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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-02
(54)【発明の名称】エアロゾル発生デバイス用の装置
(51)【国際特許分類】
A24F 40/465 20200101AFI20220422BHJP
A24F 40/50 20200101ALI20220422BHJP
H05B 6/06 20060101ALI20220422BHJP
H05B 6/10 20060101ALI20220422BHJP
【ＦＩ】
A24F40/465
A24F40/50
H05B6/06 369
H05B6/06 366
H05B6/10 331
H05B6/10 371
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021554640
(86)(22)【出願日】2020-03-09
(85)【翻訳文提出日】2021-10-20
(86)【国際出願番号】 EP2020056220
(87)【国際公開番号】W WO2020182731
(87)【国際公開日】2020-09-17
(31)【優先権主張番号】62/816,276
(32)【優先日】2019-03-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/816,277
(32)【優先日】2019-03-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/816,286
(32)【優先日】2019-03-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】100183782
【弁理士】
【氏名又は名称】轟木 哲
(72)【発明者】
【氏名】ブランディーノ、トマス ポール
(72)【発明者】
【氏名】ベイデルマン、キース ジョージ
【テーマコード（参考）】
3K059
4B162
【Ｆターム（参考）】
3K059AA08
3K059AB23
3K059AC03
3K059AC07
3K059AC33
3K059AC54
3K059AD13
3K059AD28
3K059CD03
4B162AA03
4B162AA07
4B162AA22
4B162AB01
4B162AB12
4B162AB14
4B162AC22
4B162AC34
4B162AC50
4B162AD06
4B162AD08
4B162AD12
4B162AD22
4B162AD23
(57)【要約】
エアロゾル発生デバイス用の装置について説明する。この装置は、誘導加熱回路を含み、この回路は、サセプタ装置を誘導加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを生成するための誘導素子、容量素子、使用中、第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を直流電圧供給部で生成し、誘導素子に流してサセプタ装置の誘導加熱を起こさせる切り替え装置を含む。回路はまた、回路内で検出された第１の電圧状態に応答して切り替え装置を第１の状態から第２の状態に切り替え、回路内で検出された第２の電圧状態に応答して切り替え装置を第２の状態から第１の状態に切り替えるように構成された制御装置を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘導加熱回路を含むエアロゾル発生デバイス用の装置であって、この誘導加熱回路は、サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させるための誘導素子と、
容量素子と、
使用中に、第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を直流電圧供給部で生成し、誘導素子に流してサセプタ装置の誘導加熱を起こさせる切り替え装置と、
前記回路内で検出された第１の電圧状態に応答して、前記切り替え装置を第１の状態から第２の状態に切り替え、前記回路内で検出された第２の電圧状態に応答して、前記切り替え装置を前記第２の状態から第１の状態に切り替えるように構成される制御装置とを含む装置。
【請求項2】
前記第１の電圧状態は、前記誘導素子を流れる直流電流により前記誘導素子に蓄積される磁気エネルギーの量を示すことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項3】
前記第１の状態にあるときの前記切り替え装置は直流電流を前記誘導素子に流して磁気エネルギーを前記誘導素子に蓄積し、前記第２の状態にあるときの前記切り替え装置は直流電流が前記誘導素子を流れることを防止して、前記切り替え装置が前記第２の状態にあるときに電流を前記誘導素子と前記容量素子との間で振動させることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項4】
前記制御装置は電圧比較器を含み、前記電圧比較器は前記誘導素子を流れる直流電流の量を示す電圧を制御電圧と比較して前記第１の電圧状態を検出するように構成されることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項5】
前記回路は抵抗器をさらに含み、前記誘導素子を流れる直流電流の量を示す電圧は前記抵抗器の両端間の電圧に依存することを特徴とする請求項２乃至４いずれか１項記載の装置。
【請求項6】
前記制御電圧は変更可能で、前記回路に供給される電力を制御することを特徴とする請求項４または５記載の装置。
【請求項7】
前記回路に供給される電力を決定し、前記回路に供給される電力を目標電力と比較し、前記回路に供給される電力と前記目標電力との比較に基づいて前記制御電圧を制御するように構成されたコントローラを含むことを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項8】
前記切り替え装置が前記第１の状態から前記第２の状態に切り替わってから、前記第２の電圧状態は、前記誘導素子と容量素子との間の所与の割合の電流振動のサイクルが完了したことを示すことを特徴とする請求項２乃至７いずれか１項に記載の装置。
【請求項9】
前記制御装置は、第２の電圧状態を検出するように構成されたゼロ電圧検出器を含み、前記第２の電圧状態は切り替え装置全体のゼロ電圧状態または略ゼロ電圧状態であり、前記ゼロ電圧検出器で検出されたときの前記電圧状態は、前記切り替え装置が第１の状態から第２の状態に切り替わってから、前記誘導素子と容量素子の間の電流振動の半サイクルが完了したことを示すことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項10】
前記制御装置は２つの状態間で構成可能なフリップフロップを含み、前記切り替え装置の状態はフリップフロップの状態に依存し、かつ前記制御装置は前記第１の電圧状態および第２の電圧状態を検出し、前記フリップフロップの状態を変更して、前記切り替え装置の状態を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９いずれか１項に記載の装置。
【請求項11】
前記制御装置は、前記第１の電圧状態を検出するように構成された比較器を含み、この比較器が前記第１の電圧状態を検出した場合に前記フリップフロップは前記比較器から第１の入力を受信し、前記ゼロ電圧検出器が前記第２の電圧状態を検出した場合に前記フリップフロップは前記ゼロ電圧検出器から第２の入力を受信するように構成されていることを特徴とする請求項９に従属する場合請求項１０記載の装置。
【請求項12】
前記切り替え装置は、ＦＥＴを含むことを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項記載の装置。
【請求項13】
前記制御装置は、前記ＦＥＴのゲート端子に電圧を選択的に提供することで前記ＦＥＴの状態を切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項14】
前記誘導素子および容量素子は、前記誘導加熱回路内で互いに並列に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３いずれか１項記載の装置。
【請求項15】
前記誘導素子、容量素子、および切り替え装置は第１の共振セクションに配置され、前記エアロゾル発生デバイス用の装置は、第２の誘導素子、第２の容量素子、および第２の切り替え装置を含む第２の共振セクションをさらに含み、前記第２の誘導素子は、サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させるように構成され、
使用中の前記第２の切り替え装置は、前記第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を前記直流電圧供給部で生成し、前記第２の誘導素子に流して前記サセプタ装置に誘導加熱を起こさせ、
前記制御装置は、前記第１の共振セクションの作動中に、
前記第１の共振セクションで検出された前記第１の電圧状態に応答して、前記第１の切り替え装置を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、
前記第１の共振セクションで検出された前記第２の電圧状態に応答して、前記第１の切り替え装置を前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えるように構成され、
前記制御装置は、前記第２の共振セクションの作動中に、
前記第２の共振セクションで検出された前記第１の電圧状態に応答して、前記第２の切り替え装置を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、
前記第２の共振セクションで検出された前記第２の電圧状態に応答して、前記第２の切り替え装置を前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１４いずれか１項記載の装置。
【請求項16】
前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションのうちの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションを選択的に作動させるように構成されたコントローラを含むことを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項17】
請求項１乃至１６いずれか１項記載の装置を含むエアロゾル発生デバイス。
【請求項18】
前記デバイスは、非燃焼加熱装置としても知られるタバコ加熱装置であることを特徴とする請求項１７記載のエアロゾル発生デバイス。
【請求項19】
エアロゾル発生デバイスの誘導加熱回路を制御する制御装置であって、該制御装置は、使用中の前記誘導加熱回路の切り替え装置を制御して前記切り替え装置を第１の状態と第２の状態との間で切り替え、変動電流を直流電圧供給部で生成して前記誘導加熱回路内の誘導加熱素子に供給し、サセプタ装置の誘導加熱を引き起こすように構成され、かつ
該制御装置は、前記回路内で検出された第１の電圧状態に応答して前記切り替え装置を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、前記回路内で検出された第２の電圧状態に応答して前記切り替え装置を前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えるように構成される制御装置。
【請求項20】
前記誘導加熱回路内で前記第１の電圧状態と第２の電圧状態を検出し、前記第１の電圧状態の検出に応答して、前記切り替え装置を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、かつ
前記第２の電圧状態の検出に応答して、前記切り替え装置を前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項１９記載の制御装置。
【請求項21】
請求項１７または１８に記載のエアロゾル発生デバイスと、使用中の該デバイスによって加熱され、それによりエアロゾルを発生させるエアロゾル発生材を含む物品を含むエアロゾル発生システム。
【請求項22】
前記デバイスは請求項１８に記載のエアロゾル発生デバイスであり、前記エアロゾル発生材はタバコ材を含むことを特徴とする請求項２１記載のエアロゾル発生システム。
【請求項23】
サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させる誘導素子と、容量素子と、
使用中に、第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を直流電圧供給部で生成し、前記誘導素子に流して、サセプタ装置の誘導加熱を起こさせる切り替え装置とを含む誘導加熱回路と、
コントローラとを含み、このコントローラは、
前記直流電圧供給部によって前記誘導加熱回路に供給される直流電圧および直流電流を測定し、測定された前記直流電圧および直流電流から、この誘導加熱回路に供給される電力を決定し、かつ
この回路に供給される決定された電力と目標電力との比較に基づいて、前記切り替え装置の切り替えを制御するように構成されているエアロゾル発生デバイス用の装置。
【請求項24】
前記コントローラは、前記切り替え装置の前記切り替えを制御して前記誘導加熱回路に供給される電力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項25】
前記第１の状態にある前記切り替え装置は直流電流を誘導素子に流し、それにより磁気エネルギーを前記導素子に蓄積し、前記第２の状態にある前記切り替え装置は直流電流が誘導素子を流れることを防止し、前記切り替え装置が前記第２の状態にあるときに、電流は誘導素子と容量素子との間で振動することを特徴とする請求項２３または２４記載の装置。
【請求項26】
前記コントローラは、前記切り替え装置の状態を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替える前に、前記誘導素子に蓄積することができる直流電流の量を制御して、前記回路に供給される前記電力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２４または２５記載の装置。
【請求項27】
前記回路内の第１の電圧状態を検出することで、所与の量の直流電流が前記誘導素子内に蓄積されたことを検出するように構成された制御装置を含むことを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項28】
前記制御装置は、前記回路内の電圧を制御電圧と比較することで前記第１の電圧状態を検出するように構成された比較器を含み、前記コントローラは、前記制御電圧を調節して前記回路に供給される前記電力を制御するようにするように構成されていることを特徴とする請求項２７記載の装置。
【請求項29】
前記制御電圧はコントローラによって出力されたデューティサイクルを有する時間変動電圧の結果であり、かつ前記コントローラはこの時間変動電圧のデューティサイクルを調節することで前記制御電圧を調節するように構成されていることを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項30】
前記コントローラは、第１の時間間隔中に前記回路に供給される電力を決定し、前記第１の所定の時間間隔中に回路に供給された前記決定された電力と前記目標電力との比較に基づいてその後の時間間隔に前記回路に供給される電力を調節することで、前記回路に供給される電力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項２４乃至２９いずれか１項に記載の装置。
【請求項31】
前記コントローラは、前記回路に供給される決定された電力を前記目標電力と前記所定の間隔ごとに１回比較して、複数の前記所定の間隔を含む使用期間の間、前記回路に供給される電力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【請求項32】
前記第１の所定の時間間隔および／またはその後の前記所定の時間間隔は、１／８０秒から１／２０秒の長さ、または約１／６４秒の長さであることを特徴とする請求項３０または３１記載の装置。
【請求項33】
前記コントローラは、前記第１の所定の時間間隔中に供給される前記電力が前記目標電力よりも小さい場合に、後続の時間間隔のために前記回路に供給される電力を増加させるように構成されていることを特徴とする請求項３０乃至３２いずれか１項記載の装置。
【請求項34】
前記コントローラは、前記第１の所定の間隔に亘って前記直流電圧供給部から引き出される電流を示す測定電圧に基づいて前記回路に供給される前記電力を決定するように構成されていることを特徴とする請求項３０乃至３３いずれか１項記載の装置。
【請求項35】
前記直流電圧供給部から引き出される電流を示す電圧は、前記第１の所定の間隔の期間の間実質的に一定であることを特徴とする請求項３４記載の装置。
【請求項36】
前記コントローラは、制御電圧を所定の量だけ調節することで、前記後続の時間間隔中に供給される前記電力を制御するように構成されていることを特徴とする請求項３０乃至３５いずれか１項記載の装置。
【請求項37】
前記コントローラは、前記第１の所定の間隔の間、第１の値に制御電圧を設定するように構成され、前記第１の値は、前記目標電力に対応することが分かった前記制御電圧の値よりも小さいことを特徴とする請求項３０乃至３６いずれか１項記載の装置。
【請求項38】
前記目標電力は、目標電力範囲、例えば、１０Ｗ～３０Ｗの範囲または１５Ｗ～２５Ｗの範囲であり、前記コントローラは、前記決定された供給電力が前記目標電力範囲内にあるとき、前記切り替え装置の制御を調節しないように構成されていることを特徴とする請求項２４乃至３７いずれか１項記載の装置。
【請求項39】
前記コントローラは、前記デバイスの使用期間全体を通して前記目標電力を調節するように構成されていることを特徴とする請求項２３乃至３８いずれか１項記載の装置。
【請求項40】
前記コントローラは、前記サセプタ装置の温度を監視し、使用期間中のある時点で前記サセプタ装置の温度が所定の目標温度に達したときに前記目標電力を低減するように構成されていることを特徴とする請求項３９記載の装置。
【請求項41】
前記目標電力は、前記直流電圧供給部によって供給される電圧が変化した場合に、前記コントローラが前記切り替え装置を制御して前記回路に供給される電力を実質的に一定に維持するように構成するように、前記目標電力は一定のままであることを特徴とする請求項２３乃至４０いずれか１項記載の装置。
【請求項42】
前記誘導素子、容量素子、および切り替え装置は第１の共振セクションに配置され、前記エアロゾル発生デバイス用の装置は、第２の誘導素子、第２の容量素子、および第２の切り替え装置を含む第２の共振セクションをさらに含み、前記第２の誘導素子は、前記サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させるように構成され、
使用中の前記第２の切り替え装置は、第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を前記直流電圧供給部で生成し、第２の誘導素子に流して、前記サセプタ装置の誘導加熱を起こさせ、かつ
前記コントローラは、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションのうちの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションを選択的に作動させるように構成され、さらに
前記コントローラは、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションの一方に供給される直流電圧および直流電流を測定し、測定された直流電圧および直流電流から前記回路に供給される電力を決定し、かつ
前記回路に供給される決定された電力と目標電力との比較に基づいて、作動中の共振セクションの切り替え装置の切り替えを制御することを特徴とする請求項２３乃至４１いずれか１項記載の装置。
【請求項43】
前記コントローラは、使用期間中、前記第１の共振セクションおよび前記第２の共振セクションの一方に供給される電力を決定することで前記回路に供給される電力を決定するように構成されていることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項44】
前記コントローラは、使用期間の第１の部分で、前記第１の共振セクションに供給される電力を決定して前記回路に供給される電力を決定し、前記使用期間の第２の部分で、前記第２の共振セクションに供給される電力を決定して前記回路に供給される電力を決定するように構成されていることを特徴とする請求項４２記載の装置。
【請求項45】
請求項２３乃至４４いずれか１項記載の装置を含むエアロゾル発生デバイス。
【請求項46】
前記デバイスは、非燃焼加熱装置としても知られるタバコ加熱装置であることを特徴とする請求項４５記載のエアロゾル発生デバイス。
【請求項47】
エアロゾル発生デバイスのための装置を制御する方法であって、この装置は、サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させるための誘導素子と、
容量素子と、
使用中に、第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を直流電圧供給部で生成し、前記誘導素子に流して、前記サセプタ装置に誘導加熱を起こさせる切り替え装置とを含む誘導加熱回路と、
