JP2004057304A - スパチュラ加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスバーナ式や電熱式の欠点をいずれも克服して、使い勝手に優れたスパチュラ加熱装置を提供する。
【解決手段】ワックス成形用のスパチュラ９、９ａを加熱するスパチュラ加熱装置において、スパチュラ９，９ａを電磁誘導加熱する加熱コイル８と、加熱量を設定する加熱量設定スイッチ５と、加熱コイル８に高周波電流を印加し、設定した加熱量で加熱を行なうインバータ制御回路２１を備えている。そして、加熱コイル８に高周波電流を印加すると、設定された加熱量でスパチュラ９，９ａが電磁誘導加熱される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯科補綴の分野および精密鋳造による金属細工の分野において、精密鋳造用のワックス成形と調製に使用されるスパチュラ（こて）の加熱装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
歯科用のワックススパチュラは、歯科用合金から歯冠部や義歯床をロストワックス法などの精密鋳造法により同時に成形する過程において、ワックスで歯冠部や義歯床などの鋳造用模型を成形したり、調整したりするのに使用されるワックス成形用の工具である。このワックススパチュラは、金属細工品の遠心鋳造のためのワックス模型の成形にもしばしば使用されている。
【０００３】
従来のスパチュラは図１３に示すように、把持用軸１０１の先端部にへら状，ナイフ状，槍状，針状などの各種形状を有する金属製のへら部１０２を形成して構成されるもので、使用時には把持用軸１０１を手で保持しつつ、ガス管１０３の末端に接続したタッチバーナ１０４の火炎部１０５にへら部１０２を近づけて、このへら部１０２をガスバーナであるタッチバーナ１０４で加熱しては、ワックス成形に使用する操作を繰り返していた。
【０００４】
一方、上記ガスバーナによる加熱では、ワックスの異臭が著しいこともあって、近年では例えば特開平１０−１０８８７２号公報や、特開２００１−３１４４２１号公報などに開示される電熱式のスパチュラ加熱装置が提案されている。これは図１４に示すように、へら部１１１を固定する把持部１１２の先端部内に電熱体（図示せず）を組み込んで構成されるスパチュラ本体１１３と、このスパチュラ本体１１３とコード１１４を介して接続される温度制御装置１１５と、フットスイッチ１１６とにより構成され、温度制御装置１１５の各調整ダイヤル１１６，１１７を操作して、使用するワックスの軟化温度と溶融温度とに設定温度を予め設定し、電源スイッチ（図示せず）を投入すると、へら部１１１はワックス溶融温度の水準で使用可能の状態になると共に、その後フットスイッチ１１６の踏み込み操作を繰り返す毎に、へら部１１１がワックス溶融温度若しくはワックス軟化温度に切換わるようになっている。
【０００５】
しかし、図１４に示す電熱式のスパチュラ加熱装置では次のような問題があった。すなわち、把持部１１２には電力線であるコード１１４が繋がっているため、コード１１４が邪魔になってワックス作業がしにくい。また、スパチュラ本体１１３に電熱体が内蔵されている関係で、スパチュラ本体１１３はその装置専用のものとなり、数種類程度へら部１１１を付属したものでも、ガスバーナで使用していた使い慣れたスパチュラを利用することができない。しかも、通常はワックス作業毎に異なる形状のへら部１１１を必要とするため、その都度温度制御装置１１５への繋ぎ替えを行なわなければならない。さらに、蝋堤作業時に使用する大型のへら部１１１を備えたスパチュラ本体を用意できない（加熱量が多く必要で、電熱体では十分な加熱ができない。また把持部１１２に設けられた温度センサでは正確に温度検出を行なうことができない。）という問題もある。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決しようとするものであり、ガスバーナ式や電熱式の欠点をいずれも克服して、使い勝手に優れたスパチュラ加熱装置を提供することをその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のスパチュラ加熱装置では、加熱手段に電流を印加することで、スパチュラが電磁誘導加熱される。そのため、従来のガスバーナのような燃焼排気がなく、燃焼排熱もないので、消費エネルギーの損失が極端に小さくなる。さらに、裸火がないので安全であると共に、ワックスの発煙がないので、異臭の発生が少ない。
