JP2021016307A - エアロゾル生成装置の電源ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
エアロゾル源からエアロゾルを発生させるための負荷へ放電可能な電源と、
前記電源を制御する制御部と、
前記電源及び前記制御部を収容する筐体と、を備えるエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記筐体内における同一の物理量を出力可能な複数のセンサをさらに備え、
前記制御部は、前記複数のセンサの出力に基づき、前記電源ユニットの状態を診断するように構成される。
エアロゾル吸引器1は、燃焼を伴わずに香味を吸引するための器具であり、所定方向(以下、長手方向Aと呼ぶ)に沿って延びる棒形状を有する。エアロゾル吸引器1は、図1及び図2に示すように、長手方向Aに沿って電源ユニット10と、第1カートリッジ20と、第2カートリッジ30と、がこの順に設けられている。第1カートリッジ20は、電源ユニット10に対して着脱可能であり、第2カートリッジ30は、第1カートリッジ20に対して着脱可能である。言い換えると、第1カートリッジ20及び第2カートリッジ30は、それぞれ交換可能である。
本実施形態の電源ユニット10は、図3〜図6に示すように、円筒状の電源ユニットケース11の内部に電源12、充電器13、制御部50、各種センサ等を収容する。
第1カートリッジ20は、図3に示すように、円筒状のカートリッジケース27の内部に、エアロゾル源22を貯留するリザーバ23と、エアロゾル源22を霧化する電気的な負荷21と、リザーバ23から負荷21へエアロゾル源を引き込むウィック24と、エアロゾル源22が霧化されることで発生したエアロゾルが第2カートリッジ30に向かって流れるエアロゾル流路25と、第2カートリッジ30の一部を収容するエンドキャップ26と、を備える。
第2カートリッジ30は、香味源31を貯留する。第2カートリッジ30は、第1カートリッジ20のエンドキャップ26に設けられたカートリッジ収容部26aに着脱可能に収容される。第2カートリッジ30は、第1カートリッジ20側とは反対側の端部が、ユーザの吸口32となっている。なお、吸口32は、第2カートリッジ30と一体不可分に構成される場合に限らず、第2カートリッジ30と着脱可能に構成されてもよい。このように吸口32を電源ユニット10と第1カートリッジ20とは別体に構成することで、吸口32を衛生的に保つことができる。
続いて、電源ユニット10の電気回路について図5を参照しながら説明する。
電源ユニット10は、電源12と、放電端子41を構成する正極側放電端子41a及び負極側放電端子41bと、充電端子43を構成する正極側充電端子43a及び負極側充電端子43bと、電源12の正極側と正極側放電端子41aとの間及び電源12の負極側と負極側放電端子41bとの間に接続される制御部50と、充電端子43と電源12との電力伝達経路上に配置される充電器13と、電源12と並列に接続される電圧センサ16と、電源12と放電端子41との電力伝達経路上に配置されるスイッチ19と、制御部50に接続される複数の静電容量センサ80と、を備える。スイッチ19は、例えばMOSFETにより構成され、制御部50がゲート電圧を調整することによって開閉制御される。
制御部50は、図6に示すように、エアロゾル生成要求検出部51と、液体検知部52と、電力制御部53と、報知制御部54と、を備える。
図7に示すように、電源ユニット10は、充電端子43などが設けられる第1回路基板71と、制御部50、充電器13、スイッチ19などが設けられる第2回路基板72と、第1回路基板71と第2回路基板72とを電気的に接続する導電部材73と、を備える。本実施形態の導電部材73は、フレキシブルプリント回路基板(FPCB)を用いて構成されるが、導線で構成してもよい。
つぎに、制御部50(液体検知部52)による液体の漏出検知について、図7及び図8を参照して説明する。本実施形態では、電源ユニットケース11の内部において漏出する液体として、電源12の電解液を想定している。以下の説明において、「電解液」の用語は、イオン液体と難燃性の有機溶媒のどちらを示しても良い旨に留意されたい。
つぎに、制御部50(液体検知部52)による液体の浸入検知について説明する。本実施形態では、電源ユニットケース11の内部に浸入する液体として、水没時に浸入する水を想定している。なお、液体の浸入検知に用いる静電容量センサ80の構造は、液体の漏出検知に用いる静電容量センサ80の構造と略同様である。液体の浸入検知に用いられる静電容量センサ80においても、第1多孔質体82と第2多孔質体84の双方を有していることが好ましい。
図5及び図6に示すように、電源ユニット10は、複数の静電容量センサ80を備える。制御部50(液体検知部52)は、複数の静電容量センサ80の出力に基づき、電源ユニット10の状態(液体の漏出又は液体の浸入)を診断する。このようにすると、一つの静電容量センサ80の出力に基づいて電源ユニット10の状態を診断する場合に比べ、電源ユニット10の状態を精度良く診断することが可能になる。以下、複数の静電容量センサ80を用いた液体の漏出又は液体の浸入を検知する手法について詳述する。
なお、(I)式において、εliquidは検知対象液体の比誘電率であり、ε0は空気の誘電率であり、Sは平行板電極の面積、dは、平行板電極の板間距離である。なお、静電容量センサ80を1つの電極81のみを有する疑似的なコンデンサで構成する場合、dには1つの電極81とGND電位の距離を用いればよい。
つぎに、制御部50の具体的な制御手順について、図10及び図11を参照して説明する。
エアロゾル源からエアロゾルを発生させるための負荷(負荷21)へ放電可能な電源(電源12)と、
前記電源を制御する制御部(制御部50)と、
前記電源及び前記制御部を収容する筐体(電源ユニットケース11)と、を備えるエアロゾル生成装置(エアロゾル吸引器1)の電源ユニット(電源ユニット10)であって、
前記筐体内における同一の物理量を出力可能な複数のセンサ(静電容量センサ80)をさらに備え、
前記制御部は、前記複数のセンサの出力に基づき、前記電源ユニットの状態を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(1)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数のセンサは、互いに並列に接続されている、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(1)又は(2)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記制御部は、前記複数のセンサの出力値の和に基づき、前記電源ユニットの状態を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(1)〜(3)のいずれかに記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数のセンサの仕様は、同一である、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(1)〜(4)のいずれかに記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記制御部は、複数のピンを備え、
前記複数のセンサは、前記複数のピンのうち同一のピン(ピン50a、50b)に接続される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(1)〜(5)のいずれかに記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数のセンサは、複数の静電容量センサ(静電容量センサ80)であり、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力に基づき、前記筐体の内部における液体の漏出と前記筐体の内部への液体の浸入の少なくとも一方を診断可能に構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(6)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数の静電容量センサは、少なくとも第1静電容量センサと第2静電容量センサとを含み、
前記第1静電容量センサは、前記電源が備える安全弁若しくはタブ(12b)に接続される、又は、前記安全弁若しくは前記タブの近傍に配置され、
