(57)【要約】  【課題】タイヤ・ホイール組立体に長時間装着しても常時タイヤ空洞領域内の雰囲気情報を送信することのできるタイヤ情報送信装置、およびこれを用いたタイヤ情報取得システム、およびタイヤ・ホイール組立体を提供する。  【解決手段】タイヤ情報送信装置１０は、タイヤ空洞領域の雰囲気情報を検知するセンサと、このセンサの検知信号を処理する処理回路およびこの処理した信号を無線で送信する送信回路を備える回路基板１６と、処理回路および送信回路の駆動のための電力を供給する、内部抵抗が５Ω以下であり、かつ質量エネルギー密度が１３０ｍＡｈ／ｇ以上の１次電池１８と、を有する。また、１次電池１８は、絶縁性フィルム６４により電池構成部材を封止することにより薄板面を有する薄板形状の封止体を成し、この封止体の薄板形状の厚さに対する薄板面の面積の比が２００ｍｍ以上であり、かつ質量が５ｇ以下である。【選択図】図６
2006015884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内周面およびホイール壁面によって囲まれたタイヤ空洞領域内に取り付けられ、このタイヤ空洞領域内の雰囲気情報を検知して、タイヤ空洞領域外へ無線で送信するタイヤ情報送信装置であって、
タイヤ空洞領域内の雰囲気情報を検知するセンサと、
このセンサの検知信号を処理する処理回路およびこの処理した信号を無線で送信する送信回路を備える回路基板と、
前記処理回路および前記送信回路の駆動のための電力を供給する電池であって、絶縁性フィルムにより電池構成部材を封止することにより、薄板面を有する薄板形状の封止体を成し、この封止体の薄板形状の厚さに対する薄板面の面積の比が２００ｍｍ以上であり、かつ質量が５ｇ以下である電池と、を有することを特徴とするタイヤ情報送信装置。
【請求項２】
前記センサ、前記回路基板および前記電池は、曲面を成したホイール回転体面に対応して一定の曲率で曲面を成した装着面を有する筐体内に収納され、
前記電池および前記回路基板が、前記装着面の側から前記電池、前記回路基板の順に前記筐体内に配置され、前記送信回路の信号送信用のアンテナ素子が、前記処理回路および前記送信回路とともに、前記回路基板からみて前記装着面と反対側の基板面の側に設けられている請求項１に記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項３】
前記回路基板は平板形状を成し、前記電池の厚さは３（ｍｍ）以下であり、前記筐体の前記装着面に対して垂直方向の高さは、前記装着面の曲率半径の１０分の１以下である
請求項２に記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項４】
前記電池は、正極電極、負極電極、セパレータおよび非水電解液が絶縁性フィルムで被われて封止体となった１次電池である請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項５】
前記電池の薄板面が、前記回路基板の基板面と当接する当接面となっている請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項６】
前記電池の前記当接面は矩形形状を成した平面であり、この当接面に対する垂直方向の厚さが、この当接面のサイズを規定する縦方向および横方向のいずれの長さに対しても３分の１以下である請求項５に記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項７】
前記電池の正極リードおよび負極リードは、前記封止体から、前記当接面に沿って平行に延びて前記回路基板上の回路に接続されている請求項６に記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項８】
前記雰囲気情報は、タイヤ空洞領域内の内圧および温度の少なくともいずれか一方を含む請求項１〜７のいずれか１項に記載のタイヤ情報送信装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のタイヤ情報送信装置と、
前記タイヤ空洞領域の外側に設けられ、前記タイヤ情報送信装置からの信号を受信する受信装置と、を有し、
前記タイヤ情報送信装置は、タイヤ空洞領域内の雰囲気情報を前記受信装置に断続的に送信することを特徴とするタイヤ情報取得システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のタイヤ情報送信装置がタイヤ空洞領域内のホイール回転体面に取り付けられたことを特徴とするタイヤ・ホイール組立体。
【請求項１１】
前記タイヤ情報送信装置が、ホイール回転軸を中心とするホイールの周上において、ホイールバルブの配置位置と反対側の位置に配置されている請求項１０に記載のタイヤ・ホイール組立体。
【請求項１２】
タイヤ内周面およびホイール壁面によって囲まれたタイヤ空洞領域内に取り付けられ、このタイヤ空洞領域内の雰囲気情報を検知して、タイヤ空洞領域外へ無線で送信するタイヤ情報送信装置であって、
