JP6923666B2 - エアロゾル生成装置 - Google Patents
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Description
図1は、エアロゾル生成装置の外観の一例を示す斜視図である。図2は、エアロゾル生成装置の一例を示す分解図である。エアロゾル生成装置1は、電子シガレットやネブライザー等であり、使用者の吸引に応じてエアロゾルを生成し、使用者に提供する。なお、使用者が行う1回の連続した吸引を「パフ」と呼ぶものとする。また、本実施形態では、エアロゾル生成装置1は、生成したエアロゾルに対し、香味等の成分を添加して使用者の口腔内に放出する。
図3は、エアロゾル生成装置1の内部の一例を示す概略図である。本体2は、電源21と、制御部22と、吸引センサ23とを備える。制御部22は、電源21及び吸引センサ23とそれぞれ電気的に接続されている。電源21は、二次電池等であり、エアロゾル生成装置1が備える電気回路に電力を供給する。制御部22は、マイクロコントローラ(MCU:Micro-Control Unit)等のプロセッサであり、エアロゾル生成装置1が備える電気回路の動作を制御する。また、吸引センサ23は、気圧センサや流量センサ等である。使用者がエアロゾル生成装置1の吸口から吸引すると、吸引センサ23は、エアロゾル生成装置1の内部に生じる負圧や気体の流量に応じた値を出力する。すなわち、制御部22は、吸引センサ23の出力値に基づいて吸引を検知することができる。
図4は、エアロゾル生成装置内の回路構成のうち、エアロゾル源の残量の検知、及び負荷への給電の制御に関わる部分の一例を示す回路図である。エアロゾル生成装置1は、電源21と、制御部22と、電圧変換部211と、スイッチ(スイッチング素子)Q1及びQ2と、負荷33と、残量センサ34とを備える。電源21と負荷33とを接続する、スイッチQ1及びQ2並びに電圧変換部211を含む部分を、本発明に係る「給電回路」とも呼ぶ。例えば、電源21及び制御部22は、図1〜3の本体2に設けられ、電圧変換部211、スイッチQ1及びQ2、負荷33並びに残量センサ34は、図1〜3のエアロゾル源保持部3に設けられる。また、本体2とエアロゾル源保持部3とを結合することにより、内部の構成要素が電気的に接続され、図4に示すような回路が形成される。なお、例えば電圧変換部211やスイッチQ1及びQ2、残量センサ34の少なくとも一部を本体2に設けるようにしてもよい。エアロゾル源保持部3や添加成分保持部4を使い捨ての交換部品として構成した場合、これらに含まれる構成品が少なければ少ないほど、交換部品のコストを下げられる。
Vout=R2/(R1+R2)×VREF ・・・(1)
図5は、貯留部31に貯留されているエアロゾル源の量を推定する処理を説明するためのブロック図である。なお、電圧変換部211が出力する電圧Voutは、定数であるものとする。また、シャント抵抗341の抵抗値Rshuntは既知の定数である。よって、シャント抵抗341の両端電圧Vshuntを用いて、シャント抵抗341に流れる電流値Ishuntは以下の式(2)で求められる。
Ishunt=Vshunt/Rshunt ・・・(2)
Vout=Ishunt×(Rshunt+RHTR) ・・・(3)
RHTR=Vout/Ishunt−Rshunt ・・・(4)
上述の実施形態では、残量判定処理において、制御部22は、スイッチQ2を所定の期間、継続してオンにして、残量センサ34の測定値を取得していた。なお、スイッチQ2を閉じる期間を、残量センサ34及び負荷33へ給電するための「給電シーケンス」と呼ぶものとする。ここで、エアロゾル源の残量の判定を行うために、残量を判定するための「判定期間」を用いるようにしてもよい。判定期間は、例えば給電シーケンスに時間軸において内包され、その長さは可変とする。
図10は、判定期間の設定を行う処理の一例を示す処理フロー図である。本変形例では、制御部22は、図6に示した残量推定処理のうち、S5〜S9の処理に代えて、図10の判定処理を実行する。
制御部22は、使用者がエアロゾル生成装置1を吸引していない期間に残量検出経路を機能させ、エアロゾル源の残量を推定する。しかしながら、使用者が吸引していない期間に吸口からエアロゾルが放出されることは好ましくない。すなわち、スイッチQ2を閉じている期間に負荷33がエアロゾル源を蒸発させる量は、少ないほど望ましい。
