JP2021078189A - エアロゾル吸引器用の電源ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電源ユニットの充電機会を増やし、充電不足による使用制限を抑制できるエアロゾル吸引器用の電源ユニットを提供する。
【解決手段】エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷２１に対して電力を供給可能な電源１２と、外部電源６０との物理的且つ電気的な接点である充電端子４３と、を備えるエアロゾル吸引器１用の電源ユニット１０であって、非接触で電力を受電可能な受電コイル４４をさらに備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、エアロゾル吸引器用の電源ユニットに関する。

有線充電又は非接触充電が可能なエアロゾル吸引器用の電源ユニットが知られている（特許文献１、２）。例えば、特許文献１には、電子喫煙装置の電源ユニットが非接触型誘導充電システムでもよく、接触型充電システムでもよいことが記載されている。また、特許文献２には、非接触で電力を受電する受電コイル、受電した電力を整流するためのダイオードやコンデンサ、電圧を安定化するためのツェナーダイオードなどを含む非接触充電用の具体的な回路構成が示されている。

特許第６３２６１８８号公報 特許第５７６７３４２号公報

しかしながら、従来のエアロゾル吸引器用の電源ユニットは、有線充電及び非接触充電のいずれか一方のみが可能なため、充電機会が制限され、充電不足により使用が制限される虞があった。

本発明の目的は、電源ユニットの充電機会を増やし、充電不足による使用制限を抑制できるエアロゾル吸引器用の電源ユニットを提供することにある。

本発明は、
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
外部電源との物理的且つ電気的な接点であるコネクタと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
非接触で電力を受電可能な受電コイルをさらに備える。

本発明によれば、非接触充電と有線充電の双方が可能なため、電源ユニットの充電機会を増やすことができ、充電不足により使用が制限されるのを抑制できる。

本発明の一実施形態の電源ユニットが装着されたエアロゾル吸引器の斜視図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの斜視図である。 図１のエアロゾル吸引器の断面図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの要部構成を示すブロック図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの回路構成を示す模式図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの充電制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の電源ユニットの回路構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態の電源ユニットの回路構成を示す模式図である。 本発明の第４実施形態の電源ユニットの回路構成を示す模式図である。 本発明の第５実施形態の電源ユニットが装着されたエアロゾル吸引器の断面図である。 本発明の第６実施形態の電源ユニットが装着されたエアロゾル吸引器の断面図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの非接触充電の様子を模式的に示す斜視図である。 図１０のエアロゾル吸引器における電源ユニットの非接触充電の様子を模式的に示す斜視図である。 図１１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの非接触充電の様子を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の各実施形態のエアロゾル吸引器用の電源ユニット及びエアロゾル吸引器について説明する。

（エアロゾル吸引器）
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。

＜第1実施形態＞
（電源ユニット）
第１実施形態の電源ユニット１０は、図２及び図３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。

電源ユニットケース１１の長手方向Ａの一端側（第１カートリッジ２０側）に位置するトップ部１１ａには、放電端子４１が設けられる。放電端子４１は、トップ部１１ａの上面から第１カートリッジ２０に向かって突出するように設けられ、第１カートリッジ２０の負荷２１と電気的に接続可能に構成される。

また、トップ部１１ａの上面には、放電端子４１の近傍に、第１カートリッジ２０の負荷２１に空気を供給する空気供給部４２が設けられている。

電源ユニットケース１１の長手方向Ａの他端側（第１カートリッジ２０と反対側）に位置するボトム部１１ｂには、電源１２を充電可能な外部電源６０（図５参照）と電気的に接続可能な充電端子４３が設けられる。充電端子４３は、ボトム部１１ｂの側面に設けられ、ＵＳＢ端子、ｍｉｃｒｏＵＳＢ端子、Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ（登録商標）端子の少なくとも１つが接続可能である。

さらに、電源ユニットケース１１のボトム部１１ｂには、外部電源（不図示）と非接触の状態で電源１２を充電するための受電コイル４４と、受電コイル４４が受電した交流電力を直流電力に変換する整流器４６とが収容されている。つまり、電源１２の充電方法として、非接触充電と有線充電の双方が可能なため、電源ユニット１０の充電機会を増やし、充電不足による使用制限を抑制できる。なお、非接触による電力伝送（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）の方式は、電磁誘導方式でもよいし、磁気共鳴方式でもよく、電磁誘導方式と磁気共鳴方式を組合せたものでもよく、他の方式でもよい。いずれの方式の非接触による電力伝送であっても、電源ユニットケース１１は、外部電源と物理的に接触してもよいし、接触しなくてもよい。また、本明細書においては、非接触による電力伝送は、無接点による電力伝送と同義なものとして扱う。

また、電源ユニットケース１１のトップ部１１ａの側面には、ユーザが操作可能な操作部１４が設けられる。操作部１４は、ボタン式のスイッチ、タッチパネル等から構成され、ユーザの使用意思を反映して制御部５０及び各種センサを起動／遮断する際等に利用される。

