JP7414255B2 - 火入れ装置 - Google Patents

Description

この発明は、遠赤外線加熱方式を用いて茶葉等の原料の加熱乾燥を行う火入れ装置に関する。

従来より、製茶工場において製造された荒茶を加熱乾燥し、茶特有の芳香を精製して香味を向上させるための火入れ工程を行う火入れ装置が知られている（下記特許文献１参照）。この火入れ装置は、マイクロ波により茶葉を一次乾燥した後、トラフの溝を流れる茶葉を、遠赤外線を放射する放熱板を有するバーナにより二次乾燥する。これにより、茶葉の加熱乾燥を均等に行うことを可能にし、温度調整による任意の加熱乾燥を行うことができる。

特許第４８３４６４６号公報

ところで、茶葉の火入れ工程においては、上記従来技術の特許文献１に開示されているように、茶葉を搬送するトラフの裏面側に、トラフの溝を裏面側から覆う保温材を取り付けて、トラフ自体の余熱を利用する方法も知られている。しかし、バーナの設定温度が高ければ高いほど、トラフ自体の保温材による余熱温度との温度差が生じてしまうため、任意の加熱乾燥を行うための温度制御や温度調整が難しくなる傾向があった。

特に、茶葉のみならず、海苔等の少し大きめの原料を適切に加熱乾燥させるためには、トラフ上を搬送される原料の温度差をより少なくし、より均一に原料を拡散させて火入れを行う必要があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、火入れ工程における温度制御及び温度調整を容易にして茶葉等の原料の加熱乾燥を均等且つ均一に行う適切な火入れを実現することができる火入れ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る火入れ装置は、焙煎される原料が搬送される溝を有するトラフと、前記トラフに対して前記原料を供給するフィーダと、前記トラフに対して前記原料を搬送する振動を付与する原料送出機構と、前記トラフの溝の底面に対してその上方に所定間隔を空けて対向配置され、前記溝を流れる前記原料を加熱乾燥するバーナと、前記トラフの裏面側に設けられたヒータとを備え、前記ヒータは、前記トラフの長手方向に沿って、且つ前記トラフの長手方向と交差する水平方向の両端に配設されていることを特徴とする。

本発明の一実施形態において、前記フィーダよりも前段に設けられて前記原料を加湿する加湿機構を更に備える。

本発明の他の実施形態において、前記トラフは、前記原料の搬送方向の下流に向けて徐々に高さが低くなる多段のトラフユニットを備え、少なくとも一部の前記トラフユニットは、前記搬送方向下流側の端部に、前記原料を跳ね上げるように設けられた跳ね板を更に備える。

本発明の更に他の実施形態において、前記跳ね板は、前記トラフの厚さよりも厚さが薄い薄板からなり、前記端部から前記搬送方向に所定の長さで延出するように設けられている。

本発明の更に他の実施形態において、前記トラフは、少なくとも上下二段に複数レーン配置され、各レーンのトラフは、前記原料の搬送方向に沿って、下がるように段々に重なり合う階段状構造に配置された複数のトラフユニットからなる。

また、本発明に係る火入れ装置は、焙煎される原料が搬送される溝を有するトラフと、前記トラフに対して前記原料を供給するフィーダと、前記トラフに対して前記原料を搬送する振動を付与する原料送出機構と、前記トラフの溝の底面に対してその上方に所定間隔を空けて対向配置され、前記溝を流れる前記原料を加熱乾燥するバーナと、前記トラフの裏面側に設けられたヒータとを備え、前記トラフは、前記原料の搬送方向の下流に向けて徐々に高さが低くなる多段のトラフユニットを備え、少なくとも一部の前記トラフユニットは、前記搬送方向下流側の端部に、前記原料を跳ね上げるように設けられた跳ね板を更に備える。

本発明の他の実施形態において、前記跳ね板は、先端側が基端側よりも上方に位置する。

本発明によれば、火入れ工程における温度制御及び温度調整を容易にして茶葉等の原料の加熱乾燥を均等且つ均一に行う適切な火入れを実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る火入れ装置の一部を切り欠いて示す正面図である。 同火入れ装置の一部を切り欠いて示す側面図である。 図１の一部拡大正面図である。 図３のＡ－Ａ´線拡大断面図である。 同火入れ装置に用いられるセラミックプレートを示す斜視図である。 図４のＢ－Ｂ´線矢視図である。 図６のＣ－Ｃ´線拡大断面図である。 同火入れ装置の変形例を示す拡大断面図である。 同火入れ装置の他の変形例を示す拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る火入れ装置の一部を切り欠いて概略的に示す正面図である。 図１０のＤ矢視図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施形態に係る火入れ装置を詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、以下の実施形態においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る火入れ装置の一部を切り欠いて示す正面図、図２は火入れ装置の一部を切り欠いて示す側面図である。また、図３は、図１の一部拡大正面図であり、図４は図３のＡ－Ａ´線拡大断面図、図５は火入れ装置に用いられるセラミックプレートを示す斜視図である。更に、図６は図４のＢ－Ｂ´線矢視図、図７は図６のＣ－Ｃ´線拡大断面図である。

図１～図３に示すように、第１の実施形態に係る火入れ装置１００は、茶葉や海苔等の原料を焙煎するための装置であり、例えば棚状に形成された多段フレーム１と、この多段フレーム１の上段レーンに設けられた原料投入口であるホッパ９とを備えている。なお、以下においては、原料として茶葉を例に挙げて説明するが、火入れ装置１００により焙煎される原料はこれに限定されるものではない。

