JP2019216731A - 電子蒸気供給装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部システムと通信を行うための電子タバコ用のインターフェースが改良された、電子ニコチン送出装置(例えば、電子タバコ)などの電子蒸気供給装置を提供する。【解決手段】電子蒸気供給装置10は、電子蒸気供給装置のユーザーによる吸引のためのエアロゾルを形成するために液体を気化するための電気ヒーターと無線通信を供するための通信インターフェースとを含む。通信インターフェースはヒーターを無線通信用のアンテナとして使用するように構成されている。【選択図】図1
Description
本開示は電子ニコチン送出装置(例えば、電子タバコ)などの電子蒸気供給装置に関する。
電子タバコおよび他のエアロゾル送出システムなどの電子蒸気供給システムは、一般に気化される液体、典型的にはニコチン(これを場合によって「電子液体」という)の容器を含む。ユーザーが装置を介して吸引すると、電気(例えば、抵抗性)ヒーターが作動し、少量の液体を気化し、実際にユーザーによって吸引されるエアロゾルを生成する。その液体はエアロゾルの形成を補助するグリセリンまたはプロピレングリコールと共にエタノールまたは水などの溶媒にニコチンを含み、また1つ以上の追加の風味料を含んでもよい。当業者は電子タバコおよび他のそのような装置に使用される多くの異なる液体処方を認識しているはずである。
電子タバコは外部データ通信をサポートするインターフェースを有してもよい。このインターフェースは、例えば外部ソースから電子タバコ上に制御パラメーターおよび/またはアップデートされたソフトウェアを読み込むために使用してもよい。これとは別にまたはこれに加えてインターフェースは電子タバコから外部システムにデータをダウンロードするために利用してもよい。ダウンロードされたデータは、例えば電子タバコの使用パラメーター、故障状態等を表してもよい。当業者であれば認識しているように多くの他の形体のデータを電子タバコと1つ以上の外部システム(別の電子タバコであってもよい)と交換できる。
場合によっては外部システムと通信を行うための電子タバコ用のインターフェースは、電子タバコへのマイクロ、ミニまたは通常のUSB接続を使用したUSBリンクなどの有線接続に基づいている。外部システムと通信を行うための電子タバコ用のインターフェースは、ワイヤレス接続に基づいたものであってもよい。このようなワイヤレス接続は有線接続に対して特定の利点を有する。例えば、ユーザーはそのような接続を形成するために追加の配線を必要としない。さらにユーザーは移動、接続のセットアップおよび接続する装置間の距離の点でより柔軟性を有する。
なお、多くの電子タバコは電子タバコを再充電するためにUSBインターフェース用のサポートを既に設けている。従って、データ通信をも提供するためのこのような有線インターフェースの追加の使用は比較的簡単である。しかしながら、無線データ接続を供するための状況はより複雑である。
本発明は添付の請求項に定義されている。
ここで提供される電子蒸気供給装置は、この電子蒸気供給装置のユーザーによる吸引のためのエアロゾルを形成するために液体を気化するための電子ヒーターと、無線通信を提供するための通信インターフェースとを含む。通信インターフェースはヒーターを無線通信用のアンテナとして使用するように構成されている。
このような電子蒸気供給システム用のコントロールシステムも提供される。
上述のように本開示は電子タバコのような電子蒸気供給装置に関する。以下の説明を通して「電子タバコ」なる用語が使用されるが、これは電子蒸気供給装置、エアロゾル送出装置および他の類似の技術とほぼ同じ意味で使用される。
図1は本開示による一部の実施態様による電子タバコ10の模式図(分解)である(正確な縮尺ではない)。電子タバコは本体またはコントロールユニット20およびカトマイザー30とを含む。カトマイザー30は通常ニコチンなどの液体の容器38、ヒーター36およびマウスピース35とを含む。電子タバコ10はカトマイザー30の一端でマウスピース35からコントロールユニット20の反対の端部(通常、チップ端と言われる)へ電子タバコの中央ラインに沿って延びた長手方向軸または円筒軸を有する。この長手方向軸は破線LAによって図1に表されている。
カトマイザー内の液体容器38は(電子)液を液体のまま保持してもよく、液体の保持部材として発泡体マトリックスまたは綿材料などの何らかの吸収構造を利用してもよい。液体はその後容器38からヒーター36を含む気化器へと送られる。例えば、液体は容器38からヒーター36へと芯(図1には示していない)を介して毛管現象によって流れる。
