(57)【要約】【課題】エアロゾル発生装置のサセプタの温度を決定するための新規な装置を提供する。【解決手段】エアロゾル発生装置のサセプタの温度を決定するための方法及び装置が開示され、このサセプタは、ＲＬＣ共振回路によって誘導加熱されるためのものである。本装置は、ＲＬＣ共振回路の周波数応答のピークの周波数特性を決定し、決定された周波数特性に基づいて、サセプタの温度を決定するように構成される。本装置を備えたエアロゾル発生装置もまた開示される。【選択図】  図３ｂ
2020516014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル発生装置のサセプタの温度を決定するための装置であって、前記サセプタが、ＲＬＣ共振回路によって誘導加熱されるためのものであり、
前記装置が、
前記ＲＬＣ共振回路の周波数応答のピークの周波数特性を決定し、
前記決定された周波数特性に基づいて、前記サセプタの前記温度を決定する、ように構成された、装置。
【請求項２】
前記周波数特性が、前記ＲＬＣ共振回路の共振周波数である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記周波数特性が、前記ＲＬＣ回路の前記周波数応答の前記ピークのバンド幅を示す、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記周波数特性の関数として前記温度を示すデータを決定するように構成され、
前記温度が、前記決定されたデータ及び前記決定された周波数特性に基づいて決定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記データが、前記周波数特性の関数として前記温度を示す関数式の１つ又は複数のパラメータを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記データが、前記温度と前記周波数特性との間の比例定数である、請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
前記データが、前記周波数特性の関数として測定された前記温度の一連のデータ点を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記決定された周波数特性に基づいて、前記ＲＬＣ回路の抵抗を決定するように構成され、
前記温度の前記決定が、前記ＲＬＣ回路の前記決定された抵抗に基づく、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記サセプタの温度−抵抗定数を決定するように構成され、
前記温度の前記決定が、前記決定された抵抗及び前記決定された温度−抵抗定数に基づく、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
参照温度での前記周波数特性を示す参照特性を決定し、
前記決定された周波数特性を前記決定された参照特性と比較する、
ように構成され、
前記温度の前記決定が、前記決定された周波数特性の前記参照特性との前記比較に基づく、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
実質的に前記エアロゾル発生装置の起動時に、並びに／或いは、実質的に新規及び／又は交換のサセプタを前記エアロゾル発生装置に取り付けた時に、並びに／或いは、実質的に新規及び／又は交換のインダクタを前記エアロゾル発生装置に取り付けた時に、前記参照特性を測定するように構成された、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記ＲＬＣ回路が駆動される駆動周波数の関数として前記ＲＬＣ回路の電気的特性を測定するように構成され、
前記周波数特性の前記決定が、前記ＲＬＣ回路が駆動される駆動周波数の関数として測定された前記ＲＬＣ回路の前記電気的特性に基づく、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記電気的特性が、前記ＲＬＣ回路のインダクタ両端間で測定された電圧であり、前記インダクタが前記サセプタにエネルギーを伝達するためのものである、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記電気的特性の前記測定が受動的な測定である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記電気的特性が、前記ＲＬＣ回路のインダクタによってセンスコイルに誘導された電流を示し、前記インダクタが前記サセプタにエネルギーを伝達するためのものである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記電気的特性が、供給電圧要素によってピックアップコイルに誘導された電流を示し、前記供給電圧要素が駆動要素に電圧を供給するためのものであり、前記駆動要素が前記ＲＬＣ回路を駆動するためのものである、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
エアロゾル発生材料を加熱し、以て、使用時にエアロゾルを発生させるように構成されたサセプタと、
使用時に前記サセプタを誘導加熱させるように構成されたＲＬＣ共振回路と、
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置と、
を備えたエアロゾル発生装置。
【請求項１８】
請求項２に記載の装置を備え、前記サセプタがニッケルを含む、請求項１７に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項１９】
前記サセプタが、ニッケルコーティングを有する本体を備えた、請求項１８に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項２０】
前記ニッケルコーティングの厚さが実質的に５μｍより薄い、又は実質的に２μｍ〜３μｍの範囲である、請求項１９に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項２１】
前記ニッケルコーティングが前記本体に電気めっきされている、請求項１９又は２０に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項２２】
請求項３に記載の装置を備え、前記サセプタが、鋼、鉄、及びコバルトのうちの１つ又は複数を含む、請求項１７に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項２３】
前記サセプタが軟鋼のシートである、請求項２２に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項２４】
軟鋼の前記シートの厚さが実質的に１０μｍ〜実質的に５０μｍの範囲、又は実質的に２５μｍである、請求項２３に記載のエアロゾル発生装置。
【請求項２５】
エアロゾル発生装置のサセプタの温度を決定する方法であって、前記サセプタが、ＲＬＣ共振回路によって誘導加熱されるためのものであり、
前記ＲＬＣ共振回路の周波数応答のピークの周波数特性を決定するステップと、
前記決定された周波数特性に基づいて、前記サセプタの前記温度を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項２６】
処理システムによって実行されるとき、前記処理システムに請求項２５に記載の方法を実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアロゾル発生装置のサセプタ、より詳細には、ＲＬＣ共振回路によって誘導加熱されるためのサセプタの温度を決定するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙巻タバコ、葉巻タバコなどの喫煙品は、使用の間、タバコを燃焼させてタバコ煙を発生させる。燃焼させずに化合物を放出する製品を創出することによってこれらの喫煙品に代わるものを提供する試みがなされている。そのような製品の例としては、いわゆる「非燃焼−加熱式（ｈｅａｔ−ｎｏｔ−ｂｕｒｎ）」製品、又はタバコ加熱装置若しくはタバコ加熱製品がある。これらは、材料を燃焼するのではなく加熱することで化合物を放出する。その材料は、例えば、タバコでもよいし、他の非タバコ製品でもよい。非タバコ製品は、ニコチンを含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の第１の態様によれば、エアロゾル発生装置のサセプタの温度を決定するための装置が提供され、このサセプタは、ＲＬＣ共振回路によって誘導加熱されるためのものである。本装置は、ＲＬＣ共振回路の周波数応答のピークの周波数特性を決定し、決定された周波数特性に基づいて、サセプタの温度を決定するように構成される。
