CN111201653A - 弹簧构件、燃料电池单元、燃料电池堆以及燃料电池堆的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够防止因弹簧构件的蠕变变形导致发电性能降低的弹簧构件、燃料电池单元、燃料电池堆以及燃料电池堆的制造方法。格状弹簧具有：第1立起片(130A)，其产生将分隔件(102)朝向发电电池推压的弹性力；以及第2立起片(130B)，其相对于第1立起片(130A)独立地产生弹性力，第1立起片的弹簧常数会因格状弹簧被加热而降低，在加热前的状态下，第1立起片的弹簧常数大于第2立起片的弹簧常数，从而格状弹簧作为高反作用力弹簧发挥作用，在加热后的状态下，第1立起片的弹簧常数小于加热前的状态下的第1立起片的弹簧常数，从而格状弹簧作为低反作用力弹簧发挥作用。

Description

弹簧构件、燃料电池单元、燃料电池堆以及燃料电池堆的制造 方法

技术领域

本发明涉及燃料电池堆所使用的弹簧构件、燃料电池单元、燃料电池堆以及燃料电池堆的制造方法。

背景技术

以往，燃料电池堆是通过层叠多个燃料电池单元而成的，该燃料电池单元具有：发电电池，其是利用一对电极从两侧夹持电解质而成的，利用供给来的气体发电；以及分隔件，在其与发电电池之间划分形成作为气体的流通路径的流路部(例如，参照专利文献1)。

上述燃料电池堆具有弹簧构件，该弹簧构件产生将分隔件朝向发电电池推压的弹性力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－97982号公报

发明内容

发明要解决的问题

在层叠燃料电池单元时，需要利用弹簧构件支承组装的部件，以使部件彼此紧贴的状态进行组装，因此需要使用具有较高的弹簧常数的弹簧构件。

另一方面，在使用燃料电池堆时，弹簧构件会因由发电电池产生的热量等而成为高温。对于弹簧构件而言，弹簧常数越高，弹簧构件在成为高温时越容易发生蠕变变形。因此，当在层叠电池单元时使用具有较高的弹簧常数的弹簧构件的情况下，在使用燃料电池堆时，存在这样的可能性：弹簧构件发生蠕变变形，无法在发电电池与分隔件之间确保足够的面压。结果，上述燃料电池堆存在这样的问题：发电电池与分隔件之间的集电电阻可能增大，而发电性能降低。

本发明的目的在于提供能够防止因弹簧构件的蠕变变形导致发电性能降低的弹簧构件、燃料电池单元、燃料电池堆以及燃料电池堆的制造方法。

用于解决问题的方案

用于实现上述目的的本发明的弹簧构件是用于燃料电池堆的弹簧构件，其具有：第1弹簧构件，其产生将分隔件朝向发电电池推压的弹性力；以及第2弹簧构件，其相对于所述第1弹簧构件独立地产生弹性力。所述第1弹簧构件的弹簧常数会因所述弹簧构件被加热而降低。在加热前的状态下，所述第1弹簧构件的弹簧常数大于所述第2弹簧构件的弹簧常数，从而所述弹簧构件作为高反作用力弹簧发挥作用，在加热后的状态下，所述第1弹簧构件的弹簧常数小于加热前的状态下的所述第1弹簧构件的弹簧常数，从而所述弹簧构件作为低反作用力弹簧发挥作用。

在用于实现上述目的的本发明的燃料电池堆的制造方法中，在层叠燃料电池单元时，配置弹簧构件，该弹簧构件具有：第1弹簧构件，其产生将所述分隔件朝向所述发电电池推压的弹性力；以及第2弹簧构件，其相对于所述第1弹簧构件独立地产生所述弹性力。在配置所述弹簧构件时，配置所述第1弹簧构件的弹簧常数大于所述第2弹簧构件的弹簧常数而作为高反作用力弹簧发挥作用的所述弹簧构件。在该制造方法中，在层叠所述燃料电池单元后，对所述弹簧构件进行加热，从而使所述第1弹簧构件的弹簧常数降低，而使所述弹簧构件作为低反作用力弹簧发挥作用。

