JPH067138A

JPH067138A - タバコ材刻み補充料を膨脹させるための方法及び装置

Info

Publication number: JPH067138A
Application number: JP5081188A
Authority: JP
Inventors: Keith R Guy; キース・ローアン・ガイ; Dale B Poindexter; デイル・ボーマン・ポインデクスタ
Original assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Current assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1994-01-18
Also published as: EP0565246A3; EP0565246A2; US5259403A

Abstract

(57)【要約】【目的】シガレットの製造に使用するためのタバコ材刻
み補充料を容積膨脹即ち膨嵩させるための改良された方
法及び装置を提供すること。【構成】ＤＩＥＴ法を用いてタバコ材刻み補充料を膨嵩
させる。タバコ材とそれに含浸させた液相二酸化炭素と
の混合物を入れた圧力容器を除圧する間に、該混合物を
通して二酸化炭素ガスを上向きに気泡として上昇させ、
混合物の密度及び一体性を低下させる。液相水を昇華帯
域内へ導入して放熱子として機能させ、刻み補充料及び
関連機器の過熱を防止する。昇華帯域の垂直ダクトの内
径を比較的大きくし、それによって刻み補充料が膨嵩帯
域に滞留する時間を長くする。膨嵩工程後、水のスプレ
ーを刻み補充料に付与し、刻み補充料に給湿するととも
に、それを冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シガレットの製造に使
用するためのタバコ材に関し、特に、タバコ材刻み補充
料を容積膨脹即ち膨嵩させるための方法及び装置に関す
る。「補充料」とは、シガレット（紙巻タバコ）の充填
物のことであり、「刻み補充料」とは、裁刻された補充
料という意味である。シガレットの補充料は、一般に裁
刻されているので、ここでは「刻み補充料」を単に「補
充料」とも称する。又、「タバコ材刻み補充料」とは、
タバコ材である刻み補充料、又は、刻み補充料の形とし
たタバコ材という意味であり、やはり、単に「刻み補充
料」又は「補充料」とも称することとする。タバコ材の
「容積膨脹」は、ここでは、単に、「膨脹」又は「膨
嵩」と称する。従って、ここでは、「膨脹」と「膨嵩」
とは実質的に同義である。

【０００２】

【従来の技術】シガレット等のポピュラーな喫煙物品
は、円筒形ロッドの形態を有しており、紙ラッパーで包
被されていわゆる「タバコロッド」を構成する裁刻タバ
コ材（例えば刻み補充料の形とした）可喫煙材の充填物
を有している。通常、シガレットは、タバコロッドと突
合せ関係に整列して結合されたフィルタ素子を有してい
る。フィルタ素子は、一般に、プラグラッパーによって
包被された酢酸セルロースのトウから成り、包被チップ
材によってタバコロッドに結合されている。又、現在で
は、喫煙の際に吸込まれる主流煙を周囲空気で稀釈する
ためにチップ材及びプラグラッパーに周囲空気吸引用の
複数の小さな空気穴を穿孔しておくことが望ましいとさ
れている。

【０００３】タバコ材は、シガレット製造のための刻み
補充料として使用されるまでにいろいろな処理段階を経
る。大抵の場合、タバコ材は、その感覚的特性（香喫
味）、発煙特性及び、又は物理的特性を改変するために
化学的に及び、又は物理的に改変される。ある種の状況
下では、タバコ材の充填容量（空間を埋める容量即ち嵩
高）を増大させるようにタバコ材を処理することが望ま
しい場合がある。特に、タバコ材を膨脹（膨嵩）させる
こと、即ちふっくら膨らませることによって熟成タバコ
材の充填容量を増大させる、換言すれば、タバコ材の密
度を減少させることが望ましい場合がある。

【０００４】従来のタバコ材膨嵩方法は、米国再発行特
許第３０，６９３号、米国特許第３，５２４，４５２
号、３，６８３，９３７号、３，７７１，５３３号、
４，２３５，２５０号、４，２４８，２５２号、４，２
５８，７２９号、４，２６６，５６２号、４，５３１，
５２９号、４，８７０，９８０号、５，０３１，６４４
号、５，０６５，７７４号、５，０７６，２９３号及び
５，０９５，９２２号等に記載されている。タバコ材膨
嵩方法の一例として、タバコ材に液相（過冷却）二酸化
炭素を接触させてタバコ材に二酸化炭素を含浸させ、次
いで、含浸タバコ材（二酸化炭素を含浸せしめられたタ
バコ材）を、該タバコ材中の液相二酸化炭素の少くとも
一部分を固相二酸化炭素に変換するのに充分な条件に露
呈させて固相二酸化炭素含有タバコ材を生成し、その固
相二酸化炭素含有タバコ材を、該タバコ材中の固相二酸
化炭素を蒸発（揮発）させるのに充分な条件に露呈させ
てタバコ材を膨張（膨嵩）させる方法である。この方法
は、「ドライアイス式タバコ材膨嵩方法」と称され、
「ＤＩＥＴ」法と略称されている。このようなＤＩＥＴ
法は、例えば、米国再発行特許第３２，０１３号及び３
２，０１４号、米国特許第４，２０２，３５７号、４，
３０８，８７６号、４，３７７，１７３号、４，３８
８，８７６号、４，３７７，１７３号、４，３８８，９
３２号、４，１６５，０１２号、４，２５０，８９８
号、４，２５８，７２９号、４，２９５，３３７号、
４，３０７，７３５号、４，３１２，３６９号、４，３
３３，４８３号及び４，３６６，８２５号に記載されて
いる。

【０００５】しかしながら、従来用いられているＤＩＥ
Ｔ法には、幾つかの欠点がある。第１に、固相二酸化炭
素含有タバコ材は、多くの場合、密度が高く、一体性の
強い大きな凍結ブロック又は塊体の形を有しており、そ
のようなブロック又は塊体は、以後の工程における取扱
い及び処理を容易にする小片に分断するのが困難であ
る。第２に、固相二酸化炭素含有タバコ材は、その固相
二酸化炭素を蒸発させるために、昇華帯域内で高温のス
チーム帯同ガス（以下、単に「高温ガス」とも称する）
の連続流れに接触せしめられるが、高温ガスの連続流れ
への固相二酸化炭素含有タバコ材の導入が一次的に中断
されると、昇華帯域内のタバコ材が過度に高い温度の高
温ガスに接触することになり、その結果、タバコ材が焼
け焦げたり、燃焼したりすることになる。第３に、タバ
コ材は、昇華帯域内並びに膨脹後の収集中に高温ガスに
よって高い温度に熱せられるとともに、高温ガスの連続
流れ内を移動せしめられることの結果として、焼け焦げ
るばかりでなく、過度に微細な小粒子又は微細粒子に破
砕されるおそれがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
タバコ材膨嵩法を改善し、ＤＩＥＴ法を用いてタバコ材
を能率的に、かつ、効果的に膨脹させるための改良され
たタバコ材膨嵩方法及び装置を求める要望がある。本発
明は、そのような要望を充足することを課題とするもの
である。従って、本発明の目的は、好ましくはＤＩＥＴ
法を用いてタバコ材を膨脹させるための改良された方法
及び装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、その特徴の１つとして、流体含浸タバコ
材の大きな凍結塊体の一体性又は固体性を減少させる。
即ち、本発明によれば、爾後の工程において能率的、か
つ、効果的な態様で、好ましくは凍結塊体中のタバコ材
をほとんど劣化させることなく、処理する（例えば、砕
解、又は小片に破砕する）ことができるようなタバコ材
の固化（即ち、凍結した）塊体を生成する。本発明の方
法は、タバコ材と液相流体（例えば、液相二酸化炭素）
との混合物を与圧された圧力容器内に入れ、該容器を除
圧する間に該容器内の混合物に気相流体（例えば、二酸
化炭素ガス）を接触させる工程を伴う。詳述すれば、タ
バコ材と液相流体との混合物を、該液相流体が液相から
を固相に相変化する前に、又は相変化する間に、又は相
変化した直後に、気相流体に接触させる。例えば、液相
流体が二酸化炭素である場合は、圧力容器内の圧力が約
４．２２Ｋｇ／ｃｍ²になる前、なる間、又は、なった
直後に、気相流体を混合物に接触させる。その際、気相
流体は、液相二酸化炭素を含浸させたタバコ材（液相二
酸化炭素とタバコ材の混合物）内を通して上向きに気泡
として上昇させることが好ましい。その目的は、(i) そ
の結果として生じる混合物の凍結塊体内に散在する複数
のガス状領域又はポケット又は気泡を創生すること、又
は (ii) 混合物中のタバコ材の各小片をある程度互いに
分離させることである。かくして、凍結塊体の密度及び
一体性が低下せしめられ、タバコ材の個々の小片が凍結
して合体する性向が低くなり、凍結塊体の体積（嵩）が
増大し、凍結塊体が小片に破砕又は何らかの態様で砕け
易い性向を有するという利点が得られる。

