KR102249364B1 - 구동용 공기의 우회분사에 의한 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법 및 우회분사 구조를 구비한 치과용 핸드피스 시스템 - Google Patents

구동용 공기의 우회분사에 의한 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법 및 우회분사 구조를 구비한 치과용 핸드피스 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법 및 우회분사 구조를 구비한 치과용 핸드피스 시스템에 관한 것으로, 회전하던 임펠러가 정지하는 순간 발생하는 썩백현상을 효과적으로 차단할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명의 썩백 방지 방법은, 헤드 케이싱 내부에서 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 공기 공급관의 유로를 차단한 상태로 에어펌프로부터 펌핑되는 공기를 우회시켜 공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부로 분사함으로써 썩백현상을 차단하는 것을 특징으로 한다.

Description

구동용 공기의 우회분사에 의한 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법 및 우회분사 구조를 구비한 치과용 핸드피스 시스템{SUCK BACK PREVENTION METHOD AND DENTAL HANDPIECE SYSTEM WITH BYPASS INJECTION STRUCTURE}
본 발명은 치과용 핸드피스에 관한 것으로, 특히 회전하던 임펠러가 정지하는 순간 발생하는 썩백현상을 효과적으로 차단할 수 있도록 한 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법 및 우회분사 구조를 구비한 치과용 핸드피스 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 치과 등의 의료 시술시 사용되는 치과용 핸드피스는 압력수 또는 구동용 공기를 분사하여 필요부위를 세척하는 기구로서 용도별로 다양한 형상으로 구성되어 있으며, 연결호스들을 통하여 공기튜브 또는 냉각수튜브와 연결된다.
하지만 이같은 핸드피스에서는 구동용 공기의 공급을 정지한 후에도 임펠러는 관성에 의하여 회전을 유지한다. 이때 구동용 공기의 공급은 정지되어 있으므로, 임펠러와 함께 회전이동 하는 구동용 공기는 공기배출호스로 보내진다. 따라서 헤드 내의 일부 또는 전체가 진공상태가 된다. 그 결과, 버어와 같은 공구상에 부착되어 있거나 주변에 위치한 외부 이물질, 예컨대, 환자의 타액이나 혈액, 치아 등의 절삭분이 헤드의 간극을 통하여 헤드 내로 흡입되어 축적되곤 한다. 그리고 이로 인해 다른 환자와의 교차감염이 발생하는 치명적인 문제가 야기된다.
도 1은 종래기술에 의한 썩백방지 기능을 갖는 치과용 핸드피스를 설명하기 위한 참조도이다.
도시된 바와 같이, 종래기술에 의한 치과용 핸드피스는, 헤드(11)와, 헤드(11) 내부에 형성된 챔버(11a)에 회전 가능하게 수용되어 버(13) 등의 기구에 회전력을 제공하는 임펠러(12)와, 임펠러(12)를 향하여 구동용 공기를 공급하기 위한 공기 공급구(61) 및 임펠러(12)에 공급된 구동용 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출구(62)와, 냉각수 공급구(63) 및 냉각수를 외부로 분사하기 위하여 공기를 공급하는 냉각수용 분사구(64)를 포함하여 구성된다.
이처럼 구성된 종래기술에 의한 핸드피스는 구동용 공기가 헤드(11) 내부의 챔버(11a)로 공급되다가 중단되는 운전 정지 순간에 임펠러(12)의 회전 관성으로 인해 챔버(11a)에 공급되었던 구동용 공기 중 일부가 상기 공기 공급구(61) 및 공기 배출구(62)를 통해 빠져나가게 된다. 이로 인해 챔버(11a)에 음압 또는 진공압이 걸리면서 환자의 타액이나 혈액, 치아 등의 절삭분이 헤드(11)의 간극을 통하여 헤드 (11) 내로 흡입되어 축적된 후 다른 환자와의 교차감염이 발생되는 것이었다.
