パワーマネージメントシステム
【課題】携帯型パワーマネージメントシステム及び方法を提供する。
【解決手段】エネルギのパルスを供給するためのパルス発生手段と、パルス発生手段に接続したスイッチ手段（１４）と、加熱器（２２）とを有する、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために加熱器（２２）に電力を供給するためのパワーマネージメントシステム。スイッチ手段（１４）は、パルス発生手段からエネルギのパルスを受け取り、加熱器（２２）を十分に加熱して化学調剤を気化させるために、パルス発生手段によって制御された速度で加熱器（２２）に増幅されたエネルギのパルスを送出する。
【解決手段】エネルギのパルスを供給するためのパルス発生手段と、パルス発生手段に接続したスイッチ手段（１４）と、加熱器（２２）とを有する、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために加熱器（２２）に電力を供給するためのパワーマネージメントシステム。スイッチ手段（１４）は、パルス発生手段からエネルギのパルスを受け取り、加熱器（２２）を十分に加熱して化学調剤を気化させるために、パルス発生手段によって制御された速度で加熱器（２２）に増幅されたエネルギのパルスを送出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型パワーマネージメントシステム及び方法に関し、殺虫剤又は芳香剤のような化学調剤の発散を可能にするように制御された速度で加熱器手段に電力を提供するための特定の用途を有する。本発明はまた、加熱器手段のパラメータをモニタするシステム及び方法、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読メモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
芳香剤、殺虫剤、又は他の揮発性材料を分散させるシステムを開示する特許文書は数多くある。例えば、米国特許第６，４２６，０５１号では、香料入り燃料から揮発するようにされた芳香剤を分散させるようになったオイル燃焼ランプが開示されている。従来技術はまた、一般的に、芳香剤又は殺虫剤を含浸することができるワックス又はゲルから得られる溶融材料が毛管作用によって吸い上げられる芯を有するろうそくを含む。
【０００３】
米国特許第６，３６８，５６４号は、ゲルベースの水性リザーバに芳香剤を含浸させて小型電動モータ及びファンを組み込んだ芳香剤を分散させるためのシステムを開示している。ファンは、モータによって駆動され、ハウジング内の小さな開口を通じてリザーバの表面から雰囲気に芳香剤を分散させる。同様に、欧州特許第００８９２１４号では、太陽電池によって電力供給され、ファンを駆動してリザーバから香料を分散させるモータが開示されている。米国特許第６，１９７，２６３号では、ベースパワーユニット、例えば、バッテリ又はシガレットライタープラグ、及び取外し可能芳香剤分散ユニットを有する自動車用空気清浄機を開示している。分散ユニットは、交換可能ゲル香料入りカートリッジを収容するようになった加熱要素を有する。空気清浄機は、自動車内の換気システムに取り付けられて芳香剤を分散させる。また、米国特許第６，１０３，２０１号では、空気がロータを回転させて芳香剤又は芳香を分散させるように、芳香剤を含浸させて換気ルーバーに取付可能なプラスチックロータを有するプロペラ式空気清浄機が開示されている。米国特許第５，０３８，９７２号では、芳香剤を計量された量でスプレーするエーロゾル装置が開示されている。米国特許第６，０８５，０２６号には、ベース部分を有し、その底部が電源に接続された電気器具がある。このベース部分は、容器に蓄えられた揮発性物質を加熱して発散させるための加熱手段と発散手段を有する。この電気器具は使い捨てであり、従って一度だけ使用される。
【０００４】
米国特許第５，５７４，８２１号では、ある一定の区域に蒸気を散布するための電気コンセントに接続した揮発性物質ディスペンサが開示されている。揮発性物質が消費された後に、ディスペンサは廃棄される。それは、抵抗器加熱パッドスクリーンとディスペンサ内の揮発性材料吸収基板に結合された熱導体とを使用する。
最後に、米国特許出願番号２００２／００８０３３０Ａ１及び米国特許出願番号２００２／００８１２２９Ａ１では、芳香送出装置に挿入されてコンピュータシステムと共に使用される芳香貯蔵装置が開示されている。芳香貯蔵装置は、いくつかの芳香チャンネルを有し、また、芳香材料と芳香送出装置に電気的に接続した芳香活性化システムとを含む。芳香材料は、いくつかの個々のイベント部分を含み、活性化システムは、個々のイベント部分を必要に応じて選択的に活性化して消費する。芳香活性化システムは、各イベント部分に対して１つの抵抗器がある一連の抵抗器を含む。パルスによって抵抗器アレイ内の第１の抵抗器が加温され、関連するイベント部分内の材料を気化させて芳香材料が放出される。パルスは、抵抗器自体を気化させ、それによってイベント部分を回路から切り離し、次に一連の抵抗器内の次の抵抗器を回路に接続させる。すなわち、抵抗器は、芳香を放出するために各電気パルスが印加された後に破壊され、従って再使用はできない。
【０００５】
総じて、全ての上述の文献は、芳香剤又は殺虫剤の制御された量の放出を可能にするものではない。それらは、モータ及びファンを含んで一般的に扱いにくく、再使用できない例もある。従来技術の一部は、揮発性材料を分散させるために特別なユニットを車両の換気口のような他の装置に取り付ける必要がある。
本発明は、好ましくは微小加熱器要素の形態の加熱器手段に送出される電力量を制御し、制御された量で芳香剤又は殺虫剤を分散するパワーマネージメントシステムを提供することにより、これらの欠点を克服しようとするものである。それは、芳香剤又は殺虫剤リザーバが必要なだけ多くの回数補充又は交換することができるという意味で再使用されるように意図されている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，４２６，０５１号
【特許文献２】米国特許第６，３６８，５６４号
【特許文献３】欧州特許第００８９２１４号
【特許文献４】米国特許第６，１９７，２６３号
【特許文献５】米国特許第６，１０３，２０１号
【特許文献６】米国特許第５，０３８，９７２号
【特許文献７】米国特許第６，０８５，０２６号
【特許文献８】米国特許第５，５７４，８２１号
【特許文献９】米国特許出願番号２００２／００８０３３０Ａ１
【特許文献１０】米国特許出願番号２００２／００８１２２９Ａ１
【発明の開示】
【０００７】
本発明の第１の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために、加熱器手段に電力を提供するための携帯型パワーマネージメントシステムが提供され、システムは、エネルギパルスを供給するためのパルス発生手段と、パルス発生手段と加熱器手段とに接続されてパルス発生手段からエネルギパルスを受け取るスイッチ手段とを含み、スイッチ手段は、更に、加熱器手段を十分に加熱して化学調剤を気化させるために、パルス発生手段によって制御された速度で加熱器手段に増幅エネルギパルスを送出し、加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分は、第２の部分よりも多くのエネルギを有する。
【０００８】
システムは、パルス発生手段を制御してそれによりスイッチ手段に送出されるパルスの周波数を制御するために、マイクロコントローラの形態の処理手段を更に含むことができる。マイクロコントローラはまた、予め設定された期間にわたってパルス発生手段からスイッチ手段に送出されるパルスの数を制御又は変更することができる。
パルス発生手段は、好ましくはパルス幅変調器である。パルス発生手段は、パルスのパルス幅を設定し、従って、パルス波形の負荷サイクルを設定することができる。システムは、好ましくは、１以上のバッテリによって電力を供給される。システムは、好ましくは、バッテリ電圧を感知して１つ又は複数のバッテリ内の相対電荷を指示するためにバッテリ電圧感知手段を含む。
システムは、更に、加熱器手段にわたる電圧を記録するための加熱器電圧感知手段と、加熱器手段を流れる電流を記録するための電流感知手段とを含むことができる。
【０００９】
すなわち、システムは、バッテリ電圧が下がっている間でさえもパルス（又はパルス群）当たり実質的に一定のエネルギを加熱器手段に送出し、比較的一定の性能をもたらすことを可能にすることができる。熱損失を最小にするために、例えば殺虫剤又は芳香剤に対して使用される特定の化学調剤に応じて異なるパワーマップを使用することができる。例えば、パルス繰返し数を増加又は低減するか、又はサイクル当たりに送出されるパルス数を変更することができる。
【００１０】
システムは、好ましくは、加熱器手段の状態をユーザに指示するために加熱器指示手段に連結される。
好ましくは、加熱器手段は、好ましくはインピーダンス手段であり、より好ましくは抵抗器である微小加熱器要素である。好ましくは、微小加熱器要素は、パワーマネージメントシステムに別に装着される。スイッチ手段は、トランジスタ手段、より具体的には、１以上の電界効果トランジスタとすることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために加熱器手段に電力を提供する方法が提供され、本方法は、スイッチ手段によって受け取られるエネルギパルスを発生させる段階と、化学調剤を気化させるように加熱器手段を加熱するために、制御された速度でスイッチ手段から加熱器手段に増幅エネルギパルスを送出する段階とを含み、加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分は、第２の部分よりも多くのエネルギを有する。
【００１２】
本方法は、更に、予め設定された期間にわたって加熱器手段によって受け取られるパルスの数を変更する段階を含むことができる。
本方法は、更に、電流パルスの幅、従って加熱器手段に送出されるエネルギの量を制御する段階を含むことができる。
パルスは、マイクロコントローラの形態の処理手段の制御の下でパルス幅変調器によって発生させることができる。パルスの周波数は、スイッチ手段によって制御することができる。
本方法は、更に、電力が１以上のバッテリから供給される場合にバッテリ電圧を感知し、１つ又は複数のバッテリ内の相対電荷を指示する段階を含むことができる。
本方法は、更に、加熱器手段の状態をユーザに指示する段階を含むことができる。
【００１３】
本発明の第３の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスを供給される加熱器手段のパラメータをモニタするためのシステムが提供され、システムは、コンピュータ処理手段と、加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御し、かつパラメータに関するデータを受け取るためのパワーコントローラ手段とを含み、コンピュータ処理手段は、パラメータデータを解析のためにコンピュータ処理手段に送信することができるようにパワーコントローラ手段に連結され、加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分は、第２の部分よりも多くのエネルギを有する。
【００１４】
モニタされる加熱器手段のパラメータは、電圧、電流、又は温度を含むことができ、データは、ある一定の期間にわたる電圧、電流、又は温度のマグニチュードを含むことができる。
システムは、更に、加熱器手段にわたる電圧を記録するための電圧感知手段を含むことができる。システムは、更に、加熱器手段を流れる電流を記録するための電流感知手段を含むことができる。システムは、更に、加熱器手段の温度を記録するための温度感知手段を含むことができる。
電力は、１以上のバッテリを通じて加熱器手段に送出することができる。システムは、更に、１つ又は複数のバッテリの電圧を感知するためのバッテリ電圧感知手段を含むことができる。
【００１５】
コンピュータ処理手段は、パワーコントローラ手段に指令を送信することができる。指令は、加熱器手段への電力の供給を開始するための開始指令と、加熱器手段へのそのような電力の供給を終了するための停止指令とを含むことができる。
開始指令は、加熱器手段に送出されるある一定期間内のエネルギパルスの継続時間を表すデジタル値（ＯＮ ＴＩＭＥ）を含むことができ、その時にパワーコントローラ手段は、供給されたエネルギパルス継続時間を実施する。停止指令はまた、パワーコントローラ手段によって加熱器手段に送出されるある一定の期間内のエネルギパルスのない継続時間を表すデジタル値（ＯＦＦ ＴＩＭＥ）を含むことができる。
開始指令はまた、ある一定の期間内にパワーコントローラ手段からコンピュータ処理手段へのパラメータデータの伝送の数を示すデータログ速度を含むことができる。好ましくは、データログ速度は、ゼロと２０Ｈｚの間である。
【００１６】
本発明の第４の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタする方法が提供され、本方法は、加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御する段階と、パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段にパラメータデータを送信する段階とを含み、加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分は、第２の部分よりも多くのエネルギを有する。
【００１７】
本発明の第５の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするための手順を、加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御する段階と、パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段にパラメータデータを送信する段階とによって実行するように処理手段を制御するためのコンピュータプログラムコード手段を含み、加熱器手段に送出される最初のパルスが第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分が第２の部分よりも多くのエネルギを有する、コンピュータプログラム要素が提供される。
