(57)【要約】【課題】水パイプの頭部に挿入する改良されたカプセル、当該カプセルの製造方法、及び当該カプセルを製造する機械を提供する。【解決手段】本発明は、水パイプ（１０）の頭部（３２）に挿入するカプセル（６０）、たばこ加工産業の機械（９６）及びかかるカプセル（６０）の製造方法に関する。水パイプ（１０）の頭部（３２）に挿入するカプセル（６０）が、カプセル本体（６２）と、少なくとも一つの開口部（４６）を持つカバー（６４）とを備えるものであって、カプセル本体（６２）及びカバー（６４）は、その内部に一回分の水パイプ用たばこ（５０）が存在するポーションチャンバー（４２）を包含するものであって、カバー（６４）は溶接継ぎ目（６６）によって防湿方式でカプセル本体（６２）と接合し、溶接継ぎ目（６６）は補助材料なしで生成され、カバー（６４）とカプセル本体（６２）とは溶接継ぎ目（６６）によって互いに直接接合されている。
2019534011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水パイプ（１０）の頭部（３２）に挿入するカプセル（６０）であって、カプセルは、カプセル本体（６２）と、少なくとも一つの開口部（４６）を持つカバー（６４）とを備え、
カプセル本体（６２）及びカバー（６４）は、その内部に一回分の水パイプ用たばこ（５０）が存在するポーションチャンバー（４２）を包含するものであって、カバー（６４）は溶接継ぎ目（６６）によって防湿方式でカプセル本体（６２）と接合するものであるカプセル（６０）において、
溶接継ぎ目（６６）は補助材料なしで生成され、カバー（６４）とカプセル本体（６２）とは溶接継ぎ目（６６）によって互いに直接接合されたことを特徴とする、カプセル（６０）。
【請求項２】
溶接継ぎ目（６６）が規則的に構造化されたことを特徴とする、請求項１に記載のカプセル（６０）。
【請求項３】
溶接継ぎ目（６６）が、カバー（６４）とカプセル本体（６２）との間における接合を提供するものであって、溶接継ぎ目が、少なくとも０．５バールまでの圧力差で耐圧であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のカプセル（６０）。
【請求項４】
カバー（６４）が複数の開口部（４６）を持つふるいであり、特に、カプセル本体（６２）はまた少なくとも一つの開口部（６８）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のカプセル（６０）。
【請求項５】
カバー（６４）の少なくとも一つの開口部（４６）が、人手で取り外し可能なシール（８０）で、防湿及び／又は耐圧で密封されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のカプセル（６０）。
【請求項６】
カプセル本体（６２）がポーションチャンバー（４２）から離れる方へ向けて外側に突出する密封縁部（７２）を持つものであって、溶接継ぎ目（６６）が、カバー（６４）の外縁に隣接した縁部領域（８８）においてカバー（６４）の円周に沿って延在し、カプセル本体（６２）の密封縁部（７２）は、第一の層（８４）で外側に曲げられ、かつ、その反対方向に第二の層（８６）でポーションチャンバー（４２）の方へ内側に曲げられて、カバー（６４）の縁部領域が第一の層（８４）と第二の層（８６）との間に封入され、またカプセル本体（６２）の第一の層（８４）及び第二の層（８６）が、溶接継ぎ目（６６）によってカバー（６４）と共に接合されてあることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のカプセル（６０）。
【請求項７】
水パイプ（１０）の頭部（３２）に挿入するカプセル（６０）の製造方法であって、カプセル（６０）は、カプセル本体（６２）と、少なくとも一つの開口部（４６）を持つカバー（６４）とを備え、カプセル本体（６２）及びカバー（６４）は、その内部に一回分の水パイプ用たばこ（５０）が存在するポーションチャンバー（４２）を包含し、カバー（６４）とカプセル本体（６２）とは、互いに対して相対的に配置され、かつ、溶接継ぎ目（６６）によって防湿方式で互いに接合される、当該製造方法において、溶接継ぎ目（６６）が補助材料なしで生成されて、またカバー（６４）及びカプセル本体（６２）が、溶接継ぎ目（６６）によって互いに直接接合されることを特徴とする、製造方法。
【請求項８】
カバー（６４）及びカプセル本体（６２）が、超音波溶接加工によって互いに接合されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
カプセル本体（６２）及び／又はカバー（６４）の材料厚さが５０μｍから２００μｍであって、超音波溶接加工が、１２００  Ｎから２０００Ｎの接触圧力で実行され、溶接時間は１１０ｍｓから２１０ｍｓであり、
超音波振動の振幅は２４μｍから３６μｍであること、及び／又は、超音波周波数が１８ｋＨｚから２２ｋＨｚであることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
カバー（６４）及びカプセル本体（６２）が、絞り加工法によってブランクから製造されるものであって、絞り加工法では、絞り加工油剤が、カバー（６４）になるブランクの表面とカプセル本体（６２）になるブランクの表面とに塗布されて、カプセル本体（６２）のカバー（６４）との接合の前に、カバー（６４）もカプセル本体（６２）も絞り加工油剤が洗浄されないことを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
カバー（６４）の少なくとも一つの開口部（４６）が、人手で取り外し可能なシール（８０）で防湿に密封されることを特徴とする、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
