JP2004073868A - 歯科用ハンドピース内の媒体の調整加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】媒体のスイッチを入れた後に、所望温度に出来るだけ速く加熱されるようにすること。
【解決手段】歯科用ハンドピースにおける媒体の調整加熱装置は、スイッチ32を介して開放され得る少なくとも1つの媒体通路、媒体通路と関連される加熱要素31、媒体の温度を検出する温度センサ34及び温度センサ34と接続され、且つ、センサ信号に従って加熱要素31を制御する調整回路33を有する。スイッチ32の作動後、加熱要素31は、媒体を必要な温度にできるだけ速く加熱するために、調整回路33の出力信号とは無関係な所定の加熱電力で、短期間操作される。
【選択図】 図7
【解決手段】歯科用ハンドピースにおける媒体の調整加熱装置は、スイッチ32を介して開放され得る少なくとも1つの媒体通路、媒体通路と関連される加熱要素31、媒体の温度を検出する温度センサ34及び温度センサ34と接続され、且つ、センサ信号に従って加熱要素31を制御する調整回路33を有する。スイッチ32の作動後、加熱要素31は、媒体を必要な温度にできるだけ速く加熱するために、調整回路33の出力信号とは無関係な所定の加熱電力で、短期間操作される。
【選択図】 図7
Description
本発明は、歯科用ハンドピースにおける、特に歯科用スプレーハンドピースにおける媒体の調節加熱装置に関する。
スプレーハンドピースは、種々の目的、例えば、患者の口内の浄化治療部位への空気吹き付け又はすすぎのために、歯科治療所で利用される。それにより、一般に、スプレーハンドピースは、治療部位の冷却又は洗浄用スプレー形状での水−空気混合物を送出する可能性を提供する。このために、ハンドピースは、水、空気、又は同時に水及び空気が放出されるノズルを有する。それにより口内で媒体を利用する患者が、反射又は防御反応を起こさないために、両方の媒体は、ほぼ体温まで加熱されねばならない。普通、冷たい媒体を意図的に送出し、且つ、それにより例えば、ある種の治療後に患者の反射をテストするために、個々の媒体の加熱のスイッチを切ることも、可能である。
スプレーハンドピースによって放出される媒体を、できるだけ均一に留まる温度まで加熱するために、特許文献1から、加熱電力を媒体消費に適応させることが公知である。このために、加熱要素に送出される電力は、スイッチが切られている加熱に相当する下限、及び最大加熱電力の間で設定部材によって作動可能であり、且つ、加熱電流回路内に位置するスイッチ要素を含むパルスパケットコントローラを用いて変えられる。加熱電力を変更する可能性は、特許文献2から公知であるハンドピースによっても存在する。ここでは、放出媒体の貫流量に従って、コントローラ構成要素内に格納される特徴的な通路を用いて、電気的に処理可能なパラメータが導かれ、そのパラメータは、所望の媒体温度への到達に必要な加熱電力に相当する。
特許文献2から公知であるハンドピースにより、所望の温度を得るために必要な加熱電力が、所定の特徴的な通路を用いて決定されるので、例えば、最初のリザーバから利用可能にされる媒体の温度変化のような、外部からの影響は、もはや考慮に入れられ得ない。このようにして、正確な温度調節のための複雑な手段が回避されているが、しかしながらこれを通じて最終的に達する放出媒体の温度においてある種の不正確さが認められる。
媒体の温度をできるだけ正確に設定するために、特許文献3から公知であるハンドピースは、ハンドピース内に、且つ、出口ノズルにごく近接して配置される温度センサが備えられる。これらの温度センサは、ハンドピース内に同様に収容される調整ユニットに接続され、それにより調整ユニットは、センサ信号に従って加熱要素を制御する。この調整回路を用いて、放出媒体の温度は、このようにして非常に正確に設定され得る。更に、温度センサが、ハンドピースの吐出しノズルに近接して配置されるので、加熱要素からノズルへの途中での媒体冷却は、同様に考慮に入れられ得る。
