(57)【要約】【課題】バネ部材のクリープ変形に起因した発電性能の低下を防止できるバネ部材、燃料電池ユニット、燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの製造方法を提供する。【解決手段】グリッドバネは、発電セルに向かってセパレータ１０２を押圧する弾発力を発生させる第１起立片１３０Ａと、第１起立片１３０Ａとは独立して弾発力を発生させる第２起立片１３０Ｂと、を有し、第１起立片のバネ定数は、グリッドバネが加熱されることによって低下し、加熱前の状態では、第１起立片のバネ定数が第２起立片のバネ定数よりも大きいことによって高反力バネとして機能し、加熱後の状態では、第１起立片のバネ定数が加熱前の状態よりも小さいことによって低反力バネとして機能する。【選択図】図１９
2019058902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、前記発電セルとの間に前記ガスの流通路である流路部を区画形成するとともに前記電極と導通接触するセパレータと、を有する燃料電池ユニットを複数積層した燃料電池スタックに用いるバネ部材であって、
前記発電セルに向かって前記セパレータを押圧する弾発力を発生させる第１バネ部材と、前記第１バネ部材とは独立して前記弾発力を発生させる第２バネ部材と、を有し、
前記第１バネ部材のバネ定数は、前記バネ部材が加熱されることによって低下し、
加熱前の状態では、前記第１バネ部材のバネ定数が前記第２バネ部材のバネ定数よりも大きいことによって高反力バネとして機能し、
加熱後の状態では、前記第１バネ部材のバネ定数が加熱前の状態よりも小さいことによって低反力バネとして機能する、バネ部材。
【請求項２】
加熱後の状態では、前記第１バネ部材のバネ定数は、前記第２バネ部材のバネ定数以下である、請求項１に記載のバネ部材。
【請求項３】
前記第１バネ部材は、前記セパレータから離間して配置される第１基部と、前記第１基部から前記セパレータに向かって湾曲しつつ延びており、先端部が前記セパレータに接触する第１バネ部と、を有し、
前記第２バネ部材は、前記セパレータから離間して配置される第２基部と、前記第２基部から前記セパレータに向かって湾曲しつつ延びており、先端部が前記セパレータに接触する第２バネ部と、を有し、
前記第１バネ部材は、前記第１バネ部が曲げ変形することによって前記弾発力を発生させるとともに、前記第２バネ部材は、前記第２バネ部が曲げ変形することによって前記弾発力を発生させる、請求項１または請求項２に記載のバネ部材。
【請求項４】
前記第１基部に対する前記第１バネ部の曲げ角度は、前記第２基部に対する前記第２バネ部の曲げ角度よりも大きい、請求項３に記載のバネ部材。
【請求項５】
前記第１バネ部の断面係数は、前記第２バネ部の断面係数よりも大きい、請求項３または請求項４に記載のバネ部材。
【請求項６】
前記第２バネ部の幅は、前記第２基部から前記セパレータに向かって小さい、請求項３〜５のいずれか１項に記載のバネ部材。
【請求項７】
前記第２バネ部の板厚は、前記第２基部から前記セパレータに向かって小さい、請求項３〜６のいずれか１項に記載のバネ部材。
【請求項８】
前記バネ部材は、前記第１バネ部材に前記第２バネ部材を積層してなる、請求項３〜７のいずれか１項に記載のバネ部材。
【請求項９】
前記第２バネ部材の板厚は、前記第１バネ部材の板厚よりも薄く、
前記第２基部は、前記第１バネ部を収容する開口部を有する、請求項８に記載のバネ部材。
【請求項１０】
前記バネ部材は、前記第１バネ部材と前記第２バネ部材との間の位置決めを行う位置決め機構と、前記第１バネ部材と前記第２バネ部材の積層方向における一の側から他の側に前記ガスを流通させる流通部を有する、請求項９に記載のバネ部材。
【請求項１１】
前記第１バネ部材に前記第２バネ部材を積層した状態において、前記第１バネ部および前記第２バネ部は、前記燃料電池ユニットの積層方向において重なる位置に配置されている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のバネ部材。
【請求項１２】
前記第１バネ部は、フープバネである、請求項３〜１１のいずれか１項に記載のバネ部材。
【請求項１３】
前記第２バネ部材は、前記燃料電池ユニットの積層方向における当該第２バネ部の変位を規制する規制部を有し、
前記第２バネ部は、等モーメント梁である、請求項３〜１２のいずれか１項に記載のバネ部材。
【請求項１４】
電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、前記発電セルとの間に前記ガスの流通路である流路部を区画形成するとともに前記発電セルに導通接触するセパレータと、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバネ部材と、を有する燃料電池ユニット。
【請求項１５】
前記バネ部材は、前記セパレータに対して当該バネ部材の位置決めを行う位置決め機構を有する、請求項１４に記載の燃料電池ユニット。
【請求項１６】
前記バネ部材は、前記第１バネ部材および前記第２バネ部材を、前記セパレータの面方向に沿って配置してなり、
前記第１バネ部材は、少なくとも、前記バネ部材の隅部および中央部に配置されている、請求項１４または１５に記載の燃料電池ユニット。
【請求項１７】
請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の燃料電池ユニットを複数積層した燃料電池スタック。
【請求項１８】
電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、前記発電セルとの間に前記ガスの流通路である流路部を区画形成するとともに前記発電セルの前記電極と導通接触するセパレータと、を有する燃料電池ユニットを複数積層した燃料電池スタックを製造する方法であって、
前記燃料電池ユニットを積層する際には、前記発電セルに向かって前記セパレータを押圧する弾発力を発生させる第１バネ部材と、前記第１バネ部材とは独立して前記弾発力を発生させる第２バネ部材と、を有するバネ部材を配置し、
前記バネ部材を配置する際には、前記第１バネ部材のバネ定数が前記第２バネ部材のバネ定数よりも大きいことによって高反力バネとして機能する前記バネ部材を配置し、
前記燃料電池ユニットを積層した後に、前記バネ部材を加熱することによって、前記第１バネ部材のバネ定数を低下させ、前記バネ部材を低反力バネとして機能させる、燃料電池スタックの製造方法。
【請求項１９】
前記燃料電池ユニットを積層する際には、一の前記発電セルと前記セパレータとを相対的に近づけることによって、前記第１バネ部材に、前記燃料電池ユニットの積層方向の力を作用させ、当該第１バネ部材を降伏させる、請求項１８に記載の燃料電池スタックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックに用いるバネ部材、燃料電池ユニット、燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料電池スタックは、電解質を両側から一対の電極で狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セルと、発電セルとの間にガスの流通路である流路部を区画形成するセパレータと、を有する燃料電池ユニットを複数積層してなる（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
上記燃料電池スタックは、発電セルに向かってセパレータを押圧する弾発力を発生させるバネ部材を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９７９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池ユニットを積層する際には、組み付けられる部品をバネ部材によって支持し、部品同士を密着させた状態で組み付ける必要があるため、高いばね定数を備えたばね部材を用いる必要がある。【０００６】
一方、ばね部材は、燃料電池スタックの使用時において、発電セルから発生する熱などによって高温になる。ばね部材は、ばね定数が高いほど、ばね部材が高温になったときにクリープ変形し易い。そのため、高いばね定数を備えたばね部材をセルユニットの積層時に使用した場合、燃料電池スタックの使用時においては、ばね部材がクリープ変形し、発電セルとセパレータとの間に十分な面圧を確保できなくなる可能性がある。その結果、上記燃料電池スタックは、発電セルとセパレータとの間の集電抵抗が増加して、発電性能が低下する可能性があるという問題がある。【０００７】
本発明の目的は、バネ部材のクリープ変形に起因した発電性能の低下を防止できるバネ部材、燃料電池ユニット、燃料電池スタックおよび燃料電池スタックの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のバネ部材は、燃料電池スタックに用いるバネ部材であって、発電セルに向かってセパレータを押圧する弾発力を発生させる第１バネ部材と、前記第１バネ部材とは独立して弾発力を発生させる第２バネ部材と、を有する。前記第１バネ部材のバネ定数は、前記バネ部材が加熱されることによって低下する。前記バネ部材は、加熱前の状態では、前記第１バネ部材のバネ定数が前記第２バネ部材のバネ定数よりも大きいことによって高反力バネとして機能し、加熱後の状態では、前記第１バネ部材のバネ定数が加熱前の状態よりも小さいことによって低反力バネとして機能する。【０００９】
上記目的を達成するための本発明の燃料電池スタックの製造方法において、燃料電池ユニットを積層する際には、前記発電セルに向かって前記セパレータを押圧する弾発力を発生させる第１バネ部材と、前記第１バネ部材とは独立して前記弾発力を発生させる第２バネ部材と、を有するバネ部材を配置する。前記バネ部材を配置する際には、前記第１バネ部材のバネ定数が前記第２バネ部材のバネ定数よりも大きいことによって高反力バネとして機能する前記バネ部材を配置する。当該製造方法では、前記燃料電池ユニットを積層した後に、前記バネ部材を加熱することによって、前記第１バネ部材のバネ定数を低下させ、前記バネ部材を低反力バネとして機能させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の燃料電池スタックを示す斜視図である。
