JP7432889B2

JP7432889B2 - 発電体

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Publication number: JP7432889B2
Application number: JP2020024033A
Authority: JP
Inventors: 睦樹杉本; 弘詞谷
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Kansai University
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Kansai University
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2024-02-19
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: JP2021129465A; EP3866327A1; US20210257933A1; CN113271036A; US11437932B2

Description

本発明は、発電体に関する。

特開２０１８－１９１４５４号公報（特許文献１）には、接触帯電式の発電体が開示されている。特許文献１の発電体によれば、発電体に加わる圧力により、対向して接する第１絶縁膜と第２絶縁膜との真実接触面積が変化し、第１絶縁膜及び第２絶縁膜が互いに逆の極性に帯電する。

特開２０１８－１９１４５４号公報

特許文献１のように、加わる圧力により真実接触面積が変化するような発電体では、発電体が配置される環境によって真実接触面積が変化し難くなり、発電量の低下を招くことが考えられる。例えば、発電体が外部から一定の圧力を受け続けるような環境であると、発電体にさらなる圧力が加わったとしても、真実接触面積の変化が通常より小さくなることがある。このため、発電体の発電量が低下し得る。

本発明は、圧力環境下でも十分な発電量を有する発電体を提供することを目的とする。

本発明の第１観点に係る発電体は、第１部材と、第２部材と、緩衝材とを備える。第１部材は、第１面を形成する第１絶縁膜を有する。第２部材は、前記第１面に対向し、かつ前記第１面に接触する第２面を形成する第２絶縁膜を有する。緩衝材、前記第１部材の前記第１面とは反対側に配置される。前記第１部材及び前記第２部材は、前記第１部材及び前記第２部材に加わる圧力に応じて前記第１面と前記第２面との真実接触面積が変化するように構成され、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とは、前記真実接触面積が変化することにより一方が正に帯電し、他方が負に帯電するように構成される。

本発明の第２観点に係る発電体は、第１観点に係る発電体であって、前記緩衝材は、空隙構造を有する材料から構成される。

本発明の第３観点に係る発電体は、第１観点または第２観点に係る発電体であって、前記緩衝材を構成する材料は、樹脂、ゴム、エラストマー及び不織布からなる群から選択される。

本発明の第４観点に係る発電体は、第１観点から第３観点のいずれかに係る発電体であって、前記緩衝材を構成する材料は、ウレタン、シリコーン、アクリル樹脂、メラミン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、ポリエチレン、ポリアミド、アクリル繊維、レーヨン、ポリエステル、ポリプロピレン、アラミド、ビニロン、ポリ乳酸及びウールからなる群から選択される１つ又は複数の組合せである。

本発明の第５観点に係る発電体は、第１観点から第４観点のいずれかに係る発電体であって、前記緩衝材と前記第１部材との間に配置され、前記第１部材を押圧する押圧面を形成する板状のおもりをさらに備える。

本発明の第６観点に係る発電体は、第５観点に係る発電体であって、前記おもりは、硬質の材料で構成される。

本発明の第７観点に係る発電体は、第１観点から第６観点のいずれかに係る発電体であって、前記第１部材は、前記第１面の裏面に前記第１絶縁膜と接触するように配置される第１電極をさらに有し、前記第２部材は、前記第２面の裏面に前記第２絶縁膜と接触するように配置される第２電極をさらに有し、前記第１電極及び前記第２電極は、可撓性を有する材料で構成される。

本発明の第８観点に係るタイヤ組立体は、第７観点に係る発電体と、車輪に装着されるタイヤと、前記発電体から出力される電力の供給を受ける電子機器とを備える。前記発電体は、前記タイヤの内側に配置される。

本発明の第９観点に係るタイヤ組立体は、第８観点に係るタイヤ組立体であって、前記発電体により出力される電力を蓄える蓄電池をさらに備え、前記電子機器は、前記蓄電池に蓄えられた電力の供給を受ける。

本発明の第１０観点に係るタイヤ組立体は、第８観点又は第９観点に係るタイヤ組立体であって、前記電子機器には、外部の装置とデータ通信可能な通信装置が含まれる。

本発明の第１１観点に係るタイヤのモニタリングシステムは、第１０観点に係るタイヤ組立体と、前記通信装置とデータ通信可能な外部制御装置とを備える。前記通信装置は、前記発電体により出力される電圧及び電流、並びに電圧及び電流の少なくとも一方に基づく物理量のうち少なくとも１つの出力データを前記外部制御装置に送信し、前記外部制御装置は、前記通信装置から受信した出力データに基づいて、前記タイヤに関する情報をモニタリングする。

本発明の第１２観点に係るタイヤのモニタリングシステムは、第１１観点に係るタイヤのモニタリングシステムであって、前記タイヤに関する情報は、前記タイヤの回転速度に関する情報、前記タイヤの摩耗に関する情報及び前記タイヤが装着された車両が走行する路面の状態に関する情報のうち、少なくとも１つを含む。

本発明の第１３観点に係るタイヤのモニタリングシステムは、第１１観点又は第１２観点に係るタイヤのモニタリングシステムであって、前記外部制御装置は、前記タイヤ組立体が含まれる車両に搭載される。

本発明の第１４観点に係るタイヤのモニタリング方法は、以下のことを含む。
・第８観点から第１０観点のいずれかに係るタイヤ組立体が装着された車両を準備すること。
・前記車両の走行中に前記発電体により出力される電圧及び電流、並びに電圧及び電流の少なくとも一方に基づく物理量のうち少なくとも１つの出力データを収集すること。
・前記収集された出力データに基づいて、前記タイヤに関する情報をモニタリングすること。

本発明によれば、圧力環境下でも十分な発電量を有する発電体が提供される。

本発明の一実施形態に係る発電体の断面模式図。発電体の変化を示す図。一実施形態に係るセンサモジュールの断面模式図。一実施形態に係る包装体の斜視図。一実施形態に係るタイヤ組立体の断面模式図。一実施形態に係るモニタリングシステムの全体構成を示す図。モニタリングシステムの電気的構成を示すブロック図。タイヤを用いた実験装置の構成を示す図。実施例に係る発電体の断面模式図。別の実施例に係る発電体の断面模式図。比較例に係る発電体の断面模式図。実施例に係る発電体の出力電圧のグラフ。別の実施例に係る発電体の出力電圧のグラフ。比較例に係る発電体の出力電圧のグラフ。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る発電体及びこれを備えるタイヤ組立体、並びにこのタイヤ組立体を利用したタイヤのモニタリングシステム及びモニタリング方法について説明する。

