眞空管[定電圧放電管]物語
                                     (第19版;令和2年9月2日)

1.定電圧放電管

 一般的な[放電管の樹}は、根本にある真空技術、材料技術、ガス精製、放電理論および電子管技術から芽が出て、沢山の枝々が茂り大樹になっています。1878年のアークランプから1961年の高圧ナトリウム・ランプに至る照明管の枝、1921年のガラス水銀整流管から1958年の仙台放電管 C型に至る水銀陰極管の枝、1919年のタンガー整流管から1953年の水素サイラトロンに至る熱陰極管の枝、1935年の定電圧放電管から1958年のGCR管に至る冷陰極管の枝、1937年のストロボ放電管から1961年のホロー・カソード管に至る発光管の枝、1934年のGM計数管から1967年の中性子検出管に至る計数管の枝、1927年のネオン管から1968年のプラズマ・ディスプレイ管に至る表示管の枝および1963年のHe-Neレーザー管から1970年のエキシマ・レーザー管に至るレーザー管の枝により成長を続けました。(電子管の歴史より抜粋)

 この[放電管の樹]のうち、今回は定電圧放電管について調べてみました。放電管に抵抗を介して直流電圧を零から徐々に上げていくと、微少電流が流れ、陽極に僅かな発光が見られる領域があります。この領域をタウンゼント領域と呼んでいます。更に電圧を上げていくと、急に陰極面で発光が起こり著しく電流の増加するグロー放電へと移行します。タウンゼント領域で設計されたコロナ定電圧放電管とグロー放電領域で設計された定電圧放電管の2種類が国産化されてきました。

 放電管の電極間電圧は、ガスと陰極の二次電子放出係数γで定まるので、一般にアルゴン、ネオン、ヘリウムとバリウム、モリブデン、ニッケルなどとの組合わせで、60Vから150Vの定電圧放電管が開発されました。1935年には、円筒電極構造の放電管が、1940年には一本で複数の電極間電圧が得られる多電極型放電管が市販されました。戦後は、アルゴン以外の希ガスの入手も容易となり、電源変動や負荷の変動などに対する放電管の安定度、信頼性改善の要望が強くなり、陰極を中心とした研究が進められました。

 1956年にオランダのフィリップ社により、γ作用の安定な陰極の製法が発表されました。これは純金属、たとえばモリブデン面をスパッタリングにより、一皮むいて清浄な面を作るもので、1950年、東芝により、この方法を用いVR90/50が開発されました。また、1955年には、この製法により電圧標準管がが国産化されました。


   


 1950年代前半は海外技術導入の活発化、テレビ放送の開始などにより定電圧放電管の需要も急増しました。アメリカ型放電管との互換性の要望が強くなり、セリウムを用いた被膜陰極製造の新技術開発によって、1953年頃までに75,90,105,150Vのアメリカ型 VR管が製品化され、その後ST型からGT型、さらにMT型へと小型化が進められました。

 上の写真は、東京芝浦電気株式会社、マツダ製の VRA135/50 A型定電壓放電管と元箱です。又、右の試験成績表は、この元箱に収容されていたもので、日付は昭和15年(1940年)12月5日です。この試験成績書を作成した方は、検査部門の鈴木氏です。真空管のガラス壁には、定電壓放電管と印字されていますが、元箱には、定電圧放電管と印刷されています。何故、固有名詞の漢字””と”壓”を使い分けているのでしょう。

 下の写真は、その後、海軍に納入されたり、市販されたりしたマツダ製のVRA145/50 定電圧放電管およびその収容ケースでは、””の文字が統一されて使用されいます。また、収容箱もデザインが変更されました。初期のものは、黒ベークのUX・ベースにくびれ段が付いていますが、新しい設計では、くびれのない通常の黒ベークのUX・ベースが採用されています。

 
マツダ VRA145/50 




以上は、マツダ(東芝)の定電圧放電管に関して、開発の過程を調べましたが、NEC ”電氣通信総合技術”、NO.22の特集号では、以下の様な記述がありました。(Oct. 1948年にNo.1が復刊された)

