JPH04204350A - たばこ煙導入装置 - Google Patents

たばこ煙導入装置

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JPH04204350A
JPH04204350A JP33864490A JP33864490A JPH04204350A JP H04204350 A JPH04204350 A JP H04204350A JP 33864490 A JP33864490 A JP 33864490A JP 33864490 A JP33864490 A JP 33864490A JP H04204350 A JPH04204350 A JP H04204350A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はたばこ煙の導入装置に関し、より具体的にはた
ばこ煙分析装置に煙を導入する装置に関する。
[従来の技術ま たばこの煙成分は蒸気相成分から中高沸点成分、不揮発
性成分に至るまで非常に広範囲にわたっている。
現在、たばこの煙成分の内不揮発性成分以外をガスクロ
マトグラフで分析するには、蒸気相成分と中高沸点成分
とに分けて、夫々分析している。
何故なら、必要とされるガスクロマトグラフの分析用カ
ラムの設定条件が上記成分間で大きく異なるからである
。例えば、中高沸点成分用に設定されたカラムで全たば
こ煙を分析した場合には、蒸気相成分に含まれる各成分
間の分離が不十分となり、これらの分析結果がリテンシ
ョンタイムの初期においてピークが重複した状態で得ら
れる為、確実な分析を行うことができない。他方、蒸気
相成分用に設定されたカラムに全たばこ煙を通tと中高
沸点成分がカラム内に付着して、カラムを再使用不能と
してしまう。
上述のような理由から、蒸気相成分はガラス繊維フィル
タを通過した煙をガスサンプラで直接ガスクロマトグラ
フに導入して分析している。また中高沸点成分はガラス
繊維フィルタ上に捕集した煙凝集物を有機溶剤等で抽出
した後、ガスクロマトグラフで分析する方法が一般的に
行われている。
[発明か解決しようとする課題] しかし上記従来の分析方法にあっては、ガラス繊維フィ
ルタを通過する蒸気相成分の中でも比較的沸点の高いも
のは、そのかなりの量がフィルタに捕集されてしまう問
題がある。一方、中高沸点成分の分析では、これをガラ
ス繊維フィルタに捕集する為、不安定である煙成分が変
化する問題がある。
たばこの煙の分析においては、実際に喫煙者の日中に入
る状態の煙を、即ち燃焼直後の新鮮な状態で分析するの
が望ましいが、これまでこれを実現できる分析システム
はなかった。
本発明はかかる観点に鑑みてなされたものであり、燃焼
直後のたばこの煙をそのまま分析できるように分析装置
に煙を導入可能な装置を提供することを目的とする。
[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成する為、本発明たばこ煙導入装置にあっ
ては、平行な天板及び底板が配設された外筒と、上記天
板及び底板に対して垂直な軸を中心に回転可能に上記外
筒内に収納された回転子と、上記回転軸に対して同−半
径上で上記回転子に形成された第1及び第2の軸方向貫
通孔と、上記第1の貫通孔に整一連通するように上記天
板及び底板に接続されたキャリアガスラインと、上記キ
ャリアガスラインは、キャリアガス源とたばこ煙分析装
置とを繋ぐラインの一部であることと、上記第2の貫通
孔に整一連通するように上記天板及び底板に接続された
喫煙ラインと、上記喫煙ラインは、たばこ試料と喫煙器
とを繋ぐラインの一部であることと、上記第2の貫通孔
か上記喫煙ラインと整一する位置と上記キャリアガスラ
インと整一する位置との間を往復移動するように、上記
回転子が回転駆動されることと、を具備することを特徴
とする。
望ましい態様において、上記回転子が、その回転軸シャ
フトに連結されたアクチュエータによって回転駆動され
る。
