Making machine of the rod-shaped smoking articles

本発明は、シガレットや代替シガレット等の棒状喫煙製品を製造する製造機に係わり、特に、棒状喫煙物品のための喫煙材料に添加剤を添加することができる製造機に関する。

例えば、特許第3472591号公報は代替シガレットを開示し、この代替シガレットは燃料素子及びエアゾール発生チップを含み、これら燃料素子及びエアゾール発生チップは共に棒状をなしている。 前記公報の代替シガレットが喫煙されるとき、先ず、燃焼素子に着火される。 燃焼素子の燃焼熱はエアゾール発生チップを加熱し、加熱されたエアゾール発生チップはエアゾールを発生する。 このようなエアゾールは、代替シガレットのフィルタを通じて喫煙者に吸い込まれる。

前記公報に開示されたエアゾール発生源は以下の手順により製造される。
先ず、粒状の喫煙材料にエアゾール発生物質が添加された充填材料を調製する 。 このような充填材料は包材、即ち、ウエブとともに製造機に供給され、この製造機は充填材料をウエブで包み込み、エアゾール発生ロッドを成形する。 この後、エアゾール発生ロッドは所定の長さ毎に切断され、これにより、個々のエアゾール発生チップが得られる。

上述した充填材料は製造機外にて調製されるので、代替シガレットの製造には製造機以外に、充填材料を調製するための調製機が必要となり、代替シガレットの製造設備は大掛かりなものとなる。

上述の理由から、エアゾール発生物質等の添加剤を含んだ溶液を調製し、このような溶液を製造機内にて喫煙材料に添加することが考えられる。

喫煙材料への溶液の添加には、例えば特開昭53-18800号公報や特許第3209985号公報に開示された技術を利用できる。 前者の技術は、製造機におけるトングの内面から水等の溶液を吐出し、トングの内面にガム状の被膜が形成されるのを防止する。 なお、トングは製造機の成形ベッド及びガニチャテープと協働し、喫煙材料がウエブに包み込まれる前に、喫煙材料を棒状に圧縮成形する。

一方、後者の技術は、製造機のサクションバンドに喫煙材料が層状にして吸着されるとき、この材料層に液状香料を注入する。

しかしながら、両者の技術は何れも、喫煙材料の移送経路中に添加剤の注入位置を１箇所しか有していないので、移送経路上を高速走行する喫煙材料に対しては、添加剤を効率良く添加することができない。

しかも、前者の技術が採用された場合、トングから吐出された液状添加剤は棒状の喫煙材料の上部にのみ含まれることになる。 このため、この後、棒状の喫煙材料がウエブに包み込まれ、前述したエアゾール発生ロッドが成形されたとき、ウエブの両側縁を重ね合わせて形成されるラップ部は液状添加剤により過度に濡れてしまう。 このため、ラップ部にて接着不良が引き起こし易く、エアゾール発生ロッド、即ち、棒状喫煙物品の安定した成形が不能となる。

また、後者の技術が採用された場合、サクションバンド上に材料層が形成される過程にて、この材料層中に液状添加剤が注入される。 このため、材料層は単位長さ当たりの重量が重くなり、しかも、注入された液状添加剤がサクションバンドによる喫煙材料の吸引を阻害するから、材料層、即ち、棒状喫煙物品の形成が不安定になる。

本発明の目的は、棒状喫煙物品の安定した製造を確保しつつ、喫煙材料内に液状の添加剤を効果的に添加することができる棒状喫煙物品の製造機を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の棒状喫煙物品の製造機は、成形経路を含み、成形経路上に粒状の喫煙材料からなる材料層を形成し、この材料層を成形経路に沿って送出する成形セクションと、この供給セクションの成形経路から材料層を受取るためのラッピング経路を含み、材料層がラッピング経路に沿って走行する過程で、材料層がウエブにより連続的に包み込まれたロッドを成形し、成形したロッドを送出するラッピングセクションであって、ロッドはウエブの両側縁を互い重ね合わせて接着したラップ部分を有する、ラッピングセクションと、ラッピングセクションから送出されたロッドを所定の長さを有する棒状喫煙物品に切断する切断セクションと、成形経路の終端部からラッピング経路の始端部に亘る領域にて、材料層に液状の添加剤を添加する添加装置とを備えている。
本発明の製造機の場合、成形セクションは、成形経路の終端部に設けられ、材料層の両側を案内する一対のガイド部材を更に含む一方、ラッピングセクションは、ラッピング経路の始端部に配置され、材料層を上側から圧縮する圧縮部材と、ラッピング経路の始端部に配置され、材料層とウエブとを互いに分離するウエブシールドとを更に含み、そして、添加装置は、 前記領域内に配置され、材料層に前記添加剤を注入する複数の注入口を含み、 これら注入口は前記ガイド部材、前記圧縮部材及び前記ウエブシールドの少なくとも２つに設けられ、材料層の走行方向及び材料層の周方向に互いに離間している。

