(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
茶葉の乾燥室と、
該乾燥室内の茶葉の有無を検知する茶葉検知手段と、
乾燥室内の茶葉を乾燥する加熱乾燥手段と、
乾燥室内の茶葉の有無により、加熱乾燥手段を制御する制御手段とより構成するとともに、
前記制御手段において、乾燥室内に茶葉がない場合には加熱乾燥手段のバーナを消火させることを特徴とする省エネルギー型製茶機械。
【請求項２】
前記乾燥室内には温度測定手段を備え、温度が設定温度になったときに、制御手段において、バーナを着火または消火させることを特徴とする請求項１記載の省エネルギー型製茶機械。
【請求項３】
前記制御手段において、バーナを消火させるときにファンによる風量を減少させ、バーナを着火させるときにファンによる風量を増加させることを特徴とする請求項１または２記載の省エネルギー型製茶機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荒茶を製造する製茶機械に関するものであり、空の状態で茶葉が入ってくるのを待機している時の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製茶ラインは、おおまかに、蒸機、粗揉機、揉捻機、中揉機、精揉機、乾燥機によって構成されている。蒸機により蒸熱された茶葉は、良質な荒茶ができるよう、粗揉機以降により適正な速度で乾燥される。そのために、製茶中には、様々な熱風供給の制御が行なわれている（例えば、特許文献１）。通常、加熱乾燥手段としては、粗揉機および中揉機、乾燥機では熱風乾燥、精揉機では伝熱乾燥が行われているが、いずれにしても熱源としてはバーナを利用している。きわめて水分の高い茶生葉（約４００％Ｄ．Ｂ．）からほぼ絶乾状態の茶（約５％Ｄ．Ｂ．）まで乾燥させるため、使用する熱エネルギーは非常に大きい。
【０００３】
一般的に朝から夕方に茶生葉の摘採を行ない、製茶工場ではそれに合わせて茶生葉の受入を行ない、昼過ぎから翌日の朝にかけて製茶を行なう。製茶の準備のため、昼頃に製茶機械の電源を入れると、翌日の朝に終了するまで製茶機械の電源を切らず、入れっぱなしになる。つまり、茶葉が投入されるときに、製茶機械を温めて、準備を完了していなければならないため、早めに電源を入れておく。
【０００４】
茶葉が投入されている製茶機械は、例えば特許文献１のように制御され、茶葉が排出されて空の製茶機械は、次の茶葉の投入に備えて投入時の設定値になるように熱風の温度と風量が制御されている。各製茶機械の時間はスムーズに製茶が行なわれるように設定してあり、茶葉の水分を基に制御している場合は、茶葉の水分等の状態により設定時間より早く排出されることがある。また、製茶ラインは茶葉が滞留すると困るため、少し余裕を持って配置してある。よって、常時、全ての製茶機械に茶葉が入って製茶しているとは限らず、次の茶葉が投入されるのを待機している空の製茶機械が存在する。この時も、製茶機械は熱風の温度と風量を投入時の設定値になるように制御し、バーナを燃焼しており、常に大きな熱エネルギーが使用されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−７５２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のように、乾燥室内に茶葉がなくても、投入時の設定値になるように熱風の温度と風量を制御すると、待機中にも常に大きな熱エネルギーを消費していた。この待機中に、投入時の設定値になるように熱風の温度と風量を制御することは必要がなく、無駄だった。
【０００７】
近年、燃料代が高騰し、製茶工場における燃料代、電気代の負担が大きくなってきている。そこで、本発明では、少しでも無駄な燃料、電気の使用を減らすことができる製茶機械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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１手段の省エネルギー型製茶機械は、
