(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉自在な取出扉とヒルとを備えた揉盤と、該揉盤上を旋回する揉捻鉢と、揉捻鉢内の茶葉に加圧する揉圧盤と、揉圧盤に加圧するための分銅を備えた分銅さおと、分銅さおの後方を下方から押し上げるエアシリンダより構成することを特徴とする製茶揉捻機。
【請求項２】
分銅さおの角度計測手段を設け、分銅さおの角度の計測値に基づく、エアシリンダの制御手段を設けることを特徴とする請求項１記載の製茶揉捻機。
【請求項３】
揉盤に備えられたヒルに電極を設置し、電極間を電気的に計測する水分計測手段を設け、茶葉の水分値に基づく、エアシリンダの制御手段を設けることを特徴とする請求項１または２記載の製茶揉捻機。
【請求項４】
揉盤に茶葉に掛かる加圧量計測手段を設けることを特徴とする請求項１、２または３記載の製茶揉捻機。
【請求項５】
揉盤上の加圧量に基づく、エアシリンダの制御手段を設けることを特徴とする請求項４記載の製茶揉捻機。
【請求項６】
分銅さおの角度を計測し、茶葉によって分銅さおの前端が押し上げられて加圧量が不足した時に、加圧量を変更することを特徴とする製茶揉捻機の加圧方法。
【請求項７】
茶葉にかかる加圧量を揉盤に備えた加圧量計測手段により計測し、その計測値により加圧量が不足した時に、加圧量を変更することを特徴とする製茶揉捻機の加圧方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、製茶揉捻機の茶葉に最適な加圧をするための装置と方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
揉捻工程は、前工程での揉み不足と乾燥のむらを補い、茶葉の各部分の水分を均一にし、次工程以後の揉乾操作を容易にするために行うものである。従来、製茶揉捻機の加圧は分銅により行っており、加圧量の増減をする為には、分銅さお上の分銅の位置を前後に変更していた。分銅の前後移動は人力で行われていたが、最近はモーターを利用して複雑な機構にて行われている。また、特開平７−３０８１５４のように、揉圧盤の上方からエアシリンダで直接加圧するものも発明されている。このように加圧量の増減は熟練者の勘と経験により管理しており、近年はこの操作を時間で制御する方法も行われている。
【０００３】
加圧量は、茶葉の性状や前工程での取出程度等により決まる。揉捻工程での過加圧は汁液が出過ぎたり、茶葉の破砕となり、加圧不足は揉み不足となる。工程が進むに従い徐々に加圧量を増やし、取出直前には加圧をやめて、固まった茶葉をほぐすための玉解き操作を行う。取出しは、前工程の乾燥ムラが除かれ、良くよれて水分が均一になったときが適期である。
【０００４】
製茶揉捻機への茶葉投入量は茶葉の性状により容積が異なり、一般的にみる芽原料では投入容積が過小となり易く、硬葉原料等では過大となり易い。過小の場合、分銅さおが下がり過ぎ揉圧不足となり、過大の場合、揉捻鉢内の茶葉の揉圧旋転が不良となる。適正投入量の判断は分銅さおが水平よりもやや下がる程度とされている。みる芽では問題ないが、硬葉原料等では揉捻操作が進むにつれて茶葉が揉まれる事により容積が減少するため、その減少分を見込んでの多めの投入量とする。このため揉捻工程初期には、茶葉の応力により分銅さおが持ち上げられ加圧不足となる。また、投入から取出まで分銅は一定位置で、ほぼ最大加圧になっていることが多く、自動化された場合でも時間により分銅位置を移動させて加圧量を変えるのみである。このため常に最適な加圧量と時間が実行されている訳ではない。製茶揉捻機の構造上、製茶揉捻機内の茶葉を見ることが困難なため、取出時期の判断は、揉盤上にはみ出てくる少量の茶葉を手に取って確認したり、分銅さおの動きを見て経験と勘により判断している。しかし、揉捻鉢がクランクにより偏芯回転するため危険な作業であり、判断も経験を要する。通常は製茶ライン全工程の流れを中心に考え、流れを妨げない長めの時間に設定し時間による自動取出をしている。場合によっては、製茶揉捻機の台数を増やして対応する事もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近、揉み込みの重要性が再認識され、揉捻工程時間の延長や製茶揉捻機の増設などがされている。操作条件は投入、玉解き時以外は、加圧量を最大にしていることが多い。十分な揉圧と茶葉の旋転が行われていれば工程時間は、一番茶で２０〜２５分、二番茶で１５〜２０分と標準的な時間で十分である。必要以上に加圧し続けると、茶製品となったとき水色が濁ったり、赤みをおびてしまう。また、茶葉の水分が表面付近に揉み出される前から加圧量を最大にすることは、茶葉の破砕につながるため、分銅操作も茶葉の性状に合わせた加圧量にするのが妥当である。
