JP2022120205A - 非燃焼式吸引器 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒーターの温度を精度良く推定できる非燃焼式吸引器を提供すること。【解決手段】所定の抵抗値を有する加熱要素と、加熱要素に電力を供給する電源と、加熱要素と並列に接続される複数の抵抗と、制御部と、加熱要素のオン/オフを制御する第１スイッチと、電源と複数の抵抗との間に接続される第２スイッチと、複数の抵抗の間の配線と制御部との間に接続される第３スイッチとを備え、加熱要素の抵抗値を測定する際に、制御部は、第２スイッチと第３スイッチとをオンし、第１スイッチをオフするスイッチ制御を実行するように構成された非燃焼式吸引器である。【選択図】図３

Description

本発明は、非燃焼式吸引器に関する。

近年、紙巻たばことは異なり火を使用しないたばこ、所謂、非燃焼式吸引器が普及しつつある。非燃焼式吸引器では、一般に、電池の電力によりヒーターが加熱されることから、ヒーターが加熱され過ぎないように制御する必要がある。下記特許文献１には、ヒーターの抵抗値を測定し、抵抗値に応じて、電池から出力される電圧の上限及び下限が設定されるようにした非燃焼式吸引器が記載されている。

特表２０１６－５３１５４９号公報

特許文献１に記載の非燃焼式吸引器では、ヒーターの温度を精度良く検出することができないという問題がある。従って、ヒーターの温度が高い場合であってもヒーターに電力が供給されることでヒーターが過熱され、非燃焼式吸引器の誤動作や香喫味の低下等を招来してしまう虞があった。

本発明は、ヒーターの温度を精度良く検出することができる非燃焼式吸引器を提供することを目的の一つとする。

上述した課題を解決するために、本発明は、
所定の抵抗値を有する加熱要素と、
加熱要素に電力を供給する電源と、
加熱要素と並列に接続される複数の抵抗と、
制御部と、
加熱要素のオン/オフを制御する第１スイッチと、
電源と複数の抵抗との間に接続される第２スイッチと、
複数の抵抗の間の配線と制御部との間に接続される第３スイッチとを備え、
加熱要素の抵抗値を測定する際に、制御部は、第２スイッチと第３スイッチとをオンし、第１スイッチをオフするスイッチ制御を実行するように構成された
非燃焼式吸引器である。

本発明の実施の形態によれば、ヒーターの温度を精度良く検出することができる。従って、ヒーターの温度が高い場合にヒーターへの電力供給を停止することができる。これにより、ヒーターの過熱を防止できるので、非燃焼式吸引器の誤動作や香喫味の低下等を防止することができる。なお、本明細書で例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。

図１は、実施の形態にかかる非燃焼式吸引器の分解斜視図である。 図２は、ヒーターに適用される素材の抵抗値と温度との関係を示したグラフである。 図３は、第１の実施の形態にかかるヒーター制御回路の構成例を説明するためのブロック図である。 図４は、第１の実施の形態にかかるヒーター制御回路の回路構成の詳細を示す回路図である。 図５は、第１の実施の形態にかかるヒーター制御回路の回路構成を更に詳細に示した回路図である。 図６は、第１の実施の形態にかかる定常シーケンスにおける処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、気圧差検出時シーケンスにおける処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、第２の実施の形態にかかるヒーター制御回路の構成例を説明するためのブロック図である。 図９は、第２の実施の形態にかかるヒーター制御回路の回路構成の詳細を示す回路図である。 図１０は、第２の実施の形態にかかるヒーター制御回路の回路構成を更に詳細に示した回路図である。 図１１は、第２の実施の形態にかかる定常シーケンスにおける処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜第１の実施の形態＞
＜第２の実施の形態＞
＜変形例＞
以下に説明する実施の形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。

＜実施の形態＞
［非燃焼式吸引器の全体構成例］
非燃焼式吸引器は、加熱対象等の違いに応じて、液体を霧化してエアロゾルを発生させる方式やたばこを直接加熱する方式等、種々の方式が存在する。本発明は、特定の方式の非燃焼式吸引器に限定されるものではないが、本実施の形態では、低温加熱方式と呼ばれる方式の非燃焼式吸引器を例にした説明がなされる。低温加熱方式とは、電池パックから供給される電力を使用して液体を加熱し、霧化したエアロゾルをたばこが詰まったたばこカプセルを通じてユーザが吸い込む方式である。勿論、本発明は、低温加熱方式に限られず、他の方式の非燃焼式吸引器に対しても適用することができる。