附图说明

图1是表示第1实施方式的燃料电池堆的立体图。

图2是表示将图1的燃料电池堆分解为盖、电池堆组件以及外部歧管的状态的立体图。

图3是表示将图2的电池堆组件分解为气封件、上部端板、堆以及下部端板的状态的立体图。

图4是表示将图3的堆分解为上部模块单元、多个中间部模块单元以及下部模块单元的状态的立体图。

图5是将图4的上部模块单元分解来进行图示的立体图。

图6是将图4的中间部模块单元分解来进行图示的立体图。

图7是将图4的下部模块单元分解来进行图示的立体图。

图8是将图5～图7的单元分解来进行图示的立体图。

图9是将图8的金属支承电池组件分解来进行图示的立体图。

图10是金属支承电池组件的沿着图8中的10－10线的剖视图。

图11是从阴极侧(与图8同样地，从上方观察分隔件102的一侧)对图8的分隔件进行图示的立体图。

图12是表示图11的分隔件的局部(图11中的区域12)的立体图。

图13是从阳极侧(与图8不同，从下方观察分隔件102的一侧)对图8的分隔件进行图示的立体图。

图14是表示图13的分隔件的局部(图13中的区域14)的立体图。

图15是将图8的金属支承电池组件、分隔件以及集电辅助层在层叠起来的状态下局部地(图11中的区域15)示出的剖视图。

图16A是示意性地表示燃料电池堆内的阳极气体和阴极气体的流动的立体图。

图16B是示意性地表示燃料电池堆内的阴极气体的流动的立体图。

图16C是示意性地表示燃料电池堆内的阳极气体的流动的立体图。

图17是针对实施方式的电池单元省略了集电辅助层来进行图示的俯视图。

图18A是实施方式的格状弹簧的立体图。

图18B是表示实施方式的格状弹簧的局部的俯视图。

图19是图15中的由虚线19包围的区域的放大图。

图20A是用于说明实施方式的燃料电池堆的制造方法的图，是表示燃料电池堆的热历程的图。

图20B是用于说明实施方式的燃料电池堆的制造方法的图，是表示燃料电池堆的局部的概略剖视图。

图21A是用于说明实施方式的格状弹簧的弹簧常数的示意图。

图21B是用于说明实施方式的燃料电池堆的动作的图，是示意性地表示在第1温度下作用于格状弹簧的反作用力的剖视图。

图22A是示意性地表示实施方式的第1弹簧构件和第2弹簧构件的弹簧常数因蠕变变形发生的变化的图。

图22B是用于说明实施方式的燃料电池堆的动作的图，是示意性地表示在第2温度下作用于格状弹簧的反作用力的剖视图。

图23A是表示变形例1的格状弹簧的局部的俯视图。

图23B是表示变形例1的格状弹簧的局部的概略侧视图。

图24A是表示变形例2的格状弹簧的局部的俯视图。

图24B是表示变形例2的格状弹簧的局部的概略侧视图。

图25A是表示变形例3的第2格状弹簧的局部的概略立体图。

图25B是表示变形例3的第1格状弹簧的局部的概略立体图。

图25C是表示变形例3的第1格状弹簧和第2格状弹簧层叠起来的状态下的格状弹簧的局部的概略立体图。

图25D是变形例3的格状弹簧的概略剖视图。

图26A是表示变形例4的第2格状弹簧的局部的概略立体图。

图26B是表示变形例4的第1格状弹簧的局部的概略立体图。

图26C是表示变形例4的第1格状弹簧和第2格状弹簧层叠起来的状态下的格状弹簧的局部的概略立体图。

图27A是表示变形例5的第1格状弹簧的局部的概略侧视图。

图27B是表示变形例5的第2格状弹簧的局部的概略侧视图。

图27C是表示变形例5的第1格状弹簧和第2格状弹簧层叠起来的状态下的格状弹簧的局部的概略剖视图，是格状弹簧为第1温度时的图。

图27D是表示变形例5的第1格状弹簧和第2格状弹簧层叠起来的状态下的格状弹簧的局部的概略剖视图，是格状弹簧为第2温度时的图。

图28是变形例6的格状弹簧的概略剖视图。

图29A是变形例7的第1格状弹簧的立体图。

图29B是变形例7的第2格状弹簧的立体图。

图29C是变形例7的第1格状弹簧和第2格状弹簧层叠起来的状态下的格状弹簧的立体图。

图29D是表示变形例7的第1格状弹簧和第2格状弹簧层叠起来的状态下的格状弹簧的局部的概略剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附加的附图，一边说明本发明的实施方式。在附图中，对同一构件标注同一附图标记，省略重复的说明。在附图中，为了便于理解实施方式，存在各构件的大小、比例被夸大而与实际的大小、比例不同的情况。

在各图中，利用X、Y以及Z所表示的箭头来表示构成燃料电池堆的构件的方位。由X表示的箭头的方向表示燃料电池堆的宽度方向X。由Y表示的箭头的方向表示燃料电池堆的长度方向Y。由Z表示的箭头的方向表示燃料电池堆的层叠(高度)方向Z。

(燃料电池100的结构)

如图1和图2所示，燃料电池100是利用从外部供给气体的外部歧管111和保护电池堆组件100M的盖112从上下将电池堆组件100M夹入而构成的。

如图2和图3所示，电池堆组件100M是利用下部端板108和上部端板109从上下将燃料电池堆100S夹入并且利用密封阴极气体CG的气封件110覆盖而构成的。

如图3和图4所示，燃料电池堆100S是通过层叠上部模块单元100P、多个中间部模块单元100Q以及下部模块单元100R而构成的。

如图5所示，上部模块单元100P是利用向外部输出由电池单元100T产生的电力的上部集电板106和与端板相当的模块端部105从上下将层叠起来的多个电池单元100T(与燃料电池单元相当)夹入而构成的。

如图6所示，中间部模块单元100Q是利用一对模块端部105从上下将层叠起来的多个电池单元100T夹入而构成的。

如图7所示，下部模块单元100R是利用模块端部105和下部集电板107从上下将层叠起来的多个电池单元100T夹入而构成的。

如图8所示，电池单元100T包括：金属支承电池组件101，其设有利用供给来的气体发电的发电电池101M；分隔件102，其将相邻的发电电池101M隔开；密封构件104，其局部地密封金属支承电池组件101与分隔件102之间的间隙，而限制气体的流动；以及格状弹簧120，其与一发电电池101M导通接触，并且产生弹性力，该弹性力将分隔件102朝向与一发电电池101M相邻的另一发电电池101M推压。

如图8所示，接合体100U包括金属支承电池组件101和分隔件102。如图8所示，在接合体100U中，金属支承电池组件101和分隔件102构成为各自的外缘沿着接合线V呈环状接合。电池单元100T构成为在上下相邻的接合体100U和接合体100U之间配置密封构件104。

以下，按照结构说明燃料电池堆100S。

如图8～图10所示，金属支承电池组件101设有利用供给来的气体发电的发电电池101M。

如图9和图10所示，在金属支承电池组件101中，发电电池101M是利用燃料极侧的电极(阳极101T)和氧化剂极侧的电极(阴极101U)将电解质101S夹入而构成的。金属支承电池101N包括发电电池101M和从一侧支承发电电池101M的支承金属件101V。金属支承电池组件101包括一对金属支承电池101N和从一对金属支承电池101N的周围保持该一对金属支承电池101N的电池框架101W。

如图9和图10所示，电解质101S允许氧化物离子从阴极101U朝向阳极101T地透过。电解质101S允许氧化物离子通过，但不允许气体和电子通过。电解质101S由长方体形状形成。电解质101S由例如固溶有氧化钇、氧化钕、氧化钐、氧化钆、氧化钪等的稳定氧化锆等固体氧化物陶瓷形成。

如图9和图10所示，阳极101T是燃料极，使阳极气体AG(例如氢)与氧化物离子发生反应，而生成阳极气体AG的氧化物并且取出电子。阳极101T对还原气氛具有耐性，允许阳极气体AG透过，电导率较高，具有使阳极气体AG与氧化物离子发生反应的催化作用。阳极101T由比电解质101S大的长方体形状形成。阳极101T由例如混合有镍等金属、氧化钇稳定氧化锆等氧化物离子导体的超硬质合金形成。

如图9和图10所示，阴极101U是氧化剂极，使阴极气体CG(例如空气所含的氧)与电子发生反应，将氧分子转换成氧化物离子。阴极101U对氧化气氛具有耐性，允许阴极气体CG透过，电导率较高，具有将氧分子转换成氧化物离子的催化作用。阴极101U由比电解质101S小的长方体形状形成。阴极101U由例如镧、锶、锰、钴等的氧化物形成。

如图9和图10所示，支承金属件101V从阳极101T侧支承发电电池101M。支承金属件101V具有透气性，电导率较高，具有足够的强度。支承金属件101V由相比于阳极101T而言足够大的长方体形状形成。支承金属件101V由例如含有镍、铬的耐腐蚀合金、耐腐蚀钢、不锈钢形成。

如图8～图10所示，电池框架101W从金属支承电池101N的周围保持该金属支承电池101N。电池框架101W由较薄的长方形形状形成。电池框架101W沿着长度方向Y设有一对开口部101k。电池框架101W的一对开口部101k均由长方形形状的贯通口形成，略小于支承金属件101V的外形。电池框架101W由金属形成，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于电池框架101W而构成的。通过使支承金属件101V的外缘接合于电池框架101W的开口部101k的内缘，从而将金属支承电池组件101接合于电池框架101W。

如图9和图10所示，在电池框架101W设有自沿着长度方向Y的一边的右端、中央和左端沿着面方向延伸的圆形的延伸部(第1延伸部101p、第2延伸部101q以及第3延伸部101r)。在电池框架101W设有自沿着长度方向Y的另一边的、与该边的中央分开的两个部位沿着面方向延伸的圆形的延伸部(第4延伸部101s和第5延伸部101t)。在电池框架101W，第1延伸部101p、第2延伸部101q及第3延伸部101r与第4延伸部101s及第5延伸部101t位于隔着一对开口部101k且沿着长度方向Y交替的位置。

如图9和图10所示，在电池框架101W，供阳极气体AG通过(流入)的阳极侧第1流入口101a、阳极侧第2流入口101b、阳极侧第3流入口101c分别设于第1延伸部101p、第2延伸部101q以及第3延伸部101r。在电池框架101W，供阳极气体AG通过(流出)的阳极侧第1流出口101d和阳极侧第2流出口101e分别设于第4延伸部101s和第5延伸部101t。流入口和流出口是所谓的歧管。

