JP2019097494A - カートリッジ筐体及びその製造方法、並びに金属管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを低減可能なカートリッジ筐体の製造方法を提供する。【解決手段】熱収縮チューブ７が被せられた金属管６を、金属管６の長手方向に互いに対向して配置された第１の治具８及び第２の治具９で金属管６の長手方向に挟みこみ、加熱により熱収縮チューブ７を金属管６の長手方向に伸長させ、伸長した熱収縮チューブ７の一端を第１の治具８の第２の治具９への対向面（上面８ａ）に当接させ、伸長した熱収縮チューブ７の他端を第２の治具９の第１の治具８への対向面（下面９ａ）に当接させて、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面とを面一とする。【選択図】図３

Description

本発明は、カートリッジ筐体及びその製造方法、並びに金属管の製造方法に関する。

従来、蒸気を発生するカートリッジと、タバコ葉が収容されているカプセルとを備える加熱式タバコが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の加熱式タバコでは、蒸気でタバコ葉を加熱し、ニコチンを含む蒸気を発生可能としている。
ところで、加熱式タバコのカートリッジ筐体の製造方法としては、例えば、金属管の外周面に焼付塗装を行って、カートリッジ筐体を形成する方法が考えられる。しかしこの方法では、焼付塗装に多くの手間がかかるため、製造コストが増大する可能性がある。

国際公開第２０１６／１５９０１３号

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、製造コストを低減可能なカートリッジ筐体及びその製造方法、並びに金属管の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、（ａ）蒸気でタバコ葉を加熱する加熱式タバコに用いられるカートリッジ筐体の製造方法であって、（ｂ）金属管に熱収縮チューブを被せる第１のステップと、（ｃ）熱収縮チューブが被せられた金属管を、金属管の長手方向に互いに対向して配置された第１の治具及び第２の治具で金属管の長手方向に挟みこむ第２のステップと、（ｄ）金属管を挟み込んだ状態で、加熱により熱収縮チューブを縮径させて、金属管の外周面に熱収縮チューブを被着させるとともに、加熱により熱収縮チューブを金属管の長手方向に伸長させる第３のステップと、を含み、（ｅ）第１の治具の第２の治具への対向面、及び第２の治具の第１の治具への対向面のそれぞれは、第２のステップにおいて金属管を挟み込んだ状態で金属管の長手方向から見た外形が、熱収縮チューブの端面よりも大きい平面であり、（ｆ）第３のステップにおいて、伸長した熱収縮チューブの一端を第１の治具の第２の治具への対向面に当接させ、伸長した熱収縮チューブの他端を第２の治具の第１の治具への対向面に当接させて、熱収縮チューブの端面と金属管の端面とを面一とするカートリッジ筐体の製造方法であることを要旨とする。

また、本発明の他の態様は、（ａ）蒸気でタバコ葉を加熱する加熱式タバコに用いられるカートリッジ筐体であって、（ｂ）金属管と、（ｃ）金属管に被せられ、金属管の外周面に被着している熱収縮チューブとを備えるカートリッジ筐体であることを要旨とする。

さらに、本発明の他の態様は、（ａ）金属管に熱収縮チューブを被せる第１のステップと、（ｂ）熱収縮チューブが被せられた金属管を、金属管の長手方向に互いに対向して配置された第１の治具及び第２の治具で金属管の長手方向に挟みこむ第２のステップと、（ｃ）金属管を挟み込んだ状態で、加熱により熱収縮チューブを縮径させて、金属管の外周面に熱収縮チューブを被着させるとともに、加熱により熱収縮チューブを金属管の長手方向に伸長させる第３のステップと、を含み、（ｄ）第１の治具の第２の治具への対向面、及び第２の治具の第１の治具への対向面のそれぞれは、第２のステップにおいて金属管を挟み込んだ状態で金属管の長手方向から見た外形が、熱収縮チューブの端面よりも大きい平面であり、（ｅ）第３のステップにおいて、伸長した熱収縮チューブの一端を第１の治具の第２の治具への対向面に当接させ、伸長した熱収縮チューブの他端を第２の治具の第１の治具への対向面に当接させて、熱収縮チューブの端面と金属管の端面とを面一とする金属管の製造方法であることを要旨とする。