【０００４】
周波数特性は、ＲＬＣ共振回路の共振周波数とすることができる。
【０００５】
周波数特性は、ＲＬＣ回路の周波数応答のピークのバンド幅を示すものとすることができる。
【０００６】
本装置は、周波数特性の関数として温度を示すデータを決定するように構成することができ、温度は、決定されたデータ及び決定された周波数特性に基づいて決定される。
【０００７】
データは、周波数特性の関数として温度を示す関数式の１つ又は複数のパラメータを含むことができる。
【０００８】
データは、温度と周波数特性との間の比例定数とすることができる。
【０００９】
データは、周波数特性の関数として測定された温度の一連のデータ点を含むことができる。
【００１０】
本装置は、決定された周波数特性に基づいて、ＲＬＣ回路の抵抗を決定するように構成することができ、温度の決定は、ＲＬＣ回路の決定された抵抗に基づく。
【００１１】
本装置は、サセプタの温度−抵抗定数を決定するように構成することができ、温度の決定は、決定された抵抗及び決定された温度−抵抗定数に基づく。
【００１２】
本装置は、参照温度での周波数特性を示す参照特性を決定し、決定された周波数特性を決定された参照特性と比較するように構成することができ、温度の決定は、決定された周波数特性の参照特性との比較に基づく。
【００１３】
本装置は、実質的にエアロゾル発生装置の起動時に、並びに／或いは、実質的に新規及び／又は交換のサセプタをエアロゾル発生装置に取り付けた時に、並びに／或いは、実質的に新規及び／又は交換のインダクタをエアロゾル発生装置に取り付けた時に、参照特性を測定するように構成することができる。
【００１４】
本装置は、ＲＬＣ回路が駆動される駆動周波数の関数としてＲＬＣ回路の電気的特性を測定するように構成することができ、周波数特性の決定は、ＲＬＣ回路が駆動される駆動周波数の関数として測定されたＲＬＣ回路の電気的特性に基づく。
【００１５】
電気的特性は、ＲＬＣ回路のインダクタ両端間で測定された電圧とすることができ、インダクタはサセプタにエネルギーを伝達するためのものとすることができる。
【００１６】
電気的特性の測定は受動的な測定とすることができる。
【００１７】
電気的特性は、ＲＬＣ回路のインダクタによってセンスコイルに誘導された電流を示すものとすることができ、このインダクタはサセプタにエネルギーを伝達するためのものである。
【００１８】
電気的特性は、供給電圧要素によってピックアップコイルに誘導された電流を示すものとすることができ、この供給電圧要素は駆動要素に電圧を供給するためのものであり、この駆動要素はＲＬＣ回路を駆動するためのものである。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、エアロゾル発生材料を加熱し、以て、使用時にエアロゾルを発生させるように構成されたサセプタと、使用時にサセプタを誘導加熱させるように構成されたＲＬＣ共振回路と、第１の態様による装置とを備えたエアロゾル発生装置が提供される。
【００２０】
サセプタは、ニッケルを含むことができる。
【００２１】
サセプタは、ニッケルコーティングを有する本体を備えることができる。
【００２２】
ニッケルコーティングの厚さは実質的に５μｍより薄い、又は実質的に２μｍ〜３μｍの範囲とすることができる。
【００２３】
ニッケルコーティングは、本体に電気めっきすることができる。
【００２４】
サセプタは、鋼、鉄、及びコバルトのうちの１つ又は複数を含むことができる。
【００２５】
サセプタは軟鋼のシートとすることができる。
【００２６】
軟鋼のシートの厚さは実質的に１０μｍ〜実質的に５０μｍの範囲とすることができる、又は実質的に２５μｍとすることができる。
【００２７】
本発明の第３の態様によれば、エアロゾル発生装置のサセプタの温度を決定する方法が提供され、このサセプタは、ＲＬＣ共振回路によって誘導加熱されるためのものである。本方法は、ＲＬＣ共振回路の周波数応答のピークの周波数特性を決定するステップと、決定された周波数特性に基づいて、サセプタの温度を決定するステップとを含む。
【００２８】
本発明の第４の態様によれば、処理システムで実行されるとき、処理システムに第３の態様による方法を実行させるコンピュータプログラムが提供される。
【００２９】
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の図面を参照して単なる例として挙げる本発明の好ましい実施形態の以下の説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一例によるエアロゾル発生装置の概略図である。
【図２ａ】第１の例によるＲＬＣ共振回路の概略図である。
【図２ｂ】第２の例によるＲＬＣ共振回路の概略図である。
【図２ｃ】第３の例によるＲＬＣ共振回路の概略図である。
【図３ａ】例示的なＲＬＣ共振回路の例示的な周波数応答の概略図である。
【図３ｂ】一例による、２つの異なるサセプタ温度Ｔ１及びＴ２における、例示的なＲＬＣ共振回路の例示的な周波数応答の概略図である。
【図３ｃ】別の例による、２つの異なるサセプタ温度Ｔ１及びＴ２における、例示的なＲＬＣ共振回路の例示的な周波数応答の概略図である。
【図４】例示的な方法を概略的に示しているフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。誘導ヒーターは、電磁石と、この電磁石に交流電流などの変動電流を流すための装置とを備えることができる。電磁石の変動電流は変動磁場を生じさせる。変動磁場は、電磁石に対して適切に配置されたサセプタに侵入し、サセプタ内部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、したがって、この抵抗に抗する渦電流の流れは、ジュール加熱によってサセプタを加熱する。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、サセプタの磁気ヒステリシス損失によっても、すなわち、磁性材料内の磁気双極子の向きが、変動磁場と向きを合わせる結果として変動することによっても、熱を発生させることができる。
【００３２】
誘導加熱では、例えば、伝導による加熱と比較すると、熱はサセプタ内部で発生し、それによって急速な加熱が可能になる。さらに、誘導ヒーターとサセプタとの間で何ら物理的な接触をする必要がなく、それによって、構造及び用途の自由度を大きくすることができる。
【００３３】
電気的共振は、回路要素のインピーダンス又はアドミタンスの虚数部が互いに打ち消し合うとき、電気回路において特定の共振周波数で起きる。電気的共振を表す回路の１つの例は、直列に接続された、抵抗器によって与えられた抵抗（Ｒ）と、インダクタによって与えられたインダクタンス（Ｌ）と、コンデンサによって与えられたキャパシタンス（Ｃ）とを備えたＲＬＣ回路である。崩壊するインダクタの磁場が、コンデンサを充電するインダクタの巻線に電流を発生させるので、ＲＬＣ回路で共振が起き、一方、放電するコンデンサは、インダクタに磁場を生じさせる電流を供給する。共振周波数で回路が駆動されると、インダクタとコンデンサの直列インピーダンスは最低になり、回路電流は最大になる。ＲＬＣ共振回路の共振周波数及びバンド幅は、回路のキャパシタンス、インダクタンス、及び抵抗に依存する。
【００３４】
図１は、サセプタ１１６によってエアロゾル発生材料１６４を誘導加熱するためのＲＬＣ共振回路１００を備えた例示的なエアロゾル発生装置１５０を概略的に示している。いくつかの例では、サセプタ１１６とエアロゾル発生材料１６４は一体のユニットを形成し、エアロゾル発生装置１５０に挿入することができ、及び／又はそれから取り外すことができ、使い捨てにすることができる。エアロゾル発生装置１５０は携帯型である。エアロゾル発生装置１５０は、エアロゾル発生材料１６４を加熱して、使用者が吸入するためのエアロゾルを発生させるように構成される。
