JPH03989B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、高圧を使用するプロセス、特にタバ
コ葉の充填容量（膨嵩性）を高めるためのプロセ
ス、抽出プロセスまたは、高圧または超臨界圧で
材料を処理しなければならないようなその他のプ
ロセスに用いることができる独特の圧力容器に関
する。

ここに開示する装置は、上述したいろいろな工
程に使用することができるが、ここでは、タバコ
葉の充填容量を増大させるための工程に適用した
場合について説明する。ここで、タバコ葉の充填
容量とは、単位重量当りの容積のことであり、例
えば１Kgのタバコ葉で製造することができる紙巻
タバコの本数で表わされる。

本発明のシステムないし圧力容器を適用するこ
とができる抽出プロセスの例としては、例えば、
タバコからニコチンを抽出するプロセス、コーヒ
ーのカフエイン抽出プロセス、植物から精油を抽
出するプロセス、石炭またはシエールから石油を
抽出するプロセスなどがある。

例えば14Kg／cm²（200psi）以上の圧力を用いる
周知のタバコ膨脹プロセスや、大抵の抽出プロセ
スにおいて必要とされる圧力容器は、高圧に耐え
るだけの部厚い蝶着蓋を有する、非常に嵩高の大
きい容器である。その蓋のためのシール機構も高
圧に耐えるように特別に設計されている。一般に
オートクレーブと称されるこの種の圧力容器は、
凸面状の端部を有する円筒状の本体部分を備えて
おり、材料を装入または取出すために一端または
両端が取外し自在となつている。

この技術分野において何らかのシステムを開発
しようとする場合その主要目標の１つは、そのシ
ステムを通して連続的に材料を流す、または押出
すことができるようにすることである。高圧プロ
セスを連続的に実施するための現在知られている
唯一の方法は、全プロセスを圧力下で行うことで
ある。しかし、これは実際的ではない。なぜな
ら、大抵のプロセスは、高圧では実施できない工
程を含んでいるので、圧力をある段階で解放し、
材料を圧力容器から取出さねばならないからであ
る。高圧処理工程への材料の装入操作および該工
程からの材料の送出操作が、連続的高圧プロセス
を開発するのを不可能ではないにしても、困難に
する主要な理由である。大抵の高圧プロセスは、
それに使用する装置、特に圧力容器によつて制約
を受ける。高圧プロセスのための連続処理システ
ムを可能にする装置を開発する試みは、従来から
行われてきているし、これからも続けられるであ
ろう。

低圧で実施される一部工程を含む高圧プロセス
システムにおいて連続的な出力（産出）を達成す
るための現在知られている唯一の構成は、複数個
の圧力容器を設けて、それらをそれぞれ異る時間
間隔で作動させ、それによつて圧力工程の排出側
に処理材料の連続した流れを維持し、システム全
体として連続的な出力が得られるようにすること
である。もちろん、そのようなシステムは、実際
上は連続した流れを維持するが、真の連続システ
ムではない。高圧工程と低圧工程を含むシステム
は完全には連続的操作にすることができないとし
ても、それに用いられる装置により、圧力容器に
材料を装入し、容器をシールし、容器のシールを
解除し、容器から材料を取出すのに必要とされる
時間を大幅に短縮することができ、総体的に連続
的なベースで稼動するプロセスを得ることができ
る。

現在使用されているどのタバコ葉膨脹プロセス
においても、乾燥工程により座屈したタバコ葉の
細胞構造内へ揮発性の物質を流体状で導入する。
この工程は、「含浸」と称されている。次に、こ
の含浸タバコ葉を加熱して上記物質を急激に揮発
させ、その物質がガスまたは蒸気状態で細胞から
放逐されることによりタバコを膨脹させる。この
基本的な方式を利用したプロセスは、多数あり、
それらのうちのあるものは、米国再発行特許第
30693号、米国特許第3524452号および3771533号、
英国特許第1484536号およびカナダ特許第1013640
号に開示されている。それらの各特許間の唯一の
相異は、タバコ葉の細胞に含浸させるための揮発
性化合物である。

タバコ葉にある種の物質を含浸させるのに要す
る時間を短縮するために圧力を用いることができ
るが、その所要圧力の大きさは、通常、使用され
る特定の物質によつて異る。米国特許第3524452
号は、それに用いられる含浸剤が比較的低い圧力
下で凝縮状態にあるので、比較的低い圧力を用い
ることができるプロセスを開示している。これに
対して、含浸用物質（含浸剤）として二酸化炭素
を用いるカナダ特許第1013640号および英国特許
第1484536号のプロセスにおいては、含浸タバコ
葉を加熱したとき細胞を膨脹させるのに十分な量
の二酸化炭素をタバコ葉の細胞内へ導入するため
にははるかに高い圧力を必要とする。

本発明の装置および方法は、比較的低い圧力で
も用いることができるが、上記英国特許第
1484536号に開示されているような高い圧力での
含浸に一層適している。

現在知られている高圧システムのどれを用いて
も、その欠点は、オートクレーブ（圧力容器）お
よびその蓋の嵩高が大きいこと、システムをシー
ルすることが困難であること、材料を保持するた
めに特殊なバスケツトまたは容器を必要とするこ
と、そして特に、圧力容器に対する材料の出入れ
に随伴する問題である。

従つて、高圧材料処理、特にタバコ葉の高圧処
理に使用するための圧力容器の設計において、該
容器への材料の出入れを容易にし、容器のシール
および錠止機構に付随する問題を解決するような
システムを提供することが重要である。