火入れ装置１００は、多段フレーム１によって上下方向に所定間隔をおいて支持された、茶葉が流れる上段レーン、中段レーン及び下段レーンにそれぞれ配置されたトラフ２，３，４を有する。また、火入れ装置１００は、これらトラフ２～４と対向する位置に配置され、それぞれ茶葉を、例えば遠赤外線により加熱乾燥するバーナ５と、火入れ装置１００の各部を自動制御するための制御装置９０とを備えている。

なお、各トラフ２～４は、図示のような上段レーン、中段レーン及び下段レーンに配置されるものに限定されることはなく、例えば上下段部による二段レーン構成や、四段以上の多段レーン構成であっても良い。ここで、例えば一段のみのシングルレーン構成のトラフを採用する場合は、トラフの長さ方向（長手方向）において、後述する多段レーン構成のトラフと同様の温度制御及び温度調整を行って、これに基づく火入れを実行することが可能な構造とすればよい。

また、第１の実施形態の火入れ装置１００には、図示しないシュート等から投入された茶葉を一時的に滞留して搬送量を調整しつつ、ホッパ９に茶葉を供給する茶葉供給装置６０が備えられている。茶葉供給装置６０は、例えば駆動モータ６１によって回転駆動されるスクリュー軸６２（図２参照）を備え、このスクリュー軸６２の回転動作によって滞留された所定量の茶葉を搬送量を調整しつつホッパ９に供給する。この茶葉供給装置６０においては、シュート等から投入された茶葉を一時的に滞留することができるので、滞留された茶葉の状態を目視によって確認することにより、火入れにおける条件設定（温度設定、温度調整等）に役立てることが可能となる。

更に、火入れ装置１００には、上段レーンに配置されたホッパ９の底面を加振する電磁式のフィーダ１７が設置されている。ホッパ９に投入された茶葉は、フィーダ１７の振動により、一定量ずつ上段レーンのトラフ２に押し出される。

各トラフ２～４には、これらを振幅運動させることによって、トラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａ内にて平均的に茶葉を拡散させ（ばらけさせ）ながら茶葉を送り出す原料送出機構としての茶葉送出機構６が設置されている。この茶葉送出機構６の細部については後述する。

また、トラフ２，３には、上段レーンのトラフ２から中段レーンのトラフ３に茶葉が滑り落ちるように導く上中段シュート１０が設置されている。同様に、トラフ３，４には、中段レーンのトラフ３から下段レーンのトラフ４に茶葉が滑り落ちるように導く中下段シュート１１が設置されている。

このような茶葉送出機構６によって、茶葉は、まずホッパ９から投入されて上段レーンのトラフ２の図１中矢印Ｒで示す方向（以下、「Ｒ方向」と呼ぶ。）の端部に移る。そして、トラフ２をＲ方向から図１中矢印Ｆで示す方向（以下、「Ｆ方向」と呼ぶ。）に向かって進む。次に、茶葉は、トラフ２のＦ方向の端部から上中段シュート１０を滑り落ちて、中段レーンのトラフ３のＦ方向の端部に移り、トラフ３をＦ方向からＲ方向に向かって進む。その後、茶葉は、トラフ３のＲ方向の端部から中下段シュート１１を滑り落ちて、下段レーンのトラフ４のＲ方向の端部に移り、トラフ４をＲ方向からＦ方向に向かって進み、最後に火入れ装置１００の外部へ排出される。このような上段レーンから下段レーンへの茶葉の移動の間、各レーンにトラフ２～４とそれぞれ対向するように設けられたバーナ５による茶葉の加熱乾燥（火入れ）が行われる。

そして、第１の実施形態の火入れ装置１００では、バーナ５による加熱乾燥と併用して、トラフ２～４の裏面側から後述するヒータ３０（図４等参照、以下同じ。）による加熱乾燥も行われる。なお、バーナ５及びヒータ３０による茶葉の加熱乾燥は、例えば別途備えられた図示しない乾燥制御装置によって、或いは制御装置９０により、自動制御可能に構成され得る。例えば、各バーナ５は、多段フレーム１に設けられた後述するバーナ昇降機構８によって、各トラフ２～４との間隔を適宜調整され得る。これにより、バーナ５によるトラフ２～４に対する火入れの温度調整を間隔調整によって容易に行うことが可能となる。

図４は、火入れ装置１００の上段レーンのトラフ２の周辺の要部を拡大して示している。なお、以降においては、トラフ２～４のうち主にトラフ２を例に挙げて説明するが、特に言及しない限りその構造及び構成はトラフ３，４にも適用され得る。図４に示すように、バーナ５は、下面側に複数のノズルが配置された平面状の照射部５ａａを有するガスバーナ５ａと、この照射部５ａａの側方から下面側を覆うように取り付けられた放熱板としてのセラミックプレート５ｂとを有している。

セラミックプレート５ｂは、上段レーンのトラフ２の溝２ａの図４中矢印Ｗで示す幅方向（以下、「Ｗ方向」と呼ぶ。）の中央部を中心として、溝２ａの底面２ｂに向かって断面湾曲状に突出した形状に形成されている。中段レーンのトラフ３及び下段レーンのトラフ４における各バーナ５も、それぞれ同様の構造のガスバーナ５ａ及びセラミックプレート５ｂを有している。

各バーナ５は、ガスバーナ５ａでセラミックプレート５ｂを熱することにより、セラミックプレート５ｂを介して遠赤外線を放射する遠赤外線加熱方式のバーナである。なお、セラミックプレート５ｂの表面は、例えば遠赤外線放出塗料により覆われている。このような形状（平面状）の照射部５ａａを有するガスバーナ５ａを使用することで、セラミックプレート５ｂを介して遠赤外線をトラフ２の溝２ａに向かって均等に放射することができる。従って、バーナ５により、底面２ｂ上の茶葉を均一に乾燥することが可能となる。