【００１８】
本発明の第６の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするための手順を、加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御する段階と、パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段にパラメータデータを送信する段階とによって実行するように処理手段に命令するためのコンピュータプログラムを表すデータで符号化され、加熱器手段に送出される最初のパルスが第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分が第２の部分よりも多くのエネルギを有する、コンピュータ可読メモリが提供される。
【００１９】
本発明の第７の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるように加熱器手段に電力を提供するための手順を、加熱器手段を加熱して化学調剤を気化させるために加熱器手段によって受け取られるエネルギパルスの発生を制御する段階と、加熱器手段によって受け取られる発生パルスの周波数を制御する段階とによって実行するように処理手段を制御するためのコンピュータプログラムコード手段を含み、加熱器手段に送出される最初のパルスが第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分が第２の部分よりも多くのエネルギを有する、コンピュータプログラム要素が提供される。
添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を単に例示的に以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を参照すると、芳香剤又は殺虫剤のような揮発性化学調剤を発散させるのに使用される携帯型バッテリ式装置のためのパワーマネージメントシステムに関係する様々な構成要素のブロック図が示されている。それは、パワーマネージメントモジュール１０を含み、このモジュールは、マイクロコントローラ１２の形態の処理手段、スイッチ手段１４、電圧感知手段１６、及びインタフェース１８を含む。スイッチ手段１４、電圧感知手段１６、及びインタフェース１８の各々は、マイクロコントローラ１２に連結され、このコントローラはまた、制御ユニット２０に連結される。微小加熱器要素２２の形態の加熱器手段が、スイッチ手段１４、加熱器指示手段２４、及びバッテリ２６に接続される。コイル又は回路要素のような他の加熱器手段を使用することもできる。バッテリ２６はまた、指示器モジュール３０内のバッテリ指示手段２８に連結される。バッテリ２６はまた、制御ユニット２０、電圧感知手段１６、及びスイッチ手段１４に電力を供給する。任意的に、ＰＣの形態のコンピュータ処理手段３３が設けられ、この処理手段は、微小加熱器要素２２のパラメータをモニタするためにインタフェース１８を通じてマイクロコントローラ１２に連結される。好ましくは抵抗器のようなインピーダンス、より具体的には表面装着型抵抗器の形態の微小加熱器要素２２は、溶液を吸収した芯構成との接触を通してオイルベースの溶液を大気中に気化させるためにバッテリ２６からの電流の供給を通じて加温される。マイクロコントローラ１２内のパルス幅変調器のようなパルス発生手段の作動により、スイッチ手段１４を通じて電流がパルス駆動される。すなわち、スイッチ手段１４は、マイクロコントローラ１２によって制御され、バッテリの電圧を維持するためにある一定の負荷サイクルのパルスを送出する。以下に説明するような代替的なパワーマップを使用することもできる。
【００２１】
図２に示されているのは、図１のシステムの詳細回路図である。表面装着型抵抗器のようなインピーダンスの形態の微小加熱器要素２２は、最小限のエネルギで高温度まで駆動することができる小さなパッケージ内に理想的に装着される。その抵抗値は十分に小さいので、発散のために十分に高い温度に達するように、少数のバッテリに接続した時にかなり高い電力消耗を可能にする。３−６ボルトのバッテリで約６００ｍＷの消耗を可能にするために、抵抗値は、通常約２オームから１０オームの範囲に入ることになる。それはまた、バッテリ電圧が１．５−２．０ボルトのような低い状況にもまた適合する。抵抗値は、バッテリの内部抵抗のような回路内の他の抵抗性構成要素の電力損失が切り替わり、抵抗器２２内で消耗される電力と比較して他の回路が無視することができるように選択される。抵抗器２２のサイズは十分に小さいので、小さな電流で有効に加温される一方、材料の発散のために添付された芯の必要なだけの面積を加温するのに十分なほど大きいものである。この観点において、有害生物駆除用途では、０４０２パッケージが適切であろうが、他の用途では、より低温度でより大きな表面積がより有効な場合がある。抵抗器パッケージのサイズは、小さいサイズ又は６３ｍＷ（０４０２と０６０３）、中間サイズ又は１２５ｍＷ（０８０５）及び２５０ｍＷ（１２０６）、及び大きいサイズ又は５００ｍＷ（２０１０）及び１０００ｍＷ（２５１２）になるであろう。
【００２２】
表面装着型抵抗器２２は、パワーマネージメントモジュール１０の回路基板に配置された差し込み式モジュールに組み込むことができる。差し込み式モジュールの例は、図２の３２に示されている。常に２つまでの抵抗器をモジュール３２に挿入することができる。ピン配置を伴ったモジュール３２の例は、図３に示されている。より詳細には、抵抗器Ｒ１（３６）と抵抗器Ｒ２（３８）を挿入することができる５ｘ２のピンアレイ３４が存在する。黒く塗ったピンの円は、アクティブな接続、すなわち、抵抗器Ｒ２がアクティブであることを表すものである。端部ピンは、指示器又はＬＥＤユニット４０に接続するために使用され、正しいコネクタの配置又は方向を確認する。抵抗器が１８０度回転されるとＲ１抵抗器がアクティブな抵抗器になる。指示器４０は、抵抗器が適切に装着されていることを指示するために緑色ＬＥＤを使用することができ、又は、抵抗器が不適切に装着されていることを指示するために赤色ＬＥＤを使用することができる。電力は、任意的に、バッテリ２６を経由するか、又はバッテリ電力を節約するためにモジュールが主電源に接続されている、すなわち、部屋のような指定区域に固定されている状況に対してはＶＣＣを通じて供給される。抵抗器を収納するためのモジュール３２のサイズは、それが、パワーマネージメントモジュール１０との組合せでサイズが７２ｘ３６ｍｍまでの分散装置を支持することができるようなものであることになる。多くのモジュール３２は、標準的な典型ＰＣＢパネル上に装着することができる。この特性は、モジュールのサイズに依存することになる。微小加熱器要素又は抵抗器２２は、定格が１２５℃である０４０２及び２５１２型以外は１５０℃までの温度に耐えることができる。
【００２３】
本発明の中心には、回路全体の様々な部分との接続を有するマイクロコントローラ１２がある。特に、それは、ｎ−チャンネル電界効果トランジスタの形態のスイッチ手段１４に連結されたピン１３で接続されたパルス幅変調器の形態のパルス発生器を有する。スイッチ１４の出力は、次に、表面装着型抵抗器２２を支持するモジュール３２と連結される。バッテリの電圧は、利得を約０．４３とすることができる演算増幅器４２を通じてピン２上で検出される。負荷抵抗器２２を通って流れる電流は、利得が約５０に設定された別の演算増幅器４６に流れ込む定格５１Ｍオームの抵抗器４４の形態の負荷電流センサからもたらされるピン３上で感知することができる。これは、電流を約２アンペアまで増幅し、次に、マイクロコントローラ１２に入力する。電流と抵抗器の値から抵抗器２２にわたる電圧を判断することができる。モジュール３２内の表面装着型抵抗器の温度は、別の演算増幅器５０に入力される負の温度係数のサーミスタ４８を通じてピン４上で感知することができる。サーミスタは、抵抗器の温度を測定してその測定値をマイクロコントローラ１２に送るために、抵抗器２２にケーブルを通じて物理的に又はそうでなければ自動的に接続することができる。ピン５上でマイクロコントローラ１２に入力される最初の試験のためにトリムポット５２もまた使用することができる。定格が２０ＭＨｚまでの水晶発振器が、マイクロコントローラのピン９と１０の間に接続される。ピン１４上には、負荷又は表面装着型抵抗器２２に現在電力が印加されていることを示すために使用されるＬＥＤ５４の形態の指示器がある。マイクロコントローラ１２は、好ましくは、アナログデジタル変換器、タイマ、メモリ、及びＵＡＲＴを有するＰＩＣ１６Ｆ８７６型である。電源５６は、マイクロコントローラ内のアナログデジタル変換器によって使用される基準として正確な５ボルトの出力を供給する。それは、ＬＥＤ５８により、オン状態であることが指示される。
【００２４】
スイッチ１４は、好ましくは、定格が約５０ミリオームのオン抵抗のｎ−チャンネルパワーＦＥＴである。それは、負荷抵抗器２２に送出されるエネルギの速度を正確に制御することができるように、マイクロコントローラ１２内で１０ビットパルス幅変調器と共に使用される。従って、パルス幅変調器に対する最小値又は基本時間速度は、約１０マイクロ秒に設定されることになり、これは、１０２４の可能な値がある結果として、オン時間が０から１０．２４ミリ秒に１０マイクロ秒の増分で増加し、サイクルの全期間が約１０．２４ミリ秒であることになることを意味する。本質的に、スイッチ１４は、抵抗器２２を十分に加温することができるマグニチュードである一般的に０．５アンペアの一連の増幅電流パルスを分配する。パルス幅変調器は、このマグニチュードの電流パルスを抵抗器２２に直接供給することができない。スイッチ１４は、パルス幅変調器から送出された実際のパルスを含めて、上述のようにパルス幅変調器からそのゲート入力で受け取られた信号に従って作動する。スイッチ１４は、開回路又は閉回路条件のいずれかを提供し、パルス幅変調器から受け取られた信号に従って抵抗器２２を通って電流が流れるようにする。
【００２５】
表面装着型抵抗器２２に電力を供給するために、理想的には１００秒当たり１パルスが利用可能であることになる。しかし、消費者が即効力を得るように殺虫剤蒸気又は芳香剤のバーストを生成するために、装置は、最初にオンになった時に少しの期間にわたって重い負荷の下にあるべきである。換言すれば、消費者は、蒸気の濃度が有効なレベルに達する前にしばらくの間待つ必要がない。従って、１００秒当たり１パルスの制御レベルに戻る前に、装置は、最初の１分又は２分の間に恐らく１０秒当たり１パルスを生成することになる。消費者は、これに対する制御を有し、それによって消費者がユニットのオフとオンを切り換え、同じくそれを高バーストモードに切り換えることができるように、制御スイッチ２１を使用することによって蒸気のバーストを供給する効果を増大させることができる。パワーマネージメントモジュールは、各１秒のオン時間と９９秒のオフサイクルの間に例えば６００ｍＷの最小電力を引き出し、毎秒６ｍＷの平均電力消費をもたらさなければならない。理想的には、回路の残りから引き出される電力は、この１／１０を超えないか、又は６００マイクロワット未満か、又は回路インピーダンスが約１０Ｋオームでなければならない。
【００２６】
２つの標準的なＡＡバッテリの好ましいバッテリ構成を用いて、装置は、毎晩８時間使用ベースの実地使用で３ヶ月間、従って、合計７２０時間運転で、先に説明したような１００秒当たり１パルスが１秒間持続する適切な負荷サイクル条件で作動できなければならない。バッテリの数は、３つのＡＡバッテリ又は４つのＡＡＡバッテリに拡張することができる。パワーマネージメント回路は、バッテリ電圧が低下し、従って、パルスが負荷に送出されている間の負荷のバッテリ電圧センサ１６と電流センサ４４の要件がある間でさえも、表面装着型抵抗器２２を実質的に一定の電力で駆動することができる。これは、電圧が低下する時に回路構成要素とバッテリのために失われることになる電力のより多くの部分の割合に対して何らかの補償を必要とする。
【００２７】
先に言及したように、殺虫剤又は芳香剤のような使用される特定の調剤次第で異なるパワーマップを使用することができ、それが熱損失を最小にすることになる。例えば、基本的に１サイクル以内で互いに接近する２つの高速パルスである２段階の高−低パワーマップなどのような最大効率を達成するために、電力は、パルス数において変える必要がある場合がある。ある時点で、バッテリ電圧は、６００ｍＷの電力を抵抗器に消耗させるのに必要な最小値未満に低下することになる。パルス繰返し数を例えば５０秒毎に１まで増加することにより、満足できる殺虫力を依然として実現可能である。従って、パルス周波数は変更を必要とする場合がある。
【００２８】
次のいくつかの段落では、熱箔と表面装着型抵抗器加熱器に対する熱モデルが提供される。これは、簡単な物理的モデルを使用して小型バッテリ電力加熱器の温度の予測を可能にするためである。小数の物理定数を使用して加熱器の挙動を特徴付けることもまた提供され、これらの定数を測定して異なる加熱器を比較する方法も提供される。
加熱器に供給された電気エネルギと熱拡散による損失とによって加熱器温度が判断される単純なエネルギ平衡が仮定される。熱拡散に関する詳細は、現時点では無視され、加熱器は、熱輸送係数ａ〔Ｊ／Ｋ／ｓ〕を有するニュートンの法則に従って熱を消散させる熱容量ｃ〔Ｊ／Ｋ〕の単一要素としていずれかの熱電対又はアクティブな芯を使用してそのマウント内にモデル化される。
【００２９】
熱容量ｃと熱輸送係数ａは、加熱器を完全に説明するものである。これら２つの加熱器定数の測定値は、異なる加熱器の直接比較、温度予測を可能にし、更なる開発の間の最適化のための変数である。
加熱器ｑ〔Ｊ〕のエネルギ含有量は、エネルギ平衡方程式によって与えられる。
【００３０】
【００３１】
ここで、等号の右辺の第１項は、バッテリによって送出された電流、第２項は、熱拡散のための熱損失である。ＴとＴ0は、それぞれ加熱器温度と周囲温度である。熱と温度は、熱容量方程式によって結びつけられる。
ｑ＝ｃＴ （２）
