JP2022078237A - 電子装置並びに電子装置を動作させる方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電圧変換回路を備えるエアロゾル生成装置などの電子装置において省エネを実現する。【解決手段】電子装置１０は、制御部４０２と、電源２１からの給電によりエアロゾル生成基材１１０を加熱する加熱部４０と、電源２１と加熱部４０の間に設けられた、電源２１の電圧を変換する電圧変換回路４０４と、電圧変換回路４０４と並列に設けられた第１スイッチング素子４０６を含むバイパス回路４０８であって、第１スイッチング素子４０６がオン状態のときに、電圧変換回路４０４を経由せずに、電源２１の電力が第１スイッチング素子４０６を経由して加熱部４０へ供給される、バイパス回路４０８とを備える。制御部４０２は、加熱部４０の温度が所定温度に到達したことを示す第１条件が満たされた場合に、第１スイッチング素子４０６をオン状態へ切り替えるように構成される。【選択図】図４

Description

本開示は、電子装置、並びに当該電子装置を動作させる方法及びプログラムに関する。より具体的には、本開示は、エアロゾル生成基材を加熱することによってエアロゾルを生成するための電子装置、当該電子装置を動作させる方法、及び当該方法をプロセッサに実行させるためのプログラムに関する。

特許文献１には、直流電源の電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路と並列に設けられたバイパス回路と、バイパス回路のスイッチング素子であるＦＥＴをオン／オフさせる駆動回路と、昇圧回路及び駆動回路を制御するための制御信号を出力するＣＰＵとを備えるＤＣ－ＤＣコンバータにおいて、ＣＰＵが誤出力をした場合でもバイパス回路の素子の劣化や焼損を未然に防止する技術が開示されている。

しかし、特許文献１には、ＤＣ－ＤＣコンバータをエアロゾル生成装置などに適用する場合に生じ得る課題や、そのような課題を解決し得る技術について何ら示されていない。

特開２０１５－９５９４８号公報

本開示は、電圧変換回路を備えるエアロゾル生成装置などの電子装置において省エネを実現する技術を提供することを目的とする。

本開示の実施形態によれば、制御部と、電源からの給電によりエアロゾル生成基材を加熱する加熱部と、前記電源と前記加熱部の間に設けられ、前記電源の電圧を変換する電圧変換回路であって、変換された前記電圧が前記加熱部への給電に用いられる、電圧変換回路と、前記電圧変換回路と並列に設けられた第１スイッチング素子を含むバイパス回路であって、前記第１スイッチング素子がオン状態のときに、前記電圧変換回路を経由せずに、前記電源の電力が前記第１スイッチング素子を経由して前記加熱部へ供給される、バイパス回路とを備え、前記制御部は、前記加熱部の温度が所定温度に到達したことを示す第１条件が満たされた場合に、前記第１スイッチング素子をオン状態へ切り替えるように構成されることを特徴とする、電子装置が提供される。

一実施形態において、前記電子装置は、前記加熱部の温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記所定温度は、前記加熱部について規定された加熱プロファイルにおける最高温度である。

一実施形態において、前記制御部は、前記加熱部の温度が前記加熱部について規定された加熱プロファイルに従って変化するよう、前記加熱部に印加される電圧をパルス幅変調するようにさらに構成され、前記第１条件は、前記パルス幅変調のデューティ比が第１閾値以下になることである。

一実施形態において、前記制御部は、前記第１条件が満たされた後、かつ、前記加熱部の温度が第２閾値以下になったことを示す第２条件が満たされた場合、前記第１スイッチング素子をオン状態へ切り替えるようにさらに構成される。

一実施形態において、前記制御部は、前記第１条件が満たされた後、前記第１スイッチング素子をオン状態へ切り替え、所定時間の間、前記所定温度を維持するように制御を行うようにさらに構成される。

一実施形態において、前記電子装置は、前記電源から前記電圧変換回路への給電のオン／オフを切り替えるための第２スイッチング素子をさらに備え、前記制御部は、前記第１スイッチング素子をオン状態に切り替えるときに前記第２スイッチング素子をオフ状態に切り替えるようにさらに構成される。

一実施形態において、前記第２スイッチング素子は前記電圧変換回路に含まれる。

一実施形態において、前記制御部は、前記第１スイッチング素子をオン状態に切り替えるときに前記電圧変換回路にオフ指令を送るようにさらに構成される。

一実施形態において、前記第２閾値は２００度～２４０度の間の値である。

一実施形態において、前記制御部は、前記加熱部の温度の変化に基づいて、吸引回数を計測するようにさらに構成される。

一実施形態において、前記加熱部は、前記エアロゾル生成基材を周囲から加熱する形状を有する。

一実施形態において、前記電子装置は、前記エアロゾル生成基材を受け入れ可能な凹部をさらに有する。

一実施形態において、前記電圧変換回路は昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータである。

一実施形態において、前記電子装置は、前記電源をさらに備える。

一実施形態において、前記制御部は、前記電源の電圧が第１閾値電圧以下及び第２閾値電圧以上である場合に前記第１スイッチング素子をオフ状態に切り替えるように構成される。前記第２閾値電圧が、未使用の第１所定数のみの前記エアロゾル生成基材を使い切るために必要な容量が前記電源に残っていることを示す電圧であり、前記第１閾値電圧が、前記第２閾値電圧よりも所定の値だけ大きい。

一実施形態において、前記第１閾値電圧は、未使用の第２所定数の前記エアロゾル生成基材を使い切るために必要な容量が前記電源に残っていることを示す電圧よりも小さく、前記第２所定数は前記第１所定数よりも大きい。

また、本開示の実施形態によれば、電子装置を動作させる方法であって、電源から加熱部への給電によってエアロゾル生成基材を加熱するステップであって、前記電源の電圧は、前記電源と前記加熱部との間に設けられた電圧変換回路によって変換されて前記給電に用いられる、ステップと、前記電圧変換回路と並列に設けられた第１スイッチング素子がオン状態のときに、前記電圧変換回路を経由せずに、前記第１スイッチング素子を経由して、前記電源の電力を前記加熱部へ供給するステップとを含む、方法が提供される。前記加熱部の温度が所定温度に到達したことを示す第１条件が満たされた場合に、前記第１スイッチング素子がオン状態へ切り替えられる。

