(57)【要約】【課題】金属射出成形により製造した複数の部品を組み立てた組立部品を焼結することにより一体化すると共に、前記組立部品に複雑な部品を組み込める耐性のある組立部品を簡易に製造することにある。【解決手段】複数の収縮し易い射出成形体２１，２２を接合して組み合わせると共に、その射出成形体２１，２２を組み合わせたものの内部に収縮し難いメッシュ部品５を組み込み、前記射出成形体２１，２２に脱脂・焼結処理を施すことによって金属成形組立品を得る。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結性粉末とバインダとの混練物を成形してなる複数の成形体を接触して組み合わせると共に、その成形体を組み合わせた物の内部に異種材料体を組み込み、前記成形体に脱脂・焼結処理を施すことによって金属成形組立品を得ることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記成形体に焼結処理を施すとき、前記成形体が収縮する際に前記異種材料体が逃げ得る収縮代としての隙間を形成し、かつ前記異種材料体を前記成形体の間に挟んで締め付ける締付け代を加えた領域を形成したことを特徴とする請求項１に記載の金属成形組立品の製造方法。
【請求項３】
前記異種材料体がメッシュ部品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属射出成形組立品の製造方法。
【請求項４】
前記異種材料体が、前記金属成形組立品の内部空間に遊動自在に組み込まれるボール弁体であることを特徴とする請求項１に記載の金属成形組立品の製造方法。
【請求項５】
前記金属成形組立品の内部空間に前記ボール弁体を受け止める複数の突起を設けて前記内部空間の内面に前記ボール弁体が直接に当らないように規制して組み立てることを特徴とする請求項４に記載の金属成形組立品の製造方法。
【請求項６】
焼結性粉末とバインダとの混練物を成形してなる複数の成形体を接触して組み合わせると共に、その成形体を組み合わせた物の内部に前記成形体の収縮率に比べて低い収縮率若しくは収縮が完了している異種材料体を組み込み、前記成形体に脱脂・焼結処理を施すことによって得られる金属成形組立品において、
前記成形体に焼結処理を施すときに前記異種材料体を逃がす収縮代と、前記異種材料体を締め付ける締付け代を有して前記成形体の間に前記異種材料体を挟み込む保持領域と、前記複数の成形体が接合して一体化する結合領域とを有することを特徴とする金属成形組立品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、内視鏡や内視鏡用洗浄機器やその他の内視鏡周辺機器等において用いられ、特に複数の金属成形品を組み合わせ、脱脂、焼結を行い、そのまま一体化させるようにした金属成形組立品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複雑な形状の製品ではその製造が容易な合成樹脂成形品である場合が多い。また、複雑な構造の製品では複数の成形品を接着剤で貼り合せるもの、複数の成形品をネジ止めにて組み立てるもの等の製造方式が採用されている。
【０００３】
しかし、複数の成形品を組み立てる際に接着剤を使用する場合には、接着剤が流れ出して外観不良となることや溶解力の強い有機溶剤で製品を洗浄すると、接着部分が剥がれたりする虞があった。さらに、合成樹脂製成形品であると、その器材を高圧蒸気滅菌（オートクレーブ滅菌）処理する場合にもダメージを受けて耐久性が劣ることになる。ネジ止めにて複数の成形品を組み立てる製造方式ではその組立作業が面倒でコスト高になる。また、合成樹脂製成形品である以上、金属製品に比べて機械的強度に劣り、また、耐薬品性にも劣る点において難点があった。
【０００４】
一方、耐久性の高い金属射出成形品を複数組み合わせて、これを脱脂、焼結を行い、そのまま金属組織上一体化させるものがあった（特許文献１参照）。また、各部を金属組織上一体化させないで、脱脂・焼結する組立方式のものもある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第２６５４９７３号公報