図１は、本実施の形態にかかる非燃焼式吸引器（非燃焼式吸引器１）の分解斜視図である。非燃焼式吸引器１は、概略、円筒状の電池パック２と、電池パック２に取り付けられる円筒状のカートリッジケース３と、カートリッジケース３に取り付けられる吸引部４とを有している。なお、以下の説明において、吸引部４の側を吸引側、反対側を先端側と称する場合がある。

電池パック２は、円筒状の外装ケース２１を有している。外装ケース２１は、金属、樹脂等から構成されている。外装ケース２１内に、電池セル（後述する電池セル４１）が収納されている。電池セルは、例えば、リチウムイオン二次電池である。また、外装ケース２１内には、電池セルの他にも、電池パック２を統括的に制御するマイクロコンピュータを含む電気回路やＬＥＤ(Light Emitting Diode)チップ等が実装された基板、リチウムイオン二次電池を充電（例えば、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)接続による充電）するための電気回路が実装された基板等が収納されている。電池パック２を統括的に制御するマイクロコンピュータをマイコン（後述するマイコン３０１）と適宜、略称する。

カートリッジケース３の内部には、カトマイザーが収納されている。また、カートリッジケース３の内部には、電池パック２から供給される電力を使用して動作するヒーター（後述するヒーター６１，６１Ａ）及び液リザーバー（不図示）が収納されている。

カトマイザーは、液体がヒーターにより熱せられることにより発生するエアロゾルを吸引部４側に向かって噴霧するものである。吸引部４には、内部にたばこが詰められたカプセル（不図示）が収納されており、液体が霧化したエアロゾルがカプセルを通じて吸引側に向かう。ユーザは、吸引部４を介して、たばこ由来の成分を含むエアロゾルを吸い込む。

非燃焼式吸引器１のオン／オフは、電池パック２に設けられている円形状のボタン部２２に対する押下操作により行われる。

ボタン部２２の周囲には、ガラスやアクリル等の光透過性部材から成る導光部２３が設けられている。かかる導光部２３を介して、外装ケース２１内で発光したＬＥＤの発光色が非燃焼式吸引器１のユーザにより視認される。

本実施の形態にかかる非燃焼式吸引器１は、気圧センサー（後述する気圧センサー５１）を有している。気圧センサーは、外装ケース２１内に収納されている。気圧センサーにより取得された気圧と基準気圧との間に、閾値以上（例えば、１００Ｐａ以上）の気圧差が検出された場合、換言すれば、非燃焼式吸引器１が吸われたことが検出された場合に、電池パック２が動作しヒーターへの電力供給が行われる。

［非燃焼式吸引器の使用時における動作例］
次に、本実施の形態にかかる非燃焼式吸引器１の使用時における動作例について、概略的に説明する。ボタン部２２が押されると、気圧センサーにより測定された気圧がマイコンにより取得される。マイコンは、基準気圧と気圧センサーから取得した気圧との間の気圧差が閾値以上であるか否かに応じて非燃焼式吸引器１の吸引の有無を判定する。具体的には、気圧差が所定以上である場合に非燃焼式吸引器１が吸引されたものとマイコンが判定する。マイコンは、ヒーターに対して電池パック２の電力を出力する制御を実行する。

［ヒーターについて］
ここで、電池パック２の電力により加熱されるヒーターについて、概略的に説明する。第１の実施の形態にかかる非燃焼式吸引器１では、ニクロム線が適用されたヒーターが使用される。図２は、ヒーターに適用される素材の抵抗値と温度との関係を示したグラフである。図２のグラフにおいて、縦軸は抵抗値を示し、横軸は温度を示している。グラフ中、ラインＬ１がニクロム線の特性を示している。温度が上がるほど抵抗値が上がるニクロム線の特性が示されている。なお、図２では、ヒーターに適用され得る別の素材であるＳＵＳ(Stain Less Steel)の特性が、ラインＬ２により示されている。これについては、第２の実施の形態で説明する。

かかるヒーターの抵抗値と温度との関係を示すテーブルが、リファレンステーブルとして、マイコンが有するメモリ（例えば、ＲＯＭ(Read Only Memory)やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ）に格納されている。また、マイコンは、自身に対する入力電圧を抵抗値に変換するテーブル若しくは演算式等を記憶している。

