(57)【要約】  本発明のアナログ増幅用真空管は、フィラメントの振動による増幅特性への影響を抑える。本発明のアナログ増幅用真空管は、フィラメント、アノード、グリッド、防振部を備える。フィラメントは、直線状に張られ、熱電子を放出する。アノードは、フィラメントと平行に配置されている。グリッドは、フィラメントとアノードの間に、アノードと対向するように配置されている。防振部は、真空環境で使用可能な薄膜を有し、その薄膜がフィラメントの一部に接触する。
2019139074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子を放出する直線状に張られたフィラメントと、
前記フィラメントと平行に配置されたアノードと、
前記フィラメントと前記アノードの間に、前記アノードと対向するように配置されたグリッドと、
真空環境で使用可能な薄膜を有し、前記薄膜が前記フィラメントの一部に接触する防振部と、
を備えるアナログ増幅用真空管。
【請求項２】
請求項１記載のアナログ増幅用真空管であって、
前記フィラメントは前記アノードとの位置関係が一定の固定部と、前記アノードとの位置関係が一定の部材に弾性体を介して固定された可動部を有し、
前記防振部の前記薄膜は、前記アノードよりも前記固定部に近い位置で前記フィラメントに接触する
ことを特徴とするアナログ増幅用真空管。
【請求項３】
熱電子を放出する直線状に張られたフィラメントと、２組のグリッドとアノードを有するアナログ増幅用真空管であって、
前記アノードの両方は、平面基板上の同一の面に形成され、
前記フィラメントは、前記平面基板と平行に、前記アノードの両方と対向する位置に配置され、
前記グリッドのそれぞれは、同じ組の前記アノードと第１所定間隔を有して対向し、前記フィラメントと第２所定間隔を有するように、前記アノードと前記フィラメントとの間に配置され、
前記フィラメントを、２組の前記アノード同士の中間点に対応する位置で固定するフィラメント中間固定部と、
真空環境で使用可能な薄膜を有する２つの防振部と、
を備え、
一方の前記防振部の前記薄膜が前記フィラメント中間固定部と一方の前記アノードに対向する部分との間で前記フィラメントに接触し、他方の前記防振部の前記薄膜が前記フィラメント中間固定部と他方の前記アノードに対向する部分との間で前記フィラメントに接触する
ことを特徴とするアナログ増幅用真空管。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のアナログ増幅用真空管であって、
前記薄膜は、カーボン系材料、アルミニウム、またはマグネシウムの薄膜である
ことを特徴とするアナログ増幅用真空管。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載のアナログ増幅用真空管であって、
前記薄膜は、グラファイトの薄膜である
ことを特徴とするアナログ増幅用真空管。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のアナログ増幅用真空管であって、
前記薄膜が前記フィラメントと接触する幅は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である
ことを特徴とするアナログ増幅用真空管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ増幅器として動作するアナログ増幅用真空管に関する。
【背景技術】
【０００２】
音楽業界を中心に真空管の特性を好むユーザからの要望があるので、アナログ増幅器として使用する真空管の需要はあり、アナログ増幅器として使用できる真空管は存在する。しかし、製造量が減っており、価格の上昇や入手が困難という課題がある。一方、真空管の一種であり、安価で普及している蛍光表示管は、アナログ増幅用には使用しにくい。特許文献１，２の技術は、安価で入手しやすい蛍光表示管に近い構造であって、アナログ増幅器として動作させやすい真空管を提供できる技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３４２９８号公報
