(57)【要約】【課題】  製茶機から排出される排熱風を大気中に放出してしまうのではなく、熱風発生機のエア源として再利用するようにし、システム全体のシンプル化を図り、且つメンテナンス性にも優れた新規な集塵・熱回収システムを提供する。【解決手段】  本発明の集塵・熱回収システムは、製茶機１から排出される排熱風Ｗ１を熱風発生機３の吸込口３５に導き、排熱風Ｗ１からの熱回収を図るシステムであって、製茶機１と熱風発生機３との間にサイクロン２を設け、製茶機１から排出された排熱風Ｗ１をサイクロン２に導入し、排熱風Ｗ１に含まれる茶塵ａを除去するものであり、またサイクロン２から熱風発生機３まで送風するダクト１６内にはフィルタ２６を設け、サイクロン２によって茶塵ａが除去された熱風Ｗ２をフィルタによって更に浄化した後、その熱風Ｗ３を熱風発生機３に取り込むようにしたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製茶機から排出される排熱風を熱風発生機の吸込口に導き、排熱風からの熱回収を図るシステムであって、
前記製茶機と熱風発生機との間にはサイクロンを設け、製茶機から排出された排熱風をサイクロンに導入し、排熱風に含まれる茶塵の除去を図るものであり、
またサイクロンから熱風発生機まで送風するダクト内にはフィルタを設け、サイクロンによって茶塵が除去された熱風をフィルタによって更に浄化した後、この熱風を熱風発生機に取り込むようにしたことを特徴とする、製茶加工における集塵・熱回収システム。
【請求項２】
前記フィルタは、作業者が立ったままで交換作業が行えるように、低い位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の、製茶加工における集塵・熱回収システム。
【請求項３】
前記製茶機と熱風発生機との間に設けられるサイクロンには、ファンが付設されるものであり、このファンによって製茶機からサイクロンへの排熱風の取り込みを積極的に行うようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の、製茶加工における集塵・熱回収システム。
【請求項４】
前記サイクロンによって排熱風から分離された茶塵は、別途回収され、再利用に供されることを特徴とする請求項１、２または３記載の、製茶加工における集塵・熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製茶機より排出される排熱風から熱回収を図る一種の熱回収システムであって、特に排熱風に含まれる茶塵や茶粉を極力取り除くことにより、浄化した熱風をそのまま熱風発生機に送り、熱風発生機のエア源として再利用できるようにした新規な集塵・熱回収システムに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
製茶加工は、蒸熱処理を終了した約７６％の水分（湿量基準）の茶葉を、乾燥しながら加工を施すものであるから、製茶加工全般が一種の乾燥工程とも言える。このため、各製茶機には、重油やＬＰガス等を熱源とする熱風発生機が併設され、ここから各製茶機に熱風が供給されている。
ところで、製茶加工の際に各製茶機から排出される排熱風には、製茶加工の際に生じた茶塵や茶粉（本明細書では、これらを含めて単に「茶塵」とする）が混入しているため、以前は、加工室外（戸外）に捨てられることが多かった（例えば、特許文献１、２参照）。
しかし、エネルギーの有効利用・再利用という観点から、このような排熱風からも熱回収を図る試みがなされ、本出願人も鋭意、研究・開発を行っている。（例えば、特許文献３、４参照）。
【０００３】
これら特許文献３、４における熱回収手法としては、一例として図４に示すように、大気中の外気（フレッシュエア）を熱風発生機３′に取り込む際、まず外気を製茶機（粗揉機）１′から排出される排熱風Ｗ１や、熱風発生機３′から放出される排煙と熱交換させ、適宜加温した状態で吸込口３５′から吸い込むという手法が一般に採られていた。もちろん、製茶機１′から排出される排熱風Ｗ１には茶塵ａが混入していること等から、上記熱交換の際には、外気を排熱風Ｗ１や排煙と直接接触させることはできず、例えば同図に併せて示すようなフィンタイプの熱交換器ＨＥを設置することが多かった。
【０００４】