なお、ヒーターの温度が２５０～３００℃になると香喫味が低下する虞がある。そこで、ヒーターの温度が閾値（例えば、２００℃）を超えた場合にはヒーターの過熱を防止するために、ヒーターへの電力供給を停止する必要がある。このため、ヒーターの温度が適切に取得され、当該温度に応じた適切な制御が実行されることが要求される。本実施の形態では、ヒーター制御回路により、ヒーターの温度が適切に取得され、当該温度に応じた適切な制御が実行される。以下、ヒーター制御回路の詳細について説明する。

［ヒーター制御回路について］
図３は、第１の実施の形態にかかるヒーター制御回路（ヒーター制御回路３０）の構成例を説明するためのブロック図である。図３中、実線は電力の流れを示し、点線は制御信号（電圧）若しくは所定の通信規格に対応する通信信号を示している。ヒーター制御回路３０は、例えば、外装ケース２１内に収納された基板に実装されている。

ヒーター制御回路３０は、外装ケース２１内に収納されている電池セル４１と接続されている。また、ヒーター制御回路３０は、上述したボタン部２２、気圧センサー５１、加熱要素であるヒーター６１、及び、ＬＥＤ７１のそれぞれに対して接続されている。

ヒーター制御回路３０は、例えば、制御部としてのマイコン３０１、ＤＣ(Direct Current)／ＤＣコンバータ３０２、レギュレータ（ＲＥＧ）３０３、オペアンプ（ＡＭＰ）３０４、第１スイッチとしてのＦＥＴ（Field Effect Transistor）３０５Ａ、第２スイッチとしてのＦＥＴ３０５Ｂ、第３スイッチとしてのＦＥＴ３０５Ｃ、及び、基準抵抗Ｒ１を含む構成を有している。

マイコン３０１は、ヒーター制御回路３０の各部を統括的に制御する。マイコン３０１は、例えば、気圧センサー５１と通信を行い、気圧センサー５１により測定された気圧を周期的に取得する。マイコン３０１と気圧センサー５１との間では、例えば、Ｉ²Ｃと称される通信規格に応じたシリアル通信がなされる。マイコン３０１は、気圧センサー５１から取得した気圧に基づいて、上述した制御を行う。また、マイコン３０１には、ボタン部２２の操作に伴う操作信号が入力される。マイコン３０１は、操作信号に応じて、非燃焼式吸引器１をオン／オフする制御を実行する。また、マイコン３０１は、ＬＥＤ７１に所定の制御信号を供給することにより、ＬＥＤ７１の発光／消灯及びＬＥＤの発光色を制御する。また、マイコン３０１は、ＦＥＴ３０５Ａ、ＦＥＴ３０５Ｂ及びＦＥＴ３０５Ｃのそれぞれを適宜、オン／オフするスイッチ制御を実行する。なお、本明細書において、オン（オフ）するとは、必ずしもオン（オフ）の状態からオフ（オン）の状態に切り替えることだけでなく、ＦＥＴがオン（オフ）状態のときに当該状態を継続する制御も含む意味である。

電池セル４１の出力電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２、レギュレータ３０３及びＬＥＤ７１のそれぞれに供給される。ＬＥＤ７１は、電池セル４１から供給される電力を使用して発光する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、電池セル４１の電圧に基づいてヒーター６１を加熱するための電源電圧を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２により生成された電源電圧がＦＥＴ３０５Ａ及びＦＥＴ３０５Ｂのそれぞれに供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２により生成される電源電圧は、例えば、３．５Ｖ程度である。

レギュレータ３０３は、電池セル４１の電圧に基づいてマイコン３０１の電源電圧及びオペアンプ３０４の電源電圧を生成する。レギュレータ３０３により生成される電源電圧は、例えば、２．８Ｖ程度であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２により生成される電源電圧より低い電圧である。

オペアンプ３０４は、ＦＥＴ３０５Ｃから入力される入力電圧を所定の増幅率（例えば、１００倍程度）でもって増幅する。オペアンプ３０４からの出力電圧が、マイコン３０１のアナログ電圧用のポートに対して供給される。

ＦＥＴ３０５Ａ、ＦＥＴ３０５Ｂ及びＦＥＴ３０５Ｃのそれぞれは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。具体的には、ＦＥＴ３０５Ａ及びＦＥＴ３０５Ｂは、Ｐ型のＭＯＳＦＥＴである。また、ＦＥＴ３０５Ｃは、例えば、２個のＮ型のＭＯＳＦＥＴから構成されるものである。ＦＥＴ３０５Ａ、ＦＥＴ３０５Ｂ及びＦＥＴ３０５Ｃのそれぞれのオン／オフは、マイコン３０１により制御される。

