JP2021536238A - エアロゾル生成システムのための共鳴回路 - Google Patents

エアロゾル生成システムのための共鳴回路 Download PDF

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Abstract

エアロゾル生成システムのための共鳴回路は、サセプタ構成体を誘導加熱してエアロゾル生成材料を加熱し、以てエアロゾルを生成するための誘導性素子を備える。本回路はまた、使用中、第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返して、変動電流がDC電圧源から生成されて誘導性素子に流れることを可能にして、サセプタ構成体の誘導加熱を引き起こすスイッチング構成体を備える。スイッチング構成体は、共鳴回路の共鳴周波数で動作する共鳴回路内の電圧振動に応答して第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返すように構成され、これにより、変動電流が、共鳴回路の共鳴周波数に維持される。【選択図】 図2

Description

関連出願
本出願は、2019年8月31日に出願された英国特許出願第1814202.6号に対する優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、エアロゾル生成システムのための共鳴回路、より詳細には、サセプタ構成体を誘導加熱してエアロゾルを生成するための共鳴回路に関する。
シガレット、シガー、及び同様のものなどの喫煙品は、使用中にタバコを燃焼させてタバコ煙を作り出す。燃焼なしに化合物を放出する製品を作り出すことによって、これらの物品の代替物を提供するための試みがなされてきた。そのような製品の例は、材料を燃焼させるのではなく、加熱することによって化合物を放出する、いわゆる「非燃焼加熱式」製品、又はタバコ加熱デバイス若しくは製品である。材料は、例えば、タバコ、又は他の非タバコ製品であり得、これはニコチンを含有する場合としない場合とがある。
本発明の第1の態様によると、エアロゾル生成システムのための共鳴回路であって、サセプタ構成体を誘導加熱してエアロゾル生成材料を加熱し、以てエアロゾルを生成するための誘導性素子と、使用中、第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返して、変動電流がDC電圧源から生成されて誘導性素子に流れることを可能にして、サセプタ構成体の誘導加熱を引き起こすスイッチング構成体とを備え、スイッチング構成体は、共鳴回路の共鳴周波数で動作する共鳴回路内の電圧振動に応答して第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返すように構成され、これにより、変動電流が、共鳴回路の共鳴周波数に維持される、共鳴回路が提供される。
共鳴回路は、誘導性素子及び容量素子を備えるLC回路であり得る。
誘導性素子及び容量素子は、並列で配置され得、電圧振動は、誘導性素子及び容量素子にわたる電圧振動であり得る。
スイッチング構成体は、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを備え得、これらは、スイッチング構成体が第1の状態にあるとき、第1のトランジスタはオフであり、第2のトランジスタはオンであり、スイッチング構成体が第2の状態にあるとき、第1のトランジスタはオンであり、第2のトランジスタはオフであるように配置される。
第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第1の端子、第2の端子、並びに第3の端子を備え得、スイッチング構成体は、第2のトランジスタの第2の端子における電圧が第1のトランジスタのスイッチング閾値電圧以下であるときに、第1のトランジスタがオンからオフに切り替えられるように適合されるように構成され得る。
第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第1の端子、第2の端子、並びに第3の端子を備え得、スイッチング構成体は、第1のトランジスタの第2の端子における電圧が第2のトランジスタのスイッチング閾値電圧以下であるときに、第2のトランジスタがオンからオフに切り替えられるように適合されるように構成され得る。
共鳴回路は、第1のダイオード及び第2のダイオードをさらに備え得、第1のトランジスタの第1の端子は、第1のダイオードを介して第2のトランジスタの第2の端子に接続され得、第2のトランジスタの第1の端子は、第2のダイオードを介して第1のトランジスタの第2の端子に接続され得、これにより、第2のトランジスタがオンであるときに、第1のトランジスタの第1の端子が低電圧でクランプされ、第1のトランジスタがオンであるときに、第2のトランジスタの第1の端子が低電圧でクランプされる。
第1のダイオード及び/又は第2のダイオードは、ショットキーダイオードであり得る。
スイッチング構成体は、第2のトランジスタの第2の端子における電圧が、第1のトランジスタのスイッチング閾値電圧に第1のダイオードのバイアス電圧を足したもの以下であるときに、第1のトランジスタがオンからオフに切り替えられるように適合されるように構成され得る。
スイッチング構成体は、第1のトランジスタの第2の端子における電圧が、第2のトランジスタのスイッチング閾値電圧に第2のダイオードのバイアス電圧を足したもの以下であるときに、第2のトランジスタがオンからオフに切り替えられるように適合されるように構成され得る。
第1のトランジスタ及び第2のトランジスタは各々、トランジスタをオン及びオフにするための第1の端子、第2の端子、並びに第3の端子を備え得、本回路は、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタをさらに備え得る。第1のトランジスタの第1の端子は、第3のトランジスタを介して第2のトランジスタの第2の端子に接続され得、第2のトランジスタの第1の端子は、第4のトランジスタを介して第1のトランジスタの第2の端子に接続され得る。第3及び第4のトランジスタは、電界効果トランジスタであり得る。
第3のトランジスタ及び第4のトランジスタの各々は、トランジスタをオン及びオフにするための第1の端子を有し得、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタの各々は、閾値電圧以上の電圧がそのそれぞれの第1の端子に印加されるとき、オンに切り替えられるように構成され得る。
共鳴回路は、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタの両方の第1の端子への閾値電圧以上の電圧の印加によって活性化されて、以て第3及び第4のトランジスタをオンにするように構成され得る。
いくつかの例では、共鳴回路は、スイッチング構成体を作動させるように構成される制御装置を備えない。
共鳴回路の共鳴周波数は、エネルギーが誘導性素子からサセプタ構成体へ移動されることに応答して変化し得る。
共鳴回路は、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタの第1の端子に制御電圧を供給するためのトランジスタ制御電圧を備え得る。
共鳴回路は、第1のトランジスタの第1の端子とトランジスタ制御電圧との間に直列接続される第1のプルアップ抵抗器、及び第2のトランジスタの第1の端子とトランジスタ制御電圧との間に直列接続される第2のプルアップ抵抗器を備え得る。
第3のトランジスタは、制御電圧と第1のトランジスタの第1の端子との間に接続され得、第4のトランジスタは、制御電圧と第2のトランジスタとの間に接続され得る。
第1のトランジスタ及び/又は第2のトランジスタは、電界効果トランジスタであり得る。
DC電圧源の第1の端子は、共鳴回路内の第1及び第2の点に接続され得、第1の点及び第2の点が、誘導性素子のいずれかの側に電気的に位置する。
DC電圧源の第1の端子は、共鳴回路内の第1の点に接続され得、第1の点から流れる電流が、誘導性素子の第1の部分を通る第1の方向、及び誘導性素子の第2の部分を通る第2の方向に流れることができるように、第1の点が、誘導性素子の中心点に電気接続される。
共鳴回路は、DC電圧源と誘導性素子との間に位置付けられる少なくとも1つのチョークインダクタを備え得る。
共鳴回路は、第1のチョークインダクタ及び第2のチョークインダクタを備え得、第1のチョークインダクタが、第1の点と誘導性素子との間に直列接続され、第2のチョークが、第2の点と誘導性素子との間に直列接続される。
共鳴回路は、第1のチョークインダクタを備え得、第1のチョークインダクタが、共鳴回路内の第1の点と誘導性素子の中心点との間に直列接続される。
本発明の第2の態様によると、第1の態様に従う共鳴回路を備えるエアロゾル生成デバイスが提供される。
エアロゾル生成デバイスは、第1のサセプタ構成体を有する第1の消耗品構成要素を受容するように構成され得、エアロゾル生成デバイスは、第2のサセプタ構成体を有する第2の消耗品構成要素を受容するように構成され得、変動電流は、第1の消耗品構成要素がデバイスに結合されるとき共鳴回路の第1の共鳴周波数に、第2の消耗品構成要素がデバイスに結合されるとき共鳴回路の第2の共鳴周波数に維持される。
エアロゾル生成デバイスは、受容部を備え得、受容部は、第1又は第2のサセプタ構成体が誘導性素子の近くに設けられるように、第1の消耗品構成要素又は第2の消耗品構成要素のうちのいずれか一方を受容するように構成される。
誘導性素子は、電導性コイルであり得、本デバイスは、コイル内に第1又は第2のサセプタ構成体の少なくとも一部を受容するように構成される。
本発明の第3の態様によると、第2の態様に従うエアロゾル生成デバイス及びサセプタ構成体を備えるシステムが提供される。
サセプタ構成体は、アルミニウムで形成され得る。
サセプタ構成体は、サセプタ構成体及びエアロゾル生成材料を備える消耗品内に配置され得る。
