特許 7044341 碾茶炉とその温度制御方法

(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】

(24)【登録日】2022-03-22

(45)【発行日】2022-03-30

(54)【発明の名称】碾茶炉とその温度制御方法

(51)【国際特許分類】

   A23F 3/06 20060101AFI20220323BHJP

【ＦＩ】

A23F3/06 J

A23F3/06 W

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2017082436

(22)【出願日】2017-04-19

(65)【公開番号】P2018174856

(43)【公開日】2018-11-15

【審査請求日】2020-04-09

【前置審査】

(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

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 康哲

【審査官】茅根 文子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２２３４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１２８５９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－０３４５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１７８３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１００６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０８０３８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－０１０３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】農業機械学会誌，日本，2004年，Vol. 66, No. 6，pp. 103-112

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ２３Ｆ ３／００－５／５０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

乾燥室内に備えた煙道に燃焼空気を通し、輻射熱により前記乾燥室内の茶葉を乾燥する碾茶炉において、前記乾燥室内に温度検出手段を設け、該温度検出手段の測定値が設定値になるように前記燃焼空気の熱源の出力を変更する制御手段を設けるとともに、前記熱源の出力を変更した後、静観時間を設け、該静観時間中の乾燥室内の温度の変化を計測し、前記静観時間後、その温度の変化と測定値によって前記熱源の出力を変更する機能を有することを特徴とする碾茶炉。

【請求項2】

乾燥室内に備えた煙道に燃焼空気を通し、輻射熱により前記乾燥室内の茶葉を乾燥する碾茶炉において、前記乾燥室内の温度を測定し、測定値が設定値になるように前記燃焼空気の熱源の出力を変更するとともに、前記熱源の出力を変更した後、静観時間を設け、該静観時間内の乾燥室内の温度の変化を計測し、前記静観時間後、その温度の変化と温度によって前記熱源の出力を変更することを特徴とする碾茶炉の温度制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は抹茶の原料となる碾茶を製造する碾茶炉の乾燥室内の温度制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

碾茶とは、被覆した茶葉を蒸した後、揉まずに乾燥したものであり、抹茶の原料となる。形状は葉が展開して透き通るように薄く、色沢は鮮緑色、香味は独特の炉の香りがある。

【0003】

従来の碾茶の製造は、蒸熱７１→散茶冷却７２→乾燥７３→分離→仕上げ乾燥となっている。乾燥に碾茶炉を使用することも特徴であり、独特の香りはこの碾茶炉によって得られる。乾燥をおこなう碾茶炉は、長さ約１０～１５メートル、幅約２メートル、高さ約２～４メートルの大型である（図６参照）。更に、燃焼部７４を地下に備えているため、長さ約１０～１５メートル、幅約２メートル、深さ約１メートル程度のピット７５（くぼみ）を設けている。

【0004】

上記の碾茶炉は、２００度を超える高温となるため、耐熱性と保温性のあるレンガによって側壁を構成している。そのため、碾茶炉の製造は、碾茶炉を設置する製茶工場にレンガやレンガ以外の部品を持ってきて、製茶工場で側壁のレンガの積み上げやレンガ以外の部品の組立てをしている。

【0005】

上記の碾茶炉は、地下のピット７５部分に燃焼部７４を備えており、燃焼部７４の燃焼空気が煙道７７を通り、碾茶炉内を通過するようになっている。煙道７７により、碾茶炉内はあたためられる。

【0006】

本出願人は、レンガ製の碾茶炉の問題を解決するべく、特許文献１のような機械装置の碾茶炉を出願している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特願２０１５－２１４５１１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

碾茶炉以外の一般的な製茶機械（粗揉機、中揉機、乾燥機など）では、熱風で直接、茶葉を乾燥しており、その熱風の温度を制御している。熱風の温度を上げるためには熱源の出力（例えば、バーナの燃焼）を強くし、熱風の温度を下げるためには熱源の出力（例えば、バーナの燃焼）を弱くする。これらは、いわゆるＯＮ／ＯＦＦ制御やＰＩＤ制御によって対応することができた。

【0009】

碾茶炉では、他の製茶機械と異なり、熱風で直接、茶葉を乾燥するのではなく、煙道の中に燃焼空気を通し、煙道から放出された輻射熱により、茶葉を乾燥する。茶葉の乾燥に影響するのは碾茶炉内の温度であるが、碾茶炉内の温度を測定して熱源の出力（例えば、バーナの燃焼量）を制御する場合、途中に介する燃焼空気や煙道、外気温度、碾茶炉の広さなどの影響を受け、熱源の出力を制御した後の碾茶炉内の温度の変化に時間がかかった。熱風で直接、茶葉を乾燥するときと同様に制御をすると、制御の遅れが生じ、うまく温度を制御することができず、碾茶炉内の温度を安定させるのが難しかった。