【特許文献２】特開２００１−１８１７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、金属射出成形品を脱脂し、焼結して組み立てる製造方式にあっては金属射出成形品を脱脂して焼結するとき、各部分が大きく収縮するので、特に高い精度が求められる球状または複雑な形状の製品を作る上では不都合なものであった。また、金属射出成形（ＭＩＭ）により製造できない部品を金属成形組立品に組み込みたい場合もあるが、このような場合にはその特定の部品を別部品として後工程でビス止め固定や半田付けまたは接着等で組み付けなければならず、多大な手間がかかるという難点があった。さらに、接着剤を使用して組み立てたものの場合、接着剤が流れ出して外観不良となることや、溶解力の強い有機溶剤で製品を洗浄すると、接着部分が剥がれたりする虞がある。
【０００６】
したがって、金属射出成形（ＭＩＭ）により製造できない部品、例えばメッシュのような微細な糸状部分を組み合わせる複雑形状の部品や、特に球状の物のように真球度等、高い精度が求められる部品を組み込みたい場合には従来の焼結方式の利点を十分に生かすことができなかった。
【０００７】
本発明は前記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、金属成形により製造した複数の部品を組み立てた組立部品を焼結することにより一体化すると共に、前記組立部品に他の異種材料部品を組み込める耐性のある組立部品を簡易に製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、焼結性粉末とバインダとの混練物を成形してなる複数の成形体を接触して組み合わせると共に、その成形体を組み合わせた物の内部に異種材料体を組み込み、前記成形体に脱脂・焼結処理を施すことによって金属成形組立品を得ることを特徴とする製造方法である。  
請求項２に係る発明は、前記成形体に焼結処理を施すとき、前記成形体が収縮する際に前記異種材料体が逃げ得る収縮代としての隙間を形成し、かつ前記異種材料体を前記成形体の間に挟んで締め付ける締付け代を加えた領域を形成したことを特徴とする請求項１に記載の金属成形組立品の製造方法である。  
請求項３に係る発明は、前記異種材料体がメッシュ部品であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属射出成形組立品の製造方法である。
【０００９】
請求項４に係る発明は、前記異種材料体が、前記金属成形組立品の内部空間に遊動自在に組み込まれるボール弁体であることを特徴とする請求項１に記載の金属成形組立品の製造方法である。  
請求項５に係る発明は、前記金属成形組立品の内部空間に前記ボール弁体を受け止める複数の突起を設けて前記内部空間の内面に前記ボール弁体が直接に当らないように規制して組み立てることを特徴とする請求項４に記載の金属成形組立品の製造方法である。  
請求項６に係る発明は、焼結性粉末とバインダとの混練物を成形してなる複数の成形体を接触して組み合わせると共に、その成形体を組み合わせた物の内部に前記成形体の収縮率に比べて低い収縮率の異種材料体を組み込み、前記成形体に脱脂・焼結処理を施すことによって得られる金属成形組立品において、前記成形体に焼結処理を施すときに前記異種材料体を逃がす収縮代と、前記異種材料体を締め付ける締付け代を有して前記成形体の間に前記異種材料体を挟み込む保持領域と、前記複数の成形体が接合して一体化する結合領域とを有することを特徴とする金属成形組立品である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の金属成形体を組み立てて焼結することにより一体化するため、複雑な部品を組み込める耐性のある物を簡易に製造することができる。  
請求項２の発明によれば、予め、組み立てた金属成形体の焼結時の収縮分を逃がすクリアランスを考慮しているため、内包する部品によって前記成形体の収縮を阻害せず、内包する部品を確実に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
