特許 7193211 エアロゾル生成デバイスのための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-12

(45)【発行日】2022-12-20

(54)【発明の名称】エアロゾル生成デバイスのための装置

(51)【国際特許分類】

   A24F 40/465 20200101AFI20221213BHJP

   H05B 6/06 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

A24F40/465

H05B6/06 361

【請求項の数】 30

(21)【出願番号】P 2021510311

(86)(22)【出願日】2019-08-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-16

(86)【国際出願番号】 EP2019073259

(87)【国際公開番号】W WO2020043900

(87)【国際公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-04-23

(31)【優先権主張番号】1814199.4

(32)【優先日】2018-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】519138265

【氏名又は名称】ニコベンチャーズ トレーディング リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】コーラス， アントン

(72)【発明者】

【氏名】モロニー， パトリック

【審査官】土屋 正志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０７３３７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－１２１１５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ２４Ｆ ４０／４６５

Ｈ０５Ｂ ６／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エアロゾル生成デバイスのための装置であって、
サセプタ構成体を誘導加熱してエアロゾル生成材料を加熱し、以てエアロゾルを生成するための誘導性素子を備えるＬＣ共鳴回路と、
変動電流がＤＣ電圧源から生成されて前記誘導性素子に流れることを可能にして、前記サセプタ構成体の誘導加熱を引き起こすスイッチング構成体と、
使用中、前記ＬＣ共鳴回路が動作している周波数及び前記ＤＣ電圧源からのＤＣ電流に基づいて前記サセプタ構成体の温度を決定するための温度決定装置と、
を具備する、装置。

【請求項2】

前記温度決定装置が、使用中、前記ＬＣ共鳴回路が動作している前記周波数及び前記ＤＣ電圧源からの前記ＤＣ電流に加えて、前記ＤＣ電圧源のＤＣ電圧に基づいて、前記サセプタ構成体の温度を決定するためのものである、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記ＬＣ共鳴回路が、前記誘導性素子と並列で配置される容量素子を備える並列ＬＣ共鳴回路である、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記温度決定装置が、前記ＬＣ共鳴回路が動作している前記周波数、前記ＤＣ電圧源からの前記ＤＣ電流、及び前記ＤＣ電圧源の前記ＤＣ電圧から、前記誘導性素子及び前記サセプタ構成体の実効集合抵抗を決定し、決定された前記実効集合抵抗に基づいて前記サセプタ構成体の温度を決定する、請求項２又は３に記載の装置。

【請求項5】

前記温度決定装置が、前記誘導性素子及び前記サセプタ構成体の前記実効集合抵抗、並びに前記サセプタ構成体の温度の値の校正から、前記サセプタ構成体の温度を決定する、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記校正が、多項式に基づく、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記温度決定装置が、式

【数1】

を使用して前記実効集合抵抗ｒを決定し、式中、Ｖ_ｓが前記ＤＣ電圧であり、Ｉ_ｓが前記ＤＣ電流であり、Ｃが前記ＬＣ共鳴回路の容量であり、ｆ_０が、前記ＬＣ共鳴回路が動作している前記周波数である、請求項４～６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記ＬＣ共鳴回路が動作している前記周波数が、前記ＬＣ共鳴回路の共鳴周波数である、請求項１～７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項9】

前記スイッチング構成体が、第１の状態と第２の状態との間で切り替わるように構成され、前記ＬＣ共鳴回路が動作している前記周波数が、前記スイッチング構成体が前記第１の状態と前記第２の状態との間で切り替わる周波数の決定から決定される、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項10】

前記スイッチング構成体が、１つ又は複数のトランジスタを備え、前記ＬＣ共鳴回路が動作している前記周波数が、前記トランジスタのうちの１つがオン状態とオフ状態との間で切り替わる期間を測定することによって決定される、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記ＬＣ共鳴回路が動作している前記周波数を示す電圧値を出力するように構成される周波数‐電圧変換器をさらに備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

前記ＤＣ電圧及び／又は前記ＤＣ電流が、推定値である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置。

【請求項13】

前記ＤＣ電圧及び／又はＤＣ電流について獲得される値が、前記装置によって測定される値である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項14】

前記実効集合抵抗と前記サセプタ構成体の前記温度との間の値の前記校正が、前記実効集合抵抗と前記サセプタ構成体の前記温度との間の複数の校正のうちの１つであり、前記温度決定装置が、前記実効集合抵抗の値から前記サセプタの前記温度を決定することにおいて使用するために、前記複数の校正のうちの１つを選択するように構成される、請求項４に従属する場合の請求項５～１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項15】

前記誘導性素子による加熱前に前記サセプタ構成体と関連付けられた温度を検出するように構成される温度センサをさらに備え、前記温度決定装置が、前記温度センサによって検出される前記温度を使用して前記校正を選択する、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記温度センサによって測定される前記温度が、前記エアロゾル生成デバイスの周囲の温度である、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記エアロゾル生成デバイスが、前記サセプタ構成体を受容するためのチャンバを具備し、前記温度センサによって測定される前記温度が、前記チャンバの温度である、請求項１５に記載の装置。

【請求項18】

前記温度決定装置が、前記温度センサによって検出される前記温度に対応する前記実効集合抵抗の値を決定し、前記温度センサによって検出される前記温度に対応する前記実効集合抵抗の値を使用して、前記温度センサによって検出される前記温度と前記複数の校正の各々によって得られる前記温度との間の比較に基づいて前記複数の校正から前記校正を選択するように構成される、請求項１５～１７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項19】

各校正が、校正曲線、又は多項式、又はルックアップテーブル内の校正値のセットである、請求項１４～１８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項20】

前記温度決定装置が、前記エアロゾル生成デバイスの電源が入る度に、又は前記エアロゾル生成デバイスがエアロゾル生成モードに入る度に、校正の前記選択を実施するように構成される、請求項１４～１９のいずれか一項に記載の装置。

【請求項21】

前記スイッチング構成体が、前記ＬＣ共鳴回路の共鳴周波数で動作する前記ＬＣ共鳴回路内の電圧振動に応答して前記第１の状態と前記第２の状態とを交互に繰り返すように構成され、これにより、変動電流が、前記ＬＣ共鳴回路の前記共鳴周波数に維持される、請求項９に記載の装置。

【請求項22】

前記スイッチング構成体が、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを備え、前記スイッチング構成体が前記第１の状態にあるとき、前記第１のトランジスタはオフであり、前記第２のトランジスタはオンであり、前記スイッチング構成体が前記第２の状態にあるとき、前記第１のトランジスタはオンであり、前記第２のトランジスタはオフである、請求項１０に従属する場合の請求項２１に記載の装置。

【請求項23】

前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタが各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第１の端子、第２の端子、並びに第３の端子を備え、前記スイッチング構成体は、前記第２のトランジスタの前記第２の端子における電圧が前記第１のトランジスタのスイッチング閾値電圧以下であるときに、前記第１のトランジスタがオンからオフに切り替わるように適合されるように構成される、請求項２２に記載の装置。

【請求項24】

前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタが各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第１の端子、第２の端子、並びに第３の端子を備え、前記スイッチング構成体は、前記第１のトランジスタの前記第２の端子における電圧が前記第２のトランジスタのスイッチング閾値電圧以下であるときに、前記第２のトランジスタがオンからオフに切り替わるように適合されるように構成される、請求項２２又は２３に記載の装置。

【請求項25】

前記ＬＣ共鳴回路が、第１のダイオード及び第２のダイオードをさらに備え、前記第１のトランジスタの前記第１の端子が、前記第１のダイオードを介して前記第２のトランジスタの前記第２の端子に接続され、前記第２のトランジスタの前記第１の端子が、前記第２のダイオードを介して前記第１のトランジスタの前記第２の端子に接続され、これにより、前記第２のトランジスタがオンであるときに、前記第１のトランジスタの前記第１の端子が低電圧でクランプされ、前記第１のトランジスタがオンであるときに、前記第２のトランジスタの前記第１の端子が低電圧でクランプされる、請求項２３又は２４に記載の装置。

【請求項26】

前記スイッチング構成体は、前記第２のトランジスタの前記第２の端子における電圧が、前記第１のトランジスタのスイッチング閾値電圧に前記第１のダイオードのバイアス電圧を足したもの以下であるときに、前記第１のトランジスタがオンからオフに切り替わるように適合されるように構成される、請求項２５に記載の装置。

【請求項27】

前記スイッチング構成体は、前記第１のトランジスタの前記第２の端子における電圧が、前記第２のトランジスタのスイッチング閾値電圧に前記第２のダイオードのバイアス電圧を足したもの以下であるときに、前記第２のトランジスタがオンからオフに切り替わるように適合されるように構成される、請求項２５又は２６に記載の装置。

【請求項28】

前記ＤＣ電圧源の第１の端子が、前記ＬＣ共鳴回路内の第１及び第２の点に接続され、前記第１の点及び前記第２の点が、前記誘導性素子のいずれかの側に電気的に位置する、請求項１～２７のいずれか一項に記載の装置。

【請求項29】

前記ＤＣ電圧源と前記誘導性素子との間に位置付けられる少なくとも１つのチョークインダクタを備える、請求項１～２８のいずれか一項に記載の装置。

【請求項30】

請求項１～２９のいずれか一項に記載の装置を備えるエアロゾル生成デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアロゾル生成デバイスのための装置、特に、サセプタ構成体の温度を決定するための温度決定装置を備える装置に関する。

【背景技術】

【0002】

シガレット、シガー、及び同様のものなどの喫煙品は、使用中にタバコを燃焼させてタバコ煙を作り出す。燃焼なしに化合物を放出する製品を作り出すことによって、これらの物品の代替物を提供するための試みがなされてきた。そのような製品の例は、材料を燃焼させるのではなく、加熱することによって化合物を放出する、いわゆる「非燃焼加熱式」製品、又はタバコ加熱デバイス若しくは製品である。材料は、例えば、タバコ、又は他の非タバコ製品であり得、これはニコチンを含有する場合としない場合とがある。

【発明の概要】

【0003】

本発明の第１の態様によると、エアロゾル生成デバイスのための装置であって、サセプタ構成体を誘導加熱してエアロゾル生成材料を加熱し、以てエアロゾルを生成するための誘導性素子を備えるＬＣ共鳴回路と、変動電流がＤＣ電圧源から生成されて誘導性素子に流れることを可能にして、サセプタ構成体の誘導加熱を引き起こすスイッチング構成体と、使用中、ＬＣ共鳴回路が動作している周波数に基づいてサセプタ構成体の温度を決定するための温度決定装置とを具備する、装置が提供される。

【0004】

温度決定装置は、使用中、ＬＣ共鳴回路が動作している周波数に加えて、ＤＣ電圧源からのＤＣ電流に基づいて、サセプタ構成体の温度を決定するためのものであり得る。

【0005】

温度決定装置は、使用中、ＬＣ共鳴回路が動作している周波数及びＤＣ電圧源からのＤＣ電流に加えて、ＤＣ電圧源のＤＣ電圧に基づいて、サセプタ構成体の温度を決定するためのものであり得る。

