JP3696619B2 - 喫煙物品の加熱負荷へのエネルギー供給を制御する方法と装置 - Google Patents
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Description
発明の背景
本発明は電気で作動する喫煙物品に関し、詳しくは電気で作動する喫煙物品へのエネルギー供給を制御する方法および装置に関する。
喫煙物品は、香味発生材料例えばタバコまたはタバコ由来の物質を加熱して香味物質を放出させる装置である。一つのタイプの喫煙物品は、譲受け人が本願と共通している米国特許第５０６０６７１号に記載されている。なおこの特許は全体を本願に援用する。この特許には、使い捨ての電気発熱体の配列を使用する電気加熱式喫煙物品が記載されている。各発熱体には、その上に個々の装入量のタバコ香味発生材料が置かれている。その使い捨て配列は喫煙物品の“永久”部分に容易に係合され、またこの永久部分は電池のごとき電源および制御回路を備えている。この装置では、喫煙者が吸引するごとに、発熱体のすべてより少ないが少なくとも一つから、発熱体の上に置かれているタバコ香味発生材料に熱エネルギーを伝達することによって、香味物質を含有するエーロゾルもしくは蒸気が発生する。
発熱体の配列を用いる喫煙物品には、特定の吸引に対して該配列中のどの発熱体を付勢するのかを選択するため制御回路を設けなければならない。喫煙者が加熱すべき特定の発熱体を手動で選択する必要がある場合は、喫煙物品を使用することによる楽しみがなくなるのであろう。さらに、その制御回路は、一装入量のタバコ香味発生材料を再加熱し、その結果、香味に対して有害な影響を与えそうな望ましくない化合物が発生するのを避けるために、どの発熱体も繰返し作動させることは防止できなければならない。
また喫煙物品の制御回路は、充分な量のエネルギーをタバコ香味材料に確実に伝達して、吸引毎に一貫してエーロゾルまたは蒸気が発生するよう、各発熱体に送られる電力を調節できなければならない。このような喫煙物品の電源（一般に１個または直列の複数の電池）は時間が経過すると電荷を失うので、容認できるエーロゾルまたは蒸気を得るため、電源が新しかった時と同じ量のエネルギーを送るには、電源が老化するにつれて長時間発熱体を付勢する必要がある。
喫煙物品は一般に、喫煙者が携帯する小型で手で持てる装置なので、この装置の電源（すなわち電池）は蓄電容量が限られている。したがって、電気作動式喫煙物品用の制御回路は、限りがある電源を過剰に消費してはならない。さらに制御回路は、電源が、吸引中に容認可能なエーロゾルまたは蒸気を提供するのに充分迅速に充分なエネルギーをもはや送ることができないときに喫煙者に通報できなければならない。
上記のことから、予め決められた量のエネルギーを、要求があり次第、ヒータ配列中の個々の発熱体に送るように、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギーの送出を制御する方法と装置を提供することが望ましい。
また、ヒータ配列を制御するのに必要なエネルギーの量を最少にする、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギーの送出を制御する方法および装置を提供することが望ましい。
さらに、ヒータ配列中のすべての発熱体を作動させてしまうまで、エネルギーを、要求があり次第、未使用の発熱体に自動的に逐次送るように、喫煙物品のヒータ配列を制御する方法と装置を提供することが望ましい。
さらに、ヒータ配列の存在を自動的に検出する、ヒータ配列を制御する方法と装置を提供することが望ましい。
さらに、電源が容認できないレベルまで放電した時に、喫煙者に通報する、ヒータ配列を制御する方法および装置を提供することが望ましい。
発明の要約
本発明の目的は、予め決められた量のエネルギーを、要求があり次第、ヒータ配列中の個々の発熱体に送るように、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギー送出を制御する方法と装置を提供することである。
また本発明の目的は、ヒータ配列を制御するのに必要なエネルギーの量を最少にする、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギー送出を制御する方法と装置を提供することである。
本発明の他の目的は、ヒータ配列中のすべての発熱体を作動させてしまうまで、エネルギーを、要求があり次第、未使用の発熱体に自動的にかつ逐次送るよう、喫煙物品のヒーター配列を制御する方法と装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、ヒータ配列の存在を自動的に検出する、ヒータ配列を制御する方法と装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、電源が容認できないレベルまで放電した時に、喫煙者に通報する、ヒータ配列を制御する方法と装置を提供することである。
本発明によれば、喫煙物品の加熱負荷の配列に対する電源からのエネルギーの送出を制御する装置が提供される。この装置は、喫煙者が喫煙物品を吸う時を感知する吸引センサおよび負荷配列中の選択された発熱体を電源に連結するスイッチを備えている。この装置はさらに、選択された発熱体に送られるエネルギーの量を測定する手段、および吸引センサが吸引を感知したときに、選択された発熱体に関連するスイッチを閉じて、選択された発熱体を電源に接続するマイクロコントローラを備えている。このマイクロコントローラは、予め決められた量のエネルギーが選択された発熱体に送られた時に、選択された発熱体に関連するスイッチを開いて、選択された発熱体を電源から切離す。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記および他の目的と利点は、添付図面を参照して下記の詳細な説明を検討すれば明らかになるであろう。図面中の同じ参照記号は全体を通じて同じ部材を意味する。
図１は本発明の原理による電気加熱式喫煙物品に用いる制御回路の概略ブロック図である。
図２ａ〜２ｄは図１に示す制御回路のマイクロコントローラに用いるプログラムの流れ図を示す。
発明の詳細な説明
図１を参照して、本発明の原理による電気加熱式喫煙物品に用いる制御装置１００の例示実施態様を説明する。装置１００は、制御しようとしている喫煙物品に対していくつもの機能を果たす。第一に、装置１００は、喫煙者が喫煙物品を吸う度毎に、負荷配列１０２中の少なくとも一つの発熱体１０１を順次選択して付勢する。第二に、装置１００は、平均的な吸引に対して容認可能なエーロゾルもしくは蒸気を生成するのに充分長い期間、負荷配列１０２中の選択された発熱体１０１に電流を加える。第三に、装置１００は、喫煙物品の状態に関する情報を喫煙者に提供する。この情報としては、残っている吸引回数、電源が容認できないレベルまで放電してしまったか否か、および負荷配列１０２が喫煙物品中に存在しているか否かの情報がある。
装置１００は、マイクロコントローラ１０６、スイッチ配列１０８および吸引センサ１１０を備えている。一般に装置１００は、喫煙者が喫煙物品のマウスピースを通じて吸引するまで電力節約モードのままである。吸引センサ１００は吸引を感知し、マイクロコントローラ１０６に吸引が進行中であることを通報する。マイクロコントローラ１０６は、下記の種々のテストを実行した後、スイッチ配列１０８の要素を閉じて、負荷配列１０２の発熱体１０１の選択された一つに電源１１２から電力を加える。負荷配列１０２の発熱体１０１の選択された一つが発熱すると、発熱体の上に置かれたタバコ香味発生材料は、喫煙者が吸引する香味を有する蒸気もしくはエーロゾルを発生する。マイクロコントローラ１０６は、Ａ−Ｄ変換器インプット１６に入るＡ／Ｄインプットライン１１４で、電源１１２の電圧を示す信号を受信することによって、発熱体１０１の選択された一つ（公知の公称抵抗値および公知の抵抗−温度係数を有する）に送られる電力を監視する。予め決められた量のエネルギーを負荷配列１０２の発熱体１０１の選択された一つに送り終えた時、マイクロコントローラ１０６は電力送りを中止する。