ＦＥＴ３０５Ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２及びヒーター６１に接続されている。ＦＥＴ３０５Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２及び基準抵抗Ｒ１の一端側に接続されている。ＦＥＴ３０５Ｃは、基準抵抗Ｒ１の他端側及びオペアンプ３０４に接続されている。

図４は、ヒーター制御回路３０の回路構成の詳細を示す図であり、図５は、ヒーター制御回路３０の回路構成を更に詳細に示した図である。図４及び図５を参照して、ヒーター制御回路３０の回路構成の詳細について説明する。

図４及び図５における電源電圧ＰＡは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２により生成され、出力された電源電圧である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、ＦＥＴ３０５Ａを介してヒーター６１に接続されている。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２が、ＦＥＴ３０５Ａのソースに対して接続され、ＦＥＴ３０５Ａのドレインがヒーター６１に接続されている。

ＦＥＴ３０５Ａがオンすると、ヒーター６１が動作するための電力としての電源電圧ＰＡがヒーター６１に供給される。このように、本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２がヒーター６１に電力を供給する電源として動作する。なお、電池セル４１の出力がヒーター６１に直接、供給されても良い。この場合は、電池セル４１が電源として動作する。ヒーター６１は、電源電圧ＰＡが供給されることで加熱され、放熱する（オンする）。ヒーター６１は、電源電圧ＰＡが供給されない場合には動作せずに冷却する（オフする）。このように、ＦＥＴ３０５Ａは、ヒーター６１のオン／オフを制御するスイッチである。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２は、ＦＥＴ３０５Ｂを介して、基準抵抗Ｒ１の一端側に接続されている。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２が、ＦＥＴ３０５Ｂのソースに対して接続され、ＦＥＴ３０５Ｂのドレインが基準抵抗Ｒ１の一端側に接続されている。基準抵抗Ｒ１の他端側が、接続点Ｐ１を介して、抵抗Ｒ２の一端側に接続されている。抵抗Ｒ２の他端側がグランドに接続されている。ＦＥＴ３０５Ａとヒーター６１との間の接続点Ｐ２が、基準抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間の接続点Ｐ１と接続されている。このように、基準抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２は、ヒーター６１と並列に接続される複数の抵抗に対応している。また、上述したＦＥＴ３０５Ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２と、基準抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２との間に接続されている。なお、抵抗Ｒ２の抵抗値は、ヒーター６１の抵抗値に対して非常に大きい値に設定される。抵抗Ｒ２の抵抗値は、例えば１０ｋΩ程度に設定される。

ヒーター６１の抵抗値は、例えば、数Ω程度である。なお、実際には、ヒーター６１の抵抗値は、ヒーター６１自身の抵抗値に加え、ヒーター６１が接続されるフレキシブル基板の導電抵抗やヒーター６１が接続されるコネクタの接触抵抗である抵抗Ｒ３を含む（図５参照）。本明細書においてヒーター６１の抵抗値と言う場合には、抵抗Ｒ３を加味した抵抗値を意味する。

ＦＥＴ３０５Ｃのソースが、基準抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ１との間の配線上の接続点Ｐ１に接続されている。また、ＦＥＴ３０５Ｃのドレインが増幅部３０４Ａに接続されている。増幅部３０４Ａは、マイコン３０１に接続されている。増幅部３０４Ａは、上述したオペアンプ３０４を含む構成（図５参照）であり、入力電圧を増幅するものである。

［ヒーター制御回路の動作例］
次に、ヒーター制御回路３０の動作例について説明する。以下に説明するヒーター制御回路３０の動作は、マイコン３０１の制御によって行われる。マイコン３０１は、定常シーケンス及び気圧差検出時シーケンスの何れかに基づいた制御を実行する。定常シーケンスは、通常時、具体的には、マイコン３０１により非燃焼式吸引器１が吸引されていないと判定された場合に行われる処理の流れである。また、気圧差検出時シーケンスは、気圧センサー５１により測定された気圧に基づいて所定以上の気圧差が検出された場合、即ち、マイコン３０１により非燃焼式吸引器１が吸引されていると判定された場合に、割り込み的に行われる処理の流れである。

（定常シーケンスについて）
図６は、定常シーケンスにかかる処理の流れを示すフローチャートである。定常シーケンスは、例えば、ボタン部２２が押下され、非燃焼式吸引器１の電源がオンされたときに開始される。なお、初期状態（電源がオンされた際の状態）では、ＦＥＴ３０５Ａ～ＦＥＴ３０５Ｃの全てがオフされている。

