JPH10262185A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍機及び信号回路基板の温度上昇を抑えて
信頼性を高め、冷凍機の冷却能力を向上させて消費電力
を減少させるとともに、冷凍機の稼動量を下げることに
より寿命を伸ばして維持管理コストを抑え、さらにコー
ルドフィンガー部の耐振性を向上させた低価格な赤外線
撮像装置を得る。 【解決手段】 吸気口付近にファンを配置し、ファンの
冷却空気吐出し側にコンプレッサとコールドフィンガー
を配置するとともに、コールドフィンガーの周囲に複数
の信号回路基板を配置し、冷却空気を直接吹き付け放熱
率を向上させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えば、物体から
発せられる赤外線を、極低温に冷却した赤外線検出素子
でとらえることにより、熱画像を生成する赤外線撮像装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来の赤外線検出装置を示す斜
視図、図１５は図１４における断面ＡＡを示す図、図１
６は図１４における断面ＢＢを示す図、図１７は図１４
における断面ＣＣを示す図である。１はレンズユニッ
ト、２はレンズユニット１により取り込まれた赤外線エ
ネルギに応答して電気信号を発生する赤外線検出素子３
を内部に有する円筒状の真空モジュール、４は真空モジ
ュール２に内蔵されている赤外線検出素子３と係合し、
真空モジュール２と着脱可能な連結機構を備えるコール
ドフィンガー、５は連結管６を介してコールドフィンガ
ー４と連通するコンプレッサ、７はコールドフィンガー
４の周囲に配され、赤外線検出素子からの電気信号を該
電気信号を利用する図示されていない外部回路に供給す
るための処理を行う複数の信号回路基板、８は前面に上
記レンズユニットを取付けるための衝立部８ａを有し、
底面にはコンプレッサ５の取付け部、および真空モジュ
ール２を保持する衝立部８ｂを備え、後面には外部との
信号授受をおこなうコネクタ９および排気口１６を配し
た衝立部８ｃを有する左右および上面が開放されている
シャシ、１０はその一方をコールドフィンガーの発熱部
に係合し、他方をシャシ８底面に係合する熱伝導ブロッ
ク、１１は装置前方の冷却空気吸気口１５から冷却空気
を吸気し、装置内の冷却を行い温度上昇した冷却空気を
冷却空気排気口１６から外部へ排出するファン、１２は
シャシの開口部を覆うようにシャシ８に係合する把手１
３を具備したカバー、１４はコールドフィンガー４と熱
伝導ブロック１０の係合面に塗布した熱伝導グリース、
１７は冷却空気の流れを示す。上記コールドフィンガー
４と熱伝導ブロック１０の係合部は周囲に０．３ｍｍ程
度のクリアランスをもっており、振動が加わった時にシ
ャシ８とコールドフィンガー４が別の挙動をしても相互
に干渉し合う事のないように考慮されている。

【０００３】図１８はスターリング冷凍機の構成例を示
す図である。図１８に示したスターリング冷凍機は、ス
プリット式スターリング冷凍機と呼ばれるもので、スタ
ーリング冷凍機の代表的一例である。図１８において、
スプリット式スターリング冷凍機は大きくわけてコール
ドフィンガー４とコンプレッサ５とこれらを結ぶ連結管
６より構成される。コンプレッサ５はシリンダ２４とピ
ストン２５を備え、ピストン２５は連接棒２６とクラン
ク２７を介して図には示されないが電動機によって駆動
されてシリンダ２４内部を往復運動する構造となってい
る。シリンダ２４の端部にはシリンダヘッド２８が取付
けられ、シリンダ２４、ピストン２５およびシリンダヘ
ッド２８で仕切られた内部空間を圧縮室２９と呼ぶ。ク
ランク２７等のピストン２５を駆動する機構部材はハウ
ジング３０内に収められ、ピストン２５によって圧縮室
２９と仕切られたハウジング３０内の空間をバルク室３
１と呼ぶ。シリンダ２４、シリンダヘッド２８およびハ
ウジング３０は互いに外部との気密性を保つように接合
され、内部の圧縮室２９やバルク室３１には例えばヘリ
ウム、水素などの高圧の作動ガスが封入されている。ピ
ストン２５の側面には、シリンダ２４との間のすき間を
作動ガスが通過しないようにピストンリング３２が装着
されている。また、シリンダ２４の外面には外部への放
熱性を高めるためフィン３３が一体で形成されている。
以上がコンプレッサ５の構成である。一方コールドフィ
ンガー４は円筒状の低温シリンダ３４を有し、低温シリ
ンダ３４内をしゅう動自在に往復するディスプレーサ３
５を有している。低温シリンダ３４内部の空間はディス
プレーサ３５によって２分割されており、一方の空間を
低温室３６、他方の空間を高温室３７と呼ぶ。ディスプ
レーサ３５内部には再生器３８とガス通過孔３９が設け
られ、低温室３６と高温室３７は再生器３８とガス通過
孔３９を介して連通しており、再生器２８内には例えば
銅の金網などの蓄冷材４０が充填されている。低温シリ
ンダ３４とディスプレーサ３５のすき間を作動ガスが通
過しないように、ディスプレーサ３５の側部にはシール
リング４１がはめ込まれている。コールドフィンガー４
の下部には制御シリンダ４２と制御室４３が設けられ、
ディスプレーサ下端に取付けられている４４の制御ピス
トンは高温室３７と制御シリンダ４２を通り抜け制御室
４３に突出している。制御シリンダ４２と制御ピストン
４４のすき間を作動ガスが通過しないように制御シリン
ダにはシールリング４５が取付けられている。コールド
フィンガ４の各室はコンプレッサ５と同様に例えばヘリ
ウム、水素などの高圧作動ガスが封入されている。以上
がコールドフィンガー４の構成であり、コンプレッサ５
の圧縮室２９とコールドフィンガー４の高温室３７は連
結管６を介して連通している。また、圧縮室２９、連結
管６内部の空間、低温室３６、高温室３７、再生器３８
およびガス通過孔３９は互いに連通しており、これらの
室全体を総合して作動室４６と呼ぶ。