本実施形態の製法の対象物はメッシュのような網目状の構造部分を有した複合体である。この複合体としては、図１に示すように、開孔１を有した底部材２と、口部３を有した口金部材４と、底部材２と口金部材４の間に挟まれて締め付け固定されたメッシュ部品５とから構成されるフィルタ（器具）である。
【００１２】
前記複合体の底部材２と口金部材４はいずれも焼結金属によって形成される。一方、前記メッシュ部品５は射出成形と焼結によって形成されるものではなく、焼結金属とは異なる種類の材料体であり、例えばオーステナイト系ステンレス（ＪＩＳ−ＳＵＳ３０４）製の素線を密に編み込み、または密に織って形成された一定の厚さの（円）板状部材のものが用いられている。前記メッシュ部品５の素線には素線径が直径０．１４mm程度の細い線材が用いられる。また、メッシュ部品５は素線を編み込み、または織り込んで形成する場合に限らず、プレス加工、レーザー加工あるいはエッチング等の各種孔あけ加工法によって得られる多孔質プレートのものでも良い。
【００１３】
図１に示すように、前記複合体の底部材２と口金部材４は開孔１と口部３が同軸的な関係で配置され、両者は一体的に組み立てられる。底部材２と口金部材４の間にはメッシュ部品５を挟み込み、メッシュ部品５を締結固定している。
【００１４】
この複合体の構成を具体的に述べると、底部材２の上面中央部分には前記メッシュ部品５を保持する保持領域の凹部６が形成され、この凹部６内には前記メッシュ部品５が配置される。底部材２の上面周縁部は立ち上がって前記メッシュ部品５の厚さよりも高い囲み壁７を形成している。また、口金部材４の下面周縁部分には前記底部材２の囲み壁７の上端面が密に嵌り込む段差８が形成され、この段差８に対して前記底部材２の囲み壁７が嵌め込み係止する。これにより、組み立てた底部材２と口金部材４の軸中心lの位置決めがなされる。そして、段差８に囲み壁７を嵌め込み、底部材２と口金部材４の嵌合する部分は焼結することによって底部材２と口金部材４を一体化する結合領域になっている。
【００１５】
本実施形態の複合体の用途としては流体機器におけるフィルタ部品９として用いられる。例えば、図２に示すような内視鏡用洗浄装置における吸引チューブ１１の吸引部１２のフィルタ部品として用いることができる。
【００１６】
図２は内視鏡１３の吸引管路や送気・送水管路に対して、シリンジ１４を用いて送水する洗浄システムの例を示したものである。内視鏡１３の吸引管路や送気・送水管路に対して吸引管路チューブ１５や送気・送水管路チューブ１６を接続し、シリンジ１４を用いて吸引管路や送気・送水管路に送水するようになっている。このとき、シリンジ１４は前記吸引チューブ１１を通じて洗浄装置の洗浄槽または別に用意した洗浄水容器中の洗浄水を吸引して内部に取り込む。そして、吸引チューブ１１の吸引部１２に対して前記フィルタ部品としての前記複合体が使用される。また、フィルタ部品９としての複合体は内視鏡用洗浄装置における他の吸引チューブや注入チューブ等にも組み込むこともできる。
【００１７】
次に、前記フィルタ部品９を製造する本実施形態の製法について説明する。前記複合体は図３に示す「成形工程」「組立工程」「脱脂工程」「焼結工程」の順で製造される。
【００１８】
まず、「成形工程」では、射出成形機にて、口金部材４となる第１射出成形体２１と、底部材２となる第２射出成形体２２を得る。各射出成形体２１，２２の材料はいずれも金属粉末とバインダと呼ばれる熱可塑性樹脂を所定の比率で混練した混練物を成形したものである。金属粉末には、例えば、オーステナイト系ステンレス（ＪＩＳ−ＳＵＳ３１６Ｌ）であって、平均粒径８μｍの水アトマイズ粉を使用する。また、バインダには、例えば、アクリル系のバインダを使用する。両者の配合比は、金属６０ vol ％、バインダ４０ vol ％である。そして、射出成形機の加熱筒温度１６０℃、金型温度３５℃として、射出成形体２１，２２を射出成形する。ここでは射出成形機にて第１射出成形体２１と第２射出成形体２２を得るようにしたが、金型成形等の他の成形方式によって成形しても良い。
