JP2017097511A - 無線センサ端末 - Google Patents

Abstract

【課題】外部に露呈する端子を有さない密閉型パッケージからなる無線センサ端末に、外部から予め定めた特定の回路処理を行わせる。【解決手段】センサで検出した情報を、第１のアンテナ３１０を通じて無線送信する無線送信回路２１６と、発電部での発電電力を受けて、蓄電素子に蓄電すると共に、電源電圧を生成する電源制御回路２０１とを、外部に露呈する端子を有さない密閉型パッケージ内に設け、電源電圧を、少なくとも無線送信回路２１６を含む密閉型パッケージ内の各部に供給するようにする無線センサ端末１００である。密閉型パッケージ内に、密閉型パッケージ内の特定の回路に接続されている第２のアンテナを設ける。特定の回路は、第２のアンテナを通じて無線接続される密閉型パッケージの外部の装置に応じて予め定められた処理を実行するように構成されている。【選択図】図２

Description

この発明は、例えば橋梁などの高温、多湿、塩害などの過酷な外部環境に長期にわたって曝される場所に取り付けられる場合に使用して好適な無線センサ端末に関する。

例えば橋梁、トンネル、道路付帯物、法面などの道路インフラの保全のために、それら橋梁等に無線センサ端末を設置して、その無線センサ端末から送られてくるセンサ出力を収集するセンサネットワークシステムが考えられている。

この種の無線センサ端末は、高温、多湿、塩害などの過酷な外部環境に長期にわたって曝される場所に取り付けられることになるので、高耐久性パッケージ構造であることが要求される。

この種の無線センサ端末として、例えば特許文献１（特開２０１３−１２２７１８号公報）には、セラミックからなるパッケージを用いて密閉型の構造とした無線センサノードが提案されている。すなわち、この特許文献１に開示される無線センサノードにおいては、図１３に示すように、複数のセラミック層が積層されて構成されたパッケージ２０の空洞部に、例えば振動発電素子や太陽光発電素子などの環境に依存した発電エネルギーを受けて発電を行う発電素子３０と、この発電素子３０により生成された電力を後段の回路に供給可能な直流電力に変換する変換回路を構成する電源ＩＣ３１およびＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、この変換回路により得られた直流電力を蓄積し、充放電する蓄電素子３３と、加速度センサ３４と、加速度センサ３４の検知信号を無線信号に変換する回路部３５，３７と、無線信号を電波として放射するアンテナ３８が収納されている。そして、蓋部材２１がパッケージ２０と一体的に接合されることで、空洞部を気密封止する構成となっている。特許文献１には、蓋部材２１は、金属製とされる場合のほか、セラミックで構成される場合もあることが記載されている。

この特許文献１の無線センサノードは、セラミックによって、気密構造としたパッケージを用いることにより、設置場所の外部環境に対する耐性を有し、外部電源に依存しないという特徴を有する。

特開２０１３−１２２７１８号公報

上述のような、発電素子を含む電源部が密閉型パッケージ内に収納される無線センサ端末においては、密閉型パッケージとするために、外部に露出する電源スイッチは設けられず、通常は、発電素子を含む電源部からの電源電圧は密閉型パッケージ内の各回路部に常時供給されるように構成される。

無線センサ端末は、使用場所に設置されれば、その環境に応じた発電をする発電素子で発電がなされて、充電制御回路を介して蓄電素子には充電がなされ、常に所定値以上の電源電圧が得られ、正常に動作をするようになる。

ところで、例えばリチウムイオン電池などのバッテリーからなる蓄電素子は、一度、規定電圧（放電終止電圧）以下まで電圧が下がってしまう過放電の状態になると、著しく劣化してしまうことが知られている。そのため、通常、充電制御回路には、蓄電素子の電圧が既定電圧以下とならないようにする制御機能が設けられている。

しかしながら、この種の無線センサ端末は、使用開始前に倉庫などにストックされている状態では、必ずしも、発電素子が発電を行える環境に置かれているとは限らず、この種の密閉型パッケージの構成の無線センサにおいては、蓄電素子に蓄積されている電源電圧が密閉型パッケージ内の回路部で消費されてしまう。このため、この種の無線センサ端末は、倉庫などに長時間ストックされると、蓄電素子の蓄積電圧が既定電圧以下に低下してしまう過放電を生じてしまう恐れがあった。

そのため、この種の無線センサ端末については、蓄電素子の蓄積電圧が既定電圧以下に低下してしまう過放電を生じないように、発電素子が発電を行えない環境に置かれている期間をチェックして、所定期間を経過したら、発電を行える環境に移動させるなどの面倒な在庫管理が必要となるという問題があった。

また、この種の無線センサ端末においては、外部から内部回路や素子の劣化があった場合に、それを把握することができない。さらに、無線センサ端末の動作に不具合が生じた場合には、密閉型パッケージを破壊して、内部回路の不具合解析をするしかなかった。

さらには、従来の無線センサ端末においては、外部に露出する端子部が一切存在しないので、無線センサ端末から電源の供給を受けたり、無線センサ端末にデータを送って受信させたりすることもできなかった。

この発明は、以上の問題点を解決することができるようにした無線センサ端末を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、
少なくとも、
センサと、
前記センサで検出した情報を無線送信する無線送信回路と、
前記無線送信回路に接続されている第１のアンテナと、
発電を行う発電部と、
蓄電素子と、
前記発電部での発電電力を受けて、前記蓄電素子に蓄電すると共に、電源電圧を生成する電源制御回路と、
を、外部に露呈する端子を有さない密閉型パッケージ内に設け、前記電源電圧を、少なくとも前記無線送信回路を含む前記密閉型パッケージ内の各部に供給するようにする無線センサ端末であって、
前記密閉型パッケージ内に、当該密閉型パッケージ内の特定の回路に接続されている第２のアンテナを設け、
前記特定の回路は、前記第２のアンテナを通じて無線接続される前記密閉型パッケージの外部の装置に応じて予め定められた処理を実行するように構成されている
ことを特徴とする無線センサ端末を提供する。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明の無線センサ端末において、
前記特定の回路は、前記電源電圧を、前記無線送信回路を含む前記密閉型パッケージ内の各部に供給する電源供給路に設けたスイッチ回路と、前記スイッチ回路を、前記第２のアンテナを通じて外部から受信した信号に基づいてオン・オフ制御する回路とからなることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明の無線センサ端末において、
前記特定の回路は、前記密閉型パッケージ内の前記センサ及び前記無線送信回路とを含む回路部品の故障または劣化診断のための情報を収集して記憶部に記憶すると共に、前記第２のアンテナを通じた外部からの信号の受信に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記情報を、前記第２のアンテナを通じて外部に送信する回路であることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１の発明の無線センサ端末において、
前記特定の回路は、前記密閉型パッケージの外部の装置に対して、前記電源電圧を前記第２のアンテナを通じて供給する回路であることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１の発明の無線センサ端末において、
前記特定の回路は、前記密閉型パッケージの外部の装置からのデータを前記第２のアンテナを通じて受信して、受信した前記データを前記第１のアンテナを通じて外部に送信する回路であることを特徴とする。

上述の構成の請求項１の発明による無線センサ端末においては、電源制御回路は、発電部で発電された電力に基づいて、蓄電素子に電力を蓄電すると共に、各部に供給する電源電圧を生成する。電源制御回路で生成された電源電圧が、無線送信回路等、密閉型パッケージ内の各部に供給されている状態においては、センサで検出された情報が、無線送信回路及び第１のアンテナを通じて密閉型パッケージの外部に無線送信される。

そして、この発明においては、第２のアンテナに対して、密閉型パッケージの外部の回路が無線接続されると、密閉型パッケージ内の特定の回路が、予め定められた処理を実行する。

特定の回路が、請求項２の発明のように構成されている場合には、第２のアンテナに対して、密閉型パッケージの外部の回路が無線接続されると、密閉型パッケージ内の特定の回路は、無線送信回路を含む各部に電源電圧を供給する電源供給路に設けたスイッチ回路を、第２のアンテナを通じた外部からの信号の受信に基づいてオン・オフ制御する。すなわち、請求項２の発明の無線センサ端末においては、密閉型パッケージの外部から、電源供給路に設けたスイッチ回路をオン・オフ制御することができる。

したがって、無線センサ端末を所定の設置場所に設置する前まではスイッチ回路をオフにしておき、設置場所に設置した後にスイッチ回路をオンにすることで、蓄電素子が、放電終止電圧以下にならないようにすることができる。

また、特定の回路が、請求項３の発明のように構成されている場合には、特定の回路は、密閉型パッケージ内の回路部品の故障または劣化診断のための情報を収集して記憶部に記憶すると共に、第２のアンテナに対して、密閉型パッケージの外部の回路が無線接続されると、記憶部に記憶されている情報を、第２のアンテナを通じて外部に送信する。

したがって、請求項３の発明の無線センサ端末によれば、密閉型パッケージ内の回路部品の故障または劣化診断のための情報を、パッケージに外部端子を設けることなく、密閉型パッケージの外部に無線送信することができる。

また、特定の回路が、請求項４の発明のように構成されている場合には、第２のアンテナに対して、密閉型パッケージの外部の装置が無線接続されると、特定の回路は、電源電圧を第２のアンテナを通じて密閉型パッケージの外部の装置に供給することができる。

また、特定の回路が、請求項５の発明のように構成されている場合には、第２のアンテナに対して、密閉型パッケージの外部の装置が無線接続されると、特定回路は、外部の装置からのデータを第２のアンテナを通じて受信して、受信したデータを第１のアンテナを通じて外部に送信する。したがって、請求項５の発明による無線センサ端末によれば、例えば、自端末に備えていない種別のセンサのセンサデータを外部から取得して、第１のアンテナを通じて外部に送信することができる。

この発明によれば、外部に露呈する端子を有さない密閉型パッケージを有する無線センサ端末において、密閉型パッケージ内に第２のアンテナと、当該第２のアンテナに接続され特定の回路を設けることにより、第２のアンテナに対して、密閉型パッケージの外部の回路が無線接続されると、特定の回路が、予め定められた処理を実行するようにすることができる。

