JP2025536632A

JP2025536632A - 液体充填方法およびこのような方法の実行のための装置

Info

Publication number: JP2025536632A
Application number: JP2025527688A
Authority: JP
Inventors: ファンソ，ジ; ヨンキム，ホ; ジョンキム，ウォン; ジュンソン，ウォン
Original assignee: エンデンティクスカンパニー，リミテッド
Priority date: 2022-11-11
Filing date: 2023-11-08
Publication date: 2025-11-07
Also published as: WO2024101899A1; KR20240069080A; CN120187380A; EP4599791A1

Abstract

本発明の一実施例に係る端が塞がれた狭い管への液体充填方法は、前記管の内部に液体状態の揮発性物質を注入する段階と；前記管を密閉して真空形成装置を連結する段階と；前記真空形成装置を作動して前記管の内部圧力が前記揮発性物質の蒸気圧以下となるように負圧を形成することによって前記液体状態の揮発性物質を気化させる段階と；圧力を加えて注入液体を充填する段階を含む。前記液体状態の揮発性物質の気化段階では、前記真空形成装置によって加えられる負圧によって前記管の内部に存在していた空気が管の外部に排出される。前記注入液体の充填段階では、充填によって前記管内に加えられる圧力が前記揮発性物質の蒸気圧以上に達すると、前記気体状態の揮発性物質の凝縮が発生して前記揮発性物質の体積が減少し、前記気体状態の揮発性物質が占めていた前記管内空間に前記注入液体の充填がなされる。

Description

本発明は液体充填方法、より具体的には、一端が塞がれた狭い管または空間に液体を注入して充填する方法およびこのような方法の実行のための装置に関する。

一端が塞がれた狭い管または空間（ｄｅａｄｅｎｄｃｈａｎｎｅｌｏｒｓｐａｃｅ）に液体を注入して充填する技術は多様な産業分野で活用されている。ところが、液体を充填すべき空間を予め占有している空気を除去または外部に排出させないと注入液体を十分に充填することができない。内部に閉じ込められた空気を圧縮しても圧縮された空気の体積だけは注入液体が満たすことができない問題がある。その上、端が塞がれた狭い管または空間に閉じ込められた空気は、広い空間の場合とは異なって注入液体の充填過程で外部に排出されるのがさらに難しい。狭い管では注入液体の表面張力による影響が強くなって閉じ込められた空気が液体を突き抜けて外部に排出されるのが難しいためである（図１参照）。

本発明者（ら）が把握するところでは、一端が塞がれた狭い管または空間に液体を注入して充填するために、従来技術では次の二つの方法が試みられた。第１方法は、塞がれた空間に空気の排出のための出口を作って、注入材料の損失を勘案して注入する方法である。このような方法は材料の損失が発生するだけでなく、充填対象空間の出口を人為的に形成できない環境には適用が不可能である。第２の方法は、充填対象空間に高い水準の真空を形成することである。ところが、内部の空気を十分に除去できる程度に低い圧力を形成することは、費用および難易度の側面で非効率的である。また、現実的に適用可能な真空を適用する場合、内部の空気が十分に除去されない。例えば、内部圧力を０．１気圧水準に下げても約１０％の空気が依然として空間を占有しているため、この空気が占める空間は注入液体で充填することができない（空気を理想気体と仮定すると、ＰＶ＝ｍＲＴの公式が適用可能であるが、温度と体積が同じである場合、質量は圧力に比例する）。高度の真空を形成する方式の充填は、注入液体の蒸気圧が極端に低いか目標充填率が低い制限された状況でのみ適用可能である。注入液体の蒸気圧が相対的に高い場合、高度の真空の真空が形成されたチャネル内圧力が注入液体の蒸気圧より低いため、注入液体の気化が誘発される。この問題、すなわち注入液体の気化が誘発される問題を解決するために真空の水準を注入液体の蒸気圧以上に制限すると、充填率が低くなる限界がある。したがって、高度の真空を形成する方式の充填は、注入液体の蒸気圧が極端に低いか目標充填率が低い制限的状況でのみ有効である。

このように、一端が塞がれた狭い管または空間を完全に充填できる技術の必要性は関連技術分野に常に存在したにも関わらず、本発明に至るまで効果的な解決策が登場しなかった。