タイヤ空洞領域内の雰囲気情報を検知するセンサと、
このセンサの検知信号を処理する処理回路およびこの処理した信号を無線で送信する送信回路を備える回路基板と、
前記処理回路および前記送信回路の駆動のための電力を供給する、内部抵抗が５Ω以下であり、かつ質量エネルギー密度が１３０ｍＡｈ／ｇ以上の電池と、を有することを特徴とするタイヤ情報送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラック、バス、乗用車あるいは二輪車等の車輪を有する車両に装着されるタイヤのタイヤ内圧やタイヤ温度等のタイヤ空洞領域内の雰囲気情報を送信するタイヤ情報送信装置、この雰囲気情報を取得するタイヤ情報取得システムおよびタイヤ・ホイール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック、バス、乗用車さらにはモーターバイク等のタイヤをホイールに組み付けた車輪を有する車両において、タイヤ内圧やタイヤ空洞領域におけるタイヤ温度を常時監視し、タイヤ内圧やタイヤ温度が設定された範囲を超えた異常時には異常を報知するタイヤ監視システムを装着することが提案されている。
【０００３】
タイヤ監視システムでは、タイヤ内周面およびホイール壁面によって囲まれたタイヤ空洞領域内に、この領域内の雰囲気情報を検知し、この雰囲気情報をタイヤ空洞領域外へ無線で送信するタイヤ情報送信装置が設けられる。この雰囲気情報は、車両本体のタイヤハウス近傍に設けられた受信装置で受信され、受信された雰囲気情報に応じて異常の有無を判定し、異常の場合はその旨をドライバに警報する。
【０００４】
上記タイヤ監視システムとして、例えば下記特許文献１に開示するタイヤの空気圧検知装置が例示される。この装置では、空気圧・温度検知部本体がタイヤ内周面およびホイール壁面によって囲まれ外部と閉ざされた閉空間のタイヤ空洞領域中の、タイヤバルブ（バルブ）近傍に設けられ、タイヤ空洞領域の雰囲気情報を常時監視する。
このような空気圧・温度検知部本体では、検出センサや検出した雰囲気情報を送信するための各種回路を駆動する電力が必要であり、例えばコイン形電池等の小型の電池が用いられる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２５５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、タイヤおよびホイールの組立体（タイヤ・ホイール組立体）は、タイヤの寿命によりタイヤ交換をする場合や、タイヤやホイールの損傷により交換する場合にしかタイヤとホイールを分離せず、普通はタイヤ・ホイール組立体は、５〜１０年の長い期間にわたって分離されることなく使用される。したがって、タイヤ情報を監視するタイヤ監視システムではタイヤ・ホイールが寿命になるまでの長時間にわたりメンテナンスフリーの状態で常時監視することが必要であり、これに応じて検知センサや回路を駆動するための電池の容量は大きくしなければならない。
【０００７】
一方、上述のようにタイヤ空洞領域に設けられるタイヤ情報送信装置は、タイヤおよびホイールの組立体（タイヤ・ホイール組立体）に装着されて一体的に回転するため、この回転によってアンバランスによる振動が発生しないことが必要である。したがって、タイヤ・ホイール組立体に装着され、回転するタイヤ情報送信装置全体の質量も制限され、これに伴ってこの装置に内蔵する電池の質量も制限される。
このような実用上の問題を解決する実用性の優れたタイヤ情報送信装置は未だに提案されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を解決して、タイヤ・ホイール組立体に長時間装着しても常時タイヤ空洞領域内の雰囲気情報を送信することのできる実用性の優れたタイヤ情報送信装置、およびこれを用いたタイヤ情報取得システム、およびタイヤ・ホイール組立体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、タイヤ内周面およびホイール壁面によって囲まれたタイヤ空洞領域内に取り付けられ、このタイヤ空洞領域内の雰囲気情報を検知して、タイヤ空洞領域外へ無線で送信するタイヤ情報送信装置であって、タイヤ空洞領域内の雰囲気情報を検知するセンサと、このセンサの検知信号を処理する処理回路およびこの処理した信号を無線で送信する送信回路を備える回路基板と、前記処理回路および前記送信回路の駆動のための電力を供給する電池であって、絶縁性フィルムにより電池構成部材（正極電極、負極電極、セパレータ等）を封止することにより、薄板面を有する薄板形状の封止体を成し、この封止体の薄板形状の厚さに対する薄板面の面積の比が２００ｍｍ以上であり、かつ質量が５ｇ以下である電池と、を有することを特徴とするタイヤ情報送信装置を提供する。
【００１０】
