БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ АЭРОЗОЛЬНОГО ИНГАЛЯТОРА
POWER SUPPLY UNIT FOR AEROSOL INHALER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к блоку питания для аэрозольного ингалятора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Ранее сообщалось о блоке питания для аэрозольного ингалятора с возможностью проводной зарядки или беспроводной зарядки (JP 6326188 B и JP 5767342 B). Например, документ JP 6326188 B раскрывает, что блок питания для электронного курительного устройства может быть системой с индуктивной зарядкой беспроводного типа или системой с зарядкой контактного типа. Документ JP 5767342 B раскрывает конкретную конфигурацию схемы для беспроводной зарядки, включающую в себя энергоприемную катушку, которая принимает энергию беспроводным способом, диод и конденсатор, которые выпрямляют принятую энергию, стабилитрон, который стабилизирует напряжение и т.п.
[0003] Так как в блоке питания для аэрозольного ингалятора в соответствии с известным уровнем техники может выполняться только одна из проводной зарядки и беспроводной зарядки, то возможности зарядки могут быть ограничены, и применение может быть ограничено из-за неполной зарядки.
[0004] Целью настоящего изобретения является создание блока питания для аэрозольного ингалятора, позволяющего расширить возможности зарядки блока питания и предотвратить ограничение применения из-за неполной зарядки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] В соответствии с иллюстративным аспектом настоящего изобретения, блок питания для аэрозольного ингалятора включает в себя: источник питания, выполненный с возможностью подачи энергии в нагрузку, выполненную с возможностью образования аэрозоля из источника аэрозоля; и соединитель, служащий в качестве физического и электрического контакта с внешним источником питания, в котором блок питания для аэрозольного ингалятора дополнительно включает в себя энергоприемную катушку, выполненную с возможностью беспроводного приема энергии.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0006] Фиг. 1 - вид в перспективе аэрозольного ингалятора, оборудованного блоком питания в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - вид в перспективе блока питания аэрозольного ингалятора, показанного на фиг. 1.
Фиг. 3 - вид в разрезе аэрозольного ингалятора, показанного на фиг. 1.
Фиг. 4 - блок-схема, представляющая конфигурацию основных частей блока питания аэрозольного ингалятора, показанного на фиг. 1.
Фиг. 5 - схематическое представление конфигурации схемы блока питания аэрозольного ингалятора, показанного на фиг. 1.
Фиг. 6 - блок-схема последовательности операций процедуры управления зарядкой блока питания аэрозольного ингалятора, показанного на фиг. 1.
Фиг. 7 - схематическое представление конфигурации схемы блока питания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 8 - схематическое представление конфигурации схемы блока питания в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 - схематическое представление конфигурации схемы блока питания в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 10 - вид в разрезе аэрозольного ингалятора, оборудованного блоком питания, в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 11 - вид в разрезе аэрозольного ингалятора, оборудованного блоком питания в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 - вид в перспективе, схематически представляющий состояние беспроводной зарядки блока питания аэрозольного ингалятора, показанного на фиг. 1.
Фиг. 13 - вид в перспективе, схематически представляющий состояние беспроводной зарядки блока питания аэрозольного ингалятора, показанного на фиг. 10.
Фиг. 14 - вид в перспективе, схематически представляющий состояние беспроводной зарядки блока питания аэрозольного ингалятора, показанного на фиг. 11.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0007] Далее по тексту приведено описание блока питания для аэрозольного ингалятора и аэрозольного ингалятора в соответствии с каждым вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0008] (Аэрозольный ингалятор)
Аэрозольный ингалятор 1 является устройством для ингаляции ароматизатора без горения и имеет форму стержня, продолжающегося в предварительно заданном направлении, в дальнейшем именуемым продольным направлением A). Как показано на фиг. 1, аэрозольный ингалятор 1 содержит блок 10 питания, первый картридж 20 и второй картридж 30 в приведенном порядке вдоль продольного направления A. Первый картридж 20 является присоединяемым к блоку 10 питания и отсоединяемым от него, и второй картридж 30 является присоединяемым к первому картриджу 20 и отсоединяемым от него. Иначе говоря, первый картридж 20 и второй картридж 30 являются сменными.
[0009] <Первый вариант осуществления>
(Блок питания)
Как показано на фиг. 2 и 3, блок 10 питания в соответствии с первым вариантом осуществления вмещает источник 12 питания, зарядное устройство 13, блок 50 управления, различные датчики и т.п. внутри цилиндрического корпуса 11 блока питания.
[0010] Выводы 41 для разрядки выполнены на верхнем участке 11a, расположенном со стороны одного конца (стороны первого картриджа 20) корпуса 11 блока питания в продольном направлении A. Выводы 41 для разрядки выполнены так, чтобы выступать из верхней поверхности верхнего участка 11a по направлению к первому картриджу 20, и выполнены с возможностью электрического соединения с нагрузкой 21 первого картриджа 20.
[0011] Воздухоподводящий участок 42, который подводит воздух к нагрузке 21 первого картриджа 20, выполнен на верхней поверхности верхнего участка 11a, вблизи выводов 41 для разрядки.
[0012] Узел 43 выводов для зарядки, который является электрически подключаемым к внешнему источнику 60 питания (смотри фиг. 5), способному заряжать источник 12 питания, выполнен на нижнем участке 11b, расположенном со стороны другого конца (стороны, противоположной первому картриджу 20) корпуса 11 блока питания в продольном направлении A. Узел 43 выводов для зарядки выполнен на боковой поверхности нижнего участка 11b, и к узлу 43 выводов для зарядки можно подсоединять, по меньшей мере, один из выводов интерфейса USB, выводов интерфейса micro-USB и выводов разъема типа Lightning (зарегистрированный товарный знак).
