JP2016533712A - 電子式蒸気供給装置 - Google Patents

Abstract

使用者による吸引を監視する圧力降下センサーまたは気流センサーと、センサーの測定値を基に吸引の開始と終了を検出する制御器とを備える電子式蒸気供給装置を提供する。制御器は、所定の時間帯（Ｔｗ）の吸引の累積時間（Ｔｉ）を監視し、累積時間（Ｔｉ）が所定の閾値（Ｔｈ）を越えた場合、本電子式蒸気供給装置をスリープモードに移行するように構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、電子式ニコチン放出装置（例えば、電子タバコ）などの電子式蒸気供給装置に関する。

電子タバコなどの電子式蒸気供給装置は、気化される液体（通常はニコチン）の容器を備えているのが一般的である。使用者が本装置を吸引するとヒーターが起動して少量の液体を気化し、これを使用者が吸引する。

英国における電子タバコの使用は急速に拡大しており、現在その使用者は百万人を越えると推定されている。

本発明は、添付の特許請求の範囲に規定されている。

一態様では、電子式蒸気供給装置を提供し、これは
供給装置を介した使用者による吸引を監視する圧力降下センサーまたは気流センサーと、
上記センサーの測定値を基に吸引の開始と終了を検出する制御器と
を備え、
上記制御器は、
所定の時間帯の吸引の累積時間を監視し、
上記累積吸引時間が所定の閾値を越えた場合に本電子式蒸気供給装置をスリープモードに移行するように構成されている。

一実施態様では、上記所定の時間帯は繰り返す時間帯（ｒｏｌｌｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）である。言い換えれば、所定の時間帯はその長さによって最後の２０、２５、３０、４５秒などである。

一実施態様では、本発明の装置がスリープモードに移行した場合、本装置をスリープモードからユーザーモード（蒸気を吸引可能な状態）に変えるには、本装置の１つ以上の構成要素を分離、再接続しなければならない。一実施態様では、本電子式蒸気供給装置は気化器と電源とを備え、ユーザーモードへの再移行には、気化器を電源から分離、再接続しなければならない。この分離、再接続は本装置の初期化の一形態と考えることができる。

別の一態様では、別の電子式蒸気供給装置を提供し、これは
供給装置を介した使用者による吸引を監視する圧力降下センサーまたは気流センサーと、
上記センサーの測定値を基に吸引の開始と終了を検出する制御器と
を備え、上記制御器は、
吸引時間を監視し
吸引時間が第１の閾値を越えた場合、
本電子式蒸気供給装置を所定時間停止し、
上記所定時間が過ぎた後に本電子式蒸気供給装置を起動し、
次の吸引時間を監視し、
上記次の吸引時間が第２の閾値を越えた場合、本電子式蒸気供給装置をスリープモードにするように構成されている。

一実施態様では、本発明の電子式蒸気供給装置は、その使用者が吸引する液体を気化する気化器と、この気化器に電力を供給する電池またはバッテリーを備える電源とを備える。スリープモードに移行後、気化器と電源の分離、再度接続によって、本装置は、気化器に電力が供給されるユーザーモード（蒸気の吸引が可能な状態）に戻ってもよい。この分離、再接続は本装置の初期化の一形態と考えることができる。

第１の閾値は第２の閾値と実質的に同じ時間でもよい。あるいは、第１の閾値は第２の閾値より大きくてもよい。あるいは、第１の閾値は第２の閾値未満でもよい。

第１の閾値および／または第２の閾値の時間は３、３．５、４、４．５、または５秒でもよい。第１の閾値および／または第２の閾値の時間は約３〜５秒、３．５〜５秒、または４〜５秒でもよい。第１の閾値および／または第２の閾値の時間は３秒より長くてもよい。他の実施態様では、第１の閾値および／または第２の閾値に他の値を用いてもよい（同じ値を用いてもよく、あるいは互いに異なる値を用いてもよい）。

一実施態様では、停止時間は３〜５秒でもよい。他の実施態様では、停止時間に他の値を用いてもよく、例えば、本装置の望ましい構成によって決められてもよい。

別の一態様では、別の電子式蒸気供給装置を提供し、これは
供給装置を介して使用者が吸引する液体を気化する気化器と、
上記気化器に電力を供給する電池またはバッテリーを備える電源と、
上記電源によって上記気化器に供給される電力の電圧値の変動をパルス幅変調方式で相殺し、使用者が吸引する蒸気の供給量をより一定にする電力調整装置とを備える。

一実施態様では、上記電力調整装置は電圧基準発生器を備え、電圧基準発生器の電圧との比較に基づいて、上記気化器に供給される電力の電圧値が決定される。

一実施態様では、上記電力調整装置は、電源の電圧を電圧基準発生器の電圧と比較する前に分圧する分圧器を備える。この分圧器は直列接続された一対の抵抗器を備えてもよい。

一実施態様では、電力調整装置はほぼ一定の電力を気化器に供給することができる。

別の一態様では、別の電子式蒸気供給装置を提供し、これは
供給装置を介した使用者による吸引を監視する圧力降下センサーまたは気流センサーと、
上記センサーの測定値を基に吸引の開始と終了を検出する制御器と
を備え、
上記制御器は、
センサーの測定値が前回測定値から第１の閾値を上回る値だけ外れたときに、吸引の開始を検出し、
センサーの測定値が前回測定値から第２の閾値を下回る値だけ外れたときに、吸引の終了を検出し、
第１の閾値は第２の閾値より大きい。

一実施態様では、上記前回測定値には周囲値が含まれ、この周囲値は定期的に更新される。一実施態様では、上記制御器は、吸引の開始を検出するとセンサーが測定値を得る頻度を上げる。一実施態様では、制御器は、吸引の開始を検出した場合、その吸引を追跡するように１つ以上のタイマーを設定する。