したがって、この発明によれば、特定の回路を、種々の用途の回路として構成しておくことで、外部に露呈する端子を有さない密閉型パッケージを有する無線センサ端末において、外部から密閉型パッケージ内の各部への電源電圧の供給を制御したり、密閉型パッケージ内の各部の回路素子の故障や劣化診断のための情報を外部に送出したり、さらに、密閉型パッケージの外部の装置に電源電圧として供給したり、外部のセンサ装置からセンサデータを受信して無線送信したり、等することができるという効果を奏する。

この発明による無線センサ端末の実施形態の構成例を示す図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態の電子回路構成例を示すブロック図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態の要部の構成例を説明するための図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態の構成例を説明するための図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態における封止結合方法を説明するための図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態における要部の構成例及び外部の装置との関係を示す図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態における要部の構成例及び外部の装置との関係を示す図である。 図８の例の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態における要部の構成例及び外部の装置との関係を示す図である。 図１０の例の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。 この発明による無線センサ端末の実施形態の他の構成例を説明するために用いる図である。 従来の無線センサ端末の構成例を説明するための図である。

以下、この発明による無線センサ端末の実施形態を、図を参照しながら説明する。

図１は、この発明の実施形態の無線センサ端末１００の構成例を説明するための図である。この実施形態の無線センサ端末１００は、外観がほぼ扁平な直方体形状を備えるパッケージ１０１内に、無線センサ端末１００を構成する各電子回路部品が設けられて構成されたものである。図１（Ｂ）は、パッケージ１０１を、外光を取り込む側の面に直交する方向から見たときの無線センサ端末１００を示す図である。そして、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図であり、パッケージ１０１内の構成例を説明するための図である。

パッケージ１０１は、塩害、高温・高湿のような過酷な外部環境に長期に曝されても内部回路の性能を維持できる高耐久性の材料、この実施形態では、非金属材料であって、ガラスと比較して強靭性を備え、軽量で、かつ、電気的絶縁性を有するセラミック材料で構成されている。そして、図１（Ａ）に示すように、パッケージ１０１は、上部が開口とされ、壁部１０２Ｗにより囲まれた凹部１０４を有する箱型のパッケージ本体１０２と、蓋部１０３とからなる。

パッケージ本体１０２は、この実施形態では、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミックス）基板を積層した構成とされている。また、蓋部１０３は、透光性セラミック材料で構成されている。蓋部１０３は、パッケージ本体１０２に対して、その壁部１０２Ｗの端面において、後で詳述する低融点ガラス溶融による接合部材１０５を介して接合されており、これにより、パッケージ１０１は、高気密封止接合された構造とされている。

この実施形態では、パッケージ本体１０２には、自立型の発電部を含む電源系と、振動センサや温度センサなどの複数個のセンサで外部環境因子を検出し、その検出出力を無線送信するための信号処理回路系とからなる電子回路が収納されている。この電子回路の主要な部品は、パッケージ本体１０２の凹部１０４に収納される。ただし、後述するように、無線通信用のアンテナなどの外部と無線接続するためのアンテナは、この実施形態では、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗに埋め込まれて設けられる。そして、この実施形態では、埋め込まれるアンテナは、セラミック層の少なくとも一層を貫通するビア内に充填される導体で形成されたり、セラミック層の間にパターン形状で形成されたり、ビアとパターンの組み合わせで形成される。

［電子回路構成例］
図２は、この実施形態の無線センサ端末１００の電子回路の構成例を示すブロック図であり、電源系２００と、信号処理回路系２１０とからなる。この図２に示すように、この実施形態の無線センサ端末１００の電源系２００は、電源制御回路２０１に対して第１の発電部の例としての太陽電池モジュール２０２と、第２の発電部の例としての振動発電素子２０３と、蓄電素子の例としての蓄電用キャパシタ２０４とが接続されて構成されている。

太陽電池モジュール２０２は、この実施形態では、１または複数個の平板形状の太陽電池セルが面状に配列されて矩形状に構成されている。振動発電素子２０３は、例えば圧電素子を用いたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）として構成される。なお、この振動発電素子２０３は、後述する振動センサ２１２と兼用することができる。

蓄電用キャパシタ２０４は、この例では、１個のキャパシタ（コンデンサ）で構成されるが、複数個のキャパシタで構成してもよい。蓄電用キャパシタ２０４としては、この例では、リチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ）が用いられる。なお、蓄電用キャパシタ２０４は、電気二重層コンデンサで構成してもよい。また、蓄電素子としては、蓄電用キャパシタの代わりに、例えばリチウムイオン電池などの２次電池を用いるようにしてもよい。

電源制御回路２０１は、この例では、エネルギーマネージメントＬＳＩ（Large Scale Integration）として構成されており、太陽電池モジュール２０２からの発電電圧や振動発電素子２０３からの発電電圧を受けて、無線センサ端末１００の電源電圧Ｖｃｃを生成すると共に、余剰の電力により、蓄電用キャパシタ２０４への蓄電を行う。電源制御回路２０１は、太陽電池モジュール２０２からの発電電圧や振動発電素子２０３からの発電電圧から電源電圧Ｖｃｃが生成することができないときには、蓄電用キャパシタ２０４に蓄電されている蓄電電圧を電源電圧Ｖｃｃとして使用するようにする。電源制御回路２０１は、蓄電用キャパシタ２０４の蓄積電圧を監視しており、無線センサ端末１００が長寿命で動作を維持することができるように、例えば既定電圧（放電終止電圧）以下にならないようにする等の電源制御を行う。

電源制御回路２０１は、ＤＣ−ＤＣ変換ＬＳＩを含み、太陽電池モジュール２０２からの発電電圧や振動発電素子２０３からの発電電圧や蓄電用キャパシタ２０４の蓄電電圧から、回路動作電圧以上の電源電圧Ｖｃｃを生成して、蓄電用キャパシタ２０４を通じて出力する。この例では、例えば回路動作電圧は２．２ボルトとされ、蓄電用キャパシタの蓄電電圧は２．２〜３．８ボルトとなるように、電源制御回路２０１は制御する。この場合に、電源制御回路２０１は、処理制御回路２１１からの制御信号による指令に基づき、電源制御処理を動作させるかどうか（イネーブルにするかどうか）を制御するように構成されている。

そして、この実施形態では、電源系２００は、さらに、生成した電源電圧Ｖｃｃを、当該電源系２００から信号処理回路系２１０への供給路中に設けられたスイッチ回路２０５と、電源オン制御回路２０６と、電源オフ制御回路２０７とを備える。スイッチ回路２０５は、電源オン制御回路２０６及び電源オフ制御回路２０７からの制御信号により、それぞれオン及びオフされる。そして、電源オン制御回路２０６及び電源オフ制御回路２０７は、それぞれ、アンテナ３０１及び３０２に接続されている。アンテナ３０１及び３０２は、無線センサ端末１００のパッケージ１０１の外部と無線接続するためのものであり、それぞれ第２のアンテナを構成する。

この実施形態では、アンテナ３０１及び３０２は、無線センサ端末１００の密閉性を損なわないようにするためにパッケージ１０１の外部に露呈しないようにパッケージ１０１内に設けられており、この例では、図１（Ｂ）に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗに埋め込まれて設けられている。

そして、電源オン制御回路２０６及び電源オフ制御回路２０７のそれぞれは、アンテナ３０１及び３０２を通じて外部から信号を受信することで、以下に説明するような予め定められた所定の処理を行う。すなわち、スイッチ回路２０５、電源オン制御回路２０６及び電源オフ制御回路２０７からなる回路部分は、特定の回路の例を構成する。

電源オン制御回路２０６は、アンテナ３０１を通じて無線センサ端末１００のパッケージ１０１の外部からの所定の信号を検出すると、スイッチ回路２０５をオンに制御して、電源系２００で生成された電源電圧Ｖｃｃを信号処理回路系２１０に供給するように構成されている。電源オン制御回路２０６は、この例では、所定の信号として、周波数が例えば８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚの信号をアンテナ３０１を通じて受信及び検出すると、スイッチ回路２０５をオンにするように制御する。アンテナ３０１は、当該周波数が８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚの信号を効率良く受信できるように構成されている。

また、電源オフ制御回路２０７は、アンテナ３０２を通じて外部からの所定の信号を検出すると、スイッチ回路２０５をオフに制御して、電源系２００で生成された電源電圧Ｖｃｃの信号処理回路系２１０への供給を遮断するように構成されている。電源オフ制御回路２０７は、この例では、所定の信号として、周波数が例えば１００ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚの信号をアンテナ３０２を通じて受信及び検出すると、スイッチ回路２０５をオフにするように制御する。アンテナ３０２は、当該周波数が１００ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚの信号を効率良く受信できるように構成されている。

アンテナ３０１及び３０２は、この例では、誘導コイル３０１ａ及び３０２ａの構成とされ、それが埋め込まれているパッケージ本体１０２の壁部に、電源オン用の信号や電源オフ用の信号を送出する装置や機器が、例えば数ｃｍ以内に近づけられたときに、当該装置や機器からの電源オン用の信号や電源オフ用の信号を受信することができるように構成されている。

なお、電源オン制御回路２０６及び電源オフ制御回路２０７の構成及び動作については、さらに、後で詳述する。

信号処理回路系２１０は、無線センサ端末１００の全体を制御するための処理制御回路２１１に対して、振動センサ２１２、温度センサ２１３、故障・劣化診断用センサ２１４などの複数個のセンサが接続されると共に、メモリ２１５、無線送信回路２１６、ＲＦＩＤ回路２１７、データ復調回路２１８、が接続されて構成されている。

そして、電源系２００で生成された電源電圧Ｖｃｃが、スイッチ回路２０５を介して、処理制御回路２１１、振動センサ２１２、温度センサ２１３、故障・劣化診断用センサ２１４、メモリ２１５、無線送信回路２１６、ＲＦＩＤ回路２１７、データ復調回路２１８、のそれぞれに供給されると共に、電力送信制御回路２１９に供給されている。

処理制御回路２１１は、この例では、例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit；マイクロプロセッサユニット）で構成されている。

