JPWO2006054403A1 - シガレット製造装置 - Google Patents

Abstract

このシガレット製造装置は、巻上機に巻紙を連続して供給する巻紙供給路に設けられて前記巻紙に香料を塗布する塗布装置と、この塗布装置に組み込まれて香料が塗布された巻紙を乾燥処理する高周波誘電加熱装置と、この高周波誘電加熱装置の内部に温風を供給して該装置内部を除湿する温風機とを備える。特に高周波誘電加熱装置として、所定の距離を隔てて対向配置されて１０〜１００ＭＨzの高周波電圧が印加される１つまたは複数の電極対を備え、上記電極間に導かれる巻紙に高周波電界を加えて該巻紙を誘電加熱するタイプのものを用いることで、巻紙に塗布した香料を適正に乾燥させてシガレットの製造に供する。

Description

本発明は、巻上機に連続して供給される長尺の巻紙に香料を塗布しながらシガレットを製造するシガレット製造装置に関する。

シガレットの製造に用いられる巻上機は、例えば米国特許出願公開第２００４／０１１８４１６Ａ１号明細書に詳しく開示される。この巻上機は、連続して供給される長尺の巻紙をガニチャーテープにより保持して長手方向に搬送しながら、上記巻紙の上面に供給量が制御されたたばこ刻を載置する。そして巻紙の両縁部を幅方向に湾曲させて上記たばこ刻を連続して包み込むことで長尺棒状のシガレットを連続して製造するように構成される。この際、巻上機に連続して供給する巻紙の一側縁部に、たばこ刻を包み込んだ巻紙の縁部を互いに接着するためのシーム糊を塗布することが行われる。

尚、このようにして連続して製造される長尺棒状のシガレットは、巻上機の出口部において所定長毎に切断された後、次工程であるフィルタチップアタッチメントに供給され、その端部にフィルタチップが同軸に装着される。

ところで最近、シガレットの喫味を損なうことなしにシガレットにおける特定の匂い成分を抑えるべく、前記巻紙に香料を塗布することが試みられている。この種の香料は、例えばＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）水溶液にて希釈したものからなる。この香料は、一般的に前述したシーム糊に比較して含水率が高い。これ故、香料を塗布した巻紙を未乾燥状態のまま巻上機に供給すると、巻上機におけるガイドローラに巻紙が巻き付いたり、巻紙がガイド部材に張り付いて巻紙詰まりが生じる等の不具合を招来し易い。従って香料を塗布した巻紙を十分に乾燥させた後に巻上機に供給することが必要となる。

しかし巻上機におけるシガレットの製造速度は益々速くなる傾向にあり、香料を塗布した巻紙を乾燥するに十分な時間を確保することが困難となっている。ちなみに一般的にシーム糊の乾燥に用いられている、ハロゲンランプ（赤外線ランプ）やロッドヒータ等の輻射熱源を用いた場合、主としてその表面だけが加熱されるので、乾燥不十分となり易い。しかも巻紙の表面にシミが生じ易い。これに対して電磁波を利用したマイクロ波加熱装置を用いると、放電による焦げが多発したり、巻紙が燃えることもある。このような不具合は、香料が多量の水分を含むこと、巻紙が薄くて水分の浸透が早いこと、更にはその乾燥負荷が小さいことが要因であると考えられる。

本発明の目的は、巻上機に連続して供給する巻紙に香料を塗布すると共に、巻紙に塗布した香料を適正に乾燥させることのできるシガレット製造装置を提供することにある。
特に本発明は、巻上機の動作速度に応じて長尺の巻紙を連続して高速度に供給する場合に好適な、塗布香料の乾燥機能を備えたシガレット製造装置を提供することを目的としている。

上述した目的を達成するべく本発明に係るシガレット製造装置は、
<ａ> 長尺の巻紙を幅方向に湾曲させてたばこ刻を連続して巻き上げる巻上機と、
<ｂ> この巻上機に上記巻紙を連続して供給する巻紙供給装置と、
<ｃ> この巻紙供給装置から前記巻上機への巻紙供給路に設けられて前記巻紙に香料を塗布する塗布装置と、
<ｄ> この塗布装置に組み込まれて前記香料が塗布された巻紙を乾燥処理する高周波誘電加熱装置と、
<ｅ> この高周波誘電加熱装置の内部に温風を供給して該装置内部を除湿する温風機と
を具備したことを特徴としている。

