(57)【要約】【課題】粘弾性材の劣化状態を推定することの可能な状態推定装置を提供する。【解決手段】推定回路３０と、推定回路３０に接続された電極１１、１２と、を備える状態推定装置であって、電極１１、１２は、粘弾性材からなる試料９０の同一面上に設けられる。推定回路３０は、電極１１、１２間に所定周波数の交流電圧を印加した結果により電極１１、１２間の誘電損失、静電容量、及び抵抗の少なくともいずれかを測定し、測定結果を基に試料９０の状態を推定する。【選択図】図１
2020056761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推定回路と、
前記推定回路に接続された２つの電極と、を備え、
前記２つの電極は、粘弾性材からなる試料の同一面上に設けられ、
前記推定回路は、前記２つの電極間の誘電損失、静電容量、及び抵抗の少なくともいずれかを測定し、測定結果を基に前記試料の劣化状態を推定する、状態推定装置。
【請求項２】
前記２つの電極の少なくとも反試料側を覆う可撓性のある絶縁体を備える、請求項１に記載の状態推定装置。
【請求項３】
前記試料がタイヤであり、
前記２つの電極は、前記タイヤの内周面上に設けられ、
前記推定回路は、前記測定結果を基に前記タイヤの劣化状態を推定する、請求項１又は２に記載の状態推定装置。
【請求項４】
２つの電極からなる組を少なくとも３組備え、
各組の２つの電極が、前記タイヤの周方向において他の組の２つの電極とは異なる位置に設けられ
ある組の２つの電極間の測定結果が、他の複数組の２つの電極間の測定結果と大きく異なるときは、当該ある組の２つの電極間の測定結果を、前記試料の劣化状態の推定に使用しない、請求項３に記載の状態推定装置。
【請求項５】
前記２つの電極の位置と対面する前記タイヤの外周面が接地面となっているかを検出する接地状態検出手段を備え、
前記推定回路は、前記２つの電極の位置と対面する前記タイヤの外周面が接地面となっているときの前記２つの電極間の測定結果を前記試料の劣化状態の推定に使用しない、請求項３に記載の状態推定装置。
【請求項６】
前記２つの電極と、本状態推定装置を構成する電子部品と、を搭載したフレキシブル基板を備え、
前記電子部品は、前記２つの電極間及びその近傍を避けた位置に設けられる、請求項３から５のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項７】
前記推定回路は、前記タイヤの外部から電力を受信可能な非接触受電装置、又は前記タイヤの外部に設けられた電池に有線接続するためのコネクタを有する、請求項３から６のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項８】
前記推定回路は、発電素子と、前記発電素子の発電した電力を蓄える蓄電手段と、を有する、請求項３から６のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項９】
前記推定回路は、前記タイヤの外部に推定結果を間欠的に送信する送信手段を備える、請求項３から８のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項１０】
前記推定回路は、前記試料の誘電損失が初期値と近い場合は、前記誘電損失が前記初期値から離れている場合と比較して、前記誘電損失の測定間隔を長くする、請求項３から９のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項１１】
前記推定回路は、前記測定結果が、前記タイヤが使用できない程度の劣化状態を示す第１判定値よりも低い第２判定値に到達した場合に、使用者に報知する報知手段を有する、請求項３から１０のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項１２】
前記推定回路は、前記測定結果の経時変化を基に、前記タイヤが使用できない程度の劣化状態となる時期を推定し、当該時期の所定期間前に使用者に報知する報知手段を有する、請求項３から１０のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項１３】
前記２つの電極を含むシェーリングブリッジを備え、
前記シェーリングブリッジを構成する抵抗の抵抗値を変化させて前記シェーリングブリッジを平衡させる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項１４】
前記試料又はその周囲の温度及び湿度の少なくとも一方を検出する検出手段を備え、
