JP2019191141A - 環境検出装置 - Google Patents

Abstract

【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、信号発生器１０と、信号発生器１０に接続された第１共振回路１５と、を備える。第１共振回路１５は、互いに直列接続された、第１インダクタＬ１と、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２と、第１サーミスタＲ１と、を有する。第１容量Ｃ１の信号発生器１０とは反対側の電極と、第２容量Ｃ２の信号発生器１０とは反対側の電極と、の間に、第１サーミスタＲ１が接続される。第１共振回路１５の共振周波数の交流信号を信号発生器１０から出力したときの信号発生器１０の電圧及び電流によって、第１サーミスタＲ１の位置における温度を検出する。【選択図】図１

Description

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。

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。

特開平７−１９８５０１号公報

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。

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。

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、
信号発生器と、前記信号発生器に接続された少なくとも１つの共振回路と、を備え、
前記共振回路は、互いに直列接続された、インダクタと、第１及び第２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、を有し、
前記第１容量の前記信号発生器とは反対側の電極と、前記第２容量の前記信号発生器とは反対側の電極と、の間に、前記回路素子が接続される。

前記共振回路の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信号発生器の電圧及び電流によって前記回路素子の周辺環境を検出してもよい。

前記信号発生器側から見たインピーダンスが極小となる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信号発生器の電圧及び電流によって前記回路素子の周辺環境を検出してもよい。

本発明のもう１つの態様は、環境検出装置である。この環境検出装置は、
信号発生器と、前記信号発生器に接続された少なくとも１つの共振回路と、を備え、
前記共振回路は、互いに接続された、第１及び第２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、を有し、
前記第１容量の前記信号発生器とは反対側の電極と、前記第２容量の前記信号発生器とは反対側の電極と、の間に、前記回路素子が接続され、
前記信号発生器側から見たインピーダンスが極小となる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信号発生器の電圧及び電流によって前記回路素子の周辺環境を検出する。

前記共振回路は、前記第１容量と前記信号発生器との間に接続された第３容量を有してもよい。

前記第３容量の容量値は、前記第１及び第２容量の各容量値より小さくてもよい。

前記第３容量の容量値が可変であってもよい。

前記共振回路は、前記第２容量と前記信号発生器との間に接続された第４容量を有し、
前記第４容量の容量値は、前記第１及び第２容量の各容量値より小さくてもよい。

前記インダクタのインダクタンス値が可変であってもよい。

前記第１及び第２容量の各々の一方の電極の面積が、他方の電極の面積よりも大きくてもよい。

前記第１及び第２容量の前記信号発生器側の第１電極並びに前記第１電極同士の間の回路を含む一次側回路と、前記第１及び第２容量の前記信号発生器とは反対側の第２電極並びに前記第２電極同士の間の回路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。

前記第１容量の前記第１及び第２電極の間の少なくとも一部と、前記第２容量の前記第１及び第２電極の間の少なくとも一部と、の一方又は両方に、高誘電率部が設けられてもよい。

前記第１及び第２容量の前記第２電極が、検出対象物である粘弾性材で覆われ、
前記高誘電率部は、粘弾性材に当該粘弾性材よりも誘電率の高い物質を混ぜ込んだものであって、前記第２電極の前記第１電極側を覆ってもよい。

前記共振回路を複数備え、
前記複数の共振回路は、互いに並列接続され、かつ互いに共振周波数が異なり、
各共振周波数の交流信号あるいは前記信号発生器側から見たインピーダンスが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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 環境検出装置２において、外乱ノイズに起因する電流（ノイズ電流）の周波数と、信号発生器１０の出力する共振周波数ｆ１の電圧に起因する電流（測定対象電流）の周波数と、が重なった場合における、ノイズ電流と測定対象電流の周波数成分を示す概略特性図。 共振周波数ｆ１をノイズ電流の周波数から遠ざけた場合における、ノイズ電流と測定対象電流の周波数成分を示す概略特性図。 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。 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。 環境検出装置３における、第１容量Ｃ１、第２容量Ｃ２、第５容量Ｃ５、及び第６容量Ｃ６の電極サイズ及び電極配置の一例を示す概略斜視図。 環境検出装置３において第１サーミスタＲ１の抵抗値を１０ｋΩに固定し、第２サーミスタＲ２の抵抗値を１ｋΩから１０ｋΩまで変化させた場合における、第２サーミスタＲ２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、の関係を示す概略グラフ。 同場合における、第２サーミスタＲ２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、の関係を示す概略グラフ。 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。 本発明の実施の形態５に係る環境検出装置５の概略回路図。 環境検出装置５における、第９容量Ｃ９及び第１０容量Ｃ１０と、第２空間に存在する金属板２５と、の相互接続イメージを示す模式図。 本発明の実施の形態６に係る環境検出装置６の概略回路図。 環境検出装置６における第１容量Ｃ１近傍の概略断面図。

