JP2021166527A - エアロゾル生成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エアロゾル発生物品の加熱を適切化し、これによりエアロゾルの生成量を安定させるエアロゾル生成装置を提供する。【解決手段】エアロゾル生成装置１は、負荷３と制御部８とを備える。負荷３は、電源４から供給される電力を用いて、エアロゾル源と香味源の少なくとも一方を含むエアロゾル発生物品９を加熱してエアロゾルを生成する。制御部８は、電源４から負荷３へ供給される電力を制御して負荷３の温度を制御可能であり、複数のフェーズに分けて負荷３の温度を制御する。複数のフェーズは、エアロゾル発生物品９から既定量以上のエアロゾルを生成可能な状態となるまで負荷３を昇温させる準備フェーズと、準備フェーズに次いで設けられ且つ準備フェーズよりも負荷３を昇温させる使用フェーズと、を含み、制御部８は、準備フェーズと使用フェーズとにおいて、異なる制御モードに基づき負荷３の温度を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、エアロゾル生成装置に関する。
例えば電気ヒータなどの電気発熱体によりエアロゾル発生物品を加熱し、エアロゾルを生成させるエアロゾル生成装置が利用されている。
エアロゾル生成装置は、電気発熱体と当該電気発熱体そのもの又は当該電気発熱体に供給される電力を制御する制御部とを備える。エアロゾル生成装置には、例えば、シート状又は粒子状に成形したたばこを含むスティック又はポッドなどのエアロゾル発生物品が装着される。そして、電気発熱体によりエアロゾル発生物品が加熱されることにより、エアロゾルが生成される。
エアロゾル発生物品の加熱方法としては、例えば、以下の３つの加熱方法がある。
第１の加熱方法では、エアロゾル発生物品に棒状の電気加熱体が挿入され、エアロゾル発生物品に挿入された電気加熱体がエアロゾル発生物品を加熱する。この第１の加熱方法による加熱の制御技術として、例えば、特許第６０４６２３１号、特許第６１２５００８号、特許第６０６２４５７号などがある。
第２の加熱方法では、エアロゾル発生物品の外周部に、エアロゾル発生物品と同軸であり環状の電気加熱体を配置し、電気加熱体がエアロゾル発生物品の外周側からエアロゾル発生物品を加熱する。
第３の加熱方法では、自身を透過する磁界が内部に生じさせる渦電流によって発熱する金属片（サセプタともいう）を予めエアロゾル発生物品に挿入しておく。そして、コイルを備えるエアロゾル生成装置にエアロゾル発生物品を装着し、コイルに交流の電流を流すことによって磁界を発生させ、誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）現象を利用して、エアロゾル生成装置に装着されたエアロゾル発生物品内の金属片を加熱する。
例えばエアロゾル生成装置は、加熱を開始してからユーザがエアロゾルを吸引可能になるまでの時間が短いことがエアロゾル生成装置の利便性の観点から好ましい。また、ユーザがエアロゾルを吸引可能になってから加熱を終了するまでのエアロゾルの生成量を安定させ、ユーザに与える香喫味を安定させることがエアロゾル生成装置の品質の観点から好ましい。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、エアロゾル発生物品の加熱を適切化し、これによりエアロゾルの生成量を安定させるエアロゾル生成装置を提供する。
本発明は、
電源から供給される電力を用いて、エアロゾル源と香味源の少なくとも一方を含むエアロゾル発生物品を加熱する負荷と、
前記電源から前記負荷へ供給される前記電力を制御して、前記負荷の温度を制御可能な制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記負荷の温度を複数のフェーズに分けて制御し、
前記複数のフェーズは、前記エアロゾル発生物品から既定量以上のエアロゾルを生成可能な状態となるまで前記負荷を昇温させる準備フェーズと、前記準備フェーズに次いで設けられ且つ前記準備フェーズよりも前記負荷を昇温させる使用フェーズと、を含み、
前記制御部は、前記準備フェーズと前記使用フェーズとにおいて、異なる制御モードに基づき前記負荷の温度を制御する、エアロゾル生成装置である。
本発明の実施形態によれば、エアロゾル発生物品の加熱を適切化し、これによりエアロゾルの生成量を安定させることができる。
図１は、実施形態に係るエアロゾル生成装置の基礎構成の例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係る制御により負荷へ供給される電力と負荷の温度との変化の例を示すグラフである。 図３は、実施形態に係るエアロゾル生成装置の制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図４は、実施例１Ａに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図５は、実施例１Ａに係る制御部による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図６は、準備フェーズと使用フェーズとの間で負荷の温度がばらつく状態の例を示すグラフである。 図７は、第１サブフェーズにおけるデューティ比に対する制御の例を示すグラフである。 図８は、実施例１Ｂに係る制御部による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図９は、電源から負荷へ流れる電流と電源が負荷へ印加する電圧との関係の例を示す図である。 図１０は、準備フェーズの第１サブフェーズにおける満充電電圧、放電終止電圧、満充電電圧に対応する電流、放電終止電圧に対応する電流の関係の例を示すグラフである。 図１１は、デューティ比が一定の場合における、第１サブフェーズの開始時において電源の電圧が満充電電圧の場合の準備フェーズにおける負荷の温度変化と、第１サブフェーズの開始時において電源の電圧が放電終止電圧近傍の場合の準備フェーズにおける負荷の温度変化との比較の例を示すグラフである。 図１２は、ＰＷＭ制御によって実現される満充電電圧と放電終止電圧との関係と、満充電電圧に対応する電流と放電終止電圧に対応する電流との関係とを例示するグラフである。 図１３は、実施例１Ｃに係る制御部による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図１４は、実施例１Ｄに係る制御部によって実行される制御の例を示すグラフである。 図１５は、実施例１Ｄに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図１６は、実施例１Ｄに係る制御部による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図１７は、実施例１Ｅに係る制御部による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図１８は、実施例２Ａに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図１９は、実施例２Ａに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図２０は、実施例２Ｂに係るリミッタ変更部におけるリミッタ幅の変更例を示す制御ブロック図である。 図２１は、実施例２Ｂに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図２２は、リミッタ部で用いられるリミッタ幅の変化と負荷の温度上昇状態の例を示すグラフである。 図２３は、実施例２Ｃに係るリミッタ幅の変化の例を示すグラフである。 図２４は、実施例２Ｄに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図２５は、実施例２Ｄに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図２６は、実施例２Ｅに係る制御部による使用フェーズの例を示すフローチャートである。 図２７は、第２の実施形態に係る使用フェーズ終了温度と、既存のエアロゾル生成装置に係る目標温度との比較の例を示すグラフである。 図２８は、第２の実施形態に係る使用フェーズ終了温度と温度測定値との差と、既存のエアロゾル生成装置に係る目標温度と温度測定値との差との比較の例を示すグラフである。 図２９は、第３の実施形態に係る制御部によって実行される準備フェーズと使用フェーズとの対比を示す表である。 図３０は、実施例４Ａに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図３１は、実施例４Ａに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図３２は、負荷３の温度のオーバーシュートの発生状態の例を示すグラフである。 図３３は、実施例４Ｂに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図３４は、実施例４Ｂに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図３５は、実施例４Ｃに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図３６は、実施例４Ｃに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図３７は、実施例４Ｄに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図３８は、実施例４Ｄに係るオーバーシュート検知部の処理の例を示すフローチャートである。 図３９は、実施例４Ｅに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図４０は、実施例４Ｅに係る制御部による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図４１は、実施例４Ｅに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図４２は、実施例５Ａに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図４３は、実施例５Ａに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図４４は、負荷３の温度とリミッタ幅との変化の例を示すグラフである。 図４５は、実施例５Ｂに係るリミッタ変更部の例を示す図である。 図４６は、実施例５Ｂに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図４７は、実施例５Ｃに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図４８は、実施例５Ｃに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図４９は、実施例５Ｄに係る制御部によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。 図５０は、実施例５Ｄに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。 図５１は、実施例５Ｅに係る負荷の温度とリミッタ幅との変化の例を示すグラフである。 図５２は、実施例５Ｅに係る制御部による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
以下、本実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略又は実質的に同一の機能及び構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ説明を行う。
本実施形態に係るエアロゾル生成装置は、例えばエアロゾル発生物品（固体加熱）用のエアロゾル生成装置の場合を例として説明する。しかしながら、本実施形態に係るエアロゾル生成装置は、例えば、医療用のネブライザー（噴霧器）など他の種類又は用途のエアロゾル生成装置でもよい。
本実施形態に係るエアロゾル生成装置は、エアロゾル発生物品の内部に挿入した電気加熱体を用いてエアロゾル発生物品をその内部から加熱する上記第１の加熱方法を用いてエアロゾルを生成する場合を例として説明する。しかしながら、本実施形態に係るエアロゾル生成装置は、例えば、エアロゾル発生物品の外周部に配置された環状の電気加熱体を用いてエアロゾル発生物品をその外部から加熱する上記第２の加熱方法、又は誘導加熱現象を利用してエアロゾル発生物品をその内部から加熱する上記第３の加熱方法などのような他の加熱方法を用いてもよい。
図１は、本実施形態に係るエアロゾル生成装置１の基礎構成の例を示すブロック図である。
エアロゾル生成装置１は、装着部２と、負荷３と、電源４と、タイマ５と、温度測定部６と、電源測定部７と、制御部８とを含む。
装着部２は、エアロゾル発生物品９を着脱可能に支持する。
エアロゾル発生物品９は、例えば、エアロゾル源と香味源との少なくとも一方を保持、又は、担持するエアロゾル基材９ａを含む。エアロゾル発生物品９は、例えば、喫煙物品でもよく、例えばスティック状などのように使いやすい形状に成形されていてもよい。
エアロゾル源は、例えば、グリセリン又はプロピレングリコールなどの多価アルコールを含む液体又は固体であってもよい。また、エアロゾル源は、多価アルコールに加えて、例えばニコチン成分をさらに含有していてもよい。
エアロゾル基材９ａは、例えば、エアロゾル源が添加又は担持されている固形物であり、例えば、たばこシートでもよい。
エアロゾル基材９ａは、例えば、それ自身がエアロゾル源又は香味源として機能するようにエアロゾルを生成できる揮発性化合物を放出可能な基材であってもよい。揮発性化合物は、エアロゾル基材９ａを加熱することで放出される。本実施形態において、エアロゾル基材９ａは、エアロゾル発生物品９の一部としている。
負荷３は、例えば電気発熱体であり、電源４からの電力供給により発熱し、装着部２に装着されたエアロゾル発生物品９を加熱する。
電源４は、例えば電池、又は電池と充電用電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Emission Transistor）、放電用ＦＥＴ、保護ＩＣ（Integrated Circuit）、監視装置などを組合せた電池パックであり、負荷３へ電力を供給する。電源４は、充電可能な２次電池であり、例えばリチウムイオン２次電池としてもよい。電源４は、エアロゾル生成装置１に含まれていてもよく、エアロゾル生成装置１と別の構成でもよい。
タイマ５は、非動作状態の負荷３に電力の供給を開始してからの時間を示すタイマ値ｔを制御部８へ出力する。
ここで、非動作状態とは、例えば、電源４がオフの状態でもよく、電源４がオンの状態であるが負荷３への電力供給を待っていない状態でもよい。非動作状態は、スタンバイ状態としてもよい。
なお、タイマ値は、エアロゾルの生成開始からカウントされた時間、負荷３に対する加熱開始からの時間、又は、エアロゾル生成装置１の制御部８による制御開始時からの時間を示すとしてもよい。
温度測定部６は、例えば負荷３の温度（ヒータ温度）を測定し、温度測定値を制御部８へ出力する。なお、温度に応じて抵抗値が変動する正の温度係数（ＰＴＣ：Positive Temperature Coefficient）特性を有するヒータを負荷３に用いてもよい。この場合における温度測定部６は負荷３の電気抵抗値を計測し、計測した電気抵抗値から負荷３の温度（ヒータ温度）を導出してもよい。
電源測定部７は、例えば電源４の残量に関する値、電源４が出力する電圧値、又は、電源４から放電される電流又は電源４へ充電される電流などのような電源４の状態を示す電源状態値を測定し、電源状態値を制御部８へ出力する。
ここで、電源４の残量に関する値としては、例えば、電源４の出力電圧を用いてもよい。または、電源４の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を用いてもよい。充電状態は、例えば、開回路電圧（ＳＯＣ−ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）法、又は、電源４の充電電流と放電電流を積算する電流積算法(クーロン・カウンティング法)を用いて、センサによって測定された電圧又は電流から推定されてもよい。
制御部８は、例えば、タイマ５から入力したタイマ値と温度測定部６から入力した温度測定値とに基づき、電源４から負荷３へ供給される電力を制御する。また、制御部８は、例えば、電源測定部７から入力した電源状態値を用いて制御を実行してもよい。制御部８は、例えばコンピュータ、コントローラ、又は、プロセッサと、メモリとを含み、コンピュータ、コントローラ、又は、プロセッサが、メモリに記憶されているプログラムを実行し、制御を行うとしてもよい。
図２は、本実施形態に係る制御により負荷３へ供給される電力と負荷３の温度との変化の例を示すグラフである。図２において、横軸はタイマ値ｔすなわち時間を示し、縦軸は負荷３へ供給される電力と負荷３の温度とを示す。
制御部８は、主に、準備フェーズと使用フェーズとで制御を切り替える。
例えば、準備フェーズにおいて、負荷３がエアロゾル発生物品９から既定量以上のエアロゾルを生成不能な状態を準備状態とする。準備状態は、例えば、ユーザからの入力を受けて負荷３の加熱が開始された後からエアロゾル生成装置１を用いてユーザがエアロゾルを吸引（パフ）することを許可されるまでの状態としてもよい。換言すれば、準備状態では、エアロゾル生成装置１を用いてユーザがエアロゾルを吸引することは許可されないとする。
既定量は、例えば、ユーザにエアロゾルの吸引を許可可能なエアロゾルの発生量に相当する。
より具体的には、既定量は、例えば、ユーザの口腔内に有効量を持つエアロゾルを送達可能な量としてもよい。ここでいう有効量は、エアロゾル発生物品に含まれるエアロゾル源又は香味源由来の香喫味をユーザに与えることができる量であってもよい。既定量は、例えば、負荷３が生成しユーザの口腔内に送達可能なエアロゾルの量としてもよい。既定量は、例えば、負荷３の温度がエアロゾル源の沸点以上の場合に生成されるエアロゾルの量としてもよい。既定量は、例えば、負荷３へ供給される電力が、エアロゾル発生物品９からエアロゾルを生成するために負荷３へ供給すべき電力以上の場合に、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量としてもよい。負荷３は、準備状態の場合に、エアロゾル発生物品９からエアロゾルを生成不能でもよく、すなわち既定量はゼロでもよい。
制御部８は、非動作状態の負荷３に電力の供給を開始する場合、又は、負荷３が準備状態の場合に、電源４から負荷３へ供給される電力をフィードフォワード制御（Ｆ／Ｆ制御）により制御してもよい。
制御部８は、負荷３が準備状態から使用状態へ遷移した場合に、フィードバック制御（Ｆ／Ｂ制御）を、又は、フィードバック制御とフィードフォワード制御との双方を、実行してもよい。
例えば、使用フェーズにおいて、負荷３がエアロゾル発生物品９から既定量以上のエアロゾルを生成可能な状態を使用状態とする。使用状態は、例えば、ユーザがエアロゾルを吸引することを許可された後からエアロゾルの生成を終了するまでの状態としてもよい。
制御部８で実行される制御の具体的な内容は、後述の第１乃至第５の実施形態において具体的に説明する。
点線Ｌ1は、タイマ値ｔに応じて負荷３へ供給される電力が変化する状態を示している。例えば、制御部８は、図１において不図示のスイッチに対するパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御又はパルス周波数変調（ＰＦＭ：Pulse Frequency Modulation）制御によって電源４から負荷３へ供給される電力を制御してもよい。または、制御部８は、図１において不図示のＤＣ／ＤＣコンバータによる電源４の出力電圧に対する昇圧又は降圧によって電源４から負荷３へ供給される電力を制御してもよい。負荷３が準備状態である準備フェーズにおいては、大きな電力が電源４から負荷３へ供給され、その後電源４から負荷３へ供給される電力は低下する。準備フェーズから負荷３が使用状態である使用フェーズへ遷移すると、タイマ値ｔの増加に伴って電源４から負荷３へ供給される電力は段階的に大きくなる。そして、例えば、負荷３の温度が使用フェーズ終了温度へ達する、又は、タイマ値ｔが使用フェーズの終了を示す閾値以上になるなど、負荷３の使用状態の終了条件が成立すると、負荷３への電力供給が停止される。
実線Ｌ2は、タイマ値ｔに応じて負荷３の温度が変化する状態を示している。準備フェーズにおいて電源４から負荷３へ大きな電力が供給されている間、負荷３の温度は、急上昇する。準備フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力が低下した後、負荷３の温度は、維持又は微増する。使用フェーズに遷移すると、時間の経過に伴って電源４から負荷３へ供給される電力は段階的に大きくなり、負荷３の温度も徐々に増加する。使用フェーズの終了時に負荷３の温度が使用フェーズ終了温度になるように、制御部８は、温度測定部６から入力した温度測定値に基づきフィードバック制御を実行する。
使用フェーズ終了温度は、フィードバック制御において最終的に収束又は到達するように設定される負荷３の温度である。本実施形態に係るフィードバック制御は、使用フェーズの終了時において、使用フェーズ終了温度と温度測定値との差がなくなるように負荷３への電力の供給を制御する。
図３は、本実施形態に係るエアロゾル生成装置１の制御部８が実行する制御の例を示す制御ブロック図である。
制御部８は、準備部１０、差分部１１、ゲイン部１２、リミッタ変更（調整）部１３、リミッタ部１４、比較部１５を含む。これら制御部８の各構成要素の具体的な説明は後述する。
制御部８によって実行される制御は、主に、第１乃至第５の特徴を持つ。制御部８によって電源４から負荷３へ供給される電力が制御されることによって、準備フェーズの時間を短縮し、また、使用フェーズにおけるエアロゾルの生成量を安定させることができる。
制御部８は、準備フェーズにおいてフィードフォワード制御を実行する第１の特徴を持つ。
制御部８は、使用フェーズのフィードバック制御においてリミッタ部１４のリミッタ幅を拡張する第２の特徴を持つ。
制御部８は、準備フェーズと使用フェーズとにおいて異なる制御モードを用いる第３の特徴を持つ。
制御部８は、準備フェーズから使用フェーズへの遷移時の負荷３の温度低下を抑制する第４の特徴を持つ。
制御部８は、使用フェーズにおけるユーザのエアロゾル吸引時の温度低下を回復させる第５の特徴を持つ。
本実施形態に係るエアロゾル生成装置１は、例えば、負荷３によりエアロゾル発生物品９を加熱し、エアロゾル発生部品９からエアロゾルを生成させる。負荷３の加熱中に生成されるエアロゾルが大きく変動しないように、制御部８は、負荷３に対する電力の供給を制御する。
１つの制御モード又は１つの制御フェーズで安定したエアロゾルの生成を実現するためには、目標温度などの制御パラメータを時間経過等に応じて変化させることが必要となり、安定した制御が困難な場合がある。
これに対して、本実施形態に係る制御部８は、負荷３の加熱のために、異なる複数の制御モード、具体的にはフィードフォワード制御とフィードバック制御とを使い分けており、安定したエアロゾル生成を可能としている。
以下の第１乃至第５の実施形態で、それぞれ上記の第１の特徴から第５の特徴を具体的に説明する。