前記推定回路は、前記検出手段の検出値を基に前記測定結果を補正して前記試料の劣化状態を推定する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の状態推定装置。
【請求項１５】
推定回路と、
前記推定回路に接続された２つの電極と、を備え、
前記２つの電極は、粘弾性材からなる試料の同一面上に設けられ、
前記推定回路は、前記２つの電極間に電圧を印加して前記試料の状態を推定し、
前記２つの電極の少なくとも反試料側が可撓性のある絶縁体で覆われている、状態推定装置。
【請求項１６】
推定回路と、
前記推定回路に接続された少なくとも３組の２つの電極と、を備え、
各組の２つの電極が、タイヤの内周面上に設けられ、前記タイヤの周方向において他の組の２つの電極とは異なる位置に設けられ、
前記推定回路は、各組の２つの電極間に電圧を印加して前記試料の状態を推定し、
ある組の２つの電極間の測定結果が、他の複数組の２つの電極間の測定結果と大きく異なるときは、当該ある組の２つの電極間の測定結果を、前記試料の劣化状態の推定に使用しない、状態推定装置。
【請求項１７】
推定回路と、
前記推定回路に接続された２つの電極と、を備え、
前記２つの電極は、タイヤの内周面上に設けられ、
前記推定回路は、前記２つの電極間に電圧を印加して前記試料の状態を推定し、
前記２つの電極の位置と対面する前記タイヤの外周面が接地面となっているかを検出する接地状態検出手段を備え、
前記推定回路は、前記２つの電極の位置と対面する前記タイヤの外周面が接地面となっているときは、前記２つの電極に電圧を印加した結果を前記試料の状態推定に使用しない、状態推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘弾性材からなるタイヤ等の試料の状態を推定する状態推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１は、タイヤのトレッド部の摩耗を検出するためのタイヤ摩耗検出装置を開示する。このタイヤ摩耗検出装置は、互いに離間し、かつ絶縁された状態でタイヤの内周面に接合された一対の電極を備え、前記一対の電極に電圧を印加したときの前記電極の静電容量を計測し、計測した静電容量に基づきトレッド部の摩耗を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第5933472号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のタイヤ摩耗検出装置では、タイヤの厚みを推定できるものの、タイヤの材質、すなわち粘弾性材の劣化状態を推定することはできなかった。また、電極間に汚れが付いたり、電極に対面するタイヤ外周面が接地していたりすると、正確な状態推定ができなかった。
【０００５】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その第１の目的は、粘弾性材の劣化状態を推定することの可能な状態推定装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、粘弾性材の状態をより正確に推定することの可能な状態推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、状態推定装置である。この状態推定装置は、
推定回路と、
前記推定回路に接続された２つの電極と、を備え、
前記２つの電極は、粘弾性材からなる試料の同一面上に設けられ、
前記推定回路は、前記２つの電極間の誘電損失、静電容量、及び抵抗の少なくともいずれかを測定し、測定結果を基に前記試料の劣化状態を推定する。
【０００８】
前記２つの電極の少なくとも反試料側を覆う可撓性のある絶縁体を備えてもよい。
【０００９】
前記試料がタイヤであり、
前記２つの電極は、前記タイヤの内周面上に設けられ、
前記推定回路は、前記測定結果を基に前記タイヤの劣化状態を推定してもよい。
【００１０】
２つの電極からなる組を少なくとも３組備え、
各組の２つの電極が、前記タイヤの周方向において他の組の２つの電極とは異なる位置に設けられ
ある組の２つの電極間の測定結果が、他の複数組の２つの電極間の測定結果と大きく異なるときは、当該ある組の２つの電極間の測定結果を、前記試料の劣化状態の推定に使用しなくてもよい。
【００１１】
前記２つの電極の位置と対面する前記タイヤの外周面が接地面となっているかを検出する接地状態検出手段を備え、
前記推定回路は、前記２つの電極の位置と対面する前記タイヤの外周面が接地面となっているときの前記２つの電極間の測定結果を前記試料の劣化状態の推定に使用しなくてもよい。
【００１２】
