JPS62287143A - 嵩高集合試料の水分量の測定方法並びに装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （発明の目的） 〈産業上の利用分野） 本発明は例えば生茶葉あるいは加工途中、更には完成品
となった茶葉等の水分量を検出するのに通した。ｌＪｑ
定方法並びに装置に関するものである。

〈従来手法と問題点） 従来から各確の物体、（ｊｌｌえば木材、紙匹、パする
ことが行われている。これらの基本的手法は被測定物に
含まれている水分の量に対し、電気的な抵抗値や静電容
量等が一定の比例的な相関を有することに着眼し、これ
らの抵抗値や静電容量等を電気的に測定することによっ
て間接的に水分量を求める、というものであった。とこ
ろでこの静電容量を計測する高周波静電容量方式の測定
手法では、物体の密度がその測定値に大きな影３を与え
る。このため例えば木材等の一定の固体状のものはそれ
ほど障害なくδＩＩ定できるが、生茶葉あるいは加工途
中や完成品の茶葉等、嵩高性のあるものでは全体として
の密度、部ち具体的にはどの程度試料が圧縮された状、
籾で測定したかによって測定値が大きく変動し、正確な
水分量の測定ができないという問題を有していた。この
ため従来から茶菓等の試料を測定するにあたっては、そ
の密度を一定にするため試料の総重量に関係なく、一定
の力、例えば５００　ｇ／ｃＪで試料を加圧した状態の
もとに測定をしている。

しかしながらこのような方式をとったとしても、必ずし
も試料の密度が一定になるという保証はなく、また茶葉
の場合も、もともと嵩高性を有するものであるから試料
全体が均一な密度となるまでに時間を要し、ＩＩＩ定に
２〜５分程度要していた。

く解決を試みた技術課題〉 本発明はこのような従来手法の欠点に鑑みなされたもの
であって、サンプリングされた試料の重量を計り、その
試料密度が一定となるように一定の間隔に置かれた一対
の電極間にある試料体積を設定し、その状態で計測をす
ることにより、正確で且つ迅速な水分量の測定を行える
ようにした方法並びに装置を開発しようとしたものであ
る。

（発明の構成） く目的達成の手段〉 即ち本発明たる嵩高集合試料の水分量の測定方法は、一
対の電極間に試料を挟み、この試料り静電容量を測定す
ることにより水分量のｔ５’ｌ定をする高周波静電容量
方式の測定方法において、電極間距離は一定に設定した
状態で試料をこれらに接触させるとともに、試料体積を
一定の密度となるように設定することによって電極の試
料に対する作用面積を関節し、電極の単位面積当たりの
試料重量の値を一定となるようにし、そのときの静電容
量と、電極作用面積か、あるいはこれと実質的に比例す
る試料重量との比を求めることにより、その比の値に比
例する水分量を算出するようにしたことを特徴として成
るものであり、もって前記目的を達成しようとするもの
である。

また本発明たる嵩高集合試料の水分量の測定装置は、一
対の電極間に試料を挟み、この試料の静電容量を測定す
ることにより水分量の測定をする高周波静電容量方式の
測定装置において、前記試料を収納するサンプリングボ
ックスには１１り定装置を付設し、更に実質的にサンプ
リングボックスの側面を形成するように対向的にンブリ
ングボノクスを区画形成する電極以外の面の一部または
全部を移動自在とし、これによってサンプリングボック
スの容積並びに試料に対する電極の作用面積が可変状態
に構成されていることを特徴として成るものであり、も
って前記目的を達成しようとするものである。