前記封止体の薄板形状の厚さに対する薄板面の面積の比は好ましくは４００ｍｍ以上である。
ここで、前記センサ、前記回路基板および前記電池は、曲面を成したホイール回転体面に対応して一定の曲率で曲面を成した装着面を有する筐体内に収納され、前記電池および前記回路基板が、前記装着面の側から前記電池、前記回路基板の順に前記筐体内に配置され、前記送信回路の信号送信用のアンテナ素子が、前記処理回路および前記送信回路とともに、前記回路基板からみて前記装着面と反対側の基板面の側に設けられているのが好ましい。
また、前記回路基板は平板形状を成し、前記電池の厚さは３（ｍｍ）以下であり、前記筐体の前記装着面に対して垂直方向の高さは、前記装着面の曲率半径の１０分の１以下であるのが好ましい。
前記電池は、例えば、正極電極、負極電極、セパレータおよび非水電解液が絶縁性フィルムで被われて封止体となった１次電池である。
また、前記電池の薄板面が、前記回路基板の基板面と当接する当接面となっているのが好ましい。
【００１１】
さらに、前記電池の前記当接面は矩形形状を成した平面であり、この当接面に対する垂直方向の厚さが、この当接面のサイズを規定する縦方向および横方向のいずれの長さに対しても３分の１以下であるのが好ましい。その際、前記電池の正極リードおよび負極リードは、例えば、前記封止体から、前記当接面に沿って平行に延びて前記回路基板上の回路に接続される。
【００１２】
また、前記雰囲気情報は、例えばタイヤ空洞領域内の内圧および温度の少なくともいずれか一方を含む情報である。
【００１３】
さらに、本発明は、前記タイヤ情報送信装置と、前記タイヤ空洞領域の外側に設けられ、前記タイヤ情報送信装置からの信号を受信する受信装置と、を有し、前記タイヤ情報送信装置は、タイヤ空洞領域内の雰囲気情報を前記受信装置に断続的に送信することを特徴とするタイヤ情報取得システムを提供する。
【００１４】
また、本発明は、前記タイヤ情報送信装置がタイヤ空洞領域内のホイール回転体面に取り付けられたことを特徴とするタイヤ・ホイール組立体を提供する。
【００１５】
その際、前記タイヤ情報送信装置が、ホイール回転軸を中心とするホイールの周上において、ホイールバルブの配置位置と反対側の位置に配置されているのが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明は、タイヤ内周面およびホイール壁面によって囲まれたタイヤ空洞領域内に取り付けられ、このタイヤ空洞領域内の雰囲気情報を検知して、タイヤ空洞領域外へ無線で送信するタイヤ情報送信装置であって、タイヤ空洞領域内の雰囲気情報を検知するセンサと、このセンサの検知信号を処理する処理回路およびこの処理した信号を無線で送信する送信回路を備える回路基板と、前記処理回路および前記送信回路の駆動のための電力を供給する、内部抵抗が５Ω以下であり、かつ質量エネルギー密度が１３０ｍＡｈ／ｇ以上の電池と、を有することを特徴とするタイヤ情報送信装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明におけるタイヤ情報送信装置は各種回路に電力を供給する電池を有し、この電池は、絶縁性フィルムにより、正極電極、負極電極、セパレータ等の電池構成部材を封止することにより薄板面を有する薄板形状の封止体を成し、この封止体の薄板形状の厚さに対する薄板面の面積の比が２００ｍｍ以上、好ましくは４００ｍｍ以上であり、かつ質量が５ｇ以下である。このため、タイヤ情報送信装置を軽少化し、かつ高さを低く抑えることができるので、一定の曲率を有するホイールの回転体面に取り付けても、ホイールにタイヤを組み付ける際の障害物とならず、タイヤ・ホイール組立体とともに回転してもアンバランスによる振動も発生せず、実用性に優れたタイヤ情報送信装置を提供できる。また、電池は内部抵抗が５Ω以下であり、かつ質量エネルギー密度が１３０ｍＡｈ／ｇ以上の特性を有するので、タイヤおよびホイールで囲まれた閉空間であるタイヤ空洞領域に長期間、例えば略１０年間にわたって、メンテナンスフリーでタイヤ情報を送信し続けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のタイヤ情報送信装置、タイヤ情報取得システムおよびタイヤ・ホイール組立体について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
【００１９】
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明のタイヤ情報送信装置の一実施形態である、タイヤ・ホイール組立体に取り付けたタイヤ内圧・温度送信装置（以降、送信装置という）１０の外観を示す図である。送信装置１０は、ホイールのアンバランスによる振動を発生させないように、ホイール回転軸を中心とするホイール周上において、ホイールバルブの配置位置に対して反対側（１８０度）の位置に配置される。
