JP3466989B2 - 燃焼試験装置 - Google Patents

燃焼試験装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シガレットの自然
状態における燃焼速度を測定するに好適な燃焼試験装置
に関する。
【0002】
【関連する背景技術】シガレットの香喫味を左右するた
ばこの煙は複雑な燃焼工程を経て生成され、その生成量
や化学組成は原料葉たばこの組成や性質だけではく、そ
の燃焼速度等の燃焼特性に依存する。これ故、シガレッ
トの商品設計を行う場合や、その品質を管理する上で、
シガレットの燃焼速度を調べることが重要である。
【0003】従来、この種のシガレットの燃焼速度、特
に自然状態における燃焼速度の測定は、シガレットの燃
焼時における任意の一定温度の伝播時間とその伝播距離
とに着目して、シガレットの中心軸に挿入した2本の熱
電対間における温度変化の時間的なずれを求めることに
よって行われている。また特開平8−9949号公報に
開示されるように、シガレットの燃焼に伴う放射熱を検
知してその2次元の温度分布を求め、瞬時の温度分布に
おける予め設定された温度における等温部分の平均位置
から該シガレットの燃焼位置を求めて、その燃焼速度を
計測することも行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の燃
焼試験装置は、その構成が大掛かりで複雑である。しか
もシガレットに熱電対を装着したり、或いは2次元の温
度分布を求める等の処理が必要なので、簡単に燃焼速度
を求めることができないと言う問題がある。またシガレ
ットの自然状態での燃焼環境を如何にして構築するかと
言う課題もある。これ故、シガレットの自然状態におけ
る燃焼速度を、より簡単に、しかも精度良く測定し得る
燃焼試験装置に開発が強く望まれている。
【0005】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、シガレットの自然状態における
燃焼環境を容易に実現してその燃焼速度を簡易に、しか
も効率的に計測することのできる実用性の高い燃焼試験
装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る燃焼試験装置は、概略的には燃焼試験
に供されるシガレットを水平に保持して該シガレットを
自然燃焼させるホルダを設けた燃焼室と、上記ホルダに
保持されたシガレットの燃焼位置を計測するセンサと、
前記燃焼室の下方に設けられて該燃焼室への空気の導入
口を備えると共に、前記ホルダに保持されたシガレット
の燃焼に伴う灰を受け止める灰皿部と、前記燃焼室に連
通して該燃焼室の上方に設けられたフード部とを具備し
たものであって、特に前記フード部を、開口した前面部
を前記燃焼室の上方に位置付けた空気流形成部と、この
空気流形成部の側部に設けられて該空気流形成部の空気
を排気ファンを介して排出する空気排出部と、前記燃焼
室の上方前面側から前記空気流形成部に向けて空気を吹
き出して前記空気流形成部に前記燃焼室からの空気を吸
引する渦巻き状の空気流を形成する補助用空気導入部と
を備えたものとし、上記補助用空気導入部と前記空気排
出部とを駆動して前記燃焼室にその下方から上方に向け
て一定速度で空気を通流させることでシガレットの自然
な燃焼環境を安定に実現し、この環境下で前記シガレッ
トの燃焼速度を計測することを特徴としている。
【0007】好ましくは請求項2に記載するように前記
空気流形成部は、前記空気排出部を挟んで該空気排出部
の両側にそれぞれ設けられる。換言すれば空気形成部を
左右に区画して、その中央に空気排出部が設けられる。
また前記補助用空気導入部は、請求項3に記載するよう
に前記外部から空気を吸引して前記空気流形成部に吹き
出す吸引ファンを備えて構成される。
【0008】また請求項4に記載するように、シガレッ
トの着火時に吸引駆動される複数のホルダを前記燃焼室
に横並びに設け、複数本のシガレットを一括して燃焼試
験に供することが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る燃焼試験装置について説明する。図1は
この実施形態に係るシガレットの燃焼試験装置の概略的
な全体構成を示す正面図であり、図2はその側面図であ