[0013] Энергоприемная катушка 44 для зарядки источника 12 питания в состоянии беспроводной связи с внешним источником питания (не показанным) и выпрямитель 46, который преобразует энергию переменного тока, принимаемую энергоприемной катушкой 44, в энергию постоянного тока, размещаются в нижнем участке 11b корпуса 11 блока питания. То есть, поскольку зарядка источника 12 питания может выполняться способом как беспроводной зарядки, так и проводной зарядки, возможности зарядки блока 10 питания могут быть расширены, и можно избежать ограничения применения из-за неполной зарядки. Способ беспроводной передачи энергии может быть электромагнитным индукционным способом, магнитно-резонансным способом, сочетанием электромагнитного индукционного способа и магнитно-резонансного способа или других способов. При любом способе беспроводной передачи энергии, корпус 11 блока питания может иметь физический контакт с внешним источником питания или обходиться без такого контакта. В настоящем описании, термин беспроводная передача энергии синонимичен термину бесконтактная передача энергии.
[0014] На боковой поверхности верхнего участка 11a корпуса 11 блока питания выполнено исполнительное устройство 14, манипулируемое пользователем. Исполнительное устройство 14 включает в себя кнопочный переключатель, сенсорную панель и т.п. и применяется, когда включают или выключают блок 50 управления и различные датчики, согласно намерению пользователя.
[0015] Источник 12 питания является заряжаемой батареей аккумуляторов, и, предпочтительно, является ионно-литиевым аккумулятором. Зарядное устройство 13 управляет подведением энергии для зарядки из выпрямителя 46 в источник 12 питания. Зарядное устройство 13 выполнено с использованием зарядной ИС (интегральной микросхемы), преобразователя постоянного напряжения в постоянное, вольтметра, амперметра, процессора и т.п.
[0016] Как показано на фиг. 4, блок 50 управления соединен с зарядным устройством 13, исполнительным устройством 14, различными датчиками, например, датчиком 15 втягивания, который обнаруживает затяжку (втягивающее действие), датчиком 16 напряжения, который измеряет напряжение источника 12 питания, датчиком 17 температуры, который определяет температуру, и памятью 18, которая хранит число затяжек или время подачи напряжения в нагрузку 21. Блок 50 управления выполняет различные операции управления аэрозольным ингалятором 1. Датчик 15 втягивания может быть образован емкостным микрофоном, датчиком давления или подобным устройством. В конкретном случае, блок 50 управления является процессором (MCU (блоком микроконтроллера)). Более конкретно, процессор структурно является электрической схемой, полученной сочетанием схемных элементов, таких как полупроводниковые элементы.
[0017] (Первый картридж)
Как показано на фиг. 3, первый картридж 20 содержит, в цилиндрическом корпусе 27 картриджа, емкость 23, которая хранит источник 22 аэрозоля, электрическую нагрузку 21, которая распыляет источник 22 аэрозоля, фитиль 24, который подсасывает источник аэрозоля из емкости 23 к нагрузке 21, проточный канал 25 для аэрозоля, в котором аэрозоль, образованный распылением источника 22 аэрозоля, протекает ко второму картриджу 30, и концевой колпачок 26, который вмещает часть второго картриджа 30.
[0019] Емкость 23 является секционированной и сформирована так, чтобы охватывать наружную границу проточного канала 25 для аэрозоля, и хранит источник 22 аэрозоля. В емкости 23 может размещаться пористое тело, например, полимерная ткань или хлопчатобумажная нить, и пористое тело может быть пропитано источником 22 аэрозоля. Емкости 23 может хранить только источник 22 аэрозоля, без размещения такого пористого тела, как полимерная ткань или хлопчатобумажная нить. Источник 22 аэрозоля включает в себя жидкость, например, глицерин, пропиленгликоль или воду.
[0019] Фитиль 24 является элементом, удерживающим жидкость, который всасывает источник 22 аэрозоля из емкости 23 к нагрузке 21 с использованием явления капиллярности, и сформирован, например, из стекловолокна или пористой керамики.
[0020] Нагрузка 21 распыляет источник 22 аэрозоля без горения с использованием энергии, подаваемой из источника 12 питания через выводы 41 для разрядки. Нагрузка 21 сформирована из электронагревательной проволоки (спирали), навитой с предварительно заданным шагом. Нагрузка 21 может быть любым элементом, способным к образованию аэрозоля посредством распыления источника 22 аэрозоля и является, например, нагревательным элементом или ультразвуковым генератором. Примеры нагревательного элемента включают в себя нагреватель сопротивления, керамический нагреватель и нагреватель индукционного нагрева.
[0021] Проточный канал 25 для аэрозоля выполнен с выходной стороны от нагрузки 21 и по осевой линии L блока 10 питания.
[0022] Концевой колпачок 26 включает в себя участок 26a вмещения картриджа, который вмещает часть второго картриджа 30, и соединительный проход 26b, который позволяет проточному каналу 25 для аэрозоля и участку 26a вмещения картриджа сообщаться друг с другом.
[0023] (Второй картридж)
Второй картридж 30 хранит источник 31 ароматизатора. Второй картридж 30 разъемно вмещается в участок 26a вмещения картриджа, выполненный в концевом колпачке 26 первого картриджа 20. Концевой участок второго картриджа 30 со стороны, противоположной первому картриджу 20, является ингаляционной трубкой 32 для пользователя. Ингаляционная трубка 32 не ограничена формированием неразъемно со вторым картриджем 30, но может быть выполнена с возможностью соединения и разъединения со вторым картриджем 30. При формировании ингаляционной трубки 32 отдельно от блока 10 питания и первого картриджа 20 таким способом, ингаляционную трубку 32 можно поддерживать в гигиеничном состоянии.
[0024] Второй картридж 30 добавляет ароматизатор в аэрозоль, при пропускании аэрозоля, образуемого распылением источника 22 аэрозоля посредством нагрузки 21, через источник 31 ароматизатора. В качестве изделия из исходного материала, образующего источник 31 ароматизатора, можно использовать резаный табак или прессовку, изготовленную формованием исходного табачного материала в виде гранул. Источник 31 ароматизатора может быть сформирован из растения, отличающегося от табака (например, мяты, китайской травки или растительного лекарственного средства). Источник 31 ароматизатора можно снабдить такой ароматической добавкой, как ментол.
[0025] В аэрозольном ингаляторе 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления, аэрозоль, в который добавлен ароматизатор, может создаваться источником 22 аэрозоля, источником 31 ароматизатора и нагрузкой 21. То есть, источник 22 аэрозоля и источник 31 ароматизатора можно назвать аэрозолеобразующим источником, который образует аэрозоль.
