JP2017001556A - Tire pressure gauge - Google Patents

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JP2017001556A JP2015118468A JP2015118468A JP2017001556A JP 2017001556 A JP2017001556 A JP 2017001556A JP 2015118468 A JP2015118468 A JP 2015118468A JP 2015118468 A JP2015118468 A JP 2015118468A JP 2017001556 A JP2017001556 A JP 2017001556A
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義彦 多喜
Yoshihiko Taki
義彦 多喜
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tire pressure gauge which enables continuous use over a long period without needing charging or replacement of batteries for enabling the tire pressure gauge to function.SOLUTION: The invention relates to an air pressure sensor which measures an air pressure in a tire and functions with electric power from a power generation element which receives heat energy to generate electric power. It is preferable that the invention relate to a tire pressure gauge which includes a rechargeable battery for storing the electric power generated by the power generation element and functions with the electric power from the rechargeable battery.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、発電素子を備えたタイヤ空気圧計に関する。   The present invention relates to a tire pressure gauge equipped with a power generation element.

自動車やバイクなどに用いるタイヤにおいて、タイヤの空気圧が低下してしまうと、タイヤのショルダー部が摩耗したり、タイヤのショルダー部が発熱したりして、バースト、すなわちパンクの原因となる。   In tires used in automobiles, motorcycles, etc., when the tire air pressure decreases, the tire shoulders wear or the tire shoulders generate heat, causing bursts, ie, punctures.

また、バーストを引き起こすまでに至らない場合であっても、タイヤの空気圧が低下することにより、操縦の安定性が低下したり、燃費が悪化したり、雨天時にアクアプレーニング現象を引き起こしたりして、重大な事故につながる危険性がある。   Also, even if it does not lead to a burst, the tire air pressure decreases, the steering stability decreases, the fuel consumption deteriorates, and the aquaplaning phenomenon occurs in the rain, Risk of serious accidents.

したがって、タイヤの空気圧を常時監視することは、自動車やバイクの走行上の安全性を確保したり、他のドライバーの安全性を確保したりする観点から、非常に重要なことである。   Therefore, it is very important to constantly monitor the tire air pressure from the viewpoint of ensuring the safety of driving an automobile or a motorcycle or the safety of other drivers.

そのため、タイヤの空気圧の状態を把握し、走行上の安全性を確保するために、タイヤ内にタイヤ空気圧計を取り付け、タイヤの圧力および温度などを測定し、その測定数値をドライバーに提供することが一般的となっており、それを実現するための技術開発が進んでいる。   Therefore, in order to understand the condition of tire pressure and secure driving safety, install a tire pressure gauge in the tire, measure the tire pressure and temperature, etc., and provide the measured values to the driver Is becoming common, and technological developments to achieve this are in progress.

例えば、特許文献1には、タイヤバルブと一体となるように成形したタイヤ空気圧検知手段が示されている。また、特許文献2にはタイヤのインナーライナーにアンテナを設置し、これに空気圧監視装置を接続して、車両との信号伝達を行う手段が示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a tire air pressure detecting means formed so as to be integrated with a tire valve. Patent Document 2 discloses means for transmitting a signal to a vehicle by installing an antenna on an inner liner of a tire and connecting an air pressure monitoring device thereto.

しかし、上記のような従来型のタイヤ空気圧計は、タイヤ空気圧計を機能させるための蓄電池を、定期的に充電したり交換したりしなければならないという問題があった。   However, the conventional tire pressure gauge as described above has a problem that the storage battery for functioning the tire pressure gauge must be periodically charged or replaced.

タイヤ空気圧計の蓄電池を充電または交換するためには、車両からタイヤを取り外し、取り外したタイヤからタイヤ空気圧計を回収して、蓄電池の充電または交換を行い、タイヤ空気圧計をタイヤに再び取り付けて、タイヤを車両に再び取り付けるという作業が必要となるため、タイヤ空気圧計の蓄電池を充電または交換するためだけに、大きな労力が必要となっていた。   To charge or replace the battery of the tire pressure gauge, remove the tire from the vehicle, collect the tire pressure gauge from the removed tire, charge or replace the storage battery, reattach the tire pressure gauge to the tire, Since it is necessary to reattach the tire to the vehicle, a large amount of labor is required only for charging or replacing the storage battery of the tire pressure gauge.

特開2005−186658号公報JP 2005-186658 A 特開2001−013042号公報JP 2001-013042 A

上記の問題を解決するために、本発明は、タイヤ空気圧計を機能させるための電池を充電または交換する必要がなく、長期間にわたり継続して使用できるタイヤ空気圧計を提供することを目的とする。   In order to solve the above problem, an object of the present invention is to provide a tire pressure gauge that can be used continuously for a long period of time without the need to charge or replace a battery for functioning the tire pressure gauge. .

本発明は、タイヤ内の空気圧を測定する空気圧センサであって、熱エネルギーを受けて発電を行う発電素子からの電力で機能する、タイヤ空気圧計に関する。   The present invention relates to a tire pressure gauge that measures the air pressure in a tire and functions with electric power from a power generation element that generates power by receiving thermal energy.

本発明は、さらに、発電素子において発電された電力を蓄電する蓄電池を備え、蓄電池からの電力で機能する、タイヤ空気圧計であることが好ましい。   The present invention is preferably a tire pressure gauge that further includes a storage battery that stores electric power generated by the power generation element, and that functions with electric power from the storage battery.

本発明は、さらに、タイヤ内の温度を測定する温度センサを備え、温度センサが算出した温度情報と、空気圧センサが算出した空気圧情報とから、タイヤ内の空気圧の異常を検出する、タイヤ空気圧計であることが好ましい。   The present invention further includes a tire pressure gauge that includes a temperature sensor that measures the temperature in the tire, and detects an abnormality in the tire pressure from the temperature information calculated by the temperature sensor and the air pressure information calculated by the air pressure sensor. It is preferable that

本発明は、さらに、発電素子における発電量を測定する発電量センサを備え、発電量センサが算出した発電量情報と、空気圧センサが算出した空気圧情報とから、タイヤ内の空気圧の異常を検出する、タイヤ空気圧計であることが好ましい。   The present invention further includes a power generation amount sensor for measuring the power generation amount in the power generation element, and detects an abnormality in air pressure in the tire from the power generation amount information calculated by the power generation amount sensor and the air pressure information calculated by the air pressure sensor. A tire pressure gauge is preferable.

本発明は、さらに、空気圧の異常に係る異常情報を警告信号として送信する無線送信機を備える、タイヤ空気圧計であることが好ましい。   The present invention is preferably a tire pressure gauge including a wireless transmitter that transmits abnormality information relating to an abnormality in air pressure as a warning signal.

本発明は、さらに、無線通信機による警告信号の送信動作が、連続的に、または所定時間毎に実行される構成であることを特徴とする、タイヤ空気圧計であることが好ましい。   The present invention is preferably a tire pressure gauge characterized in that the operation of transmitting a warning signal by a wireless communication device is executed continuously or every predetermined time.

本発明は、さらに、発電素子をタイヤ内に設置した、タイヤ空気圧計であることが好ましい。   The present invention is preferably a tire pressure gauge in which a power generation element is installed in a tire.

本発明は、さらに、発電素子が、正極と負極との間に、p型半導体およびn型半導体を有する、タイヤ空気圧計であることが好ましい。   In the present invention, it is further preferable that the power generation element is a tire pressure gauge having a p-type semiconductor and an n-type semiconductor between a positive electrode and a negative electrode.

