(57)【要約】【課題】樹脂部のうち凹部の底面を覆う部分における接触面側の面の位置が金属プレートの厚さ方向において精密に調整されている金属樹脂一体成形品を、容易に製造できるようにする。【解決手段】スタックマニホールド２のエンドプレート３は、その厚さ方向の一方側にセルスタックのセル積層方向の端部に接する接触面３ａを有する。接触面３ａには凹部４が形成される。エンドプレート３には、流体を流すための流路５が凹部４の底面４ａで開口するように形成され、且つ、流路５を流れる流体とエンドプレート３とを絶縁するための樹脂部６が流路５の内壁及び凹部４の底面４ａを覆うように設けられる。樹脂部６における凹部４の底面４ａを覆う部分は、接触面３ａよりも上記厚さ方向の中央寄りに位置する。接触面３ａにおける凹部４の周りには、上記厚さ方向における接触面３ａと凹部４の底面４ａとの間に位置する底面７ａを備えた段部７が形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向の一方側に他の部品と接する接触面が形成されている金属プレートを備えており、前記金属プレートには前記接触面に形成されている凹部の底面で開口する流路が形成されているとともに、前記流路の内壁及び前記凹部の底面を覆うように樹脂部が設けられている金属樹脂一体成形品において、
前記樹脂部における前記凹部の底面を覆う部分は、前記接触面よりも前記金属プレートの厚さ方向中央寄りに位置しており、
前記接触面における前記凹部の周りには、前記金属プレートの厚さ方向における前記接触面と前記凹部の底面との間に位置する底面を備えた段部が形成されている
ことを特徴とする金属樹脂一体成形品。
【請求項２】
前記金属プレートは燃料電池におけるセルスタックのセル積層方向の端部に取り付けられるエンドプレートであり、前記エンドプレートにおける前記セルスタックのセル積層方向の端部と接する面が前記接触面となっている請求項１に記載の金属樹脂一体成形品。
【請求項３】
厚さ方向の一方側に接触面が形成されているとともに同接触面の凹部の底面で開口する流路が形成されている金属プレートを金型内にセットする際に前記凹部の底面に対応して位置するよう入子を前記金型にセットしておき、前記金属プレート及び前記入子がセットされた前記金型内に溶融した樹脂を射出して同樹脂を固化させることにより、前記金属プレートに前記流路の内壁及び前記凹部の底面を覆う樹脂部を形成するようにした金属樹脂一体成形品の製造方法において、
前記金属プレートは、前記接触面における前記凹部の周りに、前記金属プレートの厚さ方向における前記接触面と前記凹部の底面との間に位置する底面を備える段部を有するものであり、
前記入子は、前記金型内にセットされているとき、前記金属プレートの段部の底面に対し同段部の内壁との間に隙間を有した状態で接する突部と、その突部に対し没入した位置にあって前記金属プレートにおける凹部の底面と対向するとともに前記凹部の底面との間の距離が同底面から前記接触面までの距離よりも短くなる形成面と、を有するものである
ことを特徴とする金属樹脂一体成形品の製造方法。
【請求項４】
前記金属プレートは燃料電池におけるセルスタックのセル積層方向の端部に取り付けられるエンドプレートであり、前記エンドプレートにおける前記セルスタックのセル積層方向の端部と接する面が前記接触面となっている請求項３に記載の金属樹脂一体成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属樹脂一体成形品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属樹脂一体成形品として、燃料電池のセルスタックに対し燃料ガス、酸化ガス、及び冷却液といった流体を給排するスタックマニホールドが知られている。そして、上記燃料電池は、スタックマニホールドを介してセルスタックに対し給排される燃料ガスと酸化ガスとを用いて発電を行う一方、スタックマニホールドを介してセルスタックに対し給排される冷却液によって冷却される。
【０００３】
スタックマニホールドは、燃料電池におけるセルスタックのセル積層方向の端部に取り付けられる金属プレート（エンドプレート）を備えている。この金属プレートは、その厚さ方向の一方側にセルスタックの上記端部に接する接触面を有している。また、金属プレートには、上記接触面に形成されている凹部の底面で開口する流路が上記流体を流すために形成されているとともに、その流路の内壁及び上記凹部の底面を覆うように樹脂部が設けられている。この樹脂部は、流路を流れる流体と金属プレートとを絶縁するためのものである。
【０００４】
上記スタックマニホールド（金属プレート）がセルスタックの上記端部に取り付けられるとき、上記樹脂部における凹部の底面を覆う部分とセルスタックの上記端部との間には、シール部材が介在させられる。このため、上記樹脂部における凹部の底面を覆う部分は、上述したように介在されるシール部材のことを考慮して、金属プレートの上記接触面よりも同金属プレートの厚さ方向の中央寄りに位置するよう設けられる。