前記第2静電容量センサは、前記筐体に設けられる開口(開口K1〜K5)に接続される、又は、前記開口の近傍に配置される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(7)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記電源は電解液を含み、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力値と、水及び前記電解液のうち低い方の誘電率又は比誘電率に基づき、前記電源ユニットの異常を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(6)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数の静電容量センサの少なくとも1つは、前記電源が備える安全弁若しくはタブ(タブ12b)に接続される、又は、前記安全弁若しくは前記タブの近傍に配置される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(9)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記電源は電解液を含み、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力値と前記電解液の誘電率又は比誘電率に基づく閾値との比較に基づき、前記漏出として前記電解液の漏出を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(6)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数の静電容量センサの少なくとも1つは、前記筐体に設けられる開口(開口K1〜K5)に接続される、又は、前記開口の近傍に配置される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(11)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力値と、水の誘電率又は比誘電率に基づく閾値との比較に基づき、前記浸入として前記開口からの水の浸入を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(7)、(9)、(11)のいずれかに記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
各静電容量センサは、該静電容量センサへ前記液体を導く多孔質体(第1多孔質体82)を介して接続される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
(1)〜(5)のいずれかに記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数のセンサは、前記電源の膨らみを検知可能なセンサであり、
前記制御部は、前記複数のセンサの出力に基づき、前記電源の膨らみを診断可能に構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
10 電源ユニット
11 電源ユニットケース(筐体)
12 電源
12b タブ
21 負荷
50 制御部
50a ピン
50b ピン
80 静電容量センサ(センサ)
82 第1多孔質体(多孔質体)
K1〜K5 開口
エアロゾル源からエアロゾルを発生させるための負荷へ放電可能な電源と、
前記電源を制御する制御部と、
前記電源及び前記制御部を収容する筐体と、を備えるエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
複数の静電容量センサをさらに備え、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力に基づき、前記筐体の内部における液体の漏出と前記筐体の内部への液体の浸入の少なくとも一方を診断可能に構成される。
Claims (14)
- エアロゾル源からエアロゾルを発生させるための負荷へ放電可能な電源と、
前記電源を制御する制御部と、
前記電源及び前記制御部を収容する筐体と、を備えるエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記筐体内における同一の物理量を出力可能な複数のセンサをさらに備え、
前記制御部は、前記複数のセンサの出力に基づき、前記電源ユニットの状態を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数のセンサは、互いに並列に接続されている、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1又は2に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記制御部は、前記複数のセンサの出力値の和に基づき、前記電源ユニットの状態を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数のセンサの仕様は、同一である、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記制御部は、複数のピンを備え、
前記複数のセンサは、前記複数のピンのうち同一のピンに接続される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数のセンサは、複数の静電容量センサであり、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力に基づき、前記筐体の内部における液体の漏出と前記筐体の内部への液体の浸入の少なくとも一方を診断可能に構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項6に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数の静電容量センサは、少なくとも第1静電容量センサと第2静電容量センサとを含み、
前記第1静電容量センサは、前記電源が備える安全弁若しくはタブに接続される、又は、前記安全弁若しくは前記タブの近傍に配置され、
前記第2静電容量センサは、前記筐体に設けられる開口に接続される、又は、前記開口の近傍に配置される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項7に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記電源は電解液を含み、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力値と、水及び前記電解液のうち低い方の誘電率又は比誘電率に基づき、前記電源ユニットの異常を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項6に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数の静電容量センサの少なくとも1つは、前記電源が備える安全弁若しくはタブに接続される、又は、前記安全弁若しくは前記タブの近傍に配置される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項9に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記電源は電解液を含み、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力値と前記電解液の誘電率又は比誘電率に基づく閾値との比較に基づき、前記漏出として前記電解液の漏出を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項6に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数の静電容量センサの少なくとも1つは、前記筐体に設けられる開口に接続される、又は、前記開口の近傍に配置される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項11に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記制御部は、前記複数の静電容量センサの出力値と、水の誘電率又は比誘電率に基づく閾値との比較に基づき、前記浸入として前記開口からの水の浸入を診断するように構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項7、9、11のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
各静電容量センサは、該静電容量センサへ前記液体を導く多孔質体を介して接続される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記複数のセンサは、前記電源の膨らみを検知可能なセンサであり、
前記制御部は、前記複数のセンサの出力に基づき、前記電源の膨らみを診断可能に構成される、エアロゾル生成装置の電源ユニット。
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