凸の少ない様に切断されてステムの周園に乗つ き裂を生じ易く又眞室管の電極を損傷し易いので ．ている。その周園に抵抗褒熱体③があつてヒれに       適當な電流を流して加熱する。ガラ       スが融着温度に達すれば外部から加        ノ鱗  ・  ．  。 ．  へた塵力∫によつて管球は融着する

＼」3／  e      射熱が主として管球の端蔀を加熱し  ψ      ．ミ ・bcd面からの輻射熱が主としてステ

8      く集中しその附近に適當な温度勾配       を與へる様に考慮されている。この

第 1圖        第2圖         1

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  球にき裂を生じ易く・反封に緩やかすぎると管球  つて護熱体の内壁の高さが低いときはB曲線の如

． が憂形し易く寸法が不正確となる。ステムは熱に  くステムの中央附近は熱輻射による加熱が少ない   弱くき裂し易い上に口出線や排氣管が突出してい  ことがわかる。この場合はステム内の温度分布の   るから褒熱体の形状にも制限を受ける。從つてス  饗化が急となりき裂を生じ易いことが容易に類推   テム部分の加熱は最も考慮を要する事項である。  される。このことは後に示す實験結果から見ても   後に示す如く第2圓の例ではcdの高さが増す程ス  明らかである。

  テム面が均等に加熱せられる様になるからcdの高  第5圖及び第6圖は夫々内壁の高さhが18mm及び   さを檜すことによつてき裂は防がれるけれども融  9mmのものに就て行つた實験結果である。但し   着部分以外の温度が上りすぎると憂形し易いので  この場合は前記の輻射熱の外に劉流等による加熱   無暗に高くは出來ない。

      ☆      m ステム面上の温度分布      P伽

       ノト         ヘ

   ステムはき裂し易いから面上の温度分布が ，／／燃、

・欝よ㌶蕊撫籠諸㌶㌶箒 突≒賢弓 ば

      lr弓

  するのが得策であらう。         A  B  A    第3圖に於て嚢熱体内壁からの軍位時間軍    第 3 聞        第 4 圃   位面積當りの輻射エネルギーをBとし、壁面

  上どこでも一定であると假定する。ヌテム上         第5圓   の一点Pに於ける軍位時間軍位面積當りの入

  射エネルギーをE、壁面bcd上の微小面積dF  ℃       800   からP迄の距離をへdF及Pに於ける法線と輻   射束のなす角を夫々0白、0∪とすれば

      600     ∂E＝B∂凡・sα1c・3α、μ2

  dF co80（1／12はPからdFを見た立休角である       40θ   これをd④で表せば

    E−∫肱…α・ ．鋼

  Bが一定ならば

    E ＝ B （2π一Ωco3α3）        °   但しΩは嚢熱体内壁の底面がPに於て張る立  吻㊥坤，

  体角、α3はその軸とPに於ける法線とのな   す角である。底面の中心を原点とし内壁の牛

＼

  径を乳とすればP（r・θ・ψ）に於ける∫〜の値は

Ω一 錘O（−1）㌧織（｝ザ⑩    』・司・圃・

Ω一2π 吹A（一∫）・＋・242鵠÷）知

   P2n−1（co3θ）、．（r＞α）

 今ステムの直径が40mmの場合、護熱体の  o 壁の局さ即ちcdの長さを夫々18mm及9mmと

した場合の輻射熱分布を上式により求めてその計         第 6 圖

算結果を圖示すると第4圃￠）如くなる。これによ

27 も利用する爲保温材で護熱体の底面をふさいでい  個所に歪を残すととになるので後でき裂を生じ易 る。横軸は加熱開始よりの時間を表はし縦軸はス  い。叉∫の値が小さすぎても融着が不充分であつ テムの周邊A（最高温部）と申央B（最低温部）  たり、温度が上りすぎて寸法が不正確になつたり の温度を示している。内壁の高さh＝9mmの場合  する

（第6圖）はステムの中央附近に封する加熱が不

充分な例で融着温度まで達するのに5分以上時間     V 登  熱  体

をかけな肺ばステムの醒歪鉄となりき裂を 熱用麟蹴休（救で輝畷熱体と呼ぶ）

生じた・次畷熱体の塵媚さh Ommとした は噸ガラスの臓に際して畷高約95ぴ・漱 場合（第咽）はステム亘心嚥翻東力遁加 質ザラスの鵬に際しては鵜85ぴcの糎罐

するので念速に加熱し最局温度まで2分間で到達

      する。嚢熱体の具備すべき性質としては

する様なときでもき裂雄じな峰が解つた・ （イ）高温剛へ酸膿の低いこと

       （ロ）電氣抵抗が高いこと

  皿融着部分に加へる力    （ハ）・加工容易であること

       （二）表面が滑らかで硝子と接着しないこと  ガラスの温度が上ると粘稠状態となる。このと   （ホ）硝子より膨張係敷が小さいこと

き適當な塵力を加へると第7固の鎖線で示す様に  等が望ましい。黒鉛は上記の性質をよく兼ね備へ 接合部分の肉が溜つて融着する。今融着に適當し  て居り略理想的な褒熱体であるが電流端子を設け

