JP3323814B2 - ベンチレーション測定器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタ付きシガ
レットの通気抵抗を高精度に、且つ安定に測定して品質
評価することができ、しかもメインテナンス性に優れた
簡易な構成のベンチレーション測定器に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】ベンチレーション測定器は、棒状
の検体、例えばフィルタ付きシガレットを気密室内に保
持し、該気密室内を所定の流量で吸引した際に外部から
上記検体（シガレット）に流入する空気の流量を求めた
り、該シガレットの通気抵抗を計測するもので、上記フ
ィルタ付きシガレットの品質評価に用いられる。

【０００３】この種のベンチレーション測定器は、例え
ば図５にその要部概略構成を示すように、気密室を構成
する円筒容器（ベンチレーション容器）１内に、シガレ
ットＣをその外周面に圧接して保持すると共に、前記円
筒容器１内を３つの気密室２ａ,２ｂ,２ｃに区画する３
個の検体支持装置３（３ａ,３ｂ,３ｃ）を、その軸方向
に離間して同軸に設けて構成される。ちなみにこれらの
検体支持装置３は、シガレットＣの吸い口部であるフィ
ルタ部Ｆの先端部（下端部）、フィルタ部Ｆとたばこの
巻き部Ｔとの境界部、およびたばこの巻き部Ｔの先端部
（上端部）をそれぞれ保持するように設けられる。しか
してフィルタ部Ｆの端部（下端部）を保持した検体支持
装置３ａと前記円筒容器１の下端部を選択的に開閉する
シャッタ４との間に第１の気密室２ａが形成され、また
上記検体支持装置３ａと前記フィルタ部Ｆとたばこの巻
き部Ｔとの境界部を保持した検体支持装置３ｂとの間に
該フィルタ部Ｆを区画した第２の気密室２ｂが形成され
る。更に上記検体支持装置３ｂと前記たばこの巻き部Ｔ
の先端部を保持した検体支持装置３ｃとの間にたばこの
巻き部Ｔを区画した第３の気密室２ｃが形成される。

【０００４】尚、図中５は、円筒容器１の上端開口側か
ら供給されるシガレットＣを検体支持装置３ｃの中央部
に導くガイドであり、また図中６は上記シガレットＣを
検体支持装置３ｂの中央部に導くガイドである。更に第
１の気密室２ａには、前記検体支持装置３ａの下方中央
部に選択的に位置付けられてシガレットＣの先端に当接
し、該シガレットＣの支持位置を規制するストッパ７が
進退自在に設けられている。

【０００５】このようにして検体支持装置３ａ,３ｂ,３
ｃにより円筒容器１内に保持されたシガレットＣのベン
チレーション試験は、前記第１の気密室２ａ内を所定の
流量Ｖcで吸引しながら、前記第２の気密室２ｂを介し
てフィルタ部Ｆの側面から流入する空気流量Ｖf、前記
第３の気密室２ｃを介してたばこの巻き部Ｔの側面から
流入する空気流量Ｖpをそれぞれ計測して行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記空気流量
Ｖｆ,Ｖｐをそれぞれ計測する流量計としては、専ら、
サーマル式のものが用いられているが、測定環境（温度
や湿度）の影響を受け易く、また塵埃や油分を含む空気
による汚れから流量計を保護することも必要である。こ
れ故、例えば流量計をクリーンな環境試験室内に設け
て、その測定精度を保証する等の工夫が必要であった。

