(57)【要約】【課題】非鉛系タイヤ内電力発生装置において高い発電能力を実現する。【解決手段】タイヤ内電力発生装置２は、下記一般式（ＰＸ）で表されるペロブスカイト型酸化物からなる（不可避不純物を含んでもよい）無機圧電体を含む圧電部２０と、圧電部２０がタイヤに加えられる外力により歪むことにより、圧電部２０に発生する電荷を取り出す一対の電極（２１，２２）と、取り出した電荷を蓄積するエネルギー蓄積部２３とを備えている。  （Ｂｉｘ，Ａ１−ｘ）（Ｂｙ，Ｃ１−ｙ）Ｏ３・・・（ＰＸ）  （式（ＰＸ）中、ＡはＰｂ以外の平均イオン価数が２価のＡサイト元素、Ｂは平均イオン価数が３価のＢサイト元素，Ｃは平均イオン価数が３価より大きいＢサイト元素であり、Ａ，ＢおよびＣは各々１種又は複数種の金属元素である。Ｏは酸素。Ｂ及びＣは互いに異なる組成である。０．６≦ｘ≦１．０、ｘ−０．２≦ｙ≦ｘ。）【選択図】図１Ａ
2011071389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの内側の表面に固定されるタイヤ内電力発生装置であって、
下記一般式（ＰＸ）で表されるペロブスカイト型酸化物からなる（不可避不純物を含んでもよい）無機圧電体を含む圧電部と、該圧電部が前記タイヤに加えられる外力により歪むことにより、該圧電部に発生する電荷を取り出す一対の電極と、取り出した前記電荷を蓄積するエネルギー蓄積部とを備えたことを特徴とするタイヤ内電力発生装置。
（Ｂｉｘ，Ａ１−ｘ）（Ｂｙ，Ｃ１−ｙ）Ｏ３・・・（ＰＸ）
（式（ＰＸ）中、ＡはＰｂ以外の平均イオン価数が２価のＡサイト元素、Ｂは平均イオン価数が３価のＢサイト元素，Ｃは平均イオン価数が３価より大きいＢサイト元素であり、Ａ，ＢおよびＣは各々１種又は複数種の金属元素である。Ｏは酸素。Ｂ及びＣは互いに異なる組成である。０．６≦ｘ≦１．０、ｘ−０．２≦ｙ≦ｘ。Ａサイト元素の総モル数及びＢサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ１：３が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１：３からずれてもよい。）
【請求項２】
前記Ａサイト元素Ａが、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，（Ｎａ，Ｂｉ），及び（Ｋ，Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ内電力発生装置。
【請求項３】
前記Ｂサイト元素Ｂが、Ａｌ，Ｓｃ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｙ，Ｉｎ，及びＲｅからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ内電力発生装置。
【請求項４】
前記無機圧電体の圧電歪定数ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）と比誘電率ε３３とが下記式（１）及び（２）を満足するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ内電力発生装置。
１００＜ε３３＜１５００  ・・・（１）、
ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）＞１２√ε３３  ・・・（２）
【請求項５】
前記無機圧電体の圧電歪定数ｄ３３と電圧出力定数ｇ３３とが下記式（３）及び（４）を満足するものであることを特徴とする請求項４に記載のタイヤ内電力発生装置。
１００＜ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）  ・・・（３）、
８０＜ｇ３３（×１０−３Ｖ・ｍ／Ｎ）  ・・・（４）
【請求項６】
前記ペロブカイト型酸化物が、第1の成分としてＢａＴｉＯ３を、第２の成分としてＢｉＦｅＯ３を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ内電力発生装置。
【請求項７】
前記一般式（ＰＸ）で表されるペロブスカイト型酸化物が、許容因子が１．０より大きい第１の成分と、許容因子が１．０より小さい第２の成分とを含み、下記式（５）を満足することを特徴とする請求項１〜６に記載のタイヤ内電力発生装置。
０．９７≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０２・・・（５）
（式中、ＴＦ（ＰＸ）は上記一般式（ＰＸ）で表される酸化物の許容因子である。）
【請求項８】
Ａサイト元素の平均原子量ＭＡとＢサイト元素の平均原子量ＭＢとの差｜ＭＡ−ＭＢ｜が１４５より大きいことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のタイヤ内電力発生装置。
【請求項９】
前記圧電部が、有機高分子樹脂からなるマトリックスと、該マトリックス中に含まれる、前記無機圧電体とを含む高分子複合圧電体からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のタイヤ内電力発生装置。
【請求項１０】
前記高分子複合圧電体が、１−３型連結性を有するであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のタイヤ内電力発生装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載のタイヤ内電力発生装置と、
前記タイヤの所定の特性を検出する少なくとも１つのセンサと、
該センサにより検出された前記特性から得られる情報を、遠隔位置でモニタリングできるように該遠隔位置へ送信する無線周波数装置とを備え、
該無線周波数装置及び／又は前記センサが、前記エネルギー蓄積部から給電されるように前記エネルギー蓄積部と接続されていることを特徴とするタイヤモニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転するタイヤの機械的エネルギーから電力を発生させる装置、及びそれを用いてタイヤの物理的パラメータをモニタリングするシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