一実施態様では、第１の閾値は前回測定値に対する絶対差あるいは相対差のいずれでもよい。例えば、第１の閾値が前回測定値に対する絶対差である場合、この差は１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、または４５０パスカルより大きくてもよい。あるいは、この差は１５０〜４５０、２００〜４００、２５０〜３５０、あるいは３００〜３５０パスカルの範囲でもよい。第１の閾値が前回測定値に対する百分率差である場合、百分率差は前回測定値との比で０．２％、０．３％、または０．４％でもよい。他の実施態様では、この絶対差および／または相対差に他の値を用いてもよく、あるいは第１の閾値の設定に他の方法を採用してもよい。

一実施態様では、第２の閾値は前回測定値に対する絶対差あるいは相対差のいずれでもよい。例えば、第２の閾値が前回測定値に対する絶対差である場合、この差は８０、１００、または１２０パスカルより大きくてもよい。あるいは、この差は２０〜２５０、５０〜２００、または７５〜１５０パスカルの範囲でもよい。第２の閾値が前回測定値に対する百分率差である場合、百分率差は前回測定値との比で０．０８％、０．１％、または０．１２％でもよい。他の実施態様では、この絶対差および／または相対差に他の値を用いてもよく、あるいは第２の閾値の設定に他の方法を採用してもよい。

別の一態様では別の電子式蒸気供給装置を提供し、これは
供給装置を介して使用者が吸引する液体を気化する気化器と、
上記気化器に電力を供給する電池またはバッテリーを備える電源と、
上記電源から上記気化器への電力の供給を制御し、気化器に電力を供給しないスリープモードと気化器に電力を供給するユーザーモードを有し、ユーザーモード中に停止時間が所定の期間続いた場合、および／または気化器が電源から分離された場合、ユーザーモードをスリープモードに戻す制御器とを備える。

上記停止時間は、本装置の望ましい構成によって変化してもよい。例えば、停止時間は４、５、または６分より長くてもよい。他の実施態様では、停止時間に他の値を用いてもよく、例えば本装置の望ましい構成によって決めてもよい。

本装置がスリープモードにある場合、気化器と電源を分離、再度接続するか、あるいは（すでに分離済みなら）気化器と電源を再接続することによって、本装置をユーザーモードに移行してもよい。

これらの態様および他の態様は本発明の全体を読めば明らかである。したがって、本発明は特定の文節に限定されず、その範囲は本明細書全体に提示された複数の発明の組み合わせにまで及ぶ。例えば、上記の種々の態様（またはそれらの特徴）の任意の１つ以上を含む本発明に従って、電子式蒸気供給装置を提供してもよい。

本発明の一部の実施態様による電子タバコの概略（展開）図である。 本発明の一部の実施態様による図１の電子タバコの本体の主機能の構成要素の概略図である。 本発明の一部の実施態様による図１および２の電子タバコの種々の状態を示す概略図である。 本発明の一部の実施態様による図１および２の本装置の潜在的誤用を防ぐのに役立つ方法を説明するフロー図である。 本発明の一部の実施態様による図１および２の本装置の吸引の開始と終了を検出する方法を説明するフロー図である。 本発明の一部の実施態様による図１および２の本装置の吸引の開始と終了を検出する方法を説明するフロー図である。 本発明の一部の実施態様による図１および２の電子タバコの内部の電力調整装置の概略図である。 図６の電力調整装置が負荷サイクルを変更して平均電力値を一定に維持する本発明の一部の実施態様による方法を説明する図である。 本発明の一部の実施態様による電池の電圧の測定値すなわち追跡値に対する負荷サイクルの変化を示す概略のグラフである。

上記のように本発明は電子タバコなどの電子式蒸気供給装置に関する。以下の説明では全体に「電子タバコ」が用いられるが、この用語は電子式蒸気供給装置に置き換えてもよい。

図１は、本発明の一部の実施態様による電子タバコ１０の概略（展開）図（原寸比例に非ず）である。この電子タバコは、本体２０、カートリッジ３０、および気化器４０を備える。カートリッジは、ニコチンの容器を含む内方チェンバーと、マウスピース３５とを含む。カートリッジ内の容器は発泡体または任意の他の構造でよく、ニコチンを気化器に供給するまで保持する。本体２０は、電子タバコ１０に電力を供給する充電式電池またはバッテリーと、電子タバコ全体を制御する回路基板とを備える。気化器４０はニコチンを気化するヒーターを備え、少量のニコチンをカートリッジ内の容器からヒーターの加熱場所またはその近傍に運ぶ芯または類似装置をさらに備える。ヒーターが回路基板で制御されてバッテリーから電力を受け取ると、ヒーターは芯のニコチンを気化し、この蒸気がマウスピース経由で使用者に吸引される。

本体２０および気化器４０は互いに着脱自在であり、装置１０の使用中は、例えばネジまたは差し込み方式（図１に４１Ａおよび２１Ａで概略を示す）で一体に接続されている。本体と気化器の接続によって２者間の機械的および電気的接続が得られる。本体と気化器が分かれているとき、本体の気化器との接続に使われていた電気的接続２１Ａは、充電器（図示せず）に接続するソケットとしても機能する。充電器の他端をＵＳＢソケットに差し込んで電子タバコの本体の電池を充電することができる。他の実施例では電子タバコは電線を備え、電気的接続２１ＡとＵＳＢソケットを直接接続してもよい。

本体には空気取り入れ用の穴（図１には図示せず）が１つ以上設けられている。これらの穴は空気通路から本体内を通って、接続部２１Ａの一部である空気出口に繋がっている。この穴はさらに空気通路に繋がり、気化器４０およびカートリッジ３０を通ってマウスピース３５に至る。カートリッジ３０および気化器４０は、使用中は接続部４１Ｂおよび３１Ｂ（図１に概略図示）で接続されている。上記のように、カートリッジはニコチン容器を含むチェンバーと、マウスピースとを備える。使用者がマウスピース３５から吸引すると、１つ以上の空気穴から空気が本体２０に吸入される。この気流（すなわち結果的に圧力変化）が圧力センサーで検出され、ヒーターが起動してカートリッジのニコチンを気化する。気流は本体から気化器を通過してニコチン蒸気と混ざり、気流とニコチン蒸気が混ざってカートリッジ内を通過し、マウスピース３５から使用者に吸引される。供給用ニコチンが吸い尽くされたら、カートリッジ３０を気化器４０から取り外して廃棄してもよい（その後別のカートリッジに取り替える）。