〈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
。本発明の詳細な説明にあたっては、まず本発明の方法
を実施する装置についてその構成を具体的に説明し、そ
の装置の作動態様を説明しながら、併せ本発明の詳細な
説明する。符号１は本発明たる水分量のびす定装置であ
って、このものは−例として製茶用の粗揉機２に対して
取り付けられているものである。具体的には粗揉機２に
おける揉捻胴３の端面に取出部を形成し、ここから粗揉
機２内の加工途中の茶葉をサンプリングできるようにす
るとともに、サンプリング後は再び粗揉機２内に戻すこ
とができるようにするものである。勿論サンプリングし
た試料Ｓは再加工する必要がない場合にはそのまま排出
するようにしてもよい。尚、本発明の水分量の測定装置
１の使用例はこのような製茶用の粗揉ＩＭ２に限らず、
製茶機としては他の中揉機あるいは粗揉機とほぼ同一の
概念で使用されている葉打機等にも通用できるものであ
る。また単なる加工前の生葉の状態のものを測定するこ
とも可能である。またこのような製茶機械以外にも他の
類似する対象物であれば同様に通用が可能なことは言う
までもない。以下水分量の測定装置１について説明する
と符号ＩＯは例えばアングル材等を組み合わせて構成し
た機枠であって、この機枠ｌＯに対しては本装置の主要
部材であるサンプリングボックス１１を設けるものであ
る。このサンプリングボックス１１は、試料Ｓが投入さ
れ水分量の測定がなされる区画された筐体であって、重
量測定装置たるロードセル１２によって機枠１０に対し
搭載されているものである。この搭載される具体的な構
造は機枠１０に対し一端を固定したロードセル１２の先
端に支持ブラケット１３を取り付けこの支持ブラケット
１３に対しシフトモータＭ１を搭載するように構成する
ものである。そしてこのシフトモータＭＬの出力側には
サンプリングボックス１１を搭載するものであって、こ
のサンプリングボックス１１は一例として側面形状をほ
ぼ扇形としたドラム状のものである。そしてその側面は
一定間隔に保たれた電極板１５によって実質的に区画形
成されているものであって、一方が十電極１５ａ、他方
が一電極１５ｂを形成するものである。更にこのサンプ
リングボックス１１を区画形成する部材としては円弧状
に周縁板１６を設けるものであって、このものは絶縁性
を有する、例えばアクリル等の材料によって構成するも
のである。更にサンプリングボックス１１の下方には開
閉板１７が設けられているものであって、測定時にはこ
の開閉板１７がサンプリングボックス１１の下方を閉鎖
した状態の位Ｗに維持されるものである。

一方これに対応して調節板１８がサンプリングボックス
１１内の周縁部を周縁板１６の内側に沿って回動し得る
ように取り付けられるものである。

尚、もとより開閉板ビ及び調節板１８は共に電極板１５
による静電容量の測定に影響を与えないような絶縁材料
によって構成するものであり、これら開閉板１７及び調
節板１８の回動中心はシフトモータＭ１の駆動軸を利用
し、これに遊嵌されるような状態に取り付けられている
ものである。

そしてこれら一対の電極板１５及び周縁板１６、開閉板
１７、調節板１日とによってサンプリングボックス１１
が区画形成されるものであり、その内部を試料室１９と
定義するものである。次にシフトモータＭ１によるこれ
ら開閉板１７及び調節ｉ１８等の開閉制御磯構について
説明する。まず符号２０はシフトモータＭ１の出力軸が
延長されてなる制御軸であって、このものがサンプリン
グボックス１１を貫くようにして他端側まで延長形成さ
れその先端はアングルセンサ２１に至るものである。こ
の制御軸２０にはこれと一体に動くようにボス２２が外
嵌めされている。更に開閉板１７を開閉させる典構につ
いて説明すると、このものはサンプリングボックス１１
の外側において制御！１１２０あるいはボス２２の回動
と独立して遊持されている支持ブラケット２３が開閉板
１７を支持するものである。即ち支持ブラケット２３は
その一部が突起２４として張り出し、この部分において
開閉板１７の端部を固定する。更に係合ピン２５を側方
に突出形成するとともに押圧受部２６を形成するもので
ある。そしてこの開閉板１７を閉鎖状態に保つように駆
動する手段としては閉蓋用ブツシャ２７が設けられるも
のであって、このものは前記制御軸２０あるいはボス２
２とは自由に回転するようなリング状を成す支持ブラケ
ット２８に対し、その一部を突出させることによって緩
衝スプリング２９を介した押圧片３０を取り付けるよう
にしたものである。そしてこの押圧片３０が前述した押
圧受部２６に当接することによって開閉板１７を閉鎖状
態の向きに設定するものである。尚この実施例は各部材
のレイアウト等の関係で支持ブラケット２８は直接シフ
トモータＭＬの動きを受けることなく遊持されているも
のであり、そのためシフトモータＭＬの回転を直接受け
て支持ブラケット２８をシフトするノンクリング３１を
更に支持ブラケット２８に沿わせるようにして取り付け
るものである。即ちノックリング３１はその周縁部に押
込ピン３２を突出形成させるとともにこれに当接するよ
うな位置における支持ブラケット２８の側面に押圧受ピ
ン２８ａを設けるものである。従っである一定の位置で
シフトモータＭ１が回動すると、その回動に伴ってノン
クリング３１が回転し、その押込ピン３２と閉蓋用ブツ
シャ２７における押圧受ピン２８ａ　とが当接するとノ
ックリング３１の動きに伴われて閉蓋用ブツシャ２７た
る支持ブラケット２８が回動し、押圧片３０によって開
閉板１７の支持ブラケット２３を押し込み、−例として
閉鎖状態に設定するものである。面この閉鎖状態の維持
あるいは解除に関し更に次のような構成をとるものであ
る。即ち符号３３は保持爪であって、このものは適宜サ
ブフレームあるいはそれに固定されている適宜の部材に
対し支点３４によって回動自在に取り付けられるととも
に、その先端部に傾斜案内面３５を有し、更にその奥に
逆風状の保持凹部３６を形成するものである。そしてこ
の保持爪３３はセットスプリング３７によって常時保持
凹部３６側が上方に偏寄するような傾向を付与されるも
のである。