電源１２は、充電可能な二次電池であり、好ましくは、リチウムイオン二次電池である。充電器１３は、整流器４６から電源１２へ入力される充電電力を制御する。充電器１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、電圧計、電流計、プロセッサ等を含む充電ＩＣを用いて構成される。

制御部５０は、図４に示すように、充電器１３、操作部１４、パフ（吸気）動作を検出する吸気センサ１５、電源１２の電圧を測定する電圧センサ１６、温度を検出する温度センサ１７等の各種センサ装置、及びパフ動作の回数又は負荷２１への通電時間等を記憶するメモリー１８に接続され、エアロゾル吸引器１の各種の制御を行う。吸気センサ１５は、コンデンサマイクロフォンや圧力センサ等から構成されていてもよい。制御部５０は、具体的にはプロセッサ（ＭＣＵ：マイクロコントローラユニット）である。このプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路である。

（第１カートリッジ）
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。

リザーバ２３は、エアロゾル流路２５の周囲を囲むように区画形成され、エアロゾル源２２を貯留する。リザーバ２３には、樹脂ウェブや綿等の多孔体が収容され、且つ、エアロゾル源２２が多孔体に含浸されていてもよい。リザーバ２３には、樹脂ウェブ又は綿状の多孔質体が収容されず、エアロゾル源２２のみが貯留されていてもよい。エアロゾル源２２は、グリセリン、プロピレングリコール、水などの液体を含む。

ウィック２４は、リザーバ２３から毛管現象を利用してエアロゾル源２２を負荷２１へ引き込む液保持部材であって、例えば、ガラス繊維や多孔質セラミックなどによって構成される。

負荷２１は、電源１２から放電端子４１を介して供給される電力によって燃焼を伴わずにエアロゾル源２２を霧化する。負荷２１は、所定ピッチで巻き回される電熱線（コイル）によって構成されている。なお、負荷２１は、エアロゾル源２２を霧化してエアロゾルを発生可能な素子であればよく、例えば、発熱素子、又は超音波発生器である。発熱素子としては、発熱抵抗体、セラミックヒータ、及び誘導加熱式のヒータ等が挙げられる。

エアロゾル流路２５は、負荷２１の下流側であって、電源ユニット１０の中心線Ｌ上に設けられる。

エンドキャップ２６は、第２カートリッジ３０の一部を収容するカートリッジ収容部２６ａと、エアロゾル流路２５とカートリッジ収容部２６ａとを連通させる連通路２６ｂと、を備える。

（第２カートリッジ）
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。

第２カートリッジ３０は、負荷２１によってエアロゾル源２２が霧化されることで発生したエアロゾルを香味源３１に通すことによってエアロゾルに香味を付与する。香味源３１を構成する原料片としては、刻みたばこ、たばこ原料を粒状に成形した成形体を用いることができる。香味源３１は、たばこ以外の植物（例えば、ミント、漢方、ハーブ等）によって構成されてもよい。香味源３１には、メントールなどの香料が付与されていてもよい。

本実施形態のエアロゾル吸引器１では、エアロゾル源２２と香味源３１と負荷２１とによって、香味が付加されたエアロゾルを発生させることができる。つまり、エアロゾル源２２と香味源３１は、エアロゾルを発生させるエアロゾル生成源と言うことができる。

エアロゾル吸引器１に用いられるエアロゾル生成源の構成は、エアロゾル源２２と香味源３１とが別体になっている構成の他、エアロゾル源２２と香味源３１とが一体的に形成されている構成、香味源３１が省略されて香味源３１に含まれ得る物質がエアロゾル源２２に付加された構成、香味源３１の代わりに薬剤や漢方等がエアロゾル源２２に付加された構成等であってもよい。

このように構成されたエアロゾル吸引器１では、図３中、矢印Ｂで示すように、電源ユニットケース１１に設けられた空気取込口（不図示）から流入した空気が、空気供給部４２から第１カートリッジ２０の負荷２１付近を通過する。負荷２１は、ウィック２４によってリザーバ２３から引き込まれた又は移動させられたエアロゾル源２２を霧化する。霧化されて発生したエアロゾルは、空気取込口から流入した空気と共にエアロゾル流路２５を流れ、連通路２６ｂを介して第２カートリッジ３０に供給される。第２カートリッジ３０に供給されたエアロゾルは、香味源３１を通過することで香味が付与され、吸口３２に供給される。

また、エアロゾル吸引器１には、各種情報を報知する報知部４５が設けられている。報知部４５は、発光素子によって構成されていてもよく、振動素子によって構成されていてもよく、音出力素子によって構成されていてもよい。また、報知部４５は、発光素子、振動素子及び音出力素子のうち、２以上の素子の組合せであってもよい。報知部４５は、電源ユニット１０、第１カートリッジ２０、及び第２カートリッジ３０のいずれに設けられてもよいが、電源１２からの導線を短くするため電源ユニット１０に設けられることが好ましい。例えば、操作部１４の周囲が透光性を有し、ＬＥＤ等の発光素子によって発光するように構成される。