한국등록특허공보 제1126639호(2012.03.07)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 회전하던 임펠러가 정지하는 순간 발생하는 썩백현상을 효과적으로 차단할 수 있도록 한 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법 및 우회분사 구조를 구비한 치과용 핸드피스 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법으로서, 헤드 케이싱 내부에서 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 공기 공급관의 유로를 차단한 상태로 에어펌프로부터 펌핑되는 공기를 우회시켜 공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부로 분사함으로써 썩백현상을 차단하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 에어펌프로부터 펌핑되는 공기를 우회시키기 위하여 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 구동용 공기를 상기 헤드 케이싱 내부에 공급하도록 연결된 공기 공급관과, 상기 헤드 케이싱 내부에 공급된 공기를 외부로 배출하기 위하여 헤드 케이싱에 연결된 공기 배출관을 연결하는 우회관을 설치하여 이용하며, 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 상기 공기 공급관의 유로와 함께 상기 공기 배출관의 출구측 유로도 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법에 따라 썩백현상을 차단하기 위한 치과용 핸드피스 시스템은, 핸드피스의 헤드 케이싱 내부에 설치된 임펠러를 회전시키기 위해 에어펌프로부터 펌핑되는 구동용 공기를 상기 헤드 케이싱 내부에 공급하도록 상기 헤드 케이싱에 연결된 공기 공급관과, 상기 헤드 케이싱 내부에 공급된 공기를 외부로 배출하기 위하여 상기 헤드 케이싱에 연결된 공기 배출관을 구비하되, 상기 헤드 케이싱을 우회한 상태로 상기 공기 공급관과 상기 공기 배출관을 연결하여 상기 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 우회한 후 상기 공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내하기 위한 우회관을 더 구비하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 공기 공급관에는 제1솔레노이드 밸브가, 공기 배출관에는 제2솔레노이드 밸브가, 상기 우회관에는 제3솔레노이드 밸브가 각각 설치되되, 상기 제1솔레노이드 밸브는 상기 공기 공급관에서 우회관 연결지점 전측으로 설치되고 상기 제2솔레노이드 밸브는 상기 공기 배출관에서 우회관 연결지점 후측으로 설치되며, 상기 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 제1솔레노이드 밸브 및 제2솔레노이드 밸브는 닫힘 상태가 되어 유로를 차단하고, 상기 제3솔레노이드 밸브는 열림 상태가 되어 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 우회한 후 상기 공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 헤드 케이싱에서 에어펌프로부터 공급받은 구동용 공기를 상기 임펠러의 블레이드를 향하여 분사하는 노즐은 서로에 대해 독립된 제1노즐과 제2노즐로 구분 형성되며, 상기 제1노즐과 제2노즐은 서로 독립된 유로를 통해 에어펌프로부터 공기를 공급받으면서 서로 인접한 블레이드에 각각 공기를 동시 분사함으로써 상기 임펠러의 회전력을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 공기 공급관은 상기 헤드 케이싱의 제1노즐과 제2노즐에 각각 연결되어 에어펌프로부터 구동용 공기를 독립적으로 공급하는 제1공기 공급관과 제2공기 공급관으로 구비되고, 상기 공기 배출관은 상기 제1노즐로부터 헤드 케이싱 내부로 분사된 공기를 주로 담당하여 배출하는 제1배출구와 연결된 제1공기 배출관과, 상기 제1공기 배출관과 별도로 상기 제1노즐로부터 헤드 케이싱 내부로 분사된 공기를 주로 담당하여 배출하는 제2배출구와 연결된 제2공기 배출관으로 구비되며, 상기 우회관은 상기 헤드 케이싱을 우회한 상태로 상기 제1공기 공급관과 상기 제1공기 배출관을 연결하여 상기 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 상기 제1공기 공급관을 대신하여 상기 제1공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내하기 위한 제1우회관과, 상기 헤드 케이싱을 우회한 상태로 상기 제1공기 공급관과 상기 제2공기 배출관을 연결하여 상기 임펠러가 정지하는 순간 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 상기 제2공기 공급관을 대신하여 상기 제2공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내하기 위한 제2우회관으로 구비되며, 상기 제1공기 공급관에는 제1솔레노이드 밸브가, 상기 제1공기 배출관에는 제2솔레노이드 밸브가, 상기 제1우회관에는 제3솔레노이드 밸브가, 상기 제2공기 공급관에는 제4솔레노이드 밸브가, 상기 제2공기 배출관에는 제5솔레노이드 밸브가, 상기 제2우회관에는 제6솔레노이드 밸브가 각각 설치되되, 상기 제1솔레노이드 밸브는 상기 제1공기 공급관에서 제1우회관 연결지점 전측으로 설치되고 상기 제2솔레노이드 밸브는 상기 제1공기 배출관에서 제1우회관 연결지점 후측으로 설치되며, 상기 제4솔레노이드 밸브는 상기 제2공기 공급관에서 제2우회관 연결지점 전측으로 설치되고 상기 제5솔레노이드 밸브는 상기 제2공기 배출관에서 제2우회관 연결지점 후측으로 설치되며, 상기 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 제1솔레노이드 밸브, 제2솔레노이드 밸브, 제4솔레노이드 밸브 및 제5솔레노이드 밸브는 닫힘 상태가 되어 유로를 차단하고, 상기 제3솔레노이드 밸브와 제6솔레노이드 밸브는 열림 상태가 되어 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 상기 제1공기 배출관과 제2공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내함으로써 썩백현상을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 치과용 핸드피스 시스템은 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간에 우회관을 이용하여 에어펌프의 구동용 공기를 우회시켜 배출구 쪽에서 공기가 분사되도록 함으로써 그동안 고질적인 문제였던 썩백현상을 거의 완벽하게 차단하는 것이 가능하다.
