(57)【要約】【課題】  短時間で水分を解凍して、結果として燃料電池システムの起動時間を短縮することができる圧力センサを提供する。【解決手段】  燃料電池システムにおいては、圧力導入ポート５９が形成された水素圧力センサ１６、空気圧力センサ２４、純水圧力センサ３０の底面を、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の外径よりも大きくないように形成する。これにより、この燃料電池システムにおいては、圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１から発生した熱が、効率よく水素圧力センサ１６、空気圧力センサ２４、又は純水圧力センサ３０に対して伝達されるので、短時間で当該水素圧力センサ１６、空気圧力センサ２４、又は純水圧力センサ３０内の水分を解凍することができ、システム全体の起動時間を短縮することができる。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定媒体が流れる配管に設置された圧力センサ取付部に設置され、当該圧力センサ取付部に設置された加熱手段によって加熱されると共に、前記配管を流れる被測定媒体の圧力を検出する圧力センサであって、
前記配管を流れる被測定媒体からの圧力を受けて変位して当該圧力に応じた出力を発生する受圧部と、前記受圧部に前記被測定媒体を導く開口部を有する圧力導入ポートと、前記圧力導入ポートと連結された空間であって前記受圧部に均等に前記被測定媒体からの圧力を伝達する導圧室とが、ケースに収容されてなり、
前記圧力センサ取付部に前記圧力導入ポートが挿入され、前記圧力導入ポートが形成された圧力センサの底面と、前記圧力センサ取付部の取り付け面とが接して、前記配管に取り付けられ、
前記圧力センサの底面の面積が、前記圧力センサ取付部の取り付け面の面積よりも小さく形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記圧力導入ポートの内面には、撥水加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記圧力導入ポートの開口部は、前記圧力センサの底面に対して斜め方向に切除された形状に加工されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記圧力導入ポートの内面には、前記圧力導入ポートの内部に溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記圧力導入ポートと前記導圧室との連結部は、テーパ状に加工されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の圧力センサ。
【請求項６】
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池の発電反応に使用される燃料ガスを供給する燃料供給系、又は、前記燃料電池の発電反応に使用される酸化剤ガスを供給する酸化剤供給系、又は、前記燃料電池の加湿及び冷却に使用される純水を循環させる純水循環系に設けられ、
前記被測定媒体として前記燃料ガス、又は、酸化剤ガス、又は、純水の圧力を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の配管を流れる被測定媒体の圧力を検出する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料ガス及び酸化剤ガスを燃料電池スタックに供給して発電させるときに、燃料ガス及び酸化剤ガスの圧力を調整することによって燃料電池スタックの発電量等を制御する燃料電池システムが知られている。
【０００３】
このような燃料電池システムにおいて、燃料ガスとしての水素や酸化剤ガスとしての空気の圧力は、燃料電池の発電を制御するためには重要なパラメータであり、圧力センサによって測定する必要がある。
【０００４】
ところで、燃料電池システムを氷点下雰囲気に放置した場合には、システムに残存している結露水が凍結し、これに起因してセンサやアクチュエータ等の作動に支障を与える場合がある。燃料電池システムにおいては、発電するに際して水素及び空気の圧力制御が重要となるので、センサやアクチュエータが十分に作動しない場合には、起動することが困難となる。
【０００５】