一実施形態において、前記所定温度は、前記加熱部について規定された加熱プロファイルにおける最高温度である。

一実施形態において、前記電源の電圧が第１閾値電圧以下及び第２閾値電圧以上である場合に前記第１スイッチング素子がオフ状態に切り替られる。前記第２閾値電圧が、未使用の第１所定数のみのエアロゾル生成基材を使い切るために必要な容量が前記電源に残っていることを示す電圧であり、前記第１閾値電圧が、前記第２閾値電圧よりも所定の値だけ大きい電圧である。

前記第１閾値電圧は、未使用の第２所定数の前記エアロゾル生成基材を使い切るために必要な容量が前記電源に残っていることを示す電圧よりも小さく、前記第２所定数は前記第１所定数よりも大きい。

また、本開示の実施形態によれば、プロセッサにより実行されると、前記プロセッサに前記方法を実行させる、プログラムが提供される。

本開示の実施形態によれば、電圧変換回路を備えるエアロゾル生成装置などの電子装置において省エネを実現する技術を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る電子装置の全体斜視図である。 本開示の一実施形態に係る、エアロゾル生成基材を保持した状態の電子装置の全体斜視図である。 喫煙物品の断面図である。 図１Ａに示した矢視３－３における断面図である。 本開示の一実施形態に係る電子装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る電子装置の加熱部について予め規定される加熱プロファイルの例を示す。 本開示の一実施形態に係る、電子装置の動作方法のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る、電子装置の動作方法のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る、電子装置の動作方法のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る、電子装置の動作方法のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る、電子装置の動作方法のフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る、電子装置の動作方法のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について詳しく説明する。
図１Ａは、本開示の一実施形態に係る電子装置の全体斜視図である。図１Ｂは、本開示の一実施形態に係る、エアロゾル生成基材を保持した状態の電子装置の全体斜視図である。本実施形態において、電子装置１０は、例えば、エアロゾル源及び香味源を含む充填物などの香味発生基材を有する、喫煙物品などのエアロゾル生成基材を加熱することによって、香味を含むエアロゾルを生成するように構成される。以下、図１Ａから図３に関連する実施形態においては、喫煙物品１１０がエアロゾル生成基材として用いられる。

当業者に理解されるように、喫煙物品１１０はエアロゾル生成基材の一例にすぎない。エアロゾル生成基材に含まれるエアロゾル源は固体であってもよいし、液体であってもよい。エアロゾル源は、例えば、グリセリン、プロピレングリコールといった多価アルコールや、水などの液体であってもよい。エアロゾル源は、加熱することによって香喫味成分を放出するたばこ原料やたばこ原料由来の抽出物を含んでいてもよい。電子装置１０がネブライザーなどの医療用吸入器である場合、エアロゾル源は、患者が吸入するための薬剤を含んでもよい。用途によっては、エアロゾル生成基材は香味源を含まなくてもよい。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、電子装置１０は、トップハウジング１１Ａと、ボトムハウジング１１Ｂと、カバー１２と、スイッチ１３と、蓋部１４とを有する。トップハウジング１１Ａ及びボトムハウジング１１Ｂは、互いに接続されることで、電子装置１０の最外のハウジング１１を構成する。ハウジング１１は、使用者の手に収まるようなサイズであってもよい。この場合、使用者が電子装置１０を使用するときに、使用者は電子装置１０を手で保持して、エアロゾルを吸引することができる。

トップハウジング１１Ａは、開口（図示せず）を有し、カバー１２は当該開口を閉じるようにトップハウジング１１Ａに結合される。図１Ｂに示すように、カバー１２は、喫煙物品１１０を挿入可能な開口１２ａを有する。蓋部１４は、カバー１２の開口１２ａを開閉するように構成される。具体的には、蓋部１４は、カバー１２に取り付けられ、開口１２ａを閉じる第１位置と開口１２ａを開放する第２位置との間を、カバー１２の表面に沿って移動可能に構成される。

スイッチ１３は、電子装置１０の作動のオンとオフを切り替えるために使用される。例えば、使用者は、図１Ｂに示すように喫煙物品１１０を開口１２ａに挿入した状態でスイッチ１３を操作することにより、バッテリ（図示せず）から加熱部（図示せず）に電力を供給し、喫煙物品１１０を燃焼させずに加熱することができる。喫煙物品１１０が加熱されると、喫煙物品１１０に含まれるエアロゾル源からエアロゾルが発生し、香味源の香味が当該エアロゾルに取り込まれる。使用者は、電子装置１０から突出した喫煙物品１１０の部分（図１Ｂにおいて図示された部分）を吸引することにより、香味を含むエアロゾルを吸引することができる。なお、本明細書において、喫煙物品１１０などのエアロゾル生成基材が開口１２ａに挿入される方向を、電子装置１０の長手方向と呼ぶ。

図１Ａ及び図１Ｂに示される電子装置１０の構成は、本開示に係る電子装置の構成の一例にすぎない。本開示に係る電子装置は、エアロゾル源を含むエアロゾル生成基材を加熱することによってエアロゾルを生成することができ、生成されたエアロゾル源を使用者が吸引することができるような、様々な形態で構成することができる。

次に、本実施形態に係る電子装置１０に使用されるエアロゾル生成基材の一例として、喫煙物品１１０の構成について説明する。図２は、喫煙物品１１０の断面図である。図２に示す実施形態において、喫煙物品１１０は、充填物１１１（香味発生基材の一例に相当する）と、充填物１１１を巻装する第１の巻紙１１２とを含む基材部１１０Ａと、基材部１１０Ａとは反対側の端部を形成する吸口部１１０Ｂとを有する。基材部１１０Ａと吸口部１１０Ｂは、第１の巻紙１１２とは異なる第２の巻紙１１３によって連結されている。ただし、第２の巻紙１１３を省略し、第１の巻紙１１２を用いて基材部１１０Ａと吸口部１１０Ｂを連結することもできる。

