JPS6240969A - 伝熱部材相互間の伝熱結合方法 - Google Patents
伝熱部材相互間の伝熱結合方法Info
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- JPS6240969A JPS6240969A JP60182561A JP18256185A JPS6240969A JP S6240969 A JPS6240969 A JP S6240969A JP 60182561 A JP60182561 A JP 60182561A JP 18256185 A JP18256185 A JP 18256185A JP S6240969 A JPS6240969 A JP S6240969A
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は例えば赤外線センサ等の電気的な微少信号検
出素子と冷却機側のコールドステーションとの間の伝熱
結合部を対象とした伝熱部材相互間の伝熱結合方法に関
する。
出素子と冷却機側のコールドステーションとの間の伝熱
結合部を対象とした伝熱部材相互間の伝熱結合方法に関
する。
頭記した赤外線センサないしレーザー受信器等の微少信
号を検出する検出装置では、熱的雑音を除去して検出性
能を向上させるために検出素子を例えば液体窒素温度（
約−２００℃）程度の極低温に冷却する必要がある。こ
のために上記赤外線検出装置を対象に第５図のように赤
外線検出素子と冷却機と番組合せた装置が知られている
。すなわち第５図において、１が赤外線検出素子、２が
検出素子を冷却する例えば逆スターリングサイクル方式
の冷却機であり、該冷却機２の運転により膨張シリンダ
２１の頭部コールドステーション２２に発生した冷熱で
検出素子１を極低温に冷却する。このために検出素子１
はあらかじめ内外二重構造体としてなる熱伝導率の小さ
な薄肉ガラス製の断熱容器３における内筒３１の頂部に
埋込み固定され、一方冷却機２のコールドステーション
２２側には熱伝導性の良い銅薄板を積層した可撓伝熱体
４を介して冷却板５を伝熱的に結合しておき、前記断熱
容器３を冷却機２のフランジ２３上に結合した状態で前
記冷却板５を検出素子１の底面に当接させて両者間を伝
熱結合し、これにより冷却機２のコールドステーション
２２に発生した冷熱で検出素子１を冷却するようにして
いる。またコールドステーション２２と冷却板５との間
には冷却板を検出素子１へ押圧するためのばね部材６を
介装して加圧力を与えている。なお前記の断熱容器３は
検出素子１に対向して外筒３２の頂部に透視検出窓３３
を備えており、かつ内筒３１と外筒３２との間を真空に
保持して熱対流による外部からの熱侵入を防止している
。さらに内筒３１に付いても同様に内筒３１を冷却機２
のフランジ２３との間でＱ ＩＪソングの気密シール部
材７を介して結合した上で、真空引き口３４より内筒３
１の内部空間３５を真空引きして外方からの熱侵入防止
を図っている。なお１１は検出素子１から引き出したリ
ード線である。かかる構成により外部から極低温部への
熱侵入を抑制しつつ、冷却機２の運転によりコールドス
テーション２２に発生した冷熱で検出素子１を極低温に
冷却することができる。 ところで上記構成で検出素子１を効果的に冷却するには
冷却板５と検出素子１との間の伝熱抵抗をできるだけ小
さくすることが必要である。このためには検出素子１．
冷却板５の結合面の表面粗さをできるだけ小さくするよ
う平坦面に仕上げること、両者間の接触面積を広く取る
こと、接触面圧力を大にすること等が必要である。しか
して前記装置では極低温部への熱侵入をできるだけ抑え
るように断熱容器３自身が薄肉構造であって機械的耐力
が弱いことから、ばね６のばね力を大きくとることがで
きない。また接合面の仕上げ粗さには限度があって厳密
に平坦面に仕上げることが蛯しく、このためにこのまま
では検出素子１と冷却板６との間の伝熱抵抗を小さくす
ることが中々困難である。 一方、伝熱部材の接合面に熱伝導性グリースを塗布する
ことにより、伝熱部材相互間の実効接触面積の増大化を
図る方法が従来より公知であるが、この方法を前記した
装置に適用した場合には熱伝導性グリースから放出する