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。

（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共振回路１５と、を備える。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共振回路１５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共振回路１５は、互いに直列接続された、第１インダクタＬ１と、第１容量（第１コンデンサ）Ｃ１と、第１サーミスタＲ１と、第２容量（第２コンデンサ）Ｃ２と、を有する。第１サーミスタＲ１は、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は、第１容量Ｃ１の信号発生器１０とは反対側の電極と、第２容量Ｃ２の信号発生器１０とは反対側の電極と、の間に接続される。

環境検出装置１において、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の信号発生器１０側の電極（第１電極）、並びに当該電極同士の間の回路（信号発生器１０、電流検出手段１１、第１インダクタＬ１）及びコントローラ１２は、一次側回路２１を構成する。第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の信号発生器１０とは反対側の電極（第２電極）、並びに当該電極同士の間の回路（第１サーミスタＲ１）は、二次側回路２２を構成する。一次側回路２１及び二次側回路２２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。第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の、信号発生器１０側の電極と、信号発生器１０とは反対側の電極とは、第１空間及び第２空間の境界を挟んで互いに対向して容量結合する。

各素子の定数の一例を挙げると、第１インダクタＬ１のインダクタンス値は１００ｍＨ、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の容量値は１ｐＦ、第１サーミスタＲ１の２５℃における抵抗値は１０ｋΩである。なお、以下において、第１インダクタＬ１のインダクタンス値、第１サーミスタＲ１の抵抗値、第１容量Ｃ１の容量値、及び第２容量Ｃ２の容量値は、各素子に付した符号（Ｌ１、Ｒ１、Ｃ１、Ｃ２）によって示す。第１インダクタＬ１のインダクタンス値は、可変であってもよい。

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。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第１共振回路１５の共振周波数ｆ１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Ｚは、同電圧の周波数が共振周波数ｆ１のときに極小値となる。

インピーダンスＺ及び共振周波数ｆ１は、以下の式で示される。

インピーダンスＺの式（上記式１）の右辺の角周波数ωに、上記式２で示される共振周波数ｆ１に対応する角周波数（＝２π×ｆ１）を代入すると、インピーダンスＺはＲ１と一致する（Ｚ＝Ｒ１となる）。したがって、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、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の位置における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に流れる電流は、温度が高いほど大きくなる。

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。

(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２２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。

(2) 信号発生器１０から共振周波数ｆ１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。

(3) 第１インダクタＬ１のインダクタンス値を可変とすれば、外乱ノイズが強く現れる周波数と共振周波数ｆ１が重なった場合に、第１インダクタＬ１のインダクタンス値の変更により、外乱ノイズが強く現れる周波数から共振周波数ｆ１を遠ざけることができ、外乱ノイズによる影響を抑制できる。

（実施の形態２）
図３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共振回路１５が第３容量Ｃ３及び第４容量Ｃ４を更に有する点で相違し、その他の点で一致する。第３容量Ｃ３は、第１容量Ｃ１と信号発生器１０との間に接続される。第４容量Ｃ４は、第２容量Ｃ２と信号発生器１０との間に接続される。第３容量Ｃ３及び第４容量Ｃ４は、共に一次側回路２１の一部であって第１空間に存在する。第３容量Ｃ３及び第４容量Ｃ４の容量値の一方又は両方が可変であってもよい。第３容量Ｃ３の容量値及び第４容量Ｃ４の容量値は、例えば１ｆＦである。以下において、第３容量Ｃ３の容量値及び第４容量Ｃ４の容量値は、各素子に付した符号（Ｃ３、Ｃ４）によって示す。

