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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023072409
(43)【公開日】2023-05-24
(54)【発明の名称】エアロゾル生成装置
(51)【国際特許分類】
A24F 40/57 20200101AFI20230517BHJP
A24F 40/46 20200101ALI20230517BHJP
【ＦＩ】
A24F40/57
A24F40/46
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021184951
(22)【出願日】2021-11-12
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】宇佐美 隆二
【テーマコード（参考）】
4B162
【Ｆターム（参考）】
4B162AA02
4B162AA22
4B162AB11
4B162AC22
4B162AC34
4B162AD08
4B162AD23
(57)【要約】
【課題】 発熱を抑制できるとともに、小型化が可能なエアロゾル生成装置を提供する。
【解決手段】 エアロゾル生成装置は、第１電池セル１４－１と、第１電池セル１４－１に直列に接続された第２電池セル１４－２と、第２電池セル１４－２の正極端子に正極線を介して接続され、第１及び第２電池セル１４－１、１４－２を充電する充電回路１３と、エアロゾル生成基材１０を加熱するヒータ１１と、正極線とヒータ１１との間に接続され、正極線の電圧を降圧してヒータ１１に印加する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、正極線の電圧に基づいて、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７のスイッチング動作を制御する制御部２３とを含む。
【選択図】 図２
【解決手段】 エアロゾル生成装置は、第１電池セル１４－１と、第１電池セル１４－１に直列に接続された第２電池セル１４－２と、第２電池セル１４－２の正極端子に正極線を介して接続され、第１及び第２電池セル１４－１、１４－２を充電する充電回路１３と、エアロゾル生成基材１０を加熱するヒータ１１と、正極線とヒータ１１との間に接続され、正極線の電圧を降圧してヒータ１１に印加する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、正極線の電圧に基づいて、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７のスイッチング動作を制御する制御部２３とを含む。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電池セルと、
前記第１電池セルに直列に接続された第２電池セルと、
前記第２電池セルの正極端子に正極線を介して接続され、前記第１及び第２電池セルを充電する充電回路と、
エアロゾル生成基材を加熱するヒータと、
前記正極線と前記ヒータとの間に接続され、前記正極線の電圧を降圧して前記ヒータに印加する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記正極線の電圧に基づいて、前記降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御する制御部と、
を具備するエアロゾル生成装置。
前記第１電池セルに直列に接続された第２電池セルと、
前記第２電池セルの正極端子に正極線を介して接続され、前記第１及び第２電池セルを充電する充電回路と、
エアロゾル生成基材を加熱するヒータと、
前記正極線と前記ヒータとの間に接続され、前記正極線の電圧を降圧して前記ヒータに印加する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記正極線の電圧に基づいて、前記降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御する制御部と、
を具備するエアロゾル生成装置。
【請求項2】
前記降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記正極線と接地端子との間に直列に接続された第１及び第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続ノードと前記ヒータとの間に接続されたコイルとを含み、
前記制御部は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンさせる
請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
前記制御部は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンさせる
請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記正極線の電圧に基づいて、前記第１スイッチング素子のデューティ比を変化させる
請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項4】
前記ヒータは、予熱段階と、保温段階とを有し、
前記制御部は、前記予熱段階において、前記デューティ比を相対的に高くし、前記保温段階において、前記デューティ比を相対的に低くする
請求項３に記載のエアロゾル生成装置。
前記制御部は、前記予熱段階において、前記デューティ比を相対的に高くし、前記保温段階において、前記デューティ比を相対的に低くする
請求項３に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項5】
第１電池セルと、
前記第１電池セルに直列に接続された第２電池セルと、
前記第２電池セルの正極端子に正極線を介して接続され、前記第１及び第２電池セルを充電する充電回路と、
エアロゾル生成基材を加熱するヒータと、
前記正極線と前記ヒータとの間に接続された第３スイッチング素子と、
前記正極線の電圧に基づいて、前記第３スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する制御部と、
を具備するエアロゾル生成装置。
前記第１電池セルに直列に接続された第２電池セルと、
前記第２電池セルの正極端子に正極線を介して接続され、前記第１及び第２電池セルを充電する充電回路と、
エアロゾル生成基材を加熱するヒータと、
前記正極線と前記ヒータとの間に接続された第３スイッチング素子と、
前記正極線の電圧に基づいて、前記第３スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する制御部と、