図５は、火入れ装置１００の各バーナ５に用いられるセラミックプレート５ｂを示している。図５に示すように、セラミックプレート５ｂは、トラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａ（図２参照、以下同じ。）上に最も平均してガスバーナ５ａの放射熱を照射できるように構成されている。このため、セラミックプレート５ｂは、例えば孔径φ４で板厚方向に複数貫通形成された孔部５ｄを有するように形成されている。

また、各バーナ５は、図４に示すように、少なくともガスバーナ５ａ及びセラミックプレート５ｂと対向する表面がセラミックプレート５ｂと同様に遠赤外線放射塗料により覆われた構造のバーナカバー５ｃを備えている。このバーナカバー５ｃは、例えば上段レーンのトラフ２の溝２ａの底面２ｂ側が開口された、半楕円断面のような外形かまぼこ型に見える形状を有し、ガスバーナ５ａ及びセラミックプレート５ｂを上方から溝２ａの底面２ｂに向かって覆っている。

また、バーナカバー５ｃは、内側表面にガスバーナ５ａの放射熱及びセラミックプレート５ｂの輻射熱をトラフ２～４側に反射させる凹面状の反射面５ｅを形成している。この反射面５ｅは、放射熱及び輻射熱をトラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａのＷ方向両端部の近傍に集中的に反射させる反射角度をもって形成されている。

なお、上述したＷ方向と直交するバーナカバー５ｃの長手方向の両端部は、壁状に閉塞されている。また、バーナカバー５ｃの内側において、第１の実施形態ではガスバーナ５ａは長手方向に所定間隔をおいて複数配置されている。また、図示は省略するが、バーナ５のノズル付近には、調整バルブ付きの空気供給部が設けられている。この空気供給部は、バーナ５の内側空間５ｈ（図３参照）におけるノズルからのガスの噴出方向に二次空気を送るものである。

このような構造により、各バーナ５においては、効率よく空気を供給してガスを完全燃焼させることが可能となる。そして、各バーナ５は、例えば図示しない電磁弁によりガス供給量が調整され得る構造を備える。このため、制御装置９０によって電磁弁を切替制御することにより、例えば強火や弱火などの燃焼調整に基づく火入れの温度制御を容易に行うことができる。

バーナカバー５ｃの各トラフ２～４に近い側の幅は、例えば各トラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａの幅よりも大きくなるように設定されている。バーナカバー５ｃのＷ方向中央部には、ダンパ５ｆを介してバーナカバー５ｃの内側空間５ｈからの燃焼ガスを、排気空間５ｉを通して排気するための排気筒５ｇ（図３参照、以下同じ。）が上段レーン、中段レーン及び下段レーン毎にそれぞれ設けられている。排気筒５ｇを設けることにより、火入れ装置１００の機内温度を安定化させることができ、例えばガス消費量を従来よりも削減することができる。

上段レーンのトラフ２には、その長手方向に茶葉が送られる溝２ａが形成されており、この溝２ａ及びその底面２ｂに対してバーナ５が上方にて対向するように配置されている。なお、図３においては、バーナ５は、上段レーンのトラフ２の長手方向に沿って、バーナカバー５ｃの内側で直列に２つ続くように複数設置されているが、この設置数は特に限定されるものではなく、トラフ２の長さに合わせて必要なバーナ５のサイズや数を適宜決定すればよい。なお、中段レーンのトラフ３及び下段レーンのトラフ４にも、同様にそれぞれ溝３ａ，４ａが形成され、バーナ５が対向配置されている。

トラフ２～４は、例えばアルミニウム材料からなる一枚板を折り曲げ加工したり、予め溝２ａ，３ａ，４ａを備えた金属板などにより形成することができる。第１の実施形態においては、トラフ２～４には、黒色のアルマイト加工が施されている。なお、トラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａの幅は、例えばバーナ５のセラミックプレート５ｂの幅と同等からその２．５倍程度の幅の間に設定されることが望ましく、より好ましくはセラミックプレート５ｂの幅とほぼ等しく設定されると良い。

本出願人の試験によると、バーナ５の照射部５ａａの照射面の幅が、トラフ２の溝２ａの幅の２．５分の１よりも小さくなると、トラフ２の両端での茶層の乾燥が不十分であることが確認されている。また、バーナ５の照射面の幅がトラフ２の溝２ａの幅を超えると、バーナ５の熱の有効利用が図り辛くなる。例えば、バーナ５の照射面の幅が１００ｍｍ程度であれば、トラフの溝２ａの幅を１００～２５０ｍｍに設定することが好ましく、第１の実施形態では２３０ｍｍに設定されている。バーナ５の照射面の幅を１００ｍｍ程度としたのは、ガスバーナ５ａの放射をやわらかな熱にコントロールすることができ、茶葉の加熱乾燥に最も適したサイズであることが確認されたからである。

なお、中段レーンのトラフ３及び下段レーンのトラフ４についても、或いはその溝３ａ，４ａの構造についても、上述したものと同様に構成され得る。また、各トラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａの長手方向の中央部付近には、トラフ２の溝２ａの底面２ｂ上の温度を測定する図示しない第１の温度センサが、その先端部が茶層から突出する高さとなるように配設されている。

