JP2014521961A - コンデンサセンサ、コンデンサセンサを使用するデバイス、及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

コンデンサセンサは、第１の伝導板と、第２の伝導板であって、第１の伝導板及び第２の伝導板がコンデンサ回路を形成するように構成され、コンデンサセンサの出力がコンデンサ回路のキャパシタンスに少なくとも部分的に基づく第２の伝導板と、第１の伝導板に接続され、かつコンデンサ回路のキャパシタンスを変えるために第１の伝導板を感圧構成要素の２つの側面の間の圧力差に基づいて移動するように構成された感圧構成要素とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明の開示は、一般的に、キャパシタンスの変化を測定するためのコンデンサセンサ、コンデンサセンサを使用するデバイス、及びデバイスを作動させる方法に関する。

コンデンサセンサ及び光センサは、より高い感度に向けて機械センサの代替として使用することができる。

従来のコンデンサセンサは、コンデンサを金属板と共に形成する永久荷電膜を含む。このタイプのセンサは、膜の２つの側面を短絡及び放電させることによる故障を引き起こす可能性がある湿度、水分、漏液、汚れ、又は他の環境ファクタに対して弱い。更に、膜を永久荷電させるために、約１０，０００Ｖの電圧を膜に印加する必要があり、このようなセンサを高価かつ製造を困難にし、多くの用途に不適切にする。

従って、故障に強く、費用効率が高く、かつ比較的製造が容易であるコンデンサセンサが必要である。

一実施形態において、コンデンサセンサを提供する。コンデンサセンサは、第１の伝導板と、第２の伝導板であって、第１の伝導板及び第２の伝導板が、キャパシタンスを有するコンデンサ回路を形成するように構成される第２の伝導板と、第１の伝導板に接続され、かつコンデンサ回路のキャパシタンスを変えるために圧力差に基づいて第１の伝導板を移動するように構成された感圧構成要素とを含む。一態様において、第１の伝導板は可動であり、第２の伝導板は固定である。

代替実施形態において、上述のコンデンサセンサの第２の伝導板は、第１のコンデンサを形成する第１の伝導面と第２の伝導面とを含み、第１の伝導面は、第２のコンデンサを第１の伝導板と共に形成し、第２の伝導面は、第３のコンデンサを第１の伝導板と共に形成する。コンデンサセンサの出力は、上述の第１、第２、及び第３のコンデンサに基づいて与えられる。

一部の実施形態による電子タバコ内の回路を示すブロック流れ図である。 一部の実施形態によるコンデンサセンサの斜視図である。 図２に示すコンデンサセンサ２の分解組立図である。 図２に示すコンデンサセンサ２の分解組立図である。 図２に示すコンデンサセンサ２の分解組立図である。 図２に示すコンデンサ２０内のコンデンサ回路４を示す図である。 図２に示すコンデンサセンサ２の一部の断面図である。 一部の実施形態によるコンデンサセンサ２の一部の断面図である。 図３ａ〜図３ｃに示す第２の伝導板３０２の正面図である。 図３ａ〜図３ｃに示す波形膜２５の縦断面図である。 図３ａ〜図３ｃに示す空気減衰部分２０６の正面図である。 図３ａ〜図３ｃに示す空気減衰部分２０６の背面図である。 図３ａ〜図３ｃに示す空気減衰部分２０６の断面図である。 図３ａ〜図３ｃに示すネジ３０５ａの上面図である。 一部の実施形態によるコンデンサセンサの拡大図である。 一部の実施形態によるコンデンサセンサの拡大図である。 一部の実施形態による電子デバイスを作動させる方法の流れ図である。

以下の説明は、本発明の技術の様々な実施例の完全な理解のための詳細及び実施例のための授権説明の詳細を提供する。当業者は、本発明の技術を本明細書に説明する詳細の全てがなくても実施することができることを理解するであろう。一部の事例において、公知の構造及び機能は、本発明の技術の実施例の説明を不要に不明瞭にすることを回避するために詳細な図示及び説明を割愛している。

以下に示す説明で使用する用語は、たとえ本発明の技術のある一定の実施例の詳細説明に関連して使用されていても、その最も広義かつ適切な方式で解釈されるように意図している。ある一定の用語が以下で強調される場合があるが、いずれかに制限的に解釈されることを意図するいずれの用語も、従って、この「発明を実施するための形態」節において明白かつ具体的に定義されることになる。