走行中のタイヤの空気圧をモニタリングしてリアルタイムで運転者にその情報を伝えるタイヤ空気圧モニタリングシステム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）等のタイヤの物理的パラメータをモニタリングするシステムにおいて、現在実用化されているシステムの電源にはボタン電池が使用されている。しかしながら、ボタン電池はその大きさにより適用可能なホイールの形状が制限される上、電池寿命があるためその交換にあたって手間とコストが毎回発生するという問題がある。電池は化学反応であるため、温度変化の大きいタイヤ内においてはその電力の安定性にも課題がある。
【０００３】
かかる課題を解決するために、走行中のタイヤに生じる振動を発電に利用してバッテリーレス化をはかったタイヤモニタリングシステム、及びそれに用いる振動発電装置が検討されている。例えば、特許文献１には、圧電材料を用いてタイヤに生じる機械的歪みから電荷を発生させる圧電材料のパッチを備えた自家動力式タイヤ組立体が開示されている。同文献には、圧電材料として石英，チタン酸バリウム，硫化カドミウム，ジルコン酸チタン酸鉛（PZT），ポリフッ化ビニリデン，及びポリ塩化ビニル（PVC）が好ましいことが記載されている。また、特許文献２には、タイヤのトレッド領域に結合された圧電素子を含む電源を備えた電気エネルギー生成システムが開示されており、圧電素子の材料としてＰＺＴを用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５２５２６５号公報
【特許文献２】特許第４２０５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献に記載された圧電材料のうち、ＰＺＴ以外の非鉛系圧電材料はいずれも圧電性能が低いため、充分な発電量を得ることができない。一方、ＰＺＴは他の材料に比べて格段に圧電性能が優れているが、ＰＺＴは毒性の強いＰｂ元素を含んでおり、製造過程での廃棄物や使用中の材料からの流出、そして使用後の廃棄による土壌汚染、大気汚染等の環境問題が避けられない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い発電能力を有する非鉛系タイヤ内電力発生装置及び該装置を用いたタイヤモニタリングシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のタイヤ内電力発生装置は、タイヤの内側の表面に固定されるタイヤ内電力発生装置であって、下記一般式（ＰＸ）で表されるペロブスカイト型酸化物からなる（不可避不純物を含んでもよい）無機圧電体を含む圧電部と、該圧電部が前記タイヤに加えられる外力により歪むことにより、該圧電部に発生する電荷を取り出す一対の電極と、
取り出した前記電荷を蓄積するエネルギー蓄積部とを備えたことを特徴とするものである。  
（Ｂｉｘ，Ａ１−ｘ）（Ｂｙ，Ｃ１−ｙ）Ｏ３・・・（ＰＸ）
（式（ＰＸ）中、ＡはＰｂ以外の平均イオン価数が２価のＡサイト元素、Ｂは平均イオン価数が３価のＢサイト元素，Ｃは平均イオン価数が３価より大きいＢサイト元素であり、Ａ，ＢおよびＣは各々１種又は複数種の金属元素である。Ｏは酸素。Ｂ及びＣは互いに異なる組成である。０．６≦ｘ≦１．０、ｘ−０．２≦ｙ≦ｘ。Ａサイト元素の総モル数及びＢサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ１：３が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１：３からずれてもよい。）
【０００８】
本発明のタイヤ内電力発生装置において、Ａサイト元素Ａは、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，（Ｎａ，Ｂｉ），及び（Ｋ，Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素であることが好ましい。ここで、（Ｎａ，Ｂｉ）、（Ｋ，Ｂｉ）との記載は、括弧内の２種類の元素の組み合わせで平均イオン価数が２価となっているものを示している。この場合、イオン価数が１価のＮａ又はＫとイオン価数が３価のＢｉを等モルずつ配合した組み合わせであるので、いずれも平均イオン価数は２価となる。
【０００９】
また、Ｂサイト元素Ｂは、Ａｌ，Ｓｃ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｙ，Ｉｎ，及びＲｅ（希土類元素）からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明のタイヤ内電力発生装置において、前記無機圧電体の圧電歪定数ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）と比誘電率ε３３とが下記式（１）及び（２）を満足するものであることが好ましい。  
１００＜ε３３＜１５００  ・・・（１）、
ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）＞１２√ε３３  ・・・（２）
ここで、ｄ３３及びε３３の添字表記は、直交する３つの軸１，２，３を規定した時、最初の添字が電界の印加方向、２番目の添字が歪みの方向を示しており、歪みまたは応力を取り出す方向が、電界を加えた方向に対して平行方向である縦振動モードであることを示している。従って、ｄ３３及びε３３は縦振動モードの圧電歪定数及び誘電率を示している。
【００１１】
更に、前記無機圧電体の圧電歪定数ｄ３３と電圧出力定数ｇ３３とが下記式（３）及び（４）を満足するものであることが好ましい。  
１００＜ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）  ・・・（３）、
８０＜ｇ３３（×１０−３Ｖ・ｍ／Ｎ）  ・・・（４）
（式中、ｇ３３は前記圧電体の電圧出力定数である。）
中でも、前記無機圧電体としては、前記ペロブスカイト型酸化物が、第1成分としてＢａＴｉＯ３を、第２成分としてＢｉＦｅＯ３を含むものであることが好ましい。
【００１２】
更に、前記ペロブスカイト型酸化物が、許容因子が１．０より大きい第１の成分と、許容因子が１．０より小さい第２の成分とを含み、一般式（ＰＸ）において、下記式（５）を満足するものであることが好ましい。  
