弹簧构件、燃料电池单元以及燃料电池堆的制作方法

本发明涉及燃料电池堆所使用的弹簧构件、燃料电池单元以及燃料电池堆。

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，并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并且该分隔件与发电电池导通接触(例如，参照专利文献1)。

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

技术实现要素：

发明要解决的问题

在上述燃料电池堆中，弹簧构件在其端部将分隔件朝向发电电池推压，因此应力容易集中作用于该端部。发电电池在发电时放出热量，因此弹簧构件会成为高温。当在应力集中作用于弹簧构件的状态下弹簧构件成为高温时，存在这样的可能性：弹簧构件发生蠕变变形，将分隔件朝向发电电池推压的力变弱。结果，存在这样的问题：发电电池与分隔件之间的面压可能减小，而集电电阻增大，燃料电池的发电性能降低。

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燃料电池的发电性能降低的弹簧构件、燃料电池单元以及燃料电池堆。

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，具有：平面部，其以与分隔件面接触的状态与所述分隔件接合；以及弹簧部，其自所述平面部延伸，承受所述电池单元的层叠方向的力而弯曲变形，从而产生将所述分隔件朝向发电电池推压的弹性力。

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的电池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17a是省略了集电辅助层来表示实施方式的电池单元的俯视图。

图17b是省略了格状弹簧和集电辅助层来表示实施方式的电池单元的俯视图。

图18a是实施方式的格状弹簧的立体图。

图18b是实施方式的格状弹簧的立体图。

图18c是表示图17a的分隔件的局部(图17a中的区域18c)的立体图。

图19a是图15中的虚线19a所包围的区域的放大图。

图19b是表示实施方式的格状弹簧的立起片的立体图。

图20a是图17b中的虚线20a所包围的区域的放大立体图。

图20b是图17b中的虚线20a所包围的区域的放大立体图，是表示抵接部与凹部抵接的状态的图。

图21是变形例1的燃料电池的与图15相对应的剖视图。

图22a是省略了集电辅助层来表示变形例2的电池单元的俯视图。

图22b是图22a中的虚线22b所包围的区域的放大图。

图23a是省略了集电辅助层来表示变形例3的电池单元的俯视图。

图23b是省略了格状弹簧和集电辅助层来表示变形例3的电池单元的俯视图。

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，金属支承电池组件101和分隔件102各自的外缘沿着接合线v呈环状接合而构成接合体100u。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9和图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，在金属支承电池组件101中，发电电池101m是利用阳极101t和阴极101u将电解质101s夹入而构成的。

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9和图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，比支承金属件101v的外形小。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。阳极气体ag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、阳极侧第1流出口101d以及阳极侧第2流出口101e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，阴极侧第1流入口101f、阴极侧第2流入口101g、阴极侧第1流出口101h、阴极侧第2流出口101i以及阴极侧第3流出口101j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8和图15所示，格状弹簧120将分隔件102朝向发电电池101m推压。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。

如图5所示，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。

如图7所示，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。

如图2和图3所示，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。

如图1和图2所示，外部歧管111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。阴极气体cg自分隔件102的一端部102s1供给，并且沿着分隔件102的面方向朝向与一端部102s1相对的另一端部102s2流动(参照图16b)。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17a所示，格状弹簧120具有：第1格状弹簧120a，其配置在阴极气体cg流动的上游侧；第2格状弹簧120b，其配置在阴极气体cg流动的下游侧；以及第3格状弹簧120c，其配置在第1格状弹簧120a与第2格状弹簧120b之间。

如图18a～图18c以及图19a所示，格状弹簧120具有平坦的基板125和能够弹性变形的多个立起片130(与弹簧构件相当)，各立起片130形成为自基板125以成为悬臂梁的方式立起。

立起片130作为沿着层叠方向z产生弹性力而使基板125与发电电池101m之间以及分隔件102与金属支承电池101n之间产生面压的弹簧发挥作用(参照图15)。

如图19a所示，立起片130具有：平面部131，其与分隔件102接合；弹簧部132，其自平面部131延伸；立柱部133，其自弹簧部132朝向远离平面部131的方向延伸；抵接部134，其与凹部102y(与槽部相当)的纵壁102r抵接；以及辅助立柱部135，其自弹簧部132朝向靠近平面部131的方向延伸。

平面部131以与分隔件102面接触的状态与分隔件102接合。平面部131和分隔件102在接合部m焊接接合。平面部131的长度大于将该平面部131与分隔件102焊接接合所需要的宽度(接合部m的宽度b0)。