【図２】図１の燃料電池スタックをカバーとセルスタックアッセンブリーおよび外部マニホールドに分解した状態を示す斜視図である。
【図３】図２のセルスタックアッセンブリーをエアーシェルターと上部エンドプレートとスタックおよび下部エンドプレートに分解した状態を示す斜視図である。
【図４】図３のスタックを上部モジュールユニットと複数の中部モジュールユニットおよび下部モジュールユニットに分解した状態を示す斜視図である。
【図５】図４の上部モジュールユニットを分解して示す斜視図である。
【図６】図４の中部モジュールユニットを分解して示す斜視図である。
【図７】図４の下部モジュールユニットを分解して示す斜視図である。
【図８】図５〜図７のユニットを分解して示す斜視図である。
【図９】図８のメタルサポートセルアッセンブリーを分解して示す斜視図である。
【図１０】図８の１０−１０線に沿うメタルサポートセルアッセンブリーの断面図である。
【図１１】図８のセパレータをカソード側（図８と同じくセパレータ１０２を上方から視認した側）から示す斜視図である。
【図１２】図１１のセパレータを部分的（図１１中の領域１２）に示す斜視図である。
【図１３】図８のセパレータをアノード側（図８と異なりセパレータ１０２を下方から視認した側）から示す斜視図である。
【図１４】図１３のセパレータを部分的（図１３中の領域１４）に示す斜視図である。
【図１５】図８のメタルサポートセルアッセンブリーとセパレータおよび集電補助層を積層した状態で部分的（図１１中の領域１５）に示す断面図である。
【図１６Ａ】燃料電池スタックにおけるアノードガスおよびカソードガスの流れを模式的に示す斜視図である。
【図１６Ｂ】燃料電池スタックにおけるカソードガスの流れを模式的に示す斜視図である。
【図１６Ｃ】燃料電池スタックにおけるアノードガスの流れを模式的に示す斜視図である。
【図１７】実施形態に係るセルユニットについて、集電補助層を省略して示す平面図である。
【図１８Ａ】実施形態に係るグリッドバネの斜視図である。
【図１８Ｂ】実施形態に係るグリッドバネの一部を示す平面図である。
【図１９】図１５において破線１９で囲む領域の拡大図である。
【図２０Ａ】実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法を説明するための図であって、燃料電池スタックの熱履歴を示す図である。
【図２０Ｂ】実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法を説明するための図であって、燃料電池スタックの一部を示す概略断面図である。
【図２１Ａ】実施形態に係るグリッドバネのバネ定数を説明するための模式図である。
【図２１Ｂ】実施形態に係る燃料電池スタックの動作を説明するための図であって、第１温度においてグリッドバネに作用する反力を模式的に示す断面図である。
【図２２Ａ】実施形態に係る第１バネ部材および第２バネ部材のクリープ変形によるバネ定数の変化を模式的に示す図である。
【図２２Ｂ】実施形態に係る燃料電池スタックの動作を説明するための図であって、第２温度においてグリッドバネに作用する反力を模式的に示す断面図である。
【図２３Ａ】変形例１に係るグリッドバネの一部を示す平面図である。
【図２３Ｂ】変形例１に係るグリッドバネの一部を示す概略側面図である。
【図２４Ａ】変形例２に係るグリッドバネの一部を示す平面図である。
【図２４Ｂ】変形例２に係るグリッドバネの一部を示す概略側面図である。
【図２５Ａ】変形例３に係る第２グリッドバネの一部を示す概略斜視図である。
【図２５Ｂ】変形例３に係る第１グリッドバネの一部を示す概略斜視図である。
【図２５Ｃ】変形例３に係る第１グリッドバネと第２グリッドバネを積層した状態のグリッドバネの一部を示す概略斜視図である。
【図２５Ｄ】変形例３に係るグリッドバネの概略断面図である。
【図２６Ａ】変形例４に係る第２グリッドバネの一部を示す概略斜視図である。
【図２６Ｂ】変形例４に係る第１グリッドバネの一部を示す概略斜視図である。
【図２６Ｃ】変形例４に係る第１グリッドバネと第２グリッドバネを積層した状態のグリッドバネの一部を示す概略斜視図である。
【図２７Ａ】変形例５に係る第１グリッドバネの一部を示す概略側面図である。
【図２７Ｂ】変形例５に係る第２グリッドバネの一部を示す概略側面図である。
【図２７Ｃ】変形例５に係る第１グリッドバネと第２グリッドバネを積層した状態のグリッドバネの一部を示す概略断面図であって、グリッドバネが第１温度のときの図である。
【図２７Ｄ】変形例５に係る第１グリッドバネと第２グリッドバネを積層した状態のグリッドバネの一部を示す概略断面図であって、グリッドバネが第２温度のときの図である。
【図２８】変形例６に係るグリッドバネの概略断面図である。
【図２９Ａ】変形例７に係る第１グリッドバネの斜視図である。
【図２９Ｂ】変形例７に係る第２グリッドバネの斜視図である。
【図２９Ｃ】変形例７に係る第１グリッドバネと第２グリッドバネを積層した状態のグリッドバネの斜視図である。
【図２９Ｄ】変形例７に係る第１グリッドバネと第２グリッドバネを積層した状態のグリッドバネの一部を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面において、同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面において、各部材の大きさや比率は、実施形態の理解を容易にするために誇張し、実際の大きさや比率とは異なる場合がある。
【００１２】
各図において、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印を用いて、燃料電池スタックを構成する部材の方位を示している。Ｘによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの短手方向Ｘを示している。Ｙによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの長手方向Ｙを示している。Ｚによって表す矢印の方向は、燃料電池スタックの積層（高さ）方向Ｚを示している。
【００１３】
（燃料電池１００の構成）
燃料電池１００は、図１および図２に示すように、セルスタックアッセンブリー１００Ｍを、外部からガスを供給する外部マニホールド１１１と、セルスタックアッセンブリー１００Ｍを保護するカバー１１２によって上下から挟み込んで、構成している。
【００１４】
セルスタックアッセンブリー１００Ｍは、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００Ｓを、下部エンドプレート１０８と上部エンドプレート１０９によって上下から挟み込み、カソードガスＣＧを封止するエアーシェルター１１０によって覆って、構成している。
【００１５】
燃料電池スタック１００Ｓは、図３および図４に示すように、上部モジュールユニット１００Ｐ、複数の中部モジュールユニット１００Ｑおよび下部モジュールユニット１００Ｒを積層して、構成している。
【００１６】
上部モジュールユニット１００Ｐは、図５に示すように、複数積層したセルユニット１００Ｔ（燃料電池ユニットに相当）を、セルユニット１００Ｔで発電された電力を外部に出力する上部集電板１０６と、エンドプレートに相当するモジュールエンド１０５によって上下から挟み込んで構成している。
【００１７】
中部モジュールユニット１００Ｑは、図６に示すように、複数積層したセルユニット１００Ｔを、一対のモジュールエンド１０５によって上下から挟み込んで構成している。
【００１８】
下部モジュールユニット１００Ｒは、図７に示すように、複数積層したセルユニット１００Ｔを、モジュールエンド１０５と下部集電板１０７によって上下から挟み込んで構成している。
【００１９】
セルユニット１００Ｔは、図８に示すように、供給されたガスによって発電する発電セル１０１Ｍを設けたメタルサポートセルアッセンブリー１０１、隣り合う発電セル１０１Ｍを隔てるセパレータ１０２、およびメタルサポートセルアッセンブリー１０１とセパレータ１０２との隙間を部分的に封止してガスの流れを制限する封止部材１０４、一の発電セル１０１Ｍと導通接触するとともに、一の発電セル１０１Ｍに隣接する他の発電セル１０１Ｍに向かってセパレータ１０２を押圧する弾発力を発生させるグリッドバネ１２０を含んでいる。
【００２０】
接合体１００Ｕは、図８に示すように、メタルサポートセルアッセンブリー１０１とセパレータ１０２によって、構成している。接合体１００Ｕにおいて、メタルサポートセルアッセンブリー１０１とセパレータ１０２は、図８に示すように、各々の外縁を接合ラインＶに沿って環状に接合して構成する。セルユニット１００Ｔは、上下に隣り合う接合体１００Ｕと接合体１００Ｕの間に封止部材１０４を配置して構成している。
【００２１】
以下、燃料電池スタック１００Ｓを構成毎に説明する。
【００２２】
メタルサポートセルアッセンブリー１０１は、図８〜図１０に示すように、供給されたガスによって発電する発電セル１０１Ｍを設けたものである。
【００２３】
メタルサポートセルアッセンブリー１０１において、発電セル１０１Ｍは、図９および図１０に示すように、電解質１０１Ｓを燃料極側の電極（アノード１０１Ｔ）と酸化剤極側の電極（カソード１０１Ｕ）で挟み込んで構成している。メタルサポートセル１０１Ｎは、発電セル１０１Ｍと、発電セル１０１Ｍを一方から支持するサポートメタル１０１Ｖによって構成している。メタルサポートセルアッセンブリー１０１は、一対のメタルサポートセル１０１Ｎと、一対のメタルサポートセル１０１Ｎを周囲から保持するセルフレーム１０１Ｗによって構成している。
【００２４】
電解質１０１Ｓは、図９および図１０に示すように、カソード１０１Ｕからアノード１０１Ｔに向かって酸化物イオンを透過させるものである。電解質１０１Ｓは、酸化物イオンを通過させつつ、ガスと電子を通過させない。電解質１０１Ｓは、長方体形状から形成されている。電解質１０１Ｓは、例えば、イットリア、酸化ネオジム、サマリア、ガドリア、スカンジア等を固溶した安定化ジルコニアなどの固体酸化物セラミックスからなる。
【００２５】