【０００８】本発明の別の特徴によれば、タバコ材の膨
脹工程中、タバコ材がダクトから成る昇華帯域内におい
て望ましくないほどに長い時間高温がすに接触する傾向
を排除する。詳述すれば、本発明の方法においては、固
化流体（例えば、流体固相二酸化炭素）を含浸させたタ
バコ材の複数の小片を所定量（例えば、所定の流量で）
昇華帯域内へ導入し、そのタバコ材を所定の流量で流動
する所定の温度の高温ガス流（例えば、スチーム帯同ガ
スの連続流れ）に接触させ、それによってタバコ材を急
激に加熱し、膨脹させる。ただし、所定量のタバコ材を
高温ガスに接触した状態に保持する時間の長さ、及び、
タバコ材が受ける熱の量は、タバコ材が焼け焦げたり、
黒こげになったり、あるいは燃焼してしまうほど大きな
値とはしない。更に、後述するエアロック（例えば、回
転弁）及びそれに関連する機器を過熱させる、従って焼
付きや故障の原因となる、昇華帯域内の過熱は、凍結タ
バコ材の放熱特性によって回避される。例えば、凍結流
体を蒸発させる際に熱が吸収され、タバコ材自体によっ
ても、又タバコ材中に存在する水分によっても、熱が吸
収される。従って、（例えば、タバコ材の供給の中断に
より）昇華帯域内へ導入されるタバコ材が比較的少量で
ある場合、そして（上記連続的な高温ガス流によって与
えられる熱を吸収して逃がす放熱体として機能するタバ
コ材、流体及び水分の存在量が少ないために）昇華帯域
内の温度が過度に高い温度に上昇し始めた場合は、揮発
性流体（例えば、液相の水）を放熱体として機能させる
ために制御された態様で高温ガス流内へ導入し、それに
よって、(i) ダクト即ち昇華帯域内の温度を制御し、
(ii) 昇華帯域内のタバコ材が望ましくない過熱を受け
る傾向を相当に減少させる。ただし、（例えば、相当な
量のタバコ材が新たに昇華帯域内へ導入されたことによ
り）昇華帯域内の温度が所望のレベルにまで低下したと
きは、揮発性流体の導入を停止するか、あるいは、減少
させる。

【０００９】本発明の更に別の特徴によれば、上述した
ＤＩＥＴ法及びそのための装置の改良を実現する。これ
は、比較的内径の大きい垂直ダクトを含む昇華帯域を設
けることによって達成される。即ち、本発明によれば、
昇華帯域の垂直ダクトの内径を、高温ガス流に接触させ
るためにタバコ材を導入する他の領域（具体的にいえ
ば、水平ダクト）の内径に比べて大きくする。それによ
って、高温ガス流に連行されて水平ダクトから垂直ダク
トに入ってきたタバコ材は、内径の大きい垂直ダクト内
で減速し、高温ガスとのより緊密な混合、より均一な熱
伝達を達成するとともに、タバコ材昇華帯域内での対流
時間が長くなり、タバコ材の分離（捌けること）効率が
高まる。かくして、良好な品質の膨嵩されたタバコ材
が、高い収率で得られる。

【００１０】本発明の更に別の特徴によれば、上述した
ＤＩＥＴ法及びそのための装置の更なる改良を実現す
る。これは、ＤＩＥＴ法によるタバコ材膨脹器内で高温
雰囲気中におかれている膨脹したタバコ材に放熱剤（例
えば、水等の液相流体）のスプレー又はミストを接触さ
せることによって達成される。そのような放熱剤は、タ
バコ材膨脹器内周囲雰囲気を冷却し、周辺の機器（例え
ば、エアロック）を冷却し、膨脹したタバコ材を冷却す
る働きをする。放熱剤として水を使用する場合、水は、
膨脹したタバコ材に給湿する働きをもする。かくして、
放熱剤の適用により、エアロック等の周辺の機器が過熱
による故障（例えば、焼付き）を起こすおそれが最少限
に防止される。更に、膨脹したタバコ材が（例えば、タ
バコ材中の望ましくないほどに高い量の糖の反応によ
り）化学的組成の望ましくない変化を受ける性向が最少
限にされる。

【００１１】

【実施例】典型的なＤＩＥＴ法及び装置は、英国のコー
ビーにあるフィリップ・モリス・インコーポレイテッド
社のコービーＢ．Ａ．Ｔ．ＸＴプラントで使用されてお
り、ＤＩＥＴ装置は、Ｂ．Ｏ．Ｃ．グループ・インコー
ポレイテッドのエアコ・インダストリアル・ガス事業部
によって提供されている。従って、ＤＩＥＴ法及び装置
自体の詳細は、当業者には明らかであろう。

【００１２】本発明に従って処理するされるタバコ材と
しては、熱風乾燥タバコ材、バーレー種タバコ、オリエ
ンタル種タバコ、マリーランド種タバコ、珍種タバコ及
び特殊タバコ等のいろいろな種類のものがある。通常、
タバコ材は熟成されたものであるが、タバコ材の形態
は、例えば、全葉、ストリップ（即ち、主としてタバコ
葉身から成るもの）、葉柄、刻み補充料（例えば、タバ
コストリップから得られた葉片のストラップ又は裁刻
片）、裁刻葉柄、及び刻み圧延葉柄などのいろいろな形
態のものであってよい。又、米国特許第５，０６５，７
７５号及び５，０９５，９２２号に記載されているタイ
プの加工タバコ材（例えば、タバコ材抽出物）も用いる
ことができる。本発明の特に好ましい実施例では、膨嵩
処理するタバコ材は、刻み補充料の形のものである。典
型的な刻み補充料は、約１．２７〜約０．５０８ｍｍ、
好ましくは約１．０１６〜約０．７２６ｍｍの幅を有
し、約６．３５〜約７６．２ｍｍの長さを有する。

【００１３】図１を参照して説明すると、タバコストリ
ップ（例えば、熱風乾燥タバコの葉身、又は熱風乾燥タ
バコの葉身とバーレー種タバコの葉身のブレンド）をケ
ーシング処理工程１３において周知のケーシング処理法
及び装置（例えば、回転ケーシング処理ドラム）によっ
てケーシング処理し、ケーシング処理済みタバコストリ
ップ１６を得る。タバコストリップ（以下、単に「スト
リップ」とも称する）のケーシング処理は、通常、水と
適当な保湿剤（例えば、グリセリン）で行う。あるい
は、好ましくはないが、他のケーシング剤（例えば、コ
コア及び、又は甘草）でケーシング処理を行うこともで
きる。

【００１４】次に、裁刻工程１９において、ケーシング
処理済みストリップ１６を公知の切断又は裁刻技術を用
いて２．５４ｃｍ（１ｉｎ）当り約２５カット〜約３５
カット、好ましくは２．５４ｃｍ当り約３０カットの割
合で細断又は裁刻し、タバコ材刻み補充料２２を得る。
次いで、再調整工程２５において、回転ドラム又はそれ
に類する技法を用いて刻み補充料２２に再調整処理を施
し、刻み補充料２２を所望の含水量にする。通常、この
再調整処理は、約０〜約１０重量％、好ましくは約１〜
約５重量％、より好ましくは約２〜約３重量％のグリセ
リン含有量を有し、約１５〜約３５重量％、好ましくは
約１８〜約３０重量％、より好ましくは約２０〜約２５
重量％の含水量を有する刻み補充料が得られるように選
定する。このようにして再調整処理された再調整済み刻
み補充料２８を図１のブロック３１で示されるように公
知の技術及び装置を用いて膨嵩機３４へ搬送する。

