JP6888137B1 - エアロゾル吸引器の電源ユニット及びエアロゾル吸引器 - Google Patents

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Abstract

【課題】エアロゾル吸引器の商品価値を高める。【解決手段】電源ユニット10は、第一負荷21及び第二負荷31に放電可能に構成された電源12と、MCU50と、を備え、MCU50は、エアロゾルの生成要求を示す信号を出力する吸気センサ15からの信号に応じて電源12から第一負荷21への放電を制御し、香味源33の温度に関する情報を出力する温度検出用素子T1の出力に基づき、香味源33の温度が目標温度へ収束するように、電源12から第二負荷31への放電を制御し、上記信号に応じて第一負荷21へ放電した累積回数、又は、上記信号に応じて第一負荷21へ放電した累積時間に基づいて目標温度を増加させる。【選択図】図9

Description

本発明は、エアロゾル吸引器の電源ユニット及びエアロゾル吸引器に関する。
特許文献1と特許文献2と特許文献3には、液体を加熱して生成したエアロゾルを香味源に通すことで、香味源に含まれる香味成分をエアロゾルに付加し、香味成分が含まれるエアロゾルをユーザに吸引させることのできる装置が記載されている。
特許文献1と特許文献2に記載の装置は、エアロゾル生成のために液体を加熱するヒータと、香味源を加熱するヒータと、を有している。
特許文献3には、バッテリの出力電圧の低下に連動してエアロゾル生成量が低下しないように、バッテリの出力電圧を昇圧する制御を行うことが記載されている。
特表2017−511703号公報 WO2018/017654号公報 WO2018/020619号公報
エアロゾル吸引器は、香味成分を多く且つ安定してユーザに提供できることが商品価値を高める上で重要となる。特許文献1から特許文献3は、香味成分を安定してユーザに提供することは考慮していない。
本発明の目的は、エアロゾル吸引器の商品価値を高めることにある。
本発明の一態様のエアロゾル吸引器の電源ユニットは、第一負荷によって加熱されるエアロゾル源から生成されたエアロゾルを、第二負荷によって加熱される香味源に通過させて、前記エアロゾルに前記香味源の香味成分を付加するエアロゾル吸引器の電源ユニットであって、前記第一負荷及び前記第二負荷に放電可能に構成された電源と、処理装置と、を備え、前記処理装置は、エアロゾルの生成要求を示す信号を出力する第一センサからの前記信号に応じて前記電源から前記第一負荷への放電を制御し、前記処理装置は、前記香味源の温度に関する情報を出力する第二センサの出力に基づき、前記香味源の温度が目標温度へ収束するように、前記電源から前記第二負荷への放電を制御し、前記処理装置は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積回数、又は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積時間に基づいて、前記目標温度を増加させ、前記処理装置は、前記信号を検知すると、前記電源から前記第二負荷への放電を終了し、その時点での前記香味源の温度が前記目標温度未満である場合には、前記電源から前記第一負荷へ放電する電力を増加させるものである。
本発明の一態様のエアロゾル吸引器の電源ユニットは、第一負荷によって加熱と冷却の少なくとも加熱がなされるエアロゾル源から生成されたエアロゾルを、第二負荷によって加熱と冷却の少なくとも加熱がなされる香味源に通過させて、前記エアロゾルに前記香味源の香味成分を付加するエアロゾル吸引器の電源ユニットであって、前記第一負荷及び前記第二負荷に放電可能に構成された電源と、処理装置と、を備え、前記処理装置は、エアロゾルの生成要求を示す信号を出力する第一センサからの前記信号に応じて前記電源から前記第一負荷への放電を制御し、前記処理装置は、前記香味源の温度に関する情報を出力する第二センサの出力に基づき、前記香味源の温度が目標温度へ収束するように、前記電源から前記第二負荷への放電を制御し、前記処理装置は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積回数、又は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積時間に基づいて、前記目標温度を増加させ、前記処理装置は、前記信号を検知すると、前記電源から前記第二負荷への放電を終了し、その時点での前記香味源の温度が前記目標温度未満である場合には、前記電源から前記第一負荷へ放電する電力を増加させるものである。
本発明の一態様のエアロゾル吸引器は、前記電源ユニットと、前記エアロゾル源と、前記香味源と、前記第一負荷と、前記第二負荷と、前記第一センサと、前記第二センサと、を備えるものである。
本発明によれば、エアロゾル吸引器の商品価値を高めることができる。
エアロゾル吸引器の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図1のエアロゾル吸引器の他の斜視図である。 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斜視図である。 図1のエアロゾル吸引器のハードウエア構成を示す模式図である。 図1のエアロゾル吸引器のハードウエア構成の変形例を示す模式図である。 図5に示す電源ユニットの具体例を示す図である。 図6に示す電源ユニットの具体例を示す図である。 香味成分量が目標量に収束するように香味源の目標温度を演算した結果と、この結果に基づいて第二負荷への放電制御を行った場合の香味成分量の測定結果と、を示す図である。 図1のエアロゾル吸引器の動作を説明するためのフローチャートである。 図1のエアロゾル吸引器の動作を説明するためのフローチャートである。 エアロゾル吸引器の動作の第二変形例を説明するための模式図である。
以下、本発明のエアロゾル吸引器の一実施形態であるエアロゾル吸引器1について、図1から図5を参照して説明する。
(エアロゾル吸引器)
エアロゾル吸引器1は、香味成分が付加されたエアロゾルを、燃焼を伴わずに生成して、吸引可能とするための器具であり、図1及び図2に示すように、所定方向(以下、長手方向Xと呼ぶ)に沿って延びる棒形状となっている。エアロゾル吸引器1は、長手方向X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(換言すると、交換可能)である。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(換言すると、交換可能)である。図3に示すように、第1カートリッジ20には、第一負荷21と第二負荷31が設けられている。エアロゾル吸引器1の全体形状は、図1のように、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、が一列に並ぶ形状には限らない。電源ユニット10に対して、第1カートリッジ20及び第2カートリッジ30が交換可能に構成されていれば、略箱状等の任意の形状を採用可能である。なお、第2カートリッジ30は、電源ユニット10に対して着脱可能(換言すると、交換可能)であってもよい。
(電源ユニット)
電源ユニット10は、図3、図4、及び図5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と、充電IC55Aと、MCU(Micro Controller Unit)50と、DC/DCコンバータ51と、吸気センサ15と、電圧センサ52及び電流センサ53を含む温度検出用素子T1と、電圧センサ54及び電流センサ55を含む温度検出用素子T2と、を収容する。
電源12は、充電可能な二次電池、電気二重層キャパシタ等であり、好ましくは、リチウムイオン二次電池である。電源12の電解質は、ゲル状の電解質、電解液、固体電解質、イオン液体の1つ又はこれらの組合せで構成されていてもよい。
図5に示すように、MCU50は、吸気センサ15、電圧センサ52、電流センサ53、電圧センサ54、及び電流センサ55等の各種センサ装置と、DC/DCコンバータ51と、操作部14と、通知部45と、に接続されており、エアロゾル吸引器1の各種の制御を行う。
MCU50は、具体的にはプロセッサを主体に構成されており、プロセッサの動作に必要なRAM(Random Access Memory)及び各種情報を記憶するROM(Read Only Memory)等の記憶媒体により構成されるメモリ50aを更に含む。本明細書におけるプロセッサとは、具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
図4に示すように、電源ユニットケース11の長手方向X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の第一負荷21及び第二負荷31の各々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の第一負荷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X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(図示省略)と電気的に接続可能な充電端子43が設けられる。充電端子43は、ボトム部11bの側面に設けられ、例えば、USB(Universal Serial Bus)端子、microUSB端子、又はLightning(登録商標)端子等が接続可能である。