発明の概要 従つて、本発明の目的は、圧力下で材料を処理
するのに使用することができる装置を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、材料を高圧下で処理する
のに使用することができ、かつ、材料の装入およ
び取出しを好便に行うことができる圧力容器を提
供することである。

本発明の他の目的は、材料処理に要する時間の
節減を達成する圧力容器を提供することである。

本発明の他の目的は、タバコ葉の充填容器を増
大させるための高圧プロセスに使用することがで
きる装置を提供することである。

本発明の他の目的は、被処理材料を加圧帯域へ
容易に搬入および搬出することを可能にする変位
自在のスプールを使用し、材料の装入および取出
しを迅速に行うことができるようにした高圧シス
テムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、流体を、粒状物で汚
染することなく、圧力帯域へ導入し、圧力帯域か
ら排出することができるようにする独特のスプー
ル構造体を得供することである。

本発明の更に他の目的は、材料を装入および排
出するための手段として「確実」手段を用いる圧
力容器を提供することである。

上記およびその他の目的を達成するために、本
発明は、２つのシール自在の端部材と、円筒形殻
体内に位置づけ自在の連結部材を有するスプール
組立体を用いる。このスプールは、被処理材料が
該スプールを囲繞して収容される材料装入および
排出帯域と、上記穀体内の加圧ないし処理帯域と
の間で往復動する。上記端部材に設けられたシー
ル素子は、穀体と協同してシールし、密封圧力容
器を構成する。穀体を通しておよび／またはスプ
ール組立体内に設けられた一連の導管を通して流
体を圧力帯域内へ均一な態様で導入し、該流体を
圧力帯域から排出させる。その際、被処理材料を
該流体と共に圧力帯域から流出させないようにす
る。更に、タバコ葉膨脹システムとして使用する
場合は、タバコ葉をスプール組立体の周りに装入
させる装入機構と、スプールが材料送出位置にお
かれたときタバコ葉を排出させる材料送出システ
ムを設ける。

実施例の説明 ここに開示するスプール式圧力容器システム
は、他のいろいろなプロセスに使用することがで
きるが、主として、タバコ葉の充填容量を増大さ
せるためのプロセスに使用するためのものである
ので、ここではそのようなプロセスに適用した場
合について説明する。ただし、本発明は、これに
限定されるものではなく、抽出プロセスや染色プ
ロセスなど、材料の加圧処理、特に高圧または超
臨界圧処理を必要とする他のどのようなプロセス
にも適用することができる。

第１〜３図を参照して説明すると、本発明の圧
力容器１０は、円筒形の穀体１２と、スプール組
立体１４とから成つている。穀体１２およびスプ
ール組立体１４は、例えばステンレス鋼などの任
意の適当な材料で製造することができるが、その
素材は、企図される特定のプロセスに用いられる
材料や工程に適合するものでなければならない。

スプール組立体１４は、穀体１２の内径にほぼ
相当する外径を有する円形または円筒形の端部材
１６，１８を備えており、それらの端部材は、連
接ロツド２０によつて相互に連結されている。図
示の実施例のスプール組立体は、穀体１２の左方
へ引出された材料出入れ位置２２（第１図）と、
穀体１２内へ挿入されて密封圧力室を形成する加
圧または処理位置（第２図）との間で移動する。
穀体１２には、材料出入れ位置２２におかれたと
きのスプール組立体１４を囲包する受容器２３が
連接されている。受容器２３は、ヒンジ（蝶番）
３０によつて互いに枢動自在に結合された１対の
断面半円形の囲い部材２６，２８から成つてい
る。囲い部材２６と２８は、両者を合わせるよう
に枢動させると、スプールの連接ロツド２０と囲
い部材２６，２８との間の環状空間内に分配され
るタバコを受容するための容器を構成する。囲い
部材２６と２８とを合わせたときも、それらの囲
い部材の、ヒンジのない方の縁部（第１図でみて
頂縁）は、互いに接触せず、両者の縁部の間に間
隙が形成されるので、その間隙を通して上記環状
空間内へタバコ葉を導入することができる。位置
２２においてタバコの取出しないし排出（アンロ
ーデイング）を行う場合は、囲い部材２６，２８
を下方へ枢動させて処理ずみのタバコ葉をスプー
ル組立体１４から落下させることができる。所望
ならば、スプール組立体は、外部のモータによつ
て回動させるように構成し配置してもよく、タバ
コ葉粒子をスプール組立体から掃除するためにス
クレーパまたはブラシ（図示せず）を連接ロツド
２０に近接した位置へ枢動させるようにしてもよ
い。スプール組立体の周りにタバコまたは他の材
料を装入ないし装填し、それから取出すために他
のいろいろな機構やシステムを用いることができ
ることは当業者には明らかであろう。

スプールの端部材１６，１８は、スプール組立
体が加圧位置２４（第２図）へもたらされたとき
穀体１２の内壁面に接触して圧力室（環状空洞）
を密封するためのシール部材を有している。それ
らのシール部材は、作動中系内の圧力を維持す
る。図示の実施例では、端部材１６には単一のシ
ール部材３２が設けられており、端部材１８に
は、互いに隔置された複シール部材３４，３６が
装着されている。シール部材３４は、主として、
処理流体を後述するような所望の態様に導くため
に用いられる。こられのシール部材は、いろいろ
な態様で機能させるようにすることができる。例
えば、シール部材は、非圧縮性の、変形自在の材
料で形成することができる。その場合、シール部
材を外力により押出して穀体１２の内壁面に圧接
するようにすることができる。あるいは、シール
部材を膨満自在の袋部材とし、空気または液体に
よつて膨満させて穀体の内壁面に圧接させるよう
にしてもよい。シール部材を膨満させるのに流体
を用いる場合は、そのような流体は、漏れた場合
のことを考えて、被処理物質に対し適合性を有す
るものとすべきである。

