JPWO2005096849A1 - 刻みタバコの膨化処理システムのためのタバコケーキを細分する装置 - Google Patents
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Abstract
膨化処理システムのための細分装置は、含浸器から取り出された含浸済刻みタバコのケーキを受取り、受取ったタバコケーキをタバコローフに細分する一次デクランパと、この一次デクランパからタバコローフを受取り、タバコローフを一旦、タバコチャンクに細分した後、これらタバコチャンクをタバコランプに更に細分する二次デクランパとを備えており、二次デクランパは一対の回転レーキと、これら回転レーキの下方に配置された回転可能なドラムレーキ26を有する。
Description
本発明は、刻みタバコの膨化処理システムに使用される細分装置に関し、この細分装置は、液化二酸化炭素が含浸された刻みタバコを気流乾燥する前に、含浸済刻タバコが互いに固結して形成されたタバコケーキを細分する。
シガレットの充填材料の1つとして膨化刻タバコが使用されており、この膨化刻タバコはシガレット内における充填材料の充填効率を向上させる。膨化刻みタバコは膨化処理システムにより製造され、この膨化処理システムは含浸容器を備えている。刻タバコは含浸容器内に供給され、含浸器内にて刻みタバコに液化二酸化炭素が含浸される。この後、含浸済刻タバコは含浸器から取り出され、気流乾燥機に供給される。気流乾燥機は含浸済刻タバコを急速に乾燥させ、この乾燥により、含浸済刻みタバコ内の固体の二酸化炭素が気化し、含浸済刻タバコから二酸化炭素ガスが放出される。このような二酸化炭素ガスの放出は刻みタバコの体積を増加させ、この結果、含浸済刻タバコは膨化される。
含浸器から含浸済刻みタバコが取り出されたとき、含浸済刻みタバコは互いに固結した大きな塊、いわゆるタバコケーキを形成することが多く、このようなタバコケーキはそのままでは気流乾燥機にて乾燥処理することができない。
このため、膨化処理システムには、タバコケーキを粉砕するための粉砕装置が備えられており、この粉砕装置は例えば米国特許第4,307,735号に開示されている。米国特許の粉砕装置は、水平面内にて互い平行に配置された複数の回転軸と、これら回転軸にそれぞれ取り付けられた多数のブレードとを含む。タバコケーキは粉砕装置の上方から多数のブレードに向けて供給され、ブレードの回転により粉砕される。
しかしながら、米国特許の粉砕装置はタバコケーキを細かなピースに粉砕するため、含浸済刻みタバコは著しく破砕される。この後、このような細かい含浸済刻みタバコが乾燥処理を受け、膨化刻みタバコに形成されても、膨化刻タバコはその粒度が小さく、シガレットの充填材料として好適しない。
一方、タバコケーキを砕くために、一般的な回転レーキ型の細分装置を使用することが考えられる。しかしながら、回転レーキ型の細分装置はタバコケーキを所望のサイズ以下のタバコランプ(tobacco lumps)に完全に細分することができず、タバコランプ以上の大きさを有した大塊(large masses)、即ち、タバコローフ(tobacco
loaves)や、中塊(medium masses)、即ち、タバコチャンク(tobacco chunks)を多数残してしまう。タバコローフやタバコチャンクが気流乾燥機にそのまま供給されてしまうと、タバコローフ及びタバコチャンク内の含浸済刻みタバコを均一に乾燥することができず、膨化刻みタバコの品質が低下する。
loaves)や、中塊(medium masses)、即ち、タバコチャンク(tobacco chunks)を多数残してしまう。タバコローフやタバコチャンクが気流乾燥機にそのまま供給されてしまうと、タバコローフ及びタバコチャンク内の含浸済刻みタバコを均一に乾燥することができず、膨化刻みタバコの品質が低下する。
