JPH0238959A - サンプリング茶葉の計測部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） 〈産業上の利用分野〉 本発明は茶葉にマイクロ波を照射したときの、その減衰
量と、茶葉の重量から茶葉の水分量を算出する水分測定
装置に関するものであり、特に連続的に茶葉をサンプリ
ングしながら、逐次水分量を測定できるようにした計測
部構造に係るものである。

〈発明の背景） 製茶工程の管理上、茶葉水分の監視は極めて大切な作業
であるが、従来この種の作業は熟練した作業者の手によ
る触感によって判断されていた。しかしながら熟練した
作業者の減少に伴い、また更なる生産性の向上あるいは
製品の均質化をねらって、一連の製茶工程の管理が自動
化されてくると、これに伴い水分計測が機械化ないしは
自動化される傾向にある。このため含有水分量の測定に
は作業者のいわゆる「勘」に代え、マイクロ波を利用す
る方法がとられてきたが、この場合でもサンプルたる茶
葉についてはこれを単発的に取り出し、測定する場合が
殆どであった、しかし製茶機械では一般に茶葉の水分量
によって乾燥作用を行わせる熱風温度や供給量等を適宜
調整する必要があり、このため茶葉水分量は連続的に計
測された上でその値をフィードバックして熱風供給量を
逐次調整することが良質の茶を作る一つの条件として臨
まれていた。しかしながら従来このような要望に応え得
る適切な装置は開発されていない。

く開発を試みた技術的事項〉 本発明はこのような背景に鑑みなされたものであって、
振動コンベヤ上を移動するサンプリング茶葉に定位置か
らマイクロ波を連続的ないしは継続的に照射して、その
減衰量を測定するとともに、サンプリング茶葉の載って
いる振動コンベヤを一体として連続的に重量測定でき、
もってこれらの値から常時サンプリング茶葉の水分量の
算出を行うことのできる計測部構造の開発を試みたもの
である。

（発明の構成） く目的達成の手段〉 即ち本出願の加工茶葉の計測部構造の第一の発明は、振
動コンベヤを挟むようにマイクロ波発受信アンテナを臨
ませ、前記振動コンベヤ上を移動する茶葉の水分量を茶
葉の重量及び茶葉に照射したマイクロ波電圧の減衰量と
から算出する水分測定装置において、前記振動コンベヤ
には振動コンベヤと振動コンベヤ上の茶葉との総重量を
計る重量測定装置を具備することを特徴として成るもの
である。

また本出願の第二の発明は前記要件に加え、振動コンベ
ヤは起振機構を一体としたものであることを特徴として
成るものである。

更にまた本出願の第三の発明は前記要件に加え、重量測
定装置はロードセルであることを特徴として成るもので
ある。

これら発明により前記目的を達成しようとするものであ
る。

〈発明の作用） 本発明にあっては茶葉が連続的に移動する振動コンベヤ
に重量測定装置を具えたことにより、刻々と変化する振
動コンベヤ上の茶葉重量を連続的に計測することができ
る。そして振動コンベヤ上の茶葉には重量測定と並行し
てマイクロ波が照射されているから、マイクロ波減衰量
と前記測定重量とから茶葉の泳分量を算出することがで
き、しかも連続的な水分量測定が可能である。

〈実施例〉 以下本発明を図示の実施例に基づいて具体的に説明する
。まず本発明のサンプリング茶葉の計測部構造を製茶機
械の一つである中揉機に通用した実施例について説明す
る。符号ｌはサンプリング装置であって、中揉機２に対
し取り付け、中揉加工中の茶葉Ａを連続的に移動させな
がら水分計測を行う、そしてこのサンプリング装置１の
途中にセンサ本体３を臨ませる。まずサンプリング装置
１の説明に先立ち、これを組み付けた中揉ｆｉ２につい
て簡単に説明する。このものは適宜の金属角材等から成
る機枠５に対し、茶葉Ａを収納する回転胴６を支承ａ−
ラフを介して回転自在に支持するものであって、回転胴
６は加工後、茶葉を取り出すための取出蓋８を胴部の一
部に形成するとともに、この取出蓋８を含んで回転胴６
の内部には全面的にダク木９を張設する。そしてこの回
転胴６の没入側端部は投入側鏡板１０により閉鎖され、
他方の端部には金網１）が設けられており、更にこの金
網１）の外側にはファンｌｌａが設けられている。尚こ
のファンｌｌａは後述するガス火炉１５によって熱せら
れた外気を回転胴６内に吸引し、ファン１）ａの上方に
設けられる集塵筒１）ｂから集稟を排出する働きをする
。そして回転胴６の投入側鏡板１０寄りの内周面には掻
上片１２が多数設けられている。−例としてこの掻上片
１２はその設定角度を何段階かに異ならせた角度のもの
が組み合わされている。尚この掻上片１２は茶葉Ａの取
り出しを助けるために設けられるものであるが、茶葉Ａ
がサンプリングするのに充分な量が取り出される場合に
は特に設けなくてもよい、更に回転胴Ｇ内には揉捻作用
を直接担う揉手１３が設けられるものであって、このも
のは回転胴６とは独立的で且つ少なくとも回転胴６より
速い速度で同方向に回転するように揉手軸１４に取り付
けられる。一方、投入側鏡板１０側にはその外部にガス
火炉１５が設けられ、その熱風供給用のダクトが投入側
鏡板ｌＯから回転胴６内に連通ずるように構成される。

