(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波の送信機と受信機との間にマイクロストリップ線路から成る伝送路を形成し、この伝送路をサンプリング装置における茶葉収容部内に位置させて含水率の測定を行う装置において、前記茶葉収容部は、底板と、この底板の両側に立ち上がる一対の側板と、前記底板に対向して設けられる天板と、前記底板の前後に立ち上がるシャッター板及び背板とを要素とする板枠部材により構成され、前記一対の側板のいずれか一方または双方、あるいは前記天板もしくは底板のいずれか一方または双方に、前記マイクロストリップ線路を配設し、前記背板を、前記側板及び底板に沿って移動可能に構成することで排出作用板とし、且つ前記マイクロストリップ線路を配設した板枠部材あるいはこのマイクロストリップ線路を配設した板枠部材と対向する他の板枠部材のいずれか一方または双方を移動可能に構成することで押圧作用板としたことを特徴とするマイクロ波による含水率測定装置。
【請求項２】
前記マイクロストリップ線路におけるストリップ導体を、適宜の厚さの保護板で被覆したことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波による含水率測定装置。
【請求項３】
前記押圧作用板にはエアバッグを設けたことを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ波による含水率測定装置。
【請求項４】
前記マイクロストリップ線路に付着した茶葉、水分等を除去するためのクリーニング機構を設けたことを特徴とする請求項１、２または３記載のマイクロ波による含水率測定装置。
【請求項５】
茶葉に対してマイクロストリップ線路が臨む位置を変更可能とする機構を具えたことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のマイクロ波による含水率測定装置。
【請求項６】
マイクロ波の送信機と受信機との間の伝送路をマイクロストリップ線路で形成し、製茶機器による加工前、加工後または加工中の茶葉を、このマイクロストリップ線路に臨ませて位置させ、この茶葉に含まれる水分によるマイクロ波の吸収によって生ずる受信レベルの差異から、前記茶葉の含水率を算出するとともに、この含水率に応じて茶葉の製茶機器からの取り出し時期を判定することを特徴とする、請求項１、２、３、４または５記載のマイクロ波による含水率測定装置を用いた製茶工程制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波を用いた茶葉等の含水率測定の手法に関するものであり、特に測定毎のバラツキが少なく、更に従来のものに比べ周辺機器数を削減することのできる、マイクロ波による含水率測定方法及びその装置並びにこれらを用いた製茶工程制御方法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
製茶工場における茶葉の加工は、実質的に茶葉の乾燥を促す工程が多く占められており、具体的には含水率（水分ゼロの茶葉の重量を基準とする）約３６０％程度の蒸し葉から、最終的に含水率約５％の荒茶を得るまでの揉乾加工がされている。
【０００３】
このための工程は、葉打ち工程、粗揉工程、揉捻工程、中揉み工程、中揉工程、精揉工程、乾燥工程等を具えるものであって、各工程において加工茶葉の含水率を把握することが、良質な製品を得るための製茶機器の運転上、重要な要素となっている。
【０００４】
そこで近時、含水率を把握するための装置として、電気抵抗式の水分計、マイクロ波式の水分計、近赤外線式の水分計等が用いられているが、それぞれ以下に示すような点で改良の余地があった。
まず電気抵抗式の水分計は電極間に茶葉を位置させ、茶葉の電気抵抗を計測するというものであり、原理的に茶葉表面の水分の計測しかできないため、測定結果は表面抵抗に依存しがちで不正確で茶葉全体の水分を把握することが困難であり、製茶ラインの制御を行うためのデータとして用いるのには不充分である。
また茶葉の含水率によって一定以上の電圧がかかると、絶縁破壊を引き起こして測定不能な状態となってしまうため、例えば粗揉機では６Ｖ、中揉機では１２Ｖの電圧で測定を行っており、測定及びデータ処理を複雑化させている。