アノード１０１Ｔは、図９および図１０に示すように、燃料極であって、アノードガスＡＧ（例えば水素）と酸化物イオンを反応させて、アノードガスＡＧの酸化物を生成するとともに電子を取り出す。アノード１０１Ｔは、還元雰囲気に耐性を有し、アノードガスＡＧを透過させ、電気伝導度が高く、アノードガスＡＧを酸化物イオンと反応させる触媒作用を有する。アノード１０１Ｔは、電解質１０１Ｓよりも大きい長方体形状から形成されている。アノード１０１Ｔは、例えば、ニッケル等の金属、イットリア安定化ジルコニア等の酸化物イオン伝導体を混在させた超硬合金からなる。
【００２６】
カソード１０１Ｕは、図９および図１０に示すように、酸化剤極であって、カソードガスＣＧ（例えば空気に含まれる酸素）と電子を反応させて、酸素分子を酸化物イオンに変換する。カソード１０１Ｕは、酸化雰囲気に耐性を有し、カソードガスＣＧを透過させ、電気伝導度が高く、酸素分子を酸化物イオンに変換する触媒作用を有する。カソード１０１Ｕは、電解質１０１Ｓよりも小さい長方体形状から形成されている。カソード１０１Ｕは、例えば、ランタン、ストロンチウム、マンガン、コバルト等の酸化物からなる。
【００２７】
サポートメタル１０１Ｖは、図９および図１０に示すように、発電セル１０１Ｍをアノード１０１Ｔの側から支持するものである。サポートメタル１０１Ｖは、ガス透過性を有し、電気伝導度が高く、十分な強度を有する。サポートメタル１０１Ｖは、アノード１０１Ｔよりも十分に大きい長方体形状から形成されている。サポートメタル１０１Ｖは、例えば、ニッケルやクロムを含有する耐食合金や耐食鋼、ステンレス鋼からなる。
【００２８】
セルフレーム１０１Ｗは、図８〜図１０に示すように、メタルサポートセル１０１Ｎを周囲から保持するものである。セルフレーム１０１Ｗは、薄い長方形状から形成している。セルフレーム１０１Ｗは、一対の開口部１０１ｋを、長手方向Ｙに沿って設けている。セルフレーム１０１Ｗの一対の開口部１０１ｋは、それぞれ長方形状の貫通口からなり、サポートメタル１０１Ｖの外形よりも若干小さい。セルフレーム１０１Ｗは、金属からなり、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、セルフレーム１０１Ｗに酸化アルミニウムを固着させて構成する。セルフレーム１０１Ｗの開口部１０１ｋの内縁に、サポートメタル１０１Ｖの外縁を接合することによって、セルフレーム１０１Ｗにメタルサポートセルアッセンブリー１０１を接合している。
【００２９】
セルフレーム１０１Ｗは、図９および図１０に示すように、長手方向Ｙに沿った一辺の右端と中央と左端から、面方向に延ばした円形状の延在部（第１延在部１０１ｐ、第２延在部１０１ｑおよび第３延在部１０１ｒ）を設けている。セルフレーム１０１Ｗは、長手方向Ｙに沿った他辺の中央から離間した２箇所から、面方向に延ばした円形状の延在部（第４延在部１０１ｓおよび第５延在部１０１ｔ）を設けている。セルフレーム１０１Ｗにおいて、第１延在部１０１ｐ、第２延在部１０１ｑおよび第３延在部１０１ｒと、第４延在部１０１ｓおよび第５延在部１０１ｔは、一対の開口部１０１ｋを隔てて、長手方向Ｙに沿って交互に位置している。
【００３０】
セルフレーム１０１Ｗは、図９および図１０に示すように、アノードガスＡＧを通過（流入）させるアノード側第１流入口１０１ａ、アノード側第２流入口１０１ｂ、アノード側第３流入口１０１ｃを、第１延在部１０１ｐ、第２延在部１０１ｑおよび第３延在部１０１ｒに設けている。セルフレーム１０１Ｗは、アノードガスＡＧを通過（流出）させるアノード側第１流出口１０１ｄおよびアノード側第２流出口１０１ｅを、第４延在部１０１ｓおよび第５延在部１０１ｔに設けている。流入口および流出口は、いわゆる、マニホールドである。
【００３１】
セルフレーム１０１Ｗは、図９に示すように、カソードガスＣＧを通過（流入）させるカソード側第１流入口１０１ｆを、第１延在部１０１ｐと第２延在部１０１ｑの間の空間に設けている。セルフレーム１０１Ｗは、カソードガスＣＧを通過（流入）させるカソード側第２流入口１０１ｇを、第２延在部１０１ｑと第３延在部１０１ｒの間の空間に設けている。セルフレーム１０１Ｗは、カソードガスＣＧを通過（流出）させるカソード側第１流出口１０１ｈを、第４延在部１０１ｓよりも図９中の右側に設けている。セルフレーム１０１Ｗは、カソードガスＣＧを通過（流出）させるカソード側第２流出口１０１ｉを、第４延在部１０１ｓと第５延在部１０１ｔの間の空間に設けている。セルフレーム１０１Ｗは、カソードガスＣＧを通過（流出）させるカソード側第３流出口１０１ｊを、第５延在部１０１ｔよりも図９中の左側に設けている。セルフレーム１０１Ｗにおいて、カソードガスＣＧの流入口および流出口は、セルフレーム１０１Ｗの外周面とエアーシェルター１１０の内側面との空間に相当する。
【００３２】
セパレータ１０２は、図１５に示すように、発電セル１０１Ｍとの間にアノードガスＡＧおよびカソードガスＣＧの流通路である流路部１０２Ｌを区画形成する。セパレータ１０２は、メタルサポートセル１０１Ｎに導通接触する。
【００３３】
セパレータ１０２は、メタルサポートセルアッセンブリー１０１と対向して配置している。セパレータ１０２は、メタルサポートセルアッセンブリー１０１と同様の外形形状からなる。セパレータ１０２は、金属からなり、一対の発電セル１０１Ｍと対向する領域（流路部１０２Ｌ）を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、セパレータ１０２に酸化アルミニウムを固着させて構成する。セパレータ１０２は、一対の流路部１０２Ｌを、一対の発電セル１０１Ｍと対向するように長手方向Ｙに並べて設けている。
【００３４】
セパレータ１０２において、流路部１０２Ｌは、図８および図１１〜図１５に示すように、ガスの流れの方向（短手方向Ｘ）に沿って延ばした流路を、ガスの流れの方向（短手方向Ｘ）と直交する方向（長手方向Ｙ）に並べることによって形成している。流路部１０２Ｌは、図１２、図１４および図１５に示すように、長手方向Ｙおよび短手方向Ｘの面内において平坦な平坦部１０２ｘから下方に凹むように、凹部１０２ｙを一定の間隔で設けている。凹部１０２ｙは、ガスの流れの方向（短手方向Ｘ）に沿って延びている。凹部１０２ｙは、セパレータ１０２の下端から下方に向かって若干凹んでいる。流路部１０２Ｌは、図１２、図１４および図１５に示すように、平坦部１０２ｘから上方に突出するように、凸部１０２ｚを一定の間隔で設けている。凸部１０２ｚは、ガスの流れの方向（短手方向Ｘ）に沿って延びている。凸部１０２ｚは、セパレータ１０２の上端から上方に向かって若干突出している。流路部１０２Ｌは、凹部１０２ｙと凸部１０２ｚを、平坦部１０２ｘを隔てて、長手方向Ｙに沿って交互に設けている。
【００３５】
セパレータ１０２は、図１５に示すように、流路部１０２Ｌと、その下方（図１５中では右方）に位置するメタルサポートセルアッセンブリー１０１との隙間を、アノードガスＡＧの流路として構成している。アノードガスＡＧは、図１３に示すセパレータ１０２のアノード側第２流入口１０２ｂ等から、図１３および図１４に示す複数の溝１０２ｑを通り、アノード側の流路部１０２Ｌに流入する。セパレータ１０２は、図１３および図１４に示すように、複数の溝１０２ｑを、アノード側第１流入口１０２ａ、アノード側第２流入口１０２ｂ、アノード側第３流入口１０２ｃから、それぞれアノード側の流路部１０２Ｌに向かって放射状に形成している。セパレータ１０２は、図１２および図１５に示すように、流路部１０２Ｌと、その上方（図１５中では左方）に位置するメタルサポートセルアッセンブリー１０１との隙間を、カソードガスＣＧの流路として構成している。カソードガスＣＧは、図１１に示すセパレータ１０２のカソード側第１流入口１０２ｆおよびカソード側第２流入口１０２ｇから、図１１および図１２に示すセパレータ１０２のカソード側の外縁１０２ｐを越えて、カソード側の流路部１０２Ｌに流入する。セパレータ１０２は、図１２に示すように、カソード側の外縁１０２ｐを、他の部分よりも肉薄に形成している。
【００３６】
セパレータ１０２は、図８、図１１および図１３に示すように、メタルサポートセルアッセンブリー１０１と積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１０２ａ、アノード側第２流入口１０２ｂ、アノード側第３流入口１０２ｃ、アノード側第１流出口１０２ｄおよびアノード側第２流出口１０２ｅを設けている。セパレータ１０２は、メタルサポートセルアッセンブリー１０１と積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスＣＧを通過させるカソード側第１流入口１０２ｆ、カソード側第２流入口１０２ｇ、カソード側第１流出口１０２ｈ、カソード側第２流出口１０２ｉおよびカソード側第３流出口１０２ｊを設けている。セパレータ１０２において、カソードガスＣＧの流入口および流出口は、セパレータ１０２の外周面とエアーシェルター１１０の内側面との空間に相当する。
【００３７】
グリッドバネ１２０は、図１５に示すように、集電補助層１０３を介して発電セル１０１Ｍと導通接触する。
【００３８】
集電補助層１０３は、発電セル１０１Ｍとグリッドバネ１２０との間にカソードガスＣＧを通す空間を形成しつつ面圧を均等にして、発電セル１０１Ｍとグリッドバネ１２０との電気的な接触を補助するものである。
【００３９】
集電補助層１０３は、いわゆる、エキスパンドメタルである。集電補助層１０３は、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２の流路部１０２Ｌとの間に配置している。集電補助層１０３は、発電セル１０１Ｍと同様の外形形状からなる。集電補助層１０３は、菱形等の開口を格子状に設けた金網状からなる。
【００４０】
封止部材１０４は、スペーサーとシールの機能を備え、いわゆるガスケットである。
【００４１】
封止部材１０４は、図８および図９に示すように、セルフレーム１０１Ｗとセパレータ１０２との間に配置され、セルフレーム１０１Ｗとセパレータ１０２との隙間を部分的に封止してガスの流れを制限する。
【００４２】
封止部材１０４は、セパレータ１０２のアノード側流入口（例えばアノード側第１流入口１０２ａ）およびアノード側流出口（例えばアノード側第１流出口１０２ｄ）から、セパレータ１０２のカソード側の流路に向かって、アノードガスＡＧが混入することを防止する。
【００４３】
モジュールエンド１０５は、図５〜図７に示すように、複数積層したセルユニット１００Ｔの下端または上端を保持するプレートである。
【００４４】