＜１．発電体の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る発電体１の構成を示す断面図である。図１に示すように、発電体１は、緩衝材３０と、おもり４０と、第１部材１０と、第２部材２０とを備え、各部材がこの順に積層した構成を有する。なお、発電体１の使用時の方向は、図１に示すような方向に限定されない。

第１部材１０は、第１基材１３０と、第１電極１２０と、第１絶縁膜１１０とを有し、各要素は、発電体１の外側から内側に向かってこの順に積層している。第１基材１３０は、外力を受けて変形できるように、可撓性を有する材料や粘弾性を有する材料、例えば、樹脂、ゴム又はエラストマーで構成されている。本実施形態の第１基材１３０は、シリコーンゴムにより構成されている。第１基材１３０の、第１電極１２０に接触する側の表面には多数の凹凸が形成されている。これにより、第１電極１２０を介して第１絶縁膜１１０が形成する第１面１００に、第１基材１３０の凹凸に対応した凹凸が再現されるようになっている。

第１電極１２０は、第１絶縁膜１１０に生じた電荷を発電体１の外部に取り出すための部分であり、第１面１００の裏面において、第１絶縁膜１１０と接触するように配置されている。第１電極１２０は、導電性を有する材料、例えばＡｇ、Ｃｕ等の膜により構成されている。第１電極１２０は可撓性を有し、第１基材１３０の変形に追従して変形することができる。また、第１電極１２０は、第１絶縁膜１１０と接触する面において、第１基材１３０の凹凸に対応した凹凸を再現している。

第１絶縁膜１１０は、絶縁体で構成された膜であり、可撓性を有する。第１絶縁膜１１０は、第１面１００を形成している。第１面１００には、第１基材１３０によって、第１基材１３０の凹凸に対応する凹凸が形成されている。第１面１００は、後述する第２絶縁膜２１０が形成する第２面２００と対面し、第２面２００と接触している。第１絶縁膜１１０は、発電体１に加わる圧力により、第１面１００と第２面２００との実質的な接触面積である真実接触面積が変化すると、第２絶縁膜２１０とは逆の極性に帯電する。すなわち、第２絶縁膜２１０が正に帯電する場合、第１絶縁膜１１０は負に帯電する。また、第２絶縁膜２１０が負に帯電する場合、第１絶縁膜１１０は正に帯電する。

第１面１００の十点平均粗さは、１００μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。なお、十点平均粗さの測定方法はＪＩＳＢ０６０１：２００１に従う。

なお、第１面１００と第２面２００とが「接触する」という場合、第１面１００と第２面２００とが部分的に接触していればよく、第１面１００と第２面２００とが接触していない部分が存在していてもよいものとする。

第２部材２０は、第２基材２３０と、第２電極２２０と、第２絶縁膜２１０とを有し、各要素は、発電体１の外側から内側に向かってこの順に積層している。第２基材２３０は、外力を受けて変形できるように、可撓性を有する材料や粘弾性を有する材料、例えば、樹脂、ゴム又はエラストマーで構成されている。本実施形態の第２基材２３０は、シリコーンゴムにより構成されている。第２基材２３０の、第２電極２２０に接触する側の表面には多数の凹凸が形成されている。これにより、第２電極２２０を介して第２絶縁膜２１０が形成する第２面２００に、第２基材２３０の凹凸に対応した凹凸が再現されるようになっている。

第２電極２２０は、第２絶縁膜２１０に生じた電荷を発電体１の外部に取り出すための部分であり、第２面２００の裏面において、第２絶縁膜２１０と接触するように配置されている。第２電極２２０は、導電性を有する材料、例えばＡｇ、Ｃｕ等の膜により構成されている。第２電極２２０は可撓性を有し、第２基材２３０の変形に追従して変形することができる。また、第２電極２２０は、第２絶縁膜２１０と接触する面において、第２基材２３０の凹凸に対応した凹凸を再現している。

第２絶縁膜２１０は、第１絶縁膜１１０とは異なる絶縁体で構成された膜であり、可撓性を有する。第２絶縁膜２１０は、第２面２００を形成している。第２面２００には、第２基材２３０によって、第２基材２３０の凹凸に対応する凹凸が形成されている。第２面２００は、第１絶縁膜１１０が形成する第１面１００と対面し、第１面１００と接触している。第２絶縁膜２１０は、発電体１に加わる圧力により、第１面１００と第２面２００との真実接触面積が変化すると、第１絶縁膜１１０とは逆の極性に帯電する。すなわち、第１絶縁膜１１０が正に帯電する場合、第２絶縁膜２１０は負に帯電する。また、第１絶縁膜１１０が負に帯電する場合、第２絶縁膜２１０は正に帯電する。

第２面２００の十点平均粗さは、１００μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。なお、十点平均粗さの測定方法はＪＩＳＢ０６０１：２００１に従う。

第１絶縁膜１１０の厚さＷ１及び第２絶縁膜２１０の厚さＷ２の少なくとも一方は、２０μｍ以下であることが好ましい。また、厚さＷ１及び厚さＷ２は、ともに２０μｍ以下であることがより好ましい。

第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０を構成する材料は、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、パーフルオロポリエーテル、ポリメチルメタクリレート、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリイソブチレン、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ポリクロロプレン、天然ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリジフェノールカーボネート、塩化ポリエーテル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラフルオロエチレン、四フッ化エチレン及び六フッ化プロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、及びその他のフッ化炭素有機物を主成分とする材料からなる群から選択することができる。

上述した群のうち、第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０の摩擦接触による絶縁膜の摩耗が少ないという観点では、硬度が高く、なおかつ摩擦係数が低いＤＬＣや、潤滑性の高いフッ化炭素有機物を主成分とする材料が好ましい。また、発電体１の起電力を大きくするという観点からは、この群のうち、帯電列上でより離れた物質を選択することが好ましい。なお、第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０のうち、いずれが正に帯電し、いずれが負に帯電してもよい。

本実施形態では、第１絶縁膜１１０はＦＥＰから構成され、第２絶縁膜２１０はＰＵから構成されている。これにより、本実施形態では、第１絶縁膜１１０が負に帯電する方の絶縁膜となり、第２絶縁膜２１０が正に帯電する方の絶縁膜となる。