一方、図４、図６及び図７に示すように、トラフ２には、例えば溝２ａを流れる茶葉を溝２ａの底面２ｂの裏面２ｃ側から加熱乾燥するヒータ３０が設置されている。このヒータ３０は、トラフ２の底面２ｂの裏面２ｃ側に、例えばバーナ５の長手方向に沿って線状に、且つバーナ５の直下（バーナ５の中心と鉛直方向に対向する位置）からバーナ５の長手方向と交差する水平方向に所定距離だけ離れた箇所、すなわち、この場合裏面２ｃにおけるＷ方向の両端近傍にそれぞれ配設された電熱ヒータからなる。なお、電熱ヒータとしては、オン動作時（電源投入後）に設定温度まで瞬時に到達するラピッド型が好ましいとされるが、これに限定されるものではなく、また、ヒータ３０は線状のものに限定されるものではない。

なお、第１の実施形態のヒータ３０は、例えばトラフ２の裏面２ｃに直接取り付けられるのではなく、この裏面２ｃに取り付けられた取付補助板３９を介して、裏面２ｃ側に配設されている。具体的には、ヒータ３０は、例えばリベット３７により取付補助板３９に固定された複数の取付治具３８によって、取付補助板３９に対して上述したように両端近傍に線状に配設されている。

なお、ヒータ３０は、上記のような取付治具３８を介したリベット３７による固定の他、例えば取付治具３８を介した図示しないネジ止め等により取付補助板３９に固定されても良い。その他、ヒータ３０は、テープ止めや接着剤等により取付補助板３９に固定するようにしても良く、このようにすれば、ヒータ３０を配設する際の取付治具３８やリベット３７の部品点数を更に少なくすることができる。取付補助板３９は、トラフ２と同様の材料からなり、例えばトラフ２の裏面２ｃをほぼ全て覆うような寸法（大きさ、形状）に形成されている。

この取付補助板３９の一部には、第１の温度センサとは異なる第２の温度センサ４０が、リベット４７により固定された取付治具４２に対し、ナット４１によって取付補助板３９に触れない状態で取付固定されている（図７参照）。この第２の温度センサ４０は、好ましくは図示のように、トラフ２の溝２ａのＷ方向の中央部付近において、その裏面２ｃ側の温度を測定可能な位置に適宜配設されると良い。

第２の温度センサ４０は、より好ましくは、トラフ２の溝２ａのＷ方向の中央部付近であって鉛直方向にバーナ５とは重ならない位置、例えばトラフ２の長手方向の端部付近の位置（ホッパ９寄りの位置、上中段シュート１０寄りの位置等）に配設されると良い。このように配設すれば、第２の温度センサ４０によって、バーナ５の放射熱及び輻射熱の影響を極力受けない状態のヒータ３０による加熱温度を測定することが可能となる。

また、図示は省略するが、トラフ２は、その裏面２ｃ側に、例えば溝２ａ及び取付補助板３９を裏面２ｃ側から覆うように配設された保温材を備えていても良い。この場合、保温材は、ヒータ３０が配設された取付補助板３９を、トラフ２との間で挟み込むような状態に取り付けられる。なお、上述したヒータ３０や第２の温度センサ４０は、トラフ２の裏面２ｃに取付補助板３９を介さずに直接取り付けられていても良く、ヒータ３０及び第２の温度センサ４０等は、トラフ３，４においても上記と同様に配設されている。

このように構成された火入れ装置１００は、バーナ５及びヒータ３０により、トラフ２の溝２ａを流れる茶葉を、溝２ａの底面２ｂの上方側からのみならず、下方側である裏面２ｃ側からも加熱しつつ火入れを行うことが可能となる。そして、バーナ５による放射熱及び輻射熱並びにヒータ３０による加熱は、それぞれ個別に制御することができるので、火入れ工程における温度制御や温度調整をより繊細且つ容易にして、より一層茶葉の加熱乾燥を均等且つ均一に行うことが可能となる。

なお、ヒータ３０を上記のようにトラフ２の溝２ａの裏面２ｃ側において、Ｗ方向の両端近傍に配設した理由は次のものによる。すなわち、本出願人の試験によると、例えば長さが１００ｃｍで幅が５０ｃｍのアルミニウム製のトラフ２を用意し、このトラフ２と平行に１５ｃｍ程上方の位置に長さが７０ｃｍで幅が１０ｃｍのバーナ５を配置した。そして、バーナ５により照射を行い温度を測定した。

測定の結果、バーナ５の長手方向及びＷ方向の中心部の温度が最も高くなるが、バーナ５の直下であっても長手方向の中心部より長手方向に沿って１０ｃｍ離れた位置で最も高い温度から－１５℃程度、２０ｃｍ離れた位置で－２０℃程度と温度が低くなることが判明した。また、Ｗ方向では中心部を含むバーナ５の幅寸法（それぞれ中心部から５ｃｍずつの位置）からＷ方向に沿って１０ｃｍ離れると－３０℃以上温度が低くなることが判明した。このため、バーナ５の長手方向の端に行くほど、またＷ方向の端に行くほど、バーナ５により照射された熱の放熱が進むため、中心部温度との温度差は拡大するといえる。

従って、このような放熱特性を有するバーナ５の加熱に伴う温度の低下をトラフ２の溝２ａの裏面２ｃ側から補助するため、本出願人はヒータ３０をＷ方向の両端近傍に配設した。なお、上記の試験においては、線状のヒータ３０のＷ方向の幅を１０ｍｍとし、各ヒータ３０をそれぞれ中心部から５ｃｍ以上開けて（すなわち、各ヒータ３０間の距離は１０ｃｍ以上開けて）配設し、ヒータ３０の温度を５０℃～１００℃となるように設定した。

その結果、トラフ２に対する上下からの熱によって、トラフ２の溝２ａ上の茶葉に均一な温度で火入れが行われるようになり、茶葉は本来加熱することでやや色落ちする特性を有するため加熱乾燥される茶葉が少し白くなるという現象が見られたが、全体的に緑色の濃さが増して、味に丸味が増すこととなった。なお、バーナ５とトラフ２との間の距離（鉛直方向の間隔）が縮まる、すなわちバーナ５の配置位置が低くなるほど、トラフ２の中心部と長手方向及びＷ方向の各両端部との温度差が広がる傾向があるため、ヒータ３０による補助的な温度制御や温度調整がより有用となることが判明した。