しかしながら、このような熱回収手法には以下のような問題があった。すなわち、上記手法では、熱交換器そのものが高価であるためシステム全体がコスト高となり、また熱回収を図るための配管構造等、全体の構造も複雑化することが問題であった。加えて、熱交換効率を向上させるためにフィンタイプの熱交換器ＨＥを適用した場合には、そのフィンのメンテナンスに過大な手間が掛かるという問題があった。
因みに、このような従来の熱回収手法は、言い方を換えれば、排熱風Ｗ１には茶塵ａが混入することは避けられず、そのために排熱風Ｗ１を大気中に放出することが前提（技術常識）として考えられていたものと言える。
【特許文献１】実公昭５２−５９９８号公報
【特許文献２】実公昭５２−４５６７９号公報
【特許文献３】実開昭５３−７７９９９号公報
【特許文献４】実開昭５８−１３５２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような背景を認識してなされたものであって、従来の熱回収システムを根本的に見直し、各製茶機から排出される排熱風を大気（戸外）中に放出してしまうのではなく、熱風発生機のエア源として再利用するようにし、システム全体のシンプル化を図り、且つメンテナンス性にも優れた新規な集塵・熱回収システムに係るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち請求項１記載の、製茶加工における集塵・熱回収システムは、製茶機から排出される排熱風を熱風発生機の吸込口に導き、排熱風からの熱回収を図るシステムであって、前記製茶機と熱風発生機との間にはサイクロンを設け、製茶機から排出された排熱風をサイクロンに導入し、排熱風に含まれる茶塵の除去を図るものであり、またサイクロンから熱風発生機まで送風するダクト内にはフィルタを設け、サイクロンによって茶塵が除去された熱風をフィルタによって更に浄化した後、この熱風を熱風発生機に取り込むようにしたことを特徴として成るものである。
【０００７】
また請求項２記載の、製茶加工における集塵・熱回収システムは、前記請求項１記載の要件に加え、前記フィルタは、作業者が立ったままで交換作業が行えるように、低い位置に設けられることを特徴として成るものである。
【０００８】
また請求項３記載の、製茶加工における集塵・熱回収システムは、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記製茶機と熱風発生機との間に設けられるサイクロンには、ファンが付設されるものであり、このファンによって製茶機からサイクロンへの排熱風の取り込みを積極的に行うようにしたことを特徴として成るものである。
【０００９】
また請求項４記載の、製茶加工における集塵・熱回収システムは、前記請求項１、２または３記載の要件に加え、前記サイクロンによって排熱風から分離された茶塵は、別途回収され、再利用に供されることを特徴として成るものである。
【発明の効果】
【００１０】
これら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
すなわち請求項１記載の発明によれば、集塵機能を具えた熱回収システムが、極めてシンプルな構造の下に実現できる。換言すれば、本発明は、省エネルギーと集塵の両方の作用効果（機能）を兼ね備えたハイブリッドシステムと言える。
また、本発明によれば、茶塵が混入した排熱風を、工場内（加工室内）に放出しないため、工場内の環境衛生を低下／悪化させることもない。また、熱交換器（特にフィンタイプのもの）が不要であり、また配管構造もシンプルに構成できるため、システム全体がシンプルとなり、排熱風から能率的に且つ低コストで熱回収することができ、メンテナンスも行い易いシステムが実現できる。
なお、粗揉機等の製茶機から排出された排熱風は、一例として５０℃〜８０℃程度であり、常温の２０℃〜３０℃よりかなり高いため、排熱風を熱風発生機のエア源として再利用することで、１０％〜２０％の省エネルギー効果が達成できるものである。
【００１１】
また請求項２記載の発明によれば、作業者が立ったままの直立姿勢でフィルタの交換が行えるため、このような日常的な作業が容易となり、作業者の負担を軽減できる。
【００１２】
また請求項３記載の発明によれば、サイクロンにはファンを併設するため、製茶機からの排熱風の吸い込みが確実に行える。