本発明の目的は、膨化処理システムの含浸容器から得られた含浸済刻タバコのタバコケーキを好適に細分でき、含浸済刻みタバコの破砕を低減することができるタバコケーキの細分装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明のタバコケーキの細分装置は、含浸容器からタバコケーキを受取り、受取ったタバコケーキをタバコローフに細分し、これらタバコローフを送出する一次デクランパ(a primary de-clumper)と、この一次デクランパからタバコローフを受取り、受取ったタバコローフを細分する二次デクランパとを備えており、二次デクランパは、水平方向に互いに離間して配置され、前記タバコローフをタバコチャンクに細分し、これらタバコチャンクを下方に送出する一対の回転レーキと、一対の回転レーキの下方に配置され、これら回転レーキと上下方向にオーバラップした状態で回転レーキの一方の側から他方側に移動し、前記回転レーキと協働して前記タバコチャンクをタバコランプに細分する可動レーキ壁とを含む。
上述した細分装置によれば、タバコケーキは、先ず一次デクランパによりタバコローフに大まかに細分された後、タバコローフは二次デクランパにより2段階にして更に細分される。即ち、一次二次デクランパは、一対の回転レーキによりタバコローフをタバコチャンクに細分し、この後、タバコチャンクを一対の回転レーキと可動レーキ壁との協働作用によりタバコランプに更に細分する。この結果、タバコケーキはタバコランプまで段階的に細分されるので、各段階にて要求される細分能力は小さく、それ故、含浸済刻タバコの破砕は大きく低減される。
可動レーキ壁は一対の回転レーキと噛み合うようにオーバラップし、これにより、可動レーキ壁は一対の回転レーキと協働して、タバコチャンクを細分する。この場合、二次デクランパは、回転レーキと前記可動レーキ壁との間のオーバラップを調整するためのラップ調整装置を更に含んでいるのが好ましい。また、二次デクランパは、回転レーキの回転速度及び可動レーキ壁の移動速度を調整するための速度調整装置を更に含むことができる。
ラップ調整装置は、上述したオーバラップを調整することより、含浸済刻タバコの破砕を低減しつつ、タバコチャンクから細分して得られるタバコランプのサイズを調整する。
速度調整装置は、含浸刻みタバコの破砕を低減しつつ、二次デクランパの細分処理能力を調整する。
具体的には、各回転レーキは、回転可能なローラと、前記ローラの外周面に備えられた複数のレーキ列とを含むことができる。この場合、複数のレーキ列はローラの周方向に間隔を存して配置され、ローラの軸線に間隔を存して並ぶ多数のレーキピンを有する。
好ましくは、レーキピンは一対の回転レーキ間にて、ローラの軸線方向に関して同一の位相で配置されているが、レール列は一対の回転レーキ間にて、ローラの周方向に関して互いに異なる位相で配置されている。この結果、レーキピンは回転レーキの回転角に拘わらずローラ間の間隔をカバーし、タバコローフがそのままローラ間を通過するのを防止する。
一方、可動レーキ壁は、一対の回転レーキの下方、且つ、回転レーキ間の中央に配置され、回転レーキと平行に延びる回転軸と、回転軸に備えられた多数のレーキディスクとを含み、レーキディスクは、回転軸の軸線方向に間隔を存して配置され、回転レーキのレーキピン間に位置付けられている。この場合、レーキディスク及び回転レーキのレーキピンが互いにオーバラップする。
また、可動レーキ壁は、一対の回転レーキの下方に配置され、回転レーキを横断する方向に延びるコンベアと、コンベアに備えられた複数のレーキ列とを含むことができ、複数のレーキ列は、コンベアの幅方向に間隔を存して配置され、且つ、コンベアの走行方向に間隔を存して並ぶ多数のレーキピンを有する。コンベアが走行されたとき、レーキ列は回転レーキのレーキピン間を通過する。この場合、コンベアのレーキピン及び回転レーキのレーキピンが互いにオーバラップする。
図1のタバコ膨化処理システムは含浸器2を備えている。この含浸器2は刻みタバコを受取り、受取った刻みタバコに液化二酸化炭素を含浸させる。この後、含浸処理された刻みタバコは含浸器2から取り出され、細分装置4を経て気流乾燥機に供給される。
