(57)【要約】      （修正有）【課題】自ら発電を行い、外部から電力を供給されることなくタイヤの状態を検知するタイヤモニタ装置を提供すること。【解決手段】温度センサ２２２はタイヤ１３０内部の温度を測定する。圧力センサ２２４はタイヤ１３０の空気圧を測定する。振動センサ２２６はタイヤ１３０の振動を測定する。中央処理装置２４０は、これらのセンサ２２２、２２４、２２６からタイヤ１３０の状態を判断する。発電回路２１０は、タイヤ１３０から得られるエネルギーを用いて、発電を行い、これらのセンサ２２２、２２４、２２６と中央処理装置２４０などに電力を供給する。表示装置３６０はタイヤ１３０の状態を表示する。【選択図】図２
2005022457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤから得られる物理量を検出するセンサと、
前記センサから得られた前記物理量から、前記タイヤの状態を判断する判断手段と、
前記判断手段で判断した前記タイヤの状態を表示する表示手段と、
前記センサ、前記判断手段及び前記表示手段に電力を供給する発電回路とを有するタイヤモニタ装置。
【請求項２】
タイヤから得られる物理量を検出し、前記物理量を送信するタイヤモニタ送信機と、
前記タイヤモニタ送信機から送信された前記物理量を受信し、前記物理量から前記タイヤの状態を表示するタイヤモニタ受信機とからなり、
前記タイヤモニタ送信機は、前記タイヤから得られる前記物理量を検出するセンサと、前記物理量を送信する第１の通信装置と、前記タイヤが有するエネルギーを利用して前記センサと前記通信装置に電力を供給する発電回路とを有し、
前記タイヤモニタ受信機は、前記第１の通信装置から送信された前記物理量を受信する第２の通信装置と、前記物理量から前記タイヤの状態を表示する表示装置とを有するタイヤモニタ装置。
【請求項３】
前記発電回路は、前記タイヤの回転力を利用して回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電器を有し、
前記発電器は、前記タイヤの回転により回転する回転錘と、前記回転錘に固定され前記回転錘と一体に回転する回転軸と、前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する磁石と、前記磁石の外側に配置した電磁石を有する請求項１又は２に記載のタイヤモニタ装置。
【請求項４】
前記発電回路は、前記タイヤが回転することで発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電器を有し、
前記発電器は、一方の電極を前記タイヤを保持するホイールに直接又は間接的に接触さて、他方の電極を前記タイヤの内部に配置し、前記タイヤの有する熱を前記電気エネルギーに変換する熱発電素子を有する請求項１又は２に記載のタイヤモニタ装置。
【請求項５】
前記発電回路は、前記タイヤが回転することを利用して磁束を変化させて電気エネルギーを発生する発電器を有し、
前記発電器は、前記タイヤの内部に配置された発電用コイルと、前記タイヤの外側に配置し、前記タイヤが回転したときに前記発電用コイルと対向する位置に取り付けた磁石とを有する請求項１又は２に記載のタイヤモニタ装置。
【請求項６】
前記発電回路は、前記タイヤが回転することを利用して磁束を変化させてことで電気エネルギーを発生する発電器を有し、
前記発電器は、前記タイヤを保持するホイールに配置された発電用コイルと、前記タイヤの外側に配置し、前記タイヤが回転したときに前記発電用コイルと対向する位置に取り付けた磁石とを有する請求項１又は２に記載のタイヤモニタ装置。
【請求項７】
前記発電回路は、前記発電器が発電した電力を蓄えることができる充電可能な電池を有する請求項１乃至６のいずれかに記載のタイヤモニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用タイヤの状態を測定し、その情報を通知するタイヤモニタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ内部の圧力低下や温度上昇は、交通事故の原因の１つとして良く知られている。タイヤ内部の温度上昇は、タイヤの破裂に直接つながる場合が多く、高速道路などでの重大事故原因の一端を占めている。近年、タイヤ内部の圧力や温度を検知して未然に重大事故を防ぐ取り組みがなされて来ており、タイヤ内部の情報はセンサ類をタイヤ内部に装着して得る事が出来る。タイヤは回転体であることから、センサ類やセンサ類が読み取った情報を処理し、有線や無線を利用して外部（運転者等）に伝える手段を稼働させる。
