KR20200111763A - 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛에서의 기지 저항의 전기저항값의 선택 방법 - Google Patents

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Abstract

흡인성분 생성 장치의 전원 유닛은, 전원과, 전원에 접속되는 제1 저항과, 제1 저항에 직렬 접속되는 제2 저항과, 외부 유닛과 전기적으로 접속 가능한 접속부로서, 제1 저항과 제2 저항 사이의 제1 노드에 전기적으로 접속되는 제1 전기단자와, 제1 저항에 관하여 제1 노드와는 반대측의 제2 노드에 전기적으로 접속되는 제2 전기단자를 가지는 접속부와, 제1 노드에 전기적으로 접속되며, 제2 저항과 전기적으로 병렬인 전기경로를 확립하는 제1 개폐기와, 제2 저항에서의 전압 강하량에 근거하여, 접속부로의 외부 유닛의 접속을 검지하는 검지부를 가진다. 제1 개폐기는, 접속부로의 외부 유닛의 미접속시에서 열림 상태로 유지된다. 제1 개폐기는, 접속부로의 외부 유닛의 미접속시에서 전원으로부터 출력된 전류가 제1 노드를 통해 유입하는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 가진다. 제2 저항의 전기저항값은, 제1 저항의 전기저항값보다 작다.

Description

흡인성분 생성 장치의 전원 유닛, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛에서의 기지 저항의 전기저항값의 선택 방법
본 발명은, 흡인(吸引)성분 생성 장치용 전원 유닛, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛에서의 기지(旣知) 저항의 전기저항값의 선택 방법에 관한 것이다.
종래 시가렛 대신에, 담배 등의 향미원(香味源)이나 에어로졸원(源)을 히터와 같은 부하(負荷)로 기화 또는 무화(霧化)하는 것에 의해 발생한 흡인성분을 맛보는 흡인성분 생성 장치(전자 시가렛이나 가열식 담배)가 제안되어 있다(특허문헌 1∼3). 이러한 흡인성분 생성 장치는, 향미원 및/또는 에어로졸원을 기화 또는 무화시키는 부하, 부하에 전력을 공급하는 전원, 전원의 충방전(充放電)이나 부하를 제어하는 제어유닛을 구비한다. 부하에 전력을 공급하는 전원은, 이차전지 등으로 구성되기 때문에 충전기에 의해 충전 가능하다.
특허문헌 1, 2는, 충전 중의 전류 또는 전압에 따라 충전 모드를 선택하는 것을 개시한다. 특허문헌 3은, 전원을 가지는 배터리 유닛과 충전기의 통신에 의해, 충전 모드를 변경하는 것을 개시한다.
또한, 특허문헌 4∼6은, 흡인성분 생성 장치와는 다른 기술 분야에서, 충전 모드의 변경에 관한 기술을 개시한다.
특허문헌 1 : 미국 특허 제9502917호 명세서 특허문헌 2 : 미국 특허 제2015/0189917호 명세서 특허문헌 3 : 국제 공개 제2015/175700호 특허문헌 4 : 일본 특허 제5193619호 공보 특허문헌 5 : 일본 특개 2014-143901호 공보 특허문헌 6 : 일본 특허 제5151506호 공보
제1 특징은, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 전원과, 상기 전원에 접속되는 제1 저항과, 상기 제1 저항에 직렬(直列) 접속되는 제2 저항과, 외부 유닛과 전기적으로 접속 가능한 접속부로서, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 제1 노드(node)에 전기적으로 접속되는 제1 전기단자와, 상기 제1 저항에 관하여 상기 제1 노드와는 반대측의 제2 노드에 전기적으로 접속되는 제2 전기단자를 가지는 접속부와, 상기 제1 노드에 전기적으로 접속되며, 상기 제2 저항과 전기적으로 병렬(竝列)인 전기경로(電氣經路)를 확립하는 제1 개폐기와, 상기 제2 저항에서의 전압 강하량(降下量)에 근거하여, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 접속을 검지(檢知)하는 검지부를 가지며, 상기 제1 개폐기는, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 열림 상태로 유지되도록 구성되어 있고, 상기 제1 개폐기는, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 전원으로부터 출력된 전류가 상기 제1 노드를 통해 유입하는 방향이 역방향이 되는 기생(寄生) 다이오드를 가지며, 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 제1 저항의 전기저항값보다 작은 것을 요지로 한다.
제2 특징은, 제1 특징에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 관류(貫流)하는 전류의 값이, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하가 상기 접속부에 접속되어 있을 때에 상기 전원이 방전 가능한 전류의 값보다 작아지도록 설계되어 있는 것을 요지로 한다.
제3 특징은, 제1 특징 또는 제2 특징에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제1 저항 및 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 관류하는 전류의 값이 0.200㎃ 이하가 되도록 설계되어 있는 것을 요지로 한다.
제4 특징은, 제1 특징 내지 제3 특징 중 어느 하나에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 관류하는 전류의 레이트(rate)가 0.07mC 이하가 되도록 설계되어 있는 것을 요지로 한다.
제5 특징은, 제1 특징 내지 제4 특징 중 어느 하나에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제1 저항의 전기저항값과 상기 제2 저항의 전기저항값의 비는, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 기생 다이오드에 항복 전압 미만의 전압을 인가시키도록 설계되어 있는 것을 요지로 한다.
제6 특징은, 제1 특징 또는 제5 특징에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 검지부는, 비교기와, 상기 제2 저항과 상기 비교기의 제1 입력단자 사이에 접속되는 콘덴서와, 상기 비교기의 제2 입력단자에 접속되는 기준전압원을 포함하며, 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 제2 저항과 상기 콘덴서에 의해 형성되는 RC 회로의 시정수(時定數)가, 상기 검지부에 의한 상기 제2 저항에서의 전압 강하량을 검지하는 주기(周期) 이하가 되도록 설계되는 것을 요지로 한다.
제7 특징은, 제1 특징 내지 제6 특징 중 어느 하나에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제1 저항의 전기저항값은, 상기 외부 유닛이 상기 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛에 기정의 전류값으로 방전했을 때의 상기 제1 저항에서의 전압 강하량이, 상기 제1 저항에서의 전압 강하량을 출력하는 센서의 분해능보다 커지도록 설계되어 있는 것을 요지로 한다.
제8 특징은, 제1 특징 내지 제7 특징 중 어느 하나에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제1 저항은, 상기 전원의 내부 저항값보다 큰 전기저항값을 가지는 것을 요지로 한다.
제9 특징은, 제1 특징 내지 제8 특징 중 어느 하나에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 접속부는, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와 전기적으로 접속 가능하게 구성되어 있고, 상기 제1 저항은, 상기 부하의 전기저항값보다 큰 전기저항값을 가지는 것을 요지로 한다.
제10 특징은, 제1 특징 내지 제9 특징 중 어느 하나에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 접속부는, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와 상기 외부 유닛 중 한쪽과, 배타적으로 접속 가능하게 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제11 특징은, 제1 특징 내지 제10 특징 중 어느 하나에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제1 저항의 전기저항값은, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 접속시에서의 상기 제2 저항의 전압 강하량과, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서의 상기 제2 저항의 전압 강하량을, 상기 검지부에 의해 구별할 수 있도록 설계되는 것을 요지로 한다.
제12 특징은, 제1 특징 내지 제11 특징 중 어느 하나에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 전원 유닛의 상기 접속부는, 상기 외부 유닛으로서의 충전기와 접속 가능하게 구성되어 있는 것을 요지로 한다.
제13 특징은, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 전원과, 상기 전원을 포함하는 충전용 회로와, 인증에 이용되는 기지 저항을 포함하는 인증용(認證用) 회로를 가지는 것을 요지로 한다.
제14 특징은, 제13 특징에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 충전용 회로의 전기저항값은, 상기 인증용 회로의 전기저항값보다 작은 것을 요지로 한다.
제15 특징은, 제13 특징 또는 제14 특징에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 충전용 회로와 상기 인증용 회로 중 한쪽을 선택적으로 기능시키는 제2 개폐기를 가지는 것을 요지로 한다.
제16 특징은, 제15 특징에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제2 개폐기를 제어하는 제어부를 가지며, 상기 제어부는, 상기 인증용 회로가 기능하는 제1 모드로부터 상기 충전용 회로가 기능하는 제2 모드로 천이(遷移)시키는 조건이 성립하고 나서 기정 시간의 경과 후에, 상기 제2 개폐기의 제어에 의해 상기 제1 모드로부터 상기 제2 모드로 천이시키도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제17 특징은, 제16 특징에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛으로서, 상기 제어부는, 상기 제1 모드로부터 상기 제2 모드로 천이시키는 조건이 성립하고 나서 상기 제1 모드로부터 상기 제2 모드로 천이시킬 때까지의 시간이, 상기 제2 모드로부터 상기 제1 모드로 천이시키는 조건이 성립하고 나서 상기 제2 모드로부터 상기 제1 모드로 천이시킬 때까지의 시간보다 길어지도록 상기 제2 개폐기를 제어하도록 구성되는 것을 요지로 한다.
제18 특징은, 전원과, 상기 전원을 포함하는 충전용 회로와, 상기 충전용 회로와 병렬로 접속되며, 인증에 이용되는 기지 저항을 가지는 인증용 회로를 포함하는 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛에서의 기지 저항의 전기저항값의 선택 방법으로서, 높은 레이트의 충전 전류로 충전 가능한 상기 전원 유닛일수록, 상기 기지 저항의 전기저항값을 큰 값으로 선택하는 것을 포함하는 것을 요지로 한다.
[도 1] 도 1은, 일 실시형태에 따른 흡인성분 생성 장치의 모식도(模式圖)이다.
[도 2] 도 2는, 일 실시형태에 따른 무화 유닛의 모식도이다.
[도 3] 도 3은, 흡인성분 생성 장치의 블록도이다.
[도 4] 도 4는, 전원 유닛의 전기회로를 나타내는 도면이다.
[도 5] 도 5는, 전원 유닛과 무화 유닛을 포함하는 흡인성분 생성 장치의 전기회로를 나타내는 도면이다.
[도 6] 도 6은, 전원 유닛 내의 제2 저항의 전압 강하량(降下量)을 검지하는 검지부의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 7] 도 7은, 흡인성분 생성 장치용 전원 유닛과 충전기(200)를 포함하는 흡인성분 생성 시스템의 전기회로를 나타내는 도면이다.
[도 8] 도 8은, 충전기의 블록도이다.
[도 9] 도 9는, 충전기에 의한 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 10] 도 10은, 충전 제어에서의 전원 유닛의 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
[도 11] 도 11은, 개폐기의 기생 다이오드(diode)의 특성을 나타내는 도면이다.
[도 12] 도 12는, 무화 유닛 및 외부 유닛이 접속되어 있지 않은 전원 유닛 내의 전기회로의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
이하에서, 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 도면의 기재에서, 동일 또는 유사한 부분에는, 동일 또는 유사한 부호를 붙이고 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 경우가 있는 것에 유의해야 한다.
