特許 6843878 歯科用交換部品の熱処理を行う誘導炉と方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6843878

(24)【登録日】2021年2月26日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】歯科用交換部品の熱処理を行う誘導炉と方法

(51)【国際特許分類】

   A61C 13/00 20060101AFI20210308BHJP

   A61C 13/083 20060101ALI20210308BHJP

   F27B 5/14 20060101ALI20210308BHJP

   F27D 11/06 20060101ALI20210308BHJP

   F27B 5/18 20060101ALI20210308BHJP

   C04B 35/64 20060101ALI20210308BHJP

   H05B 6/10 20060101ALI20210308BHJP

【ＦＩ】

   A61C13/00 K

   A61C13/083

   F27B5/14

   F27D11/06 Z

   F27B5/18

   C04B35/64

   H05B6/10 371

【請求項の数】19

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-544346(P2018-544346)

(86)(22)【出願日】2017年2月24日

(65)【公表番号】特表2019-513028(P2019-513028A)

(43)【公表日】2019年5月23日

(86)【国際出願番号】EP2017054289

(87)【国際公開番号】WO2017144644

(87)【国際公開日】20170831

【審査請求日】2020年2月21日

(31)【優先権主張番号】102016202902.9

(32)【優先日】2016年2月24日

(33)【優先権主張国】DE

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】500058187

【氏名又は名称】シロナ・デンタル・システムズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】シュミット，クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】バウレー，マイケル

【審査官】 寺川 ゆりか

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／１２１３６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１３６０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５３１０４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｃ １３／００

Ａ６１Ｃ １３／０８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導コイル（２）と、輻射ヒータ（３）と、断熱層（４）と、炉室（５）と、炉扉（１０）と、を含む歯科用交換部品（７）の熱処理を行う誘導炉（１）であって、前記誘導炉（１）が、液体冷却システムを備えた冷却システム（１７）を有し、
前記誘導炉（１）は、前記炉扉（１０）が設定された開放温度（５７）で自動的に開放されるような手段を備え、かつ／または
前記誘導炉（１）は、前記開放温度（５７）に達したときに、音響信号または光信号が生成されて前記開放温度（５７）に到達したことを示す手段を備える、
誘導炉（１）。

【請求項2】

前記誘導コイル（２）が交流電流で動作し、前記輻射ヒータ（３）が前記誘導コイル（２）の交番磁界（６）によって加熱されることを特徴とする、請求項１に記載の誘導炉（１）。

【請求項3】

前記輻射ヒータ（３）が前記炉室の内壁を形成し、処理される予定の前記歯科用交換部品（７）が前記炉室（５）内に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の誘導炉（１）。

【請求項4】

前記輻射ヒータ（３）が円筒状に形成され、前記輻射ヒータ（３）の直径が最大で９０ｍｍであり、前記輻射ヒータ（３）の高さ（１６）が最大で５０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導炉（１）。

【請求項5】

前記輻射ヒータ（３）は、導電性非酸化物セラミックまたは二珪化モリブデンからなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導炉（１）。

【請求項6】

前記冷却システム（１７）が、ファン（１８、１９）と、ラジエータ（２０）と、ポンプ（２１）とを含み、前記誘導コイル（２）が、冷却液（２４）が流れる中空の金属管から形成され、前記冷却液（２４）が前記ポンプ（２１）によって冷却回路内を移動し、前記ラジエータ（２０）が、前記ファン（１８）によって冷気（２２）で冷却されて前記冷却液（２４）を冷却することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導炉（１）。

【請求項7】

前記誘導炉（１）が、前記冷却システム（１７）の冷却制御を含み、温度センサ（９）が、前記炉室（５）の内部温度を取得する前記炉室（５）内に配置され、前記冷却制御（１７）が、前記ファン（１８、１９）及び前記ポンプ（２１）を制御して、前記誘導コイル（２）の温度、従って前記炉室（５）内の内部温度が調整されることを特徴とする、請求項６に記載の誘導炉（１）。

【請求項8】

前記断熱層（４）が、前記輻射ヒータ（３）と前記誘導コイル（２）との間に配置され、前記断熱層（４）の厚さは最大で５ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導炉（１）。

【請求項9】

前記誘導炉（１）が炉扉（１０）を含み、前記炉扉が、処理される予定の前記歯科用交換部品（７）がその上に配置される支持面（８）を含み、前記支持面（８）が、前記炉扉（１０）が閉じられたときに前記炉室（５）の下側内面を形成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導炉（１）。

【請求項10】

前記冷却システム（１７）が前記誘導コイル（２）を冷却し、およびそれによって前記誘導コイル（２）に隣接して配置される前記輻射ヒータ（３）を冷却するので、前記炉室（５）の内部温度が前記冷却システム（１７）によって制御されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の誘導炉（１）を用いて熱処理を行う方法。

