(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に切削工具を保持するための回転軸に固定されたタービン翼と、タービン翼回転用のエアーを流す給気路及びタービン翼回転後のエアーを排出する排気路とを備える歯科用エアータービンハンドピースにおいて、前記給気路先端の給気口の口径に対し、排気路の入口端の排気口の口径を大きく設定し、かつ、上記給気口から排気口に至るハウジング内を周回するエアー通路を、給気口から排気口側にかけて順次拡大させて形成させたことを特徴とする歯科用エアータービンハンドピース。
【請求項２】
タービン翼とチャンバーの上下内壁面の間隙を狭くとって配設したことを特徴とする請求項１に記載の歯科用エアータービンハンドピース。
【請求項３】
ヘッド部及びネック部が合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯科用エアータービンハンドピース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用の歯科用エアータービンハンドピースに係わり、特に切削工具を回転させるトルクの増大を図った歯科用エアータービンハンドピースに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来の歯科用エアータービンハンドピースにおいては、歯科治療の施術時例えば患者の歯牙に穿孔する際、切削工具の回転にかなりの負荷がかかった場合トルクが減衰し、回転速度が低下することがあった。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、種々検討の結果、下記の構成により上記課題を解決した。
（１）ハウジング内に切削工具を保持するための回転軸に固定されたタービン翼と、タービン翼回転用のエアーを流す給気路及びタービン翼回転後のエアーを排出する排気路とを備える歯科用エアータービンハンドピースにおいて、前記給気路先端の給気口の口径に対し、排気路の入口端の排気口の口径を大きく設定し、かつ、上記給気口から排気口に至るハウジング内を周回するエアー通路を、給気口から排気口側にかけて順次拡大させ形成させたことを特徴とする歯科用エアータービンハンドピース。
（２）タービン翼とチャンバーの上下内壁面の間隙を狭くとって配設したことを特徴とする前記（１）項に記載の歯科用エアータービンハンドピース。
（３）ヘッド部及びネック部が合成樹脂で形成されていることを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の歯科用エアータービンハンドピース。
【０００４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の歯科用エアータービンハンドピースのヘッド部とネック部の縦断面図である。
図において、１はヘッド部、２はネック部、３はヘッドハウジング、４はキヤップ部、５はネック部本体、７はチャンバー、８はタービン翼、９は給気路、１０は排気路、１１は軸受部、１２は回転軸、１３は切削工具、１４は内輪、１５は外輪、１６はボール、１７はリテーナー、１８はＯリング、１９はウエーブワッシャー、３０は上下空隙、３１は左右空隙、９１は給気口である。
図２は図１のＡ−Ａ’断面図でタービン翼と加圧空気の流路図である。
図において、１００はエアー通路、１０１は排気口である。
図３は本発明の歯科用エアータービンハンドピースの外観図である。
図において、６はエアー供給部である。
【０００５】
図４は従来の歯科用エアータービンハンドピースのヘッド部とネック部の縦断面図である。
図において、１’はヘッド部、２’はネック部、３’はヘッドハウジング、４’はキヤップ部、７’はチャンバー、８’はタービン翼、３０’は上下空隙、３１’は左右空隙である。
図５は図４のＡ−Ａ’断面図でタービン翼と加圧空気の流路図である。
図において、１００’はエアー通路、１０１’は排気口である。
図６は従来の歯科用エアータービンハンドピースの外観図である。
図において、６はエアー供給部である。
【０００６】
先ず従来の歯科用エアータービンハンドピースの構造について説明する。
図４に示すようにヘッド部１’は、チャンバー７’内に周縁部にタービン翼８’を有する回転軸１２を配置し、ヘッド部１’の内部に前記回転軸１２を回転自在に軸受部１１を介して支承している。また、前記ヘッド部１’はヘッドハウジング３’とキヤップ部４’よりなり、そして前記タービン翼８’を配置するためのチャンバー７’が形成されると共に、前記回転軸１２を回転自在に支承するための軸受部１１が配設されている。さらに回転軸１２の軸心部には歯科用の切削工具１３の軸が固定保持される。
軸受部１２は、内輪１４、外輪１５、ボール１６及びリテーナー１７からなるボールベアリングより構成され、また、ボールベアリングの外周側部には、求軸芯のためのＯリング１８や、支承用のウエーブワッシャー１９が配設されている。
そして、タービン翼８’は回転軸１２の軸方向にみて、タービン翼８’とチャンバー７’の上下内壁面の上下間隙３０’は広くとり、左右内壁面３１’との左右間隙３１’は狭くとって配設されている。
前記ネック部２’は、ネック部本体５がチャンバー７’内に配設されたタービン翼８’に加圧空気を供給するための給気路９と、給気口９１及びチャンバー７’内の加圧空気を排気するための排気路１０’と排気口１０１’によって構成される。