따라서, 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작해서 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호 간에서도 서로의 치수의 관계나 비율이 다른 부분이 포함되는 경우가 있는 것은 물론이다.
[개시의 개요]
흡인성분 생성 장치의 전원 유닛은, 예를 들면 충전기와 같은 외부 유닛과 접속 가능하게 구성되어 있다. 이 경우, 전원 유닛은, 외부 유닛의 접속을 검지할 수 있도록 구성될 필요가 있다.
일 태양(態樣)에 따른 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛은, 전원과, 상기 전원에 접속되는 제1 저항과, 상기 제1 저항에 직렬 접속되는 제2 저항과, 외부 유닛과 전기적으로 접속 가능한 접속부로서, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 제1 노드에 전기적으로 접속되는 제1 전기단자와, 상기 제1 저항에 관하여 상기 제1 노드와는 반대측의 제2 노드에 전기적으로 접속되는 제2 전기단자를 가지는 접속부와, 상기 제1 노드에 전기적으로 접속되며, 상기 제2 저항과 전기적으로 병렬인 전기경로를 확립하는 개폐기와, 상기 제2 저항에서의 전압 강하량에 근거하여, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 접속을 검지하는 검지부를 가진다. 상기 개폐기는, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미(未)접속시에서 열림 상태로 유지되도록 구성되어 있다. 상기 개폐기는, 상기 전원으로부터 출력된 전류가 상기 제1 노드를 통해 유입하는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 가진다. 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 제1 저항의 전기저항값보다 작다.
상기 태양에 따르면, 검지부는, 제2 저항에서의 전압 강하량에 근거하여, 전원 유닛의 접속부로의 외부 유닛의 접속을 검지할 수 있다. 특히, 검지부는, 개폐기를 개방한 상태에서, 제2 저항을 흐르는 암전류(暗電流)를 이용하여 외부 유닛의 접속을 검지할 수 있다. 또한, 제2 저항의 전기저항값이 제1 저항의 전기저항값보다 작기 때문에, 개폐기의 기생 다이오드를 흐르는 누설 전류를 효과적으로 저감할 수 있다.
(흡인성분 생성 장치)
이하에서, 제1 실시형태에 따른 흡인성분 생성 장치에 대해서 설명한다. 도 1은, 일 실시형태에 따른 흡인성분 생성 장치의 모식도이다. 도 2는, 일 실시형태에 따른 무화 유닛의 모식도이다. 도 3은, 흡인성분 생성 장치의 블록도이다. 도 4는, 전원 유닛의 전기회로를 나타내는 도면이다. 도 5는, 전원 유닛과 무화 유닛을 포함하는 흡인성분 생성 장치의 전기회로를 나타내는 도면이다. 도 6은, 전원 유닛 내의 제2 저항의 전압 강하량을 검지하는 검지부의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
흡인성분 생성 장치(100)는, 연소를 수반하지 않고 흡인성분(향끽미(香喫味) 성분)을 흡인하기 위한 비연소형 향미 흡인기여도 된다. 흡인성분 생성 장치(100)는, 비흡구단(非吸口端)(E2)에서 흡구단(E1)으로 향하는 방향을 따라 연장되어 있어도 된다. 이 경우, 흡인성분 생성 장치(100)는, 흡인성분을 흡인하는 흡구(141)를 가지는 한쪽 단부(E1)와, 흡구(141)와는 반대측의 다른쪽 단부(E2)를 포함하고 있어도 된다.
흡인성분 생성 장치(100)는, 전원 유닛(110) 및 무화 유닛(120)을 가지고 있어도 된다. 무화 유닛(120)은, 전원 유닛(110)에 대해 접속부(111, 121)를 통해서 착탈(着脫) 가능하게 구성되어 있어도 된다. 무화 유닛(120)과 전원 유닛(110)이 서로 기계적으로 접속되었을 때에, 무화 유닛(120) 내의 후술하는 부하(121R)는, 전기단자(111t, 121t)를 통해서, 전원 유닛(110)에 설치된 전원(10)에 전기적으로 접속된다. 즉, 전기단자(111t, 121t)는, 부하(121R)와 전원(10)을 전기적으로 단접(斷接) 가능한 접속부를 구성한다. 또한, 이하에서 후술하는 바와 같이, 전원 유닛(110)의 접속부(111)는, 무화 유닛(120)과는 다른 외부 유닛에도 접속 가능하게 구성되어 있어도 된다.
무화 유닛(120)은, 유저에 의해 흡인되는 흡인성분원과, 전원(10)으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하(121R)를 가진다. 흡인성분원은, 에어로졸을 발생하는 에어로졸원, 및/또는 향미성분을 발생하는 향미원을 포함하고 있어도 된다.
부하(121R)는, 전력을 받는 것에 의해 에어로졸원 및/또는 향미원으로부터 흡인성분, 즉 에어로졸 및/또는 향미성분을 발생시킬 수 있는 소자이면 된다. 예를 들면, 부하(121R)는, 히터와 같은 발열 소자, 또는 초음파 발생기와 같은 소자여도 된다. 발열 소자로서는, 발열 저항체, 세라믹 히터, 및 유도 가열식 히터 등을 들 수 있다.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 무화 유닛(120)의 더 상세한 일례에 대해 설명한다. 무화 유닛(120)은, 리저버(reservoir)(121P)와, 심지(wick)(121Q)와, 부하(121R)를 가지고 있어도 된다. 리저버(121P)는, 액상의 에어로졸원 또는 향미원을 저류(貯留)하도록 구성되어 있어도 된다. 리저버(121P)는, 예를 들면, 수지 웹(resin web) 등 재료에 의해 구성되는 다공질체(多孔質體)여도 된다. 심지(121Q)는, 리저버(121P)로부터 모세관 현상을 이용하여 에어로졸원 또는 향미원을 끌어들이는 액보지(液保持)부재여도 된다. 심지(121Q)는, 예를 들면, 유리섬유나 다공질 세라믹 등에 의해 구성할 수 있다.
부하(121R)는, 심지(121Q)에 보지되는 에어로졸원을 무화 또는 향미원을 가열한다. 부하(121R)는, 예를 들면, 심지(121Q)에 둘러 감기는 저항 발열체(예를 들면, 전열선)에 의해 구성된다.
유입구멍(122A)으로부터 유입한 공기는, 무화 유닛(120) 내의 부하(121R) 부근을 통과한다. 부하(121R)에 의해 생성된 흡인성분은, 공기와 함께 흡구 쪽으로 흐른다.
에어로졸원은, 상온에서 액체여도 된다. 예를 들면, 에어로졸원으로서는, 글리세린이나 프로필렌글리콜과 같은 다가(多價) 알코올이나 물 등을 사용할 수 있다. 에어로졸원 자신이 향미성분을 가지고 있어도 된다. 혹은, 에어로졸원은, 가열하는 것에 의해 향끽미 성분을 방출하는 담배원료나 담배원료 유래의 추출물을 포함하고 있어도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 상온에서 액체인 에어로졸원에 대한 예를 상세하게 설명했지만, 이 대신에, 에어로졸원은, 상온에서 고체인 것을 사용할 수도 있다.
무화 유닛(120)은, 교환 가능하게 구성된 향미 유닛(카트리지)(130)을 구비하고 있어도 된다. 향미 유닛(130)은, 향미원을 수용하는 통체(筒體)(131)를 가진다. 통체(131)는, 막부재(膜部材)(133)와 필터(132)를 포함하고 있어도 된다. 막부재(133)와 필터(132)에 의해 구성되는 공간 내에 향미원이 설치되어 있어도 된다.
무화 유닛(120)은, 파괴부(90)를 포함하고 있어도 된다. 파괴부(90)는, 향미 유닛(130)의 막부재(133)의 일부를 파괴하기 위한 부재이다. 파괴부(90)는, 무화 유닛(120)과 향미 유닛(130)을 구분하기 위한 격벽(隔壁)부재(126)에 의해 보지되어 있어도 된다. 격벽부재(126)는, 예를 들면, 폴리아세탈 수지이다. 파괴부(90)는, 예를 들면, 원통 모양의 중공 침이다. 중공 침의 선단을 막부재(133)에 찌르는 것에 의해, 무화 유닛(120)과 향미 유닛(130)을 공기(空氣)적으로 연통(連通)하는 공기 유로가 형성된다. 여기서, 중공 침의 내부에는, 향미원이 통과하지 않을 정도의 거칠기(roughness)를 가지는 그물코(網目)가 설치되는 것이 바람직하다.
바람직한 일례에 따르면, 향미 유닛(130) 내의 향미원은, 무화 유닛(120)의 부하(121R)에 의해 생성된 에어로졸에 향끽미 성분을 부여한다. 향미원에 의해 에어로졸에 부여되는 향미는, 흡인성분 생성 장치(100)의 흡구(141)로 운반된다. 이와 같이, 흡인성분 생성 장치(100)는, 복수의 흡인성분원, 즉 에어로졸원이나 향미원을 가지고 있어도 된다. 이 대신에, 흡인성분 생성 장치(100)는, 하나의 흡인성분원만을 가지고 있어도 된다.
향미 유닛(130) 내의 향미원은, 상온에서 고체여도 된다. 일례로서, 향미원은, 에어로졸에 향끽미 성분을 부여하는 식물 재료의 원료편(原料片)에 의해 구성된다. 향미원을 구성하는 원료편으로서는, 살담배(shredded tobacco)나 담배원료와 같은 담배재료를 입상(粒狀)으로 성형한 성형체를 사용할 수 있다. 이 대신에, 향미원은, 담배재료를 시트 모양으로 성형한 성형체여도 된다. 또한, 향미원을 구성하는 원료편은, 담배 이외의 식물(예를 들면, 민트, 허브 등)에 의해 구성되어도 된다. 향미원에는, 멘톨 등의 향료가 부여되어 있어도 된다.
흡인성분 생성 장치(100)는, 사용자가 흡인성분을 흡인하기 위한 흡인구(吸引口)(141)를 가지는 마우스피스(142)를 포함하고 있어도 된다. 마우스피스(142)는, 무화 유닛(120) 또는 향미 유닛(130)에 착탈 가능하게 구성되어 있어도 되고, 일체 불가분으로 구성되어 있어도 된다.
전원 유닛(110)은, 전원(10), 통지부(40) 및 제어부(50)를 가지고 있어도 된다. 전원(10)은, 흡인성분 생성 장치(100)의 동작에 필요한 전력을 비축한다. 전원(10)은, 전원 유닛(110)에 대해서 착탈 가능해도 된다. 전원(10)은, 예를 들면 리튬이온 이차 전지와 같은 재충전 가능한 이차 전지여도 된다.