弹簧部132承受层叠方向z的力而弯曲变形，从而产生将分隔件102朝向发电电池101m推压的弹性力。

弹簧部132包括朝向远离平面部131的方向弯曲的弯曲部132a，该弯曲部132a的曲率被赋予为与需要的反作用力相对应。

立柱部133沿着层叠方向z朝向远离平面部131的方向延伸。

抵接部134自平面部131朝向与弹簧部132延伸的方向不同的方向延伸。在平面部131与分隔件102接触的状态下抵接部134与凹部102y的纵壁102r抵接。平面部131在抵接部134与凹部102y的纵壁102r抵接的状态下与分隔件102接合。

抵接部134的顶端朝向凹部102y的凹陷方向弯曲。抵接部134的顶端的弯曲角度并不特别限定。抵接部134的顶端与平面部131之间在层叠方向z上的距离小于凹部102y的深度。

辅助立柱部135自弹簧部132沿着层叠方向z朝向靠近平面部131的方向延伸。

辅助立柱部135的宽度b1随着自弹簧部132向平面部131靠近而变大。辅助立柱部135的长度被调整为在格状弹簧120未作用有层叠方向z的力的状态下同与平面部131接合的分隔件102之间形成有间隙。

弹簧部132具有在层叠方向z上开口的开口部132b。由于开口部132b，弹簧部132的截面模量随着远离平面部131而变大。

开口部132b配置于弹簧部132的宽度方向上的中央。开口部132b具有相对于弹簧部132的宽度方向的中心线对称的形状。开口部132b自弹簧部132的与平面部131连接的一侧朝向与立柱部133连接的一侧延伸。开口部132b的宽度b2随着自平面部131朝向立柱部133去而变小。

弹簧部132的除开口部132b以外的部分的宽度b3随着自平面部131朝向立柱部133去而变大。

辅助立柱部135具有将弹簧部132的局部切开之后弯折而成的形状。开口部132b是通过将弹簧部132的局部切开之后弯折而与辅助立柱部135一起形成的。

如图20a和图20b所示，凹部102y具有与抵接部134延伸的方向(图20b中的附图标记y所示的方向)相交叉的第1纵壁102r1和沿着抵接部134延伸的方向的第2纵壁102r2。如图20b所示，抵接部134与第1纵壁102r1抵接，并且抵靠于第2纵壁102r2。

第1格状弹簧120a(参照图17a)的立起片130的弹簧常数小于第2格状弹簧120b的立起片130的弹簧常数和第3格状弹簧120c的立起片130的弹簧常数。

第1格状弹簧120a的立起片130的弹簧常数、第2格状弹簧120b的立起片130的弹簧常数以及第3格状弹簧120c的立起片130的弹簧常数能够通过例如调节立起片130的板厚的方法、改变格状弹簧120的材质的方法等进行调整。此外，也能够通过改变弹簧部132的弯曲部132a的曲率的方法进行调整。

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是通过层叠多个电池单元100t而构成的，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，并利用供给来的阳极气体ag和阴极气体cg发电；以及分隔件102，在其与发电电池101m之间划分形成阳极101t和阴极101u的流通路径、即流路部102l并且该分隔件102与发电电池101m导通接触。电池单元100t具有格状弹簧120，该格状弹簧120包括立起片130，该立起片130产生将分隔件102朝向发电电池101m推压的弹性力。立起片130具有：平面部131，其以与分隔件102面接触的状态与分隔件102接合；以及弹簧部132，其自平面部131延伸，承受层叠方向z的力而弯曲变形，从而产生弹性力。

根据这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，立起片130在借助平面部131而与分隔件102面接触的状态下与分隔件102接合。由此，与立起片130在端部与分隔件102接触的情况相比，立起片130与分隔件102之间的接触面积增大。因此，与立起片130在端部与分隔件102接触的情况相比，能够防止应力集中作用于立起片130与分隔件102之间的接触部位。结果，即使在因发电电池101m在发电时放出热量导致立起片130成为高温的情况下，也能够防止立起片130的蠕变变形。因而，采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够防止因立起片130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：solidoxidefuelcell)，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，立起片130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限制立起片130的蠕变变形，而维持发电性能。

并且，根据这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，立起片130借助平面部131与分隔件102接合，因此，同立起片130的端部未与分隔件102接合的情况不同，能够防止在立起片130与分隔件102之间发生滑动。由此，基板125的姿势稳定，因此能够将与基板125导通接触的发电电池101m与分隔件102之间的间隔维持为适当的间隔。因此，在该发电电池101m与分隔件102之间流动的阴极气体cg的压力损失减少，燃料电池100的发电性能提高。该效果在燃料电池100构成为运转温度较高、立起片130容易发生蠕变变形的固体氧化物型燃料电池的情况下比较显著。

另外，根据这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，弹簧部132包括朝向层叠方向z弯曲的弯曲部132a。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够利用使弯曲部132a弯曲这样的简便的结构构成弹簧部132。因此，采用这样的燃料电池堆100s，燃料电池100的制造变得容易。

