JPWO2020136758A1 - 燃料液充填方法及び潤滑剤 - Google Patents
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Abstract
燃料液充填方法は、センサによって検出した検出結果を含むデータを受信機に向けて送信するように構成されており、かつ、燃料液に含まれる有機物との化学反応によって発電を行うように構成された有機発電素子を電力源として動作する送信機が設けられたタイヤ内に、燃料液を充填する。燃料液充填方法は、タイヤに設けられたタイヤバルブからタイヤ内に、気体とともに燃料液を充填することを含む。
Description
本発明は、燃料液充填方法及び潤滑剤に関する。
タイヤの状態を監視するため、車両にはタイヤ状態監視装置が設けられている。タイヤ状態監視装置は、車輪に装着された送信機と、受信機と、を備える。送信機は、タイヤの圧力を検出する圧力センサと、送信部と、を備える。送信部は、圧力センサの検出結果を受信機に送信する。これにより、受信機は、タイヤの圧力を監視することができる。
送信機の電力源として、発電素子を用いたものとしては、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の送信機は、発電素子として磁歪素子を用いた発電装置を備える。磁歪素子は、衝撃により外形を変化させることにより磁界が変化する逆磁歪効果を利用して発電を行う。発電装置は、磁歪素子に衝撃を加える衝突部材を備える。
発電素子として磁歪素子を用いる場合、磁歪素子に衝撃を加えるために衝突部材を移動可能に設ける必要がある。従って、衝突部材が移動を繰り返すことを原因として、発電装置に故障が生じやすいという課題がある。そして、発電装置に故障が生じると、送信機は動作することができない。このように、可動部材を備えた送信機は耐久性に劣る。
本発明の目的は、送信機の耐久性の低下を抑制できる燃料液充填方法及び潤滑剤を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、センサによって検出した検出結果を含むデータを受信機に向けて送信するように構成されており、かつ、燃料液に含まれる有機物との化学反応によって発電を行うように構成された有機発電素子を電力源として動作する送信機が設けられるタイヤ内に、前記燃料液を充填する燃料液充填方法が提供される。前記燃料液充填方法は、前記タイヤが装着されたホイールに設けられたタイヤバルブから前記タイヤ内に、気体とともに前記燃料液を充填することを含む。
本願発明者は、送信機の耐久性の低下を抑制しつつ、発電素子による発電を可能とするため、発電素子として有機発電素子を用いることを見出した。有機発電素子は、可動部材を用いることなく発電を行うことができる発電素子であるため、送信機の耐久性の低下を抑制することができる。一方で、有機発電素子は、有機物との化学反応によって発電を行うため、密閉された空間であるタイヤ内への有機物の供給をどのように行うかという課題がある。
これに対して、タイヤ内に気体を充填するために用いられるタイヤバルブを介して、有機物を含む燃料液を気体とともに供給することでタイヤ内に燃料液を充填することができる。従って、タイヤ内に燃料液を充填することで、発電素子として有機発電素子を用いることができ、送信機の耐久性の低下を抑制することができる。
上記燃料液充填方法は、前記燃料液と前記気体とが混合された気液混合流体を生成することと、生成された前記気液混合流体を、前記タイヤバルブから前記タイヤ内に充填することとを含むことができる。このようにすれば、気体とともに燃料液をタイヤ内に効率良く且つ円滑に充填することができる。
上記課題を解決するため、本発明の第二の態様によれば、センサによって検出した検出結果を含むデータを受信機に向けて送信するように構成されており、かつ、燃料液に含まれる有機物との化学反応によって発電を行うように構成された有機発電素子を電力源として動作する送信機が設けられるタイヤ内に、前記燃料液を充填する燃料液充填方法が提供される。前記燃料液充填方法は、前記燃料液を潤滑剤として用いて前記タイヤをホイールに装着することによって、前記ホイールに装着された後の前記タイヤ内に前記燃料液を残留させることを含む。
タイヤにホイールを装着する際には、タイヤに潤滑剤が塗布される。この潤滑剤として燃料液を用いることで、タイヤがホイールに装着されると、潤滑剤の一部はタイヤ内に残って貯留される。従って、潤滑剤として燃料液を用いることで、タイヤ内に燃料液を充填することができる。従って、タイヤ内に燃料液を充填することで、発電素子として有機発電素子を用いることができ、送信機の耐久性の低下を抑制することができる。
上記課題を解決するため、本発明の第三の態様によれば、センサによって検出した検出結果を含むデータを受信機に向けて送信するように構成されており、かつ、有機物との化学反応によって発電を行うように構成された有機発電素子を電力源として動作する送信機が設けられるタイヤをホイールに装着する際に、前記タイヤに塗布される潤滑剤が提供される。前記潤滑剤は、基油と、添加剤と、前記有機発電素子の発電に用いられる前記有機物と、を含む。
有機発電素子の発電に用いられる有機物を含んだ潤滑剤を用いてタイヤをホイールに装着すると、潤滑剤の一部はタイヤ内に残って貯留される。潤滑剤には、有機発電素子の発電に用いられる有機物が含まれているため、この有機物との化学反応によって有機発電素子は発電を行える。従って、発電素子として有機発電素子を用いることができ、送信機の耐久性の低下を抑制することができる。
本発明によれば、送信機の耐久性の低下を抑制できる。
（第１実施形態）