本発明の目的は、一端が塞がれた狭い管または空間に液体を注入して充填するにおいて、従来技術対比顕著に高い充填比率を達成する方法またはこのような方法の実行のための装置を提供することである。

また、本発明の目的は、従来技術対比顕著に高い充填比率を達成するとともに、従来技術対比顕著に簡単な設備および減少した費用を使う方法またはこのような方法の実行のための装置を提供することである。

本発明は液体充填方法およびこのような方法の実行のための装置に関する。本発明の一実施例に係る端が塞がれた狭い管への液体充填方法は、前記管の内部に液体状態の揮発性物質を注入する段階と；前記管を密閉して真空形成装置を連結する段階と；前記真空形成装置を作動して前記管の内部圧力が前記揮発性物質の蒸気圧以下となるように負圧を形成することによって前記液体状態の揮発性物質を気化させる段階と；圧力を加えて注入液体を充填する段階を含む。

前記液体状態の揮発性物質の気化段階では、前記真空形成装置によって加えられる負圧によって前記管の内部に存在していた空気が管の外部に排出される。前記注入液体の充填段階では、充填によって前記管内に加えられる圧力が前記揮発性物質の蒸気圧以上に達すると、前記気体状態の揮発性物質の凝縮が発生して前記揮発性物質の体積が減少し、前記気体状態の揮発性物質が占めていた前記管内空間に前記注入液体の充填がなされる。

また、本発明の範疇は前述した液体充填方法を実行するための液体充填装置を含む。

その他にも、追加的な構成が本発明に係る液体充填方法およびこのような方法の実行のための装置にさらに含まれ得る。

本発明によると、一端が塞がれた狭い管または空間に液体を注入して充填するにおいて、従来技術対比顕著に高い充填比率を達成する方法またはこのような方法の実行のための装置が提供され得る。

また、本発明によると、従来技術対比顕著に高い充填比率を達成するとともに、従来技術対比顕著に簡単な設備および減少した費用を使う方法またはこのような方法の実行のための装置が提供され得る。

端が塞がれた狭い管または空間に閉じ込められた空気の存在が注入液体の充填過程で外部に排出され難い理由を説明するための図面である。

本発明の一実施例に係る液体充填方法を説明するための図面である。

種々の物質の常温での蒸気圧を記載した表である。

アセトンの気化実験結果を図示する図面である。

アセトンの気化状態で充填物質の注入実験結果を図示する図面である。

歯を模って作った石膏模型を使った充填実験結果を図示する図面である。

実際の抜歯した歯を使った充填実験結果を図示する図面である。

後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明が実施され得る特定の実施例を例示として図示する添付図面を参照する。このような実施例は当業者が本発明を充分に実施できるように詳細に説明される。本発明の多様な実施例は互いに異なるが相互排他的である必要はないことが理解されるべきである。例えば、本明細書に記載されている特定形状、構造および特性は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく一実施例から他の実施例に変更されて具現され得る。また、それぞれの実施例内の個別構成要素の位置または配置も本発明の精神および範囲を逸脱することなく変更され得ることが理解されるべきである。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味として行われるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲の請求項が請求する範囲およびそれと均等なすべての範囲を包括するものと理解されるべきである。

以下では、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の種々の好ましい実施例に関して添付された図面を参照して詳細に説明することにする。

〔本発明の基本原理〕

本発明では、充填対象空間内部の空気を効率的に除去するための方法として、揮発性液体の沸騰による気化および圧縮による凝縮現象を活用する。一般的に気体は液体対比同一重量で約１０００倍の体積を占める。充填対象空間を空気ではなく揮発性液体の蒸気で満たし、注入液体を充填する。これと同時に、揮発性液体の蒸気を圧縮させながら凝縮させて液体状態への相変化を誘導すると、体積が急激に減って高い充填率の確保が可能である。

〔本発明に係る液体充填方法に対する説明〕

図２は、本発明の一実施例に係る液体充填方法を説明するための図面である。以下では、図２を参照して本発明の一実施例に係る液体充填方法について説明する。

第１段階として、充填対象空間に揮発性液体を注入する。

第２段階として、空間を密閉して真空形成装置を連結する。

第３段階として、揮発性液体の常温（または該当環境の温度）での蒸気圧以下の圧力が形成されるように真空を形成する。蒸気圧以下に圧力が下がりさえすれば良いので、高い水準の負圧形成装置は不要である。