０．９７≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０２・・・（５）
（式中、ＴＦ（ＰＸ）は上記一般式（ＰＸ）で表される酸化物の許容因子である。）
本明細書において、「許容因子ＴＦ」は下記式で表されるファクターである。  
ＴＦ＝（ｒＡ＋ｒＯ）／√２（ｒＢ＋ｒＯ）
（式中、ｒＡはＡサイトの平均イオン半径、ｒＢはＢサイトの平均イオン半径、ｒＯは酸素のイオン半径である。）
本明細書において、「イオン半径」は、いわゆるＳｈａｎｎｏｎのイオン半径を意味している（R. D. Shannon, Acta Crystallogr A32，751 (1976)を参照）。「平均イオン半径」は、格子サイト中のイオンのモル分率をＣ、イオン半径をＲとしたときに、ΣＣｉＲｉで表される量である。ただし、１２配位のＢｉのイオン半径に関しては、前記文献に記載が無く、また共有結合性が強いので、「共有結合半径」を用いる。
【００１３】
それぞれの許容因子ＴＦは、各々上記式に基づいて理論的に求める。この際、実際には単独でペロブスカイト型酸化物にならないものでも同様に求める。（ＴＦ（ＢａＴｉＯ３）＝１．０６２、ＴＦ（ＢｉＦｅＯ３）＝０．９８９）。そして、上記（１）式の関係となるように、上記一般式（ＰＸ）の組成を決定することが好ましい。
【００１４】
また、一般式（ＰＸ）において、Ａサイト元素の平均原子量ＭＡとＢサイト元素の平均原子量ＭＢとの差｜ＭＡ−ＭＢ｜が１４５より大きいことが好ましい。
【００１５】
本発明のタイヤ内電力発生装置において、前記圧電部は、有機高分子樹脂からなるマトリックスと、該マトリックス中に含まれる前記無機圧電体とを含む高分子複合圧電体からなることが好ましい。
【００１６】
ここで、高分子複合圧電体とは、「背景技術」の項において述べたように、高分子マトリックス樹脂と圧電体との複合体を意味し、一般に「コンポジット圧電体」と称されるものを意味する（社団法人  日本セラミックス協会編，「セラミックコンポジット  第２章セラミックープラスチックコンポジット圧電体」，培風館）。
【００１７】
前記高分子複合圧電体は、１−３型連結性を有することが好ましい。ここで、高分子複合圧電体の連結性とは、Ｎｅｗｎｈａｍらによって提案された複合体の連結性（コネクティビティ）を意味している（R.E. Newnham et. Al, Mater. Res. Bull. 13, 525 (1978)）。具体的には、高分子複合圧電体をサイコロ状の集合体としてとらえ、ＸＹＺの３軸に分解した時に圧電体が３軸のうち自己接続している軸の数をｍ、高分子が３軸のうち自己接続している軸の数をｎとして、ｍ−ｎ連結性として示している。１−３型連結性とは、圧電体が１軸方向にのみに自己接続しており、高分子が３軸すべてに自己接続している構造を意味する。
【００１８】
本発明のタイヤモニタリングシステムは、上記本発明のタイヤ内電力発生装置と、前記タイヤの所定の特性を検出する少なくとも１つのセンサと、該センサにより検出された前記特性から得られる情報を、遠隔位置でモニタリングできるように該遠隔位置へ送信する無線周波数装置とを備え、該無線周波数装置及び／又は前記センサが、前記エネルギー蓄積部から給電されるように前記エネルギー蓄積部と接続されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のタイヤ内電力発生装置は、走行中のタイヤに生じる歪みから電荷を発生させる圧電部を備えており、圧電部に上記一般式（ＰＸ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物からなる（不可避不純物を含んでもよい）無機圧電体を用いている。かかるペロブスカイト型酸化物は、本発明者らが非鉛系ペロブスカイト型酸化物において、高い圧電性能（ｄ定数）を有するための材料設計手法を発明し、非鉛系ペロブスカイト型酸化物において初めて、鉛系ペロブスカイト型酸化物とほぼ同等の高い圧電性能を有する組成として見出したものである。従って、本発明によれば、高い発電能力を有する非鉛系タイヤ内電力発生装置及び該装置を用いたタイヤモニタリングシステムを提供することができる。
【００２０】
また、本発明らは、上記材料設計において、ｄ定数及びｇ定数双方の大きさ、及びそのバランスの優れた組成を見いだした。電力発生装置の発電能力の性能指標は、ｄ定数とｇ定数の積で表されることから、ｄ定数だけでなくｇ定数も高いことが好ましい。従って、かかるペロブスカイト型酸化物からなる無機圧電体（不可避不純物を含んでもよい）を用いることにより、ｄ定数及びｇ定数の双方の大きさの優れた、これまでにない高性能なタイヤ内電力発生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】本発明に係る一実施形態のタイヤ内電力発生装置及びタイヤモニタリングシステムの構成を示す概略断面図
【図１Ｂ】図１Ａのタイヤ内電力発生装置及びタイヤモニタリングシステムの取り付けられたタイヤの構成を示す概略断面図
【図２Ａ】１−３連結性を有する圧電コンポジットからなる圧電部の構成を示す模式図
【図２Ｂ】０−３連結性を有する圧電コンポジットからなる圧電部の構成を示す模式図
【図３】本発明の非鉛系圧電体及び既存の鉛系、非鉛系材料を用いた圧電体の誘電率と圧電歪定数との関係を示す図
【図４】本発明の非鉛系圧電体及び既存の鉛系、非鉛系材料を用いた圧電体の圧電歪定数と電圧出力定数との関係を示す図
【図５】種々のペロブスカイト型酸化物について、Ａサイト元素のイオン半径と、Ｂサイト元素のイオン半径と、許容因子ＴＦと、結晶系との関係を示す図
【図６】ＰＺＴを用いた場合の１−３コンポジットの誘電率εと圧電定数ｄ３３及びｇ３３の体積分率依存性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
「タイヤ内電力発生装置、タイヤモニタリングシステム」
図面を参照して、本発明にかかる一実施形態のタイヤ内電力発生装置及びタイヤモニタリングシステムについて説明する。図１Ａは、本実施形態のタイヤ内電力発生装置及びタイヤモニタリングシステムの構成を示す概略図である。図１Ｂは、本実施形態のタイヤモニタリングシステム１の、タイヤ内における位置関係を示した概略図である。視認しやすくするために各部の縮尺は適宜変更して示してある。
