JPWO2006092881A1 - シガレット製造装置 - Google Patents

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Abstract

シガレット製造装置において、巻紙に香料を塗布する塗布ノズルと、この塗布ノズルに香料を供給するポンプとを結ぶ香料の供給路に沿って、冷媒を循環させて前記香料を冷却する冷却水系を設け、この冷却水系に供給する上記冷媒の温度を冷却ユニットにて制御する。特に冷却水系に供給する冷媒の温度を検出して該冷媒の温度を制御する第1の制御系と、前記塗布ノズルに供給された前記香料の温度を検出して前記冷媒の温度を制御する第2の制御系と選択的に用いて香料の温度を制御する。そして香料の温度を管理してその粘性を一定に保つことで、巻紙の供給速度に応じた前記ポンプの駆動制御だけで巻紙への香料塗布量を一定化する。

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号明細書に詳しく紹介される。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、上記巻上機にて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。
また国際公開第2004/064546号パンフレットには、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ための香料を、巻紙に塗布することが開示される。この種の香料は、例えばCMC(カルボキシメチルセルロース)水溶液またはベンジンアルコール懸濁液にて希釈したものからなる。この香料の巻紙への塗布量は、前述した巻紙へのシーム糊の塗布量に比較して大量である。また巻紙への香料の塗布量は、シガレットの品質を左右する要因となる。これ故、香料の塗布量を精度良く制御することが必要である。
一方、巻上機への巻紙の供給速度は、巻上機におけるシガレットの製造速度、つまり巻上機の動作速度に応じて可変される。これ故、巻紙に香料を塗布しながらシガレットを製造するような場合、巻紙の走行速度(供給速度)に応じて塗布ノズルへの香料供給量を調整し、巻紙における単位面積当たりの香料塗布量を一定化することが重要である。しかし巻紙の供給速度に応じて、香料塗布ノズルに香料供給を供給するポンプの作動を制御し、これによって香料塗布量を一定化制御している場合であっても、次第に巻紙に対する香料塗布量が増加してくると言う不具合が生じた。
本発明の目的は、巻上機に連続して供給される巻紙に、常に安定に一定量の香料を塗布することができ、シガレットの製造品質の安定化を図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。
本発明者等は、従来装置において巻紙の供給速度に応じて香料の供給量を制御しているにも拘わらず、巻紙に対する香料塗布量が次第に増加してくる要因を調べたところ、専らシガレット製造装置の運転に伴う機械温度の上昇に伴って香料の温度が上昇し、これによって香料の粘性が低下することが原因であることを見出した。そこで本発明は、香料の粘性に着目し、その粘度を一定に保つことで巻紙の供給速度に応じた香料の供給量の制御だけで、巻紙に対する香料塗布量を一定化するようにしている。
本発明は、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、この巻上機への前記巻紙の供給路のシーム糊塗布工程の前段に設けられて前記巻紙に香料を塗布する香料塗布装置とを具備したシガレット製造装置において、
特に前記巻紙に香料を塗布する塗布ノズルと、回転駆動されて上記塗布ノズルに香料を供給するポンプとを備えて構成される前記香料塗布装置に、更に上記ポンプによる前記香料の供給路に沿って冷媒を循環させて前記香料を冷却する冷却水系と、この冷却水系に供給する上記冷媒の温度を制御する冷却ユニットとを設けたことを特徴としている。