アウトガスが多いために真空式断熱容器３の内部空間３
５を高真空度に維持することが困難であり、この結果と
してグリースのアウトガスによる熱対流で熱侵入が増し
て冷却効果が低下するという問題が派生する。
号を検出する検出装置では、熱的雑音を除去して検出性
能を向上させるために検出素子を例えば液体窒素温度（
約−２００℃）程度の極低温に冷却する必要がある。こ
のために上記赤外線検出装置を対象に第５図のように赤
外線検出素子と冷却機と番組合せた装置が知られている
。すなわち第５図において、１が赤外線検出素子、２が
検出素子を冷却する例えば逆スターリングサイクル方式
の冷却機であり、該冷却機２の運転により膨張シリンダ
２１の頭部コールドステーション２２に発生した冷熱で
検出素子１を極低温に冷却する。このために検出素子１
はあらかじめ内外二重構造体としてなる熱伝導率の小さ
な薄肉ガラス製の断熱容器３における内筒３１の頂部に
埋込み固定され、一方冷却機２のコールドステーション
２２側には熱伝導性の良い銅薄板を積層した可撓伝熱体
４を介して冷却板５を伝熱的に結合しておき、前記断熱
容器３を冷却機２のフランジ２３上に結合した状態で前
記冷却板５を検出素子１の底面に当接させて両者間を伝
熱結合し、これにより冷却機２のコールドステーション
２２に発生した冷熱で検出素子１を冷却するようにして
いる。またコールドステーション２２と冷却板５との間
には冷却板を検出素子１へ押圧するためのばね部材６を
介装して加圧力を与えている。なお前記の断熱容器３は
検出素子１に対向して外筒３２の頂部に透視検出窓３３
を備えており、かつ内筒３１と外筒３２との間を真空に
保持して熱対流による外部からの熱侵入を防止している
。さらに内筒３１に付いても同様に内筒３１を冷却機２
のフランジ２３との間でＱ ＩＪソングの気密シール部
材７を介して結合した上で、真空引き口３４より内筒３
１の内部空間３５を真空引きして外方からの熱侵入防止
を図っている。なお１１は検出素子１から引き出したリ
ード線である。かかる構成により外部から極低温部への
熱侵入を抑制しつつ、冷却機２の運転によりコールドス
テーション２２に発生した冷熱で検出素子１を極低温に
冷却することができる。 ところで上記構成で検出素子１を効果的に冷却するには
冷却板５と検出素子１との間の伝熱抵抗をできるだけ小
さくすることが必要である。このためには検出素子１．
冷却板５の結合面の表面粗さをできるだけ小さくするよ
う平坦面に仕上げること、両者間の接触面積を広く取る
こと、接触面圧力を大にすること等が必要である。しか
して前記装置では極低温部への熱侵入をできるだけ抑え
るように断熱容器３自身が薄肉構造であって機械的耐力
が弱いことから、ばね６のばね力を大きくとることがで
きない。また接合面の仕上げ粗さには限度があって厳密
に平坦面に仕上げることが蛯しく、このためにこのまま
では検出素子１と冷却板６との間の伝熱抵抗を小さくす
ることが中々困難である。 一方、伝熱部材の接合面に熱伝導性グリースを塗布する
ことにより、伝熱部材相互間の実効接触面積の増大化を
図る方法が従来より公知であるが、この方法を前記した
装置に適用した場合には熱伝導性グリースから放出する
アウトガスが多いために真空式断熱容器３の内部空間３
５を高真空度に維持することが困難であり、この結果と
してグリースのアウトガスによる熱対流で熱侵入が増し
て冷却効果が低下するという問題が派生する。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、例
えば第５図に示した赤外線等の微少信号検出装置におけ
る検出素子と冷却板との間の伝熱結合部を対象に、伝熱
部材の接触圧を高めることなく伝熱抵抗を小さく抑える
ことができ、かつ従来技術の熱伝導性グリースのように
アウトガスによる真空断熱の劣化の問題もない伝熱部材
相互間の伝熱結合方法を提供することを目的とする。
えば第５図に示した赤外線等の微少信号検出装置におけ
る検出素子と冷却板との間の伝熱結合部を対象に、伝熱
部材の接触圧を高めることなく伝熱抵抗を小さく抑える
ことができ、かつ従来技術の熱伝導性グリースのように
アウトガスによる真空断熱の劣化の問題もない伝熱部材