如图9所示，在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流入)的阴极侧第1流入口101f设在第1延伸部101p与第2延伸部101q之间的空间。在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流入)的阴极侧第2流入口101g设在第2延伸部101q与第3延伸部101r之间的空间。在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流出)的阴极侧第1流出口101h设于比第4延伸部101s靠图9中的右侧的位置。在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流出)的阴极侧第2流出口101i设在第4延伸部101s与第5延伸部101t之间的空间。在电池框架101W，供阴极气体CG通过(流出)的阴极侧第3流出口101j设于比第5延伸部101t靠图9中的左侧的位置。在电池框架101W，阴极气体CG的流入口及流出口同电池框架101W的外周面与气封件110的内侧面之间的空间相当。

如图15所示，分隔件102在其与发电电池101M之间划分形成作为阳极气体AG及阴极气体CG的流通路径的流路部102L。分隔件102与金属支承电池101N导通接触。

分隔件102与金属支承电池组件101相对地配置。分隔件102由与金属支承电池组件101同样的外形形状形成。分隔件102由金属形成，除与一对发电电池101M相对的区域(流路部102L)之外，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于分隔件102而构成的。在分隔件102，以与一对发电电池101M相对的方式沿着长度方向Y排列设置有一对流路部102L。

如图8和图11～图15所示，在分隔件102，流路部102L是通过使沿着气体流动的方向(宽度方向X)延伸的流路沿着与气体流动的方向(宽度方向X)正交的方向(长度方向Y)排列而形成的。如图12、图14以及图15所示，在流路部102L，凹部102y在长度方向Y和宽度方向X的面内以自平坦的平坦部102x向下方凹陷的方式按一定间隔设置。凹部102y沿着气体流动的方向(宽度方向X)延伸。凹部102y自分隔件102的下端朝向下方略微凹陷。如图12、图14以及图15所示，在流路部102L，凸部102z以自平坦部102x朝向上方突出的方式按一定间隔设置。凸部102z沿着气体流动的方向(宽度方向X)延伸。凸部102z自分隔件102的上端朝向上方略微突出。在流路部102L，凹部102y和凸部102z隔着平坦部102x地沿着长度方向Y交替设置。

对于分隔件102，如图15所示，流路部102L与位于该流路部102L的下方(图15中的右侧)的金属支承电池组件101之间的间隙构成为阳极气体AG的流路。阳极气体AG从图13所示的分隔件102的阳极侧第2流入口102b等经由图13和图14所示的多个槽102q向阳极侧的流路部102L流入。在分隔件102，如图13和图14所示，自阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b、阳极侧第3流入口102c分别朝向阳极侧的流路部102L地呈放射状形成有多个槽102q。对于分隔件102，如图12和图15所示，流路部102L与位于该流路部102L的上方(图15中的左侧)的金属支承电池组件101之间的间隙构成为阴极气体CG的流路。阴极气体CG从图11所示的分隔件102的阴极侧第1流入口102f和阴极侧第2流入口102g越过图11和图12所示的分隔件102的阴极侧的外缘102p而向阴极侧的流路部102L流入。在分隔件102，如图12所示，阴极侧的外缘102p形成为相比于其他部分而言较薄。

如图8、图11以及图13所示，在分隔件102，以分隔件102与金属支承电池组件101的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b、阳极侧第3流入口102c、阳极侧第1流出口102d以及阳极侧第2流出口102e。在分隔件102，以分隔件102与金属支承电池组件101的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口102f、阴极侧第2流入口102g、阴极侧第1流出口102h、阴极侧第2流出口102i以及阴极侧第3流出口102j。在分隔件102，阴极气体CG的流入口及流出口同分隔件102的外周面与气封件110的内侧面之间的空间相当。

如图15所示，格状弹簧120借助集电辅助层103与发电电池101M导通接触。

集电辅助层103在发电电池101M与格状弹簧120之间形成供阴极气体CG通过的空间并且使面压均等，辅助发电电池101M与格状弹簧120之间的电接触。

集电辅助层103是所谓的金属板网。集电辅助层103配置在发电电池101M与分隔件102的流路部102L之间。集电辅助层103由与发电电池101M同样的外形形状形成。集电辅助层103由呈格子状设置有菱形等的开口的金属丝网状形成。

密封构件104具有间隔和密封的功能，是所谓的垫片。

如图8和图9所示，密封构件104配置在电池框架101W与分隔件102之间，局部地密封电池框架101W与分隔件102之间的间隙，而限制气体的流动。

密封构件104防止阳极气体AG从分隔件102的阳极侧流入口(例如阳极侧第1流入口102a)和阳极侧流出口(例如阳极侧第1流出口102d)朝向分隔件102的阴极侧的流路混入。

如图5～图7所示，模块端部105是保持多个层叠的电池单元100T的下端或上端的板。

模块端部105配置于多个层叠的电池单元100T的下端或上端。模块端部105由与电池单元100T同样的外形形状形成。模块端部105由不透气的导电性材料形成，除与发电电池101M和另一模块端部105相对的局部区域之外，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于模块端部105而构成的。

在模块端部105，以模块端部105与电池单元100T的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口105a、阳极侧第2流入口105b、阳极侧第3流入口105c、阳极侧第1流出口105d以及阳极侧第2流出口105e。在模块端部105，以模块端部105与电池单元100T的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口105f、阴极侧第2流入口105g、阴极侧第1流出口105h、阴极侧第2流出口105i以及阴极侧第3流出口105j。在模块端部105，阴极气体CG的流入口及流出口同模块端部105的外周面与气封件110的内侧面之间的空间相当。

上部集电板106在图5中进行了图示，用于向外部输出由电池单元100T产生的电力。

上部集电板106配置于上部模块单元100P的上端。上部集电板106由与电池单元100T同样的外形形状形成。在上部集电板106设有与外部的通电构件连接的端子(未图示)。上部集电板106由不透气的导电性材料形成，除与电池单元100T的发电电池101M相对的区域以及端子的部分之外，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于上部集电板106而构成的。

下部集电板107在图7中进行了图示，用于向外部输出由电池单元100T产生的电力。

下部集电板107配置于下部模块单元100R的下端。下部集电板107由与上部集电板106同样的外形形状形成。在下部集电板107设有与外部的通电构件连接的端子(未图示)。下部集电板107由不透气的导电性材料形成，除与电池单元100T的发电电池101M相对的区域以及端子的部分之外，利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于下部集电板107而构成的。

在下部集电板107，以下部集电板107与电池单元100T的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口107a、阳极侧第2流入口107b、阳极侧第3流入口107c、阳极侧第1流出口107d以及阳极侧第2流出口107e。在下部集电板107，以下部集电板107与电池单元100T的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口107f、阴极侧第2流入口107g、阴极侧第1流出口107h、阴极侧第2流出口107i以及阴极侧第3流出口107j。在下部集电板107，阴极气体CG的流入口及流出口同下部集电板107的外周面与气封件110的内侧面之间的空间相当。

如图2和图3所示，下部端板108从下方保持燃料电池堆100S。

下部端板108配置于燃料电池堆100S的下端。对于下部端板108，除局部之外，由与电池单元100T同样的外形形状形成。下部端板108是使沿着长度方向Y的两端呈直线状伸长而形成的，以形成阴极气体CG的流入口和排出口。下部端板108形成为相比于电池单元100T而言足够厚。下部端板108由例如金属形成，与下部集电板107接触的上表面利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于下部端板108而构成的。

在下部端板108，以下部端板108与电池单元100T的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口108a、阳极侧第2流入口108b、阳极侧第3流入口108c、阳极侧第1流出口108d以及阳极侧第2流出口108e。在下部端板108，以下部端板108与电池单元100T的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口108f、阴极侧第2流入口108g、阴极侧第1流出口108h、阴极侧第2流出口108i以及阴极侧第3流出口108j。