即ち、本発明は、香料タンクからポンプを介して塗布ノズルに香料を供給する香料供給パイプ(香料供給路)に沿って、この香料供給パイプ内を給送される香料を冷却する冷媒(冷却水)を通流する冷却水系を設けると共に、上記冷媒(冷却水)の温度を制御する冷却ユニットを設けるようにしている。そして上記冷却水系により、機械温度に拘わることなく前記香料の温度を一定に保つことで、巻紙の供給速度に応じた香料の供給量の制御だけで、巻紙に対する香料塗布量を一定化するようにしたことを特徴としている。
上述した構成のシガレット製造装置によれば、冷却ユニットによって温度管理される冷却水系によって香料の温度を制御することができるので、機械温度の変化に拘わりなく塗布ノズルに供給する香料の温度を一定に保つことができる。この結果、香料の粘性の変化を抑えることができるので、ポンプの駆動制御だけで塗布ノズルを介する巻紙への香料塗布量を容易に一定化制御することができる。特に香料の温度を一定に保つことで、ポンプの駆動制御だけ香料塗布量を安定に制御することが可能となるので、容易にシガレットの製造品質を安定に保つことが可能となる。
好ましくは前記冷却ユニットは、前記冷却水系に供給する冷媒の温度を検出して該冷媒の温度を制御する第1の制御系と、前記塗布ノズルに供給された前記香料の温度を検出して前記冷媒の温度を制御する第2の制御系とを備えたものからなる。そしてこの冷却ユニットの駆動制御は、前記巻上機の停止中は前記第1の制御系を作動させ、前記巻上機の作動中は前記第2の制御系を作動させて行われる。
このようにしてシガレット製造装置の運転状態に応じて上記各制御系を選択的に用いて冷媒の温度を制御すれば、冷却ユニットの負担を抑えながら効率的に香料の温度を安定に一定化制御することができる。
また前記冷却水系は、具体的には前記香料の供給パイプの外周を覆って設けられて二重管構造をなす冷媒通流パイプにより構築され、前記塗布ノズルの側から前記ポンプに向けて冷媒を通流させるように用いられる。このような構成を採用すれば、塗布量に直接的に関与する塗布ノズルでの香料温度を一定に保ちながら、冷媒の余力(冷却能力)を利用して上記塗布ノズルに供給する香料の温度上昇を抑えることができるので、香料に対する冷却効率を高めることが可能となる。
尚、前記香料は、例えば香料組成物を包接した粉末をCMC(カルボキシメチルセルロース)水溶液またはベンジンアルコール懸濁液にて希釈したものからなる。
本発明の一実施形態に係るシガレット製造装置の要部概略構成図。 図1に示すシガレット製造装置に組み込まれる香料塗布装置の概略構成図。 図2に示す香料塗布装置における冷却制御手順の一例を示す図。 冷却水系を用いない場合の、シガレット製造装置の運転時間経過に伴う香料の温度変化と塗布ノズルからの香料吐出量の変化を示す図。 冷却水の温度を一定に保った場合の、シガレット製造装置の運転時間経過に伴う香料の温度変化と塗布ノズルからの香料吐出量の変化を示す図。 香料の温度を一定に保った場合の、シガレット製造装置の運転時間経過に伴う香料の温度変化と塗布ノズルからの香料吐出量の変化を示す図。
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について説明する。
図1はシガレット製造装置の要部概略構成を示している。このシガレット製造装置は、所定幅の長尺の巻紙Wを巻回したロール11を備え、ロール11から送出経路12に沿って巻紙Wを繰出すようになっている。この送出経路12は複数のガイドローラ13によって規定されており、この送出経路12の終端は巻上機20の入口に連なっている。尚、送出経路12には、その途中にフィードローラ(図示しない)やリザーバ13が介挿されている。尚、リザーバ13は、巻紙Wを所定長に亘って蓄えてバッファリングすることにより、複数のロール11から順次繰り出される巻紙Wの繋ぎ合わせの時間を確保する為のものである。
一方、巻上機20は無端状のガニチャテープ21を備え、このガニチャテープ21には前記送出経路12の終端から前述した巻紙Wが連続して導かれている。尚、ガニチャテープ21は駆動ドラム22に掛け回されて周回軌道を形成しており、駆動ドラム22の回転に伴って成形ベッド23の図示しない成形溝内を前記巻紙Wと共に一方向に走行する。ちなみに成形ベッド23の成形溝は、巻上機20の入口から出口に向けてその溝幅および溝底の曲率半径が徐々に減少する形状を有し、巻上機20の出口では略断面半円形となっている。