そこで、従来では、例えば特許文献１に記載されているように、燃料電池システムの停止時に、流速の速い空気を発生させて水滴を除去することにより、当該燃料電池システム内の結露水を飛散させ、凍結を防止する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２０３６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した特許文献１に記載された技術をはじめとし、流速の速い空気を発生させて水滴を飛散させる従来の燃料電池システムにおいては、圧力センサにおける圧力導入ポートが閉塞しているので、当該圧力導入ポート（流体導入口）に滞留している水滴を飛散させるのは困難である。したがって、圧力センサの流体導入口に水滴が残留してしまい、凍結を回避することができない可能性があるという問題があった。
【０００７】
これに対して、燃料電池システムの起動時に、圧力センサが凍結していた場合には、加熱ヒータを用いて解凍することが考えられる。しかしながら、この種の技術は、圧力センサに効率よく熱を伝達することができない場合には、解凍に長時間を要し、燃料電池システムの起動時間が長くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑みて提案されたものであり、システム起動時に残存している水分を短時間で解凍することができる圧力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、被測定媒体が流れる配管に設置された圧力センサ取付部に設置され、当該圧力センサ取付部に設置された加熱手段によって加熱されると共に、配管を流れる被測定媒体の圧力を検出する圧力センサである。この圧力センサは、配管を流れる被測定媒体からの圧力を受けて変位して当該圧力に応じた出力を発生する受圧部と、受圧部に被測定媒体を導く開口部を有する圧力導入ポートと、圧力導入ポートと連結された空間であって受圧部に均等に被測定媒体からの圧力を伝達する導圧室とが、ケースに収容されてなる。
【００１０】
このような圧力センサは、圧力センサ取付部に圧力導入ポートが挿入され、圧力導入ポートが形成された圧力センサの底面と、圧力センサ取付部の取り付け面とが接して、配管に取り付けられる。そして、この圧力センサは、底面の面積が、圧力センサ取付部の取り付け面の面積よりも小さく形成されていることにより、加熱手段によって発生して圧力センサ取り付け面に伝達された熱を内部に均等に伝達させることにより、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る圧力センサによれば、加熱手段から発生した熱が効率よく圧力導入ポート内に伝達されるので、短時間で圧力導入ポート内の水分を解凍することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、例えば図１に示すように構成された燃料電池システムに含まれ、燃料電池システム内で流体の圧力調整を行うための圧力センサに適用される。
【００１４】
［燃料電池システムの構成］
この燃料電池システムは、例えば燃料電池車両に搭載され、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池スタック１に発電反応を行わせ、当該燃料電池スタック１にて発電した発電電力を駆動モータ等の負荷に供給することにより、車両の走行トルクを発生させる。
【００１５】
燃料電池スタック１は、当該燃料電池システムの主電源であって、発電反応を発生させるための水素を多量に含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとしての空気が供給されることによって発電する。この燃料電池スタック１は、例えば、固体高分子電解質膜を挟んで、燃料ガスとしての水素が供給される燃料極（水素極）と酸化剤ガスとしての空気が供給される酸化剤極（空気極）とを対設した燃料電池セルを備え、当該燃料電池セルを複数積層することによって構成されている。すなわち、この燃料電池スタック１による発電は、燃料極にて水素が電子を放出してイオン化し、生成された水素イオン（Ｈ＋）が高分子電解質膜を通過して酸化剤極に到達し、この水素イオンが酸化剤極にて酸素と結合して水（Ｈ２Ｏ）を生成することによって行われる。このような燃料電池スタック１には、特に図示しないが、水素ガスを通過せる水素ガス流路、空気を通過させる空気流路、純水を循環させる純水循環流路が内部に形成されている。
【００１６】
この燃料電池システムは、燃料電池スタック１の発電反応に使用される燃料ガスとしての水素ガスを供給する燃料供給系である水素供給系、燃料電池スタック１の発電反応に使用される酸化剤ガスとしての空気を供給する酸化剤供給系である空気供給系、燃料電池スタック１の加湿及び冷却に使用される純水を循環させる純水循環系を備える。これらの各系は、後述するコントローラ２からの制御信号を入力することによって動作が制御される。
