CN116202299A - 散热结构、内窥镜及散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种散热结构、内窥镜及散热方法。该散热结构包括管路组件以及驱动组件；所述管路组件呈环形，所述管路组件的内部相对外界封闭且具有冷却液用于对待散热组件散热，所述管路组件包括材质为软管的第一管路段；所述驱动组件包括挤压件，所述挤压件能够沿所述管路组件的长度方向间歇地挤压所述第一管路段；通过挤压件间歇地挤压第一管路段，以使得管路组件内的冷却液循环流动，从而实现对待散热组件的降温散热；由于管路组件呈环形且内部相对外界封闭，相较于其他需要在内窥镜外部额外设置水泵及水瓶的技术方案，有效减少了散热结构的体积，以使得散热结构能够内置于内窥镜内部，减少了内窥镜的整体体积，便于内窥镜的操作使用。

Description

散热结构、内窥镜及散热方法

技术领域

本发明涉及内窥镜相关技术领域，特别是涉及散热结构、内窥镜及散热方法。

背景技术

3D内窥镜是利用两个前置CCD/CMOS同时进行图像采集，前置CCD/CMOS在长时间工作中会产生热量，为避免灼伤人体，对系统的散热处理存在较高的要求；

目前主流的散热手段为镜杆内部灌胶或填充冷却液，通过导热性能好的胶水或者液体将图像传感器的热量导至镜杆后方，此类散热结构，大多需要外接水泵以及水瓶，导致内窥镜外部体积增加，不利于医生进行操作。

发明内容

基于此，有必要针对目前内窥镜散热结构需要外接水泵及水瓶导致体积较大的问题，提供一种无需外接水瓶的散热结构、内窥镜及散热方法。

本申请首先提供一种散热结构，包括管路组件以及驱动组件；所述管路组件呈环形，所述管路组件的内部相对外界封闭且具有冷却液用于对待散热组件散热，所述管路组件包括材质为软管的第一管路段；所述驱动组件包括挤压件，所述挤压件能够沿所述管路组件的长度方向间歇地挤压所述第一管路段。

在其中一个实施例中，所述挤压件为偏心轮，所述驱动组件还包括电机，所述偏心轮的转动中心与所述电机的输出轴固定连接；所述偏心轮的最大半径为r，所述第一管路段与所述偏心轮的转动中心之间间距最小的位置为挤压中心，所述偏心轮的转动中心与所述挤压中心靠近、远离所述偏心轮一侧的间距分别为L1和L2，L1<r<L2。

在其中一个实施例中，所述第一管路段包括圆弧形的挤压段，所述偏心轮能够间歇地挤压所述挤压段。

在其中一个实施例中，所述挤压段呈半圆形，所述偏心轮的转动中心位于所述挤压段的圆心。

在其中一个实施例中，所述散热结构还包括散热组件，所述散热组件与所述管路组件相抵以实现热交换。

在其中一个实施例中，所述散热结构还包括测温组件，所述测温组件与所述管路组件相抵以测量所述冷却液的温度，所述测温组件与所述驱动组件电连接。

在其中一个实施例中，所述散热结构还包括辅助散热组件，所述辅助散热组件与所述管路组件相抵且在通电后能够制冷，所述辅助散热组件与所述测温组件电连接。

本申请第二方面提供一种内窥镜，包括壳体、镜杆、待散热组件以及上述的散热结构，所述镜杆固设于所述壳体，所述待散热组件为图像传感器，所述图像传感器固设于所述镜杆远离所述壳体的一端，所述驱动组件以及所述第一管路段均设置于所述壳体内，所述第一管路段与所述待散热组件相抵以实现热交换。