【請求項11】

前記炉扉（１０）が閉じられているときの加熱段階（３５）において、前記炉室（５）の内部温度が３０℃／分〜３００℃／分の間の設定加熱速度で上昇し、前記炉扉（１０）が閉じられているときの冷却段階（３７）において、前記炉室（５）の前記内部温度が３０℃／分〜２００℃／分の間の設定冷却速度（３７）で減少するように、前記炉室（５）の前記内部温度が、前記冷却システム（１７）の冷却制御によって制御されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記熱処理が焼結であり、前記冷却段階（３７）の前記冷却速度が、焼結される予定の前記歯科用交換部品（７）の幾何学的パラメータの関数として設定され、単一の歯のクラウンなどの小さな歯科用交換部品の前記冷却速度が１００〜２００℃／分であり、少なくとも３つの歯からなる多部品ブリッジのようなより大きな歯科用交換部品（７）の冷却速度が３０〜６０℃／分であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

適切な温度プロファイルが、前記歯科用交換部品（７）の公知の幾何学的パラメータおよび前記歯科用交換部品（７）の所望の色を用いてコンピュータによって自動的に決定されるか、または適切な温度プロファイルが、データベースからの広範な温度プロファイルから選択され、前記温度プロファイルが、特定の加熱速度を有する加熱段階（３５）と、特定の保持温度（３６）を有する保持段階と、前記炉扉が閉じられているときの特定の冷却速度を有する第１冷却段階（１０）と、前記炉扉（１０）が開いているときの第２冷却段階であって、始まりが前記炉扉（１０）の開放温度（５７）によって決定される、第２冷却段階とを含み、適切な加熱速度または冷却速度が、前記歯科用交換部品（７）の既知の幾何学的パラメータを用いて導かれ、前記冷却システム（１７）の前記冷却制御が、前記所望の前記加熱速度または前記冷却速度を達成するように制御されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。

【請求項14】

前記炉扉（１０）は、設定された開放温度（５７）で開放され、前記開放温度（５７）が、前記歯科用交換部品（７）の所望の色の関数として設定されることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記歯科用交換部品（７）が、着色剤を含む予め着色された酸化ジルコニウムからなり、淡色着色剤を含む酸化ジルコニウムの前記開放温度（５７）が最大で１３００℃であり、暗色着色剤を含む酸化ジルコニウムの前記開放温度（５７）が最大で１１００℃であることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記開放温度（５７）が最大で７００℃であることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記炉扉（１０）が前記設定された開放温度（５７）で自動的に開放されることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記設定された開放温度（５７）において、前記開放温度（５７）に達したことを示すために音響信号または視覚信号が生成されることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項19】

前記歯科用交換部品（７）の前記熱処理が、焼結、結晶化、釉薬塗布、焼結とグレージングの組み合わせ、または結晶化とグレージングの組み合わせであり、前記炉扉（１０）が閉じているときの加熱段階において、前記炉室（５）の内部温度が設定された加熱速度で上昇し、前記炉扉（１０）が閉じているときの冷却段階（３７）において、前記炉室（５）の内部温度が設定された冷却速度で低下することを特徴とする、請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導コイルと、輻射ヒータと、断熱層と、炉室とを含む歯科用交換部品の熱処理を行う誘導炉に関する。

【背景技術】

【0002】

歯科用交換部品の熱処理を行うための多くの焼結炉が最新技術から公知である。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１４２０２５７５Ａ１には、炉室と、熱ラジエータを備えた加熱装置とを含む歯科分野の構成部品用の焼結炉が開示されている。熱ラジエータは誘導加熱することができ、貫通コイルは熱ラジエータをるつぼの形式で加熱する。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１２２１３２７９Ａ１には、セラミック製の歯科用交換部品のための焼結炉が開示されており、焼結炉は、コンピュータ制御された方法で作動し、ロードシーケンスを可能にする駆動手段を含む。多くの温度プロファイルが焼結炉のメモリに記憶され、マッチする温度プロファイルが歯科用交換部品のサイズの関数として選択される。温度プロファイルは、加熱速度および保持時間に関して異なる。

【0003】

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０３２６５５Ａ１には、歯科用交換部品を位置決めするための閉鎖板を開示されており、燃焼室内に内部温度を測定するための測定システムが配置されている歯科用交換部品のための焼結炉を開示している。歯科用炉に対する閉鎖板の位置決めは、コンピュータシステムによって温度に依存して制御される。

【0004】

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１３２２６４９７Ａ１には、歯科用交換部品の熱処理を計画する方法が開示されており、熱処理のための特定の温度プロファイルが、コンピュータにより、歯科用交換部品の幾何学的パラメータおよび材料パラメータの関数として、自動的に決定される。温度プロファイルは、加熱段階の間の加熱速度に対して、保持温度に対して、保持時間と冷却段階の間の冷却速度に関して異なる。

【0005】

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０１３５５５Ａ１には、歯科用交換部品を製造するための焼結炉を開示されており、歯科用交換部品の焼結は焼結経路に沿って行われる。歯科用交換部品は、焼結経路に沿って移動するとき、異なる温度にさらされる。したがって、焼結経路は、異なる温度に設定され得る個々の焼結経路セグメントに分割される。焼結される予定の歯科用交換部品を有するキャリアは、スライドの助けを借りて焼結経路に沿って移動する。各焼結経路セグメントに対して異なる温度を設定することができる。したがって、異なるセラミックの焼結のために異なる温度プロファイルを設定することができる。

