WO2015049793A1 - 非加熱型香味吸引器の製造装置及び製造方法 - Google Patents

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WO2015049793A1
WO2015049793A1 PCT/JP2013/077112 JP2013077112W WO2015049793A1 WO 2015049793 A1 WO2015049793 A1 WO 2015049793A1 JP 2013077112 W JP2013077112 W JP 2013077112W WO 2015049793 A1 WO2015049793 A1 WO 2015049793A1
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welding
inner bag
heating
packaging material
heating type
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PCT/JP2013/077112
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French (fr)
Inventor
裕史 藤巻
友一 渡辺
幸太郎 千田
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日本たばこ産業株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M15/00—Inhalators
    • A61M15/06—Inhaling appliances shaped like cigars, cigarettes or pipes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B13/00—Tobacco for pipes, for cigars, e.g. cigar inserts, or for cigarettes; Chewing tobacco; Snuff
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M11/00—Sprayers or atomisers specially adapted for therapeutic purposes
    • A61M11/04—Sprayers or atomisers specially adapted for therapeutic purposes operated by the vapour pressure of the liquid to be sprayed or atomised

Definitions

  • the present invention provides a non-heated flavor suction device including an inner bag that contains a flavor generating source and an outer tube that covers the inner bag, so that the space between the inner bag and the outer tube is hermetically sealed.
  • the present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method for manufacturing by welding.
  • the non-heated flavor inhaler provides flavor components to the user without requiring combustion or heating.
  • an inner bag that has air permeability and accommodates a flavor generation source of cigarettes is provided in a hollow cylindrical synthetic resin suction holder.
  • the non-heating type flavor suction device like patent document 1 can replace
  • Non-heated flavor suction device of Patent Document 1 only needs to replace the inner bag, it is necessary to disassemble the suction holder each time the inner bag is replaced, and the suction port of the suction holder is sanitized. Management may be required, and may be annoying to the user. Accordingly, there is a need for a disposable non-heated flavor inhaler.
  • a disposable non-heating type flavor suction device a configuration in which an inner bag is provided inside an outer tube in which a packaging material such as paper is wrapped in a tube shape instead of the suction holder is conceivable.
  • the opening at one end of the outer tube serves as a suction mouth, and the opening at the other end serves as an air intake.
  • the air intake port In order for all of the air taken in from the air intake port to reach the suction port through the inner bag, it is necessary to seal between the outer periphery of the inner bag and the inner periphery of the outer pipe.
  • Another method is to bond the inner bag filled with the flavor generating source and the outer tube using glue (adhesive) or double-coated tape with glue applied, etc., but this method sorbs the flavor component to the glue. There is a problem that the function of the product is lowered. Moreover, the odor of the glue may affect the taste. Therefore, although adhesion by thermal welding that does not cause sorption of the flavor generation source is desired, since the inner bag is indefinite, it is necessary to press the inner bag in order to perform thermal welding without any gaps with the packaging material.
  • the pressing force on the inner bag is too strong, the flavor generating source in the inner bag may be crushed or the inner bag may be torn, and if the pressing force is too weak, the weld may peel off due to insufficient adhesive force.
  • the gap between the outer periphery of the inner bag and the outer tube cannot be sufficiently sealed, and a gap may be generated. Even when heat welding is performed in this way, it is difficult to ensure adhesion while avoiding damage to the product.
  • An object of the present invention is to provide a non-heated flavor inhaler composed of an indefinite inner bag as described above and an outer tube of a packaging material that wraps the inner bag, and damage to the inner bag and the flavor generation source inside the inner bag. It is providing the manufacturing apparatus and manufacturing method of a non-heating type flavor suction device which can seal between an inner bag and an outer pipe
  • the above-described object is achieved by the non-heated flavor inhaler manufacturing apparatus of the present invention.
  • An apparatus for producing a non-heating type flavor inhaler includes an outer tube formed of a packaging material, an inner bag that is disposed in the outer tube and accommodates a flavor generation source, and has a flexibility and air permeability.
  • the manufacturing apparatus includes: A welding head that includes a heating region that directly contacts the packaging material to be welded, wherein the inner bag is superimposed on the packaging material, and forms a welded portion that should be part of the annular seal region; A pad holder including an elastic pad having a pressing region for holding the welding object in cooperation with the welding head and directly pressing the welding object; It comprises.
  • the welding target in which the inner bag is superimposed on the packaging material is sandwiched between the welding head and the elastic pad, and the welding portion is formed in the heating region of the welding head while being pressed by the elastic pad. Heating.
  • the inner bag and the inner flavor generating source can be appropriately pressed against the packaging material without applying excessive pressure to the inner bag and the flavor generating source.
  • the inner bag and the packaging material can be sufficiently welded.
  • the present invention also provides a manufacturing method corresponding to the above-described manufacturing apparatus.
  • Other objects and other advantages of the present invention will be apparent from the accompanying drawings and the following description.
  • the non-heated flavor inhaler manufacturing apparatus and method of the present invention can seal between the inner bag and the outer tube while suppressing damage to the inner bag and the flavor generating source inside the inner bag.
  • the manufacturing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is a manufacturing apparatus for non-heating type flavor suction devices, and the manufacturing method for a non-heating type flavor suction device becomes clear also from the description which concerns on a manufacturing device.
  • 1 and 2 show a non-heating type flavor inhaler (hereinafter, also simply referred to as an aspirator) 10.
  • 1 is a perspective view of the aspirator 10
  • FIG. 2 is a front view of the aspirator 10 viewed from the direction of arrow A in FIG.
  • the suction device 10 includes an outer tube 12 and a flap 13 formed by the packaging material 11, and an inner bag 14 disposed in the outer tube 12.
  • the outer tube 12 is formed by being folded in three so that the sheet-like packaging material 11 wraps the inner bag 14. Both ends of the outer pipe 12 are opened in a substantially elliptical shape, and one end is a suction port and the other end is an air intake port.
  • the packaging material 11 of the outer tube 12 includes a paper layer forming an outer periphery, and a sealant layer in which polyethylene (PE) is coated on the inner surface of the paper layer.
  • the flap 13 is a portion excluding the portion that forms the outer pipe 12 in the packaging material 11, and has a rectangular shape that extends laterally from the outer pipe 12.
  • the inner bag 14 is a pillow-shaped three-side seal bag in which a sheet-like non-woven fabric is folded, filled with contents, and sealed.
  • the nonwoven fabric of the inner bag 14 has polyethylene (PE) or polypropylene (PP) while having air permeability.
  • the inner bag 14 is flexible because it contains a granular flavor generation source as its contents.
  • the flavor generation source is formed from, for example, a granular porous material on which tobacco particles or a fragrance is supported, but is not limited to these tobacco particles or porous materials.
  • the contents are relatively easily crushed. If the contents are crushed, a large lump is formed, the air flow path is blocked, and airflow resistance may be increased undesirably. Undesirable increase in ventilation resistance adversely affects taste.
  • the content is a porous body, there is a possibility that the fragrance carried is exuded undesirably due to crushing, or the carried fragrance does not come out because the hole is blocked.
  • annular seal rings 15 and 16 are formed at two locations separated from each other in the axial direction of the suction device 10.
  • the seal rings 15 and 16 are annular seal regions in which the outer tube 12 and the inner bag 14 are welded over the entire circumference.
  • a seal line 17 extending in the axial direction is formed on one half of the outer pipe 12 (upper surface in FIGS. 1 and 2).
  • the seal line 17 is a linear seal region in which the packaging materials 11 folded on one half circumferential surface of the outer pipe 12 are welded along the axial direction.
  • a perforation line 18 extending in the axial direction is formed on the outer side in the width direction of the outer pipe 12 from the seal line 17, and the flap 13 and the outer pipe 12 can be separated along the perforation line 18.
  • the suction device 10 has a flap 13 bonded to, for example, a mount (not shown), and is used by separating the flap 13 along the perforation line 18 when used.
  • the suction device 10 with the flap 13 cut off is sealed between the inner periphery of the outer pipe 12 and the outer periphery of the inner bag 14 at the seal rings 15 and 16, and when air is sucked from the suction port of the suction device 10, All the air taken in from the inlet passes through the inner bag 14 and reaches the inlet. Due to such air flow, the air that has passed through the inner bag 14 contains the flavor component released from the flavor generating source, and the user can taste the flavor component.
  • FIG. 3 and 4 show a welding apparatus 20 (manufacturing apparatus) for forming the seal rings 15 and 16 and the seal line 17 in the suction device 10.
  • 3 is a schematic configuration diagram of the welding apparatus 20, and
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a state in which the welding target W is at the welding work position.
  • the vertical direction of the paper surface is the vertical direction of the welding device 20
  • the horizontal direction of the paper surface is the horizontal direction of the welding device 20.
  • the welding apparatus 20 uses the packaging material 11 and the inner bag 14 as a welding target W, and has a welding head 22 having a heater block 21 that performs heating for welding, and cooperates with the welding head 22. And a pad holder 24 having an elastic pad 23 that sandwiches and presses the welding object W.
  • the welding apparatus 20 supports the bottom jig 25 on which the welding target W is placed, the lid jig 26 that engages with the bottom jig 25 and sandwiches the packaging material 11 of the welding target W, and the bottom jig 25.
