JP2576717Y2 - 茶葉火入れ機の温度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、茶の製造工程の最終工
程において火香付けを行う茶葉火入れ機の温度制御を行
う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、茶の製造では最終工程として
火入れ機を用いた火入れ工程があり、この火入れ工程は
茶の品質である香気、色沢、滋味、水色に最も大きな影
響を与える重要な工程であり、熟練した火入れ技能者に
よって行われている。この火入れ機による火入れ工程で
は、糖とアミノ酸を加熱することにより、ピラジン類、
フラン化合物、アルデヒド等の香気成分を生成させ、香
ばしい香気を出すことを目的としているが、この香気成
分の生成においては、加熱条件、すなわち茶葉に与えら
れる温度とその時間が微妙に影響するので、この加熱条
件を安定させることが重要なこととなる。

【０００３】このような火入れ工程を行う茶葉火入れ機
としては、乾燥工程を含めて行うキャタピラ等を用いた
棚式乾燥の透気乾燥方式、ドラムの外側を直火で熱しな
がらこのドラムを回転させて茶葉を乾燥及び火入れする
方式、或いは遠赤外線ヒータを用い、直接茶葉に遠赤外
線を照射してドラムや振動式コンベア、キャタピラ等で
茶葉を搬送する方式等のものがある。これらの火入れ機
は、例えば含水率が約８％〜１２，１３％程度となるよ
うに乾燥させた茶葉を導入し、火入れ路を搬送させなが
ら熱源によって所定温度の火入れ熱を与えるようになっ
ている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
茶葉火入れ機において、茶葉に与えられる火入れ熱の温
度は、例えば火入れ機内の雰囲気温度を検出し、その雰
囲気温度により火入れ機の熱源の出力制御を行うことに
よって設定される。すなわち、火入れ時の茶葉の搬送
は、例えば回転ドラム方式の場合には茶葉に与えられる
温度を均一化するため、ドラムを回転させて茶葉を攪拌
することにより行われており、常時攪拌される茶葉自体
の温度を測定することは困難である等の理由により、火
入れ機内の雰囲気温度を検出することによって茶葉に与
えられる温度が制御されている。

【０００５】しかし、上述のような火入れ機内の雰囲気
温度の検出に基づく温度制御では、雰囲気温度と茶葉自
体の温度（品温）との関係が、火入れの処理時間、茶葉
の初期含水率、処理する茶の部位［葉、棒（茎）、芽
粉、とび等］や蒸し加減等によって変化し、両者の相関
関係を得ることが困難なことから、熟練した火入れ技能
者の判断に頼らざるを得ないという問題があった。この
ような事情から、従来では茶葉の直接の温度（品温）を
検出し、この品温検出値によって熱源を出力制御する方
法が工夫され、この茶葉の検出品温値に基づいて時間と
温度の関数である火入れを効率よく実施することも行わ
れている。

【０００６】しかしながら、上記品温センサのみにて熱
源の温度制御を行う方法によっても、十分な火入れを行
うことができないという問題があった。すなわち、図５
には、茶葉の直接の品温を検出して温度制御を行った場
合の温度変化曲線が示されており、これは火入れ路の出
口近傍に設けた品温センサにて検出された検出値に基づ
いて制御したものである。図において、図（ａ）は十分
な予熱を行うことなく火入れ処理が開始された場合であ
り、図示の鉄板温度曲線１００及び雰囲気温度曲線２０
０に示されるように、茶葉が処理開始され火入れ路の入
口から出口に到達するまでの間に茶葉により鉄板の温度
が急速に奪われている。従って、茶葉が出口に到達した
時点で、品温センサにより雰囲気温度を曲線２００のよ
うに上昇するように温度制御したとしても、実際の茶葉
の品温は、品温曲線３００に示されるように設定品温Ｅ
よりも下回ることになり、火香付けが不足した状態とな
る。

