JPH052148U - ターレツト型赤外線撮像機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線画像の鮮明度を左右する、放熱性を向
上させるために、発熱体が発する熱の、機器内部での熱
の伝導を向上させ、外気への放熱性を向上させた赤外線
撮像機器を得る。 【構成】 機器内部の構成要素である、レンズ系４、撮
像部５、コールドフィンガ６、コンプレッサ７を支える
構造体であり、また、発熱体の熱を伝える媒体であるフ
レーム１３を従来のカバーの一部とし、その前後にカバ
ー１４、１５を取り付け、フレーム１３から直接外気に
熱を放出できるように、外気に接するような構成に配置
した。また、最大の熱源であるコンプレッサ７の熱が外
気へ伝わりやすいように、コンプレッサ７の配置を外壁
に取り付くという構成にした。内部空気とカバー１４、
１５の間の熱伝達を良好にするために、カバーの内面に
フィン１６、１７を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、車両、船舶、航空機などに搭載されるターレット型赤外線撮像機 器の性能を向上させるための、撮像機の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図４は従来の撮像機を示す図で、図５はその断面図である。図において、１は 撮像機が設置される基盤、２は基盤に固定される固定部、３は撮像機部を支持す る支持部、４は赤外線を撮像素子上に結像させるレンズ系、５は撮像素子状の像 を電気信号に変換するための撮像部、６は撮像素子を極低温に冷却するために素 子の熱を奪い空気中に放熱するという熱交換機の働きをするコールドフィンガ、 ７はそのコールドフィンガを冷却するクーラーのコンブレッサ、８はコールドフ ィンガ、コンブレッサなどの内部の発熱要素の冷却用のファン、９は赤外線の入 射するウィンドウ、１０は固定部２を基盤１に固定するための取り付けネジ、１ ３は各要素を取り付けるフレーム、１１はそのフレームを支持部３に支持するた めの左側のシャフト、１２は同じく右側のシャフト、１４は前部のカバー、１５ は後部のカバーである。図６はその前後のカバーの形状を表わす図である。

【０００３】 従来の赤外線撮像機は上記のように構成され、フレーム１３が支持部３に支持 され、強度部材であるフレーム１３にレンズ系４、コールドフィンガ６、コンプ レッサ７、そして撮像部５がフレーム４に固定され、更に前後のカバー１４、１ ５が同様にフレーム１３に取り付けられ、全体を覆っていた。また、冷却用のフ アン８を用いて内部の空気を熱源であるコールドフィンガ６とコンプレッサ７に 吹き付け、内部の空気を循環させることにより、熱源と内部空気、内部空気と外 壁である前後のカバー１４、１５の熱伝達を良くし、外部への放熱効果を良くす ることが多かった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 従来の赤外線撮像機では、フレームに前後のカバーが取り付けられ、全体を覆 っていたために、カバー内部の熱源であるコールドフィンガとコンプレッサが発 する熱の放熱の経路は、“熱源→フレーム→カバー→外気”という経路と、“熱 源→内部空気→カバー→外気”という経路を通って外気に放出されていく。一般 に、クーラーの冷却性能を向上させるためには、熱源の温度を低く保つ必要があ るので、熱源と外気の熱抵抗を小さくし、発する熱の放熱性を良くする必要があ る。従来の機器における放熱性について、以下のような課題があつた。まず、前 者の経路を通って放熱されている熱の放熱性を考える。この経路においては、熱 源から外気までに３回のアルミニウムどうしの熱伝達があるので、熱抵抗を小さ くすることが困難であった。特に、実装上の関係からフレームとカバーの間の接 触面積が大きく取れないので、この部分の熱抵抗が大きくなりやすく、熱源と外 気の温度差を大きくする主要因となっていた。また、後者の経路における放熱性 について考えてみると、この経路はアルミニゥムと空気間での熱伝達が３回ある 。熱源には、放熱フィンなどが設けてあり、内部空気との熱伝達が良い。ところ が、従来の機器では、熱をもらった内部の空気から、外壁への熱伝達については 特に考慮されておらず、この部分の熱抵抗が大きくなりやすく、熱源と外気の温 度差を大きくする主要因となっていた。そのため、熱源と外気とのあいだの熱抵 抗を小さくし、熱源の温度を下げなければならないという課題があった。 また、前後のカバーに図６に示すように、フレームに取り付けられた左右のシ ャフトを避けるために、一部コーナーになる接合部が必要となり、密封材を挿入 して接合しても、気密性を高く保つことが困難であった。よって、前後のカバー を、内部の要素全体を覆うことができ、更に接合部の気密を高く保つことができ る形状にしなければならないという課題があった。

