JP2003294654A - 茶葉の含水率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】茶葉の含水率を常時正確に測定し得るととも
に、製茶工程におけるあらゆる揉乾装置にも適用するこ
とができる茶葉の含水率測定装置を提供する。 【解決手段】粗揉機に配設され、底板３と、該底板３の
上方に所定寸法離間して配設された計測板４とによって
形成される収容空間Ｓに当該粗揉機による揉乾加工前、
加工中、又は加工後の茶葉を所定量収容し、その含水率
を測定するための茶葉の含水率測定装置であって、計測
板４における底板３と対向した面に茶葉の含水率を測定
するマイクロ波透過形水分計１１を設けるとともに、底
板３を計測板４に対して近接又は離間可能とし、当該底
板３が計測板４に近接することにより収容空間Ｓ内の茶
葉を加圧しつつマイクロ波透過形水分計１１で含水率を
測定するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、茶葉の揉乾装置に
配設され、底板と、該底板の上方に所定寸法離間して配
設された計測板とによって形成される収容空間に当該揉
乾装置による揉乾加工前、加工中、又は加工後の茶葉を
所定量収容し、その含水率を測定するための茶葉の含水
率測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製茶工場においては、茶園で摘採された
生葉を搬入し、その生葉を蒸機により蒸した後、葉打ち
機や粗揉機など複数の揉乾機にて揉み及び乾燥作用を付
与し、荒茶を得ている。このように、複数の揉乾工程を
経る過程で、茶葉中の水分を適宜に蒸発させて乾燥して
いるので、揉乾工程毎における茶葉の含水率を把握し、
なおかつ調整することは、高品質な荒茶を得るのに重要
となっている。

【０００３】そこで、従来、各揉乾機における茶葉を適
当量採取するとともに、採取した茶葉に対してマイクロ
波を送信しつつ受信し、茶葉中の水分によって吸収され
たマイクロ波を比較演算することにより茶葉の含水率を
測定する装置が提案されており、かかる茶葉の含水率測
定装置として、例えば図７に示すように、底板１０１、
計測板１０２及び排出板１０３で囲まれた茶葉の収容空
間Ｓに採取した茶葉を収容するものが挙げられる。

【０００４】この茶葉の含水率測定装置における底板１
０１には、マイクロ波の送信及び受信が可能なマイクロ
ストリップ線路（不図示）から成る測定基板が形成され
ている一方、これと対向配置された計測板１０２は、エ
アシリンダ１０４の駆動により底板１０１に対して近接
又は離間可能とされている。そして、収容空間Ｓ内にお
ける茶葉の含水率を測定するには、計測板１０２を底板
１０１に近接させ、当該茶葉に対して上方から所定の圧
力を付与した状態にて、マイクロストリップ線路による
マイクロ波の送受信を行うよう構成されている。

【０００５】しかして、送信したマイクロ波のレベルと
受信したマイクロ波のレベルとを比較し、その差を演算
すれば、茶葉中の水分で吸収されたマイクロ波が分かる
ので、当該比較演算結果に基づいて含水率を算出するこ
とができる。尚、含水率の測定後は、計測板１０２を初
期位置に戻すとともに、エアシリンダ１０５を駆動させ
て排出板１０３を前進させ、収容空間Ｓ内の茶葉を排出
し得るよう構成されている。

【０００６】上記茶葉の含水率測定装置によれば、揉乾
工程毎の茶葉の含水率を正確に把握することができ、そ
の含水率によって揉乾機からの取出時期や加熱温度など
加工の諸条件を制御すれば、常に高品質な荒茶が得られ
る。また、茶葉の含水率を測定する手段として、上記し
たマイクロ波によるものの他、電気抵抗を計測するもの
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の含水率測定装置においては、計測板１０２の押圧力
により収容空間Ｓ内の茶葉に対し上方からの圧力を付与
しているので、当該圧力により染み出た水分が下方に位
置する底板１０１上に溜まりやすくなっており、含水率
が正確に測定できない虞があるという問題があった。