本発明は、上記のタイヤ空気圧計をリムに設置したホイールに関する。   The present invention relates to a wheel in which the tire pressure gauge is installed on a rim.

本発明によれば、タイヤ空気圧計を機能させるための電池を充電または交換する必要をなくすことができ、長期間にわたり継続してタイヤ空気圧計を使用できるようになる。   According to the present invention, it is possible to eliminate the need to charge or replace the battery for operating the tire pressure gauge, and the tire pressure gauge can be used continuously for a long period of time.

本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧計を示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the tire pressure gauge concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧計をタイヤに設置した場合のタイヤ断面図である。It is tire sectional drawing at the time of installing the tire pressure gauge concerning the embodiment of the present invention in a tire. 本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧計に用いる発電素子の構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the electric power generation element used for the tire pressure gauge which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧計に用いる発電素子の構成図の一例である。It is an example of the block diagram of the electric power generation element used for the tire pressure gauge which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明のタイヤ空気圧計の実施形態について、図面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されない。   Hereinafter, although the embodiment of the tire pressure gauge of the present invention is described using a drawing, the present invention is not limited to this.

図1には、本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧計10を示している。このタイヤ空気圧計10は、自動車やバイクなど、タイヤによって駆動するものに広く適用できる。   FIG. 1 shows a tire pressure gauge 10 according to an embodiment of the present invention. The tire pressure gauge 10 can be widely applied to a vehicle driven by a tire such as an automobile or a motorcycle.

本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧計10は、例えば、本体11、発電素子12a、発電素子12b、充電回路21、蓄電池22、空気圧センサ23、温度センサ24、異常判定部25、無線送信機26を備えて構成することができる。   The tire pressure gauge 10 according to the embodiment of the present invention includes, for example, a main body 11, a power generation element 12a, a power generation element 12b, a charging circuit 21, a storage battery 22, a pneumatic sensor 23, a temperature sensor 24, an abnormality determination unit 25, and a wireless transmitter 26. It can comprise.

本体11は、充電回路21、蓄電池22、空気圧センサ23、温度センサ24、異常判定部25、無線送信機26を内包する構造となっている。空気圧センサ23および温度センサ24は、それぞれタイヤ内の空気圧および温度を測定するために、センサ部が本体11の外部に露出した構造となっている。なお、本願明細書において、タイヤ内とは、タイヤとリムによって囲まれた空間のことをいう。   The main body 11 includes a charging circuit 21, a storage battery 22, an air pressure sensor 23, a temperature sensor 24, an abnormality determination unit 25, and a wireless transmitter 26. The air pressure sensor 23 and the temperature sensor 24 have a structure in which the sensor portion is exposed to the outside of the main body 11 in order to measure the air pressure and temperature in the tire, respectively. In the specification of the present application, the inside of the tire means a space surrounded by the tire and the rim.

本体11には、上述のような電子機器類が内蔵されているため、電子機器類がタイヤ内の熱によって故障したり劣化したりしないような構成とすることが好ましい。そのため、本体11は、遮熱部材で構成されていることが好ましい。遮熱部材の種類は、特に限定されず、公知のものを用いることができる。   Since the electronic device as described above is built in the main body 11, it is preferable that the electronic device is configured not to fail or deteriorate due to heat in the tire. Therefore, it is preferable that the main body 11 is composed of a heat shield member. The kind of heat shield member is not particularly limited, and a known member can be used.

本発明に用いる発電素子12aおよび/または発電素子12b(以下、発電素子12a/bという。)は、熱エネルギーを受けて発電を行うことができる発電素子であり、本体11の外面を略被覆するようにして設置することができる。発電素子12a/bの設置態様は、空気圧センサ23および温度センサ24のセンサ部を被覆しない態様であれば特に限定されない。   The power generation element 12a and / or the power generation element 12b (hereinafter referred to as the power generation element 12a / b) used in the present invention is a power generation element that can generate power by receiving thermal energy, and substantially covers the outer surface of the main body 11. Can be installed. The installation mode of the power generation element 12a / b is not particularly limited as long as it does not cover the sensor portions of the air pressure sensor 23 and the temperature sensor 24.

本実施形態のタイヤ空気圧計10の本体11においては、設置面14の反対側となる位置に発電素子12aを設置し、設置面14側となる位置に発電素子12bを設置する態様を示している。   In the main body 11 of the tire pressure gauge 10 of this embodiment, the aspect which installs the power generation element 12a in the position which becomes the other side of the installation surface 14, and installs the power generation element 12b in the position which becomes the installation surface 14 side is shown. .

発電素子12a/bは、本体11の外面または内面のいずれに設置してもよい。発電素子12a/bを本体11の外面に設置する場合は、発電素子12a/bに与えられる熱エネルギーが、本体11によって遮られることがないため、発電素子12a/bにおける発電量が向上する。発電素子12a/bを本体11の内面に設置する場合は、発電素子12a/bと充電回路21を結ぶ配線を通す孔を本体11に設ける必要がなくなり、全ての配線を本体11の内部に収めることができる。   The power generation element 12a / b may be installed on either the outer surface or the inner surface of the main body 11. When the power generation element 12a / b is installed on the outer surface of the main body 11, since the heat energy given to the power generation element 12a / b is not blocked by the main body 11, the power generation amount in the power generation element 12a / b is improved. When the power generation element 12 a / b is installed on the inner surface of the main body 11, it is not necessary to provide a hole in the main body 11 for passing the wiring connecting the power generation element 12 a / b and the charging circuit 21, and all the wiring is accommodated in the main body 11. be able to.

発電素子12a/bの発電に用いる熱エネルギーとしては、車両走行時にタイヤと路面との摩擦によって生じる熱や、走行中の車両からリムを介して伝わってくる熱などが利用される。そのため、発電素子において発電を行うための熱エネルギーが、車両走行中に持続的に供給されることにより、タイヤ空気圧計10が機能する構成となっている。   As heat energy used for power generation by the power generation element 12a / b, heat generated by friction between a tire and a road surface during traveling of the vehicle, heat transmitted from a traveling vehicle via a rim, or the like is used. Therefore, the tire pressure gauge 10 is configured to function by continuously supplying thermal energy for generating power in the power generation element while the vehicle is running.

本発明に用いる発電素子12a/bは、熱エネルギーを受けて発電を行うことができるものであるが、得られる熱エネルギー量に応じて発電量も異なってくる。そのため、蓄電池22に一定の電力を供給するために充電回路21を設けることが好ましい。   The power generation element 12a / b used in the present invention can generate power by receiving thermal energy, but the amount of power generation varies depending on the amount of thermal energy obtained. Therefore, it is preferable to provide the charging circuit 21 in order to supply constant power to the storage battery 22.

充電回路21としては、DC/DCコンバータなどを用いることができる。   As the charging circuit 21, a DC / DC converter or the like can be used.

蓄電池22は、充電回路21において変圧された電力を蓄電する。蓄電池22において蓄電された電力は、必要に応じて、空気圧センサ23、温度センサ24、異常判定部25、および無線送信機26に供給される。   The storage battery 22 stores the electric power transformed in the charging circuit 21. The electric power stored in the storage battery 22 is supplied to the air pressure sensor 23, the temperature sensor 24, the abnormality determination unit 25, and the wireless transmitter 26 as necessary.