（充放電制御回路）
続いて、電源ユニット１０の充放電制御回路４０について図５を参照しながら説明する。

充放電制御回路４０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、電源１２の正極側と正極側充電端子４３ａとの間及び電源１２の負極側と負極側充電端子４３ｂとの間に接続される充電器１３と、電源１２と並列に接続される電圧センサ１６と、充電端子４３を充電器１３に接続する有線充電用回路４７と、受電コイル４４及び整流器４６を充電器１３に接続する非接触充電用回路４８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放電用のスイッチ１９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）
制御部５０は、図４に示すように、エアロゾル生成要求検出部５１と、電力制御部５３と、報知制御部５４と、を備える。

エアロゾル生成要求検出部５１は、吸気センサ１５の出力結果に基づいてエアロゾル生成の要求を検出する。吸気センサ１５は、吸口３２を通じたユーザの吸引により生じた電源ユニット１０内の圧力変化の値を出力するよう構成されている。吸気センサ１５は、例えば、空気取込口から吸口３２に向けて吸引される空気の流量（すなわち、ユーザのパフ動作）に応じて変化する気圧に応じた出力値（例えば、電圧値又は電流値）を出力する圧力センサである。なお、吸気センサは検出した空気の流量や圧力がユーザのパフ動作に該当しえるか否かを判断し、ＯＮ値とＯＦＦ値のいずれか一方を出力するように構成されていてもよい。

報知制御部５４は、各種情報を報知するように報知部４５を制御する。例えば、報知制御部５４は、第２カートリッジ３０の交換タイミングの検出に応じて、第２カートリッジ３０の交換タイミングを報知するように報知部４５を制御する。報知制御部５４は、メモリー１８に記憶されたパフ動作の回数又は負荷２１への累積通電時間に基づいて、第２カートリッジ３０の交換タイミングを報知する。報知制御部５４は、第２カートリッジ３０の交換タイミングの報知に限らず、第１カートリッジ２０の交換タイミングの報知、電源１２の交換タイミング、電源１２の充電タイミング等を報知してもよい。

電力制御部５３は、エアロゾル生成要求検出部５１がエアロゾル生成の要求を検出した際に放電端子４１を介した電源１２の放電を、スイッチ１９のオン／オフによって制御する。

電力制御部５３は、負荷２１によってエアロゾル源が霧化されることで生成されるエアロゾルの量が所望範囲に収まるように、言い換えると、電源１２から負荷２１に供給される電力量が一定範囲となるように制御する。具体的に説明すると、電力制御部５３は、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御によってスイッチ１９のオン／オフを制御する。これに代えて、電力制御部５３は、ＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス周波数変調）制御によってスイッチ１９のオン／オフを制御してもよい。

電力制御部５３は、負荷２１への電力供給を開始してから所定期間が経過した場合に、電源１２から負荷２１に対する電力供給を停止してもよい。言い換えると、電力制御部５３は、ユーザが実際にパフ動作を行っているパフ期間内であっても、パフ期間が所定期間を超えた場合に、電源１２から負荷２１に対する電力供給を停止する。所定期間は、ユーザのパフ期間のばらつきを抑制するために定められる。電力制御部５３は、電源１２の蓄電量に応じて、１回のパフ動作におけるスイッチ１９のオン／オフのデューティ比を制御する。例えば、電力制御部５３は、電源１２から負荷２１に電力を供給するオン時間の間隔（パルス間隔）を制御したり、電源１２から負荷２１に電力を供給するオン時間の長さ（パルス幅）を制御したりする。

また、電力制御部５３は、充電端子４３と外部電源６０との電気的な接続、又は受電コイル４４による電力の受電を検出し、充電器１３を介した電源１２の充電を制御する。

（有線充電用回路及び非接触充電用回路）
図５に示すように、充電端子４３（有線充電用回路４７）と受電コイル４４（非接触充電用回路４８）は、充電器１３に対して並列接続されている。つまり、充電端子４３と受電コイル４４が同一の充電器１３に接続されている。これにより、充電器１３が有線充電及び非接触充電に兼用されるので、有線充電と非接触充電の双方が可能な電源ユニット１０でも、電源ユニット１０の大型化・重量化・高コスト化を抑制できる。なお、受電コイル４４と充電器１３の間には、後述する整流器４６が設けられる。このような回路構成においても、受電コイル４４は、整流器４６を介して、充電器１３に対して充電端子４３と並列接続される。

また、充電端子４３を充電器１３に接続する回路と受電コイル４４を充電器１３に接続する回路の一部は、共通化されている。具体的に説明すると、有線充電用回路４７及び非接触充電用回路４８の充電器１３側は、第５接続点Ｐ５及び第６接続点Ｐ６で接続され、ＤＣ導線である共通接続線８１を介して充電器１３に接続される。このようにすると、充電器１３につながる回路の一部を共通化することにより、電源ユニット１０の大型化・重量化・高コスト化をより一層抑制できる。

また、充電端子４３を充電器１３に接続する回路と受電コイル４４を充電器１３に接続する回路の一部は、同一のフレキシブルプリント回路基板（不図示）上に形成されることが好ましい。その理由は、フレキシブルプリント回路基板を用いることで、電源ユニット１０の大型化・重量化・高コスト化を抑制しつつ、配置の自由度を向上できるからである。例えば、共通接続線８１をフレキシブルプリント回路基板上に形成することで、円筒状の電源ユニットケース１１に沿わせることができる。

