(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形成させ、さらに、前記タービン翼を回転させるタービンを、回転軸を同一にした上下２個の連接方式とし、２個のタービンの間にはセパレーターを設けて、各タービンに対応してヘッド部チャンバー内並びにネック部の給気路、排気路及びエアー通路を２系統に分離して形成して構成し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、さらにタービン翼を回転させるタービンを、回転軸を同一にした上下２個の連接方式とし、２個のタービンの間にはセパレーターを設けて、各タービンに対応してヘッド部チャンバー内並びにネック部の給気路、排気路及びエアー通路を２系統に分離して形成して構成し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（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１又は２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１とネック部２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は第１タービン翼、９は第１給気路、１０は第１排気路、１１は第２タービン翼、１２は第２給気路、１３は第２排気路、１４は回転軸、１５は軸受部、１６は内輪、１７は外輪、１８はボール、１９はリテーナー、２０は切削工具、２１はＯリング、２２はウエーブワッシャー、３０は上下の空隙、３１は左右の空隙である。
図２は図１のＡ−Ａ’断面図で第１タービン翼と加圧空気の流路図である。図において、２５は軸側セパレーター、２６はハウジング側セパレーター、９１は第１給気口、１０１は第１排気口、１００はエアー通路、である。
図３は図１のＢ−Ｂ’断面図で第２タービン翼と加圧空気の流路図である。
図において、１２１は第２給気口、１３１は第２排気口である。
図４は図１のＣ−Ｃ’断面図でセパレーターの構造図である。
図５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６は従来の歯科用エアータービンハンドピースヘッド部１’とネック部２’の縦断面図である。
図において、３’はヘッドハウジング、４’はキャップ部、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、３０’は上下の間隙、３１’は左右の間隙である。
図７は図６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９１’は給気口、１０１’は排気口である。
図８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。
【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６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１４を配置し、ヘッド部１’の内部に前記回転軸１４を回転自在に軸受部１５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１４を回転自在に支承するための軸受部１５が配設されている。さらに回転軸１４の軸心部には歯科用の切削工具２０の軸が固定保持される。
軸受部１５は、内輪１６、外輪１７、ボール１８及びリテーナー１９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２１や、支承用のウエーブワッシャー２２が配設されている。
そして、タービン翼８’は回転軸１４の軸方向にみて、タービン翼８’とチャンバー７’の上下内壁面との上下間隙３０’は広くとり、左右内壁面との左右間隙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’（図７）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６及び図７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１４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７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１４を中心として、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１４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１４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１４と同方向に主としてタービン翼８’の上下間隙３０’（図６）を通って図７に示す点線矢印、実線矢印のようにチャンバー７’内を周回するが、回転軸１４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、前記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内に周縁部に上下２個の第一タービン翼８及び第２タービン翼１１を有する回転軸１４を配置し、ヘッド部１の内部に前記回転軸１４を回転自在に軸受部１５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、そして前記第１タービン翼８と、第２タービン翼１１及び軸側セパレーター２５ならびにハウジング側セパレーター２６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１４を回転自在に支承するための軸受部１５が配設されている。さらに回転軸１４の軸心部には歯科用切削等の切削工具２０の軸が固定保持される。
また、軸受部１５は、内輪１６、外輪１７、ボール１８及びリテーナー１９からなるボールベアリングより構成され、ボールベアリングの外周側部には、求軸芯のための０リング２１や、支承用のウエーブワッシャー２２が配設されている。そして、第一タービン翼８及び第２タービン翼１１は回転軸１４の軸方向からみて、各タービン翼とチャンバー７の上下内壁面との上下間隔３０を狭くとり、また、前記上下２系統の給気路は、例えば図２に示すように第１給気路９のの給気口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（図１）は、図２（図１のＡ−Ａ’断面図）に示すように切削工具２０の軸を中心として、給気口９１より、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内に配設された前記第１タービン翼８及び第２タービン翼１１に加圧空気を供給するための、第１給気路９及び、図３（図１のＢ−Ｂ’断面図）に示す第２給気路１２と、上記各給気口及びチャンバー７内の加圧空気を排気するための第１排気路１０及び第２排気路１３と、第１排気口１０１及び第２排気口１３１によって構成されている。