Q=(m1C1+m2C2+m3C3)(THTR−T0) ・・・(6)
Q=(m1C1+m2C2)(THTR−T0)+m3C3(Tb−T0)+m4H4
・・・(7)
Ethre<(m1C1+m2C2+m3C3)(Tb−T0) ・・・(8)
EHTR=WHTR×tQ2_ON ・・・(9)
図14は、エアロゾル生成装置1が備える回路の変形例を示す図である。図14の例では、残量検出経路がエアロゾル生成経路を兼ねている。すなわち、電圧変換部211、スイッチQ2、残量センサ34、負荷33が直列に接続されている。そして、エアロゾルの生成と、残量の推定とを1つの経路で行う。このような構成であっても、残量の推定を行うことができる。
図15は、エアロゾル生成装置1が備える回路の他の変形例を示す図である。図15の例では、リニアレギュレータに代えてスイッチングレギュレータである電圧変換部212を備える。一例として電圧変換部212は、昇圧型のコンバータであり、インダクタL1と、ダイオードD1と、スイッチQ4と、平滑コンデンサとして機能するキャパシタC1及びC2とを備える。電圧変換部212は、電源21からエアロゾル生成経路と残量検出経路とに分岐する前に設けられている。よって、制御部22が電圧変換部212のスイッチQ4の開閉を制御することにより、エアロゾル生成経路と残量検出経路とにそれぞれ異なる大きさの電圧を出力することができる。なお、リニアレギュレータに代えてスイッチングレギュレータを用いる場合でも、図14におけるリニアレギュレータと同様の位置にスイッチングレギュレータを設けてもよい。
エアロゾル生成装置が加熱する対象は、ニコチンやその他の添加材料を含む液体の香味源であってもよい。この場合、添加成分保持部を通過させずに、生成されたエアロゾルを使用者が吸引する。このような香味源を利用する場合も、上述のエアロゾル生成装置によれば残量を精度よく推定できる。
2 :本体
21 :電源
211:給電回路
212:給電回路
22 :制御部
23 :吸引センサ
3 :エアロゾル源保持部
31 :貯留部
32 :供給部
33 :負荷
34 :残量センサ
341:シャント抵抗
342:電圧計
4 :添加成分保持部
41 :香味成分
51 :第1ノード
52 :第2ノード
Claims (15)
- 電源と、
温度に応じて抵抗値が変化し、前記電源からの給電によりエアロゾル源を霧化又は香味源を加熱してエアロゾルを生成するための負荷と、
前記負荷と直列接続された抵抗器を備え、前記抵抗器に流れる電流値又は前記抵抗器に印加される電圧値である計測値を出力するセンサと、
前記電源から前記負荷への給電を制御し、前記センサの出力を受取る制御部と、を含み、
前記抵抗器は、前記電源から前記抵抗器へ給電される給電期間において、前記負荷が生成するエアロゾル量が閾値以下となる第1条件を満たす、抵抗値を有し、
前記閾値は、前記給電期間において、前記エアロゾルを放出するための吸口端から前記エアロゾルが放出されない値である
エアロゾル生成装置。 - 電源と、
温度に応じて抵抗値が変化し、前記電源からの給電によりエアロゾル源を霧化又は香味源を加熱してエアロゾルを生成するための負荷と、
前記負荷と直列接続された抵抗器を備え、前記抵抗器に流れる電流値又は前記抵抗器に印加される電圧値である計測値を出力するセンサと、
前記電源から前記負荷への給電を制御し、前記センサの出力を受取る制御部と、を含み、
前記抵抗器は、前記電源から前記抵抗器へ給電される給電期間において、前記負荷が生成するエアロゾル量が閾値以下となる第1条件を満たす、抵抗値を有し、
前記閾値は、前記負荷へ給電されたエネルギーが前記エアロゾル源又は前記香味源の蒸発熱に用いられない値である
エアロゾル生成装置。 - 電源と、
温度に応じて抵抗値が変化し、前記電源からの給電によりエアロゾル源を霧化又は香味源を加熱してエアロゾルを生成するための負荷と、
前記負荷と直列接続された抵抗器を備え、前記抵抗器に流れる電流値又は前記抵抗器に印加される電圧値である計測値を出力するセンサと、
前記電源から前記負荷への給電を制御し、前記センサの出力を受取る制御部と、を含み、
前記抵抗器は、前記電源から前記抵抗器へ給電される給電期間において、前記負荷が生成するエアロゾル量が閾値以下となる第1条件を満たす、抵抗値を有し、
前記閾値は、前記負荷における発熱に由来して前記エアロゾルが生成されない値である
エアロゾル生成装置。 - 前記抵抗器は、