【００１３】
また請求項４記載の発明によれば、排熱風から分離した茶塵も再利用するため、省エネルギー効果と併せて、茶葉（原料）の徹底した再利用も達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に述べるものをその一つとするとともに、更にその技術思想内において改良し得る種々の手法を含むものである。
【実施例】
【００１５】
本発明は、製茶加工における集塵・熱回収システムであり、例えば図１に示すように製茶機１とサイクロン２と熱風発生機３とを具え、これら各構成部材の間をダクト１６、２５、３７で接続し、言わばループ状の送風回路（閉回路）を形成して成るものである。もちろん、このループ状回路には、製茶機１から排出された排熱風Ｗ１を循環状態に流すものであるが、排熱風Ｗ１はサイクロン２で茶塵ａが分離・除去されるため、必然的にエアのリークが生じ、上記ループ状回路は完全に閉じた還流回路ではない。
以下、各構成部材について説明する。なお、説明にあたっては製茶機１の具体例として粗揉機（同じ符号１を付す）を挙げて説明する。
【００１６】
まず粗揉機１について説明する。粗揉機１は、前工程（葉打ち処理）を終えた茶葉Ａを平均的に加熱空気（熱風Ｗ）にさらしながら、茶葉Ａに適度の圧迫と摩擦とを加え、葉の組織を柔らかくするとともに水分を蒸散させる製茶機である。
このような粗揉機１としては、一例として図１に示すように、機枠に対して固定される半円筒状の揉胴１０Ａの上方に拡散胴１０Ｂを連接して揉乾室１０を形成し、更に、拡散胴１０Ｂの後ろ上方に熱風導１０Ｃを設け、ここから揉胴１０Ａ内に下向きの熱風Ｗを供給するものである。すなわち、熱風発生機３によって発生させた熱風Ｗは、熱風導１０Ｃから揉胴１０Ａ内に供給されるものであり、図中符号１０ｃが熱風Ｗの吹出口となる。また揉胴１０Ａには、内面にダク板１０ａが張設されるとともに、揉胴１０Ａのほぼ円弧中心に、長手方向に沿って回転軸１１が横臥状態に設けられ、ここに揉手１２と葉浚い１３が適宜の間隔で複数設けられる。
また、揉乾室１０の上方には、前工程からの茶葉Ａを粗揉機１に取り込む開閉自在の投入口１４が形成され、茶葉Ａはここから揉乾室１０に投入される。なお、製茶機１から排出される熱風（本明細書ではこれを「排熱風Ｗ１」と称している）には、加工の際に生じた茶塵や茶粉（本明細書ではこれを単に「茶塵ａ」と称している）が混入しており、図中符号１５は、この排熱風Ｗ１を捕集するためのフードである。もちろん、このフード１５にはダクト１６が接続され、排熱風Ｗ１をサイクロン２に導入（送風）するものである。
【００１７】
次にサイクロン２について説明する。サイクロン２は、排熱風Ｗ１に混入した茶塵ａを、遠心力を利用して除去する集塵装置であり、一例として図１に示すように、円筒状部材の下方先端を窄めたサイクロン本体２０を主な構成部材として成るものでり、本実施例では、このサイクロン本体２０の上部に、一例として遠心タイプのファン２１を一体的に搭載し、積極的に排熱風Ｗ１をサイクロン２内に導入するものである。
また、サイクロン本体２０には、排熱風Ｗ１を取り込む吸引口２２が、平面から視て外周寄りの偏心位置に開口されており、これはサイクロン２内に取り込んだ排熱風Ｗ１を旋回流とするためである。
更に、サイクロン本体２０の下部、つまり窄まり部分の先端側には、排熱風Ｗ１から分離した茶塵ａを取り出すための吐出口２３が開口されており、この吐出口２３には、この開放／閉鎖を切り換えるロータリーバルブ等のバルブ２３ａを設けるものである。
【００１８】
一方、サイクロン本体２０の上部に設けられたファン２１には排出口２４が形成されるものであり、ここから茶塵ａを除去した後の熱風Ｗ２が吐き出される。もちろん、この排出口２４には、熱風発生機３まで延びるダクト２５が接続されており、排出口２４から吐き出された熱風Ｗ２は、このダクト２５を通って熱風発生機３に吸い込まれるものである。
またダクト２５には、移送経路の途中に、一例として不織布製のフィルタ２６を設けるものであり、これはサイクロン２では除去し切れなかった夾雑物（より微細な茶塵ａ等）を更に取り除くためのものである。もちろん、上記フィルタ２６は、必ずしも不織布で形成される必要はなく、金網やパンチングメタル等の金属素材で形成することも可能である。なお、このフィルタ２６は、交換可能に取り付けられるものであり、例えば一日に２〜３回交換されることから、特に、本実施例では低い位置にフィルタ２６を設置し、作業者が立ったままの姿勢（直立姿勢）で交換が容易に行えるようにしている。