第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０は、以下のように動作することにより帯電する。図１に示すように、第１面１００と第２面２００とはともに凹凸を有し、発電体１に外部からの圧力が加わっていない状態においても完全には離れず、互いに接触する部分を残している。このとき、第１面１００の平均面と第２面２００の平均面との距離（平均面間隔）は比較的大きく、第１面１００と第２面２００との真実接触面積が比較的小さいことと等価な状態である。次に、第１絶縁膜１１０と第２絶縁膜２１０とがより近接するように発電体１に圧力を加えると、第１面１００と第２面２００との形状が変化して凹凸がやや扁平になり、平均面間隔が減少する（図２）。言い換えると、真実接触面積が増加する。さらに、発電体１に加えた圧力を取り除くと、第１絶縁膜１１０と第２絶縁膜２１０とが再び離れていき、平均面間隔が増加する。言い換えると、真実接触面積が減少する。このようにして、真実接触面積が変化すると、第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０の帯電量が最初の状態よりも増加し、第１電極１２０及び第２電極２２０にはより多くの電荷が誘導される。

なお、真実接触面積は、第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０が面方向に相対的に移動することによっても変化させることができる。従って、発電体１に加わる力のうち、平均面間隔を増加又は減少させる方向の力のみならず、第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０が面方向に相対的にスライドするような力も、発電体１の発電に寄与する。

再び図１を参照すると、おもり４０は、第１部材１０と後述する緩衝材３０との間に配置され、第１基材１３０の第１電極１２０側とは反対側の面に接触する押圧面４１を有している。おもり４０は、硬質の材料から構成されるとともに、可撓性を有する平板状に形成されることが好ましい。おもり４０は、その質量によって、第１部材１０及び第２部材２０に、第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０が互いに近づくような方向に面圧を加える。これにより、第１面１００と第２面２００との平均面間隔がより一様に変化する。また、第１面１００と第２面２００との接触部分及び非接触部分がより一様に形成され、第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０の帯電がムラなく効率的に行われる。

後述するように、発電体１は、車両６に装着されるタイヤ７０の内側に配置され、タイヤ７０の伸縮変形を電力に変換するために使用されることがある。一実施形態において、発電体１は、第１部材１０がタイヤ７０の径方向内側に向き、第２部材２０が径方向外側に向くようにタイヤ７０のトレッド部７００の内側に配置される（図５参照）。発電体１は、タイヤ７０とともに路面上を回転し、最も路面に近づくとき、路面からの衝撃を受ける。これにより、第１部材１０が第２部材２０から浮き上がり、第１面１００と第２面２００との接触部分が極端に少ない状態が比較的長く維持され、発電体１の発電量が低下すると考えられる。

発明者らは、実験によりこのことを確認した。発明者らは、おもり４０を備えず、かつ緩衝材３０を備える発電体１と、おもり４０と緩衝材３０とを備える発電体１とを用意し、これらの発電体１を組み込んだタイヤを回転させて、発電体１の出力電圧を測定した。その結果、おもり４０を備えず、かつ緩衝材３０を備える発電体１は、おもり４０と緩衝材３０とを備える発電体１と比較して、電圧の周期的なピークが負側に偏ることが分かった（図１０Ａ、Ｂ参照）。従って、おもり４０は、第１絶縁膜１１０及び第２絶縁膜２１０の一様な帯電を促進するとともに、路面からの衝撃による第１部材１０の浮き上がりを抑制し、発電体１の発電量を向上させると言える。

おもり４０は、押圧面４１が第１面１００及び第２面２００の全体に重なるように形成されることが好ましい。押圧面４１は、全体として一様に構成されることが好ましいが、必ずしも滑らかな面により形成されていなくてもよく、例えば全体的にパンチング穴等が形成された平板の表面であってもよいし、網目状の平板の表面であってもよい。

おもり４０を構成する材料、おもり４０の質量、密度及び厚さは、特に限定されず、発電体１の実施形態に応じて適宜選択することができる。おもり４０を構成する材料としては、例えば金属が挙げられる。本実施形態のおもり４０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）によって形成されている。

緩衝材３０は、おもり４０を挟んで、第１部材１０側の反対側に配置される。緩衝材３０は、第１部材１０及び第２部材２０が、第１面１００と第２面２００とが互いに近づく方向の力を受ける際に、この力を緩和し、発電体１の十分な発電量を確保する。例えば、発電体１がタイヤ７０に組み込まれてタイヤ７０とともに回転することを考える。第１部材１０及び第２部材２０は、タイヤ７０の内圧による力と、タイヤ７０の回転による遠心力とを受けて圧縮される。このような環境下では、一たび第１面１００と第２面２００とが接近すると、再度遠ざかることが困難になり、真実接触面積の変化が乏しくなる結果、発電体１の発電量が低下すると考えられる。従って、緩衝材３０は、真実接触面積が変化する余地を確保できるよう、第１部材１０と第２部材２０の外側であって、主たる圧力を受ける方向に配置されることが好ましい。

発明者らは、緩衝材３０を省略し、第１部材１０、第２部材２０及びおもり４０で構成した発電体を、実験用のタイヤに組み込んで回転させた。その結果、緩衝材３０を省略した発電体では、緩衝材３０を省略しなかった発電体よりも出力電圧が著しく小さくなるということが分かった（図１０Ｃ参照）。従って、緩衝材３０は、タイヤの内圧や回転による遠心力による圧力を受ける環境下においても第１部材１０及び第２部材２０の体積を維持し、真実接触面積の変化余地を十分に確保することで、発電量を向上させると言える。

緩衝材３０を構成する材料は、その体積が変化し易いように、空隙構造を有する材料であってよい。空隙構造を有する材料の例としては、不織布、海綿、樹脂、ゴム又はエラストマーの発泡体等が挙げられる。不織布は、ポリアミド、ポリエチレン、アクリル繊維、レーヨン、ポリエステル、ポリプロピレン、アラミド、ビニロン、及びポリ乳酸から選択される単独もしくは複数の材料により構成されていてもよい。また、不織布は、ウールにより構成されたフェルトであってもよい。樹脂、ゴム又はエラストマーの発泡体の例としては、ウレタン、シリコーン、アクリル樹脂、メラミン、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、及びフッ素ゴム（ＦＰＭ）から選択される単独もしくは複数の材料に発泡剤を適宜練り込み、加硫したものが挙げられる。樹脂、ゴム又はエラストマーの発泡体の構造は、独泡よりも連泡であることが好ましい。緩衝材３０を構成する材料は、耐熱性が高いという観点からはウールが好ましく、第１部材１０の浮き上がりと跳ね返りとによる振動を減衰させる観点からは、樹脂、ゴム又はエラストマー等の粘弾性体が好ましい。第１部材１０の振動を減衰させることで、発電量がより大きくなるだけではなく、タイヤ７０内の発電体１が最も路面に近づき始める時点と、路面から離れ始める時点が発電体１の出力する電圧波形に適切に反映される。