【０００４】次に、動作について説明する。ピストン２
５はシリンダ２４の内部を往復することにより、圧縮室
２９から低温室３６に至る作動室４６のガス圧力に正弦
状の波動を与える。一方、バルク室３１は、その容積が
ピストン２５の行程容積より十分に大きいため、内部の
ガス圧はピストン２５が往復運動してもあまり変化しな
い。コールドフィンガー４の制御シリンダ４２にとりつ
けられたシールリング４５は、前述の作動室４６のガス
の圧力波動のように短い周期の圧力変化に対してはほぼ
完全に密封するが長時間的にみれば密封は不完全である
ので、制御室４３内のガス圧は、ほぼ作動室４６内のガ
ス圧の平均値に保たれる。

【０００５】図１９から図２２はスターリング冷凍機の
動作原理を冷凍サイクルの順を追って説明するものであ
る。図１９に示したサイクルの一過程において、コンプ
レッサ５のピストン２５はシリンダ２４内の下方に位置
し、コールドフィンガー４のディスプレーサ３５は低温
シリンダ３４の上方に位置している。図１９から図２１
に至る間にピストン２５は上昇して作動室４６のガスを
圧縮する。シリンダ２５の外周のフィン３３は圧縮によ
って発生する熱を外部に放出させるためのものである。
図２０の時点において作動室４６内のガス圧力は制御室
４３内の圧力よりも大きくなっており、この差圧によっ
て制御ピストン４４に生ずる下向きの力は、シーリング
４１および４５の静摩擦力に打ち勝ってディスプレーサ
３５を下方へと動かし始め、図２１に示すように低温シ
リンダ３４の下部へ移動させる。このディスプレーサ３
５の移動に伴って高温室３７のガスは再生器３８を通っ
て低温室３６に移る、このとき再生器３８に充填されて
いる蓄冷材４０は通過するガスから熱を吸収しガスを温
度降下させる。図２１から図２２に至る過程でコンプレ
ッサ５のピストン２５は下降し作動室４６内のガスを膨
張させこの膨張によって低温室内のガスはさらに温度降
下し、コールドフィンガー４上部の周囲から熱を吸収す
る。この吸熱作用によりコールドフィンガー４上部に係
合する赤外線検出素子３を極低温に冷却する役割を担
う。作動室４６ではガスの膨張により圧力が低下するの
で、図２２の時点では作動室４６内より制御室４３内の
方がガス圧力は大きくなっている。この差圧によって制
御ピストン４４に上向きにかかる力はシールリング４１
および４５の静摩擦力に打ち勝って、ディスプレーサ３
５を上方へと動かし始め、図１９に示した様に低温シリ
ンダ３４の上部へ移動させる。このディスプレーサ３５
の移動に伴って低温室３６の低温ガスは再生器３８を通
過し、再生器３８内の蓄冷材４０に冷熱を蓄えるととも
にガス自身は温度上昇しながら高温室３７へ流入する。
以上のようなサイクルの繰り返しによる冷凍運転によっ
て、上述したように赤外線検出素子３は極低温に保た
れ、赤外線検出素子３はレンズユニット１により取り込
まれた赤外線エネルギに応答し電気信号を発生する。こ
の電気信号は複数の信号回路基板７によって図示してい
ない外部回路用に処理される。また、図１９から図２０
の行程にて発生するコンプレッサ５の熱はフィン３３に
より装置内部の冷却空気に放熱される一方、コンプレッ
サ５固定部を介してシャシ８へ熱伝導し周囲空気へ放熱
される。さらに図１９から図２０の行程ではコールドフ
ィンガー４の高温室１７にも熱が発生する。高温室３７
に発生する熱は高温室３７、制御シリンダ４２および制
御室４３外壁に熱伝導した後コールドフィンガー部熱伝
導グリース１４から熱伝導ブロック１０を介し装置内部
の冷却空気に放熱される一方、熱伝導ブロック１０固定
部を介してシャシ８へ熱伝導し周囲空気へ放熱される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の赤外線撮像装置
は以上のように構成されており、次に示すような課題を
有していた。まず、赤外線撮像装置の商品イメージを向
上させるため、外観を縦長とし前面から見てスマートに
見せるためには、真空モジュール２の後方にコンプレッ
サ５を配置する必要がある。一方、真空モジュール２に
内蔵される赤外線検出素子３を効率良く冷却するために
はコールドフィンガー４とコンプレッサ５とを連結管６
の長さを極力短くして連通する必要がある。すなわち、
装置前方から後方へ流れる冷却空気１７の流れに対し、
真空モジュール２のシャシ固定部８ｂの後方にコールド
フィンガー４の発熱部と係合する熱伝導ブロック１０と
コンプレッサ５が近接した形で配されることとなるた
め、真空モジュール２のシャシ固定部８ｂが冷却空気１
７の流れを妨げる事となり、コールドフィンガー４とコ
ンプレッサ５は効率的な冷却空気への放熱が行われず温
度上昇を招き、赤外線検出素子３を冷却する作動ガスの
温度上昇を引き起こし、コールドフィンガー４の冷却効
率を低下させることとなり、その結果、赤外線検出素子
３を極低温に維持するための、コンプレッサ５の稼働量
が多くなり、コンプレッサ５を稼働させるための消費電
力が大きいという課題があった。