[0026] Кроме конфигурации, в которой источник 22 аэрозоля и источник 31 ароматизатора отделены друг от друга, в качестве конфигурации аэрозолеобразующего источника, используемой в аэрозольном ингаляторе 1, можно также применить конфигурацию, в которой источник 22 аэрозоля и источник 31 ароматизатора сформированы как одно целое, конфигурацию, в которой источник 31 ароматизатора отсутствует, и вещества, которые могут содержаться в источнике 31 ароматизатора, добавлены в источник 22 аэрозоля, или конфигурацию, в которой в источник 22 аэрозоля добавлено лекарство, китайская травка или что-то подобное вместо источника 31 ароматизатора.
[0027] В аэрозольном ингаляторе 1, выполненном вышеописанным образом, как показано стрелкой B на фиг. 3, воздух, втекающий из воздуховпускного отверстия (не показанного), выполненного в корпусе 11 блока питания, протекает через окрестность нагрузки 21 первого картриджа 20 из воздухоподводящего участка 42. Нагрузка 21 распыляет источник 22 аэрозоля, всосанный или перемещенный из емкости 23 фитилем 24. Аэрозоль, образованный распылением, протекает по проточному каналу 25 для аэрозоля вместе с воздухом, втекающим из воздуховпускного отверстия, и подается во второй картридж 30 по соединительному проходу 26b. Аэрозоль, подаваемый во второй картридж 30, дополняется ароматизатором, при протекании через источник 31 ароматизатора, и подается в ингаляционную трубку 32.
[0028] В аэрозольном ингаляторе 1 предусмотрен блок 45 уведомления, который представляет разнотипную информацию. Блок 45 уведомления может быть выполнен с использованием светоизлучающего элемента, вибрационного элемента или звукоизлучающего элемента. Блок 45 уведомления может быть также сочетанием, по меньшей мере, двух элементов из светоизлучающего элемента, вибрационного элемента и звукоизлучающего элемента. Блок 45 уведомления может быть выполнен в любом компоненте из блока 10 питания, первого картриджа 20 и второго картриджа 30, но предпочтительно обеспечивается в блоке 10 питания, для укорочения токоведущего провода от источника 12 питания. Например, боковая поверхность исполнительного устройства 14 является светопропускающей и выполнена с возможностью испускания света светоизлучающим элементом, например, светодиодом (СД).
[0029] (Схема управления зарядкой и разрядкой)
Дальше приведено описание схемы 40 управления зарядкой и разрядкой блока 10 питания со ссылкой на фиг. 5.
[0030] Схема 40 управления зарядкой и разрядкой включает в себя: вывод 41a для разрядки положительного полюса и вывод 41b для разрядки отрицательного полюса, составляющие узел 41 выводов для разрядки; вывод 43a для зарядки положительного полюса и вывод 43b для зарядки отрицательного полюса, составляющие узел 43 выводов для зарядки; блок 50 управления, включенный между положительным полюсом источника 12 питания и выводом 41a для разрядки положительного полюса и между отрицательным полюсом источника 12 питания и выводом 41b для разрядки отрицательного полюса; зарядное устройство 13, включенное между положительным полюсом источника 12 питания и выводом 43a для зарядки положительного полюса и между отрицательным полюсом источника 12 питания и выводом 43b для зарядки отрицательного полюса; датчик 16 напряжения, включенный параллельно с источником 12 питания; схему 47 проводной зарядки, которая подключает узел 43 выводов для зарядки к зарядному устройству 13; схему 48 беспроводной зарядки, которая подключает энергоприемную катушку 44 и выпрямитель 46 к зарядному устройству 13; и переключатель 19 разрядки, расположенный в пути передачи энергии между источником 12 питания и узлом 41 выводов для разрядки. Переключатель 19 выполнен, например, с использованием полевого МОП-транзистора (MOSFET) и отпирается и запирается с управлением от блока 50 управления, регулирующего напряжение затвора.
[0031] (Блок управления)
Как показано на фиг. 4, блок 50 управления включает в себя детектор 51 запроса на образование аэрозоля, блок 53 управления питанием и блок 54 управления извещениями.
[0032] Детектор 51 запроса на образование аэрозоля определяет запрос на образование аэрозоля по результату на выходе датчика 15 втягивания. Датчик 15 втягивания выполнен с возможностью выдачи значения изменения давления в блоке 10 питания, вызванного втягивающим действием пользователя на ингаляционной трубке 32. Датчик 15 втягивания является, например, датчиком давления, который выдает выходное значение (например, значение напряжения или значения тока), соответствующее давлению воздуха, которое изменяется из-за скорости струи воздуха, всасываемого из воздуховпускного отверстия по направлению к ингаляционной трубке 32, (то есть, при затяжке пользователя). Датчик 15 втягивания может быть выполнен с возможностью определения, может ли скорость струи или давление воздуха соответствовать затяжке пользователя, и выдает одно из значения включения и значения выключения.
[0033] Блок 54 управления извещениями управляет блоком 45 уведомления, чтобы сообщать разнотипную информацию. Например, блок 54 управления извещениями управляет блоком 45 уведомления, чтобы сообщать о наступлении срока замены второго картриджа 30 в соответствии с обнаружением наступления срока замены второго картриджа 30. Блок 54 управления извещениями сообщает о наступлении срока замены второго картриджа 30 на основании числа затяжек или суммарного времени подачи напряжения в нагрузку 21, сохраненных в памяти 18. Блок 54 управления извещениями может сообщать не только о наступлении срока замены второго картриджа 30, но также о наступлении срока замены первого картриджа 20, наступлении срока замены источника 12 питания, наступлении срока зарядки источника 12 питания и т.п.
[0034] Когда детектор 51 запроса на образование аэрозоля обнаруживает запрос на образование аэрозоля, блок 53 управления питанием управляет разрядкой источника 12 питания через выводы 41 для разрядки посредством замыкания или размыкания переключателя 19.
[0035] Блок 53 управления питанием выполняет управление таким образом, чтобы количество аэрозоля, образуемое распылением источника аэрозоля нагрузкой 21, находилось в искомом диапазоне, иначе говоря, выполняет управление таким образом, чтобы количество энергии, подаваемой из источника 12 питания в нагрузку 21, находилось в пределах некоторого диапазона. В частности, блок 53 управления питанием управляет замыканием/размыканием переключателя 19 методом, например, широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Вместо данного метода, блок 53 управления питанием может управлять замыканием/размыканием переключателя 19 методом частотно-импульсной модуляции (ЧИМ).