巻上機20の入口にて前記巻紙Wはその上面にたばこ刻Kの供給を受ける。より詳しくは、たばこ刻Kは無端状のたばこバンド24の下面に層状に吸着されてたばこ刻層KLをなし、たばこバンド24の走行に伴って巻上機20の入口に向けて供給される。そしてたばこバンド24に吸着されているたばこ刻層KLは、巻上機20の入口に配置されたトングシュー25によりたばこバンド24から剥離されて巻紙W上に載せ替えられる。
このようにして巻紙Wにたばこ刻層KLが供給されると、たばこ刻層KLは巻紙Wと共に巻上機10内に導かれ、巻上機10内に配置されたトングシュー25、ショートホルダ26、糊塗布ノズル27、およびロッドホルダ28を順次通過する。そしてこの過程においてたばこ刻Kが巻紙Wにて包み込まれることで長尺のたばこロッドTRが連続して成形され、このたばこロッドTRは巻上機10の出口から送出される。
より詳しくは前記トングシュー25はたばこ刻層KLを上方から断面円弧状に圧縮成形しており、一方、成形ベッド23の成形溝はガニチャテープ21を介して巻紙Wを下側から断面U字形に曲成する。これによってたばこ刻層KLは、その上下から断面円弧状に圧縮成形される。そしてショートホルダ26はガニチャテープ21を介して巻紙Wの一側縁部を円弧状に曲成し、この一側縁部をたばこ刻層KLの上部半分に被せる。この際、糊塗布ノズル27は巻紙Wの他側縁にシーム糊を塗布する。この後、ロングホルダ28は、ガニチャテープ21を介して巻紙Wの他側縁部を同様に円弧状に曲成し、この他側縁部を刻層KLの残りの上部半分に被せる。これにより巻紙Wの他側縁がその一側縁に重ね合わされると同時に、シーム糊により接着されてたばこロッドTRが成形される。
その後、巻上機20の出口から送出されたたばこロッドTRは、ヒータ29の下側を通過することでシーム糊の乾燥処理が行われる。次いで、たばこロッドTRは切断セクションにおけるロータリナイフ31により所定長さ、即ち、シガレットの2倍の長さを有するシガレットロッドSRに切断される。そしてシガレットロッドSRはキッカ32により次段(次工程)のフィルタアタッチメント(図示せず)に供給される。
尚、フィルタアタッチメントは、上述したシガレットロッドSRを2本のシガレットに切断した後、これらシガレット間にフィルタプラグを同軸に配置する。そしてこれらシガレットの各端部とフィルタプラグとを覆ってチップペーパを巻付けることにより一体に接続してダブルフィルタシガレットに成形する。その後、このダブルフィルタシガレットを上記フィルタプラグ部分で等分に切断することで2本のフィルタ付きシガレットを製造する役割を担う。
基本的にはこのように構成されるシガレット製造装置において、巻紙Wに香料を塗布する香料塗布装置は、例えば送出経路12におけるリザーバ13の下流であって、シーム糊の塗布工程の前段に配置される。この香料塗布装置は、液状の香料を巻紙Wの内側面に所定幅に亘って塗布する塗布ノズル41と、この塗布ノズル41に上記香料を供給するポンプ42とを備えて構成される。
塗布ノズル41は、ノズル先端から吐出させた香料を巻紙Wの香料塗布面に載せることで、香料を線状に塗布するものである。また塗布ノズル41からの香料の吐出量は、ポンプ42からの香料供給量により制御される。この香料供給量はポンプ制御装置43によるポンプ42の駆動速度、具体的にはポンプ42の回転数により制御される。特にポンプ制御装置43は、後述するように前記駆動ドラム22の回転速度を検出するエンコーダ44の出力を受けて、前記巻上機20によるシガレットの製造速度、つまり巻上機20の動作速度に応じてポンプ42の回転数を制御する。このポンプ42の回転数の制御により、塗布ノズル41への香料の供給量、ひいては巻紙Wに対する香料の塗布量が制御される。
