JPWO2019146061A1 - エアロゾル生成装置並びにこれを動作させる方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図2は、本開示の第1の実施形態による、エアロゾル生成装置100Aの一部に関する例示的な回路構成を示す図である。
RHTR(THTR)=(VHTR×Rshunt)/(VBatt−VHTR)
ここで、VBattは回路全体に印加される電圧である。変換部208を用いない場合、VBattは電源110の出力電圧である。変換部208を用いる場合、VBattは変換部208の目標電圧に該当する。VHTRはヒータに印加される電圧である。VHTRに代えて、シャント抵抗212に印加される電圧を用いてもよい。
VHTR(THTR)=IHTR(THTR)×RHTR(THTR)
ここで、IHTR(THTR)は負荷132の温度がTHTRであるときの負荷132を貫流する電流である。この式は以下のように変形できる。
VHTR(THTR)=VBatt/{Rshunt+RHTR(THTR)}×RHTR(THTR)
=RHTR/{Rshunt+RHTR(THTR)}×VBatt
=1/{Rshunt/RHTR(THTR)+1}×VBatt
従って、負荷132の温度が上昇すれば、負荷132に印加される電圧が増加することとなる。
Vshunt(THTR)=VBatt−VHTR(THTR)
この式に対して、上述した負荷132の温度がTHTRであるときの負荷132に印加される電圧VHTRを代入すれば、この式は以下のように変形できる。
Vshunt(THTR)=VBatt−1/{Rshunt/RHTR(THTR)+1}×VBatt
=[1−1/{Rshunt/RHTR(THTR)+1}]×VBatt
従って、負荷132の温度が上昇すれば、負荷132に印加される電圧が減少することとなる。つまり、後に続くステップ318における高温警告の通知や、ステップ320における負荷132への給電を禁止又は停止を実行するか否かを判断するためには、シャント抵抗212に印加される電圧が、所定の閾値以下であるか否かを判定する必要がある。
本開示の第1の実施形態に関して説明されたように、図1A乃至図2に示す構成を有するエアロゾル生成装置100を図3乃至図6に示す処理に従って動作させることにより、エアロゾル源が不足しているか否かを判定する(エアロゾル源の残量を推定する)ことができる。
RHTR(THTR)=(VHTR×Rshunt)/(VBatt−VHTR)
=(VBatt−Vshunt)×Rshunt/Vshunt
ここで、RHTRは負荷132の電気抵抗値、THTRは負荷132の温度、VHTRは負荷132に印加される電圧の値、Rshuntはシャント抵抗212の電気抵抗値、VBattは電源110の出力電圧、Vshuntはシャント抵抗212に印加される電圧の値である。エアロゾル生成装置100が変換部208を有する場合、VBattは変換部208の出力電圧である。負荷132の電気抵抗値は負荷132の温度変化に応じて変化するので、負荷132に印加される電圧の値も負荷132の温度変化に応じて変化する。したがって、シャント抵抗212に印加される電圧の値もまた、負荷132の温度変化に応じて変化する。
IQ2=Vout/(RHTR(THTR)+RShunt)
ここで、Voutは互いに直列に接続されたシャント抵抗212と負荷132が構成する合成抵抗に印加される電圧の値である。なお、エアロゾル生成装置100が変換部208を有さない場合、Voutは電源110の出力電圧に相当する。また、エアロゾル生成装置100が変換部208を有する場合、Voutは変換部208の出力電圧に相当する。常温の場合のIQ2と過熱状態の場合のIQ2との間の差分ΔIQ2は以下のように表される。
ΔIQ2=Vout/(RHTR(TR.T.)+RShunt)−Vout/(RHTR(Tdelep.)+RShunt)
ここで、RHTR(TR.T.)は常温における負荷132の抵抗値であり、RHTR(Tdelep.)は過熱状態における負荷132の抵抗値である。一例として、Vout=2.0V、RHTR(TR.T.)=1Ω、RHTR(Tdelep.)=2Ω、RShunt=199Ωであるとき、ΔIQ2=0.05mAとなる。また、常温のときに第2回路204を貫流する電流値はIQ2(TR.T.)=10.00mAと計算される。過熱状態のときに第2回路204を貫流する電流値はIQ2(Tdelep.)=9.95mAと計算される。
Q=(mwick×Cwick)×(TB.P.−ΔTwick)
+(mcoil×Ccoil)×(TB.P.−ΔTcoil)
+(mliquid×Cliquid)×(TB.P.−ΔTliquid)
mwick,mcoil,mliquidは、それぞれ保持部130,負荷132,保持部130に保持されるエアロゾル源の質量である。Cwick,Ccoil,Cliquidは、それぞれ保持部130,負荷132,保持部130に保持されるエアロゾル源の比熱である。−ΔTwick,−ΔTcoil,−ΔTliquidは、それぞれ保持部130,負荷132,保持部130の単位時間あたりの温度低下である。また、TB.P.はエアロゾル源の沸点である。
Q=(mwick×Cwick+mcoil×Ccoil+mliquid×Cliquid)