コントローラとを含み、
前記直流電圧供給部によって誘導加熱回路に供給される直流電圧および直流電流を測定し、測定された直流電圧および直流電流から前記回路に供給される電力を決定することと、
前記回路に供給される決定された電力と目標電力との比較に基づいて、前記切り替え装置の切り替えを制御することを含む方法。
【請求項48】
実行されると、請求項４７に記載の方法が実施されるようにする一組の機械可読命令。
【請求項49】
請求項４８に記載の一組の命令を含む機械可読媒体。
【請求項50】
請求項４５または４６記載のエアロゾル発生デバイス、および使用中の前記デバイスによって加熱され、それによりエアロゾルを発生させるエアロゾル発生材を含む物品を含むエアロゾル発生システム。
【請求項51】
前記デバイスは請求項４６記載のエアロゾル発生デバイスであり、前記エアロゾル発生材はタバコ材料を含むことを特徴とする請求項５０記載のエアロゾル発生システム。
【請求項52】
サセプタ装置を誘導加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させる第１の誘導素子および第２の誘導素子を含む誘導加熱回路と、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子の作動を制御するコントローラとを含み、
前記コントローラは、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子のうちの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子を選択的に作動させるように構成され、かつ
前記コントローラは、所定の間隔で、前記第１の誘導素子と第２の誘導素子のどちらを作動させるかを決定するように構成されているエアロゾル発生デバイス用の装置。
【請求項53】
前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子のどちらを複数の所定の間隔のうちの第１の所定の間隔の間作動させるかを複数の所定の間隔のそれぞれについて１回決定することで、前記コントローラは、複数の所定の間隔で前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子のどちらを作動させるかを決定するように構成されていることを特徴とする請求項５２記載の装置。
【請求項54】
前記サセプタは、第１のサセプタ域および第２のサセプタ域を含み、前記第１の誘導素子は前記第１のサセプタ域を加熱するように配置され、前記第２の誘導素子は前記第２のサセプタ域を加熱するように配置され、かつ前記コントローラは前記第１のサセプタ域および第２のサセプタ域のどちらを前記第１の所定の間隔で加熱するかの決定に基づいて、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子のどちらを作動させるかを決定するように構成されていることを特徴とする請求項５３記載の装置。
【請求項55】
前記第１のサセプタ域の測定温度と第１の目標温度の比較および前記第２のサセプタ域の測定温度と第２の目標温度との比較に基づいて、前記第１のサセプタ域および前記第２のサセプタ域のどちらを前記第１の所定の間隔で加熱するかを決定するように前記コントローラは構成されていることを特徴とする請求項５４記載の装置。
【請求項56】
前記コントローラは、前記第１のサセプタ域の温度が前記第１の目標温度より低いかどうかを決定し、
前記第２のサセプタ域の温度が前記第２の目標温度よりも低いかどうかを決定し、
前記第１のサセプタ域の温度が前記第１の目標温度より低く、前記第２のサセプタ域の温度が前記第２の目標温度より低くないと決定した場合、前記コントローラは前記第１の所定の間隔の間、前記第１の誘導素子を作動させ、
前記第２のサセプタ域の温度が前記第２の目標温度より低く、前記第１のサセプタ域の温度が前記第１の目標温度より低くないと決定した場合、前記コントローラは前記第１の所定の間隔の間、前記第２の誘導素子を作動させ、
前記第１のサセプタ域の温度が前記第１の目標温度より低く、前記第２のサセプタ域の温度が前記第２の目標温度より低いと決定した場合、前記コントローラは、前記第１の所定の間隔の間、前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子の一方を作動させるように構成されていることを特徴とする請求項５５記載の装置。
【請求項57】
前記第１の所定の間隔に続く１つ以上の所定の間隔の間、前記第１のサセプタ域の測定温度が前記第１の目標温度よりも低く、かつ前記第２のサセプタ域の測定温度が前記第２の目標温度よりも低い場合、前記制御装置は、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子が各所定の間隔で交互に作動するように、前記第１の所定の間隔に続く１つ以上の間隔の各所定の間隔の間、前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子のうちの一方を作動させるように構成されていることを特徴とする請求項５６記載の装置。
【請求項58】
前記所定の間隔は、長さが１／８０秒から１／２０秒または約１／６４秒である請求項５２乃至５７いずれか１項記載の装置。
【請求項59】
前記回路は、第１の誘導素子、第１の容量素子、および使用中に第１の状態と第２の状態との間で交互に切り替わり、直流電圧供給部で変動電流を生成し、前記第１の誘導素子に流して前記サセプタ装置の誘導加熱を引き起こす第１の切り替え装置を含む第１の共振セクションと、
第２の誘導素子、第２の容量素子、および使用中に第１の状態と第２の状態との間で交互に切り替わり、直流電圧供給部で変動電流を生成し、前記第２の誘導素子に流して前記サセプタ装置の誘導加熱を引き起こす第２の切り替え装置を含む第２の共振セクションとを含み、
前記コントローラは、前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子を選択的に作動させるために、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションを選択的に作動させるように構成されていることを特徴とする請求項５２乃至５８いずれか１項記載の装置。
【請求項60】
前記回路は前記第１の切り替え装置および前記第２の切り替え装置を制御するように構成されている制御手段を含むことを特徴とする請求項５９記載の装置。
【請求項61】
前記制御手段は前記第１の切り替え装置を操作する第１の駆動器と、前記第２の切り替え装置を操作する第２の駆動器とを含み、前記コントローラは、前記第１の駆動器に信号を選択的に提供することで前記第１の共振セクションを作動させ、前記第２の駆動器に信号を選択的に提供することで前記第２の共振セクションを作動させるように構成されていることを特徴とする請求項６０記載の装置。
【請求項62】
前記制御手段は、作動中の共振セクションの第１の電圧状態を検出する前記制御手段に応答して、前記作動中の共振セクションの前記切替手段を第１の状態から第２の状態に切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項６０または６１記載の装置。
【請求項63】
前記制御手段は、作動中の共振セクションの第２の電圧状態を検出する前記制御手段に応答して、前記作動中の共振セクションの前記切替手段を第２の状態から第１の状態に切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項６０乃至６２いずれか１項記載の装置。
【請求項64】
前記第１の電圧状態は、前記作動中の誘導素子を流れる直流電流により前記作動中の誘導素子に蓄積される磁気エネルギーの量を示すことを特徴とする請求項６２または６３記載の装置。
【請求項65】
前記第２の電圧状態は、前記作動中の共振セクションの前記誘導素子と前記容量素子との間の所与の割合の電流振動のサイクルが、前記作動中の共振セクションの切り替え装置が第１の状態から第２の状態に切り替わってから、完了したことを示すことを特徴とする請求項６１乃至６４いずれか１項記載の装置。
【請求項66】
請求項５２乃至６５いずれか１項記載の装置を含むエアロゾル供給デバイス。
【請求項67】
前記供給器が、非燃焼加熱装置としても知られるタバコ加熱装置であることを特徴とする請求項６６記載のエアロゾル供給デバイス。
【請求項68】
エアロゾル発生デバイス用の装置の制御方法であって、この装置はサセプタ装置を誘導加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させる第１の誘導素子および第２の誘導素子を含む誘導加熱回路と、
前記第１の誘導素子および第２の誘導素子の作動を制御してサセプタ装置を加熱するように構成されているコントローラとを含み、
該方法は
前記第１の誘導素子および第２の誘導素子のうちの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子を選択的に作動させ、かつ
所定の間隔で、前記第１の誘導素子と第２の誘導素子のどちらを作動させるかを決定することを含む方法。
【請求項69】
実行されると、請求項６８に記載の方法が実施されるようにする一組の機械可読命令。
【請求項70】
請求項６９に記載の一連の命令を含む機械可読媒体。
【請求項71】
請求項６６または６７記載のエアロゾル発生デバイスと、それによりエアロゾルを発生させるために使用中の前記デバイスによって加熱されるエアロゾル発生材とを含む物品を含むエアロゾル発生システム。
【請求項72】
前記デバイスは、請求項６７に記載のエアロゾル発生デバイスであり、前記エアロゾル発生材はタバコ材料を含む、請求項７１に記載のエアロゾル発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エアロゾル発生デバイス用の装置に関する。
【背景技術】
【0002】
紙巻きタバコ、葉巻などの喫煙品は、使用中にタバコを燃やしてタバコの煙を発生する。燃焼せずに化合物を放出する製品を作成することで、タバコを燃焼させるこれらの物品に代わるものを提供する試みがなされてきた。そのような製品としては、例えば、材料を加熱するが、燃焼させずに化合物を放出する加熱装置が挙げられる。この材料は、例えば、タバコまたは他の非タバコ製品であって、それらはニコチンを含む場合も含まない場合もある。
【発明の概要】
【0003】
本開示の第１の態様では、エアロゾル発生デバイス用の装置が提供され、この装置は誘導加熱回路を含み、この誘導加熱回路は、サセプタ装置を誘導加熱してエアロゾル発生材料を加熱し、それによりエアロゾルを発生させるための誘導素子と、容量素子と、使用中に第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を直流電圧供給部で生成し、誘導素子に流してサセプタ装置の誘導加熱を起こさせる切り替え装置と、制御装置とを含み、制御装置は、前記回路内で検出された第１の電圧状態に応答して、前記切り替え装置を第１の状態から第２の状態に切り替え、前記回路内で検出された第２の電圧状態に応答して、前記切り替え装置を前記第２の状態から第１の状態へ回路から切り替えるように構成されている。
【0004】
前記第１の電圧状態は、前記誘導素子を流れる直流電流により前記誘導素子に蓄積される磁気エネルギーの量を示す。
【0005】
前記第１の状態にあるときの前記切り替え装置は、直流電流を前記誘導素子に流して磁気エネルギーを前記誘導素子に蓄積し、前記第２の状態にあるときの前記切り替え装置は直流電流が前記誘導素子を流れることを防止して、前記切り替え装置が前記第２の状態にあるときに電流を前記誘導素子と前記容量素子との間で振動させる。
【0006】
前記制御装置は、電圧比較器を含んでもよく、前記電圧比較器は前記誘導素子を流れる直流電流の量を示す電圧を制御電圧と比較して第１の電圧状態を検出するように構成されている。
【0007】
前記回路はさらに抵抗器を含み、前記誘導素子を流れる直流電流の量を示す電圧は、前記抵抗器の両端間の電圧に依存する。
【0008】
前記制御電圧は変更可能で、前記回路に供給される電力を制御する。
【0009】
本発明の装置は、前記回路に供給される電力を決定し、前記回路に供給される電力を目標電力と比較し、前記回路に供給される電力と前記目標電力との比較に基づいて前記制御電圧を制御するように構成されたコントローラを含む。
【0010】
前記切り替え装置が前記第１の状態から前記第２の状態に切り替わった後、前記第２の電圧状態は、前記誘導素子と容量素子との間の所与の割合の電流振動のサイクルが完了したことを示す。
【0011】
前記制御装置は、第２の電圧状態を検出するように構成されたゼロ電圧検出器を含み、前記第２の電圧状態は切り替え装置全体のゼロ電圧状態または略ゼロ電圧状態であり、前記ゼロ電圧検出器で検出されたときの前記電圧状態は、前記切り替え装置が第１の状態から第２の状態に切り替わってから、前記誘導素子と容量素子の間の電流振動の半サイクルが完了したことを示す。
【0012】
前記制御装置は、２つの状態間で構成可能なフリップフロップを含み、前記切り替え装置の状態はフリップフロップの状態に依存し、かつ前記制御装置は前記第１の電圧状態および第２の電圧状態を検出し、前記フリップフロップの状態を変更して、前記切り替え装置の状態を変更するように構成されている。
【0013】
前記制御装置は、前記第１の電圧状態を検出するように構成された比較器を含み、この比較器が前記第１の電圧状態を検出した場合に前記フリップフロップは前記比較器から第１の入力を受信し、前記ゼロ電圧検出器が前記第２の電圧状態を検出した場合に前記フリップフロップは前記ゼロ電圧検出器から第２の入力を受信するように構成されている。
前記切り替え装置はＦＥＴを含んでいる。
前記切り替え装置はＦＥＴを含んでいる。
【0014】
前記制御装置は、前記ＦＥＴのゲート端子に電圧を選択的に提供することで、前記ＦＥＴの状態を切り替えるように構成されている。
【0015】
前記誘導加熱回路内で、前記誘導素子と容量素子は互いに並列に配置されている。
【0016】
前記誘導素子、容量素子、および切り替え装置は第１の共振セクションに配置され、該装置は、第２の誘導素子と、第２の容量素子と、第２の切り替え装置を含む第２の共振セクションとをさらに含み、前記第２の誘導素子は、サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生するように構成され、使用中の前記第２の切り替え装置は、前記第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を前記直流電圧供給部で生成し、前記第２の誘導素子に流して前記サセプタ装置に誘導加熱を起こさせ、前記制御装置は、前記第１の共振セクションの作動中に、前記第１の共振セクションで検出された前記第１の電圧状態に応答して、前記第１の切り替え装置を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、前記第１の共振セクションで検出された前記第２の電圧状態に応答して、前記第１の切り替え装置を前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えるように構成され、前記制御装置は、前記第２の共振セクションの作動中に、前記第２の共振セクションで検出された前記第１の電圧状態に応答して、前記第２の切り替え装置を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、前記第２の共振セクションで検出された前記第２の電圧状態に応答して、前記第２の切り替え装置を前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えるように構成されている。
【0017】
この装置は、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションのうちの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションを選択的に作動させるように構成されたコントローラを含む。
【0018】
本開示の第２の態様では、本開示の第１の態様による装置を含むエアロゾル発生デバイスが提供される。
【0019】
このデバイスは、非燃焼加熱装置としても知られるタバコ加熱装置であってもよい。
【0020】
本開示の第３の態様では、エアロゾル発生デバイスの誘導加熱回路を制御するための制御装置が提供され、該制御装置は、使用中の誘導加熱回路の切り替え装置を制御して切り替え装置を第１の状態と第２の状態との間で切り替え、変動電流を直流電圧供給部で生成して誘導加熱回路内の誘導加熱素子に供給し、サセプタ装置の誘導加熱を引き起こすように構成されている。また、該制御装置は、前記回路内で検出された第１の電圧状態に応答して前記切り替え装置を第１の状態から第２の状態に切り替え、前記回路内で検出された第２の電圧状態に応答して前記切り替え装置を第２の状態から第１の状態に切り替えるように構成されている。
【0021】
制御装置は、前記誘導加熱回路内で前記第１の電圧状態と第２の電圧状態を検出し、前記第１の電圧状態の検出に応答して、前記切り替え装置を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替え、かつ前記第２の電圧状態の検出に応答して、前記切り替え装置を前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えるように構成されている。
【0022】
本開示の第４の態様では、第３の態様によるエアロゾル発生デバイスと、使用中の該デバイスによって加熱され、それによりエアロゾルを発生させるエアロゾル発生材を含む物品とを含むエアロゾル発生システムが提供される。
【0023】
前記エアロゾル化可能な材料は、タバコ材料を含む。
【0024】
本開示の第５の態様では、エアロゾル発生デバイス用の装置が提供され、該装置は、サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させる誘導素子と、容量素子と、使用中に、第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を直流電圧供給部で生成し、前記誘導素子に流して、サセプタ装置の誘導加熱を起こさせる切り替え装置とを含む誘導加熱回路と、コントローラとを含み、このコントローラは前記直流電圧供給部によって誘導加熱回路に供給される直流電圧および直流電流を測定し、測定された前記直流電圧および直流電流から、この誘導加熱回路に供給される電力を決定し、かつこの回路に供給される決定された電力と目標電力との比較に基づいて、前記切り替え装置の切り替えを制御するように構成されている。
【0025】
前記コントローラは、前記切り替え装置の切り替えを制御して前記回路に供給される電力を制御するように構成されている。
【0026】
前記第１の状態にある前記切り替え装置は直流電流を誘導素子に流し、それにより磁気エネルギーを前記導素子に蓄積し、前記第２の状態にある前記切り替え装置は直流電流が誘導素子を流れることを防止し、前記切り替え装置が前記第２の状態にあるときに、電流は誘導素子と容量素子との間で振動する。
【0027】
前記コントローラは、前記切り替え装置の状態を前記第１の状態から前記第２の状態に切り替える前に、前記誘導素子に蓄積することができる直流電流の量を制御して、前記回路に供給される前記電力を制御するように構成されている。
【0028】
該装置は前記回路内の第１の電圧状態を検出することで、所与の量の直流電流が前記誘導素子内に蓄積されたことを検出するように構成された制御装置を含む。
【0029】
前記制御装置は、前記回路内の電圧を制御電圧と比較することで前記第１の電圧状態を検出するように構成された比較器を含み、前記コントローラは、前記制御電圧を調節して前記回路に供給される前記電力を制御するように構成されている。
【0030】
前記制御電圧は、コントローラによって出力されたデューティサイクルを有する時間変動電圧の結果であり、かつ前記コントローラはこの時間変動電圧のデューティサイクルを調節することで前記制御電圧を調節するように構成されている。
【0031】
前記コントローラは、第１の時間間隔中に前記回路に供給される電力を決定し、第１の所定の時間間隔中に前記回路に供給された前記決定された電力と前記目標電力との比較に基づいてその後の時間間隔に前記回路に供給される電力を調節することで、前記回路に供給される電力を制御するように構成されている。
【0032】
前記コントローラは、前記回路に供給される決定された電力を前記目標電力と前記所定の間隔ごとに１回比較して、複数の前記所定の間隔を含む使用期間の間、前記回路に供給される電力を制御するように構成されている。
【0033】
前記第１の所定の時間間隔および／またはその後の前記所定の時間間隔は、１／８０秒から１／２０秒の長さ、または約１／６４秒の長さであってもよい。
【0034】
前記コントローラは、前記第１の所定の時間間隔中に供給される前記電力が前記目標電力よりも小さい場合に、後続の時間間隔のために前記回路に供給される電力を増加させるように構成されている。
【0035】
前記コントローラは、前記第１の所定の間隔に亘って前記直流電圧供給部から引き出される電流を示す測定電圧に基づいて前記回路に供給される前記電力を決定するように構成されている。
【0036】
前記直流電圧供給部から引き出される電流を示す電圧は、前記第１の所定の間隔の期間の間実質的に一定である。
【0037】
前記コントローラは、制御電圧を所定の量だけ調節することで、前記後続の時間間隔中に供給される前記電力を制御するように構成されている。
【0038】
前記コントローラは、前記第１の所定の間隔の間、第１の値に制御電圧を設定するように構成され、前記第１の値は、前記目標電力に対応することが分かった前記制御電圧の値よりも小さい。