前記塗布装置は、例えばＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）水溶液にて希釈した香料を前記巻き紙に塗布する塗布ノズルと、前記巻上機への前記巻紙の供給速度に応じて上記塗布ノズルによる前記巻紙への香料塗布量を制御する制御装置とを備えたものとして実現される。

また前記高周波誘電加熱装置としては、例えば所定の距離を隔てて対向配置されて高周波電圧が印加される１つまたは複数の電極対を備え、上記電極間に導かれる巻紙に高周波電界を加えて該巻紙を誘電加熱するものを用いることが好ましい。好ましくは前記電極対を、１０〜１００ＭＨzの高周波電圧を印加して駆動することが望ましい。

本発明に係るシガレット製造装置においては、高周波誘電加熱装置の内部に温風を送り込んで該装置内部を除湿しながら、この高周波誘電加熱装置を用いて巻紙に塗布した香料を誘電加熱して乾燥処理する。この結果、高周波誘電加熱装置の電極間における放電の発生を抑えながら上記香料に含まれる水分を効率的に蒸発させることができ、香料および巻紙を適正に乾燥処理することができる。即ち、本装置では、香料を塗布した巻紙に高周波電界を加えることにより、香料に含まれる水分（誘電体）の誘電損失に伴う発熱を利用してその内部から上記水分を蒸発させ、香料から蒸発した水分を温風により除湿する。従って電極間の放電等の不具合を招来することなしに香料および巻紙を効率的にし、しかも適正に除湿することができる。

特に本発明に係るシガレット製造装置によれば、例えば１〜２万本／分程度と高速度でシガレットを製造する場合であっても、例えば巻上機への巻紙の供給速度に応じて高周波電界強度を強くすることでその乾燥処理を確実に実行することが容易である。従ってシガレットの製造速度（いわゆる巻上速度）に合わせて巻紙への香料塗布量を制御しながら乾燥処理する上で非常に好都合である。

本発明の一実施形態に係るシガレット製造装置の全体的な概略構成を示す図。 本発明に係るシガレット製造装置の特徴的な構成要素である香料塗布装置の構成例を示す図。 高周波誘電加熱装置における電極対の配列構造を示す正面図。 高周波誘電加熱装置における電極対の配列構造を示す側面図。 香料塗布装置の概略的な制御系を示す図。 シガレット製造装置の起動時における香料塗布装置の制御形態を説明するための図。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るシガレット製造装置、特に巻紙Ｐに香料を塗布しながらシガレットを高速に製造するシガレット製造装置について説明する。
このシガレット製造装置は、図１にその全体的な概略構成を示すように、概略的には長尺の巻紙Ｐを幅方向に湾曲させてたばこ刻Ｔを連続して巻き込みながら長尺棒状のシガレットを製造し、このシガレットを所定長毎に切断して出力する巻上機１と、この巻上機１から順次供給される所定長のシガレットの端部にフィルタチップを装着するフィルタチップアタッチメント２とを備えて構成される。

巻上機１については、日本国特許第３３７２１６２号公報等に詳しく紹介される。この巻上機１は、主軸１ａにより速度制御されて送り駆動されるガニチャーテープ１ｂを用い、移送ベルト１ｃの下面に吸着されて供給されるたばこ刻Ｔを、ロールから巻き戻しながら連続して供給される長尺の巻紙Ｐにて連続して巻き上げることでシガレットを製造するように構成される。具体的には巻上機１は、トング１ｄ等を用いて巻紙Ｐをその幅方向に湾曲させながら、巻紙Ｐ上に載置された上記たばこ刻Ｔを連続して巻き込み、これによって長尺棒状のたばこロッドを連続して製造する。次いで巻上機１は、上記たばこロッドを、前記主軸１ａの回転に同期して駆動されるカッタ１ｅにより所定長毎に切断し、最終製品としてのシガレット長の２倍の長さを有する、いわゆるダブル巻きたばこＷとしてフィルタチップマウンタ２に送り出す。

尚、フィルタチップアタッチメント２については、日本国特許第２９９７２５０号公報等に詳しく紹介される。このフィルタチップアタッチメント２は、巻上機１から順次供給されるシガレット（ダブル巻きたばこ）Ｗをその長手方向に２等分してその間にフィルタチップＦを同軸に介挿し、これらのシガレットとフィルタチップＦとをチップペーパにて巻き込んで結合一体化する。次いでフィルタチップアタッチメント２は、シガレットに結合一体化された上記フィルタチップＦを、その中心位置にて切断することで一端部にフィルタチップＦを装着したフィルタ付シガレットを２本ずつ製造する。