【０００５】
またマイクロ波式の水分計については、茶葉重量の測定装置であるロードセル等を必須とするため、測定系の構成の複雑化は否めない。
【０００６】
また近赤外線の水分計は、前記電気抵抗式の水分計よりも若干茶葉内部までの水分測定が行えるものの、原理的にはやはり茶葉表面水分の計測しかできない。また近赤外線の照射範囲は非常に狭いため、試料のごく一部しか計測対象とならないという欠点があった。更にまた近赤外線水分計は高価であるため汎用性に乏しい。
【０００７】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景からなされたものであって、従来の装置のように重量計測手段を必須とせず、装置全体のコストダウンが実現でき、また測定精度を向上することのできる、新規なマイクロ波による含水率測定方法及びその装置並びにこれらを用いた製茶工程制御方法の開発を技術課題としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載のマイクロ波による含水率測定装置は、マイクロ波の送信機と受信機との間にマイクロストリップ線路から成る伝送路を形成し、この伝送路をサンプリング装置における茶葉収容部内に位置させて含水率の測定を行う装置において、前記茶葉収容部は、底板と、この底板の両側に立ち上がる一対の側板と、前記底板に対向して設けられる天板と、前記底板の前後に立ち上がるシャッター板及び背板とを要素とする板枠部材により構成され、前記一対の側板のいずれか一方または双方、あるいは前記天板もしくは底板のいずれか一方または双方に、前記マイクロストリップ線路を配設し、前記背板を、前記側板及び底板に沿って移動可能に構成することで排出作用板とし、且つ前記マイクロストリップ線路を配設した板枠部材あるいはこのマイクロストリップ線路を配設した板枠部材と対向する他の板枠部材のいずれか一方または双方を移動可能に構成することで押圧作用板としたことを特徴として成る。
この発明によれば、茶葉収容部に収容された茶葉を、茶葉の重量計測を不要として、精度の高い含水率測定を行うことができる。
また、製茶機器によって制限される含水率測定装置の取り付け位置等に応じて、マイクロストリップ線路の配設位置を選択できるため、汎用性を高めることができる。
また、同一サンプルの茶葉に対して、二カ所に取り付けたマイクロストリップ線路で測定を行うことで複数の測定データを得ることができ、測定精度が向上する。
また、茶葉収容部に取込んだ茶葉を、押圧作用板で押圧することで測定毎の茶葉の密度を均一にするためより精度の高い測定を行うことができ、更に測定後は排出作用板によって茶葉を排出することができるため、製茶ラインを構成する機器（粗揉機等）に対して取り付けることで、加工中の茶葉の含水率を測定することができる。
【０００９】
また請求項２記載のマイクロ波による含水率測定装置は、前記要件に加え、前記マイクロストリップ線路におけるストリップ導体を、適宜の厚さの保護板で被覆したことを特徴として成る。
この発明によれば、ストリップ導体に直接茶葉が触れないため、ストリップ導体と導体板との間に生じる電界を乱すことがなく、精度の高い含水率を測定することができる。またストリップ導体の腐食、磨耗、損傷を防ぐことができる。
【００１０】
更にまた請求項３記載のマイクロ波による含水率測定装置は、前記要件に加え、前記押圧作用板にはエアバッグを設けたことを特徴として成る。
この発明によれば、エアバッグによってマイクロストリップ線路に茶葉を押圧することで、測定毎の茶葉の密度をより均一にするため、より精度の高い測定を行うことができる。
【００１１】
更にまた請求項４記載のマイクロ波による含水率測定装置は、前記要件に加え、前記マイクロストリップ線路に付着した茶葉、水分等を除去するためのクリーニング機構を設けたことを特徴として成る。
この発明によれば、前回測定分の茶葉がマイクロストリップ線路上に残らないため、精度の高い測定を行うことができる。
【００１２】
更にまた請求項５記載のマイクロ波による含水率測定装置は、前記要件に加え、茶葉に対してマイクロストリップ線路が臨む位置を変更可能とする機構を具えたことを特徴として成る。