振動センサ２１２は、無線センサ端末１００が取り付けられた場所の振動を検知対象属性として検出し、検出した振動の情報を処理制御回路２１１に供給するもので、この例では、ＭＥＭＳセンサの構成とされている。温度センサ２１３は、無線センサ端末１００のパッケージ本体１０２の凹部１０４内の温度を検知対象属性として検出し、検出した温度の情報を処理制御回路２１１に供給するもので、これもこの例では、ＭＥＭＳセンサの構成とされている。

故障・劣化診断用センサ２１４は、この例では、信号処理回路系２１０の各回路に流れる電流をチェックすることで、信号処理回路系２１０の各回路の故障・劣化診断を行うようにする。すなわち、信号処理回路系２１０の振動センサ２１２、温度センサ２１３、メモリ２１５、無線送信回路２１６、ＲＦＩＤ回路２１７及びデータ復調回路２１８の各回路部には、電源電圧Ｖｃｃが供給されており、各回路部の電流は、異常・故障状態でなければ一定値である。そこで、図２では図示を省略するが、例えば信号処理回路系２１０の各回路部の供給電源配線部に抵抗を挿入し、その挿入した抵抗の両端間電圧として電流を監視して、各回路部の異常・故障状態の発生を検出するようにすることができる。なお、各回路部毎ではなく、各回路部を複数個のブロック単位に分割して、その分割したブロック単位で、異常・故障状態の発生を検出するようにすることもできる。故障・劣化診断用センサ２１４は、故障・劣化診断の結果情報を処理制御回路２１１に供給する。

故障・劣化診断用センサ２１４は、故障・劣化を検出したときにのみ、その検出した故障・劣化の結果情報を処理制御回路２１１に供給するようにしてもよい。また、処理制御回路２１１が、定期的に故障・劣化診断用センサ２１４にアクセスし、故障・劣化診断用センサ２１４で検出した、その時点の故障・劣化診断の結果情報を取得するようにしてもよい。なお、故障・劣化診断用センサ２１４から処理制御回路２１１に供給される故障・劣化診断の結果情報には、当該故障・診断を行った時刻の情報が付加されている。また、故障・劣化診断用センサ２１４からの情報には、時刻情報を付加せずに、処理制御回路２１１が、故障・劣化診断の結果情報を受け取った時刻を、当該故障・診断を行った時刻の情報として対応付けるようにしてもよい。

メモリ２１５は、処理制御回路２１１で生成された送信情報を、一時記憶する。そして、メモリ２１５は、処理制御回路２１１の制御に基づいて、一時記憶していた送信情報を無線送信回路２１６に供給する。

無線送信回路２１６には、センサデータ送信アンテナ３１０が接続されている。無線送信回路２１６は、処理制御回路２１１の制御を受けて、メモリ２１５を通じて受け取った送信情報を、所定の変調方式の信号に変換して、センサデータ送信アンテナ３１０を通じて、無線センサ端末１００のパッケージ１０１の外部に無線送信する。

センサデータ送信アンテナ３１０は、第１のアンテナを構成しており、パッケージ１０１の外部に露呈しないようにパッケージ１０１内に設けられており、この実施形態では、特に、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗに埋め込まれて設けられている。

そして、この例では、センサデータ送信アンテナ３１０から送信される無線送信信号は、搬送波周波数（キャリア周波数）が、例えば９２０ＭＨｚとされている。そして、無線センサ端末１００からの送信信号は、例えば数十メートルの範囲内に設置されている中継装置に送信され、この中継装置が携帯電話網やインターネットなどを通じて、無線センサ端末１００からのセンサデータを、センサデータの収集管理装置に供給するように構成される。このため、この実施形態では、センサデータ送信アンテナ３１０は、当該高周波を無指向性特性で、例えば数十メートルの範囲に送信することが可能なように構成とされている。

処理制御回路２１１は、時間管理機能を有し、予め定められている適宜のタイミングで振動センサ２１２や温度センサ２１３で検出された振動情報や温度情報のセンサデータを取り込んで送信情報を生成し、メモリ２１５に一時保持する。そして、処理制御回路２１１は、メモリ２１５に一時保持した送信情報を無線送信回路２１６を通じて、センサデータ送信アンテナ３１０から外部に無線送信するように制御する。この実施形態では、振動センサ２１２や温度センサ２１３から取り込んだセンサデータに基づく送信情報の生成及び無線送信は、処理制御回路２１１での時間管理に基づいて、間欠的に実行される。

ＲＦＩＤ回路２１７は、処理制御回路２１１が故障・劣化診断用センサ２１４から取得した故障・劣化診断の結果情報を、処理制御回路２１１から受けて取得して収集し、内蔵するメモリ２１７Ｍに蓄積記憶する。この例では、ＲＦＩＤ回路２１７と、処理制御回路２１１との間は、Ｉ^２Ｃ（Inter-Integrated circuit）バスで接続されている。メモリ２１７Ｍは、この例ではＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）で構成されている。

そして、ＲＦＩＤ回路２１７には、アンテナ３０３が接続されている。アンテナ３０３は、無線センサ端末１００のパッケージ１０１の外部と無線接続するためのものであり、ＲＦＩＤ回路２１７は、このアンテナ３０３を通じて、パッケージ１０１の外部から当該ＲＦＩＤ回路２１７を起動する信号を受け取ると、メモリ２１７Ｍに記憶している故障・劣化の結果情報の履歴情報（時刻情報が付加されており、時系列順に並ぶ履歴情報）を読み出して、アンテナ３０３を通じて外部に送信する処理をするように構成されている。

アンテナ３０３は、第２のアンテナの一例を構成し、ＲＦＩＤ回路２１７は、特定の回路の一例を構成する。すなわち、ＲＦＩＤ回路２１７は、所定の処理として、処理制御回路２１１から故障・劣化診断の結果情報を取得して収集し、収集した故障・劣化診断の結果情報を、アンテナ３０３を通じた外部からの要求により、当該外部にアンテナ３０３を通じて送信する処理を実行するようにする。なお、この実施形態では、ＲＦＩＤ回路２１７と外部との無線の送受信の周波数は、例えば８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚとされており、アンテナ３０３は、この周波数を送受信するものとして構成されている。

なお、この実施形態では、アンテナ３０３は、アンテナ３０１や３０２などと同様に、パッケージ１０１内に設けられており、この実施形態では、特に、図１（Ｂ）に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗに埋め込まれて設けられている。このアンテナ３０３も、前述したアンテナ３０１及び３０２と同様に、この例では、誘導コイル３０３ａの構成とされ、それが埋め込まれているパッケージ本体１０２の壁部に、外部から故障・劣化診断の結果情報を要求して取得する装置や機器が、例えば数ｃｍ以内に近づけられたときに、当該装置や機器からの信号を受信すると共に、当該装置や機器に信号を送信することができるように構成されている。

データ復調回路２１８には、アンテナ３０４が接続されている。アンテナ３０４は、第２のアンテナの一例を構成している。データ復調回路２１８は、特定の回路の一例である。データ復調回路２１８は、このアンテナ３０４を通じて外部からセンサデータを受信したときに、その受信したセンサデータを復調して、処理制御回路２１１に供給するという所定の処理を行う。なお、この実施形態では、データ復調回路２１８が外部から無線で受信する信号（センサデータ）の周波数は、例えば８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚとされており、アンテナ３０３は、この周波数を受信するものとして構成されている。

処理制御回路２１１は、データ復調回路２１８からセンサデータを受け取ると、このセンサデータを、メモリ２１５に一時記憶し、所定のタイミングで無線送信回路２１６からセンサデータ送信アンテナ３１０を通じて送信するように制御する。

なお、この実施形態では、アンテナ３０４は、アンテナ３０１や３０２などと同様に、パッケージ１０１内に設けられており、この例では、図１（Ｂ）に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗに埋め込まれて設けられている。そして、このアンテナ３０３も、前述したアンテナ３０１及び３０２と同様に、この例では、誘導コイル３０４ａの構成とされ、それが埋め込まれているパッケージ本体１０２の壁部に、外部からセンサデータの送信装置や端末機器が、例えば数ｃｍ以内に近づけられたときに、当該送信装置や端末機器からのセンサデータをを受信することができるように構成されている。したがって、アンテナ３０４も、この例では、遠隔地からの電波（電磁波）を受信するように構成する必要はない。

電力送信制御回路２１９には、アンテナ３０５が接続されている。アンテナ３０５は、第２のアンテナの一例であり、電力送信制御回路２１９は、特定の回路の一例である。電力送信制御回路２１９は、アンテナ３０５を通じて無線接続されたパッケージ１０１の外部のセンサ端末などの外部デバイスに対して電源電圧を無線送信により供給するという所定の処理を行う。なお、この実施形態では、電力送信制御回路２１９が外部に電源電圧を無線送信する際の周波数は、例えば１００ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚとされており、アンテナ３０５は、この周波数に対応するものとして構成されている。

なお、この実施形態では、アンテナ３０５は、アンテナ３０１や３０２などと同様に、パッケージ１０１内に設けられており、この実施形態では、特に、図１（Ｂ）に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗに埋め込まれて設けられている。そして、このアンテナ３０５は、この例では、誘導コイル３０５ａの構成とされ、それが埋め込まれているパッケージ本体１０２の壁部に、外部のセンサ端末や外部デバイスが、例えば１０ｃｍ以内に近づけられたときに、当該外部のセンサ端末や外部デバイスのアンテナと電磁結合するように構成されている。電力送信制御回路２１９は、アンテナ３０５と電磁結合されたパッケージ１０１の外部のセンサ端末などの外部デバイスのアンテナを通じて、外部のセンサ端末などの外部デバイスに対して電源電圧を無線送信により供給する。

［パッケージ１０１における電子回路部品の配置例］
この例においては、図１（Ａ）に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの凹部１０４側となる内側の面は、凹部１０４の底面から所定の高さｈ１までは、凹部１０４側に張り出すように構成されている。なお、高さｈ１は、凹部１０４の深さ、すなわち、凹部１０４の底面からパッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの端面までの距離に相当する高さｈ０よりも低い（ｈ１＜ｈ０）ものとされる。