キャパシタンスの変化を測定するためのコンデンサセンサ、コンデンサセンサを使用するデバイス、及びデバイスを作動させる方法を本明細書に提供する。以下に説明する実施形態によって認められるように、本明細書に説明するコンデンサセンサは、以下に限定されるものではないが、電子喫煙デバイス（例えば、電子タバコ、電子葉巻、電子パイプ、電子水ギセル、及びあらゆる他の適切なタバコ代用品）、呼吸デバイス（例えば、人工呼吸器及び吸入器）、及びマイクロホンなどを含むあらゆる適切な電子デバイスによって使用することができる。

コンデンサセンサは、一般的に圧力変化を検出し、かつセンサによって示されるようなキャパシタンス又はキャパシタンスの変化のような電子パラメータに変換する。センサのキャパシタンスの変化は、上述したような電子デバイス内の１つ又はそれよりも多くの関連付けられた構成要素に送られるか又はそれによって検出される出力信号をトリガすることができる。その結果、このようなコンデンサセンサを使用する電子デバイスは、その出力信号に基づいて作動させることができる。

一実施形態において、電子デバイスは、コンデンサセンサとコンデンサセンサに結合された制御ユニットとを含む電子たばこのような電子喫煙デバイスとすることができる。制御ユニット（又は「コントローラ」）は、コンデンサセンサの出力を受け取り、かつ少なくとも部分的にそれに基づいて作動する。制御ユニットが出力信号をコンデンサセンサから受信した時に、制御ユニットは、次に、別の出力信号を別の関連付けられた構成要素に送ってその構成要素を作動又は作動停止することができる。一実施形態において、コントローラ出力信号を受信する関連付けられた構成要素は、噴霧器とすることができる。噴霧器は、ユーザによる吸入時にニコチン溶液を気化させる加熱要素を含むことができる。この場合に、噴霧器はまた、気化器として作用する。代替的に、噴霧器は、ニコチン溶液を噴霧器とは独立に気化させる加熱要素とは別の構成要素とすることができる。本明細書で使用する時の「噴霧器」及び「噴霧化」という用語は、加熱要素を含んで気化器として作用するもの及び上述のように溶液を気化させるための別の加熱要素を有するものである両方のタイプの噴霧器を含む。

図面をここで参照すると、図１は、一実施形態による電子たばこのような電子デバイスに見ることができる電子回路１０を示すブロック流れ図である。バッテリのような電源１６を回路１０のエネルギ源として使用することができる。制御ユニット１４は、噴霧器１２をコンデンサセンサ２０の出力信号に基づいて制御するように構成することができる。一実施形態において、第２の信号が、キャパシタンスセンサからの信号出力に対する応答として制御ユニットにより噴霧器に送られ、噴霧化又は気化処理を開始又は停止することができる。一部の態様において、ユーザが電子喫煙デバイス上の空気出口又はマウスピース（図示せず）から吸入した時に、吸入から生じる圧力差は、キャパシタンスの変化としてコンデンサセンサ２０により検出することができ、これは、次に、制御ユニットに送られる出力信号をトリガする。その結果、制御ユニット１４は、制御第２信号によって噴霧器１２を作動させるか又はオンにし、電子喫煙デバイス内に格納された溶液（例えば、ニコチン溶液）を噴霧化又は気化させる。代替的に、電子喫煙デバイスは、図１に示すものと異なる１つ又はそれよりも多くの電気回路を有することができる。例えば、コンデンサセンサ２０は、出力信号を噴霧器（図示せず）に直接に送ることができる。更に、電子喫煙デバイスには、以下に限定されるものではないが、モニタリング用途のための表示画面、充電式構成要素、付加的な制御ユニット又は回路基板、気化構成要素、加熱構成要素、ポンプ構成要素、及びＬＥＤ構成要素を含む付加的な構成要素が存在することができる。

別の実施形態において、コンデンサセンサ２０は、ユーザの吸入の深さと相関する（例えば、吸入が深いほど出力信号が大きく、逆も同じ）可変出力信号を供給するように構成することができる。可変出力信号は、通常のタバコを模擬するように噴霧器１２による対応する噴霧化レベルをもたらす。

図２は、本発明の開示の実施形態によるコンデンサセンサ２０の外部斜視図である。コンデンサセンサ２０は、シェル２００と、シェル２００内に含まれ及び／又はそれによって保護された構成要素又は要素（図示せず）とを含む。開口部２１２が形成され、ワイヤ又は他の適切なコネクタ（図示せず）が、シェル２００から回路内の他の構成要素（例えば、制御ユニット１４及び電源１６）への接続のために延びることを可能にすることができる。溝２１０が、シェル２００の外壁上に形成され、電子喫煙デバイスの本体内にワイヤが適合するように電子タバコの半径方向の寸法を引き伸ばさなくても済むように開口部２１２から延びるワイヤを受け入れることができる。溝２１０は、シェル２００の１つ又はそれよりも多くの部分を通って延びることができる。シェル２００は、カバー部分２０２を含むことができる。カバー部分２０２は、シェル２００内側の内部構成要素又は要素を損傷から保護するように構成することができる。