図２中の吸口部１１０Ｂは、紙管部１１４と、フィルタ部１１５と、紙管部１１４とフィルタ部１１５との間に配置された中空セグメント部１１６とを有する。中空セグメント部１１６は、例えば、１つ又は複数の中空チャネルを有する充填層と、充填層を覆うプラグラッパーとを含む。充填層における繊維の充填密度が高いので、吸引時、空気やエアロゾルは中空チャネルのみを流れることになり、充填層内をほとんど流れない。喫煙物品１１０において、フィルタ部１１５でのエアロゾル成分の濾過によるエアロゾルのデリバリ量の減少を少なくしたいときに、フィルタ部１１５の長さを短くして中空セグメント部１１６で置き換えることは、エアロゾルのデリバリ量を増大させるために有効である。

図２の実施形態において、吸口部１１０Ｂは３つのセグメントから構成されている。しかし、別の実施形態において、吸口部１１０Ｂは１つ又は２つのセグメントから構成されてもよいし、４つ又はそれ以上のセグメントから構成されてもよい。例えば、中空セグメント部１１６を省略し、紙管部１１４とフィルタ部１１５を互いに隣接するように配置して吸口部１１０Ｂを形成することもできる。

図２に示す実施形態において、喫煙物品１１０の長手方向の長さは、４０ｍｍ～９０ｍｍであることが好ましく、５０ｍｍ～７５ｍｍであることがより好ましく、５０ｍｍ～６０ｍｍであることがさらに好ましい。喫煙物品１１０の円周は１５ｍｍ～２５ｍｍであることが好ましく、１７ｍｍ～２４ｍｍ以下であることがより好ましく、２０ｍｍ～２２ｍｍであることがさらに好ましい。また、喫煙物品１１０における基材部１１０Ａの長さは２０ｍｍ、第１の巻紙１１２の長さは２０ｍｍ、中空セグメント部１１６の長さは８ｍｍ、フィルタ部１１５の長さは７ｍｍであってもよい。これら個々のセグメントの長さは、製造適性、要求品質等に応じて、適宜変更できる。

本実施形態において、喫煙物品１１０の充填物１１１は、所定温度で加熱されてエアロゾルを発生するエアロゾル源を含有し得る。エアロゾル源の種類は、特に限定されず、用途に応じて種々の天然物からの抽出物質及び／又はそれらの構成成分を選択することができる。エアロゾル源として、例えば、グリセリン、プロピレングリコール、トリアセチン、１，３－ブタンジオール、及びこれらの混合物を挙げることができる。充填物１１１中のエアロゾル源の含有量は、特に限定されず、十分にエアロゾルを発生するとともに、良好な香喫味の付与の観点から、通常５重量％以上であり、好ましくは１０重量％以上であり、また、通常５０重量％以下であり、好ましくは２０重量％以下である。

本実施形態における喫煙物品１１０の充填物１１１は、香味源としてたばこ刻みを含有し得る。たばこ刻みの材料は特に限定されず、ラミナや中骨等の公知の材料を用いることができる。喫煙物品１１０における充填物１１１の含有量の範囲は、円周２２ｍｍ、長さ２０ｍｍの場合、例えば、２００ｍｇ～４００ｍｇであり、２５０ｍｇ～３２０ｍｇであることが好ましい。充填物１１１の水分含有量は、例えば、８～１８重量％であり、１０～１６重量％であることが好ましい。このような水分含有量であると、巻染みの発生を抑制し、基材部１１０Ａの製造時の巻上適性を良好にする。充填物１１１として用いるたばこ刻みの大きさやその調製法については特に制限はない。例えば、乾燥したたばこ葉を、幅０．８ｍｍ～１．２ｍｍに刻んだものを用いてもよい。また、乾燥したたばこ葉を平均粒径が２０μｍ～２００μｍ程度になるように粉砕して均一化したものをシート加工し、それを幅０．８ｍｍ～１．２ｍｍに刻んだものを用いてもよい。さらに、上記のシート加工したものについて刻まずにギャザー加工したものを充填物１１１として用いてもよい。また、充填物１１１は、１種又は２種以上の香料を含んでいてもよい。当該香料の種類は特に限定されないが、良好な喫味の付与の観点から、好ましくはメンソールである。

本実施形態において、喫煙物品１１０の第１の巻紙１１２及び第２の巻紙１１３は、坪量が例えば２０ｇｓｍ～６５ｇｓｍであり、好ましくは２５ｇｓｍ～４５ｇｓｍである原紙から作られることができる。第１の巻紙１１２及び第２の巻紙１１３の厚みは、特に限定されないが、剛性、通気性、及び製紙時の調整の容易性の観点から、１０μｍ～１００μｍであり、好ましくは２０μｍ～７５μｍであり、より好ましくは３０μｍ～５０μｍである。

本実施形態において、喫煙物品１１０の第１の巻紙１１２及び第２の巻紙１１３には填料が含まれ得る。填料の含有量は、第１の巻紙１１２及び第２の巻紙１１３の全重量に対して１０重量％以上６０重量％未満を挙げることができ、１５重量％～４５重量％であることが好ましい。本実施形態において、好ましい坪量の範囲（２５ｇｓｍ～４５ｇｓｍ）に対して、填料が１５重量％～４５重量％であることが好ましい。填料としては、例えば、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン等を使用することができる。このような填料を含む紙は、喫煙物品１１０の巻紙として利用する外観上の観点から好ましい白色系の明るい色を呈し、恒久的に白さを保つことができる。そのような填料を多く含有させることで、例えば、巻紙のＩＳＯ白色度を８３％以上にすることができる。また、喫煙物品１１０の巻紙として利用する実用上の観点から、第１の巻紙１１２及び第２の巻紙１１３は８Ｎ／１５ｍｍ以上の引張強度を有することが好ましい。この引張強度は、填料の含有量を少なくすることで高めることができる。具体的には、上記で例示した各坪量の範囲において示した填料の含有量の上限よりも填料の含有量を少なくすることで、高めることができる。