カプセル本体（６２）がポーションチャンバー（４２）から離れる方へ向けて外側に突出する密封縁部（７２）を備えるものであって、カプセル本体（６２）の密封縁部（７２）は、第一の層（８４）で外側に曲げられ、カバー（６４）は密封縁部（７２）の第一の層（８４）上に配置されて、その反対方向に第二の層（８６）におけるカバー（６４）がポーションチャンバー（４２）の方へ内側に折り返されることにより、カバー（６４）の縁部領域（８８）が、第一の層（８４）と第二の層（８６）との間に封入されて、カプセル本体（６２）の第一の層（８４）及び第二の層（８６）は、カバー（６４）の外縁に隣接する縁部領域（８８）においてカバー（６４）の円周に沿って延在する溶接継ぎ目（６６）によってカバー（６４）と共に接合することを特徴とする、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
水パイプ（１０）の頭部（３２）に挿入するカプセルであって、カプセルは、請求項７から１２のいずれか一項に記載の方法により製造された、カプセル。
【請求項１４】
請求項１から６のいずれか一項に記載のカプセル（６０）を製造する、たばこ加工産業の機械（９６）であって、当該機械（９６）がアンビル（１００）及びポンチ（１０２）を備えた超音波溶接装置を備え、アンビル（１００）がカプセル本体（６２）を受け入れるように設計されてあって、ポンチ（１０２）が、アンビル（１００）に対向して配置されてあって、カバー（６４）に対して、及び、カプセル本体（６２）の密封縁部（７２）に対して、及び、アンビル（１００）に対してポンチ（１０２）が所定の接触圧力で押圧可能な方法で駆動され、移動可能であって、超音波溶接装置は、請求項７から１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように設計された、機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水パイプの頭部に挿入するカプセルであって、前述のカプセルはカプセル本体と、少なくとも一つの開口部を持つカバーとを備えるものであって、カプセル本体及びカバーは、その内部に一回分の水パイプ用たばこが存在するポーションチャンバーを包含し、またカバーは、溶接継ぎ目によって防湿方式でカプセル本体に接合される、カプセルに関する。また、本発明は、かかるカプセルの製造方法、及びかかる方法によって製造されるカプセルに関連する。さらに、本発明はまた、水パイプの頭部に挿入するカプセルを製造するためのたばこ加工産業の機械にも関連する。
【背景技術】
【０００２】
シーシャとも呼ばれる水パイプは、たばこの摂取のために数世紀にわたって使用されてきた。水パイプでは、複数の風味付き湿性たばこ材料が喫煙されるが、これは本質的に未加工のたばこ、糖蜜及びグリセリンの混合物である。糖蜜はハチミツ様のダークブラウンの液糖であり、砂糖産物の副産物として得られ、約６０％の糖を含む。紙巻たばこ又は葉巻たばこなどの他のたばこ製品とは異なり、水パイプ用たばこを燃焼させるものではない。水パイプが使用される時、たばこ材料は加熱されて、その成分が蒸発、より具体的には燃え尽きるようになる。この目的のために、一回分のたばこ材料が水パイプ頭部に導入され、その後、例えばアルミ箔でできるだけ気密で覆われる。次に、アルミ箔は穿孔される。たばこ材料を加熱するために、木炭タブレット又は一片の赤熱木炭が、例えば、このように準備される水パイプ頭部の上側に置かれる。さらに、例えば、ハンブルグのＨａｕｎｉ社（Ｈａｕｎｉ  Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｂａｕ  Ｇｍｂｈ）が出願人である特許文献１では、水パイプの構築及び機能も説明されている。
【０００３】
水パイプの準備は比較的時間がかかる。従って、湿性で粘着性のあるたばこ材料は、水パイプの頭部に人手により充填し、ほぐす必要がある。そして、パイプ頭部は、アルミ箔でできるだけしっかりと密封される必要があり、そのためその後の穿孔と同様に、手順は、ある程度の練習が必要となる。その内部が水パイプ用たばこで満たされているカプセルを水パイプの頭部に充填することは、より簡単で迅速である。こうしたカプセルは、例えば、特許文献２から公知である。
【０００４】
水パイプ頭部に挿入するためのカプセルは、カプセル本体からなるものであり、それはふるい形状のカバーで封止されている。カプセル本体及びカバーが、一回分の水パイプ用たばこが入っているポーションチャンバーを取り囲む。カプセルを使用する前に、カプセル本体のカバー及び底部上にそれぞれ存在する接着シールが取り外される。前述の接着シールは、カバー及び底部に存在する開口部を密封する。このシールを取り外すと、開口部が露出され、その結果、新鮮な空気がカプセル内に貫通できる。加えて、水パイプ用たばこから生じる燃焼生成物及び／又は蒸発物質を、カプセルから逃がせるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１５２００９５１号明細書
【特許文献２】欧州特許第２１７９６６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、水パイプの頭部に挿入する改良されたカプセル、改良されたカプセルの製造方法、及び改良されたカプセルを製造するためのたばこ加工産業の機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、水パイプの頭部に挿入するカプセルによって達成され、前述のカプセルは、カプセル本体と、少なくとも一つの開口部を持つカバーとを備えるものであって、カプセル本体及びカバーは、その内部に一回分の水パイプ用たばこが存在するポーションチャンバーを包含し、カバーは溶接継ぎ目によって防湿方式でカプセル本体に接合されるカプセルであって、また該カプセルは、溶接継ぎ目が補助材料なしで生成されることと、カバーとカプセル本体とは該溶接継ぎ目によって互いに直接接合されていることとによってさらに形成されるものである。
【０００８】
本明細書の文脈では、「補助材料なし」は、二つの構成要素の間の接合が支持物質なしでなされることを意味する。二つの構成要素を接合する溶接継ぎ目の形成を支持する物質又は補助材料は使用されない。特に、構成要素は、接着するように作用する物質又は補助材料によって互いに接合されない。二つの構成要素の接合は、補助材料を含まない溶接継ぎ目によって、また同時に封ろう等を用いずになすことによってのみ行われる。
