JP6756063B1 - エアロゾル吸引器用の電源ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】表皮効果に起因するＡＣ導線の発熱を抑制できるエアロゾル吸引器用の電源ユニットを提供する。【解決手段】エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷２１に対して電力を供給可能な電源１２と、電源１２の充電を制御可能な充電器１３と、を備えるエアロゾル吸引器１用の電源ユニット１０であって、電源ユニット１０は、非接触で電力を受電可能な受電コイル４３と、交流電力を直流電力に変換する整流器４４と、受電コイル４３と整流器４４とを接続するＡＣ導線４８と、整流器４４と充電器１３とを接続し、且つ、ＡＣ導線４８以上の長さを持つＤＣ導線４９と、をさらに備える。【選択図】図５

Description

本発明は、エアロゾル吸引器用の電源ユニットに関する。

非接触充電が可能なエアロゾル吸引器やエアロゾル吸引器用の電源ユニットが知られている（特許文献１〜６）。例えば、特許文献１には、非接触で電力を受電可能な受電コイルを筐体下部に配置すること、充電可能な電源を包囲するように受電コイルを配置すること、受電コイルを複数個配置すること、受電コイルを湾曲させて配置すること、などの受電コイルの配置例が数多く開示されている。

また、特許文献２には、送電コイルが配置された携帯型充電装置や、送電コイルと受電コイルとの位置合わせのために錘を備えたエアロゾル吸引器が開示されている。

米国特許第９９０１１１７号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０３３３５６１号明細書 特許第５７６７３４２号公報 特許第６３２６１８８号公報 特開２０１８−１２６３５５号公報 特表２０１９−５１０４６９号公報

非接触充電が可能なエアロゾル吸引器やエアロゾル吸引器用の電源ユニットでは、非接触で受電した交流が流れるＡＣ導線において、表皮効果に起因する発熱が発生し、回路素子に影響を与える虞がある。そのため、ＡＣ導線の発熱を抑制することが望まれる。なお、表皮効果とは、高周波を導体に流した場合に、導体表面に電流が偏ることで見かけ上の抵抗値が増大してしまう現象をいう。

本発明の目的は、表皮効果に起因するＡＣ導線の発熱を抑制できるエアロゾル吸引器用の電源ユニットを提供することにある。

第１発明は、
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
前記電源の充電を制御可能な充電器と、
非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
交流電力を直流電力に変換する変換器と、
前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線と、
前記変換器と前記充電器とを接続するＤＣ導線と、
前記電源、前記受電コイル、前記充電器、及び前記変換器を収容する筐体と、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイル、前記変換器、及び前記充電器は、前記電源の充電時に、前記電源より鉛直方向の上方に配置される。
第２発明は、
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
前記電源の充電を制御可能な充電器と、
非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
交流電力を直流電力に変換する変換器と、
前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線と、
前記変換器と前記充電器とを接続するＤＣ導線と、
前記電源、前記受電コイル、前記充電器、及び前記変換器を収容する筐体と、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記充電器は、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の上方に配置され、
前記受電コイル及び前記変換器は、前記電源の充電時に前記電源より前記鉛直方向の下方に配置される。

第３発明は、
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
前記電源の充電を制御可能な充電器と、
非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
交流電力を直流電力に変換する変換器と、
前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線と、
前記変換器と前記充電器とを接続するＤＣ導線と、
前記受電コイルを収容する筐体と、
前記筐体内に設けられ、回路素子と、前記回路素子を磁場から保護可能、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減可能なシールドと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルは、前記筐体が縦向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成され、
前記筐体は、前記電源の充電時に、鉛直方向の下方から順に、前記受電コイル、前記シールド、前記変換器、及び前記電源を収容する。
第４発明は、
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
前記電源の充電を制御可能な充電器と、
非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
交流電力を直流電力に変換する変換器と、
前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線と、
前記変換器と前記充電器とを接続するＤＣ導線と、
前記受電コイルを収容する筐体と、
前記筐体内に設けられ、回路素子と、前記回路素子を磁場から保護可能、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減可能なシールドと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルは、前記筐体が横向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成され、
前記シールドは、前記受電コイルの受電効率が最大になるように前記筐体が横向きに置かれた状態と、前記筐体を該状態からローリング方向に回転させた全ての角度において、前記回路素子を磁場から保護、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減するように構成される。

本発明によれば、表皮効果に起因するＡＣ導線の発熱を抑制できる。

本発明の一実施形態の電源ユニットが装着されたエアロゾル吸引器の斜視図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの斜視図である。 図１のエアロゾル吸引器の断面図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの要部構成を示すブロック図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの回路構成を示す模式図である。 図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの非接触充電の様子を模式的に示す斜視図である。 本発明の第２実施形態のエアロゾル吸引器の断面図である。 図７のエアロゾル吸引器における電源ユニットの非接触充電の様子を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３実施形態のエアロゾル吸引器の断面図である。 図９のエアロゾル吸引器における電源ユニットの非接触充電の様子を模式的に示す斜視図である。 本発明の第４実施形態のエアロゾル吸引器における電源ユニットの回路構成を示す模式図である。