モジュールエンド１０５は、複数積層したセルユニット１００Ｔの下端または上端に配置している。モジュールエンド１０５は、セルユニット１００Ｔと同様の外形形状からなる。モジュールエンド１０５は、ガスを透過させない導電性材料からなり、発電セル１０１Ｍおよび他のモジュールエンド１０５と対向する一部の領域を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、モジュールエンド１０５に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００４５】
モジュールエンド１０５は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１０５ａ、アノード側第２流入口１０５ｂ、アノード側第３流入口１０５ｃ、アノード側第１流出口１０５ｄおよびアノード側第２流出口１０５ｅを設けている。モジュールエンド１０５は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスＣＧを通過させるカソード側第１流入口１０５ｆ、カソード側第２流入口１０５ｇ、カソード側第１流出口１０５ｈ、カソード側第２流出口１０５ｉおよびカソード側第３流出口１０５ｊを設けている。モジュールエンド１０５において、カソードガスＣＧの流入口および流出口は、モジュールエンド１０５の外周面とエアーシェルター１１０の内側面との空間に相当する。
【００４６】
上部集電板１０６は、図５に示し、セルユニット１００Ｔで発電された電力を外部に出力するものである。
【００４７】
上部集電板１０６は、上部モジュールユニット１００Ｐの上端に配置している。上部集電板１０６は、セルユニット１００Ｔと同様の外形形状からなる。上部集電板１０６は、外部の通電部材と接続される端子（不図示）を設けている。上部集電板１０６は、ガスを透過させない導電性材料からなり、セルユニット１００Ｔの発電セル１０１Ｍと対向する領域および端子の部分を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、上部集電板１０６に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００４８】
下部集電板１０７は、図７に示し、セルユニット１００Ｔで発電された電力を外部に出力するものである。
【００４９】
下部集電板１０７は、下部モジュールユニット１００Ｒの下端に配置している。下部集電板１０７は、上部集電板１０６と同様の外形形状からなる。下部集電板１０７は、外部の通電部材と接続される端子（不図示）を設けている。下部集電板１０７は、ガスを透過させない導電性材料からなり、セルユニット１００Ｔの発電セル１０１Ｍと対向する領域および端子の部分を除いて、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、下部集電板１０７に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００５０】
下部集電板１０７は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１０７ａ、アノード側第２流入口１０７ｂ、アノード側第３流入口１０７ｃ、アノード側第１流出口１０７ｄおよびアノード側第２流出口１０７ｅを設けている。下部集電板１０７は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスＣＧを通過させるカソード側第１流入口１０７ｆ、カソード側第２流入口１０７ｇ、カソード側第１流出口１０７ｈ、カソード側第２流出口１０７ｉおよびカソード側第３流出口１０７ｊを設けている。下部集電板１０７において、カソードガスＣＧの流入口および流出口は、下部集電板１０７の外周面とエアーシェルター１１０の内側面との空間に相当する。
【００５１】
下部エンドプレート１０８は、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００Ｓを下方から保持するものである。
【００５２】
下部エンドプレート１０８は、燃料電池スタック１００Ｓの下端に配置している。下部エンドプレート１０８は、一部を除いて、セルユニット１００Ｔと同様の外形形状からなる。下部エンドプレート１０８は、カソードガスＣＧの流入口および排出口を形成するために、長手方向Ｙに沿った両端を直線状に伸長させて形成している。下部エンドプレート１０８は、セルユニット１００Ｔよりも十分に厚く形成している。下部エンドプレート１０８は、例えば、金属からなり、下部集電板１０７と接触する上面を、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、下部エンドプレート１０８に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００５３】
下部エンドプレート１０８は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１０８ａ、アノード側第２流入口１０８ｂ、アノード側第３流入口１０８ｃ、アノード側第１流出口１０８ｄおよびアノード側第２流出口１０８ｅを設けている。下部エンドプレート１０８は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソードガスＣＧを通過させるカソード側第１流入口１０８ｆ、カソード側第２流入口１０８ｇ、カソード側第１流出口１０８ｈ、カソード側第２流出口１０８ｉおよびカソード側第３流出口１０８ｊを設けている。
【００５４】
上部エンドプレート１０９は、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００Ｓを上方から保持するものである。
【００５５】
上部エンドプレート１０９は、燃料電池スタック１００Ｓの上端に配置している。上部エンドプレート１０９は、下部エンドプレート１０８と同様の外形形状からなる。上部エンドプレート１０９は、下部エンドプレート１０８と異なり、ガスの流入口および排出口を設けていない。上部エンドプレート１０９は、例えば、金属からなり、上部集電板１０６と接触する下面を、絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、上部エンドプレート１０９に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００５６】
エアーシェルター１１０は、図２および図３に示すように、燃料電池スタック１００Ｓとの間において、カソードガスＣＧの流路を形成するものである。
【００５７】
エアーシェルター１１０は、下部エンドプレート１０８と上部エンドプレート１０９によって挟み込まれた燃料電池スタック１００Ｓを上方から覆っている。エアーシェルター１１０は、エアーシェルター１１０の内側面と燃料電池スタック１００Ｓの側面との隙間の部分によって、燃料電池スタック１００Ｓの構成部材のカソードガスＣＧの流入口と流出口を形成する。エアーシェルター１１０は、箱形状からなり、下部の全てと側部の一部を開口している。エアーシェルター１１０は、例えば、金属からなり、内側面を絶縁材またはコーティングを用いて絶縁している。絶縁材は、例えば、エアーシェルター１１０に酸化アルミニウムを固着させて構成する。
【００５８】
外部マニホールド１１１は、図１および図２に示し、外部から複数のセルユニット１００Ｔにガスを供給するものである。
【００５９】
外部マニホールド１１１は、セルスタックアッセンブリー１００Ｍの下方に配置している。外部マニホールド１１１は、下部エンドプレート１０８の形状を単純化した外形形状からなる。外部マニホールド１１１は、下部エンドプレート１０８よりも十分に厚く形成している。外部マニホールド１１１は、例えば、金属からなる。
【００６０】
外部マニホールド１１１は、セルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、アノードガスＡＧを通過させるアノード側第１流入口１１１ａ、アノード側第２流入口１１１ｂ、アノード側第３流入口１１１ｃ、アノード側第１流出口１１１ｄおよびアノード側第２流出口１１１ｅを設けている。外部マニホールド１１１は、カソードガスＣＧを通過させるセルユニット１００Ｔと積層方向Ｚに沿って相対的な位置が合うように、カソード側第１流入口１１１ｆ、カソード側第２流入口１１１ｇ、カソード側第１流出口１１１ｈ、カソード側第２流出口１１１ｉおよびカソード側第３流出口１１１ｊを設けている。
【００６１】
カバー１１２は、図１および図２に示すように、セルスタックアッセンブリー１００Ｍを被覆して保護するものである。
【００６２】
カバー１１２は、セルスタックアッセンブリー１００Ｍを、外部マニホールド１１１とともに上下から挟み込んでいる。カバー１１２は、箱形状からなり、下部を開口させている。カバー１１２は、例えば、金属からなり、内側面を絶縁材によって絶縁している。
【００６３】
（燃料電池スタック１００Ｓにおけるガスの流れ）
図１６Ａは、燃料電池スタック１００ＳにおけるアノードガスＡＧの流れを模式的に示す斜視図である。図１６Ｂは、燃料電池スタック１００ＳにおけるカソードガスＣＧの流れを模式的に示す斜視図である。
【００６４】
アノードガスＡＧは、外部マニホールド１１１、下部エンドプレート１０８、モジュールエンド１０５、セパレータ１０２、およびメタルサポートセルアッセンブリー１０１の各々の流入口を通過して、各々の発電セル１０１Ｍのアノード１０１Ｔに供給される。すなわち、アノードガスＡＧは、外部マニホールド１１１から終端の上部集電板１０６に至るまで、交互に積層されたセパレータ１０２とメタルサポートセルアッセンブリー１０１との隙間に設けられたアノード側の流路に分配して供給される。その後、アノードガスＡＧは、発電セル１０１Ｍで反応し、上記の各構成部材の各々の流出口を通過して排ガスの状態で排出される。
【００６５】
アノードガスＡＧは、図１６Ａにおいて、図１６Ａの下方に位置するセパレータ１０２のアノード側第１流入口１０２ａ、アノード側第２流入口１０２ｂおよびアノード側第３流入口１０２ｃを通過し、メタルサポートセルアッセンブリー１０１のアノード側第１流入口１０１ａ、アノード側第２流入口１０１ｂおよびアノード側第３流入口１０１ｃを通過した後、図１６Ａの上方に位置するセパレータ１０２の流路部１０２Ｌに流入して、メタルサポートセルアッセンブリー１０１の発電セル１０１Ｍのアノード１０１Ｔに供給される。アノード１０１Ｔで反応した後のアノードガスＡＧは、排気ガスの状態で、図１６Ａの上方に位置するセパレータ１０２の流路部１０２Ｌから流出して、メタルサポートセルアッセンブリー１０１のアノード側第１流出口１０１ｄおよびアノード側第２流出口１０１ｅを通過し、図１６Ａ中の下方に位置するセパレータ１０２のアノード側第１流出口１０２ｄおよびアノード側第２流出口１０２ｅを通過して外部に排出される。