并且，采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够通过弯曲部132a弯曲来吸收基板125在分隔件102的面方向(图17中的附图标记y所示的方向)上的移位。由此，基板125的姿势稳定，因此能够进一步可靠地将与基板125导通接触的发电电池101m与分隔件102之间的间隔维持为适当的间隔。因此，能够进一步可靠地减少在该发电电池101m与分隔件102之间流动的阴极气体cg的压力损失，因此能够进一步提高燃料电池100的发电性能。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，立起片130还具有立柱部133，该立柱部133自弹簧部132沿着与平面部131相交叉的方向朝向远离平面部131的方向延伸。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够利用立柱部133高效地支承自发电电池101m作用于立起片130的层叠方向z的力。由此，能够进一步可靠地限制发电电池101m在层叠方向z上的移位。因此，能够进一步可靠地将与基板125导通接触的发电电池101m与分隔件102之间的间隔维持为适当的间隔。因此，能够进一步可靠地减少在该发电电池101m与分隔件102之间流动的阴极气体cg的压力损失，因此能够进一步提高燃料电池100的发电性能。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，立柱部133沿着层叠方向z延伸。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够利用立柱部133进一步高效地支承自发电电池101m作用于立起片130的层叠方向z的力。由此，能够进一步可靠地限制发电电池101m在层叠方向z上的移位。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，立起片130还具有辅助立柱部135，该辅助立柱部135自弹簧部132沿着层叠方向z朝向靠近平面部131的方向延伸。

根据这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，在层叠方向z的力作用于立起片130时，层叠方向z的力的一部分被辅助立柱部135承受。由此，即使在立起片130发生蠕变变形的情况下，也能够防止立起片130沿着层叠方向z过度地变形。因此，采用这样的燃料电池堆100s，能够进一步可靠地防止因立起片130的蠕变变形导致发电性能降低。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，辅助立柱部135具有将弹簧部132的局部切开之后弯折而成的形状。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够通过将弹簧部132的局部切开来形成辅助立柱部135。因此，采用这样的燃料电池堆100s，燃料电池100的制造变得容易。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，弹簧部132具有在交叉方向上开口的开口部132b。由于开口部132b，弹簧部132的截面模量随着远离平面部131而变大。

根据这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，弹簧部132的弯曲刚性随着远离平面部131而变大。由此，随着以弹簧部132与平面部131连接的部位为起点的弯曲变形而产生的弯曲应力更加均等地作用于弹簧部132。因此，作用于弹簧部132的应力被分散，因此能够进一步可靠地防止弹簧部132的蠕变变形。结果，采用这样的燃料电池堆100s，能够进一步可靠地防止因立起片130的蠕变变形导致发电性能降低。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，分隔件102具有自与立起片130接合的面凹陷的凹部102y。立起片130还具有抵接部134，该抵接部134自平面部131朝向与弹簧部132延伸的方向不同的方向延伸，在平面部131与分隔件102相接合的状态下与凹部102y的纵壁102r抵接。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，通过将抵接部134抵靠于凹部102y的纵壁102r，能够容易地进行立起片130在分隔件102的面方向上的定位。因此，采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，燃料电池100的制造变得容易。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，抵接部134的顶端朝向凹部102y的凹陷方向弯曲。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够使抵接部134更可靠地抵靠于凹部102y的纵壁102r。由此，能够更可靠地进行立起片130在分隔件102的面方向上的定位。因此，采用这样的燃料电池堆100s，燃料电池100的制造变得更容易。此外，这样的阴极侧突起102z能够提高分隔件102的刚性并且增大阳极侧流路的截面积。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，抵接部134的顶端与平面部131之间在交叉方向上的距离小于凹部102y的深度。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够使抵接部134进一步可靠地抵靠于凹部102y的纵壁102r。由此，能够进一步可靠地进行立起片130在分隔件102的面方向上的定位。因此，采用这样的燃料电池堆100s，燃料电池100的制造变得更加容易。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，阴极气体cg自构成分隔件102的外周的一端部侧向发电电池101m与分隔件102之间供给，并且沿着分隔件102的面方向朝向与一端部相对的另一端部侧流动。凹部102y具有沿着阴极气体cg的流动方向的第1纵壁102r1和与气体的流动方向相交叉的第2纵壁102r2。抵接部134与第1纵壁102r1抵接，并且抵靠于第2纵壁102r2。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，使抵接部134抵靠于第1纵壁102r1并且使抵接部134抵靠于第2纵壁102r2，从而能够限制立起片130在阴极气体cg的流动方向以及与该流动方向相交叉的方向上的位置。由此，能够可靠地进行立起片130在阴极气体cg的流动方向以及与该流动方向相交叉的方向上的定位。因此，采用这样的燃料电池堆100s，燃料电池100的制造变得容易。