【０００６】
分銅さお角度が適正な角度にある場合は、分銅による加圧が十分かかる。しかし、投入量が多い場合や二番茶のように嵩が大きい場合、茶葉の応力によって分銅さおが持ち上げられ、このときの茶葉に対する分銅の加圧量は不足気味となり、十分な揉圧がかけられず、茶葉のもみ不足が起きる。これらのことから、茶葉の状態により最適な加圧をする装置並びに加圧方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような課題を解決するため、次のような手段をとる。
（ア）開閉自在な取出扉とヒルとを備えた揉盤と、該揉盤上を旋回する揉捻鉢と、揉捻鉢内の茶葉に加圧する揉圧盤と、揉圧盤に加圧するための分銅を備えた分銅さおと、分銅さおの後方を下方から押し上げるエアシリンダより構成する。
（イ）上記（ア）の装置に、分銅さおの角度計測手段を設け、分銅さおの角度の計測値に基づく、エアシリンダの制御手段を設ける。
（ウ）上記（ア）または（イ）の装置に、揉盤に備えられたヒルに電極を設置し、電極間を電気的に計測する水分計測手段を設け、茶葉の水分値に基づく、エアシリンダの制御手段を設ける。
（エ）上記（ア）、（イ）または（ウ）の装置に、揉盤に茶葉に掛かる加圧量計測手段を設ける。
（オ）上記（エ）の装置に、揉盤上の加圧量に基づく、エアシリンダの制御手段を設ける。
【０００８】
加圧方法としては、
（カ）分銅さおの角度を計測し、茶葉によって分銅さおの前端が押し上げられて加圧量が不足した時に、加圧量を変更する。
（キ）茶葉にかかる加圧量を揉盤に備えた加圧量計測手段により計測し、その計測値により加圧量が不足した時に、加圧量を変更する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（ア）の手段により、十分な揉圧を必要に応じて掛けられ、分銅の荷重のみでは不足するような場合でも、十分な揉圧をかけることができる。
（イ）の手段により、分銅さおの状態を監視し、その分銅さおの角度に伴い、加圧量を制御する。
（ウ）の手段により、製茶中の水分変化が監視でき、その水分の変化に伴い、加圧量を制御する。
（エ）の手段により、揉圧力を監視する。
（オ）の手段により、加圧量の変化に伴い、加圧量を制御する。
【００１０】
（カ）の手段により、分銅さおの角度により加圧量を変更する。
（キ）の手段により、茶葉に掛かる加圧量を見て、加圧量を変更する。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１、２、３、４において、１は製茶揉捻機であり、揉盤３上で茶葉Ａを収容する揉捻鉢６を、３組のクランクアーム７により支えている。揉盤３には、ヒル４と茶葉取出扉５が設けられている。分銅８は分銅さお９上を前後に移動可能で、前後移動することで茶葉Ａへの加圧量を変える。分銅８は、手動又は分銅モータ１９で移動する。分銅さお９は、後方のクランクアーム７'に設けられた分銅さおスタンド１０に回動自在に取り付けられており、角度計測手段として本実施例では、前記回動の支点１８にポテンションメータ１５を取り付ける。本実施例では、このような構成をとったが、ほかの手段によって分銅さお８の角度を計測してもよい。揉捻中の分銅さお９の前端が水平よりやや下がった状態が、茶葉Ａを十分加圧しながら旋転させて揉み込むことができる。クランクアーム７のクランク機構によって揉捻鉢６を大きく回転させながら、揉圧盤１１を介して茶葉Ａへ加圧し、旋転させる。
【００１２】
エアシリンダ１２は、一端を分銅さお９の後方へ取り付け、他端を分銅さおスタンド１０へ回動自在に取り付ける。分銅さお９の角度を計測する必要があるため、エアシリンダ１２と分銅さお９とは締結されておらず、図５、６、７に示すように、分銅さお９にはガイドパイプ１４を設け、エアシリンダ１２にはナックル１３を設ける。図５は、分銅８の加圧量だけで分銅さお９の前端が水平よりやや下がり、茶葉Ａを十分加圧しながら旋転させて揉み込んでいる状態である。このとき、分銅さお９の動きにつれてガイドパイプ１４がナックル１３より抜けている。図６は、茶葉Ａの容積が大きく、茶葉Ａの応力で分銅さお９の前端が上がってしまい、揉み込みが不十分な状態である。このとき、分銅さお９の動きにつれてガイドパイプ１４がナックル１３に差し込まれていく。図７は、図６の状態からエアシリンダ１２を作動させ、ナックル１３を押し上げて分銅さお９を正常にした状態である。