또한 본 발명은 구동용 공기를 서로 독립된 유로를 통해 공급받은 후 복수의 블레이드에 동시에 분사하는 두 개의 노즐을 구비한 듀얼 구조에 의해 임펠러의 회전력을 대폭 향상시킬 수 있으며, 이로써 제품의 소형화가 가능하다.
도 1은 종래기술에 의한 치과용 핸드피스의 구성을 설명하기 위한 참조도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템의 전체 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스의 후면 사시도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스의 구성을 설명하기 위하여 부분 절단된 상태의 사시도
도 5는 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스의 후면 사시도
도 6은 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스의 구성을 설명하기 위하여 부분 절단된 상태의 사시도
도 7은 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스 내 임펠러의 평면도
도 8은 듀얼 노즐 타입 핸드피스 사용에 따른 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템의 썩백방지 구조를 설명하기 위한 전체 구성도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 치과용 핸드피스 시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
<실시예>
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템의 전체 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스의 후면 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스의 구성을 설명하기 위하여 부분 절단된 상태의 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템은 임펠러(120)가 회전을 멈추고 정지하는 순간에 우회관(143)을 이용하여 에어펌프(161)의 구동용 공기를 우회시켜 배출구 쪽에서 공기가 분사되도록 함으로써 그동안 고질적인 문제였던 썩백현상을 거의 완벽하게 차단하는 것이 가능하도록 구성된다.
이를 위해 본 발명은 핸드피스(100)의 헤드 케이싱 내부에 설치된 임펠러(120)를 회전시키기 위해 에어펌프(161)로부터 펌핑되는 구동용 공기를 헤드 케이싱(110) 내부에 공급하도록 헤드 케이싱(110)에 연결된 공기 공급관(141)과, 헤드 케이싱(110) 내부에 공급된 공기를 외부로 배출하기 위하여 헤드 케이싱(110)에 연결된 공기 배출관(142)을 구비하되, 상기 헤드 케이싱(110)을 우회한 상태로 공기 공급관(141)과 공기 배출관(142)을 연결하는 우회관(143)을 더 구비한다.
이로써, 임펠러(120)가 회전을 멈추고 정지하는 순간 에어펌프(161)로부터 펌핑되는 구동용 공기를 우회시킨 후 공기 배출관(142)을 통해 헤드 케이싱(110) 내부에 분사되도록 안내할 수 있게 된다. 이처럼 임펠러(120)가 정지하는 순간 공기 배출관(142)을 통해 헤드 케이싱(110) 내부로 공기를 분사할 수 있게 되면 임펠러(120)의 회전 관성으로 인해 헤드 케이싱(110)의 챔버(110a)에 공급되었던 구동용 공기 중 일부가 공기 공급구(111) 및 공기 배출구(112)를 통해 빠져나가면서 챔버에 음압 또는 진공압이 걸리는 썩백현상을 완벽히 차단하는 것이 가능해진다.
여기서, 상기 공기 공급관(141)에는 제1솔레노이드 밸브(151)가, 공기 배출관(142)에는 제2솔레노이드 밸브(152)가, 우회관(143)에는 제3솔레노이드 밸브(153)가 각각 설치된다. 다만, 상기 제1솔레노이드 밸브(151)는 공기 공급관(141)에서 우회관(143) 연결지점 전측으로 설치되고 제2솔레노이드 밸브(152)는 공기 배출관(142)에서 우회관(143) 연결지점 후측으로 설치되는 것이 중요하다. 이로써, 임펠러(120)가 회전을 멈추고 정지하는 순간 제1솔레노이드 밸브(151) 및 제2솔레노이드 밸브(152)는 닫힘 상태가 되어 유로를 차단하고, 상기 제3솔레노이드 밸브(153)는 열림 상태가 되어 에어펌프(161)로부터 펌핑되는 공기가 우회관(143)을 통해 우회한 후 공기 배출관(142)을 통해 헤드 케이싱(110) 내부에 분사되도록 안내할 수 있게 된다.