【0006】

当該方法および当該焼結炉の欠点の１つは、燃焼室の熱質量が比較的大きいために、炉扉を閉じて焼結した後の冷却段階に非常に長い時間がかかることである。その結果、焼結プロセスの全期間が延長される。

【0007】

従来の焼結炉の別の欠点は、特に冷却段階の間に、炉室の内部温度を十分に正確に制御することができないことである。

【0008】

したがって、本発明の目的は、制御可能な冷却速度で急速冷却段階を可能にする焼結炉および方法を提供することである。

【発明の概要】

【0009】

本発明は、誘導コイルと、輻射ヒータと、断熱層と、炉室とを含む歯科用交換部品の熱処理を行う誘導炉に関する。誘導炉は、液体冷却システムを備えた冷却システムを含み、冷却システムが誘導コイルを冷却し、およびそのことで誘導コイルに隣接して配置される輻射ヒータを冷却するので、炉室の内部温度が冷却システムによって制御される。

【0010】

誘導炉は、歯科用交換部品を様々な歯科用材料から焼結できるように設計されている。本質的な特徴は炉室内で１６００℃の内部温度を達成できることである。さらなる前提条件は、急速加熱および急速冷却を可能にするために、炉室の容積が比較的小さいことである。

【0011】

歯科用交換部品の材料は、酸化物セラミック、特に、二酸化ジルコニウムなどの酸化ジルコニウム、または酸化アルミニウム、およびＣｏＣｒＭｏ合金または他のＣｏ系合金などの非貴金属合金であってもよい。半透明の酸化ジルコニウムで作られた歯科用交換部品は、化粧層を含むことができる。歯科用交換部品はまた、淡いまたは暗色の着色剤を混合することができる予め着色された半透明の酸化ジルコニウムから製造することができる。歯科では、歯科用交換部品を製造するための予め色付けされたブロックの色は、いくつかの色Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｃ３、Ｄ３に細分される（ＶＩＴＡカラークラス参照）。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３４６４６５Ａ１号明細書に引用されているＶＩＴＡカラーキー（Ｖｉｔａ Ｌａｍｉｎ−Ｓｈａｄｅ Ｇｕｉｄｅ）の色が広く使用されている。Ａ１、Ａ２およびＡ３の色は、最も頻繁に使用される淡色着色剤の１つである。他の色はより暗く、歯科用交換部品の製造にあまり使用されない。これらのタイプのブランクは、「ｉｎＣｏｒｉｓ ＴＺＩ Ｃ」または「ＣＥＲＥＣ Ｚｉｒｃｏｎｉａ」の名前で提供されている。

【0012】

製造されるべき歯科用交換部品は、例えば、インプラント用の完全な義歯、歯科用プロテーゼ、骨組構造、フルクラウン、部分クラウン、いくつかの歯全体からなるブリッジまたはインレイであり得る。

【0013】

熱処理は、焼結、結晶化または釉薬塗布、または歯科用交換部品の結晶化と釉薬塗布の組み合わせ、ならびに焼結と釉薬塗布の組み合わせとすることができる。

【0014】

焼結の際、歯科用交換部品は、酸化ジルコニウム及び二酸化アルミニウムのような酸化物セラミック及びＣｏＣｒ合金のような非貴金属合金から完全に焼結される。加熱段階の中で、歯科用交換部品は、特定の加熱速度で保持温度に加熱される。この保持温度は、１６００℃にもなる可能性があり、設定された保持時間（例えば、５分から４０分）で維持される。さらなるステップでは、特定の冷却速度で扉を閉じた状態で冷却段階を実施し、冷却速度は３０℃／分〜３００℃／分の間であり得る。扉が閉じた状態の冷却段階は、設定開放温度に達するまで継続され、開放温度に達して外部からの空気が炉室に流入するとき、炉扉が開かれる。例えば、クラスＡ１、Ａ２またはＡ３の淡色着色剤を含む酸化ジルコニウムでは、開放温度は１３００℃となり、より暗色着色剤を含む酸化ジルコニウムでは１１００℃になり得る。酸化ジルコニウムの開放温度は、この温度で急激に酸化ジルコニウムの拡散開放度が低下するため、７００℃に設定することもできる。７００℃を超える温度では、酸化ジルコニウムの拡散開放度が非常に高く、酸素などの空気分子が酸化ジルコニウムと反応する可能性がある。この反応により、通常、意図したよりも淡い歯科用交換部品の着色をもたらす。

【0015】

結晶化は、特に二ケイ酸リチウム材料系を用いたガラスセラミックの場合に生じる。

【0016】

すべての金属およびセラミック基材は、焼結後にさらなる焼成プロセスによって化粧層塗布または釉薬塗布をすることができる。同一の炉プロセスで焼成される塗装は、いわゆる表面仕上げとして釉薬と共に実施することもできる。さらに、ガラスセラミックは、同じ焼成プロセスで結晶化、釉薬塗布およびガラス化することができるという利点を有する。

