JP2010264172A - 冷却装置及びこの冷却装置を有する内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡のような細径管状機器に対して適用可能な細径で高い冷却能力を有する冷却装置等を提供すること。
【解決手段】被冷却部材を冷却する第１冷媒が流れる第１冷媒供給チューブと、前記第１冷媒供給チューブに沿って配置され、気体である第２冷媒が流れる第２冷媒供給チューブと、前記第１冷媒供給チューブの一部領域と第２冷媒供給チューブとが挿入される外挿チューブと、を備え、前記第２冷媒供給チューブの先端部近傍の流路径が他の部位よりも小さく形成されており、前記第２冷媒供給チューブの先端部から流出した第２冷媒が、前記外挿チューブ内で前記第２冷媒供給チューブ内とは逆方向に流れることによって、前記第１冷媒供給チューブ内の第１冷媒が冷却される
【選択図】図１

Description

本発明は、ジュール・トムソン効果を利用した冷却装置及びこの冷却装置を有する内視鏡装置に関する。

内視鏡装置の機能の高度化に伴い、先端部の電子部品が発する熱による電子部品の性能の低下が問題となっている。具体的には先端部に配置された照明用光源装置の温度上昇による照度の低下や、撮像モジュールの温度上昇による熱ノイズに起因した画像品質の低下などが生じている。

このような問題に対処するため、例えば特許文献１は、スコープ内に配置された照明用ＬＥＤ（発光ダイオード）を冷却するために、スコープ外部に設けられたタンクからポンプを用いて冷却液をLＥＤ近傍まで循環させることでＬＥＤを冷却する内視鏡装置を開示する。

以下に、従来の内視鏡装置については図８を用いて説明する。図８は、従来の内視鏡装置１の概略的なブロック図である。
内視鏡装置１は、発光ダイオード３４を有する光源部２０、ポンプ４２、水Ｗの入ったタンク２３、循環路を構成する管４１ａ、 ４１Ｂ、 ４５ａ、 ４５Ｂ、 中継間４６を備え、所定の状態でポンプ駆動制御回路４４がポンプ４２を作動させる。

その結果、水Ｗは光源部２０を冷却するために、管４１Ａ、管４５ａ、中継間４６、管４５Ｂ、管４１Ａによって構成される循環管路を循環しながら流れ続ける。このように水Ｗが光源部２０の周りを流れることによって光源部２０の周りで熱が吸収され、光源部２０における温度が低下する。このような冷却作用により、光源部２０の温度が上昇して発光輝度が低下することを防ぐことで、明るい被写体像を観察することができる。

特開２００３−３８４３７号公報

しかしながら、一般的に内視鏡装置の先端部の発熱部位である被冷却部材を冷却することを考えた場合、被冷却部材近傍で冷媒を循環させる冷媒管路の表面積を大きくすることはスペース上の制約からして困難である。冷媒管路の表面積が小さい状態で高い冷却能力を得るためには、低温の冷媒を利用することが効果的である。

ところが、内視鏡装置のスコープ外部で冷媒を低温化したとしても、内視鏡装置の細いスコープ径で許容される細い径の冷媒管路を用いて内視鏡装置の先端部まで冷媒を導入すると、冷媒管路の途中での周囲との熱交換によって冷媒の温度が上昇してしまい、冷媒が先端部に到達する際にはほぼ環境温度（医療用内視鏡の場合は通常は体温程度）まで上昇してしまう。
このため、従来の冷媒管路により先端部を冷却する内視鏡装置は、その冷却能力に限界があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内視鏡のような細径管状機器に対して適用可能な細径で高い冷却能力を有する冷却装置及びこの冷却装置を有する内視鏡装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の冷却装置は、被冷却部材を冷却する第１冷媒が流れる第１冷媒供給チューブと、
前記第１冷媒供給チューブに沿って配置され、気体である第２冷媒が流れる第２冷媒供給チューブと、
前記第１冷媒供給チューブの一部領域と第２冷媒供給チューブとが挿入される外挿チューブと、を備え、
前記第２冷媒供給チューブの先端部近傍の流路径が他の部位よりも小さく形成されており、
前記第２冷媒供給チューブの先端部から流出した第２冷媒が、前記外挿チューブ内で前記第２冷媒供給チューブ内とは逆方向に流れることによって、前記第１冷媒供給チューブ内の第１冷媒が冷却されることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第１冷媒が液体であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第１冷媒供給チューブの一部が前記第２冷媒供給チューブに内挿されていることが望ましい。