【００１９】
ここで、サイクロン２による分離作用、すなわち茶塵ａの集塵作用を概略的に説明する。サイクロン２に吸い込まれた排熱風Ｗ１は、本体内で旋回流を形成し、その気流中に浮遊する茶塵ａが遠心力の作用によってサイクロン本体２０の内周面に沿って移動する。その間に茶塵ａは、サイクロン本体２０の内周面と衝突して分離され、最終的に円錐状の下部に集められ、吐出口２３から外部に排出されるものである。
なお、上記説明では、サイクロン本体２０にファン２１を一体的に設けるように説明したが、このファン２１は必ずしも必須の構成部材ではない。すなわち、本発明では粗揉機１とサイクロン２と熱風発生機３との間をダクトで接続して、ループ状の回路を形成し、この回路内に排熱風Ｗ１を流し（還流させ）、排熱風Ｗ１を循環的に使用するものである。そのため、例えば、後述する熱風発生機３のファン３４の作用によって、全体のエアの循環、すなわち本実施例では粗揉機１からの排熱風Ｗ１をサイクロン２に送風することが可能である場合には、必ずしもファン２１は必要ではない。因みに、このような場合には、一例として図２に示すように、熱風Ｗ２の排出口２４として作用する筒状体を、サイクロン本体２０の上部（ほぼ中心）に埋没状態に設置するのが一般的である。
【００２０】
次に熱風発生機３について説明する。熱風発生機３は、一例として図１に示すように、炉筒３０と煙管群３１とが外板３２で覆われた構造であり、外板３２の内側に熱交換室３３が形成される。
また、熱風発生機３の底部には、熱風Ｗの発生源となるエア（本発明ではこれに上記熱風Ｗ２を利用）を熱交換室３３に取り込むためのファン３４が設けられ、図中符号３５がその吸込口であり、ここに前記ダクト２５が接続される。すなわち、前記サイクロン２からの熱風Ｗ２は、ダクト２５を通る間にフィルタ２６によって更に浄化されるものであり（これを熱風Ｗ３とする）、この熱風Ｗ３が熱風発生機３のファン３４（吸込口３５）に供給され、熱交換室３３で再加熱されて、熱風Ｗとなるものである。
なお、熱交換室３３の上方には、ここで生成された熱風Ｗを送り出す送出口３６が形成され、この送出口３６から前記粗揉機１の熱風導１０Ｃまでの間がダクト３７によって接続されている。
また、図中符号３８は、煙管群３１に連通された煙突であり、図中符号３９はバーナである。
【００２１】
本発明の製茶加工における集塵・熱回収システムは、以上述べたような基本構造を有するものであり、以下、このシステムの作動状況（作動態様）を粗揉作業と合わせて説明する。
まず、熱風発生機３では、バーナ３９を燃焼させ、燃焼炎が炉筒３０、煙管群３１を加熱するようにする（最終的には煙突３８から排出される）。またファン３４を作動させて、サイクロン２から吸い込んだ熱風Ｗ２（Ｗ３）が、熱交換室３３に取り込まれ、煙管群３１の間を縫って通過する間に、燃焼炎と熱交換を行い、適宜加温され、熱風Ｗとなる。その後、この熱風Ｗは、送出口３６、ダクト３７、熱風導１０Ｃを経由し、その吹出口１０ｃから揉乾室１０内に流入する。
【００２２】
一方、粗揉機１では、投入口１４から茶葉Ａが投入されることに伴い、回転軸１１とともに揉手１２や葉浚い１３が揉胴１０Ａ内を回転する。これにより、茶葉Ａは揉胴１０Ａと揉手１２によって揉捻されるものであり、その間に絶え間なく流入する熱風Ｗを受けて乾燥が進む。この反復操作が進行するにしたがい、茶葉Ａの一部は、揉手１２や葉浚い１３、あるいは茶葉相互の摩擦等によって細片化を余儀なくされ、細かい茶塵ａとなって熱風Ｗ中に混在し、排熱風Ｗ１となる。
【００２３】
茶塵ａが混入した排熱風Ｗ１は、ファン２１の吸引作用によってフード１５からダクト１６を通って、サイクロン本体２０内に導かれる。この際、サイクロン２の吸引口２２が、円筒状胴部の外周寄りに開口されていることや、サイクロン本体２０が下窄まり状（円錐状）に形成されていること等から、サイクロン２内に導入された排熱風Ｗ１は旋回流を形成する。このため、旋回気流中に浮遊する茶塵ａは、遠心力の作用によってサイクロン本体２０の内周面に沿って移動し、その間に本体内周面との衝突によって分離され、最終的に円錐下部に集められ、吐出口２３から外部に排出される。なお、本実施例では、予め吐出口２３に収容袋Ｂを設けておき、排熱風Ｗ１から分離した茶塵ａを回収するものである。因みに、排熱風Ｗ１から分離回収された茶塵ａは、例えば粉茶として飲用に供されたり、カフェイン原料として有効に利用される。
