JP6246451B1 - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

内視鏡装置は、筐体と、前記筐体内に配置され、発熱する第１発熱体と、前記筐体内に配置され、前記第１発熱体の近傍において前記第１発熱体を冷却するための気体を通過させる送風部と、前記筐体内に配置され、前記送風部により前記第１発熱体の近傍を通過する気体の流路に対して前記筐体の高さ方向の上方および下方のうち一方に設けられる第２発熱体と、前記送風部により前記第１発熱体の近傍を通過する気体の流路上に設けられ、前記第１発熱体の近傍を通過した後の前記気体の流路を前記筐体の高さ方向の上方および下方のうち他方に変更する傾斜を有する導流板と、を有する。

Description

本発明は、複数の発熱体を備える内視鏡装置に関する。

電子内視鏡は、例えば日本国特開２０１６−１５９９５号公報に開示されているように、電子内視鏡が撮像した画像に対して画像処理を行う内視鏡装置に接続されて使用される。

電子内視鏡の撮像画像の高解像度化に伴い、内視鏡装置には画像処理の処理速度向上が求められている。処理速度の向上に伴い内視鏡装置内の電子回路の発熱量が増加するが、一方で内視鏡装置には小型化が求められている。

本発明は前述した問題を解決するものであり、複数の発熱体の冷却性能を向上させた内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による内視鏡装置は、筐体と、前記筐体内に配置され、発熱する第１発熱体と、前記筐体内に配置され、前記第１発熱体の近傍において前記第１発熱体を冷却するための気体を通過させる送風部と、前記筐体内に配置され、前記送風部により前記第１発熱体の近傍を通過する気体の流路に対して前記筐体の高さ方向の上方および下方のうち一方に設けられる第２発熱体と、前記送風部により前記第１発熱体の近傍を通過する気体の流路上に設けられ、前記第１発熱体の近傍を通過した後の前記気体の流路を前記筐体の高さ方向の上方および下方のうち他方に変更する傾斜を有する導流板と、を有する。

内視鏡装置の前面側を示す斜視図である。 内視鏡装置の背面側を示す斜視図である。 第１の実施形態の筐体の内部を上方から見た図である。 図３のIV-IV断面図である。 図３のV-V断面図である。 第２の実施形態の筐体の内部を上方から見た図である。 図６のVII-VII断面図である。 第３の実施形態の筐体の内部を上方から見た図である。 図８のIX-IX断面図である。 図９のX-X断面図である。 第４の実施形態の筐体の内部を上方から見た図である。 図１１のXII-XII断面図である。

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

なお、以下の説明において、上方とは比較対象に対してより地面から遠ざかった位置のことを指し、下方とは比較対象に対してより地面に近づいた位置のことを指す。また、以下の説明における高低とは、重力方向に沿った高さ関係を示すものとする。

（第１の実施形態）
図１および図２に示す本実施形態の内視鏡装置１は、内視鏡１００とともに使用される電子機器である。内視鏡装置１は、内視鏡１００が備える撮像装置１１０と有線又は無線により通信可能であり、撮像装置１１０から入力される信号に基づいて観察画像を生成し、図示しない画像表示装置に出力する電子回路を備える。

本実施形態の内視鏡装置１ととともに使用される内視鏡１００の撮像装置１１０は、被検体の光学像および超音波断層像の一方または両方を撮像する構成を有する。内視鏡１００の構成は公知であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態では一例として、内視鏡装置１は、内視鏡１００が備えるプラグ状のコネクタ１０１と接続可能なコネクタ部６を備える。内視鏡装置１の電子回路は、コネクタ部６を介して内視鏡１００の撮像装置１１０に電気的に接続され、撮像装置１１０の動作制御および電力供給を行う。