本発明によれば、例えば、金属管に焼付け塗装行ってカートリッジ筐体を形成する方法と異なり、手間のかかる焼付け塗装を行わずに済む。それゆえ、製造コストを低減可能なカートリッジ筐体及びその製造方法、並びに金属管の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る加熱式タバコの構成を示す図であり、（ａ）は組み立てられた状態を示す側面図であり、（ｂ）は分解された状態を示す側面図である。 図１のＡ−Ａ線で破断したカートリッジ筐体を示す断面図である。 カートリッジ筐体の製造方法を説明するための説明図である。 加熱時の熱収縮チューブの動きを説明するための図であり、（ａ）は加熱初期の動きを説明する説明図であり、加熱後期の動きを説明する説明図である。 カートリッジ筐体の製造ラインの概略構成を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下に記載する実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識を基に設計の変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も、本発明の範囲に含まれるものである。また、各図面は、理解を容易にするため適宜誇張して表現している。

（加熱式タバコ）
本発明の実施形態に係る加熱式タバコ１は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、円柱状のバッテリー２と、バッテリー２の一端に一端が結合され、バッテリー２から供給される電力により蒸気を発生する円筒状のカートリッジ３と、カートリッジ３の他端に一端が挿入され、タバコ葉が収容されている円筒状のカプセル４とを備えている。そして、カートリッジ３の蒸気でカプセル４内のタバコ葉を加熱し、ニコチンを含む蒸気を発生する。
カートリッジ３は、図２に示すように、カートリッジ３の外郭を構成するカートリッジ筐体５を備えている。カートリッジ筐体５は、円筒状の金属管６と、金属管６に被せられ、金属管６の外周面に被着している熱収縮チューブ７とを備えている。

（カートリッジ筐体の製造方法）
次に、本発明の実施形態に係るカートリッジ筐体５の製造方法について説明する。
（第１のステップ）
まず、図３（ａ）に示すように、一方の端面を上方に向け、他方の端面を下方に向けた円柱状の第１の治具８を用意する。第１の治具８の直径は、熱収縮前の熱収縮チューブ７の端面の直径よりも大きくなっている。すなわち、図３（ｄ）に示すように、第１の治具８の上面８ａ、つまり、後述する第２の治具９への対向面は、後述する第２のステップにおいて金属管６を第１の治具８と第２の治具９とで金属管６の長手方向に挟み込んだ状態で、金属管６の長手方向から見た外形が、熱収縮前の熱収縮チューブ７の端面よりも大きい平面となっている。また、第１の治具８の上面８ａの中央には、上面８ａの法線方向、つまり、上方に伸びている円柱状の柱状部８ｂが形成されている。柱状部８ｂの直径は、金属管６の内径よりも僅かに小さくなっている。そして、柱状部８ｂは、金属管６を被せることが可能となっている。柱状部８ｂの高さは金属管６の高さよりも低くなっている。

続いて、図３（ｂ）に示すように、第１の治具８の柱状部８ｂに金属管６を被せる。これにより、柱状部８ｂで金属管６を内側から支持し、第１の治具８の上面８ａの上に金属管６が立っている状態として、金属管６の下端を第１の治具８の上面８ａに当接させる。
続いて、図３（ｃ）に示すように、金属管６に熱収縮前の熱収縮チューブ７を被せる。熱収縮チューブ７の直径は、金属管６の直径よりも大きくなっている。これにより、金属管６で熱収縮チューブ７を支持し、熱収縮チューブ７の下端で第１の治具８の上面８ａの上に熱収縮チューブ７が立っている状態として、熱収縮チューブ７の下端を第１の治具８の上面８ａに当接させる。熱収縮チューブ７の材料としては、例えば、フッ素系樹脂、アイオノマー樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂、ナイロン樹脂を採用できる。熱収縮チューブ７は、加熱により、半径方向、つまり、外周面から中心軸に向かう方向に熱収縮（縮径）するとともに、長手方向、つまり、中心軸に沿った方向に伸長する特性を有している。熱収縮チューブ７の長さは、金属管６の長さよりも僅かに短くなっている。