【００１７】
水素供給系には、加湿器１５の水素ガス入口と接続された水素配管Ｌ１に、例えば高圧水素タンク等を含む水素供給装置１１、この水素供給装置１１から供給される高圧水素を減圧する減圧弁１２、水素の圧力を可変制御する水素圧力制御弁１３、及び当該水素配管Ｌ１を流れる水素の流れ方向を後述する水素供給配管Ｌ２又は水素バイパス配管Ｌ４のいずれかに切り換える水素供給方向切換弁１４が設けられている。
【００１８】
また、この水素供給系には、加湿器１５の水素ガス出口と燃料電池スタック１の水素ガス入口とを接続する水素供給配管Ｌ２に、水素の圧力を検出する水素圧力センサ１６、当該水素圧力センサ１６を加熱して解凍する加熱手段である圧力センサ解凍ヒータ１７が設けられている。
【００１９】
さらに、この水素供給系には、燃料電池スタック１の水素ガス出口と接続された水素排出配管Ｌ３に、燃料電池スタック１から排出された余剰分の水素を空気を用いて燃焼させる燃焼器１８が設けられている。さらにまた、この水素供給系には、水素配管Ｌ１の水素供給方向切換弁１４によって分岐されて水素排出配管Ｌ３と接続する水素バイパス配管Ｌ４が設けられている。
【００２０】
このような水素供給系においては、燃料電池スタック１を発電させるに際して、コントローラ２により水素圧力センサ１６からの圧力信号を参照して現在の水素ガス圧力値を認識する。そして、コントローラ２は、減圧弁１２及び水素圧力制御弁１３の開度を調整することによって水素ガスの圧力を調整し、水素供給装置１１から加湿器１５を介して燃料電池スタック１の水素ガス入口に水素ガスを供給させる。これにより、水素供給系においては、燃料電池スタック１の内部に設けられた水素ガス流路を流れる水素ガスの圧力が調整される。このとき、水素供給系においては、コントローラ２により、水素供給方向切換弁１４の加湿器１５側の開閉口を開動作させると共に、水素バイパス配管Ｌ４側の開閉口を閉動作させる。
【００２１】
そして、燃料電池スタック１は、一部の水素を発電反応に使用し、発電反応に使用されなかった一部の水素を水素ガス出口から水素排出配管Ｌ３に排出する。この燃料電池スタック１の水素ガス出口から排出された水素ガスは、水素排出配管Ｌ３を介して燃焼器１８に供給される。
【００２２】
空気供給系には、加湿器１５の空気入口と接続された空気配管Ｌ５に、外気を濾過するエアフィルタ１９、空気流量を検出するエアフローメータ２０、所定の駆動モータ２１によって駆動され、エアフィルタ１９によって濾過された空気を圧縮して吐出するコンプレッサ等を含む空気供給装置２２、及び当該空気配管Ｌ５を流れる空気の流れ方向を後述する空気供給配管Ｌ６又は空気バイパス配管Ｌ８のいずれかに切り換える空気供給空気供給方向切換弁２３が設けられている。
【００２３】
また、この空気供給系には、加湿器１５の空気出口と燃料電池スタック１の空気入口とを接続する空気供給配管Ｌ６に、空気の圧力を検出する空気圧力センサ２４、当該空気圧力センサ２４を加熱して解凍する加熱手段である圧力センサ解凍ヒータ２５が設けられている。さらに、この空気供給系には、燃料電池スタック１の空気出口と接続された空気排出配管Ｌ７に、当該空気供給系を流れる空気の圧力を可変制御する空気圧力制御弁２６が設けられている。さらにまた、この空気供給系には、空気配管Ｌ５の空気供給方向切換弁２３によって分岐され、空気圧力制御弁２６と燃焼器１８との間の空気排出配管Ｌ７と接続する空気供給配管Ｌ８が設けられている。
【００２４】
このような空気供給系においては、燃料電池スタック１を発電させるに際して、コントローラ２により空気圧力センサ２４からの圧力信号を参照して現在の空気圧力値を認識する。そして、コントローラ２は、空気供給装置２１によって外気を圧縮し、水素供給装置１１から加湿器１５を介して燃料電池スタック１の空気入口に圧縮空気を供給させる。このとき、空気供給系においては、コントローラ２により、空気供給方向切換弁２３の加湿器１５側の開閉口を開動作させると共に、空気バイパス配管Ｌ８側の開閉口を閉動作させる。
【００２５】
また、この空気供給系においては、燃料電池スタック１の排空気下流側の空気排出配管Ｌ７の空気圧力制御弁２６の開度がコントローラ２によって調整され、当該燃料電池スタック１の内部に設けられた空気流路を流れる空気の圧力が調整される。
【００２６】
そして、燃料電池スタック１は、供給された圧縮空気を発電反応に使用し、余剰分の空気を空気出口から空気排出配管Ｌ７に排出する。この燃料電池スタック１の空気出口から排出された空気は、空気排出配管Ｌ７を介して燃焼器１８に供給される。