この発明によれば、同一サンプルに対して、測定個所を異ならせた測定を連続して行うことでデータの信頼性が高まり、より精度の高い測定を行うことができる。
【００１３】
また請求項６記載のマイクロ波による含水率測定装置を用いた製茶工程制御方法は、マイクロ波の送信機と受信機との間の伝送路をマイクロストリップ線路で形成し、製茶機器による加工前、加工後または加工中の茶葉を、このマイクロストリップ線路に臨ませて位置させ、この茶葉に含まれる水分によるマイクロ波の吸収によって生ずる受信レベルの差異から、前記茶葉の含水率を算出するとともに、この含水率に応じて茶葉の製茶機器からの取り出し時期を判定することを特徴として成る。
この発明によれば、茶葉の含水率測定を高精度で行い、この値に基づいて茶葉の製茶機器からの取り出し時期を判定するため、茶葉の加工状況を最適のものとすることができ、高品質の加工茶葉を得ることができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明のマイクロ波による含水率測定装置についてその構成を説明し、次いでこのものを用いたマイクロ波による含水率測定方法並びにこれらを用いた製茶工程制御方法について説明する。
本発明の含水率測定装置１は図１に示すように、一例として製茶工場における粗揉機２０の側板部２１に具えるサンプリング装置２と一体的に構成される。もちろん含水率測定装置１の配設箇所については、粗揉機２０の前面等適宜の位置を選択し得るものである。
【００１５】
まず前記サンプリング装置２について説明すると、このものには図２に示すように茶葉収容部３を形成するものであって、この茶葉収容部３は、底板４と、この底板４の両側に立ち上がる一対の側板５Ｒ、５Ｌと、前記底板４に対向して設けられる天板８と、前記底板４の前後に立ち上がるシャッター板６及び背板７とを要素とする板枠部材により区画された方形空間である。そして前記底板４と、背板７及び側板５との間には、若干のクリアランスを設けておく。
なお以下の説明において前方とは、サンプリング装置２の取り付け対象である粗揉機２０側を意味し、また後方とはその逆方向を意味するものである。
【００１６】
そして前記背板７を、前記側板５及び底板４に沿って前後に移動可能に構成することで排出作用板とし、且つ側板５の一方（本実施の形態では一例として側板５Ｒ）を底板４に沿って、他方の側板５（本実施の形態では一例として側板５Ｌ）に接近離反するように移動可能に構成することで押圧作用板とする。
このため適宜のブラケットを用いて筐体９に対してシリンダ７ａ、５ａを固定し、これらのロッドをそれぞれ背板７の裏面、側板５Ｒの裏面に固定して成る。
【００１７】
また前記背板７の一辺（側板５Ｌ側）には、クリーニング機構の一例としてナイロンブラシ１７を長手方向全域に渡って具えるものとする。このクリーニング機構としては前記ナイロンブラシ１７や、ゴムヘラ、布等、前記背板７の移動によって側板５Ｌの上面をワイプするものの他、適宜圧搾空気を噴出するノズル等を具えたエアパージ機構を採用することもできる。
【００１８】
また前記シャッター板６は、対向した一対の側板５の前端面に沿って上下に移動することで茶葉収容部３の開閉を行うものであり、筐体９に対して固定したシリンダ６ａのロッドを上端面に固定して成る。
【００１９】
更に前記移動可能とした側板５Ｒに対向するもう一方の側板５Ｌの茶葉収容部３側の面には、マイクロストリップ線路１０を配設するものであり、このマイクロストリップ線路１０におけるストリップ導体１２側の面を、絶縁材から成る適宜の保護板１６で被覆する。本実施の形態では保護板１６として、厚さ０．４ｍｍのアクリル板を用いた。
【００２０】
以下上述のマイクロストリップ線路１０について詳細に説明する。
マイクロストリップ線路１０は、構造的には対称形ストリップ線路の導体板の一つを取り除いたものであるが、電気的には平行二線を変形したものとして考えることのできるマイクロ波伝送路である。そしてその構造は、図３（ａ）に示すように導体板１１の上方に帯状のストリップ導体１２を位置させるものであって、このストリップ導体１２を保持するために、導体板１１と、ストリップ導体１２との間に誘電体１３をスペーサとして挿入して成るものである。
【００２１】
