(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機枠に対し、横臥状態に設けられた半円筒状の揉胴と、この上方に垂直状態に連接された角筒状の攪散胴とから成る揉乾胴を有し、更にこの揉乾胴内に回転軸を設け、この回転軸に複数本の揉手または葉ざらいを具えて製茶加工を行う装置において、
前記半円筒状の揉胴の正面であって、拡散胴との境界近くの接する位置には、加工中の茶葉を取り出すためのサンプリング口が揉胴内側から見て垂直よりやや上向きに開口され、ここに含水率測定装置がその底板を揉胴内に張り出させず、且つ後方下がりに傾斜するように直付け状態に設けられていることを特徴とする含水率測定装置を具えた製茶揉乾装置。
【請求項２】
前記含水率測定装置は、マイクロ波の送信機と受信機との間に伝送路を形成し、この伝送路をサンプリングされた茶葉を収容する茶葉収容部内に位置させ、含水率を測定するものであることを特徴とする請求項１記載の含水率測定装置を具えた製茶揉乾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は揉乾胴内に回転駆動される揉手や葉ざらいを具えた製茶揉乾装置に関するものであり、特に加工処理されている茶葉の含水率を測定する含水率測定装置の設置個所に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
近年、粗揉機等の製茶揉乾装置には、含水率測定装置が設けられ、製茶加工中の茶葉の含水率の測定を行い、この測定値に応じて加工状況を変更する自動制御が行われている。そして従来のこの含水率測定装置１０′の設置態様としては、図６中符号Ｘで示す製茶揉乾装置１′の攪散胴４′における側板１２′の個所や符号Ｙで示す前管理扉４ａ′の個所にサンプリング口を設け、そこに含水率測定装置を設けるのが一般的である。
【０００３】
しかしながら前述したような設置個所は、時間当たりの茶葉の取込量が少なく、水分計測を行うまでの取込待ち時間が長くかかったり、あるいは取り込みのための特別の構造を必要としたりした。このうち特に攪散胴４′の前管理扉４ａ′に設けた場合について詳しく述べると、図７に示すように葉ざらい等により掻き上げられた茶葉Ａ′は、含水率測定装置１０′に入る図７中符号Ｚで示す茶葉の受入可能なゾーン個所には行かずに、これとは離れた符号Ｗで示す茶葉の捕捉不能なゾーン個所に逃げて行ってしまう。
更に製茶揉乾装置１′の大きさや揉手や葉ざらいの回転速度によっては、茶葉Ａ′がＺゾーン個所付近まで上がらないこともあり、また入っても含水率測定装置１０′に取り込まれる茶葉Ａ′は、比較的重量が軽い上乾きぎみの茶葉Ａ′が多くなるという問題点があった。
【０００４】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景を認識して成されたものであって、茶葉を取り込むための特別な構造を設けなくとも必要充分な茶葉が得られ、また茶葉の揉込整形が阻害されることもない新規な含水率測定装置を具えた製茶揉乾装置の開発を試みたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の含水率測定装置を具えた製茶揉乾装置は、機枠に対し、横臥状態に設けられた半円筒状の揉胴と、この上方に垂直状態に連接された角筒状の攪散胴とから成る揉乾胴を有し、更にこの揉乾胴内に回転軸を設け、この回転軸に複数本の揉手または葉ざらいを具えて製茶加工を行う装置において、前記半円筒状の揉胴の正面であって、拡散胴との境界近くの接する位置には、加工中の茶葉を取り出すためのサンプリング口が揉胴内側から見て垂直よりやや上向きに開口され、ここに含水率測定装置がその底板を揉胴内に張り出させず、且つ後方下がりに傾斜するように直付け状態に設けられていることを特徴として成るものである。
この発明によれば、サンプリング口が揉胴の正面に設けられているため、時間当たりの茶葉の取込量が多く、また茶葉の揉込整形を阻害することもない。またサンプリング時間を短くすることができ、よりリアルタイムの茶葉の含水率の計測ができる。また重量の軽い上乾きの茶葉のみをサンプリングすることがなく、より平均的な茶葉の含水率を測定することが可能となる。
【０００６】
また請求項２記載の含水率測定装置を具えた製茶揉乾装置は、前記要件に加え、前記含水率測定装置は、マイクロ波の送信機と受信機との間に伝送路を形成し、この伝送路をサンプリングされた茶葉を収容する茶葉収容部内に位置させ、含水率を測定するものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、電気抵抗式や近赤外線式の含水率測定装置のように比較的茶葉表面の水分計測のみを行うということがなく、茶葉全体の水分量を計測できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図示の実施の形態に基づき説明する。