【０００７】
次に従来の歯科用エアータービンハンドピースの作用について説明する。
図４に示すように、前記加圧空気をネック部２’のネック部本体５に配設された給気路９に給気し、該加圧空気を給気口９１を通してチャンバー７’内に導きタービン翼８’に噴射させ、回転軸１２に回転駆動力を発生させた後、チャンバー７’内から加圧空気を排気口１０１’を通って排気路１０に排気することにより行われている。
図５に示すように、上記の作用における加圧空気の流れは、チャンバー７’内を回転軸１２を中心として、エアー通路１００’の実線矢印と点線矢印の方向に周回しながらＵターンして排気口１０１’を通って排気路１０に排気される。
【０００８】
上記の構成の歯科用エアータービンハンドピースにおいて、回転軸１２のトルクを増大するには、理論的には加圧空気による給気口９１での給気速度を速くするか、加圧空気の単位時間当たりの給気量を増大させればよいが、歯科用エアータービンハンドピースは患者の口腔内に挿入し施術するため、ヘッドの大きさの制約と、排気は直接口腔内にはできない制約がある。このため、実際には
▲１▼給気速度を増大させようとして加圧空気圧を増大させても、周知のように給気速度を音速以上に増大することができないので、回転軸１２のトルクの増大には限界がある。
▲２▼給気量を増大させようとして加圧空気圧を増大させても、
１）給気量の増大により前述した構造のチャンバー７’内の圧力が上昇し、その結果、給気速度を低下させる。
２）給気された加圧空気は、タービン翼８’に衝突した後、回転軸１２と同方向に主としてタービン翼８’の上下間隙３０’（図４）を通って図５に示す点線矢印のようにチャンバー７’内を周回するが、回転軸１２の回転速度に比較して周回速度は遅いので、チャンバー７’内で抵抗体として作用し、その量も増加する。
▲３▼給気量を増大させようとして給気口９１の断面積を増大させても前記▲２▼と同様にチャンバー７’内で抵抗体として作用するが、その傾向は前記▲２▼よりも大である。これは、給気口９１の断面積が大きくなると、給気口９１から噴射された加圧空気は主として前記タービン翼８’の上下の間隙３０’を通過する際にチャンバー７’内に急速に拡散し速度が低下して、タービン翼８’の回転に対して抵抗作用を強める。このため、大きな給気口から噴射される加圧空気のタービン翼８’への給気エネルギーの伝達効率が悪化する。
上記のような問題があるため、制約の中でトルクをより増大させることは困難な課題であった。
【０００９】
次に、本発明の歯科用エアータービンハンドピースの構造について説明する。図１に示すようにヘッド部１は、チャンバー７内に周縁部にタービン翼８を有する回転軸１２を配置し、ヘッド部１の内部に前記回転軸１２を回転自在に軸受部１１を介して支承している。また、前記ヘッド部１はヘッドハウジング３とキヤップ部４よりなり、そして前記タービン翼８を配置するためのチャンバー７が形成されると共に、前記回転軸１２を回転自在に支承するための軸受部１１が配設されている。さらに回転軸１２の軸心部には歯科用切削等の切削工具１３の軸が固定保持される。
軸受部１２は、内輪１４、外輪１５、ボール１６及びリテーナー１７からなるボールベアリングより構成され、また、ボールベアリングの外周側部には、求軸芯のためのＯリング１８や、支承用のウエーブワッシャー１９が配設されている。  そして、タービン翼８は回転軸１２の軸方向からみて、タービン翼８とチャンバー７の上下内壁面の間隔３０を狭くとり、また、給気路９の給気口９１の口径に対し、ヘッドハウジング３のチャンバー７のエアー通路１００を通って周回しエアーを排気する排気口１０１の口径を大きく設定し、上記給気口９１から排気口１０１に至るエアー通路１００を、給気路９の先端の給気口９１より順次拡大させて排気口１０１において排気路１０の口径と一致するように配設されている。
タービン翼８の先端部とチャンバー内左右の外周内壁面との左右間隙３１は、図２（図１のＡ−Ａ’断面図）に示すように切削工具１３の軸を中心として、給気口９１を起点とし、順次曲率半径を拡大させて排気口１０１に至るように設定されている。また、前記ネック部２は、ネック部本体５がチャンバー７内に配設されたタービン翼８に加圧空気を供給するための給気路９と、給気口９１及びチャンバー７内の加圧空気を排気するための排気路１０と排気口１０１によって構成される。
なお、ヘッド部及びネック部は成型が容易な合成樹脂で形成してもよい。
【００１０】
次に本発明の歯科用エアータービンハンドピースの作用について説明する。
図１に示すように、前記加圧空気をネック部２のネック部本体５に配設された給気路９に給気し、該加圧空気を給気口９１を通してチャンバー７内に導きタービン翼８に噴射させ、回転軸１２に回転駆動力を発生させた後、チャンバー７内から加圧空気を排気口１０１を通して排気路１０に排気することにより行われている。
図２に示すように、上記の作用における加圧空気の流れは、チャンバー７内を回転軸１２を中心として周回させながらＵターンさせて排気口１０１を通って排気路１０に排気している。