제어부(50)에는 예를 들면 마이크로컴퓨터가 이용된다. 제어부(50)는, 흡인 센서(20)와, 누름 버튼(30)과 접속됨으로써, 제어 유닛을 구성해도 된다. 또한, 흡인성분 생성 장치(100)는, 필요에 따라 전원(10)의 전압을 취득하는 도시하지 않은 센서를 포함하고 있어도 된다. 또한, 흡인성분 생성 장치는, 필요에 따라 과전압(過電壓)이나 과방전(過放電)으로부터 전원을 보호하는 보호 IC(180)를 포함하고 있어도 된다. 제어부(50)는, 흡인성분 생성 장치(100)의 동작에 필요한 각종 제어를 행한다. 예를 들면, 제어부(50)는, 전원(10)으로부터 부하(121R)로의 전력 제어를 행하는 전력제어부를 구성하고 있어도 된다.
무화 유닛(120)이 전원 유닛(110)에 접속되었을 때, 무화 유닛(120)에 설치된 부하(121R)는, 전원 유닛(110)의 전원(10)과 전기적으로 접속된다(도 5 참조).
흡인성분 생성 장치(100)는, 부하(121R)와 전원(10)을 전기적으로 단접 가능한 제1 개폐기(172)를 포함하고 있어도 된다. 제1 개폐기(172)는, 예를 들면 MOSFET에 의해 구성되어 있어도 된다.
전원 유닛(110)에 무화 유닛(120)이 접속된 상태에서 제1 개폐기(172)가 닫히는, 즉 ON이 되면, 전원(10)으로부터 부하(121R)로 전력이 공급된다. 한편, 제1 개폐기(172)가 OFF가 되면, 전원(10)으로부터 부하(121R)로의 전력 공급이 정지된다. 제1 개폐기(172)의 ON/OFF는, 제어부(50)에 의해 제어된다.
제어부(50)는, 부하(121R)의 동작을 요구하는 신호를 출력 가능한 요구 센서를 포함하고 있어도 된다. 요구 센서는, 예를 들면 유저에 의해 눌러지는 누름 버튼(30), 또는 유저의 흡인 동작을 검출하는 흡인 센서(20)여도 된다. 흡인 센서(20)는, 비흡구측에서 흡구측으로 향하여 흡인되는 공기의 유량(즉, 유저의 퍼프(puff) 동작)에 따라 변화하는 값(예를 들면, 전압값 또는 전류값)을 출력하는 센서여도 된다. 이러한 센서로서, 예를 들면, 콘덴서 마이크로폰 센서나 공지(公知)의 유량 센서 등을 들 수 있다.
제어부(50)는, 전술(前述)한 요구 센서로부터 부하(121R)로의 동작 요구 신호를 취득하고, 부하(121R)를 동작시키기 위한 지령을 생성한다. 구체적 일례에서는, 제어부(50)는, 부하(121R)를 동작시키기 위한 지령을 제1 개폐기(172)로 출력한다. 이 지령에 따라 제1 개폐기(172)가 ON이 된다. 이와 같이, 제어부(50)는, 전원(10)으로부터 부하(121R)로의 급전(給電)을 제어하도록 구성되어 있다. 전원(10)에서 부하(121R)로 전력이 공급되면, 부하(121R)에 의해 흡인성분원이 기화 또는 무화된다. 기화 또는 무화된 흡인성분원을 포함하는 흡인성분은, 흡구(141)를 통해서 유저에게 흡인된다.
제어부(50)는, 동작 요구 신호를 취득했을 때에, 제1 개폐기(172)에 의한 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 행하면 된다. 또한, PWM 제어 대신에 PFM(Pulse Frequency Modulation) 제어를 행해도 된다. PWM 제어에서의 듀티 비(DUTY ratio)나, PFM 제어에서의 스위칭 주파수는, 전원(10)의 전압 등의 다양한 파라미터에 의해 조정되어도 된다.
다음으로, 전원 유닛(110) 내의 전기회로의 상세한 구성의 일례에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 전원 유닛(110)은, 서로 전기적으로 직렬(直列)로 접속된 제1 저항(150)과 제2 저항(152)을 가지고 있어도 된다. 제1 저항(150)은, 전원(10)에 전기적으로 접속되어 있다.
제1 저항(150) 및 제2 저항(152)의 전기저항값은 기지(旣知)인 것이 바람직하다. 즉, 제1 저항(150)은, 제어부(50)나 외부 유닛에 맞춰서 기지 저항이어도 된다. 더 바람직하게는, 제1 저항(150)의 전기저항값은, 전원(10)의 상태에 의거하지 않고 일정하다. 마찬가지로, 제2 저항(152)은, 제어부(50)나 외부 유닛에 맞춰 기지 저항이어도 된다. 더 바람직하게는, 제2 저항(152)의 전기저항값은, 전원(10)의 상태에 의거하지 않고 일정하다.
전원 유닛(110) 내의 전기회로는, 제1 저항(150)을 통해서 외부 유닛과 전기적으로 접속되는 제1 전기경로(이하, 「인증용(認證用) 회로」라고 칭하는 경우도 있다.)(190)와, 제1 저항(150)을 우회해서 외부 유닛과 전기적으로 접속되는 제2 전기경로(이하, 「충전용 회로」라고 칭하는 경우도 있다.)(192)를 가지고 있어도 된다. 더 상세하게는, 제1 저항(150)은, 한 쌍의 전기단자(111t) 중 한쪽으로부터, 한 쌍의 전기단자(111t) 중 다른쪽에 이르는 제1 전기경로(190) 내에 설치되어 있다. 제2 전기경로(192)는, 제1 전기경로(190)로부터 분기되어 있다. 제2 전기경로(192)는, 한 쌍의 전기단자(111t) 중 한쪽으로부터, 제1 저항(150)을 우회해서 한 쌍의 전기단자(111t) 중 다른쪽에 이른다. 즉, 한 쌍의 전기단자(111t) 중 다른쪽은, 제1 저항(150)과 제2 저항(152) 사이의 제1 노드(node)(154)에 전기적으로 접속된다. 한 쌍의 전기단자(111t) 중 한쪽은, 제1 저항(150)에 관해서 제1 노드(154)와는 반대측의 제2 노드(156)에 전기적으로 접속된다. 제2 전기경로(192)는, 제1 노드(154) 및 제2 노드(156)의 곳에서, 제1 전기경로(190)로부터 분기되어 있어도 된다. 즉, 제2 전기경로(충전용 회로)(192)는, 한 쌍의 전기단자(111t)를 기준으로 하여, 제1 전기경로(190)(인증용 회로)와 전기적으로 병렬로 접속되어 있다. 환언하면, 제1 전기경로(190)(인증용 회로)와 제2 전기경로(충전용 회로)(192)는, 제1 노드(154) 및 제2 노드(156)에 의해 서로 전기적으로 병렬로 접속되어 있다.
전원(10) 및 제어부(50)는, 제2 전기경로(192) 내에 설치되어 있다. 또한, 전원 유닛(110)은, 제2 전기경로(192) 내에 설치된 제1 개폐기(172) 및 제2 개폐기(174)를 가지고 있어도 된다. 제1 개폐기(172) 및 제2 개폐기(174)는, 예를 들면 MOSFET에 의해 구성되어 있어도 된다. 제1 개폐기(172) 및 제2 개폐기(174)의 제어는, 제어부(50)에 의해 행해진다. 또한, 제1 개폐기(172) 및 제2 개폐기(174)의 각각은, 이른바 방전용 FET와 충전용 FET로서 기능해도 된다.
제1 개폐기(172)는, 열림 상태와 닫힘 상태로 천이(遷移) 가능하다. 열림 상태는, 접속부(111)로의 충전기(200)와 같은 외부 유닛의 미접속시에서 전원(10)으로부터 출력되고 또 제1 노드(154)를 통해서 제1 개폐기(172)로 흘러드는 전류를 차단하는 상태이다. 닫힘 상태는, 접속부(111)로의 충전기(200)와 같은 외부 유닛의 미접속시에서 전원(10)으로부터 출력되고 또 제1 노드(154)를 통해서 제1 개폐기(172)로 흘러드는 전류를 흘리는 상태이다. 제1 개폐기(172)는, 제1 노드(154)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제1 개폐기(172)는, 접속부(111)로의 충전기(200)와 같은 외부 유닛의 미접속시에서 전원(10)으로부터 출력된 전류가 제1 노드(154)를 통해서 흘러드는 방향이 역방향이 되는 기생(寄生) 다이오드를 가지고 있어도 된다.
환언하면, 제1 개폐기(172)는, 전원(10)의 고전위(高電位)측에서 저전위측으로 향하는 전류를 차단하는 열림 상태와, 전원(10)의 고전위측에서 저전위측으로 향하는 전류를 흘리는 닫힘 상태로 천이 가능하다. 제1 개폐기(172)는, 제1 노드(154)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제1 개폐기(172)는, 전원(10)의 고전위측에서 저전위측으로 향하는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 가지고 있어도 된다.
제2 개폐기(174)는, 접속부(111)로부터 입력되고 또 전원(10)을 충전하는 충전 전류를 차단하는 열림 상태와, 접속부(111)로부터 입력되고 또 전원(10)을 충전하는 충전 전류를 흘리는 닫힘 상태로 천이 가능해도 된다. 제2 개폐기(174)는, 제1 개폐기(172)를 통해서 제1 노드(154)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제2 개폐기(174)는, 접속부(111)로부터 입력되고 또 전원(10)을 충전하는 충전 전류가 흐르는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 가지고 있어도 된다.
환언하면, 제2 개폐기(174)는, 전원(10)의 저전위측에서 고전위측으로 향하는 전류를 차단하는 열림 상태와, 전원(10)의 저전위측에서 고전위측으로 향하는 전류를 흘리는 닫힘 상태로 천이 가능해도 된다. 제1 개폐기(172)는, 제1 노드(154)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제2 개폐기(174)는, 전원(10)의 고전위측에서 저전위측으로 향하는 방향이 순방향(順方向)이 되는 기생 다이오드를 가지고 있어도 된다.
제어부(50)는, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량을 검지 가능하게 구성되어 있어도 된다. 즉, 제어부(50)는, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량을 취득하는 검지부를 가지고 있어도 된다. 이 검지부의 일례에 대해서 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은, 제1 저항(150)과, 제2 저항(152)과, 제어부(50)의 일부 구성을 나타내고 있다.
제어부(50)의 검지부는, 비교기(162)와, 콘덴서(164)와, 기준전압원(166)을 가진다. 콘덴서(164)는, 제2 저항(152)과, 비교기(162)의 반전(反轉) 입력단자에 접속되어 있어도 된다. 기준전압원(166)은, 비교기(162)의 비반전(非反轉) 입력단자에 접속되어 있어도 된다. 기준전압원(166)은, 분압(分壓)회로나 LDO(Linear DropOut) 레귤레이터(regulator)를 이용함으로써, 전원(10)으로부터 생성되어도 된다. 비교기(162)는, 반전 입력단자에 입력된 전압값과 비반전 입력단자에 입력된 전압값의 차분(差分), 또는 해당 차분을 증폭시킨 값인 아날로그 전압값으로부터, 기정의 상관(相關)(변환 테이블)에 근거하여 디지털 전압값 Vwake로 변환해서 출력한다. 출력된 디지털 전압값 Vwake는, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량을 나타낸다. 또한, 디지털 전압값으로의 변환에 따른 분해능(分解能)은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.05V/bit이어도 된다. 또한, 아날로그 전압값을 디지털 전압값으로 변환하는 검지부를 이용하여, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량을 취득하는 예를 나타내었지만, 이 대신에 제2 저항(152)에서의 전압 강하량을 직접 디지털 전압값으로서 취득하는 검지부를 이용해도 된다.
