JPH0549400A - 製茶粗揉方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】製茶工程において、より高品質なお茶を生産す
るための製茶粗揉方法を提供する。 【構成】製茶粗揉工程において制御要素である熱風量、
熱風温度、及び主軸回転についてそれぞれ下記の入力要
素の組み合わせに依って制御条件とし、制御演算にファ
ジー推論を用い、定められた制御ルールに従い制御する
事に依って、連続的で的確な制御を行う。 制御要素 入力要素 熱風量 含水率（或いは含水率に替わる測定
値）・時間経過 熱風温度 茶葉温度 主軸回転 含水率（或いは含水率に替わる測定
値）・時間経過 【効果】粗揉工程の乾燥がスムーズに進み、理想的な製
茶工程が出来高品質な製品づくりに寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は製茶粗揉工程における
製茶機械の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製茶工程は最初の工程である蒸熱工程を
除いて乾燥工程であり、各工程に於いて設定された制御
量を基に茶葉の乾燥が進む。中でも蒸熱工程の次の工程
である粗揉工程は乾量基準で３００％〜４００％もの茶
葉含水率を１００％程度にまで乾燥させる工程で、製茶
工程中蒸熱工程と並び最も重要な工程である。但し、茶
の製品としての善し悪しから茶の乾燥は単純ではなく、
製品の形状を左右する揉み手の回転数、色沢に大きく関
わる茶葉温度、また各工程に於ける含水率の管理、茶葉
の表面の乾きすぎ（上乾き）を監視するしとり度等、制
御対象となる要因は多岐にわたる。これらの制御対象は
従来各工程の設定値による制御、或いは茶葉温度により
熱風温度を制御し茶葉温度を一定に保つ茶温制御、含水
率・しとり度により風量を制御し含水率・しとり度を管
理すべき値に保つ含水率・しとり制御等を行い制御管理
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題】しかし、茶葉の乾燥は
色々な要素が複雑に絡み合って進むので従来の制御方法
では次のような問題点があった。 （１）熱風量の制御を行うとき、含水率のみ入力要素と
した場合茶葉の乾燥ムラや測定誤差により不連続なデータ
を得るとその数値がそのまま制御値に反映されてしま
う。その結果制御値が不具合な値となり製品に支障を来
す。 （２）従来の制御は一つの工程をいくつかのステップに
分け、各ステップ毎に制御要素の設定値を定めその設定
値を決められた変化量に従い制御するものがほとんどで
あった。しかし、様々な条件で変化する茶葉の状態に対
応するには一定の設定値では困難で、茶生産家が逐次設
定値に気を配り変更する必要があった。 （３）茶葉の乾燥に際し与える熱量はその工程時間も深
く関わっている。これまで時間については設定による工
程時間しかなく、工程途中でこれまでの経過を判断する
制御方法は無かった。このため工程の終盤で茶葉は十分
に乾燥していても設定値に従い必要以上の熱量を茶葉に
与えるなどの問題があった。 （４）主軸回転は揉み手の回転により茶葉を揉り込んだ
り、ほぐして乾燥を促進したりする重要な制御要素であ
りながら、これまで工程における各ステップ毎の設定値
を決めるだけであった。従って茶葉の乾燥状態による制
御に乏しく、その設定値もこれまでの経験や勘にまかさ
れていた。 従来の技術では上記のような問題点を有しており、本発
明は従来の技術の有するこの様な問題点に鑑みてなされ
たものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点に鑑
み、本発明における製茶粗揉方法は、 （１）製茶工程中の製茶粗揉工程において、制御要素の
一つである熱風量を制御する際に、その入力要素に含水
率或は含水率替わる測定値と、該工程の工程時間の経過
を用い、含水率と経過時間の入力要素から熱風量を制御
するときの制御ルールを一つ或いは複数定め、制御演算
にファジー推論を用い定められたルールに従って熱風量
の出力値を決定する制御方法。 （２）製茶工程中の製茶粗揉工程において、制御要素の
一つである熱風温度を制御する際に、その入力要素に工
程中の茶葉温度を用い、工程中の茶葉温度の入力要素か
ら熱風温度を制御するときの制御ルールを一つ或いは複
数定め、制御演算にファジー推論を用い定められたルー
ルに従って熱風温度の出力値を決定する制御方法。 （３）製茶工程中の製茶粗揉工程において、制御要素の
一つである主軸回転を制御する際に、その入力要素に含
水率或いは含水率に替わる測定値と、該工程の工程時間
の経過を用い、含水率と経過時間の入力要素から主軸回
転を制御するときの制御ルールを一つ或いは複数定め、
制御演算にファジー推論を用い定められたルールに従っ
て主軸回転の出力値を決定する制御方法。 （４）特許請求の範囲第１項〜第３項のうち二つ或いは
全てを一つの工程で行う制御方法。 を特徴とするものである。