更に投入側鏡板１０の上方には茶葉の送込シュー１−１
６を接続させ、前工程を完了した茶葉を投入するように
構成する。更に図示を省略するが、送込シュート１６内
にはダンパが設けられており、加工中は外気が回転胴６
内に入らないようにこのダンパは閉鎖されている。この
ようなガス火炉１５あるいは送込シュート１６が取り付
けられた投入側鏡板１０には更に残余のスペースにサン
プリング装置１を設けるものであって、サンプリング茶
葉を取り出すサンプル取込口１７を投入側鏡板１０の上
下の中心位置より上方であって、且つ回転胴６の掻上倒
（第３図中、中心より左開）の領域に開口させ、−方、
茶葉Ａを中揉機２内に戻すためのサンプル戻入口Ｉ８を
投入側鏡板１０の上下方向中心位置より下方であって、
且つ回転胴６の掻上側の領域に設ける。更に中揉機２は
回転胴６の下方に加工を終えた中揉機を次工程に送るた
めのコンベヤ１９を設ける。尚、中揉機２はこれらの部
材の制御装置あるいは駆動装置等が当然設けられている
が、これらについては適宜従来公知の機構を通用するも
のであって、詳細な説明は省略する０次にこのような中
揉機２に対し取り付けられるサンプリング装置１につい
て以下詳述する。

このサンプリング装置１は機枠５の一部を構成するサブ
フレーム２０において支持されるものであって、このサ
ブフレーム２０は上部コンベヤ支持フレーム２１とその
下方に設けられる測定部支持フレーム２２を有する。尚
、測定部支持フレーム２２は中揉機２本体とは別個に設
けることも可能であり、この場合には回転胴６における
振動を受は難（なり、測定精度の向上が期待できる。

まず上部コンベヤ支持フレーム２１に対して取出用の移
送コンベヤ２３が支承されるものであって、このものは
−例として振動コンベヤを通用する。

この取出用の移送コンベヤ２３は移送作用を直接担うト
ラフ２４が板バネ２５を介して上部コンベヤ支持フレー
ム２１に浮動状態に取り付けられるものであり、前記ト
ラフ２４は上部コンベヤ支持フレーム２１の先端側に設
けられたモータＭ１によって駆動されるギヤユニット２
６を駆動源として振動が与えられて茶葉の移送を行う、
即ちギヤユニット２６はその左右に偏心出力軸２７を直
接形成し、この偏心出力軸２７に対して接続板２８の端
部を枢着し、その一端をトラフ２４の端部に接続する。

このトラフ２４は取入部２９をサンプル取込口１７から
投入側鏡板ｌＯを貫いて回転胴６の加工室内に入り込ん
だ泣面まで形成し、一方ギヤニニット２６側にはその下
方に中継送込口３０を開口させ、ここに下方に延びる中
継シュート３１を接続させる。更にサンプル取込口１７
には取込用のシャ、タバルプ３３を設けるものであって
、このものはトラフ２４の取入部側に落下集積される茶
葉Ａを外側に導き出すように作用するとともに、サンプ
ル取込口１７が常時開放状態とならないように閉塞させ
る作用を奏する。具体的には取込用のシャッタバルブ３
３はいわゆるロータリータイプのものを通用するもので
あって、投入側鏡板１０の外面に対しベヤリングによっ
てほぼ水平方向に支持される駆動軸３４に取り付けられ
たローラ３５に対し放射状に複数枚（本実施例では一例
として１２枚）の掻込羽根３６を取り付けて形成したも
のである。尚符号Ｍ２は取込用のシャッタバルブ３３の
駆動用のモータである。またこの取込用のシャッタバル
ブ３３の部分を層うようにフード３７を投入側鏡板ｌＯ
に対して形成する。更に本実施例にあっては中揉機２円
からサンプルとして取り出す茶葉Ａが移送されるにあた
り、先の取出用の移送コンベヤ２３と、更にその下方に
ほぼ並行するように設けられた測定部用の移送コンベヤ
３９とによって構成された一連の移送コンベヤによって
なされる。勿論、茶葉Ａの戻しをシュート等によって行
い、−本の移送コンヘヤの途中にセンサ本体３を臨ませ
るようにして計測を行うことももとより差し支えない、
そして実質的に計測を行う部位に本発明が通用される。