内視鏡装置１の筐体２は、直方体形状の箱形であり、筐体２の内部に電子回路等を構成する複数の発熱体等を収容している。内視鏡装置１が使用可能な姿勢で地面と略平行な面上等に載置された状態において、コネクタ部６は、地面に対して直立する１つの面に配置されている。以下の説明では、コネクタ部６が配置されている面を前面２ａと称する。また、筐体２の前面２ａとは反対側の面を、背面２ｂと称し、前面２ａに正対した場合に右側の側面を左側面２ｃ、左側の側面を右側面２ｄと称する。

筐体２の左側面２ｃには、筐体２の内部と外部とを連通する吸気口３が形成されている。また、筐体２の背面２ｂには、筐体２の内部と外部とを連通する排気口４が形成されている。

内視鏡装置１は、吸気口３を経由して筐体２の外部から内部に取り入れた気体を、筐体２内を通過させた後に排気口４から外部に排出することによって、筐体２の内部に配置された後述する複数の発熱体が発する熱を装置外に排出し、発熱体を冷却する。筐体２の内部における気体の流路の詳細については後述する。

本実施形態では一例として、排気口４に排気ファン５が配置されており、排気ファン５の動作によって、筐体２の外部の気体に筐体２の内部を通過する流れを生じさせる。なお、筐体２の外部の気体に筐体２の内部を通過する流れを生じさせる構成は特に限定されるものではなく、例えば吸気口３にファンが設けられていてもよい。また、後述するが、筐体２の内部には、排気ファン５の他に、気体を流動させる送風部２０が配設されている。

次に、筐体２の内部における発熱体の配置および気体の流路の形状について説明する。図３は、筐体２の内部を上方から見た図である。図３において、図の下方が前面２ａの側である。図４は、図３のIV-IV断面図である。また、図５は、図３のV-V断面図である。図４および図５において、図の下方が重力方向である。

図３に示すように、吸気口３は、左側面２ｃの水平方向および高さ方向のほぼ全体にわたって配列された複数の貫通孔によって構成されている。なお、吸気口３は、単一の貫通孔からなり、当該単一の貫通孔に網状の部材が配置される形態であってもよい。

一方、排気口４は、背面２ｂの中央よりも右側面２ｄに近い側に偏った位置に配置されている。具体的には、排気口４は、背面２ｂの、右側面２ｄと交差する角部近傍に配置されている。すなわち、排気口４は、背面２ｂの、左側面２ｃから遠い側の端部に配置されている。なお、排気口４は、単一の貫通孔によって構成されていてもよいし、複数の貫通孔によって構成されていてもよい。

筐体２の内部には、第１発熱体１１、第２発熱体１２、送風部２０および導流板２１が配設されている。

第１発熱体１１および第２発熱体１２は、内視鏡装置１の動作時において発熱する部材である。本実施形態では一例として、第１発熱体１１および第２発熱体１２は、電子回路が形成された基板である。なお、第１発熱体１１および第２発熱体１２は基板に限られるものではなく、例えばＬＥＤ等の光源装置や電動モーター等の発熱する部材であってもよいし、また例えば、ヒートシンク等の他の部材が発した熱が伝導する部材であってもよい。

基板である第１発熱体１１および第２発熱体１２は、筐体２の内部において、主面が略水平となる姿勢で、高さ方向に異なる位置に離間して配置されている。また、第１発熱体１１および第２発熱体１２は、上方から見た場合に少なくとも一部が重なるように、筐体の高さ方向に少なくとも一部重なる位置に配置されている。すなわち、第２発熱体１２は、第１発熱体１１の上方および下方のうちの一方に配置される。本実施形態では、第２発熱体１２の上方に被さるように第１発熱体１１が配置されている。

ここで、発熱時において第１発熱体１１が発生する熱量は、第２発熱体１２が発生する熱量よりも高い。本実施形態では、第１発熱体１１は、撮像装置１１０によって撮像された画像に対して画像処理を行うプロセッサ１１ａが実装された基板である。プロセッサ１１ａは、第１発熱体１１の上方を向く主面上に実装されている。