また、本発明の内視鏡装置は、上述の冷却装置を有し、
被冷却部材に接し、前記第１冷媒が流れる流路を有する冷却ブロックが内視鏡装置の先端部に配置され、
前記外挿チューブが内視鏡装置の長手方向に延在していることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記冷却ブロックの流路の長さが、前記外挿チューブ内の前記第１冷媒と前記第２冷媒との熱交換領域の長さより短いことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、
スコープ部と、
前記冷却ブロックの流路から排出される第１冷媒が流れる冷媒排出チューブと、を備え、
前記冷却ブロックを介して接続されている前記第１冷媒供給チューブと前記冷媒排出チューブとを接続して前記第１冷媒を循環させるためのポンプ機構が前記スコープ部に設けられていることが望ましい。

本発明は、内視鏡のような細径管状機器に対して適用可能な細径で高い冷却能力を有する冷却装置及びこの冷却装置を有する内視鏡装置を提供できる。

第１の実施形態に係る内視鏡装置の冷却装置の長手方向断面の構造概略図である。 内視鏡装置のスコープ部の長手方向断面構成を示す図である。 冷却ブロックを図２のＩＩＩ方向から見た図である。 内視鏡装置の先端部の正面構成を示す図である。 内視鏡装置の全体構成を示す図である。 第２の実施形態に係る内視鏡装置の冷却装置の長手方向断面の構造概略図である。 （ａ）は、第３の実施形態に係る内視鏡装置の冷却装置の長手方向断面の構造概略図であり、（ｂ）は、図７（ａ）の線Ａ−Ａ´に沿った断面構成を示す図であり、（ｃ）は、図７（ａ）の線Ｂ−Ｂ´に沿った断面構成を示す図である。 従来の内視鏡装置の概略的なブロック図である。

以下に、本発明にかかる冷却装置及びこの冷却装置を備える内視鏡装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置１００について図１乃至図５を用いて説明する。図１は本実施形態に係る内視鏡装置１００の冷却装置１０１の長手方向断面の構造概略図であり、図２は、内視鏡装置１００のスコープ部１１０の長手方向断面構成を示す図であり、図３は、冷却ブロック１１１を図２のＩＩＩ方向から見た図であり、図４は、内視鏡装置１００の先端部の正面構成を示す図であり、図５は、内視鏡装置１００の全体構成を示す図である。

本実施形態に係る内視鏡装置１００の冷却装置１０１は、主として、被冷却部材１１４（図２参照）を冷却する第１冷媒が流れる第１冷媒供給チューブ１０３と、第１冷媒供給チューブに沿って配置され、気体である第２冷媒が流れる第２冷媒供給チューブ１０４と、第２冷媒供給チューブ１０４に連通し、第２冷媒供給チューブの内径より小さい内径を有する減圧管１０５と、第１冷媒供給チューブ１０３の一部領域と減圧管１０５とが挿入される外挿チューブ１０２と、を備える。

そして、減圧管１０５の先端部１０５ａから流出した第２冷媒が、外挿チューブ１０２内を流れることによって、第１冷媒供給チューブ１０３内の第１冷媒が冷却される。

以下に各構成要素について詳細に説明する。細管状の冷却装置１０１は、外挿チューブ１０２に第１冷媒供給チューブ１０３と第２冷媒供給チューブ１０４とが部分的に内挿された構造となっている。このように、外挿チューブ１０２と、第２冷媒チューブ１０４及び減圧管１０５とが二重内腔管を構成する。

第２冷媒供給チューブ１０４は、外挿チューブ１０２の先端部１０２ａ近傍から１０ｃｍほどの領域に延び、第２冷媒供給チューブ１０３よりも更に細径の減圧管１０５に接続されている。減圧管１０５の先端部１０５ａは、外挿チューブ１０２内で開放されており、外挿チューブ１０２の先端部１０２ａは閉じた形状となっている。ただし、第１冷媒供給チューブ１０３は外挿チューブ１０２の先端部１０２ａから突出している。