＜２．センサモジュールの構成＞
以下、発電体１を含むセンサモジュール（以下、単にモジュールと称する）８の一実施形態について説明する。モジュール８は、例えば後述するようにタイヤ７０の内部に配置されて、タイヤ７０に関する情報を検出し、検出結果を車両６の制御装置６０等に出力する。モジュール８が出力した検出結果は、例えば車両６に搭載されるタイヤの空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）等の各種制御システムに利用される。図３は、モジュール８の構成を示す模式図である。また、図７には、モジュール８の電気的構成が示されている。

発電体１は、第１電極１２０及び第２電極２２０を介して、蓄電池８０や電子機器を含む回路に電気的に接続される。これにより、発電体１は、蓄電池８０及び電子機器とともにモジュール８を構成する。モジュール８において、発電体１は、電子機器に電力を供給することができる。また、発電体１の出力する物理量を他の電子機器によって検知することにより、発電体１をセンサとして用いることもできる。例えば、モジュール８がタイヤ７０に適用される場合には、発電体１の出力する電圧のデータは、例えば、タイヤ７０の回転速度に関する情報、タイヤ７０の摩耗に関する情報、及びタイヤ７０が走行する路面の状態に関する情報を含み得る。

モジュール８は、発電体１と、蓄電池８０と、発電体１から出力される電力の供給を受ける電子機器とを備え、蓄電池８０と電子機器とは、プリント基板８４を介して電気的に接続されている。本実施形態の電子機器には、マイクロコントローラ（以下、マイコンと称する）８１、検出装置８２、通信装置８３が含まれている。発電体１は、リード線８５，８５によってマイコン８１と電気的に接続されている。

マイコン８１は、プロセッサ、メインメモリ及び不揮発性で書き換え可能な記憶装置を備える。マイコン８１の記憶装置には、モジュール８の動作を制御するためのプログラムが書き込まれており、プロセッサにより実行される。マイコン８１は、発電体１により出力された電力を蓄電池８０に蓄え、蓄えた電力を必要に応じてマイコン８１、検出装置８２及び通信装置８３に振り分ける。

また、マイコン８１は、通信装置８３を介して外部の制御装置とのデータの送受信を行うように構成される。外部の制御装置は、例えば後述する車両６の制御装置６０である。マイコン８１から制御装置６０に送信するデータには、発電体１の出力する電力に関するデータや、検出装置８２の出力するデータが含まれる。

マイコン８１は、図示しない検知回路により、発電体１の出力する電圧または電流を検知する。マイコン８１は、検知した電圧または電流を、時系列順のデータとして記憶装置に保存する。マイコン８１は、記憶装置に保存したデータを、所定のタイミングで通信装置８３に制御装置６０に送信させる。なお、送信されるデータは、検知回路により検知された値のデータそのものでなくてもよく、これに代えてまたは加えて、電圧及び電流の少なくとも一方に基づく物理量のデータ（例えば、電力のデータ）を含んでいてもよい。

検出装置８２は、タイヤ７０内の状態を検出するセンサである。タイヤ７０内の状態として検出装置８２が検出するのは、例えば空気圧に関する値、温度に関する値等であってよい。検出装置８２は、検出した値をマイコン８１に出力する。

通信装置８３は、アンテナを含んでおり、無線により外部の装置とデータの送受信を行うことができる。外部の装置は、本実施形態では、タイヤ組立体７が装着される車両６の制御装置６０を含む。

蓄電池８０、マイコン８１、検出装置８２、通信装置８３及びこれらが接続されたプリント基板８４は、エポキシ樹脂８６によって一体的に封入されている。これにより、蓄電池８０及び各電子機器８１～８３にタイヤ７０内の水蒸気が浸入することが防止されるとともに、蓄電池８０及び各電子機器８１～８３がプリント基板８４に固定された状態が維持される。ただし、検出装置８２の図示しない検出素子は、必要に応じてエポキシ樹脂８６から露出した状態であってもよい。また、リード線８５，８５は、エポキシ樹脂８６の外部へと延びている。

モジュール８は、発電体１を密封する包装体５０をさらに備えていてもよい。包装体５０は、第１部材１０、第２部材２０、緩衝材３０及びおもり４０が散逸しないようにまとめるとともに、タイヤ７０内に発生し得る水蒸気から発電体１を遮断し、水蒸気が発電に与える影響を限定的なものとする。包装体５０は、透湿度が低く、かつタイヤ７０の変形に追従できる程度の可撓性があり、変形可能な材料から構成される。このような材料としては、例えばゴムまたはエラストマー等が挙げられる。

包装体５０は、発電体１を密封できる限りは、どのような形状に構成されてもよい。図４は、包装体５０の構成例である。図４に示すように、包装体５０は、略正方形状の天面部５１と、天面部５１に対向する底面部５２と、天面部５１及び底面部５２の間に起立する、４つの側面部５３とを有し、これらの部５１～５３によって規定される内部空間を有するように構成されてもよい。さらに、底面部５２は、フランジ部５４を有していてもよい。

包装体５０を構成する材料は、引張強度が高いことが好ましい。上述したように、タイヤ７０の内部に組み込まれた発電体１には、タイヤ７０の内圧による力と、回転による遠心力とで、厚さ方向に圧縮される力が加わる。一方、発電体１には、路面からの衝撃により厚さ方向に引き伸ばされる力も加わる。従って、包装体５０は、このような力に耐え得る材料から構成されることが好ましい。特に、以下の仮定によれば、包装体５０を構成する材料の引張強度は、３．６ＭＰａ以上であることが好ましい。

発電体１が組み込まれた半径ｒ（ｍ）のタイヤ７０（タイヤ組立体７）が、走行速度ｖ（ｋｍ／ｈ）で走行する場合に、包装体５０の側面部５３に発生する応力を考える。緩衝材３０、おもり４０及び第１部材１０に働く遠心力は、緩衝材３０、おもり４０及び第１部材１０の質量ｍ（ｇ）を用いて、ｍｖ²／ｒで表される。いま、タイヤ７０の走行速度ｖが１６０（ｋｍ／ｈ）、半径ｒが０．３３（ｍ）であり、質量ｍが３０（ｇ）であるとき、緩衝材３０、おもり４０及び第１部材１０に働く遠心力ｍｖ²／ｒは、約１８０（Ｎ）である。なお、タイヤ７０の走行速度ｖとしては、タイヤ７０の速度記号で規定されている、タイヤ７０の最高速度を仮定している。