제2 저항(152)에서의 전압 강하량은, 한 쌍의 전기단자(111t)에 아무것도 접속되어 있지 않을 경우와, 한 쌍의 전기단자(111t)에 충전기(200)와 같은 외부 유닛(120)이나 무화 유닛(120)이 접속되어 있을 경우에 다르다. 따라서, 제어부(50)는, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량을 취득하는 것에 의해, 충전기(200)와 같은 외부 유닛이나 무화 유닛(120)의 접속을 검지할 수 있다.
예를 들면, 제어부(50)는, 높은 레벨(high-level)의 디지털 전압값 Vwake를 검지하면, 접속부(111)에 충전기(200)가 접속되어 있지 않다고 추정할 수 있다. 또한, 제어부(50)는, 낮은 레벨의 디지털 전압값 Vwake를 검지하면, 접속부(111)에 충전기(200)가 접속되었다고 추정할 수 있다.
더 상술(詳述)하면, 접속부(111)에 충전기(200)가 접속되어 있지 않은 상태에서는, 제1 저항(150)과 제2 저항(152)을 통해서 전원(10)으로부터 제어부(50)를 향해 전류가 흐른다. 따라서, 제2 저항(152)을 관류(貫流)하는 전류에 의해 제2 저항(152)에서 전압 강하가 생기기 때문에, 제어부(50)는 높은 레벨의 디지털 전압값 Vwake를 검지한다. 한편, 한 쌍의 전기단자(111t) 중, 제1 노드(154)와 같은 전위인 쪽에 접속되는 충전기(200)의 주부모선(主負母線)이 접지에 의해서 그라운드 전위(ground potential)로 떨어져 있으면, 접속부(111)로의 충전기(200)의 접속에 의해 제1 노드(154)가 그라운드 전위로 떨어진다. 따라서, 접속부(111)에 충전기(200)가 접속된 상태에서는, 제2 저항(152)을 전류가 관류하지 않게 되기 때문에, 제어부(50)는, 낮은 레벨의 디지털 전압값 Vwake를 검지한다.
전술한 바와 같이, 흡인성분 생성 장치(100)의 전원 유닛(110)은, 무화 유닛(120)과는 다른 외부 유닛과 접속 가능하게 구성되어 있어도 된다. 외부 유닛은, 예를 들면, 전원 유닛(110) 내의 전원(10)을 충전하는 충전기(200)여도 된다(도 7 참조). 도 7은, 충전기(200)와 전원 유닛(100)의 전기회로를 나타내는 도면이다. 또한, 도 8은, 충전기(200)의 블록도이다.
충전기(200)는, 전원 유닛(110)과 전기적으로 접속 가능한 접속부(211)를 가지고 있어도 된다. 접속부(211)는, 한 쌍의 전기단자(211t)를 가지고 있어도 된다. 여기서, 부하(121R)를 전기적으로 접속하기 위한 전원 유닛(110)의 한 쌍의 전기단자(111t)는, 충전기(200)를 전기적으로 접속하기 위한 전원 유닛(110)의 한 쌍의 전기단자(111t)를 겸할 수 있다. 즉, 충전기(200)의 한 쌍의 전기단자(211t)는, 전원 유닛(110)의 한 쌍의 전기단자(111t)와 접속 가능하게 구성되어 있어도 된다. 더 바람직하게는, 전원 유닛(110)의 접속부(111)는, 전원(10)으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하(121R)와 충전기(200)와 같은 외부 유닛 중 한쪽과, 배타적으로 접속 가능하게 구성되어 있다. 환언하면, 전원 유닛(110)의 접속부(111)는, 부하(121R)와 충전기(200)와 같은 외부 유닛의 각각과 접속 가능하지만, 부하(121R)와 충전기(200)와 같은 외부 유닛 중 한쪽을 접속하면, 다른쪽이 접속 불능으로 구성되어 있다.
충전기(200)는, 전원 유닛(110) 내의 전원(10)을 충전하기 위한 외부 전원(210)을 가지고 있어도 된다. 이 대신에, 충전기(200)는, 외부 전원(210)과 전기적으로 단접 가능하게 구성되어 있고, 전원 유닛(110)의 전원(10)을 외부 전원(210)에 전기적으로 연결하는 기기여도 된다. 충전기(200)와 전기적으로 단접 가능한 외부 전원(210)은, 직류를 출력하는 축전지여도 된다. 또한, 충전기(200)와 전기적으로 단접 가능한 외부 전원(210)은, 일반 가정의 콘센트로부터 출력되는 교류의 상용(商用) 전력 계통이어도 된다. 또한, 충전기(200)는, 임의의 형상이어도 된다. 일례로서, 충전기(200)는, USB(Universal Serial Bus) 포트에 접속 가능한 USB 단자를 가지는 USB 메모리와 유사한 형상이어도 된다. 또한, 일례로서, 충전기(200)는, 전원 유닛(110)을 보지(保持)하는 크래들(cradle) 모양이나, 전원 유닛(110)을 내부에 수용하는 케이스 모양이어도 된다. 충전기(200)를 크래들 모양이나 케이스 모양으로 구성하는 경우는, 외부 전원(210)은 충전기(200)에 내장되어 있으며, 유저가 운반 가능한 사이즈나 중량인 것이 바람직하다.
충전기(200)는, 전원(10)으로의 충전을 제어하는 제어부(250)를 포함하고 있어도 된다. 또한, 충전기(200)는, 필요에 따라, 전류 센서(230)나 전압 센서(240)를 가지고 있어도 된다. 전류 센서(230)는, 충전기(200)로부터 전원(10)에 공급하는 충전 전류를 취득한다. 전압 센서(240)는, 충전기(200)의 한 쌍의 전기단자(211t) 사이의 전압차를 취득한다. 충전기(200)의 제어부(250)는, 전류 센서(230) 및/또는 전압 센서(240)로부터의 출력값을 이용하여, 전원 유닛(110)의 전원(10)의 충전을 제어한다.
외부 전원(210)이 교류 전원일 경우, 충전기(200)는, 교류를 직류로 변환하는 인버터(inverter)를 가지고 있어도 된다. 또한, 충전기(200)는, 인버터가 출력하는 직류의 전압을 취득하는 전압 센서나, 인버터가 출력하는 직류의 전압을 승압 및/또는 강압 가능한 컨버터(converter)를 더 가지고 있어도 된다.
또한, 충전기(200)의 구성은 상기한 것에 한하지 않고, 분압회로나 LDO 등으로 구성되어 있거나, 이들을 포함하고 있어도 된다.
충전기(200)는, 전원 유닛(110)에 구비된 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 출력값을 출력 가능한 센서를 가진다. 전기저항값에 관한 출력값은, 전기저항값 자체여도 되고, 전기저항값으로 환산 가능한 물리량이어도 된다. 예를 들면, 전기저항값에 관한 출력값은, 제1 저항(150)에서의 전압 강하량(전위차)이어도 되고, 제1 저항(150)을 통과하는 전류의 전류값이어도 된다. 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 출력값을 출력 가능한 센서로서, 예를 들면, 전술한 전류 센서(230) 또는 전압 센서(240)를 들 수 있다.
예를 들면, 전압 센서(240)는, 전원 유닛(110)의 제2 개폐기(174)가 열려 있는 경우, 전원 유닛(110)의 제1 저항(150)에 인가되는 전압의 값을 출력 가능하다. 또한, 전류 센서(230)는, 전원 유닛(110)의 제2 개폐기(174)가 열려 있을 경우, 전원 유닛(110)의 제1 저항(150)을 통과하는 전류의 값을 출력 가능하다. 이들 제1 저항(150)에 인가되는 전압의 값과 제1 저항(150)을 통과하는 전류의 값은, 모두 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 출력값이다.
충전기(200)는, 전원 유닛 내의 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 이용하는 것에 의해, 전원 유닛(110) 또는 전원 유닛 내의 전원(10)의 종별을 판별할 수 있다. 즉, 다른 종류의 전원 유닛(110) 또는 전원(10)에 따라 제1 저항(150)의 전기저항값을 바꿔놓는 것에 의해, 충전기(200)는, 전원 유닛(110)과 통신하지 않고, 전원 유닛(110) 또는 전원(10)의 종별을 판별할 수 있다.
이와 같이, 전원 유닛(110)의 제1 저항(150)은, 인증에 이용되는 기지 저항으로서 기능할 수 있다.
충전기(200)의 제어부(250)는, 접속부(211)에 전원 유닛(110)이 접속되었는지 아닌지를 검지 가능하게 구성되어 있어도 된다. 접속부(211)로의 전원 유닛(110)의 접속의 검지는, 공지의 방법에 따라 실시할 수 있다. 예를 들면, 제어부(250)는, 한 쌍의 접속단자(211t)끼리 사이의 전압차를 검지하는 것에 의해, 전원 유닛(110)의 접속을 검지할 수 있다.
흡인성분 생성 장치(100)의 구조를 간이화(簡易化)하는 목적에서는, 충전기(200)의 제어부(250)는, 전원 유닛(110)의 제어부(50)와 통신 불능으로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 충전기(200)의 제어부(250)와 전원 유닛(110)의 제어부(50) 사이에서 통신을 행하기 위한 통신용 단자는 불필요하다. 환언하면, 충전기(200)와의 접속 인터페이스(interface)에서, 전원 유닛(110)이 가지는 전기단자는, 주정모선(主正母線)용과 주부모선용의 2개뿐이어도 된다. 흡인성분 생성 장치(100)의 구조를 간략화함으로써, 그 중량, 비용, 생산효율이 향상된다. 충전기(200)의 제어부(250)와 전원 유닛(110)의 제어부(50)가 통신 불능으로 구성되어 있기 때문에, 각각의 송신기와 수신기의 대기(待機) 전력을 삭감할 수 있으며, 결과적으로 전원 유닛(110)의 전원(10)이나 충전기(200)의 외부 전원(210)이 비축한 전력의 이용효율이 향상된다. 나아가, 충전기(200)의 제어부(250)와 전원 유닛(110)의 제어부(50)의 통신에 따른 오작동이 일어나지 않기 때문에, 흡인성분 생성 장치(100)의 품질이 향상된다.
(충전기에 의한 충전 제어)
도 9는, 충전기(200)의 제어부(250)에 의한 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 제어부(250)는, 우선, 충전기(200)로의 전원 유닛(110)의 접속을 검지한다(스텝 S300). 제어부(250)는, 충전기(200)의 접속부(211)에 전원 유닛(110)이 접속될 때까지 대기한다.