【００１３】
茶葉を製茶揉捻機１の揉捻鉢６へ投入し、分銅操作をスタートする。ポテンションメータ１５により、分銅さお９の角度を計測し、十分な揉圧が掛かっているかどうかの判断をする。分銅さお９の前端が持ち上がっていれば加圧量の不足となるため、加圧量を増やしたり、警報装置２１により警報を出して作業者に知らせる。制御装置２０または作業者により、分銅８を前に移動するか、又はエアシリンダ１２を作動させて、適正な分銅さお９の角度に調整することにより、加圧量を増やす。茶葉Ａは揉み込まれるに従って容積が減少するため、分銅さお９の前端は徐々に下がっていき、やがて急激に下降する。これは、茶葉Ａの揉み込みが十分に行われ、表面水分と内部水分がほぼ均一になってきて、茶葉Ａが塊とならずにほぐれてきたためであり、加圧をやめて、玉解き操作に移る。この時を、ポテンションメータ１５により計測し、分銅さお９の前端が十分に下がっていれば、制御装置２０または作業者により、分銅８を後ろへ移動させて加圧量を減らす。エアシリンダ１２を作動させた場合は、エアシリンダ１２を元に戻す。大抵の場合、その約２〜３分後に、揉捻工程は終了し、茶葉を取出扉５より取出す。
【００１４】
水分計測について、図８を用いて説明する。２４、２５は、揉盤３上に配設したヒル４に取付けた電極である。この電極２４、２５は、ヒル４を導電性の材質にしたものや、非導電性のヒル４へ導電性部材を貼り付けたものでよい。ここへ、電流を流し、演算器２３で電極２４、２５間の水分を電気的に計測する。水分計２２（水分計測手段）は、これらの演算器２３と電極２４、２５とより構成される。水分計２２により、茶葉の水分が均一になっていく様子を数値化し、加圧量の増減をする。
【００１５】
投入当初は前工程の乾燥ムラにより、茶葉Ａの表面水分は低く、内部水分が高い状態である。水分計２２による計測水分は表面の水分値となるので、実際の水分より低く表示される。この状態で加圧し過ぎると茶葉の破砕となるので、加圧量をセーブする（分銅８の前への移動や、エアシリンダ１２の作動は控える）。茶葉の内部水分が表面に揉み出されてくると、計測水分は上昇するので、加圧量を追加する。表面が著しく乾いた状態の茶葉は、ここまでの時間が長く掛かり、理想的に前工程を終了した茶葉は短時間となる。加圧量の追加は、作業者又は制御装置２０により、分銅８を前へ移動させたり、エアシリンダ１２を作動させることにより行う。揉捻操作が進むにつれて計測水分はゆっくりと上昇し、やがて下がり始め、茶葉の表面水分と内部水分がほぼ均一となり、揉み込みが十分となるので、玉解き操作に移行する。分銅８を後ろへ移動して加圧を減らし（エアシリンダ１２を作動させた場合は元に戻し）、固まった茶葉Ａをほぐす工程に移る。この実施例では、加圧量の増減は計測水分により単独で行っているが、分銅さお９の角度と組み合わせて行ってもよい。
【００１６】
加圧量の計測について、図８を用いて説明する。揉盤３に設置した圧力センサー１６（加圧量計測手段）で茶葉に掛かる加圧量を計測する。予め適正加圧量を設定し、加圧量が不足の場合は、分銅８を移動させたり、エアシリンダ１２を作動させる。また、分銅８による加圧だけでは不足の場合に、エアシリンダ１２を作動させることでも十分な揉圧ができる。本実施例では、加圧量のみを計測した制御について説明したが、前記した分銅さお９の角度を計測した例や、茶葉の水分を計測した例と組合せて、実施してもかまわない。
【００１７】
茶葉が製茶揉捻機１の揉捻鉢６へ投入され、所定の分銅さお９の角度または、水分値、加圧量、時間に達した時点で加圧を開始する。加圧中に分銅さお９の角度は徐々に下がり、水分値は徐々に上昇することが好ましいため、予め設定した時間に対する分銅さお９の角度と茶葉の水分値、加圧量になるように加圧量を自動制御する。加圧量は分銅８の前後移動と分銅さお９後方に設置したエアシリンダ１２を自動制御して、分銅さお９を設定した角度にする。
【００１８】