【００２７】
このような燃料電池システムにおいて、燃焼器１８は、燃料電池スタック１から排出された水素ガスと空気とを所定の触媒によって酸化させ、大気へと放出可能な水蒸気等を含む高温の排出ガスへと変化させる。そして、この燃焼器１８から排出された排出ガスは、外部へと排出される。
【００２８】
このとき、燃焼電池システムにおいて、燃焼器１８によって発生した熱を後述する純水循環系を流れる純水に対して伝達する場合には、コントローラ２により、排出ガスの経路を切り換える排出ガス方向切換弁２７の熱交換器２８側を開動作させ、燃焼器１８からの排出ガスを熱交換器２８に通した後、外部へと排出する。一方、燃焼電池システムにおいては、燃焼器１８によって発生した排出ガスを外気に排出する場合には、コントローラ２により、排出ガス方向切換弁２７の外気側を開動作させる。
【００２９】
純水循環系は、固体高分子電解質膜に比較的多くの純水を供給して加湿させたり、燃料電池スタック１の温度を調整するために、燃料電池スタック１の純水循環流路内に純水を循環させる。この純水循環系は、燃料電池スタック１の純水循環流路と接続された純水循環配管Ｌ９を備えて構成される。純水循環配管Ｌ９には、図示しない純水タンクから純水を汲み上げて燃料電池スタック１を冷却したり低温時には暖機したりするための純水を循環させる循環ポンプ２９、燃焼器１８によって発生した熱を純水に対して伝達する熱交換器２８が設けられている。また、この純水循環配管Ｌ９には、純水の圧力を検出する純水圧力センサ３０、当該純水圧力センサ３０を加熱して解凍する加熱手段である圧力センサ解凍ヒータ３１が設けられている。
【００３０】
このような純水循環系においては、燃料電池スタック１が発電している際に、コントローラ２によって純水圧力センサ３０からの圧力信号を参照して現在の純水圧力値を認識する。そして、コントローラ２は、純水圧力値を所定範囲となるように循環ポンプ２９を駆動させる。これにより、純水循環系においては、循環ポンプ２９によって純水タンク内の純水を取り込んで、純水循環配管Ｌ９を介して燃料電池スタック１内の純水循環流路に純水を供給し、純水循環流路から排出された純水を純水タンク内に戻す。このとき、純水循環系においては、純水循環配管Ｌ９の途中に熱交換器２８を設けていることにより、発電している燃料電池スタック１内を通過した純水を調整する。
【００３１】
このような各系を備えた燃料電池システムを通常の温度環境下で運転する時には、上述したように、コントローラ２は、燃料電池スタック１に対して水素ガス及び空気を供給すべく、水素供給方向切換弁１４及び空気供給方向切換弁２３の燃料電池スタック１側を開動作させると共に、水素供給方向切換弁１４及び空気供給方向切換弁２３の水素バイパス配管Ｌ４側及び空気バイパス配管Ｌ８側を閉動作させる。
【００３２】
一方、燃焼電池システムを低温環境下で起動させる時には、コントローラ２は、水素供給方向切換弁１４の水素バイパス配管Ｌ４側及び空気供給方向切換弁２３の空気バイパス配管Ｌ８側を開動作させ、水素バイパス配管Ｌ４を介して水素ガスを燃焼器１８に供給すると共に空気供給配管Ｌ８を介して空気を燃焼器１８に供給し、これら水素ガスと空気とを燃焼させる。さらに、コントローラ２は、排出ガス方向切換弁２７の熱交換器２８側を開動作させ、燃焼器１８からの排出ガスを熱交換器２８に通すことにより、純水循環配管Ｌ９を流れる純水を加熱する。
【００３３】
これにより、燃料電池システムにおいては、純水循環配管Ｌ９の途中に熱交換器２８を設けていることにより、通常運転時には、発電している燃料電池スタック１内を通過することによって暖まった純水を冷却する温度調整機能を備える一方で、低温起動時には、純水と排出ガスとの間での熱交換によって燃料電池スタック１を効率良く暖機を行う機能を備える。
【００３４】
更に、コントローラ２は、燃料電池システムを低温環境下で起動させる場合には、圧力センサ解凍ヒータ１７、圧力センサ解凍ヒータ２５及び圧力センサ解凍ヒータ３１を駆動させて、水素圧力センサ１６、空気圧力センサ２４及び純水圧力センサ３０を暖機する。これにより、コントローラ２は、前回の燃料電池システムの停止時に各水素圧力センサ１６、空気圧力センサ２４及び純水圧力センサ３０に残存して凍結した水分を解凍する。
【００３５】
［圧力センサの詳細構造］
つぎに、上述した燃料電池システムの低温起動時において、内部の水分が解凍される水素圧力センサ１６、空気圧力センサ２４、純水圧力センサ３０のそれぞれの内部構造について、図２を用いて説明する。なお、以下の説明においては、水素圧力センサ１６、空気圧力センサ２４及び純水圧力センサ３０を総称する場合には、「圧力センサ１６，２４，３０」と呼び、当該圧力センサ１６，２４，３０に導入される水素ガス、空気及び純水を総称して、「被測定媒体」と呼ぶ。