以下、燃料液充填方法の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置２０は、車両１０の４つの車輪１１にそれぞれ装着されるように構成された送信機２１と、車両１０に設置される受信機４０とを備える。各車輪１１は、ホイール１２と、ホイール１２に装着されたタイヤ１３とを備える。
以下、燃料液充填方法の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、タイヤ状態監視装置２０は、車両１０の４つの車輪１１にそれぞれ装着されるように構成された送信機２１と、車両１０に設置される受信機４０とを備える。各車輪１１は、ホイール１２と、ホイール１２に装着されたタイヤ１３とを備える。
図２に示すように、タイヤ１３のビード１７がホイール１２のリム１８に嵌められることで、タイヤ１３はホイール１２に装着されている。ホイール１２に装着されたタイヤ１３内は、気体が充填される内部空間Ｓ１となっている。内部空間Ｓ１は、タイヤ１３及びホイール１２に囲まれる領域である。タイヤ１３のトレッド部１４の外面は、路面に接触する接地面１５である。接地面１５は、トレッド部１４のうち内部空間Ｓ１を区画している面とは反対の面ともいえる。ホイール１２には、タイヤ１３外からタイヤ１３内に気体を充填するためのタイヤバルブ１９が装着されている。
送信機２１は、対応するタイヤ１３の状態、例えば、タイヤ１３の空気圧やタイヤ１３内の温度を検出して、検出結果を含む信号を受信機４０に無線送信する。タイヤ状態監視装置２０は、送信機２１から送信される信号を受信機４０で受信して、タイヤ１３の状態を監視する。
図３に示すように、送信機２１は、圧力センサ２２、温度センサ２３、加速度センサ２４、送信機用制御部２５、送信回路２６、送信アンテナ２７、蓄電装置２８及び発電素子２９を備える。
圧力センサ２２は、対応するタイヤ１３の圧力を検出する。圧力センサ２２は、検出結果を送信機用制御部２５に出力する。温度センサ２３は、対応するタイヤ１３内の温度を検出する。温度センサ２３は、検出結果を送信機用制御部２５に出力する。
本実施形態では、加速度センサ２４として３つの検出軸を備える３軸の加速度センサ２４が用いられている。加速度センサ２４は、３つの検出軸の向く方向に対する加速度を個別に検出する。３つの検出軸のそれぞれをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とすると、加速度センサ２４がタイヤ１３の鉛直方向での最下位置に位置している状態で、Ｘ軸は車両１０の前後方向、Ｙ軸はタイヤ１３の回転軸方向、Ｚ軸は鉛直方向下方を向く。Ｘ軸は、タイヤ１３の回転に伴いＸ軸に作用する重力加速度の分力を検出する。Ｙ軸は、車幅方向に対する加速度である横加速度を検出する。Ｘ軸は、遠心加速度を検出する。本実施形態では、圧力センサ２２、温度センサ２３及び加速度センサ２４がセンサとして機能する。
発電素子２９は、有機発電素子である。発電素子２９は、化学反応によって発電を行う素子であり、バイオ燃料電池ともいえる。発電素子２９は、燃料として、グルコースなどの還元糖、アルデヒド基を有する物質またはアルコール類などの有機物を用いて発電を行うことができる。本実施形態では、燃料として、還元糖の一種であるグルコースを用いる。発電素子２９は、グルコース発電素子といえる。
蓄電装置２８は、二次電池やキャパシタなど、発電素子２９によって発電された電力を蓄えることができる装置である。蓄電装置２８は、発電素子２９の発電によって充電される。蓄電装置２８は、送信機２１の動作によって放電される。送信機２１は、蓄電装置２８を介して発電素子２９の発電した電力によって動作する。発電素子２９は、送信機２１の電力源といえる。
なお、発電素子２９によって発電した電力の蓄電態様としては、種々の態様が挙げられる。例えば、発電素子２９によって発電した電力によって送信機２１を動作させ、余剰電力によって蓄電装置２８を充電してもよい。この場合、発電素子２９による発電で送信機２１を動作できない場合には蓄電装置２８の電力で送信機２１を動作させる。また、送信機２１を蓄電装置２８の電力で動作させ、発電素子２９は蓄電装置２８の充電を行う専用の素子としてもよい。
送信機用制御部２５は、ＣＰＵ２５ａ、記憶部２５ｂ（ＲＡＭやＲＯＭ等）、入出力制御回路、Ａ／Ｄコンバータ等を含むマイクロコンピュータ等の回路（circuitry）よりなる。送信機用制御部２５は、各種のソフトウェアを実行することにより、送信機２１の動作を制御する。記憶部２５ｂには、各送信機２１の固有の識別情報であるＩＤコードが登録されている。また、記憶部２５ｂには、送信機２１を制御するための種々のプログラムが記憶されている。
送信機用制御部２５は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア（特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。すなわち、送信機用制御部２５は、１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、２）ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは３）それらの組み合わせを含む回路（circuitry）として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
