KR0142362B1 - 소형유체구동 터빈 핸드피스 - Google Patents

Abstract

소형유체구동 터빈 핸드피스(A)는 헤드부(H)와 헤드부(H)에 연접된 넥크부(N)으로 구성된다. 헤드부(H)는 헤드(1)의 챔버(11)내에 터빈 블레이드(2)를 갖는 터빈회전자축(3)의 상기 터빈 블레이드(2)가 배치되어 있고, 헤드(1)내부에 상기 터빈회전자축(3)이 회전가능하게 베어링부(4)에 의해 지지되며, 넥크부(N)은 그 본체(6)내부에 상기 챔버(11)내의 터빈 블레이드(2)에 가압유체를 공급하는 공급로(7)와 챔버(11)내의 상기 가압유체를 배출하는 배출부(8)를 갖는다. 1개의 공급구(71)와 배출로(8)의 배출구(81)사이의 배치위치 관계는 공급구(71)에 근접위치에 배출구(81)를 배치하도록 설정된다.

Description

소형유체구동 터빈 핸드피스

제1도는 본 발명에 의한 소형(치과용) 공기터빈 핸드피스(air turbine handpiece)의 사시도.

제2도는 본 발명의 제1실시예에 의한 소형(치과용) 공기터빈 핸드피스의 요부 종단면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도.

제4a도 및 제4b도는 본 발명에 의한 소형(치과용) 공기터빈 핸드피스에 적용된 제1실시예의 터빈 블레이드(blade)를 설명하는 도.

제5a도 및 제5b도는 본 발명에 의한 소형(치과용) 공기터빈 핸드피스에 적용된 제2실시예의 터빈 블레이드(blade)를 설명하는 도.

제6a도 및 제6b도는 본 발명에 의한 소형(치과용) 공기터빈 핸드피스에 적용된 제3실시예의 터빈 블레이드(blade)를 설명하는 도.

제7a도 및 제7b도는 본 발명에 의한 소형(치과용) 공기터빈 핸드피스에 적용된 제4실시예의 터빈 블레이드(blade)를 설명하는 도.

제8도는 본 발명과 같은 방식의 소형공기 핸드피스와 등가한 실험장치의 측면도로서, 공기공급배출시스템을 나타내기 위하여 일부를 투시한 도.

제9a도는 제8도의 하우징(housing) 부재 H₁의 평면도이고, 제9b도는 제9a도의 IXB-IXB선 단면도.

제10도는 제9a도의 공기공급로 7의 축방향, 즉 Ⅹ-Ⅹ선 단면도.

제11도는 종래기술과 같은 방식의 소형공기 핸드피스와 등가한 실험모델의 측면도로서, 공기공급배출시스템을 나타내기 위하여 일부를 투시한 도.

제12a도는 제11도의 하우징부재 H₁의 평면도이고, 제12b도는 제12a도의 XIIB-XIIB선 단면도.

제13도는 제12a도의 공기공급로 7'의 축방향의 XIII-XII선 단면도.

제14도는 본 발명의 제2실시예에 의한 소형(치과용) 공기터빈 핸드피스의 요부종단면도.

제15도는 제14도의 XV-XV선 단면도.

제16도는 종래의 의료용(치과용) 공기터빈 핸드피스의 요부종단면도.

제17도는 제16도의 XVII-XVII선 단면도.

제18도는 공기터빈에서의 공급공기압과 공급공기속도의 상관(이론치)을 나타낸 그래프.

제19도는 공기터빈에서의 공급공기압과 공급(유입)공기체적의 상관(이론치)을 나타낸 그래프.

본 발명은 가공공작용 또는 의료용 또는 치과용으로서 유용한 소형의 유체구동 터빈방식의 핸드피스(이하, 소형유체구동 터빈 핸드피스라 함)에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 핸드피스 자체에 의해 치수적으로 감소되고, 보다 작은 에너지의 공급하에 터빈 블레이드의 속력, 즉 주변벽부에 터빈 블레이드를 갖고 축심부에 각종 도구중 하나를 갖는 터빈 회전축의 출력토크를 헤드챔버(head chamber)내에서 증가시킬 수 있으며, 그 소형화에도 불구하고 고성능을 보이는 소형유체구동 터빈 핸드피스에 관한 것이다.

소형유체구동 터빈 핸드피스는 현재까지 폭넓게 사용되고 있는데, 예를들면 재료의 절삭 또는 연삭가공에 사용되고 있고, 또는 의료용이나 치과용으로서 외과(뇌외과, 정형외과, 구강외과 또는 이빈후과)에서의 복원수술시 또는 치과에서의 구강치료시 뼈나 치아의 개방절삭, 천공, 절삭 또는 절단 등에 사용되고 있다.

상기한 소형유체구동 터빈 핸드피스중에서, 예를들면 터빈의 구동매체인 가압유체로서 가압공기를 사용한 치과용의 소형유체구동 터빈 핸드피스는 치과용 공기터빈 핸드피스라고 불리운다. 그 외관형상은 후술하는 본 발명의 기술적 구성의 설명으로 인용하는 제1도에 도시된 바와 같다.

제1도에 도시된 바와 같이, 상기 치과용 공기터빈 핸드피스 A는 헤드부 H와 그립(grip)부 G로 구성되어 있다. 그립부 G의 넥크(neck)부 N은 헤드부 H에 연접되고 헤드부 H내에 배열된 공기터빈에 가압공기를 공급, 배출하는 기구를 내부에 구비하고 있다. 제1도에서 B로 표시된 것은 공기터빈의 회전축에 고정보지된 도구이다.

이하, 설명의 편의상, 소형유체구동 터빈 핸드피스의 대표적인 예로서, 터빈의 구동매체로서 가압공기를 이용한 상기 치과용 공기터빈 핸드피스를 예로하여 종래기술과 본 발명을 설명한다.

말할필요도 없이, 본 발명에 있어서 터빈의 구동매체는 상기한 가압공기에 한정되지는 않는다.

즉, 터빈의 구동매체로서의 가압유체는 가압공기로 한정되지 않고 예를들면, 가압액체, 가압증기를 포함하는 가압기체의 각종의 가압유체를 사용할 수가 있다.

이하의 설명에 있어서 가압공기와 관련하여 사용된 공기공급 및 공기공급구 및 공기배출(방출)과 공기배출구 용어는 다른 가압유체를 적용한 공급과 공급구 및 배출(방출)과 배출구로서 명확히 읽어져야 한다.

본 발명의 소형유체구동 터빈 핸드피스의 응용분야로서는 상기한 치과용 분야에 한정되지 않고 의료용 분야와 재료의 절삭 또는 연삭 가공분야에도 응용된다.

이들 응용분야에 있어서, 본 발명에 의한 소형 핸드피스는 핸드피스 용어와 관련하여 손으로 파지되어 사용되는 형태뿐만 아니라 기구의 구성요소(부재, 부품 등)로서도 사용될 수가 있다.

종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A', 특히 그 헤드부 H' 및 이 헤드부 H'에 연접된 넥크부 N'의 내부구조는 제16도와 제17도에 도시되어 있다.

종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'의 내부구조를 도시한 제16도와 제17도에 있어서, 제16도는 터빈회전자축 3'의 축방향으로 바라본 종단면도이고 제17도는 제16도의 XVII-XVII선 단면도이다.

제16도에 도시된 바와 같이, 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'의 헤드부 H'는 터빈회전자축 3'의 주변벽에 설치되고 헤드 1'의 챔버 11'에 배열된 터빈 블레이드 2'를 갖고 헤드 1' 내부에 배치된 베어링 4'에 의해 터빈회전자축 3'를 회전가능하게 지지한다.

헤드 1'는 헤드본체 12'와 캡(cap)부 13'로 구성된다. 헤드본체 12' 내부에는, 터빈 블레이드 2'를 수용하기 위한 챔버 11'를 형성하고 터빈회전자축 3'를 회전가능하게 지지하기 위한 베어링 4'도 배열한다.

물론, 치과용 절삭 또는 연삭공구 등의 공구축 5'는 터빈회전자축 3'의 축심부에 고정보지되어 각종의 치료를 행한다. 더욱이, 도면에 도시된 바와 같이 공구축 5'를 보지하는 척(chuck) 51'가 공구축 5'의 주변벽에 배열된다. 도시된 척이 마찰식 척기구이지만, 공지의 터치(touch)작용식 척기구도 사용할 수가 있다.

제16도에 도시된 바와 같이, 각 베어링 4'는 내부레이스(race) 41', 외부레이스 42', 볼 43' 및 리테이너(retainer) 44'의 순으로 구성되는 볼 베어링으로 형성되어 있다. 각 베어링 4'의 외주변벽 또는 단부중에는, O링 또는 축강성을 향상시키는 공지의 기구가 베어링 4'를 구심으로 하도록 배열될 수도 있다. 도시된 베어링이 볼 43'를 이용하는 볼 베어링이지만, 공기 베어링으로 불리우는 공지의 공기 베어링기구의 어느것일 수도 있다.

제16도에 도시된 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'의 구조에 있어서 특별히 고려하여야 할 점은 가압공기의 공급·배출시스템의 배열방식과 이와 관련하여 챔버 11'내에의 터빈 블레이드 2'의 배열방식이다.

종래의 기술은 제16도에 도시된 바와 같이, 터빈 블레이드 2'가 터빈회전자축 3'의 축방향으로 바라보았을때, 터빈 블레이드 2'와 각 상하내벽 111', 112'의 간격(d₁')을 크게하여 배열된 것을 특징으로 한 것이다. 도면에 있어서, 챔버 11'의 주변내측벽 113'과 터빈 블레이드 2'의 간격 d₂'는 일반적으로 상기 간격(d₁')보다도 좁다.

