JP6853388B2 - 吸引成分生成装置の電源ユニット、吸引成分生成装置の電源ユニットにおける既知抵抗の電気抵抗値の選択方法 - Google Patents

吸引成分生成装置の電源ユニット、吸引成分生成装置の電源ユニットにおける既知抵抗の電気抵抗値の選択方法 Download PDF

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本発明は、吸引成分生成装置用の電源ユニット、吸引成分生成装置の電源ユニットにおける既知抵抗の電気抵抗値の選択方法に関する。
従来のシガレットに代わり、たばこ等の香味源やエアロゾル源をヒータのような負荷で気化又は霧化することによって生じた吸引成分を味わう吸引成分生成装置（電子シガレットや加熱式たばこ）が提案されている（特許文献１〜３）。このような吸引成分生成装置は、香味源及び／又はエアロゾル源を気化又は霧化させる負荷、負荷に電力を供給する電源、電池の充放電や負荷を制御する制御ユニットを備える。負荷に電力を供給する電源は、二次電池などから構成されるため充電器によって充電可能である。
特許文献１，２は、充電中の電流又は電圧によって充電モードを選択することを開示する。特許文献３は、電源を有するバッテリユニットと充電器との通信により、充電モードを変更することを開示する。
また、特許文献４〜６は、吸引成分生成装置とは異なる技術分野において、充電モードの変更に関する技術を開示する。
米国特許第９５０２９１７号明細書 米国特許第２０１５／０１８９９１７号明細書 国際公開第２０１５／１７５７００号 特許第５１９３６１９号公報 特開２０１４−１４３９０１号公報 特許第５１５１５０６号公報
第１の特徴は、吸引成分生成装置の電源ユニットであって、電源と、前記電源に接続される第１抵抗と、前記第１抵抗に直列接続される第２抵抗と、外部ユニットと電気的に接続可能な接続部であって、前記第１抵抗と前記第２抵抗の間の第１ノードに電気的に接続される第１電気端子と、前記第１抵抗に関して前記第１ノードとは反対側の第２ノードに電気的に接続される第２電気端子と、を有する接続部と、前記第１ノードに電気的に接続され、前記第２抵抗と電気的に並列な電気経路を確立する第１開閉器と、前記第２抵抗における電圧降下量に基づき、前記接続部への前記外部ユニットの接続を検知する検知部と、を有し、前記第１開閉器は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において開状態に維持されるよう構成されており、前記第１開閉器は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記電源から出力された電流が前記第１ノードを介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオードを有し、前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記第１抵抗の電気抵抗値よりも小さいことを要旨とする。
第２の特徴は、第１の特徴に係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記第１抵抗及び前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第１抵抗と前記第２抵抗を貫流する電流の値が、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷が前記接続部に接続されているときに前記電源が放電可能な電流の値より小さくなるよう設計されていることを要旨とする。
第３の特徴は、第１の特徴又は第２の特徴に係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記第１抵抗及び前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第１抵抗と前記第２抵抗を貫流する電流の値が０．２００ｍＡ以下になるように設計されていることを要旨とする。
第４の特徴は、第１の特徴から第３の特徴のいずれかに係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記第１抵抗と前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第１抵抗と前記第２抵抗を貫流する電流のレートが０．０７ｍＣ以下になるように設計されていることを要旨とする。
第５の特徴は、第１の特徴から第４の特徴のいずれかに係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記第１抵抗の電気抵抗値と前記第２抵抗の電気抵抗値の比は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記寄生ダイオードに降伏電圧未満の電圧を印加させるよう設計されていることを要旨とする。
第６の特徴は、第１の特徴又は第５の特徴に係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記検知部は、比較器と、前記第２抵抗と前記比較器の第１入力端子との間に接続されるコンデンサと、前記比較器の第２入力端子に接続される基準電圧源と、を含み、前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記第２抵抗と前記コンデンサによって形成されるＲＣ回路の時定数が、前記検知部による前記第２抵抗における電圧降下量を検知する周期以下になるよう設計されることを要旨とする。
第７の特徴は、第１の特徴から第６の特徴のいずれかに係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記第１抵抗の電気抵抗値は、前記外部ユニットが前記吸引成分生成装置の電源ユニットに既定の電流値で放電した際の前記第１抵抗における電圧降下量が、前記第１抵抗における電圧降下量を出力するセンサの分解能より大きくなるよう設計されていることを要旨とする。
第８の特徴は、第１の特徴から第７の特徴のいずれかに係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記第１抵抗は、前記電源の内部抵抗値よりも大きな電気抵抗値を有することを要旨とする。
第９の特徴は、第１の特徴から第８の特徴のいずれかに係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記接続部は、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷と電気的に接続可能に構成されており、前記第１抵抗は、前記負荷の電気抵抗値より大きな電気抵抗値を有することを要旨とする。
第１０の特徴は、第１の特徴から第９の特徴のいずれかに係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記接続部は、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷と前記外部ユニットのうちの一方と、排他的に接続可能に構成されていることを要旨とする。
第１１の特徴は、第１の特徴から第１０の特徴のいずれかに係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記第１抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの接続時における前記第２抵抗の電圧降下量と、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時における前記第２抵抗の電圧降下量とを、前記検知部によって区別できるよう設計されることを要旨とする。
第１２の特徴は、第１の特徴から第１１の特徴のいずれかに係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記電源ユニットの前記接続部は、前記外部ユニットとしての充電器と接続可能に構成されていることを要旨とする。
第１３の特徴は、吸引成分生成装置の電源ユニットであって、電源と、前記電源を含む充電用回路と、認証に用いられる既知抵抗を含む認証用回路と、を有することを要旨とする。
第１４の特徴は、第１３の特徴に係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記充電用回路の電気抵抗値は、前記認証用回路の電気抵抗値より小さいことを要旨とする。
第１５の特徴は、第１３の特徴又は第１４の特徴に係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記充電用回路と前記認証用回路のうち一方を選択的に機能させる第２開閉器を有することを要旨とする。
第１６の特徴は、第１５の特徴に係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記第２開閉器を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記認証用回路が機能する第１モードから前記充電用回路が機能する第２モードへ遷移させる条件が成立してから既定期間の経過後に、前記第２開閉器の制御によって前記第１モードから前記第２モードへ遷移させるよう構成されることを要旨とする。
第１７の特徴は、第１６の特徴に係る吸引成分生成装置の電源ユニットであって、前記制御部は、前記第１モードから前記第２モードへ遷移させる条件が成立してから前記第１モードから前記第２モードへ遷移させるまでの時間が、前記第２モードから前記第１モードへ遷移させる条件が成立してから前記第２モードから前記第１モードへ遷移させるまでの時間より長くなるよう前記第２開閉器を制御するよう構成されることを要旨とする。