蓄電池22には、タイヤ空気圧計10を最初に使用する際に、一定量以上の電力が蓄電されていることが好ましく、蓄電池22の消費電力分を発電素子12a/bにおいて発電した電力で補填する態様とすることが好ましい。   When the tire pressure gauge 10 is used for the first time, the storage battery 22 is preferably charged with a certain amount of power, and the power consumption of the storage battery 22 is supplemented with the power generated by the power generation element 12a / b. It is preferable to use the embodiment.

空気圧センサ23は、タイヤ内の空気圧を測定する。測定されたタイヤ内の空気圧をもとに、空気圧センサ23が空気圧情報を算出し、異常判定部25に出力する。   The air pressure sensor 23 measures the air pressure in the tire. Based on the measured air pressure in the tire, the air pressure sensor 23 calculates air pressure information and outputs it to the abnormality determination unit 25.

タイヤ内の空気圧を測定する方法については、特に限定されず、歪ゲージ抵抗式、半導体ピエゾ抵抗式、静電容量式、またはシリコンレゾナント式など、公知の方式を用いることができる。   The method for measuring the air pressure in the tire is not particularly limited, and a known method such as a strain gauge resistance method, a semiconductor piezoresistance method, a capacitance method, or a silicon resonant method can be used.

温度センサ24は、タイヤ内の温度を測定する。測定されたタイヤ内の温度をもとに、温度センサ24が温度情報を算出し、異常判定部25に出力する。   The temperature sensor 24 measures the temperature inside the tire. Based on the measured temperature in the tire, the temperature sensor 24 calculates temperature information and outputs the temperature information to the abnormality determination unit 25.

タイヤ内の温度を測定する方法については、特に限定されず、測温抵抗体、熱電対、赤外線温度計、IC温度センサ、またはサーミスタなど、公知の方法を用いることができる。   The method for measuring the temperature in the tire is not particularly limited, and a known method such as a resistance temperature detector, a thermocouple, an infrared thermometer, an IC temperature sensor, or a thermistor can be used.

タイヤ内の空気圧は、タイヤ内の温度によって変化するため、測定された空気圧を所定温度における空気圧に換算して、タイヤ内の空気圧の異常判定を行うことが好ましい。   Since the air pressure in the tire changes depending on the temperature in the tire, it is preferable to perform an abnormality determination on the air pressure in the tire by converting the measured air pressure into an air pressure at a predetermined temperature.

異常判定部25は、空気圧センサ23から入力した空気圧情報と、温度センサ24から入力した温度情報とをもとに、上記のような圧力換算を行い、換算圧力が予め設定していた空気圧の閾値以上であるか否かの判定を行うことで、タイヤ内の空気圧の異常を検出する。検出された空気圧の異常に係る異常情報は、無線送信機26に出力される。   The abnormality determination unit 25 performs pressure conversion as described above based on the air pressure information input from the air pressure sensor 23 and the temperature information input from the temperature sensor 24, and the converted pressure is a preset air pressure threshold value. By determining whether or not this is the case, an abnormality in the air pressure in the tire is detected. Abnormality information related to the detected abnormal air pressure is output to the wireless transmitter 26.

なお、温度センサ24を設けずに、空気圧センサ23から入力した空気圧情報のみをもとにして、異常判定部25が、タイヤ内の空気圧の異常を検出する態様としてもよい。   In addition, it is good also as an aspect which the abnormality determination part 25 detects the abnormality of the air pressure in a tire based only on the air pressure information input from the air pressure sensor 23, without providing the temperature sensor 24.

また、異常判定部25を設けずに、空気圧情報および/または温度情報を無線送信機26に出力して、空気圧情報および/または温度情報をドライバー等に認識させる態様としてもよい。   Further, without providing the abnormality determination unit 25, the air pressure information and / or temperature information may be output to the wireless transmitter 26 so that the driver or the like recognizes the air pressure information and / or temperature information.

本発明に用いる発電素子12a/bは、タイヤ内の温度に応じて発電量が変化するため、温度センサ24に代えて発電量センサを設け、発電量センサにおいて測定した発電量と、発電素子の発電性能とをもとに、タイヤ内の温度を逆算することもできる。このようにして算出されたタイヤ内の温度情報と、空気圧センサ23が算出した空気圧情報とから、タイヤ内の空気圧の異常を検出する構成とすることができる。   Since the power generation element 12a / b used in the present invention changes the power generation amount according to the temperature in the tire, a power generation amount sensor is provided instead of the temperature sensor 24, and the power generation amount measured by the power generation amount sensor, Based on the power generation performance, the temperature in the tire can also be calculated backward. An abnormality in the tire air pressure can be detected from the temperature information in the tire calculated in this way and the air pressure information calculated by the air pressure sensor 23.

また、タイヤ内の測定温度についての閾値を設け、測定温度が閾値以上となった場合にも異常を警告する態様としてもよい。同様に、発電素子における発電量についての閾値を設け、発電量が閾値以上となった場合には、タイヤ内の温度が閾値以上となったものと見做して、異常を警告する態様としてもよい。   Moreover, it is good also as an aspect which provides the threshold about the measured temperature in a tire, and warns abnormality also when measured temperature becomes more than a threshold value. Similarly, a threshold value is set for the power generation amount in the power generation element, and when the power generation amount exceeds the threshold value, it is assumed that the temperature in the tire is equal to or higher than the threshold value, and an abnormality warning may be provided. Good.

無線送信機26は、異常判定部25から入力された異常情報を警告信号として無線送信する。無線送信された警告信号をドライバー等が認知することにより、タイヤ空気圧の異常が認識される。   The wireless transmitter 26 wirelessly transmits the abnormality information input from the abnormality determination unit 25 as a warning signal. When the driver or the like recognizes the warning signal transmitted wirelessly, an abnormality in tire air pressure is recognized.

警告信号の送信先としては、ドライバーにタイヤ空気圧の異常を認識させるためには、車両に搭載されたカーナビゲーションシステムやドライバーの有するスマートフォンなどに警告信号を送信する態様が挙げられる。また、ドライバー以外の第三者にタイヤ空気圧の異常を認識させるためには、車両管理会社の管理センターなどに警告信号を送信する態様が挙げられる。   Examples of the transmission destination of the warning signal include a mode in which the warning signal is transmitted to a car navigation system mounted on the vehicle, a smartphone of the driver, or the like in order to make the driver recognize an abnormality in the tire pressure. Further, in order to make a third person other than the driver recognize the abnormality of the tire pressure, there is a mode in which a warning signal is transmitted to the management center of the vehicle management company.

なお、無線送信機26における警告信号の送信動作は、必要に応じて連続的に、または所定時間毎に間欠的に(例えば、数分〜数時間に1回程度)、実行するような構成とすることができる。すなわち、タイヤ空気圧のモニタリング形態を、連続的なモニタリング形態または間欠的なモニタリング形態に任意に設定することができる。   The warning signal transmission operation in the wireless transmitter 26 is executed continuously as necessary or intermittently at predetermined intervals (for example, about once every several minutes to several hours). can do. That is, the tire pressure monitoring mode can be arbitrarily set to a continuous monitoring mode or an intermittent monitoring mode.