送信装置１０は、タイヤとホイール１１の組立体である車輪の、タイヤ内周面およびホイール壁面によって囲まれたタイヤ空洞領域に面する、曲面を成したホイール底面（一定の曲率を有する回転体面）１１ａに、ホイール底面１１ａに沿うように取り付けられている。送信装置１０は、タイヤ空洞領域内の雰囲気圧力であるタイヤ内圧および雰囲気温度であるタイヤ温度を検知し、車輪外部に設けられた受信装置３０に無線送信するデバイスである。
送信装置１０および受信装置３０は、本発明のタイヤ情報取得システムを形成する。
【００２０】
図２は、送信装置１０の断面図である。
送信装置１０は、圧力センサおよび温度センサを備えるセンサ部１２、平板状の回路基板１６、１次電池１８およびこれらの部品を所定の位置に収納する筐体２０を有して構成されている。
センサ部１２における圧力センサは、タイヤ内圧を検知する検知センサで、ゲージ圧、差圧あるいは絶対圧を検出する公知の半導体圧力センサや静電容量型圧力センサが用いられる。
センサ部１２における温度センサは、タイヤ空洞領域の温度を検知する検知センサで、公知の半導体温度センサあるいは抵抗素子型温度センサ等が用いられる。これらのセンサは、タイヤ空洞領域内のタイヤ圧力およびタイヤ温度を検知できるように筐体２０に穿孔された孔２０ｂの近傍に配置されている。
これらのセンサは、回路基板１６上に設けられており、回路基板１６に設けられたＡ／Ｄ変換回路１７に供給される。
【００２１】
回路基板１６には、図３（ａ）に示すように、Ａ／Ｄ変換回路１７、マイクロプロセサ（ＭＰ）２１、メモリ２２、送信回路２４、スイッチング素子２６およびアンテナ素子２８が設けられている。図２，図３（ｂ）中、符号２９はタイヤ内圧等の監視を行うための閾値設定や送信装置１０の識別情報の設定等を行うために外部通信装置との通信を行う受信用のアンテナ素子を有する設定専用の通信部である。
回路基板１６は、ホイール底面１１ａに装着するために筐体２０の表面に形成されたホイール装着面２０ａに向かい合う位置関係で筐体２０内に設けられ、上記各種回路および素子が、回路基板１６から見て、ホイール底面１１ａに装着するための筐体２０に形成されたホイール装着面２０ａと反対側の基板面に設けられている。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換回路１７は、圧力センサおよび温度センサを有するセンサ部１２と接続されており、圧力センサから出力された圧力信号および温度センサから出力された温度信号を例えば８ビット等の信号にデジタル変換する部分である。
ＭＰ２１は、Ａ／Ｄ変換回路１８においてＡ／Ｄ変換されて供給された内圧データおよび温度データと、メモリ２２から呼び出された、他の送信装置と識別することのできる識別情報（ＩＤ）とワード信号と、後述するスイッチング素子２６からの検知信号の情報と、を用いて、受信装置３０に送信する送信信号を生成する他、各回路の動作を制御管理する部分である。
【００２３】
ＭＰ２１で生成される送信信号は、所定の形式の信号が繰返し生成された信号である。ＩＤやワード信号は、特定のビット数の０と１が所定の規則で連続して配列された信号である。ワード信号は、例えば０を１０ビット配列し、その後１を１０ビット配列したブロックを３ブロック繰り返して配置した信号である。
メモリ２２は、送信装置１０のＩＤを記憶保持する他、計測された内圧データおよび温度データを記憶することができる。
【００２４】
送信回路２４は、所定の周波数、例えば３１５ＭＨｚの搬送波を生成する図示されない発振回路と、ＭＰ２１で生成された送信信号に応じて搬送波を変調した高周波信号を生成する図示されない変調回路と、高周波信号を増幅する図示されない増幅回路とを有する。ここで、搬送波の変調方式は、ＡＳＫ（Amplitude shift keying) 方式、ＦＳＫ（Frequency shift keying）方式、ＰＳＫ（Phase shift keying）方式、ＱＰＳＫや８層ＰＳＫ等の多値のＰＳＫ方式、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭ等の多値のＡＳＫ方式等、公知の方式であればよい。
【００２５】
スイッチング素子２６は、車両の走行に伴って送信装置１０に作用する遠心力あるいは振動によって接点の当接、非当接が行われて、車輪の転動状態、非転動（停止状態）を自動的に検知することのできる素子（検知センサ）である。スイッチング素子２６で生成される転動状態の検知信号はＭＰ２１に送られる。この検知信号の情報は受信装置３０に送信する送信信号に含まれ、受信装置３０において非転動状態であるタイヤの停止時間の算出等に用いられる。
アンテナ素子２８は、受信装置３０に向けて、例えば３１５ＭＨｚの電波を放射するように構成される。
【００２６】
このような回路基板１６に設けられた各種回路や素子は筐体２０内の所定の位置に収納されており、筐体２０は、ホイール底面１１ａに対応して曲面を成したホイール装着面２０ａがホイール１１の曲面状の底面と接するように装着される。なお、回路基板１６は、上記各種回路やアンテナ素子等を設けた基板面が、筐体２０のホイール装着面２０ａと反対側の方向に向くように筐体２０の所定の位置に収納されている。