第１８の特徴は、電源と、前記電源を含む充電用回路と、前記充電用回路と並列に接続され、認証に用いられる既知抵抗を有する認証用回路と、を含む吸引成分生成装置の電源ユニットにおける既知抵抗の電気抵抗値の選択方法であって、高レートの充電電流で充電可能な前記電源ユニットほど、前記既知抵抗の電気抵抗値を大きな値に選択することを含むことを要旨とする。
図１は、一実施形態に係る吸引成分生成装置の模式図である。 図２は、一実施形態に係る霧化ユニットの模式図である。 図３は、吸引成分生成装置のブロック図である。 図４は、電源ユニットの電気回路を示す図である。 図５は、電源ユニットと霧化ユニットを含む吸引成分生成装置の電気回路を示す図である。 図６は、電源ユニット内の第２抵抗の電圧降下量を検知する検知部の構成の一例を示す図である。 図７は、吸引成分生成装置用の電源ユニットと充電器２００とを含む吸引成分生成システムの電気回路を示す図である。 図８は、充電器のブロック図である。 図９は、充電器による制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１０は、充電制御における電源ユニットの制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１１は、開閉器の寄生ダイオードの特性を示す図である。 図１２は、霧化ユニット及び外部ユニットが接続されていない電源ユニット内の電気回路の等価回路を示す図である。
以下において、実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なる場合があることに留意すべきである。
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる場合があることは勿論である。
［開示の概要］
吸引成分生成装置の電源ユニットは、例えば充電器のような外部ユニットと接続可能に構成されている。この場合、電源ユニットは、外部ユニットの接続を検知できるよう構成される必要がある。
一態様に係る吸引成分生成装置の電源ユニットは、電源と、前記電源に接続される第１抵抗と、前記第１抵抗に直列接続される第２抵抗と、外部ユニットと電気的に接続可能な接続部であって、前記第１抵抗と前記第２抵抗の間の第１ノードに電気的に接続される第１電気端子と、前記第１抵抗に関して前記第１ノードとは反対側の第２ノードに電気的に接続される第２電気端子と、を有する接続部と、前記第１ノードに電気的に接続され、前記第２抵抗と電気的に並列な電気経路を確立する開閉器と、前記第２抵抗における電圧降下量に基づき、前記接続部への前記外部ユニットの接続を検知する検知部と、を有する。前記開閉器は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において開状態に維持されるよう構成されている。前記開閉器は、前記電源から出力された電流が前記第１ノードを介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオードを有する。前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記第１抵抗の電気抵抗値よりも小さい。
上記態様によれば、検知部は、第２抵抗における電圧降下量に基づき、電源ユニットの接続部への外部ユニットの接続を検知することができる。特に、検知部は、開閉器を開いた状態で、第２抵抗を流れる暗電流を利用して外部ユニットの接続を検知することができる。さらに、第２抵抗の電気抵抗値が第１抵抗の電気抵抗値よりも小さいため、開閉器の寄生ダイオードを流れる漏れ電流を効果的に低減できる。
（吸引成分生成装置）
以下において、第１実施形態に係る吸引成分生成装置について説明する。図１は、一実施形態に係る吸引成分生成装置の模式図である。図２は、一実施形態に係る霧化ユニットの模式図である。図３は、吸引成分生成装置のブロック図である。図４は、電源ユニットの電気回路を示す図である。図５は、電源ユニットと霧化ユニットを含む吸引成分生成装置の電気回路を示す図である。図６は、電源ユニット内の第２抵抗の電圧降下量を検知する検知部の構成の一例を示す図である。
吸引成分生成装置１００は、燃焼を伴わずに吸引成分（香喫味成分）を吸引するための非燃焼型の香味吸引器であってよい。吸引成分生成装置１００は、非吸口端Ｅ２から吸口端Ｅ１に向かう方向に沿って延びていてよい。この場合、吸引成分生成装置１００は、吸引成分を吸引する吸口１４１を有する一方の端部Ｅ１と、吸口１４１とは反対側の他方の端部Ｅ２と、を含んでいてよい。
吸引成分生成装置１００は、電源ユニット１１０及び霧化ユニット１２０を有していてよい。霧化ユニット１２０は、電源ユニット１１０に対して接続部１１１，１２１を介して着脱可能に構成されていてよい。霧化ユニット１２０と電源ユニット１１０とが互いに機械的に接続されたときに、霧化ユニット１２０内の後述する負荷１２１Ｒは、電気端子１１１ｔ，１２１ｔを介して、電源ユニット１１０に設けられた電源１０に電気的に接続される。すなわち、電気端子１１１ｔ，１２１ｔは、負荷１２１Ｒと電源１０を電気的に断接可能な接続部を構成する。なお、以下で後述するように、電源ユニット１１０の接続部１１１は、霧化ユニット１２０とは異なる外部ユニットにも接続可能に構成されていてよい。
霧化ユニット１２０は、ユーザにより吸引される吸引成分源と、電源１０からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷１２１Ｒと、を有する。吸引成分源は、エアロゾルを発生するエアロゾル源、及び／又は香味成分を発生する香味源を含んでいてよい。
負荷１２１Ｒは、電力を受けることによってエアロゾル源及び／又は香味源から吸引成分、すなわちエアロゾル及び／又は香味成分を発生させることができる素子であればよい。例えば、負荷１２１Ｒは、ヒータのような発熱素子、又は超音波発生器のような素子であってよい。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。
以下では、図１及び図２を参照しつつ、霧化ユニット１２０のより詳細な一例について説明する。霧化ユニット１２０は、リザーバ１２１Ｐと、ウィック１２１Ｑと、負荷１２１Ｒと、を有していてよい。リザーバ１２１Ｐは、液状のエアロゾル源又は香味源を貯留するよう構成されていてよい。リザーバ１２１Ｐは、例えば、樹脂ウェブ等材料によって構成される多孔質体であってよい。ウィック１２１Ｑは、リザーバ１２１Ｐから毛管現象を利用してエアロゾル源又は香味源を引き込む液保持部材であってよい。ウィック１２１Ｑは、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することができる。
負荷１２１Ｒは、ウィック１２１Ｑに保持されるエアロゾル源を霧化又は香味源を加熱する。負荷１２１Ｒは、例えば、ウィック１２１Ｑに巻き回される抵抗発熱体（例えば、電熱線）によって構成される。
流入孔１２２Ａから流入した空気は、霧化ユニット１２０の内の負荷１２１Ｒ付近を通過する。負荷１２１Ｒによって生成された吸引成分は、空気とともに吸口の方へ流れる。
エアロゾル源は、常温で液体であってよい。例えば、エアロゾル源としては、グリセリンやプロピレングリコールといった多価アルコールや水などを用いることができる。エアロゾル源自身が香味成分を有していてもよい。或いは、エアロゾル源は、加熱することによって香喫味成分を放出するたばこ原料やたばこ原料由来の抽出物を含んでいてもよい。
なお、上記実施形態では、常温で液体のエアロゾル源についての例を詳細に説明したが、この代わりに、エアロゾル源は、常温で固体のものを用いることもできる。
霧化ユニット１２０は、交換可能に構成された香味ユニット（カートリッジ）１３０を備えていてもよい。香味ユニット１３０は、香味源を収容する筒体１３１を有する。筒体１３１は、膜部材１３３とフィルタ１３２とを含んでいてよい。膜部材１３３とフィルタ１３２とにより構成される空間内に香味源が設けられていてよい。
霧化ユニット１２０は、破壊部９０を含んでいてもよい。破壊部９０は、香味ユニット１３０の膜部材１３３の一部を破壊するための部材である。破壊部９０は、霧化ユニット１２０と香味ユニット１３０とを仕切るための隔壁部材１２６によって保持されていてよい。隔壁部材１２６は、例えば、ポリアセタール樹脂である。破壊部９０は、例えば、円筒状の中空針である。中空針の先端を膜部材１３３に突き刺すことによって、霧化ユニット１２０と香味ユニット１３０とを空気的に連通する空気流路が形成される。ここで、中空針の内部には、香味源が通過しない程度の粗さを有する網目が設けられることが好ましい。
好ましい一例によれば、香味ユニット１３０内の香味源は、霧化ユニット１２０の負荷１２１Ｒによって生成されたエアロゾルに香喫味成分を付与する。香味源によってエアロゾルに付与される香味は、吸引成分生成装置１００の吸口１４１に運ばれる。このように、吸引成分生成装置１００は、複数の吸引成分源、すなわちエアロゾル源や香味源を有していてよい。この代わりに、吸引成分生成装置１００は、１つの吸引成分源のみを有していてもよい。
香味ユニット１３０内の香味源は、常温で固体であってよい。一例として、香味源は、エアロゾルに香喫味成分を付与する植物材料の原料片によって構成される。香味源を構成する原料片としては、刻みたばこやたばこ原料のようなたばこ材料を粒状に成形した成形体を用いることができる。この代わりに、香味源は、たばこ材料をシート状に成形した成形体であってもよい。また、香味源を構成する原料片は、たばこ以外の植物（例えば、ミント、ハーブ等）によって構成されてもよい。香味源には、メントールなどの香料が付与されていてもよい。