前記導体板１１及びストリップ導体１２の素材としては、銅、鉄等導電率の高い金属を用いることが好ましいが、ステンレススチール等の耐蝕性に優れた金属を用いることもできる。また前記誘電体１３としてはシリコーン、フッ素樹脂、エポキシ樹脂等を含んだグラスファイバー、セラミック等を用いる。
【００２２】
また本実施の形態においては、電磁波の内、特に３〜５ＧＨｚ帯（λ≒１０〜６ｃｍ）の一例として４ＧＨｚ（λ≒７．５ｃｍ）のマイクロ波を扱うため、この周波数に於けるマイクロストリップ線路１０の特性インピーダンスが、送信機１９ａ及び受信機１９ｂとマッチングするように寸法等を適宜設計する。本実施の形態では、一例として誘電体１３として比誘電率εr ≒４．７のガラス繊維入りエポキシを用い、ストリップ導体１２の幅を２〜５ｍｍ、ストリップ導体１２と導体板１１との間隔を１〜１．５ｍｍとした。もちろんこれらの数値は誘電体１３の比誘電率εr の値、使用するマイクロ波の周波数等によって変化するものである。
また、使用する電磁波の周波数は、前記３〜５ＧＨｚ帯のマイクロ波に限定されるものではなく、要は水分に吸収される周波数であれは適宜の高周波を選択することができる。
【００２３】
本実施の形態におけるストリップ導体１２の形状は、図４（ａ）に示すように側板５Ｒの対角線上に直線部を設け、この直線部をＵターンさせ、側板５Ｒの一辺に入力端１２ａと出力端１２ｂとを位置させることで、側板５Ｒの対角線よりも下方の部分をほぼ全域にわたって引き廻すようにした。
このようなストリップ導体１２の引き廻しパターンについては、図４（ｂ）に示すように側板５Ｒの各辺に沿ってほぼ全域にわたって引き廻すようにしたり、図４（ｃ）に示すように数カ所で折り返すことで側板５Ｒの全面を通るようにする等、種々の実施の形態が採り得るものである。
【００２４】
またマイクロストリップ線路１０では、ストリップ導体１２の非直線部分におけるインピーダンスは直線部分と異なるためマイクロ波が反射または輻射されてしまうものであり、これらを避けるためにストリップ導体１２の非直線部分は、鋭角部分を切除して鈍角にしたＨベントまたはカーブを付けたＨコーナーとすることが好ましい。
【００２５】
そして前記ストリップ導体１２の入力端１２ａ及び出力端１２ｂにはそれぞれ、図４に示すようにＳＭＡ、ＢＮＣ等の高周波用のコネクタ１４ａ、コネクタ１４ｂを取り付け、同軸ケーブルＣ等によって送信機１９ａ、受信機１９ｂに接続される。
【００２６】
ここで上述した本発明の含水率測定装置１の測定原理について説明しておく。  ストリップ線路には、対称形ストリップ線路と、非対象形ストリップ線路とがある。対称形ストリップ線路は同軸線路を変形したものとして考えることができ、同軸線路を正方形導波管、方形導波管へと変形し、最後にその側壁を取り去ったものとして考えられる。そして伝送方向に垂直な面内の電磁界の様子は、図３（ｂ）に示すようにストリップ導体１２′の上面下面から導体板１１′に向かって電界（図中の実線）が生じ、ストリップ導体１２′を中心とした磁界（図中の破線）が生じている。
【００２７】
一方、非対象形ストリップ線路は、構造的には前記対称形ストリップ線路の導体板の一つを取り除いたものであるが、電気的には平行二線を変形したものとして考えられる。つまり図３（ａ）に示すように、ストリップ導体１２の下面から導体板１１に向かって電界（図中の実線）が生じ、ストリップ導体１２を中心とした磁界（図中の破線）が生じている。また縁端効果によってストリップ導体１２の上面縁端から導体板１１に向かって電界が生じているのであり、この縁端効果による電界によってストリップ導体１２の幅は等価的に広くなっている。
本発明に用いるマイクロストリップ線路１０は前記非対象形のものであり、伝送する周波数を一例として３〜５ＧＨｚ帯として設計したものである。
【００２８】
上述のようなマイクロストリップ線路１０を伝播するマイクロ波の減衰は、導体損失、誘電体損失及び放射損失となる。つまり図４に示す測定系において、送信機１９ａからの出力値と、受信機１９ｂへの入力値との差は、前記導体損失、誘電体損失及び放射損失を合わせたものとなり、マイクロストリップ線路１０上に試料（茶葉Ａ）が位置しない状態で、送信機１９ａから所定レベルのマイクロ波を送出すると、前記損失の分だけ減衰したレベルのマイクロ波が受信機１９ｂに到来するものであり、この受信レベルを基準値とする。