【０００８】即ち、底板１０１上にはマイクロストリッ
プ線路から成る測定基板が形成されているため、該測定
基板上に水が溜まってしまうと、その水にマイクロ波の
ほとんど全てが吸収されてしまったり（飽和状態）、マ
イクロ波の減衰が定在波などの影響により不安定となっ
てしまい、マイクロ波の受信レベルを送信レベルと比較
することが正確に行えないのである。従って、このよう
な場合、含水率の算出を正確に行うことができず、計測
誤差となってしまう。

【０００９】然るに、上記従来の含水率測定装置におい
ては、底板１０１上に水が溜まらないようにする必要性
から、含水率が多いことが予想される茶葉（一般に、中
揉機よりも前工程における茶葉）を測定するには不向き
であった。よって、多くの水分を含有する茶葉を扱う工
程（例えば葉打ち工程など）における揉乾装置には、上
記含水率測定装置を使用することができないという問題
もあった。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、茶葉の含水率を常時正確に測定し得るととも
に、製茶工程におけるあらゆる揉乾装置にも適用するこ
とができる茶葉の含水率測定装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
茶葉の揉乾装置に配設され、底板と、該底板の上方に所
定寸法離間して配設された計測板とによって形成される
収容空間に当該揉乾装置による揉乾加工前、加工中、又
は加工後の茶葉を所定量収容し、その含水率を測定する
ための茶葉の含水率測定装置であって、前記計測板にお
ける前記底板と対向した面に茶葉の含水率を測定する測
定手段を設けるとともに、前記底板と前記計測板とを近
接又は離間可能とし、当該底板と前記計測板とが近接す
ることにより収容空間内の茶葉を加圧しつつ前記測定手
段で含水率を測定することを特徴とする。

【００１２】かかる構成によれば、底板よりも上方に位
置する計測板に測定手段を設け、当該底板と計測板とを
近接させることにより、収容空間内の茶葉に対して加圧
するので、茶葉から染み出た水分は自重で下方に滴下
し、底板上に溜まることとなり、その状態にて測定手段
による茶葉の含水率を測定が行われる。底板と計測板と
の近接は、底板を計測板に対して近接させてもよいし、
計測板を底板に近接させてもよい。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記底板と計測板
との間を摺動し、一方の摺動端から他方の摺動端まで摺
動することにより、前記収容空間内の茶葉を当該収容空
間から排出し得る排出板を具備したことを特徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明は、前記排出板におけ
る前記計測板との摺動面に、スクレーパを形成したこと
を特徴とする。

【００１５】請求項４記載の発明は、前記測定手段が、
前記収容空間中に送信したマイクロ波を受信し、当該マ
イクロ波の送信レベルと受信レベルとの差により水分測
定を行うマイクロ波透過形水分計から成ることを特徴と
する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら具体的に説明する。本実施形態に係
る茶葉の含水率測定装置は、図１に示すように、製茶工
程における粗揉機１に配設され、該粗揉機１で揉乾加工
中の茶葉の含水率を測定するためのものである。尚、本
実施形態に係る含水率測定装置２は、揉乾加工中の茶葉
を適宜採取し、その含水率を測定するものであるが、揉
乾加工前、或いは揉乾加工後の茶葉における含水率を測
定するよう構成されてもよい。

【００１７】かかる含水率測定装置２は、図２に示すよ
うに、エアシリンダ７により可動の底板３と、含水率測
定装置２内で固定された計測板４と、エアシリンダ８に
より可動の排出板５と、同図紙面手前側及び奥側に形成
された側板９、１０と、シャッタ板１２とから主に構成
されており、これらによって茶葉Ｔを所定量収容する収
容空間Ｓが形成されている。

