(57)【要約】【課題】商業生産に利用できる程度の量の焙煎対象物を焙煎でき、排出される煙の量が少なく、清掃等のメンテナンスを軽減できる、過熱蒸気を熱源として用いた焙煎装置および焙煎方法を提供する。【解決手段】過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置３００、過熱蒸気を熱源として焙煎を行う焙煎機４００、排気からチャフ等のゴミを分離する排気サイクロン５００を備える。また、過熱蒸気発生装置３００として、内部に磁性体からなる部材を配置し、蒸気がこの部材と接触しながら通過するタンクと、この過熱タンクの外側に高周波交流電源に接続したコイルとを備えた電磁誘導方式の過熱蒸気発生装置を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焙煎対象物を投入する焙煎室と、上記焙煎室に過熱蒸気を供給する過熱蒸気発生装置とを備え、上記焙煎室に供給した過熱蒸気によって焙煎対象物を焙煎する焙煎装置において、
上記過熱蒸気発生装置は、
内部に磁性部材を備えた過熱タンクと、
過熱タンクに接続された蒸気供給管および過熱蒸気排出管と、
過熱タンクの外側に配置され、高周波交流電源に接続されたコイルとを備え、
上記コイルに高周波交流電圧を印加するとともに、蒸気供給管から過熱タンクに供給された蒸気を上記磁性部材と接触させながら当該過熱タンク内を通過させることで過熱蒸気を発生させて過熱蒸気排出管から排出し、この過熱蒸気排出管から排出した過熱蒸気を上記焙煎室に供給することを特徴とする焙煎装置。
【請求項２】
上記過熱蒸気発生装置は、上記焙煎室よりも容量が小さく、かつ、
１台の過熱蒸気発生装置で、上記焙煎室に２００℃以上６００℃以下の過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ以上３００ｋｇ／ｈ以下の流量で連続して供給することを特徴とする請求項１に記載の焙煎装置。
【請求項３】
上記焙煎室からの排気を所定の排出位置へ案内する排気路を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の焙煎装置。
【請求項４】
上記焙煎室は、
中空形状の外壁部と、この外壁部内に収容された中空構造の回転ドラムとを備えており、
上記回転ドラムは、この回転ドラム内に上記過熱蒸気発生装置から供給された過熱蒸気を導入するための多数の孔部を備え、
上記孔部を介して回転ドラム内に導入される過熱蒸気を用いて、回転ドラム内に投入された焙煎対象物を焙煎することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項５】
上記焙煎室は、
中空形状の外壁部と、この外壁部内に収容された中空構造の回転ドラムと、この回転ドラムに回転駆動力を伝達するための、上記回転ドラムを貫通するように設けられた回転軸とを備え、
上記回転軸は、中空構造であって、かつ、回転ドラム内に配置される領域に当該回転軸の内部と外部とを導通させる多数の孔部を有しており、
上記過熱蒸気発生装置から供給される過熱蒸気を、上記回転軸内および上記回転軸に設けられた孔部を介して回転ドラム内に導入し、該導入した過熱蒸気を用いて回転ドラム内に投入された焙煎対象物を焙煎することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項６】
上記焙煎室は、
円筒形状の外壁部と、この外壁部内に収容された円筒形状の回転ドラムと、この回転ドラムに回転駆動力を伝達するための、上記回転ドラムを該回転ドラムにおける両底面の中心を結ぶ中心線を軸として回転させるように備えられた回転軸とを備え、
上記回転ドラムは円筒形状の側周面が鉛直方向下向きになるように設置されており、
上記円筒形状の内周面に沿って配置された複数の第１羽根と、上記第１羽根よりも上記中心線側に設けられた１つ以上の第２羽根を備え、
上記複数の第１羽根は、上記中心線に垂直な方向から見たときに各第１羽根と上記中心線とのなす角度がそれぞれ１３０度以上１４０度以下となり、かつ、上記回転ドラムの一方の底面から他方の底面に向かって時計回りに順次捻れるように並べて配置されており、
上記第２羽根は、上記複数の第１羽根の少なくとも一部に、上記中心線に垂直な方向から見たときに各第２羽根と上記中心線とのなす角度がそれぞれ２０度以上３０度以下になるように固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項７】
上記第２羽根は、上記回転ドラムにおける上記一方の底面側から他方の底面側に向かうほど、上記回転ドラムの側周面から上記中心線方向に向かう方向の高さが高いことを特徴とする請求項６に記載の焙煎装置。
【請求項８】
上記第１羽根は、上記回転ドラムの中心線に垂直な断面において、当該第１羽根の先端部が、当該第１羽根の上記回転ドラムに対する当接部と上記中心線とを結ぶ直線よりも、上記回転ドラムの回転方向側に配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載の焙煎装置。
【請求項９】
上記第１羽根は、上記回転ドラムの中心線に垂直な断面において、上記回転ドラムの回転方向の反対側に凸となるように、湾曲または屈曲していることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項１０】
上記回転ドラムにおける上記他方の底面には、該回転ドラム内の焙煎対象物を排出するための排出扉が設けられていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項１１】
上記第１羽根の上記回転ドラムの側周面から回転軸方向に向かう方向の高さは、上記第２羽根の上記回転ドラムの側周面から回転軸方向に向かう方向の高さの１倍以上２倍以下であることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項１２】
上記回転ドラムに供給する回転駆動力を発生する回転駆動手段は、回転速度が可変であることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項１３】
上記焙煎室から排出される煙を消煙するための消煙装置と、
上記過熱蒸気発生装置から出力される過熱蒸気の一部を、上記焙煎室を介さずに上記消煙装置に供給するバイパス手段とを備え、
上記消煙装置は、上記バイパス手段によって供給される過熱蒸気を用いて消煙することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項１４】
上記焙煎室から排出される煙を消煙するための消煙装置と、
上記消煙装置に過熱蒸気を供給する第２の過熱蒸気発生装置とを備え、
上記消煙装置は、上記第２の過熱蒸気発生装置によって供給される過熱蒸気を用いて消煙することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の焙煎装置。
【請求項１５】
焙煎する焙煎対象物を投入する焙煎室と、上記焙煎室に過熱蒸気を供給する過熱蒸気発生装置とを備えた焙煎装置を用い、上記焙煎室に供給した過熱蒸気によって焙煎対象物を焙煎する焙煎方法であって、
内部に磁性部材を備えた過熱タンクと、
過熱タンクに接続された蒸気供給管および過熱蒸気排出管と、
過熱タンクの外側に配置され、高周波交流電源に接続されたコイルとを備え、
上記コイルに高周波交流電圧を印加するとともに、蒸気供給管から過熱タンクに供給された蒸気を上記磁性部材と接触させながら当該過熱タンク内を通過させることで過熱蒸気を発生させて過熱蒸気排出管から排出する過熱蒸気発生装置を用い、
上記過熱蒸気排出管から排出した過熱蒸気を上記焙煎室に供給することを特徴とする焙煎方法。
【請求項１６】
上記焙煎室に、２００℃以上６００℃以下の過熱蒸気を、５０ｋｇ／ｈ以上３００ｋｇ／ｈ以下の流量で連続して供給することを特徴とする請求項１５に記載の焙煎方法。
【請求項１７】
上記焙煎室は、中空構造の外壁部と、この外壁部内に収容された中空構造の回転ドラムと、上記回転ドラムの内面に固定された、焙煎対象物を攪拌するための羽根を備え、
上記回転ドラム内に投入した焙煎対象物を、過熱蒸気によって焙煎する焙煎工程中に、上記回転ドラムの回転数を変化させることを特徴とする請求項１５または１６に記載の焙煎方法。
【請求項１８】
煙を消煙するための消煙装置であって、煙を過熱蒸気に接触させることで消煙処理を行うことを特徴とする消煙装置。
【請求項１９】
煙に過熱蒸気を噴射する噴射手段を備えていることを特徴とする請求項１８に記載の消煙装置。
【請求項２０】
煙を消煙するための消煙方法であって、煙に過熱蒸気を接触させることで消煙処理を行うことを特徴とする消煙方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱蒸気を熱源とする焙煎装置および焙煎方法、並びに消煙装置および消煙方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コーヒー豆等（焙煎対象物）の焙煎の熱源として、過熱蒸気を用いることが提案されている。
【０００３】
過熱蒸気を用いた焙煎では、（１）無酸素雰囲気下で焙煎できるので、焙煎対象物の酸化を抑制することができ、賞味期限を長期化させることができる、（２）対流伝熱，放射伝熱に加えて、凝縮膜伝熱（凝縮伝熱；過熱蒸気が焙煎対象物に触れて凝縮し、焙煎対象物の温度を上昇させる）が生じるので、焙煎にかかる熱効率を向上させ、焙煎時間を短縮して省エネルギー化を図ることができる、（３）アロマ成分の飛散量を減少させて味覚を向上させることができる、といった効果が期待できる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、焙煎環境雰囲気を、過熱蒸気を用いて１００℃〜２５０℃の無酸素状態または低酸素状態とし、この焙煎環境雰囲気を５℃／分〜５０℃／分の割合で温度上昇させて焙煎する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、過熱蒸気を用いてコーヒー豆の焙煎を行うこと、および、過熱蒸気の蒸気量を、原料１ｋｇあたり１ｋｇ／ｈ〜３０ｋｇ／ｈであることが好ましいとされている。記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、２００℃〜４００℃、０〜５０ｋＰａゲージの過熱蒸気を用いて５分〜１５分の焙煎を行うことが記載されている。
【０００７】
また、特許文献４には、圧力６．５〜２０．０ｂａｒ．Ｇ、過熱供給蒸気温度２５１℃〜４００℃で５０秒〜３００秒の予備焙煎を行い、０〜０．９ｂａｒ．Ｇ、過熱供給蒸気温度２５１℃〜４００℃で９０秒〜８００秒の最終焙煎を行うことが記載されている。また、特許文献４では、上記の条件で０．８５ｋｇ〜０．８６ｋｇの焙煎豆を製造できたことが記載されている。
【０００８】
また、例えば特許文献５には、焙煎室内を過熱蒸気雰囲気（無酸素雰囲気）とするとともに、過熱蒸気と遠赤外線ヒータとによって焙煎対象物を加熱して焙煎する技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献６には、予備焙煎（蒸らし）工程を過熱蒸気の存在下で行い、本焙煎工程を熱風，燃焼ガス，遠赤外線マイクロウェーブ等を用いて行う技術が開示されている。
【００１０】
なお、特許文献７には、コンパクトなサイズでありながら、大量の過熱蒸気を連続的に供給できる過熱蒸気発生装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２７４８６２号公報（公開日：２００３年９月３０日）
【特許文献２】特開２００５−１３７２６９号公報（公開日：２００５年６月２日）
【特許文献３】特開２００３−１４４０５０号公報（公開日：２００３年５月２０日）
【特許文献４】特開平６−４６７５５号公報（公開日：１９９４年２月２２日）
【特許文献５】特開２００３−１８９８３５号公報（公開日：２００３年７月８日）
【特許文献６】特開２００４−４１１７０号公報（公開日：２００４年２月１２日）
【特許文献７】特開２００４−２５１６０５号公報（公開日：２００４年９月９日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の過熱蒸気を用いた焙煎技術では、過熱蒸気発生装置の蒸気発生量が極端に小さいため、少量の焙煎対象物しか焙煎できないという問題があった。
【００１２】
例えば、コーヒー豆を焙煎する場合、上記した特許文献４のように、１ｋｇにも満たないような少量のコーヒー豆の焙煎しかできず、商業生産に利用できる程度の量のコーヒー豆を焙煎することは困難であった。
【００１３】
なお、特許文献１〜４には、コーヒー豆の焙煎において焙煎の全工程を過熱蒸気によって行うことが記載されているが、過熱蒸気を生成・供給するための具体的な構成については何ら開示されていない。
【００１４】