吸引成分生成装置１００は、使用者が吸引成分を吸引するための吸引口１４１を有するマウスピース１４２を含んでいてよい。マウスピース１４２は、霧化ユニット１２０又は香味ユニット１３０に着脱可能に構成されていてもよく、一体不可分に構成されていてもよい。
電源ユニット１１０は、電源１０、通知部４０及び制御部５０を有していてよい。電源１０は、吸引成分生成装置１００の動作に必要な電力を蓄える。電源１０は、電源ユニット１１０に対して着脱可能であってよい。電源１０は、例えばリチウムイオン二次電池のような再充電可能な二次電池であってよい。
制御部５０には例えばマイコンが用いられる。制御部５０は、吸引センサ２０と、押しボタン３０と接続されることで、制御ユニットを構成してよい。さらに、吸引成分生成装置１００は、必要に応じて電源１０の電圧を取得する不図示のセンサを含んでいてよい。さらに、吸引成分生成装置は、必要に応じて過電圧や過放電から電源１０を保護する保護ＩＣ１８０を含んでいてよい。制御部５０は、吸引成分生成装置１００の動作に必要な各種の制御を行う。例えば、制御部５０は、電源１０から負荷１２１Ｒへの電力の制御を行う電力制御部を構成していてもよい。
霧化ユニット１２０が電源ユニット１１０に接続されたとき、霧化ユニット１２０に設けられた負荷１２１Ｒは、電源ユニット１１０の電源１０と電気的に接続される（図５参照）。
吸引成分生成装置１００は、負荷１２１Ｒと電源１０とを電気的に断接可能な第１開閉器１７２を含んでいてよい。第１開閉器１７２は、例えばＭＯＳＦＥＴにより構成されていてよい。
電源ユニット１１０に霧化ユニット１２０が接続された状態で第１開閉器１７２が閉じる、すなわちＯＮになると、電源１０から負荷１２１Ｒへ電力が供給される。一方、第１開閉器１７２がＯＦＦになると、電源１０から負荷１２１Ｒへの電力の供給が停止される。第１開閉器１７２のＯＮ／ＯＦＦは、制御部５０によって制御される。
制御部５０は、負荷１２１Ｒの動作を要求する信号を出力可能な要求センサを含んでいてよい。要求センサは、例えばユーザにより押される押しボタン３０、又はユーザの吸引動作を検出する吸引センサ２０であってよい。吸引センサ２０は、非吸口側から吸口側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）に応じて変化する値（例えば、電圧値又は電流値）を出力するセンサであってよい。そのようなセンサとして、例えば、コンデンサマイクロフォンセンサや公知の流量センサなどが挙げられる。
制御部５０は、前述した要求センサから負荷１２１Ｒへの動作要求信号を取得し、負荷１２１Ｒを動作させるための指令を生成する。具体的一例では、制御部５０は、負荷１２１Ｒを動作させるための指令を第１開閉器１７２へ出力する。この指令に応じて第１開閉器１７２がＯＮになる。このように、制御部５０は、電源１０から負荷１２１Ｒへの給電を制御するよう構成されている。電源１０から負荷１２１Ｒへ電力が供給されると、負荷１２１Ｒにより吸引成分源が気化又は霧化される。気化又は霧化された吸引成分源を含む吸引成分は、吸口１４１を通じてユーザに吸引される。
制御部５０は、動作要求信号を取得したときに、第１開閉器１７２によるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行えばよい。なお、ＰＷＭ制御に代えてＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行ってもよい。ＰＷＭ制御におけるＤＵＴＹ比や、ＰＦＭ制御におけるスイッチング周波数は、電源１０の電圧などのさまざまなパラメータによって調整されてもよい。
次に、電源ユニット１１０内の電気回路の詳細な構成の一例について説明する。本実施形態では、電源ユニット１１０は、互いに電気的に直列に接続された第１抵抗１５０と第２抵抗１５２を有していてよい。第１抵抗１５０は、電源１０に電気的に接続されている。
第１抵抗１５０及び第２抵抗１５２の電気抵抗値は既知であることが好ましい。すなわち、第１抵抗１５０は、制御部５０や外部ユニットにとって既知抵抗であってよい。より好ましくは、第１抵抗１５０の電気抵抗値は、電源１０の状態に拠らず一定である。同様に、第２抵抗１５２は、制御部５０や外部ユニットにとって既知抵抗であってよい。より好ましくは、第２抵抗１５２の電気抵抗値は、電源１０の状態に拠らず一定である。
電源ユニット１１０内の電気回路は、第１抵抗１５０を通って外部ユニットと電気的に接続される第１電気経路（以下、「認証用回路」と称することもある。）１９０と、第１抵抗１５０を迂回して外部ユニットと電気的に接続される第２電気経路（以下、「充電用回路」と称することもある。）１９２と、を有していてよい。より詳細には、第１抵抗１５０は、一対の電気端子１１１ｔのうちの一方から、一対の電気端子１１１ｔのうちの他方へ至る第１電気経路１９０内に設けられている。第２電気経路１９２は、第１電気経路１９０から分岐している。第２電気経路１９２は、一対の電気端子１１１ｔのうちの一方から、第１抵抗１５０を迂回して一対の電気端子１１１ｔのうちの他方へ至る。すなわち、一対の電気端子１１１ｔのうちの他方は、第１抵抗１５０と第２抵抗１５２の間の第１ノード１５４に電気的に接続される。一対の電気端子１１１ｔのうちの一方は、第１抵抗１５０に関して第１ノード１５４とは反対側の第２ノード１５６に電気的に接続される。第２電気経路１９２は、第１ノード１５４及び第２ノード１５６のところで、第１電気経路１９０から分岐していてよい。すなわち、第２電気経路（充電用回路）１９２は、一対の電気端子１１１ｔを基準として、第１電気経路１９０（認証用回路）と電気的に並列に接続されている。換言すれば、第１電気経路１９０（認証用回路）と第２電気経路（充電用回路）１９２は、第１ノード１５４及び第２ノード１５６によって互いに電気的に並列に接続されている。
電源１０及び制御部５０は、第２電気経路１９２内に設けられている。また、電源ユニット１１０は、第２電気経路１９２内に設けられた第１開閉器１７２及び第２開閉器１７４を有していてよい。第１開閉器１７２及び第２開閉器１７４は、例えばＭＯＳＦＥＴにより構成されていてよい。第１開閉器１７２及び第２開閉器１７４の制御は、制御部５０によって行われる。また、第１開閉器１７２及び第２開閉器１７４のそれぞれは、いわゆる放電用ＦＥＴと充電用ＦＥＴとして機能してもよい。
第１開閉器１７２は、開状態と閉状態とに遷移可能である。開状態は、接続部１１１への充電器２００のような外部ユニットの未接続時において電源１０から出力され且つ第１ノード１５４を介して第１開閉器１７２へ流れ込む電流を遮断する状態である。閉状態は、接続部１１１への充電器２００のような外部ユニットの未接続時において電源１０から出力され且つ第１ノード１５４を介して第１開閉器１７２へ流れ込む電流を流す状態である。第１開閉器１７２は、第１ノード１５４に電気的に接続されている。なお、第１開閉器１７２は、接続部１１１への充電器２００のような外部ユニットの未接続時において電源１０から出力された電流が第１ノード１５４を介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオードを有していてよい。
換言すれば、第１開閉器１７２は、電源１０の高電位側から低電位側へ向かう電流を遮断する開状態と、電源１０の高電位側から低電位側へ向かう電流を流す閉状態とに遷移可能である。第１開閉器１７２は、第１ノード１５４に電気的に接続されている。なお、第１開閉器１７２は、電源１０の高電位側から低電位側へ向かう方向が逆方向となる寄生ダイオードを有していてよい。
第２開閉器１７４は、接続部１１１から入力され且つ電源１０を充電する充電電流を遮断する開状態と、接続部１１１から入力され且つ電源１０を充電する充電電流を流す閉状態とに遷移可能であってよい。第２開閉器１７４は、第１開閉器１７２を介して第１ノード１５４に電気的に接続されている。なお、第２開閉器１７４は、接続部１１１から入力され且つ電源１０を充電する充電電流が流れる方向が逆方向となる寄生ダイオードを有していてよい。
換言すれば、第２開閉器１７４は、電源１０の低電位側から高電位側へ向かう電流を遮断する開状態と、電源１０の低電位側から高電位側へ向かう電流を流す閉状態とに遷移可能であってよい。第１開閉器１７２は、第１ノード１５４に電気的に接続されている。なお、第２開閉器１７４は、電源１０の高電位側から低電位側へ向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを有していてよい。
制御部５０は、第２抵抗１５２での電圧降下量を検知可能に構成されていてよい。すなわち、制御部５０は、第２抵抗１５２における電圧降下量を取得する検知部を有していてよい。この検知部の一例について図６を用いて説明する。図６は、第１抵抗１５０と、第２抵抗１５２と、制御部５０の一部の構成とを示している。
制御部５０の検知部は、比較器１６２と、コンデンサ１６４と、基準電圧源１６６と、を有する。コンデンサ１６４は、第２抵抗１５２と、比較器１６２の反転入力端子とに接続されていてよい。基準電圧源１６６は、比較器１６２の非反転入力端子とに接続されていてよい。基準電圧源１６６は、分圧回路やＬＤＯ（Ｌｉｎｅａｒ ＤｒｏｐＯｕｔ）レギュレータを用いることで、電源１０から生成されてもよい。比較器１６２は、反転入力端子に入力された電圧値と非反転入力端子に入力された電圧値との差分、又は当該差分を増幅させた値であるアナログ電圧値から、既定の相関（変換テーブル）に基づきデジタル電圧値Ｖｗａｋｅに変換して出力する。出力されたデジタル電圧値Ｖｗａｋｅは、第２抵抗１５２における電圧降下量を示す。なお、デジタル電圧値への変換に伴う分解能は、特に限定されないが、例えば、０．０５Ｖ／ｂｉｔであってよい。なお、アナログ電圧値をデジタル電圧値に変換する検知部を用いて、第２抵抗１５２における電圧降下量を取得する例を示したが、これに代えて第２抵抗１５２における電圧降下量を直接にデジタル電圧値として取得する検知部を用いてもよい。