【００３５】
本書では、用語「エアロゾル発生材料」は、加熱されると、典型的には蒸気又はエアロゾルの形態の揮発成分を供する材料を含むことに留意されたい。エアロゾル発生材料は非タバコ含有材料であってもよいし、タバコ含有材料であってもよい。エアロゾル発生材料は、例えば、タバコ自体、タバコ派生物、膨張タバコ、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つ又は複数を含んでいてもよい。エアロゾル発生材料は、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、又は塊などの形態とすることができる。エアロゾル発生材料は、他に非タバコ製品を含んでもよい。この非タバコ製品は、製品によってニコチンを含んでもよいし、含まないでもよい。エアロゾル発生材料は、グリセロール又はプロピレングリコールなどの、１つ又は複数の保湿剤を含んでもよい。
【００３６】
図１に戻ると、エアロゾル発生装置１５０は、ＲＬＣ共振回路１００と、サセプタ１１６と、エアロゾル発生材料１６４と、制御器１１４と、バッテリー１６２とを収容する外装体１５１を備える。バッテリーは、ＲＬＣ共振回路１００に電力を供給するように構成される。制御器１１４は、ＲＬＣ共振回路１００を制御するように、例えば、バッテリー１６２からＲＬＣ共振回路１００に供給される電圧、及びＲＬＣ共振回路１００が駆動される周波数ｆを制御するように構成される。ＲＬＣ共振回路１００は、サセプタ１１６を誘導加熱するように構成される。サセプタ１１６は、使用時にエアロゾル発生材料３６４を加熱してエアロゾルを発生させるように構成される。外装体１５１は、使用時に発生したエアロゾルが装置１５０から出ることができるように吸い口１６０を備える。
【００３７】
使用時、使用者は、例えば、ボタン（図示せず）又はそれ自体知られている吸煙検出器（図示せず）によって制御器１１４を作動させて、例えば、ＲＬＣ共振回路１００の共振周波数ｆｒで、ＲＬＣ共振回路１００を駆動させることができる。以て、共振回路１００はサセプタ１１６を誘導加熱し、サセプタ１１６はエアロゾル発生材料１６４を加熱し、以て、エアロゾル発生材料１６４にエアロゾルを発生させる。エアロゾルは発生して、空気入口（図示せず）から装置１５０内に引き込まれた空気内に入り、以て、吸い口１６０に運ばれ、エアロゾルはそこで装置１５０から出る。
【００３８】
制御器１１４及び装置１５０全体は、エアロゾル発生材料を燃焼させることなく、エアロゾル発生材料をある温度範囲に加熱して、エアロゾル発生材料の少なくとも１つの成分を揮発させるように構成することができる。例えば、その温度範囲は約５０℃〜約３５０℃、例えば、約５０℃〜約２５０℃、約５０℃〜約１５０℃、約５０℃〜約１２０℃、約５０℃〜約１００℃、約５０℃〜約８０℃、又は約６０℃〜約７０℃とすることができる。いくつかの例では、その温度範囲は約１７０℃〜約２２０℃である。いくつかの例では、その温度範囲はこの範囲以外であってもよく、温度範囲の上限は３００℃より高くてもよい。
【００３９】
例えば、エアロゾル発生材料１６４の加熱を制御するために、例えば、特定の温度を超えて加熱しないことを確実にするために、例えば、燃焼又は炭化しないように、或いは、例えば、特定の温度で、又は特定の温度プロファイルにしたがって加熱されるように、サセプタ１１６の温度を決定することは望ましい。例えば、サセプタ１１６が、エアロゾル発生材料１６４を燃焼又は炭化させないことを確実にするために、サセプタ１１６の温度が４００℃を超えないことは、望ましいことがある。例えば、サセプタ１１６の加熱中、例えば、加熱速度が速い場合、全体として、サセプタ１１６の温度とエアロゾル発生材料１６４の温度との間に差があり得ることは認識されるであろう。したがって、いくつかの例では、制御しようとするサセプタ１１６の温度、又はサセプタ１１６が超えてはならない温度は、例えば、エアロゾル発生材料１６４を加熱したい温度、又はエアロゾル発生材料１６４が超えてはならない温度より高くなり得ることは認識されるであろう。
【００４０】
本発明の例によれば、装置（例えば、制御器１１４）は、サセプタ１１６の温度を決定するように構成される。大ざっぱに言うと、下記でより詳細に説明するように、制御器１１４は、ＲＬＣ共振回路１００の周波数応答のピークの周波数特性を決定するように構成される。周波数特性は、サセプタ１１６の温度の変化とともに変わる。周波数特性は、例えば、共振周波数又はピークのバンド幅とすることができる。制御器は、決定された周波数特性に基づいてサセプタ１１６の温度を決定するように構成される。ＲＬＣ共振回路１００の周波数応答のピークの周波数特性に基づいてサセプタ１１６の温度を決定することによって、サセプタ１１６との物理的な接触を必要とすることなくサセプタ１１６の温度を決定することができ、したがって、例えば、エアロゾル発生装置１５０の設計自由度を拡げることができる。
【００４１】
次に、図２ａを参照すると、サセプタ１１６を誘導加熱するための例示的なＲＬＣ共振回路１００が示されている。共振回路１００は、直列に接続された、抵抗器１０４と、コンデンサ１０６と、インダクタ１０８とを備える。共振回路１００は、抵抗Ｒと、インダクタンスＬと、キャパシタンスＣとを有する。
【００４２】
回路１００のインダクタンスＬは、サセプタ１１６を誘導加熱するために構成されたインダクタ１０８によって与えられる。サセプタ１１６の誘導加熱は、インダクタ１０８によって発生させられた交流磁場によるものであり、それは、上記のように、サセプタ１１６内にジュール加熱、及び／又は磁気ヒステリシス損失を引き起こす。回路１００のインダクタンスＬの一部分は、サセプタ１１６の透磁性によるものであり得る。インダクタ１０８によって発生させられる変動磁場は、インダクタ１０８を流れる交流電流によって発生させられる。インダクタ１０８を流れる交流電流は、ＲＬＣ共振回路１００を流れる交流電流である。インダクタ１０８は、例えば、コイル状ワイヤ、例えば、銅コイルの形態とすることができる。インダクタ１０８は、例えば、リッツ線、例えば、個々に絶縁されたいくつかのワイヤを撚り合わせたワイヤを備えてもよい。リッツ線は、それ自体知られているように、表皮効果による電力損失を低減することができるので、ＭＨｚの範囲の駆動周波数ｆを用いるとき特に有用となり得る。これらの比較的高い周波数において、インダクタンスは低い値が必要である。別の例では、インダクタ１０８は、プリント回路基板上のコイル状トラックであってもよい。プリント回路基板上のコイル状トラックを使用すると、剛性の高い自立型トラックとなり、リッツ線（高価になり得る）に対するいかなる要件も不要にする断面を有し、低コストで高い再生産性を有して大量生産することができるので、有用となり得る。１つのインダクタ１０８が示されているが、１つ又は複数のサセプタ１１６を誘導加熱するために構成された１つ以上のインダクタがあってもよいことは容易に認識されるであろう。
【００４３】
回路１００のキャパシタンスＣはコンデンサ１０６によって与えられる。コンデンサ１０６は、例えば、クラス１セラミックコンデンサ、例えば、Ｃ０Ｇコンデンサとすることができる。キャパシタンスＣはまた、回路１００の浮遊容量を含み得る。しかしながら、これは、コンデンサ１０６によって与えられるキャパシタンスＣと比べると微小である、又は無視できる。
【００４４】
回路１００の抵抗Ｒは、抵抗器１０４と、共振回路１００の構成部品を接続するトラック又はワイヤの抵抗と、インダクタ１０８の抵抗と、インダクタ１０８でエネルギー伝達するために構成されたサセプタ１１６によって与えられる、共振回路１００を流れる電流に対する抵抗とによって与えられる。回路１００が抵抗器１０４を備えることは必ずしも必要ではなく、回路１００の抵抗Ｒは、接続するトラック又はワイヤ、インダクタ１０８、及びサセプタ１１６の抵抗によって与えることができることは認識されるであろう。
【００４５】