シェル２００は、更に、ベース部分２０４と、空気減衰部分２０６と、接続部分２０８とを含む。ベース部分２０４は、図３ａ〜図３ｃを参照して以下で更に説明する要素をコンデンサセンサ２０内側に保持するように構成することができる。実施形態において、ベース部分２０４は、カバー部分２０２及び空気減衰部分２０６にインターロック接続により接続され、インターロック接続２１４は、接着剤又はあらゆる他の適切な接着材料により強化することができる。別の実施形態において、空気減衰部分２０６は、図３ａ〜図３ｃに示すように、ネジ３０５ａ又は他の適切な締結要素を通じて接続部分２０８に接続される。

一部の実施形態において、カバー部分２０２、ベース部分２０４、及び空気減衰部分２０６は、以下に限定されるものではないが、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ゴム、バイオプラスチック、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂スチレン、ポリカーボネート、及びポリウレタンを含むあらゆる適切なプラスチック材料から製造することができる。他の実施形態において、接続部分２０８は、あらゆる適切な導電材料（例えば、銅、銀、アルミニウム、金、グラファイト、塩類、導電性ポリマー材料、鋼、及びプラズマ）から製造することができ、又はプラスチックのような適切な非導電材料から製造することができる。

図３ａ〜図３ｃに示すように、コンデンサセンサは、一部の実施形態により第１の伝導板３０１（又は「可動板」）を含むことができる。一態様において、第１の伝導板３０１は、以下で詳細に説明するように可動である。第１の伝導板３０１は、アルミニウム、銅、金、銀、又は平行平面コンデンサのようなコンデンサに適するあらゆる他の材料で製造することができる。中心孔３０１０が、第１の伝導板３０１上に形成され、以下で更に説明する感圧構成要素の中心突出部３０３０のようなコンデンサの他の構成要素との接続に使用することができる。

この実施形態のコンデンサセンサはまた、第２の伝導面３０２２によって取り囲まれた第１の伝導面３０２１を含む第２の伝導板３０２を含む。一態様において、第２の伝導板３０２は、固定又は安定である。第２の伝導板３０２上の２つの面が第１のコンデンサを形成するように、第１３０２１及び第２３０２２の伝導面の間に空間が確立される。

２つの伝導板又は面を有するコンデンサのキャパシタンス（Ｃ）は、式（１）により判断される。

ここで、εは、２つの伝導板又は面の間の空気のような媒体の誘電率であり、Ｓは、２つの伝導板又は面の重なり合う部分の表面積であり、ｄは、２つの伝導板又は面の間の距離である。

従って、ｄ及び第１及び第２の伝導面３０２１及び３０２２の直径を構成することにより、第１のコンデンサ（ｃ₁）のキャパシタンスは、必要に応じて小さいか又は無視することができるキャパシタンスに制限することができる。更に、第１及び第２の伝導面は、単一の第２の伝導板の一部であるので、第１のコンデンサは、内在である（又は「固定される」）。

更に、第１の伝導板３０１０は、第２のコンデンサをｃ₂のキャパシタンスを有する第２の伝導板３０２の第１の伝導面３０２１と共に形成する。第１の伝導板３０１０は又は、第３のコンデンサをｃ₃のキャパシタンスを有する第２の伝導板３０２の第２の伝導面３０２２と共に形成する。

一部の実施形態において、第１、第２、及び第３のコンデンサの組合せは、図４のコンデンサ回路４０として示すことができる。一態様において、第１の伝導面３０２１は、接地され、第２の伝導面３０２２は、制御ユニット１４がコンデンサセンサ２０の出力信号を受信するように制御ユニット１４に結合される。代替態様において、第１の伝導面３０２１は、制御ユニット１４に接続することができ、第２の伝導面３０２２は、接地することができる。一実施形態において、制御ユニット１４は、第２の伝導面３０２２を充電してコンデンサ回路４０のキャパシタンスのあらゆる変化を検出することになる。代替的に、コンデンサ回路４０は、当業技術で公知のあらゆる他の適切な方法で充電することができる。

先に簡単に説明したように、第１及び第２の伝導面３０２１及び３０２２のサイズ及びその間の距離は、コンデンサ回路４０内のｃ₁の固有キャパシタンスがｃ₂及びｃ₃と比較すると無視することができるようなものである。それによってコンデンサ４０のキャパシタンスの変化が検出しやすくなる。コンデンサ回路４０内のキャパシタンスの変化の検出及び計算を以下で更に説明する。