【００６６】
カソードガスＣＧは、外部マニホールド１１１、下部エンドプレート１０８、モジュールエンド１０５、セパレータ１０２、およびメタルサポートセルアッセンブリー１０１の各々の流入口を通過して、発電セル１０１Ｍのカソード１０１Ｕに供給される。すなわち、カソードガスＣＧは、外部マニホールド１１１から終端の上部集電板１０６に至るまで、交互に積層されたメタルサポートセルアッセンブリー１０１とセパレータ１０２との隙間に設けられたカソード側の流路に分配して供給される。その後、カソードガスＣＧは、発電セル１０１Ｍで反応し、上記の各構成部材の各々の流出口を通過して排ガスの状態で排出される。上記の各構成部材におけるカソードガスＣＧの流入口および流出口は、各々の構成部材の外周面と、エアーシェルター１１０の内側面との間の隙間によって、構成している。
【００６７】
カソードガスＣＧは、図１６Ｂにおいて、図１６Ｂの下方に位置するセパレータ１０２のカソード側第１流入口１０２ｆおよびカソード側第２流入口１０２ｇを通過し、そのセパレータ１０２の流路部１０２Ｌに流入して、メタルサポートセルアッセンブリー１０１の発電セル１０１Ｍのカソード１０１Ｕに供給される。カソード１０１Ｕで反応した後のカソードガスＣＧは、排気ガスの状態で、図１６Ｂ中の下方に位置するセパレータ１０２の流路部１０２Ｌから流出して、そのセパレータ１０２のカソード側第１流出口１０２ｈ、カソード側第２流出口１０２ｉおよびカソード側第３流出口１０２ｊを通過して外部に排出される。
【００６８】
（グリッドバネ１２０）
グリッドバネ１２０（バネ部材に相当）は、図１５、図１７、図１８Ａ、図１８Ｂに示すように、発電セル１０１Ｍに向かってセパレータ１０２を押圧する弾発力を発生させる第１バネ部材１２１と、第１バネ部材１２１とは独立して弾発力を発生させる第２バネ部材１２２と、を有する。
【００６９】
グリッドバネ１２０は、平坦な基板１２５（第１基部および第２基部に相当）を有する。
【００７０】
第１バネ部材１２１は、基板１２５から片持ち梁となるように起立させて形成し弾性変形可能な複数の第１起立片１３０Ａ（バネ部に相当）を有する。第２バネ部材１２２は、基板１２５から片持ち梁となるように起立させて形成し弾性変形可能な複数の第２起立片１３０Ｂ（バネ部に相当）を有する。
【００７１】
起立片１３０Ａ、１３０Ｂは、積層方向Ｚに弾発力を発生させることによって、基板１２５とカソード１０１Ｕとの間およびセパレータ１０２とアノード１０１Ｔとの間に面圧を生じさせるバネとして機能する。
【００７２】
起立片１３０Ａ、１３０Ｂは、基板１２５の面方向に配置されている。基板１２５の隅部および中央部には、第１起立片１３０Ａが配置されている。第１起立片１３０Ａおよび第２起立片１３０Ｂは、起立の向きが互いに長手方向Ｙに対向するように交互に配置されている。基板１２５に占める第１起立片１３０Ａの設置面積は、１０％以上６０％以下であり、好ましくは、２０％以上５０％以下である。
【００７３】
第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１は、グリッドバネ１２０が加熱されると低下する。グリッドバネ１２０の加熱温度および加熱時間は、後述する燃料電池スタック１００Ｓの製造方法において説明する。
【００７４】
グリッドバネ１２０の加熱前の状態では、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２よりも大きいことによって、グリッドバネ１２０は高反力バネとして機能する。本明細書において「高反力バネ」とは、セルユニット１００Ｔを積層する際に、組み付けられる部品を支持するのに必要な反力を発生させるバネを意味する。組み付けられる部品を支持するのに必要な反力は、例えば、１００Ｎ程度である。グリッドバネ１２０の加熱前の状態における第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１と第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２との比は、ｋ１：ｋ２＝１．５〜３：１程度である。
【００７５】
グリッドバネ１２０の加熱後の状態では、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が加熱前の状態よりも小さいことによって、グリッドバネ１２０は低反力バネとして機能する。本明細書において「低反力バネ」とは、積層方向Ｚにおける部材（セパレータ１０２や発電セル１０１Ｍ）の変位や変形を吸収するのに必要な反力を発生させるバネを意味する。積層方向Ｚにおける部材の変位や変形を吸収するのに必要な反力は、例えば、上述した組み付けられる部品を支持するのに必要な反力の５０％〜８０％程度である。加熱前の状態における第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１１と加熱後の状態における第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１２との比は、ｋ１１：ｋ１２＝１：０．２〜０．５程度である。
【００７６】
グリッドバネ１２０の加熱前の状態において、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２よりも大きいことによって、第１起立片１３０Ａが発生させる反力は、第２起立片１３０Ｂが発生させる反力よりも大きい。これにより、第１起立片１３０Ａに作用する応力は、第２起立片１３０Ｂに作用する応力よりも大きい。そのため、グリッドバネ１２０が加熱されると、第１起立片１３０Ａが第２起立片１３０Ｂよりも優先してクリープ変形し、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が低下する。
【００７７】
グリッドバネ１２０の加熱後の状態において、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１は、第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２以下である。
【００７８】
第１起立片１３０Ａは、基板１２５からセパレータ１０２に向かって湾曲しつつ延びており、その先端部がセパレータ１０２に接触する。第２起立片１３０Ｂは、基板１２５からセパレータ１０２に向かって湾曲しつつ延びており、その先端部がセパレータ１０２に接触する。起立片１３０は、曲げ変形することによって、セルユニット１００Ｔの積層方向Ｚに弾発力を発生させる。
【００７９】
基板１２５に対する第１起立片１３０Ａの曲げ角度θ１は、基板１２５に対する第２起立片１３０Ｂの曲げ角度θ２よりも大きい。
【００８０】
第１起立片１３０Ａの板厚Ｈ１は、基板１２５からセパレータ１０２に向かって略一定である。第２起立片１３０Ｂの板厚Ｈ２は、基板１２５からセパレータ１０２に向かって小さい。
【００８１】
第１起立片１３０Ａの断面係数は、第２起立片１３０Ｂの断面係数よりも大きい。
【００８２】
図１７Ｂに示すように、第１起立片１３０Ａの幅Ｂ１は、第２起立片１３０Ｂの幅Ｂ２よりも大きい。第２起立片１３０Ｂの幅Ｂ２は、基板１２５からセパレータ１０２に向かって小さい。
【００８３】
第１起立片１３０Ａの幅Ｂ１や板厚Ｈ１および第２起立片１３０Ｂの幅Ｂ２や板厚Ｈ２は、第１起立片１３０Ａの断面係数が第２起立片１３０Ｂの断面係数よりも大きい限りにおいて特に限定されない。
【００８４】
（燃料電池スタック１００Ｓの製造方法）
燃料電池スタック１００Ｓの製造方法は、セルユニット１００Ｔを積層する工程Ｓ１と、グリッドバネ１２０のバネ定数Ｋを低下させる工程Ｓ２と、を有する。
【００８５】
セルユニット１００Ｔを積層する工程Ｓ１では、発電セル１０１Ｍに向かってセパレータ１０２を押圧する弾発力を発生させる第１起立片１３０Ａと、第１起立片１３０Ａとは独立して弾発力を発生させる第２起立片１３０Ｂと、を有するグリッドバネ１２０を配置する。
【００８６】
グリッドバネ１２０を配置する際には、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２よりも大きいことによって高反力バネとして機能するグリッドバネ１２０を配置する。
【００８７】
図２０Ａに示すように、グリッドバネ１２０のバネ定数Ｋを低下させる工程Ｓ２では、時間Δｔの間、グリッドバネ１２０を第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に加熱することによって、第１起立片１３０Ａをクリープ変形させる。これにより、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が低下する。第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１の低下に伴って、グリッドバネ１２０のバネ定数Ｋが低下し、グリッドバネ１２０は低反力バネとして機能するようになる。
【００８８】
第２温度Ｔ２は、燃料電池スタック１００Ｓの使用時の温度Ｔ３よりも高い。第１温度Ｔ１は常温、第２温度Ｔ２は７００℃程度、温度Ｔ３は６００℃程度である。加熱時間Δｔは、１時間程度である。
【００８９】
グリッドバネ１２０の加熱は、燃料電池スタック１００Ｓの出荷前における燃料電池スタック１００Ｓの試運転において行う。グリッドバネ１２０の加熱は、燃料電池スタック１００Ｓの試運転時に発電セル１０１Ｍから発生する熱エネルギーや、発電セル１０１Ｍに供給される高温のカソード１０１Ｕガスが有する熱エネルギーを利用して行う。
【００９０】
図２０Ｂに示すように、セルユニット１００Ｔを積層する工程Ｓ１では、一の発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２とを相対的に距離Δｄだけ近づけることによって、第１バネ部材１２１に降伏点よりも大きな応力を作用させ、第１バネ部材１２１を降伏させる。
【００９１】
