KR102128387B1

KR102128387B1 - 에어 터빈식 핸드피스

Info

Publication number: KR102128387B1
Application number: KR1020180168881A
Authority: KR
Inventors: 이중호
Original assignee: (주)세신정밀
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-07-08

Abstract

본 발명은, 일 단으로부터 타 단을 향해 연장하는 공기 유도관을 둘러싸고, 일 단에서 공기 유입구를 통해 외부의 컴퓨레셔로부터 압축 공기를 공급받으며, 타 단에서 공기 유도관을 외부에 노출시키는 몸체; 및 몸체의 타 단에서 몸체의 내부를 원통 형상으로 닫으며 원통 형상의 중공을 지나는 공기 공급관을 공기 유도관에 삽입시키는 관 연결부와, 관 연결부와 일체로 형성되어 공기 공급관을 통해 공기 유도관과 연통하는 터빈 하우징과, 터빈 하우징에 회전 고정되어 터빈 하우징을 통해 공기 공급관과 마주하는 에어 터빈과, 터빈 하우징에 회전 고정되어 에어 터빈을 관통하는 샤프트를 갖는 헤드; 를 포함한다.

Description

에어 터빈식 핸드피스{HANDPIECE EXCLUSIVELY USING AIR TURBINE}

본 발명은, 외부로부터 공급받는 압축 공기를 에어 터빈에 토출시켜 에어 터빈의 회전에 치과 처치 공구를 연동시키는 에어 터빈식 핸드피스에 관한 것이다.

일반적으로, 핸드피스(handpiece)는 치과 시술을 위해 핸드피스의 선단에 위치되는 헤드(head)에 치과용 바, 포인트, 디스크, 석션팁 등의 치과 공구(bur)를 장착하여 에어 터빈의 구동력을 치과 공구에 전달시켜 치과 시술 동안 치과 공구를 통해 구강 내에 이물질을 제거하거나 치아와 잇몸을 치료하기 위해 이용된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 핸드피스(110)는 몸체(30)와 헤드(100)로 이루어진다. 상기 몸체(30)는 공기 안내구(10)와 공기 흐름관(20)을 갖는다. 여기서, 상기 공기 안내구(10)와 공기 흐름관(20)은 몸체(30)에서 서로에 대해 연통한다. 상기 헤드(100)는 연결 브라켓(50)과 헤드 케이스(90)를 갖는다.

상기 연결 브라켓(50)은 외부적으로 볼 때 몸체(30)의 내부에 삽입되어 내부적으로 볼 때 공기 도입관(40)을 둘러싼다. 상기 공기 도입관(40)은 헤드 케이스(90)의 내부에 노출되고 몸체(30)에 연결 브라켓(50)의 삽입시 공기 흐름관(20)에 연결된다. 상기 헤드 케이스(90)는 에어 터빈(60)과 스핀들(70)을 수용한다.

여기서, 상기 에어 터빈(60)은 스핀들(70)을 둘러싸면서 스핀들(70)에 고정된다. 상기 스핀들(70)은 에어 터빈(60)을 관통하여 헤드 케이스(90)의 외부로부터 삽입되는 치과 공구(80)와 결합할 수 있다. 한편, 상기 헤드 케이스(90) 내 에어 터빈(60)을 회전시키기 위해, 상기 몸체(30)는 공기 안내구(10)를 통해 몸체(30)의 외부에 위치되는 컴퓨레셔(5)에 연결되어 컴퓨레셔(5)로부터 압축 공기를 흐름선(F)을 따라 공급받는다.

상기 압축 공기는 몸체(30)에서 흐름선(F1)을 따라 공기 흐름관(20)을 지나 공기 도입관(40)에 도달되고, 흐름관(F2)을 따라 공기 도입관(40)을 계속해서 지나 헤드 케이스(90)의 내부에 도달되며, 헤드 케이스(90)에서 흐름선(F21, F22)을 따라 에어 터빈(60)에 공급되어 에어 터빈(60)을 회전시킨다.

그러나, 상기 압축 공기는, 공기 도입관(40)의 내부에서 공기 도입관(40)을 따라 부분적으로 직진성을 갖지만, 공기 도입관(40)의 토출 단(45)으로부터 헤드 케이스(90)의 내부로 흐르는 동안 헤드 케이스(90)의 내부에서 직진성 흐름선(F21)과 확산성 흐름선(F22)을 따라 유동되어 초기의 핸드피스 설계 목적대로 에어 터빈(60)의 회전 속도를 유지시키지 못한다.

왜냐하면, 상기 압축 공기는 확산성 흐름선(F22)을 따라 흐르는 동안 에어 터빈(60)의 주변 구성 요소(예를 들면, 구성 요소들의 결합 부분 등등)에 영향을 주어 에어 터빈(60)의 회전에 기여하지 않기 때문이다. 또한, 상기 압축 공기는 헤드 케이스(90)의 내부에서 에어 터빈(60)의 터빈 블레이드(도면에 미도시)를 지지하는 베어링(도면에 미도시)에도 불균일한 하중을 유발시킨다.