他の装置では液体は、植物材料またはいくつかの他の(表面上は中実な)植物派生材料の形体で提供されてもよい。この場合、液体はその材料が熱せられた際に気化する材料の揮発性物質を表すものとして考慮することができる。なお、この種の材料を含む装置は、通常、液体をヒーターに送る芯を必要としないが、好適な加熱を行うために材料に対するヒーターの好適な構造を供する。
コントロールユニット20は電子タバコ10に電力を供給する充電可能な電池またはバッテリー54(以下、バッテリーという)、印刷回路板(PCB)28および/または一般に電子タバコを制御するための他の電子部品を含む。
コントロールユニット20とカトマイザー30は図1に示すように互いに取り外し可能であるが、装置10の使用時には例えばネジまたはバヨネット嵌めによって連結される。カトマイザー30とコントロールユニット20のコネクターがそれぞれ31Bおよび21Aとして図1に略式に示されている。コントロールユニットとカトマイザーとの接続はこれら2つを機械的かつ電気的に接続する。
コントロールユニットがカトマイザーから外されると、カトマイザーとの接続に使用されるコントロールユニットの電気接続部21Aは充電装置(図示せず)を接続するためのソケットとしての役割を果たしてもよい。この充電装置の他端は電子タバコのコントロールユニットのバッテリー54を充電するためにUSBソケットに差し込むことが可能である。他の実行例では電子タバコには(例えば)電気接続部21AとUSBソケット間を直接接続するためのケーブルを設けてもよい。
コントロールユニットにはPCB28に隣接する空気取り込み用の1つ以上の穴が設けられている。これらの穴はコネクター21A内に設けられた空気通路に通じるコントロールユニットを通る空気通路に接続する。これはそれからカトマイザー30を通ってマウスピース35へと通じる空気経路に繋がる。なお、ヒーター36と液体容器38はコネクター31Bとマウスピース35との間に空気流路を供するように構成されている。この空気流路はカトマイザー30の中央を通り、液体容器はこの中央経路の周囲で環状の領域を定めてもよい。これとは別に(または加えて)、空気流路は液体容器38とカトマイザー30の外方ハウジングの間に位置してもよい。
ユーザーがマウスピース35を介して吸引すると、空気が1つ以上の空気取り込み穴を介してコントロールユニット内に引き込まれる。この空気流(またはそれに伴う圧力の変化)はセンサー、例えば圧力センサーによって検知され、次にヒーター36を作動させて容器38から供給されるニコチン液を気化する。空気流はコントロールユニットから気化器内を通過し、そこで空気流はニコチン蒸気と混ざる。この空気流とニコチン蒸気の混合物(実際にはエアロゾル)は、その後カトマイザー30を通過し、マウスピース35から出てユーザーによって吸引される。ニコチン液を使い切ったら、カトマイザー30はコントロールユニットから外して廃棄してもよい(その後別のカトマイザーに交換される)。
当然のことながら図1に示す電子タバコ10はあくまで例として示したものであり、他の実行例も適用してもよい。例えば、一部の実行例ではカトマイザー30は、液体容器38を含むカートリッジとヒーター36を含む別個の気化器部分とに分けられる。この構造ではカートリッジは、容器38内の液体を使い切った後は廃棄されるが、ヒーター36を含む別の気化器部分は保持される。これとは別に電子タバコに図1に示すようなカトマイザー30を設けてもよく、またはワンピース(単体)装置として構成してもよいが、液体容器38は(ユーザーが)交換できるカートリッジの形体である。さらに可能な変型例として、ヒーター36は図1に示したのとは反対のカトマイザー30の端部で、即ち液体容器38とマウスピース35の間に位置させてもよく、あるいはヒーター36はカトマイザーの中央軸LAに沿って配置し、液体容器はヒーター35の半径方向外側の環状構造の形体である。
当業者もまたコントロールユニット20の多くの可能な変型例を認識しているはずである。例えば、PCB28に隣接する空気流穴に加えてまたは代わりに空気流はチップ端で、即ちコネクター21Aに対して反対の端部でコントロールユニットに入ってもよい。この場合、空気流は通常はバッテリー54とコントロールユニットの外壁との間の通路に沿ってカトマイザーの方に引き込まれるようになる。同様にコントロールユニットは、チップ端にまたはチップ端の近く、例えばバッテリーとチップ端の間に位置するPCBを含んでもよい。このようなPCBはPCB28に加えてまたは代わりに設けてもよい。
さらに電子タバコはカトマイザーとコントロールユニット間の接続部での充電に加えてまたは代わりにチップ端で装置のどこかのソケットを介しての充電を支持してもよい。(当然のことながら一部の電子タバコは実質的に一体化されたユニットとして提供され、その場合ユーザーはカトマイザーをコントロールユニットから外すことはできない)。他の電子タバコは有線充電に加えて(または代わりに)無線(誘導)充電も支持する。
