JP4420661B2 - 内視鏡用光源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内視鏡用光源装置に関し、特にその冷却構造に関する。
内視鏡用光源装置は、一般的にキセノン管からなる光源ランプを一対の電極を兼ねるヒートシンク(放熱板)で挟着支持し、同時にこの一対の放熱板を該ランプの陽極と陰極に導通させている。一対のヒートシンクの一側部には冷却ファンが備えられ、この冷却ファンから光源ランプに向けて冷却風を送ることで、発熱を押さえている。
ヒートシンクには放熱効果を高めるために、放熱フィンが設けられている。しかし、光源ランプは発熱量が大きいため、所定温度以下に保持することが難しい。例えば、冷却ファンを大型化することで冷却効果を高めると、光源装置全体が大型化してしまう。
特公平5-55847号公報
本発明は、光源ランプの効果的に冷却することができる放熱性に優れた内視鏡用光源装置を得ることを目的とする。
本発明者らは、光源ランプの発熱は、主に光出射部側の端部に生じる事実、及びヒートシンクの放熱フィンは冷却ファンからの冷却風が光源ランプに至るのを妨げ、冷却効率を下げているのではないかという推論に基づき、本発明に至ったものである。
すなわち、本発明は、一対のヒートシンク;この一対のヒートシンクの間に挟着保持され、その陽極と陰極をそれぞれ該ヒートシンクに導通させる光源ランプ;及びこの一対のヒートシンクの一側部に位置し、上記光源ランプに向けて送風する冷却ファン;を備えた内視鏡用光源装置において、上記一対のヒートシンクのうちの一方は、上記光源ランプの発光部側端部を挿入するランプ挿入孔と該ランプ挿入孔側から冷却ファン側に向かう放熱フィン群とを有し、この放熱フィン群中に、上記ランプ挿入孔と冷却ファンとの間において、その一部が切除された放熱フィンピッチの拡大部分を有し、上記ランプ挿入孔を有する側のヒートシンクは、冷却ファン側の固定ヒートシンクと、この固定ヒートシンクに対して着脱可能で上記ランプ挿入孔を有する着脱ヒートシンクとからなり、上記放熱フィンピッチの拡大部分は、上記固定ヒートシンクに設けられていることを特徴としている。この構成により、光源ランプの着脱作業を容易にすることができる。
冷却ファンは、その回転中心の延長線が、一対のヒートシンクの中央に向けて伸びるように設けるのがよい。そして、放熱フィンピッチの拡大部分は、冷却ファンの回転方向及び光源ランプの位置に応じ該ファン回転中心に対して上下いずれかに偏心した位置に設けると放熱性を高めることができる。例えば放熱フィンピッチの拡大部分は、ランプ中心より下方に位置させ、冷却ファンの回転方向は、放熱フィンピッチ拡大部分に対し、その下方から上方への冷却空気流を生じさせる方向であることが望ましい。
光源ランプには、その発光部側端部に金属製の放熱リングを装着すると、一層放熱性を高めることができる。
本発明によれば、光源ランプを効果的に冷却することができる内視鏡用光源装置を得ることができる。
内視鏡用光源装置10は一般に、図1に示すように、内視鏡本体1に結合されるプロセッサ11の中に設けられている。内視鏡本体1は、周知のように体内挿入部2、操作部3、ユニバーサルチューブ4、コネクタ5を有し、コネクタ5に露出する照明用ファイババンドル6の端部が内視鏡用光源装置10の光源ランプ(キセノン管)12に対向する。光源ランプ12からの照明光は、ユニバーサルチューブ4、操作部3及び体内挿入部2内に伸びる照明用ファイババンドル6を通り、体内挿入部2先端の照明窓に導かれる。光源ランプ12は、冷却ファン13によって冷却される。
図2ないし図5は、本発明による内視鏡用光源装置10の一実施形態を示している。使用状態で略水平に置かれる基板14上には、導電性の金属材料からなる一対のヒートシンク15と16が直立している。ヒートシンク15と16はそれぞれ、基板14に対して直交し互いに平行をなす直立壁15aと16aを有しており、この直立壁15aと16aの間に光源ランプ12が挟着支持される。この直立壁15aと16aにはそれぞれ、その反対側の面に、互いに平行をなして水平方向に伸びる一定ピッチの放熱フィン群15bと16bが一体に設けられている。
