(57)【要約】【課題】吸引動作に伴う吸引空気量が少なくても、吸引動作を確実且つ迅速に感知可能な吸引感知センサを提供する。【解決手段】吸引感知センサは、ユーザの吸引動作時に伴い、内部の空気が吸引される送出流路とともにその内部の空気が吸い出される弁通路（２８）と、弁通路（２８）の途中に形成された弁口（３６）と、弁口（３６）の下流に配置され、吸引作動時にの弁口（３６）を開くフラップ状弁要素（４０）と、フラップ状弁要素（４０）の開作動を検出する光送受器（４６，５４）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象となる流路内を吸引空気が流れるとき、その内部に前記吸引空気の流れに連動した検出空気の流れを生じさせるべく前記流路に対して接続された弁通路と、
前記弁通路の途中に形成された弁口と、
前記検出空気の流れ方向でみて前記弁口の下流に設けられたフラップ状弁要素であって、前記検出空気の流れが無いときには前記弁口を閉じた閉位置にあり、前記検出空気の流れが生じるときには前記閉位置から前記検出空気流の流れを受けて前記弁口を開く開位置に位置付けられるフラップ状弁要素と、
光の送受が可能な光送受器であって、前記フラップ状弁要素が前記閉位置にあるときには前記フラップ状弁要素により前記光の送受が遮断される一方、前記フラップ状弁要素が前記開位置にあるときには前記光の送受が許容されて、前記フラップ状弁要素の開閉を検出する光送受器と
を具備したことを特徴とする吸引感知センサ。
【請求項２】
前記光送受器は、発光素子と、前記フラップ状弁要素を挟んで前記発光素子と反対側に配置された受光素子とを含むことを特徴とする請求項１に記載の吸引感知センサ。
【請求項３】
前記発光素子は可視光に近い波長の緑色の光を出射する発光ダイオードであり、前記受光素子はフォトＩＣであることを特徴とする請求項２に記載の吸引感知センサ。
【請求項４】
前記フラップ状弁要素の最大開度を規制する弁押さえを更に具備したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の吸引感知センサ。
【請求項５】
前記光の送受経路は前記弁口を通過して延びることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の吸引感知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の吸引動作によって発生する吸引空気の流れを直接的に感知する吸引感知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、この種の吸引感知センサは、ユーザが医薬や嗜好品等の液状物をエアロゾルの形態で吸引するエアロゾル吸引器に組み込まれている（特許文献１の図１、参照符号５２）。
特許文献１のエアロゾル吸引器は、ユーザによる吸引動作を吸引感知センサにより感知し、この感知タイミングにてヒータを通電発熱させ、液状物を急速に加熱する。ここでの加熱は液状物を霧化したエアロゾルを発生させ、このエアロゾルはユーザの吸引動作に起因する吸引空気の流れに乗り、この吸引空気の流れと共にユーザの口内に吸引される。
【特許文献１】特開平11-89551号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した吸引感知センサには特許文献１に開示されているように圧力センサや流量センサが使用されている。これらセンサは何れも、センサを通過する吸引空気の流路断面積を小さくし、その前後での圧力差大きくするか又は吸引空気の流速を速めなければ、そのＳ／Ｎ、即ち、正確な検出とその応答速度の高速化を両立することができないが、このためには前記吸引空気のための流路の抵抗、即ち、その通気抵抗が大きなものとなり、吸引動作時、ユーザに違和感を与えてしまう。
【０００４】
一方、Ｓ／Ｎ比を向上させるためにセンサの受圧面積を大きくしたり、増幅器を採用したりすれば、センサの大型化を招く。