第２抵抗１５２における電圧降下量は、一対の電気端子１１１ｔに何も接続されていない場合と、一対の電気端子１１１ｔに充電器２００のような外部ユニットや霧化ユニット１２０が接続されている場合で異なる。したがって、制御部５０は、第２抵抗１５２における電圧降下量を取得することによって、充電器２００のような外部ユニットや霧化ユニット１２０の接続を検知することができる。
例えば、制御部５０は、高レベルのデジタル電圧値Ｖｗａｋｅを検知すると、接続部１１１に充電器２００が接続されていないと推定できる。また、制御部５０は、低レベルのデジタル電圧値Ｖｗａｋｅを検知すると、接続部１１１に充電器２００が接続されたと推定できる。
より詳述すると、接続部１１１に充電器２００が接続されていない状態では、第１抵抗１５０と第２抵抗１５２を介して電源１０から制御部５０へ向けて電流が流れる。従って、第２抵抗１５２を貫流する電流によって第２抵抗１５２において電圧降下が生じるため、制御部５０は高レベルのデジタル電圧値Ｖｗａｋｅを検知する。一方、１対の電気端子１１１ｔのうち、第１ノード１５４と同電位である方に接続される充電器２００の主負母線が接地によってグラウンド電位に落ちているならば、接続部１１１への充電器２００の接続によって第１ノード１５４がグラウンド電位に落ちる。従って、接続部１１１に充電器２００が接続された状態では、第２抵抗１５２を電流が貫流しなくなるため、制御部５０は、低レベルのデジタル電圧値Ｖｗａｋｅを検知する。
前述したように、吸引成分生成装置１００の電源ユニット１１０は、霧化ユニット１２０とは異なる外部ユニットと接続可能に構成されていてよい。外部ユニットは、例えば、電源ユニット１１０内の電源１０を充電する充電器２００であってよい（図７参照）。図７は、充電器２００と電源ユニット１００の電気回路を示す図である。また、図８は、充電器２００のブロック図である。
充電器２００は、電源ユニット１１０と電気的に接続可能な接続部２１１を有していてよい。接続部２１１は、一対の電気端子２１１ｔを有していてよい。ここで、負荷１２１Ｒを電気的に接続するための電源ユニット１１０の一対の電気端子１１１ｔは、充電器２００を電気的に接続するための電源ユニット１１０の一対の電気端子１１１ｔを兼ねることができる。すなわち、充電器２００の一対の電気端子２１１ｔは、電源ユニット１１０の一対の電気端子１１１ｔと接続可能に構成されていてよい。より好ましくは、電源ユニット１１０の接続部１１１は、電源１０からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷１２１Ｒと充電器２００のような外部ユニットのうちの一方と、排他的に接続可能に構成されている。換言すれば、電源ユニット１１０の接続部１１１は、負荷１２１Ｒと充電器２００のような外部ユニットのそれぞれと接続可能であるが、負荷１２１Ｒと充電器２００のような外部ユニットのうち一方を接続すると、他方が接続不能に構成されている。
充電器２００は、電源ユニット１１０内の電源１０を充電するための外部電源２１０を有していてよい。この代わりに、充電器２００は、外部電源２１０と電気的に断接可能に構成されており、電源ユニット１１０の電源１０を外部電源２１０に電気的に連結する機器であってもよい。充電器２００と電気的に断接可能な外部電源２１０は、直流を出力する蓄電池であってもよい。また、充電器２００と電気的に断設可能な外部電源２１０は、一般家庭のコンセントから出力される交流の商用電力系統であってもよい。なお、充電器２００は、任意の形状であってもよい。一例として、充電器２００は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ポートに接続可能なＵＳＢ端子を有するＵＳＢメモリに似た形状であってもよい。またの一例として、充電器２００は、電源ユニット１１０を保持するクレードル状や、電源ユニット１１０を内部に収容するケース状であってもよい。充電器２００をクレードル状やケース状に構成する場合は、外部電源２１０は充電器２００に内臓されており、ユーザが持ち運び可能なサイズや重量であることが好ましい。
充電器２００は、電源１０への充電を制御する制御部２５０を含んでいてよい。さらに、充電器２００は、必要に応じて、電流センサ２３０や電圧センサ２４０を有していてよい。電流センサ２３０は、充電器２００から電源１０へ供給する充電電流を取得する。電圧センサ２４０は、充電器２００の一対の電気端子２１１ｔ間の電圧差を取得する。充電器２００の制御部２５０は、電流センサ２３０及び／又は電圧センサ２４０からの出力値を用いて、電源ユニット１１０の電源１０の充電を制御する。
外部電源２１０が交流電源の場合、充電器２００は、交流を直流に変換するインバータを有していてよい。さらに、充電器２００は、インバータが出力する直流の電圧を取得する電圧センサや、インバータが出力する直流の電圧を昇圧及び／又は降圧可能なコンバータを、さらに有していてもよい。
なお、充電器２００の構成は上記のものに限られず、分圧回路やＬＤＯなどから構成されていたり、これらを含んでいてもよい。
充電器２００は、電源ユニット１１０に備られた第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する出力値を出力可能なセンサを有する。電気抵抗値に関する出力値は、電気抵抗値そのものであってもよく、電気抵抗値に換算可能な物理量であってもよい。例えば、電気抵抗値に関する出力値は、第１抵抗１５０における電圧降下量（電位差）であってもよく、第１抵抗１５０を通る電流の電流値であってもよい。第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する出力値を出力可能なセンサとして、例えば、前述した電流センサ２３０又は電圧センサ２４０を挙げることができる。
例えば、電圧センサ２４０は、電源ユニット１１０の第２開閉器１７４が開いている場合、電源ユニット１１０の第１抵抗１５０に印加される電圧の値を出力可能である。また、電流センサ２３０は、電源ユニット１１０の第２開閉器１７４が開いている場合、電源ユニット１１０の第１抵抗１５０を通る電流の値を出力可能である。これら第１抵抗１５０に印加される電圧の値と第１抵抗１５０を通る電流の値は、いずれも第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する出力値である。
充電器２００は、電源ユニット内の第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を用いることによって、電源ユニット１１０又は電源ユニット内の電源１０の種別を判別することができる。すなわち、異なる種類の電源ユニット１１０又は電源１０に応じて第１抵抗１５０の電気抵抗値を変えておくことによって、充電器２００は、電源ユニット１１０と通信することなく、電源ユニット１１０又は電源１０の種別を判別できる。
このように、電源ユニット１１０の第１抵抗１５０は、認証に用いられる既知抵抗として機能し得る。
充電器２００の制御部２５０は、接続部２１１に電源ユニット１１０が接続されたか否かを検知可能に構成されていてよい。接続部２１１への電源ユニット１１０の接続の検知は、公知の方法によって実施することができる。例えば、制御部２５０は、一対の接続端子２１１ｔどうしの間の電圧差を検知することによって、電源ユニット１１０の接続を検知することができる。
吸引成分生成装置１００の構造を簡易化する目的では、充電器２００の制御部２５０は、電源ユニット１１０の制御部５０と通信不能に構成されていてもよい。この場合、充電器２００の制御部２５０と電源ユニット１１０の制御部５０との間で通信を行うための通信用端子は不要である。換言すれば、充電器２００との接続インターフェースにおいて、電源ユニット１１０が有する電気端子は、主正母線用と主負母線用の２つのみであってよい。吸引成分生成装置１００の構造を簡略化することで、その重量，コスト，生産効率が向上する。充電器２００の制御部２５０と電源ユニット１１０の制御部５０とが通信不能に構成されているため、それぞれの送信機と受信機の待機電力を削減でき、結果として電源ユニット１１０の電源１０や充電器２００の外部電源２１０が蓄えた電力の利用効率が向上する。さらには、充電器２００の制御部２５０と電源ユニット１１０の制御部５０との通信に伴う誤作動が起きないため、吸引成分生成装置１００の品質が向上する。
（充電器による充電制御）
図９は、充電器２００の制御部２５０による制御方法の一例を示すフローチャートである。制御部２５０は、まず、充電器２００への電源ユニット１１０の接続を検知する（ステップＳ３００）。制御部２５０は、充電器２００の接続部２１１に電源ユニット１１０が接続されるまで待機する。
制御部２５０は、充電器２００への電源ユニット１１０の接続を検知すると、電源ユニット１１０内の第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得する（ステップＳ３０１）。第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値は、第１抵抗１５０の電気抵抗値そのものであってもよく、第１抵抗１５０における電圧降下量（電位差）であってもよく、又は第１抵抗１５０を通る電流の電流値であってもよい。