【０００５】 この考案は、かかる課題を解決するためになされたものであり、熱源と外気の あいだの熱抵抗を小さくし、両者の温度差をできるでけ小さくすること、そして 、前後のカバーの形状を気密性を高く保つことができるような構造にすることな どを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る赤外線撮像機は、熱源から外気までの媒体を少なくするために 、フレームが外気に触れるような構造にし、そのフレームの前後に別々のカバー を取り付けたものである。

【０００７】 また、最大の熱源であるコンプレッサと外気のあいだの熱抵抗をできるだけ小 さくするために、コンプレッサを外気の触れる壁面（例えばフレーム）に直接取 り付けたものである。

【０００８】 また、内部空気とカバーの間の熱伝達を良くするために、カバーの内面の表面 積を大きくとれるように、カバーの内面にフィンを設けたものである。

【０００９】

【作用】

上記のように構成された赤外線撮像機においては、フレームが外気に触れるよ うな構造であるために、熱源であるコールドフィンガとコンプレッサの発する熱 の経路は、“熱源→フレーム→外気”という経路と“熱源→内部空気→カバー→ 外気”という経路を通って放熱されていく。よって、前者の経路における熱源と 外気の間の媒体が１つしかなく（従来の機器においては、“熱源→フレーム→カ バー→外気”という経路で、２つの媒体を介していた）、フレームに伝達された 熱が直接外気へ放熱されるため、熱源と外気の間の熱抵抗が小さくなるという作 用がある。

【００１０】 同様に、最大の熱源であるてコンプレッサを外気の触れる壁面に取り付けるこ とにより、熱源から外気までの媒体の距離が最小限となるために、コンプレッサ と外気の間の熱抵抗を最小限に抑えることができるという作用がある。

【００１１】 同じく、カバーの内面にフィンを設けたことにより、“熱源→内部空気→カバ ー→外気”の経路において、カバーと内部空気の接触面積が大きくなるので、こ の間の熱伝達を良くすることができ、この経路の熱抵抗が小さくなるという作用 がある。

【００１２】 また、上記のように構成された赤外線撮像機においては、前後のカバーの接合 部が平面にできるため、気密性を高く保つことができるという作用がある。

【００１３】

【実施例】

実施例１． 図１はこの考案の一実施例を示す図で、図２はその断面図、図３はカバーの図 である。図において、１〜１２は従来の機器と全く同一の物である。１３は内部 の各要素を取り付けるフレームで、外気に接触する形状になっている。１４は前 部のカバー、１５は後部のカバーで、この２つは従来の機器のように全体を覆う ような形状でなく、前記のフレーム１３の前後に取り付く形状になっている。

【００１４】 前記のように構成された赤外線撮像機においては、熱源であるコールドフィン ガ６とコンプレッサ７の発する熱の放熱の経路は大きく２つの経路があり、熱源 から伝導でフレーム１３に伝わる“熱源→フレーム→外気”（フレーム１３が外 気に接しているために、フレームから直接外気に放熱される）という経路と、熱 源からふく射で内部の空気に伝わる“熱源→内部空気→カバー→外気”という経 路がある。この実施例においては前者の経路を通る放熱効果が向上する。まず、 熱源から発せられた熱がフレーム１３に伝達する。このときの伝達の良さは、両 者の接触面積で決まるが、これは従来の機器と同じである。フレーム１３に伝達 された熱はフレーム内で伝導する。このときの熱抵抗は、断面積と距離によって 決まるが、これも従来の機器と変化はない。そして、フレーム１３から直接外気 に伝達される。このときの伝達の良さは、外気との接触面積で決まる。このよう にフレーム１３が外気に接していると、フレームに伝達された熱が直接外気に放 出されるので、フレーム１３と前後のカバー１４、１５の接触面積が小さくて熱 伝達の悪かった従来の機器に比べ、熱抵抗が非常に小さく、放熱効果が向上する 。

【００１５】 実施例２． 図２の断面図に示すように、この実施例においては、コンプレッサ７が外気に 接している壁面（例えばフレーム１３）に固定されるという構造になっている。

【００１６】 物体内部の熱抵抗は、熱の出入口の間の断面積と距離で決まる。そのため、最 大の熱源であるコンプレッサ７が外壁（この場合はフレーム１３）に固定されて いると、熱の出入口の間の距離が最小になるので、熱伝導する媒体の熱抵抗は最 小となり、コンプレッサと外気までの距離が長かった従来の機器に比べ、放熱効 果が非常に向上する。

【００１７】 実施例３． 前部のカバー１４と後部のカバー１５の図、図３に示されるように、両カバー の内面に、内部空気からの熱を受熱する波形状のフィン１６、１７が切ってある 。