以下、本発明の各実施形態のエアロゾル吸引器用の電源ユニット及びエアロゾル吸引器について説明する。

（エアロゾル吸引器）
エアロゾル吸引器１は、燃焼を伴わずに香味を吸引するための器具であり、所定方向（以下、長手方向Ａと呼ぶ）に沿って延びる棒形状を有する。エアロゾル吸引器１は、図１に示すように、長手方向Ａに沿って電源ユニット１０と、第１カートリッジ２０と、第２カートリッジ３０と、がこの順に設けられている。第１カートリッジ２０は、電源ユニット１０に対して着脱可能であり、第２カートリッジ３０は、第１カートリッジ２０に対して着脱可能である。言い換えると、第１カートリッジ２０及び第２カートリッジ３０は、それぞれ交換可能である。

＜第1実施形態＞
（電源ユニット）
第１実施形態の電源ユニット１０は、図２及び図３に示すように、円筒状の電源ユニットケース１１の内部に電源１２、充電器１３、制御部５０、各種センサ等を収容する。

電源ユニットケース１１の長手方向Ａの一端側（第１カートリッジ２０側）に位置するトップ部１１ａには、放電端子４１が設けられる。放電端子４１は、トップ部１１ａの上面から第１カートリッジ２０に向かって突出するように設けられ、第１カートリッジ２０の負荷２１と電気的に接続可能に構成される。

また、トップ部１１ａの上面には、放電端子４１の近傍に、第１カートリッジ２０の負荷２１に空気を供給する空気供給部４２が設けられている。

電源ユニットケース１１の長手方向Ａの他端側（第１カートリッジ２０と反対側）に位置するボトム部１１ｂには、外部電源（不図示）と非接触で電源１２を充電するための受電コイル４３と、受電コイル４３が受電した交流電力を直流電力に変換する整流器４４とが収容されている。非接触による電力伝送（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）の方式は、電磁誘導方式でもよいし、磁気共鳴方式でもよく、電磁誘導方式と磁気共鳴方式を組合せたものでもよく、他の方式でもよい。いずれの方式の非接触による電力伝送であっても、電源ユニットケース１１は、外部電源と物理的に接触してもよいし、接触しなくてもよい。また、本明細書においては、非接触による電力伝送は、無接点による電力伝送と同義なものとして扱う。

また、電源ユニットケース１１のトップ部１１ａの側面には、ユーザが操作可能な操作部１４が設けられる。操作部１４は、ボタン式のスイッチ、タッチパネル等から構成され、ユーザの使用意思を反映して制御部５０及び各種センサを起動／遮断する際等に利用される。

電源１２は、充電可能な二次電池であり、好ましくは、リチウムイオン二次電池である。充電器１３は、整流器４４から電源１２へ入力される充電電力を制御する。充電器１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、電圧計、電流計、プロセッサ等を含む充電ＩＣを用いて構成される。

制御部５０は、図４に示すように、充電器１３、操作部１４、パフ（吸気）動作を検出する吸気センサ１５、電源１２の電圧を測定する電圧センサ１６、温度を検出する温度センサ１７等の各種センサ装置、及びパフ動作の回数又は負荷２１への通電時間等を記憶するメモリー１８に接続され、エアロゾル吸引器１の各種の制御を行う。吸気センサ１５は、コンデンサマイクロフォンや圧力センサ等から構成されていてもよい。制御部５０は、具体的にはプロセッサ（ＭＣＵ：マイクロコントローラユニット）である。このプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路である。

（第１カートリッジ）
第１カートリッジ２０は、図３に示すように、円筒状のカートリッジケース２７の内部に、エアロゾル源２２を貯留するリザーバ２３と、エアロゾル源２２を霧化する電気的な負荷２１と、リザーバ２３から負荷２１へエアロゾル源を引き込むウィック２４と、エアロゾル源２２が霧化されることで発生したエアロゾルが第２カートリッジ３０に向かって流れるエアロゾル流路２５と、第２カートリッジ３０の一部を収容するエンドキャップ２６と、を備える。

リザーバ２３は、エアロゾル流路２５の周囲を囲むように区画形成され、エアロゾル源２２を貯留する。リザーバ２３には、樹脂ウェブや綿等の多孔体が収容され、且つ、エアロゾル源２２が多孔体に含浸されていてもよい。リザーバ２３には、樹脂ウェブ又は綿状の多孔質体が収容されず、エアロゾル源２２のみが貯留されていてもよい。エアロゾル源２２は、グリセリン、プロピレングリコール、水などの液体を含む。

ウィック２４は、リザーバ２３から毛管現象を利用してエアロゾル源２２を負荷２１へ引き込む液保持部材であって、例えば、ガラス繊維や多孔質セラミックなどによって構成される。