아래 표 1에는 핸드피스의 임펠러(120) 구동 상태에 따른 솔레노이드 밸브들의 개폐상태를 정리한 것으로, 특히 임펠러(120)의 정지 순간에 썩백현상을 방지하기 위한 각 솔레노이드 밸브들의 개폐상태에 주목할 수 있다.
작동
순서		 구동 상태 제1솔레노이드
밸브(151)		 제2솔레노이드
밸브(152)		 제3솔레노이드
밸브(153)
1단계 구동 준비 X O X
2단계 구동 중 O O X
3단계 정지 순간 X X O
4단계 구동 종료 X O X
그동안 썩백으로 인한 문제들을 해소하기 위하여 핸드피스의 내부 구조를 변경하는 등의 많은 노력들이 기울여졌으나 큰 효과를 거두지 못하였던 것을 이와 같이 본 발명은 우회관(143)과 추가 솔레노이드 밸브를 설치하는 단순한 구조변경을 통해 고질적인 썩백 문제를 해소할 수 있게 된다.
참고로, 상기 냉각수 공급관(144)은 냉각수 탱크(171)로부터 냉각수를 공급받으며 중간에 워터펌프(162)가 설치되어 냉각수를 펌핑한다. 또한, 상기 냉각수용 공기 공급관(145)도 에어탱크(171)로부터 공기를 공급받을 수 있도록 연결되며 중간에 별도 에어펌프(163)가 설치되어 공기를 펌핑한다.
한편, 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서는 핸드피스는 구동용 공기를 서로 독립된 유로를 통해 공급받은 후 복수의 블레이드에 동시에 분사하는 두 개의 노즐을 구비한 듀얼 구조에 의해 임펠러의 회전력을 대폭 향상시킬 수 있으며, 이로써 제품의 소형화가 가능하도록 구성된다. 아래에서는 이에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스의 후면 사시도이며, 도 6은 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스의 구성을 설명하기 위하여 부분 절단된 상태의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스 내 임펠러의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 핸드피스는 내부에 챔버(110a)를 갖는 헤드 케이싱(110)과, 헤드 케이싱(110) 내부에 회전 가능하도록 설치되고 외주면에 다수의 블레이드(121)를 구비한 임펠러(120)와, 임펠러(120)에 결합되어 회전하는 버(130)를 포함하여 이루어지며, 상기 헤드 케이싱(110)에서 에어펌프(161)로부터 공급받은 구동용 공기를 임펠러(120)의 블레이드(121)를 향하여 분사하는 노즐이 서로에 대해 독립된 제1노즐(115a)과 제2노즐(115b)로 구분 형성되어 서로 독립된 유로를 통해 에어펌프(161)로부터 공기를 공급받으면서 이웃하고 있는 복수의 블레이드(121)에 동시에 공기를 분사하도록 구성된다.
상기 핸드피스는 서로 다른 두 개의 노즐에 의해 두 개의 블레이드(121)에 구동용 공기를 분사하도록 한 독특한 듀얼구조에 의해 동일 크기의 임펠러(120)에 대한 회전력을 높일 수 있게 되며, 이로써 동일 출력 대비 보다 작은 크기를 갖는 치과용 핸드피스를 구현하는 것이 가능해지는 것이다.
이를 위해 상기 헤드 케이싱(110)은 임펠러(120)가 회전 가능하도록 설치된 챔버(110a)를 구비한다. 상기 헤드 케이싱(110)의 후측 몸체부에는 전술된 것처럼 에어펌프(161)로부터 공급받은 구동용 공기를 임펠러(120)의 블레이드(121)를 향하여 분사하는 노즐이 서로에 대해 독립된 제1노즐(115a)과 제2노즐(115b)로 구분 형성된 듀얼구조를 갖는다. 상기 제1노즐(115a)과 제2노즐(115b)은 서로 독립된 유로를 통해 에어펌프(161)로부터 공기를 공급받으면서 각각 서로 다른 블레이드(121)에 공기를 동시 분사함으로써 임펠러(120)의 회전력을 높일 수 있도록 한다.