このようにして媒体加熱用の調整回路の使用は、媒体温度の非常に正確な設定を可能にする。しかしながら、調整がある種の遅延効果を伴うので、空気及び/又は水のスイッチを入れた後に、2つの媒体が所望の最終温度に到達する期間は、長引く。その上、両方の媒体の同時の温度調整により、エネルギー消費が増加する。
本発明の目的は、媒体のスイッチを入れた後に、媒体が所望の意図される温度にできるだけ速く加熱されるように、歯科用ハンドピース内の媒体加熱用の公知の配置を改良することである。
この目的は、請求項1の特徴を有する装置によって達成される。装置は最初に、スイッチによって開放され得る少なくとも1つの媒体通路、媒体通路と関連する加熱要素、媒体の温度を検出する温度センサ、及び調整回路を有する。それにより調整回路は、温度センサと接続され、且つ、特許文献3から既に公知であるように、センサ信号に従って加熱要素を制御する。
本発明による解決法は、スイッチの作動後、加熱要素が、調整回路の出力信号とは無関係に、所定の加熱電力で短期間操作されることからなる。これを通じて、加熱はいずれにしても、調整回路の出力信号とは無関係に、短期間スイッチが入れられ、それにより初期段階における調整抑制により吐出ノズルから現れる媒体は、できるだけ短い時間で所望の意図される温度に加熱される。
本発明の更なる目的は、媒体加熱のエネルギー消費をできるだけ低く保つことにある。
本発明の第2の側面に従って、この目的は、歯科用ハンドピース内の空気及び水の調整加熱装置により、空気及び水のスイッチの同時作動の場合に、空気媒体通路用の加熱要素のスイッチが切られることにおいて達成される。ハンドピースのスプレー操作の場合に、水のみがこのようにして加熱され、他方空気の追加加熱は、エネルギーを不必要に使用しないために、省略される。それにより空気加熱のスイッチを切ることは、いずれにせよスプレー温度が、水の温度によって事実上完全に決定されるので、スプレー温度に関して重要でない効果しか有さない。
本発明の更なる展開は、従属請求項の対象である。
好ましくは、上記加熱調整抑制の期間は、媒体通路のスイッチのスイッチを入れる間隔に依存する。加熱要素の操作の調整回路が、トランジスタを用いてオプトトライアックのスイッチを切り替え、オプトトライアックが次に加熱要素の加熱電流の電力トライアックのスイッチを切り替える場合、このことは、RC部材がトランジスタのベース端子に接続され、スイッチ作動後のそのRC部材が短期間、調整回路の出力信号を抑制することにおいて達成され得る。RC部材のコンデンサの放電抵抗器は、その時、調整の抑制時間がスイッチのスイッチを入れる間隔に依存するようにすることを確実にする。それにより調整が抑制される期間は、好ましくは約1秒であり、それによりこの調整の抑制は、専ら空気加熱用に好ましくは与えられる。
本発明による加熱装置の温度センサ及びその他の電子部品は、温度調整により与えられる利点を完全に利用することが可能であるために、好ましくは、歯科用ハンドピース内に完全に配置される。
本発明の更なる側面は、加熱装置の電子部品において、特に加熱要素を制御する電力トライアックにおいて生じる電力損失に関する。この電力損失を最小限に抑えるために、水加熱用の電力トライアックにおいて生じる損失熱は、加熱する水に直接戻され得る。戻しは、水路に接続され、且つ、電力トライアックと熱的に結合される熱交換要素を用いて行われる。これを通じて、一方で媒体加熱のエネルギー使用は、最適化され、他方で電力トライアックからの放熱は改良され、且つ、それと共にハンドピースの不要な加熱が回避される。
このようにして本発明は、スプレーハンドピースから放出される媒体の温度を所望の値に設定するための効果的、且つ、エネルギーを節約する実現を可能にする。これにより、装置は、ハンドピース内に完全に、且つ、場所を取らずに統合され得る。
以下において、添付図面を参照して本発明をより詳細に記載する。
図1に図解する歯科用スプレーハンドピース1は、長手のグリップ体2からなり、その後方には、媒体継ぎ手3が配置され、これを介して、ハンドピース1が従来の供給ホースに接続され得る。媒体継ぎ手3は、このために媒体空気及び水用の個々の接続部品、並びに、例えば、電流及び光用の更なる供給路を有する。