この実施例の場合、細分装置4は一次デクランパ6、ストレージビン8及び二次デクランパ10を含む。より詳しくは、図1から明らかなように、一次デクランパ6はグリッド12を有し、このグリッド12は水平に延び、複数の平行バー12aから形成されている。グリッド12の直上には複数の回転レーキ14が配置されており、これら回転レーキ14はグリッド12の長手方向に所定の間隔を存して位置付けられている。各回転レーキ14は回転可能なローラ14aと、このローラ14aの外周面から突設された2列のレーキピン14bとを有する。レーキピン14bの2列はローラ14bの直径方向に互いに離間されており、個々のレーキピン14bは、ローラ14aの回転方向に向けて折曲された先端を有する。
含浸器2から取り出された含浸済刻タバコ、即ち、タバコケーキは一次デクランパ6の上方から一次クランパ6に供給される。一次クランパ6は回転レーキ14の回転とグリッド12との協働作用により、タバコケーキを多数のタバココローフに細分し、これらタバコローフをストレージビン8に供給する。タバコローフのサイズは主として、レーキピン14b間のピッチ及びグリッド12における平行バー12a間の間隔により決定される。
ストレージビン8は、タバコローフを一時的に蓄え、この後、タバコローフはストレージピン8から二次デクランパ10に供給される。
なお、タバコケーキが一次デクランパ6を通過するとき、一次デクランパ6は、タバコケーキ及びタバコローフから分離した個々の含浸済刻タバコを発生させるが、これら含浸済刻タバコもまた、タバコローフとともにストレージビン8に供給されることは言うまでもない。
次に、二次デクランパ10について図2〜図5を参照しながら、以下に説明する。
図2に示されるように、二次デクランパ10はハウジング16を備え、このハウジング16の上面及び下面はそれぞれ開口されている。ハウジング16内には一対の回転レーキ18が配置され、これら回転レーキ18は水平方向に互いに離間している。
前述した回転レーキ14と同様に、各回転レーキ18はローラ20を備えている。このローラ20はローラ軸を有し、このローラ軸の両端はハウジング16に回転自在に支持されている。ローラ20はその外周面に4つのレーキ列22を備え、これらレーキ列22はローラ20の周方向に等間隔を存して配置されている。各レーキ列22は多数のレーキピン24を有し、これらレーキピン24はローラ20の外周面から突出している。各レーキ列22のレーキピン24はローラ20の軸線方向に、同一のピッチP且つ同一の位相で分布されている。
図2から明らかなように、一対の回転レーキ18のレーキピン24はローラ20の軸線方向に同一の位相でもって配置されている。従って、一対の回転レーキ18は、同一の鉛直面内に配置された4個ずつのレーキピン24を有する。
図3から明らかなように一対の回転レーキ18の回転位相はその軸線回りに互いに45°だけ異なる。それ故、一対の回転レーキ18が互いに逆向きに同一速度で回転されたとき、両方の回転レーキ18のレーキ列22はこれら回転レーキ18のローラ20間を交互に通過する。この結果、一対の回転レーキ18を上方からみたとき、ローラ20,20間は常時、何れかの回転レーキ18のレーキ列22によりカバーされている。
具体的には、各レーキピン24は、ローラ20間の間隔の半分よりも若干短い長さ及び略9mmの直径を有する。レーキピン24間のピッチPは、気流乾燥機のインレットサイズに応じて設定されるが、前述したレーキピン14b間のピッチよりも小さい方が望ましい。この実施例の場合、レーキピン24間のピッチPは100mm以下である。
更に、一対の回転レーキ18の下方には、可動レーキ壁、即ち、ドラムレーキ26が配置されている。このドラムレーキ26は回転軸28を有し、この回転軸28はローラ20間の中央に位置付けられいる。更に、回転軸28はローラ20と平行に延び、ハウジング16に回転自在に支持された両端を有する。
回転軸28は多数のレーキディスク30を更に有し、これらレーキディスク30は回転軸28の軸線方向に等間隔を存して配置され、前述したレーキピン24間の中央にそれぞれ位置付けられている。従って、レーキディスク30間のピッチはレーキピン24間のピッチPと同一であり、そして、回転軸28の軸線方向に隣接するレーキディスク30とレーキピン24との間のピッチはP/2である。