【0006】

ＬＣ回路は、誘導性素子と並列で配置される容量素子を備える並列ＬＣ回路であり得る。

【0007】

温度決定装置は、ＬＣ共鳴回路が動作している周波数、ＤＣ電圧源からのＤＣ電流、及びＤＣ電圧源のＤＣ電圧から、誘導性素子及びサセプタ構成体の実効集合抵抗を決定し得、決定された実効集合抵抗に基づいてサセプタ構成体の温度を決定する。

【0008】

温度決定装置は、誘導性素子及びサセプタ構成体の実効集合抵抗、並びにサセプタ構成体の温度の値の校正から、サセプタ構成体の温度を決定し得る。

【0009】

校正は、多項式、好ましくは、三次多項式に基づき得る。

【0010】

温度決定装置は、式

【数1】

を使用して実効集合抵抗ｒを決定し得、式中、Ｖ_ｓはＤＣ電圧であり、Ｉ_ｓはＤＣ電流であり、ＣはＬＣ共鳴回路の容量であり、ｆ_０は、ＬＣ共鳴回路が動作している周波数である。

【0011】

ＬＣ共鳴回路が動作している周波数は、ＬＣ共鳴回路の共鳴周波数であり得る。

【0012】

スイッチング構成体は、第１の状態と第２の状態との間で切り替わるように構成され得、ＬＣ回路が動作している周波数は、スイッチング構成体が第１の状態と第２の状態との間で切り替わる周波数の決定から決定され得る。

【0013】

スイッチング構成体は、１つ又は複数のトランジスタを備え得、ＬＣ回路が動作している周波数は、トランジスタのうちの１つがオン状態とオフ状態との間で切り替わる期間を測定することによって決定され得る。

【0014】

本装置は、ＬＣ回路が動作している周波数を示す電圧値を出力するように構成される周波数‐電圧変換器をさらに備え得る。

【0015】

ＤＣ電圧及び／又はＤＣ電流は、推定値であり得る。

【0016】

ＤＣ電圧及び／又はＤＣ電流について獲得される値は、本装置によって測定される値であり得る。

【0017】

実効集合抵抗とサセプタ構成体の温度との間の値の校正は、実効集合抵抗とサセプタ構成体の温度との間の複数の校正のうちの１つであり得、温度決定装置は、実効集合抵抗の値からサセプタの温度を決定することにおいて使用するために、複数の校正のうちの１つを選択するように構成され得る。

【0018】

本装置は、誘導性素子による加熱前にサセプタ構成体と関連付けられた温度を検出するように構成される温度センサをさらに備え得、温度決定装置は、温度センサによって検出される温度を使用して校正を選択し得る。

【0019】

温度センサによって測定される温度は、エアロゾル生成デバイスの周囲の温度であり得る。

【0020】

エアロゾル提供デバイスは、サセプタ構成体を受容するためのチャンバ、例えば、サセプタ構成体を備える消耗品を受容するためのチャンバを具備し得、温度センサによって測定される温度は、チャンバの温度であり得る。

【0021】

温度決定装置は、温度センサによって検出される温度に対応する実効集合抵抗の値を決定し、温度センサによって検出される温度に対応する実効集合抵抗の値を使用して、温度センサによって検出される温度と複数の校正の各々によって得られる温度との間の比較に基づいて複数の校正から校正を選択するように構成され得る。

【0022】

各校正は、校正曲線、又は多項式、又はルックアップテーブル内の校正値のセットであり得る。

【0023】

温度決定装置は、エアロゾル生成デバイスの電源が入る度に、又はエアロゾル生成デバイスがエアロゾル生成モードに入る度に、校正の選択を実施するように構成され得る。

【0024】

スイッチング構成体は、共鳴回路の共鳴周波数で動作する共鳴回路内の電圧振動に応答して第１の状態と第２の状態とを交互に繰り返すように構成され得、変動電流は、これにより、共鳴回路の共鳴周波数に維持され得る。

【0025】

スイッチング構成体は、第１のトランジスタ及び第２のトランジスタを備え得、スイッチング構成体が第１の状態にあるとき、第１のトランジスタはオフであり、第２のトランジスタはオンであり、スイッチング構成体が第２の状態にあるとき、第１のトランジスタはオンであり、第２のトランジスタはオフである。

【0026】

第１のトランジスタ及び第２のトランジスタは各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第１の端子、第２の端子、並びに第３の端子を備え得、スイッチング構成体は、第２のトランジスタの第２の端子における電圧が第１のトランジスタのスイッチング閾値電圧以下であるときに、第１のトランジスタがオンからオフに切り替わるように適合されるように構成される。

【0027】

第１のトランジスタ及び第２のトランジスタは各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第１の端子、第２の端子、並びに第３の端子を備え得、スイッチング構成体は、第１のトランジスタの第２の端子における電圧が第２のトランジスタのスイッチング閾値電圧以下であるときに、第２のトランジスタがオンからオフに切り替わるように適合されるように構成される。

【0028】

共鳴回路は、第１のダイオード及び第２のダイオードをさらに備え得、第１のトランジスタの第１の端子は、第１のダイオードを介して第２のトランジスタの第２の端子に接続され得、第２のトランジスタの第１の端子は、第２のダイオードを介して第１のトランジスタの第２の端子に接続され得、これにより、第２のトランジスタがオンであるときに、第１のトランジスタの第１の端子が低電圧でクランプされ、第１のトランジスタがオンであるとき、第２のトランジスタの第１の端子が低電圧でクランプされる。

【0029】

スイッチング構成体は、第２のトランジスタの第２の端子における電圧が、第１のトランジスタのスイッチング閾値電圧に第１のダイオードのバイアス電圧を足したもの以下であるときに、第１のトランジスタがオンからオフに切り替わるように適合されるように構成され得る。

【0030】

スイッチング構成体は、第１のトランジスタの第２の端子における電圧が、第２のトランジスタのスイッチング閾値電圧に第２のダイオードのバイアス電圧を足したもの以下であるときに、第２のトランジスタがオンからオフに切り替わるように適合されるように構成され得る。

【0031】

ＤＣ電圧源の第１の端子は、共鳴回路内の第１及び第２の点に接続され得、第１の点及び第２の点が、誘導性素子のいずれかの側に電気的に位置する。

【0032】

本装置は、ＤＣ電圧源と誘導性素子との間に位置付けられる少なくとも１つのチョークインダクタを備え得る。

【0033】

本発明の第２の態様によると、第１の態様に従う装置を備えるエアロゾル生成デバイスが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】例に従うエアロゾル生成デバイスを概略的に例証する図である。

【図2】例に従う共鳴回路を概略的に例証する図である。

【図3】例に従う、時間に対する、電圧、電流、実効集合抵抗、及びサセプタ構成体温度のプロットを示す図である。

【図4】例に従う、パラメータｒに対するサセプタ構成体温度のプロットを示す図である。

【図5】例に従う、パラメータｒに対するサセプタ構成体温度の複数のプロットの概略表現を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

誘導加熱は、電磁誘導によって導電性物体（又はサセプタ）を加熱するプロセスである。誘導加熱器は、誘導性素子、例えば、誘導コイル、及び交流電流などの変動電流を誘導性素子に流すためのデバイスを備え得る。誘導性素子内の変動電流は、変動磁場をもたらす。変動磁場は、誘導性素子に対して好適に位置付けられているサセプタに侵入し、サセプタの内側に渦電流を生成する。サセプタは、渦電流に対する電気抵抗を有し、故に、この抵抗に対する渦電流の流れが、サセプタがジュール加熱によって加熱されることを引き起こす。サセプタが、鉄、ニッケル、又はコバルトなどの強磁性材料を含む場合、熱はまた、サセプタ内の磁気ヒステリシス損失によって、即ち、磁性材料内の磁気双極子の、変動磁場とのそれらの整列の結果としての変動配向によって、生成され得る。

【0036】

誘導加熱においては、例えば、伝導による加熱と比較して、熱はサセプタの内側に生成されるため、迅速な加熱を可能にする。さらには、誘導加熱器とサセプタとのいかなる物理的接触も必要としないため、構造及び応用におけるより一層の自由度を可能にする。

【0037】

誘導加熱器は、誘導素子、例えば、サセプタを誘導加熱するように配置され得る電磁石、によって提供されるインダクタンスＬ、及びコンデンサによって提供される静電容量Ｃを有するＬＣ回路を備え得る。回路は、いくつかの場合においては、抵抗器によって提供される抵抗Ｒを含む、ＲＬＣ回路として表され得る。いくつかの場合において、抵抗は、インダクタ及びコンデンサを接続する回路の部分のオーム抵抗によって提供され、故に、回路は、そのようなものとして必ずしも抵抗器を含む必要はない。そのような回路は、例えば、ＬＣ回路と称され得る。そのような回路は、回路素子のインピーダンス又はアドミタンスの虚数部が互いに相殺するときに特定の共鳴周波数で発生する電気共鳴を呈し得る。

【0038】

電気共鳴を呈する回路の一例は、インダクタ、コンデンサ、及び任意選択的に抵抗器を備えるＬＣ回路である。ＬＣ回路の一例は、インダクタ及びコンデンサが直列接続される直列回路である。ＬＣ回路の別の例は、インダクタ及びコンデンサが並列接続される並列ＬＣ回路である。共鳴は、インダクタの崩壊磁場が、コンデンサを充電するその巻線内に電流を生成する一方で、放電コンデンサが、インダクタ内の磁場を構築する電流を提供することが理由で、ＬＣ回路内に発生する。本開示は、並列ＬＣ回路に焦点を合わせる。並列ＬＣ回路が、共鳴周波数で駆動されるとき、回路の動的インピーダンスは、最大であり（インダクタのリアクタンスがコンデンサのリアクタンスに等しいため）、回路電流は、最小である。しかしながら、並列ＬＣ回路の場合、並列インダクタ及びコンデンサループは、電流乗算器として機能する（ループ内の電流を効果的に乗算し、こうして電流がインダクタに流れる）。したがって、共鳴周波数で、又はその近くで、ＲＬＣ又はＬＣ回路を駆動することは、サセプタに侵入する磁場の最大値を提供することによって、効果的及び／又は効率的な誘導加熱を提供し得る。

【0039】

トランジスタは、電気信号を切り替えるための半導体デバイスである。トランジスタは、典型的には、電子回路への接続のための少なくとも３つの端子を備える。いくつかの先行技術例では、交流は、既定の周波数、例えば、回路の共鳴周波数で、トランジスタが切り替わるようにする駆動信号を供給することによって、トランジスタを使用して回路に供給され得る。

