(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-15
(45)【発行日】2024-08-23
(54)【発明の名称】エアロゾル生成装置の電源ユニット
(51)【国際特許分類】
A24F 40/53 20200101AFI20240816BHJP
A24F 40/60 20200101ALI20240816BHJP
A24F 40/40 20200101ALI20240816BHJP
【FI】
A24F40/53
A24F40/60
A24F40/40
(21)【出願番号】P 2023520838
(86)(22)【出願日】2022-03-04
(86)【国際出願番号】 JP2022009493
(87)【国際公開番号】W WO2022239414
(87)【国際公開日】2022-11-17
【審査請求日】2023-06-14
(31)【優先権主張番号】P 2021079905
(32)【優先日】2021-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】110002505
【氏名又は名称】弁理士法人航栄事務所
(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
【審査官】杉浦 貴之
(56)【参考文献】
【文献】特許第6864140(JP,B1)
【文献】特開平09-192095(JP,A)
【文献】特開昭62-228910(JP,A)
【文献】特開2014-151720(JP,A)
【文献】特表2020-527053(JP,A)
【文献】特開2020-054264(JP,A)
【文献】特開2007-164302(JP,A)
【文献】国際公開第2021/059377(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A24F 40/53
A24F 40/60
A24F 40/40
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源と、
前記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、
前記電源から前記ヒータへの電力の供給を制御可能に構成され、且つ、動作するための電力が入力される電源端子を含むコントローラと、
前記電源と前記コントローラの電源端子とを接続するスイッチと、
前記スイッチの開閉を制御可能な再起動回路と、を備え、
前記再起動回路は、再起動条件が満たされると前記スイッチを開く第1操作を実行し、前記第1操作の実行後に前記スイッチを閉じる第2操作を実行
し、
前記スイッチは、
前記電源へ接続される入力端子と、前記コントローラの電源端子へ接続される出力端子と、制御端子と、を含み、
前記制御端子へハイレベルの電圧が入力されると、前記入力端子と前記出力端子の間の電気的な接続を閉じるように構成され、
前記入力端子は、前記制御端子へ並列接続される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項2】
請求項1に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記再起動回路は、前記第1操作の実行後に前記再起動条件が満たされ続けても前記第2操作を実行する、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項3】
請求項1に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記再起動条件が満たされるためには、ユーザによる所定の操作が所定の期間持続する必要がある、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項4】
請求項3に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
ユーザへの通知を実行可能な通知部を備え、
前記コントローラは、
前記所定の操作を検知可能であり、
前記所定の操作が前記所定の期間持続して前記再起動条件が満たされた後、前記第1操作が実行される前に、前記通知部に通知を実行させるように構成される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項5】
請求項4に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記通知部が接続されるコネクタを備え、
前記コネクタは、前記コントローラの電源端子へ並列接続される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項6】
請求項4又は5に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記コントローラは、前記再起動条件が満たされた後、前記第1操作が実行される前に、前記通知部に通知を完了させるように構成される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項7】
請求項
1から6のいずれか1項に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記再起動回路は、
前記スイッチの制御端子へ接続される再起動端子を含み、
前記再起動条件が満たされると、前記再起動端子の電位をローレベルにする、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項8】
請求項
7に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記再起動回路は、第1入力端子及び第2入力端子を含み、
前記再起動条件が満たされるためには、前記第1入力端子へ第1レベルの電圧が入力され、前記第2入力端子へ第2レベルの電圧が入力される必要があり、
前記第1入力端子に前記第1レベルの電圧を入力するために必要なユーザの操作は、前記第2入力端子に前記第2レベルの電圧を入力するために必要なユーザの操作とは異なる、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項9】
電源と、
前記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、
前記電源から前記ヒータへの電力の供給を制御可能に構成され、且つ、動作するための電力が入力される電源端子を含むコントローラと、
前記電源と前記コントローラの電源端子とを接続するスイッチと、
前記スイッチの開閉を制御可能な再起動回路と、を備え、
前記再起動回路は、再起動条件が満たされると前記スイッチを開く第1操作を実行し、前記第1操作の実行後に前記スイッチを閉じる第2操作を実行する、
エアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記電源から供給される電力を昇圧又は降圧して出力端子から出力するDC/DCコンバータと、
動作するための電力が入力される電源端子を含み、且つ前記コントローラとは異なる電子部品と、を
さらに備え、
前記電子部品の電源端子は、前記DC/DCコンバータの出力端子と接続され、
前記スイッチは、前記DC/DCコンバータの出力端子と、前記コントローラの電源端子とを接続
し、
前記電子部品は、前記ヒータの温度が過大となったか否かを示す信号を前記コントローラへ入力する電子部品である、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【請求項10】
請求項
9に記載の
エアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
前記電子部品の電源端子には、前記再起動回路による前記第1操作及び前記第2操作の実行中、前記DC/DCコンバータから電力が供給され続ける、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【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電源ユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、リセット操作により、利用者によって変更された変数およびパラメータを工場出荷時の状態に戻すことのできる電子式吸入装置が記載されている。
【0003】
特許文献2には、eシガレットにおいて、ユーザインターフェースを介してエラー状態が使用者に合図された場合に、リセットボタンを押圧する必要性が記載されている。
【0004】
特許文献3には、ボタンが長く押されることでリセット(初期化設定)作動を実行するエアロゾル生成装置が記載されている。
【0005】
特許文献4には、エアロゾル送達装置において、制御構成要素、またはその上で動いているソフトウェアが不安定になった状態が継続する場合に、装置を自動的にリセットすることが記載されている。
【0006】
特許文献5には、電子タバコと通信可能なスマートフォンによって、電子タバコのリセットを行うことが記載されている。
【0007】
特許文献6には、リセット手順が実行されるまで、吸入装置を恒久的に使用不可能にすることが記載されている。
【0008】
特許文献7には、喫煙装置の保守サービスを提供するための器具が記載されている。この器具は、喫煙装置のソフトウェアリセットを実施可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】日本国特開2019-187428号公報
【文献】日本国特表2020-518250号公報
【文献】日本国特表2020-527053号公報
【文献】日本国特表2020-527945号公報
【文献】日本国特許第6770579号
【文献】日本国特表2017-538408号公報
【文献】日本国特許第6752220号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、コントローラの再起動を安定して行うことのできるエアロゾル生成装置の電源ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の一態様のエアロゾル生成装置の電源ユニットは、電源と、前記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、前記電源から前記ヒータへの電力の供給を制御可能に構成され、且つ、動作するための電力が入力される電源端子を含むコントローラと、前記電源と前記コントローラの電源端子とを接続するスイッチと、前記スイッチの開閉を制御可能な再起動回路と、を備え、前記再起動回路は、再起動条件が満たされると前記スイッチを開く第1操作を実行し、前記第1操作の実行後に前記スイッチを閉じる第2操作を実行し、前記スイッチは、前記電源へ接続される入力端子と、前記コントローラの電源端子へ接続される出力端子と、制御端子と、を含み、前記制御端子へハイレベルの電圧が入力されると、前記入力端子と前記出力端子の間の電気的な接続を閉じるように構成され、前記入力端子は、前記制御端子へ並列接続される、ものである。
また、本発明の他の一態様のエアロゾル生成装置の電源ユニットは、電源と、前記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、前記電源から前記ヒータへの電力の供給を制御可能に構成され、且つ、動作するための電力が入力される電源端子を含むコントローラと、前記電源と前記コントローラの電源端子とを接続するスイッチと、前記スイッチの開閉を制御可能な再起動回路と、を備え、前記再起動回路は、再起動条件が満たされると前記スイッチを開く第1操作を実行し、前記第1操作の実行後に前記スイッチを閉じる第2操作を実行する、エアロゾル生成装置の電源ユニットであって、前記電源から供給される電力を昇圧又は降圧して出力端子から出力するDC/DCコンバータと、動作するための電力が入力される電源端子を含み、且つ前記コントローラとは異なる電子部品と、をさらに備え、前記電子部品の電源端子は、前記DC/DCコンバータの出力端子と接続され、前記スイッチは、前記DC/DCコンバータの出力端子と、前記コントローラの電源端子とを接続し、前記電子部品は、前記ヒータの温度が過大となったか否かを示す信号を前記コントローラへ入力する電子部品である、ものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、コントローラの再起動を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図2】ロッドを装着した状態を示す非燃焼式吸引器の斜視図である。
【
図5】非燃焼式吸引器の内部ユニットの斜視図である。
【
図7】電源及びシャーシを取り除いた内部ユニットの斜視図である。
【
図8】電源及びシャーシを取り除いた内部ユニットの他の斜視図である。
【
図9】吸引器の動作モードを説明するための模式図である。
【
図10】内部ユニットの電気回路の概略構成を示す図である。
【
図11】内部ユニットの電気回路の概略構成を示す図である。
【
図12】内部ユニットの電気回路の概略構成を示す図である。
【
図13】スリープモードにおける電気回路の動作を説明するための図である。
【
図14】アクティブモードにおける電気回路の動作を説明するための図である。
【
図15】加熱初期設定モードにおける電気回路の動作を説明するための図である。
【
図16】加熱モードにおけるヒータの加熱時の電気回路の動作を説明するための図である。
【
図17】加熱モードにおけるヒータの温度検出時の電気回路の動作を説明するための図である。
【
図18】充電モードにおける電気回路の動作を説明するための図である。
【
図19】MCUのリセット(再起動)時の電気回路の動作を説明するための図である。
【
図20】充電ICの内部の概略構成を示す図である。
【
図21】
図10に示す電気回路のうち、リセット動作と関係のある主要な電子部品を抜き出して示した要部回路図である。
【
図22】
図1に示す吸引器のケースサーミスタを通る切断面での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明におけるエアロゾル生成装置の一実施形態である吸引システムについて図面を参照しながら説明する。この吸引システムは、本発明の電源ユニットの一実施形態である非燃焼式吸引器100(以下、単に、「吸引器100」ともいう)と、吸引器100によって加熱されるロッド500と、を備える。以下の説明では、吸引器100が、加熱部を着脱不能に収容した構成を例に説明する。しかし、吸引器100に対し加熱部が着脱自在に構成されていてもよい。例えば、ロッド500と加熱部が一体化されたものを、吸引器100に着脱自在に構成したものであってもよい。つまり、エアロゾル生成装置の電源ユニットは、構成要素として加熱部を含まない構成であってもよい。なお、着脱不能とは、想定される用途の限りにおいて、取外しが行えないような態様を指すものとする。または、吸引器100に設けられる誘導加熱用コイルと、ロッド500に内蔵されるサセプタが協働して加熱部を構成してもよい。
【0015】
図1は、吸引器100の全体構成を示す斜視図である。
図2は、ロッド500を装着した状態を示す吸引器100の斜視図である。
図3は、吸引器100の他の斜視図である。