この実施例の場合、回転軸28はローラ20の直径と略同一の直径を有し、レーキディスク30は回転レーキ18の外径と略同一の外径を有する。
一対の回転レーキ18及びドラムレーキ26は、共通の電動モータ32により回転される。図4は電動モータ32からレーキ18,26への動力伝達経路を示す。
各ローラ20のローラ軸はハウジング16から突出した一端を有し、これら一端には図4に示されるようにスプロケット34,36がそれぞれ取付けられている。また、回転軸28もまたハウジング16から突出した一端を有し、この一端にスプロケット38が取付けられている。
図4でみて、電動モータ32側に配置されたスプロケット36は二重構造をなし、スプロケット部分36a,36bを有する。スプロケット部分36aと電動モータ32の出力スプロケット40とはエンドレスの駆動チェーン42を介して接続されている。
更に、ハウジング16にはテンションスプロケット44が回転自在に支持されており、このテンションスプロケット44は電動モータ32側に配置されている。テンションスプロケット44、スプロケット部分36b、スプロケット34及びスプロケット38にはエンドレスの連動チェーン46が掛け回されている。従って、電動モータ32が駆動されたとき、この駆動力は先ず駆動チェーン42を介して一方のローラ20、即ち、電動モータ32側の回転レーキ18に伝達され、この回転レーキ18は図4でみて、矢印で示す反時計方向に回転される。
また、駆動チェーン42の走行はスプロケット部分36bを介して連動チェーン46を走行させるので、他方の回転レーキ18及びドラムレーキ30もまた一方の回転レート18と連動して回転される。ここで、他方の回転レーキ18及びドラムレーキ30は図4でみて矢印で示す時計方向に回転される。なお、図4中、回転レーキ18はそのレーキ列24の先端が描く回転軌跡により示されている。
図2に示されるように電動モータ32にはインバータ型の速度調整装置48が電気的に接続されている。この速度調整装置48は電動モータ32、つまり、一対の回転レーキ18及びドラムレーキ26の回転速度を調整することができる。
更に、ドラムレーキ26はハウジング16にレベル調整装置を介して支持され、このレベル調整装置は一対の回転レーキ18に対するドラムレーキ26の高さレベル、即ち、ドラムレーキ26と一対の回転レーキ18との間の間隔Dを上下方向に調整可能である。
より詳しくは、図5に示されるように、レベル調整装置49は、ハウジング16に形成された一対のスロット50を備え、これらスロット50は上下方向に延びている。ドラムレーキ26の回転軸28は一対のスロット50をそれぞれ貫通する両端を有する。回転軸28の両端には、軸受を介して支持プレート52がそれぞれ取付けられており、これら支持プレート52はその4つの角部が4個ずつ取付けボルト54及びナット(図示しない)を介してハウジング16に固定されている。
ハウジング16には、取付けボルト54のために、多数の挿通孔56が形成されており、これら挿通孔56はスロット50の両側にそれぞれ配置され、且つ、上下方向に所定の間隔を存して分布されている。従って、ドラムレーキ26の高さレベル、即ち、前述した間隔Dは、取付けボルト54を挿通すべき挿通孔56を選択することにより調整可能である。
間隔Dが調整されたとき、レーキピン24に対するレーキディスク30のオーバラップ量がレーキピン24の長さの範囲内で可変される。この実施例の場合、間隔Dは85mm(オーバラップ量の最大値)〜155mm(オーバラップ量の最小値)の範囲内で調整される。
なお、前述したテンションスプロケット44もまたハウジング16に対し、上下方向に移動可能に支持され、テンションスプロケット44の高さレベルはドラムレーキ26と同様にして調整可能である。それ故、間隔Dが調整されても、テンションスプロケット44は連動チェーン46に所望のテンションを付与することができる。
前述した二次デクランパ10にストレージビン8からタバコローフが供給されたとき、これらタバコローフは一対の回転レーキ18の回転、即ち、これら回転レーキ18のレーキピン24により、タバコローフよりも更に小さなタバコチャンク(tobacco chunks)に細分され、これらタバコチャンクがドラムレーキ26上に供給される。