また、吸引空気中の水蒸気等の汚れが圧力センサや流量センサに付着してしまうと、これらのセンサは誤動作し易い。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは人の吸引動作等のように吸引空気量が少なくても、吸引空気の流路抵抗を大きくすることなく、吸引空気の発生を迅速且つ正確に感知することができる吸引感知センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の吸引感知センサは、監視対象となる流路内を吸引空気が流れるとき、その内部に吸引空気の流れに連動した検出空気の流れを生じさせるべく流路に対して接続された弁通路と、この弁通路の途中に形成された弁口と、検出空気の流れ方向でみて弁口の下流に設けられたフラップ状弁要素であって、検出空気の流れが無いときには弁口を閉じた閉位置にあり、検出空気の流れが生じるときには閉位置から検出空気流の流れを受けて弁口を開く開位置に位置付けられるフラップ状弁要素と、光の送受が可能な光送受器であって、フラップ状弁要素が閉位置にあるときにはフラップ状弁要素により光の送受が遮断される一方、フラップ状弁要素が開位置にあるときには光の送受が許容されて、フラップ状弁要素の開閉を検出する光送受器とを備える（請求項１）。
【０００６】
上述の吸引感知センサによれば、監視対象の流路内の空気が吸引され、この吸引に伴い流路内を吸引空気が流れるとき、フラップ状弁要素は閉位置から開位置に位置付けられることで、光送受器における光の送受が許容され、光送受器はフラップ状弁要素の開作動、即ち、流路の吸引を感知する。
具体的には、光送受器は、発光素子と、フラップ状弁要素を挟んで発光素子と反対側に配置された受光素子とを含むことができ（請求項２）、この場合、発光素子は可視光に近い波長の緑色の光を出射する発光ダイオードであり、そして、受光素子はフォトＩＣであるのが好ましい（請求項３）。なお、光送受器は、発光素子及び受光素子を含む透過型に限らず、反射型であってよい。
【０００７】
また、吸引感知センサはフラップ状弁要素の最大開度を規制する弁押さえを更に備えることができ（請求項４）、この弁押さえはフラップ状弁要素の開位置を正確に規定し、光送受器のための光の送受経路を確実に開き、また、フラップ状弁要素と弁通路との干渉を防止する。
更に、光の送受経路は弁口を通過して延びることができる（請求項５）。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１〜５の吸引感知センサは、フラップ状弁要素の閉位置及び開位置を空気の吸引の有無にそれぞれ対応させ、フラップ状弁要素の開閉を光送受器により光学的に検出するようにしたから、たとえ吸引空気量が少なくてもフラップ状弁要素を大きく開作動させることで、吸引感知センサが大きな流路抵抗にならずに空気の吸引を正確且つ迅速に感知でき、しかも、大型化を招くことなくＳ／Ｎ比が大きく確保されることから、光送受器に空気中の水蒸気等の汚れが付着しても、吸引感知センサの誤作動を招くようなこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、一実施例の吸引センサを備えたエアロゾル吸引器を示す。
エアロゾル吸引器はケーシング２を備え、このケーシング２は例えば、その前端面に開口した外気導入口４と、ケーシング２の後面から突出したマウスピース６とを有する。そして、ケーシング２内には外気導入口４からマウスピース６に至る送出流路８が確保され、この送出流路８の途中には供給位置１０が規定されている。更に、供給位置１０の下流には環状のセラミックヒータ１２が配置され、このセラミックヒータ１２は送出流路８の一部を形成する。
【００１０】
一方、供給位置１０からは液通路１４が分岐され、この液通路１４は液供給装置１６に接続されている。液供給装置１６はその内部に原料溶液を蓄えた溶液室（図示しない）を有し、例えば、手動スイッチのオン作動を受けることで、溶液室から原料溶液を一定量ずつ送出流路８の供給位置１０に供給することができる。