  • the air cylinder 27 is movable from the welding preparation position to the welding work position.
  • the welding head 22 has a lifting mechanism and can move the heater block 21 in the vertical direction.
  • the pad holder 24 also has an elevating mechanism, and the elastic pad 23 can be moved in the vertical direction.
  • the heater block 21 and the elastic pad 23 can be replaced with heater blocks and elastic pads having other shapes.
  • the bottom jig 25 is movable in the lateral direction by driving the air cylinder 27.
  • the heater block 21 of the welding head 22 is located below the welding work position, and the elastic pad 23 of the pad holder 24 is located above the welding work position. The lower surface is opposed to the welding object W.
  • the heater block 21 incorporating the heater has a pair of heating surfaces 21a and 21b (heating regions) on the upper surface.
  • the heating surfaces 21a and 21b are formed on the edge portion on one side and the other side of the upper surface of the heater block 21, and the remaining upper surface central portion forms a recess 21c that is recessed in a rectangular shape. That is, the heater block 21 has a U-shape when viewed from the side.
  • the heating surfaces 21a and 21b have a long rectangular shape along the width direction of the welding object W, and the welding object W is heated in this region.
  • the axial direction of the welding object W corresponds to the axial direction of the suction device 10 in FIG.
  • the elastic pad 23 is a rectangular parallelepiped, and the lower surface forms a rectangular pressing surface 23a (pressing area) that is long in the axial direction of the welding target W.
  • the material of the elastic pad 23 is, for example, silicone rubber, but is not limited to silicone rubber, and may be a spring or other elastic body.
  • an elastic body having a hardness corresponding to the strength of the flavor generating source is selected so as to form a welding line of a predetermined range or more on the welding target W with a pressing force lower than the strength of the flavor generating source.
  • the inner bag 14 is first placed on the packaging material 11 in a flat state, and the suction device 10 is formed by repeatedly welding the inner bag 14 and the packaging material 11 and folding the packaging material 11.
  • the packaging material 11 has a pair of folding lines 19a and 19b extending in the axial direction as shown by a one-dot chain line in FIGS.
  • the packaging material 11 is partitioned into three regions from the first region 11a to the third region 11c in the width direction by the folding lines 19a and 19b.
  • the width direction of the first region 11 a and the second region 11 b corresponds to the width direction of the inner bag 14, and the third region 11 c is longer than the other regions in the width direction and includes the perforation line 18.
  • the procedure for forming the suction device 10 includes a first horizontal welding operation and a second horizontal welding operation for forming the pair of seal rings 15 and 16, and a vertical welding operation for forming the seal line 17. ing.
  • the bottom jig 25 and the lid jig 26 are changed for each operation, and the first bottom jig 25a to the third bottom jig 25c and the first lid jig 26a to the third lid jig 26c are changed. It is prepared.
  • FIG. 5 shows a welding procedure in the first horizontal welding operation.
  • the packaging material 11 is first placed on the first bottom jig 25a as shown in FIG. 5 (a).
  • the first bottom jig 25a is formed with a pair of first bottom holes 28a, 29a through which the heating surfaces 21a, 21b of the heater block 21 can penetrate at positions corresponding to the second regions 11b of the packaging material 11. ing.
  • the first lid jig 26 a is engaged with the first bottom jig 25 a to sandwich both surfaces of the packaging material 11.
  • a first lid hole 30a through which the pressing surface 23a of the elastic pad 23 can penetrate is formed at a position corresponding to the second region 11b of the packaging material 11.
  • the inner bag 14 is placed on the packaging material 11 through the first lid hole 30a of the first lid jig 26a. At this time, the internal raw materials are leveled so that the thickness of the inner bag 14 is uniform.
  • FIGS. 5E and 5F are cross-sectional views taken along line BB in FIG. 5D.
  • the welding head 22 rises from below, and the first bottom holes 28a, 29a of the first bottom jig 25a corresponding to the pair of heating surfaces 21a, 21b of the heater block 21, respectively. Passing through and directly contacting the packaging material 11, the other half peripheral surface of the inner bag 14 is pressed through the packaging material 11 (a clamping step).
  • the inner bag 14 and the packaging material 11 are sandwiched between the pressing surface 23 a of the elastic pad 23 and the heating surfaces 21 a and 21 b of the heater block 21, so that the pressing surface 23 a of the elastic pad 23
  • the inner bag 14 is pressed to the heater block 21 side while being deformed into a shape along the outer shape of the one-half circumferential surface of the inner bag 14 in accordance with the hardness of the inner bag 14.
  • the surface on the side of the heater block 21 that is harder than the elastic pad 23 is deformed into a flat shape, and the contact range with the packaging material 11 is expanded.
  • the temperature of the heating surfaces 21a and 21b of the heater block 21 is raised, and the first welding target W1 is heated by bringing the heating surfaces 21a and 21b into contact with the first welding target W1.
  • the contact range of the packaging material 11 and the inner bag 14 is heated, and when the temperature of the said range reaches melting
  • First welds 15a and 16a that are part of the seal rings 15 and 16 are formed (welding step).
  • the pad holder 24 and the welding head 22 are returned to their original positions, and the jigs 25a and 26a are returned to the welding preparation position by the air cylinder 27. Then, the first lid jig 26a is removed from the first bottom jig 25a, and the other half peripheral surface of the inner bag 14 and the second region 11b of the packaging material 11 as shown in FIG. The semi-finished product welded at 15a and 16a is taken out. The semi-finished product becomes the second welding target W2 in the next second lateral welding operation.
  • FIG. 6 shows a welding procedure of the second horizontal welding work.
  • first of the packaging material 11 in the second welding object W2 is shown.
  • the region 11a is folded along the folding line 19a so as to wrap the inner bag 14.
  • the folded second welding object W2 is placed on the second bottom jig 25b.
  • the second welding object W2 is placed so that the first region 11a of the folded packaging material 11 is in contact with the second bottom jig 25b.
  • tool 26b is engaged with the 2nd bottom jig
  • the second bottom jig 25b and the second lid jig 26b have a shape that matches the folded second welding object W2, and the second bottom jig 25b has a pair of second bottom holes 28b and 29b.
  • the second lid hole 26b is formed in the second lid jig 26b. Then, the second welding object W2 is positioned at the welding work position by the air cylinder 27 together with the second bottom jig 25b and the second lid jig 26b (re-preparation step).
  • FIGS. 5E and 5F are cross-sectional views similar to FIGS. 5E and 5F, and when the second welding object W2 is positioned at the welding work position, FIG.
  • the pad holder 24 descends from above, the pressing surface 23a of the elastic pad 23 passes through the second lid hole 30b of the second lid jig 26b, and directly passes through the other half circumferential surface of the inner bag 14 via the packaging material 11. Press.
  • the welding head 22 rises from below, and the pair of heating surfaces 21a and 21b of the heater block 21 correspond to the second bottom holes 28b and 29b of the second bottom jig 25b, respectively.
  • the inner circumferential surface of the inner bag 14 is pressed through the packaging material 11 (a clamping process).
  • the pressing surface 23a of the elastic pad 23 presses the inner bag 14 toward the heating surfaces 21a and 21b while being deformed into a shape along the outer shape of the inner bag 14.
  • the inner bag 14 also has a half circumferential surface that is flatly deformed, so that the contact range with the packaging material 11 is expanded, and the packaging material 11 and the inner bag 14 are in close contact with each other in the remaining portions of the seal rings 15 and 16.
  • the temperature of the heating surfaces 21a and 21b of the heater block 21 is raised, and the second welding object W2 is heated by bringing the heating surfaces 21a and 21b into contact with the second welding object W2.
  • the pad holder 24 and the welding head 22 are returned to their original positions, and the jigs 25b and 26b are returned to the welding preparation position by the air cylinder 27. Then, the second lid jig 26b is removed from the second bottom jig 25b, and one half circumferential surface of the inner bag 14 and the first region 11a of the packaging material 11 as shown in FIG.
  • the semi-finished product in which the seal rings 15 and 16 are formed together with the first welded portions 15a and 16a is taken out.
  • the semi-finished product becomes the third welding target W3 in the next vertical welding operation.
  • FIG. 7 shows the welding procedure of the vertical welding operation.
  • the vertical welding operation first, as shown in FIG. 7A, the first region 11a and the third region of the packaging material 11 in the third welding object W3. It folds along the fold line 19b so that 11c may overlap.
  • the folded third welding object W3 is placed on the third bottom jig 25c.
  • the third welding object W3 is placed so that the third region 11c of the folded packaging material 11 is in contact with the third bottom jig 25c.
  • the third bottom jig 25c is formed with a third bottom hole 28c extending in parallel with the perforation line 18 at a position corresponding to the vicinity of the perforation line 18 formed in the third region 11c of the packaging material 11. Yes.
  • the third bottom jig 25c is provided with a first positioning rib 31a for positioning the third welding object W3 on one end side of the third bottom hole 28c.
  • a frame portion is removed on the other end side of the third bottom hole 28c.
  • the third lid jig 26 c is engaged with the third bottom jig 25 c to sandwich the flap 13 portion in the third region 11 c of the packaging material 11.