当然のことながら図１に示した電子タバコ１０は例示であって、種々の他の実施例を採用することができる。例えば一部の実施態様では、カートリッジ３０と気化器４０を単独のユニット（一般にカトマイザー（ｃａｒｔｏｍｉｓｅｒ）と呼ばれる）として提供してもよく、充電設備は、補助電源またはその他の電源、例えば自動車の紙巻きタバコ用点火装置などに繋ってもよい。

図２は本発明の一部の実施態様による図１の電子タバコ１０の本体２０の主機能の構成要素の概略図である。これら構成要素は、本体２０内の回路基板に取り付けられていてもよく、あるいは一部の実施態様では、これら構成要素の１つ以上は具体的な構成によっては、回路基板に物理的に取り付けられるのではなく本体に収容されて回路基板と連動して作動してもよい。

本体２０はセンサーユニット６１を備える。センサーユニット６１は、本体２０内を空気取り入れ口から空気出口（気化器）まで通る空気通路内あるいはその近傍に配置されている。センサーユニットは圧力センサー６２と温度センサー６３を（同じく空気通路内またはその近傍に）備える。本体はさらに、ホール効果センサー５２と、電圧基準発生器５６と、小型スピーカー５８と、気化器４０またはＵＳＢ充電器との接続用の電気ソケットすなわち接続部２１Ａとを備える。

マイクロ制御器５５はＣＰＵ５０を備える。一般にＣＰＵ５０および他の電子式構成要素（圧力センサー６２など）の動作は少なくとも部分的に、ＣＰＵ上（または他の構成要素上）で作動するソフトウェアプログラムによって制御される。そのようなソフトウェアプログラムはＲＯＭなどの不揮発性メモリーに保存されていてもよい。不揮発性メモリーはマイクロ制御器５５に一体化されていても、独立構成要素として設けられていてもよい。ＣＰＵは必要時にＲＯＭに作用して個々のソフトウェアプログラムを読み込んで実行してもよい。マイクロ制御器５５は適切な通信インタフェース（および制御ソフトウェア）も備え、必要時に圧力センサー６２など本体１０内の他の装置と通信を行う。

ＣＰＵはスピーカー５８を制御し、電池残量低下の警報など電子タバコ内の状況すなわち状態を示す音声出力を発生させる。別の状態すなわち状況を知らせる別の信号を発生させてもよく、これらは、複数の音色または種々の音程および／または長さのビープ音を利用してもよく、および／またはそのようなビープ音または音色を複数発生させてもよい。

上記のように、電子タバコ１０は空気通路を備え、この空気通路は空気取り入れ口から電子タバコ内を通り、圧力センサー６２とヒーター（気化器内）を通過してマウスピース３５に達する。結果、使用者が電子タバコのマウスピースを吸引すると、ＣＰＵ５０はそのような吸引を圧力センサーの情報を基に検出する。検出すると、ＣＰＵはバッテリーまたは電池５４からヒーターに電力を供給し、芯のニコチンを加熱し気化させて使用者に吸引させる。

図３は、本発明の一部の実施態様による図１および２の電子タバコ１０の種々のモードを示す概略図である。本装置は３つのモードを有する、すなわち、シェルフモード３０１、スリープモード３０２、およびユーザーモード３０３である。これら異なるモードがあることの理由の１つは電池寿命の延長である。すなわちシェルフモードはスリープモードより電池の電力の使容量が少なく、つまりユーザーモードより電池の電力の使容量が少ない。所定の起動信号に従い、ホールセンサー５２はシェルフモードからスリープモードへの切り替えを担当し、ＣＰＵ５０は一般に装置のスリープモードとユーザーモードの切り替えを担当する（およびその逆）。これらモード変化を、スピーカー５８からの適切なビープ音または音色で確認できるようにしてもよい。

本装置が初期の梱包状態（図示せず）のとき、本装置はシェルフモードにある。つまり顧客（最終使用者）が本装置を購入する前はシェルフモードである。シェルフモードの本装置は、ホール効果センサー５２を除きほぼ停止しており、非常に僅かな電流（一部の実施例では約３マイクロアンペア）しか流れない。電池５４の容量は一般に１００ミリアンペア時を越えるため、本装置はシェルフモードで最長４年以上給電される。

梱包のホールセンサーの傍に磁石が配置されている。本装置が梱包から取り出されるときに本装置が磁石から離れるため磁界の変化（減少）が生じ、これをホールセンサーが検出する。一実施態様では、ホールセンサー５２がこの変化に応答し、電力がマイクロ制御器５５に供給されることによって操作可能状態になる。これによって本装置はシェルフモード３０１からスリープモード３０２に切り替わる。ただし、一旦本装置のスイッチが入ってシェルフモードでなくなっても、特定の実施例によっては、磁石を含む梱包に本装置を戻せば、本装置をシェルフモードに戻すことができる。

本体はコンデンサー（図２には図示せず）をさらに備える。コンデンサーは電気ソケットすなわち接続部２１Ａに電気的に接続されている。最初の梱包状態では、気化器４０と本体２０は分離されている。本体２０が気化器（またはＵＳＢ充電器）に接続されていないこの構成では、電気ソケット２１Ａのコンデンサーに繋がった回路は開放されており、コンデンサーの充電量はかなり長期間維持される。しかしながら、気化器４０が電気ソケット２１Ａに接続されると導通経路が形成され、ここからコンデンサーは急速に放電する。

使用者が本装置を操作したいとき、気化器を本体に接続する。スリープモードで２秒ごとに、ＣＰＵはコンデンサーを充電する準備をする。コンデンサーが瞬時（１秒未満のほんの短時間）に放電した場合、ＣＰＵは本体が気化器に接続されたと判断して、本装置をスリープモード３０２からユーザーモード３０３に切り替える。あるいは、コンデンサーが所定時間（２秒未満）放電しない場合、本体と気化器はまだ接続されていないことになり使用者は本装置を操作することができない。後者の場合、ＣＰＵは本装置をスリープモードにしたままコンデンサーの充電を再度２秒待ち、気化器が接続されたか改めて試験する。