図３ａ及び図６を参照すると、第２の伝導板３０２には、シェル２００のベース部分２０４上に形成された２つの支持溝２０４０に適合する２つの突起３０２０が設けられる。突起３０２０を溝２０４０に入れることにより、第２の伝導板３０２は、他の構成要素に対して回転しなくなる。一態様において、カバー部分２０２は、更に、最終的に第２の伝導板３０２をシェル２００に固定するように第２の伝導板３０２をベース部分３０４に対して圧迫するように構成される。一実施形態において、突起３０２０は、それぞれ、第１及び第２の伝導面３０２１及び３０２２に属する。第１の伝導面３０２１は、突起３０２０においてワイヤ接続することができ、第２の伝導面３０２２は、突起３０２０においてワイヤ接続することができる。一実施形態において、第１の伝導面３０２１は、第１のワイヤ６０４に接続され、第２の伝導面３０２２は、第２のワイヤ６０２に接続される。

一部の実施形態により、コンデンサセンサは、圧力センサシステムを使用して圧力変化を検出する。圧力センサシステムは、図５ａ〜図５ｂ及び図７に示すような膜のような感圧膜（「膜」）によって構成することができる感圧構成要素３０３を含むことができる。一実施形態において、中心突出部３０３０は、膜３０３の中心に形成され、かつ第２の伝導板３０２上の中心孔を通って第１の伝導板３０１まで延びる。中心突出部３０３０を貫通孔３０１０に挿入して、あらゆる適切な接着剤又は糊により第１の伝導板３０１に固定することができる。一態様において、第１の伝導板３０１の固定は、速乾性の接着剤を使用し、その後に、強力な糊又は接着剤を使用して接続を固定することによって膜３０３に固定することができる。

一部の実施形態において、ユーザは、電子喫煙デバイスのマウスピース端部から吸引することができ、これが、圧力差を発生させる。圧力差は、感圧膜３０３の片側（「負圧側」）に掛かる相対負圧を確立することによって発生される。一態様において、感圧膜の負圧側は、図３ａに示すように感圧膜の右側として示されている。膜３０３は、その２つの側面の間で気密又は実質的に気密であるので、膜３０３は、負圧側に向けて変形し、第１の伝導板３０１は、第２の伝導板３０２の方向に引き出される。従って、式（１）を参照すると、ｃ₂及びｃ₃は、第２と第３のコンデンサの伝導板の間の距離の減少のために増加し、従って、制御ユニット４０により検出することができるコンデンサ回路４０のキャパシタンスの増加が発生する。一実施形態において、制御ユニット１４は、この増加を閾値キャパシタンス値と比較する。コンデンサ回路のキャパシタンスの増加が閾値キャパシタンス値を超えた場合に、噴霧器１２は、オンに切り替わることになる。

上述したように、図４は、直列に接続された第２及び第３のコンデンサを含むコンデンサ回路４０を示している。第１のコンデンサは、第２と第３のコンデンサと比較すると無視することができるキャパシタンスを有するように構成することができるので、ｃ₁は、コンデンサ回路のキャパシタンス計算から割愛した。従って、コンデンサ回路の全キャパシタンスｃは、式（２）により判断される。

従って、コンデンサ回路４０のキャパシタンスの増加は、式（３）により判断される。

式（１）を式（３）に代入することにより、第１の伝導面３０２１と第１の伝導板３０１の間の有効断面積は、第２の伝導面３０２２と第１の伝導板３０１の間の有効断面積に等しく、Δｃの式は、式（４）のように簡素化することができる。

又は

ここで、Δｃ₂は、この実施形態においてΔｃ₃に等しい。上述したように、ｃ₂及びｃ₃は、ｃ₁よりも遥かに大きく、従って、Δｃは、ｃ₁よりもかなり高いので制御ユニット１４により検出されることになる。

図５ａは、一部の実施形態によるコンデンサセンサ２０の圧力センサシステムの断面図を示し、第２の伝導板３０２は、更に、ベース５００を含み、第１及び第２の伝導面３０２１及び３０２２は、ベース５００上に装着される。図５ａで分るように、感圧膜３０３の断面は、「ｗ」又は「ｍ」形状を有し、中心突出部３０３０のベースは、「ｗ」又は「ｍ」上の中心頂点から延びる。上述したように、中心突出部３０３０の上部は、第１の伝導板３０の孔に固定される。図５ａでは、第１、第２、及び第３のコンデンサ（それぞれ、ｃ₁、ｃ₂、及びｃ₃）の間のキャパシタンスも示されている。ユーザが吸入した時に、膜３０３は、上述したように膜３０３の２つの側面の間に発生する圧力差のために変形する。膜の変形は、第１の伝導板３０１と第２の伝導板の第１又は第２の伝導面３０２１及び３０２２のいずれかとの間の距離の減少をもたらす。従って、制御ユニット１４は、コンデンサ回路４０のキャパシタンスの増加を検出する。

