发电体

本发明涉及发电体。

背景技术：

在日本特开2018-191454号公报(专利文献1)中公开了接触带电式的发电体。根据专利文献1的发电体，对置接触的第1绝缘膜与第2绝缘膜的实际接触面积根据施加至发电体的压力而发生变化，第1绝缘膜和第2绝缘膜带电成相互相反的极性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-191454号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在如专利文献1那样实际接触面积根据所施加的压力而发生变化的发电体中，据认为实际接触面积不易根据配置发电体的环境而发生变化，从而导致发电量的降低。例如在发电体从外部持续受到一定的压力的环境时，即使对发电体进一步施加压力，有时实际接触面积的变化也比通常小。因此，发电体的发电量会下降。

本发明的目的在于提供即使在压力环境下也具有充分的发电量的发电体。

用于解决课题的手段

本发明的第1观点的发电体具备第1部件、第2部件和缓冲材料。第1部件具有形成第1面的第1绝缘膜。第2部件具有形成与上述第1面对置且与上述第1面接触的第2面的第2绝缘膜。缓冲材料配置于上述第1部件的与上述第1面相反的一侧。上述第1部件和上述第2部件构成为上述第1面与上述第2面的实际接触面积对应施加至上述第1部件和上述第2部件的压力发生变化，上述第1绝缘膜和上述第2绝缘膜构成为随着上述实际接触面积发生变化而一者带正电、另一者带负电。

本发明的第2观点的发电体如第1观点的发电体，其中，上述缓冲材料由具有空隙结构的材料构成。

本发明的第3观点的发电体如第1观点或第2观点的发电体，其中，构成上述缓冲材料的材料选自由树脂、橡胶、弹性体和无纺布组成的组。

本发明的第4观点的发电体如第1观点至第3观点中任一项的发电体，其中，构成上述缓冲材料的材料是选自由聚氨酯、有机硅、丙烯酸类树脂、三聚氰胺、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、天然橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、乙烯-丙烯橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、聚乙烯、聚酰胺、丙烯腈纤维、人造丝、聚酯、聚丙烯、芳族聚酰胺、维尼纶、聚乳酸和羊毛组成的组中的一个或两个以上的组合。

本发明的第5观点的发电体如第1观点至第4观点中任一项的发电体，其中，该发电体进一步具备板状的重物，该重物配置于上述缓冲材料与上述第1部件之间，形成对上述第1部件进行按压的按压面。

本发明的第6观点的发电体如第5观点的发电体，其中，上述重物由硬质的材料构成。

本发明的第7观点的发电体如第1观点至第6观点中任一项的发电体，其中，上述第1部件在上述第1面的背面进一步具有按照与上述第1绝缘膜接触的方式配置的第1电极，上述第2部件在上述第2面的背面进一步具有按照与上述第2绝缘膜接触的方式配置的第2电极，上述第1电极和上述第2电极由具有可挠性的材料构成。

本发明的第8观点的轮胎组装体具备：第7观点的发电体；安装于车轮的轮胎；和接受从上述发电体输出的电力的供给的电子设备。上述发电体配置于上述轮胎的内侧。

本发明的第9观点的轮胎组装体如第8观点的轮胎组装体，其中，该轮胎组装体进一步具备储存由上述发电体输出的电力的蓄电池，上述电子设备接受储存于上述蓄电池的电力的供给。

本发明的第10观点的轮胎组装体如第8观点或第9观点的轮胎组装体，其中，在上述电子设备中包含能够与外部的装置进行数据通信的通信装置。

本发明的第11观点的轮胎的监控系统具备：第10观点的轮胎组装体；和能够与上述通信装置进行数据通信的外部控制装置。上述通信装置将由上述发电体输出的电压和电流以及基于电压和电流中的至少一者的物理量中的至少一个输出数据发送至上述外部控制装置，上述外部控制装置基于从上述通信装置接收的输出数据而对与上述轮胎相关的信息进行监控。

本发明的第12观点的轮胎的监控系统如第11观点的轮胎的监控系统，其中，与上述轮胎相关的信息包含与上述轮胎的旋转速度相关的信息、与上述轮胎的磨耗相关的信息和与安装有上述轮胎的车辆所行驶的路面的状态相关的信息中的至少一个。

本发明的第13观点的轮胎的监控系统如第11观点或第12观点的轮胎的监控系统，其中，上述外部控制装置搭载于包含上述轮胎组装体的车辆。

本发明的第14观点的轮胎的监控方法包含下述内容。

·准备安装有第8观点至第10观点中任一项的轮胎组装体的车辆。

·在上述车辆的行驶中收集由上述发电体输出的电压和电流以及基于电压和电流中的至少一者的物理量中的至少一个输出数据。

·基于上述所收集的输出数据而对与上述轮胎相关的信息进行监控。

发明效果

根据本发明，提供即使在压力环境下也具有充分的发电量的发电体。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的发电体的截面示意图。