前記２つの電極と、本状態推定装置を構成する電子部品と、を搭載したフレキシブル基板を備え、
前記電子部品は、前記２つの電極間及びその近傍を避けた位置に設けられてもよい。
【００１３】
前記推定回路は、前記タイヤの外部から電力を受信可能な非接触受電装置、又は前記タイヤの外部に設けられた電池に有線接続するためのコネクタを有してもよい。
【００１４】
前記推定回路は、発電素子と、前記発電素子の発電した電力を蓄える蓄電手段と、を有してもよい。
【００１５】
前記推定回路は、前記タイヤの外部に推定結果を間欠的に送信する送信手段を備えてもよい。
【００１６】
前記推定回路は、前記試料の誘電損失が初期値と近い場合は、前記誘電損失が前記初期値から離れている場合と比較して、前記誘電損失の測定間隔を長くしてもよい。
【００１７】
前記推定回路は、前記測定結果が、前記タイヤが使用できない程度の劣化状態を示す第１判定値よりも低い第２判定値に到達した場合に、使用者に報知する報知手段を有してもよい。
【００１８】
前記推定回路は、前記測定結果の経時変化を基に、前記タイヤが使用できない程度の劣化状態となる時期を推定し、当該時期の所定期間前に使用者に報知する報知手段を有してもよい。
【００１９】
前記２つの電極を含むシェーリングブリッジを備え、
前記シェーリングブリッジを構成する抵抗の抵抗値を変化させて前記シェーリングブリッジを平衡させてもよい。
【００２０】
前記試料又はその周囲の温度及び湿度の少なくとも一方を検出する検出手段を備え、
前記推定回路は、前記検出手段の検出値を基に前記測定結果を補正して前記試料の劣化状態を推定してもよい。
【００２１】
本発明の第２の態様は、状態推定装置である。この状態推定装置は、
推定回路と、
前記推定回路に接続された２つの電極と、を備え、
前記２つの電極は、粘弾性材からなる試料の同一面上に設けられ、
前記推定回路は、前記２つの電極間に電圧を印加して前記試料の状態を推定し、
前記２つの電極の少なくとも反試料側が可撓性のある絶縁体で覆われている。
【００２２】
本発明の第３の態様は、状態推定装置である。この状態推定装置は、
推定回路と、
前記推定回路に接続された少なくとも３組の２つの電極と、を備え、
各組の２つの電極が、タイヤの内周面上に設けられ、前記タイヤの周方向において他の組の２つの電極とは異なる位置に設けられ、
前記推定回路は、各組の２つの電極間に電圧を印加して前記試料の状態を推定し、
ある組の２つの電極間の測定結果が、他の複数組の２つの電極間の測定結果と大きく異なるときは、当該ある組の２つの電極間の測定結果を、前記試料の劣化状態の推定に使用しない。
【００２３】
本発明の第４の態様は、状態推定装置である。この状態推定装置は、
推定回路と、
前記推定回路に接続された２つの電極と、を備え、
前記２つの電極は、タイヤの内周面上に設けられ、
前記推定回路は、前記２つの電極間に電圧を印加して前記試料の状態を推定し、
前記２つの電極の位置と対面する前記タイヤの外周面が接地面となっているかを検出する接地状態検出手段を備え、
前記推定回路は、前記２つの電極の位置と対面する前記タイヤの外周面が接地面となっているときは、前記２つの電極に電圧を印加した結果を前記試料の状態推定に使用しない。
【００２４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の態様によれば、粘弾性材の劣化状態を推定することの可能な状態推定装置を提供することができる。
【００２６】
本発明の第２〜第４の態様によれば、粘弾性材の状態をより正確に推定することの可能な状態推定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る状態推定装置のブロック図。
【図２】図１の電極１１、１２の等価回路に交流電源３３を接続した回路図。
【図３】図２における交流電源３３の出力電圧Ｅ、交流電源３３の出力電流Ｉ、コンデンサＣに流れる電流Ｉｃ、及び抵抗Ｒｐの流れる電流Ｉｒの位相説明図。
【図４】試料９０の初期状態、１週間経過後、２週間経過後の各々における、電極１１、１２間の容量値を、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲で示したグラフ。
【図５】試料９０の初期状態、１週間経過後、２週間経過後の各々における、電極１１、１２間の抵抗値を、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲で示したグラフ。
【図６】試料９０の初期状態、１週間経過後、２週間経過後の各々における、電極１１、１２間の誘電正接を、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲で示したグラフ。