 定電圧を保つために使用される定電圧放電管に関しては古くから種々の基礎研究を行っておりましたが、昭和17年から18年に掛けてLSの頭字を付けた数種の定電圧放電管を商品化しました。当時は、封入用希有ガスの輸入が杜絶していて、自由に使用できるのは、国内産のアルゴンのみであったため、動作電圧にも制限があり、70ボルト級のLS-2Bと150ボルト級のLS-5Bだけが量産されました。この中、LS-2Bの陰極皮膜には、我が国で初めての試みであるバリューム・ゲッターによる皮膜方法が採用され、この種の定電圧放電管の量産化に大きな寄与をもたらしました。 また、所謂スタビロボルトと称される多段型の定電圧放電管(70ボルト4段型)も上記のゲッター被膜方法で比較的容易に製作することが出来ました。

 終戦後はヘリウムよりクセノンに至る全機種の希有ガスが比較的自由に入手できるようになりましたので、改めて設計をやり直しLS-2BおよびLS-5Bは、それぞれ60ボルトおよび150ボルト用放電管として販売されております。安定化電圧放電管は原則として直流電源に使用するものでありますが、上の2種およびLS-11Aは、その構造上、尖頭電流値に注意をすれば交流にも使用できないことはありません。しかし決してお薦めは出来ません。

 終戦後の事情として一般の真空管と同様これらの放電管も米国製品と同一規格のものが多く要求される用になってきたのに鑑み、新しい型としてオクタル・ベースのST管およびミニアチュア型管が製作されております。即ち、75、90、105、ボルトのST管、VR75-ST乃至VR150-ST等および105および150ボルトのMT管、VR105ーMTおよびVR150MTがこれであります。これらは、何れも旧LS型とは異なる新しい構造を有するもで、電極被膜はセリウムなどの希土類元素が用いられ、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの混合ガスが封入されています。(ママ)

   
日本電気 SB-65-A  DELICA真空管試験器で
NEC VR75-GT測定中


上右の写真は、上記の記述には見られないガラス管壁に日本電氣 SB-65-Aとエッチングされた定電圧放電管です。オーム社が昭和22年7月25日発行の守田榮編集の”ラジオ技術者必携 最新真空管便覧ー送信管・受信管・特殊管ー”によると”SB-65”として電極間電圧;65ボルト、許容放電電流;15〜60mAです。全長は100mm、最大径が35mmφです。因みに、日本電氣は、開発技術者は、試作開発段階で個々の技術者が、部品や機器の開発中に発行できる仮仕様書としてSB(Sketch BooKの略?)番号を持っていました。このSB-65-Aの型名が、NEC内部規約に基づき開発試作段階の定電圧放電管に使用された名称です。 上左の写真は、DELICA DYNAMIC Gm TUBE TESTER、Modelー1001によりNEC VR75-GTの動作特性のチェックをしているところです。

2.定電圧放電管

下の表は、”放電管及び其の工業応用”、1939年、p246より抜粋した1935年製の定電壓放電管です。
 

名称 全長最大径 電極間電壓 許容放電電流 内部抵抗 放電開始電壓
VRA 65/80   140x30mm 50mA ニテ 65V±5  15mA−80mA  45Ω  90V
VRA 70/80 140x30 50 ニテ 65±5 15 ー 50 45 90
VRA 135/50 130x28 30  ニテ 135±5 10 ー  50 100 180
*VRA 145/50 130x28 30  ニテ 145±5 10 −  50 100 180
VRB 65/100 50  ニテ  65±5 15 ー 100 45 90
VRB 135/60 135x50 50  ニテ 135±5 15 ー  60 100 180
VRB 150/60 130x50 30  ニテ 150±5 10 ー  60 100 180
VRC 300/40 20  ニテ 300±5 10 ー  40 230 400
*VRD 90/50 90x28 30  ニテ  90±5 10 ー  50 125

             *RCA UX-874と同特性です。但し資料は、VRD 90/60とあるが、これは誤りにつき、正しいVRD 90/50
              に訂正した。
             *VRA 145/50は、今回コレクションにあったVRA 145/50を表に追加をした。

 上記の一覧表中、名称が太文字になっている定電壓放電管を下記に写真を示します。
 

WANTED
マツダ VRA 65/80 マツダ VRA 70/80 マツダ VRA 135/50 マツダ VRA 145/50 VRB 65/100
WANTED
マツダ VRB 135/60 マツダ VRB 150/60 VRC 300/40 マツダ VRD 90/50 サイクル・ロゴ(マツダ)
VRD 90/50
 *1

