JP2019112728A - 糸加熱装置、及び、紡糸延伸装置 - Google Patents

糸加熱装置、及び、紡糸延伸装置 Download PDF

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Abstract

【課題】モータの冷却風に起因するヒータの消費電力の増大を抑制すること。【解決手段】糸加熱装置5は、ローラ本体31と、ローラ本体31の内部に配置されてローラ本体31を温めるヒータ32とを有し、糸Yを加熱するゴデットローラ20と、ゴデットローラ20を回転駆動するモータ40と、回転することでモータ40を冷却する冷却風を生成するファン44と、冷却風の生成に伴って生じる気流が加熱ローラに向かって流れることを妨げる遮蔽板80と、を備える。【選択図】図3

Description

本発明は、糸加熱装置、及び、糸加熱装置を有する紡糸延伸装置に関する。
特許文献1には、紡糸機から紡出された糸を加熱延伸する紡糸延伸装置が開示されている。紡糸延伸装置は、糸を加熱しつつ糸走行方向における下流側へ送る複数のゴデットローラ(以下、加熱ローラとする)を備える。複数の加熱ローラは、それぞれのローラ表面が所定の温度に設定されており、複数のモータによってそれぞれ回転駆動される。
加熱ローラとしては、例えば特許文献2に開示されているような誘導加熱ローラが用いられる。誘導加熱ローラは、ローラ本体と、ローラ本体の内側に配置されたコイルを有するヒータとを備える。誘導加熱ローラは、モータの駆動軸の軸方向に並べてモータに取り付けられている。コイルに高周波電流が流されると、誘導加熱によってローラ表面が加熱される。
特許文献1や2に記載の加熱ローラを回転駆動するモータとしては、加熱ローラからの熱伝導や自己発熱等による高温化を抑制するため、例えば特許文献3に開示されているような、冷却用のファンを備えたモータが用いられる。詳細には、上記モータは、駆動軸に取り付けられ、駆動軸の先端とは反対側に配置されたファンと、ファンによって生成された冷却風をモータハウジングの表面に沿って案内するファンカバーとを備える。これにより、モータハウジングが冷却風によって冷却され、モータの高温化が抑制される。
特開2014−5555号公報 特開平7−218130号公報 特開2016−116272号公報
特許文献3に記載されているようなモータにおいては、モータのハウジングの表面に沿って流れる冷却風が、駆動軸の先端側、すなわち加熱ローラ側に向かって流れる。このため、このようなローラを特許文献1や2の加熱ローラに適用した場合、加熱ローラに冷却風が当たると加熱ローラが冷却されてしまう。その結果、加熱ローラを所定の設定温度に保つために、ヒータに余分に電流を流す必要が生じ、消費電力が増大してしまう。特に、近年、モータが高効率化されている(すなわち、熱損失が少なく、モータの自己発熱が小さく抑えられている)ため、冷却風がハウジングによって温められにくくなっている。このため、従来よりも温度の低い冷却風が、加熱ローラ側に向かうこととなる。したがって、加熱ローラが従来以上に冷却されやすくなり、且つ、ヒータの消費電力が従来以上に増大するため、モータの高効率化による消費電力の低減と相殺されてしまうという問題も生じている。
一方、例えば、冷却風の流れる向きを逆にするようにファン等を構成しても、今度は、冷却風を生成するためにモータに吸引される空気の一部が加熱ローラの近傍を流れることで、加熱ローラが冷却されてしまうおそれがある。また、モータに吸引される空気の一部が加熱ローラに温められることで、生成される冷却風の温度が高くなり、モータの冷却効率が悪化するおそれもある。
本発明の目的は、モータの冷却風に起因するヒータの消費電力の増大を抑制することである。
第1の発明の糸加熱装置は、ローラ本体と、前記ローラ本体の内部に配置されて前記ローラ本体を温めるヒータとを有し、糸を加熱する加熱ローラと、前記加熱ローラを回転駆動するモータと、回転することで前記モータを冷却する冷却風を生成するファンと、前記冷却風の生成に伴って生じる気流が前記加熱ローラに向かって流れることを妨げる遮風部材と、を備えることを特徴とするものである。
本発明では、冷却風の生成に伴って生じる気流(すなわち、ファンに吸い込まれる空気や、ファンから排出される冷却風によって生じる気流)が加熱ローラに当たることが、遮風部材によって抑制される。これにより、加熱ローラが気流で冷やされることが抑制されるので、加熱ローラを所定の温度に保つためにヒータを余分に稼動させることを抑えることができる。したがって、モータの冷却風に起因するヒータの消費電力の増大を抑制できる。
第2の発明の糸加熱装置は、前記第1の発明において、前記加熱ローラは、前記モータの駆動軸方向において前記モータに並べて取り付けられ、前記ファンは、前記駆動軸方向において前記モータ側から前記加熱ローラ側に向かう前記冷却風を生成し、 前記遮風部材は、前記駆動軸方向において前記ファンと前記加熱ローラとの間に配置され、前記モータを冷却した後の前記冷却風の流れを妨げることを特徴とするものである。
冷却風がモータ側から加熱ローラ側に向かう構成、すなわち強い気流が加熱ローラ側に向かう構成では、加熱ローラに冷却風が当たると加熱ローラが冷やされてしまいやすい。本発明では、遮風部材によって、モータを冷却した後の冷却風の流れが妨げられるため、加熱ローラの温度低下を効果的に抑制できる。
第3の発明の糸加熱装置は、前記第2の発明において、前記モータは、前記モータが挿通されている挿通孔が形成されたモータ取付部に取り付けられており、前記ファンと前記加熱ローラとは、前記モータ取付部を挟んで互いに反対側に配置されており、前記モータと前記挿通孔の内周面との間には、第1隙間があり、前記遮風部材は、前記第1隙間を塞ぐように設けられていることを特徴とするものである。
ファンと加熱ローラとが、駆動軸方向においてモータ取付部を挟んで互いに反対側に配置されている構成では、冷却風のほとんどはモータ取付部によって遮断され、加熱ローラに当たることが阻まれる。但し、モータと挿通孔の内周面との間に隙間があり、当該隙間を通って気体が漏れるようになっている構成では、漏れた冷却風によって加熱ローラが冷却されるおそれがある。本発明では、遮風部材によって隙間が塞がれるので、冷却風を確実に遮断し、加熱ローラが冷却されることを確実に抑制できる。