【０００９】
補助材料を何も含まない溶接継ぎ目の場合、カバーの材料のみがカプセル本体の材料と接合され（及びその逆もある）、二つの材料は、補助材料の支持作用又は影響を何も受けることなく溶接加工の作用によってのみその接合を形成する。好ましくは、カバーとカプセル本体との間の接合は、防湿だけではない。溶接継ぎ目は、好ましくは、カバー及びカプセル本体が互いに密封的に接合されるような方法で設計される。言い換えれば、材料は、カプセル内に又はカプセルの外へと溶接継ぎ目を通過することはできない。
【００１０】
カプセル本体は、例えば、深絞り加工によって製造される構成要素である。カバーは、例えば、圧延された構成要素である。カプセル本体は、二次元的に閉じた材料で作製される。カバーは、特に、外側半径上に円周に延在する閉じた縁部を持つふるいである。
【００１１】
カプセルが水パイプで使用されると、それは数百℃に加熱され、それによって、カプセル内に含まれる水パイプ用たばこを摂取するために、前述のたばこの成分が逃がされる。この目的のために、例えば、赤熱の一片の木炭又は木炭タブレットがカプセルのカバー上に配置される。従来のカプセルの場合、封ろうを用いる多くの場合では、カバーが、少なくとも封ろうを使用することによってカプセル本体上に固定されている。カプセルが過剰な加熱を受けると、封ろうは分解し、その結果、望ましくない汚染物質が放出される。これらの汚染物質が摂取を意図するたばこの煙の流れに入るリスクがあり、望ましくない態様である。本発明によるカプセルの場合、添加剤は完全に用いずになされる。特に、封ろうの使用は用いずになされる。カプセル本体及びカバーは補助材料を含まず、互いに直接接合される。したがって、これらの補助材料の燃焼生成物が、摂取を意図する煙の流れに入ることとなるようなことは問題にならない。
【００１２】
有利な一実施形態によれば、溶接継ぎ目は規則的に構造化される。
【００１３】
特に、それは周期的に構造化されるものであって、例えば、交差する溝を持つ。このような交差する溝は、例えば、５０μｍから３５０μｍのピッチ、特に１００μｍから３００μｍのピッチ、また特に、１５０μｍから２５０μｍのピッチを有する。この溝は、特に３０μｍから７０μｍの深さ、また特に、４０μｍから６０μｍの深さで現れる。
【００１４】
溶接継ぎ目の構造化により、カプセル本体とカバーとの間において確実で信頼できる接合を提供してもよい。
【００１５】
さらなる実施形態によれば、カプセルは、溶接継ぎ目がカバーとカプセル本体との間において接合を提供するという特徴によってさらに形成されるものであって、該溶接継ぎ目が、少なくとも０．５バールまでの圧力差で耐圧である。
【００１６】
言い換えれば、溶接継ぎ目は、周囲環境からポーションチャンバーを遮断するものであり、溶接継ぎ目が破損することがないようにしながら、少なくとも０．５バールの圧力差がポーションチャンバーと周囲空間との間で打ち勝つことが可能であるほど安定している。好ましくは、溶接継ぎ目は、周囲の空間に対してポーションチャンバー内で０．５バールの過圧である状況で安定したままであることが提供される。しかしながら、逆もまた同様に、ポーションチャンバーは、周囲の空間と比較して、０．５バールの減圧になることも同じように可能である。そのような場合でも、溶接継ぎ目は安定したままである。
【００１７】
さらに、特にカバーが複数の開口部をもつふるいであることが提供される。カプセル本体は、特に、少なくとも一つの開口部を有する。例えば複数の開口部は、例えばふるいの形で提供される。この開口部／これらの開口部は、カプセル本体の底部に提供されることが好ましく、当該底部はカバーの反対側に位置する。したがって、新鮮な空気がカプセルの中へと流れ込むことが可能であり、また水パイプ用たばこが加熱されたときには、発生した芳香物質が、カプセルから流出可能である。
【００１８】
別の有利な実施形態によれば、カバーの少なくとも一つの開口部が、人手で取り外し可能なシールで防湿及び／又は耐圧の方式で密封されていることが提供される。
【００１９】
カプセル本体の底部に存在する開口部であっても、特に、防湿方式の人手で取り外し可能なシールにより密封される。人手で取り外し可能なシールは、例えば、剥ぎ取りタブを有し、その結果、当該シールが水パイプ用たばこの摂取の前に容易に除去され得る。水パイプ用たばこの防湿包装は、前述の水パイプ用たばこの保存を容易にさせる。
【００２０】
さらなる有利な実施形態によれば、カプセルは、カプセル本体がポーションチャンバーから離れる方へ向けて外側に突出する密封縁部を持つものであって、溶接継ぎ目が、カバーの外縁に隣接した縁部領域においてカバーの円周に沿って延在し、カプセル本体の密封縁部は、第一の層で外側に曲げられ、かつ、その反対方向に第二の層でポーションチャンバーの方へ内側に曲げられて、カバーの縁部領域が第一の層と第二の層との間に封入され、またカプセル本体の第一の層及び第二の層が、溶接継ぎ目によってカバーと共に接合されるものであるということによってさらに形成される。
【００２１】
カプセルの密封縁部は、水パイプの頭部の密封肩部からカプセルを密封するために設けられる。従って、有利なことに、カプセルに隣接する空気が水パイプの内部に吸い込まれることを回避する。さらに、カバーとカプセル本体との間の特に信頼できる安定した接合を、カプセル本体のフランジ付き密封縁部によって密封縁部内に与えることができる。
【００２２】
カプセル、すなわち、カプセル本体及びカバーのための材料として、好ましくは、アルミニウムが提供される。例えば、食品の包装に適したアルミニウムである。カプセル本体及び／又はカバーの材料厚さは、特に、５０μｍから２００μｍ、また特に、１００μｍから１５０μｍである。これらの材料の厚さは、カプセルの製造分野において特に有利であることが証明されている。カプセルは、特に、４０ｍｍから８０ｍｍ、また特に、５０ｍｍから７０ｍｍ、さらにまた特に、５５ｍｍから６５ｍｍの直径を持つ。密封縁部は、特に、１ｍｍから３ｍｍの幅（半径方向で測定）を持つ。カバーが延在する平面に対して少なくともほぼ垂直な方向で測定されるカプセルの高さは、特に１０ｍｍから３０ｍｍ、また特に１５ｍｍから２５ｍｍである。カバー内に存在する開口部は、特に１ｍｍから２ｍｍの直径を持つ。カプセル本体の底部に存在する開口部は、特に２ｍｍから６ｍｍの直径を持つ。
