JP2002171954A - たばこ煙発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置本体１０側の接続部１３を軸方向に出し
入れすることなく回転リング１１から三方弁１６に至る
たばこ煙経路を効率良く封止できるたばこ煙発生装置を
提供する。 【解決手段】 装置本体１０に固定された接続部１３に
は、外側へ向かって広がって先端側を煙採取孔の開口の
周囲の平滑な面に接触可能とした柔軟な封止部材３１を
取りつけてある。封止部材３１は、たばこ煙の吸入過程
の負圧に応答して平滑な面に吸盤状態で密着し、空気漏
れを起こさない。一方、その他の過程では、軽い接触状
態を保って回転リング１１と接続部１３の自由な相対移
動を可能にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人間の喫煙状態に
相当する形式でたばこを燃焼させて、たばこ煙を採取す
るたばこ煙発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たばこ煙の成分分析、たばこ煙の生体反
応実験、薬品開発／評価等の目的でたばこ煙発生装置が
使用される。たばこ煙発生装置は、喫煙状態に相当する
形式でたばこを燃焼させてたばこ煙を採取する。たばこ
煙発生装置の例が米国特許３，５４８，８４１号や特開
平９−１８７１９２号公報に示される。また、本願出願
人は、特願平１２−１０２８２０号において、装置本体
の正面に着脱式の回転リングを配置したたばこ煙発生装
置を提案した。ここでは、回転リングの正面側の環状面
に数１０個の貫通孔を配列させてそれぞれの貫通孔にた
ばこを垂直に挿入して水平に保持させる。そして、回転
リングの装置本体側の環状面側に設けたすり鉢状の開口
からたばこ煙を採取する。一方、すり鉢状の開口に対応
させて、先端部にＯリングを取り付けた出し入れ可能な
接続管が装置本体側に配置される。接続管は、回転リン
グの回転に際しては後退し、喫煙に際しては前進してＯ
リングをすり鉢状の開口に押し付ける。このようにし
て、たばこ煙経路と外気の間が封止される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】接続管を装置本体側か
ら出し入れしてたばこ煙経路と外気の間の封止を確保す
る形式のたばこ煙発生装置では、接続管を出し入れする
機械構造が装置本体の小型化やコストダウンの障害とな
っている。また、Ｏリングとすり鉢状の開口の間に隙間
が発生して空気漏れを起こさないように、接続管の中心
とすり鉢状の開口の中心は、０．２ｍｍ以下の誤差で位
置決めされる必要がある。本発明は、装置本体側の接続
部を出し入れすることなく回転リングから装置本体側に
至るたばこ煙経路を外気から効率良く封止できるたばこ
煙発生装置を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のたばこ煙発生装
置は、複数本のたばこを保持し、それぞれのたばこに通
じる複数の開口を配列させたたばこ保持手段と、この開
口の配列に沿ってたばこ保持部材と相対移動し、複数の
開口に対して順番に接続してたばこ煙経路を形成する接
続手段とを有するたばこ煙発生装置において、たばこ保
持手段は、それぞれの開口がその周囲に平滑な面を有
し、接続手段は、たばこ煙経路の負圧に付勢されて前記
平滑な面に密着してたばこ煙経路を封止する一方、負圧
が解除されると密着状態を解放して前記相対移動を可能
にする封止手段を有する。

【０００５】

【作用】本発明のたばこ煙発生装置では、封止手段がた
ばこ煙経路と外気の間を封止して、たばこ煙の吸入過程
で外の空気をたばこ煙経路へ侵入させない。封止手段
は、内外の圧力差が無い状態では、開口の周囲の平滑な
面上を軽い接触状態で相対移動可能である。従って、た
ばこ保持手段と接続手段とを相対移動させて、接続手段
に連通させる開口を切り替え可能である。一方、たばこ
煙の吸入過程でたばこ煙経路の圧力が下がると、封止手
段は、封止手段自身に作用する内外の気圧差によって、
開口の周囲の平滑な面に強く押し付けられて密着する。
これにより、接続手段とたばこ保持手段の対向距離を変
化させることなく、たばこ煙経路と外気の遮断が達成さ
れる。