尚、上述した如くして巻紙Wに塗布される香料(香料組成物)は、例えばシガレットの喫煙時の臭気、特に副流煙の臭気を緩和したり、或いは臭気をマスキングするものである。具体的には香料は、テンペル類、エステル類、リナロールやネロール、ゲラニオール等のアルコール類、アネトール等のフェノール類、バニリンやエチルバニリン等のアルデヒド類、ラクトン類、ならびに植物および果実抽出物等からなる群から選択される一つ以上からなる。また香料組成物としては、日本国;特開2002−146386号公報に開示されるような物質であっても良い。そしてこの香料は、例えば上記香料組成物を包接した粉末をCMC(カルボキシメチルセルロース)水溶液またはベンジンアルコール懸濁液にて希釈したものとして与えられる。具体的には香料としては、香料カプセル粉末を重量比略80%のCMCアルコール水溶液やベンジンアルコール懸濁液にて希釈したものが用いられる。
さて基本的には上述したように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、香料塗布装置の具体的な構成である。この香料塗布装置は、図2にその要部概略構成を示すように、その基本機能として塗布ノズル41と、この塗布ノズル41に香料を供給するポンプ42とを備える。更にこの香料塗布装置は、上記ポンプ42による前記香料の供給路50に沿って冷媒を循環させて前記香料を冷却する冷却水系51と、この冷却水系51に供給する上記冷媒の温度を制御する冷却ユニット52とを備えることを特徴としている。
香料塗布装置におけるポンプ42の一次側(ソース側)は、第1の給水パイプ50aを介して香料タンク53に連結され、上記ポンプ42の二次側(ドレイン側)は第2の給水パイプ50bを介して前記塗布ノズル41に連結されている。これらの給水パイプ50a,50bにより前述した香料の供給路50が形成されている。冷却水系51は、上記給水パイプ50a,50bをそれぞれ覆う二重管構造のパイプと、これらのパイプと前記冷却ユニット52との間を順に直列に連結する補助パイプとにより構成される。そしてこの冷却水系51は、冷却ユニット52から吐出される冷却水(冷媒)を前述した香料の供給路50に沿って循環させて香料を冷却する役割を担う。具体的には上記冷却水系51は、前記冷却ユニット52から送り出される冷却水を前記塗布ノズル41側に供給し、前述した香料の給送方向とは逆向きにポンプ42側へと通流させて、前述した香料タンク53側から上記冷却水を冷却ユニット52に回収する循環系を構築している。
また前記冷却ユニット52は、冷却制御部52aの制御の下で、第1および第2の温度センサ54a,54bにてそれぞれ検出される温度に従って冷却水を除熱してその温度を下げる冷却器を備えている。特に第1の温度センサ54aは、冷却ユニット52における冷却水温度を検出するように設けられており、第2の温度センサ54bは塗布ノズル41における香料の温度を検出するように設けられている。そしてこれらの温度センサ54a,54bにて検出された温度情報は、前述した巻上機20の運転状態に応じて前記冷却制御部53に選択的に与えられる。
即ち、前記冷却制御部52aは、第1の温度センサ54aによって検出される冷却水の温度に従って前記冷却ユニット52から送り出す冷却水の温度を制御する第1の制御系と、第2の温度センサ54bによって検出される前記塗布ノズル41に供給された前記香料の温度に従って前記冷却ユニット52から送り出す冷却水の温度を制御する第2の制御系とを備える。そして冷却制御部52aは、これらの第1および第2の制御系を選択的に駆動することで、シガレット製造装置の運転状態に応じて冷却水の温度を制御する。
図3は、このように構築された冷却制御系における概略的な制御手順を示している。この制御は、シガレット製造装置の電源が投入されたことを端緒として、冷却ユニット52を運転することから開始される〈ステップS1〉。そして先ず、第1の温度センサ54aによって検出される冷却水の温度に従って冷却ユニット52から送り出す冷却水の温度を制御する〈ステップS2〉。このような冷却ユニット52の運転制御の下で冷却水系51を循環する冷却水により、香料供給路50に導かれた香料の温度が、その周囲の機械温度に拘わることなく概略的に上記冷却水の温度に保たれる。