図５に示すように、有線充電用回路４７は、充電端子４３を介して外部電源６０側に接続される。外部電源６０は、例えば、家庭用交流電源であり、ＡＣ／ＤＣコンバータ６１で直流に変換された電力が、充電端子４３、有線充電用回路４７、及び共通接続線８１を介して充電器１３に入力される。なお、外部電源６０は直流電源であってもよい。

図５に示すように、非接触充電用回路４８は、受電コイル４４と、整流器４６と、ＡＣ導線８２と、ＤＣ導線８３と、スイッチ８４と、を備える。

受電コイル４４は、図３に示すように、コイル巻き軸中心線Ｌ１が、電源ユニットケース１１の長さ方向における中心線Ｌに沿うように電源ユニットケース１１のボトム部１１ｂに配置される。受電コイル４４は、充電時に、外部電源によって交流電力で励磁される送電コイル６２と非接触で近接配置され、送電コイル６２から交流電力を受電する。例えば、本実施形態の電源ユニット１０は、図１２に示すように、送電コイル６２が内装される充電マット６３上に、電源ユニットケース１１のボトム部１１ｂが下側となる縦向きに置かれた場合に（以下、適宜縦置きという）、受電コイル４４が充電マット６３の送電コイル６２と非接触で近接し、送電コイル６２からの受電が可能になる。なお、縦向きとは、長手方向を略鉛直方向に向けて載置することをいう。

図３に示すように、受電コイル４４及び充電端子４３は、非接触充電時の姿勢である縦置き姿勢において電源１２より鉛直方向の下方に配置される。このとき、受電コイル４４は、縦置き姿勢において充電端子４３より鉛直方向の下方に位置される。このようにすると、受電コイル４４と送電コイル６２の距離が短くなり充電効率を向上させることができる。

整流器４６は、受電コイル４４が受電した交流電力を直流電力に変換する。本実施形態の整流器４６は、図５に示すように、４個のダイオードＤをブリッジ接続した全波整流回路であるが、半波整流回路であってもよい。

ＡＣ導線８２は、受電コイル４４と整流器４６とを接続し、受電コイル４４が受電した交流電力を整流器４６に供給する。ＡＣ導線８２は、交流電力が流れるため、表皮効果によって発熱が生じる可能性がある。なお、表皮効果とは、高周波を導体に流した場合に、導体表面に電流が偏ることで見かけ上の抵抗値が増大してしまう現象をいう。

本実施形態の整流器４６をより具体的に説明すると、ダイオードＤ１のアノード及びダイオードＤ２のカソードは、受電コイル４４の一端から延びるＡＣ導線８２に第１接続点Ｐ１で接続されており、ダイオードＤ３のアノード及びダイオードＤ４のカソードは、受電コイル４４の他端から延びるＡＣ導線８２に第２接続点Ｐ２で接続されている。また、ダイオードＤ１及びＤ３の各カソードは、正極側のＤＣ導線８３に第３接続点Ｐ３で接続されており、ダイオードＤ２及びＤ４の各アノードは、負極側のＤＣ導線８３に第４接続点Ｐ４で接続されている。

ＤＣ導線８３は、整流器４６と充電器１３とを接続し、整流器４６で変換された直流電力を、同じくＤＣ導線である共通接続線８１を介して充電器１３に供給する。ＤＣ導線８３は、ＡＣ導線８２とは異なり、表皮効果による発熱は発生しない。

ここで、ＤＣ導線８３の長さは、ＡＣ導線８２以上の長さであることが好ましい。また、ＤＣ導線８３は、ＡＣ導線８２の長さと同じではなく、ＡＣ導線８２より長いことがさらに好ましい。このようにすると、ＡＣ導線８２を短くできるので、表皮効果によるＡＣ導線８２の発熱や、ＡＣ導線８２の発熱による回路素子への影響を抑制できる。特に磁気共鳴方式を用いる場合は、ＡＣ導線８２の発熱で受電コイル４４の温度が上がることに起因して送電コイル６２と受電コイル４４との間の結合係数が減少し、送電効率が低下する。ＡＣ導線８２を短くすることで、この送電効率の低下を抑制できる。なお、回路素子は、整流器４６、充電器１３、制御部５０に含まれる回路素子に加えて、これらを搭載する不図示の基板に設けられるコンデンサ、抵抗器を含む。

また、ＡＣ導線８２は、複数の導線（例えば、エナメル線）を撚り合わせて構成されるリッツ線とすることが好ましい。このようにすると、各導線の断面積が小さくなるためＡＣ導線８２の表皮効果を効果的に抑制できる。これにより、表皮効果によるＡＣ導線８２の発熱や、ＡＣ導線８２の発熱による回路素子への影響をさらに抑制することが可能になる。