なお、充電端子43は、外部電源から送電される電力を非接触で受電可能な受電部であってもよい。このような場合、充電端子43(受電部)は、受電コイルから構成されていてもよい。非接触による電力伝送(Wireless Power Transfer)の方式は、電磁誘導型でもよいし、磁気共鳴型でもよい。また、充電端子43は、外部電源から送電される電力を無接点で受電可能な受電部であってもよい。別の一例として、充電端子43は、USB端子、microUSB端子、又はLightning端子が接続可能であり、且つ上述した受電部を有していてもよい。
電源ユニットケース11には、ユーザが操作可能な操作部14が、トップ部11aの側面に充電端子43とは反対側を向くように設けられる。より詳述すると、操作部14と充電端子43は、操作部14と充電端子43を結ぶ直線と長手方向Xにおける電源ユニット10の中心線の交点について点対称の関係にある。操作部14は、ボタン式のスイッチ又はタッチパネル等から構成される。
図3に示すように、操作部14の近傍には、パフ(吸引)動作を検出する吸気センサ15が設けられている。電源ユニットケース11には、内部に外気を取り込む不図示の空気取込口が設けられている。空気取込口は、操作部14の周囲に設けられていてもよく、充電端子43の周囲に設けられていてもよい。
吸気センサ15は、後述の吸口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(内圧)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)に応じて変化する内圧に応じた出力値(例えば、電圧値又は電流値)を出力する圧力センサである。吸気センサ15は、アナログ値を出力してもよいし、アナログ値から変換したデジタル値を出力してもよい。
吸気センサ15は、検出する圧力を補償するために、電源ユニット10の置かれている環境の温度(外気温)を検出する温度センサを内蔵していてもよい。吸気センサ15は、圧力センサではなく、コンデンサマイクロフォン等から構成されていてもよい。
MCU50は、パフ動作が行われて、吸気センサ15の出力値が閾値を超えると、エアロゾルの生成要求がなされたと判定し、その後、吸気センサ15の出力値がこの閾値を下回ると、エアロゾルの生成要求が終了されたと判定する。なお、エアロゾル吸引器1においては、第一負荷21の過熱を抑制する等の目的のために、エアロゾルの生成要求がなされている期間が第一既定値tupper(例えば、2.4秒)に達すると、吸気センサ15の出力値にかかわらずに、エアロゾルの生成要求が終了されたと判定されるようにしている。このように、吸気センサ15の出力値はエアロゾルの生成要求を示す信号として利用される。したがって、吸気センサ15は、エアロゾルの生成要求を出力するセンサを構成する。
なお、吸気センサ15に代えて、操作部14の操作に基づいてエアロゾルの生成要求を検出するようにしてもよい。例えば、ユーザがエアロゾルの吸引を開始するために操作部14に対し所定の操作を行うと、操作部14がエアロゾルの生成要求を示す信号をMCU50に出力するように構成してもよい。この場合には、操作部14が、エアロゾルの生成要求を出力するセンサを構成する。
充電IC55Aは、充電端子43に近接して配置され、充電端子43から入力される電力の電源12への充電制御を行う。なお、充電IC55Aは、MCU50の近傍に配置されていてもよい。
(第1カートリッジ)
図3に示すように、第1カートリッジ20は、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を霧化するための第一負荷21と、リザーバ23から第一負荷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、エンドキャップ26に設けられた、第2カートリッジ30を加熱するための第二負荷31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、樹脂ウェブ又は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、樹脂ウェブ又は綿上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、又は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を第一負荷21へ引き込む液保持部材である。ウィック24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される。
第一負荷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を加熱することで、エアロゾル源22を霧化する。第一負荷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、第一負荷21は、エアロゾル源22を加熱することで、これを霧化してエアロゾルを生成可能な素子であればよい。第一負荷21は、例えば、発熱素子である。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。
第一負荷21は、温度と電気抵抗値が相関を持つものが用いられる。第一負荷21としては、例えば、温度の増加に伴って電気抵抗値も増加するPTC(Positive Temperature Coefficient)特性を有するものが用いられる。
エアロゾル流路25は、第一負荷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。
第二負荷31は、カートリッジ収容部26aに埋設されている。第二負荷31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、カートリッジ収容部26aに収容される第2カートリッジ30(より詳細にはこれに含まれる香味源33)を加熱する。第二負荷31は、例えば、所定ピッチで巻き回される電熱線(コイル)によって構成される。
なお、第二負荷31は、第2カートリッジ30を加熱することのできる素子であればよい。第二負荷31は、例えば、発熱素子である。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。
第二負荷31は、温度と電気抵抗値が相関を持つものが用いられる。第二負荷31としては、例えば、PTC特性を有するものが用いられる。
(第2カートリッジ)
第2カートリッジ30は、香味源33を貯留する。第二負荷31によって第2カートリッジ30が加熱されることで、香味源33が加熱される。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、第一負荷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33に通すことによってエアロゾルに香味成分を付加する。香味源33を構成する原料片としては、刻みたばこ、又は、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33は、たばこ以外の植物(例えば、ミント、漢方、又はハーブ等)によって構成されてもよい。香味源33には、メントール等の香料が付加されていてもよい。
エアロゾル吸引器1では、エアロゾル源22と香味源33によって、香味成分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33は、エアロゾルを発生させるエアロゾル生成源を構成している。
エアロゾル吸引器1におけるエアロゾル生成源は、ユーザが交換して使用する部分である。この部分は、例えば、1つの第1カートリッジ20と、1つ又は複数(例えば5つ)の第2カートリッジ30とが1セットとしてユーザに提供される。したがって、エアロゾル吸引器1においては、電源ユニット10の交換頻度が最も低く、第1カートリッジ20の交換頻度が次に低く、第2カートリッジ30の交換頻度が最も高くなっている。そのため、第1カートリッジ20と第2カートリッジ30の製造コストを下げることが重要になる。なお、第1カートリッジ20と第2カートリッジ30を一体化して1つのカートリッジとして構成してもよい。
このように構成されたエアロゾル吸引器1では、図3中の矢印Bで示すように、電源ユニットケース11に設けられた不図示の取込口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の第一負荷21付近を通過する。第一負荷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、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33を通過することで香味成分が付加され、吸口32に供給される。
