特許 6182955 製茶機械の風量制御方法と風量制御機能を備えた製茶機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6182955

(24)【登録日】2017年8月4日

(45)【発行日】2017年8月23日

(54)【発明の名称】製茶機械の風量制御方法と風量制御機能を備えた製茶機械

(51)【国際特許分類】

   A23F 3/06 20060101AFI20170814BHJP

   A23F 3/12 20060101ALI20170814BHJP

【ＦＩ】

   A23F3/06 X

   A23F3/06 K

   A23F3/12 301R

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-88949(P2013-88949)

(22)【出願日】2013年4月20日

(65)【公開番号】特開2014-209892(P2014-209892A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2016年3月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000145116

【氏名又は名称】株式会社寺田製作所

(72)【発明者】

【氏名】小塚 篤

【審査官】 伊達 利奈

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１７６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１３７５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１６４１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２３２４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０４９４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０００２６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ２３Ｆ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

製茶機械内の茶葉の水分値を計測し、
投入時水分値と目標水分値とから目標水分直線を作成し、水分値制御幅を設け、今回水分値が水分値制御幅の範囲外であれば、
前回水分値と今回水分値により予測取出時間を推測し、
前記予測取出時間と設定取出時間とを比較して、製茶機械内へ供給する熱風の風量を増減することを特徴とする製茶機械の風量制御方法。

【請求項2】

前記予測取出時間が設定取出時間より早ければ製茶機械内へ供給する熱風の風量を減少し、
前記予測取出時間が設定取出時間より遅ければ製茶機械内へ供給する熱風の風量を増加することを特徴とする請求項１記載の製茶機械の風量制御方法。

【請求項3】

茶葉を揉みこみながら乾燥する揉乾室と、
該揉乾室内の茶葉の水分値を計測する水分計測手段と、
前記揉乾室内へ供給する熱風供給手段とを備えるとともに、
計測した投入時水分値と目標水分値とから目標水分直線を作成し、水分値制御幅を設け、今回水分値が水分値制御幅の範囲外であれば、
前回水分値と今回水分値により予測取出時間を推測し、予測取出時間と設定取出時間を比較して、前記揉乾室内へ供給する熱風の風量を増減する制御手段を設けることを特徴とする
風量制御機能を備えた製茶機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、茶を製造する製茶機械の風量制御に関するものである。

【背景技術】

【0002】

茶を製造する製茶機械の重要な役割は、乾燥、揉みこみ、そしてそれらを過不足なく、バランスよく行なうことである。その中で、風量は茶葉の乾燥速度すなわち所要時間を左右する主要因であり、製造能率と茶の品質に大きな影響を与えるので、慎重に設定する必要がある。風量は茶葉の揉乾状態を観察して調節するのが望ましい。最も好ましい粗揉状態は、茶葉の表面水分の蒸発速度と、内部水分の揉出速度とが等しい状態である。茶葉の水分の多い投入時には風量を多くし、乾燥の進行に伴って減少させる。

【0003】

製茶機械を運転するときは、制御装置において様々な製茶条件を設定する。基本的には、時間、熱風温度、風量などをあらかじめ作業者が設定し、時間の経過により、その設定に従って熱風温度や風量を変更し、茶葉を取り出す。

【0004】

制御装置には、様々な機能が具えられており、特許文献１、２のようなものがある。これらは、茶葉の水分値（またはそれに代わる数値）を計測する機能がついており、その水分値によって、熱風温度、風量などを変更する機能が具えられている。茶葉の水分値が取出水分値より下回ると、茶葉を取り出すという機能も具えている。特に、特許文献１は、あらかじめ定めた時間の目標水分値を決め、その時の計測水分値と目標水分値とを比較し、一致しなければ次の風量を変化していくもので、目標水分値より計測水分値が高いと風量を上げていき、低いと下げ、計測した水分が目標水分値になるようにする。特許文献２は、あらかじめ複数の乾燥曲線をプログラミングして用意しておき、水分値により自動的に乾燥曲線を選択し、その乾燥曲線に応じて風量を設定する。

【0005】

上記の他にもさまざまな制御があり、それぞれの制御に特徴があり、制御方法を選択して制御装置を購入する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平３−３９０４１号公報

【特許文献2】特開昭５７−１２９６４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記の時間の経過による制御は、茶葉の状態に関係なく風量を変更するので、取り出された茶葉にばらつきが出る。茶葉によっては水分が多く、茶葉によっては上乾きをしていて、次の製茶操作に支障が出る。また、設定値が適切でない場合もある。