なお、受電コイル４４の中心を空洞にし、電源１２などの電源ユニット１０の構成要素をその空洞の中に配置したり、その空洞を貫通したりするように配置してもよい。このように電源ユニット１０を構成すれば、電源ユニット１０を小型化することができる。

スイッチ８４は、受電コイル４４と充電器１３との接続経路上のＤＣ導線８３に配置され、該接続経路を開閉する。本実施形態では、スイッチ８４は、第３接続点Ｐ３と第６接続点Ｐ６との間に配置されている。スイッチ８４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。このようなスイッチ８４によれば、非接触充電と有線充電の双方が可能な場合に、充電効率が優れる有線充電の方を優先的に実行し、充電時間を短縮できる。また、非接触充電と有線充電の双方が可能な場合に、非接触充電用回路４８と充電器１３との接続を遮断し、有線充電を排他的に実行することで、誤作動を抑制できる。なお、本実施形態に代えて、スイッチ８４は、第４接続点Ｐ４と第５接続点Ｐ５との間に配置されていてもよい。また、スイッチ８４を２つ用意し、一方を第３接続点Ｐ３と第６接続点Ｐ６の間に、他方を第４接続点Ｐ４と第５接続点Ｐ５に接続してもよい。

制御部５０による充電制御手順を具体的に説明すると、図６に示すように、制御部５０は、まず、充電端子４３が外部電源６０と接続状態であるか否かを判断し（Ｓ１）、この判断結果がＹＥＳの場合は、スイッチ８４をオフにして有線充電を排他的に実行する（Ｓ２）。制御部５０は、ステップＳ１の判断結果がＮＯの場合、受電コイル４４が送電コイル６２から受電可能な非接触充電可能状態であるか否かを判断し（Ｓ３）、この判断結果がＹＥＳの場合は、スイッチ８４をオンにして非接触充電を実行する一方（Ｓ４）、判断結果がＮＯの場合は、充電を実行しない（Ｓ５）。なお、ステップＳ３において、非接触充電可能状態か否かは、電源ユニット１０の制御部５０と送電コイル６２を内蔵する非接触充電装置とが無線通信をすることなどにより判断される。または、非接触充電可能状態か否かは、受電コイル４４が励磁されているか否かに基づき判断されてもよい。

つぎに、電源ユニット１０の第２〜第６実施形態について、図７から図１１を参照して順次説明する。ただし、第１実施形態と共通の構成については、第１実施形態と同じ符号を用いることにより、第１実施形態の説明を援用する場合がある。

＜第２実施形態＞
図７に示すように、第２実施形態の電源ユニット１０は、充電器１３の入力側に接続されるリップル除去用の平滑コンデンサ８５、及び充電器１３に過大な電圧が印加されないようにするためのツェナーダイオード８６が設けられている点が第１実施形態と相違している。

なお、必ずしも平滑コンデンサ８５及びツェナーダイオード８６の両方が設けられている必要はなく、充電器１３の入力側の共通接続線８１に平滑コンデンサ８５とツェナーダイオード８６との少なくとも一方が設けられていればよい。このような回路構成によれば、有線充電及び非接触充電において、平滑コンデンサ８５とツェナーダイオードの少なくとも一方を共用することで、電源ユニット１０の大型化・重量化・高コスト化をより一層抑制できる。

平滑コンデンサ８５及びツェナーダイオード８６はそれぞれ、充電端子４３を用いた有線充電を行う場合と受電コイル４４を用いた非接触充電を行う場合の双方において、充電器１３が正常に動作可能な電力を供給可能に構成される。具体的に説明すると、平滑コンデンサ８５の容量は、充電端子４３から供給される電力と受電コイル４４（整流器４６）から供給される電力のうちリップルが大きい方に基づいて設定され、ツェナーダイオード８６のツェナー電圧は、充電端子４３から供給される電力と受電コイル４４（整流器４６）から供給される電力のうち過渡電圧又は定常的な電圧が高い方に基づいて設定される。このようにすると、有線充電及び非接触充電の双方において単一の平滑コンデンサ８５又はツェナーダイオード８６を用いる場合でも、電源ユニット１０の小型化及び軽量化に加えて、充電器１３を適切に保護することができる。

＜第３実施形態＞
図８に示すように、第３実施形態の電源ユニット１０は、非接触充電時に受電した電力が充電端子４３側に流れ込むことを規制するダイオード８７が有線充電用回路４７に設けられる点が第１実施形態と相違している。このような回路構成によれば、非接触充電時に受電した電力が充電端子４３側に流れ込むことに起因する誤作動や充電効率の低下を抑制できる。

＜第４実施形態＞
図９に示すように、第４実施形態の電源ユニット１０は、変換器として整流器４６の代わりにインバータ７０が設けられている点が第１実施形態と相違している。インバータ７０は、４個のスイッチング素子７１をブリッジ接続することで構成される。スイッチング素子７１は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、又はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）等のトランジスタであり、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。