【０００７】また、装置内部から冷却空気を吸出してい
るため、ファンの羽根回転による影響を受けることがな
く、冷却空気の流れ１７は層流状態に近い。従って、発
熱部品であるコールドフィンガー４とコンプレッサ５及
び信号回路基板７から冷却空気への熱伝達率が低くな
り、コールドフィンガー４とコンプレッサ５及び信号回
路基板７の温度上昇を引き起こしており、コールドフィ
ンガー４の冷却効率の低下から消費電力が大きくなると
ともに、信号回路基板７に実装されている電気回路部品
を高温状態で使用することとなり、電気回路部品の信頼
性低下を招き、最悪の場合には信号回路基板の故障を引
き起こすという課題があった。

【０００８】また、上記のように冷却効率が低いことか
ら、コールドフィンガー４およびコンプレッサ５の稼働
量が高くなり、その結果コールドフィンガー４の低温シ
リンダ３４内面とシールリング４１間および制御ピスト
ン４４周囲面とシールリング４５間さらにコンプレッサ
５のシリンダ２４内面とピストンリング３２間の摩耗が
早く、ガス漏れにより冷却性能が劣化するため、短時間
でコールドフィンガー４とコンプレッサ５および連結管
６から構成される冷凍機を一体で交換しなければならな
く、すなわち信頼性が低く維持管理コストが高いという
課題があった。

【０００９】また、コンプレッサ５はシリンダ２４外面
にフィンを一体で形成し、かつ取付け機構を具備してい
るため製造コストが多大である。その結果、交換単位で
ある冷凍機のコストが高くなり、性能劣化による部品交
換における維持管理コストが高いという課題があった。

【００１０】また、熱伝導ブロック１０はシャシ８の底
面に係合しており、その断面積分底面に配される信号回
路基板の部品実装スペースが小さくなるため基板機能が
不足し、不足機能を補うため信号回路基板の枚数を増や
すこととなる。すなわち、信号回路基板の枚数が増える
ことにより製造コストが多大となり、その結果、装置コ
ストが高くなるという課題があった。

【００１１】また、コールドフィンガー４と熱伝導ブロ
ック１０の係合部は周囲に０．３ｍｍ程度のクリアラン
スを持つように作られているものの上記クリアランスで
は、真空モジュール２と固定部８ｂとの係合および真空
モジュール２とコールドフィンガー４との係合に対する
組立精度のばらつきにより組立後の段階ではクリアラン
スがほとんど確保できない部分が発生してしまう。従っ
て装置の運用時に振動外力が加わった際、コールドフィ
ンガー４と熱伝導ブロック１０が機械的に干渉し、その
結果コールドフィンガー４の根元部に損傷を与えてしま
うという課題があった。

【００１２】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、コールドフィンガー４とコンプレ
ッサ５及び信号回路基板７の温度上昇を抑え、コールド
フィンガー４およびコンプレッサ５の冷却能力を向上さ
せることにより赤外線検出素子を極低温状態に維持する
ための消費電力を減少させ、また、信頼性を高めるとと
もに、交換部品コストを安価とすることにより維持管理
コストを抑え、さらにコールドフィンガー部の耐振性を
向上させた低価格な赤外線撮像装置を得ることを目的と
している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明による赤外線
撮像装置は、コンプレッサ、コールドフィンガーおよび
コールドフィンガー周囲に配置される複数の信号回路基
板の放熱率を向上させるために、吸気口付近に配置され
るファンによって直接冷却空気を吹き付ける構造とした
ものである。

【００１４】また、第２の発明による赤外線撮像装置
は、上記第１の発明における構造を施した赤外線撮像装
置のコンプレッサ外形を円筒状とし、フィンを有するヒ
ートシンクとシャシにてコンプレッサの円筒面を嵌合さ
せ挾持したものである。

【００１５】また、第３の発明による赤外線撮像装置
は、上記第１及び第２の発明における構造を施した赤外
線撮像装置に、コールドフィンガーの高温室外壁の側面
からの取付けを可能とする切り欠きを設けたフィンを有
するヒートシンクを、コールドフィンガーの高温室外壁
に着接したものである。

【００１６】また、第４の発明による赤外線撮像装置
は、上記第１及び第２の発明における構造を施した赤外
線撮像装置に、フィンを有するヒートシンクを複数個に
分割し、コールドフィンガーの高温室外壁に着接したも
のである。

【００１７】また、第５の発明による赤外線撮像装置
は、上記第３または第４の発明における構造を施した赤
外線撮像装置のコールドフィンガー高温室外壁に着接す
るヒートシンクを、真空モジュールを保持するシャシ衝
立部に着接したものである。

【００１８】また、第６の発明による赤外線撮像装置
は、上記第５の発明における構造を施した赤外線撮像装
置のレンズユニットと結合する手段を備えたシャシ衝立
部と、真空モジュールを保持するシャシ衝立部を係合す
る橋架部を具備したものである。