前記エアロゾル源又は前記香味源の残量の変化を、前記計測値に基づいて前記制御部が検知可能になるという第2条件を更に満たす抵抗値を有する
請求項1から3のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記抵抗値は、前記負荷への通電開始時における前記計測値と、前記エアロゾル源又は前記香味源の残量が既定量以下の場合における前記計測値とを、前記制御部が区別できる程度に異ならせる値である
請求項4に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記抵抗値は、前記負荷への通電開始時における前記計測値と、前記エアロゾル源又は前記香味源の残量が既定量以下の場合における前記計測値との差分の絶対値を、前記制御部の分解能より大きくさせる値である
請求項4に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記抵抗値は、エアロゾル生成時における前記計測値と、前記エアロゾル源又は前記香味源の残量が既定量以下の場合における前記計測値とを、前記制御部が区別できる程度に異ならせる値である
請求項4に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記抵抗値は、エアロゾル生成時における前記計測値と、前記エアロゾル源又は前記香味源の残量が既定量以下の場合における前記計測値との差分の絶対値を、前記制御部の分解能より大きくさせる値である
請求項4に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記抵抗値は、前記負荷への通電開始時における前記計測値と、前記エアロゾル生成時における前記計測値とを、前記制御部が区別できる程度に異ならせる値である
請求項5から8のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記抵抗値は、前記負荷への通電開始時における前記計測値と、前記エアロゾル生成時における前記計測値との差分の絶対値を、前記制御部の分解能より大きくさせる値である
請求項5から8のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記抵抗値は、前記第1条件を満たす最小値と前記第2条件を満たす最大値のうち、前記第2条件を満たす最大値により近い値である
請求項4に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記電源と前記負荷とを電気的に接続し、前記センサを経由せずに前記負荷へ給電する第1給電路、及び前記センサを経由して前記負荷へ給電する第2給電路を備える給電回路を含む、
請求項1から11のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記給電回路は、
前記電源に接続され前記第1給電路と前記第2給電路とに分岐する第1ノードと、該第1ノードより下流で前記第1給電路と前記第2給電路とが合流する第2ノードと、
前記第2給電路において前記第1ノードと前記センサの間に設けられるリニア・レギュレータと、を備える
請求項12に記載のエアロゾル生成装置。 - 電源と、
温度に応じて抵抗値が変化し、前記電源からの給電によりエアロゾル源を霧化又は香味源を加熱してエアロゾルを生成する負荷と、
前記負荷と直列接続された抵抗器を備え、前記抵抗値を流れる電流値又は前記抵抗器に印加される電圧値である計測値を出力するセンサと、
前記抵抗器と直列に接続される、前記負荷へ供給される電流の大きさを調整するための1以上の調整用抵抗器と、
前記電源から前記負荷への給電を制御し、且つ前記センサの出力を受取る制御部と、を含み、
前記抵抗器及び前記調整用抵抗器の抵抗値は、前記電源から前記負荷へ給電される給電期間において、前記負荷が生成するエアロゾル量が所定の閾値以下となる値であるという第1条件を満たし、
前記閾値は、前記給電期間において、前記エアロゾルを放出するための吸口端から前記エアロゾルが放出されない値である
エアロゾル生成装置。 - 前記抵抗器の抵抗値は、前記負荷の抵抗値より大きい
請求項1から13のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。
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