当然のことながらこの２秒間によって、（ｉ）コンデンサーの頻繁な充電（電池寿命を短縮する）が回避され、（ｉｉ）使用者が（気化器を本体に接続して）本装置の使用準備をし、次いで吸引までに本装置が確実に起動して気化ニコチンが供給されるようにすること、の２つが両立される。別の実施例では、本装置の特性や意図した使用方法によって他の時間を採用してもよい。

本装置をユーザーモード３０３からスリープモード３０２に戻すためにＣＰＵ５０に行う手段すなわち入力には様々なものがある。入力の１つは、使用者が気化器４０を本体２０から分離したかどうかである。一般的にこれは使用者が電子タバコ１０の使用をひとまず終了したことを示す。別の入力は、使用者が所定時間、例えば５分間、吸引していないことである（そのような吸引の検出方法は後述）。これによって容易、確実に、本装置を過度に長く起動したままにしないようにできる。例えば使用者が本装置を使用中、他に気を取られて本体を気化器から外さずに別の用事でその場を離れるという状態を確実に避けることができる。気化器が本体に接続されたままＣＰＵが本装置をスリープモード３０２に移行した場合にユーザーモード３０３に戻るには、使用者はまず気化器を本体から分離し、再度気化器を本体に接続しなければならない。（これは本装置の初期化の一形態と考えることができる）。本装置をスリープモードにしてその所定時間だけスリープモードにすれば、電力消費が減るとともに他人が本装置を使わないようにすることにもなる。

本装置の潜在的誤用を防ぐために、ユーザーモード３０３からスリープモード３０２に切り替える別の入力が提供される。そのような入力の１つは、所定の時間帯（Ｔｗ）の総吸引時間（Ｔｉ）を監視することである。Ｔｉの値が異常に長い場合、ＣＰＵは本装置をスリープモードに移行する。一部の実施例では、Ｔｗは例えば３０秒、４０秒、または５０秒に固定されている。総累積吸引時間（Ｔｉ）がこの時間帯に所定の閾値（Ｔｈ）（１０または２０秒）を越えた場合、スリープモードが起動する。例えば、連続４０秒（時間帯Ｔｗを示す）中の吸引時間（Ｔｉ）が１５秒の閾値（Ｔｈ）を越えた場合、本装置はスリープモードに移行してもよい。

この入力を観察する１つの方法は、本装置の複数回の吸引（パフ）に相当する時間内の使用を累積して調べて使用平均値（Ｔｉ／Ｔｗ）を監視し、この平均値が所定の閾値（Ｔｈ／Ｔｗ）を越えた場合に潜在的誤用を告知することである。当然だが、他の実施例では別の方法を採用して、使用平均値または使用累積値が潜在的誤用にあたるか判定し、それに応じて入力としてもよい。

図４のフロー図に、一部の実施態様の本装置の潜在的誤用を防ぐのに役立つ別の入力が説明される。この処理は一般にはＣＰＵ５０が管理し、まず吸引開始を検出し（４０５）、タイマーをゼロから始動する（４１０）。次にＣＰＵは２つの入力候補、すなわち（ａ）吸引の終了の検出（４２０）あるいは（ｂ）タイマーが第１の所定の閾値に達する（４１０）（３、３．５、または４秒）のうちの一方を待つ。タイマーが閾値に達する前に吸引が終了した場合、処理は終了し、追加操作はないが（４３９）、累積使用情報を更新する（４３０）。そして次の吸引の処理が図４のフロー図の最初（４０１）から再開する。

しかし、吸引の終了を検出する前にタイマーが第１の所定の閾値に達した場合、ＣＰＵはヒーターへの電力を切断してニコチン蒸気の供給を自動的に遮断する。これによって使用者は、本装置からニコチン蒸気をさらに吸引することはできなくなる。またＣＰＵはタイマーを再度起動して第２の所定時間すなわち遅延時間（これは第１の所定の閾値と同じでもよい）、例えば３、３．５、または４秒待つ。この間ＣＰＵは本装置を事実上停止状態にする（４５０）。この間は使用者が吸引してもニコチン蒸気を作る入力にならない（本装置の通常動作とは異なる）。上記所定時間に相当する時間が経過した後、起動しているＣＰＵは本装置を再度起動する（４５５）。ここで通常動作が再開し、使用者の吸引はＣＰＵの入力となり、ヒーターが起動してニコチン蒸気が作られる。しかしそのような追加吸引を検出した場合（４６０）、ＣＰＵはタイマーを再起動し（４６５）、この追加の吸引時間が第２の所定の閾値（第１の所定の閾値と同じでもよい）、例えば３、３．５秒、または４秒を超過したか判定する（４７０）。この判定は第１の吸引の状況と類似であり、ＣＰＵは待機したまま吸引の終了（４８０）あるいはタイマーが第２の所定の閾値に達する（４７０）のうちのどちらが先に起きるか観察する。前者が最初に起きた場合、追加の吸引時間は第２の所定の閾値内である。その場合、処理は終了し追加動作は無く、累積使用情報を更新し（４３０）、次の吸引の処理が図４のフロー図の最初から再開する。

しかしながら、吸引の終了前にタイマーが第２の所定の閾値に達した場合、それは誤用を示すと見なす。なぜなら、連続して２回の行われた吸引がそれぞれの閾値を越えているからである。この状態の場合、ＣＰＵは本装置をスリープモードに戻す（４７５）。当然のことながらこの状態で本装置をさらに操作することはできず、気化器４０を本体２０から取り外し再接続することによって本装置がユーザーモードに復帰するまでこの状態は続く。

図４の処理は、本装置の潜在的誤用の防止に二重の措置で役立つ。１つは１回の時間が長過ぎる吸引の制限（本装置が再度使用可能になるまでの第２の所定時間に相当する強制停止時間）、もう１つは時間が長過ぎる第１の吸引の直後に時間が長過ぎる第２の吸引が続くことの制限（すなわち、本装置を再度使用可能になる前に、気化器と本体の分離、再接続の強制的要件）である。