＜燃料電池スタック１００Ｓの動作＞  上述したように、グリッドバネ１２０は、発電セル１０１Ｍに向かってセパレータ１０２を押圧する弾発力を発生させる第１起立片１３０Ａと、第１起立片１３０Ａとは独立して、発電セル１０１Ｍに向かってセパレータ１０２を押圧する弾発力を発生させる第２起立片１３０Ｂと、を有する。
【００９２】
図２１Ａに示すように、グリッドバネ１２０は、各々が独立したバネとして機能する第１起立片１３０Ａと第２起立片１３０Ｂとを並列接続したバネとみなすことができる。グリッドバネ１２０のバネ定数Ｋは、下記式に示すように、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１と第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２との和に等しい。
【００９３】
【数１】
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【００９４】
グリッドバネ１２０の加熱前の状態では、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２よりも大きい。これにより、グリッドバネ１２０の加熱前の状態では、下記式に示すように、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が支配的である。
【００９５】
【数２】
2019058902.tif 000004
【００９６】
図２１Ｂに示すように、グリッドバネ１２０の加熱前の状態において、燃料電池スタック１００Ｓに積層方向Ｚの押圧力Ｆ０を加えると、第１起立片１３０Ａが発生させる高反力Ｆ１によって、組み付けられる部品（発電セル１０１Ｍやセパレータ１０２等）が支持される。そのため、部品同士を密着させた状態で組み付けることができる。
【００９７】
グリッドバネ１２０を加熱すると、第１起立片１３０Ａが第２起立片１３０Ｂよりも優先的にクリープ変形する。これにより、図２２Ａに示すように、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が低下する。
【００９８】
図２２Ａでは、クリープ変形前の第１起立片１３０Ａのバネ定数をｋ１１、第２起立片１３０Ｂのバネ定数をｋ２１で示し、クリープ変形後の第１起立片１３０Ａのバネ定数をｋ１２、第２起立片１３０Ｂのバネ定数をｋ２２で示している。
【００９９】
加熱温度が第１閾値Ｔｃ１を超えると、第１起立片１３０Ａはクリープ変形してバネ定数ｋ１が低下する。加熱温度が第２閾値Ｔｃ２を超えると、第２起立片１３０Ｂもクリープ変形して、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１および第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２のいずれも低下する。加熱温度が第３閾値Ｔｃ３を超えるとクリープ変形後の第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１２は、第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２２以下となる。第３閾値Ｔｃ３は、６００℃程度である。
【０１００】
第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が低下すると、グリッドバネ１２０全体のバネ定数Ｋが低下する。これにより、グリッドバネ１２０に作用する力は低反力Ｆ２となり、グリッドバネ１２０の耐クリープ性が向上する。そのため、燃料電池スタック１００Ｓの使用時において、グリッドバネ１２０が発生させる弾発力によって、アノード１０１Ｔとセパレータ１０２との間およびカソード１０１Ｕとグリッドバネ１２０との間に十分な面圧を安定して確保できる。
【０１０１】
以上説明した実施形態の作用効果を説明する。
【０１０２】
燃料電池スタック１００Ｓは、電解質１０１Ｓを両側からアノード１０１Ｔおよびカソード１０１Ｕで狭持してなり、供給されたガスによって発電する発電セル１０１Ｍと、発電セル１０１Ｍとの間にガスの流通路である流路部１０２Ｌを区画形成するとともにアノード１０１Ｔと導通接触するセパレータ１０２と、を有するセルユニット１００Ｔを複数積層した燃料電池スタック１００Ｓである。燃料電池スタック１００Ｓは、発電セル１０１Ｍに向かってセパレータ１０２を押圧する弾発力を発生させる第１起立片１３０Ａと、第１起立片１３０Ａとは独立して弾発力を発生させる第２起立片１３０Ｂと、を備えるグリッドバネ１２０を有する。第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１は、グリッドバネ１２０が加熱されることによって低下する。加熱前の状態では、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２よりも大きいことによって、グリッドバネ１２０は低反力バネとして機能する。加熱後の状態では、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が加熱前の状態よりも小さいことによって、グリッドバネ１２０は低反力バネとして機能する。
【０１０３】
かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、グリッドバネ１２０の加熱前の状態では、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が第２起立片１３０Ｂのバネ定数ｋ２よりも大きい。これにより、セルユニット１００Ｔを積層する際に、第１起立片１３０Ａが発生させる高反力によって、組み付けられる部品（発電セル１０１Ｍやセパレータ１０２等）を支持し、部品同士を密着させた状態で組み付けることができる。一方、グリッドバネ１２０の加熱後の状態では、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１が加熱前の状態よりも小さいことによって、グリッドバネ１２０は低反力バネとして機能する。そのため、グリッドバネ１２０の耐クリープ性が向上し、燃料電池スタック１００Ｓの使用時においてグリッドバネ１２０が高温になった場合であっても、第２起立片１３０Ｂによって、アノード１０１Ｔとセパレータ１０２との間およびカソード１０１Ｕとグリッドバネ１２０との間に十分な面圧を安定して確保できる。従って、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、グリッドバネ１２０のクリープ変形に起因した発電性能の低下を防止できる。
【０１０４】
特に、本実施形態に係る燃料電池スタック１００Ｓは、電解質１０１Ｓとして固体酸化物セラミックスを用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）であるため、稼働温度が約７００〜１０００℃と非常に高い。このため、固体高分子膜形燃料電池に比べて、稼働時にグリッドバネ１２０が比較的クリープ変形し易い。上記構成により、燃料電池スタック１００Ｓは、高温状態での長期間の運転においても発電性能を維持できる。
【０１０５】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法における第１バネ部材１２１のバネ定数ｋ１は、グリッドバネ１２０の加熱後の状態において、第２バネ部材１２２のバネ定数ｋ２以下である。
【０１０６】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、グリッドバネ１２０の加熱後の状態におけるバネ定数Ｋをより確実に低下させることができる。そのため、グリッドバネ１２０の耐クリープ性をより確実に向上させることができる。
【０１０７】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法において、第１起立片１３０Ａは、基板１２５から湾曲しつつ延びており、その先端部がセパレータ１０２に接触する。また、第２起立片１３０Ｂは、基板１２５から湾曲しつつ延びており、その先端部がセパレータ１０２に接触する。そして、グリッドバネ１２０は、第１起立片１３０Ａおよび第２起立片１３０Ｂが曲げ変形することによって弾発力を発生させる。
【０１０８】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、曲げ変形という簡便な構成によって、弾発力を発生させることができる。そのため、かかる燃料電池スタック１００Ｓおよび燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、燃料電池スタック１００Ｓの製造が容易になる。
【０１０９】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法において、基板１２５に対する第１起立片１３０Ａの曲げ角度θ１は、第２起立片１３０Ｂに対する第２起立片１３０Ｂの曲げ角度θ２よりも大きい。
【０１１０】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、第１起立片１３０Ａの曲げ角度θ１および第２起立片１３０Ｂの曲げ角度θ２を調整するという簡便な方法によって、第１起立片１３０Ａのバネ定数および第２起立片１３０Ｂのバネ定数を調整できる。
【０１１１】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法において、第１起立片１３０Ａの断面係数は、第２起立片１３０Ｂの断面係数よりも大きい。
【０１１２】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、第１起立片１３０Ａの断面係数および第２起立片１３０Ｂの断面係数を調整するという簡便な方法によって、第１起立片１３０Ａのバネ定数および第２起立片１３０Ｂのバネ定数を調整できる。
【０１１３】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法において、第２起立片１３０Ｂの幅Ｂ２は、基板１２５からセパレータ１０２に向かって小さい。
【０１１４】
かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、第２起立片１３０Ｂの曲げ剛性が、セパレータ１０２に接触する側から遠ざかるにつれて大きくなる。これにより、第２起立片１３０Ｂにおいて、曲げ応力がより均等に作用する。そのため、第２起立片１３０Ｂに作用する応力を分散させることができるから、第２起立片１３０Ｂのクリープ変形をより確実に抑制できる。
【０１１５】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法において、第２起立片１３０Ｂの板厚Ｈ２は、基板１２５からセパレータ１０２に向かって小さい。
【０１１６】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、第２起立片１３０Ｂの曲げ剛性が、セパレータ１０２に接触する側から遠ざかるにつれて大きくなる。これにより、第２起立片１３０Ｂにおいて、曲げ応力がより均等に作用する。そのため、第２起立片１３０Ｂに作用する応力を分散させることができるから、第２起立片１３０Ｂのクリープ変形をより確実に抑制できる。
【０１１７】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法において、グリッドバネ１２０は、第１起立片１３０Ａおよび第２起立片１３０Ｂを、セパレータ１０２の面方向に沿って配置してなる。グリッドバネ１２０の隅部および中央部には、第１起立片１３０Ａが配置されている。
【０１１８】
かかる燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、第１温度Ｔ１において第２起立片１３０Ｂよりも大きなバネ定数を備える第１起立片１３０Ａによって、アノード１０１Ｔに向かってセパレータ１０２を面方向に均等に押圧できる。そのため、セルユニット１００Ｔを積層する際の部品の組付け精度が向上する。
【０１１９】
また、かかる燃料電池スタック１００Ｓの製造方法において、発電セル１０１Ｍを積層する際には、一の発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２とを相対的に近づけることによって第１起立片１３０Ａに積層方向Ｚの力を作用させ、第１起立片１３０Ａを降伏させる。
【０１２０】
かかる燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、第１起立片１３０Ａを降伏させることによって、第１起立片１３０Ａが塑性変形する。これにより、グリッドバネ１２０を加熱した際に、第１起立片１３０Ａのクリープ変形を促進させることができる。そのため、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１の低下に伴って、グリッドバネ１２０のバネ定数Ｋをさらに確実に低下させることができる。その結果、グリッドバネ１２０の耐クリープ性をさらに確実に向上させることができる。
【０１２１】
（変形例１）
上述した実施形態では、第１起立片１３０Ａおよび第２起立片１３０Ｂは、曲げ変形を生じさせる形態として、ともに片持ち梁として構成した。しかしながら、起立片１３０の形態は、曲げ変形を生じる限りにおいて特に限定されない。
【０１２２】
第１起立片１３０Ａは、図２３Ａおよび図２３Ｂに示すように、フープバネの形態としてもよい。
【０１２３】
本変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、第１起立片１３０Ａをフープバネにするという簡便な構成によって、第１起立片１３０Ａの第１バネ定数Ｋ１を、第２起立片１３０Ｂのバネ定数よりも容易に大きくできる。
【０１２４】
（変形例２）
また、第２起立片１３０Ｂは、図２４Ａおよび図２４Ｂに示すように、等モーメント梁としてもよい。等モーメント梁とは、断面二次モーメントが、第２起立片１３０Ｂの延びている方向に沿って一定であることを意味する。
【０１２５】
第２起立片１３０Ｂは、モーメント調整用の開口部２１０を有する。開口部２１０の幅は、基板１２５から第２起立片１３０Ｂの先端に向かうにつれて大きくなっている。開口部２１０は、三角形形状を備える。
【０１２６】
第２バネ部材１２２は、積層方向Ｚにおける第２起立片１３０Ｂの変位を規制する規制部２２０をさらに有してもよい。
【０１２７】
規制部２２０は、第２起立片１３０Ｂから基板１２５側に向かって延びている。規制部２２０は、第２起立片１３０Ｂの一部を切り欠いて起立させた形状を備える。モーメント調整用の開口部２１０は、規制部１３２の形成とともに形成し得る。
【０１２８】
本変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、第２起立片１３０Ｂは、等モーメント梁である。これにより、第２起立片１３０Ｂにおいて、曲げ応力がより均等に作用する。そのため、第２起立片１３０Ｂに作用する応力を分散させることができるから、第２起立片１３０Ｂのクリープ変形をより確実に抑制できる。
【０１２９】
また、本変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、第２起立片１３０Ｂは、積層方向Ｚにおける第２起立片１３０Ｂの変位を規制する規制部１３２を有する。これにより、燃料電池スタック１００Ｓは、第２起立片１３０Ｂが過度に曲げ変形することを防止できる。そのため、カソード１０１Ｕと基板１２５との間およびアノード１０１Ｔとセパレータ１０２との間にさらに確実に面圧を付与できる。
【０１３０】
（変形例３）
上述した実施形態では、グリッドバネ１２０は、第１起立片１３０Ａおよび第２起立片１３０Ｂを一の基板１２５に配置することによって構成された。しかしながら、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２５Ｃおよび図２５Ｄに示すように、グリッドバネ１２０は、第１起立片１３０Ａおよび第２起立片１３０Ｂを異なる基板１２５に配置することによって構成してもよい。
【０１３１】
グリッドバネ１２０は、第１グリッドバネ１２０Ａ（図２５Ｂ参照）と、第１グリッドバネ１２０Ａとは独立して弾発力を発生させる第２グリッドバネ１２０Ｂ（図２５Ａ参照）と、を有する。グリッドバネ１２０は、第１グリッドバネ１２０Ａに第２グリッドバネ１２０Ｂを積層して構成される（図２５Ｃ参照）。
【０１３２】
第１グリッドバネ１２０Ａは、平坦な第１基板１２５Ａ（第１基部に相当）と、第１基板１２５Ａから片持ち梁となるように起立させて形成し弾性変形可能な複数の第１起立片１３０Ａ（第１バネ部に相当）と、を有する。
【０１３３】
第２グリッドバネ１２０Ｂは、平坦な第２基板１２５Ｂ（第２基部に相当）と、第２基板１２５Ｂから片持ち梁となるように起立させて形成し弾性変形可能な複数の第２起立片１３０Ｂ（第２バネ部に相当）と、を有する。
【０１３４】
第２起立片１３０Ｂの板厚Ｈ２は、第１起立片１３０Ａの板厚Ｈ１よりも薄い。
【０１３５】
第１起立片１３０Ａの板厚Ｈ１と第１基板１２５Ａの板厚とは同じである。第２基板１２５Ｂの板厚Ｈ２と第２起立片１３０Ｂの板厚とは同じである。
【０１３６】
第２基板１２５Ｂは、第１起立片１３０Ａを収容する開口部３１０を有する。開口部３１０は、第１グリッドバネ１２０Ａに第２グリッドバネ１２０Ｂが積層された状態において第１起立片１３０Ａを収容する（図２５Ｃ参照）。
【０１３７】
本変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、グリッドバネ１２０は、第１グリッドバネ１２０Ａに第２グリッドバネ１２０Ｂを積層してなる。これにより、第１グリッドバネ１２０Ａと第２グリッドバネ１２０Ｂとを互いに独立した工程で形成できるから、バネ定数の異なる第１グリッドバネ１２０Ａおよび第２グリッドバネ１２０Ｂの製造を容易にできる。
【０１３８】
本変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、第２起立片１３０Ｂの板厚Ｈ２は、第１起立片１３０Ａの板厚Ｈ１よりも薄い。これにより、セルユニット１００Ｔを積層する際に、第２起立片１３０Ｂよりも板厚が大きい第１起立片１３０Ａによって、アノード１０１Ｔとセパレータ１０２とを押し付けることができる。このとき、第２起立片１３０Ｂよりも第１起立片１３０Ａの方が作用する応力が大きいから、グリッドバネ１２０が加熱されたときに、第１起立片１３０Ａを優先的にクリープ変形させることができる。これにより、第１起立片１３０Ａのバネ定数ｋ１の低下に伴って、グリッドバネ１２０のバネ定数Ｋをさらに確実に低下させることができる。そのため、グリッドバネ１２０の耐クリープ性をさらに確実に向上させることができる。
【０１３９】
（変形例４）
変形例３において上述した形態において、図２６Ａ、図２６Ｂおよび図２６Ｃに示すように、グリッドバネ１２０は、第１起立片１３０Ａと第２起立片１３０Ｂとの間の位置決めを行う位置決め機構４１０と、第１グリッドバネ１２０Ａと第２グリッドバネ１２０Ｂの積層方向Ｚにおける一の側から他の側にガスを流通させる流通部４２０と、をさらに有してもよい。
【０１４０】
第２グリッドバネ１２０Ｂは、第１起立片１３０Ａを収容する開口部３１０を有する。位置決め機構４１０は、開口部３１０を構成する縁部に凹部４１１を有するとともに、凹部４１１に嵌合する凸部４１２を第１基板１２５Ａに有する。
【０１４１】
流通部４２０は、第１基板１２５Ａの板厚方向に開口する第１開口部４２１と、第２基板１２５Ｂの板厚方向に開口する第２開口部４２２と、を有する。第１開口部４２１と第２開口部４２２とは、第１グリッドバネ１２０Ａと第２グリッドバネ１２０Ｂを重ねた状態において連通する。第１開口部４２１と第２開口部４２２とは、第１グリッドバネ１２０Ａと第２グリッドバネ１２０Ｂを積層した状態のグリッドバネ１２０を平面視した際に、短手方向Ｘにオフセットしている（図２６Ｃ参照）。
【０１４２】
第１起立片１３０Ａおよび第２起立片１３０Ｂは、短手方向Ｘに沿って配置されている。凹部４１１は、開口部３１０を構成する短手方向Ｘに沿う縁部の中央付近に形成されている。凸部４１２は、一の第１起立片１３０Ａと他の第１起立片１３０Ａとの間に配置されている。凸部４１２は、第１グリッドバネ１２０Ａに第２グリッドバネ１２０Ｂを積層したときに第２グリッドバネ１２０Ｂが配置される側に向かって、第１基板１２５Ａにおいて一の第１起立片１３０Ａと他の第１起立片１３０Ａとの間に挟まれた部位を湾曲させた形状を備える。
【０１４３】