【００１９】また、第７の発明による赤外線撮像装置
は、上記第１〜第６の発明における構造を施した赤外線
撮像装置のフィンを有する前記コンプレッサのフィン、
もしくはコンプレッサの円筒面に嵌合するフィンを有す
るヒートシンクに、ファンの冷却空気吐出し側の面を着
接したものである。

【００２０】また、第８の発明による赤外線撮像装置
は、上記第１〜第７の発明における構造を施した赤外線
撮像装置内部の冷却空気及び外気が接するシャシの表面
にフィンを具備したものである。

【００２１】また、第９の発明による赤外線撮像装置
は、上記第８の発明における構造を施した赤外線撮像装
置のファンのケーシングを熱伝導率の優れた金属とした
ものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１、図２、図３はこの発明の実施の形
態１を示すもので、図１は外観斜視図、図２は図１にお
ける断面ＡＡを示す図、図３は図１における断面ＢＢを
示す図であり、１〜９及び１１、１２は上記従来装置と
全く同じである。図１〜図３において、７はコールドフ
ィンガー４の周囲に配置される複数の信号回路基板で、
１１はコールドフィンガー４、コンプレッサ５および信
号回路基板７に直接冷却空気を吹き付ける吸気口１５付
近に配されるファンである。

【００２３】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、まずファン１１により取り込まれた冷却空気
は温度が低い状態で直接コールドフィンガー４とコンプ
レッサ５のフィン３３及び信号回路基板７へ吹き付けら
れる。冷却空気はファン１１の羽根回転の影響を受けた
乱流状態のためコールドフィンガー４とコンプレッサ５
のフィン３３及び信号回路基板７から冷却空気への熱伝
導率が大きくなり、コールドフィンガー４とコンプレッ
サ５及び信号回路基板７の温度を低くすることができ
る。従って、コールドフィンガー４の作動ガス温度が低
くなり、赤外線検出素子３の冷却効率を高めることがで
きるとともに、コールドフィンガー４及び、コンプレッ
サ５の稼働量を少なくし、冷凍機の寿命を伸ばすことが
できる。すなわち冷凍機の低消費電力化を可能とし、か
つ冷凍機及び信号回路基板７の信頼性を高め、維持管理
コストを低くすることができる。また、コールドフィン
ガー４の熱伝導ブロックが不要となるので、シャシ８底
面に配される信号回路基板の部品実装スペースを大きく
でき、基板枚数を増やす必要がなくなるとともに、コー
ルドフィンガー４と熱伝導ブロックの振動外力による機
械的干渉がなくなるため、コールドフィンガー４の根元
部に損傷を与えることがない。すなわち製造コストを抑
えるとともに、耐振性を向上させることができる。

【００２４】実施の形態２．図４は上記実施形態１をさ
らに改善した、この発明の実施の形態２を示すもので、
図４は図１における断面ＡＡを示す図であり、フィンを
有するヒートシンク５０およびシャシ８にて外形を円筒
状としたコンプレッサ５の円筒面を嵌合させ挾持したも
のである。

【００２５】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、実施の形態１で述べたことの他に、交換単位
である冷凍機の構成品である円筒状のコンプレッサ５
を、フィンを有するヒートシンク５０とシャシ８にて挾
持することにより、コンプレッサ５に一体で形成してい
たフィン３３をなくするとともに、シャシ８への取付け
機構をもなくすることができ、コンプレッサ５の冷却効
率を損なうことなく製造コストを低くし、性能劣化によ
る部品交換における維持管理コストを低くすることがで
きる。

【００２６】実施の形態３．図５、図６は上記実施形態
１及び２をさらに改善した、この発明の実施の形態３を
示すもので、図５は図１における断面ＡＡを示す図、図
６は図１における断面ＣＣを示す図であり、コールドフ
ィンガー４の高温室外壁の側面からの取付けを可能とす
る切り欠きを設けたフィンを有するヒートシンク５１ａ
をコールドフィンガー４の高温室外壁に着接したもので
ある。

【００２７】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、実施の形態１及び実施の形態２で述べたこと
の他に、コールドフィンガー４とコンプレッサ５とを連
結管６にて最短で連通する状態でも、コールドフィンガ
ー４の高温室外壁の側面から取付け可能とする切り欠き
を設けたフィンを有するヒートシンク５１ａを、コール
ドフィンガー４の高温室外壁に着接しているため、フィ
ンによる表面積増加分コールドフィンガー４の放熱性が
さら増し、コールドフィンガー４の温度をさらに低くす
ることができる。従って、コールドフィンガー４の作動
ガス温度がより低くなり、赤外線検出素子３の冷却効率
を高めることができるとともに、コールドフィンガー４
及び、コンプレッサ５の稼働量を少なくし、冷凍機の寿
命を伸ばすことができる。すなわち冷凍機のさらなる低
消費電力化を可能とし冷凍機の信頼性を高め、維持管理
コストを低くすることができる。

【００２８】実施の形態４．図７、図８は実施の形態１
〜実施の形態３をさらに改善した、この発明の実施の形
態４を示すもので、図７は図１における断面ＡＡを示す
図、図８は図１における断面ＣＣを示す図であり、フィ
ンを有するヒートシンク５１ｂを複数個に分割し、コー
ルドフィンガー４の高温室外壁に着接したものである。

