JP4588066B2 - シガレット製造装置 - Google Patents

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。そこで従来では、巻上機の動作速度に応じて塗布ノズルに香料を供給するポンプの回転数を可変制御し、これによって塗布ノズルへの香料供給量を制御している。しかし巻上機の動作速度に応じてポンプの回転数を制御しても、巻上機の動作速度によってシガレットの品質に若干のバラツキが生じることが否めない。

本発明者等は、上述した香料塗布量のバラツキの要因について種々調べた。この結果、ポンプから塗布ノズルへの香料の供給量（ポンプの吐出量）は、必ずしもポンプの回転数に比例しているとは言えないこと、むしろポンプの１回転当たりの香料吐出量がその回転数によって変化することを見出した。この原因は、香料の粘性等に起因するものと考えられる。

本発明の目的は、シガレットを製造する巻上機に連続して供給される巻紙に上記巻上機の動作速度に応じた適正量の香料を塗布することができ、これによって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。

本発明に係るシガレット製造装置は、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、この巻上機の動作速度に応じた速度で該巻上機に前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おけるシーム糊の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、前記巻上機の動作速度に応じて上記ポンプの駆動速度を制御するポンプ制御装置とを具備する。

特に上記ポンプ制御装置は、前記巻上機の動作速度を複数の速度領域に分け、予めこれらの各速度領域における前記ポンプの駆動速度と該ポンプによる前記香料の吐出量との関係をそれぞれ近似したポンプ特性を求め、前記巻上機の動作速度に応じて上記ポンプ特性に従って前記ポンプの駆動速度を求めることを特徴としている。

好ましくは前記ポンプ制御装置は、前記巻上機の定格動作領域における複数の動作速度点において前記巻紙に一定量の香料を塗布するに必要な前記塗布ノズルへの香料供給量を得る前記ポンプの駆動速度をそれぞれ求めて前記ポンプの動作特性を直線近似する。また前記ポンプ制御装置は、前記巻上機の動作速度が定格動作速度に満たない領域における前記ポンプの動作特性を、動作停止状態で［０］とし、前記定格動作速度に達したときには上記直線近似特性に連続する特性として直線近似する。そして巻上機の動作速度に応じて上記各直線近似特性に従ってポンプの駆動速度を求めて、その制御を実行するように構成される。
ちなみに前記香料は、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。

本発明によれば、巻上機の動作速度に応じて上記巻上機に連続して供給される巻紙に香料を塗布する塗布ノズルへの香料供給量を制御するに際し、予めポンプの駆動速度と該ポンプによる塗布ノズルへの香料供給量（ポンプの香料吐出量）との関係を近似したポンプ特性に従って、前記巻上機の動作速度に応じたポンプの駆動速度を求める。従って巻紙の供給速度に関わりなく、また香料の粘性等の影響を受けることなく、巻紙に一定量の香料を安定に塗布することができる。

特にポンプ制御装置は、香料の粘性等の影響を受けて変化するポンプの動作特性を効果的に補正して、巻上機の動作速度、ひいては巻紙の供給速度に応じた量の香料を塗布ノズルに供給するようにポンプの作動を制御することになる。従ってシーム糊に比較して香料の塗布量が大量であることに拘わることなく、塗布ノズルによる前記巻紙の単位面積当たりの香料塗布量を常に安定に一定化することが可能となる。

また一般的な回転駆動型のポンプを用いた場合、高速回転領域においてはその回転数と香料塗布量が略比例し、低速回転時にはその回転数に比較して香料の吐出量が増える傾向にある。従って巻上機の動作速度が定格動作速度に満たない低速領域における前記ポンプの動作特性を、動作停止状態で［０］とし、前記定格動作速度に達したときには上記直線近似特性に連続する特性として直線近似しておけば、簡易にして無理なくその制御系を安定に作動させることが可能となる。この結果、複雑な制御系を構築することなく、塗布ノズルに対して香料を供給するポンプの作動を安定に制御し、シガレットの製造品質を高めることが可能となる等の効果が奏せられる。