【図７】電極１１、１２を含むシェーリングブリッジの回路図。
【図８】電極１１、１２間に汚れが無い状態における、電極１１、１２及びその周囲の断面図。
【図９】電極１１、１２間に汚れが付いた状態における、電極１１、１２及びその周囲の断面図。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る状態推定装置における電極１１、１２及びその周囲の断面図。
【図１１】同平面図。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る状態推定装置における電極１１、１２及びその周囲の断面図。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る状態推定装置のブロック図。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る状態推定装置における電極組１０の配置説明図。
【図１５】本発明の実施の形態６に係る状態推定装置のブロック図。
【図１６】本発明の実施の形態７に係る状態推定装置の断面図。
【図１７】同平面図。
【図１８】本発明の実施の形態８に係る状態推定装置のブロック図。
【図１９】タイヤ８０を測定対象とする状態推定装置（実施の形態４〜８）における電極１１、１２間の誘電損失の測定頻度を示す説明図。
【図２０】タイヤ８０を測定対象とする状態推定装置（実施の形態４〜８）における交換推奨報知のタイミングを示す説明図。
【図２１】タイヤ８０を測定対象とする状態推定装置（実施の形態４〜８）における交換予告報知のタイミングを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１〜図７を参照し、本発明の実施の形態１に係る状態推定装置について説明する。この状態推定装置は、ゴム等の粘弾性材からなる試料９０の状態（例えば劣化状態）を推定する装置であって、電極１１、１２と、温度検出素子１７と、湿度検出素子１８と、推定回路３０と、を備える。推定回路３０は、測定回路３１と、温度・湿度検出手段（温度・湿度検出回路）３２と、演算回路３５と、検出結果出力手段３９と、を含む。電極１１、１２は、試料９０の同一面上に設けられる。電極１１、１２は、測定回路３１に接続される。温度検出素子１７及び湿度検出素子１８は、試料９０に近接配置される。温度検出素子１７及び湿度検出素子１８は、温度・湿度検出手段３２に接続される。
【００３０】
電極１１、１２は容量を持つが、実際には抵抗成分も発生する。電極１１、１２は、等価的に、例えば図２に示すようにコンデンサＣと抵抗Ｒｐの並列接続回路で表される。理想的には抵抗Ｒｐの抵抗値は無限大（開放）である。コンデンサＣの静電容量値（以下、単に「容量値」とも表記）及び抵抗Ｒｐの抵抗値は、試料９０の劣化が進むと変化する。図４は、試料９０の初期状態、１週間経過後、２週間経過後の各々における、電極１１、１２間の容量値を、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲で示す。図４の例では、時間が経過するほど、すなわち試料９０の劣化が進むほど、電極１１、１２間の容量値が大きくなる。図５は、試料９０の初期状態、１週間経過後、２週間経過後の各々における、電極１１、１２間の抵抗値を、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲で示す。図５の例では、初期状態から１週間経過後までの間に、電極１１、１２間の抵抗値が減少したが、１週間経過後と２週間経過後との間では、電極１１、１２間の抵抗値はほとんど変化しない。
【００３１】
交流電源３３からコンデンサＣと抵抗Ｒｐの並列接続回路に電圧Ｅを印加した場合、コンデンサＣの静電容量値及び抵抗Ｒｐの抵抗値の変化に応じて、交流電源３３に流れる電流Ｉの位相と、コンデンサＣに流れる電流Ｉｃの位相と、の差（図３に示す角度δ）が変化する。すなわち、試料９０の劣化が進むにつれて、下記式
【数１】
2020056761.tif 000003
で表される誘電正接が変化する。図６は、試料９０の初期状態、１週間経過後、２週間経過後の各々における、電極１１、１２間の誘電正接を、１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数範囲で示す。図６の例では、時間が経過するほど、すなわち試料９０の劣化が進むほど、電極１１、１２間の誘電正接が大きくなる。誘電正接が大きいほど誘電損失が大きくなる。角度δで表される位相差は、印加される電圧の周波数によっても変化する。本実施の形態では、測定回路３１は、電極１１、１２間に例えば１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内の所定周波数の交流電圧を印加した結果により電極１１、１２間の誘電損失、静電容量値及び抵抗値の少なくともいずれかを測定し、演算回路３５に送信する。