【0010】

本発明では、碾茶炉内を所望の温度に安定させる制御方法および所望の温度に安定する碾茶炉を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１手段の碾茶炉は、乾燥室内に備えた煙道に燃焼空気を通し、輻射熱により前記乾燥室内の茶葉を乾燥する碾茶炉において、前記乾燥室内に温度検出手段を設け、該温度検出手段の測定値が設定値になるように前記燃焼空気の熱源の出力を変更する制御手段を設けるとともに、前記熱源の出力を変更した後、静観時間を設け、該静観時間中の乾燥室内の温度の変化を計測し、前記静観時間後、その温度の変化と測定値によって前記熱源の出力を変更する機能を有する。
本発明の第２手段の碾茶炉の温度制御方法は、乾燥室内に備えた煙道に燃焼空気を通し、輻射熱により前記乾燥室内の茶葉を乾燥する碾茶炉において、前記乾燥室内の温度を測定し、測定値が設定値になるように前記燃焼空気の熱源の出力を変更するとともに、前記熱源の出力を変更した後、静観時間を設け、該静観時間内の乾燥室内の温度の変化を計測し、前記静観時間後、その温度の変化と温度によって前記熱源の出力を変更する。

【発明の効果】

【0012】

本発明により、碾茶炉の乾燥室内の温度を常に一定に保つことができ、製品となる碾茶の出来具合が安定する。燃焼空気の熱源の極端な出力変化がなくなるので、無駄な燃料を消費しなくなり、省エネルギーにつながる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は碾茶炉の全体を示した説明図である。

【図2】図２は碾茶炉の茶葉の流れを示した説明図である。

【図3】図３は碾茶炉の燃焼空気の流れを示した説明図である。

【図4】図４は碾茶炉の制御画面を示した説明図である。

【図5】図５は碾茶炉のフローチャートを示した説明図である。

【図6】図６は碾茶炉の制御ルールを示した説明図である。

【図7】図７は碾茶炉の制御ルールを示した説明図である。

【図8】図８は碾茶炉の制御ルールを示した説明図である。

【図9】図９は従来の碾茶炉を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の碾茶炉は下部の輻射熱乾燥部１と、上部の熱風乾燥部３とに分かれている。輻射熱乾燥部１は、更に第１乾燥室１１と第２乾燥室２１とに分かれており、第１乾燥室１１は上段、第２乾燥室２１は下段となっている。本実施例では、各乾燥室１１、２１を仕切板２により分けている。仕切板２は設置しなくてもよいが、各乾燥室１１、２１の温度を調整するためには、設置する方がよい。乾燥室の数はこの限りではない。

【0015】

第１乾燥室１１への茶葉Ｔの供給のため、散茶給葉部４を設ける。散茶給葉部４は、茶葉Ｔを受け入れるホッパー４２と、ホッパー４２内の茶葉を風送するための送風ファン４１と、茶葉の散茶室４３を備えている。散茶室４３は、送風ファン４１からの送風が抜けるように、通気性の良い側壁（本実施例では金網４４）となっている。

【0016】

第１乾燥室１１には通気性を有する無端輸送体を上下に２段設けてあり、茶葉Ｔは散茶給葉部４によりこれら２段の無端輸送体に分けて搬送される（本実施例では２段であるが、１段でも３段以上でもよい）。本実施例では、無端輸送体としてネットコンベヤ１２、１３を用いる。２段に分けて茶葉Ｔを搬送すると、ネットコンベヤ１２、１３の全長は、それぞれ通常の半分でよく、本実施例では約６ｍ、第１乾燥室の全長は約５ｍ、幅は約２ｍとなる。ネットコンベヤ１２、１３の終端下部には、ネットコンベヤ１２、１３に接するように回転ブラシ１２Ａ、１３Ａを設ける。第１乾燥室１１には、熱源であるバーナを備えた燃焼部１６を設け、煙道１４内を燃焼空気で満たす。燃焼部１６に用いるバーナは重油バーナよりガスバーナの方が、燃焼調整や排気調整が容易である。本実施例ではガスバーナ６１を幅方向に並列２基設けているが、ガスバーナの数はこの限りではない。