を具備するエアロゾル生成装置。
【請求項6】
前記制御部は、
前記正極線の電圧が相対的に高い場合は、前記第３スイッチング素子をオンする期間を相対的に短くし、
前記正極線の電圧が相対的に低い場合は、前記第３スイッチング素子をオンする期間を相対的に長くする
請求項５に記載のエアロゾル生成装置。
前記正極線の電圧が相対的に高い場合は、前記第３スイッチング素子をオンする期間を相対的に短くし、
前記正極線の電圧が相対的に低い場合は、前記第３スイッチング素子をオンする期間を相対的に長くする
請求項５に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記正極線の電圧に基づいて、前記第３スイッチング素子のデューティ比を変化させる
請求項５に記載のエアロゾル生成装置。
請求項５に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項8】
前記制御部は、
前記正極線の電圧が相対的に高い場合は、前記デューティ比を相対的に低くし、
前記正極線の電圧が相対的に低い場合は、前記デューティ比を相対的に高くする
請求項７に記載のエアロゾル生成装置。
前記正極線の電圧が相対的に高い場合は、前記デューティ比を相対的に低くし、
前記正極線の電圧が相対的に低い場合は、前記デューティ比を相対的に高くする
請求項７に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項9】
前記ヒータは、予熱段階と、保温段階とを有し、
前記制御部は、前記予熱段階において、前記デューティ比を相対的に高くし、前記保温段階において、前記デューティ比を相対的に低くする
請求項７又は８に記載のエアロゾル生成装置。
前記制御部は、前記予熱段階において、前記デューティ比を相対的に高くし、前記保温段階において、前記デューティ比を相対的に低くする
請求項７又は８に記載のエアロゾル生成装置。
【請求項10】
エアロゾル生成基材を加熱する間接部材をさらに具備し、
前記ヒータは、前記間接部材に接触する
請求項１乃至９の何れか１項に記載のエアロゾル生成装置。
前記ヒータは、前記間接部材に接触する
請求項１乃至９の何れか１項に記載のエアロゾル生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアロゾル生成基材を加熱することによりエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の燃焼式シガレットに代わり、エアロゾル生成基材をヒータで加熱することにより生じたエアロゾルを吸引する非燃焼式のエアロゾル生成装置が知られている。
【0003】
エアロゾル生成基材は、吸引前に比較的高い温度で予熱することが必要である。この予熱段階においては、高出力でヒータを加熱することにより、予熱時間を短縮することが要望されている。また、商品の性質上、安全性の向上、及び小型化が要望されている。
【0004】
エアロゾル生成基材の加熱方法には、大きく分けて、エアロゾル生成基材を直接加熱する方法と、エアロゾル生成基材を間接的に加熱する方法との２つの方法がある。エアロゾル生成基材を間接的に加熱（間接加熱）する方法では、金属で構成される筒状の間接部材の内部に、円柱状のエアロゾル生成基材が挿入され、間接部材をヒータで加熱する。
【0005】
間接部材を介してエアロゾル生成基材を加熱する場合、間接部材の熱容量により熱伝導が低いため、直接加熱に比べて予熱に多くの時間を要する。予熱時間を短縮するために、高出力にて間接部材を加熱する必要がある。
【0006】
エアロゾル生成装置には、容量、電圧、安全性の面より、一般にリチウムイオン二次電池が使用される。高出力に対応する電池には、内部抵抗が低く、容量も大きいものが使用される。また、ヒータの抵抗値も非常に小さいものとすることで、ヒータに大電流を流して高出力を実現している。
【0007】
リチウムイオン二次電池はその構造上、大電流での放電は危険であり、放電電流は小さい方が安全性は高く、また電池寿命、劣化に対しても改善効果が期待できる。高出力時の大電流が必要とされる場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータに流れる電流は非常に大きくなり、構成部品であるスイッチング素子、及びコイルなどでの発熱が問題となる。
【0008】
また、大電流によって、部品（スイッチング素子、コイル、及びコンデンサ）のサイズも大型化し、おのずと製品自体も大きくなり、使い勝手上の問題も生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】国際公開第２０２０／０８４７７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、発熱を抑制できるとともに、小型化が可能なエアロゾル生成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の第１態様によると、第１電池セルと、前記第１電池セルに直列に接続された第２電池セルと、前記第２電池セルの正極端子に正極線を介して接続され、前記第１及び第２電池セルを充電する充電回路と、エアロゾル生成基材を加熱するヒータと、前記正極線と前記ヒータとの間に接続され、前記正極線の電圧を降圧して前記ヒータに印加する降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記正極線の電圧に基づいて、前記降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御する制御部とを具備する、エアロゾル生成装置が提供される。
【0012】
本発明の第２態様によると、前記降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記正極線と接地端子との間に直列に接続された第１及び第２スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続ノードと前記ヒータとの間に接続されたコイルとを含み、前記制御部は、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを交互にオンさせる、第１態様に係るエアロゾル生成装置が提供される。
【0013】
本発明の第３態様によると、前記制御部は、前記正極線の電圧に基づいて、前記第１スイッチング素子のデューティ比を変化させる、第２態様に係るエアロゾル生成装置が提供される。
【0014】
本発明の第４態様によると、前記ヒータは、予熱段階と、保温段階とを有し、前記制御部は、前記予熱段階において、前記デューティ比を相対的に高くし、前記保温段階において、前記デューティ比を相対的に低くする、第３態様に係るエアロゾル生成装置が提供される。