第３図に示されたシールシステムは、処理流体
が以下に説明するような態様で圧力室内へ導入さ
れる場合に用いられるが、他のシールシステムお
よび他の、処理流体導入方法を用いることもでき
る。例えば、端部材１８にも単一のシール部材を
装着し、処理流体は、スプールに接続した可撓性
ホースを通して、あるいは、第５図に示されるよ
うに、そして後述するように、マニホールド９８
により穀体１２を通して圧力室内へ導入するよう
にすることができる。また、外力により押圧する
ようにした型式のシールは、プロセス中圧力室を
抜気する必要がないならば、処理流体の圧力を利
用して動作させるようにしてもよい。

シールシステムおよび処理流体導入システムの
好ましい実施例は第３図に示されている。この特
定の実施例においては、シールシステムは液圧式
である。端部材１６，１８は、溶接などのいろい
ろな態様で連接ロツド２０に固定することができ
るが、図示の実施例では、連接ロツド２０の両端
に設けたねじ付部分２１，２１′をシール部材１
６，１８の中心孔２５，２７を通して突出させ、
ナツト４８，５０によつて各端部材１６，１８を
連接ロツド２０に設けた環状肩部に圧接させて固
定するようになされている。この構成は、保守や
掃除のためにスプール組立体１４を分解するのを
容易にする。

連接ロツド２０はその全長に亘つて延長する中
心孔５２を有しており、その孔の一端は止めねじ
５４によつて閉鎖されている。端部材１６，１８
は、中心孔５２と連通する半径方向の孔５６，５
８を有しており、中心孔５２と、端部材の外周の
環状シール溝６０，６２との間に流体連通を設定
するようになされている。シール溝６０，６２内
には、それぞれ弾性シールリング３２，３６が装
着されている。端部材１８内の半径方向の孔５８
からは、シールリング３４を装着した環状シール
溝７０へ直角孔６８が延長している。

連接ロツド２０の中心孔５２の閉鎖されていな
い端部には、管継手７２が螺着されており、その
管継手には、流体供給源（図示せず）からシール
システムへ圧力流体を導入するための高圧可撓ホ
ース７４が接続されている。連接ロツド２０の反
対側の閉鎖端には、筒状軸７５がボルト７７によ
つて固定されている。軸７７は、スプール組立体
１４を材料出入れ位置２２と材料処理位置２４と
の間で移動させる機構に連結されている。

スプール組立体の各端部材１６，１８の外周面
には、スクレーパリング７６，７８をそれぞれ担
持するための環状溝７４，７９が形成されてい
る。リング７６，７８は、スプール組立体が１つ
の位置から他の位置へ移動させる際穀体１２の内
壁面の付着物を掻き落すためのものである。その
ようなスクレーパリングは、スプールが２つの移
動位置を有する２位置システムである場合はスプ
ールの一端にだけ設ければよいが、スプールが後
述するように３つの移動位置を有する３位置シス
テムである場合はスプールの両端に設けることが
好ましい。リング７６は、ボルト８２とクリツプ
８４によつて所定位置に保持され、リング７８は
ボルト８６によつて所定位置に保持される。

ある種の処理流体を用いた場合、圧力室を特定
の温度に維持することにより処理流体のタバコへ
の浸透が促進されることが判明している。従つ
て、圧力室を特定の温度に維持するために穀体１
２の周りに断熱カバー４０、あるいは加熱または
冷却することができる流体浴などを設けることが
できる。第１図の実施例においては、処理流体即
ち含浸剤は、穀体１２と供給導管４３とを結ぶ導
管４２および導入弁４４を通して圧力室内へ導入
され、排出弁４６を有する回収導管４５を通して
圧力室から排出される。供給導管４３は、処理流
体即ち含浸剤供給源（図示せず）に接続されてお
り、回収導管４５は、処理流体を回収し再使用す
るために回収装置（図示せず）に接続されてい
る。処理流体は、系内へ導入されるとき、液状、
蒸気状またはガス状など任意の流動状態であつて
よい。

スプール組立体の端部材１８の外周面の、シー
ル部材３４と３６の間には環状外側溝８８（第３
図）が形成されており、該外側溝から連接ロツド
挿通孔２７に臨む環状内側溝９２へ複数の半径方
向の孔９０が延長している。かくして、内側溝９
２とロツド２０の外周面とにより環状空間または
通路が画定される。連接ロツド２０の外周面に
は、端部材１８の環状内側溝９２から端部材１６
の内側面に隣接する点にまで延長する複数の長手
方向溝９６が形成されている。図示の実施例で
は、４つの溝９６が90゜の間隔をおいて設けられ
ている（第４図）。

端部材１６と１８の間の連接ロツド２０の外周
面を囲繞して、スクリーンまたはフイルタ集成体
が被覆されている。このスクリーンまたはフイル
タ集成体は、ロツド２０に接触する荒目のスクリ
ーンから外側の細目のスクリーンまで漸次メツシ
ユ寸法の異るスクリーンを積層したものである。
このスクリーン集成体の目的は、処理流体内に帯
同されている粒状物が圧力室から流体回収装置へ
流出するのを防止することによつて製品の損失を
防止するとともに、費用のかかる分離操作を不要
にし、処理流体の回収を容易にすることにある。