【０００７】また、図（ｂ）は、予熱を過剰に行い火入
れ処理の開始が遅くなった場合であり、この場合は、鉄
板温度曲線１０１及び雰囲気温度曲線２０１が大幅に上
昇し、実際の茶葉の品温も、曲線３０１に示されるよう
に設定品温Ｅを大きく上回ってしまい、火香付けが行き
過ぎの状態となる。この結果、大変高価なお茶も焙じ茶
のようになって、商品価値が全くなくなり、大きな損害
が発生することになる。

【０００８】更に、図（ｃ）は火入れの熟練技能者が適
切な予熱判断を行い、茶葉投入のタイミングを失うこと
なく処理開始をした場合であるが、茶葉が火入れ路を通
過する初期の段階で、火入れ機の鉄板温度曲線１０２及
び雰囲気温度曲線２０２は比較的急勾配で低下する。こ
れは、熱容量の大きな鉄板を用いた場合でも、茶がない
時と投入された時とで熱の奪われ方が大きく違うためで
ある。従って、実際の品温は、品温曲線３０２に示され
るように最初は設定品温Ｅに合致して良好な火香付けが
行われるが、次第に低下することになる。このとき、品
温センサの出力に基づいて熱源の昇温制御が行われる
が、鉄板温度は急速に昇温せず、所定の間弱火による火
香付けが行われる。従って、この場合も、火香付けにば
らつきが生じ、品温センサのみによる従来の温度制御で
は、安定した品質の茶葉を得ることができないという問
題があった。

【０００９】一方、火入れの際には、特に直火のドラム
式のような場合、火入れがムラにならないように熱容量
の大きい厚い鉄板が用いられ、これによって安定した温
度条件で茶葉の火入れを行う工夫もされている。

【００１０】しかし、この場合は、鉄板の厚さを厚くし
たことによって、火入れ作業を開始する前の鉄板の予熱
に長い時間が必要となる。また、熱容量が大きくなるの
で、短時間で見た品温の安定度は改善されるが、一度昇
温し過ぎると最適温度に下がるまでには時間がかかり、
火入れ温度が過剰となって大量の茶が不良品となる等、
調整・制御が困難となるという問題がある。すなわち、
予熱時間は外気温や火入れの熱源の出力の大きさで相違
することになり、何時茶葉を投入すればよいかのタイミ
ングの判断が難しく、このことは厚い鉄板の場合に大き
な問題となるが、薄い鉄板の場合でも同様に問題とな
る。

【００１１】本考案は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、熟練技能者の勘に頼ることなく、
茶葉投入の判断を自動的に行い、また常に安定した火入
れ温度が茶葉に与えられ、品質の向上、歩留りの改善を
図ることができる茶葉火入れ機の温度制御装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１請求項に係る考案は、乾燥工程が終了した茶葉
を導入し、所定の火入れ路を搬送させながら、熱源によ
り茶葉に火入れを行う茶葉火入れ機において、上記火入
れ路の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサと、火入
れ路の出口近傍に配置され、茶葉の品質温度を検出する
ための品温センサと、火入れ路の入口近傍に配置され、
処理茶葉の火入れ路への投入状態を検知する処理物検知
センサと、を設け、上記雰囲気温度センサの出力に基づ
いて予熱制御をすると共に、上記処理物検知センサによ
り検知された茶葉の投入状態により、熱源の出力制御を
上記雰囲気温度センサから品温センサに切り換えて行う
ようにしたことを特徴とする。

【００１３】上記投入状態とは、例えば茶葉の投入開始
を検知した時又は投入終了を検知した時であり、投入開
始時ではその後で最先の茶葉が火入れ路を所定距離だけ
搬送された時点に、熱源の出力制御を上記雰囲気温度セ
ンサから品温センサに切り換え、投入終了時では最後の
茶葉が火入れ路の所定の場所に搬送された時点で品温セ
ンサから雰囲気温度センサに切り換えるようにすること
ができる。

