特許 6816240 エアロゾル吸引器用の制御装置及びエアロゾル吸引器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6816240

(24)【登録日】2020年12月25日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】エアロゾル吸引器用の制御装置及びエアロゾル吸引器

(51)【国際特許分類】

   A24F 40/50 20200101AFI20210107BHJP

   A24F 47/00 20200101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   A24F40/50

   A24F47/00

【請求項の数】15

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2019-195602(P2019-195602)

(22)【出願日】2019年10月28日

【審査請求日】2019年10月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004569

【氏名又は名称】日本たばこ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002505

【氏名又は名称】特許業務法人航栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸橋 啓司

【審査官】 沼田 規好

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１４−５３０６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５１９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１９／０８２２６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１９／１４６０６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ２４Ｆ ４０／５０

Ａ２４Ｆ ４７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エアロゾル生成源を加熱し且つ温度と電気抵抗値が相関を持つ負荷を備えるエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記負荷と並列接続され、前記負荷に印加される電圧値を出力する電圧センサと、
前記負荷に対して直列接続され、且つ、１０［Ω］以上の電気抵抗値を有する既知抵抗と、
前記電圧センサの出力に基づいて、前記負荷の温度を取得する制御回路と、
をさらに備え、
前記制御回路は、
前記電圧センサの出力が入力されるアナログデジタル変換器を備え、
前記電圧センサの出力に基づき取得する前記負荷の温度の分解能が１０［℃］以下となるように構成され、
前記アナログデジタル変換器が動作するために該アナログデジタル変換器に印加される基準電圧は、前記既知抵抗と前記負荷とにより形成される直列回路に印加される電圧より低い、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記アナログデジタル変換器には、前記電圧センサの出力が増幅されずに入力されるように構成される、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記制御回路が前記電圧センサの出力に基づき取得する前記負荷の温度の分解能が５［℃］以下となるように構成される、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記既知抵抗は、２５［Ω］以上の電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項5】

請求項３に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記既知抵抗は、前記直列回路に電力が供給された場合の前記既知抵抗の消費電力が、前記既知抵抗の定格電力以下になる電気抵抗値を有する、
エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置を備えるエアロゾル吸引器であって、
ステンレス鋼によって構成される前記負荷を備える、エアロゾル吸引器。

【請求項7】

請求項１に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記アナログデジタル変換器に入力される前記電圧センサの出力を増幅する増幅器をさらに備える、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項8】

請求項１に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記直列回路に印加される電圧と等しい電圧が入力され、該電圧を前記基準電圧に降圧して、前記アナログデジタル変換器へ印加する降圧回路をさらに備える、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項9】

請求項８に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
一定電圧を出力可能な電圧変換器をさらに備え、
前記電圧変換器と、前記直列回路及び前記降圧回路を接続するノードとは、直列接続される、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項10】

請求項３に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記電圧センサの出力を前記アナログデジタル変換器へ入力する回路と、前記アナログデジタル変換器へ前記基準電圧を印加する回路と、に接続されるクランプ回路をさらに備える、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項11】

請求項１０に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記アナログデジタル変換器に入力される前記電圧センサの出力を増幅する増幅器をさらに備え、
前記増幅器は、前記電圧センサの出力を前記アナログデジタル変換器へ入力する回路において、前記クランプ回路より上流側に設けられる、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【請求項12】

エアロゾル生成源を加熱し且つ２００［ｐｐｍ／℃］以上の抵抗温度係数を有するニクロムにより構成される負荷を備えるエアロゾル吸引器であって、
前記負荷と並列接続され、前記負荷に印加される電圧値を出力する電圧センサと、
前記負荷に対して直列接続される既知抵抗と、
前記電圧センサの出力に基づいて、前記負荷の温度を取得する制御回路と、
をさらに備え、
前記電圧センサの出力に基づき取得する前記負荷の温度の分解能が１０［℃］以下となるように構成される、エアロゾル吸引器。

【請求項13】

請求項１２に記載のエアロゾル吸引器であって、
前記既知抵抗は、１０［Ω］以上の電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器。

【請求項14】

請求項１２に記載のエアロゾル吸引器であって、
前記既知抵抗は、２５［Ω］以上の電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器。

【請求項15】

請求項１２に記載のエアロゾル吸引器であって、
前記既知抵抗は、前記既知抵抗と前記負荷とにより形成される直列回路に電力が供給された場合の前記既知抵抗の消費電力が、前記既知抵抗の定格電力以下になる電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアロゾル吸引器用の制御装置及びエアロゾル吸引器に関する。

【背景技術】

【0002】

エアロゾル吸引器では、エアロゾル源を霧化する負荷（例えばヒータ）の電気抵抗値や温度が負荷の識別や負荷の加熱といった様々な制御に用いられている。このような負荷の電気抵抗値等を取得する技術として、特許文献１には、エアロゾルを生成する負荷と直列接続された抵抗器に流れる電流値又は該抵抗器に印加される電圧値をセンサにより計測するようにした技術が記載されている。また、特許文献２には、負荷（ヒータ）の電気抵抗値を計測可能な分圧回路を設けた技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開２０１９／０８２２６４号公報

【特許文献2】特表２０１４−５０１１０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の特許文献１及び特許文献２では、エアロゾル吸引器において要求されるべき負荷の温度の精度について検討されていない。負荷の温度の精度が低いと制御の精度が低下し、要求される負荷の温度の精度が高すぎると、エアロゾル吸引器のコストやサイズの増大を招来してしまう。

【0005】

本発明は、負荷の温度を適切な精度で取得可能なエアロゾル吸引器用の制御装置及びエアロゾル吸引器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１発明は、
エアロゾル生成源を加熱し且つ温度と電気抵抗値が相関を持つ負荷を備えるエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記負荷と並列接続され、前記負荷に印加される電圧値を出力する電圧センサと、
前記負荷に対して直列接続され、且つ、１０［Ω］以上の電気抵抗値を有する既知抵抗と、
前記電圧センサの出力に基づいて、前記負荷の温度を取得する制御回路と、
をさらに備え、
前記制御回路は、
前記電圧センサの出力が入力されるアナログデジタル変換器を備え、
前記電圧センサの出力に基づき取得する前記負荷の温度の分解能が１０［℃］以下となるように構成され、
前記アナログデジタル変換器が動作するために該アナログデジタル変換器に印加される基準電圧は、前記既知抵抗と前記負荷とにより形成される直列回路に印加される電圧より低くなるように構成される。

【0007】

第２発明は、
エアロゾル生成源を加熱し且つ２００［ｐｐｍ／℃］以上の抵抗温度係数を有するニクロムにより構成される負荷を備えるエアロゾル吸引器であって、
前記負荷と並列接続され、前記負荷に印加される電圧値を出力する電圧センサと、
前記負荷に対して直列接続される既知抵抗と、
前記電圧センサの出力に基づいて、前記負荷の温度を取得する制御回路と、
をさらに備え、
前記電圧センサの出力に基づき取得する前記負荷の温度の分解能が１０［℃］以下となるように構成される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態の電源ユニットが装着されたエアロゾル吸引器の斜視図である。

【図2】図１のエアロゾル吸引器の他の斜視図である。

【図3】図１のエアロゾル吸引器の断面図である。

【図4】図１のエアロゾル吸引器における電源ユニットの斜視図である。

【図5】図１のエアロゾル吸引器の機能的構成を示すブロック図である。

【図6】電源ユニットの主要な回路構成を示す図である。

【図7】図６の電源ユニットの回路構成における要部拡大図である。

【図8】基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との関係の第１例を示す図である。

【図9】基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との関係の第２例を示す図である。

【図10】基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との関係の第３例を示す図である。

【図11】基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との関係の第４例を示す図である。

【図12】オペアンプが出力する電圧信号の一例を示す図である。

【図13】図８の第１例の条件で図１２の電圧信号を用いるようにした場合の基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との関係の第５例を示す図である。

【図14】図９の第２例の条件で図１２の電圧信号を用いるようにした場合の基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との関係の第６例を示す図である。

【図15】図１０の第３例の条件で図１２の電圧信号を用いるようにした場合の基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との関係の第７例を示す図である。

【図16】図１１の第４例の条件で図１２の電圧信号を用いるようにした場合の基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との関係の第８例を示す図である。

【図17】電源ユニットの回路構成の変形例を示す図である。

【図18】各条件において温度分解能がとりうる値の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は、本発明のエアロゾル吸引器用の制御装置及びエアロゾル吸引器を、エアロゾル吸引器用の電源ユニット及び該電源ユニットを備えるエアロゾル吸引器に適用した場合の例である。まず、このエアロゾル吸引器について、図１及び図２を参照しながら説明する。

【0011】

（エアロゾル吸引器）
エアロゾル吸引器１は、燃焼を伴わずに香味が付加されたエアロゾルを吸引するための器具であり、所定方向（以下、長手方向Ｘと呼ぶ）に沿って延びる棒形状を有する。エアロゾル吸引器１は、長手方向Ｘに沿って電源ユニット１０と、第１カートリッジ２０と、第２カートリッジ３０と、がこの順に設けられている。第１カートリッジ２０は、電源ユニット１０に対して着脱可能である。第２カートリッジ３０は、第１カートリッジ２０に対して着脱可能である。言い換えると、第１カートリッジ２０及び第２カートリッジ３０は、それぞれ交換可能である。

【0012】

（電源ユニット）
本実施形態の電源ユニット１０は、本発明の制御装置の一例であり、図３、図４、図５、及び図６に示すように、円筒状の電源ユニットケース１１の内部に、電源１２、充電器１３、制御回路５０、吸気センサ１５等の各種センサ等を収容する。電源１２は、充電可能な二次電池、電気二重層キャパシタ等であり、好ましくはリチウムイオン電池である。電源１２の電解質は、ゲル状の電解質、電解液、固体電解質、イオン液体の１つ又はこれらの組合せで構成されていてもよい。また、制御回路５０は、例えばＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）である。

【0013】

図４に示すように、電源ユニットケース１１の長手方向Ｘの一端側（第１カートリッジ２０側）に位置するトップ部１１ａには、放電端子４１が設けられる。放電端子４１は、トップ部１１ａの上面から第１カートリッジ２０に向かって突出するように設けられ、第１カートリッジ２０の負荷２１と電気的に接続可能に構成される。