ある実施態様では、図４の操作は本装置の潜在的誤用の防止に役立つだけでなく、ＣＰＵ５０がヒーターに電力を連続供給する時間を第１の所定の閾値以下に制限し、過熱防止にも役立つ。この制限がなければ上記過熱が発生する可能性がある。例えば、本装置が使用者の吸引の終了の検出に失敗した場合あるいは本装置がやや長い吸引に似た環境に置かれた場合に、上記の過熱が生じる可能性がある。

図５は、本発明の一部の実施態様による図１および２の本装置の吸引の開始と終了を検出する方法を説明するフロー図である。この方法は本装置がユーザーモードになると開始する（５０１）。ＣＰＵが圧力センサーから１秒間に複数回（例えば、５、８、９、１０、または１２回）圧力測定値を得る（５１０）。一部の実施例では、圧力センサーおよび温度センサーは組み合わせられた１つの装置として設けられる（集積回路装置）。これによって圧力センサーは圧力測定値を一定の温度値に調整することができ、ＣＰＵに供給される圧力測定値の、温度変動に起因する圧力変化を除去（少なくとも低減）することができる。別の実施例では、圧力と温度の測定値は別々にＣＰＵに提供され、ＣＰＵが圧力測定値を独自に調節または修正して温度がどのように変化しても許容可能にしてもよい。他の実施例では、温度センサーが無い場合があり、その場合、圧力測定値はそのまま使用され、温度変化があっても相殺されない。

第１の圧力測定値を得た後は、この値を周囲圧力値として保存する（５１５）。ＣＰＵはタイマーＴ１も起動する（５２０）。このタイマーは所定時間、例えば２、３、または４秒後に終了する。ここでＣＰＵは２つの事象のうちの１つを待つ。第１の事象はタイマーの終了（５３５）である。その場合、ＣＰＵは周囲圧力値を最新の圧力測定値に更新（５３０）し、タイマーを初期値に戻し（５２０）、この工程を繰り返す。その結果他の操作は無く、ＣＰＵはタイマーＴ１の上記所定時間に対応した一定間隔で周囲圧力を更新する。さらにＣＰＵは、新しく検出した各圧力測定値（継続的に得られる（５４０））を、保存された最新の周囲圧力値と比較する（５４５）。新しい圧力測定値が、保存されている周囲圧力値より第１の所定量（閾値ＴＨ１）を越えて下回る場合、第２の事象すなわち吸引開始の検出になる（５５０）。なお、第１の所定量（閾値ＴＨ１）は、周囲圧力に対する絶対差あるいは相対差のいずれで規定してもよい。例えば、具体的な装置によるが、第１の所定量は、２００、３００、または４００パスカル（の１つ）の圧力降下の場合や、あるいは（保存された）周囲値との比で０．２％、０．３％、または０．４％の百分率降下の場合がある。

一実施例では、操作５３０で周囲圧力値が更新されるたびに、本装置は第１の所定量（閾値ＴＨ１）を差し引いた周囲圧力値を基に第１の入力圧力値を決定する。操作５４０での検出圧力がこの第１の入力圧力値を下回るかどうか操作５４５の吸引開始の検出試験で調べることができる。下回る場合、検出圧力は閾値ＴＨ１よりも大きな圧力降下であり、操作５４５の結果は肯定になり、吸引開始を示す。この方法の１つの利点は、吸引開始の検出のために、検出圧力と第１の入力圧力を迅速かつ簡単に直接比較できることである。他の実施例では、異なる方法でこの検出を行ってもよい。ただし最終結果は同じである。例えば、各検出圧力をまず現在の周囲圧力から差し引き、この差し引きの結果が閾値Ｔ１より大きければ、吸引の開始が検出される。

操作５４５で最新の周囲値からの圧力降下が第１の所定量（ＴＨ１）を越えた場合、ＣＰＵは吸引が開始されたと判断する。するとＣＰＵは気化器に電力を供給して芯のニコチンを気化し、吸引による気流に混入する。さらにＣＰＵは、圧力センサーの測定値を得る頻度を例えば１秒あたり２０〜３０回に上げ（５７５）、１つ以上のタイマーを起動して上記監視（図４参照）を実行させ、この特定の吸引時間を追跡するとともに、規定の時間帯（Ｔｗ）の使用の累積値を更新する。またＣＰＵは、タイマーＴ１が終了するごとに周囲圧力値を更新し（５６５）、タイマーを適切に初期値に戻す（５７０）、ということを続ける。

圧力センサーの測定値が最新の保存周囲圧力値から第２の所定量（閾値ＴＨ２）内に戻った場合、ＣＰＵは吸引が終了したと判断する（５８０）。第１の所定量（ＴＨ１）と同様、第２の所定量（ＴＨ２）は周囲圧力に対する絶対差または相対差として規定されてもよい。例えば、具体的な装置によるが、第２の所定量は８０、１００、または１２０パスカル（の１つの）圧力降下の場合や、あるいは０．０８％、０．１％、または０．１２％の百分率降下の場合がある。第１の所定量（ＴＨ１）と同様、一部の実施例では、操作５３０で周囲圧力値が更新されるたびに、本装置は第２の所定量（閾値ＴＨ２）を差し引いた周囲圧力値を基に第２の入力圧力値を決定してもよい。操作５７５での検出圧力がこの第２の入力圧力値より高いかどうかを操作５８０の吸引開始の検出試験で調べることができる。高い場合、検出圧力は閾値ＴＨ２より小さい圧力降下であり、操作５８０の結果は肯定となり、吸引の終了を示す。吸引の終了を判断した場合（５８５）、ＣＰＵはヒーターへの電力を遮断し、上記工程の監視に使用した全てのタイマーを初期値に戻すことができる。

