JP3146076B2 - 通気度検出方法及びその装置 - Google Patents

通気度検出方法及びその装置

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JP3146076B2
JP3146076B2 JP28145692A JP28145692A JP3146076B2 JP 3146076 B2 JP3146076 B2 JP 3146076B2 JP 28145692 A JP28145692 A JP 28145692A JP 28145692 A JP28145692 A JP 28145692A JP 3146076 B2 JP3146076 B2 JP 3146076B2
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    • G01N15/08Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
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    • GPHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、帯状シ−ト材料に開
けた通気孔の通気度を検出する方法及び装置に係り、特
に、目標の通気度に設定された通気孔と帯状シ−ト材料
に開けた通気孔との通気抵抗の差を比較して、この結果
をレ−ザ−発振器にフィ−ドバックしてレ−ザ−ビ−ム
の強度を制御する通気度検出方法及びその装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、帯状シ−ト材料に通気孔を開ける
装置としては、特開昭63−188486号に開示され
ている開孔装置等が知られている。この開孔装置は、パ
ルスレ−ザ−を鏡面多角錐体に照射し、反射されるレ−
ザ−を回転半径として移動する帯状シ−ト材料に集束す
ることにより、帯状シ−ト材料に開孔している。
【0003】また、上記の装置により開孔された帯状シ
−ト材料の開孔の度合を検出する方法としては、開孔部
の通過光量を測定する方法や通気量を測定する方法が知
られており、特に、タバコに用いられるチップペ−パ−
の開孔度を測定する方法としては、通気量を測定する方
法が知られている。
【0004】タバコのフィルタ−に巻かれるチップペ−
パ−には、ニコチン及びタ−ルの吸飲濃度を希しゃくす
るための通気孔が設けられており、この通気孔の通気度
は、たばこの嗜好感覚を左右し、この通気度を一定の値
に制御することが重要とされている。
【0005】次に、従来のチップペ−パ−の通気度検出
方法及びその装置について図面を用いて説明する。
【0006】図3に示すように、レ−ザ−発振器51か
ら発振されるパルスレ−ザ−ビ−ムLは、反射鏡52で
反射され、集光レンズ53で集光され、一定速度で移動
するチップペ−パ−C上に照射される。即ち、集光レン
ズ53は、パルスレ−ザ−ビ−ムLがチップペ−パ−C
上で焦点を結ぶように調整され、移動するチップペ−パ
−C上に連続した穴が開けられる。尚、チップペ−パ−
Cの開孔の度合である通気度は、チップペ−パ−Cの走
行速度、レ−ザ−ビ−ムの点灯周期、レ−ザ−ビ−ムの
点灯時間、レ−ザ−ビ−ムの強度、及びチップペ−パ−
Cの材質等の条件によって決定される。
【0007】このように開孔されたチップペ−パ−Cの
通気孔は、チップペ−パ−Cの移動に伴い、その長手方
向に一定速度で移動され、開孔屑収集部54上を通過す
る際に開孔時に発生する屑が収集され、通気度検出部5
5上を通過される。
【0008】通気度検出部55は、チップペ−パ−C側
に検出窓55aを有し、チップペ−パ−Cとは反対側に
吸引部57が接続されている。また、通気度検出部55
と吸引部57との間には、空気の流量を空気圧に変換す
るためのオリフィス56が設けられ、通気度検出部55
とオリフィス56との間には、差圧型圧力変換器58が