【００１５】次いで、通常ほぼ周囲温度の再調整済み刻
み補充料２８をブロック４０で示されるように移送し圧
力容器４３内に装入する。圧力容器（以下、単に「容
器」とも称する）４３は、頂部と底部の両方に蓋を有す
るものであることが好ましい。圧力容器４３について
は、図３を参照して後に詳しく説明する。この種の典型
的な圧力容器は、米国特許第４，３１２，３６９号に記
載されている。通常、内径１．３２ｍ、内部の高さ２．
２ｍの円筒形の圧力容器に約３４０．２〜約４９８．９
ｋｇ、一般には約３６２．９〜約４５３．６ｋｇ、多く
の場合約３７４．２〜約４０８．２ｋｇの再調整済み刻
み補充料２８を装入する。膨嵩機３４から圧力容器４３
への再調整済み刻み補充料２８の移送は、当業者に周知
の搬送機構を用いて行われる。搬送機構は、所望の重量
の再調整済み刻み補充料を受容し測定するコンベヤと、
圧力容器への供給が必要とされるときまでその刻み補充
料を保持するための保持コンベヤと、刻み補充料を容器
内へ放下するための望遠鏡式に伸縮自在のシュートを備
えたものであることが好ましい。その場合、例えば、容
器の頂部の蓋を開放し、それによって開放された容器の
頂部の開口部を塞ぐようにして上記シュートを挿入し、
次いで、上記保持コンベヤを作動させて所望量の再調整
済み刻み補充料を容器内に装入し、シュートを引込めて
容器の頂部の蓋を閉める。

【００１６】再調整済み刻み補充料を収容した圧力容器
４３をブロック４５で示されるように密封し、次いで、
洗浄工程４８において容器４３内を気相二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）（以下、「二酸化炭素ガス」とも称する）ガスで
洗浄する。次いで、加圧工程５１において、二酸化炭素
ガスで周囲圧（即ち、大気圧）より相当に高い圧力にま
で加圧する。容器内の圧力は、通常、ゲージ圧で約２
１．０９Ｋｇ／ｃｍ² 以上とし、一般には約２６．７〜
約３５．１５Ｋｇ／ｃｍ² 、しばしば約２８．１２〜約
３１．６４Ｋｇ／ｃｍ² 、多くの場合約２８．８〜約２
９．８８Ｋｇ／ｃｍ² の範囲とする。二酸化炭素ガス
は、いろいろな態様で供給することができ、その供給態
様は、特に重要ではない。この目的のための適当な二酸
化炭素ガス供給源及びポンプ送り機構は、当業者には明
らかであろう。容器４３内の温度も、いろいろな温度と
することができ、周囲温度より高くても、あるいは低く
てもよく、周囲温度に等しい温度にしてもよいが、通常
は、二酸化炭素ガスは先のＤＩＥＴ式膨嵩工程からの再
循環流体として供給されるので、容器内の温度はかなり
低い。

【００１７】次に、液相二酸化炭素導入工程５８におい
て、液相二酸化炭素を、好ましくは刻み補充料を覆い、
従って液相二酸化炭素で飽和させるように圧力容器内に
導入する。液相二酸化炭素は、いろいろな態様で得るこ
とができ、いろいろな態様で供給することができるので
（例えば、米国特許第４，２９５，３３７号参照）、そ
の態様は特に重要ではなく、当業者には明らかであろ
う。液相二酸化炭素は、通常、約−１２．２２℃〜約−
１．１１℃の温度を有し、多くの場合約−９．４４℃〜
約−３．８９℃の温度を有する。容器４３内へは約１８
００〜約２２５０ｋｇの液相二酸化炭素を導入する。液
相二酸化炭素が導入されるにつれて二酸化炭素ガスは容
器から二酸化炭素処理タンクへ逃がされ、その間、容器
内の圧力は、実質的に一定（約２８．８〜約２９．８８
Ｋｇ／ｃｍ² の圧力）に保たれる。次いで、ブロック６
１で示されるように、余剰の液相二酸化炭素を重力ドレ
ンによって容器から排出させる。かくして、加圧された
圧力容器内に液相二酸化炭素を含浸させた刻み補充料が
得られる。容器からの余剰の液相二酸化炭素の排出は、
強制によって行ってもよい。

【００１８】上記逃がされた二酸化炭素ガス及び排出さ
れた周知の回収法によって液相二酸化炭素は、周知の回
収法によって大部分回収することができる。この回収さ
れた二酸化炭素ガス及び液相二酸化炭素は、いずれも、
主として二酸化炭素から成る流体（例えば、少量の空気
等の不純物を含有している場合がある）であり、本発明
に使用するためのものとしては、産業用又は食品用の二
酸化炭素が特に有用である。９９重量％以上の純度を有
する二酸化炭素が特に好ましい。

【００１９】次の工程７０で圧力容器４３を除圧する。
除圧はいろいろの態様で行うことができるが、通常は、
弁を開放して容器から二酸化炭素ガスを排出することに
よって行う。除圧は、１段階で連続して行ってもよく、
あるいは、段階的に行ってもよい。容器から二酸化炭素
ガスを排出する速度（流量）も、いろいろに選択するこ
とができる。排出された二酸化炭素ガスは１つ又は複数
の回収容器内に回収し、再使用のために再循環すること
が好ましい。本発明の一実施例においては、圧力容器
の除圧を３段階で行う。例えば、ゲージ圧で約２９．１
７Ｋｇ／ｃｍ² の内部圧力を有する圧力容器の場合、約
１５〜約２５秒かけて除圧して約８．４４Ｋｇ／ｃｍ²
の内部圧力にまで減圧し、次いで、約１５〜約２５秒か
けて除圧して約３．５１Ｋｇ／ｃｍ² の内部圧力にまで
減圧し、次いで、約１５〜約２５秒かけて除圧してほぼ
０Ｋｇ／ｃｍ² （即ち、周囲圧力に等しい圧力）の内部
圧力にまで減圧することができる。

【００２０】除圧工程７０中、液相二酸化炭素は、相変
化して固相二酸化炭素となる（二酸化炭素の三重点は、
−５６．５６℃の温度で、４．２７Ｋｇ／ｃｍ² の圧力
である）。かくして、固相二酸化炭素内のタバコ材刻み
補充料（即ち、固相二酸化炭素含有刻み補充料又は固相
二酸化炭素含浸刻み補充料）の大きな塊体８５が得られ
る。液相二酸化炭素は、容器がゲージ圧で約４．２２〜
約４．２９Ｋｇ／ｃｍ² の圧力にまで除圧されたとき、
相変化して固相二酸化炭素となる。

【００２１】図１にブロック９０で示されるように、除
圧工程７０中、二酸化炭素ガスを容器４３内に導入す
る。詳述すれば、二酸化炭素ガスを容器の底部に設けら
れた入口ポートを通して導入し、液相二酸化炭素と刻み
補充料の混合物内を通して気泡状に上向きに上昇させ
る。容器４３への二酸化炭素ガスの導入は、容器が約
４．２２Ｋｇ／ｃｍ² の内部圧力になる前、又はなる途
中、又はなった直後に（即ち、液相二酸化炭素が固相二
酸化炭素に相変化する間に）行うのが好ましい。例え
ば、容器４３への二酸化炭素ガスの導入は、除圧工程７
０中、容器の内部圧力が約５．６２Ｋｇ／ｃｍ² 以下の
圧力（例えば、約４．９２〜約５．６２Ｋｇ／ｃｍ² ）
に達したときに開始し、容器の内部圧力が約３．８７Ｋ
ｇ／ｃｍ² 以下の圧力（例えば、約３．５２〜約３．８
７Ｋｇ／ｃｍ² ）に達するまで続けることができる。タ
バコ材中に含浸されている凍結（固相）二酸化炭素の望
ましくないほどの過度の昇華を回避するために、容器の
内部圧力が約３．８７Ｋｇ／ｃｍ²以下に大きく低下し
た後はそれ以上二酸化炭素ガスを容器へ導入しないこと
が好ましい。通常、容器４３内へ導入される二酸化炭素
ガスは、相当に低温（約−１２．２２〜約−１．１１
℃）である。容器内へ導入する二酸化炭素ガスの量及び
流量は、いろいろに変更することができ、実験的に決定
することができる。