【０００８】
また、スパチュラ自身にコードなどの電力線を接続する必要がなく、電熱式のようなワックス作業のし難さがない。しかも、消費エネルギーの損失が少ない分、大型のスパチュラでも無理なく加熱できることから、蝋堤作業に使用する大型のスパチュラを含めて、従来からのスパチュラをそのまま使用できる。
【０００９】
本発明の請求項２のスパチュラ加熱装置では、使用者はスパチュラが加熱されていることを、報知手段からの報知により適確に判断することができる。
【００１０】
本発明の請求項３のスパチュラ加熱装置では、使用者はスパチュラに与えられている電力を、表示手段からの表示により適確に判断することができる。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本発明におけるスパチュラ加熱装置の好ましい実施例について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１〜図８は本発明の第１実施例を示すものであり、装置の外観構成を示す図１において、１は略箱状をなす加熱装置本体であって、この加熱装置本体１の正面一側には電源コード２からの例えばＡＣ１００Ｖの交流入力電圧を投入または遮断する電源スイッチ３が設けられる。加熱装置本体１の上面部には、加熱量設定スイッチ４や加熱量表示ランプ５を備えた表示・操作部６が設けられると共に、円筒状の突出した加熱部７の内部に、好ましくは直径が５０ｍｍ以下の外径で形成された加熱コイル８が内蔵される。
【００１３】
一方、９は精密鋳造用のワックス成形と調製に使用される小型のスパチュラであり、これは把手部１０の先端にこて部１１を備えて構成される。また、９ａは特に蝋堤作業時に使用する大型のスパチュラであり、これも把手部１０ａの先端にこて部１１ａを備えている。把手部１０とこて部１１（若しくは把手部１０ａとこて部１１ａ）は、同一材料で形成する必要はないが、少なくとも加熱コイル８で加熱されるこて部１１は磁性材料を含むもので構成される。前記加熱コイル８の外径は、大型のスパチュラ９ａのこて部１１ａ全体がほぼ均一に加熱されるように、その寸法が考慮される。
【００１４】
図２はスパチュラ９が加熱される原理を示す概略図である。同図において、加熱コイル８に高周波電流を印加すると、この加熱コイル８からの交番磁界Ｍによってスパチュラ９の先端部をなすへら部１１の磁性材料に渦電流Ｃが発生し、これによりへら部１１は短時間で加熱される。そして、加熱されたスパチュラ９により、図示しないワックスへの成形などが行なわれる。
【００１５】
図３は、前記表示・操作部６の正面図である。同図に示すように、表示・操作部６は、加熱量を設定する操作手段に相当し、スライドスイッチからなる加熱量設定スイッチ５と、スパチュラ９に与えられる加熱電力を表示する表示手段に相当し、複数（本実施例では５つ）のＬＥＤ６ａ〜６ｅを並設してなる加熱量表示ランプ６が並んで設けられていると共に、逆三角形に印刷形成されたガイドマーク１２が、加熱量表示ランプ６の一側に沿って設けられている。加熱量表示ランプ６は、加熱電力が大きくなるにしたがって、下側から上側に向けて順次ＬＥＤ６ａ〜６ｅが点灯するようになっており、ガイドマーク１２の形状と相俟って、表示器であるＬＥＤ６ａ〜６ｅを並設しただけで、加熱電力の大小を視覚的に理解できるようになっている。また、加熱量設定スイッチ５にも、１から５の数字が等間隔に表示されており、この加熱量設定スイッチ５を上側に移動させるほど、スパチュラ９への設定加熱量が増大するようになっている。
【００１６】