【０００７】また最近では抵抗式流量計を用い、該抵抗
式流量計に生じた流量圧力を微差圧センサ（圧力セン
サ）を用いて検出して上記抵抗式流量計を通流する空気
の流量を計測することも行われている。しかし上記微差
圧センサ（圧力センサ）は応答性に優れるものの非常に
高価である。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、フィルタ付きシガレットのフィ
ルタ部Ｆやたばこの巻き部Ｔの側面からそれぞれ流入す
る空気流量を高精度に計測することができ、しかも空気
流量の計測に対する校正を簡易に行うことのできるメイ
ンテナンス性に優れたベンチレーション測定器を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係るベンチレーション測定器は、フィルタ
付きシガレットの端部を第１の気密室内に保持すると共
に、該シガレットのたばこ巻き部とフィルタ部とを上記
第１の気密室と区画された第２および第３の気密室内に
保持するベンチレーション容器と、臨界ノズルにより規
定される流量で前記ベンチレーション容器の第１の気密
室を吸引する吸引手段と、前記第２および第３の気密室
内に流入する空気流量に応じた圧力を生起する第１およ
び第２の流量計と、上記第１および第２の流量計に生じ
た圧力をそれぞれ計測する圧力計とを備え、更に前記第
１および第２の流量計に前記吸引手段を選択的に連結し
て前記臨界ノズルにより規定される流量で前記各流量計
をそれぞれ選択的に吸引させる流路切替弁と、前記臨界
ノズルにより規定される流量での前記第１および第２の
流量計の選択的な吸引時に前記圧力計にて計測される圧
力に基づいて、前記第１および第２の流量計を介する流
量計測特性を校正する手段とを備えたことを特徴として
いる。

【００１０】特に請求項２に記載するように前記圧力計
を、圧力系切替弁を介して前記第１および第２の流量計
の差圧配管に選択的に接続するように構成し、また請求
項３に記載するように前記校正手段においては、前記臨
界ノズルにより規定される流量での前記流量計の選択的
に吸引時における１００％流量圧力と、該流量計の閉塞
時における０％流量圧力とから該流量計に生じる流量圧
力に対する校正直線を求め、この校正直線に従って流量
計測特性を校正することを特徴としている。

【００１１】即ち、本発明はベンチレーション容器、吸
引手段、そして第１および第２の流量計の間に流路切替
弁を設けることで、前記吸引手段にベンチレーション容
器や第１および第２の流量計をそれぞれ選択的に結合す
ると共に、前記第１および第２の流量計に対しては圧力
系切替弁を用いて前記圧力計を選択的に結合するように
し、これらの流路切替弁と圧力系切替弁とをそれぞれ選
択的に切り替えることにより、流量計測とその校正とを
簡易に行い得るようにしたことを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係るベンチレーション測定器について説明す
る。

【００１３】図１はこの実施形態に係るベンチレーショ
ン測定器の配管系を示す概略構成図で、１はシガレット
Ｃを保持して該シガレットＣの端部に第１の気密室２
ａ、該シガレットＣのフィルタ部Ｆを囲む第２の気密室
２ｂ、そしてたばこ巻き部Ｔを囲む第３の気密室２ｃを
それぞれ形成したベンチレーション容器である。

【００１４】このようなベンチレーション容器１に対し
て設けられる吸引手段１０は、真空ポンプ１１によって
真空吸引されるサージタンク１２と、このサージタンク
１２を介して吸引されるて臨界ノズル１３と、該臨界ノ
ズル１３の前段に設けられたミストフィルタ１４を備え
ている。上記臨界ノズル１３は、所定の圧力下でそのノ
ズル部に略音速の一定容積の空気を流すことで、例えば
１７.５ｍｌ／秒からなる一定の空気流量を生起する役
割を果たすものである。しかしてこのような吸引手段１
０、特に上記臨界ノズル１３により規定された一定の空
気流量（１７.５ｍｌ／秒）にて前記ベンチレーション
容器１の第１の気密室２ａを吸引する配管路には、その
配管路にテストピース１５を選択的に介挿する第１の三
方弁（ＳＶ１）２１と、該吸引手段１０（第１の三方弁
２１）に前記ベンチレーション容器１の第１の気密室２
ａを選択的に接続する第２の三方弁（ＳＶ２）２２とが
直列に介挿されている。