ヒートシンク15と16はそれぞれ、基板14に固定される固定ヒートシンク151と161、及びこの固定ヒートシンク151と161に対して着脱可能な着脱ヒートシンク152と162からなっている。着脱ヒートシンク152と162は、着脱ねじ153と163によりそれぞれ、固定ヒートシンク151と161に対して着脱可能である。固定ヒートシンク151と161には、図2に示すように、通電ケーブル154と164とが接続されている。光源ランプ12を交換するときには、着脱ねじ153と163を外し、着脱ヒートシンク152と162を固定ヒートシンク151と161から外す。
冷却ファン13は、ヒートシンク15と16の一側(固定ヒートシンク151と161側の一側)に位置させて、基板14に固定されている。冷却ファン13のファン13aは、固定ヒートシンク151と161から一定距離離して設置されており、その回転中心13bの延長線は、直立壁15aと16aの中間に平行に伸びている。
着脱ヒートシンク152には、光源ランプ12の発光部側端部を挿入するランプ挿入孔15cが穿設されており、このランプ挿入孔15c部分の放熱フィン群15bは切除されている。着脱ヒートシンク152の放熱フィン群15bは、このランプ挿入孔15c部分を除いて、全て等ピッチで形成されており、放熱フィン群15bと16bの方向は、ランプ挿入孔15cから冷却ファン13側に向かう方向であり、ファン13aの回転中心13の延長線と平行な方向である。
一方、固定ヒートシンク151の放熱フィン群15bは、ランプ挿入孔15cと冷却ファン13との間において、その一部が切除されており、切除部分が放熱フィンピッチ拡大部分(放熱フィンピッチ非存在部分)15d(図2、図4参照)を構成している。図示例では、放熱フィンピッチ拡大部分15dは、等ピッチの放熱フィン群15bの2枚を切除して形成されている。つまり、放熱フィンピッチ拡大部分15dでは、放熱フィン15bの等ピッチ性を崩し、フィン間隔を拡げている。なお、ヒートシンク16の放熱フィン群16bは、固定ヒートシンク161と着脱ヒートシンク162に渡り、全て同一ピッチで放熱フィン群15bと平行に形成されている。
この放熱フィンピッチ拡大部分15dの位置は、この実施形態では次のように定められている。すなわち、冷却ファン13の回転中心13bは、光源ランプ12のランプ中心より上方に位置しており、放熱フィンピッチ拡大部分15dは、このファン回転中心13bより下方に位置している。また、放熱フィンピッチ拡大部分15dは、光源ランプ12の中心より下方に位置している。そして、冷却ファン13の回転方向は、放熱フィンピッチ拡大部分15dに対し、その下方から上方への冷却空気流を生じさせる方向に定められている(図3、図4矢印参照)。
勿論、放熱フィンピッチ拡大部分15dの位置は、冷却ファン13の回転方向と位置や光源ランプ12の位置に応じて、効果的に冷却風が光源ランプ12に向けて流れるように定めることができる。
光源ランプ12は、図7に示すように、アルミナセラミックス等の絶縁材料からなるホルダ12aに、凹面からなる反射面12bを形成してその中心部に陽極12cを固定し、この陽極12cをホルダ12a外周面の筒状電極12dに導通させている。また、サファイアガラス(発光面)12eに陽極12cに対向する陰極12gを固定し、ホルダ12aとサファイアガラス(発光面)12eとによって形成したガス室12fにキセノンガスを封入している。陰極12gは、ホルダ12aの外周面の別の筒状電極12hに導通している。着脱ヒートシンク162の直立壁16aには、筒状電極12dを嵌合させて導通させる凹部16c(図5)が形成されており、筒状電極12hは、ヒートシンク15のランプ挿入孔15cに挿入されて電気的に導通する。
この光源ランプ12には、その筒状電極12hの端部に環状の放熱リング装着溝12jが形成されており、この放熱リング装着溝12jに、図6に示すように、金属製の放熱リング18が着脱可能となっている。光源ランプ12は、その発光側端部(サファイアガラス12eまたは筒状電極12h)の発光量が大きく、この発光量が大きい部分に放熱リング18を装着することで、放熱(冷却)効果を高めることができる。