負荷２１は、電源１２から放電端子４１を介して供給される電力によって燃焼を伴わずにエアロゾル源２２を霧化する。負荷２１は、所定ピッチで巻き回される電熱線（コイル）によって構成されている。なお、負荷２１は、エアロゾル源２２を霧化してエアロゾルを発生可能な素子であればよく、例えば、発熱素子、又は超音波発生器である。発熱素子としては、発熱抵抗体、セラミックヒータ、及び誘導加熱式のヒータ等が挙げられる。

エアロゾル流路２５は、負荷２１の下流側であって、電源ユニット１０の中心線Ｌ上に設けられる。

エンドキャップ２６は、第２カートリッジ３０の一部を収容するカートリッジ収容部２６ａと、エアロゾル流路２５とカートリッジ収容部２６ａとを連通させる連通路２６ｂと、を備える。

（第２カートリッジ）
第２カートリッジ３０は、香味源３１を貯留する。第２カートリッジ３０は、第１カートリッジ２０のエンドキャップ２６に設けられたカートリッジ収容部２６ａに着脱可能に収容される。第２カートリッジ３０は、第１カートリッジ２０側とは反対側の端部が、ユーザの吸口３２となっている。なお、吸口３２は、第２カートリッジ３０と一体不可分に構成される場合に限らず、第２カートリッジ３０と着脱可能に構成されてもよい。このように吸口３２を電源ユニット１０と第１カートリッジ２０とは別体に構成することで、吸口３２を衛生的に保つことができる。

第２カートリッジ３０は、負荷２１によってエアロゾル源２２が霧化されることで発生したエアロゾルを香味源３１に通すことによってエアロゾルに香味を付与する。香味源３１を構成する原料片としては、刻みたばこ、たばこ原料を粒状に成形した成形体を用いることができる。香味源３１は、たばこ以外の植物（例えば、ミント、漢方、ハーブ等）によって構成されてもよい。香味源３１には、メントールなどの香料が付与されていてもよい。

本実施形態のエアロゾル吸引器１では、エアロゾル源２２と香味源３１と負荷２１とによって、香味が付加されたエアロゾルを発生させることができる。つまり、エアロゾル源２２と香味源３１は、エアロゾルを発生させるエアロゾル生成源と言うことができる。

エアロゾル吸引器１に用いられるエアロゾル生成源の構成は、エアロゾル源２２と香味源３１とが別体になっている構成の他、エアロゾル源２２と香味源３１とが一体的に形成されている構成、香味源３１が省略されて香味源３１に含まれ得る物質がエアロゾル源２２に付加された構成、香味源３１の代わりに薬剤や漢方等がエアロゾル源２２に付加された構成等であってもよい。

このように構成されたエアロゾル吸引器１では、図３中、矢印Ｂで示すように、電源ユニットケース１１に設けられた空気取込口（不図示）から流入した空気が、空気供給部４２から第１カートリッジ２０の負荷２１付近を通過する。負荷２１は、ウィック２４によってリザーバ２３から引き込まれた又は移動させられたエアロゾル源２２を霧化する。霧化されて発生したエアロゾルは、空気取込口から流入した空気と共にエアロゾル流路２５を流れ、連通路２６ｂを介して第２カートリッジ３０に供給される。第２カートリッジ３０に供給されたエアロゾルは、香味源３１を通過することで香味が付与され、吸口３２に供給される。

また、エアロゾル吸引器１には、各種情報を報知する報知部４５が設けられている。報知部４５は、発光素子によって構成されていてもよく、振動素子によって構成されていてもよく、音出力素子によって構成されていてもよい。また、報知部４５は、発光素子、振動素子及び音出力素子のうち、２以上の素子の組合せであってもよい。報知部４５は、電源ユニット１０、第１カートリッジ２０、及び第２カートリッジ３０のいずれに設けられてもよいが、電源１２からの導線を短くするため電源ユニット１０に設けられることが好ましい。例えば、操作部１４の周囲が透光性を有し、ＬＥＤ等の発光素子によって発光するように構成される。

（電気回路）
続いて、電源ユニット１０の電気回路について図５を参照しながら説明する。

電源ユニット１０は、電源１２と、放電端子４１を構成する正極側放電端子４１ａ及び負極側放電端子４１ｂと、電源１２の正極側と正極側放電端子４１ａとの間及び電源１２の負極側と負極側放電端子４１ｂとの間に接続される制御部５０と、受電コイル４３及び整流器４４を含む非接触充電回路４６と、非接触充電回路４６と電源１２との電力伝達経路上に配置される充電器１３と、電源１２と放電端子４１との電力伝達経路上に配置されるスイッチ１９と、を備える。スイッチ１９は、例えばＭＯＳＦＥＴにより構成され、制御部５０がゲート電圧を調整することによって開閉制御される。

（制御部）
制御部５０は、図４に示すように、エアロゾル生成要求検出部５１と、電力制御部５３と、報知制御部５４と、を備える。

エアロゾル生成要求検出部５１は、吸気センサ１５の出力結果に基づいてエアロゾル生成の要求を検出する。吸気センサ１５は、吸口３２を通じたユーザの吸引により生じた電源ユニット１０内の圧力変化の値を出力するよう構成されている。吸気センサ１５は、例えば、空気取込口から吸口３２に向けて吸引される空気の流量（すなわち、ユーザのパフ動作）に応じて変化する気圧に応じた出力値（例えば、電圧値又は電流値）を出力する圧力センサである。なお、吸気センサは検出した空気の流量や圧力がユーザのパフ動作に該当しえるか否かを判断し、ＯＮ値とＯＦＦ値のいずれか一方を出力するように構成されていてもよい。