なお、本実施形態から第１乃至第５の実施形態において、一例として、フィードフォワード制御とフィードバック制御とは互いに異なる制御モードとしてもよい。フィードフォワード制御は、例えば、制御対象の制御量に基づき操作対象の操作量を決定しない制御でもよい。換言すれば、フィードフォワード制御は、例えば、制御対象の制御量を帰還成分として用いない制御でもよい。さらに別の一例として、フィードフォワード制御は、予め設定したアルゴリズム又は変数のみに基づき、又はこれと操作対象に操作量に関する制御指令を出力する前に取得した何らかの物理量の組合せのみに基づき、操作対象の操作量を決定する制御でもよい。フィードバック制御は、例えば、制御対象の制御量に基づき制御対象の操作量を決定する制御でもよい。換言すれば、フィードバック制御は、例えば、制御対象の制御量を帰還成分として用いる制御でもよい。さらに別の一例として、フィードバック制御は、予め設定したアルゴリズム又は変数に加え、制御実行中に取得した何らかの物理量の組合せに基づき、操作対象の操作量を決定する制御でもよい。
また、以下第１乃至第３の実施形態において、「過熱」という用語は、制御対象の温度が制御すべき温度（例えば、使用フェーズ終了温度、又は、目標温度）より僅かでも高い状態を意味する。つまり、必ずしも制御対象が過剰な高温状態であることを意味しない点に留意されたい。
（第１の実施形態）
第１の実施形態では、準備フェーズにおけるフィードフォワード制御を説明する。
第１の実施形態に係る制御部８は、非動作状態の負荷３に電力の供給を開始する場合、又は負荷３がエアロゾル発生物品から既定量以上のエアロゾルを生成不能な準備状態である場合に、電源４から負荷３へ供給される電力をフィードフォワード制御により制御する。このように、準備状態の負荷３の温度をフィードフォワード制御により上げることにより、使用状態となるまでの負荷３の温度上昇を速くすることができる。
制御部８は、負荷３が非動作状態又は準備状態から使用状態へ遷移するために必要な電力量を負荷３へ供給するように、フィードフォワード制御を実行する。このように、負荷３の温度をフィードフォワード制御により使用状態まで上げることにより、負荷３が使用状態となるまでの時間を短縮することができる。
ここで、負荷３が使用状態となるまでの時間を短縮化するために、制御部８がフィードフォワード制御を実行することについて詳述する。例えば、制御部８がフィードバック制御を実行して非動作状態又は準備状態にある負荷３を使用状態にする場合、操作量の決定に制御量が影響を与えるため、負荷３が使用状態になるまでに要する時間が長くなりやすい。特に、フィードバック制御により準備フェーズの比較的初期から負荷３を使用状態とする態様において、ゲイン（伝達関数）が小さい場合には、負荷３の昇温速度が遅くなり、ゲインが大きい場合には、負荷３が使用状態へ収束しにくくなる。また準備フェーズにおいてフィードバック制御により継時的に負荷３の目標温度を漸増させる態様において、負荷３の温度測定値が目標温度を逆転した場合には、昇温の停滞が生じ得る。これに対して、準備フェーズにおいて制御部８がフィードフォワード制御を実行する場合、上記のような準備フェーズにおいてフィードバック制御を用いた場合の懸念が生じないため、負荷３が使用状態となるまでの時間を短縮することができる。このような理由から、非動作状態又は準備状態にある負荷３を使用状態にするために制御部８が実行する制御としては、フィードバック制御よりフィードフォワード制御の方が適していると言える。
制御部８は、必要な電力量を負荷３へ供給した後、電源４から負荷３へ供給される電力を抑制するように、フィードフォワード制御を実行してもよい。この場合において、電力の抑制は、例えば、負荷３の温度を保温するように負荷３へ供給される電力を抑制してもよい。このように、必要な電力量を負荷３へ供給した後、電源４から負荷３へ供給される電力を抑制することにより、エアロゾル生成装置１及びエアロゾル発生物品９が過熱状態になることを抑制できる。なお、エアロゾル生成装置１が過熱状態に陥ってしまうと、エアロゾル生成装置１が備える電源４、制御部８、負荷３、電源４から負荷３までを電気的に接続する回路などの寿命が縮まる可能性がある。また、エアロゾル発生物品９が過熱状態に陥ってしまうと、エアロゾル発生物品９が発生するエアロゾルの香喫味が損なわれる可能性がある。
制御部８は、必要な電力量を負荷３へ供給した後、電源４から負荷３へ供給される電力をフィードバック制御により制御してもよい。このように、必要な電力量が負荷３へ供給された後にフィードバック制御を実行することにより、必要な電力量が負荷３へ供給された後の制御精度を制御安定性に優れたフィードバック制御によって向上させることができ、エアロゾル生成を安定させることができる。
制御部８によって実行されるフィードフォワード制御は、第１サブフェーズと第２サブフェーズとに区分けされ、第１サブフェーズと第２サブフェーズとでフィードフォワード制御で用いられる変数の値が異なるとしてもよい。この場合において、変数の値が異なることには、制御の変数が異なること、定数が異なること、閾値がことなることが含まれてもよい。このように、フィードフォワード制御を第１サブフェーズと第２サブフェーズとに区分けし、異なる変数の値を用いることで、１つの制御フェーズを用いる場合よりも、制御精度を向上させることができる。なお、第１サブフェーズと第２サブフェーズとでフィードフォワード制御で用いられる関数又はアルゴリズムが異なるとしてもよい。第１サブフェーズと第２サブフェーズについては、図４から図８を用いて後に詳細に説明する。
第１サブフェーズは、例えば、第２サブフェーズより先に実行されるとする。
第１サブフェーズにおいて負荷３へ供給される電力（Ｗ）又は電力量（Ｗ・ｈ）は、第２サブフェーズにおいて負荷３へ供給される電力（Ｗ）又は電力量（Ｗ・ｈ）より大きいとしてもよい。これにより、第２サブフェーズにおける負荷３の昇温速度が緩やかになる又は負荷３の昇温が停止するため、フィードフォワード制御の終了後の負荷３の温度を安定させることができる。
第１サブフェーズの時間は、第２サブフェーズの時間より長いとしてもよい。このように、負荷３の状態（温度）を支配的に変化させる第１サブフェーズの時間を、第２サブフェーズより長くすることで、フィードフォワード制御を行う総時間を結果として短縮することができる。換言すれば、エアロゾル生成装置１は、エアロゾル発生物品９から所望の香喫味を有するエアロゾルをより早く生成できる。
制御部８は、第２サブフェーズの終了時に、負荷３が使用状態となるようにフィードフォワード制御を実行してもよい。これにより、第２サブフェーズ終了までにフィードフォワード制御を用いて安定的に負荷３の温度を使用状態で必要とされる温度に到達させることができる。また、第２サブフェーズの終了前に負荷３が使用状態となる場合と比べて電源４が放電する電力量が小さくなるため、電源４の電費の改善に加え、電源４の劣化を抑制できる。
制御部８は、第２サブフェーズにおいて、負荷３を、エアロゾルを生成可能な使用状態にし、さらに、負荷３の使用状態を維持するために必要な電力又は電力量を供給するようフィードフォワード制御を実行してもよい。このように、第２サブフェーズにおいて使用状態を維持するために必要な電力又は電力量を負荷３へ供給することにより、第２サブフェーズで極端に低い電力又は少ない電力量が供給されることを回避することができる。従って、負荷３が使用状態ではなくなり、使用フェーズにおいてエアロゾル生成装置１がエアロゾル発生物品９から所望の香喫味を有するエアロゾルを生成できないこと、及び、電源４の電費の低下を抑制できる。
制御部８は、第１サブフェーズから第２サブフェーズへ変わる前に、負荷３が使用状態となるようにフィードフォワード制御を実行してもよい。これにより、第１サブフェーズの時点で早期に負荷３を使用状態とすることができ、さらに、第２サブフェーズにおいて負荷３の温度を調整して使用状態を維持することができ、制御の安定性を増すことができる。
制御部８は、第２サブフェーズにおいて、使用状態である負荷３に対して使用状態を維持するために必要な電力又は電力量を供給するようにフィードフォワード制御を実行してもよい。これにより、第２サブフェーズで極端に低い電力又は少ない電力量が供給されて負荷３が使用状態ではなくなることを抑制することができ、負荷３を使用状態で安定させることができる。また、第２サブフェーズ終了時の負荷３の温度のばらつきを抑制することができる。
第２サブフェーズは、例えば、第１サブフェーズより短く、且つ、制御部８によって実現される（実現可能な）制御の単位時間以上であるとしてもよい。これにより、第２サブフェーズが適切な時間だけ実行され、負荷３の温度を安定させることができる。
制御部８は、負荷３のフィードフォワード制御の実行時又は前の状態である初期状態に基づき、フィードフォワード制御で用いられる変数の値を変更してもよい。この場合において、初期状態には、例えば初期温度などが含まれる。変数の値の変更には、制御の変数の変更、定数の変更、閾値の変更が含まれる。このように、初期状態に基づきフィードバック制御で用いられる変数の値を変更することにより、製品誤差、初期条件、雰囲気温度などの外的要因などから生じ得るフィードフォワード制御の実行中及び／又は終了時における負荷３の温度のばらつきを抑制できる。
制御部８は、初期状態の負荷３が使用状態へ遷移するために必要な電力又は電力量を負荷３へ供給するように、変数の値を変更してもよい。これにより、製品誤差、初期条件、雰囲気温度などの外的要因などから生じ得るフィードバック制御が終了し使用状態となった際の負荷３の温度のはらつきを抑制できる。
制御部８は、電源４の残量に関連する値を取得し、フィードフォワード制御の実行時又は前における残量に関連する値に基づき、フィードフォワード制御で用いられる変数の値を変更してもよい。これにより、電源４の残量の違いから生じ得る負荷３の温度のばらつきを抑制できる。
制御部８は、残量に関連する値が小さいほど、電源４から負荷３へ供給される電力のデューティ比、電圧、オン時間の少なくとも１つを増加させるとしてもよい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いる場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に設けられた平滑コンデンサの平滑作用によって、負荷３にパルス波が印加されない場合があるため、制御部８は、残量に関連する値に基づき負荷３へ電力を供給する時間（オン時間）を制御するとしてもよい。これにより、電源４の残量の違いから生じる負荷３の温度のばらつきを抑制できる。
制御部８は、電源４から取得された第１の残量に関連する値に基づき電源４から負荷３へ供給される第１電力量と、電源４から取得され第１の残量に関連する値と異なる第２の残量に関連する値に基づき電源４から負荷３へ供給される第２電力量とが略同じになるように、変数の値を変更してもよい。これにより、例えば、電源４の残量に関係なく一定電力が負荷３へ供給されるようにＰＷＭ制御を実行することができ、電源４の残量の違いから生じる負荷３の温度のばらつきを抑制できる。
制御部８は、電源４の残量に関連する値を取得し、フィードフォワード制御の実行時又は前における負荷３の状態と残量に関連する値とに基づきフィードフォワード制御で用いられる変数の値を変更してもよい。これにより、電源４の残量の違いに加え、製品誤差、初期条件、雰囲気温度などの外的要因などから生じ得るフィードフォワード制御の実行中及び／又は終了時における負荷３の温度のばらつきを抑制できる。
制御部８は、負荷３の状態に基づき、負荷３がエアロゾルを生成可能な使用状態に近いほど、電源４から負荷３へ供給される電力のデューティ比、電圧、オン時間の少なくとも１つを低下させ、残量に関連する値が大きいほど、電力のデューティ比、電圧、オン時間の少なくとも１つを低下させてもよい。この場合、例えば、初期温度などの負荷３の状態から求められる電力のデューティ比、電圧、オン時間の少なくとも１つを、電源４の残量で補正することができ、製品誤差、初期条件、雰囲気温度などの外的要因などに加え、電源４の残量から生じ得るフィードフォワード制御の実行中及び／又は終了時における負荷３の温度のばらつきを抑制できる。
制御部８は、電源４から取得された第１の残量に関連する値に基づき電源４から負荷３へ供給される第１電力量と、電源４から取得され第１の残量に関連する値と異なる第２の残量に関連する値に基づき電源４から負荷３へ供給される第２電力量とが略同じになるように、デューティ比、電圧、オン時間を変更してもよい。この場合において、第１電力量と第２電力量は、負荷３の状態に応じて異なるとしてもよい。これにより、例えば、第１の残量と第２の残量とで同じ電力が負荷３へ供給されるようにＰＷＭ制御を実行することができ、製品誤差、初期条件、雰囲気温度などの外的要因などに加え、電源４の残量から生じ得るフィードフォワード制御の実行中及び／又は終了時における負荷３の温度のばらつきを抑制できる。
制御部８は、フィードフォワード制御の実行時又は前における負荷３の抵抗値又は負荷３の劣化状態に基づき、フィードフォワード制御で用いられる変数の値を変更してもよい。この場合において、制御部８は、例えば、負荷３の使用回数又は使用時間の累積値に基づき、劣化状態を求めてもよい。これにより、エアロゾル生成装置１の使用回数が多くなるに伴って、負荷３の劣化が進行して常温などにおける電気抵抗値が変化した場合であっても、負荷３の温度を安定させることができる。また、前述した正の温度係数特性（ＰＴＣ特性）を有する負荷３を用い、負荷３の劣化が進行してこの特性が変化した場合であっても、負荷３の温度を安定させることができる。
上記の制御部８による各種の制御は、制御部８がプログラムを実行することにより実現されてもよい。
上記のような第１の実施形態について、さらに以下の実施例１Ａ〜１Ｅで具体的な制御例を説明する。
＜実施例１Ａ＞
図４は、実施例１Ａに係る制御部８によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。
制御部８の準備部１０は、準備フェーズにおいて、タイマ５が出力するタイマ値ｔを取得し、タイマ値ｔに対応するデューティ指令値を求める。求められたデューティ指令値に応じて、後述する図９で示されているように負荷３と電源４を電気的に接続する回路に設けられた開閉器２５をスイッチングすることで、制御部８はデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御する。
実施例１Ａにおいて、負荷３に対する加熱状態は、デューティ指令値、より具体的にはデューティ指令値の示すデューティ比に基づき切り替えられる。しかしながら、開閉器２５に代えて負荷３と電源４を電気的に接続する回路に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータを制御する場合、負荷３は、例えば、当該負荷３へ供給される電流又は当該負荷３に印加される電圧又はこれらの指令値に基づき加熱状態が切り替えられてもよく、負荷３に対する加熱状態の切り替えを指示する値は適宜変更可能である。
準備フェーズは、さらに第１サブフェーズと第２サブフェーズとを含む。第１サブフェーズと第２サブフェーズとは、デューティ指令値、より具体的にはデューティ指令値の示すデューティ比によって区別されてもよい。また、第１サブフェーズと第２サブフェーズとは、当該負荷３へ供給される電流又は当該負荷３に印加される電圧又はこれらの指令値に基づき区別されてもよい。
第１サブフェーズの時間Δｔ1は、非動作状態の負荷３に電力の供給を開始してから時刻ｔ1までの時間である。
第２サブフェーズの時間Δｔ2は、時刻ｔ1から準備フェーズの終了時刻ｔ2までの時間である。
第１サブフェーズの時間Δｔ1は、第２サブフェーズ時間Δｔ2よりも長い。
第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1は、第２サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ2より高い。実施例１Ａにおいては、デューティ比が高いほど、電源４から負荷３へ供給される電力は大きくなるとする。従って、第１サブフェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力は、第２サブフェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力より大きくなる。
制御部８は、第１サブフェーズにおいて、負荷３（エアロゾル発生物品９）の温度がエアロゾルの生成温度に到達するまでは高いデューティ比を示すデューティ指令値に基づき、負荷３へ供給される電力を制御し、これにより、電源４から負荷３への電力の供給（給電）の開始から早期にエアロゾル発生物品９からエアロゾルを生成可能にする。
制御部８は、第２サブフェーズにおいて、使用フェーズへ遷移するまで負荷３の温度の変動を抑制し、負荷３（エアロゾル発生物品９）をエアロゾルの生成温度以上で保温するために、第１サブフェーズのデューティ比より低いデューティ比を示すデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御する。制御部８は、第１サブフェーズの終了時の温度が若干ばらついたとしても、この第２サブフェーズにおける制御により当該ばらつきを抑制及び吸収する。これにより使用フェーズにおいてエアロゾル発生物品９から発生するエアロゾルの香喫味が安定する。
このように、準備フェーズにおいて、第１サブフェーズにより大きな電力を負荷３へ供給し、急激に負荷３の温度を上げ、その後第２サブフェーズにより小さな保温用の電力を負荷３へ供給することにより、準備フェーズの後の使用フェーズにおけるエアロゾル生成量及びその香喫味を安定させることができる。
図５は、実施例１Ａに係る制御部８による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ５０１において、準備部１０は、エアロゾル生成が要求されたか否か判断する。エアロゾル生成が要求されていない場合（ステップＳ５０１における判断が「Ｎｏ」の場合）、準備部１０は、ステップＳ５０１を繰り返す。第１の例として、準備部１０は、負荷３の加熱を開始するための入力がユーザからなされたか否かに基づき、ステップＳ５０１においてエアロゾル生成が要求されたか否かを判断してもよい。より具体的には、負荷３の加熱を開始するための入力がユーザからなされた場合、準備部１０は、エアロゾル生成が要求されたと判断してもよい。これとは逆に、負荷３の加熱を開始するための入力がユーザからなされない場合、準備部１０は、エアロゾル生成が要求されていないと判断してもよい。第２の例として、エアロゾル生成装置１は、図１において不図示のユーザの吸引を検知するためのセンサを有し、センサによって検知されたユーザの吸引を負荷３の加熱を開始するための入力としてもよい。第３の例として、エアロゾル生成装置１は、図１において不図示のボタン、スイッチ、タッチパネル、その他のユーザインタフェースの少なくとも１つを備え、これらに対するユーザの操作を負荷３の加熱を開始するための入力としてもよい。
エアロゾル生成が要求された場合、ステップＳ５０２において、準備部１０は、タイマ５を起動する。
ステップＳ５０３において、タイマ５から準備部１０へタイマ値ｔの入力が開始される。
ステップＳ５０４において、準備部１０は、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を示すデューティ指令値に基づき、後述する図９で示されているように負荷３と電源４を電気的に接続する回路に設けられた開閉器２５をスイッチングすることで、負荷３へ供給される電力を制御する。
ステップＳ５０５において、準備部１０は、タイマ値ｔが第１サブフェーズの終了時刻ｔ1以上か否か判断する。タイマ値ｔが第１サブフェーズの終了時刻ｔ1以上ではない場合（ステップＳ５０５における判断が「Ｎｏ」の場合）、準備部１０は、ステップＳ５０５を繰り返す。
タイマ値ｔが第１サブフェーズの終了時刻ｔ1以上の場合（ステップＳ５０５における判断が「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ５０６において、準備部１０は、第２サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ2を示すデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御する。
ステップＳ５０７において、準備部１０は、タイマ値ｔが第２サブフェーズの終了時刻ｔ2以上か否か判断する。タイマ値ｔが第２サブフェーズの終了時刻ｔ2以上ではない場合（ステップＳ５０７における判断が「Ｎｏ」の場合）、準備部１０は、ステップＳ５０７を繰り返す。タイマ値ｔが第２サブフェーズの終了時刻ｔ2以上の場合（ステップＳ５０７における判断が「Ｙｅｓ」の場合）、準備部１０は、準備フェーズを終了し、使用フェーズへ遷移する。
以上説明した実施例１Ａにおいては、制御部８は準備フェーズにおいてフィードフォワード制御を用いて負荷３の加熱を制御するため、エアロゾル生成が要求され、電源４から負荷３への電力の供給が開始された後の負荷３の昇温速度を速くすることができる。
実施例１Ａにおいては、準備フェーズにおいて、フィードフォワード制御を用いて、エアロゾルを吸引可能な温度まで負荷３の温度を上げるため、エアロゾル生成を要求してからユーザがエアロゾルを吸引可能となるまでの時間を短縮することができる。
実施例１Ａにおいては、準備フェーズの第１サブフェーズにおいて負荷３に供給される電力を一旦上げ、その後準備フェーズの第２サブフェーズにおいて負荷３に供給される電力を下げるため、負荷３が過熱状態となることを抑制できる。
ここで、制御部８が準備フェーズにおいてフィードフォワード制御を用いて負荷３の加熱を制御することにより、エアロゾル生成が要求され電源４から負荷３への電力の供給が開始された後の負荷３の昇温速度を速くすることができる理由、エアロゾル生成を要求してからユーザがエアロゾルを吸引可能となるまでの時間を短縮することができる理由、負荷３が過熱状態となることを抑制できる理由について詳述する。例えば、制御部８が準備フェーズにおいてフィードバック制御を用いて負荷３の加熱を制御すると、操作量の決定に制御量が影響を与えるため、負荷３の昇温速度が遅くなりやすい。また、同様の理由で、エアロゾル生成を要求してからユーザがエアロゾルを吸引可能となるまでの時間が長くなりやすい。特に、準備フェーズの比較的初期から負荷３をエアロゾルを生成可能な温度にする態様において、ゲインが小さい場合、負荷３の昇温速度が遅くなり、ゲインが大きい場合、負荷３の温度がエアロゾルを生成可能な温度へ収束しにくくなり、負荷３が過熱状態に陥りやすくなる。また、継時的に負荷３の目標温度を漸増させる態様においては、負荷３の温度測定値が目標温度を逆転した場合に昇温の停滞が生じ得る。しかし、制御部８が準備フェーズにおいてフィードフォワード制御を用いて負荷３の加熱を制御すれば、これらの懸念が生じないため、エアロゾル生成が要求され電源４から負荷３への電力の供給が開始された後の負荷３の昇温速度を速くすることができる。さらに、エアロゾル生成を要求してからユーザがエアロゾルを吸引可能となるまでの時間を短縮することができる。併せて、負荷３が過熱状態となることを抑制でき、負荷３が使用状態となるまでの時間を短縮することができる。したがって、準備フェーズにおいて負荷３の加熱に用いる制御としては、フィードバック制御よりフィードフォワード制御の方が適していると言える。
＜実施例１Ｂ＞
実施例１Ｂでは、負荷３の温度を示す温度測定値に基づき第１サブフェーズにおいて負荷３に供給される電力を変更する制御を説明する。
図６は、準備フェーズと使用フェーズとの間で負荷３の温度がばらつく状態の例を示すグラフである。この図６は、タイマ値ｔと負荷３の温度との関係と、タイマ値ｔと電源４から負荷３へ供給される電力との関係との例を示すグラフである。横軸は、タイマ値ｔを示す。縦軸は、負荷３の温度又は負荷３に供給される電力のデューティ比を示す。
準備フェーズが終了した場合であっても、準備フェーズから使用フェーズへ遷移する際又は使用フェーズへ遷移した直後に、負荷３の温度が準備フェーズ終了温度から急激な変動を示すことがある。