次に、電気的構成を図４に基づき説明すると、２１は加熱装置本体１の内部に設けられた制御部としてのインバータ制御回路で、ここにはスパチュラ９，９ａを加熱する一連の制御プログラムを内蔵したマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）２２が搭載される。また２３は、例えばＩＧＢＴ素子などのスイッチング手段（図示せず）を用いて直流電流を交流電流に変換するインバータ回路である。一方、電源スイッチ３の投入時には、前記電源コード２からの交流入力電圧が整流回路２４にて整流され、直流入力電圧としてインバータ回路２３に供給される。整流回路２４の前段には入力電流検出回路２５が設けられており、前記インバータ制御回路２１は、入力電流検出回路２５で得られたインバータ回路２３ひいては加熱コイル８の入力電流と、インバータ回路２３から直接得られるインバータ回路２３の入力電圧とを監視しながら、加熱量設定スイッチ５で設定した加熱量が、同じく加熱量設定スイッチ５で設定した加熱時間の間、加熱コイル８からスパチュラ９，９ａに与えられるように、ドライブ回路２７を介してインバータ回路２３にパルス駆動信号を供給し、加熱コイル８に高周波電流を印加すると共に、前記加熱量表示ランプ６や例えばブザーなどの報知手段２８の動作を制御している。
【００１７】
次に、設定された加熱時間と加熱電力との関係を示す図５のグラフと、加熱制御の手順を示す図６のフローチャートと、各部の動作タイミングチャートと使用状態を示す図７の説明図を参照しながら、上記構成についてその作用を説明する。
【００１８】
図６のステップＳ１において、スパチュラ９，９ａを加熱する前に、適正な加熱量を加熱量設定スイッチ５にて設定する。具体的には前記図３に示すように、加熱量設定スイッチ５がスライド動作する例えばレベル１〜レベル５の範囲で、スパチュラ９，９ａを加熱する電力と加熱時間がインバータ制御回路２１にて設定される。例えば、レベル４付近に加熱量設定スイッチ５を合わせると、図５の「４」の位置に示すように、加熱電力は２００Ｗ，加熱時間は１０００ｍＳ（１秒）が設定される。その後、ステップＳ２において、インバータ制御回路２１は待機中の最弱発振動作を開始する。最弱発振時における加熱コイル８の加熱電力は、図５の「最弱発振」に示すように数Ｗ程度である。
【００１９】
最弱発振の開始直後は、スパチュラ９，９ａが加熱コイル８にかざされていないので、最弱発振を行なっていてもインバータ回路２３には入力電流は流れない。すなわちインバータ制御回路２１は、ステップＳ２およびステップＳ３において、入力電流検出回路２５からの検出信号に基づき、インバータ回路２３への入力電流が流れない限り最弱発振を継続し、次のステップＳ４においてインバータ回路２３に入力電流が発生するのを待っている。
【００２０】
このときの状態は、図７の（１）に示されている。スパチュラ９ａ（若しくはスパチュラ９）は加熱コイル８にかざされておらず、インバータ回路２３への入力電流は零である。これを受けてインバータ制御回路２１は、報知手段２８によるブザー報知を行なわないようにし、かつ加熱量表示ランプ６のＬＥＤ６ａ〜６ｅを全てオフにする。
【００２１】
その後、図７の（２）に示すように、加熱コイル８にスパチュラ９ａ（若しくはスパチュラ９）がかざされると、インバータ回路２３への入力電流が発生する。これをインバータ制御回路２１のマイコン２２が判定し、前述の設定された加熱量と加熱時間でスパチュラ９ａを加熱するべく、ドライブ回路２７を介してインバータ回路２３を駆動する。インバータ制御回路２１は、図６のステップ５において、設定された加熱量に対応する加熱量表示ランプ５の例えばＬＥＤ６ａ〜６ｄを表示点灯させると共に、続くステップＳ６において、報知手段２８によるブザー報知を開始する。因みに、前記図３の例ではレベル４を表示した状態を示している。インバータ制御手段２１は、設定した加熱時間が経過するまで、設定した加熱電力でスパチュラ９ａに対する加熱を行なう（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００２２】