【００１５】また前記ベンチレーション容器１の第２の
気密室２ｂおよび第３の気密室２ｃには、第３の三方弁
（ＳＶ３）２３およぴ第４の三方弁（ＳＶ４）２４をそ
れぞれ介して第１および第２の抵抗式流量計３１,３２
がそれぞれ接続されている。これらの抵抗式流量計３
１,３２は、その内部を通流する空気流量に応じてその
入口側と出口側との間に差圧を生起するものである。こ
れらの各抵抗式流量計３１,３２の差圧配管には、互い
に連動して切替動作する圧力系切替弁としての第５およ
び第６の三方弁（ＳＶ５,ＳＶ６）２５,２６を介して圧
力計（微差圧センサ）３３が選択的に接続され、上記各
抵抗式流量計３１,３２に生じた差圧（空気流量）がそ
れぞれ計測されるようになっている。

【００１６】尚、前記第２の三方弁２２は、その駆動に
よって前記ベンチレーション容器１の第１の気密室２ａ
から切り離されたとき、その管路を前記第３および第４
の三方弁２３,２４の切替ポートに接続される。このと
き、前記第３の三方弁２３を選択的に駆動して該第３の
三方弁２３を前記ベンチレーション容器１の第２の気密
室２ｂから切り離すことで、前記第１の抵抗式流量計３
１が第３の三方弁２３から第２の三方弁２２を介して吸
引手段１０に接続される。また同様に第２の三方弁２２
の駆動時に前記第４の三方弁２３を選択的に駆動し、該
第３の三方弁２３を前記ベンチレーション容器１の第３
の気密室２ｃから切り離すことで、前記第２の抵抗式流
量計３２が第４の三方弁２４から第２の三方弁２２を介
して吸引手段１０に接続される。

【００１７】このようにして第２乃至第４の三方弁２
２,２３,２４を介して吸引手段１０とベンチレーション
容器１との間の配管路、また吸引手段１０と第１および
第２の流量計３１,３２との間の配管路を選択的に切り
替え可能に構成されたベンチレーション測定器によれ
ば、次のようにして前記ベンチレーション容器１に保持
されたシガレットＣのベンチレーション（空気量の割
合）と通気抵抗の測定が行われる。

【００１８】即ち、シガレットＣの通気抵抗の測定は、
先ず、ベンチレーション容器１にシガレットＣを装着す
ることから開始される。この状態で、図２に前記各三方
弁２１,２２,〜２６に対する選択的な駆動タイミングを
示すように、前記第１の三方弁２１をオフ状態に保った
まま、即ち、その配管路にテストピース１５を介挿する
ことなく、先ず第２の三方弁２２をオン動作させ、その
配管路をベンチレーション容器１の第１の気密室２ａに
接続する。この状態で、前記第３および第４の三方弁２
３,２４をそれぞれオン動作させ、第１および第２の流
量計３１,３２を前記ベンチレーション容器１の第２お
よび第３の気密室２ｂ,２ｃにそれぞれ接続する。

【００１９】そして先ず前記第５および第６の三方弁２
５,２６をそれぞれオフ状態に保ったまま、つまり第１
の流量計３１の差圧配管に前記圧力計３３を選択的に接
続した状態で、前記吸引手段１０により前記臨界ノズル
１３にて規定される空気流量にて前記ベンチレーション
容器１の第１の気密室２ａを吸引し、このとき、第２の
気密室２ｂを介してシガレットＣに流れ込む空気流量、
つまりフィルタ部Ｆを介してシガレットＣに流れ込む空
気流量Ｖｆを、前記第１の流量計３１を介する空気流量
として計測する（タイミングｔ１）。この空気流量Ｖｆ
の計測は、実際には第１の流量計３１に生じた差圧とし
て前記圧力計３３により計測される。

【００２０】このようにしてフィルタ部Ｆを介する空気
流量Ｖｆが計測されたならば、次に前記第５および第６
の三方弁２５,２６をそれぞれオン状態に設定し、前記
圧力計３３を第２の流量計３２の差圧配管に接続する。
この状態で前記吸引手段１０により前記ベンチレーショ
ン容器１の第１の気密室２ａを吸引し、このときに第３
の気密室２ｃを介してシガレットＣに流れ込む空気流
量、つまりたばこ巻き部Ｔを介してシガレットＣに流れ
込む空気流量Ｖｐを、前記第２の流量計３２を介する空
気流量として計測する（タイミングｔ２）。

