(57)【要約】【課題】金属部材中を透過するおそれの有る気体の圧力を、深い穴を有する金属部材を備えた圧力センサにおいて、精度良く検出することが可能な技術を提供する。【解決手段】圧力センサ１０は、気体の圧力を検出するために用いられるものである。この圧力センサ１０は、一端が開口し他端に底を有する穴部であって前記気体が導入される穴部２１を備えた金属部材２０と、金属部材２０の外面の、前記穴部２１の底面に対向する位置に設けられた圧力検知部２６と、を備えている。そして、少なくとも前記穴部２１の底面に、気体の透過を抑制する透過抑制膜２８が、気相成長法によって形成されている。【選択図】図３
2011002393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の圧力を検出するために用いられる圧力センサであって、
一端が開口し他端に底を有する穴部であって前記気体が導入される穴部を備えた金属部材と、
前記金属部材の外面の、前記穴部の底面に対向する位置に設けられた圧力検知部と、を備え、
少なくとも前記穴部の底面に、前記気体の透過を抑制する透過抑制膜が、気相成長法またはメッキ法によって形成されている
圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサであって、
前記気相成長法は、化学気相成長法または物理気相成長法である、圧力センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧力センサであって、
前記透過抑制膜は、アルミニウム、チタン、金、銀、銅、スズの少なくともいずれか一つを含む、圧力センサ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
前記穴部に対して、所定の時間、前記気体を、前記気体の圧力および温度の少なくとも一方が前記圧力センサの使用時以上の圧力または温度の状態にして供給するエイジング処理が施されている、圧力センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の圧力センサであって、
前記所定の時間は、前記圧力センサに前記透過抑制膜が形成されていない状態で、前記圧力センサが使用された場合に、前記圧力検知部からの出力が平衡化するまでの時間に基づいて定められている、圧力センサ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
前記圧力センサの使用後、所定のタイミングで、前記穴部に前記気体が導入されない状態にするリフレッシュ処理が施される、圧力センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の圧力センサであって、
前記リフレッシュ処理中に前記圧力センサが加熱される、圧力センサ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
前記圧力検知部は、前記金属部材の外面に、ガラスによって接着されている、圧力センサ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の圧力センサであって、
前記気体は、水素ガスである、圧力センサ。
【請求項１０】
気体の圧力を検出するために用いられる圧力センサの製造方法であって、
一端が開口し他端に底を有する穴部であって前記気体が導入される穴部を備えた金属部材を用意する工程と、
少なくとも前記穴部の底面に、気相成長法によって、前記気体の透過を抑制する透過抑制膜を形成する工程と、
前記金属部材の外面の、前記穴部の底に対向する位置に、圧力検知部を設ける工程と
を備える製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の圧力を検出する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧な気体の圧力を検出する圧力センサとして、例えば、特許文献１に開示された圧力センサがある。特許文献１に記載の圧力センサは、４２アロイ等の低熱膨張金属からなる金属部材に深い穴が形成された構造を有している。この圧力センサでは、前述した穴に、測定対象となる高圧な気体を導入し、その穴の底部の変形を歪みゲージで検出することで、気体の圧力を測定している。特許文献１に記載の圧力センサは、このような構造の金属部材を採用することにより、高圧な気体に対する耐圧強度を高めている。