ステップＳ８において、加熱を開始してから加熱量設定スイッチ５で設定した所定の加熱時間が経過すると、加熱量表示ランプ５による加熱量の表示を完了し、報知手段２８によるブザー報知も完了する（ステップＳ９，Ｓ１０）。このときスパチュラ９ａに対する加熱は、ステップＳ２における待機中の最弱発振に切換わる。この最弱発振とは、スパチュラ９，９ａなどが加熱コイル８にかざされている場合には、加熱コイル８から数Ｗ程度の加熱量が与えられる程度に、加熱コイル８を制御する動作である。この加熱量は、加熱コイル８により不用意な加熱が行なわれても、火災などの危険を生じない量で、かつそのときのインバータ回路２３への入力電流は、負荷がないときの入力電流と区別できる量に設定する。こうすれば、待機中に加熱コイル８によって不用意な加熱が行われることが防止され、しかも、最弱発振中にスパチュラ９ａがかざされているか否かを、インバータ制御回路２１が明確に識別することができる。
【００２３】
スパチュラ９ａへの加熱が完了した後、このスパチュラ９ａが加熱コイル８から離れて、入力電流が零すなわち負荷の無い状態にならない限り、ステップＳ３のループを抜け出せず、次の設定された電力での加熱は開始しない。ステップＳ３においてインバータ制御回路２１は、スパチュラ９ａが加熱コイル８から離れたか否かを、入力電流検出回路２５が検出する入力電流の変化に基づき判断している。そして、入力電流がないことを入力電流検出回路２５が検出することにより、スパチュラ９ａが加熱コイル８から離れたと判断すると、ステップＳ４に移行し、次にスパチュラ９ａが加熱コイル８にかざされるまでそのまま待機する。
【００２４】
また、別な変形例として、スパチュラ９，９ａが加熱コイル８から離れて入力電流がゼロになったら、無負荷状態のカウント（計時）を開始し、このカウントが予め決められた一定時間を超えたら、加熱量設定スイッチ５で設定した加熱時間に拘らず、設定された電力での加熱を終了する無負荷判定手段（図示せず）を、インバータ制御手段２１に付加してもよい。
【００２５】
この場合の動作は図８のフローチャートに示すように、点線で囲んだ部分の箇所が付加される。すなわち、加熱コイル８にスパチュラ９，９ａをかざすと、前述したように加熱量設定スイッチ５で設定した電力で、スパチュラ９，９ａに対する加熱が開始するが、次のステップＳ１１において、加熱途中でスパチュラ９，９ａが加熱コイルから取り払われ、入力電流が零の無負荷状態になると、前記無負荷判定手段による無負荷時間のカウントが開始する（ステップＳ１３）。そして、ステップＳ１４において、この無負荷時間のカウントが一定時間以上に達すると、ステップＳ８における設定された時間が経過したか否かに拘らず、加熱量表示ランプ６による加熱量の表示を完了し、かつ報知手段２８によるブザー報知を完了して、ステップＳ２における最弱発振にその動作を強制的に切換える。
【００２６】
これは、使用者に加熱していないことを示すための動作で、無負荷判定手段を備えることにより、スパチュラ９，９ａの加熱中に、スパチュラ９，９ａをかざす位置の調整を正しく促すことができる。また、無負荷時間のカウントが一定時間に達したら設定された電力での加熱を終了させる理由は、例えばスパチュラ９，９ａが瞬間的に揺れただけで加熱が終了しないように、入力電流の検出に遅延時間をもたせるためにある。
【００２７】
なおステップＳ１１において、スパチュラ９，９ａが加熱コイル８から離れて、インバータ回路２３への入力電流が零の状態になっても、一定時間が経過する前に再びスパチュラ９，９ａが加熱コイル８にかざされて、入力電流が流れるようになれば、ステップＳ１２において無負荷時間のカウントはクリアされる。したがって、スパチュラ９，９ａが加熱コイル８から離れたらすぐに設定された電力での加熱が行なわれなくなる不具合を回避できる。
【００２８】
以上のようの本実施例では、ワックス成形用のスパチュラ９、９ａを加熱するスパチュラ加熱装置において、スパチュラ９，９ａを電磁誘導加熱する加熱手段としての加熱コイル８と、加熱量を設定する操作手段としての加熱量設定スイッチ５と、加熱コイル８に高周波電流を印加し、設定した加熱量で加熱を行なう制御手段としてのインバータ制御回路２１を備えている。