【００２３】
別の実施形態によれば、カバー及びカプセル本体は、複数の溶接継ぎ目によって互いに接合される。例えば、溶接継ぎ目は互いに少なくともほぼ平行である。さらに、それらは例えば同心である。
【００２４】
この目的はまた、水パイプの頭部に挿入するカプセルの製造方法によって達成されるものであって、該カプセルは、カプセル本体と、少なくとも一つの開口部を持つカバーとを備えるものであって、カプセル本体及びカバーは、その内部に一回分の水パイプ用たばこが存在するポーションチャンバーを包含し、カバー及びカプセル本体は、互いに相対的に配置され、かつ、溶接継ぎ目によって防湿方式で互いに接合されるものであって、この方法は、溶接継ぎ目が補助材料なしで生成されることと、カバー及びカプセル本体が、該溶接継ぎ目によって互いに直接接合することと、によってさらに形成されるものである。
【００２５】
カプセルの製造方法は、カプセル自体に関して既に言及されているように、同じ又は類似した利点を持つので、繰り返す必要はないものである。
【００２６】
この方法は、カバー及びカプセル本体が超音波溶接加工によって互いに接合されるという特徴によって有利にさらに発展される。
【００２７】
別の方法として、レーザー溶接加工が提供され、それによりカプセル本体及びカバーが互いに直接、補助材料なしで接合される。このレーザー溶接加工は、溶接ワイヤーを用いて、また溶接ワイヤーなしで実施することができる。レーザー溶接加工が、補助材料と見なされるものではなく、またこうした材料を代表するものではない溶接ワイヤーの助けを借りて実行される場合には、当該工程はプラズマ溶接加工とも呼ばれる。
【００２８】
超音波溶接加工は、好ましくは、カプセル本体及び／又はカバーの材料厚さが５０μｍから２００μｍであって、超音波溶接加工が、１２００Ｎから２０００Ｎの接触圧力で実行され、溶接時間は１１０ｍｓから２１０ｍｓであり、超音波振動の振幅は２４μｍから３６μｍであり、及び／又は、超音波周波数が１８ｋＨｚから２２ｋＨｚであるということによってさらに発展される。
【００２９】
超音波溶接による接合は、好ましくは、構造化（ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）で製造される。特に、周期的に構造化された超音波溶接による接合は、特に、交差する溝による接合で製造される。
【００３０】
当該交差する溝は、例えば、５０μｍから３５０μｍのピッチ、特に１００μｍから３００μｍのピッチ、また特に、１５０μｍから２５０μｍのピッチを有する。溶接継ぎ目は、特に３０μｍから７０μｍの深さ、また特に、４０μｍから６０μｍの深さを有する溝で製造される。こうしたパラメータは、カバーとカプセル本体との間において、信頼性があり、かつ、補助材料を含まない接合を製造するのに特に適していることが実証されている。
【００３１】
別の実施形態によれば、カバー及びカプセル本体が、絞り加工法（特に、深絞り法）によってブランクから製造されるものであって、絞り加工法では、絞り加工油剤が、カバーになるブランクの表面とカプセル本体になるブランクの表面とに塗布されて、カプセル本体のカバーとの接合の前に、カバーもカプセル本体も絞り加工油剤が洗浄されないということが提供される。
【００３２】
言い換えれば、互いに接合されることとなる二つの構成要素の各表面を事前に処理する必要がない。表面上に存在する絞り加工油にもかかわらず、信頼できる溶接接合をもたらすことができる。いうまでもなく、このことはまた、製造されることとなる溶接接合の領域内に水パイプ用たばこ又はその成分が入り込む事象にも適用される。こうし接合領域の汚染があったとしても、もはや信頼できる溶接接合が製造できないという意味ではない。反対に、特に上述の加工パラメータを用いて、常に信頼できる接合を製造可能であり、その結果、短い加工時間が達成される。従って、溶接時間は、例えばほんの１１０ｍｓから２１０ｍｓであり、その後、溶接接合を完了するのに、ほぼ同様の持続時間である１６０ｍｓから２４０ｍｓの保持時間で十分である。
【００３３】
さらに、特に、カバーの少なくとも一つの開口部は、人手で取り外し可能なシールと防湿方式で密封されるということが提供される。
【００３４】
カバーにおける既存の開口部及びカプセル本体の特に底部に存在する開口についても防湿密封をすることにより、カプセル及びその中に含まれる水パイプ用たばこを、容易に輸送及び貯蔵可能である。
【００３５】
さらなる有利な実施形態によれば、カプセル本体がポーションチャンバーから離れる方へ向けて外側に突出する密封縁部を備えるものであって、カプセル本体の密封縁部は、第一の層で外側に曲げられ、カバーは密封縁部の第一の層上に配置されて、その反対方向に第二の層でカバーがポーションチャンバーの方へ内側に折り返されることにより、カバーの縁部領域が、第一の層と第二の層との間に封入されて、カプセル本体の第一の層及び第二の層は、カバーの外縁に隣接する縁部領域においてカバーの周辺部に沿って延在する溶接継ぎ目によってカバーと共に接合するということが提供される。
【００３６】
カプセル本体の材料が密封縁部においてフランジ成形され、カバーがそのフランジ層の間に配置されるということによって、構成要素間において特に信頼できる密封の接合が形成される。
【００３７】
さらなる実施形態によれば、カプセル本体がアンビル内に挿入されて、カバーがカプセル本体の縁部領域に対して、及びアンビルに対してポンチにより押圧されるということが提供される。例えば、１２００Ｎから２０００Ｎの所定の接触圧力で、溶接領域において、ポンチが、カバー、カプセル本体上に、及びアンビルに対して押圧される。このようにして、超音波溶接が生成され、好ましくは、これは構造化される。この目的のために、ポンチはソノトロード（ｓｏｎｏｔｒｏｄｅ）に接続されるが、これは２４μｍから３６μｍの振幅で振動する。ソノトロードの振動モードは、好ましくは、ねじり振動である。製造される超音波溶接の浸入度は、好ましくは、３０μｍから８０μｍである。