つぎに本実施形態の冷却装置１の動作について説明する。第１冷媒供給チューブ１０３にはフロリナートなどの低粘性・低融点の液体冷媒が流され、第２冷媒供給チューブ１０４には数ＭＰａ程度の高圧二酸化炭素ガスが流される。第２冷媒供給チューブ１０４を流れてきた高圧二酸化炭素ガスは、減圧管１０５において急速に減圧され、その過程でジュール・トムソン効果によって低温化する。

さらに減圧管１０５から吐出された二酸化炭素ガスは、外挿チューブ１０２内で、第１冷媒供給チューブ１０３及び第２冷媒供給チューブ１０４の外側の領域１０６を通って第２冷媒供給チューブ１０４内の流れ方向（矢印１２１）とは逆向き（矢印１２３）に流れる。すなわち、減圧管１０５の先端部１０５ａから二酸化炭素ガスは、矢印１２１方向に吐出され、外挿チューブ１０２の先端部１０２ａの内壁面１０２ｂにぶつかり、矢印１２３方向、すなわち外挿チューブ１０２の後端部１０２ｃ方向へ流れる。

このとき、外挿チューブ１０２内の領域１０６を通る低温化された二酸化炭素ガスは、先端部１０２ａの近傍で第２冷媒チューブ１０４の壁面において熱交換を行い、第２冷媒チューブ１０４を流れる高圧二酸化炭素ガスを冷却する。

その結果、減圧管１０５から吐出されるジュール・トムソン効果によって冷却される二酸化炭素ガスは更に低温化する。このように本実施形態の冷却装置１０１はジュール・トムソン冷凍機として機能し、先端部１０２ａにおけるガス温度は例えば−２０〜−６０°Ｃ程度まで冷却される。実際にどの程度低温化できるかについては、圧力、内管内での圧力損失、減圧管の径や長さなど多くのパラメータに依存する。

第２冷媒供給チューブ１０４と外挿チューブ１０２が長い（例えば２ｍ程度の）時は、減圧管１０５の先端部１０５ａから吐出したガスが、後端部１０２ｃに向かうに従って外部環境との間で熱交換を行い、ガスの温度は環境温度に近づいていく。

しかしながら、冷却装置１０１の構成にも依存するが外挿チューブ１０２の先端部１０２ａから２０〜３０ｃｍの範囲ではガスは相当に低温化されている。

このような状態で外挿チューブ１０２内の領域１０６の先端部１０２ａ近傍（領域１０６内の二酸化炭素ガスが低温化されている低温領域）に位置する第１冷媒供給チューブ１０３の部分（熱交換領域）で熱交換が生じて第１冷媒供給チューブ１０３の内部を流れる液体冷媒が低温化する。

熱交換領域は、領域１０６内のガスが低温化している領域であり、その長さは典型的に前述の通り先端部１０２ａから後端部１０２ｃ方向に２０〜３０ｃｍ程度までの領域である。また、外挿チューブ１０２、第１冷媒供給チューブ１０３、減圧管１０５、第２冷媒供給チューブ１０４は樹脂または肉薄の金属管で構成されており、十分な可撓性を有しているものとする。

なお、本実施形態においては第２冷媒供給チューブ１０４を流れる高圧ガスを二酸化炭素としているが、ジュール・トムソン係数が比較的高い気体であれば同様に適用することが可能である。

次に、このような冷却装置１０１を利用した内視鏡装置１００（図５参照）の冷却機構について図２を用いて説明する。なお、内視鏡装置１００の全体構成については後述する。

冷却装置１０１と第１冷媒供給チューブ１０３が内視鏡装置のスコープ部１１０内に配置されている。なお、ここで言うスコープ部１１０は、内視鏡装置１００における、光学系や撮像モジュールが配置される先端硬性部と、アングルワイヤ等で湾曲可能な湾曲部と、ある程度の可撓性を有する蛇管部とからなる。