ここで、包装体５０の１つの側面部５３の断面積をＡ（ｍ²）とすると、側面部５３に発生する応力Ｐ（ＭＰａ）は、（ｍｖ²／ｒ）／Ａで表される。図４に示すような包装体５０において、側面部５３の一辺の長さをＬ１（ｍ）、側面部５３の厚さをＬ２（ｍ）と表すと、Ａ＝Ｌ１×Ｌ２である。いま、長さＬ１が０．０５（ｍ）であり、厚さＬ２が０．００１（ｍ）であるとすると、応力Ｐ（ＭＰａ）は、約３．６ＭＰａとなる。引張強度が３．６ＭＰａ以上である材料の例としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）が挙げられる。これらのゴムを単独もしくは複数配合した材料の引張強度は、一般に、５ＭＰａ～１５ＭＰａである。なお、タイヤの半径ｒがこれより小さくなると、遠心力及び応力Ｐはこれより大きくなる。例えば、ｒ＝０．２５（ｍ）とすると、ｍｖ²／ｒは約２３６（Ｎ）、応力Ｐは約４．７（ＭＰａ）となる。従って、上述した材料によれば、小さな半径のタイヤに適用される場合であっても、包装体５０の寸法は不変のまま、充分な引張強度が確保されることが分かる。

＜３－１．タイヤ組立体の構成＞
以下では、図を参照しつつタイヤ組立体７の詳細な構成について説明する。図６に示すように、タイヤ組立体７は、車両６の各車輪に装着される。車両６は、四輪車両であり、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲを備えている。車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲには、それぞれタイヤ組立体７ａ～７ｄが装着されている。タイヤ組立体７ａ～７ｄは、取り付けられる車輪が異なるが、同じ構造及び機能を有している。従って、これらを区別せずに、タイヤ組立体７ａ～７ｄをタイヤ組立体７と称することがある。タイヤ組立体７は、車両６に搭載される制御装置６０に検出データを送信する。

図５は、タイヤ組立体７の概略的な部分断面図である。図５では、紙面の奥から手前に向かう方向、または紙面の手前から奥に向かう方向がタイヤ組立体７の周方向である。タイヤ組立体７は、タイヤ７０とモジュール８とを備える。タイヤ組立体７は、ホイール７１を介して、車両６の車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲに装着される。ホイール７１の周縁部には、ホイールリム７１０が形成される。

タイヤ７０は、ゴムまたはエラストマー等の弾性材料から構成され、トレッド部７００、ショルダ部７０１、サイドウォール部７０２、及びビード部７０３を有する。トレッド部７００は、タイヤ組立体７の側周面を画定する部分であり、路面と接触して摩擦を生じることで車両６を前進させる。ショルダ部７０１は、トレッド部７００及びサイドウォール部７０２に隣接する部分である。サイドウォール部７０２は、路面からの衝撃を吸収すべく屈曲して撓みを生じる。ビード部７０３は、内部に図示しないビードワイヤを内蔵しており、ホイールリム７１０に固定されている。

モジュール８は、タイヤ７０の内側に配置される。モジュール８のうち、発電体１を含む包装体５０以外の部分は、発電体１の近傍であって、タイヤ７０の内側面に固定されている。モジュール８のうち、発電体１及び包装体５０以外の部分が固定される場所は、特に限定されず、例えばトレッド部７００、ショルダ部７０１、サイドウォール部７０２等に固定されてよい。

発電体１は、第２部材２０がタイヤ７０の径方向外側に、第１部材１０がタイヤ７０の径方向内側にくるように、包装体５０内に封入された状態で配置される。図５に示す例では、包装体５０は、フランジ部５４を含む底面部５２がタイヤ７０の内側面に接するように固定されている。包装体５０のタイヤ７０への固定方法は特に限定されず、物理的または化学的に結合されてよい。なお、発電体１を含む包装体５０は、トレッド部７００の内側に固定されることが好ましいが、タイヤ７０の振動を利用して発電体１が発電を行うことができれば、その固定される場所は限定されず、例えばショルダ部７０１やサイドウォール部７０２に固定されてもよい。

＜３－２．タイヤ組立体の動作＞
以下、タイヤ組立体７の動作について説明する。タイヤ組立体７が静止している状態では、第１絶縁膜１１０の第１面１００と第２絶縁膜２１０の第２面２００との平均面間隔及び真実接触面積は、変化しないか、殆ど変化しない。このため、第１電極１２０及び第２電極２２０には電荷が誘導されないか、殆ど誘導されず、発電体１が出力する電力は、ゼロであるか、微小である。

タイヤ組立体７が路面上を回転すると、トレッド部７００が、路面と接する部分において衝撃を受ける。この衝撃がタイヤ７０全体に伝達されると、衝撃を吸収するため、特にサイドウォール部７０２に撓みが生じ、タイヤ７０全体が変形する。その後、サイドウォール部７０２は変形から戻ろうとするが、トレッド部７００の別の部分を介して再び路面からの衝撃を受ける。このようにして、タイヤ７０は全体として伸縮変形を繰り返す。タイヤ７０の伸縮変形は、トレッド部７００の内側面に固定された発電体１に伝わる。発電体１は、伝達されるタイヤ７０の伸縮変形に対応して変形する。その結果、第１絶縁膜１１０と第２絶縁膜２１０とが互いに近づいたり離れたりし、または第１絶縁膜１１０と第２絶縁膜２１０との相対的な位置が面方向にずれたりして、平均面間隔及び真実接触面積が変化する。こうして、第１電極１２０及び第２電極２２０に電荷が誘導され、発電体１がタイヤ組立体７の静止時よりも大きな電力を出力する。

発電体１から取り出される電流は、第１面１００と第２面２００との平均面間隔の時間変化に比例する。発電体１がトレッド部７００を介して路面上を通過するとき（発電体１が最下の位置で路面に最も近づくとき）、平均面間隔の時間変化が最も大きくなり、発電体１の出力する電圧波形には、対となる正と負のピークが出現する。従って、ピークが出現してから次のピークが出現するまでの時間は、タイヤ組立体７が１回転する時間を表しており、発電体１の出力する電圧のデータからは、タイヤ組立体７の回転速度に関する情報が取得可能であると言える。

また、タイヤ組立体７の回転速度及びタイヤ組立体７が回転する路面等の条件が同一である場合、平均面間隔の時間変化は、タイヤ７０が正常な場合（摩耗していない場合）と、タイヤ７０が摩耗している場合（スリップサインが現れている場合）とで異なる。タイヤ７０が正常な場合と、摩耗している場合とにつき、所定の回転速度において発電体１が出力する電圧波形を予め取得しておき、当該回転速度において発電体１が出力する電圧波形と比較することにより、タイヤ７０が摩耗しているか否かを判定することができる。従って、発電体１の出力する電圧波形からは、タイヤ組立体７を構成するタイヤ７０の摩耗に関する情報が取得可能であると言える。