【０００３】
しかし、このような圧力センサによって、高圧な水素ガスの圧力を測定しようとすると、金属部材の内部を水素が透過する現象が生じる場合があった。特に、透過した水素が、金属部材と歪みゲージとの間、より詳しくは、金属部材に歪みゲージを接着している接着剤内の気泡の中、に滞留すると、滞留した水素の圧力によって、歪みゲージの出力が変動するという問題があった。このような問題は、水素ガスの圧力を測定する場合に限られず、金属部材を透過可能な気体の圧力を測定する場合に共通する問題であった。
【０００４】
上述した問題に対して、金属部材そのものの材質を変更する手法も考えられる。しかし、金属部材の材質としては、低い膨張率でかつ高強度であることが要求され、水素ガスの圧力を検出する場合には、耐水素脆性をも備えている必要がある。そのため、金属部材の材質そのものを見直すことは大変困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９６１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、金属部材中を透過するおそれの有る気体の圧力を、深い穴を有する金属部材を備えた圧力センサにおいて、精度良く検出することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］気体の圧力を検出するために用いられる圧力センサであって、一端が開口し他端に底を有する穴部であって前記気体が導入される穴部を備えた金属部材と、前記金属部材の外面の、前記穴部の底面に対向する位置に設けられた圧力検知部と、を備え、少なくとも前記穴部の底面に、前記気体の透過を抑制する透過抑制膜が、気相成長法またはメッキ法によって形成されている圧力センサ。
【０００９】
このような態様の圧力センサであれば、金属部材に設けられた穴部の少なくとも底面に、気体の透過を抑制する透過抑制膜が形成されている。そのため、金属部材中を透過するおそれの有る気体が、穴部内から圧力検知部に向かって金属部材中を透過することを抑制することができる。この結果、透過した気体によって圧力検知部が圧力を誤検出することが抑制されるので、気体の圧力を精度良く検出することが可能になる。また、上記態様であれば、穴部の底面に透過抑制膜を形成することで気体の透過を抑制することができるので、金属部材の材質を変更することなく、圧力検出の精度を向上させることができる。
【００１０】
［適用例２］適用例１に記載の圧力センサであって、前記気相成長法は、化学気相成長法または物理気相成長法である圧力センサ。このような態様であれば、化学気相成長法または物理気相成長法によって、透過抑制膜を穴部内に良好に形成することができる。また、透過抑制膜は、気相成長法以外のメッキ法などによっても良好に形成することが可能である。
【００１１】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の圧力センサであって、前記透過抑制膜は、アルミニウム、チタン、金、銀、銅、スズの少なくともいずれか一つを含む圧力センサ。このような態様であれば、これらの金属の性質を利用することで、金属部材中を透過するおそれの有る気体が金属部材中を透過してしまうことを効果的に抑制することができる。
【００１２】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の圧力センサであって、前記穴部に対して、所定の時間、前記気体を、前記気体の圧力および温度の少なくとも一方が前記圧力センサの使用時以上の圧力または温度の状態にして供給するエイジング処理が施されている圧力センサ。このような態様であれば、透過抑制膜が形成された上に、エイジング処理が施されるので、より精度良く気体の圧力を検出することができる。
【００１３】
［適用例５］適用例４に記載の圧力センサであって、前記所定の時間は、前記圧力センサに前記透過抑制膜が形成されていない状態で、前記圧力センサが使用された場合に、前記圧力検知部からの出力が平衡化するまでの時間に基づいて定められている圧力センサ。このような態様であれば、エイジング処理を施す時間を適切な時間に定めることができる。
【００１４】