【０００５】
上記スタックマニホールドを製造する際には、入子（特許文献１参照）を用いたインサート成形が行われる。すなわち、図５に示すように、接触面６２、凹部６３、及び流路６４を有する金属プレート６１が金型６５，６６内にセットされる際、上記凹部６３の底面に対応して位置するよう入子６７を金型６５，６６にセットしておく。その後、金属プレート６１及び入子６７がセットされた金型６５，６６内に溶融した樹脂を射出して同樹脂を固化させることにより、金属プレート６１に流路６４の内壁及び凹部６３の底面６３ａを覆う樹脂部６８を形成する。
【０００６】
上述した入子６７を用いたインサート成形では、金型６５，６６にセットされた入子６７における金属プレート６１側の面の位置を同金属プレート６１の厚さ方向に調整することにより、樹脂部６８のうち凹部６３の底面６３ａを覆う部分における接触面６２側の面の位置を、金属プレート６１の厚さ方向に精密に調整することができる。こうした精密な調整を通じて、上記インサート成形によって製造されたスタックマニホールドをセルスタックのセル積層方向の端部に対しシール部材を介在させて取り付けたときに、そのシール部材が両者の間でシール性を効果的に発揮し得るよう適切に押圧されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５４４０２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記インサート成形では、金属プレート６１を金型６５，６６内にセットするとき、入子６７の大きさ及び位置が金属プレート６１における凹部６３の底面６３ａの大きさ及び位置に正確に対応していないと、金属プレート６１の接触面６２が入子６７に当たってしまい、金属プレート６１を金型６５，６６内にセットすることができなくなる。この場合、入子６７の大きさ及び位置を再調整した後、金属プレート６１を金型６５，６６内にセットし直さなければならないため、金属樹脂一体成形品（スタックマニホールド）の製造に手間がかかる。
【０００９】
本発明の目的は、樹脂部のうち凹部の底面を覆う部分における接触面側の面の位置が金属プレートの厚さ方向において精密に調整されている金属樹脂一体成形品を、容易に製造できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する金属樹脂一体成形品は、厚さ方向の一方側に他の部品と接する接触面が形成されている金属プレートを備えている。この金属プレートには、上記接触面に形成されている凹部の底面で開口する流路が形成されているとともに、上記流路の内壁及び上記凹部の底面を覆うように樹脂部が設けられている。そして、上記樹脂部における上記凹部の底面を覆う部分は、上記接触面よりも金属プレートの厚さ方向中央寄りに位置している。また、上記接触面における上記凹部の周りには、金属プレートの厚さ方向において上記接触面と上記凹部の底面との間に位置する底面を備えた段部が形成されている。
【００１１】
上記構成の金属樹脂一体成形品の製造時には、次のように入子を用いたインサート成形が行われる。すなわち、金型内に金属プレートをセットする際に同金属プレートの凹部及び段部の底面に対応して位置するよう入子を上記金型にセットしておく。また、上記入子としては、次のような突部及び形成面を有するものが用いられる。上記突部は、金型内に入子及び金属プレートがセットされたとき、その金属プレートの段部の底面に対し同段部の内壁との間に隙間を有した状態で接する。また、上記形成面は、上記突部に対し没入した位置にあって金属プレートにおける凹部の底面と対向するとともに凹部の底面との間の距離が同底面から上記接触面までの距離よりも短くなる。
【００１２】
上記入子がセットされた金型内に金属プレートをセットするときには、金属プレートにおける接触面の段部に入子の突部が入るようにすることで、金属プレートの接触面が入子（突部）に当たらないよう、同金属プレートを金型内にセットすることができる。このように金属プレートを金型内にセットすると、入子の突部が金属プレートにおける上記段部の底面に接するとともに、入子の形成面が上述したように金属プレートにおける凹部の底面と対向して位置する。この状態のもとで、金型内に溶融した樹脂を射出して同樹脂を固化させることにより、金属プレートに流路の内壁及び凹部の底面を覆う樹脂部を形成する。このように形成された樹脂部のうち、凹部の底面を覆う部分における接触面側の面の位置は、入子の形成面により、上記接触面よりも金属プレートの厚さ方向の中央寄りの位置に精密に調整される。
【００１３】