茶葉の乾燥室と、
該乾燥室内の茶葉の有無を検知する茶葉検知手段と、
乾燥室内の茶葉を乾燥する加熱乾燥手段と、
乾燥室内の茶葉の有無により、加熱乾燥手段を制御する制御手段とより構成するとともに、
前記制御手段において、乾燥室内に茶葉がない場合には加熱乾燥手段のバーナを消火させる。
第２手段は、前記第１手段において、
前記乾燥室内には温度測定手段を備え、温度が設定温度になったときに、制御手段において、バーナを着火または消火させる。
【０００９】
第３手段は、前記第１または２手段において、
前記制御手段において、バーナを消火させるときにファンによる風量を減少させ、バーナを着火させるときにファンによる風量を増加させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１、２手段では、空の製茶機械へ茶葉が投入されるのを待機している時の燃料の消費を抑えることで、省エネルギー化することができ、製茶にかかる燃料代のコストダウンに効果がある。また、夏の暑い日には、熱風が減って、暑さが和らぎ、作業環境が改善される。また、本発明の第３手段では、乾燥室が空の状態の時に、通常より低い温度で製茶機械を制御することで、茶葉の品質をおとすことなく製茶することが可能となる。また、万一の災害時に、バーナの火がついていない方が安全である。本発明の第４手段では、空の製茶機械へ茶葉が投入されるのを待機している時の電気の消費を抑えることで、省エネルギー化することができ、製茶にかかる電気代のコストダウンに効果がある。また、バーナを消火させるときにファンも停止させて風量を０（ゼロ）にすると、加熱乾燥手段が熱を持ったままになり、壊れてしまうため、バーナを消火させるときに風量を０（ゼロ）にせず、少しでも送風することで、加熱乾燥手段の為にも良い状態を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は製茶ラインの全体構成を示した説明図である。
【図２】図２は粗揉機の斜視図である。
【図３】図３は中揉機の正面図である。
【図４】図４は基本的なフローチャートを示した説明図である。
【図５】図５は実施例１の製茶機械単体による制御のフローチャートを示した説明図である。
【図６】図６は実施例２、３、４のフローチャートを示した説明図である。
【図７】図７は熱風温度の推移を示した説明図である（実施例１）。
【図８】図８は熱風温度の推移を示した説明図である（実施例２、３、４）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
製茶ラインの一例について図１を参照して説明をする。製茶ラインは、粗揉機１、粗揉機２、揉捻機３、中揉機４、中揉機５、搬送機６等によって構成されている（この前には蒸機等があり、この後も精揉機、乾燥機等続くが、本実施例では記載しない）。これらの製茶機械１〜５にはそれぞれに制御手段（粗揉機制御装置１Ａ、粗揉機制御装置２Ａ、揉捻機制御装置３Ａ、中揉機制御装置４Ａ、中揉機制御装置５Ａ）を備えており、運転状況を制御している。搬送機６は搬送機制御装置６Ａを備え、複数台の搬送機６を全体的に制御している。粗揉機１の前には計量器７を設置し、この計量器７の計量値は計量器制御装置７Ａで設定する。これらの制御装置１Ａ〜７Ａはネットワークで接続されており、ライン制御装置８Ａは制御装置１Ａ〜７Ａの運転状況を全体的に制御する。図１はあくまでも製茶ラインの一例であり、製茶機械の種類、各製茶機械の台数、配置などは、この限りではない。  
【００１３】
図２は粗揉機１の斜視図である。粗揉機１は主に半円筒形の固定胴の乾燥室１１と加熱乾燥手段である熱風発生器１６で構成され、乾燥室１１内には回転する主軸１２に装着した揉手１３、葉浚い手（図示しない）を備え、熱風発生器１６にはバーナ１７とファン１８を備えている。乾燥室１１内では、熱風発生器１６より送風される熱風により茶葉を乾燥する。熱風発生器１６では、重油を燃料に用いたバーナ１７により火炉１９を加熱し、この加熱された空気をファン１８によりダクト２０を通って乾燥室１１内へ供給している。ファン１８にはインバータ（図示しない）が接続されており、風量を無段階に調節できる。乾燥室１１内には温度測定手段である温度センサ１５を設け、熱風発生器１６により送風される熱風の温度を測っている。茶葉は、搬送機６によって乾燥室１１の上方の投入口２１より投入され、製茶を行なうと、下部の取出扉２２が開いて、下方の取出口より搬送機６上に排出される。粗揉機制御装置１Ａは、粗揉機１の主軸１２の駆動、バーナ１７およびファン１８、温度センサ１５や、茶葉の水分を計測するための水分計の制御等を行なう。