図５ｂは、別の実施形態による圧力センサシステムの断面図を示している。この実施形態において、第１の伝導板３０１と第１及び第２の伝導面３０２１及び３０２２との間の距離は、ユーザによる吸入の結果としての負圧の発生及び感圧膜３０３の変形時に増大する。従って、制御ユニット１４は、コンデンサ回路４０のキャパシタンスの減少を検出することができる。

図３ａ及び図７を参照すると、膜３０３は、ベース部分２０４とストッパ３０４の間の膜３０３の外縁３０３２を固定又は密封することによって気密にされる。一部の実施形態において、ストッパ３０４は、空気流が通過することを可能にし、かつ膜３０３の変形を制限するように構成される。一実施形態において、図３ｃを参照すると、十字形３０４０が、ストッパ３０４上に形成され、コンデンサセンサ内の空気流が膜３０３の圧力変化側に対する圧力変化を引き起こす４つの空気経路３０４１が形成される。一実施形態において、ストッパ３０４及びベース部分２０４は、ストッパ３０４が、ストッパ３０４の外壁とベース部分２０４の内壁との間の摩擦力によりベース部分２０４内に確実に留められるように成形される。図７に示すように、感圧膜３０３の外縁３０３２は、ベース部分２０４をストッパ３０４に固定するか又は他の方法で留めることによって感圧膜３０３を確実に固定することができるように成形することができる。この場合に、空気は、膜３０３の片側を通って反対側に至るのが防止される。

図８ａは、図３ａ〜図３ｃに示す空気減衰部分２０６の正面図である。図８ｂは、空気減衰部分２０６の背面図であり、図８ｃは、空気減衰部分２０６の縦断面図である。一部の実施形態により、感圧膜３０３の負圧側と空気減衰部分２０６との間には、空洞が形成される。ユーザが吸入した時に、空気は、方向８００に貫通孔８０４を通じて引き出され、圧力変化（例えば、相対負圧）が空洞内に発生する。周囲空気圧力下で、新しい空気は、電子喫煙デバイス上の１つ又はそれよりも多くの空気入口を通じてタバコに入る。しかし、流入は、空気減衰チャネル８０８により減衰される場合がある。換言すると、吸入によって発生した圧力差をオフセットするための空気の流入は、空気減衰チャネル８０８により遅延される。ユーザが深く吸引するほど、多くの空気が圧力差をオフセットするのに必要であり、オフセットに掛かる時間が長くなり、それによって噴霧化時間が延長される。他方、吸入が浅いほど、圧力差をオフセットするのに必要な空気が少なくて済み、オフセットに掛かる時間が短くなり、それによって噴霧化時間が短縮される。

上述したような空気の流入により圧力差がオフセットされるまで、吸入によって発生した負圧から生じるキャパシタンスの変化による出力信号の制御ユニットへの送信が続くので、上述の減衰の影響又は遅延は、噴霧化時間を延長する。流入空気通路は、図８ｂでは点線によって示されており、方向８１０に孔８０６を通じて空洞に入る。

様々な実施形態において、空気減衰チャネル８０８は、チャネルの一部がシェル２００の外壁上に又はコンデンサセンサ２０の断面内にあるように、コンデンサセンサ２０の断面内で、シェル２００の外壁上で、又は両方の様々な部分上で延びることができる。

一部の実施形態において、第１の貫通孔８０４の外縁８０４０は、接続部分２０８上の第２の貫通孔２０８０に適合し、かつその中に挿入することができる。従って、流出は、主として袋ネジ３０５ａを通じたものになる。ネジ３０５ａは、第２の貫通孔２０８０から出て延び、ナット３０５ｂは、空気減衰部分２０６を接続部分２０８に結合するようにネジ３０５ａを固定するのに使用することができる。一実施形態において、電気接続をタバコ内に確立するために、１つ又はそれよりも多くの電子コネクタを接続部分２０８に電気的に接続することができる。

