(57)【要約】【課題】検出対象が高温となる場合でも好適に使用可能な環境検出装置を提供する。【解決手段】環境検出装置１は、互いに磁気的に結合する第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２と、第１コイルＬ１に接続される信号発生器１０と、第２コイルＬ２に接続される第１共振回路２１、第２共振回路２２、及び第３共振回路２３と、を備える。第１共振回路２１、第２共振回路２２、及び第３共振回路２３は、互いに並列接続され、それぞれインダクタと、容量と、周辺環境によってインピーダンスが変化する回路素子と、を含む。第２コイルＬ２と任意の共振回路とによる共振周波数が、第２コイルＬ２と他の任意の共振回路とによる共振周波数と異なる。【選択図】図１
2019184533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに磁気的に結合する第１及び第２コイルと、
前記第１コイルに接続される信号発生器と、
前記第２コイルに接続される複数の共振回路と、を備え、
前記複数の共振回路は、互いに並列接続され、
各々の共振回路は、インダクタと、容量と、周辺環境によってインピーダンスが変化する回路素子と、を含み、
前記インダクタ及び前記容量が互いに直列接続され、
前記回路素子は、前記インダクタ及び前記容量の一方に直列接続され、他方に並列接続され、
前記第２コイルと任意の前記共振回路とによる共振周波数が、前記第２コイルと他の任意の前記共振回路とによる共振周波数と異なる、環境検出装置。
【請求項２】
前記第２コイルと各々の共振回路とによる各共振周波数の交流信号を前記信号発生器から出力したときの前記第１コイル又は前記信号発生器の電圧及び電流によって、各々の共振回路に含まれる前記回路素子の周辺環境を検出する、請求項１に記載の環境検出装置。
【請求項３】
前記信号発生器側から見たインピーダンスが極大または極小となる各周波数の交流信号を前記信号発生器から出力したときの前記第１コイル又は前記信号発生器の電圧及び電流によって、各々の共振回路に含まれる前記回路素子の周辺環境を検出する、請求項１に記載の環境検出装置。
【請求項４】
前記第１コイル又は前記信号発生器に流れる電流が極大となる周波数を基に導出される前記第１及び第２コイルの結合係数を、前記周辺環境の検出に利用する、請求項１から３のいずれか一項に記載の環境検出装置。
【請求項５】
前記第１コイルを含む一次側回路と、前記第２コイルを含む二次側回路とが、互いに配線を渡すことのできない第１空間と第２空間に分けて配置される、請求項１から４のいずれか一項に記載の環境検出装置。
【請求項６】
前記周辺環境は、温度、湿度、又は圧力であり、
前記回路素子は、温度検出素子、湿度検出素子、又は圧力検出素子である、請求項１から５のいずれか一項に記載の環境検出装置。
【請求項７】
前記複数の共振回路が、１つ毎に、複数毎に、又は全て、同一パッケージに封止されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の環境検出装置。
【請求項８】
前記第１及び第２コイルの一方の面積が、他方の面積よりも大きい、請求項１から７のいずれか一項に記載の環境検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度等の環境を検出する環境検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばワイヤを引き出せない閉じられた空間内にある対象物の温度を検出したい場合には、当該対象物の温度情報をワイヤレスで空間外に伝送する必要がある。下記特許文献１は、真空パック内の食品の温度測定に利用可能な温度センサを開示する。この温度センサは、サーミスタと抵抗とで電池電圧を分圧し、分圧電圧を、Ａ／Ｄ変換器及びシフトレジスタを介して、発光ダイオードからディジタル信号としてシリアル出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１９８５０１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の温度センサでは、Ａ／Ｄ変換器及びシフトレジスタ等の半導体部品を、検出対象に近接して配置する必要がある。このため、特許文献１の温度センサは、高温となる検出対象に使用するのが困難という課題があった。
【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、その目的は、検出対象が高温となる場合でも好適に使用可能な環境検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、環境検出装置である。この環境検出装置は、
互いに磁気的に結合する第１及び第２コイルと、
前記第１コイルに接続される信号発生器と、
前記第２コイルに接続される複数の共振回路と、を備え、
前記複数の共振回路は、互いに並列接続され、