×(TB.P.−ΔT)
かっこの中をΣm×Cとすれば、Qは以下のように表される。
Q=(Σm×C)×(TB.P.−ΔT)
W=VHTR×IQ2
=(Vout−Vshunt)×IQ2
=(Vout−IQ2×RShunt)×IQ2
ここで、VHTRは負荷132に印加される電圧の値,IQ2は第2回路を貫流する電流の値,Voutは互いに直列に接続されたシャント抵抗212と負荷132が構成する合成抵抗に印加される電圧の値,Vshuntはシャント抵抗212に印加される電圧の値,RShuntはシャント抵抗212の電気抵抗値である。
W=Q
Wに上述の式を代入して、シャント抵抗212の電気抵抗値RShuntについて解けば以下のように表される。
(Vout−IQ2×RShunt)×IQ2=Q
−Rshunt×IQ2 2+Vout×IQ2=Q
Rshunt=Vout/IQ2−Q/IQ2 2
=(Vout/VHTR)×RHTR−(RHTR/VHTR)2×Q
従って、上式が満たされるようにシャント抵抗212の電気抵抗値(並びに、回路全体に印加される電圧及び負荷132の電気抵抗値)を設定すればよい。なお、VHTRはVoutに1より小さい所定の係数を掛けた値と見做してもよい。また、本検討は理想的なモデルを用いており、且つ近似を行っているため、上式に補正項として機能する±Δを導入してもよい。
・電源110からの給電による発熱でエアロゾル源を霧化し、且つ温度に応じて電気抵抗値が変化する負荷132を配置するステップ
・負荷132がエアロゾル源を霧化するために用いられる第1回路202を形成するステップ
・負荷132の温度変化によって変わる電圧を検出するために用いられ、第1回路202と並列接続され、且つ第1回路202よりも電気抵抗値が大きい第2回路204を形成するステップ
・第2回路204及び負荷132に印加される電圧の値を取得する取得部を配置するステップ
・負荷132の温度変化によって変わる電圧の値を出力するセンサ112B(又はセンサ112D)を配置するステップ
貯留部116Aに貯留されるエアロゾル源が不足する場合には、カートリッジ104Aを交換する必要がある。同様に、エアロゾル基材116Bに担持されるエアロゾル源が不足する場合には、エアロゾル発生物品104Bを交換する必要がある。カートリッジ104A(又はエアロゾル発生物品104B)に含まれるヒータ(負荷132)の抵抗値は製造ばらつきを有する。したがって、エアロゾル源の不足を検知するためにすべてのカートリッジ104Aに対して同じ設定(例えば、負荷132の抵抗値に関する閾値、負荷132の電圧値に関する閾値など)を用いると、エアロゾル源の不足を精度良く検知できないことがあり得る。この場合、エアロゾル生成装置100が意図しない挙動をするなど、安全性の観点で問題が生じ得る。本願発明者らは、このような問題を新たな課題として認識した。本開示の第3の実施形態は、この新たな課題を解決し、エアロゾル源が不足しているか否かに関する検知精度がさらに改善されたエアロゾル生成装置を提供するものである。
Claims (28)
- 電源と、
エアロゾル源を貯留する貯留部又は前記エアロゾル源を保持するエアロゾル基材と、
前記電源からの給電による発熱で前記貯留部から供給される又は前記エアロゾル基材に保持された前記エアロゾル源を霧化し、且つ温度に応じて電気抵抗値が変化する負荷と、
前記電源と前記負荷を電気的に接続する回路と、
前記回路の全体に印加される電圧の値である第1電圧値と、前記回路のうち前記負荷の温度変化によって印加される電圧が変わる箇所に印加される電圧の値である第2電圧値と、に基づき、前記貯留部から供給可能な又は前記エアロゾル基材に保持された前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定するよう構成される制御部と、を備える、
エアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、前記第1電圧値が一定になるように制御されている間の前記第2電圧値が第1条件を複数回満たす場合、又は前記第1電圧値と前記第2電圧値から導出される前記負荷の電気抵抗値が第2条件を複数回満たす場合に、前記エアロゾル源が不足していると判定するよう構成される、
請求項1に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、前記第1条件が連続して複数回満たされた場合、又は前記第2条件が連続して複数回満たされた場合に、前記エアロゾル源が不足していると判定するように構成される、
請求項2に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、
前記第1条件が満たされた回数、又は前記第2条件が満たされた回数を記憶し、
前記第1条件が満たされない場合、又は前記第2条件が満たされない場合は、前記回数を減らすよう構成される、
請求項2又は3に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、前記第1条件が満たされない場合、又は前記第2条件が満たされない場合は、前記回数を初期値に戻すよう構成される、