第4の発明の糸加熱装置は、前記第3の発明において、前記モータ取付部は、前記挿通孔が形成された取付板を有し、前記駆動軸方向において前記取付板と前記加熱ローラとの間に配置され、前記取付板に取り付けられた取付フランジをさらに備え、前記モータは、前記取付フランジを介して前記取付板に取り付けられていることを特徴とするものである。
本発明では、モータが取付フランジを介して取付板に取り付けられる構成となっているので、モータの大きさや形状に応じて適切な取付フランジを選ぶことで、モータの取付時や交換時に、取付板を交換等することなく、モータを取付板に取り付けることができる。
第5の発明の糸加熱装置は、前記第4の発明において、前記モータは、前記取付フランジとの間に防振部材を挟んで前記取付フランジに取り付けられていることを特徴とするものである。
本発明では、防振部材によってモータの振動が減衰されるので、モータの振動が取付フランジを介して取付板に伝わることが抑制される。したがって、騒音等の発生を抑制できる。
第6の発明の糸加熱装置は、前記第5の発明において、前記モータと前記取付フランジとは、前記取付フランジを前記駆動軸方向に貫通する連結具を介して連結されており、 前記防振部材は、前記駆動軸方向において前記モータと前記取付フランジとの間に挟まれていることを特徴とするものである。
本発明では、連結具が取付フランジを駆動軸方向に貫通してモータと取付フランジとを連結する構成であるため、例えば連結具が取付フランジの径方向に延びるように連結具を配置する構成と比べて、取付フランジの加工を容易に行うことができる。また、防振部材がモータと取付フランジとの間に駆動軸方向において挟まれている構成であるため、例えば防振部材が径方向において挟まれる場合と比べて、製造を容易に行うことができる。
第7の発明の糸加熱装置は、前記第6の発明において、前記取付フランジには、前記駆動軸方向に貫通する貫通孔が形成され、前記モータは、前記貫通孔に挿通され、且つ、前記加熱ローラの前記ヒータが取り付けられたヒータ取付部を有し、前記貫通孔の内周面と前記ヒータ取付部との間に第2隙間があることを特徴とするものである。
ヒータ取付部が取付フランジの貫通孔に挿通されている構成において、貫通孔の内周面とヒータ取付部とが接触すると、ヒータ取付部及び取付フランジを介して取付板にモータの振動が伝わるおそれがある。このため、モータが防振部材を挟んで取付フランジに取り付けられていても、防振部材による防振の効果が得られないおそれがある。したがって、貫通孔の内周面とヒータ取付部との間には、ヒータ取付部と取付フランジとが互いに接触しないように、第2隙間を空けざるを得ない。この第2隙間と、前述した第1隙間とは、駆動軸方向において異なる位置にあるので、冷却風が第1隙間及び第2隙間を駆動軸方向に順次通過すると、冷却風が加熱ローラに到達し、加熱ローラが冷却されるおそれがある。本発明では、遮風部材によって第1隙間が塞がれるため、第2隙間を塞ぐための特段の処置を施さなくても、冷却風を効果的に遮断することができる。したがって、冷却風が加熱ローラに到達することを効果的に抑制できる。
第8の発明の糸加熱装置は、前記第3〜第7のいずれかの発明において、前記遮風部材は、前記挿通孔の全周に亘って設けられていることを特徴とするものである。
本発明では、挿通孔の全周に亘って遮風部材を設けることで、第1隙間を確実に塞ぐことができるので、冷却風をより確実に遮断することができる。
第9の発明の糸加熱装置は、前記第8の発明において、前記遮風部材は、前記挿通孔の周方向において複数の部材に分割可能であることを特徴とするものである。
例えばモータや加熱ローラが既に設置されており、且つ、新たに遮風部材を設ける場合に、挿通孔の全周に亘って配置するための遮風部材が分割できないと、モータや加熱ローラを一旦取り外す必要があり、手間がかかる。本発明では、このような場合でも、遮風部材を設ける際にモータ等を一旦取り外す必要をなくし、複数の部材によって隙間を容易に塞ぐことができる。
第10の発明の糸加熱装置は、前記第3〜第7のいずれかの発明において、前記遮風部材は、前記モータ取付部に取り付けられ、且つ、前記挿通孔の全周に亘って前記挿通孔の径方向における内側に向かって延びる形状を有しており、前記遮風部材の内径は、前記モータの外径よりも小さく、前記遮風部材は、前記挿通孔の内側の部分が、前記モータが前記挿通孔に差し込まれる際に前記挿通孔の軸方向に撓むことが可能であり、前記モータが前記モータ取付部に取り付けられた状態で前記第1隙間を塞ぐ、弾性部材であることを特徴とするものである。
本発明では、モータのモータ取付部への取付けの際、予め遮風部材がモータ取付部に取り付けられた状態で、モータを挿通孔に通すと、遮風部材の径方向内側部分が挿通孔の軸方向に撓むことで、モータを挿通させることができる。そして、モータがモータ取付部に取り付け可能な位置まで差し込まれた状態では、遮風部材が弾性によって元の形状に戻ろうとすることで、第1隙間が塞がれる。したがって、モータを挿通孔に差し込むだけで、冷却風を簡単に、且つ、確実に遮断することができる。
第11の発明の糸加熱装置は、前記第10の発明において、前記遮風部材には、前記径方向における内側端部から前記径方向における外側へ延びるスリットが、前記挿通孔の周方向に複数形成されているものである。
本発明では、遮風部材にスリットが形成されていない場合と比べて、遮風部材が軸方向に撓みやすい。したがって、モータ取付部にモータを取り付ける際に、モータの挿通を容易に行うことができる。
第12の発明の糸加熱装置は、前記第1〜第11のいずれかの発明において、前記ファンは、前記モータの駆動軸に取り付けられていることを特徴とするものである。
本発明では、ファンをモータの駆動軸に取り付けるだけで、ファンがモータによって回転駆動されることで冷却風が生成される。したがって、ファンがモータとは別の装置として設けられる場合と比べて、コストダウン等を図ることができる。
第13の発明の糸加熱装置は、前記第12の発明において、前記モータは、モータハウジングと、前記モータハウジングの周面を覆い、ハウジングの前記周面に沿って前記冷却風を案内するカバーと、を有し、前記ファンは、前記モータハウジングの外側、且つ、前記駆動軸方向において前記駆動軸の先端とは反対側に配置されていることを特徴とするものである。