第１開口部４２１は、第１基板１２５Ａにおいて、第１起立片１３０Ａとは異なる位置に配置されている。
【０１４４】
第２起立片１３０Ｂは、第２基板１２５Ｂの一部を切り欠いて起立させた形状を備える。第２開口部４２２は、第２起立片１３０Ｂの形成とともに形成される。
【０１４５】
本変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、グリッドバネ１２０は、第１起立片１３０Ａと第２起立片１３０Ｂとの間の位置決めを行う位置決め機構４１０を有する。これにより、第１グリッドバネ１２０Ａと第２グリッドバネ１２０Ｂとを積層する際の第１起立片１３０Ａと第２起立片１３０Ｂとの間の位置決めを容易に行うことができる。そのため、かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、グリッドバネ１２０を容易に製造できる。
【０１４６】
また、本変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、第１グリッドバネ１２０Ａと第２グリッドバネ１２０Ｂの積層方向Ｚにおける一の側から他の側にガスを流通させる流通部４２０を有する。これにより、第１グリッドバネ１２０Ａと第２グリッドバネ１２０Ｂの積層方向における一の側から他の側にガスを流通させることができる。そのため、発電セル１０１Ｍに供給されるガスの量が増加するから、発電セル１０１Ｍにおいて発電される電力を大きくすることができる。
【０１４７】
（変形例５）
上述した変形例３および変形例４では、第１グリッドバネ１２０Ａに第２グリッドバネ１２０Ｂが積層された状態において、第１起立片１３０Ａと第２起立片１３０Ｂとは、グリッドバネ１２０の平面視において異なる位置に配置されていた。
【０１４８】
しかしながら、図２７Ａ、図２７Ｂ、図２７Ｃおよび図２７Ｄに示すように、第１起立片１３０Ａと第２起立片１３０Ｂとは、積層方向Ｚにおいて重なって配置されていてもよい。
【０１４９】
第１起立片１３０Ａは、第１温度Ｔ１において、図２７Ｃに示すように、セパレータ１０２を押圧する。第１起立片１３０Ａは、第２温度Ｔ２において、図２７Ｄに示すように、第２起立片１３０Ｂの積層方向Ｚにおける変形を規制する。
【０１５０】
本変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、第２温度Ｔ２において、第１起立片１３０Ａは、第２起立片１３０Ｂが積層方向Ｚに過度に変形することを防止できる。その結果、カソード１０１Ｕと基板１２５との間およびアノード１０１Ｔとセパレータ１０２との間にさらに確実に面圧を付与できる。
【０１５１】
（変形例６）
起立片１３０は、図２８に示すように、起立片１３０の位置決めを行う位置決め機構５１０を有してもよい。
【０１５２】
位置決め機構５１０は、セパレータ１０２に起立片１３０を接合するための接合位置決め部５２０と、セパレータ１０２の面方向における位置決めを行う面方向位置決め部５３０と、積層方向Ｚの位置決めを行う積層方向位置決め部５４０と、を有する。
【０１５３】
接合位置決め部５２０は、セパレータ１０２に対して面接触する平面部５２１を有する。平面部５２１において、起立片１３０は、セパレータ１０２に溶接接合される。
【０１５４】
面方向位置決め部５３０は、セパレータ１０２の凹部１０２ｙに付き当てられることによって、セパレータ１０２の面方向における起立片１３０の位置決めを行う。面方向位置決め部５３０は、平面部５２１から、セパレータ１０２の凹部１０２ｙに向かって延びている。面方向位置決め部５３０の先端は、凹部１０２ｙの凹み側に向かって屈曲している。
【０１５５】
積層方向位置決め部５４０は、起立片１３０から、セパレータ１０２に向かって積層方向Ｚに延びている。積層方向位置決め部５４０は、起立片１３０が変位したときにセパレータ１０２に当接することによって、起立片１３０の積層方向Ｚの変位を規制する。これにより、起立片１３０が積層方向Ｚに過度に変形することを防止できる。
【０１５６】
変形例に係る燃料電池スタック１００Ｓ、セルユニット１００Ｔおよびグリッドバネ１２０によれば、グリッドバネ１２０は、起立片１３０の位置決めを行う位置決め機構５１０を有する。これにより、発電セル１０１Ｍとセパレータ１０２との間にグリッドバネ１２０を配置する際に、グリッドバネ１２０の位置決めを容易に行うことができる。そのため、かかる燃料電池スタック１００Ｓによれば、燃料電池スタック１００Ｓの製造を容易に行うことができる。
【０１５７】
（変形例７）
図２９Ａおよび図２９Ｂに示すように、グリッドバネ１２０は、グリッドバネ１２０が加熱されると消失する第１グリッドバネ１２０Ａと、第１グリッドバネ１２０Ａとは独立して弾発力を発生させる第２グリッドバネ１２０Ｂと、を有してもよい。
【０１５８】
第１グリッドバネ１２０Ａは、グリッドバネ１２０が第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に加熱されると消失する材料で構成される。第１グリッドバネ１２０Ａは、例えば、カーボンペーパーによって構成できる。
【０１５９】
第２グリッドバネ１２０Ｂは、第２起立片１３０Ｂを有する。第２起立片１３０Ｂの構成は、上述した実施形態に係るものと同じでる。
【０１６０】
図２７Ｃに示すように、第１グリッドバネ１２０Ａは、枠体６１０（第１バネ部に相当）と、第２グリッドバネ１２０Ｂに積層された際に第２グリッドバネ１２０Ｂの第２起立片１３０Ｂを収容する開口部６２０と、を有する。
【０１６１】
第１グリッドバネ１２０Ａは、グリッドバネ１２０の加熱前の状態において、図２７Ｄに示すように、枠体６１０によってセパレータ１０２を押圧する。
【０１６２】
本変形例によっても、上述した実施形態と同様に、グリッドバネ１２０のクリープ変形に起因した燃料電池スタック１００Ｓの発電性能の低下を防止できる。
【０１６３】
また、本変形例にかかるセルユニット１００Ｔ、グリッドバネ１２０および燃料電池スタック１００Ｓの製造方法によれば、グリッドバネ１２０が加熱されると第１グリッドバネ１２０Ａが消失するから、グリッドバネ１２０全体のバネ定数Ｋをさらに確実に小さくできる。そのため、グリッドバネ１２０の耐クリープ性がさらに確実に向上する。
【０１６４】
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
【０１６５】
例えば、第１温度、第２温度、第３温度および加熱時間は、実施形態の説明において上述した値に限定されない。
【０１６６】
また、グリッドバネの加熱は、上述した出荷前の試運転による加熱に限定されず、燃料電池スタックに用いられるシール材料等の焼成と合わせて、グリッドバネを加熱してもよい。
【０１６７】
なお、第１実施形態ではグリッドバネの板厚は、たわみ易くするため先端に向けて漸減させたが、他の実施形態のように一定とするものでも良いことはもちろんである。
【０１６８】
本出願は、２０１７年９月２２日に出願された日本国特許出願第２０１７−１８２９８１号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として引用されている。
【符号の説明】
【０１６９】
１００    燃料電池スタック、
１００Ｍ  セルスタックアッセンブリー、
１００Ｓ  スタック、
１００Ｔ  セルユニット、
１００Ｕ  接合体、
１００Ｐ  上部モジュールユニット、
１００Ｑ  中部モジュールユニット、
１００Ｒ  下部モジュールユニット、
１０１    メタルサポートセルアッセンブリー、
１０１Ｍ  発電セル、
１０１Ｎ  メタルサポートセル、
１０１Ｓ  電解質、
１０１Ｔ  アノード（燃料極）、
１０１Ｕ  カソード（酸化剤極）、
１０１Ｖ  サポートメタル、
１０１Ｗ  セルフレーム、
１０１ｋ  開口部、
１０２    セパレータ、
１０２Ｌ  流路部、
１０２ｐ  外縁、
１０２ｑ  溝、
１０２ｘ  平坦部、
１０２ｙ  アノード側突起、
１０２ｚ  カソード側突起、
１０３    集電補助層、
１０４    封止部材、
１０５    モジュールエンド、
１０６    上部集電板、
１０７    下部集電板、
１０８    下部エンドプレート、
１０９    上部エンドプレート、
１１０    エアーシェルター、
１１１    外部マニホールド、
１０１ａ，１０２ａ，１０５ａ，１０７ａ，１０８ａ，１１１ａ  アノード側第１流入口、
１０１ｂ，１０２ｂ，１０５ｂ，１０７ｂ，１１１ｂ，１０８ｂ  アノード側第２流入口、
１０１ｃ，１０２ｃ，１０５ｃ，１０７ｃ，１１１ｃ，１０８ｃ  アノード側第３流入口、
１０１ｄ，１０２ｄ，１０８ｄ，１０７ｄ，１１１ｄ，１０５ｄ  アノード側第１流出口、
１０１ｅ，１０２ｅ，１０５ｅ，１０７ｅ，１１１ｅ，１０８ｅ  アノード側第２流出口、
１０１ｆ，１０８ｆ，１０２ｆ，１０５ｆ，１０７ｆ，１１１ｆ  カソード側第１流入口、
１０１ｇ，１０２ｇ，１０５ｇ，１０７ｇ，１０８ｇ，１１１ｇ  カソード側第２流入口、
１０１ｈ，１０２ｈ，１１１ｈ，１０５ｈ，１０７ｈ，１０８ｈ  カソード側第１流出口、
１０１ｉ，１０２ｉ，１０５ｉ，１０７ｉ，１０８ｉ，１１１ｉ  カソード側第２流出口、
１０１ｊ，１０２ｊ，１０５ｊ，１０７ｊ，１０８ｊ，１１１ｊ  カソード側第３流出口、
１１２      カバー、
１２０    グリッドバネ（バネ部材）、
１２０Ａ  第１グリッドバネ（第１バネ部材）、
１２０Ｂ  第２グリッドバネ（第２バネ部材）、
１２１    第１バネ部材、
１２２    第２バネ部材、
１２５Ａ  第１基板、
１２５Ｂ  第２基板、
１３０Ａ  第１起立片（バネ部）、
１３０Ｂ  第２起立片（バネ部）、
３１０    開口部、
４１０、５１０  位置決め機構、
４２０    流通部、
Ｖ        接合ライン、
ＡＧ      アノードガス、
ＣＧ      カソードガス、
Ｘ        （燃料電池スタックの）短手方向、
Ｙ        （燃料電池スタックの）長手方向、
Ｚ        （燃料電池スタックの）積層方向。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【国際調査報告】
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2019058902.tif 000054
2019058902.tif 000055