【0014】

また、トップ部１１ａの上面には、放電端子４１の近傍に、第１カートリッジ２０の負荷２１に空気を供給する空気供給部４２が設けられる。

【0015】

電源ユニットケース１１の長手方向Ｘの他端側（第１カートリッジ２０と反対側）に位置するボトム部１１ｂには、電源１２を充電可能な外部電源（図示省略）と電気的に接続可能な充電端子４３が設けられる。充電端子４３は、ボトム部１１ｂの側面に設けられ、例えば、ＵＳＢ端子、ｍｉｃｒｏＵＳＢ端子、及びＬｉｇｈｔｎｉｎｇ（登録商標）端子の少なくとも１つが接続可能である。

【0016】

なお、充電端子４３は、外部電源から送電される電力を非接触で受電可能な受電部であってもよい。このような場合、充電端子４３（受電部）は、受電コイルから構成されていてもよい。非接触による電力伝送（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）の方式は、電磁誘導型でもよいし、磁気共鳴型でもよい。また、充電端子４３は、外部電源から送電される電力を無接点で受電可能な受電部であってもよい。別の一例として、充電端子４３は、ＵＳＢ端子、ｍｉｃｒｏＵＳＢ端子、Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ端子の少なくとも１つが接続可能であり、且つ前述した受電部を有していてもよい。

【0017】

電源ユニットケース１１には、ユーザが操作可能な操作部１４が、トップ部１１ａの側面に充電端子４３とは反対側を向くように設けられる。より詳述すると、操作部１４と充電端子４３は、操作部１４と充電端子４３を結ぶ直線と長手方向Ｘにおける電源ユニット１０の中心線の交点について点対称の関係にある。操作部１４は、ボタン式のスイッチ、タッチパネル等から構成される。図３に示すように、操作部１４の近傍には、パフ動作を検出する吸気センサ１５が設けられている。

【0018】

充電器１３は、充電端子４３に近接して配置され、充電端子４３から入力される電力の電源１２への充電制御を行う。なお、充電器１３は、制御回路５０の近傍に配置されていてもよい。

【0019】

制御回路５０は、図５に示すように、パフ（吸気）動作を検出する吸気センサ１５、電源１２の電圧を測定する回路電圧センサ１６、負荷２１に印加される電圧を測定する負荷電圧センサ１７等の各種センサ装置、操作部１４、後述の報知部４５、及びパフ動作の回数又は負荷２１への通電時間等を記憶するメモリー１８に接続され、エアロゾル吸引器１の各種の制御を行う。制御回路５０は、具体的には後述のプロセッサ５５（図７参照）を主体に構成されており、プロセッサ５５の動作に必要なＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と各種情報を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体をさらに含む。本明細書におけるプロセッサとは、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

【0020】

また、電源ユニットケース１１には、内部に外気を取り込む不図示の空気の取込口が設けられている。なお、空気取込口は、操作部１４の周囲に設けられていてもよく、充電端子４３の周囲に設けられていてもよい。

【0021】

（第１カートリッジ）
図３に示すように、第１カートリッジ２０は、円筒状のカートリッジケース２７の内部に、エアロゾル源２２を貯留するリザーバ２３と、エアロゾル源２２を霧化する電気的な負荷２１と、リザーバ２３から負荷２１へエアロゾル源を引き込むウィック２４と、エアロゾル源２２が霧化されることで発生したエアロゾルが第２カートリッジ３０に向かって流れるエアロゾル流路２５と、第２カートリッジ３０の一部を収容するエンドキャップ２６と、を備える。

【0022】

リザーバ２３は、エアロゾル流路２５の周囲を囲むように区画形成され、エアロゾル源２２を貯留する。リザーバ２３には、樹脂ウェブ又は綿等の多孔体が収容され、且つ、エアロゾル源２２が多孔体に含浸されていてもよい。リザーバ２３には、樹脂ウェブ又は綿状の多孔質体が収容されず、エアロゾル源２２のみが貯留されていてもよい。エアロゾル源２２は、グリセリン、プロピレングリコール、又は水などの液体を含む。

【0023】

ウィック２４は、リザーバ２３から毛管現象を利用してエアロゾル源２２を負荷２１へ引き込む液保持部材である。ウィック２４は、例えば、ガラス繊維や多孔質セラミックなどによって構成される。

【0024】

負荷２１は、電源１２から放電端子４１を介して供給される電力によって、燃焼を伴わずにエアロゾル源２２を加熱することで霧化する。負荷２１は、所定ピッチで巻き回される電熱線（コイル）によって構成される。

【0025】

なお、負荷２１は、エアロゾル源２２を加熱することで霧化してエアロゾルを生成可能な素子であればよい。負荷２１は、例えば、発熱素子である。発熱素子としては、発熱抵抗体、セラミックヒータ、及び誘導加熱式のヒータ等が挙げられる。以下では、負荷２１の持つ電気抵抗値を電気抵抗値Ｒ_Ｈと記載する。

【0026】

負荷２１としては、温度と電気抵抗値が相関を持つものが用いられる。より具体的には、温度の増加に伴って電気抵抗値も増加するＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有するものが負荷２１として用いられる。ＰＴＣ特性を有する負荷２１の一例は、ニクロム（ＮｉＣｒ）である。また、ＰＴＣ特性を有する負荷２１は、ステンレス鋼やタングステン等によっても実現できる。ＰＴＣ特性は、正の抵抗温度係数特性とも呼ばれる。

【0027】

負荷２１の温度の変化量に対する、負荷２１の電気抵抗値の変化量の大きさを示す係数を、抵抗温度係数α［ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）／℃］という。抵抗温度係数αは、負荷２１の温度をＴとし、基準温度をＴ_ＲＥＦとし、基準電気抵抗値をＲ_ＲＥＦとして、下記の式（Ｆ１）によって表すことができる。

【0028】

【数1】

【0029】

なお、例えば、負荷２１の抵抗温度係数α［ｐｐｍ／℃］を示す情報は、電源ユニット１０（例えば後述のメモリー１８）に予め記憶される。

【0030】

エアロゾル流路２５は、負荷２１の下流側であって、電源ユニット１０の中心線Ｌ上に設けられる。エンドキャップ２６は、第２カートリッジ３０の一部を収容するカートリッジ収容部２６ａと、エアロゾル流路２５とカートリッジ収容部２６ａとを連通させる連通路２６ｂと、を備える。

【0031】

（第２カートリッジ）
第２カートリッジ３０は、香味源３１を貯留する。第２カートリッジ３０は、第１カートリッジ２０のエンドキャップ２６に設けられたカートリッジ収容部２６ａに着脱可能に収容される。第２カートリッジ３０は、第１カートリッジ２０側とは反対側の端部が、ユーザの吸口３２となっている。なお、吸口３２は、第２カートリッジ３０と一体不可分に構成される場合に限らず、第２カートリッジ３０と着脱可能に構成されてもよい。このように吸口３２を電源ユニット１０と第１カートリッジ２０とは別体に構成することで、吸口３２を衛生的に保つことができる。

【0032】

第２カートリッジ３０は、負荷２１によってエアロゾル源２２が霧化されることで発生したエアロゾルを香味源３１に通すことによってエアロゾルに香味を付与する。香味源３１を構成する原料片としては、刻みたばこ、又は、たばこ原料を粒状に成形した成形体を用いることができる。香味源３１は、たばこ以外の植物（例えば、ミント、漢方、ハーブ等）によって構成されてもよい。香味源３１には、メントール等の香料が付与されていてもよい。

【0033】

本実施形態のエアロゾル吸引器１では、エアロゾル源２２と香味源３１と負荷２１とによって、香味が付加されたエアロゾルを発生させることができる。つまり、エアロゾル源２２と香味源３１は、エアロゾルを発生させるエアロゾル生成源を構成している。

【0034】

エアロゾル吸引器１におけるエアロゾル生成源は、ユーザが交換して使用する部分である。この部分は、例えば、１つの第１カートリッジ２０と、１つ又は複数（例えば５つ）の第２カートリッジ３０とが１セットとしてユーザに提供される。

【0035】

エアロゾル吸引器１に用いられるエアロゾル生成源の構成は、エアロゾル源２２と香味源３１とが別体になっている構成の他、エアロゾル源２２と香味源３１とが一体的に形成されている構成、香味源３１が省略されて香味源３１に含まれ得る物質がエアロゾル源２２に付加された構成、香味源３１の代わりに薬剤等がエアロゾル源２２に付加された構成等であってもよい。

【0036】

エアロゾル源２２と香味源３１とが一体的に形成されたエアロゾル生成源を含むエアロゾル吸引器１であれば、例えば１つ又は複数（例えば２０個）のエアロゾル生成源が１セットとしてユーザに提供される。

【0037】

エアロゾル源２２のみをエアロゾル生成源として含むエアロゾル吸引器１であれば、例えば１又は複数（例えば２０個）のエアロゾル生成源が１セットとしてユーザに提供される。

【0038】

このように構成されたエアロゾル吸引器１では、図３中の矢印Ｂで示すように、電源ユニットケース１１に設けられた不図示の取込口から流入した空気が、空気供給部４２から第１カートリッジ２０の負荷２１付近を通過する。負荷２１は、ウィック２４によってリザーバ２３から引き込まれたエアロゾル源２２を霧化する。霧化されて発生したエアロゾルは、取込口から流入した空気と共にエアロゾル流路２５を流れ、連通路２６ｂを介して第２カートリッジ３０に供給される。第２カートリッジ３０に供給されたエアロゾルは、香味源３１を通過することで香味が付与され、吸口３２に供給される。

【0039】

また、エアロゾル吸引器１には、各種情報を報知する報知部４５が設けられている（図５参照）。報知部４５は、発光素子によって構成されていてもよく、振動素子によって構成されていてもよく、音出力素子によって構成されていてもよい。報知部４５は、発光素子、振動素子、及び音出力素子のうち、２以上の素子の組合せであってもよい。報知部４５は、電源ユニット１０、第１カートリッジ２０、及び第２カートリッジ３０のいずれに設けられてもよいが、電源ユニット１０に設けられることが好ましい。例えば、操作部１４の周囲が透光性を有し、ＬＥＤ等の発光素子によって発光するように構成される。