【0017】

煙道１４は、燃焼部１６から水平に４～６本設ける。第１乾燥室１１が均等に十分あたためられれば、煙道１４の本数はこの限りではない。燃焼部１６による燃焼空気は煙道１４を通り、機外に配設した煙道５１を通って、第２乾燥室２１の煙道２４へ導かれる。第１乾燥室１１内には、温度検出手段である温度計１８、１９を設ける。第１乾燥室１１のネットコンベヤ１２、１３の終端の茶葉Ｔは、第２乾燥室２１のネットコンベヤ２２上へ自然落下する。

【0018】

第２乾燥室２１は、通気性を有する無端輸送体を１段、煙道２４を水平方向に６本設けてあり、ここでも、本実施例では無端輸送体としてネットコンベヤ２２を用いる。ネットコンベヤ２２は、第１乾燥室１１のネットコンベヤ１２、１３に対し、逆行する。ネットコンベヤ２２の終端下部に接するように回転ブラシ２２Ａを設ける。機外に配設された煙道５１には、燃焼空気の流量を調節するため、調節ダンパー５４、ダンパーレバー５５を配置する。燃焼空気の流量を調節することにより、各乾燥室１１、２１の温度が調整される。第２乾燥室２１内には、温度検出手段である温度計２３を設ける。第２乾燥室２１のネットコンベヤ２２の終端には、取出用のトラフコンベヤ２５を設け、トラフコンベヤ２５の終端にホッパー２６を設け、ホッパー２６内の茶葉Ｔを熱風乾燥部３の上部のシュート２９へ送るための送風ファン２７および風送管２８を設ける。

【0019】

第１乾燥室１１のネットコンベヤ１２、１３から第２乾燥室２１のネットコンベヤ２２へ茶葉Ｔが落下する部分は仕切板２がなく、第１乾燥室１１と第２乾燥室２１はつながっており、風洞１７を形成し、茶葉Ｔから蒸散する湿気を帯びた空気は上昇し、上部の排気口１５により排出される。（図３破線参照）

【0020】

熱風乾燥部３は、シュート２９から出た茶葉Ｔを薄く広げるためのかきならし具３５を備え、熱風乾燥室３１内に通気性を有する無端輸送体３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂを４段設けている。無端輸送体の数はこの限りではない。第２乾燥室２１を通過した燃焼空気を機外の煙道５２より熱風乾燥部３との間の排煙調整室３６へ導き、排煙調整室３６内の燃焼空気を機外の煙道５３、供給ファン３７により熱風乾燥室３１へ導入している。熱風乾燥室３１の上方には、乾燥に使用した熱風を排気するための排気ファン３８を設ける。供給ファン３７と排気ファン３８は、それぞれインバータ（図示しない）にて出力調整する。これにより機内の温度を調節することができる。温度計３０（温度検出手段）は排煙調整室３６を通り、供給ファン３７にて熱風乾燥室３１へ供給する熱風の温度を計測し、温度計４０（温度検出手段）は熱風乾燥室３１内の温度を計測する。無端輸送体３３Ｂの終端には、茶葉Ｔを取り出すためのスクリューコンベヤ３９を設ける。

【0021】

次に、この碾茶炉を起動し、茶葉Ｔを投入した動きを説明する。殺青処理した茶葉Ｔを散茶給葉部４のホッパー４２へ搬送する。ホッパー４２に入った茶葉Ｔは、送風ファン４１の送風により、散茶室４３へ飛ばされ、落下するときに、上段のネットコンベヤ１２または下段のネットコンベヤ１３へのる。ネットコンベヤ１２、１３上では、輻射熱により茶葉Ｔが乾燥される。

【0022】

第１乾燥室１１のネットコンベヤ１２、１３上で乾燥された茶葉Ｔは、第２乾燥室２１のネットコンベヤ２２上へ落下する。落下時に、茶葉Ｔの上下や隣の茶葉Ｔとの位置やネットコンベヤへの接触などが変化する。

【0023】

第２乾燥室２１のネットコンベヤ２２上でも、第１乾燥室１１と同様に、輻射熱により乾燥される。ネットコンベヤ２２上で乾燥された茶葉Ｔは、トラフコンベヤ２５上へ取り出され、ホッパー２６へ回収される。ホッパー２６内の茶葉Ｔへ送風ファン２７により送風し、風送管２８内を通過して、シュート２９により給葉部３４へ茶葉Ｔを投入する。