具体的には、原料溶液は、液状の医薬や嗜好品であって、嗜好品の場合、原料溶液はたばこ成分を含むことができる。また、液供給装置１６は溶液室をポンプ室としたシリンジポンプと、このシリンジポンプを駆動する駆動モータとから実現でき、そして、送出流路８に供給された原料溶液は供給位置１０にて送出流路８を閉塞する。
【００１１】
供給位置１０に原料溶液が供給された状態で、マウスピース６を通じて送出流路８内の空気がユーザにより吸引されると、供給位置１０の原料溶液は吸引空気とともにマウスピース６、即ち、セラミックヒータ１２に移送される。この時点で、セラミックヒータ１２が原料溶液をエアロゾル化するのに要する所定の加熱温度まで昇温されていれば、セラミックヒータ１２内に移送された原料溶液は直ちに加熱霧化してエアロゾルとなり、このエアロゾルは吸引空気とともにマウスピース６を通じてユーザの口内に吸引される。
【００１２】
上述したセラミックヒータ１２の昇温は、ユーザの吸引動作をトリガとして制御されるのが好ましく、このため、本実施例のエアロゾル吸引器は吸引感知センサ１８を備えており、この吸引感知センサ１８について以下に説明する。
吸引感知センサ１８は例えばケーシング２の前端内に装着され、前述した送出流路８にて、外気導入口４と供給位置１０との間に介挿されている。
【００１３】
より詳しくは、吸引感知センサ１８は弁ボディ２０を備え、この弁ボディ２０はフロント部分２２、リア部分２４及びこれらの間に挟み込まれパッキン２６とからなる。弁ボディ２０はその内部に弁通路２８を形成しており、この弁通路２８はケーシング２の外気導入口４に連通した一端３０と、送出流路８に接続された他端３２とを有する。
なお、図１から明らかなようにリア部分２４の後端面からは弁通路２８と送出流路８との接続を容易にする接続管３４が一体に突出されており、この接続管３４の先端にて弁通路２８の他端が形成されている。
【００１４】
弁通路２８の途中には弁口３６が形成されており、この弁口３６はフロント部分２２内に位置付けられ、その軸線は接続管３４の軸線に対してオフセットしている。弁口３６とリア部分２４との間は弁室３８として形成され、この弁室３８は弁口３６の下流に隣接し、その内部に弾性変形可能なフラップ状弁要素４０が配置されている。このフラップ状弁要素４０は取付けねじ４２を介してフロント部分２２に固定され、図１に示す状態にあるとき、弁口３６を弁室３８側から閉じている。
【００１５】
一方、リア部分２４の後端面には弁室３８内に臨む装着口４４が形成され、この装着口４４内に発光素子４６が配置されている。この発光素子４６は発光ダイオードからなり、プリント配線基板４８に実装されている。このプリント配線基板４８は発光素子４６を囲繞するシールリング５０を介してリア部分２４の後端面に当接されていると共に、取付け板５２を介してリア部分２４に固定されている。
【００１６】
また、前述した弁通路２８の一端３０は弁口３６よりも大径であり、その内部に受光素子５４が配置されている。この受光素子５４はフォトダイオードからなり、プリント配線基板５６に実装されている。プリント配線基板５６は弁口３６と対向した状態で、一端３０を部分的に閉塞しており、一端３０に残された開口もまた弁口３６とはオフセットした状態にある。
【００１７】
図１から明らかなように発光素子４６及び受光素子５４は弁口３６を通じて互いに光の送受が許容されているが、図１に示すようにフラップ状弁要素４０が閉位置にあるとき、発光要素４６と受光素子５４とを結ぶ光の送受経路はフラップ状弁要素４０により遮断された状態にある。なお、前述したプリント配線基板４８，５６は図示しない制御基板に電気的に接続され、この制御基板を通じて発光素子４６への給電がなされる一方、制御基板は受光素子からの出力信号を受け取ることができる。
【００１８】
図１に示す状態にて、マウスピース６を通じて送出流路８内の空気が吸引されたとき、図２に示されるように弁通路２８にてフラップ状弁要素４０よりも下流部分内の空気がマウスピース６側に吸い出され、下流部分内の圧力は大気圧よりも低い負圧状態となる。
それ故、弁口３６を挟む前記一端３０と弁室３８との間に圧力差が生じ、図２中の白抜きの矢印Ａで示すように、外気導入口４から一端３０及び弁口３６を経て弁室３８内に流入する空気の流れが生起され、このような空気の流れはフラップ状弁要素４０の弾性変形を伴いフラップ状弁要素４０を弁口３６から離座させ、弁口３６を開く。