なお、火入れ装置１００は、多段フレーム１の外周側において、各段のレーンのバーナ５の外周部と水平方向に対向する部分が、例えば外周カバー部１ａ（図２参照）によりそれぞれ覆われた構造を備えている。この外周カバー部１ａは、バーナ５への火入れ時にバーナ５と各トラフ２～４との間への不要な外気の入り込みを防ぐと共に、取り外しが容易にできる安全カバーの役割も担っている。

外周カバー部１ａは、図２に示すように、例えばその高さｈ１が２００ｍｍ～高さｈ２が３００ｍｍなど、火入れ装置１００の実際の大きさに合わせた所定の寸法範囲で設計された上で、多段フレーム１に取り付けられている。この外周カバー部１ａを備えることで、多段フレーム１のバーナ５の外周回り以外の開放部分から熱気を逃し、加熱乾燥中の茶葉が不必要に蒸れたり色落ちしたりすることを防止することができる。また、外周カバー部１ａ以外の開放部分から、火入れ工程の後の掃除等を容易に行うことが可能となる。

茶葉送出機構６は、図１に示すように、例えば各トラフ２～４のＲ方向側の端部近傍に設置されている。多段フレーム１における最下段のレーンの下段フレーム１ｂのＲ方向側の端部近傍には、ブラケット１９を介してモータ１８が載置されている。一方、下段レーンの下段フレーム１ｂには、下方に延出した位置の軸受２１ｂを介して回転軸２１が備えられている。

モータ１８と回転軸２１とは、プーリ１８ａ、タイミングベルト２３及びプーリ２１ａを介して連結されている。また、回転軸２１の外周には、図示しない偏心スリーブが回転軸２１に対して偏心した状態で設けられている。なお、中段レーン及び上段レーンの下段フレーム１ｂにも、上記と同様の軸受２１ｂ、回転軸２１、テンショナー機構４９を介したタイミングベルト２３、偏心スリーブ及びプーリ２１ａが備えられている。従って、各回転軸２１は、モータ１８とすべて連結された状態となっている。

一方、トラフ２～４のＲ方向側の端部近傍には、図３に示すように、係止部材１７ａを介して連結軸２４がそれぞれ設けられている。各回転軸２１と各連結軸２４とは、回転運動を回転振幅運動に変換する連結部材であるコンロッド２２を介してそれぞれ連結されている。なお、各回転軸２１と各連結軸２４との配置関係は、常に連結軸２４が回転軸２１よりも茶葉の送り出し方向の先頭側（前側）に配置されるように設計されている。

これにより、モータ１８の回転によってタイミングベルト２３を介して各回転軸２１が同期回転し、この回転運動が各コンロッド２２を介して各連結軸２４の微小回転振幅運動に変換される。このトラフ２～４の微小回転振幅運動によって、茶葉は飛び跳ねるようにして各トラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａ内を進んでいく。従って、各トラフ２～４は水平となるように設置することが好ましい。トラフ２～４に傾斜を付けると茶葉の流れは良好となるものの、平均して流れ難くなり、茶葉が飛び跳ねるよりも擦って進むような動きとなってしまうからである。

茶葉送出機構６は、上記のように、上下に隣設されたプーリ２１ａ同士をタイミングベルト２３で連結し、各回転軸２１をモータ１８と連結された状態に構成している。これにより、トラフの段数にかかわらず、１台のモータ１８で茶葉送出機構６を駆動することができ、各段のレーンにモータを備える場合と比較してコストを削減することが可能となる。なお、この場合、各段のレーンの茶葉送出機構６による回転位相を均等にズラす（例えば、３つのトラフ２～４の場合には１２０°ずつズラす）ことにより、火入れ装置１００全体の振動抑制と振動による移動とを防止することができる。

茶葉送出機構６による茶葉の送出速度は、各回転軸２１に対して偏心スリーブの位置を変えることなどで調整することが可能である。各トラフ２～４には、図１に示すように、茶葉送出機構６による運動を妨げないように、トラフ２～４をそれぞれ多段フレーム１に揺動可能に弾性保持する複数の板ばね７が、茶葉の進行方向に向かって前下方に傾斜する状態で設置されている。なお、板ばね７の代わりに、コイルばね等の弾性部材を採用することも可能である。

バーナ昇降機構８は、例えば図１～４に示すように、減速機構付きのモータ２５と、このモータ２５の回転軸に連結されたベベルギア機構２８ａとを備えている。また、保持部材２６によって回転可能に保持された同期軸２７と、この同期軸２７を介して連結されたベベルギア機構２８ｂとを備えている。ベベルギア機構２８ａ，２８ｂは、同期軸２７を介してモータ２５の回転軸と連結されている。

同期軸２７と直交するように配置されたベベルギア機構２８ａ，２８ｂの螺軸２９は、多段フレーム１に固定保持されているナットスリーブ３０ａに回転可能に保持されている。この螺軸２９は、バーナ５に対して、昇降軸８ａ及びアームロッド８ｄを介して接続されている。昇降軸８ａは、バーナ５の上下動作をガイドして昇降動作を安定させる軸ガイド８ｂを介して多段フレーム１に支持されている。