（ｉ）吸引の開始および（ｉｉ）吸引の終了の判断が２つの異なる閾値（ＴＨ１、ＴＨ２）を有することにより、吸引が現在進行中か否かを判断するのに閾値が１つしかない場合よりも、大きな適応性と信頼性が得られる。詳細には、吸引の開始を判断する閾値を若干大きくすることができる（周囲圧力からの降下が大きいことに対応）。このようにすると吸引検出の安定性が改善される（例えば、不要な過熱ならびに電池の電力および容器内ニコチンの消費に繋がる環境条件の変化による好ましくない入力に対抗できる）。同様に、吸引の終了（周囲圧力からの降下が小さい）の判断の閾値を小さくすることで、実際の吸引長さの測定が改善され、本装置の上記の潜在的誤用の監視に役立つ。例えば、吸い込み（吸引）の後半は周囲圧力からの降下が小さくなる傾向があることが分かっているため、第２の閾値（ＴＨ２）（周囲圧力からの小さな降下に対応）が第１の閾値（ＴＨ１）より小さくできなければ、使用者が実際には小さな圧力降下しか生じない程度に本装置をまだ吸引しているのに、本装置は吸引が終了したと判断し易い。

図２に説明しているように、図１および２の電子タバコ１０は充電式電池５４から電力が供給される。実際にはそのような電池の電圧出力は放電するに従って低下する傾向がある。例えば、完全充電時の約４．２Ｖが、完全放電の直前には約３．６Ｖまで低下する。所定の過熱抵抗器Ｒによる電力出力はＶ^２／Ｒとなるため、電力出力には一般に、最後（電圧３．６Ｖ時）の運転電力出力は初期電力出力（電圧４．２Ｖ時）の７３％しかないというような低下があることが示唆される。電池５４によって気化器４０のヒーターに供給される電力がこのように変化すると、気化されるニコチン量（つまり使用者に吸引される量）に影響を与えるかもしれない。

図６は、本発明の一部の実施態様による図１および２の電子タバコ用の電力調整装置の一部の概略図である。電力調整装置は電圧基準器５６を備え、充電式電池５４の出力電圧（Ｖｃ）が変動しても一定値の（既知）出力電圧（Ｖｒ）を出力する。電力調整装置は、２つの抵抗器Ｒ１、Ｒ２を備える分圧器をさらに備え、出力電圧（Ｖｃ）を受け、これを抵抗器Ｒ１およびＲ２の相対的大きさ（抵抗値）に応じた既知の方法で分圧する。分圧器６１０の中間点で出力電圧（Ｖｄｉｖ）を取り出す。

ＣＰＵ５０は分圧器から電圧Ｖｄｉｖを受け取り、電圧基準器５６から基準電圧（Ｖｒ）を受け取る。ＣＰＵはこれら２つの電圧を比較し、Ｖｒを基にＶｄｉｖを判定することができる。さらにＲ１とＲ２の（相対的）抵抗値が分かっていれば、ＣＰＵはさらにＶｄｉｖから電池の出力電圧（Ｖｃ）を判定することができる。したがってこのようにすることによって、ＣＰＵは電池５４が放電するときの電圧出力（Ｖｃ）の変動を測定（追跡）することができるようになる。

図７ＡＢには、本発明の一部の実施態様における電子タバコ１０の電力調整装置が電圧変動を相殺する方法が説明されており、ある様式のパルス幅変調方式が用いられている。ＣＰＵ５０は気化器４０のヒーターに電力を連続的に供給するのではなく、一定間隔の一連のパルスで供給し、現実には長方形または正方形の波形で供給する。各パルスの「入り」時間をＤｐとし、１つのパルスが時間Ｄｐ（パルス間隔または間隔時間と呼ぶ）毎に供給されるとすれば、パルス継続時間のパルス間隔時間に対する比すなわちＤｐ／Ｄｉが負荷サイクルとして分かる。Ｄｐ＝Ｄｉなら、負荷サイクルは１（すなわち１００％）であり、ＣＰＵは実質的に連続的に電圧を供給する。しかしながら、負荷サイクルが１未満なら、ＣＰＵは電力を供給する時間帯と供給しない時間帯とを交互に切り替える。例えば、負荷サイクルが６５％なら、各電圧パルスの継続時間は間隔時間の６５％であり、間隔時間の残り３５％は電圧（すなわち電力）がゼロである。

負荷サイクルが１（すなわち連続供給）の電力Ｐを供給する信号値を考えると、負荷サイクルが１未満の場合に供給される平均電力量は、Ｐに負荷サイクルを乗じて得られる。つまり、負荷サイクルが（例えば）６５％なら有効電力率はＰの６５％になる。

図７Ａは２つの異なる方形波を一方は実線で他方は破線で説明している。両者共にパルス間隔すなわち時間（Ｄｉ）は同じである。実線で示した出力はパルス継続時間（幅）がＴ１であり、「入り」のときの電力出力すなわち一時的な電力値はＰ１である。この実線出力の負荷サイクルはＴ１／Ｄｉであり、Ｐ１×Ｔ１／Ｄｉの平均電力出力が得られる。同様に、破線で示した出力はパルス継続時間（幅）がＴ２であり、「入り」のときの一時的な電力出力はＰ２である。この実線出力の負荷サイクルはＴ２／Ｄｉであり、Ｐ２×Ｔ１／Ｄｉの平均電力出力が得られる。

図７Ａには平均電力出力（Ｐ（平均））が点線で示されており、両出力（実線と破線）とも同じである。これは（Ｐ１×Ｔ１／Ｄｉ）＝（Ｐ２×Ｔ１／Ｄｉ）であることを意味する。言い換えれば、パルス間隔（Ｄｉ）が一定に維持されるとすれば、Ｐ×Ｔが一定であるようにパルス継続時間（Ｔ）が（一時的な）電力出力（Ｐ）と反比例して変化すれば、平均電力出力は一定である。

本発明の一部の実施態様では電子タバコ１０の電力調整装置は、図７Ａに示すようなパルス幅変調方式を実行して気化器のヒーターにほぼ一定値の電力を供給する。このようにするとＣＰＵ５０は、図６の電力調整装置によって電池５４の最新の電圧出力値を追跡することができるようになる。ＣＰＵはこの測定した電圧出力値を基に、気化器のヒーターへの電力の制御に適切な負荷サイクルを設定して、電池５４の電圧出力値の変動を相殺し、気化器のヒーターにほぼ一定の（平均）電力値を供給する。なお、パルス間隔は十分に短く、ヒーターの熱的応答時間よりかなり短いように（一般に＜＜１秒）選ばれる。言い換えれば、各パルスの「オフ」部分はこの時間でヒーターが著しく冷えることがないよう十分に短い。したがって実際には、ヒーターの熱出力は平均入力電力を基にした単独パルス間隔の時間内で著しく変動せず、ニコチン気化用の熱源が安定する。