これにより、パッケージ本体１０２の凹部１０４には、図１（Ａ）に示すように階段状となる段差部１０６が設けられている。この段差部１０６は、図１（Ｂ）に示すように、パッケージ本体１０２の４辺の壁部１０２Ｗの内側の全てに亘って形成されている。したがって、凹部１０４は、段差部１０６で囲まれる断面積が小さい小凹部１０４ａと、段差部１０６以外の部分の壁部１０２Ｗで囲ませる断面積が大きい大凹部１０４ｂとを有するものとなる。

そして、この例では、小凹部１０４ａ内の底面部に、太陽電池モジュール２０２と、センサデータ送信アンテナ３１０及びアンテナ３０１〜３０５以外の、上述した電源系２００を構成する各電子部品及び信号処理回路系２１０を構成する各電子部品が配置される。なお、図１（Ａ）では、便宜上、処理制御回路２１１、振動センサ２１２、温度センサ２１３のみを示している。

前述したように、この実施形態では、パッケージ本体１０２は、ＬＴＣＣ基板を積層することで構成されている。そして、図３に示すように、積層されるＬＴＣＣ基板１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，・・・の間に導体パターン１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，・・・を設けると共に、ＬＴＣＣ基板１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，・・・のそれぞれに導体を充填したビア１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ，・・・を必要な箇所に設けることで、図２に示した各電子回路部品間の電気的接続を行うようにしている。

また、ＬＴＣＣ基板からなる壁部１０２Ｗには、小凹部１０４ａに配設されている電源制御回路２０１と太陽電池モジュール２０２との電気的な接続のための導体が充填されているビアが設けられており、段差部１０６の端面において、太陽電池モジュール２０２の端子との電気的な接続がなされる。

そして、センサデータ送信アンテナ３１０は、図１及び図４に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗ内に埋め込まれるようにしてパッケージ１０１に配置される。この実施形態では、センサデータ送信アンテナ３１０は、２個の棒状の導体３１０ａ及び３１０ｂで構成され、無指向性となるように構成される。すなわち、この例では、棒状の導体３１０ａは、その軸心方向が壁部１０２Ｗの高さ方向に沿った方向となるように配置され、また、棒状の導体３１０ｂは、その軸心方向が壁部１０２Ｗの高さ方向に直交する方向となるように配置される。

このように２個の棒状の導体３１０ａ及び３１０ｂを配置したことにより、センサデータ送信アンテナ３１０の指向特性は、これら２個の棒状の導体３１０ａ及び３１０ｂのそれぞれで構成されるアンテナの指向特性を合成したものとなるので、ほぼ無指向性を有するものとすることができる。

これらの棒状の導体３１０ａ及び３１０ｂは、ＬＴＣＣ基板を積層することで壁部１０２Ｗを形成する際に、複数層のＬＴＣＣ基板の少なくとも一層を貫通するビア内に導体を充填することで、壁部１０２Ｗ内に収容されるようにされる。そして、棒状の導体３１０ａ及び３１０ｂと無線送信回路２１６との電気的な接続も、図３に示したように、積層されたＬＴＣＣ基板間の導体パターン（図１（Ａ）では導体パターン１０７ｉとして示す）により行う。

そして、この実施形態では、アンテナ３０１、３０２、３０３、３０４及び３０５も、図１（Ｂ）に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗ内に埋め込まれるようにしてパッケージ１０１に配置される。そして、この例では、アンテナ３０１、３０２、３０３、３０４及び３０５は、それぞれ、前述したように、誘導コイル３０１ａ、３０２ａ、３０３ａ、３０４ａ及び３０５ａで構成される。そして、誘導コイル３０１ａ、３０２ａ、３０３ａ、３０４ａ及び３０５ａのそれぞれは、この例では、コイルの巻回軸心方向（磁束の向き）が壁部１０２Ｗの壁面に直交する方向となるように配置されている。

これら誘導コイル３０１ａ、３０２ａ、３０３ａ、３０４ａ及び３０５ａを、壁部１０２Ｗ内に形成する方法については、例えば特開２００３‐２１８６２６号公報や、ＷＯ２０１４−１１２２４３Ａ１公報などに記載されている方法を用いることができる。ここでは、その説明については省略する。

そして、アンテナ３０１、３０２、３０３、３０４及び３０５のそれぞれを構成する誘導コイル３０１ａ、３０２ａ、３０３ａ、３０４ａ及び３０５ａのそれぞれと、電源オン制御回路２０６、２０７、ＲＦＩＤ回路２１７、データ復調回路２１８及び電力送信制御回路２１９との接続は、棒状の導体３１０ａ及び３１０ｂと無線送信回路２１６との電気的な接続と同様に、積層されたＬＴＣＣ基板間の導体パターンにより行う。

この例の場合、アンテナ３０１〜３０５は、直方体形状を備えるパッケージ１０１の壁部１０２Ｗを構成する４つの平板状壁部分１０２Ｗ１，１０２Ｗ２，１０２Ｗ３，１０２Ｗ４にそれぞれに対して、外部と無線結合（電磁結合）する周波数の違いを考慮した位置に配設されて、できるだけ互いに干渉し合わないように構成されている。

すなわち、この例では、周波数が８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚの信号の受信用とされているアンテナ３０１を構成する誘導コイル３０１ａと、周波数が１００ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚの信号の受信用とされているアンテナ３０２を構成する誘導コイル３０２ａとは、互いに周波数が異なるので、同一の平板状壁部分１０２Ｗ１内に設けられる。また、周波数が８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚの信号の送受信用とされているアンテナ３０３を構成する誘導コイル３０３ａは、平板状壁部分１０２Ｗ１と対向する平板状壁部分１０２Ｗ３内に設けられる。

さらに、周波数が８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚの信号（センサデータ）の受信用とされているアンテナ３０４を構成する誘導コイル３０４ａは、平板状壁部分１０２Ｗ２内に設けられる。また、周波数が１００ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚの送信用のアンテナ３０５を構成する誘導コイル３０５ａは、平板状壁部分１０２Ｗ２内の、アンテナ３０４とは離間した位置に設けられる。

この実施形態の無線センサ端末１００においては、パッケージ１０１の壁部１０２Ｗの各平板状壁部１０２Ｗ１〜１０２Ｗ４の外側の壁面には、埋め込まれているアンテナ３０１〜３０５が接続されている特定の回路の機能に対応する記号、マーク、文字表示等の目印（標識）が、例えば印刷などにより付加表示されて、それぞれのアンテナの位置及び機能を認識するための目印とされている。

なお、センサデータ送信アンテナ３１０は、この例では、棒状の導体３１０ａがアンテナ３０１〜３０５が設けられていない平板状壁部分１０２Ｗ４内に設けられ、棒状の導体３１０ｂが平板状壁部分１０２Ｗ４内の、アンテナ３０３とは離間した位置に設けられる。

そして、この実施形態の太陽電池モジュール２０２は、前述したように、矩形の平板形状を有するが、当該矩形の形状部分は、凹部１０４と相似形とされる。そして、太陽電池モジュール２０２の大きさ（面積）は、パッケージ本体１０２の凹部１０４の小凹部１０４ａの断面積よりも大きく、大凹部１０４ｂの断面積よりも小さいものとされる。そして、太陽電池モジュール２０２は、その周囲部分が、段差部１０６の端面の部分と衝合する状態で、大凹部１０４ｂ内に収納される。なお、前記高さｈ０と高さｈ１との差、すなわち、大凹部１０４ｂの深さ（＝ｈ０−ｈ１）は、太陽電池モジュール２０２の厚さよりも大きくなるように選定されている。

したがって、太陽電池モジュール２０２は、パッケージ本体１０２の大凹部１０４ｂ内にすっぽりと収まる。このため、蓋部１０３に直交する方向から見たとき、太陽電池モジュール２０２の配設位置は、センサデータ送信アンテナ３１０を構成する２個の棒状の導体３１０ａ，３１０ｂが埋め込まれているパッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗとは重ならないようになる。すなわち、センサデータ送信アンテナ３１０は、太陽電池モジュール２０２には、全く邪魔されることなく、無線電波の送受信が可能の状態となる。

太陽電池モジュール２０２は、壁部１０２Ｗに設けられているビアからなる導体を介して、小凹部１０４ａに配設されている電源制御回路２０１に電気的にされると共に、段差部１０６の端面において、例えば接着材などにより接合されて、小凹部１０４ａは、密閉された状態となる。

この場合に、小凹部１０４ａには、少なくとも電子回路部品が空気層に触れることがなくなるように所定の充填材１０９、例えば樹脂が充填される。この充填材１０９の充填により、小凹部１０４ａ内に配設されている電子回路部品は空気層に触れなくなるので、水分や湿気によって、小凹部１０４ａ内の電子回路部品にサビや腐食が生じないようになり、長期にわたる気密性を有することができる。特に、振動センサ２１２及び振動発電素子２０３は、ＭＥＭＳ素子として構成されるが、後述するパッケージ１０１の気密性と相まって、その特性の劣化を防ぎ、性能を維持することができる。

更に、この実施形態では、充填材１０９は、パッケージ本体１０２を構成するセラミック材料（ＬＴＣＣ基板）の熱伝導率以上の高い熱伝導率である高放熱材料で構成される。パッケージ本体１０２の熱伝導率が２Ｗ／ｍｋであるが、充填材１０９は、この例では、その２倍の熱伝導率である４Ｗ／ｍｋ以上の材料が用いられる。これにより、セラミック材料からなるパッケージ１０１自体が、熱伝導率が高く高放熱材料であることと相まって、小凹部１０４ａ内の温度の上昇を抑えて、小凹部１０４ａ内の電子回路部品が安定した動作を確保することができるようになる。

なお、太陽電池モジュール２０２で覆われる小凹部１０４ａに充填材１０９を充填する方法の例としては、例えばゲル状の樹脂からなる充填材１０９により小凹部１０４ａ内を満たしておき、その上から太陽電池モジュール２０２を、段差部１０６において接合して、小凹部１０４ａを密閉するようにする方法を用いる。この場合に、充填材１０９により小凹部１０４ａ内の電子回路部品が空気層に触れないようにすればよいので、太陽電池モジュール２０２との間では、僅かな空間の隙間があってもよい。