図4は、吸引器100の分解斜視図である。また、以下の説明では、互いに直交する3方向を、便宜上、前後方向、左右方向、上下方向とした、3次元空間の直交座標系を用いて説明する。図中、前方をFr、後方をRr、右側をR、左側をL、上方をU、下方をD、として示す。
【0016】
吸引器100は、エアロゾル源及び香味源を含む充填物などを有する香味成分生成基材の一例としての細長い略円柱状のロッド500(
図2参照)を加熱することによって、香味を含むエアロゾルを生成するように構成される。
【0017】
<香味成分生成基材(ロッド)>
ロッド500は、所定温度で加熱されてエアロゾルを生成するエアロゾル源を含有する充填物を含む。
【0018】
エアロゾル源の種類は、特に限定されず、用途に応じて種々の天然物からの抽出物質及び/又はそれらの構成成分を選択することができる。エアロゾル源は、固体であってもよいし、例えば、グリセリン、プロピレングリコールといった多価アルコールや、水などの液体であってもよい。エアロゾル源は、加熱することによって香味成分を放出するたばこ原料やたばこ原料由来の抽出物等の香味源を含んでいてもよい。香味成分が付加される気体はエアロゾルに限定されず、例えば不可視の蒸気が生成されてもよい。
【0019】
ロッド500の充填物は、香味源としてたばこ刻みを含有し得る。たばこ刻みの材料は特に限定されず、ラミナや中骨等の公知の材料を用いることができる。充填物は、1種又は2種以上の香料を含んでいてもよい。当該香料の種類は特に限定されないが、良好な喫味の付与の観点から、好ましくはメンソールである。香味源は、たばこ以外の植物(例えば、ミント、漢方、又はハーブ等)を含有し得る。用途によっては、ロッド500は香味源を含まなくてもよい。
【0020】
<非燃焼式吸引器の全体構成>
続いて、吸引器100の全体構成について、
図1~
図4を参照しながら説明する。
吸引器100は、前面、後面、左面、右面、上面、及び下面を備える略直方体形状のケース110を備える。ケース110は、前面、後面、上面、下面、及び右面が一体に形成された有底筒状のケース本体112と、ケース本体112の開口部114(
図4参照)を封止し左面を構成するアウターパネル115及びインナーパネル118と、スライダ119と、を備える。
【0021】
インナーパネル118は、ケース本体112にボルト120で固定される。アウターパネル115は、ケース本体112に収容された後述するシャーシ150(
図5参照)に保持されたマグネット124によって、インナーパネル118の外面を覆うようにケース本体112に固定される。アウターパネル115が、マグネット124によって固定されることで、ユーザは好みに合わせてアウターパネル115を取り替えることが可能となっている。
【0022】
インナーパネル118には、マグネット124が貫通するように形成された2つの貫通孔126が設けられる。インナーパネル118には、上下に配置された2つの貫通孔126の間に、さらに縦長の長孔127及び円形の丸孔128が設けられる。この長孔127は、ケース本体112に内蔵された8つのLED(Light Emitting Diode) L1~L8から出射される光を透過させるためのものである。丸孔128には、ケース本体112に内蔵されたボタン式の操作スイッチOPSが貫通する。これにより、ユーザは、アウターパネル115のLED窓116を介して8つのLED L1~L8から出射される光を検知することができる。また、ユーザは、アウターパネル115の押圧部117を介して操作スイッチOPSを押し下げることができる。
【0023】
図2に示すように、ケース本体112の上面には、ロッド500を挿入可能な開口132が設けられる。スライダ119は、開口132を閉じる位置(
図1参照)と開口132を開放する位置(
図2参照)との間を、前後方向に移動可能にケース本体112に結合される。
【0024】
操作スイッチOPSは、吸引器100の各種操作を行うために使用される。例えば、ユーザは、
図2に示すようにロッド500を開口132に挿入して装着した状態で、押圧部117を介して操作スイッチOPSを操作する。これにより、加熱部170(
図5参照)によって、ロッド500を燃焼させずに加熱する。ロッド500が加熱されると、ロッド500に含まれるエアロゾル源からエアロゾルが生成され、ロッド500に含まれる香味源の香味が当該エアロゾルに付加される。ユーザは、開口132から突出したロッド500の吸口502を咥えて吸引することにより、香味を含むエアロゾルを吸引することができる。
【0025】
ケース本体112の下面には、
図3に示すように、コンセントやモバイルバッテリ等の外部電源と電気的に接続して電力供給を受けるための充電端子134が設けられている。本実施形態において、充電端子134は、USB(Universal Serial Bus) Type-C形状のレセプタクルとしているが、これに限定されるものではない。充電端子134を、以下では、レセプタクルRCPとも記載する。
【0026】
なお、充電端子134は、例えば、受電コイルを備え、外部電源から送電される電力を非接触で受電可能に構成されてもよい。この場合の電力伝送(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し、電磁誘導型と磁気共鳴型を組み合わせたものでもよい。別の一例として、充電端子134は、各種USB端子等が接続可能であり、且つ上述した受電コイルを有していてもよい。
【0027】
図1~
図4に示される吸引器100の構成は一例にすぎない。吸引器100は、ロッド500を保持して例えば加熱等の作用を加えることで、ロッド500から香味成分が付与された気体を生成させ、生成された気体をユーザが吸引することができるような、様々な形態で構成することができる。
【0028】
<非燃焼式吸引器の内部構成>
吸引器100の内部ユニット140について
図5~
図8を参照しながら説明する。
図5は、吸引器100の内部ユニット140の斜視図である。
図6は、
図5の内部ユニット140の分解斜視図である。
図7は、電源BAT及びシャーシ150を取り除いた内部ユニット140の斜視図である。
図8は、電源BAT及びシャーシ150を取り除いた内部ユニット140の他の斜視図である。
【0029】
ケース110の内部空間に収容される内部ユニット140は、シャーシ150と、電源BATと、回路部160と、加熱部170と、通知部180と、各種センサと、を備える。
【0030】
シャーシ150は、前後方向においてケース110の内部空間の略中央に配置され上下方向且つ前後方向に延設された板状のシャーシ本体151と、前後方向においてケース110の内部空間の略中央に配置され上下方向且つ左右方向に延びる板状の前後分割壁152と、上下方向において前後分割壁152の略中央から前方に延びる板状の上下分割壁153と、前後分割壁152及びシャーシ本体151の上縁部から後方に延びる板状のシャーシ上壁154と、前後分割壁152及びシャーシ本体151の下縁部から後方に延びる板状のシャーシ下壁155と、を備える。シャーシ本体151の左面は、前述したケース110のインナーパネル118及びアウターパネル115に覆われる。
【0031】
ケース110の内部空間は、シャーシ150により前方上部に加熱部収容領域142が区画形成され、前方下部に基板収容領域144が区画形成され、後方に上下方向に亘って電源収容空間146が区画形成されている。
【0032】
加熱部収容領域142に収容される加熱部170は、複数の筒状の部材から構成され、これらが同心円状に配置されることで、全体として筒状体をなしている。加熱部170は、その内部にロッド500の一部を収納可能なロッド収容部172と、ロッド500を外周または中心から加熱するヒータHTR(
図10~
図19参照)と、を有する。ロッド収容部172が断熱材で構成される、又は、ロッド収容部172の内部に断熱材が設けられることで、ロッド収容部172の表面とヒータHTRは断熱されることが好ましい。ヒータHTRは、ロッド500を加熱可能な素子であればよい。ヒータHTR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。ヒータHTRとしては、例えば、温度の増加に伴って抵抗値も増加するPTC(Positive Temperature Coefficient)特性を有するものが好ましく用いられる。これに代えて、温度の増加に伴って抵抗値が低下するNTC(Negative Temperature Coefficient)特性を有するヒータHTRを用いてもよい。加熱部170は、ロッド500へ供給する空気の流路を画定する機能、及びロッド500を加熱する機能を有する。ケース110には、空気を流入させるための通気口(不図示)が形成され、加熱部170に空気が流入できるように構成される。
【0033】
電源収容空間146に収容される電源BAT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BAT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。
【0034】
通知部180は、電源BATの充電状態を示すSOC(State Of Charge)、吸引時の予熱時間、吸引可能期間等の各種情報を通知する。本実施形態の通知部180は、8つのLED L1~L8と、振動モータMと、を含む。通知部180は、LED L1~L8のような発光素子によって構成されていてもよく、振動モータMのような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180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。
【0035】
各種センサは、ユーザのパフ動作(吸引動作)を検出する吸気センサ、電源BATの温度を検出する電源温度センサ、ヒータHTRの温度を検出するヒータ温度センサ、ケース110の温度を検出するケース温度センサ、スライダ119の位置を検出するカバー位置センサ、及びアウターパネル115の着脱を検出するパネル検出センサ等を含む。
【0036】
吸気センサは、例えば、開口132の近傍に配置されたサーミスタT2を主体に構成される。電源温度センサは、例えば、電源BATの近傍に配置されたサーミスタT1を主体に構成される。ヒータ温度センサは、例えば、ヒータHTRの近傍に配置されたサーミスタT3を主体に構成される。上述した通り、ロッド収容部172はヒータHTRから断熱されることが好ましい。この場合において、サーミスタT3は、ロッド収容部172の内部において、ヒータHTRと接する又は近接することが好ましい。ヒータHTRがPTC特性やNTC特性を有する場合、ヒータHTRそのものをヒータ温度センサに用いてもよい。ケース温度センサは、例えば、ケース110の左面の近傍に配置されたサーミスタT4を主体に構成される。サーミスタT4は、ケース110と接する又は近接することが好ましい。カバー位置センサは、スライダ119の近傍に配置されたホール素子を含むホールIC14を主体に構成される。パネル検出センサは、インナーパネル118の内側の面の近傍に配置されたホール素子を含むホールIC13を主体に構成される。
【0037】
回路部160は、4つの回路基板と、複数のIC(Integrate Circuit)と、複数の素子と、を備える。4つの回路基板は、主に後述のMCU(Micro Controller Unit)1及び充電IC2が配置されたMCU搭載基板161と、主に充電端子134が配置されたレセプタクル搭載基板162と、操作スイッチOPS、LED L1~L8、及び後述の通信IC15が配置されたLED搭載基板163と、カバー位置センサを構成するホール素子を含む後述のホールIC14が配置されたホールIC搭載基板164と、を備える。
【0038】
MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162は、基板収容領域144において互いに平行に配置される。具体的に説明すると、MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162は、それぞれの素子配置面が左右方向及び上下方向に沿って配置され、MCU搭載基板161がレセプタクル搭載基板162よりも前方に配置される。MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162には、それぞれ開口部が設けられる。MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162は、これら開口部の周縁部同士の間に円筒状のスペーサ173を介在させた状態で前後分割壁152の基板固定部156にボルト136で締結される。即ち、スペーサ173は、ケース110の内部におけるMCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162の位置を固定し、且つ、MCU搭載基板161とレセプタクル搭載基板162とを機械的に接続する。これにより、MCU搭載基板161とレセプタクル搭載基板162が接触し、これらの間で短絡電流が生じることを抑制できる。
【0039】
便宜上、MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162の前方を向く面を、それぞれの主面161a、162aとし、主面161a、162aの反対面をそれぞれの副面161b、162bとすると、MCU搭載基板161の副面161bと、レセプタクル搭載基板162の主面162aとが、所定の隙間を介して対向する。MCU搭載基板161の主面161aはケース110の前面と対向し、レセプタクル搭載基板162の副面162bは、シャーシ150の前後分割壁152と対向する。MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162に搭載される素子及びICについては後述する。
【0040】
LED搭載基板163は、シャーシ本体151の左側面、且つ上下に配置された2つのマグネット124の間に配置される。LED搭載基板163の素子配置面は、上下方向及び前後方向に沿って配置されている。換言すると、MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162それぞれの素子配置面と、LED搭載基板163の素子配置面とは、直交している。このように、MCU搭載基板161及びレセプタクル搭載基板162それぞれの素子配置面と、LED搭載基板163の素子配置面とは、直交に限らず、交差している(非平行である)ことが好ましい。なお、LED L1~L8とともに通知部180を構成する振動モータMは、シャーシ下壁155の下面に固定され、MCU搭載基板161に電気的に接続される。
【0041】
ホールIC搭載基板164は、シャーシ上壁154の上面に配置される。
【0042】
<吸引器の動作モード>
図9は、吸引器100の動作モードを説明するための模式図である。
図9に示すように、吸引器100の動作モードには、充電モード、スリープモード、アクティブモード、加熱初期設定モード、加熱モード、及び加熱終了モードが含まれる。
【0043】
スリープモードは、主にヒータHTRの加熱制御に必要な電子部品への電力供給を停止して省電力化を図るモードである。
【0044】
アクティブモードは、ヒータHTRの加熱制御を除くほとんどの機能が有効になるモードである。吸引器100は、スリープモードにて動作している状態にて、スライダ119が開かれると、動作モードをアクティブモードに切り替える。吸引器100は、アクティブモードにて動作している状態にて、スライダ119が閉じられたり、操作スイッチOPSの無操作時間が所定時間に達したりすると、動作モードをスリープモードに切り替える。