【００２２】容器内へ導入する二酸化炭素ガスは、凍結
したタバコ材の保全性（一体性）を弱くするように十分
な流量で容器内へ導入するが、容器の除圧操作を望まし
くないほどに阻害する、従って液相二酸化炭素の固化を
阻害するような高い流量で導入すべきではない。二酸化
炭素ガスは、タバコ材の密度を低下させるように（換言
すれば、タバコ材の体積即ち嵩を増大させるように）タ
バコ材中を通って上昇し、それによってタバコ材を持上
げ、捌くような態様で容器内へ導入することが好まし
い。この二酸化炭素ガスは、爾後の工程において小片に
比較的破砕されにくい、固相二酸化炭素含浸刻み補充料
の凍結即ち固化塊体が得られるようにする。通常、この
二酸化炭素ガスは、刻み補充料の固化塊体の体積（嵩）
を、同様の条件下で、ただし除圧工程中二酸化炭素ガス
を導入せずに得られる同様の固化塊体に比べて相当に増
大させる働きをする。除圧工程中二酸化炭素ガスを導入
することによって達成される固化塊体の体積の増大は、
例えば容器４３のサイズ等の要因によって制限される
が、通常、固化塊体の体積の増大は、約１０％を越え、
しばしば約１０％を越える。上記除圧工程中容器４３内
へ導入するガスとして、二酸化炭素ガス以外のガス状物
質を用いることもできるが、そのようなガス状物質の使
用は、タバコ材の爾後の処理に再使用するために二酸化
炭素を再循環させるのを困難にするので、好ましくな
い。

【００２３】次いで、ブロック９５で示されるように、
タバコ材刻み補充料と固相二酸化炭素の凍結塊体８５
は、圧力容器４３の底部の蓋を開放して容器から落下さ
せることによって容器から取出される。その際、凍結塊
体８５は、１個の大きな固形回としてではなく、複数個
の小片として容器から落下させることが好ましい。凍結
塊体８５は、容器４３内へ導入されたときの再調整済み
タバコ材刻み補充料２８の重量より一般に約５〜１５
％、通常は約１０％重くなっている。この重量の増大
は、主として、上記各工程において導入された二酸化炭
素によるものである。この凍結塊体は、通常、約７８．
３３℃の温度を有する。

【００２４】次いで、ブロック９７で示されるように、
圧力容器４３から貯留器内へ落下させ、そこから砕解ユ
ニット又は粉砕ユニットへ落下させ、タバコ材刻み補充
料と固相二酸化炭素（即ち、固相二酸化炭素含有タバコ
材刻み補充料）の凍結塊体８５を小片１０２に砕解す
る。砕解ユニットの一例は、米国特許第４，３０７，７
３５号に記載されており、その他の適当な砕解ユニット
も、当業者に知られている。随意選択として、凍結塊体
を砕解ユニットに装入する前に凍結塊体を予備破砕して
おくために記貯留容器内に水平方向に互いに離隔した複
数のバーを配設しておくことができる。通常、凍結塊体
８５は、直径約５０．８ｍｍ未満、一般には直径約６．
３５〜２５．４ｍｍの小片又は「粒子」１０２に砕解さ
れる。

【００２５】次いで、ブロック１０４で示されるよう
に、固相二酸化炭素含有タバコ材刻み補充料の小片（以
下、単に「タバコ材」、「刻み補充料」、「小片タバコ
材」又は「小片」とも称する）１０２を、断熱コンベヤ
を用いて例えば米国のＢ．Ｏ．Ｃ．グループ・インコー
ポレイテッドのエアコ・インダストリアル・ガス事業部
から「ビブラビン」という名称で販売されているホッパ
ーのような断熱貯留ホッパー１０６へ移送する。更に、
ブロック１０８で示されるように、それらの小片１０２
をホッパー１０６から適当なコンベヤを用いて計量帯域
（例えば、計量用バンド型コンベヤ）へ搬送し、エアロ
ック（例えば、回転星形弁又は回転弁のような気密通
路）１１０を通して計量した後、昇華帯域（即ち、膨脹
帯域）１１５へ送る。エアロック１１０は、高温ガスの
連続した流れを維持することを可能にしつつ、小片１０
２の形とされたタバコ材を昇華帯域１１５へ連続的に導
入する働きをする。

【００２６】昇華帯域１１５において、後述する高温ガ
ス１３０により小片タバコ材１０２中の二酸化炭素を急
激に昇華させるとともに、タバコ材中の水分を蒸発さ
せ、それによって「インフラメーション」（発熱して膨
れあがる「炎症」に類似した現象）を起させ、従ってタ
バコ材の細胞構造を膨脹させる。即ち、固相二酸化炭素
含有タバコ材刻み補充料の小片１０２を、その中の固相
二酸化炭素を蒸発させるのに十分な条件に露呈させて、
刻み補充料を膨脹させる。高温ガスの温度又は温度範囲
は、いろいろに変更することができ、必要に応じて当業
者が選定することができるが、約３１５．５６℃以上と
する。通常、固相二酸化炭素含有タバコ材刻み補充料の
小片１０２は、約２，２６８〜約５，４４３ｋｇ／時、
通常、約２，７２２〜約４，９９０ｋｇ／時、多くの場
合約３，１７５〜約４，５３６ｋｇ／時の割合でエアロ
ック１１０を通して流下させ、水平に配置したステンレ
ス鋼製の筒状水平ダクト１２０へ導入する。昇華帯域１
１５の一部を構成する筒状の水平ダクト１２０について
は、図４を参照して後に詳述する。水平ダクト１２０の
タバコ材導入部位にベンチューリ部を設けることが好ま
しい。

【００２７】高温ガス１３０（例えば、スチーム帯同ガ
ス）は、焼却炉又は他の適当な加熱器を用いて再循還さ
せ、再加熱する。所望の高温ガスの流れを供給するため
の好適な焼却炉、水源、ファン及び関連機器は、当業者
には明らかであろう。高温ガス１３０は、通常、空気を
含み、スチームを含むものであってよいが、スチームを
含むものであることが好ましく、スチームを主成分とす
るものであってもよい。一例を挙げれば、高温ガス１３
０は、約７３重量％の水と、約１７重量％の二酸化炭素
と、約１０重量％の空気から成り、約３７１〜約５１０
℃の温度のものとすることができる。あるいは別の例と
して、高温ガス１３０は、約８５重量％の水と、約１０
重量％の二酸化炭素と、約５重量％の空気から成り、約
３７１〜約５１０℃の温度のものとすることができる。

【００２８】比較的低い温度（即ち、約３７１℃以下）
の高温ガス１３０を使用する場合は、昇華帯域１１５へ
導入する刻み補充料の含水量を比較的少なくしておき、
昇華帯域１１５内での刻み補充料の滞留時間を長くする
ように比較的長いダクトを使用し、かつ、刻み補充料に
接触する高温ガスの体積を増大することによって、刻み
補充料の十分な膨脹を達成することができる。高温ガス
１３０は、タバコ材と高温ガスとが出くわす上記ベンチ
ューリ部において、通常約１，８２８．８〜約２，７４
３．２ｍ／分、好ましくは約２，１３３．６〜約２，４
３８．４ｍ／分の速度で流れる。図２のブロック１３８
で示されるように、タバコ材刻み補充料は、高温ガス１
３０の流れに連行され、水平ダクト１２０内を通って全
体的に水平方向に流れる。次いで、刻み補充料は、水平
ダクト１２０から筒状の垂直ダクト１４０に通され、ブ
ロック１４２で示されるように、垂直ダクト１４０内を
通って上昇する。昇華帯域１１５は、水平ダクト１２０
と垂直ダクト１４０とから成る。