如图2和图3所示，上部端板109从上方保持燃料电池堆100S。

上部端板109配置于燃料电池堆100S的上端。上部端板109由与下部端板108同样的外形形状形成。上部端板109与下部端板108不同，没有设置气体的流入口和排出口。上部端板109由例如金属形成，与上部集电板106接触的下表面利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于上部端板109而构成的。

如图2和图3所示，气封件110在其与燃料电池堆100S之间形成阴极气体CG的流路。

气封件110从上方覆盖由下部端板108和上部端板109夹入的燃料电池堆100S。气封件110利用气封件110的内侧面与燃料电池堆100S的侧面之间的间隙部分形成燃料电池堆100S的构成构件的阴极气体CG的流入口和流出口。气封件110由箱状形成，整个下部和侧部的局部开口。气封件110由例如金属形成，内侧面利用绝缘材料或涂层绝缘。绝缘材料例如是通过使氧化铝固着于气封件110而构成的。

外部歧管111在图1和图2中进行了图示，用于从外部向多个电池单元100T供给气体。

外部歧管111配置于电池堆组件100M的下方。外部歧管111由使下部端板108的形状简单化的外形形状形成。外部歧管111形成为相比于下部端板108而言足够厚。外部歧管111由例如金属形成。

在外部歧管111，以外部歧管111与电池单元100T的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阳极气体AG通过的阳极侧第1流入口111a、阳极侧第2流入口111b、阳极侧第3流入口111c、阳极侧第1流出口111d以及阳极侧第2流出口111e。在外部歧管111，以外部歧管111与电池单元100T的沿着层叠方向Z相对的位置相匹配的方式设有供阴极气体CG通过的阴极侧第1流入口111f、阴极侧第2流入口111g、阴极侧第1流出口111h、阴极侧第2流出口111i以及阴极侧第3流出口111j。

如图1和图2所示，盖112用于覆盖并保护电池堆组件100M。

盖112与外部歧管111一起从上下将电池堆组件100M夹入。盖112由箱状形成，下部开口。盖112由例如金属形成，内侧面利用绝缘材料绝缘。

(燃料电池堆100S内的气体的流动)

图16A是示意性地表示燃料电池堆100S内的阳极气体AG的流动的立体图。图16B是示意性地表示燃料电池堆100S内的阴极气体CG的流动的立体图。

阳极气体AG经过外部歧管111、下部端板108、模块端部105、分隔件102以及金属支承电池组件101各自的流入口向各发电电池101M的阳极101T供给。即，向设置于分隔件102和金属支承电池组件101之间的间隙的阳极侧的流路分配、供给阳极气体AG，该分隔件102和金属支承电池组件101自外部歧管111至末端的上部集电板106交替层叠。之后，阳极气体AG在发电电池101M发生反应，经过上述的各构成构件各自的流出口以废气状态排出。

在图16A中，阳极气体AG经过位于图16A的下方的分隔件102的阳极侧第1流入口102a、阳极侧第2流入口102b以及阳极侧第3流入口102c，并经过金属支承电池组件101的阳极侧第1流入口101a、阳极侧第2流入口101b以及阳极侧第3流入口101c之后，向位于图16A的上方的分隔件102的流路部102L流入，而向金属支承电池组件101的发电电池101M的阳极101T供给。在阳极101T发生反应后的阳极气体AG以废气状态从位于图16A的上方的分隔件102的流路部102L流出，经过金属支承电池组件101的阳极侧第1流出口101d和阳极侧第2流出口101e，并经过位于图16A中的下方的分隔件102的阳极侧第1流出口102d和阳极侧第2流出口102e向外部排出。

阴极气体CG经过外部歧管111、下部端板108、模块端部105、分隔件102以及金属支承电池组件101各自的流入口，而向发电电池101M的阴极101U供给。即，朝向设置于金属支承电池组件101和分隔件102之间的间隙的阴极侧的流路分配、供给阴极气体CG，该金属支承电池组件101和分隔件102自外部歧管111至末端的上部集电板106地交替层叠。之后，阴极气体CG在发电电池101M发生反应，经过上述的各构成构件各自的流出口以废气状态排出。上述的各构成构件的阴极气体CG的流入口和流出口由各构成构件的外周面与气封件110的内侧面之间的间隙构成。

在图16B中，阴极气体CG经过位于图16B的下方的分隔件102的阴极侧第1流入口102f和阴极侧第2流入口102g，向该分隔件102的流路部102L流入，而向金属支承电池组件101的发电电池101M的阴极101U供给。在阴极101U发生反应后的阴极气体CG以废气状态从位于图16B中的下方的分隔件102的流路部102L流出，经过该分隔件102的阴极侧第1流出口102h、阴极侧第2流出口102i以及阴极侧第3流出口102j向外部排出。

(格状弹簧120)

如图15、图17、图18A、图18B所示，格状弹簧120(与弹簧构件相当)具有：第1弹簧构件121，其产生将分隔件102朝向发电电池101M推压的弹性力；以及第2弹簧构件122，其相对于第1弹簧构件121独立地产生弹性力。

格状弹簧120具有平坦的基板125(与第1基部和第2基部相当)。

第1弹簧构件121具有能够弹性变形的多个第1立起片130A(与弹簧部相当)，各第1立起片130A形成为自基板125以成为悬臂梁的方式立起。第2弹簧构件122具有能够弹性变形的多个第2立起片130B(与弹簧部相当)，各第2立起片130B形成为自基板125以成为悬臂梁的方式立起。

立起片130A、130B沿着层叠方向Z产生弹性力，从而作为使基板125与阴极101U之间以及分隔件102与阳极101T之间产生面压的弹簧发挥作用。

立起片130A、130B沿着基板125的面方向配置。第1立起片130A配置于基板125的角部和中央部。第1立起片130A和第2立起片130B以立起的朝向在长度方向Y上彼此相对的方式交替配置。在基板125的面积中第1立起片130A的设置面积所占的比例为10％以上且60％以下，优选为20％以上且50％以下。

第1立起片130A的弹簧常数k1在格状弹簧120被加热时降低。对于格状弹簧120的加热温度以及加热时间，在后述的燃料电池堆100S的制造方法中进行说明。

在格状弹簧120被加热前的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1大于第2立起片130B的弹簧常数k2，由此格状弹簧120作为高反作用力弹簧发挥作用。在本说明书中，“高反作用力弹簧”是指在层叠电池单元100T时产生支承所组装的部件所需要的反作用力的弹簧。支承所组装的部件所需要的反作用力例如为100N左右。在格状弹簧120被加热前的状态下的第1立起片130A的弹簧常数k1与第2立起片130B的弹簧常数k2之比为k1：k2＝1.5～3：1左右。

在格状弹簧120被加热后的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1小于加热前的状态下的第1立起片130A的弹簧常数k1，由此格状弹簧120作为低反作用力弹簧发挥作用。在本说明书中，“低反作用力弹簧”是指产生吸收构件(分隔件102、发电电池101M)在层叠方向Z上的位移、变形所需要的反作用力的弹簧。吸收构件在层叠方向Z上的位移、变形所需要的反作用力例如是上述的支承所组装的部件所需要的反作用力的50％～80％左右。加热前的状态下的第1立起片130A的弹簧常数k11与加热后的状态下的第1立起片130A的弹簧常数k12之比为k11：k12＝1：0.2～0.5左右。

在格状弹簧120被加热前的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1大于第2立起片130B的弹簧常数k2，由此第1立起片130A产生的反作用力大于第2立起片130B产生的反作用力。由此，作用于第1立起片130A的应力大于作用于第2立起片130B的应力。因此，在格状弹簧120被加热时，第1立起片130A相比于第2立起片130B而言优先蠕变变形，第1立起片130A的弹簧常数k1降低。