基本的には上述した巻上機１とフィルタチップアタッチメント２とを備えて構成されるシガレット製造装置において、本発明が特徴とするところは、公知の巻紙供給装置によりロールから巻き戻されて巻上機１に供給される長尺の巻紙Ｐの供給路の途中に、上記巻紙Ｐに香料を塗布する香料塗布装置３を備える点にある。この香料塗布装置３は、いわゆる副流煙に含まれる特定の匂い成分を除去したり、或いは上記特定の匂い成分を覆い隠すための香料を上記巻紙Ｐに塗布するものである。特にこの香料塗布装置３は、後述するように巻紙Ｐに塗布した香料を乾燥処理する機能を備えている。

図２は上記香料塗布装置３の概略構成を示している。この香料塗布装置３は、塗布制御部１１により制御されて前記巻上機１に連続して供給される巻き紙Ｐに香料を塗布する塗布ノズル１２と、この塗布ノズル１２の下流側に設けられて上記香料が塗布された巻紙Ｐを乾燥処理する高周波誘電加熱装置１３と、この高周波誘電加熱装置１３の内部に温風を供給して該加熱装置１３の内部を除湿する温風機１４とを備える。そして香料塗布装置３は、上記高周波誘電加熱装置１３にて乾燥処理した巻紙Ｐを、リザーバ１５を介して余分な弛みを吸収した後、前記巻上機１に向けて所定の速度で送り出す。

前記高周波誘電加熱装置１３は、その内部に形成した巻紙Ｐの走行ラインを挟んで所定の距離を隔てて対向配置された複数の電極対１６を備えている。これらの各電極対１６は、高周波発振器１７により、例えば４０ＭＨz程度の高周波電圧が印加されて駆動されるもので、電極対１６間を走行する前記巻紙Ｐに高周波電界を加える役割を担う。香料が塗布された巻紙Ｐは、各電極対１６により印加される高周波電界により誘電加熱される。具体的には香料は、印加された高周波電界の誘電体損失に伴う自己発熱によって含有水分を揮散させ、これによって乾燥処理される。

具体的にはこの実施形態における高周波誘電加熱装置１３は、その内部にＵ字形に巻紙Ｐの走行ラインを形成した箱形の乾燥炉をなす筐体１８に組み込まれている。そして高周波誘電加熱装置１３の主体部をなす前述した複数の電極対１６は、上記巻紙ＰのＵ字形の走行ラインに沿って上下２段２列に亘って４組設けられている。これらの各電極対１６は、例えば図３にその概略的な配列構造を示す正面図を、また図４にその側面図を示すように、長さ１５ｃｍ程度の丸棒状の複数本の電極１６ａを、長さ略６０ｃｍに亘って３０ｍｍ程度の間隔（ピッチ）を隔てて平行に配列される。またこれらの電極１６ａは、巻紙Ｐを間にして５〜８ｍｍ程度の距離を隔てて対向配置されて複数の電極対１６を構成する。

また前記温風機１４は上記高周波誘電加熱装置１３の筐体（乾燥炉）１８の内部に、例えば７０〜８０℃程度の温風（熱風）を送り込む。この温風機１４は、筐体１８の上部に組み込まれた排気ファン１９と協働して上記筐体１８の内部を除湿乾燥させる役割を担う。特に温風機１４は、主として前記電極対１６にて乾燥処理された巻紙Ｐから放出される水分を凝集させることなく、前記排気ファン１９を介して筐体（乾燥炉）１８の外部に排出させる。この温風機１４による水分排気機能により、筐体（乾燥炉）１８内の多湿化が抑えられて前記電極対１６間の本意な放電が防止される。

尚、図中２０は前記筐体（乾燥炉）１８に組み込まれた放電センサである。この放電センサ２０は、電極対１６間のスパーク放電に伴う閃光（紫外線）を検出して前記高周波誘電加熱装置１３による巻紙Ｐの乾燥処理を停止させる役割を担う。また前述した塗布制御部１１は、巻上機１におけるシガレットの製造速度（巻上速度）を前記主軸１ａの回転数から検出し、その巻上速度に応じて前記塗布ノズル１２からの香料の吐出量を制御する。この塗布制御部１１による香料吐出量の制御により、巻紙Ｐの単位長当たりに対する香料の塗布量が一定に制御される。