【０００３】
例えば、圧力検出手段がタイヤの空気圧値を検出する。送信制御手段がマイコンなどを用いて、この空気圧値をタイヤの空気圧信号に変換する。空気圧信号は高周波送信装置により、変調されて高周波信号として送信される。このとき、これらの手段は、電池によって駆動される（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−２０２０号公報（第３−４頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、タイヤの状態を測定する機器を電池駆動する場合、電池の交換などの電力を補給する行為が定期的に必要となる。タイヤの寿命は一般的に走行距離に依存するため、タイヤの交換時期は不定期である。そのため、タイヤの交換と電池の交換とが必ずしも一致せず、タイヤ交換よりも電池交換が先になる場合もあり得る。
【０００６】
一方、タイヤの状態を示す情報は、車両が動いている時に必要な情報である。従って、車両が動いている場合のみタイヤ内部の情報が伝達されれば良い。つまり、車両が動いている時だけタイヤモニタ装置が稼働すれば良いわけである。同様に、車両が動いている時だけ、タイヤモニタ装置に電力が供給されていれば良い事になる。特に、無線を利用してタイヤの状態を通知するような場合において、電池駆動式では一般的に電力が絶えず供給されているので、車両を使用しなくても、電池が消耗してしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は、電力供給が可能なタイヤモニタ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のタイヤモニタ装置は、タイヤから得られる物理量を検出するセンサと、  前記センサから得られた前記物理量から、前記タイヤの状態を判断する判断手段と、前記判断手段で判断した前記タイヤの状態を表示する表示手段と、前記センサ、前記判断手段及び前記表示手段に電力を供給する発電回路とを有する。
【０００９】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、タイヤから得られる物理量を検出し、前記物理量を送信するタイヤモニタ送信機と、前記タイヤモニタ送信機から送信された前記物理量を受信し、前記物理量から前記タイヤの状態を表示するタイヤモニタ受信機とからなり、前記タイヤモニタ送信機は、前記タイヤから得られる前記物理量を検出するセンサと、前記物理量を送信する第１の通信装置と、前記タイヤが有するエネルギーを利用して前記センサと前記通信装置に電力を供給する発電回路とを有し、前記タイヤモニタ受信機は、前記第１の通信装置から送信された前記物理量を受信する第２の通信装置と、前記物理量から前記タイヤの状態を表示する表示装置とを有する。
【００１０】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が、前記タイヤの回転力を利用して回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電器を有し、前記発電器が、前記タイヤの回転により回転する回転錘と、前記回転錘に固定され前記回転錘と一体に回転する回転軸と、前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する磁石と、前記磁石の外側に配置した電磁石を有する。
【００１１】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が前記タイヤが回転することで発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電器を有し、前記発電器が、一方の電極を前記タイヤを保持するホイールに直接又は間接的に接触さて、他方の電極を前記タイヤの内部に配置し、前記タイヤの有する熱を前記電気エネルギーに変換する熱発電素子を有する。