第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得する際、電源ユニット１１０の第２開閉器１７４は開いていることが好ましい。より具体的には、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得する際、接続部１１１と電源１０とが電気的に遮断された第１モードとなっていることが好ましい。この状態で、充電器２００から電源ユニット１１０へ微小電流を送ることによって、認証に用いられる第１抵抗１５０を含む認証用回路１９０が機能し、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得できる。
なお、制御部２５０は、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を複数回取得し、これらの移動平均，単純平均，加重平均などから後述するステップＳ３０３で用いる第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を導出してもよい。なお、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する複数の値は、微小電流の１つ又は複数のパルスから取得されてもよい。
ところで、電源ユニット１１０へ微小電流を送った直後や、電源ユニット１１０への微小電流の送電を停止するタイミングでは、電流センサ２３０や電圧センサ２４０の出力において、サージ電流やサージ電圧が支配的になる。そこで、制御部２５０は、電源ユニット１１０へ微小電流を瞬間的に送るのではなく、既定の継続時間だけ送ってもよい。そして、制御部２５０は、電源ユニット１１０へ微小電流を送った直後や電源ユニット１１０への微小電流の送電を停止するタイミングで電流センサ２３０や電圧センサ２４０が出力する値を用いずに、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得することが好ましい。換言すれば、制御部２５０は、既定の継続時間の中間時点又はその近傍の時点で電流センサ２３０や電圧センサ２４０が出力する値を用いて、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得することが好ましい。
なお、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得するための電流センサ２３０や電圧センサ２４０に遅延回路を組み合わせることで、電流センサ２３０や電圧センサ２４０が第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を検知してから、これを出力して制御部２５０が取得するまでにタイムラグを設けてもよい。このように充電器２００を構成した場合は、ステップＳ３０１における第１モードでは、電源ユニット１１０の接続を検知してから既定時間の経過前に電流センサ２３０や電圧センサ２４０が第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を検知すれば足りる。すなわち、電源ユニット１１０の接続を検知してから既定時間の経過前に制御部２５０が第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得するまでは必須でないことに留意されたい。
次に、制御部２５０は、センサの出力値、すなわちステップＳ３０１で取得した電気抵抗値に関する値に基づき、電源ユニット１１０に対する既定の制御を変更又は既定の制御を実行するか否かを判断する（ステップＳ３０３）。本実施形態のように、電源ユニット１１０に接続される外部ユニットが充電器２００である場合、既定の制御は、電源ユニット１００の電源１０を充電するための制御であってよい。
この場合、第１抵抗１５０は、認証に用いられる既知抵抗として用いることができる。すなわち、電源ユニット１１０の種別に応じて第１抵抗器１５０の電気抵抗値を変えておけば、制御部２５０は、電源ユニット１１０の種別に応じて最適な制御を実行することができるようになる。
例えば、制御部２５０は、前述した出力値が既定の範囲外である場合、又は既定の条件を満たさない場合に、電源１０の充電を実行しない。一方、制御部２５０は、当該出力値が既定の範囲内である場合、又は既定の条件を満たす場合に電源１０の充電を実行するよう構成されていてよい。すなわち、ステップＳ３０１における電源ユニット１１０に対する既定の制御の変更は、後述のステップＳ３０４〜Ｓ３１４における充電プロセスを実行しないよう変更することをも含む。これにより、電源ユニット１１０の異常や、非正規品の電源ユニット１１０と判断された場合には、充電電流を送らないため、異常事態の発生を抑制できる。また、前述した態様の代わり、又は前述した態様に加え、制御部２５０は、前述した出力値が既定の範囲外である場合、又は既定の条件を満たさない場合に、異常信号を出力するよう構成されていてもよい。
上記例の代わりに、ステップＳ３０１における電源ユニット１１０に対する既定の制御の変更は、電源を充電するための電流値、レート及び充電時間のうち少なくても１つの変更であってよい。具体例として、既定の制御の変更は、充電電流のレートの変更であってもよい。すなわち、制御部２５０は、電源ユニット１１０又は電源１０の種別に応じて、充電電流のレートを変更することができる。これにより、制御部５０は、急速充電可能な電源１０であれば例えば２Ｃ以上の高レートの充電電流で充電制御を実行し、急速充電不能な電源１０であれば例えば１Ｃ以下の低レートの充電電流で充電制御を実行することができる。なお、充電電流のレートの変更は、後述するＣＣ充電において主に行われる点に留意されたい。このような既定の制御の変更のため、充電器２００の制御部２５０は、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値と、電源ユニット１１０又は電源１０と、充電電流のレートなどの充電条件を結びつけるデータベースを記憶したメモリを有していてもよい。
充電器２００の制御部２５０は、電源ユニット１１０の接続を検知してから後述する既定期間の経過前に出力した出力値、すなわち第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値に基づき、既定の制御を変更又は既定の制御を実行するか否かを判断するよう構成されていることが好ましい。既定期間は、電源ユニット１１０の制御部５０が充電器２００の接続を検知してから、第２開閉器１７４を閉じるまでの期間に相当する。
次に、制御部２５０は、既定の制御、本実施形態では充電制御を実施する。例えば、電源ユニット１１０の電源１０の充電を実行する場合、充電器２００の制御部２５０は、まず、電圧センサ２４０によって電源１０の電圧を推定する（ステップＳ３０４）。
なお、後述するが、第２開閉器１７４は、既定の制御の実行中、すなわち本ステップＳ３０４以降のステップで、閉じられていてよい。第１抵抗１５０の電気抵抗値が電源１０の内部抵抗（インピーダンス）に比して十分に大きいならば、充電器２００からの充電電流は、主として電源１０を含む充電用回路１９２を流れ、認証用回路１９０をほとんど流れない。このように、第２開閉器１７４は、充電用回路１９２と認証用回路１９０のうち一方を選択的に機能させるよう構成されていることが好ましい。これにより、充電器２００からの充電電流の大部分が第１抵抗１５０を導通する場合と比べて、電源１０の充電中に電源ユニット１１０内での電力の損失を抑制することができる。
電源１０の電圧が放電終止電圧以上の場合、制御部２５０は、電源１０の電圧が切替電圧以上であるかどうか判断する（ステップＳ３０６）。切替電圧は、定電流充電（ＣＣ充電）の区間と定電圧充電（ＣＶ充電）の区間を仕切るための閾値である。切替電圧は、例えば、４．０Ｖ〜４．１Ｖの範囲内であってよい。
電源１０の電圧が切替電圧未満である場合、制御部２５０は、定電流充電方式により電源１０を充電する（ステップＳ３０８）。電源１０の電圧が切替電圧以上である場合、制御部２５０は、定電圧充電方式により電源１０を充電する（ステップＳ３１０）。定電圧充電方式では、充電が進行するとともに電源１０の電圧が増加し、電源１０の電圧と充電電圧との差分が縮まるため、充電電流が減少する。
定電圧充電方式により電源１０を充電し始めると、制御部２５０は、充電電流が所定の充電完了電流以下であるかどうかを判断する（ステップＳ３１２）。ここで、充電電流は、充電器２００内の電流センサ２３０により取得することができる。充電電流が所定の充電完了電流より大きい場合、定電圧充電方式により電源１０の充電を続ける。
充電電流が所定の充電完了電流以下である場合、制御部２５０は、電源１０が満充電状態になったと判断し、充電を停止する（ステップＳ３１４）。なお、充電を停止するための条件には、充電電流以外にも定電流充電方式による充電又は定電圧充電方式による充電を開始してからの時間，電源１０の電圧，電源１０の温度などを用いてもよい。
（充電モードにおける電源ユニットの制御部による制御）
図１０は、充電モードにおける電源ユニット１１０の制御部５０による制御方法の一例を示すフローチャートである。充電モードは、電源１０の充電が可能なモードである。
まず、制御部５０は、電源ユニット１１０への充電器２００の接続を検知する（ステップＳ４００）。充電器２００の接続の検知は、例えば前述したように、第２抵抗１５２における電圧降下量（Ｗａｋｅ信号）に基づき判断できる。なお、電源ユニット１１０の接続部１１１への充電器２００の未接続時において、第２開閉器１７４は開状態に維持されるよう構成されている。第２開閉器１７４が開いた状態では、接続部１１１と電源１０とが電気的に遮断された待機モード（第１モード）となっている。