一般に、負荷配列１０２は８個の発熱体１０１を具備しているが、他の負荷の形態も本発明の原理にしたがって使用することができる。負荷配列１０２の各発熱体１０１は一回だけ使用することが好ましい。各吸引がなされる度毎に、マイクロコントローラ１０６は、８個の発熱体１０１がすべて使用されてしまうまで、負荷配列１０２中の発熱体１０１の次の順番の一つ（プログラムによって決定される）に予め決められた量のエネルギーを供給させる上記のプロセスを繰返す。発熱体１０１がすべて使用された後、喫煙者は使用済負荷配列１０２を廃棄し次いで新しい負荷配列１０２を取付けることができ、その後上記シーケンスを繰返すことができる。
装置１００は一般に電池で作動されるので、好ましくは最少量のエネルギーを使用すべきである。電力消費量を少なくする必要条件を受け入れるために、マイクロコントローラ１０６としては、米国、アリゾナ州、フェニックス所在のMotorola Incorporated社が市販している６８ＨＣ８０５Ｂ６マイクロコントローラのようなものが好ましい。なおこのマイクロコントローラは、プログラムされて、ファーストモード、スローモードまたはストップモードで作動することができる。スローモードでは、マイクロコントローラ１０６は、ファーストモードの約１／１６の速度で作動しかつファーストモードの約１／１６の電力を消費する。ストップモードでは、マイクロコントローラの電力消費量は一層少ない。マイクロコントローラ１０６は一旦停止した後、割込みライン１１８による外部割込みまたはパワーオンリセット（power−on reset）によって再始動することができる。マイクロコントローラ１０６は、再始動する時、自動的にファーストモードに入る。したがって再始動の後、ソフトウェア（以下に述べる）はマイクロコントローラ１０６を直ちにスローモードに戻す。
装置１００の場合、吸引センサ１１０および電圧基準１２２のような補助回路に対する電力をマイクロコントローラ１０６の出力ポートから引出すことによって電力消費量はさらに少なくなる。好ましい実施態様では、吸引センサ作動ライン１２４は吸引センサ１１０を駆動しおよび電圧基準作動ライン１２６は電圧基準１２２を駆動する。
さらに電力消費量を少なくするために、装置１００は、二つのモードすなわち喫煙モードとドーマントモード（dormant mode）のうちの一つで作動するよう構築される。喫煙物品中に負荷配列１０２がない場合、負荷配列１０２が消費されてしまった場合、喫煙期間が予め決められた期間（例えば１５分間）を越えて延びた場合、または電源１１２が容認できないレベルまで放電した場合、装置１００はドーマントモードに入ることが好ましい。ドーマントモードでは、吸引センサ１１０、発振器１２０および電圧基準１２２は使用が禁止され、ウエイクアップ論理（wake−up logic）１３０はウエイクアップ論理作動ライン１３２を通じて使用可能にされ、そしてマイクロコントローラ１０６はストップモードにある。したがって、ドーマントモードでは、装置１００は電源１１２から最少量の電流を引出す。
装置１００のドーマントモードには、負荷配列１０２の挿入だけが割込むことができる。負荷配列１０２が挿入されると、抵抗器１３４と１３６の間に電圧が生じ、その電圧がウエイクアップ論理１３０を使用可能にする論理信号として働き、次にこのウエイクアップ論理１３０が割込みライン１１８に割込みを生じさせる。この割込みによって、装置１００が“ウエイクされ（awaken）”、８回の吸引がまだ起こっていなければ、１５分間の喫煙モードに入る。
さらにエネルギーを保存するため、マイクロコントローラ１０６は、喫煙モード中、できる限り再々ストップモードに留まり、補助回路が必要な場合に活性化される。マイクロコントローラ１０６が喫煙モードに入った後停止される前にウエイクアップ論理１３０が動作禁止にされ、そして発振器１２０（期間は約１０ｍｓ）が始動する。１０ｍｓ毎に発振器１２０は、割込みライン１１８によってマイクロコントローラ１０６に割込みを送り、この割込みライン１１８は、マイクロコントローラ１０６をファーストモードに入らせ、このファーストモードはスローモードに直ちにステップダウンされる。
スローモードで作動している間、マイクロコントローラ１０６は、装置１００が喫煙モードに入った後、喫煙者が負荷配列１０２を取り出さなかったことを保証するため、負荷配列１０２の存在を周期的に検査する。この検査は抵抗器１３６と１４２の間の電圧を測定することによって行い、これら抵抗器の抵抗値は、負荷配列１０２が挿入されたとき該抵抗器間に生じる最大電圧が、電圧基準１２２が許容する範囲内にあるように選択される。この電圧は、マイクロコントローラ１０６のもう一つのＡ−Ｄ変換器のインプット１３８にＡ／Ｄインプットライン１４０を通じて加えられる。負荷配列１０２が存在しない場合、マイクロコントローラ１０６はドーマントモードに入る。
発振器１２０によって割込みが発生する毎に、吸引センサ１１０は、負荷配列１０２が喫煙物品中に存在している場合動作可能にされる。吸引センサ１１０の各種の異なる器具が、喫煙物品に吸引が起こったのを感知するのに用いることができる。例えば吸引センサ１１０は、喫煙物品のマウスピース上の喫煙者の唇の圧力を感知する唇圧センサを備えていてもよい。あるいは、吸引センサ１１０は、喫煙物品を通過する空気流を感知する空気流センサを備えていてもよい。好ましい実施態様では、吸引センサ１１０は、喫煙物品を通過する空気流によって起こる空気圧の低下を感知する空気圧センサを備えている。この好ましい実施態様では、吸引センサ１１０は、好ましくは圧電抵抗圧力トランスデューサ、例えば米国、カリフォルニア州、フリモント所在のLucas−Nova社が市販しているＮＰＨ−５−００２．５Ｇ ＮＯＶＡ型センサ、または米国、カルフォルニア州、サニーベール所在のSenSym Incorporated社が市販しているＱＬＴ００４Ｄ型センサを備えている。
吸引センサ１１０は、喫煙者が喫煙物品を吸ったときを、マイクロコントローラ１０６に信号を送ることによって確認する。マイクロコントローラ１０６は、吸引センサ１１０の信号に、真の吸引とみなされるべき連続した三つの１０ｍｓの窓の各々に連続した五つの読取り値として存在することを要求することによって吸引センサの信号からの誤った読み取りを阻止する。真の吸引が検出されない場合は、マイクロコントローラ１０６は吸引センサ１１０のスイッチを切りストップモードに入り、発振器１２０からの次の割込みを受ける。
真の吸引が検出されたならば、マイクロコントローラ１０６はスローモードのままであり、発振器１２０と吸引センサ１１０は動作禁止にされ、そして電圧基準１２２は動作可能にされる。電圧基準１２２はマイクロコントローラ１０６中に内蔵されたＡ−Ｄ変換器の分解能を定義する。負荷配列１０２中の発熱体１０１のうちの一つに電力を加えている間、マイクロコントローラ１０６うちのタイマーは、時限ソースとして発振器１２０に取って代わっている。内部クロックは一般に一層正確であると考えられ、１０ｍｓにセットされる。