왜냐하면, 상기 압축 공기는 확산성 흐름선(F22)을 따라 흐르는 동안 에어 터빈(60)의 터빈 블레이드에 와류로 접촉되어 터빈 블레이드에 불균일하게 접촉되기 때문이다. 따라서, 상기 압축 공기는 핸드피스(110)의 구동 동안 터빈 블레이드와 베어링의 마찰 소음과 진동을 유발시켜 베어링의 이용 수명을 단축시킨다.

또한, 상기 핸드피스(110)는 한국공개특허공보 제10-2006-0131636호에서도 발명의 명칭인 "조압 기구를 구비한 치과용 핸드피스"에 종래기술로써 유사하게 개시되고 있다.

한국공개특허공보 제10-2006-0131636호

본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 에어 터빈 바로 앞에서 압축 공기의 직진성 만을 가져 에어 터빈의 회전 속도를 초기의 설계 목적대로 유지시키고 에어 터빈의 터빈 블레이드를 지지하는 베어링의 이용 수명을 유지시키는데 적합한 에어 터빈식 핸드피스를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 에어 터빈식 핸드 피스는, 외부로부터 압축 공기를 공급받아서 상기 압축 공기에 의해 치과 처치 공구를 회전시키도록, 일 단으로부터 타 단을 향해 연장하는 공기 유도관을 둘러싸고, 상기 일 단에서 공기 유입구를 통해 외부의 컴퓨레셔로부터 상기 압축 공기를 공급받으며, 상기 타 단에서 상기 공기 유도관을 외부에 노출시키는 몸체; 및 상기 몸체의 상기 타 단에서 상기 몸체의 내부를 원통 형상으로 닫으며 상기 원통 형상의 중공을 지나는 공기 공급관을 상기 공기 유도관에 삽입시키는 관 연결부와, 상기 관 연결부와 일체로 형성되어 상기 공기 공급관을 통해 상기 공기 유도관과 연통하는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징에 회전 고정되어 상기 터빈 하우징을 통해 상기 공기 공급관과 마주하는 에어 터빈과, 상기 터빈 하우징에 회전 고정되어 상기 에어 터빈을 관통하는 샤프트를 갖는 헤드; 를 포함하고, 상기 에어 터빈은 상기 샤프트에 고정되어 상기 샤프트와 함께 회전 가능하고, 상기 샤프트는 상기 치과 처치 공구와 탈부착하여 상기 치과 처치 공구를 상기 터빈 하우징으로부터 돌출시키고, 상기 공기 공급관은, 회전 유도 구조 및 토출 한정 구조 및 경로 변경 구조 중 적어도 하나를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 몸체는 상기 헤드와 함께 스트레이트 앵글(straight angle) 또는 콘트라 앵글(contra angle)을 이룰 수 있다.

상기 공기 유도관은 상기 몸체에서 상기 일 단과 상기 타 단 사이에 동일한 직경을 가지거나 복수의 직경을 가질 수 있다.

상기 관 연결부는 외측벽을 통해 상기 몸체와 접촉하고 내측벽을 통해 상기 공기 공급관을 둘러쌀 수 있다.

상기 공기 공급관은 상기 관 연결부의 중공(中空)을 통해 상기 관 연결부를 관통하고, 상기 관 연결부와 상기 터빈 하우징을 통해 상기 에어 터빈에 노출되면서 상기 공기 유도관을 향해 연장될 수 있다.

상기 공기 공급관은 상기 에어 터빈 바로 앞에서 상기 압축 공기의 확산을 줄이고 직진성을 유도할 수 있다.

상기 공기 공급관이 상기 회전 유도 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관은 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에 동일 직경을 가지고 외측벽에서 상기 관 연결관에 접촉되고 내측벽에서 복수의 스파이럴 홈(spiral groove)을 한정하고, 상기 압축 공기는 상기 공기 공급관의 상기 내측벽에서 상기 복수의 스파이럴 홈을 따라 회전되어 상기 공기 공급관의 중심 축 가까이에 모여서 상기 에어 터빈의 터빈 블레이드에 토출될 수 있다.

상기 공기 공급관이 상기 토출 한정 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관은, 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에서 동일 직경으로 연장되는 수용관; 및 상기 에어 터빈 가까이에서 상기 수용관으로부터 상기 에어 터빈을 향해 점진적으로 작아지는 직경의 토출관을 포함하고, 상기 토출관은, 상기 수용관의 길이 방향을 따라 볼 때 상기 수용관으로부터 이격해서 상기 수용관의 중심 축 상에 상기 에어 터빈을 향해 개구되는 토출 원홀을 한정하며 상기 토출 원홀 주변에서 상기 토출관을 관통하는 복수의 토출 슬릿을 가지고, 개별 토출 슬릿은 상기 토출관을 삼각 형상으로 관통하고 상기 토출 원홀 주변에서 넓게 개구되면서 상기 수용관 주변에서 좁게 개구되고, 상기 압축 공기는 상기 토출관의 상기 토출 원홀과 상기 토출 슬릿을 통해 상기 수용관의 중심 축 가까이에 모여서 상기 에어 터빈의 터빈 블레이드에 토출될 수 있다.