【０００６】柔軟な封止部材を用いる場合、封止部材
は、内外の圧力差に応答して先端側の接触面の接触圧力
を変化させる。封止部材は、接続手段に対しては封止状
態で固定される一方、たばこ保持手段の開口の周囲の平
滑な面に対しては、環状の面または線で軽く接触するよ
うに、接続手段へ取り付けられている。たばこ煙の吸入
過程では、内外の圧力差が封止部材の外側へ向かって広
がった面を押して封止面の接触圧力を増大させる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は実施例のたばこ煙発生装置
のたばこ煙経路の説明図、図２は実施例のたばこ煙発生
装置の正面図、図３は回転リングと三方弁が接続される
部分の側面図である。

【０００８】図１、図２に示すように、実施例のたばこ
煙発生装置では、数１０本のたばこ１２を挿入して水平
に保持した回転リング１１が、ステップモ・タ１９によ
り直接駆動されて垂直な面内で回転する。回転リング１
１は、図２に示すように、装置本体１０の正面に回転可
能に支持されており、中心のネジ２９を外せば、ステッ
プモータ１９の軸から分離して、装置本体１０から取り
外し可能である。装置本体１０の中には、三方弁１６、
シリンジポンプ１４、エゼクタ１７等が配置される。シ
リンジポンプ１４は、汎用の注射器を利用して全体を容
易に交換可能に構成したもので、ステップモータ１５に
よりピストンを駆動して一定時間で往復動作させる。三
方弁１６は、たばこ煙の吸入過程では、たばこ１２をシ
リンジポンプ１４に連通させてエゼクタ１７とシリンジ
ポンプ１４の間を遮断する一方、たばこ煙の吐出過程で
は、たばこ１２とシリンジポンプ１４の間を遮断してエ
ゼクタ１７とシリンジポンプ１４の間を連通させる。

【０００９】エゼクタ１７は、たばこ煙経路に対して希
釈や追い出しのためのフレッシュエアを合流させる。エ
ゼクタ１７の下流に接続された出力管１８は、採取した
たばこ煙を利用する外部の実験装置（例えば、多数のマ
ウスを個別の小部屋に閉じ込めたたばこ煙暴露スタック
やたばこ煙の分析装置）に接続される。エアコンプレッ
サー２１は、装置本体１０に圧縮空気を供給する。供給
された圧縮空気は、フレッシュエアとして圧力調整弁２
２で圧力調整され、デジタル流量計２３を経て２つに分
岐される。また、図示しない配管およびエアポートを通
じて三方弁を空圧駆動する。

【００１０】実施例のたばこ煙発生装置では、シリンジ
ポンプ１４の吐出過程でたばこ煙に希釈エアを混合可能
である。希釈エアを供給する経路は、電磁弁２４でＯＮ
／ＯＦＦされ、流量調整弁２５で流量を調整されてエゼ
クタ１７へ流れ込む。実施例のたばこ煙発生装置では、
たばこ煙の供給を停止してクリーンエアを供給し、出力
管１８に接続された実験装置からたばこ煙を追い出し可
能である。クリーンエアを供給する経路は、電磁弁２６
でＯＮ／ＯＦＦされ、流量調整弁２７で流量を調整され
た後にエゼクタ１７へ流れ込む。

【００１１】回転リング１１の喫煙位置（角度）のたば
こ１２の先端に対応させて、ライター２０が装置本体１
０に固定されている。ライター２０は、それぞれのたば
こ１２の最初の吸入に先立たせて通電開始され、赤熱状
態で最初の吸入を迎えた後にＯＦＦされる。回転リング
１１の喫煙位置（角度）のたばこ１２の挿入孔に対応さ
せて、接続部材１３が装置本体１０に固定されている。

【００１２】図３に示すように、回転リング１１の装置
本体側の面には、平坦な環状の底面を形成した凹所３５
が形成されている。凹所３５の底面は、回転リング１１
の回転を通じて接続部材１３と等間隔で対向する。凹所
３５の環状の底面には、回転中心から等距離の円周に沿
って等角度ピッチで数１０個の挿入孔３４が形成されて
いる。数１０個の挿入孔３４は、回転リング１１の回転
に伴って順番に接続部１３に位置決めされる。すべての
挿入孔３４と凹所３５を含む回転リング１１の外周部分
は、フッソ樹脂で一体に形成されている。凹所３５の環
状の底面には、シリコングリスが薄く塗布されている。

