JPH0767610A

JPH0767610A - タバコ膨張方法および装置

Info

Publication number: JPH0767610A
Application number: JP6155139A
Authority: JP
Inventors: Lucas J Conrad; ルーカス・ジヨーンズ・コンラド; Jackie L White; ジヤツキー・リー・ホワイト
Original assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Current assignee: RJ Reynolds Tobacco Co
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1994-06-14
Publication date: 1995-03-14
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: BG61635B1; NO180471C; DK0629353T3; HRP940352A2; FI942809A; AU670869B2; DE69426092T2; DE69426092D1; KR100306203B1; HU9401754D0; CZ134994A3; PL174141B1; CO4480690A1; NO942210L; TW249748B; NO942210D0; US5483977A; FI104146B1; HU215525B; FI942809A0

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、高圧タバコ含浸装置におけ
る処理量を劇的に向上させることのできるタバコ膨張方
法の改良である。【構成】本発明の種々の態様によれば、１分より短
い、通常は約１５〜３０秒より短い完全サイクル時間内
に、タバコを高圧含浸領域において含浸し、かつ膨張の
ためにその領域から取り出すことができる。また、本発
明の別の態様によれば、高圧含浸領域において利用でき
る処理スペースを劇的に改善したやり方で使用すること
によって、タバコ処理量がさらに改善される。また、本
発明は、タバコの処理に使用する膨張剤の量を最少にす
る方法も提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタバコを膨張する方法お
よび装置に関する。更に詳しく言えば、本発明はタバコ
膨張の処理量及び経済性を向上する方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】過去２０年間にわたって、タバコ膨張方
法は紙巻きタバコ製造方法の重要な部分になってきた。
タバコ膨張方法は、タバコ葉の熟成および貯蔵中に失わ
れたタバコのかさ密度または体積を回復させるために用
いられる。また、膨張させたタバコは多くの低タールお
よび超低タール紙巻きタバコの重要な成分である。

【０００３】商業的に重要なタバコ膨張方法がフレドリ
クソンの米国特許第３５２４４５１号、モーザ等の第３
５２４４５２号の各明細書に記載されている。それらの
米国特許は、タバコを含浸剤に接触させてから、急速に
加熱して含浸剤を揮発させタバコを膨張させる方法を記
述している。それらの方法の変形例がフレドリクソンの
米国特許第３６８３９３７号明細書に記載されている。
この米国特許は、蒸気状態の有機化合物を使用してタバ
コに含浸させるタバコ膨張方法を開示している。含浸さ
せたタバコは、加熱または急減圧のいずれかによって膨
張させる。

【０００４】タバコを膨張させるために二酸化炭素を使
用する技術が、とりわけアッチの米国特許第４２３５２
５０号、バーデ等の第４２５８７２９号およびシークス
等の第４３３６８１４号に開示されている。それらの方
法およびそれに関連する方法においては、含浸のために
気状または液状の二酸化炭素をタバコと接触させ、その
後で含浸させたタバコを急速に加熱して二酸化炭素を揮
発させることによりタバコを膨張させている。既知の二
酸化炭素膨張方法においては、タバコを十分にかつ安定
に膨張させるために、タバコを過熱することが通常は必
要である。この過熱のためにタバコの風味が損われ、あ
るいはタバコの粉が過度に発生することがある。また、
液体二酸化炭素を使用してタバコに含浸させるそれらの
方法は、一般に、含浸させたタバコがドライアイスを含
んでいる固体ブロック状のタバコになる結果をもたらす
ことがあり、熱処理する前にそのような固体ブロック状
のタバコを砕かねばならず、そのため処理が複雑にな
る。

【０００５】ジーンの米国特許第４４６１３１０号およ
びジーンの第４２８９１４８号には、超臨界窒素または
超臨界アルゴンによるタバコの含浸を使用するタバコ膨
張技術が開示されている。それらのガスは急速減圧中に
タバコから除去され、加熱気体またはマイクロ波にタバ
コをさらすことによってタバコは膨張させられる。それ
らの方法では、タバコを十分に膨張させるために、約１
４１ｋｇ／ｃｍ²（約２０００ｐｓｉｇ）または約２８
２ｋｇ／ｃｍ²（約４０００ｐｓｉｇ）を超えて、約７
００ｋｇ／ｃｍ²（約１００００ｐｓｉｇ）までの圧力
でタバコを処理する必要がある。

【０００６】ホワイトの米国特許第４５３１５２９号に
は、膨張剤の臨界圧力および臨界温度以上、またはその
付近で通常は気体であるハロカーボンや炭化水素など
の、低沸点高揮発性の膨張剤をタバコに含浸させる、タ
バコの充填容量を増大させる方法が記述されている。タ
バコを膨張させるため、または膨張させた状態にタバコ
を固定させるために、加熱過程の必要なしにタバコが膨
張するように、圧力を大気圧まで急速に低下させる。こ
の方法の圧力条件は３６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（５１２ｐｓｉ
ｇ）以上で上限値は未知である。１４１ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
（２０００ｐｓｉｇ）より低い圧力を使用すると、タバ
コを過度に粉砕することなしに満足できる膨張が得られ
た。この範囲以上の圧力は通常は不要であるといわれて
いる。膨張剤の圧力を必要な圧力まで高めるために要す
る時間が１〜１０分間である場合は、タバコに効果的に
含浸させるために圧力をかけておく追加の時間はほとん
ど、または全く必要なかった。

【０００７】コンラド及びホワイトの米国特許第４５５
４９３２号には、円筒形の筒状殻と、この殻の外部の装
入位置と殻の内部の処理位置との間で動くように装着さ
れた往復スプール組立体とを含む、流体圧処理装置が記
述されている。殻と係合して圧力室を構成する密封部材
がスプール組立体に設けられる。処理流体を圧力室に入
れるための導管が設けられる。それによってこのシステ
ムは、装入および取出しを容易にし、高圧処理装置にお
いて通常用いられる密封機構および固定機構に関連する
諸問題を最少にしあるいは解消する、膨張のためのタバ
コ含浸などの高圧材料処理において使用するための装置
を提供している。したがって、この装置はタバコ膨張時
間を節減し、かつタバコ膨張を低コストで行う圧力容器
を提供している。

【０００８】クラマーの米国特許第５０６７２９３号
は、協働する動く表面が処理室を密封する、動的シール
を形成するための機構を有し、タバコ原料およびその他
の生物学的材料を処理するための方法および装置を対象
とする。前記米国特許に従って提供されるその動的シー
ル・システムは、タバコ膨張を含めた処理のための超臨
界温度および超臨界圧力条件を含めて、高くした温度お
よび高くした圧力条件においてタバコを処理するために
有用である。連続処理および一括処理が開示されてい
る。タバコ膨張のためにタバコに対する重量比が４０：
１より高い超臨界流体を使用することが開示され、タバ
コ材料の完全な含浸がほぼ瞬時に行われるといわれてい
る。減圧に先立って含浸時間を１〜１０分間維持する
と、タバコの膨張がより十分になるといわれている。

【０００９】ホワイトの第４９６２７７３号には、紙巻
き中に刻みてん充葉が体積膨張を行うような条件に、紙
巻きタバコをさらす方法が記述されている。この米国特
許には、超臨界圧および超臨界温度より上で行われる含
浸条件の使用を含めて、種々の含浸条件および種々の流
体の使用が記述されている。超臨界条件の下で紙巻きタ
バコに含浸するための作業例では、容積４．５リットル
の圧力容器が使用されている。