【００２１】しかる後、前記第３の三方弁２３をオフに
して、つまり第１の流量計３１に対する配管路を遮断し
てこのときのマノメータ１５の出力（閉塞時通気抵抗）
を計測する（タイミングｔ３）。そして空気流量Ｖｆ,
Ｖｐから、解放時の通気抵抗と閉塞時の通気抵抗を求
め、前記シガレットＣの品質を評価する。

【００２２】ちなみにシガレットＣを通流する空気の全
流量は、ベンチレーション容器１の第１の気密室１ａを
通り、その流量は前述した臨界ノズル１３によって規定
された一定流量であるので、［Ｖｆ／１７.５］として
フィルタ部Ｆを介して流れ込む空気流量の割合が、また
［Ｖｐ／１７.５］としてたばこ巻き部Ｔを介して流れ
込む空気流量の割合がそれぞれ求められる。そしてこれ
らの割合に従って、シガレットＣの品質が評価される。

【００２３】ところで上述した如く第１および第２の流
量計３１,３２と、圧力計３３とを用いて計測される空
気流量Ｖｆ,Ｖｐについては、定期的に校正されるよう
になっている。この計測系の校正は、図３に前記各三方
弁２１,２２,〜２６に対する選択的な駆動タイミングを
示すように、先ず前記第１の三方弁２１をオン動作さ
せ、吸引手段１０による所定流量での吸引系にテストピ
ース１５を介挿させることから行われる。このテストピ
ース１５は、予め設定された標準（基準）となる通気抵
抗を有するものである。

【００２４】しかしてこの状態で先ず、前記第２の三方
弁２２をオン動作させ、吸引手段１０をベンチレーショ
ン容器１の第１の気密室２ａに接続する。この際、第３
および第４の三方弁２３,２４については、これらをオ
フ状態に保ち、つまりベンチレーション容器１の第２お
よび第３の気密室２ｂ,２ｃをそれぞれ閉塞し、前記第
１および第２の流量計３１,３２を前記吸引手段１０か
らそれぞれ切り離した状態とする。このような状態にお
いて、先ず前記第５および第６の三方弁２５,２６をそ
れぞれオフ状態に保つことで第１の流量計３１に圧力計
３３を接続し、第１の流量計３１を介して第２の気密室
２ｂに空気を通流することのない状態での通流量、つま
り流量計３１の閉塞時における０％通流圧力（Ｖｆ０
％）を計測する（タイミングｔ４）。

【００２５】次いで前記第４の三方弁２３をオフ状態に
保ったまま、第５および第６の三方弁２５,２６をオン
動作させて前記圧力計３３を第２の流量計３２に接続す
る。そして第２の流量計３２を介して第３の気密室２ｃ
に空気を通流することのない状態での通流量、つまり流
量計３２の閉塞時における０％通流圧力（Ｖｐ０％）を
計測する（タイミングｔ５）。

【００２６】このようにして第１および第２の流量計３
１,３２をそれぞれ閉塞した状態での通流量をそれぞれ
計測したならば、次に前記第２の三方弁２２をオン動作
させて前記ベンチレーション容器１の第１の気密室２ａ
を切り離し、第２の三方弁２２を前記第３および第４の
三方弁２３,２４側に接続する。しかる後、前記第４の
三方弁２４をオン動作させ、該第４の三方弁２４をベン
チレーション容器１の第３の気密室２ｃに接続すると共
に第２の三方弁２２から切り離す。つまり前記第１の流
量計３１をだけを第３の三方弁２３を介して第２の三方
弁２２に接続する。そして前記第５および第６の三方弁
２５,２６を一旦、オフ状態に戻して前記圧力計３３を
第１の流量計３１に接続し、この状態で前記吸引手段１
０により流量計３１を吸引する。これによって前記ベン
チレーション容器１を介することなく、第１の流量計３
１だけを前記臨界ノズル１３にて規定される流量にて吸
引する（タイミングｔ６）。そして第１の流量計３１に
１００％の空気を通流させ、そのときに生じる差圧を前
記圧力計３３にて計測する（Ｖｆ１００％）。