相互間の伝熱結合方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明は伝熱部材の接合
面相互間に熱伝導率の高い低融点合金材を介装して伝熱
結合部を仮組立てし、かつこの仮組立状態で伝熱結合部
を加熱して前記低溶融合金材を一旦溶融した後に再凝固
させ、伝熱部材間に両部材間を伝熱結合する低融点合金
層を成層形成することにより、この低融点合金層を介し
て伝熱部材相互間にに熱伝導性の高い伝熱結合部を構成
するようにしたものである。
面相互間に熱伝導率の高い低融点合金材を介装して伝熱
結合部を仮組立てし、かつこの仮組立状態で伝熱結合部
を加熱して前記低溶融合金材を一旦溶融した後に再凝固
させ、伝熱部材間に両部材間を伝熱結合する低融点合金
層を成層形成することにより、この低融点合金層を介し
て伝熱部材相互間にに熱伝導性の高い伝熱結合部を構成
するようにしたものである。
【発明の実施例】
次に第１図ないし第４図によりこの発明の実施例を詳細
に説明する。なお各図において第５図に対応する同一部
材には同じ符号が付しである。 まず第１図の実施例において、この発明により冷却機２
のコールドステーション２２側に可撓性伝熱体４を介し
て伝熱結合された冷却板５と断熱容器３側に設置された
検出素子１の接合面の間には符号８で示す低融点合金層
が成層形成されている。 この低融点合金層８は、まず装置の組立工程で第２図に
示すようにシート状の低融点合金板８ａを検出素子１と
冷却板５との間に介装する。なお図中のｌａ、 ５ａは
検出素子１．冷却板５の接合面のミクロ的な表面粗さを
締張して表した凹凸面である。 なおこの低融点合金としては、熱伝導率が高くかつアウ
トガスの発生の恐れがなく、しかも検出素子１および冷
却機２の耐熱温度以下の融点を持った合金、例えばウッ
ドメタル（融点７０℃）、ニュートン合金（融点９４℃
）等が好適である。 次にこれら組立体を例えば恒温槽内で低融点合金の融点
以上の温度で加熱して一旦低融点合金板８ａを溶融した
後に、組立体を恒温槽から取り出して冷却することによ
り低融点合金を再凝固させて前記の低融点合金層８を形
成する。これにより第２図に示した伝熱結合部が第３図
のように変化する。すなわち検出素子１と冷却板５との
間の接合面間に成層形成された低融点合金層８が表面粗
さの凹凸面１ａ、 ５ａを埋め尽くしており、ミクロ的
に見ても両部材の間は低融点合金層８を媒体にほぼ完全
な面接触状態となり、かくして検出素子１と冷却板５と
の間に伝熱抵抗の極めて小さい伝熱結合部が形成される
ことになる。なお低融点合金の一部は符号８ｂのように
第１図に示したばね６の付勢で半径方向にはみ出してい
る。また前記では当初にシート状低融点合金板を介装し
た例を述べたが、シート状低融点合金板を介装する代わ
りに、あらかじめ冷却板の接合面上に低融点合金を溶融
メッキして付着しておく方法も可能である。 次にこの発明の別な実施例を第４図に示す。この第４図
の実施例は第１図の実施例との相違点として、伝熱部材
の一方側の冷却板５の周縁に相手側部材である検出素子
１の外周面と嵌合するフランジ部５１が形成されており
、かつ冷却板５として特に検出素子１のケース材料より
も熱膨張率の大きな材料が使用されている。かかる構成
で第１図で述べたと同様な手順で冷却板５と検出素子１
との間の接合面間に低融点合金層８を形成すると、溶融
過程で第３図で述べたようにばね力で半径方向にはみ出
した低融点合金の一部は検出素子１の周面と冷却板５の
フランジ部５１との間に入り込み、この部分の隙間を埋
めつくして凝固する。したがってそれだけ冷却板５と検
出素子１との間の接触面積が増大し、さらに冷却機２を
運転した冷却状態ではフランジ部５１の収縮によって半
径方向の締付力が生じるので、これにより両者間の熱伝
導性をより一層高めることができる。また同時に溶融工
程で低融点合金が周囲に垂れ落ちるのを防止できる利点
も得られる。なお、前記のフランジ部は冷却板５に対向
する検出素子１側の底面部に形成してもよい。
に説明する。なお各図において第５図に対応する同一部
材には同じ符号が付しである。 まず第１図の実施例において、この発明により冷却機２
のコールドステーション２２側に可撓性伝熱体４を介し
て伝熱結合された冷却板５と断熱容器３側に設置された