【0045】
加熱初期設定モードは、ヒータHTRの加熱制御を開始するための制御パラメータ等の初期設定を行うモードである。吸引器100は、アクティブモードにて動作している状態にて、操作スイッチOPSの操作を検出すると、動作モードを加熱初期設定モードに切り替え、初期設定が終了すると、動作モードを加熱モードに切り替える。
【0046】
加熱モードは、ヒータHTRの加熱制御(エアロゾル生成のための加熱制御と、温度検出のための加熱制御)を実行するモードである。吸引器100は、動作モードが加熱モードに切り替わると、ヒータHTRの加熱制御を開始する。
【0047】
加熱終了モードは、ヒータHTRの加熱制御の終了処理(加熱履歴の記憶処理等)を実行するモードである。吸引器100は、加熱モードにて動作している状態にて、ヒータHTRへの通電時間又はユーザの吸引回数が上限に達したり、スライダ119が閉じられたりすると、動作モードを加熱終了モードに切り替え、終了処理が終了すると、動作モードをアクティブモードに切り替える。吸引器100は、加熱モードにて動作している状態にて、USB接続がなされると、動作モードを加熱終了モードに切り替え、終了処理が終了すると、動作モードを充電モードに切り替える。
図9に示したように、この場合において、動作モードを充電モードに切り替える前に、動作モードをアクティブモードへ切り替えてもよい。換言すれば、吸引器100は、加熱モードにて動作している状態にて、USB接続がなされると、動作モードを加熱終了モード、アクティブモード、充電モードの順に切り替えてもよい。
【0048】
充電モードは、レセプタクルRCPに接続された外部電源から供給される電力により、電源BATの充電を行うモードである。吸引器100は、スリープモード又はアクティブモードにて動作している状態にて、レセプタクルRCPに外部電源が接続(USB接続)されると、動作モードを充電モードに切り替える。吸引器100は、充電モードにて動作している状態にて、電源BATの充電が完了したり、レセプタクルRCPと外部電源との接続が解除されたりすると、動作モードをスリープモードに切り替える。
【0049】
<内部ユニットの回路の概略>
図10、
図11、及び
図12は、内部ユニット140の電気回路の概略構成を示す図である。
図11は、
図10に示す電気回路のうち、MCU搭載基板161に搭載される範囲161A(太い破線で囲まれた範囲)と、LED搭載基板163に搭載される範囲163A(太い実線で囲まれた範囲)とを追加した点を除いては、
図10と同じである。
図12は、
図10に示す電気回路のうち、レセプタクル搭載基板162に搭載される範囲162Aと、ホールIC搭載基板164に搭載される範囲164Aとを追加した点を除いては、
図10と同じである。
【0050】
図10において太い実線で示した配線は、内部ユニット140の基準となる電位(グランド電位)と同電位となる配線(内部ユニット140に設けられたグランドに接続される配線)であり、この配線を以下ではグランドラインと記載する。
図10では、複数の回路素子をチップ化した電子部品を矩形で示しており、この矩形の内側に各種端子の符号を記載している。チップに搭載される電源端子VCC及び電源端子VDDは、それぞれ、高電位側の電源端子を示す。チップに搭載される電源端子VSS及びグランド端子GNDは、それぞれ、低電位側(基準電位側)の電源端子を示す。チップ化された電子部品は、高電位側の電源端子の電位と低電位側の電源端子の電位の差分が、電源電圧となる。チップ化された電子部品は、この電源電圧を用いて、各種機能を実行する。
【0051】
図11に示すように、MCU搭載基板161(範囲161A)には、主要な電子部品として、吸引器100の全体を統括制御するMCU1と、電源BATの充電制御を行う充電IC2と、コンデンサ、抵抗器、及びトランジスタ等を組み合わせて構成されたロードスイッチ(以下、LSW)3,4,5と、ROM(Read Only Memory)6と、スイッチドライバ7と、昇降圧DC/DCコンバータ8(図では、昇降圧DC/DC8と記載)と、オペアンプOP2と、オペアンプOP3と、フリップフロップ(以下、FF)16,17と、吸気センサを構成するサーミスタT2と電気的に接続されるコネクタCn(t2)(図では、このコネクタに接続されたサーミスタT2を記載)と、ヒータ温度センサを構成するサーミスタT3と電気的に接続されるコネクタCn(t3)(図では、このコネクタに接続されたサーミスタT3を記載)と、ケース温度センサを構成するサーミスタT4と電気的に接続されるコネクタCn(t4)(図では、このコネクタに接続されたサーミスタT4を記載)と、USB接続検出用の分圧回路Pcと、が設けられている。
【0052】
充電IC2、LSW3、LSW4、LSW5、スイッチドライバ7、昇降圧DC/DCコンバータ8、FF16、及びFF17の各々のグランド端子GNDは、グランドラインに接続されている。ROM6の電源端子VSSは、グランドラインに接続されている。オペアンプOP2及びオペアンプOP3の各々の負電源端子は、グランドラインに接続されている。
【0053】
図11に示すように、LED搭載基板163(範囲163A)には、主要な電子部品として、パネル検出センサを構成するホール素子を含むホールIC13と、LED L1~L8と、操作スイッチOPSと、通信IC15と、が設けられている。通信IC15は、スマートフォン等の電子機器との通信を行うための通信モジュールである。ホールIC13の電源端子VSS及び通信IC15のグランド端子GNDの各々は、グランドラインに接続されている。通信IC15とMCU1は、通信線LNによって通信可能に構成されている。操作スイッチOPSの一端はグランドラインに接続され、操作スイッチOPSの他端はMCU1の端子P4に接続されている。
【0054】
図12に示すように、レセプタクル搭載基板162(範囲162A)には、主要な電子部品として、電源BATと電気的に接続される電源コネクタ(図では、この電源コネクタに接続された電源BATを記載)と、電源温度センサを構成するサーミスタT1と電気的に接続されるコネクタ(図では、このコネクタに接続されたサーミスタT1を記載)と、昇圧DC/DCコンバータ9(図では、昇圧DC/DC9と記載)と、保護IC10と、過電圧保護IC11と、残量計IC12と、レセプタクルRCPと、MOSFETで構成されたスイッチS3~スイッチS6と、オペアンプOP1と、ヒータHTRと電気的に接続される一対(正極側と負極側)のヒータコネクタCnと、が設けられている。
【0055】
レセプタクルRCPの2つのグランド端子GNDと、昇圧DC/DCコンバータ9のグランド端子GNDと、保護IC10の電源端子VSSと、残量計IC12の電源端子VSSと、過電圧保護IC11のグランド端子GNDと、オペアンプOP1の負電源端子は、それぞれ、グランドラインに接続されている。
【0056】
図12に示すように、ホールIC搭載基板164(範囲164A)には、カバー位置センサを構成するホール素子を含むホールIC14が設けられている。ホールIC14の電源端子VSSは、グランドラインに接続されている。ホールIC14の出力端子OUTは、MCU1の端子P8に接続されている。MCU1は、端子P8に入力される信号により、スライダ119の開閉を検出する。
【0057】
図11に示すように、振動モータMと電気的に接続されるコネクタは、MCU搭載基板161に設けられている。
【0058】
<内部ユニットの回路の詳細>
以下、
図10を参照しながら各電子部品の接続関係等について説明する。
【0059】
レセプタクルRCPの2つの電源入力端子VBUSは、それぞれ、ヒューズFsを介して、過電圧保護IC11の入力端子INに接続されている。レセプタクルRCPにUSBプラグが接続され、このUSBプラグを含むUSBケーブルが外部電源に接続されると、レセプタクルRCPの2つの電源入力端子VBUSにUSB電圧VUSBが供給される。
【0060】
過電圧保護IC11の入力端子INには、2つの抵抗器の直列回路からなる分圧回路Paの一端が接続されている。分圧回路Paの他端はグランドラインに接続されている。分圧回路Paを構成する2つの抵抗器の接続点は、過電圧保護IC11の電圧検出端子OVLoに接続されている。過電圧保護IC11は、電圧検出端子OVLoに入力される電圧が閾値未満の状態では、入力端子INに入力された電圧を出力端子OUTから出力する。過電圧保護IC11は、電圧検出端子OVLoに入力される電圧が閾値以上(過電圧)となった場合には、出力端子OUTからの電圧出力を停止(LSW3とレセプタクルRCPとの電気的な接続を遮断)することで、過電圧保護IC11よりも下流の電子部品の保護を図る。過電圧保護IC11の出力端子OUTは、LSW3の入力端子VINと、MCU1に接続された分圧回路Pc(2つの抵抗器の直列回路)の一端と、に接続されている。分圧回路Pcの他端はグランドラインに接続されている。分圧回路Pcを構成する2つの抵抗器の接続点は、MCU1の端子P17に接続されている。
【0061】
LSW3の入力端子VINには、2つの抵抗器の直列回路からなる分圧回路Pfの一端が接続されている。分圧回路Pfの他端はグランドラインに接続されている。分圧回路Pfを構成する2つの抵抗器の接続点は、LSW3の制御端子ONに接続されている。LSW3の制御端子ONには、バイポーラトランジスタS2のコレクタ端子が接続されている。バイポーラトランジスタS2のエミッタ端子はグランドラインに接続されている。バイポーラトランジスタS2のベース端子は、MCU1の端子P19に接続されている。LSW3は、制御端子ONに入力される信号がハイレベルになると、入力端子VINに入力された電圧を出力端子VOUTから出力する。LSW3の出力端子VOUTは、充電IC2の入力端子VBUSに接続されている。MCU1は、USB接続がなされていない間は、バイポーラトランジスタS2をオンにする。これにより、LSW3の制御端子ONはバイポーラトランジスタS2を介してグランドラインへ接続されるため、LSW3の制御端子ONにはローレベルの信号が入力される。
LSW3に接続されたバイポーラトランジスタS2は、USB接続がなされると、MCU1によってオフされる。バイポーラトランジスタS2がオフすることで、分圧回路Pfによって分圧されたUSB電圧VUSBがLSW3の制御端子ONに入力される。このため、USB接続がなされ且つバイポーラトランジスタS2がオフされると、LSW3の制御端子ONには、ハイレベルの信号が入力される。これにより、LSW3は、USBケーブルから供給されるUSB電圧VUSBを出力端子VOUTから出力する。なお、バイポーラトランジスタS2がオフされていない状態でUSB接続がなされても、LSW3の制御端子ONは、バイポーラトランジスタS2を介してグランドラインへ接続されている。このため、MCU1がバイポーラトランジスタS2をオフしない限り、LSW3の制御端子ONにはローレベルの信号が入力され続ける点に留意されたい。
【0062】
電源BATの正極端子は、保護IC10の電源端子VDDと、昇圧DC/DCコンバータ9の入力端子VINと、充電IC2の充電端子batと、に接続されている。したがって、電源BATの電源電圧VBATは、保護IC10と、充電IC2と、昇圧DC/DCコンバータ9とに供給される。電源BATの負極端子には、抵抗器Raと、MOSFETで構成されたスイッチSaと、MOSFETで構成されたスイッチSbと、抵抗器Rbと、がこの順に直列接続されている。抵抗器RaとスイッチSaの接続点には、保護IC10の電流検出端子CSが接続されている。スイッチSaとスイッチSbの各々の制御端子は、保護IC10に接続されている。抵抗器Rbの両端は、残量計IC12に接続されている。
【0063】
保護IC10は、電流検出端子CSに入力される電圧から、電源BATの充放電時において抵抗器Raに流れる電流値を取得し、この電流値が過大になった場合(過電流)に、スイッチSaとスイッチSbの開閉制御を行って、電源BATの充電又は放電を停止させることで、電源BATの保護を図る。より具体的には、保護IC10は、電源BATの充電時に過大な電流値を取得した場合には、スイッチSbをオフすることで、電源BATの充電を停止させる。保護IC10は、電源BATの放電時に過大な電流値を取得した場合には、スイッチSaをオフすることで、電源BATの放電を停止させる。また、保護IC10は、電源端子VDDに入力される電圧から、電源BATの電圧値が異常になった場合(過充電又は過電圧の場合)に、スイッチSaとスイッチSbの開閉制御を行って、電源BATの充電又は放電を停止させることで、電源BATの保護を図る。より具体的には、保護IC10は、電源BATの過充電を検知した場合には、スイッチSbをオフすることで、電源BATの充電を停止させる。保護IC10は、電源BATの過放電を検知した場合には、スイッチSaをオフすることで、電源BATの放電を停止させる。
【0064】
電源BATの近傍に配置されたサーミスタT1と接続されるコネクタには抵抗器Rt1が接続されている。抵抗器Rt1とサーミスタT1の直列回路は、グランドラインと、残量計IC12のレギュレータ端子TREGとに接続されている。サーミスタT1と抵抗器Rt1の接続点は、残量計IC12のサーミスタ端子THMに接続されている。サーミスタT1は、温度の増加に従い抵抗値が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタであってもよいし、温度の増加に従い抵抗値が減少するNTC(Negative Temperature Coefficient)サーミスタでもよい。
【0065】
残量計IC12は、抵抗器Rbに流れる電流を検出し、検出した電流値に基づいて、電源BATの残容量、充電状態を示すSOC(State Of Charge)、及び健全状態を示すSOH(State Of Health)等のバッテリ情報を導出する。残量計IC12は、レギュレータ端子TREGに接続される内蔵レギュレータから、サーミスタT1と抵抗器Rt1の分圧回路に電圧を供給する。残量計IC12は、この分圧回路によって分圧された電圧をサーミスタ端子THMから取得し、この電圧に基づいて、電源BATの温度に関する温度情報を取得する。残量計IC12は、シリアル通信を行うための通信線LNによってMCU1と接続されており、MCU1と通信可能に構成されている。残量計IC12は、導出したバッテリ情報と、取得した電源BATの温度情報を、MCU1からの要求に応じて、MCU1に送信する。なお、シリアル通信を行うためには、データ送信用のデータラインや同期用のクロックラインなどの複数の信号線が必要になる。
図10-
図19では、簡略化のため、1本の信号線のみが図示されている点に留意されたい。
【0066】
残量計IC12は、通知端子12aを備えている。通知端子12aは、MCU1の端子P6と、後述するダイオードD2のカソードと、に接続されている。残量計IC12は、電源BATの温度が過大になった等の異常を検出すると、通知端子12aからローレベルの信号を出力することで、その異常発生をMCU1に通知する。このローレベルの信号は、ダイオードD2を経由して、FF17のCLR( ̄)端子にも入力される。
【0067】