送信機用制御部２５は、圧力センサ２２、温度センサ２３及び加速度センサ２４の検出結果を取得する。送信機用制御部２５は、加速度センサ２４の検出結果から車両１０が走行している路面の状態である路面状態を検出する。本実施形態では、一例として、路面の亀裂や段差を検出する場合について説明する。加速度センサ２４のＸ軸では、理論上、タイヤ１３の回転に伴う重力加速度の変化のみが検出される。Ｘ軸によって検出される加速度は、タイヤ１３が１回転する間に＋１Ｇ〜−１Ｇの間で変化する。加速度センサ２４のＹ軸では、理論上、車両１０が直進している場合には加速度が検出されない。なお、実際には、加速度センサ２４の取付精度などに起因してＸ軸によって検出される加速度には、遠心加速度や車幅方向への成分が含まれ、Ｙ軸によって検出される加速度には遠心加速度や重力加速度による成分が含まれる。
亀裂や、段差などを車両１０が通過する場合、車輪１１の亀裂への進入や段差からの落下によって下方に向けた加速度が作用する。また、亀裂からの脱出や、段差への乗り上げによって上方に向けた加速度が作用する。亀裂や段差の通過に伴う車両１０の上下動は、Ｘ軸の加速度として検出される。Ｘ軸の加速度は、短時間の間に急激に変化する。従って、単位時間当たりのＸ軸の加速度の変化量に閾値を設定し、閾値を超えるか否かを判断することで路面に亀裂や段差が存在しているか否かを判断できる。また、亀裂や、段差などによって車両１０が左右方向に移動したり、運転者が亀裂や段差などを回避しようとして車両１０を左右方向に移動させたりすると、Ｙ軸の加速度が急激に変化する。従って、Ｘ軸の場合と同様に、Ｙ軸の加速度を用いても路面状態を検出することができる。
なお、送信機用制御部２５は、車両１０の進行方向に対する加速度と、横加速度から路面の摩擦係数を算出することもできる。このように、加速度センサ２４の検出結果を用いることで、路面状態を検出することができる。
なお、Ｚ軸の加速度は、車両１０が走行しているか否かを判断するために用いられる。Ｚ軸の加速度は、車両１０の速度に比例して大きくなるため、送信機用制御部２５は、Ｚ軸の加速度から車両１０が走行しているか否かを判定することができる。
送信機用制御部２５は、発電素子２９の発電量を算出することができる。発電素子２９の発電量は、種々の態様で算出することができる。例えば、発電素子２９の発電により生じる電圧を分圧させて送信機用制御部２５のＡ／Ｄコンバータに入力したり、発電素子２９により生じる電流を電流センサでセンシングしたりすることで発電量を算出することができる。
送信機用制御部２５は、データを生成し、送信回路２６に出力する。送信回路２６は、送信機用制御部２５からのデータを変調して信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）を生成し、送信アンテナ２７から送信する。
図４に示すように、本実施形態のデータには、圧力データ、温度データ及びフラグが含まれる。また、データには、ＩＤコードや、路面状態を示す情報も含まれる。圧力データとは、圧力センサ２２によって検出された圧力値を示すデータであり、温度データは、温度センサ２３によって検出された温度を示すデータである。フラグは、発電素子２９の発電量に関する情報を示すデータである。フラグは、例えば、発電素子２９の発電量が閾値を下回った場合に値が反転する１ビットのデータである。閾値としては、送信機２１を動作させるのに必要となる電力量よりも大きい値に設定される。即ち、発電素子２９の発電量が、送信機２１を動作させるのに必要となる電力量を下回る前に、発電量が不足していることを示す情報を送信できるように閾値は設定されている。
送信機用制御部２５は、発電素子２９の発電量が閾値を下回った場合、発電量が閾値を下回っていない場合の値からフラグの値を反転させる。
図５及び図６に示すように、本実施形態の送信機２１は、タイヤ１３のトレッド部１４のうち接地面１５とは反対側の裏面１６に取り付けられている。詳細にいえば、タイヤ１３は、送信機２１を取り付けるための中空状の取付部３１を備えており、この取付部３１に送信機２１は収容されている。取付部３１は、トレッド部１４の裏面１６からタイヤ１３の中心軸に向けて突出している。なお、取付部３１は、タイヤ１３のトレッド部１４と一体に設けられていてもよいし、タイヤ１３のトレッド部１４とは別体のものをトレッド部１４に取り付けたものであってもよい。
図５及び図６に示すように、本実施形態の送信機２１は、タイヤ１３のトレッド部１４のうち接地面１５とは反対側の裏面１６に取り付けられている。詳細にいえば、タイヤ１３は、送信機２１を取り付けるための中空状の取付部３１を備えており、この取付部３１に送信機２１は収容されている。取付部３１は、トレッド部１４の裏面１６からタイヤ１３の中心軸に向けて突出している。なお、取付部３１は、タイヤ１３のトレッド部１４と一体に設けられていてもよいし、タイヤ１３のトレッド部１４とは別体のものをトレッド部１４に取り付けたものであってもよい。
取付部３１は、取付部３１内に送信機２１を挿入するための挿入孔３２を備える。挿入孔３２は、取付部３１の内外を繋いでいる。取付部３１は、タイヤ１３の周方向に並んで設けられた２つの開口３３を備える。２つの開口３３のそれぞれは、２つの開口３３の並ぶ方向に延びている。なお、「２つの開口３３の並ぶ方向」とは、開口３３をタイヤ１３の径方向から見たときに、開口３３がタイヤ１３の周方向に対して平行に延びている態様だけではなく、開口３３がタイヤ１３の周方向に対して傾いている態様も含む。例えば、開口３３をタイヤ１３の径方向から見たときに、開口３３は、タイヤ１３の周方向に対して４５°未満の範囲で傾いていてもよい。
開口３３は、取付部３１において、周方向に向かい合う部位を貫通する２つの孔である。開口３３の形状は、どのような形状であってもよく、例えば、一定の断面積の孔であってもよいし、取付部３１の外部から内部に向けて断面積の小さくなる孔であってもよい。開口３３は、取付部３１のうちトレッド部１４の裏面１６に極力近い位置に設けることが好ましく、本実施形態ではトレッド部１４の裏面１６に面するように設けられている。