上述の製造機によれば、材料層が成形経路の終端部からラッピング経路の始端部に亘る領域を走行するとき、複数の注入口から材料層中に液状の添加剤、具体的には、アルコール類を含む液状香料が注入される。 この種の液状香料として、例えばグリセリンやプロピレングリコール（ＰＧ）、又は、アルコールに溶解したメンソール等を使用することができる。

複数の注入口は、材料層の走行方向及び周方向に互いに離間しているので、材料層内に添加剤を効率良く注入することができる。

注入口は成形経路の終端部からラッピング経路の始端部に亘る領域に配置されているので、添加剤の注入が成形経路上での材料層の形成に悪影響を及ぼすことがなく、また、注入口の配置スペースを容易に確保することができる。

更に、添加装置は複数の注入口を有するので、材料層に要求される添加剤の注入総量は各注入口に分割して割り当てることができ、各注入口からの注入量を少なくすることができる。

更に 、ガイド部材、圧縮部材及びウエブシールドの注入口は材料層の側方、上方及び下方から材料層中に添加剤を注入することができる。

圧縮部材が注入口を有する場合、その注入口は、ウエブのラップ部分に覆われる材料層の部位を避けて位置付けられているのが好ましい。 この場合、注入された添加剤がウエブのラップ部分を濡らすことはない。 一方、ウエブシールドが注入口を有する場合、その注入口は、材料層の走行方向でみて圧縮部材よりも上流に位置付けられているのが好ましい。 この場合にも、注入された添加剤がウエブを濡らすことはない。

上述したようにウエブやそのラップ部分が添加剤により濡れることがないので、ロッドは安定して成形される。

更に、材料層がウエブシールドの注入口を通過する際、材料層はまだ圧縮されていないので、ウエブシールドの注入口は材料層内に添加剤を容易に注入することができる。

添加装置は、注入口からの添加剤の注入量をロッドの走行速度に応じて制御する調整手段を更に含むことができる。 この場合、添加装置は、ロッドの製造速度に拘わりなく棒状喫煙物品内に添加剤を均一に添加することができる。

添加装置は、ロッドの切断予定箇所への添加剤の注入を回避すべく、添加剤の注入を間欠的に中断させる制御手段を更に含むことができる。 この場合、添加装置は、切断セクションの切断刃に添加剤が付着するのを防止する。

注入口として、噴射ノズルの噴射口や、マイクロソレノイドバルブの吐出口を使用することができる。 これら噴射ノズルやマイクロソレノイドバルブは小形であるから、材料層の走行経路の近傍に配置することができる。

上述した添加剤はアルコール類を含む液状香料であり、この種の液状香料としては、例えばグリセリン、プロピレングリコール（ＰＧ）やアルコールに溶解したメンソール等がある。

製造機の構成を概略的に示す図である。

図１の製造機の一部を拡大して示す図である。

図２の成形経路の終端部に配置されたガイドブロックの横断面である。

図２のウエブシールドの横断面図である。

図２のトングをその上流端部にて横断した横断面図である。

ロッドの横断面図である。

ロッド内での液状香料の添加領域と非添加領域とを示す図である。

噴射口を有した噴射ノズルを示す図である。

吐出口を有したマイクロソレノイドバルブを示す図である。

図１は棒状喫煙物品の製造機を概略的に示す。
製造機は、シガレットロッドのための製造機と同様な構造を有する。 それ故、製造機の基本的な構造に関して、以下に簡単に説明する。