設けられている。
【0009】上記吸引部57より発生されるサクション
圧で、検出窓55aを介してチップペ−パ−Cが吸引さ
れる。このとき、検出窓55a上を通過するチップペ−
パ−C上の通気孔の通気度が検出される。即ち、通気度
の違いにより、吸引部57によって吸引される空気の流
量が変化され、この流量がオリフィス56で空気圧に変
換され、この空気圧の変化が差圧型圧力変換器58で大
気圧と比較されて電気信号に変換されて通気度として検
出される。
【0010】このように電気信号として検出された通気
度は、増幅回路59で所定のレベルまで増幅され、目標
値比較部60で予め設定された目標値と比較されて差信
号が求められる。この差信号は、制御を安定させるため
の積分回路61に供給されて、制御信号としてレ−ザ−
発振器51にフィ−ドバックされる。制御信号が供給さ
れたレ−ザ−発振器51は、チップペ−パ−Cの通気孔
の通気量の変化に伴い、そのレ−ザ−強度が変化され
る。
【0011】尚、積分回路61は、レ−ザ−発振器51
の応答時間やチップペ−パ−の走行速度を考慮した適切
な値に設定されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
技術では、チップペ−パ−の通気度の変動を圧力変化と
して検出し、基準になる大気圧との差信号を求めて、予
め設定された目標値と比較して、この比較結果をレ−ザ
−発振器にフィ−ドバックしてレ−ザ−発振強度を制御
している。
【0013】しかし、このような検出方法では、チップ
ペ−パ−Cの通気孔に通気させるための吸引部における
サクション圧の安定度が重要とされている。即ち、サク
ション圧は、チップペ−パ−Cの材質及び通気度、天気
等による大気圧の変動、吸引ファンの吸引能力及び安定
度、及びその他の部位における機械的な変動等により変
化され、例えば、200[mAq]の圧力で吸引する場合には1
日当り約10〜20[mAq]程度変化される。この変化に伴い
開孔部の通気量も約3.4[ml/mAq] 程度変化され、サクシ
ョン圧が1日10[mAq] 変化される場合には、通気量は1
日に約34[ml]程度変化されることになる。このようにサ
クション圧が一定しない場合には、最低でも1日に1回
のサクション圧の調整が必要とされている。
【0014】このように、吸引部のサクション圧が変動
する場合には、通気度の検出が正確に行えなくなり、通
気度が目標値と一致されなくなる。つまり、たとえ通気
度が安定している場合であっても、上記の理由によりサ
クション圧が変動される場合には、このサクション圧の
変動が通気度の変動として検出され、この検出信号が目
標値と比較されてレ−ザ−発振器にフィ−ドバックされ
るため、通気度が正確に制御されなくなる。
【0015】以上のように通気度が正確に制御されない
場合には、製品の品質が低下される。従って、サクショ
ン圧の変動を常に一定にするための装置が必要となり、
装置全体が大型化されるばかりではなく、装置が高価に
なる問題がある。しかも、このサクション圧を完全に一
定に制御することはかなり困難である。
【0016】この発明は、上記の事情を鑑み、サクショ
ン圧の変動による影響を受けない通気度検出方法及びそ
の装置を提供することを目的としている。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明の装置によれ
ば、レ−ザ−ビ−ムにより開孔される帯状シ−ト材料の
開孔部の通気度を検出する通気度検出装置において、レ
−ザ−ビ−ムを帯状シ−ト材料に微小径で照射するとと
もに開孔する開孔手段と、上記開孔手段により開孔され
る開孔部が通過される開孔部検出部と該検出部から吸引
される空気の流量を圧力に変換する第1のオリフィスと
を連結する第1の流路と、通過する空気の流量を調整で
き一方が大気に解放されているバルブと該バルブから吸
引される空気の流量を圧力に変換する第2のオリフィス
とを連結する第2の流路と、上記第1のオリフィス及び
