JP4620751B2 - 光硬化装置−ベースステーション組合せ体 - Google Patents

Description

この発明は、請求項１前段に記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体に関する。

この種の光硬化装置は例えば独国特許出願公開第４１２４４１２号Ａ１明細書（特許文献１）によって知られている。この解決方式において、手持ち器具として形成された光硬化装置がその光硬化装置の後端部に形成された熱交換器を備えている。適宜な熱交換要素と供給線とによって熱交換が保証される。

さらに、比較的大質量の部材が熱容量として光硬化装置内に使用され、それに従って光源として使用されるＬＥＤのためのヒートシンクとして使用される。

小型の熱容量の光硬化装置内への使用は、障害が発生し易いファンを不要となるという利点をもたらすが、光硬化装置が殺菌可能であることの妨害となり、その理由は通常ファンのために必要であるケース開口部を通じて殺菌液が浸入し得るためである。

この種の解決方式は、熱容量の冷却のために必要な冷却工程によってサイクル時間が長くなるため商業上あまり普及しなかった。従って、特に高出力の光源、すなわち１００ルーメン超の光束を有するＬＥＤを使用する場合、前記の種類の解決方式は実用的でない。

独国特許出願公開第４１２４４１２号Ａ１明細書

従って本発明の目的は、一方で高い光出力あるいは光束を有する少なくとも１つのＬＥＤの使用に適していて、それにもかかわらず許容可能なサイクル時間を達成しさらに殺菌も可能な、請求項１前段に記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体を提供することである。

前記の課題は本発明に従って請求項１によって解決される。従属請求項によって好適な追加構成が示されている。

本発明によれば、光硬化装置のケース部材の外側が平滑、棒形状、さらに小型であり得ることが好適である。

本発明に従って後方領域に熱交換部が形成され、特にそこにファンを伴わない光源冷却用の熱容量が設けられる。

ベースステーション内への挿入によって小さな熱抵抗を有する比較的大きな熱伝導面のため蓄熱器の迅速な冷却を達成することができ、それによって初めてその種の殺菌可能な光硬化装置において適宜に短いサイクル時間が可能になる。

本発明によれば、ベースステーションの熱交換体と冷却装置との間の緊密な接触によって迅速な排熱が実施され得ることが極めて好適である。そのためベースステーションの冷却装置が独自の熱容量を備えることができ、それは例えば１０倍の単位で光硬化装置内の熱吸収体の熱容量よりも大きいものとなる。それによって迅速な排熱が保証され、ここでも冷却装置の熱容量を例えばファン等の任意の好適な方式で冷却することができ、それによってそれは次のサイクルに際して容易に再び室温になっていて集中的な冷却作用を成す。

それによって、比較的軽量かつ軽量な光硬化装置の熱吸収体の熱容量であっても人間工学的に好適な光硬化装置の構成において短いサイクル時間を達成する可能性が得られる。その点に関して実質的な熱吸収体がその表面を含めて例えば銅等の金属からなることが好適である。ここで使用者の手を保護するために自動的に熱吸収体を遮蔽するスライドスリーブを設けることができ、それは例えば樹脂製で光硬化装置がベースステーション内に挿入されていない際にバネ荷重によって熱吸収体を遮蔽するようなものとされる。

光硬化装置をベースステーション内に挿入するために、単に光硬化装置をその後端部からベースステーションの適宜な窪み部内に挿入することができる。それによって、本発明に従って設けることができるスライドスリーブが押し戻される。

ベースステーション内の窪み部は光硬化装置の熱吸収体の領域全部がその窪み部内に埋入され大面積の熱伝導面が使用可能になるような寸法とされる。

本発明によれば、光硬化装置を極めて細身かつ棒形状とし得ることが極めて好適である。それによって操作性が大幅に容易になり、特に光硬化装置の光放出部を有する先端が曲折していて側方への光放射が著しく容易化されている場合に臼歯の側部の硬化を行うことが良好に可能になる。