取付部３１内には、保持部３４が配置されている。保持部３４は、スポンジなどの多孔性材料や、高分子吸収体などの吸水性を有する材料で構成された部材である。保持部３４は、取付部３１内で、トレッド部１４の裏面１６に沿って配置されている。保持部３４は、開口３３同士の間で延びている。即ち、保持部３４は、一方の開口３３から他方の開口３３に至るまでタイヤ１３の周方向に延びている。
ここで、発電素子２９は、内部空間Ｓ１に収容された燃料液Ｆとの化学反応によって発電を行う。燃料液Ｆとは、発電素子２９の燃料を溶媒に溶解させた溶液である。内部空間Ｓ１から気体が漏れないようにホイール１２とタイヤ１３とはシールされている。従って、内部空間Ｓ１は、燃料液Ｆを貯留するための貯留空間として用いることが可能である。
発電素子２９は、燃料液Ｆによる発電を可能とするため、燃料液Ｆと接触可能な態様で設けられている。例えば、送信機２１を構成する部材の多くはケース内に収容され、樹脂によりモールドされることで、タイヤ１３内の気体に触れないようにされている。これに対して、発電素子２９は少なくとも一部がケース外に露出するように構成される。そして、発電素子２９は、発電素子２９とトレッド部１４の裏面１６とで保持部３４を間に挟むように位置している。発電素子２９は、保持部３４に沿って配置されているといえる。
取付部３１内において、保持部３４の設けられている領域を収容領域Ｓ２とすると、燃料液Ｆは保持部３４を介して収容領域Ｓ２を通過可能である。２つの開口３３は、収容領域Ｓ２と取付部３１の外部を連通させており、２つの開口３３及び収容領域Ｓ２によって燃料液Ｆの通過する燃料通過路Ｒが形成されている。
図７に示すように、車両１０が停止している状態、即ち、タイヤ１３が回転していない状態では燃料液Ｆはタイヤ１３の内部空間Ｓ１の鉛直方向下部に貯留される。車両１０が走行している状態、即ち、タイヤ１３が回転している状態では遠心力によって燃料液Ｆがタイヤ１３の内周面に押し付けられる。これにより、燃料液Ｆはタイヤ１３の内周面の全周に亘って膜を張るように流動する。
車両１０の走行に伴いタイヤ１３が回転すると、燃料液Ｆは遠心力によって流動する。燃料液Ｆは、タイヤ１３のトレッド部１４のうち接地面１５とは反対側の裏面１６を流動する。開口３３を介して収容領域Ｓ２への燃料液Ｆの流入と、収容領域Ｓ２からの燃料液Ｆの流出とが行われる。燃料液Ｆは、燃料通過路Ｒを通過することになる。
取付部３１内に流入した燃料液Ｆは、保持部３４に吸収されることで、その場に一時的に保持される。発電素子２９と保持部３４とは接触しているため、発電素子２９には保持部３４から燃料液Ｆが供給されることになる。
発電素子２９は、燃料液Ｆに含まれる有機物との化学反応によって発電する。送信機２１は、発電素子２９によって発電された電力で動作する。燃料液Ｆとの化学反応によって気体が生じる。この気体は、二酸化炭素である。
次に、タイヤ１３内に燃料液Ｆを充填する燃料液充填方法について説明する。
図８に示すように、燃料液Ｆの充填には、気体充填装置６０を用いる。気体充填装置６０は、エアインフレーターや、エアキャリーなど、タイヤ１３内に気体を充填することに用いる装置である。気体充填装置６０は、コンプレッサ６１と、ベンチュリ管６２と、貯留部６３、圧力調整弁６４と、エアチャック６５と、を備える。
図８に示すように、燃料液Ｆの充填には、気体充填装置６０を用いる。気体充填装置６０は、エアインフレーターや、エアキャリーなど、タイヤ１３内に気体を充填することに用いる装置である。気体充填装置６０は、コンプレッサ６１と、ベンチュリ管６２と、貯留部６３、圧力調整弁６４と、エアチャック６５と、を備える。
コンプレッサ６１は、気体を圧縮して吐出する。気体としては、例えば、空気が挙げられる。ベンチュリ管６２は、流入口６６と、流出口６７と、絞り部６８と、を備える。流入口６６は、コンプレッサ６１に接続されている。流出口６７は、圧力調整弁６４に接続されている。絞り部６８は、流入口６６と流出口６７との間に設けられており、管路断面積が絞られた部分である。絞り部６８は、流入口６６から流出口６７に向けて管路断面積を徐々に小さくする第１部分６８ａと、この第１部分６８ａから流出口６７に向けて管路断面積を徐々に大きくする第２部分６８ｂとを含む。絞り部６８は、貯留部６３に接続されている。貯留部６３は、燃料液Ｆを貯留している。
圧力調整弁６４は、供給された流体の圧力を所定値にして排出するレギュレータである。圧力調整弁６４は、エアチャック６５に接続されている。エアチャック６５は、タイヤバルブ１９に装着される。
気体充填装置６０を用いてタイヤ１３内に気体を充填する際には、エアチャック６５をタイヤバルブ１９に装着する。この状態でコンプレッサ６１が駆動すると、コンプレッサ６１から吐出された気体はベンチュリ管６２に流入する。
コンプレッサ６１からベンチュリ管６２に流入した気体の流速は、絞り部６８で増加される。流速の増加に伴う圧力低下により発生した負圧により、貯留部６３内の燃料液Ｆはベンチュリ管６２に吸引される。ベンチュリ管６２に吸引された燃料液Ｆは、気体と混合され、これにより、燃料液Ｆと気体とが混合された気液混合流体が生成される。この気液混合流体では、燃料液Ｆが微細化された状態で、気体中にほぼ均一に分散している。ベンチュリ管６２の流出口６７からは、コンプレッサ６１から供給された気液混合流体が流出する。
気体充填装置６０から供給される気液混合流体はエアチャック６５を介してタイヤバルブ１９に供給され、タイヤバルブ１９からタイヤ１３内に供給される。これにより、タイヤ１３内への気体の充填とともに、タイヤ１３内への燃料液Ｆの充填を行うことが出来る。