【００２３】
図示されるように、タイヤモニタリングシステム１は、タイヤ１００の内側の表面に固定されて使用される。タイヤ１００は、外側にトレッド部を有するクラウン部１１０とサイドウォール部１２０と、ホイールのリム（図示略）にタイヤ１００を取り付けるタイヤビード１３０ａを有するビード部１３０とにより概略構成されている。タイヤ１００の内部には、タイヤ圧下でタイヤ形状を規定し、トラクション力とステアリング力とを伝達するカーカス１５０がサイドウォール部１２０とクラウン部１１０を超えてビード部１３０まで延びて形成されている。ベルトパッケージ１４０は、タイヤ１００のクラウン部１１０の内部に設けられている。
【００２４】
タイヤモニタリングシステム１及びタイヤ内電力発生装置２は、タイヤが外力により歪む力を利用して動作するものである。従って、タイヤが外力により歪む場所であればその固定場所は制限されないが、より歪みの大きい部分に固定されることが好ましい。図１Ｂでは、タイヤのトレッドが形成されているクラウン部１１０の裏面に固定された態様を示しているが、サイドウォール部１２０の裏面に固定されていても効果的である。
【００２５】
タイヤモニタリングシステム１は、高分子樹脂からなるフレキシブル基板１００上に、タイヤ内電力発生装置２と、所定の特性を検出するセンサ３と、センサ３により検出された特性から得られる情報を、車内等の遠隔位置でモニタリングできるように該遠隔位置へ送信する無線周波数装置５と、これら装置の駆動を制御するコントローラ４とを備えている。本実施形態において、センサ３及び無線周波数装置５は、タイヤ内電力発生装置２から給電されるように接続されている。
【００２６】
本実施形態において、センサ３は、タイヤの歪量を検出する圧電素子であり、タイヤの歪により圧電体が歪むと一対の電極（３１，３２）に電圧が印加され、コントローラ４を経由して検出された歪み量を無線周波数装置５に出力する。本実施形態では、センサ３はタイヤ内電力発生装置２と同一基板１０上に備えられているが、これに限られるものではない。
【００２７】
コントローラ４は、各給電、及びセンサ３からの信号を無線周波数装置５に出力するタイミングを制御するマイクロコントローラである。かかるタイミングを制御することができればコントローラ４は特に制限されないが、センサ３からの信号をデジタル情報に変換するＡ／Ｄ変換器を備えているものであることが好ましい。
【００２８】
無線周波数装置５は、センサ３からの信号を受信し、該信号をＦＭ搬送信号で変調して、遠隔位置に配置されている受信機（図示略）にタイヤ１００の歪情報を送信するものである。
【００２９】
タイヤ内電力発生装置２は、無機圧電体を含む圧電部２０と、圧電部２０がタイヤに加えられる外力により歪むことにより、圧電部２０に発生する電荷を取り出す一対の電極（２１，２２）と、取り出した前記電荷を蓄積するエネルギー蓄積部２３とを備えた構成としている。
【００３０】
基板１０としては、膜厚２００μｍ以下のフィルム状のフレキシブル基板が好ましい。かかる基板としては、ポリイミド，ＰＴＦＥ，ポリエチレンナフタレート，ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリカーボネート，ポリサルホン，ポリアリレート，ポリアミド等が挙げられ、タイヤの使用環境に応じて耐熱性及び吸湿性等により選択することができる。また、タイヤの変形による表面からの剥離対策として、タイヤとの剛性が近い、アクリルゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム，イソプレンゴム，ウレタンゴム，ブタジエンゴム，シリコーンゴム等の合成ゴムを用いることがより好ましい。
【００３１】
電極２１及び２２としては特に制限なく、圧電部２０において発生した電荷を好適に取り出すことができるものであればよい。例えば、Ｓｎ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｏ等が挙げられる。電極２１及び２２の膜厚は、圧電部２０の歪みを極力制限しないことが好ましく、電極２１及び２２の大きさにもよるが、１μｍ以下であることが好ましい。かかる電極は、真空蒸着法やスパッタリング法等の気相成膜法等により形成することができる。
【００３２】
エネルギー蓄積部２３は、圧電部２０内で発生した電荷を整流した後蓄積するものである。かかる機能を有していれば、エネルギー蓄積装置２３は特に制限されないが、例えば、整流器とコンデンサとから構成することができる。
【００３３】
タイヤ内電力発生装置２は、タイヤに生じる歪みにより圧電部２０において電荷を発生させることにより発電するため、圧電部２０の圧電性能が高いほど電力発生性能（発電性能）が高くなる。従って、圧電部２０としては、圧電性能に優れる無機圧電体を用いることが好ましい。
【００３４】
また、圧電部２０には、タイヤに生じる歪みに耐えうるフレキシビリティを有する必要がある。かかるフレキシビリティを有すれば、圧電部２０として無機圧電体をそのまま用いてもよいが、無機圧電体は比較的脆いため、無機圧電体を高分子樹脂からなるマトリックス中に含む高分子複合圧電体（圧電コンポジット）を用いることが好ましい。
【００３５】
また、圧電コンポジットは、フレキシビリティ性に加え、無機圧電体に比して電力出力定数（圧電ｇ定数）に優れることが知られている。発電性能は圧電ｄ定数と圧電ｇ定数との積がその指標となるため、ｄ定数及びｇ定数の双方が高い圧電材料が最も好ましい。  
以下に、圧電コンポジットの構成及び圧電コンポジットに含まれる無機圧電体について説明する。
【００３６】
図２Ａは、１−３連結性を有する圧電コンポジット（以下、１−３コンポジットとする。）、図２Ｂは、０−３連結性を有する圧電コンポジット（以下、０−３コンポジットとする。）を模式的に示した斜視図である。
【００３７】
図２Ａの１−３コンポジットでは、圧電コンポジット２０ａは、高分子マトリックス２０ｍ中に、柱状（ファイバー状）の圧電体２０ｐが、圧電体２０ｐの長軸方向が図示されるｚ軸と略平行となるように複数本独立して配された構成としている。１本の柱状圧電体２０ｐはｚ軸方向にのみ連結性を有しており、柱の周囲は高分子マトリックス２０ｍに覆われている。
【００３８】