【0039】
前記目標電力は、目標電力範囲、例えば、１０Ｗ～３０Ｗの範囲または１５Ｗ～２５Ｗの範囲であり、前記コントローラは、前記決定された供給電力が前記目標電力範囲内にあるとき、前記切り替え装置の制御を調節しないように構成されている。
【0040】
前記コントローラは、前記デバイスの使用期間全体を通して前記目標電力を調節するように構成されている。
【0041】
前記コントローラは、前記サセプタ装置の温度を監視し、使用期間中のある時点で前記サセプタ装置の温度が所定の目標温度に達したときに前記目標電力を低減するように構成されている。
【0042】
前記目標電力は、前記直流電圧供給部によって供給される電圧が変化した場合に、前記コントローラが前記切り替え装置を制御して前記回路に供給される電力を実質的に一定に維持するように構成するように、前記目標電力は一定のままである。
【0043】
前記誘導素子、容量素子、および切り替え装置は第１の共振セクションに配置され、前記エアロゾル発生デバイス用の装置は、第２の誘導素子、第２の容量素子、および第２の切り替え装置とを含む第２の共振セクションをさらに含み、前記第２の誘導素子は、前記サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させるように構成され、使用中の前記第２の切り替え装置は、第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を前記直流電圧供給部で生成し、第２の誘導素子に流して、前記サセプタ装置の誘導加熱を起こさせ、かつ前記コントローラは、前記第１の共振セクションおよび前記第２の共振セクションのうちの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の共振セクションおよび前記第２の共振セクションを選択的に作動させるように構成され、さらに前記コントローラは、前記第１の共振セクションおよび前記第２の共振セクションの一方に供給される直流電圧および直流電流を測定し、測定された直流電圧および直流電流から前記回路に供給される電力を決定し、かつ前記回路に供給される決定された電力と目標電力との比較に基づいて、作動中の共振セクションの切り替え装置の切り替えを制御する。
【0044】
前記コントローラは、使用期間中、前記第１の共振セクションおよび前記第２の共振セクションの一方に供給される電力を決定することで前記回路に供給される電力を決定するように構成されている。
【0045】
前記コントローラは、使用期間の第１の部分で、前記第１の共振セクションに供給される電力を決定して前記回路に供給される電力を決定し、前記使用期間の第２の部分で、前記第２の共振セクションに供給される電力を決定して前記回路に供給される電力を決定するように構成されている。
【0046】
本開示の第６の態様では、本開示の第１の態様による装置を含むエアロゾル発生デバイスが提供される。
【0047】
このデバイスは、非燃焼加熱装置としても知られるタバコ加熱装置であってもよい。
【0048】
本開示の第７の態様では、エアロゾル発生デバイスのための装置を制御する方法が提供され、この装置は、サセプタ装置を誘導的に加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させるための誘導素子と、容量素子と、使用中に第１の状態と第２の状態とを交互に切り替えて、変動電流を直流電圧供給部で生成し、前記誘導素子に流して、前記サセプタ装置に誘導加熱を起こさせる切り替え装置とを含む誘導加熱回路と、コントローラとを含み、該方法は、前記直流電圧供給部によって誘導加熱回路に供給される直流電圧および直流電流を測定し、測定された直流電圧および直流電流から前記回路に供給される電力を決定し、かつ前記回路に供給される決定された電力と目標電力との比較に基づいて、切り替え装置の切り替えを制御することを含む。
【0049】
本開示の第８の態様では、実行されると、第３の態様による方法が実行されるようにする一組の機械可読命令が提供される。
【0050】
本開示の第９の態様では、第４の態様による一組の命令を含む機械可読媒体が提供される。
【0051】
本開示の第１０の態様では、第２の態様によるエアロゾル発生デバイスと、使用中に前記デバイスによって加熱され、それによりエアロゾルを発生させるエアロゾル発生材とを含む物品を含むエアロゾル発生システムが提供される。
【0052】
エアロゾル発生システムでは、エアロゾル発生材はタバコ材料を含む。
【0053】
本開示の他の例によれば、エアロゾル発生デバイス用の装置が提供され、該装置は、エアロゾル発生材を加熱してそれにより使用中にエアロゾルを発生させるために配置された加熱装置と、前記エアロゾル発生材料を加熱するために加熱回路に電力を供給する電源と、前記エアロゾル発生材料を加熱するために加熱回路に供給される電力を決定し、目標電力に供給される決定された電力の比較に基づいて加熱回路に供給される電力を制御するように構成されたコントローラとを含む加熱回路を含み、前記コントローラは、前記デバイスの使用期間全体に亘って目標電力を調整するように構成されている。
【0054】
前記コントローラは、使用期間中に目標電力を削減するように構成されている。前記コントローラは、使用期間の第１の部分の間の第１の値から、使用期間の第２の部分の間の第２の値に目標電力を削減するように構成されている。前記加熱装置は、１つ以上の加熱域を含み、使用期間の第１の部分は、１つ以上の加熱域の温度を実質的に上昇させるために電力を供給するデバイスを含む。使用期間の第２の部分は、加熱域の温度を実質的に維持するために電力を供給するデバイスを含む。目標電力の第１の値は１５Ｗ～２３Ｗである。目標電力の第２の値は、９Ｗ～１３Ｗである。目標電力は範囲であってもよい。目標電力の第１の値は約２０Ｗか、または２０Ｗ～２１Ｗの範囲である。目標電力の第２の値は、約１２Ｗか１２Ｗ～１３Ｗの範囲である。
【0055】
前記コントローラは、供給電力が目標電力を超える場合に供給電力を減少させ、供給電力が目標電力よりも小さい場合に供給電力を減少させるように構成され得る。目標電力が範囲の場合、供給電力が目標範囲内にあると決定されたときに供給電力を調節しないようにコントローラを構成することができる。加熱装置は、１つ以上の抵抗性加熱素子、または１つ以上の誘導加熱素子を含む。１つ以上の加熱素子は、１つ以上の加熱域を加熱するように配置することができる。決定された電力は、加熱素子のいずれかまたは両方に供給される電力である。
【0056】
本開示の第１１の態様では、エアロゾル発生デバイス用の装置が提供され、該装置は、サセプタ装置を誘導加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させる第１の誘導素子および第２の誘導素子を含む誘導加熱回路と、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子の作動を制御するコントローラとを含み、前記コントローラは、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子のうちの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子を選択的に作動させるように構成され、かつ前記コントローラは、所定の間隔で、前記第１の誘導素子と第２の誘導素子のどちらを作動させるかを決定するように構成されている。
【0057】
前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子のどちらを複数の所定の間隔のうちの第１の所定の間隔の間作動させるかを複数の所定の間隔のそれぞれについて１回決定することで、前記コントローラは、複数の所定の間隔で前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子のどちらを作動させるかを決定するように構成されている。
【0058】
前記サセプタは、第１のサセプタ域および第２のサセプタ域を含み、前記第１の誘導素子は前記第１のサセプタ域を加熱するように配置され、前記第２の誘導素子は前記第２のサセプタ域を加熱するように配置され、かつ前記コントローラは前記第１のサセプタ域および第２のサセプタ域のどちらを前記第１の所定の間隔で加熱するかの決定に基づいて、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子のどちらを作動させるかを決定するように構成されている。
【0059】
前記第１のサセプタ域の測定温度と第１の目標温度の比較および前記第２のサセプタ域の測定温度と第２の目標温度との比較に基づいて、前記第１のサセプタ域および前記第２のサセプタ域のどちらを前記第１の所定の間隔で加熱するかを決定するように前記コントローラは構成されている。
【0060】
前記コントローラは、前記第１のサセプタ域の温度が前記第１の目標温度より低いかどうかを決定し、前記第２のサセプタ域の温度が前記第２の目標温度よりも低いかどうかを決定し、前記第１のサセプタ域の温度が前記第１の目標温度より低く、前記第２のサセプタ域の温度が前記第２の目標温度より低くないと決定した場合、前記コントローラは前記第１の所定の間隔の間、前記第１の誘導素子を作動させ、前記第２のサセプタ域の温度が前記第２の目標温度より低く、前記第１のサセプタ域の温度が前記第１の目標温度より低くないと決定した場合、前記コントローラは前記第１の所定の間隔の間、前記第２の誘導素子を作動させ、前記第１のサセプタ域の温度が前記第１の目標温度より低く、前記第２のサセプタ域の温度が前記第２の目標温度より低いと決定した場合、前記コントローラは、前記第１の所定の間隔の間、前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子の一方を作動させるように構成されている。
【0061】
前記第１の所定の間隔に続く１つ以上の所定の間隔の間、前記第１のサセプタ域の測定温度が前記第１の目標温度よりも低く、かつ前記第２のサセプタ域の測定温度が前記第２の目標温度よりも低い場合、前記制御装置は、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子が各所定の間隔で交互に作動するように、前記第１の所定の間隔に続く１つ以上の間隔の各所定の間隔の間、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子のうちの一方を作動させるように構成されている。
【0062】
前記所定の間隔は、長さが１／８０秒から１／２０秒または約１／６４秒であってもよい。
【0063】
前記回路は、第１の誘導素子、第１の容量素子、および使用中に第１の状態と第２の状態との間で交互に切り替わり、直流電圧供給部で変動電流を生成し、前記第１の誘導素子に流して前記サセプタ装置の誘導加熱を引き起こす第１の切り替え装置とを含む第１の共振セクションと、第２の誘導素子、第２の容量素子、および使用中に第１の状態と第２の状態との間で交互に切り替わり、直流電圧供給部で変動電流を生成し、前記第２の誘導素子に流して前記サセプタ装置の誘導加熱を引き起こす第２の切り替え装置を含む第２の共振セクションとを含み、前記コントローラは、前記第１の誘導素子および前記第２の誘導素子を選択的に作動させるために、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の共振セクションおよび第２の共振セクションを選択的に作動させるように構成されている。
【0064】
前記回路は前記第１の切り替え装置および前記第２の切り替え装置を制御するように構成されている制御手段を含む。
【0065】
前記制御手段は前記第１の切り替え装置を操作する第１の駆動器と、前記第２の切り替え装置を操作する第２の駆動器とを含み、前記コントローラは、前記第１の駆動器に信号を選択的に提供することで前記第１の共振セクションを作動させ、前記第２の駆動器に信号を選択的に提供することで前記第２の共振セクションを作動させるように構成されている。
【0066】
前記制御手段は、作動中の共振セクションの第１の電圧状態を検出する前記制御手段に応答して、前記作動中の共振セクションの前記切替手段を第１の状態から第２の状態に切り替えるように構成されている。
【0067】
前記制御手段は、作動中の共振セクションの第２の電圧状態を検出する前記制御手段に応答して、前記作動中の共振セクションの前記切替手段を第２の状態から第１の状態に切り替えるように構成されている。
【0068】
前記第１の電圧状態は、前記作動中の誘導素子を流れる直流電流により前記作動中の誘導素子に蓄積される磁気エネルギーの量を示してもよい。
【0069】
前記第２の電圧状態は、前記作動中の共振セクションの誘導素子と前記容量素子との間の所与の割合の電流振動のサイクルが、前記作動中の共振セクションの切り替え装置が第１の状態から第２の状態に切り替わってから完了したことを示す。
【0070】
本開示の第１２の態様では、本開示の第１の態様による装置を含むエアロゾル供給デバイスが提供される。
【0071】
この供給デバイスは、非燃焼加熱装置としても知られるタバコ加熱装置であってもよい。
【0072】
本開示の第１３の態様では、エアロゾル発生デバイスのための装置の制御方法が提供され、この装置はサセプタ装置を誘導加熱してエアロゾル発生材を加熱し、それによりエアロゾルを発生させる第１の誘導素子および第２の誘導素子を含む誘導加熱回路と、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子の作動を制御してサセプタ装置を加熱するように構成されているコントローラとを含み、この方法は、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子のうちの一方のみがどの時点においても作動するように、前記第１の誘導素子および第２の誘導素子を選択的に作動させ、かつ所定の間隔で、前記第１の誘導素子と第２の誘導素子のどちらを作動させるかを決定することを含む。
【0073】
本開示の第１４の態様では、実行されると、第３の態様による方法が実施されるようにする一組の機械可読命令が提供される。
【0074】
本開示の第１５の態様では、第４の態様による一連の命令を含む機械可読媒体が提供される。
【0075】
本開示の第１６の態様では、第２の態様によるエアロゾル発生デバイスと、このデバイスによりエアロゾルを発生させるために使用中の前記デバイスによって加熱されるエアロゾル発生材とを含む物品を含むエアロゾル発生システムが提供される。
【0076】
必要に応じて、前記エアロゾル発生材はタバコ材料を含む。
【0077】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して作成された、例としてのみ与えられた、本発明の好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】エアロゾル発生デバイスの一例の正面図である。
【図5A】エアロゾル発生デバイス内の加熱部材の断面図である。
【図10】前の図に表された例示的な誘導加熱回路の例示的な制御装置の様々な部分を示す。
【図11】前の図に表された例示的な誘導加熱回路の例示的な制御装置の様々な部分を示す。
【図12】前の図に表された例示的な誘導加熱回路の例示的な制御装置の様々な部分を示す。
【図13】前の図に表された例示的な誘導加熱回路の例示的な制御装置の様々な部分を示す。
【図14】例示的な誘導加熱回路の状態を制御する例示的な方法を表すフローチャートである。
【図15】例示的な誘導加熱回路の状態を制御する別の例示的な方法を表すフローチャートである。
【図16】エアロゾル発生デバイスの使用例の期間全体を通して、サセプタの温度と、サセプタを加熱するために供給される目標電力の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0079】
本明細書中では「エアロゾル発生材」なる用語は、加熱すると揮発成分を典型的にはエアロゾルの形体で供する材料を含む。エアロゾル発生材として、あらゆるタバコ含有材が上げられ、例えばタバコ、タバコ派生物、膨張タバコ、再生タバコまたはタバコ代替え品のうちの１つ以上を含む。エアロゾル発生材は、製品によってニコチンを含むまたは含まない他の非タバコ製品を含む。エアロゾル発生材は、例えば、固体、液体、ゲル、ワックスなどの形態であってもよい。エアロゾル発生材はまた、例えば、材料の組み合わせまたはブレンドであってもよい。エアロゾル発生材は、「喫煙可能な材料」としても知られている場合がある。
【0080】
エアロゾル発生材を燃やさずまたは燃焼させずにエアロゾル発生材を加熱してエアロゾル発生材の少なくとも１つの成分を揮発させて、典型的には吸入可能なエアロゾルを形成する装置が知られている。そのような装置は、場合によっては「エアロゾル発生デバイス」、「エアロゾル供給デバイス」、「非燃焼加熱デバイス」、「タバコ加熱製品デバイス」または「タバコ加熱デバイス」またはそれに類似するものとして記載される。同様に通常はニコチンを含むまたは含まない液体の形体のエアロゾル発生材を気化する電子タバコデバイスと呼ばれているものがある。エアロゾル発生材は、ロッド、カートリッジまたはカセットの形体またはそれらの一部として供されてもよい。エアロゾル発生材を加熱し、揮発させるヒーターは装置の「永久」部品として設けられてもよい。
【0081】
エアロゾル供給デバイスは、加熱用のエアロゾル発生材を含む物品を受け入れることができる。本文脈において「物品」は、使用時に加熱されてエアロゾル発生材および任意に他の成分を揮発させるエアロゾル発生材を使用時に含むまたは含有する部品である。ユーザーはエアロゾル発生材が加熱されてエアロゾルを発生させ、その後ユーザーが吸入する前に物品をエアロゾル供給デバイス内に挿入する。物品は、例えば物品を収容する大きさのデバイスの加熱チェンバー内に設置されるように構成された予め定められたまたは特定の大きさであってもよい。
【0082】
次に、エアロゾル発生材の誘導加熱によりエアロゾルを発生させるように構成されたエアロゾル発生システム用の装置のいくつかの例を説明する。一部の例ではこの装置は、サセプタ装置を加熱するための誘導素子を含み、これはインダクタコイルであってもよい。サセプタ装置は、エアロゾル発生材を加熱してエアロゾルを発生させるように配置されている。一部の例ではこの装置は、電池などの直流電圧供給部から誘導素子を介して変動電流を発生させる。直流電圧供給部から変動電流を供給するために、第１の状態と第２の状態との間で切り替え可能な切り替え装置が設けられる。第１の状態と第２の状態との間の切り替え装置の切り替えを行うために、回路で検出された第１の電圧状態に応答して切り替え装置を第１の状態から第２の状態に切り替えるように構成される制御装置が設けられる。制御装置はまた、回路内で検出された第２の電圧状態に応答して、切り替え装置を第２の状態から第１の状態に切り替えるように構成されている。
【0083】
したがって、ユーザーによる吸入用のエアロゾルを発生させるエアロゾル発生システム用の誘導加熱装置が提供され、これにより変動電流で直流電圧供給部から誘導加熱を生成することができる。後に詳細に説明するように回路内で検出された電圧状態に応答して切り替え装置を作動させる制御装置は、回路を「自励発振」させて変動電流を発生させる。本明細書の例は、変動電流を生成するためのインバータなどの専用部品を使用せずに変動電流を発生することができる。一部の例では第１および第２の電圧状態の少なくとも１つは、回路の共振周波数に少なくとも部分的に依存するので、回路の自励発信操作は回路の共振周波数を考慮に入れており、共振周波数をコントローラ等で決定する必要はない。
【0084】
一部の例では制御装置は、回路内の電圧状態を検出し、それに応じて切り替え装置を制御する。一部の例では、この装置は制御装置による切り替え装置の切り替えを制御するコントローラも含む。このコントローラは、例えば回路に供給される電力を決定し、回路に供給される電力のそのような決定に基づいて切り替え装置を制御することができる。エアロゾル発生デバイスのさらなる特徴および例示的な装置は、以下の説明から明らかになる。次にエアロゾル発生デバイスの例を詳細に説明する。
【0085】
図１は、エアロゾル発生媒体／エアロゾル発生材からエアロゾルを発生させるためのエアロゾル供給デバイス１００の一例を示している。大筋において、デバイス１００は、エアロゾル発生媒体を含む交換可能な物品１１０を加熱して、デバイス１００のユーザーによって吸い込まれるエアロゾルまたは他の吸入可能な媒体を発生させるために使用してもよい。
【0086】
デバイス１００は、デバイス１００の種々の部品を囲み、収容するハウジング１０２（外方カバーの形体）を含む。デバイス１００は、一端部に開口部１０４を有し、それを介して物品１１０が加熱集合体による加熱のために挿入される。使用時、物品１１０は、加熱集合体に完全にまたは部分的に挿入され、そこで加熱集合体の１つ以上の部品によって加熱される。
【0087】
この例のデバイス１００は、第１端部部材１０６を含み、これは蓋１０８を含み、この蓋は、物品１１０が所定の位置に無いときに開口部１０４を閉じるために第１端部部材１０６に対して可動である。図１では蓋１０８は開放構造に示されているが、蓋１０８は閉鎖構造に移動してもよい。例えば、ユーザーは蓋１０８を矢印Ａの方向にスライドさせてもよい。
【0088】
デバイス１００はまた、デバイス１００を操作するボタンまたはスイッチなどのユーザーが操作可能な制御ボタン１１２を含む。例えば、ユーザーは、ボタン１１２を操作することでデバイス１００を作動させることができる。
【0089】
デバイス１００はまた、デバイス１００の電池を充電するためのケーブルを受け入れることができるソケット・ポート１１４などの電気部品を備えてもよい。例えば、ソケット１１４は、ＵＳＢ充電ポートなどの充電ポートであってもよい。一部の例では、ソケット１１４は、追加でまたはこれとは別にデバイス１００とコンピューターデバイスなどの別のデバイスとの間でデータを転送するために使用してもよい。