回路１００は、Ｈブリッジドライバ１０２によって駆動される。Ｈブリッジドライバ１０２は、共振回路１００に交流電流を与えるための駆動要素である。Ｈブリッジドライバ１０２は、ＤＣ電圧供給部ＶＳＵＰＰ１１０に接続され、アースＧＮＤ１１２に接続される。ＤＣ電圧供給部ＶＳＵＰＰ１１０は、例えば、バッテリー１６２からであってもよい。Ｈブリッジ１０２は、集積回路であってもよく、或いは、半導体式又は機械式の場合がある個別のスイッチング部品（図示せず）を備えてもよい。Ｈブリッジドライバ１０２は、例えば、高効率ブリッジ整流器であってもよい。それ自体知られているように、Ｈブリッジドライバ１０２は、スイッチング部品（図示せず）によって回路の両端間の電圧を逆転させる（次いで、戻す）ことによって、ＤＣ供給部ＶＳＵＰＰ１１０から回路１００に交流電流を与えることができる。これは、ＤＣバッテリーによってＲＬＣ共振回路に電力を供給することができ、交流電流の周波数を制御することができるので有用となり得る。
【００４６】
Ｈブリッジドライバ１０４は、制御器１１４に接続される。制御器１１４は、所与の駆動周波数ｆでＲＬＣ共振回路１００に交流電流Ｉを与えるようにＨブリッジ１０２又はその構成部品（図示せず）を制御する。例えば、駆動周波数ｆはＭＨｚの範囲、例えば、０．５ＭＨｚ〜４ＭＨｚ、例えば、２ＭＨｚ〜３ＭＨｚの範囲とすることができる。例えば、使用される特定の共振回路１００（及び／又は、その構成部品）、制御器１１４、サセプタ１１６及び／又は駆動要素１０２に応じて、他の周波数ｆ又は周波数範囲を使用することができることは認識されるであろう。例えば、ＲＬＣ共振回路１００の共振周波数ｆｒは、回路１００のインダクタンスＬ及びキャパシタンスＣに依存し、それは、インダクタ１０８、コンデンサ１０６、及びサセプタ１１６に依存することは認識されるであろう。駆動周波数ｆの範囲は、例えば、使用される特定のＲＬＣ共振回路１００及び／又はサセプタ１１６の共振周波数ｆｒの近くとすることができる。使用される共振回路１００、並びに／或いは駆動周波数又は駆動周波数ｆの範囲は、所与のサセプタ１１６に対する他の要因に基づいて選択されてもよいことも認識されるであろう。例えば、インダクタ１０８からサセプタ１１６へのエネルギーの伝達を改善するために、表皮深さ（すなわち、インダクタ１０８からの交流磁場が吸収されるサセプタ１１６の表面からの深さ）をサセプタ１１６材料の厚さより浅くする、例えば、１／３〜１／２にすることが有用となり得る。表皮深さは、サセプタ１１６の材料及び構造が異なると異なり、駆動周波数ｆが上がると浅くなる。したがって、いくつかの例では、比較的高い駆動周波数ｆを使用することが有利になり得る。他方では、例えば、電子装置内で熱として失われる、共振回路１００及び／又は駆動要素１０２に供給される電力の割合を下げるために、低い駆動周波数ｆを使用することが有利になり得る。したがって、いくつかの例では、これらの要因の折衷案を、適切に、及び／又は望まれるように選ぶことができる。
【００４７】
上記のように、制御器１１４は、ＲＬＣ共振回路１００の周波数応答のピークの周波数特性を決定し、決定された特性に基づいてサセプタ１１６の温度を決定することによって、サセプタ１１６の温度を決定するように構成される。
【００４８】
図３ａは、共振回路１００の周波数応答３００を概略的に示している。図３ａの例では、共振回路１００の周波数応答３００は、回路がＨブリッジドライバ１０４によって駆動される駆動周波数ｆの関数として、回路１００を流れる電流Ｉの概略プロットによって示されている。
【００４９】
図２ａの共振回路１００は、インダクタ１０８とコンデンサ１０６の直列インピーダンスＺが最低で、したがって、回路電流Ｉが最大となる共振周波数ｆｒを有する。したがって、図２ａに示されているように、Ｈブリッジドライバ１０４が、共振周波数ｆｒで回路１００を駆動するとき、回路１００の交流電流Ｉ、したがって、インダクタ１０８の交流電流Ｉは最大Ｉｍａｘとなる。したがって、インダクタ１０６によって発生させられた振動磁場は最大となり、したがって、インダクタ１０６によるサセプタ１１６の誘導加熱は最大となる。Ｈブリッジドライバ１０４が、共振外れである、すなわち、共振周波数ｆｒより上又は下の周波数ｆで回路１００を駆動するとき、回路１００の交流電流Ｉ、したがって、インダクタ１０８の交流電流Ｉは最大よりも少なく、したがって、インダクタ１０６によって発生させられる振動磁場は最大より小さく、したがって、インダクタ１０６によるサセプタ１１６の誘導加熱は最大より少ない。したがって、図３ａで分かるように、共振回路１００の周波数応答３００は、共振周波数ｆｒを中心とするピークを有し、したがって、共振周波数ｆｒの上及び下の周波数で次第に小さくなる。
【００５０】
上記のように、制御器１１４は、ＲＬＣ共振回路１００の周波数応答３００のピークの周波数特性を決定するように構成される。共振回路１００の周波数応答３００のピークの特性は、例えば、ピークの中心にある共振周波数ｆｒとすることができる。別の例として、共振回路１００の周波数応答３００のピークの特性はピークの幅とすることができる。ピークの幅は、ピークのバンド幅Ｂによって特徴づけることができ、図２ａに示された例では、ピークのバンド幅Ｂは、
【数１】
2020516014.tif 000003
におけるピークの全幅である。
【００５１】
いくつかの例では、ピークの周波数特性を決定するために、制御器１１４は、ＲＬＣ共振回路１００の周波数応答３００を測定するように構成される。例えば、制御器は、ＲＬＣ回路が駆動される駆動周波数ｆの関数として、ＲＬＣ回路１００の電気的特性を測定するように構成することができる。制御器１１４は、ＲＬＣ回路１００が駆動される絶対周波数を決定するためにクロック発生器（図示せず）を備えてもよい。制御器１１４は、ある時間間隔にわたって駆動周波数ｆのある範囲を走査するようにＨブリッジ１０４を制御するように構成することができる。ＲＬＣ回路１００の電気的特性は、駆動周波数の走査中に測定することができ、したがって、駆動周波数ｆの関数としてＲＬＣ回路１００の周波数応答３００を決定することができる。
【００５２】
この電気的特性の測定は受動的な測定、すなわち、共振回路１００とのいかなる直接の電気的接触も含まない測定とすることができる。
【００５３】
例えば、図２ａに示された例を再び参照すると、電気的特性は、ＲＬＣ回路１００のインダクタ１０８によってセンスコイル１２０ａに誘導された電流を示すことができる。図２ａに示されているように、センスコイル１２０ａは、インダクタ１０８からエネルギー伝達されるように配置され、回路１００に流れる電流Ｉを検出するように構成される。センスコイル１２０ａは、例えば、ワイヤのコイル、又はプリント回路基板上のトラックであってもよい。例えば、インダクタ１０８がプリント回路基板上のトラックの場合、センスコイル１２０ａは、プリント回路基板上のトラックとすることができ、例えば、インダクタ１０８の平面に平行な平面に、インダクタ１０８の上方又は下方に配置することができる。別の例では、２つ以上のインダクタ１０８がある例では、センスコイル１２０ａは、インダクタの両方からエネルギー伝達されるように、これらのインダクタ１０８間に配置することができる。例えば、これらのインダクタ１０８がプリント回路基板上のトラックであり、互いに平行な平面にある場合、センスコイル１２０ａは、２つのインダクタの中間で、これらのインダクタ１０８に平行な平面にある、プリント回路基板上のトラックとすることができる。
【００５４】
いずれの場合も、回路１００、したがってインダクタ１０８に流れる交流電流Ｉによって、インダクタ１０８は交流磁場を発生する。交流磁場は、センスコイル１２０ａ内に電流を誘導する。センスコイル１２０ａ内に誘導された電流は、センスコイル１２０ａの両端間に電圧ＶＩＮＤを生成する。センスコイル１２０ａの両端間の電圧ＶＩＮＤは測定することができ、ＲＬＣ回路１００に流れる電流Ｉに比例する。センスコイル１２０ａの両端間の電圧ＶＩＮＤは、Ｈブリッジドライバ１０４が共振回路１００を駆動している駆動周波数ｆの関数として記録することができ、したがって、決定された回路１００の周波数応答３００を記録することができる。例えば、制御器１１４は、Ｈブリッジドライバ１０４を制御して共振回路１００で交流電流を駆動している周波数ｆの関数としてセンスコイル１２０ａの両端間の電圧ＶＩＮＤの測定値を記録することができる。次いで、制御器は、周波数応答３００を分析して、周波数応答３００のピークの周波数特性、例えば、ピークの中心にある共振周波数ｆｒ、又はピークのバンド幅Ｂを決定することができる。
【００５５】