상기 공기 공급관이 상기 토출 한정 구조와 상기 회전 유도 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관은, 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에서 동일 직경으로 연장되는 수용관; 및 상기 에어 터빈 가까이에서 상기 수용관으로부터 상기 에어 터빈을 향해 점진적으로 작아지는 직경의 토출관을 포함하고, 상기 수용관은 내측벽에서 복수의 스파이럴 홈을 한정하고, 상기 토출관은, 상기 수용관의 길이 방향을 따라 볼 때 상기 수용관으로부터 이격해서 상기 수용관의 중심 축 상에 상기 에어 터빈을 향해 개구되는 토출 원홀을 한정하며 상기 토출 원홀 주변에서 상기 토출관을 관통하는 복수의 토출 슬릿을 가지고, 개별 토출 슬릿은 경사벽을 삼각 형상으로 관통하고 상기 토출 원홀 주변에서 넓게 개구되면서 상기 수용관 주변에서 좁게 개구될 수 있다.

상기 공기 공급관이 상기 경로 변경 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관은 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에서 벤트리관 형상으로 이루어져 상기 공기 유도관 가까이에서 보다 상기 에어 터빈 가까이에서 더 작은 직경을 가지고, 상기 압축 공기는 상기 공기 공급관을 따라 상기 공기 유도관 가까이에서 보다 상기 에어 터빈 가까이에서 더 큰 속도로 흐르고 상기 공기 공급관의 중심 축 가까이에 모여서 상기 에어 터빈의 터빈 블레이드에 토출될 수 있다.

상기 공기 공급관이 상기 경로 변경 구조와 상기 회전 유도 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관은 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에서 벤트리관 형상으로 이루어져 상기 공기 유도관 가까이에서 보다 상기 에어 터빈 가까이에서 더 작은 직경을 가지고, 상기 공기 유도관 가까이에서 내측벽에 복수의 스파이럴 홈을 가질 수 있다.

상기 에어 터빈은, 다단(多段) 형상으로 이루어져 중앙 영역에서 주변 영역을 향해 점진적으로 낮아지고, 최상위 단에서 관통 홀을 한정하여 상기 관통 홀을 통해 상기 샤프트를 수용하면서 최하위 단에서 복수의 기어 톱니 형상을 가지는 코아부; 및 개별 기어 톱니 형상에 마름모꼴 형상으로 고정되고. 상기 코아부의 평면에서 또는 상기 마름모꼴의 측면에서 볼 때, 상기 마름모꼴 형상을 한정하는 넓은 면을 상기 개별 기어 톱니 형상에 접촉시키면서 상기 넓은 면과 대향하는 작은 면을 상기 개별 기어 톱니 형상으로부터 이격시키고, 상기 넓은 면과 상기 작은 면 사이에서 상기 개별 기어 톱니 형상의 톱니 후단 기울기에 맞춰 일측 면을 경사지게 하며 상기 개별 기어 톱니 형상의 톱니 선단 굴곡에 맞춰 타측 면을 굴곡지게 하는 터빈 블레이드; 를 포함하고, 상기 터빈 블레이드는 상기 작은 면의 중앙 영역에서 상기 일측 면과 상기 타측 면을 접촉시킬 수 있다.

상기 에어 터빈은, 다단(多段) 형상으로 이루어져 중앙 영역에서 주변 영역을 향해 점진적으로 낮아지고, 최상위 단에서 관통 홀을 한정하여 상기 관통 홀을 통해 상기 샤프트를 수용하면서 최하위 단에서 복수의 기어 톱니 형상을 가지는 코아부; 및 개별 기어 톱니 형상에 마름모꼴 형상으로 고정되고. 상기 코아부의 평면에서 또는 상기 마름모꼴의 측면에서 볼 때, 상기 마름모꼴 형상을 한정하는 넓은 면을 상기 개별 기어 톱니 형상에 접촉시키면서 상기 넓은 면과 대향하는 작은 면을 상기 개별 기어 톱니 형상으로부터 이격시키고, 상기 넓은 면과 상기 작은 면 사이에서 상기 개별 기어 톱니 형상의 톱니 후단 기울기에 맞춰 일측 면을 경사지게 하며 상기 개별 기어 톱니 형상의 톱니 선단 굴곡에 맞춰 타측 면을 굴곡지게 하는 터빈 블레이드; 를 포함하고, 상기 터빈 블레이드는 상기 작은 면의 중앙 영역에서 상기 일측 면과 상기 타측 면을 접촉시키고 상기 타측면에 타겟 홈을 한정할 수 있다.

본 발명은 몸체에 헤드의 관 연결관을 삽입해서 몸체의 공기 유도관과 관 연결부의 공기 공급관을 연결하고, 공기 공급관을 통해 공기 유도관과 헤드 하우징을 연통시키며, 공기 공급관에 회전 유도 구조와 토출 한정 구조와 경로 변경 구조 중 적어도 하나를 대응시키므로, 공기 유도관과 공기 공급관을 따라 몸체의 외부로부터 공급되는 압축 공기의 순차적인 흐름 후, 헤드 하우징에 수용되는 에어 터빈 바로 앞에서 압축 공기의 직진성 만을 가져 에어 터빈의 회전 속도를 초기의 설계 목적대로 유지시킬 수 있다.