【0090】
【0091】
図２に示すように、第１端部部材１０６がデバイスの一端部に配置され、第２端部部材１１６がデバイス１００の反対の端部に配置されている。第１および第２の端部部材１０６、１１６は、共にデバイス１００の端部面を少なくとも部分的に画定している。例えば、第２端部部材１１６の底部面は、少なくとも部分的にデバイス１００の底部面を画定している。外方カバー１０２の縁部も端部面の一部を画定している。この例では蓋１０８もデバイス１００の上面の一部を画定している。また図２は調整部材１１２内に関連する第２のプリント基板１３８を示している。
【0092】
開口部１０４に近い方のデバイスの端部は、使用時にユーザーの口に近くなるのでデバイス１００の近位端部（または吸い口端部）としても知られている。使用時、ユーザーは、開口部１０４に物品１１０を挿入し、ユーザー制御部を操作してエアロゾル発生材の加熱を開始し、デバイスに発生したエアロゾルを吸い込む。これによりデバイス１００の近位端部に向かう流路に沿ってデバイス１００内をエアロゾルが流れるようにする。
【0093】
開口部１０４から離れている装置の他端部は、使用時にユーザーの口から離れる方の端部となるので、デバイス１００の遠位端部としても知られている。ユーザーがデバイスに発生したエアロゾルを吸い込むと、エアロゾルはデバイス１００の遠位端部から離れるように流れる。
【0094】
デバイス１００は、電源１１８をさらに含む。電源１１８は、例えば充電可能なバッテリーまたは充電不可のバッテリーなどのバッテリーであってもよい。好適なバッテリーの例としては、リチウムバッテリー（リチウムイオンバッテリーなどの）、ニッケルバッテリー（ニッケル－カドミウムバッテリーなどの）およびアルカリバッテリーなどが挙げられる。バッテリーは加熱集合体に電気的に接続され、エアロゾル発生材を加熱するために必要に応じてそしてコントローラ（図示せず）の制御の下電力を供給する。この例では、バッテリーはバッテリー１１８を所定の位置に保持する中央支持部１２０に接続される。
【0095】
デバイスは少なくとも１つの電子モジュールをさらに含む。電子モジュール１２２は、例えば印刷回路板 (ＰＣＢ)を含む。ＰＣＢ１２２は、プロセッサなどの少なくとも１つのコントローラおよびメモリを保持することができる。ＰＣＢ１２２はまた、デバイス１００の様々な電子部品を互いに電気的に接続するための１つ以上の電路を含む。例えば、電池端子は、電力をデバイス１００全体に分配できるように、ＰＣＢ１２２に電気的に接続される。ソケット１１４はまた、電路を介して電池に電気的に結合される。
【0096】
デバイス１００の例では加熱集合体は、誘導加熱集合体であり、誘導加熱工程を介して物品１１０のエアロゾル発生材を加熱するための種々の部材を含む。誘導加熱は、電磁誘導によって導電性の物体（サセプタなどの）を加熱する工程である。誘導加熱集合体は、誘導部材、例えば１つ以上のインダクタコイルと、交流電流などの変動電流を誘導部材に通すためのデバイスとを含む。誘導部材内の変動電流は、変動磁場を発生させる。変動磁場は、好適には誘導部材に対して位置決めされたサセプタに侵入し、サセプタの内側に渦電流を発生させる。サセプタは渦電流に対して電気抵抗を有し、従って、この抵抗に対する渦電流の流れによってサセプタがジュール加熱によって加熱されるようにする。サセプタが鉄、ニッケルまたはコバルトなどの強磁性材を含む場合、熱がサセプタ内の磁気ヒステリシス損失によって、即ち変動磁場と合致することの結果として磁性材の磁気双極子の向きの変化によって発せられてもい。誘導加熱では例えば伝導による加熱に較べて熱がサセプタの内側に発せられ、素早い加熱を可能にする。さらに誘電ヒーターとサセプタとの間になんら物理的な接触の必要が無く、構造および用途の自由度を高めることができる。
【0097】
デバイス１００の例の誘導加熱集合体は、サセプタ構造体１３２（以下、「サセプタ」とする）、第１のインダクタコイル１２４と、第２のインダクタコイル１２６とを含む。第１および第２インダクタコイル１２４、１２６は、導電性材料から作製される。この例では第１および第２インダクタコイル１２４、１２６は、リッツ線／ケーブルから作製され、これは螺旋状に巻かれ、ヘリカルインダクタコイル１２４、１２６を供する。リッツ線は、複数の個別の線を含み、これらは個別に絶縁され、一緒にねじられて１本の線を形成する。リッツ線は、導体中の表皮効果損失を減らすように設計されている。デバイス１００の例では第１および第２インダクタコイル１２４、１２６は、矩形断面の銅リッツ線から作製される。他の例ではリッツ線は円形などの他の形状の断面を有してもよい。
【0098】
第１インダクタコイル１２４は、サセプタ１３２の第１セクションを加熱するための第１の変動磁場を発生させるように構成され、第２インダクタコイル１２６は、サセプタ１３２の第２セクションを加熱するための第２の変動磁場を発生させるように構成されている。ここでサセプタ１３２の第１のセクションは第１のサセプタ領域１３２ａと称され、サセプタ１３２の第２のセクションは第２のサセプタ領域１３２ｂと称される。この例では第１インダクタコイル１２４は、デバイス１００の長手方向軸１３４に沿った方向に第２インダクタコイル１２６と隣接する（即ち、第１および第２インダクタコイル１２４、１２６は、重ならない）。この例ではサセプタ装置１３２は２つの領域を含む単独のサセプタを含むが、他の例ではサセプタ装置１３２は２つ以上の別個のサセプタを含む。第１および第２インダクタコイル１２４、１２６の端部１３０はＰＣＢ１２２に接続されている。
【0099】
当然のことながら一部の例では第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６は、互いに異なる少なくとも１つの特性を持っていてもよい。例えば、第１のインダクタコイル１２４は、第２のインダクタコイル１２６とは異なる少なくとも１つの特性を持っていてもよい。より具体的には、一例では、第１のインダクタコイル１２４は、第２のインダクタコイル１２６とは異なるインダクタンス値を持っていてもよい。図２に示すように、第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６は、第１のインダクタコイル１２４が第２のインダクタコイル１２６よりもサセプタ１３２のより小さな部分に巻かれるように異なる長さでのものである。したがって、第１のインダクタコイル１２４は、第２のインダクタコイル１２６とは巻数（個々の巻きの間隔が実質的に同じであると仮定）が異なってもよい。さらに別の例では、第１のインダクタコイル１２４は、第２のインダクタコイル１２６とは異なる材料でできていてもよい。一部の例では、第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６は、実質的に同一であってもよい。
【0100】
この例ではインダクタコイル１２４、１２６は、互いに同じ方向に巻かれている。即ち、第１のインダクタコイル１２４および第２のインダクタコイル１２６の両方が左巻きの螺旋である。別の例では、両方のインダクタコイル１２４、１２６は、右巻きの螺旋であってもよい。さらに別の例（図示せず）では、第１のインダクタコイル１２４および第２のインダクタコイル１２６は反対方向に巻かれている。これは、インダクタコイルが異なる時間に作動する場合に有効である。例えば、まず第１のインダクタコイル１２４が物品１１０の第１の部分を加熱するように作動し、その後、第２のインダクタコイル１２６が物品１１０の第２の部分を加熱するように作動してもよい。反対方向に巻くと、特定の種類の制御回路と組み合わせて使用した場合に、非作動コイルに誘導される電流を減らすことができる。コイル１２４、１２６が異なる方向に巻かれている一例（図示せず）では、第１のインダクタコイル１２４が右巻きで、第２のインダクタコイル１２６左巻きの螺旋であってもよい。別のそのような実施形態では、第１のインダクタコイル１２４は左巻きの螺旋で、第２のインダクタコイル１２６は右巻きの螺旋であってもよい。
【0101】
この例のサセプタ１３２は中空であり、従って中にエアロゾル発生材が収容される受け部を画定する。例えば、物品１１０はサセプタ１３２内に挿入される。この例ではサセプタ１２０は管状で円形の断面を有する。
【0102】
図２のデバイス１００は、ほぼ管状であり、少なくとも部分的にサセプタ１３２を囲む絶縁部材１２８をさらに含む。絶縁部材１２８は、例えばプラスチック材料などの任意の絶縁材料で作られる。この特定の例では、絶縁部材は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）でできている。絶縁部材１２８は、サセプタ１３２で生成された熱からデバイス１００の様々な部品を絶縁するのを強化することができる。
【0103】
絶縁部材１２８はまた、第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６を完全にまたは部分的に支持することができる。例えば、図２に示すように、第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６は、絶縁部材１２８の周りに配置され、絶縁部材１２８の半径方向外向きの表面に接している。一部の例では絶縁部材１２８は、第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６に隣接しない。例えば、小さな間隙が絶縁部材１２８の外面と第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６の内面の間には存在しない。
【0104】
特定の例ではサセプタ１３２、絶縁部材１２８、および第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６は、サセプタ１３２の中心長手方向軸の周りに同軸である。
【0105】
【0106】
デバイス１００は、サセプタ１３２の一端を係合してサセプタ１３２を所定の位置に保持する支持体１３６をさらに含む。支持体１３６は、第２の端部部材１１６に接続されている。
【0107】
デバイス１００は、デバイス１００の遠位端部に向かって配置された第２の蓋１４０およびばね１４２をさらに含む。バネ１４２は、第２の蓋１４０を開けて、サセプタ１３２に触れられるようにする。例えば、第２の蓋１４０を開いて、サセプタ１３２および／または支持体１３６を洗浄する。
【0108】
デバイス１００は、サセプタ１３２の近位端部から離れてデバイスの開口部１０４の方に延びた膨張チェンバー１４４をさらに含む。少なくとも部分的に膨張チェンバー１４４内に配置されているのは、デバイス１００内に収容された際に物品１１０と当接し、保持する保持クリップ１４６である。膨張チェンバー１４４は、端部部材１０６に接続されている。
【0109】
【0110】
図５Ａは、図１のデバイス１００の一部の断面を示している。図５Ｂは、図５Ａのある領域を拡大して示している。図５Ａおよび５Ｂは、サセプタ１３２内に収容された物品１１０を示し、物品１１０は、その外面がサセプタ１３２の内面と当接するような寸法になっている。これにより加熱が最も効率的になる。この例の物品１１０は、エアロゾル発生材１１０ａを含む。エアロゾル発生材１１０ａはサセプタ１３２内に位置決めされる。また物品１１０は、フィルタ包装材および／または冷却構造体などの他の部材を含んでもよい。
【0111】
図５Ｂは、サセプタ１３２の外面がサセプタ１３２の長手方向軸１５８に垂直な方向に測定して距離１５０の分だけインダクタコイル１２４、１２６の内面から離れていることを示している。１つの特定の例では距離１５０は、約３ｍｍ～４ｍｍ、約３～３．５ｍｍまたは約３．２５ｍｍである。
【0112】
図５Ｂは、絶縁部材１２８の外面がサセプタ１３２の長手方向軸１５８に垂直な方向に測定して距離１５２の分だけインダクタコイル１２４、１２６の内面から離れていることをさらに示している。１つの特定の例では距離は、約０．０５ｍｍである。別の例ではその距離１５２は、インダクタコイル１２４、１２６が絶縁部材１２８と当接し、触れるように実質的には０ｍｍである。
【0113】
一例では、サセプタ１３２は、約０．０２５ｍｍ～１ｍｍ、または約０．０５ｍｍの壁厚１５４を有する。
【0114】
一例では、サセプタ１３２は、約４０ｍｍ～６０ｍｍ、約４０ｍｍ～４５ｍｍ、または約４４．５ｍｍの長さを有する。
【0115】
一例では、絶縁部材１２８は、約０．２５ｍｍ～２ｍｍ、０．２５ｍｍ～１ｍｍ、または約０．５ｍｍの壁厚１５６を有する。
【0116】
上記のように例示的なデバイス１００の加熱部材は、誘導加熱プロセスにより物品１１０のエアロゾル発生材を加熱するための様々な部品を含む誘導加熱部材である。特に、第１のインダクタコイル１２４および第２のインダクタコイル１２６は、サセプタ１３２のそれぞれの第１の区域１３２ａおよび第２の区域１３２ｂを加熱することで、エアロゾル発生材を加熱してエアロゾルを発生させるのに使用される。次に、図６から１２を参照して、第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６を使用してサセプタ装置１３２を誘導加熱する際のデバイス１００の動作を詳細に説明する。
【0117】
デバイス１００の誘導加熱部材はＬＣ回路を含む。ＬＣ回路は、誘導素子によって発生するインダクタンスＬと、コンデンサによって発生する静電容量Ｃを有する。デバイス１００において、インダクタンスＬは第１および第２のインダクタコイル１２４、１２６によって発生し、静電容量Ｃは、後に説明するように、複数のコンデンサによって発生する。インダクタンスＬと静電容量Ｃを含む誘導加熱回路は、場合によっては、抵抗器の抵抗Ｒを含むＲＬＣ回路として表すことができる。場合によっては、インダクタと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抵抗が発生するため、回路に抵抗自体を含める必要はない。このような回路は、回路素子のインピーダンスまたはアドミタンスの虚数部が互いに打ち消し合うときに特定の共振周波数で発生する電気共振を示す場合がある。
【0118】
ＬＣ回路の一例は、インダクタとコンデンサが直列に接続された直列回路である。ＬＣ回路の別の例は、インダクタとコンデンサが並列に接続されている並列ＬＣ回路である。インダクタの崩壊磁場がコンデンサを充電する巻線に電流を生成し、放電コンデンサがインダクタに磁場を構築する電流を供給するため、ＬＣ回路で共振が発生する。並列ＬＣ回路が共振周波数で駆動される場合、回路の動的インピーダンスは最大になり（インダクタのリアクタンスはコンデンサのリアクタンスに等しいため）、回路電流は最小になる。ただし、並列ＬＣ回路の場合、並列インダクタと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、インダクタを流れる電流を乗算する）。したがって、サセプタを加熱するために回路が作動している間、少なくともしばらくの間、ＲＬＣまたはＬＣ回路が共振周波数で作動できるようにすると、磁場の最大値を提供することでサセプタを貫通する効果的および／または効率的な誘導加熱を提供することができる。
【0119】
サセプタ１３２を加熱するためにデバイス１００に使用されるＬＣ回路は、以下に説明するように、切り替え装置として機能する１つ以上のトランジスタを利用することができる。トランジスタは、電子信号を切り替えるための半導体装置である。トランジスタは通常、電子回路に接続するための少なくとも３つの端子を備えている。電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）は、印加された電界の効果を使用してトランジスタの実効コンダクタンスを変化させることができるトランジスタである。電界効果トランジスタは、本体、ソース端子Ｓ、ドレイン端子Ｄ、およびゲート端子Ｇを含む。電界効果トランジスタは、電荷キャリア、電子または正孔がソースＳおよびドレインＤ間を流れることができる半導体を含む活性チャネルを含む。チャネルの導電率、即ちドレイン端子Ｄとソース端子Ｓ間の導電率は、例えば、ゲート端子Ｇとソース端子Ｓの間の電位差の関数であり、例えば、ゲート端子Ｇに印加された電位によって決まる。エンハンスメントモードのＦＥＴでは、ソースＳ電圧へのゲートＧが実質的にゼロの場合、ＦＥＴはオフ（即ち、電流の通過を実質的に防止）になり、実質的にゼロ以外のゲートＧ－ソースＳ電圧がある場合、オン（即ち、電流の通過を実質的に許可）になる。
【0120】
デバイス１００の回路で使用できるトランジスタの１つの種類は、ｎチャネル（またはｎ型）電界効果トランジスタ（ｎ－ＦＥＴ）である。ｎ－ＦＥＴは電界効果トランジスタであり、そのチャネルはｎ型半導体で構成されている。ここで、電子が多数キャリアであり、正孔は少数キャリアである。例えば、ｎ型半導体は、供与体不純物（例えば、リンなど）でドープされた真性半導体（例えば、シリコンなど）を含む。ｎチャネルＦＥＴでは、ドレイン端子Ｄはソース端子Ｓよりも高い電位に配置される（即ち、正のドレイン－ソース間電圧、即ち負のソース－ドレイン間電圧がある）。ｎチャネルＦＥＴを「オン」にする（即ち、電流を通過させる）ために、ソース端子Ｓの電位よりも高い切替電位がゲート端子Ｇに印加される。
【0121】
デバイス１００で使用することができる別種のトランジスタは、ｐチャネル（またはｐ型）電界効果トランジスタ（ｐ－ＦＥＴ）である。ｐ－ＦＥＴは電界効果トランジスタであり、そのチャネルはｐ型半導体で構成されている。ここで、正孔は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、受容体不純物（例えば、ホウ素など）でドープされた真性半導体（例えば、シリコンなど）を含む。ｐチャネルＦＥＴでは、ソース端子Ｓはドレイン端子Ｄよりも高い電位に配置される（即ち、負のドレイン－ソース間電圧、即ち正のソース－ドレイン間電圧がある）。ｐチャネルＦＥＴを「オン」にする（即ち、電流を通過させる）ために、ソース端子Ｓの電位よりも低い切替電位（例えば、ドレイン端子Ｄの電位よりも高い）がゲート端子Ｇに印加される。
【0122】
一部の例ではデバイス１００で使用される１つ以上のＦＥＴは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であってもよい。ＭＯＳＦＥＴは電界効果トランジスタであり、そのゲート端子Ｇは絶縁層によって半導体チャネルから電気的に絶縁されている。一部の例では、ゲート端子Ｇは金属であり、絶縁層は酸化物（例えば、二酸化ケイ素など）、したがって「金属酸化物半導体」であってもよい。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、および／または絶縁層は、他の誘電体材料などの酸化物以外の材料から作製される。それにもかかわらず、そのような装置は、通常、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）と呼ばれ、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またはＭＯＳＦＥＴという用語は、そのような装置を含むと解釈されるべきである。
【0123】
ＭＯＳＦＥＴは、半導体がｎ型であるｎチャネル（またはｎ型）ＭＯＳＦＥＴであってもよい。ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ｎ－ＭＯＳＦＥＴ）は、ｎチャネルＦＥＴについて前述したのと同じ方法で操作できる。別の例として、ＭＯＳＦＥＴは、半導体がｐ型であるｐチャネル（またはｐ型）ＭＯＳＦＥＴであってもよい。ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ（ｐ－ＭＯＳＦＥＴ）は、ｐチャネルＦＥＴについて前述したのと同じ方法で操作できる。ｎ－ＭＯＳＦＥＴは通常、ｐ－ＭＯＳＦＥＴよりもソース－ドレイン抵抗が低くなる。したがって、「オン」状態（即ち、電流が通過している状態）では、ｎ－ＭＯＳＦＥＴはｐ－ＭＯＳＦＥＴと比較して発生する熱が少なく、したがって、ｐ－ＭＯＳＦＥＴよりも作動中のエネルギーの浪費が少ない可能性がある。さらに、ｎ－ＭＯＳＦＥＴは通常、ｐ－ＭＯＳＦＥＴと比較して切替時間（即ち、ゲート端子Ｇに提供される切替電位を変化させてからＭＯＳＦＥＴに電流が流れるかどうかを変化させるまでの特徴的な応答時間）が短く、これにより、高い切替速度が高くなり切替制御が改善される。
【0124】
ここで図６を参照してデバイス１００による誘導加熱のための回路について説明する。図６は、エアロゾル発生デバイス１００の誘導加熱回路６００の一部の簡略化された概略図を示す。図６は、第１のサセプタ域１３２ａを加熱するための第１のインダクタコイル１２４を含む誘導加熱回路６００の一部を示す。変動電流が第１のインダクタコイル１２４を流れる。第１のサセプタ域１３２ａは、サセプタ１３２が第１のインダクタ１２４と誘導結合し、渦電流の生成を通じて加熱される方法を表す誘導素子および抵抗素子を有するものとして図６に表されている。なお、デバイス１００は、図６には示されていない第２のインダクタコイル１２６をさらに含む。第２のインダクタコイル１２６もまた、誘導加熱回路６００の一部であり、以下に説明するように第２のサセプタ域１３２ｂを加熱するように制御される。しかしながら、明確にするために、回路６００を、まず、図６に示すそれらの構造を参照して説明する。
【0125】