る。箱型の筐体1に納められた装置本体は、概略的には
燃焼試験に供されるシガレットを燃焼させる燃焼室2
と、この燃焼室2の下方に設けられ灰皿部3と、前記燃
焼室2に連通して該燃焼室2の上方に設けられたフード
部4とからなる。燃焼室2には、シガレットをその先端
に装着して該シガレットを自然燃焼させる複数のホルダ
5が横並びに並列に設けられており、これらのホルダ5
へのシガレットの装着は、その前面に開閉自在に設けら
れた扉2aを開けて燃焼室2を開放して行われる。また
燃焼室2の背面側には前記各ホルダ5を介してシガレッ
トを吸引する吸引ポンプ6等が組み込まれている。この
吸引ポンプ6は、シガレットの着火時に駆動されるもの
であり、シガレットの吸引により、その先端部への着火
が確実に行われる。
【0010】しかして前記灰皿部3は、シガレットの燃
焼に伴って生成される燃えかすである灰を受け止める役
割を担い、またこの灰皿部3の前面には前記燃焼室2に
空気を導入するための空気導入口3aが形成されてい
る。そしてこの空気導入口3aを介して燃焼室2に導か
れる空気は、後に詳述するフード部4により吸引されて
該燃焼室2内を一定速度で通流し、フード部4を介して
筐体1の外部に排出される。
【0011】尚、筐体1の側部には、装置本体における
シガレットの燃焼試験を制御するための制御部7が設け
られている。そしてこの制御部7に組み込まれたタッチ
パネル7aからなるI/Oインターフェースを介してシ
ガレットの試験条件の設定や装置本体の動作制御が実行
され、また小型のプリンタ7bを介してシガレットの燃
焼試験結果がプリント出力されるようになっている。
【0012】ここで燃焼室2に組み込まれるホルダ5に
ついて説明すると、このホルダ5は図3に示すように、
シガレットのフィルタ部をその先端に装着して該シガレ
ットを保持する筒状のホルダ本体5aと、このホルダ本
体5aを偏心させて支持して該ホルダ本体5aの位置、
ひいてはシガレットの保持位置をその軸心周りで変位さ
せ得るホルダ支持機構5bとからなる。そしてホルダ本
体5aからホルダ支持機構5bの内部を連通して設けら
れた吸引路(図示せず)を前述した吸引ポンプ6に連結
することで、例えば10個のホルダ5にそれぞれ装着さ
れたシガレットを、その着火時に一定の吸引力(例えば
毎分6リットルの吸引力)にて吸引するものとなってい
る。
【0013】またこの燃焼室2には、ホルダ5に支持さ
れて燃焼試験に供されるシガレットの燃焼状態を検出す
るセンサ8が設けられている。このセンサ8は、シガレ
ットの軸方向に所定の距離を隔てた2つの位置が燃焼す
るタイミングをそれぞれ検出するもので、例えばホルダ
5に支持されたシガレットの長手方向に沿って設けられ
た台座8aに組み込まれた糸掛け方式の2つのセンサ・
ユニットからなる。ちなみにこれらのセンサ・ユニット
は、台座8aに立設された一対のガイドポール8b,8
b間に張り渡されて、その一端をリミットスイッチ8c
の作動片に結びつけた糸8dを備えて構成される。そし
て上記一対のガイドポール8b,8b間に張り渡された
糸8dをシガレットの周面に接触させ、シガレットの燃
焼に伴って糸が切断されたときに前記リミットスイッチ
8cを作動させることで、当該センシング位置における
シガレットの燃焼を検出するものとなっている。
【0014】具体的には上記各センサ・ユニットは、図
4(a)に示すようにホルダ5に保持されたシガレットの
軸方向に距離L(例えば40mm)を隔てて設けられ
る。そしてこれらのセンサ・ユニットの前記各ガイドポ
ール8b,8b間に糸8dをそれぞれ張り渡すことによ
り、これらの糸8dがシガレットを直角方向に横切って
設けられる。このような2本の糸8dに対して、図4
(b)に示すようにホルダ本体5aを回転させてシガレッ
トをその周方向に変位させることで、該シガレットの周
面を糸8dに接触させ、シガレットの燃焼に伴って糸8
dを切断し得るように設定する。
【0015】このようにして燃焼試験の準備を整えた
後、前述した吸引ポンプ6を作動させてシガレットを吸
引しながらその先端を着火する。しかる後、シガレット
の吸引を停止することによって該シガレットを自然燃焼
させながらその燃焼試験が実行される。そしてシガレッ
トの燃焼に伴って前述した糸8dが切断されるタイミン