종래 제품에 있어서, 예를들면, 터빈회전자축 3'의 축방향으로 바라본 터빈 블레이드 2'의 높이가 2.8mm에 대하여, 간격 d₁'이 1.150mm(1150μm)인 공지의 제품이 있다.

종래 제품의 상기 간격 d₁'는 본 발명의 제품의 대응하는 간격과 비교하여 극히 크다. 그 이유는 본 발명의 주 특징인 공기공급과 배출시스템을 설명할때 이후에 설명한다.

제16도와 제17도에 도시된 바와 같이, 넥크부 N', 특히 그 넥크본체 6'는

-챔버 11'내에 배열된 터빈 블레이드 2'에 가압공기를 공급하기 위한 공기공급 7'와 공기공급 71' 및

-챔버 11'내에서 가압공기를 배출하기 위한 공기배출로 8'와 공기배출구 81'

을 갖는 것으로서 구성된다.

챔버 11내에서 가압공기를 배출하기 위한이란 표현은 정확히로는 올바르지 않다. 이것은 공기공급구 71'에서 챔버 11'내로 공급된 가압공기가 공기공급구 71'를 통과할때 갑자기 팽창, 감압하여 가압공기 공급시에 가압상태를 유지하지 못하기 때문이다.

그러나, 이하의 설명에서는 공기공급구를 통하여 공급된 가압공기라는 표현과 관련하여 상기한 표현을 채용한다. 마찬가지로, 가압공기류 용어를 사용하여 챔버내의 공기흐름을 설명한다.

상술된 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'에 있어서, 헤드부 H'의 헤드본체 12' 또는 넥크부 H'의 본체 6'에는 치료부위를 조명하기 위한 조명시스템 또는 치료부위에 물 또는 생리식염수를 분산하여 뼈 또는 치아의 절삭열을 제거하거나 뼈 또는 물을 세정하기 위한 급수로가 설치되어 있다.

제17도는 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'의 가압공기의 공급 및 배출방식을 도시한 것이다.

즉, 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'의 가압공기의 공급 및 배출은 도면에 도시된 방식으로, 즉 넥크부 N'의 본체 6'에 배열된 공급로에 가압공기를 공급하고, 가압공기를 공급구 71'를 통하여 챔버 11'내로 유입하고, 블레이드 2'에 대하여 가압공기를 분사시켜 터빈회전자축 3'에 회전구동력을 발생시키며, 챔버 11'에서 가압공기를 배출함으로써 행해진다.

즉, 종래의 공기터어빈 핸드피스 A'의 터빈 블레이드 2'에 대한 가압공기의 공급과 챔버 11'내에서 가압공기의 배출은 제17도에 도시된 공기공급·배출시스템의 존재를 전체로 하여 행해진다.

이제, 공기공급·배출시스템을 상세히 설명한다. 제17도에 도시된 바와 같이, 가압공기를 넥크부 N'의 본체 6'에 배열된 공기공급로 7'에 공급하고, 그 가압공기를 공기공급로 71'를 통하여 챔버 11'내에 배열된 터어빈 블레이드 2'에 대하여 분사시켜, 터빈회전자축 3'을 중심으로 하여 U턴시켜서 넥크부 N'의 본체 6'에 배열된 배출구 81'에서 배출로 8'로 안내시켜서 배출한다. 제17도중, 챔버 11'내의 가압공기류 b에 있어서, 실선은 상기 간격 d₂'(제16도 참조)을 통하여 원주상 흐름을 표시하며 점선은 상기 간격 d₁(제16도 참조)를 통하여 원주상 흐름을 표시한 것이다.

종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'의 가압공기공급 및 배출시스템에 있어서, 제17도에 도시된 바와 같이, 가압공기를 챔버 11'내로 공급구 71'에서 실선 b의 터빈회전자축 3'을 중심으로 하여 원주상으로 흐르게 하면서 U턴(실선과 점선으로 표시된 원주상 흐름)시켜서 배출구 81'에 이르게 한다. 이것은 가압공기류가 그 원주상 흐름경로에 있어서 터빈 블레이드에 운동량을 계속 공급하여 터빈회전자축 3'의 회전토크의 증대에 기여한다는 근거에 의해 고려된 것으로 여겨진다.

종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'의 가압공기공급 및 배출시스템이 상기 고려방식(설계 사상)에 근거되므로, 배출구 81'는 공급구 71'를 통하여 분사된 가압공기가 챔버 11'내에 원주상으로 흐른후 배출되도록, 즉 제16도와 제17도에 도시된 위치에 배열된다.

즉, 제16도와 제17도에 도시된 바와 같이, 배출구 81'는 공급구 71'에 대하여 소정의 간격(C)이 그 사이에 있게 실제 대칭의 위치에 배치된다.

터빈 블레이드 2'에의 가압공기에 의한 운동량의 전달효율 및 챔버내에서 가압공기의 배출효율에서, 제16도에 도시된 바와 같이 공급구 71'는 가압공기를 터빈 블레이드의 축방향에서 터빈 블레이드 12'의 실재 중앙부위에 분사시키도록 배치되고, 배출구 81'는 공급구 71'의 중심레벨을 공유하는 위치에 있어서, 상기한 간격 C에 의해 공급구 71'에서 이간되어 배치되어 있다. 배출효율의 관계에 있어서, 일반적으로 배출구는 관련된 공급구보다 개구면적이 크다.

상술한 종래의 설계사상에 근거하여 공기공급 및 배출시스템이 구비된 치과용 공기터빈 핸드피스 A'에 있어서 터빈회전자축 3'의 회전토크(출력)의 증가를 달성하기 위하여는, 이론적으로는, 공기공급구 71'에 가압공기의 공급속도를 증가시키거나 단위시간당 가압공기의 공급량을 증가시키는 것만이 필요하다.

이론적으로는 이렇게 공급된 가압공기에서 터빈회전자축 3'가 받는 힘은 터빈 블레이드 2'가 단위시간당 가압공기류에서 받는 운동량, 즉 가압공기와 단위시간당 공기의 공급량의 공급속도의 곱과 같다는 것이다.

더욱이, 상기한 공급공기속도와 공급공기량은 제18도와 제19도에 도시된 바와 같이, 이렇게 공급되는 가압공기압과 공급구의 단면적에 의존한다. 토크(출력)의 증가를 달성하기 위하여는, 가압공기압을 증가시키거나 공급구의 단면적을 크게하는 것만이 필요하다. 이들 조처는 일상의 접근법(approach)으로서 채용되었다.

제18도와 제19도는 이후 설명되는 바와 같이 준비되었다. 가압공기를 컴프레셔(compressor)에서 공급하여 챔버내에 분사하는 시스템에 있어서, 압축성 비점성기체의 등엔트로피(isentropic)흐름(즉, 단열시스템에 있어서 어떠한 마찰에 의해도 수반되지 않는 가역적 흐름)을 가정하여 고려한다.

-압축성 비점성기체의 1차원 정상흐름에 대한 오일러(Euler) 방정식을 유선(stream line)을 따라서 적분하여 얻어지는 에너지 방정식, 즉 베르노일(Bernoulli)방정식으로 등엔트로피 흐름의 조건과 기체의 상태 방정식을 대입한 식 및

-1차원 정상흐름에 대한 오일러의 연속방정식을 사용하여, 챔버의 공기공급구에서의 흐름속도(소정의 가압공기압에 대한 공기공급속도)(제18도 참조) 및 질량유량(소정의 가압공기압에 대한 공기공급량)(제19도 참조)을 결정하여, 이들을 그래프로 도시하였다.

그러나, 실질적으로는 소정의 크기와 소정의 용량의 공기공급구 및 배출구를 갖는 챔버내에 수납된 치과용 공기터빈계에 있어서, 상기한 공급공기 속도와 공급공기량을 증대시키고자 할때, 다음의 현상이 관찰된다.

부수적으로, 하기의 관찰결과는 공기터빈계로서, 제16도와 제17도를 참조하여 설명한 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A', 구체적으로 JET MASTER FAR-E2(상품명:J. MORITA MFG. CORP.제)를 카피(copy)한 투명 합성수지제의 실험장치를 제조하여 그 장치를 사용하여 실험을 행함으로써 얻어졌다.

(1) 공급공기속도를 증가시키기 위하여 가압공기압을 상승시킨 경우

제18도에서 알 수 있는 바와 같이, 가압공기압을 1kgf/cm²이상으로 상승시킨 경우에도 공급공기속도를 음속이상으로 증가시킬 수가 없었다. 따라서 상기 레벨 이상의 가압공기압은 토크의 증가에 기여하지 않는다.

(2) 공기공급량을 증가시키기 위하여 가압공기압을 상승시킨 경우

상기 비례가 깨지기 시작하여 공급된 공기에서 에너지의 전달효율이 악화한다.

즉, 이렇게 공급된 가압공기는 공기공급량의 증가에 비례하여, 예를들면, 제19도에 도시된 가압공기압을 2.0kgf/cm²에서 3.0kgf/cm²로 변화시켜서 달성된 공기공급량의 증가에 비례하여 터빈회전자축 3'의 토크(최대속력)를 증가시킬 수가 없었다.

이것은 다음의 이유에 의한 것이다.

(ⅰ) 공기공급량의 증가에 의해 챔버 11'내의 압력이 상승하여, 그 결과, 공급공기속도의 저하를 발생시킨다.