【００３２】
温度・湿度検出手段３２は、温度検出素子１７からの受信信号により試料９０の周囲温度を検出し、湿度検出素子１８からの受信信号により試料９０の周囲湿度を検出し、演算回路３５に送信する。演算回路３５は、測定回路３１から受信した誘電損失、静電容量値及び抵抗値を、温度・湿度検出手段３２の検出値（温度検出値及び湿度検出値）を基に補正する。この補正は、試料９０の周囲温度及び周囲湿度が基準温度及び基準湿度と相違することによる試料９０の誘電損失、静電容量値及び抵抗値の変化を除去するものである。求められる仕様等によっては、周囲温度及び周囲湿度に基づく補正の一方又は両方を省略してもよい。演算回路３５は、補正した誘電損失、静電容量値及び抵抗値の少なくともいずれかを基に試料９０の状態を推定する。演算回路３５は、モニタ等の検出結果出力手段３９により試料９０の状態を使用者に表示（報知）する。
【００３３】
誘電損失、静電容量値及び抵抗値の測定方法は特に限定されないが、ここでは図７を参照し、シェーリングブリッジを利用した測定例を説明する。図７に示すコンデンサＣｘ及び抵抗Ｒｘの直列接続回路は、電極１１、１２の等価回路である。電極１１、１２をコンデンサＣｘ及び抵抗Ｒｘの直列接続回路で表す場合、抵抗Ｒｘの抵抗値は、理想的には０（短絡）である。コンデンサＣｘの静電容量値及び抵抗Ｒｘの抵抗値は、試料９０の劣化が進むにつれて変化し、誘電正接、誘電損失も変化する。図７の回路において、コンデンサＣｘの容量値及び抵抗Ｒｘの抵抗値は未知数であり、他は既知数である。本実施の形態では、シェーリングブリッジを構成するコンデンサＣ１、Ｃ２の容量値は変化させず、抵抗Ｒ２、Ｒ４の抵抗値を変化させ、シェーリングブリッジを平衡させる（検出器３４に電流が流れないようにする）。容量値を変化させることに比較して、抵抗値を変化させるほうが容易である。これにより誘電損失、静電容量値及び抵抗値の測定に機構が必要なく、小型化及び集積化しやすい。すなわち、容量値を変化させる場合は、トリマコンデンサ等の静電容量を自由に調整できる電子部品を用いるが、電極間距離や電極同士の対向面積を調整する機構が必要になり、小型化及び集積化が難しかった。これに対し、抵抗値を変化させる場合は、例えばデジタルポテンションメータと呼ばれる抵抗値を可変できる電子部品（ＩＣ）を使用することで、トリマコンデンサのようにドライバでネジを回す等の作業をする必要がなく、電気信号だけで抵抗値を変化させることができる。このため、人を介さずにマイコン等から抵抗値を設定することができ、小型化及び集積化しやすい。さらに、容量値を変化させる場合は、調整した後の容量値を精度良く知ることは困難である。一方、デジタルポテンションメータを使用した場合、調整した後の抵抗値を精度良く知ることが可能である。抵抗値を精度良く知ることで、誘電正接、静電容量値、抵抗値を精度良く測定することが可能になる。
【００３４】
図７に示すシェーリングブリッジが平衡した状態では、下記式
【数２】
2020056761.tif 000004
が成り立つ。このとき、
【数３】
2020056761.tif 000005
となる。この関係を利用すると、誘電正接Ｄｘは、
【数４】
2020056761.tif 000006
となる。
【００３５】
本実施の形態によれば、試料９０の劣化状態によって変化する電極１１、１２間の誘電損失、静電容量値及び抵抗値の少なくともいずれかを測定することで試料９０の状態を推定するため、試料９０の劣化状態を推定することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図８〜図１１を参照し、本発明の実施の形態２に係る状態推定装置について説明する。この状態推定装置は、実施の形態１のものと比較して、電極１１、１２を第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２で覆った点で相違し、その他の点で一致する。第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２は、フレキシブル基板等の可撓性のあるシート状ないしフィルム状の絶縁体である。第１絶縁体２１は、電極１１、１２の反試料９０側を覆う。第２絶縁体２２は、電極１１、１２の試料９０側を覆う（電極１１、１２と試料９０との間に介在する）。第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２は、電極１１、１２を一周して囲むように互いに接合され、電極１１、１２の存在する空間を好ましくは密閉する。電極１１、１２は、第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２の一方に対して固定される。