【００１４】
図３は中揉機４の正面図である。中揉機４は、乾燥室４１の形状や動きが粗揉機１と異なるが、熱風供給に関することは粗揉機１とほぼ同様である。中揉機４は主に円形の回転胴の乾燥室４１と加熱乾燥手段である熱風発生器４６で構成され、乾燥室４１内には回転する主軸４２に装着した揉手（図示しない）を備え、熱風発生器４６にはバーナ４７とファン４８を備えている。乾燥室４１内では、熱風発生器４６より送風される熱風により茶葉を乾燥する。熱風発生器４６では、重油を燃料に用いたバーナ４７により火炉４９を加熱し、この加熱された空気をファン４８によりダクト４４を通って乾燥室４１内へ供給している。ファン４８にはインバータ（図示しない）が接続されており、風量を無段階に調節できる。乾燥室４１内には温度測定手段である温度センサ４５を設け、熱風発生器４６により送風される熱風の温度を測っている。茶葉は、乾燥室４１の一方の固定側板に設けられた投入口５１より搬送機６によって投入され、乾燥室４１の一部の設けられた取出扉５２が開いて、搬送機６上に排出される。中揉機制御装置４Ａは、中揉機４の主軸４２の駆動、バーナ４７およびファン４８、温度センサ４５や、茶葉の水分を計測するための水分計の制御等を行なう。
【００１５】
通常の熱風の制御について説明する。まず、製茶機械を起動して、ファンの電源を入れ、バーナの電源を入れる。すると、バーナが着火し、送風が開始し、設定した温度と風量の熱風を乾燥室内へ供給する。設定した熱風温度より計測した熱風温度が高くなればバーナの火を小さくし、設定した熱風温度より計測した熱風温度が低くなればバーナの火を大きくする。製茶中は、設定値になるように、熱風の温度と風量を制御する。
【００１６】
本発明の制御に関する基本的な流れについて、図４を参照して説明する。ファンの電源を入れ、バーナの電源を入れると、送風が開始し、バーナが着火し、供給する熱風を設定値にする。その後、茶葉検知手段により乾燥室内が空であれば、バーナが消火し、ファンによる風量が最低風量になる。最低風量は、本実施例ではファンの能力の２０％とするが、３０％でも、２５％でもよい。又、備えられているファンの能力は製茶機械の大きさにより異なる。茶の品質に影響をおよぼさないように熱風温度の限界値をあらかじめ設定しておくと、その限界値以下になったらバーナが再度着火すると略同時にファンによる風量が設定値になって、設定温度まで熱風をあたためる。限界値とは、バーナが消火したまま乾燥室が冷えすぎると、次に茶葉を投入するときに乾燥室が温まるのに時間がかかり、乾燥室の温度が安定せずに茶葉の品質に影響を及ぼすので、そのようにならないための最低温度(例えば、設定温度の５０％、または４０度、茶葉温度の設定値など)である。設定温度になったら再びバーナが消火して、ファンによる風量は最低風量になる。茶葉検知手段によって乾燥室内が空の状態が続いたらこの動作を繰り返す。茶葉検知手段によって乾燥室が空でなくなると、製茶時の設定値にするためにバーナが着火すると略同時にファンの風量は設定値になって、製茶のための制御を行なう。そして、製茶を行ない、茶葉を取り出すと、茶葉検知手段により乾燥室内が空となり、再びバーナが消火し、風量は最低風量になる。乾燥室が空になり、ある一定時間（例えば２、３分）その状態が続いたら、バーナが消火し、風量は最低風量としてもよい。以後この動作を繰り返す。なお、乾燥室内が空になるとほぼ同時に茶葉が投入され、乾燥室内が空でなくなる場合は、製茶のための制御が続けられる。
【００１７】