【００２７】
１次電池１８は、図３（ｂ）に示すように、アルミニウム箔の両面が樹脂コーティングされた収納用の絶縁性フィルム６４で被われた薄板形状（平面形状あるいはペーパ形状ともいう）の１次電池である。１次電池１８は、内部抵抗が５Ω以下で、かつ質量エネルギー密度が１３０ｍＡｈ／ｇ以上の特性となっており、例えば、内部抵抗２Ω以下１６８ｍＡｈ／ｇを達成する。
この１次電池１８は、矩形形状の回路基板１６と略同等の矩形形状を成して、回路基板１６から見て筐体２０のホイール装着面２０ａ側の基板面に、この基板面に沿うように設けられている。すなわち、１次電池１８は、回路基板１６の基板面と当接して筐体２０中に収納、保持するための平面状の当接面１８ａを形成し、この当接面１８ａが図２に示されるように回路基板１６の基板面と当接するように筐体２０に収納される。
また、１次電池１８は、絶縁性フィルム６４により電池構成部材を封止することにより、当接面１８ａ等の薄板面を有する矩形形状の薄板形状の封止体を成し、この封止体の薄板形状の厚さに対する当接面１８ａ（薄板面）の面積の比が２００ｍｍ以上、好ましくは４００ｍｍ以上であり、かつ質量が５ｇ以下となっている。また、上記当接面１８ａに対する垂直方向の厚さ、つまり、ペーパ形状の電池の厚さｔ（図３（ｂ）参照）が、この当接面１８ａのペーパ形状のサイズ（面積）を規定する縦方向および横方向のいずれの長さに対しても３分の１以下になっている。１次電池１８の正極リード５８および負極リード６０は、電池の一方の端部から上記当接面１８ａに沿って平行に延びて回路基板１６上の図示されない接続端子に接続されている。
また、１次電池１８は上述したように矩形形状を成しており、ホイールの幅に応じて、矩形形状の短辺の幅を変えて用いることもできる。
【００２８】
このような１次電池１８は、電池の内部抵抗が５Ω以下であり、かつ単位質量当たりの電池容量（ｍＡｈ）を表す質量エネルギー密度が１３０ｍＡｈ／ｇ以上の特性を有する。回路基板１６に供給される電力は、主に、ＭＰ２１を断続的にスリープ状態から覚醒させて駆動し、Ａ／Ｄ変換回路１７でＡ／Ｄ変換を行い、送信回路２４にて送信信号を無線で送信するエネルギに費やされる。１次電池１８は、例えば、スイッチング素子２６がＯＮの状態で定格出力３Ｖで数１０秒に１回の割合で数１０ｍＡの電流を数ｍ秒の単位で長期間にわたって断続的に流すための電源として機能する。
【００２９】
一般に、１次電池の寿命を伸ばすためには、電池容量を大きくすることが行われるが、電池容量を大きくするほど１次電池の質量も増大する。本発明では、回転するタイヤ・ホイール組立体に装着するため、回転に伴って振動が発生しないように電池の質量を可能な限り抑えつつ電池容量を確保しなければならない。
また、電池の内部抵抗を極力低下させて電力を回路に効率よく供給することも必要である。
本発明の１次電池１８は、このような条件を満たすものとして提供するものである。
１次電池１８の構成については後述する。
【００３０】
図４は、送信装置１０から送信されたタイヤ内圧やタイヤ温度の送信信号を受信する受信装置３０の概略の構成を示すブロック図である。
受信装置３０は、受信器本体部３２と、受信器本体部３２に有線で接続された受信器処理部３４とを有する。
受信器本体部３２は、アンテナ素子３６および増幅回路３８を有する。アンテナ素子３６は、送信装置１０から送信された、例えば３１５ＭＨｚの電波を受信するように構成される。増幅回路３８は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等を用いて構成され、受信した高周波信号を増幅し、受信器処理部３４に供給する。
受信機本体部３２は、送信装置１０が取り付けられている車輪近傍の、例えば車体側のタイヤハウスに取り付けられ、受信器処理部３４は例えば車体本体の中央制御ユニットに取り付けられる。
【００３１】
受信器処理部３４は、復調回路４０において、高周波信号から送信信号を復調して内圧データ、温度データおよびＩＤを取り出し、ＭＰ４２において送信された内圧データおよび温度データがどの装着位置に装着された車輪のタイヤのデータであるか、取り出されたＩＤから予めメモリ４４に設定登録された対応づけの結果を用いて取得する。ＭＰ４２において、取得された装着位置情報にしたがってタイヤの内圧データによってタイヤ内圧が監視される。信号処理回路４５では、例えば、右前輪のタイヤ内圧が予め定められた設定値と比較され、「通常」、「注意」、「警告」の３段階のタイヤ内圧の状態に区別して判定される。判定結果は、受信器処理部３４に接続された表示盤４６に供給される。表示盤４６は、タイヤ内圧の値を車両装着位置毎に表示する。ここで表示盤４６は、車両の計器パネルに内圧の数値および判定した内圧の状態を表示するものである。
【００３２】