また、エアロゾル吸引器1には、各種情報を通知する通知部45が設けられている(図5参照)。通知部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。通知部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。通知部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。
(電源ユニットの詳細)
図5に示すように、DC/DCコンバータ51は、電源ユニット10に第1カートリッジ20が装着された状態において、第一負荷21と電源12の間に接続される。MCU50は、DC/DCコンバータ51と電源12の間に接続されている。第二負荷31は、電源ユニット10に第1カートリッジ20が装着された状態において、MCU50とDC/DCコンバータ51との接続ノードに接続される。このように、電源ユニット10では、第1カートリッジ20が装着された状態において、DC/DCコンバータ51及び第一負荷21の直列回路と、第二負荷31とが、電源12に並列接続される。
DC/DCコンバータ51は、入力電圧を昇圧可能な昇圧回路であり、入力電圧又は入力電圧を昇圧した電圧を第一負荷21に供給可能に構成されている。DC/DCコンバータ51によれば第一負荷21に供給される電力を調整できるため、第一負荷21が霧化するエアロゾル源22の量を制御することができる。DC/DCコンバータ51としては、例えば、出力電圧を監視しながらスイッチング素子のオン/オフ時間を制御することで、入力電圧を希望する出力電圧に変換するスイッチングレギュレータを用いることができる。DC/DCコンバータ51としてスイッチングレギュレータを用いる場合には、スイッチング素子を制御することで、入力電圧を昇圧せずに、そのまま出力させることができる。
MCU50のプロセッサは、後述する第二負荷31への放電を制御するため、香味源33の温度を取得できるように構成される。また、MCU50のプロセッサは、第一負荷21の温度を取得できるように構成されることが好ましい。第一負荷21の温度は、第一負荷21やエアロゾル源22の過熱の抑制や、第一負荷21が霧化するエアロゾル源22の量を高度に制御するために用いることができる。
電圧センサ52は、第二負荷31に印加される電圧値を測定して出力する。電流センサ53は、第二負荷31を貫流する電流値を測定して出力する。電圧センサ52の出力と、電流センサ53の出力は、それぞれ、MCU50に入力される。MCU50のプロセッサは、電圧センサ52の出力と電流センサ53の出力に基づいて第二負荷31の抵抗値を取得し、この抵抗値に応じた第二負荷31の温度を取得する。第二負荷31の温度は、第二負荷31によって加熱される香味源33の温度と厳密には一致しないが、香味源33の温度とほぼ同じと見做すことができる。このため、温度検出用素子T1は、香味源33の温度を検出するための温度検出用素子を構成している。
なお、第二負荷31の抵抗値を取得する際に、第二負荷31に定電流を流す構成とすれば、温度検出用素子T1において電流センサ53は不要である。同様に、第二負荷31の抵抗値を取得する際に、第二負荷31に定電圧を印加する構成とすれば、温度検出用素子T1において電圧センサ52は不要である。
また、図6に示すように、温度検出用素子T1に代えて、第1カートリッジ20に、第2カートリッジ30の温度を検出するための温度検出用素子T3を設ける構成としてもよい。温度検出用素子T3は、第2カートリッジ30の近傍に配置される例えばサーミスタにより構成される。図6の構成においては、MCU50のプロセッサは、温度検出用素子T3の出力に基づいて、第2カートリッジ30(換言すると香味源33)の温度を取得する。
図6に示すように、温度検出用素子T3を用いて第2カートリッジ30(香味源33)の温度を取得することで、図5の温度検出用素子T1を用いて香味源33の温度を取得するよりも、香味源33の温度をより正確に取得することが可能となる。なお、温度検出用素子T3は、第2カートリッジ30に搭載される構成としてもよい。温度検出用素子T3を第1カートリッジ20に搭載する図6に示す構成によれば、エアロゾル吸引器1において最も交換頻度の高い第2カートリッジ30の製造コストを下げることができる。
なお、図5に示すように、温度検出用素子T1を用いて第2カートリッジ30(香味源33)の温度を取得する場合には、エアロゾル吸引器1において交換頻度が最も低い電源ユニット10に温度検出用素子T1を設けることができる。このため、第1カートリッジ20と第2カートリッジ30の製造コストを下げることができる。
電圧センサ54は、第一負荷21に印加される電圧値を測定して出力する。電流センサ55は、第一負荷21を貫流する電流値を測定して出力する。電圧センサ54の出力と、電流センサ55の出力は、それぞれ、MCU50に入力される。MCU50のプロセッサは、電圧センサ54の出力と電流センサ55の出力に基づいて第一負荷21の抵抗値を取得し、この抵抗値に応じた第一負荷21の温度を取得する。なお、第一負荷21の抵抗値を取得する際に、第一負荷21に定電流を流す構成とすれば、温度検出用素子T2において電流センサ55は不要である。同様に、第一負荷21の抵抗値を取得する際に、第一負荷21に定電圧を印加する構成とすれば、温度検出用素子T2において電圧センサ54は不要である。
図7は、図5に示す電源ユニット10の具体例を示す図である。図7では、温度検出用素子T1として電流センサ53を持たず、且つ、温度検出用素子T2として電流センサ55を持たない構成の具体例を示している。
図7に示すように、電源ユニット10は、電源12と、MCU50と、LDO(Low Drop Out)レギュレータ60と、開閉器SW1と、開閉器SW1に並列接続された抵抗素子R1及び開閉器SW2の直列回路とからなる並列回路C1と、開閉器SW3と、開閉器SW3に並列接続された抵抗素子R2及び開閉器SW4の直列回路とからなる並列回路C2と、電圧センサ54を構成するオペアンプOP1及びアナログデジタル変換器(以下、ADCと記載)50cと、電圧センサ52を構成するオペアンプOP2及びADC50bと、を備える。
本明細書にて説明する抵抗素子とは、固定の電気抵抗値を持つ素子であればよく、例えば抵抗器、ダイオード、又はトランジスタ等である。図7の例では、抵抗素子R1及び抵抗素子R2が、それぞれ抵抗器となっている。
本明細書にて説明する開閉器とは、配線路の遮断と導通を切り替えるトランジスタ等のスイッチング素子である。図7の例では、開閉器SW1〜SW4は、それぞれトランジスタとなっている。
LDOレギュレータ60は、電源12の正極に接続された主正母線LUに接続されている。MCU50は、LDOレギュレータ60と、電源12の負極に接続された主負母線LDとに接続されている。MCU50は、開閉器SW1〜SW4の各々にも接続されており、これらの開閉制御を行う。LDOレギュレータ60は、電源12からの電圧を降圧して出力する。LDOレギュレータ60の出力電圧V1は、MCU50、DC/DCコンバータ51、オペアンプOP1、及びオペアンプOP2の各々の動作電圧としても利用される。
DC/DCコンバータ51は、主正母線LUに接続されている。第一負荷21は、主負母線LDに接続される。並列回路C1は、DC/DCコンバータ51と第一負荷21とに接続されている。
並列回路C2は、主正母線LUに接続されている。第二負荷31は、並列回路C2と主負母線LDとに接続される。
オペアンプOP1の非反転入力端子は、並列回路C1と第一負荷21との接続ノードに接続されている。オペアンプOP1の反転入力端子は、オペアンプOP1の出力端子及び主負母線LDの各々に抵抗素子を介して接続されている。
オペアンプOP2の非反転入力端子は、並列回路C2と第二負荷31との接続ノードに接続されている。オペアンプOP2の反転入力端子は、オペアンプOP2の出力端子及び主負母線LDの各々に抵抗素子を介して接続されている。
ADC50cは、オペアンプOP1の出力端子に接続されている。ADC50bは、オペアンプOP2の出力端子に接続されている。ADC50cとADC50bは、MCU50の外部に設けられていてもよい。
図8は、図6に示す電源ユニット10の具体例を示す図である。図8では、温度検出用素子T2として電流センサ55を持たない構成の具体例を示している。図8に示す回路は、オペアンプOP2、ADC50b、抵抗素子R2、及び開閉器SW4が削除された点を除いては、図7と同じ構成である。
(MCU)
次に、MCU50の機能について説明する。MCU50は、ROMに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される機能ブロックとして、温度検出部と、電力制御部と、通知制御部と、を備える。
温度検出部は、温度検出用素子T1(又は温度検出用素子T3)の出力に基づいて、香味源33の温度を取得する。また、温度検出部は、温度検出用素子T2の出力に基づいて、第一負荷21の温度を取得する。
図7に示す回路例の場合、温度検出部は、開閉器SW1、開閉器SW3、及び開閉器SW4を遮断状態に制御し、開閉器SW2を導通状態に制御した状態にて、ADC50cの出力値(第一負荷21に印加される電圧値)を取得し、この出力値に基づいて第一負荷21の温度を取得する。