【００２９】
そして図３（ａ）に示すように保護板１６を介在させて、前記マイクロストリップ線路１０におけるストリップ導体１２に臨んで茶葉Ａが位置すると、この茶葉Ａがストリップ導体１２の上面縁端から導体板１１に向かう電界を遮るのであって、Ｈ2 Ｏの電気双極子の固有振動数と、マイクロ波の周波数とが一致すると、この部分で分子の共振現象が起こりマイクロ波が吸収され、茶葉Ａの含水率に応じてマイクロ波が減衰する。
この点で本発明のマイクロ波による含水率測定の原理は、発明の背景で述べた電気抵抗式の水分計の測定原理とは異なるものである。
【００３０】
そして送信機１９ａから送出したマイクロ波のレベルと、受信機１９ｂに到来したマイクロ波のレベルとの差異は、試料たる茶葉Ａによるマイクロ波の吸収分と、前記損失分による減衰量分との合計になるものであり、このときの値から損失分による減衰量（基準値）を差し引いた値が茶葉Ａによるマイクロ波の吸収分Ｍ（ｄＢ）となる。
そしてこの値Ｍ（ｄＢ）から、下式によって試料（茶葉Ａ）の含水率Ｇ（％）を求めることができる。
Ｇ＝ａＭ＋ｂ  （ａ、ｂは補正値）
なお補正値ａ、ｂについては、事前に実験によって求められる値であって、上記測定系を用いた測定によって得られたＭ値と、重量計を用いて乾燥前後の茶葉Ａの重量値から得た水分値（実測値）との間に相関関係が見い出せることから、決定されるものである。
【００３１】
上述の測定原理のように、ストリップ導体１２上方近傍に堆積した状態で位置する茶葉Ａ（電界が生じている空間内に位置する茶葉Ａ）に含まれる水分がマイクロ波を吸収するものであって、ストリップ導体１２から離れて位置する茶葉Ａは電界を遮ることがなくマイクロ波を吸収しないため、測定対象とはならない。したがってマイクロストリップ線路１０上に位置する茶葉Ａの厚さが、ある程度確保されてさえいれば、茶葉Ａの堆積量（サンプリング量）の違いによる測定値の変化は生じない。
この部分について本発明のマイクロ波による含水率測定と、発明の背景で述べた電気抵抗式の水分計の測定原理とは異なるものである。つまり、電気抵抗式にあっては電極間に位置する試料（茶葉Ａ）を回路の一部とし、この試料（茶葉Ａ）の抵抗値を測定することでこの抵抗値と相関関係にある含水率を測定している。しかし実際には茶葉Ａの表面に付着した水滴の方が茶葉Ａよりも抵抗値が低いため、この水滴に多くの電流が流れ、測定結果は表面に付着した水分に依存しがちで不正確となり、茶葉Ａの内部に含まれる水分全体を把握することは困難となってしまっている。
【００３２】
本発明の含水率測定装置１の基本的な実施の形態は上述した通りであって、以下、このものを用いたマイクロ波による含水率測定方法並びにこれらを用いた製茶工程制御方法を説明する。
【００３３】
（１）基準値の測定
まず、シリンダ６ａが伸長してシャッター板６が開口部２１ａを塞いだ状態、つまり茶葉収容部３内に茶葉Ａが位置していない状態で、マイクロ波伝送路たるマイクロストリップ線路１０に、送信機１９ａからマイクロ波を供給すると、マイクロストリップ線路１０固有の損失の分だけ減衰したレベルのマイクロ波が受信機１９ｂに到来するものであり、この受信レベルを基準値とする。
【００３４】
（２）サンプリング
次いで図５（ａ）に示すようにシリンダ６ａを収縮してシャッター板６を退却させると、茶葉収容部３は前面が開口するため、揉手、葉ざらいによって掻き上げられた茶葉Ａは、茶葉収容部３内に取り込まれる。
【００３５】
（３）茶葉の押圧
次いで、図５（ｂ）に示すようにシリンダ６ａを伸長してシャッター板６を進行させて茶葉収容部３の前面を閉鎖し、茶葉収容部３内への茶葉Ａの進入を規制する。そして図５（ｂ）の補助投影図に示すようにシリンダ５ａを伸長して側板５Ｒを側板５Ｌに向けてあらかじめ設定した茶葉Ａの加工状態に応じた圧力（一例として２ｋｇ／ｃｍ2 ）で進行させるものであって、側板５Ｒと側板５Ｌとによって挟まれた茶葉Ａは、茶葉Ａ間の空気が排除されて密度が均一になるとともに、側板５Ｌに配設したマイクロストリップ線路１０に対して保護板１６を介在させて密接して臨んだ状態になる。
【００３６】
（４）測定及び含水率の算出