【００１３】接続部１３は、フッソ樹脂から削りだして
形成され、先端側にゴムシール３１を嵌めて構成され
る。接続部１３は、三方弁１６に固定されたフィッティ
ング３２の孔に軸部３３を挿入し、ナット３７を締め付
けてフィッティング３２を縮径させることにより、三方
弁１６に固定されている。三方弁１６は、装置本体の前
面パネル３８に固定されている。

【００１４】ゴムシール３１は、汎用のオイルシールと
して市販されている人造ゴムの成形品であって、中心の
軸部３３に挿入して固定されるリング部と、リング部か
ら前方に向かって傘状（スカート状）に拡がった柔軟な
リップ部とを有する。ねじ２９を締めて回転リング１１
を装置本体に装着した状態で、ゴムシール３１のリップ
部は凹所３５の底面に軽く接触し、回転リング１１の回
転に伴ってゴムシール３１のリップ部は凹所３５の底面
を軽く摺動する。一方、たばこ煙の吸入過程では、三方
弁１６がシリンジポンプ１４とたばこ１２を連通させて
シリンジポンプ１４のピストンがステップモータ１５側
へ引き出される。このとき、たばこ１２で蓋をされた挿
入孔３４の内部が負圧となり、外気圧で押されたゴムシ
ール３１のリップ部は、吸盤のように凹所３５の底面に
吸いついてゴムシール３１の内外の空気を完全に遮断す
る。

【００１５】接続部１３のつば部３６は、ゴムシール３
１の外側を環状に囲んで回転リング１１側に突出してい
る。つば部３６は、回転リング１１の取りつけ不良や接
続部１３の取りつけ不良に起因して回転リング１１と接
続部１３が接触した際に、回転リング１１の凹所３５の
縁の高まりに突き当たってゴムシール３１の損傷や変形
を阻止する。

【００１６】実施例のたばこ煙発生装置によれば、挿入
孔３４内の負圧に応答してゴムシール３１が挿入孔３４
の周囲に密着して内外を封止する一方、負圧が解除され
ると摺動自在な軽い接触状態に復帰する。従って、接続
部１３を回転リング１１側へ移動しなくても、たばこ煙
の吸入過程で完全な封止状態を達成できる。また、たば
こ煙の吸入過程以外では摺動自在な軽い接触状態が保た
れるから、接続部１３を三方弁１６側へ移動しなくて
も、回転リング１１の回転を妨げず、ゴムシール３１の
損傷や変形を阻止して十分な寿命を確保させる。また、
挿入孔３４の中心と接続部１３の中心が円周方向や直径
方向に１ｍｍくらいずれても、ゴムシール３１が凹所３
５の底面に接触する限り封止状態が損なわれない。

【００１７】実施例のたばこ煙発生装置によれば、回転
リング１１の外周部分やゴムシール３１以外の接続部１
３は、フッソ樹脂で一体に形成されて装置本体１０から
着脱可能であるから、やに等の汚れが付着した際には、
装置本体１０から外して個別に酸、アルカリ、有機溶剤
による洗浄や細部に至る拭き取りが可能である。また、
軸受けを含む回転リング１１の内側部分は剛性の高い金
属で構成されるから、着脱を繰り返しても軸のがたつき
や全体の変形を起こすことなく、長期間に渡って精度の
高い回転を再現できる。また、凹所３５とつば部３６が
凹所３５の底面やゴムシール３１を保護するから、回転
リング１１や接続部１３の洗浄や着脱を繰り返しても、
長期間に渡って精度の高い封止を再現できる。また、環
状の凹所３５を形成して、凹所３５の底面を隣接部分か
ら一段後退させているから、回転リング１１をテーブル
上に寝かせてたばこ１２を挿入する際等に、ゴムシール
３１の摺動面に不要な傷やごみを付けたり、シリコング
リスをテーブルに付着させることがない。また、ゴムシ
ール３１は、市販の規格品のオイルシールであるから、
安価に交換できる。