目詰まりを防止するために積層スクリーンのメ
ツシユ寸法を漸次に変えることが重要であるが、
最も重要なスクリーン層は、外側層である。即
ち、外側スクリーン層は、圧力をかけられない限
り流体が透過するのを防止するような非常に細か
いメツシユを有するものでなければならない。こ
のようなスクリーン集成体は、例えば、インチ
（2.54cm）当り約８個の開口を有する荒いメツシ
ユのものからインチ（2.54cm）当り約500個の開
口を有する細かいメツシユまでの範囲のスクリー
ンを積層したものである。外側スクリーンは、
1400×250メツシユのスクリーンとすることが好
ましい。

図示の装置は、主としてタバコを膨脹させるた
めのプロセスに使用されるものであるが、簡単な
改変により、例えば抽出などのいろいろなプロセ
スに使用することができる。簡単な改変とは、例
えば、穀体１２に直接連通する流体入口管または
マニホールド９８（第５図）を追加することであ
る。このようなマニホールドを追加すれば、加
熱、冷却または抽出などのために高温ガスや溶剤
などの流体を、所望の順序で、あるいはプロセス
流体と組合せて穀１２の圧力室へ出入れすること
ができる。流体をマニホールド９８を通して排出
させるようにする場合は、粒状物が系外（圧力容
器の外部）へ流出するのを防止するために上述し
たものと同様のスクリーン集成体をマニホールド
９８にも設けるのが好ましい。

易燃性の処理流体を用いる場合は、マニホール
ド９８は、処理、流体を圧力室へ導入する前、ま
たは圧力室から排出した後不活性のパージ流体を
送入するのに用いることができる。

このようなスプール組立体を使用する主要な理
由の１つは、処理流体を被処理材料内へ導入させ
るのに搬送しなければならない距離を短くするこ
とができ、従つて、プロセスを完了するのに要す
る時間を従来のオートクレーブシステムの場合に
比べて短縮することができることである。例え
ば、本発明のスプール組立体を使用した場合、処
理流体は、穀体１２の圧力室内の材料の全部に接
触するのに連接ロツド２０から、あるいは、穀体
１２の内壁面から該穀体の直径の1/2に亘つて移
動するだけでよい。スプール組立体および圧力室
は、処理すべき材料の量に応じて任意の寸法とす
ることができるが、スプールの寸法は、連接ロツ
ド２０と穀体１２の内壁面との間隔が大きくなり
すぎると、処理流体の移動距離を短くするという
利点が失われるという点で制約がある。従つて、
１本のスプールが効果的に処理することができる
量以上の材料を処理する場合は、複数のスプール
を設けてそれらを順次に作動させ、連続した材料
の流れを処理し、全体のシステム（系）から排出
させるようにすることができる。

第１〜５図に例示したのは、本発明のスプール
式圧力容器システムの簡単な構成のものである
が、商業用として用いるには、第６，７，８Ａ，
８Ｂ図に示されるような、スプール組立体への材
料装填および取出しのための効率的な装置を設け
ることが好ましい。第６図に示されたスプール式
圧力容器システム１００は、筒状穀体１０１の軸
線とスプール組立体１０２の軸線とが一致するよ
うに構成され、スプール組立体は、下方装填位置
１０４と、中間処理位置１０６と、上方取出し位
置１０８との間で上下方向に往復動するようにさ
れている。スプール組立体１０２のためにシール
システムおよびプロセス流体導入排出システム
は、第１〜５図の実施例のものと同様のものとす
ることができる。また、所望ならば、上述した断
熱カバー４０およびマニホールド９８を用いるこ
ともできる。

スプール組立体１０２は、液圧により、または
機械的に作動させることができる昇降機構（図示
せず）の軸１１０上に担持されている。作動にお
いて、スプール１０２は、まず、下方装填位置に
おかれており、この位置で材料装填機構１１２が
スプール１０２の周りに材料を押しつけて装填す
る。装填機構１１２は、材料１１４の一部分を支
持するのに用いられる下方プラツトホームまたは
プレート１１６を備えている。プレート１１６
は、スプールの端部材１１８に対応する寸法およ
び形状の中央開口を有している。装填位置におい
ては端部材１１８の上面１２０は、プレート１１
６の上面１２２と整列している。

プレート１１６の上に、軸１１０の両側に近接
して、垂直櫛組立体１２４，１２６が配設されて
いる。櫛組立体１２４，１２６は、それぞれ材料
閉じ込め区域または蓄積室１２８，１２８′の一
端を画定する。各閉じ込め区域１２８，１２８′
の他端は、半円筒形の上方囲い穀体１３０および
半円筒形の下方囲い穀体１３２と、半円筒形の上
方および下方囲い穀体１３０′，１３２′によつて
画定されている。これらの囲い穀体は、断面半円
形であり、互いに閉じ合わされたときは、圧力容
器の穀体１３４と合致する円筒体を画成する。囲
い穀体１３０，１３０′，１３２，１３２′は、そ
れぞれ往復動ピストン組立体１３６，１３６′，
１３８，１３８′によつて担持されている。ピス
トン組立体は、それぞれの囲い穀体を第６，７図
に示される後退位置と第８Ｂ図に示される、スプ
ール１０２に近接した閉鎖位置との間で往復動さ
せる。

囲い穀体１３０と１３２および１３０′と１３
２′の間に中間支持部材即ち水平櫛組立体１４０，
１４０′が配設されている。これらの櫛組立体は、
閉じ込め区域１２８，１２８′内のタバコを分割
するためのものであり、それによつてタバコが突
固められるのを防止する。櫛組立体１４０，１４
０′は、それぞれ往復動ピストン組立体１４２，
１４２′によつて担持されている。

