CN112237302A - 气溶胶生成设备的供电单元 - Google Patents

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CN112237302A CN202010690468.3A CN202010690468A CN112237302A CN 112237302 A CN112237302 A CN 112237302A CN 202010690468 A CN202010690468 A CN 202010690468A CN 112237302 A CN112237302 A CN 112237302A
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山田学
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Abstract

气溶胶生成设备的供电单元包括：电源，能够向负载放电以从气溶胶源生成气溶胶；控制器，配置为控制电源；外壳，配置为容纳电源和控制器；以及能够输出在外壳内部的相同的物理量的多个传感器。控制器配置为基于多个传感器的输出来诊断供电单元的状态。

Description

气溶胶生成设备的供电单元
技术领域
本公开涉及气溶胶生成设备的供电单元。
背景技术
PCT国际申请公开No.JP-T-2016-536023(以下称为专利文献1)的日本翻译公开了一种个人电子吸入器，其包括诸如电池的电源、可以包括一个或多个加热元件的雾化器、以及用于将电池与雾化器区域分开的隔板(bulkhead)。根据这样的个人电子吸入器，当电解溶液从电池泄漏时，隔板可以防止电解溶液流出到雾化器侧。
中国专利公开No.103099319(以下称为专利文献2)的说明书公开了一种密封层和一种吸收层，该密封层防止电解溶液的流出，而该吸收层在不能由密封层阻挡电解溶液的流出时吸收电解溶液。
中国专利公开No.107432498(以下称为专利文献3)的说明书公开了一种电子烟，其中，铝制的外壳和塑料薄膜设置在钢制的外壳中以防止电解溶液流出到外面。
然而，在专利文献1至3中，尽管公开了防止当电解溶液从电池泄漏时影响其他部件的方法，但不能识别电解溶液从电池的泄漏。换言之，即使在电解溶液泄漏之后，个人电子吸入器等的操作仍在继续。
另外，在专利文献1至3中，当液体由于浸没等而进入外壳时，不能识别液体的进入。在气溶胶生成设备的供电单元中，重要的是识别可能影响气溶胶生成设备的操作的状态，例如液体的泄漏、液体的进入、电源(电池单元)的膨胀等等。
本公开的目的是提供一种气溶胶生成设备的供电单元，其可以准确地诊断供电单元的状态。
发明内容
本公开的气溶胶生成设备的供电单元包括：电源，其能够向负载放电以从气溶胶源生成气溶胶；控制器，其配置为控制电源；以及外壳，其配置为容纳电源和控制器；以及多个传感器，其能够输出在外壳内部的相同的物理量。控制器配置为基于多个传感器的输出来诊断供电单元的状态。
根据本公开，可以避免液体的泄漏和液体的进入中的至少一个的影响。
附图说明
图1是其上安装有根据本公开的实施例的供电单元的气溶胶吸入装置的透视图；
图2是图1的气溶胶吸入装置的另一透视图；
图3是图1的气溶胶吸入装置的截面图；
图4是图1的气溶胶吸入装置中的供电单元的透视图；
图5是示出了图1的气溶胶吸入装置中的供电单元的电路配置的示意图；
图6是示出了图1的气溶胶吸入装置中的供电单元的主要部分的配置的框图；
图7是示出了图1的气溶胶吸入装置中的供电单元的板配置的主要部分的透视图；
图8是图示了图1的气溶胶吸入装置中的供电单元的静电电容传感器的说明图示；
图9A是并联连接的两个静电电容传感器的组合电容的说明图示，且是示出了静电电容传感器均未检测到液体的状态的说明图示；
图9B是并联连接的两个静电电容传感器的组合电容的说明图示，且是示出了静电电容传感器中的一个检测到液体的状态的说明图示；
图9C是并联连接的两个静电电容传感器的组合电容的说明图示，且是示出了两个静电电容传感器检测到液体的状态的说明图示；
图10是示出了图1的气溶胶吸入装置中的供电单元的控制示例的流程图；以及
图11是用于图10的控制示例的阈值的说明图示。
具体实施方式
在下文中，将描述根据本公开的实施例的气溶胶生成设备的供电单元。
首先，将参照图1至图6描述其上安装有供电单元的气溶胶吸入装置。
(气溶胶吸入装置)
气溶胶吸引装置1是在不燃烧的情况下吸入气味的装置，其杆状形状沿着预定的方向(以下称为纵向方向A)延伸。
如图1和图2所示，气溶胶吸入装置1沿着纵向方向A依次设置有供电单元10、第一盒体20和第二盒体30。
第一盒体20可附接至供电单元10并可从其拆卸，第二盒体30可附接至第一盒体20并可从其拆卸。换言之，第一盒体20和第二盒体30可以彼此替换。
(供电单元)
如图3至图6所示，本实施例的供电单元10在圆柱形的供电单元壳体11内部容纳电源12、充电器13、控制器50、各种传感器等。
电源12是可充电二次电池，优选为锂离子二次电池。本实施例的电源12包括圆柱形的壳体12a，其容纳各种部件，例如电极和电解溶液(未示出)。用作正负电极的一对凸片12b(见图8)在长度方向(纵向方向A)上设置在电源12的一个端部部分或两个端部部分处。换言之，正电极凸片12b可以在长度方向上设置在电源12的两个端部中的一个端部上，且负电极凸片12b可以在长度方向上设置在电源12的两个端部中的另一个端部上。替代地，正电极凸片12b和负电极凸片12b都可以在长度方向上设置在电源12的一个端部上。另外，电源12在长度方向上在一个端部部分或两个端部部分上包括安全阀(未示出)，其在电源12的内部压力大于预定压力时打开。