【００１９】
この結果、発光素子４６から出射された光は図２中、矢印Ｂで示されるようにフラップ状弁要素４０に遮られることなく、弁口３６を通じて受光素子５４に受け取られ、この時点で、受光素子５４はフラップ状弁要素４０の閉位置から開位置への動きを示す信号、即ち、ユーザの吸引動作を示す感知信号をそのプリント配線基板５６を介して制御基板に供給する。
【００２０】
従って、制御基板は感知信号の供給を受けた時点で、セラミックヒータ１２の温度を前記所定の加熱温度まで昇温させることで、吸引空気とともにセラミックヒータ１２に移送された原料溶液は直ちにエアロゾルとなり、エアロゾルはユーザの口内に吸引空気とともに吸引される。
この後、吸引動作が停止されると、外気導入口４（一端３０）と弁室３８内の圧力は共に大気圧に復帰し、フラップ状弁要素４０は自身の復元力により開位置から閉位置に戻り、弁口３６を閉じる。それ故、この時点で、発光素子４６と受光素子５４とを結ぶ光の送受経路が遮断され、受光素子５４はそのプリント配線基板５６を介して制御基板に吸引停止を示す信号を供給する。
【００２１】
上述したように吸引感知センサ１８によれば、ユーザの吸引動作の有無にフラップ状弁要素４０の開閉がそれぞれ対応し、しかも、吸引空気量が少なくても弁口３６を大きく確保することで、フラップ状弁要素４０を確実且つ大きく開作動させるのは容易であるから、発光素子４６と受光素子５４とからなる光送受器にてフラップ状弁要素４０の開作動、即ち、ユーザの吸引動作を正確に感知でき、しかも、その感知の応答性にも優れる。
【００２２】
また、弁口３６の開度を大きく確保できるから、吸引感知センサ１８が大きな流路抵抗となることもないので、吸引作動時、ユーザに違和感を与えることもなく、更に、弁通路２８内に流入する空気中の水蒸気等の汚れが付着しても、このような汚れに起因する吸引感知センサ１８、即ち、光送受器の誤動作は前述した圧力センサや流量センサに比べて少ない。
【００２３】
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
図３は変形例の吸引感知センサ１８を示しており、ここで、図３中、一実施例の吸引感知センサにおける構成要素と同一の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付して、それらの説明は省略し、一実施例と相違する点のみを以下に説明する。
変形例の場合、弁室３８は接続管３４の軸線に対して傾斜した傾斜内面を有し、そして、弁通路２８は弁ボディ２０におけるフロント部分２２に形成され、弁室３８の前記傾斜内面に弁口３６として開口する一方、フロント部分２２の前端面に一端３０として開口する外気孔５８を有する。
【００２４】
そして、図３から明らかなように、閉位置にあるフラップ状弁要素４０は屈曲状態にあって、接続管３４の軸線と直交する垂直面に沿って延びる基端部と、この基端部から前記傾斜内面に沿って延びる先端部とを有し、この先端部にて弁口３６が閉塞されている。
フラップ状弁要素４０の基端部は取付けピン６０を介してフロント部分２２に取付けられている。より詳しくは、フラップ状弁要素４０の基端部はスリーブ６２と弁押さえ６４との間に挟み込まれた状態でフロント部分２２に固定され、これらスリーブ６２及び弁押さえ６４は取付けピン６０にそれぞれ取付けられている。
【００２５】
フラップ状弁要素４０側の弁押さえ６４の面はフラップ状弁要素４０に向けて凸の円弧面として形成され、この円弧面はフラップ状弁要素４０の最大開度、即ち、その開位置を決定する。
更に、前述した一実施例の場合とは異なり、発光素子４６及び受光素子５４は同一の軸線上に配置され、そして、フロント部分２２には受光素子５４から延び、弁口３６に連なる光導入孔６６が形成されている。この場合にも、発光素子４６と受光素子５４との間の光の送受経路は弁口３６を通過する。
【００２６】
ここで、発光素子４６は可視光の波長に近い緑色の光を受光素子５４に向けて出射し、一方、受光素子５４はフォトＩＣ（照度ＩＣ）からなっているのが好ましい。
