JP3683792B2

JP3683792B2 - 喫煙物品の可視副流煙量測定装置

Info

Publication number: JP3683792B2
Application number: JP2000268910A
Authority: JP
Inventors: 和彦片山; 孝次兵藤
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2020-09-05
Also published as: JP2002082053A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シガレット等の喫煙物品から発生する可視副流煙の量を測定するための装置に係り、特に、可視副流煙量を光学的に測定するための可視副流煙量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、副流煙発生量の少ない低副流煙シガレットが開発されている。そして、そのシガレットが実際に副流煙の発生量が少ないかどうかは、通常、いわゆるフィッシュテール法により決定されている。このフィッシュテール法は、フィッシュテール（魚の尾）形状の開口下端部を有する煙チャンバにおいて、その下端部でシガレットを自然燃焼させ、シガレットからの副流煙を煙チャンバの上部に取り付けられたケンブリッジフィルタを通過させて副流煙を構成する粒状物質をこのフィルタに捕捉することにより行われる。粒状物質を捕捉したフィルタの重量から元のフィルタの重量を差し引いた重量が副流煙を構成する全粒状物質重量として算出される。
【０００３】
このようなシガレットの副流煙量を重量測定によらずに、光学的手法により連続的または瞬時に測定する装置も提案されている（特開平３−１２０４４４号公報）。この光学的装置は、燃焼室内で燃焼させたシガレットから発生する副流煙を透過させるように光束を照射し、副流煙を透過した光束の強度を測定するものである。この測定された光束強度は、副流煙の濃度に対応し、したがって全粒状物質の量を反映するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィッシュテール法のような全粒状物質の重量で評価して副流煙量が同程度に低いとされたシガレットのうちでも、喫煙時に実際に見た目で観察したとき、副流煙量に差があることがあり、全粒状物質の重量による副流煙量が、目視観察による副流煙量と必ずしも相関しないことがわかった。このことは、上記従来の光学的装置により測定された副流煙濃度についてもいえる。
【０００５】
シガレット等の喫煙物品は、全粒状物質の重量が低いばかりでなく、実際の目視観察によっても副流煙量が少ないことが望ましいといえる。
【０００６】
従って、本発明は、目視観察による副流煙量（本明細書において、「可視副流煙量」ともいう）の相対量または可視副流煙量を簡便に測定するための可視副流煙量測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、副流煙に可視光ビームを照射したときに、副流煙により散乱された散乱光のうち、可視光ビームの照射方向と実質的に直交する方向に散乱する散乱光の強度が可視副流煙量と相関することを見いだした。本発明は、この知見に基づく。
【０００８】
すなわち、本発明は、喫煙物品の自然燃焼室と、喫煙物品の自然燃焼により発生し該自然燃焼室内を自然に上昇する副流煙に対し、該副流煙の上昇方向に実質的に直交する方向に、実質的な断面を有する可視光ビームを照射するための可視光照射手段と、該副流煙により該可視光ビームの方向に実質的に直交する方向に散乱された散乱光の強度を可視副流煙量の指標として検出するための散乱光強度検出手段とを備えることを特徴とする喫煙物品の可視副流煙量測定装置を提供する。
【０００９】
本発明の可視副流煙量測定装置は、散乱光強度検出手段で検出された散乱光強度を、散乱光強度と目視による可視副流煙量との相関関係に基づいて、目視による可視副流煙量に変換して出力する変換テーブル手段をさらに備えることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１１】