従って、微分方程式は次の通りである。
【００３２】
【００３３】
電圧が一定か又は電力が他のいずれかのやり方でパルスを通して変動しない場合、解は以下の通りである。
【００３４】
【００３５】
可変電圧は、恐らく数値積分を要求することになる。低い抵抗器に通電するバッテリの場合は、初期の急速な電圧降下が起こりやすい。これを無視することができる場合には、この結果は、時間依存の温度を提供するばかりでなく、熱容量と搬送係数の測定を可能にする。
【００３６】
２．８Ｖ開回路の読み取りであるが、負荷に駆動する時に即座に２．６Ｖまで低下するバッテリによって駆動される、ＰＣ基板にテープ留めされた５．５オームの熱箔加熱器から得られた温度データに式（４）を当て嵌めると、０．４３Ｊ／Ｋの熱容量ｃと０．０２３３Ｊ／Ｋ／ｓの熱輸送係数とが与えられる。最初の点上での不適切な一致は、恐らく短時間での単一熱質量というモデル仮定の崩壊のためであり、その場合は、加熱器とＰＣ基板は、恐らく別々に処理されるべきである。摂氏で表した温度に対する秒で表した熱箔のウォームアップ時間のプロットは、熱箔加熱器温度が約９０℃に達するのに約６０秒掛かることを明らかにしている。
【００３７】
上述のモデル解析では、加熱器を所定温度までウォームアップするのにどれだけ長い時間を要するかを判断することができる。ウォームアップ時間の方程式（４）を並べ替えることによって次の式が得られる。
【００３８】
【００３９】
有用なことに、級数展開の最初の項は以下のように表される。
【００４０】
【００４１】
最初の項は、熱消散が全くなかった場合に加熱器を加温するのに要する時間である。係数ａによって表される熱消散は、より高次の項で発生する。熱消散は失われたエネルギであり、従って、より高次の項は避ける必要がある。効率的なウォームアップは、以下のように２次の項が無視することができる場合に発生することになる。
Ｖ2／ａＲ＞＞Ｔ−Ｔ0 （７）
この条件は、効率的なウォームアップのレジームを定めるものである。
式（４）でＴ＝∞に設定することによって最高温度を判断することができる。最高温度は、次の式によって表される。
Ｔmax＝（Ｖ2／ａＲ）＋Ｔ0 （８）
式（７）を書き直すことにより、最も効率的なウォームアップのレジームは、条件が次式を与える時である。
Ｔ＜＜Ｔmax （９）
換言すれば、最も効率的なウォームアップは、システムが大きな「熱的ヘッドルーム」で設計される時、すなわち、最高温度よりも十分に低い温度で作動する時に発生する。
【００４２】
所定温度まで加熱器をウォームアップするのにどれだけのエネルギを要するかに関する判断を行うことができる。所定温度を達成するためにｔ秒要する場合、必要なエネルギは、式（５）から次のように表すことができる。
【００４３】
【００４４】
最高温度に近づくと、Ｑは漸近的に増加する。実験的な例を使用すると、ウォームアップ段階で１００℃の最高温度に到達するために必要なエネルギは、約１２０ジュールである。１００℃の最高温度に近づく温度は、使用されるエネルギの量が、それらが１００℃の温度に近づく時に漸近的に増加するので無駄である。
式（１０）を参照すると、電圧を関数とするウォームアップ段階で７０℃を達成するためのエネルギのプロットは、より高い電圧が、ある一定の点まではエネルギ消費の減少をもたらすことを与えている。電圧が増加すると必要なエネルギは、次式の最小値に到達する。
Ｑ＝ｃ（Ｔ−Ｔ0）
これは、単に損失なく抵抗器を加熱するのに必要なエネルギであり、式（１０）の展開における第１項である。
【００４５】
所定の温度を維持するために必要な電力もまた判断することができる。最初のウォームアップ段階で目標の温度を達成すると、電力消費を保守レベルまで低下させ、印加される電圧も相応に低下させることができる。電力要件は、以下の定常状態条件で表される。
【００４６】
【００４７】
実験的な例では、７０℃を維持するために２．２Ｖが必要である。これは、ウォームアップ段階で使用される電力の約７０％の量になる。
所定パルスで消費される全エネルギに対しても同様に判断することができる。τ秒間維持するためにＴの温度が必要な場合、これを達成する最も効率的な方法は、最初の過渡期を通して最大電力で駆動し、次に、電圧又は負荷サイクルを修正し、電圧を規定時間の間維持レベルまで低下させることである。次に、エネルギ消費は、次の式で表される。
【００４８】
【００４９】
異なる抵抗器パッケージサイズに対していくつかの熱特性を測定するために、表面装着型ＮＴＣ抵抗器が使用されることになる。これらの構成要素の抵抗値は、次の式によって表される。
Ｒ＝Ａｅｘｐ（β／Ｔ） （１４）
ここで、βは、製造業者によって指定されることになる。パラメータＡは、次に、単一温度における抵抗値の測定によって求められる。
装着型抵抗器を安定した電圧で駆動すると、最終的に定常状態の温度になる。平衡状態に達する時間依存性に差があるにも関わらず、平衡温度は、依然として次の式の通りである。
Ｔmax＝（Ｖ2／ａＲ）＋Ｔ0 （８）
これは、ａの推定を可能にする。これは、恐らく同じパッケージサイズの非表面装着型加熱抵抗器に対する良好なａの推定になることになる。
これらの構成要素に関するｃの推定は、ｃを単一の測定値に関連付ける単純な方程式がないためにいくらか更に困難である。代わりに、それは、温度−時間曲線に対する当て嵌めパラメータとして判断されるべきである。
【００５０】
ＮＴＣ抵抗器の温度は、Ｒが式（１４）に従った温度によって変化することを除いて先の結果によって表される。
【００５１】
【００５２】
得られる微分方程式に対する解析解がないので、例えば有限差分方式を使用することによって数値的に解かなければならない。
【００５３】
【００５４】
この結果を用いて微分方程式の数値解を実験に当て嵌めると、ＮＴＣ構成要素に対するｃの推定を与えることになる。このｃの値は、同じパッケージサイズの固定抵抗器と類似であると期待されるが、構成と材料が同一でないことになるので、必ずしも同じである必要はない。定常状態温度に近づく力学的な粗い推定としては、それは恐らく妥当であろう。定常状態温度が問題の量である場合は、ｃを正確に知らないことはそれほど重要ではないことになる。
【００５５】
従って、この熱解析中に特定された最も効率的な駆動方式は、式（１３）をもたらした。理想的には、目標温度に到達するまで加熱器が最大利用可能電力で駆動される２段階パルスが実施される。この後に、電力は、保守速度まで減らされる。保守電力レベルは、バッテリ電圧の低下に適応されるが、最大電力段階の継続時間は、バッテリ電圧に適応される。
これは、温度対時間の第１のプロットで目標温度が１００℃の正方形パルスが使用され、それによってパルス当たり６５５ミリジュールが使用される図４に明白に示されている。温度対時間の図４の第２のプロットでは、パルス当たり４８５ミリジュールのエネルギコストで同じ目標温度の階段状パルスが使用される。すなわち、温度がより長時間維持されることで２５％のエネルギが節約される。これは、１秒の最初の半分で７５０ミリワットの電力が使用され、次に、１秒の次の半分でこれが２２５ミリワットに低下するためである。
【００５６】
図５は、分で表した時間に対するグラムで表した補充質量、又は最終的に時間当たり１６０マイクログラムになる質量送出速度を示している。定格３Ｖで０．３秒のオン時間の２つのＡＡバッテリで８０マイクロミリメートルの芯が使用され、６０秒毎に１．７秒のパルス幅を送出した。
図６には、秒で表した時間に対する軽負荷電圧のバッテリの消耗のプロットが示されている。２つのＡＡバッテリが、時間当たり５０マイクログラムの送出速度で１から２ヶ月の性能を示すのを見ることができる。
【００５７】
図７は、時間当たりマイクログラムで表した公称アクティブ放出速度に対してプロットして示す虫刺されとランディングの数を有する３ボルト定格の２つのＡＡバッテリの微小装置の必要な有効性を示している。時間当たり５０マイクログラムは、３分１２秒毎に放射される１つの２秒パルスに相当し、１５分で９０％の虫刺され阻止が達成されたことが分かる。
電圧降下に対する要求に応じるように電力を増加させるために、ある一定の電圧でこの作業を実行し、次に加熱器にパルスが供給される速度が低下する特定のマイクロコントローラが選択される。マイクロコントローラは、「フェアチャイルドＡＣＥ１１０１Ｌ」であり、ある一定の温度範囲にわたって１．８Ｖまで指定された８ビット８ピンのフラッシュベースマイクロコントローラである。マイクロコントローラは、低バッテリ検出用として使用することができる１．８Ｖの低電圧節電リセットを有する。それはまた、その内部発振器が２．２Ｖ未満の電圧に対して顕著に速度を落とす、換言すれば、低バッテリ電圧を補償するという特性を有する。内部発振器は、オンとオフ時間の両方で使用される。
【００５８】
指示器モジュール３０で先に言及されたように、例えば抵抗器２２が焼損した場合に、例えば高い抵抗が感知された時に消えない照明によってユーザに指示するように使用することができる加熱器指示器２４が存在する。指示器は、ＬＥＤ又はブザーにすることができ、又は指示方式は、自動車の指示灯と類似にすることができ、例えば、正しい装置の作動は、数秒間オフにされて次に装置が最初オンにされた時にオフにすることによって指示され、点灯しなかったことがバッテリ不良を意味し、消灯しなかったことが装置又は抵抗器の不良を意味する。バッテリ不足指示器２８又は代替的にバッテリＯＫ指示器を使用することができる。バッテリＯＫ指示器は、ＬＥＤを数秒間オンして次にオフにするか、又はバッテリが良好な時にブザー音を鳴らすことによって開始することができる。これらの指示器の全ては、芳香剤又は殺虫剤が放出されている点で製品の効果が見えないので必要であり、それはまた、聞き取れないので、枯渇バッテリ又は壊れた微小加熱器要素の唯一の指示は、消費者が苦しむ虫刺され又はいずれの芳香にも気づかないことを意味することになる。
【００５９】
先に言及されたように、パワーマネージメントモジュール１０は、ＰＣの形態のコンピュータ処理手段３３に連結されたインタフェース１８を有する。インタフェース１８とＰＣ３３との間のリンク６０は直列リンクであり、マイクロコントローラ１２からＰＣ３３に伝送される負荷電流、負荷電圧、バッテリ電源電圧、及び負荷温度をモニタしてログすることができる。インタフェース１８は、本質的に標準的ＰＣのシリアルポートに対する一対一の接続に対してモデムとして配線された９ピンを有するＤＢ９雌コネクタであるコネクタ６２を含む。インタフェース１８はまた、電流、電圧、及び温度を表す様々な信号を送受信するためにコネクタ６２に接続されてマイクロコントローラ１２のそれぞれのピンに接続された２つの送信用ピンと２つの受信用ピンとを有するＲＳ２３２ドライバ回路６４を含む。微小加熱器要素３３に関して伝える必要がある他の特性又は測定値もＰＣ３３に送信することができる。
【００６０】
直列リンク６０は、好ましくは、ＲＳ２３２、１９．２Ｋボー、８ビット、１ストップビットでパリティなしの伝送特性を有する。詳細には、それはコネクタ６２とＰＣのシリアルポートとに接続される。単純なプロトコルを実施することができ、特に、ＰＣ３３から停止及び開始指令を含む制御指令を送信することができる。マイクロコントローラ１２から開始指令が受け取られた時に、以下の値もまた送られる。
最低がゼロで最高が６５，５３５の十分の一秒単位のオン時間、
最低がゼロで１０ビット表示による最高６５，５３５までの十分の一秒単位のオフ時間、
最低がゼロで最高６５，５３５まで、又は手動で停止するまで増大する秒単位の全試験時間、
最低がゼロで最高が１００のオンタイム中の百分率パルス幅、及び
ＰＣ３３にデータが送り戻される速度であり、最低が０Ｈｚで最高が２０Ｈｚであり、従って、１秒当たり２０個までの別々の測定値の伝送を考慮したデータログ速度。
【００６１】
マイクロコントローラ１２からＰＣ３３に送られるログデータは、タイムスタンプが試験開始からの秒単位で負荷電流、負荷又はバッテリ電圧、サーミスタ温度であるフォーマットになっている。
マイクロコントローラ１２のソフトウエアは、シリアルリンクの駆動、スイッチ１４の制御を含む様々な機能を実行し、このスイッチは、次に、ＰＣ３３からの停止及び開始指令を通じて負荷に電力を供給し、並びに電流、電圧、及び温度測定のためのデータを読み取り、ログし、送信する。マイクロコントローラ１２は、自由に使える５つまでのオフ１０ビットアナログ対デジタルチャンネルを有するが、データ処理を簡単にして変換時間をサンプル当たり約２０マイクロ秒まで高速化する実用上の目的のために、８ビットモードで３つのオフチャンネルのみが使用されることになる。
【００６２】
先に説明したように、微小加熱器要素２２の負荷電圧は、設定利得が０．３の演算増幅器４２を使用して電源又はバッテリ電圧から測定される。これによって１６．７Ｖまでの電源電圧の測定が可能になる。これから電流センサ抵抗器４４からの余分な電圧降下が減算され、抵抗器２２にわたる負荷電圧の数値を指示する。このデータは、次に、タイムスタンプされてシリアルリンク６０上でＰＣ３３に送られる。温度は、演算増幅器５０を駆動する抵抗器ディバイダからの値を与える負の温度係数のガラスビードサーミスタ４８から読み込まれることになる。この値は、次に温度に変換される。
【００６３】
ＣＡＬＳとして公知のＰＣ３３上のメモリに保存されたソフトウエア、又は制御及びログソフトウエアは、それがパワーマネージメントモジュール１０及びより詳細にはマイクロコントローラ１２に送る上述の２つの指令を処理する。ソフトウエアは、「ウインドウズ２０００」プラットフォーム上で作動するビジュアルベーシックで書くことができる。ソフトウエアは、ＰＣ３３の表示を更新し、最新のログデータをそれがマイクロコントローラ１２から到着した時に示すものである。ＣＡＬＳユーザインタフェースは、制御指令への参照と共に全てのユーザ変数の編集を可能にするダイアログボックスを有することになる。ダイアログボックスは、ＰＣ３３のメモリに保存される電流、負荷又はバッテリ電圧、及び温度のようなログデータに対してファイル名を与えるために提供されることになる。これは、好ましい場合には、データと時間をファイル名として使用するように自動化することができる。ファイルは、開かれてログが終了するまで頻繁に更新され、その結果、試験が終了するまでは利用できないことになる。しかし、実験又は試験を通じて、データはアクセス可能にされてコピーファイルに書き込まれることになる。更に、電圧時間特性のプロット又は数値としての電圧さえも同様に示すことができる。その上、ログデータは、ＰＣソフトウエアの制御の下でスプレッドシートに容易にインポートすることができるように、各読み取りに対して新しい線を有する区切られたテキスト値とすることができる。