【００３７】
図８に示すように、電極１１、１２間に汚れが無い状態であれば、電極１１、１２間の誘電損失、静電容量値及び抵抗値を正確に測定できる。一方、図９に示すように、電極１１、１２間に汚れがある状態では、電極１１、１２間に汚れによる抵抗成分が発生し、電極１１、１２間の誘電損失、静電容量値及び抵抗値を正確に測定できない。本実施の形態では、電極１１、１２を第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２で覆うことで、電極１１、１２間に汚れが付くことを抑制し、電極１１、１２間の誘電損失、静電容量値及び抵抗値の測定の正確性を向上させることができる。また、第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２により電極１１、１２の存在する空間を密閉すれば、電極１１、１２を試料９０に配置する前の取扱い時における汚れの付着も抑制できる。また、電極１１、１２を第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２の一方に対して固定することで、電極１１、１２の位置の再現性が良くなる。これにより、電極１１、１２の相互離間距離を容易に一定に保つことができ、電極１１、１２間の誘電損失の測定の正確性を向上させることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３に係る状態推定装置における電極１１、１２及びその周囲の断面図である。この状態推定装置は、実施の形態２のものと比較して、第２絶縁体２２が無くなった点で相違し、その他の点で一致する。本実施の形態では、電極１１、１２を試料９０に配置する前の取扱い時における汚れの付着を抑制する効果は小さいが、その他の点においては実施の形態２と同様の効果を奏することができる。
【００３９】
（実施の形態４）
図１３は、本発明の実施の形態４に係る状態推定装置のブロック図である。この状態推定装置は、タイヤ８０を測定対象の試料とする。電極１１、１２は、タイヤ８０の内周面上に設けられる。温度検出素子１７及び湿度検出素子１８は、タイヤ８０の内周面上に近接配置される。推定回路３０は、図１に示す実施の形態１の構成と比較して、一次電池４２が追加され、また図１の検出結果出力手段３９が送信回路３６と送信アンテナ３８に替わっている。一次電池４２は、タイヤ８０内に設けられ、各回路へ電力を供給する。送信回路３６は、演算回路３５によるタイヤ８０の状態の推定結果を送信アンテナ３８から間欠的に外部に送信する。図示しない受信アンテナを備える外部の表示装置が前記推定結果を使用者に報知する。間欠的な送信とすることで、消費電力を抑制できる。本実施の形態のその他の点は実施の形態１と同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
（実施の形態５）
図１４は、本発明の実施の形態５に係る状態推定装置における電極組１０の配置説明図である。電極組１０は、図１３の電極１１、１２からなる組に対応する。本実施の形態の状態推定装置は、電極組１０を４組備える。４組の電極組１０は、タイヤ８０の内周面上に、タイヤ８０の周方向に９０°間隔（等角度間隔）となるように配置される。演算回路３５は、各々の電極組１０の測定値（誘電損失、静電容量値及び抵抗値の少なくともいずれか）のうち、他の３組の電極組１０の測定値と最も大きく異なるものは、タイヤ８０の状態推定に使用しない。ある電極組１０の位置と対面するタイヤ８０の外周面が接地面となっている場合、タイヤ８０と地面との間に余計な素子が付いている状態となり、正確な誘電損失、静電容量値及び抵抗値の測定ができず、他の電極組１０の誘電損失、静電容量値及び抵抗値と大きく異なる誘電損失が導出される。本実施の形態では、ある電極組１０の測定値が、他の３つの電極組１０の測定値と大きく異なる値の場合、ある電極組１０の測定値をタイヤ８０の状態推定に利用しないことで、タイヤ８０の接地による影響を抑制した正確な測定値に基づく状態推定が可能となる。「大きく異なる」とは、例えば、ある電極組１０の測定値が、他の３つの電極組１０の測定値の平均値から１０％以上乖離する場合である。本実施の形態のその他の点は、実施の形態４と同様である。電極組１０の数は、３組でもよいし、５組以上であってもよい。