次に、このように構成された火入れ装置１００の動作について説明する。

火入れ装置１００に投入された茶葉は、茶葉供給装置６０を介して上段レーンのトラフ２から下段レーンのトラフ４へとバーナ５及びヒータ３０によって適宜加熱乾燥されながら移動していく。各トラフ２～４の中心部に設置された第１の温度センサは、茶葉とバーナ５との間の温度をモニタリングする。また、各トラフ２～４の裏面側に取付補助板３９に触れない状態で設置された第２の温度センサ４０は、トラフ２～４の裏面側の温度をモニタリングする。そして、これらの温度や茶葉の状態を考慮しながら、制御装置９０により加熱乾燥の程度を適宜調整しながら火入れを行う。なお、第２の温度センサ４０は、検出する温度が、第１の温度センサが検出する温度よりも約１０℃～約３０℃程度低い温度となるような位置に配置される。

火入れ全体としての加熱温度を測定する第１の温度センサは、バーナ５による遠赤外線の輻射熱の温度を優先的に検出するので、火入れ工程としての温度調整はこの第１の温度センサからの検出温度に基づき行えば良い。そして、バーナ５を点火して設定温度に達したところでトラフ２～４に茶葉を流し始め、その状態でヒータ３０をオン動作させるようにする。

ヒータ３０の加熱温度を検出する第２の温度センサ４０は、上述したように取付補助板３９に取り付けられているため、各トラフ２～４とは非接触な状態に配置される。ヒータ３０の設定温度は１００℃以下（５０℃～１００℃）と低く、第１の温度センサにより検出される温度の方が高いため、ヒータ３０をオン動作させたとしても火入れの設定温度に変化は生じない。換言すれば、火入れの設定温度を変化させない程度のヒータ３０による補助的な加熱が行われることとなる。

すなわち、ヒータ３０の設定温度はバーナ５の設定温度よりも低くする必要があり、例えば０℃～１００℃、より好ましくは５０℃～１００℃の範囲内において、第２の温度センサ４０からの検出温度に基づき適宜調整されることが好ましい。ヒータ３０の加熱温度がバーナ５の設定温度より高くなってしまうと、火入れの設定温度が上昇してしまい、遠赤外線による香り引き出し効果が著しく薄れてしまうからである。

火入れ工程における調整は、具体的には、バーナ昇降機構８を制御してバーナ５と茶葉との距離を適切に調整したり、バーナ５の火力を調整したり、ヒータ３０の加熱温度を調整したりすることで行われる。これにより、茶葉の加熱乾燥を自動的且つ緻密に調整することができる。

バーナ５の設定温度を、例えば上段レーンが約１００℃、中段レーンが約１１０℃及び下段レーンが約１３０℃とした場合、上記のようにヒータ３０の設定温度は１００℃以下として、更にバーナ５の余熱温度及び保温材による保温温度を考慮すれば、ヒータ３０による実際の加熱温度は平均的に約５０℃～約６０℃であることが判明した。火入れ装置１００における火入れ性能とは、茶葉の素材を活かせる範囲で強い火がどこまで入れられるか、或いは思い切った火入れができるかにより左右されるので、結果的に強い火入れができるほど火入れ性能が高く、茶葉の香りと旨味を引き出すことが可能である。なお、茶葉の色味を保ったまま火入れするためには、できるだけ短時間で熱エネルギーを茶葉に与えて加熱乾燥することが必要となる。

このような点を考慮して、第１の実施形態の火入れ装置１００では、バーナ５のみならずヒータ３０によりトラフ２～４を僅かに補助的に加熱するよう構成した。これにより、ヒータ３０を備えない火入れ装置とバーナ５による火入れ設定温度を同じにした場合であっても、より強い火が入り水色の濃い旨味を引き出すことが可能となった。

なお、各トラフ２～４における茶葉は、蒸らすことなく少量をできるだけ薄くのばして流し、一葉一葉に弱火で時間をかけてじっくり火入れすることが好ましいが、第１の実施形態の火入れ装置１００によれば、バーナ５とヒータ３０により温度制御や温度調整が容易な状態で火入れを行うので、茶葉の加熱乾燥をより均等且つ均一に行うことが可能となる。

すなわち、フィーダ１７によって、茶葉が各トラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａ上で重なることがない程度、すなわち茶層から各トラフ２～４の溝２ａ，３ａ，４ａの底面の表面が見え隠れする程度に、茶層が薄くなるように茶葉を供給するが、これに加えて火入れの温度に関してはバーナ５及びヒータ３０を制御して最適に調整するので、加熱乾燥をより均等且つ均一に行うことができる。

図８は、火入れ装置１００の変形例を示す拡大断面図、図９は、火入れ装置１００の他の変形例を示す拡大断面図である。図８及び図９に示すように、火入れ装置１００のトラフ２は、例えばＷ方向に茶葉が送られる溝２ａが所定間隔をおいて２列平行に設置されたものであっても良い。トラフ３，４についても、溝３ａ，４ａが同様に２列平行に設置されても良い。２つの溝２ａが平行に形成されたトラフ２は、例えば一つの溝２ａを備えた金属板を繋ぎ合わせて形成したり、上記のような一枚板を折り曲げ加工して形成したりすることができる。これらの溝２ａのＷ方向の最外側の端部近傍には、それぞれ裏面２ｃ側に上記のようなヒータ３０が配設される。なお、ヒータ３０は、各溝２ａのＷ方向の中心部に近い端部近傍には、それぞれ設けられなくて良い。中心部に近ければ各バーナ５の加熱により重なり合う輻射熱によって、懸念されるほどの温度低下が発生しないからである。

また、火入れ装置１００のバーナ５は、トラフ２の各溝２ａ毎にそれぞれ対向配置されてもよい。これらバーナ５は、図８に示すように、２列のバーナ５が一つのステー１４により連結され、一つのバーナ昇降機構８により同時に昇降可能に構成されても、図９に示すように、それぞれのバーナ５が別々のバーナ昇降機構８により独自に昇降可能に構成されても良い。このように構成すれば、上述した作用効果と共に更に茶葉の火入れ処理能力をより一層向上させることが可能となる。