第2のオリフィスの出口側に設けられ上記検出部を介し
て上記開孔部を吸引すると同時に上記バルブを介して大
気を吸引する吸引手段と、上記第1の流路と第2の流路
との間に接続され上記第1のオリフィスにより変換され
た圧力と上記第2のオリフィスにより変換された圧力と
の圧力差を検出し電気信号に変換する圧力差検出手段
と、を有し、開孔部の通気度を検出する通気度検出手段
と、上記通気度検出手段より検出される検出信号を上記
開孔手段にフィ−ドバックして開孔度を制御する制御手
段と、を備えている。
【0018】また、この発明の方法によれば、レ−ザ−
ビ−ムにより開孔される帯状シ−ト材料の開孔部の通気
度を検出する通気度検出方法において、レ−ザ−ビ−ム
を帯状シ−ト材料に微小径で照射して開孔し、この開孔
部を吸引手段により吸引することにより空気を流通させ
この空気の流量を圧力に変換し、開孔度を任意に変更可
能なバルブを通して上記吸引手段により吸引することに
より空気を流通させこの空気の流量を圧力に変換し、上
記2つの圧力の差を検出し電気信号に変換し上記レ−ザ
−ビ−ム発振源にフィ−ドバックし上記レ−ザ−ビ−ム
の発振強度を制御する。
【0019】
【作用】この発明の構成に基づいて作用を説明すれば、
レ−ザ−ビ−ムにより開孔された帯状シ−ト材料の開孔
部は、開孔部検出部上を通過される。この開孔部検出部
は、第1のオリフィスを介して吸引部に接続され、吸引
部のサクション圧によって開孔部が吸引される。このと
きの空気の流量が第1のオリフィスにより圧力に変換さ
れ、圧力差検出手段の一端に供給される。
【0020】一方、一端が大気に解放されたバルブは、
第2のオリフィスを介して吸引部に接続され、吸引部の
サクション圧によって吸引される。このときの空気の流
量が第2のオリフィスにより圧力に変換され、圧力差検
出手段の他端に供給される。この2方向からの圧力は、
圧力差検出手段に供給され圧力差が検出される。この圧
力差は電気信号に変換されて開孔手段にフィ−ドバック
される。また、この圧力差がゼロになるように制御され
れば、バルブの通気度と開孔部の通気度が一致される。
【0021】尚、開孔部検出部側とバルブ側との空気の
吸引は、同一の吸引部により行われる。
【0022】
【実施例】以下図面を参照しながらこの発明の一実施例
に係る通気度検出方法及びその装置について説明する。
【0023】図1に示すように、パルス発振をするレ−
ザ−発振器1から照射されるレ−ザ−ビ−ムLは、反射
鏡2で反射され、集光レンズ3で集光され、一定速度で
移動されるチップペ−パ−C上に照射される。即ち、集
光レンズ3は、レ−ザ−ビ−ムLがチップペ−パ−C上
で焦点を結ぶように調整され、このチップペ−パ−C上
の焦点位置に移動方向に沿って連続した穴が開けられ
る。
【0024】このように穴が開けられたチップペ−パ−
Cは、その長手方向に一定速度で移動され、開孔屑収集
部4上を通過する際に、開孔時に発生した屑が収集さ
れ、通気度検出部5上を通過される。
【0025】通気度検出部5は、チップペ−パ−Cに面
する側に検出窓5aを有し、チップペ−パ−Cとは反対
側に吸引部7が接続されている。吸引部7より発生され
るサクション圧は、検出窓5aを介してチップペ−パ−
Cを吸引し、検出窓5a上を通過するチップペ−パ−C
の通気孔の通気度が検出される。即ち、通気度の違いに
より、吸引部7によって吸引される空気の流量が変化さ
れ、この空気の流量が通気度検出部5と吸引部7との間
に設けられたオリフィス6によって圧力に変換されて検
出される。この検出された圧力は、通気度検出部5とオ
リフィス6との間に設けられた差圧型圧力変換器8の一
端に供給される。
【0026】一方、通気量を任意に変更できるニ−ドル
バルブ9は、吸引部7に接続され、吸引部7により発生
されるサクション圧によって通気度検出部5と同時に吸
引される。吸引によってニ−ドルバルブ9を通過する空
気の流量が、ニ−ドルバルブ9と吸引部7との間に設け