【００２９】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、実施の形態１及び実施の形態２で述べたこと
の他に、コールドフィンガー４とコンプレッサ５とを連
結管６にて最短で連通する状態でも、コールドフィンガ
ー４の高温室外壁の両側面から取付け可能とするよう分
割したフィンを有するヒートシンク５１ｂをコールドフ
ィンガー４の高温室外壁に着接しているため、実施の形
態３で述べた着接のための切り欠きがなくなり全周にフ
ィンが形成でき、フィン表面積の増加分放熱性が増すこ
ととなり、コールドフィンガー４の温度をさらに低くす
ることができる。従って、コールドフィンガー４の作動
ガス温度がより低くなり、赤外線検出素子３の冷却効率
を高めることができるとともに、コールドフィンガー４
及び、コンプレッサ５の稼働量を少なくし、冷凍機の寿
命を伸ばすことができる。すなわち冷凍機のさらなる低
消費電力化を可能とし、冷凍機の信頼性を高め、維持管
理コストを低くすることができる。

【００３０】実施の形態５．図９、図１０は実施の形態
１〜実施の形態４をさらに改善した、この発明の実施の
形態５を示すもので、図９は図１における断面ＡＡを示
す図、図１０は図１における断面ＣＣを示す図であり、
コールドフィンガー４の高温室外壁に着接したフィンを
有するヒートシンク５１ｃを、真空モジュール２を保持
するシャシ衝立部８ｂに着接したものである。

【００３１】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、実施の形態１〜実施の形態４で述べたことの
他に、コールドフィンガー４の熱はフィンを有するヒー
トシンク５１ｃを介し真空モジュール２を保持するシャ
シ衝立部８ｂに伝わり、さらにシャシ８底面に伝わるこ
ととなり、装置内部の冷却空気と外気への放熱性が増す
こととなり、コールドフィンガー４の温度をさらに低く
することができる。従って、コールドフィンガー４の作
動ガス温度がより低くなり、赤外線検出素子３の冷却効
率を高めることができるとともに、コールドフィンガー
４及び、コンプレッサ５の稼働量を少なくし、冷凍機の
寿命を伸ばすことができる。すなわち冷凍機のさらなる
低消費電力化を可能とし、冷凍機の信頼性をも高め、維
持管理コストを低くすることができる。

【００３２】実施の形態６．図１１は実施の形態１〜実
施の形態５をさらに改善した、この発明の実施の形態６
を示すもので、図１１は図１における断面ＡＡを示す図
であり、レンズユニット１と結合する手段を備えたシャ
シ衝立部８ａと、真空モジュール２を保持するシャシ衝
立部８ｂをシャシ橋架部８ｄにて係合したものである。

【００３３】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、実施の形態１〜実施の形態５で述べたことの
他に、コールドフィンガー４の熱はフィンを有するヒー
トシンク５１ｃを介し真空モジュール２を保持するシャ
シ衝立部８ｂに伝わり、さらにシャシ８底面とシャシ橋
架部８ｄに伝わるとともに、シャシ衝立部８ａにも伝わ
るため、装置内部の冷却空気と装置周囲の外気への放熱
性が増すこととなり、コールドフィンガー４の温度をさ
らに低くすることができる。従って、コールドフィンガ
ー４の作動ガス温度がより低くなり、赤外線検出素子３
の冷却効率を高めることができるとともに、コールドフ
ィンガー４及び、コンプレッサ５の稼働量を少なくし、
冷凍機の寿命をさらに伸ばすことができる。すなわち冷
凍機のさらなる低消費電力化を可能とし、冷凍機の信頼
性を高め、維持管理コストを低くすることができる。

【００３４】実施の形態７．図１２は実施の形態１〜実
施の形態６をさらに改善した、この発明の実施の形態７
を示すもので、図１２は図１における断面ＡＡを示す図
であり、コンプレッサの円筒面に嵌合するフィンを有す
るヒートシンク５０に、ファン１１の冷却空気吐出し側
の面を着接したものである。

【００３５】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、実施の形態１〜実施の形態６で述べたことの
他に、ヒートシンク５０にファン１１の冷却空気吐出し
側の面を着接することにより、ファン１１の吐出し口に
おける冷却空気の圧力損失をなくし、冷却空気を最も早
い流速の状態でヒートシンク５０に吹き付けることがで
きるとともに、ファン１１の羽根の回転運動により発生
する、冷却空気の広がりによる風量の分散をなくし、フ
ァンの着接面積分の風量を確実にヒートシンク５０に集
中して吹き付けることができる。従って、コンプレッサ
５の放熱性がより向上し、作動ガス温度が低くなり、赤
外線検出素子３の冷却効率を高めることができるととも
に、コールドフィンガー４及び、コンプレッサ５の稼働
量を少なくし、冷凍機の寿命を伸ばすことができる。す
なわち冷凍機のさらなる低消費電力化を可能とし、かつ
冷凍機の信頼性をも高め、維持管理コストを低くするこ
とができる。

【００３６】実施の形態８．図１３は実施の形態１〜実
施の形態７をさらに改善した、この発明の実施の形態８
を示すもので、図１３は図１における断面ＡＡを示す図
であり、装置内部の冷却空気及び外気に接するシャシ８
の表面にフィン８ｅを具備したものである。

【００３７】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、実施の形態１〜実施の形態７で述べたことの
他に、装置内部の冷却空気及び外気に接するシャシ８の
表面にフィン８ｅを具備することにより、シャシ８に伝
わるコールドフィンガー４とコンプレッサ５の熱はシャ
シ８表面のフィン８ｅから装置内部の冷却空気と外気へ
放熱されるため、フィン８ｅの表面積分放熱性が増すこ
ととなる。従って、コールドフィンガー５とコンプレッ
サ５の温度をさらに低くでき、作動ガス温度が低くな
り、赤外線検出素子３の冷却効率を高めることができる
とともに、コールドフィンガー４とコンプレッサ５の稼
働量を少なくし、冷凍機の寿命を伸ばすことができる。
すなわち冷凍機のさらなる低消費電力化を可能とし、か
つ冷凍機の信頼性をも高め、維持管理コストを低くする
ことができる。