環境検出装置２において、好ましくはＣ１≫Ｃ３であり、その場合、第１容量Ｃ１及び第３容量Ｃ３の直列合成容量Ｃは、以下の式に示すように、近似的にＣ３となる。
同様に、好ましくはＣ２≫Ｃ４であり、その場合、第２容量Ｃ２と第４容量Ｃ４の直列合成容量は、近似的にＣ４となる。

第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２は、電極同士が第１空間及び第２空間の境界を挟んで互いに対向して容量結合する関係で、容量値を正確に定めることが難しい場合がある。そうすると、共振周波数ｆ１の特定が難しく、信号発生器１０から出力する信号の周波数を見つけるのが難しい。そのような場合、本実施の形態のように第３容量Ｃ３及び第４容量Ｃ４を設けることで、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の容量値のばらつきによる共振周波数ｆ１のばらつきを抑制でき、共振周波数ｆ１の特定が容易となる。なお、Ｃ１≫Ｃ３及びＣ２≫Ｃ４でなくても、共振周波数ｆ１のばらつきを抑制する効果は得られるが、抑制効果の観点から、Ｃ１＞Ｃ３及びＣ２＞Ｃ４であるとよい。また、図１に示した実施の形態１の環境検出装置１に対して第３容量Ｃ３及び第４容量Ｃ４の一方のみを追加した場合でも、共振周波数ｆ１のばらつきを抑制する効果は得られる。

図４は、環境検出装置２において、外乱ノイズに起因する電流（ノイズ電流）の周波数と、信号発生器１０の出力する共振周波数ｆ１の電圧に起因する電流（測定対象電流）の周波数と、が重なった場合における、ノイズ電流と測定対象電流の周波数成分を示す概略特性図である。図４に示すように、ノイズ電流が共振周波数ｆ１において大きな成分を有する場合、測定対象電流がノイズ電流に埋もれて正確な測定ができなくなる。そのような場合、第１インダクタＬ１のインダクタンス値、第３容量Ｃ３の容量値、及び第４容量Ｃ４の容量値の少なくともいずれかを可変とすれば、共振周波数ｆ１を変更することで対応できる。図５は、共振周波数ｆ１をノイズ電流の周波数から遠ざけた場合における、ノイズ電流と測定対象電流の周波数成分を示す。図５の状態であれば、測定対象電流を正確に検出することができる。

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の容量値のばらつきによる共振周波数ｆ１のばらつきを抑制することができる。

（実施の形態３）
図６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２共振回路１７を更に備える点で相違し、その他の点で一致する。第１共振回路１５及び第２共振回路１７は、互いに並列接続され、かつ互いに共振周波数が異なる。

第２共振回路１７は、第１共振回路１５と同等の構成である。すなわち、第２共振回路１７は、互いに直列接続された、第２インダクタＬ２と、第５容量（第５コンデンサ）Ｃ５と、第２サーミスタＲ２と、第６容量（第６コンデンサ）Ｃ６と、を有する。第２サーミスタＲ２は、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２サーミスタＲ２は、第５容量Ｃ５の信号発生器１０とは反対側の電極と、第６容量Ｃ６の信号発生器１０とは反対側の電極と、の間に接続される。第５容量Ｃ５及び第６容量Ｃ６は、電極同士が第１空間及び第２空間の境界を挟んで互いに対向して容量結合する。第１サーミスタＲ１及び第２サーミスタＲ２は、互いに温度変化の異なりうる位置に設けられる。

第１共振回路１５の各素子の定数は、例えば実施の形態１と同じである。第２共振回路１７の各素子の定数の一例を挙げると、第２インダクタＬ２のインダクタンス値は１０ｍＨ、第５容量Ｃ５及び第６容量Ｃ６の容量値は１ｐＦ、第２サーミスタＲ２の２５℃における抵抗値は１ｋΩである。第２共振回路１７の各素子の定数は、第２共振回路１７の共振周波数ｆ２が第１共振回路１５の共振周波数ｆ１と異なるように設定される。

図７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。各素子の定数は、上記例示の値とした。図７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共振周波数ｆ１、ｆ２のときに極大値となる。すなわち、環境検出装置３において、信号発生器１０側から見たインピーダンスＺは、同電圧の周波数が共振周波数ｆ１、ｆ２のときに極小値となる。