コーヒー豆の焙煎に必要な過熱蒸気量は、特許文献２によれば、コーヒー豆１ｋｇあたり１ｋｇ／ｈ〜３０ｋｇ／ｈであることが好ましいとされている。しかしながら、従来の一般的な過熱蒸気発生装置では、蒸気発生量が少ないので、商業生産に利用できる程度の量（例えば５ｋｇ以上）のコーヒー豆を焙煎するために必要な量の過熱蒸気を供給できない。したがって、特許文献１〜４の技術では、商業生産に利用できる程度の量のコーヒー豆を焙煎することはできない。
【００１５】
なお、大量の焙煎対象物を焙煎できるように、過熱蒸気発生装置を大型化することが考えられるが、その場合、過熱蒸気発生装置のサイズが焙煎機に比べて極端に大きくなり、広大な設置スペースが必要となるので現実的ではない。また、多数の過熱蒸気発生装置を並列に接続することが考えられるが、この場合にも過熱蒸気発生装置の設置スペースが増大してしまうので実用化は困難である。また、この場合、蒸気を供給するための配管を多数設ける必要があるので装置構成が複雑化する。また、過熱蒸気は外気との温度差によって冷却されやすいので、各配管に高度な断熱処理を施す必要があり、装置コストが増大する。また、各過熱蒸気発生装置から焙煎装置までの蒸気供給経路の長さが異なるので、各過熱蒸気発生装置から焙煎装置に供給される過熱蒸気の温度がそれぞれ異なり、温度制御が困難になる。
【００１６】
このような事情から、従来の過熱蒸気を用いた焙煎方法としては、例えば特許文献５のように補助熱源を併用したり、特許文献６のように蒸らし工程のみに用いたりする方法しか実用化されていないのが実情である。ところが、これらの方法では、過熱蒸気の供給手段以外に他の熱源を併設する必要があるので、装置コストが増大するという問題がある。また、過熱蒸気を用いることの利点である、酸化抑制効果，味覚向上効果，省エネルギー効果等が半減してしまうという問題もある。
【００１７】
また、特許文献５および６では、過熱蒸気以外の熱源を併用しているので、焙煎中に発生する煙を消煙するために、大型の消煙装置（消煙バーナー，触媒等）を設置する必要があり、装置コストおよび装置設置スペースの増大を招いていた。
【００１８】
また、従来の焙煎装置では、チャフ（コーヒー豆の皮等）などの乾燥したゴミが排気路に付着するので、これらのゴミに発火・着火することを防止するため、排気路に付着したチャフを除去（清掃）するためのメンテナンスを頻繁に行う必要であった。
【００１９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、商業生産に利用できる程度の量の焙煎対象物を焙煎でき、排出される煙の量が少なく、清掃等のメンテナンスを軽減できる、過熱蒸気を熱源として用いた焙煎装置および焙煎方法を提供することにある。
【００２０】
また、従来より、各種物品の加熱、焼却等に伴って発生する煙を消煙するための消煙装置としては、煙中でガス等の燃料を燃焼させ、高温の炎によって消煙処理を行う消煙装置が広く用いられている。
【００２１】
しかしながら、炎を用いて消煙処理を行う消煙装置には、（１）燃焼のための燃料を多量に消費する、（２）燃焼に伴う二酸化炭素の排出量が多い、（３）燃焼に伴ってダイオキシン等の有害物質が排出される、（４）排気が高温である、（５）容積の大きな燃焼炉が必要である、（６）燃焼音が大きい、といった問題があった。
【００２２】
本発明の他の目的は、燃料消費量が少なく、二酸化炭素の排出量を抑制でき、有害物質の排出量を低減でき、排気温度が低く、騒音を防止でき、小型化が可能な消煙装置および消煙方法を提供することにある。
【００２３】
なお、本明細書における消煙とは、必ずしも煙を完全に消去することを意味するものではなく、煙を実質的に減少させるものであればよい。すなわち、煙とは気体中に固体または液体が微粒子となって分散したものであり、本明細書における消煙とは、気体中に分散した固体または液体の微粒子の少なくとも一部を気体中から除去することを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の焙煎装置は、上記の課題を解決するために、焙煎対象物を投入する焙煎室と、上記焙煎室に過熱蒸気を供給する過熱蒸気発生装置とを備え、上記焙煎室に供給した過熱蒸気によって焙煎対象物を焙煎する焙煎装置において、上記過熱蒸気発生装置は、内部に磁性部材を備えた過熱タンクと、過熱タンクに接続された蒸気供給管および過熱蒸気排出管と、過熱タンクの外側に配置され、高周波交流電源に接続されたコイルとを備え、上記コイルに高周波交流電圧を印加するとともに、蒸気供給管から過熱タンクに供給された蒸気を上記磁性部材と接触させながら当該過熱タンク内を通過させることで過熱蒸気を発生させて過熱蒸気排出管から排出し、この過熱蒸気排出管から排出した過熱蒸気を上記焙煎室に供給することを特徴としている。
【００２５】
また、本発明の焙煎方法は、上記の課題を解決するために、焙煎する焙煎対象物を投入する焙煎室と、上記焙煎室に過熱蒸気を供給する過熱蒸気発生装置とを備えた焙煎装置を用い、上記焙煎室に供給した過熱蒸気によって焙煎対象物を焙煎する焙煎方法であって、内部に磁性部材を備えた過熱タンクと、過熱タンクに接続された蒸気供給管および過熱蒸気排出管と、過熱タンクの外側に配置され、高周波交流電源に接続されたコイルとを備え、上記コイルに高周波交流電圧を印加するとともに、蒸気供給管から過熱タンクに供給された蒸気を上記磁性部材と接触させながら当該過熱タンク内を通過させることで過熱蒸気を発生させて過熱蒸気排出管から排出する過熱蒸気発生装置を用い、上記過熱蒸気排出管から排出した過熱蒸気を上記焙煎室に供給することを特徴としている。
【００２６】
上記の焙煎装置および焙煎方法によれば、コイルに高周波交流電圧を印加することで発生する磁力線によって過熱タンク内に渦電流が発生する。この渦電流は、過熱タンク内の蒸気とともに磁性部材を加熱する。そして、過熱タンク内を通過する蒸気を、ジュール熱によって加熱した磁性部材と接触させることで加熱して過熱蒸気を発生させることができる。これにより、従来よりも効率よく過熱蒸気を発生させ、高温の過熱蒸気を大量に、かつ連続して発生させることができる。
【００２７】
したがって、上記の焙煎装置および焙煎方法によれば、焙煎室に過熱蒸気を大量に供給できるので、一度の焙煎処理で焙煎できる焙煎対象物の量を増大させることができる。すなわち、商業生産に利用できる程度の量（例えば５ｋｇ以上）の焙煎対象物を焙煎できる。
【００２８】
また、上記の焙煎装置および焙煎方法によれば、蒸らし工程および本焙煎工程を含む全ての焙煎工程を、過熱蒸気のみを熱源として行うことができる。このため、焙煎装置から排出される排煙の量、焙煎臭などを削減できる。したがって、焙煎室あるいは排煙設備の清掃等のメンテナンスを簡略化し、メンテナンス周期を延ばすことができる。また、ガス等を熱源とする従来の焙煎装置のように大型の消煙設備を備える必要がないので、装置構成を簡略化し、装置コストを削減できる。また、ガスや石油等の燃焼ガスを用いる焙煎装置よりも、二酸化炭素やダイオキシン等の発生量を抑制できる。
【００２９】
なお、上記過熱蒸気発生装置は、上記焙煎室よりも容量が小さく、かつ、１台の過熱蒸気発生装置で、上記焙煎室に２００℃以上６００℃以下の過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ以上３００ｋｇ／ｈ以下の流量で連続して供給することが好ましい。上記の構成によれば、商業生産に利用できる程度の量（例えば５ｋｇ以上）の焙煎対象物を焙煎できる。また、過熱蒸気発生装置の容量は焙煎室の容量よりも小さいので、過熱蒸気発生装置の設置スペースを小さくできる。また、１台の過熱蒸気発生装置によって焙煎に必要な過熱蒸気を供給できるので、複数大の過熱蒸気発生装置を設置する場合よりも配管構成を簡略化でき、また、焙煎室に供給する過熱蒸気の温度制御が容易になる。
【００３０】
また、上記焙煎室からの排気を所定の排出位置へ案内する排気路を備えている構成としてもよい。
【００３１】
上記の構成によれば、焙煎室から排出される過熱蒸気の一部は、排気路において凝縮して凝縮水となる。なお、過熱蒸気は、例えばガスや石油等の燃焼ガスに比べて、外気（排気路の外部）との温度差によって冷却されやすいという特性を有している。排気路で凝縮した凝縮水は、排気路へのチャフ等のゴミの付着を抑制するように機能する。つまり、排気路に付着するチャフ等のゴミを、従来の過熱蒸気以外の熱源を用いた焙煎装置に比べて大幅に低減できる。したがって、排気路の清掃等のメンテナンス周期を延ばすことができ、ユーザーの利便性を向上できる。
【００３２】
なお、従来の過熱蒸気を用いた焙煎装置では、利用する蒸気量（焙煎する焙煎対象物の量）、すなわち排気量自体が非常に少ないので、排気路を設ける必要がないか、あるいは小規模なものでよかった。このため、清掃等のメンテナンスは大した労力を要しなかった。これに対して、焙煎装置のサイズが大きくなって排気量が増すと、排気路もそれに伴って大規模化（大口径化，長大化）する。したがって、焙煎する焙煎対象物の量が多いほど（使用する過熱蒸気量が多いほど）、過熱蒸気の凝縮によるゴミ等の付着防止効果によって、メンテナンスの労力を軽減できる。
【００３３】
また、従来の焙煎装置では、例えば装置メーカーのマニュアルで規定された排気路のメンテナンスを怠るなどして排気路にチャフ等の乾燥したゴミが大量に付着すると、付着したゴミに何らかの原因で着火したときに、排気路全体に延焼してしまう可能性があった。これに対して、上記の構成によれば、排気路に付着するゴミを大幅に低減できるので、火災の発生あるいは火災発生時の延焼を防止できる。
【００３４】
また、上記焙煎室は、中空形状の外壁部と、この外壁部内に収容された中空構造の回転ドラムとを備えており、上記回転ドラムは、この回転ドラム内に上記過熱蒸気発生装置から供給された過熱蒸気を導入するための多数の孔部を備え、上記孔部を介して回転ドラム内に導入される過熱蒸気を用いて、回転ドラム内に投入された焙煎対象物を焙煎する構成としてもよい。
【００３５】
あるいは、上記焙煎室は、中空形状の外壁部と、この外壁部内に収容された中空構造の回転ドラムと、この回転ドラムに回転駆動力を伝達するための、上記回転ドラムを貫通するように設けられた回転軸とを備え、上記回転軸は、中空構造であって、かつ、回転ドラム内に配置される領域に当該回転軸の内部と外部とを導通させる多数の孔部を有しており、上記過熱蒸気発生装置から供給される過熱蒸気を、上記回転軸内および上記回転軸に設けられた孔部を介して回転ドラム内に導入し、該導入した過熱蒸気を用いて回転ドラム内に投入された焙煎対象物を焙煎する構成であってもよい。
【００３６】
上記いずれかの構成によれば、過熱蒸気を回転ドラム内に適切に導入し、この過熱蒸気を用いて焙煎処理を行うことができる。
【００３７】
また、上記焙煎室は、円筒形状の外壁部と、この外壁部内に収容された円筒形状の回転ドラムと、この回転ドラムに回転駆動力を伝達するための、上記回転ドラムを該回転ドラムにおける両底面の中心を結ぶ中心線を軸として回転させるように備えられた回転軸とを備え、上記回転ドラムは円筒形状の側周面が鉛直方向下向きになるように設置されており、上記円筒形状の内周面に沿って配置された複数の第１羽根と、上記第１羽根よりも上記中心線側に設けられた１つ以上の第２羽根を備え、上記複数の第１羽根は、上記中心線に垂直な方向から見たときに各第１羽根と上記中心線とのなす角度がそれぞれ１３０度以上１４０度以下となり、かつ、上記回転ドラムの一方の底面から他方の底面に向かって時計回りに順次捻れるように並べて配置されており、上記第２羽根は、上記複数の第１羽根の少なくとも一部に、上記中心線に垂直な方向から見たときに各第２羽根と上記中心線とのなす角度がそれぞれ２０度以上３０度以下になるように固定構成であってもよい。なお、上記回転軸は、回転ドラムを両底面の中心を結ぶ中心線を軸として回転させるように備えられていればよく、例えば両底面の中心を貫通するように設けられていてもよく、あるいは両底面の中心から回転ドラムの中心線に沿って外側に突出するように設けられていてもよい。
【００３８】
過熱蒸気は、ガスや炭火等の従来の焙煎装置に備えられていた熱源よりも、焙煎対象物に対する熱伝達特性が優れている。このことは、焙煎時間の短縮，焙煎に要するエネルギー消費量の低減等の効果をもたらす一方で、焙煎対象物を効率的に撹拌しないと、焙煎ムラが生じ易いという問題を生じさせる。これに対して、上記の構成によれば、焙煎室内に投入された焙煎対象物を効率よく撹拌しながら焙煎処理を行うことができるので、焙煎ムラを低減できる。また、焙煎処理を効率よく行えるので、焙煎に必要な過熱蒸気量を低減できる。すなわち、過熱蒸気の供給流量あたりの焙煎可能な焙煎対象物の量を増加させることができる。また、焙煎時間を短縮し、焙煎処理にかかるランニングコストを低減できる。
【００３９】
また、上記第２羽根は、上記回転ドラムにおける上記一方の底面側から他方の底面側に向かうほど、上記回転ドラムの側周面から上記中心線方向に向かう方向の高さが高い構成としてもよい。
【００４０】