[0036] Блок 53 управления питанием может прекращать подачу энергии из источника 12 питания в нагрузку 21, когда прошел предварительно заданный период с момента, когда началась подача энергии в нагрузку 21. Иначе говоря, блок 53 управления питанием прекращает подачу энергии из источника 12 питания в нагрузку 21, когда период затяжки превышает предварительно заданный период, даже в пределах периода затяжки, когда пользователь фактически выполняет затяжку. Предварительно заданный период устанавливается, чтобы уменьшить вариации периода затяжки пользователя. Блок 53 управления питанием управляет скважностью замыкания/размыкания переключателя 19 в течение одной затяжки в соответствии с количеством накопленной электроэнергии в источнике 12 питания. Например, блок 53 управления питанием управляет интервалом времени включения (импульсным интервалом) для подачи энергии из источника 12 питания в нагрузку 21 и управляет длительностью включения (широтой импульса) для подачи энергии из источника 12 питания в нагрузку 21.
[0037] Блок 53 управления питанием определяет электрическое соединение между узлом 43 выводов для зарядки и внешним источником 60 питания и управляет зарядкой источника 12 питания через зарядное устройство 13.
[0038] (Схема проводной зарядки и схема беспроводной зарядки)
Как показано на фиг. 5, узел 43 выводов для зарядки (схема 47 проводной зарядки) и энергоприемная катушка 44 (схема 48 беспроводной зарядки) параллельно подсоединены к зарядному устройству 13. То есть, узел 43 выводов для зарядки и энергоприемная катушка 44 подсоединены к одному и тому же зарядному устройству 13. В связи этим, поскольку зарядное устройство 13 служит как для проводной зарядки, так и для беспроводной зарядки, то можно избежать увеличения размеров, веса и стоимости блока 10 питания, даже если блок 10 питания допускает проводную зарядку и беспроводную зарядку. Между энергоприемной катушкой 44 и зарядным устройством 13 выполнен выпрямитель 46, описанный ниже. Кроме того, в такой конфигурации схемы энергоприемная катушка 44 подсоединена параллельно с узлом 43 выводов для зарядки к зарядному устройству 13 через выпрямитель 46.
[0039] Часть схемы, которая соединяет узел 43 выводов для зарядки с зарядным устройством 13, и часть схемы, которая соединяет энергоприемную катушку 44 с зарядным устройством 13, сделаны общими. В частности, схема 47 проводной зарядки и схема 48 беспроводной зарядки подсоединены со стороны зарядного устройства 13 в пятой соединительной точке P5 и шестой соединительной точке P6 и соединяются с зарядным устройством 13 общей соединительной линией 81, выполняющей функцию токоведущего провода постоянного тока. Таким образом, поскольку часть схемы, соединенной с зарядным устройством 13 сделана общей, то дополнительно можно избежать увеличения размеров, веса и стоимости блока 10 питания.
[0040] Кроме того, часть схемы, которая соединяет узел 43 выводов для зарядки с зарядным устройством 13, и часть схемы, которая соединяет энергоприемную катушку 44 с зарядным устройством 13, сформированы, предпочтительно, на одной и той же гибкой печатной плате (не показанной). Причина состоит в том, что, при использовании гибкой печатной платы, можно повысить степень свободы компоновки, избегая при этом увеличения размеров, веса и стоимости блока 10 питания. Например, посредством формирования общей соединительной линии 81 на гибкой печатной плате, общую соединительную линию 81 можно расположить вдоль цилиндрического корпуса 11 блока питания.
[0041] Как показано на фиг. 5, схема 47 проводной зарядки подключается к полюсам внешнего источника 60 питания через узел 43 выводов для зарядки. Внешний источник питания 60 является, например, домашним источником питания переменного тока, и питание, преобразованное в питание постоянного тока преобразователем 61 переменного тока в постоянный, подводится к зарядному устройству 13 через узел 43 выводов для зарядки, схему 47 проводной зарядки и по общей соединительной линии 81. Внешний источник питания 60 может быть источником питания постоянного тока.
[0042] Как показано на фиг. 5, схема 48 беспроводной зарядки включает в себя энергоприемную катушку 44, выпрямитель 46, токоведущий провод 82 переменного тока, токоведущий провод 83 постоянного тока и переключатель 84.
[0043] Как показано на фиг. 3, энергоприемная катушка 44 располагается в нижнем участке 11b корпуса 11 блока питания таким образом, что осевая линия L1 катушечной обмотки проходит вдоль осевой линии L корпуса 11 блока питания в направлении длины. Во время зарядки, энергоприемная катушка 44 располагается вплотную к энергопередающей катушке 62, которая возбуждается энергией переменного тока от внешнего источника питания беспроводным способом, и принимает энергию переменного тока от энергопередающей катушки 62. Например, как показано на фиг. 12, в блоке 10 питания в соответствии с настоящим вариантом осуществления, когда корпус 11 блока питания располагают вертикально, с обращенным вниз нижним участком 11b данного корпуса над зарядным ковриком 63, в котором установлена энергопередающая катушка 62, (такое расположение именуется в дальнейшем вертикальным расположением, в соответствующих случаях) энергоприемная катушка 44 приближена вплотную к энергопередающей катушке 62 зарядного коврика 63 без проводного соединения, и из энергопередающей катушки 62 может приниматься энергия. Выражение «вертикально» означает, что продольное направление располагается, по существу, в вертикальном направлении.
[0044] Как показано на фиг. 3, энергоприемная катушка 44 и узел 43 выводов для зарядки располагаются под источником 12 питания в вертикальном направлении, при вертикальном расположении в качестве положения в процессе беспроводной зарядки. В это время энергоприемная катушка 44 располагается под узлом 43 выводов для зарядки в вертикальном направлении, при вертикальном расположении. Таким образом, расстояние между энергоприемной катушкой 44 и энергопередающей катушкой 62 уменьшается, и эффективность зарядки может повышаться.