［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれかに記載の圧力センサであって、前記圧力センサの使用後、所定のタイミングで、前記穴部に前記気体が導入されない状態にするリフレッシュ処理が施される圧力センサ。このような態様であれば、仮に、気体が金属部材中に透過したとしても、その透過した気体を外部に拡散させることができる。
【００１５】
［適用例７］適用例６に記載の圧力センサであって、前記リフレッシュ処理中に前記圧力センサが加熱される圧力センサ。このような態様であれば、金属部材中に気体が透過した場合であっても、その透過した気体を速やかに外部に拡散させることができる。
【００１６】
［適用例８］適用例１ないし適用例７のいずれかに記載の圧力センサであって、前記圧力検知部は、前記金属部材の外面に、ガラスによって接着されている圧力センサ。このような態様であれば、穴部の底面に透過抑制膜を形成することによって、気体がガラス内に透過して滞留することを抑制することができる。この結果、このガラスによって接着された圧力検知部による圧力の誤検出を抑制することができる。
【００１７】
［適用例９］適用例１ないし適用例８のいずれかに記載の圧力センサであって、前記気体は、水素ガスである圧力センサ。このような態様であれば、金属部材中を水素が透過することを抑制することができる。
【００１８】
なお、本発明は、上述した圧力センサとしての構成のほか、圧力センサの製造方法や、この圧力センサを備えた燃料電池システム、この燃料電池システムを備えた車両、としても構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】圧力センサ１０を備える燃料電池システム１００の概略構成を示す図である。
【図２】圧力センサ１０の概略構成を示す断面図である。
【図３】金属ステム２０の拡大断面図である。
【図４】圧力センサ１０の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】透過抑制膜２８の構造を示す断面図である。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【図７】第２実施例における圧力センサ１０の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】透過抑制膜２８の形成されていない圧力センサの出力変動を異なる圧力毎に表すグラフである。
【図９】透過抑制膜２８の形成されていない圧力センサの出力変動を異なる温度毎に表すグラフである。
【図１０】リフレッシュ処理のフローチャートである。
【図１１】リフレッシュ処理による効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
（Ａ１）燃料電池システムの概略構成：
（Ａ２）圧力センサの構成：
（Ａ３）圧力センサの製造方法：
（Ａ４）実験結果：
Ｂ．第２実施例（エイジング処理）：
Ｃ．第３実施例（リフレッシュ処理）：
Ｄ．変形例：
【００２１】
Ａ．第１実施例：
（Ａ１）燃料電池システムの概略構成：
図１は、本発明の実施例としての圧力センサ１０を備える燃料電池システム１００の概略構成を示す図である。燃料電池システム１００は、２つの水素タンク１１０，１２０を備えている。それぞれの水素タンク１１０，１２０には、分岐管１３０を介して、各水素タンク１１０，１２０に水素ガスを充填するための充填口１３５が接続されている。水素タンク１１０，１２０には、この充填口１３５を通じて、７０ＭＰａの水素ガスが充填される。水素ガスの充填時には、断熱圧縮により、水素ガスは８５℃程度まで温度が上昇する。なお、図１には、水素タンクを２つ示したが、その数は特に限定されない。
【００２２】
各水素タンク１１０，１２０は、遮断弁１１２，１２２、集合管１４０、圧力調整弁１５０、開放弁１５５を通じて、燃料電池１６０に接続されている。燃料電池１６０は、各水素タンク１１０，１２０から水素ガスの供給を受けるとともに、ブロア等（図示せず）によって空気を導入することで発電を行う。燃料電池システム１００は、例えば、電気自動車に搭載されて、電力源として用いられる。
【００２３】
集合管１４０には、水素タンク１１０，１２０から供給された水素ガスの圧力を検出するための圧力センサ１０が取り付けられている。また、圧力センサ１０の近傍にはヒータ１８０が設けられている。このヒータ１８０は、後述する第３実施例のリフレッシュ処理において圧力センサ１０を加熱するために用いられる。
