JPH09201371A - 歯科用エアータービンハンドピース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】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、タービンの
回転効率を大幅に向上させトルクを増大させた歯科用エ
アーハンドピースを提供する。 【解決手段】歯科用エアータービンハンドピースにおい
て、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、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、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する。 タービン翼と
チャンバーの上下内壁面の間隙は狭くとって配設する。

Description

【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、１
２は第２給気路、１３は第２排気路、１４は回転軸、１
５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、２
５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１
９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９
１’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１
０１’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 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。 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。 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１
４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１
１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２
２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１
４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１
４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 チャンバー７内の圧力を上昇をさせない。 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３
０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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。