[作用] 本発明に係るたばこ煙導入装置によれば、たばこ試料の
所定の回数目の喫煙前は、キャリアガスが、導入装置の
第1貫通孔を通して分析装置に流されている。他方、た
ばこ試料は、上記所定の回数目の喫煙時に先立ち、喫煙
ラインに取付けられる。そして喫煙器によって、所定の
回数目の喫煙が行なわれ、所定の回数目の喫煙の煙のみ
が導入装置の第2貫通孔内に充満される。
この状態から、導入装置の回転子が回転され、第2貫通
孔がキャリアガスラインと整一連通する位置までくると
、第2貫通孔内部のたばこ煙がキャリアガスに運ばれて
分析装置内に導入される。
その後、必要量のたばこ煙が分析装置に導入された時点
で、回転子は逆方向に回転され、第2貫通孔が喫煙ライ
ンと整一する元位置まで戻される。
[実施例] 第1図は本発明に係るたばこ煙導入装置及び分析装置を
組込んだシステムの全体を示すダイアグラムである。分
析装置は、第2図図示の如く、夫々公知の所定の機能(
例えば加熱及び温度制御機構等)を備えた2つのガスク
ロマトグラフ(以下GCと省略する)12.14を具備
し、両者は夫々のライン22を繋ぐコネクタ16により
接続される。
第1GC12には、不活性キャリアガス(本実施例では
He)と共にたばこ煙をサンプルガスとして導入するス
プリット/スプリットレス用インジェクションブロック
18が配設される。インジエクションブロック18から
器内に第1サンプルガスライン22が延設され、ここに
先ず第1カラム24が配設される。第1カラム24は中
高沸点成分分析用に設定され、第1GCは器内の温度制
御機構(図示せず)を有する。
第1カラム24の下流で第1ライン22には第2サンプ
ルガスライン26が接続される。第2ライン26には圧
力制御部材である第3カラム28が配設され、更に第3
カラム28り下流で第2ライン26に第1デイテクタ3
2が配設される。第3カラム28は、分析用ではなく、
後述の態様でサンプルガスの流れを切替えた際に系内の
流速を一定に維持する為のもので、後述の第2カラム3
8と圧損が等しくなるように設定される。従って、図示
のようなカラムではなく、代わりに抵抗ライン部材(ミ
キシングが起こらない)のような部材を使用することも
可能である。
第3カラム28よりも上流で第2ライン26には不活性
ガス(He)供給第1切替えライン34が接続される。
ライン34は所定のガス源(図示せず)に接続され、こ
こに電磁バルブv3か介設される。
第2ライン26接続位置よりも下流で第1ライン22に
は不活性ガス(He)供給第2切替えライン36が接続
される。ライン36は所定のガス源(図示せず)に接続
され、ここに電磁バルブv4が介設される。
第2切替えライン36接続位置よりも下流で、第1GC
12のライン22は、コネクタ16によって第2GC1
4のライン22と連結される。
第20C14には第2カラム38が配設される。
第2カラム38は蒸気相成分分析用に設定され、第20
C14は器内の温度制御機構(図示せず)を有する。更
に、第2カラム38の下流で第1ライン22には第2デ
イテクタ42が配設される。
第1GC12のインジェクションブロック18には、機
器外部に、たばこ煙導入装置52がライン56を介して
接続される。第3図は導入装置52を示す縦断側面図で
あり、第4図はその平面図である。
導入装置52は、フレーム82に取付けられた円筒状の
外筒84と、外筒84内に保持された回転子86とを含
む。外筒84の上部及び下部は、外筒84に捩子止めさ
れた天板88、底板92により夫々閉鎖される。天板8
8及び底板92と、外筒84及び回転子86との間には
シール用のバッキング94が配設される。
外筒84には、180”角度がずれた位置に夫々ヒータ
102及び温度センサ104が内蔵される。ヒータ10
2及び温度センサ104は、第1図図示の如く、導入装
置52外の温度調整器58に接続される。
回転子86には軸方向に延びる2つの同寸法の貫通孔9
6.98が形成される。両孔96.98は、回転子86
において同一半径上で且つ90″角度がずれた位置に配