本発明の第4の態様によると、第1のエアロゾル生成材料及び第1のサセプタ構成体を備える第1の消耗品構成要素、並びに第2のエアロゾル生成材料及び第2のサセプタを備える第2の消耗品構成要素を具備する部品のキットであって、第1及び第2の消耗品構成要素が、第2の態様に従うエアロゾル生成デバイスと共に使用するように構成される、部品のキットが提供される。
第1の消耗品構成要素は、第2の消耗品構成要素と比較して異なる形状を有し得る。
第1のサセプタ構成体は、第2の消耗品構成要素と比較して、異なる形状を有し得るか、又は異なる材料から形成され得る。
第1及び第2の消耗品構成要素は、スティック、ポッド、カトマイザ、及び平らなシートを含む群から選択され得る。
第1のサセプタ構成体又は第2のサセプタ構成体は、アルミニウムで形成され得る。
例に従うエアロゾル生成デバイスを概略的に例証する図である。 例に従う共鳴回路を概略的に例証する図である。 第2の例に従う共鳴回路を概略的に例証する図である。 第3の例に従う共鳴回路を概略的に例証する図である。 第4の例に従う共鳴回路を概略的に例証する図である。
誘導加熱は、電磁誘導によって導電性物体(又はサセプタ)を加熱するプロセスである。誘導加熱器は、誘導性素子、例えば、誘導コイル、及び交流電流などの変動電流を誘導性素子に流すためのデバイスを備え得る。誘導性素子内の変動電流は、変動磁場をもたらす。変動磁場は、誘導性素子に対して好適に位置付けられているサセプタに侵入し、サセプタの内側に渦電流を生成する。サセプタは、渦電流に対する電気抵抗を有し、故に、この抵抗に対する渦電流の流れが、サセプタがジュール加熱によって加熱されることを引き起こす。サセプタが、鉄、ニッケル、又はコバルトなどの強磁性材料を含む場合、熱はまた、サセプタ内の磁気ヒステリシス損失によって、即ち、磁性材料内の磁気双極子の、変動磁場とのそれらの整列の結果としての変動配向によって、生成され得る。
誘導加熱においては、例えば、伝導による加熱と比較して、熱はサセプタの内側に生成されるため、迅速な加熱を可能にする。さらには、誘導加熱器とサセプタとのいかなる物理的接触も必要としないため、構造及び応用におけるより一層の自由度を可能にする。
誘導加熱器は、誘導素子、例えば、サセプタを誘導加熱するように配置され得る電磁石、によって提供されるインダクタンスL、及びコンデンサによって提供される静電容量Cを有するLC回路を備え得る。回路は、いくつかの場合においては、抵抗器によって提供される抵抗Rを含む、RLC回路として表され得る。いくつかの場合において、抵抗は、インダクタ及びコンデンサを接続する回路の部分のオーム抵抗によって提供され、故に、回路は、そのようなものとして必ずしも抵抗器を含む必要はない。そのような回路は、例えば、LC回路と称され得る。そのような回路は、回路素子のインピーダンス又はアドミタンスの虚数部が互いに相殺するときに特定の共鳴周波数で発生する電気共鳴を呈し得る。
電気共鳴を呈する回路の一例は、インダクタ、コンデンサ、及び任意選択的に抵抗器を備えるLC回路である。LC回路の一例は、インダクタ及びコンデンサが直列接続される直列回路である。LC回路の別の例は、インダクタ及びコンデンサが並列接続される並列LC回路である。共鳴は、インダクタの崩壊磁場が、コンデンサを充電するその巻線内に電流を生成する一方で、放電コンデンサが、インダクタ内の磁場を構築する電流を提供することが理由で、LC回路内に発生する。本開示は、並列LC回路に焦点を合わせる。並列LC回路が、共鳴周波数で駆動されるとき、回路の動的インピーダンスは、最大であり(インダクタのリアクタンスがコンデンサのリアクタンスに等しいため)、回路電流は、最小である。しかしながら、並列LC回路の場合、並列インダクタ及びコンデンサループは、電流乗算器として機能する(ループ内の電流を効果的に乗算し、こうして電流がインダクタに流れる)。したがって、共鳴周波数で、又はその近くで、RLC又はLC回路を駆動することは、サセプタに侵入する磁場の最大値を提供することによって、効果的及び/又は効率的な誘導加熱を提供し得る。
トランジスタは、電気信号を切り替えるための半導体デバイスである。トランジスタは、典型的には、電子回路への接続のための少なくとも3つの端子を備える。いくつかの先行技術例では、交流は、既定の周波数、例えば、回路の共鳴周波数で、トランジスタが切り替わるようにする駆動信号を供給することによって、トランジスタを使用して回路に供給され得る。
電界効果トランジスタ(FET)は、電場印加の効果がトランジスタの実効コンダクタンスを変化させるために使用され得るトランジスタである。電界効果トランジスタは、本体B、ソース端子S、ドレイン端子D、及びゲート端子Gを備え得る。電界効果トランジスタは、半導体を備えるアクティブチャネルを具備し、このアクティブチャネルを通じて、電荷キャリア、電子、又は正孔が、ソースSとドレインDとの間を流れ得る。チャネルの導電率、即ち、ドレインD端子とソースS端子との間の導電率は、例えばゲート端子Gに印加される電位によって生成される、ゲートG端子とソースS端子との間の電位差の関数である。強化モードFETにおいて、FETは、実質的にゼロのゲートG−ソースS電圧が存在するとき、オフであり得(即ち、そこに電流が流れることを実質的に防ぐ)、実質的に非ゼロのゲートG−ソースS電圧が存在するとき、オンにされ得る(即ち、そこに電流が流れることを実質的に可能にする)。
nチャネル(又はn型)電界効果トランジスタ(n−FET)は、チャネルがn型半導体を備える電界効果トランジスタであり、この場合、電子が多数キャリアであり、正孔が少数キャリアである。例えば、n型半導体は、ドナー不純物(例えば、リンなど)をドープした真性半導体(例えば、シリコンなど)を含み得る。nチャネルFETにおいて、ドレイン端子Dは、ソース端子Sよりも高い電位に置かれる(即ち、正のドレイン−ソース電圧、又は言い換えると、負のソース−ドレイン電圧が存在する)。nチャネルFETを「オン」にするため(即ち、そこに電流が流れることを可能にするため)、ソース端子Sにおける電位よりも高いスイッチング電位が、ゲート端子Gに印加される。
pチャネル(又はp型)電界効果トランジスタ(p−FET)は、チャネルがp型半導体を備える電界効果トランジスタであり、この場合、正孔が多数キャリアであり、電子が少数キャリアである。例えば、p型半導体は、アクセプタ不純物(例えば、ボロンなど)をドープした真性半導体(例えば、シリコンなど)を含み得る。pチャネルFETにおいて、ソース端子Sは、ドレイン端子Dよりも高い電位に置かれる(即ち、負のドレイン−ソース電圧、又は言い換えると、正のソース−ドレイン電圧が存在する)。pチャネルFETを「オン」にするため(即ち、そこに電流が流れることを可能にするため)、ソース端子Sにおける電位よりも低い(及び、例えば、ドレイン端子Dにおける電位よりも高い場合がある)スイッチング電位が、ゲート端子Gに印加される。
金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)は、ゲート端子Gが絶縁層によって半導体チャネルから電気絶縁される電界効果トランジスタである。いくつかの例では、ゲート端子Gは、金属であり得、絶縁層は、酸化物(例えば、二酸化ケイ素など)であり得、故に、「金属−酸化物−半導体」である。しかしながら、他の例では、ゲートは、ポリシリコンなどの金属以外の材料から作製され得、及び/又は、絶縁層は、他の誘電材料などの酸化物以外の材料から作製され得る。それにもかかわらず、そのようなデバイスは、典型的には、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)と称され、本明細書で使用される場合、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ又はMOSFETという用語は、そのようなデバイスを含むものと解釈されるべきであるということを理解されたい。
MOSFETは、半導体がn型であるnチャネル(又はn型)MOSFETであり得る。nチャネルMOSFET(n−MOSFET)は、nチャネルFETについて上に説明されるのと同じ手法で動作され得る。別の例として、MOSFETは、半導体がp型であるpチャネル(又はp型)MOSFETであり得る。pチャネルMOSFET(p−MOSFET)は、pチャネルFETについて上に説明されるのと同じ手法で動作され得る。n−MOSFETは、典型的には、p−MOSFETのものよりも低いソース−ドレイン抵抗を有する。故に、「オン」状態において(即ち、電流がそこに流れている)、n−MOSFETは、p−MOSFETと比較して少ない熱を生成し、故に、p−MOSFETよりも動作におけるエネルギーの無駄が小さいことがある。さらに、n−MOSFETは、典型的には、p−MOSFETと比較して、より短いスイッチング時間(即ち、ゲート端子Gに提供されるスイッチング電位を変更することから、電流がそこに流れるか否かをMOSFETが変更するまでの特徴的な反応時間)を有する。これにより、より高いスイッチング速度及び改善されたスイッチング制御を可能にし得る。
図1は、例に従うエアロゾル生成デバイス100を概略的に例証する。エアロゾル生成デバイス100は、DC電源104、この例では、バッテリー104と、誘導性素子158を備える回路150と、サセプタ構成体110と、エアロゾル生成材料116とを具備する。
図1の例では、サセプタ構成体110は、エアロゾル生成材料116と一緒に消耗品120内に位置する。DC電源104は、回路150に電気接続され、DC電力を回路150に提供するように配置される。デバイス100はまた、制御回路106を備える。この例では、回路150は、制御回路106を介してバッテリー104に接続される。
制御回路106は、例えばユーザ入力に応答して、デバイス100をオン及びオフで切り替えるための手段を備え得る。制御回路106は、例えば、本来周知のように、パフ検出器(図示せず)を備え得、及び/又は、少なくとも1つのボタン又はタッチ制御(図示せず)を介したユーザ入力をとり得る。制御回路106は、デバイス100の構成要素、又はデバイスに挿入される消耗品120の構成要素の温度をモニタするための手段を備え得る。誘導性素子158に加えて、回路150は、以下に説明される他の構成要素を備える。