本発明によれば、光源は熱吸収体に隣接させ従ってそれといわば同時に集中的な熱伝導接続が形成されるようにするか、あるいは光硬化装置の前端部に形成すれば極めて好適である。第１のケースにおいて、光硬化装置のケース部材の半分を顕著に超えて貫通するように延在し側方の光放出面に向かって光放射を転向させる光導体を備える。第２のケースにおいては、光源を光放射の転向部の直前に配置するか、あるいは光放出面の直後に配置することができる。両方のケースにおいて、光源と熱吸収体との間に熱伝導体が延在し、ここでこの熱伝導体を被包しているケース部材が例えば樹脂等の断熱性の材料から形成されることが好適である。

好適な構成形態によれば、光硬化装置の背面すなわち後方端面が直接熱吸収体によって形成されるか、あるいはその熱吸収体と熱伝導接続された金属製の末端面によって形成される。この面は、熱吸収体とベースステーションの冷却装置との間の熱伝導のために有効に利用することができる。

ここでベースステーション内、すなわち光硬化装置を収容するためのベースステーションの袋状窪み部の基底部にペルチェ素子等の冷却要素を設けることも可能であり、その温度は光硬化装置の冷却を実施する必要がある場合に電流印加によって室温よりも顕著に低く低下させられる。それによって熱伝導をさらに加速することができ、従って熱吸収体はベースステーション内への挿入後短時間後、例えば１０秒後に既に室温まで低下する。

ここで、より大きな熱吸収容量を利用可能にするために熱吸収体をいわば光源の点入前に予冷却することも可能である。

光放出面に隣接した光源を有する実施形態は極めて大質量の熱伝導体を備える。その熱容量を熱吸収体の熱容量に加えて熱あるいは冷却エネルギー蓄積器として使用することができる。

しかしながらそれによって光硬化装置がいくらか重くなり、従って軽量の光硬化装置を実現する目的のためには熱吸収体の直近に光源を設けた解決方式の方が好適である。

別の好適な構成形態によれば、光硬化装置のケース部材が光源を包囲して光源の手前で反射性となるように形成される。そのため光硬化装置の樹脂製ケース部材の内側に被覆層を設けることが好適である。この点に関して、適宜なＬＥＤチップの形式の単一の発光ダイオードを設けてその直径を極めて小さく選定しそれによってペンシル状の手持ち性を可能にすれば極めて好適である。光硬化装置の直径は例えば８ｍｍあるいは１２ｍｍとすることができ、それによって光硬化装置の中央に光源を収容することができる。光硬化装置の壁厚を１ｍｍとしてなお１ｍｍの熱遮断として作用する空隙を保持することができ、従って光源が樹脂製の光硬化装置のケース部材と直接的に接触することはない。

光硬化装置をベースステーション内に挿入することによって自動的に冷却を作動させることも可能である。そのため、例えばベースステーションを通過しベースステーションの蓄熱器を冷却する冷却リブに沿って通流する横気流を形成するファンを点入することができる。また、追加的あるいは代替的に例えばペルチェ素子等の冷却要素を作動させることができる。

別の好適な構成形態によれば、１０Ｗ／°Ｋ未満、特に２Ｗ／°Ｋ未満の熱抵抗をベースステーション内に有することが可能である。

別の好適な構成形態によれば、手持ち器具のケース部材自体あるいは手持ち器具の蓄熱器がベースステーションに接合する熱交換面を形成する。

別の好適な構成形態によれば、約０．５ないし３０ｃｍ^３、特に２ｃｍ^３である銅部材の熱容量に相当する熱容量を熱吸収体が有しており、特に光硬化装置の後方領域に配置される。代替的な構成形態によれば、熱吸収体の熱容量を光硬化装置の中央領域に集中させ、従って後方領域にはそれからいくらか熱的に分離してハンドグリップを形成することができる。