【0017】

交流電流が誘導コイルを通って流れるので、交番磁界が誘導コイルの内部にできる。その結果、誘導コイル内に配置され、炉室の内壁を形成する導電性輻射ヒータが加熱される。これにより、炉室内の内部温度が上昇し、炉室内に位置する歯科用交換部品が加熱される。誘導コイルは液体冷却システムを備え、冷却液体として水を使用することができる。

【0018】

従来の焼結炉と比較してこの誘導炉の１つの利点は、交番磁界を制御することにより、輻射ヒータの温度、したがって炉室の内部温度を、より速い加熱速度またはより速い冷却速度で、より正確かつより迅速に制御することができることである。

【0019】

この誘導炉の別の利点は、誘導コイル、ひいては誘導コイル内に配置された輻射ヒータを液体冷却システムを使用して冷却できることである。したがって炉室内の内部温度は、特に冷却段階の間、液体冷却システムによって制御することができる。冷却段階では、交流電流を完全にスイッチオフすることができ、液体冷却システムを高性能で動作させることができるので、炉室の内部温度を最大限に冷却することができる。

【0020】

誘導コイルは有利には交流電流で動作させることができ、輻射ヒータは誘導コイルの交番磁界によって加熱することができる。

【0021】

誘導コイルの使用により、加熱ワイヤを有する焼結炉と比較して反応時間が増大する。

【0022】

これは、同時に、炉室の内壁を形成する輻射ヒータが、磁気交流電流によって直接加熱されるためである。

【0023】

輻射ヒータは、炉室の内壁を有利に形成することができ、処理される予定の歯科用交換部品は炉室内に配置される。

【0024】

その結果、導電性輻射ヒータは交番磁界によって直接加熱されるので、炉室の内部温度およびその内部温度に伴う歯科用交換部品を所望の温度に素早く加熱することができる。

【0025】

輻射ヒータは有利に円筒形形状に形成することができ、輻射ヒータの直径は最大９０ｍｍであり、輻射ヒータの高さは最大で５０ｍｍである。

【0026】

炉室の容積が比較的小さいため、誘導炉の熱質量は比較的小さいので、液体冷却システムを使用することによって炉室を従来の焼結炉に比べて非常に迅速に冷却することができる。それにもかかわらず、炉室の容積は、いくつかの歯からなるブリッジのようなさらに大きな歯科用交換部品でさえも焼結できるように寸法決めされている。

【0027】

輻射ヒータは、有利に導電性非酸化物セラミックまたは二珪化モリブデンから製造することができる。

【0028】

輻射ヒータは、炭化ケイ素のような導電性非酸化物セラミック、または二珪化モリブデンから製造することができる。炭化ケイ素の利点は、この材料が導電性であるにもかかわらず、２７３０℃の溶融温度を有することである。したがって、結果として、必要な内部温度を達成することができる。二珪化モリブデンは、１８７０℃〜２０３０℃の間の融点を有する珪化物群からのモリブデンの金属間化合物である。

【0029】

冷却システムは、有利にファンと、ラジエータと、ポンプとを含むことができ、誘導コイルが、冷却液体が流れる中空の金属管から形成され、冷却液が、ポンプによって冷却回路内を移動し、ラジエータが、冷却液を冷却するために、冷気で能動ファンによって冷却される。

【0030】

誘導コイルは、例えば銅合金の中空の金属管から製造することができる。したがって、冷却段階において、冷却システムは、交流電流がスイッチオフされるとき、高性能で動作することができる。能動ファンは冷気をラジエータに向けて吹き出し、ラジエータは次に冷却液、例えば水を冷却する。冷却液は、ポンプによって冷却回路内を移動し、誘導コイルを冷却する。

【0031】

誘導炉は、有利に冷却システムの冷却制御を含むことができ、炉室の内部温度を取得する温度センサが炉室内に設置され、冷却制御は、誘導コイルの温度、したがって炉室内の内部温度が制御されるようにファンおよびポンプを制御する。

【0032】

温度センサは、例えば１７００℃以上の高温用に設計された熱電対であることができる。温度センサは、例えば、炉室の上部内壁に配置される。したがって、冷却制御は、コンピュータの助けを借りて実行することができ、内部温度は温度センサによって取得され、ファンおよびポンプは冷却のために制御され、加熱のため誘導コイルに特定の交流電流が印加される。したがって、炉室内の所望の内部温度は、冷却制御の助けを借りて、いつでも、完全に、自動的に達成することができる。

【0033】

断熱層は、有利に輻射ヒータと誘導コイルとの間に配置することができ、断熱層の厚さは最大で５ｍｍである。

【0034】

断熱層は、炉室が加熱されるときの熱損失を防止する。しかしながら、断熱層は、非常に薄く構成されており、誘導コイルが冷却するときに輻射ヒータも同様に冷却されるように配置される。断熱層はまた、銅合金からなる誘導コイルが輻射ヒータの過度の高熱によって損傷されるのを防止する。