さらに、タイヤ組立体７の回転速度及びタイヤ７０の摩耗度合い等の条件が同一である場合、平均面間隔の時間変化は、路面の状態（アスファルト、砂利道、濡れた路面等）によって異なる。異なる状態の路面について、所定の回転速度における発電体１が出力する電圧波形を予め取得しておき、当該回転速度において発電体１が出力する電圧波形と比較することにより、現在タイヤ組立体７が回転している路面（車両６が走行している路面）の状態を判断することができる。従って、発電体１の出力する電圧波形からは、車両６が走行する路面の状態に関する情報が取得可能であると言える。

マイコン８１は、発電体１から出力された電力を蓄電池８０に蓄える。マイコン８１は、マイコン８１自身、検出装置８２及び通信装置８３のバッテリ残量を所定の周期でモニタリングしており、いずれかのバッテリ残量が一定の閾値以下になると、そのバッテリに蓄電池８０に蓄えられた電力を供給させる。

電力の振り分けと並行して、マイコン８１は、検知した発電体１の出力値と、検出装置８２から出力された値とを、時系列順のデータとして記憶装置に保存する。マイコン８１は、記憶装置に保存したこれらのデータを、所定のタイミングで通信装置８３に制御装置６０に送信させる。データの送信間隔は、例えば１回／４０秒とすることができる。

＜４－１．モニタリングシステムの構成＞
以下では、タイヤ組立体７及び車両６の制御装置６０を含む、タイヤ７０に関する情報のモニタリングシステム（以下、単に「システム」と称することがある）９の構成例について説明する。システム９は、例えば制御装置６０の電源がＯＮになると以下のモニタリング処理を開始し、車両６が停止して一定時間が経過するとモニタリング処理を停止するものとすることができる。

図６はシステム９の全体を示す図であり、図７はシステム９の電気的構成を示すブロック図である。システム９では、制御装置６０が、モジュール８から送信されてくる出力データを取得し、タイヤ７０に関する情報をモニタリングする。制御装置６０は、例えばタイヤ７０の空気圧、タイヤ７０の回転速度等をモニタリングする。タイヤ７０の空気圧や回転速度は、例えばタイヤの空気圧監視システム（ＴＰＭＳ）の処理や、車両６の荷重推定の処理等に利用される。また、制御装置６０は、例えばタイヤ７０の摩耗状態や、車両６が走行する路面の状態をモニタリングする。

制御装置６０は、ＣＰＵ６００、Ｉ／Ｏインターフェース６０１、ＲＡＭ６０２、ＲＯＭ６０３、及び不揮発性で書き換え可能な記憶装置６０４を備えている。Ｉ／Ｏインターフェース６０１は、表示器６５やタイヤ組立体７等の外部装置との有線又は無線による通信を行うための通信装置である。ＲＯＭ６０３には、システム９の動作を制御するためのプログラム６１０が格納されている。プログラム６１０は、ＣＤ－ＲＯＭやＵＳＢメモリ等の記憶媒体６１１からＲＯＭ６０３に書き込まれる。ＣＰＵ６００は、ＲＯＭ６０３からプログラム６１０を読み出して実行することにより、仮想的にデータ取得部６２０、解析部６２１、及び警報出力部６２２として動作する。各部の動作の詳細は、後述する。なお、プログラム６１０の格納場所は、ＲＯＭ６０３ではなく、記憶装置６０４であってもよい。また、ＲＡＭ６０２及び記憶装置６０４は、ＣＰＵ６００の演算に適宜使用される。

記憶装置６０４は、ハードディスクやフラッシュメモリ等で構成される。記憶装置６０４には、解析部６２１が、タイヤ７０が減圧しているか否かを判定するための減圧閾値が予め保存されている。減圧閾値は、これを下回ったら減圧していると判定される空気圧の値であってもよい。あるいは、減圧閾値は、予め記憶装置６０４に保存されている各タイヤの空気圧の初期値から、予め定められた減圧率だけ減圧した空気圧とすることもできる。

また、記憶装置６０４には、車両６の様々な走行条件における発電体１の出力波形が、例えば電圧の波形として、予め保存されている。保存される電圧波形は、例えば、タイヤ組立体７の所定の回転速度において、タイヤ７０が正常であるときの波形及びタイヤ７０が摩耗しているときの波形であってもよい。また、保存される電圧波形は、例えば、タイヤ組立体７の所定の回転速度において、車両６がそれぞれ異なる種類の路面を走行したときの波形であってもよい。さらに、路面の種類ごとについて、タイヤ７０が正常であるときの波形及びタイヤ７０が摩耗しているときの波形が保存されていてもよい。

表示器６５は、各種の情報を表示してユーザに伝えることができる限り、態様は限定されない。例えば、液晶モニター、液晶表示素子、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等、任意の態様で実現することができる。表示器６５の取り付け位置は、適宜選択することができるが、例えば、インストルメントパネル上等、ドライバーに分かりやすい位置に設けることが望ましい。制御装置６０がカーナビゲーションシステムに接続される場合には、カーナビゲーション用のモニターを表示器６５として使用することも可能であるし、マルチインフォメーションディスプレイを表示器６５として使用することも可能である。

＜４－２．モニタリングシステムの動作＞
以下では、モジュール８の検出装置８２が、タイヤ７０の空気圧に関する値を検知する場合の処理について説明する。

データ取得部６２０は、マイコン８１から送信されてくるデータを取得する。これらのデータには、検出装置８２が検出したタイヤ７０の空気圧に関する値のデータ、マイコン８１が検出した発電体１の出力電圧のデータ、及びこれらのデータの送信元であるマイコン８１（つまり、タイヤ組立体７）を識別するデータが含まれる。なお、タイヤ組立体７ａ～７ｄがそれぞれ装着されている車輪の位置は、予め関連付けられているものとする。

解析部６２１は、タイヤ７０の空気圧に関する値のデータから、それぞれのタイヤ組立体７について、現在の空気圧を算出する。解析部６２１は、算出した空気圧と、記憶装置６０４に保存されている減圧閾値とを比較し、減圧しているタイヤ７０が存在するか（異常か）否か（正常か）を判定する。また、解析部６２１は、タイヤ組立体７を識別するデータにより、どのタイヤ７０が減圧しているかを特定してもよい。解析部６２１は、いずれのタイヤ７０も減圧しておらず、正常であると判定すると、次に受信したデータについて同様の処理を繰り返す。一方、解析部６２１は、異常と判定すると、警報出力部６２２に減圧警報を出力させる。警報出力部６２２は、例えば表示器６５に減圧を警告するメッセージを表示させる等により、ユーザにタイヤ７０が減圧している旨を通知し、空気圧の調整を促す。