報知制御部５４は、各種情報を報知するように報知部４５を制御する。例えば、報知制御部５４は、第２カートリッジ３０の交換タイミングの検出に応じて、第２カートリッジ３０の交換タイミングを報知するように報知部４５を制御する。報知制御部５４は、メモリー１８に記憶されたパフ動作の回数又は負荷２１への累積通電時間に基づいて、第２カートリッジ３０の交換タイミングを報知する。報知制御部５４は、第２カートリッジ３０の交換タイミングの報知に限らず、第１カートリッジ２０の交換タイミングの報知、電源１２の交換タイミング、電源１２の充電タイミング等を報知してもよい。

電力制御部５３は、エアロゾル生成要求検出部５１がエアロゾル生成の要求を検出した際に放電端子４１を介した電源１２の放電を、スイッチ１９のオン／オフによって制御する。

電力制御部５３は、負荷２１によってエアロゾル源が霧化されることで生成されるエアロゾルの量が所望範囲に収まるように、言い換えると、電源１２から負荷２１に供給される電力量が一定範囲となるように制御する。具体的に説明すると、電力制御部５３は、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御によってスイッチ１９のオン／オフを制御する。これに代えて、電力制御部５３は、ＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス周波数変調）制御によってスイッチ１９のオン／オフを制御してもよい。

電力制御部５３は、負荷２１への電力供給を開始してから所定期間が経過した場合に、電源１２から負荷２１に対する電力供給を停止してもよい。言い換えると、電力制御部５３は、ユーザが実際にパフ動作を行っているパフ期間内であっても、パフ期間が所定期間を超えた場合に、電源１２から負荷２１に対する電力供給を停止する。所定期間は、ユーザのパフ期間のばらつきを抑制するために定められる。電力制御部５３は、電源１２の蓄電量に応じて、１回のパフ動作におけるスイッチ１９のオン／オフのデューティ比を制御する。例えば、電力制御部５３は、電源１２から負荷２１に電力を供給するオン時間の間隔（パルス間隔）を制御したり、電源１２から負荷２１に電力を供給するオン時間の長さ（パルス幅）を制御したりする。

また、電力制御部５３は、受電コイル４３による外部電源からの受電を検出し、充電器１３を介した電源１２の充電を制御する。

（非接触充電回路）
図５に示すように、非接触充電回路４６は、受電コイル４３と、整流器４４と、平滑コンデンサ４７と、ＡＣ導線４８と、ＤＣ導線４９と、を備える。

受電コイル４３は、充電時に、外部電源によって交流電力で励磁される送電コイル６１と非接触で近接配置され、送電コイル６１から交流電力を非接触で受電する。例えば、本実施形態の電源ユニット１０は、図６に示すように、送電コイル６１が内装される充電マット６２上に、電源ユニットケース１１のボトム部１１ｂが下側となる縦向きに置かれた場合に、受電コイル４３が充電マット６２の送電コイル６１と非接触で近接し、送電コイル６１からの受電が可能になる。なお、縦向きとは、長手方向を略鉛直方向に向けて載置することをいう。

整流器４４は、受電コイル４３が受電した交流電力を直流電力に変換する。整流器４４が変換した直流電力は、平滑コンデンサ４７によって平滑化される。本実施形態の整流器４４は、４個のダイオードＤ１〜Ｄ４をブリッジ接続した全波整流回路であるが、半波整流回路であってもよい。本実施形態の整流器４４をより具体的に説明すると、ダイオードＤ１のアノード及びダイオードＤ２のカソードは、受電コイル４３の一端から延びるＡＣ導線４８に第１接続点Ｐ１で接続されており、ダイオードＤ３のアノード及びダイオードＤ４のカソードは、受電コイル４３の他端から延びるＡＣ導線４８に第２接続点Ｐ２で接続されている。また、ダイオードＤ１及びＤ３の各カソードは、正極側のＤＣ導線４９に第３接続点Ｐ３で接続されており、ダイオードＤ２及びＤ４の各アノードは、負極側のＤＣ導線４９に第４接続点Ｐ４で接続されている。

ＡＣ導線４８は、受電コイル４３と整流器４４とを接続し、受電コイル４３が受電した交流電力を整流器４４に供給する。ＡＣ導線４８は、交流電力が流れるため、表皮効果によって発熱が生じる可能性がある。

ＤＣ導線４９は、整流器４４と充電器１３とを接続し、整流器４４で変換された直流電力を充電器１３に供給する。ＤＣ導線４９は、ＡＣ導線４８とは異なり、表皮効果による発熱は発生しない。