【0040】

電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）は、電場印加の効果がトランジスタの実効コンダクタンスを変化させるために使用され得るトランジスタである。電界効果トランジスタは、本体Ｂ、ソース端子Ｓ、ドレイン端子Ｄ、及びゲート端子Ｇを備え得る。電界効果トランジスタは、半導体を備えるアクティブチャネルを具備し、このアクティブチャネルを通じて、電荷キャリア、電子、又は正孔が、ソースＳとドレインＤとの間を流れ得る。チャネルの導電率、即ち、ドレインＤ端子とソースＳ端子との間の導電率は、例えばゲート端子Ｇに印加される電位によって生成される、ゲートＧ端子とソースＳ端子との間の電位差の関数である。強化モードＦＥＴにおいて、ＦＥＴは、実質的にゼロのゲートＧ－ソースＳ電圧が存在するとき、オフであり得（即ち、そこに電流が流れることを実質的に防ぐ）、実質的に非ゼロのゲートＧ－ソースＳ電圧が存在するとき、オンにされ得る（即ち、そこに電流が流れることを実質的に可能にする）。

【0041】

ｎチャネル（又はｎ型）電界効果トランジスタ（ｎ－ＦＥＴ）は、チャネルがｎ型半導体を備える電界効果トランジスタであり、この場合、電子が多数キャリアであり、正孔が少数キャリアである。例えば、ｎ型半導体は、ドナー不純物（例えば、リンなど）をドープした真性半導体（例えば、シリコンなど）を含み得る。ｎチャネルＦＥＴにおいて、ドレイン端子Ｄは、ソース端子Ｓよりも高い電位に置かれる（即ち、正のドレイン－ソース電圧、又は言い換えると、負のソース－ドレイン電圧が存在する）。ｎチャネルＦＥＴを「オン」にするため（即ち、そこに電流が流れることを可能にするため）、ソース端子Ｓにおける電位よりも高いスイッチング電位が、ゲート端子Ｇに印加される。

【0042】

ｐチャネル（又はｐ型）電界効果トランジスタ（ｐ－ＦＥＴ）は、チャネルがｐ型半導体を備える電界効果トランジスタであり、この場合、正孔が多数キャリアであり、電子が少数キャリアである。例えば、ｐ型半導体は、アクセプタ不純物（例えば、ボロンなど）をドープした真性半導体（例えば、シリコンなど）を含み得る。ｐチャネルＦＥＴにおいて、ソース端子Ｓは、ドレイン端子Ｄよりも高い電位に置かれる（即ち、負のドレイン－ソース電圧、又は言い換えると、正のソース－ドレイン電圧が存在する）。ｐチャネルＦＥＴを「オン」にするため（即ち、そこに電流が流れることを可能にするため）、ソース端子Ｓにおける電位よりも低い（及び、例えば、ドレイン端子Ｄにおける電位よりも高い場合がある）スイッチング電位が、ゲート端子Ｇに印加される。

【0043】

金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）は、ゲート端子Ｇが絶縁層によって半導体チャネルから電気絶縁される電界効果トランジスタである。いくつかの例では、ゲート端子Ｇは、金属であり得、絶縁層は、酸化物（例えば、二酸化ケイ素など）であり得、故に、「金属－酸化物－半導体」である。しかしながら、他の例では、ゲートは、ポリシリコンなどの金属以外の材料から作製され得、及び／又は、絶縁層は、他の誘電材料などの酸化物以外の材料から作製され得る。それにもかかわらず、そのようなデバイスは、典型的には、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と称され、本明細書で使用される場合、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ又はＭＯＳＦＥＴという用語は、そのようなデバイスを含むものと解釈されるべきであるということを理解されたい。

【0044】

ＭＯＳＦＥＴは、半導体がｎ型であるｎチャネル（又はｎ型）ＭＯＳＦＥＴであり得る。ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ｎ－ＭＯＳＦＥＴ）は、ｎチャネルＦＥＴについて上に説明されるのと同じ手法で動作され得る。別の例として、ＭＯＳＦＥＴは、半導体がｐ型であるｐチャネル（又はｐ型）ＭＯＳＦＥＴであり得る。ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（ｐ－ＭＯＳＦＥＴ）は、ｐチャネルＦＥＴについて上に説明されるのと同じ手法で動作され得る。ｎ－ＭＯＳＦＥＴは、典型的には、ｐ－ＭＯＳＦＥＴのものよりも低いソース－ドレイン抵抗を有する。故に、「オン」状態において（即ち、電流がそこに流れている）、ｎ－ＭＯＳＦＥＴは、ｐ－ＭＯＳＦＥＴと比較して少ない熱を生成し、故に、ｐ－ＭＯＳＦＥＴよりも動作におけるエネルギーの無駄が小さいことがある。さらに、ｎ－ＭＯＳＦＥＴは、典型的には、ｐ－ＭＯＳＦＥＴと比較して、より短いスイッチング時間（即ち、ゲート端子Ｇに提供されるスイッチング電位を変更することから、電流がそこに流れるか否かをＭＯＳＦＥＴが変更するまでの特徴的な反応時間）を有する。これにより、より高いスイッチング速度及び改善されたスイッチング制御を可能にし得る。

【0045】

図１は、例に従うエアロゾル生成デバイス１００を概略的に例証する。エアロゾル生成デバイス１００は、ＤＣ電源１０４、この例では、バッテリー１０４と、誘導性素子１５８を備える回路１５０と、サセプタ構成体１１０と、エアロゾル生成材料１１６とを具備する。

【0046】

図１の例では、サセプタ構成体１１０は、エアロゾル生成材料１１６と一緒に消耗品１２０内に位置する。ＤＣ電源１０４は、回路１５０に電気接続され、ＤＣ電力を回路１５０に提供するように配置される。デバイス１００はまた、制御回路１０６を備える。この例では、回路１５０は、制御回路１０６を介してバッテリー１０４に接続される。

【0047】

制御回路１０６は、例えばユーザ入力に応答して、デバイス１００をオン及びオフで切り替えるための手段を備え得る。制御回路１０６は、例えば、本来周知のように、パフ検出器（図示せず）を備え得、及び／又は、少なくとも１つのボタン又はタッチ制御（図示せず）を介したユーザ入力をとり得る。制御回路１０６は、デバイス１００の構成要素、又はデバイスに挿入される消耗品１２０の構成要素の温度をモニタするための手段を備え得る。誘導性素子１５８に加えて、回路１５０は、以下に説明される他の構成要素を備える。

【0048】

誘導性素子１５８は、例えば、コイルであり得、これは、例えば、平面であり得る。誘導性素子１５８は、例えば、銅（比較的低い抵抗率を有する）から形成され得る。回路１５０は、誘導性素子１５８を通じて、ＤＣ電源１０４からの入力ＤＣ電流を、変動する、例えば交流の、電流へ変換するように配置される。回路１５０は、誘導性素子１５８を通じて変動電流を駆動するように配置される。

【0049】

サセプタ構成体１１０は、誘導性素子１５８からサセプタ構成体１１０への誘導エネルギー移動のために、誘導性素子１５８に対して配置される。サセプタ構成体１１０は、誘導加熱され得る任意の好適な材料、例えば、金属又は金属合金、例えば、鋼から形成され得る。いくつかの実装形態において、サセプタ構成体１１０は、鉄、ニッケル、及びコバルトなど、例となる金属のうちの１つ又はその組合せを含み得る強磁性材料を含み得るか、又はこれから全体的に形成され得る。いくつかの実装形態において、サセプタ構成体１１０は、非強磁性材料、例えば、アルミニウムを含み得るか、又はこれから全体的に形成され得る。変動電流が通っている誘導性素子１５８は、上に説明されるように、サセプタ構成体１１０がジュール加熱によって、及び／又は磁気ヒステリシス加熱によって加熱されることを引き起こす。サセプタ構成体１１０は、例えば、伝導、対流、及び／又は輻射加熱によって、エアロゾル生成材料１１６を加熱して、使用時にエアロゾルを生成するように配置される。いくつかの例では、サセプタ構成体１１０及びエアロゾル生成材料１１６は、エアロゾル生成デバイス１００に挿入され得、及び／又はそこから取り外され得る一体型ユニットを形成し、また使い捨てであり得る。いくつかの例では、誘導性素子１５８は、例えば交換のために、デバイス１００から取り外し可能であり得る。エアロゾル生成デバイス１００は、携帯用であり得る。エアロゾル生成デバイス１００は、エアロゾル生成材料１１６を加熱して、ユーザによる吸入のためにエアロゾルを生成するように配置され得る。

【0050】

本明細書で使用される場合、用語「エアロゾル生成材料」は、加熱時に、揮発した成分を、典型的には蒸気又はエアロゾルの形態で提供する材料を含むことが留意される。エアロゾル生成材料は、非タバコ含有材料、又はタバコ含有材料であり得る。例えば、エアロゾル生成材料は、タバコであり得るか、又はそれを含み得る。エアロゾル生成材料は、例えば、タバコそのもの、タバコ派生物、拡張タバコ、再生タバコ、タバコ抽出物、均質化タバコ、又はタバコ代替品のうちの１つ又は複数を含み得る。エアロゾル生成材料は、挽きタバコ、刻みラグタバコ、押出タバコ、再生タバコ、再生材料、液体、ゲル、ゲル化シート、粉末、又は塊等の形態にあり得る。エアロゾル生成材料はまた、他の非タバコ製品を含み得、製品に応じて、ニコチンを含有する場合とそうでない場合とがある。エアロゾル生成材料は、グリセロール又はプロピレングリコールなど、１つ又は複数の保湿剤を含み得る。

【0051】

図１に戻ると、エアロゾル生成デバイス１００は、ＤＣ電源１０４、制御回路１０６、及び誘導性素子１５８を備える回路１５０を収容する外側本体１１２を具備する。この例ではサセプタ構成体１１０及びエアロゾル生成材料１１６を備える消耗品１２０もまた、使用のためにデバイス１００を構成するために本体１１２へ挿入される。外側本体１１２は、使用時に生成されたエアロゾルがデバイス１００から出ることを可能にするためにマウスピース１１４を備える。

【0052】

使用時、ユーザは、例えば、ボタン（図示せず）又はパフ検出器（図示せず）を介して回路１０６を活性化して、変動する、例えば交流の、電流を誘導性素子１０８に通し、以て、サセプタ構成体１１０を誘導加熱することができ、今度はこのサセプタ構成体１１０が、エアロゾル生成材料１１６を加熱し、以てエアロゾル生成材料１１６にエアロゾルを生成させる。エアロゾルは、吸入口（図示せず）からデバイス１００内へ引き込まれる空気内へ生成され、以てマウスピース１０４へ運ばれ、ここでエアロゾルは、ユーザによる吸入のためにデバイス１００から出る。