図１は、本発明の可視副流煙量測定装置を透視的に示す概略斜視図であり、図２は、本発明の可視副流煙量測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、本発明の可視副流煙量測定装置１０は、喫煙物品の自然燃焼室１１と、喫煙物品の自然燃焼により発生し自然燃焼室１１内を自然に立ち昇る（上昇する）副流煙に対しその流れ方向に実質的に直交する方向に所定の可視光ビームを照射するための可視光照射ユニット１２と、副流煙により可視光ビームの方向と実質的に直交する方向に散乱された散乱光の強度を可視副流煙量の指標として検出するための散乱光強度検出ユニット１３を備える。
【００１３】
自然燃焼室１１は、遮光性材料で構成され、例えば４つの側壁１１ａ〜１１ｄにより規定される縦方向に長い直方体形状の筒体からなる。その１つの側壁１１ａの下部には着火したシガレット等の喫煙物品ＳＡを自然燃焼室１１内に装入するための喫煙物品挿入口１１１が設けられている。自然燃焼室１１を規定する４つの側壁１１ａ〜１１ｄのそれぞれの最下端部には、喫煙物品ＳＡの自然燃焼に要する空気を自然燃焼室１１内に供給し得るように例えばメッシュ窓のような通気窓１１２〜１１５が設けられている。喫煙物品の挿入口１１１は、挿入口１１１を通して自然燃焼室１１内に装入される喫煙物品ＳＡからの副流煙ＳＳＳが通気窓１１２〜１１５を通って自然燃焼室１１内に入る外部の空気の乱れに影響されず、また喫煙物品ＳＡから自然燃焼室１１の上端までの距離が副流煙ＳＳＳが実質的に揺らがないように十分なものとなる位置に設定することが好ましい。
【００１４】
通気窓１１２〜１１５により囲まれた自然燃焼室１１の底部空間には、喫煙物品の自然燃焼により自然燃焼室１１内を立ち昇る副流煙ＳＳＳの流れを乱さないように、図示しないガラスビーズを充填して空気流整流層を形成することができる。自然燃焼室１１の上端は開放されている。この開放端には、自然燃焼室１１の排気を行うために排気フード１５を設置することができる。この自然燃焼室１１の排気は、喫煙物品ＳＡの自然燃焼に実質的に影響を及ぼさない程度に行うことが必要である。排気を行う場合には、喫煙物品の自然燃焼により自然燃焼室１１内を自然に立ち昇る副流煙ＳＳＳの流れを乱さないように、自然燃焼室１１の上部開放端を横断して整流フィルタ１６を取り付けることが好ましい。排気フード１５の頂部には排気ダクト１５１が設けられ、この排気ダクト１５１は、図示しない排気系に接続される。
【００１５】
可視光照射ユニット１２は、自然燃焼室１１の外側に、図１に示す例では、喫煙物品ＳＡが挿入される自然燃焼室１１の側壁１１ａと対向する側壁１１ｂの外側に設けられている。可視光照射ユニット１２に対向する側壁１１ｂの部分には、可視光透過窓１１６が設けられている。可視光照射ユニット１２は、図示しない可視光源を有し、喫煙物品ＳＡの自然燃焼により発生し自然燃焼室１１内を自然に立ち昇る副流煙ＳＳＳに対しその流れ方向に実質的に直交する方向に可視光ビームＶＬＢを照射する。可視光源としては、可視光を発するものであれば特に制限はなく、例えば、可視光レーザ、可視発光ダイオード、ハロゲンランプ等を使用することができるが、代表的には、国際照明委員会で規定されているＡ光源が用いられる。
【００１６】
可視光照射ユニット１２から照射される可視光ビーム（可視光束）ＶＬＢは、自然燃焼室１１内を自然に立ち昇る副流煙ＳＳＳに対しそれが多少揺らいでも十分にカバーして可視光を照射し得るような実質的な断面を有する。例えば、可視光ビームＶＬＢは、照射方向と直交する方向に幅ｗ（図２）を持ち、かつ人間の視野を考慮して官能評価の際の視野に合うように、可視光ビームＶＬＢの照射方向に実質的に直交する方向に高さを有する矩形の断面を有することができる。幅ｗは、可視光ビームの照射方向と直交する方向における可視副流煙ＳＳＳの揺らぎ幅に少なくとも等しいことが好ましい。なお、可視光ビームの断面は、矩形に限らず、楕円形、円形等であってもよい。このような可視光ビームの形状付けは、可視光ビームの断面に対応する開口を有するマスクを用いたり、あるいは例えば凸レンズと凹レンズとの組合せからなるレンズ系用いる等それ自体既知の手法により行うことができる。