【００１９】
「組立工程」では、前記メッシュ部品５を内包させて第１射出成形体２１と第２射出成形体２２を組み合わせる。このとき、口金部材４となる第１射出成形体２１の段差８に前記底部材２となる第２射出成形体２２の囲み壁７を嵌め込む。このため、口金部材４となる第１射出成形体２１と、底部材２となる第２射出成形体２２の軸中心lが必然的に一致する。
【００２０】
また、口金部材４となる第１射出成形体２１の段差８の段差面に対して前記底部材２となる第２射出成形体２２の周縁に位置する囲み壁７の上端面が密に当ることにより両者の高さ方向の位置も定まる。このような組立状態において、底部材２となる第２射出成形体２２の凹部６にメッシュ部品５を位置させる。メッシュ部品５の上面と口金部材４となる第１射出成形体２１の下面の間には隙間Ｇ１が形成される。この隙間Ｇ１は射出成形体２１，２２の焼結時の収縮率とメッシュ部品５の厚さを考慮して決定する。例えば、メッシュ部品５の厚さの８０〜１００％の寸法に射出成形体２１，２２が収縮する際、第１射出成形体２１の凹部６の底面と第２射出成形体２２の下面との距離に現われる収縮代の１５％を加えたものである。例えば、射出性成形体２１，２２が収縮する際の収縮代１５％にメッシュ部品５の厚さが８０〜１００％となる締め代を加えたものである。
【００２１】
さらに、前記底部材２となる第２射出成形体２２の凹部６に位置するメッシュ部品５の側周面と、その凹部６の内周側面の間にも隙間Ｇ２を形成する。この隙間Ｇ２は射出成形体２１，２２の径方向の収縮代を考慮して決定する。つまり、射出成形体２１，２２は焼結時に収縮しても射出成形体２１，２２の径方向にメッシュ部品５を強く圧縮させない範囲または隙間が残る程度の範囲内に隙間の領域を設定する。
【００２２】
前記射出成形体２１，２２に焼結処理を施すとき、前記射出成形体２１，２２が収縮する際に前記射出成形体２１，２２によって前記メッシュ部品５を締め付ける締付け代（締付け変形量）を考慮した隙間Ｇ１と、前記メッシュ部品５に生じる相対的な移動を逃がす隙間Ｇ２の領域とを設ける。前記隙間Ｇ１は焼結後の底部材２と口金部材４によってメッシュ部品５を確実に締め付け固定するものとし、隙間Ｇ２は前記射出成形体２１，２２が収縮する際にメッシュ部品５自体が周辺に移動したり広がったりすることを許容し、メッシュ部品５が焼結後の底部材２と口金部材４によって波状になる等の異常変形を起こさせることを防止する。したがって、メッシュ部品５は正常の形に配置され、そのメッシュ部品５を通じてのみ、底部材２の開孔１と口金部材４の開孔１を連通させるフィルタ機能を確保する。
【００２３】
「脱脂工程」では、メッシュ部品５を内包させた射出成形体２１，２２の組立体を所定の温度まで加熱し、その射出成形体２１，２２に含まれているバインダ成分を除去して脱脂体を得る。例えば、常圧大気雰囲気下で昇温勾配３０℃／Ｈで加熱し、３５０℃の雰囲気中に２．５時間保持する。
【００２４】
「焼結工程」では、前記組立状態の脱脂体を固相焼結する温度まで加熱して射出成形体２１，２２を金属部品とする。この焼結工程では例えば真空下で昇温勾配３００℃／Ｈで加熱し、１３００℃のＡｒ雰囲気中で２時間保持する。
【００２５】
この焼結工程では脱脂体は収縮し、メッシュ部品５を底部材２と口金部材４の間に挟み込んで固定し、底部材２と口金部材４はその周辺で両者が直接に接触し、その接合部分で強固に固定され、一体的に結合する。このため、メッシュ部品５の締め付け力が確保される。また、予め、収縮分を逃がすクリアランス（隙間Ｇ１、Ｇ２２）を考慮しているため、メッシュ部品５によって前記射出成形体２１，２２の収縮を阻害しない。同時に、メッシュ部品５を正常の形で所定位置に配置される。
【００２６】
この焼結時の収縮を底部材２と口金部材４のところでの外径で見ると、脱脂体ではL1であり、焼結後ではL2となる。前記材料の配合比によれば、寸法L1に対して寸法L2は１５％減少する。
【００２７】