【００１２】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が、前記タイヤが回転することを利用して磁束を変化させて電気エネルギーを発生する発電器を有し、前記発電器が、前記タイヤの内部に配置された発電用コイルと、前記タイヤの外側に配置し、前記タイヤが回転したときに前記発電用コイルと対向する位置に取り付けた磁石とを有する。
【００１３】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が、前記タイヤが回転することを利用して磁束を変化させてことで電気エネルギーを発生する発電器を有し、前記発電器が、前記タイヤを保持するホイールに配置された発電用コイルと、前記タイヤの外側に配置し、前記タイヤが回転したときに前記発電用コイルと対向する位置に取り付けた磁石とを有する。
【００１４】
また、本発明のタイヤモニタ装置は、前記発電回路が、前記発電器が発電した電力を蓄えることができる充電可能な電池を有する。
【００１５】
【発明の実施の態様】
（実施例１）
本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明におけるタイヤモニタ送信機の外観とのその装着状態を示す。
【００１６】
タイヤモニタ送信機１００は、発電機構を有すると共に、タイヤ１３０の空気圧や温度などのタイヤの状態を測定して無線で送信するための電子部品を内蔵するタイヤモニタ送信機本体１１０と、空気をバルブ１４０から構成される。タイヤモニタ送信機１００は、タイヤ１３０の空気バルブ１４０に取り付けられる。
【００１７】
次に、タイヤモニタ送信機のブロック図について説明する。図２は、本発明のタイヤモニタ送信機のブロック図を示す。タイヤモニタ送信機１００は、タイヤ１３０内の温度を測定する温度センサ２２２と、タイヤ１３０内の圧力を測定する圧力センサ２２４と、タイヤ１３０の振動を測定する振動センサ２２６と、これらのセンサ２２２、２２４、２２６から得られた情報を検知する情報検知機構２３０と、検知した情報を情報検知機構２３０とやり取りする中央処理装置２４０と、中央処理装置２４０の処理を行うためにプログラム等を記憶した記憶装置２５０と、中央処理装置２４０が検知した情報をタイヤモニタ受信機３００に送信するために中央処理装置２４０と情報のやり取りを行う通信用無線機２６０と、タイヤモニタ受信機３００へ送信する空中線２７０と、情報検知機構２３０と中央処理装置２４０と記憶装置２５０と通信用無線機２６０に電力を供給する発電回路２１０とからなる。
【００１８】
発電回路２１０は、タイヤ１３０から得られる様々な物理的エネルギーを利用して発電する小型発電器２１２と、発電された交流を直流に変換する全波整流回路２１４と、直流に変換された電力を一定の電圧に保つようにする定電圧回路２１６、一定の電圧になった電力を蓄える二次電池２１８で構成される。
【００１９】
小型発電器２１２は、例えば、１４インチ外形のタイヤの場合、その外周が２，２３３ミリとなり、時速６０キロメートルで走行した場合に１時間で２万７千回転する計算となる。従って、発電にはタイヤ１３０の回転のモーメントを利用した発電器が考えられる。タイヤ１３０のモニタ機能は、タイヤ１３０が走行中に何らかの理由で異常になる事を検知し、タイヤ１３０の異常による事故を未然に防ぐ為の装置である。従って、車両が使われている時のタイヤ１３０内圧力や温度を監視する事が望まれるのであり、車両が使われていない場合や、走っていない場合はタイヤ１３０の情報を必要としない。即ち、タイヤ１３０が回転している時の情報のみが必須となる為、タイヤの回転を用いて発電した電気でシステムを動かし、データを電送する方法が可能となる。
【００２０】
小型発電器２１２は、タイヤの回転エネルギーを電気に変換するので、多くの場合、振幅が変動する脈流や交流が発電される。全波整流回路２１４は、この脈流や交流を直流に変換する。なお、交流等から直流への効率は落ちるが半波整流回路であっても構わない。
【００２１】