なお、オペアンプOP1の非反転入力端子を抵抗素子R1のDC/DCコンバータ51側の端子に接続し、オペアンプOP1の反転入力端子を抵抗素子R1の開閉器SW2側の端子に接続する構成としてもよい。この場合には、温度検出部は、開閉器SW1、開閉器SW3、及び開閉器SW4を遮断状態に制御し、開閉器SW2を導通状態に制御した状態にて、ADC50cの出力値(抵抗素子R1に印加される電圧値)を取得し、この出力値に基づいて第一負荷21の温度を取得することができる。
図7に示す回路例の場合、温度検出部は、開閉器SW1、開閉器SW2、及び開閉器SW3を遮断状態に制御し、開閉器SW4を導通状態に制御した状態にて、ADC50bの出力値(第二負荷31に印加される電圧値)を取得し、この出力値に基づいて第二負荷31の温度を香味源33の温度として取得する。
なお、オペアンプOP2の非反転入力端子を抵抗素子R2の主正母線LU側の端子に接続し、オペアンプOP2の反転入力端子を抵抗素子R2の開閉器SW4側の端子に接続する構成としてもよい。この場合には、温度検出部は、開閉器SW1、開閉器SW2、及び開閉器SW3を遮断状態に制御し、開閉器SW4を導通状態に制御した状態にて、ADC50bの出力値(抵抗素子R2に印加される電圧値)を取得し、この出力値に基づいて第二負荷31の温度を香味源33の温度として取得することができる。
図8に示す回路例の場合、温度検出部は、開閉器SW1及び開閉器SW3を遮断状態に制御し、開閉器SW2を導通状態に制御した状態にて、ADC50cの出力値(第一負荷21に印加される電圧値)を取得し、この出力値に基づいて第一負荷21の温度を取得する。
通知制御部は、各種情報を通知するように通知部45を制御する。例えば、通知制御部は、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の交換を促す通知を行うように通知部45を制御する。通知制御部は、第2カートリッジ30の交換を促す通知に限らず、第1カートリッジ20の交換を促す通知、電源12の交換を促す通知、電源12の充電を促す通知等を行わせてもよい。
電力制御部は、吸気センサ15から出力されたエアロゾルの生成要求を示す信号に応じて、電源12から第一負荷21及び第二負荷31のうちの少なくとも第一負荷21への放電(負荷の加熱に必要な放電)を制御する。
図7に示す回路例の場合、電力制御部は、開閉器SW2、開閉器SW3、及び開閉器SW4を遮断状態に制御し、開閉器SW1を導通状態に制御することで、電源12から第一負荷21へエアロゾル源22を霧化するための放電を行う。また、電力制御部は、開閉器SW1、開閉器SW2、及び開閉器SW4を遮断状態に制御し、開閉器SW3を導通状態に制御することで、電源12から第二負荷31へ香味源33を加熱するための放電を行う。
図8に示す回路例の場合、電力制御部は、開閉器SW2及び開閉器SW3を遮断状態に制御し、開閉器SW1を導通状態に制御することで、電源12から第一負荷21へエアロゾル源22を霧化するための放電を行う。また、電力制御部は、開閉器SW1及び開閉器SW2を遮断状態に制御し、開閉器SW3を導通状態に制御することで、電源12から第二負荷31へ香味源33を加熱するための放電を行う。
このように、エアロゾル吸引器1では、第二負荷31への放電によって香味源33の加熱が可能となっている。このため、第一負荷21に放電する電力が同じであれば、香味源33を加熱することによって、香味源33を加熱しない場合よりも、エアロゾルに付加される香味成分量を多くすることができる。
ユーザによる1回の吸引動作によって、第1カートリッジ20にて生成されて香味源33を通過するエアロゾルの重量[mg]をエアロゾル重量Waerosolと記載する。このエアロゾルの生成のために第一負荷21に供給が必要な電力を霧化電力Pliquidと記載する。このエアロゾルの生成のために霧化電力Pliquidが第一負荷21へ供給された時間を供給時間tsenseと記載する。この供給時間tsenseは、1回の吸引あたり、上述した第一既定値tupperが上限値とされる。香味源33に含まれている香味成分の重量[mg]を香味成分残量Wcapsuleと記載する。香味源33の温度に関する情報を温度パラメータTcapsuleと記載する。ユーザによる1回の吸引動作によって、香味源33を通過するエアロゾルに付加される香味成分の重量[mg]を香味成分量Wflavorと記載する。香味源33の温度に関する情報とは、具体的には、温度検出用素子T1(又は温度検出用素子T3)の出力に基づいて取得される香味源33や第二負荷31の温度である。
香味成分量Wflavorは、香味成分残量Wcapsule、温度パラメータTcapsule、及びエアロゾル重量Waerosolに依存することが実験的にわかっている。したがって、香味成分量Wflavorは、以下の式(1)によりモデル化することができる。
flavor = β × (Wcapsule × Tcapsule) × γ × Waerosol・・(1)
式(1)のβは、1回の吸引において、香味源33に含まれている香味成分のうちのどの程度の量がエアロゾルに付加されるかの割合を示す係数であり、実験的に求められる。式(1)のγは、実験的に求められる係数である。1回の吸引が行われる期間において、温度パラメータTcapsuleと香味成分残量Wcapsuleはそれぞれ変動し得るが、このモデルでは、これらを一定値として取り扱うために、γを導入している。
なお、香味成分残量Wcapsuleは、吸引が行われる毎に減少する。このため、香味成分残量Wcapsuleは、吸引が行われた回数(換言すると、エアロゾルの生成要求に応じた、エアロゾル生成のための第一負荷21への放電動作の累積回数)である吸引回数に反比例する。また、香味成分残量Wcapsuleは、吸引に応じてエアロゾル生成のために第一負荷21への放電が行われた時間、が長いほど多く減少する。このため、香味成分残量Wcapsuleは、吸引に応じてエアロゾル生成のために第一負荷21への放電が行われた時間の累積値(以下、累積放電時間と記載)にも反比例する。
式(1)のモデルから分かるように、吸引毎のエアロゾル量Waerosolをほぼ一定に制御することを想定すると、香味成分量Wflavorを安定化させるためには、香味成分残量Wcapsuleの減少(換言すると、吸引回数又は累積放電時間の増加)に合わせて、香味源33の温度を上げる必要がある。
そこで、MCU50の電力制御部は、吸引回数又は累積放電時間に基づいて、香味源33の目標温度(以下に記載する目標温度Tcap_target)を増加させる。そして、MCU50の電力制御部は、温度検出用素子T1(又は温度検出用素子T3)の出力に基づき、香味源33の温度が目標温度へ収束するように、電源12から第二負荷31への香味源33の加熱のための放電を制御する。これにより、香味成分量Wflavorを多く且つ安定化させることが可能である。具体的には、MCU50の電力制御部は、メモリ50aに予め記憶されたテーブルにしたがって目標温度を管理する。このテーブルは、吸引回数又は累積放電時間と、香味源33の目標温度とを対応付けて記憶するものである。
なお、香味源33の目標温度の増加は、段階的に行うことが好ましい。目標温度を段階的に増加させることで、頻繁な目標温度の変更が抑制される。このため、香味源33の温度制御を簡易な制御としつつ、さらに安定して制御を実行することができる。
なお、香味源33の目標温度の増加は、段階的に3段階以上行うことがより好ましい。目標温度を段階的に3段階以上増加させることで、頻繁な目標温度の変更の抑制と、ユーザに提供される香味成分量のさらなる安定を両立させることができる。
また、香味源33の目標温度は、5℃以上15℃以下の温度刻みにて段階的に増加させることが好ましい。香味源33の温度を目標温度に収束させるためには、目標温度の増加幅よりも細かい分解能にて香味源33の温度を取得する必要がある。目標温度の増加幅を5℃以上15℃以下の値とすることで、香味源33の温度の取得分解能を5℃以上とすることができる。このため、香味源33の温度取得のために必要なコストを下げることができる。
また、香味源33の目標温度は、香味源33の温度の取得分解能の5倍以上15倍以下の温度刻みにて段階的に増加させてもよい。香味源33の温度の取得分解能を1℃未満とすることはコストの増加を招来し得る。目標温度の増加幅を取得分解能の5倍以上15倍以下の値とすることで、香味源33の温度取得のために必要なコストを上げることなく、上述した目標温度の増加幅(5℃以上15℃以下の値)を達成可能である。さらに、分解能よりも大きなノイズによる、頻繁な目標温度の変更を抑制することができる。
また、頻繁な目標温度の変更を抑制するという観点からは、設定可能な複数の目標温度の少なくとも1つを適用する吸引回数の値は2以上とすることが好ましい。換言すると、上記のテーブルにおける、少なくとも1つ目標温度には、吸引回数の情報が複数個対応付けて記憶されていることが好ましい。
このようにすることで、1つの目標温度を設定している間に、複数回のエアロゾル生成を行うことができる。このため、頻繁な目標温度の変更が抑制される。なお、1回の吸引における第一負荷21に放電する時間の上限値は第一既定値tupperである。したがって、設定可能な複数の目標温度の少なくとも1つを適用する吸引回数の値を2以上とすることは、設定可能な複数の目標温度の少なくとも1つを適用する累積放電時間の幅が、第一既定値tupperの倍以上であること、と同義である。