環境検出装置３では、信号発生器１０から共振周波数ｆ１、ｆ２の交流電圧を出力した各場合における当該電圧を、同場合に信号発生器１０に流れる電流（電流検出手段１１の検出する電流値）で除することで、第１サーミスタＲ１及び第２サーミスタＲ２の抵抗値をそれぞれ導出し、第１サーミスタＲ１及び第２サーミスタＲ２の各位置における現在の温度を検出することができる。

図８は、環境検出装置３における、第１容量Ｃ１、第２容量Ｃ２、第５容量Ｃ５、及び第６容量Ｃ６の電極サイズ及び電極配置の一例を示す概略斜視図である。各容量は、第１空間及び第２空間の境界２０を挟んで対向する導体板の組合せである。第２容量Ｃ２の第１電極Ｃ２−１及び第６容量Ｃ６の第１電極Ｃ６−１は、図示の例では共通の１枚の導体板としているが、別々の導体板であってもよい。第１容量Ｃ１の第１電極Ｃ１−１の面積は、第１容量Ｃ１の第２電極Ｃ１−２の面積よりも大きい。第２容量Ｃ２の第１電極Ｃ２−１及び第６容量Ｃ６の第１電極Ｃ６−１を成す１枚の導体板の面積は、第２容量Ｃ２の第２電極Ｃ２−２及び第６容量Ｃ６の第２電極Ｃ６−２の合計面積よりも大きい。第５容量Ｃ５の第１電極Ｃ５−１の面積は、第５容量Ｃ５の第２電極Ｃ５−２の面積よりも大きい。各容量において、第１電極と第２電極の大小関係を逆にしてもよい。このように、一方の電極を他方の電極よりも大きくすることで、第１電極と第２電極の位置合わせが容易となり、容量結合を確実にでき、また容量値のばらつきも抑制できる。一方の電極を他方の電極よりも大きくすることは、他の実施の形態にも適用でき、同様の効果を奏することができる。

図９は、環境検出装置３において第１サーミスタＲ１の抵抗値を１０ｋΩに固定し、第２サーミスタＲ２の抵抗値を１ｋΩから１０ｋΩまで変化させた場合における、第２サーミスタＲ２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、の関係を示す概略グラフである。図１０は、同場合における、第２サーミスタＲ２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、の関係を示す概略グラフである。図９より、共振周波数ｆ２において、第２サーミスタＲ２の抵抗値が２倍になると、信号発生器１０に流れる電流が１／２になる関係が分かる。これは、オームの法則に従ったもので、共振周波数ｆ２では、第１共振回路１５のインピーダンスが第２共振回路１７のインピーダンスと比較して十分に大きいため無視でき、信号発生器１０側から見たインピーダンスが第２サーミスタＲ２の抵抗値と実質的に一致するためである。一方、図１０より、共振周波数ｆ１では、第２サーミスタＲ２の抵抗値は、信号発生器１０に流れる電流に影響していないことが分かる。これは、共振周波数ｆ１では、第２サーミスタＲ２を含む第２共振回路１７のインピーダンスが第１共振回路１５のインピーダンスと比較して十分に大きいため無視でき、信号発生器１０側から見たインピーダンスが第１サーミスタＲ１の抵抗値と実質的に一致するためである。以上より、電流検出手段１１を共通としても（第１共振回路１５及び第２共振回路１７に流れる電流の合計が電流検出手段１１に流れても）、共振周波数ｆ１において第１共振回路１５に流れる電流と、共振周波数ｆ２において第２共振回路１７に流れる電流と、の双方を好適に検出できる。

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、共通の信号発生器１０及び電流検出手段１１により、複数箇所（第１サーミスタＲ１の位置及び第２サーミスタＲ２の位置）の温度を検出できる。なお、電流検出手段１１は、第１共振回路１５及び第２共振回路１７の各々に対して別々に設けられてもよい。

（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６に示した実施の形態３の環境検出装置３と比較して、第１共振回路１５が第３容量Ｃ３及び第４容量Ｃ４を更に有し、第２共振回路１７が第７容量Ｃ７及び第８容量Ｃ８を更に有する点で相違し、その他の点で一致する。第１共振回路１５の構成は、図３に示した実施の形態２の環境検出装置２の第１共振回路１５の構成と同じである。第７容量Ｃ７は、第５容量Ｃ５と信号発生器１０との間に接続される。第８容量Ｃ８は、第６容量Ｃ６と信号発生器１０との間に接続される。第７容量Ｃ７及び第８容量Ｃ８は、共に一次側回路２１の一部であって第１空間に存在する。