送風部２０は、筐体内に配置され、より高い熱量を発する第１発熱体１１の近傍を通過するように気体を流動させるファンを備える。本実施形態では一例として、送風部２０は、遠心ファンを備え、プロセッサ１１ａ上に配置されたヒートシンクに向かって気体を送風する。ここで、送風部２０が気体を送風する方向は、第１発熱体１１のプロセッサ１１ａが実装された主面に沿う略水平方向であって、かつ筐体２の左側面２ｃに略直交する方向である。また、送風部２０の吸気部２０ａは、プロセッサ１１ａよりも筐体２の吸気口３に近い位置に配置される。

送風部２０の動作によって、筐体２内には、第１発熱体１１の上方の近傍を略水平方向に通過する気体の流路である第１流路Ｆ１が生成される。図３および図４において、第１流路Ｆ１を一点鎖線の矢印にて示してある。図３に示すように、上方から見た場合において、第１流路Ｆ１は、送風部２０の近傍では左側面２ｃに略直交する方向であるが、下流側に向かい送風部２０から離れるにつれて背面２ｂに設けられた排気口４に近づく方向に屈曲する。

第１流路Ｆ１を流れる気体によって、第１発熱体１１が発する熱が排気ファン５および排気口４を通って筐体２の外部に排出され、第１発熱体１１が冷却される。

なお、図示する本実施形態では、筐体２の内部に送風部２０およびプロセッサ１１ａが２つ配置されているが、これらは１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、送風部２０は、軸流ファンを備える形態であってもよい。

前述したように、第２発熱体１２は、第１発熱体１１の下方に配置されている。したがって、第２発熱体１２は、第１発熱体１１の上方に存在する第１流路Ｆ１の下方に配置されている。

導流板２１は、第１発熱体１１を冷却する気体が通過する第１流路Ｆ１上の、第１発熱体１１の下流側に配置された１つまたは複数の板状の部材である。導流板２１は、高さ方向について第１流路Ｆ１に対して第２発熱体１２が配置された一方の側とは反対となる他方の側に向かって、第１流路Ｆ１を屈曲させる。言い換えれば、導流板２１は、第１流路Ｆ１が下流に向かうほど第２発熱体１２が配置された高さから高さ方向に遠ざかる方向へ、第１流路Ｆ１の向きを変更する。

本実施形態では第２発熱体１２は第１流路Ｆ１の下方に配置されていることから、導流板２１は、第１流路Ｆ１を上方に向かって屈曲させる。具体的には、図４に示すように、導流板２１は、第１流路Ｆ１の下方に配置された板状の部材であり、導流板２１の上面２１ａは、第１流路Ｆ１の下流に向かうにつれて高くなる傾斜面である。

言い換えれば、導流板２１の上面２１ａは、送風部２０に対して送風部２０による送風の下流側に配置された傾斜面であり、送風部２０から送出された気体の流動の方向を上方に変更する。

以上に説明した本実施形態の内視鏡装置１は、筐体２内に、複数の発熱体である第１発熱体１１および第２発熱体１２を備える。第１発熱体１１および第２発熱体１２は、高さ方向に少なくとも一部が重なるように配置された基板である。より高い発熱量を有する第１発熱体１１上には気体を第１発熱体１１の上面に沿った第１流路Ｆ１に沿って流動させる送風部２０が配置されている。

そして、第１流路Ｆ１の第１発熱体よりも下流側には、高さ方向について第１流路Ｆ１に対して第２発熱体１２が配置された一方の側とは反対となる他方の側に向かって、第１流路Ｆ１を屈曲させる導流板２１が設けられている。

このため本実施形態では、第１流路Ｆ１は、第１発熱体よりも下流側において、第２発熱体１２から高さ方向に遠ざけられるため、第１流路Ｆ１を流れる第１発熱体１１を冷却した後の高温の気体が、第２発熱体１２の周囲に流れ込むことを防止し、第１発熱体１１が発した熱が第２発熱体１２に伝わることを防止することができる。