第７図に示されるように櫛組立体１４０，１４
０′が後退位置におかれているとき、材料１１４
がスプール組立体の両側に配置された各装填コン
ベヤ１４４，１４４′から所定の高さに積上げら
れるまでプレート１１６上に投下される。この時
点で水平櫛組立体１４０，１４０′が第８Ａ図に
示される蓄積位置へと内方へ進められ、次に、こ
の櫛組立体１４０，１４０′の上に材料１１４が
所定の高さにまで投下され、閉じ込め区域１２
８，１２８′の上半分に材料が充填される。この
材料装填作業は、スプール１１２が処理位置１０
６または材料取出し位置１０８におかれるている
間に行うことができる。

スプール組立体１０２が材料装填位置１０４へ
戻されると、水平櫛組立体１４０と１４０′とが、
第８Ｂ図に示されるようにスプール組立体に近接
して互いに接触するまで更に内方へ進められる。
先に述べたように、スプールの端部材１１８の上
面１２０は、プレート１１６の上面１２２と同一
平面内に整列している。水平櫛組立体１４０，１
４０′が所定位置にもたらされた後、垂直櫛組立
体１２４，１２６が引込められ、次いで囲い穀体
１３０，１３０′，１３２，１３２′が内方へ押進
められ、それによつて材料１１４をスプール連接
ロツドまたは軸の周りに装填する。次いで、水平
櫛組立体１４０，１４０′が引込められ、スプー
ル組立体が装填位置１０４から処理位置１０６へ
垂直に上昇せしめられる。囲い穀体１３０，１３
０′，１３２，１３２′は、第８Ｂ図に示される閉
鎖位置のままに留められる。スプール組立体が処
理位置１０６に達したとき、囲い穀体が後退位置
へ引込められる。次いで、垂直櫛組立体１２４，
１２６が再位置づけ即ちリセツトされ、次の材料
装入物を受入れるように閉じ込め区域１２８が画
定される。ここに開示した櫛組立体および囲い穀
体は、使用しうるいろいろな型式の機械的機構の
代表的な例として示されたものである。例えば、
囲い穀体は、２対ではなく、スプール組立体の両
側に１つづつ、１対だけ設けてもよく、あるいは
装置が大型である場合は、水平櫛組立体を複数対
設けてもよい。また、囲い穀体は、櫛組立体１４
０，１４０′を挿通することができる孔を備えた
中実体とすることができる。また、圧力容器穀体
１３４が上方位置にあるとき、材料１１４を囲う
ために側部プレート組立体１４６，１４８（第
７，８Ａ，８Ｂ図）を用いることもできる。側部
プレート１４６と１４８は、穀体部材１３０…が
閉じられたとき側部プレートの内側面に接触する
ような位置に配置し、穀体部材が側部プレートの
内側面に沿つて容易に移動することができるよう
に弾性シール部材を用いることもできる。

必要ならば、スプール組立体が圧力容器穀体１
３４内へ挿入される際材料（タバコ）をスプール
組立体の周りにしつかり保持するために、スプー
ルの連接ロツドの望ましい高さのところに、半径
方向外方に突出した櫛部材を備えた２つのクラン
プカラーを装着することができる。

処理が完了した後、スプール組立体は処理位置
１０６から取出し位置１０８へ上昇せしめられ
る。取出し位置には、一体に形成された流体導入
導管１５２および排出導管１５４を有するハウジ
ング１５０が設けられている。スプール組立体１
０２が取出し位置にもたらされると、プロセスの
要件に応じて加熱または冷却されたガスなどの流
体がブロア１５３によりハウジング１５０を通し
て吹きこまれる。このガスは、制御可能な水分含
有量を有するものとすべきである。材料１１４
は、このガス流によつてスプール組立体から吹き
離され、排出導管１５４を通してコンベヤ１５６
上へ送られ、他の処理帯域へ送られる。コンベヤ
１５６は、材料１１４から逃出する含浸蒸気を回
収することが望ましい場合は密閉ハウジング５８
内に延設することができるが、その必要がなけれ
ば、大気に開放させておいてもよい。ハウジング
１５０を通して導入される流体は、室温のガスま
たは空気であつてよく、あるいは処理部署１０６
から排出されてきた材料１１４を更に処理するた
めに熱が必要とされる場合は導入流体を蒸気とす
ることができる。また、熱が必要とされる場合、
ハウジング１５０を通して導入する流体として加
熱流体を用いる代りに、プロセスの後の段階（図
示せず）で材料１１４に熱を与えるようにしても
よい。例えば、当該分野において周知の膨脹塔へ
コンベヤ１５６からの材料を送るようにすること
もできる。スプール組立体の軸１６０にスプライ
ンを設けて歯車モータのピニオンに噛合させ、ス
プール組立体が取出し位置におかれたとき軸１６
０を回転させることができるようにする。所望な
らば、スプール組立体を回転させ、流体をハウジ
ング１５０を通して圧送しながらスプール組立体
から材料をきれいに剥ぎとる、または掻きとるた
めにハウジング１５０内に進退自在のブラシまた
はスクレーパ（図示せず）を設けることもでき
る。この場合にも、被処理材料の種類や以後の処
理工程の性質に応じてスプールから材料を剥ぎと
る手段としていろいろな方法を用いることができ
る。

