JP2021192580A - 吸引成分生成装置の電源ユニット、吸引成分生成装置の電源ユニットにおける既知抵抗の電気抵抗値の選択方法 - Google Patents
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Abstract
Description
な電流の値より小さくなるよう設計されていることを要旨とする。
第15の特徴は、第13の特徴又は第14の特徴に係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記充電用回路と前記認証用回路のうち一方を選択的に機能させる第2開閉器を有することを要旨とする。
吸引成分生成装置の電源ユニットは、例えば充電器のような外部ユニットと接続可能に構成されている。この場合、電源ユニットは、外部ユニットの接続を検知できるよう構成される必要がある。
以下において、第1実施形態に係る吸引成分生成装置について説明する。図1は、一実施形態に係る吸引成分生成装置の模式図である。図2は、一実施形態に係る霧化ユニットの模式図である。図3は、吸引成分生成装置のブロック図である。図4は、電源ユニットの電気回路を示す図である。図5は、電源ユニットと霧化ユニットを含む吸引成分生成装置の電気回路を示す図である。図6は、電源ユニット内の第2抵抗の電圧降下量を検知する検知部の構成の一例を示す図である。
機械的に接続されたときに、霧化ユニット120内の後述する負荷121Rは、電気端子111t,121tを介して、電源ユニット110に設けられた電源10に電気的に接続される。すなわち、電気端子111t,121tは、負荷121Rと電源10を電気的に断接可能な接続部を構成する。なお、以下で後述するように、電源ユニット110の接続部111は、霧化ユニット120とは異なる外部ユニットにも接続可能に構成されていてよい。
エアロゾル源は、常温で液体であってよい。例えば、エアロゾル源としては、グリセリンやプロピレングリコールといった多価アルコールや水などを用いることができる。エアロゾル源自身が香味成分を有していてもよい。或いは、エアロゾル源は、加熱することによって香喫味成分を放出するたばこ原料やたばこ原料由来の抽出物を含んでいてもよい。
霧化ユニット120は、交換可能に構成された香味ユニット(カートリッジ)130を備えていてもよい。香味ユニット130は、香味源を収容する筒体131を有する。筒体131は、膜部材133とフィルタ132とを含んでいてよい。膜部材133とフィルタ132とにより構成される空間内に香味源が設けられていてよい。
い。
動作を検出する吸引センサ20であってよい。吸引センサ20は、非吸口側から吸口側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)に応じて変化する値(例えば、電圧値又は電流値)を出力するセンサであってよい。そのようなセンサとして、例えば、コンデンサマイクロフォンセンサや公知の流量センサなどが挙げられる。
4を有していてよい。第1開閉器172及び第2開閉器174は、例えばMOSFETにより構成されていてよい。第1開閉器172及び第2開閉器174の制御は、制御部50によって行われる。また、第1開閉器172及び第2開閉器174のそれぞれは、いわゆる放電用FETと充電用FETとして機能してもよい。
る例を示したが、これに代えて第2抵抗152における電圧降下量を直接にデジタル電圧値として取得する検知部を用いてもよい。
ersal Serial Bus)ポートに接続可能なUSB端子を有するUSBメモリに似た形状であってもよい。またの一例として、充電器200は、電源ユニット110を保持するクレードル状や、電源ユニット110を内部に収容するケース状であってもよい。充電器200をクレードル状やケース状に構成する場合は、外部電源210は充電器200に内臓されており、ユーザが持ち運び可能なサイズや重量であることが好ましい。
充電器200は、電源ユニット110に備られた第1抵抗150の電気抵抗値に関する出力値を出力可能なセンサを有する。電気抵抗値に関する出力値は、電気抵抗値そのものであってもよく、電気抵抗値に換算可能な物理量であってもよい。例えば、電気抵抗値に関する出力値は、第1抵抗150における電圧降下量(電位差)であってもよく、第1抵抗150を通る電流の電流値であってもよい。第1抵抗150の電気抵抗値に関する出力値を出力可能なセンサとして、例えば、前述した電流センサ230又は電圧センサ240を挙げることができる。
充電器200の制御部250は、接続部211に電源ユニット110が接続されたか否かを検知可能に構成されていてよい。接続部211への電源ユニット110の接続の検知は、公知の方法によって実施することができる。例えば、制御部250は、一対の接続端子211tどうしの間の電圧差を検知することによって、電源ユニット110の接続を検知することができる。
、電源ユニット110の制御部50と通信不能に構成されていてもよい。この場合、充電器200の制御部250と電源ユニット110の制御部50との間で通信を行うための通信用端子は不要である。換言すれば、充電器200との接続インターフェースにおいて、電源ユニット110が有する電気端子は、主正母線用と主負母線用の2つのみであってよい。吸引成分生成装置100の構造を簡略化することで、その重量,コスト,生産効率が向上する。充電器200の制御部250と電源ユニット110の制御部50とが通信不能に構成されているため、それぞれの送信機と受信機の待機電力を削減でき、結果として電源ユニット110の電源10や充電器200の外部電源210が蓄えた電力の利用効率が向上する。さらには、充電器200の制御部250と電源ユニット110の制御部50との通信に伴う誤作動が起きないため、吸引成分生成装置100の品質が向上する。