なお、第２の発熱体１２の冷却は、排気ファン５の動作によって吸気口３から筐体２内に取り込まれた気体が、排気口４に向かって流れる間に、第２発熱体１２に沿って流れることにより行われる。この第２発熱体１２に沿って流れる気体の流れを第２流路Ｆ２とし、図３および図４において、二点鎖線の矢印で示す。導流板２１は、第１流路Ｆ１を、この第２流路Ｆ２から高さ方向に遠ざける部材であると言える。

このように本実施形態では、高さ方向に重ねて配置した複数の基板である第１発熱体１１および第２発熱体１２のそれぞれを冷却する気体が流動する第１流路Ｆ１および第２流路Ｆ２を、導流板２１によって、高さ方向に離間した状態で排気口４にまで到達させている。このため本実施形態では、第１発熱体１１および第２発熱体１２を高さ方向に重ねて配置することによって、筐体２内に配置される部材の密度を上げると共に、第１発熱体１１および第２発熱体１２を効果的に冷却することができる。したがって本実施形態の内視鏡装置１は、筐体２内に配置された複数の発熱体の冷却性能を向上させることが可能である。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態を説明する。以下では第１の実施形態との相違点のみを説明するものとし、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略する。図６は、本実施形態の筐体２の内部を上方から見た図である。図７は、図６のVII-VII断面図である。

図６および図７に示す本実施形態の内視鏡装置１は、筐体２の内部に、内視鏡装置１の動作時において発熱する第３発熱体１３を備える点が第１の実施形態と異なる。

第３発熱体１３は、本実施形態では一例として、光源装置７が備えるＬＥＤ等を駆動する電子回路が形成された基板である。光源装置７は、ＬＥＤ、集光レンズおよびフィルタ等を備え、コネクタ部６に接続された内視鏡１００が備える光ファイバ束に照明光を入射させる。

なお、第３発熱体１３は、複数の基板に分割されていてもよい。また、第３発熱体１３は、基板に限られるものではなく、例えばＬＥＤ等の光源装置や電動モーター等の発熱する部材であってもよいし、また例えば、ヒートシンク等の他の部材が発した熱が伝導する部材であってもよい。

第３発熱体１３は、第１発熱体１１および第２発熱体１２から離間しており、第２発熱体１２と右側面２ｄとの間であって、かつ上方から見た場合に導流板２１と少なくとも一部が重なるように、導流板２１と筐体の高さ方向に少なくとも一部が重なる位置に配置されている。なお、図示する本実施形態では、第３発熱体１３は、高さ方向について、第２発熱体１２よりも上方であり、第１発熱体１１よりも下方に配置されている。

本実施形態の内視鏡装置１においては、第３発熱体１３は、第１の実施形態と同様に、導流板２１の下方に配置されている。したがって、本実施形態においても、第１流路Ｆ１は、第１発熱体よりも下流側において、第２発熱体１２および第３発熱体１３から高さ方向に遠ざけられるため、第１流路Ｆ１を流れる第１発熱体１１を冷却した後の高温の気体が、第２発熱体１２および第３発熱体１３の周囲に流れ込むことを防止し、第１発熱体１１が発した熱が第２発熱体１２および第３発熱体１３に伝わることを防止することができる。

また本実施形態では、上方から見た場合に導流板２１と少なくとも一部が重なるように、導流板２１と第３発熱体１３とを筐体の高さ方向に重なる配置としたことによって、筐体２内に配置される部材の密度を上げることができる。以上に説明したように、本実施形態の内視鏡装置１は、筐体２内に配置される部材の密度を上げると共に、複数の発熱体の冷却性能を向上させることが可能である。