先に述べたように、ここに図示し、説明したス
プール組立体および材料装填取出しシステムは、
主として、タバコ葉の充填容量を増大させるため
のプロセスに使用することを企図して構成された
ものである。充填容量増大プロセスにおいては、
適当な温度および圧力下で、タバコ葉の細胞内へ
浸透することができるように十分に凝集ないし凝
縮することができる物質をタバコ葉に含浸させな
ければならない。そのような含浸剤としては、例
えば、エタン、プロパン、ｎ−ブタンなどの軽質
炭化水素、トリクロロフルオロメタン、ジクロジ
フルオロエタンなどのハロゲン化炭化水素、アル
ゴン、二酸化炭素、窒素、およびその他多くの化
合物がある。タバコ膨脹プロセスにおいては、大
抵の場合、含浸剤はタバコに対して不活性なもの
でなければならない。上述した本発明のシステム
には、現在知られている大抵の含浸剤を用いるこ
とができるが、それらの含浸剤のある種のものを
使用する場合に大切なことは、作動コストを節減
し、プロセスを経済的なものとするために含浸剤
を回収することである。従つて、場合によつて
は、含浸剤を周知の態様で回収し再使用するため
にスプール組立体から戻す方法を設定することが
重要である。

上述した本発明の装置を用いて実施することが
できるタバコ葉の充填容量増大方法の例として
は、例えば、タバコの細胞に化合物を含浸させ、
後にその化合物をタバコの細胞から除去すること
によつて細胞を膨脹させることから成る方法があ
る。そのようなプロセスにおいては、処理すべき
一定量のタバコ葉をスプール組込体の周りに装填
した後筒状穀体内へ挿入する。シール部材を膨脹
させて圧力容器を密封する。含浸用化合物を流体
状態で圧力室内へ圧入し、タバコ葉の細胞に含浸
させる。含浸終了後、圧力室内の圧力を解放し、
タバコを圧力容器から取出す。このようなプロセ
スは、1982年10月４日付の本出願人の米国特許願
第432476号に開示されている。

タバコ葉を圧力容器から取出した後タバコ細胞
から含浸剤を迅速に放逐するために加熱工程を用
いることもできる。

このプロセスに用いられる圧力は、含浸剤とし
て用いられる化合物の種類によつて異るが、その
含浸剤の臨界点またはそれ以上の圧力が用いられ
る。この圧力のレベルは、また、含浸工程に要す
る所要時間にも影響を及ぼす。例えば、含浸剤を
その臨界点以上の圧力に加圧すれば、その圧力を
維持する時間を非常に短かく、例えば１秒程度に
することができるが、圧力を臨界点より低くする
と、含浸に要する時間が数分から数時間にも増大
する。