제어부(250)는, 충전기(200)로의 전원 유닛(110)의 접속을 검지하면, 전원 유닛(110) 내의 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득한다(스텝 S301). 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값은, 제1 저항(150)의 전기저항값 자체여도 되고, 제1 저항(150)에서의 전압 강하량(전위차)이어도 되며, 제1 저항(150)을 통과하는 전류의 전류값이어도 된다.
제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득할 때, 전원 유닛(110)의 제2 개폐기(174)는 열려 있는 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득할 때, 접속부(111)와 전원(10)이 전기적으로 차단된 제1 모드로 되어 있는 것이 바람직하다. 이 상태에서, 충전기(200)로부터 전원 유닛(110)에 미소(微小) 전류를 보내는 것에 의해, 인증에 이용되는 제1 저항(150)을 포함하는 인증용 회로(190)가 기능하며, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득할 수 있다.
또한, 제어부(250)는, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 복수회 취득하고, 이들의 이동 평균, 단순 평균, 가중 평균 등으로부터 후술하는 스텝 S303에서 이용하는 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 도출해도 된다. 또한, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 복수의 값은, 미소 전류의 하나 또는 복수의 펄스로부터 취득되어도 된다.
그런데 전원 유닛(110)에 미소 전류를 보낸 직후나, 전원 유닛(110)으로의 미소 전류의 송전을 정지하는 타이밍에서는, 전류 센서(230)나 전압 센서(240)의 출력에서, 서지(surge) 전류나 서지 전압이 지배적으로 된다. 그래서 제어부(250)는, 전원 유닛(110)에 미소 전류를 순간적으로 보내는 것이 아니라, 기정의 계속 시간만 보내도 된다. 그리고 제어부(250)는, 전원 유닛(110)에 미소 전류를 보낸 직후나 전원 유닛(110)으로의 미소 전류의 송전을 정지하는 타이밍에서 전류 센서(230)나 전압 센서(240)가 출력하는 값을 이용하지 않고, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득하는 것이 바람직하다. 환언하면, 제어부(250)는, 기정의 계속 시간의 중간 시점 또는 그 근방의 시점에서 전류 센서(230)나 전압 센서(240)가 출력하는 값을 이용하여, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득하는 것이 바람직하다.
또한, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득하기 위한 전류 센서(230)나 전압 센서(240)에 지연(遲延)회로를 조합함으로써, 전류 센서(230)나 전압 센서(240)가 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 검지하고 나서, 이를 출력하여 제어부(250)가 취득할 때까지 타임 래그(lag)를 두어도 된다. 이와 같이 충전기(200)를 구성한 경우는, 스텝 S301에서의 제1 모드에서는, 전원 유닛(110)의 접속을 검지하고 나서 기정 시간의 경과 전에 전류 센서(230)나 전압 센서(240)가 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 검지하면 충분하다. 즉, 전원 유닛(110)의 접속을 검지하고 나서 기정 시간의 경과 전에 제어부(250)가 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득할 때까지는 필수가 아닌 것에 유의하기 바란다.
다음으로, 제어부(250)는, 센서의 출력값, 즉 스텝 S301에서 취득한 전기저항값에 관한 값에 근거하여, 전원 유닛(110)에 대한 기정의 제어를 변경할지 말지 또는 기정의 제어를 실행할지 말지를 판단한다(스텝 S303). 본 실시형태와 같이, 전원 유닛(110)에 접속되는 외부 유닛이 충전기(200)일 경우, 기정의 제어는, 전원 유닛(100)의 전원(10)을 충전하기 위한 제어여도 된다.
이 경우, 제1 저항(150)은, 인증에 이용되는 기지 저항으로서 사용할 수 있다. 즉, 전원 유닛(110)의 종별에 따라 제1 저항(150)의 전기저항값을 바꿔두면, 제어부(250)는, 전원 유닛(110)의 종별에 따라서 최적의 제어를 실행할 수 있게 된다.
예를 들면, 제어부(250)는, 전술한 출력값이 기정의 범위 밖일 경우, 또는 기정의 조건을 충족시키지 않을 경우에, 전원(10)의 충전을 실행하지 않는다. 한편, 제어부(250)는, 해당 출력값이 기정의 범위 내일 경우, 또는 기정의 조건을 충족시킬 경우에 전원(10)의 충전을 실행하도록 구성되어 있어도 된다. 즉, 스텝 S301에서의 전원 유닛(110)에 대한 기정의 제어의 변경은, 후술하는 스텝 S304∼S314에서의 충전 프로세스를 실행하지 않도록 변경하는 것도 포함한다. 이에 의해, 전원 유닛(110)의 이상이나, 비정규품(非正規品)의 전원 유닛(110)으로 판단된 경우에는, 충전 전류를 보내지 않기 때문에, 이상 사태의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 전술한 태양 대신, 또는 전술한 태양에 더하여, 제어부(250)는, 전술한 출력값이 기정의 범위 밖일 경우, 또는 기정의 조건을 충족시키지 않는 경우에, 이상신호를 출력하도록 구성되어 있어도 된다.
상기 예 대신에, 스텝 S301에서의 전원 유닛(110)에 대한 기정의 제어의 변경은, 전원을 충전하기 위한 전류값, 레이트(rate) 및 충전 시간 중 적어도 하나의 변경이어도 된다. 구체예로서, 기정의 제어의 변경은, 충전 전류의 레이트의 변경이어도 된다. 즉, 제어부(250)는, 전원 유닛(110) 또는 전원(10)의 종별에 따라, 충전 전류의 레이트를 변경할 수 있다. 이에 의해, 제어부(50)는, 급속 충전 가능한 전원(10)이면 예를 들면 2C 이상의 높은 레이트의 충전 전류로 충전 제어를 실행하고, 급속 충전 불가능한 전원(10)이면 예를 들면 1C 이하의 낮은 레이트의 충전 전류로 충전 제어를 실행할 수 있다. 또한, 충전 전류의 레이트의 변경은, 후술하는 CC 충전에서 주로 행해지는 점에 유의하기 바란다. 이러한 기정의 제어의 변경을 위해, 충전기(200)의 제어부(250)는, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값과, 전원 유닛(110) 또는 전원(10)과, 충전 전류의 레이트 등의 충전 조건을 결부시키는 데이터베이스를 기억한 메모리를 가지고 있어도 된다.
충전기(200)의 제어부(250)는, 전원 유닛(110)의 접속을 검지하고 나서 후술하는 기정 기간의 경과 전에 출력한 출력값, 즉 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값에 근거하여, 기정의 제어를 변경할지 말지 또는 기정의 제어를 실행할지 말지를 판단하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 기정 기간은, 전원 유닛(110)의 제어부(50)가 충전기(200)의 접속을 검지하고 나서, 제2 개폐기(174)를 닫을 때까지의 기간에 상당한다.
다음으로, 제어부(250)는, 기정의 제어, 본 실시형태에서는 충전 제어를 실시한다. 예를 들면, 전원 유닛(110)의 전원(10)의 충전을 실행하는 경우, 충전기(200)의 제어부(250)는, 우선, 전압 센서(240)에 의해 전원(10)의 전압을 추정한다(스텝 S304).
또한, 후술하지만, 제2 개폐기(174)는, 기정의 제어의 실행 중, 즉 본 스텝 S304 이후의 스텝에서, 닫혀 있어도 된다. 제1 저항(150)의 전기저항값이 전원(10)의 내부 저항(임피던스)에 비해 충분히 커지면, 충전기(200)로부터의 충전 전류는, 주로 전원(10)을 포함하는 충전용 회로(192)를 흐르며, 인증용 회로(190)를 거의 흐르지 않는다. 이와 같이, 제2 개폐기(174)는, 충전용 회로(192)와 인증용 회로(190) 중 한쪽을 선택적으로 기능시키도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 충전기(200)로부터의 충전 전류의 대부분이 제1 저항(150)을 도통하는 경우와 비교하여, 전원(10)의 충전 중에 전원 유닛(110) 내에서의 전력의 손실을 억제할 수 있다.
전원(10)의 전압이 방전 종지(終止) 전압 이상일 경우, 제어부(250)는, 전원(10)의 전압이 전환 전압 이상인지 아닌지를 판단한다(스텝 S306). 전환 전압은, 정전류(定電流) 충전(CC 충전) 구간과 정전압(定電壓) 충전(CV 충전) 구간을 구분하기 위한 임계값(역치)이다. 전환 전압은, 예를 들면, 4.0V∼4.1V 범위 내여도 된다.
전원(10)의 전압이 전환 전압 미만일 경우, 제어부(250)는, 정전류 충전 방식에 의해 전원(10)을 충전한다(스텝 S308). 전원(10)의 전압이 전환 전압 이상일 경우, 제어부(250)는, 정전압 충전 방식에 의해 전원(10)을 충전한다(스텝 S310). 정전압 충전 방식에서는, 충전이 진행됨과 함께 전원(10)의 전압이 증가하고, 전원(10)의 전압과 충전 전압의 차분(差分)이 줄어들기 때문에, 충전 전류가 감소한다.
정전압 충전 방식에 의해 전원(10)을 충전하기 시작하면, 제어부(250)는, 충전 전류가 소정의 충전 완료 전류 이하인지 어떤지를 판단한다(스텝 S312). 여기서, 충전 전류는, 충전기(200) 내의 전류 센서(230)에 의해 취득할 수 있다. 충전 전류가 소정의 충전 완료 전류보다 클 경우, 정전압 충전 방식에 의해 전원(10)의 충전을 계속한다.
충전 전류가 소정의 충전 완료 전류 이하일 경우, 제어부(250)는, 전원(10)이 만충전(滿充電) 상태가 되었다고 판단하고, 충전을 정지한다(스텝 S314). 또한, 충전을 정지하기 위한 조건에는, 충전 전류 이외에도 정전류 충전 방식에 의한 충전 또는 정전압 충전 방식에 의한 충전을 개시하고 나서의 시간, 전원(10)의 전압, 전원(10)의 온도 등을 이용해도 된다.
(충전 모드에서의 전원 유닛의 제어부에 의한 제어)
도 10은, 충전 모드에서의 전원 유닛(110)의 제어부(50)에 의한 제어방법의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 충전 모드는, 전원(10)의 충전이 가능한 모드이다.
우선, 제어부(50)는, 전원 유닛(110)으로의 충전기(200)의 접속을 검지한다(스텝 S400). 충전기(200)의 접속의 검지는, 예를 들면 전술한 바와 같이, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량(Wake 신호)에 근거하여 판단할 수 있다. 또한, 전원 유닛(110)의 접속부(111)로의 충전기(200)의 미접속시에, 제2 개폐기(174)는 열림 상태로 유지되도록 구성되어 있다. 제2 개폐기(174)가 열린 상태에서는, 접속부(111)와 전원(10)이 전기적으로 차단된 대기 모드(제1 모드)로 되어 있다.
제어부(50)가 전원 유닛(110)으로의 충전기(200)의 접속을 검지하면, 타이머를 기동(起動)한다(스텝 S404). 이 타이머는, 충전기(200)의 접속의 검지로부터 경과한 시간을 계측한다.