图2是示出发电体的变化的图。

图3是一个实施方式的传感器模块的截面示意图。

图4是一个实施方式的包装体的立体图。

图5是一个实施方式的轮胎组装体的截面示意图。

图6是示出一个实施方式的监控系统的整体构成的图。

图7是示出监控系统的电构成的框图。

图8是示出使用轮胎的实验装置的构成的图。

图9a是实施例的发电体的截面示意图。

图9b是另一实施例的发电体的截面示意图。

图9c是比较例的发电体的截面示意图。

图10a是实施例的发电体的输出电压的曲线图。

图10b是另一实施例的发电体的输出电压的曲线图。

图10c是比较例的发电体的输出电压的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式的发电体和具备该发电体的轮胎组装体以及利用该轮胎组装体的轮胎的监控系统和监控方法进行说明。

<1.发电体的构成>

图1是示出本发明的一个实施方式的发电体1的构成的截面图。如图1所示，发电体1具备缓冲材料30、重物40、第1部件10和第2部件20，具有各部件依次层积而成的构成。需要说明的是，发电体1的使用时的方向不限于图1所示的方向。

第1部件10具有第1基材130、第1电极120和第1绝缘膜110，各要素从发电体1的外侧朝向内侧依次层积。第1基材130由具有可挠性的材料或具有粘弹性的材料、例如树脂、橡胶或弹性体构成，以使其受到外力而能够变形。本实施方式的第1基材130由有机硅橡胶构成。在第1基材130的与第1电极120接触的侧的表面形成有大量的凹凸。由此，经由第1电极120而在第1绝缘膜110所形成的第1面100再现出与第1基材130的凹凸对应的凹凸。

第1电极120是用于将在第1绝缘膜110产生的电荷取出到发电体1的外部的部分，配置成在第1面100的背面与第1绝缘膜110接触。第1电极120由具有导电性的材料、例如ag、cu等的膜构成。第1电极120具有可挠性，能够追随第1基材130的变形而发生变形。另外，第1电极120在与第1绝缘膜110接触的面再现出与第1基材130的凹凸对应的凹凸。

第1绝缘膜110是由绝缘体构成的膜，具有可挠性。第1绝缘膜110形成第1面100。在第1面100通过第1基材130形成与第1基材130的凹凸对应的凹凸。第1面100与后述的第2绝缘膜210所形成的第2面200面对，与第2面200接触。第1面100与第2面200的实质的接触面积即实际接触面积根据施加至发电体1的压力而发生变化时，第1绝缘膜110带有与第2绝缘膜210相反的极性的电。即，第2绝缘膜210带正电的情况下，第1绝缘膜110带负电。另外，第2绝缘膜210带负电的情况下，第1绝缘膜110带正电。

第1面100的十点平均粗糙度优选为100μm以上2mm以下。需要说明的是，十点平均粗糙度的测定方法遵照jisb0601：2001。

需要说明的是，第1面100与第2面200“接触”的情况下，只要第1面100与第2面200部分地接触即可，可以存在第1面100与第2面200未接触的部分。

第2部件20具有第2基材230、第2电极220和第2绝缘膜210，各要素从发电体1的外侧朝向内侧依次层积。第2基材230由具有可挠性的材料或具有粘弹性的材料、例如树脂、橡胶或弹性体构成，以使其受到外力而能够变形。本实施方式的第2基材230由有机硅橡胶构成。在第2基材230的与第2电极220接触的侧的表面形成有大量的凹凸。由此，经由第2电极220而在第2绝缘膜210所形成的第2面200再现出与第2基材230的凹凸对应的凹凸。

第2电极220是用于将在第2绝缘膜210产生的电荷取出到发电体1的外部的部分，配置成在第2面200的背面与第2绝缘膜210接触。第2电极220由具有导电性的材料、例如ag、cu等的膜构成。第2电极220具有可挠性，能够追随第2基材230的变形而发生变形。另外，第2电极220在与第2绝缘膜210接触的面再现出与第2基材230的凹凸对应的凹凸。

第2绝缘膜210是由与第1绝缘膜110不同的绝缘体构成的膜，具有可挠性。第2绝缘膜210形成第2面200。在第2面200通过第2基材230形成与第2基材230的凹凸对应的凹凸。第2面200与第1绝缘膜110所形成的第1面100面对，与第1面100接触。第1面100与第2面200的实际接触面积根据施加至发电体1的压力而发生变化时，第2绝缘膜210带有与第1绝缘膜110相反的极性的电。即，第1绝缘膜110带正电的情况下，第2绝缘膜210带负电。另外，第1绝缘膜110带负电的情况下，第2绝缘膜210带正电。

第2面200的十点平均粗糙度优选为100μm以上2mm以下。需要说明的是，十点平均粗糙度的测定方法遵照jisb0601：2001。

优选第1绝缘膜110的厚度w1和第2绝缘膜210的厚度w2中的至少一者为20μm以下。另外，更优选厚度w1和厚度w2均为20μm以下。

构成第1绝缘膜110和第2绝缘膜210的材料例如可以选自由类金刚石碳(dlc)、全氟代聚醚、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯(pu)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯丁二烯、天然橡胶、聚丙烯腈、聚碳酸二苯酯、氯化聚醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、四氟化乙烯和六氟化丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(fep)和以其他氟化碳有机物作为主要成分的材料组成的组。