図１に示すように、受信機４０は、受信機用制御部４１と、受信機用受信回路４２と、受信アンテナ４３とを備える。受信機用制御部４１には、警報器４４が接続されている。受信機用制御部４１は、受信機用ＣＰＵ４１ａ及び受信機用記憶部４１ｂ（ＲＯＭやＲＡＭ等）を含むマイクロコンピュータ等よりなる。受信機用受信回路４２は、各送信機２１から受信アンテナ４３を介して受信された信号を復調して、受信機用制御部４１にデータを出力する。
受信機用制御部４１は、送信機２１より送信されたデータから、タイヤ１３の状態を把握する。受信機用制御部４１は、タイヤ１３に異常が生じている場合、警報器（報知器）４４にて報知を行う。警報器４４としては、例えば、異常を光の点灯や点滅によって報知する装置や、異常を音によって報知する装置が用いられる。また、受信機用制御部４１は、車両１０の搭乗者が視認可能な表示器に、タイヤ１３の状態を表示してもよい。
受信機用制御部４１は、データに含まれるフラグから、発電素子２９の発電量が閾値を下回っていることを認識する。受信機用制御部４１は、発電素子２９の発電量が閾値を下回っている場合、車両１０の搭乗者に対して、その旨の報知を行う。例えば、警報器４４による報知を行ってもよいし、車両１０の搭乗者が視認可能な表示器に表示を行ってもよい。警報器４４による報知を行う場合、タイヤ１３に異常が生じた場合と同一の警報器４４を用いてもよいし、異なる警報器を用いてもよい。即ち、車両１０の搭乗者にタイヤ１３の異常を報知するための警報器４４と、発電素子２９の発電量が不足していることを報知する警報器とは同一であってもよいし、別々のものであってもよい。
また、受信機用制御部４１は、受信したデータのうち路面状態に関するデータを電子制御ユニット５１に送信する。電子制御ユニット５１は、車両１０に搭載され、車載部品に関する制御を行う。電子制御ユニット５１は、例えば、車両１０の自動走行に関する制御を行う。車両１０の自動走行では、車両１０の走行状態や、車両１０が走行している路面の路面状態を取得することが要求される。電子制御ユニット５１は、送信機２１によって検出された路面状態を用いて自動走行に関する制御を行う。
第１実施形態の作用について説明する。
上記したように、本願発明者は、送信機２１の耐久性の低下を抑制しつつ、発電素子２９による発電を可能とするため、発電素子２９として有機発電素子を用いることを見出した。有機発電素子は、可動部材を用いることなく発電を行うことができる発電素子であるため、送信機２１の耐久性の低下を抑制することができる。一方で、有機発電素子は、有機物との化学反応によって発電を行うため、密閉された空間であるタイヤ１３内への有機物の供給をどのように行うかという課題がある。
上記したように、本願発明者は、送信機２１の耐久性の低下を抑制しつつ、発電素子２９による発電を可能とするため、発電素子２９として有機発電素子を用いることを見出した。有機発電素子は、可動部材を用いることなく発電を行うことができる発電素子であるため、送信機２１の耐久性の低下を抑制することができる。一方で、有機発電素子は、有機物との化学反応によって発電を行うため、密閉された空間であるタイヤ１３内への有機物の供給をどのように行うかという課題がある。
これに対して、本実施形態では、タイヤ１３内に気体を充填するために用いられるタイヤバルブ１９を介して、有機物を含む燃料液Ｆを気体とともに供給することでタイヤ１３内に燃料液Ｆを充填することができる。
発電素子２９を電力源とすることで、バッテリのみを電力源とする場合に比べて、送信機２１の寿命を長くしやすい。バッテリのみを電力源とした場合、送信機２１がタイヤ１３内に配置されることや、バッテリが樹脂によりモールドされることを原因として、バッテリの交換を行いにくい。従って、送信機２１の寿命は、バッテリの寿命、即ち、バッテリの容量に依存することになる。
発電素子２９を電力源とする場合、燃料液Ｆによって発電を行うことができる。燃料液Ｆは、タイヤ１３内の空間である内部空間Ｓ１を利用して貯留することができる。更に、気体充填装置６０を用いた燃料液充填方法によって、燃料液Ｆを補充することが可能である。従って、バッテリのみを電力源とする場合に比べて、送信機２１の長寿命可を図ることができる。
特に、本実施形態のように、送信機２１を用いて路面状態を検出しようとする場合、電力の消費が大きくなることで送信機２１の寿命が短くなりやすい。詳細にいえば、送信機２１で路面状態の検出を行わない場合、即ち、タイヤ１３の圧力異常や温度異常のみを検出する場合には加速度センサ２４の検出結果を間欠的に取得すればよい。これに対して、送信機２１で路面状態を検出する場合、加速度センサ２４の検出結果を連続、あるいは、路面の検出を行わないよりも短い間隔で取得する必要がある。加速度センサ２４から検出結果を取得する回数が増加することで、消費電力が大きくなり、バッテリのみを電力源とすると送信機２１の寿命が短くなりやすい。発電素子２９を用いることで、送信機２１を用いて路面状態の検出を行う場合であっても、送信機２１の長寿命可を図ることができる。
第１実施形態の効果について説明する。
（１−１）気体充填装置６０を用いて、気体とともに燃料液Ｆをタイヤ１３内に充填することができる。従って、発電素子２９として有機発電素子を用いることができ、送信機２１の耐久性の低下を抑制することができる。
（１−１）気体充填装置６０を用いて、気体とともに燃料液Ｆをタイヤ１３内に充填することができる。従って、発電素子２９として有機発電素子を用いることができ、送信機２１の耐久性の低下を抑制することができる。