また、テーブルに記憶する複数の目標温度のうちの最低値を、常温(日本工業規格で既定される5℃から35℃の範囲の温度)に含まれる値としてもよい。例えば、第2カートリッジ30を交換した直後では、香味源33の温度が常温である可能性が高い。また、第2カートリッジ30を交換した直後では、香味源33の香味成分残量は十分な値となっており、香味源33の加熱を行わなくとも十分な香味成分量を実現できる。したがって、目標温度の最低値を常温とすることで、吸引回数が少ない又は累積放電時間が短い初期の段階においては、香味源33の加熱を行う必要がなくなり、消費電力を低減できる。
図9は、香味成分量Wflavorが目標量に収束するように香味源33の目標温度を演算した結果の一例と、この結果に基づいて香味源33の加熱のために第二負荷31への放電制御を行った場合の香味成分量Wflavorの測定結果の一例と、を示す図である。図9は、1回の吸引あたりの時間を2.4秒として累計で120回の吸引が行われる場合の結果を示している。
図9の横軸は、吸引回数を示す。図9の右側の縦軸は、香味源33の目標温度を示す。図9の左側の縦軸は、1回の吸引によってエアロゾルに付加される香味成分量を示す。図9では、N回目(Nは5の倍数)目の各吸引が行われたときの香味成分量を実験結果としてプロットしている。図9に示す太い実線が、目標温度の演算結果を示す。なお、図9の横軸は、吸引回数に2.4秒を乗じることで、累積放電時間に置換できる。
図9に示した目標温度のプロファイルによれば、80回付近の吸引までは、吸引毎の香味成分量を、ほぼ目標量にすることができる。これにより、2.4秒といった標準的な吸引を繰り返すユーザであっても、80回の吸引まで多くの香味成分量を提供できる。また、80回を超えても、香味源の加熱を行わないよりは、多くの香味成分量を提供することができる。
ここで、図9に示した目標温度のプロファイルの特徴について説明する。
各目標温度(50℃、60℃、70℃、80℃)を設定する期間のうち、最高の目標温度(80℃)を設定する期間が最も長くなっている。これは、吸引回数又は累積放電時間が大きい状態においては、香味源33における香味成分残量が少なくなっており、安定した香味成分量を実現するには、香味源33の温度を高める必要があることから説明可能である。加えて、頻繁な目標温度の増加によって目標温度が高温に到達することが抑制されるため、電力消費の増大や香味源33が過熱状態に陥ることを回避することができる。したがって、MCU50の電力制御部は、最高の目標温度を適用する期間が最も長くなるように目標温度を増加させることが望ましい。
各目標温度(50℃、60℃、70℃、80℃)を設定する期間のうち、最低の目標温度(50℃)を設定する期間が、最高の目標温度(80℃)を設定する期間の次に長くなっている。これは、吸引回数又は累積放電時間の値が小さい状態においては、香味源33における香味成分残量が十分に存在し、香味源33の温度を大きくしなくとも、安定した香味成分量を実現できることから説明可能である。なお、図9のプロファイルによれば、最低の目標温度(50℃)を設定する期間が最短となっていない(ある程度の長い)ため、香味源33の加熱に必要な電力を抑制可能である。したがって、MCU50の電力制御部は、最低の目標温度を適用する期間が最短とならないように目標温度を増加させることが望ましい。
また、前述したように、各目標温度には、吸引回数の値が2つ以上対応している。また、各目標温度に対応する累積放電時間は、その範囲(幅)が、第一既定値tupperの倍以上となっている。つまり、吸引が複数回行われる間に目標温度は変更されない。このように、目標温度の頻繁な変更が抑制されることで、消費電力の低減、制御の簡素化を図ることができる。
なお、前述した説明では、最低の目標温度として50℃を具体的一例として挙げている。これに代えて、最低の目標温度を常温(日本工業規格で既定される5℃から35℃の範囲の温度)に含まれる値としてもよい。この場合においても、常温に含まれる最低の目標温度を設定する期間が、最高の目標温度(80℃)を設定する期間の次に長くなっている、及び/又は、最短となっていない(ある程度長い)ことが好ましい。
なお、前述した説明では、目標温度が、最低の目標温度(50℃)から最高の目標温度(80℃)まで段階的に3段階増加されている。これに代えて、MCU50は、目標温度を最高の目標温度まで3段階よりも多い段階を経て増加させてもよい。経る段階の数の上限としては、一例として5以下が好ましい。
(エアロゾル吸引器の動作)
図10及び図11は、図1のエアロゾル吸引器1の動作を説明するためのフローチャートである。操作部14の操作等によってエアロゾル吸引器1の電源がONされると(ステップS0:YES)、MCU50は、メモリ50aに記憶している吸引回数又は累積放電時間に基づいて、香味源33の目標温度Tcap_targetを決定(設定)する(ステップS1)。
次に、MCU50は、現時点での香味源33の温度Tcap_senseを温度検出用素子T1(又は温度検出用素子T3)の出力に基づいて取得する(ステップS2)。
そして、MCU50は、温度Tcap_senseと目標温度Tcap_targetに基づいて、香味源33を加熱するための第二負荷31への放電を制御する(ステップS3)。具体的には、MCU50は、温度Tcap_senseが目標温度Tcap_targetに収束するように、PID(Proportional−Integral−Differential )制御、又は、ON/OFF制御によって第二負荷31へ電力供給を行う。
PID制御は、温度Tcap_senseと目標温度Tcap_targetの差をフィードバックし、そのフィードバック結果に基づいて、温度Tcap_senseが目標温度Tcap_targetに収束するよう電力制御を行うものである。PID制御によれば、温度Tcap_senseを目標温度Tcap_targetに高精度に収束させることができる。なお、MCU50は、PID制御に代えてP(Proportional)制御やPI(Proportional−Integral)制御を用いてもよい。
ON/OFF制御は、温度Tcap_senseが目標温度Tcap_target未満の状態では第二負荷31への電力供給を行い、温度Tcap_senseが目標温度Tcap_target以上の状態では、温度Tcap_senseが目標温度Tcap_target未満になるまで第二負荷31への電力供給を停止する制御である。ON/OFF制御によれば、PID制御よりも香味源33の温度を早く上昇させることができる。このため、後述のエアロゾルの生成要求が検知される前の段階にて、温度Tcap_senseが目標温度Tcap_targetに到達する可能性を高めることができる。なお、目標温度Tcap_targetは、ヒステリシスを有していてもよい。
ステップS3の後、MCU50は、エアロゾルの生成要求の有無を判定する(ステップS4)。MCU50は、エアロゾルの生成要求を検出しなかった場合(ステップS4:NO)には、ステップS5にて、エアロゾルの生成要求が行われていない時間(以下、無操作時間と記載)の長さを判定する。そして、MCU50は、無操作時間が所定時間に達していた場合(ステップS5:YES)には、第二負荷31への放電を終了して(ステップS6)、消費電力を低減させたスリープモードへと移行する(ステップS7)。MCU50は、無操作時間が所定時間未満であった場合(ステップS5:NO)には、ステップS2に処理を移行する。
MCU50は、エアロゾルの生成要求を検知すると(ステップS4:YES)、香味源33の加熱のための第二負荷31への放電を終了し、その時点での香味源33の温度Tcap_senseを温度検出用素子T1(又は温度検出用素子T3)の出力に基づいて取得する(ステップS8)。そして、MCU50は、ステップS8にて取得した温度Tcap_senseが目標温度Tcap_target以上かを否かを判定する(ステップS9)。
温度Tcap_senseが目標温度Tcap_target以上である場合(ステップS9:YES)には、MCU50は、予め決められた霧化電力Pliquidを第一負荷21に供給して、第一負荷21の加熱(エアロゾル源22を霧化するための加熱)を開始する(ステップS10)。ステップS10での第一負荷21の加熱開始後、MCU50は、エアロゾルの生成要求が終了されていない場合(ステップS11:NO)には加熱を継続し、エアロゾルの生成要求が終了された場合(ステップS11:YES)には、第一負荷21への電力供給を停止する(ステップS14)。
温度Tcap_senseが目標温度Tcap_target未満である場合(ステップS9:NO)には、MCU50は、霧化電力Pliquidを所定量増加した電力を第一負荷21に供給して、第一負荷21の加熱を開始する(ステップS12)。ここでの電力の増加は、例えば、温度Tcap_senseと目標温度Tcap_targetの温度差と、電力増加量とを対応付けたテーブルにしたがって行う。ステップS12での第一負荷21の加熱開始後、MCU50は、エアロゾルの生成要求が終了されていない場合(ステップS13:NO)には加熱を継続し、エアロゾルの生成要求が終了された場合(ステップS13:YES)には、第一負荷21への電力供給を停止する(ステップS14)。