【００２７】次いで前記第３の三方弁２３をオン動作さ
せ、該第３の三方弁２３をベンチレーション容器１の第
２の気密室２ｂに接続すると共に第２の三方弁２２から
切り離す。つまり前記第２の流量計３２だけ第４の三方
弁２４を介して第２の三方弁２２に接続する。そして前
記第５および第６の三方弁２５,２６を再度、オン状態
にして前記圧力計３３を第２の流量計３２に接続し、こ
の状態で前記吸引手段１０により流量計３２を吸引す
る。これによって前記ベンチレーション容器１を介する
ことなく、第２の流量計３２だけを前記臨界ノズル１３
にて規定される流量にて吸引する（タイミングｔ７）。
そして第２の流量計３２に１００％の空気を通流させ、
そのときに生じる差圧を前記圧力計３３にて計測する
（Ｖｐ１００％）。尚、このようなベンチレーション容
器１を切り離して実行される第１および第２の流量計３
１,３２におけるの流量計測は、前記シガレットＣの検
査とは独立に行われるもので、例えば試験の開始に先立
って行われたり、予め設定された校正周期毎に行われ
る。

【００２８】このようにして第１および第２の流量計３
１,３２の１００％通流時と閉塞時（０％通流時）にお
ける通流圧力を前記圧力計３３にてそれぞれ計測すれ
ば、例えば図４に示すように各流量計３１,３２を前記
臨界ノズル１３にて規定される流量で吸引した１００％
通流時における差圧出力Ｅｆ_100%,Ｅｐ_100%と、閉塞時
の差圧出力Ｅｆ_0%,Ｅｐ_0%とそれぞれ求めることができ
る。従ってこれらの計測値を結ぶ校正直線ＶＦ,ＶＰを
それぞれ求め、前述した如く第２および第３の気密室２
ｂ,２ｃを介する空気流量を計測した際の圧力計３３の
出力Ｅを校正すれば、これによって上記空気流量Ｖｆ,
Ｖｐをそれぞれ高精度に求めることが可能となる。

【００２９】かくして上述した如く構成されたベンチレ
ーション測定器によれば、第１乃至第６の三方弁２１,
２２,〜２６の作動を選択的に制御して吸引手段１０に
より一定流量で吸引される空気の流路（配管路）を選択
的に切り替えるだけで、ベンチレーション容器１の第２
の気密室２ｂからシガレットＣのフィルタ部Ｆを介して
流入する空気流量Ｖｆ、また第３の気密室２ｃからシガ
レットＣのたばこ巻き部Ｔを介して流入する空気流量Ｖ
ｐをそれぞれ簡易に、且つ高精度に計測することができ
る。しかもこれらの各流量Ｖｐ,Ｖｆをそれぞれ計測す
るための第１および第２の流量計３１,３２を吸引手段
１０に直接接続して、その１００％通流時における流量
を簡易に計測することができる。従って第１および第２
の流量計３１,３２における計測特性の変化を容易に校
正し、その流量を常に高精度に計測することが可能とな
る。

【００３０】また第５および第６の三方弁２５,２６を
互いに連動させて切り替え、これによって圧力計３３を
第１および第２の流量計３１,３２に選択的に接続して
その流量圧力をそれぞれ計測するので、微差圧センサか
らなる圧力計３３が高価であると雖も１個の圧力計３３
だけを有効に用いるので、その価格高を効果的に補って
ベンチレーション測定器としての全体的なコスト低減を
図り、微差圧センサが有する高速な応答性を十分に発揮
させることができる。