図７Ｂには、負荷サイクルと（測定された）電圧出力値との概略の関係が説明されている。電池５４がその最低出力電圧（３．６Ｖ）を供給するとき、負荷サイクルは１に設定される（可能な最大値）。電池５４が最大出力電圧（４．２Ｖ）を供給するとき、負荷サイクルは最大０．７３に設定される。また図７Ｂには、中間電圧の負荷サイクルも概略説明されており、負荷サイクル（一定のパルス間隔に対するパルス継続時間に等しい）が電力出力と反比例して変化（ヒーターの抵抗値が固定の場合Ｖ^２に比例）するようになっている。当然のことながら図７Ｂに示す電圧に対する負荷サイクルのこの詳細な変化は単なる例示であって、任意の所与の実施例によって変化してもよい。

上記のパルス幅変調方式の結果、ＣＰＵ５０は、電池５４の出力電圧値が変動しても、電池５４から気化器のヒーターに供給される平均電力出力をほぼ一定値に維持することができる。これによってさらに安定した加熱効果が容易に得られ、その結果ニコチン気化量ひいては使用者の吸引量がより安定する。

本明細書で説明した電子タバコは３つの着脱部分すなわち本体、カートリッジ、および気化器を備えるが、当然のことながら他の電子タバコは異なる数の部分を備えてもよい。例えば、一部の電子タバコは単独の（単体）完結した装置として供給されて別々の部分に分離することはできなくてもよく、他の電子タバコは２つの部分を備え、実際には本明細書で説明した気化器を液体容器と接続してカトマイザーを形成してもよい。また、本明細書で説明した電子タバコは複数の特徴を備える。例えば、電力値をより安定させるパルス幅変調方式、吸引時間を信頼性高く監視する閾値設定、累積吸引の監視および／または長過ぎる連続吸引を調べて誤用を防ぐ、および停止時間の後にスリープモードに戻って本装置を保護するなどの特徴がある。しかし当然のことながら一部の電子式蒸気供給装置はこれらの一部（または１つ）だけを有してもよく、希望に応じてどのような組み合わせで有してもよい。

種々の事項に取り組み本技術を進歩させるため、本発明は種々の実施態様を例示するが、特許請求の範囲に記載の発明を実践することができる。本発明の利点および特徴は実施態様の単なる代表例であって包括的なものではなく、および／または排他的なものでもない。これらは特許請求された本発明の理解を助け、教示するためだけに提供されている。当然だが、本発明の利点、実施態様、実施例、機能、特徴、構造、および／または他の側面は、本発明を特許請求の範囲で規定されたようにまたは特許請求の範囲の均等物に制限するものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく他の実施態様を利用し改良を加えてもよいと考えるべきである。種々の実施態様は、開示された要素、構成要素、特徴、部品、工程、手段、本明細書に具体的に説明された以外のものを適切に備えても、それらのみで構成されても、実質的にそれらのみで構成されても、それらを種々に組み合わせてもよい。本発明には、現在特許請求されてはいないが将来請求される可能性がある他の発明も含まれる。

Claims (37)