図２ｂは、ＲＬＣ回路１００の電気的特性の受動的な測定の別の例を示している。図２ｂは、図２ａのセンスコイル１２０ａがピックアップコイル１２０ｂに取り替えられていることを除いて図２ａと同じである。図２ｂに示されているように、ピックアップコイル１２０ｂは、ＲＬＣ回路１００の需要電力が変わることによってＤＣ供給電圧ワイヤ又はトラック１１０を通って流れる電流が変わるときに、ＤＣ供給電圧ワイヤ又はトラック１１０によって生成された磁場の一部分を傍受するように配置される。ＤＣ供給電圧ワイヤ又はトラック１１０に流れる電流の変化によって生成される磁場は、ピックアップコイル１２０ｂに電流を誘導し、それがピックアップコイル１２０ｂの両端間の電圧ＶＩＮＤを生成する。例えば、理想的な場合では、ＤＣ供給電圧ワイヤ又はトラック１１０に流れる電流は直流のみのはずであるが、実際には、ＤＣ供給電圧ワイヤ又はトラック１１０に流れる電流は、例えば、Ｈブリッジドライバ１０４のスイッチングの不完全さによって、Ｈブリッジドライバ１０４によってある程度変調されることがある。したがって、これらの電流の変調は、ピックアップコイルに電流を誘導し、それは、ピックアップコイル１２０ｂの両端間の電圧ＶＩＮＤによって検出される。
【００５６】
ピックアップコイル１２０ｂの両端間の電圧ＶＩＮＤは、Ｈブリッジドライバ１０４が共振回路１００を駆動する駆動周波数ｆとして測定及び記録することができ、したがって、回路１００の決定された周波数応答３００を測定及び記録することができる。例えば、制御器１１４は、Ｈブリッジドライバ１０４を制御して共振回路１００の交流電流を駆動する周波数ｆの関数としてピックアップコイル１２０ａの両端間の電圧ＶＩＮＤの測定値を記録することができる。次いで、制御器は、周波数応答３００を分析して、周波数応答３００のピークの周波数特性、例えば、ピークの中心にある共振周波数ｆｒ、又はピークのバンド幅Ｂを決定することができる。
【００５７】
いくつかの例では、Ｈブリッジドライバ１０４の不完全さによって引き起こされることがあるＤＣ供給電圧ワイヤ又はトラック１１０の電流の変調成分を低減又は除去することが望ましいことがあることに留意されたい。これは、例えば、Ｈブリッジドライバ１０４の両端間にバイパスコンデンサ（図示せず）を実装することによって達成することができる。この場合、回路１００の周波数応答３００を決定するために使用されるＲＬＣ回路１００の電気的特性は、ピックアップコイル１２０ｂ以外の手段によって測定することができることは認識されるであろう。
【００５８】
図２ｃは、ＲＬＣ回路の電気的特性の能動的な測定の例を示している。図２ｃは、図２ａのセンスコイル１２０ａが、インダクタ１０８の両端間の電圧ＶＬを測定するように構成された要素１２０ｃ、例えば、受動的な差動回路１２０ｃに取り替えられていることを除いて図２ａと同じである。共振回路１００の電流Ｉが変化すると、インダクタ１０８の両端間の電圧ＶＬは変化する。インダクタ１０８の両端間の電圧ＶＬは、Ｈブリッジドライバ１０４が共振回路１００を駆動する駆動周波数ｆの関数として測定及び記録することができ、したがって、回路１００の決定された周波数応答３００を測定及び記録することができる。例えば、制御器１１４は、Ｈブリッジドライバ１０４を制御して共振回路１００の交流電流を駆動する周波数ｆの関数としてインダクタ１０８の両端間の電圧ＶＬの測定値を記録することができる。次いで、制御器１１４は、周波数応答３００を分析して、周波数応答３００のピークの周波数特性、例えば、ピークの中心にある共振周波数ｆｒ、又はピークのバンド幅Ｂを決定することができる。
【００５９】
図２ａ〜図２ｃに示された例のそれぞれにおいて、又はその他において、制御器１１４は、周波数応答３００を分析して、周波数応答３００のピークの周波数特性、例えば、ピークの中心にある共振周波数ｆｒ、又はピークのバンド幅Ｂを決定することができる。例えば、制御器１１４は、知られているデータ分析技法を使用して、ピークの周波数特性を決定することができる。例えば、制御器は、周波数応答データから直接、共振周波数ｆｒ及び／又はバンド幅Ｂを推定することができる。例えば、共振周波数ｆｒに対しては、制御器１１４は、最大の応答が記録された周波数ｆを共振周波数ｆｒとして決定することができる、又は、２つの最大の応答が記録された周波数ｆを決定して、これらの２つの周波数ｆの平均を共振周波数ｆｒとして決定することができる。バンド幅Ｂに対しては、例えば、制御器１１４は、応答が最大の応答の
【数２】
2020516014.tif 000004
となる周波数ｆを決定し、これらの２つの周波数の差をバンド幅Ｂとして決定することができる。さらに別の例としては、制御器１１４は、ＲＬＣ回路に対する周波数ｆの関数として電流Ｉ（又は、別の応答）を示す関数を周波数応答データにフィットさせ、フィットさせた関数から共振周波数ｆｒ及び／又は周波数応答データのピークのバンド幅Ｂを推定又は計算することができる。
【００６０】
上記のように、制御器１１４は、共振回路１００の周波数応答３００のピークの決定された周波数特性に基づいて、サセプタ１１６の温度を決定するように構成される。
【００６１】
１つの例では、共振回路１００の周波数応答３００のピークの特性は、例えば、Ｈｚで測定されたピークの中心にある共振周波数ｆｒである。回路１００の共振周波数ｆｒは、回路１００のキャパシタンスＣ及びインダクタンスＬに依存し、次式で与えられる。
【数３】
2020516014.tif 000005
【００６２】
インダクタ１０８のインダクタンスＬ、したがって共振回路１００のインダクタンスＬは、サセプタ１１６の透磁率μに依存する。透磁率μは、材料がそれ自体に磁場の形成を維持する能力の尺度であり、加えられた磁場に応じて材料が得る磁化の度合いを表す。サセプタ１１６の透磁率μが大きければ大きいほど、インダクタンスＬは大きくなる。サセプタ１１６を構成する材料の透磁率μは、温度とともに変わり得る。
【００６３】
例えば、鉄、ニッケル、コバルト、及びそれらの合金などの強磁性及びフェリ磁性の材料に対して、それらの飽和磁化（すなわち、加えられた磁場に対して得ることができる最大の磁化）は、材料の温度が、材料の永久磁石の性質が失われる温度である、それらのキュリー温度ＴＣに近づくにつれて減少する。例えば、ニッケルのキュリー温度ＴＣは３５８℃であり、３５８℃のニッケルと比べると、２５０℃のニッケルに対する飽和磁化の相対変化は５０％より大きい。したがって、この場合、サセプタ１１６の温度が上昇してキュリー温度ＴＣに近づくにつれて、サセプタ１１６の透磁率μは下がり、したがって、共振回路１００のインダクタンスＬは下がり、したがって、式（１）により、ピークの中心にある共振周波数ｆｒは上昇する。
【００６４】
図３ｂは、サセプタ１１６が２つの異なる温度Ｔ１（実線の曲線３６０）及びＴ２（破線の曲線３７０）のときの共振回路１００の周波数応答３６０、３７０を概略的に示している。ここで、Ｔ２はＴ１より高い。図３ｂの例では、共振回路１００の周波数応答３６０、３７０は、回路１００が駆動される駆動周波数ｆの関数として回路１００に流れる電流Ｉを概略的にプロットすることによって示されている。上記のように、サセプタ１１６が低い温度Ｔ１のとき、回路１００のインダクタンスＬはＬ１で、共振周波数ｆｒはｆｒ１である。しかしながら、サセプタ１１６が高い温度Ｔ２（サセプタ１１６を構成する材料のキュリー温度ＴＣより下であるがそれに近い）のときは、回路１００のインダクタンスＬはＬ２に下がり、したがって、回路１００の共振周波数ｆｒはｆｒ２に上がる。
【００６５】
したがって、回路１００の共振周波数ｆｒを決定することによって、制御器１１４は、（下記でより詳細に説明するように）サセプタ１１６の温度を決定、例えば、推定又は計算することができる。
【００６６】
回路１００の共振周波数ｆｒを使用してサセプタ１１６の温度を決定することは、例えば、サセプタ１１６の作動温度範囲（すなわち、サセプタ１１６がエアロゾル発生装置１５０において加熱される温度範囲）が、サセプタ１１６（又は、サセプタ１１６が含む材料）のキュリー温度ＴＣより低い場合に有用となり得る。これによって、所与の周波数ｆｒが、サセプタ１１６の２つ以上の温度に対応することが避けられ、したがって、より正確な温度測定が可能になる。さらに、回路１００の共振周波数ｆｒを使用してサセプタ１１６の温度を決定することは、例えば、サセプタ１１６の作動温度範囲が、サセプタ１１６（又は、サセプタ１１６が含む材料）のキュリー温度ＴＣの範囲、すなわちその近くにある場合に有用となり得る。これは、強磁性又は強磁性の材料の飽和磁化が、材料のキュリー温度ＴＣから離れた温度にあるときと比べて、材料のキュリー温度ＴＣの範囲、すなわちその近くでは、温度の関数としてより急速に変化するためである。したがって、材料のキュリー温度ＴＣの範囲、すなわちその近くでは、所与の温度変化は、サセプタ１６６の飽和磁化、したがって、共振回路１００の共振周波数ｆｒがより大きく変化し、したがって、サセプタ１１６の温度のより高感度な測定が可能になる。