【００２９】タバコ材刻み補充料は、昇華帯域１１５の
水平ダクト１２０及び垂直ダクト１４０を通る間に、図
２のブロック１４５で示されるように、急激な加熱を受
け（例えば、凍結されていたときの約−７８．３℃から
約１４８．９℃にまで、通常約−７８．３℃から約８
２．２〜約１３７．８℃の範囲にまで加熱され）、膨嵩
された刻み補充料１５０となる。平均して、タバコ材刻
み補充料は、約１〜約６秒間、好ましくは約３〜約５秒
間高温ガス１３０に接触した状態に保たれる。垂直ダク
ト１４０の内径は、回転弁即ちエアロック１１０に近接
している水平ダクト１２０の内径より相当に大きい。垂
直ダクト１４０の詳細は、図４を参照して後に説明す
る。

【００３０】膨嵩された刻み補充料１５０と高温ガス１
３０とは、接線型分離器１５８又は他の適当な分離手段
を通すことによって分離させる。この目的のための典型
的な分離器及びその作動態様は、当業者には明らかであ
ろう。接線型分離器１５８は、高温ガスを刻み補充料１
５０から分離し、再加熱のために焼却炉の熱交換器へ戻
す。再加熱された高温ガスは、ダクト１２０へ再循環さ
れる。随意選択として、接線型分離器１５８から出てき
た高温ガスを、それに帯同されている浮遊物（例えば、
タバコ微粉）を除去するために少くとも１つのサイクロ
ン分離器に通すことができる。膨嵩された刻み補充料１
５０は、接線型分離器１５８から出てきた時点で、通常
約６５．６〜約１６０℃、しばしば約７６．６７〜約１
４８．８９℃、多くの場合約９３．３３〜約１８２．２
２℃の温度を有し、一般に約２重量％未満、多くの場合
約１重量％未満の含水量を有する。

【００３１】次いで、膨嵩された刻み補充料１５０をブ
ロック１６０で示されるように接線型分離器１５８から
エアロック１６７へ容器ハウジング１６５を通して落下
させる。容器ハウジング１６５は、接線型分離器１５８
をエアロック１６７に接続する密閉チャンネルを構成す
る。従って、容器ハウジング１６５は、「チャンネルハ
ウジング」又は単に「ハウジング」とも称する。エアロ
ック１６７は、高温ガスの連続した流れを維持すること
を可能にしつつ、昇華帯域１１５からタバコ材を連続的
に導出することを可能にする。

【００３２】膨嵩された刻み補充料１５０がブロック１
６０で示されるように容器ハウジング１６５を通って落
下する間に、ブロック１６８で示されるように、刻み補
充料に液体をスプレーする。この液体は、水性を有する
液体であることが好ましく、通常は水である。この液体
は、ハウジング１６５内を通るタバコ材を冷却し、好ま
しくは湿潤するために、通常約４．４４〜約３７．７８
℃、多くの場合約１０〜約２６．６７℃の温度でハウジ
ング１６５にへ供給する。ハウジング１６５内のタバコ
材の冷却は、タバコ材が(i) 望ましくない焼け焦げ又は
焙焼、及び (ii) 化学的組成の望ましくない変化を蒙る
傾向を減少させるという点で望ましい。ハウジング１６
５内のタバコ材は、該ハウジング内に滞留する時間が比
較的長いことと、ハウジング自体も（例えば、接線型分
離器１５８内の高い熱の）対流又は伝導により加熱され
る傾向があるために、望ましくないほどに高い温度に露
呈され易い。液体１６８は、いろいろな態様で供給する
ことができるが、通常スプレー又はミストの形で供給す
る。液体のスプレーは、ハウジング１６５内を通るタバ
コ材に接触してそれを湿潤し、相当程度冷却する作用を
有する。一方、液体のミストは、水分を蒸発させ、従っ
てハウジング１６５内の雰囲気を冷却する作用を有す
る。大抵の応用例において、水などの液体を約３７．８
５〜約６８１．３Ｌ（リットル）／時、しばしば約７
５．７〜約５６７．７５Ｌ、多くの場合約１８９．２５
〜約３７８．５Ｌの流量で供給する。例えば、約１重量
％の含水量を有する膨嵩されたタバコ材を約２，９４
４．５ｋｇ／時の流量でハウジング１６５内を通すプロ
セスの場合、そのタバコ材に約１５．５６℃の温度の水
を約２６４．９５Ｌ／時の流量でスプレーすると、タバ
コ材は冷却されるとともに、その含水量は約３重量％と
なる。更に、チャンネルハウジング１６５内の雰囲気が
冷却され、それによって、エアロック（例えば、回転
弁）１６７も冷却され、その結果として(i) エアロック
（回転弁）１６７が過度の熱に露呈されることにより故
障するのを防止し、 (ii) 膨嵩されたタバコ材が非常に
高温のエア炉に接触することによって焼け焦げたり、焦
げついたりするのを防止する。接線型分離器１５８、ハ
ウジング１６５及び液体源については、図５を参照して
後に詳述する。

【００３３】次いで、ブロック１７５で示されるよう
に、約８２．２２〜約１２６．６７℃の温度を有し、約
１〜約１０重量％、通常約２〜約５重量％の含水量を有
する膨嵩済みタバコ材刻み補充料１５０をチャンネルハ
ウジング１６５からエアロック１６７を通して振動ベル
トコンベヤ１８０上に排出させる。典型的なエアロック
及びその作動態様は、当業者には明らかであろう。例え
ば、エアロック１６７は、水冷式ロータ及び、又はハウ
ジングを有する市販の回転弁のような、水冷式回転弁で
あってよい。随意選択として、タバコ材を再調整するの
に先だってタバコ材に給湿するために、ブロック１８５
で示されるように、振動ベルトコンベヤ１８０上の膨嵩
済みタバコ材刻み補充料１５０に噴霧スプレー技術を用
いて液体（例えば、約１５．５６℃の温度の水）をスプ
レーすることができる。かくして、含水量が僅かに増大
したタバコ材刻み補充料が得られる。

【００３４】次いで、膨嵩済みタバコ材刻み補充料を再
調整ドラム１９０へ送る。例えば、膨嵩済みタバコ材刻
み補充料を３帯域再調整ドラムで処理し、例えばタバコ
材刻み補充料２，２６５ｋｇ（乾量）当り、３帯域再調
整ドラムの第１帯域で１５．５６℃の水を２２．６５ｋ
ｇ／時の流量でスプレーし、第２帯域で１５．５６℃の
水を１１３．２５ｋｇ／時の流量でスプレーし、第３帯
域で１５．５６℃の水を１３５．９ｋｇ／時の流量でス
プレーすることによって約１２重量％の含水量を有する
膨嵩済みタバコ材刻み補充料２００を得る。所望なら
ば、膨嵩済みタバコ材刻み補充料の再調整処理は、米国
特許第４，２０２，３５７号に記載されている態様で行
ってもよい。

【００３５】次いで、この再調整された膨嵩済みタバコ
材刻み補充料２００を（例えば、ギリフィン社の「スワ
ン」分離器を用いて）空気分離工程（空気による分離工
程）２０５にかけ、望ましい膨嵩済みタバコ材から望ま
しくないタバコ葉柄、未膨脹タバコ材、「アイスボー
ル」（凝集した未膨脹タバコ材の小塊）及び異物を除去
する。次いで、空気分離工程から収集した望ましい膨嵩
済みタバコ材刻み補充料をブロック２０８で示されるよ
うにバルカー２１０へ搬送し、ブロック２１５で示され
るように、膨嵩済みタバコ材刻み補充料を喫煙物品の製
造２１７に使用するために他のタバコ材刻み補充料とブ
レンドする。