【００１０】大気圧より十分に高い含浸圧力を使用する
場合には、以上述べた方法およびその他の方法を含め
て、タバコ膨張方法は一括法または連続法（クラマーの
米国特許第５０６７２９３号）で行うべきである。一括
処理法および連続処理法は複雑な処理装置を必要とし、
容器の開閉に要する時間と、含浸剤を容器に入れ、容器
から含浸剤を取り出すために要する時間とのために、長
いサイクル時間を必要とする。サイクル時間を短縮する
ために使用されている種々の装置を改造することによっ
て処理量はある程度向上したが、主として個々のシステ
ムの容積を増大すること、または同時に使用される一括
システムの数を増加すること、あるいはその両方によ
り、従来の技術に従って既知の一括システムにおける処
理量の大幅な向上が達成される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高圧タバコ
含浸システムにおけるタバコ処理量を劇的に向上でき
る、タバコ膨張方法の改良を提供する。本発明の種々の
態様によれば、１分より短い、典型的には約１５〜３０
秒より短い、完全サイクル時間内に、タバコを膨張させ
るために高圧含浸領域内で含浸させ、その領域から取り
出すことができる。また、本発明の別の態様によれば、
高圧含浸領域内の利用可能な処理スペースの使用を劇的
に改善することによってタバコ処理量は一層向上する。
更に、本発明は、タバコを処理するために使用される膨
張剤の量を最少にする方法も提供する。

【００１２】１つの態様において、本発明は、高圧含浸
領域中の利用可能な含浸スペースのほぼ全部を圧縮され
たタバコで充すような、高圧タバコ含浸方法を提供す
る。含浸剤を含浸領域に入れ、圧縮されたタバコに含浸
させる。一般に、圧縮されたタバコは、１．２５：１よ
り高い、たとえば１．５：１の比で圧縮するが、低くと
も２：１〜３：１またはそれより高い比で圧縮すること
が好ましい。このようにすると、含浸領域内の利用可能
なスペースに対する処理量が大幅に、たとえば５０％〜
２００％またはそれ以上向上する。好適な実施例におい
ては、含浸中にタバコを圧縮するにもかかわらず、少な
くとも５０％の大幅なタバコ膨張、最大限１００％以上
の充填容量の増大が達成できる。更に、本発明の好適な
実施例においては、圧縮されたタバコに含浸させるため
に、２０秒より短いサイクル時間が使用できる。

【００１３】高圧処理容器の利用可能な処理量を劇的に
向上させることに加えて、本発明のこの態様は、含浸中
に含浸領域に入れられる膨張剤の量も大幅に減少させる
ことができる。したがって、本発明のこの態様は、タバ
コに含浸させるために使用する膨張剤の量を、がさがさ
の状態、すなわち詰まっていない状態で測定した時のタ
バコの体積より少なくできる、タバコ膨張方法を提供す
るものである。通常は、膨張剤の量をタバコの量に比べ
てほぼ半分またはそれ以下にできる。

【００１４】本発明の別の態様においては、タバコを含
浸領域に入れる前にタバコを予熱することにより、超臨
界圧および超臨界温度の条件の付近またはそれより上の
条件の下でタバコに含浸するためのサイクル時間を大幅
に短縮することができる。本発明の更に別の態様におい
ては、膨張剤を含浸領域に入れる前に、超臨界値より高
い温度条件および圧力条件で膨張剤を予熱および予圧す
ると、ほぼ数秒でタバコに膨張剤が含浸して、十分に膨
張できる含浸されたタバコが得られることが判明してい
る。本発明のこの態様に従えば、超臨界流体導入時間と
含浸時間と減圧時間とを含めて、１分より短い、好まし
くは２０秒より短い、完全サイクル時間が達成できる。
１０〜１２秒またはそれより短いサイクル時間で、装入
容量を５０％以上、１００％まで、および１００％を超
えて増大させることができる。

【００１５】本発明の方法の実施に際して種々の装置が
使用できる。１つの好適な実施例においては、コンラド
及びホワイトの米国特許第４５５４９３２号に開示され
ているような種類のスプール型タバコ膨張装置が用いら
れる。可動スプールへのタバコの装入と、可動スプール
内部での圧縮を同時に行う好適なタバコ装入手段を組み
込むようにこの装置を改造することがより好ましい。

【００１６】本発明の別の装置実施例によれば、予熱さ
れた高圧流体をタバコ膨張領域へ供給するために蓄圧器
が用いられる。蓄圧器を用いることによって、高温、高
圧の含浸処理中に貯蔵される高圧、高温の流体の量が最
少になり、そのため高圧容器の必要性が最少になり、こ
の方法に関連する安全上の心配が軽減される。

【００１７】本発明の非常に好適な実施例においては、
ホワイト及びコンラドの米国特許第４５３１５２９号の
方法に従ってタバコに含浸させるために、臨界温度より
高い温度、および臨界圧より高い圧力でプロパン流体が
供給される。約１４１ｋｇ／ｃｍ²（約２０００ｐｓｉ
ｇ）より高い圧力のプロパンを使用するとサイクル時間
が短くなることが今回判明した。本発明の種々の態様を
組み合わせることにより、高圧含浸領域におけるタバコ
処理量を、従来技術において記述されている処理量の１
０〜３０倍以上に増大させることができる。このよう
に、タバコを圧縮すると通常の処理量に比べて２〜３倍
以上の処理量が得られる。予熱したタバコを使用し、ま
たは予熱し、予圧縮した超臨界流体を膨張領域中へほぼ
瞬時に導入し、あるいはその両方によって、５サイクル
またはそれ以上までのタバコ含浸サイクルを、操作の毎
分ごとに完了させることができる。このようにして、所
与の容積の膨張室を使用して、含浸室容積の５倍を超え
る、好ましくは１０〜１５倍またはそれ以上のがさがさ
のタバコを操作の毎分ごとに容易に含浸させことができ
る。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の種々の方法実施例および装置
実施例を説明する。図示のものを含めた特定の方法およ
び装置に関して本発明を説明するが、本発明はそのよう
に限定されるものではないことを理解されたい。その反
対に、上記の考察および以下の詳細な説明を考察すれば
明らかになるように、本発明は数多くの代替例、修正例
および均等物を包含する。

【００１９】図１は本発明の種々の態様で使用される好
適な装置を示す。図１に示した装置は、１９８５年１１
月２６日発行のコンラド及びホワイトの米国特許第４５
５４９３２号に従って全般的に構成される。説明を簡潔
にするために、上記米国特許に開示されている種々の詳
細事項はここでは繰り返さない。それらの詳細事項につ
いては上記米国特許を参照されたい。

【００２０】図１に示すように、この装置は、円筒形の
筒状殻すなわち囲壁１２とスプール組立体１４とを含む
圧力容器１０を含む。殻１２とスプール組立体１４は、
ステンレス鋼、青銅等を含めて適当な任意の材料で製作
できる。殻とスプールの特定の構造および寸法は、後に
明らかとなるように、圧力容器内部でかけることを意図
している圧力に耐えるのに十分なものである。