【0015】
本発明の第５態様によると、第１電池セルと、前記第１電池セルに直列に接続された第２電池セルと、前記第２電池セルの正極端子に正極線を介して接続され、前記第１及び第２電池セルを充電する充電回路と、エアロゾル生成基材を加熱するヒータと、前記正極線と前記ヒータとの間に接続された第３スイッチング素子と、前記正極線の電圧に基づいて、前記第３スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する制御部とを具備する、エアロゾル生成装置が提供される。
【0016】
本発明の第６態様によると、前記制御部は、前記正極線の電圧が相対的に高い場合は、前記第３スイッチング素子をオンする期間を相対的に短くし、前記正極線の電圧が相対的に低い場合は、前記第３スイッチング素子をオンする期間を相対的に長くする、第５態様に係るエアロゾル生成装置が提供される。
【0017】
本発明の第７態様によると、前記制御部は、前記正極線の電圧に基づいて、前記第３スイッチング素子のデューティ比を変化させる、第５態様に係るエアロゾル生成装置が提供される。
【0018】
本発明の第８態様によると、前記制御部は、前記正極線の電圧が相対的に高い場合は、前記デューティ比を相対的に低くし、前記正極線の電圧が相対的に低い場合は、前記デューティ比を相対的に高くする、第７態様に係るエアロゾル生成装置が提供される。
【0019】
本発明の第９態様によると、前記ヒータは、予熱段階と、保温段階とを有し、前記制御部は、前記予熱段階において、前記デューティ比を相対的に高くし、前記保温段階において、前記デューティ比を相対的に低くする、第７又は第８態様に係るエアロゾル生成装置が提供される。
【0020】
本発明の第１０態様によると、エアロゾル生成基材を加熱する間接部材をさらに具備し、前記ヒータは、前記間接部材に接触する、第１乃至第９態様の何れかに係るエアロゾル生成装置が提供される。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、発熱を抑制できるとともに、小型化が可能なエアロゾル生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0024】
［１］ 第１実施形態
［１－１］ エアロゾル生成装置１の構成
本実施形態に係るエアロゾル生成装置１は、間接加熱式の電子機器である。間接加熱式とは、ヒータによって間接部材を加熱し、この加熱された間接部材を用いてエアロゾル生成基材２を加熱する方式である。間接加熱式は、ヒータをエアロゾル生成基材に直接接触させて加熱する直接加熱式とは異なる。
［１－１］ エアロゾル生成装置１の構成
本実施形態に係るエアロゾル生成装置１は、間接加熱式の電子機器である。間接加熱式とは、ヒータによって間接部材を加熱し、この加熱された間接部材を用いてエアロゾル生成基材２を加熱する方式である。間接加熱式は、ヒータをエアロゾル生成基材に直接接触させて加熱する直接加熱式とは異なる。
【0025】
図１は、本発明の第１実施形態に係るエアロゾル生成装置１の構造の一部を示す模式図である。エアロゾル生成装置１は、間接部材１０、及びヒータ１１を備える。間接部材１０は、熱伝導率を有する材料で構成され、例えば金属で構成される。間接部材１０は、例えば円筒形を有する。
【0026】
ヒータ１１は、間接部材１０を加熱する機能を有する。ヒータ１１は、例えばフィルムヒータで構成される。フィルムヒータは、一対のフィルム状の基板と、一対の基板の間に挟まれた抵抗発熱体とを備える。フィルム状の基板は、耐熱性及び電気絶縁性に優れた材料で構成され、典型的には、ポリイミドで構成される。抵抗発熱体としては、銅、ニッケル合金、クロム合金、又はステンレスなどの金属材料が用いられる。ヒータ１１は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）で構成してもよい。ＦＰＣは、プリント基板の一種であり、フレキシブルプリント回路基板とも呼ばれる。ヒータ１１は、間接部材１０に接触する。ヒータ１１は、間接部材１０を包むように構成される。
【0027】
エアロゾル生成基材２は、所定温度で加熱されてエアロゾルを発生するエアロゾル源を含む。エアロゾル源は、加熱することによって香喫味成分を放出するたばこ原料、又はたばこ原料由来の抽出物を含む。エアロゾル生成基材２は、例えば円柱形を有する。
【0028】
エアロゾル生成基材２は、円筒形の間接部材１０の内部に挿入される。そして、エアロゾル生成基材２が間接部材１０に近接又は接触することで、ヒータ１１によって間接的に加熱される。
【0029】
図２は、エアロゾル生成装置１のブロック図である。エアロゾル生成装置１は、ヒータ１１、電源端子１２、充電回路１３、２個の二次電池セル１４－１、１４－２、保護回路１５、入力コンデンサ１６、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７、入力スイッチ２２、制御部２３、記憶部２４、及び表示部２５を備える。
【0030】
電源端子１２は、外部電源に接続される。電源端子１２は、電源アダプタ、又はＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタなどに接続可能なように構成される。
【0031】
充電回路１３の入力端子ＩＮは、電源端子１２に接続され、充電回路１３の出力端子ＯＵＴは、正極線ＰＬ１を介して、二次電池セル１４－２の正極端子に接続される。充電回路１３は、２個の二次電池セル１４－１、１４－２を充電する。充電回路１３は、定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ）方式を用いて、２個の二次電池セル１４－１、１４－２を充電する。定電流定電圧充電方式は、充電初期は定電流で急速充電し、その後、定電圧充電に切り替えて充電する方式である。
【0032】
２個の二次電池セル１４－１、１４－２は、直列接続される。二次電池セル１４－１、１４－２は、例えば、リチウムイオン二次電池で構成される。「電池セル」とは、物理的に分離された１個の電池を意味する。二次電池セル１４－１を第１電池セル、二次電池セル１４－２を第２電池セルとも呼ぶ、本実施形態では、２個の電池セルを用いている。これにより、二次電池全体で供給可能な電圧を大きく、すなわち電池セルの２倍にすることができる。
【0033】
保護回路１５は、二次電池セル１４－１の負極端子と接地端子ＧＮＤとの間に接続される。保護回路１５は、接地端子ＧＮＤに過電圧及び過電流が発生した場合に、二次電池セル１４－１、１４－２を保護する機能を有する。
【0034】
入力コンデンサ１６の一端は、正極線ＰＬに接続され、その他端は、接地端子ＧＮＤに接続される。入力コンデンサ１６は、２個の二次電池セル１４－１、１４－２の電圧を平滑化する機能を有する。
【0035】