【００１７】
可視光照射ユニット１２と対面して自然燃焼室１１の外側に、図１に示す例では、側壁１１ａの外側に、測定に影響を与えないように可視光照射ユニット１２から発し副流煙ＳＳＳを透過した光をすべて吸収・除去するための光吸収ユニット１３を設けることが好ましい。光吸収ユニット１３に対向する側壁１１ａの部分には、可視光透過窓１１７が設けられている。
【００１８】
散乱光強度検出ユニット１４は、可視光照射ユニット１２からの照射光線の方向と直交する方向の自然燃焼室１１の外側に、図１に示す例では、側壁１１ｄの外側に設けられている。散乱光強度検出ユニット１４に対向する側壁１１ｄの部分には、可視光透過窓１１８が設けられている。散乱光強度検出ユニット１４は、既述のように、副流煙ＳＳＳに照射され副流煙ＳＳＳにより散乱された光のうち、可視光ビームＶＬＢの照射方向と実質的に直交する方向に散乱した散乱光（以下、９０度散乱光という）ＳＬＶの強度を検出するものである。散乱光強度検出ユニット１４は、９０度散乱光ＳＬＶを集光するためのそれ自体既知の光学系（図示せず）を備え、その集光された９０度散乱光ＳＬＶを電気信号に変換して出力する光／電気変換装置（図示せず）を有する。光／電気変換装置としては、好ましくは、光を電圧信号に変換するフォトマルチプライヤーを用いることができる。この変換された電圧信号は、例えば、Ａ／Ｄ変換した後、パーソナルコンピュータによりデータサンプリングすることができる。データ取得間隔および取得時間は、任意に設定することができ、代表的には、０．２秒間隔で３００点の測定を１分間で行うことができる。
【００１９】
この検出された９０度散乱光ＳＬＶの強度は、可視副流煙量と非常によく相関し、検出された９０度散乱光強度が、強いほど、可視副流煙量が相対的に多いと判断することができる。なお、９０度散乱光強度は、副流煙中の全粒状物質の量とは相関しないことがわかっている。
【００２０】
可視光照射ユニット１２と可視光透過窓１１６の間、光吸収ユニット１３と可視光透過窓１１７の間、および散乱光強度検出ユニット１４と可視光透過窓１１８の間には、それぞれ、各可視光透過窓から外部の迷走光が入射することを防止するために、外部迷走光遮蔽ボックス１７〜１９を設置することが好ましい。
【００２１】
ここで、装置１０の全体のサイズ等の代表例を示すと、自然燃焼室１１は、１１ｃｍ×１１ｃｍで高さが８０ｃｍの直方体であり、喫煙物品装入口１１１は、自然燃焼室１１の下端から５０ｃｍの位置に設けられ、喫煙物品ＳＡから可視光ビームの中央までの距離は１０ｃｍであり、可視光照射ユニットから照射される可視光ビームは、５ｃｍ×５ｃｍの大きさの断面を有する。
【００２２】
本発明の可視副流煙量測定装置は、図２に示すように、散乱光強度検出ユニット１４で検出された９０度散乱光強度を、９０度散乱光強度と目視による可視副流煙量との相関関係に基づいて、可視副流煙量に変換して出力する変換テーブル手段２０を有することが好ましい。変換テーブル手段には、予め求めておいた９０度散乱光強度と目視による可視副流煙量との相関関係が変換式、検量線等として入力されており、散乱光強度検出ユニット１４から出力された９０度散乱光強度信号を可視副流煙量に変換して出力する。９０度散乱光強度と目視による可視副流煙量との相関関係を求めるには、まず、多数のシガレット等の喫煙物品の可視副流煙量を２点比較法による官能検査で評価して可視副流煙量を数値化する。同じ喫煙物品について本発明の装置により検出した９０度散乱光強度を測定する。そして可視副流煙量を例えば縦軸に、９０度散乱光強度を例えば横軸にとり、得られた測定値をプロットすることにより検量線を得ることができる。この検量線に基づいて、９０度散乱光強度から可視副流煙量への変換式を求めることもできる。
【００２３】