昇圧DC/DCコンバータ9のスイッチング端子SWには、リアクトルLcの一端が接続されている。このリアクトルLcの他端は昇圧DC/DCコンバータ9の入力端子VINに接続されている。昇圧DC/DCコンバータ9は、スイッチング端子SWに接続された内蔵トランジスタのオンオフ制御を行うことで、入力された電圧を昇圧して、出力端子VOUTから出力する。なお、昇圧DC/DCコンバータ9の入力端子VINは、昇圧DC/DCコンバータ9の高電位側の電源端子を構成している。昇圧DC/DCコンバータ9は、イネーブル端子ENに入力される信号がハイレベルとなっている場合に、昇圧動作を行う。USB接続されている状態においては、昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENに入力される信号は、MCU1によってローレベルに制御されてもよい。若しくは、USB接続されている状態においては、昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENに入力される信号をMCU1が制御しないことで、イネーブル端子ENの電位を不定にしてもよい。
【0068】
昇圧DC/DCコンバータ9の出力端子VOUTには、Pチャネル型MOSFETにより構成されたスイッチS4のソース端子が接続されている。スイッチS4のゲート端子は、MCU1の端子P15と接続されている。スイッチS4のドレイン端子には、抵抗器Rsの一端が接続されている。抵抗器Rsの他端は、ヒータHTRの一端と接続される正極側のヒータコネクタCnに接続されている。スイッチS4と抵抗器Rsの接続点には、2つの抵抗器からなる分圧回路Pbが接続されている。分圧回路Pbを構成する2つの抵抗器の接続点は、MCU1の端子P18と接続されている。スイッチS4と抵抗器Rsの接続点は、更に、オペアンプOP1の正電源端子と接続されている。
【0069】
昇圧DC/DCコンバータ9の出力端子VOUTとスイッチS4のソース端子との接続ラインには、Pチャネル型MOSFETにより構成されたスイッチS3のソース端子が接続されている。スイッチS3のゲート端子は、MCU1の端子P16と接続されている。スイッチS3のドレイン端子は、抵抗器Rsと正極側のヒータコネクタCnとの接続ラインに接続されている。このように、昇圧DC/DCコンバータ9の出力端子VOUTとヒータコネクタCnの正極側との間には、スイッチS3を含む回路と、スイッチS4及び抵抗器Rsを含む回路とが並列接続されている。スイッチS3を含む回路は、抵抗器を有さないため、スイッチS4及び抵抗器Rsを含む回路よりも低抵抗の回路である。
【0070】
オペアンプOP1の非反転入力端子は、抵抗器Rsと正極側のヒータコネクタCnとの接続ラインに接続されている。オペアンプOP1の反転入力端子は、ヒータHTRの他端と接続される負極側のヒータコネクタCnと、Nチャネル型MOSFETにより構成されたスイッチS6のドレイン端子と、に接続されている。スイッチS6のソース端子はグランドラインに接続されている。スイッチS6のゲート端子は、MCU1の端子P14と、ダイオードD4のアノードと、昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENと、に接続されている。ダイオードD4のカソードは、FF17のQ端子と接続されている。オペアンプOP1の出力端子には抵抗器R4の一端が接続されている。抵抗器R4の他端は、MCU1の端子P9と、Nチャネル型MOSFETにより構成されたスイッチS5のドレイン端子と、に接続されている。スイッチS5のソース端子は、グランドラインに接続されている。スイッチS5のゲート端子は、抵抗器Rsと正極側のヒータコネクタCnとの接続ラインに接続されている。
【0071】
充電IC2の入力端子VBUSは、LED L1~L8の各々のアノードに接続されている。LED L1~L8の各々のカソードは、電流制限ための抵抗器を介して、MCU1の制御端子PD1~PD8に接続されている。すなわち、入力端子VBUSには、LED L1~L8が並列接続されている。LED L1~L8は、レセプタクルRCPに接続されたUSBケーブルから供給されるUSB電圧VUSBと、電源BATから充電IC2を経由して供給される電圧と、のそれぞれによって動作可能に構成されている。MCU1には、制御端子PD1~制御端子PD8の各々とグランド端子GNDとに接続されたトランジスタ(スイッチング素子)が内蔵されている。MCU1は、制御端子PD1と接続されたトランジスタをオンすることでLED L1に通電してこれを点灯させ、制御端子PD1と接続されたトランジスタをオフすることでLED L1を消灯させる。制御端子PD1と接続されたトランジスタのオンとオフを高速で切り替えることで、LED L1の輝度や発光パターンを動的に制御できる。LED L2~L8についても同様にMCU1によって点灯制御される。
【0072】
充電IC2は、入力端子VBUSに入力されるUSB電圧VUSBに基づいて電源BATを充電する充電機能を備える。充電IC2は、不図示の端子や配線から、電源BATの充電電流や充電電圧を取得し、これらに基づいて、電源BATの充電制御(充電端子batから電源BATへの電力供給制御)を行う。また、充電IC2は、残量計IC12からMCU1に送信された電源BATの温度情報を、通信線LNを利用したシリアル通信によってMCU1から取得し、充電制御に利用してもよい。
【0073】
充電IC2は、更に、VBATパワーパス機能と、OTG機能とを備える。VBATパワーパス機能は、充電端子batに入力される電源電圧VBATと略一致するシステム電源電圧Vcc0を、出力端子SYSから出力する機能である。OTG機能は、充電端子batに入力される電源電圧VBATを昇圧して得られるシステム電源電圧Vcc4を、入力端子VBUSから出力する機能である。充電IC2のOTG機能のオンオフは、通信線LNを利用したシリアル通信によって、MCU1により制御される。なお、OTG機能においては、充電端子batに入力される電源電圧VBATを、入力端子VBUSからそのまま出力してもよい。この場合において、電源電圧VBATとシステム電源電圧Vcc4は略一致する。
【0074】
充電IC2の出力端子SYSは、昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINに接続されている。充電IC2のスイッチング端子SWにはリアクトルLaの一端が接続されている。リアクトルLaの他端は、充電IC2の出力端子SYSに接続されている。充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)は、抵抗器を介して、MCU1の端子P22に接続されている。更に、充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)には、バイポーラトランジスタS1のコレクタ端子が接続されている。バイポーラトランジスタS1のエミッタ端子は、後述のLSW4の出力端子VOUTに接続されている。バイポーラトランジスタS1のベース端子は、FF17のQ端子に接続されている。更に、充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)には、抵抗器Rcの一端が接続されている。抵抗器Rcの他端は、LSW4の出力端子VOUTに接続されている。
【0075】
昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINとイネーブル端子ENには抵抗器が接続されている。充電IC2の出力端子SYSから、昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINにシステム電源電圧Vcc0が入力されることで、昇降圧DC/DCコンバータ8のイネーブル端子ENに入力される信号はハイレベルとなり、昇降圧DC/DCコンバータ8は昇圧動作又は降圧動作を開始する。昇降圧DC/DCコンバータ8は、リアクトルLbに接続された内蔵トランジスタのスイッチング制御により、入力端子VINに入力されたシステム電源電圧Vcc0を昇圧又は降圧してシステム電源電圧Vcc1を生成し、出力端子VOUTから出力する。昇降圧DC/DCコンバータ8の出力端子VOUTは、昇降圧DC/DCコンバータ8のフィードバック端子FBと、LSW4の入力端子VINと、スイッチドライバ7の入力端子VINと、FF16の電源端子VCC及びD端子と、に接続されている。昇降圧DC/DCコンバータ8の出力端子VOUTから出力されるシステム電源電圧Vcc1が供給される配線を電源ラインPL1と記載する。
【0076】
LSW4は、制御端子ONに入力される信号がハイレベルになると、入力端子VINに入力されているシステム電源電圧Vcc1を出力端子VOUTから出力する。LSW4の制御端子ONと電源ラインPL1は、抵抗器を介して接続されている。このため、電源ラインPL1にシステム電源電圧Vcc1が供給されることで、LSW4の制御端子ONにはハイレベルの信号が入力される。LSW4が出力する電圧は、配線抵抗等を無視すればシステム電源電圧Vcc1と同一であるが、システム電源電圧Vcc1と区別するために、LSW4の出力端子VOUTから出力される電圧を、以下ではシステム電源電圧Vcc2と記載する。
【0077】
LSW4の出力端子VOUTは、MCU1の電源端子VDDと、LSW5の入力端子VINと、残量計IC12の電源端子VDDと、ROM6の電源端子VCCと、バイポーラトランジスタS1のエミッタ端子と、抵抗器Rcと、FF17の電源端子VCCと、に接続されている。LSW4の出力端子VOUTから出力されるシステム電源電圧Vcc2が供給される配線を電源ラインPL2と記載する。
【0078】
LSW5は、制御端子ONに入力される信号がハイレベルになると、入力端子VINに入力されているシステム電源電圧Vcc2を出力端子VOUTから出力する。LSW5の制御端子ONは、MCU1の端子P23と接続されている。LSW5が出力する電圧は、配線抵抗等を無視すればシステム電源電圧Vcc2と同一であるが、システム電源電圧Vcc2と区別するために、LSW5の出力端子VOUTから出力される電圧を、以下ではシステム電源電圧Vcc3と記載する。LSW5の出力端子VOUTから出力されるシステム電源電圧Vcc3が供給される配線を電源ラインPL3と記載する。
【0079】
電源ラインPL3には、サーミスタT2と抵抗器Rt2の直列回路が接続され、抵抗器Rt2はグランドラインに接続されている。サーミスタT2と抵抗器Rt2は分圧回路を構成しており、これらの接続点は、MCU1の端子P21と接続されている。MCU1は、端子P21に入力される電圧に基づいて、サーミスタT2の温度変動(抵抗値変動)を検出し、その温度変動量によって、パフ動作の有無を判定する。
【0080】
電源ラインPL3には、サーミスタT3と抵抗器Rt3の直列回路が接続され、抵抗器Rt3はグランドラインに接続されている。サーミスタT3と抵抗器Rt3は分圧回路を構成しており、これらの接続点は、MCU1の端子P13と、オペアンプOP2の反転入力端子と、に接続されている。MCU1は、端子P13に入力される電圧に基づいて、サーミスタT3の温度(ヒータHTRの温度に相当)を検出する。
【0081】
電源ラインPL3には、サーミスタT4と抵抗器Rt4の直列回路が接続され、抵抗器Rt4はグランドラインに接続されている。サーミスタT4と抵抗器Rt4は分圧回路を構成しており、これらの接続点は、MCU1の端子P12と、オペアンプOP3の反転入力端子と、に接続されている。MCU1は、端子P12に入力される電圧に基づいて、サーミスタT4の温度(ケース110の温度に相当)を検出する。
【0082】
電源ラインPL2には、MOSFETにより構成されたスイッチS7のソース端子が接続されている。スイッチS7のゲート端子は、MCU1の端子P20に接続されている。スイッチS7のドレイン端子は、振動モータMが接続される一対のコネクタの一方に接続されている。この一対のコネクタの他方はグランドラインに接続されている。MCU1は、端子P20の電位を操作することでスイッチS7の開閉を制御し、振動モータMを特定のパターンで振動させることができる。スイッチS7に代えて、専用のドライバICを用いてもよい。
【0083】
電源ラインPL2には、オペアンプOP2の正電源端子と、オペアンプOP2の非反転入力端子に接続されている分圧回路Pd(2つの抵抗器の直列回路)と、が接続されている。分圧回路Pdを構成する2つの抵抗器の接続点は、オペアンプOP2の非反転入力端子に接続されている。オペアンプOP2は、ヒータHTRの温度に応じた信号(サーミスタT3の抵抗値に応じた信号)を出力する。本実施形態では、サーミスタT3としてNTC特性を持つものを用いているため、ヒータHTRの温度(サーミスタT3の温度)が高いほど、オペアンプOP2の出力電圧は低くなる。これは、オペアンプOP2の負電源端子はグランドラインへ接続されており、オペアンプOP2の反転入力端子に入力される電圧値(サーミスタT3と抵抗器Rt3による分圧値)が、オペアンプOP2の非反転入力端子に入力される電圧値(分圧回路Pdによる分圧値)より高くなると、オペアンプOP2の出力電圧の値は、グランド電位の値と略等しくなるためである。つまり、ヒータHTRの温度(サーミスタT3の温度)が高温になると、オペアンプOP2の出力電圧はローレベルになる。
なお、サーミスタT3としてPTC特性を持つものを用いる場合には、オペアンプOP2の非反転入力端子に、サーミスタT3及び抵抗器Rt3の分圧回路の出力を接続し、オペアンプOP2の反転入力端子に、分圧回路Pdの出力を接続すればよい。
【0084】
電源ラインPL2には、オペアンプOP3の正電源端子と、オペアンプOP3の非反転入力端子に接続されている分圧回路Pe(2つの抵抗器の直列回路)と、が接続されている。分圧回路Peを構成する2つの抵抗器の接続点は、オペアンプOP3の非反転入力端子に接続されている。オペアンプOP3は、ケース110の温度に応じた信号(サーミスタT4の抵抗値に応じた信号)を出力する。本実施形態では、サーミスタT4としてNTC特性を持つものを用いているため、ケース110の温度が高いほど、オペアンプOP3の出力電圧は低くなる。これは、オペアンプOP3の負電源端子はグランドラインへ接続されており、オペアンプOP3の反転入力端子に入力される電圧値(サーミスタT4と抵抗器Rt4による分圧値)が、オペアンプOP3の非反転入力端子に入力される電圧値(分圧回路Peによる分圧値)より高くなると、オペアンプOP3の出力電圧の値は、グランド電位の値と略等しくなるためである。つまり、サーミスタT4の温度が高温になると、オペアンプOP3の出力電圧が、ローレベルになる。
なお、サーミスタT4としてPTC特性を持つものを用いる場合には、オペアンプOP3の非反転入力端子に、サーミスタT4及び抵抗器Rt4の分圧回路の出力を接続し、オペアンプOP3の反転入力端子に、分圧回路Peの出力を接続すればよい。
【0085】
オペアンプOP2の出力端子には抵抗器R1が接続されている。抵抗器R1には、ダイオードD1のカソードが接続されている。ダイオードD1のアノードは、オペアンプOP3の出力端子と、FF17のD端子と、FF17のCLR( ̄)端子と、に接続されている。抵抗器R1とダイオードD1との接続ラインには、電源ラインPL1に接続された抵抗器R2が接続されている。また、この接続ラインには、FF16のCLR( ̄)端子が接続されている。
【0086】