データはまた、ＰＣ３３からマイクロコントローラ１２にアップロード又は伝送することができ、そのうちで開始及び停止指令は一例である。
【００６４】
この装置が、潜在的に空気清浄機と他の多くの用途に使用することができることに留意されたい。芳香物の気化温度は殺虫剤よりも低いので、空気清浄機は、恐らくより低い電力要件で作動するであろう。従って、回路設計は、例えば、装置を有害生物、空気、又は他の用途として指定する０オームリンクの有無又は同様な方法により、マップ間の選択が製造時に可能な異なるパワーマップを考慮することになる。必要とあれば、異なる抵抗値又はパッケージサイズの加熱器も製造時に選択することができるであろう。
特定的な実施形態に示すように、広範に説明した本発明の精神又は範囲から逸脱することなく本発明に対して多くの変形及び／又は修正を行うことができることは当業者により認められるであろう。本発明の実施形態は、従って、制限的ではなくあらゆる点で例示的であると考えるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明によるパワーマネージメントシステムの概略ブロック図である。
【図２】パワーマネージメントシステムの詳細回路図である。
【図３】微小加熱器要素の形態の加熱器手段の装着法を示す概略図である。
【図４】正方形パルスと階段状パルスのエネルギ効率の比較プロットを示す図である。
【図５】システムの特定の構成に対する化学調剤の質量送出速度のプロットを示す図である。
【図６】一組の所定の条件下でのバッテリ消耗のプロットを示す図である。
【図７】このシステムを使用する特定の微小装置の有効性を示す一組のグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１０ パワーマネージメントモジュール
１２ マイクロコントローラ
１４ スイッチ手段
１６ 電圧感知手段
１８ インタフェース
２２ 加熱器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型パワーマネージメントシステム及び方法に関し、殺虫剤又は芳香剤のような化学調剤の発散を可能にするように制御された速度で加熱器手段に電力を提供するための特定の用途を有する。本発明はまた、加熱器手段のパラメータをモニタするシステム及び方法、コンピュータプログラム要素、及びコンピュータ可読メモリに関する。
【背景技術】
【０００２】
芳香剤、殺虫剤、又は他の揮発性材料を分散させるシステムを開示する特許文書は数多くある。例えば、米国特許第６，４２６，０５１号では、香料入り燃料から揮発するようにされた芳香剤を分散させるようになったオイル燃焼ランプが開示されている。従来技術はまた、一般的に、芳香剤又は殺虫剤を含浸することができるワックス又はゲルから得られる溶融材料が毛管作用によって吸い上げられる芯を有するろうそくを含む。
【０００３】
米国特許第６，３６８，５６４号は、ゲルベースの水性リザーバに芳香剤を含浸させて小型電動モータ及びファンを組み込んだ芳香剤を分散させるためのシステムを開示している。ファンは、モータによって駆動され、ハウジング内の小さな開口を通じてリザーバの表面から雰囲気に芳香剤を分散させる。同様に、欧州特許第００８９２１４号では、太陽電池によって電力供給され、ファンを駆動してリザーバから香料を分散させるモータが開示されている。米国特許第６，１９７，２６３号では、ベースパワーユニット、例えば、バッテリ又はシガレットライタープラグ、及び取外し可能芳香剤分散ユニットを有する自動車用空気清浄機を開示している。分散ユニットは、交換可能ゲル香料入りカートリッジを収容するようになった加熱要素を有する。空気清浄機は、自動車内の換気システムに取り付けられて芳香剤を分散させる。また、米国特許第６，１０３，２０１号では、空気がロータを回転させて芳香剤又は芳香を分散させるように、芳香剤を含浸させて換気ルーバーに取付可能なプラスチックロータを有するプロペラ式空気清浄機が開示されている。米国特許第５，０３８，９７２号では、芳香剤を計量された量でスプレーするエーロゾル装置が開示されている。米国特許第６，０８５，０２６号には、ベース部分を有し、その底部が電源に接続された電気器具がある。このベース部分は、容器に蓄えられた揮発性物質を加熱して発散させるための加熱手段と発散手段を有する。この電気器具は使い捨てであり、従って一度だけ使用される。
【０００４】
米国特許第５，５７４，８２１号では、ある一定の区域に蒸気を散布するための電気コンセントに接続した揮発性物質ディスペンサが開示されている。揮発性物質が消費された後に、ディスペンサは廃棄される。それは、抵抗器加熱パッドスクリーンとディスペンサ内の揮発性材料吸収基板に結合された熱導体とを使用する。
最後に、米国特許出願番号２００２／００８０３３０Ａ１及び米国特許出願番号２００２／００８１２２９Ａ１では、芳香送出装置に挿入されてコンピュータシステムと共に使用される芳香貯蔵装置が開示されている。芳香貯蔵装置は、いくつかの芳香チャンネルを有し、また、芳香材料と芳香送出装置に電気的に接続した芳香活性化システムとを含む。芳香材料は、いくつかの個々のイベント部分を含み、活性化システムは、個々のイベント部分を必要に応じて選択的に活性化して消費する。芳香活性化システムは、各イベント部分に対して１つの抵抗器がある一連の抵抗器を含む。パルスによって抵抗器アレイ内の第１の抵抗器が加温され、関連するイベント部分内の材料を気化させて芳香材料が放出される。パルスは、抵抗器自体を気化させ、それによってイベント部分を回路から切り離し、次に一連の抵抗器内の次の抵抗器を回路に接続させる。すなわち、抵抗器は、芳香を放出するために各電気パルスが印加された後に破壊され、従って再使用はできない。
【０００５】
総じて、全ての上述の文献は、芳香剤又は殺虫剤の制御された量の放出を可能にするものではない。それらは、モータ及びファンを含んで一般的に扱いにくく、再使用できない例もある。従来技術の一部は、揮発性材料を分散させるために特別なユニットを車両の換気口のような他の装置に取り付ける必要がある。
本発明は、好ましくは微小加熱器要素の形態の加熱器手段に送出される電力量を制御し、制御された量で芳香剤又は殺虫剤を分散するパワーマネージメントシステムを提供することにより、これらの欠点を克服しようとするものである。それは、芳香剤又は殺虫剤リザーバが必要なだけ多くの回数補充又は交換することができるという意味で再使用されるように意図されている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，４２６，０５１号
【特許文献２】米国特許第６，３６８，５６４号
【特許文献３】欧州特許第００８９２１４号
【特許文献４】米国特許第６，１９７，２６３号
【特許文献５】米国特許第６，１０３，２０１号
【特許文献６】米国特許第５，０３８，９７２号
【特許文献７】米国特許第６，０８５，０２６号
【特許文献８】米国特許第５，５７４，８２１号
【特許文献９】米国特許出願番号２００２／００８０３３０Ａ１
【特許文献１０】米国特許出願番号２００２／００８１２２９Ａ１
【発明の開示】
【０００７】
本発明の第１の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために、加熱器手段に電力を提供するための携帯型パワーマネージメントシステムが提供され、システムは、エネルギパルスを供給するためのパルス発生手段と、パルス発生手段と加熱器手段とに接続されてパルス発生手段からエネルギパルスを受け取るスイッチ手段とを含み、スイッチ手段は、更に、加熱器手段を十分に加熱して化学調剤を気化させるために、パルス発生手段によって制御された速度で加熱器手段に増幅エネルギパルスを送出し、加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分は、第２の部分よりも多くのエネルギを有する。
【０００８】
システムは、パルス発生手段を制御してそれによりスイッチ手段に送出されるパルスの周波数を制御するために、マイクロコントローラの形態の処理手段を更に含むことができる。マイクロコントローラはまた、予め設定された期間にわたってパルス発生手段からスイッチ手段に送出されるパルスの数を制御又は変更することができる。
パルス発生手段は、好ましくはパルス幅変調器である。パルス発生手段は、パルスのパルス幅を設定し、従って、パルス波形の負荷サイクルを設定することができる。システムは、好ましくは、１以上のバッテリによって電力を供給される。システムは、好ましくは、バッテリ電圧を感知して１つ又は複数のバッテリ内の相対電荷を指示するためにバッテリ電圧感知手段を含む。
システムは、更に、加熱器手段にわたる電圧を記録するための加熱器電圧感知手段と、加熱器手段を流れる電流を記録するための電流感知手段とを含むことができる。
【０００９】
すなわち、システムは、バッテリ電圧が下がっている間でさえもパルス（又はパルス群）当たり実質的に一定のエネルギを加熱器手段に送出し、比較的一定の性能をもたらすことを可能にすることができる。熱損失を最小にするために、例えば殺虫剤又は芳香剤に対して使用される特定の化学調剤に応じて異なるパワーマップを使用することができる。例えば、パルス繰返し数を増加又は低減するか、又はサイクル当たりに送出されるパルス数を変更することができる。
【００１０】
システムは、好ましくは、加熱器手段の状態をユーザに指示するために加熱器指示手段に連結される。
好ましくは、加熱器手段は、好ましくはインピーダンス手段であり、より好ましくは抵抗器である微小加熱器要素である。好ましくは、微小加熱器要素は、パワーマネージメントシステムに別に装着される。スイッチ手段は、トランジスタ手段、より具体的には、１以上の電界効果トランジスタとすることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために加熱器手段に電力を提供する方法が提供され、本方法は、スイッチ手段によって受け取られるエネルギパルスを発生させる段階と、化学調剤を気化させるように加熱器手段を加熱するために、制御された速度でスイッチ手段から加熱器手段に増幅エネルギパルスを送出する段階とを含み、加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分は、第２の部分よりも多くのエネルギを有する。
【００１２】
本方法は、更に、予め設定された期間にわたって加熱器手段によって受け取られるパルスの数を変更する段階を含むことができる。
本方法は、更に、電流パルスの幅、従って加熱器手段に送出されるエネルギの量を制御する段階を含むことができる。
パルスは、マイクロコントローラの形態の処理手段の制御の下でパルス幅変調器によって発生させることができる。パルスの周波数は、スイッチ手段によって制御することができる。
本方法は、更に、電力が１以上のバッテリから供給される場合にバッテリ電圧を感知し、１つ又は複数のバッテリ内の相対電荷を指示する段階を含むことができる。
本方法は、更に、加熱器手段の状態をユーザに指示する段階を含むことができる。
【００１３】
本発明の第３の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスを供給される加熱器手段のパラメータをモニタするためのシステムが提供され、システムは、コンピュータ処理手段と、加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御し、かつパラメータに関するデータを受け取るためのパワーコントローラ手段とを含み、コンピュータ処理手段は、パラメータデータを解析のためにコンピュータ処理手段に送信することができるようにパワーコントローラ手段に連結され、加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分は、第２の部分よりも多くのエネルギを有する。
【００１４】
モニタされる加熱器手段のパラメータは、電圧、電流、又は温度を含むことができ、データは、ある一定の期間にわたる電圧、電流、又は温度のマグニチュードを含むことができる。
システムは、更に、加熱器手段にわたる電圧を記録するための電圧感知手段を含むことができる。システムは、更に、加熱器手段を流れる電流を記録するための電流感知手段を含むことができる。システムは、更に、加熱器手段の温度を記録するための温度感知手段を含むことができる。
電力は、１以上のバッテリを通じて加熱器手段に送出することができる。システムは、更に、１つ又は複数のバッテリの電圧を感知するためのバッテリ電圧感知手段を含むことができる。
【００１５】
コンピュータ処理手段は、パワーコントローラ手段に指令を送信することができる。指令は、加熱器手段への電力の供給を開始するための開始指令と、加熱器手段へのそのような電力の供給を終了するための停止指令とを含むことができる。
開始指令は、加熱器手段に送出されるある一定期間内のエネルギパルスの継続時間を表すデジタル値（ＯＮ ＴＩＭＥ）を含むことができ、その時にパワーコントローラ手段は、供給されたエネルギパルス継続時間を実施する。停止指令はまた、パワーコントローラ手段によって加熱器手段に送出されるある一定の期間内のエネルギパルスのない継続時間を表すデジタル値（ＯＦＦ ＴＩＭＥ）を含むことができる。
開始指令はまた、ある一定の期間内にパワーコントローラ手段からコンピュータ処理手段へのパラメータデータの伝送の数を示すデータログ速度を含むことができる。好ましくは、データログ速度は、ゼロと２０Ｈｚの間である。
【００１６】
本発明の第４の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタする方法が提供され、本方法は、加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御する段階と、パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段にパラメータデータを送信する段階とを含み、加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分は、第２の部分よりも多くのエネルギを有する。