各々の共振回路は、インダクタと、容量と、周辺環境によってインピーダンスが変化する回路素子と、を含み、
前記インダクタ及び前記容量が互いに直列接続され、
前記回路素子は、前記インダクタ及び前記容量の一方に直列接続され、他方に並列接続され、
前記第２コイルと任意の前記共振回路とによる共振周波数が、前記第２コイルと他の任意の前記共振回路とによる共振周波数と異なる。
【０００７】
前記第２コイルと各々の共振回路とによる各共振周波数の交流信号を前記信号発生器から出力したときの前記第１コイル又は前記信号発生器の電圧及び電流によって、各々の共振回路に含まれる前記回路素子の周辺環境を検出してもよい。
【０００８】
前記信号発生器側から見たインピーダンスが極大または極小となる各周波数の交流信号を前記信号発生器から出力したときの前記第１コイル又は前記信号発生器の電圧及び電流によって、各々の共振回路に含まれる前記回路素子の周辺環境を検出してもよい。
【０００９】
前記第１コイル又は前記信号発生器に流れる電流が極大となる周波数を基に導出される前記第１及び第２コイルの結合係数を、前記周辺環境の検出に利用してもよい。
【００１０】
前記第１コイルを含む一次側回路と、前記第２コイルを含む二次側回路とが、互いに配線を渡すことのできない第１空間と第２空間に分けて配置されてもよい。
【００１１】
前記周辺環境は、温度、湿度、又は圧力であり、
前記回路素子は、温度検出素子、湿度検出素子、又は圧力検出素子であってもよい。
【００１２】
前記複数の共振回路が、１つ毎に、複数毎に、又は全て、同一パッケージに封止されてもよい。
【００１３】
前記第１及び第２コイルの一方の面積が、他方の面積よりも大きくてもよい。
【００１４】
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】
【００１５】
本発明によれば、検出対象が高温となる場合でも好適に使用可能な環境検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る環境検出装置１の概略回路図。
【図２】環境検出装置１における、信号発生器１０の出力する電圧の周波数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）と、の関係を示す、シミュレーションによる特性図。
【図３】環境検出装置１において、第１サーミスタＲ１及び第２サーミスタＲ２の抵抗値を固定し、第３サーミスタＲ３の抵抗値を１ｋΩから１０ｋΩまで変化させた場合における、第３サーミスタＲ３の抵抗値と、信号発生器１０から１Ｖpp（ピークピーク値が１Ｖ）かつ周波数が共振周波数ｆ３の電圧を出力したときに信号発生器１０に流れる電流と、の関係を、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数の値ごとに示した概略グラフ。
【図４】同場合における、第３サーミスタＲ３の抵抗値と、信号発生器１０から１Ｖpp（ピークピーク値が１Ｖ）かつ周波数が共振周波数ｆ２の電圧を出力したときに信号発生器１０に流れる電流と、の関係を、前記結合係数の値ごとに示した概略グラフ。
【図５】同場合における、第３サーミスタＲ３の抵抗値と、信号発生器１０から１Ｖpp（ピークピーク値が１Ｖ）かつ周波数が共振周波数ｆ１の電圧を出力したときに信号発生器１０に流れる電流と、の関係を、前記結合係数の値ごとに示した概略グラフ。
【図６】第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）が極大値となる共振周波数（図２の共振周波数ｆ６）と、の関係を示す概略グラフ。
【図７】本発明の実施の形態２に係る環境検出装置２の概略回路図。
【図８】環境検出装置２における、信号発生器１０の出力する電圧の周波数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）と、の関係を示す、シミュレーションによる特性図。
【図９】本発明の実施の形態３に係る環境検出装置３の概略回路図。
【図１０】環境検出装置３における、信号発生器１０の出力する電圧の周波数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）と、の関係を示す、シミュレーションによる特性図。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る環境検出装置４の概略回路図。
【図１２】環境検出装置４における、信号発生器１０の出力する電圧の周波数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）と、の関係を示す、シミュレーションによる特性図。
【図１３】環境検出装置１〜４における、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２のサイズ及び配置の一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る環境検出装置１の概略回路図である。環境検出装置１は、信号発生器１０と、電流検出手段１１と、コントローラ１２と、第１コイルＬ１と、第２コイルＬ２と、第１共振回路２１と、第２共振回路２２と、第３共振回路２３と、を備える。