請求項4に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記貯留部を含むカートリッジ又は前記エアロゾル基材を含むエアロゾル発生物品の脱着を可能にし、且つ前記カートリッジ又は前記エアロゾル発生物品の脱着の検出を可能にする接続部を備え、
前記制御部は、
前記第1条件が満たされた回数、又は前記第2条件が満たされた回数を記憶し、
前記接続部への前記カートリッジ又は前記エアロゾル発生物品の装着を契機に、前記回数を減らすよう構成される、
請求項2から5のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記カートリッジ又は前記エアロゾル発生物品の識別情報又は使用履歴は既定の方法で取得することが可能であり、
前記制御部は、前記接続部に装着された前記カートリッジ又は前記エアロゾル発生物品の前記識別情報又は前記使用履歴に基づき、前記積回数を減らすか否かを判断するように構成される、
請求項6に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、
前記第1条件が満たされた回数、又は前記第2条件が満たされた回数を記憶し、
前記回数と既定の閾値との比較に基づき、前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定し、
エアロゾルの生成に対する要求の時系列的な変化が既定の正常な変化に合致せずに、前記第1条件又は前記第2条件が満たされた場合、前記回数を増加させないか、前記回数の増加量を減らすか、又は前記既定の閾値を増加させるよう構成される、
請求項2から7のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、
前記第1電圧値及び前記第2電圧値に基づく第1基準及び該第1基準と異なる第2基準を用いて、前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定し、
前記第1基準が複数回満たされた場合、又は前記第2基準が該複数回よりも少ない回数満たされた場合に、前記エアロゾル源が不足していると判定するよう構成される、
請求項1から8のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記第2基準は、前記第1基準よりも満たしにくい、
請求項9に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記第1基準は、前記第1電圧値が一定になるように制御されている間の前記第2電圧値が第1閾値を満たすか否か、又は前記第1電圧値と前記第2電圧値から導出される前記負荷の電気抵抗値が第2閾値を満たすか否かであり、
前記第2基準は、前記第2電圧値が前記第1閾値よりも大きな閾値を満たすか否か、又は前記負荷の電気抵抗値が前記第2閾値よりも大きな閾値を満たすか否かである、
請求項9又は10に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、前記第2基準が満たされたか否かを前記第1基準が満たされたか否かよりも前に判定するよう構成される、請求項9から11のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記制御部は、前記第2基準が満たされ且つ前記エアロゾル源が不足していると判定された場合、前記第1基準が満たされたか否かを判定せずに、前記電源から前記負荷への給電の停止又はユーザへの通知の少なくとも一方を行うよう構成される、請求項12に記載のエアロゾル生成装置。
- 前記電源の出力電圧を変換して、前記回路の全体に印加されるように出力する変換部を備え、
前記制御部は、前記変換部を制御するよう構成される、
請求項1から13のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定する際、一定電圧を出力するように前記変換部を制御するよう構成される、
請求項14に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記第2電圧値を出力するセンサを備え、
前記制御部は、前記一定電圧の値である前記第1電圧値と前記センサから出力される前記第2電圧値に基づき、前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定するよう構成される、
請求項15に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記制御部は、前記センサから出力される前記第2電圧値と既定の閾値との比較に基づいて、前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定するよう構成される、
請求項16に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記第1電圧値と前記第2電圧値をそれぞれ出力する第1センサと第2センサを備え、
前記制御部は、前記第1センサ及び前記第2センサからの出力の値から導出される前記負荷の電気抵抗値と、既定の閾値との比較から、前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定するよう構成される、