糸加熱装置が設置されている環境においては、一般的に、空気の清浄度があまり高くない。このような環境において、ファンがモータハウジング内に配置されていると、清浄度の高くない空気がモータ内部に取り込まれ続けることで、モータ内部の部品の寿命が縮まるおそれがある。本発明では、ファンがモータハウジングの外側に配置されており、且つ、モータハウジングに沿って冷却風が流れることでモータハウジングが冷却されるので、モータ内部を密閉状態にしてもモータを冷却できる。したがって、モータの寿命低下を抑制しつつモータを冷却することができる。
第14の発明の紡糸延伸装置は、前記加熱ローラとして、低速ローラと、糸走行方向において前記低速ローラよりも下流側に配置され、前記低速ローラよりも高速の高速ローラと、を備え、前記低速ローラと前記高速ローラとの間で糸を延伸する紡糸延伸装置であって、少なくとも前記高速ローラを備える糸加熱装置として、請求項1〜13のいずれかに記載の糸加熱装置を有することを特徴とするものである。
例えば、ファンが駆動軸によって回転駆動される構成においては、モータの回転速度が速いとファンの回転速度も速く、強い冷却風が生成されるため、加熱ローラが冷やされてしまいやすい。また、紡糸延伸装置では、一般的に、高速ローラの加熱温度が低速ローラの加熱温度よりも高いことが多い。このため、高速ローラが冷却風によって冷やされると、高速ローラの温度が大きく低下しやすく、温度低下を補うためにヒータの消費電力が大きく増加するおそれがある。本発明では、少なくとも高速ローラを回転駆動するモータに対応して遮風部材が設けられているので、高速ローラに強い冷却風が当たることを抑制でき、高速ローラが冷やされることを抑制できる。したがって、ヒータの消費電力の増大を効果的に抑制できる。
本実施形態に係る紡糸延伸装置を備える紡糸引取機を示す模式図である。 図1のII-II断面図である。 図1のIII-III断面図である。 取付板及びモータの斜視図である。 取付フランジ及びその周辺の構成を示す説明図である。 遮蔽板を示す図、及び、取付板に遮蔽板が取り付けられた状態を示す図である。 変形例に係る遮風部材を示す図である。 モータが挿通孔に挿通されている途中の状態及び挿通された後の状態を示す図である。 変形例に係る遮風部材を用いた糸加熱装置の断面図である。
次に、本発明の実施の形態について、図1〜図6を参照しながら説明する。
(紡糸引取機)
まず、本実施形態に係る紡糸延伸装置3を備える紡糸引取機1の構成について、図1を用いて説明する。図1は、紡糸引取機1の正面図である。なお、図1に示す上下方向、前後方向、及び、左右方向を、本実施形態の紡糸延伸装置3の上下方向、前後方向、及び、左右方向とそれぞれ定義して、以下の説明を進める。紡糸引取機1は、紡糸装置2から紡出された複数の糸Yを、紡糸延伸装置3で延伸した後、糸巻取装置4で巻き取る構成となっている。
紡糸装置2は、ナイロンやポリエステル等の溶融ポリマーを連続的に紡出することで、複数の糸Yを生成する。紡糸装置2から紡出された複数の糸Yは、油剤ガイド10によって油剤が付与された後、案内ローラ11を経て紡糸延伸装置3に送られる。
紡糸延伸装置3は、複数の糸Yを延伸する装置であり、紡糸装置2の下方に配置されている。紡糸延伸装置3は、保温箱12の内部に収容された複数(本実施形態では5つ)のゴデットローラ20(ゴデットローラ21〜25)を有している。各ゴデットローラ20は、後述するモータ40(図2参照)によってそれぞれ回転駆動される。各ゴデットローラ20は、コイルによって誘導加熱される誘導加熱ローラであり、複数の糸Yが巻き掛けられている。保温箱12の右側面部の下部には、複数の糸Yを保温箱12の内部に導入するための導入口12aが形成され、保温箱12の右側面部の上部には、複数の糸Yを保温箱12の外部に導出するための導出口12bが形成されている。複数の糸Yは、下側のゴデットローラ21から順番に、各ゴデットローラ21〜25に対して360度未満の巻き掛け角で巻き掛けられている。
下側の3つのゴデットローラ21〜23(本発明の低速ローラ)は、複数の糸Yを延伸する前に予熱するための予熱ローラであり、これらのローラ表面温度は、糸Yのガラス転移点以上の温度(例えば90〜100℃程度)に設定されている。上側の2つのゴデットローラ24、25(本発明の高速ローラ)は、延伸された複数の糸Yを熱セットするための調質ローラであり、これらのローラ表面温度は、下側3つのゴデットローラ21〜23のローラ表面温度よりも高い温度(例えば150〜200℃程度)に設定されている。また、上側2つのゴデットローラ24、25の糸送り速度は、下側3つのゴデットローラ21〜23よりも速くなっている。
導入口12aを介して保温箱12に導入された複数の糸Yは、まず、ゴデットローラ21〜23によって送られる間に延伸可能な温度まで予熱される。予熱された複数の糸Yは、ゴデットローラ23とゴデットローラ24との間の糸送り速度の差によって延伸される。さらに、複数の糸Yは、ゴデットローラ24、25によって送られる間にさらに高温に加熱されて、延伸された状態が熱セットされる。このようにして延伸された複数の糸Yは、導出口12bを介して保温箱12の外に導出される。
紡糸延伸装置3で延伸された複数の糸Yは、案内ローラ13を経て糸巻取装置4に送られる。糸巻取装置4は、複数の糸Yを巻き取る装置であり、紡糸延伸装置3の下方に配置されている。糸巻取装置4は、ボビンホルダ14やコンタクトローラ15等を備えている。ボビンホルダ14は、前後方向に延びる円筒形状を有し、図示しないモータによって回転駆動される。ボビンホルダ14には、その軸方向に複数のボビンBが並んだ状態で装着される。糸巻取装置4は、ボビンホルダ14を回転させることによって、複数のボビンBに複数の糸Yを同時に巻取り、複数のパッケージPを生産する。コンタクトローラ15は、複数のパッケージPの表面に接触して所定の接圧を付与し、パッケージPの形状を整える。
紡糸延伸装置3について別の観点から述べると、紡糸延伸装置3においては、各ゴデットローラ20及びモータ40(図2参照)等によって、糸Yが加熱されながら糸走行方向における下流側に送られる。そこで、以下では、1つのゴデットローラ20及びその周辺構成を、糸加熱装置5と称する。言い換えると、本実施形態の紡糸延伸装置3は、5つの糸加熱装置5(糸加熱装置26〜30)を有する。
(糸加熱装置の構成)
