(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024120116
(43)【公開日】2024-09-04
(54)【発明の名称】エアロゾル生成装置の回路ユニット及びエアロゾル生成装置
(51)【国際特許分類】
A24F 40/65 20200101AFI20240828BHJP
A24F 40/40 20200101ALI20240828BHJP
A24F 40/50 20200101ALI20240828BHJP
【FI】
A24F40/65
A24F40/40
A24F40/50
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021080020
(22)【出願日】2021-05-10
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.BLUETOOTH
(71)【出願人】
【識別番号】000004569
【氏名又は名称】日本たばこ産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100125346
【弁理士】
【氏名又は名称】尾形 文雄
(74)【代理人】
【識別番号】100114546
【弁理士】
【氏名又は名称】頭師 教文
(72)【発明者】
【氏名】青山 達也
(72)【発明者】
【氏名】川中子 拓嗣
(72)【発明者】
【氏名】長浜 徹
(72)【発明者】
【氏名】藤木 貴司
(72)【発明者】
【氏名】吉田 亮
【テーマコード(参考)】
4B162
【Fターム(参考)】
4B162AA03
4B162AA06
4B162AA22
4B162AB12
4B162AB14
4B162AB17
4B162AC34
4B162AC50
4B162AD06
4B162AD08
4B162AD15
4B162AD16
4B162AD20
4B162AD23
4B162AD40
4B162AD41
(57)【要約】
【課題】実装するICの数を増やしても通信速度が低下しないエアロゾル生成装置及びその回路ユニットを提供する。
【解決手段】エアロゾル生成装置の回路ユニットに、電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、シリアル通信用の第1通信端子と第2通信端子を含み、電源からヒータへの電力の供給を制御するコントローラと、コントローラとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第3通信端子を含む第1ICと、コントローラ及び第1ICとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第4通信端子を含む第2ICと、第1通信端子と第3通信端子とを接続する第1通信ラインと、第2通信端子と第4通信端子とを接続し、かつ、第1通信ラインと電気的接点を有さない第2通信ラインと、を設ける。
【選択図】
図10
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、
シリアル通信用の第1通信端子と第2通信端子を含み、前記電源から前記ヒータへの電力の供給を制御するコントローラと、
前記コントローラとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第3通信端子を含む第1ICと、
前記コントローラ及び前記第1ICとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第4通信端子を含む第2ICと、
前記第1通信端子と前記第3通信端子とを接続する第1通信ラインと、
前記第2通信端子と前記第4通信端子とを接続し、かつ、前記第1通信ラインと電気的接点を有さない第2通信ラインと、
を有するエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項2】
前記コントローラが前記第1ICからデータを受信するタイミングは、前記第2ICからデータを受信するタイミング又は前記第2ICへデータを送信するタイミングと重なる、
及び/又は、
前記コントローラが、前記第2ICからデータを受信するタイミングは、前記第1ICからデータを受信するタイミング又は前記第1ICへデータを送信するタイミングと重なる、
請求項1に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項3】
前記コントローラは、複数のモードのうちいずれか1つで動作し、
前記複数のモードのうち、前記コントローラが前記第1ICと通信するモードのいずれか1つは、
前記複数のモードのうち、前記第2ICと通信するモードのいずれか1つと同じである、
請求項1に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項4】
前記コントローラは、前記第2ICと周期的に通信する、
請求項1~3のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項5】
複数のモードのうち、前記コントローラが前記第2ICと通信するモードの数は、前記複数のモードのうち前記コントローラが前記第2ICと通信しないモードの数より多い、
請求項1~4のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項6】
前記複数のモードは、他のいずれかのモードへ遷移可能なスリープモードを含み、かつ、当該スリープモードは、他のいずれかのモードよりも消費電力が少ないモードであり、
前記コントローラは、前記複数のモードのうち前記スリープモードを除く全てのモードで、前記第2通信ラインによって前記第2ICと通信する、
請求項5に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項7】
前記複数のモードは、他のいずれかのモードへ遷移可能なスリープモードと、前記電源の充電を少なくても一時的に禁止するエラーモードとを含み、かつ、当該スリープモードは、他のいずれかのモードよりも消費電力が少ないモードであり、
前記コントローラは、前記複数のモードのうち、前記スリープモードと前記エラーモードを除く全てのモードで、前記第2通信ラインによって前記第2ICと通信する、
請求項5に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項8】
前記コントローラは、前記複数のモードに含まれる全てのモードで、前記第2ICと通信する、
請求項5に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項9】
前記コントローラ、前記第1IC及び前記第2ICのいずれとも別体であり、かつ、シリアル通信用の第5通信端子を含む第3ICを更に含み、
前記第1通信ラインは、前記第1通信端子と前記第5通信端子とを接続する、
請求項1~8のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項10】
前記コントローラは、
第1条件が満たされたことを契機として、前記第1ICと通信し、
前記第1条件とは異なる第2条件が満たされたことを契機として、前記第3ICと通信する、
請求項9に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項11】
前記コントローラは、複数のモードのうちいずれか1つで動作するように構成され、
前記複数のモードは、前記コントローラが、前記第1ICと前記第3ICのうち前記第3ICのみと通信するモードを含む、
請求項9に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項12】
前記第1通信ラインを介して前記コントローラへ接続されるICの数は、前記第2通信ラインを介して前記コントローラへ接続されるICの数より多い、
請求項1~11のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項13】
前記第2通信ラインを介して前記コントローラへ接続されるICは、前記第2ICのみである、
請求項12に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項14】
前記第2ICは、前記電源の情報を取得する残量計ICである、
請求項13に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項15】
前記コントローラは、複数のモードのうちいずれか1つで動作し、
前記複数のモードは、前記第1通信ラインによって前記第1ICと通信せず、かつ前記第2通信ラインによって前記第2ICと通信しないモードを含む、
請求項1~14のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項16】
前記第1通信ラインと前記第2通信ラインで用いられる通信プロトコルは、I2Cである、
請求項1~15のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の回路ユニット。
【請求項17】
電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、
シリアル通信用の第1通信端子と第2通信端子を含み、前記電源から前記ヒータへの電力の供給を制御するコントローラと、
前記コントローラとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第3通信端子を含む第1ICと、
前記コントローラ及び前記第1ICとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第4通信端子を含む第2ICと、
前記第1通信端子と前記第3通信端子とを接続する第1通信ラインと、
前記第2通信端子と前記第4通信端子とを接続し、かつ、前記第1通信ラインと電気的接点を有さない第2通信ラインと、
を有するエアロゾル生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアロゾル生成装置の回路ユニット及びエアロゾル生成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
エアロゾル源の加熱によりエアロゾルを生成する装置として、電子たばこや加熱式たばこが知られている。電子たばこは、エアロゾル源である液体を霧化してエアロゾルを生成する。一方、加熱式たばこは、エアロゾル源であるスティックを燃焼させずに加熱することでエアロゾルを生成する。以下では、電子たばこや加熱式たばこを総称する場合、「エアロゾル生成装置」という。なお、特に断りのない限り、「エアロゾル生成装置」には、ネブライザーや、エアロゾル源にたばこ由来の成分を含まない電子たばこや加熱式たばこが含まれる点に留意されたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表2019-526889号公報