次に、図１Ａ及び図１Ｂに示した電子装置１０の内部構造について説明する。図３は、図１Ａに示した矢視３－３における断面図である。図３に示すように、電子装置１０は、ハウジング１１の内部空間に、電源部２０と、回路部３０と、加熱部４０とを有する。回路部３０は、第１回路基板３１と、第１回路基板３１と電気的に接続された第２回路基板３２とを有してもよい。第１回路基板３１は、例えば、図示のように長手方向に延びて配置されてもよい。これにより、電源部２０と加熱部４０は、第１回路基板３１によって区画される。その結果、加熱部４０において発生する熱が電源部２０に伝達することが抑制される。

第２回路基板３２は、トップハウジング１１Ａと電源部２０との間に配置されてもよく、第１回路基板３１の延在方向と直交する方向に延びてもよい。スイッチ１３は、第２回路基板３２と隣接して配置されてもよい。使用者がスイッチ１３を押下したとき、スイッチ１３の一部が、第２回路基板３２と接触し得る。

第１回路基板３１及び第２回路基板３２は、例えばマイクロプロセッサ等を含み、電源部２０から加熱部４０への電力の供給を制御することができる。これにより、第１回路基板３１及び第２回路基板３２は、加熱部４０による喫煙物品１１０の加熱を制御することができる。

電源部２０は、第１回路基板３１及び第２回路基板３２に電気的に接続される電源２１を有する。電源２１は、例えば、充電式バッテリ又は非充電式のバッテリであり得る。電源２１は、第１回路基板３１及び第２回路基板３２の少なくとも一方を介して、加熱部４０と電気的に接続される。これにより、電源２１は、喫煙物品１１０を適切に加熱するように、加熱部４０に電力を供給することができる。また、図示のように、電源２１は、加熱部４０の長手方向に直交する方向に隣接して配置されてもよい。これにより、電源２１の大きさを大きくしても、電子装置１０の長手方向の長さが長くなることを抑制することができる。

また、電子装置１０は、外部電源と接続可能な端子２２を有してもよい。端子２２は、例えばマイクロＵＳＢ等のケーブルと接続することができる。電源２１が充電式バッテリである場合、端子２２に外部電源を接続することにより、外部電源から電源２１に電流を流し、電源２１を充電することができる。また、端子２２にマイクロＵＳＢ等のデータ送信ケーブルを接続することにより、電子装置１０の作動に関連するデータを外部装置に送信できるようにしてもよい。

加熱部４０は、図示のように、長手方向に延びる加熱アセンブリ４１を有する。加熱アセンブリ４１は、複数の筒状の部材から構成され、全体として筒状体をなしている。加熱アセンブリ４１は、その内部に喫煙物品１１０の一部を収納可能に構成され、喫煙物品１１０へ供給する空気の流路を画定する機能、及び喫煙物品１１０を外周から加熱する機能を有する。

ボトムハウジング１１Ｂには、加熱アセンブリ４１の内部に空気を流入するための通気口１５が形成される。具体的には、通気口１５は、加熱アセンブリ４１の一端部（図２における左側の端部）と流体連通する。また、電子装置１０は、通気口１５に着脱自在のキャップ１６を有する。キャップ１６は、通気口１５に取り付けられた状態でも通気口１５から加熱アセンブリ４１の内部に空気が流入できるように構成され、例えば図示しない貫通孔又は切欠き等を有し得る。キャップ１６を通気口１５に取り付けることで、加熱アセンブリ４１内に挿入された喫煙物品１１から発生する物質が、通気口１５からハウジング１１の外部に落下することを抑制することができる。また、キャップ１６を取り外すことで、加熱アセンブリ４１の内部又はキャップ１６の内側をクリーニングすることもできる。

加熱アセンブリ４１の他の一端部（図２における右側の端部）は、図１Ｂに示した開口１２ａと流体連通する。開口１２ａを有する蓋部１４と加熱アセンブリ４１の他の一端部との間には、略筒状のアウターフィン１７が設けられる。喫煙物品１１０は、図１Ｂに示すように蓋部１４の開口１２ａから電子装置１０の内部に挿入されると、アウターフィン１７を通過し、喫煙物品１１０の一部が加熱アセンブリ４１の内部に配置される。このため、アウターフィン１７は、加熱アセンブリ４１の他の一端部側の開口の大きさより、蓋部１４側の開口の方が大きくなるように形成されることが好ましい。これにより、喫煙物品１１０を開口１２ａからアウターフィン１７の内部に挿入し易くなる。

図１Ｂに示すように喫煙物品１１０が開口１２ａから電子装置１０内に挿入された状態で、使用者が、喫煙物品１１０の電子装置１０から突出した部分、即ち図２に示したフィルタ部１１５から吸引すると、通気口１５から加熱アセンブリ４１の内部に空気が流入する。流入した空気は、加熱アセンブリ４１の内部を通過して、喫煙物品１１０から生じるエアロゾルと共に、使用者の口内に到達する。したがって、加熱アセンブリ４１の通気口１５に近い側は上流側であり、加熱アセンブリ４１の開口１２ａに近い側（アウターフィン１７に近い側）は下流側である。

図４は、本開示の一実施形態に係る電子装置の構成を概略的に示すブロック図である。この例における電子装置１０は、制御部４０２と、加熱アセンブリ４１などの要素を含む加熱部４０と、電圧変換回路４０４と、電圧変換回路４０４と並列に設けられた第１スイッチング素子４０６を含むバイパス回路４０８とを備える。電子装置１０は、電源２１をさらに備えてもよい。あるいは、電子装置１０は電源２１を備えず、電源２１を含む別の装置と接続されるように構成されてもよい。電子装置１０は、さらに、温度検出部４１０、パルス幅変調部４１２、第２スイッチング素子４１６、記憶部４１８、通知部４２０などの他の構成要素を備えてもよい。第２スイッチング素子４１６は省略されてもよい。図４において点線矢印で示されるように、制御部４０２は、電源２１、第１スイッチング素子４０６、第２スイッチング素子４１６、電圧変換回路４０４、パルス幅変調部４１２、通知部４２０などを制御するように構成される。制御部４０２はまた、温度検出部４１０、記憶部４１８などを制御したり、これらの構成要素との間で情報をやり取りしたりするように構成される。