図９は、図３ａ〜図３ｃのネジ３０５ａの上面図である。図示のように、ネジ３０５ａは、中空であり、従って、空気が中心を通って流れ、かつユーザによる吸入時に電子喫煙デバイスから出ることを可能にする。一部の実施形態において、ユーザが吸入した時に、空気は、膜３０３の圧力変化側で圧力を下げるようにこの袋ネジ３０５ａを通じて空洞から引き出される。図８ａ及び図９を参照すると、空気減衰部分２０６上の窪み８０２は、受け入れるように成形され、それによってネジ３０５ａが空気減衰部分２０６に対して回転することが防止される。この実施形態において、ネジ３０５ａ及びピット８０２の形状は、標準通りの六角形である。しかし、ネジ要素の上部は、以下に限定されるものではないが、六角形（図示のような）、三角形、正方形、矩形、八角形、五角形、及び長円形を含む空気減衰部分に対する回転を防止するあらゆる適切な形状とすることができる。

図１０は、他の実施形態によるコンデンサセンサの拡大図である。このようなコンデンサセンサは、隣合わせに置かれた第１の伝導面１０２０と第２の伝導面１０２２とを含む第２の伝導板１０２を有する。感圧膜の中心突出部３０３０は、第１及び第２の伝導面１０２０及び１０２２の間の空間を通って延び、第１の伝導板３０１に接続する。上述の第１のコンデンサに類似の内在コンデンサは、キャパシタンスｃ４を有し、かつ第１及び第２の伝導面１０２０及び１０２２の間に形成される。キャパシタンスｃ５を有する第２のコンデンサは、第１の伝導板３０１及び第１の伝導面１０２０によって形成され、キャパシタンスｃ６を有する第３のコンデンサは、第１の伝導板３０１及び第２の伝導面１０２２によって形成される。別の実施形態において、第１及び第２の伝導面１０２０及び１０２２は、コンデンサセンサの出力を供給するために、それぞれ、ワイヤ１０３及び１０４によりワイヤ接続される。図１０に示す半円に加えて、第１及び第２の伝導面１０２０及び１０２２は、半リングのように他の形状を取ることができる。更に、第１及び第２の伝導面１０２０及び１０２２は、図５ａ〜図５ｂに説明した実施形態と同様にベース上に取り付けることができる。

第１の伝導板３０１が、隣合わせに置かれた第１の伝導面１０２０及び第２の伝導面１０２２を含む第２の伝導板３０２（図１０）に対して角度の付いた又は傾斜している場合に、ｃ₅及びｃ₆の一方が増大し、他方が減少する。これとは対照的に、第１の伝導板３０１が、図３ａ〜図３ｃに示す実施形態において、第２の伝導面３０２２によって取り囲まれた第１の伝導面３０２１を含む第２の伝導板３０２（図６）に対して角度の付いた又は傾斜している場合に、ｃ₂及びｃ₃は、各キャパシタンス（ｃ₂及びｃ₃）に寄与する表面積が傾斜している板３０１の両側で同じか又は実質的に同じであるので、等しく又は実質的に等しく増加又は低減する。従って、図１０に説明する実施形態と比較すると、図３ａ〜図３ｃに説明した実施形態の方が、第１の伝導板３０１の傾きによる影響が少なく、キャパシタンス変化の精度が増大する。

図１１は、別の実施形態によるコンデンサセンサの断面図を示している。この実施形態において、第２の伝導板１１２は、孔１１２０を有する単一の伝導面を有する。感圧膜３０３の中心突出部３０３０は、孔１１２０を通って延び、第１の伝導板３０１と接触する。キャパシタンスｃ７を有するコンデンサは、第１の伝導板３０１及び第２の伝導板１１２によって形成される。この実施形態において、第１の伝導板３０１及び第２の伝導板１１２の両方は、コンデンサセンサの出力信号を供給するために、それぞれ、ワイヤ１１３及び１１４によりワイヤ接続される。

本明細書に説明する実施形態によるコンデンサセンサは、漏液、湿度、埃、又は当業技術のコンデンサセンサの故障の機会を増大させる可能性がある他の負のファクタに対してロバストである。例えば、電子喫煙デバイス内に格納されたニコチン溶液がコンデンサ回路４０内に漏れたとしても、コンデンサ回路４０は、機能し続ける。漏液は、回路４０の固有キャパシタンスを変える場合があるが、回路４０は、キャパシタンスの検出可能な変化（すなわち、Δｃ）を供給し続けることができる。更に、本明細書に説明するコンデンサセンサには、「背景技術」に説明した永久荷電膜のような分極された構成要素が不要であり、従って、漏液及び／又は埃は、短絡によるコンデンサセンサの故障の原因になる恐れがない。