【０００５】

【作用】熱風量を例に挙げて述べると、仮にある粗揉工
程において工程時間も終盤にさしかかったとき含水率が
管理すべき値よりも高い測定値を得たとする。その測定
値は繰り返し計測されなければ測定誤差か乾燥のムラで有
ると考えるのが妥当である。ところが従来の制御では含
水率の変化量に比例して熱風量も大きく変化させる。粗
揉工程における終盤の熱風量の変化は茶の製品に対して
多大な影響を与えるので慎重を期したいのであるが必要
熱風量より多く茶葉に与える結果となる。これに対し本
件の製茶粗揉方法では、時間経過も入力要素に用いてい
るので時間が経つに従い熱風量の変化量を小さくするよ
うな制御ルールを設定しておけば含水率の測定値は高い
数値を得ても熱風量の変化は大きく変化しない事にな
る。この様に含水率と時間経過の入力要素の組み合わせ
と熱風量、及び主軸回転を制御する制御ルールにより熱
風量、及び主軸回転は工程中なめらかに連続的に変化す
る。また、多様に変化する茶葉の性状に対応して制御す
るためには入力要素の様々な値に対し的確に制御結果を
演算する必要がある。確立された制御式が少ない製茶制
御に関してファジー推論に依る制御は現状では最適とい
える。ファジー推論に依って多様な入力値に的確に対応
した制御出力が可能となる。

【０００６】

【実施例】実際に製茶工程におけるファジー推論の考え
方を説明する。簡便化を図るため、ファジー変数は５個
とし下表の様な離散型ファジー変数を用いる事にする。
図1 にファジー変数の設定の例として離散型ファジー変
数を示した。ファジー変数は５個に限らず７個であると
か関数として表すなど様々な形態が考えられる。本編で
は製茶工程の制御の例として、茶葉の表面の湿り具合
（しとり具合）を表すしとり度と時間経過を入力要素と
して熱風量を制御する場合を取り上げる。今しとり度を
ファジー変数に置き換えてみるとき、しとり度の最大値
と最小値をファジー変数のパラメータに置き換える。仮
に最大値を２０、最小値を０とすると０〜２０のしとり
度が１〜１３のパラメータに割り振られ、対応する事に
なる。この時、しとり度の最大値・最小値は予めルログ
ラムしても良いが、茶期によってしとり度は異なる場合
が多いので最大・最小の設定は可変にしても良い。入力
要素の最大・最小の範囲を可変にする場合は、入力値の
範囲の最大幅を越える事はないが範囲がせばまるときは
設定範囲外の入力値は全てＰＢ、或いはＮＢの適合度が
１０となる。しとり度に付いて云えばしとり度の入力最
大値が２０、最小値が０である。ここでファジー変数に
対する最大・最小の設定を１５〜６に設定したとすると
（しとり度１５をかなり大きい数とし、しとり度６をか
なり小さいと設定した）、１５〜２０のしとり度は全て
PBの適合度１０、６〜０のしとり度は全てＮＢの適合度
１０となる。（図２参照）経過時間は設定時間をパラメ
ータに割り付ける。仮に工程時間が１３分だとすると工
程が開始されてから１分目まではパラメータは1 をとり
（余り時間が経っていない）、工程終了前はパラメータ
１３（かなり時間が過ぎた）をとる。工程時間のファジ
ー変数への置き換えは設定時間が変更された都度割り振
られる。次にしとり度と時間経過の２つの入力値を基に
熱風量を制御するファジールールをいくつか例に挙げ
る。