【００３８】実施の形態９．この発明の実施の形態９は
実施の形態１〜実施の形態８をさらに改善したものであ
り、コンプレッサの円筒面に嵌合するフィンを有するヒ
ートシンク５０に、冷却空気吐出し側の面を着接したフ
ァン１１のケーシングを熱伝導率の優れた金属（例えば
アルミニウム合金）としたものである。

【００３９】以上のように構成される赤外線撮像装置に
おいては、実施の形態１〜実施の形態８で述べたことの
他に、コンプレッサ５の熱はヒートシンク５０を介しフ
ァン１１に伝わった後ファン１１表面から放熱されるた
め、ファン１１の表面積分、装置内部の冷却空気への放
熱性が増すこととなる。従って、コンプレッサ５の温度
をさらに低くでき、作動ガス温度が低くなり、赤外線検
出素子３の冷却効率を高めることができるとともに、コ
ールドフィンガー４及び、コンプレッサ５の稼働量を少
なくし、冷凍機の寿命を伸ばすことができる。すなわち
冷凍機のさらなる低消費電力化を可能とし、かつ冷凍機
の信頼性をも高め、維持管理コストを低くすることがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】この発明による赤外線撮像装置は、以上
説明したように構成されているので、以下に記載される
ような効果がある。

【００４１】第１の発明によれば、吸気口付近にファン
を配置し、コールドフィンガー、コンプレッサおよびコ
ールドフィンガー周囲の複数の信号回路基板に、ファン
の羽根回転の影響を受けた乱流状態となっている冷却空
気を直接吹き付けるものとしたことで、コールドフィン
ガーとコンプレッサ及び信号回路基板から冷却空気への
熱伝達率が大きくなり、コールドフィンガーとコンプレ
ッサ及び信号回路基板の温度を低くすることができる。
従って、コールドフィンガーの作動ガス温度が低くな
り、赤外線検出素子の冷却効率を高めることができると
ともに、コールドフィンガーとコンプレッサの稼働量を
少なくすることができる。また、コールドフィンガーの
熱伝導ブロックが不要となるので、シャシ底面に配され
る信号回路基板の部品実装スペースを大きくでき、基板
枚数を増やす必要がなくなるとともに、コールドフィン
ガーと熱伝導ブロックの振動外力による機械的干渉がな
くなるため、コールドフィンガーの根元部に損傷を与え
ることがない。すなわち、コールドフィンガーおよびコ
ンプレッサの冷却能力を向上させることにより赤外線検
出素子を極低温状態に維持するための消費電力を減少さ
せ、また、コールドフィンガーとコンプレッサ及び信号
回路基板の信頼性を高め、維持管理コストを抑え、さら
にコールドフィンガー部の耐振性を向上させた低価格な
赤外線撮像装置を得ることができる。

【００４２】また、第２の発明によれば、上記第１の発
明と同様の効果を得ることができるだけでなく、コンプ
レッサ外形を円筒状とし、フィンを有するヒートシンク
とシャシにてコンプレッサの円筒面を嵌合させ挾持する
ものとしたことで、コンプレッサに一体で形成していた
フィンをなくするとともに、シャシへの取付け機構をも
なくすることができ、コンプレッサの冷却効率を損なう
ことなく製造コストを低くすることができる。すなわ
ち、第１の実施例以上に維持管理コストを低くした赤外
線撮像装置を得ることができる。

【００４３】また、第３の発明によれば、上記第２の発
明と同様の効果を得ることができるだけでなく、コール
ドフィンガーとコンプレッサとを連結管にて最短で連通
する状態でも、コールドフィンガーの高温室外壁の側面
からの取付けを可能とする切り欠きを設けたフィンを有
するヒートシンクを、コールドフィンガーの高温室外壁
に着接したことで、コールドフィンガーの放熱性がさら
に増し、コールドフィンガーの温度をさらに低くするこ
とができる。従って、コールドフィンガーの作動ガス温
度がより低くなり、赤外線検出素子の冷却効率を高める
ことができるとともに、コールドフィンガー及び、コン
プレッサの稼働率を少なくし、冷凍機の寿命を伸ばすこ
とができる。すなわち、第１及び第２の実施例以上に低
消費電力化を可能とし信頼性を高め、維持管理コストを
低くした赤外線撮像装置を得ることができる。

【００４４】また、第４の発明によれば、上記第２の発
明と同様の効果を得ることができるだけでなく、コール
ドフィンガーとコンプレッサとを連結管にて最短で連通
する状態でも、コールドフィンガーの高温室外壁の両側
面から取付けを可能とするよう分割したフィンを有する
ヒートシンクとしているため、実施例３で述べた着接の
ための切り欠きがなくなり全周にフィンが形成でき、コ
ールドフィンガーの放熱性がさらに増し、コールドフィ
ンガーの温度をさらに低くすることができる。従って、
コールドフィンガーの作動ガス温度がより低くなり、赤
外線検出素子の冷却効率を高めることができるととも
に、コールドフィンガー及び、コンプレッサの稼働量を
少なくし、冷凍機の寿命を伸ばすことができる。すなわ
ち、第１〜第３の実施例以上に低消費電力化を可能とし
信頼性を高め、維持管理コストを低くした赤外線撮像装
置を得ることができる。