本実施形態のインバータ７０をより具体的に説明すると、トランジスタＴ１のエミッタ及びトランジスタＴ２のコレクタは、受電コイル４４の一端から延びるＡＣ導線８２に第１接続点Ｐ１で接続されており、トランジスタＴ３のエミッタ及びトランジスタＴ４のコレクタは、受電コイル４４の他端から延びるＡＣ導線８２に第２接続点Ｐ２で接続されている。また、トランジスタＴ１及びトランジスタＴ３の各コレクタは、正極側のＤＣ導線８３に第３接続点Ｐ３で接続されており、トランジスタＴ２及びトランジスタＴ４の各エミッタは、負極側のＤＣ導線８３に第４接続点Ｐ４で接続されている。また、各トランジスタＴ１〜Ｔ４のコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードＤ１〜Ｄ４が設けられている。整流器４６の代わりにインバータ７０を用いることで、受電コイル４４を送電コイルとして利用することが可能となる。

即ち、受電コイル４４に他のデバイスの受電コイルを近接させた状態で、受電コイル４４を電源１２の電力で励磁し、他のデバイスの受電コイルに送電することができる。このとき、インバータ７０は、トランジスタＴ１、Ｔ４をオンとし且つトランジスタＴ２、Ｔ３をオフとする状態と、トランジスタＴ１、Ｔ４をオフとし且つトランジスタＴ２、Ｔ３をオンとする状態と、を繰り返すことで電源１２から供給される直流電力を交流電力に変換する。なお、インバータ７０によって、受電コイル４４が受電した交流電力を直流電力へ変換する場合は、トランジスタＴ１〜Ｔ４の全てがオフになるように制御される。

＜第５実施形態＞
図１０に示すように、第５実施形態の電源ユニット１０は、縦置き時において、受電コイル４４が電源１２より鉛直方向の上方に配置され、充電端子４３が電源１２より鉛直方向の下方に配置される点が第１実施形態と相違している。

具体的に説明すると、受電コイル４４は、コイル巻き軸中心線Ｌ１が、電源ユニットケース１１の長さ方向における中心線Ｌに沿うように電源ユニットケース１１の中間部に配置される。受電コイル４４は、電源ユニットケース１１が縦向きに置かれた場合に、図１３に示すように、電源ユニットケース１１の中間部を囲むリング状の送電コイル６２からの磁束を捉えることによっても、電力を受電することができる。言い換えると、電源ユニット１０を受電コイル４４で充電する場合は、電源ユニットケース１１が貫通可能な送電コイル６２を備える充電台（不図示）を用いてもよく、第１実施形態における充電マット６３を用いてもよい。充電マット６３を用いる場合には、磁気共鳴方式で電力伝送が行われることが好ましい。

このような電源ユニット１０によれば、充電端子４３及び受電コイル４４を電源１２より鉛直方向の下方に配置する場合に比べ、重量の大きい電源１２を鉛直方向の下方に配置できるので、電源ユニット１０の重心が鉛直方向で上方に寄ることを防止し、充電時の安定性を向上させることができる。また、有線充電用のケーブルによってモーメントが発生しても、電源ユニット１０が倒れにくくなるという利点がある。

＜第６実施形態＞
図１１に示すように、第６実施形態の電源ユニット１０は、電源ユニットケース１１が横向きに置かれた場合（以下、適宜横置きという）に非接触充電が可能となるように受電コイル４４が配置されている点が第１実施形態と相違している。なお、横向きとは、長手方向を略水平方向に向けて載置することをいう。

具体的に説明すると、受電コイル４４は、コイル巻き軸中心線Ｌ１が、電源ユニットケース１１の長さ方向における中心線Ｌに対して直交する方向に沿うように電源ユニットケース１１の略中間部（以下、単に中間部と称する）に配置されている。

このような電源ユニット１０によれば、図１４に示すように、電源ユニットケース１１が横置きの状態で非接触充電が可能になるので、縦置きで非接触充電する場合に比べ、充電時の安定性を向上させることができる。なお、電源ユニットケース１１には、横向きに電源ユニット１０を置いた場合に、電力を受電可能な所定の角度範囲に電源ユニット１０を維持できるように位置規制部が設けられることが好ましい。

なお、本発明は、上記した実施形態に限らず、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、縦置き充電用の受電コイルと横置き充電用の受電コイルを併設してもよい。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１）
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷（負荷２１）に対して電力を供給可能な電源（電源１２）と、
外部電源（外部電源６０）との物理的且つ電気的な接点であるコネクタ（充電端子４３）と、を備えるエアロゾル吸引器（エアロゾル吸引器１）用の電源ユニット（電源ユニット１０）であって、
非接触で電力を受電可能な受電コイル（受電コイル４４）をさらに備える、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１）によれば、非接触充電と有線充電の双方が可能なため、電源ユニットの充電機会を増やすことができ、充電不足により使用が制限されるのを抑制できる。

（２）
（１）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記電源の充電を可能にする充電回路（充放電制御回路４０）をさらに備え、
前記受電コイルを用いた非接触充電と、前記コネクタを用いた有線充電が実行可能な場合には、前記非接触充電と前記有線充電のうちいずれか一方のみを実行するように構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（２）によれば、充電回路が非接触充電と無線充電の一方のみ許可するため、誤動作を抑制できる。