在上述组中，从由于第1绝缘膜110和第2绝缘膜210的摩擦接触所导致的绝缘膜的磨耗少的观点出发，优选硬度高且摩擦系数低的dlc、以润滑性高的氟化碳有机物作为主要成分的材料。另外，从增大发电体1的电动势的观点出发，在该组中，优选选择在带电序列上更远离的物质。需要说明的是，第1绝缘膜110和第2绝缘膜210中的任一个可以带正电，任一个可以带负电。

在本实施方式中，第1绝缘膜110由fep构成，第2绝缘膜210由pu构成。由此，在本实施方式中，第1绝缘膜110成为带负电的绝缘膜，第2绝缘膜210成为带正电的绝缘膜。

第1绝缘膜110和第2绝缘膜210通过以下那样进行动作而带电。如图1所示，第1面100和第2面200均具有凹凸，即使在未对发电体1施加来自外部的压力的状态下，也未完全分离，残留有相互接触的部分。此时，第1面100的平均面与第2面200的平均面之间的距离(平均面间隔)比较大，处于与第1面100和第2面200的实际接触面积比较小的情况等价的状态。接着，在按照第1绝缘膜110与第2绝缘膜210更接近的方式对发电体1施加压力时，第1面100和第2面200的形状发生变化，凹凸略微变得扁平，平均面间隔减少(图2)。换言之，实际接触面积增加。进一步，在消除施加至发电体1的压力时，第1绝缘膜110与第2绝缘膜210再次分离，平均面间隔增加。换言之，实际接触面积减少。这样，在实际接触面积发生变化时，与最初的状态相比，第1绝缘膜110和第2绝缘膜210的带电量增加，在第1电极120和第2电极220中感应出更多的电荷。

需要说明的是，实际接触面积也可以通过使第1绝缘膜110和第2绝缘膜210在面方向相对地移动而变化。因此，施加至发电体1的力中不仅使平均面间隔增加或减少的方向的力有助于发电体1的发电，使第1绝缘膜110和第2绝缘膜210在面方向相对地滑动的力也有助于发电体1的发电。

再次参见图1，重物40配置于第1部件10与后述的缓冲材料30之间，具有与第1基材130的与第1电极120侧相反的侧的面接触的按压面41。重物40优选由硬质的材料构成，并且形成为具有可挠性的平板状。重物40通过其质量而沿第1绝缘膜110和第2绝缘膜210相互靠近的方向对第1部件10和第2部件20施加面压。由此，第1面100与第2面200之间的平均面间隔更均匀地变化。另外，第1面100与第2面200的接触部分和非接触部分更均匀地形成，没有不均而有效地进行第1绝缘膜110和第2绝缘膜210的带电。

如后所述，发电体1有时配置于安装在车辆6的轮胎70的内侧而用于将轮胎70的伸缩变形转换成电力。在一个实施方式中，发电体1按照第1部件10朝向轮胎70的径向内侧、第2部件20朝向径向外侧的方式配置于轮胎70的胎面部700的内侧(参见图5)。发电体1与轮胎70一起在路面上旋转，在最接近路面时，受到来自路面的冲击。据认为，由此导致第1部件10从第2部件20浮起，比较长地维持第1面100与第2面200的接触部分极少的状态，发电体1的发电量降低。

发明人等通过实验对该情况进行了确认。发明人等准备不具备重物40且具备缓冲材料30的发电体1以及具备重物40和缓冲材料30的发电体1，使组装有这些发电体1的轮胎旋转而对发电体1的输出电压进行测定。其结果可知，与具备重物40和缓冲材料30的发电体1相比，不具备重物40且具备缓冲材料30的发电体1中，电压的周期的峰偏向负侧(参见图10a、b)。因此，可以说重物40促进第1绝缘膜110和第2绝缘膜210的均匀的带电，并且抑制由于来自路面的冲击所导致的第1部件10的浮起，从而提高发电体1的发电量。

重物40优选形成为按压面41与第1面100和第2面200的整体重叠。优选按压面41作为整体均匀地构成，但也可以未必由平滑的面形成，例如可以是整体上形成有冲孔等的平板的表面，也可以是网眼状的平板的表面。

对于构成重物40的材料、重物40的质量、密度和厚度没有特别限定，可以根据发电体1的实施方式而适当地选择。作为构成重物40的材料，例如可以举出金属。本实施方式的重物40由不锈钢(sus)形成。

缓冲材料30隔着重物40而配置于第1部件10侧的相反侧。在第1部件10和第2部件20受到第1面100与第2面200相互靠近的方向的力时，缓冲材料30对该力进行缓和，从而确保发电体1的充分的发电量。例如考虑将发电体1组装于轮胎70并与轮胎70一起旋转。第1部件10和第2部件20受到基于轮胎70的内压的力和基于轮胎70的旋转的离心力而被压缩。据认为在这样的环境下，一旦第1面100与第2面200接近，则难以再次远离，实际接触面积的变化不足，结果发电体1的发电量降低。因此，优选缓冲材料30配置于第1部件10和第2部件20的外侧且配置于承受主要压力的方向上，以便能够确保实际接触面积发生变化的余地。