본 발명은 몸체에 헤드의 관 연결관을 삽입하여 관 연결관의 공기 공급관을 통해 몸체의 공기 유도관과 헤드 하우징의 내부를 연통시키고, 헤드 하우징에 수용되는 에어 터빈의 터빈 블레이드를 베어링으로 지지시키며, 공기 공급관의 구조를 사용하여 에어 터빈 바로 앞에서 압축 공기의 확산성 없이 직진성을 가지므로, 에어 터빈의 터빈 블레이드에 압축 공기를 균일하게 접촉시켜 터빈 블레이드와 베어링의 마찰 소음과 진동을 최소화하고 베어링에 가해지는 불균일한 하중을 제거하여 베이링의 이용 수명을 유지시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 핸드피스를 개략적으로 보여주는 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 핸드피스에서 몸체로부터 헤드를 향해 토출되는 압축 공기의 흐름을 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에어 터빈식 핸드피스를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 에어 터빈식 핸드피스를 개략적으로 보여주는 부분 단면도이다.
도 5는 도 4의 에어 터빈식 핸드피스의 몸체에 헤드의 연결 상태를 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 헤드에서 공기 공급관의 제1 변형예를 보여주는 개략도이다.
도 7은 도 5의 헤드에서 공기 공급관의 제2 변형예를 보여주는 개략도이다.
도 8은 도 5의 헤드에서 공기 공급관의 제3 변형예를 보여주는 개략도이다.
도 9는 도 5의 헤드에서 에어 터빈을 보여주는 사시도이다.
도 10은 도 9의 에어 터빈의 변형예를 보여주는 사시도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 에어 터빈식 핸드피스의 동작 방법을 설명하는 개략도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 에어 터빈식 핸드피스를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 에어 터빈식 핸드피스를 개략적으로 보여주는 부분 단면도이다.

도 5는 도 4의 에어 터빈식 핸드피스의 몸체에 헤드의 연결 상태를 확대하여 보여주는 단면도이며, 도 9는 도 5의 헤드에서 에어 터빈을 보여주는 사시도이다.

도 3 내지 도 5, 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 에어 터빈식 핸드피스(310)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 압축 공기를 공급받아서 압축 공기에 의해 치과 처치 공구(280)를 회전시키도록 구성된다. 좀 더 상세하게는, 에어 터빈식 핸드피스(310)는 몸체(230)와 헤드(300)를 도 3과 같이 포함한다.

상기 몸체(230)는 헤드(300)와 함께 스트레이트 앵글(straight angle) 또는 콘트라 앵글(contra angle)을 이룬다. 즉, 상기 스트레이트 앵글은 몸체(230)를 지나는 중심축과 헤드(300)를 지나는 중심축을 동일한 레벨에 위치시켜 곧은 형상을 갖는다.

상기 콘트라 앵글은 몸체(230)를 지나는 중심축과 헤드(300)를 지나는 중심축을 몸체(230)에서 교차시켜 교차 부위를 기준으로 도 3의 굽어진 형상을 갖는다. 또한, 상기 몸체(230)는 일 단으로부터 타 단을 향해 연장하는 도 4 또는 도 5의 공기 유도관(220)을 둘러싸고, 일 단에서 공기 유입구(210)를 통해 외부의 컴퓨레셔(도 1의 5)로부터 압축 공기를 공급받으며, 타 단에서 공기 유도관(220)을 외부에 노출시킨다.

상기 공기 유도관(220)은 몸체(230)에서 일 단과 타 단 사이에 도 4와 같이 동일한 직경을 가지거나 복수의 직경을 갖는다. 상기 헤드(300)는 관 연결부(250)와 터빈 하우징(290)과 에어 터빈(도 5의 269)과 샤프트(270)를 포함한다. 상기 관 연결부(250)는 몸체(230)의 타 단에서 몸체(230)의 내부를 원통 형상으로 닫으며 원통 형상의 중공을 지나는 공기 공급관(242)을 공기 유도관(220)에 삽입시킨다.

즉, 상기 관 연결부(250)는 외측벽을 통해 몸체(230)와 접촉하고 내측벽을 통해 공기 공급관(242)을 둘러싼다. 상기 공기 공급관(242)은 관 연결부(250)의 중공(中空)을 통해 관 연결부(250)를 관통하고, 관 연결부(250)와 터빈 하우징(290)을 통해 에어 터빈(269)에 노출되면서 공기 유도관(220)을 향해 연장된다.

상기 공기 공급관(242)은 에어 터빈(269) 바로 앞에서 압축 공기의 확산을 줄이고 직진성을 유도한다. 이를 위해, 상기 공기 공급관(242)은 회전 유도 구조를 갖는다. 좀 더 상세하게는, 상기 공기 공급관(242)이 회전 유도 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관(242)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 공기 유도관(220)과 에어 터빈(269) 사이에 동일 직경을 가지고 외측벽에서 관 연결관(250)에 접촉되고 내측벽에서 복수의 스파이럴 홈(spiral groove; 241)을 한정한다.