検出された真の吸引に応答して、マイクロコントローラ１０６はスイッチ配列１０８の選択されたスイッチを動作可能にし、その結果、負荷配列１０２の対応する発熱体１０１に、電源１１２から電力が供給される。選択された発熱体１０１に印加される予め決められた電圧の何分の一かは抵抗器１４４〜１４６間に現れるが、Ａ／Ｄ入力ライン１１４を経由してＡ−Ｄ入力１１６に供給される。抵抗器１４４と１４６の抵抗値は、これら抵抗器間に現れる最大電圧が電圧基準１２２によって許容される範囲内に入るように選択される。したがって、マイクロコントローラ１０６は選択された発熱体１０１に加えられる電圧を示す信号を受信する。マイクロコントローラ１０６は、電源１１２に予め決められた時間にわたって予め決められた量のエネルギーを負荷を送らせて、負荷を予め決められた温度に加熱し、喫煙者が吸引できる容認可能なエーロゾルを生成させる。
負荷配列１０２の発熱体１０１のうちの選択された一つに送られるエネルギーは、ある期間にわたって送られる電力を監視することによって計算される。第一の好ましい実施態様では、電力は、吸引開始時から連続的に負荷に供給され、負荷に送られるエネルギーは、予め決められた全量を送り終えるまで測定される。第二の好ましい実施態様では、推定吸引時間（例えば１秒間）はいくつかの例えば１０個の時間間隔に分割される。正しい比例量のエネルギーが上記時間間隔；例えば合計の１／１０の時間に送り終えるまで、各時間間隔中、電力が供給されかつエネルギーが測定される。電力は、適切な量のエネルギーが一時間間隔中に送られた後、次の時間間隔の始動まで止められる。
本発明のエネルギー測定法では、電源１１２に蓄えられているエネルギーの量の変化を監視する手段が用いられる。電源１１２が予め決められた期間内に必要量のエネルギーを供給できない場合は、その電池はもはや役に立たないので再充電するかまたは取り替えねばならない。この状態が起こると装置１００はドーマントモードに入る。
一回の吸引を行うのに適切な量のエネルギーを送り終ってから、マイクロコントローラ１０６は電圧基準１２２を動作禁止にし次いでストップモードに入る。負荷配列１０２の発熱体１０１がすべて付勢されたならば装置１００はドーマントモードに入る。使用済の負荷配列１０２が切離されると、マイクロコントローラ１０６は、ウエイクアップ論理１３０からの割込みと解釈することができるノイズを受けることが可能になり、喫煙モードに入る。しかしＡ／Ｄ入力ライン１４０が負荷配列１０２の存在について検査されて該配列が見つからない場合、マイクロコントローラ１０６は、負荷配列１０２が接続されるまで、直ちにドーマントモードに再び入る。
装置１００はマイクロコントローラ１０６に連結されたディスプレイ１０４を備えていることが好ましい。ディスプレイ１０４としては、負荷配列１０２の状態に関する情報、または喫煙物品を作動させるのに有用な他の情報を表示するのに用いることができる液晶ディスプレイが好ましい。例えばディスプレイ１０４は、残っている吸引回数、負荷配列１０２の有無、または電源１１２が容認可能なレベルまで放電したことを消費者に通報するのに使用できる。
図２ａ〜２ｄを参照して、マイクロコントローラ１０６に用いる好ましいソフトウエアを例示する流れ図を説明する。なおこのソフトウエアは適切なマイクロコードまたは高レベルの演算言語で実行できる。図２ａにおいて主プログラムがスタート２００で始まり、これにステップ２０２が続き、このステップ２０２で発振器１２０がスタートする。ステップ２０４において、マイクロコントローラ１０６はストップモードに入り、このモードにおいて、発振器１２０からの割込みを受けるのを待つ。
割込みを受けたとき、割込みサービスルーチン３００（図２ｂに記載）が実行される。図２ｂの示すように、割込みサービスルーチン３００は、発振器１２０またはウエイクアップ論理１３０によって発生する割込みを処理する。ステップ３０２において、マイクロコントローラ１０６はファーストモードからステップダウンして（マイクロコントローラ１０６はストップモードからアウエイクされた後自動的にファーストモードに入る）スローモードに入る。テスト３０４において、プログラムは、ウエイクアップ論理１３０が動作可能になったかどうかを知るために検査する。ウエイクアップ論理１３０が動作可能になっていたならば、それは割り込みサービスルーチン３００がウエイクアップ論理１３０で生成した割込みを処理していることを示し、このことは装置１００がドーマントモード内にあったことを意味する。ステップ３０６では、ウエイクアップ論理１３０が動作禁止にされ、次いでプログラムはドーマントサブルーチン４００に戻る（以下に説明する）。ウエイクアップ論理１３０がテスト３０４で動作可能になっていなかったならば、吸引センサ１１０がステップ３０８において動作可能にされる。テスト３１０では、真の吸引が吸引センサ１１０で感知されたか否かについて確認される。デバウンシングの基準は、吸引センサ１１０が、割込みサービスルーチン３００の三つの各連続実行における五つの連続読取りに対して圧力低下を検出することを要求している。真の吸引が検出されたならば、“吸引感知”のフラグがステップ３１２で立てられる。ステップ３１４において、吸引センサ１１０は動作禁止にされ、次いで制御は主プログラムに戻される。
再び図２ａを参照するが、制御が主プログラムに戻されてからテスト２０６が実行される。テスト２０６では、プログラムは、負荷配列１０２が喫煙物品に接続されているか否か、実施された吸引の回数が最高回数（例えば８回）より少ないか否か、および装置１００が、最大喫煙モード期間（例えば１５分間）より短い時間、喫煙モードに入っていたのか否かを知るために検査する。負荷配列１０２の存在について検査するために、マイクロコントローラ１０６は電圧基準１２２を動作可能にし、抵抗器１３４と１４２間の電圧がいき値を越えているか否かを検査し、次いで電圧基準１２２を動作禁止にする。
テスト２０６の条件のいずれかが満たされていない場合、ドーマントサブルーチン４００（図２ｃに記載）がステップ２０８で呼出され、装置１００がドーマントモードに入れられる。ここで図２ｃを参照して説明する。発振器１２０はステップ４０２において動作禁止にされ、次いでウエイクアップ論理１３０はステップ４０４において動作可能にされる。ステップ４０６において、マイクロコントローラ１０６はストップモードに入り、割込みを受けるのを待つ。そしてその割込みはこれらの条件下では負荷配列１０２が挿入された結果の割込みである。この割込みが行われると、割込みサービスルーチン３００が上記のステップ３０２，３０４および３０６を実行し、次いで制御をドーマントサブルーチン４００に戻し、次いで該サブルーチン４００は制御を主プログラムに戻す。
再び図２ａに戻って説明する。ステップ２０８から、プログラムはステップ２０２にループバックする。このことは、喫煙モードのスタートが負荷配列１０２の挿入によって起こったことを示す。テスト２０６の条件がすべて満たされたならば、テスト２１０が実行されて、“吸引感知”フラグが割込みサービスルーチン３００に立てられたか否かを確認する。フラグが立てられていなかった場合、プログラムはステップ２０４にステップバックして、発振器１２０からの次の割込みを受けるまで、マイクロコントローラ１０６をストップモードに入らせる。さもなければ、発振器１２０はステップ２１２で動作禁止にされ、次いで電圧基準１２２がステップ２１４で動作可能にされ、次にステップ２１６でマイクロコントローラ１０６は、吸引回数をトラックする変数を増大する。ステップ２１８では、電力サブルーチン５００（図２ｄに示す）が呼出され、負荷配列１０２の発熱体１０１のうちの一つに送られる電力供給量を制御する。