【0008】

特許文献１の風量制御は、水分値を計測するたびに制御をかけることになり、変更をやりすぎてしまい、早く茶葉が乾燥してしまったり、乾かなかったりしてしまう。また、風量を変更してもすぐに水分値に影響するものではないため、風量を変更し続け、水分値がほぼ目標水分値になっても、さらに風量変更の影響が出続けるものである。

【0009】

製茶機械では、茶葉の内部の水分を揉みだしながら、茶葉を乾燥させている。これがバランスよくできるよう、製茶機械の風量や主軸の回転数、取出時間などを設定している。
しかし、水分値による取出しを設定しておくと、設定した取出時間よりも非常に早く取り出してしまうことがあり、例えば、取出時間を１５分と設定しても、投入する茶葉の状態によっては、取出時間より５分も早く取り出されてしまうことがある。揉みこみ不足は、茶製品の形状や味に影響を与える。茶葉の内部水分を強力に揉み出さなければ、茶葉の内部に水分がたまって、表面ばかり乾燥する上乾きとなる。

【0010】

特許文献２は、乾燥曲線をあらかじめ複数用意しなければならず、大変である。また、制御が複雑で難しいという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明の第１手段は、
製茶機械内の茶葉の水分値を計測し、
投入時水分値と目標水分値とから目標水分直線を作成し、水分値制御幅を設け、今回水分値が水分値制御幅の範囲外であれば、
前回水分値と今回水分値により予測取出時間を推測し、
前記予測取出時間と設定取出時間とを比較して、製茶機械内へ供給する熱風の風量を増減することを特徴とする製茶機械の風量制御方法。
第２手段は、上記第１手段において、
前記予測取出時間が設定取出時間より早ければ製茶機械内へ供給する熱風の風量を減少し、
前記予測取出時間が設定取出時間より遅ければ製茶機械内へ供給する熱風の風量を増加することを特徴とする製茶機械の風量制御方法。
第３手段は、
茶葉を揉みこみながら乾燥する揉乾室と、
該揉乾室内の茶葉の水分値を計測する水分計測手段と、
前記揉乾室内へ供給する熱風供給手段とを備えるとともに、
計測した投入時水分値と目標水分値とから目標水分直線を作成し、水分値制御幅を設け、今回水分値が水分値制御幅の範囲外であれば、
前回水分値と今回水分値により予測取出時間を推測し、予測取出時間と設定取出時間を比較して、前記揉乾室内へ供給する熱風の風量を増減する制御手段を設けることを特徴とする
風量制御機能を備えた製茶機械。

【発明の効果】

【0012】

予測取出時間を推測し、設定取出時間と比較して、取出時間を設定取出時間に近づけようとすることで、製茶機械の設定取出時間いっぱいを使って、設定水分値まで乾燥することができる。投入時の焙炉毎違う水分値の茶葉が投入されても、作業者が設定変更しないで目標水分値まで乾燥することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は製茶機械が粗揉機の場合の実施方法を示した説明図である。（実施例１）

【図2】図２は製茶機械が中揉機の実施方法を示した説明図である。（実施例２）

【図3】図３は制御手段の設定画面の一例を示した説明図である。

【図4】図４は制御手段の設定画面の一例を示した説明図である。

【図5】図５は風量制御のフローチャートの一例を示した説明図である。

【図6】図６は風量制御の一部を示した説明図である。

【図7】図７は風量制御の一例を示した説明図である。

【図8】図８は風量制御の一例を示した説明図である。

【図9】図９は風量制御方法の結果の一例を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0014】

製茶機械の実施例１として図１の粗揉機１について、説明する。粗揉機１の揉乾室１１は底面が半円筒形の固定胴であり、その内部には揉み手１３と撹拌手１４を具えた回転軸１２を設けている。天井には金網を張設してあり、自然排気となっている。その天井の一部を投入口２１としてあり、その投入口２１から搬送装置（図示しない）により茶葉を投入する。揉乾室１１は背面から熱風を送風するため、熱風発生器１６で生成した熱風をダクト２０により供給している。粗揉機１の中で揉乾されている茶葉を水分計３に自動的にサンプリングし、水分計３にて水分値（または水分値に代わる数値）を計測する。これらの操作は制御装置２にて制御している。粗揉機１から茶葉を取り出すためには、取出扉２２を開放して搬送装置(図示しない)上に茶葉を排出する。本実施例の粗揉機１は上記のとおりであるが、製茶機械はこの限りではない。

【0015】

制御装置２について説明する。制御装置では、茶葉を投入する前の準備として、図３に示すような製茶条件を設定する。設定する製茶条件は、風量、熱風温度、茶温、主軸回転数、時間などである。この設定だけであれば、時間経過により風量、熱風温度、主軸回転数を変更する。風量制御をする場合には、図４に示すような、取出しとり、しとり制御幅、変更風量などを設定する。本実施例では、「しとり」とは水分値に代わる数値である。