糸加熱装置5の構成について、図2〜図5を用いて説明する。図2は、図1のII−II断面図である。図3は、図1のIII−III断面図である。図4は、後述するモータ取付部50及びモータ40の斜視図である。図5(a)は、後述する取付フランジ60及びモータ40の正面図である。図5(b)は、図5(a)のV(b)−V(b)断面図である。なお、図2以降では、5つのゴデットローラ20のうちゴデットローラ25のみを図示しているが、他のゴデットローラ21〜24も同様の構成を有する。
糸加熱装置5は、糸Yを加熱しつつ糸走行方向における下流側に糸Yを送るためのものである。図2に示すように、糸加熱装置5は、ゴデットローラ20(本発明の加熱ローラ)と、モータ40と、モータ取付部50に取り付けられた取付フランジ60とを有する。概要としては、保温箱12とモータ取付部50とが前後方向に並べて配置されており、保温箱12にゴデットローラ20が収容され、モータ40は取付フランジ60を介してモータ取付部50に取り付けられている。モータ取付部50は、不図示の基台に取り付けられている。保温箱12とモータ取付部50は、不図示の連結部材によって互いに連結されている。ゴデットローラ20とモータ40は、前後方向(本発明の駆動軸方向)に並べて配置されている。ここで、「並べて配置されている」とは、単に列状に配置されていることを意味し、ゴデットローラ20とモータ40との間に他の構成要素が配置されている場合も含まれる。以下、各構成要素の詳細について説明する。
図3に示すように、ゴデットローラ20は、円筒状のローラ本体31と、ローラ本体31の内部に配置されたヒータ32とを有する。ローラ本体31は、モータ40の駆動軸41に取り付けられ、駆動軸41の軸心を回転軸中心として回転駆動される。ローラ本体31の表面には、複数の糸が巻き掛けられる。ヒータ32は、ローラ本体31を加熱するためのものである。ヒータ32は、例えばコイル33を有し、コイル33による誘導加熱を利用して、ローラ本体31の表面を加熱する。コイル33に流れる電流の大きさは、ローラ本体31に設けられた不図示の温度センサによって検出された温度に基づき、ローラ本体31が所定の設定温度に保たれるように、不図示の制御装置によって制御される。ヒータ32の後端部32aは、後述するモータ40のヒータ取付部48に取り付けられている。後端部32aの後面は、空気中に露出している。
モータ40は、例えば、一般的な自冷式の交流モータである。モータ40の駆動軸41には、ゴデットローラ20が取り付けられている。図3に示すように、モータ40は、モータハウジング42と、カバー43と、ファン44とを有する。モータハウジング42とカバー43との間に形成された空間49内に配置されたファン44が回転することで、モータハウジング42を冷却する冷却風が生成される。
モータハウジング42は、モータ40のステータ45やロータ46、及び、不図示のベアリング等を収容している。モータハウジング42は、前側が開口している半筒状のケース部47と、ケース部47の前端部に取り付けられたヒータ取付部48とを有する。モータハウジング42は、ケース部47及びヒータ取付部48によって密閉されている。一般的に、糸加熱装置5が設置される場所は、油剤ガイド10によって糸Yに付与される油剤がミスト化して空気中に漂いやすい等の理由により、空気の清浄度があまり高くない。このため、モータハウジング42内に外部の空気が入り込むことを防止するために、モータハウジング42がこのような構成となっている。
ケース部47は、モータ取付部50の取付板51(後述)よりも後方に配置されている。ケース部47の周面47aには、モータ40の径方向に拡がる複数のフィン47b(図2及び図4参照)が設けられている。フィン47bは、ファン44によって生成される冷却風を案内するためのものである。なお、本実施形態では、フィン47bは、前後方向に平行に延びているが、これに限られるものではない。
ヒータ取付部48は、ケース部47に取り付けられ、モータ40の全周に亘って形成された蓋部分48aと、蓋部分48aから前方に延びた脚部分48bと、脚部分48bに接続された前端部分48cとを有する。前端部分48cと、ヒータ32の後端部32aとが、不図示のねじによって連結されている。これにより、ヒータ32がヒータ取付部48に取り付けられている。
カバー43は、ファン44によって生成される冷却風を前方に案内するためのものである。カバー43は、モータハウジング42のケース部47の周面47aと後端面47cとを覆う半筒状の部材である。カバー43の周面の後側部分には、カバー43とケース部47との間に形成された空間49内に空気を取り込むためのメッシュ43aが設けられている(図2及び図4参照)。ファン44は、駆動軸41によって回転駆動されることで冷却風を生成するためのものである。ファン44は、駆動軸41に取り付けられており、駆動軸41の軸心を回転軸中心として回転駆動される。ファン44は、モータハウジング42よりも後方に(つまり、モータハウジング42の外側、且つ、駆動軸41の先端とは反対側に)配置されている。言い換えると、ファン44は、前後方向において、モータ取付部50を挟んでゴデットローラ20の反対側に配置されている。
ファンが回転すると(図3の楕円弧状の矢印参照)、カバー43の外側の空気がメッシュ43aを通り抜けてカバー43の内側の空間49に取り込まれ、カバー43とケース部47の周面47aとの間に形成された隙間を通って、フィン47b(図2及び図4参照)に沿って前方に流れる。このようにして生じる気流(図3の直線矢印参照)が、冷却風としてケース部47の表面を冷却する。これにより、モータ40の内部が熱伝導によって冷却される。なお、図2〜図4において、カバー43は周面47aの前後方向における一部のみを覆っているが、全部を覆っていても良い。
モータ取付部50は、取付フランジ60を介してモータ40を固定するためのものである。モータ取付部50は、取付板51を有する。取付板51は、保温箱12の背面板12cよりも後方に配置され、上下方向及び左右方向に延びた板である。取付板51には、モータ40を前後方向(本発明の駆動軸方向)に挿通可能な大きさを有する挿通孔52(図2及び図4参照)が形成されている。挿通孔52の内周面53(図2〜図4参照)の径は、モータ40のカバー43の外径よりもわずかに大きい。これにより、モータ40は、前方から挿通孔52に挿通可能となっている。取付板51と保温箱12の背面板12cとが、前後方向に並べられ、不図示の連結部材によって互いに連結されている。