在格状弹簧120被加热后的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1为第2立起片130B的弹簧常数k2以下。

第1立起片130A自基板125朝向分隔件102弯曲并延伸，顶端部与分隔件102接触。第2立起片130B自基板125朝向分隔件102弯曲并延伸，顶端部与分隔件102接触。立起片130通过进行弯曲变形而在电池单元100T的层叠方向Z上产生弹性力。

第1立起片130A相对于基板125的弯曲角度θ1大于第2立起片130B相对于基板125的弯曲角度θ2。

第1立起片130A的板厚H1自基板125朝向分隔件102去大致恒定。第2立起片130B的板厚H2自基板125朝向分隔件102去而变小。

第1立起片130A的截面模量大于第2立起片130B的截面模量。

如图17B所示，第1立起片130A的宽度B1大于第2立起片130B的宽度B2。第2立起片130B的宽度B2自基板125朝向分隔件102去而变小。

对于第1立起片130A的宽度B1、板厚H1和第2立起片130B的宽度B2、板厚H2，只要第1立起片130A的截面模量大于第2立起片130B的截面模量即可，并不特别限定。

(燃料电池堆100S的制造方法)

燃料电池堆100S的制造方法具有层叠电池单元100T的工序S1和使格状弹簧120的弹簧常数K降低的工序S2。

在层叠电池单元100T的工序S1中，配置格状弹簧120，该格状弹簧120具有：第1立起片130A，其产生将分隔件102朝向发电电池101M推压的弹性力；以及第2立起片130B，其相对于第1立起片130A独立地产生弹性力。

在配置格状弹簧120时，配置第1立起片130A的弹簧常数k1大于第2立起片130B的弹簧常数k2而作为高反作用力弹簧发挥作用的格状弹簧120。

如图20A所示，在使格状弹簧120的弹簧常数K降低的工序S2中，在时间Δt的期间，将格状弹簧120从第1温度T1加热到第2温度T2，从而使第1立起片130A蠕变变形。由此，第1立起片130A的弹簧常数k1降低。随着第1立起片130A的弹簧常数k1的降低，格状弹簧120的弹簧常数K降低，格状弹簧120作为低反作用力弹簧发挥作用。

第2温度T2比燃料电池堆100S在使用时的温度T3高。第1温度T1是常温，第2温度T2是700℃左右，温度T3是600℃左右。加热时间Δt是一个小时左右。

在燃料电池堆100S出厂前的试运转中进行格状弹簧120的加热。利用在燃料电池堆100S试运转时由发电电池101M产生的热能、向发电电池101M供给的高温的阴极101U气体所具有的热能进行格状弹簧120的加热。

如图20B所示，在层叠电池单元100T的工序S1中，使一发电电池101M与分隔件102相对地靠近距离Δd，从而使比屈服点大的应力作用于第1弹簧构件121，而使第1弹簧构件121屈服。

＜燃料电池堆100S的动作＞如上述那样，格状弹簧120具有：第1立起片130A，其产生将分隔件102朝向发电电池101M推压的弹性力；以及第2立起片130B，其相对于第1立起片130A独立地产生将分隔件102朝向发电电池101M推压的弹性力。

如图21A所示，能够将格状弹簧120视为并列地连接有第1立起片130A和第2立起片130B的弹簧，第1立起片130A和第2立起片130B分别作为独立的弹簧发挥作用。格状弹簧120的弹簧常数K如下述式所示那样同第1立起片130A的弹簧常数k1与第2立起片130B的弹簧常数k2之和相等。

[式1]

∑K＝∑k₁+∑k₂

在格状弹簧120被加热前的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1大于第2立起片130B的弹簧常数k2。由此，在格状弹簧120被加热前的状态下，如下述式所示，第1立起片130A的弹簧常数k1起主导性作用。

[式2]

如图21B所示，在格状弹簧120被加热前的状态下，对燃料电池堆100S施加层叠方向Z的推压力F0时，所组装的部件(发电电池101M、分隔件102等)被第1立起片130A产生的高反作用力F1支承。因此，能够以部件彼此紧贴的状态进行组装。

在对格状弹簧120加热时，第1立起片130A相比于第2立起片130B而言优先蠕变变形。由此，如图22A所示，第1立起片130A的弹簧常数k1降低。

在图22A中，蠕变变形前的第1立起片130A的弹簧常数利用k11表示，蠕变变形前的第2立起片130B的弹簧常数利用k21表示，蠕变变形后的第1立起片130A的弹簧常数利用k12表示，蠕变变形后的第2立起片130B的弹簧常数利用k22表示。

在加热温度超过第1阈值Tc1时，第1立起片130A发生蠕变变形，弹簧常数k1降低。在加热温度超过第2阈值Tc2时，第2立起片130B也发生蠕变变形，第1立起片130A的弹簧常数k1和第2立起片130B的弹簧常数k2均降低。在加热温度超过第3阈值Tc3时，蠕变变形后的第1立起片130A的弹簧常数k12成为第2立起片130B的弹簧常数k22以下。第3阈值Tc3为600℃左右。

在第1立起片130A的弹簧常数k1降低时，格状弹簧120整体的弹簧常数K降低。由此，作用于格状弹簧120的力成为低反作用力F2，格状弹簧120的抗蠕变性提高。因此，在使用燃料电池堆100S时，能够通过格状弹簧120产生的弹性力在阳极101T与分隔件102之间以及阴极101U与格状弹簧120之间稳定地确保足够的面压。

对以上说明的实施方式的作用效果进行说明。

燃料电池堆100S是层叠有多个电池单元100T的燃料电池堆100S，该电池单元100T具有：发电电池101M，其是利用阳极101T和阴极101U从两侧夹持电解质101S而成的，利用供给来的气体发电；以及分隔件102，在其与发电电池101M之间划分形成作为气体的流通路径的流路部102L并且该分隔件102与阳极101T导通接触。燃料电池堆100S具有格状弹簧120，该格状弹簧120包括：第1立起片130A，其产生将分隔件102朝向发电电池101M推压的弹性力；以及第2立起片130B，其相对于第1立起片130A独立地产生弹性力。第1立起片130A的弹簧常数k1会因格状弹簧120被加热而降低。在加热前的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1大于第2立起片130B的弹簧常数k2，由此格状弹簧120作为低反作用力弹簧发挥作用。在加热后的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1小于加热前的状态下的第1立起片130A的弹簧常数k1，由此格状弹簧120作为低反作用力弹簧发挥作用。

根据这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，在格状弹簧120被加热前的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1大于第2立起片130B的弹簧常数k2。由此，在层叠电池单元100T时，所组装的部件(发电电池101M、分隔件102等)被第1立起片130A产生的高反作用力支承，能够以部件彼此紧贴的状态进行组装。另一方面，在格状弹簧120被加热后的状态下，第1立起片130A的弹簧常数k1小于加热前的状态下的第1立起片130A的弹簧常数k1，由此格状弹簧120作为低反作用力弹簧发挥作用。因此，格状弹簧120的抗蠕变性提高，当在使用燃料电池堆100S时格状弹簧120成为高温的情况下，也能够利用第2立起片130B在阳极101T与分隔件102之间以及阴极101U与格状弹簧120之间稳定地确保足够的面压。因而，采用这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，能够防止因格状弹簧120的蠕变变形导致发电性能降低。