本申请第三方面提供一种散热方法，用于上述的散热结构，包括

a.启动电机，管路组件内冷却液开始流动；

b.测温组件检测冷却液温度升高量是否达到设定值，若是，执行步骤c，若否，重复执行步骤b；

c.判断电机是否达到最大转速，若否，按照设定值增加电机转速并执行步骤b。

在其中一个实施例中，在执行步骤c时，若电机达到最大转速，则执行步骤d；

d.以最小功率启动辅助散热组件；

e.测温组件检测冷却液温度升高量是否达到设定值，若是，执行步骤f，若否，重复执行步骤e；

f.按照设定值增加辅助散热组件功率，并执行步骤e。

上述散热结构，通过挤压件间歇地挤压第一管路段，以使得管路组件内的冷却液循环流动，从而实现对待散热组件的降温散热；由于管路组件呈环形且内部相对外界封闭，因此冷却液能够在挤压件的挤压下循环流动，相较于其他需要在内窥镜外部额外设置水泵及水瓶的技术方案，有效减少了散热结构的体积，以使得散热结构能够内置于内窥镜内部，减少了内窥镜的整体体积，便于内窥镜的操作使用。

附图说明

图1为本申请内窥镜正视方向的结构示意图；

图2为本申请散热结构其中一个实施例中驱动组件位置的结构示意图；

图3为本申请散热结构另一个实施例中驱动组件位置的结构示意图；

图4为本申请散热方法的流程示意图；

图5为本申请散热方法的部分流程的流程示意图。

附图标记：10、待散热组件；20、管路组件；21、第一管路段；21a、挤压段；22、第二管路段；30、驱动组件；31、挤压件；40、散热组件；50、测温组件；60、辅助散热组件；100、壳体；200、镜杆。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请结合图1以及图2所示，本申请首先提供一种散热结构，包括管路组件20以及驱动组件30；管路组件20呈环形，管路组件20的内部相对外界封闭且具有冷却液用于对待散热组件10散热，管路组件20包括材质为软管的第一管路段21；驱动组件30包括挤压件31，挤压件能够沿管路组件20的长度方向间歇地挤压第一管路段21。

通过驱动组件30驱动挤压件沿管路组件20的长度方向间歇地挤压第一管路段21，以使得管路组件20内的冷却液开始循环流动；由于待散热组件10与管路组件20相抵，且冷却液的温度低于待散热组件10的温度，因此待散热组件10所产生的热量能够通过热交换转移至相抵位置的冷却液，而随着冷却液的循环流动，该部分热量会逐渐流失至外界，以保证与待散热组件10相抵位置的冷却液温度始终能够满足热交换需求，进而实现对待散热组件10的降温散热。

由于管路组件20呈环形且内部相对外界封闭，因此冷却液能够在挤压件的挤压下循环流动，相较于其他需要在内窥镜外部额外设置水泵及水瓶的技术方案，有效减少了散热结构的体积，以使得散热结构能够内置于内窥镜内部，减少了内窥镜的整体体积，便于内窥镜的操作使用。

此外，软管材质的第一管路段21，一方面保证其受到挤压件挤压后能够通过自身形变推动管路组件20内的冷却液流动；另一方面保证挤压件脱离后第一管路段21能够复原，从而配合挤压件的间歇挤压实现冷却液的循环流动。

请结合图2以及图3所示，在其中一个实施例中，挤压件31为偏心轮，驱动组件30还包括电机，偏心轮的转动中心与电机的输出轴固定连接；偏心轮的最大半径为r，第一管路段21与偏心轮的转动中心之间间距最小的位置为挤压中心，偏心轮的转动中心与挤压中心靠近、远离偏心轮一侧的间距分别为L1和L2，L1<r<L2；以保证随着偏心轮的转动，偏心轮能够与第一管路段21相抵挤压，从而推动第一管路段21内冷却液的流动。

在一些实施例中，r=（L1+L2）/2；若偏心轮的最大半径r过小，则对冷却液的推送量较少，冷却液的循环流速较低，冷却散热效果存在无法满足散热需求的可能，反之，若偏心轮的最大半径r过大，则对第一管路段21的挤压侵入量较大，存在超过第一管路段21的弹性限度导致其无法回复的可能，不利于长期使用。