上記インサート成形においては、入子がセットされている金型内に金属プレートをセットする際に金属プレートの接触面が入子（突部）に当たってしまい、同金属プレートを金型内にセットすることができなくなることはない。このため、金属プレートを金型内にセットするための入子の大きさ及び位置の再調整を行ったり、その再調整後に金属プレートを金型内にセットし直したりする必要はなく、それらの作業によって金属樹脂一体成型品の製造に手間がかかることもない。
【００１４】
上記課題を解決する金属樹脂一体成形品の製造方法では、厚さ方向の一方側に接触面が形成されているとともに同接触面の凹部の底面で開口する流路が形成されている金属プレートを金型内にセットする際に上記凹部の底面に対応して位置するよう入子を金型にセットしておく。そして、金属プレート及び入子がセットされた金型内に溶融した樹脂を射出して同樹脂を固化させることにより、金属プレートに流路の内壁及び凹部の底面を覆う樹脂部を形成する。上記金属プレートは、上記接触面における凹部の周りに、同金属プレートの厚さ方向における上記接触面と上記凹部の底面との間に位置する底面を備える段部を有するものとされる。また、上記入子は、金型内にセットされているとき、金属プレートの段部の底面に対し同段部の内壁との間に隙間を有した状態で接する突部と、その突部に対し没入した位置にあって金属プレートにおける凹部の底面と対向するとともに上記凹部の底面との間の距離が同底面から上記接触面までの距離よりも短くなる形成面と、有するものとされる。
【００１５】
上記方法によれば、入子がセットされた金型内に金属プレートをセットするとき、金属プレートにおける接触面の段部に入子の突部が入るようにすることで、金属プレートの接触面が入子（突部）に当たらないよう、同金属プレートを金型内にセットすることができる。そして、入子及び金属プレートがセットされた金型内に溶融した樹脂を射出して同樹脂を固化させることにより上記樹脂部が形成される。この樹脂部のうち凹部の底面を覆う部分における接触面側の面の位置は、入子の形成面により、上記接触面よりも金属プレートの厚さ方向の中央寄りの位置に精密に調整される。上記樹脂部を形成するため、入子がセットされた金型内に金属プレートをセットするとき、金属プレートの接触面が入子（突部）に当たってしまい、同金属プレートを金型内にセットすることができなくなることはない。このため、金属プレートを金型内にセットするための入子の大きさ及び位置の再調整を行ったり、その再調整後に金属プレートを金型内にセットし直したりする必要はなく、それらの作業によって金属樹脂一体成型品の製造に手間がかかることもない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、樹脂部のうち凹部の底面を覆う部分における接触面側の面の位置が金属プレートの厚さ方向において精密に調整されている金属樹脂一体成形品を、容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料電池のセルスタックに対するスタックマニホールドの取付態様を示す略図。
【図２】スタックマニホールドを概略的に示す平面図。
【図３】図２のスタックマニホールドを矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を概略的に示す断面図。
【図４】図３のスタックマニホールドの一点鎖線で囲んだ部分を示す拡大図。
【図５】スタックマニホールドの従来例を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、金属樹脂一体成形品であるスタックマニホールド及びその製造方法の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、燃料電池におけるセルスタック１のセル積層方向（図１の左右方向）の端部には、金属樹脂一体成形品であるスタックマニホールド２が取り付けられている。スタックマニホールド２は、燃料電池のセルスタック１に対し、水素（燃料ガス）、空気（酸化ガス）、及び冷却水（冷却液）といった流体を給排するためのものである。そして、燃料電池のセルスタック１は、スタックマニホールド２を介して給排される水素と空気とを利用して発電を行う一方、スタックマニホールド２を介して給排される冷却水によって冷却される。
【００１９】
図２及び図３に示すように、スタックマニホールド２は、燃料電池におけるセルスタック１（図１）のセル積層方向の端部に取り付けられるエンドプレート（金属プレート）３を備えている。このエンドプレート３は、アルミニウム合金等の金属からなるとともに、長方形の板状に形成されている。また、エンドプレート３は、その厚さ方向の一方側（図３の下側）にセルスタック１の上記端部（他の部品）に対して接する接触面３ａを有している。この接触面３ａには凹部４が形成されている。更に、エンドプレート３には、上記流体を流すための流路５が凹部４の底面４ａで開口するように形成されており、且つ、上記流路５を流れる流体とエンドプレート３とを絶縁するための樹脂部６が流路５の内壁及び凹部４の底面４ａを覆うように設けられている。