上記の構成によれば、焙煎室内の焙煎対象物が、全体的に上記他方の底面側に寄ってくる傾向になる。したがって、上記構成のように、第２羽根の高さを、上記回転ドラムにおける上記一方の底面側から他方の底面側に向かうほど高くなるようにすることで、焙煎対象物をより効率的に撹拌できる。
【００４１】
また、上記第１羽根は、上記回転ドラムの中心線に垂直な断面において、当該第１羽根の先端部が、当該第１羽根の上記回転ドラムに対する当接部と上記中心線とを結ぶ直線よりも、上記回転ドラムの回転方向側に配置されている構成としてもよい。
【００４２】
上記の構成によれば、第１羽根によって回転ドラム内の下層に位置する焙煎対象物をすくい上げ、上層まで搬送することができる。したがって、焙煎対象物をより効率よく撹拌できる。これにより、焙煎ムラをより効果的に低減できる。また、焙煎に要する過熱蒸気量を低減できる。
【００４３】
また、上記第１羽根は、上記回転ドラムの中心線に垂直な断面において、上記回転ドラムの回転方向の反対側に凸となるように、湾曲または屈曲している構成としてもよい。
【００４４】
上記の構成によれば、第１羽根によって回転ドラム内の下層に位置する焙煎対象物をすくい上げ、上層まで搬送することができるので、焙煎対象物をより効率よく撹拌できる。これにより、焙煎ムラをより効果的に低減するとともに、焙煎に要する過熱蒸気量を低減できる。
【００４５】
また、上記回転ドラムにおける上記他方の底面には、該回転ドラム内の焙煎対象物を排出するための排出扉が設けられている構成としてもよい。
【００４６】
上記の構成によれば、焙煎室内の焙煎対象物は、全体的に上記他方の底面側に寄ってくる傾向にできる。したがって、上記他方の底面に排出扉を設けておくことにより、焙煎後の焙煎対象物を効率よく排出できる。
【００４７】
また、上記第１羽根の上記回転ドラムの側周面から回転軸方向に向かう方向の高さは、上記第２羽根の上記回転ドラムの側周面から回転軸方向に向かう方向の高さの１倍以上２倍以下としてもよい。これにより、焙煎対象物の撹拌をより効果的に行い、撹拌ムラを低減できる。
【００４８】
また、上記回転ドラムに供給する回転駆動力を発生する回転駆動手段は、回転速度が可変であってもよい。
【００４９】
上記の構成によれば、焙煎工程中に、回転ドラムの回転速度を変化させることで、焙煎対象物の撹拌をより効率的に行い、焙煎ムラを低減できる。
【００５０】
また、上記焙煎室から排出される煙を消煙するための消煙装置と、上記過熱蒸気発生装置から出力される過熱蒸気の一部を、上記焙煎室を介さずに上記消煙装置に供給するバイパス手段とを備え、上記消煙装置は、上記バイパス手段によって供給される過熱蒸気を用いて消煙する構成としてもよい。なお、この場合、過熱蒸気のみを用いて消煙処理を行ってもよく、過熱蒸気と他の熱源とを併用して消煙処理を行ってもよい。また、消煙設備は、煙を完全に消去できるものでなくてもよく、排出される煙を減少させることができるものであればよい。
【００５１】
上記の構成によれば、過熱蒸気発生装置から出力される過熱蒸気の一部を消煙設備における消煙処理に利用することができる。これにより、消煙設備の消費エネルギーを低減することができる。
【００５２】
また、上記焙煎室から排出される煙を消煙するための消煙装置と、上記消煙装置に過熱蒸気を供給する第２の過熱蒸気発生装置とを備え、上記消煙装置は、上記第２の過熱蒸気発生装置によって供給される過熱蒸気を用いて消煙する構成としてもよい。上記の構成によれば、焙煎室から排出される煙を効果的に消煙できる。
【００５３】
また、本発明の焙煎方法は、上記焙煎室は、中空構造の外壁部と、この外壁部内に収容された中空構造の回転ドラムと、上記回転ドラムの内面に固定された、焙煎対象物を攪拌するための羽根を備え、上記回転ドラム内に投入した焙煎対象物を、過熱蒸気によって焙煎する焙煎工程中に、上記回転ドラムの回転数を変化させてもよい。
【００５４】
上記の焙煎方法によれば、回転ドラム内の焙煎対象物を効率よく撹拌しながら焙煎処理を行うことができるので、焙煎ムラを低減できる。また、焙煎処理を効率よく行えるので、焙煎に必要な過熱蒸気量を低減できる。すなわち、過熱蒸気の供給流量あたりの焙煎可能な焙煎対象物の量を増加させることができる。また、焙煎時間を短縮し、焙煎処理にかかるランニングコストを低減できる。
【００５５】
本発明の消煙装置は、煙を消煙するための消煙装置であって、煙に過熱蒸気を接触させることで消煙処理を行うことを特徴としている。また、本発明の消煙方法は、煙を消煙するための消煙方法であって、煙を過熱蒸気に接触させることで消煙処理を行うことを特徴としている。
【００５６】
上記の消煙装置および消煙方法によれば、煙を過熱蒸気に接触させることで、過熱蒸気の熱によって煙の微粒子を分解し、あるいは過熱蒸気が凝縮する際に煙の微粒子を吸着することによって、気体中の煙を消煙することができる。
【００５７】
また、上記の消煙装置および消煙方法によれば、従来の炎によって煙を消煙する消煙装置および消煙方法に比べて、燃料を燃焼させる必要がないので、燃料消費量を低減し、二酸化炭素の排出量を抑制し、有害物質の排出量を低減し、排気温度が低くし、騒音を防止するとともに、消煙装置を小型化することができる。
【００５８】
なお、本発明の消煙装置は、上記の構成に加えて、煙に過熱蒸気を噴射する噴射手段を備えている構成としてもよい。上記の構成によれば、噴射手段によって煙に過熱蒸気を噴射することで、煙と過熱蒸気とを効率よく接触させ、消煙効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００５９】
以上のように、本発明の焙煎装置は、上記焙煎室よりも容量が小さく、かつ、上記焙煎室に、２００℃以上６００℃以下の過熱蒸気を、５０ｋｇ／ｈ以上３００ｋｇ／ｈ以下の流量で連続して供給する過熱蒸気発生装置を備えている。
【００６０】
また、本発明の焙煎方法は、上記焙煎室よりも容量が小さく、かつ、上記焙煎室に、２００℃以上６００℃以下の過熱蒸気を、５０ｋｇ／ｈ以上３００ｋｇ／ｈ以下の流量で連続して供給する焙煎処理を行う。
【００６１】
それゆえ、連続的に供給される、高温かつ大量の過熱蒸気を用いて焙煎処理を行えるので、一度の焙煎処理で焙煎できる焙煎対象物の量を増大させることができる。また、焙煎装置から排出される排煙の量、焙煎臭などを削減できるので、焙煎室あるいは排煙設備の清掃等のメンテナンスを簡略化し、メンテナンス周期を延ばすことができる。また、ガスや石油等の燃焼ガスを用いる焙煎装置よりも、二酸化炭素やダイオキシン等の発生量を抑制できる。また、上記過熱蒸気発生装置は、過熱蒸気を効率よく発生させることができるので、焙煎装置の設置スペースが増大することを抑制できる。
【００６２】
本発明の消煙装置および消煙方法は、煙を過熱蒸気に接触させることで消煙処理を行う。それゆえ、気体中の煙を消煙することができる。また、従来の炎によって煙を消煙する消煙装置および消煙方法に比べて、燃料を燃焼させる必要がないので、燃料消費量を低減し、二酸化炭素の排出量を抑制し、有害物質の排出量を低減し、排気温度が低くし、騒音を防止するとともに、消煙装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
本発明の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる焙煎装置１００の概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、本実施形態にかかる焙煎装置１００は、蒸気発生装置２００、過熱蒸気発生装置３００、焙煎機４００、排気サイクロン５００を備えている。
【００６４】
蒸気発生装置２００は、外部から供給される水を加熱し、飽和蒸気（飽和水蒸気）を発生させて過熱蒸気発生装置３００に供給するものである。蒸気発生装置２００としては、例えば従来から公知のボイラーなどを用いることができる。
【００６５】
過熱蒸気発生装置３００は、蒸気発生装置２００から供給される飽和蒸気をさらに加熱して過熱蒸気（過熱水蒸気）を発生させ、焙煎機４００に供給するものである。この過熱蒸気発生装置３００は、ＩＨ電磁誘導原理（インバーターによる高周波電流を用いたＩＨ過熱方式）を応用したものであり、過熱蒸気を発生させるタンクの大きさが外径１２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍというコンパクトな形状でありながら、温度２００℃〜６００℃、圧力０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ〜２００ｋｇ／ｈ生成できる。なお、過熱蒸気発生装置３００の詳細については後述する。
【００６６】
焙煎機４００は、投入されたコーヒー豆（焙煎対象物）を過熱蒸気発生装置３００から供給される過熱蒸気を用いて焙煎するものである。詳細については後述するが、焙煎機４００は、半密閉式の回転ドラムを内蔵した焙煎室を備えており、この焙煎室内に過熱蒸気発生装置３００から供給される過熱蒸気を噴射することにより、回転ドラム内に投入（バッチ供給）されたコーヒー豆を過熱蒸気と接触させるようになっている。なお、回転ドラムの容量は０．０２ｍ３であり、焙煎装置１００では一度に５ｋｇのコーヒー豆を焙煎できるようになっている。つまり、過熱蒸気発生装置３００に備えられるタンク（過熱タンク）の容量は、回転ドラムの容量よりも小さくなっている。
【００６７】
排気サイクロン５００は、焙煎機４００からの排気を旋回させ、遠心力および重力によってチャフ等のゴミや凝縮水と排気とを分離するものである。
【００６８】
（１．過熱蒸気発生装置３００の構成）
図２は、過熱蒸気発生装置３００の断面図である。この図に示すように、過熱蒸気発生装置３００は、蒸気供給管３から供給された蒸気を過熱蒸気排出管５へと通過させる過熱蒸気発生装置のタンク１と、タンク１内に設けられた金属板（磁性部材）１１と、磁性球体（磁性部材）１３と、タンク１の周辺を巻き込むように配置された高周波コイル２１とを備えている。
【００６９】
タンク１は、ステンレススチール４０３（ＳＵＳ４０３）あるいは４３０（ＳＵＳ４３０）などの金属からなる筒体（外壁）２の一端部に蒸気供給管３を耐熱性のパッキン７を介して接続され、フランジ４で固定されており、筒体２の他端部に過熱蒸気排出管５を耐熱性のパッキン７を介して接続され、フランジ６で固定された構成である。耐熱性のパッキン７としては、例えば耐熱ゴムパッキンやメタルパッキンを使用できる。なお、タンク１の筒体２の大きさは、外径１２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍである。ただし、タンク１の大きさはこれに限るものではなく、適宜変更してもよい。
【００７０】
なお、図２に矢印で示すように、蒸気発生装置２００からの飽和蒸気が蒸気供給管３に供給され、過熱蒸気発生装置３００で発生した過熱蒸気が過熱蒸気排出管５から焙煎機４００へ供給されるようになっている。つまり、過熱蒸気排出管５の先端は、焙煎機４００に臨ませて過熱蒸気の温度が低下しないように設けられている。なお、蒸気発生装置２００と過熱蒸気発生装置３００との間、および過熱蒸気発生装置３００と焙煎機４００との間に備えられる配管には、配管内の蒸気，過熱蒸気の温度の低下を抑制するために、必要に応じて断熱処置を施してもよい。
【００７１】
タンク１の内側には、両面を凹球面状に形成したステンレススチール４０３（ＳＵＳ４０３）あるいは４３０（ＳＵＳ４３０）などの金属からなる金属板１１，１１が間隔を設けて配置されており、タンク１内に筒体２の中心軸と同軸に位置させた軸体１４に固定されている。この金属板１１には、多数の透孔１２，１２を穿設している。なお、金属板１１と筒体２とは、溶接により接合する等の方法で一体として形成することが望ましい。これにより、筒体２および金属板１１の両方を誘導過熱することができるため、より熱効率のよい過熱蒸気発生装置を得ることができる。
【００７２】
また、金属板１１，１１の間には多数の同じ金属からなる球体１３，１３を介在させており、金属板１１，１１はこれを挟持した状態で軸体１４に固定されている。したがって、タンク１内においては、金属板の透孔１２並びに球体１３，１３間の空隙によって、蒸気が通過する空隙が確保されている。なお、球体１３は必ずしも備えられる必要はなく、例えばタンク１の圧力損失を低減させる必要がある場合などには省略してもよい。
【００７３】
また、過熱蒸気発生装置３００では、筒体２、金属板１１、球体１３および軸体１４は、いずれも金属製で形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、セラミックからなる筒体２を用いてもよい。
【００７４】
図３は、金属板１１の断面図である。この図に示すように、金属板１１に穿設した透孔１２は、その両端開口縁１６，１６がテーパー状に形成されている。また、球体１３，１３は、その直径の大きさが異なるものを取り混ぜて充填させている。
【００７５】