別の好適な構成形態によれば、１０°ないし１３０°、特に略直角に末端側が曲折している光導体が光源の前に延在している。

別の好適な構成形態によれば、光導体の前端部にベンディングが設けられ、その横方向の延伸が光硬化装置の直径より小さくなるようにする。

別の好適な構成形態によれば、光硬化装置を実質的に棒形状とし５：１超、特に約１２：１の長さ／直径比を有するようにする。

別の好適な構成形態によれば、特に棒形状に形成された光硬化装置をベースステーションの窪み部内に収容可能にする。

別の好適な構成形態によれば、熱吸収体は光を放出する前端領域とハンドグリップおよび／またはハンドグリップ領域の間に配置される。

別の好適な構成形態によれば、熱吸収体は直接ベースステーション上に接合するか、またはケース部材あるいは熱交換要素を介して接合する。

別の好適な構成形態によれば、放熱装置の少なくとも一部が蓄熱器によって形成される。

別の好適な構成形態によれば、蓄熱器が熱吸収体と熱伝導接続可能である。

別の好適な構成形態によれば、熱吸収体と、蓄熱器と結合しているベースステーションの収容領域とが形状嵌め合い式に相互に作用する断面を有している。

別の好適な構成形態によれば、ベースステーション内に収容される光硬化装置が少なくとも部分的に直接ベースステーションと接触する。

別の好適な構成形態によれば、光硬化装置の後方端部領域および／またはベースステーションの窪み部の上端の収容領域の開口部がガイド斜面を有する。

別の好適な構成形態によれば、蓄熱器の熱容量が熱吸収体の熱容量と比べて少なくとも２倍、特に約５倍の大きさとなる。

別の好適な構成形態によれば、ベースステーションがファンおよび／または冷却リブを備え、冷却気流がベースステーション内に収容された光硬化装置の延伸に対して横断方向にそのベースステーションを介して通流する。

別の好適な構成形態によれば、ベースステーションに挿入された状態において光硬化装置と熱伝導結合される例えばペルチェ素子等の冷却要素をベースステーションが備える。

別の好適な構成形態によれば、光硬化装置がベースステーション内に挿入されていない際に特にバネ荷重によって光硬化装置の後端領域の熱吸収体を遮蔽するスライドスリーブを備える。

光硬化装置が磁力によってベースステーション内に保持される。

別の好適な構成形態によれば、ベースステーションの収容領域内に高い熱伝導性を有するゲルが存在する。

別の好適な構成形態によれば、ベースステーション内の放熱装置の少なくとも一部がヒートパイプによって形成される。

本発明のその他の詳細、特徴ならびに利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する実施例の説明によって明らかにされる。

図１に概略的に示された光硬化装置１４とベースステーション１２とからなる組合せ体１０の実施形態は光硬化装置１４が実質的に棒形状であることを特徴とする。この実施形態において棒形状の光硬化装置１４は、ベースステーション１２内に設けられ光硬化装置の収容領域を形成している収容部１６内に挿入されている。

光硬化装置はそれに代えて任意の他の形状を有することもでき、例えばピストル形状とし、その場合後方あるいは中央領域が少なくともベースステーションと接触する。

図１に示された実施形態において、ベースステーション１２は極めて小型の部材で実質的に正方形あるいは正方形に近い筒体として形成されている。ベースステーション１２は大部分が金属、例えば銅から形成され、それによって蓄熱器２０を形成している。さらに、横方向に延在する通流路２２を備えており、それが小さなファンを収容するとともに、ベースステーションを介して冷却気流を通流させる。それによって、熱吸収体２４を備えている光硬化装置１４の後部領域を同時に冷却する。

蓄熱器２０ならびに必要に応じて設けられる通流路２２とそれに従って生成される冷却作用が放熱装置２７を構成する。

図示された実施例においてベースステーション１２は極めて小型であり、例えば光硬化装置１４の３倍の直径を有している。別の構成形態によればこれは大幅に大きなものとなり、熱吸収体２４の熱容量に比べて１０％大きな熱容量を有する蓄熱器２０を備えている。