上述した各実施例は、本発明の範囲内で例えば
シール系統や、処理流体導入系統などいろいろな
部分で改変することができる。また、本発明の圧
力容器システムは、水平に配置してもよく、異る
材料搬送装置と組合わせて使用することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスプール式圧力容器の断面図
であり、スプール組立体が後退位置即ち材料出入
れ位置にあるところを示す。第２図は第１図とほ
ぼ同様の図であるが、スプール組立体が圧力容器
の穀体内へ挿入されたところを示す。第３図は、
第１図の圧力容器の一部分の細部構造を示す断面
図、第４図は第３図の線４−４に沿つてみた断面
図、第５図は流体マニホールドを備えたスプール
式圧力容器の側面図、第６図は本発明によるスプ
ール式圧力容器と、材料装填および取出し機構を
組合わせた材料処理装置の一部断面による立面
図、第７図は第６図の線７−７に沿つてみた断面
図、第８Ａおよび８Ｂ図は第６図の線８−８に沿
つてみた断面図であり、それぞれ異る作動段階を
示す。 １０：圧力容器、１４：スプール組立体、１
６，１８：端部材、２０：連接ロツド、２６，２
８：囲い部材、３２，３４，３６：シール部材、
４０：断熱カバー、４３：供給導管、４５：回収
導管、５２：中心孔、５６，５８：半径方向の
孔、６０，６２：シール溝、７０：環状溝、８
８：環状溝、９０：半径方向の溝、９２：内側
溝、９６：長手方向の溝、９８：マニホールド、
１０１：穀体、１０２：スプール組立体、１１
２：下方プレート（底部材）、１２４，１２６：
垂直櫛組立体、１２８，１２８′：閉じ込め（蓄
積）区域、１３０，１３０′，１３２，１３２′：
囲い穀体部材、１４０，１４０′：中間支持部材、
１４４：コンベヤ、１４６，１４８：側部プレー
ト、１５０：ハウジング、１５３：ブロア、１５
６：コンベヤ、１６２：ピニオン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 材料を加圧処理流体で処理するための装置に
   おいて、 円筒形殻体と、 少くとも一部分が前記殻体の外部に置かれる第
   １の位置と、該殻体内に完全に収容される第２の
   処理位置との間で往復動しうるように取付けられ
   たスプール組立体と、 該スプール組立体が前記処理位置に置かれたと
   き該スプール組立体と殻体を密封して圧力室を形
   成するために該スプール組立体及び殻体に関連し
   て設けられたシール装置と、 処理流体を前記圧力室内へ導入し該圧力室から
   排出するための流体導入排出装置と、 前記スプール組立体を前記第１位置と処理位置
   との間で移動させるための駆動装置と、 から成る材料処理装置。 ２ 前記スプール組立体は、第１及び第２円筒形
   端部材と、それらの端部材を互いに離隔させて結
   合する連接ロツドとを備え、該２つの端部材及び
   連接ロツドと前記殻体とは、該スプール組立体が
   前記処理位置に置かれたとき、環状の前記圧力室
   を画定するようになされている特許請求の範囲第
   １項記載の材料処理装置。 ３ 前記処理流体導入排出装置は、処理流体を前
   記材料の中心部内へ導入することができるように
   前記スプール組立体内に設けられた通路手段を含
   むものである特許請求の範囲第２項記載の材料処
   理装置。 ４ 前記通路手段は、前記連接ロツドの外表面に
   形成された溝と、処理流体を該溝内へ導入するた
   めの手段を含むものである特許請求の範囲第３項
   記載の材料処理装置。 ５ 前記処理流体を圧力下で前記圧力室から排出
   させる際前記材料の粒子が前記溝内へ流入するの
   を防止するためのスクリーン集成体が前記連接ロ
   ツドに被覆されている特許請求の範囲第４項記載
   の材料処理装置。 ６ 前記スクリーン集成体は、前記連接ロツドに
   隣接する内側スクリーン層から外側スクリーン層
   までメツシユ寸法の異る複数のスクリーン層から
   成り、該内側スクリーン層は１インチ（2.54cm）
   当り約８個の開口を有するメツシユ寸法のもので
   あり、外側スクリーン層は約1400×250メツシユ
   のものである特許請求の範囲第５項記載の材料処
   理装置。 ７ 前記シール装置は、前記端部材の各々に設け
   られた変形自在の少くとも１個のシール部材と、
   前記圧力室を画定するために該シール部材を殻体
   の内側に密封係合させるように変形させるための
   手段を含むものである特許請求の範囲第２項記載
   の材料処理装置。 ８ シール部材を変形させるための前記手段は、
   該シール部材を膨張変形させるための流体を該シ
   ール部材へ送達するために前記スプール組立体内
   に設けられた通路手段を含むものである特許請求
   の範囲第７項記載の材料処理装置。 ９ シール部材を変形させるための前記手段は、
   該シール部材を変形させるために圧搾するための
   手段を含むものである特許請求の範囲第７項記載
   の材料処理装置。 １０ 処理流体を前記圧力室内へ導入、又は圧力
   室から排出するための第２の流体導管手段が前記
   殻体に接続されている特許請求の範囲第１項記載
   の材料処理装置。 １１ 前記密封された圧力室の温度を所定のレベ
   ルに維持するための手段が設けられている特許請
   求の範囲第１項記載の材料処理装置。 １２ 前記円筒形殻体を加熱するための加熱手段
   が設けられている特許請求の範囲第１項記載の材
   料処理装置。 １３ シール部材を殻体の内側に密封係合させる
   ように変形させるための前記手段は、 前記各シール部材を装着した前記各端部材の外
   周面に設けられた溝と、 前記連接ロツド内に設けられた孔と、 該溝と孔との間に延長した通路と、 前記各膨張自在のシール部材を膨張又は収縮さ
   せるために膨満用流体を前記孔及び通路を通して
   前記孔に出し入れするための膨満用流体導入排出
   手段を含むものである特許請求の範囲第７項記載
   の材料処理装置。 １４ 被処理材料はタバコ葉であり、前記膨満用
   流体は、非圧縮性であつて、タバコ葉に対し有害
   性のない流体である特許請求の範囲第１３項記載
   の材料処理装置。 １５ 材料を加圧処理流体で処理するための装置
   において、 円筒形殻体と、 少くとも一部分が前記殻体の外部に置かれる材
   料装填位置と、該殻体内に完全に収容される材料
   処理位置と、材料を取出すために前記殻体の外部
   に置かれる材料取出し位置との間で往復動しうる
   ように取付けられたスプール組立体と、 該スプール組立体が前記材料処理位置に置かれ
   たとき該スプール組立体と殻体を密封して圧力室
   を形成するために該スプール組立体及び殻体に関
   連して設けられたシール装置と、 処理流体を前記圧力室内へ導入し該圧力室から
   排出するための流体導入排出装置と、 前記スプール組立体を前記材料装填位置と材料