ここで、ＤＣ導線４９の長さは、ＡＣ導線４８以上の長さである。また、ＤＣ導線４９は、ＡＣ導線４８の長さと同じではなく、ＡＣ導線４８より長いことが好ましい。このようにすると、ＡＣ導線４８を短くできるので、表皮効果によるＡＣ導線４８の発熱や、ＡＣ導線４８の発熱による回路素子への影響を抑制できる。特に磁気共鳴方式を用いる場合は、ＡＣ導線４８の発熱が受電コイル４３の温度を上げることによって送電効率が低下することを抑制できる。なお、回路素子は、整流器４４、充電器１３、制御部５０に含まれる回路素子に加えて、これらを搭載する不図示の基板に設けられるコンデンサ、抵抗器を含む。

また、ＡＣ導線４８は、複数の導線（例えば、エナメル線）を撚り合わせて構成されるリッツ線とすることが好ましい。このようにすると、各導線の断面積が小さくなるためＡＣ導線４８の表皮効果を効果的に抑制できる。これにより、表皮効果によるＡＣ導線４８の発熱や、ＡＣ導線４８の発熱による回路素子への影響をさらに抑制することが可能になる。また同様に、磁気共鳴方式における送電効率の低下を抑制できる。

（配置構成）
図３に示すように、電源ユニットケース１１の内部には、ボトム部１１ｂに受電コイル４３及び整流器４４が配置され、電源１２に対し、受電コイル４３及び整流器４４と反対側に充電器１３が配置されている。受電コイル４３が、充電時に電源１２より鉛直方向の下方に配置されることで、電源ユニットケース１１が縦向きに置かれた状態で受電可能で、さらに充電マット６２を用いて充電する場合に、受電コイル４３と送電コイル６１との間の距離が短くなり、送電効率が向上する。さらに、電源１２を挟んで受電コイル４３の反対側に充電器１３が配置されることで、受電コイル４３の漏洩磁場が充電器１３に与える影響を抑えることができる。

なお、受電コイル４３及び整流器４４は、長手方向Ａにおいて電源１２の一端側と他端側のうちいずれか一方に配置されていればよく、後述する第２及び第３実施形態では、電源ユニットケース１１が縦向きに置かれた状態において、電源１２よりも鉛直方向の上方に配置される。受電コイル４３及び整流器４４が、電源１２の一端側と他端側のうちいずれか一方に配置されることで、受電コイル４３と整流器４４と結ぶＡＣ導線４８が、エアロゾル吸引器１の構成要素の中で最も大きい電源１２を縦断又は横断せずに済むため、ＡＣ導線４８が短くなり、表皮効果が低減される。

なお、長手方向Ａに直交する方向において、受電コイル４３及び整流器４４が電源１２の一端側と他端側のうちいずれか一方に配置されていてもよい。本実施形態では、細長い円柱状の電源ユニット１０を例示したが、電源ユニット１０の電源ユニットケース１１は、上面及び下面が長方形の四角柱状体や、上面及び下面が楕円形の楕円柱状体であってもよく、全体として卵形状を有していてもよい。この場合、長手方向Ａに直交する方向において、電源１２を挟んで受電コイル４３の反対側に充電器１３を配置すれば、受電コイル４３の漏洩磁場が充電器１３に与える影響をより適切に抑えることができる。

（磁気シールド）
図３に示すように、受電コイル４３を収容する電源ユニットケース１１内には、回路素子を受電コイル４３の漏洩磁場から保護するシールド８１が設けられている。シールド８１は、フェライトや軟磁性材などで構成され、漏洩磁束を吸収することにより、漏洩磁場を遮蔽若しくは低減することができる。

図３及び図６に示すように、電源ユニットケース１１が縦向きに置かれた状態で受電可能となるように受電コイル４３を電源ユニットケース１１の底面に沿って配置する場合、シールド８１は、受電コイル４３の少なくとも上面を覆うように配置することが好ましい。このようにすると、受電コイル４３の上面を覆うようなシールド８１を用いることで、大きなシールド部材を用いなくとも、効果的に漏洩磁場を遮蔽することができる。なお、シールド８１の下面に凹部を形成し、凹部内に受電コイル４３を配置してもよい。このようにすると、漏洩磁界の遮蔽能力を大幅に向上させることができる。

また、電源ユニットケース１１は、充電マット６２上に縦向きに置かれた状態で充電するとき、鉛直方向の下方から順に、受電コイル４３、シールド８１、整流器４４、及び電源１２を収容することで、漏洩磁場の効果的な遮蔽、漏洩磁場からの整流器４４の保護、表皮効果の低減という３つの課題を同時に解決することが可能になる。

つぎに、電源ユニット１０の第２〜第４実施形態について、図７から図１１を参照して順次説明する。ただし、第１実施形態と共通の構成については、第１実施形態と同じ符号を用いることにより、第１実施形態の説明を援用する場合がある。