（３）
（１）又は（２）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記電源の充電を可能にする充電回路（充放電制御回路４０）をさらに備え、
前記充電回路は、前記受電コイルを用いた非接触充電と前記コネクタを用いた有線充電が実行可能な場合には、前記非接触充電と前記有線充電のうち前記有線充電のみを実行するように構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（３）によれば、充電回路は、非接触充電と有線充電が実行可能な場合、充電効率が優れる有線充電の方を優先するため、充電時間を短縮できる。

（４）
（１）〜（３）のいずれかに記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記電源の充電を可能にする充電回路（充放電制御回路４０）をさらに備え、
前記充電回路は、
前記電源と電気的に接続されるノード（第５接続点Ｐ５及び第６接続点Ｐ６）と、
前記ノードと前記受電コイルを電気的に接続する第１回路（非接触充電用回路４８）と、
前記ノードと前記コネクタを電気的に接続する第２回路（有線充電用回路４７）と、
前記第１回路と前記第２回路のうち前記第１回路のみに設けられる開閉器（スイッチ８４）と、を備える、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（４）によれば、非接触充電の回路のみにスイッチを設けるため、非接触充電と有線充電の双方が可能な場合に、高効率な有線充電を排他的に実行することができる。加えて、排他的な有線充電を簡便な構成で実現することができる。

（５）
（４）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記充電回路は、前記第２回路に設けられるダイオード（ダイオード８７）をさらに備える、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（５）によれば、有線充電の回路である第２回路にダイオードを有するため、非接触で受電した電力がコネクタ側に流れ込むことを抑制できる。

（６）
（１）から（５）のいずれかに記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記電源の充電を制御可能な充電器（充電器１３）をさらに備え、
前記受電コイルと前記コネクタは、前記充電器に対して並列接続される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（６）によれば、受電コイルとコネクタとが同一の充電器に接続されるため、非接触充電と有線充電の双方が可能な電源ユニットでも、電源ユニットの大型化・重量化・高コスト化を抑制できる。

（７）
（６）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルと前記充電器を接続する回路と前記コネクタと前記充電器を接続する回路の一部（共通接続線８１）は、共通化される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（７）によれば、充電器につながる回路の一部を共通化するため、電源ユニットの大型化・重量化・高コスト化をより一層抑制できる。

（８）
（７）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルと前記充電器を接続する回路と前記コネクタと前記充電器を接続する回路の一部は、同一のフレキシブルプリント回路基板上に形成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（８）によれば、電源ユニットの大型化・重量化・高コスト化を抑制しながら、フレキシブルプリント回路基板を用いることで、配置の自由度を向上できる。

（９）
（６）〜（８）のいずれか一項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記充電器の入力側に接続される平滑コンデンサ（平滑コンデンサ８５）とツェナーダイオード（ツェナーダイオード８６）の少なくとも一方を含み、
前記受電コイルと前記コネクタは、前記平滑コンデンサと前記ツェナーダイオードの少なくとも一方に対して並列接続される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（９）によれば、平滑コンデンサとツェナーダイオードの少なくとも一方を共用するため、電源ユニットの大型化・重量化・高コスト化をより一層抑制できる。

（１０）
（９）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記平滑コンデンサと前記ツェナーダイオードの少なくとも一方は、前記受電コイルを用いた非接触充電を行う場合と前記コネクタを用いた有線充電を行う場合の双方において、前記充電器が正常に動作可能な電力を供給可能に構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１０）によれば、平滑コンデンサとツェナーダイオードの少なくとも一方は、より改善が必要な充電電力に併せられるため、単一の平滑コンデンサ又はツェナーダイオードを用いる場合でも、電源ユニットの小型化及び軽量化に加えて、充電器を適切に保護することができる。

（１１）
（９）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記平滑コンデンサの容量は、前記受電コイルから供給される電力と前記コネクタから供給される電力のうちリップルが大きい方に基づき設定される、
及び／又は、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、前記受電コイルから供給される電力と前記コネクタから供給される電力のうち過渡電圧又は定常的な電圧が高い方に基づき設定される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１１）によれば、単一の平滑コンデンサ又はツェナーダイオードを用いる場合でも、電源ユニットの小型化及び軽量化に加えて、充電器を適切に保護することができる。

（１２）
（１）から（１１）のいずれかに記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記電源と前記受電コイルを収容する筐体（電源ユニットケース１１）をさらに備え、
前記コネクタは、前記筐体に形成され、
前記受電コイルは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の上方に配置され、
前記コネクタは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の下方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１２）によれば、電源より鉛直方向の上方に受電コイルを、電源より鉛直方向の下方にコネクタを配置するため、電源ユニットの重心が鉛直方向で上方に寄ることを防止できる。また、有線充電用のケーブルによってモーメントが発生しても、電源ユニットが倒れにくくなる。