このように、準備フェーズ終了温度がエアロゾル生成温度又はその近傍で安定しない場合、負荷３の温度が急激な変動を示し、使用フェーズの少なくとも序盤において負荷３の温度がエアロゾル生成温度に満たない場合がある。
準備フェーズが終了した場合において負荷３の温度がばらつく要因には、例えば以下の３つが想定される。
第１の要因は、負荷３の初期状態のずれであり、例えば負荷３の温度上昇開始時における負荷３の温度のずれである。
第２の要因は、電源４の残量低下又は劣化から生じ得る電源４の出力電圧のずれである。
第３の要因は、エアロゾル発生物品９又はエアロゾル生成装置１の製品誤差である。
第１及び第２の要因は、第１サブフェーズにおいて以下の制御を行うことで少なくとも緩和することができる。
第３の要因は、第２サブフェーズにおける保温制御により少なくとも緩和することができる。
図７は、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1に対する制御の例を示すグラフである。この図７は、タイマ値ｔと負荷３の温度との関係と、タイマ値ｔとデューティ比との関係とを示している。横軸は、タイマ値ｔを示す。縦軸は、負荷３の温度、又は、負荷３に供給される電力のデューティ比を示す。
第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を一定とし、第２サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ2を一定とすると、第１サブフェーズの開始時に負荷３の温度が低温又は高温の場合、第２サブフェーズの終了時の負荷３の温度も低温又は高温となり、準備フェーズの終了時の負荷３の温度がばらつくことが想定される。
これに対して、実施例１Ｂに係る制御部８は、第１サブフェーズの開始時における温度測定値に基づき、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を変更することにより、第１サブフェーズの開始時における負荷３の温度のずれに基づき準備フェーズの終了時の負荷３の温度がばらつくことを抑制する。
より具体的には、制御部８は、第１サブフェーズの開始時における温度測定値が低い場合に、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を高くする。これとは逆に、制御部８は、第１サブフェーズの開始時における温度測定値が高い場合に、第１のサブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を低くする。
図８は、実施例１Ｂに係る制御部８による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ８０１からステップＳ８０３は、上記の図５のステップＳ５０１からステップＳ５０３と同様である。
ステップＳ８０４において、温度測定部６から準備部１０へ、初期状態として第１サブフェーズ開始時の温度測定値Ｔstartが入力される。
ステップＳ８０５において、準備部１０は、温度測定値Ｔstartに基づき、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1（Ｔstart）を求め、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1（Ｔstart）を示すデューティ指令値に基づき、後述する図９で示されているように負荷３と電源４を電気的に接続する回路に設けられた開閉器２５をスイッチングすることで、負荷３へ供給される電力を制御する。
その後のステップＳ８０６からステップＳ８０８は、上記の図５のステップＳ５０５からステップＳ５０７と同様である。
以上説明した実施例１Ｂにおいては、第１サブフェーズの開始時における負荷３の温度のずれに基づき準備フェーズの終了時の負荷３の温度がばらつくことを抑制することができ、準備フェーズの後の使用フェーズにおいてエアロゾルの生成量及びその香喫味を安定させることができる。
なお、実施例１Ｂにおいて、制御部８は、第１サブフェーズの開始時の温度測定値Ｔstartに基づき第１サブフェーズのデューティ指令値を変更するが、温度測定値Ｔstartに基づき第２サブフェーズのデューティ指令値を変更してもよく、温度測定値Ｔstartに基づき第１サブフェーズのデューティ指令値と第２サブフェーズのデューティ指令値との双方を変更してもよい。
＜実施例１Ｃ＞
実施例１Ｃでは、電源４の残量に関連する値の一例として電源４の充電状態（ＳＯＣ）に基づき第１サブフェーズの電力を変更する制御、又は、電源４の充電状態が変化する場合であっても負荷３に印加される電圧を一定にするＰＷＭ制御を説明する。
図９は、電源４から負荷３へ流れる電流と電源４が負荷３へ印加する電圧との関係の例を示す図である。電流計２３は電源４から負荷３へ流れる電流Ａを出力し、電圧計２４は電源４から負荷３へ印加される電圧Ｖを出力する。また、図９において不図示の制御部８は、電流計２３が出力する値と電圧計２４が出力する値とを取得する。なお、電流計２３と電圧計２４には、既知の抵抗値を有するシャント抵抗を内蔵したものを用いてもよく、ホール素子を用いてもよい。なお、シャント抵抗を内蔵したものを用いた方が重量又は容積の観点からは有利であり、ホール素子を用いた方が計測制度又は計測対象に与える影響の少なさの観点から有利である。また、電流計２３又は電圧計２４は、計測した値をデジタル値で出力してもよく、アナログ値で出力してもよい。電流計２３又は電圧計２４がアナログ値を出力する場合、制御部８は、Ａ／Ｄコンバータによってアナログ値をデジタル値に変換してもよい。
また、電源４と負荷３は回路によって電気的に接続されており、制御部８がこの回路に設けられた開閉器２５を開閉する（スイッチングする）ように制御することで、電源４から負荷３への電力の供給が制御される。一例として、開閉器２５は、スイッチ、コンタクタ、トランジスタの少なくとも１つで構成されてもよい。なお、回路は、開閉器２５に代えて又は開閉器２５と共にＤＣ／ＤＣコンバータを備えてもよい。この場合において、制御部８は、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することにより電源４から負荷３への電力の供給を制御する。
なお、図９においては、開閉器２５よりも負荷３側に電圧計２４が設けられているが、電源４の充電状態を取得するべくＳＯＣ−ＯＣＶ法を用いるために、開閉器２５よりも電源４側に他の電圧計を設けてもよい。この他の電圧計は、電源４の開放端電圧（ＯＣＶ）を出力可能とする。
図１０は、準備フェーズの第１サブフェーズにおける電源４の残量に応じた出力電圧と出力電流の関係の例を示すグラフである。図１０において、横軸はタイマ値ｔを示しており、時刻ｔ1以降の第２サブフェーズは省略されている点に留意されたい。縦軸は、電源４が出力する電圧又は電流を示している。また、図１０において、破線は、電源４の残量が１００％である場合の電圧と電流を示す。一方、実線は、電源４の残量が０％又はその近傍であるため放電終止電圧又は放電終止電圧に近い値の電圧を出力する場合の電圧と電流を示す。なお、図１０において、Ｖfull-chargedとＶE.O.Dは、それぞれ電源４の満充電電圧と放電終止電圧を示している。
図１０では、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1は１００％であるとする。
簡略化のため、負荷３と電源４を電気的に接続する回路の電気抵抗は無視できるほど小さな値とし、さらに電源４が負荷３と同時に給電する対象がないと仮定すれば、負荷３の抵抗値Ｒで電源４の出力電圧を除算することにより、電源４の残量に応じた出力電流が求まる。
電源４の出力電圧が満充電電圧である場合に出力される電流Ｉfull-chargedは、前述した通り簡略化したモデルを用いれば、満充電電圧／負荷３の抵抗（Ｖfull-charged／Ｒ）によって求められる。
電源４の出力電圧が放電終止電圧である場合に出力される電流ＩE.O.Dは、前述した通り簡略化したモデルを用いれば、放電終止電圧／負荷３の抵抗（ＶE.O.D／Ｒ）によって求められる。
準備フェーズの第１サブフェーズにおいて、電源４の出力電圧が満充電電圧Ｖfull-chargedである場合に出力される電流Ｖfull-charged／Ｒは、電源４の出力電圧が放電終止電圧ＶE.O.Dである場合に出力される電流ＶE.O.D／Ｒよりも大きい。
図１１は、デューティ比が一定の場合における、第１サブフェーズの開始時において電源４が満充電電圧の場合の準備フェーズにおける負荷３の温度変化と、第１サブフェーズの開始時において電源４が放電終止電圧近傍の場合の準備フェーズにおける負荷３の温度変化との比較の例を示すグラフである。図１１において、横軸は、タイマ値ｔを示す。縦軸は、温度又は負荷３に供給される電力のデューティ比を示す。前述した通り、電源４が放電終止電圧近傍である場合に電源４から負荷３に供給される電流及び印加される電圧は、電源４が満充電電圧である場合より小さい。従って、電源４が放電終止電圧近傍である場合の準備フェーズにおける負荷３の温度変化よりも、電源４が満充電電圧である場合の準備フェーズにおける負荷３の温度変化の方が大きくなる。
ところで、電源４が満充電電圧である場合に、第１サブフェーズにおいて電源４から負荷３に供給される電力は以下の式で表される。
Ｗ＝（Ｖfull-charged・Ｄ）2／Ｒ
一方、電源４が放電終止電圧近傍である場合に、第１サブフェーズにおいて電源４から負荷３に供給される電力は以下の式で表される。
Ｗ＝（ＶE.O.D・Ｄ）2／Ｒ
両式において、Ｄは負荷３に供給される電力のデューティ比を示している。
これら両式の差分を計算する。電源４が満充電電圧である場合に第１サブフェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力と、電源４が放電終止電圧近傍である場合に第１サブフェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力の差分は、以下の式で表される。
ΔＷ＝｛（Ｖfull-charged・Ｄ）2−（ＶE.O.D・Ｄ）2｝／Ｒ
例えば、満充電電圧Ｖfull-chargedが４．２Ｖであり、放電終止電圧ＶE.O.Dが３．２Ｖであり、負荷３の電気抵抗値Ｒが１．０Ωであり、デューティ比Ｄが１００％の場合、電力の差ΔＷは７．４Ｗになる。
このため、負荷３とエアロゾル発生物品９との間の熱伝導に関する条件（例えば接触面積など）、負荷３の初期温度、エアロゾル発生物品９の熱容量などの種々の条件が同じであっても、準備フェーズ終了時の負荷３の温度は、電源４の残量に応じて変化する。
そこで、実施例１Ｃでは、制御部８は、電源４の出力電圧に基づき第１サブフェーズにおける電力、すなわちデューティ比を変更し、準備フェーズ終了時の負荷３の温度のばらつきを抑制する。
また、実施例１Ｃにおいて、制御部８は、電源４の出力電圧の影響を排除するために負荷３に印加される電圧を一定にするＰＷＭ制御を実行してもよい。ＰＷＭ制御では、実効的な電圧波形の面積が同じになるように、パルス状の電圧波形が変更される。ここで、実効的な電圧は、印加電圧×デューティ比から算出可能である。なお、別の一例としては、２乗平均平方根（ＲＭＳ：Root Mean Square）から、実効的な電圧を求めてもよい。
図１２は、電源４の残量に応じてＰＷＭ制御を行った場合の、電源４の出力電圧と出力電流との関係を例示するグラフである。図１２において、横軸は、タイマ値ｔを示し、時刻ｔ1以降の第２サブフェーズは省略されている点に留意されたい。縦軸は、電源４が出力する電圧又は電流を示す。
制御部８は、準備フェーズにおいて、満充電電圧Ｖfull-chargedに対応するパルス状の電圧波形の面積と、放電終止電圧ＶE.O.Dに対応する電圧波形の面積とが同じになるように制御を行う。
数式（１）は、満充電電圧Ｖfull-chargedに対応するデューティ比Ｄfull-chargedと、満充電電圧Ｖfull-chargedと、放電終止電圧ＶE.O.Dと、放電終止電圧ＶE.O.Dに対応するデューティ比ＤE.O.Dとの関係を示す。
Figure 2021166527
この数式（１）において、放電終止電圧ＶE.O.Dに対応するデューティ比ＤE.O.Dを１００％とすると、満充電電圧Ｖfull-chargedに対応するデューティ比Ｄfull-chargedは７６％となる。
このように、制御部８は、準備フェーズに含まれる第１サブフェーズにおいて電源４の出力電圧に基づきデューティ比を制御することにより、準備フェーズ終了時の負荷３の温度のばらつきを抑制することができる。
図１３は、実施例１Ｃに係る制御部８による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ１３０１からステップＳ１３０３は、上記の図５のステップＳ５０１からステップＳ５０３までと同様である。
ステップＳ１３０４において、電源測定部７は、電源４の出力電圧（電池電圧）ＶBattを測定する。
ステップＳ１３０５において、準備部１０は、デューティ比Ｄ1＝（ＶE.O.D・ＤE.O.D）／ＶBattを求める。
ステップＳ１３０６において、準備部１０は、デューティ比Ｄ1を示すデューティ指令値に基づき図９で示したような負荷３と電源４を電気的に接続する回路に設けられた開閉器２５をスイッチングすることで、負荷３へ供給される電力を制御する。
その後のステップＳ１３０７からステップＳ１３０９は、上記の図５のステップＳ５０５からステップＳ５０７と同様である。
以上説明した実施例１Ｃにおいては、電源４の残量に関連する値の一例である電源４の出力電圧に応じて準備フェーズに含まれる第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ１を変更することにより、準備フェーズの終了時の負荷温度のばらつきを抑制することができ、準備フェーズの後の使用フェーズにおいてエアロゾルの生成量及び香喫味を安定させることができる。
実施例１Ｃでは、電源４の残量に関連する値の一例として電源４の出力電圧を用いる態様を説明した。これに代えて、電源４の残量に関連する値の他の例として電源４の充電状態（ＳＯＣ）に応じて準備フェーズに含まれる第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を変更してもよい。
なお、電源４の残量に関連する値として充電状態を用いる場合は、広く知られている通り、電源４の電圧が満充電電圧である場合の充電状態を１００％と定義する。一方、電源４の電圧が放電終止電圧である場合の充電状態を０％と定義する。また、充電状態は電源４の残量に応じて、１００％から０％まで連続的に変化する。電源４にリチウムイオン２次電池を用いた場合の満充電電圧と放電終止電圧の一例は、それぞれ４．２Ｖと３．２Ｖであるが、電源４の満充電電圧と放電終止電圧はこれらの値に限定されない。なお、前述した通り、制御部８は電源４の充電状態を、例えばＳＯＣ−ＯＣＶ法又は電流積算(クーロンカウンティング)法などにより求めてもよい。
＜実施例１Ｄ＞
準備フェーズ終了時の負荷３の温度をより高精度に制御するためには、複数の初期条件、例えば、負荷３の温度と電源４の残量に関連する値との双方に基づき制御を行うことが好ましい。
実施例１Ｄでは、温度測定値ＴHTRに基づいて放電終止電圧ＶE.O.Dに対応するデューティ比ＤE.O.D（ＴHTR）を求め、さらに、放電終止電圧ＶE.O.D、デューティ比ＤE.O.D（ＴHTR）、バッテリ電圧ＶBattに基づいて、第１のサブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を求め、当該デューティ比Ｄ1を用いて、図９で示したような負荷３と電源４を電気的に接続する回路に設けられた開閉器２５をスイッチングするようなフィードフォワード制御を実行する。
図１４は、実施例１Ｄに係る制御部８によって実行される制御の例を示すグラフである。図１４において、横軸は、タイマ値ｔを示す。縦軸は、温度又は負荷３に供給される電力のデューティ比を示す。
図１４の左側のグラフでは、デューティ比と、負荷３の温度の変化との関係を模式的に示している。図１４の左側のグラフにおいては、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1と第２サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ2のうち、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1のみを変えている。デューティ比Ｄ1を太い実線で示された高いデューティ比とした場合、負荷３の温度は、例えば図１４の左側かつ上のグラフにおける実線のように変化する。一方、デューティ比Ｄ1を細い実線で示された低いデューティ比とした場合、負荷３の温度は、例えば図１４の左側かつ上のグラフにおける点線のように変化する。図１４の左側のグラフで示されるように、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1のレベル（高低）に応じて、負荷３の温度変化、すなわちタイマ値ｔごとの負荷３の温度、は相違する。
つまり、負荷３の温度及び電源４の残量に関連する値などの初期条件が異なる場合でも、第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を調整すれば、準備フェーズ終了時の負荷３の温度をより高度に制御できる。
そこで、実施例１Ｄに係る制御部８は、図１４の右側のグラフで示すように、第１サブフェーズ開始時の負荷３の温度（初期温度）が高いほど、第１サブフェーズのデューティ比Ｄ1を小さくし、第１サブフェーズ開始時の負荷３の温度が低いほど、第１サブフェーズのデューティ比Ｄ1を大きくするように制御を行う。
なお、実施例１Ｄに係る制御部８は、第１サブフェーズ開始時の負荷３の温度とともに、電源４の残量に関連する値（例えば、電源４の出力電圧）に基づきデューティ比Ｄ1を変更してもよい。このようにすれば、図１４の右側のグラフで示されるように、負荷３の温度及び電源４の残量に関連する値などの初期条件が異なる場合でも、準備フェーズ終了時の負荷３の温度をより高度に制御でき、特定の値へ近づけることができる。
図１５は、実施例１Ｄに係る制御部８によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。
実施例１Ｄにおいて、制御部８は、初期設定部１６と、準備部１０とを含む。
初期設定部１６は、負荷３の温度と放電終止電圧ＶE.O.Dに対応するデューティ比ＤE.O.Dとの関係を持つ。
初期設定部１６は、第１サブフェーズ開始時の温度測定値ＴHTRを温度測定部６から受け、温度とデューティ比との関係及び温度測定値ＴHTRに基づき、放電終止電圧ＶE.O.Dに対応するデューティ比ＤE.O.D（ＴHTR）を求める。
さらに、初期設定部１６は、電源測定部７から電圧ＶBattを入力し、デューティ比Ｄ1＝ＶE.O.D・ＤE.O.D（ＴHTR）／ＶBattを求め、デューティ比Ｄ1を示すデューティ指令値を準備部１０へ出力する。
タイマ５から準備部１０へタイマ値ｔが入力され、準備部１０は、タイマ値ｔが第１サブフェーズであるか第２サブフェーズであるかを判断し、第１サブフェーズにおいてデューティ比Ｄ1を示すデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御し、第２サブフェーズにおいてデューティ比Ｄ2を示すデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御する。
図１６は、実施例１Ｄに係る制御部８による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ１６０１からステップＳ１６０３は、上記の図５のステップＳ５０１からステップＳ５０３までと同様である。
ステップＳ１６０４において、温度測定部６から初期設定部１６へ第１サブフェーズ開始時の温度測定値Ｔstartが入力される。
ステップＳ１６０５において、電源測定部７から初期設定部１６へ電源４の出力電圧ＶBattが入力される。
ステップＳ１６０６において、初期設定部１６は、温度とデューティ比との関係と、ステップＳ１６０４で入力された温度測定値Ｔstartとに基づき、放電終止電圧ＶE.O.Dに対応するデューティ比ＤE.O.D（Ｔstart）を求め、電圧ＶBattとデューティ比ＤE.O.D（Ｔstart）とに基づきデューティ比Ｄ1＝ＶE.O.D・ＤE.O.D（Ｔstart）／ＶBattを求める。
ステップＳ１６０７において、準備部１０は、デューティ比Ｄ1に基づき、図９で示したような負荷３と電源４を電気的に接続する回路に設けられた開閉器２５をスイッチングすることで、負荷３へ供給される電力を制御する。
その後のステップＳ１６０８からステップＳ１６１０は、上記の図５のステップＳ５０５からステップＳ５０７と同様である。
以上説明したように、実施例１Ｄに係る制御部８は、負荷３の初期温度及び電源４の残量に関連する値に基づいて第１サブフェーズにおけるデューティ比Ｄ1を変更する。より具体的には、初期設定部１６は、温度とデューティ比との関係と、温度測定値Ｔstartとに基づき、放電終止電圧ＶE.O.Dに対応するデューティ比ＤE.O.D（Ｔstart）を求め、さらに、放電終止電圧ＶE.O.D、デューティ比ＤE.O.D（Ｔstart）、電圧ＶBattに基づいて、第１サブフェーズに対応するデューティ比Ｄ1を求める。これにより、制御対象の制御量を帰還成分として操作量の決定に用いないフィードフォワード制御であっても、準備フェーズ終了時の負荷３の温度をより高精度に制御することができる。
＜実施例１Ｅ＞
実施例１Ｅでは、準備フェーズにおいて、負荷３の劣化に基づきフィードフォワード制御を変更することを説明する。
負荷３の積算使用回数Ｎsumが多くなると、破損が生じ又は酸化現象などが生じることで負荷３は劣化する。負荷３が劣化すると、負荷３の電気抵抗値ＲHTRは増加する傾向にある。つまり、負荷３の劣化状態を示す積算使用回数Ｎsumと、負荷３の電気抵抗値ＲHTRの間には相関がある。
そこで、実施例１Ｅにおいては、負荷３の劣化によって抵抗値ＲHTRが増加した場合であっても負荷３の温度が安定するように負荷３へ電力を供給する。以下、負荷３の劣化状態に関係なく、負荷３の温度が安定するように負荷３へ電力を供給する方法について詳述する。
負荷３へ流れる電流をＩHTR、負荷３に印加される電圧をＶHTR、負荷３へ供給される電力をＰHTR、負荷の抵抗をＲHTR、電源４の出力電圧をＶ、負荷３に供給される電力のデューティ比をＤとすると、数式（２）及び数式（３）が得られる。なお、ＶHTRは電圧の実効値であることに留意されたい。
Figure 2021166527
Figure 2021166527
ここで、負荷３が新しい場合（劣化していない場合）の電力をＰHTR_new、負荷３が新しい場合の抵抗をＲHTR_new、負荷３が新しい場合のデューティ比をＤnewとする。
また、負荷３が古い場合（劣化した場合）の電力をＰHTR_used、負荷３が古い場合の抵抗をＲHTR_used、負荷３が古い場合のデューティ比をＤusedとする。
負荷３が新しい場合の電力ＰHTR_newと負荷３が古い場合の電力ＰHTR_usedとは、等しいことが好ましい。
従って、以下の数式（４）が得られる。
Figure 2021166527
前述した負荷３の劣化状態を示す積算使用回数Ｎsumと負荷３の電気抵抗値ＲHTRとの相関が線形である場合又は線形で近似できる場合、数式（４）は以下の数式（５）に書き換えることができる。
Figure 2021166527
従って、前述した負荷３の劣化状態を示す積算使用回数Ｎsumと負荷３の電気抵抗値ＲHTRとの相関が線形である場合又は線形で近似できる場合、制御部８は、負荷３の積算使用回数Ｎsumを取得すれば、数式（５）に基づき劣化した負荷３に対応するデューティ比Ｄusedを求めることができる。