図1に示した電子タバコに対する可能な変更に関する上記の説明は例示である。当業者は電子タバコ10のさらなる可能な変更例(およびそれらの組み合わせ)について認識しているはずである。
図2は本開示の一部の実施態様による図1の電子タバコ10の主機能性部品の略図である。ただし、図2は主に電気的な接続性に関するものであり、種々の部品の物理的大きさやコントロールユニット20またはカトマイザー30内のそれらの物理的配置の詳細を表すことを意図したものではない。加えて当然のことながらコントロールユニット20内に配置された図2に示す部品の少なくとも一部は回路基板28に取り付けてもよい。これとは別にこのような部品の1つ以上を代わりに回路基板自体に物理的に取り付けるのではなく、回路基板28と関連して動作するようにコントロールユニットに収容してもよい。例えば、これらの部品は1つ以上の追加の回路基板に配置してもよく、または別個に配置してもよい(バッテリーなど)。
図2に示すようにカトマイザーは、コネクター31Bを介して電力を受けるヒーター310を含む。以下により詳しく説明するようにヒーター310は無線通信用のアンテナ(空中線)としても機能する。コントロールユニット20は、カトマイザー30の対応するコネクター31B(または潜在的にはUSB充電装置)への接続のための電気ソケットまたはコネクター21Aを含む。これによりコントロールユニット20とカトマイザー30が電気的に接続される。
コントロールユニット20はセンサーユニット61をさらに含み、これは空気入り口からコントロールユニット20を通って空気出口へ(コネクター21Aを通ってカトマイザー30へ)通じる空気経路にまたはこれに隣接して位置する。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(この空気経路にまたはこれに隣接して)含む。コントロールユニットはコンデンサ220、プロセッサー50、電界効果トランジスタ(FET)スイッチ210、バッテリー54および入力および出力装置59、58をさらに含む。
プロセッサー50と他の電子部品、例えば圧力センサー62の作動は、通常、少なくとも一部はプロセッサー(または他の部品)上で動作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記憶され、これはプロセッサー50自体に組み込まれてもよく、あるいは別個の部品として提供されてもよい。プロセッサー50はROMにアクセスして必要に応じて個別のソフトウェアプログラムをロードして実行するようにしてもよい。プロセッサー50は、必要に応じて圧力センサー62などのコントロールユニット20の他の装置との通信のためのピンまたはパッド(対応する制御ソフトウェアも加えた)などの適当な通信設備も含む。
出力装置58は、視覚的、音的および/または触覚的出力を供してもよい。例えば、出力装置はスピーカー58、バイブレーターおよび/または1つ以上のライトを含んでもよい。これらのライトは、通常、1つ以上の発光ダイオード(LED)の形体で設けられ、これらは同じまたは異なる色(または多色)であってもよい。出力装置からの出力は、低バッテリーの警告など電子タバコ内の種々の状態または状況をユーザーに伝えるために使用してもよい。異なる出力信号を異なる状況または状態を知らせるために使用してもよい。例えば、出力装置58がオーディオスピーカーの場合、異なる状況または状態を異なるピッチおよび/または長さのトーンまたはビープ音によっておよび/またはビープ音またはトーンなどを組み合わせて供することによって表してもよい。これとは別に出力装置58が1つ以上のライトを含む場合、異なる状況または状態は異なる色またはパルスの光または連続的な照射、異なるパルス長さなどを使用して表してもよい。例えば、1つの表示灯を使用して低バッテリー警告を示してもよく、別の表示灯を使用して液体容器58がほぼ空であることを示すようにしてもよい。当然のことながら特定の電子タバコは複数の異なる出力モード(音声的、視覚的)を支持する出力装置を含んでもよい。
入力装置59は種々の形体で設けられてもよい。例えば、入力装置(またはいくつかの入力装置)は、例えば機械的、電気的または静電的(タッチ)センサーとして電子タバコの外側のボタンとして実行してもよい。一部の装置は入力機構として電子タバコ内への吹き込み(このような吹き込みは圧力センサー62によって検知されてもよく、これが入力装置59の一形態として作用するようになる)および/または入力機構の別の形体としてカトマイザー30とコントロールユニット20を接続/解除するのを支持してもよい。ここでも当然のことながら特定の電子タバコは複数の異なる入力モードを支持する入力装置59を含んでもよい。