レーキピン24は、タバコローフの細分するために要求される負荷に十分に耐え得る直径を有するが、しかしながら、レーキピン24の直径は約9mmと細い。それ故、タバコローフがレーキピン24により砕かれるとき、含浸済刻みタバコの破砕は低減される。
この後、タバコチャンクがドラムレーキ26を通過するとき、レーキディスク30は回転レーキ18と協働し、回転レーキ18間を通過したタバコチャンクを更に砕いて、タバコチャンクよりも小さな所望のサイズのタバコランプ(tobacco lumps)に細分する。
従って、二次デクランパ10からはタバコランプが個々の含浸済刻タバコとともに送出される。含浸済刻タバコには、タバコケーキの細分時に発生した含浸済刻タバコのみならず、タバコローフ及びタバコチャンクの細分時に発生した含浸済刻タバコを含む。
この後、二次デクランパ10から送出されたタバコランプ及び含浸済刻タバコは、前述した気流乾燥機に供給され、この気流乾燥機内にて急速に乾燥処理、つまり、膨化処理される。
前述したレーキピン24とレーキディスク30との間の間隔P/2や間隔Dがそれぞれ異なる実施例E1〜E4の二次デクランパ10を回転レーキ18及びドラムレーキ26の回転数を代えて使用し、これら二次デクランパ10から送出されたタバコランプの残存割合及び含浸刻みタバコの平均粒径をそれぞれ測定した結果を図6に示す。
実施例E1〜E4のP/2及び間隔Dは以下の表1の通りである。
表1
表1
タバコランプの残存割合は、一次デクランパ6から供給されたタバコローフの量を100%として表したときのタバコランプの残量を示す。図6から明らかなように実施例E1〜E4のタバコランプの残存割合は約40%以下に低減されている。
含浸処理前の刻みタバコの初期平均粒径が2.41mmであることを考慮すると、図7から明らかなように、実施例E1〜E4の二次デクランパ10から得られる含浸刻みタバコの平均粒径は初期平均粒径の80〜93%に低下しているに過ぎない。
図7中の破線は、比較例の二次デクランパから得られた含浸刻みタバコの平均粒径(1.66mm)を示する。この比較例の二次デクランパは、ロータと、このローラの外周面に備えたられた螺旋状のレーキピン列とを含む。付け加えて、比較例の二次デクランパから得られたタバコランプの残存割合は約80%以上、含浸済刻タバコの平均粒径は初期平均粒径の約70%まで低下していた。
この結果、実施例E1〜E4の二次デクランパ10を備えた細分装置4によれば、タバコケーキが良好に細分されるので、この後、含浸刻みタバコは均一に乾燥される。また、含浸刻みタバコの破砕が低減されるので、高品質な膨化刻みタバコの製造が可能となる。
一方、図6及び図7から明らかなように、実施例E1〜E4の二次デクランパ10の何れにあっても、二次デクランパ10の回転数が増加するに従い、タバコランプの残存量及び含浸済刻タバコの平均粒径は共に減少する。
従って、図7の測定結果から図8に示されるような二次デクランパの回転数と含浸済刻タバコの平均粒径との間の関係が導き出される。図8は、二次デクランパの回転数が同一であれば、回転レーキ18とドラムレーキ26との間の間隔Dが大きい程、含浸済刻タバコの平均粒径の低下率が小さくなることを示している。従って、含浸済刻みタバコの平均粒径は、間隔D、つまり、レーキピン24とレーキディスク30とのオーバラップ量を調整することにより、所望範囲に制御可能となる。
この点に関して詳述すると、間隔Dが大きくなればなる程、オーバラップ量は減少される。それ故、回転レーキ18及びドラムレーキ26により砕かれることなく、ドラムレーキ26を通過するタバコチャンクの割合が増加され、これにより、含浸済刻みタバコの破砕が低減されるものと考えられる。
この結果、タバコチャンクが細分される度合、即ち、含浸済刻みタバコの平均粒径は、間隔D、即ち、回転レーキ18とドラムレーキ26との間の距離に応じて、所望のレベルに容易に維持することができる。
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