本実施の形態において第２共振回路１７に第７容量Ｃ７及び第８容量Ｃ８を設けた目的及び効果は、図６に示した実施の形態３の環境検出装置３において第１共振回路１５に第３容量Ｃ３及び第４容量Ｃ４を設けた目的及び効果と同じである。本実施の形態によれば、実施の形態３と同様の効果に加え、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の容量値のばらつきによる共振周波数ｆ１のばらつき、並びに第５容量Ｃ５及び第６容量Ｃ６の容量値のばらつきによる共振周波数ｆ２のばらつきを抑制することができる。

（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５に係る環境検出装置５の概略回路図である。図１３は、環境検出装置５における、第９容量Ｃ９及び第１０容量Ｃ１０と、第２空間に存在する金属板２５と、の相互接続イメージを示す模式図である。環境検出装置５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共振回路１５が、第９容量Ｃ９及び第１０容量Ｃ１０を有する点で相違し、その他の点で一致する。以下において、第９容量Ｃ９及び第１０容量Ｃ１０の容量値は、各素子に付した符号（Ｃ９、Ｃ１０）によって示す。

各素子の定数の一例を挙げると、第１インダクタＬ１のインダクタンス値は１０ｍＨ、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の容量値は１０ｐＦ、第１サーミスタＲ１の２５℃における抵抗値は１００Ω、第９容量Ｃ９及び第１０容量Ｃ１０の容量値は１０ｐＦである。

本実施の形態では、図１３に示すように、二次側回路２２が存在する第２空間に、金属板２５が置かれている。第９容量Ｃ９は、第１容量Ｃ１と金属板２５との間に生じる寄生容量である。第１０容量Ｃ１０は、第２容量Ｃ２と金属板２５との間に生じる寄生容量である。第９容量Ｃ９及び第１０容量Ｃ１０は、測定精度に影響を与える。その影響を抑制するために、下記条件を満たすように第１サーミスタＲ１の抵抗値を設定する。
これにより、第９容量Ｃ９及び第１０容量Ｃ１０の影響の影響を実質的に無くすことができる。

本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、第２空間に金属板２５が存在する場合であっても、金属板２５による測定精度への影響を抑制することができる。金属板２５による測定精度への影響を抑制するための構成は、実施の形態２〜４にも適用することができる。

（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６に係る環境検出装置６の概略回路図である。図１５は、環境検出装置６における第１容量Ｃ１近傍の概略断面図である。環境検出装置６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共振回路１５が、第１１容量Ｃ１１を有する点で相違し、その他の点で一致する。第１１容量Ｃ１１は、例えば配線に付加された寄生容量である。例えば信号発生器１０と第１インダクタＬ１とを接続する配線にシールド線を使用すると、配線に寄生容量が付加されて測定の誤差の原因となる。第１１容量Ｃ１１による測定への影響は、第１１容量Ｃ１１の容量値が同じであれば、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の容量値が大きいほど小さくなる。

本実施の形態では、図１５に示すように、第１容量Ｃ１の第１電極Ｃ１−１と第２電極Ｃ１−２との間に、高誘電率部３１、３２が設けられる。図示は省略したが、第２容量Ｃ２の第１及び第２電極の間にも、同様に高誘電率部が設けられるとよい。高誘電率部３１、３２の一方のみが設けられてもよい。高誘電率部３１は、第１電極Ｃ１−１と、第１及び第２空間を隔てる境界部３５と、の間に設けられ、第１電極Ｃ１−１の第２電極Ｃ１−２側を好ましくは全面的に覆う。高誘電率部３２は、第２電極Ｃ１−２と境界部３５との間に設けられ、第２電極Ｃ１−２の第１電極Ｃ１−１側を好ましくは全面的に覆う。ここでは、第２空間は、検出対象物である樹脂やゴム等の粘弾性材の内部であり、高誘電率部３２は、第２空間を成す粘弾性材に当該粘弾性材よりも誘電率の高い物質、例えばチタン酸バリウム等からなるフィラーを混ぜ込んだものである。高誘電率部３１も、高誘電率部３２と同様に構成できる。