【0035】

誘導炉は、有利に炉扉を含むことができ、炉扉は、処理される予定の歯科用交換部品がその上に配置される支持面を有し、支持面は、炉扉が閉じられたときに炉室の下側内面を形成する。

【0036】

したがって、炉扉は、歯科用交換部品がその上に配置される支持面を有する上部扉石を有することができる。焼結炉はさらに、輻射ヒータに対する炉扉の調節を可能にする駆動手段を含むことができる。従って、誘導炉をコンピュータで制御して、炉扉を開閉することができる。したがって、焼結前に、第１ステップにおいて、歯科用交換部品が支持面上に配置される。第２ステップでは、上部扉石が、駆動手段を用いてコンピュータ支援の方法で炉室内に移動するということで、炉扉が閉じられる。焼結プロセスの後、次のステップで、支持面を有する上部扉石を炉室から移動させることによって炉扉を開く。炉室は、例えば、円筒形の形状を有することができ、炉室の側面は、輻射ヒータによって形成され、炉室の上面は断熱層で覆われており、炉室の下側内面は、炉扉の支持面によって実質的に形成されている。輻射ヒータと誘導コイルとの間に配置された断熱層もまた存在する。

【0037】

本発明は、さらに誘導炉を用いて熱処理を行う方法に関し、冷却システムが誘導コイルを冷却し、およびそのことで誘導コイルに隣接して配置されるよ輻射ヒータを冷却するので、炉室の内部温度が冷却システムによって制御される。

【0038】

この方法は、上記誘導炉を用いて熱処理を行うことを可能にする。

【0039】

この方法の１つの利点は、炉室の内部温度を冷却システムを用いて正確に制御できることである。加熱コイルを有する焼結炉と比較して、輻射ヒータの小さい熱質量は、内部温度の急速な冷却を可能にする。

【0040】

このような加熱速度および冷却速度によって、非常に迅速な焼結プロセスが可能になる。対照的に、ヘリカルまたはＵ字形の抵抗発熱体を有する従来の焼結炉では、炉扉が閉じられたときに２０℃／分未満の冷却速度が達成される。したがって、１６００℃から８００℃までの冷却段階は５０分までかかることがある。本発明の誘導炉を用いた本方法では、そのような冷却段階は４分〜１５分を要する。特に、大きな容積を有する歯科用交換部品の場合、加熱速度または冷却速度が高すぎると、熱応力が生じ、歯科用交換部品に亀裂が生じる可能性がある。このため、冷却システムを使用して加熱速度または冷却速度を正確に制御することが不可欠である。

【0041】

本方法の別の利点は、冷却段階の間に炉扉を閉じたままにしているので、外部からの新鮮な空気が炉室に入ることができないことである。これにより、外部からの冷気が加熱された歯科用交換部品をあまりにも早く冷却すること（そのことで、望ましくない、例えば緑色の変色を招く可能性がある）が防止される。これは、酸化ジルコニウムが７００℃を超える温度で拡散開放度を高め、したがって空気の酸素分子との反応性が増加するためである。

【0042】

炉室の内部温度は、炉扉が閉じられているときの加熱段階において、炉室の内部温度が３０℃／分〜３００℃／分の間の設定加熱速度で上昇し、炉扉（が閉じられているときの冷却段階において、炉室の内部温度が３０℃／分〜２００℃／分の間の設定冷却速度で減少するように、有利に冷却システムの冷却制御によって制御することができる。

【0043】

熱処理が有利に焼結であることができ、冷却段階の冷却速度は、焼結される予定の歯科用交換部品の幾何学的パラメータの関数として設定され、単一の歯のクラウンなどの小さな歯科用交換部品の冷却速度は、１００〜２００℃／分であり、少なくとも３つの歯からなる多部品ブリッジのようなより大きな歯科用交換部品の冷却速度は３０〜６０℃／分である。

【0044】

焼結される予定の歯科用交換部品の幾何学的パラメータは、例えば、最大横壁厚さ、最大咬合壁厚さ、最大咬合壁厚さと最大横壁厚さとの比、歯科用交換部品の最大横断面、歯科用交換部品の総容積、歯科用交換部品の最大全長および／または歯科用交換部品の最大横断面変化である。これらの幾何学的パラメータは、ＣＡＤ／ＣＡＭ法を使用する場合の歯科用交換部品の計画から知られているか、またはコンピュータによって自動的に決定することができる。

【0045】

最大横壁厚さは、例えば、切歯の唇側表面または臼歯の頬側表面上の、歯科用交換部品の横壁厚さを指す。最大咬合壁厚さは、歯科用交換部品の咬合面の壁厚さを指す。歯科用交換部品の最大断面は、歯科用交換部品の歯軸に垂直な断面を指す。