図中符号１に示すものが本発明を適用した製茶揉乾装置であり、本発明の特徴として揉胴３の正面上端に製茶加工中の茶葉Ａを取り出すサンプリング口Ｓが開口されており、ここに含水率測定装置１０が設けられている。なお本実施の形態では製茶揉乾装置１として粗揉機を適用するものであるが、その他中揉み機や葉打機を適用することが可能である。
【０００８】
まず製茶揉乾装置１の概要について説明する。
図１に示されるように製茶揉乾装置１は、機枠Ｆに対し固定状態に設けられる半円筒状の揉胴３と、その上方に連接される拡散胴４とから成る揉乾胴２を具える。揉胴３は、その内面に杆状の底竹３ａを長手方向に向けて多数密着状態に張り付けて成り、下部に加工の終了した茶葉Ａを取り出す取出扉３ｂを設け、揉胴３の下方に設けた取出コンベヤ９上へ排出する。更に揉胴３の正面側には、ほぼ揉胴３の幅寸法を有する前扉３ｃが設けられる。この前扉３ｃは、各種設定調節、保守点検及び清掃を行う際に開放して使用するものである。そしてこの前扉３ｃの上端中央付近には揉乾胴２内の茶葉Ａを取り出すサンプリング口Ｓが設けられている。
【０００９】
一方、揉胴３の上方の拡散胴４は、機枠Ｆを平板状パネル等で覆って成るもので、上方が開放した角箱状スペースを形成している。またこの拡散胴４の前面にも各種設定調節、保守点検及び清掃を行う際に開放して使用する前管理扉４ａが設けられる。一方拡散胴４の後方には、熱風導５が設けられ、ここに外部に設けられた熱風発生機からの熱風が揉乾胴２内に送りこまれる。
【００１０】
揉乾胴２の内部構造について説明すると、図２に示されるように揉乾胴２の中心には回転軸６が長手方向に回転自在に架設され、このものに複数本の揉手７及び葉ざらい８が取り付けられる。
前記揉手７は具体的には図２に示すように揉手腕杆７１と、この揉手腕杆７１の自由端側に取り付けられるヘラ７０を主要部材として成り、一例としてヘラ７０の揉込圧力を調節できるように板バネ７２が設けられている。また前記葉ざらい８は先端のさらい手８０と、これを支持する葉ざらい腕杆８１とを主要部材とし、前記回転軸６に対し固定して取り付けられる。
【００１１】
次に含水率測定装置１０について説明する。含水率測定装置１０は、前記揉胴３の前扉３ｃのサンプリング口Ｓの個所にバックル１５ａにより着脱自在に設けられるものである。なお含水率測定装置１０は、図１に示されるように製茶揉乾装置１の長手方向ほぼ中央に設ける他、その他右寄りや左寄りに設けて実施することも可能である。
【００１２】
含水率測定装置１０は、サンプリングした茶葉Ａを収容する茶葉収容部１０Ｓを有するものであって、この茶葉収容部１０Ｓは、底板１１と、この底板１１の両側に立ち上がる一対の側板１２と、前記底板１１に対向して設けられる天板１４と、前記底板１１の後部に立ち上がる背板１３とを要素とする板枠部材により区画された略方形空間により構成される。
なお以下の説明において含水率測定装置１０の前方とは、サンプリング口Ｓ側を意味し、また後方とは背板１３側を意味するものである。
【００１３】
そして前記背板１３を、前記側板１２及び底板１１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、且つ天板１４を背板１３に沿って、底板１１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している。
このため適宜のブラケットを用いて筐体１５に対して排出シリンダ１３ａ、計測シリンダ１４ａを固定し、これらのロッドをそれぞれ背板１３の裏面、天板１４の裏面に固定して成る。
【００１４】
また前記背板１３の下辺（底板１１側）には、クリーニング機構の一例としてナイロンブラシ２２を具えるものとする。このクリーニング機構としては前記ナイロンブラシ２２や、ゴムヘラ、布等、前記背板１３の移動によって底板１１の上面を拭き取り乃至は掃き摺るもののほか、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。
【００１５】
更に前記底板１１の茶葉収容部１０Ｓ側の面（上面）には、マイクロストリップ線路１６を配設するものであり、このマイクロストリップ線路１６におけるストリップ導体１８側の面を、絶縁材から成る適宜の保護板２１で被覆する。本実施の形態では保護板２１として、厚さ０．４ｍｍのアクリル板を用いた。
【００１６】
以下上述のマイクロストリップ線路１６について詳細に説明する。
マイクロストリップ線路１６は図４に示すように、導体板１７の上方に帯状のストリップ導体１８を位置させるものであって、このストリップ導体１８を保持するために、導体板１７と、ストリップ導体１８との間に誘電体１９をスペーサとして挿入して成るものである。