このように、成形体２１，２２の内部にメッシュ部品５を内包した状態で脱脂・焼結することによって一体化した製品を製造することができる。そして、最後に、焼結後の製品を洗浄することにより、フィルタ部品９が完成する（洗浄工程）。
【００２８】
（第２の実施形態）
本実施形態の製法の対象物は球状の部品を内包した複合体である。ここでの複合体は図４に示すような逆止弁３０である。この逆止弁３０は吐出孔３１を有した底部材３２と、吸引口３３を有した口金部材３４と、底部材３２と口金部材３４の内部に形成される空間３５内に収納される異種材料体の球状部品３６とから構成されている。
【００２９】
底部材３２と口金部材３４はいずれも焼結金属によって形成される。また、球状部品３６は射出成形と焼結により形成されるものではなく、例えばオーステナイト系ステンレス（ＪＩＳ−ＳＵＳ３０４）製またはセラミックスにより真球に形成されている。また、前記球状部品３６の材質としては射出成形体５１，５２と同系列の金属又はセラミックスを使用可能である。
【００３０】
図４に示すように、底部材３２と口金部材３４とはその吐出孔３１と吸引口３３が同軸的な関係で組み付け配置され、両者は一体的に組み立てられる。
【００３１】
この逆止弁３０の構成を具体的に述べると、底部材３２の吐出孔３１の上部には上側が広い円錐形の凹部３７が形成されている。この凹部３７の内壁面には複数の突起３８が形成されており、複数の突起３８によって凹部３７内に入り込む球状部品３６を受け止め、球状部品３６の外表面が凹部３７の内壁面に対して全面的または直接に密着しないように規制する。
【００３２】
また、前記底部材３２の上面周縁部は立ち上がって囲み壁４１を形成している。一方、前記口金部材３４の下面周縁部分は前記底部材３２の囲み壁４１が嵌り込む段差４２が形成されており、この段差４２に対して前記底部材３２の囲み壁４１が密に嵌り込み、底部材３２と口金部材３４の軸中心lの位置決めがなされる。口金部材３４の内部には下側が広い円錐形の凹部４３が弁座として形成されている。
【００３３】
そして、底部材３２の凹部３７と口金部材３４の凹部４３は前記球状部品３６を収納する空間３５を形成する。この空間３５は球状部品３６が遊動できる広さを有するが、前記球状部品３６は底部材３２の吐出孔３１および口金部材３４の吸引口３３の径よりも大きな直径であるため、吐出孔３１および吸引口３３から抜け出すことがない。
【００３４】
本実施形態の複合体の用途としては流体機器に組み込まれる逆止弁の部品として用いられる。例えば、前述した図２に示す内視鏡用洗浄装置において、シリンジ１４を接続する接続コネクタ１７に組み込み、その接続コネクタ１７に接続した吸引チューブ１１、吸引管路チューブ１５および送気・送水管路チューブ１６への給排を規制する弁として用いられる。つまり、シリンジ１４側から見て吸引チューブ１１から吸い込める向きの流れのみを許容し、吸引管路チューブ１５および送気・送水管路チューブ１６側には送水する向きの流れのみを許容するように複数の逆止弁を配置して機能させる場合が想定できる。複数の逆止弁の部分を本体に組み込む場合であってもよい。また、逆止弁としての複合体は内視鏡用洗浄装置における他の部分に組み込むこともできる。
【００３５】
次に、前記逆止弁３０を製造する本実施形態の製法について説明する。前記複合体は、図５に示す「成形工程」「組立工程」「脱脂工程」「焼結工程」の順で製造される。
【００３６】
まず、「成形工程」では、射出成形機等にて、底部材３２としての第１射出成形体５１と、口金部材３４としての第２射出成形体５２を得る。この場合の材料は金属粉末とバインダと呼ばれる熱可塑性樹脂を所定の比率で混練したものである。金属粉末には、例えばオーステナイト系ステンレス（ＪＩＳ−ＳＵＳ３１６Ｌ）であって、平均粒径８μｍの水アトマイズ粉を使用する。また、バインダには、例えば、アクリル系のバインダを使用する。両者の配合比は、金属６０ vol ％、バインダ４０ vol ％である。そして、例えば射出成形機の加熱筒温度１６０℃、金型温度３５℃として成形する。
【００３７】