【００２１】スプール組立体１４は円筒形状の端部部材
１６、１８と、連結棒２０を含む。図１に示すようにス
プールが殻１２の内部にある時は、端部部材１６、１８
と、連結棒２０および殻１２が、密封された圧力室すな
わち圧力領域を構成する所定の容積の環状スペース２２
を規定する。

【００２２】図１に示すように、スプール組立体は水平
位置にあり、仮想線で示す装入位置２４と、やはり仮想
線で示す取り出し位置２６と、図１に特に示す含浸位置
との間で往復運動するように配置される。スプールを３
つの位置の間で動かすために、油圧ピストンまたはそれ
に類似のモータ手段２８が、図１に部分的に示す軸を介
して軸線方向に取りつけられる。

【００２３】タバコが、向き合う一対の半円筒形装入部
材３２によって、位置２４にあるスプール上に装入され
る。タバコは、葉（柄と葉脈を含む）と、葉片（裁柄済
みの葉）、または紙巻きタバコ用の刻みてん充葉（紙巻
きタバコを製造するために裁断された、すなわち細長く
裁断された葉片）を含めて種々の形のどれでもよい。装
入部材３２は棒３４を介して、油圧ピストン等の往復運
動力発生手段（図示せず）に連結される。タバコの別々
の装入原料３６をスプール１４上に押し込める。この場
合、後で図２を参照して詳しく説明するように、タバコ
を圧縮することが好ましい。

【００２４】スプールを位置２４に装入した後、スプー
ルを含浸位置へ移動させる。各端部部材１６、１８はそ
れぞれ膨張可能な密封部材４０、４２を含む。これらの
密封部材は、油圧流体を流体管４４を介して受け取る、
油圧によって膨張できる弾性環で構成される。食用油な
どの油圧流体を油圧蓄圧器４５によって流体管４４を通
じて密封部材４０中に送り込み、それらの密封部材を外
側へ膨張させて、漏れが生じないように圧力室２２を密
封する。密封部材は、スプールが位置から位置へ動くに
つれて、タバコ粒子を殻１２の内面およびタバコ装入部
材３２からかき取る、一体形の摩耗環を含むと有利でも
ある。油圧流体はスプールの一端から、連結棒４６を貫
通しスプール１４の少なくとも一端に連結された孔（図
１に部分的に示す）を通じて管４４に入れる。

【００２５】高圧ガス管４８、４９が、端部部材１８上
に密封部材４２の間に形成された環状スペース５２と整
列したポート５０、５１を介して殻１２に通じる。環状
スペース５２は複数の半径方向ポート５４と軸線方向ポ
ート５６を介して、連結棒２０の表面に形成された溝５
８と連結される。それによって、スプール部材１４が図
示の位置にあるときに、ポート５０、５１は高圧流体を
圧力室２２の中に入れ、そこから出すことができるよう
になる。１つまたは複数のスクリーン５９が連結棒２０
を囲んで、タバコがポート５６と溝５８を詰まらせるの
を防止する。

【００２６】流体を含浸室２２へ迅速に入れ、そこから
迅速に出すために、一対の高速作動弁６０、６２が設け
られる。それらの弁は玉弁であることが好ましい。それ
らの玉弁のポートの直径は、含浸室２２の寸法に応じ
て、約１．２７ｃｍ（０．５インチ）から約３．８１ｃ
ｍ（１．５インチ）またはそれより大きく、それにより
高圧流体を含浸室２２へほぼ瞬時に入れ、そこからほぼ
瞬時に出すことができる。それらの弁は高速作動油圧ア
クチュエータ（図示せず）によって自動的に開閉させる
のが有利である。

【００２７】入口側では、高圧ガス管４８は後述する蓄
圧装置６４に連結されている。蓄圧装置６４に供給され
たガスを加熱するために蒸発器６６が設けられる。蓄圧
装置６４内部の流体を加熱された状態に維持するため
に、蓄圧装置は図示しない手段によって加熱することも
できる。たとえば、約１７５ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５００
ｐｓｉｇ）の高圧流体を蒸発器６６と蓄圧装置６４に供
給するために、蒸発器６６の上流側に高圧ポンプ（図示
せず）が設けられる。

【００２８】含浸室２２から高圧流体を取り出すために
用いられる高圧管４９が、含浸室から取り出された流体
を回収するためのガス回収領域（図示せず）に連結され
ている。

【００２９】オイルレス空気圧縮機７２などの空気圧で
取出し装置がタバコ取出し領域に設けられ、タバコを囲
むスプール１４が取出し位置２６に接近しまた取り出し
位置２６から離れる時に、高圧空気や高圧窒素などの流
体をスプールへ送る。取出し位置２６において取り出さ
れたタバコは、相互にかみ合う振動歯を備えたほぐし装
置７３で受け取られ、そこから回収シュート７４へ送ら
れる。回収シュートにおいてタバコに、希望に応じて乾
燥、または膨張のための加熱などの処理を更に施すこと
ができる。

【００３０】図２は、タバコをスプール１４の周囲で圧
縮するために用いるタバコ圧縮装入部材３２の略図を示
す。図に示すように、各装入部材３２は半円筒形部材で
あって、引っ込んだ位置と、仮想線で示す閉じた位置８
０との間で動くように装着されている。タバコ３６はシ
ュート８２を通じてタバコ装入領域へ送られる。その
後、タバコ装入部材３２が装入位置８０に移動してタバ
コ３６をスプール部材１４上に押しつけ、それによって
端部部材１６と１８の間の、連結棒２０を囲む環状スペ
ースをほぼ充たす。タバコ３６の量は、スプール１４上
に装入する前の、がさがさの状態にある時に測定したそ
の体積が、この環状スペースの容積より十分に大きくな
るような量であることが好ましい。

【００３１】圧縮前のタバコの体積、すなわち、タバコ
のがさがさに詰められた体積は、約３０．５×３０．５
×３０．５ｃｍ（１×１×１フィート）の立方体容器中
のタバコの密度を測定することによって決定される。タ
バコを立方体容器中に入れ、重量を計ってタバコのがさ
がさに詰められた時の密度を決定する。そうすると、ス
プール上で圧縮される前のタバコ装入原料のがさがさに
詰められた体積を、装入原料の重量と、タバコのがさが
さに詰められた時の密度の値とから決定できる。装入原
料のがさがさに詰められた体積をタバコ装入原料の圧縮
された体積、すなわちスプール上の体積で割って圧縮比
を決定する。全ての値は、含浸領域へ供給されるタバコ
装入原料の実際の湿度において決定され、あるいはその
ような実際の湿度に対して補正される。したがって、含
浸容積が約６３．５ｃｍ³（２５立方インチ）のスプー
ルで、がさがさに詰められた体積が約１２７ｃｍ³（５
０立方インチ）であるタバコを圧縮すると、圧縮比は
２：１になる。

【００３２】タバコが占めることのできるスプール１４
の容積は、高圧縮流体が占めることのできる全スペース
より小さいことが明らかであろう。これに関して、スプ
ールは、流体には利用できるが、スクリーン５９が存在
するためにタバコが占めることができない、スペースを
構成する流体ポート５４、５６と通路５８を含む。すな
わち、タバコが占めることのできる「利用可能容積」、
すなわち含浸室２２にきつく詰め込まれたタバコが占め
ることのできる利用可能容積は、一般に、含浸流体が占
めることのできる利用可能容積より小さい。通常は、タ
バコが占めることのできる利用可能容積は、含浸流体が
利用できる容積のおよそ７５〜８０％である。後者は、
種々の通路およびポートから構成されるスペースを含む
が、それらのスペースはタバコが利用できないものであ
る。