请参考图2所示，在其中一个实施例中，第一管路段21包括圆弧形的挤压段21a，偏心轮能够间歇地挤压挤压段21a；圆弧形的挤压段21a能够增加偏心轮转动过程中与挤压段21a的相抵挤压部分的行程，从而增加偏心轮每次转动所能推动的冷却液流量，增加冷却液的循环流动速度，以提升冷却散热效果。

请参考图2所示，在其中一个实施例中，挤压段21a呈半圆形，偏心轮的转动中心位于挤压段21a的圆心；如此设置，能够进一步增加偏心轮转动过程中与挤压段21a的相抵挤压部分的行程，从而散热结构的提升冷却散热效果。

请参考图2所示，在其中一个实施例中，散热结构还包括散热组件40，散热组件40与管路组件20相抵以实现热交换；以将管路组件20的热量传递至散热组件40，降低管路组件20内冷却液的温度，进而提升对待散热组件10的降温散热。

此外，散热组件40具有较好的导热性能，且与外界的接触面积相对管路组件20更大，因此，通过散热组件40与管路组件20之间的热交换传递至散热组件40的热量能够快速地散发至外界，以保证散热组件40的温度始终较低，从而提升散热组件40对冷却液的降温效果。

在一些实施例中，散热组件40为铜块。当然，散热组件40也可以为其他材料，只要具备良好的导热性能即可。

请参考图2所示，在其中一个实施例中，散热结构还包括测温组件50，测温组件50与管路组件20相抵以测量冷却液的温度，测温组件50与驱动组件30电连接。

测温组件50能够检测管路组件20内冷却液的温度，根据设定值判断此时散热结构的散热效率是否满足需求，进而通过测温组件50与驱动组件30之间的电连接控制电机的转速，增加或减少冷却液的循环速度，实现自适应地调整散热效果。

具体的，若冷却液温度高于设定值，则散热效率不足，通过增加电机转速以增加冷却液的循环速度，从而提高散热结构的散热效率；反之，减少电机转速，降低散热效率。

在一些实施例中，测温组件50以及电机均与单片机电连接，测温组件50检测冷却液温度所得到的信号传递至单片机，由单片机进行判断后，控制电机进行转速调节。

在一些实施例中，测温组件50设置于散热组件40相对于管路组件20的上游端。

请参考图2所示，在其中一个实施例中，散热结构还包括辅助散热组件60，辅助散热组件60与管路组件20相抵且在通电后能够制冷，辅助散热组件60与测温组件50电连接；辅助散热组件60能够降低管路组件20内冷却液的温度，从而达到提高散热效率的效果。

在一些实施例中，辅助散热组件60设置于散热组件40，能够加快散热组件40的降温，从而加强散热组件40对管路组件20内冷却液热量的吸收，以达到降低冷却液温度，提高散热效率的效果。

具体的，测温组件50以及辅助散热组件60均与单片机电连接，测温组件50检测冷却液温度所得到的信号传递至单片机，由单片机进行判断后，控制辅助散热组件60启动制冷。

在一些实施例中，辅助散热组件60为半导体制冷器（TEC）。当然辅助散热组件60也可以为其他元件，只要其能够主动制冷即可。

请参考图1所示，本申请第二方面提供一种内窥镜，包括壳体100、镜杆200、待散热组件10以及上述的散热结构，镜杆200固设于壳体100，待散热组件10为图像传感器，图像传感器固设于镜杆200远离壳体100的一端，驱动组件30以及第一管路段21均设置于壳体100内，第一管路段21与待散热组件10相抵以实现热交换。

管路组件20还包括位于镜杆200内的第二管路段22，第二管路段22紧贴镜杆200内壁，为镜杆200内的走线以及光线预留出足够空间；图像传感器与第二管路段22之间通过导热胶连接，以加强导热效果。