【００４５】また、第５の発明によれば、上記第２の発
明と同様の効果を得ることができるだけでなく、コール
ドフィンガーの高温室外壁に接するように着接したフィ
ンを有するヒートシンクを、真空モジュールを保持する
シャシ衝立部に着接したことで放熱経路が増えるため、
コールドフィンガーの放熱性がさらに増し、コールドフ
ィンガーの温度をさらに低くすることができる。従っ
て、コールドフィンガーの作動ガス温度がより低くな
り、赤外線検出素子の冷却効率を高めることができると
ともに、コールドフィンガー及び、コンプレッサの稼働
量を少なくし、冷凍機の寿命を伸ばすことができる。す
なわち、第１〜第５の実施例以上に低消費電力化を可能
とし信頼性を高め、維持管理コストを低くした赤外線撮
像装置を得ることができる。

【００４６】また、第６の発明によれば、上記第２の発
明と同様の効果を得ることができるだけでなく、レンズ
ユニットと結合する手段を備えたシャシ衝立部と、真空
モジュールを保持するシャシ衝立部をシャシ橋架部にて
係合したことで放熱経路が増えるため、コールドフィン
ガーの放熱性がさらに増し、コールドフィンガーの温度
をさらに低くすることができる。従って、コールドフィ
ンガーの作動ガス温度がより低くなり、赤外線検出素子
の冷却効率を高めることができるとともに、コールドフ
ィンガー及び、コンプレッサの稼働量を少なくし、冷凍
機の寿命を伸ばすことができる。すなわち、第１〜第５
の実施例以上に低消費電力化を可能とし信頼性を高め、
維持管理コストを低くした赤外線撮像装置を得ることが
できる。

【００４７】また、第７の発明によれば、上記第２の発
明と同様の効果を得ることができるだけでなく、コンプ
レッサ冷却用のフィンに、ファンの冷却空気吐出し側の
面を着接したことで、ファンの吐出し口における冷却空
気の圧力損失をなくし、冷却空気を最も早い流速の状態
でヒートシンクに吹き付けることができるとともに、フ
ァンの羽根の回転運動により発生する、冷却空気の広が
りによる風量の分散をなくし、ファンの着接面積分の風
量を確実にヒートシンクに集中して吹き付けることがで
き、コンプレッサの放熱性がより向上し、作動ガス温度
がより低くなり、赤外線検出素子の冷却効率を高めるこ
とができるとともに、コールドフィンガー及び、コンプ
レッサの稼働量を少なくし、冷凍機の寿命を伸ばすこと
ができる。すなわち、第１〜第６の実施例以上に低消費
電力化を可能とし信頼性を高め、維持管理コストを低く
した赤外線撮像装置を得ることができる。

【００４８】また、第８の発明によれば、上記第２の発
明と同様の効果を得ることができるだけでなく、装置内
部の冷却空気及び外気が接するシャシの表面にフィンを
具備したことで、シャシに伝わるコールドフィンガーと
コンプレッサの熱はシャシ表面のフィンから装置内部の
冷却空気と外気へ放熱されるため、フィンの表面積分放
熱性が増すこととなる。従って、コールドフィンガーと
コンプレッサの温度をさらに低くでき、作動ガス温度が
低くなり、赤外線検出素子の冷却効率を高めることがで
きるとともに、コールドフィンガー及び、コンプレッサ
の稼働量を少なくし、冷凍機の寿命を伸ばすことができ
る。すなわち、第１〜第７の実施例以上に低消費電力化
を可能とし信頼性を高め、維持管理コストを低くした赤
外線撮像装置を得ることができる。

【００４９】また、第９の発明によれば、上記第２の発
明と同様の効果を得ることができるだけでなく、コンプ
レッサ冷却用のフィンにファンの冷却空気吐出し側の面
を着接したファンのケーシングを熱伝導の優れた金属と
したことで、コンプレッサの熱は冷却用のフィンを介し
ファンに伝わった後ファン表面から放熱されるため、フ
ァン表面積分、より装置内部の冷却空気への放熱性が増
すこととなる。従って、コンプレッサの温度をさらに低
くでき、作動ガス温度が低くなり、赤外線検出素子の冷
却効率を高めることができるとともに、コールドフィン
ガー及び、コンプレッサの稼働量を少なくし、冷凍機の
寿命を伸ばすことができる。すなわち、第１〜第８の実
施例以上に低消費電力化を可能とし信頼性を高め、維持
管理コストを低くした赤外線撮像装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
１を示す外観斜視図である。