【００３３】図３ａ、図３ｂ、図３ｃは、図１に示した
装置で使用するための、超臨界温度より高い温度および
超臨界圧より高い圧力の流体を、図１の装置へほぼ瞬時
に入れることができる好適な蓄圧装置の横断面図であ
る。図３ａは、本発明に従って有用である好適な気体／
気体蓄積装置を示す。蓄圧装置６４は約１７５ｋｇ／ｃ
ｍ²Ｇ（２５００ｐｓｉｇ）の圧力、約１２９℃（約２
００°Ｆ）の温度のプロパンなど、高温高圧の含浸流体
を、図１に示したスプール含浸室中の含浸領域へ供給す
るために用いられる。蓄圧装置６４は、高炭素鋼など高
温高圧に耐えることができる材料で製作され、内面１０
２が硬化されている筒状殻１００を含む。蓄圧装置の各
端部に、高圧ガスを入れるためのポート１０８と１１０
をそれぞれ含む端部部材１０４、１０６が設けられる。
それらの端部部材は殻１００の端部にねじ１１２によっ
て固定される。各端部部材に、ベルビル（Ｂｅｌｌｖｉ
ｌｌｅ）ワッシャの形の一対のフランジばね１１５によ
って支持された環状部材１１４を含む衝撃吸収装置が装
着される。

【００３４】中心に配置されたピストン部材１１６が殻
１００の内部で動くように装着される。このピストン部
材はその両側に２つの別々の流体領域１１８、１２０を
規定する。ピストン部材１１６はりん青銅などの適当な
材料で製作される。ピストン部材１１６の外周部の周囲
に摺動可能な密封部材１１９が設けられる。この密封部
材１１９は、ピストン部材１１６の動作中に、上記圧力
条件および温度条件の下に、流体領域１１８と１２０の
間で密封を行い、かつその密封を維持できる。この密封
部材は不活性であって、可撓性を有し、半径方向外側へ
膨張して、ピストン部材１１６の外側と殻１００の内面
との間に密封力を生ずることができる。

【００３５】密封部材１１９の例が、図３ａに、ピスト
ン部材１１６の周囲を囲み、ピストン部材１１６の外周
部と殻１００の内部との間で密封接触を行う、５つの別
々のカーボン・パッキング・リング１２０〜１２４とし
て示されている。内側の３つのパッキング・リング１２
１〜１２３は外側のパッキング・リング１２０、１２４
よりも可撓性が高い。これらのパッキング・リングはＧ
ＲＡＦＯＩＬカーボンから成型され、Ａ．Ｗ．Ｃｈｅｓ
ｔｅｒｓｏｎＣｏｍｐａｎｙからＮＳＳｔｙｌｅ
５３００ＳｏｌｉｄＤｉｅＦｏｒｍｅｄＲｉｎｇ
（１２１〜１２３）およびＮＳＳｔｙｌｅ５６００
ＧＴＰＨＤＳｏｌｉｄＤｉｅＦｏｒｍｅｄＲ
ｉｎｇ（１２０、１２４）として市販されている。しか
し、不活性であって、ピストン１１６が動いている間に
領域１１８と１２０の間で密封を行うことができる別の
材料も使用できる。

【００３６】パッキング・リング１２０〜１２４は環状
リング部材１２６によって圧縮された状態に維持され
る。この環状リング部材は、環状押付け部材１３０の耳
部１２８によってパッキング・リングに向かって軸線方
向に押し付けられる。押付け部材１３０はボルト１３２
によってピストン部材１１６に固定され、偏倚部材１３
４のために、所定の偏倚力を加える。この偏倚部材は、
Ａ．Ｗ．ＣｈｅｓｔｅｒｓｏｎＣｏｍｐａｎｙからス
タイル５５００３／４インチフランジ・スプリングと
して市販されている約１．９１ｃｍ（３／４インチ）フ
ランジ・スプリングである。ボルト１３２と圧縮部材１
３０と環状リング１２６とを介してパッキング・リング
１２０〜１２４に加えられる圧縮力の大きさは、ボルト
１３２を締めつけることによって２つのフランジ・スプ
リング１３４を平らにするのに丁度十分な大きさであ
る。この結果、パッキング・リング１２０と１２４は半
径方向外向きに膨張し、それによって、摺動ピストン１
１６の外周部と殻１００の内周部の間に密封力を生じ
る。

【００３７】図３ａの装置においては、約４２２ｋｇ／
ｃｍ²Ｇ（６０００ｐｓｉｇ）の圧力の窒素のなどの不
活性高圧ガスが１つの流体領域１１８内に保持され、約
１７６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５００ｐｓｉｇ）の圧力のプ
ロパンなどの含浸流体が第２の流体領域１２０内に保持
される。高圧含浸流体が流体領域１２０から図１に示し
た含浸室へ放出されると、ピストン１１６を急速に動か
して端部部材１０４に接触させることができる。そうす
ると力は力吸収部材１１５によって吸収される。その
後、所定の圧力、好ましくは約１７６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
（２５００ｐｓｉｇ）に達するまで、含浸流体がポンプ
によって蓄圧装置へ戻される。

【００３８】図３ｂは蓄圧装置の別の実施例を示す。こ
の実施例も本発明にとって有用であって、油圧流体によ
って作動する。図３ａに示した蓄圧装置と同様に、図３
ｂの蓄圧装置６４は、約１７６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５０
０ｐｓｉｇ）の圧力のプロパンなどの、高圧含浸流体を
図１に示したスプール含浸室中の含浸領域へ供給するた
めに用いられる。蓄圧装置６４の構造は、図３ａに示し
た気体／気体蓄積装置と多くの点で類似する。たとえ
ば、図３ｂに示した蓄圧装置６４は筒状殻１００と、高
圧ガスを入れるためのポート１１０を含む端部部材１０
４、１０６と、ベルビル・ワッシャの形の一対のフラン
ジ・スプリング１１５によって支持される環状部材１１
４を含む衝撃吸収装置とを含む。端部部材１０４、１０
６は、端部部材１０４が高圧ガスを入れるためのポート
１０８を含まないことを除き、図３ａの蓄圧装置につい
て先に説明したように構成される。やはり図示するよう
に、衝撃吸収装置は衝撃吸収耳部３００を含むことがで
きる。

【００３９】図３ｂの蓄圧装置は油圧流体を用いて作動
する。蓄圧装置６４は、共通棒３０４によってピストン
部材１１６に連結された通常の油圧ピストン部材３０２
を含む。図３ｂのピストン部材１１６の構造は、その一
端が共通棒３０４の一端に取り付けられる点を除き、中
心に配置されているピストン部材１１６について先に説
明した構造とほぼ同じである。中心に配置されている静
止ピストン部材３０６は殻１００の内部に固定して装着
され、その両側に流体領域１１８、１２０を規定する。
静止ピストン部材３０６は、殻の内部を軸線方向に往復
運動する棒３０４を受けるように適合された孔３０７を
含む。