［第２の実施形態］
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る火入れ装置の一部を切り欠いて概略的に示す正面図、図１１は図１０のＤ矢視図である。なお、以降の説明においては、第１の実施形態及びその変形例と同一又は相当する構成要素に関しては、同一の符号を付しているので、重複する説明は省略する。

図１０及び図１１に示すように、第２の実施形態に係る火入れ装置１００Ａは、次の点で第１の実施形態に係る火入れ装置１００と相違している。すなわち、第２の実施形態の火入れ装置１００Ａは、フィーダ１７の前段に茶葉を加湿する加湿機構２２０を有する点、上段レーンのトラフ１２０及び中段レーンのトラフ１３０からなる上下二段のレーンが、それぞれ第１トラフユニット１２１，１３１、第２トラフユニット１２２，１３２、第３トラフユニット１２３，１３３及び第４トラフユニット１２４，１３４の複数のトラフユニットからなる点、トラフ１２０の第１～第３トラフユニット１２１，１２２及び１２３に跳ね板２１０が設けられている点、バーナ１０５が、複数のバーナユニット１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃを有する点、並びにバーナ１０５が、各トラフユニットに対してその長手方向がトラフの短手方向と平行となるように設けられている点、が第１の実施形態の火入れ装置１００と相違している。

加湿機構２２０は、火入れのときの茶葉に対する外気の影響を極力避けるために設けられる。具体的には、加湿機構２２０は、フィーダ１７からトラフ１２０の第１トラフユニット１２１に移動する直前の茶葉に対し、湿度６０％程度の雰囲気を作り出すものである。この湿度６０％程度の雰囲気は、火入れに最も適した湿度と言われており、このような加湿機構２２０を備えることで、この雰囲気中に茶葉を通過させることができ、これにより、茶葉に対して少ししんなりする程度の適度な湿度が与えられ、より熱を吸収しやすくさせて、香りと味成分を出やすくさせることが可能となる。

すなわち、茶葉供給装置６０からホッパ９に投入された茶葉はフィーダ１７によってトラフ１２０の第１トラフユニット１２１に載せられる。そして例えば振動により第１～第４トラフユニット１２１～１２４移動して火入れが行われる。この火入れの前（すなわち、第１トラフユニット１２１に載せられる前）に加湿機構２２０によって茶葉に適度な湿り気を持たせるようにした本出願人の試験によると、火入れ後の色が鮮やかになりより鮮明になると共に、味に旨味が増すことが確認されている。なお、加湿機構２２０には加湿ノズル（図示せず）と湿度計２２１が取り付けられている。加湿ノズルからは水又はお湯等が噴霧され、湿度計２２１によって加湿機構２２０内の湿度が測定される。従って、加湿ノズルからの噴霧量を調整することにより、茶葉に与える湿度の調整を行うことができる。

上段レーンのトラフ１２０及び中段レーンのトラフ１３０は、それぞれ第１～第４トラフユニット１２１～１２４，１３１～１３４が、茶葉の搬送方向に沿って下がるように段々に重なりあう階段状構造に配置されている。すなわち、各トラフユニット１２１～１２４，１３１～１３４は、茶葉の搬送方向の下流に向けて徐々に高さが低くなるように多段に配置され、図示しない茶葉送出機構６によって振幅運動させられる。

跳ね板２１０は、例えばトラフ１２０において、第１～第４トラフユニット１２１～１２４のうちの少なくとも一つの端部に設けられていれば良く、図示の例では茶葉の搬送方向中間辺りに端部が来るように配置された第２トラフユニット１２２のみならず、第１及び第３トラフユニット１２１，１２３の端部にもそれぞれ設けられている。具体的には、跳ね板２１０は、トラフ１２０の第１～第３トラフユニット１２１～１２３において、茶葉の搬送方向下流側の溝２ａの底面２ｂの端部に、それぞれ例えばリベット２１１により取付固定されている。このように設けられた跳ね板２１０は、例えばトラフ１２０（第１～第３トラフユニット１２１～１２３）の厚さが３ｍｍ～５ｍｍとすると、０．１ｍｍ～０．２ｍｍ程度の厚さ、すなわち、トラフ１２０よりも薄い板状部材（薄板）からなる。跳ね板２１０は、溝２ａに対して、Ｗ方向はほぼ同じ寸法で形成され、搬送方向には開放端部から３０ｍｍ～１００ｍｍ程度の所定の長さで延出するように設けられる。

跳ね板２１０は、第１～第３トラフユニット１２１～１２３が振動することにより、図１０中矢印Ｎで示す上下方向に振動が倍加するように動く。これにより、トラフ１２０を流れてきた茶葉は、跳ね板２１０を通過するときに大きく煽られるように跳ね上げられ、例えば回転させられて下流側のトラフユニットに載るときに適度に混合される。

従って、火入れ装置１００Ａは、跳ね板２１０の作用により茶葉を回転混合しながら裏表なく均一に火入れすることができるので、例えば火入れがし難い粒状の原料等、様々な原料に対しても容易且つ均一に火入れを行うことが可能となる。なお、海苔などの茶葉に比べて少し大きめの原料を火入れする場合は、跳ね板２１０を先端側が基端側よりも上方に位置するように、例えば跳ね板２１０の搬送方向先端側を上方向に向けて少し曲げた形状にして取り付けておけば、よりスムーズな回転を付与できることが確認されている。この跳ね板２１０は、第１～第４トラフユニット１２１～１２４，１３１～１３４の全てに設けられても良く、任意のトラフユニットのみに設けられていても良い。