図1に図解する歯科用スプレーハンドピース1は、長手のグリップ体2からなり、その後方には、媒体継ぎ手3が配置され、これを介して、ハンドピース1が従来の供給ホースに接続され得る。媒体継ぎ手3は、このために媒体空気及び水用の個々の接続部品、並びに、例えば、電流及び光用の更なる供給路を有する。
グリップ体2の前端に、湾曲ノズル体4が配置され、その自由端に、空気及び/又は水放出ノズル5が位置決めされる。その上、ノズル体4を介して、光も治療部位に向けられ得る。
長手のグリップ体2の前領域において、媒体空気及び水用の2つの作動要素を有するタッチパネル6が、上側に位置決めされる。作動要素を介して、対応する媒体通路のバルブを開放することができ、且つ、対応する媒体加熱スイッチを閉じることができる。両方の作動要素の同時作動に伴い、空気及び水が、ノズル体4の前端に配置されるノズル5を用いてスプレーの形状で放出され得るように、空気及び水の媒体通路は同時に開放される。
図2は、ハンドピース1内部に配置される要素の一部を示す。明瞭にするために、媒体通路を開放し、且つ、媒体加熱のスイッチを入れるためのタッチパネル6を介して作動可能なトリップレバーは、温度調整の電子部品と同様に、図解しない。空気及び水の2つの媒体通路10及び11は、グリップ体2内を長手方向に延びる。両方の媒体通路10及び11は、媒体継ぎ手3と後端で接続される。空気の媒体通路10の前領域に、加熱要素12が位置決めされ、該加熱要素を用いて媒体通路10を通じて流れる空気が暖められる。加熱要素は、例えば、空気が加熱カートリッジ12を通って流れると加熱されるように、媒体通路10を延長する従来の加熱カートリッジでも良い。同じように、水の媒体通路11用の対応する加熱要素も備えられる。
温度調整を可能にするために、加熱要素12を通って流れた後の空気温度を測定する温度センサ13が、空気の媒体通路10の前端に配置される。温度センサ13のこの配置は、一方で測定が加熱要素12にごく近接して行われ、且つ、このように加熱要素12の意図しない焼損が回避されるので、有利である。他方で、回避できない、ノズル5への経路の最終範囲に沿った媒体の冷却が、無視できるほど小さいままであるように、センサ13が媒体の吐出点にごく近接して位置決めされる。水の媒体通路11用の第2温度センサは、グリップ体の反対側に同じようにして配置される。
本発明に基づく媒体加熱電子部品は、長手の基礎回路基板14上に配置され、以下でより詳細に説明する。この点について、図3は、本発明による媒体加熱装置の主要部品を再度示す。これにより、2つのトリップレバーの一方15も図解され、それは、ハンドピース外部の対応する作動要素の作動で、一方が対応する媒体通路のバルブを開放するためのもので、且つ、他方はこの媒体の加熱を始動させるために押し下げられるものである。加熱の作動は、基礎回路基板14上に位置決めされる接点(図示せず)を押す、レバーから内部へ突き出ている突出部によって行われる。
基礎回路基板14は、射出成形回路キャリア、いわゆる3D−MID(成形相互接続装置)である。かかる回路キャリアは、機械的及び電子的の両方の機能を単一要素内で組み合わせ、且つ、対応して全体的な装置の寸法をできるだけ小さく保つ可能性を提供する。これを通じて、ハンドピース内に完全な加熱装置を装着することが可能になる。図4(a)及び4(b)の基礎回路基板14の異なる図から、底面に、確実な付着が可能になるように、管形状の加熱要素のガイド18が備えられることが理解され得る。前端に、管状の接続部品16が更に位置決めされ、これに加熱要素の出力が接続される。これらの接続部品16の範囲において、温度センサも位置決めされ、該温度センサを用いて加熱要素によって放出される媒体の温度が決定される。
基礎回路基板14の後領域において、一方で、2つの接点19及び20が設置され、これに対応するトリップレバーを引き下げると、関連した媒体加熱を始動させる。更に、上側及び下側に、一般的に参照符号21及び22によって指し示される更なる加熱電子部品、特に加熱要素12を操作するための、下記に説明する2つの電力トライアック21、22が設置される。種々の部品及び接点の間の電気接続は、基礎回路基板14の上側及び下側を延び、回路基板14を通る導体通路を介して確立される。