請求項1から11のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記負荷と直列に接続される、既知の電気抵抗値を有する既知抵抗を備え、
前記第2電圧値は、前記負荷又は前記既知抵抗に印加される電圧の値である、
請求項1から13のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置。 - 前記既知抵抗は、前記負荷より大きな電気抵抗値を有し、
参照電圧と増幅した前記負荷に印加される電圧の比較に基づき、前記第2電圧値を出力するセンサを備える、
請求項19に記載のエアロゾル生成装置。 - エアロゾル生成装置を動作させる方法であって、
電源から温度に応じて電気抵抗値が変化する負荷への給電による発熱によって、エアロゾル源を霧化するステップと、
前記電源と前記負荷を電気的に接続する回路の全体に印加される電圧の値である第1電圧値と、前記回路のうち前記負荷の温度変化によって印加される電圧が変わる箇所に印加される電圧の値である第2電圧値と、に基づき、エアロゾルを生成するために供給可能な前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定するステップと
を含む方法。 - 電源と、
エアロゾル源を貯留する貯留部又は前記エアロゾル源を保持するエアロゾル基材と、
前記電源からの給電による発熱で前記貯留部から供給される又は前記エアロゾル基材に保持された前記エアロゾル源を霧化し、且つ温度に応じて電気抵抗値が変化する負荷と、
前記電源と前記負荷を電気的に接続する回路と、
前記回路の全体に印加される電圧の値である第1電圧値と、前記回路のうち前記負荷の温度変化によって印加される電圧が変わる箇所に印加される電圧の値である第2電圧値と、に基づいて、前記貯留部が貯留する又は前記エアロゾル基材が保持する前記エアロゾル源の残量を推定するよう構成される制御部と、を備える、
エアロゾル生成装置。 - エアロゾル生成装置を動作させる方法であって、
電源から温度に応じて電気抵抗値が変化する負荷への給電による発熱によって、エアロゾル源を霧化するステップと、
前記電源と前記負荷を電気的に接続する回路の全体に印加される電圧の値である第1電圧値と、前記回路のうち前記負荷の温度変化によって印加される電圧が変わる箇所に印加される電圧の値である第2電圧値と、に基づき、前記エアロゾル源の残量を推定するステップと
を含む方法。 - 電源と、
エアロゾル源を貯留する貯留部又は前記エアロゾル源を保持するエアロゾル基材と、
前記電源からの給電による発熱で前記貯留部から供給される又は前記エアロゾル基材に保持された前記エアロゾル源を霧化する負荷と、
前記電源と前記負荷を電気的に接続する回路と、
前記回路全体に印加される電圧の値である第1電圧値と、前記回路の一部に印加される電圧の値である第2電圧値とに基づき、前記貯留部から前記負荷へ供給可能な又は前記エアロゾル基材に保持された前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定するように構成される制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第1電圧値をメモリから、前記第2電圧値をセンサから、それぞれ取得するよう構成される、
エアロゾル生成装置。 - エアロゾル生成装置を動作させる方法であって、
電源から負荷への給電による発熱によって、エアロゾル源を霧化するステップと、
前記電源と前記負荷を電気的に接続する回路の全体に印加される電圧の値である第1電圧値と、前記回路の一部に印加される電圧の値である第2電圧値とに基づき、エアロゾルを生成するために供給可能な前記エアロゾル源が不足しているか否かを判定するステップと
を含み、
前記第1電圧値はメモリから、前記第2電圧値はセンサから、それぞれ取得される、方法。 - 電源と、
エアロゾル源を貯留する貯留部又は前記エアロゾル源を保持するエアロゾル基材と、
前記電源からの給電による発熱でエアロゾル源を霧化する負荷と、
前記電源と前記負荷を電気的に接続する回路と、
前記回路全体に印加される電圧の値である第1電圧値と、前記回路の一部に印加される電圧の値である第2電圧値とに基づき、前記貯留部が貯留する又は前記エアロゾル基材に保持された前記エアロゾル源の残量を推定するように構成される制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第1電圧値をメモリから、前記第2電圧値をセンサから、それぞれ取得するよう構成される、
エアロゾル生成装置。 - エアロゾル生成装置を動作させる方法であって、
電源から負荷への給電による発熱によって、エアロゾル源を霧化するステップと、
前記電源と前記負荷を電気的に接続する回路の全体に印加される電圧の値である第1電圧値と、前記回路の一部に印加される電圧の値である第2電圧値とに基づき、前記エアロゾル源の残量を推定するステップと
を含み、
前記第1電圧値はメモリから、前記第2電圧値はセンサから、それぞれ取得される、方法。 - プロセッサにより実行されると、前記プロセッサに、請求項21,23,25又は27のいずれか1項に記載の方法を実行させる、プログラム。
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