上述のように電子タバコ10は、空気入り口からカトマイザー30の圧力センサー62とヒーター310を通過してマウスピース35へと電子タバコを通る空気経路を供する。従って、ユーザーが電子タバコのマウスピースで吸引すると、プロセッサー50がその吸引を圧力センサー62からの情報に基づいて検知する。そのような検知に応答してCPUがバッテリー54からヒーターに電力を供給し、これによってユーザーによる吸引のために液体容器38からニコチンを加熱し、気化させる。
図2に示す特定の実行例において、FET210はバッテリー54とコネクター21Aとの間で接続される。このFET210はスイッチとして機能する。プロセッサー50はFETのゲートに接続され、スイッチを作動させ、これによりプロセッサーが検知された空気流の状態によってバッテリー54からヒーター310への電力の流れの切り替えを行える。当然のことながらヒーターの電流は、例えば1〜5アンペアと比較的高く、よってFET210はそのような電流制御を支持するように実行されなければならない(FET210の代わりに使用されるかもしれない他の形体のスイッチについても同様である)。
バッテリー54からヒーター310へと流れる電力の量をよりきめ細かく制御するためにパルス幅変調(PWM)スキームを採用してもよい。PWMスキームは約1msの繰り返し周期に基づいてもよい。当該各周期内でその周期の一定の割合でスイッチ210が入れられ、残りの割合でオフにされる。これはデューティサイクルによってパラメーター化され、デューティサイクルが0の場合、各周期の全てにおいてスイッチは切られ(即ち、実質的に永久的にオフ)、デューティサイクルが0.33の場合、各周期の3分の1でオンになり、デューティサイクルが0.66の場合、各周期の3分の2でスイッチがオンになり、デューティサイクルが1の場合、FETは各周期の全てにおいてオンになる(即ち、実質的に永久的にオン)。当然のことながらこれらはあくまでデューティサイクルの設定の例示に過ぎず、中間の値を適宜使用できる。
PWMを使用することによってデューティサイクルによって乗じられる名目上利用可能な電力(バッテリーの出力電圧とヒーターの抵抗に基づいて)によって与えられる有効電力をヒーターに提供する。プロセッサー50は、例えば、吸引の開始時にできるだけ速く所望の作動温度にヒーター310の温度を最初に上げるために1のデューティサイクル(即ち、フルパワー)を利用してもよい。所望の作動温度に達したら、プロセッサー50はその後所望の作動温度にヒーター310を維持するためにデューティサイクルをある好適な値に減少させる。
図2に示すようにプロセッサー50は、無線通信、特にブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギー(Bluetooth(登録商標) Low Energy)通信サポート用の通信インターフェース55を含む。ヒーター310は無線通信の送信および受信用の通信インターフェース55による使用のためのアンテナとして利用される。その理由の1つは、コントロールユニット20は金属製のハウジング202を有し、一方カトマイザー部分30はプラスチック製のハウジング302を有するということである(カトマイザー30は使い捨てであり、コントロールユニット20は保持され、従ってより耐久性を必要とすることを反映して)。金属製ハウジングは、コントロールユニット20それ自体内にアンテナを配置するのを困難にするスクリーンまたはバリアとして機能する。しかしながら、無線通信用のアンテナとしてヒーター310を利用することで、カトマイザーのプラスチック製ハウジングによりカトマイザーに追加の部品を加えることなくまたはカトマイザーを複雑にすることなく(またはコストを掛けずに)この金属のスクリーニングを避けることができる。
図2に示すようにプロセッサー50、より具体的には通信インターフェース55は、コンデンサ220によってヒーター310(コネクター31B)へのバッテリー54からの電力線に結合されている。無線通信はヒーターが加熱のために給電されていないときに作動する(以下に詳しく説明するように)ので、この静電結合はスイッチ210の下流で起こる。当然のことながらコンデンサ220は、バッテリー54からヒーター310への給電が迂回してプロセッサー50に戻ることを妨げる。
なお、静電結合は、通信インターフェース55の出力とインピーダンス整合可能なより複雑なLC(インダクターコンデンサ)ネットワークを使用して実行してもよい。(当業者には知られているようにこのインピーダンス整合は、通信インターフェース55とアンテナとして機能するヒーター310との間の信号を接続に沿って反射させるのではなく、そのような信号の適切な移行をサポートする。)。