（第２のステップ）
続いて、図３（ｄ）に示すように、一方の端面を上方に向け、他方の端面を下方に向けた円柱状の第２の治具９を用意する。第２の治具９の直径は、第１の治具８の直径と同一となっている。すなわち、第２の治具９の下面９ａ、つまり、第１の治具８への対向面も、第２のステップで金属管６を第１の治具８と第２の治具９とで挟み込んだ状態で金属管６の長手方向から見た外形が、熱収縮チューブ７の端面よりも大きい平面となっている。
続いて、図３（ｄ）に示すように、第１の治具８の上面８ａの外縁に第２の治具９の下面９ａの外縁が一致するように、第１の治具８の上方、つまり立っている状態の金属管６の長手方向に第２の治具９を互いに対向させて配置し、第２の治具９の下面９ａを熱収縮チューブ７が被せられた金属管６の上端の端面に当接させる。そして、第１の治具８の上面８ａと第２の治具９の下面９ａとで金属管６を長手方向に挟み込む。これにより、第２の治具９の下面９ａに対し熱収縮チューブ７の上端が距離を隔てて対向した状態とする。

（第３のステップ）
続いて、図３（ｅ）に示すように、金属管６を挟み込んだ状態で、熱収縮チューブ７を加熱する。すると、図４（ａ）に矢印で示すように、加熱により、熱収縮チューブ７が金属管６の半径方向に熱収縮（縮径）して、図４（ｂ）に示すように、金属管６の外周面に熱収縮チューブ７が被着する。また、図４（ａ）に矢印で示すように、加熱により、熱収縮チューブ７が金属管６の長手方向に伸長して、図４（ｂ）に示すように、熱収縮チューブ７の下端が第１の治具８の上面８ａに当接し、熱収縮チューブ７の上端が第２の治具９の下面９ａに当接する。熱収縮チューブ７の下端が第１の治具８に当接し上端が第２の治具９に当接すると、熱収縮チューブ７が行っていた金属管６の長手方向への伸長が妨げられ、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面とが面一となる。より具体的には、熱収縮チューブ７の上端の端面と金属管６の上端の端面とが面一となり、熱収縮チューブ７の下端の端面と金属管６の下端の端面とが面一となる。そして、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面とが面一となった状態で、熱収縮チューブ７を冷却して、熱収縮チューブ７の形状を固定させる。熱収縮チューブ７の冷却方法としては、例えば、加熱終了後に熱収縮チューブ７を室温の環境下に放置して、室温で冷却する方法を用いることができる。
続いて、図３（ｆ）に示すように、金属管６の上端に当接していた第２の治具９を取り除き、熱収縮チューブ７が被着した金属管６を、カートリッジ筐体５として取り出す。

（カートリッジ筐体の製造ライン）
次に、上記したカートリッジ筐体５の製造方法を実行し、第１のステップ、第２のステップ及び第３のステップを行うカートリッジ筐体５の製造ライン１０について説明する。
カートリッジ筐体５の製造ライン１０は、図５（ａ）に示すように金属管供給機１１と、チューブ供給機１２と、チューブ装着機１３と、シュリンク機１４と、鏡面仕上がり検査機１５とを備えている。そして、製造ライン１０では、複数の図３（ａ）に示した第１の治具８のそれぞれが図５（ａ）に示した金属管供給機１１、チューブ装着機１３、シュリンク機１４及び鏡面仕上がり検査機１５を順に通過するように次々に搬送されている。

