JP6889346B1 - 円筒状加熱型喫煙物品の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
再構成たばこが充填されて構成された喫煙物品に好適な方法により再構成たばこの充填量を検査し、以って適正量の再構成たばこが充填された喫煙物品を製造する。円筒状加熱型喫煙物品を一方向へ移動させながら前記円筒状加熱型喫煙物品にマイクロ波を照射し、フィルターセクションを透過したマイクロ波及びたばこセクションを透過したマイクロ波の各位相を連続的に測定し、前記フィルターセクションを透過したマイクロ波の位相を基準とした前記たばこセクションを透過したマイクロ波の位相差を検定し、前記位相差に基づいて、前記たばこセクションに含まれる再構成たばこの重量を算出する。
Description
本発明は、円筒状加熱型喫煙物品の製造方法及び製造装置に関する。
細長い円筒容器内に（例えば顆粒状の）再構成たばこが充填されて構成された喫煙物品が現在市販されている。このような喫煙物品の製造において、再構成たばこの充填量を厳格に管理することが求められている。
従来、たばこロッドを挟んで一対の静電電極を対向配置し、この一対の静電電極間の静電容量から刻みたばこの充填量を計測する装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、被測定物にマイクロ波を照射し、被測定物を透過したマイクロ波の振幅と位相の比に基づいて当該被測定物の特性を評価する装置も知られている（例えば、特許文献２を参照）。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、再構成たばこが充填されて構成された喫煙物品に好適な方法により再構成たばこの充填量を検査することができ、以って適正量の再構成たばこが充填された喫煙物品を製造することを可能とすることにある。
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、直径５．４ｍｍから７．８ｍｍの複数のセクションからなる円筒状加熱型喫煙物品を製造する方法であって、前記円筒状加熱型喫煙物品は、長さ４ｍｍ以上８ｍｍ以下の少なくとも１つのフィルターセクションと、長さ８ｍｍ以上１８ｍｍ以下の少なくとも１つのたばこセクションとを含み、前記方法は、前記円筒状加熱型喫煙物品を一方向へ移動させながら前記円筒状加熱型喫煙物品にマイクロ波を照射する工程と、前記フィルターセクションを透過したマイクロ波及び前記たばこセクションを透過したマイクロ波の各位相を連続的に測定する工程と、前記フィルターセクションを透過したマイクロ波の位相を基準とした前記たばこセクションを透過したマイクロ波の位相差を検定する工程と、前記位相差に基づいて、前記たばこセクションに含まれる再構成たばこの重量を算出する工程と、を含み、前記たばこセクションに前記再構成たばこを４００ｍｇ以下含む前記円筒状加熱型喫煙物品を製造する方法である。
また、本発明の他の一態様は、上記一態様において、予め、含有する再構成たばこの重量が既知の互いに異なる値である複数の前記円筒状加熱型喫煙物品について、各重量と前記位相差との関係を求めておく工程を更に含み、前記算出する工程は、前記検定する工程において検定された位相差を前記関係と照合することによって当該位相差に対応する重量を特定することを含む。
また、上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、直径５．４ｍｍから７．８ｍｍの複数のセクションからなる円筒状加熱型喫煙物品を製造する装置であって、前記円筒状加熱型喫煙物品は、長さ４ｍｍ以上８ｍｍ以下の少なくとも１つのフィルターセクションと、長さ８ｍｍ以上１８ｍｍ以下の少なくとも１つのたばこセクションとを含み、前記装置は、前記円筒状加熱型喫煙物品を一方向へ移動させる搬送部と、前記搬送部上の前記円筒状加熱型喫煙物品に向けてマイクロ波を送信する送信アンテナと、前記フィルターセクションを透過したマイクロ波及び前記たばこセクションを透過したマイクロ波を受信する受信アンテナと、前記フィルターセクションにおけるマイクロ波の位相を基準とした前記たばこセクションにおけるマイクロ波の位相差に基づいて、前記たばこセクションに含まれる再構成たばこの重量を算出する演算部と、を備える、円筒状加熱型喫煙物品の製造装置である。