【００１９】
信号発生器１０は、出力電圧の周波数が可変である（周波数掃引が可能である）。信号発生器１０の出力端子間に、第１コイルＬ１及び電流検出手段１１が設けられる。電流検出手段１１は、シャント抵抗であってもよいし、非接触電流センサであってもよい。制御部としてのコントローラ１２は、マイコン（マイクロコントローラ）等を含み、各種演算処理を行うと共に、信号発生器１０の出力電圧の周波数を制御する。第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２は、互いに磁気的に結合する。
【００２０】
第１共振回路２１、第２共振回路２２、及び第３共振回路２３は、共に第２コイルＬ２に接続され、かつ互いに並列接続される。第１共振回路２１、第２共振回路２２、及び第３共振回路２３は、好ましくは同一パッケージに封止される。なお、第１共振回路２１、第２共振回路２２、及び第３共振回路２３は、全てが同一パッケージに封止されてもよいし、１つ毎に同一パッケージに封止されてもよいし、１つと２つに分けて同一パッケージに封止されてもよい。また、第１共振回路２１、第２共振回路２２、及び第３共振回路２３は、サーミスタを除く、インダクタ、及び容量のみ全てが同一パッケージに封止されてもよいし、１つ毎に同一パッケージに封止されてもよいし、１つと２つに分けて同一パッケージに封止されてもよい。同様に、共振回路全体ではなく、インダクタ、容量、サーミスタの任意の素子を含まない状態で全てが同一パッケージに封止されてもよいし、１つ毎に同一パッケージに封止されてもよいし、１つと２つに分けて同一パッケージに封止されてもよい。
【００２１】
第１共振回路２１は、第１インダクタＬ３と、第１容量（第１コンデンサ）Ｃ１と、第１サーミスタＲ１と、を含む。第１インダクタＬ３及び第１容量Ｃ１は、互いに直列接続される。第１サーミスタＲ１は、第１インダクタＬ３に直列接続され、第１容量Ｃ１に並列接続される。
【００２２】
第２共振回路２２は、第２インダクタＬ４と、第２容量（第２コンデンサ）Ｃ２と、第２サーミスタＲ２と、を含む。第２インダクタＬ４及び第２容量Ｃ２は、互いに直列接続される。第２サーミスタＲ２は、第２インダクタＬ４に直列接続され、第２容量Ｃ２に並列接続される。
【００２３】
第３共振回路２３は、第３インダクタＬ５と、第３容量（第３コンデンサ）Ｃ３と、第３サーミスタＲ３と、を含む。第３インダクタＬ５及び第３容量Ｃ３は、互いに直列接続される。第３サーミスタＲ３は、第３インダクタＬ５に直列接続され、第３容量Ｃ３に並列接続される。
【００２４】
第１サーミスタＲ１、第２サーミスタＲ２、及び第３サーミスタＲ３は、それぞれ周辺環境によってインピーダンスが変化する回路素子の例示であり、ここでは温度によって抵抗値が変化する受動素子（温度検出素子）である。第１サーミスタＲ１、第２サーミスタＲ２、及び第３サーミスタＲ３は、互いに温度変化の異なりうる位置に設けられる。
【００２５】
環境検出装置１において、信号発生器１０、第１コイルＬ１、電流検出手段１１、及びコントローラ１２は、一次側回路５を構成する。第２コイルＬ２、第１共振回路２１、第２共振回路２２、及び第３共振回路２３は、二次側回路７を構成する。一次側回路５及び二次側回路７は、互いに配線を渡すことのできない第１空間及び第２空間に分けて配置される。第１空間は、非検出対象の空間であり、ケーブルで電源を取ることの可能な通常空間である。第２空間は、検出対象となる環境を有する空間であり、第１空間と仕切り部材で仕切られた閉鎖空間であってもよいし、樹脂やゴム等の検出対象物の内部であってもよい。
【００２６】
各素子の定数の一例を挙げると、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２のインダクタンス値は１００μＨ、第１インダクタＬ３、第２インダクタＬ４、及び第３インダクタＬ５のインダクタンス値は１ｍＨ、第１容量Ｃ１の容量値は１μＦ、第２容量Ｃ２の容量値は１０μＦ、第３容量Ｃ３の容量値は１００μＦ、第１サーミスタＲ１の２５℃における抵抗値は５ｋΩ、第２サーミスタＲ２及び第３サーミスタＲ３の２５℃における抵抗値は１０ｋΩである。なお、以下において、第１コイルＬ１のインダクタンス値、第２コイルＬ２のインダクタンス値、第１インダクタＬ３のインダクタンス値、第２インダクタＬ４のインダクタンス値、第３インダクタＬ５のインダクタンス値、第１サーミスタＲ１の抵抗値、第２サーミスタＲ２の抵抗値、第３サーミスタＲ３の抵抗値、第１容量Ｃ１の容量値、第２容量Ｃ２の容量値、及び第３容量Ｃ３の容量値は、各素子に付した符号（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）によって示す。また、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数はＫとする。