検出素子１の接合面の間には符号８で示す低融点合金層
が成層形成されている。 この低融点合金層８は、まず装置の組立工程で第２図に
示すようにシート状の低融点合金板８ａを検出素子１と
冷却板５との間に介装する。なお図中のｌａ、 ５ａは
検出素子１．冷却板５の接合面のミクロ的な表面粗さを
締張して表した凹凸面である。 なおこの低融点合金としては、熱伝導率が高くかつアウ
トガスの発生の恐れがなく、しかも検出素子１および冷
却機２の耐熱温度以下の融点を持った合金、例えばウッ
ドメタル（融点７０℃）、ニュートン合金（融点９４℃
）等が好適である。 次にこれら組立体を例えば恒温槽内で低融点合金の融点
以上の温度で加熱して一旦低融点合金板８ａを溶融した
後に、組立体を恒温槽から取り出して冷却することによ
り低融点合金を再凝固させて前記の低融点合金層８を形
成する。これにより第２図に示した伝熱結合部が第３図
のように変化する。すなわち検出素子１と冷却板５との
間の接合面間に成層形成された低融点合金層８が表面粗
さの凹凸面１ａ、 ５ａを埋め尽くしており、ミクロ的
に見ても両部材の間は低融点合金層８を媒体にほぼ完全
な面接触状態となり、かくして検出素子１と冷却板５と
の間に伝熱抵抗の極めて小さい伝熱結合部が形成される
ことになる。なお低融点合金の一部は符号８ｂのように
第１図に示したばね６の付勢で半径方向にはみ出してい
る。また前記では当初にシート状低融点合金板を介装し
た例を述べたが、シート状低融点合金板を介装する代わ
りに、あらかじめ冷却板の接合面上に低融点合金を溶融
メッキして付着しておく方法も可能である。 次にこの発明の別な実施例を第４図に示す。この第４図
の実施例は第１図の実施例との相違点として、伝熱部材
の一方側の冷却板５の周縁に相手側部材である検出素子
１の外周面と嵌合するフランジ部５１が形成されており
、かつ冷却板５として特に検出素子１のケース材料より
も熱膨張率の大きな材料が使用されている。かかる構成
で第１図で述べたと同様な手順で冷却板５と検出素子１
との間の接合面間に低融点合金層８を形成すると、溶融
過程で第３図で述べたようにばね力で半径方向にはみ出
した低融点合金の一部は検出素子１の周面と冷却板５の
フランジ部５１との間に入り込み、この部分の隙間を埋
めつくして凝固する。したがってそれだけ冷却板５と検
出素子１との間の接触面積が増大し、さらに冷却機２を
運転した冷却状態ではフランジ部５１の収縮によって半
径方向の締付力が生じるので、これにより両者間の熱伝
導性をより一層高めることができる。また同時に溶融工
程で低融点合金が周囲に垂れ落ちるのを防止できる利点
も得られる。なお、前記のフランジ部は冷却板５に対向
する検出素子１側の底面部に形成してもよい。
以上述べたようにこの発明によれば、伝熱部材の接合面
相互間に熱伝導率の高い低融点合金材を介装して伝熱結
合部を仮組立てし、かつこの仮組立状態で伝熱結合部を
加熱して前記低溶融合金材を一旦溶融した後に再凝固さ
せ、伝熱部材間に両部材間を伝熱結合する低融点合金層
を成層形成して伝熱部材間を伝熱結合するようにしたこ
とにより、簡易な方法で伝熱抵抗の小さな伝熱結合部を
形成することができる。これにより例えば図示実施例の
ような微少信号検出装置を対象に真空式断熱容器内で検
出素子と冷却機側の冷却板とを僅かなばね力で押圧して
伝熱結合させる場合にも、低融点合金からのアウトガス
発生による真空断熱を劣化させる恐れなしに冷却機で発
生した冷熱で検出素子を効果的に冷却することができる
。
相互間に熱伝導率の高い低融点合金材を介装して伝熱結
合部を仮組立てし、かつこの仮組立状態で伝熱結合部を
加熱して前記低溶融合金材を一旦溶融した後に再凝固さ
せ、伝熱部材間に両部材間を伝熱結合する低融点合金層
を成層形成して伝熱部材間を伝熱結合するようにしたこ
とにより、簡易な方法で伝熱抵抗の小さな伝熱結合部を
形成することができる。これにより例えば図示実施例の
ような微少信号検出装置を対象に真空式断熱容器内で検
出素子と冷却機側の冷却板とを僅かなばね力で押圧して
伝熱結合させる場合にも、低融点合金からのアウトガス
発生による真空断熱を劣化させる恐れなしに冷却機で発
生した冷熱で検出素子を効果的に冷却することができる
。