放电端子41设置在顶部部分11a上，顶部部分11a在纵向方向A上位于供电单元壳体11的一个端侧(第一盒体20侧)上。放电端子41从顶部部分11a朝向第一盒体20凸出，且可以电连接到第一盒体20的负载21。
向第一盒体20的负载21供给空气的空气供给部分42在顶部部分11a的上表面上设置在放电端子41的附近。
可以电连接到可为电源12充电的外部电源60(见图5)的充电端子43设置在底部部分11b内部，底部部分11b在纵向方向A上位于供电单元壳体11的另一端侧(与第一盒体20相对的一侧)。充电端子43设置在底部部分11b的侧表面内部，USB端子、microUSB端子和Lightning(注册商标)端子中的至少一个可以连接至充电端子43。
充电端子43可以是可以以无线方式接收从外部电源60供给的电力的电力接收单元。在这种情况下，充电端子43(电力接收单元)可以配置有电力接收线圈。用于无线电力传输的方法可以是电磁感应或磁共振。另外，充电端子43可以是在不接触的情况下接收从外部电源60供给的电力的电力接收单元。作为另一示例，USB端子、microUSB端子和Lightning(注册商标)端子中的至少一个可以连接至充电端子43，且充电端子43可以包括上述电力接收单元。
即是说，在供电单元10中，放电端子41和充电端子43分开地配置且在纵向方向A上彼此分隔地布置。因此，供电单元10配置为使得外部电源60可以在电源12可经由放电端子41放电的状态下电连接至充电端子43。另外，在供电单元10中，当在充电端子43和外部电源60电连接时检测到气溶胶生成请求时，禁止电源12同时充电和放电。
供电单元壳体11在顶部部分11a的侧表面上设置有可由用户操作的操作单元14，以便面向与充电端子43相对的一侧。更具体地，操作单元14和充电端子43相对于将操作单元14连接到充电端子43的直线与纵向方向A上的供电单元10的中心线L的交点成点对称关系。操作单元14配置有按钮型开关、触摸面板等，并且在反映用户的使用意图时使用，以激活/中断控制器50和各种传感器。控制器50和检测抽吸操作的进气传感器15设置在操作单元14的附近。
充电器13控制从充电端子43到电源12的充电功率输入。充电器13通过使用以下充电IC、电压表、电流表、处理器等来配置，该充电IC安装在连接至充电端子43的充电电缆上并且包括将来自逆变器61等的直流电转换为具有不同幅度的直流电的转换器。逆变器61等将交流电转换成直流电。
如图6所示，控制器50连接至充电器13、操作单元14、各种传感器装置(例如检测抽吸(进气)操作的进气传感器15、测量电源12的电压的电压传感器16、检测温度的温度传感器17、与进气传感器15分开并检测供电单元壳体11内部的静电电容的静电电容传感器80)、以及存储抽吸操作的次数或为负载21通电的时间等的存储器18，并执行对气溶胶吸入装置1的各种控制。进气传感器15可以配置有电容式麦克风或压力传感器等。具体地，控制器50是处理器(MCU：微控制器单元)。更具体地，处理器的结构是其中结合了诸如半导体元件的电路元件的电路。控制器50的细节将在后面描述。
供电单元壳体11设置有进气端口11c，其将外界空气引入其内部。进气端口11c可以设置在操作单元14周围或可以设置在充电端子43周围。
(第一盒体)
如图3所示，第一盒体20在圆柱形的盒体壳体27内部包括：存储气溶胶源22的贮存器23、雾化溶胶源22的电气负载21、将气溶胶源从贮存器23引入到负载21中的芯24、使得通过雾化气溶胶源22生成的气溶胶流向第二盒体30的气溶胶流动路径25、以及容纳第二盒体30的一部分的端帽26。
贮存器23被分隔并形成为围绕气溶胶流动路径25的外围并存储气溶胶源22。诸如树脂网或棉的多孔体可以容纳在贮存器23中，且气溶胶源22可以浸渍在多孔体中。在贮存器23中，可以不容纳树脂网或棉的多孔体，而可以仅存储气溶胶源22。气溶胶源22包含液体，例如甘油、丙二醇和水。
芯24是液体保持构件，其通过使用毛细管现象将气溶胶源22从贮存器23引入到负载21中，且配置有例如玻璃纤维或多孔陶瓷。
负载21通过经由放电端子41从电源12供给的电力使气溶胶源22雾化而不燃烧。负载21配置有以预定的节距缠绕的电热丝(线圈)。负载21可以是能够使气溶胶源22雾化而产生气溶胶的元件，例如是加热元件或超声波发生器。加热元件的示例包括加热电阻器、陶瓷加热器和感应加热加热器。
气溶胶流动路径25在负载21的下游且设置在供电单元10的中心线L上。
端帽26包括盒体外壳部分26a和连通路径26b，盒体外壳部分26a容纳第二盒体30的一部分，连通路径26b将气溶胶流动路径25与盒体外壳部分26a连通。
(第二盒体)
第二盒体30存储气味源31。第二盒体30可拆卸地容纳在设置在第一盒体20的端帽26中的盒体外壳部分26a中。第二盒体30的与第一盒体20侧相对的一侧上的端部部分是用户的吸入端口32。吸入端口32不限于与第二盒体30一体形成的情况，且可以配置为可附接至第二盒体30且可从其拆卸。因此，吸入端口32与供电单元10和第一盒体20分开，从而可以保持吸入端口32卫生。
第二盒体30使得通过负载21雾化气溶胶源22生成的气溶胶通过气味源31，从而赋予气溶胶气味。作为构成气味源31的原料片，可以使用将切碎的烟草或烟草原料成型为颗粒状而得到的成型体。气味源31可以配置有烟草以外的植物(例如，薄荷、中药、药草等)。可以将诸如薄荷醇的气味材料提供给气味源31。
在本实施例的气溶胶吸入装置1中，气溶胶源22、气味源31和负载21可以生成添加了气味的气溶胶。即是说，气溶胶源22和气味源31可以称为生成气溶胶的气溶胶生成源。