여기서 상기 제1노즐(115a)과 제2노즐(115b)이 구동용 공기를 분사하는 대상이 되는 임펠러(120)의 블레이드(121)는 서로 이웃하여 인접한 것이 바람직하다. 그러면 제1노즐(115a)과 제2노즐(115b)로부터 분사되는 공기로 인해 발생하는 두 개의 추진력이 분산되지 않고 서로 유사한 방향으로 형성되어 효율을 높일 수 있는 것이다. 이에 따라 상기 제1노즐(115a)과 제2노즐(115b)의 사잇각은 임펠러(120)에서 서로 인접한 블레이드(121)의 공기 접촉면(121a) 간 사잇각과 일치하게 형성된다. 구체적으로 살펴보면 도 6에 도시된 것처럼 제1노즐(115a)은 헤드 케이싱(110)의 좌측부와 우측부 중 일측부(도면에서는 좌측부)에서 전방을 향하여 형성되고, 제2노즐(115b)은 헤드 케이싱(110)의 타측부로부터 제1노즐(115a)의 선단부 인근까지 이르는 사선방향으로 형성된다. 단, 상기 제2노즐(115b)은 제작의 편의상 헤드 케이싱(110)의 타측면을 관통하여 제1노즐(115a)의 선단부 인근까지 직선상으로 도달하는 형태로 형성되며, 그로 인한 타측면 관통공은 캡(116)에 의해 메워진 상태가 된다.
이렇게 헤드 케이싱(110)에 독립적으로 구분 형성된 제1노즐(115a)과 제2노즐(115b)이 기동용 공기를 분사하게 되면 도 7에 표시된 것처럼 서로 다른 두 블레이드(121)의 공기 접촉면(121a)에 접촉하는 공기에 의해 두 개의 추진력(F1, F2)이 동시에 작용하여 임펠러(120)의 회전력을 비약적으로 향상시킬 수 있게 된다.
상기 헤드 케이싱(110)에는 제1노즐(115a)과 연통하는 제1공급구(111a)와 제2노즐(115b)과 연통하는 제2공급구(111b)가 형성되며, 제1공급구(111a)는 제1노즐(115a)로부터 일자 연장된 형태로, 제2공급구(111b)는 사선방향의 제2노즐(115b)과 교차하는 형태로 형성된다. 이들 제1공급구(111a)와 제2공급구(111b)는 제1공기 공급관(141a)과 제2공기 공급관(141b)에 의해 각각 독립적으로 에어펌프(161)와 연결된다. 이같은 구성에서 중요한 점은 에어펌프(161)로부터 제1노즐(115a)과 제2노즐(115b)에 이르는 유로가 처음부터 끝까지 독립적으로 구분되어 형성된다는 점이다. 두 개의 유로가 처음에는 하나로 통합되었다가 중간에 분기된 구조를 갖는다면 하나로 통합된 지점에서 유로의 단면적이 좁혀지고 마찰손실이 발생하게 되어 임펠러(120)에 대한 추진력에 상당한 손실을 입기 때문이다.
한편, 상기 헤드 케이싱(110)에는 도 5에 도시된 것처럼 제1노즐(115a)로부터 헤드 케이싱(110) 내부로 분사된 공기를 주로 담당하여 배출하는 제1배출구(112a)가 제1노즐(115a) 인근에 형성되며 상기 제1노즐(115a)보다 더 넓은 내경으로 형성된다. 마찬가지로 상기 제1노즐(115a)과 별도로 제2노즐(115b)로부터 헤드 케이싱(110) 내부로 분사된 공기를 주로 담당하여 배출하는 제2배출구(112b)가 상기 제2노즐(115b) 인근에 형성되며 상기 제2노즐(115b)보다 더 넓은 내경으로 형성된다. 이로써 헤드 케이싱(110) 내부로 분사된 공기의 외부 배출이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 헤드 케이싱(110)에는 도 5에 도시된 것처럼 냉각수를 헤드 케이싱(110) 내부로 공급하기 위한 냉각수 공급구(113)와 냉각수를 분사하는데 사용되는 공기를 공급하기 위한 냉각수용 공기 공급구(114)가 형성된다. 이들 냉각수 공급구(113)는 냉각수 공급관(144)과 연결되고, 상기 냉각수용 공기 공급구(114)는 냉각수용 공기 공급관(145)과 연결된다.