降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、第１直流電圧を降圧するとともに、第１直流電圧を、第１直流電圧以下の第２直流電圧に変換可能な装置である。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、スイッチング素子１８、スイッチング素子１９、コイル２０、及び出力コンデンサ２１を備える。
【0036】
スイッチング素子１８、１９は、例えば、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）で構成される。スイッチング素子１８のドレインは、正極線ＰＬ１に接続され、そのソースは、スイッチング素子１９のドレインに接続され、そのゲートは、制御部２３に接続される。スイッチング素子１９のソースは、接地端子ＧＮＤに接続され、そのゲートは、制御部２３に接続される。すなわち、スイッチング素子１８、１９は、直列接続される。
【0037】
コイル２０の一端は、スイッチング素子１８のソースに接続され、その他端は、正極線ＰＬ２に接続される。
【0038】
出力コンデンサ２１の一端は、正極線ＰＬ２に接続され、その他端は、接地端子ＧＮＤに接続される。
【0039】
スイッチング素子１８のドレインが降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力端子に対応し、出力コンデンサ２１の一端が降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力端子に対応する。
【0040】
ヒータ１１の一端は、正極線ＰＬ２に接続され、その他端は、接地端子ＧＮＤに接続される。
【0041】
入力スイッチ２２は、ユーザによって操作されるスイッチである。入力スイッチ２２は、ユーザの起動要求及び停止要求を受け付ける。入力スイッチ２２の一端は、制御部２３に接続され、その他端は、接地端子ＧＮＤに接続される。入力スイッチ２２は、スライドスイッチ、又は押しボタンスイッチなどで構成される。ユーザが入力スイッチ２２をオンすることで、制御部２３による加熱動作が開始され、ユーザが入力スイッチ２２をオフすることで、制御部２３による加熱動作が停止される。
【0042】
制御部２３は、エアロゾル生成装置１を統括的に制御する。制御部２３は、充電回路１３の充電動作を制御する。制御部２３は、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の電圧変換動作を制御する。さらに、制御部２３は、表示部２５の表示動作を制御する。制御部２３は、所望の動作を実現するために、タイマーを備える。
【0043】
記憶部２４は、制御部２３の動作に必要な複数の情報を記憶する。また、記憶部２４は、ヒータ１１について予め規定された加熱プロファイルのデータを記憶する。記憶部２４は、揮発性メモリ、及び不揮発性メモリを含む。
【0044】
表示部２５は、ユーザに所定の情報を表示する。表示部２５に表示される情報は、充電の状況、及び動作状態などを含む。表示部２５は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）で構成される。
【0045】
［１－２］ 動作
上記のように構成されたエアロゾル生成装置１の動作について説明する。
上記のように構成されたエアロゾル生成装置１の動作について説明する。
【0046】
【0047】
制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧（電位）、すなわち、２個の二次電池セル１４－１、１４－２の電圧を監視している。充電回路１３は、電源端子１２から直流電力を受ける。
【0048】
時刻ｔ０において、充電回路１３は、充電動作を開始する。定電流充電期間ｔ０－ｔ１において、充電回路１３は、制御部２３の制御により、定電流で２個の二次電池セル１４－１、１４－２を充電する。
【0049】
制御部２３は、時刻ｔ１において、正極線ＰＬ１の電圧が所定電圧に達したことを検知する。定電圧充電期間ｔ１－ｔ２において、充電回路１３は、制御部２３の制御により、定電圧で２個の二次電池セル１４－１、１４－２を充電する。
【0050】
このような定電流定電圧充電方式により、充電回路１３は、定電流充電期間において、２個の二次電池セル１４－１、１４－２を急速に充電することができる。
【0051】
次に、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の電圧変換動作について説明する。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力端子には、２個の二次電池セル１４－１、１４－２から入力電圧Ｖｉｎが供給される。制御部２３は、スイッチング素子１８、１９を交互にオンさせる。
【0052】
スイッチング素子１８がオンすると、コイル２０にエネルギーが蓄積される。スイッチング素子１８がオフすると、コイル２０に蓄積されたエネルギーが放出される。出力コンデンサ２１は、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力電圧Ｖｏｕｔを平滑化する。これにより、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、出力電圧Ｖｏｕｔをヒータ１１に供給する。
【0053】
１周期あたりのスイッチング素子１８がオンしている期間の比率をデューティ比と呼ぶ。制御部２３は、デューティ比を変えることで、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力電圧Ｖｏｕｔを調整できる。具体的には、デューティ比を高くすることで、出力電圧Ｖｏｕｔを高くすることができる。
【0054】
制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧を監視している。制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧に基づいて、スイッチング素子１８のデューティ比を変化させる。これにより、制御部２３は、ヒータ１１に所望の直流電力を供給することができる。
【0055】
なお、上記実施形態では、２個のスイッチング素子１８、１９にＭＯＳＦＥＴを用いた同期整流方式を用いている。しかし、これに限定されず、スイッチング素子１９をダイオードで置き換えた非同期整流方式を用いてもよい。非同期整流方式では、ダイオードは、アノードが接地端子ＧＮＤに接続され、カソードがコイル２０に接続される。
【0056】