 *1 マツダ VRD 90/50(段付きベース)は、戦前のマツダ製品、サイクルロゴマーク VRD 90/50(ストレート・ベース)は、戦中の製品です。サイクル    ロゴマーク VRD 90/50は、JA6PA 原田 直記氏のご好意による寄贈品です。

 2.1 放電管便覧

 下記のの表は、”放電管便覧”、1957年よりの抜粋で、第7表の国産定電圧放電管のCES規格(一部省略をしてあります)を表示したものです。

品   名 全長最大径(mm)
電極間電圧(V) 陰極電流(mA) 電圧変動範囲(V) 備  考
5787  59x9.5  98  5-25  15  Subminiature管 
LD-364 80x32  ?  ?  ?  試作品? 
LS-2B  86x30  60  5-40   
LS-5B  133x30  135  10-60   
LS-11A  113x30  60  10-60   
SB-65-A 100x35  65  15ー60  ?  試作品? 
VR-38 100x34  38  ?  ?   
VR75-GT  90x34  75  5-40  OA3 
VR75-MT  65x17.2  75  5-40  OC2
VR75ーST 108x39 75  5-40  OA3 
VR90-GT 90x34  90  5-30  OB3 
VR90-MT 65x18  90  5-30   
VR90-ST 108x39  90  5-30  OB3 
VR105-GT  90x34  105  5-40  OD3 
VR105-MT  67x19  105  5-30  OB2 
VR105-ST  108x39  105  5-30  OC3 
VR150-GT  90x34  150  5-40  OD3 
VR150-MT  67x19  150  5-30  OA2 
VR150ーST 108x39 150 5ー40 4 OD3
VR150/30ーGT  85x34  150  5-30  ?   
VR150/50-S  88x22  150  5-50   
VR250/40  144x47  70,140,210,280  5-40  10  多段型定電圧放電管
VRA65/80 138x30  65  20ー80   
VRA135-T 106x30 135 5-50 4 VRA135/50改良品
VRA145-T  106x30  145  5-50  VRA145/50改良品 
VRD90/50  96x30  90  20-50   


上記の一覧表中、品名が太文字になっている定電圧放電管を下記に写真を示します。
                                                                        


     
NEC 5787  NEC LD-364  NEC LS-2B   NEC LS-5B
       
LS-11A  日本電気 SB-65-A  ヒロベ VR-38 NEC VR75-GT 
       
Toshiba VR75-MT   NEC VR75-ST TEN VR90-GT  Toshiba VR90-MT 
     
NEC VR90-ST  NEC VR105-GT  Toshiba VR105-MT  NEC VR105-ST 
     
NEC VR150-GT NEC VR150-MT  JRC VR150ーST  マツダ VR150/30ーGT 
     
JRC VR150/50-S  VR250/40   VRA65/80 マツダ VRA135-T 
       
 マツダ VRA145-T Toshiba VRD90/50      
                               

                 *1;TEN LS-2B 定電圧放電管は、JA6PA 原田直記氏のご厚意による寄贈品です。
                 *2;NEC LD-364 定電圧放電管は、7N1VMN 鈴木輝夫氏しのご好意による寄贈品です。

  

     

2.2 電壓標準管

 電圧標準管(Voltage Reference Tube)は、定電圧放電管の一種です。原理的には全く同じですが、其の正規陰極降下の定電圧特性を利用したものです。特に陰極に安定性の大きい純金属(モリブデン)等を使用して、その設計や製造工程に注意を払って作られものです。電極間電圧が極めて安定で、電圧標準回路に使われます。電圧だけが必要で電流は極めて少なく許容放電電流の下限が1mA程度となっているのも特徴です。

品   名 全長最大径(mm) 電極間電圧(V) 陰極電流(mA) 電圧変動範囲(V) 備  考
0G3  52x17 85.0  1-10  85A2
5651 52x18  87.0  15-35   
423A 43x20.5  100.0  40-80  0.3  6140 
427A    100.0  5-40  1.5   
83A1 54x19 82.6ー84.1 3.5-6.0 1.5
85A2 50x18 85.0  1ー10 3
5651WA 52x17.4 87.0 1.5ー3.5 3 耐震型
5783WB 37x9.5 85.0 1.5〜3.5 3 耐震型