【００４０】流体領域１１８は、食用油などの油圧流体
を流体領域１１８に入れ、そこから出すためのポート３
０８を含む。プロパンなどの含浸流体を第２の流体領域
内部１２０で約１７６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５００ｐｓｉ
ｇ）の圧力に維持するために、油圧流体はポート３０８
を通って流体領域１１８へ送り込まれる。高圧含浸流体
が領域１２０から図１に示した含浸室へ放出されると、
ピストン部材１１６を迅速に動かして端部部材１０４と
に接触させることができる。このとき、上記のように、
力は力吸収部材１１５によって吸収される。その後で、
所定の圧力、好ましくは約１７６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５
００ｐｓｉｇ）に達するまで、含浸流体がポンプによっ
て蓄圧装置に戻される。

【００４１】静止ピストン部材３０６はまた、プロパン
の漏れを油圧流体の漏れから分離する。漏れたプロパン
はポート３１０を通ってプロパン回収領域へ送られる。
そのプロパン回収領域においてプロパンを燃焼させ、あ
るいは、たとえば、上記のように含浸領域から取り出さ
れた流体を回収するためのガス回収領域へ送り、または
回収シュート７４へ送ることができる。漏れた油圧流体
はポート３１２を通って油圧流体回収領域、たとえば油
圧流体保持タンク（図示せず）へ送られる。

【００４２】やはり図３ｂに示すように、蓄圧装置は殻
１００の外周部の周囲に加熱外套３１４を含むことがで
きる。この加熱ジャケット３１４は、流体を加熱し、ま
たは容器内部の流体の温度を維持し、あるいはその両方
を行うための当技術分野で知られている種類のどんな装
置でもよい。本発明においては、加熱ジャケット３１４
は流体領域１２０内部の含浸流体を加熱するために用い
られる。したがって、図３ｂに示すように、加熱ジャケ
ットは含浸流体領域１２０の長さに沿って延びるのが有
利である。当業者ならわかるであろうが、加熱ジャケッ
ト３１４は、図３ｃに示すように、蓄圧装置円筒の全長
にわたって延びることもできる。加熱ジャケット３１４
は、たとえば、加熱した油を管３１６を介して送り、か
つその油を管３１８を介して排出させることによって、
通常のように熱を供給する。

【００４３】図３ｃは、本発明に従って有用である蓄圧
装置の更に別の実施例を示す。図３ａおよび図３ｂに示
した蓄圧装置と同様に、図３ｃの蓄圧装置６４は約１７
６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５００ｐｓｉｇ）のプロパンなど
の高圧含浸流体を図１に示したスチール含浸装置の含浸
領域に供給するために用いられる。また図３ｂに示した
蓄圧装置と同様に、図３ｃの蓄圧装置６４の構造も、図
３ａに示したものと多くの点で類似している。図３ｃに
示した蓄圧装置は筒状殻１００と、高圧ガスを入れるた
めのポート１１０を含む端部部材１０４、１０６と、中
心に配置されるピストン部材１１６とを含む。ピストン
部材１１６はその両側に２つの別々の領域、すなわち領
域１１８と、少なくとも１つの流体領域１２０とを含
む。端部部材１０４、１０６とピストン部材１１６は、
端部部材１０４が高圧ガスを入れるためのポート１０８
を含んでいない点を除き、図３ａの蓄圧装置について先
に説明したように構成される。本発明のこの実施例にお
いては、端部部材１０４は、以下に詳しく説明するよう
に、連結棒３２２を内部で往復運動させるように適合さ
れた開口部３２０を含むように変更される。また、やは
り以下に詳しく説明するように、ピストン部材１１６は
その一端部が連結棒３２２へ取りつけられるように適合
されている。

【００４４】図３ｃにおいて、蓄圧装置６４の内部でピ
ストン部材１１６を動かすために、油圧アクチュエータ
または類似のモータ手段３２４が連結棒３２２を介して
ピストン部材１１６に連結される。油圧アクチュエータ
３２４は、油圧動力を機械的な仕事に変換するための当
技術分野で知られているどんな種類の油圧アクチュエー
タでもよい。たとえば、図示のように、油圧アクチュエ
ータ３２４は筒状殻３２６を含むことができる。油圧ア
クチュエータ３２４の各端部には端部部材３２８、３３
０が設けられる。シリンダ３２６の内部を動くようにそ
の中心にピストン部材３３２が配置される。このピスト
ン部材はその両側に２つの別々の油圧流体領域３３４、
３３６を規定する。各油圧流体領域３３４、３３６はそ
れぞれポート３３８、３４０を含む。矢印で示すよう
に、ポート３３８は油圧流体を油圧流体供給源３４２か
ら管３４４を介して入れ、ポート３４０は管３４６を介
して油圧流体源３４２へ油圧流体を戻す。油圧アクチュ
エータ３２４はまた、ピストン部材３３２から流体領域
３３４と、端部部材３２８中の開口部３５０を通って軸
線方向に延びる連結棒３４８を含む。連結棒３４８によ
る往復運動が連結棒３２２の往復運動に変換され、従っ
てシリンダすなわち殻１００内部のピストン部材１１６
の運動に変換されるように、連結棒３４８が連結棒３２
２と連結される。

【００４５】上記のように、約１７６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
（２５００ｐｓｉｇ）の圧力の、プロパンなどの含浸流
体が第２の流体領域１２０の内部に保持される。高圧含
浸流体が油圧アクチュエータ３２４によって流体領域１
２０から図１に示した含浸室へ放出されると、ピストン
１１６を急速に動かして端部部材１０４と接触させるこ
とができる。そうすると、力は力吸収部材１１５によっ
て吸収される。その後、所定の圧力、好ましくは約１７
６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５００ｐｓｉｇ）に達するまで、
含浸流体はポンプによって蓄圧装置に戻される。

【００４６】図１を再び参照すると、動作時には、プロ
パンを蓄圧装置６４の高圧流体領域に供給するために高
圧ポンプ（図示せず）が用いられる。蓄圧装置からガス
が放出されると、図示していない手段によって圧力損失
が検出され、制御装置がポンプを作動させる。そうする
とポンプは直ちに始動して蓄圧装置にプロパンなどの高
圧流体を再び充たす。図１の含浸領域２２においてタバ
コを含浸するために本発明で使用される期間中に、５〜
３０秒という短い時間でガス蓄圧装置６４を再び充たす
ことができる。

【００４７】図４は本発明の１つの好適な方法を示す。
図４に示す方法は米国特許第４５３１５２９号に開示さ
れている技術に従って実施することが好ましい。図３の
ブロック１５０に示す蓄圧装置６４のような高温、高圧
のプロパン貯蔵装置が設けられる。この貯蔵装置１５０
は蓄圧装置６４とは異なる形をとることができる。たと
えば、高温、高圧のプロパンを貯蔵するために大容量の
サージタンクの使用も考えられる。あるいは、カリフォ
ルニア州ムーアパーク（Ｍｏｏｒｐａｒｋ）所在のＰａ
ｒｋｅｒＢｅｒｔｅａＡｅｒｏｓｐａｃｅ，Ｐａｒ
ｋｅｒＨａｎｎｆｉｎＣｏｒｐ．，ＭｅｔａｌＢ
ｅｌｌｏｗｓＤｉｖｉｓｉｏｎから市販のＭｅｔａｌ
Ｂｅｌｌｏｗｓ蓄圧装置をここで使用することも考え
られる。