図5は、本発明による加熱装置の特に好ましい応用例を示す。加熱の無視できない電力損失を最低限にするために、水加熱用の電力トライアック22aで生じる損失熱は、加熱する水に直接戻される。戻しは、水路11に接続される熱交換要素23を用いて行われる。これを通じて一方で、媒体加熱のエネルギー使用は最適化され、他方で、電力トライアック22aからの熱除去は、改良され、且つ、それによりハンドピースの不要な加熱が妨げられる。この熱の戻しは、好ましくは水加熱のみに設けられる。
損失熱の戻しに対して、図6(a)から6(c)の断面図を参照して、以下に説明する種々の応用例が考えられる。
図6(a)による第1の応用例により、基礎回路基板14は、熱交換要素23が、その位置に固定され、且つ、熱交換表面が、熱交換要素23及び電力トライアック22aの間に形成されるように形作られる。熱交換要素23及び電力トライアック22aの支持面、並びにそれらの間に位置する基礎回路基板14の領域に、メタライズ層24が備えられる。導体トラックと同じように形成されるこの層24は、熱接続を確実に行い、且つ、このようにして電力トライアック22aから熱交換要素23への放熱を確実に行う。この第1の応用例は、特に簡易な構造によって際立っている。
図6(b)による第2の応用例により、熱輸送手段として追加の冷却体25が備えられ、電力トライアック22a及び熱交換要素23の間の熱交換表面が、できるだけ大きく形成されるように形作られる。冷却体25は、一方の基礎回路基板14と、他方の電力トライアック22a並びに熱交換要素23との間に置かれ、且つ、図6(a)に図解する応用例と比較して、改良された熱伝導を可能にする。
最後に図6(c)による第3の応用例により、熱交換要素23は、一体に形成され、且つ、電力トライアック22aが、直接これに設置され得るように構成される。この第3の応用例は、更に改良された熱伝達を可能にする。最後に、3つの応用例全ての熱的な結合は、電力トライアック22a及び熱交換要素23の支持面の領域で、熱伝導ペーストが追加して塗られることにおいて更に改良され得る。
図7のブロック回路図により、本発明に基づく加熱装置の機能方法を、以下に説明する。それにより、制御及び加熱用に、好ましくは24ボルトACの単一の供給電圧のみが必要とされ、それに対して調整ユニット及び加熱要素の両方である加熱装置の全ての部品が接続される。
図7のブロック図は、加熱装置の作動を全体として担う制御部品30、並びに空気及び水の2つの加熱及び調整回路を示す。それにより両方の加熱回路は、第一にスイッチ32又は42を備え、これらは、ハンドピースの上側の対応する作動要素の作動する際及び媒体バルブが開放する際に、トリップレバーを介して閉じられ、且つ、それにより対応する媒体加熱のスイッチが入る。空気及び水の加熱要素31及び41は、各々電力トライアック36又は46を介して操作され、該電力トライアックを介して2つの加熱要素31、41用の電力が設定される。電力トライアック36又は46の制御は、いずれの場合にも、ゼロ交差でスイッチを切り替えるオプトトライアック35又は45によって行われ、障害抑制が可能になる。オプトトライアック35又は45の制御は、制御回路33又は43により行われ、これらは必要な加熱電力に従ってトランジスタ37又は47を制御し、その出力にオプトトライアック35又は45が接続される。
調整回路33及び43は、いずれの場合にも、対応する温度センサ34又は44と接続され、且つ、センサ信号に従ってそれぞれのトランジスタ37及び47の制御信号を発生させる。これらの制御信号を用いて2つの電力トライアック36及び46は、このようにして媒体の所望の温度達成に必要な電力で操作される。
空気の媒体加熱は、水の媒体加熱と比較して、トランジスタ37のベース端子と接続され、且つ、それをスイッチ32の出力と接続するRC部材38も追加して有する。スイッチ32を閉じると、即ち、空気の媒体加熱のスイッチを入れると、RC部材38は、調整回路33の出力信号が、短期間抑制され、且つ、トランジスタ37は、加熱要素31が、短期間最大加熱電力で操作されるように制御されるという効果を有する。これを通じて、媒体通路を開放すると、空気が所望の温度に速く加熱されることが達成される。RC部材のコンデンサが、スイッチ32の開いた後に、幾らかの遅延を伴って再度放電するので、加熱を調整するこの抑制時間は、スイッチのスイッチを入れる間隔に依存するようになり得る。好ましくは空気加熱温度調整の抑制期間は、約1秒である。