发明人等将省略了缓冲材料30而由第1部件10、第2部件20和重物40构成的发电体组装于实验用的轮胎并使其旋转。其结果可知，与未省略缓冲材料30的发电体相比，在省略了缓冲材料30的发电体中，输出电压显著减小(参见图10c)。因此，可以说缓冲材料30在受到基于轮胎的内压或由于旋转所带来的离心力的压力的环境下，也维持第1部件10和第2部件20的体积，充分确保实际接触面积的变化余地，由此提高发电量。

构成缓冲材料30的材料可以是具有空隙结构的材料，以使其体积容易变化。作为具有空隙结构的材料的例子，可以举出无纺布、海绵、树脂、橡胶或弹性体的发泡体等。无纺布可以由选自聚酰胺、聚乙烯、丙烯腈纤维、人造丝、聚酯、聚丙烯、芳族聚酰胺、维尼纶和聚乳酸中的单独或两个以上的材料构成。另外，无纺布可以是由羊毛构成的毡。作为树脂、橡胶或弹性体的发泡体的例子，可以举出在选自聚氨酯、有机硅、丙烯酸类树脂、三聚氰胺、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(eva)、聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚苯乙烯(ps)、天然橡胶(nr)、丁二烯橡胶(br)、苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)、丁基橡胶(iir)、氯丁橡胶(cr)、乙烯-丙烯橡胶(epdm)、丁腈橡胶(nbr)和氟橡胶(fpm)中的单独或两个以上的材料中适当混炼发泡剂并进行硫化而得到的物质。与独泡相比，树脂、橡胶或弹性体的发泡体的结构更优选连泡。对于构成缓冲材料30的材料，从耐热性高的观点出发，优选羊毛，从使由于第1部件10的浮起和弹回所导致的振动衰减的观点出发，优选树脂、橡胶或弹性体等粘弹性体。通过使第1部件10的振动衰减，不仅发电量变得更大，而且将轮胎70内的发电体1最开始接近路面的时刻和开始远离路面的时刻适当地反映在发电体1输出的电压波形中。

<2.传感器模块的构成>

以下，对包含发电体1的传感器模块(以下简称为模块)8的一个实施方式进行说明。模块8例如如后述那样配置于轮胎70的内部，对与轮胎70相关的信息进行检测，将检测结果输出至车辆6的控制装置60等。模块8所输出的检测结果在例如搭载于车辆6的轮胎的空气压监视系统(tpms)等各种控制系统利用。图3是示出模块8的构成的示意图。另外，在图7中示出模块8的电构成。

发电体1经由第1电极120和第2电极220而与包含蓄电池80、电子设备的电路电连接。由此，发电体1与蓄电池80和电子设备一起构成模块8。在模块8中，发电体1能够对电子设备供给电力。另外，通过其他电子设备对发电体1所输出的物理量进行检测，也能够将发电体1用作传感器。例如将模块8应用于轮胎70的情况下，发电体1所输出的电压的数据例如能够包含与轮胎70的旋转速度相关的信息、与轮胎70的磨耗相关的信息以及与轮胎70所行驶的路面的状态相关的信息。

模块8具备发电体1、蓄电池80和接受从发电体1输出的电力的供给的电子设备，蓄电池80和电子设备经由印刷基板84而电连接。在本实施方式的电子设备中包含微控制器(以下称为微电脑)81、检测装置82、通信装置83。发电体1通过引线85、85而与微电脑81电连接。

微电脑81具备处理器、主存储器和非易失性且能够重写的存储装置。在微电脑81的存储装置中写入用于控制模块8的动作的程序，通过处理器来执行。微电脑81将通过发电体1输出的电力储存于蓄电池80，将所储存的电力根据需要而分配至微电脑81、检测装置82和通信装置83。

另外，微电脑81构成为经由通信装置83而与外部的控制装置进行数据的发送和接收。外部的控制装置例如是后述的车辆6的控制装置60。在从微电脑81发送至控制装置60的数据中包含与发电体1所输出的电力相关的数据、检测装置82所输出的数据。

微电脑81通过未图示的检测电路而对发电体1所输出的电压或电流进行检测。微电脑81将所检测的电压或电流作为时间序列顺序的数据保存于存储装置。微电脑81将保存于存储装置的数据在规定的时机利用通信装置83发送至控制装置60。需要说明的是，所发送的数据可以不是通过检测电路检测的值的数据本身，可以代替其或在其基础上包含基于电压和电流中的至少一者的物理量的数据(例如电力的数据)。

检测装置82是对轮胎70内的状态进行检测的传感器。作为轮胎70内的状态，检测装置82所检测的可以是例如与空气压相关的值、与温度相关的值等。检测装置82将所检测的值输出至微电脑81。

通信装置83包含天线，可以通过无线而与外部的装置进行数据的发送和接收。在本实施方式中，外部的装置包含安装轮胎组装体7的车辆6的控制装置60。

蓄电池80、微电脑81、检测装置82、通信装置83和将它们连接的印刷基板84通过环氧树脂86而一体地封入。由此，防止轮胎70内的水蒸气进入至蓄电池80和各电子设备81～83，并且维持蓄电池80和各电子设备81～83固定于印刷基板84的状态。其中，检测装置82的未图示的检测元件可以是根据需要而从环氧树脂86露出的状态。另外，引线85、85向环氧树脂86的外部延伸。