特别是，本实施方式的燃料电池堆100S是使用固体氧化物陶瓷作为电解质101S的固体氧化物型燃料电池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)，因此运转温度非常高，高到大约700℃～1000℃。因此，与固体高分子膜型燃料电池相比，在运转时，格状弹簧120比较容易蠕变变形。根据上述结构，燃料电池堆100S即使在高温状态下的长期间的运转中也能够维持发电性能。

另外，这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法中的第1弹簧构件121的弹簧常数k1在格状弹簧120被加热后的状态下为第2弹簧构件122的弹簧常数k2以下。

并且，采用这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，能够使格状弹簧120被加热后的状态下的弹簧常数K进一步可靠地降低。因此，能够进一步可靠地提高格状弹簧120的抗蠕变性。

另外，在这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法中，第1立起片130A自基板125弯曲并延伸，其顶端部与分隔件102接触。并且，第2立起片130B自基板125弯曲并延伸，其顶端部与分隔件102接触。并且，格状弹簧120是通过第1立起片130A和第2立起片130B进行弯曲变形来产生弹性力的。

并且，采用这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，能够通过弯曲变形这样的简便的结构产生弹性力。因此，采用这样的燃料电池堆100S和燃料电池堆100S的制造方法，燃料电池堆100S的制造变得容易。

另外，在这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法中，第1立起片130A相对于基板125的弯曲角度θ1大于第2立起片130B相对于第2立起片130B的弯曲角度θ2。

并且，采用这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，能够通过调整第1立起片130A的弯曲角度θ1和第2立起片130B的弯曲角度θ2这样的简便的方法来调整第1立起片130A的弹簧常数和第2立起片130B的弹簧常数。

另外，在这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法中，第1立起片130A的截面模量大于第2立起片130B的截面模量。

并且，采用这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，能够通过调整第1立起片130A的截面模量和第2立起片130B的截面模量这样的简便的方法来调整第1立起片130A的弹簧常数和第2立起片130B的弹簧常数。

另外，在这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法中，第2立起片130B的宽度B2自基板125朝向分隔件102去而变小。

根据这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，第2立起片130B的弯曲刚性随着自与分隔件102接触的一侧远离而变大。由此，在第2立起片130B中，弯曲应力更加均等地作用。因此，能够使作用于第2立起片130B的应力分散，因此能够进一步可靠地抑制第2立起片130B的蠕变变形。

另外，在这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法中，第2立起片130B的板厚H2自基板125朝向分隔件102去而变小。

并且，根据这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，第2立起片130B的弯曲刚性随着自与分隔件102接触的一侧远离而变大。由此，在第2立起片130B中，弯曲应力更加均等地作用。因此，能够使作用于第2立起片130B的应力分散，因此能够进一步可靠地抑制第2立起片130B的蠕变变形。

另外，在这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法中，格状弹簧120沿着分隔件102的面方向配置有第1立起片130A和第2立起片130B。第1立起片130A配置于格状弹簧120的角部和中央部。

根据这样的燃料电池堆100S、电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，在第1温度T1下，能够利用具有比第2立起片130B的弹簧常数大的弹簧常数的第1立起片130A沿着面方向将分隔件102朝向阳极101T均等地推压。因此，层叠电池单元100T时的部件的组装精度提高。

另外，在这样的燃料电池堆100S的制造方法中，在层叠发电电池101M时，通过使一发电电池101M与分隔件102相对地靠近，而使层叠方向Z的力作用于第1立起片130A，使第1立起片130A屈服。

根据这样的燃料电池堆100S的制造方法，通过使第1立起片130A屈服，而使第1立起片130A塑性变形。由此，在加热格状弹簧120时，能够促进第1立起片130A的蠕变变形。因此，能够使格状弹簧120的弹簧常数K随着第1立起片130A的弹簧常数k1的降低而进一步可靠地降低。结果，能够进一步可靠地提高格状弹簧120的抗蠕变性。

(变形例1)

在上述的实施方式中，第1立起片130A和第2立起片130B均构成为悬臂梁来作为发生弯曲变形的形态。但是，对于立起片130的形态，只要能发生弯曲变形即可，并不特别限定。

第1立起片130A也可以如图23A和图23B所示那样采用环状弹簧的形态。

采用本变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，能够利用将第1立起片130A设为环状弹簧这样的简便的结构容易地使第1立起片130A的第1弹簧常数K1比第2立起片130B的弹簧常数大。

(变形例2)

另外，第2立起片130B也可以如图24A和图24B所示那样为等矩梁。等矩梁是指截面二次矩沿着第2立起片130B延伸的方向恒定。

第2立起片130B具有矩调整用的开口部210。开口部210的宽度随着自基板125朝向第2立起片130B的顶端去而变大。开口部210具有三角形形状。

也可以是，第2弹簧构件122还具有用于限制第2立起片130B的层叠方向Z上的位移的限制部220。

限制部220自第2立起片130B朝向基板125侧延伸。限制部220具有将第2立起片130B的局部切开而立起的形状。矩调整用的开口部210能够与限制部132的形成一起形成。

根据本变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，第2立起片130B为等矩梁。由此，在第2立起片130B中，弯曲应力更加均等地作用。因此，能够使作用于第2立起片130B的应力分散，因此能够进一步可靠地抑制第2立起片130B的蠕变变形。

并且，根据本变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，第2立起片130B具有用于限制第2立起片130B在层叠方向Z上的位移的限制部132。由此，燃料电池堆100S能够防止第2立起片130B过度地弯曲变形。因此，能够进一步可靠地在阴极101U与基板125之间以及阳极101T与分隔件102之间赋予面压。

(变形例3)

在上述的实施方式中，格状弹簧120是通过将第1立起片130A和第2立起片130B配置于一基板125而构成的。但是，也可以如图25A、图25B、图25C以及图25D所示那样，格状弹簧120是通过将第1立起片130A和第2立起片130B配置于不同的基板125而构成的。

格状弹簧120具有第1格状弹簧120A(参照图25B)以及相对于第1格状弹簧120A独立地产生弹性力的第2格状弹簧120B(参照图25A)。格状弹簧120是将第2格状弹簧120B层叠于第1格状弹簧120A而构成的(参照图25C)。

第1格状弹簧120A具有平坦的第1基板125A(与第1基部相当)和能够弹性变形的多个第1立起片130A(与第1弹簧部相当)，各第1立起片130A形成为自第1基板125A以成为悬臂梁的方式立起。

第2格状弹簧120B具有平坦的第2基板125B(与第2基部相当)和能够弹性变形的多个第2立起片130B(与第2弹簧部相当)，各第2立起片130B形成为自第2基板125B以成为悬臂梁的方式立起。

第2立起片130B的板厚H2比第1立起片130A的板厚H1薄。

第1立起片130A的板厚H1与第1基板125A的板厚相同。第2基板125B的板厚H2与第2立起片130B的板厚相同。

第2基板125B具有收纳第1立起片130A的开口部310。开口部310在第2格状弹簧120B层叠于第1格状弹簧120A的状态下收纳第1立起片130A(参照图25C)。

根据本变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，格状弹簧120是将第2格状弹簧120B层叠于第1格状弹簧120A而成的。由此，能够通过彼此独立的工序形成第1格状弹簧120A和第2格状弹簧120B，因此能够容易地制造弹簧常数不同的第1格状弹簧120A和第2格状弹簧120B。

