JP6850577B2 - エアタービンハンドピースとそのヘッド部におけるタービンロータの回転方法 - Google Patents
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Description
一方、ノズル管の先端開口が大きい場合には圧縮空気はタービンブレード部のタービン翼の比較的広い範囲に亘って噴射され圧縮空気の噴射量が多くなるが、回転トルクにあまり寄与しない無駄な空気も多くなり、この無駄な空気がロータの回転抵抗となるおそれがある。
上記ヘッド部の内空部には、上記グリップ部に設けた給気路から上記ロータの第1のタービンブレード部に向けて空気を噴出する為の給気口と、上記第1のタービンブレード部からの空気を上記第2のタービンブレード部に導く導入部と、上記第2のタービンブレード部からの排気を上記グリップ部に設けた排気路に排出する為の排気口が設けられており、
上記給気口から噴出した空気は、上記ロータの回転軸に実質垂直な方向から記第1のタービンブレード部に作用し、上記第1のタービン翼と隣接する第1のタービン翼との間に形成した第1の空気通路を経て、上記第1のタービンブレードから回転軸の軸方向に排出した空気を上記ヘッド内周に設けた上記導入部に形成した第2の空気通路を経て第2のタービンブレードに導き、この空気を上記回転軸と実質垂直な方向に上記第2のタービンブレード部に作用させ、 上記第2のタービン翼と隣接する第2のタービン翼との間に形成した第3の空気通路を経て、上記排気口から排出するようにした空気駆動回転切削器であって、
上記導入部に形成した第2の空気通路が、上記回転軸に平行な複数の壁面と、この隣接する壁面の間に形成され上記回転軸に平行な面を横切る壁面により形成される複数の凹状空所で形成されている。
第1の形態の空気駆動回転切削器によれば、第2の空気通路は、上記回転軸に平行な複数の壁面と、この隣接する壁面の間に形成され上記回転軸に平行な面を横切る壁面により形成される複数の凹状空所である事を特徴にしている。
したがって、第2の空気通路はヘッド部を軸に平行な方向から加工することによって、換言すれば軸に直交する方向又は斜めの方向から加工する必要なく製造できる。そのため、第2の空気通路を含むヘッド部を容易に安価に製造できる。また、従来の内側ハウジングは内外を貫通する溝(スロット)を形成しているため強度が弱く耐久性に劣るという問題があったが、本形態ではそのような溝は必要無いので、強度低下の問題もない。
さらに、上述した従来の空気駆動回転切削器では第2の空気通路を2つの部材(内側ハウジングとリング部材)で構成し、両者に形成したねじで組み立てる構成を採用しているが、本形態では第2の空気通路を単一の部材で形成できるので製造が容易で加圧空気の漏れもなく回転数トルクが安定するとしている。
さらにこの形態において、第2の空気通路の形成されている領域が上記円周方向に連続して全周に設けられることを特徴とする。
試験結果から、
特に、還流回路の還流口径は、エア供給口の径1.3mmに対して1.0mmであることが最も好ましいことが判明し、これを口径比で表せば、還流出口径をエア供給口径で除した値が0.77であると説明している。
そして、その時の最大仕事率は、還流管路を形成しない従来型のエアタービンハンドピースでは最大仕事率が23.50Wとなることに対して、還流管路を形成した該発明のエアタービンハンドピースにおいては26.95Wと、著しく仕事量が増加したと説明している。
しかし、当該業者と言わずとも、できるだけ構造を簡素化し求められる性能を実現しようすることは当然の行為であり、内側ハウジングを省いて単一の部材で形成すること自体、本来望まれる構成に近づいたに過ぎず、加圧空気の漏れもなく回転数、トルクが安定したことも至極当然の結果である。
その上で、トルクを維持し又は過剰に低下させることなく、ロータ及び切削工具の回転数を必要に応じて低下でき、結果として、発熱の低減、騒音の低減及び音質の改善、切削工具の破損防止、軸受の長寿命化の方向に働くとしても、経済的効果については大きな疑問を抱かざるを得ない。
そしてまた、ヘッド部に穴をあけて給気路を形成した第6の形態の空気駆動回転切削器によれば、従来の空気駆動回転切削器のように給気路を形成するために複数の構成部品を必要としない。そのため、エアタービンは、組立が簡単である。また、加圧空気の漏れもないので、供給された加圧空気をロータ及び切削工具の回転に有効に活用できる。と説明しているが、第1の形態同様、できるだけ構造を簡素化し求められる性能を実現しようすることは当然の行為であり、何ら評価すべきものは見出せない。