【００２４】
圧力センサ１０の出力は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０に入力される。ＥＣＵ１７０は、圧力センサ１０によって検出した水素ガスの圧力に応じて、水素タンク１１０，１２０内の水素ガスの残量を推定する。ＥＣＵ１７０は、このように水素ガスの残量を推定する機能のほか、遮断弁１１２，１２２や圧力調整弁１５０、開放弁１５５の開閉を制御する機能や、ヒータ１８０を制御する機能を有する。
【００２５】
（Ａ２）圧力センサの構成：
図２は、圧力センサ１０の概略構成を示す断面図である。圧力センサ１０は、金属ステム２０や、ハウジング３０、ネジ部材４０、コネクタターミナル５０、コネクタケース８０などから構成される。図２には、コネクタケース８０が上方に、ハウジング３０が下方に位置するように圧力センサ１０を示しているが、圧力センサ１０の使用時には、特に方向性はない。
【００２６】
図３は、金属ステム２０の拡大断面図である。金属ステム２０は、下端が開口し、上端に底を有する穴部２１を備えた略円筒状の部材である。後述するように、この穴部２１には、圧力の検出対象となる水素ガスが導入される。穴部２１の内径は、約２．５ｍｍであり、その底部は、０．２〜１．０ｍｍの薄肉状に形成されている。以下では、薄肉状の底部のことを、ダイアフラム２２と呼ぶ。金属ステム２０の下端側は、上端側に比べて外径が大きく、その間には段部２３が形成されている。
【００２７】
ダイアフラム２２の上面には、センサ基板２４がガラス２５によって接着されている。ガラス２５としては、例えば、硬質ガラスや、鉛ガラス等の低融点ガラスを用いることができる。センサ基板２４には、圧力検知部としての歪みゲージ２６や、この歪みゲージ２６の出力を増幅するためのアンプ回路（図示せず）が実装されている。センサ基板２４の上面は、センサ基板２４から電気信号を出力するボンディングワイヤ（図示せず）を保護するために、シリコンゲル２７で覆われている。
【００２８】
穴部２１の内面には、穴部２１に導入される水素ガスが金属ステム２０中を透過することを抑制する透過抑制膜２８が形成されている。透過抑制膜２８を穴部２１の内面に形成する方法については後述する。
【００２９】
金属ステム２０は、穴部２１に高圧の水素ガスが導入されることから高強度である必要がある。また、後述するように、熱ＣＶＤ法によって穴部２１内に透過抑制膜２８を形成することや、ガラス２５を軟化させてセンサ基板２４を接着することから、熱膨張率が低いことが求められる。そのため、金属ステム２０は、例えば、４２アロイ等のＦｅ−Ｎｉ系合金や、コバール、ＳＵＳ等の低熱膨張金属により形成することができる。
【００３０】
ハウジング３０（図２参照）は、図１に示した集合管１４０に直接的に取り付けられる略円筒状の部材であり、その下方の外周には、集合管１４０への取り付けに用いられるネジ部３１が形成されている。ハウジング３０の内部は、上方から下方にかけて、３段階に内径が細くなる構造を有している。以下では、最も内径の大きい上方部分を、回路収納部３２といい、２番目に内径の大きい中間部分を、ステム収納部３３という。また、最も内径の小さい下方部分を、気体導入流路３４という。ステム収納部３３の内面には、ネジ部材４０を取り付けるためのネジ山３５が形成されている。ハウジング３０は、例えば、耐食性と高強度を合わせもつ炭素鋼（例えばＳ１５Ｃ等）に耐食性を上げる亜鉛メッキを施したものや、耐食性を有するＸＭ７、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３０により形成することができる。
【００３１】
ネジ部材４０は、金属ステム２０の外周を覆う略円筒状の部材である。ネジ部材４０は、例えば、炭素鋼によって形成されている。ネジ部材４０の下方の外周には、前述したステム収納部３３への取り付けに用いられるネジ山４１が形成されている。ネジ部材４０の中央に設けられた筒状部分には、金属ステム２０の段部２３が接触する段部４２が形成されている。このネジ部材４０の段部４２によって、金属ステム２０の段部２３を押さえながら、ネジ部材４０のネジ山４１を、ステム収納部３３に形成されたネジ山３５に螺合させると、金属ステム２０の下面が、ステム収納部３３の底部に接触して、ハウジング３０内に固定される。こうして、金属ステム２０がハウジング３０内に固定されると、金属ステム２０の穴部２１が、ハウジング３０内の気体導入流路３４と連通する。