誘導性素子158は、例えば、コイルであり得、これは、例えば、平面であり得る。誘導性素子158は、例えば、銅(比較的低い抵抗率を有する)から形成され得る。回路150は、誘導性素子158を通じて、DC電源104からの入力DC電流を、変動する、例えば交流の、電流へ変換するように配置される。回路150は、誘導性素子158を通じて変動電流を駆動するように配置される。
サセプタ構成体110は、誘導性素子158からサセプタ構成体110への誘導エネルギー移動のために、誘導性素子158に対して配置される。サセプタ構成体110は、誘導加熱され得る任意の好適な材料、例えば、金属又は金属合金、例えば、鋼から形成され得る。いくつかの実装形態において、サセプタ構成体110は、鉄、ニッケル、及びコバルトなど、例となる金属のうちの1つ又はその組合せを含み得る強磁性材料を含み得るか、又はこれから全体的に形成され得る。いくつかの実装形態において、サセプタ構成体110は、非強磁性材料、例えば、アルミニウムを含み得るか、又はこれから全体的に形成され得る。変動電流が通っている誘導性素子158は、上に説明されるように、サセプタ構成体110がジュール加熱によって、及び/又は磁気ヒステリシス加熱によって加熱されることを引き起こす。サセプタ構成体110は、例えば、伝導、対流、及び/又は輻射加熱によって、エアロゾル生成材料116を加熱して、使用時にエアロゾルを生成するように配置される。いくつかの例では、サセプタ構成体110及びエアロゾル生成材料116は、エアロゾル生成デバイス100に挿入され得、及び/又はそこから取り外され得る一体型ユニットを形成し、また使い捨てであり得る。いくつかの例では、誘導性素子158は、例えば交換のために、デバイス100から取り外し可能であり得る。エアロゾル生成デバイス100は、携帯用であり得る。エアロゾル生成デバイス100は、エアロゾル生成材料116を加熱して、ユーザによる吸入のためにエアロゾルを生成するように配置され得る。
本明細書で使用される場合、用語「エアロゾル生成材料」は、加熱時に、揮発した成分を、典型的には蒸気又はエアロゾルの形態で提供する材料を含むことが留意される。エアロゾル生成材料は、非タバコ含有材料、又はタバコ含有材料であり得る。例えば、エアロゾル生成材料は、タバコであり得るか、又はそれを含み得る。エアロゾル生成材料は、例えば、タバコそのもの、タバコ派生物、拡張タバコ、再生タバコ、タバコ抽出物、均質化タバコ、又はタバコ代替品のうちの1つ又は複数を含み得る。エアロゾル生成材料は、挽きタバコ、刻みラグタバコ、押出タバコ、再生タバコ、再生材料、液体、ゲル、ゲル化シート、粉末、又は塊等の形態にあり得る。エアロゾル生成材料はまた、他の非タバコ製品を含み得、製品に応じて、ニコチンを含有する場合とそうでない場合とがある。エアロゾル生成材料は、グリセロール又はプロピレングリコールなど、1つ又は複数の保湿剤を含み得る。
図1に戻ると、エアロゾル生成デバイス100は、DC電源104、制御回路106、及び誘導性素子158を備える回路150を収容する外側本体112を具備する。この例ではサセプタ構成体110及びエアロゾル生成材料116を備える消耗品120もまた、使用のためにデバイス100を構成するために本体112へ挿入される。外側本体112は、使用時に生成されたエアロゾルがデバイス100から出ることを可能にするためにマウスピース114を備える。
使用時、ユーザは、例えば、ボタン(図示せず)又はパフ検出器(図示せず)を介して回路106を活性化して、変動する、例えば交流の、電流を誘導性素子108に通し、以て、サセプタ構成体110を誘導加熱することができ、今度はこのサセプタ構成体110が、エアロゾル生成材料116を加熱し、以てエアロゾル生成材料116にエアロゾルを生成させる。エアロゾルは、吸入口(図示せず)からデバイス100内へ引き込まれる空気内へ生成され、以てマウスピース104へ運ばれ、ここでエアロゾルは、ユーザによる吸入のためにデバイス100から出る。
誘導性素子158を備える回路150、並びにサセプタ構成体110及び/又はデバイス100全体は、エアロゾル生成材料を燃焼することなくエアロゾル生成材料116の少なくとも1つの成分を揮発させるためにある温度範囲までエアロゾル生成材料116を加熱するように配置され得る。例えば、温度範囲は、約50℃〜約300℃の間、約100℃〜約300℃の間、約150℃〜約300℃の間、約100℃〜約200℃の間、約200℃〜約300℃の間、又は約150℃〜約250℃の間など、約50℃〜約350℃であり得る。いくつかの例では、温度範囲は、約170℃〜約250℃の間であり得る。いくつかの例では、温度範囲は、この範囲以外のものであってもよく、温度範囲の上限は、300℃より大きい場合がある。
例えば加熱の速度が大きい、例えばサセプタ構成体110の加熱中、サセプタ構成体110の温度とエアロゾル生成材料116の温度とには差がある場合があるということを理解されたい。したがって、いくつかの例では、サセプタ構成体110が加熱されて達する温度は、例えば、エアロゾル生成材料116が加熱されて達することが望まれる温度よりも高い場合がある。
これより図2を参照すると、サセプタ構成体110の誘導加熱のための、共鳴回路である、例となる回路150が例証される。共鳴回路150は、並列接続されている誘導性素子158及びコンデンサ156を備える。
共鳴回路150は、この例では第1のトランジスタM1及び第2のトランジスタM2を備えるスイッチング構成体M1、M2を具備する。第1のトランジスタM1及び第2のトランジスタM2は各々、それぞれの第1の端子G1、G2、第2の端子D1、D2、及び第3の端子S1、S2を備える。第1のトランジスタM1及び第2のトランジスタM2の第2の端子D1、D2は、以下により詳細に説明されるように、並列の誘導性素子158及びコンデンサ156の組合せのいずれかの側に接続される。第1のトランジスタM1及び第2のトランジスタM2の第3の端子S1、S2は各々、アース151に接続される。図2に例証される例では、第1のトランジスタM1及び第2のトランジスタM2は共にMOSFETであり、第1の端子G1、G2はゲート端子であり、第2の端子D1、D2はドレイン端子であり、第3の端子S1、S2はソース端子である。
代替の例では、他のタイプのトランジスタが、上に説明されるMOSFETの代わりに使用され得るということを理解されたい。
共鳴回路150は、インダクタンスL及び静電容量Cを有する。共鳴回路150のインダクタンスLは、誘導性素子158によって提供され、誘導性素子158による誘導加熱のために配置されるサセプタ構成体110のインダクタンスによっても影響を受け得る。サセプタ構成体110の誘導加熱は、誘導性素子158によって生成される変動磁場を介するものであり、誘導性素子158は、上に説明される様式で、サセプタ構成体110内にジュール加熱及び/又は磁気ヒステリシス損失を誘導する。共鳴回路150のインダクタンスLの一部は、サセプタ構成体110の透磁率に起因し得る。誘導性素子158によって生成される変動磁場は、誘導性素子158を流れる、変動する、例えば交流の、電流によって生成される。
誘導性素子158は、例えば、コイル状の導電素子の形態にあり得る。例えば、誘導性素子158は、銅コイルであり得る。誘導性素子158は、例えば、リッツ線などの多糸線、例えば、一緒に撚り合わせられているいくつかの個々に絶縁された線を含む線、を備え得る。多糸線のAC抵抗は、周波数の関数であり、多糸線は、誘導性素子の電力吸収が駆動周波数で減少されるような手法で構成され得る。別の例として、誘導性素子158は、例えば、印刷回路基板上のコイル状トラックであり得る。印刷回路基板上のコイル状トラックを使用することが有用であり得るのは、それが、低費用で高い再現性で大量生産され得る、多糸線(高価であり得る)のいかなる必要性も取り除く断面を有する剛性且つ自立式のトラックを提供するためである。1つの誘導性素子158が示されるが、1つ又は複数のサセプタ構成体110の誘導加熱のために配置される2つ以上の誘導性素子158が存在し得ることは容易に理解されるものとする。
共鳴回路150の静電容量Cは、コンデンサ156によって提供される。コンデンサ156は、例えば、Class1セラミックコンデンサ、例えば、COG型コンデンサであり得る。合計静電容量Cはまた、共鳴回路150の浮遊静電容量を含み得るが、しかしながら、これは、コンデンサ156によって提供される静電容量と比較して、取るに足りないものであるか、又は取るに足りないものにされ得る。
共鳴回路150の抵抗は図2に示されないが、回路の抵抗は、共鳴回路150の構成要素を接続するトラック若しくは線の抵抗、インダクタ158の抵抗、及び/又は、インダクタ158とのエネルギー移動のために配置されるサセプタ構成体110によって提供される共鳴回路150を流れる電流に対する抵抗によって提供され得ることを理解されたい。いくつかの例では、1つ又は複数の専用抵抗器(図示せず)が、共鳴回路150に含まれ得る。
共鳴回路150は、DC電源104(図1を参照)から、例えば、バッテリーから提供されるDC供給電圧V1を供給される。DC電圧源V1の正端子は、第1の点159及び第2の点160において共鳴回路150に接続される。DC電圧源V1の負端子(図示せず)は、アース151、故に、この例では、MOSFET Ml及びM2両方のソース端子Sに接続される。例では、DC供給電圧V1は、バッテリーから直接、又は中間素子を介して、共鳴回路に供給され得る。
したがって、共鳴回路150は、電気ブリッジとして接続され、ブリッジの2つのアームの間に誘導性素子158及びコンデンサ156が並列接続されている状態にあると考えられ得る。共鳴回路150は、以下に説明されるスイッチング効果をもたらすように作用し、これにより、誘導性素子158を通って、変動電流、例えば交流、が引き込まれることを結果としてもたらし、こうして交流磁場を作り出し、サセプタ構成体110を加熱する。