上述した如く構成されたシガレット製造装置においては、ロールに巻回された巻紙Ｐは該ロールから巻き戻されながら連続して巻上機１に供給される際、その供給路に設けられた香料塗布装置３を介して香料が塗布された後、オンラインで上記巻上機１によるシガレットの製造に供せられる。しかも香料が塗布された巻紙Ｐは、前述したように高周波誘電加熱装置１３を用いた誘電加熱により乾燥処理された後、前記巻上機１によるシガレットの製造に供せられる。

特に香料が塗布された巻紙Ｐは、前述した電極対１６により高周波誘電加熱されるので、香料の塗布によって巻紙Ｐの内部に浸透した水分は、それ自体の発熱によって蒸発する。従って従来の輻射熱を利用した乾燥処理のように巻紙Ｐの表面側が強く加熱され、その内部の乾燥が不十分となるような不具合を招来することがない。また強力なエネルギを有するマイクロ波を用いた誘電加熱のように、水分の過剰な揮散によって巻紙Ｐに焦げが生じるような不具合を招来することもない。

本発明者等は、１.７％ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）水溶液にて希釈した重量濃度２４％の香料Ａと重量濃度３５％の香料Ｂとを準備し、これらの各香料Ａ,Ｂを厚手の巻紙（通称；ルーシア巻紙）および薄手の巻紙（通称；４Ｐ−３５巻紙）にそれぞれ塗布して、次のような乾燥実験を行った。

先ず上記香料Ａ,Ｂをそれぞれ塗布した各巻紙Ｐを、シーム糊の乾燥に用いるハロゲンランプおよび／またはロッドヒータを用いて輻射加熱した。この場合、上記各巻紙Ｐを十分に乾燥させることができず、いわゆる生乾きの状態であった。しかも巻紙Ｐの生乾き状態にある香料塗布部分に付着したたばこ刻により、巻紙Ｐにシミが生じた。

一方、周波数２４５０ＭＨz，出力１.５ｋＷの導波管式加熱炉（マグネトロン）を用いて上記香料Ａ,Ｂをそれぞれ塗布した各巻紙Ｐをそれぞれマイクロ波加熱した。この場合、未乾燥状態から突然、放電による焦げが多発し、最悪時には巻紙Ｐが燃焼すると言う不具合が生じた。この現象は巻紙Ｐが薄く、マイクロ波に対する負荷が小さいためであると考えられる。負荷を考慮して導波管式加熱炉（マグネトロン）から放射されるマイクロ波の強度を絞り込むことが考えられる。しかし導波管式加熱炉から放射されるマイクロ波の強度を絞り込むには限界がある。従って現実的には汎用の導波管式加熱炉を巻紙Ｐの乾燥に用いることは、設備コスト等の点で不適当であると考えられる。

これに対して上述した香料Ａ,Ｂをそれぞれ塗布した各巻紙Ｐを電極対１６を用いて高周波誘電加熱により乾燥処理した。この場合、巻上機１によるシガレットの製造速度（巻上速度）にもよるが、シミを生じることなくほぼ良好に乾燥させ得ることが確認できた。しかも水分を含む巻紙の巻き付きに起因する、巻上機１における巻紙詰まり等の不具合も生じなかった。特に濃度の高い香料Ｂを用いた場合、極めて効果的に巻紙Ｐを乾燥できることが確認できた。ちなみに香料濃度が高いと言うことは、逆に香料の水分量が少ないことを意味する。従って濃度の高い香料Ｂの場合には、巻紙Ｐの乾燥負荷自体が小さく、乾燥し易かったものと考えられる。また上述した如くして香料を塗布した巻紙Ｐを高周波誘電乾燥するに際して、電極対１６間に温風を吹き付けながら乾燥処理を行い、これによって筐体（乾燥炉）１８内の雰囲気を乾燥状態に保った場合、上記電極対１６間のスパーク放電を確実に防止し得ることも確認できた。