【００１７】
本発明の第５の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするための手順を、加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御する段階と、パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段にパラメータデータを送信する段階とによって実行するように処理手段を制御するためのコンピュータプログラムコード手段を含み、加熱器手段に送出される最初のパルスが第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分が第２の部分よりも多くのエネルギを有する、コンピュータプログラム要素が提供される。
【００１８】
本発明の第６の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするための手順を、加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御する段階と、パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段にパラメータデータを送信する段階とによって実行するように処理手段に命令するためのコンピュータプログラムを表すデータで符号化され、加熱器手段に送出される最初のパルスが第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分が第２の部分よりも多くのエネルギを有する、コンピュータ可読メモリが提供される。
【００１９】
本発明の第７の態様により、周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるように加熱器手段に電力を提供するための手順を、加熱器手段を加熱して化学調剤を気化させるために加熱器手段によって受け取られるエネルギパルスの発生を制御する段階と、加熱器手段によって受け取られる発生パルスの周波数を制御する段階とによって実行するように処理手段を制御するためのコンピュータプログラムコード手段を含み、加熱器手段に送出される最初のパルスが第１の部分と第２の部分を有し、第１の部分の送出によって加熱器手段の所定温度が達成されて第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、第１の部分が第２の部分よりも多くのエネルギを有する、コンピュータプログラム要素が提供される。
添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を単に例示的に以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を参照すると、芳香剤又は殺虫剤のような揮発性化学調剤を発散させるのに使用される携帯型バッテリ式装置のためのパワーマネージメントシステムに関係する様々な構成要素のブロック図が示されている。それは、パワーマネージメントモジュール１０を含み、このモジュールは、マイクロコントローラ１２の形態の処理手段、スイッチ手段１４、電圧感知手段１６、及びインタフェース１８を含む。スイッチ手段１４、電圧感知手段１６、及びインタフェース１８の各々は、マイクロコントローラ１２に連結され、このコントローラはまた、制御ユニット２０に連結される。微小加熱器要素２２の形態の加熱器手段が、スイッチ手段１４、加熱器指示手段２４、及びバッテリ２６に接続される。コイル又は回路要素のような他の加熱器手段を使用することもできる。バッテリ２６はまた、指示器モジュール３０内のバッテリ指示手段２８に連結される。バッテリ２６はまた、制御ユニット２０、電圧感知手段１６、及びスイッチ手段１４に電力を供給する。任意的に、ＰＣの形態のコンピュータ処理手段３３が設けられ、この処理手段は、微小加熱器要素２２のパラメータをモニタするためにインタフェース１８を通じてマイクロコントローラ１２に連結される。好ましくは抵抗器のようなインピーダンス、より具体的には表面装着型抵抗器の形態の微小加熱器要素２２は、溶液を吸収した芯構成との接触を通してオイルベースの溶液を大気中に気化させるためにバッテリ２６からの電流の供給を通じて加温される。マイクロコントローラ１２内のパルス幅変調器のようなパルス発生手段の作動により、スイッチ手段１４を通じて電流がパルス駆動される。すなわち、スイッチ手段１４は、マイクロコントローラ１２によって制御され、バッテリの電圧を維持するためにある一定の負荷サイクルのパルスを送出する。以下に説明するような代替的なパワーマップを使用することもできる。
【００２１】
図２に示されているのは、図１のシステムの詳細回路図である。表面装着型抵抗器のようなインピーダンスの形態の微小加熱器要素２２は、最小限のエネルギで高温度まで駆動することができる小さなパッケージ内に理想的に装着される。その抵抗値は十分に小さいので、発散のために十分に高い温度に達するように、少数のバッテリに接続した時にかなり高い電力消耗を可能にする。３−６ボルトのバッテリで約６００ｍＷの消耗を可能にするために、抵抗値は、通常約２オームから１０オームの範囲に入ることになる。それはまた、バッテリ電圧が１．５−２．０ボルトのような低い状況にもまた適合する。抵抗値は、バッテリの内部抵抗のような回路内の他の抵抗性構成要素の電力損失が切り替わり、抵抗器２２内で消耗される電力と比較して他の回路が無視することができるように選択される。抵抗器２２のサイズは十分に小さいので、小さな電流で有効に加温される一方、材料の発散のために添付された芯の必要なだけの面積を加温するのに十分なほど大きいものである。この観点において、有害生物駆除用途では、０４０２パッケージが適切であろうが、他の用途では、より低温度でより大きな表面積がより有効な場合がある。抵抗器パッケージのサイズは、小さいサイズ又は６３ｍＷ（０４０２と０６０３）、中間サイズ又は１２５ｍＷ（０８０５）及び２５０ｍＷ（１２０６）、及び大きいサイズ又は５００ｍＷ（２０１０）及び１０００ｍＷ（２５１２）になるであろう。
【００２２】
表面装着型抵抗器２２は、パワーマネージメントモジュール１０の回路基板に配置された差し込み式モジュールに組み込むことができる。差し込み式モジュールの例は、図２の３２に示されている。常に２つまでの抵抗器をモジュール３２に挿入することができる。ピン配置を伴ったモジュール３２の例は、図３に示されている。より詳細には、抵抗器Ｒ１（３６）と抵抗器Ｒ２（３８）を挿入することができる５ｘ２のピンアレイ３４が存在する。黒く塗ったピンの円は、アクティブな接続、すなわち、抵抗器Ｒ２がアクティブであることを表すものである。端部ピンは、指示器又はＬＥＤユニット４０に接続するために使用され、正しいコネクタの配置又は方向を確認する。抵抗器が１８０度回転されるとＲ１抵抗器がアクティブな抵抗器になる。指示器４０は、抵抗器が適切に装着されていることを指示するために緑色ＬＥＤを使用することができ、又は、抵抗器が不適切に装着されていることを指示するために赤色ＬＥＤを使用することができる。電力は、任意的に、バッテリ２６を経由するか、又はバッテリ電力を節約するためにモジュールが主電源に接続されている、すなわち、部屋のような指定区域に固定されている状況に対してはＶＣＣを通じて供給される。抵抗器を収納するためのモジュール３２のサイズは、それが、パワーマネージメントモジュール１０との組合せでサイズが７２ｘ３６ｍｍまでの分散装置を支持することができるようなものであることになる。多くのモジュール３２は、標準的な典型ＰＣＢパネル上に装着することができる。この特性は、モジュールのサイズに依存することになる。微小加熱器要素又は抵抗器２２は、定格が１２５℃である０４０２及び２５１２型以外は１５０℃までの温度に耐えることができる。
【００２３】
本発明の中心には、回路全体の様々な部分との接続を有するマイクロコントローラ１２がある。特に、それは、ｎ−チャンネル電界効果トランジスタの形態のスイッチ手段１４に連結されたピン１３で接続されたパルス幅変調器の形態のパルス発生器を有する。スイッチ１４の出力は、次に、表面装着型抵抗器２２を支持するモジュール３２と連結される。バッテリの電圧は、利得を約０．４３とすることができる演算増幅器４２を通じてピン２上で検出される。負荷抵抗器２２を通って流れる電流は、利得が約５０に設定された別の演算増幅器４６に流れ込む定格５１Ｍオームの抵抗器４４の形態の負荷電流センサからもたらされるピン３上で感知することができる。これは、電流を約２アンペアまで増幅し、次に、マイクロコントローラ１２に入力する。電流と抵抗器の値から抵抗器２２にわたる電圧を判断することができる。モジュール３２内の表面装着型抵抗器の温度は、別の演算増幅器５０に入力される負の温度係数のサーミスタ４８を通じてピン４上で感知することができる。サーミスタは、抵抗器の温度を測定してその測定値をマイクロコントローラ１２に送るために、抵抗器２２にケーブルを通じて物理的に又はそうでなければ自動的に接続することができる。ピン５上でマイクロコントローラ１２に入力される最初の試験のためにトリムポット５２もまた使用することができる。定格が２０ＭＨｚまでの水晶発振器が、マイクロコントローラのピン９と１０の間に接続される。ピン１４上には、負荷又は表面装着型抵抗器２２に現在電力が印加されていることを示すために使用されるＬＥＤ５４の形態の指示器がある。マイクロコントローラ１２は、好ましくは、アナログデジタル変換器、タイマ、メモリ、及びＵＡＲＴを有するＰＩＣ１６Ｆ８７６型である。電源５６は、マイクロコントローラ内のアナログデジタル変換器によって使用される基準として正確な５ボルトの出力を供給する。それは、ＬＥＤ５８により、オン状態であることが指示される。
【００２４】
スイッチ１４は、好ましくは、定格が約５０ミリオームのオン抵抗のｎ−チャンネルパワーＦＥＴである。それは、負荷抵抗器２２に送出されるエネルギの速度を正確に制御することができるように、マイクロコントローラ１２内で１０ビットパルス幅変調器と共に使用される。従って、パルス幅変調器に対する最小値又は基本時間速度は、約１０マイクロ秒に設定されることになり、これは、１０２４の可能な値がある結果として、オン時間が０から１０．２４ミリ秒に１０マイクロ秒の増分で増加し、サイクルの全期間が約１０．２４ミリ秒であることになることを意味する。本質的に、スイッチ１４は、抵抗器２２を十分に加温することができるマグニチュードである一般的に０．５アンペアの一連の増幅電流パルスを分配する。パルス幅変調器は、このマグニチュードの電流パルスを抵抗器２２に直接供給することができない。スイッチ１４は、パルス幅変調器から送出された実際のパルスを含めて、上述のようにパルス幅変調器からそのゲート入力で受け取られた信号に従って作動する。スイッチ１４は、開回路又は閉回路条件のいずれかを提供し、パルス幅変調器から受け取られた信号に従って抵抗器２２を通って電流が流れるようにする。
【００２５】
表面装着型抵抗器２２に電力を供給するために、理想的には１００秒当たり１パルスが利用可能であることになる。しかし、消費者が即効力を得るように殺虫剤蒸気又は芳香剤のバーストを生成するために、装置は、最初にオンになった時に少しの期間にわたって重い負荷の下にあるべきである。換言すれば、消費者は、蒸気の濃度が有効なレベルに達する前にしばらくの間待つ必要がない。従って、１００秒当たり１パルスの制御レベルに戻る前に、装置は、最初の１分又は２分の間に恐らく１０秒当たり１パルスを生成することになる。消費者は、これに対する制御を有し、それによって消費者がユニットのオフとオンを切り換え、同じくそれを高バーストモードに切り換えることができるように、制御スイッチ２１を使用することによって蒸気のバーストを供給する効果を増大させることができる。パワーマネージメントモジュールは、各１秒のオン時間と９９秒のオフサイクルの間に例えば６００ｍＷの最小電力を引き出し、毎秒６ｍＷの平均電力消費をもたらさなければならない。理想的には、回路の残りから引き出される電力は、この１／１０を超えないか、又は６００マイクロワット未満か、又は回路インピーダンスが約１０Ｋオームでなければならない。
【００２６】
２つの標準的なＡＡバッテリの好ましいバッテリ構成を用いて、装置は、毎晩８時間使用ベースの実地使用で３ヶ月間、従って、合計７２０時間運転で、先に説明したような１００秒当たり１パルスが１秒間持続する適切な負荷サイクル条件で作動できなければならない。バッテリの数は、３つのＡＡバッテリ又は４つのＡＡＡバッテリに拡張することができる。パワーマネージメント回路は、バッテリ電圧が低下し、従って、パルスが負荷に送出されている間の負荷のバッテリ電圧センサ１６と電流センサ４４の要件がある間でさえも、表面装着型抵抗器２２を実質的に一定の電力で駆動することができる。これは、電圧が低下する時に回路構成要素とバッテリのために失われることになる電力のより多くの部分の割合に対して何らかの補償を必要とする。
【００２７】
先に言及したように、殺虫剤又は芳香剤のような使用される特定の調剤次第で異なるパワーマップを使用することができ、それが熱損失を最小にすることになる。例えば、基本的に１サイクル以内で互いに接近する２つの高速パルスである２段階の高−低パワーマップなどのような最大効率を達成するために、電力は、パルス数において変える必要がある場合がある。ある時点で、バッテリ電圧は、６００ｍＷの電力を抵抗器に消耗させるのに必要な最小値未満に低下することになる。パルス繰返し数を例えば５０秒毎に１まで増加することにより、満足できる殺虫力を依然として実現可能である。従って、パルス周波数は変更を必要とする場合がある。
【００２８】
次のいくつかの段落では、熱箔と表面装着型抵抗器加熱器に対する熱モデルが提供される。これは、簡単な物理的モデルを使用して小型バッテリ電力加熱器の温度の予測を可能にするためである。小数の物理定数を使用して加熱器の挙動を特徴付けることもまた提供され、これらの定数を測定して異なる加熱器を比較する方法も提供される。