置される。また天板88及びこれに隣接するバッキング
94には、通常時貫通孔96に整一するボート96sと
貫通孔981;整一するボート98sとが形成される。
他方、底板92及びこれに隣接するバッキング94には
、通常時貫通孔96に整一するボート96dと貫通孔9
8に整一するボート98dとか形成される。
天板88のボート96sはキャリアガスライン54bに
接続され、底板92のボート96dは第1GC12のイ
ンジェクションブロック18に連通するライン56に接
続される。キャリアガス(本実施例ではHe)は、第1
図図示の如く、ガス源からライン54によって引かれ、
3方電磁バルブV1において、ライン54a、54bに
分岐される。ライン54aはインジェクションブロック
18に直接接続され、他方ライン54bは上述の如くボ
ート96sに接続される。
天板88のボート98sは吸入ホルダ64に接続され、
底板98dは喫煙器68に連通するライン66に接続さ
れる。ホルダ64には、第1図図示の如く、たばこ試料
62が取付けられる。
回転子86の軸シャフト72は上部側において、空圧式
アクチュエータ74の回転シャフトと一体化される。ア
クチュエータ74に対しては、公知の態様で加圧エアラ
イン76a、76bが接続され、ラインのいずれかを使
用することによりシャフトの回転方向を選択できるよう
になっている。
本実施例において、アクチュエータ74は、下記の態様
で90″の角度範囲において導入装置52の回転子86
を両方向に回転させる。加圧エアは、エア源からライン
76により引かれ、3方電磁バルブV2において、ライ
ン76a、76bに分岐される。
例えば、第4図図示の状態において、ライン76aを介
して加圧エアがアクチュエータ74に供給されると、ア
クチュエータ74は回転子86を第4図中矢印へ方向に
回転させる。従って、回転子86の貫通孔98はボート
96s、96dと整一し、これらボート96s、96d
に接続されたライン54b、56と連通する。この操作
により、ホルダ64及び喫煙器ライン66と整一してい
た前段階で貫通孔98に充満したたばこ煙は、ライン5
4b、56を通るキャリアガス(He)と共に第1 C
,CI 2のインジェクションブロック18に導入され
る。またこの状態から逆に、ライン76bを介して加圧
エアがアクチュエータ74に供給されると、アクチュエ
ータ74は回転子86を第4図中矢印B方向に回転させ
、元の位置に復帰させる。
バルブV1、V2及び喫煙器68の制御は、コントロー
ラ44のイベントプログラムによって行なわれ、その動
作信号はリレーボックス46を介して送信される。また
バルブv3、v4の制御はGC12に内蔵された制御機
構のイベントプログラムにより行われる。GC12,1
4の制御機構はコントローラ44と連動する。
次に上記システムの作動の概要を説明する。
先ず、GC12,14の昇温プログラムをスタートさせ
る(初期設定温度(例えば40℃)か得られていること
を条件として)。また、たばこ試料62は、導入装置5
2を通さない状態で、喫煙器68(或いは別設の喫煙器
)に取付け、喫煙器を始動すると共に、たばこ試料62
に着火する。
たばこ試料62は、所定の回数目(例えば5回目)の喫
煙時に先立ち、導入装置52上部のホルダ64に移設し
、第1図図示の状態とする。そして、喫煙器68によっ
て、所定の回数目の喫煙の煙のみを導入装置52の貫通
孔98内に充満させるようにする。
他方、キャリアガス(He)は、最初導入装置52を通
さず、ライン54aを介して直接インジェクションブロ
ック18に流しておく。そして上述の如く、たばこ試料
62の所定の回数目の喫煙時に先立ち、vlを切替え、
キャリアガスをライン54bから、導入装置52の貫通
孔96、ライン56を介してインジェクションブロック
18に流す。
また、上記v1の切替えと同時期に、v3を開放、V4
を閉鎖状態とし、ライン34から第1GC12の第1ラ
イン22内に、Heガスを導入する。これによって、サ