【００６７】
特定の例として、サセプタ１１６はニッケルを含んでもよい。例えば、サセプタ１１６は、薄いニッケルコーティングを有する本体又は基板を備えてもよい。例えば、本体は、厚さが約２５μｍの軟鋼のシートであってもよい。他の例では、シートは、アルミニウム又はプラスチック又はステンレス鋼又は他の非磁性材料などの異なる材料より作られてもよく、並びに／或いは、１０μｍ〜５０μｍなどの異なる厚さを有してもよい。本体は、ニッケルでコーティング又は電気めっきされてもよい。ニッケルは、例えば、２μｍ〜３μｍなど、５μｍより薄い厚さを有してもよい。コーティング又は電気めっきは別の材料のものでもよい。サセプタ１１６の厚さをほんのわずか、比較的薄くすると、使用時にサセプタ１１６を加熱するのに必要な時間を短縮する助けになり得る。サセプタ１１６をシートの形態にすると、サセプタ１１６からエアロゾル発生材料１６４への熱結合の効率を高くすることができる。サセプタ１１６は、エアロゾル発生材料１６４を備える消耗品に一体化されてもよい。サセプタ１１６材料の薄いシートは、この目的のために特に有用になり得る。サセプタ１１６は使い捨てにしてもよい。このようなサセプタ１１６は費用効果が高くなり得る。
【００６８】
ニッケルは強磁性である。ニッケルのキュリー温度ＴＣは３５８℃である。１つの例では、ニッケルでコーティング又はめっきされたサセプタ１１６は、エアロゾル発生装置３５０の作動範囲となることがある約２００℃〜約３００℃の範囲の温度に加熱されることがある。２５０℃におけるニッケルの飽和磁化の変化は、大気温度における値に対して５０％である。したがって、この場合、共振回路１００の共振周波数ｆｒを測定することによって、サセプタ１１６の温度を正確で高感度に決定することができる。
【００６９】
しかしながら、サセプタ１１６が含むことができる、又はサセプタ１１６を作ることができる他の材料、例えば、鉄又はコバルト又は軟鋼は、所与のエアロゾル発生装置３５０のサセプタ１１６の作動温度範囲から比較的離れ得る、より高いキュリー温度ＴＣを有することがある。例えば、軟鋼のサセプタ１１６は、ほぼ７７０℃のキュリー温度ＴＣを有し得る。この場合、２５０℃における鋼などの材料の飽和磁化の変化は、大気温度での値に対して比較的小さい、例えば、１０％より小さいことがあり、したがって、その結果生じる、例示的な作動範囲での異なる温度におけるインダクタンスＬの変化、したがって、回路１００の共振周波数ｆｒの変化は比較的小さいことがある。
【００７０】
これは、キュリー温度ＴＣ近くでの材料の飽和磁化の減少とともに生じることがある、誘導加熱の効率の低下を避ける助けとなり得るので、装置の作動温度範囲から離れ、それより高いキュリー温度ＴＣを有するサセプタ１１６用の材料を使用することが有利になり得る。
【００７１】
共振回路１００の周波数応答３００のピークの別の特性はピークの幅である。ピークの幅は、ピークのバンド幅Ｂによって特徴づけることができる。ピークのバンド幅Ｂは、
【数４】
2020516014.tif 000006
におけるＨｚで表したピークの全幅である。ピークのバンド幅Ｂは、直列共振回路１００のインダクタンスＬ及び抵抗Ｒに依存し、次式で与えられる。
【数５】
2020516014.tif 000007
【００７２】
上記のように、回路１００の抵抗Ｒは、インダクタ１０８によってサセプタ１１６内に誘導された渦電流に対するサセプタ１１６の抵抗によって少なくとも部分的に与えられ、それは、サセプタ１１６を誘導加熱するように構成されたインダクタ１０８の抵抗に加わる。サセプタ１１６（したがって、インダクタ１０８、したがって回路１００の）の抵抗Ｒは、サセプタ１１６の温度とともに変わり得る。
【００７３】
例えば、鉄、コバルト、又は鋼などの導体を含むサセプタ１１６では、抵抗Ｒは、温度の上昇とともに増大し、例えば、サセプタ１１６の温度の上昇とともに直線的に又はほほ直線的に、或いは少なくとも単調に増大する。したがって、サセプタ１１６の温度が上昇するにつれて、サセプタ１１６の抵抗が増大し、それがインダクタ１０８の抵抗を増大させ、それが共振ＲＬＣ回路１００の抵抗Ｒを増大させ、それが、式（２）により、共振回路１００の応答のピークのバンド幅Ｂを増大させる。
【００７４】
図３ｃは、サセプタ１１６が２つの異なる温度Ｔ１（実線の曲線３８０）及びＴ２（破線の曲線３９０）のときの共振回路１００の周波数応答３８０、３９０を概略的に示している。ここで、Ｔ２はＴ１より高い。図３ｃの例では、共振回路１００の周波数応答は、回路１００が駆動される駆動周波数ｆの関数として回路１００に流れる電流Ｉを概略的にプロットすることによって示されている。サセプタ１１６が低い温度Ｔ１のとき、回路１００の抵抗ＲはＲ１で、ピークのバンド幅ＢはＢ１である。しかしながら、上記のように、サセプタ１１６が高い温度Ｔ２のときは、回路１００の抵抗ＲはＲ２に増え、したがって、共振回路１００の応答のピークのバンド幅ＢはＢ２に広がる。
【００７５】
したがって、回路１００の応答３８０、３９０のピークのバンド幅Ｂを決定することによって、制御器１１４は、（下記でより詳細に説明するように）サセプタ１１６の温度を決定、例えば、推定又は計算することができる。
【００７６】
回路１００の応答３８０、３９０のピークのバンド幅Ｂを使用してサセプタ１１６の温度を決定することは、例えば、サセプタ１１６の作動温度範囲（すなわち、サセプタ１１６がエアロゾル発生装置３５０において加熱される温度範囲）が、サセプタ１１６（又は、サセプタ１１６を作る材料）のキュリー温度ＴＣから離れている、すなわちそれに近くない場合に有用となり得る。これらの場合、回路１００のインダクタンスＬは、異なる温度で比較的一定のままとなり得、したがって、回路１００の抵抗Ｒ、したがって、サセプタ１１６の温度は、決定されたバンド幅Ｂから直接、決定することができる。これによって、サセプタ１１６の温度を簡単に決定することができる。
【００７７】
特定の例として、サセプタ１１６は鋼であってもよく、又は、鋼を含んでもよい。サセプタ１１６は、厚さが約１０μｍ〜約５０μｍ、例えば約２５μｍの軟鋼のシートであってもよい。サセプタ１１６の厚さをほんのわずか、比較的薄くすると、使用時にサセプタを加熱するのに必要な時間を短縮する助けになり得る。サセプタ１１６は、例えば、使い捨てにすることができるエアロゾル発生材料１６４と一体化されるのとは反対に、装置１０５に一体化されてもよい。それでもなお、例えば、使用後に、例えば、使用中の熱応力及び酸化ストレスによる劣化後にサセプタ１１６の交換を可能にするために、サセプタ１１６は装置１１５から取り外し可能としてもよい。したがって、サセプタ１１６は「半永久」であってもよく、その場合には、まれに交換される。サセプタ１１６としての軟鋼シート又は箔、或いはニッケルコーティングの鋼シート又は箔は耐久性があり、したがって、例えば、多くの使用、及び／又はエアロゾル発生材料１６４との多くの接触での損傷に抗することができるので、この目的に特に適していることがある。シートの形態にすると、サセプタ１１６からエアロゾル発生材料１６４への熱結合の効率を高くすることができる。
【００７８】
鉄のキュリー温度ＴＣは７７０℃である。軟鋼のキュリー温度ＴＣはほぼ７７０℃である。コバルトのキュリー温度ＴＣは１１２７℃である。１つの例では、軟鋼のサセプタ１１６は、エアロゾル発生装置１５０の作動範囲となることがある約２００℃〜約３００℃の範囲の温度に加熱することができる。２５０℃における軟鋼の飽和磁化の変化は、周囲温度での値に対して１０％より小さくなる。したがって、温度の作動範囲における温度間のインダクタンスＬの変化は比較的小さく、鋼のサセプタ１１６に対しては、一定であると仮定することができる。したがって、回路１００の応答のピークのバンド幅Ｂの変化は、（式（２）により）回路１００の抵抗Ｒ、したがって、鋼のサセプタ１１６の温度に直接、関係付けることができる。したがって、この場合、ピークのバンド幅Ｂを測定することによって、サセプタ１１６の温度を簡単及び正確に決定することができる。
【００７９】