これにより、蒸気との接触面積の確保と通過する空隙の確保との調和を図ることができる。
【００７６】
筒体２の外側には、筒体２の外周に沿ってセラミックからなる断熱壁８が設けてあり、その外側には可動車２２が配置されており、コロ２３，２３を利用して、タンクの筒体２の外壁に沿って進退させることができる。可動車２２の内側には、断熱壁８との間に隙間を設けて筒体２５が配置され、その外側に交流電源に接続したコイル２１が固定されている。
【００７７】
これにより、高周波交流電源を入れると、コイル２１が発生する磁力線によってタンク１内にジュール熱を発生させることができる。
【００７８】
なお、この高周波交流電源の高周波とは、家庭用電源の周波数５０〜６０Ｈｚよりも高い周波数を意味しており、近隣の電波障害等への影響を考慮した上で、例えば、２５０Ｈｚ〜６万Ｈｚの広い範囲で適用可能である。
【００７９】
断熱壁８は、セラミックからなり、コイル２１を熱から保護する機能を果たしている。つまり、コイルを固定式にした場合には、常に同じ箇所が加熱されるが、過熱蒸気発生装置３００では、車２２を常時移動させることによって、その発熱部分を移動させることができ、タンク内において広範囲にわたる部分を加熱できる。さらに、車２２を移動させることで、タンク１内の金属板（磁性体板）１１、球体（磁性球体）１３の温度がキュリー点（強磁性から弱磁性になる温度）を超えないように調整することができる。
【００８０】
なお、本実施形態では、筒体２の断熱壁８として、セラミックのものを使用しているが、ガラス繊維その他の耐熱性の断熱材を使用してもよい。
【００８１】
タンク１内には、温度センサー（図示せず）が固定されており、この温度センサーの温度検知結果は図示しない温度表示部に表示される。オペレーターは、この温度検出結果に応じて高周波電流のスイッチを手動で動作させ、温度の昇降を制御することができる。これにより、急激な温度上昇を伴うことなく、高周波の出力を維持しながら温度の緩慢な昇降を行うことができ、従来よりも精度の高い温度制御を行うことができる。
【００８２】
また、過熱蒸気発生装置３００では、可動車２２にファン２４が取り付けることで、可動車２２内を適度に放熱できるようになっており、さらに、可動車２２の一端側の断熱壁８との間に隙間（通気口２６）を設けている。これにより、通気口２６から流入する空気を移動させて（矢印参照）コイル２１を冷却することができるようになっている。
【００８３】
なお、ファン２４は、コイル２１自体の発熱状態を勘案して、適宜その数を増減させてもよい。また、コイル２１を放熱するための手段は、上記のような空冷式に限るものではなく、例えば水冷式のものを採用してもよい。
【００８４】
過熱蒸気発生装置３００においては、上記のような構成により、出力（供給電力）２０ｋｗ時において、蒸気供給管３側より飽和蒸気２００ｋｇ／ｈを供給したところ、約４５０℃以上の高温高圧の過熱蒸気を過熱蒸気排出管５側から連続して排出させることができた。また、供給する電力および飽和蒸気量を変化させたところ、温度２００℃〜６００℃、圧力０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ〜３００ｋｇ／ｈ生成できた。
【００８５】
なお、本実施形態では、外径１２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのタンクを備えた過熱蒸気発生装置１００を用いるものとしたが、過熱蒸気発生装置１００の構成はこれに限るものではない。例えば、タンクの大きさをこれよりも大きくしてもよい。また、供給電力についても２０ｋＷに限るものではなく、適宜変更してもよい。タンクのサイズを変更することにより、あるいは供給電力を変化させることにより、例えば、温度２００℃〜６００℃、圧力０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ〜３００ｋｇ／ｈ生成することができる。
【００８６】
また、蒸気の最高温度については、発熱体の耐熱温度に依存するため上記の温度が限界値ではない。過熱蒸気発生装置３００では、発熱体を耐熱性のあるものに取り替えた場合には、これ以上の高温高圧の過熱蒸気を連続して発生させることも可能である。
【００８７】
また、本実施形態のように、筒体内で隔壁となる金属板（磁性板１１）が金属製である場合には、板材を軸体に貫通させて粒状物を挟持させ、その状態で軸体に固定する構成を採用すると、板材と粒状物とを一体化することができ、タンク内へ配置する作業が容易となる。
【００８８】
なお、磁性網状ケース内に磁性粒状物を充填した構成を採用することによっても、磁性板および磁性粒状物からなる磁性部材を一体化させることができるため、同様の手軽さを得ることができる。
【００８９】
（２．焙煎機４００の構成）
次に、焙煎機４００の構成について説明する。図４は、焙煎機４００の構成を模式的に示した説明図である。
【００９０】
この図に示すように、焙煎機４００は、原料ホッパー４０１、焙煎室（ドラム）４０２を備えた本体４０３、冷却箱４０４、排気部４０５などを備えている。
【００９１】
原料ホッパー４０１は、原料であるコーヒー豆を投入するためのものであり、原料ホッパー４０１から投入されたコーヒー豆は、焙煎室４０２に投入される。なお、焙煎室４０２の前方（図中右側）の面には、コーヒー豆が焙煎室に投入されることを遮断するための投入扉および焙煎後のコーヒー豆を排出するための排出扉（いずれも図示せず）が設けられている。
【００９２】
焙煎室４０２は、原料ホッパー４０１から投入されたコーヒー豆を、過熱蒸気発生装置３００から供給される過熱蒸気によって焙煎するためのものである。なお、焙煎室４０２の詳細については後述する。
【００９３】
冷却箱４０４は、焙煎室４０２から排出される焙煎後のコーヒー豆を受け取るためのものである。また、冷却箱４０４には図示しない撹拌手段および冷却ファンが設けられており、冷却箱４０４に排出されたコーヒー豆を撹拌手段によって撹拌するとともに冷却ファンによって大気への対流伝熱を促進させることで、コーヒー豆を効率よく冷却できるようになっている。
【００９４】
排気部４０５は、焙煎室４０２内の気体（過熱蒸気あるいは空気）を排出するための排気口の開度（開口面積）を調整する排気ダンパーと、焙煎室４０２内の気体を吸引して排気口から排気させるための排気ファンとを備えている（いずれも図示せず）。排気ダンパーの開度および排気ファンの回転速度（単位時間あたりの回転数）は可変になっており、オペレーターがこれらを調整することにより、焙煎室４０２から排出する過熱蒸気の流量を調節して焙煎室４０２内の温度，圧力を適切に保つとともに、焙煎室４０２内の雰囲気を過熱蒸気のみ（あるいはそれに近い状態）とし、焙煎室４０２内を無酸素状態（あるいは低酸素状態）に保てるようになっている。なお、上記排気ファンおよび／または排気サイクロンによって、焙煎室内の気体を吸引して焙煎室内を大気圧より低い負圧にすることが好ましい。これにより、焙煎室に投入する過熱蒸気の圧力を低くすることが可能になる。したがって、過熱蒸気発生装置３００から排出する過熱蒸気の圧力を低くすることができる（過熱蒸気発生装置３００から排出する過熱蒸気の圧力は焙煎室内の圧力よりも高ければよいので、例えば常圧（大気圧）であってもよく常圧よりもわずかに高い圧力（微圧）であってもよい）ので、過熱蒸気発生装置３００から焙煎機４００に供給される過熱蒸気の流量をさらに増すことができる。また、蒸気を昇圧する加圧手段を設ける必要がないので、装置構成を簡略化できる。
【００９５】
図５は、焙煎室４０２の構成を模式的に示した説明図である。この図に示すように、焙煎室４０２は、円筒形状の外壁部４１２と、この外壁部４１２の内面に沿うように配置された円筒形状の回転ドラム４１３と、外壁部４１２および回転ドラム４１３の中心線（両底面（前方および後方の面）の中心を通る直線）に沿って回転ドラム４１３を回転させるように備えられた回転軸４１４とを備えている。
【００９６】
回転軸４１４はモーター等の駆動手段（図示せず）によって回転駆動されるようになっている。この回転軸４１４は、回転ドラム４１３を中心線に沿って回転させるものであればよく、例えば図５に示すように回転ドラム４１３の両底面から外側に向かって突出するように備えられていてもよく、回転ドラム４１３を貫通するように備えられていてもよい。
【００９７】
なお、上記の駆動手段は、例えばオペレーターの手動操作により回転速度（回転軸４１４の回転速度）を可変できるようになっている。あるいは、駆動手段の回転速度を制御する回転制御手段をそなえておき、この回転制御手段が、一定時間毎あるいは連続的に駆動手段の回転速度を変化させるようにしてもよい。また、回転ドラム４１３は回転軸４１４に固定されており、回転軸４１４とともに一体的に回転するようになっている。なお、図５における破線は、過熱蒸気の流れを示している。
【００９８】
なお、回転ドラム４１３の容量は０．０２ｍ３であり、一度に５ｋｇのコーヒー豆を焙煎できるようになっている。
【００９９】
また、焙煎室４０２には、過熱蒸気発生装置３００からの過熱蒸気が蒸気配管４１１を介して供給される。
【０１００】
具体的には、蒸気配管４１１は外壁部４１２の下部に設けられた開口部に接続されており、蒸気配管４１１を介して供給される過熱蒸気はこの開口部から外壁部４１２の内部に導入される。なお、外壁部４１２は、過熱蒸気を導入するための上記開口部および焙煎室４０２内の気体を排気サイクロン５００へ排出するための排出口を除いて密封された構造（半密封構造）である。
【０１０１】
外壁部４１２の内面に沿って配置された回転ドラム（胴体）４１３は、ドラム内に過熱蒸気を導入するための多数の孔部を有するパンチング板で構成されており、蒸気配管４１１から供給された過熱蒸気は、このパンチング板を介して回転ドラム４１３の内部に供給される。
【０１０２】
上記多数の孔部は、回転ドラム４１３の側面の周方向全周に渡って設けられており、両底面にも設けられている。このため、過熱蒸気は、外壁部４１２の下部に接続された蒸気配管４１１から供給された過熱蒸気は、回転ドラム４１３の全体（全面）から回転ドラム４１３内に導入される。また、上記多数の孔部は、焙煎室４０２内に投入された原料（コーヒー豆）４１５が通過したり挟まったりしない程度の大きさであることが好ましい。
【０１０３】
なお、回転ドラム４１３の構成はこれに限るものではない。例えば、図６に示すように、回転ドラム４１３における後方側（図中左側）の底面のみをパンチング板としてもよい（後方側の底面にのみ孔部を設けてもよい）。この場合には、後方側の底面から過熱蒸気が供給されることになる。また、両底面（前方側および後方側の底面）をパンチング板としてもよく、側面のみをパンチング板としてもよい。
【０１０４】
また、回転ドラム４１３の構成は、その一部または全部がパンチング板である構成に限るものではない。例えば、図７に示すように、回転ドラム４１３を、排気口を除いて密閉した構造にするとともに、回転軸４１４を両底面の中心を貫通する中空構造とし、この回転軸４１４における焙煎室４０２内（回転ドラム４１３内）の部分に蒸気噴射口を設け、回転軸４１４を介して過熱蒸気を焙煎室４０２内に供給するようにしてもよい。また、この場合、回転ドラム４１３の一部または全部をパンチング板で構成し、回転軸４１４に設けた蒸気噴射口および回転ドラム４１３におけるパンチング板部分の両方から過熱蒸気を供給するようにしてもよい。
【０１０５】
また、回転ドラム４１３に回転駆動力を供給する回転軸４１４とは別に、回転ドラム４１３内に過熱蒸気を供給するための蒸気軸（蒸気供給軸）を設けてもよい。例えば、図２１（ａ）に示すように、回転ドラム４１３における一方の底面の中心を通る中空構造の蒸気軸４１６を設け、この蒸気軸４１６における焙煎室４０２内（回転ドラム４１３内）の部分に蒸気噴射口を設け、蒸気軸４１６を介して過熱蒸気を焙煎室４０２内に供給するようにしてもよい。この場合、蒸気軸４１６は必ずしも回転軸４１４と共に回転する必要はなく、焙煎機４００に備えられる固定部材に固定されていてもよい。
【０１０６】
なお、回転ドラム４１３内のコーヒー豆は、回転ドラム４１３の回転に伴って鉛直方向下向きよりも回転方向側に偏る傾向になる。そこで、蒸気軸４１６を回転させない構成とする場合、図２１（ｂ）に示すように、過熱蒸気の排出方向（蒸気噴射口の向き）を、鉛直方向下向きよりも回転ドラム４１３の回転方向側に傾斜させてもよい。これにより、回転ドラム４１３内のコーヒー豆に対してより効率的に過熱蒸気を噴射することができる。なお、過熱蒸気を噴射する方向は一方向でなくてもよく、例えば図２１（ｃ）に示すように、回転ドラム４１３の中心線に垂直な断面で見たときに噴射方向が扇状をなし、全体として鉛直方向下向きよりも回転方向側に噴射される過熱蒸気量が、鉛直方向下向きよりも回転方向の反対側に噴射される過熱蒸気量よりも多くなるように各蒸気噴射口を設けてもよい。
【０１０７】
また、蒸気軸４１６は必ずしも円筒形状である必要はなく、断面が矩形や楕円、多角形等であってもよい。また、必ずしも回転ドラム４１３の中心線に沿った形状でなくてもよく、湾曲あるいは屈曲した形状であってもよく、先端が枝分かれしていてもよい。