【００１８】即ち、収容空間Ｓは、下側が底板３、上側
が計測板４、側方が一対の側板９及び１０、後ろ側が排
出板５で囲まれた空間を成すとともに、当該排出板５と
対向する側（前側）が開口して開口部Ａが形成されてい
る。この開口部Ａは、粗揉機１の加工室（茶葉を揉乾す
る室）内に臨むよう形成されており、かかる開口部Ａに
より、加工室内で揉乾加工中の茶葉Ｔを収容空間Ｓ内へ
導入、又は含水率の測定が終了した茶葉Ｔの収容空間Ｓ
からの排出が行い得るようになっている。

【００１９】底板３は、所定角度傾斜配置され、開口部
Ａから導入した茶葉Ｔを載置し得る板材から成るもので
あり、上面が収容空間Ｓに面する一方、下面がエアシリ
ンダ７のシリンダロッド７ａの先端に接続されている。
かかるエアシリンダ７が駆動すると、底板３が上下方向
に移動し、計測板４に対して近接又は離間するよう構成
されている。

【００２０】ここで、底板３が上向きに移動し、計測板
４に対して近接すると、収容空間Ｓの容積を小さくする
とともに、当該収容空間Ｓ内の茶葉Ｔを底板３の上面と
計測板４の下面とで挟み込み、加圧することができる
（図３参照）。尚、所定量の茶葉Ｔを収容空間Ｓ内に導
入した後、シャッタ板１２が図示しないエアシリンダに
て移動され、開口部Ａを塞いで当該収容空間Ｓを閉塞す
るよう構成されており、かかるシャッタ板１２は、茶葉
Ｔの収容空間Ｓへの導入時及び収容空間Ｓからの排出時
に開かれるよう制御される。

【００２１】計測板４は、底板３の上方に所定寸法離間
して配設された板材から成り、当該板材３と対向した位
置に固定されている。この計測板４の下面は収容空間Ｓ
に面しており、該下面に茶葉Ｔの含水率を測定するため
のマイクロ波透過形水分計１１（測定手段）が配設され
ている。かかるマイクロ波透過形水分計１１は、収容空
間Ｓ中に送信したマイクロ波を受信し、当該マイクロ波
の送信レベルと受信レベルとの差により茶葉Ｔの水分測
定を行うもので、具体的には以下の如き構成とされてい
る。

【００２２】即ち、マイクロ波透過形水分計１１は、図
４に示すように、ストリップ導体１３が表面側に形成さ
れたものであり、このストリップ導体１３の一端が発振
器Ｐに、他端が受信器Ｑに接続されている。かかるスト
リップ導体１３は、図５に示すように、その下面（即
ち、収容空間Ｓ側）にアクリル等から成る保護板１６が
配設されているとともに、スペーサとしての役割を持つ
誘電体１４を介して導体板１５と対向配設されている。

【００２３】尚、ストリップ導体１３及び導体板１５
は、銅やプラチナ或いは金等の金属から成るものとする
のが好ましく、誘電体１４は、シリコンや樹脂を含有し
たグラスファイバ或いはセラミックを用いるのが好まし
い。また、ストリップ導体１３の配設パターンは、図４
のものに限らず、種々のパターンを成して配設されても
よい。

【００２４】発振器Ｐから所定レベルで送出されたマイ
クロ波は、ストリップ導体１３において種々の損失（導
体損失、誘電体損失及び放射損失）を生じてレベルが低
下した後、受信器Ｑにて受信される。ここで、ストリッ
プ導体１３下に茶葉Ｔが位置しない状態で発振器Ｐから
マイクロ波を送出するとともに、受信器Ｑにて受信し、
発振器Ｐの送信レベル（出力レベル）と受信器Ｑの受信
レベル（入力レベル）との差を基準値としておく。

【００２５】一方、収容空間Ｓ内に茶葉Ｔを導入し、底
板３を計測板４に対して近接させることにより茶葉Ｔを
加圧した状態において、発振器Ｐからマイクロ波を送出
すると、上記損失に加えて、茶葉Ｔ中に含まれる水分に
てマイクロ波が吸収されることによる損失が生じるの
で、送信レベルと受信レベルとの差から更に基準値を差
し引いた値が、茶葉Ｔ中の水分による減衰量となる。