バーナ１０５は、トラフ１２０の第１～第４トラフユニット１２１～１２４に対し、それぞれ１セットずつ４つ設けられている。各バーナ１０５のセットは、複数のバーナユニット１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃにより構成されている。また、各バーナ１０５のセットは、図示しないバーナ昇降機構の機能を兼ねたバーナコントローラ１０６により、加熱温度や加熱態様、トラフユニット１２１～１２４との間の距離等を自在に調整し得る構造となっている。

バーナ１０５は、各バーナユニット１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃが、その長手方向がトラフ１２０の短手方向（Ｗ方向）と平行となるように設けられている。すなわち、各バーナユニット１０５Ａ～１０５Ｃは、その長手方向が茶葉の搬送方向と交差する態様、具体的には、図１１に示すように、第２トラフユニット１２２のＷ方向にそれぞれの長手方向が沿って、且つ茶葉の搬送方向に並ぶように各バーナユニット１０５Ａ～１０５Ｃが並設された状態で設けられる。他のトラフユニット１２１，１２３，１２４に対してもバーナ１０５は同様に設けられるため、以下では第２トラフユニット１２２を例に挙げて説明する。

ヒータ３０は、第２トラフユニット１２２の裏面側に、バーナユニット１０５Ａ等の長手方向と交差する方向、すなわち第２トラフユニット１２２の長手方向に沿って線状に配置されている。

このように構成すれば、第１の実施形態の火入れ装置１００の作用効果と同様に、ヒータ３０による補助的な温度制御や温度調整がより有用となる構造を実現して更に茶葉の火入れ処理能力をより一層向上させることができる。これと共に、バーナ１０５がこのようにセット単位で配置され、且つトラフ１２０等も各トラフユニット１２１～１２４等に分割された構成となっているので、セット単位やユニット単位で火入れ装置の規模を増設、或いは削減することが容易な構造を実現する。なお、第２の実施形態においても、バーナ１０５、トラフ１２０等の配置数やユニット数或いはヒータ３０の数などは、任意に変更可能である。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記の第１の実施形態では、トラフ２等の長手方向とバーナ５の長手方向とが同方向（平行）となるようにトラフ２等に対してバーナ５が配置されていたが、第２の実施形態のバーナ１０５をトラフ２等に対してセット単位で適用するようにしても良い。これとは逆に、第１の実施形態のバーナ５を第２の実施形態のトラフ１２０等に適用するようにしても良い。

１ 多段フレーム
２，３，４，１２０，１３０ トラフ
２ａ，３ａ，４ａ 溝
５，１０５ バーナ
５ａ ガスバーナ
５ｂ セラミックプレート
６ 茶葉送出機構
７ 板ばね
８ バーナ昇降機構
９ ホッパ
１７ フィーダ
３０ ヒータ
６０ 茶葉供給装置
１００，１００Ａ 火入れ装置
１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ バーナユニット
１０６ バーナコントローラ
１２１，１３１ 第１トラフユニット
１２２，１３２ 第２トラフユニット
１２３，１３３ 第３トラフユニット
１２４，１３４ 第４トラフユニット
２１０ 跳ね板

Claims (7)

1. 焙煎される原料が搬送される溝を有するトラフと、
   前記トラフに対して前記原料を供給するフィーダと、
   前記トラフに対して前記原料を搬送する振動を付与する原料送出機構と、
   前記トラフの溝の底面に対してその上方に所定間隔を空けて対向配置され、前記溝を流れる前記原料を加熱乾燥するバーナと、
   前記トラフの裏面側に設けられたヒータと
   を備え、
   前記ヒータは、前記トラフの長手方向に沿って、且つ前記トラフの長手方向と交差する水平方向の両端に配設されている
   ことを特徴とする火入れ装置。
2. 前記フィーダよりも前段に設けられて前記原料を加湿する加湿機構を更に備える
   ことを特徴とする請求項１記載の火入れ装置。
3. 前記トラフは、前記原料の搬送方向の下流に向けて徐々に高さが低くなる多段のトラフユニットを備え、
   少なくとも一部の前記トラフユニットは、前記搬送方向下流側の端部に、前記原料を跳ね上げるように設けられた跳ね板を更に備える
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の火入れ装置。
4. 前記跳ね板は、前記トラフの厚さよりも厚さが薄い薄板からなり、前記端部から前記搬送方向に所定の長さで延出するように設けられている
   ことを特徴とする請求項３記載の火入れ装置。
5. 前記トラフは、少なくとも上下二段に複数レーン配置され、
   各レーンのトラフは、前記原料の搬送方向に沿って、下がるように段々に重なり合う階段状構造に配置された複数のトラフユニットからなる
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の火入れ装置。
6. 焙煎される原料が搬送される溝を有するトラフと、
   前記トラフに対して前記原料を供給するフィーダと、
   前記トラフに対して前記原料を搬送する振動を付与する原料送出機構と、
   前記トラフの溝の底面に対してその上方に所定間隔を空けて対向配置され、前記溝を流れる前記原料を加熱乾燥するバーナと、
   前記トラフの裏面側に設けられたヒータと
   を備え、
   前記トラフは、前記原料の搬送方向の下流に向けて徐々に高さが低くなる多段のトラフユニットを備え、
   少なくとも一部の前記トラフユニットは、前記搬送方向下流側の端部に、前記原料を跳ね上げるように設けられた跳ね板を更に備える
   ことを特徴とする火入れ装置。
7. 前記跳ね板は、先端側が基端側よりも上方に位置する
   ことを特徴とする請求項６記載の火入れ装置。
   

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