【００４１】
（実施の形態６）
図１５は、本発明の実施の形態６に係る状態推定装置のブロック図である。この状態推定装置は、実施の形態４のものと比較して、接地状態検出手段１９を備えると共に、推定回路３０が検出回路３７を有する。接地状態検出手段１９は、例えば歪センサ又は加速度センサであり、電極１１、１２の近傍に設けられる。歪センサの場合、タイヤ８０の内周面の歪を検出できるように配置する。加速度センサの場合、タイヤ８０の周方向の加速度を検出できるように配置する。タイヤ８０の内周面のうち、対面する外周面が接地している部分は、他の部分と比較して平坦になる。これにより歪や加速度が変化することを利用して、検出回路３７により接地状態を検出できる。演算回路３５は、検出回路３７により接地が検出されているときの電極１１、１２間の測定値は、タイヤ８０の状態推定に使用しない。これにより、タイヤ８０の接地による影響を抑制した正確な測定値に基づく状態推定が可能となる。本実施の形態のその他の点は、実施の形態４と同様である。
【００４２】
（実施の形態７）
図１６は、本発明の実施の形態７に係る状態推定装置の断面図である。図１７は、同平面図である。本実施の形態では、実施の形態４〜６において、電極１１、１２及び電子部品２５を第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２で覆ったものである。電子部品２５は、状態推定装置を構成する電極１１、１２以外の電子部品である。電極１１、１２及び電子部品２５は、フレキシブル基板である第２絶縁体２２に搭載（実装）される。好ましくは、状態推定装置を構成する全ての部品が第２絶縁体２２に搭載される。図示は省略したが、各種配線も第２絶縁体２２に設けられる。
【００４３】
電子部品２５は、電極１１、１２間及びその近傍を避けた位置に設けられる。すなわち、図１７に示す非配置領域２７は、電子部品２５を置くと電極１１、１２間の誘電損失、静電容量値及び抵抗値に影響する領域であり、非配置領域２７には電子部品２５を配置しない。第１絶縁体２１をフレキシブル基板とし、電極１１、１２及び電子部品２５並びに配線の一部又は全部を第１絶縁体２１に設けてもよい。第１絶縁体２１は、電極１１、１２及び電子部品２５の反タイヤ８０側を覆う。第２絶縁体２２は、電極１１、１２及び電子部品２５のタイヤ８０側を覆う。第１絶縁体２１及び第２絶縁体２２は、電極１１、１２及び電子部品２５を一周して囲むように互いに接合され、電極１１、１２及び電子部品２５の存在する空間を好ましくは密閉する。
【００４４】
本実施の形態によれば、実施の形態２と同様に、電極１１、１２間に汚れが付くことを抑制して誘電損失、静電容量値及び抵抗値の測定の正確性を向上させることができる。また、電極１１、１２の位置の再現性が良くなることで電極１１、１２の相互離間距離を容易に一定に保つことができ、電極１１、１２間の誘電損失、静電容量値及び抵抗値の測定の正確性を向上させることができる。さらに本実施の形態によれば、状態推定装置を第２絶縁体２２に搭載してモジュール化しつつ、第２絶縁体２２の可撓性により全体として柔軟性を確保でき、タイヤ８０が変形しても壊れにくくなる。また、モジュール化（パッケージ化）することでタイヤ８０への取付けが容易になる。また、電子部品２５を、非配置領域２７を避けて配置することで、電子部品を置くことによる電極１１、１２間の誘電損失、静電容量値及び抵抗値への影響を抑制できる。
【００４５】
（実施の形態８）
図１８は、本発明の実施の形態８に係る状態推定装置のブロック図である。この状態推定装置は、図１５に示す実施の形態６のものと比較して、発電機構（発電素子）４４を備えると共に、推定回路３０が、電源マネジメント回路４０と、非接触受電装置としての受電用アンテナ又は受電用コイル４１と、電力配線用コネクタ４３と、蓄電手段としての二次電池又はキャパシタ４５と、を備える。蓄電手段は、二次電池とキャパシタの組合せであってもよい。
【００４６】
発電機構４４は、例えば圧電素子であり、タイヤ８０の振動により発電する。二次電池又はキャパシタ４５は、発電機構４４の発電した電気を蓄電する。この場合、外部からの給電が無くても動作でき、また電池交換が不要である。受電用アンテナ又は受電用コイル４１は、タイヤ８０の外部の送電用アンテナ又は送電用コイル７１から無線で電力を受信する。送電用アンテナ又は送電用コイル７１は、例えばタイヤ８０のエアバルブの外側に電源となる電池と共に設置される。この場合、電力受信用の配線が不要で、また電池は交換しやすい場所に設置できる。電力配線用コネクタ４３は、電力配線によりタイヤ８０の外部の外部電池７２に接続され、外部電池７２から電力を受信する。外部電池７２は、例えばタイヤ８０のエアバルブの外側等の交換しやすい場所に設置される。電源マネジメント回路４０は、発電機構４４の発電した電力、二次電池又はキャパシタ４５に蓄えられた電力、受電用アンテナ又は受電用コイル４１の受信した電力、一次電池４２の電力、及び電力配線用コネクタ４３の受信した電力のいずれかを、各回路に供給する。