なお、タービンロータ6の形状は、実施例1に制限されることは無くエアタービンの仕様に合わせて、実施例2〜6に示したものを選択すればよく、その際、チャンバ8aをタービン室16の構成要素としてもよい。いずれの構成についても、従来に技術に比して構造も複雑ではなく、廉価に提供できる。
また、以上以外の構成作用効果の説明は、特許文献4記載を援用する。
そして、図6はタービンブレード部20の斜視図、図7(a)は上面図、同(b)は側面図、同(c)は下面図、図8は拡大上面図である。
さらに、各ブレード22には、各ブレード22の凸面部23とは反対側の背面部24において、各ブレード22の高さh(図6および図7(b)参照)の略1/2の位置h1より下部の背面部24aを、タービンロータ6の回転方向後方に隣接するブレード22の立設基部22a方向に、徐々に後退面とする湾曲面部25を形成することにより、実施例1におけるエア供給口14からの給気の受圧部25を設けることにより構成されている。
軸受部26は、タービンブレード部20の軸心に設けた、実施例1における回転軸8の軸受部である。
従って、かかる構成の実施例を実施例3として説明するが具体的図面については前記実施例2の各図を上下逆にしたものであるので、これを省略しその他の構成説明をも省略するものである。
そして、図9,10,11に示すタービンブレード部20は、実施例2,3におけるタービンブレード部20の構成において各ブレード22の上側の外周先端22cを面取りすることにより形成した構成を示すものである。
因って、当該各ブレード22の上側外周先端22cの面取部22dにより、タービンロータ6の軽量化を計り回転作用効果を助長することにより回転トルクの向上を計ることができるものである。
そして、図12に示すタービンブレード部20は、前記実施例2〜4のタービンブレード部20の構成において、各ブレード22の凸面部23の先端近傍に形成した後退面27の外周面23aをブレード22の高さ方向に面取りすることにより各ブレード22に面取部28を設けることにより構成したものである。
因って、当該実施例5のタービンブレード部20によれば前記実施例4のタービンブレード部20の先端近傍に形成した後退面27の構成に加える面取部28により、タービンロータ6の軽量化をさらに助長するとともに各ブレード22に浮力作用を付与し、給気によるタービンロータ6の回転トルク・仕事率を各ブレード22の回転作用をスムーズかつ効率化することにより向上することができるものである。
そして、同図示の各ブレード22の面取部29は、実施例5の場合には、各ブレード22の凸面部23先端近傍に形成した後退面27の外周面23aをブレード22の高さ方向に単なる面取り加工により形成したのであるが、これをR状の面取り加工を施すことにより形成した場合の実施例を示すものである。
その他の構成は実施例2〜5と同一であるので同一番号を付し、説明は省略する。
因って、当該実施例6のタービンブレード部20により、実施例5と同様の作用効果を発揮することができる。
2 ネック部
3 ヘッド部
4 グリップ部
5 ホース
6 タービンロータ
7 切削工具
8 回転軸
8a チャック
9 ボールベアリング
10 プッシュボタン
11 エア供給管路
12 排気管路
13 ノズル
14 エア供給口
15 タービン室
16 還流管路
17 還流出口
18 排気口
19 還流入口
20 タービンブレード部
21 円盤部
22 ブレード
22a 立設基部
22b 隣接部
22c 上側の外周先端
22d 面取部
23 凸面部
23a 後退面27の外周面
24 凹面部(背面部)
24a 下部の背面部
25 湾曲面部(受圧部)
26 軸受部
27 後退面
28、29 面取部
Claims (9)
- 内部にタービン室を形成するとともに該タービン室内に軸受手段を介して回転自在にタービンロータが設けられたヘッド部と、
該ヘッド部に連設され術者に把持されるネック部と、
該ネック部の後方に連設されたグリップ部とを備え、
かつ前記タービンロータを駆動するためにエア供給口から給気するエア供給管路および給気にて前記タービンロータを回転した後に排気口から排気する排気管路を備えたハンドピースであって、