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に配設された第１給気路９及び第２給気路１２に給気し、該加圧空気を各給気口９１を通してチャンバー７内に導き第１タービン翼８及び第２タービン翼１１に噴射させ、回転軸１４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１４を中心として実線矢印のように周回させながら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。
上記の歯科用エアータービンハンドピースにおいて回転軸１４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はできず、回転軸１４のトルクの増大には限界があることは前述した通りである。
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への給気エネルギーの伝達効率がよくならないことも前述した通りである。
【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法、すなわち
▲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、第１タービン翼８及び第２タービン翼１１に衝突した後、回転軸１４と同方向にチャンバー７内を周回するが、回転軸１４の回転速度に比較して周回速度を遅くさせない。
ことと、さらに回転軸を同一とした第１タービン翼８及び第２タービン翼１１の連接方式とし、給気及び排気系も第１及び第２の各タービンに対応して２つに分けることによりトルクのパワーを倍増させるようにした。
以下に上記の作用について説明する。
図１に示すように、第１タービン翼８及び第２タービン翼１１は、回転軸１４の軸方向からみてタービン翼とチャンバー７の上下内壁面との上下間隔３０を狭くとり、タービン翼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を起点として順次拡大（順次断面積を増大）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、また、各タービン翼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より順次曲率半径を拡大させて排気口１０１に至るようにした。
給気口９１から噴射された加圧空気は、タービン翼を衝撃により回転させた後、チャンバー７の内部を、図２の実線矢印の方向に周回し排気される。
このとき、通気路であるチャンバ７の容積は、給気口９を起点として、少しづつ順次拡大してゆくので、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作用を防止している。
さらに、図１に示すように、第１タービン翼８及び第２タービン翼１１の連接方式とし、回転軸１４を同一として、回転数は同一であるがトルクのパワーを倍増させている。
また、給気及び排気系を上下２個のタービンに対応して上下２つに分け、エアー供給上の損失を少なくしている。このために、上下のタービン翼の間に軸側セパレーター２５及びハウジング側セパレーター２６が設けられている。
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２０のトルクを増大させている。
【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回転効率を向上させトルクを増大することができ、さらに、回転軸を同一とした第１タービン翼と第２タービン翼の連接方式としたため、タービンの回転効率が一層向上し、トルクのパワーを大幅に増大できる。従って、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’断面図で第１タービン翼と加圧空気の流路図
【図３】図１のＢ−Ｂ’断面図で第２タービン翼と加圧空気の流路図
【図４】図１のＣ−Ｃ’断面図で、セパレーターの構造図
【図５】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６】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７】図６のＡ−Ａ’断面図でタービン翼と加圧空気の流路図
【図８】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、５’：ネック部本体                        ６：エアー供給
７、７’：チャンバー                          ８：第１タービン翼
８’：タービン翼                          ９：第１給気路
９’：給気路                            １０：第１排気路
１０’：排気路                            １１：第２タービン翼
１２：第２給気路                        １３：第２排気路
１４：回転軸                            １５：軸受部
１６：内輪                              １７：外輪
１８：ボール                            １９：リテーナー
２０：切削工具                          ２１：Ｏリング
２２：ウエーブワッシャー                ２５：軸側セパレーター
２６：ハウジング側セパレーター
３０、３０’：上下間隙
３１、３１’：左右間隙
９１：第１給気口                      ９１’：給気口
１００：エアー通路                      １０１：第１排気口
１０１’：排気路                        １２１：第２給気口
１３１：第２排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003684643.tif 000008
【図８】
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