模块8可以进一步具备将发电体1密封的包装体50。包装体50按照第1部件10、第2部件20、缓冲材料30和重物40不散逸的方式进行集中，并且将发电体1隔断而免受会在轮胎70内产生的水蒸气的影响，限制水蒸气给发电带来的影响。包装体50由透湿度低且具有能够追随轮胎70的变形的程度的可挠性、能够变形的材料构成。作为这样的材料，例如可以举出橡胶或弹性体等。

包装体50只要能够将发电体1密封，则可以构成为任意的形状。图4是包装体50的构成例。如图4所示，包装体50具有大致正方形状的顶面部51、与顶面部51对置的底面部52以及在顶面部51和底面部52之间立起的四个侧面部53，构成为具有由这些部51～53规定的内部空间。进一步，底面部52可以具有法兰部54。

构成包装体50的材料优选拉伸强度高。如上所述，利用基于轮胎70的内压的力和基于旋转的离心力而对组装于轮胎70的内部的发电体1施加在厚度方向上压缩的力。另一方面，还通过来自路面的冲击而对发电体1施加在厚度方向上拉伸的力。因此，优选包装体50由能够耐受这样的力的材料构成。特别是根据以下的假定，构成包装体50的材料的拉伸强度优选为3.6mpa以上。

组装有发电体1的半径r(m)的轮胎70(轮胎组装体7)以行驶速度v(km/h)行驶的情况下，考虑在包装体50的侧面部53产生的应力。作用于缓冲材料30、重物40和第1部件10的离心力使用缓冲材料30、重物40和第1部件10的质量m(g)，用mv²/r表示。现在在轮胎70的行驶速度v为160(km/h)、半径r为0.33(m)、质量m为30(g)时，作用于缓冲材料30、重物40和第1部件10的离心力mv²/r约为180(n)。需要说明的是，作为轮胎70的行驶速度v，假定为由轮胎70的速度记号规定的轮胎70的最高速度。

此处，在使包装体50的一个侧面部53的截面积为a(m²)时，在侧面部53产生的应力p(mpa)用(mv²/r)/a表示。在图4所示的包装体50中，在将侧面部53的一边的长度表示为l1(m)、将侧面部53的厚度表示为l2(m)时，a＝l1×l2。现在在长度l1为0.05(m)、厚度l2为0.001(m)时，应力p(mpa)约为3.6mpa。作为拉伸强度为3.6mpa以上的材料的例子，可以举出天然橡胶(nr)、苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)、丁二烯橡胶(br)、丁基橡胶(iir)。单独或混配两种以上的这些橡胶而成的材料的拉伸强度通常为5mpa～15mpa。需要说明的是，在轮胎的半径r比0.33(m)小时，离心力和应力p比180(n)和3.6mpa大。例如在r＝0.25(m)时，mv²/r约为236(n)，应力p约为4.7(mpa)。因此，根据上述材料可知，在应用于小半径的轮胎的情况下，在包装体50的尺寸保持不变的状态下，也可确保充分的拉伸强度。

<3-1.轮胎组装体的构成>

以下，参照附图对轮胎组装体7的详细构成进行说明。如图6所示，轮胎组装体7安装于车辆6的各车轮。车辆6是四轮车辆，具备左前轮fl、右前轮fr、左后轮rl和右后轮rr。在车轮fl、fr、rl、rr上分别安装有轮胎组装体7a～7d。轮胎组装体7a～7d所安装的车轮不同，但具有相同的结构和功能。因此，有时不将它们进行区别而将轮胎组装体7a～7d称为轮胎组装体7。轮胎组装体7将检测数据发送至搭载于车辆6的控制装置60。

图5是轮胎组装体7的示意性的局部截面图。在图5中，从纸面的里侧朝向近前侧的方向、或从纸面的近前侧朝向里侧的方向是轮胎组装体7的周向。轮胎组装体7具有轮胎70和模块8。轮胎组装体7借助轮71而安装于车辆6的车轮fl、fr、rl、rr。在轮71的周边部形成有轮辋710。

轮胎70由橡胶或弹性体等弹性材料构成，具有胎面部700、胎肩部701、胎侧部702和胎圈部703。胎面部700是对轮胎组装体7的侧周面进行划定的部分，与路面接触而产生摩擦，由此使车辆6前进。胎肩部701是与胎面部700和胎侧部702相邻的部分。胎侧部702为了吸收来自路面的冲击而弯曲，从而产生挠曲。胎圈部703在内部内置有未图示的胎圈线，固定于轮辋710。

模块8配置于轮胎70的内侧。模块8中的包含发电体1的包装体50以外的部分固定于发电体1的附近且固定于轮胎70的内侧面。对于模块8中的发电体1和包装体50以外的部分所固定的位置没有特别限定，例如可以固定于胎面部700、胎肩部701、胎侧部702等。