また、冷却装置１０１の第２冷媒供給チューブ１０４に送り込まれる高圧ガスは内視鏡装置１００のスコープ部１１０の外部から供給される。

第１冷媒供給チューブ１０３の突出領域１０３Ａは、冷却装置１０１の先端部（外挿チューブ１０２の先端部１０２ａ）から突出し、冷却ブロック１１１に接続されている。冷却ブロック１１１には流路１１２が形成され、第１冷媒供給チューブ１０３の突出領域１０３Ａは、その流路１１２の始端である注入口１１５に接続されている。

また、流路１１２の終端である注出口１１６には冷媒排出チューブ１１３が接続されている。図２中の矢印で示すように、第１冷媒は、第１冷媒供給チューブ１０３から、冷却ブロック１１１の流路１１２を介して、冷媒排出チューブ１１３へと流れる。ここで、冷却ブロック１１１は熱伝導率の高い金属材料で形成されていることが好ましい。

さらに冷却ブロック１１１の一面には被冷却部材１１４が接合されている。ここで被冷却部材１１４には、ＬＥＤを実装した基板や、撮像素子やその周辺回路（ドライバ）を実装した撮像モジュールの基板など、先端部１１０ａに配置される発熱源を含んだ電子部品が適用可能である。本実施形態の被冷却部材１１４は、後述のように複数のＬＥＤを実装した基板である。

このような冷却機構において、冷却ブロック１１１は、サイズの制約がある内視鏡装置１００の先端部１１０ａに配置されるため、冷却ブロック１１１内の流路１１２（注入口１１５から注出口１１６まで）の長さは最大で１〜２ｃｍ以下程度である。

この程度の長さの流路１１２を有する冷却ブロック１１１を用いても、冷却ブロック１１１の近傍で第１冷媒供給チューブ１０３内の液体冷媒が冷却装置１０１によって冷却されているので、低温の液体冷媒が冷却ブロック１１１に注入されることによって被冷却部材１１４を十分に冷却できる高い冷却能力が得られる。

なお、本実施形態は、第１冷媒供給チューブ１０３に、冷却装置１０１内の領域１０６（図１参照。）であって、二酸化炭素ガスが低温化している低温領域が、熱交換器として作用する構成である。

この低温領域は、内視鏡装置１００の長手方向に延在している。このため、比較的長く（前述のように典型的には２０〜３０ｃｍ）冷媒と低温ガスとの間の熱交換を行う熱交換領域を確保できる。従って、第１冷媒等の液体冷媒と比較して熱容量の小さい二酸化炭素ガス等の気体冷媒であっても、十分な熱交換を行い第１冷媒供給チューブ１０２内の冷媒を低温化することができる。

このように本実施形態の構成では、内視鏡装置１００のスコープ部１１０の外部から冷却装置１０１に供給される高圧二酸化炭素ガス自体は常温（環境温度）であっても、内視鏡装置１００の先端部１１０ａ近傍でガスが低温化する。

したがって、低温化したガスと内視鏡装置１００の先端部１１０ａ近傍で熱交換を行った液体冷媒を低温状態のまま冷却ブロック１１１に注入することができる。この液体冷媒は熱容量が大きいので、冷却装置１０１内の低温化された二酸化炭素ガス等の気体冷媒を直接冷却ブロック１１１に注入するよりも格段に冷却能力が高くなる。

一方で冷却装置１０１の二酸化炭素ガスと液体冷媒の熱交換は、内視鏡装置１００の先端部１１０ａから後端部１１０ｂに延在する比較的長い距離の領域で行うことが可能となるので、液体冷媒を十分に低温化することができる。上述の通り、スペースの制約の多い内視鏡装置１００のスコープ部１１０に、十分に高い冷却能力を有する冷却機構を構成できる。

次に本実施形態における冷却ブロック１１１及び被冷却部材１１４の構成について説明する。図３に示すように、冷却ブロック１１１は、円弧の一部が欠けた中空Ｃ字形状板で、その内部にＣ字形状の円弧に沿って半円弧状の流路１１２が形成されている。流路１１２の両端には冷媒供給チューブ１０３を接続する注入口１１５と冷媒排出チューブ１１３を接続する注出口１１６が設けられている。