図４は、エアロゾル生成装置１の加熱プロファイルを説明する図である。エアロゾル生成装置１は、大きな直流電力を用いてヒータ１１の予熱を行い、ヒータ１１を高い温度で加熱する。その後、エアロゾル生成装置１は、小さな直流電力を用いて、ヒータ１１を予熱時よりも低い温度で保温する。予熱時間を２０秒、保温時間を６分とする。予熱の電力を３０Ｗ、保温の電力を４Ｗとする。予熱時間、保温時間、及びそれらの電力は、制御部２３により制御される。制御部２３は、タイマーを用いて、予熱段階と保温段階とを切り替える。
【0057】
予熱段階では、制御部２３は、デューティ比を相対的に高く、例えばデューティ比１００％にして、スイッチング素子１８を駆動する。保温段階では、制御部２３は、デューティ比を相対的に低くして、スイッチング素子１８を駆動する。
【0058】
次に、エアロゾル生成装置１の性能について説明する。
【0059】
二次電池セル１４－１、１４－２の各々の使用電圧（公称電圧）を３．０Ｖ～４．２Ｖとする。直列接続された２個の電池セルの使用電圧は、６．０Ｖ～８．４Ｖである。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力電圧Ｖｉｎ＝６．０Ｖ～８．４Ｖである。ヒータ１１の抵抗Ｒ＝１．２Ωとする。
【0060】
予熱段階での３０Ｗ出力時の動作は、以下のようになる。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の入力電流をＩｉｎ、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の出力電流をＩｏｕｔとする。
３０Ｗ＝Ｉｏｕｔ２×Ｒより、Ｉｏｕｔ＝５．０Ａ
３０Ｗ＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔより、Ｖｏｕｔ＝６．０Ｖ
２個の二次電池セル１４－１、１４－２では、３０Ｗ＝６．０Ｖ×Ｉｉｎより、Ｉｉｎ＝５．０Ａが放電される。
３０Ｗ＝Ｉｏｕｔ２×Ｒより、Ｉｏｕｔ＝５．０Ａ
３０Ｗ＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔより、Ｖｏｕｔ＝６．０Ｖ
２個の二次電池セル１４－１、１４－２では、３０Ｗ＝６．０Ｖ×Ｉｉｎより、Ｉｉｎ＝５．０Ａが放電される。
【0061】
実際には、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７には、その動作原理上避けられないＤＣ成分による電力損失とＡＣ特性による電力損失とが存在する。その主要因は、スイッチング素子とコイルとの抵抗成分と、スイッチング動作とによるものである。その変換効率は、おおよそ８５～９５％であり、ワーストケースで、Ｉｉｎ＝５．０Ａ／０．８５＝５．９Ａとなる。この電流はコイル２０にも流れ、コイル２０の直流抵抗成分（ＤＣＲ）により発熱する。
【0062】
また、コイル２０にはスイッチングに伴ってリップルが発生し、その大きさはＩｉｎの２０～４０％となる。仮に３０％とした場合、コイル２０のピーク電流は、ＩＬｍａｘ＝５．０Ａ＋５．０Ａ×０．３×０．５＝５．７５Ａとなる。
【0063】
［１－３］ 比較例
次に、比較例について説明する。図５は、比較例に係るエアロゾル生成装置１のブロック図である。比較例に係るエアロゾル生成装置１は、１個の二次電池セル１４－１を用いて、ヒータ１１を加熱する。また、比較例に係るエアロゾル生成装置１は、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータを用いている。
次に、比較例について説明する。図５は、比較例に係るエアロゾル生成装置１のブロック図である。比較例に係るエアロゾル生成装置１は、１個の二次電池セル１４－１を用いて、ヒータ１１を加熱する。また、比較例に係るエアロゾル生成装置１は、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータを用いている。
【0064】
エアロゾル生成装置１は、１個の二次電池セル１４－１を備える。また、エアロゾル生成装置１は、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を備える。
【0065】
二次電池セル１４－１の正極端子は、正極線ＰＬ１に接続され、その負極端子は、接地端子ＧＮＤに接続される。
【0066】
昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、第１直流電圧を昇圧するとともに、第１直流電圧を、第１直流電圧以上の第２直流電圧に変換可能な装置である。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、入力コンデンサ３１、スイッチング素子１８、スイッチング素子１９、コイル２０、及び出力コンデンサ２１を備える。
【0067】
入力コンデンサ３１の一端は、正極線ＰＬ１に接続され、その他端は、接地端子ＧＮＤに接続される。コイル２０の一端は、正極線ＰＬ１に接続される。
【0068】
スイッチング素子１８、１９は、例えば、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴで構成される。スイッチング素子１８のドレインは、正極線ＰＬ２に接続され、そのソースは、コイル２０の他端に接続され、そのゲートは、制御部２３に接続される。スイッチング素子１９のドレインは、コイル２０の他端に接続され、そのソースは、接地端子ＧＮＤに接続され、そのゲートは、制御部２３に接続される。
【0069】
出力コンデンサ２１の一端は、正極線ＰＬ２に接続され、その他端は、接地端子ＧＮＤに接続される。
【0070】
入力コンデンサ３１の一端が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力端子に対応し、出力コンデンサ２１の一端が昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力端子に対応する。
【0071】
昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力端子には、二次電池セル１４－１から入力電圧Ｖｉｎが供給される。制御部２３は、スイッチング素子１８、１９を交互にオンさせる。
【0072】
スイッチング素子１９がオンすると、コイル２０にエネルギーが蓄積されるとともに、出力コンデンサ２１が放電する。スイッチング素子１９がオフすると、コイル２０に蓄積されたエネルギーが放出されるとともに、出力コンデンサ２１が充電される。これにより、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、出力電圧Ｖｏｕｔをヒータ１１に供給する。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０では、スイッチング素子１９がオフ時には、出力コンデンサ２１がヒータへの全電力の供給を負担するので、出力コンデンサ２１の容量は大きくなる。