(ⅱ) 이렇게 공급된 가압공기는 터빈 블레이드 2'에 충돌한 후, 터빈회전자축 3'의 회전방향과 동일한 방향으로 챔버 11'내에 원주상으로 흐른다. 그러나, 터빈회전자축 3'의 속력과 비교하여, 그 원주상 흐름의 속도는 극히 저하하여 역으로 챔버내에서 저항체로서 작용하기 시작한다.

(3) 공기공급량을 증가시키기 위하여 공기공급구의 단면적을 증가시킨 경우

상기 (2)와 마찬가지로 공급된 가압공기는 챔버 11'내에서 저항체로서 작용하기 시작한다. 그러나, 이러한 경향은 공급되는 가압공기압을 증가시키는 상기 (2)보다도 강하였다.

이것은 공기공급구의 단면적이 증가하면, 공기공급구를 통하여 분산된 가압공기가 챔버 11'내에서 급격히 확산하고, 속도가 저하하여 저항작용을 강하게 한다는 것에 기인된다. 따라서, 큰 공기공급구를 통하여 분산된 가압공기는 그 저항작용에 직면하고, 터빈 블레이드 2'로의 공급된 공기의 에너지의 전달효율이 상기 (2)보다도 악화된다.

상기 (3)의 공기공급구의 단면적을 크게하는 종래기술의 특징으로서는, 예를들면 미국특허 제3,893,242호와 제4,020,556호에 이중 공기공급로 시스템을 갖는 치과용 공기터빈 핸드피스가 제안되어 있다.

상기 미국특허 각각은 치과용 공기터빈 핸드피스의 구조에 있어서, 터빈회전자축에 공구축을 고정하기 위한 렌치(wrench)기구, 효율적인 광전송을 보증하는 광섬유 무리(bundle)(특히, 핸들부의 내부, 즉 그립부에 있어서의 광섬유의 연결수단) 및 터빈에 대한 가압공기의 공급수단의 새로운 특징을 제공한 것이다. 미국특허들의 제2도, 제3도 및 제9도는 이중 공기공급로 시스템을 갖는(따라서, 2개의 공급구를 가짐), 즉 공기공급구의 단면적을 크게하여 가압공기의 공급량을 증가시키는 실시예를 개시하고 있다.

보다 상세히로는, 상기 미국특허들의 치과용 공기터빈 핸드피스는 터빈하우징에 대하여 동일한 수평면에 배치되고, 즉 2개의 공기공급구가 서로 소망의 각도로 배치되며, 터빈하우징에 배치되고 공기공급구에 인접하여 배치된 터빈 블레이드에 대하여 가압공기를 각 공기공급구에서 분산시켜서 터빈에 회전력을 인가하여 배출구를 통하여 공기를 배출하는 구조로 되어 있다.

미국특허들의 명세서의 설명과 이의 제3도와 제9도의 관계에 있어서, 배출구는 각각 공기공급구의 상하에 배치되어 있다.

이제, 미국특허에 개시된 치과용 공기터빈 핸드피스의 구조와 후술되는 본 발명의 것에 있어서의 큰 차이점을 설명한다. 이 차이점은 본 발명의 작용효과에 실제 차이점을 나타낸다. 이점은 이후에 실증데이타에 근거하여 상세히 설명한다.

본 발명의 치과용 공기터빈 핸드피스와 비교하여, 상기 미국특허에 개시된 것은 하기의 점에서 다르다.

-가압공기의 공급·배출시스템이 전부 다르다. 즉, 본 발명은 1개의 공기공급구를 가진 반면에, 미국특허는 2개의 공기공급구를 가지고 있고 각각의 공기공급구를 인접하는 블레이드에 가압공기를 분사하는 위치에 배치하고 있다.

-미국특허의 제3도와 제9도에 비추어, 미국특허에 개시된 것은 상기 제16도에 의해 설명한 챔버내에 배치된 터빈 블레이드와 챔버의 상하내벽면과의 간격(d₁')에 주목하면, 이 간격(d₁') 관점에서는 종래기술에 속하는 것이다.

-가압공기의 공급구의 크기가 전부 다르다. 이점에 있어서, 미국특허에서는 2개의 공기공급구의 크기에 관한 구체적인 정량적 수치를 개시하고 있지 않고, 그 제3도 및 제9도의 실시예에 의해서, 터빈회전자축의 축방향에서 터빈 블레이드의 높이의 약 50%에 상당하는 크기(각 공기공급구의 직경)를 갖는 것을 개시하고 있다. 즉, 2개의 공기공급구의 총 크기는 상당히 크다.

한편, 본 발명에 의한 핸드피스는 상술한 바와 같이 1개의 공기공급구만이 제공되어 있다. 더욱이, 1개의 공기공급구의 크기는 터빈 블레이드의 높이의 약 50% 정도인 것이다.

상기한 것에서 명백한 바와 같이, 미국특허의 치과용 공기터빈 핸드피스는 후술하는 본 발명의 설계사상과 전부 다른 고려방식으로 구성되어 있고, 공기공급구의 수를 증가시켜서 공기공급구의 단면적을 크게한 접근법을 채용한 것, 즉 터빈회전자축의 토크를 증가시키기 위하여 공기공급구가 공기공급량을 크게하도록 증가시킨 접근법을 채용한 것으로 여겨진다.

그러나, 미국특허에 있어서는 2개의 공기공급구인 설계방식(배치위치)으로 연구를 한 것이나, 상기 (3)에서 설명한 바와 같이 1개의 공기공급구의 단면적을 단순히 크게한 것과 비교하여, 공급된 가압공기가 챔버 11'내에서 저비율로 확산하게 한 것이다. 따라서, 공급된 가압공기에서 에너지의 전달효율이 아직까지 빈약한 것이다.

종래의 치과용 공기터빈계에 있어서, 상기한 결함을 해소하기 위하여 공기공급구에 대하여 공기배출구를 크게하여서 가압공기의 저항작용을 제거하게 하는 것이 고려될 수가 있다.

그러나, 공기공급구에 대하여 공기배출구를 크게한 경우, 공기공급구에서 분산된 가압공기는 챔버내에서 급격히 확산되게 되어 배출된다. 터빈 블레이드 2'에 충돌하는 가압공기량이 감소하므로, 공급된 가압공기의 에너지의 전달효율이 저하하여, 터빈회전자축 3'의 토크(출력)이 급격히 저하한다.

제16도-제17도를 참조하여 설명한 종래기술과 상기 미국특허에서 제안된 개선책을 포함하는 각종의 개선책의 한계에 대하여는, 이후에, 본 발명의 기술적 구성을 설명할때 실증데이타에 근거하여 설명한다.

본 발명의 목적은 치과용 등의 소형유체구동 터빈 핸드피스에서의 종래기술(종래의 설계사상)의 한계를 극복하여, 전부 새로운 설계사상에 근거하여, 고성능의 소형유체구동 터빈 핸드피스를 제공하는데 있다.

본 발명의 소형유체구동 터빈 핸드피스에 있어서, 특히 예를들면 치과용 공기터빈 핸드피스에 있어서, 특히 가압공기의 공급·배출시스템을 전부 새롭게 고려한 방식으로 재구성하되, 동일한 종류의 종래의 터빈계와 비교하여 소형화하도록 하고 터빈회전자축에 대한 공급된 공기에서 에너지의 전달효율을 상당히 향상시켜, 토크(출력)의 증가를 완성시킨 것이다.

본 발명은 헤드부(H)와 헤드(1)의 챔버(11)내에, 터빈 블레이드(2)를 갖는 터빈회전자축(3)의 상기 터빈 블레이드(2)가 배치되어 있고, 헤드(1) 내부에 상기 터빈회전자축(3)이 회전가능하게 베어링부(4)에 의해 지지된 헤드부(H) 및 상기 헤드부(H)에 연접된 넥크부(N)로 구성되고, 상기 넥크부(N)가 그 본체(6)내부에 상기 챔버(11)내의 터빈 블레이드(2)에 가압유체를 공급하는 공급로(7)과 챔버(11)내의 상기 가압유체를 배출하는 배출부(8)을 갖는 소형유체구동 터빈 핸드피스(A)에 있어서,

(ⅰ) 상기 공급로(7)가 1개의 공급구(71)를 갖고

(ⅱ) 상기 1개의 공급구(71)과 배출로(8)의 배출구(81)의 배치위치관계가 공급구(71)의 근방위치에 배출로(81)가 배치되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 소형유체구동 터빈 핸드피스를 제공한다.

즉, 본 발명인 치과용 등의 소형유체구동 터빈 핸드피스는 종래의 설계사상과 전혀 다른 설계사상에 근거하여 완성되었다.

특히, 본 발명은 그 핸드피스의 헤드부 챔버내에 배치된 터빈회전자축의 터빈 블레이드에 대한 가압유체의 공급·배출시스템을, 가압유체가 터빈 블레이드에 충돌한 직후에, 챔버내에서 터빈 블레이드의 회전에 음의 영향을 회피하기 위하여 챔버내에서 즉시 배출하도록 개량한 것이다.

상기한 공급·배출시스템에 의해, 보다 구체적으로는 새로운 공급구와 배출구의 배치방식에 의해, 본 발명의 소형유체구동 터빈 핸드피스는 종래의 것과 비교하여 동일한 가압유체의 공급압과 공급량하에서 터빈회전자축의 속력(즉, 토크)를 상당히 향상시킬 수가 있다.