製造機は、材料層のための成形セクション１０を備え、成形セクション１０は図１でみて右側に配置されている。 成形セクション１０は無端状のサクションバンド１２を有し、サクションバンド１２は駆動ローラ１４と従動ローラ１６との間に亘って延び、これらローラ１４，１６は水平方向に互いに離間している。 駆動ローラ１４が回転されたとき、サクションバンド１２は一方向に走行し、サクションバンド１２の下側バンド部分は材料層のための成形経路を形成する。

サクションバンド１２の直下には、従動ローラ１６側にチムニ１８が配置されており、チムニ１８内に、図示しない供給源から粒状の喫煙材料が供給される。 チムニ１８はその内部の喫煙材料をサクションバンド１２に向けて吹き上げる。

吹き上げられた喫煙材料は走行中のサクションバンド１２の下面に層状に吸着され、サクションバンド１２に材料層Ｋが形成される。 従って、材料層Ｋはサクションバンド１２とともに走行し、図１中左方に向けて移送される。

ここで、喫煙材料は、シート状の再生タバコを裁断した刻みタバコ、膨化処理した刻みタバコ、又は、これら刻みタバコの混合物である。

成形セクション１０の左方にはラッピングセクション２０が隣接して配置されている。
ラッピングセクション２０は無端状のガニチャテープ２２を含み、ガニチャテープ２２は一対のテープローラ２４，２６間に亘って延びている。 これらテープ２４，２６もまた水平方向に互いに離間する。 ガニチャテープ２２の上側テープ部分はベッド（図示しない）上を通過し、ベッドの成形溝と協働してラッピング経路を形成する。 ラッピング経路は、前述した成形経路と一線上に並び、水平方向に延びている。 ラッピング経路の始端と成形経路の終端との間には所定の間隔が確保されている。

ガニチャテープ２２の下側テープ部分は複数のガイドローラ２８に案内され、そして、テープドラム３０に掛け回されている。 テープドラム３０が回転されたとき、ガニチャテープ２２は走行する。 テープドラム３０はモータ（図示しない）により回転され、モータの回転は電子制御ユニット（ＥＣＵ）３２より制御される。

一方、テープドラム３０はドラム軸を有し、このドラム軸にロータリエンコーダ３４が取付けられている。 ロータリエンコーダ３４はテープドラム３０の回転速度、即ち、ガニチャテープ２２の走行速度を検出し、走行速度を示す信号を電子制御ユニット３２に供給する。

ラッピング経路の始端と成形経路の終端との間にはローラ状のウエブガイド３６が配置されている。 ウエブガイド３６は、ウエブロールから巻き出された紙等のウエブＷをガニチャテープ２２の上側テープ部分上に導く。

ラッピングセクション２０はラッピング経路の始端部にシュー３８及びトング４０を含み、これらシュー３８及びトング４０は駆動ローラ１４側から順次配置されている。 シュー３８は駆動ローラ１４に近接した楔形の先端を有し、サクションバンド１２から材料層Ｋを剥離させ、剥離した材料層Ｋはラッピング経路の始端にてウエブＷ上に供給される。

従って、ウエブＷ上に乗り移った材料層Ｋはガニチャテープ２２の走行により、ガニチャテープ２２及びウエブＷとともにトング４０を通過し、この際、トング４０は材料層Ｋをベッドとの間にて上方から圧縮し、材料層Ｋの上部を横断面でみて円弧状に成形する。

一方、ベッドの成形溝はガニチャテープ２２がラッピング経路の始端からトング４０に向けて走行する過程にて、ガニチャテープ２２、即ち、ウエブＷをその横断面でみて徐々にＵ字形に形成する。 これにより、成形溝はトング４０との間にて材料層Ｋの下部を圧縮し、横断面でみて円弧状に成形する。 従って、材料層Ｋは上下から圧縮され、棒状に形成される。

ラッピング経路にはトング４０の下流に、ショートホルダ４２、ロングホルダ４４及びヒータユニット４６が順次配置されている。 ウエブＷが材料層Ｋとともにショートホルダ４２及びロングホルダ４６を通過するとき、これらホルダ４２，４４はガニチャテープ２２を介して材料層ＫをウエブＷで連続的に包み込み、ロッドＫＲを成形する。