また、小型発電器２１２は、タイヤが前進以外に後進する場合も有り、タイヤの回転速度に依って発電量や電圧が変化する。定電圧回路２１６は、小型発電器２１２からの出力を一定にする。定電圧回路２１６には、ツェナーダイオードや３端子レギュレータ等の半導体素子が用いられている。
【００２２】
二次電池２１８は、直流となった電力を蓄えて、各電子部品に電力を供給する。
二次電池２１８は、車両の置かれる環境によって、キャパシタ、蓄電池などの充電可能な電池を適宜用いる。なお、二次電池２１８の充電立ち上がりは、発電した電力を効率的に充電することができるように、立ち上がりの早いものが好ましい。
【００２３】
次にタイヤの状態を受信するタイヤモニタ受信機に付いて説明する。図３はタイヤモニタ受信機のブロック図を示す。なお、図３では４つのタイヤを有する車両の例を示している。タイヤモニタ受信機３００は、第１から第４までのタイヤに装着されたタイヤモニタ送信機１００から送信されるタイヤの状態を表す信号を受信する空中線３１０ａ〜３１０ｄと、受信した信号を復調する通信用無線機３２０ａ〜３２０ｄと、第１〜第４のタイヤの状態を表す信号を受け取るインターフェース３３０と、タイヤの状態を表す信号からタイヤの状態を判断する中央処理装置３４０、タイヤの状態を判断するための各種プログラムを記憶する記憶装置３５０、タイヤの状態を表す表示装置３６０からなる。
【００２４】
タイヤモニタ送信機１００とタイヤモニタ受信機３００の距離が短い方が、ノイズや混信に影響されにくい為、タイヤの状態を受信するタイヤモニタ受信機３００はタイヤモニタ送信機１００に出来るだけ近い距離に有ることが好ましい。従って、タイヤモニタ受信機３００を設置する位置は、タイヤハウジングの中やタイヤの軸を固定するショックアブソーバーの上等に設置するのが好ましい。タイヤモニタ受信機３００からダッシュボードまでケーブルを用いて配線し、ダッシュボード上またはその近傍に表示装置３６０を取り付ける。タイヤモニタ受信機３００が復調したタイヤの状態情報は、ケーブルを通じてダッシュボードの表示装置３６０まで送られ、表示される。なお、タイヤモニタ受信機３００や表示装置３６０の電源は、車両に搭載したバッテリーから供給を受ける事が出来る為、タイヤモニタ送信機１００の様に、独自に発電機構を持つ必要はない。
【００２５】
また、タイヤモニタ受信機３００は、その構造を簡略にする目的から無線を用いる場合、車両のルームミラーの基台の部分に取り付けられることができる。ここに取り付けると、タイヤモニタ送信機１００は、乗用車に於いても比較的大きな電力でデータを送信する必要がある。大型トラックの場合はタイヤとタイヤモニタ受信機３００の距離が増す為に、タイヤモニタ受信機３００が正確なデータを受信できるように、タイヤモニタ送信機１００は更に大きな送信出力が要求される。通常、無線の効率は入力した電力の５０％以下である為、タイヤモニタ送信機１００は大きな電力を消費する事になる。タイヤモニタ送信機１００が送信する内容は基本的には数値データであり、送信時間は短い事が一般的であるが、送信電力の増大は二次電池２１８に大きな負担を掛ける結果となる。タイヤは回転体であり、バランスが重要となるため、タイヤに効率の良い空中線２７０を設置したりや大きな二次電池２１８を搭載する事が難しい。従って、電波を用いてデータを伝達する距離を出来るだけ短くし、タイヤモニタ送信機１００は小型軽量のものが好ましい。
【００２６】
次に、タイヤの状態情報を得て、その値を送信するタイヤモニタ送信機１００の動作に付いて説明する。タイヤ１３０が回転すると、小型発電器２１２が発電を開始する（工程１０１）。タイヤモニタ送信機１００を構成する各種電子回路であるモニタ回路に電力が供給されると（工程１０２）、先ず、中央処理装置２４０が立ち上がる（工程１０３）。中央処理装置２４０は温度センサ２２２、圧力センサ２２４、振動センサ２２６に測定するように命じる（工程１０４）。各センサ２２２、２２４、２２６は情報検知機構２３０にその値を通知する（工程１０５）。情報検知機構２３０はセンサ２２２、２２４、２２６からの値を増幅する信号増幅機構とアナログ値をディジタル値に変換する機構からなっている。