（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態を説明する。以下では第２の実施形態との相違点のみを説明するものとし、第２の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略する。図８は、本実施形態の筐体２の内部を上方から見た図である。図９は、図８のIX-IX断面図である。図１０は、図９のX-X断面図である。

図８から図１０に示す本実施形態の内視鏡装置１は、筐体２の内部に、流路分断部２２を備える点が第２の実施形態と異なる。

流路分断部２２は、第１発熱体１１と第２発熱体１２との間の高さに配置された直立する壁状の部材であり、排気ファン５の動作により筐体２内において第１発熱体１１と第２発熱体１２との間の高さを吸気口３から排気口４に至るように流動する気体の流路を、第２流路Ｆ２と第３流路Ｆ３に水平方向に分断する。第２流路Ｆ２は、吸気口３から筐体２内に取り込まれた後に、第２発熱体１２の近傍を通過して排気口４に至る経路であり、第３流路Ｆ３は、吸気口３から筐体２内に取り込まれた後に、第２発熱体１２を避けて第３発熱体の近傍を通過した後に排気口４に至る経路である。図１０において、第３流路Ｆ３を破線の矢印により示す。

具体的に、流路分断部２２は、筐体２内の第１発熱体１１と第２発熱体１２との間の高さにおいて、図１０に示すように上方から見た場合における第２発熱体１２の周囲のうちの前面２ａ側に面した領域１２ａおよび右側面２ｄ側に面した領域１２ｂの少なくとも一部を囲うように配設された壁状の部材である。図示する本実施形態では、第２発熱体１２は、上方から見た場合において矩形状の基板であり、流路分断部２２は、矩形状である第２発熱体１２の前面２ａ側に面した外辺および右側面２ｄに面した外辺に沿って高さ方向に立設された、上方から見て略Ｌ字形状となる壁である。

本実施形態では、流路分断部２２を設けることにより、第２発熱体１２を冷却した後の比較的高温の気体が第３発熱体１３の周囲に流れ込むことを防止し、第３発熱体１３近傍において、筐体２内に取り込まれた後の温度上昇が比較的小さい気体を流動させることができる。

また、本実施形態は、第１の実施形態と同様に、第１発熱体１１の近傍を通過する第１流路Ｆ１は、第１発熱体よりも下流側において、第２発熱体１２および第３発熱体１３から高さ方向に遠ざけられるため、第１流路Ｆ１を流れる第１発熱体１１を冷却した後の高温の気体が、第２発熱体１２および第３発熱体１３の周囲に流れ込むことを防止できる。

したがって本実施形態の内視鏡装置１は、筐体２内に配置される部材の密度を上げると共に、複数の発熱体の冷却性能を向上させることが可能である。

（第４の実施形態）
以下に、本発明の第４の実施形態を説明する。以下では第３の実施形態との相違点のみを説明するものとし、第３の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略する。図１１は、本実施形態の筐体２の内部を上方から見た図である。図１２は、図１１のXII-XII断面図である。図１１において、図面の上方が、内視鏡装置１の上方である。

図１１および図１２に示す本実施形態の内視鏡装置１は、筐体２の内部に、被シールド基板１４を備える点が第３の実施形態と異なる。

被シールド基板１４は、金属製の電磁シールド部材１５によって覆われる電子回路が形成された基板である。被シールド基板１４には、例えばコネクタ部６を介して接続される撮像装置１１０の駆動信号を生成する電子回路が形成されている。図１２に示すように、電磁シールド部材１５は、被シールド基板１４の電子部品が実装された上面を覆う直方体の箱状の部材である。

被シールド基板１４は、第２発熱体１２と前面２ａとの間において上面が略水平となるように配置されており、かつ電磁シールド部材１５が第３流路Ｆ３上に位置するように配置されている。

電磁シールド部材１５の第３流路Ｆ３の上流側および下流側に面する両側面には、貫通孔である複数の開口部１５ａが形成されている。なお、開口部１５ａは、電磁シールド部材１５の他の側面にも形成されていてもよい。電磁シールド部材１５の側面に開口部１５ａが設けられていることにより、筐体２内を第３流路Ｆ３に沿って流動する気体の一部が、電磁シールド部材１５内を通過する。