尚、前述した如く構成された香料塗布装置３の作動制御は、例えば図５に示すように巻上機１の主軸１ａに取り付けたエンコーダから得られる主軸１ａの回転数（動作速度）の情報に基づいて行うようにすれば良い。具体的には香料塗布装置３の操作パネル３ａを用い、上述した如く取得した巻上機１におけるシガレットの製造速度（巻上速度）に応じて巻紙Ｐの搬送速度を制御すると共に、巻紙Ｐに対する塗布ノズル１２からの香料の塗布量を制御するようにすれば良い。そしてこの巻紙Ｐの搬送速度の情報を高周波誘電加熱装置１３の制御部１３ａに与え、上記巻紙Ｐの搬送速度に応じて前記電極対１６に印加する高周波電圧とそのアノード電流を制御して、香料を塗布した巻紙Ｐを適正な強度で乾燥処理するようにすれば良い。この際、上記制御部１３ａにおいては、前述した放電センサ２０等により異常が検出されたとき、その異常状態に応じて乾燥処理を停止させる等して巻紙Ｐの燃焼事故を未然に防ぐことが望ましい。

またシガレット製造装置を運転開始する（立ち上げる）に際しては、図６に示すように先ず初期段階として巻上機１を低速で運転し、その速度に応じて巻紙Ｐへの香料の塗布を開始する。その後、巻上機１の運転速度を中速域まで高め、この状態において香料の塗布状態やその乾燥状態を検査する。そして香料の塗布が良好に行われていることを確認した後、巻上機１の運転速度を所定の高速域まで高めるようにすれば良い。この際、巻上機１の運転速度に応じて塗布ノズル１２からの香料吐出量を可変し、巻紙Ｐの単位長当たりの香料塗布量を一定化制御することは勿論のことである。また前述したように高周波誘電加熱装置１３による巻紙Ｐの高周波誘電加熱条件を制御すれば良いことは言うまでもない。

上述したように本発明に係るシガレット製造装置によれば、含水量の多い香料を巻紙Ｐに塗布しながら、この香料を塗布した巻紙Ｐを乾燥処理して巻上機１に連続供給してシガレットの製造に供するに際して、高周波電圧が印加される電極対１６を用いて上記巻紙Ｐを高周波加熱する高周波誘電加熱装置１３を用いるので、上記巻紙Ｐを非常に良好に乾燥させることができる。

しかも電極間電圧やアノード電流の調整と言う簡単な制御により、その乾燥性能を調整することができるので、その制御性が非常に良好である。また高周波誘電加熱装置１３の内部に温風を送り込み、乾燥処理によって巻紙Ｐから揮散（蒸発）した余分な水分を排除して上記加熱装置１３の内部を除湿するので、電極対１６間の不本意な放電を未然に防ぐことができる。従って高周波誘電加熱装置１３を安定に作動させて巻紙Ｐを安定に、且つ効率的に乾燥処理することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば電極対１６の大きさ（幅）は巻紙Ｐの幅に応じたものであれば良く、またその長さについては、乾燥すべき水分量に応じて定まる乾燥時間や乾燥路長等に応じて定めれば良い。また電極対１６間に印加する高周波電圧の周波数は、一般的には１０〜１００ＭＨzの範囲であれば十分である。また高周波電圧の大きさについては、巻紙Ｐの乾燥処理に要求される仕様に応じて定めれば良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

Claims (4)

1. 長尺の巻紙を幅方向に湾曲させてたばこ刻を連続して巻き上げる巻上機と、この巻上機に上記巻紙を連続して供給する巻紙供給装置と、この巻紙供給装置から前記巻上機への巻紙供給路に設けられて前記巻紙に香料を塗布する塗布装置と、この塗布装置に組み込まれて前記香料が塗布された巻紙を乾燥処理する高周波誘電加熱装置と、この高周波誘電加熱装置の内部に温風を供給して加熱装置内部を除湿する温風機と
   を具備したことを特徴とするシガレット製造装置。
2. 前記塗布装置は、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）水溶液にて希釈した香料を前記巻き紙に塗布する塗布ノズルと、前記巻上機への前記巻紙の供給速度に応じて上記塗布ノズルによる前記巻紙への香料塗布量を制御する制御装置とを備えたものである請求項１に記載のシガレット製造装置。
3. 前記高周波誘電加熱装置は、所定の距離を隔てて対向配置されて高周波電圧が印加される１つまたは複数の電極対を備え、上記電極間に導かれる巻紙に高周波電界を加えて該巻紙を誘電加熱するものである請求項１に記載のシガレット製造装置。
4. 前記電極対は、１０〜１００ＭＨzの高周波電圧を印加して駆動されるものである請求項３に記載のシガレット製造装置。