【０１０８】
回転ドラム４１３における内周面には、焙煎室４０２内に投入されたコーヒー豆を撹拌するための羽根が設けられている。図８（ａ）は、回転ドラム４１３の斜視図であり、図８（ｂ）は回転ドラム４１３に備えられる羽根の形状を模式的に示した説明図であり、図８（ｃ）は図８（ｂ）に示した回転ドラム４１３をＡ方向から見た場合の羽根の配置を示した説明図である。
【０１０９】
これらの図に示すように、回転ドラム４１３には、その内周面に沿って設けられた第１羽根４２１と、この第１羽根４２１よりも回転ドラム４１３の中心線側に設けられた第２羽根４２２とが備えられている。
【０１１０】
第１羽根４２１は、回転ドラム４１３の後方側（図８（ｂ）の左側）から見たときに、時計回りに順次捻れるように並べて配置された複数枚の第１羽根４２１からなる組が、回転ドラム４１３の円周方向に沿って複数組配置されている。また、各第１羽根４２１は、図８（ｂ）に示すように、回転ドラム４１３の中心線に垂直な方向から見たときに、各第１羽根４２１と回転ドラム４１３の中心線とのなす角度が１３５度になるように配置されている。なお、各第１羽根４２１と回転ドラム４１３の中心線とのなす角度は、必ずしも厳密に１３５度である必要はないが、コーヒー豆を効率よく撹拌するためには、１３０度以上１４０度以下であることが好ましい。また、各第１羽根４２１は、溶接等によって回転ドラム４１３に固定されている。
【０１１１】
第２羽根４２２は、第１羽根４２１における回転ドラム４１３の中心線側の位置に、例えば溶接により固定されている。なお、第２羽根４２２の数は特に限定されるものではないが、例えば、上記第１羽根４２１の組数と同数備えられる。また、各第２羽根４２２は、図８（ｂ）に示すように、回転ドラム４１３の中心線に垂直な方向から見たときに、各第２羽根４２２と回転ドラム４１３の中心線とのなす角度が２５度になるように配置されている。なお、各第２羽根４２２と回転ドラム４１３の中心線とのなす角度は、必ずしも厳密に２５度である必要はないが、コーヒー豆を効率よく撹拌するためには、２０度以上３０度以下であることが好ましい。
【０１１２】
第１羽根４２１および第２羽根４２２を上記のように配置することにより、焙煎室４０２内のコーヒー豆を効率良く撹拌できる。具体的には、図８（ｂ）に示すように回転ドラム４１３を、回転軸４１４によって図中のＡ方向から見て時計回りに回転させることにより、第１羽根４２１によって焙煎室４０２の外層側（底側；回転ドラム４１３側）に位置するコーヒー豆は前方（図８（ｂ）における右側）へ送られ、それよりも内層側（上側；回転軸４１４側）に位置するコーヒー豆は第２羽根４２２によって後方へ送られる。また、焙煎室４０２の外層側に位置するコーヒー豆が内層側の位置に移動し、内層側に位置するコーヒー豆が外層側に移動するように撹拌される。
【０１１３】
なお、過熱蒸気は、ガスや炭火等の従来の焙煎装置に備えられていた熱源よりも、焙煎対象物に対する熱伝達特性が優れている。このことは、焙煎時間の短縮，焙煎に要するエネルギー消費量の低減等の効果をもたらす一方、焙煎対象物を効率的に撹拌しないと、焙煎ムラが生じ易いという問題を生じさせる。したがって、過熱蒸気を用いた焙煎装置では、焙煎ムラを低減するために、コーヒー豆の撹拌を特に効率よく行う必要がある。
【０１１４】
焙煎装置１００では、焙煎室４０２に上記のような第１羽根４２１，第２羽根４２２を備えることにより、過熱蒸気を用いて焙煎を行うにもかかわらず、焙煎室４０２に投入されたコーヒー豆を効率よく撹拌しながら焙煎処理を行うことができるので、焙煎ムラを低減できる。また、焙煎処理を効率よく行えるので、焙煎に必要な過熱蒸気量を低減できる。また、焙煎時間を短縮し、ランニングコストを低減できる。
【０１１５】
また、上記の構成によれば、焙煎室４０２内のコーヒー豆を、全体的に前方に移動させることができる。つまり、コーヒー豆が外層側と内層側とに順次移動するように効率よく撹拌するとともに、全体的に前方に寄ってくる傾向にできる。したがって、図４に示したように焙煎室４０２の前方に配置された冷却箱４０４への排出扉から、焙煎後のコーヒー豆を効率よく排出できる。
【０１１６】
なお、このように、コーヒー豆は全体的に前方に寄ってくる傾向にあるので、図９に示すように、第２羽根４２２の高さ（回転ドラム４１３から回転軸４１４に向かう方向の長さ）を、前方に向かうほど高くなるようにすることが好ましい。これにより、コーヒー豆をより効率的に撹拌できる。
【０１１７】
また、第１羽根４２１の高さ（回転ドラム４１３の側面から中心線に向かう方向の長さ）は、第２羽根４２２の１倍以上２倍以下であることが好ましく、１．５倍であることがより好ましい。これにより、コーヒー豆の撹拌ムラをより好適に低減できる。
【０１１８】
また、焙煎工程中に、回転軸４１４の回転速度を変化させることが好ましい。これにより、より効率的に撹拌を行い、焙煎ムラを低減できる。
【０１１９】
また、図８（ａ）に示した例では、回転ドラム４１３の中心線に垂直な断面を見たときに、第１羽根４２１が回転ドラム４１３の内周面から回転ドラム４１３の中心線に向かって略直線形状になっている。しかしながら、第１羽根４２１の形状はこれに限るものではない。
【０１２０】
例えば、図１０（ａ）に示すように、第１羽根４２１は、この第１羽根４２１の回転ドラム４１３との当接部と回転ドラム４１３の中心線とを結ぶ直線よりも、先端部が回転ドラム４１３の回転方向側に位置するように、断面が屈曲した形状であってもよい。この場合、例えば、屈曲部から先端部までの長さを、回転ドラム４１３との当接部から屈曲部までの長さ（高さ）ｈの１／２倍程度にすることが好ましい。これにより、回転ドラム４１３内の下層に位置するコーヒー豆４１５は、第１羽根４２１によってすくい上げられて上層まで搬送される。したがって、コーヒー豆４１５をより効率的に撹拌することができ、焙煎ムラを低減できる。また、焙煎に要する過熱蒸気量を低減できる。
【０１２１】
なお、図１０（ａ）の例では、第１羽根４２１は、回転ドラム４１３との当接部から回転ドラム４１３の中心線へ向かう方向に延びる部分と、この方向に対して略垂直な方向に屈曲した部分とを備えているが、これに限るものではない。例えば、第１羽根４２１は、回転ドラム４１３との当接部から回転ドラム４１３の中心線へ向かう方向よりも回転ドラム４１３の回転方向側に延びる形状であってもよい。また、この場合、図１０（ｂ）に示すように、先端部が回転ドラム４１３の回転方向側に屈曲した形状としてもよい。また、図１０（ｃ）に示すように、第１羽根４２１は、この第１羽根４２１の回転ドラム４１３との当接部と回転ドラム４１３の中心線とを結ぶ直線よりも、先端部が回転ドラム４１３の回転方向側に位置するように、断面が湾曲した形状であってもよい。第１羽根４２１の形状を上記いずれかの形状にすることで、図１０（ａ）と略同様の効果を奏することができる。
【０１２２】
また、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の例では、第１羽根４２１の先端部が、この第１羽根４２１と回転ドラム４１３との当接部と回転ドラム４１３の中心線とを結ぶ直線よりも回転ドラム４１３の回転方向側に位置しているが、第１羽根４２１の形状は必ずしもこれに限るものではない。例えば、第１羽根４２１の先端部が、この第１羽根４２１の回転ドラム４１３との当接部と回転ドラム４１３の中心線と結ぶ直線上（あるいはこの直線よりも少し回転ドラム４１３の回転方向の反対側）にある場合であっても、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、第１羽根４２１の断面が回転ドラム４１３の回転方向の反対側に凸となるように屈曲または湾曲した形状とすることで、図１０（ａ）の構成と同様、コーヒー豆を効率よく撹拌することができる。
【０１２３】
（３．焙煎処理）
次に、焙煎装置１００における焙煎処理の流れについて図１２を用いて説明する。
【０１２４】
まず、回転ドラム（回転シリンダー）４１３および排気ファンの駆動を開始するとともに（Ｓ１）、蒸気発生装置２００を起動して飽和蒸気を発生させ、過熱蒸気発生装置３００への飽和蒸気の供給を開始させる（Ｓ２）。その後、図示しない電流源から過熱蒸気発生装置３００に高周波電流を供給して過熱蒸気を発生させ、焙煎機４００への過熱蒸気の供給を開始させる（Ｓ３）。
【０１２５】
その後、オペレーターは、焙煎室４０２に備えられた温度センサーの検出結果に基づいて、焙煎室４０２内の温度が予め設定した焙煎開始温度（例えば２００℃）に達したかどうかを判断する（Ｓ４）。そして、焙煎開始温度に達していない場合には焙煎室４０２内の温度が焙煎開始温度に到達することを監視する。
【０１２６】
Ｓ４において焙煎室４０２内の温度が焙煎開始温度に達したと判断した場合、オペレーターは、原料ホッパー４０１にコーヒー豆を投入する（Ｓ５）。さらに、オペレーターは、焙煎室４０２に備えられた投入扉を開き、所定量（例えば５ｋｇ）のコーヒー豆を原料ホッパー４０１から焙煎室４０２内に投入する（Ｓ６）。これにより、コーヒー豆の焙煎工程が開始される。なお、一般に、コーヒー豆の焙煎工程としては、３分〜７分程度の蒸らし工程（コーヒー豆を乾燥させる工程；予備焙煎工程）と、その後に行う５分〜１０分程度の本焙煎工程とが行われる。本実施形態では、蒸らし工程と本焙煎工程とを連続して同じ条件で行うようになっているが、これに限らず、蒸らし工程と本焙煎工程とで温度条件，圧力条件を変化させてもよい。また、焙煎工程中、回転ドラム４１３の回転速度を所定時間毎に（あるいは連続的に）変化させてもよい。これにより、コーヒー豆を効率的に撹拌して焙煎ムラを低減できる。
【０１２７】
また、オペレーターは、焙煎工程中、焙煎室４０２内の温度を所定の温度範囲かつ無酸素状態に保つように、焙煎装置１００の各部を調整する（Ｓ７）。例えば、蒸気発生装置２００から過熱蒸気発生装置３００へ供給される飽和蒸気量を制御したり、過熱蒸気発生装置３００に供給する駆動電力や焙煎機４００に供給する過熱蒸気の量，温度などを制御したり、排気ダンパーの開度を制御したり、排気ファンの回転数を制御したりして、焙煎室４０２内の温度を所定の温度範囲かつ無酸素状態に保つ。なお、上記したように、焙煎室４０２内を負圧にすることが好ましい。
【０１２８】
その後、オペレーターは、焙煎室４０２内に投入されているコーヒー豆に対する焙煎処理を終了するかどうかを判断する（Ｓ８）。この判断は、例えば、オペレーターがコーヒー豆表面の色に基づいて判断する。あるいは、コーヒー豆を投入してから（焙煎工程を開始してから）の経過時間など、他の判断基準に基づいて判断してもよい。
【０１２９】
Ｓ８において焙煎処理を終了せずに継続すると判断した場合、Ｓ７の処理を引き続き行い、焙煎室４０２内の温度を所定の温度範囲かつ無酸素状態に保つように、各部の動作を制御する。
【０１３０】
一方、Ｓ８において焙煎処理を終了すると判断した場合、オペレーターは、焙煎室４０２に備えられた排出扉を開いて焙煎したコーヒー豆を冷却箱４０４に排出させる（Ｓ９）。そして、コーヒー豆の焙煎を続けて行うかどうか、すなわち次に焙煎処理を行うコーヒー豆を焙煎室４０２に投入するかどうかを判断する（Ｓ１０）。そして、焙煎を続行する場合には、次に焙煎処理を行うコーヒー豆についてＳ６以降の処理を行う。一方、それ以上、コーヒー豆の焙煎を行わない場合には、焙煎機４００への過熱蒸気の供給を停止し（Ｓ１１）、焙煎処理を終了する。
【０１３１】
（４．実施例）
次に、本実施形態にかかる焙煎装置１００による焙煎処理と、過熱蒸気を蒸らし工程でのみ用い、本焙煎工程にはガスバーナーを用いる従来の蒸気焙煎装置（富士珈機販売（株）製）による焙煎処理とを比較した結果について説明する。
【０１３２】
表１は、焙煎装置１００による焙煎処理と、上記従来の焙煎装置による焙煎処理とを比較した表である。なお、表１に記載した焙煎時間の短縮効果は、ガスバーナーを用いて焙煎工程の全工程を行う焙煎装置を用いたときの焙煎時間に対する短縮効果を示している。また、各焙煎装置において焙煎するコーヒー豆の量を５ｋｇとし、焙煎を終了させるタイミングは、コーヒー豆表面の色を目視にて判断し、所定の色（所定のサンプルと同じ色あい）になったときとした。
【０１３３】
【表１】
2007143550.tif 000003
【０１３４】
この表に示すように、従来の蒸気焙煎装置では、１００℃〜１６０℃の過熱蒸気を１．２ｋｇ／ｈしか生成できなかった。このため、上記従来の蒸気焙煎装置では、過熱蒸気を蒸らし工程でしか用いることができなかった。また、上記従来の焙煎装置における焙煎時間は、ガスバーナーを熱源とする焙煎装置と同等であった。
【０１３５】
これに対して、焙煎装置１００では、２００℃〜６００℃の過熱蒸気を、５０ｋｇ／ｈ〜３００ｋｇ／ｈ生成できるので、過熱蒸気のみを熱源として焙煎処理の全工程（蒸らし工程および本焙煎工程）を行うことができる。また、焙煎処理の全工程において過熱蒸気を熱源として用いることにより、ガスバーナーを熱源とする焙煎装置に比べて、焙煎時間を１分〜４分短縮できた。