【００１８】 この実施例においては、実施例１で述べた２つの放熱の経路のうち、第二の経 路である“熱源→内部空気→カバー→外気”という経路を通る熱の放熱効果が向 上する。まず、熱源から発せられた熱がファン８によって循環している内部の空 気に伝達する。このときの伝達の良さは、熱源の空気に対する接触面積や空気の 流量などで決まるが、これは従来の機器と同じである。内部の空気に伝達された 熱は、前後のカバー１４、１５に伝達される。このときの熱抵抗は、空気の流量 と、内部の空気とカバーの接触面積とで決まる。この実施例においては、カバー １４、１５の内面にフィン１６、１７が切ってあるため、カバー内面と空気の接 触面積が大きくなっている。よって、内部空気とカバーの熱伝達が良くなるため 、熱抵抗が小さくなり、放熱効果が向上する。

【００１９】

【考案の効果】

この考案は、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 な効果を有する。

【００２０】 熱源の取り付けられているフレームが外部の空気に接しており、熱源、外気間 の熱抵抗が最小限となるので、熱源の温度と外気の温度の差が最小限に抑えられ る。そのため、熱源となる要素の能力が上がるために、より鮮明な赤外線画像が 得られるという効果がある。

【００２１】 同時に、最大の熱源である素子冷却用クーラーのコンプレッサが外壁に取り付 けられているので、コンプレッサと外気の間の伝達熱抵抗が極小となる。そのた め、コンプレッサの温度を最低限に抑えられることにより、クーラーの能力が上 がり、素子の感度が向上するため、鮮明な赤外線画像が得られるという効果があ る。

【００２２】 そして、カバーの内面の波形状のフィンを切って、内部の空気とカバーの間の 熱抵抗が小さくなったために、内部の空気の温度上昇を小さくすることができる 。そのため、熱源となる要素の放熱効果が上がり、能力が上がるために、より鮮 明な赤外線画像が得られるという効果がある。

【００２３】 また、カバーの接合面が平面となり、気密性が向上するために、外気、湿気が 内部に侵入しにくくなるため、内部の腐食などが起こりにくくなり、機器の寿命 が向上するという効果もある。

【００２４】 また、従来の構造では、フレーム全体をカバーで覆うという２重構造であった のに対し、フレームが従来のカバーの一部となり、外壁も兼ねているので、カバ ーが小さくなり、従来の機器に比較して、軽量になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例１を示す、ターレット型赤外
線機器の外観図である。

【図２】この考案の実施例１、２、３を示すターレット
型赤外線機器の断面図である。

【図３】この考案の実施例１、３を示す、ターレット型
赤外線機器に用いる前後のカバーの図である。

【図４】従来のターレット型赤外線機器の外観図であ
る。

【図５】従来のターレット型赤外線機器の断面図であ
る。

【図６】従来のターレット型赤外線機器に用いた前後の
カバーの図である。

【符号の説明】

１ 基盤 ２ 固定部 ３ 支持部 ４ レンズ系 ５ 撮像部 ６ コールドフィンガ ７ コンプレッサ ８ 冷却ファン ９ ウィンドウ １０ 固定ネジ １１ 左シャフト １２ 右シャフト １３ フレーム １４ 前カバー １５ 後カバー １６ フィン １７ フィン

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内蔵された撮像素子を用いて赤外線画像
   を電気信号に変換する撮像部、その撮像部内部にある撮
   像素子上に赤外線画像を結像させるためのレンズ系、同
   じく撮像部内部にある撮像素子を極低温に冷却するため
   のコールドフィンガ、そのコールドフィンガを駆動する
   コンプレッサ、撮像系の要素である上記の撮像部とレン
   ズ系とコールドフィンガとコンプレッサが固定されるフ
   レーム、そのフレームに取り付き上記の撮像系の要素を
   外気から遮断するための前カバー、同じくフレームに取
   り付き内部の要素を外気から遮断するための後カバー、
   上記の前カバーに取り付き赤外線画像をカバー内部に通
   すウィンドウ、カバー内部の空気を循環するための冷却
   ファン、赤外線撮像機全体を取り付ける基盤、その基盤
   に固定される固定部、その固定部を上記基盤に固定する
   ネジ、上記固定部に連結され上記のフレームを支持する
   支持部、その支持部に上記フレームを支持する左右のシ
   ャフトから構成され、強度部材であるフレームを外部に
   まで露出させ、その前後にカバーを取り付け、フレーム
   が外気に接触し、熱を直接外気に放熱させたことを特徴
   とするターレット型赤外線撮像機。
2. 【請求項２】 最大の発熱要素であるコンプレッサを、
   外気に接した要素であるフレームの外気に接している部
   分に固定し、コンプレッサと放熱先である外気との距離
   を最小限にしたことを特徴とする、請求項１記載のター
   レット型赤外線撮像機。
3. 【請求項３】 熱伝達の媒体である内部空気と熱の放出
   場所である外気の間で、両者を仕切っている前後のカバ
   ーの内面に、内部空気から熱を受けるための波形型のフ
   ィンを設けたことを特徴とする請求項１記載のターレッ
   ト型赤外線撮像機。