取付フランジ60は、モータ40が取り付けられ、且つ、前方から取付板51に取り付けられた部材である。すなわち、モータ40は、取付フランジ60を介して取付板51に取り付けられている。取付フランジ60は、前後方向において取付板51と保温箱12の背面板12cとの間に配置されている(図2及び図3参照)。
図5(a)に示すように、取付フランジ60は、概ねリング状の部材である。取付フランジ60は、本体部61(実線及び二点鎖線で囲まれたリング状の部分)と、本体部61の径方向内側に形成された複数の内側部62(太線と二点鎖線とで囲まれた部分)と、本体部61の径方向外側に突出した複数の外側部63とを有する。取付フランジ60には、内周面64(太線参照)が形成されており、前後方向に貫通する貫通孔65が形成されている(図2及び図5(a)参照)。
図5(b)に示すように、内側部62には、前後方向に貫通する孔62aが形成されている。孔62aには、頭部を有する連結ナット66が前方から挿通されている。さらに、前後方向において、ヒータ取付部48の蓋部分48aと取付フランジ60との間、及び、連結ナット66の頭部と取付フランジ60との間に、防振ゴム67(本発明の防振部材)がそれぞれ挟まれている。連結ナット66と内側部62と蓋部分48aは、この2つの防振ゴム67を前後方向に挟み込んだ状態で、ねじ68によって連結されている。言い換えると、モータ40と取付フランジ60とが、取付フランジ60を前後方向に貫通する連結ナット66及びねじ68(これらが、本発明の連結具に相当する)を介して、防振ゴム67を挟んで連結されている。また、取付フランジ60の外側部63と取付板51とが、ねじ69を介して連結されている。このように、モータ40と取付フランジ60との間に防振ゴム67が挟まれているので、防振ゴム67によってモータ40の振動が減衰され、モータ40の振動が取付フランジ60を介して取付板51に伝わることが抑制される。
取付フランジ60に形成された貫通孔65には、モータ40のヒータ取付部48が前後方向に挿通されている。より詳細には、ヒータ取付部48の脚部分48bが、貫通孔65に挿通されている(図2参照)。
図2及び図3に戻って、モータ40と取付板51等との、前後方向における位置関係について説明する。すなわち、モータハウジング42のケース部47が、取付板51よりも後方に位置している。モータハウジング42のヒータ取付部48が、取付板51の挿通孔52及び取付フランジ60の貫通孔65を前後方向に通過している(図2参照)。このような構成において、モータ40と挿通孔52の内周面53との間、及び、モータ40と貫通孔65の内周面64との間には、それぞれ隙間が生じることとなる。以下、それぞれの隙間について説明する。
まず、モータ40と挿通孔52の内周面53との間に生じる隙間について説明する。図2及び図3に示すように、モータ40において、カバー43の径が最も大きくなっている。取付板51の挿通孔52は、モータ40を前方から挿通可能に形成されている。つまり、取付フランジ60に取り付けられたモータ40を挿通孔52に前方から挿通することで、取付フランジ60及びモータ40を取付板51に取り付けることが可能となっている。このため、図3に示すように、モータ40の、カバー43よりも径の小さい部分(具体的には、ヒータ取付部48)と挿通孔52の内周面53との間には、隙間71(本発明の第1隙間)が空くこととなる。
次に、モータ40と貫通孔65の内周面64との間に生じる隙間について説明する。上述したように、モータ40の振動が取付フランジ60を介して取付板51に伝わることを抑制するため、モータ40と取付フランジ60との間には防振ゴム67が挟まれている。この構成において、取付フランジ60の貫通孔65の内周面64とヒータ取付部48とが接触すると、ヒータ取付部48及び取付フランジ60を介して取付板51にモータ40の振動が伝わり、防振ゴム67による防振の効果が得られないおそれがある。したがって、図3に示すように、内周面64とヒータ取付部48(脚部分48b)との間には、ヒータ取付部48と取付フランジ60とが互いに接触しないように、隙間72(本発明の第2隙間)を空けざるを得ない。このように、糸加熱装置5において、隙間71及び隙間72が、前後方向における異なる位置に空いている。
以上のような構成を有する糸加熱装置5において、ゴデットローラ20をヒータ32によって加熱しつつ、モータ40によってゴデットローラ20を回転駆動させたときに、以下のような問題が生じることが、本願発明者によって知見された。近年、モータの高効率化(モータの熱損失の抑制)が進んでおり、モータの消費電力がますます低くなっている。ところが、このような高効率モータをモータ40として糸加熱装置5に適用しても、糸加熱装置5全体の消費電力が思うように下がらなかった。その原因について、本願発明者は以下のように考察した。
モータ40において、ファン44が駆動軸41と共に回転することで生成される冷却風(図3の直線矢印参照)は、モータハウジング42のケース部47の周面47aとカバー43との間を通って、前方(前後方向におけるゴデットローラ20側)に向かう。冷却風のほとんどはモータ取付部50によって遮断される。但し、前述したように、モータ40と内周面53との間に隙間71が、モータと内周面64との間に隙間72がそれぞれ空いている(図3参照)。このため、冷却風がこれらの隙間71、72を通ってゴデットローラ20に流れ込み、ヒータ32の後端部32aに当たると、ヒータ32が冷やされ、ローラ本体31の表面温度も低下する。そうすると、ローラ本体31を所定の設定温度に保つために、制御装置(不図示)によって、コイル33に流れる電流が大きくなり、結果的にヒータ32の消費電力が増大することとなる。さらに、熱損失の少ない高効率モータにおいては、モータ40の温度自体が上昇しにくく、冷却風がモータハウジング42をあまり冷やさない(逆に言うと、冷却風がモータハウジング42によって温められにくい)。このような構成では、温度の低い冷却風によってヒータ32が冷やされることとなるため、ゴデットローラ20が従来以上に冷却されやすく、ヒータ32の消費電力が従来以上に増大するため、モータの高効率化による消費電力の低減と相殺されてしまう。
また、仮に、冷却風の流れる向きを逆にするようにファン44等を構成しても、今度は、冷却風を生成するためにモータ40に吸引される空気の一部がゴデットローラ20の近傍を流れることで、ゴデットローラ20が冷却されてしまうおそれがある。また、モータ40に吸引される空気の一部がゴデットローラ20に温められることで、生成される冷却風の温度が高くなり、モータ40の冷却効率が悪化するおそれもある。