更に保持爪３３の他端側はソレノイド３８のヨーク３９
に接続されるものであり、このソレノイド３８のヨーク
３９の収縮により保持爪３３における保持凹部３６１１
１が下方にシフトされるように構成されているものであ
る。そして保持凹部３６は常時は上方への偏寄傾向があ
るから、開閉板１７が閉鎖状態に移動してきた場合に支
持ブラケット２３における係合ビン２５を係止保持する
ような状態となり、閉鎖状態を維持するように働くもの
である。尚、この実施例では開閉板１７はヨーク３９の
吸引に伴い０、開放されるように構成されているもので
ある。即ちそのための構成は開閉板１７の支持ブラケッ
ト２３に対しワイヤ４０を接続し、このワイヤ４０をタ
ーンプーリ４１を介して反転させ、これをソレノイド３
８におけるヨーク３９に接続して、このヨーク３９の動
きに応動して開閉板１７が開放されるように構成されて
いるものである。

一方、開閉板１７に対応した調節板１日について説明す
ると、このものは制御軸２０と一体に回動するボス２２
に対して嵌め込まれているものであり、従ってシフトモ
ータＭ１の回動に伴い制御軸２０が駆動されるとポス２
２が支持している調節板１８がサンプリングボックス１
１内において一定の角度、回動するものである。尚この
回動する範囲は、充分上方に扛起した位置から下方に至
るまでの範囲である。尚このような艮構とともに、本装
置にあっては制御装置４７及び表示装置４８を設けるも
のであり、制御装置４７においては例えばマイクロコン
ピュータ等を内蔵して前記測定結果が算出し得るような
処理がなされるものである。そしてその出力結果に基づ
き水分量等が表示装置４８によって表示される。更にこ
のような装置に対してサンプリングする試料Ｓを供給し
、また取り出すために没入用コンベア５０と用コンヘア
５０は例えば粗揉機２における揉捻胴３の端面部まで至
り、粗揉機２内の加工途中の茶葉を適宜取り出して本装
置に供給するように図るものである。また搬出用コンベ
ア５１はそのままサンプリングしたものについては廃棄
してもよいが更に加工を、続けるべく粗揉機２に戻すよ
うにしてもよい。尚この実施例では投入用コンヘア５０
と搬出用コンベア５１とのそれぞれの駆動モータＭ２、
Ｍ３は一例としてサンプリングボックス１１に対しシフ
トモータＭ１例に集中的に配置するように構成するもの
である。因みにこのようにする理由は電磁的な影響をも
たらし易いこの種の電Ｔ！１機器については一方に集め
、その（ｉｌｌの電極を一電極、即ちアース側とするこ
とにより、水分量測定における静電容量の測定にあたり
電磁的な影響を極力少なくするものである。

本発明は以上述べたような具体的な機構を有するもので
あり、次のように作用する。まずこについて述べると、
高周波容量式の水分量の測定装置においては、 ｍｏｃ　ｇ　ｏｃ　ｄ　Ｘ　Ｃ／　Ａ の関係が成り立つ。ここに ｍ−水分量、 ε−誘電率、 ｄ−電極間距離、 Ａ＝電極作用面禎、 Ｃ＝静電容量、 叩ち、水分の多少によりεが増減することとなるので電
気的に静電′ｇ量Ｃを測定すれば水分ｌｆｉｍが測定で
きることとなる。この際、電極板１５の間に入った茶葉
の重量をＷとすると、一定の電極間距離では電極の単位
作用面留当たりのｆｆ１ｆｆｉＷ／Ａを一定としたとき
に作用面積当たりの静電容量、即ちＣ／Ａは誘電率εに
比例することとなり、これによって水分量の測定ができ
ることとなるのである。尚このときＷ／Ａは測定条件と
して予め通切な条件を選択するものである。以下測定手
順について説明する。