【特許文献2】特表2019-511909号公報
【特許文献3】米国特許出願公開第2020/0000146号公報明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
今日のエアロゾル生成装置は、高機能化に伴い、複数のICを有することがある。複数のIC間の通信には、シリアル通信が採用される。一方で、シリアル通信は、高速通信には不向きとされる。このため、より一層の高機能化のためにICの数を増やすと、シリアル通信が高機能化を律速させるおそれがある。
【0005】
本発明は、実装するICの数を増やしても通信速度が低下しないエアロゾル生成装置及びその回路ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第1の特徴は、電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、シリアル通信用の第1通信端子と第2通信端子を含み、前記電源から前記ヒータへの電力の供給を制御するコントローラと、前記コントローラとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第3通信端子を含む第1ICと、前記コントローラ及び前記第1ICとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第4通信端子を含む第2ICと、前記第1通信端子と前記第3通信端子とを接続する第1通信ラインと、前記第2通信端子と前記第4通信端子とを接続し、かつ、前記第1通信ラインと電気的接点を有さない第2通信ラインと、を有するエアロゾル生成装置の回路ユニットである。
第2の特徴は、第1の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記コントローラが前記第1ICからデータを受信するタイミングが、前記第2ICからデータを受信するタイミング又は前記第2ICへデータを送信するタイミングと重なる、及び/又は、前記コントローラが、前記第2ICからデータを受信するタイミングが、前記第1ICからデータを受信するタイミング又は前記第1ICへデータを送信するタイミングと重なることである。
第3の特徴は、第1の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記コントローラが、複数のモードのうちいずれか1つで動作し、前記複数のモードのうち、前記コントローラが前記第1ICと通信するモードのいずれか1つは、前記複数のモードのうち、前記第2ICと通信するモードのいずれか1つと同じであることである。
第4の特徴は、第1~第3の特徴のいずれか1つに記載の回路ユニットにおいて、前記コントローラが、前記第2ICと周期的に通信することである。
第5の特徴は、第1~第4の特徴のいずれか1つに記載の回路ユニットにおいて、複数のモードのうち、前記コントローラが前記第2ICと通信するモードの数は、前記複数のモードのうち前記コントローラが前記第2ICと通信しないモードの数より多いことである。
第6の特徴は、第5の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記複数のモードが、他のいずれかのモードへ遷移可能なスリープモードを含み、かつ、当該スリープモードが、他のいずれかのモードよりも消費電力が少ないモードであり、前記コントローラが、前記複数のモードのうち前記スリープモードを除く全てのモードで、前記第2通信ラインによって前記第2ICと通信することである。
第7の特徴は、第5の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記複数のモードが、他のいずれかのモードへ遷移可能なスリープモードと、前記電源の充電を少なくても一時的に禁止するエラーモードとを含み、かつ、当該スリープモードが、他のいずれかのモードよりも消費電力が少ないモードであり、前記コントローラが、前記複数のモードのうち、前記スリープモードと前記エラーモードを除く全てのモードで、前記第2通信ラインによって前記第2ICと通信することである。
第8の特徴は、第5の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記コントローラが、前記複数のモードに含まれる全てのモードで、前記第2ICと通信することである。
第9の特徴は、第1~第8の特徴のいずれか1つに記載の回路ユニットにおいて、前記コントローラ、前記第1IC及び前記第2ICのいずれとも別体であり、かつ、シリアル通信用の第5通信端子を含む第3ICを更に含み、前記第1通信ラインが、前記第1通信端子と前記第5通信端子とを接続することである。
第10の特徴は、第9の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記コントローラが、第1条件が満たされたことを契機として、前記第1ICと通信し、前記第1条件とは異なる第2条件が満たされたことを契機として、前記第3ICと通信することである。
第11の特徴は、第9の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記コントローラが、複数のモードのうちいずれか1つで動作するように構成され、前記複数のモードが、前記コントローラが、前記第1ICと前記第3ICのうち前記第3ICのみと通信するモードを含むことである。
第12の特徴は、第1~第11の特徴のいずれか1つに記載の回路ユニットにおいて、前記第1通信ラインを介して前記コントローラへ接続されるICの数が、前記第2通信ラインを介して前記コントローラへ接続されるICの数より多いことである。
第13の特徴は、第12の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記第2通信ラインを介して前記コントローラへ接続されるICは、前記第2ICのみであることである。
第14の特徴は、第13の特徴に記載の回路ユニットにおいて、前記第2ICが、前記電源の情報を取得する残量計ICであることである。
第15の特徴は、第1~第14の特徴のいずれか1つに記載の回路ユニットにおいて、前記コントローラは、複数のモードのうちいずれか1つで動作し、前記複数のモードは、前記第1通信ラインによって前記第1ICと通信せず、かつ前記第2通信ラインによって前記第2ICと通信しないモードを含むことである。
第16の特徴は、第1~第15の特徴のいずれか1つに記載の回路ユニットにおいて、前記第1通信ラインと前記第2通信ラインで用いられる通信プロトコルがI2Cであることである。
第17の特徴は、電源から供給される電力を消費してエアロゾル源を加熱するヒータが接続されるヒータコネクタと、シリアル通信用の第1通信端子と第2通信端子を含み、前記電源から前記ヒータへの電力の供給を制御するコントローラと、前記コントローラとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第3通信端子を含む第1ICと、前記コントローラ及び前記第1ICとは別体であり、かつ、シリアル通信用の第4通信端子を含む第2ICと、前記第1通信端子と前記第3通信端子とを接続する第1通信ラインと、前記第2通信端子と前記第4通信端子とを接続し、かつ、前記第1通信ラインと電気的接点を有さない第2通信ラインと、を有するエアロゾル生成装置である。
【発明の効果】
【0007】
第1の特徴によれば、複数のICとの通信速度が低下せず、エアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
第2の特徴によれば、複数のICとの同時通信により、エアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
第3の特徴によれば、少なくとも1つのモードにおけるエアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
第4の特徴によれば、第2ICの情報を使用する制御の精度を向上できる。
第5の特徴によれば、少なくとも半数以上のモードにおけるエアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
第6の特徴によれば、スリープモード以外のモードにおけるエアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
第7の特徴によれば、スリープモードとエラーモード以外のモードにおけるエアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
第8の特徴によれば、全てのモードにおいてエアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
第9の特徴によれば、第1通信ラインを複数のICで共用することにより、エアロゾル生成装置のコストを低減できる。
第10の特徴によれば、第1通信ラインを共用する複数のICが通信するタイミングが重複しないので通信速度の低下を抑制できる。
第11の特徴によれば、第1通信ラインを共用する複数のICが通信するモードが異なるので、第1通信ラインを共用しても通信速度の低下を抑制できる。
第12の特徴によれば、第2通信ラインに接続されるICの情報を使用する制御の精度を向上できる。
第13の特徴によれば、第2通信ラインに接続される第2ICの情報を使用する制御の精度を向上できる。
第14の特徴によれば、エアロゾル生成装置の安全性を向上できる。
第15の特徴によれば、1充電当たりのエアロゾル生成装置の利用機会を増加できる。
第16の特徴によれば、I2Cを使用するICの数が増えても通信速度が低下せず、エアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
第17の特徴によれば、複数のICとの通信速度が低下せず、エアロゾル生成装置の高機能化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1A】エアロゾル生成装置の正面側を斜め上方から観察する図である。
【
図1B】エアロゾル生成装置の正面側を斜め下方から観察する図である。
【
図1C】シャッタを取り外したエアロゾル生成装置の上面を観察する図である。
【
図1D】外部パネルを取り外した本体ハウジングを正面から観察する図である。
【
図2A】内部パネルを取り外すことで出現する外部ケース内の構成例を説明する図である。
【
図2B】外部ケースに内蔵される回路ユニットの外観例を説明する図である。
【
図3A】実施の形態1で使用するMCU基板の表面側の構成例を説明する図である。
【
図3B】実施の形態1で使用するMCU基板の裏面側の構成例を説明する図である。
【
図4】電源ライン上に現れる回路素子と各回路素子間に現れる電圧を説明する図である。
【
図5】実施の形態1で使用する充電ICの内部構成例を説明する図である。
【
図6A】充電モードで動作する充電ICの電力の供給経路を説明する図である。
【
図6B】BUS電圧V