【特許文献２】特開２０１６−１３４２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２の技術では、フィラメントの振動が増幅特性に影響を与えやすいという課題がある。【０００５】
そこで、本発明は、フィラメントの振動による増幅特性への影響を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のアナログ増幅用真空管は、フィラメント、アノード、グリッド、防振部を備える。フィラメントは、直線状に張られ、熱電子を放出する。アノードは、フィラメントと平行に配置されている。グリッドは、フィラメントとアノードの間に、アノードと対向するように配置されている。防振部は、真空環境で使用可能な薄膜を有し、薄膜がフィラメントの一部に接触する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のアナログ増幅用真空管の特徴によれば、フィラメントの振動の減衰率を高くできるので、フィラメントの振動による増幅特性への影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のアナログ増幅用真空管の平面図。
【図２】実施例１のアナログ増幅用真空管の正面図。
【図３】実施例１のアナログ増幅用真空管の側面図。
【図４】図１のＡ−Ａ線での断面図。
【図５】アノードと絶縁層をガラス基板上に形成した様子を示す図。
【図６】アノードがガラス基板上に形成された様子を示す図。
【図７】絶縁層の形状を示す図。
【図８】アンカーの三面図（平面図、正面図、側面図）。
【図９】グリッドの形状の例を示す図。
【図１０】ゲッターリングを示す図。
【図１１】アナログ増幅用真空管を用いた増幅回路の例を示す図。
【図１２Ａ】フィラメントの振動による増幅回路の出力への影響の変化を示す図であって、防振部を備えていない場合の影響を示す図。
【図１２Ｂ】フィラメントの振動による増幅回路の出力への影響の変化を示す図であって、防振部を備えた場合の影響を示す図。
【図１３】薄膜の材料を変更して振動による初期ノイズの大きさと１秒あたりの減衰量を調べた結果を示す図。
【図１４】変形例のアナログ増幅用真空管の平面図。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ線での断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１０】
＜アナログ増幅用真空管の構成＞
図１に本発明のアナログ増幅用真空管の平面図、図２に正面図、図３に側面図、図４に図１のＡ−Ａ線での断面図を示す。アナログ増幅用真空管１００は、所定以上の温度で熱電子を放出する直線状に張られたフィラメント１１０と、２組のグリッド１３０−１，１３０−２とアノード１２０−１，１２０−２と防振部１６０−１，１６０−２を有する。アノード１２０−１，１２０−２の両方は、平面基板上（ガラス基板１２５）の同一の面に形成される。フィラメント１１０は、平面基板（ガラス基板１２５）と平行に、アノード１２０−１，１２０−２の両方と対向する位置に配置される。グリッド１３０−１，１３０−２のそれぞれは、同じ組のアノード１２０−１，１２０−２と第１所定間隔を有して対向し、フィラメント１１０と第２所定間隔を有するように、アノード１２０−１，１２０−２とフィラメント１１０との間に配置される。フィラメント１１０を、２組のアノード１２０−１，１２０−２同士の中間点に対応する位置で固定するフィラメント中間固定部１１３を備える。さらに、第１所定間隔を０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下、第２所定間隔を０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下にすればアナログ増幅用として利用しやすくできる。なお、図１ではアノード１２０−１，１２０−２の位置が分かるようにグリッド１３０−１，１３０−２の一部を記載していない。実際のアナログ増幅用真空管１００では、アノード１２０−１，１２０−２の上にメッシュ状のグリッド１３０−１，１３０−２（図９参照）が存在するので、アノード１２０−１，１２０−２は見えにくい状態である。【００１１】