加熱器に供給された電気エネルギと熱拡散による損失とによって加熱器温度が判断される単純なエネルギ平衡が仮定される。熱拡散に関する詳細は、現時点では無視され、加熱器は、熱輸送係数ａ〔Ｊ／Ｋ／ｓ〕を有するニュートンの法則に従って熱を消散させる熱容量ｃ〔Ｊ／Ｋ〕の単一要素としていずれかの熱電対又はアクティブな芯を使用してそのマウント内にモデル化される。
【００２９】
熱容量ｃと熱輸送係数ａは、加熱器を完全に説明するものである。これら２つの加熱器定数の測定値は、異なる加熱器の直接比較、温度予測を可能にし、更なる開発の間の最適化のための変数である。
加熱器ｑ〔Ｊ〕のエネルギ含有量は、エネルギ平衡方程式によって与えられる。
【００３０】
【００３１】
ここで、等号の右辺の第１項は、バッテリによって送出された電流、第２項は、熱拡散のための熱損失である。ＴとＴ0は、それぞれ加熱器温度と周囲温度である。熱と温度は、熱容量方程式によって結びつけられる。
ｑ＝ｃＴ （２）
従って、微分方程式は次の通りである。
【００３２】
【００３３】
電圧が一定か又は電力が他のいずれかのやり方でパルスを通して変動しない場合、解は以下の通りである。
【００３４】
【００３５】
可変電圧は、恐らく数値積分を要求することになる。低い抵抗器に通電するバッテリの場合は、初期の急速な電圧降下が起こりやすい。これを無視することができる場合には、この結果は、時間依存の温度を提供するばかりでなく、熱容量と搬送係数の測定を可能にする。
【００３６】
２．８Ｖ開回路の読み取りであるが、負荷に駆動する時に即座に２．６Ｖまで低下するバッテリによって駆動される、ＰＣ基板にテープ留めされた５．５オームの熱箔加熱器から得られた温度データに式（４）を当て嵌めると、０．４３Ｊ／Ｋの熱容量ｃと０．０２３３Ｊ／Ｋ／ｓの熱輸送係数とが与えられる。最初の点上での不適切な一致は、恐らく短時間での単一熱質量というモデル仮定の崩壊のためであり、その場合は、加熱器とＰＣ基板は、恐らく別々に処理されるべきである。摂氏で表した温度に対する秒で表した熱箔のウォームアップ時間のプロットは、熱箔加熱器温度が約９０℃に達するのに約６０秒掛かることを明らかにしている。
【００３７】
上述のモデル解析では、加熱器を所定温度までウォームアップするのにどれだけ長い時間を要するかを判断することができる。ウォームアップ時間の方程式（４）を並べ替えることによって次の式が得られる。
【００３８】
【００３９】
有用なことに、級数展開の最初の項は以下のように表される。
【００４０】
【００４１】
最初の項は、熱消散が全くなかった場合に加熱器を加温するのに要する時間である。係数ａによって表される熱消散は、より高次の項で発生する。熱消散は失われたエネルギであり、従って、より高次の項は避ける必要がある。効率的なウォームアップは、以下のように２次の項が無視することができる場合に発生することになる。
Ｖ2／ａＲ＞＞Ｔ−Ｔ0 （７）
この条件は、効率的なウォームアップのレジームを定めるものである。
式（４）でＴ＝∞に設定することによって最高温度を判断することができる。最高温度は、次の式によって表される。
Ｔmax＝（Ｖ2／ａＲ）＋Ｔ0 （８）
式（７）を書き直すことにより、最も効率的なウォームアップのレジームは、条件が次式を与える時である。
Ｔ＜＜Ｔmax （９）
換言すれば、最も効率的なウォームアップは、システムが大きな「熱的ヘッドルーム」で設計される時、すなわち、最高温度よりも十分に低い温度で作動する時に発生する。
【００４２】
所定温度まで加熱器をウォームアップするのにどれだけのエネルギを要するかに関する判断を行うことができる。所定温度を達成するためにｔ秒要する場合、必要なエネルギは、式（５）から次のように表すことができる。
【００４３】
【００４４】
最高温度に近づくと、Ｑは漸近的に増加する。実験的な例を使用すると、ウォームアップ段階で１００℃の最高温度に到達するために必要なエネルギは、約１２０ジュールである。１００℃の最高温度に近づく温度は、使用されるエネルギの量が、それらが１００℃の温度に近づく時に漸近的に増加するので無駄である。
式（１０）を参照すると、電圧を関数とするウォームアップ段階で７０℃を達成するためのエネルギのプロットは、より高い電圧が、ある一定の点まではエネルギ消費の減少をもたらすことを与えている。電圧が増加すると必要なエネルギは、次式の最小値に到達する。
Ｑ＝ｃ（Ｔ−Ｔ0）
これは、単に損失なく抵抗器を加熱するのに必要なエネルギであり、式（１０）の展開における第１項である。
【００４５】
所定の温度を維持するために必要な電力もまた判断することができる。最初のウォームアップ段階で目標の温度を達成すると、電力消費を保守レベルまで低下させ、印加される電圧も相応に低下させることができる。電力要件は、以下の定常状態条件で表される。
【００４６】
【００４７】
実験的な例では、７０℃を維持するために２．２Ｖが必要である。これは、ウォームアップ段階で使用される電力の約７０％の量になる。
所定パルスで消費される全エネルギに対しても同様に判断することができる。τ秒間維持するためにＴの温度が必要な場合、これを達成する最も効率的な方法は、最初の過渡期を通して最大電力で駆動し、次に、電圧又は負荷サイクルを修正し、電圧を規定時間の間維持レベルまで低下させることである。次に、エネルギ消費は、次の式で表される。
【００４８】
【００４９】
異なる抵抗器パッケージサイズに対していくつかの熱特性を測定するために、表面装着型ＮＴＣ抵抗器が使用されることになる。これらの構成要素の抵抗値は、次の式によって表される。
Ｒ＝Ａｅｘｐ（β／Ｔ） （１４）
ここで、βは、製造業者によって指定されることになる。パラメータＡは、次に、単一温度における抵抗値の測定によって求められる。
装着型抵抗器を安定した電圧で駆動すると、最終的に定常状態の温度になる。平衡状態に達する時間依存性に差があるにも関わらず、平衡温度は、依然として次の式の通りである。
Ｔmax＝（Ｖ2／ａＲ）＋Ｔ0 （８）
これは、ａの推定を可能にする。これは、恐らく同じパッケージサイズの非表面装着型加熱抵抗器に対する良好なａの推定になることになる。
これらの構成要素に関するｃの推定は、ｃを単一の測定値に関連付ける単純な方程式がないためにいくらか更に困難である。代わりに、それは、温度−時間曲線に対する当て嵌めパラメータとして判断されるべきである。
【００５０】
ＮＴＣ抵抗器の温度は、Ｒが式（１４）に従った温度によって変化することを除いて先の結果によって表される。
【００５１】
【００５２】
得られる微分方程式に対する解析解がないので、例えば有限差分方式を使用することによって数値的に解かなければならない。
【００５３】
【００５４】
この結果を用いて微分方程式の数値解を実験に当て嵌めると、ＮＴＣ構成要素に対するｃの推定を与えることになる。このｃの値は、同じパッケージサイズの固定抵抗器と類似であると期待されるが、構成と材料が同一でないことになるので、必ずしも同じである必要はない。定常状態温度に近づく力学的な粗い推定としては、それは恐らく妥当であろう。定常状態温度が問題の量である場合は、ｃを正確に知らないことはそれほど重要ではないことになる。
【００５５】
従って、この熱解析中に特定された最も効率的な駆動方式は、式（１３）をもたらした。理想的には、目標温度に到達するまで加熱器が最大利用可能電力で駆動される２段階パルスが実施される。この後に、電力は、保守速度まで減らされる。保守電力レベルは、バッテリ電圧の低下に適応されるが、最大電力段階の継続時間は、バッテリ電圧に適応される。
これは、温度対時間の第１のプロットで目標温度が１００℃の正方形パルスが使用され、それによってパルス当たり６５５ミリジュールが使用される図４に明白に示されている。温度対時間の図４の第２のプロットでは、パルス当たり４８５ミリジュールのエネルギコストで同じ目標温度の階段状パルスが使用される。すなわち、温度がより長時間維持されることで２５％のエネルギが節約される。これは、１秒の最初の半分で７５０ミリワットの電力が使用され、次に、１秒の次の半分でこれが２２５ミリワットに低下するためである。
【００５６】
図５は、分で表した時間に対するグラムで表した補充質量、又は最終的に時間当たり１６０マイクログラムになる質量送出速度を示している。定格３Ｖで０．３秒のオン時間の２つのＡＡバッテリで８０マイクロミリメートルの芯が使用され、６０秒毎に１．７秒のパルス幅を送出した。
図６には、秒で表した時間に対する軽負荷電圧のバッテリの消耗のプロットが示されている。２つのＡＡバッテリが、時間当たり５０マイクログラムの送出速度で１から２ヶ月の性能を示すのを見ることができる。
【００５７】
図７は、時間当たりマイクログラムで表した公称アクティブ放出速度に対してプロットして示す虫刺されとランディングの数を有する３ボルト定格の２つのＡＡバッテリの微小装置の必要な有効性を示している。時間当たり５０マイクログラムは、３分１２秒毎に放射される１つの２秒パルスに相当し、１５分で９０％の虫刺され阻止が達成されたことが分かる。
電圧降下に対する要求に応じるように電力を増加させるために、ある一定の電圧でこの作業を実行し、次に加熱器にパルスが供給される速度が低下する特定のマイクロコントローラが選択される。マイクロコントローラは、「フェアチャイルドＡＣＥ１１０１Ｌ」であり、ある一定の温度範囲にわたって１．８Ｖまで指定された８ビット８ピンのフラッシュベースマイクロコントローラである。マイクロコントローラは、低バッテリ検出用として使用することができる１．８Ｖの低電圧節電リセットを有する。それはまた、その内部発振器が２．２Ｖ未満の電圧に対して顕著に速度を落とす、換言すれば、低バッテリ電圧を補償するという特性を有する。内部発振器は、オンとオフ時間の両方で使用される。
【００５８】
指示器モジュール３０で先に言及されたように、例えば抵抗器２２が焼損した場合に、例えば高い抵抗が感知された時に消えない照明によってユーザに指示するように使用することができる加熱器指示器２４が存在する。指示器は、ＬＥＤ又はブザーにすることができ、又は指示方式は、自動車の指示灯と類似にすることができ、例えば、正しい装置の作動は、数秒間オフにされて次に装置が最初オンにされた時にオフにすることによって指示され、点灯しなかったことがバッテリ不良を意味し、消灯しなかったことが装置又は抵抗器の不良を意味する。バッテリ不足指示器２８又は代替的にバッテリＯＫ指示器を使用することができる。バッテリＯＫ指示器は、ＬＥＤを数秒間オンして次にオフにするか、又はバッテリが良好な時にブザー音を鳴らすことによって開始することができる。これらの指示器の全ては、芳香剤又は殺虫剤が放出されている点で製品の効果が見えないので必要であり、それはまた、聞き取れないので、枯渇バッテリ又は壊れた微小加熱器要素の唯一の指示は、消費者が苦しむ虫刺され又はいずれの芳香にも気づかないことを意味することになる。
【００５９】
先に言及されたように、パワーマネージメントモジュール１０は、ＰＣの形態のコンピュータ処理手段３３に連結されたインタフェース１８を有する。インタフェース１８とＰＣ３３との間のリンク６０は直列リンクであり、マイクロコントローラ１２からＰＣ３３に伝送される負荷電流、負荷電圧、バッテリ電源電圧、及び負荷温度をモニタしてログすることができる。インタフェース１８は、本質的に標準的ＰＣのシリアルポートに対する一対一の接続に対してモデムとして配線された９ピンを有するＤＢ９雌コネクタであるコネクタ６２を含む。インタフェース１８はまた、電流、電圧、及び温度を表す様々な信号を送受信するためにコネクタ６２に接続されてマイクロコントローラ１２のそれぞれのピンに接続された２つの送信用ピンと２つの受信用ピンとを有するＲＳ２３２ドライバ回路６４を含む。微小加熱器要素３３に関して伝える必要がある他の特性又は測定値もＰＣ３３に送信することができる。
【００６０】
直列リンク６０は、好ましくは、ＲＳ２３２、１９．２Ｋボー、８ビット、１ストップビットでパリティなしの伝送特性を有する。詳細には、それはコネクタ６２とＰＣのシリアルポートとに接続される。単純なプロトコルを実施することができ、特に、ＰＣ３３から停止及び開始指令を含む制御指令を送信することができる。マイクロコントローラ１２から開始指令が受け取られた時に、以下の値もまた送られる。
最低がゼロで最高が６５，５３５の十分の一秒単位のオン時間、
最低がゼロで１０ビット表示による最高６５，５３５までの十分の一秒単位のオフ時間、
最低がゼロで最高６５，５３５まで、又は手動で停止するまで増大する秒単位の全試験時間、
最低がゼロで最高が１００のオンタイム中の百分率パルス幅、及び
ＰＣ３３にデータが送り戻される速度であり、最低が０Ｈｚで最高が２０Ｈｚであり、従って、１秒当たり２０個までの別々の測定値の伝送を考慮したデータログ速度。
【００６１】
マイクロコントローラ１２からＰＣ３３に送られるログデータは、タイムスタンプが試験開始からの秒単位で負荷電流、負荷又はバッテリ電圧、サーミスタ温度であるフォーマットになっている。
マイクロコントローラ１２のソフトウエアは、シリアルリンクの駆動、スイッチ１４の制御を含む様々な機能を実行し、このスイッチは、次に、ＰＣ３３からの停止及び開始指令を通じて負荷に電力を供給し、並びに電流、電圧、及び温度測定のためのデータを読み取り、ログし、送信する。マイクロコントローラ１２は、自由に使える５つまでのオフ１０ビットアナログ対デジタルチャンネルを有するが、データ処理を簡単にして変換時間をサンプル当たり約２０マイクロ秒まで高速化する実用上の目的のために、８ビットモードで３つのオフチャンネルのみが使用されることになる。
【００６２】
先に説明したように、微小加熱器要素２２の負荷電圧は、設定利得が０．３の演算増幅器４２を使用して電源又はバッテリ電圧から測定される。これによって１６．７Ｖまでの電源電圧の測定が可能になる。これから電流センサ抵抗器４４からの余分な電圧降下が減算され、抵抗器２２にわたる負荷電圧の数値を指示する。このデータは、次に、タイムスタンプされてシリアルリンク６０上でＰＣ３３に送られる。温度は、演算増幅器５０を駆動する抵抗器ディバイダからの値を与える負の温度係数のガラスビードサーミスタ４８から読み込まれることになる。この値は、次に温度に変換される。
【００６３】