＜第２実施形態＞
図７及び図８に示すように、第２実施形態の電源ユニット１０は、縦向きに置かれた状態で充電するとき、電源ユニットケース１１内において、受電コイル４３、シールド８１、整流器４４、及び充電器１３が電源１２より鉛直方向の上方に配置される点が第１実施形態の電源ユニット１０と相違している。このようにすると、電源１２の充電時に、重量の大きい電源１２が、受電コイル４３、シールド８１、整流器４４、及び充電器１３よりも鉛直方向下方に位置するので、重心が低くなり、載置時の安定性を向上させることができる。なお、第２実施形態の電源ユニット１０を充電する場合は、電源ユニットケース１１が貫通可能な送電コイル６１を備える充電台（不図示）が使用される。なお充電台に代えて、第１実施形態における充電マット６２を用いてもよい。本実施形態において充電マット６２を用いる場合には、磁気共鳴方式で電力伝送が行われることが好ましい。

＜第３実施形態＞
図９及び図１０に示すように、第３実施形態の電源ユニット１０は、受電コイル４３が、電源ユニットケース１１が横向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成される点が第１及び第２実施形態の電源ユニット１０と相違している。具体的には、電源ユニットケース１１が横向きに置かれ、かつローリング方向に回転させた所定の角度範囲でのみ受電コイル４３が送電コイル６１と近接し、電力を受電可能となるように電源ユニットケース１１内に受電コイル４３が配置されている。なお、横向きとは、長手方向を略水平方向に向けて載置することをいう。この場合、電源ユニットケース１１には、電力を受電可能な所定の角度範囲に電源ユニット１０を維持できるように位置規制部が設けられることが好ましい。

第３実施形態の電源ユニット１０も、シールド８１を備える。シールド８１は、受電コイル４３の受電効率が最大になるように電源ユニットケース１１が横向きに置かれた状態と、電源ユニットケース１１を該状態からローリング方向に回転させた一部の角度のみにおいて、回路素子を磁場（送電コイル６１からの磁場及び受電コイル４３の漏洩磁場）から保護するように構成される。具体的には、受電コイル４３の裏面側を覆うようにシールド８１を配置したり、回路素子を囲むようにシールド８１を配置する。このようにすると、過剰なシールド部材を使わなくとも磁場から回路素子を保護でき、電源ユニット１０を小型化及び軽量化できる。

なお、シールド８１は、受電コイル４３の受電効率が最大になるように電源ユニットケース１１が横向きに置かれた状態と、電源ユニットケース１１を該状態からローリング方向に回転させた全ての角度において、回路素子を磁場から保護するように構成されてもよい。例えば、受電コイル４３以外の部分を可撓性を有するシールド部材で覆ったり、受電コイル４３以外の部分を筒状のシールド部材で囲ったり、電源ユニットケース１１の受電コイル４３の配置領域以外を磁束を透過しない金属などで形成する。

＜第４実施形態＞
図１１に示すように、第４実施形態の電源ユニット１０は、変換器として整流器４４の代わりにインバータ７０が設けられている点が第１実施形態と相違している。インバータ７０は、受電コイル４３が受電した交流電力を直流電力に変換する。本実施形態のインバータ７０は、４個のスイッチング素子７１をブリッジ接続することで構成される。スイッチング素子７１は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、又はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）等のトランジスタであり、制御部５０がゲート電圧を調整することによって開閉制御される。

本実施形態のインバータ７０をより具体的に説明すると、トランジスタＴ１のエミッタ及びトランジスタＴ２のコレクタは、受電コイル４３の一端から延びるＡＣ導線４８に第１接続点Ｐ１で接続されており、トランジスタＴ３のエミッタ及びトランジスタＴ４のコレクタは、受電コイル４３の他端から延びるＡＣ導線４８に第２接続点Ｐ２で接続されている。また、トランジスタＴ１及びトランジスタＴ３の各コレクタは、正極側のＤＣ導線４９に第３接続点Ｐ３で接続されており、トランジスタＴ２及びトランジスタＴ４の各エミッタは、負極側のＤＣ導線４９に第４接続点Ｐ４で接続されている。また、各トランジスタＴ１〜Ｔ４のコレクタ−エミッタ間においてエミッタからコレクタに向けて順方向となるように接続されるダイオードＤ１〜Ｄ４が設けられている。整流器４４の代わりにインバータ７０を用いることで、受電コイル４３を送電コイルとして利用することが可能となる。

即ち、受電コイル４３に他のデバイスの受電コイルを近接させた状態で、受電コイル４３を電源１２の電力で励磁し、他のデバイスの受電コイルに送電することができる。このとき、インバータ７０は、トランジスタＴ１、Ｔ４をオンとし且つトランジスタＴ２、Ｔ３をオフとする状態と、トランジスタＴ１、Ｔ４をオフとし且つトランジスタＴ２、Ｔ３をオンとする状態と、を繰り返すことで電源１２から供給される直流電力を交流電力に変換する。なお、インバータ７０によって、受電コイル４３が受電した交流電力を直流電力へ変換する場合は、トランジスタＴ１〜Ｔ４の全てがオフになるように制御される。