除了其中气溶胶源22和气味源31彼此分开的配置以外，用于气溶胶吸入装置1的气溶胶生成源的配置可以是其中气溶胶源22和气味源31一体形成的配置、其中省略气味源31且可包含在气味源31中的物质添加到气溶胶源22的配置、其中药物等添加到气溶胶源22而不是气味源31的配置，等等。
在如上所述配置的气溶胶吸入装置1中，如图3中的箭头B所示，从设置在供电单元壳体11中的进气端口11c流入的空气从空气供给部分42在第一盒体20的负载21附近通过。负载21雾化由芯24从贮存器23引入或移动的气溶胶源22。由雾化生成的气溶胶与从进气端口11c流入的空气一起流动通过气溶胶流动路径25，并经由连通路径26b供给至第二盒体30。供给至第二盒体盒30的气溶胶通过经过气味源31而被赋予气味，并被供给至吸入端口32。
气溶胶吸入装置1设置有通知各种信息的通知单元45。通知单元45可以配置有发光元件，可以配置有振动元件，或可以配置有声音输出元件。另外，通知单元45可以是发光元件、振动元件和声音输出元件中的两个或多个元件的组合。通知单元45可以设置在供电单元10、第一盒体20和第二盒体30中的任何一个中，且优选地设置在供电单元10中以缩短来自电源12的导电线。例如，操作单元14的外围是半透明的。通知单元45通过诸如LED的发光元件发光。
(电路)
接下来，将参考图5描述供电单元10的电路。
供电单元10包括：电源12、构成放电端子41的正电极侧放电端子41a和负电极侧放电端子41b、构成充电端子43的正电极侧充电端子43a和负电极侧充电端子43b、连接在电源12的正电极侧与正电极侧放电端子41a之间以及电源12的负电极侧与负电极侧放电端子41b之间的控制器50、以及设置在充电端子43和电源12之间的电力传输路径上的充电器13、与电源12并联连接的电压传感器16、设置在电源12和放电端子41之间的电力传输路径上的开关19、以及连接至控制器50的多个静电电容传感器80。开关19例如配置有MOSFET，并且通过调节栅极电压的控制器50来断开和闭合。
(控制器)
如图6所示，控制器50包括气溶胶生成请求检测器51、液体检测器52、电力控制器53和通知控制器54。
气溶胶生成请求检测器51基于进气传感器15的输出结果来检测气溶胶生成请求。进气传感器15输出由用户通过吸入端口32吸入导致的供电单元10中的压力变化的值。进气传感器15例如是压力传感器，其输出输出值(例如，电压值或电流值)，该输出值对应于根据从进气端口11c朝向吸入端口32吸入(即是说，用户的抽吸操作)的空气的流速而变化的大气压力。
基于静电电容传感器80的输出，液体检测器52检测供电单元壳体11内部的液体的泄漏(在下文中，称为液体泄漏检测)，或检测液体进入供电单元壳体11中(在下文中，称为液体进入检测)。另外，液体检测器52根据检测结果禁止电源12的充电/放电。根据这样的液体检测器52，可以避免液体的泄漏、液体的进入等对气溶胶吸入装置1的操作的影响。另外，使用静电电容传感器80，使得可以以廉价的配置来准确地检测液体的泄漏和液体的进入。稍后将描述液体检测器52的具体处理过程。
通知控制器54控制通知单元45以通知各种信息。例如，通知控制器54控制通知单元45以响应于检测到第二盒体30的更换定时来通知第二盒体30的更换定时。通知控制器54基于存储在存储器18中的抽吸操作的次数或负载21的累积通电时间来通知第二盒体30的更换定时。通知控制器54不限于第二盒体30的更换定时的通知，且可以通知第一盒体20的更换定时、电源12的更换定时、电源12的充电定时等。
当气溶胶生成请求检测器51检测到气溶胶生成请求时，通过接通/关断开关19，电力控制器53经由放电端子41控制电源12的放电。
电力控制器53执行控制使得由负载21雾化气溶胶源生成的气溶胶的量落入所需的范围内，换言之，执行控制使得从电源12供给给负载21的电力的量落入一定范围内。具体地，电力控制器53控制开关19的接通/关断，例如通过脉冲宽度调制(PWM)控制。替代地，电力控制器53可以通过脉冲频率调制(PFM)控制来控制开关19的接通/关断。
当开始向负载21供电之后，经过预定时间段时，电力控制器53可以停止从电源12向负载21供电。换而言之，即使在用户实际执行抽吸操作的抽吸时间段内，当抽吸时间段超过预定时间段时，电力控制器53也将停止从电源12向负载21供电。确定预定时间段是为了防止用户的抽吸时间段变化。电力控制器53根据电源12的蓄电量在单个抽吸操作中控制开关19的接通/关断占空比。例如，电力控制器53控制用于从电源12向负载21供电的接通时间间隔(脉冲间隔)，或控制从电源12向负载21供电的接通时间长度(脉冲宽度)。
电力控制器53检测充电端子43和外部电源60之间的电连接并控制经由充电器13对电源12的充电。
(板配置)
如图7所示，供电单元10包括：设置有充电端子43等的第一电路板71，设置有控制器50、充电器13、开关19等的第二电路板72，以及将第一电路板71电连接至第二电路板72的导电构件73。本实施例的导电构件73配置为使用柔性印刷电路板(FPCB)，但是可以配置有导电线。
第一电路板71和第二电路板72彼此间隔开布置。具体地，第一电路板71在电源12的长度方向上(纵向方向A)设置在一个端侧上，第二电路板72在电源12的长度方向上(纵向方向A)设置在另一端侧上，且第一电路板71和第二电路板72经由导电构件73彼此电连接，导电构件73沿着电源12的外围表面在电源12的长度方向上延伸。
(液体泄漏检测)
接下来，将参照图7和图8描述由控制器50(液体检测器52)进行的液体泄漏检测。在本实施例中，电源12的电解溶液被假定为泄漏到供电单元壳体11内部的液体。应当注意，在以下描述中，术语“电解溶液”可以表示离子液体或阻燃性有机溶剂。