回路６００は、第１の共振セクション６０１と、第１の共振セクション６０１に直流電圧を供給する直流電圧供給部１１８と、回路６００を制御する制御装置をと含む。第１の共振セクション６０１は、第１のインダクタ１２４と第１のＦＥＴ６０８を含む切替装置を含み、制御装置は、後により詳細に説明するように、回路６００で検出された電圧状態に応答して、ＦＥＴ６０８を第１の状態と第２の状態との間で切り替えて第１のインダクタ１２４を作動させるように構成される。回路６００は、サセプタ１３２を除いて、デバイス１００のＰＣＢ１２２に配置され、インダクタコイル１２４は、第１の端部１３０ａおよび第２の端部１３０ｂでＰＣＢ１２２に接続されている。
【0126】
第１の共振セクション６０１は、第１のコンデンサ６０６と、第２のコンデンサ６１０とを含み、両方とも第１のインダクタ１２４と並列に配置され、第１の共振セクション６０１が共振すると、インダクタ１２４を経て第１のコンデンサ６０６と第２のコンデンサ６１０との間に交流電流が流れる。上記のように、第１のＦＥＴ６０８、この例ではｎチャネルＭＯＳＦＥＴは、第１の共振セクション６０１で切り替え装置として作動するように構成されている。
【0127】
なお、他の例では、共振セクション６０１は、例えば、第１のコンデンサ６０６の位置、または第２のコンデンサ６１０の位置に、１つのコンデンサのみを含む。他の例では、共振セクション６０１は、３つ以上のコンデンサなど、それ以外の数のコンデンサを含む。例えば、第１のコンデンサ６０６および第２のコンデンサ６１０のいずれかまたは両方は、互いに並列に配置された２つ以上のコンデンサによって置き換えられる。当然のことながら、共振セクション６０１は、共振セクション６０１のインダクタンスＬおよび静電容量Ｃに依存する共振周波数を有する。共振セクション６０１内のコンデンサの数、種類、および配置は、回路６００で使用される電力水準と回路６００の所望の作動周波数を考慮して選択される。例えば、当然のことながら、個々のコンデンサおよび前記コンデンサの配置は、電流を処理する前記コンデンサの能力の制限と同様に、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を有すると見なすことができる。そのような構造は、共振セクション６０１に静電容量を提供するコンデンサの配置を決定するときに考慮に入れることができる。例えば、所望の電力レベルおよび作動周波数に応じて、複数のコンデンサを並列に提供することには利点があり、より高い静電容量またはより低いＥＳＲを提供することができる。この例では、第１および第２のコンデンサ６０６、６１０は両方とも、それぞれが約１００ｎＦの静電容量を有するセラミックＣ０Ｇコンデンサである。他の例では、他種のコンデンサおよび／または他の静電容量値を有するコンデンサ、例えば、この段落で概説されている検討事項に従って、静電容量値が等しくないコンデンサを使用することができる。
【0128】
第１の共振セクション６０１には、直流電圧供給部器１１８から直流電圧が供給され、これは、例えば、上記のように、電池によって供給される電圧である。図６に示すように、直流電圧供給部１１８は、正の端子１１８ａおよび負の端子１１８ｂを備える。一例では、直流電圧供給部１１８は、約４．２Ｖの直流電圧を第１の共振セクション６０１に供給する。他の例では、直流電圧供給部１１８は、例えば、２Ｖ～１０Ｖ、または約３Ｖ～５Ｖの電圧を供給してもよい。
【0129】
コントローラ１００１は、回路６００の作動を制御するように構成される。コントローラ１００１は、マイクロコントローラ、例えば、複数の入力および出力を含むマイクロ処理装置（ＭＰＵ）を備えてもよい。一例では、コントローラ１００１は、ＳＴＭ３２Ｌ０５１Ｃ８Ｔ６モデルＭＰＵである。一部の例では、回路６００に設けられる直流電圧供給部１１８は、それ自体が電池または他の電源から電力を受け入れるコントローラ１００１からの出力によって提供される。
【0130】
直流電圧源１１８の正端子１１８ａは、第１の接続点６００Ａに電気的に接続されている。一例では、直流電圧源１１８は、直流電圧源１１８から電力を受け取り、回路６００を含むデバイスの部品に直流電圧源によって供給される電圧を供給するコントローラ１００１を経て接続点６００Ａに接続される。第１の接続点６００Ａは、第１のコンデンサ６０６の第１端部６０６ａおよび第１のインダクタ１２４の第１端部１３０ａに電気的に接続されている。第１のインダクタ１２４の第２端部１３０ｂは、第２の接続点６００Ｂ（図６では回路図の２つの電気的に等価な点で表される）に電気的に接続されている。第２の接続点６００Ｂは、ＦＥＴ６０８のドレイン端子６０８Ｄに電気的に接続されている。この例では、第２の接続点６００Ｂもまた、第２のコンデンサ６１０の第１の端部６１０ａに電気的に接続されている。第１のＦＥＴ６０８のソース端子６０８Ｓは、第３の接続点６００Ｃに電気的に接続されている。第３の接続点６００Ｃは、接地６１６に電気的に接続されており、この例では、第２のコンデンサ６１０の第２の端部６１０ｂに接続されている。第３の接続点６００Ｃは、電流検出抵抗器６１５を経て第４の接続点６００Ｄに接続され、第４の接続点６００Ｄは、直流電圧源１１８の負端子１１８ｂに電気的に接続され、これは、正端子と同様に一例ではコントローラ１００１を介して供給される。
【0131】
なお、第２のコンデンサ６１０が存在しない例では、第３の接続点６００Ｃは、３つの電気接続、即ち、第１のＦＥＴソース端子６０８Ｓ、接地６１６、および電流検出抵抗器６１５に対する接続、のみを有する。
【0132】
上記のように、第１のＦＥＴ６０８は、第１の共振セクション６０１で切り替え装置として機能する。第１のＦＥＴ６０８は、第１の状態、即ち「オン」状態と第２の状態、即ち「オフ」状態との間で作動可能である。当業者には分かっていることだが、ｎチャネルＦＥＴがオフ状態にあるとき（即ち、適切な制御電圧がそのゲートに印加されていないとき）は、効果的にダイオードとして機能する。図６では第１のＦＥＴ６０８がそのオフ状態にあるときは、第１のダイオード６０８ａがダイオード機能を有する。即ち、ＦＥＴ６０８がオフ状態にあるとき、第１のダイオード６０８ａが、ドレイン端子６０８Ｄからソース端子６０８Ｓに流れる電流を大部分阻止するが、第１のダイオード６０８ａが適切に順方向にバイアスされている場合は、電流はソース端子６０８Ｓからドレイン端子６０８Ｄに流れる。適切な制御電圧がゲートに印加され、ドレインＤとソースＳの間に導電パスが存在する場合、ｎチャネルＦＥＴはオン状態になる。したがって、第１のＦＥＴ６０８がオン状態になると、第１の共振セクション６０１内で閉じたスイッチのように作動する。
【0133】
上記のように回路６００は、第１の共振セクション６０１と追加の制御装置を含むと見なすことができる。制御装置は、比較器６１８、ゼロ電圧検出器６２１、およびフリップフロップ６２２を含み、第１の共振セクション６０１内の電圧状態を検出し、検出された電圧状態に応答して第１のＦＥＴ６０８を制御するように構成される。次に制御装置による第１のＦＥＴ６０８のこの制御について、より詳細に説明する。
【0134】
第２の接続点６００Ｂには、電圧状態、即ち、接地電圧に対して０Ｖまたはそれに近い電圧を検出するように構成されたゼロ電圧検出器６２１が、回路６００内のゼロ電圧検出器６２１が接続されている点で電気的に接続されている。ゼロ電圧検出器６２１は、ＦＥＴ６０８の状態の切り替えを制御するための信号を出力するように構成される。即ち、ゼロ電圧検出器６２１は、フリップフロップ６２２に信号を出力するように構成される。フリップフロップ６２２は、２つの安定状態間で作動可能な電気回路である。フリップフロップ６２２は、フリップフロップの状態に応じて第１のＦＥＴゲート端子６０８Ｇに電圧を印加するように構成された第１のゲート駆動部６２３に電気的に接続されている。即ち、第１のゲート駆動部６２３は、フリップフロップが一方の状態にあるときに、ＦＥＴ６０８をオン状態に切り替えるために第１のＦＥＴゲート端子６０８Ｇに適切な電圧を提供するように構成されるが、フリップフロップ６２２が他の状態にあるときは、ＦＥＴ６０８をオン状態に維持するための適切な電圧を印加しないように構成される。例えば、第１のゲート駆動部６２３は、フリップフロップ６２２が状態「１」にあるときにＦＥＴ６０８をオンに切り替えるために第１のＦＥＴゲート６０８Ｇに適切なゲートソース電圧を印加し、第１のゲート駆動部６２３は、フリップフロップ６２２が状態「０」にあるときにゲート－ソース電圧を印加しないように構成される。したがって、フリップフロップ手段６２２の状態によって、第１のＦＥＴ６０８がオンであるかオフであるかが制御される。
【0135】
この例では制御装置のゼロ電圧検出器６２１および第１のゲート駆動部６２３は、コントローラ１００１からそれぞれの信号１０１１、１０２１を受信するように構成され、これにより、後により詳細に説明するように、コントローラ１００１は、回路６００の作動を開始および制御することができる。
【0136】
第４の接続点６００Ｄには制御電圧線６１９が電気的に接続されている。制御電圧線６１９は抵抗器６１７ａを介して第５の接続点６００Ｅに電気的に接続され、第５の接続点６００Ｅは電圧比較器６１８（以下、比較器６１８）に電気的に接続されている。第５の接続点６００Ｅは比較器６１８の正端子に電気的に接続されている。比較器６１８の負端子は接地６１６に接続されている。この例では、比較器６１８は、第５の接続点６００Ｅにおける電圧の接地電圧に対する比較に基づいて信号を出力するように構成される。比較器６１８の出力信号は、フリップフロップ６２２に送信される。制御電圧１０３１は、この例では、コントローラ１００１から、第２の抵抗器６１７ｂを介して制御電圧線６１９に供給される。
【0137】
上記のように、比較器６１８は、フリップフロップ６２２に出力を印加するように電気的に接続されている。フリップフロップ６２２は、比較器６１８からの出力信号がフリップフロップ６２２の状態を切り替え、それにより第１の駆動部６２３が第１のＦＥＴ６０８の状態を切り替える。
【0138】
次に例示的な回路６００の機能を、第１のインダクタコイル１２４が第１のサセプタ域１３２ａを加熱すべく操作されるように、コントローラ１００１によって作動される第１の共振セクション６０１の状況でより詳細に説明する。
【0139】
まず、第１のＦＥＴ６０８はオフ状態で、したがってダイオード６０８ａとして機能し、インダクタ１２４に電流が流れないようにする。コントローラ１００１は、回路６００の作動を開始して、第１のサセプタ域１３２ａを加熱する。ＦＥＴ６０８は、オフ状態からオン状態に切り替わる。この例ではコントローラは、ゼロ電圧検出器６２１にＳＴＡＲＴ信号１０１１を印加して回路６００の作動を開始する。それによりフリップフロップ６２２の状態が切り替わり、第１のゲート駆動部６２３がＦＥＴゲート端子６０８Ｇに信号を印加し、ＦＥＴをオン状態に切り替える。
【0140】
ＦＥＴ６０８がオン状態に切り替わると、回路６００の自励発振加熱サイクルと呼ばれ得るものが始まる。現在オン状態にあるＦＥＴ６０８は、直流電流が直流電圧源の正の端子１１８ａから第１のインダクタ１２４を通って流れ始め、電流検出抵抗器６１５を経て直流電圧源の負の端子１１８ｂに戻す閉スイッチとして機能する。第１のインダクタ１２４は、よく知られているように、電流のこの最初の増加に対抗し、ファラデーおよびレンツの法則により逆直流を生成する。オン状態では、ドレイン端子６０８Ｄとソース端子６０８Ｓとの間の電圧は実質的にゼロである。
【0141】
図７Ａは、時間ｔ０で、ＦＥＴ６０８がオンにされたときから始まる時間Ｔに対して第１のインダクタ１２４を流れる電流の概略的なグラフ表示を示す。時間ｔ０から、直流電流は、インダクタ１２４のインダクタンスＬ１、回路６００の直流抵抗、および直流供給電圧に依存する速度で、ゼロからインダクタ１２４に蓄積し始める。一例では電流検出抵抗器６１５は、約２ｍΩの抵抗を有し、インダクタ１２４は、２ｍΩ～１５ｍΩ、または４ｍΩ～１０ｍΩ、あるいはこの例では約５．２ｍΩの直流抵抗を有する。インダクタ内のこの電流の蓄積は、磁気エネルギーを蓄積するインダクタ１２４に対応し、インダクタ１２４によって蓄積できる磁気エネルギーの量は、自明のように、そのインダクタンスＬ１に依存する。
【0142】
図７Ｂは、ＦＥＴ６０８がオンにされたときの時間ｔ０からの時間ｔに対する電流検出抵抗器６１５の両端部間の電圧の簡略化された表現を示す。ＦＥＴ６０８がオンになった直後に、インダクタ１２４の両端に電圧が発生する。これは、インダクタが電流の増加に対抗するときにインダクタ１２４が生成する逆起電力である。したがって、このとき、直流電源１１８から印加される電圧差のほとんどすべてがインダクタ１２４の両端で降下するので、図７Ｂに示される電流検出抵抗器６１５の両端部の電圧は、小さい。次にインダクタ１２４を流れる電流が増加し、インダクタ１２４の逆起電力が減衰するにつれて、電流検出抵抗器６１５の両端部間の電圧が上昇する。これは、図７Ｂに示すように、電流検出抵抗器６１５の両端に負の電圧が発生していると見なされる。即ち、電流検出抵抗器６１５の両端部の電圧は、ＦＥＴ６０８がオンになっている時間の長さにつれてますます負になる。
【0143】
電流検出抵抗器６１５の両端部間の次第に大きくなる負の電圧は、インダクタ１２４を流れる電流の増加に対応するので、電流検出抵抗器６１５の両端部の電圧の大きさは、インダクタ１２４を流れる電流を示す。ＦＥＴ６０８がそのままの状態のとき、インダクタ１２４を流れる電流および電流検出抵抗器６１５の両端部の電圧は、インダクタンスＬ１および回路６００の直流抵抗に依存する時定数で、それぞれの最大値Ｉｍａｘ、Ｖｍａｘ（直流電源１１８によって供給される直流電圧および回路６００の直流抵抗に依存する）に向かって実質的に直線的に増加する。なお、インダクタ１２４を流れる電流は、時間ｔ０の後に変化するので、第１のインダクタ１２４を流れる直流電流が蓄積する間にサセプタ１３２の多少の誘導加熱が起こり得る。
【0144】
回路６００は、ＦＥＴ６０８がオンに切り替えられている間に第１のインダクタ１２４に蓄積されるエネルギーの量を制御装置で決定し、コントローラ１００１で制御するように構成される。コントローラ１００１は、次に説明するようにインダクタ１２４に蓄積することができる直流電流の量（したがって、磁気エネルギーの量）を制御する。
【0145】
上記のように制御電圧１０３１は、制御電圧線６１９に印加される。この例では制御電圧１０３１は、正の電圧であり、比較器６１８の正の端子に入力される電圧（即ち、第５の接続点６００Ｅの電圧）は、どの時点においても、制御電圧１０３１の値および第４の接続点６００Ｄの電圧に依存している。電流検出抵抗器６１５の両端部の負電圧が特定の値に達すると、第５の接続点６００Ｅで正の制御電圧１０３１を相殺し、第５の接続点６００Ｅで０Ｖの電圧（即ち、接地電圧）を与える。この例では、抵抗器６１７ａの抵抗は２ｋΩである。抵抗器６１７ｂは、７０ｋΩのコントローラ１００１に対する実効抵抗を表す。第５の接続点６００Ｅの電圧は、電流検出抵抗器６１５の両端部の負電圧が制御電圧１０３１と同じ大きさのときに０Ｖに達する。
【0146】
比較器６１８は、その正端子の電圧をその負端子に接続された接地６１６の電圧と比較し、その結果として信号を出力するように構成される。一例では比較器は、Ｏｎ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒから入手できる標準部品ＦＡＮ１５６である。したがって、第５の接続点６００Ｅの電圧が０Ｖに達すると、比較器６１８は、その正端子で０Ｖ信号を受信し、比較器６１８による比較の結果は、正端子の電圧が負端子の電圧に等しい。その結果、比較器６１８は、信号をフリップフロップ６２２に出力し、ＦＥＴ６０８をオフに切り替える。したがって、ＦＥＴ６０８のスイッチオフは、回路６００で検出された電圧状態、即ち、この例では、比較器６１８が、その端子間の電圧の比較によって、電流検出抵抗器６１５の両端部の負の電圧を検出したときに依存する。時間ｔ１で発生する制御電圧１０３１と同じ大きさに達した場合、ＦＥＴ６０８はオフに切り替えられる。図７Ａでは、ＦＥＴ６０８がオフに切り替えられたときに時間ｔ１でインダクタ１２４を流れる直流電流は、Ｉ１で表される。
【0147】
ＦＥＴ６０８がオフになると時間ｔ１で、ＦＥＴ６０８は、共振セクション６０１の閉スイッチのように作動するスイッチからダイオード６０８ａのように作動するように切り替わり、直流電源１１８からの供給を目的として効果的に開スイッチのように作動する。時間ｔ１において、インダクタ１２４を経て接地６１６に至る直流電流の経路は、ＦＥＴ６０８によって遮断される。これは、第１のインダクタ１２４に流れる電流が減衰する原因になり（これは図７Ａには示されていない）、インダクタ１２４誘導電圧を生成することで、この電流の変化に対抗する。したがって、電流は、第１の共振セクション６０１の共振周波数で、インダクタ１２４とコンデンサ６０６、６０８との間で前後に振動し始める。
【0148】
同様にインダクタ１２４の両端部、したがって第１のＦＥＴドレイン６０８Ｄ端子とソース６０８Ｓ端子との間の電圧は、第１の共振セクション６０１の共振周波数で発振し始める。インダクタ１２４の両端の電流および電圧が発振し始めると、サセプタ１３２は誘導的に加熱される。したがって、ＦＥＴ６０８をオフ状態に切り替えることは、時間ｔ１でインダクタ１２４に蓄積された磁気エネルギーを解放して、サセプタ１３２を加熱するように作用する。
【0149】
【0150】
電圧波形８００は、第１のＦＥＴ６０８がオンのときの時間ｔ０とｔ１との間の第１の区分８００ａと、第１のＦＥＴ６０８がオフのときの第２の区分８００ｂから８００ｄを含む。区分８００ｅでは、ＦＥＴ６０８が再びオンになり、第１の区分８００ａと同等の第３の区分８００ｆが始まり、第１のＦＥＴ６０８はオンのままであり、インダクタ１２４を通る上記の直流電流の蓄積過程が繰り返される。図８はまた、ＦＥＴ６０８の両端の電圧の発振を可能にするために第１のＦＥＴ６０８が再びオフに切り替えられたときの第４の区分８００ｇと、第１のＦＥＴ６０８がその後再びオンにされたときの第５の区分８００ｈを示す。
【0151】
区分８００ａ、８００ｆ、および８００ｈで第１のＦＥＴ６０８がオンになっているとき、第１のＦＥＴ６０８の両端の電圧はゼロである。区分８００ｂから８００ｄおよび区分８００ｇによって示すように、第１のＦＥＴ６０８がオフにされるとき、第１のインダクタ１２４は、その磁場（この磁場は、第１のＦＥＴ６０８がオンのときに蓄積された直流電流の結果であった）に蓄積されたエネルギーを使用し、第１のＦＥＴ６０８がオフである結果として、第１のインダクタ１２４を流れる電流の低下に対抗する電圧を誘導する。第１のインダクタ１２４に誘導された電圧は、第１のＦＥＴ６０８の両端の電圧の対応する変動を引き起こす。この電圧の変動中に、第１のインダクタ１２４およびコンデンサ６０６、６１０は、正弦波形で互いに共振し始める。電圧波形８００によって示される電圧は、第１のＦＥＴ６０８がオフになっていることによる電流の低下に対抗するために第１のインダクタ１２４の誘導電圧が増加するにつれて最初に増加し（例えば、８００ｂを参照）、ピークに達する（例えば、８００ｃを参照）。次に、第１のインダクタ１２４の磁場に蓄積されたエネルギーが減少するにつれて、ゼロに戻って減少する（例えば、８００ｄを参照のこと）。
【0152】
変動電圧８００ｂから８００ｄおよび８００ｇは、対応する変動電流（図示せず）を生成し、第１のＦＥＴ６０８のオフ時間の間、コンデンサ６０６、６１０および第１のインダクタ１２４は共振ＬＣ回路として作用するので、第１のインダクタ１２４およびコンデンサ６０６、６１０の組み合わせの全インピーダンスは、この時間の間は最小値である。したがって、当然のことだが、第１のインダクタ１２４を流れる変動電流の最大の大きさは比較的大きい。この比較的大きな変動電流は、第１のインダクタ１２４に比較的大きな変動磁場を引き起こし、これによりサセプタ１３２が熱を発生する。この例では区分８００ｂから８００ｄおよび区分８００ｇで示すように、第１のＦＥＴ６０８の両端の電圧が変化する期間は、第１の共振セクション６０１の共振周波数に依存する。
【0153】
ここで図６および図８を参照すると、第１のＦＥＴ６０８がオフで、第１のＦＥＴ６０８の両端の電圧が０Ｖに向かって減少するとき、ゼロ電圧検出器６２１がこの電圧状態を検出し、第１のＦＥＴ６０８をオン状態に戻すフリップフロップ６２２に信号を出力するように回路６００が構成される。即ち、第１の共振セクション６０１内で検出されたこの電圧状態に応答して、ＦＥＴ６０８はオフ状態からオン状態に切り替えられる。ゼロ電圧検出器６２１は、ＦＥＴ６０８がオフにされてから、誘導素子と容量素子との間の所与の割合の電流発振のサイクルが完了したことを示す電圧状態を検出すると見なすことができる。即ち、ゼロ電圧検出器６２１は、ＦＥＴ６０８の両端の電圧が０Ｖまたはほぼ０Ｖに戻ったことを検出するゼロ電圧検出器６２１によって第１の共振セクション６０１の共振周波数での電流（および電圧）発振の半サイクルが完了したことを検出する。
【0154】
一部の例ではゼロ電圧検出器６２１は、第１のＦＥＴ６０８の両端の電圧が電圧レベル８０１以下に戻ったことを検出し、したがって、ＦＥＴ６０８の両端間電圧が正確に０Ｖに達する前にＦＥＴ６０８の状態の切り替えを引き起こす信号を出力してもよい。図８に示すように、ゼロ電圧検出器６２１の作動は、半サイクル後の共振セクション６０１内の電圧の発振を低減し、したがって、第１のＦＥＴ６０８の両端に実質的に半正弦波の電圧波形が得られる。ゼロ電圧検出器６２１の作動の詳細は、図９を参照して以下に説明される。
【0155】
第１のＦＥＴ６０８が再びオンに切り替えられると、時点８００ｅで、直流源１１８によって駆動される直流電流が、第１のインダクタ１２４を介して再び蓄積される。次に第１のインダクタ１２４は第１のＦＥＴ６０８がオフに切り替えられて第１の共振セクション６０１内で共振を開始するときに放出される磁場の形で再びエネルギーを蓄積する。第１のＦＥＴ６０８がこのように繰り返しオンおよびオフに切り替えられると、上記の過程が連続的に繰り返されてサセプタ１３２を加熱する。
【0156】