USBによる給電モードで動作する充電ICの電力の供給経路を説明する図である。
【
図6C】USB電圧V
USBとバッテリ電圧V
BATによる給電モードで動作する充電ICの電力の供給経路を説明する図である。
【
図6D】バッテリ電圧V
BATによる給電モードで動作する充電ICの電力の供給経路を説明する図である。
【
図6E】バッテリ電圧V
BATのOTG機能による給電モードで動作する充電ICの電力の供給経路を説明する図である。
【
図7A】実施の形態1で使用するUSBコネクタ基板の表面側の構成例を説明する図である。
【
図7B】実施の形態1で使用するUSBコネクタ基板の裏面側の構成例を説明する図である。
【
図9】実施の形態1で使用するブルートゥース基板とホールIC基板の構成例を説明する図である。
【
図10】回路ユニットで採用する通信プロトコルの一例を説明する図である。
【
図11】I2C通信のイメージを説明する図である。
【
図12】実施の形態1で使用するエアロゾル生成装置に用意されている動作モードと動作モード間の遷移の条件を説明する図である。
【
図13】実施の形態1における動作モード別の通信の内容を説明する図表である。
【
図14】充電モードM1中の通信を説明する図である。
【
図15】実施の形態2における動作モード別の通信の内容を説明する図表である。
【
図16】実施の形態3における動作モード別の通信の内容を説明する図表である。
【
図17】シリアル通信の一形態であるSPI通信の接続形態を説明する図である。
【
図18】電子たばこに対応するエアロゾル生成装置の外観構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。各図面には、同一の部分に同一の符号を付して示す。
【0010】
<実施の形態1>
<エアロゾル生成装置の外観構成例>
まず、実施の形態1で使用するエアロゾル生成装置1の外観構成例を説明する。実施の形態1で使用するエアロゾル生成装置1は、加熱式たばこの一形態である。
図1Aは、エアロゾル生成装置1の正面側を斜め上方から観察する図である。
図1Bは、エアロゾル生成装置1の正面側を斜め下方から観察する図である。
図1Cは、シャッタ30を取り外したエアロゾル生成装置1の上面を観察する図である。
図1Dは、外部パネル10を取り外した本体ハウジング20を正面から観察する図である。
【0011】
実施の形態1で使用するエアロゾル生成装置1は、ユーザが片手で保持可能なサイズを有している。
エアロゾル生成装置1は、本体ハウジング20と、本体ハウジング20の正面に装着される外部パネル10と、本体ハウジング20の上面に配置され、上面に沿ってスライド操作が可能なシャッタ30を有している。
外部パネル10は、本体ハウジング20に対して着脱が可能な部材である。実施の形態1における外部パネル10の着脱はユーザが行う。
【0012】
外部パネル10には、情報窓10Aが設けられている。情報窓10Aは、本体ハウジング20側に設けられる発光素子と対面する位置に設けられる。実施の形態1の場合、発光素子にはLED(=Light Emitting Diode)302(
図2B参照)が用いられる。
実施の形態1における情報窓10Aは、光を透過する素材で構成される。もっとも、情報窓10Aは表面から裏面まで貫通する穴でもよい。なお、発光素子の点灯や点滅は、エアロゾル生成装置1の状態を表現する。発光素子の点灯や点滅は、後述するMCU101によって制御されてもよい。
外部パネル10は、装飾としての役割の他、本体ハウジング20から放出される熱を緩衝する役割も有する。
【0013】
外部パネル10は、情報窓10Aよりも下方の位置をユーザが指先で押すことで変形する。外部パネル10を指先で押して凹ませると、本体ハウジング20に設けられている押しボタン23を押すことができる。
【0014】
本体ハウジング20の底面側には、タイプCのUSB(=Universal Serial Bus)コネクタ21が設けられている。なお、USBコネクタ21の形状や種類は一例である。換言すれば、USBコネクタ21をタイプC以外のUSBとしてもよい。実施の形態1の場合、USBコネクタ21は、専ら、本体ハウジング20に内蔵されるバッテリ50(
図2A参照)の充電に使用される。
また、本体ハウジング20の上面部には、紙筒の内にエアロゾル源であるスティックが挿入される挿入孔22が設けられている。スティックは、紙筒で巻かれた略円柱状の外観を有している。挿入孔22は、シャッタ30を開くと露出し、シャッタ30を閉じると隠蔽される。
実施の形態1の場合、挿入孔22の開口は略円形である。開口の直径は、略円柱状のスティックの挿入が可能な寸法である。換言すると、スティックの直径は、挿入孔22に挿入が可能な寸法である。
【0015】
シャッタ30の内側には、磁石が取り付けられている。シャッタ30の開閉は、本体ハウジング20側に設けられたホールIC401(
図2B参照)により検知される。
ホールIC401は、磁気センサとも呼ばれ、ホール素子とオペアンプ等で構成される。ホール素子は、磁石の磁界の強度に応じた電圧を出力する素子である。
本体ハウジング20は、内部パネル20Aと外部ケース20Bとで構成される。実施の形態1の場合、内部パネル20Aは、外部ケース20Bに対してビス留めされている。
【0016】
内部パネル20Aの略中央には押しボタン23が配置される。前述したように、押しボタン23は、外部パネル10の変形により操作される。押しボタン23の操作を通じ、押しボタン23の背後に位置する外部ケース20B側のタクタイルスイッチ301(
図2B参照)が操作される。
押しボタン23は、例えば装置本体の電源のオンとオフ、ヒータの加熱、ブルートゥースのペアリング等に使用される。なお、外部パネル10が取り外された状態で押しボタン23を長押しすると(例えば5秒以上押すと)、リセット機能が作動する。なお、実施の形態1の場合、ブルートゥースとして、BLE(=Bluetooth Low Energy)を使用する。
なお、内部パネル20Aの略中央からタクタイルスイッチ301が露出することで、押しボタン23を省略してもよい。この場合において、外部パネル10の変形は、タクタイルスイッチ301へ直接伝わる。
【0017】
内部パネル20Aには、外部パネル10の情報窓10Aに対応する位置に、光を透過する透光部品24が露出している。透光部品24は、LED302の表面を覆う位置に配置される。
内部パネル20Aの上部と下部には、外部パネル10の取り付けに使用する磁石25が設けられている。磁石25は、外部パネル10側の磁石と対向する位置に設けられる。これらの磁石により、外部パネル10は、内部パネル20Aに着脱可能に装着される。
実施の形態1の場合、磁石25は、外部ケース20B内のシャーシ500(
図2A参照)に固定されており、内部パネル20Aの開口から露出される。実施の形態1に代えて、磁石25は内部パネル20Aに固定されてもよい。
【0018】
<エアロゾル生成装置の内部構成例>
図2Aは、内部パネル20A(
図1D参照)を取り外すことで出現する外部ケース20B内の構成例を説明する図である。
図2Bは、外部ケース20Bに内蔵される回路ユニット1000の外観例を説明する図である。実施の形態1では、外部ケース20Bから、バッテリ50と、シャーシ500と、ヒーティングユニット40のヒータを取り除いた部分を回路ユニット1000という。
【0019】
実施の形態1における外部ケース20B内には、ヒーティングユニット40と、バッテリ50と、MCU(=Micro Control Unit)基板100と、USBコネクタ基板200と、LED及びブルートゥース(登録商標)基板300と、ホールIC基板400と、バイブレータ60、これらの部材が取り付けられるシャーシ500が設けられている。すなわち、外部ケース20B内には、別体の4つの基板が設けられている。4つの基板は、互いに離間している。
【0020】
ヒーティングユニット40は、挿入孔22(
図1C参照)に挿入されたタバコスティックを加熱するユニットである。挿入孔22は、円筒型の容器22Aの内壁で囲まれた空間として規定される。
実施の形態1で使用する容器22Aは底を有している。もっとも、底を有しない容器22Aを用いてもよい。
実施の形態1で使用する容器22Aの場合、その側壁に平坦部を用意する。換言すると、容器22Aの軸線に対して直交する平面で容器22Aを破断した場合の断面に平坦部が設けられる。
【0021】
平坦部は、挿入孔22(
図1C参照)の開口に挿入されたタバコスティックの側面を圧縮変形し、加熱効率を向上させる。なお、断面の形状は、略円でも、略楕円でも、略多角形でもよい。また、断面の形状は、開口側から底面に至るまで全て同じでもよいが、開口側から底面に至るまでの間に変化してもよい。
【0022】
容器22Aは、熱伝導率の高い金属で構成されることが好ましい。実施の形態1の場合、容器22Aは、例えばステンレス鋼で形成される。
容器22Aの外周には、外周面を覆うフィルム状のヒータが配置される。ヒータは、バッテリ50から供給される電力を消費することで発熱する。ヒータが発熱すると、スティックが外周から加熱され、エアロゾルが生成される。
【0023】
ヒーティングユニット40には、USBコネクタ基板200に設けられたヒータコネクタ206A及び206B(
図7A参照)に接続され、電力の供給を受ける。ヒーティングユニット40には、パフ(すなわち吸気)の検知に使用するサーミスタ41やヒータの温度の測定に使用するサーミスタ42も設けられている。サーミスタ41とサーミスタ42の抵抗値は、ヒータの発熱に伴う温度の上昇やパフに伴う温度の低下により大きく変化する。
サーミスタ41には、温度の上昇に伴い抵抗値が増加するPTC(=Positive Temperature Coefficient)サーミスタを用いてもよいし、温度の上昇に伴い抵抗値が減少するNTC(=Negative Temperature Coefficient)サーミスタを用いてもよい。同様に、サーミスタ42には、PTCサーミスタを用いてもよいし、NTCサーミスタを用いてもよい。
サーミスタ41やサーミスタ42の抵抗値の変化は、電圧の変化としてMCU101(
図3A参照)により検知される。
この他、MCU101は、別体のサーミスタを通じ、外部ケース20Bの温度を測定する。
【0024】
バッテリ50は、外部ケース20Bに内蔵されている回路ユニットの動作に必要な電力を供給する電源である。実施の形態1では、バッテリ50として、繰り返し充電が可能なリチウムイオン二次電池等を使用する。バッテリ50の電力は、マイナス電極51とプラス電極52に接続された電源ラインを通じて各部に供給される。
バッテリ50の外周には、バッテリ50の温度(以下「バッテリ温度」という)の測定に使用するサーミスタ53が設けられている。サーミスタ53の抵抗値の変化は、電圧の変化としてUSBコネクタ基板200の残量計IC201(
図7B参照)により検知される。サーミスタ53には、PTCサーミスタを用いてもよいし、NTCサーミスタを用いてもよい。
【0025】
<MCU基板100の構成>