／

／ フ

ノ

二ご，∠

るとその附近の温度が不均一となり易いので黒鉛 嚢熟体を用ひる場合は電流端子を設けす高周波電 源を用ひて誘導加熱方式とする方がよV・。 黒鉛 は高温でガラスと接しても互に融着することがな くガラスの仕上り面が極めて滑らかである。 又 チ       黒鉛は膨張係数がガラスより小さいから融着作業         を絡つて温度が下ると自然とガラヌとの間に隙間         が出來て容易に成品を取り出すことが出來る。又

一丁  麟纏嬬㌻㌫㌶蕊ご㌶露

      ＿⊥＿    はれ適當な温度迄下ればガラスとの膨張係敷の差         第 7圖       により自然とゆるみが生じて成品を外すことが出       來る。低周波電源を利用する場合は嚢熱体には二 た状態で硝子の粘性係敷がη＝7×105Poi8eとし・  ク・一ムや鐵ク・一ム等が用ひられるが之等はガ

4秒位で第5圖鎖線の様にガラスが移動する場合   ラスと接着し易い欠点がある。從つて之等を用ひ を考へ・速度勾配を約o・25とすれば融着面に加ふ  る場合はガラスと接着しない様にして加熱するこ べき塵力∫は       とが必要である。

∫一嘉（∂v  は速度勾配∂x）   唖極の酸化防止方法 一

   ≠α18kg／c珊2       黒鉛褒熱体からの熱輻射は眞室管電極の温度上 となる．玩この動を加へて置いて加熱すると昇を招きこれを酸化して了ふ醐がある・但し酸

蹴の温繭る必要ぱ醐縞量を罐灘㌶鍵籔讐㌶倉芸

知ればよい。即ち温度が上ると自動的に融着が進

      方法は

むから管球の長さが所定の寸法△h丈縮まつたと   （イ）窒素、茨酸ガス等を通じ酸化を防ぐ き厘i力∫を除くと同時に電流を断ち加熱を終る。   （・）豫め電極を酒精等に濡しておく

△hの値は管球縁端切口の巧拙によつても異るが   （ハ）電極とステムの間隔を廣くする

1乃至3nmの範園にとればよい○外力∫の値は上   （二）電極とステムの中間に遮熱板を挿入し輻

記の値より大きすぎると融着部分より少し離れた      射熱を遮る。

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 之等の中（イ）の方法は有効ではあるが設備費   （ホ）封入工程が短縮出來る が大である。（ハ）の方法はボクンステム使用の   （へ）一設備が簡阜である

意義の一牛を失ふ。（二）の方法は最も簡軍でそ   （ト）温度調節が容易、確實である の割に効果大である。遮熱板にはセラミツク材料   （チ）成品の寸法が正確に出る

等を用ひる。      （リ）臭氣を伴はず作業場の室氣が清潔に保た       れる

     vn 他の慮用例       （ヌ）夏期作業が容易である

       （ル）硝子が黒化しない（ガラス中の鉛が還元      電熱封入法は以上述べた様に雫ボタンステムの      されない）

    封入に適し特に大型ステムの場合その優れた性能  等が撃げられる。

    を褒揮するがその外ドアノブ管の封入やブラウン     管の螢光面鏡板の封着にも良好な成果

    を畢げることが出來る。ドアノブ管の     場合はき裂の心配がい少なので第8固     に示す如く融着部のみを極く局部的に     加熱して封着を行ふととが出來る。こ     の場合嚢熱体は厚さ5mmのものを用     ひ、熱輻射面は3mmRの曲面になつてv・

    る。その他の部分は保温材で園まれ側     面からの熱輻射により管球が熱せらら     れない様にしてある。管球の材料は硬

    質硝子であるが電源を入れてから2分    ＼、

    票欝璽㌶㌶ ＼撚

    的に集中出來るからガス吹炎による場     編材     合に比し電極の酸化を大いに減右るこ

    とが出來る．ブラウ噌の鏡樋端     第8囲

    する様な場合は加熱電力が大となるからガス：炎に

    より全体を加熱し乍ら封着部分だけに誘導加熱を  K結  言

    適用する方法がよい様である

       以上藪例を畢げて電熱封入法の大要を説明した       珊 電熱封入法の特徴         實際雁用の場合は割青に慮じて適宜設計しなけれ       ばならない。しかし從來困難覗されていたガラス      電熱封入法がガス吹炎中で行ふ封入法に比し優  作業が熟練を要することなく容易に行はれること     れた点を列畢すれば        ・      は電熱封入法の優れた特徴であつて各方面に雁用      （イ）輻射熱を利用する爲加熱が速い      範團の廣いことを示すものである。研究室等でガ      （・）大型で肉厚のボクンステムにも適用出來  ラスエが得られない場合や、工場等に於て眞室管         る       の形朕を改良する場合この方法を雁用せられる様      （ハ）電極の酸化防止が容易である       おすすめするi次第である。     ・

     （二） i熟練ゴニを要しない