【００３８】
この目的は、さらに、水パイプの頭部に挿入するカプセルによって達成され、前述の態様のうちの一つ以上に係る方法に従って前述のカプセルが製造される。かかるカプセルは、既に上述の通り、同じ又は類似の利点を持つ。
【００３９】
最後に、この目的は、前述の態様のうちの一つ以上に係るカプセルを製造する、たばこ加工産業の機械によって達成される。この機械は、アンビル及びポンチを備えた超音波溶接装置を備えるものであって、該アンビルはカプセル本体を受け入れるように設計されて、ポンチはアンビルに対向して配置されていて、ポンチが、カバーに対して及びカプセル本体の密封縁部に対して及びアンビルに対して、所定の接触圧力で押圧されることができるような方法で駆動され、移動可能である。この場合、前述の例示的な実施形態のうちの一つ以上に従って説明したカプセルの製造方法は、超音波溶接装置により実行される。言い換えれば、たばこ加工産業の機械は、前述の態様のうちの一つ以上に従った方法を実行するように設計されている。
【００４０】
たばこ加工産業用の機械であっても、カプセルに関して、またカプセルの製造方法に関して既に上述したとおり、同じ又は類似の利点を持つ。特に有利なことは、これはカプセル本体をカバーと共に接合するために必要な加工時間が短いことである。したがって、たばこ加工産業の機械は、カプセルの個々の構成要素を接合するために、ハイスループット及び対応する低い単位コストを達成することができる。
【００４１】
本発明のその他の特徴は、本発明の実施形態の説明から、請求項及び添付図面とともに明らかになるであろう。本発明の実施形態は、個々の特徴又はいくつかの特徴の組み合わせを満足し得る。
【００４２】
本発明は、本発明の全般的なアイデアを制限することなく、図面を参照しながら例示的な実施形態によって以下に説明するが、より詳細に明文で説明されていない本発明の詳細の全てに関しては、明示的に図面を参照するものである。図面は、以下のとおり示される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、概略的な形態の、従来技術による水パイプの簡略図である。
【図２】図２は、概略的な形態の、挿入されたカプセルを有する水パイプの頭部の断面の簡略図である。
【図３】図３は、概略的な形態の、カプセルの簡略断面図である。
【図４】図４は、その詳細図である。
【図５】図５は、概略的な形態の、カプセルの上部側からの簡略平面図である。
【図６】図６は、概略的な形態の、カプセルの底部側からの簡略平面図である。
【図７】図７は、概略的な形態の、構造化された溶接継ぎ目の簡略詳細図である。
【図８】図８は、概略的な形態の、カプセルを製造するためのたばこ加工産業の機械の簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
同じ又は類似した構成要素及び／又は部品は、図面において同一の参照符号を付しているため、再度描かれた表示ではいずれの場合において省略される。
【００４５】
図１は、概略的な形態の、従来技術に係る水パイプ１０の簡略図を示している。前述の水パイプは、下方の領域にガラス容器１２を備え、これは水１４で充填されている。ガラス容器１２に対して、マウスピース１８を持つホースがそれに対して取り付けられる、ホース取付部１６が設けられている。マウスピース１８は、ホース取付部１６を介して、ガラス容器１２内の水１４の上に存在する空域２２と接続する。さらに、空域２２を換気可能な弁２０もある。
【００４６】
ガラス容器１２は、プラグ又は代替的にシール２４によってその上端で密封される。シール２４を通して管状の煙カラム２６が延在し、これは上方からガラス容器１２の中へと垂直方向に差し込まれ、その下端は水１４内に、すなわち水の表面より下において末端となる。煙カラム２６の上端には、密封プラグ３０があり、その下端にはボウル２８が取り付けられている。
【００４７】
水パイプ１０の頭部３２は、密封プラグ３０上に配置される。頭部３２の下端には、該頭部３２が煙カラム２６と気密方式で終結するように、密封プラグ３０の形状に対して相補的に設計された窪み３４を有する。頭部３２の内部には、中央煙チャネル３６が煙カラム２６の延長部分に延在する。煙チャネル３６は、貫通フロー開口部３８を介して、カプセル６０が配置される頭部３２の受け入れチャンバーと接続している。
【００４８】
水パイプ１０の頭部３２に挿入するカプセル６０は、一回分の水パイプ用たばこ５０を備える。この一回分は、カプセル６０のポーションチャンバー４２内に置かれる。カプセル６０は、カプセル本体６２及びカバー６４を備え、これが一緒になってポーションチャンバー４２を取り囲む。カバー６４及びカプセル本体６２は、溶接継ぎ目６６によって防湿方式で互いに接合される。
【００４９】
水パイプ用たばこ５０を摂取するために、木炭タブレット４８がカバー６４の上部側に配置される。木炭タブレットが燃焼すると、該木炭タブレット４８は数百℃の温度に上昇し、着火後の短時間内にその最大熱出力に達する。その後、この木炭タブレットは約２０〜３０分間の期間にわたって燃える。水パイプ用たばこ５０からの芳香物質は、木炭タブレット４８から放出される熱によって蒸発する。水パイプ１０を使用する時、喫煙者はマウスピース１８を吸い、その結果としてガラス容器１２の空域２２内で減圧が生じる。前述の減圧は煙カラム２６内に続くため、空気がカプセル６０内に吸い込まれる。新鮮な空気が、カバー６４に存在する上部開口部４６を通り、カプセル６０のポーションチャンバー４２内に入る。水パイプ用たばこ５０を加熱することによって生成される煙及び芳香物質はカプセル６０の底側において、カプセル本体６２の底部に存在する下方開口部６８を通ってカプセル６０から出る。発散された又はより具体的には、蒸発させた芳香物質は、空気の流れと共に煙カラム２６を通過して下方に向かい、水１４に入るものであって、前述の芳香物質が気泡として上方に泡立ち、空域２２内へと入り、その後摂取者の方へとホース取付部１６及びマウスピース１８を通過する。