【0040】

（電源ユニットの電気回路）
つぎに、電源ユニット１０の電気回路の要部について図６を参照しながら説明する。
図６に示すように、電源ユニット１０は、電源１２と、制御回路５０と、ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐ Ｏｕｔ）レギュレータ６０と、回路電圧センサ１６と、シャント抵抗器７０と、第１開閉器ＳＷ１と、第２開閉器ＳＷ２と、負荷２１と接続される放電端子４１と、負荷電圧センサ１７と、を備える。シャント抵抗器７０、第１開閉器ＳＷ１、第２開閉器ＳＷ２、負荷２１と接続される放電端子４１、及び負荷電圧センサ１７は、後述の加熱兼測定用回路Ｃ１０を構成している。

【0041】

電源ユニット１０において、制御回路５０は、ＬＤＯレギュレータ６０と直列接続される。そして、直列接続された制御回路５０及びＬＤＯレギュレータ６０は、電源１２の正極側端子に接続された主正母線ＬＵと、電源１２の負極側端子に接続された主負母線ＬＤと、に接続される。具体的には、制御回路５０及びＬＤＯレギュレータ６０は、ＬＤＯレギュレータ６０が主正母線ＬＵ側となり制御回路５０が主負母線ＬＤ側となる状態で、主正母線ＬＵと主負母線ＬＤとに接続される。

【0042】

ＬＤＯレギュレータ６０は、電源１２によって印加される電圧（例えば４．２［Ｖ］）を、所定の一定電圧（例えば３．７［Ｖ］）に変換する電圧変換器である。ＬＤＯレギュレータ６０は、変換後の電圧を制御回路５０へ出力する。

【0043】

回路電圧センサ１６は、直列接続された制御回路５０及びＬＤＯレギュレータ６０と、後述の加熱兼測定用回路Ｃ１０とに並列接続されて、一端が主正母線ＬＵに接続され、他端が主負母線ＬＤに接続される。これにより、回路電圧センサ１６は、主正母線ＬＵと主負母線ＬＤとの間の電圧を検出できる。また、回路電圧センサ１６は、制御回路５０とも接続されており、検出した電圧を示す情報を制御回路５０へ送る。これにより、回路電圧センサ１６は、検出した電圧を制御回路５０に通知できる。なお、以下、回路電圧センサ１６が検出する電圧を「回路電圧」ともいう。

【0044】

加熱兼測定用回路Ｃ１０は、第１開閉器ＳＷ１及びシャント抵抗器７０を備える第１回路Ｃ１１と、第２開閉器ＳＷ２を備える第２回路Ｃ１２と、負荷２１と接続される放電端子４１と、負荷電圧センサ１７と、を備える。加熱兼測定用回路Ｃ１０において、第１回路Ｃ１１及び第２回路Ｃ１２は並列接続され、並列接続された第１回路Ｃ１１及び第２回路Ｃ１２は、負荷２１及びその両端に接続される放電端子４１と直列接続される。

【0045】

第１開閉器ＳＷ１及び第２開閉器ＳＷ２は、制御回路５０と接続され、制御回路５０の制御にしたがって開閉動作するスイッチである。第１開閉器ＳＷ１及び第２開閉器ＳＷ２は、例えばＭＯＳＦＥＴである。この場合、制御回路５０は、第１開閉器ＳＷ１及び第２開閉器ＳＷ２のゲート電圧を制御することによって、これらの開閉動作や流れる電流の量を制御できる。

【0046】

シャント抵抗器７０は、所定の電気抵抗値を有する抵抗器である。以下、シャント抵抗器７０の電気抵抗値を電気抵抗値Ｒ_Ｓとする。電気抵抗値Ｒ_Ｓの詳細については後述する。シャント抵抗器７０は、図６に示すように、第１回路Ｃ１１において、第１開閉器ＳＷ１と直列接続され、且つ第１開閉器ＳＷ１の下流（放電端子４１側）に設けられる。なお、シャント抵抗器７０は、第１回路Ｃ１１において、第１開閉器ＳＷ１の上流に設けられてもよい。

【0047】

負荷２１は、例えば、第１カートリッジ２０が電源ユニット１０に装着された場合に、図６に示すように、その両端が放電端子４１と接続される。そして、負荷電圧センサ１７は、加熱兼測定用回路Ｃ１０において、負荷２１（即ち放電端子４１）と並列接続され、負荷２１に印加される電圧を検出する。負荷２１に印加される電圧は、放電端子４１における正極側放電端子４１ａと、放電端子４１における負極側放電端子４１ｂとの端子間電圧である。

【0048】

また、負荷電圧センサ１７は、制御回路５０とも接続されており、検出した電圧を示す情報を制御回路５０へ送る。これにより、負荷電圧センサ１７は、検出した電圧を制御回路５０に通知できる。なお、以下、負荷電圧センサ１７が検出する電圧、即ち負荷２１に印加される電圧を「負荷電圧」ともいう。

【0049】

図６に示した電源ユニット１０によれば、負荷２１が放電端子４１に接続されている場合に、制御回路５０が第１開閉器ＳＷ１をオンとし第２開閉器ＳＷ２をオフとすると、第１回路Ｃ１１を介して負荷２１に電流が流れる。したがって、この場合に、制御回路５０は、後述するように、検出された回路電圧及び負荷電圧と、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとに基づいて、負荷２１の電気抵抗値Ｒ_Ｈや温度Ｔを取得することができる。

【0050】

一方、負荷２１が放電端子４１に接続されている場合に、制御回路５０が第２開閉器ＳＷ２をオンとし第１開閉器ＳＷ１をオフとすると、第２回路Ｃ１２を介して負荷２１に電流が流れる。したがって、この場合に、制御回路５０は、負荷２１に印加される電圧がシャント抵抗器７０によって降圧されることを防止して、負荷２１を効率よく加熱することができる。

【0051】

（制御装置の構成）
つぎに、制御回路５０の構成について、より具体的に説明する。
制御回路５０は、図５に示すように、ＲＯＭに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現される機能ブロックとして、エアロゾル生成要求検出部５１と、負荷状態取得部５２と、電力制御部５３と、報知制御部５４と、を備える。

【0052】

エアロゾル生成要求検出部５１は、吸気センサ１５の出力結果に基づいてエアロゾル生成の要求を検出する。吸気センサ１５は、吸口３２を通じたユーザの吸引により生じた電源ユニット１０内の圧力（内圧）変化の値を出力するよう構成されている。吸気センサ１５は、例えば、不図示の取込口から吸口３２に向けて吸引される空気の流量（すなわち、ユーザのパフ動作）に応じて変化する内圧に応じた出力値（例えば、電圧値又は電流値）を出力する圧力センサである。吸気センサ１５は、コンデンサマイクロフォン等から構成されていてもよい。

【0053】

負荷状態取得部５２は、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓ、回路電圧センサ１６によって検出された回路電圧、及び負荷電圧センサ１７によって検出された負荷電圧等に基づいて、負荷２１の温度Ｔを取得する。以下、負荷状態取得部５２による温度Ｔの具体的な取得例について説明する。

【0054】

ここで、回路電圧をＶ、負荷電圧をＶ_Ｈ、加熱兼測定用回路Ｃ１０に入力される電流をＩとする。また、前述したように、負荷２１の電気抵抗値をＲ_Ｈ、シャント抵抗器７０の電気抵抗値をＲ_Ｓとする。

【0055】

第１開閉器ＳＷ１がオン且つ第２開閉器ＳＷ２がオフとされた場合（即ち第１回路Ｃ１１を介して負荷２１に電流が流れた場合）の回路電圧Ｖは、下記の式（Ｆ２）によって表すことができる。また、この場合の負荷電圧Ｖ_Ｈは、下記の式（Ｆ３）によって表すことができる。

【0056】

【数2】

【0057】

【数3】

【0058】

上記の式（Ｆ３）を上記の式（Ｆ２）を代入して式変形を行うことで、下記の式（Ｆ４）を得ることができる。

【0059】

【数4】

【0060】

上記の式（Ｆ４）により、負荷状態取得部５２は、回路電圧Ｖ、負荷電圧Ｖ_Ｈ及びシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓに基づいて、負荷２１の電気抵抗値Ｒ_Ｈを求めることができる。また、上記の式（Ｆ１）で示したように、負荷２１の電気抵抗値Ｒ_Ｈと温度Ｔとには相関関係がある。したがって、負荷状態取得部５２は、取得した負荷２１の電気抵抗値Ｒ_Ｈと上記の式（Ｆ１）とから負荷２１の温度Ｔを求めることができる。

【0061】

報知制御部５４は、各種情報を報知するように報知部４５を制御する。例えば、報知制御部５４は、第２カートリッジ３０の交換タイミングの検出に応じて、第２カートリッジ３０の交換タイミングを報知するように報知部４５を制御する。報知制御部５４は、メモリー１８に記憶されたパフ動作の累積回数又は負荷２１への累積通電時間に基づいて、第２カートリッジ３０の交換タイミングを検出し、報知する。報知制御部５４は、第２カートリッジ３０の交換タイミングの報知に限らず、第１カートリッジ２０の交換タイミング、電源１２の交換タイミング、電源１２の充電タイミング等を報知してもよい。

【0062】

報知制御部５４は、未使用の１つの第２カートリッジ３０がセットされた状態にて、パフ動作が所定回数行われた場合、又は、パフ動作による負荷２１への累積通電時間が所定値（例えば１２０秒）に達した場合に、この第２カートリッジ３０を使用済み（たとえば、残量がゼロ又は空である）と判定して、第２カートリッジ３０の交換タイミングを報知するようにしている。

【0063】

また、報知制御部５４は、上記の１セットに含まれる全ての第２カートリッジ３０が使用済みとなったと判定した場合に、この１セットに含まれる１つの第１カートリッジ２０を使用済み（たとえば、残量がゼロ又は空である）と判定して、第１カートリッジ２０の交換タイミングを報知するようにしてもよい。