警告信号の送信動作を連続的に実行することで、タイヤ空気圧の変化状態を継続的にモニタリングすることができる。また、警告信号の送信動作を所定時間毎に実行すれば、送信動作を連続的に実行する場合に比べて、送信動作に要する消費電力を抑えることができ、蓄電池の電力消費等を軽減することができる。   By continuously executing the warning signal transmission operation, it is possible to continuously monitor the change state of the tire pressure. Also, if the warning signal transmission operation is executed every predetermined time, the power consumption required for the transmission operation can be suppressed and the power consumption of the storage battery can be reduced compared to the case where the transmission operation is executed continuously. Can do.

上記以外に蓄電池の電力消費等を軽減させる方法としては、空気圧情報および/または温度情報もしくは警告信号等のデータを、無線送信によって能動的に発信せずに、RF−ID等によって受動的に外部から取り出す方法が挙げられる。この場合は、無線送信機26に代えてFlashメモリ等の不揮発メモリを設けた上で、上記データを一旦不揮発メモリに蓄えておけば、外部から電波で不揮発メモリにアクセスして上記データを取り出すことができるようになる。   In addition to the above, as a method of reducing the power consumption of the storage battery, data such as air pressure information and / or temperature information or warning signal is not actively transmitted by wireless transmission, but passively by RF-ID or the like. The method of taking out from is mentioned. In this case, in place of the wireless transmitter 26, a non-volatile memory such as a flash memory is provided, and once the data is stored in the non-volatile memory, the non-volatile memory is accessed from the outside by radio waves and the data is extracted. Will be able to.

図2には、本発明の実施形態に係るタイヤ空気圧計をタイヤに設置した場合のタイヤ断面図を示している。図2におけるタイヤ断面図は、タイヤ空気圧計30、タイヤ40、リム50によって構成されている。   FIG. 2 shows a tire cross-sectional view when the tire pressure gauge according to the embodiment of the present invention is installed in a tire. The tire cross-sectional view in FIG. 2 includes a tire pressure gauge 30, a tire 40, and a rim 50.

タイヤ空気圧計30は、その本体の外面または内面に発電素子を備えている。発電素子が熱エネルギーを受けて発電を行い、その電力がタイヤ空気圧計30に供給されることで、タイヤ空気圧計30は機能する。   The tire pressure gauge 30 includes a power generation element on the outer surface or inner surface of the main body. The tire pressure gauge 30 functions when the power generation element receives heat energy to generate power and the power is supplied to the tire pressure gauge 30.

タイヤ40は、ゴム層41、インナーライナー42、カーカス43、ビードワイヤー44、ベルト45によって構成されている。また、タイヤ40の各部位は、図2に示す通り、リム50の側から、ビード部51、サイドウォール部52、ショルダー部53、トレッド部54の4つに区分することができる。   The tire 40 includes a rubber layer 41, an inner liner 42, a carcass 43, a bead wire 44, and a belt 45. Further, as shown in FIG. 2, each part of the tire 40 can be divided into four parts, that is, a bead part 51, a sidewall part 52, a shoulder part 53, and a tread part 54 from the rim 50 side.

リム50は、ホイールの一部を構成しており、通常アルミニウムなどの金属で構成されている。リム50とタイヤ40によって囲まれたタイヤ内の空間に発電素子を備えたタイヤ空気圧計30を設置することにより、タイヤ空気圧計30を機能させるための蓄電池を充電または交換する必要がなくなり、長期間にわたり継続してタイヤ空気圧計30を使用できるようになる。   The rim 50 constitutes a part of the wheel and is usually made of a metal such as aluminum. By installing the tire pressure gauge 30 equipped with the power generation element in the space surrounded by the rim 50 and the tire 40, there is no need to charge or replace the storage battery for causing the tire pressure gauge 30 to function. The tire pressure gauge 30 can be used continuously.

タイヤ空気圧計30に設置した発電素子の発電に用いる熱エネルギーとしては、車両走行時にタイヤと路面との摩擦によって生じる熱や、走行中の車両からリムを介して伝わってくる熱などを利用できる。   As heat energy used for power generation of the power generation element installed in the tire pressure gauge 30, heat generated by friction between the tire and the road surface during traveling of the vehicle, heat transmitted from the traveling vehicle via the rim, or the like can be used.

図2に示す実施形態においては、タイヤ空気圧計30をリム50に設置している。タイヤ空気圧計30をリム50に設置する方法は、特に限定されないが、例えば、ネジ状の軸部を設けたタイヤ空気圧計30と、ネジ受け孔を設けたリム50とを螺合して設置する方法などが挙げられる。   In the embodiment shown in FIG. 2, the tire pressure gauge 30 is installed on the rim 50. The method of installing the tire pressure gauge 30 on the rim 50 is not particularly limited. For example, the tire pressure gauge 30 provided with a screw-shaped shaft portion and the rim 50 provided with a screw receiving hole are screwed and installed. The method etc. are mentioned.

また、タイヤ空気圧計30を接着部材でリム50に接着する態様としてもよい。タイヤ空気圧計30を接着部材でリム50に接着する場合、接着部材は耐熱性の高いものを用いることが好ましい。   Alternatively, the tire pressure gauge 30 may be bonded to the rim 50 with an adhesive member. When the tire pressure gauge 30 is bonded to the rim 50 with an adhesive member, it is preferable to use an adhesive member with high heat resistance.

その他、タイヤ空気圧計30に略環状のバンドを設け、略環状のバンドをリム50の周方向に沿って装着することにより、タイヤ空気圧計30をリム50に固定することも可能である。この場合、略環状のバンドは弾性を有するものであることが好ましい。   In addition, it is also possible to fix the tire pressure gauge 30 to the rim 50 by providing the tire pressure gauge 30 with a substantially annular band and attaching the substantially annular band along the circumferential direction of the rim 50. In this case, the substantially annular band is preferably elastic.

なお、チューブタイプタイヤのように、インナーライナー42の代わりに、リム50の表面を含むタイヤ内側面をチューブ構造が覆っている場合は、リム50の表面を覆っているタイヤのチューブ部分にタイヤ空気圧計30を設置する態様としてもよい。この場合、チューブタイプタイヤの製造時に、タイヤ空気圧計30をチューブ部分に設置する必要がある。   When the tube structure covers the inner surface of the tire including the surface of the rim 50 instead of the inner liner 42 as in the tube type tire, the tire air pressure is applied to the tube portion of the tire covering the surface of the rim 50. It is good also as an aspect which installs the total 30. FIG. In this case, it is necessary to install the tire pressure gauge 30 in the tube portion when manufacturing the tube type tire.

なお、本発明のタイヤ空気圧計30の設置場所は、リム50の表面に限定されず、例えば、タイヤ40の内側面に設置する態様としてもよい。タイヤ40の内側面にタイヤ空気圧計30を設置する場合は、ビード部51またはトレッド部54に設置することが好ましい。   In addition, the installation place of the tire pressure gauge 30 of this invention is not limited to the surface of the rim | limb 50, For example, it is good also as an aspect installed in the inner surface of the tire 40. FIG. When the tire pressure gauge 30 is installed on the inner surface of the tire 40, it is preferably installed on the bead part 51 or the tread part 54.