【0073】
次に、比較例に係るエアロゾル生成装置１の性能について説明する。
【0074】
１個の二次電池セル１４－１の使用電圧を３．０Ｖ～４．２Ｖとする。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧Ｖｉｎ＝３．０Ｖ～４．２Ｖである。ヒータ１１の抵抗Ｒ＝１．２Ωとする。
【0075】
予熱段階での３０Ｗ出力時の動作は、以下のようになる。昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電流をＩｉｎ、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電流をＩｏｕｔとする。
３０Ｗ＝Ｉｏｕｔ２×Ｒより、Ｉｏｕｔ＝５．０Ａ
３０Ｗ＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔより、Ｖｏｕｔ＝６．０Ｖ
１個の二次電池セル１４－１では、３０Ｗ＝３．０Ｖ×ＩｉｎよりＩｉｎ＝１０．０Ａが放電される。
３０Ｗ＝Ｉｏｕｔ２×Ｒより、Ｉｏｕｔ＝５．０Ａ
３０Ｗ＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔより、Ｖｏｕｔ＝６．０Ｖ
１個の二次電池セル１４－１では、３０Ｗ＝３．０Ｖ×ＩｉｎよりＩｉｎ＝１０．０Ａが放電される。
【0076】
実際には、昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ３０には、その動作原理上避けられないＤＣ成分による電力損失とＡＣ特性による電力損失とが存在する。その主要因は、スイッチング素子とコイルとの抵抗成分と、スイッチング動作とによるものである。その変換効率は、おおよそ８０～９５％であるので、ワーストケースで、Ｉｉｎ＝１０．０Ａ／０．８＝１２．５Ａとなる。この電流はコイル２０にも流れ、コイル２０の直流抵抗成分（ＤＣＲ）により発熱する。
【0077】
また、コイル２０にはスイッチングに伴ってリップルが発生し、その大きさはＩｉｎの２０～４０％となる。仮に３０％とした場合、コイル２０のピーク電流は、ＩＬｍａｘ＝１２．５Ａ＋１２．５Ａ×０．３×０．５＝１４．３７５Ａとなる。
【0078】
通常、コイルでは、定格電流が２種類で規定されている。１つは、インダクタ値が大きく低下する（通常３０％低下）電流値であり、もう１つは、規定温度に達する（通常４０℃）電流値である。このうち、小さい値が最大定格電流となる。コイル２０は、スイッチングで流れる最大電流値に対し、十分に余裕を持った定格電流のものを選定する必要がある。
【0079】
本実施形態と比較例との性能を比較すると以下の通りである。
【0080】
（１）電池から放電される電流値は、比較例が１２．５Ａであり、本実施形態が５．９Ａである。すなわち、本実施形態の電流値は、比較例の電流値の半分以下である。よって、本実施形態では、電流に関する安全性を向上できる。
【0081】
（２）コイルを流れる電流値は、比較例が１２．５Ａであり、本実施形態が５．７５Ａである。すなわち、本実施形態の電流値は、比較例の電流値の半分以下である。この電流はコイルにも流れる。コイルの電流をＩＬとすると、電力損失としては、Ｗ＝ＩＬ２×ＤＣＲ（直流抵抗成分）より、電流の２乗の効果となる。よって、本実施形態の電力損失は、比較例と比べて、おおよそ１／４以下となる。これは、基板の小型化において大きな問題となる発熱を軽減できる。
【0082】
（３）コイルを流れる最大電流は、比較例が１４．３７５Ａであり、本実施形態が５．７５Ａである。本実施形態の最大電流は、比較例に比べて、大幅に減少する。よって、定格電流の低いコイルを選定することが可能となり、コイルのサイズを小さくできる。これにより、製品の小型化が可能になる。
【0083】
（４）回路を流れる電流値が半分であれば、回路基板における電源ラインの幅を半分にすることが可能になる。これにより、基板面積の小型化が可能になる。
【0084】
［１－４］ 第１実施形態の効果
以上詳述したように第１実施形態では、エアロゾル生成装置１は、直列接続された２個の二次電池セル１４－１、１４－２と、二次電池セル１４－２の正極端子に接続された正極線ＰＬ１とヒータ１１との間に接続された降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７とを備える。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、正極線ＰＬ１の電圧を降圧してヒータ１１に印加する。制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧に基づいて、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７のスイッチング動作を制御するとともに、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に含まれるスイッチング素子１８のデューティ比を変化させる。
以上詳述したように第１実施形態では、エアロゾル生成装置１は、直列接続された２個の二次電池セル１４－１、１４－２と、二次電池セル１４－２の正極端子に接続された正極線ＰＬ１とヒータ１１との間に接続された降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７とを備える。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７は、正極線ＰＬ１の電圧を降圧してヒータ１１に印加する。制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧に基づいて、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７のスイッチング動作を制御するとともに、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７に含まれるスイッチング素子１８のデューティ比を変化させる。
【0085】
従って第１実施形態によれば、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７及びヒータ１１に必要な電流を小さくすることができる。これにより、二次電池セル１４－１、１４－２の安全性を向上できる。また、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を構成する部品の発熱を抑制できる。
【0086】
また、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を構成する部品のサイズを小さくできる。これにより、エアロゾル生成装置１の小型化が可能である。
【0087】