【0064】

電力制御部５３は、エアロゾル生成要求検出部５１がエアロゾル生成の要求を検出した際に、放電端子４１を介した電源１２の放電を、第１開閉器ＳＷ１のオン／オフ等によって制御する。

【0065】

電力制御部５３は、負荷２１によってエアロゾル源が霧化されることで生成されるエアロゾルの量が所望範囲に収まるように、言い換えると、電源１２から負荷２１に供給される電力量が一定範囲となるように制御する。具体的に説明すると、電力制御部５３は、例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御によって第１開閉器ＳＷ１のオン／オフを制御する。これに代えて、電力制御部５３は、ＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス周波数変調）制御によって第１開閉器ＳＷ１のオン／オフを制御してもよい。

【0066】

電力制御部５３は、負荷２１への電力供給を開始してから所定期間が経過した場合に、電源１２から負荷２１に対する電力供給を停止してもよい。言い換えると、電力制御部５３は、ユーザが実際にパフ動作を行っているパフ期間内であっても、パフ期間が所定期間を超えた場合に、電源１２から負荷２１に対する電力供給を停止する。所定期間は、ユーザのパフ期間のばらつきを抑制するために定められる。電力制御部５３は、電源１２の蓄電量に応じて、１回のパフ動作におけるスイッチ１９のオン／オフのデューティ比を制御する。例えば、電力制御部５３は、電源１２から負荷２１に電力を供給するオン時間の間隔（パルス間隔）を制御したり、電源１２から負荷２１に電力を供給するオン時間の長さ（パルス幅）を制御したりする。

【0067】

また、電力制御部５３は、充電端子４３と外部電源６０との電気的な接続を検出し、充電器１３を介した電源１２の充電を制御する。

【0068】

（制御装置が検出可能な負荷の温度分解能）
つぎに、制御回路５０が検出（取得）可能な負荷２１の温度Ｔの分解能について考察する。なお、以下、制御回路５０が検出可能な負荷２１の温度Ｔの分解能を「温度分解能」ともいう。

【0069】

（負荷の温度等を取得するための具体的な構成）
図７には、図６に示す電源ユニット１０の回路構成における要部拡大図を示した。図７に示すように、制御回路５０は、オペアンプ５６と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）５７と、プロセッサ５５と、を備える。なお、オペアンプ５６とアナログデジタル変換器５７は、制御回路５０の外部に設けられてもよい。

【0070】

オペアンプ５６は、非反転入力端子（＋）５６ａと、反転入力端子（−）５６ｂと、出力端子５６ｃと、一対の電源端子を有する。そして、オペアンプ５６は、非反転入力端子５６ａに入力された電圧から反転入力端子５６ｂに入力された電圧を減算した差分値を、所定の増幅率（以下「増幅率Ａ」とする）によって増幅し、増幅した電圧を出力端子５６ｃからアナログデジタル変換器５７へ出力する。

【0071】

具体的に説明すると、オペアンプ５６の非反転入力端子５６ａは、負荷電圧センサ１７と接続される。これにより、非反転入力端子５６ａには、負荷電圧センサ１７の出力、即ち負荷電圧Ｖ_Ｈを示す電圧信号（アナログ信号）が入力電圧Ｖ_ＩＮとして印加される。この入力電圧Ｖ_ＩＮは、負荷２１の電気抵抗値Ｒ_Ｈの変化に応じて変化する。このため、負荷２１の電気抵抗値Ｒ_Ｈの変化量に対する入力電圧Ｖ_ＩＮの変化量を、以下ではΔＶ_ＩＮと記載する。

【0072】

また、オペアンプ５６の反転入力端子５６ｂは例えばアースＧ１と接続されて、反転入力端子５６ｂへの入力電圧は「０（零）」とされる。したがって、オペアンプ５６の出力端子５６ｃからは、入力電圧Ｖ_ＩＮを増幅率Ａによって増幅した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮ（アナログ信号）が出力され、これがアナログデジタル変換器５７に入力される。また、オペアンプ５６の一対の電源端子は、高電位側の電源端子と、低電位側の電源端子と、を有する。高電位側の電源端子には、例えば基準電圧Ｖ_ＲＥＦが入力される。低電位側の電源端子は、例えばアースＧ（不図示）と接続される。このアースＧは、アースＧ１と共通化されていてもよい。また、図７に示すように、基準電圧Ｖ_ＲＥＦは、例えばプロセッサ５５の電源電圧として、プロセッサ５５にも入力される。

【0073】

また、アナログデジタル変換器５７には、電源ユニット１０が備える降圧回路Ｃ２０によって基準電圧Ｖ_ＲＥＦに降圧された電圧が電源電圧として入力される。具体的に説明すると、降圧回路Ｃ２０は、図７に示すように、それぞれが所定の電気抵抗値を有する第１抵抗器５８ａ及び第２抵抗器５８ｂと、入力端子５９と、アースＧ２と、を備える。アースＧ１とアースＧ２は共通化されていてもよい。

【0074】

降圧回路Ｃ２０において、第１抵抗器５８ａと第２抵抗器５８ｂとは、直列接続される。そして、直列接続された第１抵抗器５８ａ及び第２抵抗器５８ｂの第１抵抗器５８ａ側の一端は入力端子５９と接続され、第２抵抗器５８ｂ側の他端はアースＧ２と接続される。

【0075】

入力端子５９は、降圧回路Ｃ２０に入力される電圧を受け付ける。例えば、入力端子５９は、主正母線ＬＵにおいて、ＬＤＯレギュレータ６０と、第１回路Ｃ１１との間に設けられたノードｐと接続されている。ノードｐは、ＬＤＯレギュレータ６０と直列接続されており、降圧回路Ｃ２０には、入力端子５９を介して、主正母線ＬＵに印加されている電圧が入力される。なお、降圧回路Ｃ２０にＬＤＯレギュレータ６０から出力された電圧（例えば３．７［Ｖ］）を入力してもよい。

【0076】

また、直列接続された第１抵抗器５８ａと第２抵抗器５８ｂとの間には、分岐部５８ｃが設けられる。そして、この分岐部５８ｃから分岐するように、降圧回路Ｃ２０とアナログデジタル変換器５７とを接続する入力回路Ｃ２１が設けられる。

【0077】

このように、降圧回路Ｃ２０は、降圧回路Ｃ２０に入力された電圧を基準電圧Ｖ_ＲＥＦに降圧し、入力回路Ｃ２１を介して、基準電圧Ｖ_ＲＥＦをアナログデジタル変換器５７に入力する。このような降圧回路Ｃ２０によれば、第１抵抗器５８ａ及び第２抵抗器５８ｂの電気抵抗値を適切に選択することにより、簡易な構成で所望の基準電圧Ｖ_ＲＥＦを得ることができる。

【0078】

また、制御回路５０には、クランプ回路Ｃ３０をさらに設けてもよい。クランプ回路Ｃ３０は、アナログデジタル変換器５７に電圧信号を入力するための回路Ｃ３１と、アナログデジタル変換器５７に基準電圧Ｖ_ＲＥＦを入力するための入力回路Ｃ２１と、に接続される。クランプ回路Ｃ３０は、例えば、電流を回路Ｃ３１側から入力回路Ｃ２１側へのみ通過させることが可能なダイオードＤを備える。

【0079】

このようなクランプ回路Ｃ３０を設けることにより、例えば、アナログデジタル変換器５７に入力される電圧信号が変動しても、この電圧信号を基準電圧Ｖ_ＲＥＦの電圧値以下に維持することが可能となる。詳述すると、アナログデジタル変換器５７に入力される電圧信号が基準電圧Ｖ_ＲＥＦのよりも高くなり得る場合には、回路Ｃ３１と入力回路Ｃ２１がクランプ回路Ｃ３０を介して導通することにより、電圧信号が基準電圧Ｖ_ＲＥＦと等しい電位となる。特に、図７に示すように、クランプ回路Ｃ３０を、回路Ｃ３１において、オペアンプ５６より下流側に設けることで、アナログデジタル変換器５７に入力される電圧信号がオペアンプ５６によって増幅されても、この電圧信号を基準電圧の電圧値以下に維持することが可能となる。

【0080】

アナログデジタル変換器５７は、降圧回路Ｃ２０から入力された基準電圧Ｖ_ＲＥＦを電源電圧として用いることで動作し、オペアンプ５６から入力された電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮをデジタル信号に変換して、変換したデジタル信号をプロセッサ５５へ出力する。アナログデジタル変換器５７には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦによって動作するＮビットの分解能を有するものが用いられる。

【0081】

ここで、基準電圧Ｖ_ＲＥＦが電源として入力されるＮビットのアナログデジタル変換器５７による分解能Ｒｅｓ［Ｖ／ｂｉｔ］は、下記の式（Ｆ５）で表すことができる。

【0082】

【数5】

【0083】

分解能Ｒｅｓの次元が［Ｖ／ｂｉｔ］から［℃］になるように式（Ｆ５）を書き直すと、制御回路５０による負荷２１の温度Ｔについての温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、下記の式（Ｆ６）で表すことができる。

【0084】

【数6】

【0085】

上記の式（Ｆ６）におけるΔＴ_Ｈ（ΔＲ_Ｈ）は、負荷２１の電気抵抗値Ｒ_Ｈの変化量に応じた、負荷２１の温度Ｔの変化量を示す。したがって、上記の式（Ｆ６）は、負荷２１の抵抗温度係数α［％］を用いて、下記の式（Ｆ７）のように変形できる。なお、下記の式（Ｆ７）において、Ｉ_Ｈは、負荷２１に流れる電流の電流値である。

【0086】

【数7】

【0087】

検討の結果、負荷２１の温度Ｔの分解能が１０［℃］以下であれば、エアロゾル吸引器１において制御回路５０によって行われる殆どの制御が、或る程度正確に行えることがわかった。そこで、電源ユニット１０では、或る程度の正確性が担保された負荷２１の温度Ｔを取得できるように、上記の式（Ｆ７）で表される温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現する。具体的には、以下で説明する、（１）負荷２１の抵抗温度係数αの最適化、（２）基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化、及び（３）オペアンプ５６の増幅率Ａの最適化のうちの少なくともいずれか１つを行うことで、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現する。