加熱の更なる特殊な特徴は、水媒体加熱用のスイッチ42を閉じると、追加のトランジスタ39が、空気媒体加熱のスイッチを完全に切るように制御されることからなる。このことは、空気及び水のスイッチが、スプレー操作でスプレーハンドピースを操作するために同時に閉じられる場合に、水の加熱が専ら作動し、且つ、対応して空気の追加加熱用のエネルギーが節約されるという結果をもたらす。スプレーの温度は、水の高い熱係数のため、いずれにせよ水の温度により主として決定されるので、空気加熱の省略は、実質的な温度変更を結果としてもたらさず、媒体加熱のエネルギー消費を減少させる。
1 歯科用ハンドピース
2 グリップ体
3 媒体継ぎ手
4 湾曲ノズル体
5 放出ノズル
6 タッチパネル
10 媒体通路
11 媒体通路
12 加熱要素
13 温度センサ
14 回路基板
22a 電力トライアック
23 熱交換要素
23a 電力トライアック
25 冷却体
31 加熱要素
32 スイッチ
33 調整回路
34 温度センサ
35 オプトトライアック
36 電力トライアック
37 トランジスタ
38 RC部材
41 第2加熱要素
42 第2スイッチ
43 第2調整回路
44 第2温度センサ
45 オプトトライアック
46 電力トライアック
47 トランジスタ
2 グリップ体
3 媒体継ぎ手
4 湾曲ノズル体
5 放出ノズル
6 タッチパネル
10 媒体通路
11 媒体通路
12 加熱要素
13 温度センサ
14 回路基板
22a 電力トライアック
23 熱交換要素
23a 電力トライアック
25 冷却体
31 加熱要素
32 スイッチ
33 調整回路
34 温度センサ
35 オプトトライアック
36 電力トライアック
37 トランジスタ
38 RC部材
41 第2加熱要素
42 第2スイッチ
43 第2調整回路
44 第2温度センサ
45 オプトトライアック
46 電力トライアック
47 トランジスタ
Claims (18)
- a)スイッチ(32)を介して開放され得る少なくとも1つの媒体通路(10)、
b)媒体通路(10)と関連する加熱要素(12、31)、
c)媒体の温度を検出する温度センサ(13、34)、及び
d)温度センサ(13、34)と接続され、且つ、センサ信号に従って加熱要素(12、31)を制御する調整回路(33)を有する
歯科用ハンドピース(1)におけるの媒体の調整加熱装置であって、
加熱要素(12、31)は、スイッチ(32)の作動後、調整回路(33)の出力信号とは無関係な所定の加熱電力で、短期間操作されることを特徴とする装置。 - 調整の抑制時間は、スイッチ(32)のスイッチを入れる間隔に依存することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 装置は、第2スイッチ(42)によって開放され得る更なる媒体通路(11)を有し、この更なる媒体通路には、第2加熱要素(41)、第2温度センサ(44)及び第2調整回路(43)が関連され、第2調整回路(43)は、原則的に第2温度センサのセンサ信号に従って第2加熱要素(41)を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 第1媒体通路(10)が、空気送出に備えられ、且つ、第2媒体通路(11)が、水送出に備えられ、2つのスイッチ(32、42)を同時に作動すると、空気媒体通路(10)用の加熱要素(31)のスイッチが切られることを特徴とする請求項3に記載の装置。
- スイッチ(32)を介して開放され得る空気の媒体通路(10)及び更なるスイッチ(42)を介して開放され得る水の媒体通路(11)を有し、
いずれの場合にも各媒体通路(10、11)と、加熱要素(12、31;41)、媒体の温度を検出する温度センサ(13、34;44)及び対応する温度センサ(13、34)と接続される調整回路(33;43)とが関連され、且つ、センサ信号に従ってそれぞれの加熱要素(12、31)を制御する調整回路(33;43)を有する