  • a third lid hole 30c is formed in the third lid jig 26c at a position corresponding to the inner bag 14 portion.
  • the frame member 32 is engaged with the frame portion removed in the third bottom jig 25c.
  • the frame member 32 is provided with a second positioning rib 31b for positioning the third welding object W3 on the other end side of the third bottom hole 28c, and engages the frame member 32 with the third bottom jig 25c. By doing so, both ends of the third welding object W3 are sandwiched and positioned by the first positioning rib 31a and the second positioning rib 31b.
  • FIG. 7E is a cross-sectional view similar to FIGS. 5E, 5F, 6D, and 6E.
  • the heater block and the elastic pad are exchanged.
  • the welding head 22 is provided with a rectangular parallelepiped heater block 33 having a heating surface 33a penetrating the third bottom hole 28c
  • the pad holder 24 is a rectangular solid having a pressing surface 34a penetrating the third lid hole 30c.
  • a shaped elastic pad 34 is provided.
  • the pad holder 24 descends from above, and the pressing surface 34a of the elastic pad 34 passes through the third lid hole 30c of the third lid jig 26c, and the inner bag 14 passes through the second region 11b of the packaging material 11. Press the other half circumferential surface.
  • the welding head 22 ascends from below, and the heated surface 33a of the heated heater block 33 passes through the third bottom hole 28c of the first bottom jig 25a and passes through one half of the inner bag 14 through the packaging material 11. Press the surface.
  • the inner bag 14 and the packaging material 11 are sandwiched by the pressing surface 34a of the elastic pad 34 and the heating surface 33a of the heater block 33, and the heated heating surface 33a comes into contact with each other, so that the inner bag 14 has a half circumference.
  • a seal line 17 for welding the first region 11a and the third region 11c of the packaging material 11 is formed.
  • the pad holder 24 and the welding head 22 are returned to their original positions, and the jigs 25c and 26c are returned to the welding preparation position by the air cylinder 27. Then, the frame member 32 and the third lid jig 26c are removed from the third bottom jig 25c, and the seal line 17 is formed on one half circumferential surface of the outer pipe 12 as shown in FIG. Remove the aspirator 10.
  • the welding target W in which the inner bag 14 is superimposed on the packaging material 11 is attached to the heater blocks 21 and 33 of the welding head 22 and the elastic pads 23 and 34 of the pad holder 24.
  • the heating surfaces 21a, 21b and 33a of the heater blocks 21 and 33 are heated while being pressed by the elastic pads 23 and 34.
  • a first circumferential welding operation is performed to form a first welded portion 15a, 16a of a part of the seal rings 15, 16 by welding a half circumferential surface where the packaging material 11 and the inner bag 14 overlap.
  • the packaging material 11 is folded in the second lateral welding operation and turned upside down as a tubular shape, and the second welded portions 15b and 16b that become the remaining portions of the seal rings 15 and 16 are formed on the other half circumferential surface of the packaging material 11 and the inner bag 14.
  • the welding operation can be performed in the same manner as the horizontal welding only by replacing the heater block and the elastic pad with the heater block 33 and the elastic pad 34 for vertical welding.
  • the pressing surfaces 23a, 34a of the elastic pads 23, 34 are formed of a rectangular parallelepiped silicone rubber, and the heating surfaces 21a, 21b, 33a are formed of the heater blocks 21, 33, all having a simple configuration, Pressing and heating can be performed sufficiently.
  • a flavor can be provided.
  • the seal rings 15 and 16 that seal the suction device 10 are provided at two locations, so that the sealed state of the entire suction device 10 can be maintained even if one of the welds is insufficient.
  • the non-heating type flavor inhaler manufacturing apparatus and method according to the present embodiment presses the flexible inner bag 14 with the elastic pad 23, thereby allowing the inner bag 14 and the inner bag 14 to be
  • the inner bag 14 can be appropriately pressed against the packaging material 11 without applying excessive pressure to the flavor generation source, and the inner bag 14 and the packaging material 11 can be sufficiently welded.
  • a non-woven fabric containing PE is used as the inner bag, and the PE melting point of the inner bag is 130 ° C., and the thermal conductivity is 0.0607 W / m ⁇ K.
  • the inner bag has a thickness of 3.0 mm.
  • a tobacco raw material was used as a flavor generation source in the inner bag, the compressive strength of the tobacco raw material was 2.0 N, and the filling amount was 400 mg to 500 mg (about 30% with respect to the volume in the inner bag).
  • the elastic body of Example 1 uses silicone rubber having a hardness of Shore A75
  • the elastic body of Example 2 uses silicone rubber having a hardness of Shore A50
  • the elastic body of Example 3 has a hardness of Asker G35 (Shore A16). Equivalent) sponge rubber.
  • the welding range was 70% or more of the heater contact area
  • (2) the inner bag was broken, and the presence or absence of the tobacco raw material that was a flavor generation source was crushed.
  • This evaluation item (1) confirms that there is no problem in the post-welding process or use as an aspirator if the contact area with the heating surface of the heater block is 70% or more in each welding range of the seal ring. This was used as a criterion for the possibility of welding.
  • the welding possible conditions are: (1) heating time in the range of 180 to 200 ° C., (2) heating time in the range of 0.7 to 1.2 seconds, ( 3) It was found that the pad pressing amount is effective in the range of 2.0 mm to 3.0 mm. It was also found that the heater pushing speed does not affect the welding possible condition. Note that the pad pressing amount is the distance that the elastic pad is pressed from the position in contact with the welding target, and the heater pressing speed is the speed at which the heater block is pressed into the welding target.
  • welding possible conditions (1) and (2) if the heating temperature exceeds 200 ° C. or the heating time exceeds 1.2 sec, the object to be welded is melted more than necessary due to heat, so such a range is set. . Further, regarding the welding possible condition (3), the thickness of the welding object is 3.0 mm, whereas the welding object is surely crushed when the pad pressing amount exceeds 3.0 mm. It was.
  • the spring constant is obtained from the hardness of the elastic bodies of Examples 1 to 3 based on the following formula 1, the pressure applied to the inner bag is calculated when the pad pressing amount is changed, and the test results according to the test conditions in Table 1 above are calculated. Consistency with was confirmed.
  • the strength of the tobacco raw material is 2.0 N.
  • Tables 2 to 4 when the elastic pad is pushed in until the pressure received by the inner bag is 2.0 N or higher, the raw material Crushing has occurred. Therefore, the agreement between the theoretical value and the test result can be confirmed.
  • an elastic body having a hardness of Shore A 25 or less which causes the pressure applied to the inner bag to be 2.0 N or less when the elastic pad is pushed 2.0 mm, is used for the elastic pad.
  • the elastic pad is an elastic body having a hardness such that when the elastic pad is pushed in until the welding range reaches a predetermined range (for example, 70%) or more, the pressure applied to the flavor generating source is lower than the strength of the flavor generating source. It can be said that it is necessary. If it is an elastic pad satisfying such conditions, it is possible to prevent damage to the flavor generating source in the inner bag more reliably.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
  • the shape of the elastic pad and the heater block is not limited to the shape of the above embodiment. 8 to 9, there are shown a first modification and a second modification of the elastic pad used in the first horizontal welding work and the second horizontal welding work.
  • the elastic pad 41 of the first modification shown in FIG. 8 has a groove 41b that is recessed in an arc shape on the pressing surface 41a.
  • the groove portion 41b extends corresponding to the longitudinal direction of the inner bag 14 of the welding object W in the above embodiment (the axial direction of the suction device 10), and has a circular arc shape that matches the shape of the semicircular surface of the inner bag 14. Yes.
  • the groove portion 41b corresponds to the shape of the half circumferential surface of the inner bag 14 of the welding target W, so that pressure can be uniformly applied to the welding target W. Damage to the flavor source can be reliably prevented. Moreover, the movement of the welding object W can also be prevented.
  • the elastic pad 42 of the second modification shown in FIG. 9 has a groove 42b that is recessed in a rectangular shape on the pressing surface 42a.
  • the said groove part 42b is extended corresponding to the longitudinal direction (axial direction of the suction device 10) of the inner bag 14 of the welding object W in the said embodiment, and has comprised the cross-sectional rectangular shape according to the width
  • FIG. According to the elastic pad 42 of the second modified example, the groove portion 42b corresponds to the width direction of the inner bag 14 of the welding target W, so that the inner bag 14 is accommodated in the groove portion 42b and prevents the welding target W from moving. be able to.
  • the heater block 51 of the first modification shown in FIG. 10 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the heater block 51 has only one heating surface.
  • the heater block 51 according to the first modified example is suitable for forming seal rings one by one or forming a welded portion having a relatively large area at one place.
  • heating surfaces 52a and 52b are formed on one side and the other side of the upper surface, and a concave portion 52c recessed in an arc shape in the remaining upper surface central portion. Is formed.
  • Such a heater block 52 of the second modified example can achieve the same effects as those of the above embodiment.
  • the heater block 53 of the third modified example shown in FIG. 12 has heating surfaces 53a and 53b formed on the edge portions on one side and the other side as in the above embodiment, and is rectangular in the remaining central portion. A recessed portion 53c is formed. Further, heating recesses 54a and 54b that are recessed in an arc shape are formed in the central portions of the heating surfaces 53a and 53b.