发电体1按照第2部件20在轮胎70的径向外侧、第1部件10在轮胎70的径向内侧的方式以封入至包装体50内的状态进行配置。在图5所示的例子中，包装体50按照包含法兰部54的底面部52与轮胎70的内侧面接触的方式进行固定。对于包装体50对轮胎70的固定方法没有特别限定，可以进行物理或化学结合。需要说明的是，优选包含发电体1的包装体50固定于胎面部700的内侧，但只要能够利用轮胎70的振动而使发电体1进行发电，则对于其固定的位置没有限定，例如可以固定于胎肩部701或胎侧部702。

<3-2.轮胎组装体的动作>

以下，对轮胎组装体7的动作进行说明。在轮胎组装体7静止的状态下，第1绝缘膜110的第1面100与第2绝缘膜210的第2面200的平均面间隔和实际接触面积不发生变化或几乎不发生变化。因此，在第1电极120和第2电极220中未感应出或几乎未感应出电荷，发电体1所输出的电力为零或微小。

轮胎组装体7在路面上旋转时，胎面部700在与路面接触的部分受到冲击。该冲击传递至整个轮胎70时，吸收冲击，因此特别是在胎侧部702产生挠曲，整个轮胎70发生变形。然后，胎侧部702想要从变形恢复，但经由胎面部700的其他部分而再次受到来自路面的冲击。这样，轮胎70作为整体而反复进行伸缩变形。轮胎70的伸缩变形传递至固定于胎面部700的内侧面的发电体1。发电体1与所传递的轮胎70的伸缩变形对应地发生变形。其结果，第1绝缘膜110与第2绝缘膜210相互靠近或远离，或第1绝缘膜110与第2绝缘膜210的相对的位置在面方向上偏移，从而平均面间隔和实际接触面积发生变化。这样，在第1电极120和第2电极220中感应出电荷，发电体1输出比轮胎组装体7静止时大的电力。

从发电体1取出的电流和第1面100与第2面200的平均面间隔的时间变化成正比。在发电体1隔着胎面部700而在路面上通过时(发电体1最下部的位置最接近路面时)，平均面间隔的时间变化最大，在发电体1所输出的电压波形中出现成对的正与负的峰。因此，从出现峰至出现下一个峰为止的时间表示轮胎组装体7旋转1周的时间，可以说从发电体1所输出的电压的数据能够获取与轮胎组装体7的旋转速度相关的信息。

另外，轮胎组装体7的旋转速度和轮胎组装体7进行旋转的路面等条件相同的情况下，平均面间隔的时间变化在轮胎70正常的情况(未发生磨耗的情况)和轮胎70发生磨耗的情况(出现打滑标记的情况)下不同。对于轮胎70正常的情况和发生磨耗的情况，预先在规定的旋转速度下获取发电体1所输出的电压波形，与在该旋转速度下发电体1所输出的电压波形进行比较，由此能够判定轮胎70是否发生磨耗。因此，可以说从发电体1所输出的电压波形能够获取与构成轮胎组装体7的轮胎70的磨耗相关的信息。

进一步，轮胎组装体7的旋转速度和轮胎70的磨耗程度等条件相同的情况下，平均面间隔的时间变化根据路面的状态(沥青、碎石道、润湿路面等)而不同。对于不同状态的路面，预先获取规定的旋转速度下的发电体1所输出的电压波形，与在该旋转速度下发电体1所输出的电压波形进行比较，由此能够判断当前轮胎组装体7进行旋转的路面(车辆6行驶的路面)的状态。因此，可以说从发电体1所输出的电压波形能够获取与车辆6行驶的路面的状态相关的信息。

微电脑81将从发电体1输出的电力储存于蓄电池80。微电脑81以规定的周期监控微电脑81本身、检测装置82和通信装置83的电池残量，在任意的电池残量成为一定的阈值以下时，对该电池供给储存于蓄电池80的电力。

与电力的分配并行地，微电脑81将所检测的发电体1的输出值和从检测装置82输出的值作为时间序列顺序的数据而保存于存储装置。微电脑81将保存于存储装置的这些数据在规定的时机通过通信装置83发送至控制装置60。数据的发送间隔例如可以为1次/40秒。

<4-1.监控系统的构成>

以下，对包含轮胎组装体7和车辆6的控制装置60的、与轮胎70相关的信息的监控系统(以下有时简称为“系统”)9的构成例进行说明。例如可以在控制装置60的电源打开时，系统9开始以下的监控处理，在车辆6停止并经过一定时间时，停止监控处理。

图6是示出系统9的整体的图，图7是示出系统9的电构成的框图。在系统9中，控制装置60获取从模块8发送的输出数据而对与轮胎70相关的信息进行监控。控制装置60例如对轮胎70的空气压、轮胎70的旋转速度等进行监控。轮胎70的空气压、旋转速度例如用于轮胎的空气压监视系统(tpms)的处理、车辆6的负荷推定的处理等。另外，控制装置60例如对轮胎70的磨耗状态、车辆6行驶的路面的状态进行监控。