電子装置１０はまた、喫煙物品などのエアロゾル生成基材１１０を受け入れ可能な凹部４１４を備え得る。加熱部４０は、エアロゾル生成基材１１０を周囲から加熱する形状を有してもよい。加熱部４０は、電源２１からの給電により、凹部４１４に受け入れられたエアロゾル生成基材１１０の部分を加熱する。

電圧変換回路４０４は、電源２１と加熱部４０との間に設けられ、電源２１の電圧を変換するように構成される。変換された電圧は加熱部４０への給電に用いられる。電圧変換回路４０４は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。

温度検出部４１０は、加熱部４０（又は、加熱部４０に含まれる負荷）の温度を検出するように構成される。例えば、温度検出部４１０は、加熱部４０の負荷の抵抗値を求めるのに要する値（加熱部４０の負荷を流れる電流値、加熱部４０の負荷に印加される電圧値など）を検出するように構成されてもよい。加熱部４０の負荷の抵抗値が温度依存性を有する場合、検出された加熱部４０の負荷の抵抗値に基づいて、加熱部４０の温度を推定することができる。別の例において、温度検出部４１０は、加熱部４０の温度を検出する温度センサを含んでもよい。

パルス幅変調部４１２は、電圧変換回路４０４の出力電圧をパルス幅変調し、パルス幅変調された電圧を加熱部４０に印加する。制御部４０２は、温度検出部４１０から得られる加熱部４０の温度が所望の温度になるよう、パルス幅変調部４１２におけるパルス幅変調のデューティ比を制御してもよい。

制御部４０２は、第１スイッチング素子４０６をオン／オフするように構成される。第１スイッチング素子４０６がオン状態のとき、電源２１の電力は、電圧変換回路４０４を経由せずに、バイパス回路４０８及び第１スイッチング素子４０６を経由して加熱部４０へ供給される。

制御部４０２は、第１スイッチング素子４０６をオン状態に切り替えるときに電圧変換回路４０４にオフ指令を送るように構成されてもよい。

電子装置１０が第２スイッチング素子４１６を備える場合、制御部４０２は、第２スイッチング素子４１６をオン／オフすることにより、電源２１から電圧変換回路４０４への給電のオン／オフを切り替えるように構成されてもよい。一例において、制御部４０２は、第１スイッチング素子４０６をオン状態に切り替えるときに第２スイッチング素子４１６をオフ状態に切り替えるように構成されてもよい。

第２スイッチング素子４１６は、電圧変換回路４０４と別個に設けられるのではなく、電圧変換回路４０４に含まれてもよい。

制御部４０２は、温度検出部４１０により検出される加熱部４０の温度の変化に基づいて、使用者による吸引の回数を計測するように構成されてもよい。例えば、制御部４０２は、所定の時間内に加熱部４０の温度が所定の値以上低下した場合に、１回の吸引が行われたと判断してもよい。計測された吸引の回数は、記憶部４１８に記憶されてもよい。

通知部４２０は、使用者に対して通知を行うように動作する。一例において、通知部４２０は、１つ又は複数のＬＥＤを含んでもよく、１つ又は複数の色で発光するように構成されてもよい。通知部４２０はまた、スピーカを含んでもよく、音による通知を行うように構成されてもよい。通知部４２０はまた、ディスプレイを含んでもよく、ディスプレイ上の表示を用いて通知を行ってもよい。

記憶部４１８は、電子装置１０の動作に関連する様々なデータを記憶することができる。例えば、記憶部４１８は、加熱部４０について予め規定された加熱プロファイルのデータを記憶していてもよい。

一例において、制御部４０２、電圧変換回路４０４、第１スイッチング素子４０６、バイパス回路４０８、温度検出部４１０、パルス幅変調部４１２、第２スイッチング素子４１６及び記憶部４１８の各々は、図３に示す第１回路基板３１及び第２回路基板３２のうちのいずれかに含まれてもよい。

本開示の実施形態に係る電子装置１０の動作の詳細については後述する。

図５は、本開示の実施形態に係る電子装置１０の加熱部４０について予め規定される加熱プロファイルの例を示す。加熱プロファイル５００の横軸及び縦軸は、それぞれ、加熱を開始してからの経過時間及び加熱部４０の温度を示す。加熱プロファイル５００は、電子装置１０において理想的なエアロゾル生成を行うために要求されるエアロゾル生成基材１１０の加熱手順として定義されてもよい。一例として、エアロゾル生成基材１１０が喫煙物品である場合、加熱プロファイル５００は、喫煙物品の香味などを最も楽しむことができるエアロゾル生成プロセスを使用者に提供することができるように規定される。

別の例において、加熱プロファイル５００は、縦軸が加熱部４０の負荷の抵抗値を示すように規定されてもよい。

加熱プロファイル５００は記憶部４１８に記憶されていてもよい。制御部４０２は、加熱プロファイル５００を記憶部４１８から読み出し、加熱部４０の温度が加熱プロファイルに従って変化するように電子装置１０の構成要素を制御してもよい。例えば、制御部４０２は、温度検出部４１０により検出される加熱部４０の温度が加熱プロファイルにおいて定められた所定の温度になるよう、パルス幅変調部４１２によるパルス幅変調のデューティ比を調整してもよい。縦軸が加熱部４０の負荷の抵抗値を示す上述の別の例の加熱プロファイル５００の場合、制御部４０２は、加熱部４０の負荷の抵抗値が加熱プロファイルにおいて定められた所定の抵抗値になるよう、パルス幅変調部４１２を制御してもよい。