电源12可以包括除电解溶液以外的电解质。例如，电源12可以包括固体或凝胶状的固定电解质和电解溶液。另外，电解溶液可以是包含多种液体的混合溶液。另外，可以将用于改善电源12性能的锂盐等作为添加剂添加到电解溶液。
静电电容传感器80是这样的传感器，其基于发生在电极81和GND电位之间的静电电容的变化来检测物体、流体等，并且其在本实施例中检测从电源12泄漏的电解溶液。本实施例的静电电容传感器80通过夹置吸收电解溶液从而将电解溶液引导至电极81的第一多孔体82而在电极81与GND电位之间构成伪电容器，并通过控制器50测量电容器的静电电容。例如，控制器50对包括静电电容传感器80的电容器进行充电和放电，并基于充电和放电所需的时间来测量静电电容。根据这样的静电电容传感器80，当第一多孔体82吸收电解溶液时，静电电容被改变。因此，控制器50可以准确地检测从电源12泄漏的电解溶液。另外，由于电极81可以配置有金属板且第一多孔体82可以配置有棉片、海绵、吸收性棉等，且可以用便宜的配置来检测电源12的电解溶液泄漏。电极81和第一多孔体82可以用于形成静电电容传感器单元。作为仅包括一个电极81的伪电容器的替代，静电电容传感器80可以配置有包括两个面对的电极81的电容器。
期望静电电容传感器80在电解溶液容易泄漏的位置设置在电源12中。通常，在电源12中，电解溶液泄漏易于发生在凸片12b和安全阀的附近。因此，期望第一多孔体82的至少一部分设置为邻接凸片12b和安全阀或设置在凸片12b和安全阀的附近。因此，当电解溶液泄漏发生在电源12的凸片12b和安全阀的附近时，可以有效并快速地检测电解溶液泄漏。第一多孔体82的至少一部分设置为邻接凸片12b和安全阀，这显然意味着整个第一多孔体82邻接凸片12b和安全阀，且意味着在第一多孔体82与凸片12b和安全阀分开的同时，第一多孔体82的一部分(例如，臂部)朝向凸片12b和安全阀延伸并邻接凸片12b和安全阀。另外，第一多孔体82的至少一部分设置在凸片12b和安全阀的附近，这显然意味着整个第一多孔体82设置在凸片12b和安全阀附近，且意味着在第一多孔体82与凸片12b和安全阀分开的同时，第一多孔体82的一部分(例如，臂部)定位在凸片12b和安全阀的附近。附近是至少包括当电解溶液泄漏时可以与电解溶液接触的位置的位置。
如图7所示，当静电电容传感器80设置在电源12的一个端侧上且控制器50(第二电路板72)设置在电源12的另一个端侧上时，期望将导电线83(其将静电电容传感器80连接到控制器50)并入作为柔性印刷电路板的导电构件73中。因此，可以节省供电单元10的布线。
在供电单元10包括设置在供电单元壳体11内部并保持电源12的电源保持器(未示出)的情况下，期望第一多孔体82的至少一部分设置在电源12和电源保持器之间。作为本申请的发明人的深入研究的结果，发现电源保持器与电源12产生不可避免的间隙，并且电解溶液容易进入该间隙。因此，即使当电解溶液在电源12和电源保持器之间泄漏时，也可以检测到电解溶液泄漏。除了第一多孔体82之外，静电电容传感器80可以设置在电源12和电源保持器之间。电源保持器可以是导电的或不导电的。
优选的是，静电电容传感器80的静电电容基于由第一多孔体82吸收的电解溶液而显著地变化。另外，优选的是，第一多孔体82将吸收的电解溶液快速地输送到静电电容传感器80的静电电容变化的位置。在这样的背景下，优选地限制诸如第一多孔体82的尺寸的物理性质。结果，取决于泄漏的电解溶液的量，第一多孔体82可能无法吸收电解溶液。应当注意的是，无法由第一多孔体82吸收的电解溶液包括：一旦与第一多孔体82接触就不能被完全吸收的电解溶液，以及不能与第一多孔体82接触的电解溶液。
因此，如图7和图8所示，当静电电容传感器80设置在电路板71和72的附近时，期望在静电电容传感器80(电极81)与电路板71和72之间提供第二多孔体84。因此，第二多孔体84可以吸收无法被第一多孔体82吸收的电解溶液。结果，可以保护电路板71和72免受无法被第一多孔体82吸收的电解溶液的影响。
(液体进入检测)
接下来，将描述通过控制器50(液体检测器52)进行的液体进入检测。在本实施例中，将进入供电单元壳体11的液体假定为在浸没期间进入的水。用于液体进入检测的静电电容传感器80的结构与用于液体泄漏检测的静电电容传感器80的结构基本相同。优选地，用于液体进入检测的静电电容传感器80还优选地包括第一多孔体82和第二多孔体84两者。
控制器50基于静电电容传感器80的输出，检测从设置在供电单元壳体11中的开口K1到K5的水的进入。例如，期望的是，第一多孔体82的将水引向静电电容传感器80的电极81的至少一部分设置为邻接开口K1至K5或设置在开口K1至K5的附近。因此，当水从开口K1至K5进入时，可以有效地检测到水的进入。第一多孔体82的至少一部分设置为邻接开口K1至K5，这显然意味着整个第一多孔体82邻接开口K1至K5，且意味着在第一多孔体82与开口K1至K5分开的同时，第一多孔体82的一部分(例如，臂部)朝向开口K1至K5延伸并邻接开口K1至K5。另外，第一多孔体82的至少一部分设置在开口K1至K5的附近，这显然意味着整个第一多孔体82定位于开口K1至K5的附近，且意味着在第一多孔体82与开口K1至K5分开的同时，第一多孔体82的一部分(例如，臂部)定位于开口K1至K5的附近。附近是水进入时可以与水接触的位置。