  • the heating recesses 54a and 54b have a circular arc shape in accordance with the outer diameter shape of the inner bag 14 of the welding object W described above. According to the heater block 53 of the third modified example, the heating recesses 54a and 54b correspond to the outer shape of the inner bag 14 to be welded W, so that heating is performed while maintaining the shape of the inner bag 14. In addition, the movement of the welding target W can be prevented. As a result, the seal rings 15 and 16 of the inner bag 14 are welded smoothly, so that the possibility of gaps can be reduced.
  • the elastic pad and the heater block of the above embodiment and each of the modified examples may be combined in any way.
  • the elastic pad 41 of the first modified example shown in FIG. 8 and the heater block of the third modified example shown in FIG. If combined with 53, pressing and heating matched to the outer shape of the inner bag 14 can be performed on both the pressing side and the heating side of the welding object W.
  • the heater block is located on the lower side and the elastic pad is located on the upper side with respect to the welding object W, but the positional relationship between the heater block and the elastic pad is not limited to this.
  • the vertical relationship may be reversed, and the elastic pad may be disposed on the lower side and the heater block on the upper side with respect to the welding target W.
  • position an elastic pad and a heater block so that it may clamp with respect to the welding object W from a horizontal direction (width direction of a suction device).
  • the positional relationship between the heater block and the elastic pad is freely interchangeable, the upper and lower surfaces can be welded without turning over the welding object W.
  • a vibration mechanism may be provided in the pad holder 24 or the elastic pads 23 and 34 of the above embodiment, and the welding target W may be pressed while vibrating the elastic pads 23 and 34.
  • the inner bag 14 is also vibrated by the elastic pads 23 and 34, so that the bias is eliminated and more reliable welding can be performed.
  • the outer tube is formed by folding the packaging material into a tubular shape in advance, and the inner bag is provided with an inner bag, and is sandwiched between a pair of elastic heater blocks and pressed and heated.
  • the means for heating in the welding head is not limited to the heater block.
  • a tool horn for ultrasonic welding may be provided instead of the heater block, and heating by ultrasonic vibration may be performed.
  • a sensor capable of detecting a pressing force by an elastic pad such as a load cell may be provided in the pad holder of the above embodiment. And it is good also as a structure which monitors the said pressing force sequentially with the said load cell, and controls the pressing force of an elastic pad.
  • the elastic pad may be replaced with a spring, for example, a leaf spring whose both ends are supported by a pad holder, or an elastic pad having a configuration in which a large number of spring springs are arranged on one surface.
  • the seal rings 15 and 16 are formed at two locations of the aspirator 10 and the seal line 17 is formed at one location.
  • the positions and number of the seal rings and the seal lines are limited to this. It is not something that can be done.
  • one seal ring may be formed at the axial center position of the aspirator, or may be formed at three or more locations, or two or more seal lines may be formed.

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Abstract

　本発明の非加熱型香味吸引器の製造装置は、非加熱型香味吸引器(１０)が、包材(１１)によって形成されるアウタ管（１２）と、該アウタ管（１２）内に配置され、粒状の香味発生源を収容した柔軟性及び通気性を有したインナ袋（１４）と、該インナ袋（１４）とアウタ管（１２）との間を全周に亘って密閉するシールリング（１５、１６）とを含み、包材（１１）にインナ袋（１４）が重ね合わされた溶着対象（Ｗ）の該包材（１１）に直接的に接触し、シールリング（１５、１６）の一部となるべき溶着部（１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ）を形成する加熱面（２１ａ、２１ｂ）を含む溶着ヘッド（２２）と、溶着ヘッド（２２）と協働して溶着対象（Ｗ）を挟持し且つ該溶着対象（Ｗ）を直接に押圧する押圧面（２３ａ）を有する弾性パッド（２３）を含むパッドホルダ（２４）と、を備える。

Description

非加熱型香味吸引器の製造装置及び製造方法
　本発明は、香味発生源を収容するインナ袋と、当該インナ袋を覆うアウタ管とからなる非加熱型香味吸引器において、当該インナ袋とアウタ管との間を全周に亘って密閉するよう溶着して製造する製造装置及び製造方法に関する。