ビード部51は、鋼で構成された環状のビードワイヤー44を束ね、束ねられたビードワイヤー44をゴムで被覆したリング状の補強部を有する部位であり、タイヤ40をリム50に固定する役目をしている。また、ビード部51においては、タイヤ40の骨格を構成するためにゴムで被覆したコードを貼り合わせて層状にしたカーカス43が二重に形成されている。以上のような理由から、ビード部51は変形しにくい構造であるため、タイヤ空気圧計30の設置場所として適している。   The bead portion 51 is a portion having a ring-shaped reinforcing portion in which an annular bead wire 44 made of steel is bundled and the bundled bead wire 44 is covered with rubber, and serves to fix the tire 40 to the rim 50. doing. Further, in the bead portion 51, a carcass 43 formed in a layered manner by laminating cords covered with rubber to form the skeleton of the tire 40 is formed in a double manner. For the reasons described above, the bead portion 51 has a structure that is difficult to be deformed, and thus is suitable as an installation location of the tire pressure gauge 30.

トレッド部54は、タイヤ40が路面と接触する部分であり、ゴム層41が厚くなっている。また、トレッド部54は、カーカス43を強く締め付けてトレッド部54の剛性を高めるためにベルト45が設けられている。以上のような理由から、トレッド部54は変形しにくい構造であるため、タイヤ空気圧計30の設置場所として適している。   The tread portion 54 is a portion where the tire 40 is in contact with the road surface, and the rubber layer 41 is thick. Further, the tread portion 54 is provided with a belt 45 in order to strongly tighten the carcass 43 and increase the rigidity of the tread portion 54. For the above reasons, the tread portion 54 has a structure that is not easily deformed, and thus is suitable as a place for installing the tire pressure gauge 30.

また、ランフラットタイヤのように、タイヤ40内の空気圧が変化しても、タイヤ40の形状が大きく変形しないようなものであれば、サイドウォール部52やショルダー部53などにタイヤ空気圧計30を設置してもよい。   Also, if the air pressure in the tire 40 changes, such as a run-flat tire, the tire pressure gauge 30 is attached to the sidewall portion 52, the shoulder portion 53, etc. if the shape of the tire 40 is not greatly deformed. May be installed.

なお、本実施形態におけるタイヤ空気圧計30は、予めタイヤ40のゴム内部に組み込んだものとしてもよいし、予めホイールのリム50と一体化させたものとしてもよい。   The tire pressure gauge 30 in the present embodiment may be incorporated in advance in the rubber of the tire 40 or may be integrated in advance with the rim 50 of the wheel.

本発明のタイヤ空気圧計30に用いる発電素子として、例えば、温度差によって発電を行う温度差発電素子を用いようとすると、温度差を設けるために温度差発電素子を冷却するための機構が必要となるため、現実的ではない。   As a power generation element used in the tire pressure gauge 30 of the present invention, for example, if a temperature difference power generation element that generates power by a temperature difference is used, a mechanism for cooling the temperature difference power generation element is required to provide the temperature difference. Therefore, it is not realistic.

また、本発明で用いている発電素子は、熱エネルギーを受けて発電を行う発電素子であるが、熱エネルギーを受けて発電を行う発電素子であっても、従来の発電素子では、発電のために100℃以上の高温を必要とすることが多かったため、タイヤ内の熱源を用いて発電を行い、タイヤ空気圧計30に電力を供給するという構成をとることはできなかった。したがって、本発明のタイヤ空気圧計30は、以下のような構成の発電素子によって実現できるものとなっている。   The power generation element used in the present invention is a power generation element that generates power by receiving thermal energy. However, even a power generation element that generates power by receiving thermal energy, In many cases, a high temperature of 100 ° C. or higher was required, so that it was not possible to generate power using a heat source in the tire and supply power to the tire pressure gauge 30. Therefore, the tire pressure gauge 30 of the present invention can be realized by a power generation element having the following configuration.

本発明に用いる発電素子6は、図3または図4に示すように、正極1と負極5との間に、p型半導体と、n型半導体とを有するものであれば、特に限定されず、正極1と負極5との間に、さらに、強誘電体を有するものであってもよく、強誘電体を有さないものであってもよい。   The power generating element 6 used in the present invention is not particularly limited as long as it has a p-type semiconductor and an n-type semiconductor between the positive electrode 1 and the negative electrode 5, as shown in FIG. 3 or FIG. Between the positive electrode 1 and the negative electrode 5, it may further have a ferroelectric or may not have a ferroelectric.

発電素子6は、例えば、図3に示すように、正極1と、p型半導体層2と、強誘電体層3と、n型半導体層4と、負極5とがその順で配置された構造形態を有している。また、図4に示すように、p型半導体層2と、強誘電体層3と、n型半導体層4とは、接触界面を増やすために混合したヘテロジャンクション構造をとっていてもよい。こうした発電素子6は、従来の発電素子とは異なる新しい発電素子であり、高い電流を発生する発電現象を起こす。特に恒温槽中で常温(例えば25℃)から昇温することにより実現できる。   For example, as shown in FIG. 3, the power generating element 6 has a structure in which a positive electrode 1, a p-type semiconductor layer 2, a ferroelectric layer 3, an n-type semiconductor layer 4, and a negative electrode 5 are arranged in that order. It has a form. Further, as shown in FIG. 4, the p-type semiconductor layer 2, the ferroelectric layer 3, and the n-type semiconductor layer 4 may have a heterojunction structure mixed to increase the contact interface. Such a power generation element 6 is a new power generation element different from the conventional power generation element, and causes a power generation phenomenon that generates a high current. In particular, it can be realized by raising the temperature from room temperature (for example, 25 ° C.) in a thermostatic bath.

正極1及び負極5は、導電性材料であり、正極1の仕事関数が負極5の仕事関数と同じか高い材料を用いる。正極1の仕事関数が負極5の仕事関数より高い方が望ましい。正極1としては、銅、銅合金、SUS430等のステンレス鋼、錫めっき銅、銀、白金、金等を一例として挙げることができるが、これらの材料は、仕事関数を考慮して決定することができ、列記した正極材料に限定されない。負極5は、正極1とは異なる材料であればよく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金、Mg−Al等のマグネシウム合金等の金属材料や、インジウム錫酸化物(ITO)等の導電性酸化物材料等を挙げることができるが、これらの材料は、仕事関数を考慮して決定することができ、列記した負極材料に限定されない。   The positive electrode 1 and the negative electrode 5 are conductive materials, and a material having a work function equal to or higher than that of the negative electrode 5 is used. It is desirable that the work function of the positive electrode 1 is higher than that of the negative electrode 5. Examples of the positive electrode 1 include copper, copper alloy, stainless steel such as SUS430, tin-plated copper, silver, platinum, and gold. Examples of these materials may be determined in consideration of a work function. The positive electrode materials listed are not limited. The negative electrode 5 may be a material different from that of the positive electrode 1. For example, a metal material such as aluminum or an aluminum alloy, a magnesium alloy such as Mg-Al, a conductive oxide material such as indium tin oxide (ITO), or the like. These materials can be determined in consideration of the work function, and are not limited to the listed negative electrode materials.