一方、前述した負荷３の劣化状態を示す積算使用回数Ｎsumと負荷３の電気抵抗値ＲHTRとの相関が非線形である場合、負荷３の電気抵抗値ＲHTRを負荷３の積算使用回数Ｎsumの関数で表すと、数式（４）は、以下の数式（６）に書き換えることができる。
Figure 2021166527
従って、前述した負荷３の劣化状態を示す積算使用回数Ｎsumと負荷３の電気抵抗値ＲHTRとの相関が非線形である場合、制御部８は、負荷３の積算使用回数Ｎsumを取得すれば、この数式（６）を用いることで、積算使用回数Ｎsumがゼロ回（負荷３が新しい場合の）の負荷３の抵抗Ｒ（０）と、積算使用回数がＮsum回の負荷３の抵抗Ｒ（Ｎsum）と、負荷３が新しい場合のデューティ比Ｄnewとに基づき、劣化した負荷３に対応するデューティ比Ｄusedを求めることができる。
図１７は、実施例１Ｅに係る制御部８による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ１７０１からステップＳ１７０３は、上記の図５のステップＳ５０１からステップＳ５０３と同様である。
ステップＳ１７０４において、電源測定部７から準備部１０へ負荷３が劣化した場合の抵抗値ＲHTR_usedが入力される。
ステップＳ１７０５において、準備部１０は、前述した負荷３の劣化状態を示す積算使用回数Ｎsumと負荷３の電気抵抗値ＲHTRとの相関が線形である場合又は線形で近似できる場合、取得した負荷３の積算使用回数Ｎsum及び数式（５）に基づき、劣化した負荷３に対応するデューティ比Ｄusedを求める。一方、準備部１０は、前述した負荷３の劣化状態を示す積算使用回数Ｎsumと負荷３の電気抵抗値ＲHTRとの相関が非線形である場合、数式（６）を用いることで、負荷３の積算使用回数Ｎsumと、積算使用回数Ｎsumがゼロ回の場合（負荷３が新しい場合）の負荷３の抵抗Ｒ（０）と、積算使用回数がＮsum回の負荷３の抵抗Ｒ（Ｎsum）と、負荷３が新しい場合のデューティ比Ｄnewとに基づき、劣化した負荷３に対応するデューティ比Ｄusedを求める。
ステップＳ１７０６において、準備部１０は、第１サブフェーズにおいて、デューティ比Ｄusedを示すデューティ指令値に基づき、図９で示したような負荷３と電源４を電気的に接続する回路に設けられた開閉器２５をスイッチングすることで、負荷３へ供給される電力を制御する。
その後のステップＳ１７０７からステップＳ１７０９は、上記の図５のステップＳ５０５からステップＳ５０７と同様である。
以上説明した実施例１Ｅにおいては、負荷３の積算使用回数Ｎsumが多くなるなどの要因によって、負荷３が劣化した場合であっても、負荷３の温度が安定するように負荷３へ電力を供給することができる。
なお本実施例においては、負荷３の劣化状態を示す物理量として、負荷３の積算使用回数Ｎsumを用いた。しかしながら、積算使用回数Ｎsumに代えて、例えば、負荷３の積算動作時間、負荷３の積算消費電力、負荷３の積算エアロゾル生成量、室温などの所定温度における負荷３の電気抵抗値などを用いてもよい。
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、使用フェーズで実行されるフィードバック制御においてゲイン部１２のゲインとリミッタ部１４で用いられるリミッタ幅（範囲）とのうちの少なくとも一方を変更する制御を説明する。
エアロゾル発生物品９を加熱するエアロゾル生成装置１において、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルを継時的に安定させるためには、負荷３又はエアロゾル発生物品９の温度を徐々に上げることにより、エアロゾル発生物品９におけるエアロゾル生成位置を、負荷３の近くから徐々に遠くへ遷移させる必要がある。この理由は、負荷３からエアロゾル発生物品９への熱伝導を考えた場合、エアロゾル発生物品９に対する加熱を開始すると、エアロゾル発生物品９において負荷３に近い位置ほど早期にエアロゾルが生成されるためである。すなわち、エアロゾル発生物品９において負荷３から近い位置のエアロゾル源が霧化され尽くされてエアロゾル生成が完了した場合、継続してエアロゾル発生物品９からエアロゾルを生成するためには、負荷３から遠い位置のエアロゾル源を霧化する必要がある。つまり、エアロゾル発生物品９における負荷３から近い位置から、負荷３からの熱伝導効率が劣るためにエアロゾル源が霧化され尽くされていないエアロゾル発生物品９における負荷３から遠い位置へ、エアロゾル生成位置を遷移させる必要がある。
前述した通り、エアロゾル発生物品９において負荷３から遠い位置は、エアロゾル発生物品９において負荷３から近い位置に比べて、負荷３からの熱伝導の観点で劣る。従って、エアロゾル発生物品９において負荷３から遠い位置でエアロゾルを生成しようとすると、エアロゾル発生物品９において負荷３から近い位置でエアロゾルを生成させる場合と比べて負荷３は多くの熱をエアロゾル発生物品９に伝える必要がある。換言すれば、エアロゾル発生物品９において負荷３から遠い位置でエアロゾルを生成しようとすると、エアロゾル発生物品９において負荷３から近い位置でエアロゾルを生成させる場合と比べて負荷３の温度を高くする必要がある。
第２の実施形態では、エアロゾル発生物品９におけるエアロゾル生成位置を負荷３から近い位置から遠い位置へ遷移させることで、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量を継時的に安定させるための制御を説明する。
例えば、負荷３がエアロゾル発生物品９を内部から加熱する第１の加熱方法が用いられる場合、エアロゾル発生物品９の中心部が、エアロゾル発生物品９において負荷３から近い位置となる。またエアロゾル発生物品９の外周部が、エアロゾル発生物品９において負荷３から遠い位置となる。
例えば、負荷３がエアロゾル発生物品９を外部から加熱する第２の加熱方法が用いられる場合、エアロゾル発生物品９の外周部が、エアロゾル発生物品９において負荷３から近い位置となる。またエアロゾル発生物品９の中心部が、エアロゾル発生物品９において負荷３から遠い位置となる。
例えば、負荷３が誘導加熱（ＩＨ）を用いてエアロゾル発生物品９を加熱する第３の加熱方法が用いられる場合、エアロゾル発生物品９においてサセプタと接する又は近い位置が、エアロゾル発生物品９において負荷３から近い位置となる。またエアロゾル発生物品９においてサセプタと接しない又は遠い位置が、エアロゾル発生物品９において負荷３から遠い位置となる。
しかしながら、フィードバック制御における目標温度を徐々に上げることにより負荷３又はエアロゾル発生物品９の温度を徐々に上げようとすると、温度測定値が目標温度を一時的に上回った場合にその際の温度上昇が停滞し、エアロゾルを吸引するユーザに違和感を与える場合がある。
そこで、第２の実施形態においては、使用フェーズにおけるゲイン部１２のゲインと、リミッタ部１４のリミッタ幅との少なくとも一方を徐々に拡大し、負荷３又はエアロゾル発生物品９の温度を停滞なく滑らかに上昇させ、安定的にエアロゾルを生成する。なお、ゲイン部１２のゲインの拡大とは、ゲインを拡大する前のゲイン部１２に入力された入力値に対する出力値の絶対値より、ゲインを拡大した後のゲイン部１２に入力された入力値に対する出力値の絶対値が大きくなるように、ゲイン部１２における出力値と入力値の相関を調整することを意味するとしてもよい。また、リミッタ部１４のリミッタ幅の拡大とは、リミッタ部１４が出力する出力値の絶対値が取り得る最大値を大きくすることを意味するとしてもよい。
第２の実施形態に係る制御部８による制御と既存のエアロゾル生成装置による制御とを対比すると、第２の実施形態に係る制御部８による制御は、フィードバック制御で用いられる目標温度を上げ、次に下げ、さらに次に上げるような制御ではなく、使用フェーズ終了温度を一定として制御を行う点で特徴的である。つまり、第２の実施形態においては、使用フェーズの大部分において、負荷３の温度はフィードバック制御で用いられる使用フェーズ終了温度よりも低いため、使用フェーズの全体に亘って負荷３又はエアロゾル発生物品９の温度を遅滞なく滑らかに上昇させ、安定的にエアロゾルを生成する。
第２の実施形態に係る制御部８による制御は、リミッタ部１４のリミッタ幅をタイマ値ｔに基づき縮小するような制御ではない点で特徴的である。また、第２の実施形態に係る制御部８による制御は、リミッタ部１４のリミッタ幅を一定として目標温度をタイマ値ｔに基づき上げるような制御ではない点で特徴的である。換言すれば、第２の実施形態に係る制御部８による制御において、リミッタ幅は、使用フェーズの進行に伴い縮小することなく、拡大し続けるか、又は、段階的に拡大する。
第２の実施形態に係る制御部８は、使用フェーズにおいて、例えば、負荷３の温度がエアロゾル発生物品９から既定量以上のエアロゾルを生成可能な値以上である場合に、負荷３の温度と使用フェーズの進行度とを取得し、負荷３の温度が既定温度に収束するようにフィードバック制御を実行し、フィードバック制御において、進行度が進むほど、フィードバック制御におけるゲイン、又は、電源４から負荷３へ供給される電力の上限値、を増加させてもよい。これにより、負荷３の温度を、徐々に、停滞なく、かつ、安定的に上げることができる。つまり使用フェーズ全体に亘って、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量を安定させることができる。
ここで、制御部８は、フィードバック制御におけるゲインの増加を、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御の比例（Ｐ）制御、積分（Ｉ）制御、微分（Ｄ）制御のいずれの要素の変更で行ってもよい。また制御部８は、比例制御、積分制御、微分制御のうち、１つのゲインを増加させてもよく、複数のゲインを増加させてもよい。また、制御部８は、ゲインの増加と負荷３へ供給される電力の上限値の増加の双方を行ってもよい。
制御部８は、負荷３の温度が使用フェーズの開始時から減少しないように、進行度が進むほど、ゲイン又は上限値を増加させてもよい。これにより、エアロゾル生成量が低下することを抑制できる。
進行度の進行幅に対するゲイン又は上限値の上昇幅は、一定としてもよい。これにより、フィードバック制御の安定性を向上させることができる。
制御部８は、進行度の進行幅に対するゲイン又は上限値の増加率を変化させてもよい。これにより、進行度に応じて適切な量のエアロゾルを生成できる。
制御部８は、進行度が進むほど、増加率を拡大させてもよい。これにより、エアロゾル生成量が低下することを抑制できる。また、負荷３が高温である時間を短くすることができ、負荷３及びエアロゾル生成装置１が過熱状態となることを抑制することができ、負荷３及びエアロゾル生成装置１の耐久性を向上させることができる。さらに、負荷３が高温である時間が短いため、エアロゾル生成装置１の断熱構造を簡略化できる。特にエアロゾル生成装置１が上記第２の加熱方法を採用する場合に、断熱構造の簡略化を図ることができる。
制御部８は、進行度が進むほど、増加率を縮小させてもよい。これにより、負荷３が高温となる時間を長くすることができ、エアロゾル生成量が低下することを抑制できる。負荷３が高温となる時間を長くすることができるため、１つのエアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量を増加させることができる。また、ゲイン又は上限値が増加される期間が長いため、ユーザによるエアロゾルの吸引に伴う温度低下（例えば温度ドロップ）を迅速に回復し、負荷３の温度を補償することができる。つまり使用フェーズの全体に亘って、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量を安定させることができる。
制御部８は、進行度が進むほどゲイン又は上限値が上昇する第１関係（相関）に基づき、進行度に対応するゲイン又は上限値を決定し、進行度の時系列的な変化に基づき第１関係を変更してもよい。これにより、進行度の進み具合に応じて、ゲイン又は上限値の拡張の度合いを変更することができ、実際の進み具合に応じて、負荷３へ適切な電力量を供給することができ、エアロゾル生成量を安定させることができる。
制御部８は、進行度が進むほどゲイン又は上限値が上昇するように第１関係を変更してもよい。この場合、ゲイン又は上限値が下がらないため、エアロゾル生成量が低下することを抑制できる。
制御部８は、進行度が既定の進行度より遅れている場合に、進行度の進行幅に対応するゲイン又は上限値の上昇幅が大きくなるように第１関係を変更し、進行度は、負荷３の温度としてもよい。これにより、負荷３の温度上昇が遅れているほど、負荷３の温度を上がりやすくすることができるため、エアロゾル生成量が低下することを抑制できる。
制御部８は、進行度が既定の進行度より進んでいる場合に、進行度の進行幅に対応するゲイン又は上限値の上昇幅が小さくなるように第１関係を変更し、進行度は、負荷３の温度としてもよい。これにより、負荷３の温度上昇が進んでいるほど、負荷３の温度を上がりにくくすることができるため、エアロゾル生成量が大きくなることを抑制できる。
制御部８は、進行度が既定の進行度より遅れている場合に、進行度の進行幅に対応するゲイン又は上限値の上昇幅が小さくなるように第１関係を変更し、進行度は、エアロゾル吸引回数、エアロゾル吸引量、エアロゾル生成量のうちの少なくとも１つを含むとしてもよい。例えば、エアロゾルの吸引が既定の進行度より遅れている場合には、負荷３の近傍のエアロゾル源が枯渇していないことが考えられる。このような場合に、ゲイン又は上限値の上昇幅を小さくすることで、エアロゾル発生物品９内のエアロゾル源を有効に利用することができる。
制御部８は、進行度が既定の進行度より進んでいる場合に、進行度の進行幅に対応するゲイン又は上限値の上昇幅が大きくなるように第１関係を変更し、進行度は、エアロゾル吸引回数、エアロゾル吸引量、エアロゾル生成量のうちの少なくとも１つを含むとしてもよい。例えば、エアロゾルの吸引が既定の進行度より進んでいる場合には、エアロゾル発生物品９におけるエアロゾル生成位置が想定より負荷３から遠い位置へ遷移していることが考えられる。このような場合であっても、ゲイン又は上限値の上昇幅を大きくすることで、負荷３から遠いエアロゾル生成位置からエアロゾルを積極的に生成させることができる。
制御部８は、第１関係を一時的に変更、又は、第１関係の一部を変更してもよい。この場合、ゲイン又は上限値の上昇幅が一時的に変更され、その後、元の上昇幅に戻るため、制御の安定性を向上させることができる。
制御部８は、第１関係のうち制御部８によって取得された最新の進行度以降の全体部分を変更してもよい。この場合、ゲイン又は上限値の上昇幅が全体的に変更されるため、再度の変更が必要となる可能性を少なくすることができる。
なお、制御部８は、最新の進行度より過去の進行度を含む第１関係全体を変更してもよい。
制御部８は、第１関係のうち制御部８によって取得された最新の進行度以降を変更し、第１関係の変更前と変更後において使用フェーズの終点における進行度とゲイン又は上限値との関係を同じにしてもよい。この場合、使用フェーズの終点におけるゲイン又は上限値は変更されないため、負荷３に与えられる電力量が大きく変更されることを抑制でき、制御の安定性を向上させることができる。
既定温度は、装着されたエアロゾル発生物品９に含まれており負荷３から最も離れた位置のエアロゾル源又はエアロゾル基材９ａから、エアロゾルを生成するために必要な負荷３の温度としてもよい。これにより、エアロゾル発生物品９から効果的にエアロゾルを生成させることができる。
制御部８は、負荷３の温度が既定温度に到達した場合に、使用フェーズを終了してもよい。これにより、エアロゾル発生物品９が過熱状態となることを抑制できる。
制御部８は、負荷３の温度が既定温度に到達した場合、又は、進行度が既定閾値に到達した場合に、使用フェーズを終了してもよい。これにより、より安全かつ確実にフィードバック制御を終了させることができる。
制御部８は、負荷３の温度が既定温度に到達し、且つ、進行度が既定閾値に到達した場合に、使用フェーズを終了してもよい。これにより、適切な範囲で終了条件を厳しくし、エアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを生成させることができる。
制御部８は、使用フェーズにおいて、負荷３の温度が既定温度以上である時間より、負荷３の温度が既定温度未満である時間の方が長くなるように、ゲイン又は上限値を増加させてもよい。この場合、既定温度の近傍に負荷３の温度がない時間の方が、既定温度の近傍に負荷３の温度がある時間より長くなるため、エアロゾルの生成量が大きくなることを抑制できる。
進行度は、制御部８の制御に応じて、使用フェーズの経過時間、エアロゾル吸引回数、エアロゾル吸引量、エアロゾル生成量、又は、負荷３の温度を用いることができる。
第２の実施形態に係る制御部８は、例えば、負荷３の温度が、エアロゾル発生物品９に含まれており負荷３から最も近い位置のエアロゾル源又はエアロゾル基材９ａから既定量以上のエアロゾルを生成可能な第１温度から、エアロゾル発生物品９に含まれており負荷３から最も遠い位置のエアロゾル源又はエアロゾル基材９ａから既定量以上のエアロゾルを生成可能な第２温度へ、漸近するように、フィードバック制御におけるゲイン、又は、電源４から負荷３へ供給される電力の上限値、を増加させる。これにより、制御部８はフィードバック制御によって、エアロゾル発生物品９における負荷３から近い位置から遠い位置までの全体にわたってエアロゾル生成を効果的に行うことができる。
第２の実施形態に係る制御部８は、例えば、負荷３の温度がエアロゾル発生物品９から既定量以上のエアロゾルを生成可能な値以上である使用フェーズの場合に、負荷３の温度と使用フェーズの進行度とを取得し、負荷３の温度と既定温度との差分に基づき電源４から負荷３へ供給される電力を決定し、且つ、使用フェーズの進行にそった電力の供給量の変化率が使用フェーズの進行にそった既定温度の変化率よりも大きくなるように、フィードバック制御を実行してもよい。なお、変化率は、ゼロ、すなわち、変化していない状態も含むとしてもよい。これにより、負荷３の温度を、徐々に、停滞なく、かつ、安定的に上げることができる。
第２の実施形態に係る制御部８は、例えば、負荷３の温度がエアロゾル発生物品９から既定量以上のエアロゾルを生成可能な値以上である使用フェーズの場合に、負荷３の温度と使用フェーズの進行度とを取得し、負荷３の温度と既定温度との差分に基づき電源４から負荷３へ供給される電力を決定し、且つ、使用フェーズの進行にそって既定温度から負荷３の温度を引いた値が減少し、使用フェーズの進行にそって電源４から負荷３へ供給される電力の供給量が増加するように、フィードバック制御を実行してもよい。これにより、負荷３の温度を、徐々に、停滞なく、かつ、安定的に上げることができる。
上記の制御部８による各種の制御は、制御部８がプログラムを実行することにより実現されてもよい。
上記のような第２の実施形態について、さらに以下の実施例２Ａ〜２Ｆで具体的な制御例を説明する。
＜実施例２Ａ＞
図１８は、実施例２Ａに係る制御部８によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。
制御部８のリミッタ変更部１３は、タイマ値ｔと負荷３の温度測定値とパフプロファイルとの少なくとも１つを含む入力パラメータとリミッタ部１４のリミッタ幅とを関連付けた第１関係を保持する。タイマ値ｔ、負荷３の温度測定値、パフプロファイルは、使用フェーズの進行度を表す値の例であり、これらに代えて使用フェーズの進行度に応じて増大する傾向を持つ他の物理量又は変数を用いてもよい。
実施例２Ａにおいては、タイマ値ｔと温度測定値とパフプロファイルとを入力パラメータとして用いる場合を例として説明するが、タイマ値ｔと温度測定値とパフプロファイルとのうちの一部を入力パラメータとして用いてもよい。
入力パラメータとリミッタ幅との関係付けは、テーブルで管理されてもよく、リスト構造などのデータ構造で管理されてもよく、入力パラメータとリミッタ幅とに関する関数が用いられてもよい。以下の各種の関係付けについても同様である。
制御部８は、使用フェーズにおいて、タイマ５からタイマ値ｔを入力し、温度測定部６から負荷３の温度を示す温度測定値を入力する。
制御部８は、例えば、エアロゾル生成装置１が備える流量センサ、流速センサ、圧力センサなどのユーザの吸引に伴って変動する物理量を検出するセンサの出力値に基づきユーザの吸引を検知し、例えば時系列的なユーザの吸引回数又は吸引量などのような吸引状態を示すパフプロファイルを生成する。
制御部８は、リミッタ変更部１３、差分部１１、ゲイン部１２、リミッタ部１４を含む。
リミッタ変更部１３は、入力パラメータに基づきリミッタ部１４で用いられるリミッタ幅の上昇幅を決定し、使用フェーズの進行が進むにつれて、リミッタ幅を徐々に拡大する。
実施例２Ａにおいて、リミッタ変更部１３は、例えば、リミッタ幅を狭くすることはないとしてもよい。換言すれば、リミッタ変更部１３は、リミッタ幅を変更する際には、その拡大のみを行ってもよい。以下、第２の実施形態の実施例２Ｂ〜２Ｆにおいても同様に、リミッタ変更部１３で用いられるリミッタ幅が狭くなることはないとしてもよい。
より具体的には、リミッタ変更部１３は、タイマ値ｔの増加に応じて、リミッタ最大値とリミッタ最小値との間の幅が拡大するようにリミッタ部１４のリミッタ幅を変更する。
差分部１１は、温度測定部６によって測定された温度測定値と使用フェーズ終了温度との差を求める。実施例２Ａにおいて、使用フェーズ終了温度は、固定値であり、フィードバック制御により例えば使用フェーズの終了時に負荷３の温度が到達すべき値であるとする。
ゲイン部１２は、温度測定値と使用フェーズ終了温度の差に基づき当該差をなくす、又は、小さくするようなデューティ比を求める。換言すれば、ゲイン部１２は、温度測定値と使用フェーズ終了温度の差とデューティ比との相関を持ち、入力された温度測定値と使用フェーズ終了温度との差に対応するデューティ比をリミッタ部１４に対して出力する。
リミッタ部１４は、ゲイン部１２によって求められたデューティ比がリミッタ幅に含まれるように制御する。具体的には、リミッタ部１４は、ゲイン部１２によって求められたデューティ比がリミッタ変更部１３で求められたリミッタ幅の最大値を超える場合に、デューティ比をリミッタ幅の最大値とし、求められたデューティ比がリミッタ変更部１３で求められたリミッタ幅の最小値を下回る場合に、デューティ比をリミッタ幅の最小値に制限する。リミッタ部１４は、リミッタ処理の結果として、リミッタ幅に含まれるデューティ比を示すデューティ操作値を、例えば図３で示された比較部１５へ出力する。デューティ操作値は、制御部８のフィードバック制御の結果得られた値であるとする。
図１９は、実施例２Ａに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ１９０１において、制御部８は、タイマ５からタイマ値ｔを入力する。
ステップＳ１９０２において、制御部８は、タイマ値ｔが使用フェーズ終了を示す時間ｔthre以上か否か判断する。
タイマ値ｔが時間ｔthre以上の場合（ステップＳ１９０２における判断が肯定的である場合）、制御部８は、負荷３への電力供給を停止し、使用フェーズを終了する。
タイマ値ｔが時間ｔthre以上ではない場合（ステップＳ１９０２における判断が否定的である場合）、ステップＳ１９０３において、制御部８の差分部１１は、負荷３の使用フェーズ終了温度と温度測定部６から入力した温度測定値との差分ΔＴHTRを求める。
ステップＳ１９０４において、制御部８のリミッタ変更部１３は、タイマ値ｔ、温度測定値、パフプロファイルのうち少なくとも１つに基づき、リミッタ部１４で用いられるリミッタ幅の上昇幅を決定し、リミッタ幅を変更する。
ステップＳ１９０５において、制御部８のゲイン部１２は、差分ΔＴHTRに基づきデューティ比（デューティ操作値）Ｄcmdを求める。ゲイン部１２における入力値と出力値の相関を関数Ｋとすると、このゲイン部１２の処理は、Ｄcmd＝Ｋ（ΔＴHTR）と表すことができる。特に、ゲイン部１２における入力値と出力値の相関が線形であるならば、当該相関の傾きであるゲイン係数をＫとすると、このゲイン部１２の処理は、Ｄcmd＝Ｋ×ΔＴHTRと表すこともできる。