또한, 제어부(50)는, 필요에 따라 통지부(40)를 제1 태양으로 기능시키는 것이 바람직하다(스텝 S406). 예를 들면, 통지부(40)가 LED와 같은 발광 소자일 경우, 제어부(50)는, 통지부를 소정의 제1 발광 태양으로 발광시키면 된다. 제어부(50)는, 상기 기정 기간 중 적어도 일부 기간에서 통지부(40)를 기능시키도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 통지부(40)는 충전기(200)에 설치되어 있어도 되고, 또한 충전기의 제어부(250)가 이 충전기(200)에 설치된 통지부(40)를 제어해도 된다. 충전기의 제어부(250)가 통지부(40)를 제어할 경우, 충전기의 제어부(250)가 전원 유닛(110)의 접속을 검지하면, 제어부(250)는 통지부(40)를 제1 태양으로 기능시키면 된다.
제어부(50)는, 충전기(200)의 접속의 검지로부터 기정 기간이 경과했는지 어떤지를 판단한다(스텝 S412). 충전기(200)의 접속의 검지로부터 기정 기간이 경과할 때까지의 동안, 제2 개폐기(174)는 열린 상태를 유지한다. 즉, 접속부(111)와 전원(10)이 전기적으로 차단된 대기 모드(제1 모드)가 유지된다.
제어부(50)는, 충전기(200)의 접속의 검지로부터 기정 기간이 경과하면, 제2 개폐기(174)를 닫는다(스텝 S414). 제2 개폐기(174)가 닫히면, 전원 유닛(110)은, 접속부(111)와 전원(10)이 전기적으로 도통된 동작 모드(제2 모드)로 천이(遷移)한다. 제2 개폐기(174)가 닫힌 동작 모드에서, 전술한 바와 같이 충전기(200)의 제어부(250)가 충전을 개시(스텝 S308, 스텝 S310)하면, 전원(10)으로의 충전이 개시된다.
제어부(50)에 의한 충전기(200)의 검지는, 인증용 회로(190)가 기능하는 제1 모드로부터 충전용 회로(192)가 기능하는 제2 모드로 천이시키는 조건으로 되어 있다. 그러나 본 실시형태에서는, 제1 모드로부터 제2 모드로 천이시키는 조건이 성립하고 나서 기정 기간의 경과 후에, 제2 개폐기(174)의 제어에 의해 제1 모드로부터 제2 모드로 천이시킨다.
전술한 바와 같이, 전원 유닛(110)의 제어부(50)는, 충전기(200)의 접속의 검지로부터 기정 기간의 동안, 대기 모드(제1 모드)를 유지한다. 이 기정 기간은, 충전기(200)의 제어부(250)가, 전원 유닛(110)의 접속의 검지로부터 전원 유닛(110) 내의 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득할 때까지 요하는 기간 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 충전기(200)의 제어부(250)는, 전원 유닛(110)이 대기 모드(제1 모드)에 있는 동안, 제1 저항(150)의 전기저항값에 관한 값을 취득할 수 있다.
제어부(50)는, 제2 개폐기(174)를 닫은 동작 모드(제2 모드)가 되면, 통지부(40)를 제2 태양으로 기능시키는 것이 바람직하다(스텝 S420). 예를 들면, 통지부(40)가 LED와 같은 발광 소자일 경우, 제어부(50)는, 통지부(40)를 소정의 제2 발광 태양으로 발광시키면 된다. 또한, 전술한 바와 같이, 통지부(40)는 충전기(200)에 설치되어 있어도 되고, 또한 충전기의 제어부(250)가 이 충전기(200)에 설치된 통지부(40)를 제어해도 된다. 충전기의 제어부(250)가 통지부(40)를 제어하는 경우, 충전기의 제어부(250)가 전원 유닛(110)의 접속을 검지하고 나서 전술한 기정 기간이 경과한 후에, 제어부(250)는 통지부(40)를 제2 태양으로 기능시켜도 된다.
제어부(50) 및/또는 제어부(250)는, 전술한 기정 기간의 경과 후와 기정 기간 내에서 상이한 태양으로 통지부(40)를 기능시키는 것이 바람직하다. 즉, 통지부(40)의 제1 태양, 예를 들면 제1 발광 태양은, 통지부(40)의 제2 태양, 예를 들면 제2 발광 태양과 다른 태양인 것이 바람직하다. 이에 의해, 통지부(40)는, 기정 기간이 경과했는지 어떤지를 유저에게 알릴 수 있다.
이 대신에, 제어부(50) 및/또는 제어부(250)는 기정 기간의 경과 후와 기정 기간 중 한쪽에서만 통지부(40)를 기능시키도록 구성되어 있어도 된다. 즉, 스텝 S406과 S420 중 어느 한쪽 타이밍에서만 통지부(40)를 기능시켜도 된다. 이에 의해, 통지부(40)는, 기정 기간이 경과했는지 어떤지를 유저에게 알릴 수 있다.
제어부(50)는 충전의 종료를 검지했는지 어떤지를 판단한다(스텝 S426). 충전 종료의 검지는, 예를 들면 충전기(200)의 접속이 해제된 것을 검지하는 것에 의해 행해진다. 또한, 충전 종료의 검지는, 예를 들면 충전기(200)로부터의 충전 전류가 정지된 것을 검지하는 것에 의해 행해져도 된다. 제어부(50)는, 충전의 종료를 검지하면, 통지부(40)의 기능 및 타이머를 정지하고, 제2 개폐기(174)를 연다(스텝 S430, 스텝 S432, 스텝 S434).
전원 유닛(110)의 제어부(50)는, 기정의 제어 주기로 전술한 제어 플로우를 실행한다. 한편, 충전기(200)의 제어부(250)는, 제어부(50)의 제어 주기와는 다른 제어 주기로 전술한 제어 플로우를 실행해도 된다. 이 경우, 제어부(50)가 타이머 기동으로부터 기정 기간이 경과할 때까지의 동안에(스텝 S412), 충전기(200)의 제어부(250)는, 신속히, 전술한 스텝 S301, S303을 종료할 수 있다.
제어부(50)는, 충전용 회로(192)가 기능하는 제2 모드로부터 인증용 회로(190)가 기능하는 제1 모드로 천이시키는 조건이 성립하면, 제2 개폐기(174)의 제어에 의해 제1 모드로부터 제2 모드로 천이시키도록 구성되어 있다. 예를 들면, 전술한 플로우 차트에서는, 제어부(50)는, 충전의 종료를 검지하면, 제2 개폐기(174)의 제어에 의해 제1 모드로부터 제2 모드로 천이시킨다. 이 경우, 제어부(50)는, 제1 모드로부터 제2 모드로 천이시키는 조건이 성립하고 나서 제1 모드로부터 제2 모드로 천이시킬 때까지의 시간(전술한 기정 기간에 상당)이, 제2 모드로부터 제1 모드로 천이시키는 조건이 성립하고 나서 제2 모드로부터 제1 모드로 천이시킬 때까지의 시간보다 길어지도록 제2 개폐기를 제어하는 것이 바람직하다.
(프로그램 및 기억 매체)
도 9에 나타난 전술한 플로우는, 충전기(200)의 제어부(250)가 실행할 수 있다. 즉, 제어부(250)는, 도 9에 나타난 전술한 플로우를 흡인성분 생성 장치용 충전기(200)에 실행시키는 프로그램을 가지고 있어도 된다. 또한, 해당 프로그램이 저장된 기억 매체도 본 발명의 범위에 포함되는 것에 유의하기 바란다.
도 10에 나타난 전술한 플로우는, 전원 유닛(110)의 제어부(50)가 실행할 수 있다. 즉, 제어부(50)는, 도 10에 나타난 전술한 플로우를 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛(110)에 실행시키는 프로그램을 가지고 있어도 된다. 또한, 해당 프로그램이 저장된 기억 매체도 본 발명의 범위에 포함되는 것에 유의하기 바란다.
(제1 저항 및 제2 저항의 전기저항값)
(1) 개폐기의 기생(寄生) 다이오드와의 관계
본원 발명자는, 제1 저항(150) 및 제2 저항(152)의 전기저항값에 대하여, 다양한 관점에서 바람직한 값이 존재하는 것을 발견했다. 도 4에 나타내는 예에서는, 제1 개폐기(172)는, 접속부(111)로의 충전기(200)와 같은 외부 유닛의 미접속시에 전원(10)으로부터 출력된 전류가 제1 노드(154)를 통해 유입되는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드(바디(body)·다이오드라고도 한다)를 가지고 있다. 환언하면, 제1 개폐기(172)는, 전원(10)의 고전위측으로부터 저전위측으로 향하는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 가지고 있다. 또한, 제2 개폐기(174)는, 접속부(111)로부터 입력되고 또 전원(10)을 충전하는 충전 전류가 흐르는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 가지고 있다. 환언하면, 전원(10)의 고전위측으로부터 저전위측으로 향하는 방향이 순방향(順方向)이 되는 기생 다이오드를 가지고 있다. 따라서, 전원 유닛(110)의 접속부(110)에 아무것도 접속되어 있지 않은 상태에서, 또 제1 개폐기(172) 및 제2 개폐기(174)가 열려 있는 경우, 전원 유닛(110) 내의 전기회로는, 대체로, 도 12에 나타내는 회로와 등가(等價)가 된다. 도 12에 나타내는 등가 회로에서, 부호 172a는, 전원(10)으로부터 출력된 전류가 제1 노드(154)를 통해서 유입되는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 나타내고 있다. 환언하면, 부호 172a는, 전원(10)의 고전위측으로부터 저전위측으로 향하는 방향이 역방향이 되는 기생 다이오드를 나타내고 있다.
도 12에 나타내는 등가 회로에서, 제1 저항(150)과 제2 저항(152)은, 직렬로 접속되어 있다. 기생 다이오드(172a)는, 제2 저항(152)과 병렬로 접속되어 있다. 기생 다이오드(172a)의 전기저항값이 매우 크다고 가정하면, 기생 다이오드(172a)에 인가되는 전압값 Vdiode는, 이하의 식에 의해 표현된다:
Vdiode=VBatt×R2/(R1+R2)=Vbatt/(1+R1/R2).
여기서, VBatt는 만충전(滿充電) 전압에서 방전 종지 전압까지 변동할 수 있는 전원(10)의 출력전압이며, R1은 제1 저항(150)의 전기저항값이고, R2는 제2 저항(152)의 전기저항값이다. 또한, 상기 수식에서는 제2 개폐기(174)의 기생 다이오드 등은, 기생 다이오드(172a)보다 충분히 작은 값이기 때문에 생략하고 있는 점에 유의하기 바란다.