【００２７】
図２は、環境検出装置１における、信号発生器１０の出力する電圧の周波数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）と、の関係を示す、シミュレーションによる特性図である。図２において、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数Ｋは0.9とした。各素子の定数は、上記例示の値とした。図２に示すように、信号発生器１０に流れる電流は、信号発生器１０の出力する電圧の周波数が所定周波数としての共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のときに極小値となり、同電圧の周波数が共振周波数ｆ４、ｆ５、ｆ６のときに極大値となる。すなわち、環境検出装置１において、信号発生器１０側から見たインピーダンスは、同電圧の周波数が共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のときに極大値となり、同電圧の周波数が共振周波数ｆ４、ｆ５、ｆ６のときに極小値となる。
【００２８】
共振周波数ｆ１及びｆ４は、第２コイルＬ２と第１共振回路２１とによる共振周波数である。共振周波数ｆ２及びｆ５は、第２コイルＬ２と第２共振回路２２とによる共振周波数である。共振周波数ｆ３及びｆ６は、第２コイルＬ２と第３共振回路２３とによる共振周波数である。第１共振回路２１、第２共振回路２２、及び第３共振回路２３の各素子の定数は、共振周波数ｆ１〜ｆ６が互いに異なるように設定される。
【００２９】
共振周波数ｆ１〜ｆ６は、Ｌ２≪Ｌ３、Ｌ２≪Ｌ４、かつＬ２≪Ｌ５という条件下で、それぞれ以下の式で示される。
【数１】
2019184533.tif 000003
【数２】
2019184533.tif 000004
また、共振周波数ｆ１における信号発生器１０側からみたインピーダンスＺ１は、第２共振回路２２及び第３共振回路２３のインピーダンスを無視できるという条件下で、以下の式で示される。
【数３】
2019184533.tif 000005
なお、共振周波数ｆ２における信号発生器１０側からみたインピーダンスＺ２は、上記式７における第１共振回路２１の各素子の定数（Ｌ３、Ｃ１、Ｒ１）を、第２共振回路２２の各素子の定数（Ｌ４、Ｃ２、Ｒ２）で置換したものとなる。また、共振周波数ｆ３における信号発生器１０側からみたインピーダンスＺ３は、上記式７における第１共振回路２１の各素子の定数（Ｌ３、Ｃ１、Ｒ１）を、第３共振回路２３の各素子の定数（Ｌ５、Ｃ３、Ｒ３）で置換したものとなる。
【００３０】
共振周波数ｆ１において、第２コイルＬ２及び第２共振回路２２を通る経路のインピーダンス、並びに第２コイルＬ２及び第３共振回路２３を通る経路のインピーダンスは、第２コイルＬ２及び第１共振回路２１を通る経路のインピーダンスよりも十分に大きい。このため、共振周波数ｆ１における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ１は、近似的に、インダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、容量値Ｃ１、抵抗値Ｒ１、及び結合係数Ｋの式で表される（上記式７）。ここで、インダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、及び容量値Ｃ１は既知数である。また、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の相対位置関係から結合係数Ｋを事前に特定できれば、Ｋは既知数である。一方、共振周波数ｆ１における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ１は、信号発生器１０から共振周波数ｆ１の交流信号（ここでは交流電圧）を出力した場合における当該電圧を、同場合に信号発生器１０又は第１コイルＬ１に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）で除することで導出できる。導出したインピーダンスＺ１を用いて、第１サーミスタＲ１の抵抗値Ｒ１を導出し、第１サーミスタＲ１の置かれた場所の現在の温度を検出することができる。温度が高いほど第１サーミスタＲ１の抵抗値は低くなることから、共振周波数ｆ１において信号発生器１０又は第１コイルＬ１に流れる電流は、温度が高いほど大きくなる。
【００３１】