【0053】

誘導性素子１５８を備える回路１５０、並びにサセプタ構成体１１０及び／又はデバイス１００全体は、エアロゾル生成材料を燃焼することなくエアロゾル生成材料１１６の少なくとも１つの成分を揮発させるためにある温度範囲までエアロゾル生成材料１１６を加熱するように配置され得る。例えば、温度範囲は、約５０℃～約３００℃の間、約１００℃～約３００℃の間、約１５０℃～約３００℃の間、約１００℃～約２００℃の間、約２００℃～約３００℃の間、又は約１５０℃～約２５０℃の間など、約５０℃～約３５０℃であり得る。いくつかの例では、温度範囲は、約１７０℃～約２５０℃の間であり得る。いくつかの例では、温度範囲は、この範囲以外のものであってもよく、温度範囲の上限は、３００℃より大きい場合がある。

【0054】

例えば加熱の速度が大きい、例えばサセプタ構成体１１０の加熱中、サセプタ構成体１１０の温度とエアロゾル生成材料１１６の温度とには差がある場合があるということを理解されたい。したがって、いくつかの例では、サセプタ構成体１１０が加熱されて達する温度は、例えば、エアロゾル生成材料１１６が加熱されて達することが望まれる温度よりも高い場合がある。

【0055】

これより図２を参照すると、サセプタ構成体１１０の誘導加熱のための、共鳴回路である、例となる回路１５０が例証される。共鳴回路１５０は、並列接続されている誘導性素子１５８及びコンデンサ１５６を備える。

【0056】

共鳴回路１５０は、この例では第１のトランジスタＭ１及び第２のトランジスタＭ２を備えるスイッチング構成体Ｍ１、Ｍ２を具備する。第１のトランジスタＭ１及び第２のトランジスタＭ２は各々、第１の端子Ｇ、第２の端子Ｄ、及び第３の端子Ｓを備える。第１のトランジスタＭ１及び第２のトランジスタＭ２の第２の端子Ｄは、以下により詳細に説明されるように、並列の誘導性素子１５８及びコンデンサ１５６の組合せのいずれかの側に接続される。第１のトランジスタＭ１及び第２のトランジスタＭ２の第３の端子Ｓは各々、アース１５１に接続される。図２に例証される例では、第１のトランジスタＭ１及び第２のトランジスタＭ２は共にＭＯＳＦＥＴであり、第１の端子Ｇはゲート端子であり、第２の端子Ｄはドレイン端子であり、第３の端子Ｓはソース端子である。

【0057】

代替の例では、他のタイプのトランジスタが、上に説明されるＭＯＳＦＥＴの代わりに使用され得るということを理解されたい。

【0058】

共鳴回路１５０は、インダクタンスＬ及び静電容量Ｃを有する。共鳴回路１５０のインダクタンスＬは、誘導性素子１５８によって提供され、誘導性素子１５８による誘導加熱のために配置されるサセプタ構成体１１０のインダクタンスによっても影響を受け得る。サセプタ構成体１１０の誘導加熱は、誘導性素子１５８によって生成される変動磁場を介するものであり、誘導性素子１５８は、上に説明される様式で、サセプタ構成体１１０内にジュール加熱及び／又は磁気ヒステリシス損失を誘導する。共鳴回路１５０のインダクタンスＬの一部は、サセプタ構成体１１０の透磁率に起因し得る。誘導性素子１５８によって生成される変動磁場は、誘導性素子１５８を流れる、変動する、例えば交流の、電流によって生成される。

【0059】

誘導性素子１５８は、例えば、コイル状の導電素子の形態にあり得る。例えば、誘導性素子１５８は、銅コイルであり得る。誘導性素子１５８は、例えば、リッツ線などの多糸線、例えば、一緒に撚り合わせられているいくつかの個々に絶縁された線を含む線、を備え得る。多糸線のＡＣ抵抗は、周波数の関数であり、多糸線は、誘導性素子の電力吸収が駆動周波数で減少されるような手法で構成され得る。別の例として、誘導性素子１５８は、例えば、印刷回路基板上のコイル状トラックであり得る。印刷回路基板上のコイル状トラックを使用することが有用であり得るのは、それが、低費用で高い再現性で大量生産され得る、多糸線（高価であり得る）のいかなる必要性も取り除く断面を有する剛性且つ自立式のトラックを提供するためである。１つの誘導性素子１５８が示されるが、１つ又は複数のサセプタ構成体１１０の誘導加熱のために配置される２つ以上の誘導性素子１５８が存在し得ることは容易に理解されるものとする。

【0060】

共鳴回路１５０の静電容量Ｃは、コンデンサ１５６によって提供される。コンデンサ１５６は、例えば、Ｃｌａｓｓ１セラミックコンデンサ、例えば、ＣＯＧ型コンデンサであり得る。合計静電容量Ｃはまた、共鳴回路１５０の浮遊静電容量を含み得るが、しかしながら、これは、コンデンサ１５６によって提供される静電容量と比較して、取るに足りないものであるか、又は取るに足りないものにされ得る。

【0061】

共鳴回路１５０の抵抗は図２に示されないが、回路の抵抗は、共鳴回路１５０の構成要素を接続するトラック若しくは線の抵抗、インダクタ１５８の抵抗、及び／又は、インダクタ１５８とのエネルギー移動のために配置されるサセプタ構成体１１０によって提供される共鳴回路１５０を流れる電流に対する抵抗によって提供され得ることを理解されたい。いくつかの例では、１つ又は複数の専用抵抗器（図示せず）が、共鳴回路１５０に含まれ得る。

【0062】

共鳴回路１５０は、ＤＣ電源１０４（図１を参照）から、例えば、バッテリーから提供されるＤＣ供給電圧Ｖ１を供給される。ＤＣ電圧源Ｖ１の正端子は、第１の点１５９及び第２の点１６０において共鳴回路１５０に接続される。ＤＣ電圧源Ｖ１の負端子（図示せず）は、アース１５１、故に、この例では、ＭＯＳＦＥＴ Ｍｌ及びＭ２両方のソース端子Ｓに接続される。例では、ＤＣ供給電圧Ｖ１は、バッテリーから直接、又は中間素子を介して、共鳴回路に供給され得る。

【0063】

したがって、共鳴回路１５０は、電気ブリッジとして接続され、ブリッジの２つのアームの間に誘導性素子１５８及びコンデンサ１５６が並列接続されている状態にあると考えられ得る。共鳴回路１５０は、以下に説明されるスイッチング効果をもたらすように作用し、これにより、誘導性素子１５８を通じて、変動電流、例えば交流、が引き込まれることを結果としてもたらし、こうして交流磁場を作り出し、サセプタ構成体１１０を加熱する。

【0064】

第１の点１５９は、誘導性素子１５８及びコンデンサ１５６の並列の組合せの第１の側に位置する第１のノードＡに接続される。第２の点１６０は、誘導性素子１５８及びコンデンサ１５６の並列の組合せの第２の側に、第２のノードＢに接続される。第１のチョークインダクタ１６１は、第１の点１５９と第１のノードＡとの間に直列接続され、第２のチョークインダクタ１６２は、第２の点１６０と第２のノードＢとの間に直列接続される。第１及び第２のチョーク１６１及び１６２は、ＡＣ周波数を第１の点１５９及び第２の点１６０それぞれから回路に入ることからフィルタアウトするが、ＤＣ電流がインダクタ１５８内へと、そこを通って引き込まれることを可能にするように作用する。チョーク１６１及び１６２は、Ａ及びＢにおける電圧が、第１の点１５９又は第２の点１６０におけるほとんど又は全く目に見えない効果により振動することを可能にする。

【0065】

この特定の例では、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１及び第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２は、ｎチャネル強化モードＭＯＳＦＥＴである。第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のドレイン端子は、導線又は同様のものを介して第１のノードＡに接続される一方、第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のドレイン端子は、導線又は同様のものを介して第２のノードＢに接続される。各ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１、Ｍ２のソース端子は、アース１５１に接続される。

【0066】

共鳴回路１５０は、第２の電圧源Ｖ２、ゲート電圧源（又は、時に、本明細書では制御電圧と称される）を備え、その正端子が、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１及びＭ２のゲート端子Ｇに電圧を供給するために使用される第３の点１６５に接続されている。この例での第３の点１６５において供給される制御電圧Ｖ２は、制御電圧Ｖ２に影響を及ぼすことなく電圧Ｖ１の変動を可能にする第１及び第２の点１５９、１６０において供給される電圧Ｖ１とは無関係である。第１のプルアップ抵抗器１６３は、第３の点１６５と第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲート端子Ｇとの間に接続される。第２のプルアップ抵抗器１６４は、第３の点１６５と第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のゲート端子Ｇとの間に接続される。

【0067】

他の例では、異なるタイプのＦＥＴなど、異なるタイプのトランジスタが使用され得る。以下に説明されるスイッチング効果は、「オン」状態から「オフ」状態へ切り替えることができる異なるタイプのトランジスタの場合も等しく達成され得るということを理解されたい。供給電圧Ｖ１及びＶ２の値及び極性は、使用されるトランジスタのプロパティ、及び回路内の他の構成要素と併せて選択され得る。例えば、供給電圧は、ｎチャネルトランジスタが使用されるか、ｐチャネルトランジスタが使用されるかに応じて、又は、トランジスタが接続される構成、若しくは、トランジスタがオン又はオフのいずれかであることを結果としてもたらす、トランジスタの端子にわたって印加される電位差の違いに応じて選択され得る。

【0068】

共鳴回路１５０は、第１のダイオードｄ１及び第２のダイオードｄ２をさらに備え、これは、この例では、ショットキーダイオードであるが、他の例では、任意の他の好適なタイプのダイオードが使用され得る。第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のゲート端子Ｇは、第１のダイオードｄ１の順方向が第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のドレインＤの方を向いた状態で、第１のダイオードｄ１を介して第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のドレイン端子Ｄに接続される。

【0069】

第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のゲート端子Ｇは、第２のダイオードｄ２の順方向が第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のドレインＤの方を向いた状態で、第２のダイオードｄ２を介して第１の第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のドレインＤに接続される。第１及び第２のショットキーダイオードｄ１及びｄ２は、およそ０．３Ｖのダイオード閾値電圧を有し得る。他の例では、シリコンダイオードは、およそ０．７Ｖのダイオード閾値電圧を有して使用され得る。例では、使用されるダイオードのタイプは、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１及びＭ２の所望の切り替えを可能にするように、ゲート閾値電圧と併せて選択される。ダイオードのタイプ及びゲート供給電圧Ｖ２はまた、プルアップ抵抗器１６３及び１６４の値、並びに共鳴回路１５０の他の構成要素と併せて選択され得る。