一部の実行例ではプロセッサー50と通信インターフェースは、英国、リーディングを本拠地とするDialog Semiconductor PLC製のDialog DA14580チップを使用して実行される。このチップのさらなる情報(およびデータシート)は、http://www.dialog-semiconductor.com/products/bluetooth-smart/smartbond-da14580より入手可能である。
図3はブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギーをサポートする通信インターフェース55を含むこのチップ50を高度に単純化した概略的に示している。このインターフェースは、特に信号変調および復調などを行うための無線送受信機520、リンク層ハードウェア512および先進暗号化機関(128ビット)511を含む。無線送受信機520からの出力は、静電結合220およびコネクター21Aおよび31Bを介してアンテナとしてのヒーター310に接続される。
プロセッサー50の残りは、汎用処理コア530、RAM531、ROM532、ワンタイムプログラミング(OTP)ユニット533、汎用I/Oシステム560(PCB28の他の部品との通信のための)、パワーマネージメントユニット540および2つのバスを接続するためのブリッジ570を含む。ROM532および/またはOTPユニット533に記憶されたソフトウェアインストラクションは、コア530内の1つ以上の処理ユニットで実行するためにRAM531内に(および/またはコア530の一部として供されるメモリー内に)読み込まれてもよい。これらのソフトウェアインストラクションは、センサーユニット61とインターフェース接続し、よってヒーターを制御するなどのここで説明した種々の機能を実行させる。なお、図3に示す装置は通信インターフェース55および電子蒸気供給システム10用の一般的なコントローラーの両方として機能するが、他の実施態様ではこれら2つの機能を2つ以上の異なる装置(チップ)に分けてもよく、例えば1つのチップは通信インターフェース55として役割を果たし、別のチップは電子蒸気供給システム10用の一般的なコントローラーとしての役割を果たしてもよい。
一部の実施例ではプロセッサー50は、ヒーターが容器38からの液体を気化させるために使用されているときは無線通信を行わせないように構成してもよい。例えば、無線通信はスイッチ210がオンに入れられているとき、一時停止されている、終了している、または始動されないようにしてもよい。逆に言うと、無線通信が進行している場合、ヒーターが、例えばセンサーユニット61からの空気流の検知を廃棄するおよび/または無線通信が進行している間ヒーター310への電源を入れるためにスイッチを操作しないことによって作動しないようにしてもよい。
加熱および無線通信の両方に対して同時にヒーター310が作動しないようにする理由の1つは、ヒーターのPWM制御からのあらゆる潜在的な干渉を妨げるためである。このPWM制御は、無線通信の周波数よりかなり小さいが、独自の周波数(パルス繰り返し周波数に基づいた)を有しており、これら2つの周波数は互いに潜在的に干渉する可能性がある。一部の状況において、このような干渉は、実際にはなんら問題を生じず、加熱と無線通信の両方でヒーター310を同時に作動させられる(そうすることが必要であれば)。これは、例えば信号強度および/またはPWM周波数の適切な選択、好適にフィルタリングを設けるなどの技術によって容易になる。
図4は電子タバコ10とスマートフォン400または他の好適な装置(タブレット、ラップトップ、スマートウオッチなど)で動作するアプリケーション(app)との間のブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギー通信を示す略図である。このような通信は、広範囲な目的、例えば電子タバコ10のファームウェアのアップグレード、電子タバコ10からの利用および/または診断データの復活、電子タバコ10のリセットまたは解除、電子タバコのセッティングの制御などに利用可能である。