図3Aは、実施の形態1で使用するMCU基板100の表面側の構成例を説明する図である。
図3Bは、実施の形態1で使用するMCU基板100の裏面側の構成例を説明する図である。
図3A及び
図3Bにおける表面と裏面は、実施の形態1における説明でのみ使用する。
MCU基板100は、両面実装基板である。
【0026】
MCU基板100には、装置全体の動作を制御するMCU101と、装置の利用に関する情報等を記録するEEPROM102と、電力の供給経路を切り替える充電IC103が実装される。
MCU101は、いわゆるコントローラである。MCU101の動作は、ファームウェアやファームウェア上で動作するプログラムの実行を通じて規定される。
実施の形態1におけるMCU101は、他のICとの通信に、シリアル通信方式であるI2C通信やUART通信を使用する。実施の形態1の場合、I2C通信用の通信ラインを2系統用意する。
【0027】
第1系統は、MCU101が、自身と同じ基板(すなわちMCU基板100)に実装されているEEPROM102及び充電IC103とのI2C通信に使用する通信ラインである。
第2系統は、MCU101が、MCU基板100に隣接する別の基板(すなわちUSBコネクタ基板200)に実装されている残量計IC201とのI2C通信に使用する通信ラインである。
第1系統と第2系統は、電気的な接点を有していない。このため、第1系統の通信と第2系統の通信は互いに独立である。MCU101は、MCU基板100から見て、USBコネクタ基板200よりも遠くに位置するLED及びブルートゥース基板300に実装されているブルートゥースIC303(
図9参照)との通信にUART通信を使用する。
【0028】
充電IC103には、バッテリ50からバッテリ電圧V
BATの給電を受けるBAT端子と、外部電源からBUS電圧V
USBの供給を受けるVBUS端子が設けられている。
実施の形態1におけるエアロゾル生成装置1の場合、バッテリ電圧V
BATの供給に用いる電源ラインは2系統に分岐される。充電IC103は、一方の電源ラインに接続される。他方の電源ラインは、残量計IC201とヒータに印加する電圧を生成する昇圧DC/DC回路202(
図7B参照)とに接続される。この他、バッテリ電圧V
BATは、バッテリ50の保護IC203(
図7B参照)にも接続される。
【0029】
MCU基板100には、外部電源と充電IC103を接続する電源ラインをオン又はオフするロードスイッチ104が実装される。外部電源は、USBコネクタ21を通じて接続される外部デバイスである。ここでの外部デバイスには、例えばパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末、コンセントがある。
【0030】
MCU基板100には、充電IC103から出力される電圧Vccから3.3Vのシステム電源Vcc33_0を生成する昇降圧DC/DC回路105が実装される。昇降圧DC/DC回路105は、充電IC103から出力される電圧Vccを昇圧してシステム電源Vcc33_0を生成してもよいし、充電IC103から出力される電圧Vccを降圧してシステム電源Vcc33_0を生成してもよいし、充電IC103から出力される電圧Vccをそのまま出力してシステム電源Vcc33_0を生成してもよい。
昇降圧DC/DC回路105は、バッテリ電圧VBATが3.3Vより低い場合には昇圧し、バッテリ電圧VBATが3.3Vより高い場合には降圧し、バッテリ電圧VBATが3.3Vに等しい場合にはそのまま出力する。
ここでのシステム電源Vcc33_0は、MCU101が動作していない状態でも供給が継続される原始的な電源である。
【0031】
システム電源Vcc33_0は、電源ラインを通じ、電源スイッチドライバ108と、システム停止用のロードスイッチ106と、ヒータが過加熱状態か否かを表す値をラッチ(保存)するフリップフロップ107に供給される。換言すると、これらの回路素子には、システムの停止中も動作する。
システム停止用のロードスイッチ106がオフの場合、システム電源Vcc33_0が供給される回路素子のみが動作する状態になる。結果的に、MCU101を含むほとんどの回路素子の動作が停止する。
【0032】
MCU基板100には、電源スイッチドライバ108が実装される。電源スイッチドライバIC108は、ロードスイッチ106のオンとオフを制御する回路である。
電源スイッチドライバ108は、外部パネル10が取り外された状態で押しボタン23(
図1D参照)の押下を検知すると、ロードスイッチ106をオフに制御する。
外部パネル10の取り外しは、外部パネル10の本体ハウジング20への着脱の検知に使用するホールIC304(
図9参照)とホールIC304の出力電位を入力とするシングル・シュミットトリガ・インバータ305(
図9参照)により検知される。
【0033】
電源スイッチドライバ108によるロードスイッチ106の制御に、MCU101は関与しない。すなわち、ロードスイッチ106の制御は、MCU101とは独立に実行される。
本実施の形態では、オン状態のロードスイッチ106から各部に提供される3.3Vのシステム電源をVcc33と表記し、システムの停止中も供給が継続されるシステム電源Vcc33_0と区別する。
【0034】
MCU基板100には、シャッタ30が開状態の場合に、前述した3つのサーミスタに対してシステム電源VCC33_SLPを供給するロードスイッチ109が実装される。
従って、シャッタ30が閉状態の場合、3つのサーミスタにはシステム電源VCC33_SLPが供給されない。なお、ロードスイッチ109には、システム停止用のロードスイッチ106から3.3Vのシステム電源Vcc33が供給される。
MCU基板100には、外部ケース20Bの温度が異常か否かを示す値をラッチするフリップフロップ110が実装される。フリップフロップ110には、システム停止用のロードスイッチ106からシステム電源Vcc33が供給される。
【0035】
MCU基板100には、ヒータ抵抗値(ヒータ温度)の測定に用いるオペアンプ111が実装される。
MCU基板100には、バイブレータ60用のコネクタ112が実装される。
MCU基板100には、ヒータ温度を測定するサーミスタ42用のコネクタ113A及び113Bが実装される。コネクタ113Aは正極用であり、コネクタ113Bは負極用である。なお、コネクタ114A及び114Bへサーミスタ41を接続する配線は、
図3Bにおいて省略されている点に留意されたい。
MCU基板100には、パフ(すなわち吸気)の検知に使用するサーミスタ41用のコネクタ114A及び114Bが実装される。コネクタ114Aは正極用であり、コネクタ114Bは負極用である。
【0036】
MCU基板100には、外部ケース20Bの温度の検知に使用するサーミスタ用のコネクタ115A及び115Bが実装される。コネクタ115Aは正極用であり、コネクタ115Bは負極用である。
MCU基板100は、MCU基板100以外の基板に実装された回路素子との通信に用いる配線パターンが形成されたフレキシブル基板600を使用する。フレキシブル基板600には電源パターンも含まれる。
【0037】
図4は、電源ライン上に現れる回路素子と各回路素子間に現れる電圧を説明する図である。
実施の形態1におけるエアロゾル生成装置1の場合、バッテリ50の電源ラインは2系統に分岐されている。2系統のうち一方の系統は、充電IC103のBAT端子に接続され、他方の系統は、残量計IC201のVBAT端子と昇圧DC/DC回路202のVIN端子に接続される。電源ラインを2系統に分岐することで、ヒータに供給される大電流が充電IC103を通過せずに済む。このため、充電IC103が肥大化せずに済む。
【0038】
残量計IC201は、システム電源Vcc33が供給されることで動作し、BAT端子に供給されるバッテリ電圧VBAT等を監視する。
昇圧DC/DC回路202は、バッテリ電圧VBATを昇圧してヒータに印加する昇圧電圧Vboostを生成する。もっとも、ヒータへの電力の供給は、昇圧DC/DC回路202の出力端子へ接続される不図示のMOS型FETのオン制御により実現される。
因みに、残量計IC201と昇圧DC/DC回路202は、USBコネクタ基板200に実装されている。
【0039】
充電IC103は、バッテリ50から供給を受けたバッテリ電圧VBATや外部電源から供給を受けたBUS電圧VUSBから電圧Vccを生成し、昇降圧DC/DC回路105に供給する。
昇降圧DC/DC回路105は、電圧Vccから3.3Vのシステム電源Vcc33_0を生成し、ロードスイッチ106等に供給する。システム電源Vcc33_0は、システムの停止中(MCU101の停止中)も供給が継続される。
【0040】
ロードスイッチ106は、MCU101(
図3A参照)等を動作させる場合に限り、3.3Vのシステム電源V
cc33を、MCU101やロードスイッチ109等に供給する。このシステム電源V
cc33は、残量計IC201にも供給される。
ロードスイッチ109は、3つのサーミスタによる温度の測定を実行する場合に限り、3.3Vのシステム電源V
CC33_SLPを電源ラインに出力する。ここでいう3つのサーミスタとは、パフの検知に使用するサーミスタ41と、ヒータの温度の測定に使用するサーミスタ42と、外部ケース20Bの温度の測定に使用するサーミスタと、を指している。
なお、充電IC103は、バッテリ電圧V
BATから生成された5Vの電源をV
cc5としてLED302(
図2B参照)に供給する。LED302には、BUS電圧V
USBが供給されてもよい。
【0041】
図5は、実施の形態1で使用する充電IC103の内部構成例を説明する図である。
図5に示す充電IC103には、I2Cインタフェース103Aと、ロジック回路103Bと、ゲートドライバ103Cと、低ドロップアウト・レギュレータ(以下「LDO」という)103Dと、4つのMOS型FETQ1~Q4が設けられている。
I2Cインタフェース103Aは、同じ基板上のMCU101とのI2C通信に使用される。
【0042】
充電IC103のBAT端子には、電源ラインを通じ、バッテリ50が接続される。このため、充電IC103のBAT端子には、充電時を除きバッテリ電圧V
BATが供給される。
充電IC103のVBUS端子には、ロードスイッチ104(
図4参照)を通じてUSBコネクタ21が接続されている。ロードスイッチ104は、外部電源であるBUS電圧V
USBの受電が検知された場合に限りオン状態に制御され、BUS電圧V
USBの受電が検知されない場合はオフ状態に制御される。ロードスイッチ104のオン状態とオフ状態の切り替えは、MCU101が行ってもよい。
【0043】
充電IC103は、5種類の給電モードに対応する。
5種類の給電モードは、充電モード、BUS電圧VUSBによる給電モード、BUS電圧VUSBとバッテリ電圧VBATの両方による給電モード、バッテリ電圧VBATによる給電モード、バッテリ電圧VBATのOTG(=On-The-Go)機能による給電モードである。
【0044】
図6Aは、充電モードで動作する充電IC103の電力の供給経路を説明する図である。