【００５０】
図２は、概略的な形態の、挿入されたカプセル６０を有する水パイプ１０の頭部３２の簡略図であり、概略的な簡略断面図を示す。頭部３２は、カプセル６０の外向きに突出する密封縁部７２が隣接する密封肩部７０を備える。密封縁部７２は、水パイプ１０の頭部３２から少なくともほぼ気密にカプセル６０を密封する。したがって、特に、煙カラム２６が減圧になった結果として、カプセル６０のポーションチャンバー４２に流れ込まない二次的な空気が、前述の煙カラム内に流れ込むことが回避される。このようにして、吸い込まれる空気のすべてが、水パイプ用たばこ５０から放出された芳香を輸送することも確実にする。
【００５１】
図３は、概略的な形態の、カプセル６０の簡略断面図を示す。図４は、カプセル６０の密封縁部７２の領域内の図３の詳細図を示す。図５は、概略的な形態の、カプセル６０のその上部側からの簡略平面図を示す。図６は、概略的な形態の、カプセル６０のその下部側からの簡略平面図を示す。カプセル６０について、図３から６を参照しながら以下により詳細に説明する。
【００５２】
カバー６４及びカプセル本体６２は、溶接継ぎ目６６によって防湿方式で互いに接合される。溶接継ぎ目６６（図４において交差する線で示す領域として、図５に破線で示される）は、補助材料なしで生成される。溶接継ぎ目６６は、カバー６４の材料をカプセル本体６２の材料と直接接合するものであって、この二つの構成要素の間の接合は、支持物質又は補助材料を含まずに作製される。したがって、溶接継ぎ目６６の形成を支持する補助材料は使用されない。特に、二つの構成要素の接合には、接着して作用する追加の物質又は補助材料は使用されない。中でも、構成要素同士を接合するために封ろう等を使用することは、完全に用いずになされる。補助材料を含まない溶接継ぎ目６６の場合、カバー６４の材料のみがカプセル本体６２の材料と接合されるため、これら二つの部材の材料は、補助材料の支持作用又は影響を何も受けることなく溶接加工によって製造される接合を形成する。
【００５３】
これらの措置の結果として、カプセル６０は、カプセル６０が加熱された時（水パイプ用たばこ５０を摂取する目的で）に分解又は蒸発するあらゆる物質を含まないということが有利である。従来のカプセル６０で頻繁に使用される封ろうは、水パイプ用たばこ５０の摂取中に発生する高温で分解する。分解生成物は、摂取を意図した煙の流れに入り込み、望ましくない態様である。この特徴は、本発明の態様によるカプセル６０により有利な形で回避される。
【００５４】
溶接継ぎ目６６は、好ましくは、少なくとも０．５バールまでの圧力差で耐圧であるほど安定かつ耐性をもつように設計される。結果として、溶接継ぎ目６６は、ポーションチャンバー４２とカプセル６０を取り囲む空間７４との間に５バールの圧力差があったとしても、安定して密封されたままである。このことは、ポーションチャンバー４２において過圧である場合にのみならず、ポーションチャンバー４２内が減圧されている場合にも適用される。ポーションチャンバー４２を気密方式で密封するために、カプセル本体６２の底部７６に存在する下方開口部６８は、下方シール７８で密封される。カバー６４に存在する上方開口部４６は（図１及び２を参照）は、上方シール８０で密封される。上方シール８０及び同様に下方シール７８は、該シール７８、８０が手で簡単に取り外すことができるように、それぞれ剥ぎ取りタブ８２を備える。
【００５５】
カバー６４は、例えば、ふるいと類似の構成である。それは、前述のカバーが複数の上方開口部４６を持つことを意味し、その一部を図５に示している。カプセル本体６２の底部７６は好ましくは、また、少なくとも一つの開口部６８も持ち、またふるいに類似の構成である。
【００５６】
カプセル本体６２（図４参照）は、ポーションチャンバー４２から離れる方に向けられる、外側に突出する密封縁部７２を備える。密封縁部７２の領域において、カプセル本体６２は第一の層８４で外側に曲げられ、その反対方向に第二の層８６でポーションチャンバー４２の方向に折り返される。従って、カプセル本体６２の材料は、密封縁部７２の領域でフランジ成形される。この場合、カバー６４の縁部領域８８は、第一の層８４と第二の層８６との間に封入される。カバー６４の縁部領域８８（図５参照）は、その外周全体に沿うカバー６４の外縁に沿って延在する。カバー６４の縁部領域８８は、カバー６４のその領域に概ね対応するものであって、そこで前述のカバーが、カプセル本体６２の密封縁部７２の第一の層８４と第二の層８６との間に封入される。カプセル本体６２の第一の層８４及び第二の層８６は、溶接継ぎ目６６によって、カバー６４と共に、より正確にはカバー６４の縁部領域８８と共に接合される。
【００５７】
図７は、概略的な形態の、説明のための構造化された溶接継ぎ目６６の簡略詳細図を示す。本明細書で使用される構造は、一部のみを示しているが、点で示すように周期的に連続しているものである。周期的な交差する溝は、例えば、５０μｍから３５０μｍのピッチを有する。この溝の深さは、例えば、３０μｍから７０μｍである。このことは、交差する溝の谷部９０と隆起部９２との間に、３０μｍから７０μｍの高さ方向の差が存在することを意味する。隆起部９２は、それらの側部９４のすべての側において面取りされる。例えば、４５°未満の角度で面取りされる。図示した交差する溝のピッチは、隣接する谷部９０、９０’の間において交差する溝の両方向において測定される。
【００５８】
水パイプ１０の頭部３２に挿入するカプセル６０の製造方法では、図８で概略的な形態で簡略化して示したたばこ加工産業の機械９６を例として使用している。
【００５９】