【0046】

したがって、幾何学的パラメータに基づいて、歯科用交換部品内に熱応力を生じさせない適切な冷却速度が決定される。

【0047】

さらなるコンピュータ支援方法では、探索アルゴリズムを用いて計画された歯科用交換部品の容積内で仮想最大可能球形状が決定される。次に、計画された歯科用交換部品の容積におけるこのような最大可能球形状の直径が、焼結プロセスのための適切な温度プロファイルの選択または決定のための追加の幾何学的パラメータとして使用される。例えば、最大可能球形状の直径が４．５ｍｍを超える場合、酸化ジルコニウムの加熱速度および冷却速度は、８０℃／分を超えてはならない。これは、加熱速度が速ければ熱応力が発生し、歯科用交換部品にひび割れが生じるからである。例えば、最大可能球形状の直径が３ｍｍ未満の場合、加熱速度は２００℃／分となり得る。

【0048】

適切な温度プロファイルが、有利に歯科用交換部品の公知の幾何学的パラメータおよび歯科用交換部品の所望の色を用いてコンピュータによって自動的に決定されるか、または適切な温度プロファイルが、データベースからの広範な温度プロファイルから選択され、温度プロファイルは、特定の加熱速度を有する加熱段階と、特定の保持温度を有する保持段階と、炉扉が閉じられているときの特定の冷却速度を有する第１冷却段階と、炉扉が開いているときの第２冷却段階であって、始まりが炉扉の開放温度によって決定される、第２冷却段階とを含み、適切な加熱速度または冷却速度が、歯科用交換部品の既知の幾何学的パラメータを用いて導かれ、冷却システムの冷却制御が、所望の加熱速度または冷却速度を達成するように制御される。

【0049】

従って、適切な温度プロファイルは、歯科用交換部品の既知の幾何学的パラメータおよび所望の色の関数として決定または選択される。加熱速度および冷却速度の大きさは、歯科用交換部品の幾何学的パラメータの関数である。開放温度の高さは、歯科用交換部品の色に影響を与える。酸化ジルコニウムの場合、あまりにも高い開放温度は酸化ジルコニウムが空気の酸素分子と反応することにつながり、したがって、計画したよりも歯科用交換部品の色が淡くなる。

【0050】

従って、所望の冷却速度は、冷却制御を使用することによって達成される。炉室を冷却するために、誘導コイルの交流電流がスイッチオフされ、液体冷却システムのファンおよびポンプがスイッチオンされる。炉室を加熱するために、誘導コイルの交流電流がスイッチオンされ、液体冷却システムのファンおよびポンプがスイッチオフまたは遮断される。

【0051】

炉扉は、有利に設定された開放温度で開放することができ、開放温度が、歯科用交換部品の所望の色の関数として設定される。

【0052】

これにより、開放温度に達するまで、歯科用交換部品は、設定された冷却速度で制御された方法で冷却されて、歯科用交換部品の所望の色を確実に達成することができる。炉扉が開けられた後、歯科用交換部品は、冷気の流入によって非常に急速に冷却される。

【0053】

歯科用交換部品は、有利に着色剤を含む予め着色された酸化ジルコニウムからなることができ、炉扉が設定の開放温度で開き、淡色着色剤を含む酸化ジルコニウムの開放温度が最大で１３００℃であり、暗色着色剤を含む酸化ジルコニウムの開放温度が最大で１１００℃である。

【0054】

したがって、炉扉は、使用される材料に応じて、設定された開放温度で開放される。

【0055】

炉扉は、有利には、設定された開放温度で自動的に開くことができる。

【0056】

炉扉はコンピュータによって自動的に開かれ、内部温度は温度センサによって測定され、設定された開放温度に達すると直ちに駆動手段が作動して炉扉を開く。

【0057】

開放温度に達したことを示すために、設定された開放温度で音響信号または光信号を有利に提供することができる。

【0058】

したがって、開放温度の到達は、音響または光学的表示手段によって示される。次いで、ユーザは炉扉を手動で開くか、または炉扉の駆動手段を作動させることによって開くことができる。

【0059】

使用される材料は、歯科用交換部品の計画中にユーザが入力することができるので、使用される材料に適した開放温度がコンピュータによって自動的に設定される。

【0060】

酸化ジルコニウムのための開放温度はまた、最大で７００℃であり得る。これは、７００℃未満の温度では、酸化ジルコニウムの拡散開放度が非常に低く、酸素などの空気分子がもはや酸化ジルコニウムと反応しないためである。その結果、７００℃未満では、酸化ジルコニウム製の歯科用交換部品は、望ましくない、例えば緑色の変色が発生することなしに、より高い冷却速度ではるかに迅速に冷却することができる。

【0061】

歯科用交換部品用の焼結材料として使用される着色酸化ジルコニウムは、通常、酸化鉄からなる着色剤を含有する。焼結材料は、焼結助剤として０．０５〜０．３５容積％の酸化アルミニウムをさらに含むことができる。酸化ジルコニウムの格子の拡散開放度が高い場合、酸化ジルコニウムの格子中の酸化鉄は空気の酸素分子と反応するので、酸化鉄の望ましくない変色が起こり得る。次いで、酸化鉄の容積分率が焼結材料の色を決定する。