【0070】

共鳴回路１５０は、第１及び第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１及びＭ２の切り替えに起因する変動電流である、誘導性素子１５８を通る電流を支持する。この例では、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１及びＭ２が強化モードＭＯＳＦＥＴであるため、ＭＯＳＦＥＴのうちの一方のゲート端子Ｇにおいて印加される電圧が、ゲート－ソース電圧がそのＭＯＳＦＥＴのための既定の閾値よりも高いようなものであるとき、ＭＯＳＦＥＴは、オン状態にされる。次いで電流が、ドレイン端子Ｄから、接地１５１に接続されるソース端子Ｓへ流れ得る。このようなオン状態にあるＭＯＳＦＥＴの直列抵抗は、回路の動作の目的にとっては取るに足りないものであり、ドレイン端子Ｄは、ＭＯＳＦＥＴがオン状態にあるとき接地電位にあると考えられ得る。ＭＯＳＦＥＴのためのゲート－ソース閾値は、共鳴回路１５０のための任意の好適な値であり得、また、電圧Ｖ２の大きさ、並びに抵抗器１６４及び１６３の抵抗は、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ１及びＭ２のゲート－ソース閾値電圧に応じて選択され、本質的にその結果として、電圧Ｖ２はゲート閾値電圧（複数可）よりも大きい、ということを理解されたい。

【0071】

誘導性素子１５８を流れる変動電流を結果としてもたらす共鳴回路１５０のスイッチング手順は、第１のノードＡにおける電圧が高く、第２のノードＢにおける電圧が低い状態から始まって、これより説明される。

【0072】

ノードＡにおける電圧が高いとき、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１のドレイン端子Ｄにおける電圧も高いが、これは、Ｍ１のドレイン端子が、導線により、この例では直接、ノードＡに接続されることが理由である。同時に、ノードＢにおける電圧は低く保たれ、第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のドレイン端子Ｄにおける電圧は、それに応じて低い（Ｍ２のドレイン端子は、導線により、この例では直接、ノードＢに接続される）。

【0073】

したがって、この時、Ｍ１のドレイン電圧の値は高く、Ｍ２のゲート電圧よりも大きい。したがって、第２のダイオードｄ２は、この時、逆バイアスされる。この時のＭ２のゲート電圧は、Ｍ２のソース端子電圧よりも大きく、電圧Ｖ２は、Ｍ２におけるゲート－ソース電圧がＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のためのオン閾値よりも大きいようなものである。したがって、Ｍ２はこの時オンである。

【0074】

同時に、Ｍ２のドレイン電圧は低く、第１のダイオードｄ１は、Ｍ１のゲート端子へのゲート電圧源Ｖ２に起因して順方向バイアスされる。したがって、Ｍ１のゲート端子は、順方向バイアスされた第１のダイオードｄ１を介して、第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２の低電圧ドレイン端子に接続され、したがって、Ｍ１のゲート電圧も低い。言い換えると、Ｍ２がオンであるため、それは、接地クランプとして機能し、このことが、第１のダイオードｄ１が順方向バイアスされること、及びＭ１のゲート電圧が低いことを結果としてもたらす。そのようなものとして、Ｍ１のゲート－ソース電圧は、オン閾値未満であり、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１はオフである。

【0075】

要するに、この時点で、回路１５０は、
ノードＡにおける電圧が高い、
ノードＢにおける電圧が低い、
第１のダイオードｄ１が順方向バイアスされる、
第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２がオンである、
第２のダイオードｄ２が逆バイアスされる、及び
第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１がオフである、
という、第１の状態にある。

【0076】

第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２がオン状態にあり、且つ第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１がオフ状態にあるという、この時から、電流は、供給源Ｖ１から第１のチョーク１６１を通り、誘導性素子１５８を通って引き込まれる。誘導チョーク１６１の存在に起因して、ノードＡにおける電圧は、自由に振動する。誘導性素子１５８がコンデンサ１５６と並列であるため、ノードＡにおける観察電圧は、半正弦波電圧プロファイルのものに倣う。ノードＡにおける観察電圧の周波数は、回路１５０の共鳴周波数ｆ_０に等しい。

【0077】

ノードＡのエネルギー減衰の結果として、ノードＡにおける電圧は、その最大値から０に向かって次第に正弦曲線状に減少する。ノードＢにおける電圧は、低く保たれ（ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２がオンであるため）、インダクタＬは、ＤＣ供給源Ｖ１から充電される。ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２は、ノードＡにおける電圧がＭ２のゲート閾値電圧にｄ２の順方向バイアス電圧を足したものに等しいか、それ未満である時点においてオフに切り替えられる。ノードＡにおける電圧が最終的にゼロに達したとき、ＭＯＳＦＥＴ Ｍ２は、完全にオフになる。

【0078】

同時に、又は直後に、ノードＢにおける電圧が高くなる。これは、誘導性素子１５８とコンデンサ１５６との間のエネルギーの共鳴移動に起因して発生する。ノードＢにおける電圧が、このようなエネルギーの共鳴移動に起因して高くなるとき、ノードＡ及びＢ並びにＭＯＳＦＥＴ Ｍ１及びＭ２に関して上に説明される状況は逆にされる。即ち、Ａにおける電圧がゼロに向かって減少すると、Ｍ１のドレイン電圧が減少される。Ｍ１のドレイン電圧は、第２のダイオードｄ２がもはや逆バイアスされず、順方向バイアスされるようになるところまで減少する。同様に、ノードＢにおける電圧は、その最大値まで上昇し、第１のダイオードｄ１は、順方向バイアスから逆バイアスへと切り替わる。これが起こると、Ｍ１のゲート電圧は、Ｍ２のドレイン電圧にもはや結合されず、したがってＭ１のゲート電圧は、ゲート供給電圧Ｖ２の印加のもとで、高くなる。したがって、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１は、そのゲート－ソース電圧が、ここではスイッチオンの閾値を上回ることから、オン状態へと切り替えられる。Ｍ２のゲート端子はこのとき、順方向バイアスされた第２のダイオードｄ２を介してＭ１の低電圧ドレイン端子に接続されているため、Ｍ２のゲート電圧は低い。したがって、Ｍ２は、オフ状態に切り替えられる。

【0079】

要するに、この時点で、回路１５０は、
ノードＡにおける電圧が低い、
ノードＢにおける電圧が高い、
第１のダイオードｄ１が逆バイアスされる、
第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２がオフである、
第２のダイオードｄ２が順方向バイアスされる、及び
第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１がオンである、
という、第２の状態にある。

【0080】

この時点で、電流は、供給電圧Ｖ１から第２のチョーク１６２を通じて誘導性素子１５８を通って引き込まれる。したがって、電流の方向は、共鳴回路１５０のスイッチング動作に起因して逆にされている。共鳴回路１５０は、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１がオフであり、第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２がオンである上記の第１の状態と、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１がオンであり、第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２がオフである上記の第２の状態とで切り替わり続ける。

【0081】

動作の安定状態において、エネルギーは、静電領域（即ち、コンデンサ１５６内）と磁気領域（即ち、インダクタ１５８）との間で移動され、また逆も然りである。

【0082】

正味のスイッチング効果は、静電領域（即ち、コンデンサ１５６内）と磁気領域（即ち、インダクタ１５８）との間でエネルギーを移動させる共鳴回路１５０内の電圧振動に応答しており、こうして、共鳴回路１５０の共鳴周波数によって変化する並列ＬＣ回路内の時間的に変動する電流を作り出す。これは、回路１５０がその最適効率レベルで動作し、したがって、オフ共鳴で動作する回路と比較してエアロゾル生成材料１１６のより効率的な加熱を達成することから、誘導性素子１５８とサセプタ構成体１１０との間のエネルギー移動に有利である。説明されたスイッチング構成体は、それが、回路１５０が変動負荷条件下において共鳴周波数で自ら駆動することを可能にするため、有利である。これが意味することは、回路１５０のプロパティが変化する場合（例えば、サセプタ１１０が存在するか否か、又はサセプタの温度が変化するかどうか、或いはサセプタ素子１１０の物理的運動）、回路１５０の動的性質が、その共鳴点を連続的に適合させて、最適な方式でエネルギーを移動させるということであり、したがって、回路１５０が常に共鳴で駆動されることを意味する。さらに、回路１５０の構成は、制御電圧信号をＭＯＳＦＥＴのゲートに印加してスイッチングをもたらすために外部制御装置又は同様のものが必要とされないようなものである。

【0083】

図２を参照した上に説明される例では、ゲート端子Ｇには、ソース電圧Ｖ１のための電源とは異なる第２の電源によりゲート電圧が供給される。しかしながら、いくつかの例では、ゲート端子は、ソース電圧Ｖ１と同じ電圧源により供給され得る。そのような例では、回路１５０内の第１の点１５９、第２の点１６０、及び第３の点１６５は、例えば、同じ電源レールに接続され得る。そのような例では、回路の構成要素のプロパティは、説明されたスイッチング動作が発生することを可能にするように選択されなければならないということを理解されたい。例えば、ゲート供給電圧及びダイオード閾値電圧は、回路の振動が適切なレベルでＭＯＳＦＥＴの切り替えをトリガするように選択されなければならない。ゲート供給電圧Ｖ２及びソース電圧Ｖ１のための別個の電圧値の提供は、ソース電圧Ｖ１が、回路のスイッチング機序の動作に影響を及ぼすことなく、ゲート供給電圧Ｖ２とは無関係に変動されることを可能にする。

【0084】

回路１５０の共鳴周波数ｆ_０は、ＭＨｚ範囲内、例えば、範囲０．５ＭＨｚ～４ＭＨｚ、例えば、範囲２ＭＨｚ～３ＭＨｚにあり得る。共鳴回路１５０の共鳴周波数ｆ_０は、上述のように、回路１５０のインダクタンスＬ及び静電容量Ｃに依存し、そしてこのインダクタンスＬ及び静電容量Ｃは、誘導性素子１５８、コンデンサ１５６、及び追加的にサセプタ構成体１１０に依存するということを理解されたい。そのようなものとして、回路１５０の共鳴周波数ｆ_０は、実装ごとに様々であり得る。例えば、周波数は、範囲０．１ＭＨｚ～４ＭＨｚ内、又は０．５ＭＨｚ～２ＭＨｚの範囲内、又は範囲０．３ＭＨｚ～１．２ＭＨｚ内にあり得る。他の例では、共鳴周波数は、上に説明されるものとは異なる範囲内にあり得る。一般的に、共鳴周波数は、サセプタ構成体１１０を含む、使用する構成要素の電気的及び／又は物理的プロパティなど、回路の特性に依存する。

【0085】

共鳴回路１５０のプロパティは、所与のサセプタ構成体１１０のための他の因子に基づいて選択され得るということも理解されたい。例えば、誘導性素子１５８からサセプタ構成体１１０へのエネルギーの移動を向上させるためには、サセプタ構成体１１０の材料プロパティに基づいて表皮深さ（即ち、少なくとも周波数の関数である、１／ｅ倍だけ電流密度が入るサセプタ構成体１１０の表面からの深さ）を選択することが有用であり得る。表皮深さは、サセプタ構成体１１０の異なる材料では異なり、駆動周波数が増加するにつれて減少する。その一方で、例えば、電子装置内で熱として損失される共鳴回路１５０及び／又は駆動素子１０２に供給される電力の割合を減少させるためには、比較的低い周波数で自ら駆動する回路を有することが有益な場合がある。この例では駆動周波数は共鳴周波数に等しいため、駆動周波数に関するここでの検討事項は、例えば、サセプタ構成体１１０を設計すること、及び／又は特定の静電容量を有するコンデンサ１５６及び特定のインダクタンスを有する誘導性素子１５８を使用することによって、適切な共鳴周波数を獲得することに関する。いくつかの例では、したがって、これらの因子の折衷案が、必要に応じて及び／又は所望の通りに選択され得る。