【００３６】
圧力センサ１６，２４，３０は、被測定媒体の圧力を受けて変位する受圧部であるダイアフラム５１として、２枚のセラミック基板を貼り合わせ、当該２枚のセラミック間に電極５２を挟まれたものを備える。この圧力センサ１６，２４，３０は、セラミック基板が外圧の影響を受けることによって電極５２間の距離が変化することに応じて、静電容量が変化することを検出して当該圧力に応じた出力を発生する。
【００３７】
圧力センサ１６，２４，３０は、金属製のケース５３によってダイアフラム５１を内部に保持し、ダイアフラム５１とコネクタハウジング５４が成形された樹脂とを結合した構造とされる。コネクタハウジング５４の内側には、端子として３本のターミナル５５が設けられる。これらターミナル５５のうちの１本は、当該電源供給用であり、他の１本は、圧力信号出力用であり、さらに他の１本は、接地用である。このターミナル５５には、ケーブル５７を介して回路基板５６が接続されている。この回路基板５６は、ダイアフラム５１に加えられた加重を電圧として出力するためのＩＣ（Integrated Circuit）チップ等の素子５８が搭載されている。
【００３８】
また、圧力センサ１６，２４，３０には、ダイアフラム５１に被測定媒体を導く開口部を有する圧力導入ポート５９と、この圧力導入ポート５９と連結された空間であってダイアフラム５１に対して均等に圧力を伝達するように設けた空間である導圧室６０とが形成されている。さらに、ケース５３の内側には、ダイアフラム５１とケース５３との間隙から被測定媒体が漏洩するのを防止すべく、ゴム製のシール６１が設けられている。
【００３９】
このような圧力センサ１６，２４，３０は、ケース５３にネジ加工が施され、このネジを介して、被測定媒体が流れる配管、すなわち水素供給配管Ｌ２、空気供給配管Ｌ６、純水循環配管Ｌ９に固設される。このとき、圧力センサ１６，２４，３０は、取り付けられた配管との間に、シールとしてのＯリング６２を設け、配管との間隙から被測定媒体が漏洩するのを防止している。
【００４０】
このような構造からなる圧力センサ１６，２４，３０の近傍には、上述したように、圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１が取り付けられる。ここで、これら３つの圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１の取り付け構造について、図３を用いて説明する。
【００４１】
圧力センサ１６，２４，３０及び圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１は、図３に示すように、水素供給配管Ｌ２、空気供給配管Ｌ６、純水循環配管Ｌ９に加工設置された圧力センサ取付部である圧力センサ取付ボス７１に設置される。
【００４２】
圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１は、電圧を印加することによって発熱する特性となっている、いわゆるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ７２を内蔵している。燃料電池システムにおいては、コントローラ２によって、リレー（図示せず）を制御することにより、当該圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１への電圧供給を制御する。このとき、コントローラ２には、起動判定を行う図示しないイグニッションスイッチからの信号と、外気温を検出する外気温センサ（図示せず）からの信号とが入力され、これら信号に基づいて、リレーを制御すると共にＰＴＣヒータ７２への電流供給量を制御して、発熱量を制御する。また、コントローラ２は、大気圧を検出する図示しない大気圧センサを内蔵しており、この大気圧センサによる検出信号に基づいて、リレー及びＰＴＣヒータ７２への電流供給量を制御する。
【００４３】
圧力センサ取付ボス７１は、図４に示すように、略円筒状に形成され、同図中斜線部で示す面が、圧力センサ１６，２４，３０の取り付け面とされる。また、圧力センサ１６，２４，３０は、図５に示すように、略円状の底面の中央部に圧力導入ポート５９を形成する突起部が形成された構造とされ、同図中斜線部に示す底面である取り付け面と、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面とが接するように取り付けられる。これにより、突起部である圧力導入ポート５９が、円筒部である圧力センサ取付ボス７１に挿入される形で、圧力センサ１６，２４，３０と配管とを設置する。なお、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面と、圧力センサ１６，２４，３０の取り付け面とは、外気に対する内気の気密性を保持するために、精度よく加工されている。