このように、エアロゾルの生成要求がなされた時点にて、香味源33の温度が目標温度に到達していない場合であっても、ステップS12の処理が行われることで、生成されるエアロゾル量を増やすことができる。この結果、香味源33の温度が目標温度よりも低いことに起因するエアロゾルに付加される香味成分量の減少を、エアロゾル量の増加によって補うことが可能となる。したがって、エアロゾルに付加される香味成分量を目標量に収束させることができる。
ステップS14の後、MCU50は、メモリ50aに記憶している吸引回数又は累積放電時間を更新する(ステップS15)。
次に、MCU50は、更新後の吸引回数又は累積放電時間が閾値を超えるか否かを判定する(ステップS16)。MCU50は、更新後の吸引回数又は累積放電時間が閾値以下の場合(ステップS16:NO)には、ステップS19に処理を移行する。MCU50は、更新後の吸引回数又は累積放電時間が閾値を超える場合(ステップS16:YES)には、第2カートリッジ30の交換を促す通知を通知部45に行わせる(ステップS17)。そして、MCU50は、吸引回数又は累積放電時間を初期値(=0)にリセットし、目標温度Tcap_targetを初期化する(ステップS18)。目標温度Tcap_targetの初期化とは、メモリ50aに記憶しているその時点での目標温度Tcap_targetを設定値から除外することを意味する。具体的一例として、MCU50が図9に示した目標温度のプロファイルを用いる場合には、この初期化に代えて、最低の目標温度(50℃)を目標温度Tcap_targetに設定してもよい。その場合、この処理の直後に行うステップS1の処理は省略してもよい。
ステップS18の後、MCU50は、電源がオフされなければ(ステップS19:NO)、ステップS1に処理を戻し、電源がオフされたら(ステップS19:YES)、処理を終了する。
(実施形態の効果)
以上のように、エアロゾル吸引器1によれば、エアロゾルの生成要求に応じて生成されるエアロゾルに付加される香味成分量を高い値で安定させることができ、商品価値を高めることができる。
また、図10及び図11のフローチャートでは、エアロゾルの生成要求が検知されてから、エアロゾルの生成要求が終了されるまでの期間は、目標温度を、エアロゾルの生成要求が検知される前の値に維持している。目標温度の決定に累積放電時間を用いる場合には、この期間にも累積放電時間が増加する。しかし、上記のように、この期間においては目標温度を変えないことで、制御を簡素化することができる。また、電源12から放電する電力を抑制でき、電源12の劣化を回避できる。
(エアロゾル吸引器の第一変形例)
目標温度の決定に累積放電時間を用いる構成を前提とし、図10及び図11に示すフローチャートでのエアロゾルの生成期間(ステップS4の判定がYESとなってから、ステップS11又はステップS13の判定がYESとなるまでの期間)において、MCU50は、累積放電時間を逐次更新し、その更新した累積放電時間に基づいて、香味源33の目標温度を変更可能に構成してもよい。
このように、エアロゾルの生成中に目標温度を変えられることで、エアロゾルの吸引毎及び吸引中のユーザに提供される香味成分量をより安定させることができ、商品価値を更に高めることができる。
なお、エアロゾルの生成期間において目標温度を増加させる場合には、第一負荷21への放電だけでなく、第二負荷31への放電も必要になる。このような場合には、MCU50は、エアロゾル生成のための電源12から第一負荷21への放電と、増加させた目標温度へ香味源33の温度を収束させるための電源12から第二負荷31への放電と、を交互に行うことが好ましい。このようにすれば、2つの負荷へ同時に放電されるのを防ぐことができる。このため、大電流の放電に伴う電源12の劣化を回避しつつ、2つの負荷に放電が可能となる。
或いは、エアロゾルの生成期間において目標温度を増加させる場合には、MCU50は、図11のステップS11の判定がNOとなった場合と、図11のステップS13の判定がNOとなった場合において、ステップS9に処理を移行させてもよい。これにより、目標温度が増加した場合に、ステップS12にて第一負荷21へ放電される電力を増やすことができる。第一負荷21へ放電される電力が増えることで、生成されるエアロゾル量が増加する。このため、その増えた分のエアロゾルによって香味源33の温度を上げる効果を得られる。この結果、第二負荷31への放電を行わずとも、エアロゾルの吸引毎及び吸引中のユーザに提供される香味成分量を安定させることができ、制御を簡素化できる。なお、このような場合において、MCU50は、処理をステップS9ではなくステップS8へ移行させてもよい。このようにすることで、増加した目標温度と最新の香味源33の温度の比較に基づき、ステップS12にて第一負荷21へ放電される電力を増やすことができる。このため、エアロゾルの吸引毎及び吸引中のユーザに提供される香味成分量をより安定させることができる。
(エアロゾル吸引器の第二変形例)
この変形例では、目標温度の決定に累積放電時間を用いる構成を前提とする。この構成では、目標温度の変更を行うために、累積放電時間に閾値を設ける。この閾値は、第一の目標温度と、第一の目標温度よりも高い第二の目標温度が設定可能な場合に、第一の目標温度を適用する累積放電時間と、第二の目標温度を適用する累積放電時間の境界値に相当する。MCU50は、例えば、累積放電時間が閾値以下であれば第一の目標温度を設定し、累積放電時間が閾値を超えれば第二の目標温度を設定するようにしてもよいが、本変形例では、次のように目標温度の切り替えを行う。
具体的には、MCU50は、累積放電時間と閾値との差が第一既定値tupper未満の場合には、目標温度を増加させ、この差が第一既定値tupper以上の場合には、目標温度を維持する。
上記ように閾値を用いて目標温度を変更する場合には、例えば、図12に示すように、(m−1)回目の吸引が行われた後の累積放電時間と閾値との差分が、1回の吸引あたりに第一負荷21へ放電できる時間の上限である第一既定値tupper未満となる場合が有り得る。このような状況であっても、MCU50が、累積放電時間と閾値との差が第一既定値tupper未満の場合には、図12中の点線で示すように目標温度を増加させ、この差が第一既定値tupper以上の場合には、図12中の実線で示すように目標温度を維持する。このようにすることで、次回のエアロゾル生成時において到達し得る累積放電時間に合わせた目標温度の設定が可能となる。この結果、香味成分量を安定させることができる。
ここまでの実施形態と変形例においては、第1カートリッジ20が電源ユニット10に着脱自在な構成とされているが、第1カートリッジ20は電源ユニット10と一体化された構成であってもよい。
また、ここまでの実施形態と変形例においては、第一負荷21と第二負荷31は、電源12から放電される電力によって発熱するヒータとされているが、第一負荷21と第二負荷31は電源12から放電される電力によって発熱と冷却の双方が可能なペルチェ素子であってもよい。このように第一負荷21と第二負荷31を構成すれば、エアロゾル源22の温度と香味源33の温度に関する制御の自由度が広がるため、単位香味量をより高度に制御することができる。
また、第一負荷21を、超音波などによってエアロゾル源22を加熱することなくエアロゾル源22を霧化することのできる素子で構成してもよい。また、第二負荷31を、超音波などによって香味源33を加熱することなく、香味源33がエアロゾルに付加する香味成分量を変更できるような素子で構成してもよい。
第一負荷21に用いることができる素子は、上述したヒータ、ペルチェ素子、超音波素子に限られず、電源12から供給される電力を消費することでエアロゾル源22の霧化が可能な素子であればさまざまな素子又はその組合せを利用することができる。同様に、第二負荷31に用いることができる素子は、上述したヒータ、ペルチェ素子、超音波素子に限られず、電源12から供給される電力を消費することでエアロゾルに付加する香味成分量の変更が可能な素子であればさまざまな素子又はその組合せを利用することができる。
以上の説明では、MCU50が、香味成分量Wflavorが目標量へ収束するように、電源12から第一負荷21及び第二負荷31への放電を制御するものとした。この目標量は、特定の1つの値に限らず、ある程度の幅を持たせた範囲としてもよい。
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)
第一負荷(第一負荷21)によって加熱されるエアロゾル源(エアロゾル源22)から生成されたエアロゾルを、第二負荷(第二負荷31)によって加熱される香味源(香味源33)に通過させて、前記エアロゾルに前記香味源の香味成分を付加するエアロゾル吸引器(エアロゾル吸引器1)の電源ユニット(電源ユニット10)であって、
前記第一負荷及び前記第二負荷に放電可能に構成された電源(電源12)と、
処理装置(MCU50)と、を備え、
前記処理装置は、エアロゾルの生成要求を示す信号を出力する第一センサ(吸気センサ15又は操作部14)からの前記信号に応じて前記電源から前記第一負荷への放電を制御し、