控制装置60具备cpu600、i/o接口601、ram602、rom603和非易失性且能够重写的存储装置604。i/o接口601是用于通过有线或无线的方式与显示器65、轮胎组装体7等外部装置进行通信的通信装置。在rom603中保存有用于控制系统9的动作的程序610。程序610从cd-rom或usb存储器等存储介质611写入至rom603。cpu600从rom603读出程序610并执行，由此假想地作为数据获取部620、解析部621和警报输出部622进行动作。在后文对各部的动作的详细内容进行叙述。需要说明的是，程序610的保存位置可以不是rom603，而是存储装置604。另外，ram602和存储装置604适当地用于cpu600的运算。

存储装置604由硬盘或闪存等构成。在存储装置604中预先保存有解析部621用于判定轮胎70胎压是否降低的胎压阈值。胎压阈值可以是低于其则判定为胎压降低的空气压的值。或者，胎压阈值也可以采用从预先保存于存储装置604的各轮胎的空气压的初期值按照预先设定的胎压降低率进行减压而得到的空气压。

另外，在存储装置604中例如作为电压的波形而预先保存有车辆6的各种行驶条件下的发电体1的输出波形。所保存的电压波形例如可以是在轮胎组装体7的规定的旋转速度下轮胎70正常时的波形和轮胎70发生磨耗时的波形。另外，所保存的电压波形例如可以是在轮胎组装体7的规定的旋转速度下车辆6在分别不同的种类的路面上行驶时的波形。进一步，可以针对路面的每个种类而保存轮胎70正常时的波形和轮胎70发生磨耗时的波形。

显示器65只要能够显示出各种信息并传递给用户，则对于方式没有限定。例如可以利用液晶监视器、液晶显示元件、有机el显示器、等离子体显示器等任意的方式来实现。显示器65的安装位置可以适当地选择，例如优选设置于仪表板上等驾驶员容易明白的位置。控制装置60与汽车导航系统连接的情况下，也可以将汽车导航用的监视器用作显示器65，也可以将多信息显示器用作显示器65。

<4-2.监控系统的动作>

以下，说明模块8的检测装置82对与轮胎70的空气压相关的值进行检测的情况的处理。

数据获取部620获取从微电脑81发送的数据。在这些数据中包含检测装置82所检测的与轮胎70的空气压相关的值的数据、微电脑81所检测的发电体1的输出电压的数据和对作为这些数据的发送源的微电脑81(即轮胎组装体7)进行识别的数据。需要说明的是，分别安装有轮胎组装体7a～7d的车轮的位置预先相关联。

解析部621根据与轮胎70的空气压相关的值的数据，针对各个轮胎组装体7，计算出当前的空气压。解析部621对所计算的空气压与保存于存储装置604的胎压阈值进行比较，对是否(异常或正常)存在胎压降低的轮胎70进行判定。另外，解析部621可以通过对轮胎组装体7进行识别的数据而特定出哪个轮胎70胎压降低。在解析部621判定为正常，即任意的轮胎70胎压均未降低时，对于下一次接收的数据反复进行同样的处理。另一方面，在解析部621判定为异常时，对警报输出部622输出胎压降低警报。警报输出部622例如通过在显示器65上显示出警告胎压降低的信息等，将轮胎70胎压降低的内容通知给用户，提醒其进行空气压的调整。

解析部621与此并行或前后地根据发电体1的输出电压的数据而计算出轮胎组装体7的旋转速度。这样，发电体1可以用作速度传感器。另外，所计算的旋转速度可以用于间接式的tpms。进一步，解析部621对发电体1的输出电压的数据与保存于存储装置604的电压波形进行比较，对是否(磨耗或正常)存在磨耗的轮胎70进行判定。解析部621可以通过对轮胎组装体7进行识别的数据而特定出哪个轮胎70发生磨耗。在解析部621判定为正常，即任意的轮胎70均未发生磨耗时，对于下一次接收的数据反复进行同样的处理。另一方面，在解析部621判定为磨耗时，对警报输出部622输出警报。警报输出部622例如通过在显示器65上显示出警告磨耗的信息等，将轮胎70发生磨耗的内容通知给用户，提醒其进行轮胎的更换等。

解析部621与此并行或前后地对发电体1的输出电压的数据与保存于存储装置604的电压波形进行比较，对车辆6当前行驶的路面的状态进行判断。路面的状态的判断例如可以按照一定的时间周期来进行。

<5.变形例>

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，只要不脱离其主旨，则可以进行各种变更。例如，可以进行以下的变更。另外，以下的变形例的要点可以适当地组合。

<5-1>

在上述实施方式中，基于发电体1所输出的电压的时间序列数据而进行与轮胎70相关的信息的监控，但也可以基于在发电体1所连接的电气电路中流通的电流、发电体1所供给的电力等其他物理量的时间序列数据而进行轮胎70的监控。

<5-2>

在上述实施方式中，第1面100和第2面200均具有凹凸形状。但是，也可以按照仅第1面100和第2面200中的任意一者具有凹凸形状的方式构成发电体1。

<5-3>

第1电极120可以将导电性的纤维织成织物状而构成。纤维例如可以采用具有可挠性的cu线、不锈钢线。进一步，可以在该纤维的外周面包覆第1绝缘膜110，由此形成第1面100。同样地，第2电极220可以将导电性的纤维织成织物状而构成，可以在该纤维的外周面包覆第2绝缘膜210，由此形成第2面200。纤维例如可以采用具有可挠性的cu线、不锈钢线。