り」ｊ定の＄備作業 すでに前段階において測定がされていた場合にはサンプ
リングボックス１１内に試料Ｓが充填されているわけで
あるから、まずこれを排除する。叩ちこの排除はソレノ
イド３８のヨーク３９を吸引することによって保持爪３
３を、支点３４を中心をとして回動させ、作用端である
保持四部３６側を下方に降下させて、これによって保持
していた開閉板１７の支持ブラケット２３における係合
ビン２５の保持を解除するのである。因みにソレノイド
３８の作動開始に先立ち、シフトモータＭ１をある程度
払出側に回転させておくものであり、これによってノッ
クリング３１による閉蓋用ブノンヤ２７の押圧は解除さ
れた状態となっている。そして前記操作とともにソレノ
イド３８におけるヨーク３９によってワイヤ４ｏが引き
込まれ、開閉板１７の支持ブラケット２３を回動させる
ように図るのである。このようにしたときには開閉ｔｆ
１７がサンプリングボックス１１の下方を開放するもの
であり、それと同時にシフトモータサ４１が所定のプロ
グラムに従って更に駆動され、関節板１８が回動し、試
料Ｓを関節板Ｌ８を下方の開口部側まで二回払い出すよ
うに揺動するのである。もとよりこの揺動運動は一回の
揺動運動でもよいが、これを確実にするために二回行わ
れているものである。

ｉｉ　）試料Ｓの充填 このようにして試料Ｓが払い出された後は再び開閉板１
７を閉鎖し、サンプリングボックス１１の底部を閉鎖す
るような状態とした後、試料Ｓを投入するものである。

即ちシフトモータＭ１を第７図中、時計方向に回転させ
、これによってシフトモータＭ１の出力軸たる制御軸２
０に固定されているツノクリング３１を回動させ、その
押込ピン３２が閉蓋用ブツシャ２７の押圧光ビン２８ａ
を図中、時計方向に回動させ、その支持ブラケット２８
から突出している押圧片３０によって開閉板１７の支持
ブラケット２３における押圧受部２６を押し込み、閉蓋
状態の位置に設定するものである。このとき開閉板１７
の支持ブラケット２３における係合ピン２５はサンプリ
ングボックス１１の下方を閉鎖する直前に保持爪３３の
（頃斜案内面３５に当接し、この傾斜案内面３５を下方
に押し込みながら移動し、最終的に閉蓋した状態のとき
に係合ビン２５が保持爪３３の保持凹部３６に係合して
閉盃伏、聾を維持するのである。勿論この際にソレノイ
ド３８が励磁されていない場合には、このような保持爪
３３の自由な動きが検証されているものである。次いで
サンプリングボックス１１の上方から試料Ｓが投入され
るものであって、役人準備に従い投入用コンベア５０か
ら試料Ｓが送られてくるのである。このときサンプリン
グボックス１１における関節板１８はほぼ垂直に立ち上
げられてサンプリングボックス１１の上方を充分に開口
した状態となっており、試料Ｓはその開口からサンプリ
ングボックス１１内に落とし込まれるものである。尚、
具体的にはサンプリングされる試料Ｓの重量は６０ｇ〜
１００ｇ程度で行われるものであり、例えば３０ｇ〜５
０ｇ程度の試料Ｓが投入された場合にはその段階でまず
調節汲１８を図中、反時計方向に駆動するようにシフト
モータＭ【を作動させ、底部よめに試料Ｓが詰められた
状態に設定しておくものである。因みにこのようにする
のは所定の計測に通した重量の茶葉が一挙に投入されて
嵩を詰める場合には、必ずしも一挙に均一な詰め込みが
されないことも予想されるから、予め少量入った時点で
順次詰め込むようにすることが好ましいからである。

勿論サンプリングボックス１１の形状等の関係でこのよ
うな配慮を必要としない場合には所定重量に至ったとき
に関節板１８を移動させて所定の密度になるように設定
すればよい。このようにして計σりに充分な重量にまで
至ったときには設入用コンベア５０の動きを止め、それ
以上の試料Ｓの投入を控えるのである。