前記処理装置は、前記香味源の温度に関する情報を出力する第二センサ(温度検出用素子T1又は温度検出用素子T3)の出力に基づき、前記香味源の温度が目標温度へ収束するように、前記電源から前記第二負荷への放電を制御し、
前記処理装置は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積回数(吸引回数)、又は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積時間(累積放電時間)に基づいて、前記目標温度を増加させる電源ユニット。
(1)によれば、香味源の消費を示すパラメータ(累積回数又は累積時間)に基づいて、香味源の目標温度を増加させるので、簡易な制御としつつ、エアロゾルの吸引毎のユーザに提供される香味成分量を安定させることができる。この結果、エアロゾル吸引器の商品価値を高めることができる。
(2)
(1)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記累積回数又は前記累積時間に基づき、前記目標温度を段階的に増加させる電源ユニット。
(2)によれば、目標温度を段階的に増加させることで、頻繁な目標温度の変更が抑制される。このため、簡易な制御としつつ、さらに安定して制御を実行することができる。
(3)
(2)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記累積回数又は前記累積時間に基づき、前記目標温度を段階的に3段階以上増加させる電源ユニット。
(3)によれば、適切な頻度で目標温度を段階的に増加させることで、頻繁な目標温度の変更の抑制と、ユーザに提供される香味成分量のさらなる安定を両立させることができる。
(4)
(2)又は(3)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記累積回数又は前記累積時間に基づき、前記目標温度を5℃以上15℃以下の温度刻みにて段階的に増加させる電源ユニット。
(4)によれば、目標温度を適度な値にて段階的に増加させるため、頻繁な目標温度の変更に起因した消費電力の増大や電源の劣化を抑制することができる。
(5)
(2)又は(3)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記第二センサの出力に基づいて、所定の分解能で前記香味源の温度を取得可能であり、
前記処理装置は、前記累積回数又は前記累積時間に基づき、前記目標温度を前記分解能の5倍以上15倍以下の温度刻みにて段階的に増加させる電源ユニット。
(5)によれば、目標温度が香味源の温度取得の分解能よりも十分に大きな値にて段階的に増加される。このため、分解能を下げるための工夫が不要となり、エアロゾル吸引器の製造コストを下げることができる。さらに、分解能よりも大きなノイズによる、頻繁な目標温度の変更を抑制することができる。
(6)
(1)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、最高の前記目標温度を適用する期間が最も長くなるように、前記目標温度を増加させる電源ユニット。
(6)によれば、最も高い目標温度が適用される期間が最も長くなる。このため、ユーザに提供される香味成分量が低下するのを防いで、香味成分量を安定化させることができる。さらに、頻繁な目標温度の増加によって目標温度が高温に到達することが抑制されるため、電力消費の増大や香味源が過熱状態に陥ることを回避することができる。
(7)
(1)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、最低の前記目標温度を適用する期間が最短とならないように、前記目標温度を増加させる電源ユニット。
(7)によれば、最も低い目標温度を適用する期間が最短とならない。このため、香味源の加熱にかかる電力消費を抑制することができる。
(8)
(1)記載の電源ユニットであって、
最低の前記目標温度は、常温に含まれる電源ユニット。
(8)によれば、エアロゾル吸引器の使用開始時においては、香味源の加熱が行われないようにすることもできるため、香味源の加熱にかかる電力消費を更に抑制することができる。
(9)
(1)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記累積時間に基づいて前記目標温度を増加させ、1回の前記生成要求当たり前記第一負荷へ放電する時間が既定時間(第一既定値tupper)以下になるように、前記電源から前記第一負荷への放電を制御し、
前記目標温度のいずれか1つを適用する前記累積時間の幅は、前記既定時間の倍以上である、電源ユニット。
(9)によれば、1つの目標温度において複数回のエアロゾル生成が行える。このため、頻繁な目標温度の変更が抑制される。このため、簡易な制御としつつ、さらに安定して制御を実行することができる。
(10)
(1)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記累積回数に基づいて前記目標温度を増加させ、前記目標温度のいずれか1つを適用する前記累積回数の値は、2以上である電源ユニット。
(10)によれば、1つの目標温度において複数回のエアロゾル生成が行える。このため、頻繁な目標温度の変更が抑制される。このため、簡易な制御としつつ、さらに安定して制御を実行することができる。
(11)
(1)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記累積時間に基づいて前記目標温度を増加させ、前記電源から前記第一負荷へ放電している間は前記目標温度を維持する電源ユニット。
(11)によれば、エアロゾルの生成中は目標温度が維持される。このため、エアロゾルの生成中に第二負荷へ放電する電力が増加することを抑制できる。したがって、大電流の放電に伴う電源の劣化を回避しつつ、第一負荷へ十分な電力を放電することができる。また、制御を簡素化することができる。
(12)
(1)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記累積時間に基づいて前記目標温度を増加させ、前記電源から前記第一負荷へ放電している間も、前記目標温度を前記累積時間に応じて増加させる電源ユニット。
(12)によれば、エアロゾルの生成中に目標温度を変えることができる。このため、エアロゾルの吸引毎及び吸引中のユーザに提供される香味成分量が安定し、商品価値を更に高めることができる。
(13)
(12)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記電源から前記第一負荷へ放電している間に前記目標温度を増加させる場合には、前記電源から前記第一負荷への放電と、増加した前記目標温度へ前記香味源の温度を収束させるための前記電源から前記第二負荷への放電とを交互に行う電源ユニット。
(13)によれば、2つの負荷へ同時に放電されるのを防ぐことができる。このため、大電流の放電に伴う電源の劣化を回避しつつ、2つの負荷に対し、ユーザに提供される香味成分量を安定させるために十分な放電が可能となる。
(14)
(12)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、前記電源から前記第一負荷へ放電している間に前記目標温度を増加させる場合には、前記電源から前記第一負荷へ放電する電力を増加させる電源ユニット。
(14)によれば、エアロゾルの生成中に目標温度を変えた場合には、第一負荷へ放電される電力が増える。このため、香味源が目標温度に到達していない状態であっても、エアロゾルの増加によってエアロゾルに付加する香味成分量を増やすことができる。この結果、エアロゾルの吸引毎及び吸引中のユーザに提供される香味成分量が安定し、商品価値を更に高めることができる。
(15)
(1)記載の電源ユニットであって、
前記処理装置は、1回の前記生成要求当たり前記第一負荷へ放電する時間が既定時間(第一既定値tupper)以下になるように前記電源から前記第一負荷への電力の放電を制御し、
前記処理装置は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電する前における前記累積時間と時間閾値との差が前記既定時間未満の場合には、前記目標温度を増加させ、前記差が前記既定時間以上の場合には、前記目標温度を維持する電源ユニット。
(15)によれば、次回の吸引でエアロゾル内に含まれる香味成分量が低下するようであれば、予め香味源の目標温度を増加させる。このため、吸引毎及び吸引中のエアロゾルに付加される香味成分量を安定させることができる。
(16)
第一負荷によって加熱と冷却の少なくとも加熱がなされるエアロゾル源から生成されたエアロゾルを、第二負荷によって加熱と冷却の少なくとも加熱がなされる香味源に通過させて、前記エアロゾルに前記香味源の香味成分を付加するエアロゾル吸引器の電源ユニットであって、
前記第一負荷及び前記第二負荷に放電可能に構成された電源と、
処理装置と、を備え、
前記処理装置は、エアロゾルの生成要求を示す信号を出力する第一センサからの前記信号に応じて前記電源から前記第一負荷への放電を制御し、