【0016】

次に、粗揉機１の揉乾室１１内へ茶葉を投入した後の制御に関するフローについて、図５を参照して説明する。茶葉の投入後、茶葉の投入水分値Ｘ１を計測する。この計測した投入水分値Ｘ１と制御装置２で設定した取出水分値Ｘ（本実施例では図４より５．０）から目標水分直線Ｌを作成する。その後、水分値の計測周期ごと（本実施例では１分）に茶葉の水分値Ｘｎを計測する。この計測した水分値Ｘｎが取出水分値Ｘに達しない場合、水分値Ｘｎが目標水分直線Ｌと比較して水分値制御幅ａ（本実施例では図４より５％）内かを検討し、水分値制御幅ａ内であればこのままの設定値でよいため、設定値の変更等を行なわない。水分値Ｘｎが目標水分直線Ｌと比較して水分値制御幅ａより外れていれば、今回の水分値Ｘｎと前回水分値Ｘ（ｎ−１）とより予測水分直線Ｍを作成（図６参照）して、予測取出時間Ｔ’を推測する。予測取出時間Ｔ’が設定取出時間Ｔとほぼ同じであれば、このままの設定値でよいため、設定値の変更を行なわない。図７のように、予測取出時間Ｔ’が設定取出時間Ｔより遅ければ、予定より乾燥に時間がかかるため、風量を変更風量Ｆ（本実施例では図４より２立方メートル／分）分増加させる。図８のように、予測取出時間Ｔ’が設定取出時間Ｔより早ければ、予定より早く乾燥してしまうため、風量を変更風量Ｆ分減少させる。水分値Ｘｎが取出水分値Ｘと一致するまでこれらの制御を繰り返し、計測した水分値Ｘｎと取出水分値Ｘとが一致したときに、茶葉を取り出す。

【0017】

上記の制御において、風量を増加させるときには、ファン１８のファンモータ１９の回転数を上げ、風量を減少させるときには、ファンモータ１９の回転数を下げる。

【0018】

図９は、上記のような制御を行なった結果を示したものである。細かく、リアルタイムで風量を調整することができ、水分値と取出時間の両方を設定通りとすることができた。

【実施例2】

【0019】

製茶機械の実施例２として図２の中揉機４について、説明する。中揉機４の揉乾室４１は円筒形の回転胴であり、その内部には揉手（図示しない）を具えた回転軸（図示しない）を設けている。この揉乾室４１へは、投入口５１から茶葉を投入する。図２においては、左側より熱風を送風するため、熱風発生器４６で生成した熱風をダクト４４により供給している。中揉機４の揉乾室４１の中で揉乾されている茶葉を水分計６に自動的にサンプリングし、水分計６にて水分値（または水分値に代わる数値）を計測する。これらの操作は制御装置５にて制御している。中揉機４から茶葉を取り出すためには、取出扉５２を開放して搬送装置(図示しない)上に茶葉を排出する。

【0020】

中揉機４の設定に関しては、揉乾室４１の回転数を設定する項目が製茶条件として増加するが、風量の制御に関しては、実施例１の粗揉機１の場合と同様である。

【0021】

実施例１、２ともに、揉乾室内の揉手が茶葉を揉みこむ操作を行なっているため、茶葉を揉乾室内に滞留させておく時間も重要である。茶葉が揉乾室から早く取り出されると、揉手で揉みこまれる回数が減り、揉みこみ不足となってしまうが、本発明のように取出時間を予測して取出時間ぴったりに取り出すことにより、揉みこみ不足が起こることはない。それとは反対に、取出時間になっても取り出されずに揉乾し続けると、製茶ラインのバランスが崩れ、茶葉が滞留してしまう。取出時間になったからといって水分値が高いにもかかわらず取り出すと、次の製茶機械の負担が増えてしまう。このように、設定された時間で設定された水分値にすることが重要である。

【符号の説明】

【0022】

１ 粗揉機
２ 粗揉機制御装置
３ 水分計
４ 中揉機
５ 中揉機制御装置
６ 水分計
１１ 揉乾室
１２ 主軸
１３ 揉手
１４ さらい手
１６ 熱風発生器
１７ バーナ
１８ ファン
１９ ファンモータ
２０ ダクト
２１ 投入口
２２ 取出口
４１ 揉乾室
４４ ダクト
４６ 熱風発生器
４７ バーナ
４８ ファン
４９ ファンモータ
５１ 投入口
５２ 取出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】