情報検知機構２３０は、受け取ったセンサ２２２、２２４、２２６の測定値をアナログ・ディジタル変換し、測定値を数値化する（工程１０６）。情報検知機構２３０は、数値化された測定値を中央処理装置２４０に転送する（工程１０７）。中央処理装置２４０は測定時間と共にその測定値を記憶装置２５０に格納する（工程１０８）。記憶装置２５０は、電源が切れてもその値が消滅しない記憶装置２５０、例えばスタティックＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等が好ましい。中央処理装置２４０は決められた間隔、又は必要に応じて、記憶装置２５０から測定値を取り出し（工程１０９）、その値を通信用無線機２６０に送る（工程１１０）。通信用無線機２６０は受け取った値を高周波変調し、電波として放射する。通信用無線機２６０は消費電力の点から近距離用無線、例えば微弱無線機が好ましい（工程１１１）。
【００２７】
次に、小型発電器の発電機構について説明する。本実施例では、回転錘を用いて回転のエネルギーを電気エネルギーに変える。図５は回転錘を用いた小型発電器の外観図であり、図６は回転錘を用いた小型発電器の断面図である。
【００２８】
回転錘を用いた小型発電器である回転錘式発電器５００は、物理的な回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電器である。回転錘式発電器５００は、回転エネルギーを得る回転錘５１０と、回転錘５１０が回転する回転軸５２０と、電気エネルギーを発生する発電器５３０と出力ケーブル５４０からなる。また、発電器５３０は、回転軸５２０を回転可能に保持するベアリング６１０と、回転軸５２０に固定されてて回転軸５２０とともに回転する磁石６２０と、磁石６２０の外側に配置したコイル６３０で構成されている。
【００２９】
回転錘５１０は、回転軸５２０に固定されおり、回転錘５１０と回転軸５２０は一緒に回転する。回転軸５２０は、２つのベアリング６１０で回転可能に固定されている。この為、回転方向にのみ回転出来る構造になっている。回転軸５２０には磁石６２０が固定されており、その回りを覆う様な形でコイル６３０が配置されている。コイル６３０は発電器本体５３０に固定されている。
【００３０】
次に、回転錘式発電器５００の動作について説明する。図７は回転錘式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の外観図、図８は回転錘式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の装着状態を示す。回転錘５１０が取り付けられた回転軸５２０が回転すると、回転軸５２０に取り付けられた磁石６２０が回転する。磁石６２０が回転する事で、コイル６３０を通過する磁束が変化する。コイル６３０内の磁束が変化すると、コイル６３０内に起電力が起きる。この起電力の向きは、フレミングの左手の法則に従う。回転錘式発電器５００は、中央処理装置２４０等と共に、タイヤモニタ送信機本体７１０の内部に配置されている。タイヤ１３０の状態を表す信号は、空中線７２０からタイヤモニタ受信機３００に送信される。なお、タイヤモニタ送信機本体７１０の上部には、タイヤ１３０に空気を注入する空気バルブ７２０がある。空気バルブ７２０の上部は、空気バルブ用キャップ７３０で保護される。
【００３１】
ここで、回転錘５１０はそれ自体重さが有る。その慣性の為、発電器本体５３０が動いても、直ぐには動かない性質を持つ。つまり、回転錘５１０が回転するのは、発電器本体５３０と回転錘５１０の動きが異なった場合、言い換えれば、発電器本体５３０に加速度がかかった場合に、回転錘５１０が回転した様に見える。ここで、車両の運動に付いて考える。車両は通常、加速や減速を繰り返しながら動く。また、道に沿って左右に方向を変えたりもする。この運動は加速度運動である。従って、タイヤモニタ送信機７００を取り付けたタイヤ１３０を装着した車両の場合、回転錘式発電器５００の回転錘５１０は、走行中に回転している事になる。回転錘５１０が発電器本体５３０に対して回転すると、コイル６３０内部に起電力が起き、発電された事になる。発電された電流は、回転錘５１０の回転向きで流れる向きが変わる為、どちら向きの起電力でも直流電流として変換出来る装置が必要である。発電回路２１０内に全波整流器２１４を用いて整流する事で、発電された無電流向きの異なる起電力を単一向きの脈流に変換し、更に直流に変換することが出来る。従って、発電された起電力を有効に使う事が出来る。