圧電コンポジット２０ａは、通常の１−３コンポジットを作製する方法により製造すればよく、例えば、ダイキャスト法やウエハー作製用のマルチブレードウエハリングソーを用いてアレイ状の柱状圧電体２０ｐを作製し、アレイ間の隙間に高分子樹脂を流し込む方法等により作製することができる。
【００３９】
一般に、１−３圧電コンポジット２０ａにおいて、電界が印加された時、柱状の圧電体２０ｐは周囲の高分子マトリックスが柔らかいので容易に伸びることができる。図６は、圧電体としてＰＺＴを用いた場合の１−３コンポジットの誘電率εと圧電定数ｄ３３及びｇ３３の体積分率依存性を示したものである（社団法人  日本セラミックス協会編，「セラミックコンポジット  第２章セラミックープラスチックコンポジット圧電体、図２．１４」，培風館）。従って、圧電コンポジット２０ａの有効ｄ３３値は、充分な分極処理がなされていれば、圧電体２０ｐのそれとほぼ同様の値が得られる。一方、圧電コンポジット２０ａにおいて、圧電体２０ｐの体積分率が増すにつれてその誘電率は圧電体２０ｐに近づく。圧電ｇ定数は、誘電率に反比例するため、高分子材料に比して誘電率の高い圧電体２０ｐの体積分率が多くなるほど小さくなる。
【００４０】
また、０−３コンポジット２０ｂは、図２Ｂに示されるように、高分子マトリックス２０ｍ中に、ｘｙｚ方向のいずれにも連結性を持たない、例えば粒子状、ウィスカー状、ファイバー状等の圧電体２０ｐが分散した状態で配された構成としている。
【００４１】
０−３コンポジットも、通常の０−３コンポジット作製方法や、高分子フィルム作製方法を用いて作製すればよい。例えば、溶融した高分子マトリクス材料中に圧電体粉末を混ぜて混練し、射出成形や押出成形、Ｔダイ法等の溶融成膜技術により製造する方法や、キャスティング等の溶液成膜等を用いて作製することができる。圧電体２０ｐがウィスカー状やファイバー状等の異方性の形状を有している場合は、溶液成膜において、溶液の塗布方向を一定にすることにより、粒子の長軸方向を塗布方向と略平行に容易に配向させることができる。
【００４２】
０−３コンポジットは１−３コンポジットに比して圧電体２０ｐの連結性がないため、圧電ｄ定数についても体積分率により影響を受ける。従って１−３コンポジットのように圧電体２０ｐとほぼ同等のｄ定数を得ることは難しいが、圧電体２０ｐに比して優れたｇ定数を有するものとすることができる。
【００４３】
１−３コンポジット、あるいは０−３コンポジットのいずれの態様であっても、圧電コンポジット２０ａ，ｂは、分極処理を施すことが好ましい。１−３コンポジットの場合には圧電体２０ｐが直接電極に接しているため、成膜後にかかる電極を用いて分極処理することが可能である。０−３コンポジットの場合は、あらかじめ分極処理した圧電体粉末を、上記したように、異方性の圧電体２０ｐが一定方向に配向した構成とすることによって、分極軸を揃えることができるため、より高い圧電性能（ｄ定数）を得ることができ，好ましい。
【００４４】
圧電コンポジット２０ａ，ｂの高分子マトリックス２０ｍとしては、タイヤの使用下において耐熱性を有する有機高分子樹脂であれば特に制限されない。例えば、ポリプロピレン，ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），アクリル樹脂等の汎用プラスチック、ポリアミド，ポリカーボネート，ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），熱可塑性ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック、アクリルゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム，イソプレンゴム，ウレタンゴム，ブタジエンゴム，シリコーンゴム等の合成ゴム、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），及びその共重合体等の圧電性高分子、フェノール樹脂,エポキシ樹脂，メラミン樹脂，ポリイミド等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。また、圧電体２０ｐと結合性の良好なものであることが好ましい。また、タイヤの歪を効率よく圧電体の歪に伝達するためには、タイヤや、フレキシブル基板と、圧電体の剛性（音響インピーダンス）を合わせることがより好ましい。
【００４５】
既に、発電用途には、圧電歪み定数（ｄ定数）と電力出力定数（ｇ定数）の積の大きい圧電材料が好ましいことを述べた。従って、圧電体２０ｐとしては圧電ｄ定数が高く、また、誘電率が比較的低く、高分子マトリックスのｇ定数を低下させにくいものとすることが好ましい。以下に、本実施形態の圧電コンポジット２０ａ，ｂに用いる圧電体２０ｐについてその材料設計手法を含めて説明する。
【００４６】
「背景技術」の項において述べたように、本発明では、圧電体２０ｐとして毒性の強いＰｂを含まない非鉛圧電体を用いる。本発明者らは、高い圧電性能を有する非鉛系ペロブスカイト型酸化物の材料設計について検討を繰り返し、非鉛系ペロブスカイト型酸化物において初めて、鉛系ペロブスカイト型酸化物とほぼ同等の圧電性能を有する組成を見出した。
【００４７】
圧電歪には、
(i)自発分極軸のベクトル成分と電界印加方向とが一致したときに、電界印加強度の増減によって電界印加方向に伸縮する通常の電界誘起圧電歪（真性圧電歪（intrinsic））、
(ii)電界印加強度の増減によって分極軸が可逆的に非１８０°回転することで生じる圧電歪、
(iii)電界印加強度の増減によって結晶を相転移させ、相転移による体積変化を利用する圧電歪、
(iv)電界印加により相転移する特性を有する材料を用い、自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する強誘電体相を含む結晶配向構造とすることで、より大きな歪が得られるエンジニアードドメイン効果を利用する圧電歪（エンジニアードドメイン効果を利用する場合には、相転移が起こる条件で駆動してもよいし、相転移が起こらない範囲で駆動してもよい）などが挙げられる。
【００４８】