前記ヘッド部のタービンロータは、切削工具を着脱自在に装着される回転軸およびタービンブレード部を具備するとともに前記タービンブレード部は、下面の円盤部と該円盤部の中心軸に対して半径方向に等間隔に一体的に配設された複数のブレードから構成され、
さらに、前記タービンブレード部の各ブレードは、前記タービンロータの回転方向に凸面部を有する横断面形状が略三日月状の形態に前記円盤部の上側に立設されるとともに各ブレードの前記凸面部とは反対側の背面部において、
各ブレードの高さの略1/2の位置の下方向の背面部を、隣接する回転方向後方のブレードの立設基部方向に徐々に後退面とする湾曲面部を形成することにより、
前記エア供給口からの給気を受圧する受圧部を設け、
前記受圧部の形状としては、各ブレードの立設基部間の間隔底部をR状に加工形成することに加えて、各ブレードの回転方向間の隣接部を上面より底部方向にR状に加工形成することにより構成したことを特徴とするエアタービンハンドピース。 - 前記ヘッド部のタービンロータを構成する前記タービンブレード部の各ブレードは、
前記円盤部の下側に立設するとともに各ブレードの背面部にエア供給口からの給気を受圧する前記受圧部を設けることにより構成したことを特徴とする請求項1記載のエアタービンハンドピース。 - 前記該各ブレードの先端近傍かつ外周近くは、回転方向と反対の方向に後退し、
さらにその先端と外周面とが面取りの種類を問わず:C、円、楕円または放物線で結ばれたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のエアタービンハンドピース。 - 前記該各ブレードの先端近傍かつ外周近くは、回転方向と反対の方向に後退し、
そのブレードの付け根から半径方向に延びた第1の面と回転方向と反対の方向に後退した第2の面とは円、楕円または放物線で結ばれたなだらかな面を構成しつつ、先端(外周面)は、「凸面」および「背面部」に対しても円、楕円または放物線で結ばれたことを特徴とする請求項1または請求項2記載のエアタービンハンドピース。 - チャンバをタービン室の構成要素とし、該チャンバ内に軸受手段を介して回転自在にタービンロータを設けることにより前記ヘッド部を構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のエアタービンハンドピース。
- 前記請求項1〜5いずれか1項記載のエアタービンハンドピースにおいて、
前記排気管路に、還流入口としての一端を開口するとともにその他端としての排気出口を前記タービン室に開口する排気の還流管路を形成し、
前記エア供給管路のエア供給口径をD0とし、
還流出口の口径をD1とするときに、当該還流管路の前記還流出口の口径を、D0:D1=1:0.69〜0.92として設定して構成し、
かつ当該還流管路の前記還流出口を、
前記エア供給口と前記排気出口との間における前記エア供給口近傍のタービン室に開口することにより構成したことを特徴とするエアタービンハンドピース。 - 前記エア供給管路のエア供給口径をD0とし、前記還流出口の口径をD1とするときに、前記還流出口の口径を、D0:D1=1:0.77として設定して構成し、
かつ当該還流管路の前記還流出口を、
前記エア供給口と前記排気出口との間における前記エア供給口近傍のタービン室に開口することにより構成したことを特徴とする請求項6記載のエアタービンハンドピース。 - 前記請求項1〜5いずれか1項記載のエアタービンハンドピースにおいて、
前記タービンロータを駆動するエア供給管路を介してエア供給口から給気するエアを、
前記タービンロータのタービンブレード部の各ブレードの受圧面部にて受圧しつつタービンロータを回転することを特徴とするエアタービンハンドピースのヘッド部におけるタービンロータの回転方法。 - 前記請求項3記載のエアタービンハンドピースにおいて、
前記タービンロータを駆動するエア供給管路を介してエア供給口から給気するエアを、
前記タービンロータのタービンブレード部の各ブレードの受圧面部にて受圧しつつタービンロータを回転するとともに各ブレードの面取部を介して、
前記タービンロータを回転した後の排気を、前記排気管路の排気口から排気することを特徴とするエアタービンハンドピースのヘッド部におけるタービンロータの回転方法。
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