【００１７】
前記導体板１７及びストリップ導体１８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１９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。
【００１８】
また本実施の形態においては、電磁波のうち、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、この周波数におけるマイクロストリップ線路１６の特性インピーダンスが、送信機２３ａ及び受信機２３ｂ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１９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１８の幅を２〜５ｍｍ、ストリップ導体１８と導体板１７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１９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。
【００１９】
本実施の形態におけるストリップ導体１８の形状は、一例として図５（ａ）に示すように底板１１のほぼ対角線上を引き廻すようにした。
なおこのようなストリップ導体１８の引き廻しパターンについては、図５（ｂ）に示すように底板１１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５（ｃ）に示すように数カ所で折り返すことで底板１１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。
【００２０】
そして前記ストリップ導体１８の入力端１８ａ及び出力端１８ｂにはそれぞれ、図５に示すようにＳＭＡ、ＢＮＣ等の高周波用のコネクタ２０ａ、コネクタ２０ｂを取り付け、同軸ケーブルＣ等によって送信機２３ａ、受信機２３ｂに接続される。
【００２１】
上述のようなマイクロストリップ線路１６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５に示す測定系において、送信機２３ａからの出力値と、受信機２３ｂ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１６上に試料（茶葉Ａ）が位置しない状態で、送信機２３ａ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２３ｂに到来するものであり、この受信レベルを基準値とする。
【００２２】
そして送信機２３ａから送出したマイクロ波のレベルと、受信機２３ｂ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出せることから、決定されるものである。
【００２３】
なお以上、含水率測定装置１０の一例として、マイクロストリップライン式の含水率測定装置１０を適用して説明したが、その他近赤外線式や電気抵抗式の含水率測定装置を適用することも可能である。
【００２４】
本発明に係る製茶揉乾装置１の実施の形態は以上のような具体的な形態を有するものであって、以下この作動態様について説明する。
（１）サンプリング態様
まず本発明によって特徴的な態様を取るサンプリング態様について説明する。揉手７等によってより込まれる多くの茶葉Ａは、揉胴３の正面上端までは、図２に示されるように底竹３ａ側へ向かうように付勢されており、サンプリング口Ｓ内に多量の茶葉Ａが揉胴３の壁を伝って流れ込む。このとき揉胴３正面の傾斜がサンプリングのためにうまく利用されて、茶葉収容部Ｓに茶葉Ａが入り込む。またシュート等を介して含水率測定装置１０へ茶葉Ａを移動するわけでもなく、含水率測定装置１０は揉胴３に直付けであるため、サンプリングされた茶葉Ａを測定後、すぐに揉胴３内に返却でき、茶葉Ａを著しく冷却してしまうようなこともなく、またサンプリング及び返却のための構造も複雑とならず、安価な装置の提供が可能である。また多くのサンプリング茶葉Ａを採集できることから、サンプリング時間を短くすることができるものであり、よりリアルタイムの茶葉Ａの含水率が計測ができるのである。また上乾きの茶葉Ａのみをサンプリングすることがなく、より平均的な茶葉Ａの含水率を測定することが可能である。
【００２５】
（２）測定準備
次に測定態様について説明すると、所定のサンプリング時間が経過したら、計測シリンダ１４ａを伸長して、天板１４を底板１１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。
天板１４と底板１１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、底板１１に配設したマイクロストリップ線路１６に対して保護板２１を介在させて密接して臨んだ状態になる。