[0045] Выпрямитель 46 преобразует энергию переменного тока, принимаемую энергоприемной катушкой 44, в энергию постоянного тока. Как показано на фиг. 5, выпрямитель 46 в соответствии с настоящим вариантом осуществления выполнен по схеме двухполупериодного выпрямителя, в которой четыре диода D включены по мостовой схеме, но может быть выполнен по схеме однополупериодного выпрямителя.
[0046] Токоведущий провод 82 переменного тока соединяет энергоприемную катушку 44 и выпрямитель 46 и подает энергию переменного тока, принимаемую энергоприемной катушкой 44, в выпрямитель 46. Поскольку энергия переменного тока протекает по токоведущему проводу 82 переменного тока, то вследствие поверхностного эффекта может выделяться тепло. Здесь поверхностным эффектом называется явление, приводящее к тому, что, когда в проводник подается высокочастотная волна, значение полного сопротивления повышается из-за вытеснения тока к поверхности проводника.
[0047] В конкретном случае, в выпрямителе 46 в соответствии с настоящим вариантом осуществления, анод диода D1 и катод диода D2 подсоединены к токоведущему проводу 82 переменного тока, продолжающемуся от одного конца энергоприемной катушки 44 в первой соединительной точке P1, и анод диода D3 и катод диода D4 подсоединены к токоведущему проводу 82 переменного тока, продолжающемуся от другого конца энергоприемной катушки 44 во второй соединительной точке P2. Катоды диодов D1 и D3 подсоединены к токоведущему проводу 83 постоянного тока со стороны положительного полюса, в третьей соединительной точке P3, и аноды диодов D2 и D4 подсоединены к токоведущему проводу 83 постоянного тока со стороны отрицательного полюса, в четвертой соединительной точке P4.
[0048] Токоведущий провод 83 постоянного тока соединяет выпрямитель 46 и зарядное устройство 13 и подает энергию постоянного тока, преобразованную выпрямителем 46, в зарядное устройство 13 по общей соединительной линии 81, выполняющей также функцию токоведущего провода постоянного тока. В отличие от токоведущего провода 82 переменного тока, токоведущий провод 83 постоянного тока не выделяет тепло вследствие поверхностного эффекта.
[0049] При этом, длина токоведущего провода 83 постоянного тока, предпочтительно, равна длине токоведущего провода 82 переменного тока или больше. Токоведущий провод 83 постоянного тока, предпочтительно, не такой же по длине, как токоведущий провод 82 переменного тока, а длиннее токоведущего провода 82 переменного тока. Таким образом, поскольку токоведущий провод 82 переменного тока может быть укорочен, то можно избежать выделения тепла в токоведущем проводе 82 переменного тока, вызванного поверхностным эффектом, и влияния выделения тепла в токоведущем проводе 82 переменного тока на схемные элементы. В частности, когда применяется магнитно-резонансный способ, температура энергоприемной катушки 44 повышается вследствие выделения тепла в токоведущем проводе 82 переменного тока, и поэтому коэффициент связи между энергопередающей катушкой 62 и энергоприемной катушкой 44 снижается, и снижается коэффициент передачи по мощности. Посредством сокращения длины токоведущего провода 82 переменного тока можно предотвратить снижение коэффициента передачи по мощности. Схемные элементы включают в себя, в дополнение к выпрямителю 46, зарядное устройство 13 и схемные элементы, содержащиеся в блоке 50 управления, конденсаторы и резисторы, выполненные на плате (не показанной), на которой они смонтированы.
[0050] Токоведущий провод 82 переменного тока является, предпочтительно, высокочастотным обмоточным проводом, сформированным скруткой множества токоведущих проводов (например, эмалированных проводов). Таким образом, поскольку площадь поперечного сечения каждого токоведущего провода уменьшена, то в токоведущем проводе 82 переменного тока может быть эффективно предотвращен поверхностный эффект. Соответственно, дополнительно можно предотвращать выделение тепла в токоведущем проводе 82 переменного тока вследствие поверхностного эффекта и влияние выделения тепла в токоведущем проводе 82 переменного тока на схемные элементы.
[0051] В центре энергоприемной катушки 44 может присутствовать полость, и компоненты блока 10 питания, например, источник 12 питания, можно располагать в полости или можно располагать с проходом внутрь полости. При таком выполнении блока 10 питания, размер блока 10 питания можно уменьшить.
[0052] Переключатель 84 располагается на токоведущем проводе 83 постоянного тока в соединительном тракте между энергоприемной катушкой 44 и зарядным устройством 13 и размыкает и замыкает соединительный тракт. В настоящем варианте осуществления, переключатель 84 располагается между третьей соединительной точкой P3 и шестой соединительной точкой P6. Переключатель 84 выполнен, например, с использованием полевого МОП-транзистора (MOSFET) и управляется блоком 50 управления, регулирующим напряжение затвора. Благодаря такому переключателю 84, когда выполнимы как беспроводная зарядка, так и проводная зарядка, предпочтительно выполняется проводная зарядка, обеспечивающая более высокую эффективность зарядки, и время зарядки может сокращаться. Когда выполнимы как беспроводная зарядка, так и проводная зарядка, нарушение нормальной работы может быть предотвращено отсечкой соединения между схемой 48 беспроводной зарядки и зарядным устройством 13 и выполнением только проводной зарядки. Вместо настоящего варианта осуществления, переключатель 84 можно расположить между четвертой соединительной точкой P4 и пятой соединительной точкой P5. Можно подготовить два переключателя 84, один из которых включают между третьей соединительной точкой P3 и шестой соединительной точкой P6, и другой подключают к четвертой соединительной точке P4 и пятой соединительной точке P5.