ダイオードD1のアノード及びオペアンプOP3の出力端子の接続点と、FF17のD端子との接続ラインには、抵抗器R3の一端が接続されている。抵抗器R3の他端は電源ラインPL2に接続されている。更に、この接続ラインには、残量計IC12の通知端子12aと接続されているダイオードD2のアノードと、ダイオードD3のアノードと、FF17のCLR( ̄)端子と、が接続されている。ダイオードD3のカソードは、MCU1の端子P5に接続されている。
【0087】
FF16は、ヒータHTRの温度が過大となり、オペアンプOP2から出力される信号が小さくなって、CLR( ̄)端子に入力される信号がローレベルになると、Q( ̄)端子からハイレベルの信号をMCU1の端子P11に入力する。FF16のD端子には電源ラインPL1からハイレベルのシステム電源電圧Vcc1が供給されている。このため、FF16では、負論理で動作するCLR( ̄)端子に入力される信号がローレベルにならない限り、Q( ̄)端子からはローレベルの信号が出力され続ける。
【0088】
FF17のCLR( ̄)端子に入力される信号は、ヒータHTRの温度が過大となった場合と、ケース110の温度が過大となった場合と、残量計IC12の通知端子12aから異常検出を示すローレベルの信号が出力された場合のいずれかの場合に、ローレベルとなる。FF17は、CLR( ̄)端子に入力される信号がローレベルになると、Q端子からローレベルの信号を出力する。このローレベルの信号は、MCU1の端子P10と、スイッチS6のゲート端子と、昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENと、充電IC2に接続されたバイポーラトランジスタS1のベース端子と、にそれぞれ入力される。スイッチS6のゲート端子にローレベルの信号が入力されると、スイッチS6を構成するNチャネル型MOSFETのゲート-ソース間電圧が閾値電圧未満となるため、スイッチS6がオフになる。昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENにローレベルの信号が入力されると、昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENは正論理であるため、昇圧動作が停止する。バイポーラトランジスタS1のベース端子にローレベルの信号が入力されると、バイポーラトランジスタS1がオンになる(コレクタ端子から増幅された電流が出力される)。バイポーラトランジスタS1がオンになると、充電IC2のCE( ̄)端子にバイポーラトランジスタS1を介してハイレベルのシステム電源電圧Vcc2が入力される。充電IC2のCE( ̄)端子は負論理であるため、電源BATの充電が停止される。これらにより、ヒータHTRの加熱と電源BATの充電が停止される。なお、MCU1が端子P22から充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)に対してローレベルのイネーブル信号を出力しようとしても、バイポーラトランジスタS1がオンされると、増幅された電流が、コレクタ端子からMCU1の端子P22および充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)に入力される。これにより、充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)にはハイレベルの信号が入力される点に留意されたい。
【0089】
FF17のD端子には電源ラインPL2からハイレベルのシステム電源電圧Vcc2が供給されている。このため、FF17では、負論理で動作するCLR( ̄)端子に入力される信号がローレベルにならない限り、Q端子からハイレベルの信号が出力され続ける。オペアンプOP3の出力端子からローレベルの信号が出力されると、オペアンプOP2の出力端子から出力される信号のレベルに拠らず、FF17のCLR( ̄)端子にはローレベルの信号が入力される。オペアンプOP2の出力端子からハイレベルの信号が出力される場合には、オペアンプOP3の出力端子から出力されるローレベルの信号は、ダイオードD1によってこのハイレベルの信号の影響を受けない点に留意されたい。また、オペアンプOP2の出力端子からローレベルの信号が出力される場合には、オペアンプOP3の出力端子からハイレベルの信号が出力されたとしても、ダイオードD1を介してこのハイレベルの信号はローレベルの信号に置き換わる。
【0090】
電源ラインPL2は、MCU搭載基板161からLED搭載基板163及びホールIC搭載基板164側に向けて更に分岐している。この分岐した電源ラインPL2には、ホールIC13の電源端子VDDと、通信IC15の電源端子VCCと、ホールIC14の電源端子VDDと、が接続されている。
【0091】
ホールIC13の出力端子OUTは、MCU1の端子P3と、スイッチドライバ7の端子SW2と、に接続されている。アウターパネル115が外れると、ホールIC13の出力端子OUTからローレベルの信号が出力される。MCU1は、端子P3に入力される信号により、アウターパネル115の装着有無を判定する。
【0092】
LED搭載基板163には、操作スイッチOPSと接続された直列回路(抵抗器とコンデンサの直列回路)が設けられている。この直列回路は、電源ラインPL2に接続されている。この直列回路の抵抗器とコンデンサの接続点は、MCU1の端子P4と、操作スイッチOPSと、スイッチドライバ7の端子SW1と、に接続されている。操作スイッチOPSが押下されていない状態では、操作スイッチOPSは導通せず、MCU1の端子P4とスイッチドライバ7の端子SW1にそれぞれ入力される信号は、システム電源電圧Vcc2によりハイレベルとなる。操作スイッチOPSが押下されて操作スイッチOPSが導通状態になると、MCU1の端子P4とスイッチドライバ7の端子SW1にそれぞれ入力される信号は、グランドラインへ接続されるためローレベルとなる。MCU1は、端子P4に入力される信号により、操作スイッチOPSの操作を検出する。
【0093】
スイッチドライバ7には、リセット入力端子RSTBが設けられている。リセット入力端子RSTBは、LSW4の制御端子ONに接続されている。スイッチドライバ7は、端子SW1と端子SW2に入力される信号のレベルがいずれもローレベルとなった場合(アウターパネル115が外されており、且つ、操作スイッチOPSが押下された状態)には、リセット入力端子RSTBからローレベルの信号を出力することで、LSW4の出力動作を停止させる。つまり、本来はアウターパネル115の押圧部117を介して押し下げられる操作スイッチOPSが、アウターパネル115が外れた状態でユーザによって直接押し下げられると、スイッチドライバ7の端子SW1と端子SW2に入力される信号のレベルがいずれもローレベルになる。
【0094】
<吸引器の動作モード毎の動作>
以下、
図13~
図19を参照して、
図10に示す電気回路の動作を説明する。
図13は、スリープモードにおける電気回路の動作を説明するための図である。
図14は、アクティブモードにおける電気回路の動作を説明するための図である。
図15は、加熱初期設定モードにおける電気回路の動作を説明するための図である。
図16は、加熱モードにおけるヒータHTRの加熱時の電気回路の動作を説明するための図である。
図17は、加熱モードにおけるヒータHTRの温度検出時の電気回路の動作を説明するための図である。
図18は、充電モードにおける電気回路の動作を説明するための図である。
図19は、MCU1のリセット(再起動)時の電気回路の動作を説明するための図である。
図13~
図19の各々において、チップ化された電子部品の端子のうち、破線の楕円で囲まれた端子は、電源電圧V
BAT、USB電圧V
USB、及びシステム電源電圧等の入力又は出力がなされている端子を示している。
【0095】
いずれの動作モードにおいても、電源電圧VBATは、保護IC10の電源端子VDDと、昇圧DC/DCコンバータ9の入力端子VINと、充電IC2の充電端子batに入力されている。
【0096】
<スリープモード:
図13>
MCU1は、充電IC2のV
BATパワーパス機能を有効とし、OTG機能と充電機能を無効とする。充電IC2の入力端子VBUSにUSB電圧V
USBが入力されないことで、充電IC2のV
BATパワーパス機能は有効になる。通信線LNからOTG機能を有効にするための信号がMCU1から充電IC2へ出力されないため、OTG機能は無効になる。このため、充電IC2は、充電端子batに入力された電源電圧V
BATからシステム電源電圧Vcc0を生成して、出力端子SYSから出力する。出力端子SYSから出力されたシステム電源電圧Vcc0は、昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VIN及びイネーブル端子ENに入力される。昇降圧DC/DCコンバータ8は、正論理であるイネーブル端子ENにハイレベルのシステム電源電圧Vcc0が入力されることでイネーブルとなり、システム電源電圧Vcc0からシステム電源電圧Vcc1を生成して、出力端子VOUTから出力する。昇降圧DC/DCコンバータ8の出力端子VOUTから出力されたシステム電源電圧Vcc1は、LSW4の入力端子VINと、LSW4の制御端子ONと、スイッチドライバ7の入力端子VINと、FF16の電源端子VCC及びD端子と、にそれぞれ供給される。
【0097】
LSW4は、制御端子ONにシステム電源電圧Vcc1が入力されることで、入力端子VINに入力されたシステム電源電圧Vcc1を、出力端子VOUTからシステム電源電圧Vcc2として出力する。LSW4から出力されたシステム電源電圧Vcc2は、MCU1の電源端子VDDと、LSW5の入力端子VINと、ホールIC13の電源端子VDDと、通信IC15の電源端子VCCと、ホールIC14の電源端子VDDと、に入力される。更に、システム電源電圧Vcc2は、残量計IC12の電源端子VDDと、ROM6の電源端子VCCと、充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)に接続された抵抗器Rc及びバイポーラトランジスタS1と、FF17の電源端子VCCと、オペアンプOP3の正電源端子と、分圧回路Peと、オペアンプOP2の正電源端子と、分圧回路Pdと、にそれぞれ供給される。充電IC2に接続されているバイポーラトランジスタS1は、FF17のQ端子からローレベルの信号が出力されない限りはオフとなっている。そのため、LSW4で生成されたシステム電源電圧Vcc2は、充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)にも入力される。充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)は負論理のため、この状態では、充電IC2による充電機能はオフとなる。
【0098】
このように、スリープモードにおいては、LSW5はシステム電源電圧Vcc3の出力を停止しているため、電源ラインPL3に接続される電子部品への電力供給は停止される。また、スリープモードにおいては、充電IC2のOTG機能は停止しているため、LED L1~L8への電力供給は停止される。
【0099】
<アクティブモード:
図14>
MCU1は、
図13のスリープモードの状態から、端子P8に入力される信号がハイレベルとなり、スライダ119が開いたことを検出すると、端子P23からLSW5の制御端子ONにハイレベルの信号を入力する。これにより、LSW5は入力端子VINに入力されているシステム電源電圧Vcc2を、システム電源電圧Vcc3として、出力端子VOUTから出力する。LSW5の出力端子VOUTから出力されたシステム電源電圧Vcc3は、サーミスタT2と、サーミスタT3と、サーミスタT4と、に供給される。
【0100】
更に、MCU1は、スライダ119が開いたことを検出すると、通信線LNを介して、充電IC2のOTG機能を有効化する。これにより、充電IC2は、充電端子batから入力された電源電圧VBATを昇圧して得られるシステム電源電圧Vcc4を、入力端子VBUSから出力する。入力端子VBUSから出力されたシステム電源電圧Vcc4は、
LED L1~L8に供給される。
【0101】
<加熱初期設定モード:
図15>
図14の状態から、端子P4に入力される信号がローレベルになる(操作スイッチOPSの押下がなされる)と、MCU1は、加熱に必要な各種の設定を行った後、端子P14から、昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENにハイレベルのイネーブル信号を入力する。これにより、昇圧DC/DCコンバータ9は、電源電圧V
BATを昇圧して得られる駆動電圧V
bstを出力端子VOUTから出力する。駆動電圧V
bstは、スイッチS3とスイッチS4に供給される。この状態では、スイッチS3とスイッチS4はオフとなっている。また、端子P14から出力されたハイレベルのイネーブル信号によってスイッチS6はオンされる。これにより、ヒータHTRの負極側端子がグランドラインに接続されて、スイッチS3をONにすればヒータHTRを加熱可能な状態になる。MCU1の端子P14からハイレベルの信号のイネーブル信号が出力された後、加熱モードに移行する。
【0102】
<加熱モード時のヒータ加熱:
図16>
図15の状態において、MCU1は、端子P16に接続されたスイッチS3のスイッチング制御と、端子P15に接続されたスイッチS4のスイッチング制御を開始する。これらスイッチング制御は、上述した加熱初期設定モードが完了すれば自動的に開始されてもよいし、さらなる操作スイッチOPSの押下によって開始されてもよい。具体的には、MCU1は、
図16のように、スイッチS3をオンし、スイッチS4をオフして、駆動電圧V
bstをヒータHTRに供給し、エアロゾル生成のためのヒータHTRの加熱を行う加熱制御と、
図17のように、スイッチS3をオフし、スイッチS4をオンして、ヒータHTRの温度を検出する温度検出制御と、を行う。
【0103】
図16に示すように、加熱制御時においては、駆動電圧V
bstは、スイッチS5のゲートにも供給されて、スイッチS5がオンとなる。また、加熱制御時には、スイッチS3を通過した駆動電圧V
bstが、抵抗器Rsを介して、オペアンプOP1の正電源端子にも入力される。抵抗器Rsの抵抗値は、オペアンプOP1の内部抵抗値と比べると無視できるほど小さい。そのため、加熱制御時において、オペアンプOP1の正電源端子に入力される電圧は、駆動電圧V
bstとほぼ同等になる。
【0104】
なお、抵抗器R4の抵抗値は、スイッチS5のオン抵抗値よりも大きくなっている。加熱制御時にもオペアンプOP1は動作するが、加熱制御時にはスイッチS5がオンになる。スイッチS5がオンの状態では、オペアンプOP1の出力電圧が、抵抗器R4とスイッチS5の分圧回路によって分圧されて、MCU1の端子P9に入力される。抵抗器R4の抵抗値がスイッチS5のオン抵抗値よりも大きくなっていることで、MCU1の端子P9に入力される電圧は十分に小さくなる。これにより、オペアンプOP1からMCU1に対して大きな電圧が入力されるのを防ぐことができる。
【0105】
<加熱モード時のヒータ温度検出:
図17>
図17に示すように、温度検出制御時には、駆動電圧V
bstがオペアンプOP1の正電源端子に入力されると共に、分圧回路Pbに入力される。分圧回路Pbによって分圧された電圧は、MCU1の端子P18に入力される。MCU1は、端子P18に入力される電圧に基づいて、温度検出制御時における抵抗器RsとヒータHTRの直列回路に印加される基準電圧V
tempを取得する。
【0106】