次いで適宜の時間が経過した後、この状態でマイクロストリップ線路１０に送信機１９ａからマイクロ波を供給すると、茶葉Ａに含まれた水分によるマイクロ波の吸収が行われる。
このためマイクロストリップ線路１０へ向けて送信機１９ａから送出されたマイクロ波のレベルと、受信機１９ｂによって受信されるマイクロ波のレベルとは一致しなくなるのであり、この時の値と前記基準値との差から茶葉Ａの含水率を算出するのである。
【００３７】
（５）茶葉の排出
次いで、図５（ｃ）補助投影図に示すようにシリンダ５ａを収縮して側板５Ｒを側板５Ｌから遠ざけ、更にシリンダ６ａを収縮してシャッター板６を退却させて茶葉収容部３の前面を開口させ、次いでシリンダ７ａを伸長して背板７を進行させて茶葉収容部３内に位置する茶葉Ａを開口部２１ａから粗揉機２０内に戻すのである。
このときクリーニング機構たるナイロンブラシ１７が保護板１６の表面をワイプするため、茶葉収容部３内に位置するすべての茶葉Ａを粗揉機２０内に戻すことができ、次回以降の測定を正確に行うことができる。
【００３８】
（６）製茶工程の制御
次いで、上記のようにして求めた含水率の値を、粗揉機２０に具えた制御盤または製茶ライン全体をコントロールするための制御盤等で処理し、含水率が粗揉機２０での好適値となった時点で、粗揉機２０による加工を停止するとともに茶葉Ａを排出し、次工程へと搬送する。
【００３９】
【他の実施の形態】
なお上述した基本となる実施の形態では、以下に示すような装置構成及び測定方法についての種々の改変が可能である。
【００４０】
【マイクロストリップ線路の配設態様等の他の実施の形態】
まずマイクロストリップ線路１０の配設態様については一カ所に限定されるものではなく、前記側板５Ｌに加え、この側板５Ｌに対向する側板５Ｒに対しても配設するようにしてもよい。この場合には茶葉収容部３に収容された茶葉Ａを、側板５Ｌに設けたマイクロストリップ線路１０と、側板５Ｒに設けたマイクロストリップ線路１０との二カ所において測定することができ、測定精度を向上することができる。
またマイクロストリップ線路１０の配設対象としては、図６に示すように底板４とする他、図示は省略するがシャッター板６、背板７もしくは天板８とすることもできる。
【００４１】
また、板枠部材へのマイクロストリップ線路１０の配設は、要はストリップ導体１２から導体板１３に向かう電界が茶葉収容部３を通過すればよいので、前記マイクロストリップ線路１０を、受け部材たる側板５の裏面に配設することもできるのであって、この場合には側板５を比誘電率が１に近い素材で構成することで保護板１６が不要となる。またマイクロストリップ線路１０が茶葉収容部３の外側に位置するため、装置の製作及びメインテナンスが簡略化される。
【００４２】
また前記ストリップ導体１２の保護にあたっては、保護板１６を設ける代わりに、ストリップ導体１２に対してフッ素樹脂等の絶縁性の樹脂等をコーティングすることで、ストリップ導体１２への茶葉Ａ等の付着を防止することもできる。  なお以上の説明は含水率測定装置１を、製茶機器に具えるサンプリング装置２と一体的に構成した場合について説明したが、これに限られず構成が共通する部分については、後述する含水率測定装置１を、独立した機器として構成した場合についても適用可能である。
【００４３】
【押圧作用を異ならせた他の実施の形態】
先の実施の形態では、茶葉Ａへの押圧作用は側板５Ｒによって行ったが、要は茶葉Ａの密度を一定に保つことができればよいものであって、以下に示すようにして行うこともできる。
まず天板８によって押圧作用を行うことができるものであって、具体的には図６に示すように、底板４の茶葉収容部３側の面にマイクロストリップ線路１０を配設し、更に前記底板４と対向する天板８にシリンダ８ａを接続して押圧作用板とするものである。
【００４４】
また請求項３に記載したように、前記押圧作用板たる天板８にはエアバッグ１５を設けることで、このエアバッグ１５によって押圧作用を行うこともできる。このエアバッグ１５は、図６（ａ）に拡大して示すように、天板８の片面側に凹部を形成し、この凹部内にゴム板等の拡張部材１５ａを、その周辺部を密着固定することでチャンバーを形成したものであって、前記拡張部材１５ａは縮んだ状態で凹部から突出しない構成とする。
【００４５】