ｊｌｌ）水分量の測定 このようにして所定の重量に至ると一定の密度になるよ
うに調節板１８がシフトモータＭ１によって駆動され、
いわば試料Ｓをサンプリングボックス１１内に詰め込ん
だような状態に設定するものである。これはロードセル
１２によって検出された試料重量のデータに従い、適宜
制御装置４７におけるマイクロコンピュータ等が所定の
体積を算出し、これに従って関節板１８の角度を一定の
角度に設定するものである。因みにサンプリングボック
ス１１においてはＳ周節板１８の設定角度によってサン
プリングボックス１１の容量が決定されているものであ
る。勿論このような側面からみて扇形のサンプリングボ
ックス１１の形状をとらない場合、例えば立方体等の場
合にはその天板面等が可動状、聾に動いて体間を調節す
ればよい。このような条件が設定された場合にはアング
ルセンサ２１のデータ等によって、電極板１５の作用面
稍が算出されているからこれをデータとして記憶すると
ともに、この状態で電極板１５における単位面積当たり
の試料Ｓの重量（ｇ／ｃＩ１１）がある一定の測定の前
提となる値となったわけであるから、ここで静電容量を
測定するものである。しかるときはこれによって測定さ
れた静電容１ｆｉｃｉとし、このときの電極における作
用面積をＡｉとすると、Ｃｉ　／　Ａ　ｉは誘電　。

率εに比例することにより水分を測定することができる
。勿論この測定は所定の計算式に基づくものであり、マ
イクロコンピュータ等によって演算され、それが適宜の
表示装置４日に数値として表示されてくるのである。

本発明は以上述べたような構成を有するものであるが、
本発明は以上述べた実施例に限定されるものではなく、
この技術思想の範囲内において種々の改変をなし得るこ
とは言うまでもない。

（発明の効果） 本発明は以上述べたように試料の密度を一定とした状態
で静電容量の測定をするから、より正確な測定値が迅速
に得られるものである。因みに測定時間はほぼ１秒ある
いは多くとも数秒程度であっても瞬間的な測定が可能と
なり、また測定誤差は従来手法が±２０％程度であった
ものが、はぼその半分の±１０％程度の、Ｊ１１定誤差
で水分量の測定が可能となったものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明たる８高望合試料の水分量の測定装置を
製茶用粗揉機に通用した場合の実施例を示す斜視図、第
２図は同上装置の斜視図、第３図は同上分解斜視図、第
４図はサンプリングボックスの斜視図、第５図は同上側
面図、第６図は同上正面図、第７図は同上作動状態を示
す骨格的側面図である。 １；水分量の測定装置 ２；粗揉機 １０；機枠 １１；サンプリングボックス １２；ロードセル １５：電極板 １５ａ；十電極 １５ｂ　　；−電極 １７；開閉板 １８；関節板 １９；試料室 ２０；制御軸 ２１；アングルセンサ ２３；支持ブラケット ２４；突起 ２５；係合ピン ２６；押圧受部 ２７；閉蓋用プッシャ ２８；支持ブラケット ２８ａ；押圧受ピン ２９；緩衝スプリング ３０；押圧片 ３１；ノックリング ３２；押込ピン ３３：保持爪 ３６；保持凹部 ３８；ソレノイド ３９；ヨーク ４７；制御装置 ４８；表示装置 ５０；没入用コンヘア ５１；搬出用コンヘア ＭＬ　；シフトモータ Ｍ２、Ｍ３；駆動モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の電極間に試料を挟み、この試料の静電容量
   を測定することにより水分量の測定をする高周波静電容
   量方式の測定方法において、電極間距離は一定に設定し
   た状態で試料をこれらに接触させるとともに、試料体積
   を一定の密度となるように設定することによって電極の
   試料に対する作用面積を調節し、電極の単位面積当たり
   の試料重量の値を一定となるようにし、そのときの静電
   容量と、電極作用面積か、あるいはこれと実質的に比例
   する試料重量との比を求めることにより、その比の値に
   比例する水分量を算出するようにしたことを特徴とする
   嵩高集合試料の水分量の測定方法。
2. （２）一対の電極間に試料を挟み、この試料の静電容量
   を測定することにより水分量の測定をする高周波静電容
   量方式の測定装置において、前記試料を収納するサンプ
   リングボックスには重量測定装置を付設し、更に実質的
   にサンプリングボックスの側面を形成するように対向的
   に一対の電極を一定の距離を保って設け、一方サンプリ
   ングボックスを区画形成する電極以外の面の一部または
   全部を移動自在とし、これによってサンプリングボック
   スの容積並びに試料に対する電極の作用面積が可変状態
   に構成されていることを特徴とする嵩高集合試料の水分
   量の測定装置。