次に、上記の特徴を実現するための構造の具体例を説明する。図５にアノード１２０−１，１２０−２と絶縁層をガラス基板上に形成した様子を示す。図６はアノード１２０−１，１２０−２がガラス基板上に形成された様子を示す図、図７は絶縁層の形状を示す図である。ガラス基板１２５は排気穴１５１を有しており、アノード１２０−１，１２０−２はガラス基板１２５の一方の面上に形成される。アノード１２０−１，１２０−２には、アノード端子１２１−１，１２１−２が、アノード配線１２２−１，１２２−２を介して接続されている。アノード１２０−１，１２０−２は、例えばアルミニウムの薄膜で形成すればよい。絶縁層１２６は、例えば低融点ガラスを用いればよく、アノード用開口部１２７−１，１２７−２と端子用開口部１２８−１，１２８−２を有している。アナログ増幅用真空管１００は、ケース１８０とガラス基板１２５とを封着し、排気穴１５１から空気を抜くことで内部を真空にする。そして、排気穴１５１には、排気孔栓１５０がはめられる。図５には示していないが、ガラス基板１２５のケース１８０と接触する部分に、封着用の低融点ガラスをさらに配置してもよい。また、外部との電気的な接触は端子１９０により行う。【００１２】
フィラメント１１０は直接型のカソードである。例えば、フィラメント１１０は、直流電流を流すことで６５０度程度に加熱すると熱電子を放出するように、酸化バリウムのコーティングを施せばよい。この例では、上記の「所定以上の温度」が６５０度であるが、６５０度に限定するものではない。図８にフィラメント１１０に張力を与えるためのアンカー１１５の三面図（平面図、正面図、側面図）を示す。アンカー本体１１６の一部には板バネ１１７の一端が配置されており、板バネ１１７の他端がフィラメント固定部１１８である。アンカー１１５にはＳＵＳ（ステンレス鋼材）などを用いればよい。アンカー１１５はフィラメント支持部材１１１に取り付けられ、フィラメント１１０がアンカー１１５のフィラメント固定部１１８に溶接などによって固定される。図４中の１１２は、溶接点を示している。アンカー本体１１６はアノード１２０−１，１２０−２との位置関係が一定の部材であり、溶接点１１２は、アンカー本体１１６に弾性体である板バネ１１７を介して固定されたフィラメント１１０の可動部である。【００１３】
２組のアノード同士の中間点に対応する位置にはフィラメント中間支持部材１１９が取り付けられる。フィラメント中間支持部材１１９にフィラメント１１０を溶接などによって固定することで、フィラメント中間固定部１１３が形成される。フィラメント中間固定部１１３は、アノード１２０−１，１２０−２との位置関係が一定であるフィラメント１１０の固定部である。フィラメント１１０とアノード１２０−１，１２０−２との間隔はフィラメント支持部材１１１とフィラメント中間支持部材１１９の長さで決定され、フィラメント１１０の張力はアンカー１１５の板バネ１１７によって調整できる。【００１４】
防振部１６０−１，１６０−２は、防振支持部材１６１−１，１６１−２に取り付けられる。防振部１６０−１，１６０−２を防振支持部材１６１−１，１６１−２に取り付ける方法は、機構的に固定してもよいし、耐熱セラミック系接着剤やポリイミド系接着剤などを利用してもよい。そして、防振部１６０−１，１６０−２は、真空環境で使用可能な薄膜を有し、薄膜がフィラメント１１０の一部に接触する。「真空環境で使用可能な」とは、アナログ増幅用真空管１００の内部の真空度で使用可能であればよい。例えば、カーボン系材料、アルミニウム、またはマグネシウムの薄膜を用いればよい。フィラメント１１０と接触する薄膜の幅は０．５〜２ｍｍ程度とすればよいが、この幅に限定する必要はなく、適宜決めればよい。接触の方向は、ガラス基板１２５側から押し上げる方向でもよいし、ガラス基板１２５側に押し下げる方向でもよい。また、接触時の力も振動を減衰させやすい強さに適宜調整すればよい。【００１５】
上述のとおり、フィラメント１１０はアノード１２０−１，１２０−２との位置関係が一定の固定部（フィラメント中間固定部１１３）と、アノード１２０−１，１２０−２との位置関係が一定の部材（アンカー本体１１６）に弾性体（板バネ１１７）を介して固定された可動部（溶接点１１２）を有する。この場合、防振部１６０−１，１６０−２は、固定部の近傍（アノードよりも固定部に近い位置）でフィラメント１１０に接触するようにすればよい。このように配置すれば、振動によって生じるフィラメント１１０の直線方向の移動によるこすれを防止できる。図１の例では、一方の防振部１６０−１の薄膜は、フィラメント中間固定部１１３と一方のアノード１２０−１に対向する部分との間で、フィラメント１１０に接触する。他方の防振部１６０−２の薄膜は、フィラメント中間固定部１１３と他方のアノード１２０−２に対向する部分との間で、フィラメント１１０に接触する。【００１６】