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。 巻上機の動作速度に対するポンプの回転数とその香料吐出量との関係を示す図。 機械回転数に対するポンプ回転数の近似特性を示す図。 図１に示すシガレット製造装置におけるポンプの制御手順の例を示す図。

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とで塗布ノズル４１への香料供給量、ひいては巻紙Ｗに対する香料の塗布量を制御する。

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。尚、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。

ここで前記ポンプ制御装置４３によるポンプ４２の駆動速度制御（回転数制御）について説明する。このポンプ制御装置４３は、前述した巻上機２０によるシガレットの製造速度に応じて該巻上機２０に連続して供給する巻紙Ｗの供給速度（搬送速度）が変わることから、巻紙Ｗの供給速度（搬送速度）に拘わることなく巻紙Ｗに対して一定量の香料を塗布する役割を担う。概略的にはポンプ制御装置４３は、巻上機２０によるシガレットの製造速度が２倍となったとき、塗布ノズル４１への香料供給量を２倍にすることで該塗布ノズル４１による巻紙Ｗへの単位面積当たりの香料塗布量を一定に保つ役割を担う。

しかしながらエンコーダ４４を介して検出される巻上機２０の動作速度に応じて、単純にポンプ４２の回転数（駆動速度）を比例制御しても、前述したように所期の目的である『巻紙Ｗへの単位面積当たりの香料塗布量を一定に保つ』ことが必ずしも達成されない。そこでその原因を究明するべく、本発明者等は巻上機２０におけるシガレットの製造速度（巻上機回転数）を変えながら、その製造速度に見合う量（吐出量）の香料が前記塗布ノズル４１から吐出されるように前記ポンプ４１の回転数を調整した。この結果、次のような結果が得られた。

図２は上記実験結果をグラフ化したものである。この図２に示すグラフから、巻上機２０の回転数とポンプ４２の回転数とは必ずしも比例しておらず、むしろポンプ４２の１回転当たりの吐出量は、ポンプの回転数によって変化することが明らかとなった。特にポンプ４２の回転数が高い場合には、その回転数が高くなるに従ってその１回転当たりの吐出量が次第に減少するが、ポンプ４２の回転数が低い場合には、１回転当たりの吐出量が大きく増大することが明らかとなった。この原因は、ポンプ４２の動作特性と言うよりも、専ら香料の粘性に起因するものと考えられる。

そこでこのシガレット製造装置におけるポンプ制御装置４３においては、上述した如くして求められるポンプ４２の香料吐出性能に基づき、これを機械回転数に合わせて図３に示すようにポンプ特性を近似し、この近似特性に基づいてポンプ４２の駆動を制御するようにしている。即ち、前記巻上機２０の動作速度を複数の速度領域に分け、これらの各速度領域における前記ポンプ４２の駆動速度と該ポンプ４２による前記香料の吐出量との関係をそれぞれ近似したポンプ特性を求め、前記巻上機２０の動作速度に応じて上記ポンプ特性に従って前記ポンプ４２の駆動速度を求めている。

具体的には巻上機２０によるシガレットの製造速度は、通常、１０００〜２０００回転以上の高速回転領域で行われる。そしてこの高速回転領域におけるポンプ４２の駆動速度と香料の吐出量との関係は略比例している。そこで本発明では、機械回転数に対するポンプ回転数を図３に示すように直線近似して、その対応関係を定めている。例えば巻上機２０の定格動作速度である４５００回転、６５００回転、および８５００回転のそれぞれにおいて適切な香料吐出量となるポンプ回転数を求め、これらの３点を結ぶ近似直線を機械回転数とポンプ回転数との対応関係Ａとして求めている。また低速回転領域においては、巻上機２０の立ち上げ時（起動時）に、ポンプ４２の回転数がマイナスとなる不具合（矛盾）が生じないように、動作停止状態を［０］とし、前記定格動作速度に達したときには上記直線近似特性Ａに連続する特性（補正関数）Ｂとして直線近似している。