本発明によれば、再構成たばこが充填されて構成された喫煙物品に好適な方法により再構成たばこの充填量を検査することができ、以って適正量の再構成たばこが充填された喫煙物品を製造することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る円筒状加熱型喫煙物品の概略構成図であり、その長手方向に沿った断面を示している。喫煙物品１００は、直径が例えば５．４ｍｍから７．８ｍｍの円筒形状を有し、複数のフィルターセクション１２０と複数のたばこセクション１４０が交互に長手方向に並んで構成されている。フィルターセクション１２０とたばこセクション１４０の円筒側面は、フィルターセクション１２０とたばこセクション１４０がばらばらにならないように、外装紙１６０によって一体的に被覆されている。
フィルターセクション１２０は、例えばアセテート繊維からなり、たばこセクション１４０から発生したエアロゾルを濾過する働きを有する。フィルターセクション１２０は、付加的に活性炭を含んでもよい。喫煙物品１００の長手方向におけるフィルターセクション１２０の長さは、例えば４ｍｍ以上８ｍｍ以下とすることができる。
たばこセクション１４０は、連続する２つのフィルターセクション１２０の間に設けられた空洞部分に、所定量の再構成たばこ１４５が充填されることによって構成されている。再構成たばこ１４５は、乾燥させた葉タバコを一旦粉末にし、多糖類や炭酸カルシウム等のバインダーと混錬したものを、再度シート状や顆粒状など所定の形に成形して得られるたばこ材料である。例えば、葉タバコの粉末とバインダーとの混錬物を押し出し成形することで、顆粒状の再構成たばこ１４５を得ることができる。喫煙物品１００の長手方向におけるたばこセクション１４０の長さは、例えば８ｍｍ以上１８ｍｍ以下とすることができる。
図１に示される喫煙物品１００は、次のようにして製造される。上部に開口を有するようにＵ字形に湾曲させた外装紙１６０の内側に、複数のフィルターセクション１２０が所定の間隔で配置される。フィルターセクション１２０に挟まれた空の部分をキャビティ部と呼ぶ。外装紙１６０とその内側に配置された複数のフィルターセクション１２０は、搬送装置（例えば図２に示される搬送部２１０）によって搬送される。搬送装置の上方には、振動コンベアが設置されている。振動コンベアにはバッファタンクから再構成たばこ顆粒が供給され、搬送装置上を移動するキャビティ部と同期した所定のタイミング、及びキャビティ部への充填量に応じた所定のレートで再構成たばこ顆粒が振動コンベアに設けられたたばこ供給穴から落下するように、搬送装置及び振動コンベアの制御が行われる。こうしてフィルターセクション１２０間のキャビティ部に再構成たばこ１４５が充填されることで、たばこセクション１４０が形成され、その後、外装紙１６０の上部開口が封じられることにより、図１の喫煙物品１００が完成する。
このように多数のフィルターセクション１２０とたばこセクション１４０が連なった喫煙物品１００は、後述する再構成たばこの充填量検査の後に、各フィルターセクション１２０の真ん中部分で長手方向に垂直に切断されることで、個々のカプセル１０２に分離される。１つのカプセル１０２が、１回の喫煙で使用される単位である。喫煙時には、このカプセル１０２のたばこセクション１４０を電気式ヒータ等で加熱することで、再構成たばこ１４５からたばこ成分を含んだエアロゾルが発生する。
図２は、喫煙物品１００のたばこセクション１４０に充填されている再構成たばこ１４５の重量を測定するための測定装置２００の概略構成図である。測定装置２００は、搬送部２１０、送信アンテナ２２０、受信アンテナ２３０、演算部（例えばプロセッサを備えるコンピュータ）２４０、及び記憶部（例えばコンピュータ可読記憶デバイス）２５０を備える。例えば、測定装置２００は、上述のように喫煙物品１００及びカプセル１０２を製造する製造装置の一部として、組み込むことが可能である。