【００２６】かかる茶葉Ｔ中の水分による吸収で生じた
マイクロ波のレベルの差は、重量計を用いて乾燥前後の
茶葉Ｔの重量値から得られた水分値（実測値）との間で
相関関係が見いだせることから、当該レベルの差に対し
て事前の実験で導き出された補正を施すことにより、茶
葉Ｔの含水率を求めることができるのである。

【００２７】排出板５は、エアシリンダ８のシリンダロ
ッド８ａと連結されて可動とされたもので、底板３が計
測板４に対して離間した状態において、当該底板３と計
測板４との間を摺動し得るよう構成されている。即ち、
茶葉の含水率測定が終了した時点で、一方の摺動端（図
２で示した初期位置）から他方の摺動端（図６で示した
位置）まで摺動することにより、収容空間Ｓ内の茶葉Ｔ
を当該収容空間Ｓから排出し得るよう構成されている。

【００２８】また、排出板５における計測板４との摺動
面（図２及び図６における上端面）にはスクレーパ６が
形成されており、排出板５が底板３及び計測板４間を摺
動すると、マイクロ波透過形水分計１１の表面（具体的
には保護板１６上）に付着した水分や異物を払拭し得る
よう構成されている。

【００２９】しかして、本実施形態におけるマイクロ波
透過形水分計１１は、収容空間Ｓの上方に配設されてい
るため、茶葉Ｔに含まれる水分などは、その自重により
下方へ落下して当該マイクロ波透過形水分計１１には付
着しにくい構造となっているため、強力なスクレーパと
する必要はない。尚、実施形態で使用されるスクレーパ
６は、例えば硬質又は軟質樹脂などから成るものである
が、当該スクレーパに代えて、マイクロ波透過形水分計
１１にエアを吹き付けるノズル等を設けてもよい。

【００３０】また、水分の計測が終了して茶葉Ｔを排出
した後、マイクロ波透過形水分計１１に付着した水分が
蒸発するまで、茶葉Ｔを収容空間Ｓ内に収容せず、待機
した状態とするよう制御してもよい。この場合、粗揉機
１の揉室内に供給された熱風により、マイクロ波透過形
水分計１１に付着した水分が乾燥し易くなっているた
め、待機時間はそれほど多く必要ない。

【００３１】次に、上記茶葉の含水率測定装置による作
用について説明する。まず、粗揉機１による揉乾加工中
において、開口部Ａを開放した状態とし、茶葉Ｔを収容
空間Ｓ内にサンプリング採取する。当該茶葉Ｔが所定量
に達した時点でシャッタ板１２を移動して収容空間Ｓを
閉塞した状態とした後、エアシリンダ７を駆動してシリ
ンダロッド７ａを伸長させる。これにより、底板３が上
昇して計測板４に近接するので、収容空間Ｓ内に収容さ
れた茶葉Ｔは、底板３と計測板４とに挟まれて加圧さ
れ、その状態にて上述の如きマイクロ波透過形水分計１
１による含水率の測定が行われる。

【００３２】尚、底板３が計測板４に近接し過ぎると、
マイクロ波透過形水分計１１によるマイクロ波が干渉し
てしまう虞があり、また、離間し過ぎると、茶葉Ｔに対
する加圧を十分に行うことができず、安定した測定を行
うことができないので、適宜間隔となる位置で底板３が
停止するよう制御するのが好ましい。

【００３３】含水率の測定時においては、マイクロ波透
過形水分計１１が収容空間Ｓより上方に配設されている
ため、茶葉Ｔ中に含まれる水分は、加圧時において自重
にて下方に滴下し、底板３上に溜まることとなり、マイ
クロ波透過型水分計１１上にはほとんど溜まらない。従
って、マイクロ波がほとんど全て吸収されて飽和状態と
なってしまったり、反射波による悪影響等を回避でき、
正確な含水率の測定を行うことができる。