ＣＡＬＳとして公知のＰＣ３３上のメモリに保存されたソフトウエア、又は制御及びログソフトウエアは、それがパワーマネージメントモジュール１０及びより詳細にはマイクロコントローラ１２に送る上述の２つの指令を処理する。ソフトウエアは、「ウインドウズ２０００」プラットフォーム上で作動するビジュアルベーシックで書くことができる。ソフトウエアは、ＰＣ３３の表示を更新し、最新のログデータをそれがマイクロコントローラ１２から到着した時に示すものである。ＣＡＬＳユーザインタフェースは、制御指令への参照と共に全てのユーザ変数の編集を可能にするダイアログボックスを有することになる。ダイアログボックスは、ＰＣ３３のメモリに保存される電流、負荷又はバッテリ電圧、及び温度のようなログデータに対してファイル名を与えるために提供されることになる。これは、好ましい場合には、データと時間をファイル名として使用するように自動化することができる。ファイルは、開かれてログが終了するまで頻繁に更新され、その結果、試験が終了するまでは利用できないことになる。しかし、実験又は試験を通じて、データはアクセス可能にされてコピーファイルに書き込まれることになる。更に、電圧時間特性のプロット又は数値としての電圧さえも同様に示すことができる。その上、ログデータは、ＰＣソフトウエアの制御の下でスプレッドシートに容易にインポートすることができるように、各読み取りに対して新しい線を有する区切られたテキスト値とすることができる。
データはまた、ＰＣ３３からマイクロコントローラ１２にアップロード又は伝送することができ、そのうちで開始及び停止指令は一例である。
【００６４】
この装置が、潜在的に空気清浄機と他の多くの用途に使用することができることに留意されたい。芳香物の気化温度は殺虫剤よりも低いので、空気清浄機は、恐らくより低い電力要件で作動するであろう。従って、回路設計は、例えば、装置を有害生物、空気、又は他の用途として指定する０オームリンクの有無又は同様な方法により、マップ間の選択が製造時に可能な異なるパワーマップを考慮することになる。必要とあれば、異なる抵抗値又はパッケージサイズの加熱器も製造時に選択することができるであろう。
特定的な実施形態に示すように、広範に説明した本発明の精神又は範囲から逸脱することなく本発明に対して多くの変形及び／又は修正を行うことができることは当業者により認められるであろう。本発明の実施形態は、従って、制限的ではなくあらゆる点で例示的であると考えるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明によるパワーマネージメントシステムの概略ブロック図である。
【図２】パワーマネージメントシステムの詳細回路図である。
【図３】微小加熱器要素の形態の加熱器手段の装着法を示す概略図である。
【図４】正方形パルスと階段状パルスのエネルギ効率の比較プロットを示す図である。
【図５】システムの特定の構成に対する化学調剤の質量送出速度のプロットを示す図である。
【図６】一組の所定の条件下でのバッテリ消耗のプロットを示す図である。
【図７】このシステムを使用する特定の微小装置の有効性を示す一組のグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１０ パワーマネージメントモジュール
１２ マイクロコントローラ
１４ スイッチ手段
１６ 電圧感知手段
１８ インタフェース
２２ 加熱器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために加熱器手段に電力を提供するための携帯型パワーマネージメントシステムであって、
エネルギパルスを供給するためのパルス発生手段と、
前記パルス発生手段と前記加熱器手段とに接続されて、該パルス発生手段からエネルギパルスを受け取るスイッチ手段と、
を含み、
前記スイッチ手段は、更に、前記加熱器手段を十分に加熱して化学調剤を気化させるために、前記パルス発生手段によって制御された速度で該加熱器手段に増幅されたエネルギパルスを送出し、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記パルス発生手段を制御し、それによって前記スイッチ手段に送出されるパルスの周波数を制御するための処理手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記処理手段は、予め設定された期間にわたって前記パルス発生手段から前記スイッチ手段に送出されるパルスの数を変化させることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記最初のパルスの後に前記エネルギ発生手段によって供給されるエネルギパルスの各々は、該最初のパルスの特性を有することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記パルス発生手段は、パルス幅変調器であることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記加熱器手段のパラメータの値を判断するための手段を更に含むことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記判断するための手段は、前記加熱器手段を通る電流の値を判断するために前記処理手段に位置する電流センサを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記判断するための手段は、前記加熱器手段を通る前記電流の値と組み合わせて該加熱器手段にわたる電圧の値を判断することを可能にする抵抗要素を更に含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記判断するための手段は、前記加熱器手段の温度を判断するために前記処理手段に連結された負の温度係数のサーミスタを更に含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
システムに電流を供給するための１以上のバッテリを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記１以上のバッテリのバッテリ電圧を感知するための電圧感知手段を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記化学調剤を急速に気化させ、その後にエネルギパルスの供給を前記制御された速度まで低下させるために、エネルギパルスの最初のバーストが、前記パルス発生手段によって供給されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記加熱器手段が最初に前記所定温度に到達すると、システムの電力消費は、保守レベルまで低減され、システムに印加されるバッテリ電圧が低減されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記加熱器手段は、インピーダンスであることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記加熱器手段は、抵抗器であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１以上のバッテリからの電力を使用する代わりに主電源から電力を送出することができることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために加熱器手段に電力を提供する方法であって、
スイッチ手段によって受け取られるエネルギパルスを発生させる段階と、
前記加熱器手段を加熱して化学調剤を気化させるために、前記スイッチ手段から該加熱器手段へ制御された速度で増幅されたエネルギパルスを送出する段階と、
を含み、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
予め設定された期間にわたって前記加熱器手段によって受け取られるパルスの数を変化させる段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記パルスの幅と、従って前記加熱器手段に送出されるエネルギの量とを制御する段階を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記スイッチ手段に送出されるパルスの周波数を制御する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記最初のパルスの後に生成されたエネルギパルスの各々は、該最初のパルスの特性を有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記化学調剤を急速に気化させ、その後に、生成されたパルスの数を前記制御された速度まで低下させるために、エネルギパルスの最初のバーストが生成されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記加熱器手段が最初に前記所定温度に到達すると、システムの電力消費は、保守レベルまで低減され、該システムに印加されるバッテリ電圧が低減されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするためのシステムであって、
コンピュータ処理手段と、
加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御し、パラメータに関するデータを受け取るためのパワーコントローラ手段と、
を含み、
前記コンピュータ処理手段は、前記パラメータデータを解析のために前記コンピュータ処理手段に送信することができるように、前記パワーコントローラ手段に連結され、前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
前記コンピュータ処理手段は、前記パワーコントローラ手段に指令を送信することを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記加熱器手段にわたる電圧を記録するための電圧感知手段を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記加熱器手段を通る電流を記録するための電流感知手段を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記加熱器手段の温度を記録するための温度感知手段を更に含むことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記指令の１つは、前記加熱器手段への電力の供給を開始するための開始指令であることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記開始指令は、前記パワーコントローラ手段によって前記加熱器手段に送出されるある一定の期間内のエネルギパルスの継続時間を表すデジタル値を含むことを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記開始指令は、前記期間内の前記パワーコントローラ手段から前記コンピュータ処理手段へのパラメータデータの伝送の数を示すデータログ速度を含むことを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
前記指令の１つは、前記加熱器手段への電力の供給を止めるための停止指令であることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記停止指令は、前記パワーコントローラ手段によって前記加熱器手段に送出されるある一定の期間内のパルスのない継続時間を表すデジタル値を含むことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記パワーコントローラ手段は、パルス発生手段を有して前記エネルギパルスを送出するためにそれを制御するマイクロコントローラであることを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
前記パルス発生手段によって制御された速度で前記エネルギパルスを増幅するためのスイッチ手段を更に含むことを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記パラメータは、前記加熱器手段の電圧、電流、又は温度のうちのいずれか１つ又はそれ以上であることを特徴とする請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタする方法であって、
加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御する段階と、
パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、
更に別の解析のためにコンピュータ処理手段に前記パラメータデータを送信する段階と、
を含み、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３８】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするための手順を、該加熱器手段への該エネルギパルスの送出を制御する段階と、該パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段に前記パラメータデータを送信する段階とによって実行するように処理手段を制御するためのコンピュータプログラムコード手段、
を含み、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするコンピュータプログラム要素。
【請求項３９】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするための手順を、該加熱器手段への該エネルギパルスの送出を制御する段階と、該パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段に前記パラメータデータを送信する段階とによって実行するように処理手段に命令するためのコンピュータプログラムを表すデータで符号化されたコンピュータ可読メモリであって、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするコンピュータ可読メモリ。