第1の点159は、誘導性素子158及びコンデンサ156の並列の組合せの第1の側に位置する第1のノードAに接続される。第2の点160は、誘導性素子158及びコンデンサ156の並列の組合せの第2の側に、第2のノードBに接続される。第1のチョークインダクタ161は、第1の点159と第1のノードAとの間に直列接続され、第2のチョークインダクタ162は、第2の点160と第2のノードBとの間に直列接続される。第1及び第2のチョーク161及び162は、AC周波数を第1の点159及び第2の点160それぞれから回路に入ることからフィルタアウトするが、DC電流がインダクタ158内へと、そこを通って引き込まれることを可能にするように作用する。チョーク161及び162は、A及びBにおける電圧が、第1の点159又は第2の点160におけるほとんど又は全く目に見えない効果により振動することを可能にする。
この特定の例では、第1のMOSFET M1及び第2のMOSFET M2は、nチャネル強化モードMOSFETである。第1のMOSFET M1のドレイン端子は、導線又は同様のものを介して第1のノードAに接続される一方、第2のMOSFET M2のドレイン端子は、導線又は同様のものを介して第2のノードBに接続される。各MOSFET M1、M2のソース端子は、アース151に接続される。
共鳴回路150は、第2の電圧源V2、ゲート電圧源(又は、時に、本明細書では制御電圧と称される)を備え、その正端子が、第1及び第2のMOSFET M1及びM2のゲート端子G1、G2に電圧を供給するために使用される第3の点165に接続されている。この例での第3の点165において供給される制御電圧V2は、制御電圧V2に影響を及ぼすことなく電圧V1の変動を可能にする第1及び第2の点159、160において供給される電圧V1とは無関係である。第1のプルアップ抵抗器163は、第3の点165と第1のMOSFET M1のゲート端子G1との間に接続される。第2のプルアップ抵抗器164は、第3の点165と第2のMOSFET M2のゲート端子G2との間に接続される。
他の例では、異なるタイプのFETなど、異なるタイプのトランジスタが使用され得る。以下に説明されるスイッチング効果は、「オン」状態から「オフ」状態へ切り替えることができる異なるタイプのトランジスタの場合も等しく達成され得るということを理解されたい。供給電圧V1及びV2の値及び極性は、使用されるトランジスタのプロパティ、及び回路内の他の構成要素と併せて選択され得る。例えば、供給電圧は、nチャネルトランジスタが使用されるか、pチャネルトランジスタが使用されるかに応じて、又は、トランジスタが接続される構成、若しくは、トランジスタがオン又はオフのいずれかであることを結果としてもたらす、トランジスタの端子にわたって印加される電位差の違いに応じて選択され得る。
共鳴回路150は、第1のダイオードd1及び第2のダイオードd2をさらに備え、これは、この例では、ショットキーダイオードであるが、他の例では、任意の他の好適なタイプのダイオードが使用され得る。第1のMOSFET M1のゲート端子G1は、第1のダイオードd1の順方向が第2のMOSFET M2のドレインD2の方を向いた状態で、第1のダイオードd1を介して第2のMOSFET M2のドレイン端子D2に接続される。
第2のMOSFET M2のゲート端子G2は、第2のダイオードd2の順方向が第1のMOSFET M1のドレインD1の方を向いた状態で、第2のダイオードd2を介して第1の第2のMOSFET M1のドレインD1に接続される。第1及び第2のショットキーダイオードd1及びd2は、およそ0.3Vのダイオード閾値電圧を有し得る。他の例では、シリコンダイオードは、およそ0.7Vのダイオード閾値電圧を有して使用され得る。例では、使用されるダイオードのタイプは、MOSFET M1及びM2の所望の切り替えを可能にするように、ゲート閾値電圧と併せて選択される。ダイオードのタイプ及びゲート供給電圧V2はまた、プルアップ抵抗器163及び164の値、並びに共鳴回路150の他の構成要素と併せて選択され得る。
共鳴回路150は、第1及び第2のMOSFET M1及びM2の切り替えに起因する変動電流である、誘導性素子158を通る電流を支持する。この例では、MOSFET M1及びM2が強化モードMOSFETであるため、第1及び第2のMOSFETのうちの一方のゲート端子G1、G2において印加される電圧が、ゲート−ソース電圧がそのMOSFETのための既定の閾値よりも高いようなものであるとき、MOSFETは、オン状態にされる。次いで電流が、ドレイン端子D1、D2から、接地151に接続されるソース端子S1、S2へ流れ得る。このようなオン状態にあるMOSFETの直列抵抗は、回路の動作の目的にとっては取るに足りないものであり、ドレイン端子Dは、MOSFETがオン状態にあるとき接地電位にあると考えられ得る。MOSFETのためのゲート−ソース閾値は、共鳴回路150のための任意の好適な値であり得、また、電圧V2の大きさ、並びに抵抗器164及び163の抵抗は、MOSFET M1及びM2のゲート−ソース閾値電圧に応じて選択され、本質的にその結果として、電圧V2はゲート閾値電圧(複数可)よりも大きい、ということを理解されたい。
誘導性素子158を流れる変動電流を結果としてもたらす共鳴回路150のスイッチング手順は、第1のノードAにおける電圧が高く、第2のノードBにおける電圧が低い状態から始まって、これより説明される。
ノードAにおける電圧が高いとき、第1のMOSFET M1のドレイン端子D1における電圧も高いが、これは、M1のドレイン端子D1が、導線により、この例では直接、ノードAに接続されることが理由である。同時に、ノードBにおける電圧は低く保たれ、第2のMOSFET M2のドレイン端子D2における電圧は、それに応じて低い(M2のドレイン端子は、導線により、この例では直接、ノードBに接続される)。
したがって、この時、M1のドレイン電圧の値は高く、M2のゲート電圧よりも大きい。したがって、第2のダイオードd2は、この時、逆バイアスされる。この時のM2のゲート電圧は、M2のソース端子電圧よりも大きく、電圧V2は、M2におけるゲート−ソース電圧がMOSFET M2のためのオン閾値よりも大きいようなものである。したがって、M2はこの時オンである。
同時に、M2のドレイン電圧は低く、第1のダイオードd1は、M1のゲート端子へのゲート電圧源V2に起因して順方向バイアスされる。したがって、M1のゲート端子は、順方向バイアスされた第1のダイオードd1を介して、第2のMOSFET M2の低電圧ドレイン端子に接続され、したがって、M1のゲート電圧も低い。言い換えると、M2がオンであるため、それは、接地クランプとして機能し、このことが、第1のダイオードd1が順方向バイアスされること、及びM1のゲート電圧が低いことを結果としてもたらす。そのようなものとして、M1のゲート−ソース電圧は、オン閾値未満であり、第1のMOSFET M1はオフである。
要するに、この時点で、回路150は、
ノードAにおける電圧が高い、
ノードBにおける電圧が低い、
第1のダイオードd1が順方向バイアスされる、
第2のMOSFET M2がオンである、
第2のダイオードd2が逆バイアスされる、及び
第1のMOSFET M1がオフである、
という、第1の状態にある。
第2のMOSFET M2がオン状態にあり、且つ第1のMOSFET M1がオフ状態にあるという、この時から、電流は、供給源V1から第1のチョーク161を通り、誘導性素子158を通って引き込まれる。誘導チョーク161の存在に起因して、ノードAにおける電圧は、自由に振動する。誘導性素子158がコンデンサ156と並列であるため、ノードAにおける観察電圧は、半正弦波電圧プロファイルのものに倣う。ノードAにおける観察電圧の周波数は、回路150の共鳴周波数fに等しい。
ノードAのエネルギー減衰の結果として、ノードAにおける電圧は、その最大値から0に向かって次第に正弦曲線状に減少する。ノードBにおける電圧は、低く保たれ(MOSFET M2がオンであるため)、インダクタLは、DC供給源V1から充電される。MOSFET M2は、ノードAにおける電圧がM2のゲート閾値電圧にd2の順方向バイアス電圧を足したものに等しいか、それ未満である時点においてオフに切り替えられる。ノードAにおける電圧が最終的にゼロに達したとき、MOSFET M2は、完全にオフになる。
同時に、又は直後に、ノードBにおける電圧が高くなる。これは、誘導性素子158とコンデンサ156との間のエネルギーの共鳴移動に起因して発生する。ノードBにおける電圧が、このようなエネルギーの共鳴移動に起因して高くなるとき、ノードA及びB並びにMOSFET M1及びM2に関して上に説明される状況は逆にされる。即ち、Aにおける電圧がゼロに向かって減少すると、M1のドレイン電圧が減少される。M1のドレイン電圧は、第2のダイオードd2がもはや逆バイアスされず、順方向バイアスされるようになるところまで減少する。同様に、ノードBにおける電圧は、その最大値まで上昇し、第1のダイオードd1は、順方向バイアスから逆バイアスへと切り替わる。これが起こると、M1のゲート電圧は、M2のドレイン電圧にもはや結合されず、したがってM1のゲート電圧は、ゲート供給電圧V2の印加のもとで、高くなる。したがって、第1のMOSFET M1は、そのゲート−ソース電圧が、ここではスイッチオンの閾値を上回ることから、オン状態へと切り替えられる。M2のゲート端子はこのとき、順方向バイアスされた第2のダイオードd2を介してM1の低電圧ドレイン端子に接続されているため、M2のゲート電圧は低い。したがって、M2は、オフ状態に切り替えられる。
要するに、この時点で、回路150は、
ノードAにおける電圧が低い、
ノードBにおける電圧が高い、
第1のダイオードd1が逆バイアスされる、
第2のMOSFET M2がオフである、
第2のダイオードd2が順方向バイアスされる、及び
第1のMOSFET M1がオンである、
という、第2の状態にある。
この時点で、電流は、供給電圧V1から第2のチョーク162を通じて誘導性素子158を通って引き込まれる。したがって、電流の方向は、共鳴回路150のスイッチング動作に起因して逆にされている。共鳴回路150は、第1のMOSFET M1がオフであり、第2のMOSFET M2がオンである上記の第1の状態と、第1のMOSFET M1がオンであり、第2のMOSFET M2がオフである上記の第2の状態とで切り替わり続ける。