第１図はこの発明の実施例により構成された赤外線検出
装置の構成断面図、第２図、第３図は第１図における伝
熱結合部の製造工程図、第４図は第１図と異なる実施例
の構成図、第５図は第１図に対応した従来における装置
の構成断面図である。 図において、 １：伝熱部材としての赤外線検出素子、２：冷却機、３
：断熱容器、５：伝熱部材として冷却板、５１：フラン
ジ部、６：押圧ばね、８：低融点合金層・
ぺへ第１図 第３図 第４図 第５図
装置の構成断面図、第２図、第３図は第１図における伝
熱結合部の製造工程図、第４図は第１図と異なる実施例
の構成図、第５図は第１図に対応した従来における装置
の構成断面図である。 図において、 １：伝熱部材としての赤外線検出素子、２：冷却機、３
：断熱容器、５：伝熱部材として冷却板、５１：フラン
ジ部、６：押圧ばね、８：低融点合金層・
ぺへ第１図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）互いに面接合して組立てられる伝熱部材相互間の伝
熱結合方法であって、前記伝熱部材の接合面相互間に熱
伝導率の高い低融点合金材を介装して伝熱結合部を仮組
立てし、かつこの仮組立状態で伝熱結合部を加熱して前
記低溶融合金材を一旦溶融した後に再凝固させ、これに
より伝熱部材の相互間に両部材間を伝熱結合する低融点
合金層を成層形成したことを特徴とする伝熱部材相互間
の伝熱結合方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の伝熱結合方法において
、互いに接合し合う伝熱部材のいずれか一方側に相手側
部材の外周面に嵌合し合うフランジ部が形成されている
ことを特徴とする伝熱部材相互間の伝熱結合方法。 ３）特許請求の範囲第１項記載の伝熱結合方法において
、伝熱部材の一方が微少信号を検出する電気的検出素子
、他方が前記検出素子を冷却する冷却機側の冷却板であ
り、かつ両者の組立状態で冷却板がばねにより背後より
検出素子へ向けて押圧付勢されていることを特徴とする
伝熱部材相互間の伝熱結合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60182561A JPS6240969A (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 伝熱部材相互間の伝熱結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60182561A JPS6240969A (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 伝熱部材相互間の伝熱結合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240969A true JPS6240969A (ja) | 1987-02-21 |
Family
ID=16120421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60182561A Pending JPS6240969A (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 伝熱部材相互間の伝熱結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6240969A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0318474U (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-22 |
-
1985
- 1985-08-20 JP JP60182561A patent/JPS6240969A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0318474U (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-22 |
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