在整个第一多孔体82设置为邻接开口K1至K5或设置在开口K1至K5的附近的情况下，当发生浸没时，静电电容传感器80的静电电容快速变化，使得可以快速检测到浸没。当第一多孔体82的一部分朝向开口K1至K5延伸并邻接开口K1至K5，同时第一多孔体82与开口K1至K5分开时，或当第一多孔体82的一部分设置在开口K1至K5的附近时，由于静电电容传感器80可以设置为与开口K1至K5间隔开，改善了在供电单元壳体11中设置电子部件的自由度。结果，可以减小供电单元10的尺寸。
如图4所示，开口K1形成在供电单元壳体11中且在充电端子43周围。当静电电容传感器80设置在供电单元壳体11中的开口K1的附近时，可以检测到从充电端子43周围的水的进入。另外，可以避免水的进入对气溶胶吸入装置1的操作的影响。
开口K2是进气端口11c。当静电电容传感器80设置在供电单元壳体11中的开口K2的附近时，可以检测到从进气端口11c的水的进入。另外，可以避免水的进入对气溶胶吸入装置1的操作的影响。
开口K3形成在供电单元壳体11中且在操作单元14周围。当静电电容传感器80设置在供电单元壳体11中的开口K3的附近时，可以检测到从操作单元14周围的水的进入。另外，可以避免水的进入对气溶胶吸入装置1的操作的影响。
开口K4形成在供电单元壳体11中且在放电端子41周围。当静电电容传感器80设置在供电单元壳体11中的开口K4的附近时，可以检测到从放电端子41周围的水的进入。另外，可以避免水的进入对气溶胶吸入装置1的操作的影响。
开口K5是空气供给部分42。当静电电容传感器80设置在供电单元壳体11中的开口K5的附近时，可以检测到从空气供给部分42的水的进入。另外，可以避免水的进入对气溶胶吸入装置1的操作的影响。
在开口K1至K5之中，开口K2和开口K5积极地设置在供电单元壳体11中作为空气流动路径。因此，开口K2和开口K5本身可能变为水进入路径。另一方面，提供开口K1、K3和K4以将分开的部件组装到供电单元壳体11。因此，确切的说，在开口K1、K3和K4中，用于吸收要组装到供电单元壳体11的部件的产品公差的缓冲部可能成为水进入路径。
静电电容传感器80被布置在电解溶液容易泄漏的位置和水容易进入的位置，从而可以执行液体泄漏检测和液体进入检测。执行液体泄漏检测和液体进入检测，从而可以改善供电单元10和气溶胶吸入装置1的安全性。
(多个静电电容传感器)
如图5和图6所示，供电单元10包括多个静电电容传感器80。控制器50(液体检测器52)基于多个静电电容传感器80的输出诊断供电单元10的状态(液体的泄露或液体的进入)。因此，与基于一个静电电容传感器80的输出来诊断供电单元10的状态的情况相比，可以准确地诊断供电单元10的状态。在下文中，将详细描述通过使用多个静电电容传感器80来检测液体的泄露和液体的进入的方法。
如图5所示，多个静电电容传感器并联地彼此连接。因此，可以简化用于连接多个静电电容传感器80和控制器50的布线。同时，可以减少用于连接多个静电电容传感器80和控制器50的布线。另外，当多个静电电容传感器80并联连接时，控制器50可以基于作为多个静电电容传感器80的输出值的电容的和来诊断供电单元10的状态。因此，即使当增加静电电容传感器80的数量时，也不需要用于其输出值的复杂信号处理。
如图9A所示，例如，当两个静电电容传感器80并联连接到控制器50时，由控制器50检测到的电容(组合电容：Csum)是两个静电电容传感器80的电容(C1，C2)的和(Csum＝C1+C2)。
这里，如图9B所示，当一个静电电容传感器80的电容C1由检测目标液体100％定义且另一个静电电容传感器80的电容C2由空气100％定义时，两个静电电容传感器80的电容(C1，C2)的和(Csum＝C1+C2)通过下式(I)获得。静电电容传感器80的电容是由空气100％定义的状态表示静电电容传感器80没有检测到任何检测目标液体的状态。
Figure BDA0002589153500000121
在式(I)中，εliquid是检测目标液体的相对介电常数，ε0是空气的介电常数，S是一个平行板电极的面积，d是平行板电极的板之间的距离。当静电电容传感器80配置有仅包括一个电极81的伪电容器时，一个电极81和GND电位之间的距离可以用于d。
如图9C的上侧所示，当相应的静电电容传感器80的电容C1和C2相等，且两个电容C1和C2均由检测目标液体50％和空气50％定义时，相应的静电电容传感器80的电容C1和C2被替换为如图9C的下侧所示。换言之，在每个静电电容传感器80中，由于可以认为平行板电极的面积对检测目标液体和空气的贡献变为一半，通过下式(II)获得两个静电电容传感器80的电容(C1，C2)的和(C’sum＝C1+C2)。
Figure BDA0002589153500000131
在式(II)中，εliquid是检测目标液体的相对介电常数，ε0是空气的介电常数，S是一个平行板电极的面积，d是平行板电极的板之间的距离。
即是说，当两个静电电容传感器80并联连接到控制器50时，即使当每个静电电容传感器80检测到的液体量不同时，当静电电容传感器80检测到的液体量的和相同时，控制器50检测到的静电电容相同。即使当两个静电电容传感器80的检测目标液体与空气之间的比率发生变化时，这种关系仍然成立。另外，即使增加了与控制器50并联连接的静电电容传感器80的数量，该关系仍然成立。
即使当由于液体的泄漏或液体的进入而应在供电单元壳体11内部检测到一定量的液体时，液体可以在供电单元壳体11内局部地存在或可以大范围扩散。当液体在供电单元壳体11内局部存在且静电电容传感器80设置在存在液体的位置的附近时，可以用一个静电电容传感器80准确地检测到液体泄漏等。