共振周波数ｆ２において、第２コイルＬ２及び第１共振回路２１を通る経路のインピーダンス、並びに第２コイルＬ２及び第３共振回路２３を通る経路のインピーダンスは、第２コイルＬ２及び第２共振回路２２を通る経路のインピーダンスよりも十分に大きい。このため、共振周波数ｆ２における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ２は、近似的に、インダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４、容量値Ｃ２、抵抗値Ｒ２、及び結合係数Ｋの式で表される。ここで、インダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４、及び容量値Ｃ２は既知数である。また、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の相対位置関係から結合係数Ｋを事前に特定できれば、Ｋは既知数である。一方、共振周波数ｆ２における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ２は、信号発生器１０から共振周波数ｆ２の交流信号（ここでは交流電圧）を出力した場合における当該電圧を、同場合に信号発生器１０又は第１コイルＬ１に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）で除することで導出できる。導出したインピーダンスＺ２を用いて、第２サーミスタＲ２の抵抗値Ｒ２を導出し、第２サーミスタＲ２の置かれた場所の現在の温度を検出することができる。温度が高いほど第２サーミスタＲ２の抵抗値は低くなることから、共振周波数ｆ２において信号発生器１０又は第１コイルＬ１に流れる電流は、温度が高いほど大きくなる。
【００３２】
共振周波数ｆ３において、第２コイルＬ２及び第１共振回路２１を通る経路のインピーダンス、並びに第２コイルＬ２及び第２共振回路２２を通る経路のインピーダンスは、第２コイルＬ２及び第３共振回路２３を通る経路のインピーダンスよりも十分に大きい。このため、共振周波数ｆ３における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ３は、近似的に、インダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、容量値Ｃ３、抵抗値Ｒ３、及び結合係数Ｋの式で表される。ここで、インダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、及び容量値Ｃ３は既知数である。また、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の相対位置関係から結合係数Ｋを事前に特定できれば、Ｋは既知数である。一方、共振周波数ｆ３における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ３は、信号発生器１０から共振周波数ｆ３の交流信号（ここでは交流電圧）を出力した場合における当該電圧を、同場合に信号発生器１０又は第１コイルＬ１に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）で除することで導出できる。導出したインピーダンスＺ３を用いて、第３サーミスタＲ３の抵抗値Ｒ３を導出し、第３サーミスタＲ３の置かれた場所の現在の温度を検出することができる。温度が高いほど第３サーミスタＲ３の抵抗値は低くなることから、共振周波数ｆ３において信号発生器１０又は第１コイルＬ１に流れる電流は、温度が高いほど大きくなる。
【００３３】
第１サーミスタＲ１、第２サーミスタＲ２、及び第３サーミスタＲ３の各抵抗値を導出するにあたり、共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３における信号発生器１０側からみたインピーダンスＺ１〜Ｚ３の３つの式を連立方程式として解いてもよい。
【００３４】
上述の共振周波数ｆ４の式（式４）の右辺において、インダクタンス値Ｌ２、Ｌ３及び容量値Ｃ１は既知数である。第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の相対位置関係が不確かで結合係数Ｋを既知数とできない場合、式４の右辺においてＫのみが未知数となる。したがって、信号発生器１０の出力電圧の周波数を変化させながら信号発生器１０又は第１コイルＬ１に流れる電流が極大となる周波数（ｆ４）を特定すれば、結合係数Ｋを導出することができる。ここで導出した結合係数Ｋを、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を導出する際に利用することで、結合係数Ｋが事前に分からない場合でも抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を正確に導出できる。なお、共振周波数ｆ５を特定した場合には、式５から結合係数Ｋを導出することができる。共振周波数ｆ６を特定した場合には、式６から結合係数Ｋを導出することができる。
【００３５】