　非加熱型香味吸引器は燃焼や加熱を要求することなく、ユーザに香味成分を提供するものである。従来の非加熱型香味吸引器としては、中空円筒状をなした合成樹脂製の吸引ホルダ内に、通気性を有し内部にたばこの香味発生源を収納するインナ袋（パウチ）を設けている（特許文献１参照）。特許文献１のような非加熱型香味吸引器は、吸引ホルダを分解することでインナ袋の交換が可能であり、吸引ホルダを繰り返して使用することが可能である。
国際公開第2010/095660号
　しかしながら、特許文献１の非加熱型香味吸引器は、インナ袋のみを交換すればよい一方で、インナ袋を交換する度に吸引ホルダを分解する必要があり、且つ吸引ホルダの吸い口等を衛生的に管理する必要もあり、ユーザに煩わしさを与える場合もある。
　そこで、使い捨て可能な非加熱型香味吸引器も求められている。例えば、使い捨て可能な非加熱型香味吸引器としては、吸引ホルダに代えて紙等の包材を管状に包んだアウタ管の内部にインナ袋を設けた構成が考えられる。このような非加熱型香味吸引器の場合、アウタ管の一端の開口部が吸い口となり、他端の開口部が空気取り入れ口となる。この空気取り入れ口から取り入れられた空気の全てがインナ袋を通って吸い口まで到達するには、インナ袋の外周とアウタ管の内周との間を密閉する必要がある。
　インナ袋とアウタ管との間を密閉する方法としては、予めインナ袋とアウタ管との間を接着した後に、インナ袋内に香味発生源を充填する方法があるが、インナ袋がアウタ管より短い場合にはインナ袋の閉鎖が困難であるため香味発生源の充填作業が困難となる。また、インナ袋とアウタ管との間を接着する際にインナ袋の内面同士が接着される可能性もあり、歩留まりが低下する恐れがある。
　他には、香味発生源を充填したインナ袋とアウタ管とを糊（接着剤）又は糊を塗布した両面テープ等を用いて接着する方法があるが、この方法では糊に香味成分が収着されて製品の機能が低下するという問題がある。また、糊の臭気が喫味に影響を与える恐れがある。
　そこで、香味発生源の収着が生じない熱溶着による接着が望まれるが、インナ袋が不定形であるため、包材と隙間なく熱溶着するためにはインナ袋を押圧する必要がある。このインナ袋への押圧力が強すぎると、インナ袋内の香味発生源の潰れやインナ袋の破れを生じるおそれがあり、押圧力が弱すぎれば、接着力不足により溶着部の剥がれが生じる恐れや、インナ袋外周とアウタ管との間を十分に密閉することができず隙間を生じる恐れがある。このように熱溶着する場合にも製品への損傷を避けつつ接着力を確保するには困難が伴う。
　本発明の目的は、上述したような不定形のインナ袋と当該インナ袋を包む包材のアウタ管とからなる非加熱型香味吸引器において、インナ袋及びインナ袋内部の香味発生源への損傷を抑えつつ、インナ袋とアウタ管との間を密閉することができる非加熱型香味吸引器の製造装置及び製造方法を提供することにある。
　上述の目的は本発明の非加熱型香味吸引器の製造装置によって達成され、該製造装置は、
　非加熱型香味吸引器の製造装置であって、
　前記非加熱型香味吸引器は、包材によって形成されたアウタ管と、該アウタ管内に配置され、香味発生源を収容した柔軟性及び通気性を有したインナ袋と、該インナ袋と前記アウタ管との間を全周に亘って密閉する環状シール域とを含み、
　前記製造装置は、
　前記包材に前記インナ袋が重ね合わされた溶着対象の該包材に直接的に接触し、前記環状シール域の一部となるべき溶着部を形成する加熱領域を含む、溶着ヘッドと、
　前記溶着ヘッドと協働して前記溶着対象を挟持し且つ該溶着対象を直接に押圧する押圧領域を有する弾性パッドを含むパッドホルダと、
を具備する。
　上述の製造装置によれば、包材にインナ袋が重ね合わされた溶着対象を溶着ヘッドと弾性パッドにより挟持して、当該弾性パッドにより押圧しつつ溶着ヘッドの加熱領域にて溶着部を形成するための加熱を行う。このように、柔軟性を有する不定形なインナ袋を弾性パッドにより押圧することで、インナ袋及び内部の香味発生源に過度な圧力を与えることなく、適度にインナ袋を包材へ押圧することができ、インナ袋及び包材を十分に溶着することができる。
　本発明は、上述の製造装置に対応した製造方法も提供する。また、本発明の他の目的及び他の利点は、添付図面及び後述の説明から明らかとなる。
　本発明の非加熱型香味吸引器の製造装置及び製造方法は、インナ袋及びインナ袋内部の香味発生源への損傷を抑えつつ、インナ袋及びアウタ管との間を密閉することができる。
一実施形態に係る非加熱型香味吸引器の斜視図である。 図１の矢視Ａ方向から視た非加熱型香味吸引器の正面図である。 一実施形態に係る非加熱型香味吸引器の製造装置の概略全体構成図である。 溶着対象が溶着作業位置にある状態を示した要部拡大図である。 一実施形態に係る非加熱型香味吸引器における第１横溶着作業の溶着手順を示した説明図である。 一実施形態に係る非加熱型香味吸引器における第２横溶着作業の溶着手順を示した説明図である。 一実施形態に係る非加熱型香味吸引器における横溶着作業の溶着手順を示した説明図である。 弾性パッドの第１変形例である。 弾性パッドの第２変形例である。 ヒータブロックの第１変形例である。 ヒータブロックの第２変形例である。 ヒータブロックの第３変形例である。
　本発明の一実施形態に係る製造装置は非加熱型香味吸引器のための製造装置であり、非加熱型香味吸引器のための製造方法は、製造装置に係る説明からも明らかとなる。
　図１及び図２には、非加熱型香味吸引器（以下、単に吸引器ともいう）１０が示されている。なお、図１は吸引器１０の斜視図、図２は図１の矢視Ａ方向から視た吸引器１０の正面図である。
　吸引器１０は、包材１１によって形成されたアウタ管１２及びフラップ１３と、該アウタ管１２内に配置されたインナ袋１４とからなる。
　アウタ管１２はシート状の包材１１がインナ袋１４を包むように三つ折りに折り込まれて形成されている。アウタ管１２は両端が略楕円形状に開口しており、一方の端部が吸い口、他方の端部が空気取り込み口となる。アウタ管１２の包材１１は外周をなす紙層と、当該紙層の内面にポリエチレン（ＰＥ）が被覆されたシーラント層とを備えている。フラップ１３は、包材１１においてアウタ管１２を形成する部分を除いた部分であり、アウタ管１２から側方に延びた矩形形状をなしている。
　インナ袋１４は、シート状の不織布を折り畳み、内容物を充填してシールしたピロー状の三方シール袋である。当該インナ袋１４の不織布は、通気性を有しつつ、ポリエチレン（PE）やポリプロピレン(PP)が含まれている。インナ袋１４は内容物として粒状の香味発生源を収容していることで柔軟性を有しており、不定形である。香味発生源は、例えばタバコ粒状物又は香料が担持された粒状の多孔体から形成されるが、これらタバコ粒状物や多孔体に限られるものではない。内容物は比較的つぶれやすく、内容物がつぶれてしまうと大きな塊が形成されてしまい空気流路がふさがれ、不所望に通気抵抗が増加する恐れがある。不所望な通気抵抗の増加は喫味に悪影響を与える。また、内容物が多孔体である場合は、つぶれてしまうことによって担持されている香料が不所望に染み出したり、孔がふさがれてしまい担持されている香料が出てこなくなる恐れがある。
　このように構成された吸引器１０には、吸引器１０の軸線方向に互いに離れた２箇所にて、環状のシールリング１５、１６が形成されている。当該シールリング１５、１６は、アウタ管１２とインナ袋１４との間が全周に亘って溶着された環状シール域である。
　また、アウタ管１２の一半周面（図１、図２において上面）には軸線方向に延びたシールライン１７が形成されている。当該シールライン１７は、アウタ管１２の一半周面において折り重ねられた包材１１同士を軸線方向に沿って溶着した線状シール域である。
　さらに、当該シールライン１７よりアウタ管１２の幅方向外側には軸線方向に延びた穿孔ライン１８が形成されており、当該穿孔ライン１８に沿ってフラップ１３とアウタ管１２とを切り離し可能である。吸引器１０は、フラップ１３が例えば図示しない台紙に接着されており、使用時には穿孔ライン１８に沿ってフラップ１３を切り離して使用するものである。
　フラップ１３を切り離した吸引器１０はシールリング１５、１６においてアウタ管１２の内周とインナ袋１４の外周との間が密閉されており、吸引器１０の吸い口から空気を吸引すると、空気取込口から取り込まれた空気が全てインナ袋１４内を通り吸い口に到達する。このような空気の流れにより、インナ袋１４内を通った空気には香味発生源から放出された香味成分が含まれ、ユーザは香味成分を味わうことができる。
　図３及び図４には、上記吸引器１０にシールリング１５、１６及びシールライン１７を形成するための溶着装置２０（製造装置）が示されている。なお図３は溶着装置２０の概略構成図、図４は溶着対象Wが溶着作業位置にある状態を示した要部拡大図である。図３においては、紙面の上下方向を溶着装置２０の上下方向とし、紙面の横方向を溶着装置２０の横方向とする。
　図３に示すように、溶着装置２０は、包材１１とインナ袋１４とを溶着対象Ｗとし、溶着のための加熱を行うヒータブロック２１を有する溶着ヘッド２２と、当該溶着ヘッド２２と協働して溶着対象Ｗを挟持し押圧する弾性パッド２３を有するパッドホルダ２４と、を有している。また、溶着装置２０は溶着対象Ｗが載置される底治具２５と、当該底治具２５と係合し溶着対象Wの包材１１を挟み込む蓋治具２６と、底治具２５を支持し溶着準備位置から溶着作業位置まで移動可能なエアシリンダ２７を有している。
　溶着ヘッド２２は昇降機構を有しており、ヒータブロック２１を上下方向に移動可能である。また、パッドホルダ２４も昇降機構を有しており、弾性パッド２３を上下方向に移動可能である。さらにヒータブロック２１及び弾性パッド２３は他の形状のヒータブロック及び弾性パッドと交換可能である。また、底治具２５はエアシリンダ２７の駆動により横方向に移動可能である。本実施形態においては、溶着作業位置に対して下側に溶着ヘッド２２のヒータブロック２１が、上側にパッドホルダ２４の弾性パッド２３がそれぞれ位置しており、ヒータブロック２１の上面及び弾性パッド２３の下面が溶着対象Wを介して対向している。