ステップＳ１９０６において、制御部８のリミッタ部１４は、ゲイン部１２によって求められたデューティ比Ｄcmdがリミッタ部１４のリミッタ幅に収まるようにリミッタ処理を行い、リミッタ処理されたデューティ比Ｄcmddを求める。
ステップＳ１９０７において、制御部８は、デューティ比Ｄcmddを示すデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御し、その後処理はステップＳ１９０１へ戻る。なお、デューティ比Ｄcmddは、電源４と負荷３の間に設けられた開閉器２５に適用されてもよく、電源４と負荷３の間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータに適用されてもよい。
なお、上記の処理において、ステップＳ１９０４とステップＳ１９０５とは、順序を入れ替えてもよい。
以上説明した実施例２Ａに係る制御部８が実行する制御においては、使用フェーズが進行するごとにリミッタ部１４で用いられるリミッタ幅が徐々に拡大されるように変更され、リミッタ幅内のデューティ比Ｄcmddに基づき負荷３の温度が制御される。これにより、負荷３又はエアロゾル発生物品９の温度を停滞なく滑らかに上昇させることができ、安定的にエアロゾルを生成することができる。
＜実施例２Ｂ＞
実施例２Ｂでは、使用フェーズの時系列な進捗においてエアロゾル発生物品９の熱容量が想定よりも大きいか否かの判断に基づいて、リミッタ変更部１３が、リミッタ幅の上昇幅を決定し、当該リミッタ幅を変更する制御を説明する。
実施例２Ｂにおいて、エアロゾル発生物品９の熱容量は、エアロゾル発生物品９の質量と比熱から厳密に求めてもよい。また別の一例として、エアロゾル発生物品９の熱容量は、エアロゾル発生物品９が備えるエアロゾル基材９ａ、香味源、エアロゾル源の組成又は構造に依存し、特にエアロゾル発生物品９、香味源、エアロゾル源の残量が多いほど高い値を示す物理量として扱ってもよい。つまり、負荷３によってエアロゾル発生物品９を加熱すると、エアロゾル基材９ａと香味源又はエアロゾル源の少なくとも一部が消費されることにより、エアロゾル発生物品９の熱容量は、使用フェーズの進行に伴い減少する傾向を持つ。換言すれば、エアロゾル発生物品９の熱容量は、エアロゾル発生物品９が生成可能なエアロゾル量、エアロゾル生成装置１のユーザが吸引可能なエアロゾルの残量、吸引の残り回数、又は、エアロゾル生成装置１によるエアロゾル発生物品９への加熱可能量を表すとする。なお、エアロゾル発生物品９が生成可能なエアロゾル量、エアロゾル生成装置１のユーザが吸引可能なエアロゾル源の残量、又は、吸引の残り回数がゼロになった場合でも、エアロゾル発生物品９の熱容量はゼロにならない点に留意されたい。
実施例２Ｂに係る制御部８及び／又はリミッタ変更部１３は、使用フェーズの時系列的な進捗においてエアロゾル発生物品９の熱容量が想定よりも大きいか否かを、温度測定値又はパププロファイルに基づき判断してもよい。一例として、実施例２Ｂに係る制御部８及び／又はリミッタ変更部１３は、使用フェーズにおける負荷３又はエアロゾル発生物品９の温度、使用フェーズにおけるエアロゾル生成装置１のユーザの吸引回数又は吸引量の積算値についての、理想的な時系列データを予め記憶しておく。そして、これら理想的な時系列データと温度測定値又はパフプロファイルとを比較することにより、使用フェーズの時系列的な進捗においてエアロゾル発生物品９の熱容量が想定より大きいか否かを判断してもよい。
具体的には、制御部８及び／又はリミッタ変更部１３は、理想的な時系列データに対して温度測定値が遅延している場合は、エアロゾル発生物品９の熱容量が想定より大きいと判断してもよい。一方、制御部８及び／又はリミッタ変更部１３は、理想的な時系列データに対して温度測定値が進行している場合は、エアロゾル発生物品９の熱容量が想定より小さいと判断してもよい。
換言すれば、エアロゾル発生物品９の熱容量が大きい状態では、温度測定値は低いと推定される。これとは逆に、エアロゾル発生物品９の熱容量が大きくない（小さい）状態では、温度測定値が高いと推定される。
リミッタ変更部１３は、温度測定値が低いことを示す場合に、リミッタ幅の上昇幅を拡大する。
リミッタ変更部１３は、温度測定値が高いことを示す場合に、リミッタ幅の上昇幅を縮小する。
一方、制御部８及び／リミッタ変更部１３は、理想的な時系列データに対してパフプロファイルが遅延している場合は、エアロゾル発生物品９の熱容量が想定より大きいと判断してもよい。このような場合においては、パフプロファイルが遅延していることから明らかなように、エアロゾル生成装置１に対するユーザの吸引が想定よりも行われていない。従って、リミッタ幅の上昇幅を拡大してエアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量を増加又は維持するようにリミッタ幅の上昇幅を拡大する必要が乏しい点に留意されたい。
また、制御部８及び／リミッタ変更部１３は、理想的な時系列データに対してパフプロファイルが進行している場合は、エアロゾル発生物品９の熱容量が想定より小さいと判断してもよい。このような場合においては、パフプロファイルが進行していることから明らかなように、エアロゾル生成装置１に対するユーザの吸引が想定よりも行われている。従って、リミッタ幅の上昇幅を拡大してエアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量を増加又は維持するようにリミッタ幅の上昇幅を積極的に拡大する必要がある点に留意されたい。
リミッタ変更部１３は、パフプロファイルが遅延している場合に、リミッタ幅の上昇幅を縮小する。
リミッタ変更部１３は、パフプロファイルが進行している場合に、リミッタ幅の上昇幅を拡大する。
ただし、先で説明したように、使用フェーズの進行度に温度測定値とパフプロファイルとのどちらを用いる場合でも、実施例２Ｂでは、リミッタ変更部１３は、使用フェーズの進行に伴いリミッタ幅を縮小することはないとする。
図２０は、実施例２Ｂに係るリミッタ変更部１３におけるリミッタ幅の変更例を示す図である。なお、図２０における右上がりの破線は、変更前のリミッタ幅の上昇幅を示す。 図２０における点線で示されるリミッタ幅の第１の変更例において、リミッタ変更部１３は、入力パラメータに基づき、一時的に、リミッタ幅の上昇幅を拡大又は縮小し、その後、リミッタ幅の上昇幅を図２０における右上がりの破線で示される変更前の状態に戻す。なお、リミッタ幅の第１の変更例において点線で示されるリミッタ幅が適用される領域では、リミッタ変更部１３は、破線で示される変更前のリミッタ幅の上昇幅を出力しない点に留意されたい。
図２０における実線で示されるリミッタ幅の第２の変更例において、リミッタ変更部１３は、入力パラメータに基づき、リミッタ幅の上昇幅を拡大又は縮小し、その後、その上昇幅によるリミッタ幅の変更を維持する。換言すれば、この第２の変更例においては、リミッタ幅と入力パラメータとを含む関数の切片が一律に変更される。
図２０における一点鎖線で示されるリミッタ幅の第３の変更例において、リミッタ変更部１３は、入力パラメータに基づき、リミッタ幅の上昇幅を拡大又は縮小し、その後、使用フェーズの終了時に想定されていたリミッタ幅となるように、リミッタ幅の上昇幅を変更する。
図２１は、実施例２Ｂに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。この図２１では、パフプロファイル又は温度測定値に基づきリミッタ幅の上昇幅が決定され、決定された上昇幅に基づきリミッタ幅が変更される場合を例として説明している。
ステップＳ２１０１及びステップＳ２１０２は、上記図１９のステップＳ１９０１及びステップＳ１９０２と同様である。
ステップＳ２１０２においてタイマ値ｔが時間ｔthre以上ではないと判断された場合（判断が否定的な場合）、ステップＳ２１０３において、リミッタ変更部１３へ、例えば、パフプロファイル又は温度測定値が入力される。
ステップＳ２１０４において、リミッタ変更部１３は、入力したパフプロファイル又は温度測定値が想定内（既定範囲内）か否か判断する。なお、入力したパフプロファイル又は温度測定値が想定内であるとは、前述した理想的な時系列データと、入力したパフプロファイル又は温度測定値との間の乖離が無い又は僅かであることを指す。
パフプロファイル又は温度測定値が想定内の場合（ステップＳ２１０４の判断が肯定的である場合）、処理はステップＳ２１０６に移動する。
パフプロファイル又は温度測定値が想定内ではない場合（ステップＳ２１０４の判断が否定的である場合）、ステップＳ２１０５において、リミッタ変更部１３は、リミッタ幅の上昇幅を変更し、処理はステップＳ２１０６に移動する。
ステップＳ２１０６からステップＳ２１１０は、上記図１９のステップＳ１９０３からステップＳ１９０７と同様である。
以上説明した実施例２Ｂの作用効果について説明する。
ユーザによってエアロゾル生成装置１によるエアロゾルの吸引ペースは異なり、また、エアロゾル生成装置１及び／又はエアロゾル発生物品９の間で不可避の製品誤差も存在する。実施例２Ｂにおいては、このようなユーザのエアロゾルの吸引ペースに基づく誤差及び製品誤差を解消・吸収するために、使用フェーズの進行度に基づきリミッタ部１４で用いられるリミッタ幅の上昇幅を変更する。これにより、エアロゾル生成に関する制御を安定させることができる。
＜実施例２Ｃ＞
例えば、負荷３が高温となる時間を抑制することにより、エアロゾル発生物品９が過熱状態となることを抑制することができる。
他方で、負荷３が高温となる時間を長くすることにより、エアロゾル発生物品９のうち負荷３から離れた位置に対してエアロゾルの生成を促進させることができる。
そこで、実施例２Ｃでは、エアロゾル発生物品９の過熱を抑制するため、又は、エアロゾルの生成を促進させるために、リミッタ幅の上昇幅を拡大又は縮小し、負荷３の温度を制御することを説明する。
使用フェーズの全体に亘って安定してエアロゾルを生成するためには、エアロゾルの生成開始から時間が経てば、エアロゾル発生物品９のうち負荷３から離れた位置からエアロゾルを生成させる必要がある。
前述した通り、エアロゾル発生物品９のうち負荷３から離れた位置をエアロゾル生成に適用な温度とすると、負荷３はエアロゾルの生成開始時よりも高温とならなければならない。
制御部８は、使用フェーズ終了時に負荷３が使用フェーズ終了温度となるように制御を行うが、使用フェーズ終了温度で維持される時間が短いほど、負荷３が過熱状態となることを抑制することができる。
その一方で、負荷３から離れた位置においても充分な量のエアロゾルを生成するために、負荷３が高温となる時間が長い方が好ましい場合もある。
図２２は、リミッタ部１４で用いられるリミッタ幅の変化と負荷３の温度上昇状態の例を示すグラフである。図２２において、横軸は、タイマ値ｔを示す。縦軸は、温度又はリミッタ幅を示す。
線Ｌ28Aは、タイマ値（時間）ｔが小さいほどリミッタ幅の上昇幅が小さく、タイマ値ｔが大きいほどリミッタ幅の上昇幅が大きいことを示す。この線Ｌ28Aに対応する温度の変化が線Ｌ28Bである。この線Ｌ28Bは、負荷３の温度上昇が遅く、負荷３の温度が使用フェーズの終了に近づくにつれて大きくなる。リミッタ変更部１３は、この線Ｌ28A及び線Ｌ28Bに従うようにリミッタ幅の上昇幅を変更することで、負荷３の過熱状態を防止することができる。
他方で、線Ｌ28Cは、タイマ値（時間）ｔが小さいほどリミッタ幅の上昇幅が大きく、タイマ値ｔが大きいほどリミッタ幅の上昇幅が小さくなることを示す。この線Ｌ28Cに対応する温度の変化が線Ｌ28Dである。この線Ｌ28Dは、負荷３の温度上昇が速く、負荷３の温度が使用フェーズ終了温度あたりで維持される時間が長くなる。リミッタ変更部１３は、この線Ｌ28C及び線Ｌ28Dに従うようにリミッタ幅の上昇幅を変更することで、エアロゾル発生物品９における負荷３から遠い位置から充分にエアロゾルを生成することができる。
図２３は、実施例２Ｃに係るリミッタ幅の変化の例を示すグラフである。
リミッタ変更部１３は、例えば、原則としてタイマ値ｔに基づきリミッタ幅を変更し、さらに、パフプロファイルと温度測定値との少なくとも一方に基づきリミッタ幅を変更する際のリミッタ幅の上昇幅を決定する。
線Ｌ29Aは、リミッタ幅の上昇幅が拡大した状態を示し、線Ｌ29Bは、リミッタ幅の上昇幅が縮小した状態を示す。
以上説明した実施例２Ｃにおいては、進行度に応じてリミッタ幅の上昇幅を変更して負荷３の過熱を抑制することができる。
また、実施例２Ｃにおいては、エアロゾル発生物品９における負荷３から離れた位置でエアロゾルを効果的に生成させることができる。
＜実施例２Ｄ＞
上記の実施例２Ａ乃至実施例２Ｃは、リミッタ変更部１３がリミッタ部１４で用いられるリミッタ幅を変更することを説明している。
これに対して、実施例２Ｄでは、タイマ値ｔ、負荷３の温度、パフプロファイルの少なくとも１つを含む入力パラメータに基づきゲイン部１２のゲインを変更することを説明する。
図２４は、実施例２Ｄに係る制御部８によって実行される制御の例を示す制御ブロック図である。
実施例２Ｄに係る制御部８に備えられるゲイン変更部１７は、タイマ値ｔ、温度測定値、パフプロファイルの少なくとも１つを含む入力パラメータに基づきゲイン部１２で用いるゲインを変更する。ゲインの変更には、例えば、制御特性の変更、ゲイン関数の変更、ゲイン関数に含まれる値の変更を含む。ゲイン関数は、例えば、使用フェーズ終了温度と温度測定値との差と、当該差に対応するデューティ比とを関係付けた第２関係を持つ。
入力パラメータに基づきゲイン変更部１７がゲイン部１２で用いられるゲインを変更することにより、差分部１１から入力した差に基づき求められるデューティ比を変更することができる。
図２５は、実施例２Ｄに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ２５０１からステップＳ２５０３は、上記図１９のステップＳ１９０１からステップＳ１９０３と同様である。
ステップＳ２５０４において、制御部８のゲイン変更部１７は、入力パラメータに基づきゲイン部１２のゲインを変更する。
ステップＳ２５０５からステップＳ２５０７は、上記図１９のステップＳ１９０５からステップＳ１９０７と同様である。
以上説明した実施例２Ｄにおいては、リミッタ部１４のリミッタ幅を変更するのではなく、ゲイン部１２のゲインを変更することにより、エアロゾル生成に関する制御を安定させることができる。
＜実施例２Ｅ＞
実施例２Ｅでは、使用フェーズの終了条件を温度測定値が既定温度以上であることとし、温度測定値が既定温度以上の場合に使用フェーズを終了する制御を説明する。ここで、例えば既定温度は、負荷３の使用フェーズ終了温度以上としてもよい。既定温度とは、例えば、前述したように、エアロゾル発生物品９に含まれており負荷３から最も離れた位置のエアロゾル源又はエアロゾル基材９ａから、エアロゾルを生成するために必要な負荷３の温度としてもよい。
図２６は、実施例２Ｅに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ２６０１からステップＳ２６０７は、上記図１９のステップＳ１９０１からステップＳ１９０７と同様である。
ステップＳ２６０２においてタイマ値ｔが時間ｔthre以上と判断された場合（判断が肯定的である場合）、ステップＳ２６０８において、制御部８は、温度測定値が既定温度以上か否か判断する。
温度測定値が既定温度以上の場合（ステップＳ２６０８の判断が肯定的である場合）、制御部８は、負荷３への電力供給を停止し、使用フェーズを終了する。
温度測定値が既定温度以上でない場合（ステップＳ２６０８の判断が否定的である場合）、制御部８は、ステップＳ２６０８を繰り返す。
以上説明した実施例２Ｅにおいては、温度測定値が既定温度以上となった場合に使用フェーズを終了させる。
特に、実施例２Ｅにおいて、使用フェーズの終了条件としては、タイマ値ｔが時間ｔthre以上であり、かつ、温度測定値が既定温度以上であることが用いられている。
これにより、終了条件が厳しくなり、エアロゾル発生物品９が過熱状態になることを抑制しつつ、エアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを生成できる。
なお、使用フェーズの終了条件は、上記の実施例２Ａ〜２Ｃで説明したように、タイマ値ｔが時間ｔthre以上であることを用いてもよい。
また、使用フェーズの終了条件としては、タイマ値ｔが時間ｔthre以上と温度測定値が既定温度以上とのうちのいずれか一方が成立することが用いられてもよい。これにより、安全かつ確実に使用フェーズを終了させ、エアロゾル発生物品９が過熱状態になることを抑制できる。
＜実施例２Ｆ＞
実施例２Ｆでは、第２の実施形態の使用フェーズにおける制御部８による制御の特徴を説明する。
図２７は、第２の実施形態に係る使用フェーズ終了温度と、既存のエアロゾル生成装置に係る目標温度との比較の例を示すグラフである。この図２７において、横軸は、タイマ値ｔを示す。縦軸は、温度又は電力を示す。電力は、例えばデューティ比として表されてもよい。
例えば、既存のエアロゾル生成装置では、線Ｌ33Aで示すように、負荷３及び／又はエアロゾル発生物品９の目標温度が時間の経過に従って上昇する制御が実行される。
これに対して、第２の実施形態に係る制御部８で実行される制御では、線Ｌ33Bで示すように、使用フェーズ終了温度は一定であり変化しない特徴を持つ。第２の実施形態において、負荷３へ供給される電力の増加幅は、線Ｌ33Cで示すように、段階的に大きくなる。
換言すれば、第２の実施形態に係る制御部８で実行される制御では、使用フェーズの進行にそった負荷３へ供給される電力の変化率が、使用フェーズの進行にそった使用フェーズ終了温度の変化率よりも大きくなる。
図２８は、第２の実施形態に係る使用フェーズ終了温度と温度測定値との差と、既存のエアロゾル生成装置に係る目標温度と温度測定値との差との比較の例を示すグラフである。この図２８において、横軸は、タイマ値ｔを示す。縦軸は、差又は電力を示す。
例えば、既存のエアロゾル生成装置では、線Ｌ34Aで示すように、目標温度から温度測定値を引いた値が小さくなるように即時に負荷３の温度が制御される。
これに対して、第２の実施形態に係る制御部８で実行される制御では、線Ｌ34Bで示すように、使用フェーズ終了温度から温度測定値を引いた値は、タイマ値ｔの増加、すなわち時間経過に従って減少する特徴を持つ。
このように、第２の実施形態に係る制御部８で実行される制御では、使用フェーズの進行にそって使用フェーズ終了温度から温度測定値を引いた値が減少し、同時に使用フェーズの進行にそって電源４から負荷３へ供給される電力が増加する。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、エアロゾル生成装置１が、複数のフェーズで異なる制御を実行し、複数のフェーズは、先に実行される第１フェーズと、当該第１フェーズより後に実行される第２フェーズとを含む場合を説明する。
第３の実施形態に係るエアロゾル生成装置１は、例えば、電源４から供給される電力を用いて、エアロゾル発生物品９を加熱する負荷３と、電源４から負荷３へ供給される電力を、異なる制御モードを実行する複数のフェーズに分けて制御する制御部８とを備える。エアロゾル発生物品９への加熱に関する複数のフェーズで制御モードが異なることにより、フェーズに適した特性の制御モードを利用することができ、より高度に負荷３の温度及び負荷３によって加熱されるエアロゾル発生物品９の温度を制御できる。従って、複雑な構造を持つエアロゾル発生物品９であっても、生成されるエアロゾルを高度に制御できる。
制御部８は、例えば、上記第１及び第２の実施形態で説明したように、第１フェーズにおいて、第１のフィードフォワード制御を実行し、第２フェーズにおいて、第２のフィードフォワード制御とフィードバック制御とのうち少なくともフィードバック制御を実行してもよい。このように、制御部８による制御がフィードフォワード制御からフィードバック制御へ遷移することにより、フィードフォワード制御による負荷３及びエアロゾル発生物品９の高速な温度上昇と、フィードバック制御によるエアロゾルの安定的な生成という相反する効果を同時に実現することができる。
第１フェーズで用いられる制御モードの数よりも、第２フェーズで用いられる制御モードの数を多くしてもよい。これにより、第１フェーズから第２フェーズへ遷移した後、複数の制御モードを用いることで安定したエアロゾルの生成を実現することができる。
第１フェーズの実行時間は、第１フェーズよりも負荷３の昇温速度が遅い第２フェーズの実行時間よりも短いとしてもよい。これにより、負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度上昇が速いフェーズほど実行時間が短くなり、早期にエアロゾルの生成が可能になる。
第１フェーズの実行時間は、第１フェーズよりも負荷の温度又は負荷の平均温度が高い第２フェーズの実行時間より短いとしてもよい。これにより、負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度又は負荷３及びエアロゾル発生物品９の平均温度が低いフェーズほど実行時間が短くなり、早期にエアロゾルの生成が可能になる。
第１フェーズおいて電源４から負荷３へ供給される電力量は、第１フェーズよりも負荷３の昇温速度が遅い第２フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力量より少ないとしてもよい。これにより、負荷３及びエアロゾル発生物品９の昇温速度が速いフェーズほど消費する電力量が小さくなり、エアロゾル生成に対する電源４の利用効率を向上させることができる。
第１フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力量は、第１フェーズより負荷３の温度又は負荷３の平均温度が高い第２フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力量より少ないとしてもよい。これにより、負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度又は負荷３及びエアロゾル発生物品９の平均温度が低いフェーズほど消費する電力量が小さくなり、エアロゾル生成に対する電源４の利用効率を向上させることができる。
第１フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力は、第１フェーズより負荷３の昇温速度が低い第２フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力より多いとしてもよい。このように、第１フェーズで消費される電力が第２フェーズで消費される電力より多くなることにより、第１フェーズで迅速にエアロゾルを発生可能であり、さらに、第２フェーズで好ましい量のエアロゾルを安定して発生させることができ、第２フェーズで消費される電力を抑制することができる。
第１フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力は、第１フェーズより負荷３の温度又は負荷の平均温度が高い第２フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力より多いとしてもよい。このように、第１フェーズで消費される電力が第２フェーズで消費される電力より多くなることにより、第１フェーズで迅速にエアロゾルを発生可能であり、さらに、第２フェーズで好ましい量のエアロゾルを安定して発生させることができ、第２フェーズで消費される電力を抑制することができる。
第２フェーズにおける負荷３の昇温速度は、第１フェーズにおける負荷３の昇温速度よりも遅く、成立すると第２フェーズを終了する条件の数は、成立すると第１フェーズを終了する条件の数よりも多いとしてもよい。これにより、安定的にエアロゾル生成を終了することができる。