なお、本発明は、上記した実施形態に限らず、適宜、変形、改良、等が可能である。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１）
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷（負荷２１）に対して電力を供給可能な電源（電源１２）と、
前記電源の充電を制御可能な充電器（充電器１３）と、を備えるエアロゾル吸引器（エアロゾル吸引器１）用の電源ユニット（電源ユニット１０）であって、
前記電源ユニットは、
非接触で電力を受電可能な受電コイル（受電コイル４３）と、
交流電力を直流電力に変換する変換器（整流器４４、インバータ７０）と、
前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線（ＡＣ導線４８）と、
前記変換器と前記充電器とを接続し、且つ、前記ＡＣ導線以上の長さを持つＤＣ導線（ＤＣ導線４９）と、をさらに備える、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１）によれば、変換器と充電器とを接続するＤＣ導線の長さを、受電コイルと変換器とを接続するＡＣ導線以上の長さとすることで、非接触で受電した交流がＡＣ導線を流れることに起因する表皮効果によって生じ得る発熱を抑制できる。

（２）
（１）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記ＤＣ導線は、前記ＡＣ導線より長い、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（２）によれば、変換器と充電器とを接続するＤＣ導線の長さを、受電コイルと変換器とを接続するＡＣ導線より長くすることで、ＡＣ導線の発熱をより効果的に抑制できる。

（３）
（１）又は（２）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記電源、前記受電コイル、及び前記変換器を収容する筐体（電源ユニットケース１１）をさらに備え、
前記受電コイル及び前記変換器は、前記電源の一端側と他端側のうちいずれか一方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（３）によれば、受電コイルと変換器とを結ぶＡＣ導線が、エアロゾル吸引器の構成要素の中で最も大きい電源を縦断又は横断せずに済むため、ＡＣ導線が短くなり、表皮効果が低減される。

（４）
（３）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記筐体は、前記充電器をさらに収容し、
前記受電コイル、前記変換器、及び前記充電器は、前記電源の充電時に、前記電源より鉛直方向の上方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（４）によれば、電源の充電時に、重量の大きい電源が受電コイル、変換器、及び充電器よりも鉛直方向下方に位置するため重心が低くなり、載置時に安定する。特に、エアロゾル吸引器には、液体が筐体内に存在するため、載置時の安定が重要である。

（５）
（３）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記筐体は、前記充電器をさらに収容し、
前記充電器は、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の上方に配置され、
前記受電コイル及び前記変換器は、前記電源の充電時に前記電源より前記鉛直方向の下方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（５）によれば、受電コイルが、電源の充電時に電源より鉛直方向の下方に配置されるので、充電マットを用いる場合に、受電コイルと送電コイルとの間の距離が短くなり、送電効率が向上する。さらに、電源を挟んで受電コイルの反対側に充電器が配置されることで、漏洩磁場が充電器を搭載する回路基板に与える影響を抑えることができる。

（６）
（１）から（５）のいずれかに記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルを収容する筐体（電源ユニットケース１１）をさらに備え、
前記筐体内には、回路素子と、前記回路素子を磁場から保護可能、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減可能なシールド（シールド８１）と、が設けられている、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（６）によれば、シールドにより、回路素子を磁場、又は、受電コイルにおける漏洩磁場から守ることができる。

（７）
（６）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルは、前記筐体が縦向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成され、
前記シールドは、前記受電コイルの少なくとも一部を覆う、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（７）によれば、受電コイルを覆うようなシールドを用いることで、大きなシールドを用いなくとも、効果的に漏洩磁場を遮蔽することができる。

（８）
（６）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルは、前記筐体が縦向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成され、
前記筐体は、前記電源の充電時に、鉛直方向の下方から順に、前記受電コイル、前記シールド、前記変換器、及び前記電源を収容する、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（８）によれば、筐体には、電源の充電時に、鉛直方向の下方から順に、受電コイル、シールド、変換器、及び電源が配置されるので、漏洩磁場の効果的な遮蔽、漏洩磁場からの変換器の保護、表皮効果の低減という３つの課題を同時に解決できる。

（９）
（８）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルは、前記筐体が横向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成され、
前記シールドは、前記受電コイルの受電効率が最大になるように前記筐体が横向きに置かれた状態と、前記筐体を該状態からローリング方向に回転させた一部の角度のみにおいて、前記回路素子を磁場から保護、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減するように構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（９）によれば、筐体が横置きに置かれた状態とその状態からローリング方向に回転させた一部の角度のみにおいてシールドを用いることで、過剰なシールドを使わなくとも漏洩磁場から回路素子を保護でき、電源ユニットを小型化及び軽量化できる。

（１０）
（６）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記受電コイルは、前記筐体が横向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成され、
前記シールドは、前記受電コイルの受電効率が最大になるように前記筐体が横向きに置かれた状態と、前記筐体を該状態からローリング方向に回転させた全ての角度において、前記回路素子を磁場から保護、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減するように構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１０）によれば、筐体が横置きに置かれた状態とその状態からローリング方向に回転させた全ての角度においてシールドを用いることで、受電マットの上に筐体がどのように置かれたとしても、漏洩磁場から回路素子を保護することができる。