金属管供給機１１は、図３（ｂ）に示すように、搬送される第１の治具８の柱状部８ｂに金属管６を次々に被せる。これにより、柱状部８ｂで金属管６を支持し、第１の治具８の上面８ａに金属管６を立たせ金属管６の下端を第１の治具８の上面８ａに当接させる。
チューブ供給機１２は、図５（ｂ）に示すように、図示しないリールに巻かれた長尺熱収縮チューブ１６を切断して熱収縮チューブ７を次々に形成し、形成した熱収縮チューブ７を複数のマンドレル１７それぞれに挿入してチューブ装着機１３に次々に搬送する。
チューブ装着機１３は、図３（ｃ）に示すように、搬送される第１の治具８の柱状部８ｂに被せられた金属管６に、チューブ供給機１２の熱収縮チューブ７を次々に被せる。これにより、金属管６で熱収縮チューブ７を支持し、第１の治具８の上面８ａの上に熱収縮チューブ７を立たせ、熱収縮チューブ７の下端を第１の治具８の上面８ａに当接させる。

このように、金属管供給機１１、チューブ供給機１２及びチューブ装着機１３により、上記したカートリッジ筐体５の製造方法の第１のステップを実行する。
シュリンク機１４は、図３（ｄ）に示すように、搬送される熱収縮チューブ７が被せられた金属管６の上端の端面に第２の治具９の下面９ａを当接し、第１の治具８の上面８ａと第２の治具９の下面９ａとで金属管６を挟み込む。これにより、第２の治具９の下面９ａと熱収縮チューブ７の上端とが距離を隔てて対向した状態とする。このように、シュリンク機１４により上記したカートリッジ筐体５の製造方法の第２のステップを実行する。

また、シュリンク機１４は、金属管６を挟んだ状態の第１の治具８と第２の治具９とにヒーターの間を通過させ、熱収縮チューブ７を加熱する。これにより、熱収縮チューブ７が金属管６の半径方向に熱収縮（縮径）して、金属管６の外周面に熱収縮チューブ７が被着する。また、熱収縮チューブ７が金属管６の長手方向に伸長して、熱収縮チューブ７の下端が第１の治具８の上面８ａに当接し熱収縮チューブ７の上端が第２の治具９の下面９ａに当接し、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面とが面一となる。そして、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面とが面一となった状態で、金属管６を挟んだ状態の第１の治具８と第２の治具９とをヒーターの間から出して、熱収縮チューブ７を冷却し、熱収縮チューブ７の形状を固定させることで、カートリッジ筐体５を形成する。このように、シュリンク機１４により、上記したカートリッジ筐体５の製造方法の第３のステップを実行する。

鏡面仕上がり検査機１５は、図５（ｃ）に示すように、搬送される第１の治具８の柱状部８ｂに被せられたカートリッジ筐体５を画像検査機１８、１９で次々に検査する。画像検査機１８、１９では、例えば、上下端の長さ、シワやバリの状態等から、カートリッジ筐体５が「良品」であるか「不良品」であるかを判定する。そして、鏡面仕上がり検査機１５は、「良品」であると判定したカートリッジ筐体５を良品コンベア２０に載せる。一方、「不良」であると判定したカートリッジ筐体５をＮＧ品取り出し部に排出する。
以上のように、本発明の実施形態に係るカートリッジ筐体５の製造方法では、例えば、金属管６に焼付け塗装行ってカートリッジ筐体５を形成する方法と異なり、手間のかかる焼付け塗装を行わずに済む。それゆえ、製造コストを低減可能なカートリッジ筐体５の製造方法を提供できる。また、金属管６の外周面に熱収縮チューブ７を被着させるため、耐熱保護、絶縁保護、防水防食保護、表面加飾等の機能性を付与できる。さらに、金属管６の端面と熱収縮チューブ７の端面とを面一としたため、端面の美粧性を向上できる。

また、例えば、金属管６の端部から熱収縮チューブ７をはみ出させ、はみ出した熱収縮チューブ７を金属管６とカッターとのいずれかを回転させて切断する方法では、高い回転精度が必要となるため、製造ライン１０が複雑化する可能性がある。さらに、製造ライン１０で、金属管６の間欠送りが必要となるため、処理速度が遅くなる可能性がある。
これに対し、本発明の実施形態に係る加熱式タバコ１のカートリッジ筐体５の製造方法では、カッターによる熱収縮チューブ７の切断を行わないため、製造ライン１０を簡素化でき、また連続送りによる高速生産もできる。また、カッター刃の維持費がかからない。