図２に示されるように、フィルターセクション１２０とたばこセクション１４０が連なった喫煙物品１００が、搬送部２１０によって搬送される。搬送部２１０上の喫煙物品１００に対して、送信アンテナ２２０から、周波数が例えば８ＧＨｚ以上２４ＧＨｚ以下のマイクロ波が連続的に照射され、喫煙物品１００を透過したマイクロ波が、受信アンテナ２３０によって受信される。マイクロ波が透過した物質の誘電率に応じて、マイクロ波の位相に変化が生じる。位相φ０のマイクロ波が喫煙物品１００に照射されたとき、フィルターセクション１２０を透過したマイクロ波の位相がφ１に変化し、たばこセクション１４０を透過したマイクロ波の位相がφ２に変化したとする。演算部２４０は、受信されたマイクロ波の位相差Δφ＝φ２−φ１に基づいて、喫煙物品１００の各たばこセクション１４０に充填されている再構成たばこ１４５の重量を算出する。以下、マイクロ波の位相から再構成たばこの重量を特定する方法について説明する。
図３は、フィルターセクション１２０を透過したマイクロ波の位相φ１とたばこセクション１４０を透過したマイクロ波の位相φ２との差Δφ＝φ２−φ１を、既知の様々な重量（１００ｍｇから４００ｍｇ）の再構成たばこ１４５がたばこセクション１４０に充填されている喫煙物品１００について測定した結果の一例である。測定には周波数８ＧＨｚのマイクロ波が用いられている。図３の横軸はたばこセクション１４０に含まれる再構成たばこ１４５の重量を示し、縦軸は位相差Δφを示す。この測定例のように、位相差Δφと再構成たばこ１４５の重量は線形の関係にあることが分かる（より具体的に、再構成たばこ１４５の重量が０ｍｇから４００ｍｇまで増加すると、位相差Δφは０．０２（ｒａｄ／ｍｍ）から−０．２５（ｒａｄ／ｍｍ）へ線形的に減少する）。したがって、事前に図３のような測定結果を取得しておけば、被測定物である喫煙物品１００について測定された位相差Δφの値から、たばこセクション１４０に含まれる再構成たばこ１４５の重量を求めることができる。
具体的には、演算部２４０は、事前に取得した図３のような測定結果から検量線（図３の例ではｙ＝−０．０００７ｘ＋０．０１７）を特定し、得られた検量線の係数（図３の例では−０．０００７と０．０１７）を記憶部２５０に格納しておく。次いで、演算部２４０は、記憶部２５０から検量線の係数を読み出し、被測定物である喫煙物品１００について測定された位相差Δφの値を検量線に当てはめることで、各たばこセクション１４０に充填されている再構成たばこ１４５の重量を算出する。
たばこセクション１４０に充填されている再構成たばこ顆粒の量によっては、たばこセクション１４０内で再構成たばこ顆粒が動くことでその分布に偏りが生じ、マイクロ波の位相φ２が変動してしまうことが起こり得る。図４及び図５は、たばこセクション１４０内での再構成たばこ顆粒の偏りの影響を示す実験結果の一例である。この実験では、図６に示されるように喫煙物品１００を水平面Ｈから所定角度傾けた状態で、たばこセクション１４０を透過したマイクロ波の位相φ２を測定した。再構成たばこ１４５の充填量が少ない場合、喫煙物品１００を水平面Ｈから傾けた状態では、たばこセクション１４０内の再構成たばこ顆粒によって作られる面は、図６に示されるように喫煙物品１００の長手方向に対して斜めになり、たばこセクション１４０内で再構成たばこ顆粒の分布が偏ると考えられる。図４及び図５において、横軸は喫煙物品１００の水平面からの傾き角を示し、縦軸は測定されたマイクロ波の位相φ２を示す。
図４の実験結果から、直径５．４ｍｍの喫煙物品１００については、再構成たばこ顆粒の充填量が２００ｍｇ又は２４０ｍｇの場合に、たばこセクション１４０を透過したマイクロ波の位相φ２は喫煙物品１００の傾き角にあまり依存しないことが分かる。同様に、図５の実験結果から、たばこセクション１４０の長さが８ｍｍの喫煙物品１００については、たばこセクション１４０を透過したマイクロ波の位相φ２は喫煙物品１００の傾き角にあまり依存しないことが分かる。これは、これらの寸法の構成においてはたばこセクション１４０への再構成たばこ顆粒の充填率が高いため、たばこセクション１４０内で再構成たばこ顆粒の偏りが生じにくいためである。また、図４の実験結果からは、喫煙物品１００の傾き角がおよそ３０°以下であれば、マイクロ波の位相φ２は傾き角によらずほぼ一定であることも分かる。したがって、たばこセクション１４０内での再構成たばこ顆粒の偏りが小さいという仮定の下では、位相差Δφの値から再構成たばこ１４５の充填重量を比較的良好な精度で算出することができる。
