JPS6236306Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 考案の技術分野 本考案は赤外線検知器等の光電変換装置に係
り、さらに詳しくは冷却装置を使用してその光電
変換素子を冷却する改良された機構に関する。

(b) 技術の背景 赤外線検知器や赤外線レーザ等の光電変換装置
においては、一般の電子機器と同様に小型化、可
搬化を目的とした開発、改良が進められており、
その一環として前記光電変換素子の冷却方法を従
来の液体窒素等の寒剤を使用したものから、オー
プンサイクルジユールトムソン冷却器やヘリユウ
ム循環式冷凍機等を用いたものに移行してきてい
る。

(c) 従来技術と問題点 第１図は上述の冷却方式を説明するための極く
概念的な断面図である。従来は第１図ａに示すよ
うに、光電変換装置においては、その光電変換素
子１は、通例銅等の熱伝導率の大きい金属材料よ
り形成したヒートシンク２に密着して搭載され、
該ヒートシンク２自身を直接寒剤で冷却するか、
あるいは該ヒートシンク２を、図に示していない
冷却装置の冷却部を構成するクーリングヘツド３
にさらに密着させて冷却している。

ところが前記の循環式冷凍機を用いた場合の欠
点は該循環式冷凍機の運転に伴う機械的振動が前
記のクーリングヘツド３とヒートシンク２を介し
て光電変換素子に伝達され、電気信号に雑音を伴
うことである。

これを避けるために第１図ｂに示すように、光
電変換素子１に密着したヒートシンク２と図に示
していない循環式冷凍機により冷却されるクーリ
ングヘツド３とを機械的に接続することなく分離
して、熱伝達のために熱電導のよい金属製のバネ
４をその間に介在させるか、あるいは第１図ｃに
示すように、微小な間隙Ｓを介して前記ヒートシ
ンク２とクーリングヘツド３とを接近させて対向
させ、循環式冷凍機の機械的振動が前記の光電変
換素子に伝達することを阻止することが提案され
ている。

しかしその反面、前記ヒートシンク２とクーリ
ングヘツド３との間の熱伝達は、バネ４、または
間隙Ｓの熱抵抗が大きいために、肝心の光電変換
素子は十分に冷却出来ないという難点がある。

なお、上記の構成においてクーリングヘツド３
の周囲には透過窓５を備えた外筒７と内筒８とか
らなる摩法瓶構成の真空容器で包囲されて断熱さ
れ、外内筒８の底部にヒートシンク２が固定され
た形となつている。

以上に説明したように、クーリングヘツド２と
ヒートシンク３とを分離したのは機械的振動によ
る電気的雑音を回避するためであるが、反面光電
変換素子の冷却効率の低下を免れず、少しでもこ
の欠点の改良が待望されていた。

(d) 考案の目的 本考案は前述の点に鑑みなされたもので、循環
式冷凍機を用いた光電変換装置において、前述し
た電気的雑音の回避のために設けられたクーリン
グヘツドとヒートシンクとの間の間隙部の熱伝達
抵抗を低下させようとするものである。

(e) 考案の構成 上記の考案の目的は、前記光電変換素子を密着
したヒートシンクと該ヒートシンクを冷却するた
めにそれと対向配置されたクーリングヘツドとか
ら構成され、該対向面にはそれぞれ一定間隔の凹
凸面を生成すると共に、それらの対向間隙に高熱
伝導率の気体を満たしてなる構造を有することを
特徴とする光電変換装置により容易に達成され
る。

(f) 考案の実施例 以下本考案の実施例につき図面を参照して説明
する。第２図は本考案に基づく光電変換装置の一
実施例について前記ヒートシンク２とクーリング
ヘツド３との対向部分を概念的に示した要部断面
図である。

第２図ａは断面が三角形の環状の同心溝２ａ，
３ａを前記の対向部の双方の表面に形成した例で
あり機械加工が容易であるという特徴がある。な
お図において９は真空容器の一部を構成するコバ
ール金具である。

上記ヒートシンク２とクーリングヘツド３の対
向間隙を満たす高熱伝導率の気体としては、アル
ゴン（Ar）ガス等の材料が利用でき、該気体の
分子運動により冷却効果を向上させている。以下
に示す実施例もヒートシンク２とクーリングヘツ
ド３との間隙にArガス等を充填して光電変換装
置を駆動することになる。

第２図ｂは断面が矩形の環状溝２ａ，３ａを形
成した例であつて、同様に機械加工が容易であ
り、かつ軸方向にある程度の深さを取ることが出
来るのでヒートシンク２とクーリングヘツド３と
の対向面積を大きく取り易い。

第２図ｃはヒートシンク２とクーリングヘツド
３に菊花形に放射した凹凸部２ｂ，３ｂを双方に
設け、間隙Ｓを保ちながら組み合わせて配設した
ものであつて機械加工がやや複雑であるが、双方
の対向面積を大きく取ることが出来る。なお第２
図ｄは第２図ｃに示したＡ−Ａ線に沿つた断面図
である。

以上の説明は赤外線検知器の場合について述べ
たが、赤外線レーザについても全く同じように本
考案が適用出来ることは明らかである。そのほか
液体窒素温度等の低温度で動作する半導体素子に
も勿論適用出来る。

(g) 考案の効果 以上の説明から明らかなように、循環式冷凍機
により素子を冷却する方式の光電変換装置に、本
考案に基づくヒートシンクとクーリングヘツドと
の対向部の構造と該対向部を満たす高熱伝導率の
気体を採用すれば、前記循環式冷凍機の機械的振
動による電気的雑音を回避すると同時に良好な前
記光電変換素子の冷却効率を得ることが出来ると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は循環式冷凍機を使用して光電変換装置
の素子を冷却する従来の方法を概念的に説明する
ための断面図、第２図は本考案に基づいて改良さ
れた前述光電変換装置のヒートシンクとクーリン
グヘツドとの対向部の構造を示す概念的な要部断
面図である。 図において、１は光電変換素子、２はヒートシ
ンク、３はクーリングヘツド、４は機械バネ、５
は赤外線透過窓、７，８は真空容器の外筒および
内筒、９はコバール内筒金具をそれぞれ示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 光電変換素子を密着したヒートシンク２と、該
   ヒートシンクを冷却するためにそれと対向配置さ
   れたクーリングヘツド３とから構成され、該対向
   面にはそれぞれ一定間隔の凹凸面を形成すると共
   に、該対向する微小間隙に高熱伝導率の気体を満
   たしてなる構造を有することを特徴とする光電変
   換装置。