【0088】

（抵抗温度係数の最適化）
まず、負荷２１の抵抗温度係数αの最適化について考察する。
上記の式（Ｆ７）から、負荷２１の抵抗温度係数αを大きくすれば、温度分解能Ｒｅｓ［℃］を小さくできることがわかる。

【0089】

負荷２１の抵抗温度係数αは、負荷２１の材質等に依存する。例えば、負荷２１をニクロムによって構成した場合には、抵抗温度係数αを１００［ｐｐｍ／℃］程度とすることができる。また、ニッケルやクロムの含有率や負荷２１が有する電熱線の径等を適宜調整することによって、負荷２１をニクロムによって構成した場合であっても、負荷２１の抵抗温度係数αを２００［ｐｐｍ／℃］程度とすることができる。また、負荷２１をステンレス鋼によって構成した場合には、抵抗温度係数αを１０００［ｐｐｍ／℃］程度にすることができる。そして、負荷２１をタングステンによって構成した場合には、抵抗温度係数αを４０００［ｐｐｍ／℃］程度にすることができる。

【0090】

したがって、温度分解能Ｒｅｓ［℃］をできるだけ小さくするという観点からすれば、前述した３つの材質のうち、タングステンを用いて負荷２１を構成することが最も望ましく、そのつぎにステンレス鋼を用いて負荷２１を構成することが望ましい。一方、ニクロムは、タングステンやステンレス鋼に比べて、抵抗温度係数αが小さいものの、安価であり、また、抵抗温度係数αが小さいゆえに扱い易いというメリットもある。つまりニクロムを用いた場合には、常温時とエアロゾルを生成するためのエアロゾル源２２加熱時の温度（例えば２００［℃］）とで電気抵抗値の変化が小さいため、高効率なエアロゾルの生成が可能となる。

【0091】

したがって、以下で説明する基準電圧Ｖ_ＲＥＦ及びオペアンプ５６の増幅率Ａの最適化と組み合わせた上で、求めるレベルの温度分解能Ｒｅｓ［℃］を得られるように、負荷２１の材質（即ち負荷２１の抵抗温度係数α）を選定することが望ましい。

【0092】

（基準電圧の最適化）
つぎに、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化について考察する。
上記の式（Ｆ７）から、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを小さくすれば、温度分解能Ｒｅｓ［℃］を小さくできることがわかる。そこで、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化では、基準電圧Ｖ_ＲＥＦをできるだけ小さくすることを考える。以下、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化の具体例について、図７を参照しながら説明する。

【0093】

制御回路５０のアナログデジタル変換器５７を適切に動作させるためには、アナログデジタル変換器５７の電源電圧である基準電圧Ｖ_ＲＥＦを、オペアンプ５６からアナログデジタル変換器５７に入力される電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮの電圧値以上にする必要がある。言い換えると、オペアンプ５６からの電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮの電圧値を低くできれば、その分、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを低くしても、アナログデジタル変換器５７を適切に動作させることができる。

【0094】

（オペアンプからの電圧信号の電圧値抑制）
オペアンプ５６からの電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮの電圧値を低くする方法の１つとして、増幅率Ａ＝１倍とし、オペアンプ５６による入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わないようにすることが考えられる。これにより、オペアンプ５６からアナログデジタル変換器５７に入力される電圧信号を１・Ｖ_ＩＮ＝Ｖ_ＩＮとすることができる。なお、オペアンプ５６の反転入力端子５６ｂをアースＧ１よりも高い電位に接続した場合には、アースＧ１に接続した場合よりも、非反転入力端子５６ａに入力される負荷電圧センサ１７の出力が小さくなって出力端子５６ｃから出力される点に留意されたい。また、オペアンプ５６の反転入力端子５６ｂをアースＧ１よりも低い電位に接続した場合には、アースＧ１に接続した場合よりも、非反転入力端子５６ａに入力される負荷電圧センサ１７の出力が大きくなって出力端子５６ｃから出力されるものの、これはオペアンプ５６の本来行う増幅ではない点に留意されたい。

【0095】

なお、オペアンプ５６を設けないで、負荷電圧センサ１７からの出力がアナログデジタル変換器５７に直接入力されるように構成してもよく、このように構成した場合も、アナログデジタル変換器５７に入力される電圧信号をＶ_ＩＮとすることができる。

【0096】

さらに、オペアンプ５６からの電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮの電圧値を低くする他の方法として、オペアンプ５６への入力電圧Ｖ_ＩＮを低くすることが考えられる。入力電圧Ｖ_ＩＮは、前述したように、負荷電圧センサ１７の出力、即ち負荷電圧Ｖ_Ｈを示す電圧信号である。したがって、負荷電圧Ｖ_Ｈを低くすることにより、入力電圧Ｖ_ＩＮも低くすることができる。

【0097】

制御回路５０が負荷２１の温度Ｔを取得する際には、第１開閉器ＳＷ１がオン且つ第２開閉器ＳＷ２がオフとされ、第１回路Ｃ１１を介して負荷２１に電流が流れる。つまり、この場合には、シャント抵抗器７０を介して負荷２１に電流が流れる。このため、加熱兼測定用回路Ｃ１０に入力された電圧がシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓに応じて降下して、負荷２１に印加される。

【0098】

したがって、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓを大きくすれば、その分、電気抵抗値Ｒ_Ｓに応じた電圧の降下量を大きくできるので、負荷２１に印加される負荷電圧Ｖ_Ｈ、即ち入力電圧Ｖ_ＩＮを低くすることができる。ただし、負荷電圧Ｖ_Ｈは、ゼーベック効果等の影響による温度Ｔの精度低下を抑制するために、５０［ｍＶ］程度は確保することが望ましい。

【0099】

（シャント抵抗器の電気抵抗値）
シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓは、負荷電圧Ｖ_Ｈを低くする観点に加え、シャント抵抗器７０として用いる抵抗器を容易且つ安価に調達することも勘案すると、１０［Ω］以上であることが好ましい。一般的に、電気抵抗値が１０[Ω]未満のシャント抵抗器は、その種類や扱うサプライヤが限られるため、コストが高くなったり、大量調達が困難となりやすい。さらに、シャント抵抗器７０により発生するジュール熱による温度Ｔの精度低下を抑制することも勘案すると、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓは２５［Ω］以上であることが理想的である。

【0100】

また、シャント抵抗器７０の定格電力も勘案して、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓを選定するようにしてもよい。具体的に説明すると、第１回路Ｃ１１に電力が供給された場合のシャント抵抗器７０の消費電力が、シャント抵抗器７０の定格電力以下になるように、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓを選定することが好ましい。

【0101】

ここで、シャント抵抗器７０に印加される電圧をＶ_Ｓとし、前述したように、回路電圧をＶ、負荷２１の電気抵抗値をＲ_Ｈ、シャント抵抗器７０の電気抵抗値をＲ_Ｓ、加熱兼測定用回路Ｃ１０に入力される電流をＩとすると、シャント抵抗器７０の消費電力Ｐ_Ｓ［Ｗ］は、下記の式（Ｆ８）によって表すことができる。

【0102】

【数8】

【0103】

上記の式（Ｆ８）によって表されるシャント抵抗器７０の消費電力Ｐ_Ｓ［Ｗ］が、シャント抵抗器７０の定格電力以下になるように、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓを選定することで、負荷２１の温度Ｔを取得するためにシャント抵抗器７０に電流が供給された際の、シャント抵抗器７０の発熱や破損を抑制できる。

【0104】

以上説明したように、オペアンプ５６の増幅率Ａを１倍としたり（或いはオペアンプ５６を設けない）、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓを大きくすることで、オペアンプ５６からアナログデジタル変換器５７に入力される電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮの電圧値を低くすることができる。そして、この電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮの電圧値より大きな電圧値をぎりぎりで得られるように、降圧回路Ｃ２０の第１抵抗器５８ａ及び第２抵抗器５８ｂの電気抵抗値を適切に選択することで、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを低くでき、温度分解能Ｒｅｓ［℃］を小さくできる。

【0105】

（基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との具体的な関係）
つぎに、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと、温度分解能Ｒｅｓ［℃］と、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの具体的な関係について説明する。

【0106】

図８には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと温度分解能Ｒｅｓ［℃］とシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係の第１例を示した。この第１例は、負荷２１の抵抗温度係数α＝１００［ｐｐｍ／℃］とし、オペアンプ５６の増幅率Ａ＝１倍とし、負荷２１の電気抵抗値Ｒ_Ｈの変化量ΔＲ_Ｈ＝１［％］とし、Ｎ＝１０［ｂｉｔ］とした場合の例である。なお、前述したように、抵抗温度係数α＝１００［ｐｐｍ／℃］は、負荷２１をニクロムによって構成することで実現できる。また、図８において、横軸はシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓ［Ω］を示し、左側の縦軸は温度分解能Ｒｅｓ［℃］を示し、右側の縦軸は負荷電圧Ｖ_Ｈ［ｍＶ］を示している。

【0107】

図８において、温度分解能Ｒｅｓ１１は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．７［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。温度分解能Ｒｅｓ１２は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0108】

また、図８において、温度分解能Ｒｅｓ１３は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを２．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。温度分解能Ｒｅｓ１４は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0109】

そして、図８において、温度分解能Ｒｅｓ１５は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを０．５［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値ＲＳとの関係を示している。また、電圧Ｖ１０は、温度分解能Ｒｅｓ１１〜温度分解能Ｒｅｓ１５に示したように、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．７［Ｖ］から０．５［Ｖ］まで下げていき、且つ、電気抵抗値Ｒ_Ｓを０［Ω］から５０［Ω］まで大きくしていった場合の、負荷電圧Ｖ_Ｈ［ｍＶ］を示している。

【0110】

図８に示した第１例の場合、即ち、負荷２１の抵抗温度係数α＝１００［ｐｐｍ／℃］とし且つオペアンプ５６の増幅率Ａ＝１倍とした場合には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦやシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓを調整しても、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現することは難しいことがわかる。