図４に示すように、前述の冷却ブロック１１１に接合された被冷却部材１１４は、冷却ブロック１１１と同様の一部が欠けた中空Ｃ字形状板であり、その表面（冷却ブロック１１１が接合した面の反対側）には照明用のＬＥＤ１１７が５個実装されている。ここでＬＥＤ１１７は冷却ブロック１１１の流路１１２に対向する部位に沿って配置されている。

なお、ＬＥＤの配線については、図面の明瞭化のため図示を省略している。また、内視鏡装置１００の先端部１１０ａ（図２参照）の正面の被冷却部材１１４以外の領域には観察用の対物レンズ１１８と、鉗子などの処置具を挿抜するためのチャネル１１９が配置される。

このように本実施形態の内視鏡装置１００にあっては、照明用ＬＥＤ１１７が能力の高い冷却機構によって冷却されるので、十分な照度を得るための電力を投入しても過度に高温度になることはない。

次に本実施形態の内視鏡装置１００の全体の構成を図５を用いて説明する。内視鏡装置１００のスコープ部１１０の根元部分には操作部１２０が組み付けられている。第１冷媒供給チューブ１０３と冷媒排出チューブ１１３は操作部１２０内に配置されたポンプ１２１に接続されている。

また、冷却装置１０１の外挿チューブ１０２の後端部１０２ｃから突き出した第２冷媒供給チューブ１０４の後端部１０４ｂは、スコープ部１１０から延出してガス供給装置１２２に接続されている。このガス供給装置１２２から冷却装置１０１の第２冷媒供給チューブ１０４に高圧ガスが供給される。

また、操作部１２１は、配線１２３を介して制御装置１２４に接続されており、配線１２３はスコープ部１１０の先端部１１０ａに配置された照明用のＬＥＤ（図４の１１７参照）や撮像モジュール（図示せず）と電気的に接続されている。
なお、特に図示しないが、スコープ部１１０には照明用ＬＥＤ、光学系を含む撮像モジュール、鉗子などの処置具を挿抜するためのチャネルなどが配置されているものとする。

ここでポンプ１２１は、第１冷媒供給チューブ１０３（図１、２参照）及び冷媒排出チューブ１１３内に充填された冷媒を循環させる機能を有する。細径化が求められるスコープ部１１０とは異なり操作部１２０には比較的スペースに余裕がある。このため、十分な送液能力を有するポンプ１２１を配置することが可能である。

このように操作部１２０に冷媒循環用のポンプ１２１を配置することによって、スコープ部１１０の外部にポンプや冷媒のタンクを配置する必要がなく、省スペース化や操作性の向上を図ることができる。
また、本願では、ポンプと冷媒のタンクを併設する必要がない為、操作部１２０にポンプ１２１を配置することが可能となる。

ここで、第１冷媒供給チューブ１０３及び冷媒排出チューブ１１３は、スコープ部１１０の先端部１１０ａから操作部１２０まで引き出されるので、第１冷媒供給チューブ１０３と冷媒排出チューブ１１３とを合わせた全長は通常２〜３ｍに達する。

このため、先端部１１０ａの被冷却部材１１４（図４参照）の発熱量が大きく、液体冷媒が高温度化した場合でも、液体冷媒が冷却ブロック１１１からポンプ１２１を介して冷却装置１０１の外挿チューブ１０２の先端部１０２ａ近傍まで戻るときには、液体冷媒はほぼ環境温度まで冷却されており、外部から常時液体冷媒を供給する冷却機構と比較しても冷却能力が低下することはない。

なお、液体冷媒としては熱容量が大きく粘性の低い液体が好ましく、具体的には前述のフロリナート（商標）のほかに、水、シリコンオイルなどが用いられる。また、冷却装置１０１に用いる高圧ガスは、ジュール・トムソン係数が大きく、沸点が低いガスが好ましく、具体的には、窒素、二酸化炭素、エチレンなどが用いられる。ガス圧力としては数ＭＰａ程度が取り扱いの容易さと冷却能力の高さの点から好ましい。

なお、内視鏡装置１００のスコープ部１１０内における各構成要素の配置については、冷却ブロック１１１と被冷却部材１１４は当然先端硬性部にあり、冷却装置１０１の熱交換部は湾曲部もしくは蛇管部に配置されることになる。