図５の例において、理想的なエアロゾル生成に適した加熱部４０の温度が２００℃である場合、加熱プロファイル５００は、加熱の開始から昇温時間ａの間に、加熱部４０の温度を常温から２００℃よりも高い所定の温度（この例では、２３０℃）まで昇温するように規定される。昇温時間ａは、加熱部４０の負荷の抵抗値が所定の値に達するまでの時間であってもよい。

次いで、加熱プロファイル５００は、第１所定時間（この例では、２３秒）の間、加熱部４０の温度を２３０℃に維持するように規定される。昇温時間ａと第１所定時間の合計時間は最大で５０秒であってもよい。当該合計時間は、エアロゾル生成基材１１０の予備加熱時間として定義されてもよい。当該合計時間は、エアロゾル生成基材１１０の内側部分を含む全体を十分に加熱するのに要する時間であってもよい。制御部４０２は、予備加熱時間の間に使用者が吸引を行わないよう、通知部４２０を用いて使用者に通知を行ってもよい。例えば、通知部４２０がＬＥＤを含む場合、制御部４０２は、第１の所定の色（例えば、赤色）で発光するように通知部４２０を制御してもよい。制御部４０２はまた、予備加熱時間が経過した後、加熱が完了した旨の通知を使用者に対して行うよう、通知部４２０を制御してもよい。例えば、制御部４０２は、第２の所定の色（例えば、黄色）で発光するように通知部４２０を制御してもよい。

加熱プロファイル５００は、次いで、第２所定時間（この例では、１０秒）の間、加熱部４０の温度を２３０℃に維持するように規定されてもよい。何らかの理由により予備加熱時間経過後にエアロゾル生成基材１１０が十分に加熱されていない場合でも、第２所定時間を設定することにより、エアロゾル生成基材１１０の加熱をより確実にすることができる。予備加熱時間の経過後に使用者が最初の吸引を行うと、吸引によって生じる空気流により加熱部４０の温度が低下する。第２所定時間の間、加熱部４０の温度を２３０℃に維持することにより、最初の吸引による温度低下の影響を小さくすることができる。

加熱プロファイル５００は、次いで、加熱部４０の温度を所定の温度（この例では、２００℃）に低下させ、第３所定時間（この例では、１３０秒）の間、加熱部４０の温度を当該所定の温度に維持するように規定されてもよい。一例において、当該所定の温度は、理想的なエアロゾル生成のために適した加熱部４０の温度である。エアロゾル生成基材１１０が喫煙物品である場合、第３所定時間の間、使用者は、喫煙物品を吸引することにより、最適な状態で生成される香味を十分に楽しむことができる。

加熱プロファイル５００は、次いで、加熱部４０の温度を所定の温度（この例では、１８５℃）に低下させ、第４所定時間（この例では、６０秒）の間、加熱部４０の温度を当該所定の温度に維持するように規定されてもよい。エアロゾル生成基材１１０は既に十分に加熱された状態にあるので、この段階で加熱部４０の温度を２００℃より低くしても、使用者へのエアロゾル提供にとって影響はない。また、加熱部４０への供給電力を低下させることができるので、省エネにつながる。

加熱プロファイル５００は、次いで、加熱部４０による加熱を止めて第５所定時間（この例では、１０秒）が経過するのを待つように規定されてもよい。加熱部４０への電力供給が停止するので、図５において点線で示されるように、加熱部４０の温度は１８５℃から低下していく。第５所定時間の経過後、制御部４０２は、吸引可能時間が終了した旨を通知するよう通知部４２０を制御してもよい。当該通知は、所定の色での発光、所定の音の出力などであってもよい。

一例において、制御部４０２は、加熱プロファイル５００の終了時点まで所定の時間（例えば、終了時点の３０秒前）を切ったことを使用者に通知するよう、通知部４２０を制御してもよい。当該通知は、所定の色での発光、所定の音の出力などであってもよい。

図５に示される加熱プロファイル５００は一例にすぎない。エアロゾル生成のための電子装置１０の用途、エアロゾル生成基材１１０の種類などに応じて、適切な加熱プロファイルを任意に設定できることが当業者に理解されよう。

以下、図６Ａ、６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ及び８Ｂに関連して、本開示の実施形態に係る電子装置１０の動作の詳細を説明する。

図６Ａは、本開示の一実施形態に係る、電子装置１０の動作方法のフローチャートである。ここでは、電子装置１０の制御部４０２がすべてのステップを実行するものとして説明を行う。しかし、少なくとも一部のステップが電子装置１０の別の構成要素によって実行されてもよいことに留意されたい。また、本実施形態が、制御部４０２などのプロセッサにより実行されると当該プロセッサに方法を実行させるプログラム、又は当該プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体として実施され得ることが理解されよう。後述の図６Ｂ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ及び８Ｂに関して説明される例についても同様のことがいえる。

処理はステップ６０２において開始する。制御部４０２は、エアロゾル生成要求を検知したか否かを判断する。一例において、制御部４０２は、スイッチ１３が押されたときに、エアロゾル生成要求が検知されたと判断してもよい。別の例において、電子装置１０は、使用者による吸引を検知したことに基づいて、エアロゾル生成要求が検知されたと判断するように構成されてもよい。例えば、電子装置１０は圧力センサを有してもよく、制御部４０２は、圧力センサにより検出される圧力の変化等に基づいて、使用者による吸引を検知してもよい。

エアロゾル生成要求が検知されない場合（ステップ６０２の「Ｎ」）、処理はステップ６０２の前に戻る。エアロゾル生成要求が検知された場合（ステップ６０２の「Ｙ」）、処理はステップ６０４に進む。