【0024】

給葉部３４内の茶葉Ｔをかきならし具３５により薄く平らにして、無端輸送体３２Ａ上へのせる。供給ファン３７により排煙調整室３６内の熱風を煙道５３にて熱風乾燥室３１内へ取り込み、熱風により乾燥する。このときの熱風乾燥室３１の温度は約８０度であり、この温度は、供給ファン３７の回転数により変更することができる。茶葉Ｔから蒸散する湿気を帯びた空気は上昇し、上部の排気ファン３８により排気される。熱風乾燥室３１内で乾燥した茶葉をスクリューコンベヤ３９へ排出し、スクリューコンベヤ３９により、次の機械（または搬送装置）へ搬送する。

【0025】

以上のような流れで、ネットコンベヤ１２、１３上を約１分から約２分３０秒、ネットコンベヤ２２上を約２分３０秒から約５分、無端輸送体３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂは約１０分から約４０分程度で茶葉Ｔを良好に乾燥することができる。

【0026】

碾茶炉の制御装置の表示画面を図４に示す。時間や温度を設定し、現在の温度を表示する。

【0027】

次に碾茶炉内の温度を制御する方法について図５のフローチャートを参照して説明する。まず、電源を入れ、バーナ出力を１００％で運転する。温度計１８があらかじめ定めた温度Ａの設定値（本実施例では図４に示すように１５０度）になったら、バーナ出力を８０％に落とす。その後、初期静観時間を本実施例では１０分間として静観する。この初期静観時間中にも１分毎に温度計１８の温度Ａと温度計１９の温度Ｂを測定し、温度変化を監視する。初期静観時間の１０分経過後、温度計１８と温度計１９のそれぞれの温度変化に応じて、バーナ出力を変更する。その後も静観時間（本実施例では５分間）を設け、その静観時間中も１分毎に温度計１８の温度Ａと温度計１９の温度Ｂを計測し続け、静観時間中の温度変化を監視し、静観時間終了後、温度の変化量と測定温度と測定温度との差によりバーナ出力を変更する。これを続けることにより、温度Ａ、Ｂ共に、設定値に近づく。

【0028】

制御条件（バーナ出力の変更条件）を図６、７、８に示す。図４の表示画面を切り替えることで、きめ細かい制御条件についても任意に変更できる。条件を細かくすることで、作業者の設定とほぼ同様の設定を自動ですることができる。例えば、温度計１８の温度Ａが上昇中で、温度計１９の温度Ｂも上昇中で、温度Ｂが設定より１度以上高ければ、温度に応じてバーナ出力を下げる。例えば、温度計１８の温度Ａ、温度計１９の温度Ｂが共に上昇中で、温度計１９の温度Ｂが設定と同じまたは低ければ、そのままの出力とし、変更しない。

【0029】

本実施例では、温度計１８、１９の計測により制御したが、温度計の数や位置、制御の仕方はこの限りではない。

【符号の説明】

【0030】

１ 輻射熱乾燥部
２ 仕切板
３ 熱風乾燥部
４ 散茶給葉部
１１ 第１乾燥部
１２ 無端輸送体
１２Ａ 回転ブラシ
１３ 無端輸送体
１３Ａ 回転ブラシ
１４ 煙道
１５ 排気口
１６ 燃焼部
１７ 風洞
１８ 温度計
１９ 温度計
２１ 第２乾燥部
２２ 無端輸送体
２２Ａ 回転ブラシ
２３ 温度計
２４ 煙道
２５ トラフコンベヤ
２６ ホッパー
２７ 送風ファン
２８ 風送管
２９ シュート
３０ 温度計
３１ 熱風乾燥室
３２Ａ 無端輸送体
３２Ｂ 無端輸送体
３３Ａ 無端輸送体
３３Ｂ 無端輸送体
３４ 給葉部
３５ かきならし具
３６ 排煙調整室
３７ 供給ファン
３８ 排気ファン
３９ スクリューコンベヤ
４０ 温度計
４１ 送風ファン
４２ ホッパー
４３ 散茶室
４４ 金網
５１ 煙道
５２ 煙道
５３ 煙道
５４ 調節ダンパー
５５ ダンパーレバー
５６ 調節ダンパー
５７ ダンパーレバー
７１ 蒸熱
７２ 散茶冷却
７３ 乾燥
７４ 燃焼部
７５ ピット
７６ 吹上
７７ 煙道
Ｔ 茶葉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】