図３は、環境検出装置１において、第１サーミスタＲ１及び第２サーミスタＲ２の抵抗値を固定し、第３サーミスタＲ３の抵抗値を１ｋΩから１０ｋΩまで変化させた場合における、第３サーミスタＲ３の抵抗値と、信号発生器１０から１Ｖpp（ピークピーク値が１Ｖ）かつ周波数が共振周波数ｆ３の電圧を出力したときに信号発生器１０に流れる電流と、の関係を、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数の値ごとに示した概略グラフである。図３において、Ｋ＝0.99のグラフは、Ｋ＝0.9のグラフとほぼ重なっている（後述の図４及び図５においても同様）。
【００３６】
図３に示すように、結合係数Ｋの値により、第３サーミスタＲ３の抵抗値と、共振周波数ｆ３において信号発生器１０に流れる電流と、の関係は異なる。様々な結合係数Ｋの値における、第３サーミスタＲ３の抵抗値と、共振周波数ｆ３において信号発生器１０に流れる電流と、の関係を事前にテーブルに記憶しておくことで、結合係数Ｋの導出後、共振周波数ｆ３において信号発生器１０に流れる電流から、第３サーミスタＲ３の抵抗値を迅速に導出できる。
【００３７】
図示は省略したが、結合係数Ｋの値により、第２サーミスタＲ２の抵抗値と、共振周波数ｆ２において信号発生器１０に流れる電流と、の関係は異なる。様々な結合係数Ｋの値における、第２サーミスタＲ２の抵抗値と、共振周波数ｆ２において信号発生器１０に流れる電流と、の関係を事前にテーブルに記憶しておくことで、結合係数Ｋの導出後、共振周波数ｆ２において信号発生器１０に流れる電流から、第２サーミスタＲ２の抵抗値を迅速に導出できる。
【００３８】
同様に、図示は省略したが、結合係数Ｋの値により、第１サーミスタＲ１の抵抗値と、共振周波数ｆ１において信号発生器１０に流れる電流と、の関係は異なる。様々な結合係数Ｋの値における、第１サーミスタＲ１の抵抗値と、共振周波数ｆ１において信号発生器１０に流れる電流と、の関係を事前にテーブルに記憶しておくことで、結合係数Ｋの導出後、共振周波数ｆ１において信号発生器１０に流れる電流から、第１サーミスタＲ１の抵抗値を迅速に導出できる。
【００３９】
図４は、環境検出装置１において、第１サーミスタＲ１及び第２サーミスタＲ２の抵抗値を固定し、第３サーミスタＲ３の抵抗値を１ｋΩから１０ｋΩまで変化させた場合における、第３サーミスタＲ３の抵抗値と、信号発生器１０から１Ｖpp（ピークピーク値が１Ｖ）かつ周波数が共振周波数ｆ２の電圧を出力したときに信号発生器１０に流れる電流と、の関係を、前記結合係数の値ごとに示した概略グラフである。図４より、第３サーミスタＲ３の抵抗値が変化しても、信号発生器１０から共振周波数ｆ２の電圧を出力したときに信号発生器１０に流れる電流は変化しない。したがって、共振周波数ｆ２における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ２を用いて第２サーミスタＲ２の抵抗値を導出するにあたり、第３サーミスタＲ３の抵抗値変化の影響は無視できることが分かる。図示は省略したが、同様に第１サーミスタＲ１の抵抗値変化の影響も無視できる。
【００４０】
図５は、環境検出装置１において、第１サーミスタＲ１及び第２サーミスタＲ２の抵抗値を固定し、第３サーミスタＲ３の抵抗値を１ｋΩから１０ｋΩまで変化させた場合における、第３サーミスタＲ３の抵抗値と、信号発生器１０から１Ｖpp（ピークピーク値が１Ｖ）かつ周波数が共振周波数ｆ１の電圧を出力したときに信号発生器１０に流れる電流と、の関係を、前記結合係数の値ごとに示した概略グラフである。図５より、第３サーミスタＲ３の抵抗値が変化しても、信号発生器１０から共振周波数ｆ１の電圧を出力したときに信号発生器１０に流れる電流は変化しない。したがって、共振周波数ｆ１における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ１を用いて第１サーミスタＲ１の抵抗値を導出するにあたり、第３サーミスタＲ３の抵抗値変化の影響は無視できることが分かる。図示は省略したが、同様に第２サーミスタＲ２の抵抗値変化の影響も無視できる。
【００４１】
図示は省略したが、上記と同様に、共振周波数ｆ３における信号発生器１０側から見たインピーダンスＺ３を用いて第３サーミスタＲ３の抵抗値を導出するにあたり、第１サーミスタＲ１及び第２サーミスタＲ２の抵抗値変化の影響は無視できる。
【００４２】
図６は、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）が極大値となる共振周波数（図２の共振周波数ｆ６）と、の関係を示す概略グラフである。図６に示すように、結合係数Ｋが高くなるほど、共振周波数ｆ６は高くなる。図示は省略したが、共振周波数ｆ４、ｆ５についても同様のことがいえる。結合係数Ｋと、共振周波数ｆ６（又は共振周波数ｆ４若しくはｆ５）と、の関係を事前にテーブルに記憶しておくことで、共振周波数ｆ６（又は共振周波数ｆ４若しくはｆ５）の特定後、結合係数Ｋを迅速に導出できる。
【００４３】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００４４】