図７は、異なる周波数のマイクロ波を用いて図４及び図５と同様の実験を行った結果の一例を示す。図７の実験結果によれば、周波数が２４ＧＨｚのマイクロ波を用いた場合にはたばこセクション１４０を透過したマイクロ波の位相φ２のばらつきが大きいのに対し、周波数が１０ＧＨｚのマイクロ波を用いた場合には、位相φ２の値を安定して測定することができる。したがって、たばこセクション１４０に充填された再構成たばこ１４５の重量を精度良く計測するには、周波数の低いマイクロ波（例えば周波数１０ＧＨｚ又はそれ未満）を用いるのが好適であることが分かる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更が可能である。
１００ 喫煙物品
１０２ カプセル
１２０ フィルターセクション
１４０ たばこセクション
１４５ 再構成たばこ
１６０ 外装紙
２００ 測定装置
２１０ 搬送部
２２０ 送信アンテナ
２３０ 受信アンテナ
２４０ 演算部
２５０ 記憶部
１０２ カプセル
１２０ フィルターセクション
１４０ たばこセクション
１４５ 再構成たばこ
１６０ 外装紙
２００ 測定装置
２１０ 搬送部
２２０ 送信アンテナ
２３０ 受信アンテナ
２４０ 演算部
２５０ 記憶部
Claims (3)
- 直径５．４ｍｍから７．８ｍｍの複数のセクションからなる円筒状加熱型喫煙物品を製造する方法であって、前記円筒状加熱型喫煙物品は、長さ４ｍｍ以上８ｍｍ以下の少なくとも１つのフィルターセクションと、長さ８ｍｍ以上１８ｍｍ以下の少なくとも１つのたばこセクションとを含み、前記方法は、
前記円筒状加熱型喫煙物品を一方向へ移動させながら前記円筒状加熱型喫煙物品にマイクロ波を照射する工程と、
前記フィルターセクションを透過したマイクロ波及び前記たばこセクションを透過したマイクロ波の各位相を連続的に測定する工程と、
前記フィルターセクションを透過したマイクロ波の位相を基準とした前記たばこセクションを透過したマイクロ波の位相差を検定する工程と、
前記位相差に基づいて、前記たばこセクションに含まれる再構成たばこの重量を算出する工程と、を含み、
前記たばこセクションに前記再構成たばこを４００ｍｇ以下含む前記円筒状加熱型喫煙物品を製造する方法。 - 予め、含有する再構成たばこの重量が既知の互いに異なる値である複数の前記円筒状加熱型喫煙物品について、各重量と前記位相差との関係を求めておく工程を更に含み、
前記算出する工程は、前記検定する工程において検定された位相差を前記関係と照合することによって当該位相差に対応する重量を特定することを含む、
請求項１に記載の方法。 - 直径５．４ｍｍから７．８ｍｍの複数のセクションからなる円筒状加熱型喫煙物品を製造する装置であって、前記円筒状加熱型喫煙物品は、長さ４ｍｍ以上８ｍｍ以下の少なくとも１つのフィルターセクションと、長さ８ｍｍ以上１８ｍｍ以下の少なくとも１つのたばこセクションとを含み、前記装置は、
前記円筒状加熱型喫煙物品を一方向へ移動させる搬送部と、
前記搬送部上の前記円筒状加熱型喫煙物品に向けてマイクロ波を送信する送信アンテナと、
前記フィルターセクションを透過したマイクロ波及び前記たばこセクションを透過したマイクロ波を受信する受信アンテナと、
前記フィルターセクションにおけるマイクロ波の位相を基準とした前記たばこセクションにおけるマイクロ波の位相差に基づいて、前記たばこセクションに含まれる再構成たばこの重量を算出する演算部と、
を備える、円筒状加熱型喫煙物品の製造装置。
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