上記構成の本内視鏡用光源装置10は、通電ケーブル154と164を介してヒートシンク15と16に通電すると、着脱ヒートシンク152の凹部16cを介して光源ランプ12の筒状電極12dに通電され、着脱ヒートシンク152のランプ挿入孔15cを介して筒状電極12hに通電される結果、光源ランプ12が発光する。この発光による熱は、次のように放熱される。まず冷却ファン13が回転すると、その冷却風は、放熱フィンピッチ拡大部分15dから滑らかに光源ランプ12側に流れる。放熱フィンピッチ拡大部分15dが存在する(放熱フィン群15bが一部存在しない)ことにより、冷却風が効率的に光源ランプ12に向けて流れ、光源ランプ12を冷却することができる。また、放熱リング18も光源ランプ12の放熱を効果的にし、放熱フィン群15b、16bもまた放熱を助ける。
そして、この実施形態では、冷却ファン13からの冷却風は、放熱フィンピッチ拡大部分15dに対し、その下方から上方へ向けて流れ、光源ランプ12と熱交換して温められた後さらに上方に流れるので、冷却効果が高い。最もこの冷却風の方向については、冷却ファン13からの冷却空気流が効果的に光源ランプ12に流れるように、定めることができる。
本実施形態によれば、従来必須と考えられていた放熱フィン群15bと16bの一部を除去することで、冷却ファン13から光源ランプ12に至る冷却風の流れを滑らかにして実質的な風量を増加させ、冷却効率を高めることができた。そして、放熱リング18が存在することで、この増加した風量による放熱効果を一層高めることができる。
図示実施形態では、固定ヒートシンク151の放熱フィン群15bだけに放熱フィンピッチ拡大部分15dを設けたが、着脱ヒートシンク152に(も)放熱フィンピッチ拡大部分を設けてもよい。
内視鏡本体とその光源装置(プロセッサ)との関係を示す図である。 本発明による光源装置の斜視図である。 図2の左側面図である。 冷却ファンとヒートシンクの関係を示す、図2の正面図である。 一対のヒートシンクの光源ランプ挟着部分を断面として示す、図4のV-V線に沿う断面図である。 (A)、(B)は、光源ランプに対する放熱リングの装着前と装着後の状態を示す斜視図である。 光源ランプ(キセノン管)の縦断面図である。
符号の説明
10 内視鏡用光源装置
12 光源ランプ
12d 12h 筒状電極
13 冷却ファン
13a ファン
13b 回転中心
14 基板
15 16 ヒートシンク
15a 15b 直立壁
15b 16b 放熱フィン群
15c ランプ挿入孔
15d 放熱フィンピッチ拡大部分
16c 凹部
151 161 固定ヒートシンク
152 162 着脱ヒートシンク
153 163 着脱ねじ
154 164 通電ケーブル
18 放熱リング

Claims (3)

  1. 一対のヒートシンク;
    この一対のヒートシンクの間に挟着保持され、その陽極と陰極をそれぞれ該ヒートシンクに導通させる光源ランプ;及び
    この一対のヒートシンクの一側部に位置し、上記光源ランプに向けて送風する冷却ファン;を備えた内視鏡用光源装置において、
    上記一対のヒートシンクのうちの一方は、上記光源ランプの発光部側端部を挿入するランプ挿入孔と該ランプ挿入孔側から冷却ファン側に向かう放熱フィン群とを有し、この放熱フィン群中に、上記ランプ挿入孔と冷却ファンとの間において、その一部が切除された放熱フィンピッチの拡大部分を有し、
    上記ランプ挿入孔を有する側のヒートシンクは、冷却ファン側の固定ヒートシンクと、この固定ヒートシンクに対して着脱可能で上記ランプ挿入孔を有する着脱ヒートシンクとからなり、上記放熱フィンピッチの拡大部分は、上記固定ヒートシンクに設けられていることを特徴とする内視鏡用光源装置。
  2. 請求項1記載の内視鏡用光源装置において、
    上記冷却ファンの回転中心の延長線は、上記一対のヒートシンクの中央に向けて伸び、上記放熱フィンピッチの拡大部分は、上記冷却ファンの回転方向及び光源ランプの位置に応じ該ファン回転中心に対して上下いずれかに偏心した位置にある内視鏡用光源装置。
  3. 請求項1または2記載の内視鏡用光源装置において、
    上記光源ランプには、その発光部側端部に金属製の放熱リングが装着されている内視鏡用光源装置。
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