ンプルガスが第20C14内の第2カラム38まで流れ
るように設定される。
ここで、所定の回数目の喫煙を行い、導入装置52の貫
通孔98をたばこ煙で充満させる。そして、v2を切替
え、アクチュエータ74によって、導入装置52の回転
子86を、第4図中矢印へ方向に回転させる。これによ
って、貫通孔98がキャリアガスのライン54bと連通
し、貫通孔98内部のたばこ煙がキャリアガスに運ばれ
て第1GC12の第1ライン22内に導入される。この
時の各ガスの流れを、第2図中に白抜きの矢印で示す。
所定量のたばこ煙が第1GC12内に導入された後、v
lを切替え、キャリアガスが再びライン54aを介して
直接インジェクションブロック18に流れるようにする
。この直後にV2を切替え、アクチュエータ74によっ
て回転子86を第4図中矢印B方向に回転させ、回転子
86を第4図図示の元の位置に復帰させる。
続いて、ホルダ64にたばこを取付けることなく、喫煙
器68によって空喫煙を行い、回転子86のたばこ煙用
の貫通孔98の洗浄を行う。
第1GC12内において、サンプルガスは、中高沸点成
分分析用の第1カラム24によって分離され、先ず、そ
の蒸気相成分がカラ′ム24がら昌てくる。この蒸気相
成分は、m2Gc14内において、第2カラム38で更
に明確に分離され、その分析結果が第2デイテクタ42
によって得られる。
しかし、第20C14の第2カラム38は、蒸気相成分
用途設定されている為、蒸気相成分に続いてカラム24
°から8てくる中高沸点成分を第2カラム38に流すこ
とはできない。これは前述の如く、中高沸点成分がカラ
ム38内に付着して、カラムを再使用不能としてしまう
からである。
従って、第1カラム24から中高沸点成分が出てくる時
点(例えば予備テストでトルエンが出てくる時間を測っ
ておき)で、V3を閉鎖、V4を開放状態に切替え、ラ
イン34に代え、今度はライン36から第1ライン22
内に、Heガスを導入する。この操作により、サンプル
ガスは、ライン36からの導入Heガスの流れに従って
流れを変え、第2ライン26に流れるようになる。そし
て、サンプルガスは、圧力制御部材である第3カラム2
8を通り、第1カラム24で分離された状態の分析結果
が第1デイテクタ32によって得られる。二の時の各ガ
スの流れを第2図中に黒塗りの矢印で示す。
具体例1 第1図に示すシステムを、以下に述べる諸条件に設定し
、たばこ煙の分析実験を行った。使用したガスクロマト
グラフは島津製作所製GC−14A(ディテクタ付)で
、これを第1及び第20C12,14として、表1及び
表2に示す条件に設定した。
バルブV1、V2及び喫煙器68の制御は、コントロー
ラ44のイベントプログラムによって行い、その動作信
号はリレーボックス46を介して送信した。他方、バル
ブV3、V4の制御はGC12に内蔵された制御機構の
イベントプログラムにより行った。導入装置52は予め
100℃に温度設定した。
喫煙器68としては、少なくとも標準喫煙条件の1分間
隔て、2秒間、35m1/回の周期て喫煙を繰返すこと
のできる機構を有するものを使用した。
使用したコントローラ44は島津製作所製CR4Aで、
GC12及び14から得られたデータを処理、記憶する
機能を有し、イベントプログラムにより、たばこ煙分析
システムを制御するものである。
また表3に、第5回目の喫煙時で、2秒間の後半のたば
こ煙の一部を第1及び第20C12,14へ導入して分
析した時のタイムプログラムを示す。
表    1 CI カラム24  DB−WAX 30aX 0.25m5
 0.25μm(長さX内径)   (膜厚) カラム28    25aX O,32mm(長さX内
径) 注入モード  5PLITモード SPL I T比3
0/1セプタムベント 1017分 カラムフロー   11/分 温度 恒温槽    40℃保持10分昇温2℃/分 240 ’C保持35分 ブロック18  270℃ ディテクタ32 250℃ 表    2 C2 カラム38  PORA PLOTQ 25+gX0.