ここで図２ｄを参照して電力サブルーチン５００を説明する。第一に、テスト５０２が行われ、エネルギーが現行の吸引のすべての時間間隔で供給されたかどうかを確認する。上記のように、負荷配列１０２の発熱体１０１にエネルギーを送る好ましい実施態様では、吸引期間が推定され（例えば１秒間）、次にその推定吸引期間はいくつかの時間間隔に分割される（例えば１０個の時間間隔、各々１００ｍｓ）。容認可能なエーロゾルまたは蒸気を発生するのに必要なエネルギーの量は、該時間間隔に、実質的に等しい分割量で配分される。したがって、テスト５０２は、時間間隔がすべて経過したかどうかを確認する。時間間隔がすべて経過したならば制御は主プログラムに戻される。そうでなければ、現行の吸引に関連する負荷配列１０２の発熱体１０１が、スイッチ配列１０８の対応するスイッチを動作可能にすることによってステップ５０４で付勢される。
選択された発熱体１０１が付勢されると直ちに、テスト５０６が実行され、エネルギーの正しい分割量が現行の時間間隔中に、選択された発熱体１０１に供給されたかどうかを確認する。テスト５０６によって、現行の時間間隔中これまで不十分な量のエネルギーしか送られていなかったことが確認された場合は、テスト５１４が実行されて、適正な量のエネルギーが供給される前に、現行の時間間隔が経過したかどうかが確認される。現行の時間間隔が経過していなかった場合、プログラムはテスト５０６にループバックする。したがって、各時間間隔中、テスト５０６と５１４で構成されているループは、エネルギーが選択された発熱体１０１に供給されているとき多数回反復される。このループによってマイクロコントローラ１０６は、連続方式で選択された発熱体１０１に供給されるエネルギーの量を有効に監視することができる。正しい分割量のエネルギーが選択された発熱体１０１に送られると、テスト５０６が電力サブルーチン５００をステップ５０８に分岐させ、そのステップ５０８においてスイッチ配列１０８の適切なスイッチが動作禁止にされる。次にステップ５１０において、プログラムは、時間間隔が経過する前に正しい分割量のエネルギーが供給される適当な場合には、現行の時間間隔が経過するまで待つ。次にステップ５１２において、現行時間間隔は増大され、次いでプログラムはテスト５０２にループバックし、次の時間間隔に電力を送り始める。
先に述べたように、テスト５１４は、テスト５０６／５１４ループ内で多数回実行されて、正しい分割量のエネルギーを送り終える前に現行時間間隔が経過したか否かを確認する。正しい分割量のエネルギーが選択された発熱体１０１に供給される前に現行時間間隔が経過した場合は、エラー条件がステップ５１６で定義され、電源１１２が、使用できる十分なエネルギーをもはや蓄えていないことを示す。エラー条件が定義された後、プログラムは主メニューに戻る。
再び図２ａを参照して説明する。プログラムは電力サブルーチン５００からステップ２２０に戻り、ステップ２２０において、残っている吸引回数がディスプレイ１０４に表示される。ステップ２２２において、電圧基準１２２は動作禁止にされ、次いでテスト２２４が実行され、制御が、定義されたエラー条件を用いて電力サブルーチン５００から戻されたかどうかを確認する。エラー条件が定義されなかった場合、プログラムはステップ２０２にループバックして、次の吸引にそなえる。そうでない場合は、エラーの記号がステップ２２６でディスプレイ１０４に表示され、次にプログラムはステップ２０８にループバックして、ドーマントサブルーチン４００を呼び出す。ドーマントモードにおいて、消費者は電源１１２を取り替え、その結果、パワーオンレストが起こり、スタート２００で始める主プログラムが実行される。
したがって、予め決められた量のエネルギーが、要求があり次第ヒータ配列中の個々の発熱体に送られるように、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギーの送出を制御する方法と装置が提供されることが分かる。当該技術分野の当業者は、本発明は本願に記載された実施態様以外の実施態様で実施することができ、本願に記載の実施態様は本発明を例示するのを目的とするもので限定するものではなく、本発明は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるということが分かるであろう。
本発明は電気で作動する喫煙物品に関し、詳しくは電気で作動する喫煙物品へのエネルギー供給を制御する方法および装置に関する。
喫煙物品は、香味発生材料例えばタバコまたはタバコ由来の物質を加熱して香味物質を放出させる装置である。一つのタイプの喫煙物品は、譲受け人が本願と共通している米国特許第５０６０６７１号に記載されている。なおこの特許は全体を本願に援用する。この特許には、使い捨ての電気発熱体の配列を使用する電気加熱式喫煙物品が記載されている。各発熱体には、その上に個々の装入量のタバコ香味発生材料が置かれている。その使い捨て配列は喫煙物品の“永久”部分に容易に係合され、またこの永久部分は電池のごとき電源および制御回路を備えている。この装置では、喫煙者が吸引するごとに、発熱体のすべてより少ないが少なくとも一つから、発熱体の上に置かれているタバコ香味発生材料に熱エネルギーを伝達することによって、香味物質を含有するエーロゾルもしくは蒸気が発生する。
発熱体の配列を用いる喫煙物品には、特定の吸引に対して該配列中のどの発熱体を付勢するのかを選択するため制御回路を設けなければならない。喫煙者が加熱すべき特定の発熱体を手動で選択する必要がある場合は、喫煙物品を使用することによる楽しみがなくなるのであろう。さらに、その制御回路は、一装入量のタバコ香味発生材料を再加熱し、その結果、香味に対して有害な影響を与えそうな望ましくない化合物が発生するのを避けるために、どの発熱体も繰返し作動させることは防止できなければならない。
また喫煙物品の制御回路は、充分な量のエネルギーをタバコ香味材料に確実に伝達して、吸引毎に一貫してエーロゾルまたは蒸気が発生するよう、各発熱体に送られる電力を調節できなければならない。このような喫煙物品の電源（一般に１個または直列の複数の電池）は時間が経過すると電荷を失うので、容認できるエーロゾルまたは蒸気を得るため、電源が新しかった時と同じ量のエネルギーを送るには、電源が老化するにつれて長時間発熱体を付勢する必要がある。
喫煙物品は一般に、喫煙者が携帯する小型で手で持てる装置なので、この装置の電源（すなわち電池）は蓄電容量が限られている。したがって、電気作動式喫煙物品用の制御回路は、限りがある電源を過剰に消費してはならない。さらに制御回路は、電源が、吸引中に容認可能なエーロゾルまたは蒸気を提供するのに充分迅速に充分なエネルギーをもはや送ることができないときに喫煙者に通報できなければならない。
上記のことから、予め決められた量のエネルギーを、要求があり次第、ヒータ配列中の個々の発熱体に送るように、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギーの送出を制御する方法と装置を提供することが望ましい。
また、ヒータ配列を制御するのに必要なエネルギーの量を最少にする、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギーの送出を制御する方法および装置を提供することが望ましい。
さらに、ヒータ配列中のすべての発熱体を作動させてしまうまで、エネルギーを、要求があり次第、未使用の発熱体に自動的に逐次送るように、喫煙物品のヒータ配列を制御する方法と装置を提供することが望ましい。
さらに、ヒータ配列の存在を自動的に検出する、ヒータ配列を制御する方法と装置を提供することが望ましい。
さらに、電源が容認できないレベルまで放電した時に、喫煙者に通報する、ヒータ配列を制御する方法および装置を提供することが望ましい。
発明の要約
本発明の目的は、予め決められた量のエネルギーを、要求があり次第、ヒータ配列中の個々の発熱体に送るように、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギー送出を制御する方法と装置を提供することである。