茶葉検知手段で茶葉を検知する状態は、次の場合に異なり、以下の実施例１〜４に詳しく説明する。（１）製茶機械単体の制御装置による制御、（２）前の製茶機械の制御装置による制御、（３）ライン制御装置による制御、（４）計量器制御装置による制御、である。
【実施例１】
【００１８】
実施例１として、製茶機械単体の制御装置による制御について、図５を参照にして説明する。この実施例１の場合、図１のようなライン構成ではあるが、搬送機６には搬送機制御装置６Ａやライン制御装置８Ａはついておらず、搬送機６はＯＮ−ＯＦＦのスイッチを作業者が押すことで、動かしたり、止めたりする。本実施例１では、中揉機４を例にして説明する。搬送機６によって乾燥室４１の投入口５１へ茶が投入されると、作業者が中揉機制御装置４Ａ上の製茶開始スイッチを押すことで製茶が開始され、製茶が終了するとブザーが鳴り、作業者が中揉機制御装置４Ａ上の取出扉開スイッチを押して取出扉５２を開け、茶葉を搬送機６上へ取り出す。この搬送機６もＯＮ−ＯＦＦスイッチを押すことで直接動かし、次の製茶機械へ投入する。本実施例の場合、中揉機制御装置４Ａ上の製茶開始スイッチを作業者が押すことで“運転信号”ありとなって、茶葉検知手段が乾燥室４１に茶葉があることを認識し、取出扉を開けて茶葉を取り出すことで“運転信号”なしとなって、茶葉検知手段が乾燥室４１に茶葉がないこと（空であること）を認識する。
【００１９】
本実施例１の流れについて、説明する。まず、前述の例のように中揉機制御盤４Ａ上で中揉機４を起動して、ファン４８の電源を入れ、バーナ４７の電源を入れる。すると、送風が開始し、バーナ４７が着火し、設定した温度と風量の熱風を乾燥室４１内へ供給する。中揉機４で製茶が行われていなければ“運転信号”なしとなり、茶葉検知手段は乾燥室４１に茶葉がないことを検知して、バーナ４７が消火し、ファン４８による風量は最低風量になる。熱風温度が限界値より低くなったらバーナ４７が再度着火すると略同時にファン４８による風量は設定値になって、設定温度まで熱風をあたためる。設定温度になったら再びバーナ４７が消火して、ファン４８による風量は最低風量になる。中揉機４で製茶が行われなければ“運転信号”なしのままなので、この動作を繰り返す。中揉機４に茶葉が投入され、製茶を始める（中揉機制御装置４Ａ上の製茶開始スイッチを押す）と“運転信号”ありとなり、茶葉検知手段が乾燥室４１に茶葉があることを認識し、製茶時の設定値にするためにバーナ４７が着火し、ファン４８の風量は設定値になって、製茶のための制御を行なう。そして、製茶を行ない、茶葉を取り出す（中揉機制御装置４Ａ上の取出扉開スイッチを押す）と、“運転信号”なしとなり、茶葉検知手段は乾燥室４１に茶葉がないことを検知して、再びバーナ４７が消火すると略同時に風量は最低風量になる。この実施例１の場合、熱風温度は図７のように推移する。“運転信号”ありとなって、茶葉検知手段が乾燥室４１に茶葉があることを認識してから製茶時の設定値にするため、製茶開始当初は、製茶時の設定値より低い熱風が供給されることになる。
【実施例２】
【００２０】
実施例２として、前の製茶機械による制御について、図６を参照にして説明する。この実施例２の場合、図１のようなライン構成ではあるが、ライン制御装置８Ａはついておらず、ライン全体を一括で制御することはない。前の製茶機械の制御盤から“運転準備信号”が送られてきて、乾燥室に茶葉があることを検知する。本実施例２では中揉機４を例にして説明する。
【００２１】
本実施例２でも、まず、前述の例のように中揉機制御盤４Ａ上で中揉機４を起動して、ファン４８の電源を入れ、バーナ４７の電源を入れる。すると、送風が開始し、バーナ４７が着火し、設定した温度と風量の熱風を乾燥室４１内へ供給する。前の製茶機械である揉捻機３の揉捻機制御装置３Ａより“運転準備信号”がなければ、茶葉検知手段が乾燥室４１に茶葉がないと認識し、バーナ４７が消火し、ファン４８による風量は最低風量になる。“運転準備信号”は実施例１の“運転信号”と同様であるが、本実施例の“運転準備信号”は「もう少しで前の製茶機械から茶葉が取り出されてこの製茶機械へ投入するから、バーナを着火して準備するよう」に指示する信号であり、中揉機４で製茶を開始する前に信号を受けとることができ、バーナ４７の着火信号とも言える。