   処理位置と材料取出し位置との間で移動させるた
   めの駆動装置と、 から成る材料処理装置。 １６ 前記材料装填位置において前記スプール組
   立体に被処理材料を装填するための材料装填手
   段、及び、前記材料取出し位置で該スプール組立
   体から材料を取出すための材料取出し手段が設け
   られている特許請求の範囲第１５項記載の材料処
   理装置。 １７ 前記材料装填手段は、前記スプール組立体
   が前記円筒形殻体内へ挿入される前に前記材料装
   填位置において材料をスプール組立体の周りに閉
   じ込めるためにスプール組立体を囲むための可動
   囲い殻体と、材料を該囲い殻体の内側へ投下する
   ためのコンベヤを含むものである特許請求の範囲
   第１６項記載の材料処理装置。 １８ 前記スプール組立体は、垂直軸線上に往復
   動自在に取付けられており、前記円筒形殻体は、
   前記スプール組立体の材料装填位置と材料取出し
   位置との間に配置されている特許請求の範囲第１
   ６項記載の材料処理装置。 １９ 前記材料装填手段は、 前記スプール組立体が材料装填位置に置かれた
   とき前記端部材のうちの下方の端部材の上面に隣
   接するように配置された材料支持部材と、 該スプール組立体の両側にそれぞれ材料蓄積区
   域の側面を画定するようにスプール組立体の両側
   に間隔を置いて配置された１対の側壁と、 該スプール組立体の両側にスプール組立体に近
   接して前記対応する各側壁に対し横断方向にそれ
   ぞれ配置され、対応する前記各材料蓄積区域の一
   端を画定する進退自在の垂直端壁と、前記スプー
   ル組立体の両側に前記対応する各垂直端壁より半
   径方向外方に、かつ、前記各対応する１対の側壁
   の間に延設された囲い殻体部材と、 前記材料を前記各材料蓄積区域内へ投下するた
   めの材料送給手段と、 前記各垂直端壁を前記スプール組立体の両側の
   前記２対の側壁の間へ挿入し、該側壁の間から離
   脱させるための駆動手段と、 前記スプール組立体を材料装填位置から材料処
   理位置へ移動させる前に前記材料をスプール組立
   体の周りに閉じ込めるために前記各囲い殻体部材
   をスプール組立体の方に向つて内方へ往復動させ
   るための駆動手段とを含むものである特許請求の
   範囲第１８項記載の材料処理装置。 ２０ 前記材料取出し手段は、 排出開口を有し、前記スプール組立体を囲包す
   るハウジングと、 前記処理された材料をスプール組立体から引離
   すための材料引離し手段を含むものである特許請
   求の範囲第１８項記載の材料処理装置。 ２１ 前記ハウジングは、入口開口を有し、前記
   材料引離し手段は、処理された材料をスプール組
   立体から引離すために該ハウジング内を通し、該
   ハウジングの前記排出開口を通して流体を通流さ
   せるための手段を含むものである特許請求の範囲
   第２０項記載の材料処理装置。 ２２ 前記材料引離し手段は、前記スプール組立
   体が前記材料取出し位置で前記ハウジング内に置
   かれている間該スプール組立体を回転させるため
   の回転駆動手段と、 スプール組立体を回転させながら処理ずみ材料
   をスプール組立体から掻きとるために該材料に係
   合するためのスクレーパを含むものである特許請
   求の範囲第２０項記載の材料処理装置。 ２３ 前記ハウジングの排出開口から受取つた処
   理ずみ材料を搬送するためのコンベヤ手段が設け
   られている特許請求の範囲第２０項記載の材料処
   理装置。 ２４ 前記コンベヤ手段は、囲い体内に配設され
   ており、該材料を搬送する間に加熱するための加
   熱手段を含むものである特許請求の範囲第２３項
   記載の材料処理装置。 ２５ 前記ハウジングを通して通流させる前記流
   体を加熱する加熱手段が設けられている特許請求
   の範囲第２１項記載の材料処理装置。 ２６ 前記材料が前記スプール組立体の周りに均
   一に分配されるように前記材料蓄積区域を複数個
   の分区に分割するための手段が設けられている特
   許請求の範囲第１９項記載の材料処理装置。 ２７ 前記各材料蓄積区域を複数の分区に分割す
   る中間支持部材を設け、該中間支持部材は、材料
   を底部材上へ投下するのを可能にする引込み位置
   と、材料を該中間支持部材の上に支持することが
   できる蓄積位置と、材料をスプール組立体の周り
   に装填するために前記囲い殻体部材を内方へ移動
   させるのを可能にするように該スプール組立体に
   隣接する材料装填位置との間で往復動されるよう
   にした特許請求の範囲第１９項記載の材料処理装
   置。 ２８ 材料を加圧処理流体で処理する材料処理方
   法において、 (a) 円筒形殻体と、少くとも一部分が前記殻体の
   外部に置かれる第１の位置と、該殻体内に完全
   に収容される第２の処理位置との間で往復動し
   うるように取付けられたスプール組立体を準備
   し、 (b) 一定量の被処理材料を前記第１の位置にある
   スプール組立体に装填し、該スプール組立体を
   前記処理位置へ移動させて該被処理材料を前記
   円筒形殻体の内壁面とスプール組立体との間に
   画定される圧力室内に装入し、 (c) 該円筒形殻体の内壁面とスプール組立体との
   間を密封することによつて該圧力室を密封し、 (d) 加圧処理流体を前記圧力室内へ導入して該処
   理流体により該材料を処理し、 (e) 該処理流体を該圧力室から排出し、 (f) 前記スプール組立体を前記第１の位置へ移動
   させて前記一定量の材料を前記圧力室から取出
   すことから成る材料処理方法。 ２９ 前記処理流体を回収し、再使用することを
   特徴とする特許請求の範囲第２８項記載の材料処
   理方法。 ３０前記処理流体は、被処理材料から特定の成分
   を抽出するためのものである特許請求の範囲第２
   ８項記載の材料処理方法。 ３１ 前記処理材料は前記材料に含浸させるため
   のものである特許請求の範囲第２８項記載の材料
   処理方法。 ３２ 前記被処理材料はタバコ葉であり、前記処
   理流体はタバコ葉の細胞に含浸させる含浸用物質
   である特許請求の範囲第２８項記載の材料処理方
   法。 ３３ 前記含浸用物質をタバコ葉の細胞から急激
   に放出させて細胞を膨張させるために前記圧力室
   から取出されたタバコ葉を加熱する工程を含む特
   許請求の範囲第３２項記載の材料処理方法。 ３４ タバコ葉が前記圧力室から取出されたとき
   タバコ葉の細胞が膨張せしめられるようになされ
   た特許請求の範囲第３２項記載の材料処理方法。 ３５ 前記圧力室内の圧力を所定レベルに所定時
   間保持する工程を含む特許請求の範囲第３２項記
   載の材料処理方法。 ３６ 前記所定の圧力レベルは、前記含浸用物質
   の臨界点より高いレベルとすることを特徴とする
   特許請求の範囲第３２項記載の材料処理方法。