このように、本願発明者は、上述した隙間の存在と、ヒータ32の消費電力との関連に着目した。そこで、本実施形態では、ヒータ32が冷却風によって冷却されることを抑制し、ヒータ32の消費電力の増大を抑制するために、糸加熱装置5が以下のような構成を有する。具体的には、主に図3及び図6を用いて説明する。図6(a)は、遮蔽板80(本発明の遮風部材)の正面図である。図6(b)は、図6(a)のVI(a)−VI(a)断面図である。図6(c)は、遮蔽板80が取付板51に取り付けられた状態を示す図である。
(遮蔽板の構成)
図3及び図6に示すように、モータ取付部50の取付板51の後面には、遮蔽板80が設けられている。遮蔽板80は、モータ40と内周面53との間の隙間71を塞ぐことで、前方(ゴデットローラ20側)に向かう冷却風を遮るためのものである。遮蔽板80は、図6(a)、(c)に示すように、全体として概ねリング形状を有する。遮蔽板の材質は、金属、合成樹脂等、冷却風を遮るものであれば何でも良い。本実施形態では、回転速度が比較的速いゴデットローラ24、25を有する糸加熱装置5(糸加熱装置29、30)において、遮蔽板80が設けられている。なお、全ての糸加熱装置5において遮蔽板80が設けられていても良い。
遮蔽板80は、周方向において、複数(本実施形態では4つ)の板片81に分割可能である。各板片81には、ねじ(不図示)等を挿通させるための孔82が形成されている。各板片81の断面形状は、図6(b)に示すようになっている。すなわち、板片81は、径方向外側に形成された第1平坦部81aと、径方向における途中部に形成された屈曲部81bと、径方向内側に形成された第2平坦部81cとを有する。これにより、板片81は、モータ40の形状に合わせて隙間71に入り込み、隙間71を塞ぐ形状となっている(図3参照)。より具体的には、複数の板片81の第1平坦部81aが取付板51に取り付けられ、第2平坦部81cがヒータ取付部48の蓋部分48aの全周に亘って接することで、隙間71を塞いでいる。これにより、遮蔽板80によって、挿通孔52の全周に亘って隙間71が塞がれている(図6(c)参照)。
本実施形態では、各板片81は、取付板51にねじ止めされている。或いは、各板片81は、粘着テープ等で貼着されていても良い。或いは、取付板51を鉄等の磁性体で形成し、板片81を磁石によって形成し、磁力によって板片81を取付板51に取り付けても良い。
(冷却風の流れ)
次に、以上の構成を有する糸加熱装置5における冷却風の流れについて、図3に戻って説明する。モータ40の駆動軸41が回転することでファン44が回転すると、上述したように冷却風が生成され、モータハウジング42とカバー43との間の隙間を通って前方へ流れ、モータハウジング42を冷却する。ここで、隙間71が遮蔽板80によって塞がれているので、冷却風は隙間71を通過せず、モータ40の径方向外側へ逸らされる(図3における遮蔽板80近傍の矢印参照)。このため、モータ40を冷却した後の冷却風がヒータ32に到達することが防がれる。
前述したように、本実施形態では、少なくとも回転速度が比較的速い(つまり、ファンの回転速度も速く、強い冷却風が生成される)ゴデットローラ24、25を有する糸加熱装置5(糸加熱装置29、30)において、遮蔽板80が設けられている。これにより、ゴデットローラ24、25に強い冷却風が当たることが抑制される。また、ゴデットローラ24、25の表面温度はゴデットローラ21〜23の表面温度よりも高いため、ゴデットローラ24、25が冷却風によって冷やされると表面温度が下がりやすく、温度低下を補うために余分に電力を消費してしまいやすい。本実施形態では、遮蔽板80によって、そのような消費電力の増大が効果的に抑制される。
ここで、仮に、冷却風が逆向きに(すなわち、前方から後方に)流れるようにモータ40が構成されていても、遮蔽板80によって隙間71が塞がれているので、遮蔽板80よりも後方の空気のみが冷却風の生成に用いられることとなる。つまり、遮蔽板80よりも前方(ゴデットローラ20側)の空気は、冷却風の生成には寄与しない。このため、冷却風の生成に伴って生じる気流がゴデットローラ20側に流れ込むことが抑制される。
なお、隙間72は、前後方向において保温箱12とモータ取付部50との間の狭い空間にあるため、塞ぐことは難しい。但し、隙間71と隙間72は前後方向において異なる位置に形成されている(つまり、冷却風は、前後方向において隙間71と72の両方を通過しない限りヒータ32に到達しない)ので、隙間71が塞がれていることで冷却風は効果的に遮られる。
(遮蔽板の有無によるヒータ消費電力の差異)
次に、遮蔽板80の有無によるヒータ32の消費電力の差異について説明する。本願発明者は、糸加熱装置5に遮蔽板80を設けた場合と、遮蔽板80を設けない場合とで、ヒータ32の消費電力を実測して比較した。共通条件として、モータ速度を約4700m/min、モータ回転数を約5000rpm、ヒータ設定温度を137℃、周辺環境温度を約25℃とした。その上で、糸加熱装置5に遮蔽板80を設けた場合と設けない場合とで、ヒータ32の出力安定後におけるヒータ32の消費電力を比較した。その結果、遮蔽板80を設けた場合におけるヒータ32の消費電力は、971Wと低くなった。一方、遮蔽板80を設けない場合におけるヒータ32の消費電力は、1211Wと高くなった。これにより、遮蔽板80の設置によって冷却風が遮断され、冷却風によるヒータ32の温度低下が抑制され、ヒータ32の消費電力が顕著に低減されることが裏付けられた。
以上のように、冷却風の生成に伴って生じる気流がゴデットローラ20に当たることが、遮蔽板80によって抑制される。これにより、ゴデットローラ20が気流で冷やされることが抑制されるので、ゴデットローラ20を所定の温度に保つためにヒータ32を余分に稼動させることを抑えることができる。したがって、モータ40の冷却風に起因するヒータ32の消費電力の増大を抑制できる。
また、遮蔽板80によって、モータ40を冷却した後の冷却風の流れが妨げられるため、ゴデットローラ20の温度低下を効果的に抑制できる。
また、遮蔽板80によって隙間71が塞がれるので、冷却風を確実に遮断し、ゴデットローラ20が冷却されることを確実に抑制できる。