窪み部１６の上部領域にはガイド斜面２６が設けられていて、それによって光硬化装置１４の挿入が容易化される。

窪み部１６および光硬化装置１４の相対的な寸法は、遊びのない整合が保証されるように選択される。それによって熱吸収体２４が窪み部１６内に充分かつ大面積で着合し、それによって良好な熱伝導が保証される。

光硬化装置１４は実質的にペンシル型であり、その後部領域内に金属製の表面を有する熱吸収体２４を備えている。前記の金属製の表面が実質的な熱吸収体との熱交換要素２５として設けられている。それに対して光硬化装置１４のケース部材の他の部分は樹脂製であり、それによって断熱を達成する。

図示された実施例において、歯科医師が容易に樹脂製ケース部材３０の領域を把持することができて所要の操作性を達成し得るように光硬化装置１４の長さが選択される。他方、必要に応じて取り外し可能なスライドスリーブを設けることも可能であり、それは光硬化装置１４を窪み部１６から取り出した際に自動的に後部の熱吸収体２４の領域に移動して接触を防止する。

図２には、本発明に係る光硬化装置の変更された構成形態が示されている。それにおいては、図１に概略的に示されているようなファンによる強制送風に代えて、光硬化装置１４が窪み部１６内に挿入されている際に熱吸収体２４と強力に熱接触し冷却作用をなすペルチェ素子３２が設けられている。この解決方式においてはペルチェ素子３２が熱吸収体２４を直接その端面から冷却する。追加的に蓄熱器２０が冷却され、さらにその蓄熱器２０を介して間接的に熱吸収体２４が側方からも冷却される。

前述の両方の実施形態においてファンと冷却要素を組み合わせることも可能であることが理解される。

図３には光硬化装置１４の断面が示されている。光硬化装置１４は樹脂製ケース部材３０を備えており、それがペンシル型の光硬化装置１４の大部分にわたって延在している。光硬化装置１４はその前方領域３５内においてベンディング３４によって側方に湾曲している。ＬＥＤチップによって形成されている光源３８の前方に光導体３６が設けられている。そのＬＥＤチップは熱伝導体４０の上に装着されており、それが極めて前方まで、すなわち図示された実施例において光硬化装置１４の前方１／４の部分まで延在している。熱伝導体４０および光源３８は樹脂製ケース部材３０に対して側方に例えば０．５ないし２ｍｍの距離をおいており、それによって追加的な断熱が達成されている。

図示された実施例において熱伝導体４０はその後部領域４２が鞘形状に形成され熱吸収体２４を収容している。熱吸収体２４は極めて高い熱容量を有する金属から形成され、他方熱伝導体４０はアルミニウムあるいはその他の軽金属から形成されている。

一種の核として光硬化装置の後部領域に充填されている熱吸収体２４に代えて、その後部領域を中身が詰まったものとして形成することができ、すなわち熱吸収体２４自体が後部領域を形成することもできる。その実施形態の場合熱吸収体２４を熱伝導体４０と同じ材料とすることが好適である。

光導体３６は、側方、すなわち光源３８の光放出方向に対して９０°の角度で延在している光放出面４４上で終止している。可能な限り高い光効率を保証するために、ケース部材３０は内側が反射性に被覆されている。従って光源３８から放射された光線が側方に反射され、必要に応じて反射器あるいはレンズ等の光学手段を使用して光導体３６に誘導され、それによって良好な光効率が保証される。

図４には、光源３８の別の配置方式が示されている。それにおいては熱伝導体４０が大幅に短縮され、極めて短い範囲、すなわち光硬化装置１４の直径に相当する長さにわたって延在している。従って光源３８は熱吸収体２４に緊密に近接している。