られたオリフィス10によって圧力に変換され、ニ−ド
ルバルブ9とオリフィス10との間に設けられた上述し
た差圧型圧力変換器8の他端に供給される。
【0027】上記のように2方向からの圧力が供給され
る差圧型圧力変換器8では、これら2方向からの圧力差
を検出し電気信号に変換する。電気信号に変換された圧
力差は、増幅回路11で所定のレベルまで増幅され、積
分回路12に供給されて、制御信号としてレ−ザ−発振
器1にフィ−ドバックされる。尚、積分回路12は、レ
−ザ−発振器1の応答時間やチップペ−パ−Cの走行速
度を考慮した適切な値に設定されている。
【0028】ここで、オリフィス6とオリフィス10と
を同じ通気抵抗に調整し、ニ−ドルバルブ9を所望の通
気度に調整し、吸引部7で通気度検出部5側とニ−ドル
バルブ9側とを同時に吸引して、通気度検出部5を介し
てチップペ−パ−Cの通気孔から供給される空気の流量
とニ−ドルバルブ9から供給される空気の流量との流量
差が圧力差として差圧型圧力変換器8で検出される際
に、この圧力差が常にゼロになるように通気孔の通気度
を調整し、即ちレ−ザ−発振器1から発生されるレ−ザ
−ビ−ムの発振強度及び点灯時間を調整することによ
り、通気孔の通気度は、常にニ−ドルバルブ9の通気度
と一致される。
【0029】次に、図2を用いて通気度検出方法につい
て更に詳しく説明する。
【0030】図中、R1は通気度検出部5(チップペ−
パ−の開孔部)の通気抵抗、R2はニ−ドルバルブ9の
通気抵抗、R3はオリフィス6の通気抵抗、R4はオリ
フィス10の通気抵抗、F1は通気抵抗R1、R3を経
由して流れる空気の流量、F2は通気抵抗R2、R4を
経由して流れる空気の流量、P1はR1によって発生す
る圧力降下、P2はR2によって発生する圧力降下、P
3はR3によって発生する圧力降下、P4はR4によっ
て発生する圧力降下、Pは差圧型圧力変換器8の両端に
発生する圧力差、P0は吸引部7より発生されるサクシ
ョン圧、をそれぞれ示す。
【0031】通気度検出部5上をチップペ−パ−Cの通
気孔が通過すると、吸引部7により発生されるサクショ
ン圧により、検出窓5aを介してチップペ−パ−Cの通
気孔に空気が通気される。この通気される空気の流量を
オリフィス6により圧力に変換して、差圧型圧力変換器
8の一端に供給する。一方、吸引部7により同時に吸引
されるニ−ドルバルブ9は、その通気量が所望の値に設
定される。このニ−ドルバルブ9に通気される空気の流
量をオリフィス10により圧力に変換して、差圧型圧力
変換器8の他端に供給する。
【0032】ここで、オリフィス6の通気抵抗R3とオ
リフィス10の通気抵抗R4を同じ値に設定すると、ニ
−ドルバルブ9で設定した通気抵抗の目標値R2と、通
気度検出部5側から実測されるチップペ−パ−Cの通気
孔の通気抵抗R1とが一致している場合には、差圧型圧
力変換器8での圧力差はゼロになる。
【0033】つまり、差圧型圧力変換器8で検出される
圧力差がゼロになるための必要条件は、それぞれ一方が
大気に解放された通気抵抗R1、R2の圧力降下P1、
P2が等しくなり、さらに、通気抵抗R3による圧力降
下P3と通気抵抗R4による圧力降下P4とが等しくな
ることである。
【0034】即ち、 P1=P2 且つ P3=P4
となる。
【0035】また、この場合の空気の流量と通気抵抗と
の積についても、 F1×R1=F2×R2 F1×R3=F2×R4 が成り立つ。
【0036】また、上記の4つの通気抵抗の間には、 R1/R3=R2/R4 の関係が成り立つ。
【0037】また、上記の式から、通気度検出部5の通
気抵抗R1を求めると、 R1=R3(R2/R4) よって、 R1=(R3/R4)×R2…(式1) が求められる。
【0038】ここで上述した条件の通りR3とR4を等
しくすると、 R1=R2 となり、差圧型圧力変換器8の両端にかかる圧力差がゼ
ロになる場合には、通気度検出部5(チップペ−パ−の
通気孔)の通気抵抗と、ニ−ドルバルブ9の通気抵抗が