また、温度検出制御時には、駆動電圧Vbst(基準電圧Vtemp)が、抵抗器RsとヒータHTRの直列回路に供給される。そして、この駆動電圧Vbst(基準電圧Vtemp)を抵抗器RsとヒータHTRによって分圧した電圧Vheatが、オペアンプOP1の非反転入力端子に入力される。抵抗器Rsの抵抗値はヒータHTRの抵抗値よりも十分に大きいため、電圧Vheatは、駆動電圧Vbstよりも十分に低い値である。温度検出制御時には、この低い電圧VheatがスイッチS5のゲート端子にも供給されることで、スイッチS5はオフされる。オペアンプOP1は、反転入力端子に入力される電圧と非反転入力端子に入力される電圧Vheatの差を増幅して出力する。
【0107】
オペアンプOP1の出力信号は、MCU1の端子P9に入力される。MCU1は、端子P9に入力された信号と、端子P18の入力電圧に基づいて取得した基準電圧Vtempと、既知の抵抗器Rsの電気抵抗値と、に基づいて、ヒータHTRの温度を取得する。MCU1は、取得したヒータHTRの温度に基づいて、ヒータHTRの加熱制御(例えばヒータHTRの温度が目標温度となるような制御)を行う。
【0108】
なお、MCU1は、スイッチS3とスイッチS4をそれぞれオフにしている期間(ヒータHTRへの通電を行っていない期間)においても、ヒータHTRの温度を取得することができる。具体的には、MCU1は、端子P13に入力される電圧(サーミスタT3と抵抗器Rt3から構成される分圧回路の出力電圧)に基づいて、ヒータHTRの温度を取得する。
【0109】
また、MCU1は、任意のタイミングにて、ケース110の温度の取得も可能である。具体的には、MCU1は、端子P12に入力される電圧(サーミスタT4と抵抗器Rt4から構成される分圧回路の出力電圧)に基づいて、ケース110の温度を取得する。
【0110】
<充電モード:
図18>
図18は、スリープモードの状態でUSB接続がなされた場合を例示している。USB接続がなされると、USB電圧V
USBが過電圧保護IC11を介してLSW3の入力端子VINに入力される。USB電圧V
USBは、LSW3の入力端子VINに接続された分圧回路Pfにも供給される。USB接続がなされた直後の時点では、バイポーラトランジスタS2がオンとなっているため、LSW3の制御端子ONに入力される信号はローレベルのままとなる。USB電圧V
USBは、MCU1の端子P17に接続された分圧回路Pcにも供給され、この分圧回路Pcで分圧された電圧が端子P17に入力される。MCU1は、端子P17に入力された電圧に基づいて、USB接続がなされたことを検出する。
【0111】
MCU1は、USB接続がなされたことを検出すると、端子P19に接続されたバイポーラトランジスタS2をオフする。バイポーラトランジスタS2のゲート端子にローレベルの信号を入力すると、分圧回路Pfによって分圧されたUSB電圧VUSBがLSW3の制御端子ONに入力される。これにより、LSW3の制御端子ONにハイレベルの信号が入力されて、LSW3は、USB電圧VUSBを出力端子VOUTから出力する。LSW3から出力されたUSB電圧VUSBは、充電IC2の入力端子VBUSに入力される。また、LSW3から出力されたUSB電圧VUSBは、そのままシステム電源電圧Vcc4として、LED L1~L8に供給される。
【0112】
MCU1は、USB接続がなされたことを検出すると、更に、端子P22から、充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)に対してローレベルのイネーブル信号を出力する。これにより、充電IC2は、電源BATの充電機能を有効化し、入力端子VBUSに入力されるUSB電圧VUSBによる電源BATの充電を開始する。
【0113】
なお、アクティブモードの状態でUSB接続がなされた場合には、MCU1は、USB接続がなされたことを検出すると、端子P19に接続されたバイポーラトランジスタS2をオフし、更に、端子P22から、充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)に対してローレベルのイネーブル信号を出力し、更に、通信線LNを利用したシリアル通信によって、充電IC2のOTG機能をオフする。これにより、LED L1~L8に供給されるシステム電源電圧Vcc4は、充電IC2のOTG機能で生成されていた電圧(電源電圧VBATに基づく電圧)から、LSW3から出力されたUSB電圧VUSBに切り替わる。LED L1~L8は、MCU1によって内蔵トランジスタのオン制御がなされない限りは作動しない。このため、OTG機能のオンからオフへの過渡期における不安定な電圧がLED L1~L8に供給されるのは防がれる。
【0114】
図18では、充電モードにおけるシステム電源電圧の供給状態は、スリープモードと同じとしている。しかし、充電モードにおけるシステム電源電圧の供給状態は、
図14に示したアクティブモードと同じにすることが好ましい。すなわち、充電モードにおいては、後述する温度管理のために、サーミスタT2~T4にシステム電源電圧Vcc3が供給された状態となっていることが好ましい。
【0115】
<MCUのリセット:
図19>
アウターパネル115が外されてホールIC13の出力がローレベルとなり、操作スイッチOPSのオン操作がなされてMCU1の端子P4に入力される信号がローレベルになると、スイッチドライバ7の端子SW1と端子SW2が共にローレベルとなる。これにより、スイッチドライバ7は、リセット入力端子RSTBからローレベルの信号を出力する。リセット入力端子RSTBから出力されたローレベルの信号はLSW4の制御端子ONに入力される。これにより、LSW4は、出力端子VOUTからのシステム電源電圧Vcc2の出力を停止する。システム電源電圧Vcc2の出力が停止されることで、MCU1の電源端子VDDにシステム電源電圧Vcc2が入力されなくなるため、MCU1は停止する。
【0116】
スイッチドライバ7は、リセット入力端子RSTBからローレベルの信号を出力している時間が既定時間に達するか、端子SW1と端子SW2のいずれかに入力される信号がハイレベルになると、リセット入力端子RSTBから出力する信号をハイレベルに戻す。これにより、LSW4の制御端子ONがハイレベルとなり、システム電源電圧Vcc2が各部に供給される状態に復帰する。
【0117】
以下では理解を容易にするために、前述してきたサーミスタT1を電源サーミスタT1とも記載し、前述してきたサーミスタT2をパフサーミスタT2とも記載し、前述してきたサーミスタT3をヒータサーミスタT3とも記載し、前述してきたサーミスタT4をケースサーミスタT4とも記載する。
【0118】
<充電ICの機能の詳細)
図20は、充電IC2の内部の概略構成を示す図である。充電IC2は、プロセッサ21と、ゲートドライバ22と、Nチャネル型MOSFETで構成されたスイッチQ1~Q4と、を備える。
【0119】
スイッチQ1のソース端子は入力端子VBUSに接続されている。スイッチQ1のドレイン端子は、スイッチQ2のドレイン端子に接続されている。スイッチQ2のソース端子は、スイッチング端子SWに接続されている。スイッチQ3のドレイン端子は、スイッチQ2とスイッチング端子SWの接続ノードに接続されている。スイッチQ3のソース端子は、グランド端子GNDに接続されている。スイッチQ4のドレイン端子は、出力端子SYSに接続されている。スイッチQ4のソース端子は、充電端子batに接続されている。
【0120】
ゲートドライバ22は、スイッチQ2のゲート端子とスイッチQ3のゲート端子に接続されており、プロセッサ21の指令に基づき、スイッチQ2,Q3のオンオフ制御を行う。
【0121】
プロセッサ21は、ゲートドライバ22と、スイッチQ1のゲート端子と、スイッチQ4のゲート端子と、充電イネーブル端子CE( ̄)とに接続されている。プロセッサ21は、ゲートドライバ22を介したスイッチQ2,Q3のオンオフ制御と、スイッチQ1,Q4のオンオフ制御を行う。
【0122】
充電IC2は、前述した充電機能、VBATパワーパス機能、及びOTG機能に加えて、VUSBパワーパス機能と、VUSB&VBATパワーパス機能と、を備える。以下では、これら各機能の有効時における充電IC2の内部の制御内容について説明する。なお、前述してきた各種電圧の具体的な数値は、好ましくは下記に示す値である。
【0123】
電源電圧VBAT(満充電電圧)=4.2V
電源電圧VBAT(公称電圧)=3.7V
システム電源電圧Vcc1=3.3V
システム電源電圧Vcc2=3.3V
システム電源電圧Vcc3=3.3V
システム電源電圧Vcc4=5.0V
USB電圧VUSB=5.0V
駆動電圧Vbst=4.9V
【0124】
(充電機能)
プロセッサ21は、スイッチQ1をオン、スイッチQ3をオフに制御した状態で、スイッチQ2及びスイッチQ4のオンオフ制御を行う。スイッチQ4のオンオフ制御は、電源BATの充電電流を調整するために行われる。プロセッサ21は、出力端子SYSの電圧が電源BATの充電に適した電圧と同じになるようにスイッチQ2のオンオフ制御を行う。これにより、入力端子VBUSに入力されたUSB電圧VUSBは降圧されて出力端子SYSから出力される。出力端子SYSから出力される電圧は、システム電源電圧Vcc0として昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINに入力されると共に、充電IC2の充電端子batから出力される。これにより、USB電圧VUSBを降圧して得た電圧による電源BATの充電が行われる。なお、充電機能の有効時には、システム電源電圧Vcc0は、最終的に、電源BATの満充電電圧と同じ値になる。このため、昇降圧DC/DCコンバータ8は、入力端子VINに入力される4.2Vのシステム電源電圧Vcc0を降圧して、3.3Vのシステム電源電圧Vcc1を生成して出力することになる。充電機能の有効時には、充電IC2において、入力端子VBUSの電位が出力端子SYSの電位よりも高電位となるため、電源BATからの電力が入力端子VBUSから出力されることはない。
【0125】
(VUSBパワーパス機能)
VUSBパワーパス機能は、例えば、電源BATが過放電等の理由で利用できない場合に有効となる。プロセッサ21は、スイッチQ1をオン、スイッチQ2をオン、スイッチQ3をオフ、スイッチQ4をオフに制御する。これにより、入力端子VBUSに入力されたUSB電圧VUSBは、降圧されることなく、そのままスイッチング端子SWから出力される。スイッチング端子SWから出力された電圧は、システム電源電圧Vcc0として昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINに入力される。この場合も、昇降圧DC/DCコンバータ8は、入力端子VINに入力される5Vのシステム電源電圧Vcc0を降圧して、3.3Vのシステム電源電圧Vcc1を生成して出力することになる。なお、VUSBパワーパス機能を有効とする場合であっても、プロセッサ21は、スイッチQ1をオン、スイッチQ3をオフ、スイッチQ4をオンに制御した状態で、スイッチQ2のオンオフ制御を行ってもよい。このようにすれば、5.0VのUSB電圧VUSBから3.3Vのシステム電源電圧Vcc1までの降圧を、充電IC2と昇降圧DC/DCコンバータ8が分け合って行うことができる。このため、昇降圧DC/DCコンバータ8へ負荷や発熱が集中することを抑制できる。
【0126】
(VUSB&VBATパワーパス機能)
VUSB&VBATパワーパス機能は、例えば、電源BATの充電が完了しており且つUSB接続が継続されている場合に有効となる。プロセッサ21は、スイッチQ1をオン、スイッチQ3をオフ、スイッチQ4をオンに制御した状態で、スイッチQ2のオンオフ制御を行う。プロセッサ21は、出力端子SYSの電圧が、電源BATの電圧(電源電圧VBAT)と同じになるようにスイッチQ2を制御する。これにより、入力端子VBUSに入力されたUSB電圧VUSBは降圧されて出力端子SYSから出力される。入力端子VBUSに入力されたUSB電圧VUSBが降圧されて出力端子SYSから出力される電圧と、電源BATから充電端子batを経由して出力端子SYSから出力される電圧は同じ値となる。このため、USB電圧VUSBを降圧して得た電圧を含む電力と、出力端子SYSから出力される電源電圧VBATを含む電力が合成されて、昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINに供給される。VUSB&VBATパワーパス機能の有効時には、充電IC2において、入力端子VBUSの電位が出力端子SYSの電位よりも高電位となるため、電源BATからの電力が入力端子VBUSから出力されることはない。
【0127】
VUSB&VBATパワーパス機能の有効時には、昇降圧DC/DCコンバータ8は、電源電圧VBATの大きさによって昇圧と降圧のどちらを行うかを決める。昇降圧DC/DCコンバータ8は、電源電圧VBATが3.3V以上の場合には、入力端子VINに入力されるシステム電源電圧Vcc0を降圧して、3.3Vのシステム電源電圧Vcc1を生成して出力する。昇降圧DC/DCコンバータ8は、電源電圧VBATが3.3V未満の場合には、入力端子VINに入力されるシステム電源電圧Vcc0を昇圧して、3.3Vのシステム電源電圧Vcc1を生成して出力する。
【0128】
(VBATパワーパス機能)
VBATパワーパス機能は、充電モード以外のモード(例えば、スリープモード)にて有効となる。プロセッサ21は、スイッチQ1とスイッチQ3をオフに制御する。これにより、充電端子batに入力された電源電圧VBATは、そのまま、出力端子SYSから出力され、システム電源電圧Vcc0として、昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINに入力される。この制御により、充電IC2の入力端子VBUSとスイッチング端子SWの間の電力伝達経路は、スイッチQ1の寄生ダイオードによりブロックされる。このため、出力端子SYSから出力される電源電圧VBATが、入力端子VBUSから出力されることはない。
【0129】
VBATパワーパス機能の有効時には、昇降圧DC/DCコンバータ8は、電源電圧VBATの大きさによって昇圧と降圧のどちらを行うかを決める。昇降圧DC/DCコンバータ8は、入力端子VINに入力される電源電圧VBATが3.3V以上の場合には、電源電圧VBATを降圧して、3.3Vのシステム電源電圧Vcc1を生成して出力する。昇降圧DC/DCコンバータ8は、入力端子VINに入力される電源電圧VBATが3.3V未満の場合には、電源電圧VBATを昇圧して、3.3Vのシステム電源電圧Vcc1を生成して出力する。
【0130】
(OTG機能)
OTG機能は、VBATパワーパス機能と同時に有効となり、例えば、アクティブモードにて有効となる。OTG機能とVBATパワーパス機能の両方の有効時には、プロセッサ21は、スイッチQ1をオンに制御した状態で、スイッチQ3をオンオフ制御する。これにより、充電端子batに入力された電源電圧VBATは、そのまま、出力端子SYSから出力され、システム電源電圧Vcc0として、昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINに入力される。また、出力端子SYSから出力された電源電圧VBATは、充電IC2のスイッチング端子SWに入力される。プロセッサ21は、スイッチング端子SWに入力される電源電圧VBATがシステム電源電圧Vcc4と同じになるように、スイッチQ3を制御する。これにより、スイッチング端子SWに入力された電源電圧VBATは昇圧されて入力端子VBUSから出力される。入力端子VBUSから出力された電圧は、システム電源電圧Vcc4としてLED L1~L8に入力される。