また、太陽電池モジュール２０２で覆われる小凹部１０４ａに充填材１０９を充填する方法の例としては、段差部１０６の一部に、段差部１０６の端面と小凹部１０４ａに対面する側壁面との間を連通する孔（注入孔と空気抜き孔）を形成しておき、太陽電池モジュール２０２で覆って小凹部１０４ａを密閉した後に、形成されている段差部１０６の孔を通じて液状の充填材１０９を注入し、充填が終了したら、段差部１０６に形成されている孔を塞ぐようにする方法を用いるようにしてもよい。

以上のようにして、電子回路部品が小凹部１０４ａに配置されると共に、小凹部１０４ａ内が充填材１０９で充填され、太陽電池モジュール２０２により小凹部１０４ａが密閉されるようにされた後、パッケージ本体１０２に対して蓋部１０３が封止接合されることで、凹部１０４が密閉されて、パッケージ１０１は気密性を有するものとなる。

この場合に、蓋部１０３は、前述したように、凹部１０４内の太陽電池モジュール２０２への入射光を透過させる必要があるので、この実施形態では、透光性セラミック（アルミナ）で構成される。この透光性セラミック材料は、ガラスと比較して強靭性を備え、軽量でかつ電気的絶縁性を持ち、光透過性を有する。この蓋部１０３を構成する透光性セラミックとガラスとの主な特性の比較表を図５に示す。

図５の表から明らかなように、透光性セラミックからなる蓋部１０３は、ガラスよりも熱伝導率が高く、また、パッケージ本体１０２を構成するセラミック材料であるＬＴＣＣの熱伝導率（４Ｗ／ｍｋ）よりも高いので、入射光により大凹部１０４ｂの空間の温度が上昇しても、この蓋部１０３を通じて効率よく放熱されるという効果を奏する。更に、透光性セラミックは、ガラスよりも耐熱性が高いので、この実施形態では、この耐熱性の高さを利用して、透光性セラミックからなる蓋部１０３を、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの端面に、例えばレーザーによる局所加熱で低温・高気密封止接合をするようにする。

パッケージ本体１０２と蓋部１０３とを接合部材を用いて接合する場合、従来は、パッケージ本体１０２及び蓋部１０３の全体に対して接合部材の溶融温度よりも高い温度となるように熱を加えることで当該接合部材を溶融させ、その後冷却することで接合部材を固化させるようにする。しかし、この方法では、パッケージ１０１全体の温度が高くなって、小凹部１０４ａ内部に搭載される電子回路部品の実装に半田が使用できなくなり、実装コストが高くなってしまう。

そこで、この実施形態では、図６に示すように、蓋部１０３の周縁の、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの端面との接合部のみを、レーザーＬＺにより加熱することで、パッケージ本体１０２に対して蓋部１０３を封止接合するようにする。そして、この実施形態では、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの端面と、蓋部１０３との間に設ける接合部材１０５としては、低融点材料、この例では、低融点ガラスを用いる。

さらに、この実施形態では、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗには、レーザーＬＺによる熱を放熱するための放熱ビア１１０が、複数層のＬＴＣＣ基板の少なくとも一層を貫通するビア内に導体を充填することで埋め込まれて設けられている。この例では、放熱ビア１１０は、壁部１０２Ｗを構成する複数層のＬＴＣＣの全層を貫通し、端部がパッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの端面に露呈して放熱し易くなるように設けられている。

この放熱ビア１１０は、パッケージ本体１０２を構成するセラミック材料（ＬＴＣＣ基板）の熱伝導率以上の高い熱伝導率であって放熱特性の良い導体が、当該ビア内に充電されて構成されている。この例では、熱伝導率が、ＬＴＣＣ基板の熱伝導率の２倍の熱伝導率である４Ｗ／ｍｋ以上の材料、例えば銀がビア内に充填されて構成されている。この放熱ビア１１０は、図１（Ｂ）に示すように、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗに、所定間隔で、複数個が埋め込まれて設けられている。

パッケージ本体１０２に対して蓋部１０３を封止接合する際には、この例では、図６に示すように、レーザーＬＺを、蓋部１０３に直交する方向から、当該蓋部１０３の周縁に沿って走査するように照射する。すると、蓋部１０３とパッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの端面との間の低融点ガラスからなる接合部材１０５が溶融し、蓋部１０３とパッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの端面とを接合する状態となる。その後、レーザーＬＺの照射が停止されることで接合部分が冷却され、低融点ガラスが固化して、蓋部１０３とパッケージ本体１０２が接合され、密閉構造のパッケージ１０１となる。

この場合に、レーザーＬＺの照射によりパッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗが加熱されるが、加熱が局所的であることと、接合部材１０５が低融点ガラスであることと、複数個の放熱ビア１１０の存在によりパッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗが効率良く放熱されることにより、パッケージ本体１０２の小凹部１０４ａ内に収納されている電子回路部品同士の電気的な接続に半田が使用されていても、当該半田が溶け出すような高温にはならず、部品間の電気的な接続に不具合が生じることはない。

なお、図１（Ｂ）に示すように、この実施形態の無線センサ端末１００は、パッケージ本体１０２の底部側には、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗよりも、当該壁部１０２Ｗに直交する方向に突出するように、鍔部１０２Ｆが形成されている。そして、この鍔部１０２Ｆに取り付け用の貫通孔１０２Ｆａ，１０２Ｆｂ，１０２Ｆｃ，１０２Ｆｄが形成されており、この貫通孔１０２Ｆａ，１０２Ｆｂ，１０２Ｆｃ，１０２Ｆｄ及び取り付け対象部に穿かれた貫通孔を介して、例えば、セラミックからなるボルトを貫通させ、セラミックからなるナットで固定するようにすることができるようにしている。

取り付け対象部に貫通孔を穿つことができない場合には、パッケージ１０１の底面側が、振動センサ２１２により振動を検知する対象物である、例えば橋梁やトンネル付帯物、道路付帯物に、接着材により接着されるが、鍔部１０２Ｆの分だけ、無線センサ端末１００を取り付ける対象物との接着部及び接合部の面積が大きくなるので、より強固に対象物に対して接着固定させて取り付けることができるようにしている。

［実施形態の無線センサ端末の密閉構造についての効果］
以上のようにして、この実施形態の無線センサ端末１００によれば、ＬＴＣＣ基板が積層されて成るパッケージ本体１０２に対して、透光性セラミックからなる蓋部１０３を、低融点ガラスからなる接合部材１０５により封止接合することで、パッケージ１０１を高気密性とすることができる。この場合に、この実施形態の無線センサ端末１００は、パッケージ１０１の内部に、振動センサ２１２などのセンサ及び電源制御回路２０１、無線送信回路２１６や処理制御回路２１１などの電子部品が収納されると共に、壁部１０２Ｗ内にセンサデータ送信アンテナ３１０が収納されるので、いわゆるオールインワンパッケージの構成とすることができる。したがって、外部からの衝撃に十分耐える頑強性を持ち、かつ、軽量である無線センサ端末を実現することができる。

そして、太陽電池モジュール２０２は、パッケージ本体１０２の凹部１０４内に収納されるため、太陽電池モジュール２０２によって、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗの端面が覆われることはない。したがって、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗに埋め込まれているセンサデータ送信アンテナ３１０は、太陽電池モジュール２０２に邪魔されることなく、電波の送受を行うことができる。

また、この実施形態の無線センサ端末１００においては、パッケージ１０１は、電波の送受を阻害する金属部分は用いずに、全てセラミック材料で構成すると共に、センサデータ送信アンテナ３１０を埋め込むパッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗは、高周波数特性の良い低抵抗導体を使用できるＬＴＣＣ基板で構成しているので、無線センサ端末１００全体の信頼性及び感度、そして、安定性のあるアンテナ伝搬特性を有するように構成することができる。

しかも、センサデータ送信アンテナ３１０は、全方位に万遍なく電波が放射される無指向性の構成とされているので、無線センサ端末１００の設置は、位置や方向を選ばずに簡単に施工することができるという効果がある。

また、この実施形態の無線センサ端末１００は、パッケージ１０１が全てセラミックからなる構成であるので、パッケージが金属からなる場合のその他の不具合も回避することができる。すなわち、例えば金属筐体にサビ発生による耐久性の低下、金属筐体による電波や光の遮蔽の問題、落雷によってパッケージ内への渦電流が流れることによる電子部品の損傷、などの問題は、この実施形態のセラミックからなるオールインパッケージ構成の無線センサ端末１００では、生じることはない。

また、この実施形態の無線センサ端末１００では、パッケージ１０１から電気的な接続端子などが外部に露呈されることはないので、パッケージ１０１の高気密性を容易に維持することができ、湿気浸透も防ぐこともできるという効果もある。

また、上述した実施形態においては、パッケージ本体１０２の小凹部１０４ａ内に配置された電子部品は、充填材料で覆われることにより、空気層が触れない構成とされているので、電子部品が湿気等により劣化することはない。さらに、しかも、充填材料は放熱特性の良い材料で構成されているので、電子部品で発生する熱の放熱も良好に行なわれ、無線センサ端末１００として長寿命を実現しつつ、安定な動作を確保することができるという効果もある。

したがって、この実施形態の無線センサ端末１００は、高温下、低温下、高含塩分環境下や高濃度ガス下においても、その高気密性により設置可能である。

また、上述の実施形態の無線センサ端末１００では、自立電源として、太陽電池モジュール２０２のみを利用するのではなく、他の自立電源、上述の実施形態では、振動発電素子２０３をも利用するようにするので、光を受光する時間が少ない設置場所においても利用可能である。しかも、上述の実施形態の無線センサ端末１００は、蓄電用キャパシタ２０４からなる蓄電素子を備えているので、自立電源である太陽電池モジュール２０２や振動発電素子２０３の余剰電力を蓄電しておくことで、これらの自立電源から電源電圧を得られないときでも、蓄電素子に蓄電された電力を用いて駆動することができるという効果がある。