【００４４】
［圧力センサの他の構成例］
［比較例］
本発明を適用した圧力センサ１６，２４，３０の他の構成例について説明するのに先だって、まず、本発明を適用した圧力センサ１６，２４，３０の比較例としては、図６に示すように、圧力センサ１６，２４，３０の底面の外径が、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の外径よりも大きく構成されている。換言すれば、圧力センサ１６，２４，３０の底面の面積が、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の面積よりも大きく構成されている。
【００４５】
このような圧力センサ１６，２４，３０において、圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１から発生した熱は、圧力センサ取付ボス７１へと伝達され、圧力センサ１６，２４，３０を加熱して内部水分を解凍する。
【００４６】
圧力センサ１６，２４，３０において、内部で水分が残留して凍結する箇所は、圧力導入ポート５９と導圧室６０である。したがって、圧力センサ１６，２４，３０は、圧力導入ポート５９及び導圧室６０の部分に熱が効率よく伝達されるように構成する必要がある。
【００４７】
しかしながら、図６に示すような構造の圧力センサ１６，２４，３０は、圧力センサ取付ボス７１と接触する底面の外径（面積）が、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の外径（面積）よりも大きいので、導圧室６０の下面に、氷点下の外気に触れる部分が生じる。また、この圧力センサ１６，２４，３０は、圧力センサ取付ボス７１と接触する部分が小さい。これにより、この圧力センサ１６，２４，３０は、圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１から発生された熱を、内部に効率よく伝達することができない。更に、この圧力センサ１６，２４，３０は、底面から熱を逃がしてしまうので、解凍が完了するまでに時間を要することになる。
【００４８】
［圧力センサの第１構成例］
上述した圧力センサに対して、本発明を適用した圧力センサ１６，２４，３０は、圧力センサの第１構成例として、図７に示すように、圧力センサ取付ボス７１に対する取り付け面の外径（面積）を、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の外径（面積）よりも小さくなるように形成する。
【００４９】
このような第１構成例の圧力センサ１６，２４，３０は、氷点下の外気に触れる面積を小さくすることができ、少なくとも圧力センサ取付ボス７１に対する取り付け面が外気に触れることはない。また、圧力センサ１６，２４，３０は、圧力センサ取付ボス７１と接触している面積が大きい。これにより、圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１から発生された熱は、効率よく圧力センサ１６，２４，３０の内部へと伝達する。
【００５０】
［圧力センサの第２構成例］
圧力センサの第２構成は、図８に示すように、圧力センサ１６，２４，３０の圧力センサ取付ボス７１に対する取り付け面の外径を、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の外径と同等とすることにより、圧力センサ１６，２４，３０の圧力センサ取付ボス７１に対する取り付け面の面積を、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の面積と同等とする
このような第２構成例の圧力センサ１６，２４，３０は、氷点下の外気に触れる部分を小さくすることができ、また、圧力センサ取付ボス７１と接触している面積を大きくすることができる。
【００５１】
したがって、燃料電池システムにおいては、圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１から発生された熱を、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面から逃がしてしまう事態を回避することができ、効率よく圧力センサ１６，２４，３０の内部へと伝達することができる。