第２フェーズにおける負荷３の昇温速度は、第１フェーズにおける負荷３の昇温速度よりも遅く、第２フェーズを終了するために成立することが必要な終了条件の数は、第１フェーズを終了するために成立することが必要な終了条件の数よりも多いとしてもよい。これにより、第２フェーズの終了がより慎重に判断されるため、第２フェーズが実行される時間を十分に確保し、エアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを生成することができる。
第２フェーズにおける負荷３の温度又は平均温度は、第１フェーズにおける負荷３の温度又は平均温度よりも高く、成立すると第２フェーズを終了する条件の数は、成立すると第１フェーズを終了する条件の数よりも多いとしてもよい。これにより、安定的にエアロゾル生成を終了することができる。
第２フェーズにおける負荷３の温度又は平均温度は、第１フェーズにおける負荷３の温度又は平均温度よりも高く、第２フェーズを終了するために成立することが必要な終了条件の数は、第１フェーズを終了するために成立することが必要な終了条件の数よりも多いとしてもよい。これにより、第２フェーズの終了がより慎重に判断されるため、第２フェーズが実行される時間を十分に確保し、エアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを生成することができる。
複数のフェーズは、第１フェーズと、第１フェーズより負荷３の昇温速度が低い第２フェーズとを含み、制御部８が第１フェーズの実行前又は第１フェーズにおける負荷３の昇温前に取得し第１フェーズにおける電源４から負荷３へ供給される電力に関する制御で用いる変数の数は、制御部８が第２フェーズの実行前又は第２フェーズにおける負荷３の昇温前に取得し第２フェーズにおける電源４から負荷３へ供給される電力に関する制御で用いる変数の数より多いとしてもよい。これにより、昇温速度が速いフェーズほどフェーズ開始時の環境設定が多くなり、より安定かつ高速に負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度を上昇させることができる。
複数のフェーズは、負荷３の昇温速度が最も遅いフェーズを含み、制御部８は、最も遅いフェーズの実行前又は最も遅いフェーズにおける負荷３の昇温前に最も遅いフェーズにおける電源４から負荷３へ供給される電力に関する制御で用いる変数を取得しない、又は、最も遅いフェーズの実行前又は最も遅いフェーズにおける負荷３の昇温前に取得した変数に基づき最も遅いフェーズにおける電源４から負荷３へ供給される電力に関する制御を実行しないとしてもよい。これにより、昇温速度が最も遅いフェーズに対する変数の取得を省略することができるため、遅滞なく昇温速度が最も遅いフェーズを実行できる。また、昇温速度が最も遅いフェーズの制御を簡略化することができる。
複数のフェーズは、第１フェーズと、第１フェーズより負荷３の温度又は平均温度が高い第２フェーズとを含み、制御部８が第１フェーズの実行前又は第１フェーズにおける負荷３の昇温前に取得し第１フェーズにおける電源４から負荷３へ供給される電力に関する制御で用いる変数の数は、制御部８が第２フェーズの実行前又は第２フェーズにおける負荷３の昇温前に取得し第２フェーズにおける電源４から負荷３へ供給される電力に関する制御で用いる変数の数より多いとしてもよい。これにより、負荷３の温度又は平均温度が低いフェーズほどフェーズ開始時の環境設定が多くなり、より安定かつ高速に負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度を上昇させることができる。
複数のフェーズは、負荷３の温度又は平均温度が最も高いフェーズを含み、制御部８は、最も高いフェーズの実行前又は最も高いフェーズにおける負荷の昇温前に最も高いフェーズにおける電源４から負荷３へ供給される電力に関する制御で用いる変数を取得しない、又は、最も高いフェーズの実行前又は最も高いフェーズにおける負荷３の昇温前に取得した変数に基づき最も高いフェーズにおける電源４から負荷３へ供給される電力に関する制御を実行しないとしてもよい。これにより、温度又は平均温度が最も高いフェーズに対する変数の取得を省略することができるため、遅滞なく温度又は平均温度が最も高いフェーズを実行できる。また、温度又は平均温度が最も高いフェーズの制御を簡略化することができる。
第２フェーズにおける負荷３の昇温速度は、第１フェーズにおける負荷３の昇温速度よりも遅く、第２フェーズの制御で用いられる変数及び／又はアルゴリズムを第２フェーズの制御実行中に変更する回数は、第１フェーズの制御で用いられる変数及び／又はアルゴリズムを第１フェーズの制御実行中に変更する回数よりも多いとしてもよい。これにより、負荷３の昇温速度が遅いフェーズほど、フェーズ中の変更回数が多くなり、より負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度を高度に制御することで、安定的にエアロゾルを生成することができる。
ここで、制御で用いられる変数の変更は、例えば、ある変数を他の変数に代えることと、変数に格納された値が変更されることとを含むとする。
アルゴリズムの変更は、例えば、あるアルゴリズムを他のアルゴリズムに代えることと、アルゴリズム内で用いられる関数、処理、変数が変更されることと、関数の部分的な変更、処理の部分的な変更を含むとする。
制御部８は、複数のフェーズのうち負荷３の昇温速度が最も速いフェーズの制御で用いられる変数及び／又はアルゴリズムを最も速いフェーズの制御実行中に変更しないとしてもよい。これにより、昇温速度が最も速いフェーズに対する変数の取得を省略することができ、また、昇温速度が最も速いフェーズの制御を簡略化することができる。
第２フェーズにおける負荷３の温度又は平均温度は、第１フェーズにおける負荷３の温度又は平均温度よりも高く、第２フェーズの制御で用いられる変数及び／又はアルゴリズムを第２のフェーズの制御実行中に変更する回数は、第１フェーズの制御で用いられる変数及び／又はアルゴリズムを第１フェーズの制御実行中に変更する回数よりも多いとしてもよい。これにより、負荷３の温度又は平均温度が高いフェーズほど、フェーズ中の変更回数が多くなり、より負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度を高度に制御することで、安定的にエアロゾルを生成することができる。
制御部８は、複数のフェーズのうち負荷３の温度又は平均温度が最も低いフェーズの制御で用いられる変数及び／又はアルゴリズムを最も低いフェーズの制御実行中に変更しないとしてもよい。これにより、温度又は平均温度が最も低いフェーズに対する変数の取得を省略することができるため、遅滞なく温度又は平均温度が最も低いフェーズを実行できる。また、温度又は平均温度が最も低いフェーズの制御を簡略化することができる。
第２フェーズにおける負荷３の昇温速度は、第１フェーズにおける負荷３の昇温速度よりも遅く、制御部８は、エアロゾル発生物品９から生成されたエアロゾルの吸引を検知し、第２フェーズにおいて検知された吸引に応じて電源４から負荷３へ供給される電力の増加幅は、第１フェーズにおいて検知された吸引に応じて電源４から負荷３へ供給される電力の増加幅よりも大きいとしてもよい。これにより、負荷３の昇温速度が遅いフェーズほど、吸引に伴う温度低下に対して大きい増加幅で温度を回復することができ、吸引によりエアロゾル生成量及び負荷３の温度が低下することを抑制することができる。
第２フェーズにおける負荷３の温度又は平均温度は、第１フェーズにおける負荷３の温度又は平均温度よりも高く、制御部８は、エアロゾル発生物品９から生成されたエアロゾルの吸引を検知し、第２フェーズにおいて検知された吸引に応じて電源４から負荷３へ供給される電力の増加幅は、第１フェーズにおいて検知された吸引に応じて電源４から負荷３へ供給される電力の増加幅よりも大きいとしてもよい。これにより、負荷３の温度又は平均温度が高いフェーズほど、吸引に伴う温度低下に対して大きい増加幅で温度を回復することができ、吸引によりエアロゾル生成量及び負荷３の温度が低下することを抑制することができる。
制御部８は、複数のフェーズごとに、異なる変数に基づき進行度を求めるとしてもよい。このように、フェーズごとに進行度に対応する変数を変えることにより、フェーズ進行をより適切に認識することができる。
制御部８は、複数のフェーズのうち負荷３の昇温速度が最も早いフェーズの進行度を時間に基づき求めるとしてもよい。このように、昇温速度の速いフェーズの進行度を時間で判断することにより、負荷３が過熱状態となることを抑制することができる。
制御部８は、複数のフェーズのうち負荷３の温度又は平均温度が最も低いフェーズの進行度を時間に基づき求めるとしてもよい。このように、温度又は平均温度が最も低いフェーズの進行度を時間で判断することにより、負荷３が過熱状態となることを抑制することができる。
制御部８は、エアロゾル発生物品９から生成されたエアロゾルの吸引を検知し、複数のフェーズのうち負荷３の昇温速度が最も遅いフェーズの進行度を、負荷３の温度又は吸引に基づき求めるとしてもよい。このように、負荷３の温度又は吸引に基づき進行度を判断することで、エアロゾル発生物品９のエアロゾル生成に関する実績に基づきフェーズの進行度を判断できるため、エアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを生成することができる。
制御部８は、エアロゾル発生物品９から生成されたエアロゾルの吸引を検知し、複数のフェーズのうち負荷３の温度又は平均温度が最も高いフェーズの進行度を、負荷３の温度又は吸引に基づき求めるとしてもよい。このように、温度又は平均温度が最も高いフェーズにおいて負荷３の温度又は吸引に基づき進行度を判断することで、エアロゾル発生物品９のエアロゾル生成に関する実績に基づきフェーズの進行度を判断できるため、エアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを生成することができる。
制御部８は、フィードバック制御を目標温度の異なる複数のフェーズに分けて実行し、複数のフェーズのそれぞれにおいてフィードバック制御におけるゲインと電源４から負荷３へ供給される電力の上限値とのうちの少なくとも一方が異なるとしてもよい。加熱に関する複数のフェーズで制御モードが異なることにより、フェーズに適した特性の制御モードを利用することができ、より高度に負荷３及び負荷３によって加熱されるエアロゾル発生物品９の温度を制御できる。従って、複雑な構造を持つエアロゾル発生物品９であっても、生成されるエアロゾルを高度に制御できる。
第３の実施形態においては、使用フェーズをさらに複数のフェーズに分け、この複数のフェーズが第１フェーズと第２フェーズを含むとしてもよい。
この場合において、第１フェーズの目標温度は、第２フェーズの目標温度よりも低く、制御部８が第１フェーズで用いるゲインと上限値との少なくとも一方は、制御部８が第２フェーズで用いるゲインと上限値との少なくとも一方より大きいとしてもよい。これにより、目標温度が低いフェーズほどゲインと上限値との少なくとも一方を大きくすることができる。また、第１フェーズにおいてフィードフォワード制御に代えてフィードバック制御によって、目標温度に応じて負荷３の昇温速度を高度に制御することができる。
第１フェーズにおける負荷３の温度の変化幅は、第２フェーズにおける負荷３の温度の変化幅より大きく、制御部８が第１フェーズで用いるゲインと上限値との少なくとも一方は、制御部８が第２フェーズで用いるゲインと上限値との少なくとも一方より大きいとしてもよい。これにより、負荷３の温度の変化幅が大きいフェーズほどゲインと上限値との少なくとも一方を大きくすることができる。また、第１フェーズにおいてフィードフォワード制御に代えてフィードバック制御によって、目標温度に応じて負荷３の昇温速度を高度に制御することができる。
第２フェーズの目標温度は、第１フェーズの目標温度よりも高く、制御部８が第１フェーズで用いるゲインと上限値との少なくとも一方の変化幅は、制御部８が第２フェーズで用いるゲインと上限値との少なくとも一方の変化幅より小さいとしてもよい。これにより、目標温度が高いフェーズほど、ゲインと上限値との少なくとも一方の変化幅を大きくすることができる。また、第１フェーズにおいてフィードフォワード制御に代えてフィードバック制御によって、目標温度に応じて負荷３の昇温速度を高度に制御することができる。
第２フェーズにおける負荷３の温度の変化幅は、第１フェーズにおける負荷３の温度の変化幅よりも小さく、制御部８が第１フェーズで用いるゲインと上限値との少なくとも一方の変化幅は、制御部８が第２のフェーズで用いるゲインと上限値との少なくとも一方の変化幅より小さいとしてもよい。これにより、負荷３の温度の変化幅が小さいフェーズほど、ゲインと上限値との少なくとも一方の変化幅を大きくすることができる。また、第１フェーズにおいてフィードフォワード制御に代えてフィードバック制御によって、目標温度に応じて負荷３の昇温速度を高度に制御することができる。
制御部８は、第１フェーズの進行度に基づいて、第２フェーズの目標温度、ゲイン、電力の上限値の少なくとも１つを変更可能に構成されるとしてもよい。これにより、先のフェーズの進行度に基づき、後のフェーズの変数の値を変更することができる。従って、先のフェーズから後のフェーズへ、円滑な遷移が可能となる。
制御部８は、フィードバック制御を複数のフェーズに分けて実行し、複数のフェーズのそれぞれにおいてフィードバック制御におけるゲインが異なるとしてもよい。これにより、フィードバック制御によって、各フェーズで適した制御を行うことができる。
上記の制御部８による各種の制御は、制御部８がプログラムを実行することにより実現されてもよい。
図２９は、第３の実施形態に係る制御部８によって実行される準備フェーズと使用フェーズとの対比を示す表である。前述したとおり、準備フェーズは、例えば、負荷３がエアロゾル発生物品９から既定量以上のエアロゾルを生成不能な準備状態に対応するフェーズである。また、使用フェーズとは、例えば、負荷３がエアロゾル発生物品９から既定量以上のエアロゾルを生成可能な使用状態に対応するフェーズである。従って、エアロゾル発生物品９からエアロゾルを生成するためには、制御部８は、準備フェーズから使用フェーズの順に、実行されるフェーズを遷移させる必要がある。
第１の実施形態で述べたように準備フェーズで用いられる制御モードは、フィードフォワード制御である。準備フェーズの終了条件は、例えば、準備フェーズの開始から既定時間が経過したことである。
準備フェーズは、準備状態にある負荷３を使用状態へ遷移させ、エアロゾル発生物品９から早急にエアロゾルを生成させる。従って、準備フェーズの実行時間は、使用フェーズの実行時間よりも短い。
準備フェーズは、準備状態にある負荷３を使用状態へ遷移させるために設けられており、当該準備フェーズにおいてエアロゾル生成は要求されず、準備フェーズの単位時間当たりの消費電力は、使用フェーズの単位時間当たりの消費電力よりも多い。一方、準備フェーズは比較的に短期間だけ実行されることが好ましいため、準備フェーズに亘る総消費電力量は、使用フェーズに亘る総消費電力量よりも少ない。
準備フェーズで用いられるフィードフォワード制御は、制御実行中における制御対象の状態をその制御に反映することが難しい。従って、準備フェーズでは、前述したように、準備フェーズ開始時の温度測定値又は電源４の充電率などに基づき、制御特性を変更する環境設定を行ってもよい。当該環境設定によって、準備フェーズ終了時における負荷３及び／又はエアロゾル発生物品９の状態を一様にできる。
準備フェーズでは、フェーズの実行に先立ち既定の値又は関数から制御変数（制御パラメータ）又は制御関数の変更は行われてもよいし、行われなくてもよい。
準備フェーズは、準備状態にある負荷３を使用状態へ遷移させるために設けられており、当該準備フェーズにおいてエアロゾル生成は要求されておらず、また当該準備フェーズにおいてエアロゾル生成装置１のユーザによる吸引は想定されていない。従って、準備フェーズでは、ユーザの吸引に起因する温度低下の回復は行われない。
準備フェーズはその目的上、比較的に短期間だけ実行されることが好ましい。従って、準備フェーズで実行されるフィードフォワード制御の入力パラメータには、タイマ値ｔ、すなわち動作時間が用いられる。入力パラメータに確実に継時的に増加する動作時間を用いることで、準備フェーズを確かに進行させ、動作時間をできる限り短縮化できる。
準備フェーズにおける温度測定値の変化（温度プロファイル）は、できるかぎり短期間で負荷３を準備状態から待機状態へ遷移させるため、より直線的に増加傾向を示す。
これに対して、第２の実施形態で述べたように使用フェーズで利用される制御モードは、フィードバック制御であり、さらに部分的にフィードフォワード制御を用いてもよい。
使用フェーズの目的の１つは、エアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを発生させることであるため、使用フェーズを終了させるか否かの条件は、より慎重に設計する必要がある。従って、使用フェーズの終了条件には、例えば、既定時間経過、既定温度への到達、又は、既定時間経過と既定温度への到達との双方などが用いられる。
使用フェーズは、エアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを発生させるために用いられる。従って、使用フェーズの実行時間は、準備フェーズの実行時間よりも長い。
負荷３は、使用フェーズ実行時に既に使用状態である。従って、使用フェーズでは準備フェーズと比べて負荷３の温度を大幅に昇温する必要がないため、使用フェーズで使用する電力量は準備フェーズで使用する電力量よりも少なく、使用フェーズの消費電力は準備フェーズの消費電力よりも少ない。一方、使用フェーズはエアロゾル発生物品９から多くのエアロゾルを発生させる必要があるため、使用フェーズに亘る総消費電力量は、準備フェーズに亘る総消費電力量よりも多い。使用フェーズでは主にフィードバック制御を実行するため使用フェーズ開始時の環境設定は不要としてもよく、又は、準備フェーズ終了時の温度測定値を環境温度として用いてもよい。
使用フェーズでは、例えばゲインの変更など、制御変数を変更することで、負荷３の温度及び／又はエアロゾル発生物品９の温度を高度に制御してもよい。
使用フェーズでは、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルを安定化させる必要があるため、吸引に起因する温度低下の回復を実行する。
使用フェーズにおいてフィードフォワード制御を実行する場合、この使用フェーズにおけるフィードフォワード制御の入力パラメータは、例えば、タイマ値ｔ、温度測定値、パフプロファイルのいずれか、又は、これらの任意の組み合わせとすることができる。使用フェーズではエアロゾル発生物品９からより多くのエアロゾルを発生させる必要があるため、より高度に負荷３の温度及びエアロゾル発生物品９の温度を制御しなければならない。従って、フェーズが進行した際のみ増加する温度測定値又はパフプロファイルが、フィードフォワード制御の入力パラメータとして利用できる点に留意されたい。
使用フェーズにおいてはエアロゾル発生物品９内におけるエアロゾル生成位置を継時的に変化させるように負荷３に温度を制御するため、使用フェーズにおける負荷３の温度の変化は、曲線的に増加する。
以上説明した第３の実施形態においては、準備フェーズにおいてフィードフォワード制御を実行し、使用フェーズにおいてフィードバック制御を実行してエアロゾルを生成することで、例えばフィードバック制御のみを用いる場合と比較して、エアロゾルを吸引するユーザの利便性を向上させることができ、電力効率を向上させることができ、エアロゾルを安定して生成することができる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、使用フェーズにおけるフィードバック制御の結果得られる操作値と既定値とのうち大きい値を用いて負荷３へ供給される電力を制御することを説明する。この制御により、例えば準備フェーズから使用フェーズへの遷移時に発生する負荷３の温度低下を抑制可能である。
第４の実施形態に係る制御部８は、例えば、フィードバック制御が求めた操作値と既定値との比較に基づき、電源４から負荷３へ供給される電力を決定する。例えば、既定値は、最小保証値としてもよい。これにより、最小保証値を有さない場合と比べて、負荷３の温度及びエアロゾル発生物品９の温度が急落することを抑制することができる。
制御部８は、操作値と既定値とのうち大きい方に基づき、電源４から負荷３へ供給される電力を決定してもよい。これにより、既定値より小さい値に基づき、負荷３へ供給される電力が制御され、負荷３の温度及びエアロゾル発生物品９の温度が急落することを防止することができる。
制御部８は、電源４から負荷３へ供給される電力を複数のフェーズに分けて実行し、複数のフェーズは、第１フェーズと、第１フェーズの後に実行される第２フェーズとを含み、第２フェーズで用いられる既定値は、第１フェーズにおいて電源４から負荷３へ供給される電力に基づき決定されてもよい。このように、第１フェーズで用いられた電力に関する値に基づき第２フェーズで用いられる既定値を決定することにより、第１フェーズから第２フェーズへの遷移時の負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度低下を抑制することができる。
第２フェーズで用いられる既定値は、第１フェーズで最後に決定された電力に関する値に基づき決定されてもよい。このように、第１フェーズで最後に用いられた電力に関する値に基づき第２フェーズで用いられる既定値を決定することにより、第１フェーズから第２フェーズへの遷移時の負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度低下を効果的に抑制することができる。
制御部８は、負荷３の温度が漸増するようにフィードバック制御を実行し、既定値は、負荷３の温度の増加に伴って変化してもよい。この場合、フェーズ進行に伴って最小保証値が変更されるため、フェーズ進行に応じた適切な最小保証値を用いることができる。従って、フェーズが進行しても負荷３の温度の急落を抑制することができる。
制御部８は、操作値が漸増するようにフィードバック制御を実行し、既定値は、負荷３の温度の増加に伴って変化してもよい。これにより、フェーズが進行し、負荷３の温度が上昇しても、負荷３の温度の増加に応じた適切な既定値を用いることで、負荷３の温度の急落を抑制することができる。
制御部８は、フィードバック制御におけるゲインを漸増させてもよい。これにより、操作値をフェーズが進行するにつれて増加させることができる。従って、フェーズの進行に応じて負荷３及び／又はエアロゾル発生物品９を昇温させることができるため、第２の実施形態で述べたように、使用フェーズ全体に亘ってエアロゾル発生物品９から安定してエアロゾルを発生させることができる。
制御部８は、フィードバック制御において電源４から負荷３へ供給する電力の上限を漸増させてもよい。これにより、操作値をフェーズが進行するにつれて増加させることができる。従って、フェーズの進行に応じて負荷３及び／又はエアロゾル発生物品９を昇温させることができるため、第２の実施形態で述べたように、使用フェーズ全体に亘ってエアロゾル発生物品９から安定してエアロゾルを発生させることができる。
既定値は漸減してもよい。この場合、フェーズ進行に伴って最小保証値を小さくすることができる。特に準備フェーズから使用フェーズへの遷移時に発生する負荷３の温度低下を抑制するために最小保証値が設けられている場合、フェーズ進行に伴い最小保証値を設ける必要性が低下する。よって、フェーズが進行するにつれて最小保証値が制御に与える影響を小さくすることができる。