フィラメント１１０は、直流電流が流れることで加熱され熱電子を放出できる所定の温度以上まで加熱される。しかし、溶接点１１２とフィラメント中間固定部１１３では、フィラメント支持部材１１１，フィラメント中間支持部材１１９への伝熱があるので、その近傍ではフィラメント１１０の温度は熱電子を放出できる所定以上の温度まで加熱できない。そこで、グリッド１３０−１，１３０−２のそれぞれの中心は、フィラメント１１０の片端（溶接点１１２の一方）から１／４の位置と対向しており、フィラメント中間固定部１１３は、フィラメント１１０を２分する位置（２つの溶接点１１２の中点）にすればよい。また、振動を減衰できる範囲で、防振部１６０−１，１６０−２をフィラメント中間固定部１１３（フィラメント１１０の固定部）の近傍に配置すればよい。このような配置にすれば、アノード１２０−１，１２０−２と対向する位置のフィラメント１１０は、フィラメント支持部材１１１，フィラメント中間支持部材１１９から最も離れた位置にできるので、フィラメント１１０から十分な熱電子を放出させることができる。【００１７】
図９にグリッドの形状の例を示す。グリッド１３０はメッシュ状であり、ＳＵＳなどで形成すればよい。上述のとおり、図１ではアノード１２０−１，１２０−２を分かりやすく示すためにグリッド１３０の一部の記載を省略している。実際のグリッド１３０−１，１３０−２は、図９に示したグリッド１３０である。また、グリッド１３０−１，１３０−２はグリッド支持部材１３２−１，１３２−２に固定されている。グリッド支持部材１３２−１，１３２−２の板厚によって、アノード１２０−１，１２０−２とグリッド１３０−１，１３０−２との間隔、フィラメント１１０とグリッド１３０−１，１３０−２との間隔が決められている。【００１８】
つまり、アナログ増幅用真空管１００では、アノード１２０−１，１２０−２とグリッド１３０−１，１３０−２の間隔（第１所定間隔）が０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることは、グリッド支持部材１３２−１，１３２−２で実現している。そして、フィラメント１１０とグリッド１３０−１，１３０−２の間隔（第２所定間隔）が０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であることは、フィラメント支持部材１１１，フィラメント中間支持部材１１９とグリッド支持部材１３２−１，１３２−２で実現している。【００１９】
図１０にゲッターリング１４０を示す。ゲッターリング１４０は、高周波誘導加熱によりフラッシュし、ケース１８０内の一部に金属バリウム膜を蒸着させることで、真空度を高めるもしくは真空度を保つ役割を果たす。ゲッターシールド１４２は、ゲッターリング１４０を、フィラメント１１０、グリッド１３０−１，１３０−２、アノード１２０−１，１２０−２に対して遮蔽するため部材である。蛍光表示管の場合には、ゲッターリングはケース内のどこに配置しても表示器の特性への影響は無視できるので、ゲッターリングの位置を特性の面から考慮する必要はなかった。しかし、２組のアノード１２０−１，１２０−２とグリッド１３０−１，１３０−２を、ステレオ信号用のアンプとして使用する場合、２組のアンプの特性を揃えるためにはゲッターリング１４０の影響を無視できないことが分かった。したがって、２組のアンプの特性をそろえるために、ゲッターリング１４０は、グリッド１３０−１，１３０−２のそれぞれから等距離に配置することが望ましい。【００２０】