상기 터빈회전자축의 상당한 속력의 향상에 의해, 본 발명에 의한 소형유체구동 터빈 핸드피스는 회전음의 저감화(핸드피스에서 발생된 잡음의 저감화), 공기공급관의 내압성의 저감화, 바로 위에 설명된 이점과 관련한 가요성의 공기공급관의 사용에 의한 조작성의 향상, 큰 토크하에 치료행위의 신속성, 낮은 유체에너지에 의해서도 종래의 핸드피스와 동일한 토크가 얻어질 수 있기 때문에, 유체실린더 구동방식의 휴대용 핸드피스의 제공 및 기구의 소형 등의 각종의 우수한 이점을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 기술적 구성과 실시예를 상술한 치과용 공기터빈 핸드피스를 인용하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

물론, 본 발명은 도면에 도시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것에 주목하여야 한다.

본 발명자에 의한 본 발명의 계기는 상기 제16도 및 제17를 참조하여 설명한 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스, 예를들면 JET MASETER FAR-E2(상품명:J. MORITA MFG. CORP.제)를 카피한 투명합성수지제의 실험장치를 제조하여, 그 장치를 사용하여서, 챔버내 또는 가압공기에 소정의 발포 폴리스티렌수지구를 넣어 실험하여, 이하와 같은 발견을 얻은 것에 있다.

(ⅰ) 공급된 가압공기압이 0.5kgf/cm²(10∼25ℓ/min)까지인 경우, 가압공기는 터빈 블레이드에 충돌한 후, 터빈회전자와는 역방향으로 챔버내를 터빈회전자축을 중심으로 하여 원주상으로 흐르는 것이 관찰되었다. 이 공기류는 터빈회전자의 회전의 저항체로서 작용하였다.

(ⅱ) 공급된 가압공기압이 0.5kgf/cm²을 초과한 경우, 회전음, 공기공급·배출음의 급격한 변화가 있고, 동시에 가압공기는 터빈회전자의 회전방향과 동일한 방향으로 챔버내에서 원주상으로 흐르기 시작하였다. 이 원주상 흐름의 속도는 터빈회전자의 속력과 비교하여 극히 낮았다.

(ⅲ) 터빈회전자의 속력(토크)을 개선하고자 하여, 공급되는 가압공기압 또는 가압공기의 공급량을 증가시켰다. 예를들면, 공급되는 가압공기압을 2.5kgf/cm²(45ℓ/min) 이상으로 증가시키면, 챔버내의 공기압이 상승하여 공급되는 가압공기가 챔버내에서 저항체로서 작용한 것처럼 거동하였다(즉, 가압공기는 토크의 증가에 실질적으로 기여 또는 음으로 기여하지 않았다)

(ⅳ) 상기 (ⅲ)의 현상을 개선하기 위하여 배출구를 크게한 경우, 챔버내의 공기압이 낮아지게 되었다. 공기공급구에서 분사된 가압공기가 급격히 확산하여 배출되었기 때문에, 역으로 토크의 감소가 관찰되었다.

본 발명자는 상기 (ⅲ)과 (ⅳ)의 음의 효과를 저감 또는 해소하기 위하여, 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스의 설계사상에 까지 거슬러 올라가 검토를 하였다.

종래의 설계사상에 대하여는 앞서 상세히 설명되었다.

그 결과, 본 발명자는 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스에서의 가압공기의 터빈 블레이드로의 공급시스템 및 가압공기의 챔버내에서의 배출시스템에 있어서, 특히 챔버내에서의 배출시스템에 있어서,

-종래의 챔버내에 가압공기를 원주상으로 흐르게 하는 방식(이하, 원주상 흐름방식이라고 함) 및 상기 원주상 흐름방식을 제공한 공기공급구와 공기배출구의 배치방식을,

-챔버내의 가압공기를 원주상으로 흐르지 않게하는 방식(상기 종래의 방식과 구별하기 위하여, 이하 본 발명방식을 비원주상 흐름방식이라고 함) 및 상기 비원주상 흐름방식을 제공한 공기공급구와 공기배출구의 배치방식으로 변경한 경우,

극히 우수한 작용효과, 즉 공급된 공기에서 높은 에너지 전달효율(토크의 증가)를 달성할 수가 있다.

종래의 원주상 흐름방식에 있어서는, 챔버내에 가압공기를 원주상으로 흐르게 하도록 챔버의 하우징부재와 터빈 블레이드 사이에 공간(제16도의 간격 d₁' 참조)을 크게 하였다. 비원주상 흐름방식은 상기 공간을 배제할 수가 있어서, 소형화된 공기터빈계로 되어 상기한 우수한 작용효과를 발생시킬 수 있다는 것을 발견한 것이다.

본 발명은 본 발명자의 상기한 발견과 검토결과를 근거로 한 것이고, 종래의 접근법과는 전혀 다른 것이다.

본 발명에 의한 치과용 등의 소형유체구동 터빈 핸드피스는 비원주상 흐름방식과 비원주상 흐름방식을 전제로한 가압유체의 공급 및 배출시스템을 채용한 것이다.

보다 구체적으로는, 본 발명의 비원주상 흐름방식하에 가압유체의 공급구와 배출구의 배치방식은 공급구에서 가압유체를 챔버내에 회전가능하게 배치된 터빈 블레이드에 분사하고, 터빈회전자축에 회전력을 인가한 후, 종래의 배치방식과 같이 상기 가압유체를 챔버내에서 원주상으로 흐르게 하는 대신에 배출구를 통하여 즉시 배출되게 하는 종래와는 전혀 다른 설계사상하에 구성된 것이다.

[실시예]

[제1실시예]

상술된 바와 같이, 챔버내에서 즉시 가압유체를 배출한다는 상기 사상은 챔버내에서 잔류하는 가압유체가 저항체로서 작용한다는 발견하에 그 근거를 둔 것이다.

이제, 본 발명의 제1실시예에 의한 치과용 공기터빈 핸드피스 A를 제1도-제3도를 참조하여 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 치과용 공기터빈 핸드피스 A는 헤드부 H, 그립부 G 및 그립부 G의 단부이고 헤드부 H에 연접되는 넥크부 N로 구성된다.

종래의 치과용 공기터빈 핸드피스 A'의 각 부재(부품)가 제16도-제17도에 있어서 프라임(') 기호를 붙인 참조숫자(1',2' 등)에 의해 설명되었지만, 본 발명의 제1실시예에 의한 치과용 공기터빈 핸드피스 A는 이하의 설명에 있어서 프라임기호를 생략한 참조숫자에 의해 설명되고, 그 설명은 생략한다.

여기서, 본 발명의 최대 특징인 비원주상 흐름방식의 공기공급구와 공기배출구의 배열방식에 대하여 상세히 설명한다.

제2도-제3도에 도시된 바와 같이, 넥크부 N의 본체 6의 내부에, 헤드 1의 챔버 11내에 배치된 터빈 블레이드 2의 축방향의 대략 중앙부에 대하여 가압공기를 분사하도록 1개의 공기공급구 71를 갖는 공기공급구 7이 배치된다.

여기에 사용된 터빈 블레이드 2의 축방향이란 표현은 터빈회전자축 3의 축방향과 일치하는 방향을 의미한다. 물론, 공기공급구 71의 배열위치는 분사된 가압공기가 챔버 11내에서 회전하는 각 터빈 블레이드 2에 대하여 최대의 에너지를 전달하도록 결정되어야 한다.

한편, 가압공기를 터빈 블레이드 2에 충돌시킨 직후에, 가압공기를 챔버 11에서 즉시 배출하기 위하여는, 제2도-제3도에 도시된 바와 같이, 넥크부 N의 본체 6의 양내부에, 상기 1개의 공기공급구 71의 바로 위와 바로 아래에, 합계 2개의 배기구 81, 91이 배치된다`.

가압공기를 터빈 블레이드 2에 충돌시킨 직후에, 가압공기를 챔버 11내에서 즉시 배출시키기 위하여는, 본 발명에 따르면 배기구는 공기공급구의 근방위치에 배열되는 것이 필요하다. 부수적으로, 공기공급구와 공기배출구의 배열방식은 본 발명의 제1실시예이다. 그러나 본 발명은 이 실시예에 한정되지는 않는다.

상기한 바와 같이 공기배출구 81, 91이 공기공급구 71의 근방부위에 배치되면 터빈회전자축 3의 속력에 관계없이 제3도에 도시된 바와 같이 가압공기가 터빈 블레이드 2에 충돌한 직후 실선화살표로 표시되는 가압공기류 a가 실현된다.

이 가압공기류 a는 제17도에 도시되는 종래의 원주상 방식의 가압공기류 b와 전혀 다른 공기류이다.

본 발명의 제1실시예에 의한 치과용 공기터빈 핸드피스 A에 있어서 상기 가압공기류 a를 실현시키기 위하여서는 상기한 실시예에 대하여는,

(ⅰ) 공기공급로 7이 1개의 공기공급구 71을 가져야 하고,

(ⅱ) 상기 1개의 공기공급구 71과 공기배출로 8의 공기배출구 81과의 배열위치 관계가 공기공급구 71의 근접위치에 공기배출 81, 91을 배열하는 요건이 필수이다.

상기 요건 (ⅰ)는 기기의 소형화, 경제성(기기제조상의 비용이점), 내구성(넥크부의 강도적인 문제)에서 요구되는 것은 분명하다.

더욱이, 가압공기류 a의 실현을 보장하기 위하여는 제16도에서 설명한 챔버내에 배치된 터빈 블레이드의 상하벽면과의 간격(d₁'), 본 발명의 실시예에 따른 제2도의 간격(d₁)을 작게하는 것도 중요하다.

가압공기를 터빈 블레이드 2에 충돌시킨후에 블레이드 11내를 원주상으로 흐르게 하지 않고 즉시 챔버 11내에서 배출시키기 위하여는, 챔버 11의 공간체적과, 그 챔버 11내에 배치되는 터빈 블레이드 2의 크기와 같은 것이 바람직하다.