여기서, 상기 압축 공기는 공기 공급관(242)의 내측벽에서 복수의 스파이럴 홈(241)을 따라 회전되어 공기 공급관(242)의 중심 축 가까이에 모여서 에어 터빈(269)의 터빈 블레이드(도 5의 268)에 토출된다. 상기 터빈 하우징(290)은 관 연결부(250)와 일체로 형성되어 공기 공급관(242)을 통해 공기 유도관(220)과 연통한다.

상기 에어 터빈(269)은 터빈 하우징(290)에 회전 고정되어 터빈 하우징(290)을 통해 공기 공급관(242)과 마주한다. 상기 에어 터빈(269)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 코아부(262)와 터빈 블레이드(268)를 포함한다. 상기 코아부(262)는 다단(多段) 형상으로 이루어져 중앙 영역에서 주변 영역을 향해 점진적으로 낮아지고, 최상위 단에서 관통 홀(261)을 한정하여 관통 홀(261)을 통해 샤프트(270)를 수용하면서 최하위 단에서 복수의 기어 톱니 형상(263)을 갖는다.

상기 터빈 블레이드(268)는 개별 기어 톱니 형상(263)에 마름모꼴 형상으로 고정되고. 코아부(262)의 평면에서 또는 마름모꼴의 측면에서 볼 때, 마름모꼴 형상을 한정하는 넓은 면(264)을 개별 기어 톱니 형상(263)에 접촉시키면서 넓은 면(264)과 대향하는 작은 면(265)을 개별 기어 톱니 형상(263)으로부터 이격시키고, 넓은 면(264)과 작은 면(265) 사이에서 개별 기어 톱니 형상(263)의 톱니 후단 기울기에 맞춰 일측 면(266)을 경사지게 하며 개별 기어 톱니 형상(263)의 톱니 선단 굴곡에 맞춰 타측 면(267)을 굴곡지게 한다.

여기서, 상기 터빈 블레이드(268)는 마름모꼴 형상의 작은 면(265)의 중앙 영역에서 일측 면(266)과 타측 면(267)을 접촉시킨다. 상기 터빈 블레이드(268)는 헤드 하우징(290)의 내부에서 베어링(B)에 의해 지지된다. 상기 샤프트(270)는 터빈 하우징(290)에 회전 고정되어 에어 터빈(269)을 관통한다. 따라서, 상기 에어 터빈(269)은 샤프트(270)에 고정되어 샤프트(270)와 함께 회전 가능하다. 또한, 상기 샤프트(270)는 치과 처치 공구(280)와 탈부착하여 치과 처치 공구(280)를 터빈 하우징(290)으로부터 돌출시킨다.

도 6은 도 5의 헤드에서 공기 공급관의 제1 변형예를 보여주는 개략도이다.

도 6을 참조하면, 상기 에어 터빈식 핸드피스(310)의 관 연결부(250)에서, 공기 공급관(244)은 도 5의 공기 공급관(242)를 대체한다. 상기 공기 공급관(244)이 토출 한정 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관(244)은 수용관(243A)과 토출관(243B)을 포함한다.

상기 수용관(243A)은 공기 유도관(도 4의 220)과 에어 터빈(도 5의 269) 사이에서 동일 직경으로 연장된다. 상기 토출관(243B)은 에어 터빈(269) 가까이에서 수용관(243A)으로부터 에어 터빈(269)을 향해 점진적으로 작아지는 직경을 갖는다.

여기서, 상기 토출관(243B)은, 수용관(243A)의 길이 방향을 따라 볼 때 수용관(243A)으로부터 이격해서 수용관(243A)의 중심 축 상에 에어 터빈(269)을 향해 개구되는 토출 원홀(243H)을 한정하며 토출 원홀(243H) 주변에서 토출관(243B)을 관통하는 복수의 토출 슬릿(243S)을 갖는다.

개별 토출 슬릿(243S)은 토출관(243B)을 삼각 형상으로 관통하고 토출 원홀(243H) 주변에서 넓게 개구되면서 수용관(243A) 주변에서 좁게 개구된다. 따라서, 상기 압축 공기는 토출관(243B)의 토출 원홀(243H)과 토출 슬릿(243S)을 통해 수용관(243A)의 중심 축 가까이에 모여서 에어 터빈(269)의 터빈 블레이드(268)에 토출된다.

한편, 상기 공기 공급관(244)은 토출 한정 구조와 회전 유도 구조를 가질 수도 있다. 여기서, 상기 수용관(243A)은 내측벽에서 복수의 스파이럴 홈(도 5의 241)을 한정한다. 따라서, 상기 압축 공기는 수용관(243A)의 복수의 스파이럴 홈(241)을 따라 회전하고 토출관(243B)의 토출 원홀(243H)과 토출 슬릿(243S)을 통해 수용관(243A)의 중심 축 가까이에 모여서 에어 터빈(269)의 터빈 블레이드(268)에 토출된다.

도 7은 도 5의 헤드에서 공기 공급관의 제2 변형예를 보여주는 개략도이다.