本実施形態の電磁シールド部材１５の内部には、導流壁１５ｂが設けられている。導流壁１５ｂは、電磁シールド部材１５の内部の上面から突出し、第３流路Ｆ３の下流側に向かうにつれて下方に向かう傾斜面を有する。

本実施形態では、導流壁１５ｂが電磁シールド部材１５の内部に設けられていることにより、電磁シールド部材１５内を通過する気体が、被シールド基板１４の電子部品が実装された上面の近傍を通過する領域が形成される。そして、本実施形態においては、導流壁１５ｂの存在によって気体が被シールド基板１４の近傍を通過する領域に、発熱量の高い電子部品である発熱部１４ａを配置している。

箱状である電磁シールド部材１５の高さは、被シールド基板１４上に実装される最も背の高い背高部材１４ｂとの干渉を避ける値に決定される。このため、例えば導流壁１５ｂを電磁シールド部材１５内に設けない従来の技術においては、電磁シールド部材１５内の上方を気体が通過してしまい、発熱部１４ａの冷却の効率が低下してしまう場合がある。これに対し、本実施形態の内視鏡装置１では、導流壁１５ｂを設けることによって、磁シールド部材１５内において気体を発熱部１４ａの近傍を通過させることができるため、発熱部１４ａの冷却の効率を向上させることができる。また、発熱部１４ａの冷却の効率が向上することによって、電磁シールド部材１５に設けられる開口部１５ａの開口面積を小さくすることができるため、電磁シールド部材１５が発揮する電磁シールドの性能を向上させることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内視鏡装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本出願は、２０１６年４月４日に日本国に出願された特願２０１６−０７５３７０号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (5)

1. 筐体と、
   前記筐体内に配置され、発熱する第１発熱体と、
   前記筐体内に配置され、前記第１発熱体の近傍において前記第１発熱体を冷却するための気体を通過させる送風部と、
   前記筐体内に配置され、前記送風部により前記第１発熱体の近傍を通過する気体の流路に対して前記筐体の高さ方向の上方および下方のうち一方に設けられる第２発熱体と、
   前記送風部により前記第１発熱体の近傍を通過する気体の流路上に設けられ、前記第１発熱体の近傍を通過した後の前記気体の流路を前記筐体の高さ方向の上方および下方のうち他方に変更する傾斜を有する導流板と、
   を有することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記第２発熱体は、前記送風部により前記第１発熱体の近傍を通過する気体の流路に対して前記筐体の高さ方向の下方に設けられ、かつ前記第１発熱体に比べて発熱量が低く、
   前記導流板は、前記送風部により前記第１発熱体の近傍を通過する気体の流路を前記筐体の高さ方向の上方に変更する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記筐体内の、上方から見た場合に前記導流板と少なくとも一部が重なり、かつ前記導流板の下方に配置され、発熱する第３発熱体を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記筐体に設けられ、外部の気体を前記筐体内に取り込むための吸気口と、
   前記筐体に設けられ、前記筐体内の気体を前記筐体外に排出するための排気口と、を有し、
   前記第３発熱体は、前記筐体内において、前記第１発熱体と前記第２発熱体との間の高さに配置され、
   さらに、前記第２発熱体と前記第３発熱体との間に設けられ、前記吸気口から前記排気口に至る気体を、前記吸気口から取り込まれた気体を前記第２発熱体近傍を通過させる流路と、前記吸気口から取り込まれた気体を前記素子の近傍を通過させる流路とに分断する流路分断部を備えることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
5. 前記第１発熱体、前記第２発熱体および前記第３発熱体は、基板であり、
   前記送風部は、前記第１発熱体上に設けられるファンである、
   ことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。

Images