【００１８】実施例のたばこ煙発生装置によれば、最短
の固定された管路で挿入孔３４と三方弁を接続できるか
ら、管路内壁へのやにの付着量が少なく済み、その分、
たばこ煙の成分を効率高く実験装置へ供給できる。ま
た、シリンジポンプ１４を三方弁１６に最短の管路で接
続し、三方弁１６のすぐ下流にエゼクタ１７を配置した
から、濃厚なたばこ煙に接触する管路面積が少ない。ま
た、回転リング１１をフッ素樹脂で形成して結露や付着
を起こりにくくしたから、たばこ煙経路におけるやにの
付着量が少なく済み、たばこ煙の成分を効率高く実験装
置へ供給できる。また、たばこ１２から出力管１８まで
を直線的に配列して管路を最短に設定したから、発生さ
せたたばこ煙を変質させることなく、新鮮なまま実験装
置に導くことができる。また、エゼクタ１７は、下流側
へたばこ煙を吸い出すとともに管壁に沿わせてフレッシ
ュエアを供給して中心側のたばこ煙に混合するから、た
ばこ煙の流れを促進しつつ少ないやにの付着量で均一な
混合を達成できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明のたばこ煙発生装置によれば、外
側へ向かって広がった柔軟な封止部材が内側の負圧に応
答して煙採取孔の開口の周囲の平滑な面に密着するか
ら、たばこ保持手段と接続手段の距離を一定に保ったま
ま、たばこ煙の吸入過程で完全な封止状態を達成でき
る。また、負圧が解除されると外側へ向かって広がった
柔軟な封止部材が摺動自在な軽い接触状態に復帰するか
ら、たばこ保持手段と接続手段の距離を一定に保ったま
ま、たばこ保持手段と接続手段を損傷や抵抗なく相対移
動できる。また、平滑面の範囲であれば、たばこ煙経路
の開口と接続手段の中心が多少ずれても封止状態が損な
われないから、機械精度や位置決め精度に余裕が増すと
ともに、封止状態を損なうことのない確実で精度の高い
実験が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のたばこ煙発生装置のたばこ煙経路の説
明図である。

【図２】実施例のたばこ煙発生装置の正面図である。

【図３】回転リングと三方弁が接続される部分の側面図
である。

【符号の説明】

１１ 回転リング １２ たばこ １３ 接続部 １４ シリンジポンプ １５、１９ ステップモータ １６ 三方弁 １７ エゼクタ １８ 出力管 ２０ ライター ２１ コンプレッサー ２２ 圧力調整弁 ２３ デジタル流量計 ２４、２６ 電磁弁 ２５、２７ 流量調整弁 ２９ ねじ ３１ ゴムシール ３２ フィッティング ３３ 軸部 ３４ 挿入孔 ３５ 凹所 ３６ つば部 ３７ ナット ３８ パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 義明 東京都世田谷区奥沢７−29−２ 株式会社 リック内 Ｆターム(参考） 2G052 AA05 AB11 AB27 AC11 AD02 AD22 AD42 BA21 CA04 CA14 CA35 EA14 EA15 EB11 GA29 HC17 4B044 CL20 CM01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本のたばこを保持し、それぞれのた
   ばこに通じる複数の開口を配列させたたばこ保持手段
   と、 この開口の配列に沿ってたばこ保持部材と相対移動し、
   複数の開口に対して順番に接続してたばこ煙経路を形成
   する接続手段とを有するたばこ煙発生装置において、 たばこ保持手段は、それぞれの開口がその周囲に平滑な
   面を有し、 接続手段は、たばこ煙経路の負圧に付勢されて前記平滑
   な面に密着してたばこ煙経路を封止する一方、負圧が解
   除されると密着状態を解放して前記相対移動を可能にす
   る封止部材を有することを特徴とするたばこ煙発生装
   置。
2. 【請求項２】 前記開口は、共通な平坦面上に配列され
   ていることを特徴とする請求項１のたばこ煙発生装置。
3. 【請求項３】 装置本体から回転可能に支持され、回転
   中心から等距離の円周に沿ってたばこ煙経路の開口を配
   列させたたばこ保持手段と、 ピストンを往復させてたばこ煙の吸入／吐出を駆動する
   シリンジポンプ手段と、 たばこ煙経路の開口とシリンジポンプ手段とを、シリン
   ジポンプ手段の吸入過程で連通させてシリンジポンプ手
   段の吐出過程で遮断する弁手段と、 装置本体に固定されてたばこ煙経路の開口に対向し、た
   ばこ保持手段の回転に伴ってたばこ煙経路を順番に切り
   換えて弁手段へ連通させる接続手段とを有するたばこ煙
   発生装置において、 たばこ保持手段は、それぞれの開口がその周囲に平滑な
   面を有し、 接続手段は、外側へ向かって広がった先端側を前記平滑
   な面に対して摺動可能に接触させた柔軟な封止部材を有
   することを特徴とするたばこ煙発生装置。