　詳しくは図４に溶着装置２０の主要部分が示されている。同図に示すように、ヒータを内蔵しているヒータブロック２１は、上面に一対の加熱面２１ａ、２１ｂ（加熱領域）を有している。加熱面２１ａ、２１ｂはヒータブロック２１の上面一側及び他側の辺縁部分に形成され、残りの上面中央部分が矩形状に凹んだ凹部２１ｃをなしている。つまり、ヒータブロック２１は、側面視コの字状をなしている。また加熱面２１ａ、２１ｂは、溶着対象Ｗの幅方向に沿って長い長方形をなしており、この領域にて溶着対象Ｗを加熱する。なお、溶着対象Ｗの軸線方向は図１の吸引器１０の軸線方向に対応している。
　弾性パッド２３は、直方体であり、下面が溶着対象Ｗの軸線方向に長い長方形の押圧面２３ａ（押圧領域）をなしている。弾性パッド２３の素材は例えばシリコーンゴムであるが、シリコーンゴムに限られるものではなく、バネやその他の弾性体であってもよい。当該弾性パッド２３は、香味発生源の強度より低い押圧力で溶着対象Ｗに所定範囲以上の溶着ラインを形成すべく、香味発生源の強度に応じた硬度の弾性体が選択される。
　溶着装置２０は、まず平坦な状態にある包材１１にインナ袋１４が載置され、インナ袋１４と包材１１との溶着と包材１１の折り込みとを繰り返して吸引器１０を形成する。
　詳しくは、包材１１は、図３、４にて一点鎖線で示すように軸線方向に延びる一対の折り込み線１９ａ、１９ｂを有している。これにより包材１１は当該折り込み線１９ａ、１９ｂによって幅方向に第１領域１１ａから第３領域１１ｃまでの３つの領域に区画される。第１領域１１ａ及び第２領域１１ｂの幅方向はインナ袋１４の幅方向に対応しており、第３領域１１ｃは他の領域よりも幅方向に長く、穿孔ライン１８を含んでいる。
　ここで図５から図７を参照すると、本実施形態における非加熱型香味吸引器の溶着手順が示されており、以下これらの図に基づいて吸引器１０を形成するための溶着手順について説明する。
　吸引器１０を形成する手順としては、一対のシールリング１５、１６を形成するための第１横溶着作業及び第２横溶着作業と、シールライン１７を形成するための縦溶着作業とを有している。なお、底治具２５及び蓋治具２６は各作業毎に変更するものであり、第１底治具２５ａから第３底治具２５ｃ及び第１蓋治具２６ａから第３蓋治具２６ｃが用意されている。
　図５には第１横溶着作業における溶着手順が示されており、第１横溶着作業ではまず図５（ａ）に示すように第１底治具２５ａの上に包材１１を載せる。なお、第１底治具２５ａには、包材１１の第２領域１１ｂに対応する位置に、ヒータブロック２１の加熱面２１ａ、２１ｂが貫通可能な一対の第１底孔２８ａ、２９ａが形成されている。
　続いて図５（ｂ）に示すように、第１蓋治具２６ａを第１底治具２５ａに係合させ包材１１の両面を挟み込む。なお、第１蓋治具２６ａには、包材１１の第２領域１１ｂに対応した位置に、弾性パッド２３の押圧面２３ａが貫通可能な第１蓋孔３０ａが形成されている。
　次に、図５（ｃ）に示すように、第１蓋治具２６ａの第１蓋孔３０ａを通してインナ袋１４を、包材１１上に載せる。このとき、インナ袋１４の厚さが均等になるように内部の原料を均す。
　そして、図５（ｄ）に示すように、包材１１にインナ袋１４が載せられた第１溶着対象Ｗ１を、第１底治具２５ａ及び第１蓋治具２６ａとともに、エアシリンダ２７により溶着作業位置に位置決めする（準備工程）。
　図５（ｅ）、（ｆ）は図５（ｄ）のB－B線に沿う断面図で示しており、第１溶着対象W1が溶着作業位置に位置決めされると、図５（ｅ）のように、上方からパッドホルダ２４が下降し、弾性パッド２３の押圧面２３ａが第１蓋治具２６ａの第１蓋孔３０ａを通り、インナ袋１４の一半周面を直接的に押圧する。
　続いて図５（ｆ）に示すように、下方から溶着ヘッド２２が上昇し、ヒータブロック２１の一対の加熱面２１ａ、２１ｂがそれぞれ対応する第１底治具２５ａの第１底孔２８ａ、２９ａを通って、包材１１に直接的に接触して、当該包材１１を介してインナ袋１４の他半周面を押圧する（挟持工程）。
　このように弾性パッド２３の押圧面２３ａと、ヒータブロック２１の加熱面２１ａ、２１ｂとによりインナ袋１４及び包材１１を挟持することで、弾性パッド２３の押圧面２３ａは、当該弾性パッド２３の有する硬度に応じてインナ袋１４の一半周面の外形形状に沿った形に変形しつつインナ袋１４をヒータブロック２１側に押圧する。柔軟性を有するインナ袋１４は弾性パッド２３に比して硬いヒータブロック２１側の面が平坦状に変形して包材１１との接触範囲が拡がっていく。
　そして、ヒータブロック２１の加熱面２１ａ、２１ｂの温度を上昇させ、当該加熱面２１ａ、２１ｂを第１溶着対象Ｗ１に接触させることで、第１溶着対象Ｗ１を加熱する。これにより、第１溶着対象Ｗ１において包材１１とインナ袋１４との接触範囲が加熱され、当該範囲の温度がＰＥの融点に達すると、当該範囲において包材１１とインナ袋１４とが溶着されシールリング１５、１６の一部となる第１溶着部１５ａ、１６ａが形成される（溶着工程）。
　溶着終了後は、パッドホルダ２４及び溶着ヘッド２２を元の位置に戻し、エアシリンダ２７により各治具２５ａ、２６ａを溶着準備位置に戻す。そして、第１蓋治具２６ａを第１底治具２５ａから外して、図５（ｇ）に示すようなインナ袋１４の他半周面と包材１１の第２領域１１ｂとが第１溶着部１５ａ、１６ａにて溶着された半製品を取り出す。当該半製品が次の第２横溶着作業における第２溶着対象Ｗ２となる。
　続いて図６には第２横溶着作業の溶着手順が示されており、第２横溶着作業では、まず図６（ａ）に示すように、第２溶着対象Ｗ２における包材１１の第１領域１１ａを折り込み線１９ａに沿ってインナ袋１４を包むように折り込む。
　次に図６（ｂ）に示すように、折り込んだ第２溶着対象Ｗ２を第２底治具２５ｂに載せる。このとき、折り込んだ包材１１の第１領域１１ａが第２底治具２５ｂと当接するように第２溶着対象Ｗ２を載せる。
　そして図６（ｃ）に示すように第２蓋治具２６ｂを第２底治具２５ｂに係合させ包材１１の第３領域１１ｃの両面を挟み込む。なお、第２底治具２５ｂ及び第２蓋治具２６ｂは折り込んだ第２溶着対象Ｗ２に合わせた形状をなしており、第２底治具２５ｂには一対の第２底孔２８ｂ、２９ｂが形成され、第２蓋治具２６ｂには第２蓋孔３０ｂが形成されている。そして第２溶着対象Ｗ２を、第２底治具２５ｂ及び第２蓋治具２６ｂとともに、エアシリンダ２７により溶着作業位置に位置決めする（再準備工程）。
　図６（ｄ）、（ｅ）は図５（ｅ）、（ｆ）と同様に断面図で示しており、第２溶着対象W２が溶着作業位置に位置決めされると、図６（ｄ）のように、上方からパッドホルダ２４が下降し、弾性パッド２３の押圧面２３ａが第２蓋治具２６ｂの第２蓋孔３０ｂを通り、包材１１を介してインナ袋１４の他半周面を直接的に押圧する。
　続いて図６（ｅ）に示すように、下方から溶着ヘッド２２が上昇し、ヒータブロック２１の一対の加熱面２１ａ、２１ｂがそれぞれ対応する第２底治具２５ｂの第２底孔２８ｂ、２９ｂを通って、包材１１に直接的に接触して、当該包材１１を介してインナ袋１４の一半周面を押圧する（挟持工程）。
　この場合も、弾性パッド２３の押圧面２３ａは、インナ袋１４の外形形状に沿った形に変形しつつインナ袋１４を加熱面２１ａ、２１ｂ側に押圧する。そして、インナ袋１４も一半周面が平坦に変形することで包材１１との接触範囲が拡がっていき、シールリング１５、１６の残部の全域において包材１１とインナ袋１４とが密着する。
　そして、ヒータブロック２１の加熱面２１ａ、２１ｂの温度を上昇させ、当該加熱面２１ａ、２１ｂを第２溶着対象Ｗ２に接触させることで、第２溶着対象Ｗ２を加熱する。これにより第２溶着対象Ｗ２において包材１１とインナ袋１４との接触範囲の温度がＰＥの融点に達すると、当該範囲において包材１１とインナ袋１４とが溶着されシールリング１５、１６の残部の第２溶着部１５ｂ、１６ｂが形成される（残部溶着工程）。
　溶着終了後は、パッドホルダ２４及び溶着ヘッド２２を元の位置に戻し、エアシリンダ２７により各治具２５ｂ、２６ｂを溶着準備位置に戻す。そして、第２蓋治具２６ｂを第２底治具２５ｂから外して、図６（ｆ）に示すようなインナ袋１４の一半周面と包材１１の第１領域１１ａとが第２溶着部１５ｂ、１６ｂにて溶着され、第１溶着部１５ａ、１６ａと合わせてシールリング１５、１６が形成された半製品を取り出す。当該半製品が次の縦溶着作業における第３溶着対象Ｗ３となる。
　図７には縦溶着作業の溶着手順が示されており、縦溶着作業では、まず図７（ａ）に示すように、第３溶着対象Ｗ３において包材１１の第１領域１１ａと第３領域１１ｃとが重なるように、折り込み線１９ｂに沿って折り込む。
　次に図７（ｂ）に示すように、折り込んだ第３溶着対象Ｗ３を第３底治具２５ｃに載せる。このとき、折り込んだ包材１１の第３領域１１ｃが第３底治具２５ｃと当接するように第３溶着対象Ｗ３を載せる。なお、第３底治具２５ｃには、包材１１の第３領域１１ｃに形成されている穿孔ライン１８近傍に対応した位置に、穿孔ライン１８と平行に延びる第３底孔２８ｃが形成されている。また、第３底治具２５ｃには、第３底孔２８ｃの一端側に第３溶着対象Ｗ３を位置決めするための第１位置決めリブ３１ａが設けられている。一方、第３底治具２５ｃにおいて、第３底孔２８ｃの他端側には枠部分が除かれている。
　続いて図７（ｃ）に示すように、第３蓋治具２６ｃを第３底治具２５ｃに係合させ、包材１１の第３領域１１ｃにおけるフラップ１３部分を挟み込む。なお、第３蓋治具２６ｃには、インナ袋１４部分に対応した位置に、第３蓋孔３０ｃが形成されている。