                                                                                     

上記の一覧表中、品名が太文字になっている電圧標準管を下記に写真を示します。
                                                                            


       
 Amperex 0G3 Toshiba 5651  WE 423A   WE 427A
       
Amperex 83A1   Toshiba 85A2  RAYTHEON 5651WA  RAYTHEON 5783WB 
           


   
 WE 427A WE 427Aと元箱 

WE 427Aは、9ピン・MT管の冷陰極希有ガス入り電圧調整3極管で、寿命、室内温度の変化に対して大変に安定な特性の真空管です。3番目の電極はスタータとして働きます。カソード電流・・・540A、アノード電圧降下・・・100V、安定度(540時)・・・±1.5V

この真空管は、放射性物質のクリプトンー85を微量含んでいます。5ミリキューリ以下のクリプトンー85含まれていますが、この値は、使用に当たっての留意すべき量よりも遙かに低い値で安全です。原子力委員会(AEC)規則では、個々の真空管箱には副産物放射性物質が含まれていることを表示する必要がある。真空管を廃棄する正しい方法を表示する義務があります。

Tubes to be disposed of should be broken or crushed in a well ventilated place releasing any resulting vapors to the outside atmosphere. The residual broken or crushed tubes be disposed of at a rate of not more than 100 each week from any one location. Avoid breathing vapor from broken tubes.

 

下の表は、米国製定電圧放電管の規格(一部省略をしてあります)を表示したものです。

品   名 全長最大径(mm) 電極間電圧(v) 陰極電流(mA) 電圧変動範囲(V) 備  考
OA2WA 65x18 150 5〜30 4 VR150-MT
OA3 100x38 75 5〜40 4 VR75ーST
OB2 65x18 108 5〜30 3.5
OB2WA 6.5x1.8 108 5〜30 3.5
OB3 100x38 90 5〜30 4 VR90ーST
OC3 100x38 105 5〜40 VR105ーST
OC3W 100x39 105 5〜40 3 耐震型
OD3 100x38 150 5〜40 4 VR150ーST
OD3A 75x31.5 150 5〜40 4 VR150ーGT
VT-200 100x38 105 5〜40 2 VR105/30ーST
874 130x51 90 10〜50

上記の一覧表中、品名が太文字になっている定電圧放電管および電圧基準管を下記に写真を示します。  

RCA OA2WA RCA OA3 RCA OB2 CBSーHYTRON OB2WA SYLVANIA OB3
RCA OC3 SYLVANIA OC3/VR105 CHATHAM OC3W HYTRON OD3 SYLVANIA 0D3A
SYLVANIA VT-200 RCA 874

下の表は、ヨーロッパ系の定電圧放電管の規格(一部不明規格があります)を表示したものです。

品   名 全長最大径(mm) 電極間電圧(V) 陰極電流(mA) 電圧変動範囲(V) 備  考
CV45  118x49.8  120  5-75  ?  GB
CV284 50x18 75 2ー20 5 尾形芳則氏寄贈
G.R.150/DA 120x34 150 ? DGL、銀スプレー管
G180/2M 78x30 150 5-45 5 STC,CV395
OB2 85x18 105 5-30 3 PHILIPS
STV.70/6 47x16 70 6 STV、バイオレット・ベース
STV.280/40 142x41 280、210,140、70 5-60 MARCONI、複合型
STV.280/80  135x45.7  280、210,140、70  10-100  ?  STV、複合型
85A1  75x31.3  83-87  1-8  ?  PHILIPS、電圧標準管
85A2/0G3  53x18  83-87  1-10  ?  MULLARD、電圧標準管 
75C1  53x17.5  75  2-60  PHILIPS 
15OC4 65x18 150 5-30 2 MULLARD、OA2
7475 80x28 100 1〜8 2 MULLARD


上記の一覧表中、品名が太文字になっている定電圧放電管を下記に写真を示します。 

GB CV45 KBQ CV284 DGL G.R.150/DA STC G180/2M   PHILIPS OB2
     
STV.70/6  MARCONI STV.280/40  STV STV280./80 PHILIPS 85A1 MULLARD 85A2/0G3
PHILIPS 75C1 MULLARD 150C1 MULLARD 7475

                                                                       以上