然而，当静电电容传感器80没有设置在存在液体的位置时，一个静电电容传感器80的电容主要由介电常数和相对介电常数非常小的空气限定。因此，由于一个静电电容传感器80输出的静电电容的值较小，仅一个静电电容传感器80可能无法检测出液体泄漏等。类似地，当液体在供电单元壳体11内部大范围扩散时，由于一个静电电容传感器80的大多数电容由空气限定，仅一个静电电容传感器80也可能无法检测出液体泄漏等。
另一方面，当使用多个静电电容传感器80时，可以检测到仅由一个静电电容传感器80无法获得的位置处的液体。另外，只要如上所述检测到具有相同量的液体，则由控制器50检测到的静电电容就相同，而与由多个电容传感器80检测到的液体的比率无关。
当以此方式使用多个静电电容传感器80时，即使当一个静电电容传感器80不能检测到液体泄漏等时，也可以通过其他静电电容传感器80检测到液体泄漏等。另外，即使当电解溶液等大范围扩散时，可以通过多个静电电容传感器80的和来检测液体泄漏等。因此，可以准确地诊断供电单元10的状态。
多个静电电容传感器80的规格可以相同。例如，静电电容传感器80使用相同材料、相同尺寸和相同零件号的电极81来配置。另外，多个静电电容传感器80的尺寸和零件号是统一的，使得多个静电电容传感器80的规格可以相同。因此，可以通过降低采购成本来降低供电单元10的成本。另外，多个静电电容传感器80中的物理量的输出值相同，可以简化对多个输出值的处理。
控制器50包括多个引脚，用于输入传感器信号和电力以及输出控制信号。如图5所示，多个静电电容传感器80连接到多个引脚中的相同的引脚50a和50b。因此，由于不需要包括大量引脚的控制器50，可以减小控制器50的尺寸和成本。另外，可以防止将多个静电电容传感器80连接至控制器50的布线变得复杂(意大利面条状)。
(控制示例)
接下来，将参照图10和图11描述控制器50的具体控制过程。
首先，表1示出了可以存在于气溶胶吸入装置1内部的电介质中的典型电介质及其相对介电常数。
[表1]
Figure BDA0002589153500000141
Figure BDA0002589153500000151
在图10所示的控制示例的情况下，控制器50基于多个静电电容传感器80的输出与阈值之间的比较来诊断供电单元10的异常，该阈值是基于水的介电常数或相对介电常数和电解溶液的介电常数或相对介电常数中的较小的一个(见图11)。因此，由于阈值是基于水和电解溶液中的具有较小的介电常数或相对介电常数的一个来设定，可以在不对电解溶液泄漏和浸没进行区分的情况下快速地检测异常的发生。
在图11中，假定碳酸亚丙酯(PC)、二甲基亚砜(DMSO)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)和碳酸二乙酯中的任何一种或它们的混合溶液被用作电解溶液。众所周知的是，混合溶液的相对介电常数或介电常数是通过根据比例添加构成混合溶液的相应的溶液的相对介电常数或介电常数来获得的。因此，2.8至65.0被示出为可以通过电解溶液获得的相对介电常数。另外，80.4是可以在室温下通过水获得的相对介电常数，并且小于2.8被示出为在没有诸如电解溶液或水的情况下的相对介电常数。然而，本公开不限于此。相对介电常数的可获得值可以根据电解溶液等的成分来设定。在本实施例中，基于在水和电解溶液之间具有较小的相对介电常数的电解溶液来设定阈值。
可以通过电解溶液获得的相对介电常数可以通过实验获得，或者可以根据组分比通过添加构成混合溶液的液体的已知相对介电常数来获得。在下面的描述中，可以使用介电常数代替相对介电常数。
如图10所示，当执行控制示例2时，控制器50首先用在控制器50内部生成的电流对电容器(由静电电容传感器80配置的伪电容器或电容器)充电(S201)并激活计时器(S202)。之后，控制器50重复地确定完成对电容器的充电(S203)，当确定结果为是时释放电容器中累积的电荷，并且获得对电容器进行充电或充电/放电所需的时间T(S204)。
接下来，控制器50确定时间T是否大于第二阈值(S205)。当确定结果为否时，控制器50确定静电电容小(S206)，即是说，确定没有发生电解溶液泄漏和浸没，并且结束单个检测过程。另一方面，当在步骤S205中确定为是时，控制器50确定静电电容中等(S207)，即是说，确定已经检测到电解溶液泄漏或浸没(S208)，并禁止从电源12向至少负载21的放电过程和电源12的充电过程(S209)。通知控制器54可以控制通知单元45以便与步骤S209同时或在步骤S209之前和之后通知已经检测到电解溶液泄漏。另外，控制器50可以在步骤S209中执行控制以禁止关于电源12的所有充电和放电过程。另外，控制器50可以在步骤S209中执行控制以禁止从电源12到除控制器50之外的部件的放电过程。
如上所述，在本实施例中，可以基于在水和电解溶液之间具有较小的相对介电常数的电解溶液来设定阈值。当已知用于确定已经检测到电解溶液泄漏或浸没的电解溶液的介电常数和液体量时，基于式(I)和式(II)来得出电解溶液泄漏或浸没期间的静电电容传感器80的静电电容。从得出的静电电容，可以得出在电解溶液泄漏或浸没期间的电容器的充电或充电/放电所需的时间，且得出的值可以用作阈值。作为另一示例，可以分别通过实验计算在电解溶液泄漏和泄漏期间的电容器的充电或充电/放电所需的时间，且较小的值可以用作阈值。显然，如上所述设定的阈值是基于水的相对介电常数或介电常数和电解溶液的相对介电常数或介电常数中较小的一个。
在本实施例中，在步骤S205中，时间T与具有时间维度的第一阈值进行比较。替代地，在步骤S205中，时间T可以转换为介电常数，且转换值可以与具有介电常数的维度的第一阈值进行比较。另外，在步骤S205中，时间T可以转换为相对介电常数，且转换值可以与对应于相对介电常数的第一阈值进行比较。