【0111】

図９には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと温度分解能Ｒｅｓ［℃］とシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係の第２例を示した。この第２例は、負荷２１の抵抗温度係数α＝２００［ｐｐｍ／℃］とした点のみが図８に示した第１例と異なる。したがって、以下の図９の説明において、図８に示した第１例と同様の点については説明を適宜省略する。なお、前述したように、抵抗温度係数α＝２００［ｐｐｍ／℃］は、負荷２１をニクロムによって構成することで実現できる。

【0112】

図９において、温度分解能Ｒｅｓ２１は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．７［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。温度分解能Ｒｅｓ２２は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0113】

また、図９において、温度分解能Ｒｅｓ２３は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを２．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。温度分解能Ｒｅｓ２４は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0114】

そして、図９において、温度分解能Ｒｅｓ２５は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを０．５［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0115】

図９に示した第２例の場合、即ち、負荷２１の抵抗温度係数α＝２００［ｐｐｍ／℃］とし且つオペアンプ５６の増幅率Ａ＝１倍とした場合には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを０．５［Ｖ］とし且つ電気抵抗値Ｒ_Ｓを１０［Ω］程度とすることで、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現できることがわかる。なお、図９に示した第２例の場合、温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、５［℃］以下にならない点に留意されたい。

【0116】

図１０には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと温度分解能Ｒｅｓ［℃］とシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係の第３例を示した。この第３例は、負荷２１の抵抗温度係数α＝１０００［ｐｐｍ／℃］とした点のみが図８に示した第１例と異なる。したがって、以下の図１０の説明において、図８に示した第１例と同様の点については説明を適宜省略する。なお、前述したように、抵抗温度係数α＝１０００［ｐｐｍ／℃］は、負荷２１をステンレス鋼によって構成することで実現できる。

【0117】

図１０において、温度分解能Ｒｅｓ３１は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．７［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。温度分解能Ｒｅｓ３２は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0118】

また、図１０において、温度分解能Ｒｅｓ３３は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを２．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。温度分解能Ｒｅｓ３４は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0119】

そして、図１０において、温度分解能Ｒｅｓ３５は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを０．５［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0120】

図１０に示した第３例の場合、即ち、負荷２１の抵抗温度係数α＝１０００［ｐｐｍ／℃］とし且つオペアンプ５６の増幅率Ａ＝１倍とした場合には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．７［Ｖ］とし且つ電気抵抗値Ｒ_Ｓを０［Ω］付近とした場合（ただし電気抵抗値Ｒ_Ｓ≦５０［Ω］）を除いて、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現できることがわかる。なお、図１０に示した第３例の場合、温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、１［℃］以下にならない点に留意されたい。

【0121】

図１１には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと温度分解能Ｒｅｓ［℃］とシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係の第４例を示した。この第４例は、負荷２１の抵抗温度係数α＝４０００［ｐｐｍ／℃］とした点のみが図８に示した第１例と異なる。したがって、以下の図１１の説明において、図８に示した第１例と同様の点については説明を適宜省略する。なお、前述したように、抵抗温度係数α＝４０００［ｐｐｍ／℃］は、負荷２１をタングステンによって構成することで実現できる。

【0122】

図１１において、温度分解能Ｒｅｓ４１は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．７［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。温度分解能Ｒｅｓ４２は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0123】

また、図１１において、温度分解能Ｒｅｓ４３は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを２．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。温度分解能Ｒｅｓ４４は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１．０［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0124】

そして、図１１において、温度分解能Ｒｅｓ４５は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを０．５［Ｖ］とした場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］と電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係を示している。

【0125】

図１１に示した第４例の場合、即ち、負荷２１の抵抗温度係数α＝４０００［ｐｐｍ／℃］とし且つオペアンプ５６の増幅率Ａ＝１倍とした場合には、電気抵抗値Ｒ_Ｓの大きさを問わず（ただし電気抵抗値Ｒ_Ｓ≦５０［Ω］）、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現できる。さらに、温度分解能Ｒｅｓ４２〜Ｒｅｓ４５の一部の範囲においては、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１［℃］も実現できることがわかる。なお、図１１に示した第４例の場合、温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、０．１［℃］以下にならない点に留意されたい。

【0126】

（オペアンプの増幅率の最適化）
つぎに、オペアンプ５６の増幅率Ａの最適化も組み合わせた場合の温度分解能Ｒｅｓ［℃］について考察する。

【0127】

上記の式（Ｆ７）から、オペアンプ５６の増幅率Ａを１倍より大きくすれば、温度分解能Ｒｅｓ［℃］を小さくできることがわかる。ただし、前述したように、アナログデジタル変換器５７を適切に動作させるためには、オペアンプ５６からアナログデジタル変換器５７に入力される電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮの電圧値が、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの電圧値以下になるように、オペアンプ５６の増幅率Ａを設定する必要がある。したがって、ここでは、電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮの電圧値＜基準電圧Ｖ_ＲＥＦの電圧値の関係を前提にして、オペアンプ５６の増幅率Ａを１倍より大きくすることを考える。

【0128】

図１２において、符号Ｖ２１で示す点線は、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓを図１２の横軸に示す値とし、且つ負荷電圧Ｖ_Ｈを図１２の縦軸に示す値とした場合の入力電圧Ｖ_ＩＮを示している。また、図１２において、符号Ｖ２２で示す実線は、符号Ｖ２１で示した入力電圧Ｖ_ＩＮを１倍より大きい増幅率Ａで増幅した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを示している。

【0129】

なお、符号Ｖ２２で示す電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮは、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓが５０［Ω］以上である場合に、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１００［ｍＶ］（即ち０．１［Ｖ］）として、この範囲内（即ち０．１［Ｖ］未満）でなるべく大きくなるように図１２に示す各増幅率Ａで増幅して得られる電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮである。

【0130】

具体的に説明すると、図１２に示す例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓ＝１００［Ω］とした場合には、増幅率Ａを２倍とすることで、電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを基準電圧Ｖ_ＲＥＦ未満の範囲に収めつつ増幅している。また、電気抵抗値Ｒ_Ｓ＝１５０［Ω］とした場合には、増幅率Ａを３倍とすることで、電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを基準電圧Ｖ_ＲＥＦ未満の範囲に収めつつ増幅している。また、電気抵抗値Ｒ_Ｓ＝２００［Ω］とした場合には、増幅率Ａを５倍とすることで、電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを基準電圧Ｖ_ＲＥＦ未満の範囲に収めつつ増幅している。

【0131】

以下同様に、電気抵抗値Ｒ_Ｓ＝３００［Ω］とした場合は増幅率Ａを５倍、電気抵抗値Ｒ_Ｓ＝４００［Ω］又は５００［Ω］とした場合は増幅率Ａを１０倍、電気抵抗値Ｒ_Ｓ＝６００［Ω］又は７００［Ω］とした場合は増幅率Ａを１５倍、電気抵抗値Ｒ_Ｓ＝８００［Ω］又は９００［Ω］とした場合は増幅率Ａを２０倍、電気抵抗値Ｒ_Ｓ＝１０００［Ω］とした場合は増幅率Ａを２５倍とすることで、電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを基準電圧Ｖ_ＲＥＦ未満の範囲に収めつつ増幅している。

【0132】

（増幅率の最適化も組み合わせた場合の基準電圧と温度分解能とシャント抵抗器の電気抵抗値との具体的な関係）
つぎに、オペアンプ５６の増幅率Ａの最適化も組み合わせた場合の、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと、温度分解能Ｒｅｓ［℃］と、シャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの具体的な関係について説明する。

【0133】

図１３には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと温度分解能Ｒｅｓ［℃］とシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係の第５例を示した。この第５例は、図８に示した第１例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓが５０［Ω］以上の値もとりうるようにして、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合には図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いるようにした例である。即ち、この第５例は、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合に図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いる点のみが図８に示した第１例と異なる。したがって、図１３の説明において、図８に示した第１例と同様の点については説明を適宜省略する。なお、図１３に示す第５例では、横軸が対数目盛になっている点に留意されたい。また、図１３では、負荷電圧Ｖ_Ｈの図示を省略する。

【0134】

図１３に示す第５例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１００［ｍＶ］（即ち０．１［Ｖ］）としている。図１３において、実線で示す温度分解能Ｒｅｓ１６は、図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いることにより得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。即ち、オペアンプ５６が入力電圧Ｖ_ＩＮを図１２で説明した増幅率Ａで増幅するようにしたことで得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。一方、図１３において、点線で示す温度分解能Ｒｅｓ１７は、入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わないようにした場合に得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。

【0135】

温度分解能Ｒｅｓ１６及び温度分解能Ｒｅｓ１７に示すように、オペアンプ５６が入力電圧Ｖ_ＩＮを図１２で説明した増幅率Ａで増幅するように構成することで、入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わない場合に比べて、温度分解能Ｒｅｓ［℃］を小さくすることができる。そして、５０［Ω］以上の電気抵抗値を有する抵抗器をシャント抵抗器７０として用いた場合も、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現できる場合がある。なお、図１３に示す第５例の場合、温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、５［℃］以下にならない点に留意されたい。

【0136】

図１４には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと温度分解能Ｒｅｓ［℃］とシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係の第６例を示した。この第６例は、図９に示した第２例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓが５０［Ω］以上の値もとりうるようにして、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合には図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いるようにした例である。即ち、この第６例は、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合に図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いる点のみが図９に示した第２例と異なる。したがって、図１４の説明において、図９に示した第２例と同様の点については説明を適宜省略する。なお、図１４に示す第６例では、横軸が対数目盛になっている点に留意されたい。また、図１４では、負荷電圧Ｖ_Ｈの図示を省略する。

【0137】

図１４に示す第６例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１００［ｍＶ］（即ち０．１［Ｖ］）としている。図１４において、実線で示す温度分解能Ｒｅｓ２６は、図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いることにより得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。即ち、オペアンプ５６が入力電圧Ｖ_ＩＮを図１２で説明した増幅率Ａで増幅するようにしたことで得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。一方、図１４において、点線で示す温度分解能Ｒｅｓ２７は、入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わないようにした場合に得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。