また、上述の実施形態の無線センサ端末１００のパッケージ１０１の、パッケージ本体１０２に対する蓋部１０３の封止結合は、低融点ガラスからなる接合部材を用いると共に、レーザーによる局所加熱により行うようにしたので、パッケージ本体１０２の内部の温度の上昇を抑えることができ、パッケージ本体１０２の内部に配置された電子部品の電気的接続に半田を用いることができるという効果がある。さらに、この実施形態では、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗ内には、放熱ビア１１０を設けたので、パッケージ本体１０２の内部の温度の上昇を、より確実に抑えることができるものである。

次に、アンテナ３０１〜３０５に接続される特定の回路としての電源オン制御回路２０６、電源オフ制御回路２０７、ＲＦＩＤ回路２１７、データ復調回路２１８及び電力送信制御回路２１９の構成及びその処理動作例について説明する。

［アンテナ３０１及びアンテナ３０２に接続される電源オン制御回路２０６及び電源オフ制御回路２０７について］
図７は、特定の回路の例としての、スイッチ回路２０５、電源オン制御回路２０６及び電源オフ制御回路２０７からなる回路部分の詳細構成例を説明するための図である。スイッチ回路２０５は、この例では、ＰＮＰ型トランジスタ２０５１と、ＮＰＮ型トランジスタ２０５２とからなる自己保持機能付のスイッチ回路の構成である。

この例では、トランジスタ２０５１のコレクタが、トランジスタ２０５２のベースに接続されていると共に、トランジスタ２０５２のコレクタが、トランジスタ２０５１のベースに接続されている。トランジスタ２０５１のエミッタには、リチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ）からなる蓄電用キャパシタ２０４の蓄電電圧が印加され、トランジスタ２０５２のエミッタから、電源電圧Ｖｃｃが出力される構成とされている。

そして、このトランジスタ２０５１のコレクタとトランジスタ２０５２のベースとの接続点が、電源オン制御回路２０６及び電源オフ制御回路２０７に接続されており、電源オン制御回路２０６によるオン制御により、スイッチ回路２０５はオン状態に自己保持されるように制御されると共に、電源オフ制御回路２０７によるオフ制御により、スイッチ回路２０５はオフ状態にされるように制御される。

電源オン制御回路２０６は、バンドパスフィルタ２０６１と、整流回路２０６２と、コンデンサ２０６３と、ダイオード２０６４と、電源供給回路２０６５とからなる。バンドパスフィルタ２０６１は、誘導コイル３０１ａからなるアンテナ３０１に接続されており、このアンテナ３０１で受信した信号の内の８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚの周波数成分を通過させるためのものである。整流回路２０６２は、バンドパスフィルタ２０６１を通過した交流信号を整流して、その整流電流によりコンデンサ２０６３を充電する。

そして、コンデンサ２０６３に蓄積された電圧に応じた電流がダイオード２０６４を通じて、スイッチ回路２０５のオン制御信号として、スイッチ回路２０５を構成するトランジスタ２０５１のコレクタとトランジスタ２０５２のベースとの接続点に供給される。さらに、この実施形態では、コンデンサ２０６３に蓄積された電圧に応じた電流が、電源供給回路２０６５を通じて、信号処理回路系２１０の処理制御回路２１１などの各回路部に供給される。この例では、電源供給回路２０６５は、逆流防止用ダイオードを備える。

前述したように、電源制御回路２０１は、処理制御回路２１１からの制御信号による指令に基づき、電源制御処理を動作させるかどうかを制御する。このため、太陽電池モジュール２０２や振動発電素子２０３からの発電電圧出力が無く、また、蓄電用キャパシタ２０４が所定値以上に充電されていない場合には、処理制御回路２１１が動作しないため、電源制御回路２０１が動作しない恐れがある。電源供給回路２０６５は、このように、太陽電池モジュール２０２や振動発電素子２０３からの発電電圧出力が無く、また、蓄電用キャパシタ２０４が所定値以上に充電されていない場合に、スイッチ回路２０５がオンとなっても、処理制御回路２１１が確実に動作して、電源制御回路２０１が動作状態となるようにすることができるようにするためのものである。

電源オフ制御回路２０７は、バンドパスフィルタ２０７１と、整流回路２０７２と、コンデンサ２０７３と、ダイオード２０７４と、トランジスタ２０７５とからなる。バンドパスフィルタ２０７１は、誘導コイル３０２ａからなるアンテナ３０２に接続されており、このアンテナ３０２で受信した信号の内の１００ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚの周波数成分を通過させるためのものである。整流回路２０７２は、バンドパスフィルタ２０７１を通過した交流信号を整流して、その整流電流によりコンデンサ２０７３を充電する。

そして、コンデンサ２０７３に蓄積された電圧に応じた電流がダイオード２０７４を通じて、トランジスタ２０７５のベースに供給されるように構成されている。このトランジスタ２０７５のコレクタは、スイッチ回路２０５を構成するトランジスタ２０５１のコレクタとトランジスタ２０５２のベースとの接続点に接続され、エミッタは接地されている。

そして、この実施形態では、無線センサ端末１００に対して、パッケージ１０１の外部から電源オン信号を送出する電源オン信号送出装置４０１が用意されると共に、パッケージ１０１の外部から電源オフ信号を送出する電源オフ信号送出装置４０２が用意される。この実施形態では、電源オン信号送出装置４０１は、例えば８９０ｋＨｚ〜９３０ｋＨｚの周波数の交流信号Ｐonを、誘導コイルからなるアンテナ４０１ａから送出する装置とされる。また、電源オフ信号送出装置４０２は、例えば１００ｋＨｚ〜１３０ｋＨｚの交流信号Ｐoffを、アンテナ４０２ａから送出する装置とされる。

以上のような構成を有する無線センサ端末１００におけるスイッチ回路２０５は、トランジスタ２０５２のベースに電流が供給されない限り、オフの状態のままである。したがって、無線センサ端末１００が製造された直後の状態では、スイッチ回路２０５はオフとなり、蓄電用キャパシタ２０４の蓄積された電力が、信号処理回路系２１０で消費されることはなく、蓄電用キャパシタ２０４の劣化は、防止される。

この状態において、パッケージ１０１の外部から、電源オン信号送出装置４０１を、その誘導コイルからなるアンテナ４０１ａを、前述した目印を目当てにして誘導コイル３０１ａからなるアンテナ３０１に接近させるように近づける。すると、誘導コイル３０１ａとアンテナ４０１ａを構成する誘導コイルとが電磁結合して、電源オン信号送出装置４０１からの交流信号Ｐonを、アンテナ３０１が受信する。

このアンテナ３０１で受信された交流信号Ｐonは、電源オン制御回路２０６において、バンドパスフィルタ２０６１を通じて整流回路２０６２に供給されて、コンデンサ２０６３が充電される。そして、このコンデンサ２０６３の両端電圧（蓄積電圧）が所定値以上になると、ダイオード２０６４を通じて、スイッチ回路２０５のトランジスタ２０５２のベースに電流が流れて、当該トランジスタ２０５２がオンとなる。これにより、トランジスタ２０５１もオンとなり、蓄電用キャパシタ２０４から、このトランジスタ２０５１を介してトランジスタ２０５２のベースに、常時、ベース電流が供給される状態となり、スイッチ回路２０５はオン状態を保持する状態となる。

すなわち、その後、電源オン信号送出装置４０１を、無線センサ端末１００のパッケージ１０１から遠ざけると、電源オン制御回路２０６は、電源オン信号送出装置４０１からの信号を受信できなくなって、電源オン制御回路２０６からトランジスタ２０５２へのベース電流は消失する。しかし、当該スイッチ回路２０５では、トランジスタ２０５１を通じてトランジスタ２０５２にベース電流が供給され続けるため、スイッチ回路２０５はオンの状態を保持する。

こうして、スイッチ回路２０５が一旦オンとなると、スイッチ回路２０５は、そのオン状態を保持し、電源制御回路２０１から、蓄電用キャパシタ２０４を介し、スイッチ回路２０５を通じて、信号処理回路系２１０の各部に電源電圧Ｖｃｃが供給され続ける状態となる。

次に、オンとなっているスイッチ回路２０５をオフとするには、パッケージ１０１の外部から、電源オフ信号送出装置４０２の誘導コイルからなるアンテナ４０２ａを、前述した目印を目当てにしてアンテナ３０２を構成する誘導コイル３０２ａに接近させるように近づける。すると、アンテナ３０２とアンテナ４０２ａとが電磁結合して、電源オフ信号送出装置４０２からの交流信号Ｐoffを、アンテナ３０２が受信する。

このアンテナ３０２で受信された交流信号Ｐoffは、電源オフ制御回路２０７において、バンドパスフィルタ２０７１を通じて整流回路２０７２に供給されて、コンデンサ２０７３が充電される。そして、このコンデンサ２０７３の両端電圧（蓄積電圧）が所定値以上になると、ダイオード２０７４を通じて、トランジスタ２０７５のベースに電流が流れて、当該トランジスタ２０７５がオンとなる。これにより、スイッチ回路２０５のトランジスタ２０５２のベースが接地されて、このトランジスタ２０５２には、ベース電流が流れなくなり、当該トランジスタ２０５２がオフとなり、これに伴いトランジスタ２０５１もオフとなる。したがって、スイッチ回路２０５はオフとなり、蓄電用キャパシタ２０４からの電源電圧Ｖｃｃの、信号処理回路系２１０への供給が遮断される。

その後、電源オフ信号送出装置４０２を、無線センサ端末１００のパッケージ１０１から遠ざけても、スイッチ回路２０５のトランジスタ２０５２にはベース電流は流れないので、スイッチ回路２０５はオフのままとなる。

以上のようにして、この実施形態の無線センサ端末１００によれば、自立型の発電素子により蓄電がされる蓄電用キャパシタ２０４と、負荷回路としての信号処理回路系２１０との間に、定常時は、オフとなるスイッチ回路２０５が設けられるので、当該無線センサ端末１００の不使用時（ストック時）においては、蓄電用キャパシタ２０４の蓄電電力が、信号処理回路系２１０で無駄に消費されることはない。このため、蓄電用キャパシタ２０４が既定電圧（放電終止電圧）以下になるような事態を防止するための方策も容易になる。