계속해서 아래에서는 전술된 구성을 갖는 듀얼 노즐 타입 핸드피스의 성능을 확인하기 위하여 진행한 실험결과를 설명하기로 한다.
본 실험은 본 발명에 따른 듀얼 노즐 타입의 핸드피스에 대하여 단지 하나의 노즐만을 구비하고 있던 본 출원인의 종래 제품과, 독일의 카보사와 일본의 NSK 제품을 각각 비교하여 임펠러(120)의 회전력(정지 토크 값(gfㅇcm))을 비교한 것이다. 실험결과, 아래 표 2에서 확인할 수 있는 것처럼 통상의 사용압력구간인 0.35~0.40Mpa에서 본 출원인의 종래 제품 대비 33~40%, 카보사(독일) 제품 대비 10~30%, NSK사(일본) 대비 10~27% 향상되었음을 확인할 수 있었다.
구동공기압(Mpa) 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65
카보 7 8 10 11.5 14 15 17 20 22
NSK 7.5 9 10 11 13 15 16 17 19
종래 제품 6 8 9 10 13 12.5 15 17 18
실시예 9 10 11 14 14 15 17 19 22
이처럼 본 발명의 실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템에서 듀얼 노즐 타입 핸드피스를 사용하는 경우 썩백방지를 위한 구조도 그에 맞게 변형되어야 한다. 아래에서는 그에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 듀얼 노즐 타입 핸드피스 사용에 따른 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템의 썩백방지 구조를 설명하기 위한 전체 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 변형실시예에 의한 치과용 핸드피스 시스템은 듀얼 노즐 타입 핸드피스의 사용으로 인해 제1노즐(115a)에 연결되어 에어펌프(161)로부터 구동용 공기를 공급하는 제1공기 공급관(141a), 제1공기 공급관(141a)과 별도로 제2노즐(115b)에 연결되어 에어펌프(161)로부터 구동용 공기를 공급하는 제2공기 공급관(141b), 제1배출구(112a)에 연결되어 헤드 케이싱(110) 내부의 공기를 외부 배출하는 제1공기 배출관(142a) 및 제2배출구(112b)에 연결되어 헤드 케이싱(110) 내부의 공기를 외부 배출하는 제2공기 배출관(142b)을 구비한다.
이에 더해 헤드 케이싱(110)을 우회한 상태로 제1공기 공급관(141a)과 상기 제1공기 배출관(142a)을 연결하는 제1우회관(143a)을 더 구비한다. 상기 제1우회관(143a)은 임펠러(120)가 회전을 멈추고 정지하는 순간 에어펌프(161)로부터 펌핑되는 공기가 제1공기 공급관(141a)을 대신하여 제1공기 배출관(142a)을 통해 헤드 케이싱(110) 내부에 분사되도록 안내하는 역할을 한다. 또한 헤드 케이싱(110)을 우회한 상태로 제1공기 공급관(141a)과 상기 제2공기 배출관(142b)을 연결하는 제2우회관(143b)을 더 구비한다. 상기 제2우회관(143b)은 임펠러(120)가 정지하는 순간 에어펌프(161)로부터 펌핑되는 공기가 제2공기 공급관(141b)을 대신하여 제2공기 배출관(142b)을 통해 헤드 케이싱(110) 내부에 분사되도록 안내하는 역할을 한다.
한편, 제1공기 공급관(141a)에는 제1솔레노이드 밸브(151a)가, 제1공기 배출관(142a)에는 제2솔레노이드 밸브(152a)가, 제1우회관(143a)에는 제3솔레노이드 밸브(153a)가, 제2공기 공급관(141b)에는 제4솔레노이드 밸브(151b)가, 제2공기 배출관(142b)에는 제5솔레노이드 밸브(152b)가, 제2우회관(143b)에는 제6솔레노이드 밸브(153b)가 각각 설치된다.
여기에서 주의할 점은 제1솔레노이드 밸브(151a)는 제1공기 공급관(141a)에서 제1우회관(143a) 연결지점 전측으로 설치되고 제2솔레노이드 밸브(152a)는 제1공기 배출관(142a)에서 제1우회관(143a) 연결지점 후측으로 설치되며, 제4솔레노이드 밸브(151b)는 제2공기 공급관(141b)에서 제2우회관(143b) 연결지점 전측으로 설치되고 상기 제5솔레노이드 밸브(152b)는 상기 제2공기 배출관(142b)에서 제2우회관(143b) 연결지점 후측으로 설치된다는 점이다.