この熱交換部は冷却ブロック１１１に近接しているほど良いので湾曲部に配置されるほうが望ましい。本実施形態のジュール・トムソン効果を利用した冷却装置１０１は、細径で湾曲可能であることから、そのような配置は可能である。
ただし、湾曲部のスペースが特に制限されており、湾曲部の長さが比較的短いのであれば、熱交換部を蛇管部に配置しても良い。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る内視鏡装置について図６を用いて説明する。図６は、第２の実施形態に係る内視鏡装置の冷却装置２０１の長手方向断面の構造概略図である。
第１の実施形態が照明用ＬＥＤを冷却していたのに対して、本実施形態は撮像素子を含む撮像モジュールを冷却する。

内視鏡装置のスコープ部２１０には、図１を用いて説明した第１実施形態と同様の冷却装置２０１が配置され、外挿チューブ２０２の先端部２０２ａから突出する第１冷媒供給チューブ２０３の先端部は冷却ブロック２０４の流路２０５の一端である注入口２１５に接続されており、流路２０５の他端である注出口２１６には冷媒排出チューブ２０６が接続されている。

冷却ブロック２０４の一面は被冷却部材２０７に接合されている。被冷却部材２０７は撮像用の固体撮像素子と、それを駆動するためのドライバチップや周辺回路とが実装された撮像ユニットの実装基板である。この被冷却部材２０７の前面には撮像用光学系２０８が配置される。

スコープ部２１０にはこのほかに照明用ライトガイド２０９や鉗子などを挿抜するためのチャネル２１１が配置されている。基本的には被冷却部材２０７をＬＥＤを実装した基板から撮像モジュールに置き換えただけで、内視鏡装置の構成は、図５で説明した第１の実施形態の内視鏡装置１００と同様である。

ただし本実施形態ではライトガイド２０９に導光するための照明装置を内視鏡装置のスコープ部２１０の外部に備えている必要がある。本実施形態の冷却装置２０１においても、第１実施形態に係る冷却装置１０１と同様に、限られたスペースで撮像モジュールである被冷却部材２０７を十分に冷却可能であるので、熱ノイズの少ない良好な観察画像が得られる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図７を用いて説明する。図７（ａ）は、第３の実施形態に係る内視鏡装置の冷却装置３０１の長手方向断面の構造概略図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の線Ａ−Ａ´に沿った断面構成を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の線Ｂ−Ｂ´に沿った断面構成を示す図である。本実施形態は第１実施形態の変形例であり、第１冷媒供給チューブ３０３が第２冷媒供給チューブ３０４及び減圧管３０５に内挿された構成となっている。

外挿チューブ３０２には第２冷媒供給チューブ３０４が内挿され、第２冷媒供給チューブ３０４の先端部３０４ａには、第２冷媒供給チューブ３０４より細径の減圧管３０５が接続され、減圧管３０５は外挿チューブ３０２の先端部３０２ａ近傍で開放されている。

第２冷媒供給チューブ３０４と減圧管３０５には第１冷媒供給チューブ３０３がほぼ同心に内挿されており、先端部３０２ａが閉じられた外挿チューブ３０２の外側に延在している。

このように構成された冷却装置３０１の動作は、基本的には第１実施形態と同様である。液体冷媒は、第１冷媒供給チューブ３０３内に矢印ｘ方向に流され、高圧二酸化炭素ガスが第２冷媒供給チューブ３０４の内側で第１冷媒供給チューブ３０３の外側に相当する領域３０６に矢印ｙ方向に供給される。

この供給された高圧二酸化炭素ガスは、領域３０６より断面積の小さい減圧管３０５の内側で第１冷媒供給チューブ３０３の外側の領域３０７に到達すると急速に減圧されてジュール・トムソン効果によって低温化する。

減圧管３０５の先端部３０５ａから吐出した低温化した二酸化炭素ガスは外挿チューブ３０２の内側で減圧管３０５もしくは第２冷媒供給チューブ３０４の外側の領域３０８を通って外挿チューブ３０２の後端部３０２側（矢印ｚ方向）に流れる。

このとき、領域３０６もしくは領域３０７を流れるガスと領域３０８を流れるガスとが熱交換を行い、結果として先端部３０５ａ近傍の二酸化炭素ガスは相当な低温度に到達する。この低温ガスは先端部３０５ａ近傍で第１冷媒供給チューブ３０３を流れる液体冷媒とも熱交換を行い、液体冷媒を十分に低温化することになる。