ステップ６０４において、制御部４０２は、電源２１の電圧を電圧変換回路４０４によって変換し、加熱部４０への給電を行う。

処理はステップ６０６に進み、制御部４０２は、加熱部４０の温度が所定温度に到達したことを示す第１条件が満たされるか否かを判断する。当該所定温度は、加熱部４０について規定された加熱プロファイル５００における最高温度（図５の例では、２３０℃）であってもよい。一例において、第１条件は、温度検出部４１０によって検出される加熱部４０の温度が加熱プロファイル５００における最高温度に到達したことであってもよい。別の例において、第１条件は、パルス幅変調部４１２によるパルス幅変調のデューティ比が第１閾値以下になることであってもよい。図５の加熱プロファイル５００に従う場合、加熱部４０の温度が最高温度に到達すると、加熱部４０の温度を当該最高温度に維持するように加熱部４０への給電が制御される。これはパルス幅変調のデューティ比を小さくすることによって実現することができるので、第１条件は上述のように設定され得る。この構成によれば、温度を直接監視することなく、加熱部４０の温度が最高温度に到達したか否かを判断することができる。

第１条件が満たされない場合（ステップ６０６の「Ｎ」）、処理はステップ６０６の前に戻る。第１条件が満たされる場合（ステップ６０６の「Ｙ」）、処理はステップ６０８に進む。

ステップ６０８において、制御部４０２は、第１スイッチング素子４０６をオン状態に切り替える。これにより、バイパス回路４０８が導通する。電子装置１０が第１スイッチング素子４０６に加えて第２スイッチング素子４１６を備える場合、ステップ６０８において、制御部４０２は、第２スイッチング素子４１６をオフ状態に切り替えてもよい。

ステップ６１０において、制御部４０２は、電圧変換回路４０４を経由せずに、第１スイッチング素子４０６を経由して、加熱部４０への給電を行う。電圧変換回路４０４が使用されないので、電圧変換回路４０４を動作させるための電力供給が不要となる。したがって、電圧変換回路４０４を使用し続ける場合と比較して、省エネを実現することができる。

図６Ｂは、本開示の一実施形態に係る、電子装置１０の動作方法のフローチャートである。ステップ６０２から６１０の処理の内容は、図６Ａに関して既に述べたとおりである。

ステップ６１２において、制御部４０２は、電源２１の電圧が第１閾値電圧以下であるか否かを判断する。ここで、第１閾値電圧は、未使用の第１所定数（例えば、１）のみのエアロゾル生成基材１１０を使い切るために必要な容量が電源２１に残っていることを示す電圧（以下、「第２閾値電圧」と呼ぶ）よりも所定の値だけ大きい電圧であってもよい。第１閾値電圧は、未使用の第２所定数（第１所定数より大きい。例えば、２）のエアロゾル生成基材１１０を使い切るために必要な容量が電源２１に残っていることを示す電圧よりも小さくてもよい。

一例において、第２閾値電圧は、記憶部４１８に記憶されている固定値であってもよい。周囲温度が低温（例えば、０℃）から高温（例えば、４０℃）の値をとる様々な環境下で、電子装置１０によるエアロゾル生成基材１１０の加熱及びユーザによる吸引の試験が予め行われてもよい。当該試験の結果、あらゆる環境の下で、未使用の第１所定数のみのエアロゾル生成基材１１０を使い切るのに必要な容量が電源２１に残っているときの電源２１の電圧が、上記固定値として設定されてもよい。

第２閾値電圧は、電源２１の残容量に応じて異なる値となるように設定されてもよい。電源２１の残容量は、任意の構成の残容量センサを用いて測定されてもよい。電源２１の残容量が所定の値以上である場合、第２閾値電圧は第１の値であってもよい。電源２１の残容量が当該所定の値未満である場合、第２閾値電圧は第１の値より大きい第２の値であってもよい。

一例において、制御部４０２は、電源２１の残容量が２５％以上である場合、第２閾値電圧を第１の値（例えば、２２８２ｍＶ）に設定してもよい。電子装置１０が電圧変換回路４０４を備えており、電圧変換回路４０４が昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータである場合、上記第１の値は、当該昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータの安定動作電圧であってもよい。これにより、電源２１の残容量が未使用の第１所定数のみのエアロゾル生成基材１１０を使い切るのに必要な容量であるときに、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを備える電子装置１０の動作が不安定になるのを防ぐことができる。

制御部４０２はまた、電源２１の残容量が２５％未満である場合、第２閾値電圧を第２の値（例えば、２４０８ｍＶ）に設定してもよい。当該第２の値は、高温の環境下でも未使用の第１所定数のみのエアロゾル生成基材１１０を使い切るのに必要な値であってもよい。

電源２１の電圧が第１閾値電圧より大きい場合（ステップ６１２の「Ｎ」）、処理はステップ６１２の前に戻る。電源２１の電圧が第１閾値電圧以下である場合（ステップ６１２の「Ｙ」）、処理はステップ６１４に進む。

ステップ６１４において、制御部４０２は、電源２１の電圧が第２閾値電圧以上であるか否かを判断する。電源２１の電圧が第２閾値電圧未満である場合（ステップ６１４の「Ｎ」）、処理は終了する。例えば、制御部４０２は、加熱部４０への給電を停止する。

電源２１の電圧が第２閾値電圧以上である場合（ステップ６１４の「Ｙ」）、処理はステップ６１６に進む。ステップ６１６において、制御部４０２は、第１スイッチング素子４０６をオフ状態に切り替える。電子装置１０が第１スイッチング素子４０６に加えて第２スイッチング素子４１６を備える場合、ステップ６１６において、制御部４０２は、第２スイッチング素子４１６をオン状態に切り替える。

処理はステップ６１８に進み、制御部４０２は、電源２１の電圧を電圧変換回路４０４によって変換し、加熱部４０への給電を行う。ステップ６１８の後、処理は終了する。例えば、制御部４０２は、加熱部４０への給電を停止する。

図６Ｂの実施形態によれば、電源２１の残容量が未使用の第１所定数（例えば、１）のみのエアロゾル生成基材１１０を使い切るのに必要な容量に近づいた場合であっても、電圧変換回路４０４を用いた給電によって電源２１の電圧の低下を補うことができ、当該第１所定数のエアロゾル生成基材１１０を最後まで使い切ることを確実にすることができる。

図７Ａは、本開示の一実施形態に係る、電子装置１０の動作方法のフローチャートである。ステップ７０２から７０６の処理は図６Ａのステップ６０２から６０６の処理と同様であるので説明を省略する。