即ち測定部用の移送コンベヤ３９は振動コンベヤを通用
するものであって、このものはその駆動機構を含めて全
体がロードセル４０によって測定部支持フレーム２２に
対して浮動状態に支持される。勿論、本発明にあっては
計測部を通過する茶葉Ａの重量を検出するため、移送コ
ンベヤ３９ごと重量Ｉｓ定すべくロードセルが適用され
たが、このような構成のほか、全体を吊持して重量計測
するなど適宜の構成がとり得る。即ちロードセル４０は
測定部浮動フレーム４１を直接支持するとともに、この
測定部浮動フレーム４１に対して測定部用の移送コンベ
ヤ３９の主要部材であるトラフ４２を板バネ４３を介し
て支持する。

面このトラフ４２は後述するが、センサ本体３の測定値
をより正確にするために、その底＠４４はマイクロ波の
吸収や反射等がより少ない発泡スチロールによって形成
することが望ましい、そしてこのトラフ４２の駆動は先
の取出用の移送コンベヤ２３と同様にモータＭ３によっ
て駆動されるギヤユニット４５の偏心出力軸４６を駆動
源とするものであり、偏心出力軸４６とトラフ４２との
間が接続板４７によって接続されている。そしてこのト
ラフ４２は中継シュート３１が臨む位置を受取部４９と
するとともに投入側鏡板ｌＯにおけるサンプル戻入口１
８に近い部分を送房部５０とする。そして送房部５０側
には房部ガイドシュート５１が投入ｍ鏡板工０に対して
取り付けられるとともに、その位置に開口するサンプル
戻入口１８には要用のシャッタバルブ５２を設けるもの
であって、これによって茶葉Ａが取込自在で且つサンプ
ル戻入口１８をできる限り閉塞するように構成する。

このものは投入側鏡板１０の内側においてほぼ水平方向
に配設された駆動軸５３に対し丸棒状の芯体５４を取り
付け、この芯体５４に対して複数枚（本実施例では４枚
）の掻込羽根５５を放射状に一例として溶接によって形
成したものであり、これらは要用のシャッタバルブ５２
の駆動用のモータＭ４によって回転駆動される。尚、掻
込羽根５５は先端側に充分可撓性のあるゴム板等で形成
した先端フラップ５６を具える。更にこのような測定部
用の移送コンベヤ３９の主要部材たるトラフ４２を上下
から挟むようにセンサ本体３が設けられるものであって
、具体的にはマイクロ波の発信アンテナ５７と受信アン
テナ５日とによって構成される。

本発明は以上述べたような具体的な諸機構を有するもの
であって、次のように作動する。まず中揉機２は常法に
従い、回転胴６内に送込シュート１６から投入される茶
葉Ａを一定量収納した状態で適宜の駆動源により回転胴
６と揉手１３とを速度を異ならせた状態でそれぞれ同一
方向に回転させる。これによって回転胴６内・の茶葉Ａ
は揉手１３とダク木９との間に押し付けられるような状
態となりながら、移動してゆき揉捻作用がなされる。そ
してこのような運転状態において茶葉Ａのサンプリング
を行うものであって、まず茶葉Ａは加工途中において揉
手１３、回転胴６回転とともに、または回転ｖＡ６に設
けられた掻上片１２によって上方に掻き上げられるとと
もに、一定高さまで掻き上げられた後に下方に落下し、
その一部が取出用の移送コンベヤ２３の主要部材たるト
ラフ２４の取入部２９上に落下するようになる。そして
このトラフ２４はそれ自体１辰勤状態を得ているから、
外部側へ茶葉を移動させる傾向を有しているが、実際に
は回転胴６内はファンＩｌａの吸引により負圧状態とな
っており、外気が回転胴６内に流入し、必ずしも円滑に
茶葉Ａが導き出されない場合がある。このような状況に
おいて本装置にあっては、積極的に取込用のシャッタバ
ルブ３３の掻込羽根３６が外部側に茶葉Ａを排出するよ
うにして円滑に送り出す。