【００１４】また、第２請求項に係る考案は、上記雰囲
気温度センサの出力に基づいて予熱制御が完了したこと
を報知する予熱完了報知手段を設けたことを特徴とす
る。

【００１５】

【作用】上記の構成によれば、まず雰囲気温度センサに
基づいて予熱制御されることになり、雰囲気温度が設定
温度に達すると、例えば表示ランプにより予熱完了状態
が報知される。この予熱完了が報知された後に、作業者
により又は自動的に茶葉の投入操作が行われると、処理
物検知センサにより茶葉投入が検知されることになり、
この茶葉の投入検知情報に基づいて例えば回転ドラム式
の場合にはドラムが所定回転した後に品温センサの出力
に基づく熱源の温度制御が開始される。従って、品温セ
ンサに基づく温度制御は、茶葉が出口近傍に到達する前
に開始されることになる。

【００１６】そうすると、この時点ではまだ品温センサ
は茶葉の直接の温度を検出することができないので、雰
囲気温度を検出することになるが、通常雰囲気温度は常
温に等しいため、茶葉が品温センサに到達する前に、品
温の設定温度に合致させるように熱源の昇温が開始され
ることになる。従って、茶葉の火入れ路への投入による
鉄板の温度低下が防止される。このようにして、茶葉に
対して一定の火入れ温度が与えられるので、安定した火
香付けが達成される。なお、投入終了時を検知しかつ所
定位置まで最後の茶葉が到達したことを演算して、品温
センサから雰囲気温度センサへ切り換えることにより、
上記と同様の温度制御が可能となる。

【００１７】

【実施例】図１には、実施例に係る火入れ機の温度制御
装置の構成が示され、図２には図１の火入れ機であるド
ラムの概略構成が示されている。実施例は、熱源として
遠赤外線ヒータを用いた回転ドラム式の火入れ機を用い
ており、図２に示されるように、ドラム１内には断面形
状が六角形となる貫通孔２が形成され、この六角形の貫
通孔２の壁面に仕切板３により螺旋状の火入れ（搬送）
路が形成される。このドラム１は、実施例ではその長さ
が約３ｍ、直径が８０ｃｍφ程度であり、六角形の貫通
孔２内のやや壁面寄りに遠赤外線ヒータ４が複数本配設
される構成となっている。従って、このドラム１を回転
させれば、仕切板３により形成された螺旋状の火入れ路
を茶葉６が順次搬送されることになり、この際には遠赤
外線ヒータ４によって出射された遠赤外線により茶葉６
の火香付けが行われる。

【００１８】図１に示されるように、上記ドラム１はモ
ータ７にチェーン８等により連結され、このモータ７に
てドラム１は所定の回転速度で回転駆動される。そし
て、ドラム１内のほぼ中央で遠赤外線ヒータ４から所定
距離離れた位置にドラム１内の雰囲気温度を検出する雰
囲気温度センサ１０が配設され、またドラム１の火入れ
路の出口近傍にはドラム１から流れてくる茶葉６の温度
を直接検出する品温センサ１２が取り付けられている。
更に、ドラム１の火入れ路入口近傍の茶葉導入口１３に
処理物検知センサ１４が設けられており、この処理物検
知センサ１４は茶葉６が導入されたこと及び茶葉６が通
過し終わったこと等を検知することができる。

【００１９】そうして、上記遠赤外線ヒータ４、モータ
７、雰囲気温度センサ１０、品温センサ１２及び処理物
検知センサ１４は制御部１５に接続されており、この制
御部によってドラム１が回転制御されると共に、各セン
サ１０，１２，１４に基づいた遠赤外線ヒータ４の温度
制御が行われる。すなわち、処理物検知センサ１４で茶
葉６の投入開始を検知し、この検知情報に基づいて制御
部１５では茶葉６の最先部が火入れ路の所定の位置まで
到達する時点を判断し、この時点で雰囲気温度センサ１
０による遠赤外線ヒータ４の出力制御を、品温センサ１
２による出力制御に切り換える。

【００２０】また、上記制御部１５には表示ランプ等か
らなる予熱完了報知手段１６が接続されており、この予
熱完了報知手段１６によって予熱処理においてドラム１
内の雰囲気温度が所定値（設定値）になったことが報知
される。