上記(i)の圧電歪は真性（intrinsic）圧電歪、(ii)〜(iv)はいずれも外因性（extrinsic）の圧電歪であり、(i)〜(iv)はそれぞれの歪発生の原理に応じた組成や結晶配向構造とすることにより大きな圧電歪が得られる。圧電歪(i)〜(iv)は単独で又は組み合わせて利用することができる。
【００４９】
従来、鉛系のペロブスカイト型酸化物のバルクセラミクスでは、ＭＰＢ組成において、圧電歪み定数（ｄ定数）と、Ａサイト元素の平均原子量ＭＡとＢサイト元素の平均原子量ＭＢとの差｜ＭＡ−ＭＢ｜とには相関があり、｜ＭＡ−ＭＢ｜が大きいほど電気機械結合係数ｋが大きくなり、ｄ定数が大きくなることが報告されている（東芝レビューVol.59, No. 10, p.41 (2004)）。本発明者は、非鉛系のペロブスカイト型酸化物においても同様の相関があることを見出している。
【００５０】
従って、｜ＭＡ−ＭＢ｜が大きくなるように、Ａサイト元素とＢサイト元素とを選択することにより、より優れた圧電歪み定数を有する圧電体を得ることができると考えられる。例えば、Ａサイト元素としてできるだけ質量ＭＡの大きいものを選択し、Ｂサイト元素としてできるだけ質量ＭＢの小さいものを選択すればよい。上記した文献に記載された鉛系のペロブスカイト型酸化物における｜ＭＡ−ＭＢ｜の値から判断すると、｜ＭＡ−ＭＢ｜は１４５より大きいことが好ましい。
【００５１】
ペロブスカイト型酸化物において、各サイトに入りうる元素は、イオン半径及びイオン価数によってほぼ限定される。
【００５２】
本発明者らは、特開2008-195603において、ＡサイトがＢｉ（原子量２０９．０）を主成分とするペロブスカイト型酸化物において、モルフォトロピック相境界（ＭＰＢ）及びその近傍となるように、組成を設計することにより、高い電気機械結合係数ｋ３３値及び優れた圧電性能を、非鉛系ペロブスカイト型酸化物において達成したことを報告している。ここで、「ＭＰＢの近傍」とは、電界をかけた時に相転移する領域のことである。
【００５３】
本発明者らは、上記Ａサイト元素とＢサイト元素との質量差の圧電性能への寄与は、ＭＰＢ組成に限らず、少なからず存在すると考え、｜ＭＡ−ＭＢ｜が１４５を超えるように設計可能な質量の大きいＡサイト元素をＢｉ（２０９．０）とし（（）内の数値は原子量）、具体的には下記一般式（ＰＸ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物からなるもの（不可避不純物を含んでもよい）とすることにより、非鉛圧電体において高いｄ定数を実現できることを見いだした。  
（Ｂｉｘ，Ａ１−ｘ）（Ｂｙ，Ｃ１−ｙ）Ｏ３・・・（ＰＸ）
（式（ＰＸ）中、ＡはＰｂ以外の平均イオン価数が２価のＡサイト元素、Ｂは平均イオン価数が３価のＢサイト元素，Ｃは平均イオン価数が３価より大きいＢサイト元素であり、Ａ，ＢおよびＣは各々１種又は複数種の金属元素である。Ｏは酸素。Ｂ及びＣは互いに異なる組成である。０．６≦ｘ≦１．０、ｘ−０．２≦ｙ≦ｘ。Ａサイト元素の総モル数及びＢサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ１：３が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１：３からずれてもよい。）
【００５４】
式（ＰＸ）に表されるように、Ａサイト元素はＢｉだけであってもよいし、Ｐｂ以外の平均イオン価数が２価のＡサイト元素Ａを含んでもよい。Ａサイト元素Ａとしては、Ａサイト元素Ａは、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，（Ｎａ，Ｂｉ），及び（Ｋ，Ｂｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素であることが好ましい。
【００５５】
また、Ａサイトの主成分（６０モル％以上）はイオン価数が３価のＢｉであるので、Ｂサイト元素Ｂは、平均イオン価数が３価の金属元素となり、質量の小さい元素であることが好ましい。かかるＢサイト元素Ｂとしては、Ａｌ，Ｓｃ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｇａ，Ｙ，Ｉｎ，及びＲｅ（希土類元素）からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属元素が挙げられる。
【００５６】
Ａサイト元素Ａを含む場合、Ａは平均イオン価数が２価であるので、Ｂサイト元素Ｃとして平均イオン価数が４価の金属元素を同じモル数含んでいることが好ましい。同じモル数よりも多い場合、Ｂサイト元素Ｃはドナー・ドーパントとして機能するが、２０％以下まで含まれていてもよい。Ｂサイト元素Ｃには、平均イオン価数が４価より大きいものを含んでいてもよい。この場合、平均イオン価数が４価より大きい元素Ｃは、元素Ａと同じモル数であってもドナー・ドーパントとして機能する。ドーパントとしてのＢサイト元素Ｃは、２０％以下まで含まれていてもよい。Ａサイト元素Ａを含まない場合は、Ｂサイト元素Ｃは平均イオン価数が４価以上の場合にドナー・ドーパントとして機能する。ドーパントとしてのＢサイト元素ＣとしてはＮｂ，Ｍｎ等が好ましい。
【００５７】
また、上記一般式（ＰＸ）で表されるペロブスカイト型酸化物は、圧電体２０ｐの圧電歪定数ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）と比誘電率ε３３とが下記式（１）及び（２）を満足する組成とすることが好ましい。  
１００＜ε３３＜１５００  ・・・（１）、
ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）＞１２√ε３３  ・・・（２）
【００５８】
一般に、既に述べた(i)の通常の電界誘起圧電歪（intrinsicな圧電歪：真性圧電歪）の縦振動モードの圧電歪定数ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）と比誘電率ε３３とはｄ３３＝ｋ３３√ｓ√ε０√ε３３の関係にあり、電力出力定数ｇ３３は、ｇ３３＝ｄ３３／ε０ε３３で算出されることが知られている。つまり、intrinsicな圧電歪において、α＝ｋ３３√ｓ√ε０とした時、ｄ３３は√ε３３に比例し、ｇ３３は反比例する（ｋ３３は電気機械結合係数、ε０は真空の誘電率（Ｎ／Ｖ２）、ｓは弾性コンプライアンス（ｍ２／Ｎ））。
【００５９】