充電モードは、USBコネクタ21(
図1B参照)にUSBケーブルが接続された状態で、MCU101からCE端子にローレベル信号が印加された場合に実行される。
充電モードの場合、FETQ1及びQ4がオンに制御され、FETQ3はオフに制御され、FETQ2はPWM(=Pulse Width Modulation)制御される。このようにFETQ1~Q4を制御することで、充電IC103は、降圧レギュレータ(コンバータ)として動作する。
VBUS端子に印加されたBUS電圧V
USBは、およそ5Vの電源である。
【0045】
FETQ2のオン又はオフは、ゲートドライバ103Cにより制御される。ゲートドライバ103Cのスイッチングは、ロジック回路103Bが不図示の端子や配線から取得する充電電流や充電電圧に基づいて実行される。FETQ2のスイッチングにより、BUS電圧V
USBは、バッテリ50の充電に適した電圧へ降圧される。
充電IC103のSW端子からインダクタンスを経て出力される電圧V
ccは、SYS端子に再入力された後、BAT端子からバッテリ50(
図2A参照)に出力(充電)される。
【0046】
図6Bは、BUS電圧V
USBによる給電モードで動作する充電IC103の電源の供給経路を説明する図である。
この給電モードは、USBコネクタ21(
図1B参照)にUSBケーブルが接続され、かつ、バッテリ50に異常が生じた状態で、CE端子に対し、MCU101からハイレベル信号が印加された場合に実行される。ここでいうバッテリ50の異常とは、過放電状態や深放電状態などにあることでバッテリ50の放電が禁止される状態を指す。
CE端子にハイレベル信号が印加されると、FETQ2のPWM制御は停止される。
【0047】
この給電モードの場合、FETQ1及びQ2がオンに制御され、FETQ3及びQ4がオフに制御される。
FETQ1及びQ2がオンに制御され、FETQ3がオフに制御されるので、SW端子に現れるシステム電源Vccは、BUS電圧VUSBと等しくなる。
FETQ4がオフされるので、バッテリ50が充電IC103から切り離される。
【0048】
図6Cは、USB電圧V
USBとバッテリ電圧V
BATの両方による給電モードで動作する充電IC103の電力の供給経路を説明する図である。
この給電モードは、USBコネクタ21(
図1B参照)にUSBケーブルが接続され、かつ、バッテリ50に異常が生じていない状態で、MCU101からCE端子にハイレベル信号が印加された場合に実行される。
この給電モードの場合、FETQ1及びQ4がオンに制御され、FETQ3がオフに制御され、FETQ2がPWM制御される。
【0049】
この給電モードにおけるPWM制御は、SYS端子の電圧がバッテリ電圧V
BATと同じになるように実行される。このため、昇降圧DC/DC回路105(
図4参照)には、BUS電圧V
USBに由来の電力とバッテリ50に由来する電力が合成された状態で供給される。
この給電モードの場合、SYS端子の電圧とバッテリ電圧V
BATが同じなので、バッテリ50の放電も継続される。
【0050】
図6Dは、バッテリ電圧V
BATによる給電モードで動作する充電IC103の電力の供給経路を説明する図である。
この給電モードは、USBコネクタ21(
図1B参照)にUSBケーブルが接続されていない状態で、MCU101からCE端子にハイレベル信号が印加された場合に実行される。
この給電モードの場合、FETQ4がオンに制御され、FETQ1、Q2及びQ3がオフに制御される。
【0051】
この給電モードの場合、SYS端子から出力される電圧Vccは、バッテリ電圧VBATの電圧値と同じになる。従って、バッテリ電圧VBATの電圧値が満充電時よりも低下すると、電圧Vccも同じように低下する。
この給電モードの場合、SYS端子の電圧Vccは変動する。
なお、SW端子とVBUS端子の線路は、FETQ1の寄生ダイオードでブロックされる。このため、充電IC103の逆潮流(OTG機能)による5Vの電圧は生成されない。
【0052】
図6Eは、バッテリ電圧V
BATのOTG機能による給電モードで動作する充電IC103の電力の供給経路を説明する図である。
この給電モードは、I2Cインタフェース103AがI2C通信によってMCU101からOTG機能を使用するように指示された状態で、MCU101からCE端子にハイレベル信号が印加された場合に実行される。
この給電モードの場合、FETQ1とQ4がオンに制御され、FETQ2がオフに制御され、FETQ3がPWM制御される。このようにFETQ1~Q4を制御することで、充電IC103は昇圧レギュレータ(コンバータ)として動作する。
【0053】
この給電モードの場合も、SYS端子から出力される電圧V
ccは、バッテリ電圧V
BATの電圧値と同じになる。従って、バッテリ電圧V
BATの電圧値が満充電時よりも低下すると、電圧V
ccも同じように低下する。
この給電モードの場合、FETQ3がオン制御されている間、インダクタンス経由でGND端子に電流が流れる。この後、FETQ3がオフ制御されると、インダクタンスに逆起電圧が発生する。この逆起電力により、VBUS端子には、電圧V
ccを5Vまで昇圧した電圧が出現する。5Vの電圧が出力されることで、LED302(
図2B参照)の利用が可能になる。なお、LED302が発光するのは、MCU101の内部でトランジスタが閉じられることが必要である。換言すれば、LED302は、MCU101の内部に設けられたトランジスタを介してグランドへ接続される。
【0054】
以上、各動作モードにおいて、充電IC103のCE端子が負論理動作である場合について説明したが、CE端子が正論理動作する充電IC103を代わりに用いてもよい。
この場合、例えば充電IC103を充電モードで動作させるためには、MCU101からCE端子にハイレベル信号が印加されればよい。
【0055】
<USBコネクタ基板の構成>
図7Aは、実施の形態1で使用するUSBコネクタ基板200の表面側の構成例を説明する図である。
図7Bは、実施の形態1で使用するUSBコネクタ基板200の裏面側の構成例を説明する図である。
図7A及び
図7Bにおける表面と裏面は、実施の形態1における説明でのみ使用する。
USBコネクタ基板200は、他の基板に比して高い電圧を扱う基板である。
【0056】
USBコネクタ基板200も、両面実装基板である。
USBコネクタ基板200には、USBコネクタ21が実装されている。本実施の形態におけるUSBコネクタ21は、USBケーブル経由で外部電源から電力の供給を受けるために使用される。
この他、USBコネクタ基板200には、バッテリ50(
図2A参照)の情報を収集する残量計IC201と、昇圧DC/DC回路202が実装される。
【0057】
残量計IC201は、VBAT端子を有し、このVBAT端子にバッテリ50の電源ラインが接続されている。ただし、残量計IC201は、ロードスイッチ106(
図4参照)から3.3Vのシステム電源V
cc33の供給を受けて動作し、VBAT端子への入力などに基づきバッテリ50の残容量等の情報を取得する。
図8は、残量計IC201の機能を説明する図である。
図8には、残量計IC201の代表的な構成要素として、デジタル演算部201Aと、レジスタ201Bと、I2Cインタフェース201Cを表している。
図8においては不図示ではあるが、残量計IC201は、VBAT端子等のバッテリ50の情報が入力される端子を有している。
【0058】
デジタル演算部201Aは、バッテリ温度T
BAT(℃)と、バッテリ電圧V
BAT(V)と、バッテリ電流I
BAT(A)とに基づいて残容量(Ah)を計算し、レジスタ201Bに格納する。デジタル演算部201Aは、現在時刻における満充電容量(Ah)も計算する。なお、バッテリ温度T
BAT(℃)は、サーミスタ53(
図2A参照)により測定される。
【0059】
デジタル演算部201Aには、現在時刻における満充電状態を100%、完全放電状態を0%とする場合の充電状態SOC(=State Of Charge)を計算する機能が設けられている。計算されたSOCもレジスタ201Bに格納される。
デジタル演算部201Aには、バッテリ50の健全度や劣化状態の指標であるSOH(=State of Health)を計算する機能も設けられている。計算されたSOHもレジスタ201Bに格納される。なお、SOHは、新品時の満充電容量に対する現在時刻の満充電容量の比率として表されてもよい。新品時のSOHは、100%となる。満充電容量に代えて、新品時のバッテリ50の内部抵抗に対する現在時刻のバッテリ50の内部抵抗の比率を、SOHに用いてもよい。
I2Cインタフェース201Cは、隣接するMCU基板100に実装されているMCU101とのシリアル通信に使用される。
【0060】
図7A及び
図7Bの説明に戻る。
この他、USBコネクタ基板200には、バッテリ50の保護IC203が実装される。保護IC203は、バッテリ50の過充電や過放電、充電時や放電時の過電流を監視し、これらを検知したらバッテリ50の保護を図る。
USBコネクタ基板200には、バッテリ50から電力の取り出しに使用するマイナス電極51及びプラス電極52(
図2B参照)にそれぞれ接続されるコネクタ204A及び204Bが実装される。コネクタ204Aは正極用であり、コネクタ204Bは負極用である。
USBコネクタ基板200には、バッテリ温度の測定に使用するサーミスタ53用のコネクタ205も実装される。
【0061】
また、USBコネクタ基板200には、ヒータコネクタ206A及び206Bが実装される。ヒータコネクタ206Aは正極用であり、ヒータコネクタ206Bは負極用である。
この他、USBコネクタ基板200には、過電圧保護ICも実装される。過電圧保護ICは、USBコネクタ21(
図1B参照)とロードスイッチ104の間に位置し、USBコネクタ21から供給される電力の監視に用いられる。過電圧保護ICは、過電流及び/又は過電圧が検知された場合、USBコネクタ21とロードスイッチ104の間の電気的な接続を遮断する。
【0062】
<LED及びブルートゥース基板とホールIC基板の構成>
図9は、実施の形態1で使用するLED及びブルートゥース基板300とホールIC基板400の構成例を説明する図である。
LED及びブルートゥース基板300には、タクタイルスイッチ301とLED302が実装されている。タクタイルスイッチ301は、いわゆる電源ボタンとして用いられる。なお、外部パネル10が取り外された状態での長押し操作の場合、タクタイルスイッチ301は、MCU101のリセットボタンとしても機能する。
実施の形態1におけるLED302の数は8個である。
図9の場合、LED302は、LED及びブルートゥース基板300上に一列に配置されている。なお、LED302の数やLED及びブルートゥース基板300上における配置は任意に変更可能である。
【0063】
LED302には、充電IC103(
図4参照)又はUSBコネクタ21から5Vの電圧V