熱風温度が限界値より低くなったらバーナ４７が再度着火すると略同時にファン４８による風量は設定値になって、設定温度まで熱風をあたためる。設定温度になったら再びバーナ４７が消火して、ファン４８による風量は最低風量にする。揉捻機制御装置３Ａより“運転準備信号”がくるまでは、この動作を繰り返す。揉捻機３での製茶が終了近くなると、揉捻機制御装置３Ａから“運転準備信号”が送られる。このとき、設定された時間で終了する場合は、終了５分前（５分前でなくても、４分前でも６分前でもよい）に信号を送るように設定しておく。また、茶葉の水分値を計測して、その水分値を基準に取出をする場合は、設定した取出水分値＋αで信号を送るように設定しておく。中揉機制御装置４Ａへ揉捻機制御装置３Ａから“運転準備信号”がくると、茶葉検知手段が乾燥室４１に茶葉があることを検知して、製茶時の設定値にするためにバーナ４７が着火すると略同時にファン４８の風量は設定値になって、製茶のための制御を行なう。製茶を行ない、製茶が終了近くなると、必要に応じて、後ろの製茶機械の制御装置（本実施例の場合は中揉機制御装置５Ａ）へ“運転準備信号”を送る（後ろの製茶機械が揉捻機のようにバーナやファンを備えていない場合は、信号を送る必要はない）。製茶が終了し、茶葉を取り出すと、茶葉検知手段は乾燥室４１に茶葉がないことを認識し、揉捻機制御装置３Ａより“運転準備信号”がくるまで、再びバーナ４８が消火し、風量は最低風量になる。この実施例２の場合、熱風温度は図８のように推移する。”運転準備信号“が事前に送られてくるため、製茶開始時には熱風の温度や風量を設定値にしておくことができる。
【実施例３】
【００２２】
実施例３として、ライン制御装置８Ａによる制御について、図６を参照にして説明する。この実施例の場合は、図１のように、ライン制御装置８Ａが備えられており、製茶ライン全体を一括制御している。そのため、ライン制御装置８Ａから各製茶機械の制御装置へ“運転準備信号”を送ることになり、茶葉検知手段は、この“運転準備信号”により乾燥室内に茶葉があることを検知する。本実施例３でも、中揉機４を例にして説明する。
【００２３】
本実施例３でも、まず、前述の例のように中揉機制御盤４Ａ上で中揉機４を起動して、ファン４８の電源を入れ、バーナ４７の電源を入れる。すると、送風が開始し、バーナ４７が着火し、設定した温度と風量の熱風を乾燥室４１へ供給する。あらかじめライン制御装置８Ａには投入前信号時間（終了５分前等）を設定しておき、投入前信号時間になったら、“運転準備信号”を送るようにしておく。ライン制御装置８Ａからの“運転準備信号”がなければ、茶葉検知手段は乾燥室４１内に茶葉がないと検知し、バーナ４７が消火し、ファン４８による風量は最低風量になる。熱風温度が限界値より低くなったらバーナ４７が再度着火すると略同時にファン４８による風量は設定値になって、設定温度まで熱風をあたためる。設定温度になったら再びバーナ４７が消火して、ファン４８による風量は最低風量になる。ライン制御装置８Ａより“運転準備信号”がくるまでは、この動作を繰り返す。前の製茶機械（本実施例では揉捻機３）での製茶が終了近くなり、投入前信号時間になると、ライン制御装置８Ａから“運転準備信号”が送られる。また、茶葉の水分値を計測して、その水分値を基準に取り出しをする場合は、信号を送る水分値をあらかじめ設定しておき、茶葉の水分値による取出しの前に、“運転準備信号”を出す。中揉機制御装置４Ａへライン制御装置８Ａから“運転準備信号”がくると、茶葉検知手段が乾燥室４１内に茶葉があると検知し、製茶時の設定値にするためにバーナ４７が着火すると略同時にファン４８の風量は設定値になって、製茶のための制御を行なう。製茶が終了し、茶葉を取り出すと、茶葉検知手段は乾燥室４１内に茶葉がないことを検知し、ライン制御装置８Ａより“運転準備信号”がくるまで、再びバーナ４７が消火し、風量は最低風量になる。この実施例３の場合、熱風温度は図８のように推移する。
【実施例４】
【００２４】