「組立工程」では、前記底部材３２に相当する第１射出成形体５１と前記口金部材３４に相当する第２射出成形体５２の内面及び前記球状部品３６の外表面に接合防止用セラミック粉末を塗布する。この接合防止用セラミック粉末を塗布する領域には図５で砂ハッチングを表示する。しかし、互いに接合する第１射出成形体５１と第２射出成形体５２の接触部位には接合防止用セラミック粉末を塗布しないようにする。なお、前記球状部品３６にセラミックを使用する場合は接合防止用セラミック粉末を塗布しないでも済む。
【００３８】
そして、前記空間３５に相当する部分に前記球状部品３６を入れ、前記底部材３２に相当する第１射出成形体５１と前記口金部材３４に相当する第２射出成形体５２を組み合わせる。このとき、第１射出成形体５１の囲み壁４１を第２射出成形体５２の段差４２に嵌め込むため、底部材３２と口金部材３４の軸中心lが一致する。
【００３９】
また、この組立状態において空間３５に相当する空隙領域内には前記球状部品３６が位置しており、前記球状部品３６は自由に動き得る状態にある。しかし、球状部品３６が凹部３７内に入り込み位置しても、複数の突起３８によって受け止める状態で支えられている。このような保持状態にして次の工程に移行する。
【００４０】
「脱脂工程」では、球状部品３６を内包させた射出成形体５１，５２の組立体を所定の温度まで加熱し、その射出成形体５１，５２に含まれているバインダ成分を除去して脱脂体を得る。例えば、常圧大気雰囲気下で昇温勾配３０℃／Ｈで加熱し、３５０℃の雰囲気中に２．５時間保持する。
【００４１】
「焼結工程」では、前記組立状態の脱脂体を固相焼結する温度まで加熱して金属部品とする。この焼結工程では例えば真空下で昇温勾配３００℃／Ｈで加熱し、１３００℃のＡｒ雰囲気中で２時間保持する。底部材３２と口金部材３４はその周辺で両者が直接に接触し、その接合部分で強固に固定され、一体的に結合する。しかし、他の部分では接合防止用セラミック粉末を塗布してあるので、この焼結工程で球状部品３６が射出成形体５１，５２の内面に固着することがない。
【００４２】
この焼結工程では脱脂体は収縮するが、その収縮代は焼結後の空間３５は球状部品３６が遊動できる広さを残すように決定する。球状部品３６が可動可能であるため、逆止弁の機能が確保される。このときの収縮を底部材３２と口金部材３４のところでの外径で見ると、脱脂体ではL1であり、焼結後ではL2となる。前記材料の配合比によれば、寸法L1に対して寸法L2は１５％減少する。
【００４３】
最後に、焼結後の製品を洗浄することにより、フィルタ部品９が完成する（洗浄工程）。
【００４４】
なお、本発明は前述した実施形態のものに限定されるものではなく、他の形態にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る対象物のフィルタの縦断面図である。
【図２】同じく本発明の第１の実施形態に係る対象物の用途の一例である内視鏡用洗浄装置のシステム説明図である。
【図３】同じく本発明の第１の実施形態に係る対象物であるフィルタの製造工程の手順を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る対象物のフィルタの縦断面図である。
【図５】同じく本発明の第２の実施形態に係る対象物であるフィルタの製造工程の手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
２…底部材、４…口金部材、５…メッシュ部品、６…凹部、７…囲み壁
８…段差、９…フィルタ部品、１１…吸引チューブ、１２…吸引部
１３…内視鏡、１４…シリンジ、１５…吸引管路チューブ
２１…射出成形体、２２…射出成形体、Ｇ１…隙間、Ｇ２…隙間
【図１】
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【図２】
2006009064.tif 000004
【図３】
2006009064.tif 000005
【図４】
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【図５】
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