【００４８】プロパンの圧力は約１４１ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
（２０００ｐｓｉｇ）より高く維持することが好まし
く、約１７６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５００ｐｓｉｇ）ない
し約２１１ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（３０００ｐｓｉｇ）が有利
である。本発明によれば、それらの高い圧力を用いる際
に、約５秒と約１５秒の間の極めて短い含浸時間を使用
してタバコに含浸させることができ、しかもタバコ装入
容量の極めて望ましい増大、たとえば、５０〜１００％
を超える増大が得られることが判明した。プロパンの温
度は約１３８℃（２８０°Ｆ）より高く、好ましくは約
１４９℃（約３００°Ｆ）ないし約２０４℃（４００°
Ｆ）、たとえば、約１４９〜１５７℃（約３００〜３１
５°Ｆ）に維持すると有利である。これによって含浸領
域中でタバコを加熱するために極めて適度な熱が供給さ
れる。

【００４９】ブロック１５５に示すように、好ましくは
刻みてん充葉の形のタバコを含浸領域へ入れる前に予熱
すると有利である。タバコを予熱することによって、含
浸領域内部に適切な短いサイクル時間条件を確立するた
めの熱も供給される。タバコは約５２℃（約１２５°
Ｆ）より高い温度に加熱することが好ましく、約６０℃
（約１４０°Ｆ）またはそれより高い温度、たとえば、
約６６〜７１℃（１５０〜１６０°Ｆ）の温度まで加熱
することが一層好ましい。タバコの柔軟性を高めるため
に余分の湿気をタバコに加えることができる。本発明に
おいては、約１６％から約３０％またはそれ以上の湿度
を使用すると有利である。

【００５０】タバコの予熱は加熱したドラムやマイクロ
波エネルギの使用、およびスチーム注入を含めた種々の
手段のどれによって行ってもよい。スチーム加熱は、熱
がより効果的にタバコへ移転され、それと同時に湿度が
高くなるから、好ましいものと考えられる。

【００５１】予熱したタバコをその後でブロック１６０
に示すように圧縮する。先に述べたように、好ましくは
少なくとも約１．２５：１、更に好ましくは１．５：１
の圧縮比でタバコを圧縮する。２：１より高く、３：１
またはそれ以上の圧縮比までタバコを圧縮すると有利で
ある。タバコの圧縮によってタバコの密度が高くなるの
で、含浸領域に供給されるタバコの密度は圧縮前のタバ
コの密度より大幅に高い。がさがさに詰められたタバコ
の密度は、タバコが葉の形かそれとも刻みてん充葉の形
か、タバコの種類、タバコの湿度、およびその他の要因
に応じて大幅に変わることが当業者にはわかるであろ
う。湿度１２％を基にして計算した、１平方メートル当
たり約３２０ｋｇ（１平方フート当たり２０ポンド）の
パッキング密度が本発明では容易に使用される。パッキ
ング密度を高くすると、同じ程度に膨張させるためのサ
イクル時間がある程度長くなるが、湿度１２％を基にし
て計算した、１平方メートル当たり約４００〜４８０ｋ
ｇ（１平方フート当たり２５〜３０ポンド）およびそれ
より高いパッキング密度を本発明に用いて成功してお
り、しかも２０秒以下の含浸時間と５０〜１００％を超
える装入容量の増大を達成している。

【００５２】その後、ブロック１６５に示すように、圧
縮したタバコを含浸領域において含浸させる。含浸流体
としてプロパンを使用すると、加熱されたプロパンおよ
び予熱されたタバコから含浸領域に供給される熱の累積
量は、約１１６℃（約２４０°Ｆ）と約１３２℃（約２
７０°Ｆ）の間、好ましくは約１２７℃（約２６０°
Ｆ）の含浸条件を含浸領域に提供するのに十分となるの
で有利である。予熱されたタバコおよび予熱されたプロ
パンによって熱が供給されると、約１２７℃（約２６０
°Ｆ）の温度条件および約１７６ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２５
００ｐｓｉｇ）の圧力条件を約５秒およびそれより短い
時間で達成できることが判明している。

【００５３】プロパン流体を一層高い温度まで加熱する
と、含浸領域内部で望ましい温度条件を達成するために
タバコをより低い温度に加熱できることが明らかであろ
う。しかし、それを越えると含浸領域内部のタバコに有
害となる恐れのあるプロパン温度の上限が存在するもの
と考えられる。また、本発明の好適な実施例においては
少量の含浸流体が用いられるので、タバコの加熱に使用
される含浸流体の質量は比較的低い。膨張剤の質量は通
常はタバコの質量とほぼ同じであるか、それより低い。
したがって、タバコのような熱源から熱を加えることが
望ましい。

【００５４】タバコ含浸領域内部の温度条件は、含浸領
域内部で加熱器を使用するというような別の手段によっ
て達成できることも明らかであろう。しかし、サイクル
時間が極めて短い場合には、予熱したタバコと予熱した
高圧プロパンの組合わせが、極めて望ましい結果を生ず
ることが判明している。タバコを予熱することの有利な
効果は完全には理解されていない。しかし、タバコの柔
軟性を含めた諸要因のために、予熱したタバコが室温の
タバコよりも速く含浸流体を吸収することは有り得る。

【００５５】圧縮されて含浸されたタバコは、１〜２秒
ないし約２０秒の範囲の短い時間だけ含浸条件の下に維
持される。図４のブロック１７０に示すように、その後
で圧力を解放する。この圧力解放はほぼ瞬時であるこ
と、すなわち約１秒またはそれより短い時間で行うこと
が好ましい。これは、圧力を急速に解放する大きいポー
トを持つ急速作動弁を使用することによって行うことが
できる。その後、圧縮されたタバコを含浸領域からほぼ
直ちに取り出してタバコを膨張できるようにする。膨張
した形のタバコの安定化を助ける、たとえば約１０〜１
２％の湿度を持たせるために、強制乾燥空気または加熱
空気に接触させることにより、タバコを処理することが
好ましい。

【００５６】膨張剤がプロパンまたはそれに類似の、ホ
ワイト及びコンラドの米国特許第４５３１５２９号に開
示されている種類の膨張剤である場合には、タバコを膨
張状態に固定するためにタバコを加熱する必要はない。
更に、高温加熱条件はないので、揮発性の着香料、砂糖
等が大幅に失われることはない。しかし、タバコを膨張
させ、またはタバコを膨張状態に固定するために熱を含
む膨張条件を必要とする膨張剤を含めて、その他の膨張
剤に関連して本発明を使用することもできる。

【００５７】図５は、２０秒より短いサイクル時間でタ
バコを十分に膨張させるために、図１の装置と共に用い
られる制御システムを示す。この制御方法、または膨張
中の諸条件を検出するためのセンサを含む類似の制御シ
ステムは、２０秒またはそれより短いサイクル時間を達
成するためには極めて望ましい。制御ハードウェアとし
ては空気圧式、電気式、または空気圧・電気式のものと
することができ、かつ当業者には明らかなようにマイク
ロプロセッサを含むことができる。