図9は、充電器200の制御部250による制御方法の一例を示すフローチャートである。制御部250は、まず、充電器200への電源ユニット110の接続を検知する(ステップS300)。制御部250は、充電器200の接続部211に電源ユニット110が接続されるまで待機する。
、ステップS301における第1モードでは、電源ユニット110の接続を検知してから既定時間の経過前に電流センサ230や電圧センサ240が第1抵抗150の電気抵抗値に関する値を検知すれば足りる。すなわち、電源ユニット110の接続を検知してから既定時間の経過前に制御部250が第1抵抗150の電気抵抗値に関する値を取得するまでは必須でないことに留意されたい。
図10は、充電モードにおける電源ユニット110の制御部50による制御方法の一例を示すフローチャートである。充電モードは、電源10の充電が可能なモードである。
。なお、通知部40は充電器200に設けられていてもよく、さらに充電器の制御部250がこの充電器200に設けられた通知部40を制御してもよい。充電器の制御部250が通知部40を制御する場合、充電器の制御部250が電源ユニット110の接続を検知たら、制御部250は通知部40を第1態様で機能させればよい。
了の検知は、例えば充電器200の接続が解除されたことを検知することによって行われる。また、充電の終了の検知は、例えば充電器200からの充電電流が停止されたことを検知することによって行われてもよい。制御部50は、充電の終了を検知すると、通知部40の機能及びタイマを停止し、第2開閉器174を開く(ステップS430,ステップS432,ステップS434)。
図9に示された前述のフローは、充電器200の制御部250が実行することができる。すなわち、制御部250は、図9に示された前述のフローを吸引成分生成装置用の充電器200に実行させるプログラムを有していてもよい。さらに、当該プログラムが格納された記憶媒体も本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
(1)開閉器の寄生ダイオードとの関係
本願の発明者は、第1抵抗150及び第2抵抗152の電気抵抗値について、様々な観点から好ましい値が存在することを見出した。図4に示す例では、第1開閉器172は、接続部111への充電器200のような外部ユニットの未接続時において電源10から出力された電流が第1ノード154を介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオード(ボディ・ダイオードともいう)を有している。換言すれば、第1開閉器172は、電源10の高電位側から低電位側へ向かう方向が逆方向となる寄生ダイオードを有している。また、第2開閉器174は、接続部111から入力され且つ電源10を充電する充電電流が流れる方向が逆方向となる寄生ダイオードを有している。換言すれば、電源10の高電位側から低電位側へ向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを有している。したがって、電源ユニット110の接続部110に何も接続されていない状態で、かつ第1開閉器172及び第2開閉器174が開いている場合、電源ユニット110内の電気回路は、概ね、図12に示す回路と等価になる。図12に示す等価回路において、符号172aは、電源10から出力された電流が第1ノード154を介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオードを示している。換言すれば、符号172aは、電源10の高電位側から低電位側へ向かう方向が逆方向となる寄生ダイオードを示している。
Vdiode=VBatt×R2/(R1+R2)=Vbatt/(1+R1/R2)。
電源ユニット110の接続部111への外部ユニットの未接続時に、電源10から、第1抵抗150、第2抵抗152を貫流する微弱な暗電流が流れる。この暗電流は、霧化ユ
ニット120の負荷121Rが接続部111に接続されているときに電源10が放電可能な電流の値より小さくなるよう設計されることが好ましい。すなわち、第1抵抗150及び第2抵抗152の電気抵抗値R1,R2は、接続部111への外部ユニットの未接続時において第1抵抗150と第2抵抗152を貫流する電流の値が、負荷121Rが接続部111に接続されているときに電源10が放電可能な電流の値より小さくなるよう設計されることが好ましい。これにより、待機状態における電源ユニット110の電力の消費を抑制することができる。なお、負荷121Rが接続部111に接続されているときに電源10が放電可能な電流は、前述したPWM制御やPFM制御によって調整されてもよい。