制御部５０が電源ユニット１１０への充電器２００の接続を検知すると、タイマを起動する（ステップＳ４０４）。このタイマは、充電器２００の接続の検知から経過した時間を計測する。
さらに、制御部５０は、必要に応じて通知部４０を第１態様で機能させることが好ましい（ステップＳ４０６）。例えば、通知部４０がＬＥＤのような発光素子である場合、制御部５０は、通知部を所定の第１発光態様にて発光させればよい。制御部５０は、上記の既定期間のうち少なくとも一部の期間で通知部４０を機能させるよう構成されていてよい。なお、通知部４０は充電器２００に設けられていてもよく、さらに充電器の制御部２５０がこの充電器２００に設けられた通知部４０を制御してもよい。充電器の制御部２５０が通知部４０を制御する場合、充電器の制御部２５０が電源ユニット１１０の接続を検知たら、制御部２５０は通知部４０を第１態様で機能させればよい。
制御部５０は、充電器２００の接続の検知から既定期間が経過したかどうかを判断する（ステップＳ４１２）。充電器２００の接続の検知から既定期間が経過するまでの間、第２開閉器１７４は開いた状態を維持する。すなわち、接続部１１１と電源１０とが電気的に遮断された待機モード（第１モード）が維持される。
制御部５０は、充電器２００の接続の検知から既定期間が経過すると、第２開閉器１７４を閉じる（ステップＳ４１４）。第２開閉器１７４が閉じると、電源ユニット１１０は、接続部１１１と電源１０とが電気的に導通された動作モード（第２モード）に遷移する。第２開閉器１７４が閉じた動作モードで、前述したように充電器２００の制御部２５０が充電を開始（ステップＳ３０８，ステップＳ３１０）すれば、電源１０への充電が開始される。
制御部５０による充電器２００の検知は、認証用回路１９０が機能する第１モードから充電用回路１９２が機能する第２モードへ遷移させる条件となっている。しかしながら、本実施形態では、第１モードから第２モードへ遷移させる条件が成立してから既定期間の経過後に、第２開閉器１７４の制御によって第１モードから第２モードへ遷移させる。
前述したように、電源ユニット１１０の制御部５０は、充電器２００の接続の検知から既定期間の間、待機モード（第１モード）を維持する。この既定期間は、充電器２００の制御部２５０が、電源ユニット１１０の接続の検知から電源ユニット１１０内の第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得するまでに要する期間以上であることが好ましい。これにより、充電器２００の制御部２５０は、電源ユニット１１０が待機モード（第１モード）にある間に、第１抵抗１５０の電気抵抗値に関する値を取得することができる。
制御部５０は、第２開閉器１７４を閉じた動作モード（第２モード）になると、通知部４０を第２態様で機能させることが好ましい（ステップＳ４２０）。例えば、通知部４０がＬＥＤのような発光素子である場合、制御部５０は、通知部４０を所定の第２発光態様にて発光させればよい。なお、前述したように、通知部４０は充電器２００に設けられていてもよく、さらに充電器の制御部２５０がこの充電器２００に設けられた通知部４０を制御してもよい。充電器の制御部２５０が通知部４０を制御する場合、充電器の制御部２５０が電源ユニット１１０の接続を検知してから前述の既定期間が経過した後に、制御部２５０は通知部４０を第２態様で機能させてもよい。
制御部５０及び／又は制御部２５０は、前述の既定期間の経過後と既定期間内とで異なる態様で通知部４０を機能させることが好ましい。すなわち、通知部４０の第１態様、例えば第１発光態様は、通知部４０の第２態様、例えば第２発光態様と異なる態様であることが好ましい。これにより、通知部４０は、既定期間が経過したかどうかをユーザに知らせることができる。
この代わりに、制御部５０及び／又は制御部２５０は既定期間の経過後と既定期間の一方でのみで通知部４０を機能させるよう構成されていてもよい。すなわち、ステップＳ４０６とＳ４２０のいずれか一方のタイミングでのみ通知部４０を機能させてもよい。これにより、通知部４０は、既定期間が経過したかどうかをユーザに知らせることができる。
制御部５０は充電の終了を検知したかどうか判断する（ステップＳ４２６）。充電の終了の検知は、例えば充電器２００の接続が解除されたことを検知することによって行われる。また、充電の終了の検知は、例えば充電器２００からの充電電流が停止されたことを検知することによって行われてもよい。制御部５０は、充電の終了を検知すると、通知部４０の機能及びタイマを停止し、第２開閉器１７４を開く（ステップＳ４３０，ステップＳ４３２，ステップＳ４３４）。
電源ユニット１１０の制御部５０は、既定の制御周期で前述した制御フローを実行する。一方で、充電器２００の制御部２５０は、制御部５０の制御周期とは異なる制御周期で前述した制御フローを実行してもよい。この場合、制御部５０がタイマ起動から既定期間経過するまでの間に（ステップＳ４１２）、充電器２００の制御部２５０は、速やかに、前述のステップＳ３０１，Ｓ３０３を終わらせることができる。
制御部５０は、充電用回路１９２が機能する第２モードから認証用回路１９０が機能する第１モードへ遷移させる条件が成立すると、第２開閉器１７４の制御によって第１モードから第２モードへ遷移させるよう構成されている。例えば、前述したフローチャートでは、制御部５０は、充電の終了を検知すると、第２開閉器１７４の制御によって第１モードから第２モードへ遷移させる。この場合、制御部５０は、第１モードから第２モードへ遷移させる条件が成立してから第１モードから前記第２モードへ遷移させるまでの時間（前述の既定期間に相当）が、第２モードから第１モードへ遷移させる条件が成立してから第２モードから第１モードへ遷移させるまでの時間より長くなるよう第２開閉器を制御することが好ましい。
（プログラム及び記憶媒体）
図９に示された前述のフローは、充電器２００の制御部２５０が実行することができる。すなわち、制御部２５０は、図９に示された前述のフローを吸引成分生成装置用の充電器２００に実行させるプログラムを有していてもよい。さらに、当該プログラムが格納された記憶媒体も本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
図１０に示された前述のフローは、電源ユニット１１０の制御部５０が実行することができる。すなわち、制御部５０は、図１０に示された前述のフローを吸引成分生成装置の電源ユニット１１０に実行させるプログラムを有していてもよい。さらに、当該プログラムが格納された記憶媒体も本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
（第１抵抗及び第２抵抗の電気抵抗値）
（１）開閉器の寄生ダイオードとの関係
本願の発明者は、第１抵抗１５０及び第２抵抗１５２の電気抵抗値について、様々な観点から好ましい値が存在することを見出した。図４に示す例では、第１開閉器１７２は、接続部１１１への充電器２００のような外部ユニットの未接続時において電源１０から出力された電流が第１ノード１５４を介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオード（ボディ・ダイオードともいう）を有している。換言すれば、第１開閉器１７２は、電源１０の高電位側から低電位側へ向かう方向が逆方向となる寄生ダイオードを有している。また、第２開閉器１７４は、接続部１１１から入力され且つ電源１０を充電する充電電流が流れる方向が逆方向となる寄生ダイオードを有している。換言すれば、電源１０の高電位側から低電位側へ向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを有している。したがって、電源ユニット１１０の接続部１１０に何も接続されていない状態で、かつ第１開閉器１７２及び第２開閉器１７４が開いている場合、電源ユニット１１０内の電気回路は、概ね、図１２に示す回路と等価になる。図１２に示す等価回路において、符号１７２ａは、電源１０から出力された電流が第１ノード１５４を介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオードを示している。換言すれば、符号１７２ａは、電源１０の高電位側から低電位側へ向かう方向が逆方向となる寄生ダイオードを示している。
図１２に示す等価回路において、第１抵抗１５０と第２抵抗１５２は、直列に接続されている。寄生ダイオード１７２ａは、第２抵抗１５２と並列に接続されている。寄生ダイオード１７２ａの電気抵抗値が非常に大きいと仮定すると、寄生ダイオード１７２ａに印加される電圧値Ｖｄｉｏｄｅは、以下の式によって表される：
Ｖｄｉｏｄｅ＝ＶＢａｔｔ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｖｂａｔｔ／（１＋Ｒ１／Ｒ２）。
ここで、ＶＢａｔｔは満充電電圧から放電終始電圧まで変動し得る電源１０の出力電圧であり、Ｒ１は第１抵抗１５０の電気抵抗値であり、Ｒ２は第２抵抗１５２の電気抵抗値である。また、上記数式では第２開閉器１７４の寄生ダイオードなどは、寄生ダイオード１７２ａよりも十分に小さな値であるため省略している点に留意されたい。