1. 電子式蒸気供給装置であって、
   この供給装置を介した使用者による吸引を監視する圧力降下センサーまたは気流センサーと、
   前記センサーの測定値を基に前記吸引の開始と終了を検出する制御器と
   を備え、
   前記制御器は、
   所定の時間帯（Ｔｗ）の前記吸引の累積時間（Ｔｉ）を監視し、
   前記累積時間（Ｔｉ）が所定の閾値（Ｔｈ）を越えた場合本電子式蒸気供給装置をスリープモードに移行するように構成されている電子式蒸気供給装置。
2. 前記所定の時間帯（Ｔｗ）は一定の時間であることを特徴とする請求項１記載の電子式蒸気供給装置。
3. 前記所定の時間帯（Ｔｗ）は繰り返す時間帯であることを特徴とする請求項１記載の電子式蒸気供給装置。
4. 前記制御器はさらに、
   前記吸引時間を監視し、
   前記吸引時間が第１の閾値を越えた場合、
   本電子式蒸気供給装置を所定時間だけ停止し、
   前記所定時間が経過した後に本電子式蒸気供給装置を起動し、
   次の前記吸引時間を監視し、前記次の吸引時間が第２の閾値を越えた場合、
   本電子式蒸気供給装置を前記スリープモードに移行するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
5. 電子式蒸気供給装置であって、
   この供給装置を介した使用者による吸引を監視する圧力降下センサーまたは気流センサーと、
   前記センサーの測定値を基に前記吸引の開始と終了を検出する制御器と
   を備え、
   前記制御器は、
   吸引時間を監視し
   前記吸引時間が第１の閾値を越えた場合、
   本電子式蒸気供給装置を所定時間だけ停止し、
   前記所定時間が経過した後に本電子式蒸気供給装置を起動し、
   次の前記吸引時間を監視し、前記次の吸引時間が第２の閾値を越えた場合、
   本電子式蒸気供給装置をスリープモードに移行するように構成されている、電子式蒸気供給装置。
6. 前記第１の閾値は前記第２の閾値と実質的に同じ時間であることを特徴とする請求項４または５記載の電子式蒸気供給装置。
7. 前記第１の閾値は３〜５秒であることを特徴とする請求項４乃至６いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
8. 前記第２の閾値は３〜５秒であることを特徴とする請求項４乃至７いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
9. 前記停止時間は３〜５秒であることを特徴とする請求項４乃至８いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
10. 前記制御器はさらに、
    前記センサーの測定値が前回測定値から第１の閾値を上回る値だけ外れたときに、前記吸引の開始を検出し、
    前記センサーの測定値が前記前回測定値から第２の閾値を下回る値だけ外れたときに、前記吸引の終了を検出する
    ように構成されており、
    前記第１の閾値は前記第２の閾値より大きいことを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
11. 電子式蒸気供給装置であって、
    この供給装置を介した使用者による吸引を監視する圧力降下センサーまたは気流センサーと、
    前記センサーの測定値を基に前記吸引の開始と終了を検出する制御器と
    を備え、
    前記制御器は、
    前記センサーの測定値が前回測定値から第１の閾値を上回る値だけ外れたときに、前記吸引の開始を検出し、
    前記センサーの測定値が前記前回測定値から第２の閾値を下回る値だけ外れたときに、前記吸引の終了を検出するように構成されており、
    前記第１の閾値は前記第２の閾値より大きい、電子式蒸気供給装置。
12. 前記前回測定値は定期的に更新される周囲値を含むことを特徴とする請求項１０または１１記載の電子式蒸気供給装置。
13. 前記制御器は、吸引の開始を検出した場合に前記センサーが測定値を得る頻度を上げることを特徴とする請求項１０乃至１２いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
14. 前記制御器は、吸引の開始を検出した場合、この特定の吸引の前記時間を追跡するように１つ以上のタイマーを設定することを特徴とする請求項１０乃至１３いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
15. 前記第１の閾値は前記前回測定値に対する絶対差あるいは相対差のいずれでもよいことを特徴とする請求項１０乃至１４いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
16. 前記第１の閾値は前記前回測定値に対する絶対差であって、例えば２００、３００、または４００パスカル（の１つ）の圧力降下であることを特徴とする請求項１５記載の電子式蒸気供給装置。
17. 前記第１の閾値は前記前回測定値に対する百分率差であって、例えば、前記前回測定値に対する０．２％、０．３％、または０．４％の百分率降下であることを特徴とする請求項１５記載の電子式蒸気供給装置。
18. 前記第２の閾値は前記前回測定値に対する絶対差あるいは相対差のいずれでもよいことを特徴とする請求項１０乃至１７いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
19. 前記第２の閾値は前記前回測定値に対する絶対差であって、例えば、８０、１００、または１２０パスカル（の１つ）の圧力降下であることを特徴とする請求項１８記載の電子式蒸気供給装置。
20. 前記第２の閾値は前記前回測定値に対する百分率差であって、例えば、前記前回測定値に対する０．０８％、０．１％、または０．１２％の百分率降下であることを特徴とする請求項１８記載の電子式蒸気供給装置。
21. 本装置がスリープモードになった場合、スリープモードからユーザーモードに移行するためには、本装置の１つ以上の構成要素を分離、再接続しなければならないことを特徴とする請求項１乃至２０いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
22. 使用者が吸引する液体を気化する気化器と、前記気化器に電力を供給する電池またはバッテリーを備える電源とを備え、スリープモードに移行した後にユーザーモードに移行し、それによって前記気化器に電力が供給され、前記移行は前記気化器と前記電源の分離、再度接続によって起こることを特徴とする請求項２１記載の電子式蒸気供給装置。
23. 使用者が吸引する液体を気化する気化器と、
    前記気化器に電力を供給する電池またはバッテリーを備える電源と、
    前記電源によって前記気化器に供給される前記電力の電圧値の変動をパルス幅変調方式で相殺し、それによって、前記使用者が吸引する前記気化された液体の出力量をより一定にする電力調整装置とを備える電子式蒸気供給装置。
24. 前記電力調整装置は電圧基準発生器を備え、前記気化器に供給される前記電力の前記電圧値は、前記電圧基準発生器の電圧との比較に基づいて決定されることを特徴とする請求項２３記載の電子式蒸気供給装置。
25. 前記電力調整装置は、前記電圧基準発生器の前記電圧との前記比較の前に、前記電源の前記電圧を分圧する分圧器を備えることを特徴とする請求項２３または２４記載の電子式蒸気供給装置。
26. 前記分圧器は直列接続された一対の抵抗器を備えることを特徴とする請求項２５記載の電子式蒸気供給装置。
27. 前記２つの抵抗器は、それらの抵抗値の比が温度に対し比較的安定するように釣り合わせられていることを特徴とする請求項２６記載の電子式蒸気供給装置。
28. 前記電池またはバッテリーの出力作動電圧が最低値のとき、前記パルス幅変調方式は負荷サイクルが１であることを特徴とする請求項２３乃至２７いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
29. 前記電力調整装置は前記気化器にほぼ一定値の電力を提供することができることを特徴とする請求項２３乃至２８いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
30. 請求項２３乃至２９いずれか１項記載の本電子式蒸気供給装置の特徴をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至２２いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
31. 使用者が吸引する液体を気化する気化器と、
    前記気化器に電力を供給する電池またはバッテリーを備える電源と、
    前記電源による前記気化器への前記電力供給を制御し、前記気化器に電力を供給しないスリープモードと前記気化器に電力を供給するユーザーモードを有し、前記ユーザーモード中に停止時間が所定の期間続いた場合、および／または前記気化器が前記電源から分離された場合、前記ユーザーモードを前記スリープモードに戻す制御器とを備える電子式蒸気供給装置。
32. 前記制御器は、前記ユーザーモード中の停止時間が所定の長さ、例えば４分を超えた場合、前記ユーザーモードから前記スリープモードに戻ることを特徴とする請求項３１記載の電子式蒸気供給装置。
33. 前記気化器と前記電源の分離および再接続によって、前記制御器はユーザーモードに移行することを特徴とする請求項３１または３２記載の電子式蒸気供給装置。
34. 前記気化器が前記電源から分離された後、前記制御器は前記ユーザーモードから前記スリープモードに戻ることを特徴とする請求項３１乃至３３いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
35. 前記気化器と前記電源の再接続によって、前記制御器は前記ユーザーモードに移行することを特徴とする請求項３４記載の電子式蒸気供給装置。
36. 請求項３１乃至３５いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置の特徴をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３０いずれか１項記載の電子式蒸気供給装置。
37. 実質的に本特許請求の範囲に規定された電子式蒸気供給装置。

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