２点比較法による官能検査は、例えば、図３に示す可視副流煙量評価装置を用いて行うことができる。すなわち、２つの左右対称の自然燃焼チャンバー３１および３２内で標準シガレットＣＩＧ１および対象シガレットＣＩＧ２を自然燃焼させ、５点という得点を与えた標準シガレットＣＩＧ１に対し、対象シガレットＣＩＧ２の副流煙量が０〜１０点の間の尺度でどの程度に観察されるかという質問形式を採るものである。各チャンバー３１、３２には、一定の縦方向幅を有する覗き窓３１１および３２１が設けられており、各チャンバーの上部に可視光源３３および３４が設けられている。覗き窓３１１、３２１の縦方向幅は、本発明の可視副流煙測定装置の可視光照射ユニット１２から照射される可視光ビームの前記高さに相当し、シガレットＣＩＧ１、ＣＩＧ２から覗き窓３３１、３２１の下端までの距離は、本発明の可視副流煙測定装置の可視光照射ユニット１２から照射される可視光ビーム下端の喫煙物品ＳＡからの距離に相当することが好ましい。可視光源３３および３４からの可視光は、上方から副流煙ＳＳ１およびＳＳ２に照射され、副流煙ＳＳ１、ＳＳ２は、それぞれ、覗き窓３１１および３２１からのみ観察される。
【００２４】
【実施例】
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２５】
実施例
図３に示す可視副流煙量評価装置を用いて１０名のパネリストにより、１５種のシガレットの可視副流煙量相当値を前述した２点比較法による官能検査で評価し、得られた得点の平均値をそれぞれのシガレットの得点とし、最も高い得点を示したシガレットの可視副流煙量相当値を１と定義して、各シガレットの可視副流煙量相当値を正規化した。他方、図１に示す可視副流煙量測定装置を用いて、同じ１５種のシガレットの副流煙量についての９０度散乱光強度を電圧（ボルト）として検出し、先の官能検査において１と定義したシガレットの電圧データが１となるように各シガレットの電圧値を正規化した。横軸に正規化された散乱光強度を採り、縦軸に正規化された官能検査による副流煙量相当値を採り、それぞれのデータをプロットしたところ、図４に示すグラフを得た。図４から、本発明の可視副流煙量測定装置により得られる９０度散乱光強度は、官能検査による可視副流煙量と非常によく相関していることがわかる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、喫煙物品の目視観察による副流煙量の相対量または可視副流煙量を簡便かつ迅速に測定するための可視副流煙量測定装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る可視副流煙量測定装置を示す概略斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係る可視副流煙量測定装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図３】官能検査に使用し得る可視副流煙量評価装置。
【図４】目視による可視副流煙量と本発明の可視副流煙量測定装置による検出値との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１１…自然燃焼室
１１ａ〜１１ｄ…自然燃焼室の側壁
１１２〜１１５…通気窓
１１６〜１１８…可視光透過窓
１２…可視光ビーム照射ユニット（手段）
１３…可視光吸収ユニット
１４…９０度散乱光強度検出ユニット（手段）
１５…排気フード
２０…変換テーブル手段
ＳＡ…喫煙物品
ＳＳＳ…副流煙
ＶＬＢ…可視光ビーム
ＳＶＬ…９０度散乱光

Claims

喫煙物品の自然燃焼室と、喫煙物品の自然燃焼により発生し該自然燃焼室内を自然に上昇する副流煙に対し、該副流煙の上昇方向に実質的に直交する方向に、実質的な断面を有する可視光ビームを照射するための可視光照射手段と、該副流煙により該可視光ビームの方向に実質的に直交する方向に散乱された散乱光の強度を可視副流煙量の指標として検出するための散乱光強度検出手段と、該散乱光強度検出手段で検出された散乱光強度を、該散乱光強度と２点比較法による官能検査に基づく可視副流煙量との相関関係に基づいて、該２点比較法による官能検査に基づく可視副流煙量に変換して出力する変換テーブル手段とを備えることを特徴とする喫煙物品の可視副流煙量測定装置。
該自然燃焼室の最下端部には、該喫煙物品の自然燃焼に要する空気を該自然燃焼室内に供給するための通気窓が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。