【００２０】
図４は、図３のスタックマニホールド２における一点鎖線で囲まれた部分を拡大して示している。このスタックマニホールド２（エンドプレート３）が燃料電池におけるセルスタック１の上記端部に取り付けられるとき、樹脂部６における凹部４の底面４ａを覆う部分とセルスタック１の上記端部との間には、流路５内からの流体漏れを抑制するためのシール部材が介在させられる。このため、樹脂部６における凹部４の底面４ａを覆う部分は、上述したように介在されるシール部材のことを考慮して、エンドプレート３の接触面３ａよりも同エンドプレート３の厚さ方向（図４の上下方向）の中央寄りに位置するようにされている。また、エンドプレート３の接触面３ａにおける凹部４の周りには、エンドプレート３の厚さ方向における接触面３ａと凹部４の底面４ａとの間に位置する底面７ａを備えた段部７が形成されている。
【００２１】
次に、スタックマニホールド２の製造方法について説明する。
スタックマニホールド２の製造時には、次のように入子を用いたインサート成形が行われる。すなわち、図３に示すようにエンドプレート３を金型８，９内にセットする際に同エンドプレート３の凹部４及び段部７の底面４ａ，７ａに対応して位置するよう、図４に示すように金型８に入子１０をセットしておく。この入子１０としては、次のような突部１０ａ及び形成面１０ｂを有するものが用いられる。
【００２２】
上記突部１０ａについては、金型８，９内に入子１０及びエンドプレート３がセットされたとき、そのエンドプレート３の段部７の底面７ａに対し同段部７の内壁７ｂとの間に隙間を有した状態で接する。また、上記形成面１０ｂについては、上記突部１０ａに対し金型８側に没入した位置にあってエンドプレート３における凹部４の底面４ａと対向するとともに凹部４の底面４ａとの間の距離が同底面４ａから上記接触面３ａまでの距離よりも短くなるものとされている。
【００２３】
上記入子１０がセットされた金型８，９内にエンドプレート３をセットするときには、エンドプレート３における接触面３ａの段部７に入子１０の突部１０ａが入るようにすることで、エンドプレート３の接触面３ａが入子１０（突部１０ａ）に当たらないよう、同エンドプレート３を金型８，９内にセットすることができる。このようにエンドプレート３を金型８，９内にセットすると、入子１０の突部１０ａがエンドプレート３における上記段部７の底面７ａに接するとともに、入子１０の形成面１０ｂが上述したようにエンドプレート３における凹部４の底面４ａとが対向して位置する。
【００２４】
この状態のもとで、金型８，９内に溶融した樹脂を射出して同樹脂を固化させることにより、エンドプレート３に流路５の内壁及び凹部４の底面４ａを覆う樹脂部６が形成される。このように形成された樹脂部６のうち、凹部４の底面４ａを覆う部分における接触面３ａ側の面の位置は、入子１０の形成面１０ｂにより、上記接触面３ａよりもエンドプレート３の厚さ方向の中央寄りの位置に精密に調整される。
【００２５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）上記インサート成形においては、入子１０がセットされている金型８，９内にエンドプレート３をセットする際にエンドプレート３の接触面３ａが入子１０（突部１０ａ）に当たってしまい、同エンドプレート３を金型８，９内にセットすることができなくなることはない。このため、エンドプレート３を金型８，９内にセットするための入子１０の大きさ及び位置の再調整を行ったり、その再調整後にエンドプレート３を金型８，９内にセットし直したりする必要はなく、それらの作業によってスタックマニホールド２の製造に手間がかかることもない。従って、樹脂部６のうち凹部４の底面４ａを覆う部分における接触面３ａ側の面の位置がエンドプレート３の厚さ方向において精密に調整されているスタックマニホールド２を、容易に製造することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・スタックマニホールド２以外の金属樹脂一体成形品に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…セルスタック、２…スタックマニホールド、３…エンドプレート、３ａ…接触面、４…凹部、４ａ…底面、５…流路、６…樹脂部、７…段部、７ａ…底面、７ｂ…内壁、８…金型、９…金型、１０…入子、１０ａ…突部、１０ｂ…形成面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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