いくつかの例では、制御器１１４は、共振周波数ｆｒ又はバンド幅Ｂのうちの１つだけを決定して、サセプタの温度を決定するように構成することができる。いくつかの例では、制御器１１４は、使用されているサセプタ１１６のタイプ及び／又は装置３５０の温度の作動範囲に応じて、共振周波数ｆｒ又はバンド幅Ｂのうちのどちらかを決定して、サセプタ１１６の温度を決定するように構成することができる。いくつかの例では、サセプタ１１６の温度を決定するために、制御器１１４が共振周波数ｆｒ又はバンド幅Ｂのうちのどちらを使用するかは、制御器１１４及び／又は装置１５０に予め設定、又は予め決定される。いくつかの例では、制御器１１４は、共振周波数ｆｒ及びはバンド幅Ｂの両方を決定して、両方を使用してサセプタ１１６の温度を決定するように構成することができる。例えば、制御器は、共振周波数ｆｒ及びはバンド幅Ｂを使用して決定された温度の平均を採って、これをサセプタ１１６の温度として決定するように構成することができる。
【００８０】
上記のように、制御器１１４は、決定された周波数特性、例えば、回路１００の共振周波数ｆｒ、又は回路１００の周波数応答３００のピークのバンド幅Ｂに基づいてサセプタ１１６の温度を決定するように構成される。これを達成することができるようにする様々な方法がある。
【００８１】
１つの例では、制御器１１４は、周波数特性の関数として温度を示すデータを決定し、決定されたデータ及び決定された周波数特性に基づいて温度を決定するように構成される。
【００８２】
例えば、データな、第１の特性の関数として測定された温度の一連のデータ点を含むことができる。例えば、制御器１１４は、周波数特性をサセプタ１１６の温度に対応づける校正データをメモリ（図示せず）に記憶することができる。例えば、第１の特性の関数としての温度は単調なことがある。例えば、校正データは、装置３５０又は制御器１１４の製造中に、例えば、熱電対などの温度計を使用して決定されるように、サセプタ１１６の温度の関数として回路の周波数特性を測定することによって決定することができる。次いで、この校正データは、装置３５０又は制御器１１４に、例えば、装置３５０又は制御器１１４のメモリ（図示せず）にルックアップテーブルとして記憶することができる。使用時、制御器１１４は、共振回路１００の周波数応答３００のピークの周波数特性を決定し、決定された周波数特性を使用して、校正データからサセプタ１１６の対応する温度を調べることができる。これは、周波数特性と温度との関係が複雑な場合に有用となり得、したがって、温度を正確に決定することができる。
【００８３】
別の例として、制御器１１４又は装置３５０は、周波数特性の関数として温度を示す関数式の１つ又は複数のパラメータを含むデータを記憶することができる。例えば、周波数特性は、サセプタ１１６の温度とともに直線的に変わると仮定することができる。この場合、周波数特性の関数としてサセプタ１１６の温度Ｔを示す関数式は、Ｔ＝ａＦ＋ｂとすることができる。ここで、ａ及びｂはこの関数式のパラメータの定数である。これらのパラメータは、制御器１１４又は装置３５０の製造過程中に決定し、制御器又は装置３５０のメモリ（図示せず）に記憶することができる。使用時、制御器は、共振回路１００の周波数応答３００のピークの周波数特性を決定し、メモリに記憶されているパラメータａ及びｂを使用して、サセプタ１１６の温度を計算することができる。必要に応じて、他の関数式、例えば、非線形関数式、例えば、適切なパラメータの多項式関数を使用することができることは認識されるであろう。これは、例えば、周波数特性及び温度の一連のデータを記憶することに比べて、パラメータを記憶することは使用する記憶領域が少なくなるので有用となり得る。
【００８４】
いくつかの例では、データは、単に、温度と周波数特性との間の比例定数とすることができる。この定数は、メモリ（図示せず）に記憶され、制御器によって使用されて、周波数特性から直接、サセプタ１１６の温度を計算することができる。これは、計算的には簡単であり、１つのパラメータを記憶することを意味し、必要な記憶容量を削減することができるので、有用となり得る。
【００８５】
周波数特性が、共振回路１００の周波数応答３００のピークのバンド幅Ｂである場合、制御器１１４は、インダクタンスＬの知られた値、例えば所定の値とともに式（２）を使用して、共振回路１００の抵抗Ｒを決定するように構成することができる。次いで、サセプタ１１６の温度は、決定された抵抗Ｒから決定することができる。例えば、サセプタ１１６の寄与を除いた抵抗Ｒへの寄与は、知られている、又は予め決められ、一定のままと仮定することができる。次いで、サセプタ１１６の抵抗は、決定された抵抗Ｒと、サセプタ１１６の寄与を除いた抵抗Ｒへの寄与との間の差として決定することができる。別の例として、サセプタ１１６の寄与を除いた抵抗Ｒへの寄与は、微小であると仮定することができ、したがって、決定された抵抗Ｒは、サセプタの抵抗と等しい。次いで、サセプタ１１６の温度は、制御器１１４又は装置１５０のメモリ（図示せず）に記憶することができる定数、例えば、サセプタ１１６の温度−抵抗定数をサセプタの抵抗に掛けることによって決定することができる。異なる材料は異なる温度−抵抗定数を有する。したがって、制御器１１４は、異なる材料に対して複数の温度−抵抗定数を記憶して、サセプタ１１６の温度を決定する際に使用するために、サセプタ１１６が含む材料にしたがって適切な温度−抵抗定数を決定することができる。例えば、サセプタ１１６が含む材料は、使用者の入力によって、又は制御器１１４にサセプタ１１６を識別することができる別の入力から、制御器１１４が知ることができる。これは、使用されるサセプタ１１６に柔軟性を与えることを可能にしながら、温度を正確に決定することができるので、有用となり得る。
【００８６】
いくつかの例では、制御器１１４は、参照温度での周波数特性を示す参照特性を決定し、決定された周波数特性を決定された参照特性と比較し、決定された周波数特性の参照特性との比較に基づいてサセプタ１１６の温度を決定するように構成することができる。
【００８７】
例えば、制御器１１４は、サセプタ１１６が特定の温度であることを知る、又は推測することができるとき、周波数特性を決定するように構成することができる。例えば、制御器１１４は、装置１５０の開始時に、（例えば、上記の方法を使用して）周波数特性を決定するように構成することができる。そのとき、サセプタ１１６の温度は大気温度、例えば２０℃であると仮定することができる。次いで、制御器１１４は、この決定された周波数特性を、２０℃の参照温度での参照周波数特性として記憶することができる。後の段階、例えば、サセプタ１１６が誘導加熱されているとき、制御器１１４は、再び、周波数特性を決定することができる。次いで、制御器１１４は、この決定された周波数特性を参照周波数特性と比較することができる。例えば、制御器１１４は、決定された周波数特性と参照周波数特性との間の差を計算することができる。次いで、制御器１１４は、この差に基づいてサセプタ１１６の温度を決定することができる。例えば、この差は、上記と同様な方法で、例えば、予め記憶された校正データ、又は校正関数、又は比例定数により、サセプタ１１６の温度と対応させることができる。
【００８８】
決定された周波数特性の参照温度での参照特性との比較に基づいてサセプタ１１６の温度を決定することによって、所与の温度での共振回路の周波数特性を仮定する必要性が除去され、したがって、温度をより正確に決定することができる。さらに、この温度決定は、サセプタ１１６又は共振回路１００又は装置全体３５０の変化に対してよりロバストである。例えば、サセプタ１１６は交換可能とすることができる。例えば、サセプタ１１６は使い捨て可能とすることができ、例えば、加熱するように配置されたエアロゾル発生材料１６４と一体化することができる。したがって、参照周波数特性の決定は、サセプタ１１６が交換されたとき、異なるサセプタ１１６間の違い、及び／又は、インダクタ１０８に対するサセプタ１１６の配置の違いを考慮することができる。さらに、インダクタ１０８は、又は、実際、共振回路１００のいかなる構成部品も、例えば、一定の使用後、又は損傷後、交換可能とすることができる。したがって、同様に、インダクタ１０８が交換されたとき、参照周波数特性の決定は、異なるインダクタ１０８間の違い、及び／又は、サセプタ１１６に対するインダクタ１０８の配置の違いを考慮することができる。