以上の検討を考慮した結果、具体的には、第1抵抗150及び第2抵抗152の電気抵抗値は、接続部111への外部ユニットの未接続時において第1抵抗150と第2抵抗152を貫流する電流(暗電流)の値が、好ましくは0.200mA以下になるように設計されてもよい。これにより、暗電流をより効果的に抑制することができる。なお、併せて接続検知のエラーも効果的に抑制できる。また、第1抵抗150及び第2抵抗152の電気抵抗値は、接続部111への外部ユニットの未接続時において第1抵抗150と第2抵抗152を貫流する電流(暗電流)のレートが、好ましくは0.07mC以下になるように設計されてもよい。これによれば、第2抵抗152を通る暗電流を利用した接続検知を実行可能にしつつ、暗電流に伴う電力消費を効果的に削減することができる。なお、併せて接続検知のエラーも効果的に抑制できる。
前述したように、充電器200のような外部ユニットの制御部250は、電源ユニット110内の第1抵抗150の電気抵抗値を取得可能な電圧センサ240を有していてよい。この場合、電圧センサ240が、第1抵抗150の電気抵抗値を正確に出力することが望まれる。したがって、電圧センサ240が第1抵抗150の電気抵抗値を取得する際に、第1抵抗150における電圧降下量は電圧センサ240の分解能よりも大きいことが好ましい。
充電器200が電源ユニット110の接続部111に接続されている場合、充電器200からの充電電流は、主として、第2ノード156から電源10へ流入する(図7参照)。ただし、電流の一部は、電源10に流入することなく、第1抵抗150を通る。第1抵抗150を通る電流は損失となるため、なるべく第1抵抗150を通る電流を小さくすることが好ましい。このような観点から、第1抵抗150の電気抵抗値R1は、電源10の内部抵抗値Rimpedanceよりも大きいことが好ましい。
電源10からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷121Rが電源ユニット110の接続部111に接続されている場合、電源10から放出された電流は、主として、第2ノード156、負荷121R、第1ノード154、第1開閉器172をこの順にとって電源10へ還流する(図5参照)。
図6に示すように、第2抵抗152とコンデンサ164は直列に接続されている。すなわち、第2抵抗152とコンデンサ164を含む電気経路は、いわゆるRC回路を構成する。
さらに、τは、一般に時定数と呼ばれ、「τ=R×C」の式によって規定される。ここで、「R」はRC回路における抵抗の電気抵抗値であり、「C」はRC回路におけるコンデンサの静電容量である。図6に示す例では、「R」が第2抵抗152の電気抵抗値であり、「C」がコンデンサ164の静電容量である。
本発明は、吸引成分生成装置用の外部ユニットと、外部ユニットの接続部に電気的に接続可能な複数の電源ユニットと、を含む吸引成分生成システムにも適用できる。外部ユニットは、充電器200であることが好ましい。充電器200や各々の電源ユニット110の構成は、前述した通りである。したがって、充電器200や各々の電源ユニット110の詳細な構成の説明は省略する。ただし、電源ユニット110内の第1抵抗150の電気抵抗値は、互いに異なっていてもよい。
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は
、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
Claims (18)
- 電源と、
前記電源に接続される第1抵抗と、
前記第1抵抗に直列接続される第2抵抗と、
外部ユニットと電気的に接続可能な接続部であって、前記第1抵抗と前記第2抵抗の間の第1ノードに電気的に接続される第1電気端子と、前記第1抵抗に関して前記第1ノードとは反対側の第2ノードに電気的に接続される第2電気端子と、を有する接続部と、
前記第1ノードに電気的に接続され、前記第2抵抗と電気的に並列な電気経路を確立する第1開閉器と、
前記第2抵抗における電圧降下量に基づき、前記接続部への前記外部ユニットの接続を検知する検知部と、を有し、
前記第1開閉器は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において開状態に維持されるよう構成されており、
前記第1開閉器は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記電源から出力された電流が前記第1ノードを介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオードを有し、
前記第2抵抗の電気抵抗値は、前記第1抵抗の電気抵抗値よりも小さい、吸引成分生成装置の電源ユニット。 - 前記第1抵抗及び前記第2抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第1抵抗と前記第2抵抗を貫流する電流の値が、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷が前記接続部に接続されているときに前記電源が放電可能な電流の値より小さくなるよう設計されている、請求項1に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記第1抵抗及び前記第2抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第1抵抗と前記第2抵抗を貫流する電流の値が0.200mA以下になるように設計されている、請求項1又は2に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記第1抵抗と前記第2抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第1抵抗と前記第2抵抗を貫流する電流のレートが0.07mC以下になるように設計されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記第1抵抗の電気抵抗値と前記第2抵抗の電気抵抗値の比は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記寄生ダイオードに降伏電圧未満の電圧を印加させるよう設計されている、請求項1から4のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記検知部は、