【００２９】
この場合、加熱コイル８に高周波電流を印加することで、スパチュラ９，９ａが設定された加熱量で電磁誘導加熱される。そのため、従来のガスバーナのような燃焼排気がなく、燃焼排熱もないので、消費エネルギーの損失が極端に小さくなる。さらに、裸火がないので安全であると共に、ワックスの発煙がないので、異臭の発生が少ない。
【００３０】
また、スパチュラ９，９ａ自身にコードなどの電力線を接続する必要がなく、電熱式のようなワックス作業のし難さがない。しかも、消費エネルギーの損失が少ない分、大型のスパチュラ９ａでも無理なく加熱できることから、蝋堤作業に使用する大型のスパチュラ９ａを含めて、従来からのスパチュラ９，９ａをそのまま使用できる。
【００３１】
また本実施例では、スパチュラ９，９ａの加熱中に報知を行なう報知手段２８を備えている。これにより使用者は、スパチュラ９，９ａが加熱されていることを、報知手段２８からの報知により適確に判断することができる。
【００３２】
さらに本実施例では、スパチュラ９，９ａの加熱中に加熱電力を表示する表示手段としての加熱量表示ランプ６を備えている。これにより使用者は、スパチュラ９，９ａに与えられている加熱電力を、加熱量表示ランプ６からの表示により適確に判断することができる。
【００３３】
次に、本発明の第２実施例を図９〜図１２に基づき説明する。なお、上記第１実施例と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【００３４】
装置の外観構成を示す図９において、本実施例では表示・操作部６として、前述の加熱量設定スイッチ４や加熱量表示ランプ５の他に、加熱温度を設定する温度設定手段たるスライド式の温度設定スイッチ３１が設けられる。本実施例ではスパチュラ９，９ａの加熱温度を２５０℃まで設定できるようになっているが、その温度範囲は任意である。また、加熱部７の内部には、スパチュラ９，９ａの温度を非接触で検出する温度検出手段たる赤外線温度センサ３２が設けられる。図１０は、表示・操作部６の正面図であって、前述の温度設定スイッチ３１が加熱量設定スイッチ４や加熱量表示ランプ５と共に設けられている。
【００３５】
図１１は本実施例における電気的構成を示すブロック図である。ハードウェアの構成としては、前述の温度設定スイッチ３１および赤外線温度センサ３２が、インバータ制御手段２１にそれぞれ接続される。そしてこの場合のインバータ制御回路２１は、入力電流検出回路２５で得られたインバータ回路２３ひいては加熱コイル８の入力電流と、インバータ回路２３から直接得られるインバータ回路２３の入力電圧とを監視しながら、赤外線温度センサ３２により検出されるスパチュラ９，９ａの温度が、加熱量設定スイッチで設定した加熱温度に達するまで、加熱量設定スイッチ５で設定した加熱量が加熱コイル８からスパチュラ９，９ａに与えられるように、ドライブ回路２７を介してインバータ回路２３にパルス駆動信号を供給し、加熱コイル８に高周波電流を印加すると共に、加熱量表示ランプ６や報知手段２８の動作を制御する制御手段として設けられている。
【００３６】
上記構成における一連の加熱動作を、図１２のフローチャートに基づき説明すると、ステップＳ１において最弱発振を開始すると、インバータ制御回路２１は赤外線温度センサ３２からの検出信号に基づいて、加熱コイル８周辺の温度が、温度設定スイッチ３１で設定した加熱温度未満であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。仮に、加熱コイル８周辺の温度が設定した加熱温度未満であれば、ステップＳ４においてインバータ回路２３に入力電流が発生するのを待つ。
【００３７】