（１−２）燃料液Ｆと気体とが混合された気液混合流体を生成し、生成された気液混合流体をタイヤバルブ１９からタイヤ１３内に充填するようにしているので、気体とともに燃料液Ｆをタイヤ１３内に効率良く且つ円滑に充填することができる。特に、気液混合流体を生成するためにベンチュリ管６２を用いているので、微細化された燃料液Ｆを気体中に均一に分散させることができ、気液混合流体をタイヤ１３内に一層効率良く且つ円滑に充填することができる。
（第２実施形態）
以下、燃料液充填方法の第２実施形態及び第２実施形態の燃料液充填方法に用いられる潤滑剤について説明する。
以下、燃料液充填方法の第２実施形態及び第２実施形態の燃料液充填方法に用いられる潤滑剤について説明する。
図９に示すように、第２実施形態の燃料液充填方法は、タイヤ１３をホイール１２に装着する際に用いる潤滑剤Ｌとして、燃料液を用いる方法である。なお、第１実施形態と第２実施形態では、燃料液充填方法が異なるのみであり、送信機２１や、車両１０の構成は同一である。
タイヤ１３にホイール１２を装着する際には、タイヤ１３のビード１７が損傷することや、タイヤ１３のビード１７をホイール１２のリム１８に円滑に嵌めることを目的として、タイヤ１３のビード１７に潤滑剤Ｌが塗布される。潤滑剤Ｌは、液状の潤滑剤である。この潤滑剤Ｌに燃料を溶解させたり、実施形態の燃料液Ｆを配合したりすることで潤滑剤Ｌを燃料液として兼用できるようにする。そして、この潤滑剤Ｌを用いてタイヤ１３をホイール１２に装着する。
タイヤ１３がホイール１２に装着されると、潤滑剤Ｌの一部はタイヤ１３内に残って貯留される。従って、潤滑剤Ｌとして燃料液を用いることで、タイヤ１３内に燃料液を充填することができる。なお、タイヤ１３内に貯留される潤滑剤Ｌの量が発電素子２９の発電に用いるのに十分な量となるように、タイヤ１３のビード１７には十分な量の潤滑剤Ｌが塗布される。
潤滑剤Ｌは、基油と、添加剤と、発電素子２９の発電に用いられる有機物と、を含む。潤滑剤Ｌは、例えば、基油と、添加剤と、発電素子２９の発電に用いられる有機物と、電解水等の溶媒とを混合したものである。
基油としては、例えば、鉱物油、合成油、鉱物油と合成油とを混合したものを用いることができる。鉱物油としては、例えば、パラフィン系やナフテン系等の鉱物油を用いることができる。合成油としては、例えば、ポリアルファオレフィン、エステル、ポリアルキレングリコール、アルキルベンゼンを用いることができる。添加剤としては、例えば、界面活性剤、酸化防止剤、腐食防止剤等が用いられる。
基油、添加剤及び溶媒の含有量は、基油、添加剤などの種類に応じて適宜設定することができる。基油の含有量は、例えば、１〜３０質量％の範囲である。添加剤の含有量は、例えば、０．００１〜５質量％の範囲である。溶媒の含有量は、例えば、１０〜８０質量％の範囲である。
発電素子２９の発電に用いられる有機物の含有量は、潤滑剤Ｌの潤滑性能を損なわない範囲内で適宜設定することができる。発電素子２９の発電に用いられる有機物の含有量は、例えば、１０〜５０質量％の範囲である。
第２実施形態の効果について説明する。
（２−１）潤滑剤Ｌとして、燃料液を用いることで、潤滑剤Ｌを発電素子２９の発電に用いる燃料液とすることができる。潤滑剤Ｌにタイヤ１３の潤滑及び発電素子２９の燃料としての機能を兼ねさせることができる。潤滑剤Ｌを用いてタイヤ１３をホイール１２に装着した後には、潤滑剤Ｌは発電素子２９の燃料液としてタイヤ１３内に残留するため、潤滑剤Ｌを有効活用することができる。
（２−１）潤滑剤Ｌとして、燃料液を用いることで、潤滑剤Ｌを発電素子２９の発電に用いる燃料液とすることができる。潤滑剤Ｌにタイヤ１３の潤滑及び発電素子２９の燃料としての機能を兼ねさせることができる。潤滑剤Ｌを用いてタイヤ１３をホイール１２に装着した後には、潤滑剤Ｌは発電素子２９の燃料液としてタイヤ１３内に残留するため、潤滑剤Ｌを有効活用することができる。
（２−２）潤滑剤Ｌとして、発電素子２９の発電に用いられる有機物を含むものを用いている。潤滑剤Ｌを用いてタイヤ１３をホイール１２に装着し、潤滑剤Ｌの一部がタイヤ１３内に残ると、潤滑剤Ｌに含まれる有機物との化学反応によって発電素子２９は発電を行える。従って、発電素子２９として有機発電素子を用いることができ、送信機２１の耐久性の低下を抑制することができる。
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第１実施形態の燃料液充填方法と、第２実施形態の燃料液充填方法の両方を用いて燃料液Ｆのタイヤ１３内への充填を行ってもよい。
・第１実施形態の燃料液充填方法と、第２実施形態の燃料液充填方法の両方を用いて燃料液Ｆのタイヤ１３内への充填を行ってもよい。
・第１実施形態において、気体充填装置６０は、コンプレッサ６１とは異なる気体供給源を備えたものであってもよい。例えば、コンプレッサ６１に代えて、ポンプを設けてもよいし、圧縮された気体を貯蔵した耐圧容器を設けてもよい。
・各実施形態において、発電素子２９は、グルコース以外の燃料によって発電するものであってもよい。そして、燃料液充填方法によって充填される燃料液は、発電素子２９の発電に用いられる燃料を含んだものに適宜変更する。例えば、発電素子２９は、グルコース以外の還元糖、アルデヒド基を有する物質、又はアルコール類を燃料として発電するものであってもよい。還元糖としては、例えば、グルコース以外のアルドース、ケトース、二糖などが挙げられる。アルデヒド基を有する物質としては、例えば、アクリルアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトアルデヒド＝エチレンアセタール、アセトアルデヒド＝オキシム、アセトアルデヒド＝ジメチルアセタール、テレフタルアルデヒド酸、ピルビンアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、フタルアルデヒドなどが挙げられる。アルコール類としては、例えば、エタノール、ピペロニルアルコール、フェナシルアルコール、ベンジルアルコールなどが挙げられる。