【0131】
このように、充電IC2は、USB電圧VUSBを降圧する降圧コンバータとしての機能と、電源電圧VBATを昇圧する昇圧コンバータとしての機能を併せ持つ。充電IC2から昇降圧DC/DCコンバータ8に入力される電圧は、充電IC2の有効としている機能に応じてさまざまに変動する。しかし、このような変動があっても、昇降圧DC/DCコンバータ8が昇圧と降圧を選択的に実行することで、システム電源電圧Vcc1(システム電源電圧Vcc1を含む電力)を一定に保つことができる。なお、昇降圧DC/DCコンバータ8の入力端子VINに入力されるシステム電源電圧Vcc0の電圧がシステム電源電圧Vcc1の電圧である3.3Vと等しい場合、昇降圧DC/DCコンバータ8は、昇圧及び降圧を実行せず、システム電源電圧Vcc0をシステム電源電圧Vcc1として、出力端子VOUTから出力する。
【0132】
(保護制御)
吸引器100では、電源サーミスタT1の抵抗値(出力値)によって電源BATの温度(以下、電源温度TBATと記載)を取得可能であり、ヒータサーミスタT3の抵抗値(出力値)によってヒータHTRの温度(以下、ヒータ温度THTRと記載)を取得可能であり、ケースサーミスタT4の抵抗値(出力値)によってケース110の温度(以下、ケース温度TCASEと記載)を取得可能である。そして、吸引器100は、電源温度TBAT、ヒータ温度THTR、及びケース温度TCASEの少なくともいずれかが、吸引器100の使用される推奨環境下での値とかけ離れた状態になった場合に、電源BATの充電及び電源BATからヒータHTRへの放電(以下、充放電とも記載)を禁止する保護制御を実行して、安全性を高めるように構成されている。この保護制御は、MCU1とFF17によって行われる。
【0133】
充放電を禁止する保護制御とは、充放電が不可となるように電子部品を制御することを言う。電源BATからヒータHTRへの放電を不可とするためには、昇圧DC/DCコンバータ9のイネーブル端子ENにローレベルの信号を入力して(或いはイネーブル端子ENの電位を不定にして)昇圧動作を停止させ、且つ、スイッチS6のゲート端子にローレベルの信号を入力して(或いはゲート端子の電位を不定にして)負極側のヒータコネクタCn(-)とグランドとの接続を遮断すればよい。なお、昇圧DC/DCコンバータ9の昇圧動作の停止と、ヒータコネクタCn(-)とグランドとの接続遮断のうち一方のみを行うことでも、電源BATからヒータHTRへの放電を不可とすることは可能である。電源BATの充電を不可とするためには、充電IC2の充電イネーブル端子CE( ̄)にハイレベルの信号が入力されるようにして、充電IC2の充電動作を停止させればよい。
以下では、保護制御として充放電を禁止する例を説明するが、保護制御は、安全性の向上という観点から、充電のみを禁止する制御としてもよいし、放電のみを禁止する制御としてもよい。
【0134】
保護制御が行われた場合に、動作モードの制限が更に行われることが好ましい。以下では、保護制御が行われると、動作モードが制限されるものとする。ただし、動作モードの管理はMCU1が行うため、MCU1が何らかの理由で作動していない状態においては、動作モードの制限は行われなくてもよい。
【0135】
吸引器100にて行われる保護制御には、ユーザ操作によってMCU1のリセットがなされることで終了可能な手動復帰保護制御と、MCU1のリセットを必要とせず、温度環境の改善によって自動的に終了可能な自動復帰保護制御と、終了不能な非復帰保護制御と、が含まれる。吸引器100の動作モードには、
図9にて説明したものに加えて、エラーモードと、永久エラーモードと、がある。本明細書において、”吸引器の全ての動作モード“と記載するときは、これらエラーモードと永久エラーモードを除く全ての動作モード(
図9に示した全ての動作モード)のことを意味する。
【0136】
手動復帰保護制御又は自動復帰保護制御が行われた場合には、吸引器100はエラーモードに移行し、他の動作モードへの移行は不可となる。なお、エラーモードでは、直前の動作モードにおける電源電圧の状態(システム電源電圧の供給状態)が維持されるものとする。すなわち、エラーモードにおいては、充放電を除く、直前の動作モードにて実行可能な機能(例えば温度情報の取得等)が実行可能となる。エラーモードにおいて、MCU1のリセットがなされると、手動復帰保護制御は終了される。エラーモードにおいて、温度環境の改善がなされると、自動復帰保護制御は終了される。手動復帰保護制御又は自動復帰保護制御が終了されると、動作モードの制限は解除され、動作モードはスリープモードに移行する。それ以降は、ユーザ操作等による動作モードの変更が可能となる。
【0137】
非復帰保護制御が行われた場合には、吸引器100は永久エラーモードに移行する。永久エラーモードでは、吸引器100のすべての機能が使用不可となり、吸引器100は、修理又は廃棄が必要になる。
【0138】
MCU1は、端子P14からローレベルの信号を出力して、昇圧DC/DCコンバータ9の昇圧動作の停止及び負極側のヒータコネクタCn(-)とグランドとの接続遮断を行うと共に、端子P22からハイレベルの信号を出力して、充電IC2の充電動作を停止することで、保護制御を行う。充電のみ禁止する場合には端子P14からローレベルの信号を出力する必要はなく、放電のみ禁止する場合には端子P22からハイレベルの信号を出力する必要はない。
【0139】
FF17は、Q端子からローレベルの信号を出力して、昇圧DC/DCコンバータ9の昇圧動作の停止、負極側のヒータコネクタCn(-)とグランドとの接続遮断、及びバイポーラトランジスタS1のオンによる充電IC2の充電動作の停止を行うことで、MCU1を介さずに、保護制御を行う。
【0140】
FF17は、CLR( ̄)端子に入力される信号がハイレベルからローレベルに切り替わると、Q端子からローレベルの信号を出力する。このローレベル信号は、MCU1のP10端子にも入力される。端子P10にローレベル信号が入力されている間は、MCU1はFF17の不図示のCLK端子に入力される信号をローレベルからハイレベルに切替えない。換言すれば、端子P10にローレベル信号が入力されている間は、FF17のCLK信号が立ち上がらない。また、MCU1が例えばフリーズしている状態では、FF17の不図示のCLK端子に入力される信号はローレベルのままとなる。したがって、MCU1が正常動作している状態とフリーズしている状態のどちらの状態であっても、FF17のQ端子からローレベルの信号が出力された後、FF17のCLR( ̄)端子に入力される信号がローレベルからハイレベルに切り替わっても、FF17のQ端子からはローレベルの信号が出力され続ける。
図19にて説明したようにMCU1のリセットを行うと、FF17が再起動する(システム電源電圧Vcc2の再投入が行われる)。リセットされたMCU1はスリープモードで動作するため、ヒータサーミスタT3及びケースサーミスタT4にはシステム電源電圧Vcc3が投入されず、オペアンプOP2の出力とオペアンプOP3の出力が共にハイレベルになる。これにより、FF17のD端子とCLR( ̄)端子にはハイレベルの信号が入力される。このタイミングにおいては、FF17の再起動によって、端子P10にローレベルの信号が入力されていないため、MCU1は、FF17のCLK信号を立ち上がらせる。これにより、FF17のQ端子の出力をハイレベルに戻すことが可能である。FF17のQ端子の出力がハイレベルに戻ることで、FF17による保護制御は終了される。
【0141】
上述した通り、FF17のQ端子から出力された信号は、MCU1の端子P10にも入力される。このため、MCU1は、端子P10に入力されたローレベルの信号によって、FF17が保護制御を行ったことを検知可能である。MCU1は、FF17が保護制御を行ったことを検知すると、MCU1のリセット要求通知を通知部180に行わせて、エラーモードに移行することが好ましい。
【0142】
(MCU1のリセットの詳細)
手動復帰保護制御の実行により動作モードがエラーモードに移行した場合、又は、MCU1が何らかの原因によって正常に動作しなくなった場合(フリーズした場合)には、MCU1のリセット(再起動)が必要となる。
【0143】
図21は、
図10に示す電気回路のうち、MCU1のリセット動作と関係のある主要な電子部品を抜き出して示した要部回路図である。
図21では、
図10では符号を付していなかったモータコネクタCn(m)と抵抗器R7が追加で示されている。モータコネクタCn(m)には、振動モータMが接続されている。モータコネクタCn(m)は、スイッチS7を介してMCU1の電源端子VDDへ並列接続される。したがって、MCU1の電源端子VDDへのシステム電源電圧Vcc2の供給が停止されると、振動モータMへの動作電圧の供給も停止される。抵抗器R7は、LSW4の制御端子ONとスイッチドライバ7のリセット入力端子RSTBを接続するノードに一端が接続され、スイッチドライバ7の入力端子VINに他端が接続されている。
【0144】
MCU1のリセットは、MCU1の動作電圧となるシステム電源電圧Vcc2のMCU1の電源端子VDDへの供給を停止し、その後、その供給を再開することで行われる。
図20に示すように、システム電源電圧Vcc2は、LSW4が閉じられている状態(入力端子VINと出力端子VOUTの間の電気的な接続が閉じられている状態)においてLSW4の出力端子VOUTから出力される。換言すると、システム電源電圧Vcc2は、LSW4が開かれた状態(入力端子VINと出力端子VOUTの間の電気的な接続が遮断されている状態)においては、LSW4の出力端子VOUTからは出力されない。そして、LSW4の開閉制御はスイッチドライバ7によって行われる。このように、吸引器100では、スイッチドライバ7がLSW4の開閉制御を行うことで、MCU1のリセットが可能となっている。
【0145】
LSW4とスイッチドライバ7のそれぞれの入力端子VINには、システム電源電圧Vcc1が入力される。このため、昇降圧DC/DCコンバータ8においてシステム電源電圧Vcc1が生成されている状態では、LSW4とスイッチドライバ7は同時に作動する。スイッチドライバ7は、例えば、リセット入力端子RSTBとグランド端子GNDの間に設けられたスイッチを内蔵しており、このスイッチが閉じられた状態では、リセット入力端子RSTBの電位はグランドレベル(ローレベル)となる。スイッチドライバ7の入力端子VINとリセット入力端子RSTBは、抵抗器R7を介して並列接続されている。このため、昇降圧DC/DCコンバータ8においてシステム電源電圧Vcc1が生成されている限り、スイッチドライバ7に内蔵されたスイッチが開かれた状態では、リセット入力端子RSTBの電位はハイレベルとなる。LSW4の開閉を制御するための制御端子ONは、抵抗器R7を介して昇降圧DC/DCコンバータ8の出力端子VOUTへ接続され、且つ、スイッチドライバ7のリセット入力端子RSTBへ接続されている。したがって、スイッチドライバ7に内蔵されたスイッチが開かれた状態では、システム電源電圧Vcc1に基づくハイレベルの電圧がLSW4の制御端子ONに入力されることになる。一方、スイッチドライバ7に内蔵されたスイッチが閉じられた状態では、抵抗器R7の一端がグランドに接続されるため、システム電源電圧Vcc1に基づくハイレベルの信号がLSW4の制御端子ONに入力されることはなく、LSW4の制御端子ONに入力される信号はローレベルとなる。このように、スイッチドライバ7は、リセット入力端子RSTBの電位を制御することで、LSW4の開閉制御を行う。
【0146】
スイッチドライバ7は、リセット入力端子RSTBの電位を、端子SW1に入力される電圧と、端子SW2に入力される電圧に基づいて制御する。端子SW1に入力される電圧は、操作スイッチOPSが押圧された状態においてローレベル(グランドレベル)となり、操作スイッチOPSが押圧されていない状態においてハイレベルとなる。端子SW2に入力される電圧は、アウターパネル115がインナーパネル118から取り外された状態においてローレベルとなり、アウターパネル115がインナーパネル118に装着された状態においてハイレベルとなる。
【0147】
スイッチドライバ7は、アウターパネル115がインナーパネル118から取り外されるというパネル条件が満たされ、且つ、操作スイッチOPSの押圧が既定の時間(以下、リセット操作時間と記載)持続するというスイッチ操作条件が満たされた場合に、MCU1をリセットするためのリセット処理を開始する。パネル条件とスイッチ操作条件が共に満たされた状態を、再起動条件が満たされた状態と定義する。パネル条件とスイッチ操作条件が共に満たされた後、操作スイッチOPSの押圧が継続される状態を、再起動条件が満たされ続ける状態と定義する。
【0148】
リセット処理とは、0秒以上の所定の遅延時間tdを待ってから、スイッチドライバ7の内蔵のスイッチを閉じてLSW4を開いた状態に制御し、その後、そのスイッチを閉じている時間が既定時間に達すると、そのスイッチを開いてLSW4を閉じた状態に戻すことを言う。スイッチドライバ7は、パネル条件が満たされた状態における操作スイッチOPSの押圧の開始後、リセット操作時間の経過を待つ間に、パネル条件が満たされなくなった場合又はユーザが操作スイッチOPSの押圧を止めた場合には、リセット処理を実行せずに待機状態に戻る。スイッチドライバ7は、リセット処理を開始した後は、再起動条件が満たされているか否かによらずに、内蔵のスイッチを閉じている時間が既定時間に達した時点で、内蔵のスイッチを開いて、リセット処理を終了させる。換言すると、スイッチドライバ7に内蔵されたスイッチが閉じられている時間が既定時間に達した状態に至るまで、パネル条件が満たされ且つ操作スイッチOPSの押圧が継続することで再起動条件が満たされ続けても、スイッチドライバ7は内蔵されたスイッチを開いてLSW4を閉じた状態に戻す。
【0149】
上記のリセット操作時間は、アクティブモードから加熱設定モードに遷移させるため(ヒータHTRによるロッド500の加熱の開始を指示するため)に必要な操作スイッチOPSの押圧持続時間(以下、加熱開始操作時間と記載)とは異なる値とすることが好ましい。このようにすることで、MCU1をリセットするためには、頻繁に行われる筈であるエアロゾル生成を実行するための操作とは異なる操作が必要となる。このため、ユーザの明確な意思の下、MCU1をリセットできるようになる。また、リセット操作時間は、加熱開始操作時間よりも長い値とすることがより好ましい。このようにすることで、ユーザのより明確な意思の下、MCU1をリセットできるようになる。
【0150】
一例として、加熱開始操作時間は1秒であり、リセット操作時間は5秒である。これらの数値は一例であってこれに限定されるものではない。
【0151】
MCU1は、自身がフリーズしていない状態であれば、スイッチドライバ7によってリセット処理が開始された場合(換言すると、再起動条件が満たされた場合)に、通知部180(振動モータM及びLED L1~L8)を制御して、通知部180にユーザへの通知を実行させることが好ましい。通知の方法としては、LED L1~L8を所定パターンで点灯させたり、振動モータMを振動させたり、これらを組み合わせたりすればよい。ユーザは、この通知により、現在の操作を続けることでMCU1がリセットされることを認識可能となる。なお、MCU1は、この通知又はこの通知とは異なる通知を、リセット操作時間の経過を待つ間に実行させてもよい。