[0053] В ходе процедуры управления зарядкой блоком 50 управления, как показано, в частности, на фиг. 6, блок 50 управления сначала определяет, подсоединен ли узел 43 выводов для зарядки к внешнему источнику 60 питания (S1). Когда определение дает результат ДА, переключатель 84 размыкается, и выполняется исключительно проводная зарядка (S2). Когда определение на этапе S1 дает результат НЕТ, блок 50 управления определяет, находится ли энергоприемная катушка 44 в состоянии, допускающем беспроводную зарядку, при которой энергия может приниматься из энергопередающей катушкой 62 (S3). Когда определение дает результат ДА, переключатель 84 замыкается, и выполняется беспроводная зарядка (S4), и когда определение дает результат НЕТ, зарядка не выполняется (S5). На этапе S3, выполняется определение, установлено ли состояние, допускающее беспроводную зарядку, на основании беспроводной связи между блоком 50 управления блока 10 питания и устройством для беспроводной зарядки, включающем в себя встроенную энергопередающую катушку 62. В качестве альтернативы, определение, установлено ли состояние, допускающее беспроводную зарядку, может выполняться, исходя из того, возбуждается ли энергоприемная катушка 44.
[0054] Далее, со ссылкой на фиг. 7-11 будут последовательно описаны варианты со второго по шестой осуществления блока 10 питания. Следует отметить, что описание первого варианта осуществления включается обозначением таких же конфигураций, как конфигурации первого варианта осуществления, с использованием таких же номеров позиций, как в первом варианте осуществления.
[0055] <Второй вариант осуществления>
Как показано на фиг. 7, блок 10 питания в соответствии со вторым вариантом осуществления отличается от блока питания в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что предусмотрены сглаживающий конденсатор 85 для подавления пульсаций, включенный с входной стороны зарядного устройства 13, и стабилитрон 86, который предотвращает приложение избыточного напряжения к зарядному устройству 13.
[0056] Обеспечивать и сглаживающий конденсатор 85, и стабилитрон 86 не обязательно, и в общей соединительной линии 81 с входной стороны зарядного устройства 13 можно обеспечить, по меньшей мере, один из сглаживающего конденсатора 85 и стабилитрона 86. В соответствии с такой конфигурацией схемы, поскольку как при проводной зарядке, так и при беспроводной зарядке используется, по меньшей мере, один из сглаживающего конденсатора 85 и стабилитрона 86, то дополнительно можно избежать увеличения размеров, веса и стоимости блока 10 питания.
[0057] Каждый из сглаживающего конденсатора 85 и стабилитрона 86 выполнен с возможностью подачи энергии, с которой зарядное устройство 13 может нормально работать как в случае, когда выполняется проводная зарядка с использованием узла 43 выводов для зарядки, так и в случае, когда выполняется беспроводная зарядка с использованием энергоприемной катушки 44. В частности, емкость сглаживающего конденсатора 85 устанавливается, исходя из более высоких пульсаций энергии, подводимой из узла 43 выводов для зарядки, и энергии, подводимой из энергоприемной катушки 44 (выпрямителя 46), и напряжение туннельного пробоя стабилитрона 86 устанавливается, исходя из более высокого переходного напряжения или более высокого постоянного напряжения для энергии, подводимой из узла 43 выводов для зарядки, и энергии, подводимой из энергоприемной катушки 44 (выпрямителя 46). При этом, даже когда один сглаживающий конденсатор 85 или стабилитрон 86 применяется как при проводной зарядке, так и при беспроводной зарядке, зарядное устройство 13 может иметь подходящую защиту, тогда как размер и вес блока 10 питания можно уменьшить.
[0058] <Третий вариант осуществления>
Как показано на фиг. 8, блок 10 питания в соответствии с третьим вариантом осуществления отличается от блока питания в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что в схеме 47 проводной зарядки выполнен диод 87, который не дает энергии, принимаемой в ходе беспроводной зарядки, протекать в сторону узла 43 выводов для зарядки. В соответствии с такой конфигурацией схемы может быть предотвращено нарушение нормальной работы или снижение эффективности зарядки, обусловленное протеканием энергии, принимаемой в ходе беспроводной зарядки, в сторону узла 43 выводов для зарядки.
[0059] <Четвертый вариант осуществления>
Как показано на фиг. 9, блок 10 питания в соответствии с четвертым вариантом осуществления отличается от блока питания в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что вместо выпрямителя 46 выполнен инвертор 70 в качестве преобразователя. Инвертор 70 сформирован посредством включения переключающих элементов 71 по мостовой схеме. Переключающий элемент 71 является, например, таким транзистором, как биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) или полевой транзистор на основе металл-оксидной структуры (MOSFET), и управление отпиранием и запиранием выполняется блоком 50 управления, регулирующим напряжение затвора.
[0060] В конкретном случае, в инверторе 70 в соответствии с настоящим вариантом осуществления, эмиттер транзистора T1 и коллектор транзистора T2 соединены с токоведущим проводом 82 переменного тока, продолжающимся от одного конца энергоприемной катушки 44, в первой соединительной точке P1, и эмиттер транзистора T3 и коллектор транзистора T4 соединены с токоведущим проводом 82 переменного тока, продолжающимся от другого конца энергоприемной катушки 44, во второй соединительной точке P2. Коллекторы транзистора T1 и транзистора T3 подсоединены к токоведущему проводу 83 постоянного тока со стороны положительного полюса, в третьей соединительной точке P3, и эмиттеры транзистора T2 и транзистора T4 подсоединены к токоведущему проводу 83 постоянного тока со стороны отрицательного полюса, в четвертой соединительной точке P4. Каждый из диодов D1-D4, включенный в прямом направлении от эмиттера к коллектору, выполнен между коллектором и эмиттером каждого из транзисторов T1-T4. Поскольку вместо выпрямителя 46 применяется инвертор 70, то энергоприемную катушку 44 можно использовать как энергопередающую катушку.
[0061] То есть, энергоприемная катушка 44 может возбуждаться энергией источника 12 питания, тогда как энергоприемную катушку другого устройства подводят вплотную к энергоприемной катушке 44, и в энергоприемную катушку другого устройства может передаваться энергия. При этом, инвертор 70 преобразует энергию постоянного тока, подводимую из источника 12 питания, в энергию переменного тока посредством многократного повторения состояния, в котором транзисторы T1, T4 отпираются, и транзисторы T2, T3 запираются, и состояния, в котором транзисторы T1, T4 запираются, и транзисторы T2, T3 отпираются. Когда инвертор 70 преобразует энергию переменного тока, принимаемую энергоприемной катушкой 44, в энергию постоянного тока, все транзисторы T1-T4 запираются.