<5-4>

上述实施方式的发电体1具备重物40。但是，也可以如图9b的例子所示省略重物40而构成发电体1。或者，缓冲材料30具有一定程度的质量，可以作为缓冲材料发挥作用，并且可以兼具重物40的功能。缓冲材料30兼具重物40的功能的情况下，缓冲材料30可以构成为密度随着靠近第1部件10而增大。需要说明的是，可以将由相同材料构成的2个以上的缓冲材料或由不同材料构成的2个以上的缓冲材料适当地层积而构成缓冲材料30。

<5-5>

发电体1可以具备两个以上的第1绝缘膜110、第2绝缘膜210、第1电极120和第1基材130。

<5-6>

在上述实施方式中，控制装置60是车载装置，但也可以为安装有程序610的智能手机、平板电脑、笔记本pc等便携式设备。此时，也可以将上述设备的显示器用作显示器65。

<5-7>

检测装置82作为轮胎70内部的空气压检测装置，不限定检测方式。例如可以使用应变仪式、隔膜式或半导体式的传感器等。另外，检测装置82例如可以是对轮胎70的内部的温度进行检测的温度传感器，也可以是对轮胎70的振动进行检测的振动检测传感器(加速度传感器)。

<5-8>

在上述实施方式的系统9中，解析部621计算出轮胎70的空气压和旋转速度、或进行发电体1的输出波形的比较等处理。但是，系统9可以构成为由微电脑81进行这些处理。此时，可以将预先保存于存储装置604的胎压阈值、发电体1的输出波形保存于微电脑81的存储装置。

<5-9>

包装体50的形状不限于上述实施方式的形状，例如可以省略法兰部54等而适当地进行变更。另外，将发电体1组装于轮胎70的情况下，包装体50的至少一部分可以由轮胎70形成。例如包装体50的底面部52可以由轮胎70的内侧面形成。即，发电体1可以通过被轮胎70的内侧面、侧面部53和顶面部51围绕而密封。

<5-10>

上述实施方式的发电体1组装于轮胎70的内部而构成轮胎组装体7，但发电体1的用途不限于此。

实施例

以下，示出发明人等所进行的实验及其结果。但是，本发明并不限于此。

<实验条件>

分别准备实施例1、2和比较例那样的发电体1a～c配置于轮胎70a的胎面部的内侧面而成的组装体，并组装于图8所示那样的轮胎旋转用的实验装置。通过该实验装置，对组装体施加规定的轮负荷，并且通过旋转带而赋予一定的速度的旋转。发电体的第1电极和第2电极均与组装体的外部的数据记录仪电连接。通过数据记录仪在以一定的旋转速度旋转的期间测量发电体所输出的电压。

轮胎70a的种类在比较例1和实施例1、2中相同，尺寸为215/40r17(直径约为604mm)、内压为200kpa。另外，轮负荷为3kn、旋转速度为40km/h的换算值。

实施例1、2和比较例的发电体1a～c全部具备第1部件10a和第2部件20a，在分别收纳于具有相同构成的包装体50a的状态下组装于轮胎70a的内部。第1部件10a和第2部件20a的构成在发电体1a～c中相同，第1部件10a和第2部件20a均形成为在俯视时1边为50mm的正方形状。如图9a所示，实施例1的发电体1a具备重物40a和缓冲材料30a。如图9b所示，实施例2的发电体1b具备层积于第1部件10a的缓冲材料30a。如图9c所示，比较例的发电体1c具备层积于第1部件10a的重物40a。

重物40a是不锈钢(sus)制的均匀的板，厚度为0.1mm。缓冲材料30a是软质的聚氨酯泡沫，厚度为10mm。重物40a和缓冲材料30与第1部件10a和第2部件20a的尺寸一致，均形成为在俯视时1边为50mm的正方形状。

<实验结果>

发电体的输出电压(v)相对于旋转时间(sec)的曲线图分别示于图10a～c。其中，为了便于说明，在图10a～c中，纵轴的标度各自不同。在实施例1中，输出电压的绝对值最大，峰也以大致均等的大小出现在正负侧。在实施例2中，输出电压的绝对值比实施例1小，峰的值偏向负侧而增大。在比较例中，输出电压的绝对值最小。

由实验结果确认到，在发电体一起具备重物和缓冲材料的情况下，将发电体组装于轮胎的情况下的发电量显著增大。另外确认到，在省略了发电体的重物而仅具备缓冲材料的情况下，也可一定程度确保将发电体组装于轮胎的情况下的发电量。

符号说明

1发电体

6车辆

7轮胎组装体

10第1部件

20第2部件

30缓冲材料

40重物

41按压面

50包装体

60控制装置

70轮胎

100第1面

110第1绝缘膜

120第1电极

130第1基材

200第2面

210第2绝缘膜

220第2电极

230第2基材