代替実施形態において、コンデンサセンサの出力は、第１及び第２のアセンブリの間の距離を調節するのではなく、第１の伝導板及び第２の伝導板が互いに重なり合う表面積を調節することによって変えることができる。例えば、図１１を参照すると、中心突出部３０３０は、例えば、中心突出部３０３０の軸線方向の移動を第１の伝導板３０１の半径方向の移動に変換するプーリ（図示せず）により、第１の伝導板３０１に結合することができる。従って、第１の伝導板３０１及び第２の伝導板１１２が互いに重なり合う表面積は、ユーザが吸入した時に変化する。コンデンサセンサの出力信号は、相応に変化し、出力信号を制御ユニット１４により検出することができる。別の態様において、プーリは、歯車アセンブリで置換することができる。

別の実施形態において、面積の変更は、中心突出部３０３０の軸線方向の移動を例えば歯車アセンブリ又はプーリにより第１の伝導板３０１の回転に変換することによって実行することができる。

別の実施形態において、感圧構成要素により駆動される第１の伝導板は、第１及び第２の伝導面を含むことができる。第１及び第２の伝導面を第２の伝導板に対して移動することにより、コンデンサセンサの出力を変え、かつ制御ユニット１４により検出することができる。

図１２は、本発明の実施形態によるコンデンサセンサを使用する電子デバイスを作動させる方法１２０を示す流れ図である。

ブロック１２２で、出力信号は、コンデンサセンサにより、すなわち、上述して図示するように図１のコンデンサセンサ２０によって発生される。ブロック１２４で、コンデンサセンサに結合された制御ユニットは、出力を受け入れる。一実施形態において、電子デバイスは、図１に示すように噴霧器１２と、制御ユニット１４と、電源１６とを含む電子タバコのような電子喫煙デバイスである。ブロック１２６で、制御ユニットは、コンデンサセンサの受け入れた出力に少なくとも部分的に基づいて作動される。実施形態において、制御ユニット１４は、キャパシタンスの変化をコンデンサセンサ２０の出力に基づいて検出し、かつ噴霧器１２によって行われる噴霧化を制御する。

別の実施形態において、ブロック１２６で、電子デバイスは、マイクロホンとすることができ、制御ユニットは、音波から生じるキャパシタンスの変化に基づいて音量を制御するように増幅器での利得を制御する。ユーザが大きな声で話すか又は歌う場合に、マイクロホン内の膜は大きく振動し、それは、キャパシタンスのより大きい変化をもたらす。他方、ユーザが柔らかく話すか又は歌う場合に、膜は僅かに振動し、それは、キャパシタンスのより小さい変化をもたらす。

文脈が逆を明確に必要としない限り、説明及び特許請求の範囲を通じて「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｈａｖｉｎｇ」、及び「ｉｎｃｌｕｄｅ」などの語及びその同根語は、排他的又は網羅的な意味ではなく、網羅的な意味、すなわち、「を含むがこれに限定されない」という意味で解釈しなければならない。本明細書で使用する時の用語「接続された」、「結合された」、又はそのあらゆる変形は、直接的、間接的に関わらず２つ又はそれよりも多くの要素間のあらゆる接続又は結合を意味し、要素間の結合又は接続は、物理的、論理的、又はその組合せとすることができる。更に、本出願に使用する時の「本明細書において」、「上述の」、「以下の」という語及び類似の趣旨の語は、全体として本出願を指し、本出願の特定の部分を指すものではないものとする。文脈が許す場合に、単数又は複数を使用する上述の「発明を実施するための形態」内の単語は、それぞれ複数又は単数を含むことができる。２つ又はそれよりも多くの項目のリストの参照における「又は」という語は、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目の全て、及びリスト内の項目のあらゆる組合せである語の解釈の全てを包含する。「に基づいて」という用語は、排他的ではなく、「に少なくとも部分的に基づいて」という用語に対応し、かつ付加的なファクタが本明細書に説明されているか否かに関わらず、付加的なファクタに基づくことを含む。「移動する」という用語は、軸線方向の移動、半径方向の移動、回転、又はそのあらゆる組合せを包含する。

システムの上述の「発明を実施するための形態」は、網羅的ではなく、又は上記に開示した形態通りに教示を限定しないように意図している。タバコ又はカートリッジの特定の実施形態及びそのための実施例を例示を目的として上述したが、当業者が認識するように、様々な修正がシステムの範囲で可能である。更に、本明細書に説明する特定の数は、例にすぎず、代替的な実施形態及び実施例は、異なる値又は範囲を使用することができる。

２０ コンデンサセンサ
２０６ 空気減衰部分
２１０ 溝
２１２ 開口部
２１４ インターロック接続

Claims (23)