【００５８】図５を参照すると、ブロック２００で、ス
プールが装入位置２４にあり、かつ適切な大きさにされ
たタバコ装入原料が装入位置にあることを確認するため
に、適切なセンサが用いられる。それらの条件が満たさ
れる場合、ブロック２０５に進み、装入部材３２が移動
してタバコをスプール１４上に載せる。位置証明弁など
の適切な検出機構が、両方の装入部材３２が適切な装入
位置にあることを検出し、その後ブロック２１０に進
む。ブロック２１０で、油圧ピストン２８が作動してス
プールを圧力殻１２の内部へ動かす。位置証明弁などの
適切なセンサが殻１２内部の正しい位置にあるスプール
の位置を検出し、次いでブロック２１５に進む。

【００５９】ブロック２１５で、弁が開いて油圧蓄圧装
置４５からの油圧流体がシール４０と４２を充たす。油
圧蓄圧装置４５は、各シール４０と４２を約１秒または
それより短い時間で、好ましくは１秒より十分に短い時
間で、約２１２ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（３０００ｐｓｉｇ）の
圧力まで圧縮するために十分な量の油圧流体を保持する
ことが好ましい。適切なセンサがシール４０と４２の内
部の流体の流体圧を検出し、圧力が、たとえば、約２１
２ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（３０００ｐｓｉｇ）など希望の値に
なった時、ブロック２２０に進む。

【００６０】ブロック２２０で、高速作動装入弁６０が
開き、タイマが作動する。これによって、加熱され圧縮
された、圧力約１４１ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（２０００ｐｓｉ
ｇ）、温度約１４９℃（約３００°Ｆ）またはそれ以上
のプロパンのような、加熱および圧縮された含浸流体が
含浸領域２２の内部に入れるようになる。それらの条件
の下において、とくに含浸領域内部のタバコが予熱され
ている場合には、含浸は極めて急速に行われるので、数
秒ないし約１５〜２０秒の短い時間にタイマを設定でき
る。含浸のタイミングは、含浸領域２２内部のタバコの
湿度条件と、温度条件と、密度条件に基づいて調整でき
る。タイマの設定時間が切れると、ブロック２２５に進
む。ブロック２２５で、装入弁が閉じる。装入弁が閉じ
たことをセンサが検出し、直ちにブロック２３０に進ん
で、排出弁６２を急速に開く。

【００６１】次いでブロック２３５に進み、そこで、含
浸領域内部の圧力が所定の低い圧力、たとえば約７〜１
４ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（１０〜２０ｐｓｉｇ）に低下するま
で、含浸領域内部の圧力センサの指示を繰り返し読み取
る。そのように圧力が低下した時点で、ブロック２４０
に進む。このブロックで、弁が開き、油圧流体がシール
４０と４２から排出される。適切なセンサがシール内部
の油圧流体の圧力を検出し、流体圧が希望の低い圧力に
達したとき、ブロック２４５に進む。

【００６２】ブロック２４５で、油圧ピストン２８が作
動して、スプール１４を取出し位置２６へ移動させる。
それと同時に、圧縮器７２が始動して、位置２６に移動
したスプールに高圧空気または高圧窒素を吹きつける。
ブロック２５０で、スプールが十分に延びた取出し位置
に達した時のスプールの位置を適切なセンサが検出し、
次いで油圧ピストン２８がスプールの動く向きを直ちに
変更してスプールを装入位置２４へ戻させる。次にブロ
ック２５５に進み、そこで、センサが殻１２内部のスプ
ールの位置を検出し、次いで圧縮機７２が停止する。そ
の後ブロック２００から再開する。

【００６３】ここで説明したタバコ膨張方法の種々の態
様を、とくにプロパンを膨張促進含浸剤として使用する
こと、および超臨界温度の近くまたはそれより高い含浸
温度条件を超臨界圧に近いまたはそれより高い圧力条件
と共に使用すること、および好適な装置に関連して説明
した。しかし、ここで開示した種々の重要なタバコ膨張
方法およびタバコ膨張装置は、別のタバコ膨張方法、タ
バコ膨張流体、およびタバコ膨張装置へも応用できるも
のと考えられる。たとえば、タバコ圧縮は、以後に行う
タバコ膨張のための、たとえば、約７．１ｋｇ／ｃｍ²
Ｇ（１００ｐｓｉｇ）というような高圧の種々の容器内
部で行われる多くのタバコ含浸作業の処理量を大幅に向
上させることができる。同様に、含浸領域内へ入れるタ
バコのがさがさにつめた体積より大幅に小さい体積のタ
バコ膨張剤を使用することによって、含浸中に膨張剤が
気体または液体あるいはその両方として存在する方法を
含めて、多くのタバコ含浸方法およびタバコ膨張方法の
経済性を改善することができる。

【００６４】同様に、超臨界温度および超臨界圧力条件
の近くまたはそれより上の条件の二酸化炭素などの高
温、高圧の含浸流体を含浸領域内部へほぼ瞬時に入れる
ことによって、以後の加熱工程の前に必要な含浸時間を
大幅に短縮することもできる。同様に、含浸流体を使用
して高い温度条件の下でタバコを含浸させる場合、本発
明のタバコ予熱工程は含浸サイクル時間を大幅に短縮す
ることもできる。

【００６５】ここで言及したタバコ装入容量は、シリン
ダ内部のタバコサンプルに約０．１８ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
（２．６ポンド／平方インチ）の圧力を及ぼす、直径約
９．２１ｃｍ（３．６２５インチ）の中実ピストンを同
様な寸法のシリンダーの内部に摺動可能に位置決めす
る、電子的に自動化した装入容量計を用いて、正常の方
法で測定する。それらのパラメ−タは、紙巻きタバコ製
造装置において紙巻きタバコロッドの製作中にタバコが
さらされるパッキング条件を模したものである。膨張さ
せたタバコとして５０グラムの重量の測定したタバコ見
本を使用する。膨張させないタバコとして１００グラム
の重量のタバコの見本を使用する。

【００６６】以上、本発明を好適な実施例に関してかな
り詳細に説明した。しかし、本明細書に記述し、添付の
特許請求の範囲に定義した本発明の趣旨および範囲を逸
脱することなく、多くの変更、変形および修正を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々の動作位置を仮想線で部分的に示した、本
発明において使用される１つの好適な装置の概略横断面
図である。

【図２】圧縮したタバコを図１に示した装置の含浸領域
内部へ入れるためのタバコ圧縮装置を示す、図１の２−
２線に沿った概略横断面図である。

【図３ａ】超臨界温度および超臨界圧より上の温度およ
び圧力を持つ流体を図１の装置へほぼ瞬時に入れること
ができる、図１に示した装置において使用される好適な
蓄圧装置の横断面図である。

【図３ｂ】超臨界温度および超臨界圧より上の温度およ
び圧力を持つ流体を図１の装置へほぼ瞬時に入れること
ができる、図１に示した装置において使用される好適な
蓄圧装置の横断面図である。

【図３ｃ】超臨界温度および超臨界圧より上の温度およ
び圧力を持つ流体を図１の装置へほぼ瞬時に入れること
ができる、図１に示した装置において使用される好適な
蓄圧装置の横断面図である。

【図４】本発明の種々の態様を使用した好適な方法を示
す。

【図５】図１に示した装置を動作させるための好適な制
御方法を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジヤツキー・リー・ホワイトアメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 27040、フアツフタウン、リバー・ヘイブン・ロード・4843