【００５２】
［圧力センサの第３構成例］
圧力センサの第３構成例は、第１構成例又は第２構成例として示した圧力センサ１６，２４，３０に加え、特に図示しないが、圧力導入ポート５９の内面に撥水加工を施したものである。
【００５３】
このような第３構成例の圧力センサ１６，２４，３０は、圧力導入ポート５９の開口部が下向きとなるように、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面に対して取り付けられる。これにより、圧力センサ１６，２４，３０は、内面の撥水作用によって圧力導入ポート５９内の水分を配管へと抜け落ちさせることが容易となる。
【００５４】
したがって、このような圧力センサ１６，２４，３０を備えた燃料電池システムによれば、第１構成例及び第２構成例と比較して、システム停止時において内部の水分の除去を容易とすることができ、システム起動時に残存する水分を少なくすることができる。
【００５５】
［圧力センサの第４構成例］
圧力センサの第４構成例について、図９を用いて説明する。圧力センサ１６，２４，３０は、上述した第１構成例〜第３構成例と同様に、圧力導入ポート５９の開口部が下向きとなるように、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面に対して取り付けられ、内部の水分が配管へと抜け落ちるように構成される。そして、第４構成例に係る圧力センサ１６，２４，３０は、導圧室６０の底面に対して、圧力導入ポート５９の開口部が斜め方向に切除された形状に加工されている。
【００５６】
これにより、圧力センサ１６，２４，３０は、圧力導入ポート５９内の水分を外部へと排出することが容易となるように構成されている。
【００５７】
［圧力センサの第５構成例］
圧力センサの第５構成例について、図１０を用いて説明する。圧力センサ１６，２４，３０は、上述した第１構成例〜第４構成例と同様に、圧力導入ポート５９の開口部が下向きとなるように、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面に対して取り付けられる。そして、第５構成例に係る圧力センサ１６，２４，３０には、第４構成例として示した斜め方向に切除された形状に加工された圧力導入ポート５９の開口部における長さが長い方の先端に向かって、当該圧力導入ポート５９の内面に溝８１が形成されている。
【００５８】
これにより、圧力センサ１６，２４，３０は、圧力導入ポート５９内の水分を溝８１を介して外部へと排出することが容易となる。
【００５９】
［圧力センサの第６構成例］
圧力センサの第６構成例について、図１１を用いて説明する。圧力センサ１６，２４，３０は、上述した第１乃至第５構成例と同様に、圧力導入ポート５９の開口部が下向きとなるように、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面に対して取り付けられる。そして、第６構成例に係る圧力センサ１６，２４，３０は、圧力導入ポート５９と導圧室６０との連結部がテーパ状に加工されている。
【００６０】
これにより、圧力センサ１６，２４，３０は、テーパ状の連結部によって導圧室６０から圧力導入ポート５９への水分の移動を容易とし、圧力導入ポート５９及び導圧室６０内の水分を外部へと排出することが容易となる。
【００６１】
［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、燃料電池システムにおいては、圧力導入ポート５９が形成された圧力センサ１６，２４，３０の底面を、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の外径よりも小さくなるように形成するか、又は圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の外径と同等に形成する。換言すれば、圧力センサ１６，２４，３０の底面を、圧力センサ取付ボス７１の取り付け面の外径よりも大きくないように形成する。これにより、この圧力センサ１６，２４，３０によれば、圧力センサ解凍ヒータ１７，２５，３１から発生した熱を、効率よく圧力センサ１６，２４，３０内部に伝達することができるので、短時間で当該圧力センサ１６，２４，３０内の水分を解凍することができ、凍結によって作動しない状態から回復してシステム全体の起動時間を短縮することができる。
【００６２】