챔버 11의 공간체적과 터빈 블레이드 2의 크기가 터빈 블레이드 2의 회전을 보증하도록 대략 같은 경우에, 챔버 11내의 가압공기는 원주상흐름(제17도의 b)을 형성하기 보다는 비원주상 흐름(제3도의 a)을 형성하는 확률이 높아서 가압공기가 배출구를 통하여 즉시 배출된다.

상술된 바와 같이 챔버 11의 공간체적과 터빈 블레이드 2의 크기를 대략 동일하게 한다는 것은 상기 간격(d₁), 즉 제2도에 도시되는 챔버 11의 상하 내벽면 111, 112와 챔버 11내에 배치된 터빈 블레이드 2와의 간격(d₁)을 작게 설정하는 것을 의미한다.

간격(d₁)은 챔버 11내의 가압공기가 원주상 흐름을 형성시키지 않고 비원주상 흐름을 형성하도록 또는 그 형성 확률이 높아지도록 설정되어야 한다.

상기 간격(d₁)은 각종의 기준에 따라서 설정될 수 있다.

예를들면, 터빈회전자축 3의 축방향으로의 터빈 블레이드 2의 높이(h)(후술되는 제4도 참조)를 기준으로 할때, 간격(d₁)이 높이(h)의 1/10 이하로 하도록 설정되어야 한다. 더욱이, 종래 제품에 있어서 높이(h)가 2.8mm의 것이 알려져 있다.

터빈회전자축 3의 축방향과 직각인 방향을 바라본 것으로서 터빈 블레이드 2와 챔버 11의 주변 내측벽 113과 간격(d₂)(제2도 참조)를 기준으로 한때, 간격(d₁)이 간격(d₂)의 2.5배 이내로 설정하는 것만이 필요하다. 더욱이, 종래 제품에 있어서, 간격(d₂)에 대한 간격(d₂')(제16도 참조)로서, 100∼200μm의 것이 알려져 있다. 예를 들면, J. MORITA MFG. CORP제의 치과용 공기터빈 핸드피스(JET MASTER FAR-E2)는 간격(d₂')가 100μm의 것이다.

더욱이, 간격(d₁)의 값을 높이(h) 또는 간격(d₂)에 대한 값대신에 절대값으로 설명하면, 종래의 치과용 공기터빈 핸드피스의 간격(d₁')(제16도 참조)은 1150μm로 극히 크다. 그러나, 비원주상 흐름의 형성가능성이 높은 500μm 이하 바람직하게는 200∼100μm의 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

간격(d₁)의 값으로서는 가능한 작게 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 이것은 부재(부품)의 정도요구를 높게하기 때문에, 500μm 이하인 간격(d₁)이 충분한 효과를 나타낼 수가 있다.

본 발명에 있어서는, 후술하는 실험데이타로 나타내는 바와 같이, 상기 간격(d₁)(d₁')을 종래제품의 간격(d₁')인 1150μm 또는 1150μm에서 600μm로 감소시켜도 어떠한 효과도 발생할 수가 없으므로, 500μm 이하인 영역에서 우수한 효과가 발생되는 것은 특이한 것이다.

본 발명의 치과용 공기터빈 핸드피스(A)에 있어서, 1개의 공기공급구 71의 크기는 각 공기배출구의 크기와 관련하더라도, 터빈 블레이드 2의 높이(h)(제4도 참조)의 0.5% 이하 정도이다.

보다 구체적으로는, 후술하는 실험데이타로 나타내는 바와 같이, 예를들면 터빈 블레이드 2의 높이(h=2.8mm)에 대하여 공기공급구 71의 크기는 0.60∼1.50mm(절대치)일 수 있다.

상술한 공기공급구 71의 크기로서는, 터빈 블레이드의 축방향(즉, 터빈회전자축의 축방향)으로 바라본 것으로서 공기공급구의 크기(높이 또는 직경)가 비교기준으로서 사용된다.

본 발명의 제1실시예에 의한 치과용 공기터빈 핸드피스 A에 있어서, 공기공급로 7의 배열방식은 적절히 결정될 수가 있다.

1개의 공기공급구 71를 제공하지 않는다는 조건하에, 공기공급로 7이 제2도-제3도에 도시된 1개의 것에 한정되지 않지만, 공기공급로의 구성방식이 넥크부 N의 보체 6의 두께와 강도와의 관련성이 있더라도, 복수개의 것으로 형성될 수가 있다.

본 발명의 제1실시예에 의한 치과용 공기터빈 핸드피스 A에 있어서, 공기공급구 71의 근접위치에 배열된 공기배출구 81, 91의 크기는 배출효율의 관점에서 공기공급구 71의 크기보다 큰것이 바람직하다.

후술하는 실험데이타로 나타내는 바와 같이, 각 공기배출구의 크기는 예를들면, 공기공급구 71의 크기와 관련성이 있더라도, 터빈 블레이드 2의 높이(h=2.8mm)에 대하여 1.0mm(절대치)일 수 있다.

상술한 각 공기배출구 81, 91의 크기로서는, 터빈 블레이드의 축방향(터빈회전자축의 축방향)으로 바라본 것으로서 각 공기공급구의 크기가 표준기준으로서 사용된다.

본 발명의 제1실시예에 의한 치과용 공기터빈 핸드피스 A에 있어서, 공기공급구 71 및 공기배출구 81, 91의 단면형상은 특정의 제약을 받지 않는다. 예를 들면, 분명히 단면원형 또는 직사각형일 수 있다.

더욱이, 1개의 공기공급구 71에 연통하는 공기공급로 7 및 공기배출구 81, 91에 연통하는 공기배출로 8, 9는 터빈 블레이드 2의 형상(터빈 블레이드의 수를 포함), 넥크부 6의 강도 등을 고려하여 적절히 배치될 수가 있다. 예를들면, 제3도와 후술하는 것의 공기공급로와 공기배출로의 배열방식에 있어서 차이가 있더라도, 이들에 한정되지 않고 적절히 배열될 수가 있다.

본 발명에 의한 의료용 공기터빈 핸드피스 A에 있어서, 터빈 블레이드에 충돌시킨 후에 가압공기를 헤드 1의 챔버 11내에서 즉시 배출시키기 위하여는, 상술한 바와 같이 가압공기의 공급·배출시스템을 종래것과 전혀 다른 설계사상에 근거하여 구성하는 것이 중요하다. 이것에 관련하여, 공기배출을 촉진시킬 수 있는 형상의 터빈 블레이드를 사용하는 것도 바람직하다.

제4a도 및 제4b도는 각종의 블레이드 형상을 도시한 것이다. 이들 각 도면중에, 21은 터빈 블레이드 2를 고정하여 설치하는 블레이드 지지체를 표시한 것이다. 각 도면에 있어서, a는 요부사시도, b는 블레이드의 평면도이다.

제4a도∼제7b도의 각 블레이드에 있어서, 가압공기가 충돌하는 표면을 1 또는 2개의 원호면으로서 형성하여, 그 원호면에 따라서 공기를 공기배출구에 도입할 수가 있다. 물론, 본 발명은 이러한 원호면을 갖는 블레이드에 한정되지 않고 제7도에 도시한 평탄면을 갖는 블레이드를 사용할 수가 있다. 더욱이, 사용되는 블레이드의 수에 한정되지 않는다.

본 발명의 치과용 공기터빈 핸드피스 A에 있어서, 가압공기의 공급 및 배출방식은 상술한 제1실시예의 것에 한정되지는 않는다.

즉, 가압공기의 공급과 배출방식은 제2도와 제3도에 도시된 바와 같이, 터빈 블레이드 2의 대략 중앙부에 대하여 공기공급구 71에서 가압공기를 분사하여, 터빈 블레이드 2의 상하방향으로 U턴시켜, 그 U턴된 공기류를 공기공급구의 바로 위와 아래에 개별적으로 배치한 2개의 (81,91에 의해 배출시키는 실시예에 한정되지 않는다.

명백히, 가압공기를 터빈 블레이드의 상부 또는 하부로 치우치게 하여 분사할 수가 있고 그 배출을 가압공기가 치우치게 되는 부분의 측에서 행할 수가 있다.

공기배출구를 공기공급구의 근접위치로 배열하는 방식으로서, 터빈회전자축 3의 축방향으로 바라본 바와 같이 바로위 및/또는 바로 아래(공기공급구의 상하방향의 근접위치)에 설치하거나 횡방향의 근접위치에 설치할 수가 있고, 또는 이들의 위치를 서로 조합시켜서 할 수도 있다.

제1실시예와 비교예의 데이타

장치

본 발명 방식과 종래방식의 우위성을 비교하기 위하여, 이하에 실험예를 설명한다.

먼저, 각종의 실험데이타를 입수하여 직접 비교하는 것을 용이하게 하도록 제조한 본 발병 방식과 종래방식을 충실히 반영하는 실험장치에 대하여 설명한다.

본 발명방식의 실험장치는 제2도-제3도에서 설명한 구조를 충실히 반영한 것으로서, 제8도-제10도에 도시되어 있다.

종래방식의 실험장치는 제16도-제17도에서 설명한 구조를 충실히 반영한 것으로서, 제11도-제13도에 도시되어 있다.

(1) 본 발명방식의 실험장치

(1)-(ⅰ) 본 발명방식의 실험장치의 개요

본 발명방식의 실험장치의 개요는 제8도에 도시되어 있다.