(1) 検出対象の環境を有する空間に配置される二次側回路７は、受動素子（受動部品）のみで構成され、半導体素子や電源を含まない。このため、環境検出装置１は、検出対象が高温となる場合でも好適に使用可能である。
【００４５】
(2) 結合係数Ｋを既知数とできる場合には、信号発生器１０から共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の電圧を出力し、信号発生器１０に流れる電流を測るだけで、第１サーミスタＲ１、第２サーミスタＲ２、及び第３サーミスタＲ３の各位置での温度を検出（特定）できる。このため、環境検出装置１は構成が簡単でコスト安である。
【００４６】
(3) 結合係数Ｋを導出する構成とすれば、結合係数Ｋが事前に分からない場合でも第１サーミスタＲ１、第２サーミスタＲ２、及び第３サーミスタＲ３の抵抗値を高精度で導出できる。したがって、環境検出装置１は、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２の相対配置を正確に定めることが困難な場合でも、高精度の温度検出が可能である。また、結合係数Ｋを導出する場合でも、特段の追加回路は不要なため、環境検出装置１は構成が簡単でコスト安である。
【００４７】
(4) 第１サーミスタＲ１、第２サーミスタＲ２、及び第３サーミスタＲ３の抵抗値を導出するにあたり、互いに磁気的に結合する第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２は一組で足りるため、各サーミスタに対して別々にコイル組を設ける場合と比較して、部品点数が少なくて済み、コスト安である。
【００４８】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る環境検出装置２の概略回路図である。環境検出装置２は、図１に示した実施の形態１の環境検出装置１と比較して、第１インダクタＬ３と第１容量Ｃ１の位置が互いに入れ替えられ、第２インダクタＬ４と第２容量Ｃ２の位置が互いに入れ替えられ、第３インダクタＬ５と第３容量Ｃ３の位置が互いに入れ替えられた点で相違し、その他の点で一致する。
【００４９】
図８は、環境検出装置２における、信号発生器１０の出力する電圧の周波数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）と、の関係を示す、シミュレーションによる特性図である。図８において、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数Ｋは0.9とした。各素子の定数は、第１サーミスタＲ１の２５℃における抵抗値は１０ｋΩとした他は、図２の場合と同じ値とした。環境検出装置２においても、環境検出装置１と同様に、信号発生器１０に流れる電流は、信号発生器１０の出力する電圧の周波数が共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のときに極小値となり、同電圧の周波数が共振周波数ｆ４、ｆ５、ｆ６のときに極大値となる。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。
【００５０】
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る環境検出装置３の概略回路図である。環境検出装置３は、図１に示した実施の形態１の環境検出装置１と比較して、第１サーミスタＲ１の位置が第１インダクタＬ３と並列かつ第１容量Ｃ１と直列に変更され、第２サーミスタＲ２の位置が第２インダクタＬ４と並列かつ第２容量Ｃ２と直列に変更され、第３サーミスタＲ３の位置が第３インダクタＬ５と並列かつ第３容量Ｃ３と直列に変更された点で相違し、その他の点で一致する。
【００５１】
図１０は、環境検出装置３における、信号発生器１０の出力する電圧の周波数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）と、の関係を示す、シミュレーションによる特性図である。図１０において、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数Ｋは0.9とした。各素子の定数は、図２の場合と同じ値とした。環境検出装置３においても、環境検出装置１と同様に、信号発生器１０に流れる電流は、信号発生器１０の出力する電圧の周波数が共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のときに極小値となり、同電圧の周波数が共振周波数ｆ４、ｆ５、ｆ６のときに極大値となる。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。
【００５２】