その後、加熱コイル８にスパチュラ９，９ａがかざされると、インバータ回路２３への入力電流が発生する。これをインバータ制御回路２１のマイコン２２が判定し、設定された加熱量でスパチュラ９，９ａを加熱するべく、ドライブ回路２７を介してインバータ回路２３を駆動する。それと共にインバータ制御回路２１は、設定された加熱量に対応する加熱量表示ランプ５の例えばＬＥＤ６ａ〜６ｄを表示点灯させると共に、報知手段２８によるブザー報知を開始して、使用者に加熱中であることを知らしめる（ステップＳ５〜Ｓ７）
そして、ステップＳ２２において、赤外線温度センサ３２が非接触で検出するスパチュラ９，９ａの温度が、温度設定スイッチ３１で設定した加熱温度に達していれば、加熱量表示ランプ５による加熱量の表示を完了し、報知手段２８によるブザー報知も完了する（ステップＳ９，Ｓ１０）。そしてスパチュラ９ａに対する加熱は、ステップＳ２における待機中の最弱発振に切換わる。
【００３８】
本実施例では、上記第１実施例と共通する構成において、共通の作用効果を奏すると共に、特に赤外線温度センサ３２にて加熱中におけるスパチュラ９，９ａの温度を検出できるので、インバータ検出回路２１による温度制御が可能になり、最弱発振に切換わる実質的な加熱の停止を、スパチュラ９，９ａの温度に基づき判定できる。また、スパチュラ９，９ａの温度が異常に上昇したときにも、スパチュラ９，９ａへの加熱を速やかに停止させることができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、操作手段として本実施例ではスライド式のスイッチを利用したが、例えば回転式のスイッチなどを用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の請求項１のスパチュラ加熱装置によれば、ガスバーナ式や電熱式の欠点をいずれも克服して、使い勝手に優れたスパチュラ加熱装置を提供できる。
【００４１】
本発明の請求項２のスパチュラ加熱装置によれば、スパチュラが加熱されていることを、報知手段からの報知により適確に判断できる。
【００４２】
本発明の請求項３のスパチュラ加熱装置によれば、スパチュラに与えられている電力を、表示手段からの表示により適確に判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すスパチュラ加熱装置の外観斜視図である。
【図２】同上スパチュラが加熱される原理を示す概略図である。
【図３】同上表示・操作部の正面図である。
【図４】同上電気的構成を示すブロック図である。
【図５】同上設定された加熱時間と加熱電力との関係を示すグラフである。
【図６】同上加熱制御の手順を示すフローチャートである。
【図７】各部の動作タイミングチャートと使用状態を示す説明図である。
【図８】同上変形例を示す加熱制御の手順をあらわしたフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施例を示すスパチュラ加熱装置の外観斜視図である。
【図１０】同上表示・操作部の正面図である。
【図１１】同上電気的構成を示すブロック図である。
【図１２】同上加熱制御の手順を示すフローチャートである。
【図１３】従来例を示すスパチュラ加熱装置の外観斜視図である。
【図１４】従来例を示すスパチュラ加熱装置の外観斜視図である。
【符号の説明】
５　加熱量設定スイッチ（操作手段）
６　加熱量表示ランプ（表示手段）
８　加熱コイル（加熱手段）
９，９ａ　スパチュラ
２１　インバータ制御回路（制御手段）
２８　報知手段

Claims (3)

1. スパチュラを加熱するスパチュラ加熱装置において、前記スパチュラを加熱する加熱手段と、加熱量を設定する設定手段と、電流を印加し加熱を行なう制御手段とを備えたことを特徴とするスパチュラ加熱装置。
2. 加熱中に報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のスパチュラ加熱装置。
3. 電力を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のスパチュラ加熱装置。

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