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タバコ装入原料のがさがさに詰めた体積
が、高圧力条件に耐えることのできる含浸室の利用可能
な含浸容積の少なくとも約１５０％となるような量の、
圧縮されたタバコ装入原料を前記含浸室中に置く工程
と、膨張条件にさらされた時に少なくとも約５０％膨張する
ことのできる、含浸されたタバコを供給するのに十分な
条件の下で、前記含浸室中の前記圧縮されたタバコに膨
張剤を含浸させる工程とを含むことを特徴とするタバコ
膨張方法。
【請求項２】前記圧縮されたタバコ原料の量が、装入
されたタバコ装入原料のがさがさに詰めた体積が、含浸
室の利用可能な含浸容積の少なくとも約２００％となる
ような量であることを特徴とする請求項１に記載の方
法。
【請求項３】前記タバコ装入原料がタバコの刻んだて
ん充葉であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】膨張剤の超臨界温度またはそれより高い
温度条件の下で前記含浸過程を行うことを特徴とする請
求項１に記載の方法。
【請求項５】膨張剤の超臨界圧力またはそれより高い
圧力で前記含浸過程を行うことを特徴とする請求項１に
記載の方法。
【請求項６】前記膨張剤がプロパンであることを特徴
とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】前記含浸過程を１分より短い期間行うこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】前記含浸過程を約３０秒より短い期間行
うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】前記含浸過程を約２０秒より短い期間中
行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】前記膨張剤を、超臨界温度より高い温
度および超臨界圧より高い圧力を有する流体として前記
含浸室中に入れることを特徴とする請求項１に記載の方
法。
【請求項１１】前記含浸過程が、約１４１ｋｇ／ｃｍ
²Ｇ（約２０００ｐｓｉｇ）より高い圧力および約１１
６℃（約２４０°Ｆ）より高い温度のプロパン流体を、
前記室中に入れる過程を含むことを特徴とする請求項１
に記載の方法。
【請求項１２】前記含浸領域中の前記タバコを、前記
含浸領域内部に置く前に、常温より高い温度まで予熱す
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】前記タバコを少なくとも約５２℃（約
１２５°Ｆ）の温度まで予熱することを特徴とする請求
項１２に記載の方法。
【請求項１４】前記予熱されたタバコおよび前記膨張
流体からの前記膨張室へ供給される熱の累積量が、約１
１６℃（約２４０°Ｆ）から約１３２℃（約２７０°
Ｆ）であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】含浸されて圧縮された前記タバコを前
記含浸室から取り出す工程と、含浸され圧縮されたタバ
コを膨張させるのに十分な条件にそのタバコをさらす工
程とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の方
法。
【請求項１６】前記取り出す工程が、十分な膨張剤を
前記室から除去してその内部の圧力をほぼ大気圧まで低
下させる工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載
の方法。
【請求項１７】種々のタバコ装入原料について、前記
置く工程と、前記含浸工程と、前記取り出す工程とを繰
り返し、前記含浸室を通るタバコのがさがさの充填体積
を基にしたタバコの処理量が、１分間当り前記室の利用
可能な容積の少なくとも５倍となるように、含浸工程と
取り出し工程とを行うことを特徴とする請求項１５に記
載の方法。
【請求項１８】常圧より高い圧力条件の下でタバコを
処理するための室手段と、ある量のタバコを前記室中に装入し圧縮するように適合
され構成された手段と、前記タバコ装入原料に含浸させるための膨張流体を前記
室中に入れる手段と、含浸され圧縮されたタバコを前記膨張室から取り出す手
段とを備えることを特徴とするタバコに含浸させる装
置。
【請求項１９】前記室手段が、円筒形の筒状殻と、第１および第２の円筒形端部部材と、前記第１および第
２の円筒形端部部材の間を延び、それらの端部部材を一
緒に固定する連結棒とを備え、前記端部部材と前記連結
棒が前記連結棒の周囲に環状空間を規定する前記殻の外
側の少なくとも第１の位置と殻内部の処理位置との間で
往復運動を行うように装着されたスプール手段と、前記殻と前記円筒形端部部材と密封手段とが圧力室を形
成するように、前記スプール手段が処理位置にある時
に、前記円筒形端部部材と前記殻の内面との間で密封を
行うように適合された密封手段とを備えることを特徴と
する請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】前記装入および圧縮手段が、前記スプール手段の両側の一対の向き合った導管と、前記スプールの前記環状空間の周囲に互いにあいまって
シリンダを形成するような寸法および形状の半円筒形端
面を各々有し、各前記導管の内部で引っ込んだ位置と延
びた位置の間で往復運動してタバコを導管内部で動か
し、タバコを前記スプールの前記環状空間内部に圧縮す
るように装着されたタバコ圧縮手段とを備えることを特
徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】タバコの装入原料を常圧より高い圧力
条件の下で閉じ込めるための室と、タバコに含浸させるための流状の膨張剤を前記室中に入
れるための手段と、前記膨張剤を収容する少なくとも１つの流体領域を規定
し、前記領域の容積を変化させるように適合された可動
部材を含み、膨張剤導入手段に連結され、前記膨張剤の
供給源を常温より高い温度および常圧より高い圧力の条
件の下に維持するように適合された蓄圧器とを備えるこ
とを特徴とするタバコに膨張剤を含浸させる装置。
【請求項２２】前記可動部材が少なくとも２つの別々
の流体領域を規定し、それらの領域の一方が前記膨張剤
を含み、前記領域の他方が気体状加圧流体を含むことを
特徴とする請求項２１に記載の装置
【請求項２３】前記可動部材が少なくとも２つの別々
の流体領域を規定し、それらの領域の一方が前記膨張剤
を含み、前記領域の他方が油圧圧縮流体を含むことを特
徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】前記可動部材が前記流体領域の容積を
変化させるため油圧アクチュエータに連結されることを
特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２５】前記可動部材が、前記膨張流体が約１
４１ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（約２０００ｐｓｉｇ）より高い圧
力および約９３℃（約２００°Ｆ）より高い温度に維持
されている時に、前記膨張流体領域からかなりの量の前
記膨張流体が失われることを防止する障壁を提供する流
体シールであることを特徴とする請求項２１から２４の
いずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】前記膨張剤がプロパンであることを特
徴とする請求項２１から２５のいずれか一項に記載の装
置。
【請求項２７】前記加圧流体が窒素であり、前記膨張
剤がプロパンであることを特徴とする請求項２２に記載
の装置。
【請求項２８】前記膨張剤が約１４１ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
（約２０００ｐｓｉｇ）より高い圧力、および約９３℃
（約２００°Ｆ）より高い温度に維持され、前記加圧流
体が約４２０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ（約６０００ｐｓｉｇ）よ
り高い圧力に維持されることを特徴とする請求項２７に
記載の装置。
【請求項２９】前記アキュムレータが筒状の殻を備
え、前記可動部材がその殻の内部で運動できるように装
着されることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項３０】前記殻の両端に装着された第１および
第２の端部部材と、前記各端部部材の内面に装着された
第１および第２の衝撃吸収部材とを更に備えることを特
徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】前記可動部材が、その可動部材の周辺
部の周囲に位置し、前記可動部材の外周部と前記殻の内
面との間で潤滑を行う潤滑手段を更に備えることを特徴
とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３２】前記可動部材が、その可動部材の周辺
部の周囲に位置し、前記可動部材の外周部と前記殻の内
面との間で密封接触を行う密封手段を更に備えることを
特徴とする請求項２９に記載の装置。