在一些实施例中，第二管路段22为铜管或软管。

请参考图4所示，本申请第三方面提供一种散热方法，用于上述的散热结构，包括

S100.启动电机，管路组件内冷却液开始流动；

S200.测温组件检测冷却液温度升高量是否达到设定值，若是，执行步骤S300，若否，重复执行步骤S200；

S300.判断电机是否达到最大转速，若否，按照设定值增加电机转速并执行步骤S200。

随着冷却液温度的升高逐步增加电机的转速，以在满足图像传感器的散热需求的同时，减少散热结构的长期使用能耗，减少散热结构的使用成本。

请参考图5所示，在一些实施例中，在执行步骤S300时，若电机达到最大转速，则执行步骤S400；

S400.以最小功率启动辅助散热组件；

S500.测温组件检测冷却液温度升高量是否达到设定值，若是，执行步骤S600，若否，重复执行步骤S500；

S600.按照设定值增加辅助散热组件功率，并执行步骤S500。

由于辅助散热组件的能耗大于电机，因此，通过仅当电机转速达到最大后再启动辅助散热组件，能够在满足图像传感器的散热需求的同时，减少散热结构的长期使用能耗，减少散热结构的使用成本。

此外，随着冷却液温度的升高逐步增加辅助散热组件的功率，同样能够减少散热结构的长期使用能耗，减少散热结构的使用成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种散热结构，其特征在于，包括管路组件（20）以及驱动组件（30）；

所述管路组件（20）呈环形，所述管路组件（20）的内部相对外界封闭且具有冷却液用于对待散热组件（10）散热，所述管路组件（20）包括材质为软管的第一管路段（21）；

所述驱动组件（30）包括挤压件（31），所述挤压件能够沿所述管路组件（20）的长度方向间歇地挤压所述第一管路段（21）。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述挤压件（31）为偏心轮，所述驱动组件（30）还包括电机，所述偏心轮的转动中心与所述电机的输出轴固定连接；

所述偏心轮的最大半径为r，所述第一管路段（21）与所述偏心轮的转动中心之间间距最小的位置为挤压中心，所述偏心轮的转动中心与所述挤压中心靠近、远离所述偏心轮一侧的间距分别为L1和L2，L1<r<L2。

3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述第一管路段（21）包括圆弧形的挤压段（21a），所述偏心轮能够间歇地挤压所述挤压段（21a）。

4.根据权利要求3所述的散热结构，其特征在于，所述挤压段（21a）呈半圆形，所述偏心轮的转动中心位于所述挤压段（21a）的圆心。

5.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括散热组件（40），所述散热组件（40）与所述管路组件（20）相抵以实现热交换。

6.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括测温组件（50），所述测温组件（50）与所述管路组件（20）相抵以测量所述冷却液的温度，所述测温组件（50）与所述驱动组件（30）电连接。

7.根据权利要求6所述的散热结构，其特征在于，所述散热结构还包括辅助散热组件（60），所述辅助散热组件（60）与所述管路组件（20）相抵且在通电后能够制冷，所述辅助散热组件（60）与所述测温组件（50）电连接。

8.一种内窥镜，其特征在于，包括壳体（100）、镜杆（200）、待散热组件（10）以及如权利要求1至权利要求7中任意一项所述的散热结构，所述镜杆（200）固设于所述壳体（100），所述待散热组件（10）为图像传感器，所述图像传感器固设于所述镜杆（200）远离所述壳体（100）的一端，所述驱动组件（30）以及所述第一管路段（21）均设置于所述壳体（100）内，所述第一管路段（21）与所述待散热组件（10）相抵以实现热交换。

9.一种散热方法，用于权利要求1至权利要求7中任意一项所述的散热结构，其特征在于，包括

a.启动电机，管路组件内冷却液开始流动；

b.测温组件检测冷却液温度升高量是否达到设定值，若是，执行步骤c，若否，重复执行步骤b；

c.判断电机是否达到最大转速，若否，按照设定值增加电机转速并执行步骤b。

10.根据权利要求9所述的散热方法，其特征在于，在执行步骤c时，若电机达到最大转速，则执行步骤d；

d.以最小功率启动辅助散热组件；

e.测温组件检测冷却液温度升高量是否达到设定值，若是，执行步骤f，若否，重复执行步骤e；

f.按照设定值增加辅助散热组件功率，并执行步骤e。

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