前記処理装置は、前記香味源の温度に関する情報を出力する第二センサの出力に基づき、前記香味源の温度が目標温度へ収束するように、前記電源から前記第二負荷への放電を制御し、
前記処理装置は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積回数、又は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積時間に基づいて、前記目標温度を増加させる電源ユニット。
(17)
(1)から(16)のいずれか1つに記載の電源ユニットと、
前記エアロゾル源と、
前記香味源と、
前記第一負荷と、
前記第二負荷と、
前記第一センサと、
前記第二センサと、を備えるエアロゾル吸引器。
(16)と(17)によれば、エアロゾル吸引器の商品価値を高めることができる。
1 エアロゾル吸引器
T1,T2,T3 温度検出用素子
SW1〜SW4 開閉器
R1、R2 抵抗素子
C1、C2 並列回路
OP1,OP2 オペアンプ
V1 出力電圧
10 電源ユニット
11a トップ部
11b ボトム部
11 電源ユニットケース
12 電源
14 操作部
15 吸気センサ
20 第1カートリッジ
21 第一負荷
31 第二負荷
22 エアロゾル源
23 リザーバ
24 ウィック
25 エアロゾル流路
26a カートリッジ収容部
26b 連通路
26 エンドキャップ
27 カートリッジケース
30 第2カートリッジ
32 吸口
33 香味源
41 放電端子
42 空気供給部
43 充電端子
45 通知部
50a メモリ
50b,50c ADC
50 MCU
51 DC/DCコンバータ
52,54 電圧センサ
53,55 電流センサ
55A 充電IC
60 LDOレギュレータ

Claims (17)

  1. 第一負荷によって加熱されるエアロゾル源から生成されたエアロゾルを、第二負荷によって加熱される香味源に通過させて、前記エアロゾルに前記香味源の香味成分を付加するエアロゾル吸引器の電源ユニットであって、
    前記第一負荷及び前記第二負荷に放電可能に構成された電源と、
    処理装置と、を備え、
    前記処理装置は、エアロゾルの生成要求を示す信号を出力する第一センサからの前記信号に応じて前記電源から前記第一負荷への放電を制御し、
    前記処理装置は、前記香味源の温度に関する情報を出力する第二センサの出力に基づき、前記香味源の温度が目標温度へ収束するように、前記電源から前記第二負荷への放電を制御し、
    前記処理装置は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積回数、又は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積時間に基づいて、前記目標温度を増加させ
    前記処理装置は、前記信号を検知すると、前記電源から前記第二負荷への放電を終了し、その時点での前記香味源の温度が前記目標温度未満である場合には、前記電源から前記第一負荷へ放電する電力を増加させる電源ユニット。
  2. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記累積回数又は前記累積時間に基づき、前記目標温度を段階的に増加させる電源ユニット。
  3. 請求項2記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記累積回数又は前記累積時間に基づき、前記目標温度を段階的に3段階以上増加させる電源ユニット。
  4. 請求項2又は3記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記累積回数又は前記累積時間に基づき、前記目標温度を5℃以上15℃以下の温度刻みにて段階的に増加させる電源ユニット。
  5. 請求項2又は3記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記第二センサの出力に基づいて、所定の分解能で前記香味源の温度を取得可能であり、
    前記処理装置は、前記累積回数又は前記累積時間に基づき、前記目標温度を前記分解能の5倍以上15倍以下の温度刻みにて段階的に増加させる電源ユニット。
  6. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、最高の前記目標温度を適用する期間が最も長くなるように、前記目標温度を増加させる電源ユニット。
  7. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、最低の前記目標温度を適用する期間が最短とならないように、前記目標温度を増加させる電源ユニット。
  8. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    最低の前記目標温度は、常温に含まれる電源ユニット。
  9. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記累積時間に基づいて前記目標温度を増加させ、1回の前記生成要求当たり前記第一負荷へ放電する時間が既定時間以下になるように、前記電源から前記第一負荷への放電を制御し、
    前記目標温度のいずれか1つを適用する前記累積時間の幅は、前記既定時間の倍以上である、電源ユニット。
  10. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記累積回数に基づいて前記目標温度を増加させ、前記目標温度のいずれか1つを適用する前記累積回数の値は、2以上である電源ユニット。
  11. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記累積時間に基づいて前記目標温度を増加させ、前記電源から前記第一負荷へ放電している間は前記目標温度を維持する電源ユニット。
  12. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記累積時間に基づいて前記目標温度を増加させ、前記電源から前記第一負荷へ放電している間も、前記目標温度を前記累積時間に応じて増加させる電源ユニット。
  13. 請求項12記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記電源から前記第一負荷へ放電している間に前記目標温度を増加させる場合には、前記電源から前記第一負荷への放電と、増加した前記目標温度へ前記香味源の温度を収束させるための前記電源から前記第二負荷への放電とを交互に行う電源ユニット。
  14. 請求項12記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、前記電源から前記第一負荷へ放電している間に前記目標温度を増加させる場合には、前記電源から前記第一負荷へ放電する電力を増加させる電源ユニット。
  15. 請求項1記載の電源ユニットであって、
    前記処理装置は、1回の前記生成要求当たり前記第一負荷へ放電する時間が既定時間以下になるように前記電源から前記第一負荷への電力の放電を制御し、
    前記処理装置は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電する前における前記累積時間と時間閾値との差が前記既定時間未満の場合には、前記目標温度を増加させ、前記差が前記既定時間以上の場合には、前記目標温度を維持する電源ユニット。
  16. 第一負荷によって加熱と冷却の少なくとも加熱がなされるエアロゾル源から生成されたエアロゾルを、第二負荷によって加熱と冷却の少なくとも加熱がなされる香味源に通過させて、前記エアロゾルに前記香味源の香味成分を付加するエアロゾル吸引器の電源ユニットであって、
    前記第一負荷及び前記第二負荷に放電可能に構成された電源と、
    処理装置と、を備え、
    前記処理装置は、エアロゾルの生成要求を示す信号を出力する第一センサからの前記信号に応じて前記電源から前記第一負荷への放電を制御し、
    前記処理装置は、前記香味源の温度に関する情報を出力する第二センサの出力に基づき、前記香味源の温度が目標温度へ収束するように、前記電源から前記第二負荷への放電を制御し、
    前記処理装置は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積回数、又は、前記信号に応じて前記第一負荷へ放電した累積時間に基づいて、前記目標温度を増加させ
    前記処理装置は、前記信号を検知すると、前記電源から前記第二負荷への放電を終了し、その時点での前記香味源の温度が前記目標温度未満である場合には、前記電源から前記第一負荷へ放電する電力を増加させる電源ユニット。
  17. 請求項1から16のいずれか1項記載の電源ユニットと、
    前記エアロゾル源と、
    前記香味源と、
    前記第一負荷と、
    前記第二負荷と、
    前記第一センサと、
    前記第二センサと、を備えるエアロゾル吸引器。
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