そしてこのシャッタバルブ３３は常時作動しながらサン
プル取込口１７をほぼ閉塞し、外気の流入を防止して回
転胴６内の加工条件の変化を防止する。このようにして
送り出された茶葉Ａは、取出用の移送コンベヤ２３にお
けるトラフ２４の振動を受けて漸進し、その茶葉Ａの層
を順次平均化しながら中継送込口３０から中継シュート
３１内を落下し、本発明が通用された測定部用の移送コ
ンベヤ３９におけるトラフ４２の受取部４９上に落下し
てゆく、そしてこのときもトラフ４２はモータＭ３によ
り駆動されるギヤユニット４５の偏心出力軸４６と接続
した接続板４７の作用により常時振動が生起しており、
図示の実施例では投入側鏡板１０側に向かうように順次
移動してゆく、そしてこのとき少なくともトラフ４２上
を移動している茶葉Ａの総重量は連続的にロードセル４
０により検出され、所定のデータとして例えばマイクロ
コンピュータによりコード化されたデータとして記憶さ
れる。そしてこの途中においてセンサ本体３たるマイク
ロ波の発信アンテナ５７から受信アンテナ５８に対して
マイクロ波が送信され、このとき茶葉Ａによって一部吸
収された後のマイクロ波の出力値を適宜のマイクロプロ
セッサ等にコード化された信号データとして供給される
。尚、受信アンテナ５８の開口部には試料たる茶葉Ａの
欠けら等が受信アンテナ５８内部に入り込まないように
、発泡スチロール等を用いたフィルタ５９を設けておく
のを可とする。ここで簡単にマイクロ波による水分量の
計測について述べると、第９図のフローチャートに示す
ようなプロセスでその測定を行う、即ち計測を開始する
と、まずスタートステップ１０１からステップ１０２に
至り、このステップにおいて各種データの初期化を行う
、この時点では測定部用の移送コンベヤ３９上に茶葉Ａ
が無い状態におけるロードセル４０の検出重量、マイク
ロ波の検出電圧の平均値をそれぞれ基準値Ｗ（１，ｍｇ
として記憶する。そして次にステップ１０３．１０４に
おいて試料重量、マイクロ波減衰量のデータを累積する
。尚この累積とは１秒当たり数回〜数１０同程度のデー
タ処理を行い、これをほぼ１分間累積した状態で平均的
な値を算出するようにしたものである。まずステップ１
０３において試料重量のデータ累積を行う。このとき試
料重量をＷとすると、 ｗ−ｗ＋　（ｗ　ｉ−ｗａ　） と設定する（ｗｉは各測定時におけるロードセルの検出
重量である）０次にステップ１０４においてマイクロ波
減衰量のデータ累積を行う。この処理式はマイクロ波減
衰量をＭとして、Ｍ＝Ｍ　＋　（ｍｇ　−ｍ　ｉ　） を用いる　（ｍｉは各測定時におけるマイクロ波検出電
圧）。

このようなデータ累積がされた時点で判別用のステップ
１０５において演算タイムが来たか否かを判別する。具
体的には累積データをクリアしてから例えば１分間経過
したか否かを判別する。因みにこの１分間という設定は
通常、この種の茶葉製造工程における蓄熱負荷等の影響
から、極端に小刻みな制御を行っても無意味なことから
、制御の実効が得られて且つより精密な制御が可能な時
間として選択されたものである。

勿論この累積データの累積時間については、この１分間
に限らず適宜の時間が選択できることは言うまでもない
、そして演算タイムとなっている場合には次のステップ
１０６において含水率Ｇの算出を行うものであり、この
含水率Ｇの算出は本装置と同様の条件のもとて実験的に
得られた、 Ｇ＝　　　１０３．０１６　　＊　　　　　　　＋０．
０４９から含水率Ｇを求める。勿論この含水率Ｇはマイ
クロコンピュータの所定のデータとして保存され、製茶
機械たる中揉機２の加工条件を設定するファンＩｌａの
吸引による外気の流入量、温度等の設定や回転胴６の回
転数等、その他種々の制御要素の選択に供するものであ
る。そしてこのような含水率の算出がなされた後、ステ
ップ１０８において累積データがクリアされ、呈＝Ｏ，
Ｗ＝Ｏ とされる、尚ステップ１０５において演算タイムが判別
された結果、未だ演算タイムに来ていない場合にはルー
プ１０９を経てステップ１）０に至り、ここで初期化の
必要を判断し、未だ初期化の必要がない場合、再びルー
プ１）１を経て試料重量データ累積のステップ１０３に
戻るようにする。勿論、初期化の必要がある場合には再
度ル−ブ１）２を経て、初期化を行うステップ１０２に
ステップを進める。尚、一般に製茶装置が回分処理式の
場合には、初期化は茶葉Ａの取り出し後、次の茶葉への
投入までの間に行う、このようにして測定部用の移送コ
ンベヤ３９によって移送される茶葉Ａは自動的にその水
分計測がなされ、しかる後トラフ４２の終端部である送
房部５０から房部ガイドシュート５１を経て戻部のシャ
ッタバルブ５２に案内されながら、再度サンプル戻入口
１日から中揉機２の回転胴６内に戻される。