正極1及び負極5の形状も特に限定されず、発電素子6の形状に応じた形状に加工することができる。例えば、発電素子6が、平面配置型用の発電素子6である場合には、正極1と負極5とを、p型半導体層2、強誘電体層3及びn型半導体層4を挟んで対向配置して構成できる。なお、この平面配置型の発電素子6は、正極1と負極5とを順次直列接続して直列配置型の発電素子複合体にしたり、正極1と負極5とを順次並列接続して並列配置型の発電素子複合体にしたりすることができる。また、発電素子6を、乾電池型用の発電素子としてもよく、その場合は、中心を負極棒とし、周りを正極管として構成できる。   The shapes of the positive electrode 1 and the negative electrode 5 are not particularly limited, and can be processed into a shape corresponding to the shape of the power generation element 6. For example, when the power generation element 6 is a planar arrangement type power generation element 6, the positive electrode 1 and the negative electrode 5 are opposed to each other with the p-type semiconductor layer 2, the ferroelectric layer 3, and the n-type semiconductor layer 4 interposed therebetween. Can be arranged and configured. In addition, the planar arrangement type power generation element 6 has a positive electrode 1 and a negative electrode 5 sequentially connected in series to form a series arrangement type power generation element composite, or a positive electrode 1 and a negative electrode 5 are sequentially connected in parallel to form a parallel arrangement type. Or a power generating element composite. The power generation element 6 may be a dry battery type power generation element, in which case the center may be a negative electrode rod and the periphery may be a positive electrode tube.

p型半導体層2は、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ(p−フェニレン)、ポリフルオレン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチエニレンビニレン、グラフェン、CuAlO、CuGaO、LiNiOから選ばれるp型半導性高分子であることが好ましい。なお、ホール伝導が観測されれば、列記したp型半導体材料に限定されない。 The p-type semiconductor layer 2 is composed of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrenesulfonic acid), poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (vinylsulfonic acid), polyaniline, polypyrrole, polythiophene. , Poly (p-phenylene), polyfluorene, poly (p-phenylene vinylene), polythienylene vinylene, graphene, CuAlO 2 , CuGaO 2 , and LiNiO 2 are preferable. If hole conduction is observed, it is not limited to the listed p-type semiconductor materials.

p型半導体層2の厚さは、発電素子6の作製方法によって異なり、特に限定されないが、例えば10μm以上、1000μm以下の範囲内であることが好ましい。なお、発電素子6中でのp型半導体層2の境界は、そのp型半導体特性を奏する限り、図3に示すようにはっきり区分けされていてもよいし、図4に示すように、p型半導体層2が強誘電体層3とn型半導体層4ともに、接触界面を増やすために混合したヘテロジャンクション構造をとっていてもよい。したがって、上記の厚さ範囲も、p型半導体層2の作用を奏する範囲での厚さとして表すことができる。   The thickness of the p-type semiconductor layer 2 varies depending on the method of manufacturing the power generating element 6 and is not particularly limited, but is preferably in the range of, for example, 10 μm or more and 1000 μm or less. Note that the boundary of the p-type semiconductor layer 2 in the power generation element 6 may be clearly divided as shown in FIG. 3 as long as the p-type semiconductor characteristics are exhibited, or as shown in FIG. The semiconductor layer 2 may have a heterojunction structure in which both the ferroelectric layer 3 and the n-type semiconductor layer 4 are mixed to increase the contact interface. Therefore, the above thickness range can also be expressed as a thickness within a range where the p-type semiconductor layer 2 functions.

強誘電体層3は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛、チタン酸ビスマスランタン、チタン酸カドミウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ビスマスフェライト、及びリチウムドープ酸化亜鉛から選ばれるいずれかの粒子を含むことが好ましい。なお、強誘電性が観測されれば、列記した強誘電性材料に限定されない。強誘電体層3は、材料の1種を単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。この強誘電体層3は、強誘電性を有する層であり、強誘電性を有するので発電をし、また、その強誘電体層3がさらにn型半導性を有する場合には電子(キャリア)の移動も容易であり、発電素子の構成要素として極めて望ましい。   Ferroelectric layer 3 is composed of barium titanate, lead zirconate titanate, lead titanate, lead zirconate, bismuth lanthanum titanate, cadmium titanate, lithium niobate, lithium tantalate, bismuth ferrite, and lithium-doped zinc oxide. It is preferable that any particle | grains chosen from these are included. If ferroelectricity is observed, the ferroelectric material is not limited to the listed ferroelectric materials. As the ferroelectric layer 3, one type of material may be used alone, or two or more types may be used. This ferroelectric layer 3 is a layer having ferroelectricity, and generates electric power because it has ferroelectricity. When the ferroelectric layer 3 further has n-type semiconductivity, electrons (carriers) are used. ) Is easy to move, and is extremely desirable as a component of the power generation element.

強誘電体粒子の形状や粒径は特に限定されないが、全体的な形状が球形状又は略球形状、楕円形状又は略楕円形状であればよく、その表面がなめらかでも凹凸であってもよい。強誘電体粒子の平均粒径は、入手の容易さや素子作製上の問題がない範囲で各種の大きさのものを選択することができるが、平均粒径の大きいものほど誘電率も高いので好ましく用いることができる。また、強誘電体粒子の平均粒径を所望の値に設定することにより、表面積をコントロールできるという利点がある。強誘電体粒子の平均粒径は、原料の段階では走査型電子顕微鏡(SEM)によって測定することができ、強誘電体層3を構成した後も走査型電子顕微鏡(SEM)によって測定することができる。   The shape and particle size of the ferroelectric particles are not particularly limited, but the overall shape may be a spherical shape, a substantially spherical shape, an elliptical shape, or a substantially elliptical shape, and the surface may be smooth or uneven. The average particle size of the ferroelectric particles can be selected from various sizes within a range where there is no problem in terms of availability and device fabrication, but the larger the average particle size, the higher the dielectric constant. Can be used. Further, there is an advantage that the surface area can be controlled by setting the average particle size of the ferroelectric particles to a desired value. The average particle diameter of the ferroelectric particles can be measured by a scanning electron microscope (SEM) at the raw material stage, and can be measured by a scanning electron microscope (SEM) even after the ferroelectric layer 3 is formed. it can.

強誘電体層3は、強誘電体粒子で構成されているが、本発明の効果を阻害しない範囲で、強誘電性を有する他の無機物を含んでいてもよい。また、本発明の効果を阻害しない範囲で、導電性やn型半導性を有する他の無機物を含んでいてもよい。   The ferroelectric layer 3 is composed of ferroelectric particles, but may contain other inorganic substances having ferroelectricity as long as the effects of the present invention are not impaired. In addition, other inorganic substances having conductivity and n-type semiconductivity may be included as long as the effects of the present invention are not impaired.

n型半導体層4は、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ、ガリウムドープ酸化亜鉛、アルミドープ酸化亜鉛、ニオブドープチタン酸ストロンチウム、及び酸化カルシウムドープ酸化ジルコニウムから選ばれるいずれかの粒子を含むことが好ましい。なお、電子伝導が観測されれば、列記したn型半導体材料に限定されない。この粒子は、n型半導体粒子であり、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。   The n-type semiconductor layer 4 is made of any particle selected from tin oxide, antimony-doped tin oxide, fluorine-doped tin oxide, gallium-doped zinc oxide, aluminum-doped zinc oxide, niobium-doped strontium titanate, and calcium oxide-doped zirconium oxide. It is preferable to include. In addition, if electronic conduction is observed, it is not limited to the n-type semiconductor material listed. These particles are n-type semiconductor particles, and one kind may be used alone, or two or more kinds may be used.