第４段階として、負圧形成中に空間を満たしていた空気の一部は外部に排出される。これに伴い、減少した圧力により揮発性液体には沸騰による気化が発生する。真空形成装置の作動によって内部の空気と蒸気（揮発性液体の気化によって発生した蒸気）の一部は持続的に外部に排出される。

第５段階として、負圧形成中に揮発性液体がすべて気化すると、充填対象空間を占有していた空気は殆ど外部に排出され、空間の大部分は揮発性液体の蒸気で満たされる。

第６段階として、注入液体を充填する。注入液体の充填により揮発性液体の蒸気が圧縮され内部空間の圧力が上昇する。

第７段階として、圧力上昇によって揮発性液体の蒸気圧を超過すると凝縮が始まり、蒸気状態の体積対比１／１０００水準の体積の液体に相変化が発生する。

第８段階として、揮発性液体がすべて凝縮して充填が完了すると、全体空間の約０．１％水準のみ揮発性液体で満たされ、残りの空間はすべて注入液体で充填される。

以下では、前述した本発明の一実施例に係る液体充填方法の理論的背景を具体的に説明する。

まず、本発明で揮発性液体を活用する理由について説明する。液体状態の物質が沸いて気化するためには、特定温度で周辺環境の圧力が物質の固有物性である蒸気圧以下に下がったり特定圧力で周辺環境の温度が物質の固有物性である沸点以上に上昇しなければならない。液体が気化して気体状態になると一般的に体積が約１０００倍に増加する。その反対に、気体が液化して液体状態になると体積が１／１０００水準に減少する。したがって、充填対象空間を満たしている気体を圧縮して凝縮させると、体積が急激に減少して空いた空間なしに充填することができる。

常温および常圧付近で容易に気化および液化できる揮発性液体を使うのが有利である。揮発性液体は相対的に蒸気圧が低く、常温で圧力を少しだけ下げても気化が可能であるため、適用対象空間内部で容易に蒸気にすることができる。図３は、種々の物質の常温での蒸気圧を記載した表である（因みに、１気圧は約１００ｋＰａである）。

次に、内部の空気の除去原理について説明する。揮発性液体を充填対象空間に注入して負圧を形成して気化した後、内部空間を揮発性液体の蒸気で充填することができる。既存に空間を満たしていた空気は殆ど初期の負圧形成中に外部に排出され、その後にも残っている空気は揮発性液体の気化により発生した蒸気の一部とともに持続的に排出され得る。この時、揮発性液体の蒸気と空気との間の拡散は急速に起こるため、内部空間は急速に揮発性液体の蒸気でいっぱいになり得る。特に、負圧を形成して圧力が低く形成された場合、気体間の拡散はさらに急速に進行される。

例えば、１気圧で一般的なｇａｓ－ｇａｓｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓＤ１_ａｔｍは次の通りである。

Ｄ１_ａｔｍ～１０^－６－１０^－５ｍ^２／ｓ

揮発性液体の気化のために負圧を形成して０．１気圧水準の圧力が形成された環境では、理想気体の場合、ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓＤ０．１_ａｔｍが１０倍増加する。

Ｄ０．１_ａｔｍ～１０^－５－１０－４ｍ^２／ｓ

充填する空間の深さをＬ～１０ｍｍ水準とすると、蒸気の拡散に所要する時間ｔは数秒以内である。

ｔ～Ｌ２／Ｄ０．１_ａｔｍ～１００－１０^１ｓ

次に、適正負圧水準について説明する。定量的には内部空間の目標圧力（Ｐ）は次の条件を満足しなければならない。Ｐ_{揮発性液体}は揮発性液体の周辺温度での蒸気圧である。

