真空管「傍熱型真空管」物語    
                                                                           (第1版;平成25年5月16日)

 真空管は、電球をベースに誕生したため、熱電子を放射する陰極(カソード)は直熱型(フィラメント)でした。初期のラジオの電源は電池のみを使用していたため、特に問題はありませんでした。やがて電池の代わりに家庭内の交流電源(AC)を使用したところハム雑音が激しくて使い物になりませんでした。ハム雑音を減少させる方法の研究はWestern Electric社などで早くから研究が行われていましたが、その成果が一般用真空管に適用された最初の例は1925年、米国のMcCullough(マカレック)社が発表した3極管、タイプ400/401でした。これは1921年にWestinghouse社が取得した特許を試みに商品化したものと言われていますが、製造元は不明です。
 
401の陰極は、おなじみの傍熱型(間接加熱)型そのものです。ニッケル・パイプの表面にバリウム、ストロンチュームなどの酸化物を塗布し、内部にヒーター・ワイヤーを入れて交流で加熱すると、ヒーターと絶縁されていた等電位のパイプ(カソード)の表面から熱電子が放出されるため、ハム雑音から解放され、ラジオなどに交流電源が使用できる様になったのです。401はヒーター端子を管頂に設けた特徴のある形状ですが、これは、既成の電池式ラジオ・セットにそのまま挿入し、ヒーター用変圧器(および電源整流回路)を追加して交流用ラジオに変換するアイディアでした。401はμが8〜9の万能管ですが、403も製造されました。ヒーター電圧はともに3Vでした。最初期にはUVベースでしたが、直ぐにUXベースに変更されました。4番ピンがカソード、1番は無接続です。そしてブランド名も間もなくマカレックからケロッグと成りました。

KELLOGG A-CTYPE 401

 上の写真は、KELLOGG A-C TUBE TYPE 401の元箱とサンプルの真空管です。黒色ベークのベースには、”KELLOGG A-C TUBE TYPE 401”の文字が3段に分けて刻印されています。大塚久著の”クラッシック・ヴァルブ”、p134には、内部電極構造に関しては、次のように記述があります。即ち、「電極構造は、典型的な同軸円筒形で、ニッケル・パイプ製カソードの下端をつぶして指示用を兼ねたリード線を溶接し、上端から白色(材質不明)の絶縁物の中にヘヤーピン状と思われる詰め込んだものを挿入してあります。ヒターの引出線は、上部ステムからワイヤー(2本)に最短距離で点溶接されており、これだけでカソード全体の上端を支えているという、大変トリッキーな構造です。ゲッターは、マグネシュームのようです。」ご覧のように、元箱には、用途は、検波と増幅用と指定され、ヒター電圧は、3.00Vで電流は1.00Aでプレート電圧は最大150Vと記述されています。因みに、サンプルの全長は、135mmで最大径は40mmφです。
 
401は大変にポピュラーな真空管であった証拠に多くのメーカーから類似品が出現しました。ヒーター端子が管頂からベース上に変わり、シングル・エンド型として製造から容易なように改良されました。
 電極構造は、殆どが同軸円筒型でしたが、中には、
Northern Manufacturng Company社が1927年に発売をしたMarathon(マラソン) AC-608-Aのように電極構造が201の時代から継続されていた標準的な平板極にフィラメントの代わりに円筒形のカソードを挿入した真空管もあったようです。このシリーズはこの他、605615および630などの交流受信機用の真空管(ヒーターは、5V/1A)を製造していたようです。

 米国RCA社のRadiotron(ラジオトロン)が1926年に発表した傍熱真空管がプロトタイプ UX-225でした。1927年初めには新たに5ピンのUY ベースが開発されて、型番もAY-225AY-227と目まぐるしく変わりましたが、19275月には正式にUY-227となりました。我々になじみ深いUY-227の構造を見るとヒーター端子がベースに合流してすっきりしています。

(WANTED)
RCA RADIOTRON UX-225 RCA RADIOTRON UY-227 GENERAL ELECTRIC UY-227−A


 最初のUY-227のカソードはニッケル・スリーブの中に2つアナのセラミック管を挿入したモノだったようですが、楕円形の1つの穴の中に2つ折り(ヘアピン状)のタングステン線を通して、上端をスプリングで吊ってあります。ヒーターの定格電圧として始めて2.5Vが選ばれ、この電圧がその後数年の間、傍熱型真空管尾米国標準隣りました。 プレートは金網ですが、これは開発当初問題となったグリッド・エミッション(カソードの酸化皮膜がグリッドに付着して電子を放出する現象)を改善するために、金属板に代わって採用されたものといわれています。また大メーカーの製品らしく、電極の支持方法なふぉ製造技術上の進歩のあとが見られます。
 ガラス・バルブは、S-14(ナス形)ですが、1932年以降は型番も”27"となり、バルブはST-12(ダルマ形)に変わって、ベースも含めて小型化されました。また問題だったヒーター断線事故の多発も解決されました。
 傍熱型カソードの実用化によって受信機の設計が大変楽になったわけですが、欠点もありました。その第一はスイッチの投入からカソードがら熱電子を放出するまでの時間が長いことでした。この点を改善するため、コイル状のヒーター・ワイヤーに張力をかけたもの、または細いセラミックの芯の上に朝顔のつるのようにヒーター・ワイヤーを巻き付けたものを絶縁物を会さず直接カソードに挿入する方式、セラミツク管にあける孔をを4つ、6つとふやして、ヒーター・ワイヤーから熱がカソードに伝わりやいように工夫したものなどが試みられてきました。


1.米国に於ける"27"シリーズ真空管

CUNNINGHAM C327 ARCUTURAS 127A PILCO 27


2.我國に於ける"27"シリーズ真空管

マツダ UY-227 DON UY-227 FUJI UY-227
JRC JY-227 エレバム 27 マツダ UY-27A
マツダ UY-27A



参考文献


1.MJ無線と実験1991年9月、大塚 久;クラッシックヴァルブ・コレクション No.22 傍熱型真空管の誕生
2.MJ 無線と実験20002月、大塚久;真空管博物館 No.23 最初期の傍熱型真空管
3.MJ 無線と実験20003月、大塚久;真空管博物館 No.24 最初期の傍熱型真空管(2)
4.RCA RECEIVING TUBE MANUAL,Copyright1940、RCA Manufacturing Co.,inc.


 

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