また、モータ40が取付フランジ60を介して取付板51に取り付けられる構成となっているので、モータ40の大きさや形状に応じて適切な取付フランジ60を選ぶことで、モータ40の取付時や交換時に、取付板51を交換等することなく、モータを取付板51に取り付けることができる。
また、防振ゴム67によってモータ40の振動が減衰されるので、モータ40の振動が取付フランジ60を介して取付板51に伝わることが抑制される。したがって、騒音等の発生を抑制できる。
また、連結ナット66及びねじ68が取付フランジ60を前後方向に貫通してモータ40と取付フランジ60とを連結する構成であるため、例えば連結ナット66及びねじ68を取付フランジ60の径方向に取り付ける構成と比べて、取付フランジ60の加工を容易に行うことができる。また、防振ゴム67がモータ40と取付フランジ60との間に前後方向において挟まれている構成であるため、例えば防振ゴム67が径方向において挟まれる場合と比べて、製造を容易に行うことができる。
また、遮蔽板によって隙間71が塞がれるため、隙間72を塞ぐための特段の処置を施さなくても、冷却風を効果的に遮断することができる。したがって、冷却風がゴデットローラ20に到達することを効果的に抑制できる。
また、挿通孔52の全周に亘って遮蔽板80を設けることで、モータ40と挿通孔52の内周面53との間の隙間71を確実に塞ぐことができるので、冷却風をより確実に遮断することができる。
また、遮蔽板80が複数の板片81に分割されている。このため、モータ40やゴデットローラ20が既に設置されており、且つ、新たに遮蔽板80を設ける場合でも、モータ40等を一旦取り外す必要をなくし、複数の板片81によって隙間71を容易に塞ぐことができる。
また、ファン44をモータ40の駆動軸41に取り付けるだけで、ファン44がモータ40によって回転駆動されることで冷却風が生成される。したがって、ファン44がモータ40とは別の装置として設けられる場合と比べて、コストダウン等を図ることができる。
また、ファン44がモータハウジング42の外側に配置されており、且つ、モータハウジング42に沿って冷却風が流れることでモータハウジング42が冷却されるので、モータ40の内部を密閉状態にしてもモータ40を冷却できる。したがって、モータ40の寿命低下を抑制しつつモータを冷却することができる。
また、紡糸延伸装置3において、少なくとも高速のゴデットローラ24、25を回転駆動するモータ40に対応して遮蔽板80が設けられている。このため、ゴデットローラ24、25に強い冷却風が当たることを抑制でき、ゴデットローラ24、25が冷やされることを抑制できる。したがって、ヒータの消費電力の増大を効果的に抑制できる。
次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
(1)前記実施形態においては、遮蔽板80の各板片81が屈曲部81bを有するものとしたが、これには限られない。すなわち、板片81は平板状でも良い。遮蔽板80の形状等は、モータ40の形状やモータ40と取付板51との位置関係等に応じて、適宜決めれば良い。
(2)前記までの実施形態においては、糸加熱装置5が遮蔽部材として遮蔽板80を有するものとしたが、これには限られない。例えば、図7〜図9に示すように、糸加熱装置5aが、遮蔽ゴム90を有していても良い。以下、具体的に説明する。図7は、糸加熱装置5aの正面図である。なお、保温箱12及びゴデットローラ20については図示を省略している。図8(a)は、モータ40が取付板51に取り付けられる際に、モータ40が挿通孔52に挿通されている途中の状態を示す側面図である。図8(b)は、モータ40の挿通が完了した状態を示す側面図である。図9は、モータ40の挿通が完了した状態を示す断面図である。
遮蔽ゴム90は、リング状のゴム板からなる弾性部材である。図7に示すように、遮蔽ゴム90は、例えば取付板51の前面に取り付けられ、挿通孔52の全周に亘って設けられている。遮蔽ゴム90は、挿通孔52よりも径方向外側に設けられた外側部分91と、挿通孔52の径方向内側に向かって延びる内側部分92とを有する。内側部分92には、挿通孔52の径方向内側端部から径方向外側に向かって延びる複数のスリット93が、挿通孔52の周方向に形成されている。遮蔽ゴム90の内径は、モータ40のカバー43の外径よりも小さい。
モータ40がモータ取付部50に取り付けられる際、図8(a)に示すように、挿通孔52にモータ40が前方から差し込まれる。このとき、遮蔽ゴム90の内側部分92が後方に撓む。これにより、モータ40を挿通孔52に挿通させることが可能となっている。複数のスリット93が形成されていることで、内側部分92は、前後方向に撓みやすくなっているため、モータ40の挿通を容易に行うことができる。また、モータ40の挿通孔52への挿通が完了したとき、図8(b)及び図9に示すように、内側部分92は、弾性により元の形状に戻ろうとする。その際に、例えば内側部分92がモータ40の側面或いはヒータ取付部48に当接することで(図9参照)、隙間71が塞がれる。このような構成にすることで、モータ40を挿通孔52に差し込むだけで、気流を簡単に、且つ、確実に遮断することができる。なお、上述したような弾性を有するものであれば、遮蔽ゴム90の代わりに、ゴム以外の材料からなる遮風部材を用いても良い。
(3)前記までの実施形態においては、モータハウジング42が密閉されているものとしたが、これには限られない。ある程度の空気の清浄度を確保できる環境であれば、例えば、ファンがモータハウジング内に配置された、自由通流形と呼ばれるモータを採用しても良い。
(4)前記までの実施形態においては、ファン44が駆動軸41に取り付けられているものとしたが、これには限られない。例えば、ファンが不図示のギアやベルト等を介して回転駆動される構成でも良い。或いは、ファンを有する不図示の冷却装置がモータ40とは別に設けられていても良い。
(5)前記までの実施形態においては、遮蔽板80や遮蔽ゴム90が挿通孔52の全周に亘って設けられているものとしたが、これには限られない。例えば、モータ40と挿通孔52との間において、隙間71が全周に亘って生じている構成でなければ、隙間が生じている場所のみに遮蔽板80等を設けても良い。