【００３４】上記した一連の含水率測定が終了すると、
図示しないエアシリンダが駆動してシャッタ板１２を移
動させて開口部Ａを開放するとともに、エアシリンダ７
が駆動してシリンダロッド７ａを引っ込め、底板３を初
期位置まで後退させる。その状態において、エアシリン
ダ８が駆動してシリンダロッド８ａを伸長させ、排出板
５を収容空間Ｓ内に前進させる。これにより、収容空間
Ｓ内の茶葉Ｔは再び粗揉機１内に戻されることとなる一
方、排出板５の摺動によりマイクロ波透過形水分計１１
の表面に付着した水分及び異物等が払拭される。従っ
て、茶葉Ｔの収容空間Ｓへの収容や排出、及び測定手段
の清掃時に作業者が介在することがなく、含水率測定作
業における一連の動作を自動で行うことができ、作業性
を向上させることができる。

【００３５】このように測定された茶葉の含水率に基づ
き、粗揉機１からの茶葉の取り出し時間又は加熱温度な
どが決定されることとなる。従って、正確な茶葉の含水
率に基づく粗揉工程を行うことができるので、後工程を
よりスムーズに行わせることができ、茶葉の品質を向上
させることができる。尚、測定された含水率に基づき、
前工程に配設された生葉流量計や蒸熱装置などの運転条
件を変更させることもできる。

【００３６】以上、本実施形態について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば粗揉機以
外の揉乾装置に配設することができる。即ち、従来の含
水率測定装置においては、含水率が高い茶葉を測定する
際にマイクロ波透過形水分計上に水が溜まって正確な測
定ができず、粗揉工程より前工程の揉乾装置には適用す
ることができなかったのに対し、本発明に係るものは含
水率が高い茶葉の測定を正確に行うことができるので、
例えば葉打ち機など粗揉工程より前工程のものに適用す
ることができるのである。

【００３７】また、本実施形態においては、含水率の測
定手段をマイクロ波を用いたものとしているが、これに
限定されず、例えば電気抵抗式のものとしてもよい。か
かる電気抵抗式の測定手段は、収容空間内に電極を配設
しておき、かかる電極間に位置する茶葉を回路の一部と
するとともに、この茶葉による抵抗値を測定すること
で、当該抵抗値と相関関係にある含水率を測定するもの
である。

【００３８】更に、底板３の収容空間Ｓに対向した面に
エアバッグを取り付け、該エアバッグ内にエアを供給し
て膨らませることにより、収容空間Ｓ内の茶葉Ｔを加圧
するようにしてもよい。かかるエアバッグによる加圧
は、当該エアバッグを膨らますことのみによって行われ
てもよいし、底板３が計測板４にある程度近接した後、
エアバッグを膨らますことによって行われてもよい。ま
た更に、本実施形態においては、底板３が上昇して計測
板４に近接又は離間可能とされているが、計測板４を下
降させて底板３に対し近接又は離間可能としてもよい。
勿論、底板３及び計測板４の両者を互いに近接又は離間
する方向に移動させるようにし、茶葉Ｔに対する加圧を
素早く行うようにしてもよい。

【００３９】更に、本発明の要旨を達成し得るものであ
れば、各構成要素の材質及び形状は、適宜選択されるべ
きものであり、本実施形態のものに限定されない。例え
ば、エアシリンダ７及び８に代えて、他の汎用的な移動
手段としてもよいし、排出板５のような排出機能を持た
ない含水率測定装置としてもよい。また、本実施形態に
おいては、開口部Ａを揉乾装置の加工室に臨ませ、加工
中の茶葉が自然と収容空間Ｓ内に導入され得るよう構成
されているが、別途の搬入手段を設けて強制的に茶葉を
収容空間内に収容するよう構成してもよい。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、底板よりも上
方にある計測板に測定手段を形成するとともに、当該底
板と計測板とを近接させて収容空間内の茶葉を加圧する
ので、茶葉から染み出た水分は、自重で底板側に滴下す
ることとなり、測定手段側には溜まらない。従って、茶
葉の含水率を常時正確に測定し得るとともに、製茶工程
におけるあらゆる揉乾装置（例えば葉打ち機など）にも
適用することができる。