本公开不限于上述实施例，且可以适当地修改、改进等。例如，在上述实施例中，尽管通过使用多个静电电容传感器80无差别地检测电解溶液泄漏和浸没，可以使用多个静电电容传感器80检测电解溶液泄漏和浸没中的任一个。当仅检测电解溶液泄漏时，控制器50可以基于多个静电电容传感器80的输出与阈值之间的比较来诊断电解溶液的泄漏，该阈值基于电解溶液的介电常数或相对介电常数。当仅检测浸没时，控制器50可以基于多个静电电容传感器80的输出值与阈值之间的比较来诊断水从开口K1至K5的进入，该阈值基于水的介电常数或相对介电常数。
另外，多个传感器不限于静电电容传感器80，只要多个传感器是可以输出在所述供电单元壳体11内部的相同物理量的传感器即可。例如，多个传感器可以是可检测电源12的膨胀的传感器。控制器50可以配置为基于多个传感器的输出来诊断电源12的膨胀。因此，可以快速地检测到电源12的异常膨胀。作为可以检测电源12的膨胀的传感器，可以使用压力传感器、应变仪等。
在本说明书中至少描述以下事项。括号中示出了与上述实施例相对应的部件，但是本公开不限于此。
(1)
气溶胶生成设备(气溶胶吸入装置1)的供电单元(供电单元10)包括：
电源(电源12)，能够向负载(负载21)放电以从气溶胶源生成气溶胶；
控制器(控制器50)，配置为控制电源；以及
外壳(供电单元壳体11)配置为容纳电源和控制器，其中
多个传感器(静电电容传感器80)，能够输出在外壳内部的相同的物理量，其中
控制器配置为基于多个传感器的输出来诊断供电单元的状态。
根据(1)，控制器基于可以输出在外壳内部的相同的物理量的多个传感器的输出来诊断供电单元的状态。因此，改善了供电单元的状态的诊断准确性和诊断速度。
(2)
根据(1)的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
如权利要求1所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中
多个传感器并联地彼此连接。
根据(2)，由于多个传感器彼此并联连接，可以简化布线。另外，可以减少布线。
(3)
根据(1)或(2)的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
控制器配置为基于多个传感器的输出值的和来诊断供电单元的状态。
根据(3)，由于控制器基于多个传感器的输出值的和来诊断供电单元的状态，可以简化对多个输出值的处理。
(4)
根据(1)至(3)中任一项的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
多个传感器的规格相同。
根据(4)，由于多个传感器的规格相同，可以通过降低采购成本来降低供电单元的成本。另外，多个传感器80中的物理量的输出值相同，可以简化对多个输出值的处理。
(5)
根据(1)至(4)中任一项的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
控制器具有多个引脚，并且
多个传感器连接到多个引脚中的相同的引脚(引脚50a，50b)。
根据(5)，由于多个传感器连接到控制器的多个引脚中的相同的引脚，所以不需要包括大量的引脚的控制器，且因此可以减少控制器的成本和尺寸。另外，可以防止将多个传感器连接至控制器的布线变得复杂(意大利面条状)。
(6)
根据(1)至(5)中任一项的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
多个传感器是多个静电电容传感器(静电电容传感器80)，并且
控制器配置为基于多个静电电容传感器的输出诊断以下中的至少一个：外壳内部的液体的泄露或液体进入外壳中。
根据(6)，控制器可以基于多个静电电容传感器的输出来诊断外壳内部的液体的泄漏和液体进入外壳中的至少一个。因此，可以快速地检测发生电源的电解溶液泄漏、浸没等。
(7)
根据(6)的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
多个静电电容传感器至少包括第一静电电容传感器和第二静电电容传感器，
第一静电电容传感器连接到设置在电源中的安全阀或凸片(12b)或设置在安全阀或凸片的附近，并且
第二静电电容传感器连接到设置在外壳中的开口(开口K1至K5)或设置在开口的附近。
根据(7)，由于静电电容传感器分别连接至或布置在容易发生电解溶液泄漏和浸没的位置，可以快速地检测到发生电解溶液泄漏和浸没。
(8)
根据(7)的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
电源包括电解溶液，并且
控制器配置为基于多个静电电容传感器的输出值以及水的介电常数或相对介电常数和电解溶液的介电常数或相对介电常数中的较小的一个诊断供电单元的异常。
根据(8)，由于阈值基于水和电解溶液中的具有较小的介电常数或相对介电常数的一个来设定，可以在不对电解溶液泄漏和浸没进行区分的情况下快速地检测异常的发生。
(9)
根据(6)的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
多个静电电容传感器中的至少一个连接到设置在电源中的安全阀或凸片(凸片12b)或设置在安全阀或所述凸片的附近。
根据(9)，由于多个静电电容传感器中的至少一个连接至设置在容易发生电解溶液泄漏的位置，可以快速地检测发生电解溶液泄漏。
(10)
根据(9)的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