また本発明の目的は、ヒータ配列を制御するのに必要なエネルギーの量を最少にする、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギー送出を制御する方法と装置を提供することである。
本発明の他の目的は、ヒータ配列中のすべての発熱体を作動させてしまうまで、エネルギーを、要求があり次第、未使用の発熱体に自動的にかつ逐次送るよう、喫煙物品のヒーター配列を制御する方法と装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、ヒータ配列の存在を自動的に検出する、ヒータ配列を制御する方法と装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、電源が容認できないレベルまで放電した時に、喫煙者に通報する、ヒータ配列を制御する方法と装置を提供することである。
本発明によれば、喫煙物品の加熱負荷の配列に対する電源からのエネルギーの送出を制御する装置が提供される。この装置は、喫煙者が喫煙物品を吸う時を感知する吸引センサおよび負荷配列中の選択された発熱体を電源に連結するスイッチを備えている。この装置はさらに、選択された発熱体に送られるエネルギーの量を測定する手段、および吸引センサが吸引を感知したときに、選択された発熱体に関連するスイッチを閉じて、選択された発熱体を電源に接続するマイクロコントローラを備えている。このマイクロコントローラは、予め決められた量のエネルギーが選択された発熱体に送られた時に、選択された発熱体に関連するスイッチを開いて、選択された発熱体を電源から切離す。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記および他の目的と利点は、添付図面を参照して下記の詳細な説明を検討すれば明らかになるであろう。図面中の同じ参照記号は全体を通じて同じ部材を意味する。
図１は本発明の原理による電気加熱式喫煙物品に用いる制御回路の概略ブロック図である。
図２ａ〜２ｄは図１に示す制御回路のマイクロコントローラに用いるプログラムの流れ図を示す。
発明の詳細な説明
図１を参照して、本発明の原理による電気加熱式喫煙物品に用いる制御装置１００の例示実施態様を説明する。装置１００は、制御しようとしている喫煙物品に対していくつもの機能を果たす。第一に、装置１００は、喫煙者が喫煙物品を吸う度毎に、負荷配列１０２中の少なくとも一つの発熱体１０１を順次選択して付勢する。第二に、装置１００は、平均的な吸引に対して容認可能なエーロゾルもしくは蒸気を生成するのに充分長い期間、負荷配列１０２中の選択された発熱体１０１に電流を加える。第三に、装置１００は、喫煙物品の状態に関する情報を喫煙者に提供する。この情報としては、残っている吸引回数、電源が容認できないレベルまで放電してしまったか否か、および負荷配列１０２が喫煙物品中に存在しているか否かの情報がある。
装置１００は、マイクロコントローラ１０６、スイッチ配列１０８および吸引センサ１１０を備えている。一般に装置１００は、喫煙者が喫煙物品のマウスピースを通じて吸引するまで電力節約モードのままである。吸引センサ１００は吸引を感知し、マイクロコントローラ１０６に吸引が進行中であることを通報する。マイクロコントローラ１０６は、下記の種々のテストを実行した後、スイッチ配列１０８の要素を閉じて、負荷配列１０２の発熱体１０１の選択された一つに電源１１２から電力を加える。負荷配列１０２の発熱体１０１の選択された一つが発熱すると、発熱体の上に置かれたタバコ香味発生材料は、喫煙者が吸引する香味を有する蒸気もしくはエーロゾルを発生する。マイクロコントローラ１０６は、Ａ−Ｄ変換器インプット１６に入るＡ／Ｄインプットライン１１４で、電源１１２の電圧を示す信号を受信することによって、発熱体１０１の選択された一つ（公知の公称抵抗値および公知の抵抗−温度係数を有する）に送られる電力を監視する。予め決められた量のエネルギーを負荷配列１０２の発熱体１０１の選択された一つに送り終えた時、マイクロコントローラ１０６は電力送りを中止する。
一般に、負荷配列１０２は８個の発熱体１０１を具備しているが、他の負荷の形態も本発明の原理にしたがって使用することができる。負荷配列１０２の各発熱体１０１は一回だけ使用することが好ましい。各吸引がなされる度毎に、マイクロコントローラ１０６は、８個の発熱体１０１がすべて使用されてしまうまで、負荷配列１０２中の発熱体１０１の次の順番の一つ（プログラムによって決定される）に予め決められた量のエネルギーを供給させる上記のプロセスを繰返す。発熱体１０１がすべて使用された後、喫煙者は使用済負荷配列１０２を廃棄し次いで新しい負荷配列１０２を取付けることができ、その後上記シーケンスを繰返すことができる。
装置１００は一般に電池で作動されるので、好ましくは最少量のエネルギーを使用すべきである。電力消費量を少なくする必要条件を受け入れるために、マイクロコントローラ１０６としては、米国、アリゾナ州、フェニックス所在のMotorola Incorporated社が市販している６８ＨＣ８０５Ｂ６マイクロコントローラのようなものが好ましい。なおこのマイクロコントローラは、プログラムされて、ファーストモード、スローモードまたはストップモードで作動することができる。スローモードでは、マイクロコントローラ１０６は、ファーストモードの約１／１６の速度で作動しかつファーストモードの約１／１６の電力を消費する。ストップモードでは、マイクロコントローラの電力消費量は一層少ない。マイクロコントローラ１０６は一旦停止した後、割込みライン１１８による外部割込みまたはパワーオンリセット（power−on reset）によって再始動することができる。マイクロコントローラ１０６は、再始動する時、自動的にファーストモードに入る。したがって再始動の後、ソフトウェア（以下に述べる）はマイクロコントローラ１０６を直ちにスローモードに戻す。
装置１００の場合、吸引センサ１１０および電圧基準１２２のような補助回路に対する電力をマイクロコントローラ１０６の出力ポートから引出すことによって電力消費量はさらに少なくなる。好ましい実施態様では、吸引センサ作動ライン１２４は吸引センサ１１０を駆動しおよび電圧基準作動ライン１２６は電圧基準１２２を駆動する。
さらに電力消費量を少なくするために、装置１００は、二つのモードすなわち喫煙モードとドーマントモード（dormant mode）のうちの一つで作動するよう構築される。喫煙物品中に負荷配列１０２がない場合、負荷配列１０２が消費されてしまった場合、喫煙期間が予め決められた期間（例えば１５分間）を越えて延びた場合、または電源１１２が容認できないレベルまで放電した場合、装置１００はドーマントモードに入ることが好ましい。ドーマントモードでは、吸引センサ１１０、発振器１２０および電圧基準１２２は使用が禁止され、ウエイクアップ論理（wake−up logic）１３０はウエイクアップ論理作動ライン１３２を通じて使用可能にされ、そしてマイクロコントローラ１０６はストップモードにある。したがって、ドーマントモードでは、装置１００は電源１１２から最少量の電流を引出す。
装置１００のドーマントモードには、負荷配列１０２の挿入だけが割込むことができる。負荷配列１０２が挿入されると、抵抗器１３４と１３６の間に電圧が生じ、その電圧がウエイクアップ論理１３０を使用可能にする論理信号として働き、次にこのウエイクアップ論理１３０が割込みライン１１８に割込みを生じさせる。この割込みによって、装置１００が“ウエイクされ（awaken）”、８回の吸引がまだ起こっていなければ、１５分間の喫煙モードに入る。