また、これまで開発されている公知材料、及び本発明者らが発明し開示してきた高いintrinsicな圧電歪が得られる材料は、鉛系（Ｐｂ系）、非鉛系材料共に、√ε３３に対してｄ３３はほぼ比例することが確認されている（図３を参照）。
【００６０】
しかしながら、本発明者らが上記目的を達成するために組成及びその製造方法、配向性等を検討した結果、図３に示される直線上から大きくはずれる、同じ誘電率ε３３を有しながらｄ３３値がこれまでの材料に比して大きい圧電体、即ち、上記式（１）及び（２）を満足する圧電体２０ｐとすることにより、下記式（３）及び（４）を満足する、ｄ３３値及びｇ３３が共に優れる、すなわち、発信能および受信能が共に優れる圧電体とすることに成功した（図４を参照。組成は図中に記載。詳細は特願２００９−１６２４２３を参照のこと。）。  
１００＜ｄ３３（ｐｍ／Ｖ）  ・・・（４）
８０＜ｇ３３（×１０−３Ｖ・ｍ／Ｎ）  ・・・（５）
（式中、ｇ３３は前記圧電体の電圧出力定数（圧電感度定数）である。）
【００６１】
既に述べたように、ペロブスカイト型酸化物において、ＡサイトイオンとＢサイトイオンの質量差｜ＭＡ−ＭＢ｜が大きいほど電気機械結合係数が大きくなり、ｄ定数が高くなる。一方、ｓはヤング率の逆数であるため、比較的低いヤング率も材料を選定することによりある程度特性を高めることは可能であるが、ある程度材料によって範囲が固定される値である。従って、比誘電率を高くすることなくｄ３３値を高くするには、ｋ３３値を高くすることが好ましい。
【００６２】
例えば、上記一般式（ＰＸ）において、第1成分としてＢａＴｉＯ３を、第２成分としてＢｉＦｅＯ３を含むものとすることにより比誘電率を大きく高めることなく、ｄ定数を高くすることが可能となる。ＢｉＦｅＯ３の結晶系は菱面体晶であり、ＢａＴｉＯ３の結晶系は正方晶であることから、この２成分を含むペロブスカイト型酸化物は、ＭＰＢ組成を形成することができる。従って、上記したiii）やiv)の圧電歪を利用し、より高いｄ定数を実現することができる。
【００６３】
ＭＰＢ組成とする場合は、下記式（５）を満足するような組成とすればよい。また、下記式（６）を満足する第３成分Ｄを含んでいることがより好ましい。第３成分Ｄは下記式（７）を満足していることが更に好ましい。第３成分Ｄは、一般式（ＰＸ）においてＢｉＢＯ３又はＡＣＯ３のいずれかの酸化物である。
【００６４】
０．９７≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０２・・・（５）、
ＴＦ（ＢｉＦｅＯ３）＜ＴＦ（Ｄ）＜ＴＦ（ＢａＴｉＯ３）・・・（６）、
０．９７≦ＴＦ（Ｄ）≦１．０２・・・（７）
（式中、ＴＦ（ＰＸ）は上記一般式（ＰＸ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＢｉＦｅＯ３）、ＴＦ（Ｄ）、及びＴＦ（ＢａＴｉＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【００６５】
図５は、１個又は２個の元素によりＡサイトが構成され、１個又は２個の元素によりＢサイト元素が構成された種々のペロブスカイト型酸化物について、Ａサイト元素の平均イオン半径と、Ｂサイト元素の平均イオン半径と、許容因子ＴＦと、結晶系との関係を示す図である。図中、結晶系を示す符号は各々、Ｃ：立方晶（cubic crystal）、Ｍ：単斜晶（monoclinic crystal）、ＰＣ：疑立方晶（pseudocubic crystal）、Ｒ：菱面体晶（rhombohedral crystal）、Ｔ：正方晶（tetragonal crystal）、Ｔｒ：三方晶（trigonal crystal）である。図５中にＭｎが２つ記載されているが、０．６４Åは３価のＭｎのイオン半径であり、０．６７Åは２価のＭｎのイオン半径である。
【００６６】
ＴＦ＝１．０のとき、ペロブスカイト構造の結晶格子は最密充填となる。この条件では、Ｂサイト元素は結晶格子内でほとんど動かず安定した構造を取りやすい。この組成では、立方晶又は疑立方晶などの結晶構造を取りやすく、強誘電性を示さない、あるいは強誘電性を示してもそのレベルは極めて小さい。
【００６７】
ＴＦ＞１．０のとき、Ａサイト元素に対してＢサイト元素が小さい。この条件では、結晶格子が歪まなくてもＢサイト元素は結晶格子内に入りやすく、かつＢサイト元素は結晶格子内で動きやすい。この組成では、正方晶（自発分極軸＜００１＞方向）などの結晶構造を取りやすく、強誘電性を有する。ＴＦの値が１．０から離れる程、強誘電性は高くなる傾向がある。
【００６８】
ＴＦ＜１．０のとき、Ａサイト元素に対してＢサイト元素が大きい。この条件では、結晶格子が歪まなければＢサイト元素が結晶格子内に入らない。この組成では、斜方晶（自発分極軸＜１１０＞方向）又は菱面体晶（自発分極軸＜１１１＞方向）などの結晶構造を取りやすく、強誘電性を有する。ＴＦの値が１．０から離れる程、強誘電性は高くなる傾向がある。
【００６９】
表１は、ＴＦ＞１．０の第１成分とＴＦ＜１．０の第２成分との既存の種々の混晶について、各成分単独の結晶系／Ａサイトイオン半径／Ｂサイトイオン半径／ＴＦ、モルフォトロピック相境界（ＭＰＢ）となる第１成分と第２成分との割合（モル比）、及びＭＰＢ組成の第１成分と第２成分との混晶のＡサイト平均イオン半径／Ｂサイト平均イオン半径／ＴＦをまとめたものである。表１中、結晶系を示す符号は各々、Ｔ：正方晶（tetragonal crystal）、Ｏ：斜方晶（orthorhombic crystal）、Ｒ：菱面体晶（rhombohedral crystal）である。
【００７０】
表１から分かるように、ＭＰＢ組成のＴＦは０．９７〜１．０２に収まっている。従って、０．９７≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０２・・・（５）を満足する組成とすることにより、圧電体２０ｐは、ＭＰＢ又はその近傍の組成を有するものとすることができる。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