例えば、無線センサ端末１００のパッケージ１０１内に蓄電用キャパシタ２０４を配置する際には、予め、蓄電用キャパシタ２０４には、無線センサ端末１００のストック時間（在庫時間）を見越した蓄電をしておくようにすることで、蓄電用キャパシタ２０４が既定電圧（放電終止電圧）以下になるような事態を防止することができる。また、予定したストック時間を経過するような場合には、無線センサ端末１００の自立型の発電素子により発電を行って、蓄電用キャパシタ２０４を蓄電するように管理することもでき、在庫管理が容易となる。

なお、上述の実施形態では、電源オフ制御回路２０７を設けると共に電源オフ信号送出装置４０２を用意して、オン状態であるスイッチ回路２０５を、無線センサ端末１００の外部からオフにすることもできるようにした。しかし、この実施形態の無線センサ端末１００においては、オフであったスイッチ回路２０５をオンにして、信号処理回路系２１０に電源を投入することができればよいので、電源オフ信号送出装置４０２をも用意することは必須ではない。ただし、電源オフ制御回路２０７により、電源オフ信号送出装置４０２からの交流信号を受信したときに、オンであったスイッチ回路２０５をオフにすることができるように構成した場合には、動作中の無線センサ端末１００の動作を一時中止し、その後、再稼働させるようにすることができるという効果がある。

［ＲＦＩＤ回路２１７の構成例及び動作例］
図８は、この実施形態のＲＦＩＤ回路２１７の構成の一例を示すブロック図である。この例のＲＦＩＤ回路２１７は、マイクロプロセッサからなるコントローラ２１７１と、メモリ２１７Ｍと、アナログフロントエンド回路２１７２と、ＲＦマッチング回路２１７３と、Ｉ^２Ｃインターフェース２１７４とを備えて構成されている。

そして、アンテナ３０３を構成する誘導コイル３０３ａがＲＦマッチング回路２１７３に接続されている。ＲＦマッチング回路２１７３は、アンテナ３０３を通じて受信した信号を、アナログフロントエンド回路２１７２に送る。アナログフロントエンド回路２１７２は、ＲＦマッチング回路２１７３から取得した信号をデジタル信号に変換して、コントローラ２１７１に供給する。

コントローラ２１７１には、メモリ２１７Ｍが接続されていると共に、Ｉ^２Ｃインターフェース２１７４が接続されている。前述したように、この実施形態では、ＲＦＩＤ回路２１７には、処理制御回路２１１から、Ｉ^２Ｃバスを通じて故障・劣化診断用センサ２１４からの故障・劣化の診断結果の情報が送られてくる。コントローラ２１７１は、Ｉ^２Ｃインターフェース２１７４を通じて、この処理制御回路２１１からの故障・劣化の診断結果の情報を取得し、メモリ２１７Ｍに、時刻情報と共に故障・劣化の診断の履歴情報として蓄積する。

そして、コントローラ２１７１は、アナログフロントエンド回路２１７２から、外部装置からの故障・劣化の診断の履歴情報の取得要求のトリガー信号を受信したときに、メモリ２１７Ｍに蓄積している故障・劣化の診断の履歴情報を、アナログフロントエンド回路２１７２、ＲＦマッチング回路２１７３及びアンテナ３０３を通じて、外部の装置に送出するようにする。

なお、図８では、図示を省略したが、この例では、外部の装置として、故障・劣化の診断の履歴情報の取得装置が用意される。この取得装置は、アンテナ３０３を構成する誘導コイル３０３ａと電磁結合する誘導コイルをアンテナとして備えると共に、故障・劣化の診断の履歴情報の取得要求のトリガー信号を送出して、故障・劣化の診断の履歴情報を取得保持する機能を備えるものである。

図９は、コントローラ２１７１が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。すなわち、コントローラ２１７１は、アンテナ３０３を通じ、ＲＦマッチング回路２１７３及びアナログフロントエンド回路２１７２を通じて、外部の装置である故障・劣化の診断の履歴情報の取得装置からのトリガー信号を受信して検知したか否か判別する（ステップＳ１０１）。

このステップＳ１０１で、トリガー信号を検知してはいないと判別したときには、コントローラ２１７１は、Ｉ^２Ｃインターフェース２１７４を通じて処理制御回路２１１からの故障・劣化の診断結果の情報を受信したか否か判別する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２で、処理制御回路２１１からの故障・劣化の診断結果の情報を受信してはいないと判別したときには、コントローラ２１７１は、処理をステップＳ１０１に戻して、このステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。

また、ステップＳ１０２で、処理制御回路２１１からの故障・劣化の診断結果の情報を受信したと判別したときには、コントローラ２１７１は、受信した故障・劣化の診断結果の情報をメモリ２１７Ｍに記憶して蓄積する（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３の後には、コントローラ２１７１は、処理をステップＳ１０１に戻して、このステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。

そして、ステップＳ１０１で、トリガー信号を検知したと判別したときには、コントローラ２１７１は、その時までにメモリ２１７Ｍに蓄積されている故障・劣化の診断結果の履歴情報の全てを読み出して、アナログフロントエンド回路２１７２、ＲＦマッチング回路２１７３及びアンテナ３０３を通じて、外部装置である故障・劣化の診断の履歴情報の取得装置に送出するようにする（ステップＳ１０４）。

こうして、この実施形態の無線センサ端末１００によれば、外部端子が存在しない密閉型の構成とされているパッケージ１０１に対して、故障・劣化の診断の履歴情報の取得装置（のアンテナ（誘導コイル））を近づけて、誘導コイル３０３ａと電磁結合させることにより、無線センサ端末１００の内部回路の故障・劣化の診断の履歴情報を簡単に取得することができる。そして、故障・劣化の診断の履歴情報の取得装置で取得した故障・劣化の診断の履歴情報を解析することで、無線センサ端末１００内で、故障や劣化が生じているか否かをチェックすることができるので、非常に便利である。

［外部装置への電源供給及び外部データの取得及び復調］
この実施形態の無線センサ端末１００においては、アンテナ３０５及び電力送信制御回路２１９と、アンテナ３０４及びデータ復調回路２１８とを用いることにより、無線センサ端末１００のパッケージ１０１の外部に存在するセンサ装置に電源電圧を供給し、また、この外部に存在するセンサ装置からのセンサデータを受信して、自身のセンサデータ送信アンテナ３１０を通じて無線送信するように構成することができる。

図１０は、無線センサ端末１００が、そのパッケージ１０１の外部に存在するセンサ装置４１１に電源電圧を供給し、当該センサ装置４１１からのセンサデータを受信して、センサデータ送信アンテナ３１０から送信する場合のシステム構成例を示す図である。図１０に示すように、この例では、外部のセンサ装置４１１と無線センサ端末１００との間には、電力受信アダプタ４１２が設けられると共に、データ送信アダプタ４１３が設けられる。

電力受信アダプタ４１２は、電力受信ユニット４１２１と、この例では誘導コイル４１２２ａからなるアンテナ４１２２とが設けられる。また、データ送信アダプタ４１３は、データ変調回路４１３１と、この例では誘導コイル４１３２ａからなるアンテナ４１３２とからなる。無線センサ端末１００のデータ復調回路２１８は、このデータ送信アダプタ４１３データ変調回路４１３１で変調されたセンサデータを復調する。

そして、電力受信アダプタ４１２の電力受信ユニット４１２１が、センサ装置４１１の電源端子ＶＰに接続される。また、データ送信アダプタ４１３のデータ変調回路４１３１の入力端子が、センサ装置４１１のセンサデータ出力端子ＤＡに接続されている。

そして、この実施形態では、無線センサ端末１００の電力送信制御回路２１９は、図１０に示すように、アンテナ３０５を構成する誘導コイル３０５ａが接続されている電力送信ユニット２１９１を備えると共に、電源電圧Ｖｃｃの供給ラインと、電力送信ユニット２１９１との間にスイッチ回路２１９２が設けられている。このスイッチ回路２１９２は、電源制御回路２０１からのスイッチ制御信号によりオン・オフ制御される。すなわち、電源制御回路２０１は、蓄電用キャパシタ２０４の蓄電電圧を監視していて、この蓄電用キャパシタ２０４の蓄電電圧が、外部に電源を供給することができる程度の電圧となっているときにのみ、スイッチ回路２１９２をオンにするように制御する。

そして、電力受信アダプタ４１２のアンテナ４１２２が、無線センサ端末１００のアンテナ３０５に、前述した目印を目当てにして近づけられると、誘導コイル３０５ａと、誘導コイル４１２２ａとが電磁結合し、スイッチ回路２１９２がオンであれば、電源電圧Ｖｃｃに応じた電源電圧が、電力送信ユニット２１９１から電力受信ユニット４１２１に送電され、外部のセンサ装置４１１の電源端子ＶＰに供給される。

この場合に、電力送信ユニット２１９１及び電力受信ユニット４１２１による電力伝送は、例えば磁界共鳴電力伝送などの周知の方法により実行されるもので、その詳細な構成及び動作は、ここでは省略する。

センサ装置４１１は、この電力受信アダプタ４１２からの電源電圧の供給を受けて駆動して、内蔵するセンサで検知した結果のセンサデータをセンサデータ出力端子ＤＡを通じてデータ送信アダプタ４１３に供給するようにする。

そして、データ送信アダプタ４１３のアンテナ４１３２が、無線センサ端末１００のアンテナ３０４に、前述した目印を目当てにして近づけられると、誘導コイル３０５ａと、誘導コイル４１２２ａとが電磁結合する。データ送信アダプタ４１３のデータ変調回路４１３１は、センサ装置４１１からの受けたセンサデータに対して所定の変調を施して、アンテナ４１３２を通じて無線センサ端末１００に送信する。

無線センサ端末１００では、アンテナ３０４で、当該外部からのセンサデータを受けると、当該センサデータ２をデータ復調回路２１８において復調し、処理制御回路２１１に供給する。処理制御回路２１１は、この外部からのセンサデータの受信に対して、図１１のフローチャートに示すような処理動作例を実行する。