또한, 기생 다이오드(172a)는, 도 11에 나타내는 바와 같은 특성을 가지는 것이 알려져 있다. 도 11은, 기생 다이오드(172a)에 인가된 전압과, 기생 다이오드(172a)를 흐르는 전류의 관계를 나타내고 있다. 도 11에서는, 기생 다이오드(172a)의 순방향으로 흐르는 전류의 부호와, 순방향으로 흐르는 전류를 발생시키기 위해 인가되는 전압의 부호를 +(플러스)로 하고, 기생 다이오드(172a)의 역방향으로 흐르는 전류의 부호와, 역방향으로 흐르는 전류를 발생시키기 위해 인가되는 전압의 부호를 -(마이너스)로 하고 있는 점에 유의하기 바란다. 또한, 이하의 설명에서 전압의 크기로 언급하는 경우는, 비교되는 2개의 전압의 절대값을 취하고 있는 점에 유의하기 바란다. 기생 다이오드(172a)에 항복 전압 VBreak보다 높은 역방향의 전압이 인가되었을 때, 즉 도 11에서 항복 전압 VBreak보다 왼쪽의 전압이 인가되었을 때, 기생 다이오드(172a)의 역방향으로 전류가 흘러 버려 다이오드로서의 기능을 잃어 버린다. 또한, 기생 다이오드(172a)에 항복 전압 VBreak보다 낮은 역방향의 전압, 즉 도 11에서 항복 전압 VBreak보다 오른쪽에 위치하는 역방향의 전압이 기생 다이오드(172a)에 인가되었을 때에도, 양자(量子) 효과에 의한 미소한 누설 전류(리크(leak) 전류)가 기생 다이오드(172a)를 역방향으로 흐른다.
누설 전류가 제1 개폐기(172)의 기생 다이오드(172a)를 흐르면, 누설 전류는 제어부(50)로 유입되어 버리기 때문에, 제어부(50)가 정상적으로 동작할 수 없을 가능성이 있다. 그 때문에, 기생 다이오드(172a), 즉 열림 상태인 제1 개폐기(172)를 의도치 않고 누출되는 전류의 값을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 도 11에 나타나 바와 같이, 누설 전류는, 기생 다이오드(172a)에 역방향으로 인가되는 전압과 상관(相關)을 가지고 있다. 또한, 항복 전압 VBreak보다 낮은 전압을 인가하는 경우에도, 역방향으로 인가되는 전압이 상승하면, 누설 전류를 발생시키는 전자의 전기적인 포텐셜(potential)이 증대한다. 그 때문에, 기생 다이오드(172a), 즉 제1 개폐기(172)에 인가되는 전압의 값 Vdiode를 될 수 있는 한 작게 하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 수식을 고려하면, 제2 저항(152)의 전기저항값 R2는, 제1 저항(150)의 전기저항값 R1보다 작은 것이 바람직하다. 이에 의해, 기생 다이오드(172a), 즉 제1 개폐기(172)에 인가되는 전압의 값 Vdiode를 작게 하여, 누설 전류를 작게 할 수 있다.
더 바람직하게는, 제1 저항(150)의 전기저항값 R1과 제2 저항(152)의 전기저항값 R2의 비는, 접속부(111)로의 외부 유닛의 미접속시에 기생 다이오드(172a)에 항복 전압 미만의 전압을 인가시키도록 설계된다. 이에 의해, 기생 다이오드(172a)의 기능이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
(2) 암전류(暗電流)의 고려
전원 유닛(110)의 접속부(111)로의 외부 유닛의 미접속시에, 전원(10)으로부터, 제1 저항(150), 제2 저항(152)을 관류(貫流)하는 미약한 암전류가 흐른다. 이 암전류는, 무화 유닛(120)의 부하(121R)가 접속부(111)에 접속되어 있을 때에 전원(10)이 방전 가능한 전류의 값보다 작아지도록 설계되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 저항(150) 및 제2 저항(152)의 전기저항값 R1, R2는, 접속부(111)로의 외부 유닛의 미접속시에 제1 저항(150)과 제2 저항(152)을 관류하는 전류의 값이, 부하(121R)가 접속부(111)에 접속되어 있을 때에 전원(10)이 방전 가능한 전류의 값보다 작아지도록 설계되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 대기 상태에서의 전원 유닛(110)의 전력 소비를 억제할 수 있다. 또한, 부하(121R)가 접속부(111)에 접속되어 있을 때에 전원(10)이 방전 가능한 전류는, 전술한 PWM 제어나 PFM 제어에 의해 조정되어도 된다.
또한, 이 암전류는, 제어부(50)의 검지부에 의한 외부 유닛의 접속 검지의 정밀도에도 관련된다. 즉, 전술한 바와 같이, 제어부(50)의 검지부는, 접속부(111)로의 외부 유닛의 접속시에서의 제2 저항(152)의 전압 강하량과, 접속부(111)로의 외부 유닛의 미접속시에서의 제2 저항(152)의 전압 강하량을 구별하는 것에 의해, 외부 유닛의 접속을 검지한다. 그러나 제1 저항(150)이나 제2 저항(152)의 전기저항값이 극단적으로 커져 버리면, 암전류가 극단적으로 미소한 전류값이 되어 버린다. 이 사실로부터 알 수 있는 바와 같이, 제2 저항(152)의 전압 강하량은, 제1 저항(150)과 제2 저항(152)의 전기저항값에 의존한다. 따라서, 제1 저항(150)은, 접속부(111)로의 외부 유닛의 접속시에서의 제2 저항(152)의 전압 강하량과, 접속부(111)로의 외부 유닛의 미접속시에서의 제2 저항(152)의 전압 강하량을, 제어부(50)의 검지부가 구별할 수 있도록 한 전기저항값을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 접속 검지의 에러(error)를 억제하는 목적에서, 외부 유닛의 미접속시에서의 제2 저항(152)의 전압 강하량 VWake는, 기정의 임계값 Vth보다 높은 고레벨로 유지되는 것이 바람직하다. 전원 유닛(110)으로의 외부 유닛의 미접속시에, 제2 저항(152)의 전압 강하량 VWake는 「VWake=VBatt×R2/(R1+R2)」에 의해 표현된다.
여기서, 「VWake>Vth」의 관계식이 충족되는 것이 바람직한 것을 고려하면, 제1 저항(150)의 전기저항값은, 다음의 관계식을 만족시키는 것이 바람직한 것을 알 수 있다: R1<(VBatt/Vth-1)×R2.
이 관계식은, 제1 저항(150)의 상한값을 규정하는 것으로 생각할 수도 있다.
이상의 검토를 고려한 결과, 구체적으로는, 제1 저항(150) 및 제2 저항(152)의 전기저항값은, 접속부(111)로의 외부 유닛의 미접속시에 제1 저항(150)과 제2 저항(152)을 관류하는 전류(암전류)의 값이, 바람직하게는 0.200㎃ 이하가 되도록 설계되어도 된다. 이에 의해, 암전류를 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 아울러 접속 검지의 에러도 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 제1 저항(150) 및 제2 저항(152)의 전기저항값은, 접속부(111)로의 외부 유닛의 미접속시에 제1 저항(150)과 제2 저항(152)을 관류하는 전류(암전류)의 레이트(rate)가, 바람직하게는 0.07mC 이하가 되도록 설계되어도 된다. 이에 의하면, 제2 저항(152)을 통과하는 암전류를 이용한 접속 검지를 실행 가능하게 하면서, 암전류에 따른 전력 소비를 효과적으로 삭감할 수 있다. 또한, 아울러 접속 검지의 에러도 효과적으로 억제할 수 있다.
(3) 외부 유닛의 전압 센서의 분해능을 고려
전술한 바와 같이, 충전기(200)와 같은 외부 유닛의 제어부(250)는, 전원 유닛(110) 내의 제1 저항(150)의 전기저항값을 취득 가능한 전압 센서(240)를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 전압 센서(240)가, 제1 저항(150)의 전기저항값을 정확하게 출력하는 것이 바람직하다. 따라서, 전압 센서(240)가 제1 저항(150)의 전기저항값을 취득할 때에, 제1 저항(150)에서의 전압 강하량은 전압 센서(240)의 분해능보다 큰 것이 바람직하다.
따라서, 제1 저항(150)의 전기저항값 R1은, 외부 유닛이 전원 유닛에 기정의 전류값으로 방전했을 때의 제1 저항에서의 전압 강하량이 제1 저항(150)에서의 전압 강하량을 출력하는 외부 유닛의 센서의 분해능보다 커지도록 설계되어 있는 것이 바람직하다.
(4) 전원(10)의 내부 저항과의 관계
충전기(200)가 전원 유닛(110)의 접속부(111)에 접속되어 있을 경우, 충전기(200)로부터의 충전 전류는, 주로, 제2 노드(156)로부터 전원(10)으로 유입된다(도 7 참조). 단, 전류의 일부는, 전원(10)으로 유입되지 않고, 제1 저항(150)을 통과한다. 제1 저항(150)을 통과하는 전류는 손실이 되기 때문에, 될 수 있는 한 제1 저항(150)을 통과하는 전류를 작게 하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 제1 저항(150)의 전기저항값 R1은, 전원(10)의 내부 저항값 Rimpedance보다 큰 것이 바람직하다.
(5) 무화 유닛의 부하와의 관계
전원(10)으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하(121R)가 전원 유닛(110)의 접속부(111)에 접속되어 있을 경우, 전원(10)으로부터 방출된 전류는, 주로, 제2 노드(156), 부하(121R), 제1 노드(154), 제1 개폐기(172)를 이 순서에 따라 전원(10)으로 환류(還流)한다(도 5 참조).
단, 전류의 일부는, 부하(121R)를 통과하지 않고, 제1 저항(150)을 통과한다. 제1 저항(150)을 통과하는 전류는 손실이 되기 때문에, 될 수 있는 한 제1 저항(150)을 통과하는 전류를 작게 하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 제1 저항(150)의 전기저항값 R1은, 부하(121R)의 전기저항값 Rload보다 큰 것이 바람직하다.
(6) RC 회로의 시정수(時定數)와의 관계
도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 저항(152)과 콘덴서(164)는 직렬로 접속되어 있다. 즉, 제2 저항(152)과 콘덴서(164)를 포함하는 전기경로는, 이른바 RC 회로를 구성한다.
여기서, 제1 저항(150)과 제2 저항(152) 사이의 제1 노드(154)에 충전기(200)와 같은 외부 유닛이 접속된 경우, 제1 노드(154)에서의 전위(電位)가 변동된다. 제2 저항(152)과 콘덴서(164)는 RC 회로를 구성하기 때문에, 이 RC 회로가 출력하는 전압은, RC 회로에서의 회로 방정식 「V0×exp(-t/τ)+V1」을 따른다. 또한, RC 회로가 출력하는 전압은, 제1 노드(154)에서의 전위의 변동, 즉 제2 저항(152)에서의 전압 강하량의 변동에 상당한다.
여기서, 「V0」은, 전위차(電位差)의 초기값, 즉 t=0일 때의 전위차이다. 제어부(50)가 충전기(200)의 접속을 검지하는 예에서는, 「V0」은, 전원 유닛(110)에 아무것도 접속되어 있지 않을 때의 제2 저항(152)에서의 전압 강하량(전위차)에 상당하다. 「V1」은, 전위차의 최종값이다. 제1 노드(154)가 충전기(200)에 의해 접지될 경우에는, V1=0이 된다.