제8도중, H는 헤드부를 표시하고, 그 하우징부재를 3개의 투명한 합성수지(아크릴 수지)판 H₁, H₂, H₃로 구성하였다. 도시된 바와 같이, 가압공기의 공급로 7과 배출구 8, 9를 중앙의 합성수지판 H₁에 형성하였다. 물론, 하우징부재 H₂, H₃의 점선으로 표시되는 내부공간부에는 베어링이 수납된다. 하우징부재를 합성수지로 한 이유는 합성수지가 각종의 실험조건(예를들면, 공급 및 배출구의 크기, 형상 등)을 설정함에 있어서 합성수지가 적합하기 때문이다.

제9a도는 하우징부재 H₁의 평면도, 제9b도는 제9a도의 IXB-IXB선 종단면도이고, 공기공급로 9와 공기배출로 8, 9의 배열방식이 이들 도면에 도시되어 있다.

제10도는 제9도에 있어서 챔버 11내에 터빈 블레이드를 배치한 실험장치로서, 공기공급로 7의 축방향으로 바라본 단면도이다. 즉, 제10도는 제9a도의 Ⅹ-Ⅹ선 단면도이다. 다른 하우징부재 H₂, H₃도 가압공기류의 흐름방향을 명확히 나타내도록 도시하였다. 하우징부재 H₁에 있어서, 다른 중요한 구성요소를 나타내기 위하여 해칭(hatching)이 생략되어 있다.

도면중, 부호 4a는 제4a도에 도시된 형상의 터빈 블레이드인 것을 표시한 것이다.

한편, d₁은 터빈 블레이드와 상하의 하우징부재 H₂, H₃사이의 간격을 표시한 것이다.

전술한 것에서 이해되는 바와 같이, 본 발명에 의한 소형유체구동 터빈 핸드피스에 있어서, 헤드부 H의 헤드 1 및 넥크부 N의 본체 6은 분명히 합성수지로 구성될 수가 있고, 이 경우에, 고속회전의 터빈 시스템에 의해 발생되는 열과 진동에 대한 내구성을 갖는 합성수지를 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상술한 부분을 합성수지로 형성함으로써, 종래의 금속제의 유체구동터빈 핸드피스에 대하여 제조의 용이성은 물론 경제성과 경량화에 있어서 우수한 소형유체구동 터빈 핸드피스가 제공된다.

(1)-(ⅱ) 본 발명방식의 실험장치의 실험조건

상기한 본 발명방식의 실험장치의 실험조건은 다음과 같다.

실험조건

-공급되는 가압공기의 압력(가압공기압):2.5kgf/cm²

-헤드챔버 11의 내경:9.1mm

-터빈 블레이드의 크기와 수(제4a도 및 제4b도 참조):제4a도에 있어서 W₁=1.3mm, 제4b도에 있어서 h=2.8mm, W₂=0.8mm, W₃=0.13mm.

8개의 터빈 블레이드를 터빈 블레이드 지지체 21상에 설치하였다.

-하우징부재 H₂, H₃와 터빈 블레이드의 간격 d₁과 하우징부재 H₁의 두께:

d₁:기본적으로는 150μm이지만, 종래방식과 비교하기 위하여 1150∼600μm의 값을 채용하였다.

H₁의 두께:5.1mm

(주) H₁의 두께 5.1mm, 터빈 블레이드의 높이 h 2.8mm인 것에서, H₁의 두께의 중앙위치에 터빈 블레이드를 배치하였을때, 터빈 블레이드의 상하에 1150μm(1150μm×2=2.3mm)의 폭의 공간이 형성되었다.

-공기공급구와 공기배출구의 배열위치와 그 크기:

공기공급구와 공기배출구의 배열위치:제9a도와 제9b도 참조

공기공급로 7의 공기공급구 71의 구경:ø 1.2mm를 중심으로 변화시켰다

(표 1, 표 2참조)

공기배출로 8, 9의 공기배출구 8,1 91의 크기(e₁×e₂):

4.55×1mm를 중심으로 변화시켰다(표 1, 표 2참조)

(2) 종래방식의 실험장치

(2)-(ⅰ) 종래방식의 실험장치의 개요

종래방식의 실험장치의 개요는 제11도-제13도에 도시되어 있다.

제11도-제13도는 본 발명방식의 실험장치를 도시한 제7도-제9도에 대응하므로, 용이하게 양자의 차이점을 직시할 수가 있다.

특히 크게 다른점은 공기공급로(구) 7'(7')와 공기배출로(구) 8'(81')의 배열방식 및 제3도에 도시된 바와 같이 가압공기를 챔버 11'내에 원주상으로 흐르게 하기 위하여 하우징부재 H₂, H₃'와 터빈 블레이드 4a 사이의 간격 d₁'이 크다는 점이다.

제13도의 하우징부재 H₁'에 있어서, 다른 중요한 구성요소를 나타내기 위하여 해칭이 생략되어 있다.

(2)-(ⅱ) 종래방식의 실험장치의 실험조건

상기한 종래방식의 실험장치의 실험조건은 다음과 같다.

실험조건

본 발명방식의 실험조건과 비교하여, 다음같은 조건외에는 그 나머지는 전부 동일한 것이다.

-하우징부재 H₂', H₃'와 터빈 블레이드 사이의 간격(d₁')

d₁':기본적으로는 1150μm이지만, 본 발명방식과 비교하기 위하여 150μm의 값도 채용하였다.

(주) 상기 d₁'의 값 1150μm는 종래 제품의 값을 채용한 것이다.

하우징부재 H₁'의 두께는 본 발명방식과 동일하다.

-공기공급구와 공기배출구의 배열방식과 그 크기:

공기공급구와 공기배출구의 배열위치:제12a도 및 제12b도 참조

공기공급로 7;'의 공기공급구 71'의 구경:ø 1.2mm

공기공급로 8'의 공기공급구 81'의 크기(e₁×e₂):

ø 3.0mm, ø 2.5mm 및 e₁×e₂의 3.8×3.8mm, 3.8×3.0mm로 변환시켰다. 더욱이, 공기공급구의 크기가 ø 1.2mm, 공기배출구의 크기가 2.5mm인 것은 종래제품의 값을 채용한 것이다.

(3) USP 방식의 실험장치

더욱이, 종래기술로서 설명한 U.S. 특허 제3,893,242호 및 제4,020,556호에 개시된 구성을 본 발명방식이 실험장치에 합체한 실험장치(이하, USP 방식의 실험장치이라 함)을 사용하여 실험하였다.

USP 방식의 실험장치는 상기 U.S 특허에 개시된 기술내용, 특히 그의 제2도-제3도 및 제9도를 참조하고, 다음같은 점을 고려하여 실험장치를 제조하였다.

-2개의 공기공급구 각각의 크기(직경)가 터빈 블레이드의 높이와 대략 동일하다는 것을 고려하여, 본 발명방식의 실험장치에 있어서, 2개의 공기공급구의 직경의 합계량대 블레이드의 높이(h)(h=2.8mm)의 비율이 크게되도록 2개의 공기공급구(ø 1.2mm×2)를 배치하였다. 더욱이, 블레이드의 높이(h)에 대한 공기공급구의 크기의 비율은, 본 발명방식은 43%(1.2/2.8), USP 방식은 86%(2.4/2.8)이다.

-챔버의 상하벽면과 터빈 블레이드 사이의 간격은 종래 기술의 설계사상과 같이 1150-600μm의 범위로 하였다.

이들 실험에 있어서, 상기한 각종 실험장치를 사용하여 소정의 공급되는 가압공기압(2.5kgf/cm²)하에 최고속력(X)와 단위시간당 공기량(Y)를 측정하였다.

평가기준

실험결고라를 나타내기 전에, 실험결과를 평가하기 위한 평가기준에 대하여 설명한다.

물론, 본 발명자는 터빈회전자축의 토크(출력)성능이 우수한 것으로서 우수한 치과용 공기터빈 핸드피스를 고려한 것이다.

더욱이, 본 발명자는 터빈회전자축의 토크(출력) 성능이 우수한지 아닌지 여부에 대한 평가는 다음같은 평가기준으로 하는 것이 바람직하다고 고려한 것이다.

(1) 단위시간당 공급(유입)공기에 의해 바람직한 레벨의 최고 회전속력이 실현될 수가 있다.

물론, 토크의 증가(출력향상)은 터빈회전자축의 최고회전속력이 바람직한 범위내에서 보다 높게되도록 하는 것이 바람직하다.

더욱이, 터빈회전자축의 최고회전속력은 단위시간당 공급(유입)공기량으로 강한 상관관계를 갖는다.

그러므로, 본 발명자는 단위시간당 공기공급량(Y)에 대한 최고회전속력(X)의 비, 즉 공급공기량 효율(X/Y)가 제1평가기준인 것으로 고려한다.

본 발명자가 상기 평가기준을 현실적인 것으로 고려하는 것은 최고회전속력(X)을 높이기 위하여 단위시간단 공기공기량(Y)을 점진적으로 실제 증가시키는 시도는 공기공급시스템에 과대한 부하를 주고, 기존의 공기공급시스템의 변경을 강하게 하는 것(능력부족에 의한 신규한 고가인 설비투자의 요구) 등에서 낮게 평가되기 때문이다.

명백히, 상기 제1평가기준에 있어서, 높은 공급공기량 효율(X/Y)를 갖는 치과용 공기터빈 핸드피스는 공기공급시스템으로서 기존의 설비가 이용될 수 있고, 공기공급시스템(컴프레셔 등)에 높은 부하를 주지않아 작동음이 작게되는 효과를 갖는 것이다.

(2) 절삭능력을 크게 하는 것

상기 제1평가기준에 따라 실험데이타를 평가할때에 유의해야 하는 것은 공기공급량(X)이 작고 터빈시스템에 있어서, 약간 높은 회전속력(Y)(다만, 바람직한 레벨은 아님)가 얻어질때, 공급공기량 효율(X/Y)로서 높은 값을 나타내는 것이다.