【００２６】
（３）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１６に送信機２３ａ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１６へ向けて送信機２３ａから送出されたマイクロ波のレベルと、受信機２３ｂ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、このとき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。
【００２７】
（４）製茶装置等の運転条件の設定
そして前記茶葉Ａの含水率測定結果に応じて製茶装置２０の運転条件の設定を適宜変更するものであって、熱風温度、熱風量または揉手７、葉ざらい８を具えた回転軸６の回転速度を調整する。
因みに前記含水率の測定結果は、生葉流量計、蒸熱機等の他の製茶機の運転条件の変更のためのデータとして供することもできる。
【００２８】
（５）茶葉の排出
次いで、計測シリンダ１４ａを収縮して天板１４を上昇させる。そして、排出シリンダ１３ａを伸長して背板１３を進行させて茶葉収容部１０Ｓ内に位置する茶葉Ａを開口部２１ａから製茶装置２０の揉胴３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２２が保護板２１の表面を掃くため、茶葉収容部１０Ｓ内に位置するすべての茶葉Ａを排出することができ、次回以降の測定を正確に行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の含水率測定装置を具えた製茶揉乾装置によれば、サンプリング口Ｓが揉胴３の正面に設けられているため、時間当たりの茶葉Ａの取込量が多く、また茶葉Ａの揉込整形を阻害することもない。またサンプリング時間を短くすることができ、よりリアルタイムの茶葉Ａの含水率の計測ができる。また重量の軽い上乾きの茶葉Ａのみをサンプリングすることがなく、より平均的な茶葉Ａの含水率を測定することが可能となる。
【００３０】
また請求項２記載の含水率測定装置を具えた製茶揉乾装置によれば、含水率測定装置１０が、マイクロストリップライン式のものであるため、電気抵抗式や近赤外線式の含水率測定装置のように比較的茶葉Ａ表面の水分計測のみを行うということがなく、茶葉Ａ全体の水分量を計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の製茶揉乾装置を示す正面図である。
【図２】  含水率測定装置の取付部位周辺を拡大して示す縦断側面図である。
【図３】  同上茶葉収容部を形成する底板、側板、背板及び天板の位置関係並びに可動の様子を骨格的に示す斜視図である。
【図４】  マイクロストリップ線路を示す断面図である。
【図５】  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６】  含水率測定装置の従来の設置個所を示す正面図である。
【図７】  含水率測定装置を前管理扉に設けた場合の茶葉の取り込み状態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１      製茶揉乾装置
２      揉乾胴
３      揉胴
３ａ    底竹
３ｂ    取出扉
３ｃ    前扉
４      拡散胴
４ａ    前管理扉
５      熱風導
６      回転軸
７      揉手
８      葉ざらい
９      取出コンベヤ
１０    含水率測定装置
１０Ｓ  茶葉収容部
１１    底板
１２    側板
１３    背板
１３ａ  排出シリンダ
１４    天板
１４ａ  計測シリンダ
１５    筐体
１５ａ  バックル
１６    マイクロストリップ線路
１７    導体板
１８    ストリップ導体
１８ａ  入力端
１８ｂ  出力端
１９    誘電体
２０ａ  コネクタ
２０ｂ  コネクタ
２１    保護板
２２    ナイロンブラシ
２３ａ  送信機
２３ｂ  受信機
７０    ヘラ
７１    揉手腕杆
７２    板バネ
８０    さらい手
８１    葉ざらい腕杆
Ａ      茶葉
Ｃ      同軸ケーブル
Ｓ      サンプリング口
Ｘ、Ｙ  従来の含水率測定装置の取付個所
Ｚ      茶葉の受入可能なゾーン個所
Ｗ      茶葉の捕捉不能なゾーン個所
【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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