【００４７】
なお、本実施の形態において、一次電池４２を省略してもよい。受電用アンテナ又は受電用コイル４１、電力配線用コネクタ４３、あるいは発電機構４４及び二次電池又はキャパシタ４５の組合せを設けることで、タイヤ８０内に一次電池４２が無くても動作が可能となる。また、受電用アンテナ又は受電用コイル４１と、電力配線用コネクタ４３と、発電機構４４及び二次電池又はキャパシタ４５の組合せと、のいずれかのみを設けて、他を省略してもよい。
【００４８】
（他の実施の形態）
図１９は、タイヤ８０を測定対象とする状態推定装置（実施の形態４〜８）における電極１１、１２間の誘電損失の測定頻度を示す説明図である。図１９に示す例では、電極１１、１２間の誘電損失は、時間の経過と共に大きくなる。そこで、状態推定装置においては、誘電損失を例えば４つの範囲に分け、最も初期値（劣化無しに対応）に近い誘電損失の範囲では誘電損失の測定頻度を２ヶ月に１回とし、そこから一段上の誘電損失の範囲では誘電損失の測定頻度を１ヶ月に１回とし、さらに一段上の誘電損失の範囲では誘電損失の測定頻度を１週間に１回とし、最も高い誘電損失の範囲では誘電損失の測定頻度を３日に１回とする。最も高い誘電損失の範囲の上限は、タイヤ８０を交換しなければならない劣化検出値である。このように誘電損失の測定間隔を段階的に短くしていくことで、タイヤ８０が新品のうちは測定を低頻度として消費電力を低減でき、タイヤ８０が古くなると測定を高頻度としてタイヤの使用期限のタイミングを取り損なうリスクを抑制できる。
【００４９】
図２０は、タイヤ８０を測定対象とする状態推定装置（実施の形態４〜８）における交換推奨報知のタイミングを示す説明図である。誘電損失の第１劣化検出値（第１判定値）は、タイヤ８０が使用できない程度の劣化状態を示す値である。第２劣化検出値（第２判定値）は、第１劣化検出値よりも所定値だけ小さい値である。演算回路３５は、電極１１、１２間の誘電損失が第２劣化検出値になると、タイヤ８０の交換を推奨する旨を使用者に報知する制御を行う。これによれば、タイヤ８０が使用できなくなる前にタイヤ８０の交換のタイミングを知らせることができ、使用者の利便性が高められる。
【００５０】
図２１は、タイヤ８０を測定対象とする状態推定装置（実施の形態４〜８）における交換予告報知のタイミングを示す説明図である。演算回路３５は、電極１１、１２間の誘電損失の経時変化から誘電損失と時間との関係を示す近似関数を求め、求めた近似関数から誘電損失が第１劣化検出値に達する時期を推測し、推測した時期の一定期間前（例えば一ヶ月前）に使用者にタイヤ８０の交換を推奨する旨を報知する制御を行う。これによれば、タイヤ８０の使用環境に関わらずタイヤ８０が使用できなくなる一定期間前にタイヤ８０の交換のタイミングを知らせることができ、使用者の利便性が高められる。なお、タイヤ８０が使用できなくなる一定期間前の報知に加えて、誘電損失が第１劣化検出値よりも低い所定値になったことによるタイヤ交換推奨の報知を行ってもよい。
【００５１】
図１９〜図２１では、誘電損失による劣化状態の推定を例に測定間隔や使用者への報知を説明したが、同様のことを静電容量値や抵抗値による劣化状態の推定ついて行ってもよい。
【００５２】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  電極組、１１、１２  電極、１７  温度検出素子、１８  湿度検出素子、１９  接地状態検出手段、２１  第１絶縁体、２２  第２絶縁体、２５  電子部品、２７  非配置領域、３０  推定回路、３１  測定回路、３２  温度・湿度検出手段、３３  交流電源、３４  検出器、３５  演算回路、３６  送信回路、３７  検出回路、３８  送信アンテナ、３９  検出結果出力手段、４０  電源マネジメント回路、４１  受電用アンテナ又は受電用コイル、４２  一次電池、４３  電力配線用コネクタ、４４  発電機構、７１  送電用アンテナ又は送電用コイル、７２  外部電池、８０  タイヤ（試料）、９０  試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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