이같은 구성에 따르면 임펠러(120)가 회전을 멈추고 정지하는 순간 제1솔레노이드 밸브(151a), 제2솔레노이드 밸브(152a), 제4솔레노이드 밸브(151b) 및 제5솔레노이드 밸브(152b)는 닫힘 상태가 되어 유로를 차단하고, 제3솔레노이드 밸브(153a)와 제6솔레노이드 밸브(153b)는 열림 상태가 되어 에어펌프(161)로부터 펌핑되는 공기가 제1공기 배출관(142a)과 제2공기 배출관(142b)을 통해 헤드 케이싱(110) 내부에 분사되도록 안내함으로써 그동안 고질적인 문제였던 썩백현상을 확실하게 방지할 수 있게 된다.
핸드피스의 임펠러(120)의 구동 상태에 따른 솔레노이드 밸브들의 개폐상태를 정리하면 다음과 같으며, 특히 임펠러(120)의 정지 순간에 썩백현상을 방지하기 위한 각 솔레노이드 밸브들의 개폐상태에 주목할 수 있다.
작동
순서		 구동 상태 제1솔레노이드 밸브(151a)
제4솔레노이드 밸브(151b)		 제2솔레노이드 밸브(152a)
제5솔레노이드 밸브(152b)		 제3솔레노이드 밸브(153a)
제6솔레노이드 밸브(153b)
1단계 구동 준비 X O X
2단계 구동 중 O O X
3단계 정지 순간 X X O
4단계 구동 종료 X O X
본 발명의 변형실시예에 따른 치과용 핸드피스 시스템은 이처럼 듀얼 노즐 타입 핸드피스를 채용하여 임펠러(120)의 회전력을 대폭 향상시키면서도 임펠러(120)의 정지 순간에 발생하던 고질적인 문제인 썩백현상을 완전히 차단할 수 있다는 복합적인 장점을 갖는다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110 : 헤드 케이싱 110a : 챔버
111a : 제1공급구 111b : 제2공급구
112a : 제1배출구 112b : 제2배출구
113 : 냉각수 공급구 114 : 냉각수용 공기 공급구
115a : 제1노즐 115b : 제2노즐
120 : 임펠러 121 : 블레이드
130 : 버 141 : 공기 공급관
142 : 공기 배출관 143 : 우회관
151 : 제1솔레노이드 밸브 152 : 제2솔레노이드 밸브
153 : 제3솔레노이드 밸브

Claims (6)

  1. 에어펌프로부터 펌핑되는 구동용 공기를 공급하는 공기 공급관과 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 배출관이 각각 헤드 케이싱에 연결된 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법으로서,
    치과용 핸드피스의 헤드 케이싱 내부에서 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 상기 헤드 케이싱 내부로 공기가 공급되지 않도록 상기 공기 공급관의 유로를 차단한 상태에서 에어펌프로부터 펌핑되는 공기는 우회시켜 상기 공기 배출관을 통해 상기 헤드 케이싱 내부로 분사함으로써 썩백현상을 차단하는 것을 특징으로 하는 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    에어펌프로부터 펌핑되는 공기를 우회시키기 위하여 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 구동용 공기를 상기 헤드 케이싱 내부에 공급하도록 연결된 공기 공급관과, 상기 헤드 케이싱 내부에 공급된 공기를 외부로 배출하기 위하여 헤드 케이싱에 연결된 공기 배출관을 연결하는 우회관을 설치하여 이용하며,
    임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 상기 공기 공급관의 유로와 함께 상기 공기 배출관의 출구측 유로도 차단하는 것을 특징으로 하는 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법.