「t」는 시간을 나타낸다. 제어부(50)가 충전기(200)의 접속을 검지하는 예에서는, 「t」는, 전원 유닛(110)에 충전기(200)가 물리적으로 접속되고 나서의 시간을 나타낸다.
또한, τ는, 일반적으로 시정수라고 불리며, 「τ=R×C」의 식에 의해 규정된다. 여기서, 「R」은 RC 회로에서의 저항의 전기저항값이며, 「C」는 RC 회로에서의 콘덴서의 정전용량(靜電容量)이다. 도 6에 나타내는 예에서는, 「R」이 제2 저항(152)의 전기저항값이며, 「C」가 콘덴서(164)의 정전용량이다.
제어부(50)가 접속부(111)로의 외부 유닛의 접속을 검지하는 경우, 제어부(50)는, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량이 충분히 최종값에 근접한 후에, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량을 검출할 필요가 있다. 이러한 관점에서, 시정수 τ는 작은 쪽이 바람직하다. 즉, 제2 저항(152)의 전기저항값이 작은 쪽이 바람직하다.
더 구체적으로는, 제2 저항(152)과 콘덴서(164)에 의해 형성되는 RC 회로의 시정수τ가 제어부(50)의 검지부에 의한 제2 저항(152)에서의 전압 강하량을 검지하는 주기보다 짧아지도록, 제2 저항(152)의 전기저항값이 설계되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제2 저항(152)에서의 전압 강하량은, 제어부(50)의 검지부에 의한 검지 주기보다 짧은 기간에서 충분히 최종값에 근접한 값까지 변동한다. 따라서, 제어부(50)는, 전원 유닛(110)의 접속부(111)로의 외부 유닛의 접속을 신속하게, 더 정확하게 검지할 수 있다.
또한, 제어부(50)의 검지부에 있어서의 제2 저항(152)에서의 전압 강하량의 검지는 단일 시퀀스(sequence) 중에 연속해서 복수회(複數回) 행해지고, 제어부(50)는 이들의 평균값을 제2 저항(152)에서의 전압 강하량으로 이용해도 된다. 이 경우에 있어서는, 제2 저항(152)과 콘덴서(164)에 의해 형성되는 RC 회로의 시정수 τ가, 이 시퀀스가 실행되는 주기보다 짧아지도록, 제2 저항(152)의 전기저항값이 설계되어 있는 것이 바람직하다.
특히, 전술한 바와 같이, 전원 유닛(110)의 제어부(50)와, 충전기(200)와 같은 외부 유닛의 제어부(250)가 서로 통신할 수 없는 경우, 제어부(50, 250)끼리의 동기(同期)를 취하는 것이 곤란하다. 이 경우, 전원 유닛(110)의 제어부(50)에 의한 제어와, 충전기(200)와 같은 외부 유닛의 제어부(250)에 의한 제어 사이에서 차이가 발생하지 않도록, 제어부(50)는, 신속하게 외부 유닛의 접속을 검지하는 것이 바람직하다.
(복수의 전원 유닛을 가지는 흡인성분 생성 시스템)
본 발명은, 흡인성분 생성 장치용 외부 유닛과, 외부 유닛의 접속부에 전기적으로 접속 가능한 복수의 전원 유닛을 포함하는 흡인성분 생성 시스템에도 적용할 수 있다. 외부 유닛은, 충전기(200)인 것이 바람직하다. 충전기(200)나 각각의 전원 유닛(110)의 구성은, 전술한 바와 같다. 따라서, 충전기(200)나 각각의 전원 유닛(110)의 상세한 구성의 설명은 생략한다. 단, 전원 유닛(110) 내의 제1 저항(150)의 전기저항값은 서로 달라도 된다.
복수의 전원 유닛(110)의 제1 저항(150)의 전기저항값은, 높은 레이트로 충전 가능한 전원(10)을 가지는 전원 유닛(110)일수록 큰 것이 바람직하다. 즉, 복수의 전원 유닛(110)에 구비된 제1 저항(150)의 전기저항값은, 높은 레이트로 충전 가능한 전원(10)을 가지는 전원 유닛(110)일수록 큰 값으로 선택된다.
충전기(200)에 의해 전원 유닛(110)의 전원(10)으로 충전 전류를 보내는 경우, 높은 레이트의 충전 전류를 보내면, 제1 저항(150)을 포함하는 인증용 회로(190)에 비교적 큰 전류가 흐르기 쉽다. 즉, 충전 전류가 높은 레이트일수록, 전원(10)의 충전에 기여하지 않는 쓸데없는 전류의 양이 증가하여, 전력의 로스(loss)가 증대한다.
따라서, 높은 레이트로 충전 가능한 전원(10)을 가지는 전원 유닛(110)일수록 제1 저항(150)의 전기저항값을 큰 값으로 선택함으로써, 높은 레이트로 충전 가능한 전원(10)을 가지는 전원 유닛(110)이어도, 전원(10)의 충전에 기여하지 않는 쓸데없는 전류의 양을 억제할 수 있다.
[그 외 실시형태]
본 발명은 상술한 실시형태에 따라 설명하였지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은, 이 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안 된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 흡인성분 생성 장치용 전원 유닛(110)에 접속되는 외부 유닛은, 주로 충전기(200)였다. 그러나 외부 유닛은, 충전기(200)에 한하지 않는다. 외부 유닛은, 전원 유닛 내의 저항의 전기저항값에 관한 값을 출력 가능하고, 전원 유닛에 대해 기정의 제어를 행하는 기기이면 된다. 이 경우에도, 외부 유닛은, 전원 유닛 또는 전원 유닛 내의 전원의 종별을 판별하여, 전원 유닛 또는 전원의 종별에 따라 전원 유닛에 대해서 최적의 제어를 실행할 수 있다.

Claims (18)

  1. 전원과,
    상기 전원에 접속되는 제1 저항과,
    상기 제1 저항에 직렬(直列) 접속되는 제2 저항과,
    외부 유닛과 전기적으로 접속 가능한 접속부로서, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 제1 노드(node)에 전기적으로 접속되는 제1 전기단자와, 상기 제1 저항에 관하여 상기 제1 노드와는 반대측의 제2 노드에 전기적으로 접속되는 제2 전기단자를 가지는 접속부와,
    상기 제1 노드에 전기적으로 접속되며, 상기 제2 저항과 전기적으로 병렬(竝列)인 전기경로(電氣經路)를 확립하는 제1 개폐기와,
    상기 제2 저항에서의 전압 강하량(降下量)에 근거하여, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 접속을 검지(檢知)하는 검지부를 가지며,
    상기 제1 개폐기는, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 열림 상태로 유지되도록 구성되어 있고,
    상기 제1 개폐기는, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 전원으로부터 출력된 전류가 상기 제1 노드를 통해 유입하는 방향이 역방향이 되는 기생(寄生) 다이오드를 가지며,
    상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 제1 저항의 전기저항값보다 작은, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 저항 및 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 관류(貫流)하는 전류의 값이, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화(霧化)하는 부하(負荷)가 상기 접속부에 접속되어 있을 때에 상기 전원이 방전 가능한 전류의 값보다 작아지도록 설계되어 있는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 저항 및 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 관류하는 전류의 값이 0.200㎃ 이하가 되도록 설계되어 있는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 제1 저항과 상기 제2 저항을 관류하는 전류의 레이트(rate)가 0.07mC 이하가 되도록 설계되어 있는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 저항의 전기저항값과 상기 제2 저항의 전기저항값의 비는, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서 상기 기생 다이오드에 항복 전압 미만의 전압을 인가시키도록 설계되어 있는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검지부는,
    비교기와,
    상기 제2 저항과 상기 비교기의 제1 입력단자 사이에 접속되는 콘덴서와,
    상기 비교기의 제2 입력단자에 접속되는 기준전압원을 포함하며,
    상기 제2 저항의 전기저항값은, 상기 제2 저항과 상기 콘덴서에 의해 형성되는 RC 회로의 시정수(時定數)가, 상기 검지부에 의한 상기 제2 저항에서의 전압 강하량을 검지하는 주기(周期) 이하가 되도록 설계되는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 저항의 전기저항값은, 상기 외부 유닛이 상기 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛에 기정(旣定)의 전류값으로 방전했을 때의 상기 제1 저항에서의 전압 강하량이, 상기 제1 저항에서의 전압 강하량을 출력하는 센서의 분해능(分解能)보다 커지도록 설계되어 있는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 저항은, 상기 전원의 내부 저항값보다 큰 전기저항값을 가지는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속부는, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와 전기적으로 접속 가능하게 구성되어 있고,
    상기 제1 저항은, 상기 부하의 전기저항값보다 큰 전기저항값을 가지는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속부는, 상기 전원으로부터의 전력에 의해 흡인성분원을 기화 또는 무화하는 부하와 상기 외부 유닛 중 한쪽과, 배타적으로 접속 가능하게 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 저항의 전기저항값은, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 접속시에서의 상기 제2 저항의 전압 강하량과, 상기 접속부로의 상기 외부 유닛의 미접속시에서의 상기 제2 저항의 전압 강하량을, 상기 검지부에 의해 구별할 수 있도록 설계되는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원 유닛의 상기 접속부는, 상기 외부 유닛으로서의 충전기와 접속 가능하게 구성되어 있는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  13. 전원과,
    상기 전원을 포함하는 충전용 회로와,
    인증(認證)에 이용되는 기지(旣知) 저항을 포함하는 인증용 회로를 가지는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 충전용 회로의 전기저항값은, 상기 인증용 회로의 전기저항값보다 작은, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  15. 청구항 13 또는 14에 있어서,
    상기 충전용 회로와 상기 인증용 회로 중 한쪽을 선택적으로 기능시키는 제2 개폐기를 가지는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2 개폐기를 제어하는 제어부를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 인증용 회로가 기능하는 제1 모드로부터 상기 충전용 회로가 기능하는 제2 모드로 천이(遷移)시키는 조건이 성립하고 나서 기정 시간의 경과 후에, 상기 제2 개폐기의 제어에 의해 상기 제1 모드로부터 상기 제2 모드로 천이시키도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 모드로부터 상기 제2 모드로 천이시키는 조건이 성립하고 나서 상기 제1 모드로부터 상기 제2 모드로 천이시킬 때까지의 시간이, 상기 제2 모드로부터 상기 제1 모드로 천이시키는 조건이 성립하고 나서 상기 제2 모드로부터 상기 제1 모드로 천이시킬 때까지의 시간보다 길어지도록 상기 제2 개폐기를 제어하도록 구성되는, 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛.
  18. 전원과,
    상기 전원을 포함하는 충전용 회로와,
    상기 충전용 회로와 병렬로 접속되며, 인증에 이용되는 기지 저항을 가지는 인증용 회로를 포함하는 흡인성분 생성 장치의 전원 유닛에서의 기지 저항의 전기저항값의 선택 방법으로서,
    높은 레이트의 충전 전류로 충전 가능한 상기 전원 유닛일수록, 상기 기지 저항의 전기저항값을 큰 값으로 선택하는 것을 포함하는, 선택 방법.
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