JP2001231449A - 製茶揉捻機並びにその加圧方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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。

Description

【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
を設ける。 （ウ） 上記（イ）の装置に、分銅さおの角度に基づ
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る。 （オ） 上記（エ）の装置に、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。 （カ） 上記（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）または
（オ）の装置に、揉盤に圧力センサー等の茶葉に掛かる
加圧量計測手段を設ける。 （キ） 上記（カ）の装置に、揉盤上の加圧量の計測値
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、 （ク） 分銅さおの角度を計測し、その計測値により、
加圧量を変更する。 （ケ） 茶葉の水分をヒルに備えた水分計測装置により
計測し、その計測値により、加圧量を変更する。 （コ） 茶葉に掛かる加圧量を揉盤に備えた計測手段に
より計測し、その計測値により、加圧量を変更する。 （サ） 上記（ク）、（ケ）または（コ）の方法におい
て、加圧量を変更するために、分銅の位置を変更する。 （シ） 上記（ク）、（ケ）、（コ）または（サ）の方
法において、加圧量を変更するために、エアシリンダを
作動する。

【０００９】

【発明の実施の形態】（ア）請求項１記載の手段によ
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）請求項２記載の手段により、分銅さおの状態を監
視する。 （ウ）請求項３記載の手段により、分銅さおの角度に伴
い、加圧量を制御する。 （エ）請求項４記載の手段により、製茶中の水分変化が
監視できる。 （オ）請求項５記載の手段により、水分の変化に伴い、
加圧量を制御する。 （カ）請求項６記載の手段により、揉圧力が監視でき
る。 （キ）請求項７記載の手段により、加圧量の変化に伴
い、加圧量を制御する。

【００１０】（ク） 請求項８記載の手段により、分銅
さおの角度により加圧量を変更する。 （ケ）請求項９記載の手段により、茶葉の水分により加
圧量を変更する。 （コ）請求項１０記載の手段により、茶葉に掛かる加圧
量を見て、加圧量を変更する。 （サ）請求項１１記載の手段により、分銅の位置を前後
に移動することにより、加圧量を変更する。 （シ）請求項１２記載の手段により、エアシリンダを作
動することにより、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へに投入
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２
３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

フロントページの続き (72)発明者 後藤 正 静岡県小笠郡菊川町倉沢1706−11 静岡県 茶業試験場内 (72)発明者 宮崎 金苗 静岡県榛原郡金谷町牛尾869−１ 株式会 社寺田製作所内 (72)発明者 中山 循 静岡県榛原郡金谷町牛尾869−１ 株式会 社寺田製作所内 (72)発明者 岩堀 照夫 静岡県榛原郡金谷町牛尾869−１ 株式会 社寺田製作所内 Ｆターム(参考） 4B027 FB01 FC10 FP36

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【請求項２】 分銅さおの角度計測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。
3. 【請求項３】 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
   または２記載の製茶揉捻機。
4. 【請求項４】 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記載の製茶揉捻機の加
   圧装置。
5. 【請求項５】 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４記載の製茶
   揉捻機。
6. 【請求項６】 揉盤に圧力センサー等の茶葉に掛かる加
   圧量計測手段を設けることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４または５記載の製茶揉捻機。
7. 【請求項７】 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６記載の製
   茶揉捻機。
8. 【請求項８】 分銅さおの角度を計測し、その計測値に
   より、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。
9. 【請求項９】 茶葉の水分をヒルに備えた水分計測装置
   により計測し、その計測値により、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。
10. 【請求項１０】 茶葉に掛かる加圧量を揉盤に備えた計
    測手段により計測し、その計測値により、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。
11. 【請求項１１】 加圧量を変更するために、分銅の位置
    を変更することを特徴とする請求項８、９または１０記
    載の製茶揉捻機の加圧方法。
12. 【請求項１２】 加圧量を変更するために、エアシリン
    ダを作動することを特徴とする請求項８、９、１０また
    は１１記載の製茶揉捻機の加圧方法。