（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４に係る環境検出装置４の概略回路図である。環境検出装置４は、図７に示した実施の形態２の環境検出装置２と比較して、第１サーミスタＲ１の位置が第１インダクタＬ３と直列かつ第１容量Ｃ１と並列に変更され、第２サーミスタＲ２の位置が第２インダクタＬ４と直列かつ第２容量Ｃ２と並列に変更され、第３サーミスタＲ３の位置が第３インダクタＬ５と直列かつ第３容量Ｃ３と並列に変更された点で相違し、その他の点で一致する。
【００５３】
図１２は、環境検出装置４における、信号発生器１０の出力する電圧の周波数と、信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）と、の関係を示す、シミュレーションによる特性図である。図１２において、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の結合係数Ｋは0.9とした。各素子の定数は、図２の場合と同じ値とした。環境検出装置４においても、環境検出装置１と同様に、信号発生器１０に流れる電流は、信号発生器１０の出力する電圧の周波数が共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のときに極小値となり、同電圧の周波数が共振周波数ｆ４、ｆ５、ｆ６のときに極大値となる。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。
【００５４】
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。以下、変形例について触れる。
【００５５】
実施の形態では、周辺環境として温度を例示したが、周辺環境は温度に限定されず、例えば湿度又は圧力であってもよい。すなわち、周辺環境によってインピーダンスが変化する回路素子は、サーミスタに限定されず、湿度検出素子（湿度センサ）又は圧力検出素子（圧力センサ）であってもよい。第１インダクタＬ３、第２インダクタＬ４、及び第３インダクタＬ５は、配線等のインダクタンスを利用してもよい。第１容量Ｃ１、第２容量Ｃ２、及び第３容量Ｃ３は、線間容量等であってもよい。信号発生器１０は、電圧出力タイプに限定されず、電流出力タイプであってもよい。この場合、共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３における各インピーダンスは、信号発生器１０から共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の電流を出力した場合における当該電流により、信号発生器１０又は第１コイルＬ１の電圧を除することで導出できる。一組の第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２を利用して検出する環境情報の数は、３つに限定されず、２つ又は４つ以上であってもよい。すなわち、第２コイルＬ２に接続する共振回路の数は、３つに限定されず、２つ又は４つ以上であってもよい。信号発生器１０側から見たインピーダンスが極小となる各周波数（ｆ４〜ｆ６）の交流信号を信号発生器１０から出力したときの第１コイルＬ１又は信号発生器１０の電圧及び電流により、第１サーミスタＲ１〜第３サーミスタＲ３の抵抗値（インピーダンス）を導出し、第１サーミスタＲ１〜第３サーミスタＲ３の周辺環境を特定してもよい。
【００５６】
図１３は、環境検出装置１〜４における、第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２のサイズ及び配置の一例を示す模式図である。図１３に示すように、環境検出装置１〜４において、第２コイルＬ２の面積を第１コイルＬ１の面積よりも大きくしてもよい。第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２の面積の大小関係を逆にしてもよい。このように、境界３５を挟んで対向して互いに磁気的に結合するコイルの一方の面積を他方の面積よりも大きくすることで、両コイルの位置合わせが容易となり、磁気結合を確実にでき、また結合係数のばらつきも抑制できる。
【符号の説明】
【００５７】
１〜４  環境検出装置、１０  信号発生器、１１  電流検出手段、１２  コントローラ（制御部）、２１  第１共振回路、２２  第２共振回路、２３  第３共振回路、３５  境界
【図１】
2019184533.tif 000006
【図２】
2019184533.tif 000007
【図３】
2019184533.tif 000008
【図４】
2019184533.tif 000009
【図５】
2019184533.tif 000010
【図６】
2019184533.tif 000011
【図７】
2019184533.tif 000012
【図８】
2019184533.tif 000013
【図９】
2019184533.tif 000014
【図１０】
2019184533.tif 000015
【図１１】
2019184533.tif 000016
【図１２】
2019184533.tif 000017
【図１３】
2019184533.tif 000018