Ｐ＜Ｐ_{揮発性液体}

この時、注入液体の蒸気圧特性、揮発性液体と注入液体間の反応性、揮発性液体と目標充填空間の適合性および目標充填空間に対する負圧形成の容易性などにより揮発性液体の種類（および蒸気圧）と内部空間の目標圧力を流動的に決定することができる。例えば、アセトンを揮発性液体として使うのであれば、内部空間の圧力を０．３気圧未満に下げてアセトンの沸騰と気化が可能である。

〔揮発性液体としてアセトンを使った実験遂行〕

本発明者（ら）は、前述した本発明に係る方法の一端が塞がれた狭い管または空間への液体充填性能を検証するために実験を遂行した。本実験ではアセトンが揮発性液体として採択された。アセトンは２５℃で３０ｋＰａの蒸気圧を有する。３６℃での蒸気圧は４８ｋＰａである。

本発明者（ら）は総３つの環境に対して充填実験を実施した。一番目の実験ではアセトンの気化過程および充填過程を外部で観察可能であるように、透明なアクリルで作った模型を使った。２番目の実験では歯を模って作った石膏模型を使った。３番目の実験では実際の抜歯した歯を使った。

上記３つの実験ではいずれも、アクリル管または歯の石膏模型内根管または実際の抜歯した歯の根管に液体状態のアセトンを注入した。その後、負圧形成を通じてアセトンの気化を誘導して端が塞がれた狭い管の内部をアセトン蒸気で満たした。その後、充填材の注入を実施し、充填材の注入中に高くなる圧力で気化したアセトンの液体状態への相変化を誘導しながら充填を完了した。

一番目のアクリル模型を使った実験は大きく２段階で実施した。最初の段階はアセトンの気化実験であり、２番目の段階はアセトンの気化状態で充填物質を注入する実験である。

アセトンの気化実験において、本発明者（ら）は３５－４５℃の水に湯煎中に負圧を形成した。負圧水準を０－９０ｋＰａの間で徐々に上昇させ、負圧上昇中に液体状態のアセトンの直接吸入を防止した。図４は、アセトンの気化実験結果を図示する図面である。図４の左側写真は、液体状態のアセトン４０μＬを端が塞がれた狭い管の内部に注入した状態で負圧をかけた後に２秒が経過した状態である。小さい滴の状態にアセトンの気化が開始される様子を確認可能である。図４の中間の写真は負圧をかけた後に５秒が経過した状態である。気化したアセトンがより広い空間を占めた様子を確認可能である。図５の右側写真は、負圧をかけた後に１０秒が経過した状態である。気化したアセトンが端が塞がれた狭い管全体を占有した様子を確認可能である。本実験により、負圧形成によってアセトンの気化が可能であるという点、負圧形成によって管内に存在していた空気をほぼ完全に外部に排出し、気化したアセトンが空間全体を占有するようにすることができるという点、４０μＬのアセトンの気化および空間の完全占有に約１０秒が必要とされるという点が確認された。本実験で４０μＬのアセトンが使われ、この程度の量のアセトンの気化に略１０秒程度の時間が必要とされるという点が明らかになったが、このような実験結果は本発明の範疇を制限するものと理解されてはならない。充填しようとする空間の大きさにより使われる液体状態のアセトンの量は変更可能であり、充填空間が置かれた環境により液体状態のアセトンの気化に所要する時間も変わり得る。また、本実験に使われた湯煎中の負圧形成方式の他に、あらゆる負圧形成方式が適用可能である。アセトン以外の他の種類の揮発性液体も使われ得るのは勿論である。

アセトンの気化状態で充填物質の注入実験結果は図５に図示される。図５の左側写真は、アセトンの、完全に気化して端が塞がれた狭い管を完全に占有した状態で充填物質を注入する前の状態である。図５の中間の写真は、同じ状態で充填物質が注入される過程の中間状態である。図５の中間の写真を見ると、不透明な充填物質が注入されて管の上端の２／３以上を占有し、管の下部にはまだ充填物質が到達する前の状態を確認可能である。図５の右側写真は、充填物質が端が塞がれた狭い管の下端部までほぼ完全に到達して充填が完了した状態である。理論的には管の最下端部には充填物質ではなく液体状態に相変化されたアセトンが存在するが、液体状態のアセトンが占有する空間の比率は全体の管の空間対比１／１０００に過ぎないので、肉眼では充填物質が管の全体を完全に占有したものと確認される。