上述した変形例の吸引感知センサ１８にあっては、フラップ状弁要素４０の開位置が弁押さえ６４により規制されることから、吸引動作時、フラップ状弁要素４０は発光素子４６と受光素子５４との間の光送受経路を確実に開くことでき、しかも、フラップ状弁要素４０と弁室３８内の他の要素との干渉をも確実に防止される。この結果、フラップ状弁要素４０の開閉が保証される。
【００２７】
また、緑色の発光素子４６とフォトＩＣからなる受光素子５４との組合せは吸引動作の感知、即ち、フラップ状弁要素４０における開閉の検出に際し、そのＳ／Ｎ比の向上に大きく寄与する。
更に、光の送受経路は上述の実施例及び変形例の場合、何れも弁口３６を通過しているが、弁口３６を避けて送受経路を確保することも可能である。
【００２８】
一方、上述の実施例及び変形例の場合、図４（ａ）に示されるように吸引感知センサ１８は外気導入口４とマウスピース６とを接続する送出流路８に介挿されているが、これに限らず、図４（ｂ），（ｃ）に示されるように吸引感知センサ１８を配置することも可能である。
具体的には、図４（ｂ）の場合、吸引感知センサ１８は分岐流路８ａに介挿されており、この分岐流路８ａは供給位置１０よりも上流にて送出流路８から分岐され、供給ケーシング２の外面に第２外気導入口４ｂを介して開口されている。この場合、送出流路８には分岐流路８ａの分岐位置よりも上流に必要に応じて絞り６８が設けられており、この絞り６８は吸引感知センサ１８と同様な流路抵抗を有する。
【００２９】
それ故、マウスピース６を通じて送出流路８内の空気がユーザにより吸引されたとき、この吸引に連動して、分岐流路８ａ内にも第２外気導入口４ｂから吸引感知センサ１８を通じて送出流路８に流入する空気の流れを生起され、この空気の流れ、つまり、ユーザの吸引動作を吸引感知センサ１８により検出可能となる。
また、図４（ｃ）の場合、吸引感知センサ１８は分岐流路８ｂに代えて、送出流路８に対するバイパス流路８ｂに介挿されており、このバイパス流路８ｂもまた供給位置１０よりも上流に位置し、前述の絞り６８は吸引感知センサ１８と並列に配置されている。この場合にも、ユーザの吸引動作時、バイパス流路８ｂにも空気の流れが生起されることから、吸引感知センサ１８はユーザの吸引動作を検出可能となる。
【００３０】
図４（ｂ），（ｃ）の場合には図４（ａ）の場合に比べ、ユーザの吸引動作後、吸引感知センサ１８へのエアロゾルの逆流を回避でき、エアロゾルによる吸引感知センサ１８の汚れを低減することができる。
最後に、本発明の吸引感知センサは前述したエアロゾル吸引器に限らず、人等による吸引動作を感知するのにも適用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施例の吸引感知センサ付きエアロゾル吸引器を示した概略図である。
【図２】図１の吸引感知センサが作動した状態を示す図である。
【図３】変形例の吸引感知センサを示した断面図である。
【図４】吸引感知センサの配置を説明するための図であり、（ａ）は一実施例及び変形例の場合の配置、（ｂ），（ｃ）は他の場合の配置をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００３２】
６            マウスピース
８            送出流路（流路）
８ａ          分岐流路
８ｂ          バイパス流路
１８            吸引感知センサ
２８            弁通路
３６            弁口
３８            弁室
４０            フラップ状弁要素
４６            発光素子（光送受器）
５４            受光素子（光送受器）
５８            外気孔
６４            弁押さえ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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