【図２】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
１を示す図１の断面ＡＡを示す図である。

【図３】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
１を示す図１の断面ＢＢを示す図である。

【図４】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
２を示す図１の断面ＡＡを示す図である。

【図５】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
３を示す図１の断面ＡＡを示す図である。

【図６】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
３を示す図１の断面ＣＣを示す図である。

【図７】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
４を示す図１の断面ＡＡを示す図である。

【図８】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
４を示す図１の断面ＣＣを示す図である。

【図９】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形態
５を示す図１の断面ＡＡを示す図である。

【図１０】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形
態５を示す図１の断面ＣＣを示す図である。

【図１１】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形
態６を示す図１の断面ＡＡを示す図である。

【図１２】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形
態７を示す図１の断面ＡＡを示す図である。

【図１３】 この発明による赤外線撮像装置の実施の形
態８を示す図１の断面ＡＡを示す図である。

【図１４】 従来の赤外線撮像装置を示す外観斜視図で
ある。

【図１５】 従来の赤外線撮像装置の断面ＡＡを示す図
である。

【図１６】 従来の赤外線撮像装置の断面ＢＢを示す図
である。

【図１７】 従来の赤外線撮像装置の断面ＣＣを示す図
である。

【図１８】 従来のスターリング冷凍機の構成例を示す
図である。

【図１９】 従来のスターリング冷凍機の動作原理を説
明するための図である。

【図２０】 従来のスターリング冷凍機の動作原理を説
明するための図である。

【図２１】 従来のスターリング冷凍機の動作原理を説
明するための図である。

【図２２】 従来のスターリング冷凍機の動作原理を説
明するための図である。

【符号の説明】

１ レンズユニット、２ 真空モジュール、３ 赤外線
検出素子、４ コールドフィンガー、５ コンプレッ
サ、６ 連結管、７ 信号回路基板、８ シャシ、９
コネクタ、１０ 熱伝導ブロック、１１ ファン、１２
カバー、１３把手、１４ 熱伝導グリース、１５ 吸
気口、１６ 排気口、１７ 冷却空気の流れ、２４ シ
リンダ、２５ ピストン、２６ 連接棒、２７ クラン
ク、２８シリンダヘッド、２９ 圧縮室、３０ ハウジ
ング、３１ バルク室、３２ピストンリング、３３ フ
ィン、３４ 低温シリンダ、３５ ディスプレーサ、３
６ 低温室、３７ 高温室、３８ 再生器、３９ 通気
孔、４０ 蓄冷材、４１ シールリング、４２ 制御シ
リンダ、４３ 制御室、４４ 制御ピストン、４５ シ
ールリング、４６ 作動室、５０ ヒートシンク、５１
ヒートシンク。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体から放射される赤外線を外部空間か
   ら取り込むレンズユニットと、上記レンズユニットによ
   り取り込まれた赤外線エネルギに応答して電気信号を発
   生する赤外線検出素子を内部に有する円筒状の真空モジ
   ュールと、上記赤外線検出素子と係合する細長い円筒状
   の低温シリンダを低温室と高温室に分けて往復するデイ
   スプレーサを有し、かつ上記真空モジュールと着脱可能
   な連結機構を備えるコールドフィンガーと、作動空間内
   の作動ガスに周期的な圧力変動を発生させ、上記作動空
   間と連結管を介して上記コールドフィンガーの高温室と
   連通し、さらに周囲にフィンを有するコンプレッサと、
   上記コールドフィンガーの周囲に配され、上記赤外線検
   出素子からの電気信号をこの電気信号を利用する外部回
   路に供給するための処理を行う複数の信号回路基板と、
   前面には上記レンズユニットを取り付ける衝立部を有
   し、底面には上記コンプレッサの取付け部、および上記
   真空モジュールを保持する衝立部を備え、後面には外部
   との信号授受をおこなうコネクタおよび、上記コンプレ
   ッサ、上記コールドフィンガー、上記複数の信号回路基
   板に直接吹き付ける冷却空気を供給するための吸気口を
   配した衝立部を有する、左右および上面が開放されてい
   るシャシと、上記吸気口付近に配されるファンと、上記
   シャシ開口部を覆うように設けられ、かつ排気口を有
   し、さらに把手を具備したカバーとで構成したことを特
   徴とする赤外線撮像装置。
2. 【請求項２】 フィンを有するヒートシンクおよび前記
   シャシにて外形を円筒状としたコンプレッサの円筒面を
   嵌合させ挾持したことを特徴とする請求項１記載の赤外
   線撮像装置。
3. 【請求項３】 前記コールドフィンガーの高温室外壁の
   側面からの取付けを可能とする切り欠きを設けたフィン
   を有するヒートシンクを、前記コールドフィンガーの高
   温室外壁に着接したことを特徴とする請求項１または２
   記載の赤外線撮像装置。
4. 【請求項４】 フィンを有するヒートシンクを複数個に
   分割し、前記コールドフィンガーの高温室外壁に着接し
   たことを特徴とする請求項１または２記載の赤外線撮像
   装置。
5. 【請求項５】 前記コールドフィンガーの高温室外壁に
   着接する前記ヒートシンクを前記シャシの前記真空モジ
   ュールを保持する衝立部に着接したことを特徴とする請
   求項３または４記載の赤外線撮像装置。
6. 【請求項６】 前記シャシの前記レンズユニットと結合
   する手段を備えた衝立部と、前記シャシの前記真空モジ
   ュールを保持する衝立部とを係合する橋架部を具備した
   ことを特徴とする請求項５記載の赤外線撮像装置。
7. 【請求項７】 フィンを有する前記コンプレッサのフィ
   ン、もしくは前記コンプレッサの円筒面に嵌合するフィ
   ンを有するヒートシンクに、前記ファンの冷却空気吐出
   し側の面を着接することを特徴とする請求項１〜６のい
   ずれかに記載の赤外線撮像装置。
8. 【請求項８】 装置内部の前記冷却空気及び外気が接す
   る前記シャシの表面に、フィンを具備したことを特徴と
   する請求項１〜７のいずれかに記載の赤外線撮像装置。
9. 【請求項９】 前記ファンのケーシングを熱伝導率の優
   れた金属としたことを特徴とする請求項７記載の赤外線
   撮像装置。