根据本变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，第2立起片130B的板厚H2比第1立起片130A的板厚H1薄。由此，在层叠电池单元100T时，能够利用相比于第2立起片130B而言板厚较大的第1立起片130A将阳极101T和分隔件102压紧。此时，与第2立起片130B相比，第1立起片130A所作用的应力较大，因此，在格状弹簧120被加热时，第1立起片130A能够优先蠕变变形。由此，能够使格状弹簧120的弹簧常数K随着第1立起片130A的弹簧常数k1的降低而进一步可靠地降低。因此，能够进一步可靠地提高格状弹簧120的抗蠕变性。

(变形例4)

在变形例3中，在上述的形态中，也可以如图26A、图26B和图26C所示那样，格状弹簧120还具有：定位机构410，其用于进行第1立起片130A与第2立起片130B之间的定位；以及流通部420，其供气体自第1格状弹簧120A和第2格状弹簧120B的层叠方向Z上的一侧朝向另一侧流通。

第2格状弹簧120B具有收纳第1立起片130A的开口部310。定位机构410在构成开口部310的缘部具有凹部411，并且在第1基板125A具有与凹部411嵌合的凸部412。

流通部420具有在第1基板125A的板厚方向上开口的第1开口部421和在第2基板125B的板厚方向上开口的第2开口部422。第1开口部421和第2开口部422在第1格状弹簧120A与第2格状弹簧120B重叠的状态下连通。在俯视第1格状弹簧120A和第2格状弹簧120B层叠起来的状态下的格状弹簧120时，第1开口部421和第2开口部422在宽度方向X上错开(参照图26C)。

第1立起片130A和第2立起片130B沿着宽度方向X配置。凹部411形成于构成开口部310的、沿着宽度方向X的缘部的中央附近。凸部412配置在一第1立起片130A与另一第1立起片130A之间。凸部412具有使第1基板125A的夹在一第1立起片130A与另一第1立起片130A之间的部位朝向在第2格状弹簧120B层叠于第1格状弹簧120A时第2格状弹簧120B所配置的一侧弯曲而成的形状。

第1开口部421配置于第1基板125A的与第1立起片130A不同的位置。

第2立起片130B具有将第2基板125B的局部切开而立起的形状。第2开口部422与第2立起片130B的形成一起形成。

根据本变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，格状弹簧120具有进行第1立起片130A与第2立起片130B之间的定位的定位机构410。由此，能够容易地进行层叠第1格状弹簧120A和第2格状弹簧120B时的第1立起片130A与第2立起片130B之间的定位。因此，采用这样的燃料电池堆100S，能够容易地制造格状弹簧120。

并且，根据本变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，具有供气体自第1格状弹簧120A和第2格状弹簧120B的层叠方向Z上的一侧朝向另一侧流通的流通部420。由此，能够使气体自第1格状弹簧120A和第2格状弹簧120B的层叠方向上的一侧朝向另一侧流通。因此，向发电电池101M供给的气体的量增加，因此能够增大由发电电池101M产生的电力。

(变形例5)

在上述的变形例3和变形例4中，在第2格状弹簧120B层叠于第1格状弹簧120A的状态下，第1立起片130A和第2立起片130B配置于在俯视格状弹簧120时不同的位置。

但是，也可以如图27A、图27B、图27C以及图27D所示那样，第1立起片130A和第2立起片130B配置为在层叠方向Z上重叠。

在第1温度T1下，如图27C所示，第1立起片130A推压分隔件102。在第2温度T2下，如图27D所示，第1立起片130A限制第2立起片130B在层叠方向Z上的变形。

根据本变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，在第2温度T2下，第1立起片130A能够防止第2立起片130B在层叠方向Z上过度地变形。结果，能够进一步可靠地在阴极101U与基板125之间以及阳极101T与分隔件102之间赋予面压。

(变形例6)

也可以如图28所示那样，立起片130具有进行立起片130的定位的定位机构510。

定位机构510具有：接合定位部520，其用于将立起片130接合于分隔件102；面方向定位部530，其用于进行分隔件102的面方向上的定位；以及层叠方向定位部540，其用于进行层叠方向Z上的定位。

接合定位部520具有与分隔件102面接触的平面部521。在平面部521，立起片130与分隔件102焊接接合。

面方向定位部530与分隔件102的凹部102y抵接，从而进行立起片130在分隔件102的面方向上的定位。面方向定位部530自平面部521朝向分隔件102的凹部102y延伸。面方向定位部530的顶端朝向凹部102y的凹侧弯曲。

层叠方向定位部540自立起片130沿着层叠方向Z朝向分隔件102延伸。层叠方向定位部540在立起片130移位了时与分隔件102抵接，从而限制立起片130在层叠方向Z上的移位。由此，能够防止立起片130在层叠方向Z上过度地变形。

根据变形例的燃料电池堆100S、电池单元100T以及格状弹簧120，格状弹簧120具有进行立起片130的定位的定位机构510。由此，在向发电电池101M与分隔件102之间配置格状弹簧120时，能够容易地进行格状弹簧120的定位。因此，采用这样的燃料电池堆100S，能够容易地进行燃料电池堆100S的制造。

(变形例7)

也可以如图29A和图29B所示那样，格状弹簧120具有在格状弹簧120被加热时会消失的第1格状弹簧120A以及相对于第1格状弹簧120A独立地产生弹性力的第2格状弹簧120B。

第1格状弹簧120A由在格状弹簧120被自第1温度T1加热到第2温度T2时会消失的材料构成。第1格状弹簧120A能够由例如碳纸构成。

第2格状弹簧120B具有第2立起片130B。第2立起片130B的结构与上述的实施方式的第2立起片的结构相同。

如图27C所示，第1格状弹簧120A具有框体610(与第1弹簧部相当)和层叠于第2格状弹簧120B时收纳第2格状弹簧120B的第2立起片130B的开口部620。

在格状弹簧120被加热前的状态下，如图27D所示，第1格状弹簧120A利用框体610推压分隔件102。

与上述的实施方式同样地，采用本变形例，也能够防止因格状弹簧120的蠕变变形导致燃料电池堆100S的发电性能降低。

并且，根据本变形例的电池单元100T、格状弹簧120以及燃料电池堆100S的制造方法，在格状弹簧120被加热时，第1格状弹簧120A消失，因此能够进一步可靠地减小格状弹簧120整体的弹簧常数K。因此，能够进一步可靠地提高格状弹簧120的抗蠕变性。