さらにエネルギーを保存するため、マイクロコントローラ１０６は、喫煙モード中、できる限り再々ストップモードに留まり、補助回路が必要な場合に活性化される。マイクロコントローラ１０６が喫煙モードに入った後停止される前にウエイクアップ論理１３０が動作禁止にされ、そして発振器１２０（期間は約１０ｍｓ）が始動する。１０ｍｓ毎に発振器１２０は、割込みライン１１８によってマイクロコントローラ１０６に割込みを送り、この割込みライン１１８は、マイクロコントローラ１０６をファーストモードに入らせ、このファーストモードはスローモードに直ちにステップダウンされる。
スローモードで作動している間、マイクロコントローラ１０６は、装置１００が喫煙モードに入った後、喫煙者が負荷配列１０２を取り出さなかったことを保証するため、負荷配列１０２の存在を周期的に検査する。この検査は抵抗器１３６と１４２の間の電圧を測定することによって行い、これら抵抗器の抵抗値は、負荷配列１０２が挿入されたとき該抵抗器間に生じる最大電圧が、電圧基準１２２が許容する範囲内にあるように選択される。この電圧は、マイクロコントローラ１０６のもう一つのＡ−Ｄ変換器のインプット１３８にＡ／Ｄインプットライン１４０を通じて加えられる。負荷配列１０２が存在しない場合、マイクロコントローラ１０６はドーマントモードに入る。
発振器１２０によって割込みが発生する毎に、吸引センサ１１０は、負荷配列１０２が喫煙物品中に存在している場合動作可能にされる。吸引センサ１１０の各種の異なる器具が、喫煙物品に吸引が起こったのを感知するのに用いることができる。例えば吸引センサ１１０は、喫煙物品のマウスピース上の喫煙者の唇の圧力を感知する唇圧センサを備えていてもよい。あるいは、吸引センサ１１０は、喫煙物品を通過する空気流を感知する空気流センサを備えていてもよい。好ましい実施態様では、吸引センサ１１０は、喫煙物品を通過する空気流によって起こる空気圧の低下を感知する空気圧センサを備えている。この好ましい実施態様では、吸引センサ１１０は、好ましくは圧電抵抗圧力トランスデューサ、例えば米国、カリフォルニア州、フリモント所在のLucas−Nova社が市販しているＮＰＨ−５−００２．５Ｇ ＮＯＶＡ型センサ、または米国、カルフォルニア州、サニーベール所在のSenSym Incorporated社が市販しているＱＬＴ００４Ｄ型センサを備えている。
吸引センサ１１０は、喫煙者が喫煙物品を吸ったときを、マイクロコントローラ１０６に信号を送ることによって確認する。マイクロコントローラ１０６は、吸引センサ１１０の信号に、真の吸引とみなされるべき連続した三つの１０ｍｓの窓の各々に連続した五つの読取り値として存在することを要求することによって吸引センサの信号からの誤った読み取りを阻止する。真の吸引が検出されない場合は、マイクロコントローラ１０６は吸引センサ１１０のスイッチを切りストップモードに入り、発振器１２０からの次の割込みを受ける。
真の吸引が検出されたならば、マイクロコントローラ１０６はスローモードのままであり、発振器１２０と吸引センサ１１０は動作禁止にされ、そして電圧基準１２２は動作可能にされる。電圧基準１２２はマイクロコントローラ１０６中に内蔵されたＡ−Ｄ変換器の分解能を定義する。負荷配列１０２中の発熱体１０１のうちの一つに電力を加えている間、マイクロコントローラ１０６うちのタイマーは、時限ソースとして発振器１２０に取って代わっている。内部クロックは一般に一層正確であると考えられ、１０ｍｓにセットされる。
検出された真の吸引に応答して、マイクロコントローラ１０６はスイッチ配列１０８の選択されたスイッチを動作可能にし、その結果、負荷配列１０２の対応する発熱体１０１に、電源１１２から電力が供給される。選択された発熱体１０１に印加される予め決められた電圧の何分の一かは抵抗器１４４〜１４６間に現れるが、Ａ／Ｄ入力ライン１１４を経由してＡ−Ｄ入力１１６に供給される。抵抗器１４４と１４６の抵抗値は、これら抵抗器間に現れる最大電圧が電圧基準１２２によって許容される範囲内に入るように選択される。したがって、マイクロコントローラ１０６は選択された発熱体１０１に加えられる電圧を示す信号を受信する。マイクロコントローラ１０６は、電源１１２に予め決められた時間にわたって予め決められた量のエネルギーを負荷を送らせて、負荷を予め決められた温度に加熱し、喫煙者が吸引できる容認可能なエーロゾルを生成させる。
負荷配列１０２の発熱体１０１のうちの選択された一つに送られるエネルギーは、ある期間にわたって送られる電力を監視することによって計算される。第一の好ましい実施態様では、電力は、吸引開始時から連続的に負荷に供給され、負荷に送られるエネルギーは、予め決められた全量を送り終えるまで測定される。第二の好ましい実施態様では、推定吸引時間（例えば１秒間）はいくつかの例えば１０個の時間間隔に分割される。正しい比例量のエネルギーが上記時間間隔；例えば合計の１／１０の時間に送り終えるまで、各時間間隔中、電力が供給されかつエネルギーが測定される。電力は、適切な量のエネルギーが一時間間隔中に送られた後、次の時間間隔の始動まで止められる。
本発明のエネルギー測定法では、電源１１２に蓄えられているエネルギーの量の変化を監視する手段が用いられる。電源１１２が予め決められた期間内に必要量のエネルギーを供給できない場合は、その電池はもはや役に立たないので再充電するかまたは取り替えねばならない。この状態が起こると装置１００はドーマントモードに入る。
一回の吸引を行うのに適切な量のエネルギーを送り終ってから、マイクロコントローラ１０６は電圧基準１２２を動作禁止にし次いでストップモードに入る。負荷配列１０２の発熱体１０１がすべて付勢されたならば装置１００はドーマントモードに入る。使用済の負荷配列１０２が切離されると、マイクロコントローラ１０６は、ウエイクアップ論理１３０からの割込みと解釈することができるノイズを受けることが可能になり、喫煙モードに入る。しかしＡ／Ｄ入力ライン１４０が負荷配列１０２の存在について検査されて該配列が見つからない場合、マイクロコントローラ１０６は、負荷配列１０２が接続されるまで、直ちにドーマントモードに再び入る。
装置１００はマイクロコントローラ１０６に連結されたディスプレイ１０４を備えていることが好ましい。ディスプレイ１０４としては、負荷配列１０２の状態に関する情報、または喫煙物品を作動させるのに有用な他の情報を表示するのに用いることができる液晶ディスプレイが好ましい。例えばディスプレイ１０４は、残っている吸引回数、負荷配列１０２の有無、または電源１１２が容認可能なレベルまで放電したことを消費者に通報するのに使用できる。
図２ａ〜２ｄを参照して、マイクロコントローラ１０６に用いる好ましいソフトウエアを例示する流れ図を説明する。なおこのソフトウエアは適切なマイクロコードまたは高レベルの演算言語で実行できる。図２ａにおいて主プログラムがスタート２００で始まり、これにステップ２０２が続き、このステップ２０２で発振器１２０がスタートする。ステップ２０４において、マイクロコントローラ１０６はストップモードに入り、このモードにおいて、発振器１２０からの割込みを受けるのを待つ。
割込みを受けたとき、割込みサービスルーチン３００（図２ｂに記載）が実行される。図２ｂの示すように、割込みサービスルーチン３００は、発振器１２０またはウエイクアップ論理１３０によって発生する割込みを処理する。ステップ３０２において、マイクロコントローラ１０６はファーストモードからステップダウンして（マイクロコントローラ１０６はストップモードからアウエイクされた後自動的にファーストモードに入る）スローモードに入る。テスト３０４において、プログラムは、ウエイクアップ論理１３０が動作可能になったかどうかを知るために検査する。ウエイクアップ論理１３０が動作可能になっていたならば、それは割り込みサービスルーチン３００がウエイクアップ論理１３０で生成した割込みを処理していることを示し、このことは装置１００がドーマントモード内にあったことを意味する。ステップ３０６では、ウエイクアップ論理１３０が動作禁止にされ、次いでプログラムはドーマントサブルーチン４００に戻る（以下に説明する）。ウエイクアップ論理１３０がテスト３０４で動作可能になっていなかったならば、吸引センサ１１０がステップ３０８において動作可能にされる。テスト３１０では、真の吸引が吸引センサ１１０で感知されたか否かについて確認される。デバウンシングの基準は、吸引センサ１１０が、割込みサービスルーチン３００の三つの各連続実行における五つの連続読取りに対して圧力低下を検出することを要求している。真の吸引が検出されたならば、“吸引感知”のフラグがステップ３１２で立てられる。ステップ３１４において、吸引センサ１１０は動作禁止にされ、次いで制御は主プログラムに戻される。