【0062】

歯科用交換部品の熱処理は、有利には、焼結、結晶化、グレージング、焼結とグレージングの組み合わせ、または結晶化とグレージングの組み合わせであり、炉扉が閉じているときの加熱段階では、炉室の内部温度は設定された加熱速度で上昇する。

【0063】

その結果、加熱段階中および冷却段階中に、特定の熱処理の所望の内部温度を変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0064】

本発明を図表の参照により説明する。図面は以下を示す。

【図1】図１は、本発明の方法を例示するスケッチである。

【図2】図２は温度プロファイルの多数の冷却段階である。

【発明を実施するための形態】

【0065】

図１は、本発明の誘導炉１を用いた熱処理を実行するための現在の方法を説明するためのスケッチであり、誘導炉１は、水冷誘導コイル２と、輻射ヒータ３と、断熱層４と、炉室５とを含む。誘導コイル２は、銅合金製の中空管から製造され、誘導加熱コイル２は、輻射ヒータ３の周囲に配置される。誘導コイル２は交流電流で動作するので、誘導コイル２の内部に交番磁界６が形成される。その結果、例えば、非酸化物セラミックまたは二珪化モリブデンからなることができる導電性輻射ヒータ３が加熱される。したがって、炉室５内の内部温度もまた上昇し、この場合は３つの歯からなるブリッジである歯科用交換部品７も同様に加熱される。その際、歯科用交換部品７は、支持面８上の炉室５内に配置される。炉室５の内部温度は、温度センサ９によって取得される。支持面８は、炉扉１０の上面であり、上部扉石１１と下部扉石１２とから構成されている。電気モータのような駆動手段１３を使用して、炉扉を矢印１４で示すように閉じたり開いたりすることができる。炉扉１０が開かれるとき、炉扉１０が炉室５に対して下方に移動され、外部から新鮮な空気が流入し、歯科用交換部品７を取り外すことができる。炉扉１０が閉じられるとき、炉扉１０は駆動手段１３によって下部扉石１２が輻射ヒータ３と接触するまで上昇し、炉室５の閉鎖容積を形成する。

【0066】

断熱層４は、誘導コイル２と輻射ヒータ３との間に配置されている。断熱層４の厚さは比較的小さく最大で５ｍｍである。これにより、銅合金からなる誘導コイル２が過熱するのを防止する。しかし、同時に断熱層４は薄いので、誘導コイル２の冷却によって輻射ヒータ４も冷却され、炉室５の内部温度が低下する。輻射ヒータ３は円筒形に形成することができ、輻射ヒータ３の内径１５は炉室５の直径でもあり、例えば最大で９０ｍｍである。炉室の高さ１６は、例えば最大５０ｍｍであり得る。焼結炉１は、第１ファン１８と、第２ファン１９と、ラジエータ２０と、ウォータポンプ２１とを含む液体冷却システムを備えた冷却システム１７を有する。熱処理の冷却段階では、誘導コイル２の交流電流がスイッチオフされると、冷却システム１７を高性能で動作させることができる。このプロセスにおいて、能動的な第１ファン１８は、同様に焼結炉の冷却に寄与する空気流２３に沿って第２ファン１９に向けて冷気２２を吹き付ける。第２ファン１９は、冷気をラジエータ２０に吹き付け、ラジエータ２０は、水などの冷却液体２４を冷却する。冷却液体２４は、ウォータポンプ２１により冷却回路２５内を矢印で示すように移動し、誘導コイル２を冷却する。誘導コイル２は、輻射ヒータ３の近傍に配置されているので、誘導コイル２の冷却により輻射ヒータ３も冷却され、炉容積５の内部温度も低下する。したがって、交流電流がスイッチオフされると、誘導コイル２は、炉室５の液体冷却システムとして機能する。