【請求項４０】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるように加熱器手段に電力を提供するための手順を、該加熱器手段を加熱して該化学調剤を気化させるために該加熱器手段によって受け取られるエネルギパルスの発生を制御する段階と、加熱器手段によって受け取られる発生パルスの周波数を制御する段階とによって実行するように処理手段を制御するためのコンピュータプログラムコード手段、
を含み、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするコンピュータプログラム要素。
【請求項１】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために加熱器手段に電力を提供するための携帯型パワーマネージメントシステムであって、
エネルギパルスを供給するためのパルス発生手段と、
前記パルス発生手段と前記加熱器手段とに接続されて、該パルス発生手段からエネルギパルスを受け取るスイッチ手段と、
を含み、
前記スイッチ手段は、更に、前記加熱器手段を十分に加熱して化学調剤を気化させるために、前記パルス発生手段によって制御された速度で該加熱器手段に増幅されたエネルギパルスを送出し、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記パルス発生手段を制御し、それによって前記スイッチ手段に送出されるパルスの周波数を制御するための処理手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記処理手段は、予め設定された期間にわたって前記パルス発生手段から前記スイッチ手段に送出されるパルスの数を変化させることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記最初のパルスの後に前記エネルギ発生手段によって供給されるエネルギパルスの各々は、該最初のパルスの特性を有することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記パルス発生手段は、パルス幅変調器であることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記加熱器手段のパラメータの値を判断するための手段を更に含むことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記判断するための手段は、前記加熱器手段を通る電流の値を判断するために前記処理手段に位置する電流センサを含むことを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記判断するための手段は、前記加熱器手段を通る前記電流の値と組み合わせて該加熱器手段にわたる電圧の値を判断することを可能にする抵抗要素を更に含むことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記判断するための手段は、前記加熱器手段の温度を判断するために前記処理手段に連結された負の温度係数のサーミスタを更に含むことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
システムに電流を供給するための１以上のバッテリを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記１以上のバッテリのバッテリ電圧を感知するための電圧感知手段を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記化学調剤を急速に気化させ、その後にエネルギパルスの供給を前記制御された速度まで低下させるために、エネルギパルスの最初のバーストが、前記パルス発生手段によって供給されることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記加熱器手段が最初に前記所定温度に到達すると、システムの電力消費は、保守レベルまで低減され、システムに印加されるバッテリ電圧が低減されることを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記加熱器手段は、インピーダンスであることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記加熱器手段は、抵抗器であることを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１以上のバッテリからの電力を使用する代わりに主電源から電力を送出することができることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるために加熱器手段に電力を提供する方法であって、
スイッチ手段によって受け取られるエネルギパルスを発生させる段階と、
前記加熱器手段を加熱して化学調剤を気化させるために、前記スイッチ手段から該加熱器手段へ制御された速度で増幅されたエネルギパルスを送出する段階と、
を含み、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
予め設定された期間にわたって前記加熱器手段によって受け取られるパルスの数を変化させる段階を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記パルスの幅と、従って前記加熱器手段に送出されるエネルギの量とを制御する段階を更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記スイッチ手段に送出されるパルスの周波数を制御する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記最初のパルスの後に生成されたエネルギパルスの各々は、該最初のパルスの特性を有することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記化学調剤を急速に気化させ、その後に、生成されたパルスの数を前記制御された速度まで低下させるために、エネルギパルスの最初のバーストが生成されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記加熱器手段が最初に前記所定温度に到達すると、システムの電力消費は、保守レベルまで低減され、該システムに印加されるバッテリ電圧が低減されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするためのシステムであって、
コンピュータ処理手段と、
加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御し、パラメータに関するデータを受け取るためのパワーコントローラ手段と、
を含み、
前記コンピュータ処理手段は、前記パラメータデータを解析のために前記コンピュータ処理手段に送信することができるように、前記パワーコントローラ手段に連結され、前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
前記コンピュータ処理手段は、前記パワーコントローラ手段に指令を送信することを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記加熱器手段にわたる電圧を記録するための電圧感知手段を更に含むことを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記加熱器手段を通る電流を記録するための電流感知手段を更に含むことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記加熱器手段の温度を記録するための温度感知手段を更に含むことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記指令の１つは、前記加熱器手段への電力の供給を開始するための開始指令であることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記開始指令は、前記パワーコントローラ手段によって前記加熱器手段に送出されるある一定の期間内のエネルギパルスの継続時間を表すデジタル値を含むことを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記開始指令は、前記期間内の前記パワーコントローラ手段から前記コンピュータ処理手段へのパラメータデータの伝送の数を示すデータログ速度を含むことを特徴とする請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
前記指令の１つは、前記加熱器手段への電力の供給を止めるための停止指令であることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記停止指令は、前記パワーコントローラ手段によって前記加熱器手段に送出されるある一定の期間内のパルスのない継続時間を表すデジタル値を含むことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記パワーコントローラ手段は、パルス発生手段を有して前記エネルギパルスを送出するためにそれを制御するマイクロコントローラであることを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
前記パルス発生手段によって制御された速度で前記エネルギパルスを増幅するためのスイッチ手段を更に含むことを特徴とする請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記パラメータは、前記加熱器手段の電圧、電流、又は温度のうちのいずれか１つ又はそれ以上であることを特徴とする請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタする方法であって、
加熱器手段へのエネルギパルスの送出を制御する段階と、
パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、
更に別の解析のためにコンピュータ処理手段に前記パラメータデータを送信する段階と、
を含み、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３８】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするための手順を、該加熱器手段への該エネルギパルスの送出を制御する段階と、該パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段に前記パラメータデータを送信する段階とによって実行するように処理手段を制御するためのコンピュータプログラムコード手段、
を含み、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするコンピュータプログラム要素。
【請求項３９】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるためにエネルギパルスが供給される加熱器手段のパラメータをモニタするための手順を、該加熱器手段への該エネルギパルスの送出を制御する段階と、該パラメータに関するデータを測定して記録する段階と、更に別の解析のためにコンピュータ処理手段に前記パラメータデータを送信する段階とによって実行するように処理手段に命令するためのコンピュータプログラムを表すデータで符号化されたコンピュータ可読メモリであって、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするコンピュータ可読メモリ。
【請求項４０】
周囲の雰囲気に化学調剤を気化させるように加熱器手段に電力を提供するための手順を、該加熱器手段を加熱して該化学調剤を気化させるために該加熱器手段によって受け取られるエネルギパルスの発生を制御する段階と、加熱器手段によって受け取られる発生パルスの周波数を制御する段階とによって実行するように処理手段を制御するためのコンピュータプログラムコード手段、
を含み、
前記加熱器手段に送出される最初のパルスは、第１の部分と第２の部分を有し、該第１の部分の送出によって該加熱器手段の所定温度が達成されて該第２の部分の送出によってその温度が実質的に維持されるように、該第１の部分は、該第２の部分よりも多くのエネルギを有する、
ことを特徴とするコンピュータプログラム要素。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００７−５３１２０２（Ｐ２００７−５３１２０２Ａ）
【公表日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１９９９５（Ｐ２００６−５１９９９５）
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００４／００３０４１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００８３５２
【国際公開日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ウィンドウズ
【出願人】（５０１２１４５０２）レキット ベンキサー （オーストラリア） プロプライエタリー リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００４／００３０４１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００８３５２
【国際公開日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ウィンドウズ
【出願人】（５０１２１４５０２）レキット ベンキサー （オーストラリア） プロプライエタリー リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
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