図１１にアナログ増幅用真空管１００を用いた増幅回路の例を示す。フィラメント１１０は直流電圧源３１０（例えば０．７Ｖ）が接続され、熱電子を放出する所定の温度（例えば６５０度）まで加熱される。アノード１２０−１，１２０−２にはアノード電圧源３２０が抵抗３３０−１，３３０−２を介して印加される。そして、例えば、所定のバイアスが付加されたステレオの左チャンネルの信号ｖＬがグリッド１３０−１に入力され、同じバイアスが付加されたステレオの右チャンネルの信号ｖＲがグリッド１３０−２に入力される。この場合、アノード端子１２１−１の電圧ＶＬが左チャンネルの出力、アノード端子１２１−２の電圧ＶＲが右チャンネルの出力である。【００２１】
＜防振部の効果と材質＞
アナログ増幅用真空管１００は図１１のような増幅回路に用いるので、フィラメント１１０が振動すると、フィラメント１１０とアノード１２０−１，１２０−２との間隔が変化してしまい、増幅特性に影響を与えてしまう。図１２Ａと図１２Ｂにフィラメントの振動による増幅回路の出力への影響の変化を示す。図１２Ａは防振部を備えていない場合、図１２Ｂはグラファイトの薄膜を有する防振部を備えた場合を示している。グラファイトの薄膜の厚さは０．１ｍｍ、フィラメントに接触する幅は１．５ｍｍ程度とした。横軸は時間（秒）を示しており、縦軸は振動を加えたときからの振幅の変化を示している。防振部を備えていない場合、振動が２秒以上たっても十分には減衰していないことが分かる。一方、グラファイトの薄膜をフィラメント１１０に接触させた場合、すぐに振動は減衰し、０．２秒程度でほぼ振動のない状態に戻ることが分かる。【００２２】
図１３に薄膜の材料を変更して振動による初期ノイズの大きさと１秒あたりの減衰量を調べた結果を示す。三角は防振部が無い場合、四角はグラファイトの薄膜の場合、×はアルミ箔を薄膜としている場合である。グラファイトの薄膜の厚さは０．１ｍｍ、フィラメントに接触する幅は１．５ｍｍ程度である。アルミ箔には一般的なアルミフォイルを用いた。具体的には、アルミ箔の厚さは１２μｍ、フィラメントに接触する幅は１．５ｍｍ程度である。横軸は増幅回路で生じた初期ノイズ（任意単位：arbitrary unit）、縦軸は１秒あたりの減衰量を示している。防振部がない場合に比べ、グラファイトの薄膜またはアルミ箔を用いた防振部がある場合の方が、初期ノイズも小さく、減衰も速いことが分かる。つまり、材料の選択によって減衰特性をよりよくできるが、少なくとも防振部を設けることで防振部がない構成よりは減衰特性をよくできる。したがって、真空度の高い環境で使用でき、薄膜を形成できる材料であれば、グラファイト、アルミに限定しなくてもフィラメントの振動の減衰率を高くできる。例えば、グラファイト以外のカーボン系材料（ダイヤモンドライクカーボン、カーボンナノチューブなど）、マグネシウムでもよい。また、グラファイトの薄膜は、樹脂シートを高熱処理して作成したものでもよいし、グラファイト粉末を圧縮加工したものでもよいし、金属板上にグラファイトペーストを印刷または塗布して形成したものでもよい。【００２３】
なお、フィラメントの振動による特性への影響は蛍光表示管でも指摘され、いくつかの対策が提案されている。しかし、蛍光表示管と本発明の対象であるアナログ増幅用真空管とは以下のように異なるため、蛍光表示管のための対策は、アナログ増幅用真空管には用いることができない。人は、蛍光表示管の明るさを視覚で認識するので、５０Ｈｚ程度の振動は認識できても１００Ｈｚ程度以上の振動は認識できない。よって、蛍光表示管の場合は、１００Ｈｚ以下の振動を防げば十分である。一方、音楽での使用を前提としているアナログ増幅用真空管の場合、人は出力される音を聴覚で認識するので、１００Ｈｚ以上の振動でも認識できる。アナログ増幅用真空管の場合、人に認識されにくくするには、１０ｋＨｚ以下あるいは２０ｋＨｚ以下の振動を防ぐ必要がある。また、蛍光表示管の場合、アノードと対向する範囲のフィラメントの温度が一様でないと、蛍光表示管の明るさにムラが生じてしまう。よって、蛍光表示管の場合、振動を防ぐ対策は、アノードと対向する範囲のフィラメントの温度を一様な状態に維持する必要がある。一方、音楽での使用（アナログ増幅用）では、左チャンネルと右チャンネルの特性を揃える必要はあるが、明るさのムラは関係ないので、アノードと対向する範囲のフィラメントの温度を一様にする必要はない。また、防振部が視覚的に目立っても構わない。そこで、本発明では、薄膜を用いることで、幅を持たせてフィラメントと接触させる。本発明の場合、フィラメントの温度低下の範囲が広がるので温度を一様にはできないが、蛍光表示管向けの防振の対策よりも高い周波数の振動を減衰できる。【００２４】