【００８９】
したがって、制御器１１４は、実質的にエアロゾル発生装置１５０の起動時に、並びに／或いは、実質的に新規及び／又は交換のサセプタ１１６をエアロゾル発生装置１５０に取り付けた時に、並びに／或いは、実質的に新規及び／又は交換のインダクタ１０８をエアロゾル発生装置１５０に取り付けた時に、参照特性を測定するように構成することができる。
【００９０】
図４は、ＲＬＣ共振回路１００によって誘導加熱されるための、エアロゾル発生装置１０５のサセプタ１１６の温度を決定する方法４００を概略的に示すフロー図である。ステップ４０２において、方法４００は、ＲＬＣ共振回路１００の周波数応答３００のピークの周波数特性を決定するステップを含む。上記のように、周波数特性は、共振回路１００の共振周波数ｆｒとすることができる、又は回路１００の周波数応答３００のピークのバンド幅Ｂとすることができる。周波数特性は、例えば、上記の技法を使用して得ることができる。ステップ４０４において、方法４００は、決定された周波数特性に基づいてサセプタ１１６の温度を決定するステップを含む。サセプタの温度は、決定された周波数特性から、例えば、上記の技法を使用して得ることができる。
【００９１】
制御器１１４は、プロセッサ及びメモリ（図示せず）を備えることができる。メモリは、プロセッサによって実行可能な命令を記憶することができる。例えば、メモリは命令を記憶することができ、これらの命令は、プロセッサで実行されるときにプロセッサに上記の方法４００を実行させる。これらの命令は、任意の適切な記憶媒体、例えば、非一時的な記憶媒体に記憶することができる。
【００９２】
上記の例のいくつかは、回路が駆動される周波数ｆの関数としてのＲＬＣ共振回路１００に流れる電流ＩによるＲＬＣ共振回路１００の周波数応答３００を参照したが、必ずしもそのようにする必要はなく、他の例では、ＲＬＣ回路１００の周波数応答３００は、回路が駆動される周波数ｆの関数としてのＲＬＣ共振回路に流れる電流Ｉに関連し得る任意の測定値であってもよいことは認識されるであろう。例えば、周波数応答３００は、周波数ｆに対する回路のインピーダンスの応答としてもよく、或いは、上記のように、回路が駆動される周波数ｆの関数としてのインダクタ両端間で測定された電圧、或いは、供給電圧線又はトラックに流れる電流の変化によってピックアップコイル内への電流の誘導から生じる電圧又は電流、或いは、ＲＬＣ共振回路のインダクタ１０８によってセンスコイル内への電流の誘導から生じる電圧又は電流、或いは、無誘導のピックアップコイル又はホール効果デバイスなどの無誘導のフィールドセンサからの信号であってもよい。各場合において、周波数応答３００のピークの周波数特性を決定することができる。
【００９３】
上記の例のいくつかでは、周波数特性が周波数応答３００のピークのバンド幅Ｂであったが、必ずしもそのようにする必要はなく、周波数特性は、ピークのバンド幅を示すものであってもよいことは認識されるであろう。例えば、任意の所定の応答振幅のピーク、又は最大応答振幅の、ある比率での全幅又は半幅が使用されてもよい。ピークのバンド幅を示すこの特性は、適切なスケーリング係数を適用することが必要な場合、バンド幅の代わりに使用することができる。他の例では、共振回路１００のいわゆる「Ｑ」又は「品質」係数又は値は、Ｑ＝ｆｒ／Ｂによって、バンド幅Ｂと共振回路１００の共振周波数ｆｒに関係付けることができるが、これを決定及び／又は測定して、適切な係数が適用された上記の例で説明したことと同様に、バンド幅Ｂ及び／又は共振周波数ｆｒの代わりに周波数特性として使用することができることも認識されるであろう。したがって、いくつかの例では、回路１００のＱ係数を測定又は決定することができ、したがって、決定されたＱ係数に基づいて、回路１００の共振周波数ｆｒ、回路１００のバンド幅Ｂ、及び／又はサセプタ１１６の温度を決定することができることは認識されるであろう。
【００９４】
上記の例は、最大点と関連付けられたピークを参照したが、必ずしもそのようにする必要はなく、決定された周波数応答３００、及び測定される方法に応じて、ピークは最低点と関連付けることができることは容易に認識されるであろう。例えば、共振時、ＲＬＣ回路１００のインピーダンスが最低であり、したがって、例えば、駆動周波数ｆの関数としてインピーダンスを周波数応答３００として使用される場合、ＲＬＣ回路の周波数応答３００のピークは最低点と関連付けられる。
【００９５】
上記の例のいくつかでは、ＲＬＣ共振回路の周波数応答３００のピークの周波数特性を決定するために、制御器１１４は、ＲＬＣ共振回路１００の周波数応答３００を測定するように構成されると説明されているが、必ずしもそのようにする必要はなく、他の例では、例えば、制御器１１４は、別個の測定又は制御システム（図示せず）によって伝えられた周波数応答データを分析することによって、周波数特性を決定することができる、或いは、別個の制御又は測定システムによって周波数特性を伝えられることによって直接、周波数特性を決定することができることは認識されるであろう。次いで、制御器１１４は、決定された周波数特性に基づいて、例えば、上記の技法を使用してサセプタ１１６の温度を決定することができる。
【００９６】
上記の例のいくつかでは、制御器１１４は、サセプタ１１６の温度を決定するように構成されると説明されているが、必ずしもそのようにする必要はなく、他の例では、必ずしも制御器１１４である必要のない、又は必ずしも制御器１１４を備える必要のない装置が、例えば、上記のように、周波数応答３００自体を測定することによって、又は、周波数応答データ又は周波数特性を伝えられることによって周波数特性を決定して、決定された周波数特性に基づいてサセプタの温度を決定するように構成することができることは認識されるであろう。この装置は、決定された周波数特性から、例えば、上記の方法によって、温度を決定するように構成することができる。この装置又は制御器１１４は、必ずしも、エアロゾル発生装置１５０の一体部品である必要はなく、例えば、エアロゾル発生装置１５０とともに使用するための別個の装置又は制御器１１４であってもよいことは認識されるであろう。
【００９７】
上記の例では、この装置又は制御器１１４は、エアロゾル発生装置のサセプタの温度を決定するためのものと説明されているが、必ずしもそのようにする必要はなく、他の例では、この装置又は制御器１１４は、サセプタがＲＬＣ共振回路、例えば、任意の誘導加熱装置によって誘導加熱される場合に、任意の装置のサセプタの温度を決定するためのものであってもよい。
【００９８】
上記の例では、ＲＬＣ共振回路は、Ｈブリッジドライバ１０２によって駆動されると説明されているが、必ずしもそのようにする必要はなく、他の例では、ＲＬＣ共振回路１００は、発振器などの、共振回路１００に交流電流を与えるための任意の適切な駆動要素によって駆動されてもよい。
【００９９】
上記の例は、本発明を説明するための例として理解されるべきである。任意の１つの例に関して説明されたいかなる特徴も単独で使用することができ、又は、説明された他の特徴と組み合わせて使用することができ、例のうちの任意の他の例の１つ又は複数の特徴と組み合わせて使用することもでき、又は他の例のうちの任意の他の例と任意に組み合わせて使用することができることを理解されるべきである。さらに、上記で説明していない等価物及び修正物もまた、添付の特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱せずに使用することができる。
【図１】
2020516014.tif 000008
【図２ａ】
2020516014.tif 000009
【図２ｂ】
2020516014.tif 000010
【図２ｃ】
2020516014.tif 000011
【図３ａ】
2020516014.tif 000012
【図３ｂ】
2020516014.tif 000013
【図３ｃ】
2020516014.tif 000014
【図４】
2020516014.tif 000015
【国際調査報告】
2020516014.tif 000016
2020516014.tif 000017
2020516014.tif 000018
2020516014.tif 000019
2020516014.tif 000020
2020516014.tif 000021
2020516014.tif 000022
2020516014.tif 000023