【００３２】
ネジ部材４０の上部は、椀状に形成されている。この椀状部分の底部には、セラミック基板６０が配置されている。このセラミック基板６０は、金属ステム２０の上面に接着されたセンサ基板２４とボンディングワイヤ６１によって電気的に接続されている。セラミック基板６０には、センサ基板２４から入力される信号に対して所定の信号処理を加えるためのＩＣチップ６２が実装されている。また、セラミック基板６０には、ＩＣチップ６２と導通するピン６３が立設されている。
【００３３】
コネクタターミナル７０は、ＥＣＵ１７０への接続に用いられる金属端子７２を樹脂にインサート成形して構成された部材である。このコネクタターミナル７０は、ネジ部材４０の椀状部分の上部に嵌め込まれる。金属端子７２の下端は、レーザ溶接等によって、セラミック基板６０上に設けられたピン６３に接合されている。なお、金属端子７２は、図２では１本だけ示しているが、センサ基板２４やセラミック基板６０への電源供給に用いられる端子や、信号出力に用いられる端子、接地のために用いられる端子など、複数本が設けられている。
【００３４】
コネクタケース８０は、金属端子７２の周囲を囲む部材である。コネクタケース８０は、Ｏリング９０を介してハウジング３０の上端の開口部に挿入される。このとき、ハウジング３０の上端が内側にかしめられ、コネクタケース８０は、ハウジング３０の上部に一体的に固定される。
【００３５】
以上のように構成された圧力センサ１０では、ハウジング３０に設けられた気体導入流路３４を通じて、水素タンク１１０，１２０から、金属ステム２０の穴部２１に、最大７０ＭＰａ、最大８５℃の水素が導入される。すると、この水素ガスの圧力によってダイアフラム２２が変形する。ダイアフラム２２が変形すると、その上面に接着されたセンサ基板２４に実装されている歪みゲージ２６も変形する。すると、歪みゲージ２６からは、その変形度合いに応じた電気信号が出力され、センサ基板２４、セラミック基板６０、および、金属端子７２を通じて、その電気信号がＥＣＵ１７０に伝達される。ＥＣＵ１７０は、この電気信号に応じて、水素ガスの圧力を検知し、水素タンク１１０，１２０に残存する水素量を推定する。
【００３６】
（Ａ３）圧力センサの製造方法：
図４は、圧力センサ１０の製造方法を示すフローチャートである。本実施例の製造方法では、まず、穴部２１を形成した金属ステム２０を用意し（ステップＳ１００）、この穴部２１の内面に対して、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によってアルミニウム（より詳しくは、酸化アルミニウム）を含む透過抑制膜２８を形成する（ステップＳ２０）。
【００３７】
ＣＶＤ法には、熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法など種々の方法が存在するが、本実施例では、熱ＣＶＤ法によって、透過抑制膜２８を形成する。具体的には、金属ステム２０を反応炉の中にセットして、原料ガスを９００〜１０００℃に加熱して活性化させて、この反応炉の中に流す。そうすると、穴部２１の内面および金属ステム２０の表面に、均一な透過抑制膜２８が形成される。本実施例では、原料ガスを変更しながら、このＣＶＤ処理を５回繰り返すことで、透過抑制膜２８として５層の多層膜を形成する。なお、センサ基板２４が接着される金属ステム２０の上面に形成された膜は、切削により除去する。もちろん、ハウジング３０と接触する金属ステム２０の下面に形成された膜や、その他、穴部２１の内面以外に形成された膜のすべてを除去することとしてもよい。
【００３８】
図５は、本実施例において形成された透過抑制膜２８の構造を示す断面図である。本実施例では、金属ステム２０の穴部２１の内面に、基材（金属ステム２０）側から順に、ＴｉＮ（窒化チタン）膜、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）膜、ＴｉＣ（炭化チタン）膜、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）膜、ＴｉＮ膜を形成することで、５層からなる透過抑制膜２８を形成した。
【００３９】