この機械９６は、カプセル本体６２及びポンチ１０２を受け入れるためのアンビル１００を備えるものであって、該ポンチ１０２はアンビル１００に対向して配置されている。ポンチ１０２は、持ち上げ方向Ｈにあるトラバース装置１０４によって移動することが可能であり、そして所定の接触圧力でアンビル１００に対してトラバース装置１０４によって押圧される。さらに、ソノトロード１０６がポンチ１０２と接続している。カプセル６０の製造方法が実行されると、はじめにカプセル本体６２が、搬送方向Ｔで機械９６に供給され、アンビル１００に挿入される。次いで、カバー６４を供給し、カプセル本体６２上に位置させる。ポンチ１０２を、持ち上げ方向Ｈにあるトラバース装置１０４の助けを借りてアンビル１００に対して動かし、カバー６４をその縁部領域８８においてカプセル本体６２に対して押圧し、その際、アンビル１００に対しても押圧する。その後、超音波溶接加工が実行されるが、ソノトロード１０６がポンチ１０２を超音波振動に励起させる。この文脈では、ポンチ１０２、アンビル１００及びソノトロード１０６は一緒になって超音波溶接装置を形成する。
【００６０】
カプセル本体６２及びカバー６４は、溶接継ぎ目６６によって防湿方式で互いに接合される。この場合、溶接継ぎ目６６は、カバー６４及びカプセル本体６２が溶接継ぎ目６６によって直接的に互いに接合されるように、たばこ加工産業の機械９６によって補助材料なしで製造される。
【００６１】
接触圧力は、例えば、１２００Ｎから２０００Ｎである。ソノトロード１０６は、例えば、２４μｍから３６μｍの振幅を持つねじり振動に励起される。この方法によって製造される超音波溶接接合の侵入度は、例えば、３０μｍから８０μｍである。溶接時間は、有利なことにほんの１１０ｍｓから２１０ｍｓである。その後、溶接操作を完了するために、１６０ｍｓから２４０ｍｓの保持時間が随意に与えられる。
【００６２】
カプセル本体６２の材料厚さは、例えば、５０μｍから２００μｍである。同じことが、カバー６４の材料の厚さにも適用される。ソノトロード１０６が励起されるものである超音波周波数は、例えば１８ｋＨｚから２２ｋＨｚである。前述のパラメータは、超音波溶接接合の製造に特に有利であることが証明されている。
【００６３】
カバー６４及びカプセル本体６２は、好ましくは、例えば深絞り加工法での絞り成形法によって、例えば、アルミニウムシート又はアルミニウム箔などのブランクから製造される。この絞り加工法の場合、絞り加工油剤がカバー６４になるブランクの表面及びカプセル本体６２になるブランクの表面に塗布される。カバー本体６２をカバー６４と接合する前に、カバー６４又はカプセル本体６２のいずれかを洗浄する必要はなく、特にカバー又はカプセル本体のいずれかの絞り加工油剤をなくす必要はない。それにもかかわらず、それでも二つの構成要素間で信頼できる溶接継ぎ目６６を製造することができる。同じことが、二つの構成要素間の接合領域１０８が、例えば湿性水パイプ用たばこ５０によって汚染される場合に適用される。この態様であっても、信頼できる接合がもはや作製できないという意味にはならない。従って、汚染は、製造される溶接接合６６の品質に関する因子ではない。
【００６４】
製造されたカプセル６０は、たばこ加工産業の機械９６から出て次の加工工程へと搬送方向Ｔで搬送される。超音波溶接加工は、たばこ加工業界の機械９６を用いてハイスループットを低い単位コストで達成できるように、非常に短い加工時間のみが必要であるということが有利である。
【００６５】
図面だけから得られる特徴を含めて、上述の特徴のすべてのみならず、他の特徴と組み合わせて開示した個別の特徴は、単独で及び本発明に必須とされる組み合わせで、考慮される。本発明の実施形態は、個々の特徴又はいくつかの特徴の組み合わせによって充足され得る。本発明の文脈では、「特定の」又は「好ましい」として表される特徴は、随意の特徴として理解されるべきである。
【符号の説明】
【００６６】
１０    水パイプ
１２    ガラス容器
１４    水
１６    ホース取付部
１８    マウスピース
２０    弁
２２    空域
２４    シール
２６    煙カラム
２８    ボウル
３０    密封プラグ
３２    頭部
３４    窪み
３６    煙チャネル
３８    貫通フロー開口部
４２    ポーションチャンバー
４６    上方開口部
４８    木炭タブレット
５０    水パイプ用たばこ
６０    カプセル
６２    カプセル本体
６４    カバー
６６    溶接継ぎ目
６８    下方開口部
７０    密封肩部
７２    密封縁部
７４    周囲空間
７６    底部
７８    下方シール
８０    上方シール
８２    剥ぎ取りタブ
８４    第一の層
８６    第二の層
８８    縁部領域
９０、９０’  谷部
９２    隆起部
９４    側部
９６    たばこ加工産業の機械
１００  アンビル
１０２  ポンチ
１０４  トラバース装置
１０６  ソノトロード
１０８  接合領域
Ｈ      持ち上げ方向
Ｔ      搬送方向
【図１】
2019534011.tif 000003
【図２】
2019534011.tif 000004
【図３】
2019534011.tif 000005
【図４】
2019534011.tif 000006
【図５】
2019534011.tif 000007
【図６】
2019534011.tif 000008
【図７】
2019534011.tif 000009
【図８】
2019534011.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月27日(2019.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水パイプ（１０）の頭部（３２）に挿入するカプセル（６０）であって、カプセルは、カプセル本体（６２）と、少なくとも一つの開口部（４６）を持つカバー（６４）とを備え、
カプセル本体（６２）及びカバー（６４）は、その内部に一回分の水パイプ用たばこ（５０）が存在するポーションチャンバー（４２）を包含するものであって、カバー（６４）は溶接継ぎ目（６６）によって防湿方式でカプセル本体（６２）と接合するものであるカプセル（６０）において、
溶接継ぎ目（６６）は補助材料なしで生成され、カバー（６４）とカプセル本体（６２）とは溶接継ぎ目（６６）によって互いに直接接合されてあって、溶接継ぎ目（６６）が、カバー（６４）とカプセル本体（６２）との間における接合部を提供するものであって、溶接継ぎ目が、少なくとも０．５バールまでの圧力差で耐圧であることを特徴とする、カプセル（６０）。