すなわち、処理制御回路２１１は、データ復調回路２１８からの復調されたセンサデータの受信を監視し（ステップＳ２０１）、復調されたセンサデータを受信してはいないと判別したときには、内蔵する振動センサ２１２、温度センサ２１３からのセンサデータをアンテナ３１０を通じて送信したり、故障・劣化診断用センサ２１４から取得した故障・劣化の診断結果の情報を、ＲＦＩＤ回路２１７にＩ^２Ｃバスを通じて転送する通常処理ルーチンを実行する（ステップＳ２０２）。処理制御回路２１１は、このステップＳ２０２の次には、処理をステップＳ２０１に戻し、このステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。

そして、ステップＳ２０１で、データ復調回路２１８からの復調されたセンサデータを受信したと判別したときには、処理制御回路２１１は、受信したセンサデータをメモリ２１５を介して無線送信回路２１６に送り、センサデータ送信アンテナ３１０を通じて外部に無線送信するようにする（ステップＳ２０３）。処理制御回路２１１は、このステップＳ２０３の次には、処理をステップＳ２０１に戻し、このステップＳ２０１以降の処理を繰り返す。

なお、図１０の構成において、外部のセンサ装置４１１が、電力受信アダプタ４１２の部分と、データ送信アダプタ４１３の部分を内蔵する構成を有していてもよい。

以上のようにして、この実施形態の無線センサ端末１００によれば、外部端子が存在しない密閉型の構成とされているパッケージ１０１に対して、電力受信アダプタ４１２のアンテナ４１２２（誘導コイル４１２２ａ）を近づけて、アンテナ３０５を構成する誘導コイル３０５ａと電磁結合させることにより、当該電力受信アダプタ４１２に接続されている外部のセンサ装置に電源電圧を提供することができる。また、外部端子が存在しない密閉型の構成とされているパッケージ１０１に対して、データ送信アダプタ４１３のアンテナ４１３２（誘導コイル４１３２ａ）を近づけて、無線センサ端末１００のアンテナ３０４を構成する誘導コイル３０４ａと電磁結合させることにより、当該データ送信アダプタ４１３に接続されている外部のセンサ装置からのセンサデータを、この実施形態の無線センサ端末１００が、外部に無線送信することができるという効果がある。

特に、図１０の例のように、無線センサ端末１００が、外部のセンサ装置４１１に電源を供給し、当該センサ装置４１１から取得したセンサデータを無線送信するように構成した場合には、次のような効果が得られる。

すなわち、無線センサ端末１００が備えるセンサが検知できない検知対象属性の検出が必要となった場合に、外部のセンサ装置４１１のセンサの検知対象属性を、当該検出が必要となった検知対象属性として、電力受信アダプタ４１２及びデータ送信アダプタ４１３を介して、無線センサ端末１００と電磁結合するように構成すれば良い。

この場合に、外部のセンサ装置４１１は、電源端子ＶＰを設けるだけで、自立電源は不要となると共に、センサデータ送信アンテナや無線送信回路なども不要となり、簡単な構成とすることができる。

そして、外部のセンサ装置４１１の構成を、電力受信アダプタ４１２の部分と、データ送信アダプタ４１３の部分を内蔵する構成とした場合には、外部のセンサ装置４１１も、全体として無線センサ端末１００と同様の密閉型パッケージの構成とすることができる。

なお、図１０の例では、特に、無線センサ端末１００が、外部のセンサ装置４１１に電源を供給しながら、当該外部のセンサ装置４１１からのセンサデータを取得して、無線送信する構成例を示したが、このような例に限られる訳ではない。すなわち、電力受信アダプタ４１２に対して、無線センサ端末１００から電源電圧の供給のみを受ける外部装置を接続するようにしてもよいし、そのような外部装置が、電力受信アダプタ４１２の部分を内蔵するようにしてもよい。

また、データ送信アダプタ４１３には、センサデータに限らない所定のデータを発生する外部装置を接続するようにしてもよいし、そのような外部装置が、データ送信アダプタ４１３の部分を内蔵するようにしてもよい。その場合に、当該外部装置は、自身が電源を備えていてもよく、その場合には、無線センサ端末１００から電源電圧の供給を受ける必要がないことは言うまでもない。

［他の実施形態及び変形例］
上述の実施形態では、アンテナ３０１〜３０５を構成する誘導コイルは、パッケージ本体１０２の壁部１０２Ｗ内に埋め込むようにしたが、図１２に示すように、パッケージ本体１０２の凹部１０４の小凹部１０４ａの壁面（壁部１０２Ｗの内壁面）に、例えば銅箔などの導体により、１ターン以上のループコイルパターン４２１，４２２などとして形成して構成するようにしてもよい。

なお、アンテナ３０１〜３０５は、上述の実施形態では、誘導コイルの構成としたが、誘導コイルではなく、棒状の導体で構成してもよいことは言うまでもない。

また、上述の実施形態では、アンテナ３０１〜３０５は、ほぼ直方体形状のパッケージ１０１の壁部１０２Ｗに設けるようにしたが、パッケージ１０１の底部やその厚み部分内や、蓋部の内側やその厚み部分内に設けるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、無線センサ端末１００には、アンテナ３０１〜３０５及び対応するそれぞれの特定の回路のように、複数個を設けるようにしたが、１個のアンテナと、それに接続される１個の特定の回路のみを備える構成としてもよいことは勿論である。

また、上述の実施形態では、無線センサ端末のパッケージの外観形状は、直方体形状としたが、この発明の無線センサ端末のパッケージの外観形状は、これに限らず、断面が多角形の柱状形状、角錐形状、円錐形状、ドーム状、球体状、半球状などであってもよい。

なお、上述の実施形態では、無線センサ端末１００は、センサデータの送信専用としたが、無線送信回路２１６の代わりに、受信機能をも備える無線通信回路の構成とすると共に、アンテナ３１０を送受信アンテナとして、外部からの信号をアンテナ３１０を通じて受信することができるように構成してもよい。

１００…無線センサ端末、１０１…パッケージ、１０２…パッケージ本体、１０２Ｗ…パッケージ本体の壁部、１０３…蓋部、１０４…凹部、２０２…太陽電池モジュール、２０３…振動発電素子、２０４…蓄電用キャパシタ、２０５…スイッチ回路、２０６…電源オン制御回路、２０７…電源オフ制御回路、２１１…処理制御回路、２１２…振動センサ、２１３…温度センサ、２１６…無線送信回路、２１７…ＲＦＩＤ回路、２１８…データ復調回路、２１９…電力送信制御回路、３１０…センサデータ送信アンテナ（第１のアンテナ）、３０１〜３０５…アンテナ（第２のアンテナ）、３０１ａ〜３０５ａ…誘導コイル、４０１…電源オン信号送出装置、４０２…電源オフ信号送出装置、４１１…センサ装置

Claims (12)

1. 少なくとも、
   センサと、
   前記センサで検出した情報を無線送信する無線送信回路と、
   前記無線送信回路に接続されている第１のアンテナと、
   発電を行う発電部と、
   蓄電素子と、
   前記発電部での発電電力を受けて、前記蓄電素子に蓄電すると共に、電源電圧を生成する電源制御回路と、
   を、外部に露呈する端子を有さない密閉型パッケージ内に設け、前記電源電圧を、少なくとも前記無線送信回路を含む前記密閉型パッケージ内の各部に供給するようにする無線センサ端末であって、
   前記密閉型パッケージ内に、当該密閉型パッケージ内の特定の回路に接続されている第２のアンテナを設け、
   前記特定の回路は、前記第２のアンテナを通じて無線接続される前記密閉型パッケージの外部の装置に応じて予め定められた処理を実行するように構成されている
   ことを特徴とする無線センサ端末。
2. 前記特定の回路は、前記電源電圧を、前記無線送信回路を含む前記密閉型パッケージ内の各部に供給する電源供給路に設けたスイッチ回路と、前記スイッチ回路を、前記第２のアンテナを通じて外部から受信した信号に基づいてオン・オフ制御する回路とからなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ端末。
3. 前記特定の回路は、前記密閉型パッケージ内の前記センサ及び前記無線送信回路とを含む回路部品の故障または劣化診断のための情報を収集して記憶部に記憶すると共に、前記第２のアンテナを通じた外部からの信号の受信に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記情報を、前記第２のアンテナを通じて外部に送信する回路である
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ端末。
4. 前記特定の回路は、前記密閉型パッケージの外部の装置に対して、前記電源電圧を、前記第２のアンテナを通じて供給する回路である
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ端末。
5. 前記特定の回路は、前記密閉型パッケージの外部の装置からのデータを前記第２のアンテナを通じて受信して、受信した前記データを前記第１のアンテナを通じて外部に送信する回路である
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ端末。
6. 前記外部の装置はセンサを備えており、前記外部の装置からのデータは、前記センサで検出したセンサデータである
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線センサ端末。
7. 前記密閉型パッケージは、壁部に囲まれた凹部を備え、前記凹部に、前記発電部と、前記蓄電素子と、前記電源制御回路と、前記無線送信回路とが配置されると共に、前記壁部内に前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナが埋め込まれて設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の無線センサ端末。
8. 前記密閉型パッケージは、複数のセラミック層を積層したものとして構成されており、
   前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナは、前記複数のセラミック層の少なくとも一層を貫通するビア内に充填される導体からなる構成とされると共に、
   前記無線送信回路と前記第１のアンテナとの電気的な接続、及び前記特定の回路と前記第２のアンテナとの電気的な接続は、前記積層される前記複数のセラミック層の間に設けられる導体を介して行われている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の無線センサ端末。
9. 前記発電部は、環境に依存した発電エネルギーを受けて発電を行うものである
   ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の無線センサ端末。
10. 前記発電部は、太陽電池モジュールを含む
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線センサ端末。
11. 前記発電部は、振動発電素子を含む
    ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の無線センサ端末。
12. 前記第２のアンテナは、誘導コイルからなる
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の無線センサ端末。
    

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