また、回路を流れる電流値を小さくできるため、回路基板における電源ラインの幅を小さくできる。これにより、基板面積の小型化が可能になる。
【0088】
［２］ 第２実施形態
第２実施形態は、スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御し、ＰＷＭ制御で生成された直流電力をヒータに供給するようにしている。
第２実施形態は、スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御し、ＰＷＭ制御で生成された直流電力をヒータに供給するようにしている。
【0089】
［２－１］ エアロゾル生成装置１の構成
図６は、本発明の第２実施形態に係るエアロゾル生成装置１のブロック図である。エアロゾル生成装置１は、第１実施形態と同様に、直列接続された２個の二次電池セル１４－１、１４－２を備える。また、エアロゾル生成装置１は、スイッチング素子４０を備える。
図６は、本発明の第２実施形態に係るエアロゾル生成装置１のブロック図である。エアロゾル生成装置１は、第１実施形態と同様に、直列接続された２個の二次電池セル１４－１、１４－２を備える。また、エアロゾル生成装置１は、スイッチング素子４０を備える。
【0090】
スイッチング素子４０は、例えば、Ｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴで構成される。スイッチング素子４０のドレインは、正極線ＰＬ１に接続され、そのソースは、正極線ＰＬ２に接続され、そのゲートは、制御部２３に接続される。
【0091】
正極線ＰＬ２は、ヒータ１１に接続される。制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧を監視可能なように構成される。その他の構成は、第１実施形態と同じである。
【0092】
［２－２］ 動作
上記のように構成されたエアロゾル生成装置１の動作について説明する。
上記のように構成されたエアロゾル生成装置１の動作について説明する。
【0093】
制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧を監視している。正極線ＰＬ１の電圧は、直列接続された２個の二次電池セル１４－１、１４－２の電圧に対応する。制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧に基づいて、スイッチング素子４０をＰＷＭ制御するとともに、スイッチング素子４０のデューティ比を変化させる。
【0094】
制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧が相対的に高い場合は、デューティ比を相対的に低くし、正極線ＰＬ１の電圧が相対的に低い場合は、デューティ比を相対的に高くする。
【0095】
エアロゾル生成装置１の加熱プロファイルは、第１実施形態と同じである。制御部２３は、予熱段階において、デューティ比を相対的に高くし、保温段階において、デューティ比を相対的に低くする。
【0096】
また、制御部２３は、例えば予熱段階の間中、スイッチング素子４０のデューティ比を１００％にすることも可能である。
【0097】
次に、スイッチング素子４０のデューティ比を１００％として、放電電力×放電時間でエネルギーを制御する動作について説明する。二次電池セル１４－１、１４－２の各々の使用電圧を３．０Ｖ～４．２Ｖとする。直列接続された２個の電池セルの電圧は、６．０Ｖ～８．４Ｖである。ヒータ１１の抵抗Ｒ＝１．２Ωとする。
【0098】
図７は、制御部２３のエネルギー制御動作を説明する図である。予熱段階で、６００Ｊ（ジュール）が必要であるものとする。
【0099】
必要エネルギーをＥ、正極線ＰＬ１の電圧をＶ、及びヒータ１１の抵抗をＲ、放電時間をＴｄとする。制御部２３は、放電時間Ｔｄを以下の式を用いて算出する。
Ｔｄ＝Ｅ／（Ｖ２／Ｒ）
Ｔｄ＝Ｅ／（Ｖ２／Ｒ）
【0100】
図７（ａ）は、正極線ＰＬ１の電圧が８．４Ｖである場合の動作例である。放電時間Ｔｄは、６００Ｊ／（（８．４Ｖ）２／１．２Ω）＝１０．２秒である。制御部２３は、放電時間１０．２秒の間、スイッチング素子４０をオンする。これにより、ヒータ１１を６００Ｊで予熱することができる。
【0101】
図７（ｂ）は、正極線ＰＬ１の電圧が６．０Ｖである場合の動作例である。放電時間Ｔｄは、６００Ｊ／（（６．０Ｖ）２／１．２Ω）＝２０秒である。制御部２３は、放電時間２０秒の間、スイッチング素子４０をオンする。これにより、ヒータ１１を６００Ｊで予熱することができる。
【0102】
次に、スイッチング素子４０のデューティ比を０～１００％の間で変化させて、放電電力×デューティ比×放電時間でエネルギーを制御する動作について説明する。エアロゾル生成装置１の製品仕様として、予熱時間が変化しては困る場合には、ＰＷＭ制御のデューティ比を変化させることで、電池の電圧に関わらず、放電時間を同じにすることが可能である。
【0103】
図８は、他の実施例に係る制御部２３のエネルギー制御動作を説明する図である。予熱段階で、６００Ｊが必要であるものとする。放電時間は２０秒である。
【0104】
必要エネルギーをＥ、正極線ＰＬ１の電圧をＶ、ヒータ１１の抵抗をＲ、放電時間をＴｄ、ＰＷＭ制御の周期をＴ、デューティ比をＤとする。スイッチング周波数をｆｓｗとすると、周期Ｔ＝１／ｆｓｗである。周期Ｔは、スイッチング素子の特性に応じて、仕様として予め決められている。図８の１周期あたりのオン時間Ｔｘは、周期Ｔ×デューティ比Ｄである。
【0105】
制御部２３は、デューティ比Ｄを以下の式を用いて算出する。
Ｄ＝Ｅ／（（Ｖ２／Ｒ）×Ｔｄ）
また、正極線ＰＬ１の電圧をＶ、入力電圧Ｖｉｎの下限値をＶｍｉｎとする。制御部２３は、デューティ比Ｄを以下の式を用いて算出する。
Ｄ＝Ｖｍｉｎ２／Ｖ２
Ｄ＝Ｅ／（（Ｖ２／Ｒ）×Ｔｄ）
また、正極線ＰＬ１の電圧をＶ、入力電圧Ｖｉｎの下限値をＶｍｉｎとする。制御部２３は、デューティ比Ｄを以下の式を用いて算出する。
Ｄ＝Ｖｍｉｎ２／Ｖ２
【0106】
図８（ａ）は、正極線ＰＬ１の電圧が８．４Ｖである場合の動作例である。デューティ比Ｄは、６００Ｊ／（（（８．４Ｖ）２／１．２Ω）×２０秒）＝０．５１である。また、Ｖｍｉｎ＝６．０Ｖとすると、デューティ比Ｄは、（６．０Ｖ）２／（８．４Ｖ）２＝０．５１である。制御部２３は、放電時間Ｔｄ＝２０秒、デューティ比Ｄ＝０．５１（５１％）で、スイッチング素子４０のスイッチング動作を制御する。これにより、ヒータ１１を、予熱時間２０秒、６００Ｊで予熱することができる。
【0107】
図８（ｂ）は、正極線ＰＬ１の電圧が６．０Ｖである場合の動作例である。デューティ比Ｄは、６００Ｊ／（（（６．０Ｖ）２／１．２Ω）×２０秒）＝１である。また、Ｖｍｉｎ＝６．０Ｖとすると、デューティ比Ｄは、（６．０Ｖ）２／（６．０Ｖ）２＝１である。制御部２３は、放電時間Ｔｄ＝２０秒、デューティ比Ｄ＝１（１００％）で、スイッチング素子４０のスイッチング動作を制御する。これにより、ヒータ１１を、予熱時間２０秒、６００Ｊで予熱することができる。