このような送信装置１０および受信装置３０を有して構成されるタイヤ情報取得システムは、スイッチング素子２６の転動状態の検知によって計測が開始し、数１０秒に１回断続的にタイヤ内圧データおよびタイヤ温度データを取得するために、例えば数１０秒に１回、数１０ｍＡの電流を数ｍ秒流す電力が送信装置１０には必要とされる。しかも、略１０年間、寿命になるまで分離することのないタイヤ・ホイール組立体のタイヤ空洞領域内に装着されるので、１次電池１８は、長期間電力が尽きることなく回路基板上の各種回路に電力を供給しなければならない。
【００３３】
図５（ａ），（ｂ）および図６には１次電池１８の概略の構成が示されている。
図５（ａ）は１次電池１８の電池構成部材（正極電極、負極電極、セパレータ）の分解斜視図であり、図５（ｂ）は１次電池１８の電池構成部材の外観斜視図であり、図６は１次電池１８の組み立てを説明する図である。
１次電池１８は、正極活物質をフッ化黒鉛、負極活物質をリチウムとする、非水電解液を用いた、厚さが極めて薄い薄板形状（ペーパ形状）のリチウム電池である。なお、１次電池１８は、非水電解液を電解液とする他、水溶液を電解液としてもよいが、好ましくは非水電解液を電解液とした非水電解液電池である。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、電池構成部材として、３つの正極板５０と、正極板５０間に挟まれた２つの負極板５４と、正極板５０と負極板５４とを分離するセパレータ５６とを有する。
【００３５】
正極板５０は例えばアルミニウム箔によって構成され、正極活物質層５２はフッ化黒鉛にからなるバインダを混ぜて正極板５０に接着されている。
一方、負極板５４はリチウム箔で構成され、正極板５０の間に挿入されて負極を成している。セパレータ５６は、例えば、マイクロポーラスフォルムが用いられる。
【００３６】
一方、非水電解液の有機溶剤として例えばγ−ブチロラクタンが用いられ、溶質としてホウフッ化リチウムが所定のモル濃度で有機溶媒に溶解している。また、図５（ａ）に示すように、正極板５０それぞれの一方の端から正極リード５８が突出し、負極板５４それぞれの一方の端からアルミニウム等からなる負極リード６０が突出し、複数の正極リード５８が１つにまとめられ正極端子を形成し、また複数の負極リード６０が１つにまとめられて負極端子を形成し、これらの端子が１次電池１８から突出するように構成されている。
なお、正極活物質層５２に用いられるフッ化黒鉛自体の質量エネルギー密度は８６０ｍＡｈ／ｇであり、負極板５４に用いられるリチウムの質量エネルギー密度は３８６０ｍＡｈ／ｇであり、いずれも質量エネルギー密度が非常に高く、しかも起電圧も略３Ｖと高く、本発明の送信装置１０における１次電池１８の電池材料として好適に用いることができる。
【００３７】
このように板状の正極板５０および負極板５４を、セパレータ５６を挟んで積層して構成された図５（ｂ）に示すような積層体６１が、図６に示すように、絶縁性フィルム６４の凹部６２に収められる。このようにして図６に示すように積層体６１を非水電解液とともに絶縁性フィルム６４で被われ、絶縁性フィルム６４の縁部同士が加熱圧着されて封止体となった平板状（ペーパ形状）の電池が作製される。
【００３８】
ペーパ形状の１次電池１８に用いられる絶縁性フィルム６４は、例えばアルミニウム箔の両面を絶縁性の樹脂層でラミネートした、軽量のラミネート樹脂フィルムである。
１次電池１８の一方の面は、筐体２０内で回路基板１６の基板面に沿って当接する当接面１８ａとなる。正極リード５８および負極リード６０は、絶縁性フィルム６４に挟まれ、一方の端から当接面１８ａに沿って延びており、回路基板１６の図示されない電源端子に接続される。
１次電池１８の当接面１８ａに対する垂直方向の厚さｔは、この当接面２０ａのサイズを規定する縦方向および横方向のいずれの長さに対しても３分の１以下であり、好ましくは５分の１以下である。例えば厚さ、幅および長さがそれぞれ２．０ｍｍ、１５ｍｍおよび６０ｍｍとなっている。
【００３９】
なお、１次電池１８の厚さは３ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下であり、筐体２０のホイール装着面２０ａに対する垂直方向の高さは、ホイール装着面２０ａの曲率半径の１０分の１以下であるのが好ましい。例えば曲率半径が１５ｃｍの場合筐体２０の前記高さは１．５ｃｍ以下であるのが好ましい。
また、筐体２０に収納される回路基板１６は平板形状を成しているので、周方向に一定の曲率を有するホイール底面１１ａに回路基板１６を周方向に沿わせて配置すると、回路基板１６の端部は、ホイール底面１１ａから大きく離れ、筐体２０の高さは装着面の曲率半径の１０分の１を超える場合がある。この場合、ホイール底面１１ａから筐体２０が突出するため、ホイール１１にタイヤを組み立てるタイヤ組み立て時に障害物となってしまう。また、ホイール底面１１ａにはタイヤ内圧を確保するために空気を注入するバルブを固定するナット等があるが、筐体２０の高さも、タイヤ組み立て時に障害とならないバルブの突出量程度に抑える必要がある。このような点から、筐体２０の高さは制限され、１次電池１８の厚さは３ｍｍ以下、好ましくは２．５ｍｍ以下に制限される。そして、筐体２０のホイール装着面２０ａに対する垂直方向の高さを前記装着面の曲率半径の１０分の１以下とすることが好ましい。