再び図２ａを参照するが、制御が主プログラムに戻されてからテスト２０６が実行される。テスト２０６では、プログラムは、負荷配列１０２が喫煙物品に接続されているか否か、実施された吸引の回数が最高回数（例えば８回）より少ないか否か、および装置１００が、最大喫煙モード期間（例えば１５分間）より短い時間、喫煙モードに入っていたのか否かを知るために検査する。負荷配列１０２の存在について検査するために、マイクロコントローラ１０６は電圧基準１２２を動作可能にし、抵抗器１３４と１４２間の電圧がいき値を越えているか否かを検査し、次いで電圧基準１２２を動作禁止にする。
テスト２０６の条件のいずれかが満たされていない場合、ドーマントサブルーチン４００（図２ｃに記載）がステップ２０８で呼出され、装置１００がドーマントモードに入れられる。ここで図２ｃを参照して説明する。発振器１２０はステップ４０２において動作禁止にされ、次いでウエイクアップ論理１３０はステップ４０４において動作可能にされる。ステップ４０６において、マイクロコントローラ１０６はストップモードに入り、割込みを受けるのを待つ。そしてその割込みはこれらの条件下では負荷配列１０２が挿入された結果の割込みである。この割込みが行われると、割込みサービスルーチン３００が上記のステップ３０２，３０４および３０６を実行し、次いで制御をドーマントサブルーチン４００に戻し、次いで該サブルーチン４００は制御を主プログラムに戻す。
再び図２ａに戻って説明する。ステップ２０８から、プログラムはステップ２０２にループバックする。このことは、喫煙モードのスタートが負荷配列１０２の挿入によって起こったことを示す。テスト２０６の条件がすべて満たされたならば、テスト２１０が実行されて、“吸引感知”フラグが割込みサービスルーチン３００に立てられたか否かを確認する。フラグが立てられていなかった場合、プログラムはステップ２０４にステップバックして、発振器１２０からの次の割込みを受けるまで、マイクロコントローラ１０６をストップモードに入らせる。さもなければ、発振器１２０はステップ２１２で動作禁止にされ、次いで電圧基準１２２がステップ２１４で動作可能にされ、次にステップ２１６でマイクロコントローラ１０６は、吸引回数をトラックする変数を増大する。ステップ２１８では、電力サブルーチン５００（図２ｄに示す）が呼出され、負荷配列１０２の発熱体１０１のうちの一つに送られる電力供給量を制御する。
ここで図２ｄを参照して電力サブルーチン５００を説明する。第一に、テスト５０２が行われ、エネルギーが現行の吸引のすべての時間間隔で供給されたかどうかを確認する。上記のように、負荷配列１０２の発熱体１０１にエネルギーを送る好ましい実施態様では、吸引期間が推定され（例えば１秒間）、次にその推定吸引期間はいくつかの時間間隔に分割される（例えば１０個の時間間隔、各々１００ｍｓ）。容認可能なエーロゾルまたは蒸気を発生するのに必要なエネルギーの量は、該時間間隔に、実質的に等しい分割量で配分される。したがって、テスト５０２は、時間間隔がすべて経過したかどうかを確認する。時間間隔がすべて経過したならば制御は主プログラムに戻される。そうでなければ、現行の吸引に関連する負荷配列１０２の発熱体１０１が、スイッチ配列１０８の対応するスイッチを動作可能にすることによってステップ５０４で付勢される。
選択された発熱体１０１が付勢されると直ちに、テスト５０６が実行され、エネルギーの正しい分割量が現行の時間間隔中に、選択された発熱体１０１に供給されたかどうかを確認する。テスト５０６によって、現行の時間間隔中これまで不十分な量のエネルギーしか送られていなかったことが確認された場合は、テスト５１４が実行されて、適正な量のエネルギーが供給される前に、現行の時間間隔が経過したかどうかが確認される。現行の時間間隔が経過していなかった場合、プログラムはテスト５０６にループバックする。したがって、各時間間隔中、テスト５０６と５１４で構成されているループは、エネルギーが選択された発熱体１０１に供給されているとき多数回反復される。このループによってマイクロコントローラ１０６は、連続方式で選択された発熱体１０１に供給されるエネルギーの量を有効に監視することができる。正しい分割量のエネルギーが選択された発熱体１０１に送られると、テスト５０６が電力サブルーチン５００をステップ５０８に分岐させ、そのステップ５０８においてスイッチ配列１０８の適切なスイッチが動作禁止にされる。次にステップ５１０において、プログラムは、時間間隔が経過する前に正しい分割量のエネルギーが供給される適当な場合には、現行の時間間隔が経過するまで待つ。次にステップ５１２において、現行時間間隔は増大され、次いでプログラムはテスト５０２にループバックし、次の時間間隔に電力を送り始める。
先に述べたように、テスト５１４は、テスト５０６／５１４ループ内で多数回実行されて、正しい分割量のエネルギーを送り終える前に現行時間間隔が経過したか否かを確認する。正しい分割量のエネルギーが選択された発熱体１０１に供給される前に現行時間間隔が経過した場合は、エラー条件がステップ５１６で定義され、電源１１２が、使用できる十分なエネルギーをもはや蓄えていないことを示す。エラー条件が定義された後、プログラムは主メニューに戻る。
再び図２ａを参照して説明する。プログラムは電力サブルーチン５００からステップ２２０に戻り、ステップ２２０において、残っている吸引回数がディスプレイ１０４に表示される。ステップ２２２において、電圧基準１２２は動作禁止にされ、次いでテスト２２４が実行され、制御が、定義されたエラー条件を用いて電力サブルーチン５００から戻されたかどうかを確認する。エラー条件が定義されなかった場合、プログラムはステップ２０２にループバックして、次の吸引にそなえる。そうでない場合は、エラーの記号がステップ２２６でディスプレイ１０４に表示され、次にプログラムはステップ２０８にループバックして、ドーマントサブルーチン４００を呼び出す。ドーマントモードにおいて、消費者は電源１１２を取り替え、その結果、パワーオンレストが起こり、スタート２００で始める主プログラムが実行される。
したがって、予め決められた量のエネルギーが、要求があり次第ヒータ配列中の個々の発熱体に送られるように、喫煙物品のヒータ配列へのエネルギーの送出を制御する方法と装置が提供されることが分かる。当該技術分野の当業者は、本発明は本願に記載された実施態様以外の実施態様で実施することができ、本願に記載の実施態様は本発明を例示するのを目的とするもので限定するものではなく、本発明は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるということが分かるであろう。
Claims (22)
- 電源から喫煙物品の少なくとも一つの加熱負荷（１０１）へのエネルギー送出を制御する装置であって；
喫煙者が喫煙物品を吸うときを感知する吸引センサ手段（１１０）；
加熱負荷を前記電源に連結する切換え手段（１０８）；
加熱負荷に連結され、加熱負荷に送られるエネルギーの量を測定するエネルギー測定手段（１０６，１１６）；