制御部８は、フィードバック制御の実行中に既定値をゼロへ変更してもよい。この場合、前述した通りフェーズが進行することで不要になった最小保証値が制御に影響を与えることを抑制できる。
ここで、既定値をゼロへ変更することには、一時的に既定値をゼロへ変更することも含まれるとする。
制御部８は、負荷３の温度が既定時間当たりに閾値以上変化するオーバーシュートを検知した場合に、既定値を減らしてもよい。このように、負荷３の温度のオーバーシュートが検知された場合に最小保証値を小さくすることにより、制御部８が実行しているフィードバック制御が求めた操作値に対して最小保証値が及ぼす影響を低減できる。従って、オーバーシュートを早期に解消することができる。
制御部８は、オーバーシュートが解消された場合に、既定値をオーバーシュートが検知される前の値に戻してもよい。これにより、オーバーシュートの解消に基づき最小保証値を復帰させることができ、オーバーシュート解消後の負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度の急落を抑制できる。
既定値は、負荷３の保温に必要な値以上に決定されてもよい。これにより、負荷３の温度が低下しないように最小保証値が決定され、負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度低下を抑制できる。
制御部８は、負荷３の温度に基づき既定値を決定又は補正してもよい。これにより、負荷３の温度に基づき最小保証値が決定又は補正されるため、最小保証値を決定又は補正しない場合と比べ、最小保証値が負荷３の状態を反映した値となる。従って、負荷３の温度低下を抑制できる。
制御部８は、負荷３の温度と既定温度との差分の絶対値が増加しないように、既定値を決定又は補正してもよい。これにより、既定温度と負荷３の温度との差が、広がらないように最小保証値が決定又は補正されるため、最小保証値を決定又は補正しない場合と比べ、最小保証値が使用フェーズの進捗を反映した値となる。従って、負荷３の温度低下を抑制できる。
制御部８は、負荷３の温度を取得し、負荷３の温度と既定温度との差分に基づき電源４から負荷３へ供給される電力をフィードバック制御により制御し、さらに、負荷３の温度の減少を抑制するようにフィードバック制御が求めた操作値を補正してもよい。これにより、制御部８が実行するフィードバック制御の制御値である負荷３の温度を反映した値へ、操作値が補正される。従って、フィードバック制御が小さな操作値を求めた場合でも、負荷３の温度が急落することを効果的に抑制できる。
上記の制御部８による各種の制御は、制御部８がプログラムを実行することにより実現されてもよい。
＜実施例４Ａ＞
図３０は、実施例４Ａに係る制御部８が実行する制御の例を示す制御ブロック図である。
実施例４Ａに係る制御部８に備えられる比較部１５は、使用フェーズにおいて、フィードバック制御の結果得られた操作値と既定値とを比較し、大きい値を出力する。
既定値は、例えば、負荷３へ供給される電力に関するデューティ比を示すデューティ指令値の最小保証値である。既定値は、例えば、準備フェーズにおける電力に関する値として、準備フェーズ終了時のデューティ比を用いてもよい。
より具体的に比較部１５について説明すると、比較部１５は、使用フェーズにおいて、リミッタ部１４からデューティ操作値が入力されるとともに、最小保証値が入力される。比較部１５は、デューティ操作値と最小保証値とを比較し、大きい方をデューティ指令値として求める。制御部８は、デューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御する。なお、デューティ指令値は、電源４と負荷３の間に設けられた開閉器２５に適用されてもよく、電源４と負荷３の間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータに適用されてもよい。
図３１は、実施例４Ａに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ３１０１からステップＳ３１０６は、上記図１９のステップＳ１９０１からステップＳ１９０６と同様である。
ステップＳ３１０７において、制御部８の比較部１５は、リミッタ部１４から入力されたデューティ操作値の示すデューティ比Ｄcmddが最小保証値以上か否か判断する。
デューティ比Ｄcmddが最小保証値以上の場合（ステップＳ３１０７の判断が肯定的である場合）、ステップＳ３１０８において、制御部８は、デューティ比Ｄcmddを示すデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御し、その後処理はステップＳ３１０１へ戻る。
デューティ比Ｄcmddが最小保証値以上ではない場合（ステップＳ３１０７の判断が否定的である場合）、ステップＳ３１０９において、制御部８は、最小保証値に基づき負荷３へ供給される電力を制御し、その後処理はステップＳ３１０１へ戻る。
以上説明した実施例４Ａの作用効果について説明する。
例えばエアロゾル発生物品９を加熱してエアロゾルを生成するエアロゾル生成装置１は、ユーザへ違和感を与えないようにするため、加熱により生成されるエアロゾルが大きく変動しないように、負荷３へ供給される電力を制御する。前述したように、負荷３へ供給される電力の制御は、例えば準備フェーズと使用フェーズなどのように複数のフェーズに分けて実行されることが好ましい。一例として第１の実施形態及び第２の実施形態で述べたように、制御部８は、準備フェーズの後に使用フェーズを実行することで、エアロゾル生成装置１による早期のエアロゾル生成と、その後の安定したエアロゾル生成を両立させることができる。
さらに、あるフェーズから他のフェーズへ遷移する制御においては、フェーズ遷移時における負荷３の温度急変を抑制することが好ましい。特に、遷移前後のフェーズで用いられる制御が異なれば異なるほど、あるフェーズから他のフェーズへの遷移時が制御の過渡期になるため、複数のフェーズを通じて共通の制御量である負荷３の温度が変動しやすいといえる。
実施例４Ａにおいては、フェーズ遷移時に、遷移前のフェーズで用いられた制御パラメータを最小保証値として用いることにより、最小保証値を用いない場合と比べて、フェーズ遷移時における負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度急変を抑制することができる。
＜実施例４Ｂ＞
実施例４Ｂでは、負荷３の温度にオーバーシュート、すなわち急峻な上昇が発生した場合であっても、当該オーバーシュートを適切に抑制する制御を説明する。
図３２は、負荷３の温度のオーバーシュートの発生状態の例を示すグラフである。図３２において、最小保証値は一定であるとする。
負荷３の温度は、使用フェーズにおけるフェーズの進行度を示す指標の一例であるタイマ値ｔの増加、すなわち時間経過とともに、徐々に上昇する。
リミッタ幅は、タイマ値ｔの増加に応じて段階的に大きくなる。
ゲイン部１２は、温度測定値と使用フェーズ終了温度との差に基づきデューティ比を求める。
リミッタ部１４は、ゲイン部１２で求められたデューティ比に基づき、リミッタ幅の範囲内に収まるデューティ比を求め、リミッタ幅の範囲内に収まるデューティ比を示すデューティ操作値を求める。リミッタ幅が段階的に拡大するため、デューティ操作値の示すデューティ比も、段階的に上昇し得る。
使用フェーズにおいて負荷３の温度にオーバーシュートが発生した場合、当該オーバーシュートを抑制するために制御部８はデューティ指令値を下げようとする。例えば、負荷３の温度が瞬間的にフィードバック制御における使用フェーズ終了温度を超えてしまった場合、制御部８は、操作値であるデューティ比を下げることで、制御値である負荷３の温度を下げようとする。しかしながら、デューティ指令値の示すデューティ比は最小保証値より低い値とならないため、負荷３の温度の回復が不十分となる可能性がある。
そこで、実施例４Ｂでは、タイマ値ｔ、負荷３の温度、パフプロファイルの少なくとも１つを含む入力パラメータに基づき、使用フェーズの進行度に応じて最小保証値を徐々に減らすことで、負荷３の温度にオーバーシュートが発生した場合であっても適切に負荷３の温度を回復可能とする。最小保証値は、準備フェーズから使用フェーズへの遷移時において生じ得る負荷３及びエアロゾル発生物品９の温度急変を抑制するために設けられている。つまり、ひとたび制御部８が使用フェーズを実行すれば、最小保証値を設ける必要性は低下する。従って、使用フェーズの進行度に応じて最小保証値を徐々に減らしても、制御部８は、負荷３の温度及びエアロゾル発生物品９の温度を高度に制御することができる。
図３３は、実施例４Ｂに係る制御部８が実行する制御の例を示す制御ブロック図である。
実施例４Ｂに係る制御部８に備えられる漸減部１８は、例えば、タイマ値ｔ、温度測定値、パフプロファイルの少なくとも１つを含む入力パラメータの示す使用フェーズの進行度に基づき、例えば準備フェーズ終了時のデューティ比を示す最小保証値を徐々に漸減させる。なお、タイマ値ｔ、温度測定値、パフプロファイルのうち漸減部１８が使用フェーズの進行度を表すものとして用いるものは、リミッタ変更部１３及び／又はゲイン変更部１７が使用フェーズの進行度を表すものとして用いるものと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
比較部１５は、リミッタ部１４によってリミッタ処理されたデューティ比Ｄcmddと、漸減部１８によって漸減された最小保証値とを比較し、比較の結果、大きい値を示す方をデューティ指令値として求める。
図３４は、実施例４Ｂに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ３４０１からステップＳ３４０６は、上記図１９のステップＳ１９０１からステップＳ１９０６と同様である。
ステップＳ３４０７において、制御部８は、入力パラメータを取得する。
ステップＳ３４０８において、制御部８の漸減部１８は、例えば、入力パラメータに基づき漸減された最小保証値を求める。例えば、入力パラメータがタイマ値ｔの場合、タイマ値ｔが大きくなるほど、使用フェーズが進行していると判断され、最小保証値は小さくなる。なお、漸減部１８は、タイマ値ｔに代えて又はタイマ値ｔとともに、温度測定値とパフプロファイルとのうちの少なくとも一方に基づき最小保証値を漸減してもよい。
ステップＳ３４０９において、制御部８の比較部１５は、リミッタ処理されたデューティ比Ｄcmddが漸減された最小保証値以上か否か判断する。
デューティ比Ｄcmddが漸減された最小保証値以上の場合（ステップＳ３４０９の判断が肯定的である場合）、ステップＳ３４１０において、制御部８は、デューティ比Ｄcmddを示すデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御し、その後処理はステップＳ３４０１へ戻る。
デューティ比Ｄcmddが漸減された最小保証値以上ではない場合（ステップＳ３４０９の判断が否定的である場合）、ステップＳ３４１１において、制御部８は、漸減された最小保証値に基づき負荷３へ供給される電力を制御し、その後処理はステップＳ３４０１へ戻る。
以上説明した実施例４Ｂにおいては、タイマ値ｔ、負荷３の温度、パフプロファイルの少なくとも１つを含む入力パラメータに基づき使用フェーズの進行度を判断し、使用フェーズの進行度が進むほど最小保証値を徐々に減らす。これにより、負荷３にオーバーシュートが発生した場合に、負荷３へ提供される電力を充分に抑制することができ、オーバーシュートを迅速かつ適切に解消することができる。
＜実施例４Ｃ＞
実施例４Ｃは、上記の実施例４Ｂの変形例である。実施例４Ｃにおいては、使用フェーズが進行した場合に、デューティ操作値をデューティ指令値として用いるように制御を行う。換言すれば、実施例４Ｃに係る制御では、入力パラメータに基づき、最小保証値を無効化するか、最小保証値をゼロにするか、又は、最小保証値に基づく比較部１５の処理をキャンセルする。
図３５は、実施例４Ｃに係る制御部８が実行する制御の例を示す制御ブロック図である。
実施例４Ｃに係る制御部８に備えられる切替部１９は、例えば、タイマ値ｔ、温度測定値、パフプロファイルの少なくとも１つを含む入力パラメータが所定の進行度を示す場合に、最小保証値をゼロに切り替える又は無効化する。
切替部１９によって最小保証値がゼロになった場合、比較部１５は、リミッタ部１４から入力したデューティ操作値をデューティ指令値とする。
制御部８は、デューティ操作値に相当するデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御する。
図３６は、実施例４Ｃに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。この図３６では、入力パラメータとしてタイマ値ｔを用いて使用フェーズの進行度を判断する場合を例として説明するが、使用フェーズの進行度は、温度測定値又はパフプロファイルを用いて判断されてもよい。
ステップＳ３６０１からステップＳ３６０６は、上記図１９のステップＳ１９０１からステップＳ１９０６と同様である。
ステップＳ３６０７において、制御部８の切替部１９は、例えば、タイマ値ｔが既定の時間ｔthre2未満か否か判断する。
タイマ値ｔが既定の時間ｔthre2未満の場合（ステップＳ３６０７の判断が肯定的である場合）、ステップＳ３６０８において、制御部８の比較部１５は、リミッタ処理されたデューティ比Ｄcmddが最小保証値以上か否か判断する。
切替部１９においてタイマ値ｔが既定の時間ｔthre2未満ではないと判断された場合（ステップＳ３６０７の判断が否定的である場合）、又は、比較部１５においてデューティ比Ｄcmddが最小保証値以上と判断された場合（ステップＳ３６０８の判断が肯定的である場合）、ステップＳ３６０９において、制御部８は、デューティ比Ｄcmddを示すデューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御し、その後処理はステップＳ３６０１へ戻る。
比較部１５においてデューティ比Ｄcmddが最小保証値以上ではないと判断された場合（ステップＳ３６０８の判断が否定的である場合）、ステップＳ３６１０において、制御部８は、最小保証値に基づき負荷３へ供給される電力を制御し、その後処理はステップＳ３６０１へ戻る。
以上説明した実施例４Ｃにおいては、入力パラメータに基づき使用フェーズの進行が既定値以上か否か判断し、使用フェーズの進行が既定値以上の場合に最小保証値を使用しない制御へ切り替える。これにより、温度のオーバーシュートなどの負荷３の温度の挙動に乱れが発生した場合に、フィードバック制御が大きな操作量を出力し得るように機能することで、負荷３へ提供される電力を高度に制御することができる。従って、負荷３の温度の挙動の乱れを迅速かつ適切に解消又は収束させることができる。
＜実施例４Ｄ＞
実施例４Ｄは、上記の実施例４Ｃの変形例である。実施例４Ｄにおいて、制御部８は、温度のオーバーシュートを検知した場合に最小保証値を無効化し、最小保証値をゼロにし、又は、最小保証値に基づく比較部１５の処理をキャンセルする。
図３７は、実施例４Ｄに係る制御部８が実行する制御の例を示す制御ブロック図である。
実施例４Ｄに係る制御部に備えられるオーバーシュート検知部２０は、例えば、温度のオーバーシュートを検知した場合に、最小保証値を無効化又は低減させ、温度のオーバーシュートが解消した場合に、再び、最小保証値を有効化又は増加させる。
図３８は、実施例４Ｄに係るオーバーシュート検知部２０の処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ３８０１において、オーバーシュート検知部２０は、温度のオーバーシュートの検知を実行し、オーバーシュートが検知されたか否か判断する。
オーバーシュートが検知されていない場合（ステップＳ３８０１の判断が否定的である場合）、処理は、ステップＳ３８０１を繰り返す。
オーバーシュートが検知された場合（ステップＳ３８０１の判断が肯定的である場合）、ステップＳ３８０２において、オーバーシュート検知部２０は、最小保証値を無効化、又は、低減する。
ステップＳ３８０３において、オーバーシュート検知部２０は、オーバーシュートが解消したか否か判断する。
オーバーシュートが解消していない場合（ステップＳ３８０３の判断が否定的である場合）、処理は、ステップＳ３８０３を繰り返す。
オーバーシュートが解消した場合、ステップＳ３８０４において、オーバーシュート検知部２０は、最小検証値を復帰する。
以上説明した実施例４Ｄにおいては、温度のオーバーシュートが検知された場合に最小保証値を無効化又は低減することにより、温度のオーバーシュートを迅速かつ適切に解消することができる。
＜実施例４Ｅ＞
実施例４Ｅにおいて、制御部８は、使用フェーズにおける進行度を示す入力パラメータに基づき負荷３の保温に必要なデューティ比を持つ最小保証値を求め、ゲイン部１２によって得られたデューティ操作値と最小保証値とのうち大きい値をデューティ指令値とし、デューティ指令値に基づき負荷３へ供給される電力を制御する。
実施例４Ｅでは、使用フェーズにおける進行度を示す入力パラメータとして、温度測定値が用いられる場合を例として説明する。しかしながら、タイマ値ｔ又はパフプロファイルが入力パラメータとして用いられてもよい。
図３９は、実施例４Ｅに係る制御部８で実行される制御の例を示す制御ブロック図である。
実施例４Ｅに係る制御部８に備えられる保温制御部２１は、例えば、温度測定値に基づき負荷３の保温に必要なデューティ比となる最小保証値を求め、保温に必要な最小保証値を比較部１５へ出力する。例えば、温度測定値と、当該温度測定値に対応する負荷３の保温に必要なデューティ比となる最小保証値とを、解析的に又は実験的に求める。そして、保温制御部２１は、例えば、この解析結果又は実験結果から導出される温度測定値と最小保証値との相関に係るモデル式又はテーブルを使用してもよい。なお、保温制御部２１は、タイマ値ｔ又はパフプロファイルなどの使用フェーズにおける進行度を示す他の入力パラメータと最小保証値との相関を使用してもよい。
このように、負荷３の温度を保温するために必要なデューティ比を最小保証値とすることにより、前述の準備フェーズに含まれている第２サブフェーズを、使用フェーズに組み込むことができる。これにより、準備フェーズから第２サブフェーズを省略することができる。従って、実施例４Ｅにおいては、準備フェーズの期間を短くすることができ、さらに最小保証値に従って負荷３が保温されるため、負荷３の温度低下を抑制することができる。
図４０は、実施例４Ｅに係る制御部８による準備フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
この図４０におけるステップＳ４００１からステップＳ４００５は、上記図５のステップＳ５０１からステップＳ５０５と同様である。
図４０の処理では、上記図５の処理からステップＳ５０６及びステップＳ５０７に対応するステップＳ４００６及びステップＳ４００７が省略されている点に留意されたい。
図４１は、実施例４Ｅに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ４１０１において、制御部８の保温制御部２１は、温度測定部６から温度測定値ＴＨＴＲを入力する。
ステップＳ４１０２において、保温制御部２１は、温度測定値ＴHTRの示す温度を保温するために必要なデューティ比を求め、保温に必要なデューティ比を示す最小保証値Ｄlim（ＴHTR）を比較部１５へ出力する。一例として、保温制御部２１が、前述した入力パラメータと最小保証値との相関をモデル式で有する場合は、Ｄlim（ＴHTR）は関数である。一例として、保温制御部２１が、前述した入力パラメータと最小保証値との相関をテーブルで有する場合は、Ｄlim（ＴHTR）はテーブルに対するクエリである。
その後のステップＳ４１０３からステップＳ４１１１は、上記の図３１のステップＳ３１０１からステップＳ３１０９と同様である。なお、ステップ４１１０及びステップＳ４１１１の後、処理はステップＳ４１０３へ戻ってもよく、ステップＳ４１０１へ戻ってもよい。
以上説明した実施例４Ｅにおいては、負荷３の保温を確保しながら、オーバーシュートなどの温度変化を適切に解消することができる。また、実施例４Ｅでは、準備フェーズから第２サブフェーズを省略し、準備フェーズを短くすることができる。
（第５の実施形態）
電子たばこ又は加熱式たばこにおいては、負荷３の温度をフィードバック制御し、ユーザの吸引に起因して負荷３の温度が低下した場合であっても、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量及び香喫味を損なわないように、迅速にこの温度低下を回復し、負荷３の温度を補償することが好ましい。
しかしながら、例えば、フィードバック制御によって得られた操作量が小さい場合、温度の低下した負荷３に十分な電力が供給されず、負荷３の温度の低下を回復するまでに時間がかかる可能性がある。
そこで、第５の実施形態においては、ユーザの吸引を検知した場合に、一時的にフィードバック制御によって得られる操作量を大きくすることにより、吸引に伴う負荷３の温度低下を迅速に回復させる。より具体的には、第５の実施形態に係る制御部８は、例えば、使用フェーズにおいてエアロゾル吸引に伴う温度低下が発生した場合に、フィードバック制御で用いられるリミッタ部１４のリミッタ幅を温度低下が発生する前より拡張するような制御を行う。これにより、第５の実施形態においては、吸引時の負荷３の温度低下を迅速に回復し、負荷３の温度を補償することができる。従って、ユーザによる吸引が行われても、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量及び香喫味が損なわれることを抑制できる。
第５の実施形態に係る制御部８は、フィードバック制御の実行中において負荷３の温度ドロップを検知した場合に、電源４から負荷３へ供給される電力を増加するように、フィードバック制御で用いられる変数の値を変更してもよい。これにより、フィードバック制御で用いられる変数の値を変更しない場合と比べて、負荷３の温度を迅速に回復することができる。ここで、制御で用いられる変数の変更は、例えば、ある変数を他の変数に代えることと、変数に格納された値が変更されることとを含むとする。
制御部８は、ドロップを検知した場合に、フィードバック制御で用いられるゲインと電源４から負荷３へ供給される電力の上限値との少なくとも一方を増加させてもよい。これにより、ゲインと電力の上限値との双方を増加させない場合と比べて、負荷３の温度を迅速に回復することができる。
制御部８は、ドロップを検知した場合に、フィードバック制御で用いられる目標温度を増加させてもよい。これにより、目標温度を増加させない場合と比べて、負荷３の温度を迅速に回復することができる。
制御部８は、負荷３の温度が漸増するようにフィードバック制御を実行し、ドロップが解消した場合に、変数を、ドロップの検知に基づき変更される前の値と異なる値へ変更してもよい。これにより、例えば、ドロップが検出される前よりも多くの電力を負荷３へ供給することができる。第２の実施形態で述べたように、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量を安定させるためには、負荷３の温度及び負荷３によって加熱されるエアロゾル発生物品９の温度を継時的に増加させる必要がある。従って、ドロップが検出される前よりも多くの電力を負荷３へ供給することで、ドロップ発生の前後に亘り、エアロゾル生成量の低下を抑制することができる。
制御部８は、電源４から負荷３へ供給される電力が漸増するようにフィードバック制御を実行し、ドロップが解消した場合に、変数を、ドロップの検知に基づき変更される前の値と異なる値へ変更してもよい。これにより、例えば、ドロップが検出される前よりも多くの電力を負荷３へ供給することができる。前述した通り、ドロップが検出される前よりも多くの電力を負荷３に供給することで、ドロップ発生の前後に亘り、エアロゾル生成量の低下を抑制することができる。