大まかに言えば、入力装置59を使用するまたは場合によってはカトマイザー30をコントロールユニット20に接合することによって電子タバコ10のスイッチが入れられると、電子タバコはブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギー通信の宣伝を開始する。もしこの下り通信がスマートフォン400によって受信されると、スマートフォン400は電子タバコ10への接続を要請する。電子タバコはこのリクエストをユーザーに出力装置58を介して知らせ、入力装置59を介してユーザーがそのリクエストを受けるまたは拒否するのを待つ。リクエストが受け入れられると、電子タバコ10はスマートフォン400とさらに通信することができる。なお、電子タバコはスマートフォン400のアイデンティティーを記憶し、スマートフォンからの自動的な接続リクエストを受け入れることができる。接続が構築されると、スマートフォン400と電子タバコ100は、クライアント・サーバーモードで作動し、スマートフォンはクライアントとして作動し、リクエストを開始し、従ってサーバーとして作動する電子タバコにリクエストを送る(そして適宜リクエストに応答する)。
ブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギーリンク(Bluetooth(登録商標)Smartとしても知られている)はIEEE 802.15.1規格を実行し、2.4−2.5GHzの周波数で作動し、最大で1Mbits/sのデータ速度で約12cmの波長に対応する。接続のためのセットアップ時間は6ms未満であり、平均電力消費は極めて小さく1mW以下程度である。ブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギーリンクは50mまで延びてもよい。しかしながら、図4に示す状況の場合、電子タバコ10とスマートフォン400は、通常、同じ人が所持し、従って互いにもっと接近しており、例えば1mほどの距離である。ブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギーについてのさらなる情報についてはhttp://www.bluetooth.com/Pages/Bluetooth-Smart.aspxで
見られる。
見られる。
当然のことながら電子タバコ10はスマートフォン400(または他の好適な装置)との通信用の他の通信プロトコルをサポートしてもよい。このような他の通信プロトコルは、ブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギーの代わりであってもよく、これに追加してもよい。このような通信プロトコルの例としては、例えばwww.bluetooth.comに説明されているBluetooh(登録商標)(低エネルギーヴァリアントではなく)およびISO 13157による近距離無線通信(NFC)などが挙げられる。NFC通信はBluetooth(登録商標)(13.56 MHz)よりかなり小さい波長で作動し、通常、遙かに短いレンジ、約<0.2mを有する。しかしながら、この短いレンジは図4に示したような殆どの使用シナリオとまだ互換性がある。当業者は電子タバコ10に採用される他の無線通信プロトコルを認識しているはずである。
図5は一部の実施態様によるカトマイザー30の略式分解図である。カトマイザーは外方のプラスチック製ハウジング302、マウスピース35(ハウジングの一部として形成されてもよい)、気化器620、中空の内方管612およびコントロールユニットに取り付けるためのコネクター31Bを有する。カトマイザー30を通る空気流経路はコネクター31Bを介した空気入り口で始まり、気化器625の内部および中空管612を通って最終的にマウスピース35を通って出る。カトマイザー30は、(i)プラスチック製ハウジング302と(ii)気化器620および内方管612との間の環状領域に液体を保持する。コネクター31Bにはシール635が設けられており、この領域での液体の保持の補助をし、漏れないようにしている。
図6は図5に示したカトマイザー30の気化器620の略式分解図である。気化器620は、それぞれ実質的に半円形断面を有する2つの部品627A、627Bから形成された実質的に円筒状のハウジング(クレードル)を有する。これらが組み立てられると、部品627A、627Bの縁部は、互いに完全に当接せず(少なくともそれらの長さに沿って)、僅かな隙間625(図5に示すように)が残る。この隙間によって気化器と管612の周囲の外方容器から液体が気化器620の内部に入ることができる。
気化器の部品627Bの1つはヒーター310を支持する。ヒーターに電力(および無線通信信号)を供給するために示されている2つのコネクター631A、631Bがある。より具体的にはこれらのコネクター631A、631Bはヒーターをコネクター31Bに接続し、そこからコントロールユニット20へとつながる。(なお、コネクター631Aは、ヒーター310の下を通り、図6では見えていないワイヤによって気化器620のコネクター31Bから遠い端部でパッド632Aに接続される。)