【０１３６】
表２は、焙煎装置１００を用いて各種コーヒー豆（ブレンド，マンデリン，サントス，コロンビア，モカ）を焙煎処理した結果を示している。
【０１３７】
【表２】
2007143550.tif 000004
【０１３８】
なお、焙煎室４０２内の温度が２００℃に達したときにコーヒー豆を投入して焙煎工程を開始させ、供給する過熱蒸気の温度，圧力，流量を一定に保って焙煎工程を行った。なお、投入するコーヒー豆の量は５ｋｇとした。また、焙煎工程を終了させるタイミングは、コーヒー豆表面の色を目視にて判断し、所定の色（所定のサンプルと同じ色あい）になったときとした。そして、この焙煎終了時の温度を焙煎終了温度とし、焙煎を開始してから終了するまでの時間を焙煎時間とした。また、この表において、括弧内に示した数値は、熱源としてガスバーナーを用いる従来の焙煎装置を用いた場合の数値である。
【０１３９】
この表に示すように、焙煎装置１００を用いることにより、従来のガスバーナーを用いた焙煎装置よりも、焙煎時間を２分〜３分（７．１％〜１８．８％）短縮できた。
【０１４０】
また、味については、表２に示した５種類のコーヒー豆のそれぞれについて、焙煎装置１００で焙煎したものとガスバーナーを用いる焙煎装置で焙煎したものとを用意し、それぞれ同じ粒度で挽いた同量の粉末に、同温（約９５℃）、同量のお湯を注ぎ、１０人が試飲して評価した。もちろん、各試飲者にはどちらのコーヒーが焙煎装置１００で焙煎したものであるかは知らせなかった。その結果、１０人とも焙煎装置１００で焙煎したコーヒーの方が「味がまろやかである」と評価した。
【０１４１】
また、香りについては、表２に示した５種類のコーヒー豆のそれぞれについて、焙煎装置１００で焙煎したものとガスバーナーを用いる焙煎装置で焙煎したものとを室温で１４日間保管し、１０人が香りの変化を評価した。もちろん、各試飲者にはどちらのコーヒー豆が焙煎装置１００で焙煎したものであるかは知らせなかった。その結果、１０人とも焙煎装置１００で焙煎したコーヒーの方が「香りが長持ちする」と評価した。
【０１４２】
図１３は、ガスバーナーを用いた焙煎装置で焙煎したコーヒー豆、および、焙煎装置１００で焙煎したコーヒー豆の、焙煎後の室温保存下での経過日数と酸価の変化との関係を測定した結果を示すグラフである。
【０１４３】
酸価とは、油脂１ｇ中に含まれている遊離脂肪酸を中和するのに必要な水酸化カリウムのｍｇ数のことであり、試料に中性溶剤を加えて溶かし、Ｎ／１０（0.1mol/L）水酸化カリウム−エタノール標準液で滴定したのち、下式（１）
酸価  ＝  ５．６１１×Ａ×Ｆ／Ｂ  ・・・（１）
によって求められる。なお、ＡはＮ／１０水酸化カリウム−エタノール標準液の使用量（ｍｌ）、ＦはＮ／１０水酸化カリウム−エタノール標準液のファクター、Ｂは試料採取量（ｇ）である。なお、酸価は、加水分解の進行度合を示す指標であり、この値が大きいほど加水分解が進行しており、香りや色の劣化がすすんでいることを示す。
【０１４４】
図１３に示すように、焙煎装置１００によって焙煎したコーヒー豆の酸価は、ガスバーナーを用いた焙煎装置で焙煎したコーヒー豆の酸価よりも低かった。
【０１４５】
また、図１４は、ガスバーナーを用いた焙煎装置で焙煎したコーヒー豆、および、焙煎装置１００で焙煎したコーヒー豆の、焙煎後の室温保存下での経過日数と過酸化物価の変化との関係を測定した結果を示すグラフである。
【０１４６】
過酸化物価とは、試料にヨウ化カリウムを加えた場合に、遊離されるヨウ素を試料１ｋｇに対するミリ当量数で表したものであり、下式（２）
過酸化物価（ｍｅｑ／ｋｇ）  ＝  ａ×ｆ／ｂ×１０  ・・・（２）
から求められる。ここで、ａはＮ／１００（0.01mol/L）チオ硫酸ナトリウム標準液使用量（ｍｌ）、ｆはＮ／１００チオ硫酸ナトリウム標準液のファクター、ｂは試料採取量（ｇ）である。なお、過酸化物価は、酸化の進行度合を示す指標であり、この値が大きいほど酸化が進行しており、香りの変化、臭気の発生、色の変化、毒性の発現などの種々の変化が生じていることを示す。
【０１４７】
図１４に示すように、焙煎装置１００によって焙煎したコーヒー豆の過酸化物価は、ガスバーナーを用いた焙煎装置で焙煎したコーヒー豆の過酸化物価よりも低かった。
【０１４８】
表３は、ガスバーナーを熱源とする従来の焙煎装置（ガス熱源焙煎機）の排煙および焙煎装置１００の排煙を比較した結果である。
【０１４９】
【表３】
2007143550.tif 000005
【０１５０】
この表に示すように、ガス熱源焙煎機で排煙の色が白色、青色、薄い黒色の間で変化したのに対して、焙煎装置１００では薄い白色であった。また、ガス熱源焙煎機では大量の排煙が排出されるのに対して、焙煎装置１００では排煙量は非常に少なかった。また、排煙の臭いについては、ガス熱源焙煎機では強烈な焙煎臭があったのに対して、焙煎装置１００では焙煎臭が大幅に低減した。また、排煙の温度は、ガス熱源焙煎機では２００℃以上であったのに対して、焙煎装置１００では１００℃以下であった。
【０１５１】
以上のように、焙煎装置１００は、装置サイズが小さく、かつ大流量の過熱蒸気を連続的に発生することのできる過熱蒸気発生装置３００を備えているので、過熱蒸気のみを熱源として焙煎工程の全工程を行うことができる。なお、温度２００℃〜６００℃、圧力０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ〜３００ｋｇ／ｈの流量で連続して焙煎室４０２に供給し、焙煎するコーヒー豆の量を変化させたところ、５ｋｇ〜３０ｋｇのコーヒー豆を従来のガスバーナー等を用いた焙煎装置よりも短時間で焙煎することができた。焙煎可能なコーヒー豆の量は、これに限定されるものではなく、さらに多量のコーヒー豆を焙煎することも可能であると考えられる。
【０１５２】
このように、焙煎装置１００によれば、一度に焙煎できるコーヒー豆の量を増大させて生産性を向上させることができる。したがって、従来の過熱蒸気のみを熱源として用いたコーヒー豆の焙煎装置は商業生産に利用することは困難であったが、焙煎装置１００は商業生産に利用できる。また、焙煎工程の全工程を過熱蒸気によって行うので、対流伝熱，放射伝熱に加えて、凝縮膜伝熱，遠赤外線加熱効果（過熱蒸気は熱放射性ガスとして作用する）を利用することができ、焙煎時間を短縮できる。また、大流量の過熱蒸気を連続的に供給できるので、焙煎室内を常に無酸素状態（あるいは低酸素状態）に保つことができ、コーヒー豆の味覚および香りを向上させるとともに、賞味期限および香りの持続時間を長期化させることができる。
【０１５３】
また、熱源としてガスバーナー等を用いた従来の焙煎装置では、焙煎によって大量の煙が発生するので、消煙バーナー等の消煙設備を設置する必要があった。これに対して、焙煎装置１００では、焙煎工程の全工程を過熱蒸気によって行うので、発煙をほとんど伴わない。つまり、焙煎中に発生する煙を過熱蒸気の熱によって消煙し、大気に放出する排煙の量を大幅に削減できる。このため、消煙設備を省略あるいは小型化することができる。これにより、消煙設備の消費エネルギーを削減して省エネルギー化を図ることができ、また、消煙設備にかかる設備コストを低減できる。
【０１５４】
なお、過熱蒸気発生装置３００から出力される過熱蒸気量が、焙煎室４０２に供給する必要のある過熱蒸気量よりも多い場合には、図１５に示すように、過熱蒸気の余剰分（余剰過熱蒸気）を、焙煎機４００をバイパスさせて排気サイクロン５００からの排気に含まれる煙を消煙するための消煙設備６００に供給するようにしてもよい。消煙設備６００において噴射ノズル（噴射手段）から排煙中に過熱蒸気を噴射することにより、消煙設備６００において過熱蒸気の熱を消煙に用いることができるので、消煙設備６００における消費エネルギーをさらに削減できる。なお、この場合、過熱蒸気をバイパスさせる配管（バイパス手段）には、バイパスさせる過熱蒸気の流量を調整するための流量調整手段（流量調整弁など）が備えられていることが好ましい。また、過熱蒸気発生装置３００から出力される過熱蒸気の圧力が低い場合には、過熱蒸気を吸引して消煙設備に導くための吸引手段（ファン等）を備えることが好ましい。
【０１５５】
図２２（ａ）は過熱蒸気を用いて消煙処理を行う消煙設備（消煙装置）６００の一例を示す断面図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）に示したＡ−Ａ断面の断面図である。これらの図に示すように、消煙設備（消煙装置）６００は、消煙処理を行う消煙室（消煙部）６０１と、消煙室６０１に煙を供給する供給管（供給部）６０２と、消煙室６０１内に過熱蒸気を噴射する噴射ノズル（噴射手段）６０５と、消煙室６０１から消煙処理後の排気を排出する排気管（排気部）６０３とを備え、消煙室６０１内に供給された煙に過熱蒸気を噴射することで消煙処理を行う構成としてもよい。これにより、煙の微粒子を過熱蒸気の熱によって分解し、あるいは凝縮水に吸着させて除去し、消煙することができる。また、この燃焼設備６００は、図２２（ａ）に示すように、燃焼室６０１の周囲が断熱材６０４で覆われており、これによって過熱蒸気の熱を効率的に利用できるようになっている。なお、図２２（ａ）に示した消煙設備６００では、ニチアス（株）製のファイバーキャスト（セラミックファイバーと無機バインダー等とを湿式混合したペースト状の不定形耐火材）からなる断熱材６０４で消煙室６０１の周囲を覆った。ただし、断熱材６０４の材質は特に限定されるものではなく、従来から公知の種々の材料を用いることができる。
【０１５６】
なお、図２２（ｂ）に示した例では、噴射ノズル６０５は、消煙室６０１の側面を貫通して消煙室６０１における煙が通過する方向に垂直な断面がなす円の直径方向に延伸しており、煙が通過する方向に垂直な方向に過熱蒸気を噴射する噴射口を設けた構成としているが、噴射ノズル６０５の形状、位置、設置数、噴射口の数、位置、方向等は特に限定されるものではなく、煙と過熱蒸気とを適切に噴射できるものであればよい。
【０１５７】
図２３（ａ）は過熱蒸気を用いて消煙処理を行う消煙設備（消煙装置）６００の他の例を示す断面図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）に示したＡ−Ａ断面の断面図である。図２３（ｂ）に示すように、噴射ノズル６０５は、消煙室６０１の内側面に沿った形状を有し、内側面側から断面の中心側に向かって過熱蒸気を噴射する噴射口を設けた構成であってもよい。
【０１５８】
図２４は、過熱蒸気を用いて消煙処理を行う消煙設備（消煙装置）６００のさらに他の例を示す断面図である。この図に示すように、消煙室６０１内に過熱蒸気を噴射する噴射ノズル６０５を複数設け、多方向に過熱蒸気を噴射する構成としてもよい。
【０１５９】
また、上記の例では、消煙室６０１の形状を円筒型としたが、これに限るものではなく、例えば直方体型、立方体型であってもよく、供給管６０２との接続部から排気管６０３との接続部にかけて煙の通過方向が非直線的である形状（例えば螺旋状）であってもよい。
【０１６０】
また、過熱蒸気をサイクロン５００内に噴射することで、焙煎機４００から排気サイクロン５００に供給された煙と過熱蒸気とを接触させ、排気サイクロン５００において消煙処理を行ってもよい。この場合、排気サイクロン５００内で旋回している煙に過熱蒸気を噴射することで、煙と過熱蒸気とを効率的に接触させることができ、消煙処理の高効率化を図ることができる。また、遠心力および重力によって凝縮水を排気と分離できるので、煙の微粒子を凝縮水とともに効率よく回収できる。つまり、本発明の消煙装置は、煙を旋回させる旋回手段と、旋回中の煙に過熱蒸気を噴射する噴射手段（あるいは過熱蒸気を接触させる接触手段）とを備えた構成であってもよい。また、上記旋回による遠心力および重力によって排気と分離されたゴミや凝縮水を回収する回収手段を備えていてもよい。
【０１６１】
また、焙煎機４００に過熱蒸気を供給するための過熱蒸気発生装置３００とは別に、消煙設備６００の熱源として過熱蒸気を供給するための過熱蒸気発生装置（第２の過熱蒸気発生装置）を設けてもよい。これにより、消煙設備６００あるいは過熱蒸気の噴射ノズルを備えた排気サイクロン５００（消煙装置）において効率的に消煙処理を行える。なお、上記第２の過熱蒸気発生装置は、消煙のために必要な温度，量の過熱蒸気を発生することができるものであればよく、例えば過熱蒸気発生装置３００と同様の構成であってもよい。
【０１６２】