解析部６２１は、これと並行してまたは前後して、発電体１の出力電圧のデータから、タイヤ組立体７の回転速度を計算する。このように、発電体１は速度センサとして利用されてもよい。また、算出された回転速度は、間接式のＴＰＭＳに利用されてもよい。さらに、解析部６２１は、発電体１の出力電圧のデータと、記憶装置６０４に保存されている電圧波形とを比較し、摩耗しているタイヤ７０が存在するか（摩耗か）否か（正常か）を判定する。解析部６２１は、タイヤ組立体７を識別するデータにより、どのタイヤ７０が摩耗しているかを特定してもよい。解析部６２１は、いずれのタイヤ７０も摩耗しておらず、正常であると判定すると、次に受信したデータについて同様の処理を繰り返す。一方、解析部６２１は、摩耗と判定すると、警報出力部６２２に警報を出力させる。警報出力部６２２は、例えば表示器６５に摩耗を警告するメッセージを表示させる等により、ユーザにタイヤ７０が摩耗している旨を通知し、タイヤの交換等を促す。

解析部６２１は、これと並行してまたは前後して、発電体１の出力電圧のデータと、記憶装置６０４に保存されている電圧波形とを比較し、車両６が現在走行している路面の状態を判断する。路面の状態の判断は、例えば一定の時間周期ごとに行われてよい。

＜５．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。

＜５－１＞
上記実施形態では、発電体１が出力する電圧の時系列データに基づいてタイヤ７０に関する情報のモニタリングを行ったが、発電体１が接続される電気回路に流れる電流や、発電体１が供給する電力等、他の物理量の時系列データに基づいてタイヤ７０のモニタリングを行ってもよい。

＜５－２＞
上記実施形態では、第１面１００及び第２面２００が共に凹凸形状を有していた。しかし、第１面１００及び第２面２００のうちいずれか一方のみが凹凸形状を有するように発電体１を構成してもよい。

＜５－３＞
第１電極１２０は、導電性の繊維が織物状に織り込まれて構成されてもよい。繊維は、例えば可撓性を有するＣｕ線、ステンレス鋼線とすることができる。さらに、この繊維の外周面に第１絶縁膜１１０が被覆されることにより、第１面１００が形成されていてもよい。同様に、第２電極２２０は、導電性の繊維が織物状に織り込まれて構成されてもよく、この繊維の外周面に第２絶縁膜２１０が被覆されることにより、第２面２００が形成されていてもよい。繊維は、例えば可撓性を有するＣｕ線、ステンレス鋼線とすることができる。

＜５－４＞
上記実施形態の発電体１は、おもり４０を備えていた。しかし、図９Ｂの例に示すように、おもり４０を省略して発電体１を構成してもよい。または、緩衝材３０がある程度の質量を有し、緩衝材として働くとともに、おもり４０の機能を兼ね備えるようにしてもよい。緩衝材３０がおもり４０の機能を兼ね備える場合、緩衝材３０は、第１部材１０に近づくにつれて密度が大きくなるように構成されてもよい。なお、同じ材料から構成された複数の緩衝材又は異なる材料で構成された複数の緩衝材を適宜積層して、緩衝材３０を構成してもよい。

＜５－５＞
発電体１は、第１絶縁膜１１０、第２絶縁膜２１０、第１電極１２０及び第１基材１３０を複数備えていてもよい。

＜５－６＞
上記実施形態では、制御装置６０は車載装置であったが、プログラム６１０がインストールされたスマートフォン、タブレット、ノートＰＣ等のポータブルなデバイスとすることもできる。このとき、上述のデバイスのディスプレイを表示器６５として使用することもできる。

＜５－７＞
検出装置８２は、タイヤ７０内部の空気圧検出装置としては、検出方式は限定されない。例えば、歪みゲージ式、ダイアフラム式、または半導体式のセンサ等を用いることができる。また、検出装置８２は、例えばタイヤ７０の内部の温度を検出する温度センサであってもよいし、タイヤ７０の振動を検出する振動検出センサ（加速度センサ）であってもよい。

＜５－８＞
上記実施形態のシステム９では、解析部６２１がタイヤ７０の空気圧及び回転速度を算出したり、発電体１の出力波形の比較等の処理を行った。しかしながら、システム９は、これらの処理をマイコン８１が行うように構成されていてもよい。このとき、記憶装置６０４に予め保存される減圧閾値や発電体１の出力波形は、マイコン８１の記憶装置に保存されていてもよい。

＜５－９＞
包装体５０の形状は、上記実施形態の形状に限定されず、例えばフランジ部５４を省略する等、適宜変更されてよい。また、発電体１がタイヤ７０に組み込まれる場合において、包装体５０の少なくとも一部は、タイヤ７０で形成されてもよい。例えば、包装体５０の底面部５２がタイヤ７０の内側面で形成されてもよい。つまり、発電体１は、タイヤ７０の内側面と、側面部５３と、天面部５１とに囲まれることにより密封されてもよい。

＜５－１０＞
上記実施形態の発電体１は、タイヤ７０の内部に組み込まれてタイヤ組立体７を構成したが、発電体１の用途はこれに限定されない。

以下では、発明者らが行った実験及びその結果を示す。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
＜実験条件＞
実施例１，２及び比較例のような発電体１Ａ～Ｃを、それぞれタイヤ７０Ａのトレッド部の内側面に配置した組立体を用意し、図８に示すようなタイヤ回転用の実験装置に組み込んだ。この実験装置により、組立体に所定の輪荷重を加えつつ、回転ベルトによって一定の速度の回転を与えた。発電体の第１電極及び第２電極は、いずれも組立体の外部のデータロガーに電気的に接続された。データロガーにより、一定の回転速度で回転する間に、発電体が出力する電圧を計測した。

タイヤ７０Ａの種類は、比較例１及び実施例１，２で共通であり、サイズは２１５／４０Ｒ１７（直径は約６０４ｍｍ）、内圧は２００ｋＰａとした。また、輪荷重は３ｋＮ、回転速度は４０ｋｍ／ｈの換算値とした。

実施例１，２及び比較例に係る発電体１Ａ～Ｃは、全て第１部材１０Ａ及び第２部材２０Ａを備えており、共通の構成を有する包装体５０Ａにそれぞれ収容された状態で、タイヤ７０Ａの内部に組み込まれた。第１部材１０Ａ及び第２部材２０Ａの構成は、発電体１Ａ～Ｃで共通であり、第１部材１０Ａ及び第２部材２０Ａは、ともに平面視において１辺が５０ｍｍの正方形状に形成されていた。実施例１に係る発電体１Ａは、図９Ａに示すように、おもり４０Ａと緩衝材３０Ａとを備えていた。実施例２に係る発電体１Ｂは、図９Ｂに示すように、第１部材１０Ａに積層された緩衝材３０Ａを備えていた。比較例に係る発電体１Ｃは、図９Ｃに示すように、第１部材１０Ａに積層されたおもり４０Ａを備えていた。