そしてポンプ制御装置４３においては、例えば図４に示すような制御手順に従ってポンプ４２の駆動速度（回転数）を制御している。即ち、先ず巻上機２０が運転されたとき、その機械回転数を前記エンコーダ４４から検出しながら、その回転数が予め設定した回転数以上の高速回転領域であるか否かを判定している〈ステップＳ１〉。そして機械回転数がシガレットの製造に供し得る高速回転領域の場合には、前述した直線近似特性Ａに従って上記機械回転数に対応したポンプ回転数を求めてポンプ４２の駆動を制御する〈ステップＳ２〉。また機械回転数が低速回転の場合には、前述した補正関数Ｂに従って上記機械回転数に対応したポンプ回転数を求めてポンプ４２の駆動を制御する〈ステップＳ３〉。

尚、上記機械回転数の判定閾値（設定回転数）については、香料の吐出量が異常であるとして前記巻上機２０にて製造したシガレットを排除する上での最小の機械回転数として定めることが望ましい。また前述した直線近似特性Ａについては、巻上機２０による定常的な定格動作速度点で、例えば機械回転数が８５００回転である場合に、最も正確な香料塗布量が得られるように定めることが望ましい。

かくして上述した如くしてポンプ４２の駆動速度を制御して塗布ノズル４１を介する巻紙Ｗへの香料塗布量（香料吐出量）を制御するようにしたシガレット製造装置によれば、シガレットの製造速度に拘わりなく、しかも香料の粘性等の性状の影響を受けることなしに一定量の香料を巻紙Ｗに塗布することができる。換言すれば、巻紙Ｗに対する香料の塗布量を安定に一定化することができる。しかも前述した直線近似特性に従い、巻上機２０の動作速度に応じてポンプ４２の駆動速度（回転数）を制御するだけで、簡易にしかも精度良く、香料の塗布量を安定に一定化制御することができる。従ってシガレットの製造品質を効果的に安定化することができる。

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。

またポンプ特性の近似については、ポンプ４２の１回転当たりの香料吐出量の変化に着目し、この香料吐出量のずれを補正するようにポンプ４２の回転数を求めて該ポンプ４２の駆動速度を制御するようにしても良い。またここでは一般的な回転型のポンプを例に説明したが、ピストン型のポンプを用いる場合も同様に適用可能なことは言うまでもない。また香料についても、その目的に応じた種々のものを用いることができることは言うまでもない。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 (3)

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、この巻上機の動作速度に応じた速度で上記巻上機に連続して巻紙を供給する巻紙供給部と、前記巻上機に供給される巻紙にシーム糊を塗布する工程の前段に設けられて前記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、前記巻上機の動作速度に応じて上記ポンプの駆動速度を制御して前記塗布ノズルへの香料供給量を調整するポンプ制御装置とを具備し、
   前記ポンプ制御装置は、前記巻上機の動作速度を複数の速度領域に分け、予めこれらの各速度領域における前記ポンプの駆動速度と該ポンプによる前記香料の吐出量との関係をそれぞれ近似したポンプ特性を求め、前記巻上機の動作速度に応じて上記ポンプ特性に従って前記ポンプの駆動速度を求めることを特徴とするシガレット製造装置。
2. 前記ポンプ制御装置は、前記巻上機の定格動作領域における複数の動作速度点において前記巻紙に一定量の香料を塗布するに必要な前記塗布ノズルへの香料供給量を得る前記ポンプの駆動速度をそれぞれ求めて前記ポンプの動作特性を直線近似すると共に、前記巻上機の動作速度が定格動作速度に満たない領域における前記ポンプの動作特性を、動作停止状態が［０］であり、前記定格動作速度に達したときには上記直線近似特性に連続する特性として直線近似したことを特徴とする請求項１に記載のシガレット製造装置。
3. 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液状のものからなる請求項１に記載のシガレット製造装置。