前記吸引センサ手段、前記切換え手段および前記エネルギー測定手段に連結され、前記吸引センサ手段が吸引を感知したときに前記切換え手段を動作可能にして加熱負荷を電源に接続し、およびエネルギー測定手段によって測定される予め決められた量のエネルギーが予め決められた期間以内に加熱負荷に送られたときに切換え手段を動作禁止にして加熱負荷を電源から切離す制御手段（１０６）；および
制御手段に連結され、予め決められた速度で信号を発する発振器手段（１２０）；からなり；
前記制御手段（１０６）がマイクロコントローラを備え、そのマイクロコントローラが、
マイクロコントローラをスローモードに維持する手段；
信号を受けたときにファーストモードに入るための手段；および
吸引センサ手段が吸引を感知しなかった時、ファーストモードに入った後スローモードに戻るための手段；
からなる装置。 - 複数の加熱負荷を含む請求項１記載の装置であって、制御手段がさらに、複数の加熱負荷がすべて使用されてしまうまで、切換え手段を動作可能にして、吸引センサ手段が吸引を感知する度毎に少なくとも一つの未使用の加熱負荷を選択する手段を備えている装置。
- さらに、制御手段に連結され、残っている未使用の加熱負荷の数を示す記号を表示するディスプレイ手段（１０４）を備えている請求項２記載の装置。
- さらに、マイクロコントローラと加熱負荷に連結され、加熱負荷が電源に連結される時を感知する負荷センサ手段（１３０，１３４，１３６）を備えている請求項１〜３のいずれか一つに記載の装置。
- 電源から喫煙物品の少なくとも一つの加熱負荷（１０１）へのエネルギーの送出を制御する装置であって；
喫煙者が喫煙物品を吸うときを感知する吸引センサ手段（１１０）；
加熱負荷を電源に連結する切換え手段（１０８）；
加熱負荷に連結され、加熱負荷に送られるエネルギーの量を測定するエネルギー測定手段（１０６，１１６）；
前記吸引センサ手段、前記切換え手段および前記エネルギー測定手段に連結され、前記吸引センサ手段が吸引を感知したときに前記切換え手段を動作可能にして加熱負荷を電源に接続し、およびエネルギー測定手段によって測定される予め決められた量のエネルギーが予め決められた期間以内に加熱負荷に送られたときに切換え手段を動作禁止にして加熱負荷を電源から切離す制御手段（１０６）；
前記制御手段に連結され、予め決められた速度で信号を発する発振器手段（１２０）；からなり；
前記制御手段がマイクロコントローラを備え、さらに前記マイクロコントローラと加熱負荷に連結され、加熱負荷が電源に連結されたときを感知する負荷センサ手段（１３０，１３４，１３６）を備えている；装置。 - 複数の加熱負荷を含む請求項５記載の装置であって、前記制御手段がさらに、複数の加熱負荷がすべて使用されてしまうまで、前記切換え手段を動作可能にして、前記吸引センサ手段が吸引を感知する度毎に少なくとも一つの未使用の加熱負荷を選択する手段を備えている装置。
- さらに、前記制御手段に連結され、残っている未使用の加熱負荷の数を示す記号を表示するディスプレイ手段を備えている請求項５または６記載の装置。
- マイクロコントローラ（１０６）が、
マイクロコントローラをスローモードに維持する手段；
信号を受けたときにファーストモードに入るための手段；および
吸引センサ手段が吸引を感知しなかったとき、ファーストモードに入った後スローモードに戻るための手段；
を備えてる請求項５〜７のいずれか一つに記載の装置。 - 制御手段（１０６）が、さらに
前記予め決められた期間を複数の時間間隔に分割して、各時間間隔が前記期間の予め決められた何分の一かに実質的に等しい期間であるようにする手段；および
切換え手段を動作可能にして予め決められた量のエネルギーの対応する何分の一かを、電源から少なくとも一つの加熱負荷に、複数の各時間間隔中送る手段；
を備えている請求項１または５記載の装置。 - マイクロコントローラがさらに、吸引センサ手段が吸引を感知し次いで予め決められた量のエネルギーが電源から少なくとも一つの加熱負荷に送られたときにファーストモードに入った後スローモードに戻るための手段を備えている請求項１〜４または８のいずれか一つに記載の装置。
- マイクロコントローラが、負荷センサ手段に応答して、一つの加熱負荷または少なくとも一つの加熱負荷が電源に連結されていないときにマイクロコンピュータを動作可能にしてドーマントモードに入れる手段を備えている請求項４または５に記載の装置。
- マイクロコントローラを動作可能にしてドーマントモードに入れる手段が、
発振器を動作禁止にする手段、およびマイクロコントローラをストップモードに入らせる手段を備えている請求項１１記載の装置。 - さらに、マイクロコントローラに連結され、少なくとも一つの加熱負荷（１０１）が電源に連結されるときに割込み信号を発するウエイクアップ論理手段（１３０）を備えている請求項１２記載の装置。
- マイクロコントローラがさらに、ウエイクアップ論理手段から割込み信号を受信する手段；ウエイクアップ論理手段から割込み信号を受信したときにマイクロコントローラを動作可能にしてファーストモードに入れる手段；およびウエイクアップ論理手段から割込み信号を受信したときに発振器手段を動作可能にする手段を備えている請求項１３記載の装置。
- 制御手段が、予め決められた量のエネルギーを加熱負荷に、予め決められた期間以内に送るのに充分なエネルギーを電源が蓄えていることを確認する手段を備えている請求項１または５記載の装置。
- さらに、予め決められた量のエネルギーを少なくとも一つの加熱負荷（１０１）へ予め決められた期間以内に送るのに不充分なエネルギーしか電源が蓄えていないときにエラー記号を表示するディスプレイ手段（１０４）を備えている請求項１５記載の装置。
- エネルギー測定手段が、加熱負荷に印加される電圧を測定してその測定された電圧のディジタル表示を提供するＡ−Ｄ変換器（１１６）を備え；およびマイクロコントローラが、測定された電圧のディジタル表示を監視し、測定された電圧が一つの加熱負荷（１０１）または少なくとも一つの加熱負荷（１０１）に印加される期間を確認し、および上記測定された電圧が一つの加熱負荷（１０１）または少なくとも一つの加熱負荷（１０１）に印加されている間に加熱負荷に送られるエネルギーを、上記測定された電圧、上記決定された期間および少なくとも一つの加熱負荷の予め決められた抵抗値に基づいて計算する手段を備えている；請求項１〜１６のいずれか一つに記載の装置。
- Ａ−Ｄ変換器（１１６）が、マイクロコントローラによって提供される請求項１７記載の装置。
- 吸引センサ手段（１１０）が、喫煙物品のマウスピース内の圧力低下を感知する圧力変換器を備えている請求項１〜１８のいずれか一つに記載の装置。
- 喫煙物品中のエネルギーの流れを制御する方法であって；
喫煙物品中に加熱負荷が存在することを感知し；
喫煙物品が吸われる時を感知し；次いで
感知された吸引に応答して、予め決められた量のエネルギーを予め決められた期間以内に加熱負荷に送出する；ことからなり、
前記エネルギーを送るステップが、さらに
該送出ステップをスローモードに維持し；
予め決められた速度で信号を発し；
信号を受信したときにファーストモードを開始し；
加熱負荷が感知されなかったときはスローモードに戻り；および
加熱負荷および吸引が感知されたときは予め決められた量の電力を電池から送る；
ことからなる方法。 - さらに、エネルギーを送るステップの後スローモードに戻すことからなる請求項２０記載の装置。
- 請求項１〜１９のいずれか一つに記載の、電源から一つ以上の加熱負荷へのエネルギーの送出を制御する装置を具備する喫煙物品。
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