・各実施形態において、データに含まれる発電素子２９の発電量に関する情報は、発電量［Ｗｈ］そのものを示す情報であってもよい。
・各実施形態において、送信機用制御部２５は、発電素子２９の発電量に関する情報をデータに含めなくてもよい。この場合、受信機用制御部４１は、所定時間が経過する毎に燃料液Ｆの補充を促すなど、別の方法で燃料液Ｆの充填を促してもよい。
・各実施形態において、送信機用制御部２５は、発電素子２９の発電量に関する情報をデータに含めなくてもよい。この場合、受信機用制御部４１は、所定時間が経過する毎に燃料液Ｆの補充を促すなど、別の方法で燃料液Ｆの充填を促してもよい。
・各実施形態において、保持部３４は設けられていなくてもよい。
・各実施形態において、保持部３４は、発電素子２９とトレッド部１４に挟まれていなくてもよく、発電素子２９の周囲を覆うように設けられていてもよい。この場合であっても、発電素子２９に燃料液Ｆを供給しやすい。
・各実施形態において、保持部３４は、発電素子２９とトレッド部１４に挟まれていなくてもよく、発電素子２９の周囲を覆うように設けられていてもよい。この場合であっても、発電素子２９に燃料液Ｆを供給しやすい。
・各実施形態において、開口３３は、取付部３１内への燃料液Ｆの流入と、取付部３１外への燃料液Ｆの流出を行うことができればよく、どのような形状であってもよい。
・各実施形態において、取付部３１は、開口３３を備えていなくてもよい。この場合、発電素子２９は、例えば、挿入孔３２を向くように設けられるなど、内部空間Ｓ１に露出する態様で配置される。
・各実施形態において、取付部３１は、開口３３を備えていなくてもよい。この場合、発電素子２９は、例えば、挿入孔３２を向くように設けられるなど、内部空間Ｓ１に露出する態様で配置される。
・各実施形態において、送信機２１は、タイヤ１３内に配置されていればよく、トレッド部１４の裏面１６以外に配置されていればよい。例えば、送信機２１は、タイヤバルブ１９と一体に設けられていてもよい。この場合、送信機２１に燃料通過路を設けてもよい。燃料通過路は、例えば、燃料液Ｆを受ける受け部と、この受け部で受けた燃料液Ｆを発電素子２９に誘導する誘導路で構成される。誘導部によって発電素子２９に誘導された燃料液Ｆは、内部空間Ｓ１に戻され、循環することになる。受け部としては、例えば、送信機２１がタイヤ１３の鉛直方向下方に位置している場合に、送信機２１よりも鉛直方向上方から落下する燃料液Ｆを受けることができるように設けられる。車両１０が走行と停止とを繰り返し行うような走行状況の場合、車両１０の停止時に送信機２１がタイヤ１３の鉛直方向下方に位置し得る。従って、発電素子２９に燃料液Ｆを供給しやすくなる。
・各実施形態において、送信機２１は、蓄電装置２８を備えず、発電素子２９によって発電された電力によって直接動作するようにしてもよい。
・各実施形態において、加速度センサ２４の検出軸の数は、適宜変更してもよい。例えば、加速度センサ２４を用いて車両１０の走行を検出する場合であれば、加速度センサ２４を用いて遠心加速度のみが検出できればよい。
・各実施形態において、加速度センサ２４の検出軸の数は、適宜変更してもよい。例えば、加速度センサ２４を用いて車両１０の走行を検出する場合であれば、加速度センサ２４を用いて遠心加速度のみが検出できればよい。
・各実施形態において、送信機２１は、路面状態の検出を行わなくてもよい。
・各実施形態において、送信機用制御部２５は、圧力センサ２２によって検出されるタイヤ１３の圧力が単位時間当たりに所定値以上上昇したことを契機としてデータの送信を行ってもよい。所定値としては、例えば、車両１０の走行による温度上昇を原因とするタイヤ１３の圧力上昇値よりも大きな値に設定される。また、所定値としては、タイヤ１３に気体を充填するときのタイヤ１３の圧力上昇値や、ホイール１２にタイヤ１３を装着したときのタイヤ１３の圧力上昇値よりも小さな値に設定される。これにより、タイヤ１３への気体の充填時及びタイヤ１３をホイール１２に装着した時に送信機２１から受信機４０にデータが送信される。タイヤ１３内に燃料液Ｆが充填されるのは、タイヤ１３への気体の充填時や、タイヤ１３をホイール１２に装着した時である。従って、燃料液Ｆが充填されたことを契機として、送信機２１から受信機４０にデータが送信されることになる。データには、発電素子２９の発電量に関する情報を示すデータであるフラグが含まれている。燃料液Ｆが正常に充填された場合には、発電素子２９の発電量が閾値以上になる。一方で、燃料液Ｆが正常に充填されなかった場合には、発電素子２９の発電量は閾値を下回るおそれがある。受信機４０は、発電素子２９の発電量が閾値を下回っていた場合には、警報器４４などによる報知を行う。従って、燃料液Ｆが充填されたことを契機として、送信機２１から受信機４０にデータを送信することで、車両１０の搭乗者は、燃料液Ｆが正常に充填されたか否かを確認することができる。