以上のようにして、金属ステム２０の穴部２１の内面に透過抑制膜２８を形成すると、続いて、ダイアフラム２２の上面に、歪みゲージ２６が実装されたセンサ基板２４をガラス２５によって接着する（ステップＳ３０）。そして、最後に、ネジ部材４０によって金属ステム２０をハウジング３０内に取り付け、更に、コネクタターミナル７０とコネクタケース８０とをハウジング３０に取り付けることで、圧力センサ１０を組み立てる（ステップＳ４０）。
【００４０】
以上で説明した本実施例の製造方法によれば、ＣＶＤ法によって透過抑制膜２８を形成するので、金属ステム２０内の比較的内径の小さな穴部２１の内面に対して、透過抑制膜２８を良好に形成することができる。また、本実施例では、穴部２１の内面に透過抑制膜２８を形成することで水素ガスの透過を抑制することができるので、金属ステム２０の材質を変更することなく、圧力センサ１０による圧力検出の精度を向上させることができる。
【００４１】
（Ａ４）実験結果：
続いて、透過抑制膜２８を形成した圧力センサ１０に対して行った実験の結果を示す。この実験では、透過抑制膜２８を形成していない２つの圧力センサと、透過抑制膜２８を形成した２つの圧力センサ１０のそれぞれについて、８０℃、７０Ｍｐａの水素ガスを供給し、その出力変動を調べた。
【００４２】
図６は、実験結果を示すグラフである。このグラフによれば、透過抑制膜２８を形成していない圧力センサは、いずれも、水素ガスを供給してから、時間が経過するにつれて、出力が７０Ｍｐａよりも大きい値を示すようになり、８００時間経過後には、＋２．０％ＦＳ以上の出力変動が生じることになった。これに対して、透過抑制膜２８を形成した圧力センサ１０については、時間が経過しても、出力変動は、−０．５〜０．０％ＦＳの範囲に収まった。
【００４３】
以上で説明したように、圧力センサ１０に透過抑制膜２８を形成すれば、穴部２１内から外部に、特に、薄肉状のダイアフラム２２を通じて歪みゲージ２６側に水素が透過することが抑制される。そのため、水素ガスが、ガラス２５内に存在する気泡等に滞留することが抑制され、歪みゲージ２６による圧力の誤検出を抑制することができる。この結果、水素ガスの圧力を精度良く検出することが可能になる。また、圧力センサ１０が車両に搭載された場合には、透過抑制膜２８の働きによって、水素タンク１１０，１２０内の圧力が過大に検出されることが抑制される。そのため、ＥＣＵ１７０によって、水素ガスの残量がゼロと判定されていないのにもかかわらず、燃料切れで車両が停止してしまうことが抑制されることになる。
【００４４】
Ｂ．第２実施例（エイジング処理）：
第１実施例では、ＣＶＤ法により金属ステム２０の穴部２１の内面に透過抑制膜２８を形成した。これに加え、第２実施例では、圧力センサ１０に対してエイジング処理と呼ばれる処理を施す。
【００４５】
図７は、第２実施例における圧力センサ１０の製造方法を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１０からステップＳ４０までの工程は、図４に示した製造方法のステップＳ１０〜Ｓ４０と同じ工程であるため、説明を省略する。本実施例では、ステップＳ４０による組み立て工程の後で、圧力センサ１０に対してエイジング処理を施す（ステップＳ５０ｂ）。
【００４６】
本実施例におけるエイジング処理とは、水素ガスの圧力および温度の少なくとも一方を、圧力センサ１０に通常、供給される以上の圧力または温度の状態にして、所定の時間、圧力センサ１０に供給する処理である。エイジング処理を行う時間は、透過抑制膜２８が形成されていない圧力センサを使用した場合において、この圧力センサの出力変動が平衡化するまでの時間に基づいて定める。具体的には、以下のように定める。
【００４７】
図８は、透過抑制膜２８の形成されていない圧力センサの出力変動を、水素ガスの温度を一定（例えば、室温）とした場合において、異なる圧力毎に表すグラフである。水素ガスの圧力としては、７０ＭＰａ、５０ＭＰａ、３５ＭＰａ、１５ＭＰａ、５ＭＰａの５種類について示した。この図８に示すように、透過抑制膜２８の形成されていない圧力センサの出力変動は、水素ガスの圧力が高いほど早く進行することになる。例えば、１５ＭＰａの水素ガスを１０年間供給した場合の出力変動値（約２％ＦＳ）は、７０ＭＰａの水素ガスであれば、約１年間供給するだけでほぼ同じ値となる。よって、水素ガスの圧力を高めれば、それだけ、出力変動が平衡化するまでの期間が短くなることになる。なお、図８に示したグラフは、水素ガスの温度を高めて加速試験を行い、その試験結果に基づいて推定した出力変動を示している。