処理が開始されると、ステップＳＴ１では、マイコン３０１の制御によりＦＥＴ３０５Ｂがオンされる。ＦＥＴ３０５Ｂがオンされると、電源電圧ＰＡが分圧された電圧が接続点Ｐ１に発生する。接続点Ｐ１には、電源電圧ＰＡが、基準抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２及びヒーター６１の合成抵抗とにより分圧された電圧が発生する。ここで、上述したように、本実施の形態では抵抗Ｒ２の抵抗値が非常に大きく設定されているため抵抗Ｒ２を無視することができる。従って、接続点Ｐ１には、電源電圧ＰＡが、基準抵抗Ｒ１とヒーター６１の抵抗とにより分圧された電圧が発生する。具体的には、接続点Ｐ１には、数ｍＶ程度の電圧が発生する。そして、処理がステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２では、マイコン３０１の制御によりＦＥＴ３０５Ｃがオンされる。ＦＥＴ３０５Ｃがオンされることにより、接続点Ｐ１における電圧がＦＥＴ３０５Ｃを介してオペアンプ３０４に入力される。オペアンプ３０４は、入力された電圧を１００倍程度増幅することにより電圧を生成する。オペアンプ３０４により生成された電圧が、印加電圧として、マイコン３０１のアナログ電圧用のポートに入力される。そして、処理がステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３では、マイコン３０１が、オペアンプ３０４から入力される印加電圧を検出する。そして、処理がステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、マイコン３０１が、基準温度を取得する。例えば、マイコン３０１は、演算式等を用いて入力電圧を抵抗値に変換することにより抵抗値を判定する。そして、マイコン３０１は、判定した抵抗値に対応する温度、即ち、ヒーター６１の温度を図２に示したリファレンステーブルを参照して判定する。マイコン３０１は、ステップＳＴ４にかかる処理で取得したヒーター６１の温度を基準温度として設定し、当該基準温度を保持（記憶）する。このように、マイコン３０１は、ヒーター６１の抵抗値を判定するときに、ＦＥＴ３０５Ａをオフし（オフ状態を継続し）、ＦＥＴ３０５Ｂ及びＦＥＴ３０５Ｃをオンするスイッチ制御を行う。そして、処理がステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、マイコン３０１の制御によりＦＥＴ３０５Ｃがオフされる。そして、処理がステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ６では、マイコン３０１の制御によりＦＥＴ３０５Ｂがオフされる。以上、説明した定常シーケンスにかかる一連の処理が周期的に行われる。なお、ステップＳＴ４にかかる処理で取得される基準温度は、定常シーケンスにかかる処理が行われる度に更新される。

（気圧差検出時シーケンスについて）
図７は、気圧差検出時シーケンスにかかる処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳＴ１１～ステップＳＴ１３までの処理の内容は、定常シーケンスにおけるステップＳＴ１～ステップＳＴ３までの処理と同じ処理（スイッチ制御）であるので、重複した説明を省略する。そして、処理がステップＳＴ１４に進む。

ステップＳＴ１４では、マイコン３０１が入力電圧からヒーター６１の抵抗値を求め、求めた抵抗値に対するヒーター６１の現在の温度を取得する。そして、処理がステップＳＴ１５に進む。

ステップＳＴ１５では、マイコン３０１が、前回、即ち、最新の定常シーケンスの処理で設定された基準温度とステップＳＴ１４で取得した温度とを比較し、基準温度に対する温度の変化（ΔＴ）を判定する。そして、処理がステップＳＴ１６に進む。

ステップＳＴ１６では、マイコン３０１の制御によりＦＥＴ３０５Ｃがオフされる。そして、処理がステップＳＴ１７に進む。

ステップＳＴ１７では、マイコン３０１の制御によりＦＥＴ３０５Ｂがオフされる。そして、処理がステップＳＴ１８に進む。

ステップＳＴ１８では、マイコン３０１が、ステップＳＴ１５で判定した温度の変化（ΔＴ）が所定の閾値以下であるか否かが判断される。例えば、基準温度が１５０℃であれば、香喫味が低下しない程度のヒーター６１の温度（例えば、２００℃）に対する差分、即ち、温度の変化（ΔＴ）が５０以下であるか否かが判断される。ここで、温度の変化（ΔＴ）が所定値より大きい場合には、ヒーター６１の過熱を防止するためにヒーター６１の電力供給を行わないようにする制御がなされる。そして、所定以上の気圧差が検出されている場合には処理がステップＳＴ１１に戻り、所定以上の気圧差が検出されない場合には、定常シーケンスにかかる制御が行われる。温度の変化（ΔＴ）が所定値以下である場合には、処理がステップＳＴ１９に進む。