図６は、歯を模って作った石膏模型を使った充填実験結果を図示する図面である。本発明者（ら）は歯の石膏模型を使った充填実験において二つの対照群を使った。第１は、負圧を形成するものの、液体状態のアセトンを注入せず、したがってアセトンの気化も起こしていない条件であり、図６の左側に該当する。第２は、液体状態のアセトンを注入した後、同一の負圧をかけてアセトンを気化させた状態で充填物質を注入した条件であり、図６の右側に該当する。２つの対照群すべてにおいて、充填圧力は１５０ｋＰａとした。図６を参照すると、第１の対照群では歯の石膏模型内に形成した、ますます狭くなる形態の管が半分程度しか充填されないことを確認することができる。反面、第２の対照群、すなわちアセトンの注入および気化状態で充填物質を注入した側で同じ形態の管が完全に充填されることを確認することができる。図６に図示された対照群で管の端は完全に密閉された状態である。

図７は、実際の抜歯した歯を使った充填実験結果を図示する図面である。本発明者（ら）は本実験において総３つの対照群を使った。第１は、負圧をかけず、アセトンの注入および気化を適用していない条件であり、図７の左側に該当する。第２は、負圧をかけるものの、アセトンの注入および気化を適用していない条件であり、図７の中間に該当する。第３は、アセトンを注入し、第２の対照群と同じ負圧をかけて気化させた状態で充填物質を注入した条件であり、図７の右側に該当する。３つの対照群すべてにおいて、充填圧力は１５０ｋＰａとした。図７を参照すると、本発明に係る充填方法を適用した対照群の圧倒的に優秀な充填性能を確認可能である。

以上で本発明が具体的な構成要素などのような特定事項と限定された実施例および図面によって説明されたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であればこのような記載から多様な修正および変更を試みることができる。

したがって、本発明の思想は前記説明された実施例に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なまたはこれから等価的に変更されたすべての範囲は本発明の思想の範疇に属すると言える。

Claims

端が塞がれた狭い管への液体充填方法であって、
前記管の内部に液体状態の揮発性物質を注入する段階と、
前記管を密閉して真空形成装置を連結する段階と、
前記真空形成装置を作動して前記管の内部圧力が前記揮発性物質の蒸気圧以下となるように負圧を形成することによって前記液体状態の揮発性物質を気化させる段階と、
圧力を加えて注入液体を充填する段階を含み、
前記液体状態の揮発性物質の気化段階では、前記真空形成装置によって形成された負圧によって前記管の内部に存在していた空気が管の外部に排出され、
前記注入液体の充填段階では、充填によって前記管内に加えられる圧力が前記揮発性物質の蒸気圧以上に達すると、前記気体状態の揮発性物質の凝縮が発生して前記揮発性物質の体積が減少し、前記気体状態の揮発性物質が占めていた前記管内空間に前記注入液体の充填がなされる、液体充填方法。
前記揮発性物質はアセトンである、請求項１に記載の液体充填方法。
根管充填方法であって、
根管の内部に液体状態の揮発性物質を注入する段階と、
根管の上端を密閉して真空形成装置を連結する段階と、
前記真空形成装置を作動して根管の内部圧力が前記揮発性物質の蒸気圧以下となるように負圧を形成することによって前記液体状態の揮発性物質を気化させる段階と、
圧力を加えて充填材を充填する段階を含み、
前記液体状態の揮発性物質の気化段階では、前記真空形成装置によって形成された負圧によって前記管の内部に存在していた空気が管の外部に排出され、
前記充填材の充填段階では、充填によって前記管内に加えられる圧力が前記揮発性物質の蒸気圧以上に達すると、前記気体状態の揮発性物質の凝縮が発生して前記揮発性物質の体積が減少し、前記気体状態の揮発性物質が占めていた前記管内空間に前記充填材の充填がなされる、根管充填方法。
前記揮発性物質はアセトンである、請求項３に記載の根管充填方法。
請求項１に記載された方法を実行するための液体充填装置。
前記揮発性物質はアセトンである、請求項５に記載の液体充填装置。
請求項３に記載された方法を実行するための根管充填装置。
前記揮発性物質はアセトンである、請求項７に記載の根管充填装置。