이것은 상기한 제1평가기준에 따라 공급공기량 효율(X/Y)이 양호한 치과용 공기터빈 핸드피스를 평가하더라도, 치과용 공기터빈 핸드피스는 그 주요한 작업내용인 절삭작업에 있어서, 그 회전속력이 작은 레벨인 관점에서 절삭능력이 열악하다.

따라서 본 발명자는 절삭량 성능을 평가하기 위해, 그 절삭량과 강한 상관관계를 나타내는 최고 회전속력(X)을 상기 제1평가기준(X/Y)에 가미한, 즉 최고회전속력(X)으로 가중된 이하에 절삭량 효율을 제2평가기준으로 설정하였다.

절삭량 효율은 (X)/(X/Y)=X²/Y로 표시된다.

명백히, 제2평가기준에 따라 높은 절삭량 효율(X²/Y)를 갖는 치과용 공기터빈 핸드피스는 절삭진동이 작게되고 고도의 치과치료를 행하게 한다. 임상적으로, 불쾌감 또는 통증으로부터 벗어나게 되는 이점을 갖는다. 더욱이, 소형터빈 회전자를 사용하여도 종래제품과 동일한 성능이 얻어지기 때문에 핸드피스의 일층의 소형화가 실현된다.

따라서, 이하에 나타낸 실험결과는,

(1) 상기 제1평가기준인 공급공기량 효율(X/Y) 및

(2) 상기 제2평가기준인 절삭량 효율(X²/Y)에 근거하여, 전체적으로 판단되어야 한다.

실험결과와 고찰

(1) 실험결과

상기한 실험장치를 사용한 실험결과를 이하의 표 1-표 2에 표시한다. 실험은 실온, 즉 25℃에서 행하였다.

각 표에 있어서, 각 항목은 다음같은 의미를 갖는다.

(1) 본 발명방식:상기 본 발명방식의 실험결과에 의한 실험을 의미한다.

(2) 종래방식:상기 종래방식의 실험장치에 의한 실험을 의미한다.

(3) USP 방식:U.S 특허 제3,893,242호, 제4,020,565호에 기재 방식을 재현한 실험을 의미한다. 즉, 본 발명방식의 실험장치에 있어서, 소정의 크기의 공기공급구를 2개 배치하여 상기 US 특허에 개시한 장치를 재현한 것이다.

(4) 공기공급구의 크기:공기배출구의 단면형상이 원형의 것임.(단위 mm). (ø). 제8도 참조.

(5) 공기배출구의 크기:공기배출구의 단면형상이 직사각형의 것임.(단위 mm²). 종(e₁)×횡(e₂). 제9도 참조).

6) 공기배출구의 직경:공기배출구의 단면형상이 원형의 것임.(단위 mm²). 직경(ø). 제12도 참조.

(7) d₁:본 발명방식 장치에서의 챔버내벽면과 터빈 블레이드 사이의 간격(제10도 참조). d₁=150μm

(8) d1':종래방식장치에서의 챔버내벽면과 터빈 블레이드 사이의 간격(제13도 참조). d1'=1150∼600μm

(9) 최고회전속력(X):일정가압공기압(2.5kgf/cm²)으로서 공기공급한 때의 터빈 블레이드계의 최고 회전속력(단위 10⁴rpm).

(10) 공기공급량(Y):터빈계로의 공기공급(유입)량으로, 상압, 25° 변환의 값(단위:1ℓ/min).

(11) X/Y:제1평가기준(공급공기량 효율)

(12) X.X/Y:제2평가기준(절삭량 효율)

(13) 상기한 공급공기압을 디지탈 압력센서에 의해 측정하고 단위(kgf/cm²)으로 나타냄.

(14) 상기 최고속력(X)를 카운터(단위시간당 카운터)에 의해 고속반응형의 광전기 스위치에 의해 신호를 카운트하여 측정하고 단위(10⁴rpm)으로 나타냄.

(15) 상기 공급공기량(Y)를 열질량 유동율센서에 의해 측정하고 상압, 25℃ 변환의 값으로 나타냄.

(2) 실험결과의 고찰

(ⅰ) 실험결과(표 1)의 고찰

표 1은 본 발명방식(실험 NO. 1∼4)와 종래방식(실험 NO. 5∼8)의 실험결과를 표시한다.

즉, 표 1은 공급되는 가압공기압을 일정(2.5kgf/cm )하게 하고, 공기공급구를 일정(ø 1.2mm, 단면적 1.13mm )하게 하여, 공기배출구의 크기와 배치위치와 간격(d,d')의 설정치를 변화시킨 경우, 양 방식에 있어서 특성이 어떻게 변화하는가를 조사한 것이다.

-표 1에서 명백한 바와 같이, 본 발명방식의 것은 종래방식의 것과 비교하여 제1평가기준(X/Y) 및 제2평가기준(X.X/Y)의 양자에 있어서 우수한 효과를 나타내는 것임을 알았다.

-실험 NO. 1∼NO. 2의 d'의 난의 데이타는 본 발명방식의 장치에 있어서 (d)(150μm)에서 (d')(1150∼600μm)로 변화시킨 경우, 즉 (d)값만을 종래의 설계사상에 근접시킨 경우의 데이타이다.

이 경우에, 특성치는 대폭으로 저하하여, 본 발명방식과 종래방식의 설계사상과 작용효과는 전혀 다르다는 것을 나타내고 있다.

-한편, 실험 NO. 7∼8의 (d)난의 데이타는 종래방식의 장치에 있어서 (d')(1150∼600μm)에서 (d)(150μm)로 변화시킨 경우, 즉 (d')값만을 본 발명의 설계사상에 근접시킨 경우의 데이타이다.

이 경우에도 상기와 마찬가지로 특성치는 대폭으로 저하하여, 양자의 설계사상 및 작용효과가 전혀 다르다는 것을 나타내고 있다.

(ⅱ) 실험결과(표 2)의 고찰

표 2은 본 발명방식(실험 NO. 9∼12)(단, 실험 NO. 11은 상기 실험 NO. 2와 마찬가지임)과 USP 방식(단, 실험 NO. 13∼16)의 실험결과를 표시한 것이다.

즉, 표 2는 공급되는 가압공기압을 일정(2.5kgf/cm )하게 하고, 공기배출구를 일정(e×e=4.55×1)하게 하여, 본 발명방식의 1개의 공기공급구의 크기를 변화시킨때(이는, 상술한 바와 같이 ø 1.2mm의 공기공급구를 2개 갖는 USP 방식의 것과 비교시키도록 변화시킨 것임), 양 방식의 특성이 어떻게 변화하는가를 조사한 것이다.

또한, 표 2는 공기공급구로서 ø 1.2mm×2개를 갖는 USP 방식에 있어서, 공급되는 가압공기압을 변화시킨때의 실험결과(실험 NO. 14∼15)에 대하여도 표시하고 있다.

더욱이, 표 2는 공기공급구로서 ø 1.2mm×2개를 갖는 USP 방식에 있어서 실험 NO. 14의 공급되는 가압공기압의 일정(1kgf/cm )의 것으로 하여 공기배출구를 변화시킨때의 실험결과(실험 NO. 16∼17)에 대하여도 표시하고 있다.

-표 2에서 명백한 바와 같이, 본 발명방식의 것(실험 NO. 9∼12) USP 방식의 것(실험 NO. 13)과 비교하여, 제1평가기준 및 제2평가기준에 있어서 우수한 효과를 나타내는 것임을 알았다. 이것은 단순히 공기공급구의 단면적을 크게하여도, 특성이 우수한 핸드피스를 제공할 수 없다는 것을 나타낸다.

본 발명방식의 실험 NO. 9에 있어서, 상기한 바와 같이 성능평가시에 제1평가기준(X/Y)과 제2평가기준(X.X/Y)를 전체적으로 판단한 것의 중요성이 이해된다.

-실험 NO. 9∼12에 있어서, (d')의 데이타는 본 발명방식의 실험장치에 있어서 (d)(150μm)에서 (d')(1150∼600μm)로 변화시킨 경우, 즉 (d)값만을 종래기술의 설계사상에 근접시킨 경우의 데이타이고, 성능은 대폭으로 감소하는 것이 직시된다.

-상기 USP 방식의 실험 NO. 13의 데이타에 있어서, 공기공급량(Y)(Y=71.0ℓ/min)는 공기공급계에 과도하게 큰 부하를 주었다.

이를 개선하기 위하여 공급되는 가압공기압을 변화시켜, USP 방식에 의해 바람직한 결과가 얻어지는지의 유무를 조사한 것이 실험 NO. 14∼15이다.

결과가 나타난 바와 같이, 공급되는 기압조건을 조정함으로써, 매우 양호한 결과가 얻어진다. 이들의 USP 방식의 개선데이타는 본 발명방식에 있어서 d에서 d'로 변화시킨 경우의 것보다 양호하지만, 본 발명방식의 것과 비교하면 훨씬 열악하다.

더욱이, 이 USP 방식의 개선데이타는 표 1의 종래방식(실험 NO. 5∼8)보다 약간 개선되는 경향을 나타내고 있다.

-상기한 바와 같이 USP 방식의 실험 NO. 14는 실험 NO. 13에 비교하여 약간의 개선효과를 나타낸 것이므로, 실험 NO. 14의 조건을 변화시켜서 양호한 결과가 얻어지는지를 조사한 것이 실험 NO. 16∼18이다.

결과가 나타난 바와 같이, 약간의 개선효과(실험 NO. 7)가 관찰되었지만, 본 발명방식의 성능에 비교하면 훨씬 열악하다.