制御部８は、フィードバック制御で用いられるゲインと電源４から負荷３へ供給される電力の上限値との少なくとも一方を、フィードバック制御の進行に伴って漸増させ、ドロップを検知した場合に、ゲインと上限値との少なくとも一方をフィードバック制御の進行に対応する増加分以上に増加させ、ドロップを解消した場合に、ゲインと上限値との少なくとも一方を、ドロップの検知に基づき増加される前の値と異なる値へ変更してもよい。これにより、例えば、ドロップが検出される前よりも多くの電力を負荷３へ供給することができる。従って、ドロップ発生の前後に亘り、エアロゾル生成量の低下を抑制することができる。
制御部８は、ドロップを検知した場合に、又は、ドロップが解消した場合に、ゲインと上限値との少なくとも一方を減少させないように変更してもよい。これにより、負荷３の温度が停滞することを抑制することができる。従って、エアロゾル生成量が継時的に減少しにくくなる。
制御部８は、ドロップを検知した場合に、又は、ドロップが解消した場合に、ゲインと上限値とのうちの少なくとも一方を増加させるように変更してもよい。これにより、エアロゾルの生成量が低下することを抑制することができる。
制御部８は、ドロップが解消した場合に、ゲインと上限値との少なくとも一方を、フィードバック制御の進行に対応する増加分増加させてもよい。これにより、ドロップ解消後、ドロップ検知前と同じ制御にそって負荷３の温度を上げることができるため、吸引の発生状態に影響されることなく安定したエアロゾル生成が可能になる。従って、エアロゾル生成装置１のユーザが、使用フェーズ全体に亘って、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量及び香喫味に対して違和感を覚えなくなる。よって、エアロゾル生成装置１の品質を向上させることができる。
制御部８は、ドロップが解消した場合、ドロップの検知前よりも大きい電力が電源４から負荷３へ供給されるように、ゲインと上限値との少なくとも一方を、ドロップの検知に基づき増加される前の値と異なる値へ変更してもよい。これにより、エアロゾル生成量が低下することを抑制することができる。
制御部８は、フィードバック制御の進行に伴って、変数の変更量を小さくしてもよい。これにより、フェーズ進行に伴いフィードバック制御が大きな操作量を出力し得るように機能し始めることで、重要度が低下した変数に対する変更が、制御に影響を与えることを抑制できる。
制御部８は、フィードバック制御が既定の進行度以上に進行し、且つ、ドロップを検知した場合に、変数の変更量をゼロとしてもよい。これにより、フェーズがある程度進行した後においては、たとえドロップが発生したとしても変数に対して変更を行わないとすることができる。なお、フェーズがある程度進行した後においては、発生したドロップは、大きな操作量を出力し得るフィードバック制御によって、即座に解消される。従って、エアロゾルの生成量が低下されることは抑制される。
制御部８は、フィードバック制御の進行に伴って、ゲインと上限値との少なくとも一方の増加量を小さくしてもよい。これにより、フェーズ進行に伴いフィードバック制御が大きな操作量を出力し得るように機能し始めることで、ゲインと上限値との少なくとも一方の変更の重要度が低下した場合に、ゲインと上限値との少なくとも一方の変更が、制御に影響を与えることを抑制できる。
制御部８は、フィードバック制御が既定の進行度以上に進行し、且つ、ドロップを検知した場合に、ゲインと上限値との少なくとも一方の変更量をゼロとしてもよい。これにより、フェーズ進行に伴いフィードバック制御が大きな操作量を出力し得るように正常に機能し始めることで、ゲインと上限値との少なくとも一方の変更が不要となった場合に、ゲインと上限値との少なくとも一方の変更を抑制できる。
制御部８は、負荷３の温度が一定になるようにフィードバック制御を実行し、ドロップが解消した場合、変更した変数を、ドロップの検知に基づき変更される前の値へ変更してもよい。これにより、ドロップを迅速に解消し、制御の状態をドロップ検知前の状態へ復帰することができる。
制御部８は、負荷３の温度が第１閾値以上に低下したこと、又は、電源４から負荷３へ供給される電力が第２閾値以上に増加したことを、ドロップとして検知し、第１閾値は、エアロゾル発生物品９から生成されたエアロゾルの吸引時における負荷３の温度の低下と、エアロゾルの非吸引時における負荷３の温度の低下とを区別可能な値であり、第２閾値は、エアロゾル発生物品９から生成されたエアロゾルの吸引時において電源４から負荷３へ供給される電力の増加と、エアロゾルの非吸引時において電源４から負荷３へ供給される電力の増加とを区別可能な値としてもよい。これにより、ドロップがエアロゾルの吸引に基づき発生した場合に、エアロゾル生成量が低下することを迅速に抑制できる。
制御部８は、フィードバック制御の実行中において負荷３の温度のドロップを検知した場合に、フィードバック制御で用いられる電源４から負荷３へ供給される電力の上限値を無効化してもよい。これにより、ドロップ検知に基づき負荷３へ供給される電力を大きくすることができ、ドロップによりエアロゾル生成量が低下することを迅速に抑制できる。
上記の制御部８による各種の制御は、制御部８がプログラムを実行することにより実現されてもよい。
＜実施例５Ａ＞
図４２は、実施例５Ａに係る制御部８が実行する制御の例を示す制御ブロック図である。
制御部８のリミッタ変更部１３は、入力パラメータに基づきフィードフォワード制御によりリミッタ幅の上昇幅を制御する。
ユーザがエアロゾルを吸引すると、エアロゾル生成装置１内に生じた空気流が負荷３の近傍を通過するため、一時的に負荷３の温度が低下する。実施例５Ａに係るリミッタ変更部１３は、エアロゾルの吸引を検知した場合に、リミッタ幅の上昇幅を一時的に拡大し、吸引に伴う負荷３の温度低下を迅速に回復する。
図４３は、実施例５Ａに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ４３０１からステップＳ４３０３は、上記図１９のステップＳ１９０１からステップＳ１９０３と同様である。
ステップＳ４３０４において、制御部８は、吸引を検知したか否か判断する。この吸引の検知は、例えば、エアロゾル生成装置１が備える流量センサ、流速センサ、圧力センサなどのユーザの吸引に伴って変動する物理量を検出するセンサの出力値に基づいて検知される。
吸引を検知しない場合（ステップＳ４３０４の判断が否定的である場合）、処理は、ステップＳ４３０６に移動する。
吸引を検知した場合（ステップＳ４３０４の判断が肯定的である場合）、ステップＳ４３０５において、リミッタ変更部１３は、リミッタ部１４で用いられるリミッタ幅の上昇幅が入力プロファイルに対して大きくなるように、リミッタ幅変更用相関を変更し、ステップＳ４３０６に移動する。
ステップＳ４３０６からステップＳ４３０９は、上記図１９のステップＳ１９０４からステップＳ１９０７と同様である。
以上説明した実施例５Ａにおいては、吸引を検知した場合に、リミッタ部１４で用いるリミッタ幅の上昇幅を拡大し、フィードバック制御によって得られるデューティ操作値を大きくすることができ、吸引に伴う負荷３の温度低下を迅速に回復できる。従って、ユーザによる吸引が行われても、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの量及び香喫味が損なわれることを抑制できる。
＜実施例５Ｂ＞
実施例５Ｂでは、吸引が検知されない場合のリミッタ幅の上昇幅よりも、吸引が検知された場合のリミッタ幅の上昇幅を大きくする制御を説明する。
図４４は、実施例５Ｂに係る負荷３の温度とリミッタ幅との変化の例を示すグラフである。この図４４において、横軸はタイマ値ｔを示し、縦軸は温度又はリミッタ幅を示す。
制御部８のリミッタ変更部１３は、吸引が検知された後において、吸引が検知される前よりも負荷３の温度を上げるようにリミッタ幅の上昇幅を制御する。
リミッタ変更部１３は、吸引を検知しない場合には、線Ｌ50Aで示すように、タイマ値ｔの増加、すなわち時間経過に伴ってリミッタ幅を上昇させる。
リミッタ変更部１３は、吸引を検知した場合には、負荷３の温度が回復した後、線Ｌ50Bで示すように、リミッタ幅が線Ｌ50Aの変化よりも大きくなるように変更する。
なお、リミッタ変更部１３は、線Ｌ50Cで示すように、温度回復の終了後のリミッタ幅が、吸引による温度低下を解消中のリミッタ幅より縮小するように変更してもよい。この場合、リミッタ変更部１３は、温度回復の終了後のリミッタ幅が吸引検知前のリミッタ幅よりは大きいとしてもよい。また、リミッタ変更部１３は、温度回復の終了後にリミッタ幅を吸引検知前の状態へ戻すとしてもよい。
一例として、制御部８が、負荷３の温度で使用フェーズの進行度を評価する場合、吸引による温度低下が生じてしまうと、使用フェーズの進行度が停滞する。負荷３の温度が回復した後、リミッタ幅を線Ｌ50Aで示すように変更してしまうと、前述した通り、線Ｌ50Aは吸引を検知しない場合の上昇幅であるため、吸引を検知しない場合と比べて使用フェーズの進行度が遅延してしまう。そこで、リミッタ変更部１３は、吸引を検知した場合には、負荷３の温度が回復した後、線Ｌ50Bで示すように、リミッタ幅が線Ｌ50Aの変化よりも大きくなるように変更する。これにより、吸引による使用フェーズの進行度の遅延を回復できる。
なお、リミッタ変更部１３は、吸引を検知する度に、線Ｌ50Bで示すように、リミッタ幅が吸引を検知しない場合の変化よりも大きくなるように変更することにより、エアロゾル生成装置１のユーザがどのようなパフプロファイルで吸引しても、使用フェーズの進行度を一様にすることができる。従って、エアロゾル発生物品９から生成されるエアロゾルの香喫味を、パフプロファイルに拠らない安定的なものにできるため、エアロゾル生成装置の品質を向上できる。
図４５は、実施例５Ｂに係るリミッタ変更部１３の例を示す図である。
実施例５Ｂに係るリミッタ変更部１３は、タイマ値ｔと温度測定値とパフプロファイルとの少なくとも一つを含む入力パラメータに基づきリミッタ幅の上昇幅を決定する。
リミッタ変更部１３は、例えば負荷３の温度低下又はパフプロファイルなどから吸引を検知した場合に、リミッタ幅を拡大する。リミッタ幅の上昇幅（拡大の程度）が大きいほど、負荷３の温度の回復を促進させることができる。すなわち、図４５に示したリミッタ幅の上昇幅を小さく拡大する場合と大きく拡大する場合では、これらの差分である面積Ａ51に応じて負荷３の温度の回復の度合いが異なる。よって、負荷３の温度の低下の度合いが大きいほど、又は負荷３の温度を回復させる必要性が高いほど、右上がりの破線で示される吸引を検知しない場合のリミッタ幅の上昇幅と、点線で示される拡大された上昇幅とで規定される面積が大きくなるようにすればよい。
図４６は、実施例５Ｂに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ４６０１からステップＳ４６０３は、上記図４３のステップＳ４３０１からステップＳ４３０３と同様である。
ステップＳ４６０４において、制御部８のリミッタ変更部１３は、例えば、入力パラメータとリミッタ幅とを関係付けた第３関係（以下、リミッタ幅変更用相関という）が変更済みであるか否か判断する。ここで、リミッタ幅変更用相関は、相関データ又は相関関数で表されてもよい。
リミッタ幅変更用相関が変更済みではない場合には（ステップＳ４６０４の判断が否定的である場合には）、処理はステップＳ４６０７へ移動する。
リミッタ幅変更用相関が変更済みの場合（ステップＳ４６０４の判断が肯定的である場合）、ステップＳ４６０５において、リミッタ変更部１３は、負荷３の温度低下が回復したか、例えば、負荷３の温度低下から既定時間経過したか、を判断する。
負荷３の温度低下が回復していない場合（ステップＳ４６０５の判断が否定的である場合）、処理はステップＳ４６０７へ移動する。
負荷３の温度低下が回復した場合（ステップＳ４６０５の判断が肯定的である場合）、ステップＳ４６０６において、リミッタ変更部１３は、リミッタ幅変更用相関を吸引検知前の元の状態へ戻し、処理はステップＳ４６０７へ移動する。
ステップＳ４６０７からステップＳ４６１２は、上記図４３のステップＳ４３０４からステップＳ４３０９と同様である。
以上説明した実施例５Ｂにおいては、吸引を検知した場合に、リミッタ幅を拡大することができ、吸引により負荷３の温度が低下する前よりも吸引後に負荷３の温度を上げることができる。これにより、負荷３の温度が回復した後の加熱の遅れを取り戻し、負荷３の加熱を適切化することができる。
また、実施例５Ｂにおいては、温度低下回復後に、リミッタ幅変更用相関が温度低下前の状態へ戻されるため、安定したエアロゾル生成を実現することができる。
＜実施例５Ｃ＞
実施例５Ｃにおいて、制御部８は、使用フェーズにおいて、リミッタ幅がある程度広くなった場合にリミッタ幅を変更するフィードフォワード制御の影響を軽減し、フィードバック制御により安定的に負荷３の温度を制御する。
図４７は、実施例５Ｃに係る制御部８が実行する制御の例を示す制御ブロック図である。
制御部８は、エアロゾル生成装置１が備える流量センサ、流速センサ、圧力センサなどのユーザの吸引に伴って変動する物理量を検出するセンサの出力値などから吸引を検知する。
リミッタ変更部１３は、使用フェーズにおいて入力パラメータに基づきフィードフォワード制御によりリミッタ幅を徐々に拡大する。リミッタ変更部１３は、吸引が検知された場合に、リミッタ幅の上昇幅を拡大し、負荷３の温度の回復を行う。
制御部８に備えらえるリミッタ幅制御部２２は、リミッタ幅がある程度大きくなると吸引検知時におけるリミッタ幅の拡大を抑制する。
より具体的には、リミッタ幅制御部２２は、例えば、リミッタ幅と、当該リミッタ幅に対応する補償係数とを関連付けた第４関係（以下、補償関係という）を持つ。補償係数は、吸引検知時においてリミッタ幅を拡大して温度回復を行う度合いを表す。補償関係において、例えばリミッタ幅と補償係数とは逆相関とする。すなわち、補償関係では、例えば、リミッタ幅が小さいほど補償係数が大きくなり、リミッタ幅が大きいほど補償係数が小さくなる。そして、補償係数が小さいほど、吸引検知時に変更されるリミッタ幅の上昇幅が抑制される。この結果、補償係数が大きいほど、吸引検知に対して敏感にリミッタ幅の拡大が実行され、補償係数が小さいほど、吸引検知に対してリミッタ幅の拡大が制限される。
一例として、図４７で示されるように、第４関係において、リミッタ幅がある閾値以上に大きくなれば、対応する補償係数はゼロになってもよい。一例として、図４７で示されるように、第４関係において、補償係数は上限を有していてもよい。
実施例５Ｃにおいては、リミッタ幅が拡大するにつれて、吸引検知時のリミッタ幅の拡大による温度低下からの回復の効果が軽減され、吸引検知時においてフィードバック制御による温度低下からの回復の効果が大きくなる。より詳述すると、リミッタ幅が拡大すれば、ゲイン部１２から出力されるデューティ比そのものが、デューティ操作値となる可能性が高まる。一例として、ゲイン部１２から出力されるデューティ比は、使用フェーズ終了温度と温度測定値の差分に依存するため、リミッタ部１４の影響を受けないならば、フィードバック制御によって温度低下は効果的に解消される。これにより、安定的に制御を行うことができる。
図４８は、実施例５Ｃに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。この図４８においては、タイマ値ｔが閾値ｔthre3未満か否かに基づいて吸引検知時のリミッタ幅の変更を行うか否かを判断しているが、例えば、タイマ値ｔに代えて、又は、タイマ値ｔとともに、温度測定値とパフプロファイルとの少なくとも一方に基づき吸引検知時のリミッタ幅の変更を行うか否かを判断してもよい。
ステップＳ４８０１からステップＳ４８０３は、上記図４３のステップＳ４３０１からステップＳ４３０３と同様である。
ステップＳ４８０４において、リミッタ幅制御部２２は、タイマ時ｔが使用フェーズが進んだ状態を示す閾値ｔthre3未満か否かを判断する。
タイマ時ｔが閾値ｔthre3未満ではない場合（ステップＳ４８０４の判断が否定的である場合）、リミッタ幅制御部２２はリミッタ幅変更用相関を変更することなく、処理はステップＳ４８０７へ移動する。
タイマ時ｔが閾値ｔthre3未満の場合、ステップＳ４８０５において、リミッタ変更部１３は、吸引が検知されたか否か判断する。
吸引が検知されていない場合（ステップＳ４８０５の判断が否定的である場合）、処理はステップＳ４８０７へ移動する。
吸引が検知された場合、ステップＳ４８０６において、リミッタ変更部１３は、タイマ値ｔに基づきリミッタ変更部１３で用いられるリミッタ幅変更用相関を変更し、処理はステップＳ４８０７に移動する。
ステップＳ４８０７からステップＳ４８１０は、上記図４３のステップＳ４３０６からステップＳ４３０９と同様である。
以上説明した実施例５Ｃの作用効果について説明する。
使用フェーズが進行した場合、リミッタ幅が拡大し、リミッタ部１４によって求められるデューティ操作値の大きさの制限が緩和される。このように、リミッタ部１４で利用されるリミッタ幅が充分拡大した場合には、フィードバック制御が効果的に機能しやすくなり、リミッタ幅を吸引に伴い拡大しなくてもフィードバック制御により吸引時の負荷３の温度低下を回復させることが可能となる。このような場合において、リミッタ幅を拡大すると、却って使用フェーズで実行される制御を複雑化させてしまう場合がある。
実施例５Ｃにおいては、吸引時に発生する負荷３の温度低下を回復するために、吸引に伴ってリミッタ幅を拡大させる度合いを徐々に減らし、出力し得る操作量が大きいフィードバック制御を用いて負荷３の温度の安定性を確保することができる。
＜実施例５Ｄ＞
実施例５Ｄでは、吸引が検知された場合の負荷３の温度低下をゲイン部１２のゲインを変更することにより回復する制御を説明する。ここで、ゲインの変更は、例えば、ゲイン関数の変更、ゲイン関数に含まれる値の変更などを含む。
図４９は、実施例５Ｄに係る制御部８が実行する制御の例を示す制御ブロック図である。
実施例５Ｄに係る制御部８に備えられるゲイン変更部１７は、例えば、吸引が検知された場合に、ゲイン部１２で用いられるゲインを変更する。より具体的には、ゲイン変更部１７は、吸引が検知された場合に、差分部１１から入力された差に基づき、吸引が検知されていない場合よりも大きなデューティ比が求められるように、ゲイン部１２のゲインを変更、より具体的にはゲイン部１２のゲインを増大させる。
これにより、吸引時における負荷３の温度低下を回復させることができる。
図５０は、実施例５Ｄに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ５００１からステップＳ５００４は、上記図４３のステップＳ４３０１からステップＳ４３０４と同様である。
ステップＳ５００４において吸引が検知されなかった場合（判断が否定的である場合）、処理は、ステップＳ５００６に移動する。
ステップＳ５００４において吸引が検知された場合（判断が肯定的である場合）、ステップＳ５００５において、ゲイン変更部１７は、ゲインと入力パラメータとの相関を示すゲイン変更用相関を変更し、処理はステップＳ５００６に移動する。
ステップＳ５００６において、ゲイン変更部１７は、入力パラメータに基づきゲイン部１２のゲインを変更する。
ステップＳ５００７からステップＳ５００９は、上記図４３のステップＳ４３０７からステップＳ４３０９と同様である。
以上説明した実施例５Ｄにおいては、吸引が発生した場合にゲイン部１２のゲインを変更することにより、負荷３の温度低下を早期に回復することができる。
なお、制御部８は、吸引が検知された場合に、フィードバック制御によって得られるデューティ操作値を大きくするために、リミッタ部１４で用いるリミッタ幅の上昇幅又はゲイン部１２のゲインに代えて、又は、リミッタ幅の上昇幅又はゲインとともに、使用フェーズ終了温度を変更してもよい。使用フェーズ終了温度を高くすれば、差分部１１が出力する差分が大きくなるため、ゲイン部１２が出力するデューティ比が大きくなり、結果としてフィードバック制御が出力するデューティ操作値が大きくなり得る。
＜実施例５Ｅ＞
実施例５Ｅでは、吸引検知時にリミッタ幅を拡大し、吸引によって発生した負荷３の温度低下の回復後にリミッタ幅を吸引検知前の値に戻す制御を説明する。
図５１は、実施例５Ｅに係る負荷３の温度とリミッタ幅との変化の例を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸はタイマ値ｔを示し、縦軸は、負荷３の温度及びリミッタ幅を示す。
前述したように、負荷３の温度は、吸引時に低下する。制御部８のリミッタ変更部１３は、吸引が検知された場合に、リミッタ幅を拡大し、これにより、制御部８は、低下した負荷３の温度を回復する。
リミッタ変更部１３は、例えば、負荷３の温度が吸引検知前の状態に戻ること、又は、吸引検知から既定時間が経過することにより、負荷３の温度の回復を検知する。すると、リミッタ変更部１３は、リミッタ幅を吸引が検知される前の値に戻す。
このような実施例５Ｅの制御は、負荷３の温度を一定に維持する場合にも適用可能である。
図５２は、実施例５Ｅに係る制御部８による使用フェーズの処理の例を示すフローチャートである。
ステップＳ５２０１からステップＳ５２０５は、上記図４６のステップＳ４６０１からステップＳ４６０５と同様である。
ステップＳ５２０４においてリミッタ幅変更用相関が変更済みではないと判断された場合（判断が否定的である場合）、処理はステップＳ５２０７へ移動する。
ステップＳ５２０５において負荷３の温度低下が回復していないと判断された場合も（判断が否定的である場合も）、処理はステップＳ５２０７へ移動する。
ステップＳ５２０５において負荷３の温度低下が回復したと判断された場合（判断が肯定的である場合）、ステップＳ５２０６において、リミッタ変更部１３は、リミッタ幅を元に戻し、処理はステップＳ５２０７へ移動する。
ステップＳ５２０７において、制御部８は、吸引を検知したか否か判断する。
吸引を検知していない場合（ステップＳ５２０７の判断が否定的である場合）、処理は、ステップＳ５２０９に移動する。
吸引を検知した場合（ステップＳ５２０７の判断が肯定的である場合）、ステップＳ５２０８において、リミッタ変更部１３は、リミッタ部１４で用いられるリミッタ幅を広げ、ステップＳ５２０９に移動する。
ステップＳ５２０９からステップＳ５２１２は、上記図４６のステップＳ４６０９からステップＳ４６１２と同様である。
以上説明した実施例５Ｅにおいては、吸引が検知された場合に負荷３の温度を迅速かつ適切に回復することができ、負荷３の温度の回復後には再びリミッタ部１４で用いられるリミッタ幅を吸引が検知される前の値へ戻すことができる。これにより、負荷３の温度を安定させることができる。
上記の実施形態は、自由に組み合わせることができる。上記の実施形態は、例示であり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記の実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (1)

  1. 電源から供給される電力を用いて、エアロゾル源と香味源の少なくとも一方を含むエアロゾル発生物品を加熱する負荷と、
    前記電源から前記負荷へ供給される前記電力を制御して、前記負荷の温度を制御可能な制御部と、
    を具備し、
    前記制御部は、前記負荷の温度を複数のフェーズに分けて制御し、
    前記複数のフェーズは、前記エアロゾル発生物品から既定量以上のエアロゾルを生成可能な状態となるまで前記負荷を昇温させる準備フェーズと、前記準備フェーズに次いで設けられ且つ前記準備フェーズよりも前記負荷を昇温させる使用フェーズと、を含み、
    前記制御部は、前記準備フェーズと前記使用フェーズとにおいて、異なる制御モードに基づき前記負荷の温度を制御する、エアロゾル生成装置。
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