【0067】

歯科用交換部品７の計画は、歯科用交換部品７の３Ｄモデル２７が生成されるコンピュータ２６を用いて実行され、３Ｄモデル２７は表示装置２８によって表示される。焼結処理のための温度プロファイル２９は、計画された歯科用交換部品７の幾何学的パラメータおよび色の関数として特定される。温度プロファイル２９は、時間３１の関数としての温度３０のグラフとして示されている。第１段階３２において、炉室５は、前乾燥温度３３まで加熱される。第２段階では、第１保持時間の間、前乾燥温度が維持される。第３段階３４では、炉室５内の温度が負荷温度、例えば３００℃まで上昇する。第４段階では、炉室５に焼結される予定の歯科用交換部品７が装填され、その結果、温度がわずかに低下する。第５段階３５では、炉室５内の温度が第２加熱速度で第２保持温度３６まで上昇する。第６段階では、誘導コイル２およびファン１８、１９とウォータポンプ２１とを含む液体冷却システム１７は、保持温度３６が特定の保持時間の間維持されるように制御される。第７段階では、歯科用交換部品７の冷却段階が、設定された冷却速度で、炉扉１０が閉じた状態で行われる。特定の開放温度よりも低い第８段階３８では、炉扉１０が開放され、新鮮な空気が炉室５内に外部から流入し、歯科用交換部品７がより迅速に冷却される。その後、歯科用交換部品は、扉１０が開いているときに誘導炉１から取り外される。特に、加熱段階３５の間の加熱速度および冷却段階３７の間の冷却速度は、計画された３Ｄモデル２７の幾何学的パラメータに依存する。例えば、３Ｄモデルの歯軸４０に平行な最大咬合壁厚さ３９が決定される。更なる方法では、３Ｄモデル２７の全容積４２内の最大可能球形状４１が決定される。この最大可能球形状４１の直径は、適切な温度プロファイル２９を決定するための重要な幾何学的パラメータである。例えば、最大可能球形状４１の直径が４．５ｍｍを超える場合、酸化ジルコニウムの加熱速度および冷却速度は、８０℃／分を超えてはならない。焼結前に、歯科用交換部品７は、ＣＡＭ加工機４４によってブランク４３から完全に自動的にフライス加工される。ブランク４３は、色に関して適切な焼結材料からなる。焼結中の収縮効果は、３Ｄモデル２７を計画する際に考慮される。フライス加工された歯科用交換部品７は、引き続いて、誘導炉１を支援で焼結され、誘導炉１、特に誘導コイル２および冷却システム１７は、炉室５の内部温度が計画された温度プロファイル２９に従って時間の関数として変更されるように、コンピュータ２６によって制御される。これにより、歯科用交換部品の焼結中に熱応力によって引き起こされる望ましくない変色または亀裂が確実に防止される。

【0068】

図２は、温度プロファイルのいくつかの冷却段階を示し、温度５０が時間５１の関数としてプロットされている。第１冷却段階５２は、ヘリカルまたはＵ字形の抵抗発熱体で操作される歯科用交換部品のための従来の焼結炉を指す。したがって、炉扉が閉鎖されると、そのような従来の焼結炉の焼成温度１６００℃から８００℃までの冷却段階は４５分以上持続する。この結果、２０℃／分未満の冷却速度が得られる。

【0069】

これと比較して、破線で示されている炉扉が閉じられた第２冷却段階５３は約４分しかかからず、冷却速度は約２００℃／分である。この第２冷却段階５３は、薄いインレイのような非常に小さな歯科用交換部品に特に適している。

【0070】

第３冷却段階５４は一点鎖線で示され、図１の誘導炉１の炉扉１０が閉じられた冷却段階５５と、炉扉１０が開いた冷却段階５６とを含む。設定された開放温度５７において、焼結炉１の炉扉１０は、図１の駆動手段１３によって自動的に開かれる。この場合、開放温度５７は１２００℃である。この開放温度は、淡色着色剤、すなわち、色クラスＡ１、Ａ２またはＡ３を有する酸化ジルコニウムに特に適している。望ましくない変色を防止するために、約１０００℃のより低い開放温度は、暗色着色剤を含む酸化ジルコニウムにより適している。炉扉１０が閉じられた冷却段階５５は、約３０℃／分の冷却速度を有する。炉扉１０が開いた冷却段階５６は、約２００℃／分〜３００℃／分のより高い冷却速度を有する。第３冷却段階５４は、３部品ブリッジなどのより大きな歯科用交換部品に適している。これは、より低い冷却速度が、歯科用交換部品７内の望ましくない熱応力および結果として生じる亀裂を防止するからである。

【0071】

従来の焼結炉の冷却段階５２と比較して、小さな歯科用交換部品の冷却段階５３の持続時間は４分に短縮され、大きな歯科用交換部品の冷却段階５４の持続時間は１２分に短縮される、ことが明らかにわかると言える。したがって、誘導炉１の使用は、焼結プロセスの全期間を短縮する。

【符号の説明】

【0072】

１ 誘導炉、焼結炉
２ 誘導コイル
３ 輻射ヒータ
４ 断熱層
５ 炉室、炉容積
６ 交番フィールド
７ 歯牙用交換部品
８ 支持面
９ 温度センサ
１０ 炉扉
１１ 上部扉石
１２ 下扉石
１３ 駆動手段
１４ 矢印
１５ 内径
１６ 高さ
１７ 冷却システム、液体冷却システム
１８ 第１ファン
１９ 第２ファン
２０ ラジエータ
２１ ウォータポンプ
２２ 冷気
２３ 空気流
２４ 冷却液
２５ 冷却回路
２６ コンピュータ
２７ ３Ｄモデル
２８ 表示装置
２９ 温度プロファイル
３０ 温度
３１ 時間
３２ 第１段階
３３ 前乾燥温度
３４ 第３段階
３５ 第５段階
３５ 加熱段階
３６ 保持温度
３７ 冷却段階
３８ 第８段階
３９ 最大咬合壁厚さ
４０ 歯軸
４１ 最大可能球形状
４２ 容積
４３ ブランク
４４ ＣＡＭ加工機
５０ 温度
５１ 時間
５２ 第１冷却段階
５３ 第２冷却段階
５４ 第３冷却段階
５５ 炉扉が閉じられた冷却段階
５６ 炉扉が開いた冷却段階
５７ 開放温度

【図1】

【図2】