比較器と、
前記第2抵抗と前記比較器の第1入力端子との間に接続されるコンデンサと、
前記比較器の第2入力端子に接続される基準電圧源と、を含み、
前記第2抵抗の電気抵抗値は、前記第2抵抗と前記コンデンサによって形成されるRC回路の時定数が、前記検知部による前記第2抵抗における電圧降下量を検知する周期以下になるよう設計される、請求項1から5のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。 - 前記第1抵抗の電気抵抗値は、前記外部ユニットが前記吸引成分生成装置の電源ユニッ
トに既定の電流値で放電した際の前記第1抵抗における電圧降下量が、前記第1抵抗における電圧降下量を出力するセンサの分解能より大きくなるよう設計されている、請求項1から6のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。 - 前記第1抵抗は、前記電源の内部抵抗値よりも大きな電気抵抗値を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記接続部は、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷と電気的に接続可能に構成されており、
前記第1抵抗は、前記負荷の電気抵抗値より大きな電気抵抗値を有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。 - 前記接続部は、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷と前記外部ユニットのうちの一方と、排他的に接続可能に構成されている、請求項1から9のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記第1抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの接続時における前記第2抵抗の電圧降下量と、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時における前記第2抵抗の電圧降下量とを、前記検知部によって区別できるよう設計される、請求項1から10のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記電源ユニットの前記接続部は、前記外部ユニットとしての充電器と接続可能に構成されている、請求項1から11のいずれか1項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 電源と、
前記電源を含む充電用回路と、
認証に用いられる既知抵抗を含む認証用回路と、を有する、吸引成分生成装置の電源ユニット。 - 前記充電用回路の電気抵抗値は、前記認証用回路の電気抵抗値より小さい、請求項13に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記充電用回路と前記認証用回路のうち一方を選択的に機能させる第2開閉器を有する、請求項13又は14に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 前記第2開閉器を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記認証用回路が機能する第1モードから前記充電用回路が機能する第2モードへ遷移させる条件が成立してから既定期間の経過後に、前記第2開閉器の制御によって前記第1モードから前記第2モードへ遷移させるよう構成される、請求項15に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。 - 前記制御部は、前記第1モードから前記第2モードへ遷移させる条件が成立してから前記第1モードから前記第2モードへ遷移させるまでの時間が、前記第2モードから前記第1モードへ遷移させる条件が成立してから前記第2モードから前記第1モードへ遷移させるまでの時間より長くなるよう前記第2開閉器を制御するよう構成される、請求項16に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
- 電源と、
前記電源を含む充電用回路と、
前記充電用回路と並列に接続され、認証に用いられる既知抵抗を有する認証用回路と、を含む吸引成分生成装置の電源ユニットにおける既知抵抗の電気抵抗値の選択方法であって、
高レートの充電電流で充電可能な前記電源ユニットほど、前記既知抵抗の電気抵抗値を大きな値に選択することを含む、選択方法。
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