（１３）
（１）から（１１）のいずれかに記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記電源と前記受電コイルを収容する筐体（電源ユニットケース１１）をさらに備え、
前記受電コイルと前記コネクタは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の下方に配置され、
前記受電コイルは、前記電源の充電時に前記コネクタより鉛直方向の下方に位置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１３）によれば、電源より鉛直方向の下方に受電コイル及びコネクタを配置し、さらにコネクタの下方に受電コイルを配置するため、受電コイルと送電コイルの距離が短くなり充電効率が向上する。さらに素子を集中して配置できるため、省線化や省スペース化に寄与する。

１ エアロゾル吸引器
１０ 電源ユニット
１１ 電源ユニットケース（筐体）
１２ 電源
１３ 充電器
２１ 負荷
４０ 充放電制御回路（充電回路）
４３ 充電端子（コネクタ）
４４ 受電コイル
４７ 有線充電用回路（第２回路）
４８ 非接触充電用回路（第１回路）
６０ 外部電源
８１ 共通接続線
８４ スイッチ（開閉器）
８５ 平滑コンデンサ
８６ ツェナーダイオード
８７ ダイオード
Ｐ５ 第５接続点（ノード）
Ｐ６ 第６接続点（ノード）

本発明は、
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
外部電源との物理的且つ電気的な接点であるコネクタと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
前記電源の充電を可能にする充電回路と、をさらに備え、
前記充電回路は、
前記電源と電気的に接続されるノードと、
前記ノードと前記受電コイルを電気的に接続する第１回路と、
前記ノードと前記コネクタを電気的に接続する第２回路と、
前記第１回路と前記第２回路のうち前記第１回路のみに設けられる開閉器と、を備える。
また、本発明は、
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
外部電源との物理的且つ電気的な接点であるコネクタと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
前記電源と前記受電コイルを収容する筐体と、をさらに備え、
前記コネクタは、前記筐体に形成され、
前記受電コイルは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の上方に配置され、
前記コネクタは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の下方に配置される。
また、本発明は、
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
外部電源との物理的且つ電気的な接点であるコネクタと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
前記電源と前記受電コイルを収容する筐体と、をさらに備え、
前記受電コイルと前記コネクタは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の下方に配置され、
前記受電コイルは、前記電源の充電時に前記コネクタより鉛直方向の下方に位置される。

Claims (13)

1. エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
   外部電源との物理的且つ電気的な接点であるコネクタと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   非接触で電力を受電可能な受電コイルをさらに備える、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
2. 請求項１に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記電源の充電を可能にする充電回路をさらに備え、
   前記受電コイルを用いた非接触充電と、前記コネクタを用いた有線充電が実行可能な場合には、前記非接触充電と前記有線充電のうちいずれか一方のみを実行するように構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
3. 請求項１又は２に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記電源の充電を可能にする充電回路をさらに備え、
   前記充電回路は、前記受電コイルを用いた非接触充電と前記コネクタを用いた有線充電が実行可能な場合には、前記非接触充電と前記有線充電のうち前記有線充電のみを実行するように構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記電源の充電を可能にする充電回路をさらに備え、
   前記充電回路は、
   前記電源と電気的に接続されるノードと、
   前記ノードと前記受電コイルを電気的に接続する第１回路と、
   前記ノードと前記コネクタを電気的に接続する第２回路と、
   前記第１回路と前記第２回路のうち前記第１回路のみに設けられる開閉器と、を備える、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
5. 請求項４に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記充電回路は、前記第２回路に設けられるダイオードをさらに備える、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記電源の充電を制御可能な充電器をさらに備え、
   前記受電コイルと前記コネクタは、前記充電器に対して並列接続される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
7. 請求項６に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記受電コイルと前記充電器を接続する回路と前記コネクタと前記充電器を接続する回路の一部は、共通化される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
8. 請求項７に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記受電コイルと前記充電器を接続する回路と前記コネクタと前記充電器を接続する回路の一部は、同一のフレキシブルプリント回路基板上に形成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
9. 請求項６〜８のいずれか一項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記充電器の入力側に接続される平滑コンデンサとツェナーダイオードの少なくとも一方を含み、
   前記受電コイルと前記コネクタは、前記平滑コンデンサと前記ツェナーダイオードの少なくとも一方に対して並列接続される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
10. 請求項９に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
    前記平滑コンデンサと前記ツェナーダイオードの少なくとも一方は、前記受電コイルを用いた非接触充電を行う場合と前記コネクタを用いた有線充電を行う場合の双方において、前記充電器が正常に動作可能な電力を供給可能に構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
11. 請求項９に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
    前記平滑コンデンサの容量は、前記受電コイルから供給される電力と前記コネクタから供給される電力のうちリップルが大きい方に基づき設定される、
    及び／又は、前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は、前記受電コイルから供給される電力と前記コネクタから供給される電力のうち過渡電圧又は定常的な電圧が高い方に基づき設定される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
    前記電源と前記受電コイルを収容する筐体をさらに備え、
    前記コネクタは、前記筐体に形成され、
    前記受電コイルは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の上方に配置され、
    前記コネクタは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の下方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
13. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
    前記電源と前記受電コイルを収容する筐体をさらに備え、
    前記受電コイルと前記コネクタは、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の下方に配置され、
    前記受電コイルは、前記電源の充電時に前記コネクタより鉛直方向の下方に位置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

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