上記において回転軸１２のトルクを増大するには、理論的には加圧空気による給気口９１での給気速度を速くするか、加圧空気の単位時間当たりの給気量を増大させればよいが、歯科用エアータービンハンドピースは患者の口腔内に挿入し施術するため、ヘッドの大きさの制約と、排気は直接口腔内にはできない制約がある。このため、実際には前述したように、給気速度を増大させようとして加圧空気圧を単に増大させても、給気速度を音速以上に増大することができず、回転軸１２のトルクの増大トルクには限界がある。
また、給気量を増大させようとして単に給気口９１の断面積を増大させてもチャンバー７内で抵抗体としての作用によりタービン翼８への給気エネルギーの伝達効率よくならないことは前述したとおりである。
【００１１】
従って、本発明では、トルクの増大を図るため前述したチャンバー７内の加圧空気の流れがタービン翼の回転に対し、抵抗体として働く作用を削除する方式を採用した。即ち、
▲１▼チャンバー７内の圧力を上昇をさせない。
▲２▼給気された加圧空気は、タービン翼８に衝突した後、回転軸１２と同方向にチャンバー７内を周回するが、回転軸１２の回転速度に比較して周回速度を遅くさせない。
上記の２つの観点から下記のような作用を行う構造とした。
先ず、図２に示すようにタービン翼８は回転軸１２の軸方向からみて、タービン翼８とチャンバー７の上下内壁面の上下間隔３０を狭くとり、タービン翼８に噴射された加圧空気が上下間隔３０の空隙によって急激に拡散することを防止し、給気速度が低下しないようにした。
また、給気路９の給気口９１の口径に対し、ヘッドハウジング３のチャンバー７内を周回しエアーを排気する排気口１０１の口径を大きく設定し、上記給気口９１から排気口１０１に至るエアー通路１００を、給気路９先端の給気口９１より順次拡大（順次断面積を拡大）させて排気口１０１において排気路１０の口径と一致するように配設した。即ち、タービン翼８の先端部とチャンバー内左右の外周内壁面との左右間隙３１を、給気口９１を起点とし、順次曲率半径を拡大させて排気口１０１に至るようにした。
図２に示したように給気口９１から噴射された加圧空気は、タービン翼８を衝撃により回転させた後、チャンバー７の内部をエアー通路１００の実線矢印の方向に周回し排気される。
このとき、チャンバ７内のエアー通路１００の容積は、給気口９１を起点として、少しづつ順次拡大（断面積を拡大）してゆくので、加圧空気は急激に拡散することはなく、給気速度を急速に低下させタービン翼８の回転を妨げる抵抗作用を防止している。
さらに、排気口１０１においては、排気の容積を排気路と同一にしてあり、給気と排気の過程におけるチャンバー７の内部を周回する加圧空気の流れは、チャンバー７内のエアー通路１００の順次拡大された部分を通り排気路と同口径の排気口に至るので、空気密度が順次低くなりタービン翼８の回転を低下させる抵抗体として作用することを回避できる。
以上の作用により、タービンの効率は大きく向上し、回転する切削工具のトルクを増大させるのである。
【００１２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の歯科用エアータービンハンドピースによれば、従来のエアータービンハンドピースでは加圧空気の一部がチャンバー内で抵抗体として作用し、タービン翼の回転を低下させていた欠点を改善して、タービンの効率を向上させトルクを増大させ得るものである。
よって、歯科治療の施術時に切削工具の回転に負荷がかかった場合の回転速度の低下を防止することができ、より円滑、迅速な施療を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歯科用エアータービンハンドピースのヘッド部とネック部の縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図でタービン翼と加圧空気の流路図
【図３】本発明の歯科用エアータービンハンドピースの外観図
【図４】従来の歯科用エアータービンハンドピースのヘッド部とネック部の縦断面図
【図５】図４のＡ−Ａ’断面図でタービン翼と加圧空気の流路図
【図６】従来の歯科用エアータービンハンドピースの外観図
【符号の説明】
１，１’：ヘッド部                      ２，２’：ネック部
３，３’：ヘッドハウジング              ４，４’：キヤップ部
５：ネック部本体                        ６：加圧空気供給
７，７’：チャンバー                    ８，８’：タービン翼
９：給気路                            １０：排気路
１１：軸受部                            １２：回転軸
１３：切削工具                          １４：内輪
１５：外輪                              １６：ボール
１７：リテーナー                        １８：Ｏリング
１９：ウエーブワッシャー        ３０，３０’：上下間隙
３１，３１’：左右間隙                      ９１：給気口
１００，１００’：エアー通路        １０１，１０１’：排気口
【図１】
0003663712.tif 000002
【図２】
0003663712.tif 000003
【図３】
0003663712.tif 000004
【図４】
0003663712.tif 000005
【図５】
0003663712.tif 000006
【図６】
0003663712.tif 000007