【００３２】
（実施例２）
次に、温度差を用いて発電する熱発電式発電器に付いて説明する。熱発電は温度差を持つ２つの物体で起電力が発生する物理現象、つまり熱電効果を用いた発電方法である。図９は、発電素子を平面上に多数並べた状態を示す状態図である。また、図１０は、熱発電素子が直列に接続された場合の熱発電素子の帯電方向と流れる電流の方向を示す。
【００３３】
車両のタイヤ１３０は走行中に地面との間で摩擦が起こり、摩擦熱が発生する。摩擦熱はタイヤ１３０内部に蓄積され、タイヤ１３０内部は外気温より高い温度となる。実際、バーストと呼ばれるタイヤ１３０の破裂は、タイヤ１３０内の温度が異常に上昇した場合に起こる。従って、外気温とタイヤ１３０内温度の差を使って発電する事が可能である。
【００３４】
この発電方法の特徴は２種類の物質９１０、９３０、特に、金属を接合して金属間に生じる起電力を得る方法だが、発電素子９２０の１個当たりの起電力は非常に弱く、殆どの場合、電圧は数マイクロボルトである。従って、半導体素子を駆動させるには、少なくとも１Ｖ以上の起電力を得る必要が有るため、発電素子９２０を直列につなぎ、必要な電圧を得る方法を取っている。
【００３５】
小さな発電素子９２０を直列に配線する事が出来るので、熱発電素子９２０単体の起電力が非常に小さくても、直列配線する事で大きな電圧を得る事が出来る。
【００３６】
次に、熱発電を用いた発電器をタイヤモニタ送信機に組み込んだ状態に付いて説明する。図１１は、熱発電素子を有するタイヤモニタ送信機の内部を示す。図１１Ａはタイヤモニタ送信機の透視図、図１１Ｂはタイヤモニタ送信機の断面図をぞれぞれ示す。
【００３７】
タイヤモニタ送信機本体１１４０の上面は、金属の板１１２０になっている。金属板１１２０に熱発電素子１１１０が接合されている。金属板１１２０はホイールに伝わる外気温を熱発素子１１１０に伝える役目を持つ。金属板１１２０はタイヤモニタ送信機１１１０がタイヤ１３０に装着される時に、ホイールの金属面１１３０に接触する様に設計されている。空気バルブ７２０と、空気バルブ用キャップ７３０は実施例１と同じである。
【００３８】
図１２は、熱発電式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の取り付け状態を示す図である。タイヤモニタ送信機１１１０は、タイヤ１３０用のホイール１２１０に配置される。構造としても非常に簡単である。しかし、この発電方法では、タイヤ１３０内部の温度が上昇しなければ発電出来ない。つまり、このタイヤモニタ送信機１１１０を装着した車両が充分な距離を走らないと、充分な発電が出来ない事もあり得る。従って、２次電池が充分な電力を保持出来る事が好ましい。
【００３９】
（実施例３）
次に、電磁誘導で発電する方法に付いて説明する。図１３は、本実施例に使われる電磁誘導の原理を示している。電磁誘導とはコイル１３２０の中を通過する磁束の量が変化する時、磁束の数を変化させない方向にコイル１３２０内部に起電力が発生する現象を言う。鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０と磁石１３３０で構成されている。鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０はタイヤ１３０の回転と共に回転し、鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０と磁石１３３０の距離は経時的に変化する。鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０を通過する磁束は、鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０と磁石１３３０の距離の２乗に反比例する。従って、タイヤ１３０が回転する事で、磁石１３３０と鉄心１３１０に巻いたコイル１３２０の距離が変化する為、通過する磁束密度が変化する。時間的変化量はタイヤ１３０の回転が速いほど変化量は大きくなる。