[0062] (Пятый вариант осуществления)
Как показано на фиг. 10, блок 10 питания в соответствии с пятым вариантом осуществления отличается от блока питания в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что энергоприемная катушка 44 располагается над источником 12 питания в вертикальном направлении, и узел 43 выводов для зарядки располагается под источником 12 питания в вертикальном направлении, при вертикальном размещении.
[0063] В частности, энергоприемная катушка 44 располагается в промежуточном участке корпуса 11 блока питания таким образом, что осевая линия L1 катушечной обмотки проходит вдоль осевой линии L корпуса 11 блока питания в направлении длины. Когда корпус 11 блока питания размещен вертикально, как показано на фиг. 13, энергоприемная катушка 44 может принимать энергию посредством захвата магнитного потока из кольцеобразной энергопередающей катушки 62, окружающей промежуточный участок корпуса 11 блока питания. Иначе говоря, когда блок 10 питания заряжается энергоприемной катушкой 44, можно применять зарядную стойку (не показанную), включающую в себя энергопередающую катушку 62, через которую может проходить корпус 11 блока питания, и можно применять зарядный коврик 63 из первого варианта осуществления. Когда применяется зарядный коврик 63, передача энергии выполняется, предпочтительно, магнитно-резонансным способом.
[0064] В соответствии с таким блоком 10 питания, поскольку источник 12 питания, имеющий больший вес, может располагаться ниже в вертикальном направлении, чем в случае, когда узел 43 выводов для зарядки и энергоприемная катушка 44 располагаются под источником 12 питания в вертикальном направлении, то можно избежать перемещения вверх центра тяжести блока 10 питания в вертикальном направлении, и можно повысить устойчивость во время зарядки. Даже если кабелем для проводной зарядки создается вращающий момент, то вероятность падения блока 10 питания снижена.
[0065] <Шестой вариант осуществления>
Как показано на фиг. 11, блок 10 питания в соответствии с шестым вариантом осуществления отличается от блока питания в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что энергоприемная катушка 44 располагается так, что беспроводная зарядка может выполняться, когда корпус 11 блока питания размещается горизонтально (такое расположение именуется в дальнейшем горизонтальным расположением, в соответствующих случаях). Выражение «горизонтально» означает, что продольное направление располагается, по существу, в горизонтальном направлении.
[0066] В частности, энергоприемная катушка 44 располагается в, по существу, промежуточном участке (в дальнейшем именуемым просто промежуточным участком) корпуса 11 блока питания таким образом, что осевая линия L1 катушечной обмотки продолжается в направлении, ортогональном осевой линии L корпуса 11 блока питания в направлении длины.
[0067] В соответствии с таким блоком 10 питания, как показано на фиг. 14, поскольку беспроводная зарядка может выполняться в состоянии с горизонтальным расположением корпуса 11 блока питания, то устойчивость во время зарядки может быть выше по сравнению со случаем, когда беспроводная зарядка выполняется в вертикальном расположении. Корпус 11 блока питания предпочтительно снабжен участком регулировки положения, чтобы блок 10 питания можно было удерживать в пределах предварительно заданного углового диапазона, в котором может приниматься энергия, когда блок 10 питания размещен горизонтально.
[0068] Настоящее изобретение не ограничено вышеприведенными вариантами осуществления и допускает подходящую модификацию, усовершенствование и т.п. Например, можно совместно обеспечить энергоприемную катушку для зарядки с вертикальным расположением и энергоприемную катушку для зарядки с горизонтальным расположением.
[0069] Настоящее описание охватывает, по меньшей мере, следующие признаки. Хотя в вышеописанных вариантах осуществления, в скобках указаны соответствующие или подобные компоненты, настоящее изобретение не ограничивается ими.
[0070] (1) Блок питания (блок 10 питания) для аэрозольного ингалятора (аэрозольного ингалятора 1) включает в себя: источник питания (источник 12 питания), выполненный с возможностью подачи энергии в нагрузку (нагрузку 21), выполненную с возможностью образования аэрозоля из источника аэрозоля; и соединитель (узел 43 выводов для зарядки), служащий в качестве физического и электрического контакта с внешним источником питания (внешним источником 60 питания), при этом блок питания для аэрозольного ингалятора дополнительно включает в себя энергоприемную катушку (энергоприемную катушку 44), выполненную с возможностью беспроводного приема энергии.
[0071] В соответствии с (1), так как выполнимы как беспроводная зарядка, так и проводная зарядка, то возможности зарядки блока питания могут быть расширены, и можно избежать ограничения применения вследствие неполной зарядки.
[0072] (2) Блок питания для аэрозольного ингалятора по п. (1) дополнительно включает в себя: зарядную схему (схему 40 управления зарядкой и разрядкой), выполненную с возможностью обеспечения зарядки источника питания, при этом, когда выполнимы беспроводная зарядка с использованием энергоприемной катушки и проводная зарядка с использованием соединителя, выполняется только одна из беспроводной зарядки и проводной зарядки.
[0073] В соответствии с (2), поскольку зарядная схема допускает только одну из беспроводной зарядки и проводной зарядки, то можно избежать нарушения нормальной работы.
[0074] (3) Блок питания для аэрозольного ингалятора по п. (1) или (2) дополнительно включает в себя: зарядную схему (схему 40 управления зарядкой и разрядкой), выполненную с возможностью обеспечения зарядки источника питания, при этом, когда выполнимы беспроводная зарядка с использованием энергоприемной катушки и проводная зарядка с использованием соединителя, выполняется только проводная зарядка из беспроводной зарядки и проводной зарядки.
[0075] В соответствии с (3), когда выполнимы беспроводная зарядка и проводная зарядка, зарядная схема отдает предпочтение проводной зарядке, отличающейся более высокой эффективностью зарядки, и, следовательно, время зарядки может сокращаться.
[0076] (4) Блок питания для аэрозольного ингалятора по любому из пп. (1) - (3) дополнительно включает в себя: зарядную схему (схему 40 управления зарядкой и разрядкой), выполненную с возможностью обеспечения зарядки источника питания, при этом зарядная схема включает в себя: узел (пятую соединительную точку P5 и шестую соединительную точку P6), электрически соединенный с источником питания, первую схему (схему 48 беспроводной зарядки), выполненную с возможностью электрического соединения узла и энергоприемной катушки, вторую схему (схему 47 проводной зарядки), выполненную с возможностью электрического соединения узла и соединителя, и переключатель (переключатель 84), выполненный только в первой схеме из первой схемы и второй схемы.