次に、実施例４として、計量器７が備えられている場合の計量器制御装置７Ａによる制御について、図６を参照して説明する。製茶機械は、図１における粗揉機１に限られ、“運転準備信号”は、粗揉機１の前に設置されている計量器７の計量器制御装置７Ａからの信号に限定される。計量器７は、設定された重量を計量し、粗揉機１内に茶葉を投入するために設置されており、設定値に近くなったら、茶葉を投入する粗揉機１に“運転準備信号”を送る。設定された重量の何％になったら“運転準備信号”を送るかという計量前設定をするとよい。
【００２５】
本実施例４でも、まず、前述の例のように粗揉機制御盤１Ａ上で粗揉機１を起動して、ファン４８の電源を入れ、バーナ４７の電源を入れる。すると、送風が開始し、バーナ４７が着火し、設定した温度と風量の熱風を乾燥室１１内へ供給する。計量器制御装置７Ａより“運転準備信号”がなければ、茶葉検知手段が乾燥室１１内に茶葉がないと検知し、バーナ４７が消火し、ファン４８による風量は最低風量になる。熱風温度が限界値より低くなったらバーナ４７が再度着火すると略同時にファン４８による風量は設定値になって、設定温度まで熱風をあたためる。設定温度になったら再びバーナ４７が消火して、ファン４８による風量は最低風量になる。計量器制御装置７Ａより“運転準備信号”がくるまでは、この動作を繰り返す。計量器７での計量が設定値に近くなると、計量器制御装置７Ａから“運転準備信号”が送られる。計量器制御装置７Ａから“運転準備信号”がくると、茶葉検知手段が乾燥室１１内に茶葉があると検知し、製茶時の設定値にするためにバーナ４７が着火すると略同時にファン４８の風量は設定値になって、製茶のための制御を行なう。製茶が終了し、茶葉を取り出すと、計量器制御装置７Ａより“運転準備信号”がくるまで、再びバーナが消火し、風量は最低風量になる。この実施例４の場合、熱風温度は図８のように推移する。
【００２６】
実施例２、３、４の場合、“運転準備信号”を十分に前もって送る事ができれば、“運転準備信号”が送られてくるまで、バーナが消火し、ファンによる送風は最低値になったままでもよい。
【００２７】
上記の実施例１の場合の省エネルギー率は１３〜１４％、実施例２、３、４の場合の省エネルギー率は５〜１１％と高い省エネルギー効果がある。
【００２８】
上記実施例では主に粗揉機、中揉機を例にして説明しているが、製茶機械はこの限りではなく、バーナまたはファン等の加熱乾燥手段を用いている精揉機、乾燥機等の製茶機械においても同様である。また、加熱乾燥手段である熱風発生器は、上記実施例に限らず、製茶加工に使用される種々のものを用いることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１      粗揉機
１Ａ    粗揉機制御装置
２      粗揉機
２Ａ    粗揉機制御装置
３      揉捻機
３Ａ    揉捻機制御装置
４      中揉機
４Ａ    中揉機制御装置
４Ｂ    通信線
５      中揉機
５Ａ    中揉機制御装置
６      搬送機
６Ａ    搬送機制御装置
６Ｂ    通信線
７      計量器
７Ａ    計量器制御装置
８Ａ    ライン制御装置
８Ｂ    通信線
１１    乾燥室
１２    主軸
１３    揉手
１５    温度センサ
１６    熱風発生器
１７    バーナ
１８    ファン
１９    火炉
２０    ダクト
２１    投入口
２２    取出口
４１    乾燥室
４２    主軸
４４    ダクト
４５    温度センサ
４６    熱風発生器
４７    バーナ
４８    ファン
４９    火炉
５１    投入口
５２    取出口
【図１】
0005724081.tif 000002
【図２】
0005724081.tif 000003
【図３】
0005724081.tif 000004
【図４】
0005724081.tif 000005
【図５】
0005724081.tif 000006
【図６】
0005724081.tif 000007
【図７】
0005724081.tif 000008
【図８】
0005724081.tif 000009