【００４８】
図９は、透過抑制膜２８の形成されていない圧力センサの出力変動を、水素ガスの圧力を一定（例えば、７０ＭＰａ）とした場合において、異なる温度毎に表すグラフである。水素ガスの温度としては、１００℃、８０℃、６０℃、４０℃、２０℃の５種類について示した。この図９に示すように、透過抑制膜２８の形成されていない圧力センサの出力変動は、水素ガスの温度が高いほど早く進行することになる。そのため、水素ガスの温度を高めれば、それだけ、出力変動が平衡化するまでの時間が短くなることになる。
【００４９】
本実施例では、図８および図９に示した圧力センサの出力変動の特性を考慮し、上記ステップＳ５０ｂにおけるエイジング処理を、透過抑制膜２８を形成した圧力センサ１０に対して、７０ＭＰａ、１００℃の水素ガスを用いて、５００時間行うこととした。そして、エイジング処理後には、ＥＣＵ１７０は、エイジング処理後に平衡化した出力変動値を差し引きながら、圧力センサ１０による水素ガスの圧力の検知を行う。このように、透過抑制膜２８を形成することに加えて、エイジング処理を圧力センサ１０に施せば、水素ガスの圧力を、より精度良く検出することが可能になる。なお、エイジング処理は、圧力センサ１０を燃料電池システム１００の集合管１４０に取り付けた状態で行ってもよいし、取り付ける前の段階で行ってもよい。
【００５０】
Ｃ．第３実施例（リフレッシュ処理）：
上述した第２実施例では、圧力センサ１０にエイジング処理を施すことで、圧力センサ１０による圧力の検出精度を向上させている。これに対して、第３実施例では、以下に説明するリフレッシュ処理を圧力センサ１０に施すことで、圧力センサ１０による圧力の検出精度を向上させる。
【００５１】
図１０は、リフレッシュ処理のフローチャートである。このリフレッシュ処理は、例えば、半年に１回などの頻度で、燃料電池システム１００の停止時にＥＣＵ１７０が実行する処理である。この頻度は、圧力センサに透過抑制膜２８が形成されていない場合における出力変動が、圧力センサの実用性を考慮した所定の閾値（例えば、＋１．０％ＦＳ）に到達する一般的な期間に基づいて定める。例えば、図８に示したグラフでは、圧力が７０ＭＰａの場合に、出力変動が＋１．０％に到達する期間が約半年のため、本実施例では、半年に１度、このリフレッシュ処理を実行する。
【００５２】
このリフレッシュ処理が実行されると、まず、ＥＣＵ１７０は、遮断弁１１２，１２２を閉じて、水素タンク１１０，１２０からの水素の供給を遮断する（ステップＳ２００）。続いて、ＥＣＵ１７０は、開放弁１５５を開ける（ステップＳ２１０）。こうすることで、圧力センサ１０内の水素は外部に排出され、圧力センサ１０の穴部２１の内面は大気に晒される。
【００５３】
ＥＣＵ１７０は、開放弁１５５を開けると、続いて、ヒータ１８０によって、所定時間、圧力センサ１０を加熱する（ステップＳ２２０，Ｓ２３０）。最後に、ＥＣＵ１７０は、開放弁１５５を閉じて（ステップＳ２４０）、リフレッシュ処理を終了する。
【００５４】
図１１は、リフレッシュ処理による効果を示す図である。図１１に示すように、透過抑制膜２８が形成されていない場合には、圧力センサ１０の出力は、その使用によって、徐々に変動していく。しかし、所定のタイミングで、上述したリフレッシュ処理を行い、圧力センサ１０の穴部２１内を大気に晒すと、金属ステム２０から水素が拡散され、常温の場合には概ね５０時間程度で、１４０℃に圧力センサ１０を加熱した場合には、概ね５時間程度で出力変動がゼロとなる。よって、以上で説明したリフレッシュ処理を透過抑制膜２８が形成された圧力センサ１０に対して定期的に施せば、圧力センサ１０による圧力の検出精度をより一層向上させることが可能になる。
【００５５】
なお、本実施例では、ＥＣＵ１７０が自動的に上述したリフレッシュ処理を行うこととしたが、遮断弁１１２や開放弁１５５の開閉、ヒータ１８０による加熱などは手作業で行うこととしてもよい。また、本実施例では、圧力センサ１０が集合管１４０に取り付けられた状態でリフレッシュ処理を行っているが、圧力センサ１０を集合管１４０から取り外した上で、大気への暴露や加熱を行うことでも、同様の効果を得ることが可能である。