[0077] В соответствии с (4), поскольку переключатель выполнен только в схеме беспроводной зарядки, то исключительно высокоэффективная проводная зарядка может выполняться в случае, когда выполнимы как беспроводная зарядка, так и проводная зарядка. К тому же, только проводная зарядка может быть реализована в простой конфигурации.
[0078] (5) Блок питания для аэрозольного ингалятора по п. (4), в котором зарядная схема дополнительно включает в себя диод (диод 87), выполненный во второй схеме.
[0079] В соответствии с (5), поскольку во второй схеме, действующей как схема проводной зарядки, выполнен диод, то протекание энергии, принимаемой беспроводным способом, в сторону соединителя может блокироваться.
[0080] (6) Блок питания для аэрозольного ингалятора по любому из пп. (1) - (5) дополнительно включает в себя: зарядное устройство (зарядное устройство 13), выполненное с возможностью управления зарядкой источника питания, при этом энергоприемная катушка и соединитель параллельно подключены к зарядному устройству.
[0081] В соответствии с (6), поскольку энергоприемная катушка и соединитель подключены к одному и тому же зарядному устройству, то можно избежать увеличения размеров, веса и стоимости блока питания, даже если блок питания допускает как проводную зарядку, так и беспроводную зарядку.
[0082] (7) Блок питания для аэрозольного ингалятора по п. (6), в котором часть схемы, которая соединяет энергоприемную катушку и зарядное устройство, и часть (общая соединительная линия 81) схемы, которая соединяет соединитель и зарядное устройство, сделаны общими.
[0083] В соответствии с (7), поскольку часть схемы, подсоединенная к зарядному устройству, сделана общей, то дополнительно можно избежать увеличения размеров, веса и стоимости блока питания.
[0084] (8) Блок питания для аэрозольного ингалятора по п. (7), в котором часть схемы, которая соединяет энергоприемную катушку и зарядное устройство, и часть схемы, которая соединяет соединитель и зарядное устройство, сформированы на одной и той же гибкой печатной плате.
[0085] В соответствии с (8), при использовании гибкой печатной платы, можно повысить степень свободы компоновки, избегая при этом увеличения размеров, веса и стоимости блока питания.
[0086] (9) Блок питания для аэрозольного ингалятора по любому из пп. (6) - (8) дополнительно включает в себя: по меньшей мере, один из сглаживающего конденсатора (сглаживающего конденсатора 85) и стабилитрона (стабилитрона 86), подключенный к входной стороне зарядного устройства, в котором энергоприемная катушка и соединитель параллельно подсоединены к, по меньшей мере, одному из сглаживающего конденсатора и стабилитрона.
[0087] В соответствии с (9), поскольку, по меньшей мере, один из сглаживающего конденсатора и стабилитрона является общим, то дополнительно можно избежать увеличения размеров, веса и стоимости блока питания.
[0088] (10) Блок питания для аэрозольного ингалятора по п. (9), в котором, по меньшей мере, один из сглаживающего конденсатора и стабилитрона выполнен с возможностью подачи энергии, с которой зарядное устройство может нормально работать как в случае, когда выполняется беспроводная зарядка с использованием энергоприемной катушки, так и в случае, когда выполняется проводная зарядка с использованием соединителя.
[0089] В соответствии с (10), поскольку, по меньшей мере, один из сглаживающего конденсатора и стабилитрона соответствует энергии для зарядки, необходимой для дополнительной оптимизации, то, даже когда применяется один сглаживающий конденсатор или стабилитрон, зарядное устройство может иметь подходящую защиту, тогда как размер и вес блока питания можно уменьшить.
[0090] (11) Блок питания для аэрозольного ингалятора по п. (9), в котором емкость сглаживающего конденсатора устанавливается, исходя из имеющей более высокие пульсации одной из энергии, подводимой из энергоприемной катушки, и энергии, подводимой из соединителя, и/или напряжение туннельного пробоя стабилитрона устанавливается, исходя из имеющей более высокое переходное напряжение или более высокое постоянное напряжение одной из энергии, подводимой из энергоприемной катушки, и энергии, подводимой из соединителя.
[0091] В соответствии с (11), даже когда применяется один сглаживающий конденсатор или стабилитрон, зарядное устройство может иметь подходящую защиту, тогда как размер и вес блока питания можно уменьшить.
[0092] (12) Блок питания для аэрозольного ингалятора по любому из пп. (1) - (11) дополнительно включает в себя: корпус (корпус 11 блока питания), выполненный с возможностью вмещения источника питания и энергоприемной катушки, при этом соединитель сформирован в корпусе, причем энергоприемная катушка располагается над источником питания в вертикальном направлении, когда источник питания заряжается, и причем соединитель располагается под источником питания в вертикальном направлении, когда источник питания заряжается.
[0093] В соответствии с (12), так как энергоприемная катушка располагается над источником питания в вертикальном направлении, и соединитель располагается под источником питания в вертикальном направлении, то можно избежать перемещения вверх центра тяжести блока питания в вертикальном направлении. Кроме того, даже если кабелем для проводной зарядки создается вращающий момент, то вероятность падения блока 10 питания снижена.
[0094] (13) Блок питания для аэрозольного ингалятора по любому из пп. (1) - (11) дополнительно включает в себя: корпус (корпус 11 блока питания), выполненный с возможностью вмещения источника питания и энергоприемной катушки, при этом энергоприемная катушка и соединитель располагаются под источником питания в вертикальном направлении, когда источник питания заряжается, и причем энергоприемная катушка располагается под соединителем в вертикальном направлении, когда источник питания заряжается.
[0095] В соответствии с to (13), поскольку энергоприемная катушка и соединитель располагаются под источником питания в вертикальном направлении, и энергоприемная катушка располагается под соединителем, то расстояние между энергоприемной катушкой и энергопередающей катушкой сокращается, и эффективность зарядки повышается. Кроме того, элементы могут располагаться уплотненно, что способствует экономии на проводах и экономии пространства.