より詳しくは、ショートホルダ４２はウエブＷの一側縁部を材料層Ｋに上側から被せるべく円弧状に曲成し、この際、ウエブＷの他側縁には糊塗布ノズル（図示しない）により糊が塗布される。 この後、ロングホルダ４４はウエブＷの他側縁部を一側縁部と同様に円弧状に曲成して材料層Ｋに被せ、これにより、ウエブＷの両側縁は互い重ね合わされると同時に糊により互いに接着され、ロッドＫＲのラップ部を形成する。

この後、ロッドＫＲがヒータユニット４６を通過する際、ラップ部の糊はヒータユニット４６より乾燥され、そして、ロッドＫＲはラッピングセクション２０から連続して送出される。

ラッピングクション２０の下流には切断セクション４８が配置されている。 切断セクション４８は、ロッドＫＲの通過を許容するカッタケーシング５０と、カッタケーシング５０内に配置された回転可能なカッタディスク５２を含む。 カッタディスク５２はその外周縁に１つ又は複数の切断刃（図示しない）を有し、これら切断刃はカッタディスク５２の周方向に等間隔を存して配置されている。

カッタディスク５２の回転はロッドＫＲを一定の長さ毎に切断し、これにより、個々の棒状喫煙物品Ａが得られる。 ここで、カッタディスク５２と前述のテープドラム３０とは動力伝達経路（図示しない）を介して相互に接続され、カッタディスク５２はテープドラム３０の回転速度、即ち、ロッドＫＲの走行速度に応じた回転速度で回転する。 この結果、ロッドＫＲの走行速度に拘わらず、カッタディスク５２はロッドＫＲを一定長さ毎に切断することができる。

図２は、前述の成形経路の終端からラッピング経路の始端に至る領域をより詳細に示す。
成形経路はその終端に一対のガイドブロック５４を有し、これらガイドブロック５４は、駆動ローラ１ ４の下方にて、成形経路の両側にそれぞれ配置され、材料層Ｋの両側を案内する。

更に、ガイドブロック５４からはラッピング経路のテープローラ２４に向けてウエブシールド５６が延びており、ウエブシールド５６はウエブガイド３６とテープローラ２４との間を延びるウエブＷとの間に所定のギャップを存して配置されている。 ウエブシールド５６は、成形経路からウエブＷ上への刻み層Ｋの乗り移りを案内し、ウエブＷがガニチャテープ２２上に重ね合わされるまでの間、ウエブＷと材料層Ｋとを互いに分離する。

図２から明らかなようにトング４０はテープローラ２４からウエブガイド３６の上方まで延出し、ウエブガイドローラ３６の上方に位置付けられた上流端を有する。

上述したガイドブロック５４、ウエブシールド５６及びトング４０には、一実施例の添加装置５７の注入口がそれぞれ設けられており、添加装置５７について以下に説明する。

添加装置５７は電磁作動型のインジェクタ５８を含み、インジェクタ５８は一方のガイドブロック５４の外側面には取付けられている。 インジェクタ５８は供給口を有し、この供給口は供給ホースを介して添加剤供給源、具体的には香料供給源６０に接続されている。 香料供給源６０は、例えばグリセリン、プロピレングリコール（ＰＧ）やアルコールに溶解したメンソール等の液状香料を蓄えている。 液状香料は香料供給源６０内にて加圧された状態にあり、それ故、液状香料は供給源６０から供給ホースを通じてインジェクタ５８に導かれ、インジェクタ５８内は液状香料により満たされている。

インジェクタ５８は前述した電子制御ユニット３２に電気的に接続されている。 電子制御ユニット３２はインジェクタ５８に向けて制御信号を供給し、インジェクタ５８の開閉を制御する。 従って、インジェクタ５８が開かれたとき、インジェクタ５８はその噴出口から液状香料を噴出する。

図３から明らかなようにインジェクタ５８の噴出口は、ガイドブロック５４の内部通路６２に接続されており、内部通路６２はガイドブロック５４の内側面に開口した注入口６４を有する。 従って、インジェクタ５８の噴出口から噴出された液状香料は内部通路６２を通じて、注入口６４から材料層Ｋ内に注入される。