【0086】

図２の共鳴回路１５０は、電流Ｉが最小限にされ、且つ動的インピーダンスが最大限にされる共鳴周波数ｆ_０を有する。共鳴回路１５０は、この共鳴周波数で自ら駆動し、したがって、インダクタ１５８によって生成される振動磁場は最大であり、誘導性素子１５８によるサセプタ構成体１１０の誘導加熱は最大限にされる。

【0087】

いくつかの例では、共鳴回路１５０によるサセプタ構成体１１０の誘導加熱は、共鳴回路１５０に提供される供給電圧を制御することによって制御され得、そしてこれにより、共鳴回路１５０内を流れる電流を制御することができ、故に、共鳴回路１５０によってサセプタ構成体１１０へ移動されるエネルギー、及び故にサセプタ構成体１１０が加熱される度合いを制御することができる。他の例では、サセプタ構成体１１０の温度は、例えば、サセプタ構成体１１０がより大きい度合いまで加熱されるべきか、より小さい度合いまで加熱されるべきかに応じて、誘導性素子１５８への電圧供給を変更することによって（例えば、供給される電圧の大きさを変更することによって、又はパルス幅変調電圧信号のデューティサイクルを変更することによって）、モニタ及び制御され得るということを理解されたい。

【0088】

上で述べたように、共鳴回路１５０のインダクタンスＬは、サセプタ構成体１１０の誘導加熱のために配置される誘導性素子１５８によって提供される。共鳴回路１５０のインダクタンスＬの少なくとも一部は、サセプタ構成体１１０の透磁率に起因する。したがって、インダクタンスＬ、及び故に共鳴回路１５０の共鳴周波数ｆ_０は、時折変わり得る、使用される特定のサセプタ（複数可）及び誘導性素子（複数可）１５８に対するその位置付けに依存し得る。さらに、サセプタ構成体１１０の透磁率は、サセプタ１１０の変動温度と共に変化し得る。

【0089】

本明細書に説明される例では、サセプタ構成体１１０は、消耗品内に含まれ、したがって交換可能である。例えば、サセプタ構成体１１０は、使い捨てであり得、例えば、加熱するように配置されるエアロゾル生成材料１１６と一体型であり得る。共鳴回路１５０は、サセプタ構成体１１０が交換される限り、異なるサセプタ構成体１１０間の構造及び／若しくは材料タイプの違い、並びに／又は誘導性素子１５８に対するサセプタ構成体１１０の配置の違いに自動的に対応して、回路が共鳴周波数で駆動されることを可能にする。さらには、共鳴回路は、特定の誘導性素子１５８、又は実際には、使用される共鳴回路１５０のいかなる構成要素にもかかわらず、共鳴で自ら駆動するように構成される。これは、サセプタ構成体１１０に関してだけでなく回路１５０の他の構成要素に関しても、両方の製造における変動を受容するのに特に有用である。例えば、共鳴回路１５０は、異なる値のインダクタンスを有する異なる誘導性素子１５８の使用、及び／又はサセプタ構成体１１０に対する誘導性素子１５８の配置の違いにかかわらず、回路が共鳴周波数で自ら駆動したままであることを可能にする。回路１５０はまた、構成要素がデバイスの寿命にわたって交換されるとしても、共鳴で自ら駆動することができる。

【0090】

共鳴回路１５０を備えるエアロゾル生成デバイス１００の動作が、これより例に従って説明される。デバイス１００がオンにされる前、デバイス１００は、‘オフ’状態にあり得、即ち、共鳴回路１５０に電流は流れていない。デバイス１５０は、例えば、ユーザがデバイス１００をオンにすることによって‘オン’状態へ切り替えられる。デバイス１００をオンに切り替えると、共鳴回路１５０は、電圧源１０４から電流を引き込み始め、誘導性素子１５８を通る電流は、共鳴周波数ｆ_０で変動する。デバイス１００は、さらなる入力が制御装置１０６によって受信されるまで、例えば、ユーザがもはやボタン（図示せず）を押さなくなるまで、又はパフ検出器（図示せず）がもはや活性化されていない、又は最大加熱持続時間が経過するまで、オン状態のままであり得る。共鳴周波数ｆ_０で駆動されている共鳴回路１５０は、所与の電圧について、交流Ｉが共鳴回路１５０及び誘導性素子１５８内に流れるようにし、故に、サセプタ構成体１１０が誘導加熱されるようにする。サセプタ構成体１１０が誘導加熱されると、その温度（及び故に、エアロゾル生成材料１１６の温度）は上昇する。この例では、サセプタ構成体１１０（及びエアロゾル生成材料１１６）は、それが安定した温度Ｔ_ＭＡＸに到達するように加熱される。温度Ｔ_ＭＡＸは、相当量のエアロゾルがエアロゾル生成材料１１６によって生成される温度に実質的にあるか、又はそれを上回る、温度であり得る。温度Ｔ_ＭＡＸは、例えば、およそ２００～およそ３００℃の間であり得る（当然ながら、材料１１６、サセプタ構成体１１０、デバイス１００全体の構成、並びに／又は他の要件及び／若しくは条件に応じて、異なる温度であり得る）。したがって、デバイス１００は、‘加熱’状態又はモードにあり、エアロゾル生成材料１１６は、エアロゾルが実質的に生産されている、又は相当量のエアロゾルが生産されている温度に到達する。すべての場合でないにしろ、大半の場合、サセプタ構成体１１０の温度が変化すると、共鳴回路１５０の共鳴周波数ｆ_０も変化するということを理解されたい。これは、サセプタ構成体１１０の透磁率が温度の関数であり、また上で説明されるように、サセプタ構成体１１０の透磁率が、誘導性素子１５８とサセプタ構成体１１０との結合、及び故に共鳴回路１５０の共鳴周波数ｆ_０に影響を与えるためである。

【0091】

本開示は、主に、ＬＣ並列回路構成を説明する。上で述べたように、共鳴でのＬＣ並列回路の場合、インピーダンスは最大であり、電流は最小である。電流が最小であることは、概して、電流が、並列ＬＣループの外側、例えば、チョーク１６１の左側、又はチョーク１６２の右側で観察されることを指すということに留意されたい。逆に、直列ＬＣ回路において、電流は最大であり、一般的に言うと、電流を安全な値に制限するために抵抗器が挿入されることが必要とされ、さもなければ、回路内の特定の電気構成要素に損傷を及ぼし得る。これは、一般的には、エネルギーが抵抗器を通じて失われることから、回路の効率を低下させる。共鳴で動作する並列回路は、そのような制限を必要としない。

【0092】

いくつかの例では、サセプタ構成体１１０は、アルミニウムを含むか、又はこれからなる。アルミニウムは、非鉄材料の例であり、そのようなものとして１に近い相対透磁率を有する。これが意味することは、アルミニウムが、印加された磁場に応答して全体的に低い度合いの磁化を有するということである。故に、エアロゾル提供システムに使用されるものなどの低電圧では特に、アルミニウムを誘導加熱することは困難であると一般的に考えられている。共鳴周波数で回路を駆動することは、これが、誘導性素子１５８とサセプタ構成体１１０との最適結合を提供することから有利であるということも一般的に分かっている。アルミニウムの場合、共鳴周波数からの僅かな逸脱が、サセプタ構成体１１０と誘導性素子１５８との誘導結合における目立った減少、及び故に、加熱効率の目立った減少（いくつかの場合においては、加熱がもはや観察されない程度まで）を引き起こすことが観察される。上で述べたように、サセプタ構成体１１０の温度が変化すると、回路１５０の共鳴周波数も変化する。したがって、サセプタ構成体１１０が、アルミニウムなどの非鉄サセプタを含む、又はこれからなる場合、本開示の共鳴回路１５０は、回路が常に共鳴周波数で駆動される（いかなる外部制御機序とも無関係に）ということにおいて有利である。これは、最大誘導結合及び故に最大加熱効率が常に達成され、アルミニウムが効率的に加熱されることを可能にすることを意味する。アルミニウムサセプタを含む消耗品は、消耗品が、閉電気回路を形成する、及び／又は５０ミクロン未満の厚さを有するアルミニウムラップを含むときに、効率的に加熱され得るということが分かっている。

【0093】

サセプタ構成体１１０が消耗品の部分を形成する例では、消耗品は、国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０７０１７８に説明されるものの形態をとり得、この全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0094】

デバイス１００は、使用時にサセプタ構成体１１０の温度を決定するための温度決定部を備える。図１に例証されるように、温度決定部は、制御回路１０６、例えば、デバイス１００の動作全体を制御するプロセッサであり得る。温度決定部１０６は、共鳴回路１５０がＤＣ電圧源Ｖ１からのＤＣ電流及びＤＣ電圧源Ｖ１のＤＣ電圧で駆動されている周波数に基づいて、サセプタ構成体１１０の温度を決定する。

【0095】

理論に束縛されることを望むものではないが、以下の説明は、本明細書に説明される例におけるサセプタ構成体１１０の温度が決定されることを可能にする共鳴回路１５０の電気的及び物理的プロパティの関係の導出を説明する。

【0096】

使用時、誘導性素子１５８及びコンデンサ１５６の並列の組合せの共鳴におけるインピーダンスは、動的インピーダンスＲ_ｄｙｎである。

【0097】

上で説明されたように、スイッチング構成体Ｍ１及びＭ２の動作は、ＤＣ電圧源Ｖ１から引き込まれるＤＣ電流が、誘導性素子１５８及びコンデンサ１５６を流れる交流へ変換されることを結果としてもたらす。誘導交流電圧もまた、誘導性素子１５８及びコンデンサ１５６にわたって生成される。

【0098】

共鳴回路１５０の振動性の性質の結果として、振動性回路内へ向いているインピーダンスは、（電圧源Ｖ１の）所与のソース電圧Ｖ_ｓの場合Ｒ_ｄｙｎである。電流Ｉ_ｓは、Ｒ_ｄｙｎに応答して引き込まれる。したがって、共鳴回路１５０の負荷のインピーダンスＲ_ｄｙｎは、効果的な電圧及び電流引き込みのインピーダンスと同一視され得る。これが、以下の等式（１）のように、例えば、ＤＣ電圧Ｖ_ｓ及びＤＣ電流Ｉ_ｓの決定、例えばこれらの値を測定することにより、負荷のインピーダンスが決定されることを可能にする。