ヒーター310は焼結金属繊維材から形成された加熱エレメントを含み、一般に多孔性の導電性材(スチールなどの)のシート状である。しかしながら、当然のことながら他の多孔性導電材を使用してもよい。図6の例の加熱エレメント全体の抵抗は約1オームである。しかしながら、当然のことながら、例えば利用可能なバッテリー電圧および加熱エレメントの所望の温度・電力消費特性を考慮して他の抵抗を選択してもよい。この点に関し、使用の可能性のある液体源に応じて装置の所望のエアロゾル(蒸気)発生特性に従って関連する特性を選択してもよい。
加熱エレメントの主要部は、ほぼ長方形であり、長さ(即ち、コネクター31Bと接触部632A間を延びる距離において)が約20mmで、幅が約8mmである。この例の加熱エレメントを含むシートの厚さは約0.15mmである。
図6から分かるように、加熱エレメントのほぼ長方形の主要部は、長い方の側部それぞれから内方に延びたスロット311を有する。これらのスロット311は気化器ハウジング部品627Bによって設けられたペグ312と係合し、これにより加熱エレメントのハウジング部品627A、627Bに対する位置を維持しやすくする。
スロットは約4.8mm内方に延び、約0.6mmの幅を有する。内方に延びたスロット311は、加熱エレメントの両側で約5.4mm互いに離れており、対向側部から内方に延びたこれらスロットは、この間隔の約半分の長さで互いにオフセットしている。スロットをこの構成にすることによって、加熱エレメントに沿って電流を実際に蛇行経路を強制的に辿らせ、その結果スロットの端部の周囲に電流および電力が集中することになる。加熱エレメントの種々の位置での異なる電流・電力密度は、比較的低電流密度の領域より熱くなる比較的高電流密度の領域が存在することを意味する。これは実際には加熱エレメントにある範囲の異なる温度および温度勾配を供し、これはエアロゾル供給装置においては望ましい。これは液源の種々の成分が異なる温度でエアロゾル化・気化されるからであり、よってある範囲の温度を加熱エレメントに供することで液源中のある範囲の種々の成分を同時にエアロゾル化しやすくなる。
一方向において長尺の実質的に平面形状を有する図6に示すヒーター310は、アンテナとして機能するのに適切である。コントロールユニットの金属製ハウジング202と共にヒーター310はおおよその双極子配置を形成し、これは約12cmの波長に対するブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギー通信の波長、即ち数センチの大きさ(ヒーター310と金属製ハウジング202の両方に可能な)と同じ桁の物理的な大きさを有する。実際にはヒーター310は少なくとも10mの範囲に亘ってブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギー通信をうまく行えることが判っており、これは図4(無線通信に関わる両装置が単一の固体に関連し、1mを越えて通常は離れない)に関し上記した多くの典型的な用途シナリオに対応するのに充分である。
図6はヒーター310(加熱エレメント)の1つの形状および構成を例示しているが、当業者は種々の他の形状も可能であることを認識している。例えば、ヒーターは抵抗性ワイヤのコイルまたはいくつかの他の構成のものとして提供してもよい。これとは別にヒーターを気化される液体を含むパイプ(タバコ製品のなんらかの形態のような)とし構成することも可能である。この場合にはパイプは熱を発生した場所(例えば、コイルまたは他の加熱エレメントによって)から気化される液体へと熱を運ぶために主に使用される。このような場合、パイプは加熱される液体に対してヒーターとしも機能する。
このような構成は無線構造を支持するアンテナとしても使用することができる。(コイルは、例えば通常は図に示した特定の形状のものより低い効率であるが、約1mの極めて短い伝送距離であっても多くの用途で許容される。)
種々の問題の対処と技術の発展のため、本開示全体は種々の実施形態を例示的に示しており、これらの実施形態では特許請求された発明が実践される。本開示の利点および特徴は実施形態の単なる代表的な具体例であり、包括的でも排他的でもない。これらは特許請求された特徴の理解と教示の単なる補助に提供されている。当然だが、本開示の利点、実施形態、具体例、機能、特徴、構造、および/または他の側面は本開示を特許請求の範囲に規定されたとおりに限定するあるいは特許請求の範囲の均等物に限定すると考えるべきではなく、本開示の範囲および/または思想から乖離することなく他の実施形態を利用しても改変してもよいと考えるべきである。種々の実施形態は、開示された構成要素、成分、特徴、部品、工程、手段他の組合せを適切に備えても、これらで構成されても、基本的にこれらで構成されてもよい。また本開示は、現在は特許請求されていないが将来特許請求される可能性がある他の発明を含む。
Claims (22)