【００２１】実施例は以上の構成からなり、以下にその
作用を図３及び図４を参照しながら説明する。図３に
は、火入れ工程の開始時の温度制御状態が示されてお
り、まず、火入れ機が動作すると、制御部１５により遠
赤外線ヒータ４へ通電が開始され、予熱が行われること
になり、同時に雰囲気温度センサ１０の出力が制御部１
５へ入力される。そして、図３に示されるように、雰囲
気温度センサ１０により予熱の設定値Ｆ（例えば１２０
℃〜１８０℃程度）に達したことが検出されると、遠赤
外線ヒータ４の通電が停止又は抑制されると共に、予熱
完了報知手段１６の表示ランプによって予熱完了状態が
報知される。

【００２２】そうして、作業者が、茶葉投入釦を押すと
（茶葉投入は自動的に行うこともできる）、乾燥処理が
終了した含水率８％〜１２％程度の茶葉６が茶葉導入口
１３からドラム１内へ投入されることになる。このと
き、処理物検知センサ１４は茶葉６の実際の投入状態を
検知しており、茶葉投入の検知信号が制御部１５へ送ら
れる。この制御部１５では、茶葉投入情報を受けた後に
ドラム１が何回転したかを判断しており、所定回転を検
知すると、雰囲気温度センサ１０による遠赤外線ヒータ
４の出力制御を、品温センサ１２による遠赤外線ヒータ
４の出力制御へ切り換える。実施例では上記ドラム１の
回転はドラム１内に形成されている火入れ路の比較的短
い距離（導入口１３よりの場所）に茶葉６が到達した時
点で品温センサ１２による出力制御へ切り換えている。

【００２３】しかし、この時点では、茶葉６はまだ品温
センサ１２が設けられている出口近傍へ到達しておら
ず、品温センサ１２の検出温度は図３に示されるように
環境温度とほぼ同一となっている。従って、制御部１５
は上記品温センサ１２の検出温度が設定品温Ｅ（例えば
１００℃〜１２０℃）となるように、遠赤外線ヒータ４
の出力制御をすることになり、図３の雰囲気温度曲線２
０３及びドラム（鉄板）温度曲線１０３に示されるよう
に、雰囲気温度及びドラム温度が徐々に上昇することに
なる。この場合、ドラム１内の茶葉６は、ドラム１内の
火入れ路全体に行き渡っておらず、茶葉６は火入れ路を
攪拌されながら順次送られて、その量が徐々に増加する
状態にある。このため、上記遠赤外線ヒータ４の出力の
増加は、ドラム１内で増加する茶葉６により火入れ温度
が低下しない量に設定することになる。

【００２４】そうして、茶葉６がドラム１の出口に到達
すると品温センサ１２にてその茶葉６自体の品温が検出
されることになり、図３に示されるように、品温センサ
１２の検出温度が設定温度Ｅに一致するように、遠赤外
線ヒータ４が出力制御される。このとき、実際の品温
も、図３の品温曲線３０３に示されるように、設定温度
Ｅに揃うことになり、図５（ｃ）の品温曲線３０２に示
したような品温の低下を生じさせることがない。すなわ
ち、実施例では、ドラム１へ最初に投入された茶葉６が
出口に到達する前に品温センサ１２による遠赤外線ヒー
タ４の出力制御を行うことになるので、ドラム１内へ増
加する茶葉６に対応してドラム１の温度が上昇すること
になり、火入れ路全体に茶葉６が満遍なく投入された状
態でも、ドラム１の温度が一時的に低下することが良好
に防止される。

【００２５】図４には、火入れ処理の終了時の制御状態
が示されており、実施例では終了の際にも雰囲気温度セ
ンサ１０と品温センサ１２との切り換え制御を行ってい
る。すなわち、投入終了時には処理物検知センサ１４に
て茶葉６の投入がなくなったことを検知することにな
り、この検知情報に基づいて制御部１５ではドラム１の
所定回転後あるいは所定時間経過後に品温センサ１２に
よる遠赤外線ヒータ４の出力制御を、雰囲気温度センサ
１０による出力制御へ切り換える。そうすると、検出さ
れた雰囲気温度が設定値Ｆに一致するように出力制御
（雰囲気温度曲線２０３）されることとなり、ドラム１
自体の温度が徐々に低下することになる。従って、ドラ
ム１内の火入れ路を通過する茶葉６の量が徐々に少なく
なっても、茶葉６自体に与えられる火入れ温度の上昇を
防ぐことができ、終了時においても良好に火香付けされ
た茶葉６を得ることができる。