도 7을 참조하면, 상기 에어 터빈식 핸드피스(310)의 관 연결부(250)에서, 공기 공급관(245)은 도 5의 공기 공급관(242)을 대체한다. 상기 공기 공급관(245)이 경로 변경 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관(245)은 공기 유도관(220)과 에어 터빈(도 5의 269) 사이에서 벤트리관 형상으로 이루어져 공기 유도관(220) 가까이에서 보다 에어 터빈(269) 가까이에서 더 작은 직경을 갖는다.

따라서, 상기 압축 공기는 공기 공급관(245)을 따라 공기 유도관(220) 가까이에서 보다 에어 터빈(269) 가까이에서 더 큰 속도로 흐르고 공기 공급관(245)의 중심 축 가까이에 도 13과 같이 모여서 공기 공급관(245)의 토출 단(246)으로부터 에어 터빈(269)의 터빈 블레이드(268)에 토출된다.

도 8은 도 5의 헤드에서 공기 공급관의 제3 변형예를 보여주는 개략도이다.

도 8을 참조하면, 상기 에어 터빈식 핸드피스(310)의 관 연결부(250)에서, 공기 공급관(249)은 도 5의 공기 공급관(242)을 대체한다. 상기 공기 공급관(249)이 경로 변경 구조와 회전 유도 구조를 갖는 때, 상기 공기 공급관(249)은 공기 유도관(220)과 에어 터빈(도 5 또는 도 9의 269) 사이에서 벤트리관 형상으로 이루어져 공기 유도관(220) 가까이에서 보다 에어 터빈(269) 가까이에서 더 작은 직경을 가지고, 공기 유도관(220) 가까이에서 내측벽에 복수의 스파이럴 홈(248)을 갖는다.

따라서, 상기 압축 공기는 공기 공급관(249)에서 복수의 스파이럴 홈(248)을 따라 회전하고 공기 공급관(249)을 따라 공기 유도관(220) 가까이에서 보다 에어 터빈(269) 가까이에서 더 큰 속도로 흐르면서 공기 공급관(249)의 중심 축 가까이에 모여서 공기 공급관(249)의 토출 단(247)으로부터 에어 터빈(269)의 터빈 블레이드(268)에 토출된다.

도 10은 도 9의 에어 터빈의 변형예를 보여주는 사시도이다.

도 10을 참조하면, 상기 에어 터빈식 핸드피스(310)의 헤드(300)에서, 에어 터빈(269A)은 도 9의 에어 터빈(269)를 대체한다. 상기 에어 터빈(269A)이 도 9의 에어 터빈(269)과 유사한 구조를 가지나, 상기 에어 터빈(269A)의 터빈 블레이드(268A)는 도 9에서 에어 터빈(269)의 터빈 블레이드(268)와 다른 구조를 갖는다.

즉, 상기 터빈 블레이드(268A)는 마름모꼴 형상의 작은 면(265)의 중앙 영역에서 일측 면265)과 타측 면(267)을 접촉시키고 타측면(267)에 타겟 홈(G)을 한정한다. 따라서, 상기 압축 공기는 타측면(267)에 접촉하는 동안 타겟 홈(G) 주변과 타겟 홈(G)의 내부에 집중되어 에어 터빈(269A)의 터빈 블레이드(268A)를 회전시킨다.

도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 에어 터빈식 핸드피스의 동작 방법을 설명하는 개략도이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 핸드피스(310)가 컴퓨레셔(도 1의 5)와 함께 준비될 수 있다. 상기 핸드피스(310)는 몸체(230)와 헤드(300)로 이루어질 수 있다. 상기 몸체(230)와 헤드(300)는 도 1 내지 도 10에서 충분히 설명되었다. 상기 몸체(10)는 컴퓨레셔(5)에 연결되어 공기 유입구(210)를 통해 컴퓨레셔(5)의 압축 공기를 공급받을 수 있다.

상기 압축 공기는 몸체(10)에서 흐름선(F1)을 따라 공기 유입구(210)와 공기 유도관(220)을 지나 헤드(300)의 관 연결부(250)에서 공기 공급관(242)에 도달될 수 있다. 상기 공기 공급관(242)은 내측벽에 한정되는 복수의 스파이럴 홈(241)을 가지며 내측벽에서 압축 공기의 흐름선(F3)을 따라 흐름 동안 복수의 스파이럴 홈(241)을 사용하여 압축 공기를 회전시킬 수 있다.

즉, 상기 압축 공기는 공기 공급관(242)에서 회전되는 동안 공기 공급관(242)의 중심 축을 향해 구심력을 받아 공기 공급관(242)의 중심 축을 향해 모이면서 공기 공급관(242)의 길이 방향을 따라 흐를 수 있다. 따라서, 상기 압축 공기는 공기 공급관(242)의 토출 단(240)으로부터 헤드(300)의 헤드 하우징(290)을 향해 토출될 때 공기 공급관(242)의 중심 축을 향해 모이면서 회전 관성을 유지할 수 있다.

즉, 상기 압축 공기는 공기 공급관(242)로부터 헤드 하우징(290)을 향해 직직성 흐름선(F31)을 따라 토출될 수 있다. 따라서, 상기 압축 공기는 에어 터빈(269)의 터빈 블레이드(268)의 타측면(도 9의 267)에 균일하게 접촉될 수 있다. 상기 에어 터빈(269)은 터빈 블레이드(268)와 압축 공기의 접촉 동안 샤프트(270)과 함께 회전될 수 있다.