図３に矢印で示されているように、他方のガイドブロック５４から材料層Ｋ内に液状香料を注入することができる。 この場合、他方のガイドブロック５６にも注入口を有する内部通路が形成され、この内部通路が前述したインジェクタと同様なインジェクタを介して香料供給源６０に接続される。

更に、添加装置５７は、ウエブシールド５６の外側面に取付けられた電磁作動型のインジェクタ６６を含み、インジェクタ６６もまた香料供給源６０及び電子制御ユニット３２にそれぞれ接続されている。 図４から明らかなように、ウエブシールド５６には内部通路６８が形成されており、内部通路６８はインジェクタ６６の噴出口に接続され、ウエブシールド５６の上面に開口した注入口７０を有する。 従って、インジェクタ６６が開かれたとき、注入口７０から液状香料が噴出され、噴出された液状香料は材料層Ｋ内にその下面から注入される。 図２から明らかなように、注入口７０はウエブガイド３６の直上位置に配置されている。

更にまた、図５に示されるように、添加装置５７はトング４０の外面に取付けられた電磁作動型のインジェクタ７２を含み、インジェクタ７２はトング４０の上流端の上面に取付けられている。 インジェクタ７２もまた香料供給源６０及び電子制御ユニット３２の双方に接続され、インジェクタ７２の噴出口はトング４０内に形成された内部通路７４に接続されている。 内部通路７４はトング４０の下面に開口した注入口７６を有する。 従って、インジェクタ７２が開かれたとき、注入口７６から液状香料が噴出され、噴出された液状香料は材料層Ｋ内にその上面から注入される。

図５から明らかなように、注入口７６はトング４０の下面中央を避け、この下面中央よりも片側にずれて位置付けられている。 それ故、ロッドＫＲが成形されたとき、図６に示されるように注入口７６はウエブＷのラップ部Ｌに覆われる材料層Ｋの部位を避けて、液状香料を材料層Ｋ内に注入することができる。

電子制御ユニット３２はインジェクタ５８，６６，７２から材料層Ｋ内に注入される液状香料の量を制御する。 具体的には、電磁制御ユニット３２は、各インジェクタの開度をガニチャテープ２２、即ち、ロッドＫＲの走行速度に応じて増加又は減少させる。 それ故、インジェクタ５８，６６，７２は材料層Ｋの単位長さ当たり、液状香料を均一に注入することができる。

また、電子制御ユニット３２はロッドＫＲの切断タイミングに基づき、インジェクタ５８，６６，７２を間欠的且つ独立して閉作動させ、注入口６４，７０，７６から材料層Ｋ内への液状香料の注入を中断させる。 従って、図７に示されるように、ロッドＫＲ内の材料層Ｋ内には、斜線を施して示す液状香料の添加領域と、白抜きで示した非添加領域とが交互に形成される。 これら非添加領域の間隔は棒状喫煙物品Ａの長さに等しく、ロッドＫＲは非添加領域の中央、つまり、切断位置ＣＰにて切断され、ロッドＫＲから個々の棒状喫煙物品Ａが得られる。 材料層Ｋの走行方向でみて、注入口６４，７０，７６の位置は互いに異なるので、インジェクタ５８，６６，７２が閉作動するタイミングは、対応する注入口と切断セクション４８におけるカッタディスク５２との間の距離及び材料層Ｋの走行速度に基づいて個別に決定される。

上述の説明から明らかなように、３つの注入口６４，７０，７６は材料層Ｋの走行方向及び周方向に互いに離間して配置されているので、材料層Ｋは異なる位置から液状香料の注入を受ける。 それ故、各注入口から材料層Ｋに注入されるべき液状香料の量は、材料層Ｋに要求される液状香料の総添加量の１／３に低減される。 この結果、材料層Ｋが高速で走行されていても、材料層Ｋ内の液状香料の添加効率を十分に高めることができる。

以下の表１は、注入口の個数や配置、そして、注入口からの液状香料の注入量を異ならして液状香料の添加効率を測定した結果、並びに、棒状喫煙物品Ａの風味及び味覚の評価を示す。