【００３６】上記プロセスは、プログラム可能な制御装
置、又はプログラム可能な論理制御装置（「ＰＬＣ」と
略称する）を用いて制御することができる。ＰＬＣの一
例としては、アレン・ブラッドレー社からＰＬＣ５２５
という名称で販売されているものがある。上記プロセス
の別の制御方法は、分配プロセス制御システム（略称
「ＤＰＣＳ」）による方法である。代表的なＤＰＣＳ
は、クリスプ・オートメーション社から販売されてい
る。かくして、例えば、圧力容器４３へのタバコ材刻み
補充料の供給、圧力容器４３からのタバコ材刻み補充料
の排出、圧力容器４３の開閉、装置全体における流体漏
れの点検、プロセス流体の供給及び排出、ファン（送風
機）、弁及びエアロックの作動、プロセス流体の回収、
及びプロセス流体の流量パラメータ制御等のいろいろな
動作の自動制御を行うことができる。

【００３７】図３を参照して説明すると、圧力容器４３
は、本体部分２５０と、その頂部に蝶着された頂部蓋２
５３と、底部に蝶着された底部蓋２５８から成る。この
容器は、オートクレーブの特性を有しており、ステンレ
ス鋼等の素材で製造され、本発明の方法を実施する際に
受ける温度及び圧力に耐えるように構成されている。従
って、この圧力容器は、制御された圧力環境を設定する
ための手段を提供する。頂部蓋２５３は、例えば、約１
ｍｍの曲率半径の丸みを付されたシール面を有する約２
５．４ｍｍ幅のシリコンゴムシールのような高圧シール
（図示せず）を備えている。同様の高圧シール（図示せ
ず）は本体部分２５０の底部にも設けられている。容器
４３の底部には、少くとも１つの導管又はポート２６５
が接続されている。かくして、容器の内部を気相流体
（例えば、二酸化炭素ガス）並びに液相流体（例えば、
液相二酸化炭素）でパージ（洗浄）することができ、
又、それらの流体（特に液相流体）を容器から排除する
こともできる。又、容器の頂部にも少くとも１つの導管
又はポート２７０が接続されている。従って、気相流体
（例えば、二酸化炭素ガス）を容器から逃がすことがで
きる。

【００３８】容器４３の本体部分２５０内の下と上にそ
れぞれ下側ワイヤメッシュスクリーン２７５と、上側ワ
イヤメッシュスクリーン２８５が水平に配置されてい
る。下側ワイヤメッシュスクリーン２７５は、底部蓋２
５８と共にヒンジ２７６を中心として枢動自在であり、
処理すべきタバコ材２７８を受容し、支持するようにな
されている。上側ワイヤメッシュスクリーン２８５は、
頂部蓋２５３と共にヒンジ２８６を中心として枢動自在
であり、処理すべきタバコ材２７８が容器から飛び出さ
ないように抑える役割を果たす。導管又はポート２６
５、２７０は、適当な弁を用いて適当な流体源又は回収
容器に接続される。そのような構成は当業者には明らか
であろう。導管又はポート２６５、２７０には、それぞ
れ対応する蓋２５８，２５３を繰返し開閉することがで
きるようにするために旋回自在継手（図示せず）が装着
されている。

【００３９】図４を参照すると、昇華帯域１１５が示さ
れている。昇華帯域１１５は、基本的に、筒状のダクト
１２０と３２０によって構成される。先に述べたよう
に、固相二酸化炭素含有刻み補充料（図示せず）は、エ
アロック１１０から出て、筒状ダクト１２０に入る。筒
状ダクト１２０は、刻み補充料即ちタバコ材が該ダクト
内へ落下するようにほぼ水平に延長していることが好ま
しい。又、ダクト１２０の、刻み補充料が導入される部
位にベンチューリ部３０５を形成することが好ましい。

【００４０】先に述べた、好ましくはスチームを含有し
た高温ガス流は、その供給源（図示せず）から矢印３０
０で示される方向に水平ダクト１２０内へ通され、ダク
ト１２０のベンチューリ部３０５において刻み補充料を
連行する。刻み補充料は、ベンチューリ部３０５内へ直
接落下させることが好ましい。水平ダクト１２０のベン
チューリ部３０５は、該水平ダクトの残りの部分に比べ
て断面積を小さくされており、それによって、刻み補充
料が高温ガス流によって水平ダクトをお通して容易に加
速されるようになされている。通常、ベンチューリ部３
０５は、(i) 水平ダクトの残部の断面積に対して３０％
小さい断面積を有し、 (ii) 水平ダクトの長手に沿って
約３０．５〜約１５２．５ｃｍの長さを有するものとす
る。ダクト１２０の側壁は、流体力学的に望ましい流れ
が得られるように図に示されるように漸次内方へテーパ
してベンチューリ部３０５を画定するような形状とする
ことが好ましい。

【００４１】昇華帯域１１５の各ダクト（１２０，３１
０，３２２，３２０，３３０，３５０）には、特にその
ベンド部分（３１０，３３０）に、所望に応じて、又は
必要に応じて衝突板（じゃま板）（図示せず）を設ける
ことができる。高温ガス流は、刻み補充料を水平ダクト
１２０から９０°ベンド部３１０を通して水平ダクト１
２０に比べて内径の大きい垂直ダクト３２０（図２の垂
直ダクト１４０に相当するもの）内へ連行する。刻み補
充料即ちタバコ材を水平ダクト１２０から垂直ダクト３
２０内へ十分に加速して導くようにするために、水平ダ
クト１２０の直径を増大させないことが好ましい。通
常、垂直ダクト３２０の直径は、部分３２２において徐
々に（例えば、垂直線に対して約１５°の角度で）増大
させる。これについては、「産業用通気」第２０版（１
９８８年）を参照されたい。ダクト１２０及び３２に
は、断熱材（図示せず）を施すことが好ましい。垂直ダ
クト３２０の内径を増大させたことにより、タバコ材が
該ダクト内で高温ガス流に接触した状態で滞留する時間
を長くし、ダクト内でタバコ材を乱流状態に攪拌し、か
つ、高温ガス流からタバコ材への熱伝達の均一性を高め
ることができる。かくして、凝集したみ膨脹タバコ材の
小塊（即ち、アイスボール）を減少させ、従って、タバ
コ材の膨脹効率を高める。例えば、刻み補充料量を約６
９．８５ｃｍの内径を有する水平ダクト１２０から約１
２１．９２ｃｍの内径を有する垂直ダクト３２０へ移送
することによって刻み補充料量の移動速度を２，２８６
ｍ／分から７６２ｍ／分にまで減速させることができ
る。多くの場合、垂直ダクト３２０内を通る刻み補充料
の平均移動速度を約４５７．２〜１２１９．２ｍ／分と
する。

【００４２】ほぼ円形の断面形状を有するダクトの場
合、垂直ダクト３２０の内径は、通常、水平ダクト１２
０の内径の約１．３〜約２倍、好ましくは約１．５〜約
１．８倍とする。代表的な例では、垂直ダクトの最大長
さは約３．０５〜約６．１ｍとし、最大内径は約１．３
９７とする。垂直ダクト３２０は、その上端において９
０°ベンド３３０を介して上部水平ダクト３５０に連接
している。９０°ベンド３３０の内径は、垂直ダクト３
２０の増大された内径とほぼ同じにすることが好まし
い。高温ガス流に連行されたタバコ材は、上部水平ダク
ト３５０を通って接線型分離器１５８（図５）に流入す
る。増大された内径を有するダクト部分は、通常、エア
ロック１１０から接線型分離器までの間のダクトの長さ
の約５０〜約９０％、好ましくは約６０〜約８０％の長
さとする。ダクトの内径は、ダクトを垂直方向に曲げる
９０°ベンド３１０を越えるまでは増大させないことが
好ましい。

【００４３】エアロック１１０の上流で高圧ガス源の下
流に水を注入するための水注入ユニット（図示せず）を
配置する。水注入ユニットは、エアロック１１０の過熱
を防止するために水を注入するためのものであり、先端
をエアロック１１０の上流で水平ダクト１２０内に突入
させた水注入管３６２と、水注入管３６２に設けられた
ソレノイド弁３６６とグローブ弁即ち制御弁３６６を備
えている。