動作の安定状態において、エネルギーは、静電領域(即ち、コンデンサ156内)と磁気領域(即ち、インダクタ158)との間で移動され、また逆も然りである。
正味のスイッチング効果は、静電領域(即ち、コンデンサ156内)と磁気領域(即ち、インダクタ158)との間でエネルギーを移動させる共鳴回路150内の電圧振動に応答しており、こうして、回路の共鳴周波数によって変化する並列LC回路内の時間的に変動する電流を作り出す。これは、回路150がその最適効率レベルで動作し、したがって、オフ共鳴で動作する回路と比較してエアロゾル生成材料116のより効率的な加熱を達成することから、誘導性素子158とサセプタ構成体110との間のエネルギー移動に有利である。説明されたスイッチング構成体は、それが、回路150が、変動負荷条件下において、例えば、異なるサセプタが誘導性素子に結合されるとき共鳴周波数で自ら駆動することを可能にするため、有利である。これが意味することは、回路150のプロパティが変化する場合(例えば、サセプタ110が存在するか否か、又はサセプタの温度が変化するかどうか、或いはサセプタ素子110の物理的運動)、回路150の動的性質が、その共鳴点を連続的に適合させて、最適な方式でエネルギーを移動させるということであり、したがって、回路150が常に共鳴で駆動されることを意味する。さらに、回路150の構成は、制御電圧信号をMOSFETのゲートに印加してスイッチングをもたらすために外部制御装置又は同様のものが必要とされないようなものである。
図2を参照した上に説明される例では、ゲート端子G1、G2には、ソース電圧V1のための電源とは異なる第2の電源によりゲート電圧が供給される。しかしながら、いくつかの例では、ゲート端子は、ソース電圧V1と同じ電圧源により供給され得る。そのような例では、回路150内の第1の点159、第2の点160、及び第3の点165は、例えば、同じ電源レールに接続され得る。そのような例では、回路の構成要素のプロパティは、説明されたスイッチング動作が発生することを可能にするように選択されなければならないということを理解されたい。例えば、ゲート供給電圧及びダイオード閾値電圧は、回路の振動が適切なレベルでMOSFETの切り替えをトリガするように選択されなければならない。ゲート供給電圧V2及びソース電圧V1のための別個の電圧値の提供は、ソース電圧V1が、回路のスイッチング機序の動作に影響を及ぼすことなく、ゲート供給電圧V2とは無関係に変動されることを可能にする。
回路150の共鳴周波数fは、MHz範囲内、例えば、範囲0.5MHz〜4MHz、例えば、範囲2MHz〜3MHzにあり得る。共鳴回路150の共鳴周波数fは、上述のように、回路150のインダクタンスL及び静電容量Cに依存し、そしてこのインダクタンスL及び静電容量Cは、誘導性素子158、コンデンサ156、及び追加的にサセプタ構成体110に依存するということを理解されたい。即ち、共鳴周波数は、エネルギーが誘導性素子からサセプタ構成体へ移動されることに応答して変化すると考えられ得る。そのようなものとして、回路150の共鳴周波数fは、実装ごとに様々であり得る。例えば、周波数は、範囲0.1MHz〜4MHz内、又は0.5MHz〜2MHzの範囲内、又は範囲0.3MHz〜1.2MHz内にあり得る。他の例では、共鳴周波数は、上に説明されるものとは異なる範囲内にあり得る。一般的に、共鳴周波数は、サセプタ構成体110を含む、使用する構成要素の電気的及び/又は物理的プロパティなど、回路の特性に依存する。
共鳴回路150のプロパティは、所与のサセプタ構成体110のための他の因子に基づいて選択され得るということも理解されたい。例えば、誘導性素子158からサセプタ構成体110へのエネルギーの移動を向上させるためには、サセプタ構成体110の材料プロパティに基づいて表皮深さ(即ち、少なくとも周波数の関数である、1/e倍だけ電流密度が入るサセプタ構成体110の表面からの深さ)を選択することが有用であり得る。表皮深さは、サセプタ構成体110の異なる材料では異なり、駆動周波数が増加するにつれて減少する。その一方で、例えば、電子装置内で熱として損失される共鳴回路150及び/又は駆動素子102に供給される電力の割合を減少させるためには、比較的低い周波数で自ら駆動する回路を有することが有益な場合がある。この例では駆動周波数は共鳴周波数に等しいため、駆動周波数に関するここでの検討事項は、例えば、サセプタ構成体110を設計すること、及び/又は特定の静電容量を有するコンデンサ156及び特定のインダクタンスを有する誘導性素子158を使用することによって、適切な共鳴周波数を獲得することに関する。いくつかの例では、したがって、これらの因子の折衷案が、必要に応じて及び/又は所望の通りに選択され得る。
図2の共鳴回路150は、電流Iが最小限にされ、且つ動的抵抗が最大限にされる共鳴周波数fを有する。共鳴回路150は、この共鳴周波数で自ら駆動し、したがって、インダクタ158によって生成される振動磁場は最大であり、誘導性素子158によるサセプタ構成体110の誘導加熱は最大限にされる。
いくつかの例では、共鳴回路150によるサセプタ構成体110の誘導加熱は、共鳴回路150に提供される供給電圧を制御することによって制御され得、そしてこれにより、共鳴回路150内を流れる電流を制御することができ、故に、共鳴回路150によってサセプタ構成体110へ移動されるエネルギー、及び故にサセプタ構成体110が加熱される度合いを制御することができる。他の例では、サセプタ構成体110の温度は、例えば、サセプタ構成体110がより大きい度合いまで加熱されるべきか、より小さい度合いまで加熱されるべきかに応じて、誘導性素子158への電圧供給を変更することによって(例えば、供給される電圧の大きさを変更することによって、又はパルス幅変調電圧信号のデューティサイクルを変更することによって)、モニタ及び制御され得るということを理解されたい。
上で述べたように、共鳴回路150のインダクタンスLは、サセプタ構成体110の誘導加熱のために配置される誘導性素子158によって提供される。共鳴回路150のインダクタンスLの少なくとも一部は、サセプタ構成体110の透磁率に起因する。したがって、インダクタンスL、及び故に共鳴回路150の共鳴周波数fは、時折変わり得る、使用される特定のサセプタ(複数可)及び誘導性素子(複数可)158に対するその位置付けに依存し得る。さらに、サセプタ構成体110の透磁率は、サセプタ110の変動温度と共に変化し得る。
図3は、共鳴回路250の第2の例を示す。第2の共鳴回路250は、共鳴回路150と同じ構成要素の多くを備え、共鳴回路150、250の各々における同様の構成要素には、同じ参照番号が設けられ、再度詳細に説明されないものとする。
第2の回路250が、ダイオードd1、d2であって、これらを介して、トランジスタM1、M2の各々のゲート端子G1、G2がトランジスタM1、M2の他方のドレイン端子D1、D2にそれぞれ接続される、ダイオードd1、d2を備えないという点で、第2の回路250は、第1の回路150とは異なる。第1の回路150に含まれるダイオードd1、d2の代わりに、第2の回路250は、第3のMOSFET M3及び第4のMOSFET M4を備える。
第2の回路250において、第1のMOSFET M1のゲートG1は、第3のMOSFET M3を介して第2のMOSFET M2のドレインD2に接続される。第2のMOSFET M2のゲートG2は、同様に、第4のMOSFET M4を介して第1のMOSFET M1のドレインD1に接続される。制御電圧V2は、点165から第3のMOSFET M3及び第4のMOSFET M4の両方のゲート端子G3、G4に供給される。図3によって表される例などの例では、第3のMOSFET M3及び第4のMOSFET M4のゲート端子G3、G4は、導電体、例えば、電気トラックを介して互いに接続され、電圧V2が導電体上の点に供給される。第3のMOSFET M3及び第4のMOSFET M4の各々は、閾値電圧より大きい電圧がそのゲート端子G3、G4に印加されるとき、それぞれのMOSFET M3、M4が「オン」にされ、その結果として、電流がそのドレイン端子からそのソース端子へ流れ得るように、ゲート閾値電圧を有するということを理解されたい。例では、電圧V2は、制御電圧V2を印加することにより第3及び第4のMOSFET M3、M4をオン状態にするように、第3及び第4のMOSFET M3、M4の閾値電圧よりも大きい。例では、第3のMOSFET M3の閾値電圧は、第4のMOSFET M4の閾値電圧に等しい。いくつかの例では、第2の回路250は、第1及び第2のMOSFET M1、M2のゲートG1、G2と接地との間に接続される1つ又は複数のプルダウン抵抗器(図3には示されない)を備え得る。
第2の回路250は、変動電流が、図2を参照して第1の例となる回路150に関連して説明される様式で、誘導性素子158に流れることを引き起こす自己振動回路として動作する。ダイオードd1、d2ではなくMOSFET M3、M4を使用することに起因する、第1の例となる回路150の挙動との第2の回路250の挙動の違いは、以下の説明から明らかになる。
誘導性素子158を流れる変動電流を結果としてもたらす第2の回路250のスイッチング手順は、これより説明される。
電圧V2が第3及び第4のMOSFET M3、M4のゲートG3、G4に印加されるとき、第3及び第4のMOSFETは、「オン」にされる。電圧V1であるならば、この点において、第1、第2、第3、及び第4のMOSFET M1〜M4の各々は、オン状態にある。この点において、ノードA及びBにおける電圧は降下し始める。特定の不均衡、例えば、MOSFET M1〜M4間の抵抗、又は回路内に存在するインダクタの値のプロパティの違いが、回路250内に存在し得る。これらの不均衡は、ノードA又はBのうちの一方における電圧が、これらノードA、Bのうちの他方における電圧よりも早く降下し始めるように作用する。電圧が早く降下する方のノードA、Bに対応するMOSFET M1、M2は、オン状態のままである。ノードA、Bのうちの他方に対応するMOSFET M1、M2のうちの他方は、オフ状態に切り替えられる。以下は、ノードAにおける電圧が振動し始め、ノードBにおける電圧がゼロのままである状況について説明する。しかしながら、等しく、振動し始めるのがノードBにおける電圧である一方で、ノードAにおける電圧がゼロボルトのままであるということもあり得る。