【００４０】
次に、鉄心に巻いたコイルが磁石に近づく場合に付いて説明する。図１４は、タイヤが回転する時に緩衝装置１４３０に取り付けられた磁石とタイヤ上に固定された鉄心に巻いたコイルとの関係を示した模式図である。先ず、鉄心に巻いたコイル１４１０に磁石１４２０に近づくと、通過する磁束の量が増える。コイル１４１０内部には磁束の量を減らす方向に起電力が発生する。図１４Ａはその状態を示す。起電力の向きはフレミングの右手の法則に従う。電流の流れる方向を仮に正の方向とする。次に、鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石１４２０に一番近づいた点に付いて説明する。図１４Ｂは、鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石１４２０に一番近づいた状態を示す状態図である。この点に於いて、鉄心に巻いたコイル１４１０を通過する磁束密度は最大となり、磁束密度の変化が無くなる為、起電力は起きなくなる。更に、鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石から離れて行く場合に付いて説明する。図１４Ｃは鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石１４２０から離れて行く状態を示す状態図である。この場合には鉄心に巻いたコイル１４１０を通過する磁束密度は減少する。磁束密度が減少する事でコイル１４１０内部に起電力が発生するが、電流の向きは鉄心を巻いたコイル１４１０が磁石１４２０に近づく場合と反対になる。つまり、負の方向に電流が流れる。
【００４１】
更に、鉄心に巻いたコイル１４１０が磁石１４２０から最大の距離となった時に付いて説明する。図１４Ｄは、鉄心に巻いたコイルが磁石から最大の距離になった状態を示す状態図である。コイル１４１０を通過する磁束の変化は無くなる為、起電力は発生しなくなる。鉄心に巻いたコイル１４１０と磁石１４２０の距離が最大点を過ぎると、鉄心を巻いたコイル１４１０と磁石１４２０の距離が近づく為に、鉄心に巻いたコイル１４１０を通過する磁束は増加する。従って、起電力が発生する。このときの電流の向きは正の方向となる。タイヤ１３０が回転する事で正の電流が流る状態、電流が流れない状態、負の電流が流れる状態、電流が流れない状態の繰り返しが起こる。つまり、タイヤが回転する事で、交流が発電される事になる。これが図２に示す小型発電器２１２に当たり、ここで発生した交流が全波整流回路２１４で直流に変換される。更に、定電圧回路２１６で電圧を一定にし、二次電池２１８に蓄えられる。二次電池２１８に蓄えられて電力でタイヤモニタ送信機が可動する。
【００４２】
次に、鉄心に巻いたコイル発電装置の装着方法に付いて説明する。装着方法は大きく分けて２つの方法が可能である。図１５は、タイヤモニタ送信機の内部に鉄心にコイルを巻いた発電器が組み入れられる場合を示している。磁石１４２０は緩衝装置１４３０上に固定されている。その位置は、緩衝装置１４３０上で鉄心に巻いたコイル１５１５と磁石の距離が最短になる位置に固定する。鉄心に巻いたコイル１５１５は電磁誘導式タイヤモニタ送信機１５１０内部に固定されており、その形状は空気バルブ形状をしている為、ホイール１５２０上の空気バルブの穴にタイヤモニタ送信機１５１０を固定する。この方法の利点は、タイヤモニタ送信機１５１０内部に鉄心に巻いたコイル１５１５、つまり発電器が組み込まれる為、タイヤモニタ送信機１５１０の外部からの配線が必要無い。ただし、鉄心に巻いたコイル１５１５が磁石１４２０に近づいた時に、充分その距離を縮める事が出来ず、磁束密度の変化を大きく出来ない為、発電効率が落ちる傾向にある。
【００４３】