【００４４】上記ダクト、好ましくは上部水平ダクト３
５０内に、Ｋ型ローズマウント熱電対のような温度セン
サー３６８を配置する。センサー３６８は、ダクト内の
温度、好ましくは接線型分離器１５８に近接した部分の
ダクト内の温度をモニターし、検出温度をプログラム可
能論理制御器（略称「ＰＬＣ」）３７０へ入力として送
給する。ＰＬＣ３７０は、ソレノイド弁３６６及び制御
弁３６６へ出力信号を送り、それによってソレノイド弁
３６６及び制御弁３６６を開放して液相水源（図示せ
ず）から液相水を管３６２を通してダクト１２０内へ注
入する。ＰＬＣ３７０は、センサー３５０が所定温度を
越える温度（例えば、ダクト内の定常温度を約５．５６
℃越える温度）を検出したとき、ソレノイド弁３６６及
び制御弁３６６を開放し、制御された量の液相水をダク
ト１２０内のコーンガス流へ供給するようにプログラム
される。かくして、液相水が蒸発することによって放熱
子の働きをし、ダクト内の温度を低下させる。反対に、
センサー３５０が所定温度より低い温度を検出したとき
は、ダクト１２０内の温度を所望の定常温度に維持する
ように制御弁３６６を閉鎖し、ダクト内への液相水の供
給を減少又は停止させる。このように、ダクトのための
温度制御機構が提供される。ＰＬＣのためのソフトウエ
ア、温度制御機構の接続機構及びその他の細部構造は、
当業者には明らかであろう。

【００４５】上記水注入ユニットの更に上流に、高温ガ
ス流の流量をモニターすることができるようにダクト内
の速度圧力の尺度を与えるアニュバー（ａｎｎｕｂａ
ｒ）４００を設ける。ダクト内を通る高温ガス流は、ダ
ンパー（図示せず）によって制御することができる。即
ち、プロセスファン（図示せず）によって供給されるガ
ス流を所望の流量に制御するようにダンパーを開閉する
ことができる。アニュバー４００の更に上流に、高温ガ
ス流の温度の尺度を与えるための熱電対４０５（例え
ば、Ｋ型熱電対）を設ける。

【００４６】図５を参照すると、膨脹済み刻み補充料を
通すための接線型分離器１５８及びチャンネルハウジン
グ１６５が示されている。ダクト３５０内の膨脹済み刻
み補充料は、接線型分離器１５８を通って垂直チャンネ
ルハウジング１６５内を落下する。高温ガスは、少くと
も１つの空気戻しダクト４２０を通して再循環される。
代表的慣れのチャンネルハウジング１６５は、断面長方
形であり、約６０．９６〜約１２１．９２ｃｍ、好まし
くは約９１．４４ｃｍの高さを有し、約０．３７１６〜
約０．９２９ｍ² 、好ましくは約０．５５７４ｍ² の断
面積を有する。ハウジング１６５は、その頂部から底部
に向って変化する断面形状又は及び寸法を有するものと
してもよい。例えば、ハウジング１６５の断面形状は、
接線型分離器１５８からエアロック１１０に向って徐々
に小さくなる長方形とし、エアロック１１０に接続する
部分ではほぼ円形の断面形状となるなるように設計する
ことができる。

【００４７】典型的な例では、チャンネルハウジング１
６５の側壁にポート４２５，４３０を設ける。これらの
ポートは、チャンネルハウジング１６５のすべての側壁
に設けてもよく、あるいは、１つ又は２つ又は３つの側
壁に設けてもよい。各ポート間の間隔は、いろいろに選
定することができる。例えば、３つのポートをハウジン
グ１６５の対向した２つの側壁の各々に設けることがで
きる。例えば、対向した２つの側壁の各々に３つのポー
トを互いに約２０．３２ｃｍの間隔を置いて配置し、ハ
ウジング１６５の頂部から約２０．３２〜約５０．８ｃ
ｍのところに水平方向に整列して配置することができ
る。長方形の断面形状を有する、高さ約７６．２ｃｍの
代表的なチャンネルハウジングの場合、対向した２つの
側壁の各々に３つのポートを互いに水平方向に約２０．
３２ｃｍの間隔を置いて配置し、ハウジング１６５の頂
部から約２０．３２〜約５０．８ｃｍのところに水平方
向に整列して配置することができる。１つの側壁に３つ
のポートを互いに約２０．３２ｃｍの間隔を置いて配置
し、ハウジング１６５の頂部から約２０．３２〜約５
０．８ｃｍのところに水平方向に整列して配置すること
ができる。対向した２つの側壁の各々に３つのポートを
ハウジング１６５の頂部から約５５．８８ｃｍのところ
互いに水平方向に約２２．８６ｃｍの間隔を置いて配置
し、対向する他方の側壁に３つのポートをハウジング１
６５の頂部から約２５．４ｃｍのところ互いに水平方向
に約２０．３２ｃｍの間隔を置いて配置することができ
る。又、これらのポートは、１つ又はそれ以上の側壁に
水平に整列させてもよく、あるいは、斜めに、又は垂直
に整列させてもよい。又、チャンネルハウジング１６５
内に液体を制御された態様で供給することができるよう
にするために、対向した側壁又は隣り合う側壁のポート
の位置を互いにずらせて配置することもできる。

【００４８】ポート４２５，４３０の形状及び寸法はい
ろいろに選定することができる。ポートは、円形オリフ
ィスの形とすることができる。その場合、例えば、チャ
ンネルハウジング１６５の側壁を貫通して該ハウジング
内に突入させる接続ノズルに直径０．７９４〜２．３８
２ｍｍ、好ましくは１．５８８ｍｍの円形オリフィスを
設けることができる。あるいは、ポートは、スロット付
ノズル（例えば、約０．２５４×１２．７ｍｍの長方形
のスロットを画定するように扁平にされた金属パイプ）
の形とすることができる。あるいは又、ポートは、中空
円錐形の微細ミスト噴射ノズル（例えば、米国スプレー
イング・システム・カンパニーから１／４ＬＮＤ−Ｓ
Ｓ２６型として販売されているもの）の形とすることも
できる。その他いろいろな形状のポート及びノズルを用
いることができ、２種類以上の異るタイプのポートを用
いることもできる。液体は、１つのポートを通して、あ
るいは、２つ以上のポートを通して、あるいは、すべて
のポートを通して供給することができる。供給源（図示
せず）から水道水のような液体が移送導管４３５，４３
８を通してチャンネルハウジング１６５内へ移送される
態様は、ポートのタイプによって決定される。チャンネ
ルハウジング１６５内への液体の移送制御するための適
当な弁及び配管は、当業者には明らかであろう。例え
ば、上記円形のオリフィスは、液体の流れを供給し、ス
ロット付ノズルは、水平又は垂直方向のスプレーを噴射
し、中空円錐形の微細ミスト噴射ノズルは、円錐形の微
細ミストを噴射する。のする又はオリフィスは、液体の
流れをチャンネルハウジング１６５内へ所望の方向に差
し向けるように配置することができる。チャンネルハウ
ジング１６５内を落下するタバコ材刻み補充料に付与さ
れる液体の量は、いろいろに選定することができる。通
常、約２．０３８．５ｋｇの膨脹済みタバコ材刻み補充
料に対して、約３７．８５〜約４５４．２Ｌ／時、好ま
しくは約７５．７〜約３０２．８Ｌ／時の流量で液体を
吹付けることができる。タバコ材刻み補充料は、チャン
ネルハウジング１６５内を通し、エアロック１６７を経
てコンベヤ（図示せず）等の収集手段へ送る。