ノードAにおける電圧が上昇するとき、第1のMOSFET M1のドレイン端子D1が導線を介してノードAに接続されていることから、第1のMOSFET M1のドレイン端子D1における電圧も上昇する。同時に、ノードBにおける電圧は低く保たれ、第2のMOSFET M2のドレイン端子D2における電圧は、それに応じて低い(第2のMOSFET M2のドレイン端子D2は、この例では、導線を介して直接ノードBに接続される)。
ノードA及び第1のMOSFET M1のドレインD1における電圧が上昇すると、第2のMOSFET M2のゲートG2における電圧が上昇する。これは、ドレインD1が第4のMOSFET M4を介して第2のMOSFET M2のゲートG2に接続されていること、及び第4のMOSFET M4が、電圧V2がそのゲート端子G4に印加されていることにより「オン」状態にあることに起因する。
第1のMOSFET M1のドレインD1における電圧が上昇すると、第2のMOSFET M2のゲートG2における電圧は、最大電圧値Vmaxに到達するまで上昇し続ける。第2のMOSFET M2のゲートG2において到達される最大電圧値Vmaxは、制御電圧V2及び第4のMOSFET M4のゲート−ソース電圧(VgsM4)に依存する。最大値Vmaxは、Vmax=V2−VgsM4として表現され得る。
回路250の共鳴周波数での振動の半サイクル後、第1のMOSFET M1のドレインD1における電圧は降下し始める。第1のMOSFET M1のドレインD1における電圧は、0Vに到達するまで降下する。この点において、第1のMOSFET M1は、「オフ」から「オン」になり、第2のMOSFET M2は、「オン」から「オフ」になる。
このとき、回路は、ノードAがゼロボルトのままである一方、ノードBが自由に振動することができること以外は、上に説明されるものと同様の様式で振動し続ける。即ち、このとき、第2のMOSFET M2 のドレインD2及びノードBにおける電圧が上昇し始める一方、第1のMOSFET M1のドレインD1及びノードAにおける電圧はゼロのままである。
ノードB及び第2のMOSFET M2のドレインD2における電圧が上昇すると、ドレインD2が第3のMOSFET M3を介して第1のMOSFET M1にゲートG1に接続されていることから、第1のMOSFET M1のゲートG1における電圧は上昇し、第3のMOSFET M3は、電圧V2がそのゲート端子G3に印加されていることに起因して「オン」である。
第2のMOSFET M2のドレインD2における電圧が上昇すると、第1のMOSFET M1のゲートG1における電圧は、最大電圧値Vmaxに到達するまで上昇し続ける。ゲートG1において到達される最大電圧値Vmaxは、制御電圧V2及び第3のMOSFET M3のゲート−ソース電圧(VgsM3)に依存する。最大値Vmaxは、Vmax=V2−VgsM3として表現され得る。この例では、第3及び第4のMOSFET M3、M4のゲート−ソース電圧は、互いに等しく、即ち、VgsM3=VgsM4である。
第2の回路250の共鳴周波数での振動の半サイクル後、第2のMOSFET M2のドレインD2における電圧は降下し始める。第2のMOSFET M2のドレインD2における電圧は、0Vに到達するまで降下する。この点において、第2のMOSFET M2は、「オフ」から「オン」になり、第1のMOSFET M1は、「オン」から「オフ」になる。
第1の例となる回路150に関連して説明される様式では、第2のMOSFET M2がオン状態にあり、第1のMOSFET M1がオフ状態にあるとき、電流は、供給源V1から第1のチョーク161を通り、誘導性素子158を通って引き込まれる。第1のMOSFET M1がオン状態にあり、第2のMOSFET M2がオフ状態にあるとき、電流は、供給源V1から第2のチョーク162を通り、誘導性素子158を通って引き込まれる。したがって、第2の例となる回路250は、図2の第1の例となる回路150に説明されるものと同じ様式で振動し、電流の方向が回路250のスイッチング動作ごとに逆転する。
第3及び第4のMOSFET M3、M4の使用は、いくつかの例では、それがより低いエネルギー損失を可能にし得ることが理由で、有利であり得る。即ち、第1の例となる回路150は、プルアップ抵抗器163、164を通って接地151に引き込まれるいくらかの電流に起因して抵抗損失をもたらし得る。例えば、第1のMOSFET M1がオン状態にあるとき、第2のダイオードd2は、順方向バイアスされ、したがって、微小電流が、第2のプルアップ抵抗器164を通って引き込まれ得、結果として抵抗損失をもたらす。同様に、第2のMOSFET M2がオン状態にあるとき、第1のプルアップ抵抗器163を通って引き込まれる電流に起因する抵抗損失が存在し得る。例における第2の例となる回路は、抵抗器163、164を省き得る。第2の例となる回路250は、プルアップ抵抗器163、164及びダイオードd1、d2を第3及び第4のMOSFET M3、M4の代わりに使うことによってそのような損失を低減し得る。例えば、第2の例となる回路250において、第1のMOSFET M1がオフ状態にあるとき、第3のMOSFET M3を通って引き込まれる電流は、本質的にゼロであり得る。同様に、第2の例となる回路250において、第2のMOSFET M2がオフ状態にあるとき、第4のMOSFET M4を通って引き込まれる電流は、本質的にゼロであり得る。したがって、抵抗損失は、第2の回路250に示される構成体の使用により低減され得る。さらに、エネルギーは、第1のMOSFET M1及び第2のMOSFET M2のゲートG1、G2を充電及び放電することが必要とされ得る。第2の回路250は、このエネルギーがノードA及びBから効果的に提供されることをもたらし得る。
上記の例となる回路は、2つのチョークインダクタ161、162を備えると説明されている。別の例では、例となる誘導加熱回路は、1つのチョークインダクタのみを備え得る。そのような例となる回路において、インダクタコイル158は、「センタータップ付き」であり得る。
図4は、第1の例となる回路150を変形させたものであり、コイル158が、センタータップ付きのコイルであり、単一のチョークインダクタ461が、第1及び第2のチョークインダクタ161、162に置き換わる、第3の例となる回路350を示す。サセプタ110は、明白性の目的のため、図4から省かれる。ここでも、図2に例証される回路150内のものと同じである構成要素には、図1にあるものと同じ参照番号が図4で付与される。
第3の回路350において、電圧V1は、第1の例となる回路150における第1及び第2の点159、160とは対照的に単一の点459において、チョークインダクタ461を介してインダクタコイル158の中心に印加される。第1及び第2の例となる回路150、250のように、回路内の電流が回路の共鳴振動に起因して方向を変えると、電流が第1のチョーク161及び第2のチョーク162を交互に通って引き込まれるのではなく、回路350内の電流振動がMOSFET M1、M2のスイッチング動作に起因して方向を変えると、電流は、単一のチョークインダクタ461を通って引き込まれ、インダクタ158の第1の部分158a及びインダクタ158の第2の部分158bを交互に通って引き込まれる。第3の回路350は、他の点では第1の回路150と同等の様式で動作する。
第4の例となる回路は、図5に示される。ここでも、図2に例証される回路150内のものと同じである構成要素には、図1にあるものと同じ参照番号が図4で付与される。第4の回路450は、第3の回路350の単一のコンデンサ156を備えるのではなく、第4の回路450には、第1のコンデンサ156a及び第2のコンデンサ156bが設けられるという点で、第3の回路350とは異なる。第4の回路450は、第3の回路350と同様に、インダクタが第1の部分158a及び第2の部分158bを備えているセンタータップ付きの構成体を備える。電圧V1は、チョークインダクタ461を介してインダクタコイル158の中心に印加され(図4の構成体のように)、さらに、インダクタコイル158の中心は、第1のコンデンサ156aと第2のコンデンサ156bとの間の点に電気接続される。したがって、2つの隣り合う回路ループが設けられ、一方は第1のインダクタ部分158a及び第1のコンデンサ156aを備え、他方は第2のインダクタ部分158b及び第2のコンデンサ156bを備える。第4の回路450は、他の点では第3の回路350と同等の様式で動作する。
図4及び図5に関連して説明されるセンタータップ付きの構成体は、図3に関連して説明される様式で、ダイオードの代わりに第3及び第4のMOSFETを使用する構成体に等しく適用され得る。センタータップ付きの構成体の使用は、回路を組み立てるために必要とされる部品の数が低減され得ることから有利であり得る。例えば、チョークインダクタの数は、2つから1つへ低減され得る。
本明細書に説明される例では、サセプタ構成体110は、消耗品内に含まれ、したがって交換可能である。例えば、サセプタ構成体110は、使い捨てであり得、例えば、加熱するように配置されるエアロゾル生成材料116と一体型であり得る。共鳴回路150は、サセプタ構成体110が交換される限り、異なるサセプタ構成体110間の構造及び/若しくは材料タイプの違い、並びに/又は誘導性素子158に対するサセプタ構成体110の配置の違いに自動的に対応して、回路が共鳴周波数で駆動されることを可能にする。さらには、共鳴回路は、特定の誘導性素子158、又は実際には、使用される共鳴回路150のいかなる他の構成要素にもかかわらず、共鳴で自ら駆動するように構成される。これは、サセプタ構成体110に関してだけでなく回路150の他の構成要素に関しても、両方の製造における変動を受容するのに特に有用である。例えば、共鳴回路150は、異なる値のインダクタンスを有する異なる誘導性素子158の使用、及び/又はサセプタ構成体110に対する誘導性素子158の配置の違いにかかわらず、回路が共鳴周波数で自ら駆動したままであることを可能にする。回路150はまた、構成要素がデバイスの寿命にわたって交換されるとしても、共鳴で自ら駆動することができる。