【００４１】請求項２の発明によれば、排出板により収
容空間内の茶葉を排出することができるので、含水率測
定作業における一連の動作を自動で行うことができ、作
業性を向上させることができる。

【００４２】請求項３の発明によれば、排出板における
計測板との摺動面にスクレーパを形成したので、排出板
により収容空間内の茶葉を排出する際、測定手段表面の
拭き取り作業をも行うことができ、長期に亘って正確な
含水率の測定を行うことができる。ここで、本発明にお
いては、測定手段が計測板に形成されているので、底板
に測定手段を形成した従来のものに比べ、茶葉より染み
出た水分は当該測定手段にあまり付着せず、それほど強
力なスクレーパを必要としない。

【００４３】請求項４の発明によれば、多くの水が溜ま
ってしまうと含水率の測定が正確に行えないマイクロ波
透過形水分計を用いているので、特に、請求項１の効果
を十分に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る茶葉の含水率測定装置
が適用される粗揉機を示す正面図

【図２】本発明の実施形態に係る茶葉の含水率測定装置
を示す模式図

【図３】本発明の実施形態に係る茶葉の含水率測定装置
において底板が上昇した状態を示す模式図

【図４】本発明の実施形態に係る茶葉の含水率測定装置
におけるマイクロ波透過形水分計を示す平面模式図

【図５】本発明の実施形態に係る茶葉の含水率測定装置
におけるマイクロ波透過形水分計を示す断面模式図（図
４におけるＶ−Ｖ線断面図）

【図６】本発明の実施形態に係る茶葉の含水率測定装置
において排出板５が前進した状態を示す模式図

【図７】従来の茶葉の含水率測定装置を示す模式図

【符号の説明】

１…粗揉機（揉乾装置） ２…含水率測定装置 ３…底板 ４…計測板 ５…排出板 ６…スクレーパ ７、８…エアシリンダ ９、１０…側板 １１…マイクロ波透過形水分計 １２…シャッタ板 １３…ストリップ導体 １４…誘電体 １５…導体板 １６…保護板 Ｐ…発振器 Ｑ…受信器 Ｔ…茶葉 Ｓ…収容空間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】茶葉の揉乾装置に配設され、底板と、該底
   板の上方に所定寸法離間して配設された計測板とによっ
   て形成される収容空間に当該揉乾装置による揉乾加工
   前、加工中、又は加工後の茶葉を所定量収容し、その含
   水率を測定するための茶葉の含水率測定装置であって、 前記計測板における前記底板と対向した面に茶葉の含水
   率を測定する測定手段を設けるとともに、前記底板と前
   記計測板とを近接又は離間可能とし、当該底板と前記計
   測板とが近接することにより収容空間内の茶葉を加圧し
   つつ前記測定手段で含水率を測定することを特徴とする
   茶葉の含水率測定装置。
2. 【請求項２】前記底板と計測板との間を摺動し、一方の
   摺動端から他方の摺動端まで摺動することにより、前記
   収容空間内の茶葉を当該収容空間から排出し得る排出板
   を具備したことを特徴とする請求項１記載の茶葉の含水
   率測定装置。
3. 【請求項３】前記排出板における前記計測板との摺動面
   に、スクレーパを形成したことを特徴とする請求項２記
   載の茶葉の含水率測定装置。
4. 【請求項４】前記測定手段は、前記収容空間中に送信し
   たマイクロ波を受信し、当該マイクロ波の送信レベルと
   受信レベルとの差により水分測定を行うマイクロ波透過
   形水分計から成ることを特徴とする請求項１〜請求項３
   のいずれか１つに記載の茶葉の含水率測定装置。