한편, 도 13을 참조하면, 상기 에어 터빈식 핸드피스(310)가 도 7의 공기 공급관(245)을 구비하는 때, 상기 공기 공급관(245)은 경로 변경 구조를 바탕으로 벤트리관 형상에 흐름선(F4)을 따라 압축 공기를 흐르게 할 수 있다. 여기서, 상기 압축 공기는 큰 직경의 공급관(245A)보다 작은 직경의 공급관(245B)에서 공기 공급관(245)의 중심 축에 더 모여지면서 베르누이 정리에 따라 큰 직경의 공급관(245A)보다 작은 직경의 공급관(245B)에서 속도를 크게 가질 수 있다.

따라서, 상기 압축 공기는 공기 공급관(245)의 토출 단(246)으로부터 헤드(300)의 헤드 하우징(290)을 향해 토출될 때 직직성 흐름선(F41)을 따라 토출될 수 있다.

230; 몸체, 241; 스파이럴 홈
242; 공기 공급관, 250; 관 연결부
269; 에어 터빈, 270; 샤프트
280; 치과 처치 공구, 290; 헤드 하우징
300; 헤드, B; 베어링

Claims

외부로부터 압축 공기를 공급받아서 상기 압축 공기에 의해 치과 처치 공구를 회전시키는 에어 터빈식 핸드피스에 있어서,
일 단으로부터 타 단을 향해 연장하는 공기 유도관을 둘러싸고, 상기 일 단에서 공기 유입구를 통해 외부의 컴퓨레셔로부터 상기 압축 공기를 공급받으며, 상기 타 단에서 상기 공기 유도관을 외부에 노출시키는 몸체; 및
상기 몸체의 상기 타 단에서 상기 몸체의 내부를 원통 형상으로 닫으며 상기 원통 형상의 중공을 지나는 공기 공급관을 상기 공기 유도관에 삽입시키는 관 연결부와, 상기 관 연결부와 일체로 형성되어 상기 공기 공급관을 통해 상기 공기 유도관과 연통하는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징에 회전 고정되어 상기 터빈 하우징을 통해 상기 공기 공급관과 마주하는 에어 터빈과, 상기 터빈 하우징에 회전 고정되어 상기 에어 터빈을 관통하는 샤프트를 갖는 헤드; 를 포함하고,
상기 에어 터빈은 상기 샤프트에 고정되어 상기 샤프트와 함께 회전 가능하고,
상기 샤프트는 상기 치과 처치 공구와 탈부착하여 상기 치과 처치 공구를 상기 터빈 하우징으로부터 돌출시키고,
상기 공기 공급관은, 회전 유도 구조 및 토출 한정 구조 및 경로 변경 구조 중 적어도 하나를 가지고,
상기 공기 공급관이 상기 회전 유도 구조를 갖는 때,
상기 공기 공급관은 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에 동일 직경을 가지고 외측벽에서 상기 관 연결부에 접촉되고 내측벽에서 복수의 스파이럴 홈(spiral groove)을 한정하고,
상기 압축 공기는 상기 공기 공급관의 상기 내측벽에서 상기 복수의 스파이럴 홈을 따라 회전되어 상기 공기 공급관의 중심 축 가까이에 모여서 상기 에어 터빈의 터빈 블레이드에 토출되는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 몸체는 상기 헤드와 함께 스트레이트 앵글(straight angle) 또는 콘트라 앵글(contra angle)을 이루는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 공기 유도관은 상기 몸체에서 상기 일 단과 상기 타 단 사이에 동일한 직경을 가지거나 복수의 직경을 가지는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 관 연결부는 외측벽을 통해 상기 몸체와 접촉하고 내측벽을 통해 상기 공기 공급관을 둘러싸는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 공기 공급관은 상기 관 연결부의 중공(中空)을 통해 상기 관 연결부를 관통하고, 상기 관 연결부와 상기 터빈 하우징을 통해 상기 에어 터빈에 노출되면서 상기 공기 유도관을 향해 연장되는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 공기 공급관은 상기 에어 터빈 바로 앞에서 상기 압축 공기의 확산을 줄이고 직진성을 유도하는 에어 터빈식 핸드피스.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 공기 공급관이 상기 토출 한정 구조를 갖는 때,
상기 공기 공급관은, 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에서 동일 직경으로 연장되는 수용관; 및 상기 에어 터빈 가까이에서 상기 수용관으로부터 상기 에어 터빈을 향해 점진적으로 작아지는 직경의 토출관을 포함하고,