cc5が印加される。8個のLED302の発光の組み合わせにより、ユーザに対して様々な情報が通知される。例えばバッテリ50の残容量が表示される。また例えばリセットが実行される旨が通知される。リセットは、外部パネル10が本体ハウジング20から取り外された状態で押しボタン23(すなわちタクタイルスイッチ301)が長押しされた場合に実行される。
LED302の発光は、MCU101(
図3A参照)によりPWM制御される。
5Vの電圧V
cc5が印加されるLED及びブルートゥース基板300を、前述したMCU基板100やUSBコネクタ基板200とは別に設けるので、配線や熱が1つの基板に集中せずに済む。なお、LED302の発光をより高度に制御するためにドライバを用いてもよい。
【0064】
この他、LED及びブルートゥース基板300には、ブルートゥースIC303が実装される。ブルートゥースIC303は、ペアリングされた外部機器との通信を実行する。ペアリングは、シャッタ30が閉じられた状態でタクタイルスイッチ301が押されることを条件に実行される。ブルートゥースIC303には、3.3Vのシステム電源Vcc33が供給される。
ブルートゥースIC303と、MCU101との通信には、UART通信が使用される。
【0065】
LED及びブルートゥース基板300には、外部パネル10の本体ハウジング20への着脱の検知に使用するホールIC304と、ヒステリシス特性によりホールIC304の出力を安定化するシングル・シュミットトリガ・インバータ305が実装されている。ホールIC304とシングル・シュミットトリガ・インバータ305にも、3.3Vのシステム電源Vcc33が供給される。シングル・シュミットトリガ・インバータ305は省略されてもよい。
ホールIC基板400には、シャッタ30の開閉を検知するホールIC401が実装されている。ホールIC401にも、3.3Vのシステム電源をVcc33が供給される。ホールIC基板400も、フレキシブル基板600を通じて、MCU101と接続される。
【0066】
<通信プロトコル>
図10は、回路ユニット1000(
図2B参照)で採用する通信プロトコルの一例を説明する図である。具体的には、
図10は、MCU101が他のICとの通信に使用する通信プロトコルを例示する。
実施の形態1におけるMCU101は、複数の通信プロトコルを使用して他のICと通信する。具体的には、I2C通信とUART通信を使用する。
実施の形態1の場合、I2C通信に対応する通信ラインは2系統であり、UART通信に対応する通信ラインは1系統である。
【0067】
実施の形態1の場合、I2C通信に対応する2系統の通信ラインは、MCU101と同じ基板上のICとの通信に用いる第1通信ラインと、MCU101とは異なる基板上のICとの通信に用いる第2通信ラインである。第1通信ラインと第2通信ラインの間には電気的接点はない。すなわち、第1通信ライン上の通信と第2通信ライン上の通信は、それぞれ独立である。
なお、UART通信に対応する1系統の通信ラインは、第3通信ラインである。
図10では、第1通信ラインを「I2C1」と表記し、第2通信ラインを「I2C2」と表記する。
第1通信ラインは、MCU基板100に配線パターンとして実装される。実施の形態1では、MCU基板100を第1基板ともいう。
【0068】
図10の場合、MCU101には、第1通信ライン用の第1通信端子101Aと、第2通信ライン用の第2通信端子101Bが設けられる。
MCU101は、第1通信ラインを通じ、EEPROM102と充電IC103に接続される。
実施の形態1では、充電IC103を第1ICとも呼び、EEPROM102を第3ICとも呼ぶ。
図10の場合、充電IC103には、第1通信ライン用の第3通信端子103A1が設けられ、EEPROM102には、第1通信ライン用の第5通信端子102Aが設けられる。
【0069】
第2通信ラインは、MCU基板100とUSBコネクタ基板200を接続するフレキシブル基板600(
図7B参照)に含まれる。
実施の形態1の場合、MCU基板100の基板面とUSBコネクタ基板200の基板面は概略平行に設置される。この基板間の関係は、例えば
図2A、
図2B及び
図3Aからも確認される。換言すると、USBコネクタ基板200は、MCU基板100の隣に位置する。
【0070】
MCU基板100とUSBコネクタ基板200を接続するフレキシブル基板600の距離は、MCU基板100とLED及びブルートゥース基板300を接続するフレキシブル基板600の距離よりも短い。なお、MCU基板100とLED及びブルートゥース基板300を接続するフレキシブル基板600の距離は、MCU基板100とホールIC基板400を接続するフレキシブル基板600の距離よりも短い。この設置上の関係は、例えば
図9から確認される。
【0071】
実施の形態1では、USBコネクタ基板200を第2基板ともいう。
MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201に接続される。
実施の形態1では、残量計IC201を第2ICとも呼ぶ。
図10の場合、残量計IC201には、第2通信ライン用の第4通信端子201A1が設けられる。
実施の形態1では、LED及びブルートゥース基板300を第3基板ともいう。
【0072】
UART通信用の第3通信ラインは、MCU基板100とLED及びブルートゥース基板300を接続するフレキシブル基板600(
図7A参照)に含まれる。
MCU101は、第3通信ラインを通じ、ブルートゥースIC303に接続される。
実施の形態1では、ブルートゥースIC303を第4ICとも呼ぶ。
図10の場合、MCU101には、第3通信ライン用の第6通信端子101Cが設けられる。一方、ブルートゥースIC303には、第3通信ライン用の第7通信端子303Aが設けられる。
【0073】
I2C通信は、1対多の通信が可能である。すなわち、I2C通信はバス接続である。従って、I2C通信の場合、通信先はアドレスにより指定される。
図11は、I2C通信のイメージを説明する図である。
図11では、MCU101と残量計IC201との通信を例示する。すなわち、
図11は、第2通信ラインを用いた通信例を示している。
図11に示すように、I2C通信は、アドレスの送信、コマンドの送信、データの送信の順番に実行される。なお、
図11に示すI2C通信においては、コマンドの送信とデータの送信はマルチバイト形式であるが、これをシングルバイト形式としてもよい。
I2C通信に対応する第1通信ラインも第2通信ラインも、信号線の数は、接続されるICの数によらず、シリアル通信用のクロックラインSCLとシリアル通信用のデータラインSDAの2本である。なお、I2C通信の速度は、0.1~1Mbpsである。なお、クロックラインSCLは、同期のタイミングを与えるクロックパルスやACKの送受に用いられ、データラインSDAは前述したアドレス、コマンド、データの送受に用いられる。
【0074】
一方、UART通信は、1対1の接続であり、クロックを用いない非同期式の通信である。
単方向通信の場合、UART通信の信号線の数は1本であるが、双方向通信の場合、UART通信の信号線の数は2本である。
図10の例では、リセット線を含めた3本の信号線を使用している。
なお、UART通信の速度は、0.1~115kbpsである。すなわち、UART通信の速度は、I2C通信よりも低速である。
ただし、UART通信は、長距離通信が可能である。このため、実施の形態1では、フレキシブル基板600の距離が長くなるMCU101とLED及びブルートゥース基板300との通信にUART通信を使用している。
【0075】
<動作モード>
図12は、実施の形態1で使用するエアロゾル生成装置1に用意されている動作モードと動作モード間の遷移の条件を説明する図である。なお、以降の説明では、動作モード間の遷移を遷移モードとも呼ぶことがある。
実施の形態で使用するエアロゾル生成装置1は、9つの動作モードを有している。充電モードM1、スリープモードM2、エラーモードM3、パーマネントエラーモードM4、ブルートゥースペアリングモードM5、アクティブモードM6、初期化モードM7、ベイピングモードM8、ベイピング終了モードM9の9つである。
以下順番に、各動作モードについて説明する。
【0076】
・充電モードM1
充電モードM1は、BUS電圧V
USBを利用してバッテリ50を充電するモードである。
充電モードM1では、バッテリ50(
図2A参照)のバッテリ電圧V
BATが極端に低い場合、深放電や過放電の検知なども行われてもよい。
【0077】
・スリープモードM2
スリープモードM2は、シャッタ30(
図1A参照)の閉状態の検知と、残量計IC201によるバッテリ50の監視を除き、ほとんどの機能が使えない状態である。このため、スリープモードM2は、他のモードに比して消費電力が少なく済む。
ただし、一部のフリップフロップへのシステム電源V
cc33_0の供給は継続される。その結果、給電が継続されるフリップフロップの値が保持される。
スリープモードM2には、充電モードM1で、USBが取り外された場合又は充電が完了した場合に移行される。反対に、充電モードM1には、スリープモードM2でUSBが接続された場合に移行される。この他、スリープモードM2は、ブルートゥースペアリングモードM5、アクティブモードM6にも遷移可能である。なお、スリープモードM2以外のモードにおいてUSBが接続された場合にも、充電モードM1に移行してもよい。
【0078】
・エラーモードM3
エラーモードM3は、温度異常など復旧可能なエラーが生じた際に一時的に退避させるモードである。
エラーモードM3に移行すると、エラー通知を行い、一定時間が経過した後又はエラーを解除する所定の条件が満たされた後にスリープモードM2に復旧する。
因みに、エラーモードM3には、充電モードM1、アクティブモードM6、ベイピングの初期化モードM7、ベイピングモードM8からも移行する。
【0079】
・パーマネントエラーモードM4
パーマネントエラーモードM4は、深放電、電池寿命、短絡等の復旧不能なエラーが生じた場合に、他のモードへの遷移を禁止するモードである。
図12でも、パーマネントエラーモードM4から他のモードへの矢印はない。
【0080】
・ブルートゥースペアリングモードM5
ブルートゥースペアリングモードM5は、ブルートゥースによる外部機器とのペアリングを実行するモードである。ペアリングされた外部機器は、ホワイトリストに記録される。すなわち、ボンディングされる。
なお、ブルートゥースペアリングモードM5には、スリープモードM2において、シャッタ30を閉じたまま押しボタン23(
図1D参照)を操作することで移行する。
ブルートゥースペアリングモードM5においてボンディングが成功又は失敗すると、スリープモードM2に移行する。
【0081】
・アクティブモードM6
アクティブモードM6は、加熱を除くほとんどの機能が利用可能なモードである。
アクティブモードM6には、スリープモードM2でシャッタ30が開かれると移行する。反対に、アクティブモードM6において、シャッタ30が閉じられると又は一定時間が経過すると、スリープモードM2に移行する。
【0082】
・ベイピングの初期化モードM7
ベイピングの初期化モードM7は、スティックの加熱を開始するにあたり初期設定等を行うモードである。