二次デクランパ10の回転レーキ18及びドラムレーキ26は別個の電動モータにより独立して回転されてもよい。
また、図9に示すように、二次デクランパはドラムレーキ26に代えて、コンベアタイプの可動レーキ壁を使用可能である。この場合、可動レーキ壁は、一対の回転レーキ18の下方に配置されたコンベア58と、このコンベア58に設けられた複数のレーキ列60とを含む。これらレーキ列60はコンベア58の幅方向に所定の間隔を存して配置され、コンベア58の走行方向に間隔を存して並ぶ多数のレーキピン62を有する。
従って、コンベア58が走行されたとき、各レーキ列60は回転レーキ18のレーキピン24間の中央を通過する。また、前述したドラムレーキ26と同様に、コンベア58の高さレベル及び走行速度はそれぞれ調整可能である。
上述したコンベアタイプの可動レーキ壁によれば、コンベア58が走行されたき、各レーキ列60が回転レーキ18のレーキピン24間をそれぞれ通過し、これにより、レーキ列60はレーキピン列22と協働し、タバコチャンクを細分する。
Claims (10)
- 刻みタバコの膨化処理システムのためのタバコケーキを細分する装置であって、前記膨化処理システムは、含浸器内にて刻みタバコに液化二酸化炭素を含浸させた後、前記含浸器から取出した含浸済刻みタバコのタバコケーキを前記細分装置に供給する、
前記細分装置は、
前記タバコケーキを受取り、受取ったタバコケーキをタバコローフに細分し、これらタバコローフを送出する一次デクランパと、
前記一次デクランパから前記タバコローフを受取り、受取ったタバコローフを細分する二次デクランパとを備え、
前記二次デクランパは、
水平方向に互いに離間して配置され、前記タバコローフをタバコチャンクに細分し、これらタバコチャンクを下方に送出する一対の回転レーキと、
前記一対の回転レーキの下方に配置され、これら回転レーキと上下方向にオーバラップした状態で回転レーキの一方の側から他方側に移動し、前記回転レーキと協働して前記タバコチャンクをタバコランプに細分する可動レーキ壁と
を含む。 - 請求項1の装置において、
前記可動レーキ壁は、前記一対の回転レーキと噛み合うようにオーバラップする。 - 請求項2の装置において、
前記二次デクランパは、前記回転レーキと前記可動レーキ壁との間のオーバラップを調整するためのラップ調整装置を更に含む。 - 請求項2の装置において、
前記二次デクランパは、前記回転レーキの回転速度及び前記可動レーキ壁の移動速度を調整するための速度調整装置を更に含む。 - 請求項2の装置において、
前記各回転レーキは、回転可能なローラと、前記ローラの外周面に備えられた複数のレーキ列とを含む。 - 請求項5の装置において、
前記複数のレーキ列は前記ローラの周方向に間隔を存して配置され、前記ローラの軸線に間隔を存して並ぶ多数のレーキピンを有する。 - 請求項6の装置において、
前記レーキピンは前記一対の回転レーキ間にて、前記ローラの軸線方向に関して同一の位相で配置されているが、前記レール列は前記一対の回転レーキ間にて、前記ローラの周方向に関して互いに異なる位相で配置されている。 - 請求項7の装置において、
前記可動レーキ壁は、前記一対の回転レーキの下方、且つ、前記回転レーキ間の中央に配置され、前記回転レーキと平行に延びる回転軸と、前記回転軸に備えられた多数のレーキディスクとを含み、
前記レーキディスクは、前記回転軸の軸線方向に間隔を存して配置され、前記回転レーキのレーキピン間に位置付けられている。 - 請求項7の装置において、
前記可動レーキ壁は、前記一対の回転レーキの下方に配置され、前記回転レーキを横断する方向に延びるコンベアと、前記コンベアに備えられた複数のレーキ列とを含む。 - 請求項9の装置において、
前記複数のレーキ列は、前記コンベアの幅方向に間隔を存して配置され、且つ、前記コンベアの走行方向に間隔を存して並ぶ多数のレーキピンを有し、前記コンベアが走行されたとき、前記レーキ列は前記回転レーキのレーキピン間を通過する。
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