また、寄生ダイオード１７２ａは、図１１に示すような特性を有することが知られている。図１１は、寄生ダイオード１７２ａに印加された電圧と、寄生ダイオード１７２ａを流れる電流の関係を示している。図１１では、寄生ダイオード１７２ａの順方向に流れる電流の符号と、順方向に流れる電流を生じさせるために印加される電圧の符号を＋（プラス）とし、寄生ダイオード１７２ａの逆方向に流れる電流の符号と、逆方向に流れる電流を生じさせるために印加される電圧の符号を−（マイナス）としている点に留意されたい。また、以下の説明で電圧の大きさに言及する場合は、比較される２つの電圧の絶対値を扱っている点に留意されたい。寄生ダイオード１７２ａに降伏電圧ＶＢｒｅａｋより高い逆方向の電圧が印加されたとき、すなわち図１１において降伏電圧ＶＢｒｅａｋよりも左の電圧が印加されたとき、寄生ダイオード１７２ａの逆方向に電流が流れてしまいダイオードとしての機能を失ってしまう。また、寄生ダイオード１７２ａに降伏電圧ＶＢｒｅａｋより低い逆方向の電圧、すなわち図１１において降伏電圧ＶＢｒｅａｋよりも右に位置する逆方向の電圧が寄生ダイオード１７２ａに印加されたときであっても、量子効果による微小な漏れ電流（リーク電流）が寄生ダイオード１７２ａを逆方向に流れる。
漏れ電流が第１開閉器１７２の寄生ダイオード１７２ａを流れると、漏れ電流は制御部５０に流れ込んでしまうため、制御部５０が正常に動作できない可能性がある。そのため、寄生ダイオード１７２ａ、すなわち開状態である第１開閉器１７２を意図せず漏れ出る電流の値をできるだけ小さくすることが好ましい。図１１に示されている通り、漏れ電流は、寄生ダイオード１７２ａへ逆方向に印加される電圧と相関を有している。また、降伏電圧ＶＢｒｅａｋよりも低い電圧を印加する場合でも、逆方向に印加される電圧が上昇すると、漏れ電流を生じさせる電子の電気的なポテンシャルが増大する。そのため、寄生ダイオード１７２ａ、すなわち第１開閉器１７２に印加される電圧の値Ｖｄｉｏｄｅをなるべく小さくすることが好ましい。
したがって、上記数式を考慮すると、第２抵抗１５２の電気抵抗値Ｒ２は、第１抵抗１５０の電気抵抗値Ｒ１よりも小さいことが好ましい。これにより、寄生ダイオード１７２ａ、すなわち第１開閉器１７２に印加される電圧の値Ｖｄｉｏｄｅを小さくし、漏れ電流を小さくすることができる。
より好ましくは、第１抵抗１５０の電気抵抗値Ｒ１と第２抵抗１５２の電気抵抗値Ｒ２の比は、接続部１１１への外部ユニットの未接続時において寄生ダイオード１７２ａに降伏電圧未満の電圧を印加させるよう設計される。これにより、寄生ダイオード１７２ａの機能が破壊されることを防止することができる。
（２）暗電流の考慮
電源ユニット１１０の接続部１１１への外部ユニットの未接続時に、電源１０から、第１抵抗１５０、第２抵抗１５２を貫流する微弱な暗電流が流れる。この暗電流は、霧化ユニット１２０の負荷１２１Ｒが接続部１１１に接続されているときに電源１０が放電可能な電流の値より小さくなるよう設計されることが好ましい。すなわち、第１抵抗１５０及び第２抵抗１５２の電気抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、接続部１１１への外部ユニットの未接続時において第１抵抗１５０と第２抵抗１５２を貫流する電流の値が、負荷１２１Ｒが接続部１１１に接続されているときに電源１０が放電可能な電流の値より小さくなるよう設計されることが好ましい。これにより、待機状態における電源ユニット１１０の電力の消費を抑制することができる。なお、負荷１２１Ｒが接続部１１１に接続されているときに電源１０が放電可能な電流は、前述したＰＷＭ制御やＰＦＭ制御によって調整されてもよい。
また、この暗電流は、制御部５０の検知部による外部ユニットの接続検知の精度にも関連する。すなわち、前述したように、制御部５０の検知部は、接続部１１１への外部ユニットの接続時における第２抵抗１５２の電圧降下量と、接続部１１１への外部ユニットの未接続時における第２抵抗１５２の電圧降下量とを区別することによって、外部ユニットの接続を検知する。しかし、第１抵抗１５０や第２抵抗１５２の電気抵抗値が極端に大きくなってしまうと、暗電流が極端に微小な電流値になってしまう。このことから分かるように、第２抵抗１５２の電圧降下量は、第１抵抗１５０と第２抵抗１５２の電気抵抗値に依存する。したがって、第１抵抗１５０は、接続部１１１への外部ユニットの接続時における第２抵抗１５２の電圧降下量と、接続部１１１への外部ユニットの未接続時における第２抵抗１５２の電圧降下量とを、制御部５０の検知部が区別できるような電気抵抗値を有することが好ましい。
また、接続検知のエラーを抑制する目的で、外部ユニットの未接続時における第２抵抗１５２の電圧降下量ＶＷａｋｅは、既定の閾値Ｖｔｈよりも高い高レベルに維持されることが望まれる。電源ユニット１１０への外部ユニットの非接合時に、第２抵抗１５２の電圧降下量ＶＷａｋｅは「ＶＷａｋｅ＝ＶＢａｔｔ×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）」によって表される。
ここで、「ＶＷａｋｅ＞Ｖｔｈ」の関係式が満たされることが好ましいことを考慮すると、第１抵抗１５０の電気抵抗値は、次の関係式を満たすことが好ましいことがわかる：Ｒ１＜（ＶＢａｔｔ／Ｖｔｈ−１）×Ｒ２。
この関係式は、第１抵抗１５０の上限値を規定するものと考えることもできる。
以上の検討を考慮した結果、具体的には、第１抵抗１５０及び第２抵抗１５２の電気抵抗値は、接続部１１１への外部ユニットの未接続時において第１抵抗１５０と第２抵抗１５２を貫流する電流（暗電流）の値が、好ましくは０．２００ｍＡ以下になるように設計されてもよい。これにより、暗電流をより効果的に抑制することができる。なお、併せて接続検知のエラーも効果的に抑制できる。また、第１抵抗１５０及び第２抵抗１５２の電気抵抗値は、接続部１１１への外部ユニットの未接続時において第１抵抗１５０と第２抵抗１５２を貫流する電流（暗電流）のレートが、好ましくは０．０７ｍＣ以下になるように設計されてもよい。これによれば、第２抵抗１５２を通る暗電流を利用した接続検知を実行可能にしつつ、暗電流に伴う電力消費を効果的に削減することができる。なお、併せて接続検知のエラーも効果的に抑制できる。
（３）外部ユニットの電圧センサの分解能を考慮
前述したように、充電器２００のような外部ユニットの制御部２５０は、電源ユニット１１０内の第１抵抗１５０の電気抵抗値を取得可能な電圧センサ２４０を有していてよい。この場合、電圧センサ２４０が、第１抵抗１５０の電気抵抗値を正確に出力することが望まれる。したがって、電圧センサ２４０が第１抵抗１５０の電気抵抗値を取得する際に、第１抵抗１５０における電圧降下量は電圧センサ２４０の分解能よりも大きいことが好ましい。
よって、第１抵抗１５０の電気抵抗値Ｒ１は、外部ユニットが電源ユニットに既定の電流値で放電した際の第１抵抗における電圧降下量が第１抵抗１５０における電圧降下量を出力する外部ユニットのセンサの分解能より大きくなるよう設計されていることが好ましい。
（４）電源１０の内部抵抗との関係
充電器２００が電源ユニット１１０の接続部１１１に接続されている場合、充電器２００からの充電電流は、主として、第２ノード１５６から電源１０へ流入する（図７参照）。ただし、電流の一部は、電源１０に流入することなく、第１抵抗１５０を通る。第１抵抗１５０を通る電流は損失となるため、なるべく第１抵抗１５０を通る電流を小さくすることが好ましい。このような観点から、第１抵抗１５０の電気抵抗値Ｒ１は、電源１０の内部抵抗値Ｒｉｍｐｅｄａｎｃｅよりも大きいことが好ましい。
（５）霧化ユニットの負荷との関係
電源１０からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷１２１Ｒが電源ユニット１１０の接続部１１１に接続されている場合、電源１０から放出された電流は、主として、第２ノード１５６、負荷１２１Ｒ、第１ノード１５４、第１開閉器１７２をこの順にとって電源１０へ還流する（図５参照）。
ただし、電流の一部は、負荷１２１Ｒを通ることなく、第１抵抗１５０を通る。第１抵抗１５０を通る電流は損失となるため、なるべく第１抵抗１５０を通る電流を小さくすることが好ましい。このような観点から、第１抵抗１５０の電気抵抗値Ｒ１は、負荷１２１Ｒの電気抵抗値Ｒｌоａｄよりも大きいことが好ましい。
（６）ＲＣ回路の時定数との関係
図６に示すように、第２抵抗１５２とコンデンサ１６４は直列に接続されている。すなわち、第２抵抗１５２とコンデンサ１６４を含む電気経路は、いわゆるＲＣ回路を構成する。
ここで、第１抵抗１５０と第２抵抗１５２との間の第１ノード１５４に充電器２００のような外部ユニットが接続された場合、第１ノード１５４における電位が変動する。第２抵抗１５２とコンデンサ１６４はＲＣ回路を構成するため、このＲＣ回路の出力する電圧は、ＲＣ回路における回路方程式「Ｖ０×ｅｘｐ（−ｔ／τ）＋Ｖ１」にしたがう。また、ＲＣ回路が出力する電圧は、第１ノード１５４における電位の変動、すなわち第２抵抗１５２における電圧降下量の変動に相当する。
ここで、「Ｖ０」は、電位差の初期値、すなわちｔ＝０のときの電位差である。制御部５０が充電器２００の接続を検知する例では、「Ｖ０」は、電源ユニット１１０に何も接続されていないときの第２抵抗１５２での電圧降下量（電位差）に相当する。「Ｖ１」は、電位差の最終値である。第１ノード１５４が充電器２００によって接地される場合には、Ｖ１＝０となる。
「ｔ」は時間を表す。制御部５０が充電器２００の接続を検知する例では、「ｔ」は、電源ユニット１１０に充電器２００が物理的に接続されてからの時間を表す。
さらに、τは、一般に時定数と呼ばれ、「τ＝Ｒ×Ｃ」の式によって規定される。ここで、「Ｒ」はＲＣ回路における抵抗の電気抵抗値であり、「Ｃ」はＲＣ回路におけるコンデンサの静電容量である。図６に示す例では、「Ｒ」が第２抵抗１５２の電気抵抗値であり、「Ｃ」がコンデンサ１６４の静電容量である。