　さらに図７（ｄ）に示すように、第３底治具２５ｃにおいて除かれていた枠部分に、枠材３２を係合する。当該枠材３２には第３底孔２８ｃの他端側において第３溶着対象Ｗ３を位置決めするための第２位置決めリブ３１ｂが設けられており、枠材３２を第３底治具２５ｃに係合することで、第１位置決めリブ３１ａ及び第２位置決めリブ３１ｂにより第３溶着対象Ｗ３の両端が挟持されて位置決めされる。
　図７（ｅ）は図５（ｅ）、（ｆ）、図６（ｄ）、（ｅ）と同様に断面図で示している。同図に示すように、縦溶着作業においては、ヒータブロック及び弾性パッドを交換している。詳しくは、溶着ヘッド２２に第３底孔２８ｃを貫通する加熱面３３ａを有した直方体形状のヒータブロック３３を設け、パッドホルダ２４には第３蓋孔３０ｃを貫通する押圧面３４ａを有した直方体形状の弾性パッド３４を設ける。
　そして、まず上方からパッドホルダ２４が下降し、弾性パッド３４の押圧面３４ａが第３蓋治具２６ｃの第３蓋孔３０ｃを通り、包材１１の第２領域１１ｂを介してインナ袋１４の他半周面を押圧する。次に、下方から溶着ヘッド２２が上昇し、加熱されたヒータブロック３３の加熱面３３ａが第１底治具２５ａの第３底孔２８ｃを通り、包材１１を介してインナ袋１４の一半周面を押圧する。このように弾性パッド３４の押圧面３４ａと、ヒータブロック３３の加熱面３３ａとによりインナ袋１４及び包材１１が挟持され、加熱された加熱面３３ａが接触することで、インナ袋１４の一半周面において包材１１の第１領域１１ａと第３領域１１ｃとを溶着するシールライン１７が形成される。
　溶着終了後は、パッドホルダ２４及び溶着ヘッド２２を元の位置に戻し、エアシリンダ２７により各治具２５ｃ、２６ｃを溶着準備位置に戻す。そして、枠材３２及び第３蓋治具２６ｃを第３底治具２５ｃから外して、図５（ｆ）に示すようなアウタ管１２の一半周面にシールライン１７が形成され、完成された吸引器１０を取り出す。
　以上のように本実施形態における溶着装置２０による溶着方法では、包材１１にインナ袋１４が重ね合わされた溶着対象Ｗを溶着ヘッド２２のヒータブロック２１、３３とパッドホルダ２４の弾性パッド２３、３４により挟持して、当該弾性パッド２３、３４により押圧しつつヒータブロック２１、３３の加熱面２１ａ、２１ｂ、３３ａにて加熱を行っている。
　特に本実施形態では、まず、第１横溶着作業にて包材１１とインナ袋１４とが重なる一半周面を溶着してシールリング１５、１６の一部の第１溶着部１５ａ、１６ａを形成する。その後に、第２横溶着作業にて包材１１を折り込んで管状として裏返し、包材１１とインナ袋１４の他半周面において、シールリング１５、１６の残部となる第２溶着部１５ｂ、１６ｂを形成する。このように２回に分けて横溶着を行うことで、１つのヒータブロック２１及び弾性パッド２３により、管状の吸引器１０の全周に亘る溶着を簡易に行うことができる。また、縦溶着作業についても、ヒータブロック及び弾性パッドを縦溶着用のヒータブロック３３及び弾性パッド３４に交換するだけで、横溶着と同じように溶着作業を行うことができる。
　また、弾性パッド２３、３４の押圧面２３ａ、３４ａは直方体のシリコーンゴムで形成され、加熱面２１ａ、２１ｂ、３３ａはヒータブロック２１、３３により形成されており、いずれも簡易な構成でありながら、十分に押圧及び加熱を行うことができる。
　そして、アウタ管１２とインナ袋１４との間が密閉された吸引器１０は、空気取り入れ口から取り入れられた空気の全てがインナ袋１４を通って吸い口まで到達することとなり、ユーザへ十分に香味を提供することができる。この吸引器１０を密閉しているシールリング１５、１６は２箇所に設けられていることで、仮に一方の溶着が不足した場合でも吸引器１０全体としての密閉状態を保持することができる。
　また、アウタ管１２の包材１１の主体は紙なので容易に使い捨てすることができ、ユーザに対してインナ袋１４の交換や衛生管理等の煩わしさを与えることもない。
　以上のように、本実施形態に係る非加熱型香味吸引器の製造装置及び製造方法は、柔軟性を有する不定形なインナ袋１４を弾性パッド２３により押圧することで、インナ袋１４及び内部の香味発生源に過度な圧力を与えることなく、適度にインナ袋１４を包材１１へ押圧することができ、インナ袋１４と包材１１とを十分に溶着することができる。
　ここで、上記実施形態として説明した製造装置及び製造方法を用いて非加熱型香味吸引器を複数製造して比較評価したので、その結果を以下説明する。
　まず共通の条件として、包材に片面（シーラント層）をＰＥコーティングした紙を用いた。当該包材におけるＰＥ融点は１３０℃であり、熱伝導度は０．３８００Ｗ／ｍ・Ｋである。
　インナ袋としてはＰＥを含んだ不織布を用い、当該インナ袋におけるＰＥ融点は１３０℃であり、熱伝導度は０．０６０７Ｗ／ｍ・Ｋである。当該インナ袋の厚さは３．０ｍｍである。
　インナ袋内の香味発生源としてはたばこ原料を用い、当該たばこ原料の圧縮強度は２．０Ｎであり、充填量は４００ｍｇ～５００ｍｇ（インナ袋内の体積に対し３０％程度）とした。
　そして、第１横溶着作業、第２横溶着作業において用いる弾性パッドとして、硬度の異なる実施例１～３の３種類の弾性体を使用した。
　実施例１の弾性体は硬度がショアＡ７５のシリコーンゴムを使用し、実施例２の弾性体は硬度がショアＡ５０のシリコーンゴムを使用し、実施例３の弾性体は硬度がアスカーＧ３５（ショアＡ１６相当）のスポンジゴムを使用した。
　そして、評価項目として、（１）溶着範囲がヒータ接触面積の７０％以上であること、（２）インナ袋の破れ、香味発生源であるたばこ原料の潰れの有無を確認した。この評価項目（１）は、シールリングそれぞれの溶着範囲において、ヒータブロックの加熱面との接触面積が７０％以上であれば溶着後の工程や吸引器としての使用時において問題ないことを確認しており、これを溶着可否の基準とした。
　そして、各実施例に対し、下記表１の試験条件の組合せで溶着条件の検討を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　溶着条件の検討の結果、弾性体の種類によらず、溶着可能条件は、（１）加熱時間は１８０～２００℃の範囲、（２）加熱時間は０．７～１．２secの範囲、（３）パッド押込量は２．０ｍｍ～３．０ｍｍの範囲が有効であることが分かった。また、ヒータ押込速度は溶着可能条件に影響を与えないことが分かった。なお、パッド押込量とは弾性パッドが溶着対象に接触した位置から押し込んだ距離であり、ヒータ押込速度とはヒータブロックを溶着対象に対し押し込む速度である。
　溶着可能条件（１）（２）については加熱温度が200℃を超えると、又は加熱時間が１．２ｓｅｃを超えると、溶着対象が熱により必要以上に溶けてしまうため、このような範囲としている。また溶着可能条件（３）については、溶着対象の厚さが３．０ｍｍであるのに対し、パッド押込量が３．０ｍｍを超えると溶着対象物が確実に潰れてしまうため、このような条件とした。
　また、下記式１に基づき実施例１～３の弾性体の硬度からばね定数を求め、パッド押込量を変更した際に、インナ袋にかかる圧力を計算し、上記表１の試験条件による試験結果との整合性を確認した。
　ばね荷重［Ｎ］＝0.75×[ショアＡ値]+0.55・・・式（１）
　各実施例１～３においてパッド押込量に応じた試験結果と、計算したインナ袋にかかる圧力との関係を下記表２～４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　当該試験で使用した香味発生源であるたばこ原料の強度は２．０Ｎであり、表２～表４に示すように、インナ袋が受ける圧力が２．０N以上となるまで弾性パッドを押し込むと原料潰れが生じている。従って、理論値と試験結果との一致が確認できる。
　このことに基づき、さらに試験を行った結果、弾性パッドを２．０ｍｍ押し込んだ際にインナ袋へかかる圧力が２．０N以下となる、ショアＡ２５以下の硬度の弾性体を弾性パッドに使用することで、上記評価項目（１）の要件を満たし、上記評価項目（２）における香味発生源であるたばこ原料の潰れがない熱溶着が可能となることが確認できた。
　つまり、弾性パッドは、溶着範囲が所定範囲（例えば７０％）以上になるまで弾性パッドが押し込まれた際に、香味発生源にかかる圧力が当該香味発生源の強度より低くなる硬度の弾性体であることが必要といえる。このような条件を満たす弾性パッドであれば、より確実にインナ袋内の香味発生源の損傷を防ぐことができる。
　本発明は上記実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
　例えば弾性パッド及びヒータブロックの形状は上記実施形態の形状に限られるものではない。
　ここで図８～９を参照すると、第１横溶着作業及び第２横溶着作業において用いる弾性パッドの第１変形例、第２変形例が示されている。
　図８に示す第１変形例の弾性パッド４１は、押圧面４１ａに、円弧状に凹んだ溝部４１ｂを有している。当該溝部４１ｂは上記実施形態における溶着対象Ｗのインナ袋１４の長手方向（吸引器１０の軸線方向）に対応して延びており、インナ袋１４の半周面形状に合わせた断面円弧状をなしている。当該第１変形例の弾性パッド４１によれば、溝部４１ｂが溶着対象Ｗのインナ袋１４の半周面形状に対応していることで、溶着対象Ｗに対し均一に圧力をかけることができることで、香味発生源への損傷を確実に防ぐことができる。また、溶着対象Ｗの移動も防ぐことができる。
　次に図９に示す第２変形例の弾性パッド４２は、押圧面４２ａに、矩形状に凹んだ溝部４２ｂを有している。当該溝部４２ｂは上記実施形態における溶着対象Ｗのインナ袋１４の長手方向（吸引器１０の軸線方向）に対応して延びており、インナ袋１４の幅に合わせた断面矩形状をなしている。当該第２変形例の弾性パッド４２によれば、溝部４２ｂが溶着対象Ｗのインナ袋１４の幅方向に対応していることで、溝部４２ｂ内にインナ袋１４が収まり溶着対象Ｗの移動を防ぐことができる。