【００５６】
Ｄ．変形例：
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることが可能である。
【００５７】
（Ｄ１）変形例１：
例えば、上記実施例では、透過抑制膜２８として、ＴｉＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴｉＣ膜、Ａｌ2Ｏ3膜、ＴｉＮ膜からなる５層膜を形成した。しかし、透過抑制膜２８としては、これらの膜のうちの単体の膜を形成することとしてもよい。また、アルミニウムや金、銀、銅、スズ、チタンなどによって、透過抑制膜２８を形成してもよい。アルミニウムや金、銀、銅、スズ、は、その価電子構造により、水素分子と共有結合しにくく、水素が吸着されにくいという性質を有するため、透過抑制膜２８として好適に機能する。また、金や銀などの貴金属を用いれば、長期的に安定した性質を有する透過抑制膜２８を形成することができる。その他、チタンは、水素を吸収するものの、その内部への水素の拡散が著しく遅いという性質を有しているため、実質的に水素ガスの透過を抑制可能な透過抑制膜２８を形成することができる。
【００５８】
透過抑制膜２８を形成する場合には、上記実施例では、ＣＶＤ法を用いたが、物理気相成長法（ＰＶＤ法）やメッキ法を用いることも可能である。ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、メッキ法の何れかを採用するかは、膜の原料に適した方法を選択すればよい。例えば、アルミニウムや金、銀、銅の膜は、ＰＶＤ法によって形成することが可能であり、銅やスズ、チタンの膜は、ＣＶＤ法によって形成することが可能である。また、例えば、金、銀、スズの膜は、メッキ法によって形成することも可能である。
【００５９】
（Ｄ２）変形例２：
上記実施例では、圧力センサ１０は、燃料電池システム１００の集合管１４０に取り付けられることとしたが、水素タンク１１０，１２０に直接取り付けられていてもよい。また、圧力調整弁１５０よりも下流側の配管に取り付けられていてもよい。
【００６０】
（Ｄ３）変形例３：
上記実施例では、圧力センサ１０は、水素の圧力を測定するために用いた。しかし、圧力センサ１０は、水素だけではなく、金属ステム２０を透過する可能性のある気体（例えば、ヘリウム）の圧力を測定するために用いてもよい。その他、上記実施例では、歪みゲージ２６によって水素の圧力を検知することとしたが、水素の圧力を検知可能であれば、他の圧力検知手段を適宜採用することが可能である。
【００６１】
（Ｄ４）変形例４：
上記実施例では、透過抑制膜２８を、金属ステム２０の穴部２１の内面全体に形成することとした。これに対して、透過抑制膜２８は、穴部２１の底面、すなわち、ダイアフラム２２の内面にだけ形成することとしてもよい。ダイアフラム２２の内面にだけ形成するには、例えば、ダイアフラム２２の内面以外の部分にマスキングを行った上で、ＣＶＤ処理を行えばよい。このように、透過抑制膜２８をダイアフラム２２の内面にだけ形成することでも、ダイアフラム２２と歪みゲージ２６との間に水素ガスが滞留することを抑制することができるので、圧力を精度良く検出することが可能になる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…圧力センサ
２０…金属ステム
２１…穴部
２２…ダイアフラム
２３…段部
２４…センサ基板
２５…ガラス
２６…歪みゲージ
２７…シリコンゲル
２８…透過抑制膜
３０…ハウジング
３１…ネジ部
３２…回路収納部
３３…ステム収納部
３４…気体導入流路
３５…ネジ山
４０…ネジ部材
４１…ネジ山
４２…段部
５０…コネクタターミナル
６０…セラミック基板
６１…ボンディングワイヤ
６２…ＩＣチップ
６３…ピン
７０…コネクタターミナル
７２…金属端子
８０…コネクタケース
９０…Ｏリング
１００…燃料電池システム
１１０…水素タンク
１１２…遮断弁
１３０…分岐管
１３５…充填口
１４０…集合管
１５０…圧力調整弁
１５５…開放弁
１６０…燃料電池
１７０…ＥＣＵ
１８０…ヒータ
【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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