なお、図７Ａおよび７Ｂを参照して説明したインダクタ１２４を通る上記の電流の蓄積は、コントローラ１００１からのＳＴＡＲＴ信号１０１１に応答してＦＥＴ６０８が最初にオンになったとき、およびＦＥＴ６０８が続いて、ゼロ電圧検出器６２１によって検出されたゼロ電圧状態によってオンに切り替えられたときの両方で起こる。第１の例では、ＳＴＡＲＴ信号１０１１に応答して、インダクタ１２４の電流は、０から実質的に直線的に増加する。第２の例では、時点８００ｅで検出されたゼロ電圧状態に応答してＦＥＴ６０８が再びオンになるとき（例えば、ＦＥＴ６０８のスイッチオンおよびオフの前のサイクルから）、いくらかの過剰電流が回路６００内を循環している。ゼロ電圧状態の検出に続いてＦＥＴ６０８が再びオンになると、再循環電流は、ＦＥＴ６０８を介して初期負電流を生成する。次に、ＦＥＴ６０８がオンのままである間、ＦＥＴ６０８およびインダクタ１２４を流れる電流は増加する。再循環電流によって生成された初期の負の電流値から、実質的に直線的に上昇する。インダクタ１２４を流れる電流が増加するにつれて、電流検出抵抗器６１５の両端の電圧は、上記の方法で、対応してますます負になる。
【0157】
一部の例ではＦＥＴ６０８のオンとオフの切り替えは、約１００ｋＨｚ～２ＭＨｚ、または約５００ｋＨｚ～１ＭＨｚ、または約３００ｋＨｚの周波数で行われてもよい。ＦＥＴ６０８のオンとオフの切り替えが起こる周波数は、インダクタンスＬ、静電容量Ｃ、電源６１８によって供給される直流電源電圧、さらに共振セクション６０１およびサセプタ１３２の負荷効果を経て電流が再循環し続ける程度に依存する。例えば、直流供給電圧が３．６Ｖに等しい場合、インダクタ１２４のインダクタンスは１４０ｎＨであり、共振セクション６０１の静電容量は、１００ｎＦであり、ＦＥＴ６０８がオンのままである時間は約２７００ｎｓで、ＦＥＴ６０８がオフのときに発振の半サイクルが完了するまでの時間は約６７５ｎｓであってもよい。これらの値は、直流電圧供給部器１１８から共振セクション６０１に供給される約２０Ｗの電力に対応する。ＦＥＴ６０８がオンのままである時間の上記の値は、回路内を再循環する電流の量によって影響を受ける。上記のようにこの再循環電流は、ＦＥＴ６０８のスイッチオン時にインダクタを介して初期の負の電流を発生させる。なお、ＦＥＴ６０８のスイッチオフを引き起こす値まで電流が蓄積する時間も少なくとも部分的にインダクタ１２４の抵抗に依存するが、これは、共振セクション６０１のインダクタンスの効果と比較した場合、この時間に比較的小さな影響を及ぼす。振動の半サイクルが完了するまでの時間（この例では６７５ｎｓ）は、インダクタ１２４およびコンデンサ６０６、６１０のインダクタンスと静電容量の値だけでなくインダクタ１２４にサセプタ１３２を負荷することで提供される実効抵抗によっても影響を受ける共振セクション６０１の共振周波数に依存している。
【0158】
これまで回路６００を１つのインダクタ、第１のインダクタ１２４によってサセプタ１３２を加熱する動作に関して説明し、デバイス１００によって使用される回路６００の一部のみを説明してきた。しかしながら、上記のようにデバイス１００は、サセプタ１３２の第２の区域１３２ｂを加熱する第２のインダクタ１２６も含む。図９は、第１のインダクタ１２４に加えて第２のインダクタ１２６を含む回路６００の簡略概略図を示す。
【0159】
図９に示すように図６から８を参照して説明した特徴構造に加えて、回路６００は、第２のインダクタコイル１２６、第３のコンデンサ７０６、第４のコンデンサ７１０、およびドレイン端子７０８Ｄ、ソース端子７０８Ｓ、およびゲート端子７０８Ｇを有する第２のＦＥＴ７０８を含む第２の共振セクション７０１を含む。さらに回路６００は、第２のＦＥＴゲート端子７０８Ｇにゲート源電圧を提供するように構成された第２のゲート駆動部７２３を含む。コントローラ１００１は、図９には示されていないが、コントローラ１００１は、図６から８を参照して説明した方法で回路６００を制御し、さらに制御信号１０１２を第２のゲート駆動部７２３に提供するように構成される。図６を参照して既に説明した回路６００の一部は、明確にするために図９から省略されている。
【0160】
上記のように第１のインダクタ１２４は、サセプタ１３２の第１の区域１３２ａを加熱するように配置され、第２のインダクタ１２６は、サセプタ１３２の第２の区域１３２ｂを加熱するように配置される。第２のインダクタ１２６、第３および第４のコンデンサ７０６、７１０、および第２のＦＥＴ７０８は、第１のインダクタ１２４と同様に、第２の共振セクション７０１を形成するように配置される。一例では第３および第４のコンデンサ７０６、７１０もまたＣ０Ｇコンデンサであり、約１００ｎＦの容量を持っていてもよい。一例では第２のインダクタ１２６は、約８ｍΩの直流抵抗を有する。作動中の場合、第２の共振セクション７０１は、第１の共振セクション６０１について上で説明したのと同等の方法でサセプタ１３２を加熱するように作動するが、この説明はここでは繰り返さない。
【0161】
当然のことながら、インダクタ１２４、１２６の直流抵抗の値は、回路６００の効率に影響を及ぼす。なぜなら、直流抵抗が高いほど、インダクタ１２４、１２６の抵抗損失が高くなるためである。例えば、巻数、またはインダクタ１２４、１２６の断面を変更してインダクタの直流抵抗を最小にすることが望ましい場合がある。さらに、当然だが、インダクタ１２４の交流抵抗は、表皮効果による直流抵抗と比較して増加する。したがって、リッツ線を使用すると、表皮効果が減少し、それによりインダクタ１２４、１２６からの交流抵抗および関連する抵抗損失が減少する。例を挙げると、第１のインダクタ１２４の直流抵抗は約５ｍΩである。第２のインダクタ１２６は約８ｍΩの直流抵抗を有し、回路は約３００ｋＨｚで作動し、コイルを形成するリッツ線の特定の配置は、インダクタ１２４、１２６の実効抵抗をそれらの直流抵抗値の約１．１４倍にする。
【0162】
第２の共振セクション７０１の接続点７００Ａは、第１の共振セクション６０１の第１の接続点６００Ａと同等であり、第１の接続点６００Ａに、したがって直流電源１１８の正端子１１８ａに電気的に接続される。接続点７００Ｃは、第１の共振セクション６０１の第３の接続点６００Ｃと同様に、第２の共振セクション７０１における同等の位置であり、接続点７００Ｃは、同様に、接地６１６に接続されている。
【0163】
重要なことは、回路６００は、共振セクション６０１、７０１のうちの一方だけがどの時点においても作動するように、コントローラ１００１によって作動するように構成されることである。この操作の例については、後に詳しく説明する。
【0164】
共振セクション６０１、７０１のうちの一方が作動中、ゼロ電圧検出器６２１は、作動中の共振セクション６０１、７０１のゼロ電圧状態を検出し、したがって、作動中の共振セクション６０１、７０１のそれぞれのＦＥＴ６０８、７０８の切り替えを制御するように構成される。ゼロ電圧検出器６２１は、作動中の共振セクション６０１、７０１のそれぞれのＦＥＴ６０８、７０８がいつオンに戻されるか（時点８００ｅなど）を制御し、この例を次に図８から１０を参照してより詳細に説明する。
【0165】
回路６００において、ゼロ電圧検出器６２１は、第１の共振セクション６０１の第２の接続点６００Ｂまたは第２の共振セクション７０１の同等の接続点７００Ｂでゼロ電圧状態を検出するように構成される。第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１の一方が作動中の場合、ゼロ電圧検出器６２１は、それぞれのＦＥＴ６０８、７０８がオフに切り替えられるたびに、そのＦＥＴ６０８、７０８の両端の電圧がゼロ（例えば、図８の点８００ｅ）またはゼロ近く、例えばレベル８０１未満に戻ったことを検出する。この検出を行うゼロ電圧検出器６２１に応答して、フリップフロップ６２２の状態を切り替える信号が出力される。次に作動中のそれぞれのゲート駆動部６２３は、ゲートソース電圧を出力してそれぞれのＦＥＴをオン状態に戻す。
【0166】
第１の小信号ダイオード７２５は、ゼロ電圧検出器６２１を第１の共振セクションの第２の接続点６００Ｂに接続し、第２の小信号ダイオード７２６は、ゼロ電圧検出器６２１を第２の共振セクション７０１の同等の接続点７００Ｂに接続する。具体的には第１の小信号ダイオード７２５および第２の小信号ダイオードの各陽極は、共通接続点７０１Ｂを介してゼロ電圧検出器６２１入力に接続され、ダイオード７２５、７２６の各陰極は、それぞれ接続点６００Ｂ、７００Ｂに接続される。
【0167】
次に特定の例におけるゼロ電圧検出器６２１の動作を、ゼロ電圧検出器６２１およびフリップフロップ６２２を示す図１０を参照して説明する。図１０では、ゼロ電圧検出器６２１は、点線のボックスで囲まれている。第１および第２の小信号ダイオード７２５、７２６の各陽極に接続された接続点７０１Ｂが示されている。コントローラ１００１からゼロ電圧検出器６２１への開始信号１０１１も、図１３に示される。
【0168】
この例のゼロ電圧検出器６２１は、接続点７０１Ｂからの入力２と、フリップフロップ６２２の入力に接続された出力４とを有するインバータゲートＵ１０３を備える。インバータゲートＵ１０３は、接続部５および３から電力の供給を受け、コンデンサＣ１０８は、接続部５を接地電位から絶縁する。この例では、２．５Ｖの論理電源６２１ａが入力５に印加され、プルアップ抵抗器Ｒ１１１を経てインバータゲートＵ１０３の入力２に印加される。論理電源６２１ａは、この例では、コントローラ１００１から供給される。インバータゲートＵ１０３は、ＳＴＡＲＴ信号１０１１および接続点７０１Ｂからのゼロ電圧検出信号のＯＲゲートとして機能するように構成される。即ち、インバータゲートＵ１０３は、コントローラ１００１からＳＴＡＲＴ信号１０１１の形で論理低信号を受信して、回路６００ａの作動を開始するように構成される。ＳＴＡＲＴ信号１０１１は、コントローラ１００１の「オープンドレイン」信号ピンによって提供される。インバータゲートＵ１０３はまた、第１および第２の信号ダイオード７２５、７２６の一方が接続点７０１Ｂから論理低信号を受信するように構成される。後に説明するように、接続点６００Ｂ、７００Ｂの一方がゼロボルトまたはその近くにあるために順方向にバイアスされる。これらの論理低信号のいずれかまたは両方がインバータゲート入力２によって受信されると、インバータゲートＵ１０３は、受信信号を反転し、論理高信号をフリップフロップ６２２に出力する。
【0169】
第１のインダクタ１２４がサセプタ１３２を加熱するように作動しているとき、第２のＦＥＴ７０８はオフのままである。第２のＦＥＴ７０８がオフのままの場合、第２の小信号ダイオード７２６は、論理電源および直流電源１１８の電圧、即ち、カソード端（接続点に最も近い）の電圧に応じて、バイアスがないか、または逆バイアスされる。第２の小信号ダイオード７２６の７００Ｂ）は、第２の小信号ダイオード７２６の陽極端部（ゼロ電圧検出器６２１に最も近い）の電圧と実質的に同じか、またはそれよりも高い。
【0170】
第１の共振セクション６０１の作動中、第１のＦＥＴ６０８がオフであり、その両端部の電圧が図８の８００ｂ－ｄで示すように変化するとき、第１の小信号ダイオード７２５は逆バイアスされる。この電圧変動の終わりに、電圧が８００ｅで示すように０Ｖに達するか０Ｖに近いとき（例えば、レベル８０１以下で）、第１の小信号ダイオード７２５は順方向にバイアスする。したがって、第１の小信号ダイオード７２５が８００ｅで順方向バイアスされると、抵抗器Ｒ１１１の両端の論理信号６２１ａから電圧降下が起こるため、インバータゲートＵ１０３の入力２に提供される信号は論理低信号になる。この論理低信号がインバータゲートＵ１０３によって反転されると、論理高信号がインバータゲートＵ１０３の出力４に提供される。
【0171】
上記の説明ではゼロ電圧検出器６２１の機能は、第１のＦＥＴ６０８の切替の制御に関連して説明されているが、当然のことながら、ゼロ電圧検出器６２１は、第１の小信号ダイオード７２５の代わりに第２の小信号ダイオード７２６を用いて同じように機能して第２のＦＥＴ７０８を制御する。
【0172】
さらに図１０を参照すると、フリップフロップ６２２は、クロック入力ＣＬＫ、リセット入力／ＲＳＴ、および出力Ｑを備える。フリップフロップ６２２はさらに電力を供給するための入力ＤおよびＶＣＣを備え、この例ではフリップフロップはインバータゲートＵ１０３が受信するのと同じ２．５Ｖの論理電源６２１ａをコントローラ１００１から受信する。クロック入力ＣＬＫは、インバータゲートＵ１０３の出力４に接続され、そこから信号を受信するように構成されている。インバータゲートＵ１０３の出力４が論理低から論理高に切り替わるとき（インバータゲートＵ１０３の入力２が検出されたゼロ電圧状態または上記のようなＳＴＡＲＴ信号１０１１を受信するため）、フリップフロップ６２２のクロック入力ＣＬＫはフリップフロップ６２２を「クロック」し、フリップフロップ出力の状態Ｑを高にする論理高の立ち上がりエッジ信号をフリップフロップ６２２は受信する。フリップフロップ６２２は、比較器６１８の出力から信号を受信するように構成されたさらなる入力／ＲＳＴを含み、それにより比較器６１８は、フリップフロップ６２２の状態を切り替えて、フリップフロップ出力Ｑを低にすることができる。フリップフロップ出力Ｑは、第１および第２のゲート駆動部６２３、７２３に接続され、フリップフロップ出力Ｑから高出力を受信すると、ゲート駆動部６２３、７２３の一方が作動中のときは（信号１０２１、１０２２を受信するため）は、ゲート駆動部信号をそれぞれのＦＥＴ６０８、７０８に提供する。
【0173】
一特定例では、フリップフロップ６２２は、論理電源６２１ａの電圧の半分で、即ち、この例では１．２５Ｖで切り替わることができる。これは、第１のＦＥＴ６０８がオンになるために第１の小信号ダイオード７２５の順方向バイアス電圧と第１のＦＥＴドレイン６０８Ｄの電圧との合計が１．２５Ｖにならなければならないことを意味する。したがって、この例では、第１のＦＥＴ６０８は、そのドレイン６０８Ｄが正確に０Ｖではなく０．５５Ｖにあるときにオンになる。なお、理想的には、最大の効率を得るために、ＦＥＴ６０８の両端部で、０Ｖで切替が発生する可能性がある。このゼロ電圧切替は、第１のＦＥＴ６０８がコンデンサ６０６、６１０を放電し、それにより前記コンデンサ６０６、６１０に蓄積されたエネルギーの浪費を有利に防止する。
【0174】
図１１は、第１および第２のゲート駆動部６２３、７２３と、それらのそれぞれのＦＥＴ６０８、７０８のゲート６０８Ｇ、７０８Ｇへのそれらの接続をより詳細に示す。ゲート駆動部６２３、７２３のそれぞれは、コントローラ１００１から供給されるヒーター作動信号１０２１、１０２２に依存する信号を受信するように構成された入力ＩＮを持っている。さらに、ゲート駆動部６２３、７２３の入力ＩＮによって受信される信号は、フリップフロップ出力Ｑによって出力される信号が高であるかどうかに依存する。入力ＩＮは、この例ではそれぞれ２ｋΩの値を有するそれぞれの抵抗器Ｒ１２５、Ｒ１２８を経てフリップフロップ６２２の出力Ｑに接続されている。
【0175】
ゲート駆動部６２３、７２３は、それぞれ２つのさらなる入力ＶＤＤおよびＸＲＥＦを有し、各入力ＶＤＤはコントローラ１００１から６Ｖの電力を受け取り、ＸＲＥＦは２．５Ｖの論理電圧（この例では、コントローラ１００１によってフリップフロップ６２２とインバータゲートＵ１０３に供給されるのと同じ論理電圧である）を受け取る。第１および第２のゲート駆動部６２３、７２３のそれぞれの入力ＶＤＤは、６Ｖの供給電圧に接続され、入力ＶＤＤは、２つのバッファリングコンデンサＣ１２０、Ｃ１２１を介して接地電位に接続される。ゲート駆動部６２３、７２３はまた、それぞれ、接地電位に接続された端子ＧＮＤを有し、端子ＶＤＤおよびＧＮＤは、ゲート駆動部６２３、７２３に電力を供給するように作用する。この例では、コンデンサＣ１２０、Ｃ１２１は、それぞれ１μＦの値を有する。ゲート駆動部６２３、７２３は、それぞれの出力ＯＵＴからゲート駆動電圧を出力するように構成される。ゲート駆動部６２３、７２３の出力ＯＵＴは、抵抗器Ｒ１１４、Ｒ１１５を介してそれぞれＦＥＴゲート６０８Ｇ、７０８Ｇに接続されており、この例では、それぞれが４．９９Ωの抵抗を有する。
【0176】
各ゲート駆動部６２３、７２３は、その入力ＩＮで信号を受信し、フリップフロップ出力Ｑから論理高信号が提供され、ヒーター作動信号１０２１、１０２２がコントローラ１００１から受信されている間のみにゲート駆動部を作動させるように構成される。「オープンドレイン」信号ピンは、信号１０２１、１０２２を提供するように構成されたコントローラ１００１に提供される。
【0177】
一部の例では、共振セクション６０１、７０１の一方による加熱回路６００の開始は、コントローラ１００１によって進行し、最初に、ヒーター開始信号１０２１、１０２２のそれぞれの一方によってゲート駆動部６２３、７２３の所望の１つを開始する。次に、コントローラ１００１は、ＳＴＡＲＴ信号１０１１をゼロ電圧検出器６２１に供給する。ＳＴＡＲＴ信号１０１１の持続時間は、作動中の共振セクション６０１、７０１による変動の半サイクルの周期よりも短くなければならない（この周期を「共振フライバック期間」と称する。）。これにより、検出されたゼロ電圧状態に応答して回路が適切に自励発振を開始できる。別の例では、ＳＴＡＲＴ信号１０１１およびそれぞれのヒーターイネーブル信号１０２１、１０２２の順序を逆にして、ＳＴＡＲＴ信号１０１１を最初に印加してフリップフロップＱ出力を高に設定し、ヒーター開始信号１０２１の一方を逆にすることができる。次に、信号１０２１、１０２２を印加して、信号１０２１、１０２２が供給されるヒーターに対応する共振セクション６０１、７０１の自励発振を開始する。
【0178】
回路６００を制御するための制御装置をより詳細に説明するために図１２は、比較器６１８および関連する部品を含む制御装置の一部を示す。図１２は、直流電源１１８の正端子１１８ａが、第１および第２の共振セクション６０１、７０１の接続点６００Ａ、７００Ａにそれぞれ接続されている接続点１５００Ａを示す。直流電源の負端子１１８ｂは、図６に示される接続点６００Ｄと同等である接続点１５００Ｂに接続される。接続点１５００Ｂは、電流検出抵抗器６１５を介して接地６１６に接続される。この例では、接続点１５００Ａと１５００Ｂの間にそれぞれ１００μＦの容量を持つコンデンサＣ１１１、Ｃ１１２、Ｃ１１５、およびＣ１１６が並列に接続され、接続点１５００Ａと１５００Ｂの間にバッファリングを提供する。
【0179】
図１２は、作動中のインダクタ１２４または１２６を流れる電流が所与のレベルに到達したことを検出するための比較器６１８の機能に関連する部品をより詳細に示す。前の図を参照して説明したように、比較器６１８は、作動中のインダクタ（１２４または１２６）に流れる直流電流の量を示す電圧をコントローラ１００１から発生する制御電圧１０３１と比較するように作動する。比較器６１８は、１００Ωの抵抗Ｒ１１６を経て２．５Ｖの論理電力信号（この例では、コントローラ１００１によって供給され、かつフリップフロップ６２２によって受信される信号６２１ａと同じ論理信号である）に接続される入力信号に接続された入力６を経て電力を受け取る。比較器電力入力６は、１０ｎＦのコンデンサＣ１１９を経て接地電位に接続されている。比較器６１８のさらなる端子２は、直接接地電位に接続されている。
【0180】
一部の例ではコントローラ１００１は、制御電圧１０３１を生成する信号を生成するためのタイマー（図示せず）を含むマイクロ処理装置である。この例では、制御電圧１０３１は、コントローラ１００１によって生成されたパルス幅変調信号ＰＷＭ＿ＤＡＣによって生成される。コントローラ１００１のタイマーは、例えば、約２．５Ｖの大きさと約２０ｋＨｚの周波数を有し、特定のデューティサイクルを有するパルス幅変調された方形波形を生成する。パルス幅変調信号ＰＷＭ＿ＤＡＣは、１０ｎＦのコンデンサＣ１２７およびＣ１２８、および２つの４９．９ｋΩの抵抗Ｒ１２１、Ｒ１２３および１０ｋΩの抵抗Ｒ１２４によってフィルタリングされ、コントローラ１００１が制御電圧１０３１（例えば、例では約６４Ｈｚ）を制御する周波数で実質的に一定の制御電圧１０３１を提供する。制御電圧１０３１を調節するために、例のコントローラ１００１は、回路６００に印加されるパルス幅変調信号ＰＷＭ＿ＤＡＣのデューティサイクルを調節するように構成される。したがって、入力ＰＷＭ＿ＤＡＣと比較器６１８の正端子との間に配置された部品は、パルス波変調信号によって生成される制御電圧１０３１と、このパルス波変調信号のデューティサイクルを調整することによって調整される制御電圧１０３１の大きさを効果的に提供する。したがって、図６および９に示される制御電圧線６１９を、これらの部品によって置き換えることができる。しかしながら、他の例では制御電圧１０３１は、例えば、コントローラ１００１によって供給される実質的に一定の電圧によって生成される。そのような例では、信号ＰＷＭ＿ＤＡＣをフィルタリングするための図１２に示される部品のいくつかまたはすべては、存在しないかもしれない。
【0181】
比較器６１８の正の入力に入力される接続点１５００Ｂは、前述のように回路６００の接続点６００Ｄと同等である。図６に示される簡略化された概略図を参照して説明したように、接続点１５００Ｂが、抵抗器６１７ａを経て比較器６１８の正の入力に接続されていることが図１２から分かる。したがって、比較器６１８の動作は、上記のように制御電圧１０３１および電流検出抵抗器６１５の両端の電圧に依存するその正端子で入力を受け取ることである。比較器６１８の正端子の電圧が接地電圧に達すると、信号／ＦＦ ＲＳＴが抵抗器Ｒ１１８を介してフリップフロップ６２２入力／ＲＳＴに出力され、フリップフロップ６２２の状態が切り替わり、それにより作動中のＦＥＴ６０８／７０８をオフに切り替える。
【0182】