即ちロータリー式タイプの戻部のシャッタバルブ５２に
おける掻込羽根５５が積橿的に茶葉Ａを内部に送り戻す
ようにするとともに、そのサンプル戻入口１８をほぼ閉
塞するような状態とすることにより、円滑なサンプルの
戻し入れと内部の加工環境の安定化とが可能となる。更
にこのシャッタバルブ５２は外気の流入によりトラフ４
２上の茶葉Ａが吹き飛ばされるのを防ぐとともに、外気
の流入による風圧がトラフ４２を押し上げ、または押し
下げることを防止して、ロードセル４０による試料重量
の検出精度を向上させる。

（発明の効果） 本発明では振動コンベヤに重量測定装置を具えたことに
より、振動コンベヤ上を移動する茶葉重量を連続的に計
測することができる。そしてマイクロ波受信アンテナに
より測定されるマイクロ波の減衰量と前記茶葉重量とか
ら茶葉の水分量を算出するにあたり正確な計測に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はサンプリング装置を具えた中揉機を示す斜視図
、第２図は同上正面図、第３図は同上骨格的に示す左側
面図、第４図はサンプリング装置を拡大して示す斜視図
、第５図は同上山の方向から見た斜視図、第６図は同上
側面図、第７図は測定部用の移送コンベヤ並びにギヤユ
ニット内部の機構を示す側面図、平面図及び第７図（ａ
）のＣ−Ｃ線における端面図、第８図は投入側鏡板を回
転胴内側から見た斜視図、第９図はマイクロ波による水
分量の計測プロセスを示すフローチャートである。 ｌ；サンプリング装置 ２中揉機 ３；センサ本体 ５；機枠 ６；回転胴 ７；支承ローラ ８；取出蓋 ９；ダク木 １０；投入側鏡板 １）；金網 】１ａ；ファン １）ｂ；集塵筒 １２；掻上片 １３；揉手 １４；揉手軸 １５；ガス火炉 １６；送込シェード １７；サンプル取込口 １８； １９； ２０； ２１　： ２２； ２３　； ２４； ２５； ２６； ２７； ２８； ２９； ３０； ３１　； ３３； ３４； ３５； ３６； ３７； ３９； サンプル戻入口 コンベヤ サブフレーム 上部コンベヤ支持フレーム 測定部支持フレーム 取出用の移送コンベヤ トラフ 板バネ ギヤユニット 偏心出力軸 接続板 取入部 中継送込口 中継シュート （取込用の） 駆動軸 ローフ 掻込羽根 フード 測定部用の移送コンベヤ シャンタバルフ゛ ４０；ロードセル ４Ｉ；測定部浮動フレーム ４２；トラフ ４３；板バネ ４４；底板 ４５；ギヤユニット ４６；偏心出力軸 ４７；接続板 ４９；受取部 ５０；送房部 ５１ｉ戻しガイドシュート ５２；（要用の）シャッタパルプ ５３；駆動軸 ５４；芯体 ５５；掻込羽根 ５６；先端フラップ ５７；発信アンテナ ５８；受信アンテナ ５９；フィルタ Ａ：茶葉 Ｍ。 ；モータ 第３図 第５図 第ｑ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動コンベヤを挟むようにマイクロ波発受信アン
   テナを臨ませ、前記振動コンベヤ上を移動する茶葉の水
   分量を茶葉の重量及び茶葉に照射したマイクロ波電圧の
   減衰量とから算出する水分測定装置において、前記振動
   コンベヤには振動コンベヤと振動コンベヤ上の茶葉との
   総重量を計る重量測定装置を具備することを特徴とする
   サンプリング茶葉の計測部構造。
2. （２）前記振動コンベヤは起振機構を一体としたもので
   あることを特徴とする請求項１記載のサンプリング茶葉
   の計測部構造。
3. （３）前記重量測定装置はロードセルであることを特徴
   とする請求項１記載のサンプリング茶葉の計測部構造。