【００２６】上記実施例において、遠赤外線ヒータ４の
出力制御で雰囲気温度センサ１０と品温センサ１２の切
り換え時期は、茶葉６の投入開始時又は投入終了時での
ドラム１内への茶葉６の増加又は減少、茶葉６がドラム
１内の火入れ路を通過する時間、ドラム１の鉄板（ドラ
ム）の大きさ、厚さ（熱容量）や遠赤外線ヒータ４の出
力状態によって決定されることになり、また茶葉６自体
の単位時間当りの投入量等も考慮することが好ましい。
そして、この切換えタイミングは、上記各条件で異なる
が、品温センサ１２による出力制御への切換えを行った
後の雰囲気温度の上昇線と、品温の低い茶葉６が流れて
来て熱を奪う下降線とが相殺されるタイミングとなる。

【００２７】また、上記実施例では予熱制御を行う際に
は、予熱完了時を報知し、この報知に基づいて茶葉投入
が開始されるようにしたが、予熱が完了すると、報知を
すると共に、或いは報知を行わずに、茶葉６の投入を自
動的に開始させ、作業の自動化を図ることができる。

【００２８】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
雰囲気温度センサ、品温センサ、処理物検知センサを設
け、上記雰囲気温度センサの出力に基づいて予熱制御を
するようにし、また予熱完了報知手段を設けたので、茶
葉の投入時期を作業者に報知することができ、技能者が
茶葉の投入時期を判断する必要がないという利点があ
る。

【００２９】また、上記処理物検知センサにより検知さ
れた茶葉の投入状態により、熱源の出力制御を上記雰囲
気温度センサから品温センサに切り換えて行うようにし
たので、茶の投入開始時又は投入終了時における火入れ
温度を安定させることができ、これによって火香付け等
が良好に行われ、茶の品質を著しく向上させ、かつ歩留
りの改善を図ることが可能となる。この結果、熟練した
技能者を養成する必要もなく、経済性の高い茶葉の火入
れ工程を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係る茶葉火入れ機の温度制御
装置の構成を示す図である。

【図２】実施例のドラム式の茶葉火入れ機の概略構成を
示す斜視図である。

【図３】実施例における茶葉投入開始時の温度制御状態
を示すグラフ図である。

【図４】実施例における茶葉投入終了時の温度制御状態
を示すグラフ図である。

【図５】従来の火入れ機における温度制御状態を示すグ
ラフ図であり、図（ａ）は処理開始が早いときの図、図
（ｂ）は処理開始が遅いときの図、図（ｃ）は処理開始
が良好なときの図である。

【符号の説明】

１ … ドラム、 ４ … 遠赤外線ヒータ、 ６ … 茶葉、 １０ … 雰囲気温度センサ、 １２ … 品温センサ、 １４ … 処理物検知センサ、 １５ … 制御部、 １６ … 予熱完了報知手段。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥工程が終了した茶葉を導入し、所定
   の火入れ路を搬送させながら、熱源により茶葉に火入れ
   を行う茶葉火入れ機において、上記火入れ路の雰囲気温
   度を検出する雰囲気温度センサと、火入れ路の出口近傍
   に配置され、茶葉の品質温度を検出するための品温セン
   サと、火入れ路の入口近傍に配置され、処理茶葉の火入
   れ路への投入状態を検知する処理物検知センサと、を設
   け、上記雰囲気温度センサの出力に基づいて予熱制御を
   すると共に、上記処理物検知センサにより検知された茶
   葉の投入状態により、熱源の出力制御を上記雰囲気温度
   センサから品温センサに切り換えて行うようにしたこと
   を特徴とする茶葉火入れ機の温度制御装置。
2. 【請求項２】 上記雰囲気温度センサの出力に基づいて
   予熱制御が完了したことを報知する予熱完了報知手段を
   設けたことを特徴とする上記第１請求項記載の茶葉火入
   れ機の温度制御装置。