电源包括电解溶液，并且
控制器配置为基于多个静电电容传感器的输出值与阈值之间的比较将电解溶液的泄漏诊断为泄漏，该阈值基于电解溶液的介电常数或相对介电常数。
根据(10)，由于阈值基于电解溶液的介电常数或相对介电常数来设定，可以快速地检测发生电解溶液泄漏。
(11)
根据(6)的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
多个静电电容传感器中的至少一个连接至设置在外壳中的开口(开口K1至K5)中或设置在开口的附近。
根据(11)，由于多个静电电容传感器中的至少一个连接至或设置在容易发生浸没的位置，可以快速地检测发生浸没。
(12)
根据(11)的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
控制器配置为基于多个静电电容传感器的输出值与阈值之间的比较将水的进入诊断为进入，该阈值基于水的介电常数或相对介电常数。
根据(12)，由于阈值基于水的介电常数或相对介电常数来设定，可以快速地检测发生浸没。
(13)
根据(7)、(9)和(11)中任一项的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
每个静电电容传感器经由多孔体(第一多孔体82)连接，多孔体配置为将液体引导至静电电容传感器。
根据(13)，静电电容传感器经由将液体引向静电电容传感器的多孔体连接至容易发生电解溶液泄漏或浸没的位置。因此，静电电容传感器的布置位置具有较高的自由度。因此，可以减小供电单元10的尺寸。
(14)
根据(1)至(5)中任一项的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
多个传感器是配置为检测电源的膨胀的传感器，并且
控制器配置为基于多个传感器的输出来诊断电源的膨胀。
根据(14)，由于控制器配置为基于多个传感器的输出来诊断电源的膨胀，可以快速地检测异常的电池单元膨胀。

Claims (12)

1.一种气溶胶生成设备的供电单元，包括：
电源，其能够向负载放电以从气溶胶源生成气溶胶；
控制器，其配置为控制所述电源；
外壳，其配置为容纳所述电源和所述控制器；以及
多个静电电容传感器，其中，
所述控制器配置为基于所述多个静电电容传感器的输出诊断以下中的至少一个：所述外壳内部的液体的泄露或液体进入所述外壳中。
2.如权利要求1所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述多个静电电容传感器并联地彼此连接。
3.如权利要求1或2所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述控制器配置为基于所述多个静电电容传感器的输出值的和来诊断所述泄漏和所述进入中的至少一个。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述多个静电电容传感器的规格相同。
5.如权利要求1至4中任一项所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述控制器具有多个引脚，并且
所述多个静电电容传感器连接到所述多个引脚中的相同的引脚。
6.如权利要求1至5中任一项所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述多个静电电容传感器至少包括第一静电电容传感器和第二静电电容传感器，
所述第一静电电容传感器连接到设置在所述电源中的安全阀或凸片或设置在所述安全阀或所述凸片的附近，并且
所述第二静电电容传感器连接到设置在所述外壳中的开口或设置在所述开口的附近。
7.如权利要求6所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述电源包括电解溶液，并且
所述控制器配置为基于所述多个静电电容传感器的输出值以及水的介电常数或相对介电常数和所述电解溶液的介电常数或相对介电常数中的较小的一个来诊断所述泄露和所述进入中的至少一个。
8.如权利要求1至5中任一项所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述多个静电电容传感器中的至少一个连接到设置在所述电源中的安全阀或凸片或设置在所述安全阀或所述凸片的附近。
9.如权利要求8所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述电源包括电解溶液，并且
所述控制器配置为基于所述多个静电电容传感器的输出值与阈值之间的比较将所述电解溶液的泄漏诊断为所述泄漏，所述阈值基于所述电解溶液的介电常数或相对介电常数。
10.如权利要求1至5中任一项所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述多个静电电容传感器中的至少一个连接至设置在所述外壳中的开口中或设置在所述开口的附近。
11.如权利要求10所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
所述控制器配置为基于所述多个静电电容传感器的输出值与阈值之间的比较将水的进入诊断为所述进入，所述阈值基于所述水的介电常数或相对介电常数。
12.如权利要求6、8和10中任一项所述的气溶胶生成设备的供电单元，其中，
每个静电电容传感器经由多孔体连接，所述多孔体配置为将所述液体引导至所述静电电容传感器。
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