なお、焙煎装置１００に５ｋｇの生豆を投入して焙煎処理を行い、消煙設備６００を備えない場合と、図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示した過熱蒸気を用いて消煙処理を行う消煙設備６００を備えた場合とで、排煙の状態を目視により比較する実験を行った。なお、この実験では、消煙設備６００における消煙室６０１は、内径３００ｍｍ、長さ（煙の通過方向の長さ）３００ｍｍ、厚さ１ｍｍの円筒形状とし、鉛直方向下方から消煙室６０１に煙を供給し、鉛直方向上方に排気を排出する構成とした。また、供給管６０２および排気管６０３は、外径２０１ｍｍ、内径１９９ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒形状とした。また、焙煎機４００に過熱蒸気を供給するための過熱蒸気発生装置３００とは別に、消煙設備６００に過熱蒸気を供給するための過熱蒸気発生装置として過熱蒸気発生装置３００と同仕様のものを用い、消煙室６０１に温度６００℃、流量１００ｋｇ／ｈの過熱蒸気を噴射した。
【０１６３】
その結果、排煙設備６００を設けない場合には排煙は濃い白色であったのに対して、上記構成の配線設備６００を設けた場合の排煙はほぼ無色透明であった。すなわち、過熱蒸気を用いた消煙設備６００を設けることにより、目視によって明確に確認できるほど十分な消煙効果が得られた。
【０１６４】
なお、消煙室６０１に噴射する過熱蒸気（煙に接触させる過熱蒸気）の温度は２００℃以上６００℃以下であることが好ましい。この温度範囲の過熱蒸気を煙に接触させることにより、消煙を効率的に行うことができる。
【０１６５】
また、熱源としてガスバーナー等を用いた従来の焙煎装置では、排気の焙煎臭が強く、特に市街地，住宅地等に焙煎装置を設置する場合にはこの焙煎臭を除去するためのフィルター等を設ける必要があった。これに対して、焙煎装置１００では、熱源として過熱蒸気を用いているので焙煎臭が低減される。このため、焙煎臭を除去するためのフィルター等を省略あるいは簡素化することができる。
【０１６６】
また、焙煎装置１００では、排気路にチャフ等の乾燥したゴミが付着することを防止し、それによって排気路のメンテナンス周期を延ばすことができ、また、火災を予防することができる。この点について、図１６および図１７を用いて説明する。
【０１６７】
図１６は、焙煎装置１００において焙煎処理を行っているときの、焙煎機４００から排気サイクロン５００への排気ダクト、排気サイクロン５００内、排気サイクロン５００からの排気を大気に放散させる排気煙突における排気温度の測定結果を示している。また、図１７は、ガスバーナーを熱源として焙煎を行う従来の焙煎装置において焙煎処理中をおこなっているときの、焙煎機から排気サイクロンへの排気ダクト、排気サイクロン内、排気サイクロンからの排気を大気に放散させる排気煙突における排気温度の測定結果を示している。
【０１６８】
図１６に示すように、焙煎機４００からの排気温度は従来のガスバーナーを用いた焙煎装置と同様、２００℃〜３００℃であるが、排気ダクトにおいて冷却され、排気サイクロン５００では１００℃〜１５０℃に低下する。このため排気ダクトにおいて過熱蒸気の一部が凝縮して凝縮水となる。この凝縮水は、排気ダクトへのチャフ等のゴミの付着を抑制するように機能する。また、過熱蒸気は排気サイクロン５００内においてさらに冷却されて一部が凝縮水となり、排気サイクロン５００におけるチャフ等のゴミの分離能力を向上させる。なお、排気ダクトおよび排気サイクロン５００で凝縮した凝縮水は、チャフ等のゴミとともに、排気サイクロン５００の下部に設けられた排水口を介して回収される。
【０１６９】
このように、焙煎装置１００では、排気路（排気ダクト，排気サイクロン５００，排気煙突）で過熱蒸気が凝縮して凝縮水となり、排気路に付着するチャフ等のゴミを、従来のガスバーナー等を用いた焙煎装置に比べて大幅に低減できる。したがって、排気路の清掃等のメンテナンス周期を延ばすことができ、ユーザーの利便性を向上できる。
【０１７０】
また、従来の焙煎装置では、例えば装置メーカーのマニュアルで規定された排気路のメンテナンスを怠ると、排気路にチャフ等の乾燥したゴミが大量に付着する場合があった。このような場合には、排気路に付着したゴミに着火し、排気路全体に延焼してしまう可能性があった。これに対して、焙煎装置１００では、排気路に付着するゴミを大幅に低減できるので、火災の発生あるいは火災発生時の延焼を防止できる。なお、従来の過熱蒸気を用いた焙煎装置では、過熱蒸気量が非常に小さいので、このような排気路での過熱蒸気の凝縮によるゴミの付着防止効果を十分に得ることはできなかった。焙煎装置１００では、排気ダクトの直径を１００ｍｍとし、過熱蒸気の排気量を５０ｋｇ／ｈ〜３００ｋｇ／ｈとしたところ、十分にゴミの付着防止効果を得ることができた。
【０１７１】
また、過熱蒸気発生装置３００から出力される過熱蒸気量が、焙煎室４０２に供給する必要のある過熱蒸気量よりも多い場合には過熱蒸気の余剰分（余剰過熱蒸気）を、焙煎機４００をバイパスさせて排気路（排気ダクト）に供給するようにしてもよい。これにより、ゴミの付着防止効果をより向上させることができる。なお、この場合、過熱蒸気をバイパスさせる配管（バイパス手段）には、バイパスさせる過熱蒸気の流量を調整するための流量調整手段（流量調整弁など）が備えられていることが好ましい。また、過熱蒸気発生装置３００から出力される過熱蒸気の圧力が低い場合には、過熱蒸気を吸引して排気路に導くための吸引手段（ファン等）を備えることが好ましい。
【０１７２】
本実施形態では、主に、焙煎装置１００が５ｋｇのコーヒー豆を焙煎するための焙煎装置である場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、さらに多量のコーヒー豆を一度に焙煎できる構成としてもよい。この場合、焙煎装置１００に備えられる各部材のサイズ（例えば焙煎室４０２の容量、過熱蒸気発生装置３００に備えられるタンク１の容量など）、焙煎室４０２に供給する過熱蒸気量などを適宜変更してもよい。ただし、タンク１の容量が焙煎室４０２の容量よりも小さいことが好ましい。
【０１７３】
また、本実施形態では、コーヒー豆を焙煎する場合について説明したが、焙煎対象物はこれに限るものではない。焙煎装置１００は、例えば、ピーナッツ，米，麦，粟，とううもろこし，にんにく，茶葉，焼き菓子など、さまざまな食品の焙煎に用いることができる。
【０１７４】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と共通の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１７５】
図１８は、本実施形態にかかる過熱蒸気発生装置３００ａの断面図である。この過熱蒸気発生装置３００ａは、実施形態１に示した焙煎装置１００に、過熱蒸気発生装置３００に代えて備えられる。
【０１７６】
この図に示すように、過熱蒸気発生装置３００ａは、弱磁性を備えたステンレススチール４０３（ＳＵＳ４０３）および／または４３０（ＳＵＳ４３０）からなる筒体２の一端に蒸気供給管３を一体的に取り付け、他端に過熱蒸気排出管５を一体的に取り付けたタンク（過熱タンク）１ａと金属板（磁性体部材）１１とを備えている。
【０１７７】
金属板１１は、筒体２と同じ金属で形成されており、両者は溶接等の方法により一体として形成されている。これにより、金属板１１に加えて、筒体２についても同時に誘導過熱することができるため、より熱効率のよい過熱蒸気発生装置を得ることができるようになっている。
【０１７８】
なお、過熱蒸気発生装置３００ａでは、タンク１ａ内に筒体２の軸芯と略直角に多数の金属板（隔壁）１１，１１を設けて区画室３４を直列に配置すると共に、区画室３４，３４を連通するための透孔１２，１２を金属板１１に多数穿設している。
【０１７９】
過熱蒸気発生装置３００ａにおいては、隣り合った隔壁に形成された透孔１２，１２の開口位置（軸心からの距離）を互いに変位させている。
【０１８０】
これにより、透孔１２を通過した蒸気は、次の金属板１１の透孔１２に直接的に入るのではなく、確実に隣の金属板１１に衝突して空隙内で乱流状態におかれ、その後、透孔１２を通過し、過熱、膨張を繰り返しながら排出口へ送られる。よって、一層過熱効率を向上させることができ、これによって高温高圧の過熱蒸気を連続して発生させることができる。
【０１８１】
本実施形態にかかる過熱蒸気発生装置３００ａによれば、上記の構成により、実施形態１に示した過熱蒸気発生装置３００と同様に、出力２０ｋｗ時の条件下において、蒸気供給管３側から飽和蒸気２００Ｋｇ／ｈを供給したところ、過熱蒸気排出管５側から５２０℃以上の高温高圧の過熱蒸気を連続して排出することができた。また、供給する電力および飽和蒸気量を変化させたところ、温度２００℃〜６００℃、圧力０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ〜２００ｋｇ／ｈ生成できた。なお、タンクのサイズを変更することにより、あるいは供給電力を変化させることにより、例えば、温度２００℃〜６００℃、圧力０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ〜３００ｋｇ／ｈ生成することができる。
【０１８２】
なお、過熱蒸気の最高温度については、発熱体の耐熱温度に依存するため、上記の温度が限界値ではない。発熱体をより耐熱性の高い材質に取り替えることで、これ以上の高温高圧の過熱蒸気を連続して発生させることも可能である。
【０１８３】
〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１または２で説明した部材と共通の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１８４】
図１９は、本実施形態にかかる過熱蒸気発生装置３００ｂの断面図である。この過熱蒸気発生装置３００ｂは、実施形態１に示した焙煎装置１００に、過熱蒸気発生装置３００に代えて備えられる。
【０１８５】
この図に示すように、過熱蒸気発生装置３００ｂは、弱磁性を備えたステンレススチール４０３（ＳＵＳ４０３）および／または４３０（ＳＵＳ４３０）からなる筒体２の一端に蒸気供給管３を一体的に取り付け、他端に過熱蒸気排出管５を一体的に取り付けたタンク（過熱タンク）１ｂと磁性体部材（金属板１１）と衝突板４５とを備えている。
【０１８６】
なお、本実施形態においても、上記実施形態２と同様に、タンク１ｂと磁性体からなる部材とが、同一の金属を用いて溶接等により一体として形成されている。これにより、タンク１ｂおよび内部の磁性体部材を同時に加熱することが可能になり、より効率よく蒸気を過熱することができるようになっている。
【０１８７】
過熱蒸気発生装置３００ｂは、タンク１ｂ内にその軸芯と略直角に多数の金属板１１，１１を設けて区画室４４を軸心方向に沿って直列に配置すると共に、区画室４４，４４を連通するための透孔１２，１２を金属板１１の周縁部に多数穿設している。
【０１８８】
各区画室４４，４４内には金属板１１と同一の材質で形成した薄肉の衝突板（ドーナツ板）４５を、金属板１１と溶接して一体化させて配置している。これにより、金属板１１の透孔１２から出てくる蒸気を衝突板４５に衝突させ、過熱蒸気をより一層効率的に発生させることができる。
【０１８９】
衝突板４５の中央部の穴は、金属板１１における最も中心部（軸心）よりの透孔１２より内側に形成されている。
【０１９０】
これにより、透孔１２を通過して区画室４４内に臨んだ蒸気は、必ずこの衝突板４５と衝突するため、区画室４４内で蒸気が一旦乱流状態におかれる。このとき、衝突板４５は高温状態におかれているため、蒸気はさらに過熱されて区画室４４内で混合された後、透孔１２から次の区画室４４へと移動する。これにより、区画室４４を通過するたびに、過熱膨張を繰り返しながら効率よく蒸気の温度を上昇させることができ、高温高圧の過熱蒸気を連続して発生させることができる。
【０１９１】
なお、本実施形態では、衝突板４５としてドーナツ形状のものを用いているが、衝突板４５の形状はこれに限定されるものではない。他の形状であっても、透孔１２を通過してきた蒸気が確実に衝突する位置に設けられている形状であればよい。
【０１９２】
本実施形態にかかる過熱蒸気発生装置３００ｂによれば、上記の構成により、上記実施形態１・２の過熱蒸気発生装置３００・３００ａと同様に、出力２０ｋｗ時の条件下において、蒸気供給管３側から飽和蒸気２００Ｋｇ／ｈを供給したところ、過熱蒸気排出管５側から５００℃以上の高温高圧の過熱蒸気を連続して排出することができた。また、供給する電力および飽和蒸気量を変化させたところ、温度２００℃〜６００℃、圧力０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ〜２００ｋｇ／ｈ生成できた。なお、タンクのサイズを変更することにより、あるいは供給電力を変化させることにより、例えば、温度２００℃〜６００℃、圧力０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａの過熱蒸気を５０ｋｇ／ｈ〜３００ｋｇ／ｈ生成することができる。
【０１９３】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１〜３で説明した部材と共通の機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１９４】