光放出は、大幅に延長され例えば棒形状の光硬化装置の２／３にわたって延在している光導体３６を通じて実施される。

図５には、光硬化装置１４がベースステーション１２内に挿入され冷却される方式が示されている。これにおいても図１と同様な方式で冷却気流が通流路２２内に通流しており、図５にファン５０が概略的に示されている。

図６には、光硬化装置１４が挿入されていない状態で図５の通流路２２の拡大図が示されている。この解決方式において熱吸収体２４に通流路２２の気流が強力に当たることが示されており、一方熱吸収体２４の外側後端部はベースステーション１２の浅い袋穴部５２内に挿入される。そこにおいても強力な熱伝導が行われ、それによって冷却が補完される。

図７には、ベースステーション１２の別の構成方式が示されている。ここにおいて、蓄熱器２０は中身が詰まった銅部材として大幅に拡大して示されている。そこに配置されたペルチェ素子３２によって光硬化装置１４が挿入された際の冷却が実施される。

図８には、光硬化装置１４とベースステーション１２からなる組合せ体１０の変更された構成形態が示されている。この構成形態においても実質的に棒形状の光硬化装置１４の使用が可能であり、ここで熱吸収体２４は光硬化装置１４の略中央領域に延在している。後部領域は、樹脂製外郭部材５６によって形成することができるハンドグリップ５４内に収容されている。この解決方式において、光硬化装置はその熱吸収体２４の部分をもって適宜に形成されたスリットを有しているベースステーション１２内に挿入され、ここでベースステーションが円形の断面の光硬化装置に対してスリット形状に形成された窪み部１６の領域で熱吸収体２４を半円形状に包囲しそこで良好な熱伝導接触をもって接合している。

この実施形態においては例えば少なくとも熱吸収体２４を四角形の形状とし得ることが理解され、それによって熱吸収体２４が３つの周囲面、すなわちその周囲面の７５％をもってベースステーション１２と接合することが可能になる。

図９には本発明に係る光硬化装置の別の実施形態が示されている。この実施形態においては幾らか斜めに傾斜した収容領域１６を有するようにベースステーション１２が形成されている。差し込み収容部６０によって光硬化装置１４の後部領域を支持することができる。この実施形態も棒形状の光硬化装置１４に適合している。他方、この実施形態はピストル形状の光硬化装置と組み合わせることもでき、その場合差し込み収容部６０に代えてハンドグリップ用の収容部が設けられ、その際熱吸収体２４を同時に窪み部１６内に挿入することができる。

図１０には、熱吸収体２４と放熱装置２７との間に緊密な接触を形成する方式が示されている。この実施形態においては原則的に顕著な蓄熱器２０は設けられず、基本的に金属製の部品の熱容量が常に蓄熱器として機能する。

この実施形態において光硬化装置の後端部に孔部６２が設けられている。その孔部６２内にピン６４が嵌合し、それがスリーブ６６と共に熱吸収要素２７を形成する。この実施形態においてヒートパイプ７０を介して放熱装置２７が多数の冷却リブ７４を備えた冷却体７２と結合され、その冷却体は既知のように垂直に延在することが好適である。

本発明に係る光硬化装置の一実施形態を示した概略図である。 図１の本発明に係る光硬化装置の別の構成形態を示した概略図である。 本発明に係る光硬化装置の手持ち器具の実施形態を示した断面図である。 本発明に係る光硬化装置手持ち器具の別の実施形態を示した断面図である。 本発明に係る光硬化装置の一実施例形態においてベースステーション内に挿入された光硬化装置を示した断面図である。 図５のベースステーションを示した断面図である。 図６のベースステーションの実施形態を別の方向から示した断面図である。 本発明に係る光硬化装置の別の実施形態を示した概略図である。 本発明に係る光硬化装置をベースステーションと共に示した概略図である。 本発明に係る光硬化装置／ベースステーション組合せ体の別の実施形態を示した詳細図である。