32m1(長さX内径) ガス     カラムフロー  21/分温度 恒温槽
    40℃保持15分昇温2℃/分 220℃保持30分 ディテクタ42 250℃ コネクタ16  200℃ 表    3 ■in    動作      内容 0.00  スタート   プログラム開始00I 第
1回目喫煙 たばこ試料62着火1.01  第2回目
喫煙 (但し導入装置522.01  第3回目喫煙 
 を通さず)3.01  第4回目喫煙 3.10  ブザー    試料62を導入装置523
.20  ブザー    側へ移設 3.30  ブザー 3.90  Vl切替え   Heライン54aから5
4bへ3.95  V3開、v4閉  ガス流を第2カ
ラム38へ4.01  第5回目喫煙 喫煙後試料62
取外、消火4.03  V2切替え   Heでたばこ
煙をGCに導入4.95  Vl戻し    Heライ
ン54bから54a ヘ4.96  V2戻し    
導入装置52元位置に復帰5.01  空喫煙    
導入装置52の煙孔98洗浄5.11  空喫煙 5.21  空喫煙 13.95  V3閉、■4開  ガス流を第3カラム
28へ[発明の効果] 本発明に係るたばこ煙導入装置によれば、燃焼直後のた
ばこの煙の蒸気相成分と中高沸点成分とを同時に、実際
に喫煙者の日中に入る新鮮な状態で分析装置に導入こと
かできる。ここで、従来のようにたばこ煙をガラス繊維
フィルタで濾過し、中高沸点成分をフィルタ上に捕集す
ると共に、蒸気相成分を通過させることにより1.成分
分離を行う必要はなくなる。従って、これらに伴う面倒
な手続きは不要となり、また、フィルタ上に蒸気相成分
が一部捕集されること及び中高沸点成分の再揮発時の変
質等による分析精度の低下も防止することができるよう
になる。また図示実施例のような喫煙器と組合わせるこ
とにより、所定回数目の喫煙時の煙のみを、確実に分析
装置に導入できるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るたばこ煙導入装置及び分析装置を
組込んだシステムの全体を示すダイアグラムである。第
2図はたばこ煙分析装置内におけるガスフローを示すダ
イアグラムである。第3図は導入装置を示す縦断側面図
で、第4図はその平面図である。 12、]4・・・GC,22,26・・・サンプルガス
ライン、24.28.38・・・カラム、32.42・
・・ディテクタ、34.36・・・不活性ガスライン、
44・・・コントローラ、46・・・リレーボックス、
52・・・導入装置、58・・・温度調整器、62.・
・たばこ試料、68・・・喫煙器、84・・・外筒、8
6・・回転子、88・・・天板、92・・・底板、96
.98・・・貫通孔。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、平行な天板及び底板が配設された外筒と、上記天板
    及び底板に対して垂直な軸を中心に回転可能に上記外筒
    内に収納された回転子と、上記回転軸に対して同一半径
    上で上記回転子に形成された第1及び第2の軸方向貫通
    孔と、上記第1の貫通孔に整一連通するように上記天板
    及び底板に接続されたキャリアガスラインと、上記キャ
    リアガスラインは、キャリアガス源とたばこ煙分析装置
    とを繋ぐラインの一部であることと、上記第2の貫通孔
    に整一連通するように上記天板及び底板に接続された喫
    煙ラインと、上記喫煙ラインは、たばこ試料と喫煙器と
    を繋ぐラインの一部であることと、上記第2の貫通孔が
    上記喫煙ラインと整一する位置と上記キャリアガスライ
    ンと整一する位置との間を往復移動するように、上記回
    転子が回転駆動されることと、を具備することを特徴と
    するたばこ煙導入装置。 2、上記回転子が、その回転軸シャフトに連結されたア
    クチュエータによって回転駆動される請求項1記載の装
    置。
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