除此之外，本发明能够基于权利要求书中记载的特征进行各种改变，这些改变也属于本发明的范畴。

例如，第1温度、第2温度、第3温度以及加热时间并不限定于实施方式的说明中的上述的值。

另外，格状弹簧的加热并不限定于上述的基于出厂前的试运转进行的加热，也可以结合燃料电池堆所使用的密封材料等的烧结而对格状弹簧加热。

另外，在第1实施方式中，格状弹簧的板厚随着朝向顶端去而逐渐变薄，以便容易挠曲，当然，也可以像其他实施方式那样设为恒定。

本申请基于2017年9月22日提出申请的日本特许出愿第2017－182981号，并通过参照引用整个公开内容。

附图标记说明

100、燃料电池堆；100M、电池堆组件；100S、堆；100T、电池单元；100U、接合体；100P、上部模块单元；100Q、中间部模块单元；100R、下部模块单元；101、金属支承电池组件；101M、发电电池；101N、金属支承电池；101S、电解质；101T、阳极(燃料极)；101U、阴极(氧化剂极)；101V、支承金属件；101W、电池框架；101k、开口部；102、分隔件；102L、流路部；102p、外缘；102q、槽；102x、平坦部；102y、阳极侧突起；102z、阴极侧突起；103、集电辅助层；104、密封构件；105、模块端部；106、上部集电板；107、下部集电板；108、下部端板；109、上部端板；110、气封件；111、外部歧管；101a、102a、105a、107a、108a、111a、阳极侧第1流入口；101b、102b、105b、107b、111b、108b、阳极侧第2流入口；101c、102c、105c、107c、111c、108c、阳极侧第3流入口；101d、102d、108d、107d、111d、105d、阳极侧第1流出口；101e、102e、105e、107e、111e、108e、阳极侧第2流出口；101f、108f、102f、105f、107f、111f、阴极侧第1流入口；101g、102g、105g、107g、108g、111g、阴极侧第2流入口；101h、102h、111h、105h、107h、108h、阴极侧第1流出口；101i、102i、105i、107i、108i、111i、阴极侧第2流出口；101j、102j、105j、107j、108j、111j、阴极侧第3流出口；112、盖；120、格状弹簧(弹簧构件)；120A、第1格状弹簧(第1弹簧构件)；120B、第2格状弹簧(第2弹簧构件)；121、第1弹簧构件；122、第2弹簧构件；125A、第1基板；125B、第2基板；130A、第1立起片(弹簧部)；130B、第2立起片(弹簧部)；310、开口部；410、510、定位机构；420、流通部；V、接合线；AG、阳极气体；CG、阴极气体；X、(燃料电池堆的)宽度方向；Y、(燃料电池堆的)长度方向；Z、(燃料电池堆的)层叠方向。

Claims (19)

1.一种弹簧构件，该弹簧构件用于燃料电池堆，该燃料电池堆层叠有多个燃料电池单元，该燃料电池单元具有：发电电池，其是利用一对电极从两侧夹持电解质而成的，并利用供给来的气体发电；以及分隔件，在其与所述发电电池之间划分形成作为所述气体的流通路径的流路部并且该分隔件与所述电极导通接触，其中，

该弹簧构件具有：第1弹簧构件，其产生将所述分隔件朝向所述发电电池推压的弹性力；以及第2弹簧构件，其相对于所述第1弹簧构件独立地产生所述弹性力，

所述第1弹簧构件的弹簧常数会因所述弹簧构件被加热而降低，

在加热前的状态下，所述第1弹簧构件的弹簧常数大于所述第2弹簧构件的弹簧常数，从而该弹簧构件作为高反作用力弹簧发挥作用，

在加热后的状态下，所述第1弹簧构件的弹簧常数小于加热前的状态下的所述第1弹簧构件的弹簧常数，从而该弹簧构件作为低反作用力弹簧发挥作用。

2.根据权利要求1所述的弹簧构件，其中，

在加热后的状态下，所述第1弹簧构件的弹簧常数为所述第2弹簧构件的弹簧常数以下。

3.根据权利要求1或2所述的弹簧构件，其中，

所述第1弹簧构件具有：第1基部，其以与所述分隔件分开的方式配置；以及第1弹簧部，其自所述第1基部朝向所述分隔件弯曲并延伸，顶端部与所述分隔件接触，

所述第2弹簧构件具有：第2基部，其以与所述分隔件分开的方式配置；以及第2弹簧部，其自所述第2基部朝向所述分隔件弯曲并延伸，顶端部与所述分隔件接触，

所述第1弹簧构件通过所述第1弹簧部进行弯曲变形来产生所述弹性力，并且所述第2弹簧构件通过所述第2弹簧部进行弯曲变形来产生所述弹性力。

4.根据权利要求3所述的弹簧构件，其中，

所述第1弹簧部相对于所述第1基部的弯曲角度大于所述第2弹簧部相对于所述第2基部的弯曲角度。

5.根据权利要求3或4所述的弹簧构件，其中，

所述第1弹簧部的截面模量大于所述第2弹簧部的截面模量。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的弹簧构件，其中，

所述第2弹簧部的宽度自所述第2基部朝向所述分隔件去而变小。

7.根据权利要求3～6中任一项所述的弹簧构件，其中，

所述第2弹簧部的板厚自所述第2基部朝向所述分隔件去而变小。

8.根据权利要求3～7中任一项所述的弹簧构件，其中，

所述弹簧构件是将所述第2弹簧构件层叠于所述第1弹簧构件而成的。

9.根据权利要求8所述的弹簧构件，其中，

所述第2弹簧构件的板厚比所述第1弹簧构件的板厚薄，

所述第2基部具有收纳所述第1弹簧部的开口部。

10.根据权利要求9所述的弹簧构件，其中，

所述弹簧构件具有：定位机构，其用于进行所述第1弹簧构件与所述第2弹簧构件之间的定位；以及流通部，其供所述气体自所述第1弹簧构件和所述第2弹簧构件的层叠方向上的一侧朝向另一侧流通。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的弹簧构件，其中，

在所述第2弹簧构件层叠于所述第1弹簧构件的状态下，所述第1弹簧部和所述第2弹簧部配置于在所述燃料电池单元的层叠方向上重叠的位置。

12.根据权利要求3～11中任一项所述的弹簧构件，其中，

所述第1弹簧部是环状弹簧。

13.根据权利要求3～12中任一项所述的弹簧构件，其中，

所述第2弹簧构件具有限制该第2弹簧部在所述燃料电池单元的层叠方向上的位移的限制部，

所述第2弹簧部是等矩梁。

14.一种燃料电池单元，其中，

该燃料电池单元具有：发电电池，其是利用一对电极从两侧夹持电解质而成的，并利用供给来的气体发电；分隔件，在其与所述发电电池之间划分形成作为所述气体的流通路径的流路部并且该分隔件与所述发电电池导通接触；以及权利要求1～13中任一项所述的弹簧构件。

15.根据权利要求14所述的燃料电池单元，其中，

所述弹簧构件具有相对于所述分隔件进行该弹簧构件的定位的定位机构。

16.根据权利要求14或15所述的燃料电池单元，其中，

所述弹簧构件是沿着所述分隔件的面方向配置所述第1弹簧构件和所述第2弹簧构件而成的，

所述第1弹簧构件至少配置于所述弹簧构件的角部和中央部。

17.一种燃料电池堆，其中，

该燃料电池堆层叠有多个权利要求14～16中任一项所述的燃料电池单元。

18.一种燃料电池堆的制造方法，其用于制造燃料电池堆，该燃料电池堆层叠有多个燃料电池单元，该燃料电池单元具有：发电电池，其是利用一对电极从两侧夹持电解质而成的，并利用供给来的气体发电；以及分隔件，在其与所述发电电池之间划分形成作为所述气体的流通路径的流路部并且该分隔件与所述发电电池的所述电极导通接触，其中，

在层叠所述燃料电池单元时，配置弹簧构件，该弹簧构件具有：第1弹簧构件，其产生将所述分隔件朝向所述发电电池推压的弹性力；以及第2弹簧构件，其相对于所述第1弹簧构件独立地产生所述弹性力，

在配置所述弹簧构件时，配置所述第1弹簧构件的弹簧常数大于所述第2弹簧构件的弹簧常数而作为高反作用力弹簧发挥作用的所述弹簧构件，

在层叠所述燃料电池单元后，对所述弹簧构件进行加热，从而使所述第1弹簧构件的弹簧常数降低，使所述弹簧构件作为低反作用力弹簧发挥作用。

19.根据权利要求18所述的燃料电池堆的制造方法，其中，

在层叠所述燃料电池单元时，使一所述发电电池与所述分隔件相对地靠近，从而使所述燃料电池单元的层叠方向的力作用于所述第1弹簧构件，而使该第1弹簧构件屈服。

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