  3. 제1항 또는 제2항의 치과용 핸드피스의 썩백 방지 방법에 따라 썩백현상을 차단하기 위한 치과용 핸드피스 시스템으로서,
    핸드피스의 헤드 케이싱 내부에 설치된 임펠러를 회전시키기 위해 에어펌프로부터 펌핑되는 구동용 공기를 상기 헤드 케이싱 내부에 공급하도록 상기 헤드 케이싱에 연결된 공기 공급관과, 상기 헤드 케이싱 내부에 공급된 공기를 외부로 배출하기 위하여 상기 헤드 케이싱에 연결된 공기 배출관을 구비하되,
    상기 헤드 케이싱을 우회한 상태로 상기 공기 공급관과 상기 공기 배출관을 연결하여 상기 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 우회한 후 상기 공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내하기 위한 우회관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 치과용 핸드피스 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공기 공급관에는 제1솔레노이드 밸브가, 공기 배출관에는 제2솔레노이드 밸브가, 상기 우회관에는 제3솔레노이드 밸브가 각각 설치되되, 상기 제1솔레노이드 밸브는 상기 공기 공급관에서 우회관 연결지점 전측으로 설치되고 상기 제2솔레노이드 밸브는 상기 공기 배출관에서 우회관 연결지점 후측으로 설치되며,
    상기 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 제1솔레노이드 밸브 및 제2솔레노이드 밸브는 닫힘 상태가 되어 유로를 차단하고, 상기 제3솔레노이드 밸브는 열림 상태가 되어 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 우회한 후 상기 공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내하는 것을 특징으로 하는 치과용 핸드피스 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 헤드 케이싱에서 에어펌프로부터 공급받은 구동용 공기를 상기 임펠러의 블레이드를 향하여 분사하는 노즐은 서로에 대해 독립된 제1노즐과 제2노즐로 구분 형성되며, 상기 제1노즐과 제2노즐은 서로 독립된 유로를 통해 에어펌프로부터 공기를 공급받으면서 서로 인접한 블레이드에 각각 공기를 동시 분사함으로써 상기 임펠러의 회전력을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 치과용 핸드피스 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공기 공급관은 상기 헤드 케이싱의 제1노즐과 제2노즐에 각각 연결되어 에어펌프로부터 구동용 공기를 독립적으로 공급하는 제1공기 공급관과 제2공기 공급관으로 구비되고,
    상기 공기 배출관은 상기 제1노즐로부터 헤드 케이싱 내부로 분사된 공기를 주로 담당하여 배출하는 제1배출구와 연결된 제1공기 배출관과, 상기 제1공기 배출관과 별도로 상기 제1노즐로부터 헤드 케이싱 내부로 분사된 공기를 주로 담당하여 배출하는 제2배출구와 연결된 제2공기 배출관으로 구비되며,
    상기 우회관은 상기 헤드 케이싱을 우회한 상태로 상기 제1공기 공급관과 상기 제1공기 배출관을 연결하여 상기 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 상기 제1공기 공급관을 대신하여 상기 제1공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내하기 위한 제1우회관과, 상기 헤드 케이싱을 우회한 상태로 상기 제1공기 공급관과 상기 제2공기 배출관을 연결하여 상기 임펠러가 정지하는 순간 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 상기 제2공기 공급관을 대신하여 상기 제2공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내하기 위한 제2우회관으로 구비되며,
    상기 제1공기 공급관에는 제1솔레노이드 밸브가, 상기 제1공기 배출관에는 제2솔레노이드 밸브가, 상기 제1우회관에는 제3솔레노이드 밸브가, 상기 제2공기 공급관에는 제4솔레노이드 밸브가, 상기 제2공기 배출관에는 제5솔레노이드 밸브가, 상기 제2우회관에는 제6솔레노이드 밸브가 각각 설치되되, 상기 제1솔레노이드 밸브는 상기 제1공기 공급관에서 제1우회관 연결지점 전측으로 설치되고 상기 제2솔레노이드 밸브는 상기 제1공기 배출관에서 제1우회관 연결지점 후측으로 설치되며, 상기 제4솔레노이드 밸브는 상기 제2공기 공급관에서 제2우회관 연결지점 전측으로 설치되고 상기 제5솔레노이드 밸브는 상기 제2공기 배출관에서 제2우회관 연결지점 후측으로 설치되며,
    상기 임펠러가 회전을 멈추고 정지하는 순간 제1솔레노이드 밸브, 제2솔레노이드 밸브, 제4솔레노이드 밸브 및 제5솔레노이드 밸브는 닫힘 상태가 되어 유로를 차단하고, 상기 제3솔레노이드 밸브와 제6솔레노이드 밸브는 열림 상태가 되어 상기 에어펌프로부터 펌핑되는 공기가 상기 제1공기 배출관과 제2공기 배출관을 통해 헤드 케이싱 내부에 분사되도록 안내함으로써 썩백현상을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 치과용 핸드피스 시스템.
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