【００４０】
さらに、１次電池１８の厚さを薄くすることで、筐体２０がホイール底面に装着されたとき、送信装置１０が無線で効率よく送信することができる。すなわち、送信装置１０が装着されるホイール１１は鉄、アルミニウム等の導体で構成されるため、ホイール１１は電波を発振する際の有効なグランド導体を形成し易い。一般に、グランド導体を広くすることで電波の安定した放射特性を得られることからわかるように、回路基板と導体となるホイール１１との間隔を近づけることで、ホイール１１をグランド導体として有効に機能させることができる。
【００４１】
また、１次電池１８は、所望のサイズのホイールに適用できるように筐体２０の幅が規制され、この結果１次電池の幅も規制される。例えば２０ｍｍ以下に規制される。
さらに、送信装置２０を装着するホイール１１はホイール底面１１ａで一定の曲率を有する回転体面を成しているため、平板形状の回路基板１６に沿って１次電池１８の形状を長くすると、筐体２０も長くし、ホイール底面１１ａと当接する筐体２０のホイール装着面２０ａもホイール底面の回転体面の形状に沿って長く設けなければならない。一方、回路基板１６および１次電池１８は平板形状であるため、筐体２０の両端とホイール底面との距離は回転体面形状の曲率に応じて極めて長くなり、この部分の筐体２０の厚さは急激に増大する。このため、筐体２０自体の質量および容積が増大する。一方、送信装置１０は回転するホイール１１に設けられるため、質量を増大させることはホール１１の回転に伴うアンバランスによる振動を増大させることになりタイヤ・ホイール組立体として好ましくない。この点から、筐体２０および１次電池１８の長さも長くすることはできない。
このように１次電池１８は、送信装置１０の特徴に応じて厚さのみならず、幅および長さが制限されて筐体２０に収納される。
【００４２】
一方、１次電池１８は、長期間例えば略１０年間にわたり、断続的に電力を回路に供給しなければならず、これに応じて電池容量を確保しなければならない。しかし、上述したように１次電池１８のサイズおよび質量、容積が制限されるため、電池サイズを大きくして電池容量を単に増大させるわけにはいかない。本発明における１次電池１８は、上述したように、正極板および負極板がセパレータを挟んで層状に積層した状態で、絶縁性フィルムで封止されたペーパ形状の電池となっている。すなわち、１次電池１８のサイズが制限される中で電池容量に大きな影響を与える負極の容積を有効に増大させ、かつ内部抵抗を下げるため正極および負極の対向面積を有効に増大させたものである。しかも、１次電池１８は、絶縁性フィルムによって封止体を成しているので、金属製筐体に比べて質量を効率よく低減させることができる。
このように、絶縁性フィルム６４により電池構成部材（正極電極、負極電極、セパレータ）を封止することにより薄板面を有する薄板形状の封止体を成し、この封止体の薄板形状の厚さに対する当接面１８ａ（薄板面）の面積の比が２００ｍｍ以上であり、かつ質量が５ｇ以下となった、送信装置１０に好適な電池を構成することができる。
なお、本発明において封止体の薄板形状の厚さに対する当接面１８ａの面積の比は２００ｍｍ以上であるが好ましくは４００ｍｍ以上である。
【００４３】
本発明の送信装置１０に用いる１次電池１８は、例えば内部抵抗が２Ω以下であり、質量エネルギー密度が１６８ｍＡｈ／ｇを達成し、本発明の電池の特徴である内部抵抗が５Ω以下であり、かつ質量エネルギー密度が１３０ｍＡｈ／ｇ以上の特性を有する。
一般に、タイヤ・ホイール組立体は回転した時に質量のアンバランスによって振動が生じないように、タイヤ・ホイール組立体に装着する送信装置１０は質量が小さいことが好ましい。しかし、従来のタイヤ情報送信装置に用いるコイン形１次電池は、内部抵抗が６Ω以上あり、かつ質量エネルギー密度が１３０ｍＡｈ／ｇ未満である。このため、必要とする電池容量が定まっている送信装置１０ではこの電池容量を確保するには１次電池の容積を大きくして質量を大きくしなければならない。この結果、送信装置１０の全体質量も増大し、タイヤ・ホイール組立体に装着して回転させた時のアンバランスによる振動を励起し易い。このため、送信装置１０全体の質量は可能な限り小さいことが好ましい。また、ホイール１１には、タイヤ空洞領域に空気を注入するためのバルブが別途設けられ、このバルブの質量によりホイールのアンバランスが生じ易い。本発明の送信装置１０において、送信装置１０を、ホイール１１の回転軸を中心とするホイール周上の位置に関してバルブの配置位置と１８０度反対側の位置に配置し、かつ１次電池１８の軽量化によって上記バルブの質量と釣り合わせてホイール１１のアンバランスを効率よく解消することができる。このために、１次電池１８はバルブの質量程度の質量を上限とし５ｇ以下とする。