1. 第１の伝導板と、
   第２の伝導板であって、前記第１の伝導板及び該第２の伝導板が、キャパシタンスを有するコンデンサ回路を形成するように構成された前記第２の伝導板と、
   前記第１の伝導板に接続され、かつ前記コンデンサ回路の前記キャパシタンスを変えるために該第１の伝導板を圧力差に基づいて移動するように構成された感圧構成要素と、
   を有するコンデンサセンサ。
2. 前記第１の伝導板は、可動であり、前記第２の伝導板は、固定である請求項１に記載のコンデンサセンサ。
3. 前記第２の伝導板は、第１のコンデンサを形成する第１の伝導面と第２の伝導面とを含み、該第１の伝導面は、第２のコンデンサを前記第１の伝導板と共に形成し、該第２の伝導面は、第３のコンデンサを該第１の伝導板と共に形成し、コンデンサセンサの出力が、該第１、第２、及び第３のコンデンサに基づいて与えられる請求項２に記載のコンデンサセンサ。
4. 前記第１の伝導板及び前記感圧構成要素は、前記第２の伝導板の異なる側に置かれ、
   コンデンサセンサが、前記第２の伝導板上の孔を通って延び、かつ前記第１の伝導板を前記感圧構成要素に接続する中心突出部を更に有する、
   請求項３に記載のコンデンサセンサ。
5. 前記感圧構成要素の圧力変化側まで延びる空気流減衰チャネルを更に有する請求項３に記載のコンデンサセンサ。
6. 前記空気流減衰チャネルは、少なくとも部分的にコンデンサセンサの断面上を延びる請求項５に記載のコンデンサセンサ。
7. 圧力差が、コンデンサセンサを作動させた時に前記感圧構成要素の２つの側の間に発生し、前記空気流減衰チャネルは、前記圧力変化側に向けて誘導される空気流を減衰させるように構成される請求項５に記載のコンデンサセンサ。
8. 前記第１の伝導板及び前記第２の伝導板の両方が、コンデンサセンサの前記出力を供給するためにワイヤ接続される請求項３に記載のコンデンサセンサ。
9. 前記第１及び第２の伝導面の両方が、コンデンサセンサの前記出力を供給するためにワイヤ接続される請求項３に記載のコンデンサセンサ。
10. 前記第１の伝導面及び前記第２の伝導面は、隣合わせに置かれて互いから離間し、該第１及び第２の伝導面の各々が、前記第１の伝導板に面している請求項３に記載のコンデンサセンサ。
11. 前記第２の伝導面は、前記第１の伝導面を取り囲んでそこから離間するように構成され、該第１及び第２の伝導面の各々が、前記第１の伝導板に向いている請求項３に記載のコンデンサセンサ。
12. 第１及び第２のアセンブリと前記感圧構成要素とを受け入れるように構成され、空気漏れを防止するために該感圧構成要素の縁部を締結するように更に構成されたシェルを更に有する請求項３に記載のコンデンサセンサ。
13. 前記感圧構成要素は、波形膜を有する請求項３に記載のコンデンサセンサ。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のコンデンサセンサと、
    前記コンデンサセンサに結合され、かつ該コンデンサセンサの出力を受け入れて該コンデンサセンサの該受け入れた出力に少なくとも部分的に基づいて作動するように構成された制御ユニットと、
    を有する電子デバイス。
15. 前記コンデンサセンサは、感圧構成要素の圧力変化側に向けて延びるネジを通じて電子デバイスに装着され、
    前記ネジは、空気出口と前記感圧構成要素の前記圧力変化側との間の空気経路を可能にするために中空である、
    請求項１４に記載の電子デバイス。
16. 前記ネジは、電子デバイスに少なくとも１つの電気接続を確立するように更に構成される請求項１５に記載の電子デバイス。
17. 第１及び第２のアセンブリと感圧構成要素とを受け入れるように構成され、空気漏れを防止するために該感圧構成要素の縁部を締結するように更に構成されたシェルを更に有する請求項１４に記載の電子デバイス。
18. 電子喫煙デバイス、呼吸デバイス、又はマイクロホンである請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載のデバイス。
19. 電子タバコ、電子葉巻、電子パイプ、又は電子水ギセルである請求項１８に記載のデバイス。
20. 噴霧器を更に有する請求項１９に記載のデバイス。
21. 前記噴霧器は、ニコチン溶液を気化させる気化器として作用する請求項２０に記載のデバイス。
22. ニコチン溶液を気化させるための加熱要素を更に有する請求項１９に記載のデバイス。
23. 前記加熱要素は、噴霧器の一部である請求項２２に記載のデバイス。

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