いくつかの例では、エアロゾル生成デバイス100は、複数の異なるタイプの消耗品であって、それらの各々が他の消耗品とは異なるタイプのサセプタ構成体を備える、複数の異なる消耗品と使用可能であるように構成される。
異なるサセプタ構成体は、例えば、異なる材料で形成され得るか、又は異なる形状若しくは異なるサイズ、又は異なる材料若しくは形状若しくはサイズの組合せであり得る。
使用中、回路150の共鳴周波数は、どのタイプの消耗品の特定のサセプタ構成体がデバイス100に結合されるか、例えば、挿入されるかに依存する。しかしながら、共鳴回路の誘導性素子158を通る交流周波数は、回路150の自己振動構成体に起因して、異なるサセプタ/消耗品の誘導性素子への結合によって引き起こされる共鳴周波数における変化に一致するように自己調整するように構成される。したがって、本回路は、所与のサセプタ構成体を、その消耗品がデバイス100に結合されるとき、サセプタ構成体又は消耗品のプロパティに関係なく、回路150の共鳴周波数で加熱するように構成される。
いくつかの例では、エアロゾル生成デバイス100は、第1のサセプタ構成体を有する第1の消耗品を受容するように構成され、本デバイスはまた、第1のサセプタ構成体とは異なる第2のサセプタ構成体を有する第2の消耗品を受容するように構成される。
例えば、デバイス100は、特定のサイズのアルミニウムサセプタを備える第1の消耗品を受容するように構成され得、また、アルミニウムサセプタとは異なる形状及び/又はサイズのものであり得る鋼サセプタを備える第2の消耗品を受容するように構成され得る。
回路150内の変動電流は、第1の消耗品がデバイスに結合されるとき共鳴回路150の第1の共鳴周波数に維持され、第2の消耗品がデバイス100に結合されるとき共鳴回路の第2の共鳴周波数に維持される。
例におけるエアロゾル生成デバイス100は、消耗品を受容するための受容部を備える。受容部は、第1の消耗品又は第2の消耗品などの複数のタイプの消耗品を受容するように構成され得る。図1は、エアロゾル生成デバイス100の受容部130に受容されて概略的に示される消耗品120を受容した状態のエアロゾル生成デバイス100を示す。受容部130は、デバイスの本体112内の空洞又はチャンバであり得る。消耗品120が受容部130内にあるとき、消耗品120のサセプタ構成体110は、誘導性素子158による誘導結合及び加熱のために近くに配置される。
デバイス100は、異なる形状の複数の異なる消耗品を受容するように構成され得る。
例では、上で述べたように、誘導性素子158は電導性コイルである。そのような例では、消耗品のサセプタ構成体の少なくとも一部は、コイル内に受容されるように構成され得る。これは、サセプタ構成体と誘導性素子との効率的な誘導結合をもたらし、そのようなものとしてサセプタ構成体の効率的な加熱をもたらし得る。
共鳴回路150を備えるエアロゾル生成デバイス100の動作が、これより例に従って説明される。デバイス100がオンにされる前、デバイス100は、‘オフ’状態にあり得、即ち、共鳴回路150に電流は流れていない。デバイス150は、例えば、ユーザがデバイス100をオンにすることによって‘オン’状態へ切り替えられる。デバイス100をオンに切り替えると、共鳴回路150は、電圧源104から電流を引き込み始め、誘導性素子158を通る電流は、共鳴周波数fで変動する。デバイス100は、さらなる入力が制御装置106によって受信されるまで、例えば、ユーザがもはやボタン(図示せず)を押さなくなるまで、又はパフ検出器(図示せず)がもはや活性化されていない、又は最大加熱持続時間が経過するまで、オン状態のままであり得る。共鳴周波数fで駆動されている共鳴回路150は、交流Iが共鳴回路150及び誘導性素子158内に流れるようにし、故に、サセプタ構成体110が誘導加熱されるようにする。サセプタ構成体110が誘導加熱されると、その温度(及び故に、エアロゾル生成材料116の温度)は上昇する。この例では、サセプタ構成体110(及びエアロゾル生成材料116)は、それが安定した温度TMAXに到達するように加熱される。温度TMAXは、相当量のエアロゾルがエアロゾル生成材料116によって生成される温度に実質的にあるか、又はそれを上回る、温度であり得る。温度TMAXは、例えば、およそ200〜およそ300℃の間であり得る(当然ながら、材料116、サセプタ構成体110、デバイス100全体の構成、並びに/又は他の要件及び/若しくは条件に応じて、異なる温度であり得る)。したがって、デバイス100は、‘加熱’状態又はモードにあり、エアロゾル生成材料116は、エアロゾルが実質的に生産されている、又は相当量のエアロゾルが生産されている温度に到達する。すべての場合でないにしろ、大半の場合、サセプタ構成体110の温度が変化すると、共鳴回路150の共鳴周波数fも変化するということを理解されたい。これは、サセプタ構成体110の透磁率が温度の関数であり、また上で説明されるように、サセプタ構成体110の透磁率が、誘導性素子158とサセプタ構成体110との結合、及び故に共鳴回路150の共鳴周波数fに影響を与えるためである。
本開示は、主に、LC並列回路構成を説明する。上で述べたように、共鳴でのLC並列回路の場合、インピーダンスは最大であり、電流は最小である。電流が最小であることは、概して、電流が、並列LCループの外側、例えば、チョーク161の左側、又はチョーク162の右側で観察されることを指すということに留意されたい。逆に、直列LC回路において、電流は最大であり、一般的に言うと、電流を安全な値に制限するために抵抗器が挿入されることが必要とされ、さもなければ、回路内の特定の電気構成要素に損傷を及ぼし得る。これは、一般的には、エネルギーが抵抗器を通じて失われることから、回路の効率を低下させる。共鳴で動作する並列回路は、そのような制限を必要としない。
いくつかの例では、サセプタ構成体110は、アルミニウムを含むか、又はこれからなる。アルミニウムは、非鉄材料の例であり、そのようなものとして1に近い相対透磁率を有する。これが意味することは、アルミニウムが、印加された磁場に応答して全体的に低い度合いの磁化を有するということである。故に、エアロゾル提供システムに使用されるものなどの低電圧では特に、アルミニウムを誘導加熱することは困難であると一般的に考えられている。共鳴周波数で回路を駆動することは、これが、誘導性素子158とサセプタ構成体110との最適結合を提供することから有利であるということも一般的に分かっている。アルミニウムの場合、共鳴周波数からの僅かな逸脱が、サセプタ構成体110と誘導性素子158との誘導結合における目立った減少、及び故に、加熱効率の目立った減少(いくつかの場合においては、加熱がもはや観察されない程度まで)を引き起こすことが観察される。上で述べたように、サセプタ構成体110の温度が変化すると、回路150の共鳴周波数も変化する。したがって、サセプタ構成体110が、アルミニウムなどの非鉄サセプタを含む、又はこれからなる場合、本開示の共鳴回路150は、回路が常に共鳴周波数で駆動される(いかなる外部制御機序とも無関係に)ということにおいて有利である。これは、最大誘導結合及び故に最大加熱効率が常に達成され、アルミニウムが効率的に加熱されることを可能にすることを意味する。アルミニウムサセプタを含む消耗品は、消耗品が、閉電気回路を形成する、及び/又は50ミクロン未満の厚さを有するアルミニウムラップを含むときに、効率的に加熱され得るということが分かっている。
サセプタ構成体110が消耗品の部分を形成する例では、消耗品は、国際出願PCT/EP2016/070178に説明されるものの形態をとり得、この全体が参照により本明細書に組み込まれる。
上記の例は、本発明の例証的な例として理解されるべきである。任意の1つの例に関連して説明される任意の特徴は、単独で、又は説明される他の特徴と組み合わせて使用され得、また、その例のうちの任意の他のものの1つ若しくは複数の特徴と組み合わせて、又は他の例のうちの任意の他のものの任意の組合せで使用され得るということを理解されたい。さらに、上に説明されない等価物及び変更形態もまた、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく用いられ得る。

Claims (36)

  1. エアロゾル生成システムのための共鳴回路であって、
    サセプタ構成体を誘導加熱してエアロゾル生成材料を加熱し、以てエアロゾルを生成するための誘導性素子と、
    使用中、第1の状態と第2の状態とを交互に繰り返して、変動電流がDC電圧源から生成されて前記誘導性素子に流れることを可能にして、前記サセプタ構成体の誘導加熱を引き起こすスイッチング構成体とを備え、
    前記スイッチング構成体は、前記共鳴回路の共鳴周波数で動作する前記共鳴回路内の電圧振動に応答して前記第1の状態と前記第2の状態とを交互に繰り返すように構成され、これにより、前記変動電流が、前記共鳴回路の前記共鳴周波数に維持される、共鳴回路。
  2. 前記共鳴回路が、前記誘導性素子及び容量素子を備えるLC回路である、請求項1に記載の共鳴回路。
  3. 前記誘導性素子及び前記容量素子が、並列で配置され、前記電圧振動が、前記誘導性素子及び前記容量素子にわたる電圧振動である、請求項2に記載の共鳴回路。
  4. 前記スイッチング構成体が、第1のトランジスタ及び第2のトランジスタを備え、前記スイッチング構成体が前記第1の状態にあるとき、前記第1のトランジスタはオフであり、前記第2のトランジスタはオンであり、前記スイッチング構成体が前記第2の状態にあるとき、前記第1のトランジスタはオンであり、前記第2のトランジスタはオフである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  5. 前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタが各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第1の端子、第2の端子、並びに第3の端子を備え、前記スイッチング構成体は、前記第2のトランジスタの前記第2の端子における電圧が前記第1のトランジスタのスイッチング閾値電圧以下であるときに、前記第1のトランジスタがオンからオフに切り替えられるように適合されるように構成される、請求項4に記載の共鳴回路。