【数2】

【0099】

共鳴周波数ｆ_０では、動的インピーダンスＲ_ｄｙｎは、

【数3】

であり、式中、パラメータｒは、誘導性素子１５８の実効集合抵抗及びサセプタ構成体１１０（存在するとき）の影響を表すと考えられ得、また上に説明されるように、Ｌは誘導性素子１５８のインダクタンスであり、Ｃはコンデンサ１５６の静電容量である。パラメータｒは、実効集合抵抗として本明細書では説明される。以下の説明から理解されるように、パラメータｒは、抵抗の単位（オーム）を有するが、特定の状況においては、回路１５０の物理的な／実際の抵抗を表すと考えられない場合がある。

【0100】

上に説明されるように、誘導性素子１５８のインダクタンスはここでは、誘導性素子１５８とサセプタ構成体１１０との相互作用を考慮する。そのようなものとして、インダクタンスＬは、サセプタ構成体１１０のプロパティ及び誘導性素子１５８に対するサセプタ構成体１１０の位置に依存する。誘導性素子１５８の、及び故に共鳴回路１５０の、インダクタンスＬは、数ある中でも、サセプタ構成体１１０の透磁率μに依存する。透磁率μは、ある物質が自らの中に磁場を形成するのをサポートする能力の尺度であり、印加された磁場に応答して物質が獲得する磁化の度合いを表現する。サセプタ構成体１１０を構成する物質の透磁率μは、温度により変化し得る。

【0101】

等式（１）及び（２）から、以下の等式（３）が獲得され得る。

【数4】

【0102】

インダクタンスＬ及び静電容量Ｃに対する共鳴周波数ｆ_０の関係は、以下の等式（４ａ及び４ｂ）によって与えられる少なくとも２つの手法でモデル化され得る。

【数5】

【0103】

等式（４ａ）は、インダクタＬ及びコンデンサＣを備える並列ＬＣ回路を使用してモデル化されるような共鳴周波数を表す一方、等式（４ｂ）は、インダクタＬと直列で追加の抵抗器ｒを有する並列ＬＣ回路を使用してモデル化されるような共鳴周波数を表す。等式（４ｂ）では、ｒがゼロに向かうと、等式（４ｂ）は等式（４ａ）に向かうということを理解されたい。

【0104】

以下においては、ｒは小さいものと仮定し、それ故に、等式（４ａ）を利用することができる。以下に説明されるように、この近似は、それが、Ｌの表現内で回路１５０内の変化（例えば、インダクタンス及び温度）を組み合わせるため、うまく機能する。等式（３）及び（４ａ）から、以下の式が獲得され得る。

【数6】

【0105】

等式（５）は、測定可能な量又は既知の量に関してパラメータｒの式を提供するということを理解されたい。パラメータｒは、共鳴回路１５０内の誘導結合によって影響を受けるということをここでは理解されたい。装填されているとき、即ち、サセプタ構成体が存在するとき、パラメータｒの値が小さいと考えることができるというのは当てはまらない場合がある。そのような場合、パラメータｒは、もはや集合抵抗の正確な表示ではない場合があり、むしろ回路１５０内の効果的な誘導結合によって影響を受けるパラメータである。パラメータｒは、サセプタ構成体１１０のプロパティ、並びにサセプタ構成体の温度Ｔに依存する動的パラメータであるとされる。ＤＣソースＶ_ｓの値は、知られている（例えば、バッテリー電圧）か、又は、電圧計によって測定され得、ＤＣ電圧源Ｖ１から引き込まれるＤＣ電流Ｉ_ｓの値は、任意の好適な手段によって、例えば、ソース電圧Ｖ_ｓを測定するために適切に置かれた電圧計の使用によって、測定され得る。

【0106】

周波数ｆ_０は、その後パラメータｒが獲得されることを可能にするために、測定及び／又は決定され得る。

【0107】

１つの例では、周波数ｆ_０は、周波数－電圧（Ｆ／Ｖ）変換器２１０の使用により測定され得る。Ｆ／Ｖ変換器２１０は、例えば、第１のＭＯＳＦＥＴ Ｍ１又は第２のＭＯＳＦＥＴ Ｍ２のうちの一方のゲート端子に結合され得る。他のタイプのトランジスタが回路のスイッチング機序において使用される例では、Ｆ／Ｖ変換器２１０は、ゲート端子に、又はトランジスタのうちの一方のスイッチング周波数に等しい周波数を有する周期電圧信号を提供する他の端子に、結合され得る。したがって、Ｆ／Ｖ変換器２１０は、共鳴回路１５０の共鳴周波数ｆ_０を表しているＭＯＳＦＥＴ Ｍ１、Ｍ２のうちの一方のゲート端子から信号を受信し得る。Ｆ／Ｖ変換器２１０によって受信される信号は、近似的に、共鳴回路２１０の共鳴周波数を表している周期を持つ方形波表示であり得る。このとき、Ｆ／Ｖ変換器２１０は、出力電圧として共鳴周波数ｆ_０を表すためにこの周期を使用し得る。

【0108】

したがって、Ｃがコンデンサ１５６の静電容量の値から知られており、またＶ_ｓ、Ｉ_ｓ、及びｆ_０が測定され得る場合、上に説明されるような例では、パラメータｒは、これらの測定された値及び既知の値から決定され得る。

【0109】

誘導性素子１５８のパラメータｒは、温度の関数として、及びさらにインダクタンスＬの関数として変化する。これは、共鳴回路１５０が「無負荷」状態にあるとき、即ち、誘導性素子１５８がサセプタ構成体１１０に誘導結合されていないとき、パラメータｒが第１の値を有し、回路が「負荷」状態へと動くとき、即ち、誘導性素子１５８及びサセプタ構成体１１０が互いと誘導結合されるとき、ｒの値が変化することを意味する。

【0110】

本明細書で説明される方法を使用してサセプタ構成体１１０の温度を決定する際、回路は、「負荷」状態にあるか、又は「無負荷」状態にあるかが考慮される。例えば、特定の構成にある誘導性素子１５８のパラメータｒの値は、知られている場合があり、回路が「負荷」であるか「無負荷」であるかを決定するために測定値と比較され得る。例では、共鳴回路１５０が無負荷であるか負荷であるかは、制御回路１０６が、サセプタ構成体１１０の挿入を検出する、例えば、サセプタ構成体１１０を含む消耗品のデバイス１００内への挿入を検出することによって決定され得る。サセプタ構成体１１０の挿入は、例えば、光学センサ又は容量センサなどの任意の好適な手段によって検出され得る。他の例では、パラメータｒの無負荷値は、知られており、制御回路１０６に格納されている場合がある。いくつかの例では、サセプタ構成体１１０は、デバイス１００の一部を備え得るため、共鳴回路１５０は、継続的に負荷状態にあると考えられ得る。

【0111】

サセプタ構成体１１０が誘導性素子１５８に誘導結合されている状態で、共鳴回路１５０が負荷状態にあることが決定されると、又はそうであることが仮定され得ると、パラメータｒの変化は、サセプタ構成体１１０の温度の変化を示すものであると仮定され得る。例えば、ｒの変化は、誘導性素子１５８によるサセプタ構成体１１０の加熱を示すと考えられ得る。

【0112】

デバイス１００（又は事実上、共鳴回路１５０）は、温度決定装置１０６がパラメータｒの測定値に基づいてサセプタ構成体１１０の温度を決定することを可能にするように校正され得る。

【0113】

校正は、パラメータｒの複数の所与の値において、熱電対などの好適な温度センサを用いてサセプタ構成体１１０の温度Ｔを測定し、Ｔに対するｒのプロットを取ることによって、共鳴回路１５０自体（又は校正目的のために使用される同一の試験回路）に対して実施され得る。

【0114】

図３は、ｘ軸上の共鳴回路１５０の動作の時間ｔに対してｙ軸上に示されるＶ_ｓ、Ｉ_ｓ、ｒ、及びＴの測定された値の例を示す。約４Ｖの本質的に一定のＤＣ供給電圧Ｖｓにおいて、およそ３０秒の時間ｔにわたって、ＤＣ電流Ｉ_ｓは、約２．５Ａから約３Ａへ増加し、パラメータｒは、約１．７～１．８Ωから約２．５Ωへ増加するということが見て分かる。同時に、温度Ｔは、約２０～２５℃から約２５０～２６０℃へ増加する。

【0115】

図４は、図３に示され上に説明されるｒ及びＴの値に基づいた校正グラフを示す。図４では、サセプタ構成体１１０の温度Ｔは、ｙ軸上に示される一方、パラメータｒは、ｘ軸上に示される。図４の例では、関数は、ｒに対するＴのプロットにフィットされており、これは、この例では三次多項式関数である。関数は、温度Ｔにおける変化に対応するｒの値にフィットされる。上で述べたように、パラメータｒの値はまた、無負荷状態（サセプタ構成体１１０が存在しないとき）と負荷状態（サセプタ構成体１１０が存在するとき）との間で変化し得るが、これは図４には示されない。したがって、そのような校正のためにプロットされるように選択されるｒの範囲は、回路における変化、例えば、「負荷」状態と「無負荷」状態との間での変化に起因するｒのいかなる変化も除外するように選択され得る。他の例では、他の関数が、プロットにフィットされ得、ｒ及びＴについての値のアレイが、ルックアップ形式で、例えば、ルックアップテーブルに、格納され得る。上で述べたように、負荷状態では、ｒは小さいと考えない場合があるが、等式４ａの近似は、依然として温度の正確な追跡を可能にすることが分かった。理論に束縛されることを望むものではないが、回路の様々な電気的及び磁気的パラメータの変化は、等式４ａのＬの値に「まとめられている」と考えられる。

【0116】

使用中、温度決定装置１０６は、ＤＣ電圧Ｖ_ｓ、ＤＣ電流Ｉ_ｓ、及び周波数ｆ_０の値を受信し、上の等式５に従ってパラメータｒの値を決定する。温度決定装置は、例えば、図４に例証されるものなどの関数を使用して温度を計算すること、又は上に説明されるような校正によって獲得されるパラメータｒ及び温度Ｔの値のテーブルにおいてルックアップを実施することによって、パラメータｒの計算された値を使用してサセプタ構成体１１０の温度の値を決定する。

【0117】

いくつかの例では、これは、制御回路１０６がサセプタ１１０の決定された温度に基づいて行動をとることを可能にし得る。例えば、電圧源は、決定されたサセプタ温度Ｔが既定値を上回る場合、オフに切り替えられるか、又は低くされ得る（供給される電圧を低くすることか、又はパルス幅変調スキームを使用している場合にはデューティサイクルを変更することにより、供給される平均電圧を低くすることのいずれかを通じて）。

【0118】

いくつかの例では、パラメータｒから温度Ｔを決定する方法は、Ｔとｒとの関係を仮定すること、ｒの変化を決定すること、及びｒの変化から温度Ｔにおける変化を決定することを含み得る。