さらに、例えば、金属管６の端部から熱収縮チューブ７がはみ出させ、はみ出した熱収縮チューブ７を研磨テープで研磨して除去する方法では、研磨時間により製造ライン１０のパスが長くなる可能性がある。また、研磨によりバリが発生する可能性がある。
これに対し、本発明の実施形態に係る加熱式タバコ１のカートリッジ筐体５の製造方法では、研磨テープによる熱収縮チューブ７の研磨を行わないため、製造ライン１０のパスを短縮でき、また研磨のバリが発生しない。また、研磨テープの維持費がかからない。
また、本発明の実施形態に係るカートリッジ筐体５の製造方法では、第１のステップにおいて、柱状部８ｂに金属管６を被せて、金属管６の下端を第１の治具８の上面８ａに当接させた後、金属管６に熱収縮チューブ７を被せ、熱収縮チューブ７の下端を第１の治具８の上面８ａに当接させるようにした。それゆえ、熱収縮チューブ７が被せられた金属管６を第１の治具８と第２の治具９とで挟み込む作業を容易に行うことができる。

さらに、本発明の実施形態に係る加熱式タバコ１のカートリッジ筐体５の製造方法では、第３のステップにおいて、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面とが面一となった状態で、熱収縮チューブ７を冷却し、熱収縮チューブ７の形状を固定させるようにした。それゆえ、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面との面一をより確実に維持できる。
また、本発明の実施形態に係る加熱式タバコ１のカートリッジ筐体５では、金属管６と、金属管６に被せられ、金属管６の外周面に被着している熱収縮チューブ７とを備えるようにしたため、耐熱保護、絶縁保護、防水防食保護、表面加飾等の機能性を付与できる。

（変形例）
（１）なお、上記実施形態では、タバコ葉を収容しているカプセル４をカートリッジ３の一端に挿入するタイプの加熱式タバコ１の一例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、カートリッジ３にタバコ葉が予め収容されているタイプであってもよい。
（２）また、上記実施形態では、加熱式タバコ１のカートリッジ筐体５の製造方法の一例を示したが、この製造方法の適用先は、カートリッジ筐体５の製造に限られるものではなく、熱収縮チューブ７が被着された金属管６の製造に適用できる。すなわち、上記製造方法は、熱収縮チューブ７が被着された金属管６の製造方法として用いることもできる。

（３）また、上記実施形態では、第１のステップ及び第２のステップにおいて、柱状部８ｂに金属管６を被せた後、金属管６に熱収縮チューブ７を被せる例を示したが、他の手順を採用することもできる。例えば、金属管６に熱収縮チューブ７を被せた後、熱収縮チューブ７を被せた金属管６を柱状部８ｂに被せてもよい。また、例えば、柱状部８ｂに熱収縮チューブ７を被せた後、柱状部８ｂと熱収縮チューブ７との間に金属管６を挿入するようにしてもよい。
（４）さらに、上記実施形態では、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面とが面一となった状態で熱収縮チューブ７を冷却する例を示したが、他の手順を採用することもできる。例えば、熱収縮チューブ７の冷却を省略してもよい。この場合、熱収縮により金属管６の外周面に熱収縮チューブ７が被着しているため、熱収縮チューブ７と金属管６との摩擦力で、熱収縮チューブ７の端面と金属管６の端面とが面一となった状態が維持される。

（５）また、上記実施形態では、第１の治具８及び第２の治具９のそれぞれを円柱状とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。加熱時に、伸長する熱収縮チューブ７の上端及び下端に当接する対向面を有し、熱収縮チューブ７の長手方向への伸長を制限できるものであれば、第１の治具８及び第２の治具９は、他の形状であってもよい。
（６）さらに、上記実施形態では、金属管６を円筒状とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。管状であれば、三角筒、四角筒等、他の形状であってもよい。