（１１）
（１）から（１０）のいずれかに記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記ＡＣ導線は、複数の導線を撚り合わせて構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１１）によれば、ＡＣ導線は、複数の導線を撚り合わせて構成されるので、各導線の断面積が小さくなり、表皮効果を効果的に抑制できる。

（１２）
（１）から（１１）のいずれかに記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記変換器は、整流器（整流器４４）又はインバータ（インバータ７０）である、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１２）によれば、変換器を汎用性の高い整流器又はインバータとすることで、製造コストを抑えることができる。

（１３）
エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷（負荷２１）に対して電力を供給可能な電源（電源１２）と、
前記電源の充電を制御可能な充電器（充電器１３）と、を備えるエアロゾル吸引器（エアロゾル吸引器１）用の電源ユニット（電源ユニット１０）であって、
前記電源ユニットは、
非接触で電力を受電可能な受電コイル（受電コイル４３）と、
交流電力を直流電力に変換する変換器（整流器４４）と、
前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線（ＡＣ導線４８）と、
前記電源、前記充電器、前記受電コイル、前記変換器、及びＡＣ導線を収容する筐体（電源ユニットケース１１）と、をさらに備え、
前記受電コイル及び前記変換器は、前記電源の一端側と他端側のうちいずれか一方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１３）によれば、受電コイルと変換器とを結ぶＡＣ導線が、エアロゾル吸引器の構成要素の中で最も大きい電源を縦断又は横断せずに済む。これにより、ＡＣ導線が短くなり、非接触で受電した交流がＡＣ導線を流れることに起因する表皮効果によって生じ得る発熱を抑制できる。

（１４）
（１３）に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
前記充電器は、前記電源の一端側と他端側のうちいずれか他方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

（１４）によれば、電源を挟んで受電コイル及び変換器の反対側に充電器が配置されることで、漏洩磁場が充電器を搭載する回路基板に与える影響を抑えることができる。

１ エアロゾル吸引器
１０ 電源ユニット
１１ 電源ユニットケース（筐体）
１２ 電源
１３ 充電器
２１ 負荷
４３ 受電コイル
４４ 整流器（変換器）
４８ ＡＣ導線
４９ ＤＣ導線
７０ インバータ（変換器）
８１ シールド

Claims (7)

1. エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
   前記電源の充電を制御可能な充電器と、
   非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
   交流電力を直流電力に変換する変換器と、
   前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線と、
   前記変換器と前記充電器とを接続するＤＣ導線と、
   前記電源、前記受電コイル、前記充電器、及び前記変換器を収容する筐体と、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記受電コイル、前記変換器、及び前記充電器は、前記電源の充電時に、前記電源より鉛直方向の上方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
2. エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
   前記電源の充電を制御可能な充電器と、
   非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
   交流電力を直流電力に変換する変換器と、
   前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線と、
   前記変換器と前記充電器とを接続するＤＣ導線と、
   前記電源、前記受電コイル、前記充電器、及び前記変換器を収容する筐体と、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記充電器は、前記電源の充電時に前記電源より鉛直方向の上方に配置され、
   前記受電コイル及び前記変換器は、前記電源の充電時に前記電源より前記鉛直方向の下方に配置される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
3. エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
   前記電源の充電を制御可能な充電器と、
   非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
   交流電力を直流電力に変換する変換器と、
   前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線と、
   前記変換器と前記充電器とを接続するＤＣ導線と、
   前記受電コイルを収容する筐体と、
   前記筐体内に設けられ、回路素子と、前記回路素子を磁場から保護可能、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減可能なシールドと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記受電コイルは、前記筐体が縦向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成され、
   前記筐体は、前記電源の充電時に、鉛直方向の下方から順に、前記受電コイル、前記シールド、前記変換器、及び前記電源を収容する、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
4. エアロゾル源からエアロゾルを生成可能な負荷に対して電力を供給可能な電源と、
   前記電源の充電を制御可能な充電器と、
   非接触で電力を受電可能な受電コイルと、
   交流電力を直流電力に変換する変換器と、
   前記受電コイルと前記変換器とを接続するＡＣ導線と、
   前記変換器と前記充電器とを接続するＤＣ導線と、
   前記受電コイルを収容する筐体と、
   前記筐体内に設けられ、回路素子と、前記回路素子を磁場から保護可能、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減可能なシールドと、を備えるエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記受電コイルは、前記筐体が横向きに置かれた場合に非接触で電力を受電可能に構成され、
   前記シールドは、前記受電コイルの受電効率が最大になるように前記筐体が横向きに置かれた状態と、前記筐体を該状態からローリング方向に回転させた全ての角度において、前記回路素子を磁場から保護、又は、前記受電コイルにおける漏洩磁場を遮蔽若しくは低減するように構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記ＤＣ導線は、前記ＡＣ導線より長い、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記ＡＣ導線は、複数の導線を撚り合わせて構成される、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のエアロゾル吸引器用の電源ユニットであって、
   前記変換器は、整流器又はインバータである、エアロゾル吸引器用の電源ユニット。

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