【０００７】この場合しとり度と時間経過は別々に熱風
量を制御するルールだが、2 つの入力を同時にルールに
入れる事もでき、制御ルールは無数に考えられる。ま
た、製茶方法に依っても制御ルールが異なるので、様々
な応用が可能である事も利点の一つである。 しとり度 熱風量 ＰＢ → ＰＢ＞しとり度がかなり大きいとき、熱風量
をかなり大きくする ＰＳ → ＰＳ＞しとり度が少し大きいとき、熱風量を
少し大きくする ＺＯ → ＺＯ＞しとり度が中くらいの時、熱風量を中
くらいにする ＮＳ → ＮＳ＞しとり度が少し小さいとき、熱風量を
少し小さくする ＮＢ → ＮＢ＞しとり度がかなり小さいとき、熱風量
をかなり小さくする時間経過 熱風量 ＮＢ → ＰＢ＞経過時間が殆ど経っていない時、熱風
量をかなり大きくする ＮＳ → ＰＳ＞経過時間が少し経ったとき、熱風量を
少し大きくする ＺＯ → ＺＯ＞経過時間が中くらいの時、熱風量を中
くらいにする ＰＳ → ＮＳ＞経過時間が後半の時、熱風量を少し小
さくする ＰＢ → ＮＢ＞経過時間がかなり経ったとき、熱風量
をかなり小さくする 上記のルールは製茶工程における基本的な考え方を反映
したものである。つまり、しとり度が大きいときは茶葉
表面に水分が多いので熱風量を多くして茶葉の乾燥を進
める事が出来、しとり度が小さいときは乾燥が進んでき
たと解釈し熱風量を小さくする。また、経過時間に就い
ては工程が始まったばかりの時は茶葉水分が多いと判断
し、経過時間が工程終了に近づいたときはこれまでの熱
風の供給を考え熱風量を小さくする。以上のルールを基
にファジー推論し制御出力として熱風量を決定するわけ
であるが、その制御間隔は一定時間毎に演算制御しても
良いし、逐次演算を繰り返し制御に用いても良い。制御
出力は面積法で求める。（図３参照）求められた出力値
は熱風量の設定範囲に換算され出力端より出力される。
この時、熱風量の出力範囲は予めプログラムしても良い
が、製茶方法により熱風量の値も多岐にわたるので範囲
設定として可変にしても良い。可変にした場合熱風量の
出力幅に応じてファジー推論の出力値が割り振られる。
（図４参照）以上の様な制御方法に基づき一つの工程を
行うわけであるがファジー制御の導入により茶葉の微妙
な変化にも対応する事が出来、また複数の入力要素によ
る制御のためより的確な制御が可能となる。

【０００７】

【発明の効果】本件の製茶粗揉方法により制御要素の変
化が非常に連続的で且つ的確に茶葉に作用するので茶葉
の乾燥状態が非常に良好になり理想的な製茶工程を行う
事が出来る。特に工程終了まぎわでの制御要素の変化が
繊細に行え、茶葉表面だけ乾燥が進む上乾き現象が非常
に起こり難く、茶生産家の手を煩わす事の少ない製茶が
可能となる。

【０００７】

【図面の簡単な説明】

【図１】ファジー変数の設定例（離散型ファジー変数）

【図２】入力側のパラメータと入力値の割り付け

【図３】面積法による出力値の決定

【図４】出力側のパラメータと出力値の割り付け

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製茶工程中の製茶粗揉工程において、制
   御要素の一つである熱風量を制御する際に、その入力要
   素に含水率或いは含水率に替わる測定値と、該工程の工
   程時間の経過を用い、含水率と経過時間の入力要素から
   熱風量を制御するときの制御ルールを一つ或いは複数定
   め、制御演算にファジー推論を用い定められたルールに
   従って熱風量の出力値を決定する制御方法。
2. 【請求項２】 製茶工程中の製茶粗揉工程において、制
   御要素の一つである熱風温度を制御する際に、その入力
   要素に工程中の茶葉温度を用い、工程中の茶葉温度の入
   力要素から熱風温度を制御するときの制御ルールを一つ
   或いは複数定め、制御演算にファジー推論を用い定めら
   れたルールに従って熱風温度の出力値を決定する制御方
   法。
3. 【請求項３】 製茶工程中の製茶粗揉工程において、制
   御要素の一つである主軸回転を制御する際に、その入力
   要素に含水率或いは含水率に替わる測定値と、該工程の
   工程時間の経過を用い、含水率と経過時間の入力要素か
   ら主軸回転を制御するときの制御ルールを一つ或いは複
   数定め、制御演算にファジー推論を用い定められたルー
   ルに従って主軸回転の出力値を決定する制御方法。
4. 【請求項４】 特許請求の範囲第１項〜第３項のうち二
   つ或いは全てを一つの工程で行う制御方法。