このような準備状態からシガレット製造装置の運転が開始され、更に香料の塗布開始が指示されると、これを判定して塗布ノズル41のニードル(図示せず)を開け、同時に前述したポンプ42を作動させる〈ステップS3,S4〉。このポンプ42の作動により香料タンク51から塗布ノズル41へと香料が供給され、塗布ノズル41から巻紙Wに対して香料の塗布が開始される。そして香料塗布動作に移行したならば、前述した第1の制御系に代えて第2の制御系を作動させる。そして第2の温度センサ54bによって検出される前記塗布ノズル41での香料の温度に応じて、前記冷却ユニット52から送り出す冷却水の温度を制御する〈ステップS5〉。つまり塗布ノズル41における香料の温度は、主として塗布ノズル41部分での冷却水の温度により規定される。そこでこの塗布ノズル41部分での冷却水の温度が予め設定された温度となるように、前記冷却ユニット52から送り出す冷却水の温度を制御する。
この第2の制御系による冷却水の温度制御は、香料の塗布動作が終了するまで繰り返し実行する〈ステップS6〉。そして香料の塗布動作が終了したならば、塗布ノズルのニードルを閉じ、同時にポンプ42の作動を停止させる〈ステップS7〉。しかる後、前述したステップS2からの処理に示される第1の制御系での冷却水の温度制御に戻る。尚、この香料の塗布動作の休止は、製造工場における休憩時間等の一時的なシガレット製造装置の運転休止状態である。
かくして上述した如くして塗布ノズル41に供給する香料を、その供給路50に沿って配設された冷却水系を循環する冷却水にて冷却するようにしたシガレット製造装置によれば、装置の運転に伴って機械温度が上昇しても、その温度上昇に拘わることなく香料の温度を一定に保つことができる。従って温度変化に起因する香料の粘性変化が生じないので、ポンプ42の回転数を制御して塗布ノズル41への香料供給量を制御するだけで、塗布ノズル41からの巻紙Wへの香料塗布量を安定に一定化制御することが可能となる。
しかも香料塗布動作の休止時には冷却水の温度に従ってその温度を所定の設定温度に一定化制御すれば、香料塗布装置全体の温度をその周囲の機械温度に左右されることのない低い温度に大まかに保ち得る。そして香料塗布動作時には塗布ノズル41に香料の温度に従って冷却水の温度を高精度に制御して香料の温度を一定に保つように管理すれば十分である。故に、その制御系が徒に複雑化することもない。従って簡易にして効果的に香料の温度を制御し、その粘性を一定に保つことができるので、巻紙Wに対する香料塗布量をその周囲の機械温度に拘わらず一定化することができる。この結果、容易にシガレットの製造品質の安定化を図ることが可能となる。
上述した冷却水系51を備えた香料塗布装置の効果を確認するべくシガレット製造装置の運転時間経過に伴う香料の温度変化と、塗布ノズル41からの香料吐出量の変化を調べたところ、図4〜6に示すような結果が得られた。図4は、冷却水系51を用いない場合の特性を示しており、図5は冷却水系51を用いて冷却水の温度を一定(25℃)に保った場合の特性を示している。更に図6は塗布ノズル42の香料温度に基づいて冷却水の温度を制御し、香料の温度を25℃に保つように制御した場合の特性を示している。尚、これらの図4〜6において、実線は香料の平均的な吐出量を、また点線は塗布ノズル41での平均的な香料温度をそれぞれ示している。
これらの図4〜6にそれぞれ示す香料の温度変化と吐出量の変化を対比すれば明らかなように、冷却水系51を備えていない従来の一般的な香料塗布装置においては、その周囲の機械温度の影響を受けるので、機械運転後、1時間程度で香料の温度が上昇し、香料の塗布量が規定量以上に増大する。しかし冷却水系51を備えた香料塗布装置によれば、その周囲の機械温度が上昇しても香料の温度上昇を効果的に抑えることができる。しかし冷却水の温度だけを一定化制御した場合、図5に示すように休止状態から機械の運転を再開した場合、一時的に香料の吐出量が増大することがある。この点、塗布ノズル41での香料の温度に従ってその冷却水系の温度を制御するように構成すれば、図6に示すように休止状態から機械の運転を再開した場合であっても、香料の吐出量を所定の管理範囲内に抑え得ることが確認できた。