図２０は、本実施形態にかかる過熱蒸気発生装置３００ｃの断面図である。過熱蒸気発生装置３００ｃは、高温高圧の過熱蒸気をより効率よく連続して発生させるために、以下に示すような構成となっている。
【０１９５】
すなわち、図２０に示す過熱蒸気発生装置３００ｃにおいては、蒸気供給管３から送り込まれた蒸気は、一旦、タンク１ｃの中央部を通過して過熱蒸気排出管５側へと送られ、タンク１ｃの奥側から蒸気供給管３側へ透孔１２ａを介して複数の区画室４４を通過した後、再度、蒸気供給管３側から過熱蒸気排出管５側へ、透孔１２を介して複数の区画室４４を通過することで、過熱、圧縮を繰り返しながら送られて、効率よく蒸気の温度を上昇させることができ、高温高圧の過熱蒸気を連続して発生させることができる。
【０１９６】
このように、上記した過熱蒸気発生装置３００，３００ａ，３００ｂよりも、蒸気が通過する透孔１２および区画室４４の数を増やすことで、高温高圧の過熱蒸気をより効率よく連続して発生させることができる。
【０１９７】
上記した各過熱蒸気発生装置は、タンク内に磁性体からなる部材を備えており、蒸気がこの磁性体からなる部材と接触しながら通過するようになっている。これにより、大量の過熱蒸気を効率よく発生することができる。また、タンク内の温度の昇降を緩慢にコントロールすることができ、効率よく過熱蒸気を発生させることができる。
【０１９８】
つまり、タンク（電磁誘導過熱タンク）内には、磁性体からなる部材（磁性部材）が配置されているから、高周波交流電源をＯＮすることで発生する磁力線はこの磁性部材の磁力に影響され、うず電流は若干弱くなる。このうず電流によって発生するジュール熱は、タンク１内に配置されている磁性部材をも加熱してしまうため、タンク内の温度の上昇がゆっくりと行われることになる。
【０１９９】
蒸気は、タンク内を通過する際に加熱された磁性部材に接触し、さらに過熱されて過熱蒸気となり、徐々に膨張しながらタンクの排出側へ移動する。タンク内の温度が上昇してコイルの電源を切っても、磁性部材が高温状態にあり、これが冷えることによってタンク内の温度が下がるため、冷却にも時間を要する。したがって、タンク内の温度の上昇及び下降の双方について、急激な変化を伴わずに緩慢に行うことができる。
【０２００】
磁性部材として、弱磁性のものを使用すると、温度の上昇及び下降をより緩慢に行わせることができる。
【０２０１】
過熱蒸気の温度は、誘導電流の強さの他、供給する蒸気量とも関係している。すなわち、誘導電流を同じ強さにした場合、蒸気量を増やすと低温域で温度を制御することができ、蒸気量を減らすと高温域で温度を制御することができる。また、流量を一定とし、出口側の圧力の調整することによっても、温度制御が可能である。
【０２０２】
上記のタンクとしては、金属製やセラミック製のものを使用することができる。例えば、金属製のタンクを用いた場合には、磁性板とタンクとを溶接等により一体として形成することが好ましい。これにより、磁性板だけでなく、タンクについても誘導加熱することができ、より効率よく高温高圧の過熱蒸気を連続して発生することができる。
【０２０３】
磁性部材としては、鉄などの強い磁性の金属、ステンレススチール４３０，４０３，３０４、ニッケル、チタン等の弱い磁性の金属の他、カーボンセラミックを使用することができる。
【０２０４】
磁性部材は、タンク内において蒸気を円滑に通過させる必要があるため、粒状物や網体、多数の透孔を穿設した板材を使用することが望ましい。この粒状物としては、球体やその他の形態の小物体を使用することができる。この粒状物に透孔を穿設しておいても良い。これらの部材は、タンク内に充填ないし装填するだけであるから、手軽に装置することができる。
【０２０５】
磁性部材を、透孔が穿設され、蒸気の進行方向に間隔を設けて配置された複数の磁性板と、この磁性板の間に充填した磁性粒状物とを組み合わせた構成とした場合には、蒸気が球面に沿って移動させられるから、接触面積を広くして熱効率を高めることができる。
【０２０６】
透孔の数は特に限定されるものではなく、タンクの大きさ、通過させる蒸気量などを勘案して適宜設定すればよい。
【０２０７】
磁性板の両面を凹球面状に形成した場合には、粒状物を安定した状態で充填したり挟持したりすることができる。さらに、凹球面状に形成することで、中央の薄い部分は厚い部分よりも誘導加熱によって加熱されやすくなることから、蒸気の過熱効率をさらに向上させることができる。
【０２０８】
また、上記各過熱蒸気発生装置において、タンクと磁性体からなる部材とを溶接等で一体に構成してもよい。タンク内にその軸芯と略直角に多数の隔壁を設けて区画室を直列に配置すると共に、区画室を連通するための透孔を隔壁に穿設しておくと、熱効率を高められる。さらに、各区画室を順次通過していくことで蒸気を効率よく膨張させることができ、排出側から過熱蒸気を勢いよく噴出させることができる。
【０２０９】
このとき、隣り合った隔壁における透孔の開口位置を互いに変位させた場合には、区画室内に臨んだ蒸気は、確実に隣の隔壁に衝突して空隙内で乱流状態におかれ、その後、次の透孔を通過するため、一層効率よく過熱蒸気を発生することができる。
【０２１０】
また、タンクと磁性体とからなる部材とを溶接等で一体として構成し、タンク内にその軸芯と略直角に多数の隔壁を設けて区画室を直列に配置すると共に、区画室を連通するための透孔を隔壁に多数穿設し、透孔と透孔との間に磁性体からなる衝突板を配置してもよい。
【０２１１】
これにより、透孔を通過した蒸気は、加熱されて高温となった衝突板に衝突し、同時に区画室内で蒸気が一旦乱流状態におかれる。このとき、衝突板は隔壁より薄肉となっているために、隔壁よりも高温状態におかれている。このため、蒸気は高温状態となって区画室内で混合され、その後、透孔から次の区画室へと移動するため、区画室を通過するたびに過熱膨張を繰り返し、熱効率よく過熱蒸気を連続して発生させることができる。
【０２１２】
この場合、透孔を通過した蒸気を衝突板に衝突させることができる限り、隣り合う隔壁の透孔の開口位置は、同じであってもよいし、互いに変位させた位置であってもよい。
【０２１３】
また、多数の透孔を隔壁の周縁部に穿設し、ドーナツ状の衝突板を各隔壁間に挿入すると、衝突板を高い温度まで加熱でき、蒸気に対する過熱効率はより一層高くなる。なお、このような一体型の装置においても、透孔の数は、タンクの大きさ、通過させる蒸気量などを勘案して適宜設定しればよい。
【０２１４】
また、高周波交流電源に接続させたコイルを、タンクに沿って進退させる構成としてもよい。これにより、タンク内におけるジュール熱が発生する部分を移動させることができる。よって、タンク内の磁性部材が過加熱の状態になるのを防止でき、磁性部材が過加熱の状態になって磁性を失うこともないため、安定した温度制御が可能となる。
【０２１５】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１６】
本発明の焙煎装置および焙煎方法は、コーヒー豆，ピーナッツ等の豆類のほか、米，麦，粟，とううもろこし，にんにく，茶葉，焼き菓子など、さまざまな食品の焙煎に利用できる。
【０２１７】
また、本発明の消煙装置および消煙方法は、食品加工、調理、廃棄物の焼却、自動車，船舶，航空機等の原動機，火力発電等における燃料の燃焼など、各種物質の加熱，燃焼等によって発生する煙の消煙に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２１８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる焙煎装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる焙煎装置に備えられる過熱蒸気発生装置の断面図である。
【図３】図２の過熱蒸気発生装置に備えられる金属板の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる焙煎装置に備えられる焙煎機の概略構成を示した説明図である。
【図５】図４に示した焙煎機に備えられる焙煎室の構成を示す説明図である。
【図６】図４に示した焙煎機に備えられる焙煎室の他の例を示す説明図である。
【図７】図４に示した焙煎機に備えられる焙煎室のさらに他の例を示す説明図である。
【図８】（ａ）は図５に示した焙煎機に備えられる回転ドラムの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示した回転ドラムに備えられる羽根の形状を模式的に示した説明図であり、（ｃ）は（ｂ）に示した回転ドラムをＡ方向から見た場合の羽根の配置を示した説明図である。
【図９】図８（ａ）に示した回転ドラムに備えられる第２羽根の平面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、図８（ａ）に示した回転ドラムに備えられる第１羽根の変形例を示す断面図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、図８（ａ）に示した回転ドラムに備えられる第１羽根の変形例を示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態にかかる焙煎装置における焙煎処理の流れを示すフロー図である。
【図１３】本発明の一実施形態にかかる焙煎装置を用いて焙煎したコーヒー豆の酸化の測定結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態にかかる焙煎装置を用いて焙煎したコーヒー豆の過酸化物価の測定結果を示すグラフである。
【図１５】本発明の一実施形態にかかる焙煎装置における排気温度を示した説明図である。
【図１６】ガスバーナーを熱源として焙煎を行う従来の焙煎装置における排気温度を示した説明図である。
【図１７】本発明の一実施形態にかかる焙煎装置の変形例を示す説明図である。
【図１８】本発明の焙煎装置に備えられる過熱蒸気発生装置の他の例を示す断面図である。
【図１９】本発明の焙煎装置に備えられる過熱蒸気発生装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図２０】本発明の焙煎装置に備えられる過熱蒸気発生装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図２１】図４に示した焙煎機に備えられる焙煎室のさらに他の例を示す説明図である。
【図２２】（ａ）は過熱蒸気を用いて消煙処理を行う消煙装置の一例を示す断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示したＡ−Ａ断面の断面図である。
【図２３】（ａ）は過熱蒸気を用いて消煙処理を行う消煙装置の他の例を示す断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示したＡ−Ａ断面の断面図である。
【図２４】過熱蒸気を用いて消煙処理を行う消煙装置のさらに他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２１９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  タンク（過熱タンク）
２  筒体
３  蒸気供給管
１１  金属板（磁性部材，磁性金属部材、磁性体板）
１２，１２ａ  透孔
１３  球体（磁性部材、磁性球体）
１４  軸体
２５  筒体（外壁）
１００  焙煎装置
２００  蒸気発生装置
３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ  過熱蒸気発生装置
４００  焙煎機
４０２  焙煎室
４１３  回転ドラム
４１４  回転軸
４２１  第１羽根
４２２  第２羽根
５００  排気サイクロン
６００  消煙設備（消煙装置）
６０１  消煙室（消煙部）
６０２  供給管（供給部）
６０３  排気管（排気部）
６０４  断熱材
６０５  噴射ノズル（噴射手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007143550.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
2007143550.tif 000018
【図１４】
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【図１５】
2007143550.tif 000020
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2007143550.tif 000024
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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