歯科用ハンドピース(1)における媒体の調整加熱装置であって、
2つのスイッチ(32、42)を同時に作動すると、空気媒体通路(10)の加熱要素(31)のスイッチが切られることを特徴とする装置。 - 第1スイッチ(32)の作動後、空気媒体通路(10)用の関連する加熱要素(12、31)は、関連する調整回路(33)の出力信号と無関係な所定の加熱電力で、短期間操作されることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 空気媒体通路(10)用の加熱要素(12、31)を調整する抑制時間は、スイッチ(32)のスイッチを入れる間隔に依存することを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 1つの調整回路(33)又は複数の調整回路(33、43)は、トランジスタ(37、47)を介してゼロ交差でスイッチを切り替えるオプトトライアック(35、45)を制御し、このオプトトライアックは、関係する加熱要素(12、31、41)の加熱電流用の電力トライアック(36、46)のスイッチを切り替えることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の装置。
- 空気媒体加熱用の第1スイッチ(32)の作動後に、調整回路(33)の出力信号を短期間抑制するRC部材(38)が、空気加熱用トランジスタ(37)のベース端子に接続されることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 1つ又は複数の温度センサ(34、44)は、関連する媒体通路(10、11)内に直接配置されることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の装置。
- 水加熱用の電力トライアック(23a、46)で生じる損失熱を戻すために、熱的に結合される熱交換要素(23)が、水の媒体通路(11)に備えられることを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載の装置。
- 水加熱用の電力トライアック(22a、46)及び熱交換要素(23)は、共通の回路基板(14)上に配置され、且つ、メタライズ層を介して互いに接続されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 水加熱用の電力トライアック(22a、46)及び熱交換要素(23)は、共通の冷却体(25)上に配置されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 熱交換要素(23)は、水加熱用の電力トライアック(22a、46)の支持面を形成することを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 水加熱用の電力トライアック(22a、46)及び熱交換要素(23)の支持面の領域において、熱伝導ペーストが追加して塗られることを特徴とする請求項11から14のいずれかに記載の装置。
- a)スイッチ(32)を介して開放され得る少なくとも1つの媒体通路(10)、
b)媒体通路(10)と関連する加熱要素(12、31)、
c)媒体の温度を検出する温度センサ(13、34)、及び
d)温度センサ(13、34)と接続され、且つ、センサ信号に従って加熱要素(12、31)を制御する調整回路(33)
を有する歯科用ハンドピース(1)におけるの媒体の調整加熱装置であって、
調整回路(33)の電子部品(22a、46)で生じる損失熱を戻すために、熱的に結合される媒体通路(11)内に熱交換要素(23)が備えられることを特徴とする装置。 - 請求項1から16のいずれかに記載の媒体の調整加熱装置を備えることを特徴とする空気及び/又は水を送出する歯科用スプレーハンドピース。
- 1つ又は複数の温度センサ及び加熱装置の更なる電子部品は、ハンドピース内に完全に配置されることを特徴とする請求項17に記載の歯科用スプレーハンドピース。
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