また、この圧力センサ１６，２４，３０によれば、圧力導入ポート５９の内面に撥水加工を施すことにより、圧力導入ポート５９の内面の撥水作用によって当該圧力導入ポート５９内に残留する水分量を少なくすることができる。すなわち、燃料電池システムにおいては、圧力センサ１６，２４，３０内の水分が凍結した場合において解凍しなければならない氷の量を低減することができ、結果として、システム全体の起動時間を短縮することができる。
【００６３】
さらに、この燃料電池システムによれば、圧力導入ポート５９の開口部が、斜め方向に切除された形状に加工された圧力センサ１６，２４，３０を備えているので、当該圧力導入ポート５９内の水分の排出性を向上させることができ、残留する水分量を少なくすることができる。
【００６４】
さらにまた、この燃料電池システムによれば、圧力導入ポート５９の内面に、斜め方向に切除された形状に加工された当該圧力導入ポート５９の開口部における長さが長い方の先端に向かって、所定の溝８１が加工されている圧力センサ１６，２４，３０を備えているので、当該圧力導入ポート５９内の水分を溝８１を介して容易に排出することができ、結果として、システム全体の起動時間を短縮することができる。
【００６５】
さらにまた、この燃料電池システムによれば、圧力導入ポート５９と導圧室６０との連結部が、テーパ状に加工された圧力センサ１６，２４，３０を備えているので、当該圧力導入ポート５９及び導圧室６０内の水分の排出性を向上させることができ、結果として、システム全体の起動時間を短縮することができる。
【００６６】
なお、圧力センサは、所定の配管を流れる被測定媒体の圧力を検出するものであれば、燃料電池システム以外のシステムにも適用することは可能である。特に、圧力センサは、実施形態として示した燃料電池システムに適用するのが好適であり、燃料ガス、酸化剤ガス、純水の圧力を検出するものとして構成することにより、氷点下雰囲気に放置されることが多い当該燃料電池システムの正常な作動を確保することができ、起動時間も短縮することができる。
【００６７】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態として示す燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態として示す燃料電池システムが備える圧力センサの内部構造を示す断面図である。
【図３】圧力センサの近傍に設置される圧力センサ解凍ヒータの取り付けの様子を説明するための図である。
【図４】圧力センサ取付ボスの構造を示す斜視図である。
【図５】圧力センサの底面付近の構造を示す斜視図である。
【図６】圧力センサの底面の外径が、圧力センサ取付ボスの取り付け面の外径よりも大きい場合の構造を示す断面図である。
【図７】圧力センサの第１構成例として、圧力センサの底面の外径が、圧力センサ取付ボスの取り付け面の外径よりも小さい場合の構造を示す断面図である。
【図８】圧力センサの第２構成例として、圧力センサの底面の外径を、圧力センサ取付ボスの取り付け面の外径と同等とした場合の構造を示す断面図である。
【図９】第４構成例としての圧力センサの構造を示す断面図である。
【図１０】第５構成例としての圧力センサの構造を示す断面図である。
【図１１】第６構成例としての圧力センサの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  燃料電池スタック
２  コントローラ
１１  水素供給装置
１２  減圧弁
１３  水素圧力制御弁
１４，２３，２７  方向切換弁
１５  加湿器
１６  水素圧力センサ
１７，２５，３１  圧力センサ解凍ヒータ
１８  燃焼器
１９  エアフィルタ
２０  エアフローメータ
２１  駆動モータ
２２  空気供給装置
２４  空気圧力センサ
２６  空気圧力制御弁
２８  熱交換器
２９  循環ポンプ
３０  純水圧力センサ
５１  ダイアフラム
５２  電極
５３  ケース
５４  コネクタハウジング
５５  ターミナル
５６  回路基板
５７  ケーブル
５８  素子
５９  圧力導入ポート
６０  導圧室
６１  シール
６２  Ｏリング
７１  圧力センサ取付ボス
７２  ＰＴＣヒータ
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４  水素供給配管
Ｌ３  水素排出配管
Ｌ５，Ｌ６，Ｌ８  空気供給配管
Ｌ７  空気排出配管
Ｌ９  純水循環配管
【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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