상기 토출관은, 상기 수용관의 길이 방향을 따라 볼 때 상기 수용관으로부터 이격해서 상기 수용관의 중심 축 상에 상기 에어 터빈을 향해 개구되는 토출 원홀을 한정하며 상기 토출 원홀 주변에서 상기 토출관을 관통하는 복수의 토출 슬릿을 가지고,
개별 토출 슬릿은 상기 토출관을 삼각 형상으로 관통하고 상기 토출 원홀 주변에서 넓게 개구되면서 상기 수용관 주변에서 좁게 개구되고,
상기 압축 공기는 상기 토출관의 상기 토출 원홀과 상기 토출 슬릿을 통해 상기 수용관의 중심 축 가까이에 모여서 상기 에어 터빈의 터빈 블레이드에 토출되는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 공기 공급관이 상기 토출 한정 구조와 상기 회전 유도 구조를 갖는 때,
상기 공기 공급관은, 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에서 동일 직경으로 연장되는 수용관; 및 상기 에어 터빈 가까이에서 상기 수용관으로부터 상기 에어 터빈을 향해 점진적으로 작아지는 직경의 토출관을 포함하고,
상기 수용관은 내측벽에서 복수의 스파이럴 홈을 한정하고,
상기 토출관은, 상기 수용관의 길이 방향을 따라 볼 때 상기 수용관으로부터 이격해서 상기 수용관의 중심 축 상에 상기 에어 터빈을 향해 개구되는 토출 원홀을 한정하며 상기 토출 원홀 주변에서 상기 토출관을 관통하는 복수의 토출 슬릿을 가지고,
개별 토출 슬릿은 경사벽을 삼각 형상으로 관통하고 상기 토출 원홀 주변에서 넓게 개구되면서 상기 수용관 주변에서 좁게 개구되는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 공기 공급관이 상기 경로 변경 구조를 갖는 때,
상기 공기 공급관은 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에서 벤트리관 형상으로 이루어져 상기 공기 유도관 가까이에서 보다 상기 에어 터빈 가까이에서 더 작은 직경을 가지고,
상기 압축 공기는 상기 공기 공급관을 따라 상기 공기 유도관 가까이에서 보다 상기 에어 터빈 가까이에서 더 큰 속도로 흐르고 상기 공기 공급관의 중심 축 가까이에 모여서 상기 에어 터빈의 터빈 블레이드에 토출되는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 공기 공급관이 상기 경로 변경 구조와 상기 회전 유도 구조를 갖는 때,
상기 공기 공급관은 상기 공기 유도관과 상기 에어 터빈 사이에서 벤트리관 형상으로 이루어져 상기 공기 유도관 가까이에서 보다 상기 에어 터빈 가까이에서 더 작은 직경을 가지고, 상기 공기 유도관 가까이에서 내측벽에 복수의 스파이럴 홈을 가지는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 에어 터빈은,
다단(多段) 형상으로 이루어져 중앙 영역에서 주변 영역을 향해 점진적으로 낮아지고, 최상위 단에서 관통 홀을 한정하여 상기 관통 홀을 통해 상기 샤프트를 수용하면서 최하위 단에서 복수의 기어 톱니 형상을 가지는 코아부; 및
개별 기어 톱니 형상에 마름모꼴 형상으로 고정되고. 상기 코아부의 평면에서 또는 상기 마름모꼴의 측면에서 볼 때, 상기 마름모꼴 형상을 한정하는 넓은 면을 상기 개별 기어 톱니 형상에 접촉시키면서 상기 넓은 면과 대향하는 작은 면을 상기 개별 기어 톱니 형상으로부터 이격시키고, 상기 넓은 면과 상기 작은 면 사이에서 상기 개별 기어 톱니 형상의 톱니 후단 기울기에 맞춰 일측 면을 경사지게 하며 상기 개별 기어 톱니 형상의 톱니 선단 굴곡에 맞춰 타측 면을 굴곡지게 하는 터빈 블레이드; 를 포함하고,
상기 터빈 블레이드는 상기 작은 면의 중앙 영역에서 상기 일측 면과 상기 타측 면을 접촉시키는 에어 터빈식 핸드피스.
제1 항에 있어서,
상기 에어 터빈은,
다단(多段) 형상으로 이루어져 중앙 영역에서 주변 영역을 향해 점진적으로 낮아지고, 최상위 단에서 관통 홀을 한정하여 상기 관통 홀을 통해 상기 샤프트를 수용하면서 최하위 단에서 복수의 기어 톱니 형상을 가지는 코아부; 및
개별 기어 톱니 형상에 마름모꼴 형상으로 고정되고. 상기 코아부의 평면에서 또는 상기 마름모꼴의 측면에서 볼 때, 상기 마름모꼴 형상을 한정하는 넓은 면을 상기 개별 기어 톱니 형상에 접촉시키면서 상기 넓은 면과 대향하는 작은 면을 상기 개별 기어 톱니 형상으로부터 이격시키고, 상기 넓은 면과 상기 작은 면 사이에서 상기 개별 기어 톱니 형상의 톱니 후단 기울기에 맞춰 일측 면을 경사지게 하며 상기 개별 기어 톱니 형상의 톱니 선단 굴곡에 맞춰 타측 면을 굴곡지게 하는 터빈 블레이드; 를 포함하고,
상기 터빈 블레이드는 상기 작은 면의 중앙 영역에서 상기 일측 면과 상기 타측 면을 접촉시키고 상기 타측면에 타겟 홈을 한정하는 에어 터빈식 핸드피스.