符号の説明

１０ 組合せ体
１２ ベースステーション
１４ 光硬化装置
１６ 収容部
２０ 蓄熱器
２２ 通流路
２４ 熱吸収体
２５ 熱交換要素
２６ ガイド斜面
２７ 放熱装置
３０ ケース部材
３２ ペルチェ素子
３４ ベンディング
３５ 前端領域
３６ 光導体
３８ 光源
４０ 熱伝導体
４２ 後部領域
４４ 光放出面
５０ ファン
５２ 袋穴部
５４ ハンドグリップ
５６ 樹脂外郭部
６０ 差し込み収容部
６２ 孔部
６４ ピン
６６ スリーブ
７０ パイプ
７２ 冷却体
７４ 冷却リブ

Claims (17)

1. 金属製であってまた光源の熱源と熱伝導接続されている熱吸収体とハンドグリップとを備えてなる光硬化装置−ベースステーション組合せ体であり、前記ベースステーション（１２）が前記光硬化装置（１４）に対してそのベースステーション（１２）内あるいはベースステーション（１２）上に光硬化装置（１４）が収容されている際に前記熱吸収体（２４）と接合する放熱装置（２７）を備えていることを特徴とする光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
2. 棒形状に形成された光硬化装置（１４）がベースステーション（１２）の窪み部（１６）内に収容可能であることを特徴とする請求項１記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
3. 熱吸収体（２４）は光放出側の前端領域（３５）とハンドグリップ（５４）および／またはハンドグリップ（５４）領域の間に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
4. 熱吸収体（２４）は直接ベースステーション（１２）上に接合するか、またはケース部材あるいは熱交換要素（２５）を介して接合することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
5. 放熱装置（２７）が蓄熱器（２０）および／またはファンあるいは冷却体を有する冷却機構を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
6. 蓄熱器（２０）が熱吸収体（２４）と熱伝導接続可能であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
7. 熱吸収体と、蓄熱器（２０）と結合しているベースステーションの収容領域（窪み部（１６））とが互いに整合する断面を有しており、熱交換要素（２５）の金属製の表面が円対称の断面であって回転可能に窪み部内に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
8. ベースステーション内に収容される光硬化装置（１４）が少なくとも部分的に直接ベースステーション（１２）と接触することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
9. 光硬化装置（１４）の後端領域および／またはベースステーション（１２）の収容領域（窪み部（１６））がガイド斜面（２６）を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
10. 蓄熱器（２０）の熱容量が熱吸収体（２４）の熱容量と比べて少なくとも２倍の大きさとなることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
11. ベースステーション（１２）が少なくとも放熱装置（２７）の一部にファンおよび／または冷却リブを備え、冷却気流がベースステーション（１２）内に収容された光硬化装置の縦方向に対して横断方向にそのベースステーション（１２）を介して通流することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
12. ベースステーション（１２）がファンおよび／または冷却リブを備え、冷却気流がベースステーション（１２）内に収容された光硬化装置（１４）の延伸に対して横断方向にそのベースステーション（１２）を介して通流することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
13. ベースステーション（１２）に挿入された状態において光硬化装置（１４）と熱伝導結合される例えばペルチェ素子（３２）の冷却要素をベースステーション（１２）が備えることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
14. 光硬化装置（１４）がベースステーション（１２）内に挿入されていない際にバネ荷重によって光硬化装置（１４）の後端領域の熱吸収体を遮蔽するスライドスリーブを光硬化装置（１４）が備えていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
15. 光硬化装置（１４）が磁力によってベースステーション（１２）内に保持されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
16. ベースステーション（１２）の収容領域（窪み部（１６））内に高い熱伝導性を有するゲルが存在することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。
17. ベースステーション（１２）内の放熱装置の少なくとも一部がヒートパイプによって形成されることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の光硬化装置−ベースステーション組合せ体。

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