初期化モードM7には、アクティブモードM6で押しボタン23を操作することで移行する。
なお、初期化中にエラーが発生した場合、初期化モードM7からエラーモードM3に移行する。
【0083】
・ベイピングモードM8
ベイピングモードM8は、タバコスティックの加熱を実行するモードである。ヒータへの通電は、発熱のためのものと、抵抗値の取得のためのものが交互に実行される。なお、ヒータの温度プロファイルは継時的に変化する。
ベイピングモードM8には、初期化モードM7で初期設定が完了することで移行する。なお、ベイピングモードM8中にエラーが発生すると、エラーモードM3に移行する。
【0084】
・ベイピング終了モードM9
ベイピング終了モードM9は、加熱の終了処理を実行するモードである。
ベイピング終了モードM9には、ベイピングモードM8において、時間又はパフ回数が上限に達したとき、シャッタ30が閉じられたとき、又は、USBが接続されたときに移行する。USBが接続されることによりベイピング終了モードM9に移行した場合、続いて充電モードM1に移行してもよい。
なお、ベイピング終了モードM9において、加熱の終了が検知されると、アクティブモードM6に移行する。
【0085】
<動作モード別の通信の内容>
図13は、実施の形態1における動作モード別の通信の内容を説明する図表である。
図13には、9つの動作モードと、スリープモードからの2つの遷移モードの計11個のモードについて通信の内容を説明している。
【0086】
図13では、前述した3つの通信ライン、すなわちI2C通信用の第1通信ライン及び第2通信ラインとUART通信用の第3通信ライン上の通信を表している。
第1通信ラインには、MCU101と、EEPROM102と、充電IC103が接続されている。
第2通信ラインには、MCU101と残量計IC201が接続されている。
第3通信ラインには、MCU101とブルートゥースIC303が接続されている。
【0087】
・充電モードM1
MCU101は、第1通信ラインを通じ、充電IC103から充電情報を受け取る。一方、MCU101は、第1通信ラインを通じ、充電IC103に対し、OTG機能をオフにするコマンドを送信する。すなわち、MCU101は、バッテリ電圧VBATから5Vの電圧を生成させる機能の停止を、充電IC103に指示する。これによりLED302にはBUS電圧VUSBが供給可能になる。
MCU101は、同じく第1通信ラインを通じ、EEPROM102に対してコマンドを送信する。例えばMCU101は、EEPROM102に対し、充電開始日時とその時の電池残量を記憶させるコマンドを送信する。また例えばMCU101は、EEPROM102に対し、充電終了日時とその時の電池残量を記憶させるコマンドを送信する。
【0088】
本実施の形態の場合、MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201から1秒周期でバッテリ情報を受け取る。なお、1秒周期は一例である。
図14は、充電モードM1中の通信を説明する図である。なお、
図14に示す処理動作の初期状態はスリープモードM2である。
スリープモードM2において、MCU101のPA9端子に入力する電圧がHレベルに変化すると、MCU101は、USBの接続を検知し、動作モードを充電モードM1に変更する。なお、PA9端子には、BUS電圧V
USBを分圧した電圧が与えられる。分圧回路の一端をグランドへ接続しておけば、USBが接続されていない場合には、PA9端子の電位はグランドの電位と等しくなる。
【0089】
充電モードM1が開始すると、MCU101は、第1通信ライン(すなわちI2Cの第1系統)を通じ、同じ基板上の充電IC103にOTGオフ指令を送信する。
次に、MCU101は、PC9端子に出力する電圧をHレベルに変化させ、ロードスイッチ104(
図4参照)をオンに制御する。ロードスイッチ104がオン状態になると、充電IC103に対するBUS電圧V
USBの給電が開始される。
なお、MCU101はPC9端子に出力する電圧をLレベル又は不定にすることで、ロードスイッチ104をオンに制御してもよい。この場合において、ロードスイッチ104のON端子には、BUS電圧V
USBを分圧した電圧が与えられる。つまり、PC9端子に出力する電圧をLレベル又は不定にすれば、ロードスイッチ104のON端子は、BUS電圧V
USBを分圧した電圧によりHレベルになる。
もっとも、BUS電圧V
USBの給電が開始しても、充電IC103によるバッテリ50の充電は開始されない。バッテリ50の充電は、MCU101による充電指令が充電IC103に通知されることで開始される。なお、この通知には、第1通信ラインは使用されない。
【0090】
なお、充電モードM1が開始すると、MCU101は、第2通信ライン(すなわちI2Cの第2系統)を通じ、残量計IC201との間で、1秒周期でI2Cコマンドを送受信する。
この第2通信ラインを用いるMCU101と残量計201の間の通信は充電モードM1の間継続される。すなわち、MCU101は、EEPROM102や充電IC103との通信に妨げられることなく、残量計IC201との通信に専念できる。
換言すると、MCU101は、残量計IC201との通信により、EEPROM102や充電IC103との通信が妨げられずに済む。
【0091】
ロードスイッチ104をオン状態に制御した後、MCU101は、第1通信ラインを通じ、EEPROM102に充電開始情報を書き込む。具体的には、充電開始日時やその時のバッテリ残量を記録させる。この時点では、まだ充電は開始していない。
この後、MCU101は、充電IC103に対する充電指令を送信する。この充電指令は、MCU101のPB3端子の電位をLレベルに変化させることで実行される。PB3端子に現れる電位の変化は、充電IC103のCE端子(
図5参照)に与えられる。
充電指令の受信により充電が開始されると、MCU101と充電IC103は一定時間周期(例えばx秒周期)でI2Cコマンドを送受する。
【0092】
やがて、充電の完了が充電IC103からMCU101に通知されると、MCU101は、EEPROM102に対して充電終了情報の書き込みを指示する。また、MCU101は、PB3端子の電位をHレベルに変化させることで、充電IC103に対し、充電停止指令を通知する。充電IC103に対する充電停止指令は、PB3端子の電位をHレベルに変化させることで実行される。
この後、PA9端子に入力する電圧がLレベルに変化すると、MCU101は、USBの取り外しを検知する。続いて、MCU101は、PC9端子に出力する電圧をLレベルに変化させ、ロードスイッチ104をオフ状態に制御する。ロードスイッチ104がオフ状態に制御されると、充電IC103に対するBUS電圧VUSBの給電が不能となる。
【0093】
なお、充電モードM1の間、MCU101は、EEPROM102と充電IC103のそれぞれと、個別に通信する。すなわち、MCU101とEEPROM102が通信するタイミングと、MCU101が充電IC103と通信するタイミンは重ならない。より詳述すると、MCU101とEEPROM102が通信するタイミングは、充電モードM1における初期(充電開始前)と末期(充電完了後)である。MCU101と充電IC103が通信するタイミングは、充電モードM1における中期(充電中)である。
また、MCU101とEEPROM102との通信、MCU101から充電IC103へのOTGオフ指令の通信、充電IC103からMCU101に対する充電完了の通信は、各イベントが発生した時点で実行される。換言すると、第1通信ライン上の通信は非周期的に実行される。
一方、第2通信ライン上の通信は、充電モードM1の期間中、周期的に実行される。
【0094】
図14に示すように、充電モードM1において、第1通信ライン上の通信のタイミングと第2通信ライン上の通信のタイミングは重なっている。
しかし、前述したように、第1通信ラインと第2通信ラインは、異なる通信ラインであるので、他の通信ライン上の通信を妨げることなく実行が可能である。
また、第2通信ラインは、MCU101が実装されているMCU基板100とは別のUSBコネクタ基板200を接続する通信ラインであるが、I2C通信であるのでUART通信に比して高速の通信が可能である。このため、1秒周期でバッテリ50の情報を収集することが可能になる。換言すると、第2通信ラインの通信頻度は、第1通信ラインの通信頻度よりも高い。
第2通信ラインに用いられるI2C通信は、複数の基板を跨ぐような長距離の通信には不向きであるというのが技術常識である。しかし、長距離の通信に向いたUART通信などを用いてしまうと、残量計IC201との通信頻度が低下し、MCU101がバッテリ50の最新の状態を取得しにくくなってしまう。そこで、残量計IC201が実装されるUSBコネクタ基板200を、MCU基板100の隣に位置させる。これにより、別の基板に実装された残量計IC201に対しても、I2C通信による高頻度な通信が可能となる。
【0095】
図13の説明に戻る。
これら第1通信ライン及び第2通信ラインを使用した通信と並列して、MCU101は、ブルートゥースIC303が実装されているLED及びブルートゥース基板300と第3通信ラインを通じて通信する。
ここでの第3通信ラインは、通信プロトコルに通信距離が長いUART通信を使用する。因みに、MCU101は、ブルートゥースIC303に対し、充電情報を送る。この充電情報は、ペアリングされた外部機器に送信することが可能になる。
【0096】
・スリープモードM2
MCU101は、EEPROM102、充電IC103、及びブルートゥースIC303のいずれとも通信を実行しない。
ただし、アクティブモードM6からスリープモードM2への移行期の場合、MCU101は、第1通信ラインを通じ、充電IC103に対し、OTG機能をオフにするコマンドを送信する。また、MCU101は、第3通信ラインを通じ、ブルートゥースIC303にスリープを指令する。アクティブモードM6からスリープモードM2への移行期は、2つの遷移モードのうち一方でもある。
【0097】
一方、スリープモードM2からアクティブモードM6への移行期の場合、MCU101は、第1通信ラインを通じ、充電IC103に対し、OTG機能をオンにするコマンドを送信する。また、MCU101は、第3通信ラインを通じ、ブルートゥースIC303に起動を指令する。
ここでの移行期は、第1ICとしての充電IC103とのみ通信する第1条件の一例である。スリープモードM2からアクティブモードM6への移行期は、2つの遷移モードのうち他方でもある。
【0098】
・エラーモードM3及びパーマネントエラーモードM4
MCU101は、第1通信ラインを通じ、EEPROM102にエラー情報を記憶させる。
また、MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201から1秒周期でバッテリ情報を受け取る。
また、MCU101は、第3通信ラインを通じ、ブルートゥースIC303にエラー情報を送る。