【請求項２】
溶接継ぎ目（６６）が周期的に構造化されたことを特徴とする、請求項１に記載のカプセル（６０）。
【請求項３】
溶接継ぎ目（６６）が、交差する溝を備え、溝は３０μｍと７０μｍとの間の深さを持ち、特に、４０μｍと６０μｍとの間の深さを持つことを特徴とする、請求項２に記載のカプセル（６０）。
【請求項４】
カバー（６４）が複数の開口部（４６）を持つふるいであり、特に、カプセル本体（６２）はまた少なくとも一つの開口部（６８）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のカプセル（６０）。
【請求項５】
カバー（６４）の少なくとも一つの開口部（４６）が、人手で取り外し可能なシール（８０）で防湿及び／又は耐圧で密封されていることを特徴とする、請求項１に記載のカプセル（６０）。
【請求項６】
カプセル本体（６２）がポーションチャンバー（４２）から離れる方へ向けて外側に突出する密封縁部（７２）を持つものであって、溶接継ぎ目（６６）が、カバー（６４）の外縁に隣接した縁部領域（８８）においてカバー（６４）の円周に沿って延在し、カプセル本体（６２）の密封縁部（７２）は、第一の層（８４）で外側に曲げられ、かつ、その反対方向に第二の層（８６）でポーションチャンバー（４２）の方へ内側に曲げられて、カバー（６４）の縁部領域が第一の層（８４）と第二の層（８６）との間に封入され、またカプセル本体（６２）の第一の層（８４）及び第二の層（８６）が、溶接継ぎ目（６６）によってカバー（６４）と共に接合されてあることを特徴とする、請求項１に記載のカプセル（６０）。
【請求項７】
水パイプ（１０）の頭部（３２）に挿入するカプセル（６０）の製造方法であって、カプセル（６０）は、カプセル本体（６２）と、少なくとも一つの開口部（４６）を持つカバー（６４）とを備え、カプセル本体（６２）及びカバー（６４）は、その内部に一回分の水パイプ用たばこ（５０）が存在するポーションチャンバー（４２）を包含し、カバー（６４）とカプセル本体（６２）とは、互いに対して相対的に配置され、かつ、溶接継ぎ目（６６）によって防湿方式で互いに接合される、当該製造方法において、溶接継ぎ目（６６）が補助材料なしで生成されて、またカバー（６４）及びカプセル本体（６２）が、溶接継ぎ目（６６）によって互いに直接接合され、溶接継ぎ目（６６）が、カバー（６４）とカプセル本体（６２）との間における接合部を提供し、溶接継ぎ目が、少なくとも０．５バールまでの圧力差で耐圧であることを特徴とする、製造方法。
【請求項８】
カバー（６４）及びカプセル本体（６２）が、超音波溶接加工によって互いに接合されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
カプセル本体（６２）及び／又はカバー（６４）の材料厚さが５０μｍから２００μｍであって、超音波溶接加工が、１２００  Ｎから２０００Ｎの接触圧力で実行され、溶接時間は１１０ｍｓから２１０ｍｓであり、
超音波振動の振幅は２４μｍから３６μｍであること、及び／又は、超音波周波数が１８ｋＨｚから２２ｋＨｚであることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
カバー（６４）及びカプセル本体（６２）が、絞り加工法によってブランクから製造されるものであって、絞り加工法では、絞り加工油剤が、カバー（６４）になるブランクの表面とカプセル本体（６２）になるブランクの表面とに塗布されて、カプセル本体（６２）のカバー（６４）との接合の前に、カバー（６４）もカプセル本体（６２）も絞り加工油剤が洗浄されないことを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
カバー（６４）の少なくとも一つの開口部（４６）が、人手で取り外し可能なシール（８０）で防湿に密封されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
カプセル本体（６２）がポーションチャンバー（４２）から離れる方へ向けて外側に突出する密封縁部（７２）を備えるものであって、カプセル本体（６２）の密封縁部（７２）は、第一の層（８４）で外側に曲げられ、カバー（６４）は密封縁部（７２）の第一の層（８４）上に配置されて、その反対方向に第二の層（８６）におけるカバー（６４）がポーションチャンバー（４２）の方へ内側に折り返されることにより、カバー（６４）の縁部領域（８８）が、第一の層（８４）と第二の層（８６）との間に封入されて、カプセル本体（６２）の第一の層（８４）及び第二の層（８６）は、カバー（６４）の外縁に隣接する縁部領域（８８）においてカバー（６４）の円周に沿って延在する溶接継ぎ目（６６）によってカバー（６４）と共に接合することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
水パイプ（１０）の頭部（３２）に挿入するカプセルであって、カプセルは、請求項７に記載の方法により製造された、カプセル。
【請求項１４】
請求項１に記載のカプセル（６０）を製造する、たばこ加工産業の機械（９６）であって、当該機械（９６）がアンビル（１００）及びポンチ（１０２）を備えた超音波溶接装置を備え、アンビル（１００）がカプセル本体（６２）を受け入れるように設計されてあって、ポンチ（１０２）が、アンビル（１００）に対向して配置されてあって、カバー（６４）に対して、及び、カプセル本体（６２）の密封縁部（７２）に対して、及び、アンビル（１００）に対してポンチ（１０２）が所定の接触圧力で押圧可能であるような方法で駆動され、移動可能であって、超音波溶接装置は、請求項７から１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように設計された、機械。
【国際調査報告】
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