【００４９】本発明においては、特定の膨嵩済みタバコ
材刻み補充料の充填容量（シガレットの円筒形空間を満
たす刻み補充料の容量）は、既知の重量の該膨嵩済みタ
バコ材刻み補充料（以下、単に「タバコ材」とも称す
る）を高さ約２００ｍｍ、内径約９６ｍｍのシリンダ内
に装入することによって測定される。詳述すれば、この
測定のために、支持ハウジング内に摺動自在に装着され
た高さ約１７０ｍｍ、外径約９６ｍｍのピストンを使用
する。ピストンと支持ハウジングの総重量は約１１．７
８ｋｇである。このピストンを上記シリンダ内のタバコ
材の上に下降させ、該タバコ材の上に支持ハウジングと
共に５秒間載せておいた後、シリンダ内のタバコ材が占
める容積を記録する。本発明の方法に従って膨嵩された
タバコ材の代表的な高い充填容量値は、約７５０以上、
しばしば約９００以上であり、約１，０００以上となる
場合さえある。この充填容量値は、上記測定方法を用い
て２４．４℃の温度下で測定した場合の、１２重量％の
含水量を有するタバコ材１００ｇ当りの容量をｍＬ（ミ
リリットル）の単位で表したものである。タバコ材が膨
嵩される度合はいろいろに異るが、典型的なタバコ材を
本発明による方法で処理した場合、タバコ材の容積及び
充填容量は、約８０〜約１２０増大される。シガレット
の製造においては、通常、上記シリンダの全容積の約３
／４の容積を満たすことができるような膨嵩済みタバコ
材刻み補充料が用いられる。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、ＤＩＥＴ法及びそのための装
置に幾つかの改良をもたらした。即ち、本発明は、特
に、(i) タバコ材を処理し搬送する条件を制御すること
と、 (ii) タバコ材の膨脹工程及び収集工程中タバコ材
及び膨脹装置が受ける熱を制御することにより、ＤＩＥ
Ｔ法及びそのための装置を能率的、かつ、効率的態様で
使用することを可能にする。本発明の１つの特徴によれ
ば、（例えば、液相流体が固化する態様を改善すること
によって、そして、昇華帯域内におけるタバコ材の滞留
時間を長くすることによって）タバコ材の劣化を防止
し、かつ、タバコ材を膨脹させる条件を改善するような
条件でタバコ材を処理する。

【００５１】本発明のもう１つの特徴によれば、タバコ
材を過度に高い温度の高温雰囲気に過度に長い時間接触
させないので、(i) 良好な薄い色の（例えば、脱色した
り、焼け焦げたり、燃焼したりしていない）、そして、
(ii) 望ましくない度合に化学的変化を受けていない、
膨嵩されたタバコ材を得ることができる。

【００５２】本発明の更に別の特徴によれば、タバコ材
は、垂直ダクト内で減速されることにより拡散され、そ
の状態で接線型分離器に導入されるので、該分離器によ
って回収され再循環される高温ガスと一緒に連行される
タバコ材の量が少なくされる。従って、喫煙物品の製造
に使用するための膨嵩済みタバコ材の歩留が改善され
る。

【００５３】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例によるタバコ材膨嵩
方法の工程の前半分を示すブロック図である。

【図２】図２は、本発明の一実施例によるタバコ材膨嵩
方法の工程の後半分を示すブロック図である。

【図３】図３は、本発明のタバコ材膨嵩方法の工程の一
部を実施するのに有用な圧力容器の概略断面図である。

【図４】図４は、本発明のタバコ材膨嵩方法の工程の別
の一部を実施するのに有用な装置の一部分の概略図であ
る。

【図５】図５は、本発明のタバコ材膨嵩方法の工程の更
に別の一部を実施するのに有用な装置の一部分の概略図
である。

【符号の説明】

３４：膨嵩機４３：圧力容器１１０：エアロック１１５：昇華帯域１２０：水平ダクト１４０：垂直ダクト１５８：分離器１６５：ハウジング１６７：エアロック３２０：垂直ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイル・ボーマン・ポインデクスタアメリカ合衆国ノースカロライナ州イーストベンド、シェイディ・グローブ・ロード、ルート１、ボックス149エイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タバコ材を膨脹させるための方法であっ
て、（ａ）圧力容器内で制御された圧力条件下でタバコ材に
液相流体及び第１気相流体を接触させて、加圧された混
合物を生成する工程と、（ｂ）前記液相流体を固相に変換させるように前記加圧
された混合物の圧力を減少させ、それによって、タバコ
材と固化流体の凍結塊体を生成する工程と、（ｃ）少くとも前記液相流体が固相に変換されている間
に第２気相流体を前記圧力容器内へ導入することによっ
て前記混合物に第２気相流体を接触させる工程と、（ｄ）前記凍結塊体を複数個の小片に砕解する工程と、（ｅ）凍結塊体の前記小片に、前記固化流体を昇華さ
せ、前記タバコ材を膨嵩させるのに十分に高い温度のガ
スを接触させる工程と、から成る方法。
【請求項２】前記液相流体、第１気相流体及び第２気相
流体は、いずれも、二酸化炭素であることを特徴とする
請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記第２気相流体を前記混合物内を通して
上向きに気泡として上昇させることを特徴とする請求項
１又は２に記載の方法。
【請求項４】前記工程（ｃ）において前記混合物が約
５．６２Ｋｇ／ｃｍ²以下の圧力下におかれたとき前記
第２気相流体を該混合物に接触させ、該混合物が約３．
８７Ｋｇ／ｃｍ² 以下の圧力下におかれるまで第２気相
流体を該混合物に接触させ続けることを特徴とする請求
項１又は２に記載の方法。
【請求項５】前記工程（ｃ）において前記混合物が約
５．６２Ｋｇ／ｃｍ²以下の圧力下におかれたとき前記
第２気相流体を該混合物に接触させ、該混合物が約３．
８７Ｋｇ／ｃｍ² 以下の圧力下におかれるまで第２気相
流体を該混合物に接触させ続けることを特徴とする請求
項３に記載の方法。
【請求項６】タバコ材を膨脹させるための方法であっ
て、（ａ）固化流体を含浸させたタバコ材の複数の小片を用
意し、（ｂ）工程（ａ）のタバコ材の小片に、前記固化流体を
昇華させ、該タバコ材を膨嵩させるのに十分に高い温度
のガス流を接触させる工程とから成り、その際、(i) タ
バコ材の小片をほぼ水平方向に延長した筒状の水平ダク
ト内へ導入し、該タバコ材の小片を前記高温ガス流に連
行させて該水平ダクト内を通してほぼ水平方向に流動さ
せ、 (ii) 次いで、該高温ガス流とそれに連行されたタ
バコ材の小片を、該水平ダクトの内径断面積より大きい
内径断面積を有するほぼ垂直に延長した筒状の垂直ダク
ト内を通して流動させることを特徴とする方法。
【請求項７】前記水平ダクトは、ベンチューリ部を有し
ており、前記工程（ｂ）において、前記タバコ材に該ベ
ンチューリ部において前記高温ガス流を接触させること
を特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】前記水平ダクト及び垂直ダクトは、ほぼ円
形の断面形状を有しており、垂直ダクトの内径は、水平
ダクトの内径の約１．３〜約２倍であることを特徴とす
る請求項６に記載の方法。
【請求項９】タバコ材を膨脹させるための方法であっ
て、（ａ）固化流体を含浸させたタバコ材の複数の小片を用
意し、（ｂ）工程（ａ）のタバコ材の小片をダクト内に導入し
て、該タバコ材の小片に、前記固化流体を昇華させ、該
タバコ材を膨嵩させるのに十分に高い温度のガス流を接
触させる工程と、（ｃ）前記ダクト内の高温ガスの温度をモニターする工
程と、（ｄ）前記ダクト内の温度を所定の温度以下に低下させ
るように該ダクト内へ放熱液体を導入する工程と、から
成る方法。
【請求項１０】前記放熱液体は、水であることを特徴と
する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】前記固化流体は、二酸化炭素であること
を特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】タバコ材を膨脹させるための方法であっ
て、（ａ）固化流体を含浸させたタバコ材の複数の小片を用
意し、（ｂ）工程（ａ）のタバコ材の小片に、前記固化流体を
昇華させ、該タバコ材を膨嵩させるのに十分に高い温度
のガス流を接触させる工程と、（ｃ）該膨嵩されたタバコ材に液体を接触させる工程
と、（ｄ）該膨嵩されたタバコ材を収集する工程と、から成
る方法。
【請求項１３】前記膨嵩されたタバコ材を再調整する工
程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】前記液体は、水であることを特徴とする
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】前記固化流体は、二酸化炭素であること
を特徴とする請求項１２に記載の方法。