ステップＳＴ１９では、マイコン３０１の制御によりＦＥＴ３０５Ａがオンされる。これにより電源電圧ＰＡがヒーター６１に供給され、ヒーター６１が通電加熱される。これにより液体が霧化する。ヒーター６１への電力供給は所定期間、行われる。そして、処理がステップＳＴ２０に進む。

ステップＳＴ２０では、マイコン３０１の制御によりＦＥＴ３０５Ａがオフされる。これにより、ヒーター６１への電源電圧ＰＡの供給が停止する。そして、処理がステップＳＴ１１に戻る。

なお、気圧差検出時シーケンスは、所定以上の気圧差が検出されている間、即ち、非燃焼式吸引器１が吸引されている間、繰り返される。気圧差検出時シーケンスにかかる一連の処理は、例えば１５ｍ秒程度で行われる。非燃焼式吸引器１の１回の吸引が１から数秒程度とすると、気圧差検出時シーケンスにかかる一連の処理が１００回～２００回程度、吸引中に行われることになる。気圧差検出時シーケンスにかかる一連の処理が繰り返し行われることにより、ヒーター６１が徐々に温められていく。

なお、上述した処理において、基準温度に対する変化でなく、ヒーター６１の現在の温度が閾値以下であるか否かを判定し、当該判定結果に応じて、ヒーター６１への電力供給が制御されても良い。

［実施の形態により得られる効果］
以上説明した第１の実施の形態によれば、ヒーター６１の温度を精度良く推定することができる。従って、ヒーター６１の過熱を防止することができる。また、温度センサーを必要としないので、コストを低減でき、且つ、温度センサーを配置するスペースを必要としないので電池パック２を小型化することができる。
また、本実施の形態では、ＦＥＴ３０５Ｃを設けている。ＦＥＴ３０５Ｃが有する寄生ダイオードによって、電源電圧ＰＡの電圧をドロップさせることができる。ＦＥＴ３０５Ｃが無い構成では、ヒーター６１の加熱時、即ち、ＦＥＴ３０５Ａがオンしたときに電源電圧ＰＡ（例えば、３．５Ｖ）がオペアンプ３０４にかかるので、オペアンプ３０４の動作電圧（例えば、２．８Ｖ）を超えてしまう虞がある。しかしながら、本実施の形態ではＦＥＴ３０５Ｃを設けているので、かかる問題を回避することができる。このように、本実施の形態では、電源電圧ＰＡがオペアンプ３０４の電源電圧以上である回路を安価に構成することができる。なお、ＦＥＴ３０５Ｃのスイッチ数は、上述した実施の形態では２個としたが、１個でも良いし、３個以上でも良い。

＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態の説明において、上述した説明における同一又は同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。また、特に断らない限り、第１の実施形態で説明した事項は第２の実施形態に対して適用することができる。

第２の実施の形態は、カートリッジケース３内のヒーターが異なる素材であっても、非燃焼式吸引器１が動作する、換言すれば、異なる素材のヒーターを有するカートリッジケース３であっても互換性を確保することを想定した形態である。異なる素材のヒーターとは、例えば、上述したニクロム線から構成されるヒーター６１と、ＳＵＳから構成されるヒーター６１Ａである。ＳＵＳから構成されるヒーター６１Ａは、ヒーター６１に比べて抵抗値が低いので印加する電圧を低くすることができ、省電力を図ることができる（図２参照）。

第２の実施の形態と第１の実施の形態とが異なる点は、ヒーター制御回路の構成が異なる点である。図８は、第２の実施の形態にかかるヒーター制御回路（ヒーター制御回路３０Ａ）の構成例を説明するためのブロック図である。図９は、ヒーター制御回路３０Ａの回路構成の詳細を示す図である。図１０は、ヒーター制御回路３０Ａの回路構成を更に詳細に示した図である。ヒーター制御回路３０Ａがヒーター制御回路３０と異なる点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２Ａが追加されており、ヒーター制御回路３０Ａが、複数の電源であるＤＣ／ＤＣコンバータ３０２及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０２Ａを有している点である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２Ａは、電池セル４１の電圧に基づいてヒーター６１Ａを加熱するための電源電圧（以下、電源電圧ＰＢと称する）を生成する。電源電圧ＰＢがＦＥＴ３０５Ａ及びＦＥＴ３０５Ｂのそれぞれに供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２Ａにより生成される電源電圧は、例えば、２．５Ｖ程度である。電源電圧ＰＡ及び電源電圧ＰＢが、選択的に出力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２及びＤＣ／ＤＣコンバータ３０２Ａを切り替える制御は、マイコン３０１により行われる。マイコン３０１は、２個のＤＣ／ＤＣコンバータを切り替える制御を行う上で、電池パック２に接続されたカートリッジケース３内のヒーターが、ヒーター６１及びヒーター６１Ａの何れであるかを判別する必要がある。そこで、マイコン３０１は、定常シーケンスにおける制御の中で、何れのヒーターが使用されているかを判別する。