【００４４】
また、１次電池１８は、正極板５０および負極板５４が積層された構成となって内部抵抗が５Ω以下となっている。内部抵抗が５Ω以下とするのは、内部抵抗が５Ωを超えると、回路を駆動する電流が規定値以下となり回路が駆動しない場合が多いからである。１次電池１８の内部抵抗は好ましくは３Ω以下である。
【００４５】
このような１次電池１８の構成により、送信装置１０の装着されたタイヤ・ホイール組立体であっても、回転に伴う振動を抑え、かつ長期間にわたって送信装置１０を駆動してタイヤ空洞領域内のタイヤ空気圧およびタイヤ温度を雰囲気情報として送信を続けることができる。
なお、１次電池１８は、回路基板１６の基板面に沿って配置されるものであるが、上述したように、絶縁性フィルム６４によって封止された封止体であるので、封止体をある程度フレキシブルに変形させることができ、例えば、筐体２０内において、ホイール底面１１ａの曲率に対応させて一定の曲率で湾曲させて収納することもできる。この場合、回路基板１６もホイール底面１１ａの曲率に沿うように、例えば長さの短い平板形状の基板を複数個接続して構成してもよい。また、回路基板１６は、ホイール底面１６ａの曲率に沿うように湾曲可能なフレキシブルな基板を用いてもよい。
【００４６】
図７は、１次電池１８の特性の一例として、１００℃保存時の経時変化であって、２３℃の測定条件下で１００Ω、０．１秒間電流を流した時のＣＣＶ（Closed Circuit Voltage)の経時変化を示すグラフ図である。
下記表１は、図７中の発明品である１次電池１８の仕様と、図８に示されている市販品であるＣＲ２４５０の仕様との比較を示している。１次電池１８は、図５（ａ），（ｂ）および図６に示す電池構成を有し、正極板５０はアルミニウム箔を、正極活物質層５２はフッ化黒鉛を、負極板５４はリチウム箔を用い、非水電解液として、γ−ブチルラクトンにホウフッ化リチウムが所定のモル濃度で溶解された溶液を用いた。表１中の電池容量は、２．７ｋΩ定抵抗連続放電によって測定し、内部抵抗は、１ｋＨｚ交流インピーダンス法により測定したものである。
【００４７】
【表１】
2006015884.tif 000003
【００４８】
図７に示すように、質量エネルギー密度が１５４ｍＡｈ／ｇであり、内部抵抗が２．０Ωであり、かつ薄板形状の厚さに対する薄板面の面積の比が４０９ｍｍ（＝１５×６０／２．２）であり、かつ質量が２．６ｇである本発明品の１次電池１８は、ＣＲ２４５０に対して優れたＣＣＶの特性を有したものである。
【００４９】
以上、本発明のタイヤ情報送信装置、タイヤ情報取得システムおよびタイヤ・ホイール組立体について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明のタイヤ情報送信装置の一実施形態であるタイヤ内圧・温度送信装置の外観を示す図である。
【図２】図１（ｂ）に示すタイヤ内圧・温度送信装置の断面図である。
【図３】（ａ）は、図１（ｂ）に示すタイヤ内圧・温度送信装置が有する回路基板上の回路構成を示すブロック図であり、（ｂ）は図１（ｂ）に示すタイヤ内圧・温度送信装置が有する１次電池の概略斜視図である。
【図４】本発明のタイヤ情報取得システムに用いられる受信装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は、本発明における電池の電池構成部材の分解斜視図であり、（ｂ）は本発明における電池の電池構成部材の外観斜視図である。
【図６】図３（ｂ）に示す１次電池の組み立てを説明する図である。
【図７】図３（ｂ）に示す１次電池の特性の一例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  タイヤ内圧・温度送信装置
１１  ホイール
１１ａ  ホイール底面
１２  センサ部
１６  回路基板
１８  １次電池
１８ａ  当接面
２０  筐体
２０ａ  ホイール装着面
２０ｂ  孔
２１  マイクロプロセサ
２２  メモリ
２４  送信回路
２６  スイッチング素子
２８  アンテナ素子
２９  通信部
３０  受信装置
３２  受信器本体部
３４  受信器処理部
３６  アンテナ素子
３８  増幅回路
４０  復調回路
４０  復調回路
４２  マイクロプロセサ
４４  メモリ
４５信号処理回路
４６  表示盤
５０  正極板
５２  正極活物質層
５４  負極板
５６  セパレータ
５８  正極リード
６０  負極リード
６２  凹部
６１  積層体
６４  絶縁性フィルム
【図１】
2006015884.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006015884.tif 000008
【図６】
2006015884.tif 000009
【図７】
2006015884.tif 000010