【0138】

温度分解能Ｒｅｓ２６及び温度分解能Ｒｅｓ２７に示すように、オペアンプ５６が入力電圧Ｖ_ＩＮを図１２で説明した増幅率Ａで増幅するように構成することで、入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わない場合に比べて、温度分解能Ｒｅｓ［℃］を小さくすることができる。そして、５０［Ω］以上の電気抵抗値を有する抵抗器をシャント抵抗器７０として用いた場合も、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現できる。なお、図１４に示す第６例の場合、温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、１［℃］以下にならない点に留意されたい。

【0139】

図１５には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと温度分解能Ｒｅｓ［℃］とシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係の第７例を示した。この第７例は、図１０に示した第３例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓが５０［Ω］以上の値もとりうるようにして、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合には図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いるようにした例である。即ち、この第７例は、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合に図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いる点のみが図１０に示した第３例と異なる。したがって、図１５の説明において、図１０に示した第３例と同様の点については説明を適宜省略する。なお、図１５に示す第７例では、横軸が対数目盛になっている点に留意されたい。また、図１５では、負荷電圧Ｖ_Ｈの図示を省略する。

【0140】

図１５に示す第７例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１００［ｍＶ］（即ち０．１［Ｖ］）としている。図１５において、実線で示す温度分解能Ｒｅｓ３６は、図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いることにより得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。即ち、オペアンプ５６が入力電圧Ｖ_ＩＮを図１２で説明した増幅率Ａで増幅するようにしたことで得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。一方、図１５において、点線で示す温度分解能Ｒｅｓ３７は、入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わないようにした場合に得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。

【0141】

温度分解能Ｒｅｓ３６及び温度分解能Ｒｅｓ３７に示すように、オペアンプ５６が入力電圧Ｖ_ＩＮを図１２で説明した増幅率Ａで増幅するように構成することで、入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わない場合に比べて、温度分解能Ｒｅｓ［℃］を小さくすることができる。そして、５０［Ω］以上の電気抵抗値を有する抵抗器をシャント抵抗器７０として用いた場合も、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現でき、さらに温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１［℃］を実現できる場合がある。なお、図１５に示す第７例の場合、温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、０．５［℃］以下にならない点に留意されたい。

【0142】

図１６には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと温度分解能Ｒｅｓ［℃］とシャント抵抗器７０の電気抵抗値Ｒ_Ｓとの関係の第８例を示した。この第８例は、図１１に示した第４例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓが５０［Ω］以上の値もとりうるようにして、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合には図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いるようにした例である。即ち、この第８例は、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合に図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いる点のみが図１１に示した第４例と異なる。したがって、図１６の説明において、図１１に示した第４例と同様の点については説明を適宜省略する。なお、図１６に示す第８例では、横軸が対数目盛になっている点に留意されたい。また、図１６では、負荷電圧Ｖ_Ｈの図示を省略する。

【0143】

図１６に示す第８例において、電気抵抗値Ｒ_Ｓ≧５０［Ω］の場合には、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを１００［ｍＶ］（即ち０．１［Ｖ］）としている。図１６において、実線で示す温度分解能Ｒｅｓ４６は、図１２に示した電圧信号Ａ・Ｖ_ＩＮを用いることにより得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。即ち、オペアンプ５６が入力電圧Ｖ_ＩＮを図１２で説明した増幅率Ａで増幅するようにしたことで得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。一方、図１６において、点線で示す温度分解能Ｒｅｓ４７は、入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わないようにした場合に得られる温度分解能Ｒｅｓ［℃］である。

【0144】

温度分解能Ｒｅｓ４６及び温度分解能Ｒｅｓ４７に示すように、オペアンプ５６が入力電圧Ｖ_ＩＮを図１２で説明した増幅率Ａで増幅するように構成することで、入力電圧Ｖ_ＩＮの増幅を行わない場合に比べて、温度分解能Ｒｅｓ［℃］を小さくできる。そして、５０［Ω］以上の電気抵抗値を有する抵抗器をシャント抵抗器７０として用いた場合も、温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１［℃］を実現できる。なお、図１６に示す第８例の場合、温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、０．１［℃］以下にならない点に留意されたい。

【0145】

以上説明したように、本実施形態の電源ユニット１０及び該電源ユニット１０を備えるエアロゾル吸引器１によれば、負荷２１の抵抗温度係数αの最適化、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化、及びオペアンプ５６の増幅率Ａの最適化のうちの少なくともいずれか１つを行うことで温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現できる。したがって、負荷電圧センサ１７の出力を増幅するオペアンプ５６を設けない場合、或いは、オペアンプ５６の増幅率Ａをできるだけ小さくした場合であっても、負荷の温度Ｔを精度よく取得できる。

【0146】

（電源ユニット１０の変形例）
つぎに、電源ユニット１０の変形例について説明する。電源ユニット１０の電気回路は、例えば、図１７に示すように構成してもよい。具体的に説明すると、これまでの実施形態で並列接続した負荷２１及び負荷電圧センサ１７と、シャント抵抗器７０と、第１開閉器ＳＷ１とをこの順で直列接続することで、加熱兼測定用回路Ｃ１０を構成してもよい。この場合、加熱兼測定用回路Ｃ１０の負荷２１及び負荷電圧センサ１７側の一端が主正母線ＬＵに接続され、加熱兼測定用回路Ｃ１０の第１開閉器ＳＷ１側の他端が主負母線ＬＤ或いはアースに接続される（即ち電圧値が電圧は「０（零）」とされる）。

【0147】

電源ユニット１０が図１７に示す電気回路を備えるように構成した場合も、前述した負荷２１の抵抗温度係数αの最適化、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化、及びオペアンプ５６の増幅率Ａの最適化のうちの少なくともいずれか１つを行うことで温度分解能Ｒｅｓ［℃］≦１０［℃］を実現でき、簡易な構成で負荷２１の温度Ｔを精度良く取得することができる。

【0148】

（各条件において温度分解能Ｒｅｓ［℃］がとりうる値）
最後に、前述した実施形態についてまとめる。
図１８には、各条件において温度分解能Ｒｅｓ［℃］がとりうる値を示した。図１８において、「基準電圧Ｖ_ＲＥＦ最適化なし」は、前述の基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化を行わないで、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．７［Ｖ］としたことを意味する。これに対して、「基準電圧Ｖ_ＲＥＦ最適化あり」は、前述の基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化を行って、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを３．７［Ｖ］より小さくしたことを意味する。

【0149】

また、図１８において、「増幅率Ａ最適化なし」は、前述の増幅率Ａの最適化を行わないで、増幅率Ａが１倍（即ち増幅なし）であることを意味する。これに対して、「増幅率Ａ最適化あり」は、前述の増幅率Ａの最適化を行って、増幅率Ａが１倍より大きい（即ち増幅あり）であることを意味する。

【0150】

また、図１８において、パターン１で示す温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、温度分解能が粗いために取得可能な温度Ｔについての正確性を担保できず、温度Ｔに基づく制御の品質が低下する可能性があることを示している。パターン２で示す温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、温度分解能が或る程度細かいために取得可能な温度Ｔについての正確性を或る程度担保でき、温度Ｔに基づいて、負荷２１の温度制御以外の制御の品質を確保できる可能性があることを示している。パターン３で示す温度分解能Ｒｅｓ［℃］は、温度分解能が十分に細かいために取得可能な温度Ｔについての正確性を担保でき、温度Ｔに基づいて負荷２１の温度制御の品質も確保できる可能性があることを示している。

【0151】

図１８に示すように、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化を行うようにすることで、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化を行わない場合に比べて、良好な温度分解能Ｒｅｓ［℃］を得られる条件が多くなることがわかる。さらに、増幅率Ａの最適化も組み合わせて行うようにすることで、増幅率Ａの最適化を行わない場合に比べて、良好な温度分解能Ｒｅｓ［℃］を得られる条件がより多くなることがわかる。

【0152】

なお、前述した実施形態及び変形例においては、電源ユニット１０に降圧回路Ｃ２０を設けて、降圧回路Ｃ２０によって降圧された電圧がアナログデジタル変換器５７に印加される例を説明したが、これに限らない。

【0153】

例えば、負荷２１をタングステンによって構成した場合は、図１８に示したように、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化を行わなくても或る程度の温度分解能Ｒｅｓ［℃］を確保できる場合がある。このように基準電圧Ｖ_ＲＥＦの最適化を行わなくても或る程度の温度分解能Ｒｅｓ［℃］を確保できる場合は、降圧回路Ｃ２０を設けずに、ＬＤＯレギュレータ６０から出力された電圧（例えば３．７［Ｖ］）がアナログデジタル変換器５７に印加されるようにしてもよい。

【0154】

また、前述した実施形態及び変形例においては、負荷２１を含む第１カートリッジ２０が電源ユニット１０に着脱自在な構成とされているが、負荷２１を含む第１カートリッジ２０は電源ユニット１０と一体化された構成であってもよい。

【0155】

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

【0156】

（１） エアロゾル生成源（エアロゾル源２２、香味源３１）を加熱し且つ温度と電気抵抗値が相関を持つ負荷（負荷２１）を備えるエアロゾル吸引器（エアロゾル吸引器１）用の制御装置（電源ユニット１０）であって、
前記負荷に印加される電圧値を出力する電圧センサ（負荷電圧センサ１７）と、
前記負荷に対して直列接続される既知抵抗（シャント抵抗器７０）と、
前記電圧センサの出力に基づいて、前記負荷の温度を取得する制御回路（制御回路５０）と、
を備え、
前記制御回路が前記電圧センサの出力に基づき取得する前記負荷の温度の分解能が１０［℃］以下となるように構成される、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0157】

（１）によれば、既知抵抗と直列接続される負荷に印加される電圧値を出力する電圧センサの出力に基づき制御回路が取得する負荷の温度の分解能が１０［℃］以下となるように構成されるので、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0158】

（２） （１）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記制御回路は、前記電圧センサの出力が入力されるアナログデジタル変換器（アナログデジタル変換器５７）を備え、
前記アナログデジタル変換器には、前記電圧センサの出力が増幅されずに入力されるように構成される、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0159】