おもり４０Ａは、ステンレス（ＳＵＳ）製の一様な板であり、厚さは０．１ｍｍであった。緩衝材３０Ａは、軟質のポリウレタンフォームであり、厚さは１０ｍｍであった。おもり４０Ａ及び緩衝材３０は、第１部材１０Ａ及び第２部材２０Ａの寸法に合わせ、ともに平面視において１辺が５０ｍｍの正方形状に形成されていた。

＜実験結果＞
回転時間（Ｓｅｃ）に対する発電体の出力電圧（Ｖ）のグラフは、それぞれ図１０Ａ～Ｃに示すようになった。ただし、説明の便宜上、図１０Ａ～Ｃでは、それぞれ縦軸のスケールが異なっている。実施例１では、出力電圧の絶対値が最も大きく、ピークも正負側に概ね均等な大きさで出現した。実施例２では、出力電圧の絶対値が実施例１と比較して小さく、ピークの値が、負側に偏って大きくなった。比較例では、出力電圧の絶対値が最も小さくなった。

実験結果からは、発電体がおもりと緩衝材とをともに備える場合に、発電体をタイヤに組み込んだ場合の発電量が顕著に大きくなることが確認された。また、発電体のおもりが省略され、緩衝材のみを備える場合でも、発電体をタイヤに組み込んだ場合の発電量がある程度確保されることが確認された。

１発電体
６車両
７タイヤ組立体
１０第１部材
２０第２部材
３０緩衝材
４０おもり
４１押圧面
５０包装体
６０制御装置（外部制御装置）
７０タイヤ
１００第１面
１１０第１絶縁膜
１２０第１電極
１３０第１基材
２００第２面
２１０第２絶縁膜
２２０第２電極
２３０第２基材

Claims

第１面を形成する第１絶縁膜を有する第１部材と、
前記第１面に対向し、かつ前記第１面に接触する第２面を形成する第２絶縁膜を有する第２部材と、
前記第１部材の前記第１面とは反対側に配置される緩衝材と、
前記緩衝材と前記第１部材との間に配置され、前記第１部材を押圧する押圧面を形成するおもりと
を備え、
前記第１部材及び前記第２部材は、前記第１部材及び前記第２部材に加わる圧力に応じて前記第１面と前記第２面との真実接触面積が変化するように構成され、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とは、前記真実接触面積が変化することにより一方が正に帯電し、他方が負に帯電するように構成される、
発電体。
第１面を形成する第１絶縁膜と、前記第１面の裏面において前記第１絶縁膜に接触する第１電極と、前記第１電極に積層され、可撓性を有する第１基材とを有する第１部材と、
前記第１面に対向し、かつ前記第１面に接触する第２面を形成する第２絶縁膜を有する第２部材と、
前記第１部材の前記第１面とは反対側に配置される緩衝材と
を備え、
前記緩衝材は、前記第１基材を基準として、前記第１電極とは反対側に配置され、
前記第１部材及び前記第２部材は、前記第１部材及び前記第２部材に加わる圧力に応じて前記第１面と前記第２面との真実接触面積が変化するように構成され、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜とは、前記真実接触面積が変化することにより一方が正に帯電し、他方が負に帯電するように構成される、
発電体。
前記緩衝材は、空隙構造を有する材料から構成される、
請求項１又は２に記載の発電体。
前記緩衝材を構成する材料は、樹脂、ゴム、エラストマー及び不織布からなる群から選択される、
請求項１から３のいずれかに記載の発電体。
前記緩衝材を構成する材料は、ウレタン、シリコーン、アクリル樹脂、メラミン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、ポリエチレン、ポリアミド、アクリル繊維、レーヨン、ポリエステル、ポリプロピレン、アラミド、ビニロン、ポリ乳酸及びウールからなる群から選択される１つ又は複数の組合せである、
請求項１から４のいずれかに記載の発電体。
前記おもりは、板状である、
請求項１に記載の発電体。
前記おもりは、硬質の材料で構成される、
請求項１に記載の発電体。
前記第１部材は、前記第１面の裏面に前記第１絶縁膜と接触するように配置される第１電極をさらに有し、
前記第２部材は、前記第２面の裏面に前記第２絶縁膜と接触するように配置される第２電極をさらに有し、
前記第１電極及び前記第２電極は、可撓性を有する材料で構成される、
請求項１に記載の発電体。
請求項１から８のいずれかに記載の発電体と、
車輪に装着されるタイヤと、
前記発電体から出力される電力の供給を受ける電子機器と
を備え、
前記発電体は、前記タイヤの内側に配置される、
タイヤ組立体。
前記発電体により出力される電力を蓄える蓄電池、
をさらに備え、
前記電子機器は、前記蓄電池に蓄えられた電力の供給を受ける、
請求項９に記載のタイヤ組立体。
前記電子機器には、外部の装置とデータ通信可能な通信装置が含まれる、
請求項９または１０に記載のタイヤ組立体。
請求項１１に記載のタイヤ組立体と、
前記通信装置とデータ通信可能な外部制御装置と、
を備え、
前記通信装置は、前記発電体により出力される電圧及び電流、並びに電圧及び電流の少なくとも一方に基づく物理量のうち少なくとも１つの出力データを前記外部制御装置に送信し、
前記外部制御装置は、前記通信装置から受信した出力データに基づいて、前記タイヤに関する情報をモニタリングする、
タイヤのモニタリングシステム。
前記タイヤに関する情報は、前記タイヤの回転速度に関する情報、前記タイヤの摩耗に関する情報及び前記タイヤが装着された車両が走行する路面の状態に関する情報のうち、少なくとも１つを含む、
請求項１２に記載のタイヤのモニタリングシステム。
前記外部制御装置は、前記タイヤ組立体が含まれる車両に搭載される、
請求項１２又は１３に記載のタイヤのモニタリングシステム。
請求項９から１１のいずれかに記載のタイヤ組立体が装着された車両を準備することと、
前記車両の走行中に前記発電体により出力される電圧及び電流、並びに電圧及び電流の少なくとも一方に基づく物理量のうち少なくとも１つの出力データを収集することと、
前記収集された出力データに基づいて、前記タイヤに関する情報をモニタリングすることと、
を含む、
タイヤのモニタリング方法。