ここでこのようにして構成した含水率測定装置１を用いた測定について簡単に説明すると、まず先の実施の形態と同様に（１）基準値の測定、（２）サンプリングを行った後、（３）茶葉の押圧を行う。つまり、図６（ｂ）に示すようにシリンダ８ａを伸長して天板８を底板４に向けてあらかじめ設定した位置まで進行させ、前記エアバッグ１５に空気を供給して拡張部材１５ａを膨らませると、エアバッグ１５と底板４とによって挟まれる茶葉Ａは、茶葉Ａ間の空気が排除されて密度が均一になるとともに、底板４に配設したマイクロストリップ線路１０に対して保護板１６を介在して密接した状態になる。次いで（４）測定及び含水率の算出、（５）茶葉の排出を行う。
なお以上の説明は含水率測定装置１を、製茶機器に具えるサンプリング装置２と一体的に構成した場合について説明したが、これに限られず構成が共通する部分については、後述する、含水率測定装置１を独立した機器として構成した場合についても適用可能である。
【００４６】
【押圧作用に代わる精度向上のための参考形態】
先の実施の形態では、測定精度向上のために茶葉Ａを押圧した状態で測定を行ったが、茶葉Ａの性状によっては、前記押圧を要さずに測定を行うこともできる。具体的には精揉機によって加工された茶葉Ａのように含水率が低い茶葉Ａの場合には、押圧するまでもなくサンプリングした段階で茶葉Ａ間の空気が排除されて密度が均一となるため、あえて押圧を必要としない。なおこの場合には振動機構１８を設けることで茶葉Ａに振動を与え、積極的に茶葉Ａ間の密度の均一化を図るようにしてもよい。具体的には図５、６に仮想線で示したように、板枠部材の一例として底板４に振動機構１８を設けるものであって、この振動機構１８としては一例としてモータの回転軸に、重心を偏心させて分銅を具えたバイブレーションモータや、クランク機構とモータとを組み合わせたもの等、公知の構成が採り得る。このような振動機構１８を用いることで、不用意に茶葉Ａを粉砕してしまうことがない。
なお以上の説明は含水率測定装置１を、製茶機器に具えるサンプリング装置２と一体的に構成した場合について説明したが、これに限られず構成が共通する部分については、後述する、含水率測定装置１を独立した機器として構成した場合についても適用可能である。
【００４７】
【マイクロ波送受信機の配設態様の他の実施の形態】
先の実施の形態では、送信機１９ａ及び受信機１９ｂをサンプリング装置２と離れた場所に設け、これらとマイクロストリップ線路１２とをコネクタ１４及び同軸ケーブルＣを用いて接続したが、小型の送信機器及び受信機器またはこれらの代わりとなるボルトメータ等を、茶葉収容部３を構成する板枠部材の裏面等に直接搭載するようにすることもできる。この場合、同軸ケーブルＣの屈曲等による測定環境の変化を排除することができ、より正確な測定を行うことができる。
なお以上の説明は含水率測定装置１を、製茶機器に具えるサンプリング装置２と一体的に構成した場合について説明したが、これに限られず構成が共通する部分については、後述する、含水率測定装置１を独立した機器として構成した場合についても適用可能である。
【００４８】
【測定個所を異ならせる他の実施の形態】
先の実施の形態では、マイクロストリップ線路１０は板枠部材に対して一線路を具え、一回のサンプルに対して、固定された測定部位について測定を行ったが、請求項５に示すように茶葉Ａに対してマイクロストリップ線路１０が臨む位置を変更可能とする機構を具えるようにしてもよい。
具体的には一例として、マイクロストリップ線路１０を具えた板枠部材を適宜の機構によって回転可能あるいはスライド可能に具えることで、マイクロストリップ線路１０と、茶葉Ａとの相対位置を変更可能にし、同一サンプルに対して測定個所を異ならせた測定を連続して行うことを可能とするものである。
また、板枠部材に対して複数のマイクロストリップ線路１０を設け、個々のマイクロストリップ線路１０での測定を連続して順次行うようにしても、同一サンプルに対して測定個所を異ならせた測定を連続して行うことができる。
なお以上の説明は含水率測定装置１を、製茶機器に具えるサンプリング装置２と一体的に構成した場合について説明したが、これに限られず構成が共通する部分については、後述する、含水率測定装置１を独立した機器として構成した場合についても適用可能である。
【００４９】