等しくなる。
【0039】次に差圧型圧力変換器8の両端に圧力差が
生じる場合について説明する。
【0040】チップペ−パ−が大きく開孔され通気度が
増加して通気度検出部5の通気抵抗R1が減少すると、
通気抵抗R1によって発生する圧力降下P1は、減少し
て大気に近づき、ニ−ドルバルブの通気抵抗R2によっ
て発生する圧力降下P2との間にP1−P2=−ΔPの
圧力差を生じる。
【0041】また、チップペ−パ−が小さく開孔され通
気度が減少して通気度検出部5の通気抵抗R1が増加す
ると、通気抵抗R1によって発生する圧力降下P1は、
増加してサクション圧に近づき、ニ−ドルバルブの通気
抵抗R2によって発生する圧力降下P2との間にP1−
P2=ΔPの圧力差を生じる。
【0042】以上のように圧力差を生じる場合、この圧
力差に応じた制御信号がレ−ザ−発振器にフィ−ドバッ
クされ、常に圧力差がゼロになるように制御される。即
ち、圧力差がゼロになるようにレ−ザ−発振器を制御す
ることによって、チップペ−パ−の通気度を常に一定
(ニ−ドルバルブ9の通気度)に保つことができる。
【0043】また、ニ−ドルバルブ9の通気度を調整し
て通気抵抗を変化させてチップペ−パ−の通気度を調整
することもできる。例えば、チップペ−パ−の通気度を
増加させたい場合には、ニ−ドルバルブの通気抵抗を減
少させればよい。
【0044】以上のように、差圧型圧力変換器8の両端
の圧力差Pを常にゼロになるようにレ−ザ−発振器1を
制御すれば、通気度検出部5の通気度、即ちチップペ−
パ−の通気孔の通気度とニ−ドルバルブの通気度が一致
され、ニ−ドルバルブの通気度を調整することによりチ
ップペ−パ−の通気度を調整することができる。
【0045】また、差圧型圧力変換器8の両端の圧力差
Pがゼロであれば、(式1)から解るように通気抵抗R
1によって決定されるチップペ−パ−の通気度は、サク
ション圧の変動には影響されない。即ち、通気度検出部
側とニ−ドルバルブ側とを通気させるためのサクション
圧が同一の吸引部より同時に発生されるため、吸引部の
サクション圧P0の変動の影響は相殺されてなくなる。
【0046】従って、この発明の通気度検出方法による
通気度制御によれば、サクション圧の変動の影響による
通気度の変動がなくなり、従来の通気度検出方法による
通気度制御のように、通気度が正しい値になっているに
もかかわらず、チップペ−パ−Cの通気度が誤った値に
制御されることはなくなる。
【0047】尚、上記の(式1)における(R3/R
4)を比例定数として捕らえれば、R1とR2は比例す
るので、R3=R4とした場合と同様にR1はR2の値
によってのみ決定されるので、サクション圧の影響は受
けない。よって、オリフィス6とオリフィス10の通気
抵抗は必ずしも同じ値にしなくてもよく、どんな値に設
定しても正確な制御がされる。
【0048】以上のように本発明によれば、従来の技術
にニ−ドルバルブとオリフィスを追加するだけで、従来
困難であったサクション圧の変動による影響を取り除く
ことができる。この結果、サクション圧の変動による通
気量の変動は、0.125[ml/mAq] 程度で済み、従来技術の
約1/27程度に軽減された。従って、サクション圧が10[m
Aq] 変化される場合には、通気量の変化が約1.25[ml]程
度に押さえられ、サクション圧の調整も3日に1回程度
で済むようになった。
【0049】しかも、サクション圧を安定させるための
新たな装置や差検出回路も不要となるため、装置が大型
化されることがなく装置自体の価格も高価にならない。
【0050】
【発明の効果】この発明の装置によれば、帯状シ−ト材
料の開孔部と通気度を所望の値に設定されたバルブとを
吸引手段によって同時に吸引するので、吸引圧力の経時
的変動による開孔度の検出ずれが相殺され、吸引圧力の
経時的変動に左右されることのない通気度検出装置が提
供できる。
【0051】また、この発明の装置によれば、開孔度の
目標値と検出結果とを比較する圧力差検出回路等の大掛