図１３は、回路６００の制御装置の特定の例のさらなる部品を示す。図１３に示す部品は、回路６００の作動中に直流電圧供給装置１１８から引き出される電流の量を示す信号Ｉ＿ＳＥＮＳＥを提供するための電流検出装置１３００を規定する。この信号から、コントローラ１００１は直流電圧供装置１１８から引き出される電流を決定し、直流電圧供装置１１８によって供給される電圧の値とともに使用して回路６００に供給される電力の値を決定してもよい。一部の例では、以下に説明するように、決定された電力値は回路６００を制御するためにコントローラ１００１によって使用されてもよい。
【0183】
電流検出装置１３００への入力１３０１は、図１２に示される抵抗器Ｒ１２０を介して提供される。したがって、入力は、抵抗器Ｒ１２０を介して接続点１５００Ｂに接続され、電流検出抵抗器６１５の両端の電圧を示す電圧を受け入れる。感知装置１３００は、回路６００のローサイド電流検出装置として作動する。その点に関して、電流検出装置１３００は、オペアンプＵ１１０の入力５に供給される３．８Ｖの電圧で作動するオペアンプＵ１１０（部品型ＴＳ５０７）（よく知られているように電流検出抵抗器６１５を使用してローサイド電流検出用に設定された）を含む。バイアス抵抗を内蔵したトランジスタＵ１０９（部品型ＲＮ４９８６）は、コントローラ１００１から供給される２．５ＶをオペアンプＵ１１０の３．８Ｖ電源に切り替えるように機能する。トランジスタ部品Ｕ１０９からの電源ラインは、１０ｎＦのコンデンサＣ１３２を経て接地電位に接続されている。さらに１ｋΩの抵抗Ｒ１３０がオペアンプＵ１１０の正の入力と接地電位の間に接続され、４１２ｋΩの抵抗Ｒ１２９がコントローラ１００１からの２．５Ｖ入力と比較器Ｕ１１０の正の入力の間に接続される。オペアンプＵ１１０の負端子は、電流検出抵抗器６１５の両端の電圧に依存する電圧を受け入れる。直列の抵抗器Ｒ１３１およびコンデンサＣ１３３は、入力１３０１から受信した電圧信号のフィルタリングを提供する。さらなる抵抗器Ｒ１３３（この例では９７．６ｋΩの抵抗を持つ）と１０ｎＦのコンデンサＣ１３４が、オペアンプＵ１１０の負端子への入力とオペアンプＵ１１０の出力の間に並列に接続され、オペアンプが閉ループモードで作動するようになっている。
【0184】
上記のように一例では２ｍΩの抵抗器である電流検出抵抗器６１５が回路内のこの位置にあることで複数のパラメータを１個の電流検出抵抗器で測定することができ、効率が向上する。即ち、回路内の電流検出抵抗器６１５がこの位置にあると、例えば、回路の誘導加熱電力の制御に使用できるＦＥＴピーク電流、電池の放電を監視し、誘導電力を設定するのに使用できる電池からの平均電流、および電池の充電を監視する際に使用できる電池への平均電流の測定が可能となる。
【0185】
オペアンプＵ１１０は、電流検出抵抗器６１５を通る電流を示す電圧信号Ｉ＿ＳＥＮＳＥをコントローラ１００１に出力するように作動し、したがって、コントローラ１００１が、回路６００を介して直流電圧供給部装置１１８から引き出される電流を決定することができる。
【0186】
なお、第１および第２のＦＥＴ６０８および７０８、ならびに回路６００の接続形態を考慮して、第１および第２のインダクタコイル１２４および１２６の互いに対する位相調節は、第１のインダクタコイル１２４が作動しているときにサセプタ１３２の著しい加熱を引き起こすのに十分な電流が第２のインダクタコイル１２６に流れるのを防ぎ、第２のインダクタコイル１２６が作動しているときにサセプタ１３２の著しい加熱を引き起こすのに十分な電流が第１のインダクタコイル１２４内を流れるのを防止するように選択される。
【0187】
上記のように、第１のＦＥＴ６０８および第２のＦＥＴ７０８は、オフに切り替えられるとダイオード６０８ａ、７０８ａとして効果的に機能し、したがって、それらが順方向にバイアスされると電流を通す可能性がある（即ち、ＦＥＴは完全なスイッチではない）。したがって、一部の例では、回路６００は、第１の１２４および１２６インダクタコイルの一方がサセプタ１３２を加熱するために作動中のとき、他方の非作動中のインダクタコイルの両端に誘導される電圧はその非作動中のインダクタコイルに関連するＦＥＴの固有ダイオードを順方向にバイアスせず、代わりに逆方向にバイアスするように構成されている。
【0188】
検出された電圧状態に応答して回路６００の切り替え装置６０８、７０８を制御するように構成された上記の制御装置の効果は、第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１の一方が作動（即ち、そのゲート駆動部６２３、７２３がコントローラ１００１によって作動）しているときは、その共振セクションが「自励発振」し、他方は作動していない。即ち、共振セクション６０１、７０１におけるそれぞれのＦＥＴ６０８、７０８の切り替えは、（比較器６１８によって検出される）第１の電圧状態でＦＥＴがオンからオフに切り替えられ、（ゼロ電圧検出器６２１によって検出される）第２の電圧状態でＦＥＴがオフからオンに切り替えられる状態を高周波で繰り返す。
【0189】
コントローラ１００１は、第１のインダクタ１２４および第２のインダクタ１２６のうちの一方のみがどの時点においても作動するように、デバイス１００の誘導加熱回路６００を制御するように構成されている。コントローラ１００１は、所定の周波数で、第１のインダクタ１２４および第２のインダクタ１２６のどちらを作動させるかを決定するように構成されている。
【0190】
一部の例ではデバイス１００の使用中にコントローラ１００１は、所定の周波数、即ち、所定の複数の時間間隔のそれぞれについて１回、第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１のどちらを作動させるかを決定する。一例ではコントローラ１００１が、第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１のどちらを作動させるかを決定するたびに、コントローラ１００１は、その共振セクションを作動中にして、次の所定の時間間隔にサセプタ１３２を加熱することを決定することができる。即ち、例えば、所定の周波数（「割り込み率」と呼ばれることがある）が６４Ｈｚの場合、コントローラ１００１は、１／６４秒の所定間隔で決定することができ、共振セクション６０１、７０１は、次の１／６４秒間隔の終わりにコントローラがどの共振セクション６０１、７０１を次に決定するまで、次の１／６４秒の期間作動中にする。他の例では、割り込みレートは、例えば、２０Ｈｚから８０Ｈｚであってもよく、あるいはこれに対応して、所定の間隔は、長さ１／８０秒から１／２０秒であってもよい。どちらのインダクタ１２４、１２６を所定の間隔で作動させるかを決定するために、コントローラ１００１は、どちらのサセプタ域１３２ａ、１３２ｂをその所定の間隔で加熱すべきかを決定する。一部の例では、コントローラ１００１は、以下に説明するように、サセプタ域１３２ａ、１３２ｂの測定温度を参照して、どちらのサセプタ域１３２ａ、１３２ｂを加熱すべきかを決定する。
【0191】
図１４は、２つの共振セクション６０１、７０１のどちらを特定の間隔で活性化すべきかを決定する例示的な方法のフローチャートである。この例ではコントローラ１００１は、第１のインダクタ１２４によって加熱された第１のサセプタ域１３２ａの現行温度Ｔ１および第２のインダクタ１２６によって加熱された第２のサセプタ域１３２ｂの現行温度Ｔ２に基づいて所定の間隔で作動させる第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１のいずれかを決定する。一例では第１のサセプタ域１３２ａおよび第２のサセプタ域１３２ｂの現行温度Ｔ１およびＴ２は、サセプタ１３２の各域に取り付けられたそれぞれの熱電対（図示せず）によって測定される。熱電対は、コントローラ１００１への入力を提供し、コントローラ１００１が温度Ｔ１、Ｔ２を決定する。他の例では、他の適切な手段を使用して、サセプタ域１３２ａ、１３２ｂのそれぞれの温度を決定することができる。
【0192】
ブロック１０５１でコントローラ１００１は、温度Ｔ１の現行値を決定し、これを第１のインダクタ１２４によって加熱すように構成された第１の区域１３２ａの目標温度「目標１」と比較する。第１の区域１３２ａの目標温度「目標１」は、回路６００を使用するデバイスの使用期間中に可変値を有する。例えば、温度プロファイルは、デバイス１００の使用期間中に、「目標１」の値を定義する第１の区域に対して定義される。
【0193】
ブロック１０５２でコントローラ１００１は、ブロック１０５１で第１のインダクタ１２４に対して実行されたのと同じ動作を実行し、この時点で第２の区域１３２ｂの現行温度Ｔ２が第２の区域１３２ｂの目標温度「目標２」より低いかどうかを決定する。この場合も第２の区域１３２ｂの目標温度は、使用期間全体を通してターゲット２の値を定義する温度プロファイルによって定義される。第２の区域１３２ｂの温度は、第１の区域１３２ａと同様に熱電対などの任意の適切な手段によって測定することができる。
【0194】
ブロック１０５１およびブロック１０５２での回答が両方とも「いいえ」の場合、即ち、両方のサセプタ域１３２ａ、１３２ｂが現在それぞれの目標温度「目標１」、「目標２」以上の場合、コントローラ１００１は、第１の共振セクション６０１と第２の共振セクション７０１のどちらも次の所定の間隔で作動させるという決定をしない。
【0195】
ブロック１０５１での答えが「いいえ」で、かつブロック１０５２での答えが「はい」の場合、即ち、第１の区域１３２ａはその目標温度「目標１」以上であるが、第２の区域１３２ｂはその目標温度「目標２」より低い場合、コントローラ１００１は次の所定の間隔の間、第２の区域１３２ｂを加熱するために第２の共振セクション７０１を作動させるべきと決定する。
【0196】
ブロック１０５１での答えが「はい」であり、かつブロック１０５２での答えが「いいえ」の場合、即ち、第１の区域１３２ａがその目標温度「目標１」より低く、第２の区域１３２ｂがその目標温度「目標２」以上の場合、コントローラ１００１は次の所定の間隔の間、第１の区域１３２ａを加熱するために第１の共振セクション６０１を作動させるべきであると決定する。
【0197】
ブロック１０５１での答えが「はい」、かつブロック１０５２での答えが「はい」の場合、即ち、第１の区域１３２ａおよび第２の区域１３２ｂの両方がそれぞれの目標温度「目標１」、「目標２」を下回っている場合、コントローラ１００１はブロック１０５３に続く。ブロック１０５３で、コントローラ１００１は、区域１３２ａ、１３２ｂの両方がそれぞれの目標温度を下回ったままの所定の間隔ごとに、第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１の交互の作動に効果的に作用する。
【0198】
一例では、第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１を交互に作動させるために、ブロック１０５３で、コントローラ１００１は、期間の開始から偶数の所定の間隔が経過したかどうかを決定する。期間の開始から偶数の所定の間隔が経過した場合、コントローラ１００１は、第１の共振セクション６０１が次の間隔で作動されるべきであると決定する。期間の開始から奇数の所定の間隔が経過した場合、コントローラ１００１は、第２の共振セクション７０１が次の間隔で作動されるべきであると決定する。他の例では、コントローラ１００１は、偶数の間隔が経過したときに第２の共振セクション７０１を作動し、奇数の間隔が経過したときに第１の共振セクション６０１を作動することができる。
【0199】
特定の例では共振セクション６０１、７０１の一方がゲート駆動部６２３、６２４の一方で信号１０２１または１０２２の受信によって作動すると、回路６００はその共振セクション６０１／７０１が作動し続けるようにする。例えば、その共振セクション６０１／７０１のゲート駆動部に異なる信号を提供することで、コントローラ１００１によって作動を解くまで自励発振する。したがって、所与の間隔中にどちらの共振セクション６０１、７０１を作動させるかを決定すると、コントローラ１００１は、この作動を開始するために、前の間隔中に作動していた共振セクション６０１、７０１の一方を非作動にすることができる。
【0200】
図１４に示す方法１０５０が１／６４秒の間隔で実行されるブロック１０５３の例を説明する。コントローラ１００１が、両方の区域１３２ａ、１３２ｂがそれぞれの目標温度「目標１」、「目標２」より低く、かつデバイス１００の使用期間の開始から偶数の１／６４秒間隔が経過したと決定した場合、コントローラ１００１は、次の１／６４秒間隔の間、第１の共振セクション６０１を作動させ、第２の共振セクション７０１を休止させる。そのために一部の例では、第２の共振セクション７０１を休止させるコントローラ１００１を必要とする。その次の１／６４秒間隔の後、両方の区域１３２ａ、１３２ｂがそれぞれの目標温度「目標１」、「目標２」を下回ったままの場合、次の１／６４秒間隔の間、コントローラ１００１は第２の共振セクション７０１を作動させ、第１の共振セクション６０１を休止させる。そのために、一部の例では、コントローラ１００１が第２の共振セクション７０１を休止させることを必要とする。両方の区域１３２ａ、１３２ｂは、それぞれの目標温度を下回ったままであり、この状態は、第１の共振セクション６０１と第２の共振セクション７０１の作動を交代させる。
【0201】
要するにこの方法１０５０は、２つのインダクタ１２４、１２６が決して同時に作動されないという効果を有する。両方のインダクタ１２４、１２６がそれぞれの区域１３２ａ、１３２ｂを目標温度にするために作動が必要と決定された場合、コントローラ１００１は所定の周波数でインダクタ１２４、１２６への電力の供給を交互にして、両方の区域１３２ａ、１３２ｂをそれぞれの目標温度まで上げる。したがって、使用期間中、両方のサセプタ域１３２ａ、１３２ｂは、使用期間の特定の時点でエアロゾルを発生させる温度にある可能性があるが、使用期間のそのような時点で、インダクタコイル１２４、１２６の作動は、それぞれのサセプタ域１３２ａ、１３２ｂを加熱して、６４Ｈｚなどの特定の周波数で交互にすることができる。例えば、第１の区域１３２ａが実質的にその目標温度より低く、かつ第２の区域１３２ｂがその目標温度以上である複数の間隔を含む使用期間中に、この方法１０５０は、この期間のほぼ１００％の間、電力が第１の共振セクション６０１に供給されるという効果を有する。しかしながら、これらの区域１３２ａ、１３２ｂの両方がそれらの目標温度を下回る複数の間隔を含む使用期間の期間に関しては、各インダクタは、この期間の間約５０％の電力を受け入れることができる。
【0202】
一部の例ではコントローラ１００１はまた、所定の間隔で作動し、この間隔は、方法１０５０が実行される所定の間隔と一致し、直流電源１１８から共振セクション６０１、７０１の一方に供給される電力を決定する。
【0203】
上記のように特に図９から１１を参照すると、どの時点においても第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１のいずれを作動させるように制御するために、コントローラ１００１は、回路６００の動作を開始する「ＳＴＡＲＴ」信号１００１を送信するだけでなく、第１のヒーター作動信号１０１１を第１のゲート駆動部６２３に選択的に送信して第１の共振セクション６０１を作動させるか、第２のヒーター作動信号１０１２を第２のゲート駆動部７２３に送信して第２の共振セクション７０１を作動させるように構成される。
【0204】
例えば、コントローラ１００１が回路６００の作動を開始し、かつコントローラ１００１が第１のヒーター作動信号１０１１を送信すると、回路６００は上記のように作動して、第１のインダクタ１２４を作動させて第１のサセプタ域１３２ａを加熱する。コントローラ１００１が第２のヒーター作動信号１０１２を送信すると、回路６００は、第２のインダクタ１２６を作動させて第２のサセプタ域１３２ｂを加熱するように作動する。コントローラ１００１が第１のヒーター信号１０１１と第２のヒーター信号１０１２のどちらも送信しない場合、インダクタ１２４、１２６のどちらも作動されず、サセプタ１３２は加熱されない。
【0205】
コントローラ１００１は、回路６００に供給される電力の測定値と目標電力との比較に基づいて、サセプタ１３２の誘導加熱のために直流電圧供給部装置１１８から回路６００に供給される電力を制御するように構成される。コントローラ１００１は、回路６００の切り替え装置を制御して、即ち、ＦＥＴ６０８、７０８の切り替えを制御して、回路６００に供給される電力を制御するように構成される。コントローラ１００１は、ＦＥＴ６０８、７０８がオフになる前に、そのＦＥＴ６０８、７０８に対応するインダクタ１２４、１２６に蓄積できる直流電流を決定する制御電圧１０３１を設定することによって、ＦＥＴ６０８、７０８の切り替えを制御してもよい。
【0206】
図１５は、回路６００に供給される電力を制御するためにコントローラ１００１によって実行される例示的な方法１１００を示す。ブロック１１０１において、コントローラ１００１は、直流電源１１８から回路６００に供給される電力Ｐを決定する。例えば、コントローラ１００１は、前の所定の間隔の間に回路６００に供給された電力の平均を決定することができる。一部の例ではこの間隔中に回路６００に供給される電力Ｐは、共振セクション６０１、７０１のうちの一方を介して駆動される両端の電圧および直流電流の測定によって決定される。次にコントローラ１００１は、共振セクション６０１、７０１の一方の電圧と直流電流の積を決定して、その共振セクション６０１、７０１供給される電力Ｐを決定してもよい。
【0207】
一部の例では決定された電力Ｐは、所定の間隔に亘って直流電源１１８から供給された平均電力であり、これはその前の間隔で直流電源１１８の両端の平均直流電圧と直流電源１１８から引き出された平均直流電流の積から決定される。
【0208】
例示的なデバイス１００では、直流電源１１８は、コントローラ１００１に接続された電池であり、コントローラ１００１は、直流電源１１８の電圧を回路６００に出力する。コントローラ１００１は、電池１１８から供給される直流電圧を決定するように構成される。電池１１８から引き出される電流は、電流検出装置１３００の作動によって決定される。コントローラ１００１は、１／６４秒間隔ごとに１回、直流電圧と直流電流を決定する。直流電圧は、この短い期間に亘って本質的に一定であると見なすことができる。ただし、電流は回路のオンとオフを切り替える高速速度に依存する速度で変化する。上記のように、これは一部の例では約３００ｋＨｚである。図１３を参照して上で説明した電流検出装置１３００は、この約３００ｋＨｚの信号を除去するためにフィルタされる信号Ｉ＿ＳＥＮＳＥを出力する。したがって、１／６４秒間隔の平均直流電流は、このフィルタされた信号Ｉ＿ＳＥＮＳＥの測定を行うことで取得され、Ｉ＿ＳＥＮＳＥの測定は１／６４秒間隔の終了直前に行われ、フィルタからの信号を確定させる。これによりコントローラ１００１は、１／６４秒間隔の直流電圧と直流電流測定値を取得し、これらの値の積を計算して電力Ｐを取得することができる。電力Ｐは、１／６４秒間隔で直流電源１１８により供給された電力の平均値としてもよい。
【0209】
ブロック１１０１で決定された供給電力Ｐを、ブロック１１０２で目標電力と比較する。決定された電力Ｐが所定の間隔に亘る平均電力の場合、目標電力は、同じ間隔に亘る目標平均電力である。一例では、目標電力は、所定の間隔に亘って供給される平均電力の目標であり、１０Ｗ～２５Ｗ、または１５Ｗ～２３Ｗ、または約２０Ｗの値を取る。この例ではターゲット電力は、例えば２０Ｗ～２１Ｗまたは１５Ｗ～２５Ｗの範囲である。したがって、コントローラ１００１は、ブロック１１０２で、ブロック１１０１で決定された供給電力値Ｐを目標範囲と比較し、供給電力が範囲を下回るか、目標範囲内にあるか、または目標範囲を超えているかを決定することができる。例えば、目標範囲が２０Ｗ～２１Ｗの場合、ブロック１１０２で、コントローラ１００１は、Ｐ＜２０Ｗ、または２０Ｗ≦Ｐ≦２１Ｗ、またはＰ＞２１Ｗであるかどうかを決定する。
【0210】
供給電力Ｐと目標範囲との比較に基づいて、コントローラ１００１は、目標電力範囲に向けた次の事前に決定された間隔の間に作動中のインダクタ１２４または１２６に実際の電力を供給する目的で、次の所定の間隔の電力を調節するかどうかと調節する方法を決定する。即ち、供給電力Ｐが目標範囲を下回っている場合、コントローラ１００１は、次の所定の間隔に亘って回路６００に供給される電力を増加させることを決定する。供給電力Ｐが目標範囲を超える場合、コントローラ１００１は、次の所定の間隔に亘って回路６００に供給される電力を減少させることを決定する。供給電力Ｐが目標範囲を下回っている場合、コントローラ１００１は、次の所定の間隔に亘って回路６００に供給される電力を調節しないことを決定する。
【0211】
上記の回路６００の構成により、所与の所定の間隔に対する供給電力Ｐは、その間隔に対する制御電圧１０３１の値に依存する。第１の共振セクション６０１が作動中の１つの１／６４秒間隔の例をとると、この１／６４秒間隔は、電圧波形８００の区分８００ａから区分８００ｅとその繰り返しを含む多くの繰り返しサイクルを含む。時間ｔ１～ｔ０の各サイクルについて、共振セクション６０１は共振することができ、この期間中、ＦＥＴ６０８はオフであるため、直流電源１１８から第１の共振セクション６０１経由では電力が引き出されない。したがって、共振セクション６０１に電力を供給するために所与の１／６４秒間隔中に直流電源１１８から引き出される電力は、インダクタ１２４が電流で「通電」されている間、即ち、ＦＥＴ６０８がオンである間、ｔ０～ｔ１の間の期間に引き出される。ｔ１とｔ０との間の時間は、第１の共振セクション６０１の共振周波数によって決定される。この共振周波数は、少なくとも所与の１／６４秒間隔全体に亘って実質的に一定のままであってもよい（ただし、回路６００の作動期間に亘って変化し得る。コイルとサセプタの温度と電池電圧に依存する）。時間ｔ０からｔ１までの長さは、制御電圧１０３１の値、直流電源１１８によって供給される直流電圧、ならびに第１の共振セクション６０１の抵抗とインダクタンス（第２の共振セクション７０１に適用されるのと同じ）によって決定される。即ち、所与の直流供給電圧に対して、制御電圧１０３１は、インダクタ１２４に蓄積することができる電流Ｉ１をｔ０とｔ１との間に設定するが、直流供給電圧が低下する場合、所与のＩ１の値の蓄積に必要な時間が増加する。したがって、１／６４秒間隔中に供給される平均電力は、制御電圧１０３１の値に依存する。