【0108】
［２－３］ 第２実施形態の効果
以上詳述したように第２実施形態では、エアロゾル生成装置１は、直列接続された２個の二次電池セル１４－１、１４－２と、二次電池セル１４－２の正極端子に接続された正極線ＰＬ１とヒータ１１との間に接続されたスイッチング素子４０とを備える。制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧に基づいて、スイッチング素子４０をＰＷＭ制御するとともに、スイッチング素子４０のデューティ比を変化させる。
以上詳述したように第２実施形態では、エアロゾル生成装置１は、直列接続された２個の二次電池セル１４－１、１４－２と、二次電池セル１４－２の正極端子に接続された正極線ＰＬ１とヒータ１１との間に接続されたスイッチング素子４０とを備える。制御部２３は、正極線ＰＬ１の電圧に基づいて、スイッチング素子４０をＰＷＭ制御するとともに、スイッチング素子４０のデューティ比を変化させる。
【0109】
従って第２実施形態によれば、スイッチング素子４０及びヒータ１１に必要な電流を小さくすることができる。これにより、二次電池セル１４－１、１４－２の安全性を向上できる。また、スイッチング素子４０の発熱を抑制できる。
【0110】
また、スイッチング素子４０のサイズを小さくできる。これにより、エアロゾル生成装置１の小型化が可能である。
【0111】
また、第２実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いる場合に比べて、電力損失を低減できる。ＰＷＭ制御での電力損失は、スイッチング素子での損失のみとなり大きく低減される。これにより、発熱量が低減される。
【0112】
また、エアロゾル生成装置１の部品点数を削減することができる。
【0113】
また、二次電池セル１４－１、１４－２の電圧が変化した場合でも、予熱時間の間、ヒータ１１に供給するエネルギーを一定に制御できる。また、二次電池セル１４－１、１４－２の電圧が変化した場合でも、予熱時間を一定に制御できる。
【0114】
［３］ 第３実施形態
高出力（予熱時）：３０Ｗ、２０秒間、６００Ｊの場合、入力電圧Ｖｉｎ、出力電流Ｉｏｕｔ、デューティ比Ｄは、以下の通りである。ヒータ１１の抵抗Ｒ＝１．２Ωとする。
Ｖｉｎ＝８．４Ｖ、Ｉｏｕｔ＝７．０Ａ、Ｄ＝０．５１
Ｖｉｎ＝６．０Ｖ、Ｉｏｕｔ＝５．０Ａ、Ｄ＝１．０
Ｖｉｎ＝８．４～６．０Ｖ、Ｉｏｕｔ＝５．０～７．０Ａ
Ｄ＝０．５１～１．０
高出力（予熱時）：３０Ｗ、２０秒間、６００Ｊの場合、入力電圧Ｖｉｎ、出力電流Ｉｏｕｔ、デューティ比Ｄは、以下の通りである。ヒータ１１の抵抗Ｒ＝１．２Ωとする。
Ｖｉｎ＝８．４Ｖ、Ｉｏｕｔ＝７．０Ａ、Ｄ＝０．５１
Ｖｉｎ＝６．０Ｖ、Ｉｏｕｔ＝５．０Ａ、Ｄ＝１．０
Ｖｉｎ＝８．４～６．０Ｖ、Ｉｏｕｔ＝５．０～７．０Ａ
Ｄ＝０．５１～１．０
【0115】
低出力（保温時）：４Ｗの場合、ＰＷＭデューティ比は高出力時の４Ｗ／３０Ｗとなる。
Ｄ＝０．５１×４／３０＝０．０６８
Ｄ＝１．０×４／３０＝０．１３
低出力のデューティ比は非常に小さい値なので、間接部材の熱容量により保温がうまく出来ないことも考えられる。
Ｄ＝０．５１×４／３０＝０．０６８
Ｄ＝１．０×４／３０＝０．１３
低出力のデューティ比は非常に小さい値なので、間接部材の熱容量により保温がうまく出来ないことも考えられる。
【0116】
第３実施形態は、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、ＰＷＭ制御用のスイッチング素子４０とを組み合わせた実施例である。予熱時はスイッチング素子４０によるエネルギー制御、保温時は降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７によるパワー制御を行うようにしている。
【0117】
図９は、本発明の第３実施形態に係るエアロゾル生成装置１のブロック図である。第３実施形態に係るエアロゾル生成装置１は、第１実施形態の降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７と、第２実施形態のスイッチング素子４０とを備える。降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の構成は、第１実施形態と同じであり、スイッチング素子４０の構成は、第２実施形態と同じである。
【0118】
図１０は、エアロゾル生成装置１の加熱プロファイルを説明する図である。予熱時間を２０秒、保温時間を６分とする。予熱の電力を３０Ｗ、保温の電力を４Ｗとする。
【0119】
予熱段階では、制御部２３は、スイッチング素子４０をＰＷＭ制御する。制御部２３は、放電エネルギーと放電時間とを制御する。予熱段階では、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を駆動しない。予熱段階では、電力損失を低減できる。
【0120】
保温段階では、制御部２３は、スイッチング素子４０の制御から降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７の制御に切り替え、降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７を駆動する。保温段階では、ヒータ１１の温度を所望の温度に保持することができる。
【0121】
なお、上記各実施形態では、直列接続された２個の二次電池セルを用いている。しかし、これに限定されるものではなく、３個以上の二次電池セルを直列接続するようにしてもよい。
【0122】
上記各実施形態では、間接加熱式のエアロゾル生成装置１について説明している。しかし、本実施形態は、直接加熱式にも適用可能である。
【0123】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【0124】
１…エアロゾル生成装置、２…エアロゾル生成基材、１０…間接部材、１１…ヒータ、１２…電源端子、１３…充電回路、１４－１…二次電池セル、１４－２…二次電池セル、１５…保護回路、１６…入力コンデンサ、１７…降圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８…スイッチング素子、１９…スイッチング素子、２０…コイル、２１…出力コンデンサ、２２…入力スイッチ、２３…制御部、２４…記憶部、２５…表示部、３０…昇圧型ＤＣ／ＤＣコンバータ、３１…入力コンデンサ、４０…スイッチング素子。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