次に、鉄心を巻いたコイルを、ホイールの内面に固定させて場合に付いて説明する。図１６は、ホイールの内側に１８０度の角度を持って２個の鉄心に巻いたコイルを配置した状態を示す。この方法では、緩衝装置１４３０上の磁石１４２０とホイール１５２０上の鉄心に巻いたコイル１５１５の距離は、両者を動かす事で最適な位置に調整出来る為、タイヤ１３０が回転する事で起こる磁束密度の変化を最大にする事が出来る。従って、鉄心に巻いたコイル１５１５の１個の発電量を高める事ができる。また、ホイール１５２０上に複数の鉄心に巻いたコイル１５１５を配置出来る為、発電量を増やす事ができる。ただし、タイヤモニタ送信機１５１０は、それ自体がタイヤ１３０内部に格納される為、発電した電気を送る送電用の配線が必要となる。
【００４４】
図１７は、複数の発電用コイルと磁石の平面方向における取り付け位置を示したものである。磁石１４２０は、緩衝装置１４３０に取り付ける。鉄心に巻いたコイル１５１５は、タイヤ１３０を外周に取り付けたホイール１５２０に、合い向かう位置に取り付ける。
【００４５】
【発明の効果】
タイヤモニタ装置自身が発電回路を有しているので、外部から電力を供給することなく、タイヤモニタ装置に電力を供給することができる。また、無線通信を利用してタイヤの状態についての情報をやり取りするので、配線を気にすることなく容易にタイヤモニタ装置を装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイヤモニタ送信機の外観とその取り付け位置を示した斜視図である。
【図２】タイヤモニタ送信機のブロック図である。
【図３】タイヤモニタ受信機のブロック図である。
【図４】タイヤモニタ送信機の電源入切に関するフローチャートである。
【図５】回転錘式発電器の外観を示す斜視図である。
【図６】回転錘式発電器の断面図と回転錘側から見た平面図である。
【図７】回転錘式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の外観図である。
【図８】回転錘式発電器を組み込んだタイヤモニタ送信機の装着状態を示す図である。
【図９】熱発電素子の構造を表した透視図である。
【図１０】熱発電素子の発電と電流の流れる方向を表した断面図である。
【図１１】熱発電式発電器を有するタイヤモニタ送信機の透視図及び断面図である。
【図１２】熱発電式発電器を有するタイヤモニタ送信機の装着状態を表した断面図である。
【図１３】電磁誘導を用いた発電方式の原理を示す斜視図である。
【図１４】電磁誘導発電と電流の向きをしめす平面図である。特に、図１４Ａはコイルが磁石に近づく場合、図１４Ｂはコイルと磁石が最短距離の場合、図１４Ｃはコイルが磁石に遠ざかる場合、図１４Ｄはコイルと磁石が最長距離の場合である。
【図１５】電磁誘導式タイヤモニタ送信機において、発電用コイルがタイヤモニタ送信機の内部に有る場合の断面図を示す。
【図１６】電磁誘導式タイヤモニタ送信機において、発電用コイルがタイヤモニタ送信機の外部に有る場合の断面図を示す。
【図１７】発電用コイルと磁石の平面的な位置を表した平面図である。
【符号の説明】
１００  タイヤモニタ送信機
１１０  タイヤモニタ送信機本体
１３０  タイヤ
１４０  空気バルブ
２１０  発電回路
３００  タイヤモニタ受信機
５００  回転錘式発電器
７００  回転錘式発電器を有するタイヤモニタ送信機
１１００  熱発電式発電器を有するタイヤモニタ送信機
１５１０  電磁誘導式発電器を有するタイヤモニタ送信機
【図１】
2005022457.tif 000003
【図２】
2005022457.tif 000004
【図３】
2005022457.tif 000005
【図４】
2005022457.tif 000006
【図５】
2005022457.tif 000007
【図６】
2005022457.tif 000008
【図７】
2005022457.tif 000009
【図８】
2005022457.tif 000010
【図９】
2005022457.tif 000011
【図１０】
2005022457.tif 000012
【図１１】
2005022457.tif 000013
【図１２】
2005022457.tif 000014
【図１３】
2005022457.tif 000015
【図１４】
2005022457.tif 000016
【図１５】
2005022457.tif 000017
【図１６】
2005022457.tif 000018
【図１７】
2005022457.tif 000019