グをリミットスイッチ8cにてそれぞれ検出することに
より、その検出タイミングと前述した距離Lとの関係か
ら該シガレットの燃焼速度を計測することが可能とな
る。
【0016】さて上述した如く燃焼試験に供されるシガ
レットの燃焼環境は、前述したようにフード部4により
一定条件、例えば毎秒0.2mの微弱な風速が与えられ
た自然状態として設定されるようになっている。このよ
うな燃焼環境を実現するフード部4は、図5にその概略
構成を模式的に示すように、燃焼室2の背面部の前述し
た吸引ポンプ6等を組み込んだ部位(機械室)の上部に
設けられ、その開口した前面部を前記燃焼室2の上方に
位置付けた空気流形成部4aと、この空気流形成部4a
の側部に設けられた空気排出部4bとを備える。
【0017】尚、この例では上記空気排出部4bは、空
気流形成部4aを左右に区画して、その中央部に形成さ
れている。この空気排出部4bは、空気流形成部4aと
の間を斜めに区画する隔壁部に円形の連通口4cを備え
ると共に、その背面部に排気ファン4dを備えて構成さ
れる。そして排気ファン4dの作動により、上記連通口
4cを介して前記空気流形成部4aの空気を吸引し、排
気ファン4bを介して外部に排出する役割を担う。ちな
みに前記空気排出部4bと空気流形成部4aとの間を斜
めに区画する隔壁部は、空気流形成部4aの開口前面領
域をできるだけ広く設定し、燃焼室2からの空気の吸引
をその全域(全幅)に亘って均一化する役割を担う。
【0018】また前記空気流形成部4aの上部には、前
記燃焼室2の上方前面側から前記空気流形成部4aに向
けて空気を吹き出して前記空気流形成部4aに前記燃焼
室2からの空気を吸引する渦巻き状の空気流を形成する
補助用空気導入部4eが設けられている。この補助用空
気導入部4eは、補助用の吸引ファン4fにより外部か
ら吸引した空気を空気流形成部4aの上面に沿って吹き
出すことで、該空気流形成部4a内に、その上面から背
面に向けて、更にその底面に向けて流れる空気流を形成
する。このような空気流と前述した空気排出部4bによ
る空気の吸引力とにより、図中矢印で示すように空気流
形成部4aに渦巻き状の空気流が形成され、燃焼室2内
の空気が吸引される。尚、図示するように筐体1の背面
側から空気を吸引するように吸引ファン4dを設ける場
合には、この吸引ファン4dとしてシロッコ・ファンを
用いるようにすれば、補助用空気導入部4eの厚みを薄
くすることができる。
【0019】このような構造の、所謂トルネード・タイ
プと称されるフード部4を備えて構成される燃焼試験装
置によれば、空気流形成室4aに形成された渦巻き状の
空気流にて燃焼室2内の空気が、その領域の違いに拘わ
ることなしにほぼ一様に一定の吸引力にて吸引されるの
で、燃焼室2の全域に亘って一定の風速で空気を通流さ
せることが可能となる。この結果、シガレットの自然な
燃焼環境を容易に実現することが可能となる。尚、燃焼
室2内を通流させる空気の風速を変えるには、補助用の
吸引ファン4fによる前記補助用空気導入部4eからの
空気の吹出し量と、排気ファン4dによる空気の排気量
とをそれぞれ調整すればよい。
【0020】かくして上述した如く構成された燃焼試験
装置によれば、燃焼室2の上部に設けられたフード部4
によって燃焼室2を通流する空気の速度を、その全域に
亘って一定に保つことができるので、燃焼室2内におい
て燃焼試験に供されるシガレットの燃焼環境を自然な状
態に安定に保つことができる。そしてこの自然状態にお
いてシガレットを自然燃焼させ、シガレットの予め設定
された2点間の燃焼タイミングをそれぞれ計測してその
燃焼速度を求めるので、簡易にして効率的にシガレット
の燃焼特性を試験することができる。しかも燃焼室2の
全域において一定の試験環境を形成することができるの
で、複数のシガレットを一括して燃焼試験することも容
易であり、その試験効率を高めることができる等の効果
が奏せられる。
【0021】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば燃焼室2に設けるホルダ5の
数、つまり燃焼試験に一括して供するシガレットの数
は、装置の仕様に応じて定めれば良いものである。また
ここでは糸掛け式のセンサ8を用いてシガレットの燃焼
位置を検出したが、赤外線等の温度センサを用いたり、