【００２４】
その後、茶塵ａが除去された後の熱風Ｗ２は、ファン３４の吸引作用によって排出口２４からダクト２５を通って、熱風発生機３の吸込口３５に取り込まれるが、その移送中に例えば不織布製のフィルタ２６によって更に浄化され、熱風Ｗ３となって熱風発生機３に吸い込まれる。すなわち、熱風発生機３の吸込口３５に導入される熱風Ｗ３は、粗揉機１から排出された排熱風Ｗ１をサイクロン２とフィルタ２６との二段階で清浄化した、加温エアである。このエア（熱風Ｗ３）は、熱風発生機３で所望温度に更に加温された後、再度、粗揉機１の熱風Ｗとして循環的に使用されるものである。
【００２５】
以上述べたように、本発明では、排熱風Ｗ１を浄化させて、これを循環的に繰り返し使用するものである。もちろん、サイクロン２では、茶塵ａを分離・除去（排出）するためにエアのリーク（ロス）が必然的に生じ、このため排熱風Ｗ１のループ状回路は、完全に閉じた回路ではない。しかし、熱風発生機３に供給される熱風Ｗ３は、一例として５０℃〜８０℃程度であり、常温の２０℃〜３０℃よりかなり高いため、この熱風Ｗ３を熱風発生機３のエア源として再利用することで、１０％〜２０％の省エネルギー効果が達成できるものである。
また、フィルタ２６は、例えば一日に２〜３度、交換するものであるが、本実施例では、ダクト２５の低い位置にフィルタ２６を設置しているため、作業者が立ったままの直立姿勢で容易に交換が行えるものである。
また、サイクロン本体２０の上部に設けたファン２１は、上述したように、必ずしも必須の構成部材ではなく、例えば、製茶機１が中揉機や乾燥機である場合にはファン２１を用いなくても、排熱風Ｗ１を充分にサイクロン２内に取り込めることがある。もちろん、その逆に、ファン２１を複数基、適用することも可能であり、その場合には、例えば図３に示すように、ファン２１を組み込んだサイクロン２を複数、並列状に接続することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の集塵・熱回収システムの一例を骨格的に示す説明図である。
【図２】ファンを付設しないサイクロンの実施例を骨格的に示す説明図である。
【図３】ファンを併設したサイクロンを複数設けた実施例を骨格的に示す説明図である。
【図４】従来の製茶加工において、製茶機の廃熱を再利用するための一般的な熱回収手法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１        粗揉機（製茶機）
２        サイクロン
３        熱風発生機
１０      揉乾室
１０Ａ    揉胴
１０ａ    ダク板
１０Ｂ    拡散胴
１０Ｃ    熱風導
１０ｃ    吹出口
１１      回転軸
１２      揉手
１３      葉浚い
１４      投入口
１５      フード
１６      ダクト
２０      サイクロン本体
２１      ファン
２２      吸引口
２３      吐出口
２３ａ    バルブ（ロータリーバルブ）
２４      排出口
２５      ダクト
２６      フィルタ
３０      炉筒
３１      煙管群
３２      外板
３３      熱交換室
３４      ファン
３５      吸込口
３６      送出口
３７      ダクト
３８      煙突
３９      バーナ
Ａ        茶葉
ａ        茶塵（茶粉）
Ｂ        収容袋
ＨＥ      熱交換器
Ｗ        熱風
Ｗ１      排熱風
Ｗ２      熱風（茶塵を除去した熱風）
Ｗ３      熱風（フィルタを通過した熱風）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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