１…加熱式タバコ、２…バッテリー、３…カートリッジ、４…カプセル、５…カートリッジ筐体、６…金属管、７…熱収縮チューブ、８…第１の治具、８ａ…上面（対向面）、８ｂ…柱状部、９…第２の治具、９ａ…下面（対向面）、１０…製造ライン、１１…金属管供給機、１２…チューブ供給機、１３…チューブ装着機、１４…シュリンク機、１５…鏡面仕上がり検査機、１６…長尺熱収縮チューブ、１７…マンドレル、１８、１９…画像検査機、２０…良品コンベア

Claims (5)

1. 蒸気でタバコ葉を加熱する加熱式タバコに用いられるカートリッジ筐体の製造方法であって、
   金属管に熱収縮チューブを被せる第１のステップと、
   前記熱収縮チューブが被せられた前記金属管を、前記金属管の長手方向に互いに対向して配置された第１の治具及び第２の治具で前記金属管の長手方向に挟みこむ第２のステップと、
   前記金属管を挟み込んだ状態で、加熱により前記熱収縮チューブを縮径させて、前記金属管の外周面に前記熱収縮チューブを被着させるとともに、加熱により前記熱収縮チューブを前記金属管の長手方向に伸長させる第３のステップと、を含み、
   前記第１の治具の前記第２の治具への対向面、及び前記第２の治具の前記第１の治具への対向面のそれぞれは、前記第２のステップにおいて前記金属管を挟み込んだ状態で前記金属管の長手方向から見た外形が、前記熱収縮チューブの端面よりも大きい平面であり、
   前記第３のステップにおいて、伸長した前記熱収縮チューブの一端を前記第１の治具の前記第２の治具への対向面に当接させ、伸長した前記熱収縮チューブの他端を前記第２の治具の前記第１の治具への対向面に当接させて、前記熱収縮チューブの端面と前記金属管の端面とを面一とすることを特徴とするカートリッジ筐体の製造方法。
2. 前記第１の治具の前記第２の治具への対向面には、柱状部が形成されており、
   前記第１のステップにおいて、前記柱状部に前記金属管を被せて、前記金属管の一端を前記第１の治具の前記第２の治具への対向面に当接させた後、前記金属管に前記熱収縮チューブを被せ、前記熱収縮チューブの一端を前記第１の治具の前記第２の治具への対向面に当接させることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ筐体の製造方法。
3. 前記第３のステップにおいて、前記熱収縮チューブの端面と前記金属管の端面とが面一となった状態で、前記熱収縮チューブを冷却して、前記熱収縮チューブの形状を固定させることを特徴とする請求項１または２に記載のカートリッジ筐体の製造方法。
4. 蒸気でタバコ葉を加熱する加熱式タバコに用いられるカートリッジ筐体であって、
   金属管と、前記金属管に被せられ、前記金属管の外周面に被着している熱収縮チューブとを備えることを特徴とするカートリッジ筐体。
5. 金属管に熱収縮チューブを被せる第１のステップと、
   前記熱収縮チューブが被せられた前記金属管を、前記金属管の長手方向に互いに対向して配置された第１の治具及び第２の治具で前記金属管の長手方向に挟みこむ第２のステップと、
   前記金属管を挟み込んだ状態で、加熱により前記熱収縮チューブを縮径させて、前記金属管の外周面に前記熱収縮チューブを被着させるとともに、加熱により前記熱収縮チューブを前記金属管の長手方向に伸長させる第３のステップと、を含み、
   前記第１の治具の前記第２の治具への対向面、及び前記第２の治具の前記第１の治具への対向面のそれぞれは、前記第２のステップにおいて前記金属管を挟み込んだ状態で前記金属管の長手方向から見た外形が、前記熱収縮チューブの端面よりも大きい平面であり、
   前記第３のステップにおいて、伸長した前記熱収縮チューブの一端を前記第１の治具の前記第２の治具への対向面に当接させ、伸長した前記熱収縮チューブの他端を前記第２の治具の前記第１の治具への対向面に当接させて、前記熱収縮チューブの端面と前記金属管の端面とを面一とすることを特徴とする金属管の製造方法。

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