- 電子蒸気供給装置であって、この供給装置は、
その装置のユーザーによる吸引のためのエアロゾルを形成するために液体を気化するための電子ヒーターと、
無線通信を供するための通信インターフェースとを含み、
通信インターフェースはヒーターを無線通信用のアンテナとして使用するように構成されている電子蒸気供給装置。 - 通信インターフェースはブルートゥース(登録商標)・ロー・エネルギーであることを特徴とする請求項1記載の電子蒸気供給装置。
- 通信インターフェースがブルートゥース(登録商標)であることを特徴とする請求項1記載の電子蒸気供給装置 。
- 通信インターフェースが近距離無線通信(NFC)であることを特徴とする請求項1記載の電子蒸気供給装置。
- 通信インターフェースが電子蒸気供給装置の第1部分に設けられ、ヒーターが電子蒸気供給装置の第2部分に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の電子蒸気供給装置。
- 電子蒸気供給装置の第1部分は金属製ハウジングを有し、電子蒸気供給装置の第2部分は非金属製ハウジングを有することを特徴とする請求項請5記載の電子蒸気供給装置。
- 第1部分の金属製ハウジングは無線通信用のグラウンド・プレーンを供することを特徴とする請求項6記載の電子蒸気供給装置。
- 電子蒸気供給装置の第2部分は電子蒸気供給装置の第1部分から分離可能であり、電子蒸気供給装置の第1および第2部分それぞれには電子蒸気供給装置の第1および第2部分間を機械的および電気的に接続するコネクターが設けられていることを特徴とする請求項5乃至7いずれか1項記載の電子蒸気供給装置。
- 電子蒸気供給装置の第1部分は電力供給部を含み、電子蒸気供給装置の第2部分はヒーターによって気化される液体の容器を含むことを特徴とする請求項5乃至8いずれか1項記載の電子蒸気供給装置。
- ヒーターに電力供給部からの電力ライン接続部が設けられており、無線通信用の信号が電力ライン接続部に重なることを特徴とする請求項1乃至9いずれか1項記載の電子蒸気供給装置。
- 無線インターフェースは電力ライン接続部への静電結合部を有することを特徴とする請求項10記載の電子蒸気供給装置。
- 無線インターフェースはインピーダンス整合を供するLCネットワークによって電力ライン接続部に結合されることを特徴とする請求項11記載の電子蒸気供給装置。
- 電力供給部からヒーターへの電力の流れを制御するスイッチを操作するコントローラーをさらに含み、このコントローラーは、ユーザーが電子蒸気供給装置で吸引を行ったことを検知することに応じて加熱を行うために電力供給部から電力の流れを発生させるように構成されていることを特徴とする請求項10乃至12いずれか1項記載の電子蒸気供給装置。
- コントローラーおよび通信インターフェースは単独のチップに一体化されていることを特徴とする請求項13記載の電子蒸気供給装置。
- ヒーターが電子蒸気供給装置のユーザーによる吸引のためのエアロゾルを形成するために液体を気化するために作動している際、無線通信を行わないように構成されていることを特徴とする請求項1乃至14いずれか1項記載の電子蒸気供給装置。
- ヒーターは 実質的に平面の金属シートを含むことを特徴とする請求項1乃至15いず
れか1項記載の電子蒸気供給装置。 - ヒーターは焼結金属繊維材料から形成されることを特徴とする請求項16記載の電子蒸気供給装置。
- 平面金属シートはほぼ矩形であり、最長寸法が電子蒸気供給装置のマウスピースの方に向いていることを特徴とする請求項16または17記載の電子蒸気供給装置。
- ヒーターは少なくとも10mmの長さで延びている最長寸法を有することを特徴とする請求項16乃至18いずれか1項記載の電子蒸気供給装置。
- エアロゾルを形成するための液体は電子蒸気供給装置内で発泡体または綿などの吸収材料または植物派生材料に保持されることを特徴とする請求項1乃至19いずれか1項記載の電子蒸気供給装置。
- 電子蒸気供給装置用のコントロールユニットであり、このユニットは、
電力供給部と、
電気ヒーターを含む気化器またはカトマイザーへ取り付けるためのものであり、ユーザーによる吸引のためのエアロゾルを形成するために液体を気化するためのヒーターに電力供給部から電力を供給するように構成されたコネクターと、
無線通信を供するための通信インターフェースとを含み、この通信インターフェースはヒーターをアンテナとして使用することによって無線通信用の信号を送受信するためにコネクターを使用するように構成されているコントロールユニット。 - 添付図面を参照して実質的に本明細書中で説明するような電子蒸気供給装置。
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