표 1과 2 및 상기 실험결과의 고찰에서 명백한 바와 같이, 본 발명방식은 종래방식 및 USP 방식에 비교하여 우수한 효과를 나타낼 수가 있다.

예를들면, 본 발명방식과 종래방식을 비교하면 용이하게 이해되는 바와 같이, 본 발명방식의 적은 공급공기량으로 회전속력(달리말하면, 토크)을 대폭으로 향상시킬 수 있으므로, 즉, 종래보다 극히 적은 공급공기압, 공급공기량에서 종래와 동일한 회전속력이 얻어질 수가 있으므로,

-회전음을 감소시킬 수가 있고(핸드피스에서의 발생음의 저감화),

-공기공급관의 내압성을 내릴 수가 있고,

-유연성이 큰 공기공급관을 사용할 수 있어 조작성이 개선되며,

-컴프레셔 등의 유체가압장치의 전력소모를 감소시킬 수 있는 등의 효과가 얻어진다.

더욱이, 최고회전속력의 대폭적인 향상에 의해, 종래 핸드피스보다 훨씬 큰 토크가 얻어지므로, 절삭성이 양호하고 치료의 신속성이 도모된다.

더욱이, 저유체에너지에 의해서도 큰 토크가 얻어질 수가 있으므로, 유체실린더 구동의 휴대식 핸드피스 또는 회전속력(달리말하면, 토크) 일정제어방식의 핸드피스의 제조가 가능하다.

또한, 종래방식의 실험 NO. 7-8에 표시된 바와 같이, 종래방식에 있어서는 소형화(간격 d'의 협소화에 의한 소형화)하면 대폭적인 성능감소에 조우하지만, 본 발명방식은 공기터빈 블레이드의 소형화가 가능하고, 본 발명에 의해 소형화, 고성능의 소형유체구동 터빈 핸드피스가 실현된다.

본 발명방식과 USP 방식의 실험결과에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 상기한 효과가 더하여 넥크부내에 2개의 공기공급로(따라서, 2개의 공기공급구를 배치하는 제조상의 곤란 또는 경제성의 단점을 가짐이 없이 고성능의 치과용 공기터빈 핸드피스를 제공할 수가 있다.

다음에, 본 발명의 제2실시예를 설명한다.

제14도-제15도는 본 발명의 제2실시예에 의한 치과용 공기 핸드피스를 도시한 것이다.

제2실시예에 의한 치과용 공기터빈 핸드피스(A)가 상기한 제1실시예의 공기 핸드피스와 크게 다른점은 베어링 4의 구성에 있고, 그 나머지 구성은 본질적으로 양자의 실시예에서 동일하다.

즉, 상기 제1실시예의 베어링 4는 볼 베어링을 이용한 볼 베어링 유니트를 사용한 것인데 대하여, 제2실시예의 베어링 4는 공기류(공기층)를 이용한 공기 베어링 유니트를 사용한 점에서 다르다.

상기 공기 베어링 유니트를 이용한 베어링 4는 방사상의 관통공 45를 갖는 베어링 46과 상기 베어링 46의 내부 또는 내부에서 축방향까지 배치된 축부 31에 의해 구성되어 있다. 이 축부는 터빈회전자축 3과 일체일 수 있다.

베어링 46은 그 외주벽에 위치되는 베어링 지지부재 47에 의해 헤드부 H의 측부 12에 탄성적으로 보지되어 있다.

제2실시예에 있어서는, 공기 베어링 유니트(상기 베어링 46)에 공기를 공급할 수 있으므로, 제14도에 도시된 바와 같이 공기공급로 7에서 분지로 72, 73을 형성하고 있다.

축부 31, 즉 터빈회전자축 3은 상기 분지로 72, 73에서 상기 관통공 45를 통하여 상기 베어링 46과 상기 축부 31사이의 갭(gap)에 공기를 공급함으로써, 그 갭에 공급된 공기의 층을 거쳐서, 베어링 46과 접함이 없이 부유상태(floated state)로 되어, 회전가능하게 지지된다.

제2실시예의 제14도와 관련하여, 상기 제1실시예에서의 터빈 블레이드 2와 챔버 11의 상하내벽면과의 간격 d은 터빈 블레이드 2와 축부 31의 상하면의 간격 d으로 해석되어야 한다. 본 발명에 교시되는 방법을 사용하면 이 제2실시예의 치과용 핸드피스 A에 있어서도 상기 제1실시예의 것과 마찬가지인 효과를 나타낼 수가 있다.

Claims (16)

1. 헤드부(H)와 헤드(1)의 챔버(11)내에, 터빈 블레이드(2)를 갖는 터빈회전자축(3)의 상기 터빈 블레이드(2)가 배치되어 있고, 헤드(1)내부에 상기 터빈회전자축(3)이 회전가능하게 베어링부(4)에 의해 지지된 헤드부(H) 및 상기 헤드부(H)에 연접된 넥크부(N)로 구성되고, 상기 넥크부(N)가 그 본체(6)내부에 상기 챔버(11)내의 터빈 블레이드(2)에 가압유체를 공급하는 공급로(7)과 챔버(11)내의 상기 가압유체를 배출하는 배출로(8)을 갖는 소형유체구동 터빈 핸드피스(A)에 있어서, (ⅰ) 상기 공급로(7)가 1개의 공급구(71)를 갖고 (ⅱ) 상기 1개의 공급구(71)와 배출로(8)의 배출구(81)의 배치관계는 상기 터빈 블레이드(2)에 충돌한 후에 상기 가압유체가 원주상으로 흐르는 것이 방지되게끔 공급구(71)의 근접위치에 배출구(81)가 배치되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 소형유체구동 터빈 핸드피스.
2. 제1항에 있어서, 상기 헤드(1)의 챔버(11)내에 배치된 터빈 블레이드(2)의 전체 크기가 상기 터빈 블레이드(2)에 충돌한 후에 상기 가압유체가 원주상으로 흐르는 것이 방지되도록 챔버(11)의 공간체적과 거의 동일한 소형유체구동 터빈 핸드피스.
3. 제1항에 있어서, 상기 터빈 블레이드의 전체 크기가 터빈회전자축(3)의 축방향으로 바라본 것으로서 터빈 블레이드(2)와 챔버(11)의 상하 내벽면의 간격을 (d₁)으로 하고 터빈 블레이드(2)의 높이를 (h)로 한때, 상기 (d₁)이 0보다 크고 상기 (h)의 1/10 이하 (0(d₁)1/10.(h))인 크기로 되도록 설정되는 소형유체구동 터빈 핸드피스.
4. 제3항에 있어서, 간격(d₁)이 0μm 보다 크고 500μm 이하인 소형유체구동 터빈 핸드피스.
5. 제4항에 있어서, 간격 d₁이 100μm∼200μm인 소형유체구동 터빈 핸드피스.
6. 제1항에 있어서, 상기 터빈 블레이드의 전체 크기가 터빈회전자축(3)의 축방향으로 바라본 것으로서 터빈 블레이드(2)와 챔버(11)의 상하 내벽면(111,112)의 간격을 (d₁)으로 하고 터빈회전자축(3)의 축방향에 수직한 방향으로 바라본 것으로서 터빈 블레이드(2)와 챔버(11)의 주변내측벽면(113)의 간격을 (d₂)로 한때, 상기 (d₁)이 상기 (d₂)의 0배보다 크고 2.5배 이하인 크기로 하도록 설정되는 소형유체구동 터빈 핸드피스.
7. 제1항에 있어서, 간격(d₂)가 150μm인 소형유체구동 터빈 핸드피스.
8. 제1항에 있어서, 상기 공급로(7)의 1개의 공급구(71)가 터빈회전자축(3)의 축방향으로 바라본 것으로서 터빈 블레이드(2)의 높이(h)의 0%보다 크고 50% 이하인 크기를 갖는 소형유체구동 터빈 핸드피스.
9. 제1항에 있어서, 공급로(7)의 1개의 공급구(71)과 배출로(8)의 배출구(81) 사이의 배치관계가 공급구(71)의 수직 또는 수평방향의 근접위치에 배출구(81)를 배치하도록 설정되는 소형유체구동 터빈 핸드피스.
10. 제1항에 있어서, 공급로(7)의 1개의 공급구(71)과 배출로(8)의 배출구(81) 사이의 배치관계가 공급구(71)의 바로위 또는 바로 아래에 배출구(81)를 배치하도록 설정되는 소형유체구동 터빈 핸드피스.
11. 배출구(81)의 개구면적이 1개의 공급구(71)의 개구면적보다 큰 소형유체구동 터빈 핸드피스.
12. 제1항에 있어서, 공급로(7)의 1개의 공급구(71)는 공급구(71)에서의 가압유체가 터빈회전자축(3)의 축방향으로 바라본 것으로서 터빈 블레이드(2)의 거의 중앙부분에 분사되도록 하는 위치에 배치되는 소형유체구동 터빈 핸드피스.
13. 제1항에 있어서, 베어링부(4)가 볼 베어링인 소형유체구동 터빈 핸드피스.
14. 제1항에 있어서, 베어링부(4)가 공기 베어링인 소형유체구동 터빈 핸드피스.
15. 제1항에 있어서, 헤드(11) 및 넥크부의 본체(6)가 합성수지로 구성되는 소형유체구동 터빈 핸드피스.
16. 제1항 내지 제15항중 어느 한 항에 있어서, 치료 또는 치과치료에 사용되고 터빈회전자축(3)에 탈착가능하게 설치되는 공구로 더 구성되는 소형유체구동 터빈 핸드피스.