［変形例１］
図１４に変形例のアナログ増幅用真空管の平面図、図１５に図１４のＢ−Ｂ線での断面図を示す。アナログ増幅用真空管２００は、アノード１２０とグリッド１３０と防振部１６０の組が１組だけである点、ゲッターリング１４０の位置、フィラメント１１０の固定方法がアナログ増幅用真空管１００と異なる。図１４でも、アノード１２０の位置を分かりやすくするためにグリッド１３０の一部を記載していないが、グリッド１３０は図９と同じである。アナログ増幅用真空管２００では、アノード１２０とグリッド１３０の組が１組だけなので、特性を調整するためにゲッターリング１４０の位置を制限する必要がない。そこで、ゲッターリング１４０は、アナログ増幅用真空管２００の端の方にゲッターリング支持部材２４２に保持された状態で設置されている。【００２５】
アナログ増幅用真空管２００ではアンカー１１５は一方のフィラメント支持部材１１１のみに取り付けられている。アンカー１１５が取り付けられていないフィラメント支持部材１１１の場合は、フィラメント支持部材１１１のフィラメント固定部１１４にフィラメント１１０を溶接などによって固定すればよい。この場合は、アノード１２０との位置関係が一定の固定部は、フィラメント固定部１１４である。アノード１２０との位置関係が一定の部材（アンカー本体１１６）に弾性体（板バネ１１７）を介して固定された可動部は、アンカー１１５が取り付けられている側の溶接点１１２である。防振部１６０は、アノード１２０よりも固定部（フィラメント固定部１１４）に近い側に配置されている。
【符号の説明】
【００２６】
１００，２００  アナログ増幅用真空管    １１０  フィラメント
１１１  フィラメント支持部材            １１２  溶接点
１１３  フィラメント中間固定部          １１４，１１８  フィラメント固定部
１１５  アンカー                        １１６  アンカー本体
１１７  板バネ                          １１９  フィラメント中間支持部材
１２０  アノード                        １２１  アノード端子
１２２  アノード配線                    １２５  ガラス基板
１２６  絶縁層                          １２７  アノード用開口部
１２８  端子用開口部                    １３０  グリッド
１３２  グリッド支持部材                １４０  ゲッターリング
１４２  ゲッターシールド                １５０  排気孔栓
１５１  排気穴                          １６０  防振部
１６１  防振支持部材                    １８０  ケース
１９０  端子                            ２４２  ゲッターリング支持部材
３１０  直流電圧源                      ３２０  アノード電圧源
３３０  抵抗
【図１】
2019139074.tif 000003
【図２】
2019139074.tif 000004
【図３】
2019139074.tif 000005
【図４】
2019139074.tif 000006
【図５】
2019139074.tif 000007
【図６】
2019139074.tif 000008
【図７】
2019139074.tif 000009
【図８】
2019139074.tif 000010
【図９】
2019139074.tif 000011
【図１０】
2019139074.tif 000012
【図１１】
2019139074.tif 000013
【図１２Ａ】
2019139074.tif 000014
【図１２Ｂ】
2019139074.tif 000015
【図１３】
2019139074.tif 000016
【図１４】
2019139074.tif 000017
【図１５】
2019139074.tif 000018
【国際調査報告】
2019139074.tif 000019
2019139074.tif 000020
2019139074.tif 000021