ステップ７０８において、制御部４０２は、加熱部４０の温度が閾値以下になったことを示す第２条件が満たされるか否かを判断する。当該閾値は、加熱プロファイル５００の態様によって異なり得る。例えば、図５に示す例のように加熱プロファイル５００における最高温度が２３０℃である場合、当該閾値は２００℃から２３０℃の間の値であってもよい。別の例として、加熱プロファイル５００における最高温度が２４０℃である場合、当該閾値は２００℃から２４０℃の間の値であってもよい。第２条件が満たされない場合（ステップ７０８の「Ｎ」）、処理はステップ７０８の前に戻る。第２条件が満たされるまで、加熱部４０の給電は、電圧変換回路４０４を介して行われる。

第２条件が満たされる場合（ステップ７０８の「Ｙ」）、処理はステップ７１０に進み、制御部４０２は、第１スイッチング素子４０６をオン状態に切り替える。ステップ７１０及び７１２の処理は図６Ａのステップ６０８及び６１０の処理と同様である。

図７Ｂは、本開示の一実施形態に係る、電子装置１０の動作方法のフローチャートである。ステップ７０２から７１２の処理の内容は、図７Ａに関して既に述べたとおりである。

ステップ７１２の後に実行されるステップ７１４から７２０の処理は、図６Ｂにおけるステップ６１２から６１８の処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。

図７Ｂの実施形態によれば、電源２１の残容量が未使用の第１所定数（例えば、１）のみのエアロゾル生成基材１１０を使い切るのに必要な容量に近づいた場合であっても、電圧変換回路４０４を用いた給電によって電源２１の電圧の低下を補うことができ、当該第１所定数のエアロゾル生成基材１１０を最後まで使い切ることを確実にすることができる。

図８Ａは、本開示の一実施形態に係る、電子装置１０の動作方法のフローチャートである。ステップ８０２から８１０の処理は図６Ａのステップ６０２から６０６の処理と同様であるので説明を省略する。

図８Ａの処理によれば、ステップ８０６において第１条件が満たされると、電圧変換回路４０４を用いずにバイパス回路４０８及び第１スイッチング素子４０６を介して加熱部４０への給電が行われる。したがって、ステップ７０６の処理が実行された後、ステップ７０８の処理が終了するまで電圧変換回路４０４が用いられる図７Ａの例と比較して、一層の省エネを実現することができる。

ステップ８１０の後、処理はステップ８１２に進み、制御部４０２は、所定の時間が経過したか否かを判断する。所定の時間が経過するまでの間（ステップ８１２の「Ｎ」）、ステップ８１４において、制御部４０２は、加熱部４０の温度が所定温度を維持するように制御を行う。上記所定の時間は、例えば、図５の加熱プロファイル５００における予備加熱時間経過後の１０秒間であってもよい。上記所定温度は、例えば、加熱プロファイル５００における最高温度であってもよい。制御部４０２は、この所定の時間の間、温度検出部４１０により検出される加熱部４０の温度が維持されるよう、パルス幅変調部４１２によるパルス幅変調のデューティ比を制御してもよい。

所定の時間が経過した場合（ステップ８１２の「Ｙ」）、図８Ａの処理は終了する。

図８Ｂは、本開示の一実施形態に係る、電子装置１０の動作方法のフローチャートである。ステップ８０２から８１４の処理の内容は、図８Ａに関して既に述べたとおりである。

ステップ８１２の後に実行されるステップ８１６から８２２の処理は、図６Ｂにおけるステップ６１２から６１８の処理と同様であるので、ここでは説明を省略する。

図８Ｂの実施形態によれば、電源２１の残容量が未使用の第１所定数（例えば、１）のみのエアロゾル生成基材１１０を使い切るのに必要な容量に近づいた場合であっても、電圧変換回路４０４を用いた給電によって電源２１の電圧の低下を補うことができ、当該第１所定数のエアロゾル生成基材１１０を最後まで使い切ることを確実にすることができる。

以上、本開示の実施形態が説明されたが、これらが例示にすぎず、本開示の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、実施形態の変更、追加、改良などを適宜行うことができることが理解されるべきである。本開示の範囲は、上述した実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定されるべきである。

１０…電子装置、１１…ハウジング、１１Ａ…トップハウジング、１１Ｂ…ボトムハウジング、１２…カバー、１２ａ…開口、１３…スイッチ、１４…蓋部、１５…通気口、１６…キャップ、１７…アウターフィン、２０…電源部、２１…電源、２２…端子、３０…回路部、３１…第１回路基板、３２…第２回路基板、４０…加熱部、４１…加熱アセンブリ、１１０…エアロゾル生成基材又は喫煙物品、１１０Ａ…基材部、１１０Ｂ…吸口部、１１１…充填物、１１２…第１の巻紙、１１３…第２の巻紙、１１４…紙管部、１１５…フィルタ部、１１６…中空セグメント部、４０２…制御部、４０４…電圧変換回路、４０６…第１スイッチング素子、４０８…バイパス回路、４１０…温度検出部、４１２…パルス幅変調部、４１４…凹部、４１６…第２スイッチング素子、４１８…記憶部、４２０…通知部、５００…加熱プロファイル

Claims (1)

1. 制御部と、
   電源からの給電によりエアロゾル生成基材を加熱する加熱部と、
   前記電源と前記加熱部の間に設けられ、前記電源の電圧を変換する電圧変換回路であって、変換された前記電圧が前記加熱部への給電に用いられる、電圧変換回路と、
   前記電圧変換回路と並列に設けられた第１スイッチング素子を含むバイパス回路であって、前記第１スイッチング素子がオン状態のときに、前記電圧変換回路を経由せずに、前記電源の電力が前記第１スイッチング素子を経由して前記加熱部へ供給される、バイパス回路と、
   を備え、
   前記制御部は、前記加熱部の温度が所定温度に到達したことを示す第１条件が満たされた場合に、前記第１スイッチング素子をオン状態へ切り替えるように構成されることを特徴とする、電子装置。

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