【００３１】尚、前述した如くして第１および第２の流
量計３１,３２における１００％流量や閉塞時（０％）
の流量を計測するに際して、その計測値が予め設定され
た許容値を外れているような場合には、これをその計測
系に異常があると判断して警報を発するようにすれば良
い。このようにすれば、誤った計測の実行を未然に防ぐ
ことが可能となる。また第１乃至第６の三方弁２１,２
２,〜２６に対するオン・オフの切替による配管路の切
り替え制御を逆の論理で実行することも勿論可能であ
る。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ベ
ンチレーション容器、吸引手段、そして第１および第２
の流量計の間に設けた流路切替弁を選択的に切り替え
て、前記吸引手段にベンチレーション容器や第１および
第２の流量計をそれぞれ選択的に結合し、また前記第１
および第２の流量計に対しては圧力系切替弁を用いて前
記圧力計を選択的に結合して、前記第１および第２の流
量計を介して流れる空気流量をそれぞれ計測するので、
ベンチレーション容器に保持されたシガレットのフィル
タ部およびたばこ巻き部をそれぞれ介してシガレットに
流れ込む空気流量を簡易にして高精度に計測することが
でき、またその計測値を簡易にして効果的に校正するこ
とができる。しかも切替弁の選択的な切り替え制御だけ
で、計測に必要な配管路や校正に必要な配管路を簡易に
構築し、また適宜配管路の閉塞も行い得るので、簡易な
構成でありながら計測・校正の目的に応じた流量計測を
行うことができる等の実用上多大なる効果が奏せられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るベンチレーション測
定器における配管系を示す概略構成図。

【図２】図１に示すベンチレーション測定器におけるシ
ガレットＣの通常測定時における三方弁の切り替え制御
タイミングを示す図。

【図３】図１に示すベンチレーション測定器における流
量計の校正時おける三方弁の切り替え制御タイミングを
示す図。

【図４】流量計の校正に用いられる校正直線を示す図。

【図５】ベンチレーション容器の概略構成を示す図。

【符号の説明】

１ ベンチレーション容器 ２ａ 第１の気密室 ２ｂ 第２の気密室 ２ｃ 第３の気密室 １０ 吸引手段 １３ 臨界ノズル １５ テストピース ２１ 第１の三方弁 ２２ 第２の三方弁（流路切替弁） ２３ 第３の三方弁（流路切替弁） ２４ 第４の三方弁（流路切替弁） ２５ 第５の三方弁（圧力系切替弁） ２６ 第６の三方弁（圧力系切替弁） ３１ 第１の流量計 ３２ 第２の流量計 ３３ 圧力計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 15/08 A24C 5/34

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルタ付きシガレットの端部を第１の
   気密室内に保持すると共に、該シガレットのたばこ巻き
   部とフィルタ部とを上記第１の気密室と区画された第２
   および第３の気密室内に保持するベンチレーション容器
   と、 臨界ノズルにより規定される流量で前記ベンチレーショ
   ン容器の第１の気密室を吸引する吸引手段と、 前記第２および第３の気密室内に流入する空気流量に応
   じた圧力を生起する第１および第２の流量計と、 上記第１および第２の流量計に生じた圧力をそれぞれ計
   測する圧力計と、 前記第１および第２の流量計に前記吸引手段を選択的に
   連結して前記臨界ノズルにより規定される流量で前記各
   流量計をそれぞれ選択的に吸引させる流路切替弁と、 前記臨界ノズルにより規定される流量での前記第１およ
   び第２の流量計の選択的な吸引時に前記圧力計にて計測
   される圧力に基づいて、前記第１および第２の流量計を
   介する流量計測特性を校正する手段とを具備したことを
   特徴とするベンチレーション測定器。
2. 【請求項２】 前記圧力計は、圧力系切替弁を介して前
   記第１および第２の流量計の差圧配管に選択的に接続さ
   れることを特徴とする請求項１に記載のベンチレーショ
   ン測定器。
3. 【請求項３】 前記校正手段は、前記臨界ノズルにより
   規定される流量での前記流量計の吸引時における１００
   ％流量圧力と、該流量計の閉塞時における０％流量圧力
   とから該流量計に生じる流量圧力に対する校正直線を求
   め、この校正直線に従って流量計測特性を校正すること
   を特徴とする請求項１に記載のベンチレーション測定
   器。