図１１は、第２の実施の形態の定常シーケンスにかかる処理の流れを示すフローチャートである。第２の実施の形態にかかる定常シーケンスでは、ステップＳＴ７の処理が追加されている。ステップＳＴ７の処理は、ステップＳＴ３の処理に続いて行われる。

ステップＳＴ３では、第１の実施の形態と同様に、マイコン３０１が入力電圧を検出する。そして、処理がステップＳＴ７に進む。

ステップＳＴ７では、マイコン３０１が、ヒーターの種類を判別する。例えば、マイコン３０１は、入力電圧を抵抗値に変換する。初期の段階（例えば、ヒーターが加熱されていない段階）では、図２に示す特性のように、ヒーターの種類に応じて抵抗値が異なる。マイコン３０１は、例えば、変換後の抵抗値が所定の閾値より大きければヒーターの種類がヒーター６１と判別し、変換後の抵抗値が所定の閾値より小さければヒーターの種類がヒーター６１Ａと判別する。閾値は、ヒーターの種類を判別できる適切な値に設定される。

マイコン３０１は、判別結果に応じて、動作させるＤＣ／ＤＣコンバータを選択し切り替える。具体的には、マイコン３０１は、ヒーターの種類がヒーター６１であると判別した場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ３０２を動作させる。また、マイコン３０１は、ヒーターの種類がヒーター６１Ａであると判別した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０２Ａを動作させる。その他の処理の内容は、第１の実施の形態と同様であるので重複した説明を適宜、省略する。なお、ヒーターの判別結果は、例えば、電池パック２に接続されるカートリッジケース３が切り替えられるまで保持される。また、ヒーターの種類の判別結果に応じて、各種の制御で使用されるパラメータの値（例えば、気圧差検出時シーケンスのステップＳＴ１８にかかる処理で使用される閾値）が適宜、変更されても良い。

以上、説明した第２の実施の形態によれば、電池パック２に接続され得るヒーターが複数であっても対応することできるヒーター制御回路を実現することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

上述した実施の形態におけるヒーター制御回路が他の構成を有していても良い。例えば、ヒーター制御回路が、電池セルを充電するための回路や、電池セルを保護するＩＣ（Integrated Circuit）等、公知の構成を有していても良い。

スイッチとしてＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチが使用されても良い。また、ＭＯＳＦＥＴの種類（Ｐ型又はＮ型）は適宜、変更可能である。また、電池セルとしては、リチウムイオン二次電池以外の電池も適用することができる。また、複数の電源は３個以上であっても良い。また、上述した定常シーケンス及び気圧差検出時シーケンスのそれぞれにおける処理の順序が本発明の要旨を逸脱しない範囲で入れ替わっても良いし、一部の処理がパラレルに行われても良い。また、複数の抵抗は、３個以上の抵抗であっても良く、３個以上の抵抗間の適宜な箇所に接続点Ｐ１が設定されても良い。

なお、本発明の実施の形態は、電子たばこ，加熱式たばこ及びネブライザーに用いられる制御装置を含むが、これらに限定されない。本発明の実施形態は、ユーザが吸引するエアロゾルを生成するための様々な非燃焼式吸引器に用いられる制御装置を含み得る。