【測定方法の他の実施の形態】
次に測定方法についての他の実施の形態について説明する。
【００５０】
【測定のタイミングの他の実施の形態】
前記測定のタイミングについては、要は茶葉Ａの密度が一定に保たれた状態であればよいので、茶葉収容部３内の茶葉Ａを側板５Ｒ等によって押圧し、茶葉Ａ間の空気が排除されて密度を均一にした後にこの側板５Ｒ等による押圧を解除し、その時点で測定を行うようにしてもよい。
【００５１】
【測定に用いるマイクロ波の他の実施の形態】
また先の実施の形態で用いたマイクロ波は一周波数（４ＧＨｚ）であったが、一例として３〜５ＧＨｚ帯内の異なる複数の周波数のマイクロ波を用いて複数回の測定を行い、これら測定値の平均を採るようにすることもでき、測定精度を向上することができる。
【００５２】
【個別の測定装置として用いる実施の形態】
本発明の含水率測定装置１は、上述したように製茶機器に具えるサンプリング装置２と一体的に構成する他、サンプリング装置２とは別体の測定装置として構成して製茶工場に具えることもできる。
まず一例として図７（ａ）に示すように、シリンダ３０の内部を茶葉収容部３とするものであり、このシリンダ３０の底部に底板４を設け、このシリンダ３０内を摺動するピストンとして天板８を用いる。そして前記底板４の上面にマイクロストリップ線路１０を設け、このマイクロストリップ線路１０に保護板１６を被覆するものである。
【００５３】
また図７（ｂ）に示すように、底板４には振動機構１８を具え、この底板４上にマイクロストリップ線路１０を配設するとともに、このマイクロストリップ線路１０上に受皿Ｄを載置するようにすることもできる。なおこの受皿Ｄの材質はＰＰ、ＰＥ等、比誘電率が１に近いものが好ましい。
このような含水率測定装置１に対しては、適宜ベルトコンベヤ等でサンプリングした茶葉Ａを、自動的にあるいは手動で供給するものであり、ストリップ導体１２から導体板１３へ向かう電界中に茶葉Ａが位置することで含水率の測定が可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の装置の様に重量計測手段を必須とせず、装置全体のコストダウンが実現でき、また測定精度を向上することのできる、新規なマイクロ波による含水率測定方法及びその装置並びにこれらを用いた製茶工程制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の含水率測定装置を粗揉機に対して取り付けた状態を示す側面図である。
【図２】  本発明の含水率測定装置を示す縦断側面図並びに補助投影図である。
【図３】  マイクロストリップ線路及び対象型ストリップ線路における電界の様子を示す断面図である。
【図４】  マイクロストリップ線路の種々の形態を示す平面図である。
【図５】  マイクロ波による含水率測定方法を段階的に示す説明図である。
【図６】  マイクロ波による含水率測定方法の他の実施の形態を段階的に示す説明図である。
【図７】  個別の測定装置として構成した含水率測定装置を示す側面図である。
【符号の説明】
１      含水率測定装置
２      サンプリング装置
３      茶葉収容部
４      底板
５      側板
５ａ    シリンダ
５Ｒ    側板
５Ｌ    側板
６      シャッター板
６ａ    シリンダ
７      背板
７ａ    シリンダ
８      天板
８ａ    シリンダ
９      筐体
１０    マイクロストリップ線路
１１    導体板
１２    ストリップ導体
１２ａ  入力端
１２ｂ  出力端
１３    誘電体
１４    コネクタ
１４ａ  コネクタ
１４ｂ  コネクタ
１５    エアバッグ
１５ａ  拡張部材
１６    保護板
１７    ナイロンブラシ
１８    振動機構
１９ａ  送信機
１９ｂ  受信機
２０    粗揉機
２１    側板部
２１ａ  開口部
３０    シリンダ
Ａ      茶葉
Ｃ      同軸ケーブル
Ｄ      受皿
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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