(6)前記までの実施形態においては、遮蔽板80や遮蔽ゴム90が隙間71を塞ぐものとしたが、これには限られない。例えば、モータ40の前後方向における途中部に遮風部材が設けられているなど、冷却風或いは冷却風の生成に伴って生じる気流を遮るように、遮風部材が配置されていれば良い。これにより、ゴデットローラ20側に気流が流れ込むことが抑制される。
(7)モータ40は、必ずしも取付板51に取り付けられていなくても良い。例えば、モータ40との間に大きな隙間が生じるような取付部材にモータ40が取り付けられているような構成でも、遮蔽板80によって冷却風が効果的に遮られる。
(8)前記までの実施形態において、糸加熱装置5は、紡糸延伸装置3に適用されるものとしたが、これには限られない。単に糸Yを加熱しながら糸走行方向における下流側へ糸Yを送るための糸送り装置等に、糸加熱装置5を適用しても良い。
3 紡糸延伸装置
5 糸加熱装置
20 ゴデットローラ(加熱ローラ)
21、22、23 ゴデットローラ(低速ローラ)
24、25 ゴデットローラ(高速ローラ)
31 ローラ本体
32 ヒータ
40 モータ
41 駆動軸
42 モータハウジング
43 カバー
47a 周面
48 ヒータ取付部
50 モータ取付部
51 取付板
52 挿通孔
53 内周面
60 取付フランジ
64 内周面
65 貫通孔
66 連結ナット(連結具)
67 防振ゴム(防振部材)
68 ねじ(連結具)
71 隙間(第1隙間)
72 隙間(第2隙間)
80 遮蔽板(遮風部材)
90 遮蔽ゴム(遮風部材)
93 スリット
Y 糸

Claims (14)

  1. ローラ本体と、前記ローラ本体の内部に配置されて前記ローラ本体を温めるヒータとを有し、糸を加熱する加熱ローラと、
    前記加熱ローラを回転駆動するモータと、
    回転することで前記モータを冷却する冷却風を生成するファンと、
    前記冷却風の生成に伴って生じる気流が前記加熱ローラに向かって流れることを妨げる遮風部材と、を備えることを特徴とする糸加熱装置。
  2. 前記加熱ローラは、前記モータの駆動軸方向において前記モータに並べて取り付けられ、
    前記ファンは、前記駆動軸方向において前記モータ側から前記加熱ローラ側に向かう前記冷却風を生成し、
    前記遮風部材は、前記駆動軸方向において前記ファンと前記加熱ローラとの間に配置され、前記モータを冷却した後の前記冷却風の流れを妨げることを特徴とする請求項1に記載の糸加熱装置。
  3. 前記モータは、
    前記モータが挿通されている挿通孔が形成されたモータ取付部に取り付けられており、
    前記ファンと前記加熱ローラとは、前記モータ取付部を挟んで互いに反対側に配置されており、
    前記モータと前記挿通孔の内周面との間には、第1隙間があり、
    前記遮風部材は、前記第1隙間を塞ぐように設けられていることを特徴とする請求項2に記載の糸加熱装置。
  4. 前記モータ取付部は、前記挿通孔が形成された取付板を有し、
    前記駆動軸方向において前記取付板と前記加熱ローラとの間に配置され、前記取付板に取り付けられた取付フランジをさらに備え、
    前記モータは、前記取付フランジを介して前記取付板に取り付けられていることを特徴とする請求項3に記載の糸加熱装置。
  5. 前記モータは、前記取付フランジとの間に防振部材を挟んで前記取付フランジに取り付けられていることを特徴とする請求項4に記載の糸加熱装置。
  6. 前記モータと前記取付フランジとは、前記取付フランジを前記駆動軸方向に貫通する連結具を介して連結されており、
    前記防振部材は、前記駆動軸方向において前記モータと前記取付フランジとの間に挟まれていることを特徴とする請求項5に記載の糸加熱装置。
  7. 前記取付フランジには、前記駆動軸方向に貫通する貫通孔が形成され、
    前記モータは、
    前記貫通孔に挿通され、且つ、前記加熱ローラの前記ヒータが取り付けられたヒータ取付部を有し、
    前記貫通孔の内周面と前記ヒータ取付部との間に第2隙間があることを特徴とする請求項6に記載の糸加熱装置。
  8. 前記遮風部材は、前記挿通孔の全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項3〜7のいずれかに記載の糸加熱装置。
  9. 前記遮風部材は、前記挿通孔の周方向において複数の部材に分割可能であることを特徴とする請求項8に記載の糸加熱装置。
  10. 前記遮風部材は、前記モータ取付部に取り付けられ、且つ、前記挿通孔の全周に亘って前記挿通孔の径方向における内側に向かって延びる形状を有しており、
    前記遮風部材の内径は、前記モータの外径よりも小さく、
    前記遮風部材は、
    前記挿通孔の内側の部分が、前記モータが前記挿通孔に差し込まれる際に前記挿通孔の軸方向に撓むことが可能であり、前記モータが前記モータ取付部に取り付けられた状態で前記第1隙間を塞ぐ、弾性部材であることを特徴とする請求項3〜7のいずれかに記載の糸加熱装置。
  11. 前記遮風部材には、前記径方向における内側端部から前記径方向における外側へ延びるスリットが、前記挿通孔の周方向に複数形成されていることを特徴とする請求項10に記載の糸加熱装置。
  12. 前記ファンは、前記モータの駆動軸に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の糸加熱装置。
  13. 前記モータは、
    モータハウジングと、
    前記モータハウジングの周面を覆い、前記モータハウジングの前記周面に沿って前記冷却風を案内するカバーと、を有し、
    前記ファンは、前記モータハウジングの外側、且つ、前記モータの駆動軸方向において前記駆動軸の先端とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項12に記載の糸加熱装置。
  14. 前記加熱ローラとして、
    低速ローラと、
    糸走行方向において前記低速ローラよりも下流側に配置され、前記低速ローラよりも高速の高速ローラと、を備え、
    前記低速ローラと前記高速ローラとの間で糸を延伸する紡糸延伸装置であって、
    少なくとも前記高速ローラを備える糸加熱装置として、請求項1〜13のいずれかに記載の糸加熱装置を有することを特徴とする紡糸延伸装置。
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