【0212】
したがって、一部の例ではコントローラ１００１は、次の間隔の制御電圧１０３１の値を設定し、次の間隔中に回路６００に供給される電力を制御する。一部の例では、共振セクション６０１、７０１の一方が作動中の所定の間隔にわたる所与の直流電源１１８について、制御電圧１０３１の正の値がより大きいと、回路６００に供給される電力値Ｐもより大きい。したがって、そのような例ではコントローラ１００１が最後の間隔に亘って供給された電力Ｐが目標範囲を超えたと決定した場合、コントローラ１００１は、次の間隔のために制御電圧１０３１を下げる。コントローラ１００１が最後の間隔に亘って供給された電力Ｐが目標範囲を下回ったと決定した場合、コントローラ１００１は、次の間隔のために制御電圧１０３１を上げる。コントローラ１００１が最後の間隔に亘って供給された電力Ｐが目標範囲を超えていると決定した場合、コントローラ１００１は、次の間隔の間、制御電圧１０３１を変えない。
【0213】
なお、上記の方法１１００の一例では供給される電力Ｐは、ブロック１１０１で決定され、共振セクション６０１、７０１の特定の一方に供給される電力である。例えば、電力Ｐは、第１の共振セクション６０１の両端部の電圧および第１の共振セクション６０１を通る直流電流を測定することで決定される。このような例では、制御電圧１０３１を制御するのに使用されるのは、第１の共振セクション６０１に供給される電力Ｐである。なお、所与の制御電圧１０３１について、一部の例ではそれぞれの共振セクション６０１、７０１が作動中のときにインダクタ１２４、１２６のそれぞれに供給される電力は異なる可能性がある。これは、例えば、インダクタ１２４、１２６が異なる値のインダクタンスまたは直流抵抗を有するか、または２つの共振セクション６０１、７０１の静電容量が等しくないためであるかもしれない。したがって、この例では所定の間隔中に、目標電力範囲外の目標電力を第２の共振セクション７０１に供給することができるが、制御電圧１０３１は、第１の共振セクション６０１に供給される電力Ｐに基づいて制御されるので、コントローラ１００１は、制御電圧１０３１を調節しないかもしれない。
【0214】
例えば、制御電圧１０３１の所与の値について、コントローラ１００１は、ブロック１１０１で所与の間隔に亘って２０Ｗの平均電力が第１の共振セクション６０１に供給され、この例の目標電圧は２０Ｗから２１Ｗであると決定することができる。ブロック１１０２で、コントローラ１００１は、供給された電圧が目標範囲内にあると決定し、したがって、コントローラ１００１は、制御電圧１０３１を調節しないと決定する。次の所定の間隔について、コントローラ１００１は、（例示的な方法１０５０によって）第１の共振セクション６０１ではなく第２の共振器部７０１が作動されるべきであると決定するとする。制御電圧１０３１の所与の値に対して、この例では、２２．５Ｗが、第１の共振セクション６０１および第２の共振セクション７０１の電気的特性の違いのために供給される。しかしながら、この例では、ブロック１１０２で、コントローラ１００１は、第１の共振セクション６０１に供給された電力Ｐの最後の測定値を比較し、ブロック１１０３で、制御電圧１０３１を調節しないことを決定する。方法１１００の一例において、回路６００に供給される実際の電力は、目標範囲外にある可能性がある。しかしながら、これにより、２つの共振セクション６０１、７０１の一方に供給される電力Ｐのみを測定することでインダクタ１２４、１２６に供給される電力を制御することができる。これは、回路６００に供給される電力を維持するための単純で有用な解決策を提供する。例えば、共振セクション６０１、７０１およびその部品がほぼ同様の電気的特性を有する場合、許容範囲内にある。
【0215】
上記のように一部の例では直流電源１１８は、約２～１０Ｖ、または３Ｖ～５Ｖ、または一例では約４．２Ｖの電圧を有する電池である。一部の例では直流電源１１８によって生成される直流電圧は、例えば、変化する可能性がある。回路６００が操作される時間とともに減少する。例えば、直流電圧源１１８が電池の場合、電池は最初に４．２Ｖの電圧を供給するが、電池によって供給される電圧は、電池が消耗するにつれて低下する。したがって、所与の期間の後、直流電圧源１１８は、例えば初期４．２Ｖの代わりに３．５Ｖを供給してもよい。
【0216】
上記のように、所与の供給電圧において、制御電圧１０３１の値は、それぞれのＦＥＴ６０８／７０８がオフにされる前に、作動中のインダクタ１２４／１２６に蓄積することができる電流の量を制御する。電力は、直流電圧供給部器１１８から供給されて、ＦＥＴ６０８、７０８がオンのときに直流電流の蓄積を可能にすることで、作動中のインダクタ１２４／１２６に「エネルギーを与える」。また上で説明したように、電流がＦＥＴ６０８／７０８の切り替えを起こす値まで増加する時間ｔ１は、直流電圧供給に依存する。したがって、例えば、直流電源１１８によって供給される電圧が減少すると、インダクタコイル１２４に電流が蓄積する速度が減少し、その結果、回路６００に供給される電力Ｐが減少する。
【0217】
例示的な方法１１００は、直流電源１１８からの供給電圧が変化した場合でも、目標電力が維持されるようにすることができる。即ち、実際の供給電力Ｐが決定され、制御電圧１０３１を制御するために使用されるので、コントローラ１００１は、制御電圧１０３１を調節することで目標電力を維持するように作用することができる。コントローラ１００１は、所与の制御電圧１０３１で回路６００に供給される電力Ｐが減少したことを測定し、制御電圧１０３１を増加させることで回路に供給される電力Ｐを増加させるように作用する。したがって、回路６００に電力を供給するために使用される電池が消耗する間、目標電力レベルを維持することができる。これは、誘導加熱回路６００の作動の最適効率を提供するので、有利である。例えば、供給電力を実質的に一定に維持することは、供給電圧に関係なくエアロゾル化可能な材料１１０ａの一貫した加熱を可能にする。同様に例示的な方法１１００は、サセプタ１３２の温度が上昇したときにサセプタ１３２によって提供される回路６００への異なる負荷など、供給される電力の量に影響を及ぼし得る回路内の他の変動要因に関係なく、実質的に一定の電力を提供する。これは、例えば、最初の吸引までの一貫した時間を提供することで、即ち、デバイス１００が作動されてからユーザーによって吸入されるエアロゾルを提供する準備ができるまでの間に一貫した時間を提供することで、消費者に一貫して良好な体験を提供する。
【0218】
別の例では制御電圧１０３１の制御の基礎となる測定電力値Ｐは、使用期間中に変更される。例えば、特定の使用期間中、使用期間の第１の部分（例えば、使用期間の開始約６０秒）に関して、第１のインダクタ１２４が主に作動し、第２のインダクタ１２６は非作動の温度特性でもよい。使用期間のこの第１の部分では、第１の共振セクション６０１に供給される電力の測定に基づいて制御電圧１０３１の制御を行うことが適切である。しかし、使用期間のそれより後の部分では、やはりその期間の温度特性により、第２のインダクタ１２６が主に作動し、第１のインダクタ１２４がより短い時間作動してもよい。したがって、使用期間の第２の部分（例えば、約６０秒後）では、第２の共振セクション７０１に供給される電力の測定に基づいて制御電圧１０３１を制御することが有利である。したがって、コントローラ１００１は、第１の共振セクション６０１に供給される電力の測定に関する制御電圧１０３１の基本制御から第２の共振セクション７０１に供給される電力の測定に関する制御電圧１０３１の基本制御に切り替える。このようにして、例えば、制御電圧１０３１は、作動中のインダクタ１２４、１２６に供給される実際の電力と目標電力範囲との比較に基づいて設定されるので、目標電力は、使用期間全体に渡りより厳密に順守される。
【0219】
一部の例ではコントローラ１００１がブロック１１０３で電力を調節する必要があると決定する場合、コントローラ１００１は、所定の工程で制御電圧１０３１を調節することができる。例えば、コントローラ１００１は、所定の時間間隔ごとに所定の量だけ制御電圧１０３１を調節するように構成される。ブロック１１０２で、コントローラ１００１が、供給された電力Ｐが目標電力範囲を下回ったと決定した場合、コントローラ１００１は、次の所定の間隔の間、制御電圧１０３１を所定の電圧（ボルト）だけ上げることができる。逆にブロック１１０２でコントローラ１００１が供給された電力が目標電力範囲を超えていると決定した場合、コントローラ１００１は、次の所定の間隔の間、制御電圧１０３１を所定の量だけ上げることができる。
【0220】
特に図１２を参照して上で説明した例では、制御電圧１０３１は、パルス波変調信号ＰＷＭ＿ＤＡＣによって生成される。上記のように、信号ＰＷＭ＿ＤＡＣは２．５Ｖで長方形の波形を持っている。信号ＰＷＭ＿ＤＡＣのデューティ信号は、ＰＷＭ＿ＤＡＣデューティサイクルに０から８００の値を設定するコントローラ１００１によって制御可能であり、この値は、０で０％、８００で１００％のデューティサイクルに対応する。フィルタされたときの信号ＰＷＭ＿ＤＡＣは、実質的に一定の制御電圧１０３１を提供し、したがって、ＰＷＭ＿ＤＡＣ信号のデューティサイクルを０から８００に設定すると、制御電圧１０３１は０Ｖから２．５Ｖの大きさを有する。この例では、コントローラ１０３１は、所定の間隔ごとに、ＰＷＭ＿ＤＡＣ信号のデューティサイクルを設定量（８００のうちの８など）だけ調節するか、または設定を変更しないことができる。別の例では、コントローラ１００１は、制御電圧１０３１が他の何らかの手段によって調節されるようにし、コントローラ１００１が、制御電圧１０３１を調節すべきと決定した場合、コントローラ１００１は、例えば、制御電圧１０３１を次の所定の間隔の制御電圧１０３１の最大値の１％、または２％、または５％だけ調節してもよい。
【0221】
一部の例では、例えば、回路６００を含むデバイス１００の使用期間を開始するために、コントローラ１００１が回路６００の作動を開始するとき、制御電圧１０３１は、所定の初期値に設定される。一例では、目標電力レベルに対応する制御電圧１０３１の値（例えば、制御電圧１０３１のこの値を生成する信号ＰＷＭ＿ＤＡＣのデューティサイクル設定）は、回路６００のセットアップ中に決定される。即ち、回路６００に供給される電力は、例えば、較正曲線を生成するために、制御電圧１０３１のいくつかの値について決定される（例えば、理論的に測定または決定される）。次に、目標電力に対応する制御電圧１０３１の値を決定することができる。一例では、直流電源１１８は４．２Ｖを供給し、２０Ｗの目標電力を達成するために、コントローラ１００１は、例示的な較正において、８００のうち約３４４のＰＷＭ＿ＤＡＣ信号設定のデューティサイクルの値を決定してもよい。
【0222】
一例では、コントローラ１００１は、制御電圧１０３１を決定された値に基づく初期値に制御電圧１０３１を設定するように構成される。例えば、制御電圧１０３１を決定するＰＷＭ＿ＤＡＣのデューティサイクルの初期値を目標電力に対応する決定値の半分に設定することができる。例えば、目標電力に対応することが分かっている制御電圧１０３１のデューティサイクル設定が８００のうちの３４４の場合、コントローラ１００１は、設定が８００のうちの１５２に設定された状態で期間を開始し、測定された電力Ｐが目標範囲内に入るまで、設定を所定の間隔ごとに所定の量だけ増加させることができる。これは、使用期間の開始時に、供給される電力が目標電力をはるかに下回り、その後、供給される電力が、目標電力範囲に到達するまで（制御電圧１０３１のコントローラ１００１によって増加することで）増加するという効果を有する可能性がある。供給される電力のこの最初の増加は、回路６００の作動の安全性が改善され、期間の開始時のサセプタの過熱を防ぎ、回路６００がコントローラ１００１によって決定された実際の電力供給に応答する。
【0223】
一例では所定の間隔は、第１の１２４および第２の１２６のインダクタのどれを作動中にするかを決定する方法１０５０でコントローラ１００１が使用するものと同じ所定の間隔である。そのような一例では、上記のように、所定の間隔は、長さが１／６４秒である。所定の間隔の長さ（または同等に割り込み率）は、コントローラが回路を監視し、それに応じてパラメータを調節できる有利な時間間隔を提供するように選択することができる。例えば、６４Ｈｚの割り込み率、または約１０から１００Ｈｚの範囲内の割り込み率を使用できる。これらの例示的な割り込み率では、コントローラ１００１は、サセプタ１３２の区域１３２ａ、１３２ｂが目標温度よりはるかに超えて上昇する前に、特定のインダクタ１２４、１２６による加熱の停止を決定することができる十分に高い割り込み率でサセプタ域の温度の上昇を測定することができる。同様に、割り込み率について与えられた例は、インダクタ１２４、１２６に供給される電力を安全な目標範囲内に適切に制御できるように制御電圧１０３１を調節できる有利な周波数を提供する。
【0224】
回路６００の作動の例示的な方法では、回路６００に供給される電力を制御する際にコントローラ１００１によって使用される目標電力は、計画された使用期間の特性に基づいて事前に決定される。例えば、目標電力範囲は、使用期間を通して調節される。
【0225】
図１６は、使用期間の一部の温度特性「目標１」の概略例を示す。この例では単一のサセプタ域１３２ａの目標温度である。この例では最初に使用期間の部分の第１の部分１２０１において、第１の区域１３２ａは、その目標温度「目標１」を実質的に下回っている。この第１の部分１２０１で回路６００は、第１の区域１３２ａを目標温度「目標１」まで上げるように作動する。使用期間のそのような例示的な部分では目標電力Ｐ１は、例えば、２０Ｗ～２１Ｗの値の範囲を取り得る。期間の第１の部分１２０１の間の目標電力は、サセプタ１３２、したがってエアロゾル化可能な材料１１０ａを、ユーザーが吸入するエアロゾルを発生させるのに適した温度まで急速に上昇させるために比較的高くてもよい。
【0226】
使用期間が進行するにつれて、第１の区域１３２ａは、その目標温度「目標１」に実質的に到達する。使用期間の第２の部分１２０２は、第１の区域１３２ａがその目標温度「目標１」に到達した直後に開始すると規定される。例えば、使用期間のこの部分１２０２の場合、第１の区域１３２ａは、実質的にその目標温度「目標１」、例えば、２５０℃であってもよく、方法１０５０に従って、目標温度「目標１」に維持される。同様に、これは図１６には示されていないが、第２の区域１３２ｂは、方法１０５０によってそれ自体の目標温度「目標２」に維持され、第２の区域１３２ｂの目標温度「目標２」は「目標１」で規定されたものとは異なる温度特性を規定することができる。
【0227】
第１の区域１３２ａが実質的に温度「目標１」に到達した後の使用期間の部分１２０２は、第１の部分１２０１における様に、第１の区域１３２ａの温度を「目標１」まで上げるのではなく、第１の区域１３２ａ（または両方の域１３２ａ、１３２ｂ）の温度を維持するようにコントローラ１００１が作動していることを特徴としてもよい。そのため、使用期間の部分１２０２の間、サセプタ域１３２ａを目標温度「目標１」まで上げるのに必要な電力と比較した場合、目標温度「目標１」を維持するためにサセプタ域１３２ａに供給される必要のある電力は比較的少ない場合がある。使用期間の第２の部分１２０２では、部分１２０１の値と比較して、目標電力Ｐ１の値を下げることが有利な可能性がある。一例では目標電力レベルＰ１は、部分１２０１の２０Ｗ～２１Ｗに下げることができる。使用期間の部分１２０２の間に約１５Ｗに下げられる。別の例では、目標電力Ｐ１は、約１２Ｗ～１３Ｗまたは約９Ｗに下げることができる。このように目標電力Ｐ１を下げることは、一部の例では有利な可能性がある。なぜなら、より低水準の電力を使用することで、回路におけるエネルギー損失が減少し、したがって効率が向上する可能性があるからである。
【0228】
使用期間の第３の部分１２０３では、目標温度「目標１」の値は０である、即ち、第１のインダクタ１２４は作動されるべきではない。この時点で、使用期間が終了した場合、目標電力Ｐ１を０まで下げ、または第２のインダクタ１２６がまだ作動中の場合、目標電力Ｐ１を０以外の値に維持してもよい。第２のインダクタ１２６が作動してもよい。したがって、目標電力は、使用期間の任意の時点での両方の区域１３２ａ、１３２ｂの温度特性を考慮に入れることができる。例えば、使用期間の一部でこれらの区域の一方で大幅に温度を上げる必要がある場合は、比較的高い目標電力が適切な場合がある。逆に、区域１３２ａ、１３２ｂのどちらも実質的な加熱を必要としない使用期間の部分については、比較的低い目標電力を使用することができる。
【0229】
上記のように使用期間の特定の期間中に低い電力水準を使用すると、ある一定の期間に亘ってエネルギー節約が達成されるという利点がある。例えば、目標電力レベルが第１の期間の２０Ｗ－２１Ｗから第２の期間の約１５Ｗに減少する場合、一部の例では、低電力で作動している場合は回路６００におけるエネルギー損失の減少により、約５％から１０％のエネルギー節約が達成される。一例では、長さが約２６０秒の典型的な期間の過程で、期間の全期間に亘って目標電力を約２０Ｗに維持すると、約１０００Ｊのエネルギー使用量になる可能性がある。しかしながら、第１の区域１３２ａが最初にその設定温度に達したときに目標電力を約１５Ｗに減らし、実質的に同じ長さの期間の残りの間目標電力レベルを１５Ｗに維持すると、９００～９５０Ｊのエネルギー使用量になる可能性がある。一部の例では、デバイスによって使用される電力のほとんどすべては、サセプタ１３２を加熱するために供給されるエネルギーによるものである。ＬＥＤ指示器とマイクロコントローラは、約０．１Ｗ未満の場合があり、一部の例では、約０．０１Ｗ未満の場合がある。
【0230】
当然のことながら、供給電力を決定し、目標電力と比較し、この比較に基づいて供給電力を調節する方法は、本明細書の例に記載されたもの以外のエアロゾル発生デバイスの加熱回路の例に応用できる。さらに使用期間全体を通して目標電力を調節する方法の原理は、他の例示的な回路、例えば、誘導素子ではなく、抵抗性加熱素子を使用してエアロゾル化可能な材料を加熱する例示的な回路にも応用することができる。即ち、上記の開示から、エアロゾル化可能な材料を加熱する加熱装置に供給される目標電力を減らすことで、例えば約５％～１０％のエネルギー節約が特定の例で達成できる。特に一部の例では例示的な機器が抵抗性発熱体などの加熱装置の温度を上昇させるのではなく維持するように動作するように使用期間の所与の点の目標温度に到達した時点で、この目標電力の低減は効果的に達成される。
【0231】
本明細書で説明される特定の方法は、非一時的な記憶媒体上に格納可能な非一時的なコンピュータプログラムコードによって実装される。例えば、特定の例では、コントローラ１００１は、その上に格納された一組のコンピュータ可読命令を含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体と、コントローラ１００１によって実行されるときに本明細書に記載の方法を実行するプロセッサとを備えてもよい。コントローラ１００１は１台以上のプロセッサで構成される。例えば、一部の例では上記のようにコントローラ１００１は、プログラム可能なマイクロ処理装置である。コントローラ１００１は、一組の機械可読命令、例えば、コンピュータコードの形式で、機械可読命令を含む記憶媒体を含み、コントローラ１００１によって実行されると、本明細書に記載の方法が実行される。
【0232】
今まで２つのインダクタコイルを含む回路を上で説明してきたが、当然のことながら誘導加熱回路で供給される電力を制御するためなどの上記の態様は、１つあるいは３つ以上のコイルを有する回路にも応用できる。また、本明細書はインダクタコイルを含む誘導回路を説明しているが、本明細書に記載の態様は、インダクタンスを有し、サセプタ装置を加熱するために変動磁場を生成するのに適した他種の誘導素子を使用する誘導回路にも等しく応用できる。
【0233】
本明細書に記載の回路例のいくつかは、特定の切替機能のためにシリコンＦＥＴを利用するが、他の適切な部品をそのようなＦＥＴの代わりに使用することができる。例えば、炭化ケイ素、ＳｉＣ、または窒化ガリウム、ＧａＮなどの広バンドギャップ材料を含む部品を使用することができる。このような部品は、一部の例ではＦＥＴの場合があるが、他の例では高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の場合がある。このような部品は、シリコンＦＥＴよりも高速で降伏電圧が高い場合があり、これは場合によっては有利となる。
【0234】
上記の実施形態は、本発明の説明のための例として理解されるべきである。本発明のさらなる実施形態が想定される。当然だが、任意の１つの実施形態に関して記載された任意の特徴は、単独、または記載された他の特徴と組み合わせて使用され、また、他の任意の実施形態の１つ以上の特徴、または他の実施形態のいずれか任意の組み合わせと組み合わせて使用できる。さらに、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、上記に記載されていない均等物および修正を使用することもできる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A-5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【国際調査報告】