図１０のフローチャートを参照して、分銅さお９の角度の制御をエアシリンダ１２を用いて行う場合について説明する。茶葉を製茶揉捻機１の揉捻鉢６へ投入後、加圧制御を行わない時間を、予め、制御開始時間と設定しておく。制御開始時間終了と同時に分銅さお９の角度による制御を始め、制御時間をスタートする。分銅さお９の角度計測手段（上記実施例では、ポテンションメータ１５）により計測角度があらかじめ設定した設定角度より大きくなった場合は、揉捻鉢６内の茶葉Ａに対し、図７のような通常の分銅操作による加圧状態になるよう、エアシリンダ１２を作動させる。分銅さお９の角度の計測、制御を繰り返し、その後、現在の分銅さお９の角度に関係なくエアシリンダ１２を戻し、計測角度をゼロに戻し、次の制御サイクルに入る。この一連の動作をあらかじめ設定した制御時間内に行う。ここでは、分銅さお９の前端が水平になった状態を０とし、前端が水平より上がった状態を（＋）、下がった状態を（−）とし、数値を設定する。（αのときを（＋）、βのときを（−）とする）
【００１９】
本発明で計測した分銅さおの角度により、製茶ラインの回分処理量を制御することや、計測した茶葉の水分により、前後の工程の乾燥を制御することも考えられる。
【００２０】
【発明の効果】
製茶揉捻機の分銅さおの後方を下方から押し上げるエアシリンダを設ける事により、複雑な機構を必要とせずに、エアシリンダのエア圧の加減により加圧量を変えられる。又、分銅による加圧の時、茶葉の応力によって分銅さおが持ち上げられ、十分な揉圧が掛けられないような場合でも、エアシリンダによる追加加圧により、十分な揉圧が掛けられるようになる。また、分銅さおの角度を計測する事により、常に最適加圧の状態が把握できるため、加圧量の不足や過剰が無くなり、茶製品の品質が向上し、効率よく揉捻操作が出来るため、揉捻時間の短縮が可能となる。また、揉捻の台数を減少でき、大幅なコストダウンができる。
【００２１】
揉盤上のヒルに備えられた水分計測手段によって、茶葉の乾き具合に合わせた適正な加圧量の判断が可能となり、加圧量の不足や過剰が無くなり、茶製品の品質が向上した。また、加圧時と減圧時の適切な時期を制御することで、最適な揉圧を掛けられるようになり、製品茶の破砕も無く、十分な揉み込みができ、茶葉の破砕が無くなり、製品茶の品質が向上した。また玉解き操作への移行の判断が確実になり、無駄の無い揉捻操作が可能となる。
【００２２】
揉盤に設置した圧力計測手段により、加圧量を計測する事で茶葉に掛かる加圧量が数値化され、加圧の状態が把握できるため、加圧量の不足や過剰が無くなり茶製品の品質が向上する。また、加圧量が不足や過剰の場合、分銅操作やエヤーシリンダ操作を制御し常に最適加圧力で、揉み込みが実現でき品質の向上となる。
【００２３】
茶葉の性状と前工程の取出度によって最適加圧量と加圧条件が異なるため、前記の分銅さおに設置した角度センサー（本実施例では、支点１８に設けたポテンションメータ）の角度及び、水分計測手段による計測水分と加圧量計測手段による計測加圧量により加圧量と加圧時間を制御することで、理想の揉捻操作が可能になった。また、加圧と減圧の分銅操作、及び取出しの操作が熟練工の経験と勘に頼ることなく、正確に無人化する事ができた。分銅さおの角度と揉盤に備えられた水分計、または圧力センサーの各測定値から、分銅操作とエヤーシリンダによる追加加重を制御することで、最適加圧量と最短の加圧時間が茶葉の性状の違いに合わせて実現できた。加圧不足がなくなり、揉捻時間の短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】製茶揉捻機の斜視図。
【図２】製茶揉捻機の平面図。
【図３】製茶揉捻機の側面断面図。
【図４】製茶揉捻機の正面断面図。
【図５】分銅さおの適正な状態を示す一部詳細側面図。
【図６】分銅さおの不適正な状態を示す一部詳細側面図。
【図７】分銅さおの適正な状態を示す一部詳細側面図。
【図８】揉盤の平面図。
【図９】計測から制御までの流れを示した概念図。
【図１０】分銅さおの角度による制御のフローチャートを示す図。
【符号の説明】
１  製茶揉捻機
２  機械フレーム
３  揉盤
４  ヒル
５  取出扉
６  揉捻鉢
７  クランクアーム
８  分銅
９  分銅さお
１０  分銅さおスタンド
１１  揉圧盤
１２  エアシリンダ
１３  ナックル
１４  ガイドパイプ
１５  ポテンションメータ
１６  圧力センサー
１７  搬送コンベヤ
１８  支点
１９  分銅モータ
２０  制御装置
２１  警報装置
２２  水分計
２３  演算器
２４  電極
２５  電極
Ａ  茶葉
【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】
0004218781.tif 000009
【図９】
0004218781.tif 000010
【図１０】
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