另外，在这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120中，平面部131的长度大于将该平面部131与分隔件102焊接接合所需要的宽度。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够将平面部131和分隔件102焊接接合。由此，能够更可靠地确保平面部131与分隔件102之间的导电性。

另外，这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120具有多个立起片130。并且，多个立起片130沿着分隔件102的面方向配置。

采用这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120，能够利用多个立起片130将分隔件102在面方向上朝向发电电池101m均等地推压。因此，能够使更均匀的面压更可靠地作用在发电电池101m与分隔件102之间。因此，燃料电池100的发电性能进一步提高。

另外，这样的燃料电池堆100s、电池单元100t以及格状弹簧120具有平面部131接合于分隔件102的多个立起片130。阴极气体cg自构成分隔件102的外周的一端部侧向发电电池101m与分隔件102之间供给，并且沿着分隔件102的面方向朝向与一端部相对的另一端部侧流动。多个立起片130中的一立起片130的弹簧常数小于配置在阴极气体cg的流动方向的下游侧的另一立起片130的弹簧常数。

立起片130的温度自阴极气体cg的上游侧朝向下游侧去变低，因此立起片130的热膨胀在上游侧较大。因此，上游侧的立起片130的热应力比下游侧的立起片130的热应力大。采用上述结构，即使在上游侧的立起片130的热应力比下游侧的立起片130的热应力大的情况下，也能够使作用于立起片130的应力更加均等。因此，能够进一步可靠地防止立起片130的蠕变变形。

(变形例1)

在上述的实施方式中，立起片130在分隔件102的面方向上以相同的朝向配置。但是，能够如图21所示那样，格状弹簧120具有第1立起片130a和在分隔件102的面方向上以与第1立起片130a不同的朝向配置的第2立起片130b，从而能够得到更均等的推压力。

当然，采用本变形例的燃料电池堆、电池单元以及格状弹簧，也能够取得与上述的实施方式同样的效果。

(变形例2)

在上述的实施方式和变形例中，格状弹簧120被分割为第1格状弹簧121、第2格状弹簧122以及第3格状弹簧123。但是，能够如图22a所示那样，格状弹簧120采用一个弹簧的形态，而不分割开。

采用该本变形例的燃料电池堆、电池单元以及格状弹簧，不仅能够取得与上述的实施方式同样的效果，而且能够容易地进行装入格状弹簧时的设置，使组装性提高。

另外，即使是格状弹簧120未被分割的形态，也以多个立起片130中的一立起片130的弹簧常数小于配置在阴极气体cg的流动方向的下游侧的另一立起片130的弹簧常数的方式调整立起片130的弹簧常数。

具体而言，能够通过调整多个立起片130的形状来调整格状弹簧120的弹簧常数。例如，如图22b所示，能够通过使多个立起片130中的一立起片130的宽度b41小于配置在阴极气体cg的流动方向的下游侧的另一立起片130的宽度b42，来调整立起片130的弹簧常数。并不局限于立起片130的宽度的调整，也能够通过弯曲部132a(参照图19a)的弯曲程度、开口部132b的大小等的调整来调整立起片130的弹簧常数。

由此，在本实施例中，能够针对每个位置任意且微小地调整弹簧常数。

(变形例3)

电池单元100t的形状并不限定于上述的实施方式和变形例中说明的形状。例如，能够使电池单元100t的形状为图23a和图23b所图示的那样的形状。

在图23a和图23b所图示的例子中，电池单元100t的轮廓形状为大致矩形形状。阴极侧流入口102f和阴极侧流出口102h配置在电池单元100t的对角线上。阴极气体cg从阴极侧流入口102f朝向阴极侧流出口102h流动。

采用本变形例的燃料电池堆、电池单元以及格状弹簧，不仅能够取得与上述的实施方式同样的效果，还能够使流动更均匀。

另外，能够去除格状弹簧120的基板125的平坦的部分的集电辅助层103，谋求进一步轻量化。

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。

本申请基于2017年9月22日提出申请的日本特许出愿第2017－182979号，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(燃料电池单元)；100u、接合体；100p、上部模块单元；100q、中部模块单元；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(电极)；101u、阴极(电极)；101v、支承金属件；101w、电池框架；101k、开口部；102、分隔件；102l、流路部；102s1、102s2、分隔件的端部；102p、外缘；102q、槽；102r1、第1纵壁；102r2、第2纵壁；102x、平坦部；102y、阳极侧突起(槽部)；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；130、立起片(弹簧构件)；131、平面部；132、弹簧部；132a、弯曲部；132b、开口部；133、立柱部；134、抵接部；135、辅助立柱部；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。