・各実施形態において、送信機用制御部２５は、圧力センサ２２によって検出されるタイヤ１３の圧力が単位時間当たりに所定値以上上昇したことを契機としてデータの送信を行ってもよい。所定値としては、例えば、車両１０の走行による温度上昇を原因とするタイヤ１３の圧力上昇値よりも大きな値に設定される。また、所定値としては、タイヤ１３に気体を充填するときのタイヤ１３の圧力上昇値や、ホイール１２にタイヤ１３を装着したときのタイヤ１３の圧力上昇値よりも小さな値に設定される。これにより、タイヤ１３への気体の充填時及びタイヤ１３をホイール１２に装着した時に送信機２１から受信機４０にデータが送信される。タイヤ１３内に燃料液Ｆが充填されるのは、タイヤ１３への気体の充填時や、タイヤ１３をホイール１２に装着した時である。従って、燃料液Ｆが充填されたことを契機として、送信機２１から受信機４０にデータが送信されることになる。データには、発電素子２９の発電量に関する情報を示すデータであるフラグが含まれている。燃料液Ｆが正常に充填された場合には、発電素子２９の発電量が閾値以上になる。一方で、燃料液Ｆが正常に充填されなかった場合には、発電素子２９の発電量は閾値を下回るおそれがある。受信機４０は、発電素子２９の発電量が閾値を下回っていた場合には、警報器４４などによる報知を行う。従って、燃料液Ｆが充填されたことを契機として、送信機２１から受信機４０にデータを送信することで、車両１０の搭乗者は、燃料液Ｆが正常に充填されたか否かを確認することができる。
・各実施形態において、送信機２１は、タイヤ１３の状態を検出するためのセンサである圧力センサ２２や温度センサ２３、路面状態や車両１０の走行を検出するためのセンサである加速度センサ２４のうちいずれか１つを備えていればよい。また、送信機２１は、圧力センサ２２、温度センサ２３及び加速度センサ２４以外のセンサを備えるものでもよい。
・各実施形態において、車両１０は、二輪車や、５つ以上の車輪１１を備える車両１０であってもよい。
・各実施形態において、受信機は、車両１０の搭乗者が所持する携帯端末であってもよい。
・各実施形態において、受信機は、車両１０の搭乗者が所持する携帯端末であってもよい。
Ｆ…燃料液、１２…ホイール、１３…タイヤ、２１…送信機、２２…圧力センサ（センサ）、２３…温度センサ（センサ）、２４…加速度センサ（センサ）、２９…発電素子（有機発電素子）、４０…受信機。
本実施形態では、加速度センサ２４として３つの検出軸を備える３軸の加速度センサ２４が用いられている。加速度センサ２４は、３つの検出軸の向く方向に対する加速度を個別に検出する。３つの検出軸のそれぞれをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とすると、加速度センサ２４がタイヤ１３の鉛直方向での最下位置に位置している状態で、Ｘ軸は車両１０の前後方向、Ｙ軸はタイヤ１３の回転軸方向、Ｚ軸は鉛直方向下方を向く。Ｘ軸は、タイヤ１３の回転に伴いＸ軸に作用する重力加速度の分力を検出する。Ｙ軸は、車幅方向に対する加速度である横加速度を検出する。Ｚ軸は、遠心加速度を検出する。本実施形態では、圧力センサ２２、温度センサ２３及び加速度センサ２４がセンサとして機能する。
タイヤ１３にホイール１２を装着する際には、タイヤ１３のビード１７が損傷しないようにすることや、タイヤ１３のビード１７をホイール１２のリム１８に円滑に嵌めることを目的として、タイヤ１３のビード１７に潤滑剤Ｌが塗布される。潤滑剤Ｌは、液状の潤滑剤である。この潤滑剤Ｌに燃料を溶解させたり、実施形態の燃料液Ｆを配合したりすることで潤滑剤Ｌを燃料液として兼用できるようにする。そして、この潤滑剤Ｌを用いてタイヤ１３をホイール１２に装着する。
・各実施形態において、送信機２１は、タイヤ１３内に配置されていればよく、トレッド部１４の裏面１６以外に配置されていればよい。例えば、送信機２１は、タイヤバルブ１９と一体に設けられていてもよい。この場合、送信機２１に燃料通過路を設けてもよい。燃料通過路は、例えば、燃料液Ｆを受ける受け部と、この受け部で受けた燃料液Ｆを発電素子２９に誘導する誘導部で構成される。誘導部によって発電素子２９に誘導された燃料液Ｆは、内部空間Ｓ１に戻され、循環することになる。受け部としては、例えば、送信機２１がタイヤ１３の鉛直方向下方に位置している場合に、送信機２１よりも鉛直方向上方から落下する燃料液Ｆを受けることができるように設けられる。車両１０が走行と停止とを繰り返し行うような走行状況の場合、車両１０の停止時に送信機２１がタイヤ１３の鉛直方向下方に位置し得る。従って、発電素子２９に燃料液Ｆを供給しやすくなる。
Claims (4)
- センサによって検出した検出結果を含むデータを受信機に向けて送信するように構成されており、かつ、燃料液に含まれる有機物との化学反応によって発電を行うように構成された有機発電素子を電力源として動作する送信機が設けられたタイヤ内に、前記燃料液を充填する燃料液充填方法であって、
前記タイヤが装着されたホイールに設けられたタイヤバルブから前記タイヤ内に、気体とともに前記燃料液を充填することを含む燃料液充填方法。 - 前記燃料液と前記気体とが混合された気液混合流体を生成することと、
生成された前記気液混合流体を、前記タイヤバルブから前記タイヤ内に充填することと
を含む請求項１に記載の燃料液充填方法。 - センサによって検出した検出結果を含むデータを受信機に向けて送信するように構成されており、かつ、燃料液に含まれる有機物との化学反応によって発電を行うように構成された有機発電素子を電力源として動作する送信機が設けられるタイヤ内に、前記燃料液を充填する燃料液充填方法であって、
前記燃料液を潤滑剤として用いて前記タイヤをホイールに装着することによって、前記ホイールに装着された後の前記タイヤ内に前記燃料液を残留させることを含む燃料液充填方法。 - センサによって検出した検出結果を含むデータを受信機に向けて送信するように構成されており、かつ、有機物との化学反応によって発電を行うように構成された有機発電素子を電力源として動作する送信機が設けられるタイヤをホイールに装着する際に、前記タイヤに塗布される潤滑剤であって、
基油と、
添加剤と、
前記有機発電素子の発電に用いられる前記有機物と、を含む潤滑剤。
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