【0119】

図４は、特定のサセプタ構成体１１０幾何形状、材料タイプ、及び／又は誘導性素子１５８に対する相対的位置付けを表すものである単一の校正曲線を表す。いくつかの実装形態において、おおむね同様のサセプタ構成体１１０がデバイス１００において使用されることになる実装形態では特に、単一の校正曲線は、例えば製造公差を説明するのに十分であり得る。言い換えると、（ｒの決定された値からの）温度測定値における誤差は、単一のサセプタ構成体１１０の様々な製造公差を説明するために許容可能であり得る。したがって、制御回路１０６は、ｒの値を決定することに続いて温度Ｔの値を決定する（例えば、上のように多項式曲線又はルックアップテーブルを使用して）という動作を実施するように構成される。

【0120】

他の例、特に、サセプタが異なる形状を有する、及び／又は異なる材料で形成される例では、異なる校正曲線（例えば、異なる三次多項式）が、これらの異なるサセプタ構成体１１０に対して必要とされ得る。図５は、３つの校正曲線のセットの基本表現を示し、これらの各々に対して、関連した多項式関数がフィットされている（図示せず）。図４と同様、サセプタ構成体１１０の温度Ｔは、ｙ軸上に示される一方、実効集合抵抗ｒは、ｘ軸上に示される。単に例として、及び例証の目的のためだけに、曲線Ａは、鋼サセプタを表すものであり得、曲線Ｂは、鉄サセプタを表すものであり得、曲線Ｃは、アルミニウムサセプタを表すものであり得る。

【0121】

異なるサセプタ構成体１１０が受容及び加熱され得るエアロゾル生成デバイス１００において、制御回路１０６は、校正曲線のうちのどれが（例えば、図５の曲線Ａ、Ｂ、又はＣから選択する）、挿入されたサセプタ構成体１１０のために使用するのに正しい曲線であるかを決定するようにさらに構成され得る。１つの例では、エアロゾル生成デバイス１００には、デバイス１００と関連付けられた温度を測定するように構成される温度センサが装着され得る（図示せず）。１つの実装形態において、温度センサは、デバイス１００を取り囲む環境の温度（即ち、周囲温度）を検出するように構成され得る。この温度は、サセプタ構成体が挿入前に現在置かれている環境以外のいかなる他の手段によっても温められていないことを前提に、デバイス１１０内への挿入直前のサセプタ構成体１１０の温度を表すものであり得る。他の例では、温度センサは、消耗品１２０を受容するように構成されるチャンバの温度を測定するように構成され得る。

【0122】

図５によっておおむね示されるように、ｒの値は、等式（５）に基づいて決定され得る（ｒ_ｄｅｔ）。ｒ_ｄｅｔは、サセプタ構成体１１０がデバイス１００内に置かれるとすぐ（誘導性素子１５８が現在アクティブである場合）、又は誘導性素子１５８が活性化されるとすぐ（即ち、電流が回路１５０に流れ始めるとすぐ）のいずれかにおいて測定される。即ち、ｒ_ｄｅｔは、好ましくは、誘導性素子１５８からのエネルギー移動によって引き起こされるいかなる追加の加熱もないときに決定される。図５に見られるように、所与のｒ_ｄｅｔについて、各々が校正曲線のうちの１つの点に対応する複数の考えられる温度（Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３）が存在する。どの校正曲線がデバイス１００内に現在挿入されているサセプタ構成体１１０のための使用に最も適切であるかを区別するため、制御回路１０６は、まず、ｒの値を決定するように構成される（上に説明されるように）。制御回路１０６は、温度センサから温度測定値（又は温度測定値を示すもの）を獲得／受信し、この温度測定値を、校正曲線の各々（又は校正曲線のサブセット）についての決定されたｒ値に対応する温度値と比較するように構成される。例として、及び図５を参照して、温度センサは、Ｔ１に等しい温度ｔを検知し、次いで制御回路は、検知された温度Ｔを、各校正曲線Ａ、Ｂ、及びＣについての決定されたｒ値に対応する３つの温度値、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と比較する。比較の結果に応じて、制御回路は、測定／検知された温度値に最も近い温度値を有する校正曲線をそのサセプタ構成体１１０のための校正曲線として設定する。上の例では、校正曲線Ａは、制御回路１０６により、挿入されたサセプタ１１０のための校正曲線として設定される。その後、ｒの値が制御回路１０６によって決定される度に、サセプタ構成体１１０の温度は、選択された校正曲線（曲線Ａ）に基づいて計算される。校正曲線が選択／設定されると上では説明されているが、これは、曲線を表す多項式が選択されること、又は、例えばルックアップテーブル内の、曲線に対応する校正値のセットが選択され得ることのいずれかを意味し得るということを理解されたい。

【0123】

この点に関して、上に説明される比較ステップは、任意の好適な比較アルゴリズムに従って実施され得る。例えば、検知された温度ｔがＴ１とＴ２の間であるとする。制御回路１０６は、使用されるアルゴリズムに応じて曲線Ａ又は曲線Ｂのいずれかを選択し得る。アルゴリズムは、最も小さい差を有する曲線（即ち、Ｔ２－ｔ又はｔ－Ｔ１のうちのどちらか最も小さい方）を選択し得る。最も大きい値（この場合はＴ２）を選択することなど、他のアルゴリズムが実施される場合がある。本開示の原理は、この点に関して特定のアルゴリズムに限定されない。

【0124】

加えて、制御回路１０６は、特定の状態において校正曲線を決定するためのプロセスを繰り返すように構成され得る。例えば、デバイスの電源が入れられる度に、制御回路１０６は、適切な時間に（例えば、誘導性素子１５８が最初に電流を供給されるとき）適切な曲線を特定するプロセスを繰り返すように構成され得る。この点に関して、デバイス１００は、バッテリーからの電力が制御回路１０６に供給される（が、共鳴回路１５０には供給されない）初期電源オン状態など、いくつかの動作モードを有し得る。この状態は、例えば、ユーザがデバイス１００の表面上のボタンを押すことによる遷移であり得る。デバイス１００はまた、電力が追加的に共鳴回路１５０に供給されるエアロゾル生成モードを有し得る。これは、ボタン又はパフセンサ（上に説明されるような）のいずれかにより活性化され得る。故に、制御回路１０６は、エアロゾル生成モードが最初に選択されるときに適切な校正曲線を選択するためのプロセスを繰り返すように構成され得る。代替的に、制御回路１０６は、サセプタ構成体がデバイス１００から取り外される（又は挿入される）ときを決定するように構成され得、また、次の適切な機会に、校正曲線を決定するためのプロセスを繰り返すように構成される。

【0125】

制御回路が、等式４ａ及び５を利用することが上に説明されているが、同じ又は同様の効果を達成する他の等式が、本開示の原則に従って使用され得るということを理解されたい。１つの例では、Ｒ_ｄｙｎは、回路１５０内の電流及び電圧のＡＣ値に基づいて計算され得る。例えば、ノードＡにおける電圧が測定され得、これはＶ_ｓとは異なることが分かっており、本明細書ではこの電圧を電圧Ｖ_ＡＣと呼ぶ。Ｖ_ＡＣは、任意の好適な手段により実際的に測定され得るが、並列ＬＣループ内のＡＣ電圧である。これを使用して、ＡＣ及びＤＣ電力を同一視することによって、ＡＣ電流Ｉ_ＡＣを決定することができる。即ち、Ｖ_ＡＣＩ_ＡＣ＝Ｖ_ＳＩ_Ｓである。パラメータＶ_ｓ及びＩ_ｓは、等式５、又はパラメータｒのための任意の他の好適な等式において、それらのＡＣ等価物で置き換えられ得る。この場合、校正曲線の異なるセットが実現され得るということを理解されたい。

【0126】

上の説明は、共鳴周波数で自己駆動するように構成される回路１５０の文脈において温度測定の動作の概念を説明しているが、上記概念は、共鳴周波数で駆動されるように構成されない誘導加熱回路にも適用可能である。例えば、サセプタの温度を決定する上記の方法は、回路の共鳴周波数ではない場合がある既定の周波数で動作される誘導加熱回路と共に用いられ得る。１つのそのような例では、誘導加熱回路は、複数のＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング機序を備えるＨブリッジを介して駆動され得る。Ｈブリッジは、マイクロコントローラ又は同様のものにより制御されて、ＤＣ電圧を使用して、マイクロコントローラによって設定されるＨブリッジのスイッチング周波数で交流をインダクタコイルに供給し得る。そのような例では、等式（１）～（５）において設定される上記の関係は、共鳴周波数を含む周波数の範囲にある周波数についての温度Ｔの、有効な、例えば、使用可能な、推定値を保持及び提供すると考えられる。例では、上記の方法は、共鳴周波数におけるパラメータｒと温度Ｔとの間の校正、並びに回路が共鳴で駆動されないときにｒ及びＴを関連させるために後に使用される同じ校正を獲得するために使用され得る。しかしながら、等式５の導出は、回路１５０が共鳴周波数ｆ_０で動作すると仮定するということを理解されたい。したがって、決定された温度と関連付けられた誤差は、共鳴周波数ｆ_０と既定の駆動周波数との間の差の増加に伴って増加する可能性が高い。言い換えると、より正確な温度測定値は、回路が共鳴周波数で、又はその近くで駆動されるときに決定され得る。例えば、ｒ及びＴを関係付け、決定する上記方法は、範囲ｆ_０－Δｆ～ｆ_０＋Δｆ以内の周波数について使用され得、Δｆは、例えば、サセプタの温度Ｔを直接的に測定し、上の導出された関係性を試験することによって実験的に決定され得る。例えば、Δｆの値が大きいほど、サセプタの温度Ｔの決定における正確性はより低くなり得るが、依然として使用可能であり得る。

【0127】

いくつかの例では、本方法は、Ｖ_ｓ及びＩ_ｓに一定値を割り当て、これらの値がパラメータｒを計算する際に変化しないと仮定することを含み得る。電圧Ｖ_ｓ及び電流Ｉ_ｓは、このとき、サセプタの温度を推定するために測定される必要がない場合がある。例えば、電圧及び電流は、電源及び回路のプロパティからおおよそ知られている場合があり、使用される温度の範囲にわたって一定であると仮定され得る。そのような例では、温度Ｔはこのとき、回路が動作している周波数のみを測定し、電圧及び電流についての仮定された、又は以前に測定された値を使用することによって、推定され得る。したがって、本発明は、回路の動作の周波数を測定することによって、サセプタの温度を決定する方法を提供し得る。いくつかの実装形態において、したがって、本発明は、回路の動作の周波数を測定することのみによって、サセプタの温度を決定する方法を提供し得る。

【0128】

上記の例は、本発明の例証的な例として理解されるべきである。任意の１つの例に関連して説明される任意の特徴は、単独で、又は説明される他の特徴と組み合わせて使用され得、また、その例のうちの任意の他のものの１つ若しくは複数の特徴と組み合わせて、又は他の例のうちの任意の他のものの任意の組合せで使用され得るということを理解されたい。さらに、上に説明されない等価物及び変更形態もまた、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく用いられ得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】