【0152】
また、遅延時間tdを0よりも大きい値とした場合、MCU1は、リセット処理の開始に伴う通知部180による上記の通知を、上記の遅延時間tdが経過するよりも前に完了させることが好ましい。このようにすることで、ユーザは、通知の完了によって、MCU1のリセットがまもなく開始されることを認識可能となる。もちろん、通知部180による上記の通知を上記の遅延時間tdが経過するまで持続させてもよい。この場合でも、振動モータMはシステム電源電圧Vcc2により動作することから、MCU1へのシステム電源電圧Vcc2の供給停止と同時に通知が完了されるため、MCU1のリセットが開始されたことを認識可能となる。
【0153】
MCU1がフリーズしている結果、例えばヒータHTRが過度に加熱される状況が考えられる。
【0154】
前述したように、ヒータHTRの温度(ヒータサーミスタT3の温度)が過大になると、オペアンプOP2の出力電圧はローレベルになる。このローレベルの電圧は、FF16のCLR( ̄)端子に入力される。FF16は、CLR( ̄)端子に入力される信号がローレベルになると、Q端子の出力をローレベルにする。FF16のQ( ̄)端子は、FF16のQ端子の出力を反転させた電圧を出力する端子である。したがって、FF16は、CLR( ̄)端子に入力される信号がローレベルになると、Q( ̄)端子からハイレベルの信号を出力する。なお、ヒータHTRの温度(ヒータサーミスタT3の温度)が過大になっていない通常状態においては、FF16のCLR( ̄)端子に入力される信号はハイレベルになっている。このため、通常状態において、FF16は、D端子に入力されているハイレベルの電圧(システム電源電圧Vcc1)を反転させたローレベルの電圧をQ( ̄)端子から出力する。
【0155】
ノイズによって、MCU1がフリーズした場合を想定する。MCU1がフリーズした場合には、ユーザが、アウターパネル115をインナーパネル118から取り外し、更に、操作スイッチOPSの押圧を続けることで、MCU1のリセットを行う。MCU1のリセットが行われている間も、FF16の電源端子VCCには、システム電源電圧Vcc1が供給され続ける。このため、MCU1のリセット前後において、FF16は、ヒータHTRの温度が過大になったことを示す情報(Q( ̄)端子のハイレベル出力)を保持し続ける。
【0156】
再起動したMCU1は、端子P11に入力されている電圧がハイレベルとなっている場合に、ヒータHTRの温度が過大になったことを検知し、保護制御を実行して、動作モードを永久エラーモードに遷移させる。すなわち、ここで実行される保護制御は非復帰保護制御である。このように、MCU1がフリーズした結果、ヒータHTRの過加熱が発生した場合でも、リセットによってMCU1を正常動作に復帰させて、動作モードを永久エラーモードに遷移させることができる。これにより、吸引器100を使用不可にすることができ、安全性を高めることができる。
【0157】
以上のように、吸引器100では、スイッチドライバ7が、操作スイッチOPSの操作に関する条件であるスイッチ操作条件と、操作スイッチOPSの操作とは異なる条件であるパネル条件との両方が満たされた場合に、LSW4の開閉を行ってMCU1のリセットを行う。単一の条件が満たされた場合にコントローラのリセットを行う技術はよく知られている。しかし、吸引器100では、複数の条件が満たされた場合にMCU1のリセットが行われる。このため、誤操作や何らかの衝撃によりMCU1がリセットされることが抑制され、必要な場合にのみMCU1をリセットすることができる。
【0158】
また、吸引器100では、アウターパネル115がインナーパネル118に装着されている状態では、操作スイッチOPSを押圧し続けても、MCU1のリセットは行われない。アウターパネル115がインナーパネル118から取り外されている状態でのみ、操作スイッチOPSを押圧し続けることで、MCU1のリセットが行われる。このように、同一の操作部材で実現できる機能を、アウターパネル115の装着有無に応じて切り替えることで、操作部材の数を減らして、操作性の向上とコスト削減を図ることができる。
【0159】
なお、MCU1は、アウターパネル115がインナーパネル118から取り外されたことを検知した場合に、通知部180に通知を行わせることが好ましい。このようにすることで、MCU1をリセットするためには、パネル条件が満たされることで通知がされている中、さらに操作スイッチOPSを操作する必要がある。このため、ユーザの明確な意思の下、MCU1をリセットできる。
【0160】
また、MCU1は、アウターパネル115がインナーパネル118から取り外されたことを検知した場合には、電源BATからヒータHTRへの放電を不可とすることが好ましい。アウターパネル115が装着されていない状態では、加熱部170で発生する熱がユーザに伝わりやすくなるため、このようにすることで、安全性を向上させることができる。
【0161】
(加熱部170の好ましい形態)
図22は、
図1に示す吸引器100のケースサーミスタT4を通る切断面での断面図である。
図22に示すように、加熱部170は、断熱機能を持つ円筒状のロッド収容部172と、ロッド収容部172の内側に配置された円筒状のヒータ支持部材174と、ヒータ支持部材174の内周面に支持された筒状のヒータHTRと、を備える。
【0162】
ヒータHTRは、上下方向に垂直な断面形状が略楕円形状となっている。具体的には、ヒータHTRは、前後方向に離間して対向配置された上下方向に延びる平坦部H1,H2と、平坦部H1の右側端と平坦部H2の右側端とを繋ぐ湾曲部H3と、平坦部H1の左側端と平坦部H2の左側端とを繋ぐ湾曲部H4とにより構成されている。なお、平坦部H1,H2に代えて湾曲部H3及び湾曲部H4と曲率が異なる湾曲部を用いることで、略楕円形状を構成してもよい。
【0163】
この楕円形状のヒータHTRで囲まれた空間170Aに、ロッド500の一部が収容される。ロッド500の外形は円形であり、ロッド500の直径は、前後方向における平坦部H1と平坦部H2の間の距離よりも大きい。このため、空間170Aに挿入されたロッド500は、平坦部H1と平坦部H2によって前後方向に押し潰された状態となる。加熱部170を
図21に示す構成とすることで、ロッド500とヒータHTRの接触面積を大きくして、ロッド500を効率よく加熱することができる。MCU1のリセットは、この空間170Aにロッド500が挿入されているか否かに関係なく実行可能である。
【0164】
例えば、開口132(
図2参照)から挿入されたロッド500の加熱が行われる前にMCU1がフリーズして、エアロゾルの生成が実行されなかった場合を想定する。このような場合には、ロッド500を開口132から取り出してスライダ119を閉じる等の操作を行うことなく、ロッド500を挿入したまま、アウターパネル115を取り外して操作スイッチOPSを押圧するだけで、MCU1をリセットできる。MCU1がリセットによってアクティブモードへ復帰した後、ユーザは、アウターパネル115を装着してから操作スイッチOPSを加熱開始操作時間だけ押圧する。これにより、実行されなかったエアロゾルの生成が実行されることになる。このように、ロッド500の抜き差し、換言すると、スライダ119の開閉を行うことなく、MCU1のリセットが可能となることで、ユーザの負担を軽減でき、使い勝手を向上させることができる。
【0165】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0166】
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。
【0167】
(1)
電源(電源BAT)と、
上記電源から供給される電力を消費してエアロゾル源(ロッド500)を加熱するヒータ(ヒータHTR)が接続されるヒータコネクタ(ヒータコネクタCn)と、
上記電源から上記ヒータへの電力の供給を制御可能に構成され、且つ、動作するための電力が入力される電源端子(電源端子VDD)を含むコントローラ(MCU1)と、
上記電源と上記コントローラの電源端子とを接続するスイッチ(LSW4)と、
上記スイッチの開閉を制御可能な再起動回路(スイッチドライバ7)と、を備え、
上記再起動回路は、再起動条件が満たされると上記スイッチを開く第1操作を実行し、上記第1操作の実行後に上記スイッチを閉じる第2操作を実行する、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0168】
(1)によれば、再起動回路によるスイッチの開閉制御によってコントローラを再起動できるので、コントローラにフリーズが生じてもこれを安定的に解除し、正常な動作に戻すことができる。
【0169】
(2)
(1)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
上記再起動回路は、上記第1操作の実行後に上記再起動条件が満たされ続けても上記第2操作を実行する、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0170】
(2)によれば、コントローラへの電源供給が断たれた後の状況の変化に拠らず、コントローラへ再び電源供給が行われるので、ユーザ操作を必要とすることなく、コントローラを確実に再起動させることができる。
【0171】
(3)
(1)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
上記再起動条件が満たされるためには、ユーザによる所定の操作(操作スイッチOPSの押圧)が所定の期間持続する必要がある、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0172】
(3)によれば、再起動条件が誤操作や何らかの衝撃によって満たされにくくなる。このため、コントローラが誤って再起動される状況を防ぎ、ユーザによる明確な操作によってのみコントローラを再起動できるようになる。
【0173】
(4)
(3)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
ユーザへの通知を実行可能な通知部(通知部180)を備え、
上記コントローラは、
上記所定の操作を検知可能であり、
上記所定の操作が上記所定の期間持続して上記再起動条件が満たされた後、上記第1操作が実行される前に(再起動条件が満たされてから遅延時間tdが経過する前に)、上記通知部に通知を実行させるように構成される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0174】
(4)によれば、コントローラの再起動前の通知により、操作が継続されるとコントローラが再起動することをユーザに気付かせることができる。このため、ユーザがエアロゾル生成装置の状態を正確に把握できるようになる。
【0175】
(5)
(4)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
上記通知部(振動モータM)が接続されるコネクタ(モータコネクタCn(m))を備え、
上記コネクタは、上記コントローラの電源端子へ並列接続される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0176】
(5)によれば、通知部の電源とコントローラの電源が共通になる。これにより、コントローラの再起動時に、通知部が動作しなくなるので、コントローラの再起動が行われていることを、ユーザが把握しやくなる。
【0177】
(6)
(4)又は(5)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
上記コントローラは、上記再起動条件が満たされた後、上記第1操作が実行される前に(再起動条件が満たされてから遅延時間tdが経過する前に)、上記通知部に通知を完了させるように構成される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0178】
(6)によれば、コントローラの再起動時には通知が完了されているので、再起動が行われていることを、ユーザが把握しやくなる。
【0179】
(7)
(1)から(6)のいずれかに記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
上記スイッチは、
上記電源へ接続される入力端子(入力端子VIN)と、上記コントローラの電源端子へ接続される出力端子(出力端子VOUT)と、制御端子(制御端子ON)と、を含み、
上記制御端子へハイレベルの電圧が入力されると、上記入力端子と上記出力端子の間の電気的な接続を閉じるように構成され、
上記入力端子は、上記制御端子へ並列接続される、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0180】
(7)によれば、再起動回路が機能していない時に、電源によってスイッチの制御端子へハイレベルの電圧を入力できる。このため、再起動回路が機能していない時に、コントローラへの電力供給が断たれにくくなる。
【0181】
(8)
(7)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
上記再起動回路は、
上記スイッチの制御端子へ接続される再起動端子(リセット入力端子RSTB)を含み、
上記再起動条件が満たされると、上記再起動端子の電位をローレベルにする、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0182】
(8)によれば、再起動回路が機能する時のみ、スイッチの制御端子にはローレベル信号が入力される。このため、コントローラへの電力供給が断たれる状況を、限られたものにすることができる。
【0183】
(9)
(8)に記載のエアロゾル生成装置の電源ユニットであって、
上記再起動回路は、第1入力端子(端子SW1)及び第2入力端子(端子SW2)を含み、
上記再起動条件が満たされるためには、上記第1入力端子へ第1レベルの電圧が入力され、上記第2入力端子へ第2レベルの電圧が入力される必要があり、
上記第1入力端子に上記第1レベルの電圧を入力するために必要なユーザの操作(操作スイッチOPSの押圧)は、上記第2入力端子に上記第2レベルの電圧を入力するために必要なユーザの操作(アウターパネル115の取り外し)とは異なる、
エアロゾル生成装置の電源ユニット。
【0184】
(9)によれば、コントローラを再起動しようとすると、複雑な操作が要求される。このため、コントローラが誤って再起動される状況を防ぎ、ユーザによる明確な操作によってのみコントローラを再起動できるようになる。
【0185】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【0186】
なお、本出願は、2021年5月10日出願の日本特許出願(特願2021-079905)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
【符号の説明】
【0187】
100 吸引器
112 ケース本体
115 アウターパネル
118 インナーパネル
119 スライダ
170 加熱部
1 MCU
8 昇降圧DC/DCコンバータ
16 フリップフロップ
HTR ヒータ
BAT 電源
Cn ヒータコネクタ
Cn(m) モータコネクタ
OPS 操作スイッチ
M 振動モータ