n型半導体粒子の粒子形状や粒径は特に限定されないが、全体的な形状が球形状又は略球形状、楕円形状又は略楕円形状であればよく、その表面がなめらかでも凹凸であってもよい。n型半導体粒子の平均粒径は、入手の容易さや素子作製上の問題がない範囲で各種の大きさのものを選択することができるが、平均粒径の大きいものほど導電率が高いので好ましく用いることができる。また、n型半導体粒子の平均粒径を所望の値に設定することにより、表面積をコントロールできるという利点がある。n型半導体粒子の平均粒径は、原料の段階では走査型電子顕微鏡(SEM)によって測定することができ、n型半導体層4を構成した後も走査型電子顕微鏡(SEM)によって測定することができる。   The particle shape and particle size of the n-type semiconductor particles are not particularly limited, but the overall shape may be a spherical shape, a substantially spherical shape, an elliptical shape, or a substantially elliptical shape, and the surface may be smooth or uneven. . The average particle size of the n-type semiconductor particles can be selected from various sizes within a range where there is no problem in terms of availability and device fabrication, but the larger the average particle size, the higher the conductivity, which is preferable. Can be used. Moreover, there is an advantage that the surface area can be controlled by setting the average particle size of the n-type semiconductor particles to a desired value. The average particle size of the n-type semiconductor particles can be measured by a scanning electron microscope (SEM) at the raw material stage, and can be measured by a scanning electron microscope (SEM) even after the n-type semiconductor layer 4 is formed. it can.

n型半導体層4は、n型半導体粒子で構成されているが、本発明の効果を阻害しない範囲で、n型になり得る他の無機物を含んでいてもよい。   The n-type semiconductor layer 4 is composed of n-type semiconductor particles, but may contain other inorganic substances that can be n-type as long as the effects of the present invention are not impaired.

n型半導体層4の抵抗は特に限定されないが、例えば2Ω以上、7Ω以下程度の範囲内が好ましい。n型半導体層4をこうした範囲の抵抗にすることによって、内部インピーダンスを下げて電流を取り出しやすくするという利点がある。n型半導体層4の抵抗は、LCRハイテスタによって測定することができる。n型半導体層4の抵抗が2kΩ未満の場合、より具体的には例えば1kΩ未満や100kΩ未満の場合は、そのn型半導体層4上に設けられる導電性のp型半導体層2がn型半導体層4中に浸入してショート状態になってしまい、発電素子として作動しないことがある。   The resistance of the n-type semiconductor layer 4 is not particularly limited, but is preferably in the range of, for example, about 2Ω or more and 7Ω or less. By making the resistance of the n-type semiconductor layer 4 in such a range, there is an advantage that the internal impedance is lowered and the current can be easily taken out. The resistance of the n-type semiconductor layer 4 can be measured by an LCR high tester. When the resistance of the n-type semiconductor layer 4 is less than 2 kΩ, more specifically, for example, when the resistance is less than 1 kΩ or less than 100 kΩ, the conductive p-type semiconductor layer 2 provided on the n-type semiconductor layer 4 is an n-type semiconductor. It may enter the layer 4 and become short-circuited, and may not operate as a power generation element.

発電素子6は、上記構成を備えるものであれば、各種の方法で作製することができる。図3に示す発電素子6は、正極1と、p型半導体層2と、強誘電体層3と、n型半導体層4と、負極5とがその順で配置された構造形態であり、図4に示す発電素子6は、正極1と負極5とが、p型半導体層2と強誘電体層3とn型半導体層4とが混合したヘテロジャンクション構造である。   The power generating element 6 can be manufactured by various methods as long as it has the above-described configuration. A power generating element 6 shown in FIG. 3 has a structure in which a positive electrode 1, a p-type semiconductor layer 2, a ferroelectric layer 3, an n-type semiconductor layer 4, and a negative electrode 5 are arranged in that order. The power generating element 6 shown in 4 has a heterojunction structure in which a positive electrode 1 and a negative electrode 5 are mixed with a p-type semiconductor layer 2, a ferroelectric layer 3, and an n-type semiconductor layer 4.

この発電素子6の作製は特に限定されないが、正極1上に、n型半導体層4、強誘電体層3、p型半導体層2を順に形成する。p型半導体層2は、p型半導性高分子を例えば滴下又は塗布して形成することができる。強誘電体層3とn型半導体層4は、それぞれの粒子を例えば加圧成形して形成することができる。   Although the production of the power generating element 6 is not particularly limited, the n-type semiconductor layer 4, the ferroelectric layer 3, and the p-type semiconductor layer 2 are sequentially formed on the positive electrode 1. The p-type semiconductor layer 2 can be formed by dropping or coating a p-type semiconducting polymer, for example. The ferroelectric layer 3 and the n-type semiconductor layer 4 can be formed by, for example, pressure molding each particle.

こうして作製された発電素子部材は、平面的な直列構造又は並列構造になるように接続することができる。発電素子部材を直列接続して発電素子複合体を構成する場合、隣り合う発電素子部材の正極1と負極5とを、カシメ、圧接、ロウ付け等で接続して直列構造にすることができる。また、発電素子部材を並列接続して発電素子複合体を構成する場合、長く延びる電極に、発電素子部材の正極1と負極5をそれぞれ、カシメ、圧接、ロウ付け等で接続して並列構造にすることができる。   The power generating element members thus manufactured can be connected so as to have a planar series structure or a parallel structure. When a power generation element complex is configured by connecting power generation element members in series, the positive electrode 1 and the negative electrode 5 of adjacent power generation element members can be connected by caulking, pressure welding, brazing, or the like to form a series structure. Further, when a power generating element composite is configured by connecting power generating element members in parallel, the positive electrode 1 and the negative electrode 5 of the power generating element member are connected to the long extending electrode by caulking, pressure welding, brazing, etc., respectively, to form a parallel structure. can do.

このような発電素子複合体は、複数の発電素子部材を接続して1次元的(直列配置)又は二次元的(並列配置)に作製することができるが、厚さ方向に積層して三次元的な立体構造にすることもできる。   Such a power generation element composite can be produced in a one-dimensional (series arrangement) or two-dimensional (parallel arrangement) by connecting a plurality of power generation element members, but is laminated in the thickness direction and is three-dimensional. A three-dimensional structure can also be obtained.

なお、乾電池型用の発電素子としてもよく、その場合、底のある正極管の中に、n型半導体粒子や強誘電体粒子の投入と、p型半導性高分子材料の滴下又は塗布とを繰り返し、それらを層状に形成することができる。なお、負極棒は、n型半導体層4と強誘電体層3とp型半導体層2との層状構造の形成前又は形成後に、正極管の中央に、その正極管に接触しないようにして挿入すればよい。   In addition, a power generation element for a dry cell type may be used, in which case, n-type semiconductor particles or ferroelectric particles are put into a bottomed cathode tube, and p-type semiconducting polymer material is dropped or applied. Can be repeated to form them in layers. The negative electrode rod is inserted into the center of the positive electrode tube before or after the formation of the layered structure of the n-type semiconductor layer 4, the ferroelectric layer 3, and the p-type semiconductor layer 2 so as not to contact the positive electrode tube. do it.