（２）によれば、電圧センサの出力が増幅されずにアナログデジタル変換器に入力されるので、電圧センサの出力に含まれるノイズが増幅されることを防止でき、該出力に基づき取得される負荷の温度の精度を高めることができる。

【0160】

（３） （１）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記制御回路は、前記電圧センサの出力が入力されるアナログデジタル変換器（アナログデジタル変換器５７）を備え、
前記既知抵抗と前記負荷とにより形成される直列回路（第１回路Ｃ１１）に印加される電圧は、前記アナログデジタル変換器が動作するために該アナログデジタル変換器に印加される基準電圧に等しい、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0161】

（３）によれば、既知抵抗と負荷とにより形成される直列回路に印加される電圧がアナログデジタル変換器に印加される基準電圧に等しいので、アナログデジタル変換器に対し、基準電圧よりも高い電圧が入力されることを防止できる。換言すれば、アナログデジタル変換器を保護できる。

【0162】

（４） （３）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置を備えるエアロゾル吸引器であって、
１０００［ｐｐｍ／℃］以上の抵抗温度係数を有する前記負荷を備える、エアロゾル吸引器。

【0163】

（４）によれば、負荷が１０００［ｐｐｍ／℃］以上の抵抗温度係数を有するので、負荷の温度の分解能を小さくでき、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0164】

（５） （１）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記既知抵抗は、１０［Ω］以上の電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0165】

（５）によれば、既知抵抗が１０［Ω］以上の電気抵抗値を有するので、調達が容易な抵抗器により既知抵抗を実現できる。

【0166】

（６） （５）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記制御回路は、前記電圧センサの出力が入力されるアナログデジタル変換器（アナログデジタル変換器５７）を備え、
前記アナログデジタル変換器が動作するために該アナログデジタル変換器に印加される基準電圧は、前記既知抵抗と前記負荷とにより形成される直列回路（第１回路Ｃ１１）に印加される電圧より低い、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0167】

（６）によれば、アナログデジタル変換器に印加される基準電圧が、既知抵抗と負荷とにより形成される直列回路に印加される電圧より低いので、負荷の温度の分解能を小さくでき、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0168】

（７） （６）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記アナログデジタル変換器には、前記電圧センサの出力が増幅されずに入力されるように構成される、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0169】

（７）によれば、電圧センサの出力が増幅されずにアナログデジタル変換器に入力されるので、電圧センサの出力に含まれるノイズが増幅されることを防止でき、該出力に基づき取得される負荷の温度の精度を高めることができる。

【0170】

（８） （７）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記制御回路が前記電圧センサの出力に基づき取得する前記負荷の温度の分解能が５［℃］以下となるように構成される、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0171】

（８）によれば、制御回路が電圧センサの出力に基づき取得する負荷の温度の分解能が５［℃］以下となるように構成されるので、負荷の温度の分解能を小さくでき、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0172】

（９） （８）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記既知抵抗は、２５［Ω］以上の電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0173】

（９）によれば、既知抵抗が２５［Ω］以上の電気抵抗値を有するので、負荷の温度を取得する際に、既知抵抗により発生するジュール熱による負荷の温度の精度低下を抑制でき、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0174】

（１０） （８）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記既知抵抗は、前記直列回路に電力が供給された場合の前記既知抵抗の消費電力が、前記既知抵抗の定格電力以下になる電気抵抗値を有する、
エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0175】

（１０）によれば、既知抵抗が、直列回路に電力が供給された場合の既知抵抗の消費電力が、既知抵抗の定格電力以下になる電気抵抗値を有するので、負荷の温度を取得する際の既知抵抗の発熱や破損を抑制できる。

【0176】

（１１） （１０）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置を備えるエアロゾル吸引器であって、
ステンレス鋼によって構成される前記負荷を備える、エアロゾル吸引器。

【0177】

（１１）によれば、或る程度大きな抵抗温度係数を有するステンレス鋼によって負荷が構成されるので、負荷の温度の分解能を小さくでき、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0178】

（１２） （６）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記アナログデジタル変換器に入力される前記電圧センサの出力を増幅する増幅器（オペアンプ５６）をさらに備える、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0179】

（１２）によれば、アナログデジタル変換器に入力される電圧センサの出力を増幅する増幅器を備えるので、該出力の増幅により負荷の温度の分解能をより小さくでき、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0180】

（１３） （６）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記直列回路に印加される電圧と等しい電圧が入力され、該電圧を前記基準電圧に降圧して、前記アナログデジタル変換器へ印加する回路（降圧回路Ｃ２０、入力回路Ｃ２１）をさらに備える、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0181】

（１３）によれば、直列回路に印加される電圧と等しい電圧が入力され、該電圧を基準電圧に降圧してアナログデジタル変換器へ印加する回路を備えるので、簡易な構成により基準電圧を低くして、該基準電圧の低下により負荷の温度の分解能を小さくできる。

【0182】

（１４） （１３）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
一定電圧を出力可能な電圧変換器（ＬＤＯレギュレータ６０）をさらに備え、
前記電圧変換器と、前記直列回路及び前記回路を接続するノード（ノードｐ）とは、直列接続される、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0183】

（１４）によれば、一定電圧を出力可能な電圧変換器によって、既知抵抗と負荷とにより形成される直列回路と、アナログデジタル変換器へ基準電圧を印加する回路とに安定した電圧を供給できる。

【0184】

（１５） （８）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記電圧センサの出力を前記アナログデジタル変換器へ入力する回路（回路３１）と、前記アナログデジタル変換器へ前記基準電圧を印加する回路（入力回路Ｃ２１）と、に接続されるクランプ回路（クランプ回路Ｃ３０）をさらに備える、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0185】

（１５）によれば、電圧センサの出力をアナログデジタル変換器へ入力する回路と、アナログデジタル変換器へ基準電圧を印加する回路と、に接続されるクランプ回路を備えるので、アナログデジタル変換器へ入力される電圧信号の電圧が基準電圧より高くなることを防止できる。換言すれば、アナログデジタル変換器を保護できる。

【0186】

（１６） （１５）に記載のエアロゾル吸引器用の制御装置であって、
前記アナログデジタル変換器に入力される前記電圧センサの出力を増幅する増幅器をさらに備え、
前記増幅器は、前記電圧センサの出力を前記アナログデジタル変換器へ入力する回路において、前記クランプ回路より上流側に設けられる、エアロゾル吸引器用の制御装置。

【0187】

（１６）によれば、増幅器がクランプ回路の上流側にあるので、アナログデジタル変換器へ入力される電圧信号が、増幅器によって増幅された場合であっても基準電圧より高くなることを防止できる。換言すれば、アナログデジタル変換器を保護できる。

【0188】

（１７） エアロゾル生成源（エアロゾル源２２、香味源３１）を加熱し且つステンレス鋼又は２００［ｐｐｍ／℃］以上の抵抗温度係数を有するニクロムにより構成される負荷（負荷２１）を備えるエアロゾル吸引器（エアロゾル吸引器１）であって、
前記負荷に印加される電圧値を出力する電圧センサ（負荷電圧センサ１７）と、
前記負荷に対して直列接続される既知抵抗（シャント抵抗器７０）と、
前記電圧センサの出力に基づいて、前記負荷の温度を取得する制御回路（制御回路５０）と、
をさらに備える、エアロゾル吸引器。

【0189】

（１７）によれば、既知抵抗と直列接続される負荷がステンレス鋼又は２００［ｐｐｍ／℃］以上の抵抗温度係数を有するニクロムにより構成され、該負荷に印加される電圧値を出力する電圧センサの出力に基づいて制御装置が負荷の温度を取得するので、負荷の温度の分解能を小さくでき、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0190】

（１８） （１７）に記載のエアロゾル吸引器であって、
前記既知抵抗は、１０［Ω］以上の電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器。

【0191】

（１８）によれば、既知抵抗が１０［Ω］以上の電気抵抗値を有するので、調達が容易な抵抗器により既知抵抗を実現できる。

【0192】

（１９） （１７）に記載のエアロゾル吸引器であって、
前記既知抵抗は、２５［Ω］以上の電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器。

【0193】

（１９）によれば、既知抵抗が２５［Ω］以上の電気抵抗値を有するので、負荷の温度を取得する際に、既知抵抗により発生するジュール熱による負荷の温度の精度低下を抑制でき、負荷の温度を適切な精度で取得できる。

【0194】

（２０） （１７）に記載のエアロゾル吸引器であって、
前記既知抵抗は、前記既知抵抗と前記負荷とにより形成される直列回路に電力が供給された場合の前記既知抵抗の消費電力が、前記既知抵抗の定格電力以下になる電気抵抗値を有する、エアロゾル吸引器。

【0195】

（２０）によれば、既知抵抗が、直列回路に電力が供給された場合の既知抵抗の消費電力が、既知抵抗の定格電力以下になる電気抵抗値を有するので、負荷の温度を取得する際の既知抵抗の発熱や破損を抑制できる。

【符号の説明】

【0196】

１ エアロゾル吸引器
１０ 電源ユニット（制御装置）
１７ 負荷電圧センサ（電圧センサ）
２１ 負荷
２２ エアロゾル源
３１ 香味源
５０ 制御回路
５６ オペアンプ（増幅器）
５７ アナログデジタル変換器
７０ シャント抵抗器（既知抵抗）
Ｃ１０ 加熱兼測定用回路
Ｃ１１ 第１回路
Ｃ２０ 降圧回路
Ｃ２１ 入力回路
Ｃ３０ クランプ回路

【要約】

【課題】負荷の温度を精度よく取得可能なエアロゾル吸引器用の制御装置及びエアロゾル吸引器を提供する。
【解決手段】エアロゾル生成源を加熱し且つ温度と電気抵抗値が相関を持つ負荷２１を備えるエアロゾル吸引器１の制御装置の一例である電源ユニット１０は、負荷２１に印加される電圧値を出力する負荷電圧センサ１７と、負荷２１に対して直列接続されるシャント抵抗器７０と、負荷電圧センサ１７の出力に基づいて、負荷２１の温度を取得する制御回路５０とを備える。そして、制御回路５０が負荷電圧センサ１７の出力に基づき取得する負荷の温度Ｔの分解能が１０［℃］以下となるように構成される。
【選択図】図６

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】