上述した実施の形態において液体を貯留する貯留部は、エアロゾル源を収容するタンクとして構成されても良い。この場合、エアロゾル源は、例えば、グリセリンやプロピレングリコールといった多価アルコール、水などの液体である。非燃焼式吸引器が電子たばこである場合、貯留部内のエアロゾル源は、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良い。エアロゾル源保持部は、貯留部内のエアロゾル源を保持するものである。例えば、エアロゾル源保持部は、繊維状又は多孔質性の素材から構成され、繊維間の隙間や多孔質材料の細孔に液体としてのエアロゾル源を保持する。前述した繊維状又は多孔質性の素材には、例えばコットンやガラス繊維、またはたばこ原料などを用いることができる。非燃焼式吸引器がネブライザー等の医療用吸入器である場合、エアロゾル源はまた、患者が吸入するための薬剤を含んでも良い。別の例として、貯留部は、消費されたエアロゾル源を補充することができる構成を有しても良い。あるいは、貯留部は、エアロゾル源が消費された際に貯留部自体を交換することができるように構成されても良い。また、エアロゾル源は液体に限られるものではなく、固体でも良い。エアロゾル源が固体の場合の貯留部は、空洞の容器であっても良い。非燃焼式吸引器は、エアロゾル源を担持する固体であるエアロゾル基材を有していても良い。エアロゾル源は、例えば、グリセリンやプロピレングリコールといった多価アルコール、水などの液体であっても良い。エアロゾル基材内のエアロゾル源は、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良い。非燃焼式吸引器がネブライザー等の医療用吸入器である場合、エアロゾル源はまた、患者が吸入するための薬剤を含んでも良い。エアロゾル基材は、エアロゾル源が消費された際にエアロゾル基材を交換することができるように構成されても良い。エアロゾル源は液体に限られるものではなく、固体でも良い。

１・・・非燃焼式吸引器、２・・・電池パック、３０，３０Ａ・・・ヒーター制御回路、４１・・・電池セル、５１・・・気圧センサー、６１，６１Ａ・・・ヒーター、３０２，３０２Ａ・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、３０５Ａ，３０５Ｂ，３０５Ｃ・・・ＦＥＴ、Ｒ１・・・基準抵抗、Ｒ２・・・抵抗

Claims (12)

1. 所定の抵抗値を有する加熱要素と、
   前記加熱要素に電力を供給する電源と、
   前記加熱要素と並列に接続される複数の抵抗と、
   制御部と、
   前記加熱要素のオン/オフを制御する第１スイッチと、
   前記電源と前記複数の抵抗との間に接続される第２スイッチと、
   前記複数の抵抗の間の配線と前記制御部との間に接続される第３スイッチとを備え、
   前記加熱要素の抵抗値を測定する際に、前記制御部は、前記第２スイッチと前記第３スイッチとをオンし、前記第１スイッチをオフするスイッチ制御を実行するように構成された
   非燃焼式吸引器。
2. 前記制御部は、前記スイッチ制御に応じて前記制御部に前記電源から電圧が印加され、該印加電圧に基づいて、前記加熱要素の前記抵抗値を測定するように構成された
   請求項１に記載の非燃焼式吸引器。
3. 前記制御部は、前記加熱要素の抵抗値に対応する温度を判定するように構成された
   請求項１または請求項２に記載の非燃焼式吸引器。
4. 前記制御部は、前記加熱要素の抵抗値と前記温度の関係性を示すリファレンステーブルを用いて温度を判定するように構成された
   請求項３に記載の非燃焼式吸引器。
5. 気圧センサーをさらに有し、
   前記制御部は、前記気圧センサーにより測定される気圧に基づいて、前記非燃焼式吸引器に対する吸引の有無を判定するように構成された
   請求項１から４までの何れかに記載の非燃焼式吸引器。
6. 前記制御部において前記吸引が無いと判定された場合に、前記制御部は、前記判定された温度を基準温度として設定するように構成された
   請求項３又は４に記載の非燃焼式吸引器
7. 前記制御部は、前記スイッチ制御の後に、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをオフするスイッチ制御を実行するように構成された
   請求項１から６に記載の非燃焼式吸引器。
8. 前記制御部において前記吸引が有ると判定された場合であって、前記判定された温度から前記基準温度を引いたときの差が所定の閾値以下である場合に、前記制御部は、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチをオフし、前記第１スイッチをオンするスイッチ制御を実行し、前記加熱要素をオンするように構成された
   請求項６に記載の非燃焼式吸引器。
9. 前記第３スイッチは、１または複数のＮ型のＭＯＳ－ＦＥＴにより構成される
   請求項１から８までの何れかに記載の非燃焼式吸引器。
10. 前記第３スイッチと前記制御部との間にオペアンプが接続されている
    請求項１から９までの何れかに記載の非燃焼式吸引器。
11. 前記オペアンプの電源電圧は、前記電源の電圧に対して低い
    請求項１０に記載の非燃焼式吸引器。
12. 前記電源は複数の電源により構成され、
    前記制御部は、前記加熱要素の抵抗値に応じて前記複数の電源のうち１つを選択し、選択された前記電源の電力を前記加熱要素に出力するように構成された
    請求項１から１１までの何れかに記載の非燃焼式吸引器。

Images