上記第１成分ＢａＴｉＯ３のＴＦ値はＴＦ＝１．０５９、第２成分ＢｉＦｅＯ３のＴＦ値はＴＦ＝０．９８９であるので、ＴＦ＞１．０の第１成分とＴＦ＜１．０の第２成分を含んでおり、このことからもこの２成分を含む系ではＭＰＢを構成できることがわかる。従って、一般式（ＰＸ）において、全体のＴＦが０．９７〜１．０２となるように、第1成分と第２成分の組成比を調整する、あるいは、更に第３成分Ｄを加えて組成比を調整することで、ＭＰＢ組成のペロブスカイト型酸化物とすることができる。
【００７３】
第３成分としては、具体的には、Ａサイト元素は、Ｌａ，Ｃａ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｓｉ，Ｓｒ等が挙げられ、Ｂサイト元素は、Ｎｄ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｓｃ等が挙げられる。
【００７４】
例えば、第三成分としてはＳｒＴｉＯ３が挙げられる。ＳｒＴｉＯ３はＴＦ＝１．００２でほぼ１．０（０．９７〜１．０１の範囲内）にあるので、ＢａＴｉＯ３とＢｉＦｅＯ３とにＳｒＴｉＯ３を添加することで、添加後の全体のＴＦを０．９７〜１．０１とすることができる。第三成分の好ましいものとしては、ＳｒＴｉＯ３以外にＣａＴｉＯ３が挙げられる。
【００７５】
Ａサイト及びＢサイトにドーパントを添加することにより、電気特性が良好になることが知られている。ドーパントとして好ましい元素としては、既に述べたＮｂやＭｎの他、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｔａ，Ｗ，及びＬｎ（＝ランタニド元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，及びＬｕ））等の金属イオンが挙げられる。また、第３成分を構成する元素に一部が各サイトのドーパントとして機能してもよい。
【００７６】
また、ＢｉＦｅＯ３はキュリー温度の高い材料として知られている。従って、一般式（ＰＸ）において、ＢｉＦｅＯ３の組成が多くなればなるほど、圧電体２０ｐのキュリー温度は高くなる。従って、高温雰囲気下での使用の可能性も高くなり、タイヤ内の使用環境においても熱安定性に優れるものとなる。
【００７７】
上記ペロブスカイト型酸化物の相構造は、ＢａＴｉＯ３、ＢｉＦｅＯ３、第３成分の３成分が共存した３相混晶構造になる場合もあるし、ＢａＴｉＯ３、ＢｉＦｅＯ３、及び第３成分が完全固溶して１つの相になる場合もあるし、その他の構造もあり得る。
【００７８】
また、第３成分の結晶系は立方晶系又は疑立方晶系である態様が好ましい。圧電体２０ｐが、上記第１〜第３成分の３相混晶構造であるペロブスカイト型酸化物は、発明者が特開2007-116091号にて提案している電界誘起相転移の系に有効な材料であり、高い圧電性能が得られることを見出している。
【００７９】
上記ＢａＴｉＯ３、ＢｉＦｅＯ３を含みＭＰＢ組成近傍の組成とすることにより、圧電体２０ｐは、上記式（３）及び式（４）を満足する、ｄ定数及びｇ定数の双方が高い圧電体とすることができる。
【００８０】
以上述べたように、圧電体２０ｐはｄ定数及びｇ定数の双方が高い圧電体である。従って、圧電体２０ｐを含む圧電コンポジット２０ａ，ｂはｄ定数及びｇ定数のいずれも高く、発電性能に優れた材料となる。
【００８１】
タイヤ内電力発生装置２は、走行中のタイヤに生じる歪みから電荷を発生させる圧電部を備えており、圧電部に、上記一般式（ＰＸ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物からなる（不可避不純物を含んでもよい）無機圧電体を用いている。かかるペロブスカイト型酸化物は、本発明者らが非鉛系ペロブスカイト型酸化物において、高い圧電性能（ｄ定数）を有するための材料設計手法を発明し、非鉛系ペロブスカイト型酸化物において初めて、鉛系ペロブスカイト型酸化物とほぼ同等の高い圧電性能を有する組成として見出したものである。従って、本発明によれば、高い発電能力を有する非鉛系タイヤ内電力発生装置２及び該装置を用いたタイヤモニタリングシステム１を提供することができる。
【００８２】
また、本発明らは、上記材料設計において、ｄ定数及びｇ定数双方の大きさ、及びそのバランスの優れた組成を見いだした。電力発生装置の発電能力の性能指標は、ｄ定数とｇ定数の積で表されることから、ｄ定数だけでなくｇ定数も高いことが好ましい。従って、かかるペロブスカイト型酸化物からなる無機圧電体（不可避不純物を含んでもよい）を用いることにより、ｄ定数及びｇ定数の双方の大きさの優れた、これまでにない高性能なタイヤ内電力発生装置２とすることができる。
【００８３】
上記した圧電体２０ｐ，及び圧電コンポジット２０ａ，ｂは、センサ３の圧電部３０としても好適である。センサ３は歪センサとして機能することから、よりｇ定数の高い組成とすることが好ましい。また、上記圧電体２０ｐ及び圧電コンポジット２０ａ，ｂは、ｄ定数、ｇ定数ともに優れた組成とすることができる。従って、電極及び圧電部を、タイヤ内電力発生装置２とセンサ３とを同一のものとすることも可能であり、製造上の簡易性の点でも好ましい。
【００８４】
「設計変更」
上記実施形態において、センサ３はタイヤの歪をセンシングするものについて述べたが、感知する特性はこれに制限されない。例えば、温度、タイヤの回転数、車両速度等の特性が上げられる。
【００８５】
また、タイヤ内電力発生装置２が基板上に備えられた態様について説明したが、それに限られるものではない。
【００８６】
また、１−３連結性及び０−３連結性の圧電コンポジットについて説明したが、その連結性は、求められる性能に応じて適した連結性を選べばよい。連結性による性能の違いについては上記した日本セラミックス協会編の文献をはじめとする圧電コンポジットに関する文献に記載されている。
【符号の説明】
【００８７】
１  タイヤモニタリングシステム
２  タイヤ内電力発生装置
３  センサ
４  コントローラ
５  無線周波数装置
２０，３０  圧電部（高分子複合圧電体、圧電コンポジット）
２０ｐ  圧電体
２０ｍ  高分子マトリックス
２１，２２，３１，３２  電極
２３  エネルギー蓄積部
１００  タイヤ  
【図１Ａ】
2011071389.tif 000004
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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