制御部５０が接続部１１１への外部ユニットの接続を検知する場合、制御部５０は、第２抵抗１５２における電圧降下量が十分に最終値に近づいた後に、第２抵抗１５２における電圧降下量を検出する必要がある。このような観点から、時定数τは小さい方が好ましい。すなわち、第２抵抗１５２の電気抵抗値が小さい方が好ましい。
より具体的には、第２抵抗１５２とコンデンサ１６４によって形成されるＲＣ回路の時定数τが制御部５０の検知部による第２抵抗１５２における電圧降下量を検知する周期よりも短くなるように、第２抵抗１５２の電気抵抗値が設計されていることが好ましい。これにより、第２抵抗１５２における電圧降下量は、制御部５０の検知部による検知の周期よりも短い期間で十分に最終値に近い値まで変動する。したがって、制御部５０は、電源ユニット１１０の接続部１１１への外部ユニットの接続を速やかに、より正確に検知することができる。
なお、制御部５０の検知部における第２抵抗１５２における電圧降下量の検知は単一のシーケンス中に連続して複数回行われ、制御部５０はこれらの平均値を第２抵抗１５２における電圧降下量として用いてもよい。この場合においては、第２抵抗１５２とコンデンサ１６４によって形成されるＲＣ回路の時定数τが、このシーケンスが実行される周期より短くなるように、第２抵抗１５２の電気抵抗値が設計されていることが好ましい。
特に、前述したように、電源ユニット１１０の制御部５０と、充電器２００のような外部ユニットの制御部２５０とが互いに通信できない場合、制御部５０，２５０どうしの同期をとることが困難である。この場合、電源ユニット１１０の制御部５０による制御と、充電器２００のような外部ユニットの制御部２５０による制御との間でずれが生じないよう、制御部５０は、速やかに外部ユニットの接続を検知することが好ましい。
（複数の電源ユニットを有する吸引成分生成システム）
本発明は、吸引成分生成装置用の外部ユニットと、外部ユニットの接続部に電気的に接続可能な複数の電源ユニットと、を含む吸引成分生成システムにも適用できる。外部ユニットは、充電器２００であることが好ましい。充電器２００や各々の電源ユニット１１０の構成は、前述した通りである。したがって、充電器２００や各々の電源ユニット１１０の詳細な構成の説明は省略する。ただし、電源ユニット１１０内の第１抵抗１５０の電気抵抗値は、互いに異なっていてもよい。
複数の電源ユニット１１０の第１抵抗１５０の電気抵抗値は、高レートで充電可能な電源１０を有する電源ユニット１１０ほど大きいことが好ましい。すなわち、複数の電源ユニット１１０に備えられた第１抵抗１５０の電気抵抗値は、高レートで充電可能な電源１０を有する電源ユニット１１０ほど大きな値に選択される。
充電器２００により電源ユニット１１０の電源１０へ充電電流を送る場合、高レートの充電電流を送ると、第１抵抗１５０を含む認証用回路１９０に比較的大きな電流が流れやすい。すなわち、充電電流が高レートであるほど、電源１０の充電に寄与しない無駄な電流の量が増え、電力のロスが増大する。
したがって、高レートで充電可能な電源１０を有する電源ユニット１１０ほど第１抵抗１５０の電気抵抗値を大きな値に選択することで、高レートで充電可能な電源１０を有する電源ユニット１１０であっても、電源１０の充電に寄与しない無駄な電流の量を抑えることができる。
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、上記実施形態では、吸引成分生成装置用の電源ユニット１１０に接続される外部ユニットは、主として充電器２００であった。しかしながら、外部ユニットは、充電器２００に限られない。外部ユニットは、外部ユニットは、電源ユニット内の抵抗の電気抵抗値に関する値を出力可能であり、電源ユニットに対して既定の制御を行う機器であればよい。この場合であっても、外部ユニットは、電源ユニット又は電源ユニット内の電源の種別を判別し、電源ユニット又は電源の種別に応じて電源ユニットに対して最適な制御を実行できる。

Claims (12)

  1. 電源と、
    前記電源に接続される第１抵抗と、
    前記第１抵抗に直列接続される第２抵抗と、
    外部ユニットと電気的に接続可能な接続部であって、前記第１抵抗と前記第２抵抗の間の第１ノードに電気的に接続される第１電気端子と、前記第１抵抗に関して前記第１ノードとは反対側の第２ノードに電気的に接続される第２電気端子と、を有する接続部と、
    前記第１ノードに電気的に接続され、前記第２抵抗と電気的に並列な電気経路を確立する第１開閉器と、
    前記第２抵抗における電圧降下量に基づき、前記接続部への前記外部ユニットの接続を検知する検知部と、を有し、
    前記第１開閉器は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において開状態に維持されるよう構成されており、
    前記第１開閉器は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記電源から出力された電流が前記第１ノードを介して流れ込む方向が逆方向となる寄生ダイオードを有し、
    前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記第１抵抗の電気抵抗値よりも小さい、吸引成分生成装置の電源ユニット。
  2. 前記第１抵抗及び前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第１抵抗と前記第２抵抗を貫流する電流の値が、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷が前記接続部に接続されているときに前記電源が放電可能な電流の値より小さくなるよう設計されている、請求項１に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  3. 前記第１抵抗及び前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第１抵抗と前記第２抵抗を貫流する電流の値が０．２００ｍＡ以下になるように設計されている、請求項１又は２に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  4. 前記第１抵抗と前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記第１抵抗と前記第２抵抗を貫流する電流のレートが０．０７ｍＣ以下になるように設計されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  5. 前記第１抵抗の電気抵抗値と前記第２抵抗の電気抵抗値の比は、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時において前記寄生ダイオードに降伏電圧未満の電圧を印加させるよう設計されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  6. 前記検知部は、
    比較器と、
    前記第２抵抗と前記比較器の第１入力端子との間に接続されるコンデンサと、
    前記比較器の第２入力端子に接続される基準電圧源と、を含み、
    前記第２抵抗の電気抵抗値は、前記第２抵抗と前記コンデンサによって形成されるＲＣ回路の時定数が、前記検知部による前記第２抵抗における電圧降下量を検知する周期以下になるよう設計される、請求項１から５のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  7. 前記第１抵抗の電気抵抗値は、前記外部ユニットが前記吸引成分生成装置の電源ユニットに既定の電流値で放電した際の前記第１抵抗における電圧降下量が、前記第１抵抗における電圧降下量を出力するセンサの分解能より大きくなるよう設計されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  8. 前記第１抵抗は、前記電源の内部抵抗値よりも大きな電気抵抗値を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  9. 前記接続部は、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷と電気的に接続可能に構成されており、
    前記第１抵抗は、前記負荷の電気抵抗値より大きな電気抵抗値を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  10. 前記接続部は、前記電源からの電力により吸引成分源を気化又は霧化する負荷と前記外部ユニットのうちの一方と、排他的に接続可能に構成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  11. 前記第１抵抗の電気抵抗値は、前記接続部への前記外部ユニットの接続時における前記第２抵抗の電圧降下量と、前記接続部への前記外部ユニットの未接続時における前記第２抵抗の電圧降下量とを、前記検知部によって区別できるよう設計される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。
  12. 前記電源ユニットの前記接続部は、前記外部ユニットとしての充電器と接続可能に構成されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の吸引成分生成装置の電源ユニット。

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