  6. 前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタが各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第1の端子、第2の端子、並びに第3の端子を備え、前記スイッチング構成体は、前記第1のトランジスタの前記第2の端子における電圧が前記第2のトランジスタのスイッチング閾値電圧以下であるときに、前記第2のトランジスタがオンからオフに切り替えられるように適合されるように構成される、請求項4又は5に記載の共鳴回路。
  7. 前記共鳴回路が、第1のダイオード及び第2のダイオードをさらに備え、前記第1のトランジスタの前記第1の端子が、前記第1のダイオードを介して前記第2のトランジスタの前記第2の端子に接続され、前記第2のトランジスタの第1の端子が、前記第2のダイオードを介して前記第1のトランジスタの前記第2の端子に接続され、これにより、前記第2のトランジスタがオンであるときに、前記第1のトランジスタの前記第1の端子が低電圧でクランプされ、前記第1のトランジスタがオンであるときに、前記第2のトランジスタの前記第1の端子が低電圧でクランプされる、請求項5又は6に記載の共鳴回路。
  8. 前記第1のダイオード及び/又は前記第2のダイオードが、ショットキーダイオードである、請求項7に記載の共鳴回路。
  9. 前記スイッチング構成体は、前記第2のトランジスタの前記第2の端子における電圧が、前記第1のトランジスタのスイッチング閾値電圧に前記第1のダイオードのバイアス電圧を足したもの以下であるときに、前記第1のトランジスタがオンからオフに切り替えられるように適合されるように構成される、請求項7又は8に記載の共鳴回路。
  10. 前記スイッチング構成体は、前記第1のトランジスタの前記第2の端子における電圧が、前記第2のトランジスタのスイッチング閾値電圧に前記第2のダイオードのバイアス電圧を足したもの以下であるときに、前記第2のトランジスタがオンからオフに切り替えられるように適合されるように構成される、請求項7〜9のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  11. 前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタが各々、そのトランジスタをオン及びオフにするための第1の端子、第2の端子、並びに第3の端子を備え、前記回路が、第3のトランジスタ及び第4のトランジスタをさらに備え、前記第1のトランジスタの前記第1の端子が、前記第3のトランジスタを介して前記第2のトランジスタの前記第2の端子に接続され、前記第2のトランジスタの前記第1の端子が、前記第4のトランジスタを介して前記第1のトランジスタの前記第2の端子に接続される、請求項4に記載の共鳴回路。
  12. 前記第3のトランジスタ及び前記第4のトランジスタの各々が、そのトランジスタをオン及びオフにするための第1の端子を有し、前記第3のトランジスタ及び前記第4のトランジスタの各々が、閾値電圧以上の電圧がそのそれぞれの第1の端子に印加されるとき、オンに切り替えられるように構成され、前記第3及び第4のトランジスタが、電界効果トランジスタであり得る、請求項11に記載の共鳴回路。
  13. 前記共鳴回路が、前記第3のトランジスタ及び前記第4のトランジスタの両方の前記第1の端子への前記閾値電圧以上の電圧の印加によって活性化されて、以て前記第3及び第4のトランジスタをオンにするように構成される、請求項12に記載の共鳴回路。
  14. 前記共鳴回路が、前記スイッチング構成体を作動させるように構成される制御装置を備えない、請求項1〜13のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  15. 前記共鳴回路の前記共鳴周波数は、エネルギーが前記誘導性素子から前記サセプタ構成体へ移動されることに応答して変化する、請求項1〜14のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  16. 前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの前記第1の端子に制御電圧を供給するためのトランジスタ制御電圧を備える、請求項4〜15のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  17. 前記第1のトランジスタの前記第1の端子と前記トランジスタ制御電圧との間に直列接続される第1のプルアップ抵抗器、及び前記第2のトランジスタの前記第1の端子と前記トランジスタ制御電圧との間に直列接続される第2のプルアップ抵抗器を備える、請求項16に記載の共鳴回路。
  18. 前記第3のトランジスタが、前記制御電圧と前記第1のトランジスタの前記第1の端子との間に接続され、前記第4のトランジスタが、前記制御電圧と前記第2のトランジスタとの間に接続される、請求項11〜13のいずれか一項に従属する場合の請求項17に記載の共鳴回路。
  19. 前記第1のトランジスタ及び/又は前記第2のトランジスタが、電界効果トランジスタである、請求項4〜18のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  20. 前記DC電圧源の第1の端子が、前記共鳴回路内の第1及び第2の点に接続され、前記第1の点及び前記第2の点が、前記誘導性素子のいずれかの側に電気的に位置する、請求項1〜19のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  21. 前記DC電圧源の第1の端子が、前記共鳴回路内の第1の点に接続され、前記第1の点から流れる電流が、前記誘導性素子の第1の部分を通る第1の方向、及び前記誘導性素子の第2の部分を通る第2の方向に流れることができるように、前記第1の点が、前記誘導性素子の中心点に電気接続される、請求項1〜19のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  22. 前記DC電圧源と前記誘導性素子との間に位置付けられる少なくとも1つのチョークインダクタを備える、請求項1〜21のいずれか一項に記載の共鳴回路。
  23. 第1のチョークインダクタ及び第2のチョークインダクタを備え、前記第1のチョークインダクタが、前記第1の点と前記誘導性素子との間に直列接続され、前記第2のチョークが、前記第2の点と前記誘導性素子との間に直列接続される、請求項20に従属する場合の請求項22に記載の共鳴回路。
  24. 第1のチョークインダクタを備え、前記第1のチョークインダクタが、前記共鳴回路内の前記第1の点と前記誘導性素子の前記中心点との間に直列接続される、請求項21に従属する場合の請求項22に記載の共鳴回路。
  25. 請求項1〜24のいずれか一項に記載の共鳴回路を備えるエアロゾル生成デバイス。
  26. 前記エアロゾル生成デバイスが、第1のサセプタ構成体を有する第1の消耗品構成要素を受容するように構成され、前記エアロゾル生成デバイスが、第2のサセプタ構成体を有する第2の消耗品構成要素を受容するように構成され、変動電流は、前記第1の消耗品構成要素が前記デバイスに結合されるとき前記共鳴回路の第1の共鳴周波数に、前記第2の消耗品構成要素が前記デバイスに結合されるとき前記共鳴回路の第2の共鳴周波数に維持される、請求項25に記載のエアロゾル生成デバイス。
  27. 前記エアロゾル生成デバイスが、受容部を備え、前記受容部は、前記第1又は第2のサセプタ構成体が前記誘導性素子の近くに設けられるように、前記第1の消耗品構成要素又は前記第2の消耗品構成要素のうちのいずれか一方を受容するように構成される、請求項26に記載のエアロゾル生成デバイス。
  28. 前記誘導性素子が、電導性コイルであり、前記デバイスが、前記コイル内に前記第1又は第2のサセプタ構成体の少なくとも一部を受容するように構成される、請求項27に記載のエアロゾル生成デバイス。
  29. 請求項25〜28のいずれか一項に記載のエアロゾル生成デバイス及びサセプタ構成体を備えるシステム。
  30. 前記サセプタ構成体がアルミニウムで形成される、請求項29に記載のシステム。
  31. 前記サセプタ構成体が、前記サセプタ構成体及びエアロゾル生成材料を備える消耗品内に配置される、請求項29又は30に記載のシステム。
  32. 第1のエアロゾル生成材料及び第1のサセプタ構成体を備える第1の消耗品構成要素、並びに第2のエアロゾル生成材料及び第2のサセプタを備える第2の消耗品構成要素を具備する部品のキットであって、前記第1及び第2の消耗品構成要素が、請求項25〜28のいずれか一項に記載のエアロゾル生成デバイスと共に使用するように構成される、部品のキット。
  33. 前記第1の消耗品構成要素が、前記第2の消耗品構成要素と比較して異なる形状を有する、請求項32に記載の部品のキット。
  34. 前記第1のサセプタ構成体が、前記第2の消耗品構成要素と比較して、異なる形状を有するか、又は異なる材料から形成される、請求項32又は33に記載の部品のキット。
  35. 前記第1及び第2の消耗品構成要素が、スティック、ポッド、カトマイザ、及び平らなシートを含む群から選択される、請求項32〜34のいずれか一項に記載の部品のキット。
  36. 前記第1のサセプタ構成体又は前記第2のサセプタ構成体が、アルミニウムで形成される、請求項32〜35のいずれか一項に記載の部品のキット。
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