燃焼によって変化するシガレットの先端位置を検出する
光電センサ等を用いることも可能である。更には燃焼室
2の幅が狭いような場合には、トルネード・タイプのフ
ード部4における空気排気部4dを、空気流形成部4a
の一方の側部にだけ設けることも可能であり、逆に燃焼
室2の横幅が広いような場合には、空気流形成部4aを
3つ以上の領域に区分して各領域毎に空気排気部4dを
設けるようにしても良い。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。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、簡
易にして効果的にシガレットの自然状態による燃焼環境
を実現することができる。また必要に応じてその燃焼環
境を変えることも可能である。従ってシガレットの燃焼
試験を容易に、しかも効率的に実施することができる等
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燃焼試験装置の概略
構成を示す正面図。
【図2】図1に示す燃焼試験装置の概略構成を示す側面
図。
【図3】燃焼室に設けられるホルダとセンサとの概略構
成を示す図。
【図4】燃焼試験に供されるシガレットと、その燃焼位
置を検出するセンサとの関係を示す図。
【図5】燃焼室の上部に組み込まれるフード部の構成
と、このフード部によって形成される空気流を示す模式
図。
【符号の説明】
2 燃焼室 3 灰皿部 4 フード部 4a 空気流形成部 4b 空気排出部 4c 連通口 4d 排気ファン 4e 補助用空気導入部 4f 吸引ファン 5 ホルダ 5a ホルダ本体 5b ホルダ支持機構 6 吸引ポンプ 7 制御部 8 センサ 8a 台座 8b ガイドポール 8c リミットスイッチ 8d 糸
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A24C 5/34 G01J 5/48 G01N 25/50 G01N 33/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼試験に供されるシガレットを装着し
    て該シガレットを自然燃焼させるホルダが設けられた燃
    焼室と、 上記ホルダに保持されたシガレットの燃焼位置を計測す
    るセンサと、 前記燃焼室の下方に設けられて該燃焼室への空気の導入
    口を備えると共に、前記ホルダに保持されたシガレット
    の燃焼に伴う灰を受け止める灰皿部と、 前記燃焼室に連通して該燃焼室の上方に設けられたフー
    ド部とを具備し、 前記フード部は、開口した前面部を前記燃焼室の上方に
    位置付けた空気流形成部と、この空気流形成部の側部に
    設けられて該空気流形成部の空気を排気ファンを介して
    排出する空気排出部と、前記燃焼室の上方前面側から前
    記空気流形成部に向けて空気を吹き出して前記空気流形
    成部に前記燃焼室からの空気を吸引する渦巻き状の空気
    流を形成する補助用空気導入部とを備えてなり、 上記補助用空気導入部と前記空気排出部とを駆動して前
    記燃焼室にその下方から上方に向けて一定速度で空気を
    通流させることを特徴とする燃焼試験装置。
  2. 【請求項2】 前記空気流形成部は、前記空気排出部を
    挟んで該空気排出部の両側にそれぞれ設けられるもので
    ある請求項1に記載の燃焼試験装置。
  3. 【請求項3】 前記補助用空気導入部は、外部から空気
    を吸引して前記空気流形成部に吹き出す吸引ファンを備
    えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼試験装置。
  4. 【請求項4】 前記燃焼室に、シガレットの着火時に吸
    引駆動される複数のホルダを、横並びに設けてなること
    を特徴とする請求項1に記載の燃焼試験装置。
  5. 【請求項5】 前記センサは、シガレットの軸方向に所
    定の距離を隔てた2つの位置がそれぞれ燃焼するタイミ
    ングをそれぞれ検出するものである請求項1に記載の燃
    焼試験装置。
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