このように本実施形態の冷却装置３０１は、第１実施形態において説明した冷却装置１０１と同様の効果を有する。このため、本実施形態の冷却装置３０１も、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、内視鏡装置の先端部の冷却機構に適用することが可能である。

３重管構造の冷却装置を設ける本実施形態は、第１実施形態の構成と比較すると、ジュール・トムソン効果が発現する減圧領域が減圧管３０５の内径と第１冷媒供給チューブ３０３の外径の両方によって規定される。このため、より高精度の寸法管理が要求される。また、本実施形態の構成は、外挿チューブ３０２内に２本のチューブ（第１冷媒供給チューブ及び第２冷媒供給チューブ）を並置する必要がある第１実施形態の構成よりもスペース効率が高く、より細径化に適している。

以上説明したように、本発明によれば、使用環境の温度以下に冷却することが可能で、熱交換効率を高めた構造の冷却装置を提供することや、及び内視鏡装置の先端部に内蔵される撮像素子やＬＥＤといった電子部品である被冷却部材を、内視鏡装置が使用される環境温度以下に冷却することが可能で、更には先端部のような狭い領域において熱交換効率を高めた構造の冷却装置を備える内視鏡装置を提供できる。

本発明の冷却装置は、内視鏡のような細径管状機器に対して有用である。

１００ 内視鏡装置
１０１、２０１、３０１ 冷却装置
１０２、２０２、３０２ 外挿チューブ
１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ （外挿チューブの）先端部
１０２ｂ 内壁面
１０２ｃ 後端部
１０３，２０３、３０３ 第１冷媒供給チューブ
１０４、２０４、３０４ 第２冷媒供給チューブ
１０５、３０５ 減圧管
１０５ａ、３０５ａ （減圧管の）先端部
１０６、３０６、３０７、３０８ 領域
１１０、２１０ スコープ部
１１０ａ （内視鏡装置の）先端部
１１０ｂ （内視鏡装置の）後端部
１１１、２０４ 冷却ブロック
１１２、２０５ 流路
１１３ 冷媒排出チューブ
１１４、２０７ 被冷却部材
１１５、２１５ 注入口
１１６、２１６ 注出口
１１７ ＬＥＤ
１１８ 対物レンズ
１１９、２１１ チャネル
１２０ 冷媒排出チューブ
１２１ ポンプ
２０８ 撮像用光学系
２０９ 照明用ライトガイド

Claims (6)

1. 被冷却部材を冷却する第１冷媒が流れる第１冷媒供給チューブと、
   前記第１冷媒供給チューブに沿って配置され、気体である第２冷媒が流れる第２冷媒供給チューブと、
   前記第１冷媒供給チューブの一部領域と第２冷媒供給チューブとが挿入される外挿チューブと、を備え、
   前記第２冷媒供給チューブの先端部近傍の流路径が他の部位よりも小さく形成されており、
   前記第２冷媒供給チューブの先端部から流出した第２冷媒が、前記外挿チューブ内で前記第２冷媒供給チューブ内とは逆方向に流れることによって、前記第１冷媒供給チューブ内の第１冷媒が冷却されることを特徴とする冷却装置。
2. 前記第１冷媒が液体であることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記第１冷媒供給チューブの一部が前記第２冷媒供給チューブに内挿されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置を有し、
   被冷却部材に接し、前記第１冷媒が流れる流路を有する冷却ブロックが内視鏡装置の先端部に配置され、
   前記外挿チューブが内視鏡装置の長手方向に延在していることを特徴とする内視鏡装置。
5. 前記冷却ブロックの流路の長さが、前記外挿チューブ内の前記第１冷媒と前記第２冷媒との熱交換領域の長さより短いことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
6. スコープ部と、
   前記冷却ブロックの流路から排出される第１冷媒が流れる冷媒排出チューブと、を備え、
   前記冷却ブロックを介して接続されている前記第１冷媒供給チューブと前記冷媒排出チューブとを接続して前記第１冷媒を循環させるためのポンプ機構が前記スコープ部に設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の内視鏡装置。

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