　また、図１０～１２を参照すると、第１横溶着作業及び第２横溶着作業において用いるヒータブロックの第１変形例～第３変形例が示されている。
　図１０に示す第１変形例のヒータブロック５１は、直方体形状をなしている。当該ヒータブロック５１は加熱面が１面のみである。このような第１変形例のヒータブロック５１は、シールリングを１箇所ずつ形成する場合や、１箇所に比較的広い面積の溶着部を形成する場合に適している。
　図１１に示す第２変形例のヒータブロック５２は、上面の一側及び他側の辺縁部分に加熱面５２ａ、５２ｂが形成されており、残りの上面中央部分に円弧状に凹んだ凹部５２ｃが形成されている。このような第２変形例のヒータブロック５２は上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
　図１２に示す第３変形例のヒータブロック５３は、上記実施形態と同様に、一側及び他側の辺縁部分に加熱面５３ａ、５３ｂが形成されており、残りの中央部分に矩形状に凹んだ凹部５３ｃが形成されている。そして、さらに各加熱面５３ａ、５３ｂの中央部分に円弧状に凹んだ加熱凹部５４ａ、５４ｂが形成されている。当該加熱凹部５４ａ、５４ｂは上述した溶着対象Ｗのインナ袋１４の外径形状に合わせた断面円弧状をなしている。当該第３変形例のヒータブロック５３によれば、加熱凹部５４ａ、５４ｂが溶着対象Ｗのインナ袋１４の外形形状に対応していることで、インナ袋１４の形状を保持しつつ加熱を行うことができるとともに、溶着対象Ｗの移動も防ぐことができる。これによってインナ袋１４のシールリング１５、１６の溶着もスムーズにいくため、隙間が生じる恐れを軽減することができる。
　上記実施形態及び上記各変形例の弾性パッド及びヒータブロックをどのように組み合わせてもよく、例えば図８に示した第１変形例の弾性パッド４１と図１２に示した第３変形例のヒータブロック５３とを組み合わせれば、溶着対象Ｗの押圧側及び加熱側の両面において、インナ袋１４の外形形状に合わせた押圧及び加熱を行うことができることとなる。
　さらに、上記実施形態では溶着対象Ｗに対してヒータブロックが下側、弾性パッドが上側に位置しているが、ヒータブロック及び弾性パッドの位置関係はこれに限られるものではない。例えば、上下関係を逆転させて、溶着対象Ｗに対して弾性パッドを下側に、ヒータブロックを上側に配置してもよい。また溶着対象Ｗに対し横方向（吸引器の幅方向）から挟持するよう弾性パッド及びヒータブロックを配置してもよい。さらに、ヒータブロックと弾性パッドの位置関係を自由に入れ替え可能な構成とすれば、溶着対象Ｗを裏返すことなく上下両面の溶着を行うことができる。
　また、上記実施形態のパッドホルダ２４又は弾性パッド２３、３４に振動機構を設け、弾性パッド２３、３４を振動させながら溶着対象Ｗを押圧してもよい。これにより、インナ袋１４内部にて香味発生源が偏っていた場合でも、弾性パッド２３、３４によりインナ袋１４も振動することで、偏りが解消し、より確実な溶着を行うことができる。特に、挟持工程と溶着工程の２段階で振動を加えるのが好ましい。
　また、ヒータブロックの加熱面に弾性を有する素材を用いて、ヒータブロック側からも押圧可能な構成としてもよい。この場合であれば、予め包材を管状に折り込んでアウタ管を形成しておき、その内部にインナ袋を設けたものを溶着対象とし、一対の弾性を有するヒータブロックで挟持して押圧及び加熱を同時に行うことで、一度の動作で吸入器の全周を溶着してシールリングを形成することができる。
　さらに溶着ヘッドにおいて加熱を行う手段はヒータブロックに限られるものではなく、例えばヒータブロックに代えて超音波溶着のための工具ホーンを設け、超音波振動による加熱を行ってもよい。
　また、上記実施形態のパッドホルダに、ロードセル等の弾性パッドによる押圧力を検出可能なセンサを設けてもよい。そして、当該ロードセルにより逐次当該押圧力を監視して、弾性パッドの押圧力を制御する構成としてもよい。
　また、弾性パッドをバネに置き換えてもよく、例えばパッドホルダにより両端が支持された板バネや、多数のスプリングバネを一面に配した構成の弾性パッドとしてもよい。
　また上記実施形態では、吸引器１０の２箇所にシールリング１５、１６を形成し、１箇所にシールライン１７を形成しているが、シールリング及びシールラインを形成する位置及び数はこれに限られるものではない。例えば吸引器の軸線方向中央位置に１つのシールリングを形成したり、３箇所以上に形成したりしてもよいし、２つ以上のシールラインを形成してもよい。
１０　　　　　　　　　　非加熱型香味吸引器
１１　　　　　　　　　　包材
１２　　　　　　　　　　アウタ管
１３　　　　　　　　　　フラップ
１４　　　　　　　　　　インナ袋
１５、１６　　　　　　　シールリング（環状シール域）
１７　　　　　　　　　　シールライン
１８　　　　　　　　　　穿孔ライン
２０　　　　　　　　　　溶着装置（製造装置）
２１、３３　　　　　　　ヒータブロック
２１ａ、２１ｂ、３３ａ  加熱面
２２　　　　　　　　　　溶着ヘッド
２３、３４　　　　　　　弾性パッド
２３ａ、３４ａ　　　　　押圧面
２４　　　　　　　　　　パッドホルダ
２５　　　　　　　　　　底治具
２６　　　　　　　　　　蓋治具
２７　　　　　　　　　　エアシリンダ
Ｗ　　　　　　　　　　溶着対象

Claims (12)

  1. 　非加熱型香味吸引器の製造装置であって、
    　前記非加熱型香味吸引器は、包材によって形成されたアウタ管と、該アウタ管内に配置され、香味発生源を収容した柔軟性及び通気性を有したインナ袋と、該インナ袋と前記アウタ管との間を全周に亘って密閉する環状シール域とを含み、
    　前記製造装置は、
    　前記包材に前記インナ袋が重ね合わされた溶着対象の該包材に直接的に接触し、前記環状シール域の一部となるべき溶着部を形成する加熱領域を含む、溶着ヘッドと、
    　前記溶着ヘッドと協働して前記溶着対象を挟持し且つ該溶着対象を直接に押圧する押圧領域を有する弾性パッドを含むパッドホルダと、
    を備えたことを特徴とする非加熱型香味吸引器の製造装置。
  2. 　前記弾性パッドは、溶着範囲が所定範囲以上になるまで該弾性パッドを押し込んだ際に、前記香味発生源にかかる圧力が該香味発生源の強度より低くなる硬度を有していることを特徴とする請求項１記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  3. 　前記環状シール域は、前記アウタ管の軸線方向に互いに離れた２つのシールリングを含み、
    　前記溶着ヘッドの前記加熱領域は、前記２つのシールリングのそれぞれに対応する２つの加熱面を含むことを特徴とする請求項１記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  4. 　前記包材は、紙層と、この紙層に被覆されたシーラント層とを含むことを特徴とする請求項１記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  5. 　前記溶着ヘッドは、前記加熱領域を有するヒータブロックを含むことを特徴とする請求項１記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  6. 　前記弾性パッドは、前記押圧領域に円弧状の凹みを有することを特徴とする請求項１記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  7. 　前記弾性パッドは、前記押圧領域に矩形状の凹みを有することを特徴とする請求項１記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  8. 　前記溶着ヘッドは、加熱面が１つの矩形状であることを特徴とする請求項１記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  9. 　前記溶着ヘッドは、前記２つの加熱面間に円弧状の凹みを有することを特徴とする請求項３記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  10. 　前記溶着ヘッドは、前記２つの加熱面のそれぞれに円弧状の凹みを有することを特徴とする請求項３記載の非加熱型香味吸引器の製造装置。
  11. 　非加熱型香味吸引器の製造方法であって、
    　前記非加熱型香味吸引器は、包材によって形成されたアウタ管と、該アウタ管内に配置され、香味発生源を収容した柔軟性及び通気性を有したインナ袋と、該インナ袋と前記アウタ管との間を全周に亘って密閉する環状シール域とを含み、
    　前記製造方法は、
    　平坦な状態の前記包材に前記インナ袋が重ね合わされた溶着対象を準備する準備工程と、
    　前記溶着対象を溶着ヘッドの加熱領域と弾性パッドの押圧領域との間に挟み込む挟持工程と、
    　前記弾性パッドにより前記溶着対象を押圧しつつ、前記溶着ヘッドの前記加熱領域が前記溶着対象の前記包材に直接的に接触して加熱することで、該溶着対象に前記環状シール域の少なくとも一部となるべき溶着部を形成する溶着工程と
    を備えたことを特徴とする非加熱型香味吸引器の製造方法。
  12. 　前記溶着工程の後、前記包材を折り込んで管状に成形し、前記環状シール域の残部を前記溶着ヘッドに向ける再準備工程と、
    　前記再準備工程により準備された溶着対象に、前記挟持工程及び前記溶着工程を繰り返し、前記環状シール域の残部に溶着部を形成する残部溶着工程と
    を更に備えたことを特徴とする請求項１１記載の非加熱型香味吸引器の製造方法。
     
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