ちなみに冷却水の温度を検出してその温度を一定化制御した場合、その運転再開時に一時的に香料の吐出量が増大する原因は次のように考えられる。即ち、運転休止期間中には、冷却ユニット52から送り出される冷却水の温度を一定に保ち得る。しかし冷却水系51を通流する冷却水の温度がその周囲の機械温度の影響を受けて次第に上昇し、塗布ノズル41やポンプ42における冷却水温度が上記制御温度よりも高くなる。この為、香料の塗布動作停止期間中、その供給路50に満たされて停滞している香料の温度が若干ではあるが高くなる。この結果、休止状態から機械の運転を再開した際、一時的に粘性が低下した香料が塗布ノズル41に供給される為に、香料の吐出量が増大すると考えられる。この点、前述したように塗布ノズル41での香料の温度を検出して冷却水の温度を制御すれば、塗布ノズル41から吐出して巻紙Wに塗布する香料の温度自体を一定化することができる。この結果、塗布ノズル41からの香料の吐出量を容易に一定化制御することができる。従って前述したようにその制御系を切り換えて香料の温度を制御することは非常に有用であると言える。
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。例えばここでは巻紙Pに香料を1条の線をなすように塗布する例について説明したが、巻紙幅方向に所定の間隔で2条以上の線をなすように香料を塗布する場合にも同様に適用することができる。また1枚の巻紙Wにてたばこ刻Kを巻き込んだ一重巻シガレットの製造を例に説明したが、2枚の巻紙Wを用いてたばこ刻Kを巻き込んだ二重巻シガレットを製造する場合にも同様に適用することができる。この場合には、2枚の巻紙Wの互いに重ね合わせられる内側面に香料を塗布するようにすれば良い。また冷却水に代えて種々の冷媒を用いて香料を冷却するように構成することも勿論可能であり、冷却ユニット52の構成も特に限定されない。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 (6)

  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、この巻上機への前記巻紙の供給路のシーム糊塗布工程の前段に設けられて前記巻紙に香料を塗布する香料塗布装置とを備え、
    前記香料塗布装置は、前記巻紙に香料を塗布する塗布ノズルと、回転駆動されて上記塗布ノズルに香料を供給するポンプと、このポンプによる前記香料の供給路に沿って冷媒を循環させて前記香料を冷却する冷却水系と、この冷却水系に供給する上記冷媒の温度を制御する冷却ユニットとを具備したことを特徴とするシガレット製造装置。
  2. 前記冷却ユニットは、前記冷却水系に供給する冷媒の温度を検出して該冷媒の温度を制御する第1の制御系と、前記塗布ノズルに供給された前記香料の温度を検出して前記冷媒の温度を制御する第2の制御系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. 前記第1の制御系は、冷却ユニットに設けられた第1の温度センサにて冷媒の温度を検出し、前記第2の制御系は前記塗布ノズルに組み込まれた第2の温度センサにて冷媒の温度を検出するものである請求項2に記載のシガレット製造装置。
  4. 前記冷却ユニットは、前記巻上機の停止中は前記第1の制御系を作動させ、前記巻上機の作動中は前記第2の制御系を作動させるものである請求項2に記載のシガレット製造装置。
  5. 前記冷却水系は、前記香料の供給パイプの外周を覆って設けられた冷媒通流パイプであって、前記塗布ノズルの側から前記ポンプに向けて冷媒を通流させるものである請求項1に記載のシガレット製造装置。
  6. 前記香料は、香料組成物を包接した粉末をCMC(カルボキシメチルセルロース)水溶液またはベンジンアルコール懸濁液にて希釈したものからなる請求項1に記載のシガレット製造装置。

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