エラーモードM3及びパーマネントエラーモードM4は、第3ICとしてのEEPROM102と通信する第2条件の一例である。
【0099】
・ブルートゥースペアリングモードM5
MCU101は、第3通信ラインを通じ、ブルートゥースIC303からペアリングした端末の情報を受け取る。
この後、MCU101は、第1通信ラインを通じ、EEPROM102にペアリングした端末を記憶させる。
また、MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201から1秒周期でバッテリ情報を受け取る。
ここでのブルートゥースペアリングモードM5も、第3ICとしてのEEPROM102と通信する第2条件の一例である。
【0100】
・アクティブモードM6
MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201から1秒周期でバッテリ情報を受け取る。なお、アクティブモードM6のMCU101は、残量計IC201とのみ通信する。
【0101】
・ベイピングの初期化モードM7
MCU101は、第1通信ラインを通じ、EEPROM102に加熱開始時間を記憶させる。
また、MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201から1秒周期でバッテリ情報を受け取る。
ここでの初期化モードM7も、第3ICとしてのEEPROM102と通信する第2条件の一例である。
【0102】
・ベイピングモードM8
MCU101は、第1通信ラインを通じ、EEPROM102にパフタイミングを記憶させる。パフタイミングは、パフの検知に使用するサーミスタ41により検知される。
また、MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201から1秒周期でバッテリ情報を受け取る。
ここでのベイピングモードM8も、第3ICとしてのEEPROM102と通信する第2条件の一例である。
【0103】
・ベイピング終了モードM9
MCU101は、第1通信ラインを通じ、EEPROM102にベイピングモードの時間を記憶させる。なお、加熱終了時間を記憶してもよい。
また、MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201から1秒周期でバッテリ情報を受け取る。
また、MCU101は、第3通信ラインを通じ、ブルートゥースIC303に吸引情報を送る。
ここでのベイピング終了モードM9も、第3ICとしてのEEPROM102と通信する第2条件の一例である。
【0104】
・まとめ
実施の形態1で使用するエアロゾル生成装置1の回路ユニット1000は、MCU101と他のICとのI2C通信に2系統の通信ラインを設ける。これにより、MCU101が通信するICの数が増加しても、複数のICとの間で高頻度かつ低遅延の通信を実現できる。結果的に、MCU101による制御の精度の向上や高機能化が実現される。
【0105】
ここでの2系統の通信ラインには、MCU基板100上に実装される第1通信ラインと、同基板とUSBコネクタ基板200を接続する第2通信ラインがある。
I2C通信を通信対象である基板別に2系統設けるので、1つの基板上に通信ラインが集中せずに済み、配線パターンの複雑化や高密度化が抑制される。結果的に、エアロゾル生成装置1の製造コストの低減が実現される。
【0106】
また、MCU基板100に隣接するUSBコネクタ基板200との通信にはI2C通信を採用するので、MCU101と残量計IC201の高速通信を実現できる。換言すれば、MCU101はバッテリ50の状態を低遅延で取得できる。
一方、フレキシブル基板600による通信距離がUSBコネクタ基板200よりも長いLED及びブルートゥース基板300との通信にはUART通信を採用することで、通信距離が長いブルートゥースIC303とも確実な通信が実現される。
【0107】
また、MCU101は、第1通信ラインを共有する複数のICのそれぞれと異なるタイミングで通信するので、MCU101と各ICとの通信の精度も向上される。
なお、充電モードM1は、第1通信ラインを通じ、MCU101が、EEPROM102と充電IC103の両方と通信するモードである。
スリープモードM2は、第1通信ラインを通じ、MCU101が、EEPROM102と充電IC103の両方と通信しないモードである。ただし、MCU101は、第2通信ラインを通じ、残量計IC201とは通信する。
【0108】
スリープモードM2のうち、アクティブモードM6からの遷移期間やアクティブモードM6への遷移期間は、第1通信ラインを通じ、MCU101が、充電IC103のみと通信するモードである。
アクティブモードM6は、第1通信ラインを通じ、MCU101が、EEPROM102と充電IC103の両方と通信しないモードである。
残る動作モード、すなわちエラーモードM3、パーマネントエラーモードM4、ブルートゥースペアリングモードM5、初期化モードM7、ベイピングモードM8、ベイピング終了モードM9は、第1通信ラインを通じ、MCU101が、EEPROM102のみと通信するモードである。
【0109】
<実施の形態2>
実施の形態2で使用するエアロゾル生成装置1(
図1A参照)は、動作モード中の通信の一部が実施の形態1と相違する。
図15は、実施の形態2における動作モード別の通信の内容を説明する図表である。
実施の形態2で使用するエアロゾル生成装置1は、エラーモードM3とパーマネントエラーモードM4において、第2通信ラインを通じて残量計IC201と通信しない点で、実施の形態1と相違する。
【0110】
<実施の形態3>
実施の形態3で使用するエアロゾル生成装置1(
図1A参照)は、動作モード中の通信の一部が実施の形態1と相違する。
図16は、実施の形態3における動作モード別の通信の内容を説明する図表である。
実施の形態3で使用するエアロゾル生成装置1は、スリープモードM2を含む全ての動作において、第2通信ラインを通じて残量計IC201と通信する点で、実施の形態1と相違する。
【0111】
<他の実施の形態>
(1)以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的範囲は前述した実施の形態に記載の範囲に限定されない。前述した実施の形態に、種々の変更又は改良を加えたものも、本発明の技術的範囲に含まれることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0112】
(2)前述の実施の形態においては、第1通信ラインと第2通信ラインの通信プロトコルにI2C通信を用いているが、いずれか一方又は両方にSPI(=Serial Peripheral Interface)通信を使用してもよい。
図17は、シリアル通信の一形態であるSPI通信の接続形態を説明する図である。SPI通信の場合、信号線は、クロックラインと、マスタ出力ラインと、マスタ入力ラインと、スレーブ数分のスレーブ選択ラインが必要になる。例えばスレーブの数が1つの場合、信号線は4本になり、スレーブの数が3つの場合、信号線は6本になる。
SPI通信は、1~数Mbpsの速度で通信が可能であるが、遠距離の通信には向いていない。このため、SPI通信は、I2C通信の代替構成としての採用が可能である。
【0113】
(3)前述の実施の形態の場合、MCU101が同じ基板上で通信するICの数が2つであるが、1つのICとのみ通信してもよいし、3つ以上のICと通信してもよい。
また、MCU101がUSBコネクタ基板200の1つのICと通信しているが、USBコネクタ基板200上の複数のICと通信してもよい。LED及びブルートゥース基板300との通信についても同様である。
【0114】
(4)前述の実施の形態の場合、MCU101との通信にI2C通信を採用する他の基板がUSBコネクタ基板200のみであるが、MCU基板100との通信距離が短ければ複数の他の基板との通信にI2C通信を採用してもよい。
【0115】
(5)前述の実施の形態では、エアロゾル生成装置1として加熱式たばこを想定したが、前述した回路ユニット1000の構成は、電子たばこに応用してもよい。
図18は、電子たばこに対応するエアロゾル生成装置1Aの外観構成例を説明する図である。
エアロゾル生成装置1Aは、燃焼を伴わずに香味が付加されたエアロゾルを生成するための器具であり、長手方向Aに沿って延びる棒形状を有している。エアロゾル生成装置1Aは、長手方向Aに沿うように、電源ユニット710と、第1カートリッジ720と、第2カートリッジ730とで構成される。
【0116】
ここで、第1カートリッジ720は、電源ユニット710に対して着脱可能である。また、第2カートリッジ730は、第1カートリッジ720に対して着脱可能である。
換言すると、第1カートリッジ720及び第2カートリッジ730は、それぞれ交換が可能である。
電源ユニット710は、実施の形態1における外部ケース20B(
図1D参照)に対応し、バッテリに加え、MCUその他の回路が内蔵されている。換言すると、電源ユニット710には、回路ユニット1000に相当する回路が内蔵されている。因みに、電源ユニット710の側面には、ボタン714が設けられている。このボタン714は、押しボタン23(
図1D参照)に対応する。
【0117】
第1カートリッジ720は、エアロゾル源である液体を貯留するタンクと、毛細現象によりタンクから液体を引き込むウイックと、ウイックに保持される液体を加熱して蒸気化するコイルとを内蔵する。
第1カートリッジ720は、アトマイザとも呼ばれる。この他、第1カートリッジ720には、エアロゾルに香味を加える香味ユニットが内蔵される。
第2カートリッジ730には、吸口732が設けられている。
なお、
図18に示すエアロゾル生成装置1Aの外観は一例である。
【0118】
(6)前述の実施の形態においては、エアロゾル源を加熱する方式のエアロゾル生成装置について説明したが、超音波等を使用してエアロゾルを生成するネブライザーへの応用も可能である。この場合、ヒータに変えて超音波振動子が用いられる。この場合、MCUは、超音波振動子の振動を制御可能に構成される。
(7)前述の実施の形態においては、エアロゾル生成装置を例示したが、前述した回路ユニットの構成は、エアロゾルの生成機構を有しない携帯型の電子機器にも応用が可能である。特に複数のICを内蔵する携帯型の電子機器に応用が可能である。
【符号の説明】
【0119】
1、1A…エアロゾル生成装置、10…外部パネル、10A…情報窓、20…本体ハウジング、内部パネル20A、20B…外部ケース、22…挿入孔、22A…容器、24…透光部品、30…シャッタ、40…ヒーティングユニット、50…バッテリ、60…バイブレータ、100…MCU基板、101…MCU、102…EEPROM、103…充電IC、104、106、109…ロードスイッチ、200…USBコネクタ基板、201…残量計IC、300…LED及びブルートゥース基板、303…ブルートゥースIC、400…ホールIC基板、500…シャーシ、600…フレキシブル基板、710…電源ユニット、720…第1カートリッジ、730…第2カートリッジ、1000…回路ユニット