本実施の形態によれば、電極間に高誘電率部を設けて第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の容量値を高めることで、第１１容量Ｃ１１による測定への影響を抑制できる。なお、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２の一方の容量値のみを高める場合でも第１１容量Ｃ１１による測定への影響を抑制する効果が得られるが、両方の容量値を高めることでその効果を高めることができる。

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。

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。１つの信号発生器１０に対して、共振回路は、３つ以上並列接続されてもよい。第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ２は、配線等のインダクタンスを利用してもよいし、図１１の構成では第３容量Ｃ３及び第４容量Ｃ４、並びに第７容量Ｃ７及び第８容量Ｃ８のＥＳＬ（等価直列インダクタンス）を利用してもよい。

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における信号発生器１０側から見た各インピーダンスは、信号発生器１０から共振周波数ｆ１、ｆ２の電流を出力した各場合における当該電流により、信号発生器１０の電圧を除することで導出できる。

１〜６ 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）、１５ 第１共振回路、１７ 第２共振回路、２０ 境界、２１ 一次側回路、２２ 二次側回路、２５ 金属板、３１、３２ 高誘電率部、３５ 境界部

Claims (15)

1. 信号発生器と、前記信号発生器に接続された少なくとも１つの共振回路と、を備え、
   前記共振回路は、互いに直列接続された、インダクタと、第１及び第２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、を有し、
   前記第１容量の前記信号発生器とは反対側の電極と、前記第２容量の前記信号発生器とは反対側の電極と、の間に、前記回路素子が接続される、環境検出装置。
2. 前記共振回路の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信号発生器の電圧及び電流によって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。
3. 前記信号発生器側から見たインピーダンスが極小となる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信号発生器の電圧及び電流によって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。
4. 信号発生器と、前記信号発生器に接続された少なくとも１つの共振回路と、を備え、
   前記共振回路は、互いに接続された、第１及び第２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、を有し、
   前記第１容量の前記信号発生器とは反対側の電極と、前記第２容量の前記信号発生器とは反対側の電極と、の間に、前記回路素子が接続され、
   前記信号発生器側から見たインピーダンスが極小となる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信号発生器の電圧及び電流によって前記回路素子の周辺環境を検出する、環境検出装置。
5. 前記共振回路は、前記第１容量と前記信号発生器との間に接続された第３容量を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の環境検出装置。
6. 前記第３容量の容量値は、前記第１及び第２容量の各容量値より小さい、請求項５に記載の環境検出装置。
7. 前記第３容量の容量値が可変である、請求項５又は６に記載の環境検出装置。
8. 前記共振回路は、前記第２容量と前記信号発生器との間に接続された第４容量を有し、
   前記第４容量の容量値は、前記第１及び第２容量の各容量値より小さい、請求項５から７のいずれか一項に記載の環境検出装置。
9. 前記インダクタのインダクタンス値が可変である、請求項１から８のいずれか一項に記載の環境検出装置。
10. 前記第１及び第２容量の各々の一方の電極の面積が、他方の電極の面積よりも大きい、請求項１から９のいずれか一項に記載の環境検出装置。
11. 前記第１及び第２容量の前記信号発生器側の第１電極並びに前記第１電極同士の間の回路を含む一次側回路と、前記第１及び第２容量の前記信号発生器とは反対側の第２電極並びに前記第２電極同士の間の回路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１０のいずれか一項に記載の環境検出装置。
12. 前記第１容量の前記第１及び第２電極の間の少なくとも一部と、前記第２容量の前記第１及び第２電極の間の少なくとも一部と、の一方又は両方に、高誘電率部が設けられる、請求項１１に記載の環境検出装置。
13. 前記第１及び第２容量の前記第２電極が、検出対象物である粘弾性材で覆われ、
    前記高誘電率部は、粘弾性材に当該粘弾性材よりも誘電率の高い物質を混ぜ込んだものであって、前記第２電極の前記第１電極側を覆う、請求項１２に記載の環境検出装置。
14. 前記共振回路を複数備え、
    前記複数の共振回路は、互いに並列接続され、かつ互いに共振周波数が異なり、
    各共振周波数の交流信号あるいは前記信号発生器側から見たインピーダンスが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から１３のいずれか一項に記載の環境検出装置。
15. 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１４のいずれか一項に記載の環境検出装置。