本発明に用いる発電素子では、例えば、正極1は、厚さ0.2mm、縦10mm、横10mmの平板状の銅部材とし、負極5は、厚さ0.2mm、縦10mm、横10mmの平板状のアルミニウム部材とすることができる。負極5の上に、ニオブ酸リチウム粒子からなる厚さ2mmのn型半導体層4を形成し、この強誘電性を有するn型半導体層4の上から、液状のp型半導性高分子であるポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリ(スチレンスルホナート))を滴下し、n型半導体層4上にp型半導体層2を設け、その上から負極5を載せて発電素子6を作製することができる。以上のようにして、電極間抵抗が25kΩとなる発電素子6を得ることができる。   In the power generation element used in the present invention, for example, the positive electrode 1 is a flat copper member having a thickness of 0.2 mm, a length of 10 mm, and a width of 10 mm, and the negative electrode 5 is a flat plate having a thickness of 0.2 mm, a length of 10 mm, and a width of 10 mm. A shaped aluminum member can be obtained. An n-type semiconductor layer 4 having a thickness of 2 mm made of lithium niobate particles is formed on the negative electrode 5, and a liquid p-type semiconducting polymer is formed on the ferroelectric n-type semiconductor layer 4. A certain poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -poly (styrenesulfonate)) is dropped, the p-type semiconductor layer 2 is provided on the n-type semiconductor layer 4, and the negative electrode 5 is placed thereon to form the power generation element 6. Can be produced. As described above, the power generating element 6 having an interelectrode resistance of 25 kΩ can be obtained.

発電素子6を恒温糟に入れ、負荷抵抗10Ωを接続し、恒温層中の温度を変化させながら、発電素子6の性能を評価すると、表1および表2に示すような結果を得ることができる。   When the performance of the power generation element 6 is evaluated while the power generation element 6 is placed in a constant temperature bath, a load resistance of 10Ω is connected, and the temperature in the constant temperature layer is changed, the results shown in Table 1 and Table 2 can be obtained. .

Figure 2017001556
Figure 2017001556

Figure 2017001556
Figure 2017001556

本発明に用いる発電素子としては、高い電流を発生する発電現象を起こすことができ、特に恒温槽中で常温(例えば25℃)から昇温した場合であっても発電することが可能な発電素子を用いることができる。   As a power generation element used in the present invention, a power generation element that can generate a power generation phenomenon that generates a high current, and can generate power even when the temperature is raised from room temperature (for example, 25 ° C.) in a thermostatic bath. Can be used.

発電素子は、p型半導体と強誘電体とn型半導体とを混合した粉末を、銅などの正極板とアルミニウムなどの負極板とでラミネートして封止したバルク型の態様として、タイヤ空気圧計に設置することができる。また、p型半導体と強誘電体とn型半導体とを混合してペースト状にしたものを、銅などの正極板とアルミニウムなどの負極板とでラミネートして封止したフィルム型の態様として、タイヤ空気圧計に設置することもできる。   A power generation element includes a tire pressure gauge as a bulk type in which a powder obtained by mixing a p-type semiconductor, a ferroelectric material, and an n-type semiconductor is laminated and sealed with a positive electrode plate such as copper and a negative electrode plate such as aluminum. Can be installed. In addition, as a film-type aspect in which a p-type semiconductor, a ferroelectric material, and an n-type semiconductor are mixed to form a paste, laminated and sealed with a positive electrode plate such as copper and a negative electrode plate such as aluminum, It can also be installed on a tire pressure gauge.

上記のようなバルク型またはフィルム型の発電素子は、数mm角のものを直列または並列に連結して用いてもよいし、数cm角のものを直列または並列に連結して用いてもよい。また、本発明に用いる発電素子は、任意の形状に成形できるため、発電素子を設置する基材の表面は、平坦である必要はなく、曲面状であってもよいし、凹凸を有するものであってもよい。   A bulk type or film type power generation element as described above may be used by connecting several millimeters square in series or in parallel, or by using several square centimeters connected in series or in parallel. . In addition, since the power generating element used in the present invention can be formed into an arbitrary shape, the surface of the base material on which the power generating element is installed does not have to be flat, and may be curved or have irregularities. There may be.

1 正極
2 p型半導体層
3 強誘電体層
4 n型半導体層
5 負極
6 発電素子
10 タイヤ空気圧計
11 本体
12a 発電素子
12b 発電素子
14 設置面
21 充電回路
22 蓄電池
23 空気圧センサ
24 温度センサ
25 異常判定部
26 無線送信機
30 タイヤ空気圧計
40 タイヤ
41 ゴム層
42 インナーライナー
43 カーカス
44 ビードワイヤー
45 ベルト
50 リム
51 ビード部
52 サイドウォール部
53 ショルダー部
54 トレッド部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 P-type semiconductor layer 3 Ferroelectric layer 4 N-type semiconductor layer 5 Negative electrode 6 Power generation element 10 Tire pressure gauge 11 Main body 12a Power generation element 12b Power generation element 14 Installation surface 21 Charging circuit 22 Storage battery 23 Pneumatic sensor 24 Temperature sensor 25 Abnormal Judgment part 26 Radio transmitter 30 Tire pressure gauge 40 Tire 41 Rubber layer 42 Inner liner 43 Carcass 44 Bead wire 45 Belt 50 Rim 51 Bead part 52 Side wall part 53 Shoulder part 54 Tread part

Claims (9)

タイヤ内の空気圧を測定する空気圧センサであって、熱エネルギーを受けて発電を行う発電素子からの電力で機能する、タイヤ空気圧計。 A tire pressure gauge that measures the air pressure in a tire and functions with electric power from a power generation element that receives heat energy to generate power. 発電素子において発電された電力を蓄電する蓄電池を備え、
蓄電池からの電力で機能する、請求項1に記載のタイヤ空気圧計。
A storage battery for storing the electric power generated in the power generation element;
The tire pressure gauge according to claim 1, which functions with electric power from a storage battery.
タイヤ内の温度を測定する温度センサを備え、
温度センサが算出した温度情報と、空気圧センサが算出した空気圧情報とから、タイヤ内の空気圧の異常を検出する、請求項1または2に記載のタイヤ空気圧計。
It has a temperature sensor that measures the temperature inside the tire,
The tire pressure gauge according to claim 1 or 2, wherein an abnormality in air pressure in the tire is detected from temperature information calculated by the temperature sensor and air pressure information calculated by the air pressure sensor.
発電素子における発電量を測定する発電量センサを備え、
発電量センサが算出した発電量情報と、空気圧センサが算出した空気圧情報とから、タイヤ内の空気圧の異常を検出する、請求項1または2に記載のタイヤ空気圧計。
It has a power generation amount sensor that measures the amount of power generation in the power generation element,
The tire pressure gauge according to claim 1 or 2, wherein an abnormality in air pressure in the tire is detected from the power generation amount information calculated by the power generation amount sensor and the air pressure information calculated by the air pressure sensor.
空気圧の異常に係る異常情報を警告信号として送信する無線送信機を備える、請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ空気圧計。 The tire pressure gauge according to any one of claims 1 to 4, comprising a wireless transmitter that transmits abnormality information relating to an abnormality in air pressure as a warning signal. 無線通信機による警告信号の送信動作が、連続的に、または所定時間毎に実行される構成であることを特徴とする、請求項5に記載のタイヤ空気圧計。 The tire pressure gauge according to claim 5, wherein the warning signal transmission operation by the wireless communication device is executed continuously or every predetermined time. 発電素子をタイヤ内に設置した、請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ空気圧計。 The tire pressure gauge according to any one of claims 1 to 6, wherein the power generation element is installed in the tire. 発電素子が、正極と負極との間に、p型半導体およびn型半導体を有する、請求項1〜7のいずれかに記載のタイヤ空気圧計。 The tire pressure gauge according to any one of claims 1 to 7, wherein the power generation element has a p-type semiconductor and an n-type semiconductor between the positive electrode and the negative electrode. 請求項1〜8のいずれかに記載のタイヤ空気圧計をリムに設置したホイール。 The wheel which installed the tire pressure gauge in any one of Claims 1-8 in the rim | limb.
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