かりな装置が不要となるため極めて簡単な装置構成で上
記吸引圧力の経時的変動に影響されることのない通気度
検出がされ、経済的である。また、この発明の方法によ
れば、帯状シ−ト材料の開孔部の開孔度が検出され目標
値と比較されて開孔手段にフィ−ドバックされることか
ら、バルブから吸引される空気の圧力と開孔部から吸引
される空気の圧力とを常に同じ値に保つことで、帯状シ
−ト材料にバルブの開孔度と同じ開孔度を有する開孔が
得られるので、チップペ−パ−Cの開孔度の調整が容易
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の通気度検出装置を示す概略図。
【図2】この発明の通気度検出方法を示す概略図。
【図3】従来の通気度検出装置を示す概略図。
【符号の説明】
1、51…レ−ザ−発振器 2、52…反射鏡 3、53…集光レンズ 4、54…開孔屑収集部 5、55…通気度検出部 5a、55a…検出窓 6、10、56…オリフィス 7、57…吸引部 8、58…差圧型圧力変換器 9…ニ−ドルバルブ 11、59…増幅回路 12、61…積分回路 60…目標値比較部 R1、R2、R3、R4…通気抵抗 F1、F2…空気の流量 P1、P2、P3、P4…圧力降下 P…圧力差 P0…サクション元圧 C…チップペ−パ− L…レ−ザ−ビ−ム
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−10106(JP,A) 特開 平3−71007(JP,A) 実開 平2−53(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 13/08 G01F 1/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レ−ザ−ビ−ムにより開孔される帯状シ−
    ト材料の開孔部の通気度を検出する通気度検出装置にお
    いて、 レ−ザ−ビ−ムを帯状シ−ト材料に微小径で照射すると
    ともに開孔する開孔手段と、 前記開孔手段により開孔される開孔部が通過される開孔
    部検出部と該検出部から吸引される空気の流量を圧力に
    変換する第1のオリフィスとを連結する第1の流路と、
    通過する空気の流量を調整でき一方が大気に解放されて
    いるバルブと該バルブから吸引される空気の流量を圧力
    に変換する第2のオリフィスとを連結する第2の流路
    と、前記第1のオリフィス及び第2のオリフィスの出口
    側に設けられ前記検出部を介して前記開孔部を吸引する
    と同時に前記バルブを介して大気を吸引する吸引手段
    と、前記第1の流路と第2の流路との間に接続され前記
    第1のオリフィスにより変換された圧力と前記第2のオ
    リフィスにより変換された圧力との圧力差を検出し電気
    信号に変換する圧力差検出手段と、を有し、開孔部の通
    気度を検出する通気度検出手段と、 前記通気度検出手段より検出される検出信号を前記開孔
    手段にフィ−ドバックして開孔度を制御する制御手段
    と、から構成される通気度検出装置。
  2. 【請求項2】レ−ザ−ビ−ムにより開孔される帯状シ−
    ト材料の開孔部の通気度を検出する通気度検出方法にお
    いて、レ−ザ−ビ−ムを帯状シ−ト材料に微小径で照射
    して開孔し、この開孔部を吸引手段により吸引すること
    により空気を流通させこの空気の流量を圧力に変換し、
    開孔度を任意に変更可能なバルブを通して前記吸引手段
    により吸引することにより空気を流通させこの空気の流
    量を圧力に変換し、前記2つの圧力の差を検出し電気信
    号に変換し前記レ−ザ−ビ−ム発振源にフィ−ドバック
    し前記レ−ザ−ビ−ムの発振強度を制御する通気度検出
    方法。
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