添加効率は、注入口からの液状香料の注入量に対する棒状喫煙物品Ａ内の液状香料の含有量の比を示す。 棒状喫煙物品Ａを評価するにあたり、棒状喫煙物品Ａを使用して前記特許第3472591号公報に開示されたような代替シガレットが製造され、この代替シガレットが評価の専門員３名により喫煙された。 各専門員は喫煙時、棒状喫煙物品Ａから発生する香料を含んだエアゾールの質量、つまり、代替シガレットの主流煙の質量を判定し、この判定結果が棒状喫煙物品Ａの評価である。 なお、専門員の判定は最高点を５とした１０段階評価である。

表１から明らかなように、注入口の数が増加するに従い、液状香料の添加効率及び喫味評価は共に高い。 また、液状香料の総注入量に関しても、総注入量が増加するに従い評価結果もまた高い。

ガイドブロック５４、ウエブシールド５６及びトング４０が注入口６４，７０，７６をそれぞれ有している場合、材料層Ｋはその側面、下面及び上面の３個所から液状香料の注入を受けるので、注入された液状香料は材料層Ｋ内により一様に分布する。 このことは、棒状喫煙物品Ａの評価を高める大きな要因である。

更に、注入口６４，７０，７６は何れも、成形セクション１０の終端部からラッピングセクション２０の始端部に亘る領域内に配置されているので、注入口６４，７０，７６からの液状香料の注入が材料層Ｋの成形に悪影響を及ぼすことはなく、サクションベルト１２上にて材料層Ｋは安定して形成される。

また、注入口７０から材料層Ｋ内に液状香料が注入されても、ウエブシールド５６は、ウエブＷが液状香料で直接的に濡れるのを阻止する。 また、注入口７６から材料層Ｋ内に液状香料が注入されても、刻ロッドＫＲのラップ部Ｌが液状香料で濡れることはない。 それ故、ウエブＷの破れや、ラップ部Ｌでの接着不良が発生することはなく、ウエブＷによる材料層Ｋの包み込み、即ち、ロッドＫＲの成形を安定して行うことができる。

更にまた、注入口７０，７６はトング４０よりも上流側に配置されているので、材料層Ｋが注入口７０，７６を通過するとき、材料層Ｋはトング４０による圧縮作用を受けていない。 それ故、注入口７０，７６から噴出された液状香料は材料層Ｋ内に容易に注入される。

一方、注入口６４，７０，７６から材料層Ｋ内に注入される液状香料の量は、材料層Ｋの走行速度に応じて増加又は減少されるので、ロッドＫＲの製造速度に拘わらず、個々の棒状喫煙物品Ａ内に添加された液状香料の量は均一になる。

ロッドＫＲは液状香料の非添加領域（図７参照）にて切断されることから、切断時、カッタディスク５２の切断刃に液状香料が付着することはなく、それ故、切断刃の耐久性が劣化することもない。

本発明は上述した一実施例に制約されることはなく、種々の変形が可能である。
例えば、添加装置５７は、ガイドブロック５４、ウエブシールド５６及びトング４０のうちの２つに備えられた注入口を有することができる。

図８及び図９に示されるように、内部流路はその開口端に噴射ノズル７８又はマイクロソレノイドバルブ８２を有することができる。 この場合、噴射ノズル７８の噴出口８０やマイクロソレノイドバルブ８２の吐出口８４が添加装置５７の注入口となる。 更には、噴射ノズル７８及びマイクロソレノイドバルブ８ ２に代えてインクジェットノズルが使用されてもよい。 これら噴射ノズル７８、マイクロソレノイドバルブ８２又はインクジェットノズルは前述したインジェクタ５８，６６，７２に比べて、材料層の流れの近傍に配置することができるので、図７に示された非添加領域を確保するにあたり、これら非添加領域を高精度に形成することができる。

また、本発明の製造機は代替シガレットの構成要素を製造する以外に、通常のシガレットロッドの製造にも適用可能である。 この場合、材料層は刻みタバコ、シート状の再生タバコの裁断した刻及び膨化処理された刻みタバコの混合物からなり、そして、液状香料にはシガレットロッドの銘柄に応じた液状香料が使用される。

シガレットロッドの製造機上にて、材料層に液状香料が添加される場合、ロータ型加香機を使用した喫煙材料への加香工程や、この後のサイロ等を使用した喫煙材料のキュア工程を省略可能である。

なお、本発明の製造機は液状香料以外に、種々の液状添加剤の添加に使用できる。